説明

押出成形金型

【課題】複数の中空孔を有する成形体を安定的に均一に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を有する成形体を形成するための押出成形金型Aに関する。成形材料が流通する流路1を金型本体2に形成する。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に設ける。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を形成する。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を突設する。金型本体2の流路1内の面に隣り合うピン本体5,5の間に配設されるダミーピン61を設ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
従来より、図9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。
【0003】
例えば、図10に示す押出成形金型Aはハニカム中空断面形状の成形体を形成するものであり、多数のピン本体5、5…を上下左右に千鳥配置で並べることによって、隣接するピン本体5,5の間隔S1をほぼ一定にしたものであるが、ピン本体5、5と外枠60との間が凹凸となり、ピン本体5、5と外枠60との隙間S2が上記隣接するピン本体5,5の間隔S1よりも大きくなるために、成形材料の出方にばらつきが生じる。実験では、隙間S1から多くの成形材料が出てきて中央部の隙間S2からは成形材料の出方が少なくなる。通常、隙間S1は1.5mm程度しかないために、成形材料の出方が不均一になると、材料切れが生じて中空が潰れるおそれがある。従って、均一に成形材料が押し出されるようにする必要がある。
【0004】
また、従来から成形材料の流量を調整するために、押出成形金型内の成形材料の流路の広さを変える治具として、押出成形金型に複数個のゲート(チョークともいう)を用いる場合があったが(例えば、特許文献3参照)、ゲートのところで成形材料が詰まってしまい、成形材料の切れが発生し、安定して成形できないという問題があった。
【特許文献1】特開2005−254345号公報
【特許文献2】特開2006−051682号公報
【特許文献3】特開平6−270115号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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均一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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、金型本体2の流路1内の面に隣り合うピン本体5、5の間に配設されるダミーピン61を設けて成ることを特徴とするものである。
【0007】
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、ダミーピン61は、少なくとも成形材料の流れる方向と交差する面61aを45°以下のテーパー面として形成して成ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0008】
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。しかも、ダミーピン61で成形材料が多量に出るのを抑制することができ、成形材料を開口部6の全体から均一に押し出すことができるものである。
【0009】
請求項2の発明では、ダミーピン61で成形材料の流れを抑制ながら、ダミーピン61で成形材料が詰まらないようにすることができ、成形材料をスムーズに成形体Bを成形することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【0011】
図2(a)(b)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。
【0012】
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、後金型2a、中金型2b、前金型2cを備えて形成されている。後金型2aと中金型2bと前金型2cはいずれも枠状に形成されている。後金型2aの後面には横長開口の入口3が形成されていると共に前金型2cの前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。流路1は後金型2a、中金型2b、前金型2aを前後に貫くように形成されている。また、中金型2bには流路1に面している内側上面と内側下面に複数個のダミーピン61,61…が突設されている。複数個のダミーピン61,61…は所定の間隔を介して横方向に並べられている。
【0013】
図3(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。
【0014】
図4(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。
【0015】
図5(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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。この場合、ピン本体5の小径部23の後端部を先細りとなるようにテーパー状に形成してこのテーパー状の部分をピンベース28の前側開口に圧入して差し込んだり、ピン本体5の小径部23の後端部にねじ部を設けてピンベース28の前側開口に螺合したりすることができる。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。
【0019】
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6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7(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。
【0020】
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。ここで、図1(a)(b)に示すように、前金型2cに位置する流路1に中型20のピン本体5の大径部10が位置し、後金型2aに位置する流路1に中型20の連結ベース38の部分が位置し、中金型2bに位置する流路1にピン本体5の小径部23が位置するが、最も上側及び最も下側で横方向に並ぶピン本体5,5の横方向の間隔は、その他の(例えば、流路1の上下方向の中央部に位置する)隣接するピン本体5,5の横方向の間隔に比べて、広くなる。そこで、最も上側及び最も下側で横方向に並ぶピン本体5,5の間において中金型2bの流路1側の面にダミーピン61を挿入して配置する。これにより、成形材料の押出時に流路1の全体から均一に押し出すことができ、例えば、中空孔13の間隔が1.5mm程度の隔壁を有する成形体Bでも切れることなく安定して形成できるものである。尚、図1(a)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。
【0021】
ダミーピン61は、少なくとも成形材料の流れる方向と交差する面(成形材料の入り側と出側の面)61aを45°以下のテーパー面として形成するのが好ましい。これにより、成形材料の流れをスムーズにすることができると共にダミーピン61の周辺での成形材料の溜まりを防止することができる。すなわち、図8(a)に示すように、成形材料Sの流れる方向(矢印で示す)と交差する面61aを中金型2bの表面に対して45°以下となるようなテーパー面として形成することによって、図8(b)のように上記交差する面61aに成形材料Sが溜まるのを防止することができるものである。尚、ダミーピン61が成形材料Sの流れ方向に長くなりすぎないようにするために、上記交差する面61aと中金型2bの表面との間の角度は5°以上に設定することが好ましい。また、ダミーピン61の成形材料Sの流れ方向と略平行な面は、この面と対向するピン本体5との隙間が、隣接するピン本体5、5同士の隙間と略同等となるように、交差する面61aと同様に傾斜させることが好ましい。尚、成形材料Sの流れ方向と交差する面61aのテーパー面と、成形材料Sの流れ方向と略平行な面の傾斜面とは、曲面状であってもかまわない。
【0022】
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9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。
【0023】
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。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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図2】同上の(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。
【図3】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。
【図4】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。
【図5】(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。
【図6】同上の中型を示し、一部を破断した斜視図である。
【図7】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。
【図8】(a)は同上のテーパー面を有するダミーピンを示す断面図、(b)はテーパー面でない場合の問題点を示す断面図である。
【図9】成形体を示す一部の斜視図である。
【図10】従来例を示す一部の正面図である。
【符号の説明】
【0030】
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
61 ダミーピン


【特許請求の範囲】
【請求項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、金型本体の流路内の面に隣り合うピン本体の間に配設されるダミーピンを設けて成ることを特徴とする押出成形金型。
【請求項2】
ダミーピンは、少なくとも成形材料の流れる方向と交差する面を45°以下のテーパー面として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。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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