JP2006326920A - 中空湾曲押出品の製造方法、およびその成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エクストルダーの揺動ダイから押し出される中空管状の成形物に簡易かつ正確に必要な湾曲形状を付与でき、しかも押し出された中空湾曲成形物が引取りの際に不用意に変形しない画期的な中空湾曲押出品の製造方法と成形装置を提供する。
【解決手段】 エクストルダーにおける揺動ダイの押出口から成形材料を中空部を有する管状成形物として連続的に押し出すに際し、この管状成形物の管内壁を形成すべきマンドレルの押出側先端に位置する円弧側面に沿って前記揺動ダイの押出口を任意の角度方向へ横振りさせることにより当該管状成形物の押出方向を変向せしめ、こうして押し出されてくる管状成形物を前記横振り変向された揺動ダイの押出方向へ引き取り湾曲させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空湾曲押出品の製造方法とその成形装置に関し、さらに詳しくは、セメントなどの水硬性材料やセラミックス捏和材などの焼結性材料、更には合成樹脂材料を中空の湾曲成形物として押出成形することができる方法と装置に関するものである。

押出機回転ダイの可動口金部の向きを、当該押出機の押出機の押出方向の中心軸に対し任意の角度に横振りさせる手段と、この可動口金部から一定角度に横振りされて押し出されてくる成形押出素材を前記可動口金部の施行する円周方向へ当該押出速度と同じ速度で回転運行するターンテーブル上に乗載させて円弧方向へ案内する手段によって湾曲押出品を製造する方法と装置については、既に本件出願人が特許出願を行っている（特許文献１：参照）。
特願２００４−２９６２２５号の明細書および図面

しかしながら、本件出願人が先に提案した特許文献１の発明にあっては、連続中空部を有する中空湾曲押出品を製造することはできなかった。仮に、押出機によって押出成形物を連続中空部を有する中空押出成形物として押し出したとしても、横振りさせた可動口金部から変向して押し出される中空押出成形物の中空部内壁が押し出される際の流動抵抗が安定しないため変形して一様な断面形状を成し得ないからである。

本発明者は、先に提案した特許文献１記載の湾曲成形品の製造方法と装置に前述の如き難点があったのに鑑みて為されたものであり、エクストルダーの揺動ダイから押し出される中空筒形の成形物に対し簡易かつ正確に必要な湾曲形状を付与することができ、しかも押し出された中空湾曲成形物が引取りの際に不用意に変形することのない画期的な中空湾曲押出品の製造方法とそのために成形装置を提供することを目的とする。

本件発明者が上記技術的課題を解決するために採用した方法的手段を添附図面に基いて説明すれば、次のとおりである。

まず、本件発明者が上記課題を解決するために採用した方法的手段は、エクストルダー１における揺動ダイ２の押出口2aから成形材料を中空部を有する管状成形物ｍとして連続的に押し出すに際し、この管状成形物ｍの管内壁を形成すべきマンドレル21の押出側先端に位置する円弧側面21ａに沿って前記揺動ダイ２の押出口2aを任意の角度方向へ横振りさせることにより当該管状成形物の押出方向を変向せしめ、こうして押し出されてくる管状成形物ｍを前記横振り変向された揺動ダイ２の押出方向へ引き取り湾曲させることにより中空湾曲押出品Ｍを製造する点に特徴がある。

また、本件発明者が上記課題を解決するために採用した機械的手段は、成形材料を加圧して圧送するエクストルダー１と、このエクストルダー１の押出ヘッド部11に装着され、かつ、押出口2a側には端部形状が円弧側面21ａを成すマンドレル21を内包して当該成形材料の内周規制により中空の管状成形物ｍとして押し出す揺動ダイ２と、この揺動ダイ２から押し出されてくる管状成形物ｍを載置受継して移動せしめる受継台４とを具備している一方、
前記揺動ダイ２は、マンドレル21の周囲を囲って長さ方向へ進退自在な一対のダイブロック22・22を更に内装して成形材料のパッセージを作出しており、かつ、このダイブロック対22・22は当該揺動ダイの押出口2aと共にダイ角度調節機構５を介して受継台４の引取り方向に対し左右に任意角度で横振り動作可能であり、
前記受継台４は、揺動ダイ２の押出口2aから押し出されてくる前記管状成形物ｍを載置しつゝ揺動ダイ押出口2aの横振り変向された押出方向へ引き取って湾曲させながら当該成形物の押出速度と同じ速度で搬送案内する受継手段として採用した点に特徴がある。

本発明が採用した上記の課題解決の手段について注釈しておくと、次のとおりである。(1) 上記揺動ダイ２に内包するマンドレル21は、成形材料を押し出す際に長手方向に連続 する中空部ｂを形成する型棒であって、押出口側の端部の円弧側面21ａを除いて断面 形状が一様な棒状体を成し管状成形体ｍを内周規制する。そして、このマンドレル21 の押出口側に位置する端部の形状は円弧側面21ａを成し、この円弧側面21ａに沿って 前記揺動ダイ２は当該揺動可能に構成する。
(2) エクストルダー１における揺動ダイ２の押出口2a両側に、上記マンドレル21の端部
円弧側面21ａに対する間隔を拡縮調節自在な壁厚調節ダイ３を付設する場合は、この 壁厚調節ダイ３を揺動ダイ２の押出口2aに同伴させて横振りさせることにより、側壁 厚が適宜に調節された管状成形物ｍを湾曲させることも可能である。
(3) そして、揺動ダイ２と壁厚調節ダイス３は、回動翼盤23で互いに接続することにより 一体化させることができ、この回動翼盤23を操作することにより上記受継台４の引取 り方向へ前記揺動ダイ２と壁厚調節ダイス３からの管状成形物ｍの押出方向を横振り させることが可能である。
(4) つぎに、揺動ダイ２の押出口2aおよび壁厚調節ダイス３から一定の横振り角度で押し 出されてくる管状成形物ｍを引き取る受継台４としては、当該管状成形物の押出速度 と同じ周速度で回転するターンテーブル型の受継台プレートを採用することにより、 全体が円弧状に湾曲した中空湾曲押出品Ｍを製造することができる。
(5) 他方、本発明が加工対象として採用する成形材料は、エクストルダーが管状成形物と して押し出す成形材料がセメントなどの水硬性物質、セラミックス捏和材などの焼結 性物質、さらに熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂材料の何れでもよく、要するにエク ストルダーから一定の形状で連続的に押し出すことができて、押出後において安定な 形状を保つことができる素材であればよいということである。

しかして、本発明においては、揺動ダイ２をマンドレル21の円弧側面21ａに沿って任意の角度に横振りさせるという揺動機構手段を採用したので、本件出願人が先に提案した上記特許文献１（特願2004−296225号）の発明と同様に、押し出される中空の管状成形物ｍを簡易かつ正確に湾曲させることができるうえに、管状の中空湾曲押出品で壁厚も自由に調節することも可能である。

また、本発明においては、要すれば、揺動ダイ２の押出口2a両側にマンドレル21の端部円弧側面21ａに対する間隔を拡縮調節自在な壁厚調節ダイ３を付設しておくことができ、この壁厚調節ダイ３を付設した場合には側壁厚を調節した中空湾曲押出品を連続的に製造することが可能となる。

ちなみに、本発明にあっては、加工対象として採用する成形材料として、セメント等の水硬性物質、セラミックス捏和材などの焼結性物質、さらに熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂材料の何れでも採用することが可能であって、得られる中空湾曲押出品の内部歪みは非常に小さく、経年変化により変形したりクラックが生じたりする憂いもない。

さらに、本発明を実施するための装置は、エクストルダー１と、円弧側面21ａの端部を有するマンドレル21を内包した揺動ダイ２と、揺動ダイ２から押し出される管状成形物ｍを引き取る受継台４とダイ角度調節機構５とを基本要素として構成することができ構造が頗る簡素であるので、製作コストも安価に製作でき、設備費的にも非常に有利である。

以下、本発明の好ましい実施の形態として添附図面に示す実施例を例示し、この実施例に基いて本発明の具体的内容を更に詳しく説明するものとする。

図１および図２に図示するものは本発明の“湾曲押出成形品の製造方法”の実施に使用する湾曲押出品の成形装置であある。

図１および図２において、符号１に指示するものは可塑性成形材料を加圧して圧送押し出しするエクストルダーであり、押出側に押出ヘッド11を備える。この押出ヘッド11には後述の揺動ダイ２が装着されている。図１に示されるエクストルダー１は、セメントなどの水硬性物質やセラミックス捏和材などの焼結性物質から成る可塑性成形材料の押出成形に使用される周知のエクストルダー(extuder) と概ね同じ構造である。

まず、揺動ダイ２は、上記エクストルダー１の押出ヘッド部11に内装されており、エクストルダー１から圧送されてくる成形材料の内部に延在して内周規制することにより当該成形材料に中空の空洞を作出するマンドレル21と、このマンドレル21の周囲を囲い当該押出ヘッド部11の中に軸方向に進退自在に配設されて成形材料のパッセージを作出している一対のダイブロック22・22と、このダイブロック22・22の押出側先端部分を枢支連繋して横振りさせることにより成形材料を管状成形物ｍとして押し出す方向を変向する上下一対の回動翼盤23・23と、これら回動翼盤23・23に固定された口金24によって構成され、この口金24には当該揺動ダイの押出口2aが開設されている。

つぎに、本実施例に用いられる成形装置において、上記ダイブロック22・22と当該マンドレルとの間のパッセージを通過する成形材料を内周規制して管状成形体ｍの中空内壁を成形するところのマンドレル21は、略全長が角棒状の型棒状体を成し、かつ、揺動ダイ押出口2aに位置する端部は円頭形に膨出して円弧側面21ａを形成している。かくして、このマンドレル21の前記円弧側面21ａは当該揺動ダイの押出口2aが横振り動作する際における準行基準を成すものであり、揺動ダイの押出口2aが何れの方向に横振りしても押出口2aの内壁面との間に所定のパッセージ間隔を保って所定壁厚の管状成形物ｍを押し出すことが可能である。

そして、上記一対のダイブロック22・22は半筒形に作製されたスライド式の割り型であり、本実施例に用いる成形装置では断面長方形状のパッセージを作出する形態に作製されており、これらダイブロック22と22との間の空間部には上記マンドレル21が内包される。

また、本実施例に用いる成形装置において、押出口2aに横振り運動および上記ダイブロック22・22に進退運動を伝達するところの上下一対の回動翼盤23・23は、略半円形の板体を組み合わせて構成される。即ち、前記半円板体の弦辺側を当該揺動ダイ２の口金24に押出口2aに配向し、上下の回動翼盤23と23との間に上記ダイブロック22・22の先端を各々枢支連繋せしめる。

次に、本実施例に用いる成形装置において、揺動ダイ２の押出口2aを構成する口金24は上記回動翼盤23・23の間に狭入状態に固定されており、かつ、その押出口2aは上記ダイブロック22・22が作出する成形材料のパッセージに連続するように配置される。それゆえ、回動翼盤23・23が反時計方向に横振り動作すれば、右側のダイブロック22は後退し左側のダイブロック22は前進すると同時に口金24は右に傾動して押出口2aはダイブロック22・22の形成するパ１セージに直列状態に連続する。

次に、図１および図２において符号３で指示するものは、上記口金24の押出口2aの内部でマンドレル21先端の円弧側面21ａとの間のパッセージ間隔を調節して管状成形物ｍの壁厚を厚薄調節する壁厚調節ダイ３である。本実施例で使用する成形装置においては、壁厚調節ダイ３としては、揺動ダイ２の口金24に左右から螺入されたハンドルスクリュー機構の間隔調節体が採用されており、左右の壁厚調節ダイ３のハンドル3a・3aを回してネジ部31・31を捻込み・捻戻しすることにより、壁厚調節ダイ３の先端とマンドレル先端の円弧側面21ａとの間隔が拡縮変更されて管状成形物ｍの壁厚が厚薄調節することできる。

次に、符号４で指示するものは受継台であり、本実施例に使用する成形装置にあってはターンテーブル型の受継台が成形物の引取り機構として採用されている。しかして、このターンテーブル型の受継台４は、揺動ダイ２の押出口21ａから押し出される管状成形物ｍを乗載し当該揺動ダイの口金24の押出口2aの横振り角度の指向する円周方向に沿って当該成形物の押出速度と同じ速度で搬送案内する機能を有する。しかして、この受継台４は、上記上記エクストルダー１における揺動ダイ２の下側に配設されており、図１の図示例では、当該揺動ダイ口金24の押出口21ａから押し出される管状成形物ｍを押出方向に沿って円周方向に引取り搬送することにより当該管状成形物ｍは引取り円周に素直に湾曲されて角筒状の中空湾曲押出品Ｍに成形される。この場合において、揺動ダイ２の押出口2aから押し出される管状成形物ｍの押出速度とターンテーブル型の受継台４の引取り速度（回転周速）とは同調一致させておく必要がある。受継台４の受継位置における回転速度と管状成形物ｍの押出速度とが不一致の場合には当該成形物に引っ張り変形が生じたり、圧縮変形が生じたりする惧れがある。しかして、エクストルダー１の押出速度と受継台４の引取速度との当該受継位置における回転速度の同調には、制御モータを用いる周知の制御機構が適用される。

他方、本実施例に使用される成形装置における揺動ダイ２および壁厚調節ダイ３を任意の押出方向に横振りせしめるダイ角度調節機構５は、次のように構成されている。即ち、上記揺動ダイ２における口金24の左右への揺動を可能にするところのダイ角度調節機構部５は、制御モーター51の回転動により正逆回転するウォーム52と、このウォーム52に噛合するギア53と、このギア53の正逆回転に応じて揺動ダイ２の回動翼盤23・23の振り角度を調節する角度調節ロッド54とから構成されている。

〔実施例１〕
そこで、前述の図１および図２に示す成形装置を使用して、円弧状に湾曲する湾曲押出成形品を製造するプロセスを説明する。実施例１では、次の配合比で調製したセメント捏和材料を可塑性成形材料として用いた。
(1) ポルトランドセメント 30〜50 wt%
(2) 珪 石 20〜40 wt%
(3) 軽量骨材 10〜25 wt%
(4) パルプ 3〜５ wt%
(5) ＰＰ繊維 0.5〜1.5 wt%
(6) ＭＣ（メチルセルロース） 2〜３ wt% （保水・増粘剤として）

エクストルダー１の図示しないホッパーに上記配合のセメント捏和材料を投入し、揺動ダイ２の口金24の押出口2aを直進方向に対し３０°左側へ斜向させ、壁厚調節ダイ３を回してマンドレル21の円弧側面と当該壁厚調節ダイ３の先端部とのパッセージ間隔を30mmに調整し、ターンテーブル型の受継台４上に角形の管状成形物ｍとして２ｍ/minで傾斜押出をした。かくして、傾斜押出された管状成形物ｍは受継位置で回転する(2ｍ/min）受継台４に乗載して円弧方向に搬送されて、その搬送軌跡に沿って湾曲成形されることになる。こうして未硬化セメントの中空湾曲成形物Ｍは半径１ｍの半円形になったところで図示しないカッター装置で切断した。しかるところ、全長にわたり断面形状は一様で長さ80mm、高さ50mm、壁厚30mmの角筒形の中空湾曲押出品Ｍに成形され、極めて緻密な組織を成していた。

こうして得られた未硬化セメントの湾曲成形物Ｍは、図示しないオートグレーブ室にて常法で養生し中空湾曲押出完成品として出来上がる。

〔実施例２〕
次に、前述の図１および図２に示す成形装置を使用して、円弧状に湾曲する湾曲押出成形品を製造するプロセスを説明する。実施例２では、次の配合比で調製したセメント捏和材料を可塑性成形材料として用いた。
(1) ポルトランドセメント 60〜80 wt%
(2) 軽量骨材 10〜25 wt%
(4) パルプ 3〜５ wt%
(5) ＰＰ繊維 0.5〜1.5 wt%
(6) ＭＣ（メチルセルロース） 2〜３ wt% （保水・増粘剤として）

エクストルダー１の図示しないホッパーに上記配合のセメント捏和材料を投入し、揺動ダイ２の口金部24の押出口2aを直進方向に対し左側へ３０°傾斜させ、壁厚調節ダイ３を回してマンドレル21の円弧側面と当該壁厚調節ダイ３の先端部とのパッセージ間隔を25mmに調整し、ターンテーブル型の受継台４上に角形の管状成形物ｍとして２ｍ/minで押出した。こうして傾斜押出された角形の管状成形物ｍは、前記受継台４に乗載して円弧方向へ搬送され、その搬送軌跡に沿って湾曲成形される。ちなみに、図２および図２の成形装置にあっては、受継台４上に円形のトレー41が配設してあるので、揺動ダイ２から押し出される角形の管状成形物ｍはトレー41の上に乗載された状態で前記成形が為される。こうして、未硬化セメントの中空湾曲押出品Ｍは、半径１ｍの半円状になったところで、図示しないカッターで切断した。しかるところ、その断面形状は、全長にわたり断面形状が一様で長さ 75mm 、高さ 60mm 、壁厚 25mm の角筒形の中空湾曲押出品Ｍに成形され、極めて緻密な組織を成していた。

こうして得られた蛇行形湾曲成形物Ｍは、常温下で３日間風乾による養生に付されることによって湾曲押出品として完成する。

本明細書に開示する本発明の実施例は概ね上記のとおりであるが、本発明は上記実施例に限定されるものでは決してなく「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、上記実施例においては可塑性成形材料として水硬性のセメント捏和材料を使用する例を挙げて説明している。しかし、本発明は、各種の熱可塑性又は熱硬化性の周知の合成樹脂材料の押出生成、さらに焼結性を有する各種の陶土、磁器土、アルミナ・ジルコニア・ムライト・コージライトなどのファインセラミックス原料を粘土状に捏和した捏和材の湾曲成形にも適用可能であり、本発明の技術的範囲に属することはいうまでもない。

以上、実施例を挙げて説明したとおり、本発明によればエクストルダーから押し出される管状成形物に対し簡易かつ正確に必要な湾曲形状を付与することができ、更に要すれば管壁の暑さを自由に調節して成形することも可能であるうえに、押し出された中空の湾曲成形物を引き取る際にも不用意に変形させる損失も皆無に誓いので、その産業上の利用価値は頗る大きい。

本発明の実施例に使用される“湾曲押出成形品の成形装置”の概略を示した斜視説明図である。 本発明の実施例１に使用される“湾曲押出成形品の成形装置”の運動機構を略示的に示した部分平面図である。

符号の説明

１ エクストルダー
11 押出ヘッド
２ 揺動ダイ
2a 押出口
21 マンドレル
21ａ 円弧側面
22 ダイブロック
23 回動翼盤
24 口金
３ 壁厚調節ダイ
3a ハンドル
31 ネジ部
４ 受継台
41 トレー
５ ダイ角度調節機構
51 制御モーター
52 ウォーム52
53 ギア
54 角度調節ロッド
Ｍ 中空湾曲押出品
ｍ 管状成形物

Claims (9)

1. エクストルダーにおける揺動ダイの押出口から成形材料を中空部を有する管状成形物として連続的に押し出すに際し、この管状成形物の管内壁を形成すべきマンドレルの押出側先端に位置する円弧側面に沿って前記揺動ダイの押出口を任意の角度方向へ横振りさせることにより当該管状成形物の押出方向を変向せしめ、こうして押し出されてくる管状成形物を前記横振り変向された揺動ダイの押出方向へ引き取って湾曲せしめることを特徴とする中空湾曲押出品の製造方法。
2. エクストルダーの揺動ダイの押出口両側には、マンドレル端部の円弧側面に対する間隔を拡縮調節自在な壁厚調節ダイが付設されており、この壁厚調節ダイを揺動ダイの押出口に同伴させて横振りさせることにより、側壁厚が調節された管状成形物を湾曲せしめることを特徴とする請求項１記載の、中空湾曲押出品の製造方法。
3. 揺動ダイの押出口および壁厚調節ダイスから一定の横振り角度で押し出されてくる管状成形物を、その押出速度と同じ周速度で回転するターンテーブル型の受継台上に引き取って当該ターンテーブルの引取位置までの回転半径に応じて円弧形に湾曲せる管状成形物を製することを特徴とする請求項１又は２記載の、中空湾曲押出品の製造方法。
4. エクストルダーから押し出される成形材料がセメントなどの水硬性物質であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の、中空湾曲押出品の製造方法。
5. エクストルダーから管状成形物として押し出される成形材料がセラミックス捏和材などの焼結性物質であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の、中空湾曲押出品の製造方法。
6. エクストルダーから管状成形物として押し出される成形材料が合成樹脂材料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の、中空湾曲押出品の製造方法。
7. 成形材料を加圧して圧送するエクストルダーと、このエクストルダーの押出ヘッド部に装着され、かつ、押出口側に円弧側面の端部を有するマンドレルを内包して当該成形材料の内周規制により中空の管状成形物として押し出す揺動ダイと、この揺動ダイから押し出されてくる管状成形物を載置受継して移動せしめる受継台とを具備している一方、
   前記揺動ダイは、マンドレルの周囲を囲って長さ方向へ進退自在な一対のダイブロックを更に内装して成形材料のパッセージを作出しており、かつ、このダイブロック対は当該揺動ダイと共にダイ角度調節機構により受継台の引取り方向に対し左右に任意角度で横振り動作可能であり、
   前記受継台は、揺動ダイから押し出されてくる前記管状成形物を載置して当該揺動ダイの横振り変向された押出方向へ引き取って湾曲させながら当該成形物の押出速度と同じ速度で搬送案内可能であることを特徴とする中空湾曲押出品の成形装置。
8. エクストルダーの揺動ダイの押出口両側に対設された一対の進退部材であって、進退させて当該揺動ダイ押出口側に位置する円弧側面のマンドレル端部との間隔を拡縮調節することにより、相対距離の変化した側の管状成形物の壁厚を調節可能な壁厚調節ダイを具備していることを特徴とする請求項７記載の、中空湾曲押出品の成形装置。
9. 揺動ダイと壁厚調節ダイスとは、回動翼盤に接続されて回動翼盤の正逆回動に応じ受継台の引取方向に対して左右に揺動可能であり、かつ、回動翼盤はダイ角度調節機構に連接されて正逆方向へ回動可能であることを特徴とする請求項８記載の、中空湾曲押出品の成形装置。

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