JP5230389B2 - 押出用ダイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、凸部、特にアスペクト比の大きい凸部を有する押出材の製造に適した押出用ダイスおよびその製造方法、ならびに該押出用ダイスを用いた押出材の製造方法に関する。

押出用ダイスにおいては、押出材の形状を安定させるために、ベアリング部の出口側の逃がし孔において、ベアリング部直後を外方に退入させて段付状に形成したものがある。（特許文献１〜４参照）。また、ベアリング部直後を外方に退入させることなく、逃がし孔の逃がし面をテーパー状に形成したダイスもある（特許文献５参照）
特開昭６２−９７１４号公報 特開昭６２−９７１５号公報 特開昭６２−９７１６号公報 特開平１０−３１４８３２号公報 特開平７−１２４８２２号公報

押出材の一つに、基板上に多数のフィンが狭い間隔で並設された放熱部材がある。放熱部材のフィンは放熱効率を高めるために、厚みに対して高さの高い薄板状に形成されるのが一般的である。かかる形状を押し出すためのダイスは、ベアリング部のフィン成形部が多数のスリット状開口部となって並列し、出口側の逃がし孔もスリット状の孔が並列したものとなり、隣接する逃がし孔間の壁の肉厚は押出材のフィン間隔よりもさらに小さいものとなる。そして、押出材がベアリング部を通過した後に蛇行すると、フィンが逃がし面に接触して壁を破損させたり、押出材に変形やキズが発生することがある。

本発明は上述した技術背景に鑑み、押出用ダイスにおいて、押出材が逃がし面に接触してもダイスの破損、押出材の変形やキズの発生を抑制できる押出用ダイスおよびその製造方法、ならびにこのダイスを用いた押出材の製造方法の提供を目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［８］に記載の構成を有する。

［１］凸部を成形するベアリング部の出口側にテーパー状の逃がし孔が形成され、該逃がし孔の逃がし面のベアリング部に続く部分に、表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下となされた平滑領域を有することを特徴とする押出用ダイス。

［２］前記平滑領域において、押出方向の表面粗さ（Ａ）と押出方向に垂直な方向の表面粗さ（Ｂ）とがＢ＞Ａの関係を満たしている前項１に記載の押出用ダイス。

［３］前記平滑領域は、押出方向の２／３以上の範囲に形成されている前項１または２に記載の押出用ダイス
［４］前記凸部のアスペクト比が５以上である前項１〜３のいずれか記載の押出用ダイス。

［５］前記逃がし孔を有する複数個のベアリング部が並設されている前項１〜４のいずれかに記載の押出用ダイス。

［６］凸部を成形するベアリング部の出口側にテーパー状の逃がし孔が形成された押出用ダイスの製造方法であって、前記逃がし孔をワイヤカット放電加工により成形し、逃がし面の少なくともベアリング部に続く部分の表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以下に形成することを特徴とする押出用ダイスの製造方法。

［７］前項１〜５のいずれかに記載の押出用ダイスにより、凸部を有する押出材を押し出すことを特徴とする押出材の製造方法。

［８］前記押出材の凸部が押出用ダイスの平滑領域に接触する前項７に記載の押出材の製造方法。

上記［１］に記載の発明によれば、逃がし面のベアリング部に続く部分に表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下となされた平滑領域が形成されているため、押出材の凸部が逃がし面に接触しても引っかかることなく滑っていくので、ダイスの破損、押出材の変形やキズの発生を抑制できる。

上記［２］に記載の発明によれば、押出材は平滑領域に対してより滑らかに接触するため、ダイスの破損、押出部材の変形やキズの発生を抑制する効果が大きい。

上記［３］に記載の発明によれば、押出材が最も接触しやすい部分に平滑領域が形成されているので、確実に上記効果を奏することができる。

上記［４］に記載の発明によれば、凸部のアスペクト比が大きいために蛇行して逃がし面に接触しやすい押出材の製造において顕著な効果を奏することができる。

上記［５］に記載の発明によれば、複数のベアリング部が並設されたダイス、即ち複数の凸部が並設された押出材の製造において顕著な効果を奏することができる。

上記［６］に記載の発明によれば、逃がし面のベアリング部に続く部分が表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下の平滑領域となされた押出用ダイスを製造することができる。

上記［７］［８］に記載の発明によれば、押出材の凸部が逃がし面に接触しても表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下となされた平滑領域を滑っていくので、ダイスを破損させることなく、変形やキズのない押出材を製造することができる。

図１は、本発明の押出用ダイスによって成形する押出材の一例である放熱部材(1)である。前記放熱部材(1)は、基板(2)の片面に多数のフィン(3)が並設されている。前記フィン(3)は厚さ（Ｔ）に対して高さ（Ｈ）が大きく、アスペクト比（Ｈ／Ｔ）の大きい薄板状であり、フィン間隔（Ｐ）で並設されている。

図２は、前記放熱部材(1)を成形するための平型の押出用ダイス(10)の部分断面図である。(11)は、ベアリング孔において前記フィン(3)を成形するスリット状のベアリング部であり、該ベアリング部(11)の出口(11a)側にスリット状の逃がし孔(12)が形成されている。逃がし孔(12)は押出材(1)の進行方向の下流側に向かって開くテーパー状に形成されているため、隣接する逃がし孔(12)(12)間の壁(14)の厚さはベアリング部(11)(11)間の壁よりもさらに薄肉となっている。前記逃がし孔(12)の逃がし面(13)のベアリング部(11)に続く部分は、表面粗さが規定された平滑領域(15)である。

図２に示すように、ベアリング孔から押し出されてくる放熱部材(1)が蛇行すると、逃がし面(13)、特にベアリング部(11)に続く部分に接触するおそれがある。逃がし孔(12)(12)間の壁(14)は薄肉であるために、フィン(3)が逃がし面(13)に接触して摩擦抵抗により引っかかると壁(14)の破損、フィン(3)の変形やキズの原因となる。本発明においては、ベアリング部(11)に続く部分を平滑領域(15)として表面粗さを小さくし、これによって接触時の滑り性を良くしてフィン(3)が逃がし面(13)に引っかからないようにしている。かかるダイス(10)で押し出せば、フィン(3)が平滑領域(15)に接触しても引っかかることなく滑っていくので、ダイス(10)の破損や放熱部材(1)の変形やキズの発生が防がれる。

前記平滑領域(15)の表面粗さはＪＩＳ Ｂ０６０１によって定義される最大高さ（Ｒｚ）によって規定するものとし、Ｒｚを１０μｍ以下とする。表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍを超えると摩擦抵抗が大きくなって滑り性が不十分である。表面粗さ（Ｒｚ）は小さいほど滑り性が良いので下限値は限定されないが、６μｍであれば十分にダイス(10)の破損やフィン(3)の変形を防止できる。平滑領域(15)の好ましい表面粗さ（Ｒｚ）は６〜８μｍである。

さらに、平滑領域(15)における表面粗さは押出方向の表面粗さ（Ａ）が押出方向に垂直な方向の表面粗さ（Ｂ）よりも小さく、Ｂ＞Ａの関係を満たしていることが好ましい。放熱部材(1)は逃がし面(13)上を押出方向に進んでいくので、Ｂ＞Ａの関係を満たしていれば、放熱部材は平滑領域に対してより滑らかに接触するので、ダイス(10)の破損や放熱部材(1)の変形やキズの発生を抑制する効果が大きい。

図２に示すように、前記逃がし孔(12)は下流側に向かって開くテーパー状であり、下流側ほど孔径が拡大されている。押出材(1)が蛇行した場合に接触しやすいのは孔径の小さいベアリング部(11)に近い部分であり、孔径が拡大された出口付近での接触可能性は極めて低くなる。このため、前記平滑領域(15)は必ずしも前記逃がし面(13)の全面に形成されている必要はない。本発明においては、押出方向において、平滑領域(15)がベアリング部(11)の出口(11a)から逃がし面(13)の全長（Ｘ_１）に対して２／３以上の範囲に形成されていることを推奨する。図示例では、平滑領域(15)の長さ（Ｘ_２）が逃がし面(13)の全長（Ｘ_１）の２／３に形成されている。

前記平滑領域(15)の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば、逃がし孔の成形をワイヤカット放電加工で行うことによって達成される。ワイヤカット放電加工は、切削や棒状電極を用いた放電加工よりも加工面の平滑性が良好であり、１回または複数回の加工を行うことで逃がし面の表面粗さ（Ｒｚ）は１０μｍ以下の平滑性の高いものとなる。ワイヤカット放電加工で逃がし孔を成形すれば所要の平滑性が達成されるので、さらなる平滑化加工を必要としない。なお、本発明の押出用ダイスは、逃がし孔がワイヤカット放電加工以外の方法で成形されたダイスや、成形後に他の方法で平滑化加工がなされたダイスを排除するものではない。

押出材において、押出断面における凸部は基端部でのみ他の部分と繋がり、先端側は他の部分とは繋がっておらず離れている。かかる形状の押出材は蛇行し易い傾向があり、かつ凸部のアスペクト比、即ち短辺に対する長辺の比率が大きいほど蛇行し易い傾向があり、逃がし面に接触する可能性が高くなる。例えば、図１の放熱部材(1)のフィン(3)のアスペクト比は、フィン(3)の厚さ（Ｔ）に対する高さ（Ｔ）の比率（Ｈ／Ｔ）で表される。本発明は、アスペクト比の大きい凸部を有して逃がし面に接触しやすい押出材を成形するダイス、即ちアスペクト比の大きいベアリング部を有するダイスに適用した場合に適用意義が大きい。特にアスペクト比が５以上の凸部を成形するベアリング部を有するダイスにおいて適用意義が大きくなる。また、前記凸部の短辺が１〜８ｍｍ、長辺が６〜５０ｍｍであるような押出材を成形するダイスに適用することが好ましい。

押出材における凸部の数や凸部の位置は限定されないが、前記放熱部材(1)のように、多数のフィン(3)が狭い間隔（Ｐ）で並設された押出材を成形するダイスに適用することが好ましい。このような形状を押出すダイスでは、逃がし孔(12)(12)間の壁(14)の肉厚が薄くなるために破損が発生し易いことに加えて、逃がし面(13)のテーパー角度が制限されるためにテーパー角度を拡大して接触を回避することも困難であるためである。

本発明の押出用ダイスを適用する他の押出材として、図３および図４に示す形状の押出材を例示できる。図３の押出材は環状の放熱部材(20)であり、環状基体(21)に多数のフィン(22)を放射状に設けたものであり、凸部のアスペクト比はフィン(22)の厚さ（Ｔ）と高さ（Ｈ）との比率（Ｈ／Ｔ）で表される。図３は湾状凹部(24)を有する半中空材(23)であり、湾口の両側の突出部(25)(25)が本発明における凸部に対応し、アスペクト比は突出部(25)の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）の比率（Ｌ／Ｗ）によって表される。

なお、押出材が複数の凸部を有するものである場合、その押出用ダイスにおいては、少なくとも１つの凸部を成形するベアリング部に連続する逃がし面に平滑領域が形成されていれば、そのダイスは本発明の押出用ダイスに含まれる。押出材の断面における凸部と他の部分との位置関係、凸部のアスペクト比等により、凸部と逃がし面との接触可能性が異なるため、必ずしも全ての凸部を成形するベアリング部に対して平滑領域を設けなくても良好な押出を行えるためである。また、凸部以外の部分に対応するベアリング部、例えば図１の放熱部材(1)における基板(2)を成形するベアリング部に対しても逃がし面の平滑性は本発明の必須要件ではない。さらに、平滑領域を設けない部分については、逃がし孔の形状も限定されない。例えば、ベアリング部の出口側直後の部分を外方（押出方向に対して垂直方向）に退入させた逃がし孔であっても良い。

また、本発明にかかる押出材の製造方法は、上述した押出用ダイスを用いて凸部を有する押出材を押し出すものである。この押出において、押出材の凸部は逃がし面の平滑領域に接触するが、押出中継続して接触することも、一時的または断続的に接触することもあり、本発明は両方の接触状態を含んでいる。押出材の蛇行状態が変化すれば接触状態も変化するからである。

本発明の押出用ダイスはアスペクト比の大きい凸部を有する押出材の製造に適したものであり、例えば多数の薄板状フィンが狭いピッチで並設された放熱部材の製造に利用できる。

本発明の押出用ダイスによって成形される押出材の一例である。 本発明の押出用ダイスおよび押出材の接触状態を示す要部断面図である。 本発明の押出用ダイスによって成形される押出材の他の例である。 本発明の押出用ダイスによって成形される押出材のさらに他の例である。

符号の説明

1,20…放熱部材（押出材）
3,22…フィン（凸部）
10…押出用ダイス
11…ベアリング部
11a…出口
12…逃がし孔
13…逃がし面
15…平滑領域
23…半中空材（押出材）
25…突出部（凸部）

Claims (6)

1. 基板上に多数の凸部が狭い間隔で並設された押出材を押出すダイスであって、
   前記凸部を成形するベアリング部の出口側にテーパー状の逃がし孔が形成され、該逃がし孔の逃がし面のベアリング部に続く部分に、表面粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下となされた平滑領域を有し、
   前記平滑領域において、押出方向の表面粗さ（Ａ）と押出方向に垂直な方向の表面粗さ（Ｂ）とがＢ＞Ａの関係を満たしていることを特徴とする押出用ダイス。
2. 前記平滑領域は、押出方向の２／３以上の範囲に形成されている請求項１に記載の押出用ダイス
3. 前記凸部のアスペクト比が５以上である請求項１または２に記載の押出用ダイス。
4. 基板上に狭い間隔で並設された多数の凸部を成形するベアリング部の出口側にテーパー状の逃がし孔が形成された押出用ダイスの製造方法であって、前記逃がし孔をワイヤカット放電加工により成形し、逃がし面の少なくともベアリング部に続く部分の表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以下に形成し、かつその表面粗さ（Ｒｚ）を１０μｍ以下に形成した領域において押出方向の表面粗さ（Ａ）と押出方向に垂直な方向の表面粗さ（Ｂ）とがＢ＞Ａの関係を満たすようにすることを特徴とする押出用ダイスの製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の押出用ダイスにより、凸部を有する押出材を押し出すことを特徴とする押出材の製造方法。
6. 前記押出材の凸部が押出用ダイスの平滑領域に接触する請求項５に記載の押出材の製造方法。

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