(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
向かい合う隙間に成型品を成型させる一対をなす金型であって、
前記金型の向かい合う面の少なくともいずれかに、液体を浸潤させる液体浸潤手段を備え、
前記液体浸潤手段は、液体透過性を有する低密度領域部と、液体を流通可能とさせている液体経路部とを含み、
前記低密度領域部が、金属組成が低密度とされると共に、前記向かい合う面に沿って所定の厚さの層とされ、
前記液体経路部が、内部が空洞の管とされると共に、前記低密度領域部に沿って接するように、前記向かい合う面に沿って、湾曲した状態で配設され、
前記液体経路部に流入された液体が、前記低密度領域から金型の表面に浸潤可能とされている、
ことを特徴とする金型。
【請求項２】
前記低密度領域部の金属組成の密度は、前記向かい合う面の部分が、前記液体経路部に接する部分よりも高く形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記向かい合う面に沿って、前記低密度領域部と、液体透過性を有しない高密度領域部とが並んで配設されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記向かい合う隙間に面した前記低密度領域部の側部が、前記向かい合う隙間に向けて傾斜された傾斜部とされ、
前記傾斜部が前記高密度領域部に覆われている、
ことを特徴とする請求項３に記載の金型。
【請求項５】
前記低密度領域部が、前記金型の複数箇所に配設され、
各々の低密度領域部において、前記所定の厚さが均一な厚さとされている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の金型。
【請求項６】
前記低密度領域部に接して、温度が高い液体を流通させる前記管と、温度が低い液体を流通させる前記管とが並んで配列され、並んだ前記管の間で熱交換される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の金型。
【請求項７】
前記低密度領域部をなす一つの低密度領域部毎に、一つの液体経路部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の金型。
【請求項８】
成型品を成型させる成型システムであって、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の前記金型と、液体循環手段と、温度管理手段とを含み、
前記液体循環手段は、液体貯留槽と、液体循環機構とを備え、
前記温度管理手段は、温度計測手段と、液体温度管理手段とを備え、
前記液体循環機構は、前記液体貯留槽から前記液体経路部に前記液体を供給し、前記液体経路部から循環された前記液体を前記液体貯留槽に回収し、繰り返し前記液体経路部に前記液体を循環させ、
前記温度計測手段が、前記金型の温度と前記金型から回収された前記液体の温度とを計測し、
前記液体温度管理手段が、回収された前記液体を循環させる前に、前記計測された金型の温度が予め設定された金型温度の範囲となるように、回収された前記液体の温度を温度管理させる、
ことを特徴とする成型システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い生産効率で成型品を成型することができる金型および成型システムに関する。詳細には、離型剤の使用量を抑制しつつ、金型の内面に離型剤の離型成分が効果的に展着されやすい金型に関する。具体的には、金型の内面形状に沿って所定の厚さの低密度領域部と、内部が空洞の管とされた液体経路部とが形成され、液体経路部は低密度領域部に沿って接し、低密度領域部と液体経路部とで気体・液体が流通可能とされている金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成型品又は金属成型品を成型する枠体として金型が使用されている。従来から、成型品を金型からスムーズに離型できるように、金型を使って成型品を鋳造する毎に、水溶性エマルジョンの離型剤を金型の内面に噴霧し、その水分を蒸発させ、離型成分をなす皮膜を金型に展着させている。水溶性エマルジョン離型剤の離型成分の効果は、金型の温度が１４０〜２４０℃である場合に効果的に発現されるとされている。【０００３】
しかし、鋳造作業において、成型品を取り外した際の金型の温度は、３００〜４００℃の高温となっている。この高温から離型剤を噴霧できる温度にまで、金型を冷却させるために時間がかかり、成型作業の効率を高くすることができなかった。一方、金型の冷却を待たないで、離型剤を過度に噴霧させると、金型表面のみを急激に冷却させることになる。それに伴って、金型表面と金型内部とに大きな温度差が発生し、金型表面に引張応力を発生させ、金型を損傷させやすいという課題もあった。【０００４】
また、離型剤を大量に塗布すると、金型および鋳造機器の周囲を汚すだけでなく、流れ落ちた離型剤が廃水に混入し、排水処理の負担が大きくなる。そこで、離型剤の使用量を抑制しつつ、金型の温度管理が容易な金型の技術開発が求められていた。なお、鍛造においても、同様の課題があることは勿論のことである。【０００５】
特許文献１には、外型と内型とが組み合わされた金型において、内型が金属材のポーラス材（多孔質材）とされ、ポーラス材の金型の内面に離型剤を滲み出させる技術が開示されている。具体的には、外型に嵌め込まれた内型と、外型とを貫通するように直線的な貫通孔を穿孔させ、主たる離型剤供給路（図２の８ａ，８ｂ）を形成させている。更に、主たる離型剤供給路（８ａ，８ｂ）に交差するように、金型の内面に向けて内型だけを穿孔させ、枝管（図２の９ａ〜９ｄ）を形成させている。このようにして外型から供給された離型剤が、主たる離型剤供給路と枝管を通って、外型に囲まれたポーラス材からなる内型の内面に、滲み出されるようにした例が開示されている（図２）。【０００６】
特許文献１に記載の技術によれば、液体透過性を有するポーラス材からなり、金属溶湯と接触する内型と、液体透過性を有さない外型とを別体に形成させ、外型に内型を嵌め込んで一つの金型とさせている。そして、金型の内面への離型剤の滲み出し量が各部で均一となるように、離型剤供給路の配置位置、本数、径が設定されるとしている。これにより離型剤を所望分布に金型の内面に塗布することが可能であると共に、離型剤の大気への飛散がない離型剤塗布構造とすることができるとされている。【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術による場合には、内型をなすポーラス材の全域に離型剤を含ませておく必要があり、内型の大きさ・形状によっては、噴霧して塗布するよりも、大量に離型剤が必要になるという課題があった。また、金型の夫々は異なった形態をしているために、内面から均一に離型剤が滲み出るように供給経路の配置位置、本数、径を決定することは困難であった。更に、鋳造に伴う金型の温度変化により発生する外型と内型の隙間から、離型剤が金型の外に漏れ出しやすく、離型剤の供給量を管理することも困難であるという課題があった。【０００８】
近年では、金属粉末に光ビームを照射させて、三次元形状の金属体を焼結形成させる粉末焼結積層法の技術が開発され、光ビームの照射条件を部分的に変えることにより、金属体の一部分の焼結密度を変える技術が開発され、湾曲した液体経路部を金型に形成させることも可能になっている。光ビームを使って金型に低密度領域部を焼結させて、低密度領域部に気体や液体を流通させることに関する技術が特許文献２から特許文献５に開示されている。【０００９】
特許文献２には、樹脂射出成型用金型において、加熱、冷却を短時間で行うことを課題とした技術が開示されている。特許文献２に記載の技術によれば、金型の内面の樹脂成型部を低密度領域部として、樹脂成型部に温風や冷風を吹き込むことにより、樹脂射出成型用金型の加熱、冷却を短時間で行うことが可能になるとされている。【００１０】
また、低密度領域部を通して樹脂成型部内の気体を吸引することができるので、樹脂成型部の空気溜りを無くし、樹脂の未充填を防ぐことができるとされている。しかし、低密度領域部の摩擦抵抗が大きいため、低密度領域部だけを通して金型全体に、離型剤、水、油等の金型の温度管理用の液体を、短時間で供給させることは困難であった。【００１１】
特許文献３には、樹脂射出形成用金型に関し、金型において樹脂成型品を成型する際に、樹脂供給路に存在する空気等のガス等を低密度領域部により排出すると共に、樹脂成型品の転写性を好適とする技術が開示されている。特許文献３に記載の技術によれば、金型の内面を中密度領域部とし、その外方に低密度領域部を配し、樹脂成型品に接した中密度領域部から低密度領域部にガス抜きし、樹脂成型品を中密度領域部に接しさせて成型品の転写性を良好とさせるとしている。【００１２】
しかし、この技術によって、低密度領域部を通して、中密度領域部に離型剤を供給しようとすると、低密度領域部全体に離型剤を染み込ませておく必要があり、金型が通常配置されていると同様に、金型成型面を垂直に配置させると、低密度領域部から離型剤が流れ出して、離型剤の使用量が多くなるだけでなく、上部となる位置の金型成型面に染み込まれた離型剤が不足し易くなり、低密度領域部に均一に離型剤を保持するように管理することが困難であるという課題があった。【００１３】
特許文献４には、粉末焼結体内に、高密度領域部に囲まれている、密度が低い入口と出口を有する密度が低い流体経路を、最適な形状で自由に形成することができる技術が開示されている。特許文献４に記載の技術によれば、三次元形状造形物を作製する際に、光ビームの照射条件を変えて粉末結合体の密度を部分的に変えて、高密度領域部に囲まれている、様々な形態の密度が低い入口と出口を有する密度が低い流体経路を形成することができるとされている。【００１４】
また、金型の表面からほぼ等距離の位置に低密度の流体経路を配設し、流体経路に温度管理媒体の流体を流して金型の温度を均一な温度にすることもでき、また流体経路の出口から離型剤を滲み出させて成型品の離型性を高めることもできるとされている。しかし、特許文献４に記載の技術のように、密度が低い流体経路によっては、短時間で離型剤を金型全体に供給させることは不可能であるという課題があった。また、流体経路の出口から離型剤を滲み出させるだけでは、金型の内面全体に離型成分を効果的に流通させて、展着させることができないという課題があった。【００１５】
特許文献５には、鍛造される際に、ワークと鍛造用金型との間の摩擦熱や、ワークの変形により発生する熱に起因して、鍛造用金型が熱疲労により摩耗され、又は一部が欠損されることを抑制することを課題とした技術が開示されている。【００１６】
特許文献５に記載の技術によれば、金型の内面から、中密度領域部、低密度領域部、高密度領域部が積層された金型とし、金型の内面の中密度領域部に噴霧させた潤滑剤・離型剤等を、中間の低密度領域部に保持させておき、鍛造加工をする際の圧力により低密度領域部から中密度領域部の表面に導出させ、鍛造加工の際における、鍛造用金型とワークとの摩擦を低減させ、高温の摩擦熱の発生を回避させるとしている。【００１７】
しかし、特許文献５に記載の技術によっては、金型が通常配置されていると同様に、金型成型面を垂直に配置させると、特許文献３に記載の技術と同様に、低密度領域部から離型剤が流れ出しやすいため、金型内部の潤滑剤等の量の管理が容易でなく、潤滑剤等が不足した状態になると、金型の内面から噴霧により供給しなければならず、潤滑剤等の供給に手間がかかるという課題があった。【００１８】
そこで、本願の発明者は、成型品に接する金型の内面に沿って所定の厚さの低密度領域部を形成させると共に、前記金型の内面に沿って、低密度領域部に沿って接するように中空の管からなる液体経路部を形成させることにした。管が中空であるため、温度管理媒体が金型全体に円滑に流入され、大型の金型であっても短時間で低下させることが可能である。また、金型を所定の温度状態として管に離型剤を流入させて、低密度領域部の表面に離型剤を滲み出させ、金型の内面に効果的に離型成分を展着させることにした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開１９９６−１７４１７５号公報
【特許文献２】特開２００９−２３３９８０号公報
【特許文献３】国開２０１２−１２４８２８号公報
【特許文献４】特開２００２−３２２５０１号公報
【特許文献５】特開２００５−４２１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、金型を短時間に所定の温度域の温度とすることができ、金型の内面に離型剤の離型成分が効果的に展着されやすく、離型剤の使用量を低減することが可能な金型を提供することを課題とした。【００２１】
本発明の第１の発明は、向かい合う隙間に成型品を成型させる一対をなす金型であって、前記金型の向かい合う面の少なくともいずれかに、液体を浸潤させる液体浸潤手段を備え、前記液体浸潤手段は、液体透過性を有する低密度領域部と、液体を流通可能とさせている液体経路部とを含み、前記低密度領域部が、金属組成が低密度とされると共に、前記向かい合う面に沿って所定の厚さの層とされ、前記液体経路部が、内部が空洞の管とされると共に、前記低密度領域部に沿って接するように、前記向かい合う面に沿って、湾曲した状態で配設され、前記液体経路部に流入された液体が、前記低密度領域から金型の表面に浸潤可能とされていることを特徴としている。【００２２】
金型により成型させる成型品は、樹脂質、金属質のいずれであってもよい。金型は、鋳造成型、鍛造成型等のいずれの成型方法によって使用されるものであってもよい。また、一対の金型の一方が、複数の金型が組み合わされた金型とされていてもよいことは勿論のことである。浸潤させる液体は、流動状態の液体に限定されず、蒸気成分を含んでいてもよい。浸潤させる液体は、金型の温度管理をさせる水、温水、油等、金型と成型品との離型性を向上させる離型剤であればよいが限定されない。離型剤により温度管理をさせてもよいことは勿論のことである。【００２３】
低密度領域部は、金型から成型品がスムーズに離型されにくい位置に形成させればよいが、一対の金型の内面全体に形成させてもよい。また、金型が複数の金型部品から構成される場合には、いずれかの金型部品だけに低密度領域部が形成されていてもよい。例えば、成型品に接する金型部品のうち、特に金型と成型品とが離型されにくい金型部品、例えば金型の向かい合う隙間が、狭い範囲で凹凸の高低差が大きく離型剤が噴霧しにくく、成型品が離型されにくい形状の金型部品だけに液体浸潤手段を形成させるようにしてもよい。【００２４】
液体経路部をなす管の直径は、金型の大きさ・形状や、管の配列・間隔、液体の種類に応じて決定されればよいが、液体を円滑に流通させると共に金型の強度を損なわせないためには、１ｍｍから２５ｍｍが好適である。管は、金型の内面に沿って湾曲した状態とされる。管の断面形状は限定されず、例えば円断面形状、多角形断面形状等とされればよい。【００２５】
液体経路部が低密度領域部に沿って接するとは、管の側面の一部が低密度領域部に沿って接していてもよく、管全体が低密度領域部に囲まれて全周が低密度領域部に接していてもよい。液体経路部が、金型の内面をなす低密度領域部に沿って、管が接していることにより、気化した気体又は液体が、管から低密度領域部に広く供給される。広い範囲の温度管理又は離型剤の展着を、短時間で速やかにすることが可能となる。【００２６】
液体経路部が管であるため、液体経路部を流れる液体の流速を低下させず、所定温度の流体が高温状態の金型の温度を速やかに低下させる。具体的には、金型の高温部の液体経路部に流入した液体は気化し、気体が低密度領域部を通して一対の金型がなす隙間に放散される。液体が気化することに伴う気化熱により、液体経路部および低密度領域部の温度を低下させる。【００２７】
液体が気化されない温度に低下された部分においては、前記低密度領域部に沿って接する管に沿って、液体が低密度領域部に浸潤されながら、その近くの金型の温度を液体の温度に近い温度とさせる。温度管理媒体を流通させることにより、高温状態の金型の温度を約２４０℃に低下させるように、速やかに温度管理をすることが容易になる。金型の温度が１４０℃よりも低い場合には、それよりも高い温度の温度管理媒体を流通させればよい。金型が所定の温度域になってから、離型剤を流通させることにより、離型剤の使用量を抑えながら、速やかに離型剤の離型成分を効果的に展着させることが可能になる。【００２８】
低密度領域部は、光照射の条件を変化させて、粉末焼結積層法により焼結成型させればよく、公知の光造形方法によればよい。具体的には、低密度領域部の密度は、粉末焼結積層法による焼結密度が４０％から９９％とされればよい。例えば、密度を４０％とすれば液体経路部から液体が流入されやすく、密度を９０％以上とすれば金型表面には極めて小さな窪みしかできないため金属溶湯が付着されにくい。【００２９】
低密度の割合は均一である必要はなく、成型品に接する内面側の密度を高く、液体経路部をなす管の側を低密度としてもよいことは勿論のことである。低密度領域部とされる所定の厚さは、金型の形状・大きさ、浸潤させる液体の容量に応じて決定されればよく限定されない。例えば、低密度領域部が形成される金型部品が細い竿体である場合には、温度を低下させやすいため低密度部の厚さを１ｍｍと薄くし、金型部品が大型の部品である場合には、温度を低下させにくいため低密度部の厚さを２５ｍｍの厚さとすればよい。【００３０】
低密度領域部が、金型の内面に沿った所定の厚さの層とされているため、低密度領域部の容積が限られ、流入された液体が離型剤である場合には、その使用量が抑制される。また、液体経路部が、内部が空洞の管であるため、流通される液体が温度管理媒体としてスムーズに液体経路部全体に流通され、金型を所定の温度にさせる。【００３１】
金型が２４０℃よりも高温の場合には２４０℃よりも低い温度の温度管理媒体を、金型が１４０℃よりも低温の場合には１４０℃よりも高い温度の温度管理媒体を、液体経路部に流入させればよい。金型の温度が２４０℃よりも高温の場合に、管の中に離型剤を流入させると離型剤は気化し、気化熱により金型の温度を低下させる。それとともに気体となった微細な離型成分が、一対の金型がなしている隙間に放散され、金型内面に離型成分が付着される。【００３２】
金型の温度が下がってからは、離型剤は液体状態のまま管に流入され、低密度領域部に浸潤される。低密度領域部に浸潤した液体状の離型剤は、金型の温度により乾燥し、低密度領域部の表面に効果的に離型効果を発現させる被膜が展着される。金型が１４０℃よりも低温の場合には、１４０℃よりも高い温度とした離型剤を液体経路部に流入させ、低密度領域部を１４０℃よりも高い温度とすればよい。低密度領域部に浸潤した液体状の離型剤が乾燥すれば、低密度領域部の表面に効果的に離型効果を発現させる被膜が展着される。【００３３】
第１の発明によれば、液体経路部に温度管理媒体としての液体を流通させることにより、金型の温度を円滑に所望の温度まで低下させることができるだけでなく、所望の温度とされた金型に離型剤を流通させることにより、金型の内面に効果的に離型成分を展着することができるという有利な効果を奏する。なお、温度管理媒体として離型剤を使用してもよいことは勿論のことである。また、温度管理媒体流通用の管と離型剤流通用の管を別体としても、一つの管としてもよい。【００３４】
本発明の第２の発明は、第１の発明の金型において、前記低密度領域部の密度は、前記向かい合う面の部分が、前記液体経路部に接する部分よりも高く形成されていることを特徴としている。第２の発明によれば、低密度領域部の密度は、一対の金型が向かい合う面の部分の密度が、液体経路部に接する部分の密度よりも高くされている。低密度領域部の密度が変えられる態様は、密度を変えた層を複層重ねるようにしてもよく、徐々に低密度領域部の密度を変化させるようにしてもよい。【００３５】
金型の内面に向けて低密度領域部の密度が高くされているため、液体経路部から徐々に金型の内面に向けて液体が浸潤されると共に、浸潤された液体以外の液体は、管を通して短時間に遠くまで流通し、液体が流通された範囲の低密度領域部を浸潤させる。第２の発明によれば、より短時間に金型の温度を管理することができると共に、離型剤の離型成分を有効に展着させるまでの時間を短縮できる。【００３６】
本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明の金型において、前記向かい合う面に沿って、前記低密度領域部と、液体透過性を有しない高密度領域部とが並んで配設されていることを特徴としている。【００３７】
低密度領域部と、高密度領域部とが並んで配設される態様は限定されず、低密度領域部に浸潤された液体が高密度領域部に遮られて、金型の内面の表面に滲み出やすくされればよい。また、低密度領域部の密度の程度、層の厚さに応じて、低密度領域部と高密度領域部の夫々の幅を決定すればよい。例えば、低密度領域部の容積が大きく浸潤させる液体の量が多い場合には、高密度領域部の幅を広くすればよい。【００３８】
金型の向かい合う面を垂直に配設させて、成型品が成型されるため、低密度領域部の表面から滲み出した液体は、下方に位置する高密度領域部の表面に垂れて、金型の内面全体が液体に覆われるようになる。低密度領域部は離型剤を展着させやすい利点があると反面、金型強度を低下させる可能性がある。金型が成型面が液体に覆われやすい形状、又は金型から成型品が良好に離形される位置については低密度領域部としないで、高密度部と低密度部とを交互としておいても、金型から成型品が離型されやすい。第３の発明によれば、金型から成型品を離型させやすくすることができると共に、金型の強度を低下させにくい。【００３９】
本発明の第４の発明は、第３の発明の金型において、前記向かい合う隙間に面した前記低密度領域部の側部が、前記向かい合う隙間に向けて傾斜された傾斜部とされ、前記傾斜部が前記高密度領域部に覆われていることを特徴としている。第４の発明によれば、高密度領域部が、低密度領域部の側部の傾斜部を覆っている。そうすると低密度領域部の微小な空隙に金属溶湯が付着し、成型品を引き剥がすように金型を離型させるようにしても、高密度領域部が低密度領域部の側部の傾斜部を押さえるため、低密度領域部が損傷されにくい。
【００４０】
本発明の第５の発明は、第１から第４の発明の金型において、前記低密度領域部が、前記金型の複数箇所に配設され、各々の低密度領域部において、前記所定の厚さが均一な厚さとされていることを特徴としている。【００４１】
各々の低密度領域部の所定の厚さが均一であるため、その部分の低密度領域部の各部は、均一に液体が浸潤されやすい。液体が離型剤である場合には、離型成分が均一に離型効果を発揮するように展着され好適である。【００４２】
本発明の第６の発明は、第１から第５の発明の金型において、前記低密度領域部に接して、温度が高い液体を流通させる前記管と、温度が低い液体を流通させる前記管とが並んで配列され、並んだ前記管の間で熱交換されることを特徴としている。【００４３】
並んで配列された管が、低密度領域部に接している場合には、夫々の管から低密度領域部に液体が浸潤して、液体同士が熱交換する。並んで配列された２つの管が、低密度領域部に接していない場合には、並んだ管の間の高密度領域部を介して、液体同士が熱交換する。第６の発明によれば、低密度領域部の各部において、浸潤された液体の温度差が小さくなり、金型の内面の温度分布のむらが大きくならない。【００４４】
本発明の第７の発明は、第１から第６の発明の金型において、前記低密度領域部をなす一つの低密度領域部毎に、一本の液体経路部が形成されていることを特徴としている。一つの低密度領域部に対して、一つの液体経路部から液体が供給されるため、液体経路部を流通する液体の温度管理が容易になり、各々の低密度領域部の温度の管理も容易となる。【００４５】
本発明の第８の発明は、成型品を成型させる成型システムであって、第１から第７の発明の金型と、液体循環手段と、温度管理手段とを含み、前記液体循環手段は、液体貯留槽と、液体循環機構とを備え、前記温度管理手段は、温度計測手段と、液体温度管理手段とを備え、前記液体循環機構は、前記液体貯留槽から前記液体経路部に前記液体を供給し、前記液体経路部から循環された前記液体を前記液体貯留槽に回収し、繰り返し前記液体経路部に前記液体を循環させ、前記温度計測手段が、前記金型の温度と前記金型から回収された前記液体の温度とを計測し、前記液体温度管理手段が、回収された前記液体を循環させる前に、前記計測された金型の温度が予め設定された金型温度の範囲となるように、回収された前記液体の温度を温度管理させることを特徴としている。【００４６】
第８の発明では、金型と金型から回収された液体の温度とを計測し、金型が予め設定された金型温度、例えば、１４０〜２４０℃の範囲となるように、回収された液体の温度を温度管理して、液体を循環させるようにしている。【００４７】
液体循環機構は、公知の圧力ポンプと循環パイプとから構成されればよく、前記液体を液体貯留槽から加圧させて管に供給させ、低密度領域部に液体を浸潤させてから、管から液体貯留槽に戻った残った液体を、再度リサイクルして管に供給させる。低密度領域部に浸潤させた量の液体は、液体貯留槽に補充されればよい。【００４８】
なお、金型の内面に良好に離型剤が展着されてからは、液体供給管の中の離型剤をすべて回収し、管の中を空としておけばよい。そうすると、成型品を成型する際に、金型が向かい合う隙間に残った気体が低密度領域部に排除され、成型品の製品内部にピンホールが発生しにくい。【００４９】
管には液体が加圧された状態で供給されるため、管の内部の液体は低密度領域部に浸潤され、金型の内面に滲み出される。離型剤が金型に供給される際には、金型の温度が計測され、離型成分を効果的に展着させる温度となった金型に離型剤が供給される。【００５０】
例えば、金型の温度が１４０℃以下である場合には、１４０℃以上の温度管理媒体を循環させ金型温度を１４０℃以上とし、金型の温度が２４０℃以上である場合には、２４０℃以下の温度管理媒体を循環させ金型の温度を２４０℃以下とする。そして低密度領域部が乾燥してから、管に離型剤を循環させるようにする。そうすると、離型剤が希釈されることなく、低密度領域部の表面部に離型剤が滲み出してから乾燥し、離型剤の離型成分が効果的に離型効果を発揮させるように金型の内面に展着される。第８の発明によれば、金型の温度管理が容易となると共に成型品が金型から離型されやすく、離型剤の使用量を抑制できるだけでなく、成型時間が短縮され、成型品の生産効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００５１】
・本発明の第１の発明によれば、液体経路部に温度管理媒体としての液体を流通させることにより、金型の温度を円滑に所望の温度まで低下させることができるだけでなく、所望の温度とされた金型に離型剤を流通させることにより、金型の内面に効果的に離型成分を展着することができるという有利な効果を奏する。
・本発明の第２の発明によれば、より短時間に金型の温度を管理することができると共に、離型剤の離型成分を有効に展着させるまでの時間を短縮できる。
・本発明の第３の発明によれば、金型から成型品を離型させやすくすることができると共に、金型の強度を低下させにくい。【００５２】
・本発明の第４の発明によれば、低密度領域部の微小な空隙に金属溶湯が付着し、成型品を引き剥がすように金型を離型させるようにしても、高密度領域部が低密度領域部の側部の傾斜部を押さえるため、低密度領域部が損傷されにくい。
・本発明の第５の発明によれば、各々の低密度領域部の所定の厚さが均一であるため、その部分の低密度領域部の各部は、均一に液体が浸潤されやすい。
【００５３】
・本発明の第６の発明によれば、低密度領域部の各部において、浸潤された液体の温度差が小さくなり、金型の内面の温度分布のむらが大きくならない。
・本発明の第７の発明によれば、液体経路部を流通する液体の温度管理が容易になり、各々の低密度領域部の温度の管理も容易となる。
・本発明の第８の発明によれば、金型の温度管理が容易となると共に成型品が金型から離型されやすく、離型剤の使用量を抑制できるだけでなく、成型時間が短縮され、成型品の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】金型の構成を説明する断面図（実施例１）。
【図２】金型の構成を説明する側面図（実施例１）。
【図３】金型の構成を説明する断面図と側面図（実施例２）。
【図４】金型の構成を説明する説明図（実施例３）。
【図５】金型の構成を説明する説明図（実施例４）。
【図６】金型の構成を説明する説明図（実施例５）。
【図７】成型システムを説明する説明図（実施例６）。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下には、金型の内面に効果的に離型成分を展着させる実施例として、低密度領域部及び液体経路部が異なる態様で形成された複数の実施例を示すが、これらを組み合わせ又は省略して適用してもよいことは勿論のことである。
【実施例１】
【００５６】
実施例１では、一対の金型の夫々の内面の張出部の表面に沿って低密度領域部が形成された金型１を、図１、図２を参照して説明する。図１（Ａ）図は金型の構成を断面により説明する説明図を示し、図２（Ｂ）図は一対の金型を接しさせた状態を断面により説明する説明図である。図２（Ａ）図は、図１（Ａ）図のＡ方向視した可動金型の側面図を示し、図２（Ｂ）図は、図１（Ａ）図のＢ方向視した固定金型の側面図を示している。また、図２においては、液体経路部の想像線を破線で示している。【００５７】
実施例１の金型１は、固定金型と可動金型とからなっている。固定金型は、中央部に段をなすように陥没部１１が形成された固定金型本体１０と、全体が略四角柱形状とされ、２つに分割された凸部２１を有する固定金型部品２０とからなる（図２（Ｂ）図参照）。固定金型部品２０は、固定金型本体１０の基部段部に形成された略矩形断面形状の貫通孔１２に、固定金型本体１０の背部から挿通されて装着される。固定金型部品２０の先方面と固定金型本体の先方段部とが略同一面とされ（図１（Ｂ）図参照）、固定金型部品２０の先方壁部と貫通穴壁部の間には、成型品が成型される隙間１３があけられる。【００５８】
可動金型は、中央部に段をなすように張出部３１が形成された可動金型本体３０と、細い略円柱形状の竿体とされた可動金型部品４０とからなる。張出部３１の基部段部は略長円柱形状をなし、先方段部は基部段部の上方に円柱形状をなして張出している（図２（Ａ）図参照）。また、円断面形状の貫通孔３２が、前記張出部３１の周囲を囲むように５箇所配設されている。可動金型部品４０は、前記５箇所の貫通穴３２に可動金型本体３０の背後から貫通され、可動金型部品４０の先方部は固定金型本体１０の先方段部１４に接するように装着される（図１（Ｂ）図参照）。【００５９】
可動金型は、図示していない駆動機構により水平方向に移動可能とされる。位置が固定された固定金型に接するように可動金型が移動され、固定金型の背面から、図示していない貫通孔を通して、２つの金型の間に形成された隙間１３に金属溶湯が注入され、成型品が成型される。金属溶湯が固まってから、可動金型が固定金型から離間されて、成型品が取り外される。【００６０】
成型品と金型の熱膨張率の違い等により、成型品は張出部又は陥没部のいずれかと離型されにくい状態となる。成型品の熱膨張率が大きい場合には、金属溶湯が注入されてから固まるまでの温度低下により、成型品が張出した部分を抱持した状態となり離型されにくくなる。金型１では、固定金型部品２０と可動金型本体３０と可動金型部品４０の張出した部分の周面に沿って低密度領域部５０と液体経路部６０を形成させている。【００６１】
まず、固定金型については、２つに分割されると共に全体が略四角柱形状部とされた固定金型部品２０の先方部に、分割された各々の周面（図２（Ｂ）図参照）に沿って、低密度領域部５０が形成されている。低密度領域部は、金属紛体の粉末焼結積層法により形成させる。具体的には、光ビームの強さを弱くし又は走査速度を速くする等して、層状に焼結させる際に、液体を通過させない高密度部よりも低い密度に、焼結密度が低い低密度領域部を形成させる。【００６２】
金型１では、低密度領域部の金属組成の密度を９０％から９９％の範囲とし、気体が流通し、液体が浸潤するようにしている。金属紛体の種類は限定されず、低密度領域部の厚さは１ｍｍから５ｍｍとされている。低密度領域部については、各部において同様とされる。なお、低密度領域部として形成させてから、焼結されないで残った金属紛体は、低密度領域部に気体を流入させて低密度領域外に排出させればよい。【００６３】
低密度領域部５０の内面に沿って接するように、内部が空の液体経路部６０が形成されている。液体経路部６０は、略円断面形状とされ、各々の略四角柱形状部に上下に並ぶように、内径が２ｍｍから５ｍｍとされた連なった管が折り返されて形成される。液体は、金型部品２０の背面から、液体経路部の上方開放口６１から流通され、下方開放口６２から流出される。【００６４】
可動金型本体３０には、張出部３１の先方段部の先方面に、径方向に拡幅された細幅の低密度領域部５１が放射状に配列されている（図２（Ａ）図参照）。前記張出部３１の側面の周面には、先方面に形成された低密度領域部５１と折れ曲がって連なるように低密度領域部が筋状に環状をなすように配列されている。低密度領域部５１は８本配列され、その側方は高密度領域部７０に挟まれている。【００６５】
各々の低密度領域部５１には、略コ字形状に折り返された管が液体経路部６０として筋状に接し、液体を浸潤可能としている。各々の液体経路部６０は、各々外径側の管６３が低密度領域部５１に沿って接すると共に、前記張出部３１の先方段部の中心軸の周りに各々の内径側の管６４が互いに並ぶように、空の管が液体経路部６０として形成されている。【００６６】
折り返された管には、加圧された液体が、管の上方開放口から流入され、管の下方開放口から流出される。具体的には、張出部の中央から上方に位置する管においては、張出部の上表面に沿う管から液体が流入され、張出部３１の先方段部の周囲の熱を吸収させてから、張出部３１の中央に位置する管から液体が流出される（図１（Ａ）図矢印参照）。なお、張出部の中央に位置する、水平に配列された２つの管６５，６５（図２（Ａ）図参照）については、互いの管が熱交換するように左右の開放口から流入されればよい。【００６７】
一方、張出部の中央部から下方に位置する管においては、張出部の中央部に位置する管６３から金型の熱を吸収する前の液体が流入され、張出部３１の下表面に沿った管６４から液体が流出される。張出部３１の中央部において、各々の内径側に位置された高温の液体が戻る管６４と低温の液体が供給される管６３が互いに並んで熱交換されるため、張出部３１の中央部だけが高温のままとされるというような金型の温度むらが抑制される。【００６８】
また、張出部３１の先方段部の低密度領域部５１は、その側端面を高密度領域部７０に挟まれているため、金型の内部においては、液体が浸潤される領域が高密度領域部により遮られ、低密度領域部のみに浸潤される。そして液体が、低密度領域部５１の表面まで浸潤してから、低密度領域部の表面から滲み出るようになる。そうすると滲み出た液体は、低密度領域部を挟んでいる下方の高密度領域部７０の表面に滴るように伝わり、張出部３１の周囲全体が液体に覆われる。【００６９】
可動金型本体の張出部の基部段部の下方部には、その左右側面の位置に低密度領域部５０が形成されている。左右いずれの低密度領域部５０にも、略コ字形状に折り返された液体経路部６０が沿って接するようにされ、基部段部の下方部の側面が液体に覆われる状態とされる。なお、基部段部の天面は、先方段部の低密度領域部から液体が滴るように伝わって液体に覆われるため、低密度領域部が省略されている。【００７０】
可動金型部品４０は、直径が約１０ｍｍの細い略円柱形状の竿体とされている。中央部の竿体の中心軸に沿って、直径２ｍｍの空の管６６を配設させると共に、竿体の下方に高密度領域部７１を配設し、竿体の上方に低密度領域部５０を配設している。加圧して管に流入させた液体を竿体の上方の低密度領域部５０の表面から滴らせて、竿体の下方を含めた周囲全体を液体で覆うようにしている。下方に偏って液体が浸潤されることが回避されると共に、細い竿体であっても強度が低下されにくい。
【実施例２】
【００７１】
実施例２では、図３を参照して、実施例１の金型とは別の形態の低密度領域部を形成させた金型２の可動金型を簡単に説明する。図３（Ａ）図は、金型２の断面図を示し、図３（Ｂ）図は可動金型の内面からの側面図を示している。固定金型についても、可動金型と同様にされればよいため、固定金型については破線で形態のみを示し、説明を省略している。また、液体経路部は実施例１の金型１と同様とされればよいため、図に同一の符号を付して説明を省略している。【００７２】
金型２の可動金型本体は、金型１と同様に、段をなすように張出部３１が形成されている。金型２の可動金型本体は、段をなすように形成された張出部３１の全ての周面が低密度領域部６７に覆われている。可動金型本体の全ての成形品に接する周面が低密度部６７に覆われているため、各々の液体経路部６０から低密度領域部６７から浸潤された液体は、浸潤された位置の下方の低密度領域部に浸潤していく。液体を流入させる圧力に応じて、浸潤した液体は表面から滴るようになり、段をなすように形成された張出部３１の全ての周囲が液体に覆われるようになる。
【実施例３】
【００７３】
実施例３では、図４を参照して、実施例１の可動金型部品の張出部３１の先方段部の表面の低密度領域部と液体経路部の構成が異なった金型３を説明する。金型３の先方段部の表面には、等間隔に配列された３つの同心円に沿って、所定幅の低密度領域部５２が配列されている。図４（Ａ）図は、金型３の張出部の先方段部の内方からの側面図を示し、図４（Ｂ）図は液体経路部を説明する説明図である。図４（Ｃ）図は先方段部の図４（Ａ）図のＡ位置の断面図による説明図である。【００７４】
液体経路部をなすように、３つの同心円に沿って配列された低密度領域部５２の内面に接して、断面矩形形状の管が配設されている。内側から第１周目に位置する同心円に沿った管８０の下部８１から、液体経路部に液体が流入される。第１周目の同心円を時計回りに流れた液体は、第１周目の同心円の右下端部から第２周目の同心円の右下端部８２に短絡経路を通って流入し、第２周目の同心円を反時計回りに流れる。第２周目の同心円の左下端部に至った液体は、第３周目の同心円の左下端部８３に短絡経路を通って流入し、第３周週目の同心円を時計回りに流れる。【００７５】
第１周目と第２周目、第２周目と第３周目の隣り合った位置において、金型の温度を既に吸収した液体と、金型の温度をこれから吸収する液体が、管の中を反対方向に流れるため、隣り合った管の中を流れる液体同士が熱交換し、張出部の表面の温度差のむらが抑制される。【００７６】
先方段部の表面に液体を浸潤させる液体経路部が一本であるため、流通させる液体の加圧手段、液体の圧力を検知させる圧力検知手段の数を少なくすることができ、小型の金型に液体浸潤手段を形成させるに好適である。
【実施例４】
【００７７】
実施例４では、例えば金型１に示した細幅の低密度領域部５１に適用する金型４の構成を、図５を参照して説明する。図５（Ａ）図は断面図を示し、図５（Ｂ）図は液体経路部の液体の流れを説明する説明図である。金型４では、金型がなす隙間に面した低密度領域部の側部が傾斜部９０とされると共に傾斜部が高密度領域部９１に覆われ、低密度領域部５１に折り返して液体を流通させる液体経路部６０，６０を並べると共に、成型品に接する側の低密度領域部９２の密度を液体経路部に接する側の低密度領域部９３よりも高くしている。
【００７８】
側部の傾斜部９０は、焼結させる際に層状に重ねた低密度領域部の側部が、向かい合う隙間に向けて滑らかな状態に傾斜され、低密度領域部の先方が狭くなるように傾斜されてもよく、段をなすように傾斜されてもよい。側部の傾斜部９０を、高密度領域部９１が覆っているため、例えば離型剤が焦げ付いた状態の上に金属溶湯が付着した状態となっても、成型品を金型から引き剥がす際に、高密度領域部９１が低密度領域部５１の側部に位置する傾斜部９０を押えるため、低密度領域部５１が損傷しにくい。
【００７９】
また、一つの低密度領域部毎に、一つの液体経路部を形成させると共に、折り返して管６０を並べ、液体が折り返されて流れるようにしてあるため（図５（Ｂ）図矢印参照）、低密度領域部の液体経路部の温度管理が容易である。すなわち、折り返して管を並べているため、管６０を流れる液体同士が熱交換し、液体の温度差が大きくならない。また、成型の際に温度分布が異なりやすい形態の金型には、その温度分布に応じた液体浸潤手段の配置とし、金型全体が均一な温度となるように、高い精度で温度管理をすることが可能になる。特に金型が大型である場合に液体浸潤手段を形成させる場合に好適である。【００８０】
また、低密度領域部の密度を内面側に２段階の密度とし、成型品に接する側の低密度領域部９２の密度を低密度とし、液体経路部に接する側の低密度領域部９３の密度をより低い低密度としている。金型の内面に向けて、２段階に密度を低くしているため、液体は、まず管６０に沿って先方に至り、次に液体経路部に接した低密度領域部９４に沿って先方に至り、それから成型品に接する側の低密度領域部９３に沿って広く広がり、一部のみの表面から液体が溢れだすことを抑制できる。
【実施例５】
【００８１】
実施例５では、図６を参照して、実施例１の可動金型部品の先方段部の表面部分の低密度領域部５１に沿う液体経路部の構成が異なった金型５を説明する。金型５においては、２系統の液体経路部をなす管９５，９６が形成され、２系統の管９５，９６で熱交換が可能とされている。各々の液体経路部は、先方段部の中心軸に対して、位相を１８０度異ならせた一対の渦巻き形状の曲線に沿って、２つの渦巻き形状の液体経路部をなす管９５，９６が、同一平面内において噛み合うように配列されている。２つの管は、放射状に配列された複数の細幅の低密度領域部５１，５１・・（図２（Ａ）図参照）を横断するようにして、各々の低密度領域部５１，５１・・に接している。【００８２】
一方の管９５は、時計回りに液体を流通させるように、先方段部の中央部の背面から液体が流入され、他方の管９６は、反時計回りに液体を流通させるように、先方段部の外周部に近い位置の背面から液体を流入させる（図６（Ｂ）図矢印参照）。そうすると、各々の管９５，９６の隣り合う部分は夫々反対方向に液体を流通させることになる。これにより各々の管が隣り合った各部で、液体の温度を中間の温度とするように熱交換する。【００８３】
金型の温度を低下させる場合について、より詳細に説明する。先方段部の表面部において、一方の管の流入口９７には金型の温度を吸収する前の温度が低い液体が流入されるが、その近くの他方の管の末端部近く９８には金型の温度を吸収させた液体が流れ、温度を吸収していない液体と、温度の吸収を済ませた液体とが熱交換されるため、液体の温度はその中間の温度となる。【００８４】
また、時計回りの管と反時計回りの管の夫々の中間の位置においては、液体が略同一量の金型の熱を吸収しており、その温度が、金型の熱を吸収する前の温度と金型の熱の吸収を済ませた温度との中間の温度とされる。液体経路部のいずれにおいて、同様に、液体の温度は２つの液体の熱交換により夫々温度の高低差が緩和される。これにより、先方段部の表面部の温度分布のばらつきが大きくならない。実施例５の液体経路部を配設することにより、液体経路部の数を増やさないでも、金型の温度を均一に温度管理することが容易である。
【実施例６】
【００８５】
実施例６では、図７を参照して、本発明の金型を有効に機能させる成型システム６について説明する。図７は成型システム６の可動金型について説明する説明図である。図７では、理解を容易にするため可動金型だけを示しているが固定金型についても同様に適用される。成型システム６は、金型１００と、液体循環手段と、温度管理手段とを含んで構成されている。液体循環手段は、液体貯留層２１０と、液体循環機構２２０とからなっている。液体貯留槽２１０は、液体としては、例えば、水溶性エマルジョン系の離型剤が貯留されるが、金型の温度管理を主目的とする場合には水を貯留させてもよい。【００８６】
液体循環機構は、金型への液体の循環パイプ２２１と、圧力発生機構２２２とを含んでいる。圧力発生機構２２２は、加圧作用により循環パイプ２２１を通して、液体を液体貯留槽２１０から金型１００に流入させると共に、減圧作用により循環パイプ２２１を通して、液体を金型１００から液体貯留槽２１０に回収させる（図７破線参照）。液体貯留槽２１０に回収された液体は、繰り返し金型１００に流入される。【００８７】
温度管理手段には、金型温度計測手段２３１と液体温度計測手段２３２と液体温度管理手段２３３とが含まれている。金型温度計測手段２３１は、金型に穿孔された穴に熱電対を挿入させて、金型の温度を計測させ、液体温度計測手段２３２は、液体貯留槽２１０の中の液体の温度を計測させる。液体温度管理手段２３３は、金型２３１の温度が予め設定されている所定の温度域の範囲内になるように、金型の温度を上昇または低下させるように液体の温度を加温又は冷却させる。なお、金型の液体経路部が循環経路ではない部分２４０については、液体吸引手段２４１により金型の中の液体が吸引される（図７破線参照）。【００８８】
具体的には、まず金型の温度が計測され、離型剤の離型成分が有効に展着される１４０℃から２４０℃の範囲内にあるか否かが計測される。同範囲内に金型の温度がある場合には、離型剤が液体貯留槽から加圧手段により加圧されて金型の液体経路部２５０に流入され、金型の温度を１４０℃から２４０℃の範囲内に温度管理される。【００８９】
流入された液体が低密度領域部の表面から滲み出て、金型の表面を覆った段階で、加圧手段の加圧作用が停止され、減圧作用に切り替えられて液体が循環するように形成されている液体経路部の中の液体が液体貯留槽に回収される。そして、液体が循環しないように一方向に流通される液体経路部の液体は吸引手段により液体経路部から排出される。【００９０】
金型の温度が１４０℃よりも低い場合には、金型の加温などにより金型の温度を１４０℃よりも高くさせ、金型の温度が１４０℃よりも高くなってから、液体を液体経路部２５０に流入され、金型の温度を１４０℃から２４０℃の範囲内に温度管理させる。金型の温度が２４０℃よりも高い場合には、２４０℃よりも低い温度の液体が液体経路部に流入させ、金型の温度が２４０℃よりも低くなってから、液体を液体経路部に流入され、金型の温度を１４０℃から２４０℃の範囲内に温度管理される。【００９１】
離型剤の温度は、１４０℃から２４０℃の範囲内であることが好適であり、液体貯留槽の中の液体の温度は１４０℃から２４０℃の範囲内となるように、加温又は冷却される。【００９２】
なお金型の温度管理に離型剤を使わないで、水等の液体により金型の温度を管理させるようにしてもよい。その場合には、液体の種類に応じた液体貯留槽を設けて、液体切換え弁により循環パイプに流通させる液体の種類を変更するようにすればよい。【００９３】
（その他）
・本実施例では、液体が水溶性エマルジョン離型剤の場合について説明したが、液体を油性としてもよいことは勿論のことである。液体を油性とする場合には、水系統の液体が流れる液体経路部・低密度領域部とは分離された液体経路部・低密度領域部に流すのが好適である。
・各実施例で示された温度、厚さ、太さ等はあくまで例示に過ぎないことは勿論のことである。
・今回開示された実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記した説明に限られず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９４】
１，２，３，４，５…金型、６…金型システム、
１０…固定金型本体、１１…陥没部、１２…貫通孔、１３…隙間、１４…先方段部、
２０…固定金型部品、２１…凸部、
３０…可動金型本体、３１…張出部、３２…貫通孔、
４０…可動金型部品、５０，５１…低密度領域部、
６０…液体経路部、６１…上方開放口、６２…下方開放口、
６３，６４，６５，６６…管、６７…低密度領域部，７０，７１…高密度領域部、
８０…管、８１…下部、８２…右下端部、８３…左下端部、
９０…傾斜部、９１…高密度領域部、９２,９３…低密度領域部、
９５，９６…管、９７…流入口、９８…末端部近く、
１００…金型、２１０…液体貯留層、２２０…液体循環機構、
２２１…循環パイプ、２２２…圧力発生機構、
２３１…金型温度計測手段、２３２…液体温度計測手段、２３３…液体温度管理手段、
２４０…循環経路ではない部分、２４１…液体吸引手段、２５０…液体経路部
【要約】
【課題】金型を短時間に所定の温度域の温度とすることができ、金型の内面に離型剤の離型成分が効果的に展着されやすく、離型剤の使用量を低減することが可能な金型を提供すること。
【解決手段】
成型品に接する金型の内面に沿って所定の厚さの低密度領域部を形成させると共に、前記金型の内面に沿って、低密度領域部に沿って接するように中空の管からなる液体経路部を形成させることにした。低密度領域部の密度を金型の表面に近い位置を液体経路部に接する位置より高くし、低密度領域部と高密度領域部とを並んで配置させると好適である。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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