(57)【要約】【課題】注型品にヒケ、ボイドなどの欠陥が形成し難い樹脂注型金型を提供する。【解決手段】絶縁材料が注入される主注入管４およびこの主注入管４から分岐した分岐管５ａ、５ｂが設けられるとともに、開口部を有する外部金型２と、この開口部に分岐管５ａ、５ｂの経路長が変えられるように回転自在に嵌め込まれるとともに、分岐管５ａに連接されるキャビティー管６が設けられ、且つキャビティー管６に繋がった所定形状の注型品を得るキャビティー７が設けられた内部金型とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂が注入される主注入管およびこの主注入管から分岐した分岐管が設けられるとともに、開口部を有する外部金型と、
前記開口部に回転自在に嵌め込まれるとともに、前記分岐管に連接されるキャビティー管が設けられ、且つ前記キャビティー管に繋がったキャビティーが設けられた内部金型とを備えたことを特徴とする樹脂注型金型。
【請求項２】
前記外部金型の開口部内面と前記内部金型の外面とを同様の多角形状としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型金型。
【請求項３】
前記外部金型の開口部内面と前記内部金型の外面とを円形状としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型金型。
【請求項４】
前記外部金型よりも前記内部金型の熱膨張係数を大きくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型金型。
【請求項５】
前記外部金型と前記内部金型間にＯリングを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の樹脂注型金型。
【請求項６】
前記外部金型および前記内部金型の前記主注入口と対向する面に、深さ２０〜１００μｍのスリットを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の樹脂注型金型。
【請求項７】
熱硬化性樹脂が下部から注入される主注入管およびこの主注入管から分岐した分岐管が設けられるとともに、開口部を有する外部金型と、
前記開口部に回転自在に嵌め込まれるとともに、前記分岐管に連接されるキャビティー管が設けられ、且つ前記キャビティー管に繋がったキャビティーが設けられた内部金型とを備え、
前記熱硬化性樹脂の粘度が低いほど前記分岐管の経路長が長くなるように、前記内部金型を回転させて前記開口部に嵌め込むことを特徴とする注型品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に用いられるブッシングや支持がいしなどの注型品を短時間で大量生産する高速注型の製造工程で用いられる樹脂注型金型およびその金型を用いた注型品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速注型とは、注型品を数十分の短時間で硬化成形する製造手法であり、一般に高速注型装置は樹脂混合タンクと真空室を介して配管で接続された樹脂注型金型とこの金型を駆動する開閉装置とから構成される。
【０００３】
従来、高速注型では、ポットライフを確保するため、エポキシ樹脂を温度約６０℃の低温に設定した上で予め減圧して脱泡しておき、樹脂注型金型を温度約１２０℃の高温に設定し、短時間でエポキシ樹脂を硬化させている。エポキシ樹脂は、樹脂注型金型の下部から注入され、残留空気を上部の排気口から押し出しながら、キャビティー内に充填される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、一般注型では、樹脂注型金型に傾斜を付けてキャビティー内にエポキシ樹脂を充填し、最高位置に設けられた注入口から残留空気を排気するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３８７４４号公報  （第３〜４ページ、図１）
【特許文献２】特開平３−２１４６１３号公報  （第６〜７ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の樹脂注型金型においては、次のような問題がある。  
高速注型での排気口や一般注型での最高位置の注入口から残留空気を排気するものの、キャビティーの形状やエポキシ樹脂などの絶縁材料の粘度によっては、完全に排気しきれず、硬化した注型品にボイドなどを形成することがある。ボイドは注型品の機械的、電気的な欠陥となり、諸特性を著しく低下させる。
【０００６】
このため、樹脂注型金型を製作する際には、エポキシ樹脂の硬化プロフィールや粘度を考慮し、エポキシ樹脂の流れる経路や樹脂注型金型の傾斜角度が充分に吟味されている。しかしながら、樹脂注型金型を製作した後には、エポキシ樹脂の流れる経路や樹脂注型金型の傾斜角度を変更することが困難であった。また、硬化プロフィールや粘度の異なる樹脂を用いる場合には、樹脂注型金型を新たに製作する必要があり、コスト面で大きな負担となっていた。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、硬化プロフィールや粘度の異なる絶縁材料を用いる場合にも、ボイドなどの欠陥が形成し難い樹脂注型金型およびその金型を用いた注型品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の樹脂注型金型は、熱硬化性樹脂が注入される主注入管およびこの主注入管から分岐した分岐管が設けられるとともに、開口部を有する外部金型と、前記開口部に回転自在に嵌め込まれるとともに、前記分岐管に連接されるキャビティー管が設けられ、且つ前記キャビティー管に繋がったキャビティーが設けられた内部金型とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱硬化性樹脂を注入する注入管が設けられた外部金型の開口部に、熱硬化性樹脂の粘度や硬化プロフィールに合わせて注入管からキャビティーまでの経路長を変更することの可能な回転自在の内部金型を嵌め込んでいるので、キャビティー内に充填される熱硬化性樹脂に良好な温度勾配をつけることができ、欠陥のでき難い注型品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
先ず、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す側面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図、図３は、図２の内部金型を回転させたときの正面図である。
【００１２】
図１に示すように、樹脂注型金型は、図示中央部を境にして、図示右側の鉄製の第１の金型部１ａと図示左側の鉄製の第２の金型部１ｂとに分かれて構成されている。
【００１３】
第１の金型部１ａは、両端面が開口した中空状の第１の外部金型２と、第１の外部金型２の開口部内に嵌め込まれる第１の内部金型３とから構成されている。第１の外部金型２は、図２に示すように、その内面が六角形状となっており、第１の内部金型３の外面も開口部に嵌め込まれるように六角形状となっている。なお、図２は、離型したときの一方の金型を示すものである。
【００１４】
第２の金型部１ｂと対向する第１の金型部１ａの第１の外部金型２の面には、図示下部に断面半円状の主注入管４が設けられている。また、主注入管４から二方向に分岐したＶ字状の分岐管５ａ、５ｂが第１の内部金型３の六角形状の一辺に沿って設けられている。第１の内部金型３には、一方の分岐管５ａ端部に連接されるキャビティー管６が設けられ、所定形状の注型品を得るキャビティー７に繋がっている。なお、キャビティー７内には、例えば中心導体８ａがセットされ、硬化後には図示上部の凹部８ｂが界面接続部を有する注型品となる。また、第１の外部金型２と第１の内部金型３の図示上部には、キャビティー７内の残留空気を排気するスリット９が設けられている。
【００１５】
第２の金型部１ｂも第１の金型部１ａと同様に、開口部の内面が六角形状の第２の外部金型１０と、開口部内に嵌め込まれる外面が六角形状の第２の内部金型１１とから構成されている。また、第１の金型部１ａと対向する第２の外部金型１０および第２の内部金型１１の面には、主注入管１２、分岐管１３ａ、１３ｂ、キャビティー管１４、キャビティー１５およびスリット１６が設けられている。
【００１６】
スリット９、１６の深さは、それぞれ２０〜１００μｍである。２０μｍ未満では、キャビティー７、１５内の残留空気を充分に排気することが困難となる。また、１００μｍを超過すると、充分なる排気が行えるものの、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂がスリット９、１６内で硬化し難くなり、充填されたエポキシ樹脂が漏れ出す可能性がある。
【００１７】
ここで、主注入管４、１２、分岐管５ａ、５ｂ、１３ａ、１３ｂおよびキャビティー管６、１４を合わせると断面略円状となり、キャビティー７、１５内に充填されるエポキシ樹脂が昇温される経路となる。なお、中心導体８ａは、一方のキャビティー７（１５）に設けられる。
【００１８】
次に、第１の金型部１ａと第２の金型部１ｂとを用いて高速注型で注型品を製造する場合を説明する。
【００１９】
先ず、第１の外部金型２の開口部に第１の内部金型３を嵌め込み互いの面を一致させ、キャビティー７（１５）内に中心導体８をセットする。第２の外部金型１０の開口部にも第２の内部金型１１を嵌め込み互いの面を一致させ、それぞれ温度約１２０℃に昇温する。そして、第１の金型部１ａと第２の金型部１ｂとを図示しない開閉装置で強固に閉鎖する。また、図示しない排気ポンプで第１の金型部１ａと第２の金型部１ｂとの全体、もしくは主注入管４、１２からキャビティー７、１５内までを真空引きする。
【００２０】
次に、主注入管４、１２から温度６０℃に保温した絶縁材料の熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂を加圧しながら注入し、分岐管５ａ、１３ａ、キャビティー管６、１４を経由させて、キャビティー７、１５内に充填する。エポキシ樹脂は図示下部から充填され、キャビティー７、１５内の残留空気が図示上部に押し上げられ、スリット９、１６から排気される。
【００２１】
ここで、エポキシ樹脂は、主注入管４、１２および最も経路が長くなった一方の分岐管５ａ、１３ａで加熱され、キャビティー７、１５内に充填されることになる。先に注入されたエポキシ樹脂ほど熱履歴が長く、先に硬化するので、このように経路長を長くした分岐管５ａ、１３ａでは例えば約１０００ｍＰａ．ｓのような粘度の低いものに適するようになる。なお、粘度が低いものが熱履歴を受けず、キャビティー７、１５内に短時間で充填されると、対流が起き易く、硬化した注型品にヒケなどの欠陥を生じ易くなる。
【００２２】
エポキシ樹脂がキャビティー７、１５内に充填されると、硬化が始まる。エポキシ樹脂は充分なる熱履歴を受けており、スリット９、１６内では金型２、３、１０、１１からの熱伝達率がよいことから、いち早く硬化する。その後、キャビティー７、１５内では、エポキシ樹脂が加圧され硬化する。
【００２３】
このように硬化させた注型品は、主注入管４、１２からスリット９、１６までの間で熱履歴を受けて良好な温度勾配がつき、ヒケ、ボイドなどができ難いものとなる。特に、絶縁的に重要となる凹部８ｂが良好なものになり、機械的、電気的に優れた注型品を得ることができる。
【００２４】
一方、エポキシ樹脂の粘度が例えば約５０００ｍＰａ．ｓのように高い場合を図３を参照して説明する。なお、一方の金型である第１の金型部１ａを用いて説明する。
【００２５】
図３に示すように、第１の内部金型３を反時計方向に６０度回転させて第１の外部金型２に嵌め込み固定する。エポキシ樹脂を主注入管４から注入すると、分岐管５ａ、５ｂを殆ど経由しないで、キャビティー管６を通過し、短い経路長でキャビティー７内に充填される。エポキシ樹脂は、熱履歴を大きく受けず、粘度が高いので、キャビティー７内で対流が起き難く、残留空気がスリット９から排気される。充填後には、主注入管４からスリット９までの間で良好な温度勾配がつき、ヒケ、ボイドなどのでき難い注型品を得ることができる。
【００２６】
このような注型方法により、粘度が異なったり、硬化プロフィールが異なったりするなどのエポキシ樹脂に対し、内部金型３、１１の角度を変えてキャビティー７、１５内に充填されるエポキシ樹脂の熱履歴を制御することができる。このため、ヒケ、ボイドなどの欠陥のでき難い注型品を得ることができる。また、外部金型２、１０などに残留空気が排気され易いように傾斜角度を持たす必要もなくなる。
【００２７】
上記実施例１の樹脂注型金型によれば、外部金型２、１０の開口部に内部金型３、１１を嵌め込み、エポキシ樹脂の粘度や硬化プロフィールに合わせて主注入管４、１２からキャビティー７、１５までの経路長が変わるように、内部金型３、１１を回転させているので、キャビティー７、１５内に充填されるエポキシ樹脂に良好な温度勾配をつけることができ、欠陥のでき難い注型品を得ることができる。
【００２８】
上記実施例１では、外部金型２、１０の内面を六角形状とし、内部金型３、１１の外面も六角形状として説明したが、これらの金型を三角形状以上の多角形状にすることができる。
【００２９】
また、外部金型２、１０を両端面が開口した中空状で説明したが、一側面に内面が多角形状の開口部を設け、この開口部に、外面が同様の多角形状の内部金型３、１１を嵌め込むようにしてもよい。
【００３０】
更に、外部金型２、１０と内部金型３、１１とを同様の鉄製の金属材料で説明したが、外部金型２、１０よりも内部金型３、１１の熱膨張係数を大きい金属材料にすると、外部金型２、１０と内部金型３、１１との隙間を極めて小さくすることができる。例えば、内部金型３、１１をアルミニウムとし、外部金型２、１０をステンレスとする。このような金属材料では、熱膨張係数に合わせて内部金型３、１１を製作しておき、常温時に内部金型３、１１を外部金型２、１０に嵌め込み、そして、昇温すれば熱膨張係数が異なるので、内部金型３、１１を外部金型２、１０に隙間なく強硬に固定することができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す側面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、外部金型と内部金型間にＯリングを装着したことである。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、第１の外部金型２と第１の内部金型３間には、例えばシリコンゴムからなる耐熱性の環状のＯリング１７を設けている。同様に、第２の外部金型１０と第２の内部金型１１間にもＯリング１７を設けている。
【００３３】
上記実施例２の樹脂注型金型によれば、実施例１と同様の効果のほかに、外部金型２、１０と内部金型３、１１間に残留している空気が、キャビティー７、１５内に漏れ出すことがなくなり、より欠陥のでき難い注型品を得ることができる。
【実施例３】
【００３４】
次に、本発明の実施例３に係る樹脂注型金型を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、外部金型の内面と内部金型の外面とを円形状にしたことである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、樹脂注型金型を一方の金型を用いて説明する。
【００３５】
図５に示すように、第１の外部金型１８の開口部の内面を円形状とし、第１の内部金型１９の外面も円形状としている。また、主注入管２０から二方向に分岐したＵ字状の分岐管２１ａ、２１ｂが第１の内部金型１９の円形状に沿って設けられている。第１の内部金型１９には、一方の分岐管２１ａ端部に連接されたキャビティー管２２が設けられ、所定形状の注型品を得るキャビティー７に繋がっている。
【００３６】
上記実施例３の樹脂注型金型によれば、実施例１と同様の効果のほかに、第１の内部金型１９が回転自在で角度を細かく変えることができるので、より一層、エポキシ樹脂の粘度や硬化プロフィールに合わせて分岐管２１ａの経路長を変えることができる。
【実施例４】
【００３７】
次に、本発明の実施例４に係る樹脂注型金型を図６、７を参照して説明する。図６は、本発明の実施例４に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図、図７は、図６の内部金型を回転させたときの正面図である。なお、この実施例４が実施例３と異なる点は、樹脂溜まり部を設けたことである。図６、７において、実施例３と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、樹脂注型金型を一方の金型を用いて説明する。
【００３８】
図６に示すように、キャビティー７の図示上部には排気管２３を設け、第１の外部金型１８の樹脂溜まり部２４に繋がるようにしている。樹脂溜まり部２４は、０．１〜１ｍｍの深さを有し、スリット９に繋がっている。
【００３９】
これにより、キャビティー７に充填されたエポキシ樹脂は、排気管２３を通って樹脂溜まり部２４に溜まり、スリット９から残留空気を排気するようになる。このため、キャビティー７内からより一層、残留空気を排気することができる。
【００４０】
一方、中心導体８ａのサイズ変更や真空バルブに置き換える変更などで注入方向に不具合が生じた場合、図７に示すように、第１の内部金型１９を１８０度回転させ、排気管２３からエポキシ樹脂をキャビティー７内に充填することができる。この場合、キャビティー管２２から残留空気が排気されることになる。なお、排気管２３、樹脂溜まり部２４は、実施例１のような多角形状のものにも設けることができる。
【００４１】
上記実施例４の樹脂注型金型によれば、実施例３と同様の効果のほかに、注型品に埋め込まれる中心導体８ａなどの部材の変更にも対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す側面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図。
【図３】図２の内部金型を回転させたときの正面図。
【図４】本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す側面図。
【図５】本発明の実施例３に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図。
【図６】本発明の実施例４に係る樹脂注型金型の構成を示す正面図。
【図７】図６の内部金型を回転させたときの正面図。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ  第１の金型部
１ｂ  第２の金型部
２、１８  第１の外部金型
３、１９  第１の内部金型
４、１２、２０  主注入管
５ａ、５ｂ、１３ａ、１３ｂ、２１ａ、２１ｂ  分岐管
６、１４、２２  キャビティー管
７、１５  キャビティー
８ａ  中心導体
８ｂ  凹部
９、１６  スリット
１０  第２の外部金型
１１  第２の内部金型
１７  Ｏリング
２３  排気管
２４  樹脂溜まり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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