JP4909226B2 - 押出成形金型 - Google Patents

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形成するための押出成形金型（口金）に関するものである。

従来より、図８に示すような複数の中空孔１３、１３…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１３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１３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）
しかし、上記のような成形体Ｂを成形するための押出成形金型は断面形状が複雑となり、金型内での成形材料の流れが不均一となりやすく、このため、材料切れが発生して成形体Ｂを安定的に成形することが難しいという問題があった。
特開２００５−２５４３４５号公報 特開２００６−０５１６８２号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の中空孔を有する成形体を安定的に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１３を有する成形体Ｂを形成するための押出成形金型Ａにおいて、成形材料が流通する流路１を金型本体２に形成し、前記流路１を所定の間隔で仕切る複数の支持バー４、４…を金型本体２に設け、前記支持バー４の両側に複数のピンベース２８、２８…を千鳥配置により設けることによって隣り合う支持バー４、４間にほぼ一定幅の開口部６を形成し、前記ピンベース２８から前記流路１の出口７の方に向かってピン本体５を突設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、ピンベース２８の開口部６に臨む縁部をテーパー形状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、ピン本体５の内部にエア供給路８を形成すると共にピン本体５の前記出口７側の先端面にエア供給路８を開口し、エア供給路８にエアを供給するためのエア導入孔９を支持バー４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４に係る押出成形金型Ａは、請求項１乃至３のいずれか１項において、流路１の出口７側におけるピン本体５の先部を他の部分よりも径の大きな大径部１０として形成し、大径部１０から流路１の入口３の方に向かって徐々に径が小さくなるテーパー部１１をピン本体５の外周に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５に係る押出成形金型Ａは、請求項１乃至４のいずれか１項において、支持バー４のピンベース２８にピン本体５を取り付けて形成した複数のピンブロック２１、２１を金型本体１に取り付け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、隣り合う支持バー４、４の間のピンベース２８の周囲にほぼ一定幅の均等な開口部６を設けることにより、入口３から流路１に流入した成形材料が開口部６を通過することでピンベース２８及びピン本体５の周囲で均一に流通することができ、成形材料の切れが発生しなくなって、複数の中空孔１３を有する成形体Ｂを安定的に成形することができるものである。

請求項２の発明では、入口３から開口部６を通過する際の成形材料の流れ性を向上させることができ、流路１で成形材料が堆積したり詰まったりすることなく、スムーズに成形体Ｂを成形することができるものである。

請求項３の発明では、エア導入孔９を通じてエア供給路８にエアを供給し、そのエアをピン本体５の先端面のエア供給路８の開口から吹き出しながら成形体Ｂを流路１の出口７から押出成形することによって、万一、出口７から押出成形されたシート状の成形体Ｂにタレ（垂れ）や変形が生じて部分的に中空孔１３が塞がっても減圧状態にはならず、その部分以降において中空孔１３が連続的に潰れることを防止することができるものである。

請求項４の発明では、ピン本体５にテーパー部１１と大径部１０とを設けることによって、ピン本体５の周囲を成形材料が流通する際に、テーパー部１１で徐々に圧縮されることになり、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、成形体Ｂの強度を確保することができるものであり、しかも、テーパー部１１で圧縮した成形材料のスプリングバックを大径部１０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。

請求項５の発明では、成形体Ｂの幅寸法等に応じて、金型本体２へのピンブロック２１の取り付け個数等を変えることによって、所望の大きさの成形体Ｂを形成す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。

図１（ａ）（ｂ）及び図７に本発明の押出成形金型（口金）Ａの一例を示す。この押出成形金型Ａは、セメント系成形材料を押出成形して中空孔１３を有する成形体Ｂを形成するためなどに用いられるものであって、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。金型本体２及び中型２０はステンレス鋼などの金属材料を用いて形成することができる。

金型本体２は、複数枚のプレートを組み合わせることにより横長の箱状に形成されるものであって、その前面には横長開口の入口３が形成されていると共に後面には横長開口の出口７が形成されている。入口３は流路１の材料入側と連通しており、出口７は流路１の材料出側と連通している。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、中型２０は複数の中空のピン本体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。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピンブロック２１は複数のピン本体５、５…を支持バー４に設けて形成されている。ピン本体５は中空孔１３の形状に対応した外形（例えば、円形）を有するパイプで形成されるものであって、その内部空間はエア供給路８として形成されている。エア供給路８はピン本体５の先端面（前端面）において直径１ｍｍ程度の吹き出し口２２として開口している。また、ピン本体５はその先端側から順に大径部１０、テーパー部１１、小径部２３で形成されており、各部分は外径寸法が異なっている。大径部１０は小径部２３よりも外径が大きくてピン本体５の長手方向と平行に所定の寸法だけ真っ直ぐ（ストレート）に形成さている。小径部２３は大径部１０よりも外径が小さくてピン本体５の長手方向と平行に所定の寸法だけ真っ直ぐに形成さている。そして、テーパー部１１は小径部２３から大径部１０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。ピン本体５の各部分の寸法は特に限定されないが、例えば、小径部２３の外径を４ｍｍ、大径部１０の外径を６ｍｍ、ピン本体５の全体長さを８０ｍｍ、大径部１０の長さを１０ｍｍ、テーパー部１１の長さを１５ｍｍとすることができる。

図４（ａ）（ｂ）に示すように、支持バー４は支持部材２４と蓋部材２５とで形成されている。支持部材２４は上下一対の保持部２６、２６と、上下の保持部２６、２６の間に架設される取付片２７とを備えて形成されており、取付片２７の両側面には複数のピンベース２８、２８…が突設されている。ピンベース２８は前後方向に長い管状に形成されるものであって、その内部空間はエア流路２９として形成されている。また、ピンベース２８の外形形状はピン本体５の小径部２３の外形形状と同じで、且つピンベース２８の内径はピン本体５の小径部２３の外径よりもやや小さく形成されている。また、複数のピンベース２８、２８…は千鳥配置により上下に並べて形成されている。すなわち、複数のピンベース２８、２８…は取付片２７を挟んでジグザグに配置されており、取付片２７の一方の側面に設けたピンベース２８と他方の側面に設けたピンベース２８とが同じ高さ位置になく、上下にややずれた位置に配置されている。また、支持部材２４の後面には上下一対のエア溝３０、３０が凹設されている。上側のエア溝３０は上側の保持部２６の後面の略中央部から取付片２７の後面の略中央部にまで達し、下側のエア溝３０は下側の保持部２６の後面の略中央部からから取付片２７の後面の略中央部にまで達するように形成されている。また、各エア溝３０には複数の分岐溝部３１が設けられており、分岐溝部３１はピンベース２８の後面にまで達するように形成されている。そして、ピンベース２８に設けたエア流路２９の後端が分岐溝部３１の底面で開口している。尚、符号３２は保持部２６の後面に設けたネジ孔である。

蓋部材２５は上記支持部材２４とほぼ同様の断面形状を有するものであって、上下一対の保持部蓋３３、３３と、上下の保持部蓋３３、３３の間に架設される取付片蓋３４とを備えて形成されており、取付片蓋３４の両側面には複数のピンベース蓋３５、３５…が突設されている。また、各保持部蓋３３の略中央部には前後方向に貫通するエア導入孔９が設けられている。また、蓋部材２５の取付片蓋３４やピンベース蓋３５の角部は面取り加工により滑らかなテーパー形状の面取り部３６として形成されている。尚、符号３７は保持部蓋３３を前後方向に貫通するネジ孔である。

そして、支持部材２４の後面に蓋部材２５の前面を密着させた状態でネジ孔３２、３７にネジを差し込んで締め付けることによって、支持部材２４の後面を蓋部材２５を取り付けて支持バー４を形成することができる。このように蓋部材２５を取り付けることによって、保持部２６におけるエア溝３０を保持部蓋３３で閉塞し、取付片２７におけるエア溝３０を取付片蓋３４で閉塞し、ピンベース２８における分岐溝部３１をピンベース蓋３５で閉塞することができる。また、蓋部材２５に設けた上側のエア導入孔９が上側のエア溝３０の上端部と対応する位置に配置されると共に下側のエア導入孔９が下側のエア溝３０の下端部と対応する位置に配置されることになり、エア導入孔９とエア溝３０とが連通した状態となる。

また、上記の支持バー４の各ピンベース２８の前側にピン本体５を取り付けることによって、ピンブロック２１を形成することができる。ピン本体５はその小径部２３の後端部をピンベース２８の前側開口に差し込むようにして取り付けることができる。また、ピン本体５をピンベース２８に取り付けると、ピン本体５のエア供給路８とピンベース２８のエア流路２９とが連通状態となる。従って、蓋部材２５のエア導入孔９からエア溝３０、分岐溝部３１、エア流路２９、エア供給路８の吹き出し口２２にまで達するエア（空気）の流路を形成することができる。また、ピンベース２８を千鳥配置に形成しているため、ピンベース２８に取り付けたピン本体５も千鳥配置に配設することができる。

そして、複数の上記のピンブロック２１、２１…を組み合わせて一体化することにより中型２０を形成する。複数のピンブロック２１、２１…を組み合わせて一体化するにあたっては、まず、複数のピンブロック２１、２１…を横方向に並べて配置する。ここで、隣接するピンブロック２１、２１の支持バー４、４の保持部２６、２６の側面同士が密着するようにする。次に、横方向に並べた複数のピンブロック２１、２１…の支持バー４、４…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、図５に示すように、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。上側の押さえ治具３９には下方に突出する押圧片４０が突設されており、この押圧片４０がピンブロック２１の蓋部材２５の上側の保持部蓋３３の後面に密着している。また、下側の押さえ治具３９には上方に突出する押圧片４０が突設されており、この押圧片４０がピンブロック２１の蓋部材２５の下側の保持部蓋３３の後面に密着している。また、各押圧片４０にはエア供給溝４１がほぼ全長にわたって形成されており、このエア供給溝４１と各ピンブロック２１のエア導入孔９とが連通状態となる。また、エア供給溝４１は連結ベース３８の側端面に開口したエア入口５０と連通している。このようにして連結ベース３８の前端面よりも前側に複数のピン本体５、５…が突出した中型２０を形成することができる。ここで、図６（ａ）（ｂ）に示すように、中型２０の隣り合う支持バー４、４の間には開口部６が形成される。この開口部６を挟んで両側に位置する複数のピンベース２８、２８…は千鳥配置により上下に並んで配置されている。従って、開口部６は上下にわたってほぼ一定の幅寸法を有して蛇行するように形成されている。

また、上記のようにして形成される中型２０を金型本体２の流路１に配置することによって、本発明の押出成形金型Ａを形成することができる。このとき、中型２０はその支持ベース４側を金型本体２の入口３側に向け、ピン本体５の先端を金型本体２の出口７側に向けるようにして配置し、流路１の成形材料に流れ方向の略中央部（入口３と出口７の間のほぼ中間）に中型２０の支持バー４、４…を位置させるようにする。従って、流路１の略中央部の空間は複数の支持バー４、４…で所定の間隔で仕切られることになり、入口３側に向かって開口する開口部６が流路１の略中央部に形成されることになる。また、ピン本体５は流路１内においてピンベース２８から出口７の方に向かって突出することになるが、ピンベース２８からピン本体５の先端まではほぼ真っ直ぐで成形材料の押出方向と平行である。尚、図７では、流路１の略中央部に中型２０の支持バー４、４…を位置させるようにしたが、これに限らず、流路１の中央部から入口３側や出口７側に偏っていてもよい。

本発明の押出成形金型Ａは押出機に取り付けて使用する。すなわち、押出機により金型本体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、図８に示すような成形材料からなる長尺シート状の成形体Ｂを形成することができる。このシートにはピンベース２８及びピン本体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１３、１３…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。図８は円柱状のピンベース２８及びピン本体５を用いた場合に得られる成形体Ｂを示し、断面円形状の中空孔１３を有するものである。その他適宜の形状のピンベース２８及びピン本体５を採用することで、所望の形状の中空孔１３を有する成形体Ｂを得ることができる。

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の複数の支持バー４、４…で分けられて各開口部６、６…を通過することになる。このとき、中型２０の後面において、取付片２７やピンベース２８などの支持バー４の開口部６に臨む縁部を面取り部３６として形成してテーパー形状にしたので、入口３から開口部６を通過する際の成形材料の流れ性を向上させることができ、流路１で成形材料が堆積したり詰まったりすることなく、スムーズに成形することができる。尚、中型２０の後面において、取付片２７やピンベース２８などの支持バー４の角部を面取り加工してもよい。また、各開口部６はほぼ一定幅に形成されているので、成形材料は開口部６を通過することでピンベース２８及びピン本体５の周囲で均一に流通することができる。従って、成形材料の切れが発生しなくなって、複数の中空孔１３を有する長尺シート状の成形体Ｂを安定的に成形することができる。

また、開口部６を通過した後の成形材料はピン本体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、支持バー４、４によって分離された成形材料はその界面が馴染んで一体化する。また、ピン本体５にはその小径部２３よりも出口７側に、小径部２３よりも径が大きなテーパー部１１や大径部１０が形成されているため、ピン本体５の周囲を成形材料が流通する際に、テーパー部１１で徐々に圧縮されることになり、成形材料の連続性や付着性を向上させることができる。また、テーパー部１１で圧縮した成形材料のスプリングバックを大径部１０により防止することができる。

さらに、ピン本体５の先端面のエア供給路８の開口からエア（空気）を吹き出しながら上記の押出成形を行うようにする。すなわち、中型２０の連結ベース３８のエア入口５０にエアポンプ等を接続して押さえ治具３９のエア供給溝４１にエアを供給し、エア供給溝４１に接続されるエア導入孔９を通じて上記エアを支持バー４のエア溝３０に供給する。この後、エア溝３０に供給されたエアは分岐溝部３１を通じてピンベース２８に設けたエア流路２９を流通し、エア流路２９からピン本体５のエア供給路８に導入される。この後、ピン本体５の先端面のエア供給路８の吹き出し口２２からエアが吹き出される。そして、このようにピン本体５の先端面のエア供給路８の吹き出し口２２からエア（空気）を吹き出しながら成形材料を流路１の出口７から押出成形することによって、万一、出口７から押出成形された長尺シート状の成形体Ｂにタレ（垂れ）や変形が生じて部分的に中空孔１３が塞がっても吹き出し口２２からのエアの供給により中空孔１３内が減圧状態にならないようにすることができる。従って、中空孔１３の塞がった部分以降において中空孔１３が連続的に潰れることを防止することができる。

本発明で使用す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ジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）を形成するものを用いることも好ましい。油性物質としては、水と逆エマルジ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。

尚、本発明において、中型２０を構成するピンブロック２１の個数を変更することにより、成形体Ｂに形成される中空孔１３の個数を変更することも容易である。

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）は材料入側から見た斜視図、（ｂ）は材料出側から見た斜視図である。 同上の中型を示し、（ａ）は材料入側から見た斜視図、（ｂ）は材料出側から見た斜視図である。 同上のピンブロックを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は後面図、（ｃ）は前面図である。 （ａ）は同上のピンブロックの分解斜視図、（ｂ）は支持部材の斜視図である。 同上の中型を示し、一部を破断した斜視図である。 同上の中型を示し、（ａ）は一部の後面図、（ｂ）は一部の前面図である。 同上の断面図である。 成形体を示す一部の斜視図である。

符号の説明

Ａ 押出成形金型
Ｂ 成形体
１ 流路
２ 金型本体
３ 入口
４ 支持バー
５ ピン本体
６ 開口部
７ 出口
８ エア供給路
９ エア導入孔
１０ 大径部
１１ テーパー部
１３ 中空孔
２１ ピンブロック
２８ ピンベース

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において、成形材料が流通する流路を金型本体に形成し、前記流路を所定の間隔で仕切る複数の支持バーを金型本体に設け、前記支持バーの両側に複数のピンベースを千鳥配置により設けることによって隣り合う支持バー間にほぼ一定幅の開口部を形成し、前記ピンベースから前記流路の出口の方に向かってピン本体を突設して成ることを特徴とする押出成形金型。
2. ピンベースの開口部に臨む縁部をテーパー形状に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. ピン本体の内部にエア供給路を形成すると共に流路の出口側におけるピン本体の先端面にエア供給路を開口し、エア供給路にエアを供給するためのエア導入孔を支持バーに形成し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. ピン本体の前記出口側の先部を他の部分よりも径の大きな大径部として形成し、大径部から流路の入口の方に向かって徐々に径が小さくなるテーパー部をピン本体の外周に設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の押出成形金型。
5. 支持バーのピンベースにピン本体を取り付けて形成した複数のピンブロックを金型本体に取り付けて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の押出成形金型。
   

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