JP2009012437A - 無機発泡成形品の成形金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の寸法形状と発泡倍率及び物性の無機発泡成形品を簡便且能率的に成形できる無機発泡成形品の成形方法及び成形金型を提供する。
【解決手段】 所望の無機発泡成形品の寸法形状と発泡倍率及び物性に成形しえるよう、それぞれが接合及び離脱できる成形側板と成形底板並びに該成形側板と成形底板とで形成される発泡成形空間内に嵌入閉塞できる成形蓋板とからなり、鉄板やアルミ板若しくはステンレス板で且その内側面に剥離層が、外側には電磁誘導加熱体が配設された成形金型を用い発泡成形空間内にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入のうえ嵌入閉塞のうえ加熱発泡させたうえ成形金型をそれぞれ離脱させ型出しする成形方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて、無機発泡成形品を多様な規格を以って簡便且能率的に成形しえる、無機発泡成形品の成形金型及び成形方法に関するものである。

建築用内断熱板や冷暖機器類の断熱材を初め、保冷保温トレーやボックス等は発泡成形性に加えて価格的に安価なこととも相俟って、従来より発泡スチロールや発泡ウレタンと発泡フェノール、発泡ポリエチレンや発泡ポリプロピレン或いは発泡ＡＢＳ等の合成樹脂素材が膨大量に使用され、生産並びに消費されてきている。

しかしながら、これら合成樹脂素材はその合成段階はもとより成形加工時にも多種に亘る化学薬剤や化学発泡剤が使用されるため、これらの一部が生産時或いは消費時に揮散や溶出されるばかりか、合成樹脂素材は自然環境下でも崩壊や分解がせぬため、消費後の膨大量の排出に際してはその一部が回収再利用されているものの大半は焼却処分をなさねばならず、該焼却処分に際しても新たに煤煙や有害ガス或いはダイオキシンの発生が増長されていること等により、今日では大気や水及び土壌に至るまで極度に汚染が拡大され、これがため環境浄化や環境保全が最優先課題とされるに至っている。

これがため一方においてはポリ乳酸や澱粉と脂肪族ポリエステル等からなる生分解性樹脂素材による成形品への代替も試みられているものの、生分解性樹脂素材では耐熱性や耐水性或いは耐久性等の物性面に劣り、且価格的にも割高であること等により一部の緩衝材や農業用フィルム材としての使用に留まり、成形品等への採用は実質的に不向きとされている。

かかる如き経緯に鑑み発明者は、天然岩石類や無機質産業廃棄物特には石炭焼却灰やシリコンウエファー廃棄物中に多量に含有されてなる酸化珪素を一旦アルカリ溶解させて珪酸ソーダとなしたるうえ、フッ酸やホウ酸等の存在下にシロキサンとシラノール塩とをその分子量換算で略４，０００乃至８，０００程度の多分子量化させた錯化合物状で且シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％割合と水分が２５乃至５５重量％割合の組成からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて、所要の寸法形状の金型内に注入し、而して金型を密閉のうえ少なくとも２００℃以上の加熱を施すことにより、加熱融着性の創出とシロキサン結合の促進及び水分の蒸散に伴い、その発泡倍率が略２乃至１５倍程度までの無機発泡成形品が形成しえることを究明し多くの先願をなしている。

而しながらシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を加熱し無機発泡成形品の成形をなす場合に、加熱による加熱融着性の創出とシロキサン結合の促進とが相俟って強力な融着性が生成されるため、成形される無機発泡成形品が成形金型内面と強力に融着し成形後の型抜きが不能となる。これがため通常のテトラフロロエチレンやシリコン等の剥離素材を用いた剥離膜を金型内面全体に塗着形成させて成形がなされるが、平板材の如き単純な形状の無機発泡成形品においても、図６のＡに示す如く成形雌型Ａと閉塞蓋Ｂとによる成形型や、或いは同図Ｂに示す如く成形底型Ｃと成形蓋型Ｄとによる成形型を用いた場合でも、加熱発泡に伴う内部圧力が成形金型内に付加されることで耐圧縮強度等の物性を付与させるものであるから、発泡成形された無機発泡成形品が成形型内を押圧した状態で発泡成形されるため、成形型からの型抜きが極めて至難となり且無理な型抜きをなすと無機発泡成形品を損傷させる等生産能率が極めて悪く、而も建築用断熱板材の如くその厚さが１５ｍｍ程度から６０ｍｍ程度のものまで要請される場合には、それぞれの寸法形状の成形型を用意せねばならない。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、本発明は接合離脱可能な成形型内にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入のうえ成形蓋板で所要の圧力付加と発泡厚さに発泡成形されるよう嵌入閉塞のうえ加熱させることで、所要の寸法形状と発泡倍率及び物性の無機発泡成形品を簡便且能率的に成形できる無機発泡成形品の成形金型及び成形方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために本発明が用いた技術的手段は、所要の無機発泡成形品の寸法形状と発泡倍率及び物性に成形しえるよう、それぞれが接合及び離脱できるよう移動可能な成形側板と成形底板、並びに成形側板と成形底板とにより接合され形成される発泡成形空間内に嵌入閉塞できる成形蓋板とからなり、鉄板やアルミ板若しくはステンレス板で而もこれらの内側面にはテトラフロロエチレン若しくはシリコン樹脂からなる剥離層が形成され、且その外側には電磁誘導加熱体が配設された成形金型を用いる。

そして該成形金型の成形側板と成形底板とを接合させて、無機発泡成形品の寸法形状に発泡成形させる発泡成形空間を接合形成したうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を所要容量割合で注入し、所要の発泡倍率と発泡成形品の厚さ及び物性に形成しえる内容積に成形蓋板を加圧嵌入閉塞させ、而して２４０乃至３００℃の温度で加熱を施し、連続気泡構造で酸化珪素態からなり、所要の寸法形状と発泡倍率及び物性の無機発泡成形品に発泡形成し、而して成形金型を接合形成する成形側板を水平方向に且成形蓋板を垂直方向に離脱させたうえ、成形底板上の無機発泡成形品を手作業若しくは吸着具により取り出す構成からなる無機発泡成形品の成形方法及び成形金型に存する。

本発明によれば、無機発泡成形品の寸法形状に発泡成形させるための発泡成形空間が、それぞれの成形側板及び成形底板との接合により容易に接合形成でき且この接合形成される発泡成形空間内に嵌入閉塞できる成形蓋板には、それぞれその内側面にテトラフロロエチレン若しくはシリコン素材からなる剥離層が形成され、且その外側には電磁誘導加熱体が配設されて成形金型が構成されてなるから、所望の発泡成形空間を接合形成させたうえその内部に所要容量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入のうえ、所要の発泡倍率と成形厚さを以って成形蓋板を嵌入閉塞させたうえ電磁誘導加熱体により２４０乃至３００℃の加熱を施すのみで、所望の寸法形状と発泡倍率の無機発泡成形品が発泡成形される。

そして発泡成形空間を形成している成形側板や成形底板及び成形蓋板の内側には剥離層が形成されてなるから、成形側板をそれぞれ水平方向に且成形蓋板を垂直方向に離脱させることにより、無機発泡成形品に無理な応力を付加させることなく容易に剥離がなしえるとともに成形底板上に載置された状態となり、而も該無機発泡成形品は一旦水分蒸散により酸化珪素態に成形されたうえは塑性変形しないため、高温度のままでも手作業或いは吸着具によって型出しがなしえる。

加えて本発明においては成形側板や成形底板及び成形蓋板等からなる成形金型の温度を下げることなく、再び発泡成形空間を接合形成のうえシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を所要容量で注入し且成形蓋板で嵌入閉塞のうえ加熱発泡を繰返すことにより、極めて短時間に発泡成形がなされ、而も離脱により型出しが出来るため極めて高い生産能率で無機発泡成形品が生産できる。

更に本発明では、発泡成形空間内へのシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の注入容量と、成形蓋板の嵌入閉塞度合による実質的発泡成形空間容積の割合により、発泡倍率や発泡成形厚さ及び耐圧縮強度等の物性も自在に調整できる等、特長の多い無機発泡成形品の成形方法及び成形金型である。

発泡成形する寸法形状の発泡成形空間を形成しえるようそれぞれが接合及び離脱できる成形側板と成形底板、及びこの発泡成形空間内に嵌入閉塞しえる成形蓋板からなり、且これらの内側面には剥離層が形成され而も外側には電磁誘導加熱体が配位された成形金型を用い、形成された発泡成形空間内に所要容量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入のうえ成形蓋板で嵌入閉塞し、電磁誘導加熱体で２４０乃至３００℃の加熱をなし発泡成形をなし発泡成形させたうえ、成形側板及び成形蓋板を離脱させて無機発泡成形品の型出しをする。

以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図１は本発明における成形金型の展開説明図、図２は本発明の成形方法のフロー図であって、本発明は成形金型１が主要な役割を果たすものであることから、成形金型１に基づき説明すると、成形金型１は発泡成形すべき無機発泡成形品３の寸法形状に合致する発泡成形空間１Ａを形成するため、成形側板１Ｂと成形底板１Ｃが用いられるもので、該成形側板１Ｂ並びに成形底板１Ｄはそれぞれ接合して発泡成形空間１Ａを形成し、且離脱により該発泡成形空間１Ａを解体しえるよう移動可能に形成されている。

図１の成形金型１は扁平板状や角柱状の無機発泡成形品３の形成に好適なもので、成形側板１Ｂは左右及び前後の４組から構成され、それぞれの成形側板１Ｂの背面には相互を水平方向に接合させ離脱させる移動ピストン１Ｃが取付けられてなり、且この移動ピストン１Ｃの他端は油圧や電動等の適宜のシリンダーと連結されている。
更に発泡成形空間１Ａはかかる成形側板１Ｂ相互の接合と且底部を形成する成形底板１Ｄとにより形成されるもので、該成形底板１Ｄも垂直方向及び水平方向に移動可能なようピストン１Ｅを設けておくことが望まれる。

そして成形側板１Ｂ及び成形底板１Ｄにより所要の寸法形状に形成された発泡成形空間１Ａ内に嵌入閉塞しえる寸法形状に形成されてなる成形蓋板１Ｆが、該発泡成形空間１Ａ内の適宜位置まで、且所要の加圧を以って嵌入閉塞されるよう配位されるもので、該成形蓋板１Ｆの背面には加圧ピストン１Ｇが設けられ、その他端は適宜のシリンダーに連結されている。

加えて成形側板１Ｂ及び成形底板１Ｄにより形成される発泡成形空間１Ａ内には、原料素材たるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が所要容量割合で注入されたうえ、成形蓋板１Ｆで嵌入閉塞され加熱発泡がなされる場合に、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の強力な加熱融着性の創出とシロキサン結合の促進とにより成形側板１Ｂや成形底板１Ｄ或いは成形蓋板１Ｆと強固に接着して無機発泡成形品３の形成が不能となる。
これがためには、成形側板１Ｂ、成形底板１Ｄ及び成形蓋板１Ｆの内側面にはテトラフロロエチレンやシリコン素材からなる剥離層１Ｈが形成されている。この剥離層１Ｈは剥離素材をフィルム状で接着させ若しくはコーティング形成させ或いは塗着形成させて形成させる手段が提案されるが、繰返し使用の面や成形加工の面からはコーティングの手段が望ましい。

更に成形側板１Ｂや成形底板１Ｄ或いは成形蓋板１Ｆの外側には、発泡成形空間１Ａ内に注入されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を２４０乃至３００℃に加熱し、加熱融着性の創出とシロキサン結合の促進及び水分蒸散により連続気泡構造の無機発泡成形品３に発泡成形させるための電磁誘導加熱体１Ｋが配設されている。この電磁誘導加熱体１Ｋの加熱容量は、発泡成形空間１Ａ内に注入されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の注入容量及びその水分組成割合、或いは発泡成形される無機発泡成形品３の寸法形状等により具体的に決定される。
そして該電磁誘導加熱体１Ｋは、実質的に２４０乃至３００℃の高温度で注入されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を加熱させるものであるから、該成形金型１が使用される外部環境にもよるが外部への熱放散を防止するうえから、該電磁誘導加熱体１Ｋの更に外側には、適宜の断熱材１Ｌで包被させておくことが望まれる。

そして成形蓋板１Ｆは発泡成形する無機発泡成形品３の発泡倍率や成形厚さ及び内部加圧の付加により所望の耐圧縮強度を保持させて発泡成形させるため、図３に示すようにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が注入された発泡成形空間１Ａ内に十分嵌入閉塞させ、且加熱発泡に伴う内部加熱により所要の発泡増加分２Ａと且内部加圧が付加される範囲まで加圧移動しえるよう加圧ピストン１Ｇでの移動調整が図られる。
かかる場合に成形厚さは無機発泡成形品３の具体的用途によっても異なるが、建築用内断熱材では薄いものでも略１５ｍｍ程度、厚いものでは略６０乃至８０ｍｍ程度のものが要請されるものであるから、該成形蓋板１Ｆはこの程度の範囲まで移動調整できる実質的厚みで形成されることが望まれる。

而して形成される無機発泡成形品３は、その使用目的により幅や長さ及び厚さをも多様なものが要請されるものであるが、前記の如く厚さや発泡倍率及び物性については発泡成形空間１Ａ内に注入されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の注入容量と該発泡成形空間１Ａ内に嵌入閉塞される成形蓋板１Ｆによる実質的発泡成形容積とにより調整が可能であるが、他方において幅や長さも多様なものが要請されるものであるが、これらに対処しえる成形側板１Ｂ、成形底板１Ｄ及び成形蓋板１Ｆをそれぞれに作成することは、設置費用にも膨大な負担が強いられる。

かかる問題に対処する方法も本発明には考慮されてなるもので、図４に示す如く成形底板１Ｄを多様な寸法形状に接合形成できる十分に広い面積を以って形成しておき、且成形側板１Ｂとしては形成する無機発泡成形品３の長さに対処できる成形側板１Ｂを形成しておくことで、図４のＡに示す４枚の成形側板１Ｂを接合形成させることで正方形状の無機発泡成形品３の形成が可能となり、更に同図Ｂの如く対向する成形側板１Ｂとそれぞれ直交する成形側板１Ｂを所要の幅を以って接合形成させることで長方形状の無機発泡成形品３の形成が可能となるから、発泡形成する無機発泡成形品３の寸法に基づき、最小限の成形側板１Ｂの準備で対処できる。無論かかる場合にも成形蓋板１Ｆについては、その接合形成される発泡成形空間１Ａに嵌入閉塞できる寸法形状に形成されたものを使用することとなる。

そして成形側板１Ｂ、成形底板１Ｄ及び成形蓋板１Ｆは、その外側に配設される電磁誘導加熱体１Ｋにより実質的に２４０乃至３００℃の加熱温度を以ってシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を加熱して無機発泡成形品３を発泡形成させるものであるから、電磁誘導による加熱効率の優れた素材が望まれるため通常は鉄板材が用いられるが、近年に至り電磁誘導加熱の技術的進歩により、アルミ板材やステンレス素材でも採用が可能である。

かくしてなる成形側板１Ｂや成形底板１Ｄ或いは成形蓋板１Ｆ等は、実用に際してそれぞれ成形側板１Ｂの移動ピストン１Ｃや成形底板１Ｄのピストン１Ｅ或いは成形蓋板１Ｆの加圧ピストン１Ｇ等により接合形成や離脱がなされるものであるから、これらは通常一体的なフレーム内にまとめられて全体として成形金型装置として形成されている。
当然に成形側板１Ｂと成形底板１Ｄの接合により形成される発泡成形空間１Ａ内への、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の注入に際しても、所要容量を計量のうえ注入する適宜の注入器２Ｂや、加熱発泡成形された高温度の無機発泡成形品３を吸着して型出し出来る適宜の吸着具２Ｃを配備させておくことが望ましい。

ところで無機発泡成形品３を発泡形成するための原料素材たるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、実用上の性能として耐火性や不燃性、軽量性、断熱性、安全性に加えて耐久使用後においても廃棄性即ち土壌への同化が可能なことを最大の特徴とするものであるから、酸化珪素態が望まれるところである。
これがため該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、自然岩石類や無機産業廃棄物中に多量に含有されてなる酸化珪素をアルカリ溶解させて一旦珪酸ソーダとなしたるうえ、フッ酸やホウ酸等の存在下にシロキサンとシラノール塩とをその分子量換算で略４，０００乃至８，０００程度の多分子量化された密な錯化合物状で、且その水分の蒸散による連続気泡構造に発泡成形させるうえから、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至７５重量％割合と水分が２５乃至５５重量％割合の組成からなるもので、かかる組成により２４０乃至３００℃の加熱に伴い、加熱融着性の創出とシロキサン結合の促進及び水分蒸散に伴い、発泡倍率も水分率が４５乃至５５重量％程度の場合には略１５乃至２０倍程度に、また水分率が２５乃至３５重量％程度では略８乃至１５倍程度が目処となる。

かくしてなる成形金型１を用いて無機発泡成形品３を成形する場合には、図５の成形工程概略図に示すように、先づ接合工程２０において成形底板１Ｄ上で該成形底板１Ｄと成形側板１Ｂとを以って所望する無機発泡成形品３の寸法形状に適合する発泡成形空間１Ａを接合形成させたうえ、注入工程２１において所要容量割合のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を注入器２Ｂ等を用いて注入する。
而して嵌入閉塞工程２２において、接合形成されてなる加熱発泡空間１Ａ内に成形蓋板１Ｆを所要の内部加圧が付加されるように嵌入閉塞されたうえ、加熱工程２３において成形側板１Ｂや成形底板１Ｄに配位されてなる電磁誘導加熱態１Ｋにより、実質的に２４０乃至３００℃の温度で加熱し所要の寸法形状と発泡倍率及び物性に発泡成形させる。

発泡成形がなされたるうえは、離脱工程２４において成形側板１Ｂの水平方向への離脱と成形蓋板１Ｆの垂直方向への離脱をなすことにより、発泡成形された無機発泡成形品３は成形底板１Ｄ上に載置された状態を呈する。
而してこの無機発泡成形品３を型出し工程２５において手作業若しくは吸着具２Ｃ等により型出しをなして無機発泡成形品３が生産されるものであるが、該型出しする場合にも型出し作業性を容易となすうえからは適宜位置まで成形底板１Ｄを移動させることも可能である。

成形金型１及び成形金型装置を用意することにより、所望の無機発泡成形品３が簡便且能率良く成形できる。

成形金型の展開説明図である。 成形方法のフロー図である。 発泡成形空間の発泡増加を示す説明図である。 成形側板の接合形成の例示図である。 成形工程概略図である。 従来の成形金型の説明図である。

符号の説明

１ 成形金型
１Ａ 発泡成形空間
１Ｂ 成形側板
１Ｃ 成形側板の移動ピストン
１Ｄ 成形底板
１Ｅ 成形底板ピストン
１Ｆ 成形蓋板
１Ｇ 成形蓋板の加圧ピストン
１Ｈ 剥離層
１Ｋ 電磁誘導加熱体
１Ｌ 断熱材
２ シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
２Ａ 発泡増加分
２Ｂ 注入器
２Ｃ 吸着具
２０ 接合工程
２１ 注入工程
２２ 嵌入閉塞工程
２３ 加熱工程
２４ 離脱工程
２５ 型出し工程
３ 無機発泡成形品

Claims (3)

1. 無機発泡成形品の寸法形状と発泡倍率及び物性に成形しえるよう、それぞれが接合及び離脱できるよう移動可能な成形側板と成形底板並びに該成形側板と成形底板で接合形成される発泡成形間内に嵌入閉塞できる成形蓋板とからなり、鉄板やアルミ板若しくはステンレス板で而もこれら内側面にはテトラフロロエチレン若しくはシリコン樹脂からなる剥離層が形成され、且その外側には電磁誘導加熱体が配設されてなることを特徴とする無機発泡成形品の成形金型。
2. 成形金型の成形側板と成形底板とを接合させて、無機発泡成形品の寸法形状の発泡成形空間を接合形成させたうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を所要容量割合で注入し、所要の発泡倍率と発泡成形品の厚さ及び物性に形成しえる内容積に成形蓋板を加圧嵌入閉塞させ、而して２４０乃至３００℃の温度で加熱を施し連続気泡構造で酸化珪素態からなり、且所要の寸法形状と発泡倍率及び物性の無機発泡成形品に発泡形成させたうえ、成形金型を形成する成形側板を水平方向及び成形蓋板を垂直方向に離脱させて成型底板上の無機発泡成形品を手作業若しくは吸着具により取り出すことを特徴とする、無機発泡成形品の成形方法。
3. シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が注入器を用いて所要容量割合で注入される、請求項２記載の無機発泡成形品の成形方法。

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