金型洗浄を自動化するドライアイスブラスト装置「Cold Jet」

金型を使用した成形加工作業では、樹脂の残渣や発生ガスの汚れが金型に付着するため、作業後の金型洗浄など日常的なメンテナンスが必須です。汚れを放置すると固化して取り除きにくくなったり、錆や腐食の原因になったりします。その一方で、成形加工の生産性向上のために洗浄作業の時間短縮や省力化が求められていました。

金型洗浄方法の一つであるブラスト洗浄は、研磨材やプラスチック粒子といったブラスト材を圧縮空気の力で金型に吹き付ける洗浄方法です。ブラスト装置という設備を必要としますが、短時間で汚れを取り除くことができます。しかしそのブラスト材を除去するために、金型を分解して洗浄する必要があり、分解の手間や時間がかかるとともに洗浄の自動化は困難でした。一方でブラスト材としてドライアイス粒子を使うと、洗浄時に気化するので金型分解の必要はなくなりますが、長時間使用するとノズルにドライアイスが詰まるために、やはり自動化は困難でした。

当社は自動化可能なドライアイスブラスト装置「Cold Jet」を提案します。当装置はドライアイスの粒径を安定して制御できるので、洗浄力が強く、またノズルが詰まらないので自動化が可能です。金型分解で生産を止めることなく長時間連続かつ大量の成形作業の省力化に貢献します。
 

課題解決

ドライアイスの粒径制御による優れた洗浄力かつノズルが詰まらず自動化が可能

特長

高品質・高密度のドライアイスペレット供給とドライアイスの粒径の制御性・安定性

ブラスト洗浄の能力向上には装置性能とドライアイスの品質の両方が必要です。従来のドライアイスペレットはポーラス状であり、時間経過に伴い水分を吸収し、硬度が低下し、脆くザラメ状に劣化していきます。このようなペレットではいくら装置が優れていても洗浄力が低下します。一方当社の高密度のドライアイスペレットは、ポーラス状となっていないため水分吸収がゆっくりであり、長時間、硬度が高い状態を維持できます。72h経ってもブラスト洗浄の能力がほとんど落ちません。このように、当社は炭酸ガスおよびドライアイスメーカーでもありますので、品質の高い炭酸ガスを原料とし、ブラスト専用のペレタイザーを使って高品質・高密度のドライアイスペレットの生産と供給が可能です。

また、従来の装置では「スクランブラーと呼ばれるドライアイスを押しつぶす機構により粒径を細かくしている」または「ノズル中間にメッシュが挿入されておりドライアイスを砕く機構により粒径を細かくしている」ため、いずれの機構でも粒径の幅を制御することはできません。これらの機構ではドライアイスが詰まりやすいことが指摘されていました。

「Cold Jet」は、最新技術PCS(Particle Control System)²⁾によって、上記の高品質な3mmφドライアイスペレットの粒径を、最小0.3φmmまで0.1mm単位で精密に再成型することができます。粒径の制御性と安定性に優れています。

• 2) 米国 Cold Jet, LLC社の特許第6905000号　参照

金型洗浄の自動化が可能

従来の装置で自動化の障害となっていたドライアイスが詰まる場面は大きく二つあります。一つは装置内部でのブロッキングや配管の詰まりです。従来の装置ではバイブなどを付けて対応してきましたが、日本の高温多湿の環境では詰まっていました。「Cold Jet」はバネ等で本体から浮かせたホッパーにサンパーやラムロッドを設置しており、詰まりを解消しています。

もう一つはノズルでの詰まりです。微細な部分など対象物の破損を防ぐとともに、細かい隙間を均一に早く洗浄するためには、ドライアイスの粒径を小さくする必要があります。従来品では、粒径を小さくする方法としてすり潰したりメッシュで砕いたりする方法などを採用していますが、粒径を小さくすることによって単一容積あたりのドライアイス量が増え、またその粒径もまちまちで安定していないため、逆にノズルや供給ホースを詰まらせることになっていました。これでは長時間の運転も自動化もできなくなります。

「Cold Jet」は、ドライアイスの粒径を安定して制御できることに加えて、長時間使用してもノズルが詰まらないSureFlow Systemの技術を持っているので、金型洗浄の自動化が可能です。長時間連続かつ大量の成形作業の省力化に貢献します。

自動化された金型洗浄の例は、下記の動画をご覧ください。

優れた洗浄力

粒径の安定性とMERNノズル(Multiple Expansion Reflecting Nozzle)³⁾によって、通常の0.55MPa程度の工場の空気圧で、優れた洗浄力を示します。従来の装置と洗浄力においては5倍の性能差があります。従って洗浄時間も短縮できます。
下記の図で洗浄力を比較した結果を示します。SUS板に黒の塗装を施し、ブラストで洗浄していく過程を時間差で表し、洗浄具合を比較したものです。「Cold Jet」にMERNノズルを用いた場合、他社装置と比較して段違いで綺麗に洗浄できているのがご確認いただけると思います。またその時の風量も最も少ない量で洗浄できたことが示されています。

• 3) MERNノズル：内面を特殊形状化することにより、ノズル出口でのドライアイスペレットの速度が100ｍ/sec以上となります。他社装置では45ｍ/sec程度です。

 

• ※ 「Cold Jet」は、日本、アメリカ、カナダ、メキシコ、ドイツ、ＥＵ、英国、フランス、オーストラリア、中国、およびマドリッドプロトコル（指名国　ブラジル、スイス、インドネシア、インド、モナコ、マレーシア、ノルウェー、フィリピン、セルビア、ロシア、シンガポール、タイ、トルコ、ベトナム）における米国 Cold Jet, LLCの登録商標です。
• ※ 「PCS」は、アメリカおよびカナダにおける米国 Cold Jet, LLCの登録商標です。
• ※ 株式会社レゾナック・ガスプロダクツは、米国 Cold Jet, LLCとの間で、ドライアイスブラスト装置「Cold Jet」（Aeroシリーズ/ペレタイザーシリーズ）の日本においての独占販売契約を締結しております。

更新日：2024年3月8日