JP2005081560A - 樹脂注型システム - Google Patents

Abstract

【課題】 耐クラック性や絶縁耐力の優れた樹脂注型品を短時間で注型する。
【解決手段】 樹脂混合タンク５と、前記エポキシ樹脂が注入される一対の金型１１と、硬化状態を検出する検出手段を備えた注入部１４と、前記金型１１内を真空引きする真空ポンプ２０と、この金型１１を開閉する締付架台２２、２３と、前記樹脂混合タンク５内の温度および加圧する圧力、前記金型１１を締付ける圧力、真空度、温度、前記注入部１４におけるエポキシ樹脂の硬化状態、および前記金型１１の開放を監視、制御する制御装置２６とを具備し、前記制御装置２６により、前記樹脂混合タンク５内の温度、前記金型１１を締付ける圧力、真空度、温度のそれぞれが所定値に達すると、前記樹脂混合タンク５内を加圧し、この圧力を保持した状態で前記注入部１４のエポキシ樹脂の硬化状態が所定値に達すると、前記金型１１を開放するように制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器に用いられる支持がいしやブッシングなどのエポキシ樹脂注型品を短時間で高速注型するのに適する樹脂注型システムに関する。

高速注型とは、エポキシ樹脂注型品を短時間で硬化成形する製造手法であり、一般に樹脂混合タンクと、樹脂混合タンクと配管で接続された一対の左、右金型を組合せて形成した金型と、この金型を強固に組合せる締付装置とで構成される。

この高速注型を行う樹脂注型システムには、硬化反応性の高いエポキシ樹脂が用いられ、この樹脂は、樹脂混合タンク内で真空脱泡しながら硬化剤と攪拌混合される。次いで、金型を真空室内で締付装置によって閉鎖し、この金型に締付け圧力を加えたまま真空室内を７００Pａ以下の真空にする。その後、樹脂混合タンク内を加圧することによって金型の底部に設けられた注入口からエポキシ樹脂の注入が行われる。金型内にエポキシ樹脂が充填された後は、樹脂混合タンク側からエポキシ樹脂に０．１MPa〜０．５MPaの圧力を加えたまま加熱硬化する。

通常、高速注型では、注入前の樹脂温度はポットライフ（可使温度）を確保するため４０℃〜６０℃と低温に設定し、一方、金型は短時間で硬化物を得るために１２０℃以上の高温に設定される。これにより、金型内のエポキシ樹脂が２０分〜６０分という短時間で硬化するので、離型して樹脂注型品を取出すことができる（例えば、特許文献１参照。）。

このように、金型の閉鎖、エポキシ樹脂の注入、硬化、そして離型までの工程において、金型を締付けする圧力、金型やエポキシ樹脂の温度、金型内の真空度、硬化の時間などの製造条件が各工程で管理されながら注型が行われている。
特開２００１−３８７４４号公報 （第３ページ、図１）

上記従来の樹脂注型システムにおいては、以下のような問題がある。

高速注型では、エポキシ樹脂が硬化する反応性が高く、硬化発熱も大きくなるため、注入するエポキシ樹脂の温度および圧力、金型の温度、この金型内の真空度などの製造条件の僅かなばらつきによって、樹脂注型品の耐クラック性や部分放電特性などの絶縁耐力が大きく左右される。即ち、金型内でエポキシ樹脂が硬化するバランスがくずれると、樹脂注型品の残留応力が増大し、耐クラック性が低下する。また、金型内の真空度が上昇すると、樹脂注型品の内部にボイドが残留し、部分放電特性が低下する。

このため、これらの製造条件は厳密に管理されるものの、金型の閉鎖から離型までの各工程での製造条件には、管理する項目が多く、多大の手間を要していた。また、各工程では、それぞれの工程の時間短縮から、金型を昇温しながら金型を閉鎖し、閉鎖後、直ちに金型内の真空引きが行われている。しかしながら、例えば、金型内の真空度が所定値に達していない場合には、金型を閉鎖して締付ける工程の圧力不足か、金型内を真空にする工程の真空引き不足か、製造条件を逸脱した工程を特定することが困難であり、真空度を所定値に回復させることに多大の時間を要していた。

このため、金型の閉鎖から離型までの工程の製造条件を一括で管理しながら注型することが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、製造条件を一括で管理し、樹脂注型品を短時間で注型することを可能とする樹脂注型システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の樹脂注型システムは、エポキシ樹脂を保温し、内部が加圧される樹脂混合タンクと、前記樹脂混合タンクの加圧により前記エポキシ樹脂が注入されるとともに、このエポキシ樹脂よりも高温とした一対の金型と、前記エポキシ樹脂の硬化状態を検出する検出手段を備えた前記金型の注入口に接続される注入部と、前記金型内を真空引きする真空ポンプと、この金型を閉鎖して締付け、もしくは開放する締付架台と、前記樹脂混合タンク内の温度および加圧する圧力、前記金型を締付ける圧力、前記金型内の真空度、前記金型の温度、前記注入部におけるエポキシ樹脂の硬化状態、および前記金型の開放を監視、制御する制御装置とを具備し、前記制御装置により、前記樹脂混合タンク内のエポキシ樹脂の温度、前記金型を締付ける圧力、前記金型内の真空度、および前記金型の温度のそれぞれが所定値に達すると、前記樹脂混合タンク内を所定の圧力で加圧し、この圧力を保持した状態で前記注入部のエポキシ樹脂の硬化状態が所定値に達すると、前記金型を開放するように制御することを特徴とする。

本発明によれば、一対の金型を締付けする圧力、金型内の真空度、注入するエポキシ樹脂の温度、金型の温度および注入したエポキシ樹脂の硬化状態などの製造条件をいずれも所定値に一括管理して注型しているので、耐クラック性や絶縁耐力の優れた樹脂注型品を短時間で注型することが可能となる。

本発明による樹脂注型システムを図面を参照して説明する。

以下、本発明の実施例に係る樹脂注型システムを図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る樹脂注型システムの構成を一部断面して示す概要説明図、図２は、本発明の実施例に係る樹脂注型システムの制御部を示す説明図、図３は、本発明の実施例に係る樹脂注型品の製造工程を示す図である。

図１に示すように、樹脂注型システムは、エポキシ樹脂を準備する樹脂混合タンク部１と、樹脂混合タンク部１からエポキシ樹脂が注入される一対の左、右金型を組合せて形成した金型部２と、この金型を強固に締付ける締付装置部３と、注型の製造条件を制御する制御部４とで構成されている。

樹脂混合タンク部１には、図示しない真空ポンプで真空脱泡しながらエポキシ樹脂と硬化剤とを攪拌混合する樹脂混合タンク５が設けられている。この樹脂混合タンク５には、内部を加圧する加圧ポンプ６がバルブ７を介して接続され、また、金型部２にエポキシ樹脂を注入する配管８がバルブ９を介して接続されている。更に、エポキシ樹脂を保温するヒータ１０が樹脂混合タンク５の外部に設けられている。

金型部２には、一対の金型１１がヒータ１２を設けた熱板１３にそれぞれ固定されている。また、金型１１の底部には、樹脂混合タンク部１からの配管８に接続された注入部１４が設けられている。この注入部１４は、金型１１閉鎖時にノズル１５が図示上方向に移動して注入口１６と接続し、キャビティー１７内にエポキシ樹脂が注入できるようになっている。また、これらの金型１１や注入部１４は、バルブ１８と配管１９とを介して真空ポンプ２０で真空引きされる真空室２１内に設けられている。

締付装置部３は、一方の熱板１３を固定する固定側締付架台２２と、他方の熱板１３を固定する可動側締付架台２３とで構成されている。可動側締付架台２３には、熱板１３を図示左右方向に移動させるシリンダー２４と油圧ポンプ２５とが設けられ、金型１１を強固に締付けられるようになっている。

制御部４は、エポキシ樹脂の温度や真空度などの製造条件を監視、制御する制御装置２６と、この製造条件を表示する表示装置２７とで構成されている。

この制御装置２６には、図２に示すように、樹脂温度制御部２６ａがあり、この樹脂温度制御部２６ａに樹脂混合タンク５内に設けた温度センサ２８が接続されている。樹脂混合タンク５内のエポキシ樹脂は、ポットライフ（可使温度）を確保するために、樹脂温度の所定値が４０℃〜６０℃の低温に設定されている。そして、所定値に保たれるようにヒータ１０で保温され、温度センサ２８で温度を検出して所定値に達した後、この温度を保った状態で金型閉鎖制御部２６ｂが動作するようになっている。

金型閉鎖制御部２６ｂには、締付架台２２（２３）に設けた圧力センサ２９が接続されている。そして、例えば、外形１ｍ×１ｍを有する金型１１では、締付圧力の所定値が９００ｋＮに設定され、この所定値に達するまで油圧ポンプ２５を動作させて加圧し、圧力センサ２９で圧力を検出して所定値に達した後、この圧力を保持した状態で真空制御部２６ｃが動作するようになっている。

真空制御部２６ｃには、真空室２１内に設けた真空度センサ３０が接続されている。この真空室２１内の真空度は、所定値が７００Ｐａ以下に設定されている。そして、所定値に達するまで樹脂混合タンク５側のバルブ９を閉じ、次いで真空ポンプ２０側のバルブ１８を開いて真空ポンプ２０により真空引きをし、真空度センサ３０で真空度を検出して所定値に達した後、この真空度を保持した状態で金型温度制御部２６ｄが動作するようになっている。

金型温度制御部２６ｄには、金型１１に設けた温度センサ３１が接続されている。金型１１の温度は、短時間で硬化物を得るために、温度の所定値が１２０℃以上の高温に設定されている。そして、所定値に達するまでヒータ１２を動作させて加熱し、温度センサ３１で温度を検出して所定値に達した後、この温度を保持した状態で注入開始制御部２６ｅが動作するようになっている。なお、金型１１は、予め所定値近傍まで予熱され、昇温時間の短縮が行われている。

ここで、注入開始制御部２６ｅには、樹脂温度制御部２６ａからの温度値、金型閉鎖制御部２６ｂからの圧力値、真空制御部２６ｃからの真空度値、および金型温度制御部２６ｄからの温度値が入力されている。そして、それぞれが所定値に達していれば、注型を継続する信号が出力され、注入圧力制御部２６ｆが動作するようになっている。

なお、一旦所定値に達したものの、例えば放熱が大きく所定値を保つことができない制御部があれば、当該制御部が再動作し、所定値に達するまで上述の動作が繰り返される。また、再動作しても例えば断線などで所定値に達しない場合には、表示装置２７に当該制御部を表示し、アラームを発する。

注入圧力制御部２６ｆには、加圧ポンプ６に設けられた圧力センサ３２が接続されている。樹脂混合タンク５内でエポキシ樹脂を加圧する圧力は、所定値が０．１ＰＭａ〜０．５ＭＰａに設定されている。そして、所定値に達するまで真空ポンプ２０側のバルブ１８を閉じ、次いで樹脂混合タンク５側のバルブ７、９を開き、加圧ポンプ６で加圧し、圧力センサ３２で圧力を検出して所定値に達した後、この圧力を保持した状態で硬化制御部２６ｇが動作するようになっている。

硬化制御部２６ｇには、注入部１４に設けられた粘度センサ３３が接続されている。そして、例えば、エポキシ樹脂の粘度の所定値が注入前の２５Ｐａ．ｓからゲル化を始める１００Ｐａ．ｓと３倍に設定され、粘度センサ３３で粘度を検出して所定値に達した後、金型開放制御部２６ｈが動作するようになっている。ここで、金型１１は、注入部１４よりも温度が高くなっているので、注入部１４でゲル化が始まる粘度になれば、キャビティー１７内では硬化反応が早く充分な硬化物が得られる。

ここで、エポキシ樹脂のゲル化の度合いを、微小の硬さが測定できる硬度計を用いて検出してもよい。これらエポキシ樹脂の粘度や硬度の検出により、エポキシ樹脂の硬化状態の検出手段が構成される。

金型開放制御部２６ｈでは、バルブ９、１８を閉じて注入部１４のノズル１５を金型１１から外し、次いで真空室２１内の真空を解除し、その後、油圧ポンプ２５を動作させて金型１１が開放するようになっている。

このような樹脂注形システムにおいて、図３の製造工程に基づいて説明する。

先ず、樹脂混合タンク５に所定値の温度に保温した材料を準備しておく（ｓｔ１）。次に、締付架台２２、２３を動作させ、金型１１を閉鎖する（ｓｔ２）。金型１１の閉鎖後は、真空室２１内を真空引きし（ｓｔ３）、金型１１の温度を制御する（ｓｔ４）。

そして、エポキシ樹脂の温度、金型１１締付け時の圧力、金型１１の真空度および温度のそれぞれが所定値に達していると、樹脂混合タンク５内を加圧し、金型１１内にエポキシ樹脂を注入する（ｓｔ５）。注入後には、エポキシ樹脂を所定値で加圧したまま硬化させる（ｓｔ６）。その後、注入部１４のエポキシ樹脂の粘度が所定値に達すると、金型を開放し（ｓｔ７）、樹脂注型品を取出す。

樹脂注型品の取出し後は、金型１１内を清掃し、粘度が上昇したノズル１５部のエポキシ樹脂を取り除いて注型を継続する。

これにより、金型１１の温度、注入されるエポキシ樹脂の温度、金型１１内の真空度および硬化状態などの製造条件が一括で所定値に管理され、耐クラック性や部分放電特性などの絶縁耐力の優れた樹脂注型品を短時間で注型することが可能となる。また、これらの各特性を安定させた樹脂注型品を大量生産することができる。

なお、上記の実施例では、金型１１を閉鎖した後、真空室２１を真空引きし、金型１１の温度を制御する順序で説明したが、金型１１の温度を制御した後、金型１１を閉鎖して真空室２１を真空引きする順序にしてもよい。

本発明の実施例に係る樹脂注型システムの構成を一部断面して示す概要説明図。 本発明の実施例に係る樹脂注型システムの制御部を示す説明図。 本発明の実施例に係る樹脂注型品の製造工程を示す図。

符号の説明

１ 樹脂混合タンク部
２ 金型部
３ 締付装置部
４ 制御部
５ 樹脂混合タンク
６ 加圧ポンプ
７、９、１８ バルブ
８、１９ 配管
１０、１２ ヒータ
１１ 金型
１３ 熱板
１４ 注入部
１５ ノズル
１６ 注入口
１７ キャビティー
２０ 真空ポンプ
２１ 真空室
２２ 固定側締付架台
２３ 可動側締付架台
２４ シリンダー
２５ 油圧ポンプ
２６ 制御装置
２６ａ 樹脂温度制御部
２６ｂ 金型閉鎖制御部
２６ｃ 真空制御部
２６ｄ 金型温度制御部
２６ｅ 注入開始制御部
２６ｆ 注入圧力制御部
２６ｇ 硬化制御部
２６ｈ 金型開放制御部
２７ 表示装置
２８、３１ 温度センサ
２９、３２ 圧力センサ
３０ 真空度センサ
３３ 粘度センサ

Claims (3)

1. エポキシ樹脂を保温し、内部が加圧される樹脂混合タンクと、
   前記樹脂混合タンクの加圧により前記エポキシ樹脂が注入されるとともに、このエポキシ樹脂よりも高温とした一対の金型と、
   前記エポキシ樹脂の硬化状態を検出する硬化検出手段を備えた前記金型の注入口に接続される注入部と、
   前記金型内を真空引きする真空ポンプと、
   この金型を閉鎖して締付け、もしくは開放する締付架台と、
   前記樹脂混合タンク内の温度および加圧する圧力、前記金型を締付ける圧力、前記金型内の真空度、前記金型の温度、前記注入部におけるエポキシ樹脂の硬化状態、および前記金型の開放を監視、制御する制御装置とを具備し、
   前記制御装置により、前記樹脂混合タンク内のエポキシ樹脂の温度、前記金型を締付ける圧力、前記金型内の真空度、および前記金型の温度のそれぞれが所定値に達すると、前記樹脂混合タンク内を所定の圧力で加圧し、この圧力を保持した状態で前記注入部のエポキシ樹脂の硬化状態が所定値に達すると、前記金型を開放するように制御することを特徴とする樹脂注型システム。
2. 前記制御装置により、前記樹脂混合タンク内のエポキシ樹脂の温度、前記金型を締付ける圧力、前記金型内の真空度、および前記金型の温度のそれぞれが所定値に達するまで、繰返し制御することを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型システム。
3. 前記硬化検出手段は、エポキシ樹脂の粘度を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型システム。

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