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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Doppelschneckenextruder, der beim Extrusionsformen
eines wabenförmigen
Körpers
und dergleichen verwendet wird.
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2. Beschreibung des zugehörigen Stands
der Technik
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Eine
wabenartige Struktur (Wabenstruktur) wird weit verbreitet als Träger zum
Reinigen von Abgasen von verschiedenen Brennkraftmaschinen, wie
beispielsweise Automobilmaschinen, als Katalysatorträger zum Desodorieren, als
Filter für
verschiedene Filterausrüstungen,
als Wärmetauschereinheit,
und als Träger
für eine
chemische Reaktionsausrüstung,
wie beispielsweise ein Katalysatorträger eines Reformierungskatalysators
einer Brennstoffzellenbatterie, und dergleichen verwendet. Gewöhnlich wird
die Wabenstruktur durch Erhalten eines geformten Körpers (wabenartig
geformten Körpers),
der eine vorbestimmte Wabenstruktur aufweist, durch Extrusionsformen
von Ton erhalten, der aus einem keramischen Material und dergleichen
besteht, und durch Trocknen und Brennen des geformten Körpers erhalten.
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Herkömmlicherweise
wird ein Doppelschneckenextruder 21 mit einem in 4 gezeigten
Aufbau weit verbreitet als ein Gerät zum Erhalten des wabenartig
geformten Körpers
verwendet. Der Doppelschneckenextruder 21 hat zwei Schnecken 7,
die nebeneinander in dessen Innenraum angeordnet sind, und hat ferner
einen Zylinder 2, der eine Öffnung 3 an einem
Ende aufweist, und ein Extrusionsformwerkzeug 9, das an
der Seite der Öffnung 3 des
Zylinders 2 durch eine Begradigungsplatte (22)
und ein Filternetz 8 angeordnet ist. Die 5A und 5B sind
Vorderprofilansichten der Begradigungsplatte 22 und eine
Schnittansicht von dieser in einer Dickenrichtung. Wie es in diesen
Figuren gezeigt ist, hat die Begradigungsplatte 22 ein
in dieser ausgebildetes Durchgangsloch 23 und das Durchgangsloch 23 wirkt
als ein Durchflussweg des Tons, der aus der Öffnung 3 des Zylinders 2 extrudiert
wird. Das Durchgangsloch 23 ist gewöhnlich ein kreisförmiges Loch,
das einen Durchmesser von etwa 8 bis 36 mm aufweist (es ist zu beachten,
dass kein Dokument des Stands der Technik als eine Technologie gefunden
wurde, die den Begradigungsplattenaufbau betrifft). Das Filternetz (Sieb) 8 wird
verwendet, um Grobkörner
und Fremdstoffe in dem Ton zu entfernen, und ist stromaufwärts des Werkzeugs 9 in
der Durchflussrichtung des Tons angeordnet. Das Werkzeug 9 hat
an sich ausgebildete Schlitze, die den Abmessungen der Durchgangslöcher und
der Teile eines wabenartig ausgeformten Körpers entsprechen, der erhalten
werden soll.
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Ein
Formmaterial, das durch einen ersten Materialaufgabetrichter 10,
der das Innere des Zylinders 2 mit dem Äußeren des Zylinders 2 verbindet,
in das Innere des Zylinders 2 gefüllt wird, wird durch die zwei Schnecken 7 geknetet,
die durch eine Antriebseinheit 11 angetrieben werden, die
aus einem Motor, einem Getriebe und dergleichen besteht, während es
mit einer Scherkraft beaufschlagt wird. Anschließend wird das Formmaterial
stetig zu der Außenseite
des Zylinders 2 als Ton aus der Öffnung 3 extrudiert,
die an dem Ende des Zylinders 2 angeordnet ist. Auf diese
Weise fließt
der extrudierte Ton in das Durchgangsloch 23 der Begradigungsplatte 22,
die in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des
Zylinders 2 angeordnet ist, und wird von dem Seitenrand
des Durchgangslochs 23 auf dessen Auslassseite in einen
Raum 15 zwischen der Begradigungsplatte 22 und
dem Filternetz 8 extrudiert. Nachdem das Innere des Raums 15 ungefähr mit dem
Ton gefüllt
ist, tritt der Ton durch das Filternetz 8 und bewegt sich
in einen Raum 16 zwischen dem Filternetz 8 und
dem Werkzeug 9. Nachdem das Innere des Raums 16 ungefähr mit dem
Ton gefüllt
ist, wird er in die Schlitze gedrängt, die an dem Werkzeug 9 von
der Randfläche
des Werkzeugs 9 an dessen Einlassseite ausgebildet sind,
und von der Randfläche
des Werkzeugs 9 an seiner Auslassseite extrudiert, während er
in eine vorbestimmte Form geformt wird.
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Im Übrigen,
wenn sich bei dem herkömmlichen
Doppelschneckenextruder der Extrusionsbetrag pro Zeiteinheit des
geformten Körpers
(die Menge an Ton, die dem Werkzeug zugeführt wird) ändert, unterliegt der geformte
Körper
einer Verformung. Infolgedessen muss ein geformter Körper hergestellt
werden, indem eine konstante Menge an Ton zu jeder Zeit extrudiert
wird, und somit ist es schwierig, eine Produktion durch geeignetes
flexibles Ändern
der Menge an Ton auszuführen,
die extrudiert werden soll.
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Eine
Aufgabe der Erfindung, die hinsichtlich der Umstände des Stands der Technik
gemacht wurde, ist es, einen Doppelschneckenextruder zum Herstellen
eines geformten Körpers
vorzusehen, der nicht dazu neigt, verformt zu werden, selbst wenn
sich der Betrag des geformten Körpers ändert, der
pro Zeiteinheit extrudiert werden soll.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß, um die
vorstehende Aufgabe zu lösen,
ist ein Doppelschneckenextruder mit einem Zylinder, der zwei in
seinem Innenraum nebeneinander angeordnete Schnecken aufweist und
an einem Ende eine Öffnung
aufweist, und mit einem Extrusionsformwerkzeug versehen, das an
der Öffnungsseite
des Zylinders durch eine Begradigungsplatte und ein Filternetz angeordnet
ist. Bei dem Doppelschneckenextruder hat die Begradigungsplatte
eine erste Begradigungsplatte und eine zweite Begradigungsplatte,
hat die erste Begradigungsplatte einen Lochformbereich, in dem eine
Vielzahl von Durchgangslöchern
in einem Bereich ausgebildet ist, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung ist,
und hat die zweite Begradigungsplatte ein Durchgangsloch mit solch
einer Lochstruktur, dass die Abmessung und die Größe des Innenumfangs
von dieser bei einem Öffnungsrand
in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Größe des Lochformbereichs
sind, und ist der Querschnittsbereich von diesem einmal in einem
Vorgang zu dem anderen Öffnungsrand
verkleinert und dann in einer abgeschrägten Form erweitert.
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Wenn
ein Formkörper
durch Verwenden des Doppelschneckenextruders der Erfindung extrusionsgeformt
wird, selbst wenn sich der pro Zeiteinheit zu extrudierende Betrag
des geformten Körpers ändert, ist
es unwahrscheinlich, dass der geformte Körper deformiert wird, und die
Produktion kann ausgeführt
werden, während
der Extrusionsbetrag geeignet flexibel geändert wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus
eines Doppelschneckenextruders gemäß der Erfindung zeigt;
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2A ist
eine Draufsicht einer ersten Begradigungsplatte;
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2B ist
eine Schnittansicht der ersten Begradigungsplatte;
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3A ist
eine Draufsicht einer zweiten Begradigungsplatte;
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3B ist
eine Schnittansicht der zweiten Begradigungsplatte;
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4 ist
eine schematische Schnittansicht, die einen Aufbau eines konventionellen
Doppelschneckenextruders zeigt;
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5A ist
eine Draufsicht einer Begradigungsplatte; und
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5B ist
eine Schnittansicht der Begradigungsplatte.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Obwohl
ein typisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung nachstehend unter Bezug auf die Figuren besonders
erklärt
wird, ist die Erfindung keineswegs auf das Ausführungsbeispiel beschränkt und
es sollte verstanden werden, dass die Gestaltung des Ausführungsbeispiels
einer geeigneten Änderung,
Verbesserung und dergleichen basierend auf dem üblichen Wissen des Fachmanns
innerhalb des Schutzbereichs unterworfen ist, der nicht von dem
Anwendungsbereich der Erfindung abweicht, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus
eines Doppelschneckenextruders gemäß der Erfindung zeigt. Der
Doppelschneckenextruder 1 hat einen Zylinder 2 und
ein Extrusionsformwerkzeug 9. Der Zylinder 2 hat
zwei Schnecken 7, die nebeneinander in seinem Inneren angeordnet
sind, und eine Öffnung 3,
die an seinem einen Ende ausgebildet ist, und das Werkzeug 9 ist
an der Seite der Öffnung 3 des
Zylinders 2 durch eine Begradigungsplatte 4 und
ein Filternetz 8 angeordnet. Die Begradigungsplatte 4 besteht
aus einer ersten Begradigungsplatte 5 und einer zweiten
Begradigungsplatte 6.
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Die 2A und 2B sind
eine Vorderprofilansicht und eine Schnittansicht in der Dickenrichtung der
ersten Begradigungsplatte 5. Die erste Begradigungsplatte 5 hat
einen Lochformbereich 12, in dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13 in
einem Bereich ausgebildet sind, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung 3 des Zylinders 2 ist.
Gewöhnlich
hat der Innenumfang der Öffnung
des Zylinders bei dem Doppelschneckenextruder eine Flaschenkürbisform,
die durch Koppeln von zwei Kreisen ausgebildet wird, die den gleichen
Durchmesser aufweisen und sich einander teilweise überlappen.
Die Mitten der zwei Kreise stimmen jeweils mit den Achsen der zwei
Schnecken in dem Zylinder überein.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, ist der Lochformbereich 12 bei
der ersten Begradigungsplatte 5 der Bereich, dessen Abmessung
und Form in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung 3 des
Zylinders 2 ist. Die erste Begradigungsplatte 5 ist
in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des
Zylinders 2 derart angeordnet, dass der Lochformbereich 12 an
seiner einen Fläche
den Innenumfang der Öffnung 3 überlappt.
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3A und 3B sind
eine Vorderprofilansicht und eine Schnittansicht in der Dickenrichtung
der zweiten Begradigungsplatte 6. Die zweite Begradigungsplatte 6 hat
eine derartige Lochstruktur, dass die Abmessung und die Form des
Innenumfangs von dieser bei einem Öffnungsrand in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Lochformbereichs 12 der
ersten Begradigungsplatte 5 ist und der Querschnittsbereich
von dieser ist im Vorgang zu dem anderen Öffnungsrand einmal verkleinert
und dann in einer schrägen Form
erweitert. Die zweite Begradigungsplatte 6 ist in engem
Kontakt mit der ersten Begradigungsplatte 5 in solch einer
Art und Weise angeordnet, dass der eine Öffnungsrand des Durchgangslochs 14 einen
Lochformbereich (den Lochformbereich an der gegenüberliegenden
Fläche
zu der Fläche,
die in engem Kontakt mit der Öffnung
des Zylinder ist) 12 der ersten Begradigungsplatte 5 überlappt.
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Das
Filternetz (Sieb) 8 ist stromaufwärts der Form 9 in
der Durchflussrichtung des Tons angeordnet. Das Filternetz 8 wird
verwendet, um Grobkörner
und Fremdstoffe in dem Ton zu entfernen und beispielsweise werden
ein SUS304-Netz, das eine Maschenweite von in etwa 65 bis 420 μm aufweist,
und dergleichen vorzugsweise als das Filternetz 8 verwendet.
Schlitze sind an dem Werkzeug 9 in Übereinstimmung mit der Abmessung
der Durchgangslöcher
und der Teile des wabenartig geformten Körpers ausgebildet, der erhalten werden
soll. Das Filternetz 8 ist vorzugsweise bei einem bestimmten
Abstand von der zweiten Begradigungsplatte 6 angeordnet
und ferner ist das Werkzeug 9 vorzugsweise bei einem bestimmten
Abstand von dem Filternetz 8 angeordnet.
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Ein
Formmaterial, das in das Innere des Zylinders 2 durch einen
Materialaufgabetrichter 10 beschickt wird, der das Innere
des Zylinders 2 mit dem Äußeren des Zylinders 2 verbindet,
wird durch die zwei Schnecken 7 geknetet, die durch eine
Antriebseinheit 11 angetrieben werden, die aus einem Motor,
einem Getriebe und dergleichen besteht, während eine Scherkraft auf dieses
aufgebracht wird. Anschließend
wird das Formmaterial stetig zu der Außenseite des Zylinders 2 als
Ton aus der Öffnung 3 extrudiert,
die an dem Rand des Zylinders 2 angeordnet ist. Der zu
der Außenseite
des Zylinders 2 wie vorstehend beschrieben extrudierte
Ton fließt
in eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13 der
ersten Begradigungsplatte 5, die in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des
Zylinder 2 angeordnet ist, und wird in einem Nudelzustand
extrudiert. Anschließend
treten die Tone in ein Durchgangsloch 14 der zweiten Begradigungsplatte 6 und
werden zu einem Stück
Ton gebündelt
und dieser wird in einen Raum 15 zwischen der zweiten Begradigungsplatte 6 und
dem Filternetz 8 extrudiert. Nachdem das Innere des Raums 15 in
etwa mit dem Ton gefüllt
ist, tritt der Ton durch das Filternetz 8, und bewegt sich
zu einem Raum 16 zwischen dem Filternetz 8 und
dem Werkzeug 9. Nachdem das Innere des Raums 16 in
etwa mit dem Ton gefüllt
ist, wird dieser in die Schlitze gezwungen, die in dem Werkzeug 9 von
der Randfläche
des Werkzeugs 9 an der Einlassseite von diesem ausgebildet
sind, und wird von der Randfläche
des Werkzeugs 9 an dessen Auslassseite extrudiert, während er
in eine vorbestimmte Form geformt wird.
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Bei
dem Doppelschneckenextruder 1 der Erfindung wird der aus
dem Zylinder 2 extrudierte Ton durch die erste Begradigungsplatte 5,
die, wie vorstehend beschrieben, eine erstere Stufe der Begradigungsplatte 4 bildet,
in eine Vielzahl von nudelartigen Strömen zerteilt. Anschließend wird
die Vielzahl von nudelartigen Strömen des Tons eingeengt und
durch die zweite Begradigungsplatte 6, die eine letztere
Stufe der Begradigungsplatte 4 bildet, zu einer einheitlichen
Strömung
gebündelt
und wird der Form 9 durch das Filternetz 8 zugeführt. Indem
die vorstehend beschriebene Begradigungsplattenstruktur eingesetzt
wird, ist es unwahrscheinlich, dass ein geformter Körper verformt
wird, selbst wenn der Betrag des zu extrudierenden geformten Körpers geändert wird.
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Bei
der ersten Begradigungsplatte 5, obwohl der Durchmesser
und der Versatzabstand der Durchgangslöcher 13 nicht besonders
beschränkt
ist, wird der Durchmesser vorzugsweise auf etwa 5 bis 10 mm gesetzt,
und der Versatzabstand wird vorzugsweise auf etwa 6 bis 15 mm gesetzt.
Wenn der Durchmesser auf weniger als 5 mm eingestellt wird, kann
ein Widerstand erhöht
werden, wenn der Ton durch die Durchgangslöcher 13 tritt, und
der Extrusionsbetrag kann unterdrückt werden, wohingegen, wenn
der Durchmesser 10 mm übersteigt,
eine Scherkraft nicht ausreichend auf den Ton aufgebracht werden
kann.
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Es
ist wünschenswert,
den Durchmesser des Durchgangslochs 14 der zweiten Begradigungsplatte 6 auf
in etwa 12 bis 40 mm in dessen Abschnitt einzustellen, der einen
kleinsten Querschnittsbereich aufweist. Wenn der Durchmesser auf
weniger als 12 mm eingestellt wird, kann ein Widerstand erhöht werden,
wenn der Ton durch das Durchgangsloch 14 tritt, und der
Extrusionsbetrag kann unterdrückt
werden, wohingegen, wenn der Durchmesser 40 mm übersteigt, der Durchfluss des
Tons, der durch die Durchgangslöcher 13 der
ersten Begradigungsplatte 5 tritt und einmal in die Vielzahl
von nudelartigen Strömungen
zerteilt wird, nicht ausreichend eingeengt und gebündelt werden
kann, und daher kann der Ton zu einer unausgewogenen Strömung gemacht
werden.
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Ein
Aufbau eines herkömmlichen
Doppelschneckenextruders kann, mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen
Begradigungsplatten, im Grunde wie er ist als der Aufbau des Doppelschneckenextruders
eingesetzt werden. Bei dem Doppelschneckenextruder der Erfindung
können
die zwei Schnecken in dem Zylinder in entweder der gleichen Richtung
oder in verschiedenen Richtungen gedreht werden.
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Obwohl
die Form des geformten Körpers,
der durch den Doppelschneckenextruder der Erfindung geformt wird,
nicht besonders beschränkt
ist, solange er eine Form hat, die durch Extrusionsformen erhalten
wird, wird der Doppelschneckenextruder vorzugsweise verwendet, um
beispielsweise einen wabenartig geformten Körper zu formen, der dazu neigt,
verformt zu werden, weil er dünne
Abschnitte zum Unterteilen der Zellen aufweist.
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(Beispiel)
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Obwohl
die Erfindung basierend auf einem nachstehend beschriebenen Beispiel
detaillierter erklärt wird,
ist die Erfindung keinesfalls darauf beschränkt.
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Säulenartige
wabenartig geformte Körper
(Durchmesser: 102 mm, Breite: 120 mm, Trennwanddicke: 75 μm, Zellenform:
rechteckig, Zellendichte: 600 Zellen/Quadratzoll) wurden durch Verwenden
des Doppelschneckenextruders der Erfindung, der den in 1 gezeigten
Aufbau aufweist, und durch Beschicken eines Gemischs von 96 kg,
das ein keramisches Material von 70 kg (Talk, Kaolin, kalziniertes
Kaolin, Aluminium, Aluminiumhydroxid, und Siliziumdioxid), Wasser
von 21 kg und ein Bindemittel von 5 kg enthält, als ein Formmaterial zu
dem Doppelschneckenextruder bei den jeweiligen Extrusionsbeträgen von
130 kg/h, 200 kg/h und 260 kg/h extrusionsgeformt. Es ist zu beachten,
dass der Durchmesser der Durchgangslöcher der ersten Begradigungsplatte
auf 5 mm eingestellt war und der Versatzabstand der Durchgangslöcher auf
6,5 mm eingestellt war. Ferner war der Durchmesser des Durchgangslochs
der zweiten Begradigungsplatte auf 12 mm bei dessen Abschnitt eingestellt,
der den kleinsten Querschnittsbereich aufweist. Die Maximaldurchmesser
und die Minimaldurchmesser der wabenartig geformten Körper, die
bei den jeweiligen Extrusionsbeträgen geformt wurden, wurden
jeweils in deren einen Randflächen
und deren anderen Randflächen
gemessen und die Rundheit (= Maximaldurchmesser – Minimaldurchmesser) bei den
jeweiligen Randflächen
wurde aus den Unterschieden zwischen den Durchmessern bestimmt.
Die Tabelle 1 zeigt ein Ergebnis der Bestimmung.
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(Vergleichsbeispiel)
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Wabenartig
geformte Körper
wurden in der gleichen Art und Weise wie bei dem Beispiel extrusionsgeformt,
mit Ausnahme dessen, dass der herkömmliche Doppelschneckenextruder
mit dem in
4 gezeigten Aufbau verwendet
wurde, und die Rundheit von diesen wurden gleichermaßen bestimmt.
Tabelle 1 zeigt ein Ergebnis der Bestimmung. Tabelle 1
| Extrusionsbetrag
der Wabe (kg/h) | 130 | 200 | 260 |
| Rundheit (mm) | Beispiel | eine
Randfläche | 0,97 | 0,78 | 1,06 |
| andere
Randfläche | 1,68 | 1,09 | 1,39 |
| Durchschnitt | 1,27 | 0,92 | 1,31 |
| Vergleichsbeispiel | eine
Randfläche | 1,51 | 1,29 | 1,83 |
| andere
Randfläche | 2,62 | 3,93 | 3,84 |
| Durchschnitt | 2,26 | 3,23 | 1,84 |
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Es
ist zu beachten, dass der Durchmesser des Durchgangslochs der Begradigungsplatte
auf 24 mm eingestellt war.
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Wie
es in Tabelle 1 gezeigt ist, werden bei dem Vergleichsbeispiel,
das den herkömmlichen
Doppelschneckenextruder verwendet, die Rundheiten der wabenartig
geformten Körper
in großem
Maße bei
den Randflächen
von diesen aufgrund der Änderung
der Extrusionsbeträge
geändert,
und die Rundheiten haben große
Unterschiede zwischen den einen Randflächen und den anderen Randflächen und
die Rundheiten haben ferner große
Werte. Im Gegensatz dazu, bei dem Beispiel, das den Doppelschneckenextruder
der Erfindung verwendet, werden die Rundheiten der Randflächen der
wabenartig geformten Körper nicht
so stark geändert,
selbst wenn sich die Extrusionsbeträge ändern, und die Unterschiede
zwischen den Rundheiten der einen Randflächen und der anderen Randflächen und
die Werte der Rundheiten sind klein verglichen mit denjenigen des
Vergleichsbeispiels.
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Der
Doppelschneckenextruder der Erfindung kann vorzugsweise angewandt
werden, um einen geformten Körper
zu formen, der durch Extrusionsformen ausgebildet werden kann, wie
beispielsweise einem wabenartig geformten Körper und dergleichen.
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Bei
einem Doppelschneckenextruder mit einem Zylinder, der zwei Schnecken
aufweist, die nebeneinander in seinem Inneren angeordnet sind und
der eine Öffnung
an einem Rand aufweist, und mit einem Extrusionsformwerkzeug, das
an der Öffnungsseite
des Zylinders durch eine Begradigungsplatte und ein Filternetz angeordnet
ist, hat die Begradigungsplatte eine erste Begradigungsplatte und
eine zweite Begradigungsplatte, wobei die erste einen Lochformbereich
mit mehreren Durchgangslöchern
aufweist, die in einem Bereich ausgebildet sind, dessen Abmessung
und Form in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs des Öffnungsabschnitts
ist, und wobei die zweite eine Lochstruktur aufweist, deren Abmessung
und Durchmesser von ihrem Innenumfang bei einem Öffnungsrand in Übereinstimmung
mit der Abmessung und der Form des Lochformbereichs ist, und ihr
Schnittbereich ist einmal im Vorgang zu dem anderen Öffnungsrand
verkleinert und dann in einer abgeschrägten Form erweitert.