JP5986449B2 - 樹脂注型金型および注型品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を加熱硬化させて注型品を製造する樹脂注型金型および注型品の製造方法に関する。

従来、樹脂注型金型に充填したエポキシ樹脂を注入口から加圧し、キャビティー内に残留している微量な残留空気を排気溝から排気する注型法が知られている。これは、加圧ゲル化法と称され、ボイドレスの注型品を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。

この種の樹脂注型金型を図５に示す。金型１には、中央部に所定形状のキャビティー２が彫られており、エポキシ樹脂を注入する断面半円状の注入口３で外部と繋がっている。キャビティー２には、複数本の排気溝４が設けられている。排気溝４は、断面半円状で排気溝４の数倍の容積を有する樹脂溜り溝５に繋がっている。樹脂溜り溝５には、排気溝４と対向する面に排気部６が設けられ、外部に繋がっている。排気部６は、樹脂溜り溝５に連接した断面半円状の排気室７と、排気室７を移動自在に移動する可動弁８とで構成されている。排気室７は、樹脂溜り溝５側が太径部、外部側が細径部となっている。可動弁８は、排気室７の太径側では碗状部、細径側では棒状部、外部では脱落防止の板状部となっている。また、エポキシ樹脂が排気室７に充填されてくると、碗状部を境として可動弁８が浮くようになっている。

注入口３の外部には、筒状の樹脂充填容器９の一方開口部がＯリング１０を介してボルト１１で固定されている。他方開口部にも、Ｏリング１０を介して密閉蓋１２がボルト１１で固定されている。密閉蓋１２には、エポキシ樹脂を供給する樹脂供給弁１３と、空気を封入する加圧弁１４が設けられている。

なお、注入口３から排気室７までは、分割した金型１の合わせ面のそれぞれに設けられている。図示断面で示した可動弁８から密閉蓋１２までは、単独構成のものであり、金型１の合わせ面を跨いで設けられている。

これにより、樹脂供給弁１３を開放し、樹脂充填容器９にエポキシ樹脂を溜めると、注入口３からキャビティー２内にエポキシ樹脂が充填される。また、排気溝４から残留空気とともに、余ったエポキシ樹脂が排出され、樹脂溜り溝５を経由して排気室７まで充填されるようになる。すると、可動弁８がエポキシ樹脂に浮いて図示上方向に移動し、排気室７の細径部に可動弁８の碗状部が当接し、エポキシ樹脂の外部への流出を阻止する。また、排気室７にエポキシ樹脂が溜るようになると、樹脂供給弁１３を閉じ、加圧弁１４を開放し、例えば０．２０ＭＰａで加圧する。この加圧により、キャビティー２内の残留空気の排気が促進され、ボイドレスの注型品を得ることができる。

このような注型品の製造にあたって、離型後には、排気部６で硬化した硬化物を取り除かなければならない。特に、可動弁８の碗状部が当接する排気室７の細径部では、狭い隙間まで樹脂が浸入して硬化しているので、極めて薄いバリが破砕状態で形成されており、取り除き作業に多大の時間を要していた。また、可動弁８は、軽量とするため、フッ素樹脂などの材料からなっており、比較的柔らかく、損傷を与えないように注意深い作業を必要としていた。なお、排気部６に損傷があったり、バリが残っていたりすると、可動弁８の碗状部が排気室７の細径部に密着し難くなる。すると、エポキシ樹脂の外部への流出を阻止することが困難となり、加圧が不十分となってボイドレスの注型品の製造が困難となる。

特開２００７−１２５７７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、キャビティー２内に充填したエポキシ樹脂を加圧し、微量な残留空気を外部へ押し出し加熱硬化させる加圧ゲル化法において、金型１の組立作業、清掃作業を容易とし、ボイドレスの注型品を得ることの可能な樹脂注型金型を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型金型は、所定形状のキャビティーが彫られた金型と、前記キャビティー内に熱硬化性樹脂を充填する注入口と、前記キャビティー内の残留空気を排気する排気口と、前記注入口と前記排気口とを囲むように設けられた樹脂制御容器と、前記樹脂制御容器内を、前記注入口側の樹脂充填室と前記排気口側の樹脂排出室とに仕切る隔壁板と、を備え、前記樹脂充填室に、前記熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給弁と、供給した前記熱硬化性樹脂を加圧する加圧弁を設けたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す正面図。 本発明の実施例１に係る樹脂注型金型を用いた注型品の製造方法を説明するフロー図。 本発明の実施例１に係る樹脂注型金型のエポキシ樹脂の流れを説明する図。 本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す要部正面図。 従来の樹脂注型金型の構成を一部断面して示す正面図。

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に係る樹脂注型金型を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る本発明の実施例１に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す正面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型を用いた注型品の製造方法を説明するフロー図、図３は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型のエポキシ樹脂の流れを説明する図である。なお、従来と同様の構成部分は、同一符号を付した。

図１に示すように、金型１には、中央部に所定形状のキャビティー２が彫られており、エポキシ樹脂を注入する断面半円状の注入口３で外部と繋がっている。キャビティー２には、複数本の深さ数１００μｍの排気溝４が設けられている。複数本の排気溝４は、断面半円状で排気溝４よりも数倍の容積を有する樹脂溜り溝５に繋がっている。樹脂溜り溝５には、排気溝４と対向する面に、注入口３よりも内径の小さい断面半円状の排気口２０が設けられ、外部に繋がっている。注入口３と排気口２０は、金型１の同一側面に設けられている。

注入口３と排気口２０の外部には、これらを囲むような筒状の樹脂制御容器２１の一方開口部がＯリング１０を介してボルト１１で固定されている。他方開口部にも、Ｏリング１０を介して密閉蓋１２がボルト１１で固定されている。樹脂制御容器２１内には、隔壁板２２が設けられており、注入口３側の樹脂充填室２３と排気口２０側の樹脂排出室２４に仕切られている。密閉蓋１２の樹脂充填室２３側には、エポキシ樹脂を供給する樹脂供給弁１３と、空気を封入する加圧弁１４が設けられている。樹脂充填室２３と樹脂排出室２４は密閉容器となっており樹脂流通はなく、樹脂排出室２４よりも樹脂充填室２３の容量が格段に大きい。

なお、注入口３から樹脂溜り溝５までと排気口２０は、分割した金型１のそれぞれの合わせ面に設けられている。図示断面で示した樹脂制御容器２１、Ｏリング１０、密閉蓋１２、隔壁板２２は、単独構成のものであり、金型１の合わせ面を跨いで設けられている。

次に、注型品の製造方法を図２、図３を参照して説明する。

図２に示すように、先ず、金型１、樹脂制御容器２１などを組立する（ｓｔ１）。金型１を例えば１２０℃の所定温度に加熱後、樹脂供給弁１３を開放し、樹脂充填室２３に例えば７０℃に保温されたエポキシ樹脂を充填する（ｓｔ２）。すると、キャビティー２内に樹脂が注入され、排気溝４からキャビティー２内の空気が押し出される。キャビティー２内に樹脂が充填され（ｓｔ３）、図３（ａ）に示すように、排気溝４、樹脂溜り溝５、排気口２０を介して樹脂排出室２４まで樹脂が溜ってくるようになると、樹脂供給弁１３を閉じる。

次に、加圧弁１４を開放し、例えば０．２０ＭＰａの所定圧力で樹脂充填室２３を加圧する（ｓｔ４）。すると、図３（ｂ）に示すように、樹脂充填室２３の樹脂は加圧により押されて低下し、樹脂排出室２４の樹脂は上昇する（ｓｔ５）。なお、排気溝４では、溝深さが浅く、また、排気口２０では内径が小さく、エポキシ樹脂への熱伝達が早く樹脂温度が上昇するので、樹脂排出室２４での硬化は促進される。また、樹脂充填室２３よりも容積が小さいので、硬化が更に促進され、必要以上の樹脂が樹脂排出室２４に流れ込むことを防止する。

次に、加圧を保って（加圧を破ることなく）、金型１全体を真空炉に搬入し、脱泡する（ｓｔ６）。これにより、キャビティー２内に残留している微量な残留空気が更に排気溝４を介して押し出される。その後、金型１を乾燥炉に搬入し、所定温度で加熱硬化させる（ｓｔ７）。なお、脱泡を行わない場合は、加圧後、乾燥炉に搬入する。硬化後においては、先ず、樹脂制御容器２１を取外し（ｓｔ８）、次に、二分割された金型１を開放する（ｓｔ９）。キャビティー２内で硬化した注型品となる硬化物を取出し、必要により二次硬化を行う。樹脂制御容器２１では、隔壁板２２を取外し、バリとなる硬化物を取出し、清掃する（ｓｔ１０）。

清掃にあたっては、樹脂充填室２３と樹脂排出室２４の硬化物が比較的大きな塊となっているので、従来のような薄いバリ状のものと比べて、取り除くことが容易である。また、隔壁板２２で仕切って二つの室２３、２４を形成しているので、部品点数を削減することができる。更に、樹脂制御容器２１や隔壁板２２などが金属製のため、キズなど付き難く、取扱いが容易となり、注型作業性を大幅に向上させることができる。このような金型１により、ボイドレスの注型品が得られ易くなる。なお、金型１本体のキャビティー２、排気溝４、樹脂溜り溝５などの清掃は、従来と同様である。

上記実施例１の樹脂注型金型によれば、注入口３と排気口２０を樹脂制御容器２１で囲み、隔壁板２２で仕切っているので、キャビティー２内に樹脂を充填する樹脂充填室２３と、残留空気を押し出した樹脂が溜る樹脂排出室２４での硬化物が大きな塊となり、清掃作業を容易とすることができる。また、樹脂制御容器２１の部品点数が削減され、組立作業を容易とすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型の構成を一部断面して示す要部正面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、樹脂排出室の加熱硬化を促進させることである。図４において、実施例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４に示すように、樹脂制御容器２１の樹脂排出室２４の側面にヒータ２５を設けている。樹脂充填室２３では、低温に保温した樹脂が注入され、温度が低下する傾向にあるが、樹脂排出室２４では、加熱硬化が促進される。

上記実施例２の樹脂注型金型によれば、実施例１による効果のほかに、樹脂排出室２４での樹脂の加熱硬化が促進され、必要以上の樹脂が樹脂排出室２４に流れ込むことを抑制することができる。

以上述べたような実施形態によれば、加圧ゲル化法によって注型品を製造する金型の組立作業や清掃作業を容易とすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 金型
２ キャビティー
３ 注入口
４ 排気溝
５ 樹脂溜り溝
６ 排気部
７ 排気室
８ 可動弁
９ 樹脂充填容器
１０ Ｏリング
１１ ボルト
１２ 密閉蓋
１３ 樹脂供給弁
１４ 加圧弁
２０ 排気口
２１ 樹脂制御容器
２２ 隔壁板
２３ 樹脂充填室
２４ 樹脂排出室
２５ ヒータ

Claims (5)

1. 所定形状のキャビティーが彫られた金型と、
   前記キャビティー内に熱硬化性樹脂を充填する注入口と、
   前記キャビティー内の残留空気を排気する排気口と、
   前記注入口と前記排気口とを囲むように設けられた樹脂制御容器と、
   前記樹脂制御容器内を、前記注入口側の樹脂充填室と前記排気口側の樹脂排出室とに仕切る隔壁板と、を備え、
   前記樹脂充填室に、前記熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給弁と、供給した前記熱硬化性樹脂を加圧する加圧弁を設けたことを特徴とする樹脂注型金型。
2. 前記樹脂排出室よりも前記樹脂充填室の容積を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型金型。
3. 前記樹脂排出室の容器側面にヒータを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型金型。
4. 金型に彫られた所定形状のキャビティーと、
   前記キャビティー内に熱硬化性樹脂を充填する注入口と、
   前記熱硬化性樹脂の充填に伴って残留空気を押し出す排気口と、
   前記注入口と前記排気口とを囲むように設けられるとともに、前記注入口側の樹脂充填室と前記排気口側の樹脂排出室とに仕切られた樹脂制御容器とを有する樹脂注型金型を用いた注型品の製造方法において、
   前記樹脂充填室に前記熱硬化性樹脂を供給し、
   この熱硬化性樹脂が前記キャビティー内を充填し、
   前記樹脂排出室まで達すると、
   前記樹脂充填室への前記熱硬化性樹脂の供給を停止して前記樹脂供給室を所定圧力で加圧し、
   前記熱硬化性樹脂が加熱硬化すると、
   先ず、前記樹脂制御容器を取外してバリとなる硬化物を除去し、
   次に、前記金型を離型して所定形状の硬化物を取出すことを特徴とする注型品の製造方法。
5. 前記樹脂供給室よりも前記樹脂排出室の前記熱硬化性樹脂が早く加熱硬化することを特徴とする請求項４に記載の注型品の製造方法。

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