JP2001260204A

JP2001260204A - 押出成形用口金の製造方法及び押出成形用口金

Info

Publication number: JP2001260204A
Application number: JP2000077511A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tanaka; 孔浩田中; Koji Egawa; 浩二江川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】作製が早く、口金の構成例えば裏穴とスリット
を自由に設計することができる押出成形用口金の製造方
法及び押出成形用口金を提供する。【解決手段】光造形法などの積層造形法（以下RP）で押
出成形用口金を作製する。口金材料はプラスチック、セ
ラミックフィラー入りプラスチック、金属などがある。
従来の口金は製作に時間がかかっていたがこの手法を用
いることで短納期で製作が可能となる。またプラスチッ
ク材料は材料強度や硬度で問題があり押出し用口金に不
向きと考えられていたが、強度のある材料との２層構造
にすることや、母材の上に耐摩耗膜をコーティングする
ことで弱点をカバーできる。本発明によれば、口金の裏
穴とスリットの接合部をＲ形状など滑らかに結んだ形状
のハニカム構造体押出成形用口金を得ることができ、押
出し圧力を下げ、局部摩耗を防ぐ設計ができる。さら
に、好適例として、裏穴をRPで作製し、スリットを研削
などで作製してハニカム構造体押出成形用口金を得る。
その場合、スリットの底に横穴をつけた形状にすると造
形精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材料を押し出し成
形するための口金の製造方法及びその製造方法により製
造した押出成形用口金に関し、特に、ハニカム構造体を
押し出し成形するために使用するハニカム構造体押出成
形用口金の製造方法及びその製造方法により製造したハ
ニカム構造体押出成形用口金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、材料を押し出し成形するため
の口金の一例として、ハニカム構造体を押し出し成形す
るために、その一主面に坏土供給用の複数の裏穴を有す
るとともに他主面に裏穴と連通するスリットを有し、場
合によっては、さらに裏穴とスリットとのつなぎ部を横
に連通させた横穴を有するハニカム構造体押出成形用口
金を使用することが知られている。このハニカム構造体
押出成形用口金を使用して、コージェライト等のセラミ
ック坏土を押出成形後焼成することでセラミックハニカ
ム構造体を得ている。こうして得たセラミックハニカム
構造体は、自動車からの排気ガスを浄化するために使用
される触媒の担体として利用されている。

【０００３】上述した構造のハニカム構造体押出用口金
では、金属ブロックの一面で複数の裏穴をドリル加工な
どにより形成し、金属ブロックの他面で裏穴に連通する
スリットを研削加工や放電加工などにより形成し、横穴
が必要な場合は、さらにスリットと裏穴とのつなぎ部に
横からドリル加工により横穴を形成している。セル断面
が正方形のハニカム構造体の場合は、正方向の輪郭に沿
ってスリットを設けることすなわちスリットを互いに直
角に交差させることで、セル断面が六角形の場合は六角
形の輪郭に沿ってスリットを形成している。そして、ス
リットの交差部が裏穴に対応するよう形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにハニカ
ム構造体成形用口金で製造する際、スリットや裏穴を口
金の表と裏からしか加工できないため、設計の自由度が
ない問題があった。また、金属ブロックに対しドリル加
工、放電加工を行うため、例えば納期３ヶ月というよう
に加工に時間がかかる問題があった。さらに、細いスリ
ットや深い裏穴を形成することは非常に難しく、現在１
００ミクロンスリットが限界となる問題もあった。さら
にまた、裏穴はドリル加工でスリットは研削加工と加工
方法が異なるため、裏穴の丸い開口断面から例えばスリ
ットの十字開口断面へ変化する際、急激に断面が変化す
るため、坏土押出が均一にならず押出圧力も高くなる問
題もあった。

【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
作製が早く、口金の構成例えば裏穴とスリットを自由に
設計することができる押出成形用口金の製造方法及び押
出成形用口金を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の押出成形用口金
の製造方法は、材料を押し出し成形するための口金を積
層造形法で作製したことや金属より弱く加工性の良い材
料で加工したことを特徴とする。また、本発明の押出成
形用口金は、上述した積層造形法で作製して得たことを
特徴とする。本発明では、積層造形法を利用すること
で、口金の製作を短期間で行うことができるとともに、
口金の構成例えばハニカム構造体押出成形用口金の場合
は裏穴とスリットの構成を自由に設計することができ
る。

【０００７】なお、本発明の押出成形用口金が主として
使用される対象は、セラミック坏土、粘土などの降伏応
力１ＭＰａ以下の柔らかい材料である。そのため、口金
材料としては、光硬化性を有するプラスチックスなどの
高分子材料、セラミックフィラー入り高分子材料、金属
のうち、引張強度２００ＭＰａ以下、ヤング率１０ＧＰ
ａ以下と、従来の口金材料より強度が低い材料を使用す
ることができる。そのため製作時間の短縮やより自由な
設計が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】積層造形法は、ラピッドプロトタ
イピング（以下ＲＰ）とも呼ばれ、コンピュータ上で目
的形状を所定の厚さで輪切りにし、造形時にはその各層
を順番に作成する方法である。代表的な方法として、光
硬化樹脂にレーザー光を照射する方法、熱可塑性樹脂を
細く絞り出す方法、金属粉末をレーザーで固着させる方
法、樹脂でくるんた粉末にレーザーを照射し樹脂を溶か
して固着させる方法、シートをレーザーやカッターなど
で切断して積層する方法、粉末に対してバインダー溶液
を射出し固着させる方法などがある。図１は本発明の製
造方法で利用する積層造形法の一例として光造形法の例
を説明するための図である。図１に従って光造形法の一
例を説明すると、まず、液体状の光硬化性樹脂中に造形
ベースをセットする。その際、造形ベースと光硬化性樹
脂の表面との間を、光造形法で製造する一層分の厚さと
する。次に、レーザ光を造形ベース上の光硬化性樹脂に
照射し一層分の造形を行う。この際、レーザ光で照射さ
れた光硬化性樹脂の部分のみ硬化するため、レーザ光を
照射する位置を制御することで造形をすることができ
る。その後、次の一層分だけ光硬化性樹脂中で造形ベー
スを下げる。以下、必要な総数だけ上記造形ベースの下
降とレーザ照射を繰り返し、最終的な製品を完成する。

【０００９】上述した積層造形法を実現する装置として
は、例えばＤ−ＭＥＣ社製のＲＰ装置では加工精度０．
０５ｍｍを達成することができる。本発明の口金の使用
対象が、セラミック坏土、粘土などの降伏応力１ＭＰａ
以下の柔らかい材料であるため、ＲＰ装置で使用する口
金材料としては、光硬化性プラスチックスなどの高分子
材料、セラミックフィラー入り高分子材料、金属粉体の
うち、引張強度２００ＭＰａ以下、ヤング率１０ＧＰａ
以下と、従来の口金材料より強度が低い材料を使用でき
る。

【００１０】図２は本発明の押出成形用口金の製造方法
の一例としてハニカム構造体押出成形用口金の製造方法
の例を説明するためのフローチャートである。図２に従
って説明すると、まず、裏穴を光造形法で作製する。次
に、連続してスリットを光造形法で作製する。次に、好
ましくは、裏穴及びスリット中に残存する未硬化の光硬
化性樹脂を洗浄して除去する。以上の工程で、本発明の
裏穴とスリットからなるハニカム構造体押出成形用口金
を得ている。

【００１１】図３は本発明のハニカム構造体押出成形用
口金の製造方法の他の例を説明するためのフローチャー
トである。図３に従って説明すると、まず、裏穴を光造
形法で作製する。次に、連続してスリットを形成すべき
スリットブロックを光造形法で作製して口金加工中間体
を得る。次に、好ましくは、得られた口金加工中間体の
裏穴中に残存する未硬化の光硬化性樹脂を洗浄して除去
する。次に、スリットブロックにスリットを研削加工な
どで作製する。以上の工程で、本発明の裏穴とスリット
からなるハニカム構造体押出成形用口金を得ている。

【００１２】図４は本発明のハニカム構造体押出成形用
口金の製造方法のさらに他の例を説明するためのフロー
チャートである。図４に従って説明すると、まず、裏穴
を光造形法で作製する。次に、連続して横穴を光造形法
で作製する。次に、連続してスリットを形成すべきスリ
ットブロックを光造形法で作製して口金加工中間体を得
る。次に、好ましくは、得られた口金加工中間体の裏穴
及び横穴に残存する未硬化の光硬化性樹脂を洗浄して除
去する。本例では、横穴が裏穴を横方向に連通するよう
設けられているため、洗浄に使用する水等が裏穴から横
穴を介して外部へ排出でき、洗浄を効果的に行うことが
できる。次に、スリットブロックにスリットを研削加工
などで作製する。以上の工程で、本発明の裏穴と横穴と
スリットからなるハニカム構造体押出成形用口金を得て
いる。

【００１３】以上詳細に説明したように、部分的にでも
口金の製造に積層造形法ここでは光造形法を利用するこ
とが本発明の特徴となる。なお、上述した例では、光造
形法による口金の製造を裏穴からスリットの方向に作製
することとしたが、光造形法はその作製方向に依存しな
いため、スリットから裏穴方向に作製できることはいう
までもない。また、図４に示す裏穴と横穴とスリットか
らなるハニカム構造体押出成形用口金の製造方法では、
光造形法と研削加工とを組み合わせた例について説明し
た。これは、横穴が洗浄に最も寄与する例であるためで
ある。しかし、図１に示す例のように、光造形法のみで
裏穴と横穴とスリットからなるハニカム構造体を作製で
きることはいうまでもない。

【００１４】次に、本発明の製造方法により作製したハ
ニカム構造体押出成形用口金について説明する。図５
（ａ）、（ｂ）は図１で作製した裏穴とスリットからな
る口金の一例を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）に示
す例において、口金１は、口金本体２の一主面（ここで
は裏面）に坏土供給用の複数の裏穴３を有するととも
に、口金本体２の他の主面（ここでは表面）に互いにほ
ぼ９０ーで交差する裏穴３と連通するスリット４を有し
ている。図６（ａ）、（ｂ）は図３で作製した裏穴と横
穴とスリットからなる口金の一例を示す図である。図６
（ａ）、（ｂ）に示す例において、図５（ａ）、（ｂ）
に示す例と同様に、口金１は、口金本体２の一主面（こ
こでは裏面）に坏土供給用の複数の裏穴３を有するとと
もに、口金本体２の他の主面（ここでは表面）に互いに
ほぼ９０ーで交差するスリット４を有し、さらに図６
（ａ）、（ｂ）に示す例では、裏穴３とスリット４との
つなぎ部を連通させた横穴５を有している。

【００１５】上述した構成の本発明のハニカム構造体押
出成形用口金のうち、特に口金全体を光造形法により作
製した例においては、図７（ａ）〜（ｆ）に示すよう
に、口金１を構成する裏穴３とスリット４の開口断面
（図７（ｂ）〜（ｆ）に示す）を連続して変化させるこ
とができ、坏土押出の際の圧力を小さくすることができ
るため好ましい。また、裏穴３とスリット４の開口断面
を連続して変化させることで、口金の局部的な偏摩耗を
防ぐことができる。

【００１６】なお、本発明に従って光造形法により作製
したハニカム構造体押出成形用口金は、実使用に耐え得
るある程度の大きさのものを作製することはできるが、
その機構上大型の口金を得るには不向きである。そのた
め、大型の口金を作製したい場合は、図８（ａ）、
（ｂ）に示すように、口金全体を分割し、口金部分１１
−１〜１１−４を個別に光造形法を利用した本発明に従
って作製し、作製した口金部分１１−１〜１１−４を金
属ベース２１上で接着固定して大型の口金１を得ること
が好ましい。なお、金属ベース２１には、口金部分１１
−１〜１１−４をその上で接着固定した際、口金部分１
１−１〜１１−４の裏穴３と対応する位置に、予め裏穴
３を設けておく。また、上述した例では複数の口金部分
１１−１〜１１−４を金属ベース２１上に接着固定した
が、１つの口金１１を金属ベース上に接着固定すること
ができることはいうまでもない。この場合、強度のある
金属ベース２１と口金１１または口金部分１１−１〜１
１−４をとの２層構造とすることで、口金の強度を向上
させることができる。またベース部での押出し用の穴の
形状は絞り部の形状より単純なため、硬い金属などでも
比較的楽に加工が行える。特にハニカム押し出し口金の
場合は押出し圧力の大半はこのベースで受け絞り部は大
きな荷重がかからないため、圧力に耐えるベース部と複
雑な形状が必要な絞り部とを別の部品で加工することで
非常に作製が楽になる。

【００１７】また、本発明のハニカム構造体押出成形用
口金では、口金を構成する材料を選択することである程
度の耐摩耗性を口金に持たすことができる。しかし、本
発明で使用する口金材料は硬度の低い柔らかい材料であ
るため従来の金属製の口金に比べると耐摩耗性に劣る。
その場合は、口金１を構成する裏穴３とスリット４の内
面に、口金本体２を形成する材料の硬さよりも硬い樹脂
あるいは金属をコーティングすることで、所望の耐摩耗
性を得ることができる。なお、金属コーティングとして
は、金属メッキが構成が容易で好ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、積層造形法で口金を作製しているため、作製
が早く、口金の構成例えばハニカム構造体押出成形用口
金では裏穴とスリットの構成を自由に設計することので
きる押出成形用口金を得ることができる。また、本発明
の押出成形用口金例えばハニカム構造体押出成形用口金
では、口金を構成する裏穴とスリットの開口断面を、連
続して変化させることができるため、開口断面の急激な
変化をなくし、局部摩耗を防ぐことができるため好まし
い。また、断面形状は断面積が裏穴からスリットに徐々
に減っていくように設計することが望ましい。ハニカム
用口金ではこうした接続部が数千、数万にも及ぶため、
従来の加工法では精度よく加工することが難しかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法で利用する積層造形法の一例
光造形法の例を説明するための図である。

【図２】本発明の押出成形用口金の清掃方法の一例とし
てハニカム構造体押出成形用口金の製造方法の例を説明
するためのフローチャートである。

【図３】本発明のハニカム構造体押出成形用口金の製造
方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

【図４】本発明のハニカム構造体押出成形用口金の製造
方法のさらに他の例を説明するためのフローチャートで
ある。

【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ裏穴とスリットから
なる口金の一例を示す図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ裏穴と溜部とスリッ
トからなる口金の一例を示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ本発明の口金の部分
を示す図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ大型の口金を作製す
る場合の例を説明するための図である。

【符号の説明】

１口金、２口金本体、３裏穴、４スリット、５
横穴、１１−１〜１１−４口金部分、２１金属ベ
ース

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料を押し出し成形するための口金を積層
造形法で作製したことを特徴とする押出成形用口金の製
造方法。
【請求項２】降伏応力１ＭＰａ以下の材料を押し出し成
形するための口金を、引張強度２００ＭＰａ以下、ヤン
グ率１０ＧＰａ以下の材料で作製する請求項１記載の押
出成形用口金の製造方法。
【請求項３】口金材料を、高分子材料、セラミックフィ
ラー入り高分子材料、金属とする請求項１または２記載
の押出成形用口金の製造方法。
【請求項４】口金が、ハニカム構造体を押し出し成形す
るために使用する口金であって、坏土供給用の複数の裏
穴とこれら裏穴と連通するスリットとを有するハニカム
構造体押出成形用口金である請求項１〜３のいずれか１
項に記載の押出成形用口金の製造方法。
【請求項５】裏穴とスリットを形成すべきスリットブロ
ックとを積層造形法で作製し、後からスリットブロック
にスリットを加工した請求項４記載の押出成形用口金の
製造方法。
【請求項６】裏穴とスリットとのつなぎ部に横穴を積層
造形法で作製した請求項４または５記載の押出成形用口
金の製造方法。
【請求項７】裏穴を加工したベースに、請求項４〜６の
いずれか１項に記載のハニカム構造体押出成形用口金を
固定して口金を作製した押出成形用口金の製造方法。
【請求項８】裏穴を加工したベースに、請求項４〜６の
いずれか１項に記載のハニカム構造体押出成形用口金を
複数個組み合わせて固定し大型の口金を製造する押出成
形用口金の製造方法。
【請求項９】材料との接触部に、口金本体を形成する材
料の硬さよりも硬い樹脂あるいは金属をコーティングす
る請求項１〜８のいずれか１項に記載の押出成形用口金
の製造方法。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の押
出成形用口金の製造方法に従って製造して得たことを特
徴とする押出成形用口金。
【請求項１１】口金を構成する裏穴とスリットの開口断
面が、連続して変化する請求項１０記載の押出用口金。