JP2011178151A - 人工大理石プレス成形の方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料の漏れを防止すると同時に、金型内の空気を排出し、硬化後の人工大理石の表面を平坦平滑にし、空洞が発生せず、さらに材料及び再加工費を節約する人工大理石プレス成形の方法及び装置を提供。
【解決手段】（ａ）金型と、（ｂ）所定の温度まで加熱した金型により樹脂材料を加熱して樹脂材料を硬化させるための加熱装置１８と、（ｃ）金型を所定の圧力で持続的に加圧することで、樹脂材料をプレス成形し、かつ金型を所定の圧力で持続的に加圧する装置１６と、（ｄ）伸縮して金型を封止することで、樹脂材料の漏れを防止し、金型との間の間隙から金型中の空気を排出する封止部材と、を備える装置であって、金型が樹脂材料の硬化収縮に追随して所定の圧力で樹脂材料を持続的に加圧すると同時に、封止部材が伸縮して金型を封止することで、金型が樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止する、人工大理石プレス成形の方法および装置。
【選択図】図１

Description

本発明はプレス成形の方法及び装置に関し、特に人工大理石プレス成形の特殊な方法及び装置に関する。

樹脂充填材から製造される人工大理石を材料とした各種製品は優美な外観と耐久性を備えている。

人工大理石の製造方法としては、例えば液体樹脂、固体樹脂、充填物（例えば水酸化アルミニウム粉末）、開始剤（ＡＩＢＮ、ＢＰＯ等）、架橋剤及び添加剤等を混合して樹脂ペースト材料とし、これを平板状の人工大理石を製造する金型内に載置し、樹脂ペースト材料を硬化させて人工大理石平板に成形するものがある。

以上のような方法で製造された人工大理石平板の上面は、金型によって平らにプレスされていないために、硬化後、その上面は凹凸状になり、その凹凸状の表面を磨いて平坦化するために、余計な人工大理石平板製造工程と時間がかかってしまう。さらに、磨く厚さも表面の凹凸の程度にしたがって増え、これは材料の浪費につながり、人工大理石平板の材料コストの増大を招いてしまう。例えば、キッチンカウンターを製造する場合、キッチンカウンターは平板状でないため、人工大理石平板の切断、ボンディング、フライス削り、グリット加工、ポリッシュ加工等の加工工程を行って各種形状のカウンターを製造しており、加工時間と労働コストが増大している。

また、この他のプレス成形方法で人工大理石を製造する方法として、前記各項材料を混合して樹脂ペースト材料とし、金型内に注入した後、硬化させて所望の形状の人工大理石に成形にするものがある。しかし、樹脂ペースト材料を金型内に注入すると、気泡が生じるため、樹脂ペースト材料中の空気を金型内から完全に排出する必要があり、空気の排出が不完全だと、硬化後の人工大理石に空洞が発生してしまうので、金型に空気排出用の排気孔を設計する必要がある。樹脂ペースト材料が排気孔から溢れ出るまで樹脂ペースト材料を金型内に注入した後、排気孔を閉鎖し、そして注入作業を停止すると、排気孔において溢れ出る樹脂ペースト材料が無駄になり、かつ樹脂ペースト材料の熱硬化完了後に金型を洗浄するなどの再加工費用も余計にかかってしまう。

本発明は、人工大理石プレス成形の方法及び装置を提供するものであり、金型を設計し、プレス加熱成形で各種形状の人工大理石を成形し、金型の特殊な封止によって樹脂材料が溢れ出るのを防止すると同時に、金型内の空気を排出し、かつ金型が樹脂材料の硬化収縮に追随して樹脂材料を持続的に加圧することで、硬化後の人工大理石の表面を平坦平滑にすることができ、かつ空洞も発生せず、さらに人工大理石の材料及び再加工の費用も節約することができる。

本発明の第１の態様は、
金型を所定の温度に加熱する工程と、
金型内に樹脂材料を載置する工程と、
金型が咬み合うように金型を所定の圧力で持続的に加圧することで、前記樹脂材料を成形し、かつ前記樹脂材料を所定の圧力で持続的に加圧する工程と、
特殊な封止部材が伸縮して金型を封止し、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、封止部材と金型との間の間隙から金型内の空気を排出する工程と、
金型が前記樹脂材料の硬化収縮に追随して前記樹脂材料を所定の圧力で持続的に加圧すると同時に、封止部材が伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、金型によって前記樹脂材料を加熱硬化させて人工大理石とする工程と、
を含む人工大理石プレス成形の方法である。

前記樹脂材料の硬化反応が終了し人工大理石になったときに金型を冷却し、金型の温度によって前記人工大理石を冷却する工程をさらに含む、本発明の第１の態様に基づく方法。

金型または封止部材に排気用間隙を形成し、排気用間隙が形成された表面に切欠辺を形成し、切欠辺と排気用間隙とを連通させて、空気を切欠辺を経由して排気用間隙内に導入する、本発明の第１の態様に基づく方法。

本発明の第２の態様は、
金型と、
金型を所定の温度まで加熱し、金型の温度により樹脂材料を加熱して前記樹脂材料を硬化させ、人工大理石とするための加熱装置と、
金型が咬み合うように金型を所定の圧力で持続的に加圧することで、金型によって前記樹脂材料をプレス成形し、かつ金型を所定の圧力で持続的に加圧する加圧装置と、
伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、金型との間の間隙から金型内の空気を排出するための特殊な封止部材と、を備える人工大理石プレス成形の装置であって、
金型が前記樹脂材料の硬化収縮に追随して所定の圧力で前記樹脂材料を持続的に加圧すると同時に、封止部材が伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止する人工大理石プレス成形の装置である。

金型を冷却し、金型の温度によって前記人工大理石を冷却する冷却装置をさらに含む、本発明の第２の態様に基づく装置。

それにおいて、金型本体にパイプを設置し、前記加熱装置の加熱流体と前記冷却装置の冷却流体をパイプ内に流入させることで金型を加熱又は冷却する装置。

金型に付着した前記人工大理石を金型の突出部によって突き押し分離させる、本発明の第２の態様に基づく装置。

金型または封止部材に、空気を排出するための排気用間隙を形成し、排気用間隙が形成された表面に切欠辺を形成し、切欠辺と排気用間隙とを連通させて、空気を切欠辺を経由して排気用間隙内に導入する、本発明の第２の態様に基づく装置。

本発明の人工大理石プレス成形の装置を示す図 本発明の第１の金型の仰視図 本発明の第２の金型の俯瞰図の一部拡大図 本発明の第２の金型の斜視図 本発明において樹脂材料を第１の金型と第２の金型内に載置した態様を示す断面図 本発明の第１の金型と第２の金型が樹脂材料をプレスする状態を示す断面図 図７Ａは本発明の第１の金型と第２の金型が樹脂材料をプレス成形する状態を示す断面図であり、図７Ｂは図７Ａに示す部位の一部拡大図であり、図７Ｃは図７Ａの側面の一部拡大図である。 本発明の人工大理石と第１の金型および第２の金型が分離した状態を示す断面図

本発明の人工大理石は、その材料として、従来の樹脂、充填剤、開始剤、架橋剤及び添加剤等の材料を使用することができ、これらの材料を混合して従来の各種ニーダーで可塑性の樹脂材料に混練する。なお、人工大理石の組成材料や過程についてはここでは詳述しない。また、人工大理石の形状に応じて、異なった形状及び数の金型を組み合わせることができ、下記する形状と数の金型は本発明を説明するための実施例に過ぎず、本発明はこれによって制限されるものではない。

図１は、本発明の人工大理石プレス成形の装置を示す図である。図１において、プレス成形装置１０は、第１の金型１２と、圧力によって第１の金型１２と咬み合い、樹脂材料の形成に必要な形状の空間を形成する第２の金型１４と、第１の金型１２を所定の圧力で持続的に加圧し、第１の金型１２と第２の金型１４とを咬み合わせて樹脂材料を所定の形状にプレスし、第１の金型１２が樹脂材料を所定の圧力で持続的に加圧するようにするための加圧装置１６と（この加圧装置１６は、油圧装置、液圧装置、気圧装置、或いはその他の既知の加圧装置を使用することができる）、第１の金型１２と第２の金型１４を一定の温度に加熱し、第１の金型１２と第２の金型１４の温度によって樹脂材料を加熱することで、樹脂材料を硬化させて人工大理石にする加熱装置１８と、第１の金型１２と第２の金型１４を冷却し、第１の金型と第２の金型の温度によって人工大理石を冷却するための冷却装置２０と、を備えている。

ここで、第１の金型１２と第２の金型１４の本体にそれぞれパイプ２２、２４を設け、加熱装置１８の加熱流体（水や空気等）と冷却装置２０の冷却流体（水、空気、冷媒等）を、適当な時間にパイプ２２、２４内に流入させることで、第１の金型１２と第２の金型１４を加熱または冷却する。

図２は、本発明の第１の金型の仰視図である。図２において、プレス成形装置１０は封止部材２６をさらに含んでおり、本実施例では、封止部材２６は第１の金型１２上に設けられているが、本発明の封止部材２６は、第２の金型１４上に設けることもでき、又は単独の部材として第１の金型１２と第２の金型１４との間に設けることもできる。加圧装置１６が第１の金型１２と第２の金型１４を咬み合わせるように加圧したとき、或いは第１の金型１２が樹脂材料の硬化収縮に追随して樹脂材料を持続的に加圧したとき、封止部材２６が、咬み合った第１の金型１２と第２の金型１４を伸縮して封止することで、樹脂材料が第１の金型１２により持続的に加圧された際の第１の金型１２と第２の金型１４の外部への漏れを防止することができる。

図３は、本発明の第２の金型の俯瞰図の一部拡大図である。図２と３では、第１の金型１２の表面及び第２の金型１４の上面２８に切欠辺３２が形成され、第１の金型１２の表面及び第２の金型１４の上面２８に複数の排気用間隙３４が形成され、切欠辺３２と排気用間隙３４とは連通している。そして、封止部材２６が伸縮して第１の金型１２と第２の金型１４との間の間隙を封止すると、封止部材２６と排気用間隙３４との間の間隙から、第１の金型１２と第２の金型１４内における、樹脂材料によって押し出された空気が排出され、この際、切欠辺３２は押し出された空気を排気用間隙３４内に案内する役目を果たす。切欠辺３２と排気用間隙３４のサイズは、空気はスムースに流れるが、粘稠状の樹脂材料は容易に通過しないように設計する。

本発明の切欠辺３２と排気用間隙３４は、必ずしも第１の金型１２や第２の金型１４に形成する必要はなく、封止部材２６に形成してもよい。

図４は、本発明の第２の金型の斜視図である。図４では、第２の金型１４の内部底面に突出部３５を設け、樹脂材料が硬化して人工大理石となったときに、突出部３５によって第２の金型１４に付着した人工大理石を突き押し分離させる。ここで、突出部３５の突き押しは、液圧、油圧、気圧または電気等によって駆動することができる。本発明における突出部３５の数、形状及びサイズについてはとくに制限はなく、人工大理石の形状と大きさに応じて突出部３５を配置することができる。

以下の各図を参照しながら、本発明の人工大理石の製造工程の流れを説明する。なお、以下の説明では図７に示すような断面横かぎ型の人工大理石を例に挙げるが、これによって本発明がプレスする人工大理石の形状が限定されるものではない。

図５は、本発明において樹脂材料を第１の金型と第２の金型内に載置した状態を示す断面図であり、一部拡大図を含む。図では、まず、加熱装置１８（図１参照）から所定の温度（使用される開始剤に応じて５０℃〜２００℃）の加熱流体を第１の金型１２のパイプ２２と第２の金型１４のパイプ２４内に注入し、第１の金型１２と第２の金型１４の温度を上昇させることで、人工大理石を製造する時間を短縮することができる。その後、樹脂材料３６を第１の金型１２と第２の金型１４内に載置する。

図６は、本発明の第１の金型と第２の金型が樹脂材料をプレスする状態を示す断面図である。図６では、加圧装置１６は、第１の金型１２が第２の金型１４方向に移動して咬み合うように、第１の金型１２を所定の圧力（１０ｋｇ／ｃｍ^２〜１００ｋｇ／ｃｍ^２）で持続的に加圧し、移動した第１の金型１２によって樹脂材料３６が徐々にプレスされる。

図７Ａは、本発明の第１の金型と第２の金型が樹脂材料をプレス成形する状態を示す断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す部位の一部拡大図であり、図７Ｃは、図７Ａの側面の一部拡大図である。図７Ａから図７Ｃでは、第１の金型１２の外側壁面３８と第２の金型１４の内側壁面３０との間に極小の間隙４０を有し、第１の金型１２と第２の金型１４が樹脂材料３６をプレス成形する過程で押し圧された樹脂材料３８が、第１の金型１２と第２の金型１４との間の空間を押し始めると、押し出された空気は、第１の金型１２の外側壁面３８と第２の金型１４の内側壁面３０との間の間隙４０、第２の金型１４の切欠辺３２および排気用間隙３４を経由して第１の金型１２と第２の金型１４の外に排出されるため、プレス成形時に、第１の金型１２と第２の金型１４内に空気が残留することに起因する樹脂材料３６の変形や空洞の不良が生じることがない。また、封止部材２６が伸縮して第１の金型１２と第２の金型１４を封止し、第１の金型が樹脂材料３６を持続的に加圧する際の溢れを防止することができ、かつ、粘稠性の樹脂材料３６は排気用間隙３４を通過することができないため、樹脂材料３６が第１の金型１２と第２の金型１４の外部に溢れ出る問題も発生しない。さらに、第１の金型１２の外側壁面３８と第２の金型１４の内側壁面３０との間の間隙４０内の極めて薄い樹脂材料３６が第１の金型１２と第２の金型１４により加熱されると、間隙４０内で急速に硬化して固体となり、これによっても、樹脂材料３６が第１の金型１２と第２の金型１４の外部に溢れ出ることを防止することができる。

樹脂材料３６が第１の金型１２によってプレス成形された後も、第１の金型１２が樹脂材料３６を所定の圧力で持続的に加圧するように、加圧装置１６によって第１の金型１２を所定の圧力で持続的に加圧する。

加熱装置１８（図１参照）によって第１の金型１２と第２の金型１４を加熱し、そして第１の金型１２と第２の金型１４の温度によって樹脂材料３６を加熱する。樹脂材料３６が加熱され始めると、熱膨張してその体積が増大するために、第１の金型１２を第２の金型１４から離れる方向へ移動させるように押圧するが、封止部材２６が伸長して第１の金型１２と第２の金型１４との間の間隙を封止することによって、第１の金型１２が樹脂材料３６を所定の圧力で持続的に加圧したために生じる第１の金型１２と第２の金型１４の外部への漏れを防止する。この際、加圧装置１６が第１の金型１２を所定の圧力で加圧したときに、第１の金型１２の外側壁面３８と第２の金型１４の内側壁面３０が樹脂材料３６の外表面に密着する。樹脂材料３６は熱を一定時間受けると硬化反応して体積が徐々に縮小し、樹脂材料３６の体積が徐々に縮小していくために、加圧装置１６から所定の圧力を受ける第１の金型１２は、第２の金型１４方向に移動して樹脂材料３６を加圧し、封止部材２６が収縮して第１の金型１２と第２の金型１４との間の間隙を封止することによって、第１の金型１２が樹脂材料３６を所定の圧力で持続的に加圧したために生じる第１の金型１２と第２の金型１４の外部への漏れを防止する。このとき、第１の金型１２の外側壁面３８と第２の金型１４の内側壁面３０は、樹脂材料３６の上面と下面に密着する。このようにして、上面と下面が平滑で光沢のある人工大理石を製造することができる。

樹脂材料３６の硬化反応が終了して人工大理石になったとき、冷却装置２０（図１参照）から第１の金型１２のパイプ２２と第２の金型１４のパイプ２４内に冷却流体を注入して第１の金型１２と第２の金型１４の温度を低下させ、第１の金型１２と第２の金型１４の温度によって人工大理石を冷却する。

図８は、本発明の人工大理石と第１の金型および第２の金型が分離した状態を示す断面図である。図８では、加圧装置１６によって第１の金型１２と第２の金型１４を分離し、第２の金型の突出部３５を駆動して第２の金型１４に付着した人工大理石４２を突き押し分離させる。

上記装置及び製造工程の流れのとおり、本発明の要点は、人工大理石プレス成形の方法及び装置を提供するものであり、金型を設計し、プレス加熱成形で各種形状の人工大理石を成形し、金型を封止することによって樹脂材料の漏れを防止すると同時に、金型内の空気を排出し、かつ金型が樹脂材料の硬化収縮に追随して樹脂材料を持続的に加圧することによって、硬化後の人工大理石の表面を平坦平滑にすることができ、かつ空洞が発生せず、さらに人工大理石の材料及び再加工の費用を節約することもできる。

本発明については、好ましい実施例および具体例である図面を参照しながら説明を行ったが、本発明はこれらに限定されるものではない。当該技術分野に習熟する者が、その形態や具体例の内容に様々な修飾、省略及び変化を加えたものも本発明の特許請求の範囲が主張する範囲に含まれる。

１０ プレス成形装置
１２ 第１の金型
１４ 第２の金型
１６ 加圧装置
１８ 加熱装置
２０ 冷却装置
２２ パイプ
２４ パイプ
２６ 封止部材
２８ 上面
３０ 内側壁面
３２ 切欠辺
３４ 排気用間隙
３５ 突出部
３６ 樹脂材料
３８ 外面壁面
４０ 間隙
４２ 人工大理石

Claims (8)

1. 金型を所定の温度に加熱する工程と、
   金型内に樹脂材料を載置する工程と、
   金型が咬み合うように金型を所定の圧力で持続的に加圧することで、前記樹脂材料を成形し、かつ前記樹脂材料を所定の圧力で持続的に加圧する工程と、
   封止部材が伸縮して金型を封止し、金型が樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、封止部材と金型との間の間隙から金型内の空気を排出する工程と、
   金型が前記樹脂材料の硬化収縮に追随して樹脂材料を所定の圧力で持続的に加圧すると同時に、封止部材が伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、金型によって前記樹脂材料を加熱硬化させて人工大理石とする工程と、を含む人工大理石プレス成形方法。
2. 前記樹脂材料の硬化反応が終了し人工大理石になったときに金型を冷却し、金型の温度によって前記人工大理石を冷却する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 金型又は封止部材に、空気を排出するための排気用間隙を形成し、排気用間隙が形成された表面に切欠辺を形成し、切欠辺と排気用間隙とを連通させ、空気を切欠辺を経由して排気用間隙内に導入する請求項１又は２に記載の方法。
4. 金型と、
   金型を所定の温度まで加熱し、金型の温度により樹脂材料を加熱して前記樹脂材料を硬化させ、人工大理石とするための加熱装置と、
   金型が咬み合うように金型を所定の圧力で持続的に加圧することで、金型によって前記樹脂材料をプレス成形し、かつ金型を所定の圧力で持続的に加圧する加圧装置と、
   伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止し、金型との間の間隙から金型内の空気を排出するための封止部材と、を備える人工大理石プレス成形の装置であって、
   金型が樹脂材料の硬化収縮に追随して所定の圧力で前記樹脂材料を持続的に加圧すると同時に、封止部材が伸縮して金型を封止することで、金型が前記樹脂材料を持続的に加圧する際の漏れを防止する、人工大理石プレス成形の装置。
5. 金型を冷却し、金型の温度によって前記人工大理石を冷却するための冷却装置をさらに備える請求項４に記載の装置。
6. 金型本体内にパイプを設置し、前記加熱装置の加熱流体と前記冷却装置の冷却流体をパイプ内に流入させることで金型を加熱又は冷却する請求項５に記載の装置。
7. 金型に付着した前記人工大理石を金型の突出部によって突き押し分離させる請求項４又は５に記載の装置。
8. 金型又は封止部材に、空気を排出するための排気用間隙を形成し、排気用間隙が形成された表面に切欠辺を形成し、切欠辺と排気用間隙とを連通させて、空気を切欠辺を経由して排気用間隙内に導入する請求項４又は５に記載の装置。
   

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