JP2006021328A - 樹脂成形体の製造装置及び樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、２液混合型の樹脂で樹脂成形体を製造する場合にあっても、製造時間を大幅に短縮でき、樹脂成形体の生産性を高めることのできる樹脂成形体の製造装置および製造方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明は、２液混合型の樹脂を樹脂射出機１０により金型５内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体１５の製造装置において、前記樹脂射出機１０と前記金型５との間に、内部に前記樹脂射出機１０と前記金型５との間の樹脂流路を構成する平面状の樹脂流路２１を有する加熱装置２０を介在せしめたことを特徴とするものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば電力ケーブルの導体の接続部を保護するための樹脂成形体の製造装置、より具体的には、２液混合型の樹脂を用いて前記樹脂成形体を成形するための樹脂成形体の製造装置及びこの製造装置等を用いた樹脂成形体の製造方法に関するものである。

従来から、例えば電力ケーブルの導体の接続部を樹脂成形体で保護する方法として、主として以下の２つの方法がある。
一つの方法は、特許文献１に開示されているもので、図４が示すように、電力ケーブルの導体の接続を行う現場に射出成形機を持ち込んで、接続が完了した電力ケーブルの導体の接続部の周りにポリエチレン等の熱可塑性樹脂を充填し、これを架橋して接続部保護層を形成する方法である。

具体的には、ＣＶケーブルの如き電力ケーブル１、１の導体の接続端部において、絶縁層２を必要長剥ぎ取り、露出せしめた導体同士を接続して導体の接続部３を形成し、これを上下に２つ割りされている金型５の内部に載置して金型５を閉じる。その後金型５の下部に設けられている樹脂注入孔６から金型５内に溶融状態のポリエチレン樹脂を注入し、所定時間を掛けてこの金型５を冷却した後これを開いて、接続部保護層７を形成するものである。
ここで符号８は、金型５内（キャビテイー）から空気を抜いて接続部保護層７内にボイドが形成されるのを防止するために設けられている真空引き用の孔である。

もう一つの方法は、通称プレハブジョイント方式と呼ばれている方法である。
この方法は、予め接続部保護層を工場内で製造しておいて、これを電力ケーブルの導体の接続作業現場に持ち込み、現場で接続が完了した電力ケーブルの導体の接続部に被せるものである。すなわちこの方法の場合には、前述した図４に示す方法と異なり、接続現場に射出成形機を持ち込む必要がないため、接続作業現場が狭い場所でも適用できる利点がある。

ところでこの後者の方法、すなわちプレハブジョイント方式の場合には、前者の方法と異なり、電力ケーブルの絶縁層表面と接続部保護層とは溶融一体化されたものでないため、耐電圧特性の観点から両者間の密着性をどのように確保するかが問題になる。
そこでこのプレハブジョイント方式の場合には、接続部保護層に高い弾性を要求し、この優れた弾性を利用して絶縁層表面を押圧して絶縁層表面との間に密着性を確保するようにしている。

前述のように、絶縁層との間に密着性を確保するためには材料の選択が重要な要素であり、前者の方法で用いていたポリエチレン系の樹脂では必要とする弾性特性が得られず、密着性が確保できない。そこで別の材料が探索され、現在この種の樹脂として、例えば室温硬化が可能な２液混合型の樹脂、具体的には２液混合型のシリコーン系樹脂やウレタン系樹脂が使用されている。

特開昭６２−１９０６７８号公報

ところで室温硬化が可能な２液混合型の、例えばシリコーン系樹脂で接続部保護層（以下樹脂成形体という）を成形する場合は、図５が示すような方法で行うのが一般的である。
すなわち、樹脂射出機１０が内蔵しているシリンダーで、必要な硬化剤や充填剤が添加されている液状のシリコーン系樹脂を、樹脂流路１１を介して金型５のキャビテイー１２内のコア１３と金型５との間隙に射出充填する。ここで金型５は予め樹脂が充分に硬化する温度に加熱されている。

その後樹脂が金型５により充分に加熱されて硬化したら、今度は金型５全体を冷却する。そして所定の温度まで冷却したら金型５を開いて成形が完了した樹脂成形体を金型５から取り出す。
尚、図５において、符号１４は金型５を構成する上金型５ａ、下金型５ｂを締めた場合の合わせ目で、これをパーテイングラインと呼んでいる。また図５（ａ）は樹脂射出機及び金型全体の概略平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。尚、図５（ｂ）においては、金型５側のみ横断面図にしてある。

ところで図５が示す装置で室温硬化が可能な２液混合型の樹脂を成形する場合の問題は、金型５を開いて樹脂成形体を取り出す前に、金型５を室温に近い状態まで充分に冷却しておかないと、要求される品質を満たす樹脂成形体を得ることができない点にある。
具体的には、金型５を十分冷却しないまま金型５を開くと、図６が示すように、樹脂成形体１５の側部の前記パーテイングライン１４に対応する部分に、当業者の間で通称、耳割れ、と呼んでいるバックライニング１６、１６が発生してしまうことがある。
ここで図６は、樹脂成形体１５の横断面図である。

このようにバックライニング１６が発生する理由は以下のように推測される。
すなわち、いま室温状態、つまり約２５℃に保持されていた室温硬化型の樹脂が金型５内に充填され、例えば硬化させる温度である約９０℃に加熱されると、充填された樹脂は熱膨張し、温度差約６５℃（９０−２５＝６５）に応じた体積膨張を起こす。金型５が閉じている間は上金型５ａ、下金型５ｂの締め付け力で、この体積膨張分が封じられているが、金型５を十分冷却しないで、例えばいま仮に全く冷却しないで開くと、最初に開かれるパーテイングライン１４の位置で一挙に体積膨張が起こり、かつその膨張の際、図５（ｂ）の点線で示す丸印１７、１７の部分で、金型５の角が膨張する樹脂成形体１５を引っ掛け、樹脂成形体１５にバックライニング１６が出現する、と推測される。実際この傷、すなわちバックライニング１６は、図６が示すように、樹脂成形体１５の長手方向にパーテイングライン１４に沿って発生する。

そこでこのバックライニング１６の発生を防止するため、従来にあっては金型５を開く前に充分時間を掛けて金型５を冷却し、充填前の樹脂温度と加熱硬化後の樹脂成形体１５の温度差をできるだけ小さくして熱膨張による体積膨張差を小さくしてから金型５を開いていた。
このようにバックライニング１６を防止する、という観点から金型５の冷却には長い時間が必要で、製造時間の短縮にはこれまで手を付けることができなかった。そのため、現在でも製造時間の短縮は実現されていず、樹脂成形体１５の生産性は未だ低いままであった。

そこで本発明の目的は、例えば、室温硬化が可能な２液混合型の樹脂で樹脂成形体を製造する場合にあっても、製造時間を大幅に短縮でき、樹脂成形体の生産性を高めることのできる樹脂成形体の製造装置及び製造方法を提供することにある。

前記目的を達成すべく請求項１記載の樹脂成形体の製造装置は、２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造装置において、前記樹脂射出機と前記金型との間に、内部に前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路を構成する平面状の樹脂流路を有する加熱装置を介在せしめたことを特徴とするものである。

このようにしてなる請求項１記載の樹脂成形体の製造装置によれば、樹脂射出機と金型との間に設けた、内部に平面状の樹脂流路を有する加熱装置により、樹脂射出機から供給された樹脂がこの平面状の樹脂流路を通過して金型に達するまでの間にこれを加熱して、樹脂をその硬化温度に近い状態まで効率良く昇温することができ、金型内に射出充填することができる。
そのため、金型内の樹脂温と樹脂射出機から金型に射出充填される樹脂の温度差をより小さくでき、両者の温度差に起因する樹脂の熱膨張に伴なう体積膨張を極力小さく抑えることができる。
その結果、樹脂成形体を金型から取り出すまでの冷却時間を大幅に短縮でき、もって樹脂成形体の生産性を大幅に高めることができる。

また請求項２記載の樹脂成形体の製造装置は、２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造装置において、前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、該スタティックミキサー介在部の前記樹脂流路の外側に加熱手段を設けたことを特徴とするものである。

このようにしてなる請求項２記載の樹脂成形体の製造装置によれば、樹脂射出機と金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、このスタティックミキサーを通過する間に、樹脂流路の外側に設けた加熱手段により、樹脂を効率よく昇温させながら樹脂射出機から金型内に樹脂を射出充填することができる。それ故、金型内における樹脂の硬化温度と樹脂射出機から金型に射出充填する樹脂温度の差を小さくできる。よって、両者の温度差に起因する樹脂の熱膨張に伴なう体積膨張を小さくすることができる。
その結果、樹脂成形体を金型から取り出すまでの冷却時間を大幅に短縮でき、もって樹脂成形体の生産性を大幅に高めることができる。

さらに請求項３記載の樹脂成形体の製造方法は、２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂射出機と前記金型との間に平面状の樹脂流路を介在せしめ、該平面状の樹脂流路を通過する間に前記樹脂を昇温させながら前記樹脂射出機から金型内に射出充填することを特徴としている。

このようにしてなる請求項３記載の樹脂成形体の製造方法によれば、樹脂射出機と金型との間に平面状の樹脂流路を介在せしめ、この平面状の樹脂流路を通過する間に樹脂を金型における樹脂硬化温度に近づけるように効率良く昇温しながら、樹脂射出機から金型内に樹脂を射出充填することで、金型における樹脂の硬化温度と樹脂射出機から金型に射出充填する樹脂温度の差を小さくでき、両者の温度差に起因する樹脂の熱膨張に伴なう体積膨張を極めて小さく抑えることが可能になる。
その結果、樹脂成形体を金型から取り出すまでの冷却時間を大幅に短縮でき、樹脂成形体の生産性を高めることができる。

また請求項４記載の樹脂成形体の製造方法は、２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、該スタティックミキサーを通過する間に前記樹脂を昇温させながら前記樹脂射出機から金型内に射出充填することを特徴とするものである。

このようにしてなる請求項４記載の樹脂成形体の製造方法によれば、樹脂射出機と金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、このスタティックミキサーを通過する間に樹脂を昇温させながら樹脂射出機から金型内に樹脂を射出充填することにより、金型内における樹脂の硬化温度と樹脂射出機から金型に射出充填する樹脂温度の差を小さくでき、両者の温度差に起因する樹脂の熱膨張に伴なう体積膨張も極めて小さく抑えることができる。
その結果、樹脂成形体を金型から取り出すまでの冷却時間を大幅に短縮でき、もって樹脂成形体の生産性を大幅に高めることができる。

以上のように本発明によれば、２液混合型の樹脂で樹脂成形体を製造する場合にあっても、製造時間を大幅に短縮でき、樹脂成形体の生産性を高めることのできる樹脂成形体の製造装置及び製造方法を提供することができる。

以下に本発明の樹脂成形体の製造装置及びこの製造装置を用いた製造方法の一実施例を図１〜図３により詳細に説明する。
図１は、本発明の樹脂成形体の製造装置の一実施例を示す概略平面図で、樹脂射出機１０以外の部分のみ上金型５ａを除去した状態、すなわち下金型５ｂの上金型５ａとの合わせ面を上から見た状態を示している。
図１が示すように、金型５内のキャビテイー１２の中心部には樹脂成形体１５の中心の空洞部を形成するコア１３が載置されている。符号１１は樹脂射出機１０に内蔵されているシリンダーにより樹脂、例えば室温硬化が可能な２液混合型のシリコーン樹脂を金型５へと送り出す樹脂流路を示している。

本発明のこの製造装置の特徴は、樹脂射出機１０と金型５との間に加熱装置２０を介在せしめた点にある。この加熱装置２０の内部には樹脂射出機１０から金型５のキャビテイー１２へと、必要な硬化剤や充填剤が添加されている、例えば室温硬化が可能な２液混合型の樹脂（以下単に樹脂という）を供給する平面状の樹脂流路２１が設けられている。
因みに、この平面状の樹脂流路２１は、図１が示すように略野球のホームベースの形状をしていて、樹脂流路２１を形成する上下の隙間は、例えば１ｍｍ程度の間隔になっている。

より具体的には図２が示すように、樹脂は図示しない樹脂射出機１０から樹脂流路１１に送り込まれ、一度樹脂溜２２に溜められた後、平面状の樹脂流路２１に送り込まれる。平面状の樹脂流路２１の隙間は、前述したように例えば間隔１ｍｍ程度と極めて狭くなっていて、しかもこの隙間を構成する上下の板が加熱手段、すなわちヒーターとして作用するため、平面状の樹脂流路２１を通過する樹脂は極めて効率よく硬化温度に近い温度まで昇温される。

このように平面状の樹脂流路２１を介して樹脂を金型５のキャビテイー１２に送る場合、樹脂流路１１を出た樹脂は広くて狭い流路を流れることで加熱手段からの熱を受け易く、かつ均一に加熱され易くなる。それ故、短時間で効率よく、しかも均一に所定の温度まで昇温される。

この平面状の樹脂流路２１を通過し、所定温度まで昇温された樹脂は金型５のキャビテイー１２に入る直前で再度樹脂溜２４で溜められた後、キャビテイー１２へと送り込まれる。
因みに、本発明の実施例においては、例えば樹脂を硬化させる温度が９０℃であったとすると、平面状の樹脂流路２１を通過後金型５に至る直前の樹脂の温度を約７０℃になるようにした。その結果、金型５のキャビテイー１２における樹脂を硬化させる温度９０℃と樹脂射出機１０から送り出される際の樹脂の温度、すなわち室温である約２５℃との差は、内部に平面状の樹脂流路２１を有する加熱装置２０を設けない従来の装置にあっては６５℃（すなわち、９０−２５＝６５の意味）あったものが、本発明によれば２０℃（９０―７０＝２０の意味）に抑えられる。

このように従来６５℃あった温度差が２０℃に抑えられるため、この温度差に起因する熱膨張に伴う体積膨張も約１／３以下に抑えることができる。このように体積膨張を低く抑えることができるようになった結果、金型５においてキャビテイー１２内の樹脂を加熱硬化させたら、金型５を冷却することなく直ちに金型５を開いて樹脂成形体１５を取り出しても、図６が示すようなバックライニング１６の発生が見られなかった。

ところで、前述したように樹脂溜２２や樹脂溜２４を設ける理由は、樹脂をこの部分で一度溜めることにより、その先の樹脂流路２１やキャビテイー１２に樹脂をより均一の温度で、かつ均一な量で流すためである。それ故、もし製造する樹脂成形体１５の容量が大きい場合で、樹脂をキャビテイー１２の長さ方向により均一温度で、均一な量供給したい、という場合には、この種の樹脂溜２２や樹脂溜２４を設けると効果的である。但し、樹脂成形体１５の容量が小さい場合には、必ずしも設ける必要はない。

次に図３にスタティックミキサーを利用した本発明の樹脂成形体の製造装置の概略図を示す。図３が示すように、この装置の特徴は、樹脂射出機１０と金型５との間の樹脂流路１１内に複数個のスタティックミキサー３０を設置しておいて、スタティックミキサー３０を設置した樹脂流路１１の外側にバンドヒーター３１を装着した点にある。もちろんこのバンドヒーター３１に代えて別の加熱手段を設けて樹脂流路１１を加熱するようにしてもよいことはいうまでもない。

このようにしてなる樹脂射出機１０と金型５との間の樹脂流路１１内にスタティックミキサー３０を介在せしめ、かつ樹脂流路１１の外側にバンドヒーター３１を設けたことにより、樹脂流路１１内を流れる樹脂はスタティックミキサー３０を通過する間に十分攪拌されて所定温度に効率よく、かつ均一に昇温される。それ故、金型５による硬化温度と樹脂射出機１０から金型５のキャビテイー１２に射出充填される樹脂の温度差を小さくでき、両者の温度差に起因する樹脂の熱膨張に伴なう体積膨張を小さくすることができる。
その結果、樹脂成形体１５を金型５から取り出すまでの冷却時間を大幅に短縮でき、もって樹脂成形体１５の生産性を大幅に高めることができる。

具体的に、図１に示す平面状の樹脂流路２１を有する装置で、室温硬化が可能な２液混合型シリコーン系樹脂を使って樹脂成形体１５を製造したところ、図５が示す従来の製造装置で、かつ従来の方法で製造した場合には、金型５での樹脂の硬化時間が約１８０分、その後の金型５の冷却に約１００分掛かっていたものが、本発明の装置を用いて製造すると、硬化時間は約１００分、冷却時間は不要となり、約１８０分もの大幅な時間短縮を図ることができた。

また前述したものより容量の大きな樹脂成形体１５を製造した場合には、図５が示す製造装置を用い、従来の方法で製造した場合には、金型５での樹脂の硬化時間が約４８０分、その後の金型５の冷却に約１２０分掛かっていたものが、本発明の図１に示す装置を用いて製造すると、硬化時間は約１６０分、冷却時間は不要となり、約４４０分もの大幅な時間短縮が可能になった。その結果、樹脂成形体１５の生産性を大幅に高めることができた。

因みに、本発明の樹脂成形体の製造装置で、かつ本発明の製造方法で成形を行った場合、金型５での硬化時間まで短縮されているが、その理由は、平面状の樹脂流路２１やスタティックミキサー３０を採用したことにより、金型５のキャビテイー１２に供給される樹脂の温度が、いま樹脂を硬化させる温度を９０℃としたとき、既に７０℃まで昇温されているため、金型５内での硬化のための昇温時間も従来のように室温状態から９０℃に昇温するのではなく、単に７０℃から９０℃へと、２０℃の昇温で済むようになるからである。

尚、前記実施例では室温硬化が可能な２液混合型の樹脂、具体的にはシリコーン系樹脂を使用しているが、このほかウレタン系樹脂も使用できる。また本発明では室温硬化が可能なものに限定されず、例えば熱硬化性のものであってもよい。具体的には、熱硬化性の２液混合型シリコーン系樹脂あるいは熱硬化性の２液混合型ウレタン系樹脂が使用できる。

ところで前述の実施例により得られた樹脂成形体１５の内部には、この樹脂成形体１５の内径を拡径する拡径部材、例えば紐状のコアをらせん巻きして隣接する部分を接着した、通称スパイラルコアと呼ばれるものが挿入される。このようにして拡径された樹脂成形体１５は、電力ケーブル等の接続現場で、接続前に予め一方のケーブルに通されていて、接続が完了したら接続部上に移動され、前述したスパイラルコアを引っ張れば、このコアが容易にほどける。
その結果、拡径されていた樹脂成形体１５は内側の支えを失って縮径し、電力ケーブルの絶縁層表面を自身の持つ優れた弾性によりしっかりと把持する。すなわちこの樹脂成形体１５は常温収縮チューブとして使用される。

以上述べたように本発明によれば、２液混合型の樹脂で樹脂成形体を製造する場合にあっても、製造時間を大幅に短縮でき、樹脂成形体の生産性を高めることのできる樹脂成形体の製造装置及び製造方法を提供することができる。

本発明の樹脂成形体の製造装置の一実施例を示す概略平面図である。 図１の製造装置の一部拡大Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の樹脂成形体の製造装置の別の実施例を示す概略平面図である。 従来の樹脂成形体の製造装置を示す縦断面図である。 従来の樹脂成形体の製造装置を示すもので、図（ａ）は概略平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 従来の樹脂成形体の問題点を示す横断面図である。

符号の説明

５ 金型
１０ 樹脂射出機
１１ 樹脂流路
１２ キャビテイー
１３ コア
１４ パーテイングライン
１５ 樹脂成形体
１６ バックライニング
２０ 加熱装置
２１ 平面状の樹脂流路
３０ スタティックミキサー
３１ バンドヒーター

Claims (4)

1. ２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造装置において、前記樹脂射出機と前記金型との間に、内部に前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路を構成する平面状の樹脂流路を有する加熱装置を介在せしめたことを特徴とする樹脂成形体の製造装置。
2. ２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造装置において、前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、該スタティックミキサー介在部の前記樹脂流路の外側に加熱手段を設けたことを特徴とする樹脂成形体の製造装置。
3. ２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂射出機と前記金型との間に平面状の樹脂流路を介在せしめ、該平面状の樹脂流路を通過する間に前記樹脂を昇温させながら前記樹脂射出機から金型内に射出充填することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
4. ２液混合型の樹脂を樹脂射出機により金型内に射出充填し、これを加熱硬化させる樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂射出機と前記金型との間の樹脂流路内にスタティックミキサーを介在せしめ、該スタティックミキサーを通過する間に前記樹脂を昇温させながら前記樹脂射出機から金型内に射出充填することを特徴とする樹脂成形体の製造方法。

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