JP2003251619A - ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補修サイクルが長く、押出し時に必要となる
押出し圧力を低減することができ、かつ成形安定性に優
れるハニカム構造体成形用口金及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】 口金基体３に、坏土導入孔４と、坏土導
入孔４に連通する坏土押出しスリット２とを形成してな
るハニカム構造体成形用口金１において、口金基体３の
坏土導入孔４と坏土押出しスリット２とが連通する箇所
で、坏土導入孔４が形成されている箇所の内面と坏土押
出しスリット２が形成されている箇所の内面とを連続す
る一の面とする凸曲面１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、ハニカム構造体
を押出成形する際に用いる口金、及びその製造方法に関
する。更に詳しくは、坏土導入孔と、これに連通する坏
土押出しスリットとで形成される坏土の流路を、坏土が
スムーズに流れる形状としたハニカム構造体成形用口
金、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 セラミック質のハニカム構造体の製造
方法としては、従来から、口金基体に、坏土導入孔と、
坏土導入孔に連通する格子状等の坏土押出しスリットと
を形成してなるハニカム構造体成形用の口金を用いて押
出成形する方法が広く行われている。

【０００３】 当該口金は、通常、坏土導入孔が、口金
基体の坏土導入側の面に、大きな面積で開口して設けら
れ、坏土押出しスリットが、口金基体の坏土導入側と反
対側の成形体押出し側の面に、ハニカム構造体の隔壁厚
さに対応する狭い幅で、格子状等に設けられている。そ
して、坏土導入孔４は、通常、格子状等の坏土押出しス
リットが交差する位置に対応して設けられ、両者は、口
金基体内部で連通している。従って、坏土導入孔から導
入されたセラミックス原料等からなる坏土は、比較的内
径の大きな坏土導入孔から、狭いスリット幅の坏土押出
しスリットへと移行して、坏土押出しスリットからハニ
カム構造の成形体として押し出される。

【０００４】 また、このようなハニカム構造体成形用
口金は、極めて高価なため、口金基体に、予め、コート
層を形成しておき、坏土との磨耗により、口金基体が露
出した時点で、再度コート層を形成して再利用すること
が一般に行われている。

【０００５】 一方、排ガス浄化用フィルター、触媒担
体等として広く用いられているハニカム構造体にあって
は、近年の排ガス規制の強化に伴い、より高い排ガス浄
化性能を発揮できる薄い隔壁のものが求められている。
しかし、当該要請に対応するために坏土押出しスリット
を狭くすると、通常、より大きな押圧力が必要となるこ
とから、成形時の押圧力の低減は、成形性、生産効率等
の点から重要な問題となってきている。

【０００６】 従来、ハニカム構造体成形用口金として
は、坏土導入孔及び坏土押出しスリットが、電解加工
（ＳＴＥＭ加工）、放電加工（ＥＤＭ加工）、又はドリ
ル等の機械加工等により、それぞれ図５及び図６に示す
形状に形成されている物が広く用いられている。

【０００７】 また、成形時における押圧力低減を考慮
したものとして、図７に示す「成形溝部の排出側の溝巾
を成形流動側の溝巾より狭くした」ものが開示されてい
る（特許第３１２１４０８号公報、特許第３１２１４０
９号公報）。

【０００８】 しかし、これらの口金１は、坏土導入孔
４と坏土押出しスリット２とが連結する箇所に、角部１
５が形成されているため、生産効率、押出し性、成形性
等の点で種々の不都合があった。

【０００９】 即ち、押出し成形時には、当該角部１５
に形成されているコート層９が選択的に磨耗するため、
当該箇所のコート層９のみの磨耗により、口金１全体に
ついて、再めっきによる補修が必要となり、補修サイク
ルが短くなってしまうという問題があった。

【００１０】 また、当該角部１５の存在により、坏土
導入孔４から坏土押出しスリット２への坏土の移行がス
ムーズになされないため、坏土押出しスリット２に移行
した際に急激に抵抗圧力が増大して、より大きな押出し
圧力が必要になるという問題もあった。

【００１１】 更には、当該角部１５の磨耗は、口金各
部でばらつきがあるため、押出し時の抵抗圧力のばらつ
きの要因となり、得られるハニカム構造体の成形性が不
安定となり易かった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述した
課題に鑑みてなされたものであり、補修サイクルが長
く、押出し時に必要となる押出し圧力を低減することが
でき、かつ成形安定性に優れるハニカム構造体成形用口
金及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 本発明の発明者らは、
上述の目的を達成すべく、鋭意検討したところ、坏土導
入孔から格子状坏土押出しスリットへ移行する部分に対
応する箇所を凸曲面として、坏土導入孔の内面と格子状
坏土押出しスリットの内面とを、当該凸曲面を介して連
続する一の面で形成させることにより上記目的を達成で
きることを見出し、本発明を完成させた。

【００１４】 即ち、本発明によれば、口金基体に、坏
土導入孔と、この坏土導入孔に連通する坏土押出しスリ
ットとを形成してなるハニカム構造体成形用口金であっ
て、当該口金基体が、坏土導入孔と坏土押出しスリット
とが連通する箇所で、坏土導入孔が形成されている箇所
の内面と坏土押出しスリットが形成されている箇所の内
面とを連続する一の面とする凸曲面を有することを特徴
とするハニカム構造体成形用口金が提供される。

【００１５】 また、本発明においては、凸曲面は、坏
土押出しスリットの内面の延長線に対して垂直方向に延
びる垂線が、延長線の位置から、坏土導入孔の内径の１
／２０以上の長さで、口金基体の内面と交差する位置を
開始位置として、坏土押出しスリットの内面にかけて形
成されていることが好ましい。また、本発明において
は、口金基体が、表面にコート層を備えていることが好
ましい。

【００１６】 また、本発明によれば、口金基体を切削
して、坏土導入孔と、坏土導入孔に連通する坏土押出し
スリットとを形成し、次いで、坏土導入孔と坏土押出し
スリットとが連通する箇所で形成される口金基体の角部
を削除して、坏土導入孔が形成されている箇所の内面と
坏土押出しスリットが形成されている箇所の内面とを連
続する一の面とする凸曲面を形成することを特徴とする
ハニカム構造体成形用口金の製造方法が提供される。

【００１７】 本発明においては、口金基体の角部を、
坏土導入孔、又は坏土押出しスリットに、研磨剤を導入
して削除することが好ましい。また、口金基体の角部
を、放電加工（ＥＤＭ加工）、電解加工（ＳＴＥＭ加
工）、又は機械加工により削除してもよい。

【００１８】 また、本発明においては、角部を削除し
た後、口金基体の表面にコート層を形成することが好ま
しい。

【００１９】

【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。図１（ａ）〜（ｃ）
は、本発明のハニカム構造体成形用口金における格子状
坏土押出しスリット及び坏土導入孔の一例を模式的に示
す説明図であり、図１（ａ）は表面図であり、図１
（ｂ）は裏面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）及び
図１（ｂ）の概略断面図である。また、図２は、図１
（ｃ）の一部拡大図である。

【００２０】 図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発
明のハニカム構造体成形用口金１（以下、単に「口金
１」ということがある。）は、通常、坏土導入孔４が、
口金基体３の坏土導入側Ｂの面７に開口して設けられ、
坏土押出しスリット２が、口金基体３の坏土導入側Ｂと
反対側の成形体押出し側Ａの面８に開口して、ハニカム
構造体の隔壁厚さに対応するスリット幅で、例えば、格
子状等に設けられている。そして、坏土導入孔４は、通
常、格子状等の坏土押出しスリット２が交差する位置に
対応して設けられ、両者は、口金基体３内部で連通して
いる。

【００２１】 本発明は、このような口金１にあって、
図１（ｃ）及び図２に示すように、坏土導入孔４と坏土
押出しスリット２とが連通する箇所で、坏土導入孔４が
形成されている箇所の内面と坏土押出しスリット２が形
成されている箇所の内面とを連続する一の面とする凸曲
面１０を形成していることを特徴とする。

【００２２】 これにより、坏土導入孔４と坏土押出し
スリット２とが連通する箇所でコート層９の選択的磨耗
が回避され、口金１の補修サイクルを長くすることがで
きる。また、当該凸曲面１０の形成により、坏土導入孔
４から坏土押出しスリット２への坏土の移行がスムーズ
になるため、坏土が坏土押出しスリット２に移行した際
の抵抗圧力が減少し、より小さな押出し圧力で坏土の押
出しをすることができる。更には、口金各部での磨耗の
ばらつきも減少するため、押出し時の抵抗圧力のばらつ
きが減少し、得られるハニカム構造体の成形安定性を向
上させることができる。

【００２３】 本発明においては、口金１における坏土
導入孔４と坏土押出しスリット２とが連通する箇所で形
成される凸曲面１０は、当該凸曲面を坏土押出し方向に
切断した際の曲線が、坏土導入孔４の内径等から坏土押
出しスリット２のスリット幅へ自然に移行する曲率半径
のものが好ましい。

【００２４】 また、本発明においては、当該凸曲面１
０は、坏土押出しスリット２を有する箇所の内面の延長
線Ｙに対する垂線Ｘが、当該延長線Ｙの位置から坏土導
入孔４の内径Ｌの１／２０以上の距離で、口金基体３の
内面と交差する位置Ｚから形成されていることが好まし
く、更に、当該延長線Ｙが、当該延長線に対する垂線Ｘ
（Ｚ地点を経由する垂線である。）との交点Ｃから延長
方向に、坏土導入孔４の内径Ｌの１／２０以上の距離で
接する基体３の内面まで形成されていることがより好ま
しい。

【００２５】 当該凸曲面１０が、この範囲で設けられ
ていれば、坏土導入孔４の内径に応じて、効果的に坏土
の押出し圧力を低減することができ、上述した各効果を
更に確実に得ることができる。

【００２６】 本発明においては、坏土導入孔４の形状
について特に制限はなく、例えば、坏土押出し方向にお
ける断面形状がテーパ形状、矩形、又は台形等のものを
挙げることができ、中でも、坏土導入孔４の形成が容易
な点で、断面形状が矩形のものが好ましい。

【００２７】 同様に、坏土押出しスリット２の形状に
ついても特に制限はなく、例えば、坏土押出し方向にお
ける断面形状がテーパ形状、又は矩形等のものを挙げる
ことができ、中でも、坏土押出しスリット２の形成が容
易な点で、やはり断面形状が矩形のものが好ましい。な
お、本発明においては、坏土導入孔４と坏土押出しスリ
ット２との連結部に、前述した所望の凸曲面１０を有し
ているため、これらの断面形状を矩形としても、坏土導
入孔４から坏土押出しスリット２への坏土の移行をスム
ーズにすることができる。

【００２８】 本発明においては、口金１の材質につい
て特に制限はないが、例えば、ＳＵＳ等を挙げることが
できる。また、本発明においては、繰り返し使用が可能
となる点で、口金基体３の表面にコート層９を有するも
のが好ましい。

【００２９】 特に、本発明においては、坏土導入孔４
と坏土押出しスリット２との連結部に、前述した所望の
凸曲面１０を設けているため、口金１の一部で選択的に
コート層９の剥れを生じることが少なく、補修サイクル
を極めて長くすることができる。

【００３０】 本発明においては、コート層９として、
一層からなるものを設けても良く、二層以上からなるも
のを設けても良い。また、一層からなるコート層として
は、例えば、ＷＣ、Ｗ₂Ｃ、又はＷ₃Ｃの少なくとも一種
からなるもの、或いはＴｉＮ、ＴｉＣ、又はＴｉＣＮの
少なくとも一種からなるものを挙げることができる。ま
た、二層以上からなるコート層としては、例えば、ニッ
ケル、コバルト、又は銅の少なくとも一種からなる一以
上の下地層と、ＷＣ、Ｗ₂Ｃ、又はＷ₃Ｃの少なくとも一
種、或いはＴｉＮ、ＴｉＣ、又はＴｉＣＮの少なくとも
一種からなる一以上の表面層とを備えるものを挙げるこ
とができる。

【００３１】 次に、このような本発明の口金を製造す
る方法について説明する。本発明においては、まず、口
金基体を切削して、坏土導入孔と、この坏土導入孔に連
通する坏土押出しスリットとを形成する。

【００３２】 本発明において、坏土導入孔を形成する
方法としては、例えば、 エンドミルやドリルを用いる機械加工により、口金基
体を切削して所望の内径の坏土導入孔を形成する方法；
円筒状等の形彫り放電加工用電極を、口金基体に近接
して両者間に生じる放電により口金基体を溶融して所望
の内径の坏土導入孔を形成する方法；電解加工（ＳＴ
ＥＭ加工）等を挙げることができる。

【００３３】 また、坏土押出しスリットを形成する方
法としては、坏土導入孔を形成した後、坏土導入孔を
形成した部分と反対側から、ダイヤモンドや立方晶窒化
ホウ素砥粒等を含む砥石を用いるダイシングマシン、ス
ライシングマシン、又は高速回転機構を有する研削盤等
による機械加工で、口金基体を切削して所望のスリット
幅のスリットを形成する方法；坏土導入孔を形成した
後、坏土導入孔を形成した部分と反対側から、形彫り放
電加工等の放電加工（ＥＤＭ加工）により、所望のスリ
ット幅のスリットを口金基体に形成する方法等を挙げる
ことができる。

【００３４】 坏土押出しスリットは、後工程で口金基
体にコート層を形成する場合には、所望のスリット幅よ
りコート層の厚さ分、広いものとすればよい。また、目
的とするハニカム構造体の形状等に応じて、格子状等の
所望の形状のものを、所定間隔で所定数設ければよい。
一方、坏土導入孔は、通常、口金基体の坏土押出しスリ
ットを形成した面と反対の面から、坏土押出しスリット
の交差部の位置に対応させて作製すればよい。

【００３５】 本発明においては、次に、坏土導入孔と
坏土押出しスリットとが連通する箇所で形成される口金
基体の角部を削除して、坏土導入孔が形成されている箇
所の内面と坏土押出しスリットが形成されている箇所の
内面とを連続する一の面とする凸曲面を形成する。

【００３６】 本発明においては、当該口金基体の角部
を、坏土導入孔又は坏土押出しスリットに研磨剤を導入
して削除することが、坏土導入孔が形成されている箇所
から坏土押出しスリットが形成されている箇所まで、滑
らかな凸曲面を形成できる点で好ましい。

【００３７】 具体的には、例えば、セラミックス粘
土、又はＳｉＣ研粒含有研磨剤等の口金基体の材質より
硬度の大きな材料を含有する研磨剤を、通常運転時に用
いる坏土と同様に坏土導入孔から繰り返し導入して、坏
土押出しスリットから押出すことで、最も押圧力のかか
る角部が、少しずつ研磨され、最終的には削除すること
ができる。なお、本発明においては、坏土押出しスリッ
トから、上記研磨剤を導入してもよい。

【００３８】 また、本発明においては、当該研磨剤を
導入する方法の他、迅速な加工が可能な点で、当該口金
基体の角部を、形彫り放電加工等の放電加工（ＥＤＭ加
工）、電解加工（ＳＴＥＭ加工）、又は機械加工により
削除することも可能である。

【００３９】 放電加工（ＥＤＭ加工）の場合には、例
えば 図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、電極１１又は
ワイヤー（図示せず）として、その先端形状が、ピラミ
ッド型のスリット形状、コーン形状、針状、又は三角錐
形状等のものを用い、これら電極１１又はワイヤーを、
坏土導入孔と坏土押出しスリットとが連通する角部に近
接させることにより、所望の凸曲面を形成することがで
きる。

【００４０】 同様に、機械加工の場合には、例えば、
図４に示すように、回転研磨工具１２として、その研磨
面１３が、角部を削除して形成される凸曲面に対応する
凹曲面を有するものを用いて、当該角部を研磨すればよ
い。

【００４１】 本発明においては、口金基体の角部を、
形彫り放電加工等の放電加工（ＥＤＭ加工）、電解加工
（ＳＴＥＭ加工）、又は機械加工により削除した場合に
は、その後、前述した研磨剤を、坏土導入孔又は坏土押
出しスリットに導入して、角部を削除した後の口金基体
の内面を仕上げ加工することが坏土の流れがよりスムー
ズになる点で好ましい。

【００４２】 本発明においては、上述のようにして角
部を削除した後、口金基体の表面にコート層を形成する
ことが、再コートによる補修により、口金の繰り返し使
用が可能となる点で好ましい。

【００４３】 コート層を形成する方法としては、例え
ば、無電解メッキ法、電解メッキ法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ
法、又は溶射等の各種コーティング方法を挙げることが
でき、中でも、極めて狭い幅のスリットの形成が可能で
ある点で、下地層を無電解メッキ法で形成した後、表面
層をＣＶＤ法で形成する方法が好ましい。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を、実際例に基づいて、更に具
体的に説明するが、本発明は、これら実施例により、何
ら限定されるものではない。

【００４５】 まず、高強度ステンレスの板材を、旋盤
及び研削盤を用いて、厚さ１５ｍｍ、一辺の長さ２１５
ｍｍの角板に加工した。角板の一方の端面に放電加工
（ＥＤＭ加工）及び研磨加工により、幅１８０μｍ、深
さ３．０ｍｍの坏土押出しスリットを、０．９４ｍｍの
ピッチで２２６本形成した。同様に、加工された坏土押
出しスリットに直交する坏土押出しスリットを形成し
た。一方、角板の他方の端面から、ＳＴＥＭ加工によ
り、直径０．７０ｍｍ、深さ１２．３ｍｍの坏土導入孔
を０．９４ｍｍのピッチにより、坏土押出しスリットの
交差部（１個とび）に形成した。次いで、成形機への装
着のため、放電加工（ＥＤＭ加工）により外径２１５ｍ
ｍに加工して、円板上の口金とした。得られた口金の孔
数は、約２６０００（２２６×２２６／２）であり、口
金基体における坏土導入孔と坏土押出しスリットとが連
通する箇所では、角部が形成されていた。

【００４６】 次に、ＳｉＣ研粒含有研磨剤を含むコン
パウンドを、口金の坏土導入孔へ均等に導入して、坏土
押出しスリットから押出して、口金基体における角部
を、研磨により削除し、凸曲面を形成した。この際、凸
曲面は、坏土押出しスリットの内面の延長線に対して垂
直方向に延びる垂線が、当該延長線から５０μｍの長さ
で、坏土導入孔を有する箇所の口金基体の内面と交差す
る位置から形成されていた。また、当該延長線と当該垂
線との交点から当該延長線の延長方向に、１００μｍに
位置する口金基体の内面まで形成されていた。

【００４７】 次に、リン酸ニッケル浴にて、無電解め
っきを行い、厚さ６０μｍのコート層を形成し、スリッ
ト幅が、６０μｍのハニカム構造体成形用口金を得た。

【００４８】 得られたハニカム構造体成形用口金を用
いて、コージェライト化原料を水と混連した坏土を、押
出し成形してハニカム構造体を作製したところ、前述し
た角部をそのままにしたハニカム構造体成形用口金を用
いた場合に比べ、各スリット間での抵抗圧力のばらつき
が小さくなり、また同速度で押出した場合の押出し圧力
が５％低減した。

【００４９】

【発明の効果】 以上、説明したように、本発明によれ
ば、補修サイクルが長く、押出し時に必要となる押出し
圧力を低減することができ、かつ成形安定性に優れるハ
ニカム構造体成形用口金及びその製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は、本発明のハニカム構造体成形
用口金における一の実施形態を模式的に示す表面図であ
り、 図１（ｂ）は、その裏面図であり、 図１（ｃ）
は、 図１（ａ）及び 図１（ｂ）の概略断面図であ
る。

【図２】 図１(ｃ)の一部拡大図である。

【図３】 図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明において、口
金基体の角部を削除する際に用いられる放電加工用の電
極の各先端部形状を模式的に示す一部拡大図である。

【図４】 本発明において、口金基体の角部を削除する
際に用いられる回転研磨工具の研磨部分を模式的に示す
一部拡大図である。

【図５】 従来のハニカム構造体成形用口金の一例につ
いて、坏土導入孔及び坏土押出しスリットが連通する箇
所の口金基体の形状を模式的に示す一部断面図である。

【図６】 従来のハニカム構造体成形用口金の他の一例
について、坏土導入孔及び坏土押出しスリットが連通す
る箇所の口金基体の形状を模式的に示す一部断面図であ
る。

【図７】 従来のハニカム構造体成形用口金の更に他の
一例について、坏土導入孔及び坏土押出しスリットが連
通する箇所の口金基体の形状を模式的に示す一部断面図
である。

【符号の説明】

１…ハニカム構造体成形用口金、２…坏土押出しスリッ
ト、３…口金基体、４…坏土導入孔、７…坏土導入側の
面、８…押出し側の面、９…コート層、１０…凸曲面、
１１…電極、１２…回転研磨工具、１３…研磨面、１５
…角部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 口金基体に、坏土導入孔と、該坏土導入
   孔に連通する坏土押出しスリットとを形成してなるハニ
   カム構造体成形用口金であって、 該口金基体が、該坏土導入孔と該坏土押出しスリットと
   が連通する箇所で、坏土導入孔が形成されている箇所の
   内面と坏土押出しスリットが形成されている箇所の内面
   とを連続する一の面とする凸曲面を有することを特徴と
   するハニカム構造体成形用口金。
2. 【請求項２】 前記凸曲面は、前記坏土押出しスリット
   の内面の延長線に対して垂直方向に延びる垂線が、該延
   長線から、前記坏土導入孔の内径の１／２０以上の長さ
   で、該口金基体の内面と交差する位置を開始位置として
   形成されている請求項１に記載のハニカム構造体成形用
   口金。
3. 【請求項３】 前記口金基体が、表面にコート層を備え
   ている請求項１又は２に記載のハニカム構造体成形用口
   金。
4. 【請求項４】 口金基体を切削して、坏土導入孔と、該
   坏土導入孔に連通する坏土押出しスリットとを形成し、 次いで、該坏土導入孔と該坏土押出しスリットとが連通
   する箇所で形成される該口金基体の角部を削除して、該
   坏土導入孔が形成されている箇所の内面と該坏土押出し
   スリットが形成されている箇所の内面とを連続する一の
   面とする凸曲面を形成することを特徴とするハニカム構
   造体成形用口金の製造方法。
5. 【請求項５】 前記口金基体の角部を、前記坏土導入
   孔、又は前記坏土押出しスリットに、研磨剤を導入して
   削除する請求項４に記載のハニカム構造体成形用口金の
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記口金基体の角部を、放電加工、電解
   加工、又は機械加工により削除する請求項４に記載のハ
   ニカム構造体成形用口金の製造方法。
7. 【請求項７】 前記角部を削除した後、前記口金基体の
   表面にコート層を形成する請求項４〜６の何れか一項に
   記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。