JP6879748B2

JP6879748B2 - 樹脂型及びプレス成形装置

Info

Publication number: JP6879748B2
Application number: JP2017015163A
Authority: JP
Inventors: 一宏岩部
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: JP2018122471A

Description

本発明は樹脂型及びプレス成形装置に関する。

特許文献１にはセメント系材料をプレス成形するためのプレス型が開示されている。このプレス型には、セメント系材料の表面に凹凸模様を付与するため、凸部と凹部とによって構成される表面凹凸が設けられている。

また、特許文献１には、プレス型として樹脂型を用いることが開示されている。樹脂型は、金型と比較して、加工性に優れ、安価であり、模様変更等を容易に行うことができるといった利点がある。

特開２０１３−２２３９８１号公報

ところで、樹脂型を成形材料の表面にプレスした場合、樹脂型から成形材料に加わる圧力により、樹脂型でプレスされた成形材料が外周側に逃げたり周囲に飛散したりする恐れがある。これを抑制するには、例えば、樹脂型において、凹凸模様を成形するための模様成形部の外周端部に、加圧方向に突出した堰部を設ければよい。しかし、このような堰部を設けた場合、成形材料においては、堰部によってプレスされた部分に大きな圧力が加わり、相対的に模様成形部によってプレスされた部分には圧力が加わり難くなる。このため、模様成形部にプレスされることで成形材料の表面に成形される凹凸模様は、輪郭がぼんやりとした形状になりやすく、シャープな模様を成形し難いという課題がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであって、樹脂型でプレスされた成形材料が外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることを抑制でき、且つ成形材料の表面にシャープな模様を成形することができる樹脂型及びプレス成形装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係る一態様の樹脂型は、成形材料の表面に凹凸模様を成形するプレス成形用の樹脂型であって、前記凹凸模様を成形する模様成形部と、前記模様成形部の外周端部に繋がって当該外周端部よりも加圧方向に突出し、前記成形材料において前記凹凸模様が成形される模様成形予定部の周囲部分を加圧し、前記模様成形部側からの前記成形材料を堰き止める堰部とを備え、前記堰部の少なくとも一部の硬度が、前記模様成形部の硬度よりも低いことを特徴とする。

また、前記堰部が、前記模様成形部の全体よりも前記加圧方向に突出することが好ましい。

また、前記堰部における前記模様成形部よりも硬度の低い部位が該堰部の突出端部に設けられていることが好ましい。

また、前記成形材料は、セメントを主成分とする水硬性材料であり、前記模様成形部におけるＪＩＳＫ６２５３に規定されるタイプＤデュプロメータによる硬度が８４以上９０以下であり、前記堰部の前記少なくとも一部における前記タイプＤデュプロメータによる硬度が７５以上７８以下であることが好ましい。

また、本発明に係る一態様のプレス成形装置は、成形材料を載置可能な平らな上面を有する支持盤と、支持盤の上方に配置される前記樹脂型と、前記樹脂型を昇降させる駆動機構とを備える。

本発明に係る樹脂型及びプレス成形装置にあっては、樹脂型でプレスされた成形材料が外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることを抑制でき、且つ成形材料の表面にシャープな模様を成形することができる。

図１は、本発明に係る一実施形態の樹脂型を備えたプレス成形装置及び成形材料を示した断面図である。図２Ａ〜図２Ｃは、同上のプレス成形装置によるプレス成形を順に示した断面図である。図３は、変形例の樹脂型の要部拡大断面図である。図４は、比較例の樹脂型によって成形材料がプレスされたときの状態を示した説明図である。図５は、同上の実施形態の樹脂型によって成形材料がプレスされたときの状態を示した説明図である。

以下に示す実施形態は、樹脂型及びプレス成形装置に関し、詳しくは、成形材料の表面に凹凸模様を成形するプレス成形用の樹脂型及びこれを備えたプレス成形装置に関する。

図１に本実施形態の樹脂型１を備えたプレス成形装置２を示す。本実施形態のプレス成形装置２によって凹凸模様３０（図２Ｃ参照）が付与される成形材料３は、セメント系成形材料である。

セメント系成形材料としては、セメントに水及び適宜の添加剤を混合することにより調製された材料を用いることができる。セメントとしては、例えば、ポルトランドセメント又は混合セメントを用いることができる。添加剤としては、骨材、軽量骨材、補強繊維、減水剤、又は増粘剤、あるいはこれらの組み合わせを用いることができる。なお、成形材料３は、セメント系成形材料に限られず、その他の水硬性無機質材料、セラミック材料、粘土等の焼成材料などであってもよい。

樹脂型１はプレス成形時に雌型として利用される。樹脂型１によって成形材料３の表面に成形される凹凸模様３０（図２Ｃ参照）は、例えば、岩石や木等の自然物や各種造形材料から手製作されたモデルを模した複雑な形状を有する。

本実施形態のプレス成形装置２は、樹脂型１に加えて、成形材料３を下方から支持する支持盤４と、支持盤４の上方に配置された上下動可能なスライド５と、スライド５を昇降させる駆動機構（図示せず）とを備えている。樹脂型１は支持盤４に対向するようにスライド５の下面に固定されている。

プレス成形装置２によるプレス成形を行うにあたって、支持盤４には図１に示すように未硬化の成形材料３が載置される。この未硬化の成形材料３は、平板状であって、一方の板面で構成された表面を上向きにした状態で支持盤４の平坦な上面に載置される。なお、この未硬化の成形材料３は、例えば押出成形や抄造等によって作製される。

上記のように支持盤４に未硬化の成形材料３が載置された状態で、駆動機構により図２Ａ及び図２Ｂに示すようにスライド５を下降させることにより、樹脂型１の下面が成形材料３の表面にプレスされ、これにより、成形材料３の表面に凹凸模様３０が成形される。

この後、スライド５は図２Ｃに示すように駆動機構によって上昇され、これにより、樹脂型１は離型され、樹脂型１による成形材料３の加圧が解除される。この後、成形材料３は、養生硬化される。このようにして得られた成形材料からなる成形体は、例えば家屋の外壁材又は屋根材等の建築材として用いられる。以下、樹脂型１について詳述する。

樹脂型１は全体が合成樹脂から形成されている。本実施形態の樹脂型１は、図１に示すように厚み方向が上下方向と平行な板状に形成されている。樹脂型１は、成形材料３の表面に凹凸模様３０を成形する模様成形部１０と、模様成形部１０の外周端部に繋がってこの外周端部から加圧方向（下方）に突出し、模様成形部１０側からの成形材料３を堰き止める堰部１１とを備えている。

本実施形態の模様成形部１０は、樹脂型１において外周端部を除いた部分を構成している。模様成形部１０の下面は、成形材料３の凹凸模様３０を成形する成形面を構成している。

模様成形部１０の下面には、凹凸部１２が形成されている。凹凸部１２は成形材料３の表面に形成される凹凸模様３０を反転させた形状を有しており、樹脂型１によって成形材料３がプレスされたとき、この凹凸部１２が成形材料３の表面に転写されて凹凸模様３０が成形される。

本実施形態の凹凸部１２は、加圧方向とは逆方向（上方）に凹んだ凹部１３を複数有しており、隣り合う凹部１３の間には、加圧方向に突出した凸部１４が形成されている。このため、成形材料３の表面には、凹凸模様３０として、凹部１３に対応する凸部と、凸部１４に対応する凹部とが成形される。

なお、複数の凹部１３は、図１に示すように形状及び大きさがそれぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、凹部１３の断面形状は、図１に示すように対向する一対の側面の間隔が下方程広がった形状であってもよいし、長方形やその他の形状であってもよい。

堰部１１は模様成形部１０と一体に形成されており、模様成形部１０の周方向の全長に亘っている。本実施形態の堰部１１は、樹脂型１の外周端部を構成している。すなわち、樹脂型１は、枠状の堰部１１と、外周端が堰部１１の内周端に一体に繋がった模様成形部１０とで構成されている。

本実施形態のように模様成形部１０及び堰部１１で構成された樹脂型１は、例えば二色成形によって作製できる。なお、例えば堰部１１を模様成形部１０とは別に成形し、この後、堰部１１を模様成形部１０に対して溶着や接着等によって接続しても構わない。

模様成形部１０から突出した堰部１１の先端面（下端面）は、成形材料３の表面に接触する接触面１５を構成している。本実施形態の堰部１１は、模様成形部１０の全体よりも下方に突出している。すなわち、堰部１１は、模様成形部１０の全ての凸部１４よりも下方に突出しており、接触面１５は全ての凸部１４の下面よりも下方に位置している。

本実施形態の堰部１１は、その全体が模様成形部１０と比較して、ＪＩＳＫ６２５３に規定されるタイプＤデュロメータによる硬度が低く、変形しやすくなっている。以下、硬度とは、ＪＩＳＫ６２５３に規定されるタイプＤデュロメータによる硬度を意味する。

具体的に本実施形態の堰部１１の硬度は、７５度以上７８度以下に設定される。また、模様成形部１０の硬度は、８４度以上９０度以下に設定される。

なお、堰部１１及び模様成形部１０の硬度はこれに限定されない。

また、堰部１１は、少なくとも一部の硬度が模様成形部１０の硬度よりも低ければよく、この場合も堰部１１は模様成形部１０よりも変形しやすくなる。堰部１１は、本実施形態の樹脂型１及び図３に示す変形例の樹脂型１のように、少なくとも下端部（突出端部）が模様成形部１０よりも硬度が低いことが好ましい。図３に示す変形例の樹脂型１は、堰部１１の下端部のみが、模様成形部１０よりも硬度が低くなっており、その他の部分は模様成形部１０と一体に形成されて同等の硬度である。また、堰部１１は、下端部よりも上方の部分のみが、模様成形部１０よりも硬度が低くなっていてもよい。

本実施形態の堰部１１はウレタン樹脂から形成されており、模様成形部１０はウレタン樹脂又はエポキシ樹脂から形成されている。堰部１１及び模様成形部１０の各々の材料として、ウレタン樹脂又はエポキシ樹脂を用いると、切削加工性に優れ、強度(耐クラック性等)を有しやすく、またセメント系の成形材料３をプレス成形する際、成形材料３が樹脂型１に付着し難くなる。

なお、模様成形部１０及び堰部１１に用いる樹脂は、特に制限されず、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等のその他の樹脂であってもよい。

また、模様成形部１０及び堰部１１を形成する樹脂組成物は、その他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、切削性向上剤や、材料付着防止剤、硬化時間調整剤等が挙げられる。

前述したプレス成形装置２によるプレス成形において、スライド５が下降して樹脂型１の下面が成形材料３の表面にプレスされるとき、図２Ａに示すように、堰部１１の接触面１５は、模様成形部１０よりも先に成形材料３の表面に接触する。このため、成形材料３の表面においては、凹凸模様３０が成形される模様成形予定部３１よりも先に、模様成形予定部３１の周囲部３２が、樹脂型１によって加圧される。

そして、スライド５がさらに下降し、模様成形部１０の下面により成形材料３の表面がプレスされることで、成形材料３の表面には凹凸模様３０が成形される。このとき、成形材料３において模様成形部１０でプレスされる部分は、堰部１１によって外周が囲まれる。このため、成形材料３において模様成形部１０でプレスされた部分は外周側に流れ難くなり、これにより、樹脂型１でプレスされた成形材料３が、外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることが抑制される。

ところで、前述したように樹脂型１が成形材料３の表面にプレスされるとき、成形材料３の表面には模様成形部１０よりも先に堰部１１が接触する。このため、例えば堰部１１の硬度が、模様成形部１０の硬度と同じである場合、成形材料３においては、図４に示すように、堰部１１によるプレス圧が高くなり、相対的に模様成形部１０によるプレス圧が低くなる。このため、模様成形部１０にプレスされることで成形材料３の表面に成形される凹凸模様３０は、シャープな模様になり難い。

これに対して、本実施形態の堰部１１の硬度は、模様成形部１０の硬度よりも低い。このため、成形材料３の表面が、模様成形部１０によってプレスされるときには、図５に示すように、堰部１１が成形材料３の反力を受けて上下方向に圧縮されるように弾性変形する。従って、図４に示す場合と比較して、堰部１１による成形材料３のプレス圧は低くなる。これにより、模様成形部１０による成形材料３のプレス圧は図４に示す場合よりも高くなり、成形材料３の表面にはシャープな凹凸模様３０が成形されやすくなる。なお、図５及び図４では、成形材料３の各部において樹脂型１から加わる圧力の大きさを矢印の長さで表している。

また、堰部１１による成形材料３のプレス圧が低くなるため、成形材料３において堰部１１に加圧された部分が外周側に逃げたり飛散したりすることも抑制される。

また、本実施形態における堰部１１の硬度は、樹脂型１が図２Ｂに示す下限位置に配置されたとき、接触面１５が模様成形部１０の凸部１４の下面と略同じレベルになるように設定されている。このため、模様成形部１０の凸部１４による成形材料３のプレス圧を、堰部１１によるプレス圧と同等にすることができ、模様成形部１０による成形材料３のプレス圧を一層高めることができる。図５には、樹脂型１が圧縮変形しないと仮定したときの接触面１５が位置するレベルを二点鎖線で示している。

なお、本実施形態の樹脂型１及びプレス成形装置２は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。

以上説明した本実施形態及び変形例の樹脂型１は、成形材料３の表面に凹凸模様３０を成形するプレス成形用の樹脂型であって、以下に示す特徴を有している。樹脂型１は、凹凸模様３０を成形する模様成形部１０と、模様成形部１０の外周端部に繋がって当該外周端部よりも加圧方向に突出し、模様成形部１０側からの成形材料３を堰き止める堰部１１とを備える。堰部１１の少なくとも一部の硬度が、模様成形部１０の硬度よりも低い。以下、この特徴を有する樹脂型１を第１の態様の樹脂型１という。

第１の態様の樹脂型１にあっては、模様成形部１０によって成形材料３の表面がプレスされることで、成形材料３の表面に凹凸模様３０が成形される。このとき、成形材料３において模様成形部１０でプレスされる部分は、堰部１１によって外周が囲まれる。このため、成形材料３において模様成形部１０でプレスされた部分は外周側に流れ難くなり、樹脂型１でプレスされた成形材料３が、外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることが抑制される。また、樹脂型１によって成形材料３の表面がプレスされるとき、堰部１１が成形材料３の反力を受けて圧縮されるように弾性変形する。このため、堰部１１による成形材料３のプレス圧が低くなり、模様成形部１０による成形材料３のプレス圧が高くなる。従って、成形材料３の表面にはシャープな凹凸模様３０が成形されやすくなる。

また、本実施形態及び変形例の樹脂型１は、第１の態様の樹脂型１の特徴に加えて、以下に示す付加的な特徴を有する。堰部１１が、模様成形部１０の全体よりも加圧方向に突出する。以下、この特徴を有する樹脂型１を第２の態様の樹脂型１という。

第２の態様の樹脂型１にあっては、プレス成形の際に、堰部１１を成形材料３の表面に早い段階で接触させることができる。このため、堰部１１によって成形材料３をより確実に堰き止めることができる。

また、本実施形態及び変形例の樹脂型１は、第１又は第２の態様の樹脂型１の特徴に加えて、以下に示す付加的な特徴を有する。堰部１１における模様成形部１０よりも硬度の低い部位が堰部１１の突出端部に設けられている。以下、この特徴を有する樹脂型１を第３の態様の樹脂型１という。

第３の態様の樹脂型１にあっては、樹脂型１によって成形材料３の表面がプレスされるとき、堰部１１の突出端部が成形材料３の反力を受けて圧縮されるように弾性変形する。

本実施形態及び変形例の樹脂型１は、第１〜第３のいずれか１つの態様の樹脂型１の特徴に加えて、以下に示す付加的な特徴を有する。成形材料３は、セメントを主成分とする水硬性材料である。模様成形部１０におけるＪＩＳＫ６２５３に規定されるタイプＤデュプロメータによる硬度が８４以上９０以下である。堰部１１の前記少なくとも一部における前記タイプＤデュプロメータによる硬度が７５以上７８以下である。以下、この特徴を有する樹脂型１を第４の態様の樹脂型１という。

第４の態様の樹脂型１にあっては、模様成形部１０及び堰部１１の各々の硬度を上記の値に設定することにより、当該樹脂型１を用いてセメントを主成分とする水硬性材料からなる成形材料３をプレスした場合に、樹脂型１でプレスされた成形材料３が、外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることを抑制でき、且つ成形材料３の表面にシャープな凹凸模様３０を成形することができる。

また、本実施形態のプレス成形装置は、成形材料３を載置可能な平らな上面を有する支持盤４と、支持盤４の上方に配置される、第１又は第２の態様の樹脂型１と、樹脂型１を昇降させる駆動機構とを備える。以下、この特徴を有するプレス成形装置２を、第１の態様のプレス成形装置２という。

第１の態様のプレス成形装置２にあっては、駆動機構により樹脂型１を下降させ、模様成形部１０によって成形材料３の表面をプレスして、成形材料３の表面に凹凸模様３０を成形できる。また、このとき、成形材料３において模様成形部１０でプレスされる部分は、堰部１１によって外周が囲まれる。このため、成形材料３において模様成形部１０でプレスされた部分は外周側に流れ難くなり、樹脂型１でプレスされた成形材料３が、外周側に逃げたり周囲に飛散したりすることが抑制される。また、成形材料３の表面が模様成形部１０によってプレスされたとき、堰部１１が成形材料３の反力を受けて圧縮されるように弾性変形する。このため、堰部１１による成形材料３のプレス圧が低くなり、模様成形部１０による成形材料３のプレス圧が高くなる。従って、成形材料３の表面にはシャープな凹凸模様３０が成形されやすくなる。

１樹脂型
１０模様成形部
１１堰部
３成形材料
３０凹凸模様
４支持盤

Claims

成形材料の表面に凹凸模様を成形するプレス成形用の樹脂型であって、
前記凹凸模様を成形する模様成形部と、
前記模様成形部の外周端部に繋がって当該外周端部よりも加圧方向に突出し、前記成形材料において前記凹凸模様が成形される模様成形予定部の周囲部分を加圧し、前記模様成形部側からの前記成形材料を堰き止める堰部とを備え、
前記堰部の少なくとも一部の硬度が、前記模様成形部の硬度よりも低いことを特徴とする樹脂型。
前記堰部が、前記模様成形部の全体よりも前記加圧方向に突出したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂型。
前記堰部における前記模様成形部よりも硬度の低い部位が該堰部の突出端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂型。
前記成形材料は、セメントを主成分とする水硬性材料であり、
前記模様成形部におけるＪＩＳＫ６２５３に規定されるタイプＤデュプロメータによる硬度が８４以上９０以下であり、
前記堰部の前記少なくとも一部における前記タイプＤデュプロメータによる硬度が７５以上７８以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂型。
成形材料を載置可能な平らな上面を有する支持盤と、
前記支持盤の上方に配置される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の樹脂型と、
前記樹脂型を昇降させる駆動機構とを備えること特徴とするプレス成形装置。