(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体の製造金型において、その円筒状外面を形成する筒状の外型と、外型の内周面に嵌挿自在で成形体の上面を形成する上型と、外型の内周面に嵌挿自在で中心に組立穴を設けて成形体の下面を形成する底型と、その底型の組立穴に脱着自在に嵌入して成形体の中心に貫通穴を形成する筒状の中型とから成り、前記中型が軸線方向に抜き勾配を備えていることを特徴とするフィルター成形体の成形金型。
【請求項２】
水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体の製造金型において、その円筒状外面を形成する筒状の外型と、外型の内周面に嵌挿自在で成形体の上面を形成する上型と、外型の内周面に嵌挿自在で中心に組立穴を設けて成形体の下面を形成する底型と、その底型の組立穴に脱着自在に嵌入して成形体の中心に貫通穴を形成する筒状の中型とから成り、前記中型の上端部に脱着自在の入れ子を有していることを特徴とするフィルター成形体の成形金型。
【請求項３】
前記成形体の上面を形成する上型が、その加圧成形時の下降端で外型の上端面に当接する鍔を有している請求項１または２に記載のフィルター成形体の成形金型。
【請求項４】
前記成形体の上下面のそれぞれの外周縁を形成する前記上型並びに前記底型の外周部に、リング状の凸山を設けてある請求項１又は２に記載のフィルター成形体の成形金型。
【請求項５】
水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体を分割型を用いて成形する製造方法において、外型と底型と中型とを組み立てて中型の上端部に入れ子を装着して型内に混合原料を投入し加震し充填した後に、上型を被せて入れ子を外して加熱し上型の鍔が外型の上端面に当接するように加圧をし、冷却した後、少なくとも成形体を串刺しにした中型と一体で外型から抜き取る事を特徴としたフィルター成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、活性炭と高分子量で低メルトインデックスの重合体結合材の混合原料を充填して、フィルター成形体を製造する成形金型とフィルター成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この従来のフィルター成形体の製造方法については、本出願人から特開２００１−１８７３０５号公報が提案してある。これによれば、図５に示すように、先ず成形金型６は、図５（ａ）の様に底型１０と外型９と上型８から成り、中央部の中型は底型に固着した一体構造で構成されていた。
【０００３】
また前述の構成で形成された成形体の脱型方法は、成形金型６を十分に冷却した後に、底型１０を引き抜き、図（ｂ）の様に中実状の上型８にて押し抜きフィルター成形体１を脱型する事を特徴とするものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この成形金型に充填した所定量の混合原料を加熱しながら重合体結合材を流動状態にし、上型自重でこれら混合原料を圧縮して成形金型内面で形成される。この加熱に当たって、成形金型６は均一に加熱昇温して均一に混合原料を加熱しないと成形体内のポーラス密度が不均一に成る不具合があった。
【０００５】
この事から内部混合原料を均一に加熱昇温させる上で、例えば図４に示す外型の内径とほぼ同じの外径を有した中実状のパイプ形状の上型では昇温時間がかかり温度分布差が大きくなる問題があった。
【０００６】
これに加えて上型嵌挿時の芯合わせの単純化や、混合原料を成形金型に充填する際に中空状の中型内に粉をこぼしてしまう改善や、成形後の型内の成形体脱型の際の作業性に優れて、且つ発生した成形バリの処理し易い等の金型改良が望まれていた。
【０００７】
本発明の目的は、以上のような成形金型の構造や成形金型の取扱に係わる諸問題を改善するものであり、製造されるフィルター成形体の高品質化と原価低減に結びつくフィルター成形体用の成形金型及びフィルター成形体の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決する本願請求項１記載のフィルター成形体の製造金型の発明では、水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体の製造金型において、その円筒状外面を形成する筒状の外型と、外型の内周面に嵌挿自在で成形体の上面を形成する上型と、外型の内周面に嵌挿自在で中心に組立穴を設けて成形体の下面を形成する底型と、その底型の組立穴に脱着自在に嵌入して成形体の中心に貫通穴を形成する筒状の中型とから成り前記中型が軸線方向に抜き勾配を備えていることを特徴とする。とりわけ成形金型組立や脱型作業性並びに成形品質向上への対応を可能とすることにある。
【０００９】
この請求項１の構成によれば、底型と中型が分割出来るから、とりわけ筒状の成形体の中心軸に埋め込んだ状態に形成されて、この成形体が成形収縮して食らいついた状態に成った中型を、先ずは底型から分離させて取り扱うことが出来るから脱型への対応がやりやすい。しかも、成形体が成形収縮してその中心軸に食らいついた状態の中型を脱型するに際して、打ち抜き距離が最小に出来るから最小の一撃で緩めることが出来る。
【００１０】
請求項２記載のフィルター成形体の製造金型の発明では、水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体の製造金型において、その円筒状外面を形成する筒状の外型と、外型の内周面に嵌挿自在で成形体の上面を形成する上型と、外型の内周面に嵌挿自在で中心に組立穴を設けて成形体の下面を形成する底型と、その底型の組立穴に脱着自在に嵌入して成形体の中心に貫通穴を形成する筒状の中型とから成り、前記中型の上端部に脱着自在の入れ子を有している。これによれば、中型の上端に入れ子を装着することで、パイプ状の開孔した中型の頂部に密栓出来て、筒状の外型の中心に外型の上端から更に突き出した状態と出来るから、上型の嵌入に当たっては上型の中心穴をこの入れ子に串刺しする状態で落とし込めば筒状の外型の内周面との芯合わせが出来る。また取り外しができるから外型の上面から突き出さすこともなく上面からの加圧時や型収容時等の出っ張りが解消出来た。
【００１１】
請求項３記載のフィルター成形体の製造金型の発明では、請求項１または２の構成において、前記成形体の上面を形成する上型が、その加圧成型時の下降端で外型の上端面に当接する鍔をそなえてある。これによれば、成型時の金型閉め切り高さに狂いが発生しない。また閉め切り時の面倒れが阻止出来て成形体の仕上がり精度の向上に対応出来る。
【００１２】
【００１３】
請求項４記載のフィルター成形体の製造金型の発明では、請求項１又は２の構成において、前記成形体の上下面のそれぞれの外周縁を形成する前記上型並びに前記底型の外周部に、リング状の凸山を設けてある。これによれば外型内周面と上型の下面、並びに外型内周面と底型の上面に出現する型合わせ隙間部に、このリング状の凸山が位置して筒状のフィルター成形体の上下面のコーナーを切り欠いた成形が出来る。
【００１４】
請求項５記載のフィルター成形体の製造方法の発明では、水から汚染物質を除去する水処理器に用いる活性炭を固化したフィルター成形体を分割型を用いて成形する製造方法において、外型と底型と中型とを組み立てて中型の上端部に入れ子を装着して型内に混合原料を投入し加震し充填した後に、上型を被せて入れ子を外して加熱し上型の鍔が外型の上端面に当接するように加圧をし、冷却した後、少なくとも成形体を串刺しにした中型と一体で外型から抜き取る事を特徴としている。
【００１５】
この製造方法によれば、先ず底型と中型が分割出来るから、少なくとも中型に串刺しにされた成形体と一体で外型から抜き外せるし、中型には抜き勾配を設けたことから成形体の軸芯に位置する中型の脱型が容易になった。また中型上端部に入れ子を別体で取り外し可能に設けたことから混合原料を投入時に中空のパイプ状の中型に密栓が出来て、且つ中心に貫通穴を有して中型に嵌挿する上型を、外型に嵌込みの際に芯出し案内が出来る。更に上型に鍔を設けて外型の上端面に突き当てて加圧下降限に設定出来るから、加圧終了位置のバラツキを阻止する対応が出来る。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のフィルター成形体用の成形金型及びフィルター成形体の製造方法の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。これに先立ち、先ずフィルター成形体１そのものに関して図６、７を用いて概説する。
【００１７】
本発明の製造方法によって得られる活性炭を固化したフィルター成形体１は、例えば図７に示すような蛇口直結型の水処理器Ｓに水処理器用フィルター２のフィルターとして使用するものである。水処理器用フィルター２の構造としては、例えば図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように円筒形のフィルター成形体１の外周に濾過層３を被覆して、円筒形のフィルター成形体１の頂面及び底面部分には、キャップ４がかぶさっており、キャップ４は前記フィルター成形体１とは、汚れを含んだ水が通過しないように接着剤で水密性をもって接続されている。
【００１８】
また、円筒形のフィルター成形体１は円筒の中心軸に孔５を有している。この水処理器用フィルター２を水処理器Ｓに取りつけたときの水の流れは、濾過層３側から、水を取り込み、濾過層３で大きなサイズのごみなどの汚れを取った後、フィルター成形体１の円筒断面を通過して残留塩素や有機物を吸着除去し、孔５内に湧き出して水処理器Ｓの浄水口Ｊから流出する行程で処理が行われる。
【００１９】
本発明の製造方法により得られるフィルター成形体１は、活性炭を高分子量で低メルトインデックスの重合体結合材で固化した多孔質の固体活性炭成形体であり、このフィルター成形体１に水を通すことによって水処理を行うよう構成されたものである。
【００２０】
先ずフィルタ成形体１の成形金型６については、熱伝導率の高いアルミやステンレス材を含む鉄等が好適に用いられて耐蝕・耐摩耗処理が施してある。図１にその型割構造と組立状態を表しており、型割は底型１０と外型９と中型１１と上型８の４点に分割して構成されて、製造ライン上のパレット５１上面に配してあるセンタリングピン５２上に、中型１１の下端穴を嵌挿して位置決めを行っている。
【００２１】
この時、図中の入れ子１４は作業治具として用いてあり、図３（ａ）（ｂ）に示す様に、原料Ｐの投入時並びに上型８の組み付け時に中型１１の頂部に着装し、上型８の組み付け後に取り外している。これによってパイプ状の中型１１内部への原料Ｐの侵入が無くなり、上型８の外型９への嵌挿に当たって芯出しに苦労せず楽に組み付けられ、組み付け後の加熱工程では中空状の中型１１の頂部から入れ子１４が外されて開放されるから、中型１１の軸線方向の熱回りが確保出来る事になる。
【００２２】
次に成形金型６の組立状態については、図１のように底型１０に中型１１を挿通してパレット５１上に位置決めし、これに外型９をはめ込み、後述の一連の作業工程を経て、上型８を組み付けて図２（ｂ）の様に組立が完結する。
【００２３】
続いて、前述の分割された底型１０と外型９と中型１１と上型８のそれぞれの型の中から、とりわけ本発明に係わる底型１０と中型１１と上型８について詳述する。
【００２４】
先ず底型１０については、その最大外径を外型９の内径以内に抑えて、中型１１に串刺し状態となって一体化した底型１０とフィルター成形体１と上型８を、外型９から上型８の鍔方向に容易に引き抜ける構成にしてある。
【００２５】
この中型１１に串刺しにされて一体化したフィルター成形体１は、取り出しの際には成形して収縮しているから外径や成形長さが、若干小さくなって隙間が出来て外型９内面や底型１０と上型８の成形面での離型が比較的容易に出来る。尚、凸リング状の山１８については後述する。
【００２６】
次に中型１１は、図３（ｄ）に示す様に、底型１０に嵌挿する軸方向に向かって、その軸径が緩やかなラッパ状に大きくなる抜き勾配１５が設けてある。これによって、軸抜け量とともに軸径方向での嵌合隙間が大きくなり嵌合長さが長くて食らいついた本成形体の脱型には好適に対応出来るものである。また中型１１は、中空状の軸体形状にすることによって熱回りが良く成るようにしてある。
【００２７】
続いて上型８は、図１に示す様に中抜きして中空形状にして下面には中型１１を貫通する開口を持った底板を備え、上面には外周周縁部に鍔１３を備えた構成にしてある。これによって、成形面の温度分布や昇温速度等の熱回りが改善されて、且つ上型８の重量も肉厚で微調整出来るから、加熱加圧時の上蓋自重による押し蓋作用が好適に与えられる。
【００２８】
次に底型１０と上型８の成形面の外周縁に設けた本発明に係わる凸リング状の山１８について説明する。図４（ａ）成形金型６での凸リング形状、に示す様に、先ず上型８の底面と外型９の内面で構成するリング状のコーナー部に上型８の底面にリング状に突き出した山１８を設けてあり、その大きさは、後述の接着剤のはみ出しと成形バリのはみ出しが吸収できる予め求めた寸法で、概ね三角形状の断面をした山である。同様に底型１０の上面と外型９の内面で構成するリング状のコーナー部にも底型８の上面に突き出した山１８を設けてある。
【００２９】
続いて図４（ｂ）には、前述の成形型５の突き出した山１８で成形され上下面にコーナー溝２１を有したフィルター成形体１の部分断面形状と、その上下面に付属キャップ４が接着剤２５によって成形体１に一体化された状態を部分断面で表している。このように凸リング状の山１８によって成形されたコーナー溝２１は、成型時に発生した円周上の成形バリ２３と外周部に溢れる余剰の接着剤２５を、このコーナー溝２１に収容する事により、仕上げが不要な工程造りが出来るようにしてある。
【００３０】
次に本発明に係わるフィルター成形体の製造方法について、図３（ａ）混合原料投入、（ｂ）上型嵌挿・落とし蓋にして加熱、（ｃ）加熱・加圧・冷却して成形完了、（ｄ）内型脱型、を用いて所定の密度、均一な粒度を有する円筒形状の成形体を成形する手順について詳述する。
【００３１】
まず混合原料Ｐは、活性炭と高分子量で低メルトインデックスの重合体結合材を所定比率で混合攪拌して両者が均質に分散したものである。この時、フィルター成形体１の全域に活性炭が分散して水処理の効果を十分に発揮できるように、活性炭は６０メッシュより細かい粒状もしくは粉末ものを、重合体結合材は粒径が約１００μｍ程度のものを用いている。
【００３２】
次に図３（ａ）に示す様に、底型１０に中型１１を挿入しその底型１１の外周に外型９を装着して成形金型６の容器部を組み立て、中型１１頂部に先端を細くした入れ子１４を装着して、外型９の上部開口面に漏斗４２を装着して、計量済の前記混合原料Ｐを投入する。この際には、中央部の中型頂部には入れ子で密栓してある。
【００３３】
所定量充填すると成形後のフィルター成形体高さの１５０〜２００％になる。そして混合原料Ｐを含む成形金型６を振動装置にて振幅１〜３ｍｍ、振動数５〜１０回／秒にて５〜１０秒振動をおこなって、所定高さの５〜１５％増になるまで原料の嵩高さを減少させる。ここで前記の成形後のフィルター成形体高さは、フィルター成形体１のできあがりの高さであり、成形後の冷却時の成形収縮をも勘案したものである。
【００３４】
成形金型６を振動させる際に振幅が大きすぎたり、振動数が大きくすぎたりして振動を与えすぎると、混合原料Ｐが詰まりすぎ所定の密度が得られなくなる。またそれぞれの粒径の違いまた重さの違いにより混合原料Ｐが分離し均一な成形体１が得られない場合があるので好ましくない。
【００３５】
また、逆に振動が不十分であると加熱成形後にて加圧し成形後のフィルター成形体１の高さに調整する際、加圧による調整量が多く成るため加圧時の圧力損失により成形体上下に密度差が生じるばかりでなく、成形金型５内面と原料界面がこすれ目詰まりをおこし、フィルターとしての機能を損なうことになる。
【００３６】
次に図３（ｂ）に示す様に、上型８底面の組立穴部を先端が細くなった入れ子に差し込んで挿入してやれば、外型９と内型１１との嵌挿時の芯出しが自ずと簡単に出来て型合わせが容易でスムースに下降出来る。
【００３７】
続いてオーブン内で１８０〜２６０℃にて３０〜９０ｍｉｎ程度加熱し、混合原料Ｐ中の重合体結合材を流動状態にする。重合体結合材が流動状態になったところで、成形金型６をオーブンから取り出し、ほぼ下降した上型８の最後をもう一押し下げて加圧し、図２（ａ）上型落とし蓋状態（ｂ）加熱成形完了状態、に示す様に加圧密着して上型８の鍔１３面を外型９の上面に当接させて、図３（ｃ）に示す成形完了状態に至る。
【００３８】
次いで成形金型６を十分に冷却し、外型９の成形面では成形収縮し隙間も出来て、引き出しやすくなって、中型１１に串刺しされた底型１０、フィルター成形体１、上型８を外型９から一体で脱型して成形体１の両側にある底型１０と上型８を取り外す。
【００３９】
図３（ｄ）に示す様に、中型１１に串刺しされて、成形収縮したフィルター成形体１が食らいついた中型１１をプレスの固定テーブル上の貫通穴に軸径の大きな側を下にしてセットし、上方から中型１１の上部を突き押して脱型を行い離型するものである。
【００４０】
この様にして所定量の活性炭と重合体結合材を混合し、成形金型６に充填し、加震して嵩高さを均一に調整後、２００℃前後の温度にて所定時間加熱した後に、上型８を密着させて、冷却し、脱型することによって粒度が均一で密度を上記のような０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3の範囲内に調整されたフィルター成形体１を作成することができる。
【００４１】
尚、本発明のフィルター成形体の成形金型及びフィルター成形体の製造方法では、図１〜図７に示すものに限定されず、例えば次の様な形態をとることが出来る。
１）底型１０の中心部への中型１１の嵌挿に当たって、上図においては全て貫通方式としているが、中型１１を貫通させず途中の深さで突き当て位置決めする形態も可能である。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載のフィルター成形体の成形金型では、筒状のフィルター成形体が成形収縮して食らいついた中型の脱型の前に、先ずは底型から分離出来るから脱型への対応がしやすくなったことから、脱型工数が低減でき少なからず製造原価を低減できた。また型製作に置いて一体加工するロスが省けて、型製作費と保全費が割安に対応できた。更には、中型を脱型するに際して、打ち抜き距離を最小にして最小の一撃で緩めることが出来るから、成形体への脱型時の衝撃を遙かに緩和できて、損傷の心配が排除でき、機械での対応が簡便になった。また中型の損傷も無く成った。
【００４３】
請求項２に記載のフィルター成形体の成形金型では、パイプ状の開孔した中型の頂部に密栓出来るから外型に混合原料を投入時にパイプ状の中型に侵入することが無い。また上型を串刺しする状態で落とし込めて筒状の外型の内周面との芯合わせが出来るから、作業性を損なうことなく嵌合隙間を少なくできて成形品質が向上し、作業時間も低減出来た。
【００４４】
請求項３に記載のフィルター成形体の成形金型では、成型時の金型閉め切り高さに狂いが発生せず、また閉め切り時の面倒れが阻止出来て成形体の仕上がり精度が向上するから、水処理器への組立嵌合性等の品質の向上が図れた。
【００４５】
【００４６】
請求項４に記載のフィルター成形体の成形金型では、リング状の凸山によって筒状のフィルター成形体の上下面のコーナーを切り欠いた成形が出来から、このリング状のコーナー空隙に発生する円周バリがコーナー内面側に収容できるから、後工程でのキャップ嵌着作業の障害も無く仕上げのロスが排除できた。
【００４７】
請求項５に記載のフィルター成形体の製造方法では、底型と成形体と上型を中型で串刺し状になった一体で外型から抜き外せるから、型高さのある上型を外型の内面中を嵌挿させることがなく、また中型に成形収縮して食らいついたフィルター成形体は抜き勾配方向に容易にはずれるから型バラシと成形体の離型に要する時間が短縮でき、更に入れ子による中型の密栓と上型の芯出しにより型合わせ時間の短縮、また加圧終了位置のバラツキが無くなったことから成形バラツキが低減できた。従ってこれら型合わせや脱型作業性が向上し、成形バラツキも改善されて製造原価が削減出来た。
【００４８】
以上の様に、本願の請求項１〜５記載のフィルター成形体用の成形金型及びフィルター成形体用の製造装置に係わる発明ではその機能を充分に発揮する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のフィルター成形体用の成形金型をパレット上に組み付けたその中央縦断  面で全体正面図である。
【図２】  本発明のフィルター成形体用の成形金型で、上型の鍔の機能を表す中央縦断面で  ある。
【図３】  本発明のフィルター成形体の製造方法を説明する工程流れを表す説明図である。
【図４】  本発明のフィルター成形体用の成形金型で、上型と底型の成形面に設けた凸リン  グ状の山の説明図である。
【図５】  従来のフィルター成形体の製造方法の説明図であり、（ａ）上型の自重で加圧し成形している状態、（ｂ）成形体の脱型状態を表している。
【図６】  本発明の製造方法によって得られたフィルター成形体とこれを用いた水処理器  用フィルターの説明図、（ａ）本発明の製造方法によって得られたフィルター成形体の例を示す斜視図、（ｂ）フィルター成形体を用いた水処理器用フィルターの斜視図、（ｃ）前図（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】  水処理器の断面図である。
【符号の説明】
１  フィルター成形体
６  成形金型
８  上型
９  外型
１０  底型
１１  中型
１３  鍔
１４  入れ子
１８  凸リング状の山
Ｐ  混合原料
【図１】
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【図２】
0003643083.tif 000003
【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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