JP4826893B2 - 器体の成形装置 - Google Patents

Description

本発明は中空の器体を機械的に成形する装置に関し、より詳しくは粘性の極めて小さい素地であってもそれを用いて中空の器体を機械的に且つ自動的に成形可能とする成形装置に関する。

近時資源の確保、生活環境の保全、公害の防止などのために廃棄物のリサイクル利用が重要な問題となってきている。廃棄物のリサイクル利用のうち新聞、雑誌などの所謂古紙のリサイクル利用はもっとも身近なものであり、古紙等を単に水などで分解解繊したものを使用して植木鉢などの器体やレンガなどのブロック体を製造することが行なわれているが、最近ではそれらのみならずそれらに無機物を混合するなどしてより幅広い有効な再利用を図ろうとすることも試みられて来ている。

しかし、素材としてそのようなものを用いて一定の形を持った物を造ろうとすると素材の粘性が小さいことが大きな障害となって、素材に粘性を高める添加物を加えるなどの手当てをしないと希望するようなものを造ることが出来なかった。
唯一故紙を水で分解解繊しただけのものを素地に用いて植木鉢などの一定の形を持つ器体を造ることができる装置が開発され、本出願人が特許出願した。
特開２００１−１９２０１２号公報

その装置は、従来にない画期的な機能を発揮する優れた装置であったが、素材として用いることができるのは含水量が比較的少なくても成形できる故紙程度までであり、さらに粘性が小さく成形時の素地として含水量がもっと多くないと一定の形を持った器体を成形することが出来なかった。

即ち、粘性が非常に低いものだとそれをカバーするために含水量を多くする必要がある。しかし、含水量を多くすると素地がゆるくなりすぎて器体が形を維持できずに成形が出来ないという問題点があった。
本発明者はさらに改良を加えるべく研究を重ねて、成形時の素地として上記装置で用いることができる故紙は勿論のことその故紙などよりもさらに粘性が小さく、最初の含水量が極端に多い素地であっても充分に一定の形のある器体を機械的に容易に成形できる装置を開発した。

上記の課題を解決するために、本発明においては、素地から搾り出された水分を外部へ排水する手段と頂部のほぼ全周に内向きに突出した一定幅のフランジを有し、上部が開放された割り型である筒状雌型；雌型を着脱自在かつ固定的に受け、雌型から排出される水分を外部に排出する手段を有し、駆動手段により回転させられ、少なくとも雌型の高さと同じかそれよりも高い立ち上がりのあるシッタ；シッタの回転駆動装置、開口内径が雌型のフランジの開口径と同じかそれよりも大きく、シッタの上端部に固着されることの出来るシッタに被せるリング状蓋部材；雌型の型面に対して相対的に一定範囲を上下左右に移動可能に機械的に支持された円柱状で雌型の高さよりも長い、駆動手段により雌型の回転方向と同方向に回転させられる成形こて；成形こての回転駆動装置；とにより構成した。

本発明の装置は粘性の非常に小さい素地であって、成形初期には含水量が非常に多いことが必要であり成形が進むにつれて水分が搾り出されて最終的には含水量が少ない器体を機械的、自動的に成形することが可能である。また、本発明の装置によれば器体の成形には熟練は必要とせず素人でも容易に高品質のまた均一の品質の器体の製造が可能である。

本発明の装置に用いることができる素地は、故紙を単に水で分解解繊した程度のものに留まらず、ピートモス、炭、完熟堆肥は勿論クリンカアッシュ、フライアッシュなどの粘性が極めて小さく上記の故紙の分解開繊物と混ぜても粘性が大きくさせず、故紙などや相互に絡み合うなどして解れにくくなるなどの作用の全くない無機物の粉体なども併せて用いることが出来、利用できる素材の幅が拡がるものである。

雌型の多数の開孔は素地が容易に通過しない程度に細かいことが必要であるが、一定の剛性と強度が有ればパンチングボード、網目板、ラス板、網など形態はどのようなものであっても良い。
雌型はシッタの内周壁との間に安定的に一定の間隔を空けて受けられることが好ましく、そのためには雌型の外周に複数のリング状突起を設けることによりその間隔を確保することがもっとも好適である。リング状突起に代えて軸方向の線状突起を設けてもよい。あるいは多数の点状突起を設けることもできる。

シッタと雌型との間に一定の間隔を設けない場合には、雌型の内壁面の細かい凹条を多数設けるなどして網状体から排出される水が網状体の内部に戻ることがなく雌型の内壁を伝って流れ落ち適当な開孔部分からシッタの外部に排出されるようにすることが必要である。そのときの凹条は素地の粒子が入り込まない程度に細かく細いものにする。凹条の深さは雌型の強度を損なわなければ深くてよい。
素地から搾り出される水分を外部に排出するための雌型の排水手段は、壁面に素地の粒状物を通させない程度に目の細かい多数の開孔を設けることがよく、その開孔は雌型の所要の強度を確保できることを条件に壁面全体に設ければなお効果的である。

雌型は上下が開放された筒状であるが底部を設けることは可能である。底部を設けない場合にはシッタの底部が雌型の底部の働きをする。
雌型からの水分の排水手段として、シッタが雌型を受けるための強度を確保できることを条件として、シッタの立ち上がりに複数の軸方向のスリットを設けることが出来る。スリットは雌型からの水分を排出するためのものであるので太めにすることが好ましい。スリットは立ち上がりの上下方向全体に設けてもよいし、一部分に設けてもよい。

上記のスリットに代えて、シッタの立ち上がりのできるだけ下方に複数の大きめの開孔を設けてもよい。
雌型からの水分の排水を促進するためにシッタの内壁に多数の凹条を設けてもよい。
シッタを支承しシッタと共に回転可能なターンテーブルを設けることが出来る。
シッタの複数の開孔は少なくともシッタの高さの中間程度から下に設けることが好ましい。それより上であると排水を有効的に行なうことが出来ない。排水手段としての開孔は少なくとも内部から見て上向きでないなど常識的な問題以外に形状など特別な条件はない。単に水が雌型の外に出せるものであればよい。

器体の成形が終わった後は器体を取り出すが、器体のみを取り出そうとすると、器体の表面と雌型が噛んだ状態になっているので、スムースに取り出すことが出来ず、折角成形された器体が壊れることになる。そのため、成形後は雌型と器体を一緒にシッタから外してから器体を雌型から外すことになる。従って、器体を容易に雌型から外すことができるように雌型は割り型であることが必要である。割り型は二つ割で十分である。
雌型及びシッタは通常全長にわたって同じ太さの円筒状であるが、特に雌型は成形される器体の外側の形状を作る機能も有するものであるので、希望する器体の外側形状に沿った形状にすることができる。例えばテーパ付けされた先細り或は先太り形状であってもよい。また途中で径の変わる段付き形状であってもよい。また断面が円形でなくてもよく、自由に選択できる。雌型は割り型であるので完成した器体を取り出すことに支障はない。

雌型はシッタに対して着脱自在であるが、装着時にはシッタと一緒に回転するようにシッタに固定的に取り付ける。取付手段は常套の方法でよい。
雌型の回転（或はシッタの回転）は成形こての回転方向と同方向に且つ雌型の型面の速度が成形こての表面回転速度と同速度かあるいはそれより遅い型面速度で回転することが必要である。
成形こての回転速度は高速であることが好ましいが、１，０００回転／分程度で十分である。勿論それ以下であっても良いが、あまり低速であると成形に時間を要し、成形が円滑に行えない。

従って、雌型の型面の回転速度は、成形こての回転速度が１，０００回転／分程度であればそのときの成形こての表面速度と同程度か或はそれより遅くする。どの程度遅くするかは成形物の素地の組成、含水量、器体の形状によって必ずしも一定速度と決めることは出来ないので、成形物の素地の組成、含水量、器体の形状に応じて適宜決めることになる。

成形こては雌型の型面に対して相対的に一定範囲を上下左右に移動可能に機械的に支持されていて、駆動手段により雌型の回転方向と同方向に回転させられる。 成形こては、円柱状で少なくとも成形される器体の内側の壁面の高さより長い必要がある。成形こての形状は同じ太さの杆状であってもよいし、先細り、先太り形状であってもよいし、途中で太さの変わる段付き状であってもよい。
雌型にはそれを支承するターンテーブルを設けてもよい。

雌型、網状体、成形こての素材は成形作業に耐え得るものであれば制限はなく、プラスチック、金属などどのようなものであってもよいが、出来るだけ剛性の高いものが好ましい。
ターンテーブルと雌型との相対的構成は常套の機械ろくろ装置におけると同じであってよい。

雌型用の蓋は、例えばネジ手段などの常套の手段によって雌型に対して容易に着脱可能にする。雌型用の蓋は、雌型に取付けたときに器体の頂面の厚みに相当する分だけ内側にフランジ状に張り出し、中央部分は丸く切り抜いたリング状（ドーナツ状）である。この蓋は器体の成形時には取付け、成形された器体を雌型から外すときには取外す。しかし、成形された器体を雌型から外すための手段として例えば雌型を二つ割構成としたような場合には上記のように蓋はどちらかの雌型に着脱不能に固定して設けてもよい。
本発明の装置は、粘性が非常に小さい素地のために開発され、そのような素地に最も好適に適用できるものであるが、先行技術である故紙を単に分解解繊しただけのものなどにも同様に好適に適用できることは言うまでもない。

以下に本発明の実施例を例示した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の１実施態様の器体の成形装置の側面図、図２は図１のシッタ、雌型、リング状蓋部材及び成形された素地の中央断面図及び成形こての側面図、図３は図２の雌型の分解斜視図である。図において、１はシッタ、２はリング状蓋部材、３はターンテーブル、４はシッタの駆動モータ、５はシッタを回転させる駆動モータの回転軸、６は成形こて、７は成形こての駆動モータ、８は成形こての支持腕、９は成形こての支持腕の駆動操作部、１０は雌型、１１は素地、１２は排水開孔である。また図３において１３は雌型の上下端の内側に突出するフランジである。１４は雌型の周方向に設けた外向きの突条である。

成形こて６は３ｃｍ径のステンレス製直円柱状である。成形こて６は駆動モータ７の回転軸に同軸状に取付けられ、駆動用モータ７によって駆動される。この駆動はシッタ１の駆動モータ４による駆動とシンクロして行なわれる。

成形こて６は常套の手段で駆動モータ７の回転軸に取付けられており、支持腕８と駆動操作部９によって上下左右に移動可能に支持腕８に取り付けられている。
成形こて６及び雌型１の駆動、停止、回転速度の調整、成形こて６の移動はいずれも駆動操作部９からの指示に従って行なわれる。そのシステムは常套的な手段を用いればよい。

シッタ１はアルミ合金製であり、立ち上がり部１６が円筒状に設けてある。シッタ１は外径約１３０ｍｍ、内径約１１７ｍｍ、高さ約２２５ｍｍである。シッタ１は割り型になっておらず一体物である。シッタ１はターンテーブル３に複数箇所で着脱自在にビス止めして、シッタ１の底部及びこの立ち上がり部１６によって内部に収納する雌型１０を一体的に回転するように支承する。シッタ１はターンテーブル３を介して駆動モータ４により回転させられる。

シッタ１の立ち上がり部１６の上端には、リング状の蓋部材２がネジ手段によって着脱自在に取付ける。蓋部材２の開口部は雌型１０の上端部のフランジ１３の開孔部の内径とほぼ同じである。
この蓋部材２の開口と雌型１０のフランジ１３の開口とによって成形こての周方向への動きが制限されて製造される器体の周壁の厚みが形成される。即ち雌型１０の内壁と成形こての外周との間に製造される器体の所望の周壁部が作られることになる。

シッタ１の排水開孔１２はシッタ１本体の立ち上がり部１６の下方に１２箇所、シッタの底部に１箇所設けてある。その径は約１ｃｍである。排水開孔は素地に含まれていて雌型から徐々に排出される水をシッタの外に排出させるものである。
雌型１０は厚さ約１ｍｍのステンレスのパンチングボード製で、径約１１４ｍｍ、各開孔の孔径は約３ｍｍ、高さ約２１０ｍｍである。上端に内側に張り出したフランジ１３が設けてあり、雌型を組み立てたときの開口内径約６０ｍｍである。このフランジの内径は蓋部材２の開口内径と同じである。

雌型１０の上下端に外側に突出する幅約１．５ｍｍのリング状の突条１４が設けてある。突条の外径はシッタ１の内径に一致する。雌型１０をシッタ１に収納させたときこの突条１４と必要により設けた下記の他の突状とによって雌型１０はしっかりとシッタ１に支承されることになる。
雌型１０をシッタ１に収納したときの雌型１０の上端の高さ位置はシッタ１０の立ち上がり部１６の高さ位置と同じである。従って、雌型１０はシッタ１の内部にちょうど嵌まり込む形で収納される。

突条１４によって雌型１の内壁と雌型１０の間に狭い隙間が確保され、この隙間は素地の水分の排出に有効に働く。必要により雌型の上下方向の中間部分に突条１４と同じ外径の突条を設けても艮い。中間に設けた突条は連続せず複数箇所に切れ目を設けて排水が妨げられないようにすることが好ましい。
雌型１０は図３に示すように二つ割り型である。

図５は成形こて６の中間部から先を細くしたものである。この成形こてにより成形した器体は図６に示すように中空部の肉厚が部分的に厚いものとなる。
上記の器体は上下とも開放状態の円筒形であるが、底を作ることもできる。その場合は成形こての先端を雌型の底部までおろさないで底部との間に一定の間隔をあけるように操作することにより器体の底部を形成できる。

器体成形装置において、雌型は割型であってよい。雌型を割型とした場合にはリング状蓋部材を雌型に一体的に設けてもよい。その場合のリング状蓋部材は雌型に対応させて分割したものをそれぞれ対応する雌型の一部に一体的に形成してもよいし、リング状蓋部材は分割しないときにはリング状蓋部材は雌型のどちらかに一体的に形成してもよい。

図７は上記の実施例におけるシッタとは別の形のシッタ１の斜視図である。規模及び基本的構成は上記実施例のシッタと同じである。
このシッタ１は立ち上がり部１６の上端部から底部１９のやや上のところにかけて軸方向のスリット１８が４箇所設けてある。立ち上がり部１６の周方向に８分割し、その幅で立ち上がり部１６とスリット１８を交互に配置する構成としてあり、立ち上がり部１６とスリット１８の周方向の幅は同じである。

この構成のシッタを用いた場合には、雌型１０からの水は極めて容易にシッタの外に排水され、また雌型の様子が外部から観察でき、排水の具合などとともに器体成形の終了時が適切に判断できるので都合がよい。
ただこのシッタの場合は立ち上がり部が四分の一になるので立ち上がり部の強度が器体成形に充分耐えられるものにしなければならいのは勿論のことである。

製造例

実施例１の成形装置を用いて図４に示す器体１７を製造した。この器体は肉厚の円筒状で本体、中空部１５共に太さは一定である。
この器体の素地は、分解開繊故紙３０重量％、炭粉１０重量％、ビートモス３０重量％、完熟堆肥３０重量％の組成の混合物２．５ｋｇに水を約５０リットル加えたものを用いた。
この素地をよく攪拌し、その１．９ｋｇを雌型に入れて成形こてを操作して素地を雌型の内壁に押し付けるようにして約３０秒間成形した。
成形の進行と共に素地に含まれている水分は徐々に搾り出されて雌型から排出され、それに伴って雌型の内壁に沿って徐々に器体が形作られた。最終的に器体は取り出して多少手荒に扱っても崩れることのないものとなった。
取り出した器体は完全に乾燥するまで天日乾燥させた。

この器体は植物を植栽する時の容器として用いた。この容器に植物の種、苗木などを普通の土などを使用して植え込み、さらに器体全体を土壌に植え込んだ。時間の経過と共に器体は徐々に崩壊、分解されて器体の形が崩れて土に還る状態となった。その頃には植物は充分に根を張って器体の必要はなくなっており、器体は充分にその所定の役目を果たしたこととなった。

上記の組成物の同量に対して水約７リットルを加えたものを素地として用いて器体の成形を試みた。しかしこの素地では成形こてをどのように動かしても素地がパサついて雌型側に伸展せず器体の成形が出来なかった。この素地の含水量は上記の従来技術における器体の成形装置において有効に用いられる素地の含水量にほぼ相当する。
この結果は、本発明の成形装置は従来技術にあっては成形が出来なかった含水量が極端に多いことが必要な素地であっても充分に器体の成形が可能であることを示す。

本発明の器体の成形装置の概略側面図である。 図１の成形装置の部分中央断面図及び側面図である。 雌型の斜視図である。 器体の斜視図である。 成形こての側面図である。 器体の斜視図である。 シッタの斜視図である。

符号の説明

１ シッタ
２ リング状蓋部材
３ ターンテーブル
４ 駆動モータ
５ 回転軸
６ 成形こて
７ 駆動モータ
８ 支持腕
９ 駆動操作部
１０ 雌型
１１ 素地
１２ 排水開孔
１３ フランジ
１４ 突条
１５ 中空部
１６ 立ち上がり部
１７ 器体
１８ スリット
１９ 底部

Claims (9)

1. 素地から搾り出された水分を外部へ排水する手段と頂部のほぼ全周に内向きに突出した一定幅のフランジを有し、上部が開放された割り型である筒状雌型、
   雌型を着脱自在かつ固定的に受け、雌型から排出される水分を外部に排出する手段を有し、駆動手段により回転させられ、少なくとも雌型の高さと同じかそれよりも高い立ち上がりのあるシッタ、
   シッタの回転駆動装置、
   開口内径が雌型のフランジの開口径と同じかそれよりも大きく、シッタの上端部に固着されることの出来るシッタに被せるリング状蓋部材、
   雌型の型面に対して相対的に一定範囲を上下左右に移動可能に機械的に支持された円柱状で雌型の高さよりも長い、駆動手段により雌型の回転方向と同方向に回転させられる成形こて、
   成形こての回転駆動装置、
   とよりなる器体成形装置。
2. 雌型の外周に複数のリング状突条を設けた請求項１の器体成形装置。
3. 雌型の排水手段が、壁面に設けた素地の粒状物を通させない程度に目の細かい多数の開孔である請求項１の器体成形装置。
4. 開孔を雌型の壁面全体に設けた請求項３の器体成形装置。
5. シッタの立ち上がりに雌型からの水分の排水手段として複数の軸方向のスリットを設けた請求項１の器体成形装置。
6. シッタの立ち上がりに雌型からの水分の排水手段として複数の開孔を設けた請求項１の器体成形装置。
7. 雌型からの水分の排水を促進するためにシッタの内壁に多数の凹条を設けた請求項１の器体成形装置。
8. シッタを支承するターンテーブルを設けた請求項１の器体成形装置。
9. 雌型の回転駆動装置と成形こての回転駆動装置が、シッタを成形こての回転方向と同方向に且つ雌型の型面の速度が成形こての表面回転速度と同速度かあるいはそれより遅い型面速度で回転させるものである請求項１の器体成形装置。

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