(57)【要約】【課題】表面の曇り、色むら、表面の亀裂、ボイド、表面の白化等の、ガスに起因する外観欠陥が、成形品に発生しにくい樹脂製部品の製造方法を提供する。【解決手段】金型のキャビティ内に樹脂組成物を配し加熱しながら加圧して、樹脂組成物をキャビティの形状に略一致する形状に成形する。次に、型開きを行いキャビティ内の樹脂組成物を加圧状態から常圧状態とすることにより、予備成形工程で熱硬化性樹脂から発生したガスを金型内から外部へ放出するガス抜き動作を、複数回行う。ガス抜き工程が終了したら、樹脂組成物を再度加圧して圧縮成形する。この本成形工程での加圧力の高さは、予備成形工程及びガス抜き工程におけるいずれの加圧力よりも高圧とする。このような状態で所定時間加熱して熱硬化性樹脂が硬化したら、型開きを行い、成形品を金型から取り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を金型により圧縮成形して樹脂製部品を製造する方法において、
前記金型を構成する第一型と第二型との間に形成されるキャビティ内に、前記樹脂組成物を配し、加熱しながら加圧して、前記キャビティの形状に略一致する形状に成形する予備成形工程と、
前記第一型と前記第二型とを離間させて加圧状態から常圧状態とすることにより、前記予備成形工程で前記熱硬化性樹脂から発生したガスを前記金型内から外部へ放出するガス抜き動作を、１回以上行うガス抜き工程と、
前記ガス抜き工程の後に、前記予備成形工程及び前記ガス抜き工程よりも高圧で再度加圧して圧縮成形し、樹脂製部品を得る本成形工程と、
を備えることを特徴とする樹脂製部品の製造方法。
【請求項２】
前記予備成形工程及び前記ガス抜き工程の両工程中で最も高圧で加圧した際の前記第一型と前記第二型との間の距離と、前記本成形工程で加圧した際の前記第一型と前記第二型との間の距離との差が、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製部品の製造方法。
【請求項３】
前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方の位置を、リニアゲージセンサを用いて測定することによって、前記第一型と前記第二型との間の距離を制御することを特徴とする請求項２に記載の樹脂製部品の製造方法。
【請求項４】
前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方の位置情報を前記リニアゲージセンサから得て、前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方を移動させるプレス装置のシリンダーの圧力を、前記位置情報に基づいて制御することにより、前記第一型と前記第二型との間の距離を制御することを特徴とする請求項３に記載の樹脂製部品の製造方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂製部品の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂組成物はガラス繊維及び無機充填剤の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の樹脂製部品の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂製部品が電気機器用部品であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の樹脂製部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製部品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステルプリミックス成形材料は、熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂と、単繊維のガラスロービングをチップ状に切断したガラス繊維束（チョップド・ストランド）と、成形品に要求される特性に応じて配合される無機充填材（例えば炭酸カルシウム，水和アルミナ）と、を混練することにより製造される。
そして、このポリエステルプリミックス成形材料を加熱及び加圧して成形した成形品は、機械的特性が優れているので、各種電気部品の絶縁容器や、構造材料部品として使用されている。また、耐加水分解性に優れることから、モーター，コイル等の電気，電子部品の封止材料として用いられる場合もある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂は、成形中にガスが発生することが多いので、ポリエステルプリミックス成形材料の成形品の内部にガスが残存して、表面の曇り、色むら、表面の亀裂、ボイド、表面の白化等の外観欠陥が成形品に発生する場合があるという問題があった。そのため、成形品がケース（例えばブレーカーケース），カバー等の外観部品である場合には、その品質が損なわれるおそれがあった。特に、表面積の大きいケース，カバーの場合には、表面の亀裂とともにボイド，表面の白化の発生頻度が高かった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、表面の曇り、色むら、表面の亀裂、ボイド、表面の白化等の、ガスに起因する外観欠陥が、成形品に発生しにくい樹脂製部品の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る樹脂製部品の製造方法は、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を金型により圧縮成形して樹脂製部品を製造する方法において、前記金型を構成する第一型と第二型との間に形成されるキャビティ内に、前記樹脂組成物を配し、加熱しながら加圧して、前記キャビティの形状に略一致する形状に成形する予備成形工程と、前記第一型と前記第二型とを離間させて加圧状態から常圧状態とすることにより、前記予備成形工程で前記熱硬化性樹脂から発生したガスを前記金型内から外部へ放出するガス抜き動作を、１回以上行うガス抜き工程と、前記ガス抜き工程の後に、前記予備成形工程及び前記ガス抜き工程よりも高圧で再度加圧して圧縮成形し、樹脂製部品を得る本成形工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このような本発明に係る樹脂製部品の製造方法においては、前記予備成形工程及び前記ガス抜き工程の両工程中で最も高圧で加圧した際の前記第一型と前記第二型との間の距離と、前記本成形工程で加圧した際の前記第一型と前記第二型との間の距離との差が、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。
このとき、前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方の位置を、リニアゲージセンサを用いて測定することによって、前記第一型と前記第二型との間の距離を制御することができる。
【０００７】
また、前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方の位置情報を前記リニアゲージセンサから得て、前記第一型及び前記第二型の少なくとも一方を移動させるプレス装置のシリンダーの圧力を、前記位置情報に基づいて制御することにより、前記第一型と前記第二型との間の距離を制御することができる。
これらの本発明に係る樹脂製部品の製造方法においては、前記熱硬化性樹脂は不飽和ポリエステル樹脂であることが好ましい。また、前記樹脂組成物はガラス繊維及び無機充填剤の少なくとも一方を含有することが好ましい。さらに、前記樹脂製部品は電気機器用部品とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る樹脂製部品の製造方法は、予備成形工程及びガス抜き工程よりも高圧で再度加圧して圧縮成形する本成形工程を備えているので、表面の曇り、色むら、表面の亀裂、ボイド、表面の白化等の、ガスに起因する外観欠陥が、成形品に発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】進退運動する上型の位置を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る樹脂製部品の製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の樹脂製部品の製造方法は、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を金型により圧縮成形して、樹脂製部品を製造する方法である。金型は、型締めプレス装置により進退運動可能に設置された上型（本発明の構成要件である第一型に相当する）と、位置が固定された下型（本発明の構成要件である第二型に相当する）とからなる。そして、上型を進退運動させることにより、上型と下型との間の距離を変化させることが可能となっている。なお、上型を固定し下型を進退運動可能としてもよいし、両型を進退運動可能としてもよい。また、型締めプレス装置の方式は特に限定されるものではなく、油圧式，空気圧式，電動式など、どのような方式でも使用可能である。
【００１１】
このような金型を用いて樹脂製部品を製造する方法を、図１を参照しながら説明する。図１は、圧縮成形中に進退運動する上型の位置を模式的に示したグラフである。このグラフにおいては、上方へ行くほど上型が下型に近いことを示し、下方へ行くほど上型が下型から離れていることを示す。
まず、対向する上型と下型との間に形成されるキャビティ内に樹脂組成物を配した後に、型締めプレス装置のシリンダーを動作させて、上型を下型に近接させ、樹脂組成物を加熱しながら加圧する。すると、樹脂組成物は、キャビティの形状に略一致する形状に成形される（予備成形工程）。このときの金型温度は特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂の種類等に応じて適宜設定すればよい。また、キャビティ内に樹脂組成物を配する前に、金型を所定の温度に昇温しておいてもよいし、キャビティ内に樹脂組成物を配した後に、金型を所定の温度に昇温してもよい。
【００１２】
次に、熱硬化性樹脂からは成形時の加熱によりガスが発生する傾向があるので、予備成形工程において熱硬化性樹脂から発生したガスを金型内から外部へ放出するガス抜き動作を行う（ガス抜き工程）。具体的には、上型を下型から離間させ（すなわち型開きを行い）、キャビティ内の樹脂組成物を加圧状態から常圧状態とすることにより、ガス抜きを行う。
【００１３】
このようなガス抜き動作１回でも、ガス抜きが完了する場合もあるが、ガス抜きが不十分である場合には、ガス抜き動作を複数回行うことが好ましい。例えば図１の例では、ガス抜き動作を３回繰り返し行っている。すなわち、１回目のガス抜き動作が終わったら、型締めプレス装置のシリンダーを動作させて、上型を下型に近接させ、樹脂組成物を再度加圧する。
【００１４】
このとき、ガス抜きを効果的に行うためには、加圧力の高さは、予備成形工程における加圧力よりも高圧とするとよい。すなわち、図１から分かるように、上型を下型に、より近接させる。そして、上型を下型から離間させ、キャビティ内の樹脂組成物を加圧状態から常圧状態とすることにより、２回目のガス抜きを行う。２回目のガス抜きが終わったら、上記と同様にして３回目のガス抜きを行う。３回目のガス抜きにおいても、加圧力の高さは、２回目のガス抜きにおける加圧力よりも高圧とする。
【００１５】
ガス抜き工程が終了したら、型締めプレス装置のシリンダーを動作させて、上型を下型に近接させ型締め位置にまで移動させて、樹脂組成物を再度加圧して圧縮成形する（本成形工程）。本成形工程での加圧力の高さは、予備成形工程及びガス抜き工程におけるいずれの加圧力よりも高圧とする。すなわち、図１から分かるように、上型を下型に最も近接させる。
【００１６】
このような状態で所定時間加熱して熱硬化性樹脂が硬化したら、上型を下型から離間させ（すなわち型開きを行い）、成形品（樹脂製部品）を金型から取り出す。
このようにして圧縮成形を行えば、ガス抜きが十分に行われているため、表面の曇り、色むら、表面の亀裂、ボイド、表面の白化等の、ガスに起因する外観欠陥がほとんどない成形品を得ることができる。表面積の大きな成形品は、前記外観欠陥が特に発生しやすいので、本実施形態の樹脂製部品の製造方法が好適である。
【００１７】
ガス抜きが十分に行われる詳細なメカニズムは明らかではないが、ガス抜き工程においてガス抜きが完了しておらず前記外観欠陥が発生していたとしても、ガス抜き工程の後の本成形工程において樹脂組成物を加圧して圧縮することにより、樹脂組成物の流動が生じて、それにより前記外観欠陥が分散する、埋められる、溶け込む、縮小するなどの状態変化が起こり、前記外観欠陥が軽減されるものと思われる。
【００１８】
このような効果がより奏されるためには、予備成形工程及びガス抜き工程の両工程中で最も高圧で加圧した際（図１の例では、３回目のガス抜き動作の際）の上型と下型との間の距離と、本成形工程で加圧した際の上型と下型との間の距離との差Δｄを、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。Δｄが０．３ｍｍ未満であると、ボイド、白斑点欠陥が増加するという不都合が生じるおそれがある。一方、Δｄが５ｍｍ超過であると、金型の転写性が悪くなり、微細部分へ樹脂が充填されないおそれがある。
【００１９】
このようにして得られた樹脂製部品の用途は特に限定されるものではないが、電気機器用部品に好適である。例えば、配線用遮断器のケースやカバー、電磁開閉器の消弧室、その他の電気機器（マグネットスイッチ等）の構造材として好適である。
予備成形工程及びガス抜き工程の両工程中で最も高圧で加圧した際の上型と下型との間の距離や、本成形工程で加圧した際の上型と下型との間の距離を測定し制御する方法は、特に限定されるものではないが、上型と下型の位置をリニアゲージセンサを用いて測定することによって、上型と下型との間の距離を測定し制御することが好ましい。その際には、上型と下型の位置情報をリニアゲージセンサから得て、型締めプレス装置のシリンダーの圧力を前記位置情報に基づいて制御することにより上型を進退運動させて、上型と下型との間の距離を制御することが好ましい。
【００２０】
また、樹脂組成物に使用する熱硬化性樹脂の種類は特に限定されるものではないが、不飽和ポリエステル樹脂が好ましい。不飽和ポリエステル樹脂としては、オルソフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂や、水素化ビスフェノールＡを分子構造中に含む不飽和ポリエステル樹脂があげられ、これらを単独で使用してもよいし、混合して用いてもよい。さらに、不飽和ポリエステル樹脂に他種の熱硬化性樹脂を混合して用いてもよい。
【００２１】
樹脂製部品に低収縮性が求められる場合には、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）や、酢酸ビニルとスチレンの共重合体を、熱硬化性樹脂に混合することが好ましい。これらの低収縮性樹脂を熱硬化性樹脂に混合する際には、固体状で用いてもよいし、スチレン等の有機溶剤に溶解して用いてもよい。また、これらの低収縮性樹脂と熱硬化性樹脂との配合比率は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して低収縮性樹脂３０質量部以上６０質量部以下とすることが好ましく、３５質量部以上５５質量部以下とすることがより好ましい。
【００２２】
さらに、樹脂組成物は、熱硬化性樹脂とともに繊維強化材や充填材を含有することが好ましい。繊維強化材の種類は特に限定されるものではないが、ガラス繊維や炭素繊維があげられる。例えば、チョップ状のガラス繊維束（チョップド・ストランド）が好適である。また、充填材の種類も特に限定されるものではないが、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の無機充填材があげられる。
【００２３】
さらに、樹脂組成物には、樹脂製部品に種々の特性を付与するために、所望により他の添加剤を配合してもよい。添加剤の種類は特に限定されるものではなく、一般的な樹脂用添加剤を使用可能であるが、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化促進剤（例えば過酸化物系触媒）、離型剤（例えばステアリン酸亜鉛）、着色剤（例えば顔料ペースト）、導電性付与剤があげられる。
【００２４】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。上記実施形態の樹脂製部品の製造方法とほぼ同様の方法により、不飽和ポリエステル樹脂１６質量％とポリスチレン６質量％とチョップ状のガラス繊維束２１質量％と炭酸カルシウム粉末５０質量％とその他（触媒、顔料、増粘剤）７質量％とを混練した樹脂組成物を、金型を用いて圧縮成形して、試験試料を製造した。
その際には、成形条件の一部を種々変更して、圧縮成形を行った。すなわち、加熱温度（金型温度）は１４５℃、ガス抜き工程でのガス抜き動作の回数は３回、本成形工程での加圧力（型締め圧力）は２０ＭＰａに統一し、前述したΔｄ（樹脂組成物の圧縮量に相当する）を表１に示すように変更して、圧縮成形を行った。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
このΔｄは、以下のようにして制御した。金型を構成する上型と下型の位置をリニアゲージセンサを用いて測定し、得られた上型及び下型の位置情報に基づいて、型締めプレス装置の油圧シリンダーの圧力を制御して上型を進退運動させ、Δｄを制御した。３回のガス抜き動作のうち最も高圧で加圧した際の型締めプレス装置のシリンダー圧力を、表１に併せて示す。
【００２７】
そして、得られた試験試料について、シャルピー衝撃強度と外観を評価した。シャルピー衝撃強度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠したシャルピー衝撃試験により測定した。また、外観評価は、ボイドと白斑点を目視により確認した。表１においては、０．３ｍｍ以上のボイド及び白斑点が３個以下の場合は◎印、４〜１０個の場合は△印、１１個以上の場合は×印で表示してある。また、実施例１〜５及び比較例１，２のそれぞれについて複数の試験試料を成形し、成形した全試験試料のうち外観が良好な試験試料の比率（良品率）を算出して、表１に示した。
【００２８】
実施例１〜５及び比較例１，２の試験試料に関する試験結果を比べると、表１から分かるように、シャルピー衝撃強度は全てほぼ同等であったが、表面の亀裂や外観については、比較例１，２に比べて実施例１〜５は非常に優れていた。比較例１は、ボイドと表面の白化が発生しており、外観が劣っていた。また、比較例２は、ボイドと表面の白化は低いが充填不良の発生率が高かった。
【図１】
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