JP2011121078A - ダイカスト金型用離型剤のスプレー塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイカスト金型の内型面に、離型剤をスプレー塗布することが困難な非単純形状面が含まれていても、離型剤を、当該非単純形状面に対して、好適にスプレー塗布することを可能とする。
【解決手段】離型剤の噴射ビーム７の方向に反射体Ｈを配置する。そして、反射体Ｈを、該離型剤の核沸騰温度（例えば１６０℃）以上に加熱する。この加熱状態で、反射体Ｈに向けて、離型剤噴射ノズル４から離型剤を噴霧すると、離型剤を反射体Ｈによって反射するように、金型内型３Ｌ、３Ｒの面９（スプレー塗布困難面）に向けて飛散させることができる。その結果、離型剤が、スプレー塗布困難面９に到達するため、狭細形状の部分又は凹凸の多いようなキャビティ１０の非単純形状面に関し、スプレー噴射方向の先の正面ばかりでなく、側面にも均一な離型剤のスプレー塗布を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイカスト金型に塗布されるダイカスト金型用離型剤のスプレー塗布方法に関し、さらに詳細には、離型剤ノズルを用いた離型剤のスプレー塗布が困難な面を含むダイカスト金型の内型（以下「金型内型」と称する）に、離型剤をスプレー塗布する方法に関する。

ダイカスト品には、凹凸状の非単純形状面が含まれているものや管部材（若しくはチューブ部材又はパイプ部材）の強度を補うために、内部に補強リブ（以下「リブ」と称する）を含むものがある。

リブを含むダイカスト品を例に採り、図５を参照しながら、このダイカスト品を製造する際の離型剤スプレー塗布工程の課題を以下説明する。
離型剤ノズル４を用いたスプレー法では、リブを含むダイカスト品用の金型内型９への離型剤の好適なスプレー塗布が、しばしば困難となる。
それは、金型内型９のキャビティ１０が、細長く狭い形状（以下「細狭形状」と称する）のものであるため、離型剤ノズル４からの離型剤スプレー７の噴霧（ミスト）のビームが、離型剤のスプレー塗布対象すべて均一に広がることはなく、その多くが、離型剤スプレー７のノズル軸方向に沿って真正面方向に向かって進むため、キャビティ１０の側壁に離型剤が到達しにくいからである。
かかる場合、離型剤ノズル４の向きを、キャビティ１０内で自由に変えることができれば問題は解消する。しかし、例えば、図５に示すようなリブ鋳造用の金型内型は、リブの形状に対応したキャビティ１０が細狭形状であるため、このキャビティ１０内で、離型剤ノズル４を配置した場合に、その向きを変えることは難しい。

そこで、上記不具合を解決するために、特許文献１に、金型内にエア回路を配管する方法が提案されている。同方法によれば、離型剤ノズルから噴射される離型剤の噴霧ビームの流れと逆の方向の流れのエアを、エア回路から噴射することにより、スプレー法による離型剤の噴霧方向を変えて、離型剤ノズルからの離型剤のスプレー塗布が困難な箇所、例えばキャビティ１０の側壁面（以下、このような面を「スプレー塗布困難面９」と称する）に対しても離型剤をスプレー塗布するものである。

特開平６−３２８２１５号公報

しかし、係るエア回路によって、スプレー塗布困難面への離型剤のスプレー塗布がなされても、エアを噴射するために金型に設けられたエア孔が、ダイカスト品の面に凹凸形状やバリの生成をもたらすといった品質上の不具合を招来し得る。
係る不具合を解決するために、離型剤を金型内型にスプレー塗布が完了後、エア孔をふさげばよいとも考えられるが、そうすると、溶湯のカジリが発生し、ダイカスト品の好適な鋳造に支障をきたし好ましくない。

そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、金型内型に囲まれたキャビティ内に、一定の手段を配置することにより、スプレー塗布困難面に対する離型剤のノズル噴霧によるスプレー塗布を好適に行うことができる方法を見出した。

本発明は、金型内型面に、離型剤のスプレー塗布が困難な面が含まれていても、離型剤を当該面全体に好適にスプレー塗布することができる方法を提供することを目的とする。

（発明の態様）
以下、本発明の態様を示し、それらについて説明する。なお、（１）項、（２）項が、請求項１、請求項２に対応する。

（１）ダイカスト金型用の離型剤のスプレー塗布方法であって、金型内型面が囲むキャビティ内の、離型剤噴射ノズルの噴射方向に反射体を配置し、前記反射体を、前記離型剤の核沸騰温度域の上限以上に加熱し、該加熱された前記反射体に向けて、前記離型剤噴射ノズルから前記離型剤を噴射し、該噴射された前記離型剤を、前記加熱された前記反射体によって核沸騰させて飛散させ、該飛散した前記離型剤によって前記金型内型面をスプレー塗布することを特徴とするダイカスト金型用離型剤のスプレー塗布方法。上記の「核沸点温度域」は、液体の核沸騰が生じる温度域であり、一般に、水の核沸点温度域の上限は、１６０℃程度である。

本項は、特に、金型内型構造が、複雑になったり狭細になったりするようなリブ形状や、金型内型側面に凹凸形状等が含まれているダイカスト品の鋳造の離型剤塗布工程に最適な離型剤のスプレー塗布方法を例示する。

離型剤噴射ノズルからの離型剤スプレーの噴射は、基本的にノズルの向きを変えない限り、一方向に向いている。そのため当該噴射方向にない金型内型面（キャビティの側壁面）に、離型剤をスプレー塗布しにくい。
そこで、本項では、噴射方向の先（延長線上）に、離型剤の核沸点温度以上に加熱された反射体を配置する。離型剤スプレーからのミストが、この反射体に衝突すると、ミストを構成する離型剤の滴状粒子が、この反射体によって反射されるかのように三次元的に飛散する。
そして、飛散した離型剤粒子は、上記「スプレー塗布困難面」に固着し、当該面を塗布する。

このようにして、本項によれば、金型内型面に、離型剤のスプレー塗布が困難な面（例えば、キャビティの側壁面）が含まれていても、離型剤を当該面全体に好適に塗布することができる。なお、「スプレー塗布困難面」以外の面、すなわち、離型剤スプレーの噴射方向の正面の面は、従来通り、好適にスプレー塗布することができる。

（２） 前記反射体に、耐熱性かつ熱伝導性の長尺棒を用い、該長尺棒の棒軸を、前記離型剤噴射方向に対して略直交するように配置することを特徴とする（１）に記載の離型剤のスプレー塗布方法。

本項は、（１）項で使用される反射体の物性、形状、配置方法を例示するものである。例えば、離型剤が水溶性離型剤で有る場合には、水の核沸騰温度域の上限が１６０℃であるため、該反射体の温度は１６０℃以上とすることが好ましい。また、反射体には、少なくとも核沸点温度以上の耐熱性が要求される。また、かかる温度が反射体全体に効率よく行き渡るために熱伝導性が要求される。反射体の形状を「長尺棒」とするのは、、離型剤ミストの滴状粒子が、この反射体から三次元方向に平均化して放射状に飛散可能にするためである。また、「長尺」とするのは、例えばリブ形状のように、ダイカスト品、例えば、リブ形状のものを鋳造するための金型内型の、細狭の内型面（特にキャビティの側壁面）を、その長さ方向に沿って好適にスプレー塗布することを可能とするためである。
「丸棒の長尺方向に沿った棒軸を、前記離型剤噴射方向に対して略直交」するのは、反射体に衝突した離型剤の滴状粒子が、反射体から三次元的かつ平均的に飛散することができるようにし、離型剤スプレー塗布面（特に、リブ形状を含むダイカスト品製造用の金型の内型面に対応する面）を全体にわたり均一の厚さとするためである。

（３）前記離型剤は、水溶性離型剤であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の離型剤スプレー塗布方法。
本項は、離型剤に水溶性離型剤を使用することを例示する。

（４）前記反射体温度は、１６０℃以上であることを特徴とする（３）に記載の離型剤スプレー塗布方法。

離型剤のうち、水溶性の離型剤の核沸騰温度域の上限は、水が主成分である事が多いため、１６０℃程度となる。反射体温度の好適な上限値は、特に定めないが、反射体の材質の耐熱温度（金属溶融温度）未満とすることが好ましい。
なお、離型剤を構成する水以外の組成物によって、核沸騰温度域は変化するため、１６０℃に限られず、都度、使用する離型剤に応じて、反射体温度を設定することが好ましい。

本発明によれば、離型剤をスプレー塗布する金型内型面に離型剤のスプレー塗布が困難な面が含まれていても、当該面を含めた全体にわたり、離型剤を好適に塗布することができる。

本実施形態に係る、金型内型面のスプレー塗布困難面に離型剤をスプレー塗布する方法を説明するための概略断面図である。 図１を補足するための図であって、同方法を説明するための概略斜視図である。 実験例を説明するための概略斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ実験例、比較例の結果を示す写真観察像である。 リブ形状部分を含むダイカスト品に従来のスプレー方法で離型剤を塗布する態様を説明するための概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態（以下「本実施形態」と称する）を、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１では、リブ用ダイカスト金型が、金型右部３Ｒ、金型左部３Ｌ及び金型底部３Ｂからなり、垂直断面で観察すると、金型右部３Ｒ及び金型左部３Ｌは対称形である。そして、図２で示されるように、略平坦な面を含む金型右部３Ｒ及び金型左部３Ｌ、並びに略半球状の金型底部３Ｂで囲まれて形成されたキャビティ１０は、鉛直断面が略指形状であり、図１の紙面の奥行き方向に延びている。そして、このキャビティ１０に、例えばアルミニウム溶湯が鋳込まれて、リブ形状の部位を含むアルミダイカスト品が鋳造される。「核沸騰温度」は、液体に関し、核沸点が生じる温度であり、一般に、水の核沸点温度域の上限は１６０℃程度とされている。

ところで、一般的に、溶湯の鋳込み前に、キャビティ１０を取り囲む金型内型面に離型剤がスプレー塗布されるため、離型剤が金型内型面に、ある程度均一にスプレー塗布されなければ、ダイカスト品の脱着が困難となったり、ダイカスト品の鋳肌が荒れたりする。よって、離型剤を、図１、図２が示す間口が狭細形状の奥深いキャビティ１０を取り囲む金型内型面９、９、３Ｂに、好適にスプレー塗布する必要がある。
以下、リブを含むアルミダイカスト品を鋳造する場合を代表例とし、ステップを順に追いながら、本実施形態を説明する。

（反射体配置ステップ）
準備段階で、キャビティ１０の断面の略中心軸（対称軸）に沿って、キャビティ１０の上方に、ノズル４の離型剤噴射孔（スプレー孔）４Ｈが鉛直下方を向くように配置し、かつ、離型剤噴射方向に対して略直交するように、キャビティ１０内の略中央に棒状の反射体Ｈを配置する。
この際、本実施形態では、金型内型３Ｌ、３Ｒ、３Ｂで囲まれたキャビティ１０内に断面が略円形である棒状の反射体Ｈが配置されるように、図示しない治具で両端を固定し配置する。そして、反射体Ｈの両端に電流を流し、反射体Ｈを加熱するための図示しない電源装置（スイッチ、温度制御用の可変抵抗器、サーモスタットのような温度調整手段その他の必要な手段を含むことが望ましい）を接続する。

反射体Ｈは、基本的に丸棒体であり、用いられる離型剤の核沸騰温度域の上限以上（本実施形態では１６０℃以上）の耐熱性のある材質からなる。反射体Ｈは、電流を流すと発熱し易い金属材料からなることが好ましく、例えば、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン等を含む金属若しくはこれらのいずれかの合金（例えばニクロム線）からなるものが望ましい。ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）のような高温の伝熱体となり導電性が高く、強度が強いカーボンからなるものであってもよい。

（反射体加熱ステップ）及び（離型剤噴射ステップ）
上記電源装置からの電流量を制御することにより、反射体Ｈを、水溶性離型剤の核沸騰温度域の上限１６０℃以上に加熱する。そして、右部３Ｒ、左部３Ｌ及び底部３Ｂからなる金型３の内型に向けて、離型剤ノズル４から吐出された離型剤噴霧ビーム７を噴霧する。そうすると、金型３の内型で囲まれたキャビティ１０内は、離型剤ミストの雰囲気となる。

（離型剤のスプレー塗布ステップ）
１６０℃以上に加熱された反射体Ｈが、離型剤噴霧ビーム７からの離型剤の噴霧ミスト８をその表面で受ける。１６０℃は、水の沸点（１００℃）よりもはるかに高く、本実施形態では、ミスト状の水溶性の離型剤は、核沸騰すると、反射体Ｈによって反射されるかのように三次元方向に（放射状に）飛散し、離型剤は、「スプレー塗布困難面」に相当する金型の右部３Ｒ及び左部３Ｌの内型面（側壁面）をスプレー塗布される。なお、金型の底部３Ｂは、離型剤ノズル４の離型剤噴霧方向の正面にあり、反射体Ｈの有る無しに関わらず、従来どおり離型剤のスプレー塗布が行われる。

このようにして、ダイカスト品にリブ形状のような非単純形状が含まれている際、ダイカスト金型にリブ形状に対応した狭細形状の部分を設ける必要があり、離型剤をスプレー塗布すべき金型内型面にスプレー塗布が困難な面が含まれるが、本実施形態によれば、このようなスプレー塗布困難面に対しても、スプレー塗布される離型剤の核沸騰温度域以上に加熱された反射体Ｈを配置することによって、離型剤を好適にスプレー塗布することができる。

[実験例]
図３は、実験例で使用した各部材、各装置の概略斜視図を示す。図３を参照しながら実験例を以下説明する。
まず、二枚の耐熱性ステンレス鋼からなる板材３０Ｒ、３０Ｌを準備し、間隔をおいて互いが平行にかつ板材３０Ｒ、３０Ｌの平面が鉛直方向に沿うように配置し、固定した。そして、この二枚の板材３０Ｒ、３０Ｌの中間部に、ニクロム製丸棒体Ｈ（反射体）を、鉛直方向と垂直になるように配置し固定した。この丸棒Ｈの両端には、図示しない電源装置から電流を流したが、その電流量は可変抵抗器で調整でき、温度はサーモスタットで一定に維持できるようにした。さらに、離型剤噴射が、鉛直下方かつ、板材３０Ｒ、３０Ｌの中間を通るように、板材３０Ｒ、３０Ｌの上方に離型剤ノズル４を配置、固定した。
離型剤は、核沸騰温度域上限が１６０℃の、水溶性離型剤を用い、丸棒Ｈは、その表面温度が１６０℃以上になるように電流量を調整した。
また、板材３０Ｒ、３０Ｌの対向する平面の片方の面（この実験例では３０Ｒ側）に、円形のテストピースＴを固着した。
このように準備した後、離型剤ノズル４から離型剤７のミストを、板材３０Ｒ、３０Ｌの中間部に向けて、噴射した。

[比較例]
一方、比較例は、丸棒Ｈを配置せず、他の構成及び諸条件は実験例と同様として行った。
図４は、実験例（図４（ａ））、比較例（図４（ｂ））、の離型剤スプレー塗布完了後の光学顕微鏡の観察像であって、テストピースＴ周辺部の板材３０Ｌの表面（板材３０Ｒ、３０Ｌの対向面）を示している。

図４（ａ）から分かるように、実験例では、離型剤のスプレー塗布後にテストピースＴが観察されなかった。すなわちテストピースが離型剤によって覆われ、板材３０Ｌの内面がスプレー塗布されたことが分かる。一方、図４（ｂ）から分かるように比較例では、テストピースＴが観察されており、離型剤が板材３０Ｌの内面にスプレー塗布されなかったことが分かる。

以上より、丸棒（反射体）Ｈを、板材３０Ｒ、３０Ｌの対向面が形成する間に配置したため、離型剤ノズル４から噴射された水溶性の離型剤が、丸棒Ｈの核沸騰温度域以上に加熱された面で沸騰し、三次元的に飛散した結果、離型剤ノズル４の噴射方向とは異なる方向にある金型内型面に到達し、該面がスプレー塗布されたものと判断される。実験例の結果から、リブ形状を含むダイカスト品の鋳造の金型内型面９も、本発明によって好適に離型剤がスプレー塗布可能であることが分かった。

尚、本発明は、上記の本実施形態、本実験例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本実施形態、本実験例において、反射体Ｈを、断面が略丸形状の丸棒としたが、断面を楕円形状、三角形状等他の形状に変更することもできる。すなわち、金型内型の様々な形状に対応して、より適切なものを使用することができる。また、反射体Ｈの形状は、キャビテイ内で固定可能な限り、例えば、球状体と、球状体を串刺しするような棒部材とからなる反射体構造を準備し、球状体をキャビティ１０内に配置するようにしてもよい。
また、本実施形態、本実験例において、反射体Ｈの数を、１本としたが、２本以上の複数本とし、核沸騰による離型剤の飛散箇所を増やすことで、金型内型の様々な形状・大きさに対応するようにしてもよい。

さらに、本実施形態、本実験例において、反射体Ｈは、固定して配置したが、離型剤のスプレー塗布中に、キャビティ内を移動させて、反射体Ｈの配置位置を変えるようにしてもよい。
また、本実施形態、本実験例において、離型剤は、水溶性のものとしたが、例えば、他の溶剤溶解性の離型剤を使用するようにしてもよい。

３（３Ｒ、３Ｌ、３Ｂ）；ダイカスト金型、４；離型剤噴射ノズル、７；離型剤（噴射ビーム）、１０；キャビティ、Ｈ；反射体。

Claims (2)

1. ダイカスト金型用の離型剤のスプレー塗布方法であって、
   金型内型面が囲むキャビティ内の、離型剤噴射ノズルの噴射方向に反射体を配置し、
   前記反射体を、前記離型剤の核沸騰温度域の上限以上に加熱し、
   該加熱された前記反射体に向けて、前記離型剤噴射ノズルから前記離型剤を噴射し、
   該噴射された前記離型剤を、前記加熱された前記反射体によって核沸騰させて飛散させ、
   該飛散した前記離型剤によって前記金型内型面をスプレー塗布することを特徴とするダイカスト金型用離型剤のスプレー塗布方法。
2. 前記反射体に、耐熱性かつ熱伝導性の長尺棒を用い、該長尺棒の棒軸を、前記離型剤噴射方向に対して略直交するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の離型剤のスプレー塗布方法。