JP2010234609A - 温度制御可能な成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】型のせき板を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させると共に、熱媒体の流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できるようにする。
【解決手段】キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることで、前記課題を解決する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コンクリート二次製品、プラスチック、セラミック等の成形型で、特に温度制御可能な成形型に関する。

通常のコンクリート二次製品の成形は、型内にコンクリートを充填した後、型を養生室に移動し、蒸気養生することで行われる。
また、下記特許文献１に示されるようなイオウコンクリートの成形は、型内に充填したイオウコンクリートが不均一に硬化しないように、型を予め１００〜１３０℃程度に予熱しなければならないが、これは、型枠を予熱炉に入れて行っている。
２液性の発泡ウレタン等のプラスチックを成形する型は、材料の反応を即すために型を高温状態に保つ必要があり、セラミックスを成形する型も高温に保つ必要がある。このような型の温度制御は、例えば下記特許文献２に示されるように、水又は油を媒体として使うのが一般的である。

特開２００５−１７９１１４号公報 特開平８−２３８６３６号公報

型に充填したコンクリートを蒸気養生したり、型を予熱したりする場合、型を養生室や予熱炉に入れ、養生室又は予熱炉全体を加熱しなければならないので、多大なエネルギーを必要としていた。
本発明は、型のせき板（コンクリートなどの成形材料と接する成形面を持つ板材部分）を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させることを課題としている。
また、従来のプラスチック成形型やセラミックス成形型の温度制御は、媒体として水や油を使用していたので、媒体の流路に厳密な密閉性が必要となり、コスト高になっていた。
本発明は、温度制御の媒体として空気を使用することで、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できるようにすることも課題としている。

〔請求項１〕
本発明は、キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型である。

通気空間に温度制御された空気を通すことで、せき板ないしキャビティー内が温度制御される。空気は、熱風発生機→通気空間→熱風発生機を循環するので、エネルギーロスがない。

〔請求項２〕
また本発明は、筒状の外型せき板と、その中に配置される筒状の内型せき板と、前記外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板により囲繞された筒状キャビティーを有する筒状製品成形型であって、前記外型せき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、前記内型せき板の内部空間を外気から仕切るように、型の両端部に着脱自在に装着した覆い部を有し、前記通気空間及び／又は覆い部に給気口を設け、更に前記通気空間及び／又は覆い部に排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間及び内型せき板内に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型である。

通気空間及び内型内に温度制御された空気を通すことで、外型、内型ないしキャビティー内が温度制御される。空気は、通気空間、内型内と熱風発生機を循環するので、エネルギーロスがない。

〔請求項３〕
また本発明は、前記通気空間と前記覆い部を異なる熱風発生機に接続し、前記通気空間と前記内型内を別々に温度制御できるようにした請求項２に記載の温度制御可能な成形型である。

外型せき板と内型せき板を別々に温度制御できるようにすることで、温度制御をより細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とコンクリートの剥離を容易にし、いわゆるヒケを防止することも可能となる。

〔請求項４〕
また本発明は、前記通気空間の外側に断熱材を貼付した請求項１〜３のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。
断熱材を貼付することで、更にエネルギーロスが少なくなる。

〔請求項５〕
また本発明は、成形型がコンクリート製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。

コンクリートは、普通コンクリートのみでなく、レジンコンクリート、繊維補強コンクリート、イオウコンクリートなど、全てのコンクリートを含む。
普通コンクリート等の場合、型の温度制御を行うことで、蒸気養生室に型を入れることなく高温で養生して硬化速度を早めることができ、必要なエネルギーを最小限に減少できる。
イオウコンクリートの場合、予熱するために型を予熱炉に入れることなく高温に予熱でき、必要なエネルギーを最小限に減少できる。また、型にイオウコンクリートを充填した後も、温度制御によりイオウコンクリートを徐冷し、均質なイオウコンクリートを成形することができる。

〔請求項６〕
また本発明は、成形型がプラスチック製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。

〔請求項７〕
また本発明は、成形型がセラミックス製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。

プラスチック成形型やセラミックス成形型の温度制御は、従来媒体として水や油を使用していたので、媒体の流路に厳密な密閉性が必要となり、コスト高になっていたが、本発明は、温度制御の媒体として空気を使用することで、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できる。

本発明の成形型は、型のせき板部分を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させることができる。また、温度制御の媒体として空気を使用するので、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できる。さらに、イオウコンクリートの場合、型にイオウコンクリートを充填した後、温度制御によりイオウコンクリートを徐冷し、均質なイオウコンクリートを成形することができる。

成形型１の略正面図である。 成形型１の平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 成形型２０の略横断面図である。 成形型２０の略縦断面図である。 成形型３０の略横断面図である。 成形型４０の略横断面図である。 成形型５０の縦断面図である。

以下、実施例を表した図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１〜３の成形型１は、普通コンクリート（望ましくはホットコンクリート）を板状に成形するもので、鋼板や鋼材を組み合わせて製造されており、２枚の対向するせき板２、端板４と、基台３で囲まれた空間がキャビティー５となっている。せき板、端板及び基台はボルト、クランプなどの周知の固定手段（図示せず）により相互に組み立て、また分解可能となっている。
２枚のせき板２の外面には、各々通気空間６が加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成され、各通気空間６には給気口１１と排気口１２が形成されている。通気空間６内には空気の通路を構成するための誘導板７が設けられている。このような誘導板は必要に応じて設けられる。また、通気空間６の外面には断熱材８が貼付されている。断熱材としては、グラスウール、ロックウールなど任意のものを使用できる。

熱風発生機９は、送風口９ａと空気取入口９ｂを備え、空気取入口９ｂから空気を吸い込んで、適宜に加熱した、又は加熱しない空気を送風口９ａから送風する。加熱は、例えばニクロム線による電気抵抗加熱とすることができる。送風温度は、例えば室温〜３８０℃とすることができる。また、送風温度をＰＩＤ制御により自動制御するコントローラが附属している。このような熱風発生機としては市販品（例えば株式会社八光製熱風発生機ＨＡＰ２２０１）を使用できる。

各々の通気空間６は、別々の熱風発生機９に接続されているので、熱風発生機は２台となっている。熱風発生機９の送風口９ａと給気口１１をダクト１０で接続し、熱風発生機９の空気取入口９ｂと排気口１２をダクト１０で接続しているので、熱風発生機９の送風口９ａから出た空気はダクト１０を通って給気口１１から通気空間６内に入り、誘導板７の作用で、図１に鎖線矢印で示すように、通気空間６内を通り排気口１２から通気空間外に出て、ダクト１０を通って熱風発生機９の空気取入口９ｂに至る。このように温度制御の媒体となる空気は上記の経路を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
ダクトは屈曲自在なフレキシブルのものが望ましい。

次に、この成形型１の使用方法を説明する。
図１〜３に示す組み立て状態で型枠を予熱する。予熱温度は投入するコンクリートの温度とほぼ同程度とすることが望ましい。次に、上面の開口部からキャビティー５内にコンクリート（ホットコンクリート）を投入し、必要に応じてバイブレータなどで締固めを行い、コンクリートの上面をコテ均しし、コンクリート充填作業を完了させる。その後、開口部は断熱性の高い蓋で塞ぐことが望ましい。
次に、熱風発生機９を作動させ、送風口から適宜温度（例えば６０℃〜９０℃）の熱風を通気空間６に供給し、コンクリート温度を上昇させて養生を行う。養生が完了してコンクリートが硬化した後、ボルト、クランプなどの固定手段を解除し、必要に応じてダクト１０を通気空間６から取り外し、せき板２（通気空間６を含む）及び端板４を成形したコンクリート製品から遠ざけて分解し、コンクリート製品を基台３上から取り出す。
成形型１は、必要に応じて清掃などを行い、再び図１〜３に示すように組み立て、成形を繰り返す。
ホットコンクリートは、骨材やミキサー中のコンクリートを加熱して高温で混練したコンクリートで、通常は50〜55℃の練りあがり温度とする。本実施例の型は常温のコンクリートを使用することもできるが、ホットコンクリートを用いると、所定の強度をより速く得ることができ、望ましい。

図４，５の成形型２０は、イオウコンクリートを円筒状に成形するもので、鋼板や鋼材を組み合わせて製造されており、円筒状の外型せき板２２ａ、２２ｂと、その中に配置される円筒状の内型せき板２１と、外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板２３により囲繞された空間が円筒状のキャビティー５となっている。

外型せき板２２ａ、２２ｂは、円筒を軸方向に真ん中から縦割りした割型となっており、外型せき板２２ａの外側に通気空間６ａが、外型せき板２２ｂの外側に通気空間６ｂが、加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成されている。
通気空間６ａには給気口１１ａと連通孔２６ａが形成され、通気空間６ｂには給気口１１ｂと連通孔２６ｂが形成されている。また、連通空間６ａ、６ｂの外側には断熱材８が貼付されている。

内型せき板２１は、端板２３の内孔に挿通されており、脱型のため外径を縮小する絞り機構（図示せず）が設けられている。絞り機構としては、例えば特開２００４−１１４３８８号公報に記載されているような周知の機構を採用できる。

成形型２０の型本体両端部には、図４に示されるように、覆い部２４が着脱自在に装着され、これにより内型せき板２１の内部空間が外気から仕切られる。一方の覆い部２４（図４の右側）には２個所の排気口１２ａ、１２ｂが設けられ、他方の覆い部２４（図４の左側）には２個所の連通口２７ａ、２７ｂが設けられている。
外型せき板２２ａ、２２ｂ、内型せき板２１、端板２３及び覆い部２４は、ボルト、クランプなどの周知の固定手段（図示せず）により相互に組み立て、分解可能となっている。

この成形型には２個の熱風発生機（図示せず）が連結されている。一方の熱風発生機の送風口は給気口１１ａに、空気取入口は排気口１２ａにダクト１０で接続され、他方の熱風発生機の送風口は給気口１１ｂに、空気取入口は排気口１２ｂにダクト１０で接続されている。
また、通気空間６ａの連通口２６ａと覆い部２４の連通口２７ａ、通気空間６ｂの連通口２６ｂと覆い部２４の連通口２７ｂが連通ダクト２５で接続されている。

図４に矢印で示すように、一方の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間６ａの給気口１１ａを経て通気空間６ａの中を通り、連通口２６ａ、連通ダクト２５、連通口２７ａを経て覆い部２４の中に入り、内型せき板２１の中を通過して反対側の覆い部２４に至り、排気口１２ａから熱風発生機の空気取入口に戻る。他方の熱風発生機の送風口から出た空気は送風口から給気口１１ｂを経て通気空間６ｂの中を通り、連通口２６ｂ、連通ダクト２５、連通口２７ｂを経て覆い部２４の中に入り、内型せき板２１の中を通過して反対側の覆い部２４に至り、排気口１２ｂから熱風発生機の空気取入口に戻る。
このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。

次に、成形型２０の使用方法を説明する。
図４に示す状態において、熱風発生機を作動させて成形型の予熱を行う。予熱は、例えばキャビティーの平均温度が１４０℃程度になるようにする。次に、ダクト１０、２５を取り外し、さらにボルト、クランプなどの固定手段を解除して両端の覆い部２４を取り外し、型本体を斜め又は立てた状態にして、投入口（図示せず）から高温のイオウコンクリートを投入する。投入を開始するときのキャビティーの平均温度は、例えば１００〜１３０℃とする。
投入が完了した後、型及びイオウコンクリートをそのまま自然冷却しても良いし、図４の状態に戻して温度制御を行いながら徐冷してもよい。
冷却が完了した後、内型せき板２１を絞り機構により縮径して外部に抜き取り、ボルト、クランプなどの固定手段を解除して端板２３及び外型せき板２２ａ、２２ｂを分離して取り外し、成形した製品を取り出す。
成形型２０は、必要に応じて清掃などを行い、再び図４、５に示すように組み立てる。

図６に示す成形型３０は、前記実施例２の成形型と基本構成は同じであるが、温度制御の媒体である空気の経路が異なっている。
図６において、割型となっている外型せき板２２ａ、２２ｂの一方の通気空間６ａには給気口１１及び連通口３３ａが設けられ、他方の通気空間６ｂには排気口１２および連通口３３ｂが設けられている。また、一方の覆い部２４（図６の左側）には給気口３１が、他方の覆い部２４には排気口３２が設けられている。

この成形型には２個の熱風発生機（図示せず）が連結されている。一方の熱風発生機の送風口は通気空間６ａの給気口１１に、空気取入口は通気空間６ｂの排気口１２に接続されている。また、通気空間６ａの連通口３３ａと通気空間６ｂの連通口３３ｂが連通ダクト２５で接続されている。
他方の熱風発生機の送風口は一方の覆い部２４（図６の左側）の給気口３１に接続され、空気取入口は他方の覆い部２４の排気口３２に接続されている。
図６に矢印で示すように、一方の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間６ａの給気口１１を経て通気空間６ａの中を通り、連通口３３ａ、連通ダクト２５、連通口３３ｂを経て通気空間６ｂの中を通り、排気口１２を経て熱風発生機の空気取入口に戻る。他方の熱風発生機の送風口から出た空気は覆い部２４の給気口３１から内型せき板２１の中を通り、排気口３２から熱風発生機の空気取入口に戻る。
このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間６ａ→通気空間６ｂ→熱風発生機、又は熱風発生機→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。

また、本実施例は、外型せき板と内型せき板を別々の熱風発生機で個別に温度制御できるので、温度制御をより細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とコンクリートの剥離を容易にすることも可能となる。例えば、型に充填したイオウコンクリートを徐冷する際に、外型せき板側を内型せき板側よりも若干速く冷却させることで、内型せき板に対するイオウコンクリートの接着力を小さくし、内型せき板を容易に脱型でき、又剥離剤の使用量を低減させることができる。
イオウは高温時に液体で、冷却により固体に相変化し硬化するが、固体に変わる時に（鋳物と同様に）体積が収縮する変化（ヒケ）が発生する。型の部位毎に温度制御することで、硬化させる順序を制御し、最終的に硬化する場所を任意に設定し、製品製造することができる。型の部位毎に温度制御しないと、冷却の進み具合によっては、ヒケが発生し充填不足や亀裂が製品にできてしまい、不良品となってしまうおそれがあるが、硬化順序を制御することでこれを防止することができる。
なお、ヒケ対策は温度制御型のみで行うよりも、硬化時にバイブレータなどで振動を加えることによって、より効果的になる。

図７に示す成形型４０は、前記実施例２、３の成形型と基本構成は同じであるが、温度制御の媒体である空気の経路が異なっている。
図７において、割型となっている外型せき板２２ａ、２２ｂの一方の通気空間６ａには給気口１１ａ及び排気口１２ａが設けられ、他方の通気空間６ｂには給気口１１ｂ及び排気口１２ｂが設けられている。また、一方の覆い部２４（図７の左側）には給気口３１が、他方の覆い部２４には排気口３２が設けられている。

この成形型には３個の熱風発生機（図示せず）が連結されている。第一の熱風発生機の送風口は通気空間６ａの給気口１１ａ、空気取入口は通気空間６ａの排気口１２ａに接続され、第二の熱風発生機の送風口は通気空間６ｂの給気口１１ｂ、空気取入口は通気空間６ｂの排気口１２ｂに接続され、第三の熱風発生機の送風口は一方の覆い部２４（図７の左側）の給気口３１に接続され、空気取入口は他方の覆い部２４の排気口３２に接続されている。

図７に矢印で示すように、第一の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間６ａの給気口１１ａを経て通気空間６ａの中を通り、排気口１２ａから熱風発生機の空気取入口に戻る。第二の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間６ｂの給気口１１ｂを経て通気空間６ｂの中を通り、排気口１２ｂから熱風発生機の空気取入口に戻る。第三の熱風発生機の送風口から出た空気は覆い部２４の給気口３１から内型せき板２１の中を通り、排気口３２から熱風発生機の空気取入口に戻る。

このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間６ａ→熱風発生機、熱風発生機→通気空間６ｂ→熱風発生機、又は熱風発生機→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
また、本実施例は、外型せき板の各割型と内型せき板を全て別々の熱風発生機で個別に温度制御できるので、温度制御を非常に細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とイオウコンクリートの剥離を容易にし、又剥離剤の使用量を低減させることも可能となる。

図８に示す成形型５０は、発泡ウレタン製品を板状に成形する成形型である。上型せき板５１と下型せき板５２で囲繞された板状の空間がキャビティー５となっている。上型せき板５１と下型せき板５２の外面には、通気空間６ａ、６ｂが加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成されている。通気空間６ａには給気口１１及び連通口５３が、通気空間６ｂには排気口１２及び連通口５４が設けられている。また、上型せき板５１と下型せき板５２の外面には、断熱材８が貼付されている。

熱風発生機９の送風口９ａと給気口１１、空気取入口９ｂと排気口１２はダクト１０で接続され、連通口５３と連通口５４は連通ダクト２５で接続されている。熱風発生機９の送風口９ａから出た空気はダクト１０を通って給気口１１から通気空間６内を通り、連通口５３、連通ダクト２５、連通口５４を経て通気空間６ｂ内を通り、排気口１２からダクト１０を通って熱風発生機９の空気取入口９ｂに至る。このように温度制御の媒体となる空気は上記の経路を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。

次に、この成形型５０の使用方法を説明する。
成形型５０では、絶えず熱風発生機９を作動し、上型せき板５１と下型せき板５２を所定温度の範囲内に加熱状態にしておく。図８に示す型を閉じた状態でキャビティー５内に２液材料を射出し、発泡させる。射出、発泡が完了し、所定時間が経過した後に上型せき板５１を上昇して型開きを行い、成形した製品を取り出す。その後上型せき板５１を下降させて型を閉じ、上記の成形を繰り返す。

本発明におけるコンクリート製品の成形型は、実施例の板状製品、筒状製品に限らず、Ｕ字状又は逆Ｕ字状の側溝用製品、Ｌ字状又は逆Ｔ字状の擁壁用製品など、あらゆる形状のコンクリート製品の成形に用いることができる。
本発明におけるプラスチック、セラミック等の成形型は、成形時又は徐冷時に型の加熱が必要なあらゆる種類の成形に用いることができる。

１ 成形型
２ せき板
３ 基台
４ 端板
５ キャビティー
６ 通気空間
７ 誘導板
８ 断熱材
９ 熱風発生機
１０ ダクト
１１ 給気口
１２ 排気口
２０ 成形型
２１ 内型せき板
２２ａ 外型せき板
２２ｂ 外型せき板
２３ 端板
２４ 覆い部
２５ 連通ダクト
２６ 連通口
２７ 連通口
３０ 成形型
３１ 給気口
３２ 排気口
３３ 連通口
４０ 成形型
５０ 成形型
５１ 上型せき板
５２ 下型せき板
５３ 連通口
５４ 連通口

Claims (7)

1. キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型。
2. 筒状の外型せき板と、その中に配置される筒状の内型せき板と、前記外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板により囲繞された筒状キャビティーを有する筒状製品成形型であって、
   前記外型せき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、
   前記内型せき板の内部空間を外気から仕切るように、型の両端部に着脱自在に装着した覆い部を有し、
   前記通気空間及び／又は覆い部に給気口を設け、更に前記通気空間及び／又は覆い部に排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間及び内型せき板内に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型。
3. 前記通気空間と前記覆い部を異なる熱風発生機に接続し、前記通気空間と前記内型せき板内を別々に温度制御できるようにした請求項２に記載の温度制御可能な成形型。
4. 前記通気空間の外側に断熱材を貼付した請求項１〜３のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
5. 成形型がコンクリート製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
6. 成形型がプラスチック製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
7. 成形型がセラミックス製品を成形するものである請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
   

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