JP2009202535A - 押出成形体の乾燥治具 - Google Patents

Abstract

【課題】含水坏土を押出成形機から押し出した成形した成形体を変形させることなく容易、迅速に乾燥させることのできる押出成形体の乾燥治具を提供する。
【解決手段】押出成形体の乾燥治具１は、押出成形機から押出成形された外形が略円形状の押出成形体１００を載置する金属製の受治具２と、受治具２を収容する金属製の筒状の棚板３と、棚板３の上端側を閉鎖する蓋体４と、を備えている。蓋体４を、受治具２に載置されている押出成形体１００の上端に対して０．５ｍｍ未満の微小な隙間６をもって棚板３の上端側に取り付けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、含水坏土を押出成形機から成形して押し出した成形体を所定の形状に維持し、上記成形体を変形させないで乾燥させることのできる押出成形体の乾燥治具に関するものである。

含水坏土を押出成形機から押し出し成形した直後の成形体は、多くの水分を含み軟らかく変形し易い。そこで、押出成形機から押し出された断面略円形状の成形体は、受治具に載置されて、乾燥装置で熱風を吹き付けるなどして乾燥される。

図１６に示すように、上記受治具１０１として、上面に半円形状の凹部１０１ａを備え、該凹部１０１ａに、断面略円形状の成形体１００の下半部１００ａを嵌合した状態で断面略円形状の成形体１００を支持するポリウレタン樹脂によるスポンジ状多孔質の低反発性素材で形成された受治具１０１が知られている。（特許文献１参照）。

また、図１７に示すように、断面略円形状の成形体１００を複数支持する複数の断面略Ｖ字状の凹部１１１ａを備え、アルミニウム等の金属、アルミナ等の金属粉焼結体等の金属製素材で形成された受治具（乾燥用治具）１１１が知られている。（特許文献２参照）
ここで、乾燥とは、成形体から水分を除去することであり、理想的な乾燥は、予熱期間、恒率乾燥期間、減率乾燥期間を経ることにより行われる。(例えば特許文献３参照）
予熱期間とは、成形体の温度が上昇して一定の温度に保たれるまでの期間をいう。予熱期間においては成形体の表面からの水分の蒸発を抑制し、成形体全体の温度を速やかに上昇することが求められる。

恒率乾燥期間とは、成形体の温度が略一定に保たれた状態から成形体の水分率が限界水分率に達するまでの期間をいう。恒率乾燥期間では成形体の温度は略一定に保たれ、成形体の表面から水分の蒸発に伴って、成形体の内部の水分が表面に向かって移動する状態にあり、恒率乾燥期間では成形体の水分率が限界水分率に達するまで略一定の乾燥速度で成形体が乾燥される。

減率乾燥期間とは、成形体の水分率が限界水分率から平衡水分率に達するまでの期間をいう。減率乾燥期間では成形体の表面から蒸発する水分が内部から表面に移動する水分よりも多くなり、成形体に残存する水分の低下に伴って乾燥速度は低下する。減率乾燥期間では成形体の温度は上昇し、成形体の水分率が平衡水分率に達すると、成形体の乾燥が終了する。減率乾燥期間では乾燥による成形体の収縮は殆ど発生しないので乾燥による変形や亀裂は発生しない。

ところで、図１６，図１７に示すように、押出成形機の成形型から押し出された断面略円形状の成形体１００をポリウレタン樹脂によるスポンジ状多孔質の低反発性素材で形成された受治具１０１やアルミニウム等の金属、アルミナ等の金属粉焼結体等の金属製素材で形成された受治具１１１に載せ、乾燥装置に送り込んで、該乾燥装置内において上記成形体１００に直接、熱風を吹き付けるなどして乾燥させた場合には、成形体に対する予熱は十分でなく、熱風が成形体の表面に当たって表面の水分が蒸発した場合に、成形体内部から表面に向かっての水分の移動が無いために、成形体の表面近傍が局所的に乾燥して歪や亀裂が発生する。また、熱風は、図１６，図１７に示すように、受治具１０１，１１１と反対側の成形体１００の露出している上面１０ｂに当たるが、受治具１０１，１１１と接触している下面１００ａには当たらないため、成形体１００の下面１００ａと上面１００ｂとで温度差が生じ、成形体１０２の長さ方向の両端部が反り上がるように変形してしまう。

そこで、図１８に示すように、通気性を有する布等の素材１２１で囲った箱１２２内に成形体１００を入れ、上記箱１２２を温度や湿度が制御されたチャンバー内に置くことにより、熱風１２３が直接、成形体１００に当たるのを防止し、成形体１００の各部の乾燥速度を一定にして亀裂等の発生を防止する方法(例えば特許文献４参照）、或いは、図１９に示すように、成形体１００を受治具（乾燥治具）１３１に載置し、これら成形体１００および受治具１３１を透湿性を有するフィルム１３２で覆ってから乾燥装置内に入れることにより、上記フィルム１３２内を均一な湿度（水分量）に保って、成形体１００の各部、及び内外部において不均一な水分の蒸発を防いで乾燥による亀裂等の発生を防止する方法(例えば特許文献５参照）も開発されている。なお、図１９において、１３３はフィルム１３２が成形体１０２に接触するのを防止する枠材である。
特開２００４−１４２１６０号公報（段落００３２、段落００３８、段落００３９等） 特公平６−４５１３１号公報（第2頁右欄下から１１行目〜第３頁左欄上から３行目） 特許第３４５５８１３号公報（特開２０００−２３４８６２号公報）（段落０００４〜段落００１１） 特開平１１−２９１２１７号公報（段落０００５、段落０００８） 特開２００５−２８１０９４号公報（段落０００７、段落００１５）

ところで、上記特許文献４、特許文献５の乾燥方法においては、通気性を有する布等の素材１２１で囲った箱１２２或いは透湿性を有するフィルム１３２により熱風が直接、成形体１００に当たるのを防止するが、間接加熱という性質上、成形体１００全体を迅速に温度上昇させることは困難であった。特に、成形体１００の下側には受治具や搬送用のベルトコンベア等が存在することから、加熱開始直後において、成形体１００の下側は受治具や搬送用のベルトコンベア等に熱を奪われて温度上昇が緩やかであるのに対して成形体１００の上側は熱を奪うものが存在しないので急激に温度上昇するために、成形体１００の上側と下側とで水分の蒸発が不均一になり成形体１００の上側と下側とで乾燥度に差異が生じて成形体１００に曲がりが発生するという問題点があった。

本発明の目的は、熱風を成形体に直接、当てない間接加熱においても、成形体の全体を略均一な温度に保ちながら迅速に加熱することができる押出成形体の乾燥治具を提供することにある。

請求項１の発明の押出成形体の乾燥治具は、押出成形機から押出成形された断面略円形状の成形体を載置する金属製の受治具と、該受治具を収容する金属製の棚板と、該棚板の上端側に取り付ける蓋体と、を備え、
上記蓋体を、上記受治具に載置されている押出成形体の上端に対して微小な隙間をもって上記棚板の上端側の開口部を閉鎖する構成にした。

請求項２の発明は、請求項１に記載の押出成形体の乾燥治具において、上記隙間を、０．５ｍｍ未満にした。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の押出成形体の乾燥治具において、受治具を、薄肉厚の金属板によりモノコック構造に形成し、上面の中央部に上記押出成形体を載置する凹部を設けた。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具において、上記棚板を、積み重ね可能にし、下部の棚板の上端側の開口部を上部の棚板で閉鎖し、最上部の棚板の上端側の開口部を上記蓋体で閉鎖する構成にした。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具において、上記棚板を、矩形状の底壁の長辺側の側縁を起立させて一対の側壁を形成したチャンネル状に形成し、上記底壁の短辺側の側縁よりも内側に後退させた位置に、上記底壁の短辺側の側縁と並行に、且つ両端部を上記側壁に当接させて一対のストッパーを設け、これら一対のストッパーを、上記蓋体との間に微小な隙間を形成する高さに形成した。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具において、受治具、棚板、蓋体を、アルミニウムで形成した。

（１）請求項１の押出成形体の乾燥治具は、押出成形体を受治具に載置して棚板内に収納し蓋体を取り付けるので、乾燥装置に入れて熱風に曝した場合でも、熱風が直接、成形体に当たらずに熱風は専ら棚板や蓋体を加熱する。そして、加熱された棚板や蓋体により上記受治具に載置された成形体の全体を周囲から略均等に間接加熱するので、水分の蒸発は均等に開始され、乾燥による亀裂や曲がりが抑制され、真直ぐに乾燥した成形体を得ることができる。特に、本発明においては、受治具に載置されている成形体の上端と蓋体の間の隙間を微小にしたので、例え、棚板内に熱風が侵入した場合でも、上記隙間への熱風の侵入は阻止され、上記受治具に載置された成形体の上端に熱風が当たることによる成形体の変形を防止することができる。
（２）請求項２の押出成形体の乾燥治具は、上記隙間を、０．５ｍｍ未満にしたので、熱風が入り込むのを確実に防止することができる。
（３）請求項３の押出成形体の乾燥治具は、受治具を、薄肉厚の金属板によりモノコック構造（応力外皮構造）に形成されているので、軽量で、しかも機械的強度に優れたものになる。また、熱容量が少ないので棚板を介しての熱伝導や棚板や蓋体からの輻射熱によって受治具を迅速に均一な温度に上昇させ、載置している成形体の受治具の接触部と非接触部に温度差が発生するのを防止する。
（４）請求項４の押出成形体の乾燥治具は、成形体を載置した受治具を積み重ねることにより、多数の成形体を同時に乾燥させることができる。
（５）請求項６の押出成形体の乾燥治具は、成形体が乾燥する際に発生する水蒸気を、ストッパーと蓋体との間の微小な隙間を介して、外部に排出することができる。
（６）請求項６の押出成形体の乾燥治具は、受治具、棚板、蓋体を、アルミニウムで形成したので軽く、熱効率の優れたものになる。

以下、本発明を、（１）乾燥治具全体の概略構成、（２）受治具の構成、（３）棚板およびストッパーの構成、（４）蓋体の構成、（５）乾燥治具の使用例および作用、の順で説明する。

（１）乾燥治具全体の概略構成
図１は乾燥治具の斜視図、図２は分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図１のＢ−Ｂ断面図である。

図１，図２に示すように、乾燥治具１は、押出成形機（図示省略）から押出成形された断面略円形状の中空状、中実状、ハニカム構造等を含むモノリス構造の成形体１００を載置する金属製の受治具２と、受治具２を収容する金属製の棚板３と、棚板３の上端側に取り付けられる金属製の蓋体４と、を備えていて、成形体１００を載置した受治具２を棚板３の一対のストッパー５，５間に収納載置して棚板３の上端側の開口部を蓋体４で閉鎖して、乾燥装置で乾燥させる。乾燥装置においては、熱風で棚板３および蓋体４を加熱することで成形体１００を間接加熱する構成になっている。

図３，図４に示すように、本発明においては、特に、成形体１００の上端と蓋体４の間の隙間６を、０．５ｍｍ未満の微小隙間とすることにより乾燥のための熱風が成形体１００の上端と蓋体４の間に侵入するのを阻止し、成形体１００の上端に熱風で直接加熱されることにより生じる成形体１００の変形を未然に防止する。

（２）受治具の構成
図５，図６に示すように、受治具２は、チャンネル材１１と、該チャンネル材１１内に取り付けられた一対のアングル材１２，１３と、これら一対のアングル材１２，１３に架橋されていて成形体１００を載置する成形体支持板１４と、で構成されていて、成形体支持板１４の上面側の凹部１５に成形体１００が載置される。

図７に示すように、チャンネル材１１は、底壁１１ａと左右の側壁１１ｂ、１１ｃにより断面略コ字状に形成されている。チャンネル材１１は、例えば幅（内寸）２５ｍｍ、高さ（外寸）１５ｍｍ、長さ１２００ｍｍ、厚み１ｍｍに作られている。

一対のアングル材１２，１３は、直角２等辺形状に形成されている。上記一対のアングル材１２，１３は、例えば、９ｍｍ角、長さ１２００ｍｍ、厚み０．９ｍｍに作られている。

一方のアングル材１２は、中央の折り曲げ部（角部）１２ａを境にして一方の辺（以下、第１辺と称する）１２ｂ側の先端部が上記チャンネル材１１の一方の側壁１１ｂの内面の上端部に接着され、他方の辺（以下、第２辺と称する）１２ｃ側の先端部が上記チャンネル材１１の一方の側壁１１ｂの内面の下端部（側壁１１ｂと底壁１１ａの角部）１１ｄに接着されている。また、他方のアングル材１３は、中央の折り曲げ部１３ａを境にして一方の辺（以下、第１辺と称する）１３ｂ側の先端部が上記チャンネル材１１の他方の側壁１１ｃの内面の上端部に接着され、他方の辺（以下、第２辺と称する）１３ｃ側の先端部がチャンネル材１１の他方の側壁１１ｃの内面の下端部（側壁１１ｃと底壁１１ａの角部）１１ｅに接着されている。

成形体支持板１４は、一対のアングル材１２，１３と同様に直角２等辺形状のアングル状に形成されている。成形体支持板１４は、例えば、１５ｍｍ角、長さ１２００ｍｍ、厚み１ｍｍに作られている。

成形体支持板１４は、中央の折り曲げ部（角部）１４ａを境にして第１辺１４ｂ側が一方のアングル材１２の第１辺１２ｂ上に重ね合わせた状態で接着されると共に、第２辺１４ｃ側が他方のアングル材１３の第１辺１３ｂ上に重ね合わせた状態で接着されている。

上記接着には、耐熱性、伸縮性を有する、例えばセメダイン・スーパーＸ（登録商標）等の接着剤が使用されている。

チャンネル材１１と、一対のアングル材１２，１３および成形体支持板１４は、表面にアルマイト処理（陽極酸化処理）を施したアルミニウム板で形成されている。

アルマイト処理を施したアルミニウム板で成形体支持板１４を形成した場合に、その表面は平滑性に乏しく、上記凹部１５内に成形体１００を載置した場合に成形体１００が凹部１５の表面に付着して、乾燥収縮時に悪影響を受け、成形体１００が破断したり、或いは受治具２との接触線が成形体１００の表面に発生したりする虞がある。このような虞をなくすために、図８に示すように、上記成形体支持板１４の表面には、平滑で、かつ潤滑性に富む表面処理部１６が形成されている。この表面処理部１６は、成形体支持板５の表面を研磨し、或いは成形体支持板１４の表面にテフロン（登録商標）等の耐熱性に優れた低摩擦のフッ素樹脂をコーティングすることにより形成される。

上記実施例においては、受治具２を、チャンネル材１１と、該チャンネル材１１内に取り付けられた一対のアングル材１２，１３と、これら一対のアングル材１２，１３に架橋されていて成形体１００を載置する成形体支持板１４と、を接着することにより形成した場合を示したが、図９に示すように、押し出し成形により受治具２全体を一体的に形成してもよい。この場合に、成形体１００が大径で重量が重いと、成形体支持板が変形する虞があるので、このような場合には、２点鎖線で示すように、補強部材１７を取り付けて成形体支持板を補強してもよい。また、成形体１００を載置する凹部の形状はＶ字状に限定されず、Ｕ字状、半円形状、多角形状等であってもよい。また、受治具２の素材はアルミニウムに限定されず他の金属、例えば銅やステンレススチールなどであってもよい。

（３）棚板およびストッパーの構成
図２に示すように、棚板３は、矩形状の底壁３ａの長辺側の側縁を起立させて側壁３ｂ，３ｃを形成することによりチャンネル状に形成されていて、長さ方向の両側部に一対のストッパー５，５が配置されている。

一対のストッパー５，５は、底壁３ａの短辺側の側縁よりも内側に後退させた位置に、底壁３ａの短辺側の側縁と並行に、両端部を側壁３ｂ，３ｃに当接させた状態で設けられている。そして、一対のストッパー５，５の間および棚板３の側壁３ｂ，３ｃで構成される受治具収納部に、複数個、例えば１０個の受治具１を並列に収納可能になっている。

図３に示すように、棚板３の側壁３ｂ，３ｃの高さＨは、受治具２のチャンネル材１１の左右の側壁１１ｂ、１１ｃと略同じ高さに形成されている。そして、
成形体１００を載置した受治具２を棚板３内に収容して蓋体４を取り付けたときに、蓋体４と成形体１００の間には微小な第１の隙間６、例えば０．５ｍｍ未満の隙間が生じるようになっている。

図４に示すように、ストッパー５は、ベース部５ａと、起立壁５ｂにより略Ｌ字状に形成されていて、ベース部５ａが棚板３の底壁３ａ上に取り付けられている。起立壁５ｂの高さＨ１は、棚板３の左右の側壁３ｂ，３ｃの高さＨ２よりも若干、低め（Ｈ１＜Ｈ２）に形成されている。そして、蓋体４を取り付けたときに、蓋体４とストッパー５の起立壁５ｂの上端との間にはＨ２−Ｈ１＝Ｈ３の第２の隙間７が生じるようになっている。第２の隙間７は、第１の隙間６よりも大きめに形成されている。

図１０に示すように、棚板３は、積み重ね可能になっていて、下部の棚板３の上端側の開口部を上部の棚板３で塞ぎ、最上段の棚板３の上端側の開口部を蓋体４で塞ぐようになっている。上記棚板３は、アルミニウム等の金属板により形成されているが、その他の金属であってもよい。

（４）蓋体の構成
図２や図１１等に示すように、蓋体４は、フラットな板状に形成されているが、図１２に示すように、棚板３を蓋体４として使用してもよい。蓋体４は、受治具２に載置されている成形体１００の上端に対して上記第１の微小隙間６をもって、また、ストッパー５の起立壁５ｂの上端との間には上記第２の隙間７をもって棚板３の上端側の開口部を閉鎖している。上記蓋体４は、アルミニウム等の金属板により形成されているが、その他の金属であってもよい。蓋体４には必要に応じて錘２０が載置される。上記蓋体４には必要に応じて錘２０が載置される。

（５）乾燥治具の使用例および作用
押出成形体１００を載置した受治具２を収納した棚板３は蓋体４を取り付けられ、或いは数段に積み重ねられて最上段の棚板３に蓋体４を取り付けられた乾燥治具１は、図１３に示すように、乾燥装置２１内で熱風２２に曝されて棚板３および蓋体４が加熱される。棚板３および蓋体４が加熱されると、その熱は伝導や輻射により受治具２に伝達されて熱容量の小さな受治具２は速やかに加熱する。そして、受治具２に載置された成形体１００の全体を周囲から略均等に加熱されるので、水分の蒸発は均等に開始され、乾燥による亀裂や曲がりが抑制され、真直ぐに乾燥した成形体を得ることができる。また、成形体１００が乾燥する際に発生する水蒸気は、上記第１、第２の隙間６，７等を介して外部に排出される。

乾燥治具１を乾燥装置２１内で熱風２２に曝して加熱乾燥させる場合に、熱風２２の流れる方向に対して受治具２の長手方向が略直角になるように棚板３を配置する。

上述したように棚板３のストッパー５の起立壁５ｂは、棚板３の底壁３ａの短辺側の側縁よりも内側に後退させた位置に配置されているので、熱風２２は専ら棚板２１の外側を流れて、底壁３ａの短辺側の側縁よりも内側への侵入は抑制される。侵入した場合でもストッパー５の起立壁５ｂによって侵入が阻止される。

ストッパー５の起立壁５ｂの上端と蓋体４の間の隙間７から熱風２２が成形体１００側に侵入した場合でも、蓋体４と成形体１００の上端の間は、図４に示すように０．５ｍｍ未満の微小な隙間６になっているので、該隙間６への熱風２２の侵入は阻止され、成形体１００の上端が熱風２２で加熱されることによる成形体１００の変形は阻止される。

因みに、図１４に示すように、ストッパー５の起立壁５ｂの上端と蓋体４の間の隙間６を９ｍｍにして成形体１００を乾燥させたところ、図１５に示すように成形体１００の両端部には、変形（反り）が発生した。この変形量は隙間６の値を小さくするに従って減少し、０．５ｍｍ未満にすると変形は検出されなかった。

乾燥治具の斜視図。 乾燥治具の分解斜視図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 受治具の斜視図。 受治具の断面図。 受治具の分解断面図。 成形体支持板の拡大断面図。 受治具の他の実施例の断面図。 受治具を積み重ねた状態の断面図。 受治具を積み重ねた状態の断面図。 蓋体の変形例を示す断面図。 乾燥治具の使用例を示す説明図。 比較例を示す断面図。 比較例の問題点を示す説明図。 従来例の説明図。 従来例の説明図。 従来例の説明図。 従来例の説明図。

符号の説明

１…乾燥治具
２…受治具
３…棚板
４…蓋体
５…一対のストッパー
６…第１の隙間
７…第２の隙間
１１…チャンネル材
１２…アングル材
１３…アングル材
１４…成形体支持板
１５…凹部
１６…表面処理部
１００…押出成形体

Claims (6)

1. 押出成形機から押出成形された断面略円形状の成形体を載置する金属製の受治具と、該受治具を収容する金属製の棚板と、該棚板の上端側に取り付ける蓋体と、を備え、
   上記蓋体は、上記受治具に載置されている成形体の上端に対して微小な隙間をもって上記棚板の上端側の開口部を閉鎖していることを特徴とする押出成形体の乾燥治具。
2. 上記隙間は、０．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の押出成形体の乾燥治具。
3. 上記受治具は、薄肉厚の金属板によりモノコック構造に形成されていて、上面の中央部に上記成形体を載置する凹部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出成形体の乾燥治具。
4. 上記棚板は、積み重ね可能になっていて、下部の棚板の上端側の開口部を上部の棚板で閉鎖し、最上部の棚板の上端側の開口部を上記蓋体で閉鎖したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具。
5. 上記棚板は、矩形状の底壁の長辺側の側縁を起立させて一対の側壁を形成したチャンネル状に形成されていて、上記底壁の短辺側の側縁よりも内側に後退させた位置に上記底壁の短辺側の側縁と並行に、且つ両端部を上記側壁に当接させて配置された一対のストッパーを備え、
   上記一対のストッパーは、上記蓋体との間に微小な隙間を形成する高さに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具。
6. 上記受治具、棚板、蓋体は、アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形体の乾燥治具。

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