CN103097095A - 挤压成形装置及使用它的成形体的制造方法 - Google Patents

Abstract

有关本发明的挤压成形装置具备：壳体，具有移送膏状的原料组成物的流路；螺杆，设在流路的上游侧，将原料组成物混匀并向下游侧移送；模，设在流路的下游侧，挤压由原料组成物构成的成形体；阻力管，将流路与模连通；流量调整板，设在螺杆与模之间，且相对于壳体拆装自如，并且具有在厚度方向上贯通的多个贯通孔；上游侧封闭部件，相对于流量调整板的上游侧的面拆装自如，在安装在流量调整板上的状态下，将上述多个贯通孔中的一部分的多个贯通孔的上游侧开口同时封闭。

Description

挤压成形装置及使用它的成形体的制造方法

技术领域

本发明涉及成形体的制造技术，更详细地讲，涉及用来制造陶瓷成形体的挤压成形装置及使用它的成形体的制造方法。

背景技术

以往，蜂窝过滤器构造体被作为DPF（Diesel particulate filter）用等广泛周知。该蜂窝过滤器构造体具有将有许多贯通孔的蜂窝构造体的一部分的贯通孔的一端侧用封口材封闭、并将其余的贯通孔的另一端侧用封口材封闭的构造。在专利文献1、2中，公开了在蜂窝构造体的制造中使用的模及挤压成形装置。

专利文献1：特开昭61－5915号公报

专利文献2：特许第4099896号公报。

发明内容

可是，DPF用的蜂窝过滤器构造体一般在收容在有刚性的盒中的状态下使用。如果蜂窝过滤器构造体的尺寸精度较低，则容易因热应力等而在蜂窝过滤器构造体中发生出现龟裂等的不良状况。因此，对烧成前的生坯成形体要求较高的尺寸精度。此外，蜂窝构造体也有具有较窄的小室间距（例如1.1～2.8mm左右）的结构，对于区划成许多贯通孔的隔壁的厚度也要求较高的尺寸精度。

通常，在挤压成形装置中，在流路的内壁面的附近流动的原料组成物流速较低，另一方面，在流路的中央部流动的原料组成物流速较高。假如以该流速分布的原状将原料组成物从模挤压出而制造蜂窝构造体用的生坯成形体，则发生生坯成形体的中央部分的隔壁变得比其他部分厚、或隔壁弯曲的不良状况。此外，如果通过模的原料组成物的流速不均匀，则构成模的材料不均匀地磨损，不仅这成为成形体的尺寸精度下降的原因，而且还有因模的一部分优先磨损而模的寿命显著变短的情况。

为了使原料组成物的流速均匀化，有将具有许多贯通孔的流量调整板配置到模的上游侧的情况。可以考虑检查从模挤压出的成形体的隔壁的厚度及形状，在确认了认为流速分布的不均匀性为原因的不良状况的情况下，通过将流量调整板的规定的贯通孔用销封闭，将该不良状况消除。为了在流量调整板的主体部上新安装销、或变更销的位置，需要将流量调整板从挤压成形装置拆下。如果在该作业中需要时间，则不能使挤压成形装置工作的时间长期化，导致成形体的制造效率下降的问题。

本发明是鉴于上述实际情况而做出的，目的是提供一种能效率地制造尺寸精度较高的成形体的挤压成形装置及使用它的成形体的制造方法。

有关本发明的挤压成形装置具备：壳体，具有移送膏状的原料组成物的流路；螺杆，设在流路的上游侧，将原料组成物混匀并向下游侧移送；模，设在流路的下游侧，挤压由原料组成物构成的成形体；阻力管，将流路与模连通；流量调整板，设在螺杆与模之间，且相对于壳体拆装自如，并且具有在厚度方向上贯通的多个贯通孔；上游侧封闭部件，相对于流量调整板的上游侧的面拆装自如，在安装在流量调整板上的状态下，将上述多个贯通孔中的一部分的多个贯通孔的上游侧开口同时封闭。

本发明的挤压成形装置具备的流量调整板是用来实现向模导入的原料组成物的流速分布的均匀化的部件。该流量调整板能够将位于原料组成物的流速较高的区域中的多个贯通孔通过上游侧封闭部件同时封闭。因此，检查挤压出的成形体的状况，在确认了认为流速分布的不均匀性为原因的不良状况的情况下，将流量调整板从壳体拆下，在其上新安装上游侧封闭部件、或变更其位置，由此能够持续地制造尺寸精度充分高的成形体。另外，流量调整板也可以为了提高流量调整的效果而具有网状的阻力体。作为网状的阻力体，例如可以使用网眼数为5～200网孔（更优选的是50～150网孔）的金属网。通过将一片或多片金属网配置到整流板5的上游侧的表面上，能够得到更高的整流效果，并且能够将包含在原料组成物中的异物除去。这里所述的金属网的网眼数（网孔）是指处于1英寸（25.4mm）之间的眼数。在选定使用的网孔时，只要将网孔的网孔眼（目開き）W相对于模的开口（缝隙宽度）较小作为第一条件、再选定具有在强度上足够的线径d的网孔就可以。网孔数N可以通过以下的式子算出。  

N=25.4/（W+d）

式中，W表示网孔的网孔眼（mm），d表示网孔的线径（mm）。

根据本发明，由于能够通过上游侧封闭部件将多个贯通孔同时封闭，所以与将一个个贯通孔用销封闭的情况相比，能够效率地实施流量调整。另外，在需要精度更高的流量调整的情况下，只要同时使用上游侧封闭部件和用来将贯通孔封闭的销就可以。

本发明的挤压成形装置也可以还具备下游侧封闭部件，所述下游侧封闭部件相对于流量调整板的下游侧的面拆装自如，在安装在流量调整板上的状态下将被上游侧封闭部件将上游侧开口封闭的多个贯通孔的下游侧开口同时封闭。通过采用这样的结构，能够防止原料组成物滞留在上游侧开口被封闭的贯通孔内。作为将上游侧封闭部件及下游侧封闭部件相对于流量调整板拆装自如地固定的机构，可以举出螺栓。

从流量调整板的压力损失的降低及原料组成物的滞留的防止的观点看，上游侧封闭部件及下游侧封闭部件优选的是分别具有流线形的表面。

本发明提供使用上述挤压成形装置的成形体的制造方法。根据本发明的方法，通过流量调整板的作用，能够充分效率地制造尺寸精度较高的成形体。

有关本发明的成形体的制造方法可以具备向流量调整板安装上游侧封闭部件及下游侧封闭部件的工序、或者将流量调整板上的上游侧封闭部件及下游侧封闭部件的位置变更的工序。通过适当实施这些工序，能够长期持续地制造尺寸精度充分高的成形体。这些工序既可以将对挤压成形装置供给原料组成物的动作暂停来实施，或者也可以不停止来实施。

根据本发明，能够充分效率地制造尺寸精度较高的成形体。

附图说明

图1（a）是表示蜂窝构造体用生坯成形体的一例的立体图，图1（b）是生坯成形体的部分放大图。

图2是表示有关本发明的挤压成形装置的一实施方式的概略剖视图。

图3是示意地表示图2的挤压成形装置的内部构造的部分剖视图。

图4是表示流量调整板的一例的图。

图5是表示流量调整板具有的开口的其他形态的部分剖视图。

图6是表示在图4所示的流量调整板上安装着上游侧封闭部件及下游侧封闭部件的状态的剖视图。

图7是表示下游侧封闭部件的与流量调整板抵接的一侧的面（上游侧的面）的俯视图。

图8（a）是示意地表示配置有流量调整板的流路内的原料组成物的流速分布的剖视图，图8（b）是示意地表示没有配置流量调整板的流路内的原料组成物的流速分布的剖视图。

图9是表示具有弯曲的隔壁的生坯成形体的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的优选的实施方式详细地说明。首先，在有关本发明的挤压成形装置的说明之前，对蜂窝构造体用的生坯成形体进行说明。

<生坯成形体>

图1所示的生坯成形体70是通过将原料组成物挤压成形而得到的。如图1（a）所示，生坯成形体70是大致平行地配置有许多贯通孔70a的圆柱体。贯通孔70a的截面形状如图1（b）所示，是正方形。在生坯成形体70中，从端面观察，这些多个贯通孔70a是正方形配置，即，以贯通孔70a的中心轴分别位于正方形的顶点的方式配置。贯通孔70a的截面的正方形的尺寸例如可以设为一边0.8～2.5mm。另外，通过将生坯成形体70以规定的温度烧成，来制造蜂窝构造体。

生坯成形体70的贯通孔70a延伸的方向的长度没有特别限定，例如可以设为40～350mm。此外，生坯成形体70的外径也没有特别限定，例如可以设为100～320mm。

形成生坯成形体70的原料组成物没有特别限定，在制造DPF用的蜂窝构造体的情况下，包括作为陶瓷原料的无机化合物源粉末、甲基纤维素等有机粘结剂、以及根据需要添加的添加剂。从蜂窝构造体的耐高温性的观点看，作为适当的陶瓷材料，可以举出氧化铝、硅石、富铝红柱石、堇青石、玻璃、钛酸铝等氧化物、碳化硅、氮化硅等。另外，钛酸铝可以还含有镁及/或硅。

例如，在制造钛酸铝的生坯成形体的情况下，无机化合物源粉末包含α氧化铝粉等铝源粉末、以及锐钛矿型或金红石型的二氧化钛粉末等钛源粉末，根据需要，可以还包含氧化镁粉末或镁氧尖晶石粉末等镁源粉末及/或氧化硅粉末或玻璃粉等硅源粉末。

作为有机粘结剂，可以举出甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟烷基甲纤维素、羟甲基纤维素钠等纤维素类；聚乙烯醇等醇类；木质素磺酸盐。

作为添加物，可以举出例如造孔剂、润滑剂及增塑剂、分散剂、溶剂。

作为造孔剂，可以举出石墨等碳材；聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等树脂类；淀粉、坚果壳、胡桃壳、玉米等植物材料；冰；以及干冰等等。

作为润滑剂及增塑剂，可以举出甘油等醇类；辛酸、十二烷酸、棕榈酸、花生酸、油酸、硬脂酸等高级脂肪酸；硬脂酸铝等硬脂酸金属盐、聚氧化烯烷基醚（POAAE）等。

作为分散剂，可以举出例如硝酸、盐酸、硫酸等无机酸；草酸、柠檬酸、醋酸、苹果酸、乳酸等有机酸；甲醇、乙醇、丙醇等醇类；聚羧酸铵、聚氧化烯烷基醚等界面活性剂等。

作为溶剂，可以使用例如甲醇、乙醇、丁醇、丙醇等醇类；丙二醇、聚丙二醇、乙二醇等二醇类；以及水等。

<挤压成形装置>

一边参照图2～图7，一边对有关本发明的挤压成形装置的实施方式进行说明。图2所示的挤压成形装置10是用来从粉末状或膏状的原料组成物制造生坯成形体70的装置。

挤压成形装置10具备设在壳体1内的上段的螺杆2A及设在下段的螺杆2B。螺杆2A、2B是用来将从入口1a供给的原料组成物混匀、并通过流路1b向下游侧移送的部件。在螺杆2A、2B之间设有真空室3，通过将真空室3内减压，能够将原料组成物进行脱气处理。真空室3内的原料组成物被辊3a向下段的螺杆2B导入。

挤压成形装置10还具备设在螺杆2B的下游侧的流量调整板5、将由原料组成物构成的成形体70A挤压的模8、和将流路1b与模8连通的阻力管9。阻力管9的内部的流路为锥状，从上游侧朝向下游侧，流路截面积逐渐变小。另外，在制造直径比螺杆2B的直径大的成形体70A的情况下等，阻力管9也可以具有流路截面从上游朝向下游变大的扩大部。在挤压成形装置10的旁边设置有用来支承成形体70A的支承台15，以使从模8挤压出的成形体70A不变形。

流量调整板5是用来在向模8导入原料组成物之前、实现其流速分布的均匀化的部件。流量调整板5对壳体1拆装自如地设置，配置在螺杆2B与模8之间。通过用螺栓及螺母将凸缘1c、1d拧紧，将流量调整板5固定在壳体1上。流量调整板5也可以为了提高流量调整的效果而具有网状的阻力体（未图示）。

流量调整板5具有多个在厚度方向上贯通的直径1～10mm的贯通孔5a。图4（a）是表示流量调整板5的主视图，图4（b）是其剖视图。流量调整板5优选的是即使从上游侧受到压力也几乎不发生变形的构造体。从这样的观点看，作为流量调整板5的材质，优选的是例如碳素钢等。作为碳素钢以外的适当的材质，可以例示含有镍、铬、钨等的特殊钢。流量调整板5的厚度从确保充分的强度的观点看，优选的是10～100mm。

流量调整板5的开口率优选的是30～80%。在使用开口率不到30%的流量调整板5的情况下，如果不使上游侧的压力过高，则每单位时间不能使充分的量的原料组成物通过，压力容易成为装置的容许压力以上。另一方面，开口率超过80%的流量调整板5容易变得强度不够。流量调整板5的开口率优选的是40～80%，更优选的是50～80%。

这里所述的“开口率”，是指通过将流量调整板5的一个面的开口的面积的合计用该一个面的面积（除了由壳体覆盖的周缘部以外）除算出的值。

如图5所示，流量调整板5的开口也可以是为了提高原料组成物的流入侧的面上的开口率而在流入侧具有锥度5c的形状。另外，在这样开口的流路截面积不是一定的流量调整板的情况下，虽然根据流量调整板的厚度方向（原料组成物的移送方向）的位置，开口的面积的合计可能变化，但“开口率”是指使用该合计的最小值算出的值。

如图6、图7所示，在流量调整板5的上游侧及下游侧，通过4根螺栓28安装上游侧封闭部件21及下游侧封闭部件25。另外，螺栓28的根数并不限定于4根。

上游侧封闭部件21由推压板22和流线形部件23构成，所述推压板22形成有用于螺栓28的贯通孔22a及收容螺栓28的头部28a的锪孔（spot facing）22b，所述流线形部件23以覆盖推压板22的方式配置，具有流线形的表面23a。推压板22相对于流量调整板5的上游侧的面拆装自如，在安装在流量调整板5上的状态下，将比流量调整板5的全部的贯通孔5a的数量少的数量的多个贯通孔5a的上游侧开口同时封闭。即，推压板22将流量调整板5的全部的贯通孔5a中的一部分的多个贯通孔5a的上游侧开口同时封闭。通过推压板22封闭的贯通孔5a的数量能够通过变更推压板22的面积来调整。在推压板22的侧面22c及流线形部件23的凹部的内侧面23b上分别形成有螺纹槽，由此，能够在推压板22上固定流线形部件23。

下游侧封闭部件25相对于流量调整板5的下游侧的面拆装自如，在安装在流量调整板5上的状态下，将被上游侧封闭部件21将上游侧开口封闭的多个贯通孔5a的下游侧开口同时封闭。下游侧封闭部件25具有流线形的表面25a，并且具有将螺栓28的轴部28b插入的螺孔25b（参照图6）。能够通过螺栓28将推压板22及下游侧封闭部件25一体地固定在流量调整板5上。另外，上游侧封闭部件21（推压板22及流线形部件23）及下游侧封闭部件25的材料只要是具有规定的刚性就可以，并没有特别限定，例如可以举出金属或树脂。

上游侧封闭部件21及下游侧封闭部件25相对于流量调整板5拆装自如，所以能够将位于原料组成物的流速较高的区域（例如，流路1b的中央部）中的多个贯通孔5a根据需要而封闭。检查挤压出的成形体的隔壁的厚度及形状，在确认了认为流速分布的不均匀性为原因的不良状况的情况下变更封闭部件21、25的位置，由此能够持续地制造尺寸精度充分高的生坯成形体70。此外，由于封闭部件21、25都具有流线形的表面，所以能够充分高地达到流量调整板5的压力损失的降低及原料组成物的滞留的防止的两者。

模8是用来从原料组成物制造图1所示的形状的成形体的部件，具有与其对应的栅格状的流路（未图示）。在生坯成形体70那样的小室构造的成形体的制造中使用的模需要细致地进行流路的设定，此外一般较昂贵。因此，希望模的更换作业的频度尽可能低。在本实施方式中，通过变更流量调整板5的封闭部件21、25的位置，能够降低变更模8的设定的频度，并且通过原料组成物的流量的均匀化，能够实现模8的长寿命化，能够降低其更换频度。

<生坯成形体的制造方法>

接着，对使用挤压成形装置10制造生坯成形体70的方法进行说明。首先，将原料组成物从入口1a向流路1b内导入。通过使螺杆2A、2B旋转，将原料组成物混匀并向下游侧移送。在使混匀物通过流量调整板5的贯通孔5a而使流速分布均匀化后，向模8导入。模8的下游侧的原料组成物的线速度可以为10～150cm/分钟左右。

将实现了流速分布的均匀化的原料组成物从模8挤压出，将成形体70A回收到支承台15上。通过将成形体70A切断为规定的长度，得到生坯成形体70。

当确认了认为原料组成物的流量分布的不均匀性为原因的不良状况时，优选的是实施以下的工序。例如，是不将对挤压成形装置10供给原料组成物的动作暂停或停止、而在流量调整板5上新安装上游侧封闭部件21及下游侧封闭部件25的工序。或者，是将已经安装的上游侧封闭部件21及下游侧封闭部件25的位置变更的工序。通过实施这些工序，即使不实施模8的设定的变更及更换，也能够长期持续地制造尺寸精度充分高的生坯成形体70。

以上，详细地说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，例示了在流量调整板5的上游侧及下游侧的两者上配置流线形的封闭部件的情况，但也可以在上游侧仅配置推压板22而将多个贯通孔5a封闭。

此外，在上述实施方式中，例示了在流量调整板5的中央部安装封闭部件21、25的情况，但在因一部分的区域中的原料组成物的流速较高而在成形体70A上发生了弯曲的情况下，也可以以将该区域的多个贯通孔5a封堵的方式安装封闭部件21、25。图8（a）是示意地表示在流路1b中流动的膏状的原料组成物的流速分布的图。该图所示的流速分布中，比流路1b的中央靠上方的区域的流速最高。在此情况下，只要在较高的流速的原料组成物流入的位置上安装上游侧封闭部件21及下游侧封闭部件25就可以。

如图8（a）所示，向流量调整板15流入之前的原料组成物的流速分布V1a相对于流路的截面是不均匀的，对此，通过原料组成物通过没有被封闭部件21、25封堵的流量调整板5的开口，从流量调整板15流出的原料组成物的流速分布相对于流路的截面逐渐均匀化（参照流速分布V2a、V2c）。由此，能够稳定地得到小室间距及隔壁的厚度等适当的生坯成形体70（参照图1）。

另一方面，图8（b）是表示不将流量调整板5配置在模8的上游侧、在流速分布不均匀的原状下原料组成物到达模8的情况的图。在此情况下，如图9（b）所示，发生生坯成形体70的隔壁70b弯曲等的不良状况。原料组成物的过剩的供给是隔壁70b的弯曲的原因之一。通过调查在隔壁70b中发生弯曲的区域，该区域的原料组成物的流速较高，能够掌握供给量过剩的情况。基于该信息，准备在适当的位置上安装有封闭部件21、25的流量调整板5，通过将其配置在模8的上游侧，能够将起因于流速的不均匀的不良状况改善。

在上述实施方式中，例示了圆柱体的生坯成形体70，但成形体的形状及构造并不限定于此。生坯成形体70的外形形状例如也可以是四棱柱等棱柱或椭圆柱。此外，贯通孔70a的配置也可以不是正方形配置，例如也可以是大致三角配置、大致六角配置等。进而，贯通孔70a的形状也可以不是正方形，例如也可以是大致三角形、大致六边形、大致八边形、大致圆形。

产业上的可利用性

根据本发明，能够充分效率地制造尺寸精度较高的成形体。

附图标记说明

1 壳体，1b 流路，2B 螺杆，5 流量调整板，5a 贯通孔，8 模，9 阻力管，10 挤压成形装置，21 上游侧封闭部件，22 推压板，23 流线形部件，23a 流线形的表面，25 下游侧封闭部件，25a 流线形的表面，28 螺栓，70 生坯成形体，70A 成形体。

Claims (8)

1.一种挤压成形装置，其特征在于，具备：

壳体，具有移送膏状的原料组成物的流路；

螺杆，设在上述流路的上游侧，将上述原料组成物混匀并向下游侧移送；

模，设在上述流路的下游侧，挤压由上述原料组成物构成的成形体；

阻力管，将上述流路与上述模连通；

流量调整板，设在上述螺杆与上述模之间，且相对于上述壳体拆装自如，并且具有在厚度方向上贯通的多个贯通孔；

上游侧封闭部件，相对于上述流量调整板的上游侧的面拆装自如，在安装在上述流量调整板上的状态下，将上述多个贯通孔中的一部分的多个贯通孔的上游侧开口同时封闭。

2.如权利要求1所述的挤压成形装置，其特征在于，还具备下游侧封闭部件，所述下游侧封闭部件相对于上述流量调整板的下游侧的面拆装自如，在安装在上述流量调整板上的状态下将被上述上游侧封闭部件将上游侧开口封闭的多个贯通孔的下游侧开口同时封闭。

3.如权利要求2所述的挤压成形装置，其特征在于，上述下游侧封闭部件具有流线形的表面。

4.如权利要求1～3中任一项所述的挤压成形装置，其特征在于，上述上游侧封闭部件具有流线形的表面。

5.如权利要求2所述的挤压成形装置，其特征在于，上述上游侧封闭部件及上述下游侧封闭部件通过螺栓固定在上述流量调整板上。

6.一种成形体的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～5中任一项所述的挤压成形装置。

7.一种成形体的制造方法，使用权利要求2所述的挤压成形装置，其特征在于，具备向上述流量调整板安装上述上游侧封闭部件及上述下游侧封闭部件的工序。

8.一种成形体的制造方法，使用权利要求2所述的挤压成形装置，其特征在于，具备将上述流量调整板上的上述上游侧封闭部件及上述下游侧封闭部件的位置变更的工序。

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