JP2022183534A - 離型剤噴霧装置および離型剤噴霧方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離型剤が付着できるように金型を冷却できる技術を提供する。【解決手段】金型に離型剤を噴霧する離型剤噴霧装置は、離型剤を噴霧する離型剤噴霧部と、気体を射出する気体射出部と、離型剤噴霧部と気体射出部とを制御して離型剤付着処理を実行する制御部と、を備える。離型剤付着処理は、気体射出処理と、気体射出処理の後に行われる離型剤噴霧処理と、を含む。気体射出処理は、気体射出部が金型に向かって気体を射出する処理である。離型剤噴霧処理は、離型剤噴霧部が金型に向かって離型剤を噴霧する処理であり、金型の温度がある温度より低いときに実行される。【選択図】図２

Description

本開示は、離型剤噴霧装置および離型剤噴霧方法に関する。

金型の成形部であるキャビティを画定する面には、成形した製品の離型を容易にするために、離型剤が噴霧されることが知られている。金型を使用して製品を成形する際には金型は高温であるため、キャビティを画定する面に離型剤を噴霧しても、ライデンフロスト現象が発生し、離型剤が付着しづらい場合がある。特許文献１には、離型剤を複数回に分けて噴霧する技術が記載されている。これにより、最初に噴霧された離型剤によって金型を冷却して、離型剤の付着率を向上することができる。

特開２００５－７４２０号公報

しかし、金型を液体の離型剤によって冷却する場合、金型の表面、および表面からある程度の深さまでの範囲の部分が急激に冷やされて、周囲の部分との熱膨張量の差が大きくなり、金型に亀裂が入る恐れがある。そのため、離型剤が付着できるように金型を冷却する他の技術が望まれていた。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、金型に離型剤を噴霧する離型剤噴霧装置が提供される。この離型剤噴霧装置は、離型剤を噴霧する離型剤噴霧部と、気体を射出する気体射出部と、前記離型剤噴霧部と前記気体射出部とを制御して離型剤付着処理を実行する制御部と、を備える。前記離型剤付着処理は、気体射出処理と、前記気体射出処理の後に行われる離型剤噴霧処理と、を含む。前記気体射出処理は、前記気体射出部が前記金型に向かって気体を射出する処理である。前記離型剤噴霧処理は、前記離型剤噴霧部が前記金型に向かって前記離型剤を噴霧する処理であり、前記金型の温度がある温度より低いときに実行される。
このような態様とすれば、気体によって金型を冷却するため、金型の表面のみが冷却され、冷却される部分の厚みが薄いため、周囲の部分との熱膨張量の差が小さい。そのため、金型に亀裂が入ることを抑制しつつ、離型剤が付着できるように金型を冷却することができる。また、離型剤によって金型を冷却する場合に比べて、離型剤の噴霧量を減らすことが出来る。
（２）上記形態の離型剤噴霧装置において、前記金型の温度を測定する温度センサを備え、前記制御部は、前記気体射出処理において前記温度センサが測定した温度が前記ある温度よりも低いことを検出したことに応じて、前記離型剤付着処理を開始してもよい。
このような態様とすれば、制御部は、温度センサを備えていない場合と比べて、より確実に金型の温度がある温度まで低下したことを判断できる。
（３）上記形態の離型剤噴霧装置において、前記制御部は、前記気体を射出する前の前記金型の温度と前記ある温度との差が大きいほど、射出する前記気体の流速を早くするよう、前記気体射出部を制御して前記気体射出処理を実行してもよい。
射出する気体の流速が早いほど、金型の温度を低くすることができる。そのため、このような態様とすれば、金型の温度が高い場合であっても、金型の温度をある温度まで低下できる。
（４）上記形態の離型剤噴霧装置において、前記気体射出処理において前記金型が前記ある温度まで低下すると同時に、前記離型剤噴霧処理を開始してもよい。
このような態様とすれば、金型の温度が再度上昇する前に離型剤を塗布できるため、確実に金型に離型剤の被膜を形成できる。
（５）上記形態の離型剤噴霧装置において、前記気体射出部と前記離型剤噴霧部とは、同じノズルを介してそれぞれ前記気体の射出と前記離型剤の噴霧とを行ってもよい。
このような態様とすれば、離型剤噴霧装置は、射出される気体の流れの中心線と、噴霧される離型剤の流れの中心線と、が一致するため、気体の射出によって冷却される金型の温度に応じた離型剤の金型への噴霧を正確に行うことができる。

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、離型剤噴霧システム等の態様で実現することが可能である。

離型剤噴霧装置の概略構成を示す図である。 離型剤付着処理の一例を示すフローチャートである。 比較例における離型剤付着処理の説明図である。 気体射出工程の説明図である。 気体射出工程によって冷却された金型の温度を示す説明図である。 気体射出部が射出する気体の流速と金型の温度の低下の関係を示したグラフである。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本開示の一実施形態における離型剤噴霧装置の概略構成を示す図である。離型剤噴霧装置１００は、金型２００の成形部であるキャビティを画定する面（以下、単に「面」という）２０１に離型剤を噴霧する装置である。離型剤噴霧装置１００は、気体射出部１０と、離型剤噴霧部２０と、制御部３０と、温度センサ４０と、を備える。

気体射出部１０は、気体を射出する。気体射出部１０は、タンク１１に収容された気体をノズル１１０を介して射出する。気体は、例えば、空気である。

離型剤噴霧部２０は、離型剤を噴霧する。離型剤噴霧部２０は、離型剤タンク２１に収容された離型剤をノズル１１０を介して噴霧する。本実施形態において、気体射出部１０と離型剤噴霧部２０とは、同じノズル１１０を介してそれぞれ気体の射出と離型剤の噴霧とを行う。離型剤は、金型の表面で保護膜を形成する骨材と、骨材を分散させている液体のキャリアと、から構成されている。骨材は、例えばシリコン油である。液体のキャリアは、例えば、水である。

制御部３０は、気体射出部１０による気体の射出と、離型剤噴霧部２０による離型剤の噴霧と、を制御して離型剤付着処理を実行する。本実施形態において、制御部３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、気体射出部１０や離型剤噴霧部２０の機能を実現する。ただし、これらの各部の機能の一部又は全部をハードウエア回路で実現してもよい。本実施形態において、制御部３０は、温度センサ４０が測定した温度に応じて、気体射出部１０による気体の射出と、離型剤噴霧部２０による離型剤の噴霧と、の制御を行う。制御部３０は、金型２００の温度が予め定められた閾値温度より高いときには、離型剤噴霧部２０に、金型２００に向かって離型剤を噴霧させない。

温度センサ４０は、非接触で金型２００の温度を測定するセンサである。金型２００の温度とは、面２０１の表面温度のことである。

図２は、離型剤付着処理の一例を示すフローチャートである。離型剤付着処理は、離型剤噴霧装置１００によって、面２０１に離型剤を付着させる処理である。

ステップＳ１００において、気体射出処理が行われる。ステップＳ１００において、気体射出部１０は、金型２００の面２０１に気体を射出する。より具体的には、制御部３０は、離型剤噴霧部２０から離型剤を噴霧させる前に、金型２００がある温度まで低下するまで、気体射出部１０に金型２００に向かって気体を射出させる。この工程を「気体射出工程」ともいう。本実施形態において、気体射出部１０は、ノズル１１０をロボットにより移動させて、気体を面２０１に射出する。本実施形態において、制御部３０は、温度センサ４０が測定した温度を用いて、金型２００の温度が予め定められた閾値温度まで低下したか否かを検出する。閾値温度は、ライデンフロスト現象の発生が抑制され、面２０１に噴霧された離型剤が面２０１上に被膜を形成できる温度であり、予め実験によって定めることができる。また、本実施形態において、制御部３０は、金型２００の温度が閾値温度まで低下したと同時に、気体射出部１０を制御して、金型２００に気体を射出することを止め、ステップＳ１１０の処理に移る。「金型２００の温度が閾値温度まで低下したと同時」とは、例えば、１秒以内である。

ステップＳ１１０において、金型２００の温度がある温度より低いときに離型剤噴霧処理が行われる。すなわち、ステップＳ１１０は、金型２００の温度がある温度より高いときには実行されない。ステップＳ１１０において、離型剤噴霧部２０は、ある温度以下に低下した金型２００の面２０１に離型剤を噴霧する。より具体的には、制御部３０は、金型２００の温度が閾値温度まで低下した場合に、離型剤噴霧部２０に金型２００に向かって離型剤を噴霧させる。この工程を「離型剤噴霧工程」ともいう。本実施形態において、離型剤噴霧部２０は、ノズル１１０をロボットにより移動させて、離型剤を面２０１に噴霧する。

図３は比較例における離型剤付着処理の説明図であり、図４は、本実施形態における気体射出工程の説明図である。図３は、離型剤の噴霧によって金型２００の温度が閾値温度まで低下させる場合を示している。図３に示すように、液体である離型剤によって金型２００を冷却する場合、金型２００の表面から厚みｔ１までの範囲内の表層部Ａ１が急激に冷やされて、温度が低下する。図４に示すように、気体によって金型２００を冷却する場合、金型２００の表面から厚みｔ２までの範囲内の表面部Ａ２の温度が低下する。表面部Ａ２の厚みｔ２は表層部Ａ１の厚みｔ１よりも薄い。そのため、比較例よりも本実施形態における金型２００の方が、周囲の部分との熱膨張差が小さくなる。そのため、温度差に起因して金型２００に亀裂が入ることを抑制できる。

以上で説明した本実施形態の離型剤噴霧装置１００によれば、気体によって金型２００を冷却するため、金型２００の表面から厚みｔ２の範囲内の表面部Ａ２が冷却される。厚みｔ２は十分に薄いため、周囲の部分との熱膨張量の差が小さい。そのため、金型２００に亀裂が入ることを抑制しつつ、離型剤が付着できるように金型２００を冷却することができる。また、離型剤によって金型２００を冷却する場合に比べて、離型剤の噴霧量を減らすことが出来る。

また、離型剤噴霧装置１００は、温度センサ４０を備えている。制御部３０は、ステップＳ１００（図２参照）の気体射出処理において、金型２００の温度がある温度よりも低いことを検出したことに応じて、ステップＳ１１０の離型剤噴霧処理を開始できる。そのため、制御部３０は、例えば、離型剤噴霧装置１００が温度センサ４０を備えておらず、予め定められた時間、気体を射出した後に離型剤を噴霧する場合と比べて、より確実に金型２００の温度が閾値温度まで低下した状態で、離型剤を金型２００に噴霧できる。

また、制御部３０は、金型２００の温度が閾値温度まで低下したと同時に、金型２００に離型剤を噴霧するよう離型剤噴霧部２０の制御を行っている。そのため、金型２００の温度が再度上昇する前に離型剤を塗布できるため、確実に金型２００に離型剤の被膜を形成できる。

また、気体射出部１０と離型剤噴霧部２０とは、同じノズル１１０を介してそれぞれ気体の射出と離型剤の噴霧とを行う。射出される気体の流れの中心線と、噴霧される離型剤の流れの中心線と、が一致するため、気体の射出によって冷却される金型２００の温度に応じた離型剤の金型２００への噴霧を正確に行うことができる。また、離型剤噴霧装置１００は、吐出する材料毎に異なるノズルを個別に備える必要が無い。そのため、離型剤噴霧装置１００が大型化することを抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態における離型剤噴霧装置１００は、制御部３０が、気体を射出する前の金型２００の温度と閾値温度との差が大きいほど、射出する気体の流速を早くするよう気体射出部１０を制御する点が第１実施形態における離型剤噴霧装置１００と異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。

図５は、気体射出工程によって冷却された金型２００の温度を示す説明図である。図５の上段は、面２０１をノズル１１０から見た場合を示す平面図である。図５の下段は、面２０１の中心Ｐ０を中心として、左右方向に離れた各位置の温度を示すグラフである。横軸は、中心Ｐ０を０として、中心Ｐ０に対して右側の各位置の距離を正の値で示し、中心Ｐ０に対して左側の各位置の距離を負の値で示している。中心Ｐ０に向かって気体を噴出する場合、中心Ｐ０において気体が澱むため、図５に示すように、中心Ｐ０から距離ｘずれた位置Ｐ１である位置Ｐ１と位置Ｐ２の温度が最も低くなる。

図６は、気体射出部１０が射出する気体の流速と金型２００の温度の低下の関係を示したグラフである。図６は、図５における位置Ｐ１における温度を示している。グラフＧｒ１は気体射出部１０が射出する気体の流速が５０ｍ／ｓの場合を示し、グラフＧｒ２は気体射出部１０が射出する気体の流速が１００ｍ／ｓの場合を示し、グラフＧｒ３は気体射出部１０が射出する気体の流速が２００ｍ／ｓの場合を示している。図６に示すように、気体射出部１０が射出する気体の流速が速いほど、金型２００の温度を低くすることができる。

本実施形態において、制御部３０は、気体を射出する前の金型２００の温度と閾値温度との差が大きいほど、射出する気体の流速を早くするよう気体射出部１０を制御する。射出する気体の流速が早いほど、金型２００の温度を低くすることができる。そのため、金型２００の温度が高い場合であっても、金型２００の温度を閾値温度まで低下できる。

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上述した実施形態において、離型剤噴霧装置１００は、ノズル１１０を一つのみ備えており、気体射出部１０と離型剤噴霧部２０とは、同じノズル１１０を介してそれぞれ気体の射出と離型剤の噴霧とを行う。この代わりに、離型剤噴霧装置１００は、ノズル１１０を複数備えていてもよい。また、離型剤噴霧装置１００は、吐出する材料毎に異なるノズルを個別に備えていてもよい。気体射出部１０と離型剤噴霧部２０とは、それぞれ対応する別のノズルから気体の射出と離型剤の噴霧とを行う。

（Ｃ２）上述した実施形態において、離型剤噴霧装置１００は、温度センサ４０を備えている。これに限らず、離型剤噴霧装置１００は、温度センサ４０を備えていなくてもよい。この場合、制御部３０は、予め実験的または経験的に定められた時間の間、気体を射出するように気体射出部１０を制御する。

（Ｃ３）上述した実施形態において、離型剤噴霧部２０は、離型剤として、骨材を分散させている液体のキャリアが水である水溶性離型剤を用いている。これに限らず、離型剤噴霧部２０は、離型剤として、キャリアが油である油性離型剤を用いてもよい。油性離型剤の沸点は、水溶性離型剤の沸点よりも高い。例えば、２２０度である。そのため、油性離型剤を用いる場合の閾値温度は、水溶性離型剤を用いる場合の閾値温度よりも高く設定される。

（Ｃ４）上述した実施形態において、制御部３０は、金型２００の温度が閾値温度まで低下したと同時に、金型２００に離型剤を噴霧するよう離型剤噴霧部２０の制御を行っている。これに限らず、制御部３０は、金型２００の温度が閾値温度以下に低下してから予め定められた時間が経過した後に、金型２００に離型剤を噴霧するよう離型剤噴霧部２０の制御を行ってもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

１０…気体射出部、１１…タンク、２０…離型剤噴霧部、２１…離型剤タンク、３０…制御部、４０…温度センサ、１００…離型剤噴霧装置、１１０…ノズル、２００…金型、２０１…面、Ａ１…表層部、Ａ２…表面部

Claims (6)

1. 金型に離型剤を噴霧する離型剤噴霧装置であって、
   離型剤を噴霧する離型剤噴霧部と、
   気体を射出する気体射出部と、
   前記離型剤噴霧部と前記気体射出部とを制御して離型剤付着処理を実行する制御部と、を備え、
   前記離型剤付着処理は、気体射出処理と、前記気体射出処理の後に行われる離型剤噴霧処理と、を含み、
   前記気体射出処理は、前記気体射出部が前記金型に向かって気体を射出する処理であり、
   前記離型剤噴霧処理は、前記離型剤噴霧部が前記金型に向かって前記離型剤を噴霧する処理であり、前記金型の温度がある温度より低いときに実行される、離型剤噴霧装置。
2. 請求項１に記載の離型剤噴霧装置であって、
   前記金型の温度を測定する温度センサを備え、
   前記制御部は、前記気体射出処理において前記温度センサが測定した温度が前記ある温度よりも低いことを検出したことに応じて、前記離型剤付着処理を開始する、離型剤噴霧装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の離型剤噴霧装置であって、
   前記制御部は、前記気体を射出する前の前記金型の温度と前記ある温度との差が大きいほど、射出する前記気体の流速を早くするよう、前記気体射出部を制御して前記気体射出処理を実行する、離型剤噴霧装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の離型剤噴霧装置であって、
   前記制御部は、前記気体射出処理において前記金型が前記ある温度まで低下すると同時に、前記離型剤噴霧処理を開始する、離型剤噴霧装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の離型剤噴霧装置であって、
   前記気体射出部と前記離型剤噴霧部とは、同じノズルを介してそれぞれ前記気体の射出と前記離型剤の噴霧とを行う、離型剤噴霧装置。
6. 金型に離型剤を噴霧する離型剤噴霧方法であって、
   前記金型に前記離型剤を噴霧する前に、前記金型に向かって気体を射出させる気体射出工程と、
   前記気体射出工程の後に、前記金型の温度がある温度より低いときに、前記金型に向かって前記離型剤を噴霧する離型剤噴霧工程と、を備える、離型剤噴霧方法。

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