(57)【要約】【課題】  注型金型に注入口から遠い部分になるほど温度が高い温度勾配を付ける。【解決手段】  所定の形状で金型１、２内に彫られたキャビティー３ａ、３ｂと、前記キャビティー３ａ、３ｂと前記金型１、２の一側面間に設けられた注入口４ａ、４ｂと、前記注入口４ａ、４ｂと交差する方向に設けられた自然通気の複数の冷却孔５ａ、５ｂとを備え、この注入口４ａ、４ｂから遠い部分になるほど放熱量が小さくなるように、前記複数の冷却孔５ａ、５ｂを配置したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状で金型内に彫られたキャビティーと、
前記キャビティーと前記金型の一側面間に設けられた注入口と、
前記注入口と交差する方向に設けられた自然通気の複数の冷却孔とを備え、
この注入口から遠い部分になるほど放熱量が小さくなるように、前記複数の冷却孔を配置したことを特徴とする注型金型。
【請求項２】
前記注入口から遠い部分になるほど前記冷却孔の放熱面積を小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の注型金型。
【請求項３】
前記注入口から遠い部分になるほど前記冷却孔のピッチを広くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の注型金型。
【請求項４】
前記冷却孔の一方よりも他方の内径を大きくするとともに、前記他方の冷却孔に外側に向かって広がるラッパ状の風洞を設け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項に記載の注型金型。
【請求項５】
前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の注型金型で絶縁材料を注型して製造された注型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂のような絶縁材料の注型時に注型金型の温度分布を改善し得る注型金型およびその注型品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器に使用されるブッシング、支持がいしなどの注型品は、優れた絶縁性能を有するエポキシ樹脂のような絶縁材料を注型金型に注入し、加熱硬化させて製造されている。また、最近では、２０〜６０分という短時間で加熱硬化させる高速注型により、注型品が大量に製造されている。
【０００３】
従来、注型金型においては、金型内にエポキシ樹脂を注入すると注入口内や注型金型内で、エポキシ樹脂が硬化反応時に発熱を起こしながら硬化する。また、高速注型では、注型金型の温度を高く設定し、この発熱量を大きくして短時間で硬化するようにしている。しかしながら、注入口内が早く硬化してしまうと、注型金型内の硬化による体積収縮に対して、未硬化の樹脂を補充できなくなる。このため、注型金型内よりも注入口の温度を下げて、硬化を遅らせる必要から、注型金型の注入口近傍に冷却溝が設けられているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
更に、従来の注型金型においては、注入口の遠い部分から硬化をさせるため、複数の冷却孔を注型金型に設け、そしてこれらの冷却孔には温度制御された冷却媒体を循環させ、注入口から遠い部分になるほど温度が高くなる温度勾配を付けている。この冷却孔は、上下に分割された注型金型にそれぞれ設けられている。そして、上下の注型金型の冷却孔を連結管により直列の連通状態とし、上下の注型金型に同様の温度勾配が付けられるようにしている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３８７４４号公報  （第５ページ、図１）
【特許文献２】特開平７−１５６１６６号公報  （第４ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の注型金型においては、次のような問題がある。
【０００６】
注型金型の注入口近傍に冷却溝を設けたものでは、注入口内のエポキシ樹脂の硬化を遅らせることができるものの、注型金型内のエポキシ樹脂の硬化が制御できず、硬化した注型品に大きな残留応力を残すことがある。
【０００７】
また、複数の冷却孔を設けた注型金型では、注型金型に温度勾配が付き、硬化した注型品の残留応力が小さくなるものの、冷却孔に循環させる冷却媒体を温度制御する付属設備が必要となる。更に、注型金型内から注型品を取出すとき、上下の注型金型を分離させるが、上下の注型金型の冷却孔を連結している連結管も取外さなくてはならず、作業が煩雑なものとなる。高速注型では、短時間で注型品を製造するため、このような作業を伴うものは不向きである。
【０００８】
このため、付属設備を用いなくても注型金型に温度勾配が付けられ、高速注型にも適する残留応力の小さい注型品が得られる注型金型が望まれていた。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、注型金型に容易に温度勾配が付けられることを可能とし得る注型金型およびその注型金型で注型された注型品を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の注型金型は、所定の形状で金型内に彫られたキャビティーと、前記キャビティーと前記金型の一側面間に設けられた注入口と、前記注入口と交差する方向に設けられた自然通気の複数の冷却孔とを備え、この注入口から遠い部分になるほど放熱量が小さくなるように、前記複数の冷却孔を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明の構成によれば、自然通気による複数の冷却孔を注型金型に設け、注入口から遠い部分になるほど放熱量が小さくなるようにしているので、付属設備を不要として注型金型に温度勾配を付けることができ、高速注型にも適する残留応力の小さ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】
【００１２】
以下、本発明による注型金型を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例１に係る注型金型を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る注型金型を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る注型金型内にエポキシ樹脂を注入したときの温度分布を説明する図である。
【００１４】
図１に示すように、注型金型は、分離可能な図示上方の上部金型１と、図示下方の下部金型２とに分割されて構成されている。なお、この注型金型は、左右に分割されていてもよい。
【００１５】
そして、上部金型１内、下部金型２内には、それぞれ所定の形状のキャビティー３ａ、３ｂが彫られている。また、これらのキャビティー３ａ、３ｂと上部、下部金型１、２の一側面間には、この上部、下部金型１、２を組合せたとき断面略円形状となるような断面半円形状の注入口４ａ、４ｂが設けられている。
【００１６】
更に、上部、下部金型１、２には、注入口４ａ、４ｂと交差する方向にそれぞれ断面略円形状の複数の冷却孔５ａ、５ｂが設けられている。この冷却孔５ａ、５ｂは、いずれも同様な内形形状で注入口４ａ、４ｂ近傍ではピッチが狭く、そして注入口４ａ、４ｂから遠くなるほど、そのピッチが広くなるように配置されている。即ち、冷却孔５ａ１、５ｂ１と冷却孔５ａ２、５ｂ２間が最も狭く、冷却孔５ａ２、５ｂ２と冷却孔５ａ３、５ｂ３間、冷却孔５ａ３、５ｂ３と冷却孔５ａ４、５ｂ４間になるほどピッチが広がり、注入口４ａ、４ｂから最も遠い冷却孔５ａ４、５ｂ４と冷却孔５ａ５、５ｂ５間が最も広くなっている。
【００１７】
また、上部金型１と下部金型２は、この上部、下部金型１、２の温度を制御する熱板６ａ、６ｂにそれぞれ固定されている。そして、熱板６ａ、６ｂを加熱し、上部、下部金型１、２を温度８０〜１５０℃に昇温すると、これらの冷却孔５ａ、５ｂには自然通気により低温の外気が流入する。このため、熱板６ａ、６ｂからの熱伝導が冷却孔５ａ、５ｂにより阻害されることになる。
【００１８】
なお、注入口４ａ、４ｂには、図示しない材料タンクからのノズルが連結され、エポキシ樹脂のような絶縁材料が注入される。
【００１９】
そして、注入口４ａ、４ｂからキャビティー３ａ、３ｂ内にエポキシ樹脂を注入すると、所定の時間経過後にゲル化が始まるが、そのときの上部、下部金型１、２の温度分布を図２に示す。図２に示すように、注入されたエポキシ樹脂が硬化反応時に発熱を起こすので、上部、下部金型１、２は所定値に設定された温度ｔ０よりも上昇する。この温度上昇は、注入口４ａ、４ｂ部では僅かであるが、キャビティー３ａ、３ｂ部では大きくなる。
【００２０】
これは、注入口４ａ、４ｂ部では樹脂量が少なく発熱量が小さいとともに、冷却孔５ａ、５ｂのピッチが狭いので、これらの部分からの放熱量が大きく、また、キャビティー３ａ、３ｂ部では樹脂量が多く発熱量が大きいとともに、冷却孔５ａ、５ｂのピッチが広いので、これらの部分からの放熱量が抑えられるためである。更には、キャビティー３ａ、３ｂ部においては、注入口４ａ、４ｂ近傍部では冷却孔５ａ、５ｂのピッチが狭く放熱量が大きく、また、注入口４ａ、４ｂから遠い部分では冷却孔５ａ、５ｂのピッチが広く放熱量が小さいため、注入口４ａ、４ｂ近傍部よりも遠い部分の温度が高くなる。即ち、注入口４ａ、４ｂの近傍部と遠い部分とでは、数度の温度差ｔ１を生じる温度勾配を付けることができる。
【００２１】
これにより、キャビティー３ａ、３ｂ内では、注入口４ａ、４ｂから遠い部分から硬化が始まり、硬化による体積収縮に対して、未硬化の樹脂が注入口４ａ、４ｂ側から順次補充される。そして、最後に注入口４ａ、４ｂ内が硬化する。このため、硬化した注型品は、残留応力の少ないものとなる。
【００２２】
なお、硬化後には、エポキシ樹脂の発熱がなくなり、上部、下部金型１、２が温度勾配を持った状態で、所定値に設定された温度となる。
【００２３】
上記本発明の実施例１によれば、上部金型１と下部金型２とにそれぞれ複数の冷却孔５ａ、５ｂを設け、そのピッチを注入口４ａ、４ｂから遠い部分になるほど広くしているので、注入口４ａ、４ｂの近傍よりも遠い部分になるほど冷却孔５ａ、５ｂからの放熱量が小さくなる。そして、注型金型に温度勾配を付けることができ、残留応力の小さい注型品を得ることができる。また、この温度勾配を自然通気の冷却孔５ａ、５ｂで生じさせているので、温度制御をする付属設備が不要で、高速注型にも適するものとなる。
【００２４】
なお、上記本発明の実施例１では、複数の冷却孔５ａ、５ｂをいずれも同様の断面略円形状とし、そのピッチを注入口４ａ、４ｂから遠くなるほど広くして説明したが、冷却孔の形状を、注入口４ａ、４ｂの近傍部では例えば断面楕円形状や断面多角形状の大きい形状とし、注入口４ａ、４ｂから遠くなるほどその形状を小さくしても、上部、下部金型１、２に温度勾配を付けることができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の実施例２に係る注型金型を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る注型金型を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、冷却孔の配置である。図３において、図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、上部金型と下部金型とは、対向して同様な構成であるので、上部金型を用いて説明する。
【００２６】
図３に示すように、上部金型１は、ほぼ等間隔で、注入口４ａの近傍部７ａ、長手方向の中間部７ｂ、注入口４ａから最も遠い遠隔部７ｃに分かれて構成されている。そして、近傍部７ａには、上下、左右に並べ易い断面多角形状、例えば断面六角形状の複数の冷却孔８ａが配置されている。中間部７ａには、近傍部７ａよりも数の少ない断面六角形状の複数の冷却孔８ｂが配置され、また、遠隔部７ｃには、最も数の少ない断面六角形状の冷却孔８ｃが例えば単独で配置されている。
【００２７】
これにより、近傍部７ａでは冷却孔８ａの個数が最も多く放熱面積が大きくなり、次いで中間部７ｂでは近傍部７ａよりも放熱面積が少なく、そして遠隔部７ｃでは最も放熱面積が小さくなる。従って、上部金型１には、注入口４ａ近傍から遠い部分になるほど温度が高くなる温度勾配を付けることができる。
【００２８】
ここで、遠隔部７ｃの冷却孔８ｃに対して、中間部５ｃを５倍の冷却孔８ｂ、近傍部７ａを１０倍の冷却孔８ａとして、上部金型１を固定している熱板６ａの温度を１００℃に加熱してみた。すると、これらの冷却孔８ａ、８ｂ、８ｃには常温の外気が流入し、上部金型１のキャビティー３ａと対向する外側面の温度が、近傍部では９５℃、遠隔部では９８℃と３℃の温度差を生じた。これは、上部金型１に温度勾配を付けられることであり、注入したエポキシ樹脂を注入口４ａの遠い部分から順次硬化させるために適する温度差となる。
【００２９】
上記本発明の実施例２によれば、上部金型１の近傍部７ａ、中間部７ｂ、および遠隔部７ｃで冷却孔８ａ、８ｂ、８ｃの個数により放熱面積が変るので、注入口４ａから遠い部分になるほど温度が高くなる温度勾配を付け易いものとなる。
【００３０】
なお、上記本発明の実施例２では、冷却孔８ａ、８ｂ、８ｃをほぼ等間隔で配置し、断面六角形状として説明したが、冷却孔を加工し易い断面円形状としてもよい。更に、複数の冷却孔を有する部分では、これらを一括して包囲するような大形形状の冷却孔としても放熱面積を大きくすることができる。
【実施例３】
【００３１】
次に、本発明の実施例３に係る注型金型を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る注型金型を示す平面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、冷却孔の形状である。図４において、図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、上部金型と下部金型とは、対向して同様な構成であるので、上部金型を用いて説明する。
【００３２】
図４に示すように、上部金型１に設けられた注入口４ａと交差するように設けられた断面略円形状の冷却孔９ａは、いずれも一方の内径が小さく、他方の内径が僅かに大きいテーパ状となっている。そして、内径が大きい他方には、外側に向かって広がるラッパ状の風洞１０ａが取り付けられている。
【００３３】
これにより、風洞１０ａとともに、冷却孔９ａにテーパが設けられているので、煙突効果により冷却孔９ａ内へ流入する外気の通気性がよくなる。
【００３４】
上記本発明の実施例３によれば、冷却孔９ａの通気性がよくなるので、注入口４ａから遠い部分になるほど温度が高くなる温度勾配をより一層、付け易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係る注型金型を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る注型金型内にエポキシ樹脂を注入したときの温度分布を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係る注型金型を示す断面図。
【図４】本発明の実施例３に係る注型金型を示す平面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  上部金型
２  下部金型
３ａ、３ｂ  キャビティー
４ａ、４ｂ  注入口
５ａ、５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４、５ａ５、５ｂ、５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ａ４、５ｂ５、８ａ、８ｂ、８ｃ、９ａ  冷却孔
６ａ、６ｂ  熱板
７ａ  近傍部
７ｂ  中間部
７ｃ  遠隔部
１０  風洞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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