JP3690805B6 - 圧密された粒子材料でなる物体を製造する方法及び装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は，粒状材料の流動可能な懸濁物を、容易に流動可能な成形用スラリーの形をした適宜の液体に形成する段階と、少なくとも部分的に液体透過性壁を備えた成形用空間に前記懸濁物を導入する段階と、前記液体に対して透過性である前記壁の少なくともこれらの部分を横切る圧力差を形成することにより前記液体の少なくとも大部分を除去して、前記成形用空間において、前記材料でなる非流動可能な物体を形成する段階と、前記成形用空間から前記非流動可能な物体を除去する段階と、により成形された物体を製造する方法に関わる。
背景技術
この種類の方法においては，水あるいは他の流動媒体に関する粒子システムの懸濁物からいわゆるＢＭＣ材料（脆性マトリックス複合材料）を形成し，型に流し込むことは知られている。
粒子システムは，ある粒子寸法分布を備えた粉体でなっていてもよいが，多くの場合，その粒子システムは，特に強度，靭性及び耐久性に関して，完成複合材料の特性を改良するべく強化材として作用するよう意図された最終製品においてはファイバをも有している。
ＢＭＣ材料は，混合し，型に流し込んだ後に乾燥して燃焼させる粘土あるいは白土に基づいた材料であってもよい（タイル，煉瓦，排水パイプ等）が，セメント質材料（セメント，ファイバセメント，コンクリートあるいはファイバコンクリート）であってもよく，そのセメント質材料は，混合され，そして型に鋳造された後，（ほぼ２−８時間内に）固定し，固体化し，もってそのセメント質材料が変形することなくそのセメント質材料を型から取り外すことができ，その後，そのセメント質材料はセメントと穴内の水の一部との間の化学反応（水和作用）を介して硬化する。
材料は水和されたライムと，水と混合されたシリカとでなっていてもよく（Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＳｉＯ₂＋Ｈ₂Ｏ），鋳造後，その材料はオートクレーブで硬化され（温度１５０−２２０℃），カルシウムケイ酸塩がこの方法で形成される。最後に，その材料は，型内での鋳造後，通常の態様で，結晶化の水を取ることにより硬化させる石膏から成っていてもよい。
これら全ての材料の共通した特徴は，通常比較的細かく粒状化された粉体の形をしているそれらの開始即ち出発材料が無機粒子システムからなることであり，ある場合はコンクリート及びファイバコンクリートのごとき，それら材料が荒い粒子を含んでいてもかまわない。それら材料が成形され且つ鋳造され得る状態にそれら材料をするために，それら材料はある量の液体，通常は水，と混合されてペースト状懸濁物あるいは粒子システムのスラリーを形成し，混入された液体は粒子間のほぼ全ての空間を占めるようになっている。固体粒子量に相対的に液体量を調和させることにより，懸濁物の粘度即ち流動性を調節することができ，完全に均質な状態に混合し且つ鋳造して，型に完璧に充填するのに適当な状態とされる。液体の量が少なすぎる場合，懸濁物の流動性は不十分であり，それによりエアポケットが生じるか成形空間の隅，割れ目の全てに充填がなされなくなる。他方，液体の量は多すぎてはならず，何故なら，多すぎることにより，末端製品は余りにも多孔質になってしまい，従って，弱く，脆弱になってしまうからである。
更に，もう１つの問題がある。即ち，末端製品の材料比率に最も重要な，固体成分（細かい粒子，填料及び添加材）と開始成分とを，実質上１００％の均質化で最も優れた混合を達成するためには，固体物体と液体物体との割合が比較的高く，好ましくは，優れた鋳物特性を達成するのに必要とされるものよりもかなり高い割合で作業することが必要である。このことは特に，材料が適宜の量の長いそして細いファイバを含んでいる場合にそうである。何故なら，このような粒子システムにおけるファイバの完全な分離分散に必要な液体量は，ファイバなしのブリブレ(bribre)の容積濃度に主として依存する同様の混合体よりもかなり多いからである。
他方，成形された材料の液体含有量が可能な限り低いものであることは決定的に重要なことである。何故なら，その場合，最終製品が可能な限り低いこのような多孔度並びに高い強度及び靭性を有しているからである。
液体比率の大きさを選択することに関するこれら２つの矛盾する見解は，ファイバ強化ＢＭＣ材料を製造する場合，特に大きく対照，対比をなす。何故なら，ファイバを全面的に分布させるためにはかなりの量の余分な液体を用いる必要があるからである。しかし，他方，最終製品においてファイバはわずかであり，あるいは，全く用いない。何故なら，ファイバと多孔性の高いマトリックス材料との間の結合，接合は実質的にゼロに等しいからである。
例えば，アスベストセメントあるいはセルロースセメントの形をした生産物，即ち，いわゆるＦＲＣ材料（ファイバ強化セメント質材料）において，上述した問題は，全てのファイバが分散され，そして，セメント粒子が全てのファイバの表面上に薄い被覆として均一に分布されるまで，セメント及びファイバをかなり余分な水（代表的には，セメント粉末及びファイバの重量の，水の２−１０倍）とまず最初に混合させることにより通常解決される。その後の排出時，即ち，真空処理により余計な水の一部を取り除くことにより完全とされたフィルタウエブ上で，シート状に形成され且つ板状に形成されたものが作られ，このことは排出に先立って達成される効果的な均質化を乱すことなくなされ得る。何故なら，極めて細かいセメント粒子は薄いアスベストまたはセルロースファイバの面に対する自然な親和力を有しているからであり，それにより，余分な水を混合体から取り除く際，「不均質化」は生じない。
フィルタウエブ上でのこの最初の排出後，成形されたシート材料は，通常，基質から除去されるのに十分に干渉性であり，また，固定し，硬化するための平坦な（油で潤滑されている）鋼板上に置かれる。しかしながら，セメントがまだ完全に硬化されていない限り（間）は，ＦＲＣシートは，また十分に塑性であり，次の時間等内では，ＦＲＣシートは波形のシートに，あるいは，それよりも複雑な形状（アスベストセメント工業では，方法におけるこの段階を，塑性形状付与可能なものという）のものに成形される。
セメントが硬化し始める前に，ＦＲＣシートの自由縁部に沿って余計な水の一部を付加的に除去される（鋼性プラテン間での）「後加圧」（圧力１００−２００バールで，「後加圧」後ほぼ０．１５−０．２０まで低減された，代表的な水／セメント比が，真空処理により排出されたシート材料においてほぼ０．２５）により，最終製品の密度及び他の特性を改良することも可能である。しかし，もちろん，このような後加圧は，シートの平面に沿い自由縁部に向かって圧搾される余分な水が形作られたシートを破裂し，破壊することを防ぐために，穏やかな圧力上昇（３０分等内でゼロから最大まで）で実施されるべきである。そして，理解されるとおり，このような方法により，結果として，どうしても「不鮮明な」そして不明確な縁部を備えたＦＲＣになる。
アスベストセメントあるいはセルロースセメント以外の材料の場合，即ち，他の形式の補強ファイバ（鋼，ガラス，カーボン，ポリプロピレン，ポリエチレン，あるいは，他の形式の合成ファイバ）を備えた数種の材料の場合，理解されるとおり，これらの形式のファイバは上述したセメント粒（の「浮力」）に対して自然親和力を備えていず，そのため，排出段階でむき出しにされるファイバ表面でのある種の「非混合，反混合」は実際的に伝統的な製造排出方法では不可避である。
発明の開示
本発明の目的は，最初に述べた種類の方法を提供することであり，その方法により上述した不利を回避することができる。この目的は，前記した適宜の液体に形成する段階は、前記懸濁物の均質化を有し、液体と乾燥物質との比が重量で１：１の大きさ程度であり、前記スラリーを、細かな孔が開けられた壁を備える閉止した型に汲み上げて、十分に高い圧力を前記型内の前記スラリーに作用させ、２０〜４００バール、好ましくは、５０〜２００バール、より好ましくは、５０〜１００バール程度の大きさの前記差圧を形成することにより、それに続く段階を実施することを特徴とする、本発明に関わる方法により達成される。このように処理することにより，固体成分は必要とされる水と混合されて混合体における全ての成分の完全な分散が達成される。
液体の圧搾が型の全面にわたって同時に生じたら，排出された，及び排出されない材料が成形空間の周りで制御不可能に動きまわり，その結果，最終製品が完全に均質なものとならない危険性がある。この欠点は，成形用空間が、極めて低い多孔性を備えた成形本体を形成する密に積められ且つ圧密された粒状材料で完全に占められるまで、前記液体を、まず、スラリー入り口から最も遠くに位置している型の部分から絞り出し、次いで、前記入り口から少し離れた前記型の部分から絞り出し、次いで、前記入り口に近い部分から絞り出すことによる、前記細かな孔が分布して構成されている型を用いることを特徴とする方法により回避することができる。
このように進行させた時，更なる水が圧搾され得ない場合，圧搾行程の最終部は粉体圧搾として特徴付けることができる。
かくて，かような方法は型の一端において高圧スラリーポンピング（ポンプ作用）の形で始まり，型の他端から安定的に進行する粉体圧搾方法として終わる。理解されるとおり，この場合，低粘性の懸濁物は型の全ての隅及び割れ目内に流れるのに何等困難性を有していず，型を充填する際に補足されたいかなる空気も穴を介して巣，型穴を離れる。プレス成形された完成物体は型の内面の正確なレプリカを構成し，そして，複合材料は全ての余計な水が圧搾されるのと同じモーメントで既に型内で固定され，固化されているので，また，固体粒子間の相互の接触は達成されているので，他の粉末圧搾方法のごとく，成形された物体を型から直ちに取り出すことが可能である。何故なら，この物品は完全に剛体であり，且つ，自身で状態を保っており，また，適宜の方法で完全に硬化することが許される以上のものを必要としていないからである。
排出と圧密方法とを，型の一端即ち一方側から他方の側に安定して進行させることに関する同様の結果は，前記孔の液体透過性が、入り口から最も遠い型の端部からその入り口に向かって安定して小さくなって、前記最も離れた端部で最も高い比率で且つ前記入り口に近付く際安定して低くなる比率で液体を除去せしめるよう型を用いる方法か、或いは、細孔を外側から開閉することができ、入り口から最も遠い型の点で始まり、その入り口で終わる順序で穴を開放することにより液体の除去を行うようになった型を用いる方法により達成され得る。
型の壁にある穴は，もちろん，極めて小さいものであるべきで，それにより，固体粒子ではなくて水が型から逃げるかも知れないが，水の分子は極めて小さく（約２０Å），このことは問題にならない。
本発明による方法の実施例のうちの一つに従って進行させることにより作られた製品は，例外的に密であり，多孔性が絶対的に少なく，また，極めて均質したものであり，また，完全に硬化された状態では，強度と靭性の最適な組み合わせを備えた価値ある物理特性を有していることを特徴としている。
上述した通り，混合行程は任意の余計な液体で実施され，その後の鋳造段階時即ち型段階時の材料の濃縮は，それ以上の液体が制限された材料から圧搾され得ないまで，「反混合，非混合」が生ずることなく増加するので，この場合，他の既知の成形即ち鋳造原理を用いるよりも，最終製品におけるファイバのかなり高い濃縮，濃度を達成することができる。そして尚，ファイバは製品を通して完全に分散され，十分に分布され，指向されている。
固体粒子が互いにしっかりと留められ，押圧され，材料が固化する押圧段階の終部には，粒子も全てのファイバ表面にしっかりと押圧され，ある場合には，ファイバとマトリックス材料との間の最適接合部に，結果としてなるファイバの表面へしっかりと押圧され，従って，最終製品における最適ファイバ効果に結果としてなる。
この工程において，ファイバとマトリックス材料は，他の鋳造段階即ち型段階からでは知られていない態様で「共に成長」し，完全に硬化した後，最終製品はユニークな物理特性を有している。
（マトリックスである場合，引っ張り付加の全てを引き継ぐことはファイバにとって困難であるため）このような脆弱な，即ち，壊れ易いマトリックス材料への付加付与の最も問題となる，即ち，疑問の形態である一軸引張付加付与でもってした場合，本発明により製造されている正しく補強されたＢＭＣ材料では，ほぼ０．０１−０．０２パーセント（１メートルあたり０．１−０．２ｍｍ）だけの破壊で究極の伸びを通常示す通常脆弱なマトリックス材料の場合よりも金属あるいはプラスチック材料に対する応力−歪み曲線の，より暗示する，即ち，より思い出させる応力−歪み曲線を達成することが可能である。
硬化後，本発明により製造された，正しく作られたＢＭＣ材料は，いわゆる歪み硬化を示す引張応力−歪み曲線を有しており，引張応力は，１−２％それ以上の歪みまでライトアップ（right up）した場合でも，目で見え得る即ち有害なクラックを形成することなく増加し続ける。かくて，マトリックス材料のひずみ可能性（好ましい場合には弾性あるいは可撓性）は，混入されたファイバを極端に用いることにより，１００あるいはそれ以上のファクターで増加した。そして，これにより複合材料に何等の損傷も生じさせていない。
劇的に増加せしめられたひずみ可能性の原因は，引張歪みによりファイバ間のマトリックス材料の内部破壊が，同様の補強されていない材料とは異なった態様で顕微鏡的レベルで生ずるからであり，極めて細かい，そして短い顕微鏡的クラックの等しく分布されたパターンが形成され，材料の増加させられたひずみと共に数が増加し，しかし，これらの顕微鏡的クラックは，それらが囲繞するファイバにより阻止されるほど，即ち，阻害されるほど小さく，この理由で，それらクラックにより何等劇的な損傷が材料に対して生じない。
このことは，それ自体極めて価値あることであり，一般に，本発明による方法により生産されるごとき上述した高品質ＢＭＣ材料に当てはまるものである。更に，経験によれば，通常のポートランドセメントマトリックス（Portland-cement matrix）で製造されたいわゆるＦＲＣ材料の場合，成形後に上述した態様で形成される大型の網状クラック（たぶん，長さ約０．５−１ｍｍそれ以下で，幅が代表的な場合１０−５０μｍ）が，自己治癒の顕著な傾向を示し，水分の存在下では材料は再び密であり，また，再び張力付加される際，材料はそれの当初の剛性及び強度を得，また，最初の付加時と同じ態様で増大した応力を受けるかもしれず，ここでまた，滑らかな作動曲線及び納得させる歪み硬化を示し，応力が減少し始める前に引張応力は１−２％それ以上の究極の歪み容量まで安定して増大する。
本発明は、前述した方法を実施するための装置にも関する。また、以下の記述はこの方法を実施して作られた製品をも開示する。
【図面の簡単な説明】
本説明の以下の詳細な部分において，図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
第１図，本発明に関連した押出器の諸部品の概略長手方向断面図である。
第２図は，排出区分を構成する押出器壁の一部に排出開口部を形成する一例を示している。
第３図は，多数の同様なリングと共働して，排出スリットを備えた押出器壁を形成するようになったリングの断面図である。
第４図は，第３図に示した種類の多数のリングでなる押出器壁の一部を示している。
好適実施例の説明
第１図は，本発明に重要な押出機の諸部品を示しており，その押出機は筒状製品を生産するよう特に設計されている。同じ原理に基づいた押出機は，他の断面形状，例えば，平坦なあるいは波状のシート，あるいは様々な断面形状の輪郭原料を有する製品も押し出すのに用いることができることは明かである。
図示されている押出機の諸部品には，外方部１，内方部２，液体を排出するための複数個のノズル，即ち，スリット（溝穴）３，及び圧力調整室５がある。
図示されているように，押出機は以下の４つの連続した，即ち，一連の区分に分割されており，即ち，
−成形されるべき流動可能な懸濁物供給体のための入り口区分Ａ，及び
−供給された懸濁物が下記のものに向かって流れる流れ区分Ｂ
−下記のものに導かれる排出圧密区分Ｃ
−固体摩擦区分Ｄ
更に，第１図には出口区分Ｅとして示された別の部分が示されており，押し出された製品はその別の区分Ｅで押出機を離れる。
理解を容易にするため，第１図では上述した区分が互いに完全に区別して示されているが，実際には，２つ以上の区分が多少重複していてもよい。かくて，第１図にはノズル３が排出圧密区分Ｃにのみ存在しているとして示されているが，それらノズル３は固体摩擦区分Ｄの少なくとも一部に沿って延在していてもよい。
入り口区分Ａでは，必要量の粉体，液体（通常は水）及び多分別の成分を含んでいる流動可能な懸濁物は流れ区分Ｂに流入する。押出機に供給された懸濁物は水の余剰物あるいは他の液体を有しており，薄いスラリーから濃いペーストまでの軟度を有しているかも知れない懸濁物の成分の優れた，そして均質の相互混合を達成するのを可能にしている。
混合方法は，それ自体既知の態様でなされ得る。即ち，この種の材料をポンブ，即ち圧送することができる形式の高圧ポンプにより押出機の入り口区分Ａへペースト状粒状懸濁物を供給する前に，所望の流動可能性を備えたそのペースト状粒状懸濁物を生成する高機能ミキサを用いることにより混合がなされ得る。
入り口区分Ａから，懸濁物は流れ区分Ｂを介して前方に流れる。この区分Ｂ及び次の排出圧密区分Ｃで形作られた製品の断面形状は外方部１の内部形状及び内方部２の外部形状により決定される。排出圧密区分Ｃにおいて。余分な液体は排出され，懸濁物は圧密されて個々の粒子間では，製品全体を通して直接接触される固体材料を形成し，相互に直接接触している密に固められた粒子間の空間を占め続けないほぼ全ての液体，即ち，ほぼ全ての余計な液体は除去される。この排出する機能は，ノズルまたはスリット（溝穴）３に適用される，廃出圧密区分Ｃにおける外方部１を横切る圧力差によって生じる。以下に説明するごとく，その圧力差により，一方では，流れ区分Ｂにおける懸濁物及び廃出圧密区分Ｃの一部の２０−４００バールの静水圧と，他方では，圧力調整室５内の圧力，即ち，大気圧あるいはそれよりもわずかに高くても低くてもかまわない圧力との間の差が作られる。
明らかに，流れ区分Ｂ及び廃出圧密区分Ｃの少なくとも隣接部で優勢な高静水圧は，押出機の，廃出圧密区分Ｃの下流側の部分が流れを妨げるある手段を有している場合，維持され得るだけである。本発明の方法においては，この手段は，固体摩擦部Ｄに存在する，上述した廃出圧密により生ずる非流動可能な押し出された製品により提供される。この区分Ｄにおいては，製品４とそれに接触する外方部１及び内方部２の壁との間の摩擦が固体摩擦区分Ｄの上流側の静水圧により生ずる，逆方向に作用する流体圧力と実質的に同じ大きさの反力を提供するのに十分である。作動時，供給圧及び圧力調整室５内の圧力は互いに調和されるているとともに，固体摩擦区分Ｄで言われている摩擦に調和されていて，製品４が適宜の速度で前進するのが可能にされている。
製品４が出口区分Ｅにおいて押出機を離れる際，それの多孔度は極めて低く，密に固められた粒子間の空間を占めるものよりも多くの液体を実質上含んではいず，製品４はそれ自体の重量により変形されることなく，その後の処理時に取り扱いに耐えるに十分な寸法的安定性を有している。かようなその後の処理は，言い換えれば，粘土を含んでいる製品の場合に火をつけることであってもよいし，あるいは，セメントに基づく製品の場合硬化させることであってもよい。
方法を始める際，非流動製品部がまだ固体摩擦区分Ｄ内で成形されていないので，別手段により，上述した反力を生成，提供することが必要である。このことは，外方部１と内方部２との間の空間の下流側端部に反力プラグ（図示せず）を挿入して仮の閉止（閉搾）を行うことにより適宜に行うことができる。
圧密された材料の非流動「プラグ」が固体摩擦区分Ｄ内で成形されたらすぐに，通常，十分な反力が提供されるが，他方，もちろん，押出機の壁に対する摩擦に打ち勝ってその壁に作用し，その壁を前方に移動させるかなりの力が必要とされる。
第１図に示された原理により構築された押出機でもってした場合，供給圧における増加，即ち，入り口区分Ａ及び流れ区分Ｂにおける増加により，圧密された製品と押出機の壁との間の摩擦で，常に高すぎる反力が生成されるかも知れないので，固体摩擦区分Ｄにおける圧密された製品が移動しないように上述した圧力を調和させることは常に可能でないかも知れない。この高い摩擦力の効果は，以下に説明する異なった多数のやり方で軽減され得る。
圧密された材料と押出機の壁との間の摩擦の効果を減少させる第１の方法は，押出機の出口部分即ちその押出機の一部に機械振動を受けさせることからなる。これら振動の周波数は１０−４００ヘルツの間隔にあってもよいし，一方２０−２００ヘルツの間隔が好ましく，５０−１５０ヘルツの間隔がより好ましい。５０あるいは６０ヘルツの周波数，あるいは，それの高調波が特に有利である。何故なら，その周波数，あるいは，それの高調波は，振動器を交流主電源に接続することにより生成され得るからである。
上述した高摩擦の効果を減少させる別の方法は，圧密された製品の上流の流動可能な懸濁物に圧力振動を受けさせ，もって第１の低い圧力を有する期間を，第２の高い圧力を有する第２の短い期間と交互にすることであり，前記第２の圧力は前述した第１の圧力のほぼ１．５−８倍，好ましくは，２−４倍大きくなっている。
上述した高摩擦の効果を減少させる第３の方法は，圧力調整室５内の圧力を変えて，ある期間での製品の表面に減少した圧力を受けさせて排出段階を支援することであり，他の期間では，高圧を受けさせて製品と押出器の壁との間の摩擦を減少させることである。
上述した高摩擦の効果を減少させる第４の方法は，押出器を用いることに基づいており，第１の部分，即ち，第１図に示された外方部１は押出器の別の部分，例えば，内方部２に相対して長手方向に往復動することができる。このような相対運動でもってした場合，例えば，その往復運動は，クランク機構（図示せず）を用いることにより行われ，製品４は下流側方向に段階的に「歩き」とされる。
第２図は，排出圧密区分Ｃでの押出器の壁の必要な浸透性即ち透過性がどのようになされるのかの一例を示している。かくて，外方部１では，多数の穴６が外側からその外方部１に開けられている。図示されているとおり，穴６は内側壁７から約１ｍｍ内で延びているに過ぎない。後者の場合，約０．５ｍｍより小さい、好ましくは約０．１ｍｍよりも下の、より好ましくは、約０．０１ｍｍ、例えば０．００１−０．０１ｍｍ程度の横方向寸法を備えた複数の極めて細かい穴８が，それぞれ開けられた穴６を通って延在している。穴８は，例えば，火花腐食により，あるいは，レーザビームを用いることにより生成することができる。第２図も押出器の中央軸線９を示している。
排出圧密区分Ｃに必要な開口を備える別のやり方は，第３図及び第４図に示されている。即ち，第３図はこの目的で用いられるリングを示しており，第４図は，多数のこのようなリングを組み立てて，前記開口を構成する多数のスリットをどのようにして形成するのかを示している。
第３図に示されたリング１２は内周部１０と外周部１１とを有している。内周部１０の幅ｂ₁はわずかであり，代表的な場合，外周部１１の幅ｂ₂よりも狭い約０．００１−０．０１ｍｍである。かくて，多数のリング１２を押出器において相互に軸線方向に締め付ける際，排出圧密区分Ｃにおいて代表的な場合約０．００１−０．０１ｍｍの幅で，それらの間にスリット３が形成され，排出されるべき液体はそのスリット３を通って逃げることができる。
第４図は，押出器の外方部１に，軸線方向に装架された，第３図に示されている種類の多数のリング１２を示していて，リングの内周部１０が押出器の外方部１の内側面と整合されている。第４図は，排出スリット３がリングの間に配備された状態での，外方部１と複数個の，この場合，計６個の個々のリング１２とを示している。押出器の中央軸線９も示されている。本発明の方法において、カーボンファイバのごとき高強度ファイバ、セルロースファイバ、鋼ファイバ、ガラスファイバ、例えば米国特許第４，２６１，７５４号のＫＲＥＮＩＴ（商標）ファイバ及び例えばＷＯ９０／０６９０２号のＣＲＡＣＫＳＴＯＰ（商標）ファイバのごときポリプロピレンファイバを含むポリオレフィンファイバ、「ウィスカーズ（whiskers）」のごとき極細ファイバからファイバを選択し、前記ファイバあるいはそれの混合物は、各場合、好ましくは、関係する粒子システムに適合されており、圧密された製品におけるファイバの体積率として表される補強体の程度が、全て容積で、１−１５％、好ましくは３−１０％、例えば５−１０％であるようにして実施することができる。
部品リスト
1 外方部
2 内方部
3 ノズル／溝穴（スリット）
4 製品
5 圧力調整室
6 穴
7 内側壁
8 穴
9 中央軸線
10 内周部
11 外周部
12 リング
Ａ 入り口区分
Ｂ 流れ区分
Ｃ 排出圧密区分
Ｄ 固体摩擦区分
Ｅ 出口区分
ｂ₁ （１０の）幅
ｂ₂ （１１の）幅

Claims (25)

1. ａ）粒状材料の流動可能な懸濁物を，容易に流動可能な成形用スラリーの形をした適宜の液体に形成する段階と，
   ｂ）少なくとも部分的に液体透過性壁を備えた成形用空間に前記懸濁物を導入する段階と，
   ｃ）前記液体に対して透過性である前記壁の少なくともこれらの部分を横切る圧力差を形成することにより前記液体の少なくとも大部分を除去して，前記成形用空間において，前記材料でなる非流動可能な物体を形成する段階と，
   ｄ）前記成形用空間から前記非流動可能な物体を除去する段階と，
   により成形された物体を製造する方法において，
   ｅ）上述した段階ａは前記懸濁物の均質化を有し，液体と乾燥物質との比が重量で１：１の大きさ程度であり，
   ｆ）前記スラリーを，細かな孔が開けられた壁を備える閉止した型に汲み上げて，十分に高い圧力を前記型内の前記スラリーに作用させ，２０〜４００バール程度の大きさの前記差圧を形成することにより上述した段階ｂ及びｃを実施すること，
   を特徴とする方法。
2. 請求の範囲第１項に記載の方法において，成形用空間が，極めて低い多孔性を備えた成形本体を形成する密に積められ且つ圧密された粒状材料で完全に占められるまで，前記液体を，まず，スラリー入り口から最も遠くに位置している型の部分から絞り出し，次いで，前記入り口から少し離れた前記型の部分から絞り出し，次いで，前記入り口に近い部分から絞り出すことによる，前記細かな孔が分布して構成されている型を用いることを特徴とする方法。
3. 請求の範囲第２項に記載の方法において，前記孔の液体透過性が，入り口から最も遠い型の端部からその入り口に向かって安定して小さくなって，前記最も離れた端部で最も高い比率で且つ前記入り口に近付く際安定して低くなる比率で液体を除去せしめるよう型を用いることを特徴とする方法。
4. 請求の範囲第１項に記載の方法において，細孔を外側から開閉することができ，入り口から最も遠い型の点で始まり，その入り口で終わる順序で穴を開放することにより液体の除去を行うようになった型を用いることを特徴とする方法。
5. 実質的に一定の断面形状及び寸法の押出しダクトに前記懸濁物を通し，開口を有している押出しダクトの壁の部分を横切る圧力差により懸濁物から液体を除去し，粒子を除く前記液体が前記押出しダクトから流出させて該押出しダクトの断面形状に対応した断面形状を有する非流動化物体へ前記懸濁物を転換するようになった請求の範囲第１項に記載の方法において，
   ａ）前記押出しダクトへの入り口で，あるいは，その入り口の上流で前記懸濁物に大気圧以上の高い圧力を作用させ，且つ実質的に低い圧力を前記開口の出口側で作用させて前記圧力差を確立し，且つ，維持する段階と，
   ｂ）押出しダクトにおける常に最下流の前記非流動性物体の一部が該押出しダクトの壁と，懸濁物に適用される前記圧力に打ち勝つのに十分な摩擦力とで係合させるように前記差圧及び前記開口の液体流出可能性を互いに調節させる段階と，
   を有することを特徴とする方法。
6. 請求の範囲第５項に記載の方法において，前記圧力差及び前記開口の液体流出可能性は，前記摩擦力により前記非流動性物体が，前記懸濁物に作用される前記圧力の影響の下で下流方向に移動しうるように相互に調節されていることを特徴とする方法。
7. 請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の方法において，粘土を含む材料，流体圧式セメントに基づいた材料，カルシウム−シリケート材料，及びせっこうを含む材料から選択された「脆弱マトリックス複合体」と呼ばれる種類の材料を含む流動可能な懸濁物を用いることを特徴とする方法。
8. 請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載の方法において，約０．５ｍｍより小さい直径あるいは幅を有する孔あるいはスリットを介して液体を排出することを特徴とする方法。
9. 請求の範囲第５項または第６項に記載の方法において，１０〜４００ヘルツの範囲の振動数で，圧密された材料と押出ダクトの壁との間の摩擦の効果を低減するために，押出ダクトの下流部あるいは該押出ダクトの一部に振動を与えることを特徴とする方法。
10. 請求の範囲第５項，第６項及び第９項のいずれか１項に記載の方法において，排出され且つ圧密された材料の上流側の流動可能懸濁物に可変圧を受けさせ，それにより，第１期間で第１の低い圧力を第２の短い期間で第２の高い圧力を交互に印加し，しかして前記第２の圧力は，前記第１の圧力よりも１．５〜８倍大きいことを特徴とする方法。
11. 請求の範囲第５項，第９項及び第１０項のいずれか１項に記載の方法において，排出区分を囲繞する圧力調整室からの可変圧を製品の表面に受けさせ，複数周期において，前記表面に低減された圧力を受けさせて排出工程を支援し，他の複数周期において，より高い圧力を受けさせて製品と押出ダクトの壁との間の摩擦を低減させていることを特徴とする方法。
12. 請求の範囲第５項，及び第９項乃至第１１項のいずれか１項に記載の方法において，成形部を長手方向に少なくとも２つの部分に分割し，それら２つの部分を長手方向に互いに往復動させて，圧密された材料の前進運動を容易にするようになった押出器を用いることを特徴とする方法。
13. 請求の範囲第１２項に記載の方法において，成形部を長手方向に２つの部分に分割し，それら２つの部分のうちの一方を固定し，他方を長手方向に往復動させるようになった押出器を用いることを特徴とする方法。
14. 請求の範囲第１項乃至第１３項のいずれか１項に記載の方法において，懸濁物内に分布されたファイバを含んでいる流動可能な懸濁物を使用して，このファイバが圧密された製品の内にも分布されていることを特徴とする方法。
15. 請求の範囲第１４項に記載の方法において，高強度ファイバ，セルロースファイバ，鋼ファイバ，ガラスファイバ，ポリオレフィンファイバ，「ウィスカーズ（whiskers）」のごとき極細ファイバからファイバを選択使用し，該ファイバあるいはそれの混合物は，関係する粒子材料に適合されており，圧密された製品におけるファイバの体積率として表される補強体の程度が，１〜１５％であることを特徴とする方法。
16. ａ）粒子材料でなる流動可能な懸濁物を適宜の液体内に形成するための装置と，
    ｂ）少なくとも部分的に液体透過性壁を備えた型空間に前記懸濁物を導入するための装置と，
    ｃ）前記液体に対して透過性である前記壁の少なくとも複数部分を横切る圧力差を確立することにより，前記液体の少なくとも大部分を除去して前記材料でなる非流動性物体を形成するための装置と，
    ｄ）前記型空間から前記非流動可能な物体を除去するための装置と，
    を有する種類の請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置において，
    ｅ）前記懸濁物を均質化して，液体と乾燥物体との間の比が重量比で１：１の大きさ程度の容易に流動可能な型スラリーを形成するための装置と，
    ｆ）前記スラリーを，細孔の多孔壁を有する閉じた型に汲み入れ且つ十分に高い圧力を型内のスラリーに作用させて２０〜４００バール程度の大きさの圧力差を確立するための装置と，
    ｇ）成形空間が，極めて低い多孔性を備えた剛体本体を形成する密に積められ且つ圧密された粒状材料で完全に占められるまで，前記液体を，まず，スラリー入り口から最も遠くに位置している型の部分から絞り出し，次いで，前記入り口から少し離れた前記型の部分から絞り出し，次いで，前記入り口に近い部分から絞り出すようにされた前記細孔が分布して構成されている型と有することを特徴とする装置。
17. 請求の範囲第１６項に記載の装置において，前記型において，前記細孔の液体透過性は，入り口から最も離れた該型の端部からその入り口に向かって安定して小さくなっていて，前記最も離れた端部で最高割合で，且つ，前記入り口へ向って，安定して小さくなる割合で，液体の除去を生じさせていることを特徴とする装置。
18. 穴を外側から開閉することができ，入り口から最も遠い型の点で始まり，その入り口で終わる順序で孔を開放することにより液体の除去を行うようになった型を特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。
19. ａ）固体粒子でなる流動可能な懸濁物を液体内に受領する入り口区分（Ａ）と，
    ｂ）実質的に一定の断面積及び断面寸法を有していると共に，前記懸濁物の前記粒子でなく液体が，開口（３，８）を有する壁（１）を横切る圧力差の影響下で押出しダクト（Ｂ，Ｃ，Ｄ）から逃げるのを可能ならしめる該開口（３，８）を有している該押出ダクト（Ｂ，Ｃ，Ｄ）と，
    ｃ）圧力下にある前記流動可能な懸濁物を前記入り口区分（Ａ）に供給するための装置と，
    を備えた押出器を有している請求の範囲第５項，第６項及び第９項乃至第１３項のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置において，
    ｄ）圧力下にある前記流動可能な懸濁物を供給するための前記装置が，大気圧以上の高い圧力で前記懸濁物を供給するようにされており，
    ｅ）前記開口（３，８）の実質的に下流側に位置する少なくとも区分（Ｄ）における延長ダクトの壁が，前記開口（３，８）を有する区分（Ｃ）の前記懸濁物を排液圧密して形成した非流動性製品（４）に対して有する摩擦係数が，該開口を有する区分（Ｃ）の上流における前記懸濁物の流体圧により生じる力に実質的に耐え得る摩擦的に形成された反力を形成するのに十分なものである，
    ことを特徴とする装置。
20. 請求の範囲第１９項に記載の装置において，前記開口（３，８）は，約０．５ｍｍより小さい横方向寸法を備えた孔あるいはスリットにより構成されていることを特徴とする装置。
21. 請求の範囲第１９項または第２０項に記載の装置において，押出器のダクトの下流部あるいは該押出器の一部は，１０〜４００ヘルツの周波数で振動を受けるようになっていることを特徴とする装置。
22. 排出され且つ圧密された材料の上流側の流動可能な懸濁物に可変圧を受けさせる装置を有しており，それにより，第１期間で第１の低圧を第２の短い期間で第２の高い圧力を交互に課し，前記第２の圧力は，前記第１の圧力よりも１．５〜８倍大きいことを特徴とする請求の範囲第１９項乃至第２１項のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記開口を有する前記区分（Ｃ）を囲繞し，それの内部に作用する差圧を有するようにされた圧力調整室（５）を特徴とする請求の範囲第１９項乃至第２２項のいずれか１項に記載の装置。
24. 請求の範囲第１９項乃至第２３項のいずれか１項に記載の装置において，押出器の形状付与部を長手方向に少なくとも２つの部分に分割し，該２つの部分は長手方向に互いに往復動させるようになっていることを特徴とする装置。
25. 請求の範囲第１９項乃至第２４項のいずれか１項に記載の装置において，加圧下の流動可能な懸濁物を受け取ってそれを押出機の形状付与部（Ｂ．Ｃ，Ｄ）に移送するようになった入り口区分（Ａ）が，下流方向に小さくなる断面形状及び断面寸法を有していることを特徴とする装置。

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