(57)【要約】【課題】バイオ物質を成形する方法およびその装置【解決手段】成形可能なバイオ物質材料のための成形方法は、バイオ物質材料を疎な状態に粉砕すること、ついでこれを押出し、成形することを含む。少なくとも１つのくさび形キャビティが、押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間で形成される。押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間の運動は、異なる速度の運動であり、材料の粒子は、これらの２つの表面間で押し出され、粉砕され、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化され、ついで、くさび形押出しキャビティの小さな末端に押し出され、さらに、成形金型の成形キャビティ内に押し出され、そこで成形される。本発明の成形方法および装置は、化学的結合剤を使用することなしに、成形製品に所定の強度および水耐性を与えることができる。そのような製品を保存し、機能的な状態に保つために便利であり、したがって、製造、運搬および保存のコストが最小化される。
2005532904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能なバイオ物質の成形方法であって、
（１）前記バイオ物質材料を、疎な状態に粉砕し、次に、さらに成形するために、これを成形金型中に押し出し、
（２）押出しヘッドと前記成形金型の押し出し表面との間に、少なくとも１つのくさび形の押出しキャビティを形成し、
（３）前記バイオ物質材料を、前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の異なる速度での相対運動の作用に供し、
（４）前記押出しヘッドと押出し表面との間に押し出されたバイオ物質材料の粒子を粉砕し、ついで前記バイオ物質材料をねじり、引き延ばし、フレーク化し、同時に、くさび形押出しキャビティの小さな末端に抽出し、さらにこれらを成形金型の成形キャビティ内に押し出して成形する
ことを包含する成形方法。
【請求項２】
前記成形可能なバイオ物質材料の水含有率が、押出し状態で、約６％以上であり、最適には、押し出しのために２０％〜５０％である請求項１に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３】
前記くさび形の押出しキャビティは、前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押し出し表面との間で成形され得、前記バイオ物質材料は、前記くさび型押出しキャビティの大きな末端から、押出しキャビティへ入る請求項１に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項４】
前記押出しヘッドの末端表面が、少なくとも１つのスロープ表面を形成し、前記くさび形押出しキャビティが、前記スロープ表面と前記成形金型の押出し表面との間で形成され、前記押出しキャビティが、大きな末端から小さな末端への、押出しヘッドの移動と反対の方向に沿って配置され、前記バイオ物質材料は、粉砕され、ねじられ、前記くさび形押出しキャビティの小さな末端へ押し出されるとともに、前記押出しヘッドが、前記成形金型の押出し表面に相対的に移動するときに、前記成形キャビティ内へ押し出される請求項３に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項５】
前記押出しヘッドの末端表面と、前記成形金型の押出し表面が、それらの間で、３ｍｍ未満の協調クリアランスを持つ請求項４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項６】
前記押出しヘッドの末端表面と、前記成形金型の押出し表面が、それらの間に、協調クリアランスを持たない請求項５に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項７】
前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面の相対運動が、相対滑り運動である請求項３または４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項８】
前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の相対運動の間、前記成形金型が静止している一方で、前記押出しヘッドが、その垂直軸に沿って回転し得る請求項７に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項９】
前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の相対運動が、それらの間での相対平行運動である請求項３または４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１０】
前記相対運動の間、前記押出しヘッドおよび前記成形金型の一方が静止し、他方は、静止状態のものと相対的に平行に移動する請求項９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１１】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の平行運動が、それらの反対方向運動によって引き起こされる請求項９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１２】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の平行運動が、同一の方向での、それらの異なる速度での移動によって引き起こされる請求項９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１３】
前記成形キャビティは、前記成形金型の末端表面に向かって角度をもって配置される請求項３に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１４】
前記成形金型の末端表面に対して角度をもって配置された成形キャビティが、方向性セクションを持つ請求項１３に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１５】
前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面に沿って配置された縦溝である請求項９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１６】
前記押出しヘッドは、回転体から構成され、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と成形金型の押出し表面との間に形成される請求項１に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１７】
前記回転体から構成される前記押出しヘッドは、シリンダである請求項１６に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１８】
前記回転体から構成される前記押出しヘッドは、円錐体である請求項１６に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項１９】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動で形成された複合運動である請求項１６または１７または１８に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２０】
前記押出しヘッドと前記成形金型の１つが静止しており、他方が、静止したものに対して相対的に移動する請求項１６または１７または１８に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２１】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転の方向が、成形金型の直線運動の方向と反対である請求項１９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２２】
前記相対運動は、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動と同一の方向での、異なる速度での運動である請求項２１に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２３】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転の直線速度が、前記成形金型の直線運動速度より大きい請求項２２に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２４】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転の軸として成形金型を相対的に用いる押出しヘッドの回転から構成される請求項１６または１７または１８に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２５】
前記押出しヘッドと前記成形金型の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転の軸としての前記成形金型に対する前記押出しヘッドの回転から構成される請求項２４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２６】
前記押出しヘッドの前記成形金型に対する相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の軸まわりの回転から構成される請求項２４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２７】
前記押出しヘッドおよび前記成形金型の運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転との間で反対方向にある請求項２５に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２８】
前記相対運動は、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と回転軸として成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転との間での同一の方向における異なる速度での運動である請求項２５に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項２９】
前記押出しヘッドの軸周りの回転の直線速度が、回転軸として前記成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転速度より大きい請求項２８に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３０】
前記成形金型の押出し表面が平面であり、前記くさび型押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記材料が、くさび型押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項１９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３１】
前記成形金型の前記押出し表面は、円弧であり、該押出し円弧表面の曲率半径が、前記押出しヘッドの回転半径よりも大きく、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料が、くさび形押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項２４に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３２】
前記くさび形押出しキャビティの大きな末端が、上方を向く開口を有し、前記バイオ物質材料が、前記押出しキャビティ内に押し出され、重力と、前記押出しヘッドと前記押出し表面との間に発生する摩擦とによって小さな末端へ移動する請求項３０または３１に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３３】
前記成形金型の成形キャビティが、前記押出し金型の押出し表面に対して角度をもって配置される請求項１６または１７または１８に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３４】
前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって配置される成形キャビティに対して方向性セクションが設定される請求項３３に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３５】
前記成形金型の前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面上で、多数の縦溝上に分布する請求項１６から１８のいずれか１項に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３６】
前記成形製品は、風乾または炉乾燥され得る請求項１ないし３５のいずれか１項に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項３７】
成形可能なバイオ物質材料のための成形装置であって、
（１）パワーによって駆動される少なくとも１つの押出しヘッドと、
（２）押出し表面と成形キャビティを持つ成形金型と、
（３）少なくとも前記押出し表面と成形金型の押出し表面との間に形成され、大きな末端と小さな末端を持つくさび形押出しキャビティと、
（４）前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の相対的な運動の作用によって粉砕され、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化され、そして成形金型の成形キャビティ内で成形されるように、前記バイオ物質材料の粒子が前記押出しキャビティ内へ入るところの材料入口であって、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端に設けられた材料入り口と、
を備える成形装置。
【請求項３８】
前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料は、前記大きな末端から前記押出しキャビティへ入る請求項３７に記載の成形装置。
【請求項３９】
前記押出しヘッドの末端表面上に少なくとも１つのスロープ表面が形成され、前記くさび形押出しキャビティが、該スロープ表面および前記成形金型の押出し表面によって形成され、前記押出しキャビティが、前記押出しヘッドの大きな末端から小さな末端への運動と反対の方向に沿って配置され、前記材料は、前記押出しヘッドが成形金型の押出し表面に対して相対的に移動するとき、粉砕され、ねじられ、同時に、前記押出しキャビティの小さな末端に押し出され、次に前記成形キャビティ内に押し出される請求項３８に記載の成形装置。
【請求項４０】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、２つ以上であり得、最適には、均一に分布している請求項３９に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４１】
前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押出し表面との間の協調クリアランスが、３ｍｍ未満である請求項３９に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４２】
前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押出し表面との間に協調クリアランスがない請求項４１に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４３】
前記押出しヘッドの末端表面と成形金型の押出し表面との間の相対的運動が、相対滑り運動であり得る請求項３９または４０に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４４】
前記相対運動が、押出しヘッドの軸まわり回転、および前記成形金型の静止状態を含む請求項４３に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４５】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、その回転の軸をもって環状に分布し得る請求項４０または４４に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４６】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、相対的に平行であり得る請求項３９に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４７】
前記押出しヘッドおよび前記成形金型に関して、これらの１つが静止しており、他方が、前記静止したものに対して平行に運動する請求項４６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４８】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対的に平行な運動が、それらの間の反対方向運動である請求項４６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項４９】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対的に平行な運動が、同一方向における異なる速度での運動である請求項４６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５０】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、その運動の方向にしたがって垂直に分布し得る請求項４６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５１】
前記成形キャビティの末端表面が、前記成形金型に対して角度をもって設定される請求項３９に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５２】
前記押出しキャビティ内に、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって配置される配向セクションが設定され得る請求項５１に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５３】
前記成形キャビティの配向セクションの大きな末端の高さが、１０ｍｍ以下である請求項５１に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５４】
前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面に沿って分布する複数の縦溝からなり得る請求項３９または４６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５５】
前記押出しヘッドは、回転体から構成され得、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成される請求項３７に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５６】
前記押出しヘッドから構成される回転体が、シリンダであり得る請求項５５に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５７】
前記押出しヘッドから構成される回転体が、円錐体であり得る請求項５５に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５８】
前記成形金型の押出し表面が、平面として設定され、前記くさび型押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記材料が、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端から前記押出しキャビティに入る請求項５５に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項５９】
前記成形金型の押出し表面が、円弧の形状を有し、該押出し円弧表面の曲率半径が、前記押出しヘッドの回転半径よりも大きく、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料は、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項５５に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６０】
前記くさび型押出しキャビティの大きな末端が、上方を向く開口を有し、前記バイオ物質材料が、前記押出しキャビティ内に押し出され、ついで重力と、押出しヘッドと押出し表面との間に生じる摩擦によって、小さな末端へ移動する請求項５８または５９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項６１】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動を含む複合的な運動である請求項５５、５６または５７に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６２】
前記押出しヘッドおよび成形金型に関して、一方が静止しており、他方が、静止したものに対して、相対的な運動を持つ請求項５５、５６または５７に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６３】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の方向が、前記成形金型の直線運動方向と反対である請求項６１に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６４】
前記相対運動は、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と成形金型の直線運動との間の同一の方向における異なる速度の運動である請求項６１に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６５】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の直線速度が、前記成形金型の直線運動速度より大きい請求項６４に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６６】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、押前記出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として前記成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転運動を含む複合運動である請求項５５、５６または５７に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６７】
前記押出しヘッドと成形金型との間の相対運動が、押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として前記成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動を含む複合運動である請求項６６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６８】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、成形金型の軸まわりの回転を含む複合運動である請求項６６に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項６９】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の方向が、回転軸として成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動の方向と反対である請求項６７または６８に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７０】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転と回転軸として成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動とが、同一の方向における異なる速度の運動である請求項６７または６８に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７１】
前記押出しヘッド軸まわり回転の直線速度が、前記成形金型に対する前記押出しヘッドの回転速度より大きい請求項７０に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７２】
前記成形金型の成形キャビティが、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって設定され得る請求項５５から７１のいずれか１項に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７３】
前記成形キャビティ上に、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって設定される配向セクションが設定され得る請求項７２に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７４】
前記大きな末端の高さが、前記成形キャビティの前記配向セクションにおいて、１０ｍｍ以下である請求項７３に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【請求項７５】
前記成形金型の成形キャビティが、前記成形金型の押出し表面上の複数の縦溝間に分布され得る請求項５５ないし７２のいずれか１項に記載の成形可能なバイオ物質材料のための成形装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の分野
本発明は、疎なバイオ物質材料を成形する方法に関する。本発明は、成形された製品が十分な結合強度を持ちながら、疎なバイオ物質材料を、化学結合剤を用いることなしに、種々の要求される形状に成形する能力を持つ。
【０００２】
発明の背景
本発明の成形可能なバイオ物質材料は、木材の加工中に生じる固体廃棄物、農作物のわら、牧草植物および低木を含む原料からできており、これらは、疎なスポンジ状態となるよう処理され、所望の形状の有用な材料に成形される。バイオ物質のこれらの原料は、天然植物からの廃棄物からなり、したがって、その低コスト、再生可能および豊富な供給源によって特徴づけられる。
【０００３】
現在、これらのバイオ物質材料の利用には、主に、以下の領域が含まれる。
【０００４】
１．疎な物質を、家具作製および装飾プロジェクトのために、繊維板、シェービングボードのような人工的板または他の成形材料に成形する。これらの種類の人工的な板を作製するための伝統的な製作技術には、大量の化学的結合剤を加え、混合すること、および材料浸漬して疎な材料とし、ついで、熱および圧力下で成形することが含まれる。したがって、そのような人工的な板の作製、保存および使用の間、多量の遊離ホルムアルデヒドが放出され、環境の汚染の原因となる。
【０００５】
２．疎なバイオ物質材料を、化石燃料の代替燃料材料として使用するために、棒またはペレットの形に成形する。これらの燃焼放出は、二酸化硫黄および酸化窒素のような有害ガスを持たない。したがって、これは、化石燃料に対する最適な代替燃焼材料である。しかしながら、成形されていない疎なバイオ物質材料は、運搬および保存のために、非常にかさばり、したがって、そのような材料を使用するコストは非常に高い。したがって、そのようなバイオ物質材料を成形するか、またはコンパクトにする必要があり、本質的にその容量を減少させ、単位容量あたりの燃焼効率を改善する必要がある。この方法で、このような疎なバイオ物質材料が実際の価値を持ちうる。
【０００６】
しかしながら、バイオ物質燃焼材料として、その本来の放出特性を維持することが非常に重要であり、すなわち、そのような疎なバイオ物質材料を成形することが非常に困難にはなるが、化学的結合剤および浸漬材料を、その中に加えるべきではない。これに関して、世界各国の科学者たちが、多大な研究を重ねて、そのようなバイオ物質材料の基本的な形成または成形原理を見いだした。現在、広く認められているそのようなバイオ物質材料の成形原理としては、セルロースおよびセミセルロースに加えて、植物細胞は、また、香料族の性質を持つ巨大分子化合物であり、そのモノ構造が、ステレオフェニルアルキルであるところのリグニンを含むことである。リグニンは、非結晶であり、ほとんどの分離リグニンは、決まった溶融点を持たないが、軟化点を持つ。温度が７０〜１１０℃の範囲内にあるとき、結合力が増加する。リグニンは、温度が２００〜３００℃であるときに、軟化し、液化する。ある圧力をこの時点で加えて、フィブリンを近くにもたらし、隣接粒子を一緒に結合させると、固体になり、要求通り成形される。これが、結合剤なしでバイオ物質材料を成形する方法である。
【０００７】
上述した原理に基づき、バイオ物質材料を成形するための条件は、リグニンの軟化および液化の特性に依存する。まず、バイオ物質のタイプ、粒子サイズおよび水含量に関していくつかの要求が存在する。通常、バイオ物質材料の粒子サイズは、１０ｍｍ以下であるべきであり、水含量は、１０％以下であるべきである。しかしながら、バイオ物質の水含量は通常２０〜４０％にあり、したがって、成形前に、材料を乾燥させる必要がある。原料バイオ物質材料に関する上記の要求に鑑み、そのようなバイオ物質の従来の成形方法は、原料バイオ物質材料→粉砕→乾燥→押出し→パッキングである。
【０００８】
押出し工程が上述した成形方法に関する固化技術の鍵であることが、よく知られている。押出し工程の間、もっとも重要な因子は、圧力と温度である。リグニンは、ある温度および圧力なしでは、軟化および溶融し、粒子を互いに結合することはないであろう。
【０００９】
多大な参照調査によって、スクリュー成形機が、移送および押出しのためのもっとも一般的な型であり、材料は、より高い加熱温度にある金型内に連続的に押し出され、成形されることが証明されている。通常、設定加熱温度は、リグニン軟化および液化のために必要な温度、すなわち２４０〜２６０℃を満たすべきである。ついで、材料を冷却し、固化する。この工程は、バイオ物質中のリグニンを、溶融されたままにし、このことはセルロースおよびセミセルロース間の結合に有利である。しかしながら、金型内での高温加熱工程の間、バイオ物質材料が高い水含量を有する場合、加熱工程から生じる蒸気を順調に排出することができないと、製品の表面にひびが入り、もっとも悪い場合には、爆裂さえする。したがって、この工程は、バイオ物質を粉砕した後で、粒子を押出しのために成形機に送ることができる前に、乾燥を実施しなければならないことを要求する。押出し工程の間、電気加熱系を使用して、リグニンがバイオ物質から強制的にだされ、結合を補助することとなる高温を作り出す。
【００１０】
長期間にわたる適用により、上述した伝統的な工程が、以下のような克服出来ない欠陥を持つことが実証されている。
【００１１】
Ｉ．以下の理由による高エネルギー消費
（１）バイオ物質材料を、水含量を１０％以下に減少させるために、成形前に乾燥させなければならない。工業的大規模生産で使用する場合、多くのエネルギーを消費する必要がある。
【００１２】
（２）バイオ物質材料を、その水含量が１０％以下に低下するまで、乾燥させるとき、押出し工程の間に、摩擦が大きく増加する可能性があり、このことは、単位あたりより高いエネルギー消費を引き起こす。
【００１３】
（３）固化工程の間、材料を加熱する必要があり、これまたは大きなエネルギー消費を必要とする。
【００１４】
バイオ物質成形方法が、今まで一般化不可能である理由が、高いエネルギー消費、したがって、高い生産コストの結果であることが、実施によって証明されている。
【００１５】
ＩＩ．バイオ物質成形のための現存の方法は強力なエネルギーによるサポートを必要とするので、生産は、高電圧パワー下、および原料バイオ物質材料を、固定生産部位へ輸送することを必要とする集中的な生産モードで適用しなければならない。疎なバイオ物質の回収および輸送のための範囲は非常に大きく、したがって、バイオ物質の輸送および貯蔵のためのコストは非常に高い。これが、バイオ物質成形の高コストの他の重要な理由である。
【００１６】
ＩＩＩ．上述した方法によって製造された製品は、高い脆弱性および低い耐水性という欠点を持ち、その結合強度は、濡れたときに、非常に減少し、これが粉砕を簡単にすることが、実施によって立証されている。たとえば、水中においた場合、上述した方法によって製造したバイオ物質燃焼製品は、２〜３分間で粉末になりうる。したがって、このような製品のための保存の条件は、非常に厳しい。そのような欠点の原因は非常に明確なものではないけれども、上記成形方法は溶融状態でのリグニンの高い粘度性特性に依存しているものと、本発明者によって考えられている。リグニンは、溶融されているときに高い粘度を持つが、冷却後に、高い脆弱性と低い耐水性を示す。したがって、リグニンは、フィブリンを結合させるための主要な結合剤として使用する場合に、製品の低い耐水性を引き起こしうる。これはまた、上述した方法を用いて、結合剤なしで、繊維板およびシェービングボードのような人工的な板を作製することがほとんど不可能である理由でもある。
【００１７】
ＩＶ．現在、ほとんどの成形処理方法には、スクリュー押出しまたは油圧プレスが含まれる。これらの方法の特徴は、材料に正圧で連続的な圧力を適用することであり、かくして材料が成形される。何人かの中国の科学者が、圧縮と成形中の粒子変形および結合形成を研究してきた。成形工程中のミクロ的組み合わせのモデルが確立され、研究によって、成形工程の間に、圧力が最初低いときに、粒子の一部が連続的に粒子の隙間に入り、粒子間の相対的な位置が連続的に更新されることが示された。大きな隙間の全てが粒子が入ることによって占有された後、さらに増加した圧力下で、隙間周辺を満たすための唯一の方法は、粒子それ自身の変形に依拠することである。この時点で、粒子は、最大主要応力の方向と直交する平面内で引き延ばされる。また、粒子は、隣接する２つの粒子が物理的に互いに接触するような点まで粒子が引き延ばされたときに、さらなる圧力の下で、互いに結合する。
【００１８】
前述した方法により製造された製品は低い結合強度を持つことが、実施よって証明されている。バイオ物質材料の力伝導に関する多数の研究の後、本発明者らは、疎なバイオ物質材料の力伝導が貧弱であることを見いだした。したがって、全ての大きな隙間が、粒子が入ることによって占有された後、粒子それ自身の変形は、圧力を増加させたとしても、小さく、十分に粒子を引き延ばすことは難しい。このことが、理想的な結合状態を達成することが困難であり、したがって重要な鍵であるが、既存の成形法に関して見落とされる技術である理由である。
【００１９】
Ｖ．通常、バイオ物質製品の成形のために、スクリュー押出し成形機械が使用される。これは、構造的に複雑であり、生産効率は低い。とりわけ、バイオ物質の水含量が１０％以下まで落ちた場合に、高温および乾燥摩擦条件で、スクリューの腐食が深刻である。スクリューの平均操作期間は、わずか約６０〜８０時間である。
【００２０】
まとめると、汚染を引き起こすことなしに、バイオ物質ペレットを効果的に利用するために、以下の重要な問題が解決されなければならない。
【００２１】
（１）成形製品は、必要な結合強度および水耐性を持たなければならない。（２）生産コストは、非常に低くあるべきである。（３）成形バイオ物質製品の製造および利用中の環境汚染を低下させるために、成形製品に対する化学品の添加は、大きく減少されるべきである。
【００２２】
発明の概要
本発明の１つの目的は、その製品が、化学結合剤を使用することなく、利用のために通常の状態を保ち、保存が簡単であるように、一定の結合強度および水耐性を持つところの、バイオ物質材料のための成形方法を提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、製品製造、輸送および保存に関するコストを最小化し得るバイオ物質材料のための成形方法を提供することである。
【００２４】
本発明で提供される成形方法は、疎な粒子に粉砕し、ついで要求される形状に押し出されるところの成形可能なバイオ物質材料のための成形方法の１つのタイプである。この系で、少なくとも１つのくさび形押出しキャビティが、押出しヘッドと成形金型との間に形成される。異なる速度によって、押出しヘッドと成形金型との間の相対運動が起こり、内部の粒子が粉砕され、ねじられ、引き延ばされる。ついで粒子を、同時に押出しキャビティの小さな末端に押出し、最終的に、成形金型中の成形キャビティ内に押し出して成形する。
【００２５】
本発明は、少なくとも１つの押出しヘッドと、パワーによって駆動される成形金型を含む成形可能なバイオ物質材料のための成形装置であり、その特徴は、押出しヘッドと成形金型との間に、少なくとも１つのくさび形押出しキャビティが存在することであり、くさび形押出しキャビティの大きな末端は、バイオ物質材料のための入り口を持つ。バイオ物質の粒子は、くさび形押出しキャビティ内に入り、押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間の相対運動の作用によって、粉砕され、ねじられ、引き延ばされる。そして粒子は、フレーク形状になった後に、成形金型内の成形キャビティに入る。
【００２６】
本発明の成形方法の主な特徴は、以下の側面を含む。
【００２７】
Ａ．本発明の方法のための供給原料として使用されるバイオ物質材料の水含量は、１６％を超えるべきであり、２０〜５０％の水含量が通常好ましい。２０〜５０％は実際、バイオ物質の通常の水含量である。この場合、バイオ物質の乾燥が、処理の前には必要なくなり、乾燥のためのエネルギーが削減される。高い水含量は、変形を容易にするために、粒子を軟化させ得る。したがって、同じ押出し条件下で、結果的に粒子の変形が増加し、これによりまた、押出し圧力およびエネルギー消費が非常に減少し得る。
【００２８】
Ｂ．本発明は、通常の温度で、バイオ物質材料を押出し、成形するものであり、これは、成形工程の間に、加熱のための高温が必要ないことを意味する。したがって、バイオ物質材料を加熱するためのエネルギーが削減できる。もっとも重要なことは、この方法が、押出し圧力および剪断力、並びにバイオ物質材料が押出し条件下にあるときの粒子間の摩擦のみを使用し、これは、リグニンを軟化させるために、温度を７０〜１００℃まで増加させる。軟化リグニンは、一定の結合力を持つが、７０〜１００℃の温度では溶融しない。したがって、本方法によって製造された製品は、より良好な可塑性と耐水性を持つ。本発明者らの多くの試験を通して、本方法によって製造された製品が、４０時間以上水に浸した後でさえも、その元の形状を保つことが可能であり、乾燥させた後も、本来の適用機能を保持することが証明されている。他の既存の方法によって製造された製品に関しては、製品は、１０分間水に浸した時に、粉末の状態にある。
【００２９】
Ｃ．本発明の方法の押出しおよび成形工程中において、材料が押出し金型に入る前に、剪断力が材料に適用される。ついで、押出しキャビティ内の粒子は、剪断力の作用によって、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。フレーク状材料は、折り畳み状態で、成形金型に入り、さらに押し出され、その間、押出しキャビティの容量は小さくなっていく。この工程の間、層間の密度が大きくなるだけではなく、フレーク状粒子が、正の押出し力の作用によって変形する。変形後、粒子の一部が、フレーク状粒子間のギャップに入り、互いにかみ合い、本発明方法によって提案された製品の特別の構造モデルを形成し、他の既存の方法によって製造された製品よりも、より良好な機械的特徴を形成する。本発明の方法によって製造された製品は、より大きな半径方向および軸方向引張り強度という特別な機械的特徴を持ち、したがって、この製品は、よりよい結合強度を持つ。何人かの中国人科学者が、このことは半径方法粒子と軸方向粒子間の結合の差のためであるとして、この機械的特徴に関する説明を与えた。半径方向において、粒子は、互いに結合するようにかみ合う。かかる結合を破壊するためには、結合位置で粒子を分離するため、または粒子自体を破壊するためのいずれかのためにより大きな作用力が必要である。軸方向において、粒子は、互いに接合して結合するだけでなく、互いに結合するようにかみ合う。
【００３０】
本発明の方法は、バイオ物質材料に関する変形則を変更することによって、まず変形のために引き延ばし、ついで成形のために押し出すことによって、バイオ物質材料についての貧弱な力伝達の問題を効果的に解決した。本発明によって製造された成形製品は、優れた結合強度を持つことが、実験によって証明されている。したがって、化学的結合剤の使用を最小限に抑えることができる。そして、製品は、結合剤なしで、家具製作のためにさえ使用することができる。
【００３１】
Ｄ．本発明では、多大な加熱は必要ないので、成形装置（ペレタイザー）に大きなパワーサポートは必要ない。この場合、必要であれば、本発明は、トラックエンジンのパワーまたは他の運搬装置を使用しながら、トラックによって運ばれる移動式装置として設計可能である。したがって、本発明の方法は、現場でも使用可能であり、バイオ物質材料を中央生産場所に輸送することを不必要とする。この方法を適用することによって、輸送コストおよび製造コストが非常に減少し、低コストで、バイオ物質材料を利用することを実際的なものにする。
【００３２】
本発明の方法によって製造されたバイオ物質燃焼材料は、低い輸送および製造コスト、地方で製造し、売る可能性、および汚染のない燃焼放出のために、化石燃料エネルギーの可能性ある代替物である。
【００３３】
疎なバイオ物質材料からつくられた製品が、以下の利点を持つことが、多くの試験によって証明されている。１）製品は、化学結合剤を用いることなく、より強い結合強度を持ち、したがって環境汚染を完全に避ける。２）製品は、水分吸収が非常に減少しており、非常に良好な耐水性を持ち、このことにより、湿潤環境中での使用または保存に好適である。３）製品の生産コストが非常に削減され、このことによって、バイオ物質材料のための利用が一般的になる。
【００３４】
発明の詳細な説明
本発明は、可塑性バイオ物質のための成形方法を提供し、本発明の供給原料は、植物、木材処理廃物、農作物のわら、牧草植物および低木を含む、原料からこれらを疎な可塑性状態に粉砕することによって作られるバイオ物質材料である。バイオ物質の成形の理論および実施の両方において、バイオ物質の粉砕された粒子サイズが小さければ小さいほど、成形処理がより効果的であることが証明されている。したがって、本発明の成形方法では、バイオ物質の必要とされるサイズは、既存の技術のものと同様であり、通常、バイオ物質の粉砕されたサイズ分布は、１０ｍｍ以下であるべきであり、２〜４ｍｍの粉砕サイズが、より効果的な成形のために好ましい。
【００３５】
さらに、本発明の方法において、粉砕したバイオ物質材料を、バイオ物質材料の水含量に関する厳格な要求なしに、直接製品を成形するために押出し可能である。通常、乾燥処理なしでの、バイオ物質の水含量は、１６％〜５０％である。６％〜５０％の範囲の水含量が、本発明の方法を用いた場合に、成形に影響を与えないであろうことが、本発明者らの実験によって証明されている。したがって、成形工程の前に、バイオ物質材料の乾燥処理は必要ない。そこで、バイオ物質を直接処理することができ、これにより、乾燥処理に関する多量のエネルギーが削減される。バイオ物質の粒子が軟化し、成形処理中に水含量が増加するので変形が簡単であること、また、粒子変形を増強させることができ、同じ押出し条件下で押出し圧を非常に減少させ得ることも、本発明者らの実験によって証明されている。したがって、エネルギー消費は、非常に減少する。
【００３６】
本発明は、主に、バイオ物質材料に関する成形方法の改善のためのものであり、押出しヘッドと成形金型との間に、少なくとも１つのくさび形押出しキャビティを形成することである。押出しヘッドと成形金型間の押出し表面が、異なる速度による相対運動を行わせ、そこで、押し出されたバイオ物質粒子が、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。同時に、粒子は、くさび形押出しキャビティの小さな末端内に押し出され、最終的に成形金型キャビティ内で成形される。
【００３７】
本発明のもっとも重要な成形特徴は、押出しおよび成形が、通常の温度で実施されること、言い換えれば、加熱のために高温を使用することなく、また加熱のためのエネルギー消費が削減できることである。本方法の他の重要な特徴は、バイオ物質材料が押出し条件下にあるときに、押出し圧、剪断力および粒子間の摩擦の作用のみが本方法で使用されることである。これにより、リグニンを軟化させるために、温度が７０〜１００℃まで増加してリグニンを軟化させ、これにより軟化リグニンは所定の結合力を持つようになるが、溶融はしない。したがって、本方法を用いることによって、製品は、よりよい可塑性および水耐性を持つ。本方法によって製造された製品は、４０時間以上水中で浸された後でさえも、元の形状を維持し得ることが、多くの試験を通して、本発明者らによって証明されている。また、製品は、乾燥した後でさえも、本来の適用機能を保持する。他の既存の方法から製造された製品については、その製品は、１０分間水中にあった後、粉末の状態にある。
【００３８】
本発明の機構は、本発明方法の押出しおよび成形工程の間、成形金型内に置く前に、材料は、押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間に形成されるくさび形押出しキャビティ内に押し出されるというものである。押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間の相対運動が起こるときに、剪断力が、押出しヘッドと成形金型の押出し表面の相対運動と共に、くさび形押出しキャビティ中に押し出された材料に適用される。ついで、押出しキャビティ内の粒子が、剪断力によって、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。押出しキャビティ内での相対運動を伴う２つの表面に沿って、粒子が押し出され、押出しキャビティの小さな末端に押され、押出しキャビティの容量が減少しながら、連続してねじられ、引き延ばされ、押し出される。最後に、材料が、フレーク状になり、折り畳み状態でさらに押し出されるように層状で成形金型に入る。層間の密度は、さらに押し出した後に増加し、既存の成形方法のものと同様の構造モデルを形成する。成形金型に入った後、フレーク状粒子は、正の押出し力によって変形し、変形した粒子の一部が、フレーク状粒子間のギャップに入り、互いにかみ合う。これにより、本発明によって作られる製品の特別の構造モデルが形成される。そのような製品は、他の既存の方法によって製造される製品よりも、より大きな引張り強度と、より良好な機械的特徴を持つ。何人かの中国人科学者らによって与えられたこれらの機械的特徴の説明は、それが、半径方向粒子と軸方向粒子間で形成される結合の違いによるものであることが示された。半径方向にいて、粒子は、互いに結合するようにかみ合い、その結合を破壊するためには、粒子を結合部位から分離するため、または粒子それ自体を破壊するためのいずれかのためにより大きな作用力が必要である。軸方向において、粒子は、互いに結合するために接合するだけではなく、互いに結合するためにかみ合う。
【００３９】
本発明の方法は、バイオ物質材料成形に関する変形則を変更することによって、バイオ物質材料に関する貧弱な力伝達の問題を効果的に解決し、そこでは、材料は、変形のためにまず引き延ばされ、ついで成形のために押し出される。本方法によって製造された成形製品は、優れた結合力を持ち、これによって、化学的結合剤の使用を最小限に抑制し、または結合剤を用いることなく、家具作製および装飾板におけるそのような製品の使用を可能にさえすることが、実験によって証明されている。
【００４０】
以下は、実施の例であり、本発明の効果を詳細に例示し得るものである。
【００４１】
実施例１
本実施例に使用した方法は、バイオ物質燃焼材料の成形処理に好適である。成形工程の前に、成形工程のために使用されるバイオ物質材料は、疎な状態であるべきであり、したがって、農作物のわらや低木のように、原料バイオ物質材料が疎な状態にない場合、これを疎な状態に粉砕すべきである。しかしながら、のこぎり屑のような疎な状態にある原料バイオ物質材料に関しては、材料の粒子サイズが、粉砕するべきかどうかを決定する。
【００４２】
本実施例では、疎なバイオ物質材料を、くさび形押出しキャビティに直接送り、押出し、成形することができる。くさび形押出しキャビティは、押出しヘッドと成形金型の押出し表面との間に形成される。本実施例において、上述したくさび形押出しキャビティは、押出しヘッドの末端表面と成形金型との間に形成することができ、押し出された材料は、押出しキャビティの大きな末端から押出しキャビティ内に入る。
【００４３】
本実施例における成形方法を用いることによって、図１で示したような成形機構が適用可能である。図１は、押出しヘッドが円柱形態にあることを示している。押出しヘッド１は、末端表面１１を持ち、これは、少なくとも１つの環状スロープ表面１２を形成する。本発明の成形金型２は、平面状押出し表面２１を持つ。押出しヘッド１の末端表面１１は、この成形金型２の末端表面２１に相対して配置され、押出しヘッド１の環状スロープ表面１２と成形金型２の押出し表面２１との間に、くさび形押出しキャビティ３を形成する。押出しヘッド１のスロープ表面１２の高い末端には、半径方向開口が存在し、これが材料の入り口１３を形成し、バイオ物質は、入り口１３から、くさび形押出しキャビティ３に入り、押し出される。
【００４４】
押出しヘッド１の末端表面１１と押出し金型２の押出し表面２１の協調クリアランスは、約３ｍｍ未満であるが、クリアランスのない協調が最適である。くさび形押出しキャビティ３の小さな末端の半径方向高さは、より大きな押出し力を形成するように、３ｍｍ未満であるべきである。
【００４５】
このくさび形押出しキャビティ３は、小さな末端から大きな末端への押出しヘッドの移動方法に沿って配置される。押出しヘッド１が、成形金型２の押出し表面２１に対して移動するときに、その移動の間、剪断力が、押出しキャビティ３に入るバイオ物質材料に適用され、ついで、この剪断力の作用によって、材料がねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。さらに、押出しキャビティ３中の材料の摩擦によって、剪断力による熱が発生し、これによって、温度が、７０〜１１０℃まで上昇する。同時に、７０〜１１０℃の温度にて、材料は、押し出されるべき押出しヘッドと共に移動し、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端まで押し出され、ついで成形金型２の成形キャビティ２２内に入る。
【００４６】
本実施例に関する押出し機構の押出しヘッドは、シリンダであり得る。成形金型２は、環状押出し末端表面２１を持ち、押出し末端表面２１と角度をもって配置される成形キャビティ２２が存在する。方向性セクション２３は、押出しキャビティ３のために配置することができ、成形金型の押出し表面と角度を持って配置される。バイオ物質燃焼材料の処理のために、成形キャビティ２２のキャビティ体はシリンダであり得、押出し表面２１に沿って、成形金型２に配置される。こうして、それぞれの成形作用により、多重棍棒状燃焼材料を製造することができる。押出しキャビティ３中の材料が、剪断力の作用によって、連続的に押出しキャビティ２２内に入り、棍棒状態に成形される。後者の材料を入れる押出し操作下で、成形キャビティ２２へ入る先の材料が、連続的に押し出され、より密になる。この時点で、押出しキャビティ内で、粉砕され、ねじられ、フレーク化されたバイオ物質粒子の一部が変形される。変形後、それらは、フレーク化された粒子の他の部分のギャップ内に入って、さらに互いにかみ合う。結果として、本発明に基づいて、特別の構造モデルおよび機械的特徴が、成形された製品に与えられ、これは既存の技術に基づいたものより良好である。最後に、成形製品が、成形キャビティの出口端から押し出される。
【００４７】
本実施例における押出し機構は、押出し装置の内部キャビティ内に配置され、これはシリンダ状内部キャビティであり、押出しヘッド１は、パワードライブによって駆動され、その垂直軸に沿って回転する。成形金型は、静止設計であり、相対滑り運動モードが、末端表面１１、スロープ表面１２と成形金型２の押出し表面２１との間で生じ、これが押出しヘッド１と成形金型２の押出し表面２１との間の異なる速度による相対運動を形成する。異なる速度の運動による平面の滑りの過程の間、これらの２つの表面間に押し出されたバイオ物質粒子は、粉砕され、ねじられ、フレーク化される。このことが起こるので、運動の方向は、バイオ物質材料を、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端内に押し出されるように強制し、最終的にフレーク状の粒子が、成形金型の成形キャビティ２２内に押し出される。
【００４８】
本実施例において、押出しヘッド１の末端表面１と成形金型２の押出し表面２１との間の協調に関して、クリアランスがない場合、粉砕され、ねじられ、フレーク化された押出しキャビティ内のバイオ物質材料は、不連続的に（連続的ではなく）成形キャビティ２２内へ入り、したがって、折り畳み状態での層形成フレーク状材料が、成形金型２２内に押し出される。この押出し方法は、疎なバイオ物質材料についての貧弱な力伝導性という問題を克服することに都合が良く、バイオ物質材料の、より適切な構造モデルを持つ成形製品を作り出す。
【００４９】
実施例２
本実施例における成形方法、成形原理および成形機構は、実施例１のものと同様であり、したがって不必要な詳細は、記述しない。
【００５０】
図２および図３に示すたように、本実施例と実施例１の違いは、押出しヘッド１の末端表面１１において、環状スローピング表面１２が２つ以上存在することである。この環状スロープ表面１２と成形金型２の押出し平面表面２１が、くさび形押出しキャビティ３を形成し、その数は２以上である。これらのくさび形押出しキャビティ３は、互いに連結するために、大きい末端から小さい末端に配置される。
【００５１】
本実施例の運動モードは、実施例１で採用したものと同様であり、すなわち、押出しヘッドは、パワードライブによって駆動可能であり、垂直軸に沿って回転する。その回転方向は、小さな末端から大きな末端への同じ方向で、押出しキャビティ３に沿っており、押出しキャビティ３中のバイオ物質材料を、押出しキャビティの小さな末端へ移動させる傾向にある。押出し金型は、静止設計であり得、相対的滑り運動モードが、末端表面１１、スロープ表面１２および成形金型２の押出し表面２１間で起こり、押出しヘッド１と成形金型２の押出し表面２１との間での速度が異なることにより、相対運動が形成される。
【００５２】
本発明の成形方法および成形機構はまた、バイオ物質材料の成形処理に好適である。本実施例が、多重くさび形押出しキャビティ３を使用するため、処理効率が改善されうる。
【００５３】
実施例３
本実施例における成形方法、成形原理および成形機構は、実施例１および２のものと同様であり、したがって不必要な詳細は省略する。
【００５４】
図４に示すように、本実施例と実施例２の違いは、本実施例の成形金型に対する押出しヘッド１の運動モードが、成形金型がパワードライブによって駆動可能であり、垂直軸に沿って回転する点で異なるというものである。回転方向は、押出しキャビティに沿って小さな末端から大きな末端へのものであり、これは、押出しキャビティ３中のバイオ物質材料を、押出しキャビティの小さな末端方向へ移動させる傾向にある。押出しヘッド１は、静止設計であり得、末端表面１１、押出し表面２１のスロープ表面および成形金型２間で、相対滑り運動モードを引き起こす。これによって、押出しヘッド１と成形金型２の押出し表面２１との間の速度の違いによって、相対運動が形成される。
【００５５】
図５に示すように、本実施例において、成形金型に対する押出しヘッド１の運動モードは、以下のようであり得る。パワードライブが、小さい末端から大きい末端への同一の方向で、押出しヘッド１と成形金型２の両方を回転させている。しかしながら、回転速度は、Ｎextruding≠Ｎmoldingと異なり、これにより、異なる速度による相対運動が形成される。成形効果は、Ｎextruding＞Ｎmoldingのときより良好である。
【００５６】
本実施例において、成形金型に対する押出しヘッド１の運動モードはまた、以下のようであり得る。パワードライブが、押出しヘッド１と成形金型２の両方を回転させている。押出しヘッドの回転方向は、小さい末端から大きい末端へのものであるが、成形金型２の回転方向は、押出しヘッド１のものと反対であり得る。この相対運動モードでは、両方の回転速度は、同一であるか、または異なることが可能である。
【００５７】
実施例４
成形原理および成形機構の構造原理が図６に示されている。本実施例における押出しヘッド４は、板の形態である。押出しヘッド４は、板形状の末端表面４１を持ち、これは少なくとも１つのほぼ直線のスロープ表面４２を形成する。本実施例において、成形金型５は、平面状押出し表面５１を持つ。押出しヘッド４の末端表面４１の配置は、成形金型５の末端表面５１に相対し、これにより、押出しヘッド４のほぼ直線のスロープ表面４２と成形金型５の押出し表面５１との間に、くさび形押出しキャビティ３が形成され得る。この押出しキャビティ３の大きな末端は、小さな末端より高い。大きな末端は、直接材料入り口３１に直接接続され、疎な物質が、入り口３１から、くさび形押出しキャビティ３内に入り得る。
【００５８】
押出しヘッド４の末端表面４１と成形金型５の押出し表面５１との間の協調クリアランスは、３ｍｍ未満である。最適な協調クリアランスは、クリアランスなしであり、これによりくさび形押出しキャビティ３についての小さな末端の半径方向の高さを、より大きな押出し力を形成するように、３ｍｍ未満にされる。
【００５９】
この押出しヘッド４の配置は、その運動の方向に沿って小さいものから大きいものへのものであり、成形金型５の押出し表面５１に相対する押出しヘッド４が移動するとき、押出しキャビティ３へ入る材料は、押出しヘッド４と成形金型５との間の相対運動の間に、剪断力に供され、剪断力の作用によって、粉砕され、ねじられ、フレーク化される。押出しキャビティ３内の材料の摩擦で、剪断力の作用によって熱が発生し、温度が、およそ７０〜１１０℃まで上昇し、同時に、７０〜１１０℃の温度となった材料が押出しヘッドとともに移動し、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端へ押し出され、ついで、成形金型５の成形キャビティ５２内へ押し出される。
【００６０】
本実施例おいて、成形キャビティ５２は、成形金型５の平面状押出し表面５１に沿って、縦溝（flute）として配置される。成形キャビティ５２は、多角形、円形、他の変則的な形態等の種々の形態でありうる。押出しヘッド１は、直線運動のために、パワードライブによって駆動可能であり、成形金型は静止設計でありうる。相対滑り運動モードが、スロープ末端表面４１と成形金型５の押出し表面５１との間で生じ、これが、押出しヘッド４と成形金型５の押出し表面５１との間の異なる速度によって相対運動を形成する。異なる速度による平面滑り運動の間、押し出されたバイオ物質材料粒子は、粉砕され、ねじられ、フレーク化される。同時に、くさび形押出しキャビティ３についての体積の連続的な減少とともに、バイオ物質材料は、最終的に、成形金型５の成形キャビティ内に押し出される。
【００６１】
成形キャビティ５２が、押出し表面上に配置された縦溝であるので、押出しキャビティ３内のバイオ物質材料は引き延ばされてフレーク状材料となり、これが成形キャビティ５２の溝内に押し出される。さてサンドイッチの形態となった材料は、ついで、押出しキャビティ３の小さな末端によって、成形キャビティ５２内にプレスされる。本実施例における成形の特徴は、成形キャビティが縦溝であり、そこでは先端が、堅い材料から作られた固い縦溝壁であるので、成形キャビティの縦溝内に押し出されるバイオ物質材料は、力伝達距離内で詰め込まれることである。したがって、成形された産物のみが、以上で言及した実施例と同様の構造モデルを持つだけでなく、密度が、より均一で安定であり得る。事実、本実施例における成形方法および成形機構は、板材料と他の入手可能な成形可能材料の処理に関して、より好適であり得る。本実施例における成形キャビティ５２の形状は、製品の必要とされる形状にしたがって設計可能である。
【００６２】
本実施例において、押出しヘッド４をパワードライブによって駆動して成形金型５に対する直線運動を作り出すことが可能である。成形金型は、異なる速度から引き起こされる運動モードを形成するために、静止設計である。また、成形金型５は、パワードライブによって駆動して、押出しヘッド４に対する直線運動を作り出すことができ、その場合運動の方向は、押出しキャビティ３の大きな末端から小さな末端へのものである。押出しヘッドは、静止設計である。
【００６３】
本実施例において、押出しヘッド４と成形金型５は、図７に示すように、同時に動きうる。それらの運動の方向は、反対であるか、または同一であり、Ｎextruding≠Ｎmoldingであり、これは、異なる速度によって引き起こされる相対運動を形成する。成形効果は、Ｎextruding＞Ｎmoldingの時により良好である。
【００６４】
実施例５
図８に示すように、本実施例の成形手法および上述した運動モードは、２つ以上の押出しヘッド４を配置可能である。これら２つの押出しヘッドに配置されるべき、スロープ表面４２が存在する。押出しキャビティが、このスロープ表面４２と成形金型の末端表面５１の間で形成される。操作の間、成形金型５が、先の押出しヘッド４を通してバイオ物質材料を押出し、これが、末端表面５１に配置されたキャビティ５１内で、圧縮され、引き延ばされる。これより、成形金型は、ある角度で回転し、他の材料層を、次の押出しヘッド４を通して成形キャビティ５２内に押し出す。押出しキャビティ内の折り畳み状態にある層形成フレーク材料は、異なる角度で成形キャビティ５２内に入るので、成形構造の各々２つの層が、織りあわせ（intertexture）の状態にある。
【００６５】
さらに、成形キャビティ５２内に入る材料の先の層は、さらなる押出しのために、材料の後の層によって押し出される。これは、密度を非常に増加させ、変形後バイオ物質粒子の一部を、フレーク状粒子の他の部分のギャップに入るようにし、さらに、互いに上下でかみ合わせる。結果として、特別の織りあわせ構造モデルの製品を与え、これは、既存の成形技術によって製造された製品よりも、より良好な機械的特徴を持つ。試験により、成形板および再利用成形可能材料に関して、本方法を用いることにより、優れた結合強度が存在することが証明されており、したがって、本実施例で記述された方法を用いることによって製造された成形製品は、同様に、優れた結合強度を持つ。これにより、化学的結合剤の使用が最小化され、あるいは家具製造、装飾のための板またはプロファイル材料、またはブロック形状の燃焼可能材料において結合剤を使用する必要性を排除させさえする。
【００６６】
実施例６
本実施例における成形機構の方法および構造原理は、実施例５にて記述されているものと同様である。図９に示すように、本実施例の押出しヘッド４は、板形態である。この押出しヘッド４は、板形態の末端表面４１を持ち、これは２つのほぼ直線のスロープ表面４２を形成する。平面空間４３が、２つのスロープ表面４２間に配置される。平面空間４３は、末端表面４１よりも高く、はしご形状の押出しヘッドを形成する。ここで、成形金型５は、平面状押出し表面５１を持つ。押出しヘッド４の末端表面４１の配置は、成形金型５の末端表面５１に相対し、押出しヘッド４のほぼ直線のスロープ表面４２と成形金型５の押出し表面との間で、くさび形押出しキャビティ３を形成可能である。この押出しキャビティ３の大きな末端は、小さな末端より高い。この大きな末端は、直接材料入り口３１と接続し、疎な物質は、この入り口３１から、くさび形押出しキャビティ３へ入る。
【００６７】
上記実施例における運動モードを本実施例で使用することができる。本実施例における成形原理は、バイオ物質材料が粉砕され、ねじられ、のばされて、剪断力の作用によって、折り畳み状態の、層形成フレーク状材料となり、これが成形キャビティ５２の縦溝に押出されるとうものである。そこでは、フレーク材料が平面空間４３によって圧縮され、成形製品となる。押出しヘッド４は、成形金型５に相対して、連続的に移動し、平面空間４３のスロープ表面４２は、成形キャビティ５２中のバイオ物質材料を押出し続ける。後者の押出し工程の間、バイオ物質の密度がより大きくなるばかりでなく、変形したフレーク状粒子の部分が、このフレーク状粒子の他の部分との間のギャップに入り、さらに、互いに上下でかみ合う。結果として、製品は、特別の織りあわせ構造モデルとなり、既存の成形技術によって製造された製品よりも、より良好な機械的特徴を持つ。
【００６８】
本実施例は、より大きな厚さと、織りあわせ構造モデルを持つ成形可能な材料を使用可能とする。
【００６９】
実施例７
本実施例に関して、成形工程の前に、バイオ物質の供給原料は、疎な状態にあるべきである。
【００７０】
本実施例において、押出しヘッドは、回転体で構成されている。くさび形押出しキャビティが、押出しヘッドの回転表面と成形金型の押出し表面との間に形成され、回転押出しモードを形成する。
【００７１】
成形原理および構造原理は、図１０に示されている。押出しヘッド６は、回転の中心の周りで回転し得る円柱体であり、その周表面が、回転表面６１を形成する。成形金型７の押出し表面７１は、平面設計である。押出しヘッド６の回転表面６１は、成形金型７の押出し表面７１に相対して配置され、くさび形押出しキャビティが、押出しヘッド６と成形金型７の押出し表面７１との間に形成される。押出しヘッド６の回転表面６１と、成形金型７の押出し表面７１との間の協調クリアランスは、３ｍｍ未満であり、最適なのは、クリアランスなしの協調である。
【００７２】
相対運動が、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型７の押出し表面７１との間での異なる速度によって引き起こされる。相対運動が生じると、押出しキャビティ３内へ入った材料は、剪断力に供される。材料は、剪断力の作用によって、粉砕され、引き延ばされ、フレーク化される。剪断力の働きにより、熱が生じ、材料の温度が７０から１１０℃に増加する。同時に、材料は、くさび形押出しヘッド３の小さな末端へ押し出され、ついで、成形金型７の成形キャビティ内７２に押し出される。
【００７３】
バイオ物質燃焼材料の処理のために、成形金型７の押出し末端表面２１に対して角度をもって配置される成形キャビティ７２が存在する。成形キャビティ７２は、カラム形状のキャビティであり、多重棍棒状燃焼材料が毎回成形可能であるように、押出し表面７１に沿って配置される。押出しキャビティ３内の原料が、連続的に成形キャビティ７２に入り、成形されて、剪断力の作用によって棍棒状体になる。成形キャビティ７２に入った先のバイオ物質材料は、さらなる押出しのために、後のバイオ物質材料によって押し出され、密度が増加し、押出しキャビティ３内に存在して粉砕され、ねじられ、フレーク化されたバイオ物質粒子の一部が、変形される。変形後、材料は、フレーク状粒子の他の部分とのギャップに入り、さらに互いに上下にかみあう。結果として、既存の成形技術によって製造された製品のものよりも良好な機械的特徴を持つ特別の構造モデルの製品が得られる。最後に、成形された燃焼材料は、成形金型７２の出口より押し出される。
【００７４】
本実施例において、押出しヘッド６は、パワードライブによって駆動され、成形金型７は、静止設計であり得る。相対回転運動モードが、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型７の押出し表面７１との間に生み出される。また、大きな末端から小さな末端へ、垂直軸に沿って、押出しヘッド６が回転する、図１０で示したような方向で移動可能でもあり、押出しヘッド６と成形金型７の押出し表面７１との間の異なる速度によって引き起こされる相対運動がつくられる。異なる速度の回転運動の間、押出しキャビティ内に押し出される、バイオ物質粒子が、粉砕され、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。同時に、運動方向により、材料が、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端へ強制的に押し出され、最終的に、成形のために、成形キャビティ７２内へ押し出される。
【００７５】
本実施例において、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型７の押出し表面７１との間の協調がクリアランスなしである場合、押出しキャビティ３内で粉砕され、ねじられ、フレーク化されたバイオ物質材料は、不連続に（連続的ではなく）、成形キャビティ７２内に入る。こうして、フレーク状材料が、層によって、成形キャビティ７２内に押し出される。実験によって、本方法が、成形キャビティ７２内で成形された後、バイオ物質材料の構造モデルをより一層妥当なものとするように、より小さな力伝達距離を持つ疎なバイオ物質材料の難点を克服するために、より好都合であることが証明されている。
【００７６】
実施例８
本実施例の実施原理および構造原理は、本実施例７のものと同様であり、不必要な詳細は省略する。本実施例と、実施例７の唯一の差は、本実施例の成形金型７が、パワードライブによって駆動される直線運動であることである。
【００７７】
本実施例における押出しヘッド６はまた、パワーによって駆動される回転中心の周りで回転可能であり、成形金型７は、パワーによって駆動される直線運動である。このため、相対回転運動モードは、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型７の押出し表面７１との間の異なる速度によって生み出される。この相対運動が、回転軸に沿った押出しヘッド６の自己回転と成形金型７の直線運動とによって生じる複合運動であるので、バイオ物質材料を押し出すための２つの押出し表面の直線速度は異なり、これが、それらの間に押し出されたバイオ物質材料に適用される剪断力を形成する。
【００７８】
本実施例において、押出しヘッド６の回転表面６１の自己回転の方向は、成形金型７の運動の方向と逆方向であり、くさび形押出しキャビティの２つの押出し表面が、反対方向の直線速度を持つようになる。
【００７９】
本実施例の他の実施モードは、押出しヘッド６の回転表面６１の自己回転の方向が、押出し金型７の運動の方向と同じであり、すなわち、くさび形押出しキャビティの２つの押出し表面は、同一の方向にあるが、異なる直線速度での、直線速度をもつ。この例では、Ｎextruding≠Ｎmoldingであり、異なる速度によって、相対回転運動モードが形成される。成形効果は、Ｎextruding＞Ｎmoldingの時より良好である。
【００８０】
実施例９
本実施例の実施原理および構造原理は、本実施例７のものと同様であり、不必要な詳細は省略する。本実施例と実施例７の差異は、成形金型７の成形キャビティ７３が、成形金型７の押出し表面７１上の縦溝内に配置されることである。
【００８１】
図１１に示すように、本実施例において、成形金型７３は、成形金型７の平面押出し表面７１の表面に沿って配置された縦溝である。異なる回転速度による相対運動が、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型７の押出し表面７１との間で起こり、押し出されたバイオ物質材料を粉砕させ、ねじらせ、引き延ばされ、フレーク化する。この工程の間、くさび形押出しキャビティがより小さくなってくるので、バイオ物質材料は、最終的に、押出し金型７に相対する成形キャビティ７３の縦溝内に押し出される。
【００８２】
成形キャビティ７３は、押出し表面７１の縦溝内に配置されるので、フレーク状材料となるよう引き延ばされたバイオ物質材料は、フロックとして、成形キャビティ７３の縦溝に押し出され、成形キャビティ７３内の成形キャビティ３の小さな末端から押され、層状構造となる。本実施例の成形特徴は、成形キャビティが縦溝であり、この縦溝の先端が、堅い材料からできている堅い壁であり、そこで材料が押し出されうるということによる。
【００８３】
したがって、成形キャビティ７３内に押し出されるバイオ物質材料は、成形製品が上述した実施例と同様の構造モデルを持つだけでなく、密度がより均一であり、より強力となるように、力伝達距離内で加圧される。したがって、本実施例における成形方法および成形機構は、板材料、および他の入手可能な材料を処理するために、より好適である。本実施例における、成形キャビティ７３の形状は、成形製品の形状にしたがって設計可能である。
【００８４】
本実施例における運動モードは、実施例８での複合運動モードと同様であり得る。本実施例における運動モードに基づいて、２つ以上の押出しヘッド６を配置可能である。成形金型７が、先の押出しヘッド６を通過し、バイオ物質材料のさらに１つの層が成形キャビティ７３内に押し出されるとき、成形金型７は、次の押出しヘッド６を通過するように、角度をもって回転する。ついで、バイオ物質材料のさらに１つの層が成形キャビティ７３内に押し出される。押出しキャビティ内でフレーク状態に引き延ばされたバイオ物質材料は、異なる角度から、押出しキャビティ３内に入るので、それぞれの２つの成形構造モデルの層は、織りあわせの状態にある。
【００８５】
さらに、成形キャビティ７３へ入る先のバイオ物質材料の層は、後の材料の層によって押し出される。これにより、密度が非常に増加し、変形後バイオ物質粒子の一部が、フレーク状粒子の他の部分のギャップに入るようになり、さらに、互いに上下でかみ合う。結果として、特別の織りあわせ構造モデルの製品が得られ、これは、既存の成形技術によって製造される製品よりも、優れた機械的特徴を持つ。試験によって、本方法を用いることによって、板および再利用成形可能材料を成形するために、優れた結合力が存在ることが証明されており、したがって、本実施例で記述した方法を用いることによって製造された成形製品は、同様に優れた結合力を持つ。このことにより、化学的結合剤の使用を最小化させ得るか、または家具製作、板または装飾のためのプロファイル材料、またはブロック形状の燃焼材料における結合剤の使用の必要性を排除さえする。
【００８６】
実施例１０
本実施例の成形原理および成形機構の構造原理を、図１２、１３および１４に示す。
【００８７】
本実施例の押出しヘッド６は、円柱である。この押出しヘッド６は、回転軸の周りで回転可能であり、パワー駆動される。その円周表面は、回転表面６１を形成する。成形金型８は、キャニスターからつくることが可能であり、その内表面は、円形押出し表面８１を形成し、押出し表面８１の曲率は、押出しヘッドの回転表面６１のものよりも大きい。押出しヘッドの回転表面６１は、成形金型８の押出し表面８１に相対して配置され、押出しヘッド６と成形金型８の押出し表面８１との間のこれら２つの曲線表面が、くさび形押出しキャビティ３を形成する。
【００８８】
押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間の協調クリアランスは、３ｍｍ未満であり、もっともよい協調はクリアランスなしである。
【００８９】
押出しヘッド６の回転表面６１が、異なる速度によって、成形金型８の押出し表面８１に相対して運動するとき、押出しキャビティ３内に入る材料は、相対運動の間、剪断力に供され、剪断力の作用によって、粉砕され、ねじられ、フレーク化される。押出しキャビティ３内の材料の摩擦は、剪断力の働きにより、熱を生じさせ、温度が、７０〜１１０℃まで上昇する。同時に、材料は、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端へ押し出され、ついで、成形金型８の押出しキャビティ８２内へ押し出される。
【００９０】
成形金型８の押出し末端表面８１に対して角度をもって配置される成形キャビティ８２が存在する。バイオ物質燃焼材料の処理のために、この成形キャビティ８２は、カラム状キャビティであり得、押出し表面に沿って、成形金型８内に配置される。したがって、多重棍棒状燃焼材料を成形可能である。押出しキャビティ３内の材料は、剪断力の作用によって、連続的に成形キャビティ８２へ入り、棍棒体として成形される。成形キャビティ内の先の材料は、後に入る材料の押出し作用によって、連続的に押し出され、これが材料の密度を増加させる。この時点で、押出しキャビティ内で粉砕され、ねじられ、フレーク化されたバイオ物質粒子が変形される。バイオ物質材料のこの変形部分が、フレーク状の粒子の他の部分間のギャップに入り、一緒に上下にかみ合う。これにより、本発明の成形製品の特別の構造モデルが形成され、これは、既存の成形技術から作製されるものよりも良好な機械的特徴を持つ。最後に、燃焼材料の成形製品が、成形キャビティ８２の出口末端から押し出される。
【００９１】
本実施例における押出しヘッド６は、パワー駆動可能であり、回転の垂直軸の周りで回転する。成形金型８は、静止設計であり、したがって、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間で、相対回転運動モードが起こり、これが、回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間の異なる速度による相対運動を形成する。異なる速度による回転運動の間、押出しキャビティ内に押し出されるバイオ物質粒子は、粉砕され、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化される。同時に、運動方向により、材料は、くさび形押出しキャビティ３の小さな末端へ押し出され、最終的に、成形金型の成形キャビティ８２内に押し出される。
【００９２】
本実施例において、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間の協調にクリアランスがない場合、押出しキャビティ３内で粉砕され、ねじられ、フレーク化されたフレーク状態にあるバイオ物質材料は、不連続に（連続的ではなく）、成形キャビティ８２内に入る。したがって、成形キャビティ８２内のフレーク状材料は、層によって、成形キャビティ内に押し出されうる。実験によって、本方法が、成形キャビティ８２内で成形された後、バイオ物質材料の構造モデルをより一層良好なものとするように、より小さな力伝達距離を持つ疎なバイオ物質材料の難点を克服するために、より好都合であることが証明されている。
【００９３】
本実施例において、押出しヘッド６の回転表面６１の自己回転の回転方向は、成形金型８のものと同様であり得、くさび形押出しキャビティの２つの押出し表面は、図１２および図１３で示したように、反対の方向で、直線速度を持つようになる。
【００９４】
本実施例の他の態様は、押出しヘッド６の回転表面６１の自己回転の回転方向が、成形金型８のものと反対であることである。すなわち、くさび形押出しキャビティに関する２つの押出し表面の直線速度は、同一の方向であるが、異なる直線速度を持ち、すなわち、Ｎextruding≠Ｎmoldingである。結果として、これにより、異なる速度によって、回転相対運動が形成される。成形効果は、Ｎextruding＞Ｎmoldingの時より良好である。
【００９５】
本実施例における成形原理は、実施例７におけるものと同様である。
【００９６】
実施例１１
本実施例の成形原理および構造原理は、図１５に示した通りである。
【００９７】
本実施例の押出しヘッド９は、円錐であり、回転中心の周りで回転可能であり、パワー駆動される。その周表面は、回転表面９１を形成する。成形金型１０は、円錐体から構成され、その内表面は、円錐押出し表面１０１を形成し、この押出し表面１０１の曲率は、押出しヘッドの回転表面９１のものより大きい。押出しヘッド９の回転表面９１が、成形金型１０の押出し表面１０１に相対して配置される場合、押出しヘッド９と成形金型１０の押出し表面１０１との間のこれらの２つの曲線表面は、くさび形押出しキャビティ３を形成する。
【００９８】
本実施例における押出しヘッド９は、パワー駆動可能であり、回転の垂直軸の周りで回転する。成形金型１０は静止設計であり、したがって、押出しヘッド９の回転表面９１と成形金型１０の押出し表面１０１との間で相対回転運動モードが起る。また、押出しヘッド９と成形金型１０は、それぞれ、同一または反対方向で、自己の軸に沿って回転する。回転が同一の方向、Ｎextruding≠Ｎmoldingであるとき、押出しヘッド９と成形金型１０の押出し表面１０１との間の異なる速度による相対運動が形成される。
【００９９】
本実施例における成形原理は、実施例１０におけるものと同一であり、したがって、不必要な詳細は省略している。
【０１００】
実施例１２
本実施例における成形原理および構造原理は、図１６に示す通りである。
【０１０１】
本実施例における押出しヘッド６は、円柱である。この押出しヘッド６は、回転中心の周りで回転可能であり、パワー駆動される。その円周表面が、回転表面６１を形成する。成形金型８は、キャニスター体から構成され、その内表面は、円錐押出し表面８１を形成し、押出し表面８１の曲率は、押出しヘッドの回転表面６１のものより大きい。回転表面６１が成形金型８の押出し表面８１に相対して配置される場合、押出しヘッド６と成形金型８の押出し表面８１との間のこれらの２つの曲線表面が、くさび形押出しキャビティ３を形成する。
【０１０２】
本実施例において、２つ以上の押出しヘッド６を配置することができ、その場合それぞれの押出しヘッドは、パワー駆動され、その垂直軸に沿って自己回転する。成形金型８は、静止設計であり、多重押出しヘッド６の回転表面６１は、成形金型８の押出し表面８１に対して２つ以上のくさび形押出しキャビティ３を形成する。
【０１０３】
本実施例での運動モードと成形原理は、実施例１０のものと同一であり得る。したがって、不必要な詳細は省略する。
【０１０４】
図１６に示すような運動モードを、本実施例にも採用可能であり、その場合、押出しヘッド６は、その回転軸に沿って自己回転し、成形金型８の回転は、パワー駆動される。押出しヘッドと成形金型との間の相対運動は、回転軸に沿った押出しヘッドの自己回転と回転中心としての成形金型に対する押出しヘッドの回転との複合運動である。
【０１０５】
操作の間、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間の協調にクリアランスがない場合、押出しキャビティ３内で粉砕され、ねじられ、フレーク化されたフレーク状のバイオ物質材料は、不連続的に（連続的ではなく）成形キャビティ８２に入る。したがって、成形キャビティ８２内のフレーク状材料は、層によって、成形キャビティ内に圧入される。実験によって、本方法が、成形キャビティ８２内で成形された後、バイオ物質材料の構造モデルをより一層良好なものとするように、より小さな力伝達距離を持つ疎なバイオ物質材料の難点を克服するために、より好都合であることが証明されている。
【０１０６】
本実施例における成形原理および効果は、上述の実施例におけるものと同様であり、したがって、不必要な詳細省略する。
【０１０７】
実施例１３
本実施例における成形原理および構造原理は、図１７に示した通りである。
【０１０８】
本実施例における押出しヘッド６は、円柱である。この押出しヘッド６は、回転中心の周りで回転可能であり、パワー駆動される。その周表面は、回転表面６１を形成する。成形金型８は、キャニスター体から構成され、その内表面は、円形押出し表面８１を形成し、この押出し表面８１の曲率は、押出しヘッドの回転表面６１のものより大きい。回転表面６１が、成形金型８の押出し表面８１に相対して配置される場合、押出しヘッド６と成形金型８の押出し表面８１との間のこれらの２つの曲線表面が、くさび形押出しキャビティ３を形成する。
【０１０９】
本実施例において、二つ以上の押出しヘッド６を配置可能であり、それぞれの押出しヘッドは、パワー駆動され、その垂直軸に沿って、自己回転する。成形金型８は、静止設計であり、多重押出しヘッド６の回転表面６１は、成形金型８の押出し表面８１に相対して、二つ以上のくさび形押出しキャビティ３を形成する。
【０１１０】
本実施例における運動モードは、回転軸に沿って、押出しヘッド６の自己回転の方向を持ち、回転中心としての成形金型に対して押出しヘッドの回転方向と反対に回転する。回転軸にそった押出しヘッド６の自己回転、および回転中心としての成形金型８に対する押出しヘッド６の回転は、異なる速度であるが、同一の方向の運動であり得る。回転軸に沿った押出しヘッド６に対する自己回転の直線速度は、成形金型８に対する押出しヘッド６の回転速度より大きい。
【０１１１】
操作の間、押出しヘッド６の回転表面６１と成形金型８の押出し表面８１との間の協調に関してクリアランスがない場合、押出しキャビティ３内で、粉砕され、ねじられ、フレーク化されたフレーク状態にあるバイオ物質材料は、不連続に（連続的ではなく）、成形キャビティ８２に入る。押出しヘッドと成形金型との間の自己回転が異なる速度であるので、成形キャビティ８２内のフレーク状材料が、層によって、成形キャビティ８２内に押される。実験によって、本方法が、成形キャビティ８２内で成形された後、バイオ物質材料の構造モデルをより一層良好にするように、より小さな力伝達距離を持つ疎なバイオ物質材料の難点を克服するために、より好都合であることが証明されている。
【０１１２】
本実施例における成形原理および効果は、上述の実施例におけるものと同様であり、したがって、不必要な詳細は省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１に関する作用および構造原理の略図である。
【図２】本発明の実施例２に関する作用および構造原理の略図である。
【図３】図２における押出しヘッドの構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に関する作用および構造原理の略図である。
【図５】本発明の実施例３に関する作用および構造原理の他の種類を示す図である。
【図６】本発明の実施例４に関する作用および構造原理の略図である。
【図７】本発明の実施例４に関する作用および構造原理の他の種類を例示する図である。
【図８】本発明の実施例５に関する作用原理を示す図である。
【図９】本発明の実施例６に関する作用および構造原理の略図である。
【図１０】本発明の実施例７に関する作用および構造原理の略図である。
【図１１】本発明の実施例９に関する作用および構造原理の略図である。
【図１２】本発明の実施例１０に関する作用および構造原理の略図である。
【図１３】本発明の実施例１０に関する作用および構造原理の略図である。
【図１４】本発明の実施例１０の構造原理の略図である。
【図１５】本発明の実施例１１に関する作用および構造原理の略図である。
【図１６】本発明の実施例１２に関する作用および構造原理を示す図である。
【図１７】本発明の実施例１３に関する作用および構造原理を示す図である。
【図１】
2005532904.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005532904.tif 000015
【図１４】
2005532904.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年7月19日(2005.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形可能なバイオ物質の成形方法であって、
（１）前記バイオ物質材料を、疎な状態に粉砕し、次に、さらに成形するために、これを成形金型中に押し出し、
（２）押出しヘッドと前記成形金型の押し出し表面との間に、少なくとも１つのくさび形の押出しキャビティを形成し、
（３）前記バイオ物質材料を、前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の異なる速度での相対運動の作用に供し、
（４）前記押出しヘッドと押出し表面との間に押し出されたバイオ物質材料の粒子を粉砕し、ついで前記バイオ物質材料をねじり、引き延ばし、フレーク化し、同時に、くさび形押出しキャビティの小さな末端に抽出し、さらにこれらを成形金型の成形キャビティ内に押し出して成形する
ことを包含する成形方法。
【請求項２】
前記くさび形の押出しキャビティは、前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押し出し表面との間で成形され得、前記バイオ物質材料は、前記くさび型押出しキャビティの大きな末端から、押出しキャビティへ入る請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記押出しヘッドの末端表面が、少なくとも１つのスロープ表面を形成し、前記くさび形押出しキャビティが、前記スロープ表面と前記成形金型の押出し表面との間で形成され、前記押出しキャビティが、大きな末端から小さな末端への、押出しヘッドの移動と反対の方向に沿って配置され、前記バイオ物質材料は、粉砕され、ねじられ、前記くさび形押出しキャビティの小さな末端へ押し出されるとともに、前記押出しヘッドが、前記成形金型の押出し表面に相対的に移動するときに、前記成形キャビティ内へ押し出される請求項２に記載の成形方法。
【請求項４】
前記押出しヘッドの末端表面と、前記成形金型の押出し表面が、それらの間で、３ｍｍ未満の協調クリアランスを持つ請求項３に記載の成形方法。
【請求項５】
前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の相対運動が、それらの間での相対平行運動である請求項２に記載の成形方法。
【請求項６】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の平行運動が、それらの反対方向運動によって引き起こされる請求項５に記載の成形方法。
【請求項７】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の平行運動が、同一の方向での、それらの異なる速度での移動によって引き起こされる請求項９に記載の成形可能なバイオ物質の成形方法。
【請求項８】
前記成形キャビティは、前記成形金型の末端表面に向かって角度をもって配置される請求項２に記載の成形方法。
【請求項９】
前記成形金型の末端表面に対して角度をもって配置された成形キャビティが、方向性セクションを持つ請求項８に記載の成形方法。
【請求項１０】
前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面に沿って配置された縦溝である請求項５に記載の成形方法。
【請求項１１】
前記押出しヘッドは、回転体から構成され、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と成形金型の押出し表面との間に形成される請求項１に記載の成形方法。
【請求項１２】
前記回転体から構成される前記押出しヘッドは、シリンダ状または円錐体状である請求項１１に記載の成形方法。
【請求項１３】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動で形成された複合運動である請求項１１に記載の成形方法。
【請求項１４】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転の方向が、成形金型の直線運動の方向と反対である請求項１３に記載の成形方法。
【請求項１５】
前記相対運動は、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動と同一の方向での、異なる速度での運動である請求項１４に記載の成形方法。
【請求項１６】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転の直線速度が、前記成形金型の直線運動速度より大きい請求項１５に記載の成形方法。
【請求項１７】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転の軸として成形金型を相対的に用いる押出しヘッドの回転から構成される請求項１１に記載の成形方法。
【請求項１８】
前記押出しヘッドと前記成形金型の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転の軸としての前記成形金型に対する前記押出しヘッドの回転から構成される請求項１７に記載の成形方法。
【請求項１９】
前記押出しヘッドの前記成形金型に対する相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の軸まわりの回転から構成される請求項１７に記載の成形方法。
【請求項２０】
前記押出しヘッドおよび前記成形金型の運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転との間で反対方向にある請求項１９に記載の成形方法。
【請求項２１】
前記相対運動は、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と回転軸として成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転との間での同一の方向における異なる速度での運動である請求項２１に記載の成形方法。
【請求項２２】
前記押出しヘッドの軸周りの回転の直線速度が、回転軸として前記成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転速度より大きい請求項２１に記載の成形方法。
【請求項２３】
前記成形金型の押出し表面が平面であり、前記くさび型押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記材料が、くさび型押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項１３に記載の成形方法。
【請求項２４】
前記成形金型の前記押出し表面は、円弧であり、該押出し円弧表面の曲率半径が、前記押出しヘッドの回転半径よりも大きく、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料が、くさび形押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項１７に記載の成形方法。
【請求項２５】
前記くさび形押出しキャビティの大きな末端が、上方を向く開口を有し、前記バイオ物質材料が、前記押出しキャビティ内に押し出され、重力と、前記押出しヘッドと前記押出し表面との間に発生する摩擦とによって小さな末端へ移動する請求項２３に記載の成形方法。
【請求項２６】
前記成形金型の成形キャビティが、前記押出し金型の押出し表面に対して角度をもって配置される請求項１１に記載の成形方法。
【請求項２７】
前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって配置される成形キャビティに対して方向性セクションが設定される請求項２６に記載の成形方法。
【請求項２８】
前記成形金型の前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面上で、多数の縦溝上に分布する請求項１２６に記載の成形方法。
【請求項２９】
成形可能なバイオ物質材料のための成形装置であって、
（１）パワーによって駆動される少なくとも１つの押出しヘッドと、
（２）押出し表面と成形キャビティを持つ成形金型と、
（３）少なくとも前記押出し表面と成形金型の押出し表面との間に形成され、大きな末端と小さな末端を持つくさび形押出しキャビティと、
（４）前記押出しヘッドと前記成形金型の押出し表面との間の相対的な運動の作用によって粉砕され、ねじられ、引き延ばされ、フレーク化され、そして成形金型の成形キャビティ内で成形されるように、前記バイオ物質材料の粒子が前記押出しキャビティ内へ入るところの材料入口であって、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端に設けられた材料入り口と、
を備える成形装置。
【請求項３０】
前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料は、前記大きな末端から前記押出しキャビティへ入る請求項２９に記載の成形装置。
【請求項３１】
前記押出しヘッドの末端表面上に少なくとも１つのスロープ表面が形成され、前記くさび形押出しキャビティが、該スロープ表面および前記成形金型の押出し表面によって形成され、前記押出しキャビティが、前記押出しヘッドの大きな末端から小さな末端への運動と反対の方向に沿って配置され、前記材料は、前記押出しヘッドが成形金型の押出し表面に対して相対的に移動するとき、粉砕され、ねじられ、同時に、前記押出しキャビティの小さな末端に押し出され、次に前記成形キャビティ内に押し出される請求項３０に記載の成形装置。
【請求項３２】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、２つ以上であり、均一に分布している請求項３１に記載の成形装置。
【請求項３３】
前記押出しヘッドの末端表面と前記成形金型の押出し表面との間の協調クリアランスが、３ｍｍ未満である請求項３１に記載の成形装置。
【請求項３４】
前記押出しヘッドの末端表面と成形金型の押出し表面との間の相対的運動が、相対滑り運動である請求項３１に記載の成形装置。
【請求項３５】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、その回転の軸をもって環状に分布している請求項３２に記載の成形装置。
【請求項３６】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、相対的に平行である請求項３１に記載の成形装置。
【請求項３７】
前記押出しヘッドおよび前記成形金型の一方が静止しており、他方が、前記静止したものに対して平行に運動する請求項３６に記載の成形装置。
【請求項３８】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対的に平行な運動が、互いに反対方向にある請求項３６に記載の成形装置。
【請求項３９】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対的に平行な運動が、同一方向における異なる速度での運動である請求項３６に記載の成形装置。
【請求項４０】
前記押出しヘッドの末端表面のスロープ表面が、その運動の方向に対して垂直に分布している請求項３２に記載の成形装置。
【請求項４１】
前記成形キャビティの末端表面が、前記成形金型に対して角度をもって設定される請求項３１に記載の成形装置。
【請求項４２】
前記押出しキャビティ内に、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって配置される方向性セクションが設定され得る請求項４１に記載の成形装置。
【請求項４３】
前記成形キャビティの方向性セクションの大きな末端の高さが、１０ｍｍ以下である請求項４２に記載の成形装置。
【請求項４４】
前記成形キャビティは、前記成形金型の押出し表面に沿って分布する複数の縦溝からなる請求項３１に記載の成形装置。
【請求項４５】
前記押出しヘッドは、回転体から構成され、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成される請求項２９に記載の成形装置。
【請求項４６】
前記押出しヘッドから構成される回転体が、シリンダ状または円錐体状である請求項４５に記載の成形装置。
【請求項４７】
前記成形金型の押出し表面が、平面として設定され、前記くさび型押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料が、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端から前記押出しキャビティに入る請求項４５に記載の成形装置。
【請求項４８】
前記成形金型の押出し表面が、円弧の形状を有し、該押出し円弧表面の曲率半径が、前記押出しヘッドの回転半径よりも大きく、前記くさび形押出しキャビティは、前記押出しヘッドの回転表面と前記成形金型の押出し表面との間に形成され、前記バイオ物質材料は、前記くさび形押出しキャビティの大きな末端に沿って前記押出しキャビティ内に入る請求項４５に記載の成形装置。
【請求項４９】
前記くさび型押出しキャビティの大きな末端が、上方を向く開口を有し、前記バイオ物質材料が、前記押出しキャビティ内に押し出され、ついで重力と、押出しヘッドと押出し表面との間に生じる摩擦によって、小さな末端へ移動する請求項４７に記載の成形方法。
【請求項５０】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と前記成形金型の直線運動を含む複合的な運動である請求項４５に記載の成形装置。
【請求項５１】
前記押出しヘッドおよび成形金型の一方が静止しており、他方が、静止したものに対して、相対的に運動する請求項４５に記載の成形装置。
【請求項５２】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の方向が、前記成形金型の直線運動方向と反対である請求項５０に記載の成形装置。
【請求項５３】
前記前記押出しヘッドの軸まわりの回転と成形金型の直線運動との間の相対運動は、同一の方向における異なる速度の運動である請求項５０に記載の成形装置。
【請求項５４】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の直線速度が、前記成形金型の直線運動速度より大きい請求項５２に記載の成形装置。
【請求項５５】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、押前記出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として前記成形金型を用いる前記押出しヘッドの回転を含む複合運動である請求項４５に記載の成形装置。
【請求項５６】
前記押出しヘッドと成形金型との間の相対運動が、押出しヘッドの軸まわりの回転と、回転軸として前記成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動を含む複合運動である請求項５５に記載の成形装置。
【請求項５７】
前記押出しヘッドと前記成形金型との間の相対運動が、前記押出しヘッドの軸まわりの回転と、成形金型の軸まわりの回転を含む複合運動である請求項５５に記載の成形装置。
【請求項５８】
前記押出しヘッド軸まわりの回転の方向が、回転軸として成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動の方向と反対である請求項５６に記載の成形装置。
【請求項５９】
前記押出しヘッドの軸まわりの回転と回転軸として成形金型を用いる押出しヘッドの回転運動とが、同一の方向における異なる速度の運動である請求項５６に記載の成形装置。
【請求項６０】
前記押出しヘッド軸まわり回転の直線速度が、前記成形金型に対する前記押出しヘッドの回転速度より大きい請求項５９に記載の成形装置。
【請求項６１】
前記成形金型の成形キャビティが、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって設定され得る請求項４５に記載の成形装置。
【請求項６２】
前記成形キャビティ上に、前記成形金型の押出し表面に対して角度をもって設定される方向性セクションが設定される請求項６１に記載の成形装置。
【請求項６３】
前記大きな末端の高さが、前記成形キャビティの前記配向セクションにおいて、１０ｍｍ以下である請求項６２に記載の成形装置。
【国際調査報告】
2005532904.tif 000020
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