JP2004525258A - 成形体製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明はプレス室内で特に粉末状か、ペースト状かあるいは顆粒のプレス材料を加熱しかつ圧縮する、成形体を製造する方法に関しており、その際プレス材料にオーム熱を発生させて加熱する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は特に粉末状か、ペースト状かあるいは顆粒状のプレス材料をプレス室で加熱および圧縮する、成形体を製造する方法、ならびにこのような方法を実施するために使用可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば始めに記載した類の技術を、粉末状か、ペースト状かあるいは顆粒状の原料から成る圧接板形状かあるいは直方体形状の製品を製造するために使用する。その際通常いわゆる短軸プレスを使用することになる。この場合、プレス室はプレス枠かあるいは金型、ならびにこの金型において二つの互いに逆の方向に閉じられるプレスラムによって区画される。その際成形体を製造するために必要なプレス圧は、衝突するプレスラムによって加えられる。その時、圧縮行程の経過において、通常粉体状のプレス材料が一緒に固着し合うことを、例えば熱可塑性および熱硬化性の性質を備えた成分の合成物から成るプレス材料を圧縮行程の前かあるいは間に加熱することによって促進させる。
【０００３】
始めに記載した類の公知の方法の場合、この方法の目的のために加熱媒体をプレスラムおよび／または型枠に設けられている管路に導入し、それによってプレス材料をプレスラムおよび／または型枠を介してプレス材料を加熱する。類似の方法で、合成物質―射出成形技術の場合、特に押出し成形機内ですでに予熱された射出成形材料を注入する前に、使用される型セットを、この型セットに設けられた管路に導入される例えば熱油のような加熱媒体の補助によって加熱する。プレスラムあるいは金型にプレス材料が固着するのを阻止するようにかつ成形体の安定を保証するように、プレス室から成形体を取り出すために成形体を通常再度冷却する。この目的のために、冷却手段を通常プレスラムおよび／あるいは金型設けられた管路に導入する。その上さらに、屋根瓦の製造に関連してある方法が知れ渡っており、その場合、成形体表面に結びついているガスの形成により成形体表面の成形体の所望の分離を楽にするために、成形体に含まれる水分の電気分解が生じる。しかしこの方法はただ水分を含むプレス材料を使用する際に使用可能であるにすぎない。前述の類の方法を使用する際の生産速度は、 通常プレス材料かあるいはプレスラム、或いは型枠の加熱および冷却に必要な時間によって制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今の技術状態でこれらの課題を考慮すると、本発明の基礎をなしている課題は、生産速度をアップする前述の類の方法を用意すること、およびそのような方法を実施するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この課題は本質的にプレス材料を加熱することがオーム熱を発生させることによって行なわれることにより特徴付けられている公知の方法の別の形態により解決される。
【０００６】
公知の方法を実施する場合、生産速度が遅かったりあるいはサイクルタイムが比較的長かったりすると、まず第一にプレスラムあるいは型枠を介してプレス材料を間接的に加熱する原因となるという認識にこの発明はさかのぼる。このように間接的に加熱することにより、プレス材料それ自体だけでなく、例えばプレスラムあるいは型枠のような金型の部材をも必要な高い温度まで加熱する必要があるので、成形体の製造経過における加熱されるべき質量は増え、それと同時に加熱に必要な時間も長くなる。この際、サイクルタイムをさらに長くしたりあるいは生産速度をさらに落としたりするために、通常鋼から成るプレスラムあるいは型枠の加熱容量を大きくする。
【０００７】
本発明による方法の場合、加熱されるべき（およびゆっくり冷却されるべき）プレス材料は、プレスラムと型枠のプレス材料自体とプレス材料の接触表面に制限されている。というのは、加熱がオーム熱の発生によりプレス材料に直接行なわれるので、プレスラムかあるいはプレス枠の温度上昇から原則的に察知可能だからである。それによってサイクルタイムを大幅に短縮できる。例えば本発明による方法は、プレス室が少なくとも一つの運動可能なプレスラムによって区画される加圧機によって実施される。プレス材料内でオーム熱を発生させるために、プレスラムを介して電圧をプレス材料に印加する際に特に好都合であることがわかった。
【０００８】
本発明による方法の前述の説明に従って、実施するためにこのような方法を採用することが可能な装置は、本質的にその装置がプレス室内に収容されたプレス材料に電圧を印加するための装置を備えることにより際立っている。このとき成形材料自身ならびにそれを取り囲む機械部材の要求に応じて、電圧を同じにしてもまた変更しても印加することができる。
【０００９】
実用的にはプレス室は型枠あるいは金型、およびこれらの型枠において互いに逆向きの方向に閉じる二つのプレスラムによって区画され、その際これらのプレスラムはいずれも、このシステムの圧縮行程の経過においてプレス材料に達する導電性の少なくとも一つの接触表面を備え、オーム熱を発生させるために少なくとも二つのプレスラムのいずれかの表面に電圧を印加する。
【００１０】
電圧を印加する際に確かに導電性であるが、電流の流れを金属よりも明らかに導電性の悪いプレス材料によって得るようにプレス室は構成されている。プレス材料に接触する例えば型枠或いは金型のようなもう一方の型部材が、非導電性の材料から製造されているのに対して、プレス材料の接触面と互いに逆向きの面に隣接しているプレスラムを、接触部としてプレス材料に電圧を印加するために利用する。型枠を電気的にプレスラムから絶縁することと、型枠が少なくとも二つのプレスラムの運動方向に並んで設けられてかつ電気的に絶縁された型部材から製造されていることはどちらも選択可能であり、それによってたとえこの型枠が導電性の材料から成っていても、電流の流れを型枠によって阻止する。
【００１１】
本発明の範囲においては、プレス材料の装置内の圧縮行程の経過においてプレス材料に達するプレスラムの境界表面全体が電気的に導電性の接触面として形成されているプレスラムの使用が可能である。プレスラムが接触表面に加えて、電気的に絶縁性の材料から成り、装置内の圧縮行程の経過においても尚、プレス材料に達するプレス表面を備えている場合、プレス材料をできる限り均一に加熱保持することに関して、特に著しい三次元構造を有した製品形状の成形体を製造する際に、例えば切断面の厚さが異なる製品を製造する場合に有利であることがわかった。このようにして、プレス材料の導電性の接触面によって決められた一定の範囲だけが接触し、それによりさらに著しい三次元構造を有した製品幾何の場合にも一定の熱のチャージを保証する。
【００１２】
プレス材料をできる限り一定に加熱保持することに関しては、プレスラムに少なくとも二つの互いに絶縁された、少なくとも一つの接触面を備え、かつオーム熱を発生させるための電圧発生装置が、少なくとも二つの互いに別々の電流波および／または電圧波−それらの波の各々は接触面の一つと結合されている−を含むことは有利である。このようにして、二つかあるいはそれ以上の別々の電流回路をプレス材料の中に形成するので、成形体の構造が複雑な場合、これらの電流回路を適当に調整することによって、既定の電力チャージを成形体の様々な箇所かあるいは様々な範囲で行なうことができる。その際例えば接触面は、プレス材料と接触して達するプレスラムの境界表面に対して平行に形成された導電路の形で実現化されてもよい。さらにそれに加えるかあるいはその代わりに、プレス材料と接触して達するプレスラム表面に混入する導体としてほぼ点状に、接触面を実現化することができる。
【００１３】
製造方法を最適化することに関しては、プレス材料に印加される電圧を、プレスラムの位置と、熱のチャージ時間の持続と、プレス材料を通る電流および／または圧縮行程の持続時間に依存して制御することがさらに有利であることがわかった。例えばこのような関係においては、二つのプレスラムが本来の圧縮の前に加圧を行なった場合に、まず最初に電圧をプレスラムの接触面に印加することについて考える。その際圧縮の間でも、あるいは圧縮の行なわれた後ですらも、電圧は印加されたままでよい。電圧と電流と時間を測定することと、その測定に依存して行う電圧発生装置の制御によって、プレス材料の電力チャージをプレス行程の間に測定するのと同様に目的にかなって制御するかあるいは調整することができるので、公知の製品特性の場合常に同じ温度が成形体に達する。さらにまたこの制御あるいは調整を、複数の温度センサーを用いてアシストするかあるいはコントロールすることができる。プレス材料の電気的抵抗は圧縮行程の経過において変化するので、プレス材料に印加される電圧を制御するために用いられている制御装置がさらにまた電流リミットを備えている場合、特に有利であることが判明した。それにより予め設定最大電流能力を超過しない。
【００１４】
さらに圧縮行程の経過において、プレス材料のオーム抵抗の変化が正確に記載されると、圧縮行程自体の制御もまた、既定の電圧の場合、圧縮行程の間に測定された電流に依存して可能になる。というのはこの電流は達せられた成形体の密度を介して根拠を与えるからである。さらにプレス材料を介して電流を測定することによって、成形体の所望の特性を得るための圧縮行程を制御することが可能である。言い換えれば、プレス材料を流れる電流を測定することにより、本発明による装置の操作者に特性パラメータを提供し、この特性パラメータを用いて操作者は圧縮行程の間この方法の測定結果を評価し、さらにこの評価に基づいて制御を開始することができる。
【００１５】
さらに本発明の特に有利な形態の場合、圧縮の終了後にさらにまた完成した成形体に電圧を印加するとか、あるいは電圧を上げるとか、或いは場合によっては交流電圧から直流電圧に切替えることが考えられている。さらにまたプレス材料の特性に依存して、成形体をプレス室から容易に分離できるように、プレスラムの少なくとも一つを、圧縮行程の前か、間か、或いは後に冷却することも考えられている。例えばそのためにプレスラムを貫流する冷却液を使用することができる。実用的には、このプレスラムは冷却液を導入するために設計された管路を備えている。
【００１６】
その他の実施の変形は液体の蒸発エンタルピーを利用することである。液体特に水を、大気圧かあるいは減圧された圧力の下でプレスラム管路に導入し、この液体の蒸発によって奪われた熱を冷却用に利用する。
【００１７】
本発明による装置のプレスラムは、長期的には起こりえる接触面の腐食を防止するために、少なくとも接触面の領域においては実用的に例えばＮｉ−Ｃｒ鋼のような耐電気腐食性の材料から成る。
【発明の効果】
【００１８】
特にプレスラムにおける前述の大いに効果的な熱搬出システムに関連して、オーム熱を発生させてプレス材料を本発明に従って加熱することにより、成形行程（Formgebungsprozes）で極めて短い冷熱サイクルを達成することが可能である。特に、しかも電流を直接流すことによって本発明に従い加熱することは、例えばラムに冷却媒体を導入することにより、冷却出力を連続的に持続させることを可能にする。なぜならラムにではなくプレス材料に直接熱を発生させるからである。そのことから、プレス材料をプレスラムの間で冷却して収納する時でさえ、冷却したラムを用いて激しい圧縮を生じさせることは、本発明による方法で本発明による装置を使用するという下では可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
【実施例】
【００２０】
以下に、本発明を図、すなわち本発明の本質的でかつ記述にあまり詳しく強調されていない詳細に関してはっきりと指摘する図に関連して説明する。
【００２１】
図面の唯一の図は本発明による装置の概略配置図を示す。図面で表された装置は実際には、型枠２０と型枠２０において矢印Ａで印された方向に閉じることが可能な二つのプレスラム１２および１４とプレスラム１２および１４とに接続された電流源３０から成る。
【００２２】
成形体を製造するためにまず第一にプレスラム１２を型枠２０に向けて閉じる。プレスラム１２と型枠２０を介して上に開いたプレス室１０をプレス材料で満たす。その接合部において、プレス室に向って閉じられるプレスラム１４とプレスラム１２との補助によって、プレス室１０に収容されたプレス材料を上下に型を閉じて成形する。この際オーム熱を発生させてプレス室に収容されたプレス材料を加熱するために、電流源３０によりプレスラム１２と１４を介して、プレス室１０に収容されたプレス材料に電圧を印加する。これにより、プレス室に収容されたプレス材料の、プレス室内におけるオーム熱の発生による加熱が行なわれる。
【００２３】
一般に、プレス材料が明らかに高いオーム抵抗を備えているという事実を考慮して、通常金属から成るプレス枠として、本発明による装置のプレス枠は、プレスラム１２と１４の運動方向に並んで設けられた二つの枠部材によって二つに分かれて構成されており、この際これらの枠部材間に絶縁体から成る被膜が設けられている。その一方で、電気的に導電性がない材料から成る型枠が形成されている。それにより、電気的に導電性であるが、金属よりも明らかに導電性が悪いプレス材料を経た電流の流れが強制的に行なわれる。絶縁材料２２から成る層は、プレス室１０の内部における中立的な位置の高さに、言い換えればプレス材料の著しい移動が行なわれる高さではなくて単に同じプレス材料の圧縮のみが行なわれる高さに存在している。前述のように、プレス行程と電流源は、電流源３０によって生じる電流のプレスラム１２と１４の位置に依存して、プレス行程の持続時間および／または加熱持続時間によって制御されてもよい。
【００２４】
本発明は図面に基づいて説明された実施例に限定されるものではない。さらにもっと正確に言うと、特にオーム熱を発生させることにより、プレス材料を適度に加熱させるために、プレス材料内に渦電流を発生させることも考えられる。さらに可動なプレスラムのみを備えている装置を使用することも考えられる。それに加えて、さらに本発明による装置はプレス材料内にオーム熱を発生させるための二つかあるいはそれより多くの電流源を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による装置の概略配置図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０ プレス室
１２ プレスラム
１４ プレスラム
２０ 型枠
２２ 絶縁材料
３０ 電流源

Claims (20)

1. 特に粉末状か、ペースト状かあるいは顆粒状のプレス材料をプレス室内で加熱しかつ圧縮して行なう成形体を製造する方法において、オーム熱を発生させることによりプレス材料を加熱することを特徴とする方法。
2. プレス室を少なくとも一つの運動可能なプレスラムで区画し、このプレスラムの上方にオーム熱を発生させるために、プレス材料に電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. プレス室を一つのプレス枠と二つの運動可能なプレスラムで区画し、それらのうち少なくともいずれかが、装置内の圧縮行程の過程の間においてプレス材料に達する導電性の接触部表面を備え、かつオーム熱を発生させるために電圧を各プレスラムの少なくとも一つの接触部表面に印加することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. プレスラムの少なくとも一つが少なくとも二つの互いに絶縁された接触部表面を備えており、オーム熱を発生させるために少なくとも二つの分離された電圧源および／または電流源が設けられており、それぞれが接触部表面の一つと接続していることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. プレスラムに印加される電圧を、少なくとも一つのプレスラムの位置と、熱のチャージ持続時間と、プレス材料を流れる電流および／または圧縮行程の持続時間とに依存して制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 圧縮の際プレス材料に加えられる成形圧を、プレス材料の電気抵抗に依存して制御することを特徴とする請求項項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
7. 圧縮行程の終了後に電圧をプレス材料に印加することを特徴とする請求項項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. プレスラムの少なくとも一つを、圧縮行程の前か、間か、あるいは後に冷却することを特徴とする請求項項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
9. プレスラムを冷却するために冷却液を貫流させることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 冷却液特に水を大気圧かあるいは減圧された圧力の下でプレスラム内に設けられた管路に導入し、この液体の蒸発によって奪われた熱を冷却用に利用することを特徴とする請求項８または９記載の方法。
11. プレス材料を収容するために使用されているプレス室１０とこのプレス室（１０）に収容されているプレス材料を圧縮するための装置を備えた、上記の方法を実施するための装置において、
    プレス室（１０）に収容されているプレス材料に電圧を印加するための装置が設けられていることを特徴とする装置。
12. プレス室（１０）が少なくとも一つの運動可能なプレスラム（１２，１４）によって区画されており、それらのプレスラムを介して電圧がプレス材料に印加可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. プレス室（１０）を一つの型枠（２０）と二つの特に逆の方向に運動可能なプレスラム（１２，１４）によって区画されており、それらのプレスラムのうちの少なくともいずれかが、装置の圧縮行程の経過においてプレス材料に達する導電性の接触部表面を備えていることを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
14. プレスラム（１２，１４）の少なくとも一つが、電気的絶縁材料から成る、装置内の圧縮行程の経過においてプレス材料に達する接触部表面を備えていることを特徴とする請求項１２または１３記載の装置。
15. プレスラム（１２，１４）の少なくとも一つが、二つの電気的に互いに絶縁された接触部表面を備え、電圧発生装置が少なくとも二つの隔てられた電圧源および／または電流源を備え、それらのうちいずれかが、接触部表面の一つと接続していることを特徴とする請求項項１２〜１４のいずれか一つに記載の装置。
16. 型枠（２０）が電気的にプレスラムから絶縁されており、かつ少なくとも二つのプレスラムの運動方向に相前後して設けられていてかつ電気的に互いに絶縁された枠部材を備えていることを特徴とする請求項項１３〜１５のいずれか一つに記載の装置。
17. プレスラム（１２，１４）の少なくとも一つが、少なくとも接触部表面の領域においては、例えばＮｉ−Ｃｒ鋼のような耐電気腐食性の材料から成ることを特徴とする請求項項１２〜１６のいずれか一つに記載の装置。
18. プレスラムの少なくとも一つに、冷却液を導入するように構成された管路が設けられていることを特徴とする請求項項１２〜１７のいずれか一つに記載の装置。
19. 電圧発生装置に、プレス室に収容されたプレス材料の電気抵抗を検出するための装置および／またはプレス材料を通る電流を測定するための測定機器が所属していることを特徴とする請求項項１１〜１８のいずれか一つに記載の装置。
20. 熱のチャージ持続時間、プレスラムの位置、プレス材料を通過する電流、プレス材料の電気抵抗および／または圧縮行程の持続時間とに依存して、圧縮行程および／またはプレス材料に印加された電圧を制御するための制御装置であることを特徴とする請求項項１１〜１９のいずれか一つに記載の装置。