JP4709962B2 - 湾曲押出品の製造方法、およびその成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、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を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。

従来、セメントなどの水硬性材料を用いて建築物の出隅や入隅、あるいは円弧状コーナーなどの役物を連続的に押出成形する方法としては特許文献１に開示の「押出成形役物の製造方法」が知られている。しかし、このものは、押し出される水硬性材料の断面形状が湾曲又は屈曲した成形品を製造できるだけであるから、円弧状のコーナー役物を製造するためには押し出された断面が湾曲状の連続押出成形物を横断方向に役物として必要な寸法に切断しなければならず、しかも、同方法により得ることができる成形品サイズは、押出ダイ(die) の開口の形状とサイズに限定され、大型の湾曲押出成形品を得るためには大型の押出機と押出ダイが必要となり、自ずから限界があった。
特開平８−２０７０２７号公報

このような事情から、本件発明者は嘗て特許文献２に記載する「ダイスシフトを使用した押出加工方法およびその装置」を提案した。即ち、この先に提案した押出成形技術は、コンテナに形成した押出口に押出口正面からみて平行に２つのダイスを配置し、この２つのダイスを平面視において押出方向に対して前後にずらして取り付け、押出材料を出口から押し出すことにより押し出される材料に曲がりを発生させるものであって（特許文献２の請求項１参照）、前記“ずれ量”を必要に応じて適宜調整することにより種々の曲がり製品を押出成形しようとしたものである（特許文献２の段落[0011]参照）。
特開２００１−１０３９号公報（請求項１、段落[0011]）

しかしながら、本件発明者が先に提案した特許文献２の発明に難点があった。その難点というのは、２のダイスを平行に目的とする湾曲成形品を得るに必要な“ずれ量”に正確に設定しなければならず、この“ずれ量”の設定が頗る困難であるうえ、折角“ずれ量”を正確に設定しても、当該ダイス(dies)から押し出された湾曲成形物が引取りの際に摩擦抵抗によって変形してしまい、所期する形状に仕上がらないということであった。

本発明者は、先に提案した特許文献２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なされたものであって、押出機のダイから押し出される成形材料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湾曲成形物を引取りの際に不用意に変形させずに均質で正確な形状の湾曲押出成形品を製造することができる画期的方法と、そのための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採用した方法的手段は、ダイ角度調節機構部23の回転駆動体23ａを介しウォーム23ｂとギア23ｃとを備える伝動機構により任意の横振り角度に揺動させることにより、当該押出機１から連続的に押し出されてくる成形素材ｍを可動口金部２が向けられた方向へ所定断面形状の成形素材Ｍとして傾斜押し出し、こうして傾斜して押し出される成形物Ｍを前記可動口金部21の指向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３上に乗載して円弧方向に搬送案内することにより、回転ダイ２の回転角度に応じた湾曲度の湾曲成形物Ｍを製造する点に特徴がある。

次に、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、可塑性成形材料を加圧して圧送する押出機１と、この押出機１の押出ヘッド部11に装着されて前記可塑性材料を所要断面形状の湾曲成形物Ｍに成形して連続的に押し出す回転ダイ２と、この回転ダイ２から押し出されてくる湾曲成形物Ｍを載置して回転搬送するターンテーブル３とを含んで成り、かつ、
前記回転ダイ２は、成形素材の出口側に左右へ揺動自在な可動口金部21と、この可動口金部21の揺動動作に応じて進退する一対のダイブロック22と、前記可動口金部21を任意の横振り角度に回転駆動せしめるダイ角度調節機構部23とを具備しており、
前記ターンテーブル３は、回転ダイ２の可動口金部21から押し出される湾曲成形物Ｍを乗載し当該可動口金部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ことにより、湾曲成形物Ｍを可動口金部21の回転角度に応じた湾曲度を付与可能な湾曲押出品の成形装置を構成した点に特徴がある。

しかして、本発明は、上記の課題解決手段として、押出機における回転ダイの可動口金部の向きを、当該押出機の押出方向の中心軸に対し所望する角度に横振り回転させるという押出方向のコントロール操作と、この可動口金部から成形素材を傾斜押し出しゝ、こうして傾斜して押し出される湾曲成形物を前記可動口金部の指向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して円弧方向に搬送案内させるという押出速度同調の円弧搬送操作とを巧みに連関させる加工手段を採用したことにより、回転ダイの横振り回転角度に応じた湾曲度の湾曲成形物Ｍを高精度に連続的に製造することが可能になったのであり、特許文献１に開示される「押出成形役物の製造方法」のごとく押出ダイの孔径サイズに制約されることはなく、回転ダイの横振り回転角度を任意に調節変更することによって、所望の湾曲成形物を高能率に量産することができる。

ちなみに、本発明方法が最も効果を発揮する押出成形材料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であり、これらの材料によって湾曲成形物を製造する場合に特に優れた効用が得られるのであり、得られる成形品は内部歪が極めて少なくて、経年で変形したりクラックが発生する憂いがない。

また、本発明を具体的に実施する装置は、可塑性材料を加圧して圧送可能な従来周知の押出機と、この押出機の押出ヘッドに装着する回転ダイと、この回転ダイから押し出されてくる湾曲成形物を当該押出速度と同じ速度で搬送動作するターンテーブルとによって構成される簡素な構造であり、設備費的に頗る安価に製作することができるので、固定費も低くなり損益分岐点の観点に照らしても非常に有利であり、また、口金の交換で種々の断面形状の湾曲成形品を得ることができる。

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、本発明の実施例で“湾曲押出成形品の製造方法”に使用する湾曲押出品の成形装置である。

図１および図２において、符号１に指示されるものは可塑性成形材料を加圧して圧送押し出しする押出機であり、押出側に押出ヘッド11を備える。この押出ヘッド11には後述の回転ダイ２が装着されている。図１に示される押出機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(extruder)と同じ構造を有している。

回転ダイ２は、上記の押出機１の押出ヘッド11に接続されており、成形素材の出口側に左右へ揺動自在な可動口金部21と、この可動口金部21の揺動動作に応じて進退する一対の一側ブロック筒片22ａと他側ブロック筒片22ｂとから成る割り型のダイブロック22と、前記可動口金部21を任意の横振り角度に駆動せしめるダイ角度調節機構部23とによって構成されている。そして、この回転ダイ２における可動口金部21の左右への揺動を可能にする前記ダイ角度調節機構部23は、回転駆動体23ａ（本実施例では、制御モータ）の回転動により正逆回転するウォーム23ｂと、このウォーム23ｂに噛合するギア23ｃと、このギア23ｃの正逆回転に応じ回転ダイ２の可動口金部21の横振り回転角度を調節する角度調節ロッド23ｄとから構成されている。ちなみに、前記可動口金部21の押出口形状は、長さ80mm、高さ30mmの断面長方形をなしている。

次に、図１および図２において、符号３で指示するものはターンテーブルである。このターンテーブル３は、回転ダイ２の可動口金部21から押し出される湾曲成形物Ｍを乗載して当該可動口金部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構であって、上記上記押出機１における回転ダイ２の下側に配設されており、図１の図示例では、当該回転ダイの可動口金部21における押出口縁21ａとターンテーブル３との間に送り滑り板24が介設してある。

しかして、回転ダイ２から押し出される湾曲成形物Ｍをターンテーブル３が受継する位置は、当該回転ダイにおける可動口金部21の押出口縁21ａとターンテーブル２の半径線とが合致する箇所に設定しておくものとし（図２参照）、かつ、当該箇所におけるターンテーブル３の回転速度は回転ダイ２から押し出されてくる湾曲成形物Ｍの押出速度に同調させておく必要がある。ターンーテーブル３の受継位置における回転速度と弯曲成形物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からである。押出速度とターンテーブル３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（図示せず）が適用される。

〔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）

押出機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、回転ダイ２の可動口金部21を、ダイ角度調節機構部23の回転駆動体23ａを介しウォーム23ｂとギア23ｃとに連動して回転する回転ロッド23ｃにより押出方向の左側へ30°斜向させて、ターンテーブル３に載置してあるトレー31上に２ｍ/minの速度にて湾曲成形物Ｍとして押し出す。こうして押し出された湾曲成形物Ｍは未硬化の状態で所定サイズ（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される。

こうして得られた未硬化セメントの湾曲成形物Ｍは、トレー31毎に移動して図示しないオートグレーブ室に搬送して高温高圧下で養生し湾曲押出成形品として完成される。

〔実施例２〕
次に、前述の図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）

押出機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、回転ダイ２の可動口金部21を、ダイ角度調節機構部23の回転駆動体23ａを介しウォーム23ｂとギア23ｃとに連動して回転する回転ロッド23ｃにより、押出方向の左側へ30°斜向させてターンテーブル３上に湾曲成形物Ｍとして２ｍ/minで傾斜押出した。こうして傾斜押出された未硬化の湾曲成形物Ｍは受継位置で回転する(2ｍ/min）ターンテーブル３に乗載して円弧方向に搬送され、その搬送軌跡に沿って湾曲成形される。ちなみに、図１および図２の成形装置にあっては、ターンテーブル３の上にはトレー31が載置してあるので、回転ダイ２から押し出される湾曲成形物Ｍは、トレー31の上に乗載された状態で前記成形が営まれることになる。こうして未硬化セメントの湾曲成形物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にて切断される。

こうして得られた湾曲成形物Ｍは、トレー31毎に移動して図示しないオートグレーブ室に搬送し、常圧下で蒸気養生されることにより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、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云うまでもない。

以上、実施例を挙げて説明したとおり、本発明によれば従来の押出成形装置に比較して然程に複雑な機構に依ることなく、押出機から押し出される成形素材をして簡易かつ正確に必要な湾曲形状を付与することができうえに、押し出された湾曲成形物を引き取る際にも不用意に変形させることもなく、その産業上の利用価値は頗る大きい。

本発明の実施例１に使用する“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に使用する“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 押出機
11 押出ヘッド
２ 回転ダイ
21 可動口金部
21ａ 押出口縁
22 ダイブロック
22ａ 一側ブロック筒片
22ｂ 他側ブロック筒片
23 ダイ角度調節機構
23ａ 回転駆動体
23ｂ ウォーム
23ｃ ギア
23ｄ 角度調節ロッド
24 送り滑り板
３ ターンテーブル
Ｍ 湾曲成形物（湾曲押出品）
ｍ 成形素材

Claims (5)

1. 押出機１における回転ダイ２の可動口金部21の向きを、ダイ角度調節機構部23の回転駆動体23ａを介しウォーム23ｂとギア23ｃとを備える伝動機構により任意の横振り角度に揺動させることにより、当該押出機１から連続的に押し出されてくる成形素材ｍを可動口金部２が向けられた方向へ所定断面形状の成形素材Ｍとして傾斜押し出し、こうして傾斜して押し出される成形物Ｍを前記可動口金部21の指向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３上に乗載して円弧方向に搬送案内することにより、回転ダイ２の回転角度に応じた湾曲度の湾曲成形物Ｍを製造することを特徴とする湾曲押出品の製造方法。
2. 回転ダイ２の可動口金部21の押出口縁21ａとターンテーブル３の中心からの半径線ｒとが合致する位置に当該可動口金部が湾曲成形物Ｍを傾斜押し出す一方、この湾曲成形物Ｍをターンテーブル３で受継して円弧方向に搬送案内し、当該回転ダイの回転角度に応じた湾曲度の湾曲成形物Ｍを製造することを特徴とする請求項１記載の、湾曲押出品の製造方法。
3. 押出機１の押出ヘッド11を通過して押し出される成形素材ｍが、可動口金部21からターンテーブル３上で所要断面形状の湾曲成形物Ｍに成形され、成形素材ｍ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又は２記載の、湾曲押出品の製造方法。
4. 押出機１の押出ヘッド11を通過して押し出される成形素材ｍが、可動口金部21からターンテーブル３上で所要断面形状の湾曲成形物Ｍに成形され、成形素材ｍ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又は２記載の、湾曲押出品の製造方法。
5. 可塑性成形材料を加圧して圧送する押出機１と、この押出機１の押出ヘッド部11に装着されて前記可塑性材料を所要断面形状の湾曲成形物Ｍに成形して連続的に押し出す回転ダイ２と、この回転ダイ２から押し出されてく湾曲成形物Ｍを載置して回転搬送するターンテーブル３とを含み、かつ、
   前記回転ダイ２は、長尺成形物の出口側に左右へ揺動自在な可動口金部21と、この可動口金部21の揺動動作に応じて進退する一対のダイブロック22と、前記可動口金部21を任意の横振り角度に回転駆動せしめるダイ角度調節機構部23とを具備しており、
   前記ターンテーブル３は、回転ダイ２の可動口金部21から押し出される湾曲成形物Ｍを乗載し当該可動口金部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ことにより、成形素材ｍを可動口金部21の回転角度に応じた円弧形状に湾曲成形物Ｍに成形することを特徴とする湾曲押出品の成形装置。

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