(57)【要約】【課題】多孔質体成形用金型にてフィルタ等を成形する場合に、加熱に使用するオーブンを小型化することができるとともに加熱に要するエネルギーも低減することができ、さらには金型のコンパクト化によって成形時間も短縮することができる多孔質体成形用金型を提供する。【解決手段】外型７、上型９および下型１０からなる金型Ｋであって、少なくとも粉状の樹脂原料Ｇを金型Ｋ内で上型９にて上下方向に加圧するとともに加熱し、多孔質体を成形する多孔質体成形用金型Ｋにおいて、上型９を装填した状態で外型７内に収容されてしまうように構成している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外型、上型および下型からなる金型であって、少なくとも粉状の樹脂原料を金型内で上型にて上下方向に加圧するとともに加熱し、多孔質体を成形する多孔質体成形用金型において、上型を装填した状態で外型内に収容されてしまうことを特徴とする多孔質体成形用金型。
【請求項２】
上型は原料と接する型面部と該型面部から上方へ延びる延長部とからなり、更に延長部には原料を上型で加圧する際に上型を押える加圧具を接する当接部を備えており、延長部は外型の径の断面積よりも狭い断面積を有し、当接部の断面積は延長部よりも広く設定してなる請求項１記載の多孔質体成形用金型。
【請求項３】
少なくとも外型、上型および下型からなる金型であって、少なくとも粉状の樹脂原料を金型内で上型にて上下方向に加圧して加熱し、多孔質体を成形する多孔質体成形用金型において、前記外型、上型、下型に加えて加熱時に上型と交換して用いる上蓋を有しており、該上蓋は外型に装着した状態で外型内に収容されてしまうサイズであることを特徴とする多孔質体成形用金型。
【請求項４】
少なくとも外型、上型および下型からなる金型を用いて、粉状の樹脂原料を金型内で加圧し加熱した後に冷却して多孔質体を成形する多孔質体の成形方法において、樹脂原料を充填した金型に上型を外型内に収容されてしまうまで挿入してから加熱を行う工程を含むことを特徴とする多孔質体の成形方法。
【請求項５】
少なくとも外型、上型および下型からなる金型を用いて、粉状の樹脂原料を金型内で加圧し加熱した後に冷却して多孔質体を成形する多孔質体の成形方法において、金型内の樹脂原料を上型で加圧した後に、上型を外型内に収容されてしまうサイズの上蓋に交換して加熱を行い、その後上蓋を上型に交換して再度加圧を行う工程を含むことを特徴とする多孔質体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は活性炭等の浄化成分をバインダ樹脂で多孔質ブロック化した水や空気のフィルタとして用いるもの等に代表される多孔質体を成形する金型に係り、コンパクトで成形時に用いるオーブンも小型のものでよく加熱に要するエネルギーや時間を低減することができる金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭などで使用される浄水器や清水器と呼ばれる水処理装置の交換カートリッジフィルタや、空気清浄器として用いられるフィルタは、粒状もしくは繊維状の活性炭で水中の残留塩素や有機物を除去したり空気中の悪臭などを除去したりし、中空糸膜でミクロサイズの汚れ、赤サビや細菌などを取るなどの構造を有しているのが一般的である。
【０００３】
例えば浄水器用フィルタの場合の具体的な構造としては、円筒形の容器からなるカートリッジ内に活性炭の部屋と中空糸膜の部屋とにそれぞれを収納配置し、水をカートリッジ内に導入して活性炭の部屋へ送ってカルキ臭やカビ臭などをとり、次いで中空糸の部屋へ送り、活性炭で取り除けなかったものを除去するというものが挙げられる（特許文献１）。
【０００４】
特許文献２には、多孔質プラスチック・マトリックス内に活性炭粒子をトラップした水の処理器が開示されている。多孔質プラスチック・マトリックス中に活性炭を分散させることによって小さな粒径の活性炭を使用できるようにしたものである。
また、特許文献３にもポリマーで活性炭を固めたフィルタで、しかもそのポリマーとして１．０ｇ／１０ｍｉｎ未満（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、１９０℃、１５ｋｇ  Ｌｏａｄ）である低メルトインデックスのポリマーを用いたものが開示されている。
【０００５】
この特許文献２や特許文献３に開示されているような活性炭をポリマーで固めて多孔質体としたフィルタの製造は例えば特許文献４に開示されているような筒状の金型内に活性炭などの浄化成分とバインダとなる樹脂を充填して、加熱して樹脂を融かすとともに上型で加圧して所定の高さに調整するといった方法がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−８５７２９号公報
【特許文献２】特開平２−１７９８９号公報公報
【特許文献３】米国特許第４７５３７２８号公報
【特許文献４】特開２００１−１８７３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような多孔質体を成形する際に筒状の外型内に原料をいれて上型を上から装着した後原料を加圧するために上型を上から押す工程がある。そのために上型を外型に装着した時に上型は外型からはみ出した状態になるようにし、加圧のための押し代を持たせたような構成となっていた。
【０００８】
原料を入れて上型を装着してから加熱するためにオーブン内に投入するが、その際に外型からの上型の突出量が大きいと、それだけ大型のオーブンを用いなければならない。また大型のオーブンを使用するとそれだけ加熱する空間も大きくなりエネルギー的にもロスが大きくなる。
【０００９】
そこで本発明は多孔質体成形用金型の上型を装着した状態で外型内に収容できるようにし、成形時に使用するオーブンを小型化することができるとともに加熱に要するエネルギーも低減することができ、さらには金型のコンパクト化によって成形時間も短縮することができる多孔質体成形用金型の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために本発明の請求項１では、少なくとも外型、上型および下型からなる金型であって、少なくとも粉状の樹脂原料を金型内で上型にて上下方向に加圧するとともに加熱し、多孔質体を成形する多孔質体成形用金型において、上型を装填した状態で外型内に収容されてしまうことを特徴とする多孔質体成形用金型としている。
【００１１】
また、請求項２では、上型は原料と接する型面部と該型面部から上方へ延びる延長部とからなり、更に延長部には原料を上型で加圧する際に上型を押える加圧具を接する当接部を備えており、延長部は外型の径の断面積よりも狭い断面積を有し、当接部の断面積は延長部よりも広く設定してなる請求項１記載の多孔質体成形用金型としている。
【００１２】
請求項３は、少なくとも外型、上型および下型からなる金型であって、少なくとも粉状の樹脂原料を金型内で上型にて上下方向に加圧して加熱し、多孔質体を成形する多孔質体成形用金型において、前記外型、上型、下型に加えて加熱時に上型と交換して用いる上蓋を有しており、該上蓋は外型に装着した状態で外型内に収容されてしまうサイズであることを特徴とする多孔質体成形用金型としている。
【００１３】
請求項４は、少なくとも外型、上型および下型からなる金型を用いて、粉状の樹脂原料を金型内で加圧し加熱した後に冷却して多孔質体を成形する多孔質体の成形方法において、樹脂原料を充填した金型に上型を外型内に収容されてしまうまで挿入してから加熱を行う工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、少なくとも外型、上型および下型からなる金型を用いて、粉状の樹脂原料を金型内で加圧し加熱した後に冷却して多孔質体を成形する多孔質体の成形方法において、金型内の樹脂原料を上型で加圧した後に、上型を外型内に収容されてしまうサイズの上蓋に交換して加熱を行い、その後上蓋を上型に交換して再度加圧を行う工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１および請求項４では上型を外型に装着した状態で上型が外型内に収容されるようなものとしており、上型の分の突出がなくなるので金型自体の高さが低くコンパクト化され、それを用いて成形する際にはオーブンも小型のものを使用することができ、加熱に要するエネルギーも低減することができる。
【００１６】
請求項２では、上型は原料と接する型面部と該型面部から上方へ延びる延長部及び当接部からなっており、上型の外型内への脱着は延長部をつかむことで容易に行うことができ、原料の加圧時においても加圧具は断面積を広く取った当接部を押すことになるので加圧の作業も容易に行うことができる。
【００１７】
請求項３および請求項５ではオーブン内での加熱時に上型に代えて樹脂原料の表面を覆う上蓋を用いており、上蓋は装着した状態で外型内に収容されるサイズとしている。よって、上型は装着した状態で外型から突出するサイズとなっているので樹脂原料の加圧作業は簡単に十分な加圧力をもって行うことができ、且つ、加熱時には外型内に収容される上蓋を用いるので上蓋の高さが低くコンパクト化され、更に加熱に要するエネルギーも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の金型を用いて製造される多孔質成形体として水処理器用フィルタを製造する場合を例に挙げて説明する。図１は本発明の金型を用いて製造されたフィルタ成形体の例を示す斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は水処理器の断面図である。
【００１９】
本発明の多孔質成形体用金型によって得られるフィルタ成形体１は、フィルタを構成する原料として浄化成分とそれを固化するためのバインダを用いている。浄化成分として例えば活性炭を用い、バインダとしては例えば粉末状の高分子量で低メルトインデックスの樹脂を挙げることができ、それらを混合して金型で加熱加圧して成形固化したもので、使用例としては図３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２として使用するものである。
【００２０】
水処理器用フィルタ２の構造としては、例えば図１、図２に示すように４５〜５０ｍｍφ×９０〜１００ｍｍ程度のサイズを有する円筒形のフィルタ成形体１の外周に濾過層３を被覆して、円筒形のフィルタ成形体１の頂面及び底面部分には、キャップ４を被せており、キャップ４と前記フィルタ成形体１とは、汚れを含んだ水が通過しないように水密性をもって接続されている。また、円筒形のフィルタ成形体１は円筒の中心軸位置に１０〜１５ｍｍφ程度の孔５を有している。
【００２１】
この水処理器用フィルタ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、浄化成分として活性炭を用いたフィルタ成形体１を通過して残留塩素や有機物を除去し、孔５内に湧き出して水処理器Ｓの浄水口Ｊから出されるという行程で処理が行われる。
【００２２】
フィルタ成形体１は、活性炭などの浄化成分と高分子量で低メルトインデックスの樹脂等からなるバインダで固化した多孔質の固体活性炭成形体であり、このフィルタ成形体１に水や空気を通すことによって水処理または空気清浄を行うよう構成されたものであるが、フィルタ成形体１からなるフィルタ単独でも水処理または空気清浄器用フィルタとして用いることができるし、例えば中空糸膜などの他のフィルタと組み合わせて使用することも可能である。
【００２３】
このように重合体結合材で固めたフィルタ成形体１を用いることによって、塩素の除去だけでなく汚れや濁りを除去する性能も有し、しかも中空糸膜を併用すれば更に汚れや濁りを除去する性能は上がり、しかも中空糸膜を長持ちさせる事ができる水処理器用フィルタを提供することができる。
【００２４】
また、上記の例では円筒形状を有するフィルタ成形体１の円筒の中央に孔５を有する形状を説明したが、孔５のないもの、円筒以外の楕円筒形状、角柱形状など他の形状を採ったものでも構わない。
【００２５】
図４は、本発明の多孔質成形体用金型に浄化成分とバインダの混合物である原料を充填後、上型で加圧して成形しているところの断面図、そして図５はフィルタ成形体１の成形が完了したところの断面図を示す。
【００２６】
上記円筒形状のフィルタ成形体１を製造する際に使用する多孔質成形体用金型Ｋは、アルミ、鉄等からなる熱伝導率が高い材料からなっており、図４に示すように円筒形状の外型７と、成形体の中央に上下方向の貫通孔を形成するための内型８、前記外型７の内径とほぼ同じの外径を有するとともに内型８と略同径の孔を有する上型９と、内型８を挿入する孔を有する下型１０からなる。この金型Ｋでフィルタ成形体を成形する際には内部に原料Ｇを充填した状態で上型９を押し下げるようにして原料Ｇを加圧する。
【００２７】
本発明では上型９は原料Ｇと接する円盤状の型面部９ａと該型面部９ａから上方へ延びる円筒形状の延長部９ｂと該延長部９ｂ上端に位置する円盤状の当接部９ｃからなっている。型面部９ａは成形時に原料と接して原料Ｇを加圧するための部位で略外型７の内径と同じサイズの外径を有している。当接部９ｃは原料Ｇを加圧するために後で説明する加圧補助具１１を用いて上型９を押す際に加圧具と接する部位であり、延長部９ｂは型面部９ａと当接部９ｃとの間にある程度の間隔を持たせた状態で両者を接続している。この例では上型９の中央には内型８を通すための貫通孔が設けられている。
【００２８】
延長部９ｂと当接部９ｃも外型７の内径よりも径は小さく設定されており、上型９は外型７に装着すると全体が外型７内に収容されるようになっている。この例ではそれぞれの部材が円筒形状もしくは円盤形状を有しているが、断面が円形に限られるものではなく断面が矩形のものであっても構わない。その場合も延長部９ｂと当接部９ｃの断面積は外型にちょうど嵌り込むサイズの型面部９ａよりも小さく設定して、上型９を外型７に装着したときに全体が外型７内に収容されるような構成になっている。
【００２９】
このように上型９として成形時に外型７内に収容されるようなものを使用することによって、金型Ｋの高さを低く押えることができるので金型Ｋを加熱する際に使用するオーブンは小さなサイズを使用することが可能である。オーブンのサイズが小さくなって上型９のサイズも小さくなるので加熱に要するエネルギーも低減することができる。
【００３０】
また、当接部９ｃは延長部９ｂを介して型面部９ａと間隔を持たせているが、そうすることによって上型９と外型７との隙間を通して出た原料やバリが当接部９ｃまで到達することがなく、加圧補助具１１での当接部９ｃの加圧の際に両者の間に原料やバリが入り込むことがなく、加圧時に成形品の高さまで正確に長さ調整を行うことができるものである。
【００３１】
当接部９ｃは延長部９ｂよりも大きな径を有しており、外型７内に入り込んだ上型９を加圧するために用いる加圧補助具１１での加圧が確実に行われるようになっている。加圧補助具１１は側面視がＴ字型の部材で内型８を通す貫通孔を有する円筒部分１１ａと上から加圧するためのフランジ部分１１ｂを備えている。そして図５に示すようにフランジ部分１１ｂが外型７に当たったところで成形体がちょうど所定の高さになるように設定するのが好ましい。
【００３２】
図６〜図８は本発明の別の例を示しており、この金型Ｋでは外型７、内型８、上型９と下型１０以外に加熱時に上型９と置き換えて用いる上蓋１２を有しており、金型内に充填した樹脂原料Ｇを、一旦上型９を外型７内に挿入して加圧して（図６）から、上型９を取り外して上蓋１２を置き換え装着して（図７）オーブンに投入して加熱する。上蓋１２は装着した状態で外型７内に収容されてしまう更に小さなサイズであり、図５の上型９を用いているときよりも上蓋１２の高さが低くコンパクト化されるので、更に加熱に要するエネルギーの低減につながる。加熱した後に、上蓋１２を上型９に戻して再度加圧して成形体が所定長さになるように調整する（図８）。
【００３３】
このような金型を用いると途中で上型９と上蓋１２を置き換える手間が発生するが、樹脂原料Ｇの加圧をする際に大きなサイズの上型９を用いることができるので加圧作業が容易になり、加圧力の調整もしやすく、成形体の寸法精度を高めることにもつながる。
【００３４】
以上説明した金型Ｋは円筒形状の多孔質成形体を成形する円筒形状のキャビティを有するものであるが、前述もしたように成形体の形状に合わせて様々な形状を採ることが可能であり、内型の有さないものでも構わない。
【００３５】
この多孔質成形体用金型Ｋを用いた本発明のフィルタ成形体１の製造方法について次に説明する。ここでは所定の密度、均一な粒度を有する円筒形状の成形体を成形する手順を図４、図５の金型を例に挙げて説明することにする。
【００３６】
まず、活性炭などの浄化成分とバインダとなる粉末状の高分子量で低メルトインデックスの樹脂を所定比率で混合攪拌して両者が均質に分散した原料Ｇとする。この時、フィルタ成形体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程度のものを用いる。
【００３７】
外型７に下型１０を配置するとともに内型８を配置して、外型７と内型８と下型１０とで形成されたキャビティ内に前記原料Ｇが充填されると、フィルタ成形体の嵩高さは、成形後の１２０〜２００％の嵩となる。
【００３８】
原料Ｇの充填に続いて上型９を降下させ、型内の原料Ｇを例えば０．０１〜５ＭＰａ程度の圧力で加圧する。上型９は外型７の中に入ってしまっていることから、加圧には前述した加圧補助具１１を用いて行う。加圧補助具１１は、フランジ１１ｂが外型７に当たるまで押し切った状態で略成形後のフィルタ成形体高さになるようになっている。そして、オーブン内で１３０〜３００℃にて３０〜１２０ｍｉｎ程度加熱し、原料中の重合体結合材を流動状態にする。バインダが流動状態になったところで、金型Ｋをオーブンから取り出し冷却する。
【００３９】
脱型は、金型Ｋを十分に冷却した後に上型９、下型１０を引き抜き、円筒状の脱型具（図示しない）にて押し抜きフィルタ成形体１を脱型する。
【００４０】
かくして密度が均一で上記のような０．５〜０．６５ｇ／ｃｍ3の範囲内に調整され、孔５と外筒面との間の厚みも一定なフィルタ成形体１を作成することができる。
【００４１】
本発明の多孔質成形体用金型で成形される多孔質成形体の原料Ｇとして用いられるものの例を挙げる。多孔質成形体の例として挙げているフィルタ成形体では、活性炭などの浄化成分を重合体結合材で固化した多孔質体であり、バインダとしては低メルトインデックスの高分子量多孔質ポリマーを挙げることができるが特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
水中の汚染物質を除去する水処理フィルタや大気中の汚染物質を除去する空気清浄フィルタとして用いる多孔質成形体の製造向けの金型として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】フィルタ成形体を用いた水処理器用フィルタの斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】蛇口直結型水処理器の断面図である。
【図４】金型に原料を充填して上型側から加圧しているところの断面図である。
【図５】金型内で成形が完了したところの断面図である。
【図６】本発明の別の例を示す図４に相当する断面図である。
【図７】上型を上蓋に置き換えて加熱しているところの断面図である。
【図８】上蓋を上型に置き換えて原料を再加圧しているところの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    フィルタ成形体
２    水処理器用フィルタ
３    濾過層
４    キャップ
５    孔
７    外型
７ａ  内面
８    内型
９    上型
１０  下型
１１  加圧補助具
１２  上蓋
Ｓ    水処理器
Ｋ    金型
Ｇ    原料
【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】
2006306048.tif 000008
【図７】
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【図８】
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