JP2006341553A - 成形絶縁物およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁特性を向上させた加熱圧縮して成形する成形絶縁物を得る。
【解決手段】 第１のキャビティー１ａが彫られた第１の金型１と、前記第１のキャビティー１ａと組み合わされる第２のキャビティー２ａが彫られた第２の金型２と、少なくとも一方のキャビティー２ａ（１ａ）内に充填されるタブレット化された絶縁材料１１とを備え、前記第１の金型１と前記第２の金型２とを組み合わせ、前記第１のキャビティー１ａおよび前記第２のキャビティー２ａ内で前記絶縁材料１１を加熱圧縮して成形したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、不飽和ポリエステル樹脂などの絶縁材料を加熱圧縮して成形する成形絶縁物に係り、特に、絶縁特性を向上し得る成形絶縁物およびその成形方法に関する。

従来、この種の不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂粉末などの絶縁材料を成形金型内で加熱圧縮して成形する成形絶縁物は、優れた電気的、機械的強度を有し、スイッチギヤのような開閉器に多用されている（例えば、特許文献１参照。）。

この成形絶縁物の成形方法を示す図４において、第１の金型１（上型）と第２の金型２（下型）内には、それぞれ第１のキャビティー１ａ、および第２のキャビティー２ａが彫られている。キャビティー１ａ、２ａ内には、埋め込み金具３、４が取り付け金具５、６によりそれぞれ取り付けられている。また、第１の金型１と第２の金型２には、互いの位置合わせをするためのガイドピン７とガイドピン７が嵌合するガイド穴８とが設けられている。

そして、所定の重量に計量した絶縁材料９を一方のキャビティー２ａ（１ａ）内に充填し、第１の金型１と第２の金型２とを図示しないプレスで強固に締付ける。第１の金型１と第２の金型２は、例えば１２０℃に加熱されており、絶縁材料９がキャビティー１ａ、１ｂ内で加熱圧縮される。これにより、絶縁材料９は溶解して硬化する。図４では、両端に埋め込み金具３、４を配置した樽状の支持がいしのような成形絶縁物を製造することができる。

ここで、不飽和ポリエステル樹脂のような絶縁材料９であっては、ガラス繊維が充填されたフレーク状のものを、キャビティー２ａ（１ａ）内に充填できるように団子状に軽く丸めている。外観としては、密度の薄い綿状となる。
特開２００４−３９５０７号公報 （第３ページ、図１）

上記の従来の成形絶縁物においては、次のような問題がある。

キャビティー１ａ、１ｂ内でフレーク状の絶縁材料９が加熱圧縮されて溶解し、そして硬化するまでの過程において、絶縁材料９は空気を多量に巻き込んでいるので、ボイドが発生することがある。また、キャビティー１ａ、１ｂ内で溶解した絶縁材料９がランダムに流動するので、樹脂の流れが同一方向に重なったところではウエルドマークが発生することがある。

これは、絶縁的な欠陥であり、製造された成形絶縁物にクラックが発生したり、耐電圧特性不良を起こしたりする。このため、成形絶縁物の絶縁特性が低下し、開閉器などに使用することができなくなる。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、絶縁特性を向上し得る成形絶縁物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、本発明の成形絶縁物は、第１のキャビティーが彫られた第１の金型と、前記第１のキャビティーと組み合わされる第２のキャビティーが彫られた第２の金型と、少なくとも一方のキャビティー内に充填されるタブレット化された絶縁材料とを備え、前記第１の金型と前記第２の金型とを組み合わせ、前記第１のキャビティーおよび前記第２のキャビティー内で前記絶縁材料を加熱圧縮して成形したことを特徴とする。

本発明によれば、絶縁材料を圧縮して密度が増すようにタブレット化しているので、絶縁材料中に巻き込まれる空気量が低減され、成形された成形絶縁物内に絶縁的な欠陥が生じ難く、絶縁特性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る成形絶縁物を図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に係る成形絶縁物の成形方法を説明する断面図、図２は、本発明の実施例１に係る成形絶縁物の成形手順を示すフローチャート図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。

図１に示すように、第１の金型１（上型）と第２の金型２（下型）内には、それぞれ第１のキャビティー１ａ、および第２のキャビティー２ａが彫られている。キャビティー１ａ、２ａ内には、埋め込み金具３、４が取り付け金具５、６によりそれぞれ取り付けられている。また、第１の金型１と第２の金型２には、互いの位置合わせをするためのガイドピン７とガイドピン７が嵌合するガイド穴８とが設けられている。

そして、所定の重量に計量し、所定の圧力で圧縮してタブレット化した絶縁材料１１を一方のキャビティー２ａ（１ａ）内に充填し、成形絶縁物を得るようにしている。絶縁材料１１は、フレーク状のガラス繊維を充填した不飽和ポリエステル樹脂を、キャビティー１ａ、２ａ内に収まる程度の大きさに常温下で圧縮しており、その圧縮する程度は密度が２倍となるようにしている。即ち、従来のものと比較して、密度を２倍（体積は１／２）としている。

この密度は、１．５倍以上において、空気の巻き込みが低減され、ボイドやウエルドラインなどの欠陥を抑制することができる。また、密度を増すほど空気の巻き込みを低減できるが、３倍くらいまでが、加圧するプレスなどの設備が小型になるので好ましい。

次に、タブレット化した絶縁材料１１を用いた成形絶縁物の成形方法を図２を参照して説明する。

図２に示すように、先ず、フレーク状の不飽和ポリエステル樹脂を所定の重量に計量する（ｓｔ１）。これをキャビティー１ａ、２ａ内に収まる形状にするタブレット金型内に投入する（ｓｔ２）。タブレット金型を加圧して圧縮し、密度を増す（タブレット化する工程）（ｓｔ３）。これを取り出し（ｓｔ４）、タブレット化された絶縁材料１１を得る。

成形においては、第１の金型１と第２の金型２に埋め込み金具３、４をセットする（ｓｔ５）。そして、前記絶縁材料１１を一方のキャビティー２ａ（１ａ）内に充填する（絶縁材料１１を充填する工程）（ｓｔ６）。その後、第１の金型１と第２の金型２とを図示しないプレスで強固に締付ける（ｓｔ７）。

第１の金型１と第２の金型２とは、例えば１２０℃に加熱されており、絶縁材料１１はキャビティー１ａ、１ｂ内で加熱圧縮される（絶縁材料１１を加熱圧縮する工程）（ｓｔ８）。すると、絶縁材料１１は溶解し、例えば数十分間保持すると硬化する（ｓｔ９）。硬化後、離型する（ｓｔ１０）。図１に示すものにおいては、従来と同様に、樽状の支持がいしを製造することができる。

このようにして製造された成形絶縁物は、絶縁材料１１の空気の巻き込みが少なく、埋め込み金具４、５を中心として放射状に樹脂が流れて加熱硬化するので、ボイドやウエルドラインの発生が抑制される。埋め込み金具４、５間を十数ｍｍとした成形絶縁物においては、埋め込み金具４、５間で樹脂の流れが略平行となり、密度が高まって、破壊電圧特性が従来に比べて１．２倍程度上昇した。更には、大量製造した成形絶縁物においては、破壊電圧のバラツキが少なくなった。

また、キャビティー２ａ（１ａ）内に絶縁材料１１を充填し易くなり、成形の作業性を向上させることができた。

上記実施例１の成形絶縁物によれば、キャビティー１ａ、２ａ内で加熱圧縮される絶縁材料１１を、空気の巻き込みを低減したタブレット化しているので、ボイドやウエルドラインなどの絶縁的な欠陥の発生を抑制でき、絶縁特性を向上させることができる。

上記実施例１では、絶縁材料１１を不飽和ポリエステル樹脂で説明したが、成形用のエポキシ樹脂粉末においても、タブレット化して密度を増すと絶縁特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る成形絶縁物を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る成形絶縁物の成形方法を説明する断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、成形の金型である。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。

図３に示すように、第１の金型１には、第２の金型２と対向する一側面に第３の金型２１が組み合わされるようになっている。この第３の金型２１には、絶縁材料１１を充填する凹状のポット２２が設けられている。また、ポット２２内の絶縁材料１１を加熱圧縮できるように、ポット２２内に嵌め込まれる凸状のプランジャー２３を有する第４の金型２４が組み合わされるようになっている。

ポット２２の底部と第１の金型１内に彫られた第１のキャビティー１ａとは、複数本の貫通穴のゲート２５で結ばれている。ここで、第１のキャビティー１ａは、成形された絶縁物に突出したヒダが形成されるように、複数の環状の凹部１ｂが設けられた複雑な形状となっている。同様に、第２のキャビティー２ａも複数の環状の凹部１ｂが設けられている。

なお、埋め込み金具３、４などは、実施例１では、図示上下に配置されているが、この実施例２では、図示左右に配置されている。また、第１の金型１、第２の金型２、第３の金型２１および第４の金型２４には、互いの位置合わせをするためのガイドピン７とガイド穴８がそれぞれ設けられている。

そして、第１の金型１と第２の金型２および第３の金型２１を組み合わせ、ポット２２内に絶縁材料１１を充填し（絶縁材料１１を充填する工程）、プランジャー２３でポット２２内の絶縁材料１１を図示しないプレスで加熱圧縮する（絶縁材料１１を加熱圧縮する工程）。このような動作は、例えば第４の金型２４を固定し、第１の金型１、第２の金型２および第３の金型２１を図示上下方向に移動する移動型とすればよい。

すると、溶解した絶縁材料１１がゲート２５からキャビティー１ａ、２ａ内に注入される（絶縁材料を注入する工程）。そして、ポット２２内の絶縁材料１１をプランジャー２３で押し切る程度まで加圧すると、キャビティー１ａ、２ａ内の溶解した絶縁材料１１も加圧される。加圧を例えば数十分間保持すると、加熱硬化し、両端に埋め込み金具３、４を配置したヒダを有する樽状の支持がいしを製造することができる。

このようにゲート２５から溶解した絶縁材料１１を注入するのもでは、材料の流れを良好にすることができ、凸凹状の複雑な形状の絶縁物を成形することができる。また、埋め込み金具３、４に大きな圧力が加わることを抑制できるので、変形を防止することができる。

上記実施例２の成形絶縁物によれば、実施例１による効果のほかに、埋め込み金具３、４の変形を抑制し、複雑な形状の成形絶縁物を得ることができる。

本発明の実施例１に係る成形絶縁物の成形方法を説明する断面図。 本発明の実施例１に係る成形絶縁物の成形手順を示すフローチャート図。 本発明の実施例２に係る成形絶縁物の成形方法を説明する断面図。 従来の成形絶縁物の成形方法を説明する断面図。

符号の説明

１ 第１の金型
１ａ 第１のキャビティー
１ｂ、２ｂ 凹部
２ 第２の金型
２ａ 第２のキャビティー
３、４ 埋め込み金具
５、６ 取り付け金具
７ ガイドピン
８ ガイド穴
９、１１ 絶縁材料
２１ 第３の金型
２２ ポット
２３ プランジャー
２４ 第４の金型
２５ ゲート

Claims (6)

1. 第１のキャビティーが彫られた第１の金型と、
   前記第１のキャビティーと組み合わされる第２のキャビティーが彫られた第２の金型と、
   少なくとも一方のキャビティー内に充填されるタブレット化された絶縁材料とを備え、
   前記第１の金型と前記第２の金型とを組み合わせ、前記第１のキャビティーおよび前記第２のキャビティー内で前記絶縁材料を加熱圧縮して成形したことを特徴とする成形絶縁物。
2. 第１のキャビティーが彫られた第１の金型と、
   前記第１のキャビティーと組み合わされる第２のキャビティーが彫られた第２の金型と、
   前記第１のキャビティーとゲートで結ばれるポットを有する第３の金型と、
   前記ポット内に充填されるタブレット化された絶縁材料と、
   前記ポット内に嵌め込まれるプランジャーを有する第４の金型とを備え、
   前記第１の金型、前記第２の金型および前記第３の金型を組み合わせ、前記ポットと前記プランジャーとで前記絶縁材料を加熱圧縮し、前記ゲートから前記第１のキャビティー内と前記第２のキャビティー内とに前記絶縁材料を注入して成形したことを特徴とする成形絶縁物。
3. 前記絶縁物は、外形形状が複雑で、埋め込み金具が埋め込まれていることを特徴とする請求項２に記載の成形絶縁物。
4. 前記絶縁材料は、圧縮して密度を増した不飽和ポリエステル樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の成形絶縁物。
5. フレーク状の絶縁材料を圧縮してタブレット化する工程と、
   第１の金型および第２の金型に彫られたキャビティー内の少なくとも一方に前記絶縁材料を充填する工程と、
   前記第１の金型と前記第２の金型とを締付け、前記キャビティー内で前記絶縁材料を加熱圧縮する工程とを備えたことを特徴とする成形絶縁物の成形方法。
6. フレーク状の絶縁材料を圧縮してタブレット化する工程と、
   第３の金型に設けられたポット内に前記絶縁材料を充填する工程と、
   第４の金型に設けられたプランジャーで前記ポット内の前記絶縁材料を加熱圧縮する工程と、
   前記ポット内で溶解した前記絶縁材料をゲートで結ばれた第１の金型および第２の金型に彫られたキャビティー内に注入する工程とを備えたことを特徴とする成形絶縁物の成形方法。

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