(57)【要約】【課題】成形体の材料を安定した量で押し出すことができる押出成形機を提供する。【解決手段】押出成形機１は、内層５１と外層５２とを備えた成形体５０を押出成形するためのものである。押出成形機１は、成形金型３０と、内層押出機２０Ａと、外層押出機２０Ｂと、内層流路可変構造１０Ａと、外層流路可変構造１０Ｂとを備えている。内層流路可変構造１０Ａは、内層流入口３１と内層押出機２０Ａとの間に配置され、内層の材料５１Ｍの圧力に応じて弾性力により内層の材料５１Ｍが流れる流路径を変化させる。外層流路可変構造１０Ｂは、外層流入口３２と外層押出機２０Ｂとの間に配置され、外層の材料５２Ｍの圧力に応じて弾性力により外層の材料５２Ｍが流れる流路径を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層と、前記内層を覆う外層とを備えた成形体を押出成形するための押出成形機であって、
前記内層の材料が流入する内層流入口と、前記外層の材料が流入する外層流入口と、前記成形体が押し出される出口とを有する成形金型と、
前記内層の材料を前記成形金型に向けて押し出す内層押出機と、
前記外層の材料を前記成形金型に向けて押し出す外層押出機と、
前記内層流入口と前記内層押出機との間に配置され、前記内層の材料の圧力に応じて弾性力により前記内層の材料が流れる流路径を変化させる内層流路可変構造と、
前記外層流入口と前記外層押出機との間に配置され、前記外層の材料の圧力に応じて弾性力により前記外層の材料が流れる流路径を変化させる外層流路可変構造と、を備えた押出成形機。
【請求項２】
前記内層流路可変構造は、弾性力の強度が変化可能であり、
前記外層流路可変構造は、弾性力の強度が変化可能である、請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
前記内層流路可変構造は、前記内層の材料をシールするキャップシールを有し、
前記外層流路可変構造は、前記外層の材料をシールするキャップシールを有する、請求項１又は２に記載の押出成形機。
【請求項４】
成形体を押出成形するための押出成形機であって、
前記成形体を形成する材料が流入する流入口と、前記成形体が押し出される出口とを有する成形金型と、
前記材料を前記成形金型に向けて押し出す押出機と、
前記流入口と前記押出機との間に配置され、前記材料の圧力に応じて弾性力により前記材料が流れる流路径を変化させる流路可変構造と、を備えた押出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
押出成形機が開示される。より詳しくは、成形体を押出成形するための押出成形機が開示される。
【背景技術】
【０００２】
押出成形品においては、押出方向に均一に材料が流されて成形されることが重要である。例えば、押出方向において材料の疎密ができると、押出方向での特性が異なる成形品が形成されてしまうおそれがあり、不良品の発生原因となる。
【０００３】
押出方向において材料が均一になるために、引き取りコンベアの引取速度を調整する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。成形材料の吐出速度に応じて引取速度を調整することにより、吐出された材料が、その都度、適切な速度で引き取られ得る。そのため、押出方向での材料の量がより均一化されやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９８１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引き取りコンベアの引取速度を調整する方法は、吐出速度と引き取り速度とを微妙に調整することが求められる。そのため、引き取りコンベアの調整では、十分に疎密を低減させることができない場合がある。特に窯業系の建築材では、疎密の低減が容易でないことがある。
【０００６】
また、引き取りコンベアの引取速度を調整する方法は、単層の押出成形の場合は有効であると考えられるが、２種類の異なる材料を用いた複層の押出成形により押出成形品を製造する場合には引取速度の調整では十分に対応できない。
【０００７】
例えば、複層の建築材の押出成形では、ある材料を用いて内層を形成すると同時に他の材料を用いてこの内層の表面に外層を形成する場合がある。このとき、引取速度の調整の方法では、外層の引き取り速度を調整できたとしても、内層は引き取られるものではないため、内層の材料を均一化することができない。しかも、内層と外層とを同時に押し出す場合、内層と外層とが合流する際の材料の流速が同調しないと、内層の疎密と外層の疎密とが押出方向で同期せずに形成されてしまい、押出成形品の品質に悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、成形材料は、吐出量が安定せずに脈動を生じる場合があり、脈動が生じている材料を合流させて押し出し成形すると、内層と外層とで材料量の異なりが大きくなってしまうおそれがある。
【０００８】
本開示の目的は、成形体の材料を安定した量で押し出すことができる押出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
押出成形機が開示される。第１の態様の押出成形機は、内層と、前記内層を覆う外層とを備えた成形体を押出成形するためのものである。押出成形機は、成形金型と、内層押出機と、外層押出機と、内層流路可変構造と、外層流路可変構造とを備えている。前記成形金型は、前記内層の材料が流入する内層流入口と、前記外層の材料が流入する外層流入口と、前記成形体が押し出される出口とを有する。前記内層押出機は、前記内層の材料を前記成形金型に向けて押し出す。前記外層押出機は、前記外層の材料を前記成形金型に向けて押し出す。前記内層流路可変構造は、前記内層流入口と前記内層押出機との間に配置され、前記内層の材料の圧力に応じて弾性力により前記内層の材料が流れる流路径を変化させる。前記外層流路可変構造は、前記外層流入口と前記外層押出機との間に配置され、前記外層の材料の圧力に応じて弾性力により前記外層の材料が流れる流路径を変化させる。
【００１０】
第２の態様の押出成形機は、成形体を押出成形するためのものである。押出成形機は、成形金型と、押出機と、流路可変構造とを備えている。前記成形金型は、前記成形体を形成する材料が流入する流入口と、前記成形体が押し出される出口とを有する。前記押出機は、前記材料を前記成形金型に向けて押し出す。前記流路可変構造は、前記流入口と前記押出機との間に配置され、前記材料の圧力に応じて弾性力により前記材料が流れる流路径を変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の押出成形機は、成形体の材料を安定した量で押し出すことができ、品質の優れた押出成形品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】押出成形機の一例の概略の構成図を示す。
【図２】押出成形機の一例の一部の模式的な断面図を示す。
【図３】流路可変構造の一例を示す。図３は図３Ａ及び図３Ｂからなる。図３Ａは、一部を分解した側面図である。図３Ｂは一部を分解した平面図である。
【図４】キャップシールの例を示す。図４は図４Ａ及び図４Ｂからなる。図４Ａは一例の斜視図である。図４Ｂは他例の斜視図である。
【図５】押出成形機によって形成される成形体の一例を示す斜視図である。
【図６】押出機による材料の脈動を模式的に示すグラフである。
【図７】押出成形機によって形成される成形体の一例を示す斜視図である。
【図８】押出成形機及び成形体の他例を示す。図８は図８Ａ及び図８Ｂからなる。図８Ａは、押出成形機の概略の構成図を示す。図８Ｂは成形体の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
押出成形機の実施形態を説明する。図１及び図２は、押出成形機の一例である押出成形機１を示している。図１は、押出成形機１の概略の構成図を示す。図２は、押出成形機１の一部の模式的な断面図を示す。図３は、図１及び図２の押出成形機１に組み込まれる流路可変構造１０の一例を示す。図３は、図３Ａ及び図３Ｂから構成される。図３Ａは、一部を分解した側面図、図３Ｂは一部を分解した平面図である。図４は、図３の流路可変構造１０に用いられるキャップシールの例である。図４は、図４Ａ及び図４Ｂから構成される。図４Ａはキャップシールの一例、図４Ｂはキャップシールの他例を示している。図５は、図１及び図２の押出成形機１によって形成される成形体５０の一例である。
【００１４】
押出成形機１は、内層５１と、内層５１を覆う外層５２とを備えた成形体５０を押出成形するためのものである。押出成形機１は、成形金型３０と、内層押出機２０Ａと、外層押出機２０Ｂとを備えている。成形金型３０は、内層の材料５１Ｍが流入する内層流入口３１と、外層の材料５２Ｍが流入する外層流入口３２と、成形体５０が押し出される出口３３とを有する。内層押出機２０Ａは、内層の材料５１Ｍを成形金型３０に向けて押し出す。外層押出機２０Ｂは、外層の材料５２Ｍを成形金型３０に向けて押し出す。押出成形機１は、さらに、内層流路可変構造１０Ａと、外層流路可変構造１０Ｂとを備えている。内層流路可変構造１０Ａは、内層流入口３１と内層押出機２０Ａとの間に配置される。内層流路可変構造１０Ａは、内層の材料５１Ｍの圧力に応じて弾性力により内層の材料５１Ｍが流れる流路径を変化させる。外層流路可変構造１０Ｂは、外層流入口３２と外層押出機２０Ｂとの間に配置される。外層流路可変構造１０Ｂは、外層の材料５２Ｍの圧力に応じて弾性力により外層の材料５２Ｍが流れる流路径を変化させる。押出成形機１は、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとを安定した量で押し出すことができる。押出成形機１は、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとの流速を同調させることができる。そのため、品質の優れた押出成形品を製造できる。
【００１５】
押出成形機１は、成形材料の押し出しにより成形体５０を形成する。以下の説明において、上流及び下流とは、成形材料が流れる方向（流れ方向）が基準となる。流れ方向は、図１〜図３において白抜き矢印で示されている。図１及び図２では、内層の材料５１Ｍ及び外層の材料５２Ｍは、押出機２０に投入されて流路２を流れることを表現するために、斜線付き矢印で示されている。流れ方法は押出方向と等しい。図５では、成形体５０の押出方向が白抜き矢印で示されている。
【００１６】
図５に示すように、成形体５０は、内層５１と外層５２とを備えている。外層５２は内層５１を覆う。外層５２は成形体５０の外面に配置される。外層５２は、成形体５０の表面、裏面及び側面に配置される。外層５２は筒状であってよい。内層５１は成形体５０の内部に配置される。内層５１は、外周が外層５２に被覆されている。内層５１は、流れ方向に沿って見た場合に、成形体５０の表面で露出し得る。成形体５０では、外層５２が強度及び耐久性に優れた材料で形成され、内層５１が軽量でコストの安い材料で形成され得る。そのため、成形体５０の性能が向上する。
【００１７】
図５の例では、成形体５０は中空部５３を有している。中空部５３は、内層５１の内部に形成されていてよい。中空部５３は空洞である。中空部５３は、内層５１内に流れ方向に沿って伸びる棒状の空洞であり得る。成形体５０には、複数の中空部５３が設けられている。成形体５０では、中空部５３が存在することにより、更なる軽量化と低コスト化を図ることができる。そのため、成形体５０の性能がさらに向上する。なお、中空部５３は設けられていなくてもよい。
【００１８】
成形体５０は、内層５１を形成するための内層の材料５１Ｍと、外層５２を形成するための外層の材料５２Ｍとによって形成される。成形体５０の形成には、押出成形機１が用いられる。
【００１９】
図１の押出成形機１は、成形体５０を製造する装置である。押出成形機１は、窯業系の成形体５０を形成し得る。押出成形機１は、板状の成形体５０を形成し得る。押出成形機１は、好ましくは、窯業系建築板を製造することができる。押出成形機１は、成形材料を押し出して成形体５０を形成する。成形体５０は、流れ方向に沿って長尺の建材となり得る。押し出された成形体５０は、流れ方向の適宜の場所で切断されて、寸法が整えられる。
【００２０】
図１に示すように、押出成形機１は、押出機２０として、内層押出機２０Ａと外層押出機２０Ｂとを備えている。内層押出機２０Ａ及び外層押出機２０Ｂは、窯業系材料の押出し成形に使用可能なものが利用される。内層押出機２０Ａは、内層の材料５１Ｍを押し出す機械である。外層押出機２０Ｂは、外層の材料５２Ｍを押し出す機械である。押出成形機１は、内層押出機２０Ａ及び外層押出機２０Ｂの下流に成形金型３０を備えている。内層押出機２０Ａと外層押出機２０Ｂとは同様の構成であってよい。
【００２１】
押出機２０は、パグ部２１とオーガ部２３とを備えている。押出機２０において、パグ部２１は、材料を混練しながら下流に送り出す機能を有する。オーガ部２３は、材料を成形金型３０に向けて押し出す機能を有する。パグ部２１は、オーガ部２３との連結位置に、真空部２２を有している。真空部２２は、材料を脱気する機能を有する。材料の脱気により、成形体５０の外観が整い、耐久性などの品質が向上し、比重も確保される。真空部２２においては、例えば、目皿が真空部２２の上流に設けられ、材料自身でシールされて、減圧が行われる。押出機２０は、材料投入口２４を有している。材料投入口２４は、材料を押出機２０に投入する口である。材料投入口２４は、押出機２０の上流に配置される。材料投入口２４はパグ部２１と接続されている。パグ部２１は、二軸スクリュー２５を有している。オーガ部２３は、一軸スクリュー２６を有している。スクリューの使用により、材料を均一性高く押し出すことができる。なお、図１では、スクリュー方式の押出機２０が示されているが、押出機２０はポンプ方式であってもよい。
【００２２】
成形材料は、内層５１を形成するための内層の材料５１Ｍと、外層５２を形成するための外層の材料５２Ｍとにより構成される。内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとは別々に流れて、成形金型３０内で合流する。図１の押出成形機１の例では、内層の材料５１Ｍは内層押出機２０Ａを流れる。外層の材料５２Ｍは外層押出機２０Ｂを流れる。それぞれの材料は、材料投入口２４から投入され、パグ部２１で混練された後、真空部２２で脱気され、オーガ部２３を通って、下流にある成形金型３０に向かって流れる。
【００２３】
押出機２０と成形金型３０との間には、材料通過部２７が配置されている。材料通過部２７は、材料が流れる流路２を形成する。内層の材料５１Ｍの流路２は、内層流路２Ａと定義される。外層の材料５２Ｍが流れる流路２は、外層流路２Ｂと定義される。材料通過部２７は、例えば、管体で構成され得る。材料通過部２７は、パイプを含んでもよい。材料通過部２７は複数の部材で構成されてもよい。材料通過部２７は、押出機２０と成形金型３０とを連結する。材料通過部２７により、押出機２０で押し出された材料は、成形金型３０に入ることができる。
【００２４】
図１に示すように、材料通過部２７は、内層の材料５１Ｍが通過する内層材料通過部２７Ａと、外層の材料５２Ｍが通過する外層材料通過部２７Ｂとにより構成されている。内層材料通過部２７Ａは、成形金型３０の内層流入口３１に接続されている。外層材料通過部２７Ｂは、成形金型３０の外層流入口３２に接続されている。
【００２５】
押出成形機１は、流路可変構造１０を備えている。流路可変構造１０は、押出機２０と成形金型３０との間に配置されている。ここで、押出機による材料の押し出しでは、通常、流速を一定にして押し出すことは容易ではない。流速とは、成形金型内を成形材料が流れる速度を意味する。流速が大きいと、より多くの材料が流れる。流速が小さいと、より少ない量で材料が流れる。窯業系材料の押し出しにおいては、特に、吐出する材料流量が変動しやすい。吐出変動の原因としては、設備面によるものと、材料面によるものとが挙げられる。設備面では、押出機の吐出効率が挙げられる。吐出効率が変化すると、吐出量が変化し得る。また、材料の供給量が変化すると、押し出される条件が異なり、吐出量が変化し得る。材料面では、成形材料の経時的な変化が挙げられる。セメントが硬化すると、材料の粘度が変化するため、吐出量が変化し得る。また、パルプなどの繋がり性を有する物質を含む材料では、成形材料に繋がりの多い部分と少ない部分とが形成されて、吐出量が変化し得る。さらに、押出機による材料の押し出しでは、吐出量が多くなったり少なくなったりすることが繰り返される脈動が生じ得る。脈動は、材料の流量が変化することにより生じる。脈動が生じると、押出方向に材料の疎密ができたり、一定の速度で吐出できなくなったりするため、成形不良が生じやすくなる。上述したように、単層の成形体の押出成形では、引き取り速度を調整することで、吐出量変動に対処することが可能である。しかしながら、複層の成形体では、層が複数であるため引き取り速度の調整では対処できない。しかも、複層の成形体では、各層の吐出を同調させなければ、材料の量の比率が押出方向で異なってしまうなど、成形体の品質が劣化し得る。脈動といった材料の吐出量の変動を抑制するためには、押出機の吐出効率を上げることも有効ではある。しかし、吐出効率を上げるためには、材料ごとにスクリュー形状を変更することが求められ得るため、吐出効率を上げる手法は容易ではない。このような点に対応すべく、押出成形機１には流路可変構造１０が設けられている。そのため、材料の吐出が安定化し、材料の吐出量が押し出し方向でより均一化される。また、金型内での材料の押し出し速度の脈動を抑制することができる。
【００２６】
流路可変構造１０は、成形金型３０の上流に配置されている。流路可変構造１０は、材料通過部２７に挿入されているといってよい。流路可変構造１０は、材料の圧力に応じて弾性力により材料が流れる流路径を変化させることができる。例えば、圧力が高い材料が流れる場合、流路可変構造１０は、流路径を大きくして、材料の圧力を低下させることができる。押出機２０から押し出される材料の圧力が高い場合、吐出量が多くなっている。そのため、流路径が変化して大きくなった流路可変構造１０を通った材料は、圧力が低下して、吐出量が減少する。一方、圧力が低い材料が流れる場合、流路可変構造１０は、流路径を小さくして、材料の圧力を上昇させることができる。押出機２０から押し出される材料の圧力が低い場合、吐出量が少なくなっている。そのため、流路径が変化して小さくなった流路可変構造１０を通った材料は、圧力が上昇して、吐出量が増加する。このように、流路可変構造１０は、材料の圧力に応じて流路径を変化させて、押し出される材料の吐出量を整えることができる。しかも、流路径の変化は、弾性力によってなされるため、材料の圧力変動にすみやかに対応して吐出量を変化させることができる。そして、流路可変構造１０によって吐出量が整えられた材料は、吐出量の変動が少なくなってより安定して下流に進み、成形金型３０に入ることができる。吐出量の経時的な変化は、吐出速度として表現される。流路可変構造１０によって吐出速度が安定化する。
【００２７】
流路可変構造１０は、内層の材料５１Ｍの流路径を変化させる内層流路可変構造１０Ａと、外層の材料５２Ｍの流路径を変化させる外層流路可変構造１０Ｂとによって構成されている。内層の材料５１Ｍは、内層流路可変構造１０Ａによって成形金型３０に入り込む量が整えられる。内層の材料５１Ｍが脈動している場合は、脈動が弱くなったり消えたりする。外層の材料５２Ｍは、外層流路可変構造１０Ｂによって成形金型３０に入り込む量が整えられる。外層の材料５２Ｍが脈動している場合は、脈動が弱くなったり消えたりする。そして、内層流路可変構造１０Ａと外層流路可変構造１０Ｂとは、成形に適する流速に整えられる。例えば、内層の材料５１Ｍの流速と外層の材料５２Ｍの流速とが同調するようになる。このように、流路可変構造１０があることにより、材料の流速が整い、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとが同調しやすくなる。そのため、押出方向の疎密が抑制されて、良好な成形体５０を形成することができる。
【００２８】
図２により、流路可変構造１０の前後の構造をさらに説明する。図２では、押出機２０の出口付近から引き取りコンベア４０までの概略が示されている。図２に示されるように、内層流路可変構造１０Ａは内層材料通過部２７Ａに挿入され、外層流路可変構造１０Ｂは外層材料通過部２７Ｂに挿入されている。内層流路可変構造１０Ａと外層流路可変構造１０Ｂとは同じ構造であってよい。それにより、構造がより簡単になる。なお、内層材料通過部２７Ａと中子３５とは連結されているが、図２では、この連結を簡略化して破線で表している。内層材料通過部２７Ａと中子３５との連結構造は、適宜の構造で形成され得る。
【００２９】
図２の例では、内層流路可変構造１０Ａと外層流路可変構造１０Ｂとは、同じ流路可変構造１０で構成されている。流路可変構造１０は、ピストン１１とベース１２とを備えている。ピストン１１は、流路２の中心に向かって近づいたり遠ざかったりすることができる。ピストン１１は往復運動可能である。ピストン１１は、一つであってもよいが、複数設けられていることが好ましい。ベース１２は、ピストン１１が入る孔を有している。ピストン１１は、ベース１２の孔に入った状態で、出たり入ったりの動きが可能である。ピストン１１は、弾性力によって出入りする。ピストン１１の先端部は丸みがあることが好ましい。それにより、流れてくる材料に合わせてピストン１１が動きやすくなり、材料の流速をより良好に整えることができる。ピストン１１は、２個又は４個など適宜の数で設けられていてよい。ピストン１１は対向して配置されていることが好ましい。それにより、材料の流速を整えやすくすることができる。
【００３０】
流路可変構造１０の弾性力は、バネ１４や油圧などによって付与され得る。バネ１４や油圧では、ピストン１１の運動性のよい優れた弾性力が得られる。また、耐久性の高い弾性力が容易に得られる。
【００３１】
押出機２０と流路可変構造１０との間の材料通過部２７には、ブレーカープレート２８が設けられていてもよい。ブレーカープレート２８は、フィルター又はスクリーンで構成され得る。ブレーカープレート２８によりエア溜まりの発生を抑制することができる。そのため、材料の流速をさらに整えやすくすることができる。
【００３２】
押出機２０と成形金型３０との間の材料通過部２７は、流路２が絞られていてもよい。図２では、流路２は、絞り部２９を有する。絞り部２９は、成形金型３０と流路可変構造１０との間に配置されることが好ましい。絞り部２９は、成形金型３０に連結して形成されてもよい。流路２の絞りによって、より高い圧力で材料が成形金型３０に入るため、成形金型３０での成形性が高まる。図２の押出成形機１では、流路可変構造１０によって流速が整えられた後、流路径が絞られて材料は成形金型３０に入ることができる。そのため、絞り部２９を通る際の圧力がより安定化するため、成形性が向上する。
【００３３】
成形金型３０は、外枠金型３４と中子３５とを備えている。外枠金型３４は、成形体５０の外枠を形成するための金型である。外層流入口３２は、外枠金型３４に通ずる。外層の材料５２Ｍは、外層材料通過部２７Ｂを通って、外枠金型３４に入る。外層の材料５２Ｍは外枠金型３４に沿って流れる。外枠金型３４は、複数の金型部材によって形成され得る。成形金型３０は、中子３５を備えている。中子３５は、外枠金型３４の内部の空洞に配置されている。中子３５は、外枠金型３４の内部で固定されている。内層流入口３１は、中子３５に通ずる。内層の材料５１Ｍは、内層材料通過部２７Ａを通って、中子３５に入る。成形金型３０は、中空ピン３５ａを備えていてよい。中空ピン３５ａは中子３５の下流側の先端に設けられている。中空ピン３５ａは成形体５０の中空部５３を形成する機能を有する。中空ピン３５ａは棒状体で構成され得る。中空ピン３５ａは流れ方向に延伸している。成形金型３０は、中空ピン３５ａを複数有することが好ましい。中空ピン３５ａの根元には、内層の材料５１Ｍが吐出される吐出口３５ｂが設けられている。
【００３４】
成形金型３０の出口３３の下流には、引き取りコンベア４０が配置され得る。引き取りコンベア４０が成形体５０を引き取ることにより、連続した押出成形が容易になる。
【００３５】
図３は、流路可変構造１０の具体例である。図３は、図３Ａ及び図３Ｂから構成される。図３Ａは、側方から見た図であり、流路２を囲う部材の手前の部分を取り除いて記載している。図３Ｂは、上方から見た図であり、流路２を囲う部材の上方の部分を取り除いて記載している。
【００３６】
流路可変構造１０は、内層流路可変構造１０Ａ及び外層流路可変構造１０Ｂにより構成されている。図３の流路可変構造１０は、内層流路可変構造１０Ａ及び外層流路可変構造１０Ｂの一方又は両方の構造であってよい。流路可変構造１０はダンパを含んでいてよい。それにより、容易に流路径を変化させることができる。流路可変構造１０は、弾性力がバネ１４によって付与されることが好ましい。それにより、簡単に流路径を変化させることができる。図３では、バネ１４を備えた流路可変構造１０が描かれている。
【００３７】
図３で示すように、流路可変構造１０は、ピストン１１とベース１２とを備えている。流路可変構造１０は、いわばサスペンションであってよい。ピストン１１は、プランジャ１３を備えている。プランジャ１３は、断面が円形である。ベース１２は、ベース本体１６を備えている。ベース本体１６は、流路２の一部を形成し得る。プランジャ１３は、ベース１２の本体であるベース本体１６に設けられた孔に挿入されている。プランジャ１３は、外周にフランジ１３ａを有している。フランジ１３ａは、ベース本体１６の孔の径が変化することで形成された引掛り部１６ａに引っ掛かって、それ以上、プランジャ１３が流路２の中心方向に動かないようにしている。プランジャ１３の外部側には、軸１３ｂが設けられている。プランジャ１３の外部側にはバネ１４が配置されている。バネ１４は螺旋構造を有している。バネ１４は、高圧バネであることが好ましい。それにより、高い弾性力が得られ、流速の調整力が高まる。軸１３ｂはバネ１４の螺旋の中心に挿入されている。プランジャ１３には、ベース本体１６とプランジャ１３との間の隙間を閉塞するシール１５が設けられている。シール１５により、流路２を流れる材料をシールすることができ、ベース本体１６とプランジャ１３との隙間から材料が外部に漏れ出ることを抑制することができる。ベース１２は、支持部１７と、固定部１８と、接続部１９とを備えている。支持部１７は、ピストン１１の外部側に配置され、バネ１４を支持する機能を有する。支持部１７は、固定部１８によってベース本体１６に取り付けられている。固定部１８は棒状体で構成され得る。支持部１７と固定部１８とは接続部１９によって接続されている。接続部１９は、支持部１７と固定部１８とを接続するネジ構造で構成され得る。
【００３８】
図３では、支持部１７は板状に形成されている。支持部１７はベース本体１６に固定される。バネ１４は、プランジャ１３の頭部と支持部１７との間に配置される。バネ１４の一端はプランジャ１３によって押さえられ、バネ１４の他端は支持部１７によって押さえられている。バネ１４は両端が押さえられることにより、両端に向かって広がろうとする力が付与される。また、バネ１４は、プランジャ１３が外側に押されたときに、両端の距離が縮まるように変形することが可能である。バネ１４はプランジャ１３の頭部と支持部１７との距離が変化することで、伸び縮みし得る。図３Ａでは、プランジャ１３の動きを双方向の実線矢印で示している。
【００３９】
このように、流路可変構造１０では、プランジャ１３が流路２の中心に近くなったり遠くなったりすることで、バネ１４は伸び縮みする。バネ１４が縮んだ際には、バネ１４は伸びる方向に戻ろうとする力が働く。この力が弾性力となる。ここで、材料の内圧が上昇するとバネ１４が押え込まれ流路が広がり、一時的に内圧が軽減する。そのため、流速が遅くなり、吐出量が低下する。一方、材料の圧力が降下すると、バネ１４が伸びて流路が狭くなり、材料の内圧が上昇する。そのため、流速が速くなり、吐出量が上昇する。このようにして、圧力の緩和によって、押し出される材料の流量変動を抑制することができる。そして、成形材料の脈動を抑制することができ、流速を安定化させて材料の流れを整えることができる。
【００４０】
流路可変構造１０では、バネ１４の伸び縮みによって材料の圧力が変化するように構成されている。そのため、材料が流れる際、材料の圧力の平均値においては、バネ１４は伸び縮み可能な状態であることが好ましい。材料の圧力の平均値においては、プランジャ１３のフランジ１３ａは、ベース本体１６の引掛り部１６ａに当たっていないことが好ましい。それにより、バネ１４による圧力緩和の作用を高く得ることができる。
【００４１】
流路可変構造１０は、弾性力の強度が変化可能であることが好ましい。それにより、弾性力を調整することで、圧力のかかり方の異なる材料の吐出量をその材料に合わせて調整できる。そのため、流速の調整をさらに精度よく行うことができる。内層流路可変構造１０Ａは、弾性力の強度が変化可能であることが好ましい。外層流路可変構造１０Ｂは、弾性力の強度が変化可能であることが好ましい。
【００４２】
バネ１４を用いた流路可変構造１０では、バネ１４の力を調整できる機構となることで、弾性力の強度を変化させることができる。弾性力の強度は、バネ１４の押え込み量で調整され得る。複層の押出成形では、それぞれの材料の配合や特性によって、金型内の内圧が変化し得る。そのため、弾性力がそれぞれの材料の配合や特性に対応できるようになると、良好な成形がさらに可能になる。内層流路可変構造１０Ａと外層流路可変構造１０Ｂとが独立して弾性力の強度が変化可能となることで、流速がより良好に整えられるのである。
【００４３】
図３の例では、接続部１９は、支持部１７の位置を、ベース本体１６に近づけたりベース本体１６から遠ざけたりすることが可能なように構成されている（図３Ａの双方向の点線矢印）。接続部１９は、例えば、ネジ構造で構成され得る。支持部１７の位置が変化すると、バネ１４の押え込み量が変化するため、バネ１４によって得られる弾性力が変化する。支持部１７とベース本体１６との距離が近くなると、バネ１４が伸びようとする力は強くなり、また、バネ１４が縮まるための力も強くなり、弾性力の強度は高まる。一方、支持部１７とベース本体１６との距離が遠くなると、バネ１４が伸びようとする力が弱くなり、また、バネ１４が縮まるための力も弱くなり、弾性力の強度は低くなる。このように弾性力の強度を変化させることで、圧力の調整を好適化させることが可能になる。
【００４４】
図３の流路可変構造１０では、ベース１２に圧力計４１が設けられている。圧力計４１は、ピストン１１よりも上流側と、ピストン１１よりも下流側との少なくとも２箇所に設けられていてよい。圧力計４１は、材料通過部２７に設けられていてもよい。圧力計４１が設けられることにより、ピストン１１によって圧力調整される前後の圧力が観測され得る。ピストン１１より上流の圧力計４１からは圧力の脈動が観測され得る。一方、ピストン１１より下流の圧力計４１からは脈動が弱くなったり消失したりした圧力が観測され得る。圧力計４１がある場合、圧力計４１の値に基づき、押出成形機１による成形の好適化を行うことができる。例えば、圧力計４１の値に基づき、押出機２０からの材料の押し出し量の調整を行うことができる。例えば、圧力計４１の値に基づき、流路可変構造１０の弾性力の強度を変化させることができる。
【００４５】
プランジャ１３の頭部は曲面となっている。プランジャ１３の頭部は、中央が盛り上がっている。プランジャ１３の頭部は丸みを帯びている。プランジャ１３の頭部は、お椀形状であってよい。プランジャ１３の頭部は、ドーム形状であってもよい。プランジャ１３の頭部が曲面となることで、材料の圧力の増減によりプランジャ１３がスムーズに動きやすくなるため、圧力の調整が容易になる。
【００４６】
なお、油圧式の流路可変構造１０を用いた場合は、油圧を変化させることで、弾性力の強度の変化は可能である。
【００４７】
ピストン１１とベース１２とを有する流路可変構造１０では、材料が漏れ出ないように、シール１５が設けられ得る。シール１５は、プランジャ１３に設けられてもよいし、ベース本体１６に設けられてもよい。シール１５は、プランジャ１３とベース本体１６との隙間を閉塞する機能を有する。シール１５は、往復動用のものが好ましい。シール１５は摺動用のものが好ましい。シール１５は、リング状であってよい。シール１５は、プランジャ１３の外周に配置され得る。図３では、シール１５を破断して描いており、プランジャ１３の前方に位置するシール１５を二点鎖線で描いている。
【００４８】
シール１５は、キャップシールであることが好ましい。それにより、シール１５が破損しにくくなるため、流路可変構造１０の耐久性を向上することができる。内層流路可変構造１０Ａは、内層の材料５１Ｍをシールするキャップシールを有することが好ましい。外層流路可変構造１０Ｂは、外層の材料５２Ｍをシールするキャップシールを有することが好ましい。
【００４９】
図４は、シール１５の例である。図４は図４Ａ及び図４Ｂから構成される。図４Ａのシール１５は、外径摺動のキャップシールである。図４Ｂのシール１５は、内径摺動のキャップシールである。図４では、一部を破断して描いている。
【００５０】
キャップシールは、ゴムリング１５ａと金属リング１５ｂとにより構成され得る。金属リング１５ｂは溝を有している。ゴムリング１５ａは、金属リング１５ｂの溝に嵌ることにより、金属リング１５ｂに連結されている。図４Ａでは、金属リング１５ｂの溝は金属リング１５ｂの外周に設けられており、ゴムリング１５ａは金属リング１５ｂの外側に配置されている。図４Ａのキャップシールは外周がゴムで構成されている。図４Ａのキャップシールは、シール１５がプランジャ１３に取り付けられるときに好適である。図４Ｂでは、金属リング１５ｂの溝は金属リング１５ｂの内周に設けられており、ゴムリング１５ａは金属リング１５ｂの内側に配置されている。図４Ｂのキャップシールは内周がゴムで構成されている。図４Ｂのキャップシールは、シール１５がベース本体１６に取り付けられるときに好適である。
【００５１】
このように、材料をシールするシール１５を単なるゴムパッキンではなく摺動用のキャップシールを使用することで、流路可変構造１０の耐久性が向上する。プランジャ１３は、常に振動しているため、ゴムパッキンでは、すぐにゴムが劣化し、シール１５が機能しなくなり得る。しかしながら、いわばゴムパッキンであるゴムリング１５ａに、金属リング１５ｂをはめ込んだ摺動用のキャップシールでは、金属でゴムを補強することができるため、ゴムパッキンよりも耐久性を向上させることができる。
【００５２】
成形体５０の製造について説明する。
【００５３】
成形体５０の製造にあたっては、上記で説明した押出成形機１を用いる。まず、外層の材料５２Ｍを外層押出機２０Ｂの材料投入口２４から投入し、外層の材料５２Ｍを外層押出機２０Ｂから押し出す。それと同時に、内層の材料５１Ｍを内層押出機２０Ａの材料投入口２４から投入し、内層の材料５１Ｍを内層押出機２０Ａから押し出す。
【００５４】
内層の材料５１Ｍ及び外層の材料５２Ｍに用いる成形材料としては、適宜のセメント系成形材料が使用される。セメント系成形材料から窯業系成形体が得られる。セメント系成形材料の具体例としては、例えば、セメント、シリカ、補強繊維及び水などが配合された混合物が挙げられる。上記のセメントとしては、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、フライアッシュセメントなど公知のセメントが使用できる。シリカは、珪酸質原料であり、適宜のシリカが用いられる。補強繊維としては、例えばパルプ繊維等の天然繊維、ビニロン、ポリプロピレン等の有機繊維や、ガラス繊維、ロックウール、炭素繊維等の無機繊維が挙げられる。セメント系成形材料には、上記列挙した補強繊維のうちの一種のみが含まれていてもよいし、二種以上が含まれていてもよい。また、セメント系成形材料には、骨材、軽量骨材、減水剤、増粘剤、その他の添加剤が含まれていてもよい。例えば、マイカや、その他の軽量化の骨材が含まれてもよい。セメント系成形材料を構成する各成分の配合比率や混合方法は特に制限されず、製造する窯業系成形体に要求される物性や使用用途に応じて適宜設定することができる。なお、窯業系成形体を形成するための成形材料としては、セメント系成形材料に限られることはなく、その他の水硬性無機質材料、セラミック材料、粘土等の焼成材料などを用いることができる。
【００５５】
成形体５０において、内層の材料５１Ｍ及び外層の材料５２Ｍとして用いる材料は上記セメント系成形材料が適用可能であるが、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとは、異なる材料として定義される。例えば、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとは、含有成分が互いに異なるものであってよい。また、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとは含有する成分が同じで各成分の含有量が異なっていてもよい。例えば、固形分における組成（成分及び含有量）は同じで、内層の材料５１Ｍが外層の材料５２Ｍよりも水をより多く含むことによって、これらは異なる材料となり得る。内層の材料５１Ｍが外層の材料５２Ｍよりも水を多く含むと、内層の材料５１Ｍが軽量になり固形分の材料も少なくなるため、成形体５０の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００５６】
図２で示すように、押出機２０により押し出された成形材料は、材料通過部２７を流れる。図２では、内層の材料５１Ｍの流れを矢印５１Ｆで示し、外層の材料５２Ｍの流れを矢印５２Ｆで示している。内層の材料５１Ｍは、内層材料通過部２７Ａを流れる。外層の材料５２Ｍは、外層材料通過部２７Ｂを流れる。そして、図２で示すように、成形材料は、流路可変構造１０に到達する。このとき、成形材料の圧力に伴って、ピストン１１が往復運動をして、成形材料の圧力の不均一を緩和する。これにより、成形材料の流速が整えられる。
【００５７】
図６は、押出成形における材料吐出量の変動の一例を示すグラフである。図６により、脈動が理解される。図６（Ｂ）は、流路可変構造１０を設けていない場合を模式的に示している。図６（Ａ）は、流路可変構造１０を設けた場合を模式的に示している。図６（Ｂ）に示すように、流路可変構造１０がない場合には、材料は脈動して、吐出量の増減が生じる。押出機２０からの材料の吐出量は、振幅が発生している。一方、図６（Ａ）に示すように、流路可変構造１０がある場合には、材料は脈動が少なくなり、吐出量の増減が抑えられる。これにより、材料量の疎密が低減され得る。なお、図６（Ａ）は、模式的に示しており、材料の脈動が若干残るように記載されているが、理想的には、脈動は完全なくなるものであってよい。
【００５８】
このように、流路可変構造１０を通過した成形材料は、圧力が緩和され、脈動が抑制される。成形材料は、流速が同調される。内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとは、疎密が緩和されて進み得る。そして、成形材料は成形金型３０に入る。内層の材料５１Ｍは、内層流入口３１から中子３５に入る。外層の材料５２Ｍは、外層流入口３２から外枠金型３４に入る。
【００５９】
外枠金型３４の中を流れる外層の材料５２Ｍは、途中で分岐され、中子３５によって一度広げられた後、外枠金型３４の狭まりと中子３５の先細りとに沿って集められながら合流地点３６に向かって流れる。中子３５の中を流れる内層の材料５１Ｍは、中空ピン３５ａの根元付近に設けられた吐出口３５ｂから中子３５の外部に吐出される。そして、吐出口３５ｂ付近の合流地点３６において、外層の材料５２Ｍと内層の材料５１Ｍとが合流する。このとき、外層の材料５２Ｍは、内層の材料５１Ｍの周囲に配置される。内層の材料５１Ｍは中空ピン３５ａの周囲に配置される。合流した成形材料は、成形金型３０の出口３３に向かって流される。合流地点３６よりも下流の流路は、外枠金型３４に囲まれた筒状となっている。このとき、中空ピン３５ａが存在することにより、中空ピン３５ａの外周形状が反映されて中空部５３の成形が行われる。中空ピン３５ａの断面形状は、四角形（例えば正方形、長方形、菱形）、六角形、八角形などの多角形や、円形、楕円形などの曲線を有する形状、星形など、適宜の形状であってよい。図５の成形体５０では、断面円形の中空部５３が図示されている。そして、成形された成形材料は、成形体５０となり、成形金型３０から出て、引き取りコンベア４０によって引き取られる。ただし、成形体５０は未硬化又は半硬化の状態であり得る。図２では、理解しやすいように、押出成形機１内の材料を省略し、成形金型３０から出た後の成形体５０が描かれている。成形体５０は、連続的に製造され得る。その後、成形体５０は、通常、プレス成形、切削加工、養生処理、化粧塗装などの複数の工程を経て、窯業系の板材となり得る。プレス成形では、表面に凹凸模様が付与され得る。なお、成形金型３０の出口３３に模様付けロールを配置させて、押し出された成形材料に即時に凹凸模様を施してもよい。
【００６０】
以上のようにして、図５に示す成形体５０が得られる。
【００６１】
なお、押出成形にあたっては、引き取りコンベア４０での引き取り速度が調整されてもよい。それにより、成形体５０が良好に引き取られるため、押出方向での材料の不均一がさらに抑制されやすくなる。引き取りコンベア４０の引き取り速度の調整は、外層の材料５２Ｍの圧力又は吐出量に基づくものであってよい。
【００６２】
押出成形機１は、窯業系建築部材の製造に好適である。窯業系建築部材としては、外壁材、床材、天井材、屋根材、内装材、レンガブロック等が挙げられる。複層構造を有する窯業系建築部材では、軽量で、強度の高い優れた部材が得られる。
【００６３】
図７は、成形体５０の一例である。この成形体５０も、上記した押出成形機１とほぼ同様の押出成形機１を用いて成形が行われ得る。図７の成形体５０は複層構造を有している。ただし、図７の成形体５０は、中空部５３を有していない。図７の成形体５０は、成形金型３０として、中空部５３を形成する形状を有していないものを用いることで、成形が可能である。例えば、中空ピン３５ａを備えない中子３５を用いることで、中空部５３を有さない内層５１を形成することができる。図７の成形体５０においても、押出成形機１で成形されることにより、材料の疎密のない良好な成形品が得られる。ここで、図５のように、中空部５３を有する成形体５０では、内部の中空構造を安定化させるため、内層の材料５１Ｍと外層の材料５２Ｍとの流速の調整がより求められる。そのため、押出成形機１は、中空部５３を有する成形体５０の製造にさらに好適である。
【００６４】
上記では、複層構造の押出成形について説明したが、押出成形機の実施形態として、単層構造の押出成形を行う押出成形機が以下で開示される。図８には、押出成形機１Ａ及び成形体５５が示されている。図８は、図８Ａ及び図８Ｂから構成される。
【００６５】
図８Ａは、押出成形機の一例である押出成形機１Ａを示している。押出成形機１Ａは、単層構造の押出成形を行うことができる。押出成形機１Ａでは、単層構造の押出成形において、流路可変構造１０が設けられている。
【００６６】
押出成形機１Ａは、成形体５５を押出成形するためのものである。押出成形機１Ａは、成形金型３０と、押出機２０と、流路可変構造１０とを備えている。成形金型３０は、成形体を形成する材料５５Ｍが流入する流入口３７と、成形体が押し出される出口３３とを有する。押出機２０は、成形体の材料５５Ｍを成形金型３０に向けて押し出す。流路可変構造１０は、流入口３７と押出機２０との間に配置され、材料５５Ｍの圧力に応じて弾性力により材料５５Ｍが流れる流路径を変化させる。押出成形機１Ａは、成形体の材料５５Ｍを安定した量で押し出すことができる。そのため、品質の優れた押出成形品を製造できる。
【００６７】
押出機２０、流路可変構造１０及び材料通過部２７は、上記で説明した構造と同じであってよい。材料通過部２７は、図２で説明したものと同様であってよい。流路可変構造１０は、図３で説明したものと同様であってよい。図８では、上記で説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。流入口３７は、上記で説明した外層流入口３２と同様であってよい。流路可変構造１０などの各部の具体的な好ましい構成は、上記で説明したものが適用可能である。
【００６８】
図８Ｂでは、中空部５３を有する成形体５５が示されている。中空部５３は、成形金型３０内に中空ピン３５ａが設けられることにより形成され得る。もちろん、上記で説明したのと同様に、成形体５３は、中空部５３を有さなくてもよい。押出成形機１Ａは、中空部５３を有するような複雑な成形を行う場合において、安定に材料５５Ｍを吐出することが可能である。
【００６９】
このように、単層の成形体５５を押出成形するための押出成形機１Ａにおいて、成形金型３０と押出機２０との間に流路可変構造１０を設けることで、良好な成形体５５が得られる。ただし、流路可変構造１０は、複数の材料で流速を整えることが求められる複層構造の成形においてより有利な構成となる。
【符号の説明】
【００７０】
１      押出成形機
１Ａ    押出成形機
１０    流路可変構造
１０Ａ  内層流路可変構造
１０Ｂ  外層流路可変構造
２０    押出機
２０Ａ  内層押出機
２０Ｂ  外層押出機
３０    成形金型
３１    内層流入口
３２    外層流入口
３３    出口
３７    流入口
５０    成形体
５１    内層
５１Ｍ  内層の材料
５２    外層
５２Ｍ  外層の材料
５５    成形体
５５Ｍ  材料
【図１】
2016043542.tif 000003
【図２】
2016043542.tif 000004
【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】
2016043542.tif 000009
【図８】
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