JP2005503280A - 押出成形ハニカム品の弓反りを補正する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

押出成形ハニカム構造体の弓反りを補正する、ハニカムを押出成形するための装置及び方法は、スライドプレート（１４）と、それを通して可塑性材料が押出ダイ（３０）に運ばれる、押出軸に平行な方向に合せられたアパーチャを備える基台プレート（１２）とを有するデフレクターデバイス（１０）を用いる。基台プレート（１２）のアパーチャの直径は、基台プレート（１２）に移動可能なように搭載されたスライドプレート（１４）により変化する。デフレクターデバイス（１０）は押出ダイの上流に配置され、弓反り低減の度合いは、押出ダイ（３０）に入る連続流に圧力降下勾配を与えるスライドプレート（１４）によるアパーチャ直径の調節量に依存する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は寸法精度を向上させた押出成形ハニカム構造体を提供する装置に関し、さらに詳しくは、押出成形品の弓反りの問題を克服するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に適用するためのセラミックハニカム基板は一般に、押出成形ハニカム連続体から個別の個片を切り取って焼成することによるか、長さ１ｍ以上となることもある乾燥生セラミックまたは焼成セラミック押出成形“原木”から個片を切り取ることによりつくられる。その後の触媒コーティング及びそのような基板の適当な金属容器内への“缶詰め”に対する顧客要求を満たすためには、原木及び原木から切り取られた個片が、完全に真直で平行な側面を有していることが重要である。
【０００３】
真直押出成形材料連続体の作成は極めて困難である；ほとんどの場合、押出ダイを通る材料の流れの不均一性に起因する、少なくともいくらかの“弓そり”が押出成形品に見られる。この弓反りはバッチにおける不均一な流れ特性により生じ得るが、さらに普遍すれば、押出ダイ面内の不均一な流れ抵抗による。慎重にダイを製作したとしても、進行する工具の磨耗供給口及び排出溝の位置合せずれ、並びに化学加工及び／またはメッキ電解液への不均一な浸漬等の事実に起因する不均一加工により、ほとんどのハニカム押出ダイには製造中に少なくともいくらかの弓反り発生傾向が “つくり込まれる”結果となることが多い。
【０００４】
この問題の解決への従来技術の手法の１つは、特許文献１に開示されているように、押出成形可能な材料のダイへの流れを変えるために協働する２枚のアパーチャプレートを備える弓反りデフレクターの使用を含む。アパーチャプレートのそれぞれには、一端から他端にかけて厚さが変化する、テーパが付けられ、それぞれは押出軸に平行な方向に合せられて貫通するアパーチャを有する。それぞれのアパーチャプレートは、ダイ及び他方のアパーチャプレートのいずれに対しても押出軸の周りを独立に回転できる。テーパ付プレートを互いに対して回転させることにより、弓反りデフレクターにわたる最長及び最短アパーチャ組合せ範囲内で総アパーチャ長の差を増減することによって、施すことができる弓反り補正量が変化する。
【０００５】
押出ダイの前面における上記デバイス挿入の最終的効果は、ダイのそれぞれの部分への押出成形可能材料の圧力及び供給速度が、それぞれの部分の背後において弓反りデフレクターのアパーチャ長に反比例するであろうということである。これにより、最大テーパの方向において弓反りデフレクターの直径にわたる流速勾配がつくられる。ダイに対する弓反りデフレクターの位置合せが適切であれば、デフレクターによる流速勾配が既に存在するダイによる流速勾配を理論的には相殺することができ、この結果、曲がりまたは弓反りを大幅に減少させた押出成形原木が得られる。
【０００６】
上記手法は理論的には正しいが、実施時に、押出成形材料流インピーダンスを生じるアパーチャの詰まり及び摩滅、並びに押出成形ハニカム構造体に欠陥及び製品不良を生じさせるウエブ膨れなどの問題が確認された。従来技術のデバイスの設計が複雑であることによるコストも問題である。
【特許文献１】
米国特許第６０３９９０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は改善された設計の弓反り補正デバイスの使用によりハニカム押出成形品の弓反りの問題を克服する。本発明の設計により、比較的広い弓反り条件範囲にわたって、弓反りデフレクターの交換を全く必要とせずに、弓反り補正を行うことが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様において、本発明は、（弓反り補正がなされる必要のない）任意の適する設計のハニカムダイ及び押出成形可能な材料のダイへの流れを正確かつ制御可能な態様で変えるように作用する単一アパーチャを有する弓反り補正デバイスを、組み合わせて、備えるハニカム構造体の押出成形のための改善された装置を含む。
【０００９】
従来と同様に、本発明の装置に用いられるハニカム押出ダイは、複数の供給口を備える流入面及び排出口を備える流出面を有する。排出口は、従来通り押出方向に平行な押出軸に沿い、ダイを通って下流に流れる可塑性材料の連続体の流れから、ハニカム形状の押出成形品を作成するための形につくられる。
【００１０】
ダイの直ぐ上流側でダイの流入面に接して連続体の流れ内に配置される弓反りデフレクターは、押出軸に平行な方向に合せられた貫通アパーチャを有する基台、及び移動可能なように基台に搭載されたスライドプレートを備える。スライドプレートは基台プレートに対して移動して、アパーチャの直径を制御する。
【００１１】
アパーチャ直径を制御すると、施し得る弓反り補正量が変化し、同時に、デフレクターデバイスを出て押出ダイに入る連続供給流の面内の流速勾配が絶対値及び方向のいずれについても制御され得るように、ダイに対するスライドプレートの位置を変えることにより、押出装置が弓反りの方向を変化させるであろう。
【００１２】
本発明の別の態様は可塑化粉末バッチ材料からハニカム構造体を押出成形するための改善された方法を含む。本方法にしたがえば、可塑化バッチ材料の連続供給流が初めに、連続供給流にかけて配されたデバイスのアパーチャを通る押出路に沿って導かれる。デフレクターデバイスは、その長さにわたって変化し、よってデフレクターデバイスを横切る連続供給流の面内に流速勾配または圧力降下勾配を与える、流れ抵抗を有する。この重畳される圧力降下の結果は、デフレクターデバイスを流過することによる連続供給流面内での流速勾配の発現である。流速勾配をもつ連続供給流はハニカム押出ダイ内に導かれ、押出ダイを流過する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のデフレクターデバイスの好ましい実施形態が簡略に図１（平面図）及び２（側面図）に示される。いずれの図においても、デフレクターデバイス１０は、基台１２及び移動可能なように基台１２に搭載されたスライドプレート１４を備える。スライドプレート１４の移動を達成するため、スライドプレート１４上のスロット１８と鏡映の一対の細長いスロット１６が基台１２に設けられている。ボルト２０によりスライドプレート１４が基台１２に取り付けられ、ピン２１がスライドプレート１４の移動を誘導する。可塑化バッチすなわち押出成形材料が基台１２のアパーチャ２４を流過する。アパーチャ２４は、基台１２に対して図１に示される矢印の方向に移動するスライドプレート１４により制御することが可能な、可変直径を有する。図示される設計における弓反り補正融通性の度合いはアパーチャ２４により規定される。アパーチャの直径に依存して、デフレクターデバイスは長さにかけて変化する流れ抵抗を提供し、流れ抵抗は弓反りの度合いを補正する連続供給流の面内で与えられている。
【００１４】
スライドプレート１４は、押出成形品の弓反り測定値にしたがい、様々な設定ポイント２２に搭載することができる。一般に、押出成形品の弓反りの度合いは中心から末端までで測定される。図１において、スライドプレート１４は、中間の弓反り補正量を与える、設定ポイント２２ｅに合せられている。設定ポイント２２ａは最小補正位置を与える。逆に、設定ポイント２２ｈは最大補正位置を与える。
【００１５】
図３Ａ及び３Ｂは、現在好ましいタイプのデフレクターデバイスを組み込んでいる押出成形装置の簡略な側面図である。これらの図は、本発明のデフレクターデバイスを組み込むことにより可塑化バッチ材料の連続体の流速を調節が可能となる態様を示すことを目的としている。
【００１６】
図３Ａには、弓反り補正デバイスを備えていない押出成形装置における左反りが示されている。可塑化バッチ材料１００が、矢印４０の方向でダイ３０のダイ供給口３０ａに流入し、ダイ排出溝３０ｂから押し出される。得られた押出成形品１１０は、ダイ３０の右側のダイ端３２近くではバッチ１００がダイ３０の左側のダイ端３４よりも高速で流れるため、左に反っている。図３Ｂでは、バッチ１００を強制的にスライドプレート１４の周囲を流れさせて矢印４２で示されるような遠回りの経路をとらせることによって流速を落とすために、ダイ端３２に隣接して配置されたスライドプレート１４を備える、デフレクターデバイス１０の押出ダイ３０の上流側への組込みにより、弓反り問題が補正されている。押出成形材料の流速が大きい方のダイ端に隣接してスライドプレート１４を配置することが重要である。例えば、押出成形材料がダイ端３４近くでより高速で流れたための右反りが生じたならば、スライドプレート１４はダイ３０のダイ端３４に隣接して配置されることになろう。したがって、開示される本発明における弓反り方向は、先に論じたように、スライドプレートの位置によって規定されるから、デフレクターデバイス１０は、スライドプレート１４が押出成形ハニカム品の弓反り方向とは逆側のダイ端に隣接する位置で、押出成形装置に配される。
【００１７】
デフレクターデバイスは押出成形装置への配置以前にしか調節可能ではないように示されているが、別の実施形態において、本発明のデバイスは製造を中断させることなく製造プロセス中に弓反り補正の度合いを変えるために調節することも可能であろうと考えられる。
【００１８】
本発明にしたがって提供される押出成形装置の利点は、（１）押出成形ハニカム基板のウエブ膨れの低減；（２）薄型及び超薄型ハニカム基板の押出成形に対応；（３）通常のダイにおける優先流の低減；（４）保守費用の削減；及び（５）押出圧力の低減などである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にしたがって提供されるデフレクターデバイスのコンポーネントの簡略な平面図である
【図２】図１の平面図のＡ−Ａ断面の簡略な側面図である
【図３Ａ】押出弓反り補正がない押出成形装置の略図である
【図３Ｂ】図１及び２に示されるデフレクターデバイスの組込みにより提供される押出弓反り補正がある押出成形装置の略図である
【符号の説明】
【００２０】
１０ デフレクターデバイス
１２ 基台プレート
１４ スライドプレート
３０ 押出ダイ

Claims (5)

1. ハニカム構造体を押出成形するための装置において、
   ａ） 供給口を備える流入面及び排出口を備える流出面を有するハニカム押出ダイであって、前記排出口が、押出軸に沿って前記ダイを流過する可塑性材料の連続流から押出成形ハニカム品を形成するための形につくられているハニカム押出成形ダイ、及び
   ｂ） 前記押出ダイの前記流入面に隣接して配置された弓反りデフレクターデバイス、
   を組み合わせて備え、前記デフレクターデバイスが、
   ｉ） それを通して前記可塑性材料が前記ダイに運ばれる、前記押出軸に平行な方向に合せられた直径可変のアパーチャを備える基台プレート、及び
   ii） 前記基台プレートに移動可能なように搭載されたスライドプレート、
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記基台が、必要な弓反り補正の度合いに依存して前記スライドプレートを移動させることができる各位置に対応する複数の設定ポイントをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記デフレクターデバイスの前記スライドプレートが、弓反りの方向を制御するために、前記ダイから流出する前記押出成形ハニカム品の弓反りとは逆の方向に配置されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 押出成形可能な材料からハニカム構造体を成形するための方法において、
   ａ） 可塑化バッチ押出成形材料を提供する工程、
   ｂ） 押出軸に平行な方向に合せられたアパーチャを備える基台プレート及び移動可能なように前記基台プレートに搭載されたスライドプレートを有するデフレクターデバイスであって、前記押出成形材料の連続供給流にかけて流速勾配または圧力降下勾配を与えるために、前記デフレクターデバイスの長さにわたって変化する流れ抵抗を有するデフレクターデバイスを通る押出経路に沿って、前記押出成形材料の連続供給流を導く工程、及び
   ｃ） 前記流速勾配または圧力降下勾配が重畳された前記連続供給流をハニカム押出ダイを通して導く工程、
   を含むことを特徴とする方法。
5. 前記アパーチャの直径が可変であり、前記デフレクターデバイスにわたる前記変化する流れ抵抗が前記アパーチャの前記変化により生じることを特徴とする請求項４に記載の方法。