(57)【要約】【課題】残滓を除去する時間、工程、労力、コストが少なく、除去する過程でガスが発生したりせず、スラッジ及び廃液が生じないため環境に優しく、残滓のアルミニウム又はアルミニウム合金を回収して再利用することができ、しかも、ダイスが鈍ることを防止できて、使用するダイスの選択の幅が広がり、且つ、ダイス加熱時の熱量を低減できてコストを削減できる残滓分離方法及びその装置を提供する。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスを２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓を軟化させる。この後、軟化した残滓をダイスから分離する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスを２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓を軟化させ、この軟化した残滓をダイスから分離することを特徴とする残滓分離方法。
【請求項２】
アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスを前記残滓が軟化する２００〜５５０℃の温度域まで加熱する加熱手段と、ダイスから前記加熱手段により加熱されて軟化した残滓を分離する分離手段を備えて成ることを特徴とする残滓分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスから残滓を分離する残滓分離方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるビレットを押出加工すると、押出加工に用いたダイスには前記アルミニウム又はアルミニウム合金からなる残滓が付着する。このダイスを再利用する場合、ダイスに付着した残滓をダイスから取り除く必要がある。
【０００３】
上記残滓をダイスから分離する方法としては、例えば特許文献１に示すように、残滓が付着したダイスをアルミニウム溶解液に浸漬して残滓を溶解させるものがある。
【０００４】
上記アルミニウム溶解液としては例えば苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）溶液が用いられ、この場合、３０〜４０重量％の苛性ソーダ水溶液を電気炉のような加熱手段にて１００℃程度に加熱して、この苛性ソーダ溶液中に残滓が付着したダイスを長時間（例えば５時間〜８時間）浸漬し、残滓がほぼ溶液中に溶解してからダイスを取り出して水洗し、その後ショットブラストによる研磨を行い、更にその後手作業によって最終清浄を行う。
【０００５】
また、廃液、すなわちアルミニウムの残滓が溶解した苛性ソーダ溶液は、産業廃棄物として処理するか、又は、硫酸により中和処理を行って中和液（ＰＨは７〜８程度）とした後、フィルタープレスにて固形分を搾り取ってスラッジとして除去し、スラッジ除去後の廃液を専門業者に委ねて処理すると共にスラッジを産業廃棄物として処理する。
【０００６】
上記従来の方法にあっては、ダイスの残滓を除去するのに多大な時間、工程、労力、コストを要する、苛性ソーダ溶液を加熱するためガスが発生する、スラッジ及び廃液が生じるため処理コストが発生すると共に環境に悪影響を及ぼす、残滓のアルミニウムはスラッジとして廃棄されるため回収して再利用することができない、といった問題がある。
【０００７】
また、上記問題を解消する残滓分離方法として例えば特許文献２に示すものがある。この残滓分離方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着したダイスを残滓の融点（６６０℃）又は融点に近い温度である６００〜８００℃の温度域まで加熱し、これにより残滓を溶融状態又は半溶融状態として残滓を除去するものである。
【０００８】
ところで、この特許文献２に示す従来の残滓分離方法は、ダイスを繰り返し利用する場合に６００〜８００℃まで繰り返し加熱する必要があり、このように６００℃を超える高い温度で繰り返しダイスを加熱した場合、ダイスが鈍ることがあった。また、これにより押出加工に利用するダイスが制限されるという問題もある。さらに、６００〜８００℃の高温にダイスを加熱するには大きな熱量が必要であるため、コストもかかる。
【特許文献１】特開平９−８７８６３号公報
【特許文献２】特開２００７−１９６２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、残滓を除去する時間、工程、労力、コストが少なく、除去する過程でガスが発生したりせず、スラッジ及び廃液が生じないため環境に優しく、残滓のアルミニウム又はアルミニウム合金を回収して再利用することができ、しかも、ダイスが鈍ることを防止できて、使用するダイスの選択の幅が広がり、且つ、ダイス加熱時の熱量を低減できてコストを削減できる残滓分離方法及びその装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る残滓分離方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスを２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓を軟化させ、この軟化した残滓をダイスから分離することを特徴とするものである。
【００１１】
このようにダイスを２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓を軟化させることにより、軟化した残滓をダイスから容易に分離することができる。
【００１２】
また、請求項２に係る残滓分離装置は、アルミニウム又はアルミニウム合金の残滓が付着した押出加工用のダイスを前記残滓が軟化する２００〜５５０℃の温度域まで加熱する加熱手段と、ダイスから前記加熱手段により加熱されて軟化した残滓を分離する分離手段を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１３】
上記加熱手段によりダイスを２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓を軟化させ、この後、分離手段により前記軟化した残滓をダイスから容易に分離することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、ダイスを加熱して残滓を軟化させ、この軟化した残滓をダイスから容易に分離することができるので、従来の苛性ソーダ溶液等に浸漬させる方法と比較して、残滓を除去する時間、工程、労力、コストが少なく、除去する過程でガスが発生したりせず、スラッジ及び廃液が生じないため環境に優しく、残滓のアルミニウム又はアルミニウム合金を回収して再利用することができる。
【００１５】
また、ダイスは２００〜５５０℃の比較的低温の温度まで加熱すれば良いので、ダイスが鈍ることを防止でき、また、これにより、使用するダイスの選択の幅が広がり、且つ、ダイス加熱時の熱量を低減できてコストを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の残滓分離方法について説明する。まず、対象となる押出加工用のダイス（金型）について説明する。
【００１７】
図５に示すようにダイス１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるビレットが通過するダイス孔２が中央部に形成されたものであり、ダイス孔２は成形品の断面形状をしている
また、ダイス１の形状は直径６インチ、７インチ、８インチ等のインチ規格の円盤状のものが用いられる。また、ダイス１の厚みは通常２０〜１００ｍｍ等である。なお、ダイス１は他の形状、寸法でもよく特に限定されるものではない。
【００１８】
ダイス１の材質には、ＪＩＳに定められたダイス材であるＳＫＤ６１、ＳＫＤ６２等のダイス鋼が用いられる。なお、他のダイス材であってもよく特に限定されるものではない。但し、ダイス１が後述のダイス１の加熱温度領域２００〜５５０℃まで加熱されても焼入れや焼鈍し等の組織変化が起こらないものであることは言うまでもない。
【００１９】
上記ダイス１は、ダイス孔２にビレットを通して押出すことでカーテンレールやサッシのような長尺で一定断面のアルミニウム成形品が成形されるものである。成形品は中空、中実のいずれでもよく、従ってダイスはホローダイス、ソリッドダイス等特に限定されない。
【００２０】
なお、ダイス１を用いた押出加工は、直接押出法、間接押出法、静水圧押出法等、特に限定されないが、いずれの方法も、一定量のビレットをコンテナ内に充填し、ビレット又はダイス１をステムにて押圧することで、ビレットをダイス１に対して相対的に押し付けてダイス孔２を通過させて成形するものであって、コンフォーム法のように連続押出しする方法ではない。このため、コンテナ内に充填したビレットを押出してそのロットの押出加工が終了すると、次のロットの押出加工をするにあたって、ダイス１を交換しなければならない。取り出されたダイス１にはアルミの残滓が付着している。このダイス１を再利用するため、以下に説明する本発明の残滓分離方法にて残滓をダイス１から分離するものである。なお、以下では残滓が付着した状態にあるダイス１を特に残滓付きダイス１′と記載する場合がある。
【００２１】
ビレットは、単体のアルミニウム又はアルミニウム合金のいずれでもよい。通常（日本において使用されるアルミニウムのビレットの約８割）はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系押出合金であるＪＩＳ６０６３が使用されるが、特にこれに限定されない。なお、単体のアルミニウムの融点は６６０℃であり、アルミニウム主体の合金の場合には融点の上昇はあるものの８００℃以下である。
【００２２】
このビレットは、大部分がステムの押圧によってダイス１の表面（以下、この押出加工時においてステム側の面となるダイス１の表面をダイス表面１ａという）に押し付けられてダイス孔２を通過する。従って、ダイス孔２の周囲のダイス表面１ａとステム又はコンテナ底面との間に挟まって例えば図５に示すようにダイス表面１ａに付着したものや、ダイス孔２内に残るものが残滓４となってしまう。
【００２３】
そこで、本発明の残滓分離方法にあっては、上記残滓付きダイス１′を、ダイス１が鈍ることがなく且つ残滓４を軟化することができる２００〜５５０℃の温度域（例えば４００℃）まで加熱し、この軟化状態とした残滓４をダイス１から分離するものである。
【００２４】
この残滓分離方法にあっては、背景技術の欄で示した特許文献２に示す従来の残滓分離方法と同様の効果が得られる。しかも、ダイス１を２００〜５５０℃の温度域まで加熱して残滓４を軟化させることにより、軟化した残滓４をダイス１から容易に分離することができ、且つ、ダイス１は残滓４が軟化する２００〜５５０℃の温度域までしか加熱されないため、ダイス１が鈍ることを防止できる。なお、上記ダイス１は３００〜５５０℃の温度域まで加熱することが好ましい。残滓を確実に軟化して一層容易に残滓を分離することができるからである。
【００２５】
また、上記残滓除去方法が有効であることは以下の実験結果からもわかる。この実験では、新品のダイス鋼からなるダイス１を１個用意し、このダイス１を、炉内温度４００℃、加熱時間９０分、加熱後に素手で触ることができるまで空冷、という条件で合計７回加熱・空冷処理を繰り返した。そして、新品のダイス１及び各回の加熱処理後のダイス１の夫々の表面硬さをロックウェル硬度計にて計測し、これら計測したダイス１の硬さの変化を算出して図６に示す実験結果を得た。この実験結果からダイス１の硬度に変化がないことがわかる。
【００２６】
また、本発明者は上記残滓分離を行う残滓分離装置５をあわせて発明しており、以下にこの装置５の一実施形態について説明する。
【００２７】
図１及び図２に示す残滓分離装置５は、残滓付きダイス１′を加熱する加熱手段を設けた加熱室６と、該加熱室６に残滓付きダイス１′を搬入すると共に加熱室６で加熱した残滓付きダイス１′を搬出する搬送手段と、加熱室６より搬出された加熱後のダイス１から軟化状態にある残滓４を分離する分離手段を備えており、以下に詳述する。
【００２８】
残滓分離装置５の中央には耐火断熱レンガのような耐熱材で囲まれてなる加熱室６を設けてあり、加熱室６の前壁６ａ及び後壁６ｂには対向する搬入口７及び搬出口８を夫々形成している。加熱室６には搬入口７及び搬出口８の夫々を開閉する扉９、１０を設けている。各扉９、１０の上方には、ワイヤーやチェーン等で扉を吊上げる吊上げ装置１１が設けてあり、この吊上げ装置１１によって自動で扉９、１０を開閉する扉開閉手段を構成している。
【００２９】
吊上げ装置１１によって各扉９、１０を閉じると、搬入口７及び搬出口８は扉９、１０下方の隙間１２だけを開放して略全体が閉塞され、これにより加熱室６内は略密閉された空間となる。
【００３０】
加熱室６の左右両側壁６ｃ、６ｄには加熱手段としてのガスバーナ１３、１３を夫々側壁６ｃ、６ｄを貫いた態様で設けてあり、これらガスバーナ１３、１３により加熱室６内は２００〜５５０℃の温度域（例えば４００℃）まで加熱される。
【００３１】
搬送手段はコンベア装置１４からなる。コンベア装置１４はチェーンコンベア装置であって、加熱室６の前後にスプロケット１５、１６を夫々配置すると共に、前後のスプロケット１５、１６の回りに無端状態で接続されたチェーン１７を掛け回し、且つ、このような前後のスプロケット１５、１６及びチェーン１７の組を左右に２組並設したものである。搬送体としての両側のチェーン１７、１７間には搬送方向において等間隔に板状の支持部１８が複数架設してある。コンベア装置１４はモータ１９を駆動することにより、加熱室６の後方両側のスプロケット１６、１６を回転し、これにより両側のチェーン１７、１７を回転して支持部１８上に載置された残滓付きダイス１′を後方へと搬送できるようになっている。
【００３２】
上記コンベア装置１４の両側のチェーン１７、１７は加熱室６の搬入口７及び搬出口８の夫々に形成される隙間１２を介して加熱室６を前後に貫通する。これにより、吊上げ装置１１によって各扉９、１０を吊り上げて搬入口７及び搬出口８を開き、この状態でコンベア装置１４を駆動することにより、支持部１８上に載置した残滓付きダイス１′を搬入口７から加熱室６に搬入したり、加熱室６から搬出口８を介して搬出できるようになっている。
【００３３】
分離手段にはセット手段により加熱室６で加熱された後の残滓付きダイス１′がセットされる。セット手段は、コンベア装置１４の加熱室６の後方位置に設けた駆動手段２２と、該駆動手段２２により左右方向に駆動する作動部材２３とで構成され、該作動部材２３によりコンベア装置１４上の残滓付きダイス１′をこの側方に設置された分離手段に供給してセットするものである。
【００３４】
つまり、既述の残滓分離装置５を用いて、残滓付きダイス１′を加熱してこれを分離手段にセットするには上記各装置を例えば以下のように制御する。
【００３５】
使用後の残滓付きダイス１′が例えばロボット装置のハンド部に掴まれてコンベア装置１４の支持部１８上にセットなどされると、該残滓付きダイス１′はコンベア装置１４により搬入口７から加熱室６内に搬入され、各扉９、１０で搬入口７及び搬出口８が閉じられて略密閉状態とされた加熱室６内でガスバーナ１３にて所定時間（例えば２時間）まで加熱される。これによりダイス１に付着した残滓４は軟化する。そして、この残滓付きダイス１′はコンベア装置１４により搬出口８から加熱室６外に搬出され、既述のセット手段により分離手段にセットされる。
【００３６】
分離手段は図３及び図４に示す引抜装置２０からなる。これは、差込爪２４を残滓付きダイス１′のダイス表面１ａと該ダイス表面１ａに付着した軟化状態にある残滓４との間に外側から差し込み、この状態からダイス１をダイス表面１ａに付着した残滓４に対して離間させ、ダイス表面１ａに付着した残滓４と共に該残滓４に連続したダイス孔２内の残滓４をダイス孔２から引き抜くものである。以下、引抜装置２０のより具体的な構成につき説明する。
【００３７】
引抜装置２０には、セットテーブル２５と、該セットテーブル２５をばね材２６を介して昇降させる空圧シリンダからなるテーブル用シリンダ装置２７を設けている。セットテーブル２５には図３中ｂに示すように上記セット手段により残滓付きダイス１′がダイス表面１ａを上にした状態でセットされるものである。
【００３８】
引抜装置２０の上部には鋼管で周壁を構成した下方に開口するダイス配置室２８を形成している。このダイス配置室２８内には図３中ａに示すようにテーブル用シリンダ装置２７により上昇させたセットテーブル２５上の残滓付きダイス１′が配置されるものである。
【００３９】
ダイス配置室２８の周壁の周方向の複数箇所（図示例では三箇所）には、内外に貫通する貫通孔２９を形成している。ダイス配置室２８の外周面における各貫通孔２９に対応する箇所には差込爪２４を駆動するための油圧又は空圧シリンダからなる爪用シリンダ装置３０を設けている。
【００４０】
各爪用シリンダ装置３０に設けた差込爪２４はダイス配置室２８の周方向に等間隔に配置してあり、対応する貫通孔２９を介してダイス配置室２８内に向けて突出している。これら差込爪２４は爪用シリンダ装置３０の駆動によりダイス配置室２８の径方向に移動するものである。また、各差込爪２４の先端部はその上面が先端側に向かって下り傾斜しており、尖っている。
【００４１】
ダイス配置室２８の内側には鋼材からなり下方に開口する筒状の押込部材３１が配置されている。押込部材３１の天井部はダイス配置室２８の天井部に設けた油圧シリンダからなる押込部材用シリンダ装置３２に接続してあり、該押込部材用シリンダ装置３２の駆動により押込部材３１は昇降する。
【００４２】
押込部材３１の周壁における各貫通孔２９に対応する箇所には内外に貫通する爪用孔３３を形成している。前述の各差込爪２４の先部は対応する爪用孔３３を介して押込部材３１内に向けて突出している。なお、各爪用孔３３の上下寸法は押込部材３１が昇降した際の押込部材３１の上下移動を許容できる寸法としてある。
【００４３】
押込部材３１の周壁の周方向の複数箇所（図示例では三箇所）には内側に向けて突出する板状のストッパ部３５を形成している。各ストッパ部３５は押込部材３１の周方向において同様に等間隔で配置した差込爪２４と差込爪２４の中間に位置している。
【００４４】
上記引抜装置２０によりセットテーブル２５上にセットされたダイス１から残滓４を分離するには各装置を以下のように制御する。
【００４５】
まず、押込部材用シリンダ装置３２を駆動して、押込部材３１を各ストッパ部３５の下面が各差込爪２４の下面と同レベルとなる下降位置に配置すると共に、テーブル用シリンダ装置２７を駆動して、残滓付きダイス１′がセットされたセットテーブル２５を、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すようにダイス表面１ａの残滓４が付着していない外周縁部が各ストッパ部３５の下面を押圧する位置まで上昇させる。これにより、ダイス１の外周縁部はセットテーブル２５と各ストッパ部３５とで上下方向に挟持され、また、ダイス表面１ａは各差込爪２４の下面と同レベルに位置する。
【００４６】
次に、各爪用シリンダ装置３０を駆動して、各差込爪２４を押込部材３１内に向けて移動し、これら差込爪２４を各ストッパ部３５よりも押込部材３１の中心側に突出させる。これにより、各差込爪２４の先端部はダイス表面１ａと該ダイス表面１ａに付着した軟化状態にある残滓４との間に差し込まれる。
【００４７】
次に、セットテーブル２５のテーブル用シリンダ装置２７による昇降動作を停止させた状態で、押込部材用シリンダ装置３２を駆動して押込部材３１を下降させ、各ストッパ部３５にてダイス表面１ａの外周縁部を下方に押し込み、ダイス１及セットテーブル２５をばね材２６のばね力に抗して下降させる。つまり、この場合、各差込爪２４にてダイス表面１ａに付着した残滓４が支持された状態でダイス１が下方に移動することとなり、これによりダイス表面１ａに付着した残滓４がダイス表面１ａから分離されると共にこれに連続するダイス孔２内の残滓４がダイス孔２から引き抜かれる。
【００４８】
なお、上記引抜装置２０はテーブル用シリンダ装置２７によりばね材２６を介してセットテーブル２５を昇降させるものであるため、厚みの異なるダイス１にも対応できるものである。
【００４９】
以上説明した残滓分離装置５にあっては、既述のように各装置を自動で制御することにより、ダイス１から残滓４を容易に分離することができ、且つ、半連続方式（タクトバッチ式）により残滓４を短時間で分離することができる。
【００５０】
なお、上記残滓分離装置５は、加熱室６外に引抜装置２０を設け、残滓４を加熱室６外においてダイス１から分離するものとしたが、例えば加熱手段を設けた加熱室６内に引抜装置２０を配設し、残滓４を高温の加熱室６内においてダイス１から分離するものとしても良く、この場合、残滓４が温度低下することがなくダイス１の加熱熱量を一層低減できる。また、上記加熱手段はガスバーナ１３に限らず、燃焼器をはじめ他の手段を用いても良いものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の残滓分離装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】同上の残滓分離装置の側断面図である。
【図３】同上の引抜装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】同上の引抜装置の要部を示す断面図である。
【図５】対象となる残滓付きダイスを示し、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は側断面図である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  ダイス
４  残滓
５  残滓分離装置
【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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