JP2010030168A - 押出成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】成形材料のシートを途切れずに安定して成形することができる押出成形金型を提供する。
【解決手段】成形材料を押出成形することにより複数の中空孔２３を有する成形体Ｂを形成するための押出成形金型Ａに関する。ピンベース５０の前面に複数本のピン５１、５１…を突設する。ピンベース５０の前側に筒状の口金部５２を設けると共に口金部５２の内側空間に上記ピン５１、５１…を収容する。ピンベース５０にその後面から前面に至る貫通孔５３を形成すると共に隣り合うピン５１、５１の間において貫通孔５３の前側開口を口金部５２の内側空間に連通する。貫通孔５３の後側開口の開口面積を成形体Ｂの断面積と略同等に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント系成形材料等の成形材料を押出成形して中空孔を有する成形体を成形するための押出成形金型に関する。

従来より、図５（ａ）（ｂ）に示すような複数の中空孔２３、２３…を有する成形体Ｂが提案されている。このような成形体Ｂはセメントを含むセメント系成形材料等の成形材料を押出成形することにより製造されるものであって、例えば、建築物の外壁材などとして使用されている。中空孔２３は成形体Ｂの軽量化を図るために設けられるものであって、細かい円状やハニカム状（六角形状）の中空孔２３を効率よく分布（分散）させるために、各種の押出成形金型が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）
図３（ａ）（ｂ）に押出成形金型Ａの一例を示す。押出成形金型Ａは、内部の空間を流路１として形成した金型本体２と、金型本体２の流路１に収容される中型２０とを備えて形成されている。中型２０は複数の中空のピン５、５…を備えて形成されるものであって、金型本体２と同様に横長に形成されている。中型２０は複数のピンブロック２１、２１…を組み合わせて一体化することにより形成することができる。そして、図４（ａ）（ｂ）に示すように、横方向に並べた複数のピンブロック２１、２１…の上側と下側に長尺の連結ベース３８、３８を配置し、上下一対の連結ベース３８、３８で複数のピンブロック２１、２１…を横方向の全長にわたって挟持する。次に、上下の各連結ベース３８の後面に押さえ治具３９を横方向のほぼ全長にわたって取り付ける。これにより、中型２０を形成することができる。

このような押出成形金型Ａは、金型本体２の入口３から流路１に成形材料を供給し、成形材料を出口７に向かって流路１で流動させた後、出口７から連続的に押し出すことにより、成形材料をシート状に成形体Ｂを成形することができる。このシートにはピンブロック２１及びピン５によりシートの長尺方向（押出方向）に連続する複数の中空孔２３、２３…を形成することができる。そして、長尺シート状の成形体Ｂを所望の長さに切断した後、必要に応じて養生硬化することにより、建築板などとして使用することができる。上記のような成形体Ｂの押出成形において、成形材料は金型本体２の入口３から流路１に流入した後、中型２０の複数のピンブロック２１、２１…で分けられて各開口部６、６…を通過し、開口部６を通過した後、成形材料はピン５の周囲の空間（流路１）を出口７の方に向かって流れるが、このとき、各開口部６で分離された成形材料はその界面が馴染んで一体化するものである。
特開２００５−２５４３４５号公報 特開２００６−５１６８２号公報

しかし、図３、４に示す押出成形金型Ａでは、流路１がピン５を固定するピンブロック２１で狭くなり、また、開口部６の上部や下部が押さえ治具３９で閉塞されるために、流路１に供給される成形材料を多くすることができず、シートに切れなどが発生して安定して成形することができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成形材料のシートを途切れずに安定して成形することができる押出成形金型を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る押出成形金型Ａは、成形材料を押出成形することにより複数の中空孔２３を有する成形体Ｂを形成するための押出成形金型Ａであって、ピンベース５０の前面に複数本のピン５１、５１…を突設し、ピンベース５０の前側に筒状の口金部５２を設けると共に口金部５２の内側空間に上記ピン５１、５１…を収容し、ピンベース５０にその後面から前面に至る貫通孔５３を形成すると共に隣り合うピン５１、５１の間において貫通孔５３の前側開口を口金部５２の内側空間に連通し、貫通孔５３の後側開口の開口面積を成形体Ｂの断面積と略同等に形成して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る押出成形金型Ａは、請求項１において、口金部５２の内側空間がピンベース５０側から前側開口に向かって徐々に狭くなるように、口金部５２の内面にテーパー部５４を形成して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る押出成形金型Ａは、請求項１又は２において、ピン５１の外周にピン５１の前端に向かって外径が徐々に大きくなる傾斜部５１ａを設けて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る押出成形金型Ａは、請求項１乃至３のいずれか一項において、口金部５２の前側開口の近傍において、口金部５２の内面に成形材料の押出方向と略平行なストレート部５５を形成して成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る押出成形金型Ａは、請求項１乃至４のいずれか一項において、ピン５１の前端部を外径が一定の定径部５１ｂとして形成して成ることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、ピンベース５０における貫通孔５３の開口面積が成形体Ｂの断面積と略同等となることで、口金部５２の内部空間に充分な量の成形材料を供給して偏りなくバランスよく成形材料を流通させて押し出すことができ、成形材料のシートを途切れずに安定して成形することができるものである。

請求項２の発明では、テーパー部５４により口金部５２の内部空間の中央側に向かって成形材料を押圧（圧縮）して充填することができ、成形材料が密になってシートを途切れずに安定して成形することができるものである。

請求項３の発明では、傾斜部５１ａにより隣り合うピン５１、５１の間隔を狭くすることができ、成形材料を押圧（圧縮）して充填することにより、成形材料の連続性（つながり）や付着性（くっ付き）を向上させることができ、シートを途切れずに安定して成形することができると共に成形体の強度を確保することができるものである。

請求項４の発明では、口金部５２から押し出された後のシートの厚みの変動が少なくなり、成形材料を安定して成形することができるものである。

請求項５の発明では、傾斜部５１ａで圧縮した成形材料のスプリングバックを定径部５１ｂにより防止することができ、成形材料のシートの形状を安定させることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の押出成形金型Ａは、図１に示すように、ピンベース５０、複数本のピン５１、５１…、口金部５２などを備えて形成されている。

ピンベース５０は、ピン支持板６０と閉塞板６１とを前後に重ね合わせて形成されている。ピン支持板６０には厚み方向（前後方向）に貫通する多数個のピン挿入孔６４、６４…が千鳥配置で形成されている。また、ピン支持板６０には各ピン挿入孔６４に対して空気を供給するための通気路６２が形成されており、通気路６２にはピン支持板６０の側端面に開口した給気口６３から空気が供給されるようになっている。閉塞板６１はピン支持板６０の後側に設けられており、ピン挿入孔６４の後側開口を閉塞するものである。また、閉塞板６１とピン支持板６０とを厚み方向（前後方向）に貫通する多数個の貫通孔５３、５３…が形成されている。この貫通孔５３はピン挿入孔６４が形成されていない箇所において、閉塞板６１とピン支持板６０とを貫通して上下に長く形成されている。また、ピンベース５０（閉塞板６１及び支持板６０）の上下端部及び両側端部は連結部６５として形成されている。連結部６５には厚み方向（前後方向）に貫通する連通孔７１が形成されている。

ピン５１は略円柱状に形成することができるが、このピン５１は成形体Ｂに形成される中空孔２３の形状に応じて六角柱状等の他の適宜の形状に形成することができる。また、図４に示す従来例と同様に、ピン５１にはその前端側から順に定径部５１ｂと傾斜部５１ａとが設けられており、各部分は外径寸法が異なっている。定径部５１ｂは傾斜部５１ａからピン５１の先端に至るまでの間の前端部に形成されるものであって、ピン５１の長手方向と平行に所定の寸法だけ外径が一定で、真っ直ぐ（ストレート）に形成さている。傾斜部５１ａは定径部５１ｂから後側に向かって徐々に外径が小さくなるように形成されている。従って、傾斜部５１ａはピン５１の前端に向かって徐々に外径が大きくなるように形成されている。このようにピン５１の先端部（前側端部）は基部よりも直径が大きな定径部５１ｂとして形成されており、ピン５１の途中には直径が前側に向かって徐々に大きくなる傾斜部５１ａが形成されている。

複数のピン５１はその基端部をピン挿入孔６４の前側開口に挿入することにより、ピンベース５０のピン支持板６０にその前面に対して略垂直に突設されている。ピンベース５０には多数本のピン５１、５１…が千鳥配置で突設されており、隣り合うピン５１、５１には所定の間隔が設けられている。また、貫通孔５３は横方向に並ぶ複数本のピン５１、５１…が設けられている。また、全てのピン５１、５１の先端面は面一になるように揃えられている。さらに、ピン５１にはその内部を軸方向（前後方向）に貫通する通気孔１７が設けられている。ここで、隣り合うピン５１間の間隔（定径部５１ｂ、５１ｂの間隔）は適宜設定され、この間隔を小さくすれば成形体Ｂに形成される中空孔２３の間隔が小さくなって軽量化に寄与することができるが、成形体Ｂに充分な強度を付与できる程度の間隔をあけることが好ましく、例えば成形材料としてセメント系成形材料を用いる場合には、この間隔を１．５ｍｍ以上とすることが好ましい。また、通気孔１７の内径は１ｍｍ以上であることが好ましい。

口金部５２は両面が開口する筒状に形成されており、その前側開口の押出口６６から押出成形後の成形体Ｂが外部に押し出されるようになっている。また、口金部５２の後側端部にはその全周にわたって鍔部１０が外側に向けて突設されている。鍔部１０には厚み方向（前後方向）に貫通する連通孔７２が形成されている。この口金部５２の内側空間は成形材料の流路６７を構成し、成形材料がこの流路６７を口金部５２の後端側から押出口６６の方に流通するようになっている。

口金部５２の押出口６６の近傍において、口金部５２の内周面はストレート部５５として形成することができる。ストレート部５５は成形材料の押出方向と平行な平面で形成することができる。ここで、押出口６６の近傍とは押出口６６から口金部５２の内側に５〜３０ｍｍ入った部分をいい、この部分にストレート部５５を形成するようにする。

また、口金部５２の後側開口からストレート部５５の後端部までにおいて、口金部５２の内周面はテーパー部５４として形成することができる。テーパー部５４は、口金部５２の後側開口からストレート部５５の後端部に向かうにしたがって徐々に流路６７が狭くなる（絞られる）ように、口金部５２の内周面を流路６７の中央部に向かう傾斜面として形成したものである。ここで、テーパー部５４の傾斜角度は成形材料の押出方向を基準として１０〜３０°とすることができる。

ベース部９は押出成形金型Ａを押出成形機に取り付けるための部分であって、筒状の導入部６８の前端に結合部６９を全周にわたって外方に突出させて設け、導入部６８の後端に取付部７０を全周にわたって外方に突出させて設けることによって形成されている。結合部６９には厚み方向（前後方向）に貫通する連通孔７３が形成されている。

そして、本発明の押出成形金型Ａは、複数のピン５１、５１…を突設したピンベース５０と、口金部５２と、ベース部９とを組み合わせることにより形成することができる。すなわち、ピンベース５０のピン支持板６０の前側に口金部５２を配置する。このとき、ピンベース５０に突設したピン５１は口金部５２の後側開口から流路６７内に差し込まれて収容されると共に、ピンベース５０の周端部の連結部６５の前面に口金部５２の鍔部１０の後面を接触させる。また、ピンベース５０の閉塞板６１の後側にベース部９を配置する。このとき、ピンベース５０の周端部の連結部６５の後面にベース部９の結合部６９の前面とを接触させる。また、このベース部９の導入部６８や結合部６９等でピンベース５０の貫通孔５３は覆われないように、ベース部９及びピンベース５０が形成されている。そして、ピンベース５０の連結部６５と口金部５２の鍔部１０とベース部９の結合部６９とを前後の重ね合わせた状態でその側端部から下端部にわたって保持具７５で結合して保持することによって、ピンベース５０と口金部５２とベース部９とを一体化して押出成形金型Ａを形成することができる。このとき、連結部６５の連通孔７１と鍔部１０の連通部７２と結合部６９の連通部７３が前後に並んで、位置合わせの基準としたり、ボルト等の適宜の固着具を挿通して押出成形機に取着するために利用したりすることができる。

上記のように形成される押出成形型Ａを用いて成形体Ｂを押出成形するにあたっては、押出成形型Ａを適宜の押出成形機に取り付けて、成形材料に押出圧力をかけてベース部９側から押出成形型Ａ内の流路６７へ供給し、口金部５２の押出口６６から押し出して成形体Ｂを成形することができる。

成形材料としては、押出成形に用いられる材料であれば特に制限されないが、特にセメント系成形材料を用いることができる。セメント系成形材料としては適宜の組成のものを用いることができるが、例えばセメントに必要に応じて骨材、繊維、着色剤等を配合して水と混練することによって調製されるものであり、セメントとしては普通ポルトランドセメント、スラグセメント、アルミナセメント、早強セメントなど任意のものを用いることができる。また骨材としては、シリカ、珪石粉、珪砂、フライアッシュ、スラグ、砕石等を用いることができる。繊維としてはポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、パルプ、カーボン繊維、綿、麻、金属繊維等を用いることができる。さらに着色剤としては鉄黒、カーボンブラック、酸化クロム等を用いることができる。

また、特にセメント系成形材料として、油性物質を含有すると共に更に必要に応じて非イオン性界面活性剤、各種アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等の乳化剤（逆乳化剤）を含有させた逆エマルション（Ｗ／Ｏエマルション）を形成するものを用いることも好ましい。このような逆エマルションタイプのセメント系成形材料は一定の保形性を有するため中空孔２３を有する成形体Ｂを成形した場合にその形状を維持することができ、またこの押出成形型Ａによれば後述するように過大な押圧力がかかることなく押出成形を行うことができて、成形時の逆エマルション構造の破壊が抑制され、その後の養生硬化に支障をきたすようなことを防止することができる。

上記油性物質としては、水と逆エマルションを形成しうるものであれば、特に制限はなく、通常疎水性の液状物質が利用され、例えば、トルエン、キシレン、灯油、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。このうち、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等の重合性二重結合を有するもの（ビニル単量体）を使用する場合は、基材１の硬化成形の際に油性物質の重合を促進するために、有機過酸化物や過硫酸塩等の重合開始剤や、トリメチロールプロパントリメタクリレート等の架橋剤を併用することもできる。

本発明の押出成形金型Ａを用いた押出成形では、成形材料がベース部９の導入部６８を通ってピンベース５０の後面に到達した後、図１、２に示す各貫通孔５３を通って口金部５２の流路６７に流入する。この後、隣り合うピン５１、５１の間を流れながら各ピン５１の周囲を成形材料がピン５１の突出方向に沿って流動する。このとき、ピン５１の周囲を囲む位置に均等に配置されるように形成された貫通孔５３から成形材料が流路６７に流出することで、ピン５１の周囲には成形材料の均等な流動が生じる。このため、成形材料を高い押出圧力をかけることなくピン５１の周りに充分に充填することができる。また、このように成形材料がピン５１間を流動する間、ピン５１の周囲を流れる成形材料が馴染んで一体化する。そして、この成形材料が口金部５２の押出口６６から押し出されることにより、図５に示すような中空孔２３を有するシート状の成形体Ｂが形成される。図５（ａ）は本実施形態のように円柱状のピン５１を適用する場合に得られる成形体Ｂを示し、断面円形状の中空孔２３を有する。また、ピン５１として六角柱状のものを適用する場合には、図５（ｂ）に示すような、断面六角形状の中空孔２３を有する成形体Ｂを得ることができ、その他適宜の形状のピン５１を採用することで、所望の形状の中空孔２３を有する成形体Ｂを得ることができる。得られた成形体Ｂは、必要に応じて所望の寸法となるように切断し、また特にセメント系成形材料にて形成する場合には、必要に応じて養生硬化させる。

また、上記のような押出成形過程においては、給気路６３からエアー等の気流を通気路６２に供給する。このため、供給された気流は通気路６２から各ピン５１内の通気孔１７に流入し、この各ピン５１の先端面の開口から流出する。このため、成形体Ｂに形成される中空孔２３には、エア等の気流が供給されることとなる。このように成形体Ｂの中空孔２３に気流を供給すると、中空孔２３内の圧力が低下することを防止し、この中空孔２３が埋まってしまわないようにすることができる。また、成形材料の押出成形過程において中空孔２３の一部が何らかの不具合により埋まってしまった場合には、それ以後に形成される中空孔２３の内部には空気が供給されずその内部の圧力が非常に低くなってしまうことがある。このような場合、形成された成形体Ｂは中空部内と外部との圧力差により破損が生じやすい状態となってしまう。このため、成形中に中空孔２３が順次潰れていって中空孔２３が形成されなくなるおそれがあり、また中空孔２３が形成されたとしても成形体Ｂを切断するために荷重をかけた場合などに成形体Ｂが破損してしまうおそれがある。しかしながら、上記のように成形体Ｂの中空孔２３に気流を供給すると、たとえ中空孔２３の一部が埋まってしまったとしても中空孔２３の内部の圧力が低下することを防止することができ、前記のような成形体Ｂの破損を防止することができる。

そして、本発明では、ピンベース５０における貫通孔５３の開口面積が成形体Ｂの断面積と略同等としているので、口金部５２の流路６７に充分な量の成形材料を供給して偏りなく成形材料を流通させて押し出すことができる。つまり、図３に示す従来例では、開口部６の上部や下部が押さえ治具３９で閉塞されるために、開口部６の開口面積／成形体Ｂの断面積＝開口率が約６０％にしか達しないが、本発明では、貫通孔５３が閉塞されていないので、貫通孔５３の開口面積／成形体Ｂの断面積＝開口率が約１００％になる。従って、成形材料のシートを途切れずに安定して成形することができる。

本発明の実施の形態の一例を示し、一部が破断した斜視図である。 同上の後面図である。 従来例を示し、（ａ）（ｂ）は斜視図である。 従来例を示し、（ａ）（ｂ）は中型の斜視図である。 （ａ）（ｂ）は成形体を示す概略図である。

符号の説明

Ａ 押出成形金型
５０ ピンベース
５１ ピン
５１ａ 傾斜部
５１ｂ 定径部
５２ 口金部
５３ 貫通孔
５４ テーパー部
５５ ストレート部

Claims (5)

1. 成形材料を押出成形することにより複数の中空孔を有する成形体を形成するための押出成形金型であって、ピンベースの前面に複数本のピンを突設し、ピンベースの前側に筒状の口金部を設けると共に口金部の内側空間に上記ピンを収容し、ピンベースにその後面から前面に至る貫通孔を形成すると共に隣り合うピンの間において貫通孔の前側開口を口金部の内側空間に連通し、貫通孔の後側開口の開口面積を成形体の断面積と略同等に形成して成ることを特徴とする押出成形金型。
2. 口金部の内側空間がピンベース側から前側開口に向かって徐々に狭くなるように、口金部の内面にテーパー部を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の押出成形金型。
3. ピンの外周にピンの前端に向かって外径が徐々に大きくなる傾斜部を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形金型。
4. 口金部の前側開口の近傍において、口金部の内面に成形材料の押出方向と略平行なストレート部を形成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の押出成形金型。
5. ピンの前端部を外径が一定の定径部として形成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の押出成形金型。
   

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