JP2006224563A - 押出機用スクリュ及びこれを用いたスクリュ式押出機 - Google Patents

Abstract

【課題】得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまうという事態を有効に防止することが出来る押出機用スクリュを提供する。
【解決手段】駆動軸５と、その駆動軸５に形成された螺旋状のフライト７と、を有する押出機用スクリュ２１である。押出機用スクリュ２１は、駆動軸５の前端側に、複数の羽根部４を駆動軸５の軸方向に対し傾けて配設してなるプロペラ状撹拌羽根６が備わる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック坏土の製造等に好適に使用されるスクリュ式押出機のスクリュの構造に関する。

従来、図６に示されるような、駆動軸５とその駆動軸５に形成されたフライト７とを有するスクリュ９を中空筒状の胴部３の内部に配置したスクリュ式押出機１が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。図６に示されるスクリュ式押出機１は、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８を有するスクリュ９を備えたものであり、混練機（土練機）と称されることもある。その本質的な機能は、粉体を含む被処理物をスクリュ９によって圧縮し、高密度の圧縮物として吐出することにある。

図６に示されるスクリュ式押出機１の場合には、駆動軸５が駆動手段（例えば、電動モータ等。図示せず）から伝達される駆動力によって回転駆動させられると、投入口（図示せず）から胴部３内に投入された粉体を含む被処理物が、スクリュ９のフライト７，８によって圧縮されつつ、前方に押し出され、吐出口１１から高密度の圧縮物が円筒状体の形で連続的に吐出される。

このようなスクリュ式押出機は、例えば、セラミック粉末、分散媒、バインダ等の混合物を被処理物としたセラミック坏土の製造に好適に用いられている。
特開平９−９４８１８号公報 特開平１０−１００１３１号公報

しかしながら、従来のスクリュ式押出機は、十分な混練機能を有しているものが少なく、得られる圧縮物の各部分における特性（例えば、密度、成分組成、水分量等）が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部にスクリュ痕が多数形成され、坏土が不連続になってしまうという問題があった。

この問題は、上記のスクリュ式押出機により得られたセラミック坏土を多孔質ハニカムフィルタの押出成形用原料として用いた場合に、特に顕著な不具合となって現れる。具体的には、密度が不均一で、その分布にバラツキがあるセラミック坏土を押出成形用原料として用いた場合、最終製品である多孔質ハニカムフィルタの気孔率が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまう。そして、その結果、多孔質ハニカムフィルタの性能（機械的強度や濾過性能等）に悪影響を及ぼす場合があった。

又、内部に不連続な部分（スクリュ痕）が多数形成されたセラミック坏土を押出成形用原料として用いた場合には、そのスクリュ痕の部分が、他の部分に比して密度が低い等の理由により脆弱であるために、成形体、あるいは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおける「切れ」や粗大な「孔」等の不良の原因となる。従って、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが所望の濾過性能を果たさなくなるおそれがある。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまうという事態を有効に防止することが出来る押出機用スクリュ及びスクリュ式押出機を提供することにある。

鋭意研究がなされた結果、スクリュ式押出機を構成する押出機用スクリュにおいて、駆動軸に形成された螺旋状のフライトの他に、駆動軸の前端側にプロペラ状撹拌羽根を備えることによって、上記課題が解決可能であることに想到し、本発明を完成させた。

本発明によれば、先ず、駆動軸と、その駆動軸に形成された螺旋状のフライトを有する押出機用スクリュであって、駆動軸の前端側に、複数の羽根部を駆動軸の軸方向に対し傾けて配設してなるプロペラ状撹拌羽根が備わる押出機用スクリュが提供される。

本発明に係る押出機用スクリュにおいては、限定されるものではないが、プロペラ状撹拌羽根が、駆動軸の前端から少なくとも５％の長さ部分に配置されることが好ましい。

本発明に係る押出機用スクリュにおいては、プロペラ状撹拌羽根を構成する羽根部の形状は限定されるものではない。羽根部の形状としては、例えば、扇形、三角形、四角形（長方形等）をはじめとする種々の形状を採用することが出来る。又、これらの形状の一部が駆動軸に内包されているものであってもよい。羽根部の形状で好ましいものは扇形であり、特に、複数の羽根部のそれぞれが、扇形を呈することが好ましい。

又、プロペラ状撹拌羽根を構成する羽根部の数は、後述する分割による数を除いて、羽根部の数が、６〜１８であることが好ましく、更には１０〜１４であることが、より好ましい。この範囲より少ない場合には、プロペラ状撹拌羽根の有する被処理物に対して均一な剪断力を加え、混練する効果が得られなくなるおそれがある点において好ましくなく、この範囲を超える場合には、流路断面積が小さくなり過ぎるため、押出抵抗が高くなり、押し出しの推力を維持出来なくなる場合がある点において好ましくない。

更に、限定されるものではないが、複数の羽根部のそれぞれが、更に分割されていてもよい。

本発明に係る押出機用スクリュは、プロペラ状撹拌羽根と螺旋状のフライトとの間に３０ｍｍ以上のブランク部分が設けられていることが好ましい。より好ましくは、ブランク部分は５０〜１５０ｍｍである。尚、ブランク部分とは、駆動軸においてフライトも羽根（部）も配置されていない部分を意味する。

このブランク部分が無いか又は短い場合には、被処理物は、螺旋状のフライトの流路の出口近傍のプロペラ状撹拌羽根から優先的に押し出され、プロペラ状撹拌羽根から押し出される被処理物の量は不均一になる。ブランク部分を設けることにより、それが螺旋状のフライトを通過した被処理物（坏土）の溜めの役割を果たし、被処理物はプロペラ状撹拌羽根から均一に押し出され易くなる。ブランク部分が３０ｍｍ未満の場合には、被処理物（坏土）の溜めの機能を果たし難く、好ましくない。

次に、本発明によれば、粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された被処理物を圧縮し送出するための上記の何れかに記載の押出機用スクリュと、押出機用スクリュが内部に収容される中空筒状の胴部と、押出機用スクリュを回転駆動させる駆動手段と、押出機用スクリュによって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口と、圧縮物を吐出口に導く導出部を備えたスクリュ式押出機であって、導出部に、押出機用スクリュの駆動軸の前端側の軸径よりも小さい内径の絞り部が形成されているスクリュ式押出機が提供される。押出機用スクリュの駆動軸の前端側の軸径とは、駆動軸のうち最も前端に形成され得る先細りのテーパー形状部分を除いた前端部分の軸径を指す。

本発明の押出機用スクリュ及びこれを用いたスクリュ式押出機によれば、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまうといった事態を有効に防止することが可能となる。

従来、スクリュ式押出機において、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じたり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュ痕）が形成されてしまう原因について検討したところ、図６に示されるような従来のスクリュ式押出機１は、スクリュ９の螺旋状のフライト７が、（ｉ）その構造上、被処理物に対して均一に力（剪断力）を加えることが出来ず、（ｉｉ）フライト７の形状に沿って、螺旋状に積層・圧縮された圧縮物が吐出されてしまう、といった特性を有していることに加え、スクリュ９の最も前端側にまで螺旋状のフライト７が形成されていることに問題があることが判明した。

具体的には、図６に示されるような従来のスクリュ式押出機１の場合、投入口（図示せず）から胴部３内部に投入された被処理物は、スクリュ９の螺旋状のフライト７の部分においては、そのエッジ近傍においてのみ剪断力が加わり、その他の部分においては殆ど剪断力が加わらず、被処理物に対して均一に剪断力を加えることが出来ないため、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまう、と推考されるのである。

又、スクリュ式押出機１において、投入口（図示せず）から胴部３内部に投入された被処理物は、スクリュ９の螺旋状のフライト７の部分においては、被処理物はフライト７の形状に沿って、螺旋状に積層・圧縮された圧縮物として吐出口１１から吐出されるため、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまう、と推考された。

そこで、本発明の押出機用スクリュは、駆動軸の前端側においては、螺旋状のフライトを形成せず、そのフライトとは独立して配設されたプロペラ状撹拌羽根を備えることとした。この態様をとることによって、吐出口から吐出する前の被処理物に対して均一な剪断力を加えることが出来る。従って、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュ痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することが出来る。

以下、本発明の押出機用スクリュ及びこれを用いたスクリュ式押出機の実施形態を図面を用いて具体的に説明するが、本発明の押出機用スクリュ及びこれを用いたスクリュ式押出機は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図面は、好適な本発明の実施形態を表すものであるが、本発明は図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は以下に記述される手段である。

（１）押出機用スクリュ
図１は、本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の一の実施形態を示す断面図である。図１に示されるスクリュ式押出機２１のスクリュ２９は、駆動軸５とその駆動軸５に形成された螺旋状のフライト７とを有し、更に、駆動軸５の前端側に、プロペラ状撹拌羽根６が備わるものである。プロペラ状撹拌羽根６は、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、駆動軸５の軸方向に対し傾けて、扇形の１０枚の羽根部４が配設されてなるものである。このようなプロペラ状撹拌羽根６は、複数の羽根部４の間隙において、押し出されつつある被処理物に対して均一な剪断力を加えることが出来る。

プロペラ状撹拌羽根６は、駆動軸５の前端からの少なくとも一部分に配置する必要があり、限定されるものではないが、好ましくは、駆動軸５の全体長さを１００％としたときに、前端から５％の長さ部分に、配置する。本発明に係る押出機用スクリュでは、その前端側において被処理物を細分化することが重要であり、これにより螺旋状の撹拌羽根に起因する種々の不具合を解消することが出来る。

図１に示されるスクリュ２９は、プロペラ状撹拌羽根６が備わる駆動軸５の前端側以外においては、従来の押出機用スクリュ（図６に示されるスクリュ９参照）と同様に、羽根の連続面が駆動軸５を中心として１周以上である螺旋状のフライト７、及び、断続的に配置された複数の扇形のフライト８、が形成されている。このようなフライトは、被処理物を押し出す効果（押出効果）に優れている。

本発明に係る押出機用スクリュにおいて、駆動軸の前端を除く部分にフライトを設けず、全体的にプロペラ状撹拌羽根を設ける態様は好ましくない。プロペラ状撹拌羽根は、被処理物に対して均一な剪断力を加え、混練する効果には優れるものの、金属と被処理物との接触面積が増えるため、押出し抵抗が増加する。従って、駆動軸の前端側にはプロペラ状撹拌羽根を、その後端側には被処理物を押し出す効果（押出効果）に優れる螺旋状のフライトを配置することが好ましい。

プロペラ状撹拌羽根の羽根部の配置方法については、駆動軸の軸方向に対し傾けて配設される限りにおいて特に限定されない。図１に示されるプロペラ状撹拌羽根６のように、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、１０枚の羽根部４のそれぞれの面が所定の角度だけ傾斜するように配置されていることが好ましい。このような羽根部の態様は、羽根部のそれぞれの面が駆動軸の軸方向と垂直な平面上に位置するように配置されている場合と比較して、押出効果に優れるという利点がある。

図８は、本発明に係る押出機用スクリュの一の実施形態を示す部分拡大斜視図である。図８に示されるスクリュ８９のプロペラ状撹拌羽根８６は、駆動軸５の最も前端側にまで形成されたものであり、駆動軸５の軸方向に対し傾けて取り付けられた１０枚の扇形の羽根部８４が、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、配設されてなるものである。

図３〜図５は、本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の他の実施形態を示す断面図である。図３に示されるスクリュ式押出機３１のスクリュ３９、図４に示されるスクリュ式押出機４１のスクリュ４９、及び図５に示されるスクリュ式押出機５１のスクリュ５９は、上記した図１に示されるスクリュ式押出機２１のスクリュ２９と同様に、駆動軸５とその駆動軸５に形成された螺旋状のフライト７とを有し、更に、駆動軸５の前端側に、プロペラ状撹拌羽根が備わるものであるが、プロペラ状撹拌羽根の態様がスクリュ２９とは異なる。スクリュ３９のプロペラ状撹拌羽根３６は、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、駆動軸５の軸方向に対し傾けて、扇形の４枚の羽根部３４が配設されてなるものであり、スクリュ４９のプロペラ状撹拌羽根４６は、（プロペラ状撹拌羽根３６と同様な）４箇所の羽根部４４のそれぞれが、長方形の羽根部片になるように更に３分割されているものであり、スクリュ５９のプロペラ状撹拌羽根５６は、（プロペラ状撹拌羽根３６と同様な）４箇所の羽根部５４のそれぞれが、扇形の羽根部片になるように更に３分割されているものである。スクリュ２９のプロペラ状撹拌羽根６とスクリュ４９のプロペラ状撹拌羽根４６とを比較すれば、プロペラ状撹拌羽根６は、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、１０枚の羽根部４が配設されているのに対し、プロペラ状撹拌羽根４６では、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に配設された４箇所の羽根部４４がそれぞれ３分割されて合計１２個の羽根部片４７として現れているのであり、分割された１２個の羽根部片４７は、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に配設されてはいない。

（２）スクリュ式押出機
本発明に係るスクリュ式押出機は、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュを、上記（１）で説明した本発明に係る押出機用スクリュとしたものである。このようなスクリュ式押出機は、押出機の吐出口近傍で、被処理物に対して均一な剪断力を加え、混練する効果を得ることが出来る。従って、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続な部分（スクリュ痕）が形成されてしまうという事態を有効に防止することが出来る。

本発明のスクリュ式押出機は、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュを上記（１）で説明した本発明の押出機用スクリュとし、導出部に、押出機用スクリュの駆動軸の前端側の軸径よりも小さい内径の絞り部を形成することを除いては、従来公知のスクリュ式押出機と同様に構成することが出来る。

具体的には、粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された被処理物を圧縮し送出するための（押出機用）スクリュと、（押出機用）スクリュが内部に配置される中空筒状の胴部と、（押出機用）スクリュを回転駆動させる駆動手段と、（押出機用）スクリュによって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口と、圧縮物を吐出口に導く導出部と、を備え、導出部に、押出機用スクリュの駆動軸の前端側の軸径よりも小さい内径の絞り部が形成されていれば足りる。このようなスクリュ式押出機によれば、投入口から投入された被処理物が、胴部内部において、駆動手段によって回転駆動されるスクリュによって圧縮・送出され、吐出口から高密度の圧縮物として吐出される。

図２は、本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の他の実施形態を示す断面図である。図２に示されるスクリュ式押出機６１は、図１に示されるスクリュ式押出機２１と同様に、駆動軸５とその駆動軸５に形成された螺旋状のフライト７とを有し、更に駆動軸５の前端側にプロペラ状撹拌羽根６が備わるスクリュ２９を使用したものであり、それに加えて、導出部１２に、スクリュ２９の駆動軸５の前端側の軸径よりも小さい内径の絞り部２が形成されてなるものである。このような絞り部２が形成されたことにより、被処理物が吐出口１１から吐出される前に導出部１２の絞り部２を通過することによって剪断力を受けるので、得られる圧縮物の各部分における特性をより均一化するとともに、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成され難くすることが可能である。

上記のスクリュ式押出機の各構成要素については、その機能を担保出来る限りにおいて、特にその形状・構造・材質等は特に限定されるものではないが、駆動手段としては、電動モータ等を用いることが一般的である。

又、本発明に係るスクリュ式押出機は、投入口と胴部との間に、真空減圧装置が接続された、被処理物に含まれるエアを脱気させるための真空室を更に備えたものであることが好ましい。このような構造とすることにより、十分に脱気された被処理物が胴部に供給されるため、欠陥が少なく、密度が高い、成形性の良好な圧縮物を得ることが出来る。尚、真空減圧装置としては、例えば、真空ポンプ等を好適に用いることが出来る。

本発明に係るスクリュ式押出機は、駆動軸の前端側にプロペラ状撹拌羽根を配置したことにより、被処理物に対して均一な剪断力を加え、混練する効果を有しているので、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまうという事態を有効に防止することが出来るものである。しかしながら、材料の厳密な均質性が要求される高機能セラミック製品の押出成形用原料を製造する場合には、混練効果の高い非スクリュ式の混練機によって予め混練された混練物を被処理物として、本発明に係るスクリュ式押出機に投入することがより好ましい。こうすることにより、得られる圧縮物の各部分における特性を、より一層、均一なものとすることが可能となる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。尚、以下に示される実施例（比較例を含む）における骨材粒子原料の平均粒子径については、ストークスの液相沈降法を測定原理とし、Ｘ線透過法により検出を行う、Ｘ線透過式粒度分布測定装置（例えば、島津製作所製セディグラフ５０００−０２型等）により測定した５０％粒子径の値を使用した。

骨材粒子原料として、タルク（平均粒子径２０μｍ）４１．６質量％、カオリン（平均粒子径１０μｍ）１０．１質量％、アルミナ（平均粒子径１μｍ）１０．１質量％、水酸化アルミニウム（平均粒子径１μｍ）２４．５質量％、シリカ（平均粒子径２０μｍ）１３．７質量％の割合で混合してコージェライト化原料を調製した。

そして、この骨材粒子原料１００質量部に対して、有機バインダとしてメチルセルロース５質量部を、分散媒として水２０質量部を、添加した。更に、骨材粒子原料１００容量部に対し、造孔材として３０容量部の発泡樹脂からなるマイクロカプセル（アクリル樹脂系マイクロカプセル）を添加して、被処理物を調製した。

（実施例１）上記の被処理物に対し、図１に示されるスクリュ式押出機２１を用いて圧縮処理を行った。スクリュ式押出機２１は、駆動軸の前端側に配置されたプロペラ状撹拌羽根６と、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ２９を備えたものとした。駆動軸５の最も前端側（図中において右側）であって、駆動軸５の全体長さを１００％としたときに前端から５％の長さ部分には、図１に示されるように、駆動軸５の軸方向に対し傾けて扇形の１０枚の羽根部４が配設されてなるプロペラ状撹拌羽根６を配置した。プロペラ状撹拌羽根６の羽根部４は、その中心角が２０°の扇形とし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に１０枚の羽根部４が並び、それぞれの羽根部４の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して１６°ずつ傾斜するように配置することとした。

プロペラ状撹拌羽根６の後端側（図中において駆動軸の概ね中央部分）には、図１に示されるように、螺旋状のフライト７を配置し、フライト７の連続面は駆動軸５を中心として４周とし、その螺旋角度は、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。又、フライト７は、駆動軸５のうち前端側から１０〜６０％の長さ部分に配置し、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。

螺旋状のフライト７の後端側（図中において左側）には、図１に示されるように、断続的に、複数の扇形のフライト８を配置した。フライト８の形状は、その中心角が４０°の扇形とし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５を中心として対象位置に２枚のフライト８を配置し、その２枚のフライト８の羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚のフライト８の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、逆方向に１６°ずつ傾斜するように）配置することとした。フライト８の配置数（枚数）は４枚とした。

実施例１のスクリュ式押出機２１は、粉体を含む被処理物が投入される投入口（図示せず）と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュ２９と、スクリュ２９が内部に配置される中空筒状の胴部３と、スクリュ２９を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、スクリュ２９によって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口１１と、圧縮物を吐出口１１に導く導出部２２と、を備えたものとした。胴部３の形状は、内径２００ｍｍφで、長さが６００ｍｍの円筒状である。そして、導出部２２は、胴部３側が内径２００ｍｍφで、長さが４００ｍｍであり、口径が１４５ｍｍφの吐出口１１に至るまでに滑らかに細くなるテーパー状に形成されている。尚、スクリュ２９の駆動手段としては、電動モータを用いた。

このようなスクリュ式押出機２１を用い、駆動軸の回転数を５ｒｐｍの条件で、圧縮処理を行い、外径が１４５ｍｍφ、長さが５００ｍｍの円筒状の圧縮物（セラミック坏土）を得た。得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断し、切断面を観察した。又、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取し、その密度を測定した。その結果を、図９に示す。

（実施例２）圧縮処理にあたり、図２に示されるスクリュ式押出機６１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機６１は、胴部３及び導出部１２の仕様が異なる他は、スクリュ式押出機２１に準じた仕様のスクリュ式押出機であり、粉体を含む被処理物が投入される投入口（図示せず）と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュ２９と、スクリュ２９が内部に配置される中空筒状の胴部３と、スクリュ２９を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、スクリュ２９によって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口１１と、圧縮物を吐出口１１に導く導出部１２と、を備えたものとした。胴部３の形状は、内径２００ｍｍφで、長さが６００ｍｍの円筒状である。そして、導出部１２は、胴部３側が内径２００ｍｍφで、長さが４００ｍｍであり、口径が１４５ｍｍφの吐出口１１に至るまでに、内径が５０ｍｍの絞り部２が形成されている。尚、スクリュ２９の駆動手段としては、電動モータを用いた。

（比較例１）圧縮処理にあたり、図６に示されるスクリュ式押出機１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機１は、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ９を備えたものとした。プロペラ状撹拌羽根は備わっていない。駆動軸５の前端側（図中において右側）には、螺旋状のフライト７を配置し、フライト７の羽根の連続面は駆動軸５を中心として５周とし、その螺旋角度は、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。又、フライト７は、駆動軸５のうち前端から６０％の長さ部分に配置し、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。

螺旋状のフライト７の後端側（図中において左側）には、図６に示されるように、断続的に、複数の扇形のフライト８を配置した。フライト８の形状は、その中心角が４０°の扇形とし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５を中心として対象位置に２枚のフライト８を配置し、その２枚のフライト８の羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚のフライト８の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、逆方向に１６°ずつ傾斜するように）配置することとした。フライト８の配置数（枚数）は４枚とした。尚、スクリュ式押出機１は、胴部３及び導出部２２の仕様については、実施例１のスクリュ式押出機２１に準じるものである。

（比較例２）圧縮処理にあたり、図３に示されるスクリュ式押出機３１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機３１は、駆動軸の前端側に配置されたプロペラ状撹拌羽根３６と、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ３９を備えたものとした。駆動軸５の最も前端側（図中において右側）であって、駆動軸５の全体長さを１００％としたときに前端から５％の長さ部分には、図３に示されるように、駆動軸５の軸方向に対し傾けて扇形の４枚の羽根部３４が配設されてなるプロペラ状撹拌羽根３６を配置した。プロペラ状撹拌羽根３６の羽根部３４は、その中心角が６０°の扇形とし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に４枚の羽根部３４が並び、それぞれの羽根部３４の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して１６°ずつ傾斜するように配置することとした。尚、スクリュ式押出機３１は、螺旋状のフライト７及び扇形のフライト８の仕様、並びに、胴部３及び導出部２２の仕様については、実施例１のスクリュ式押出機２１に準じるものである。

（比較例３）圧縮処理にあたり、図４に示されるスクリュ式押出機４１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機４１は、駆動軸の前端側に配置されたプロペラ状撹拌羽根４６と、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ４９を備えたものとした。駆動軸５の最も前端側（図中において右側）であって、駆動軸５の全体長さを１００％としたときに前端から５％の長さ部分にはプロペラ状撹拌羽根４６を配置した。プロペラ状撹拌羽根４６は、図４に示されるように、４箇所の羽根部４４のそれぞれが駆動軸５の軸方向に対し傾けて配設され、且つ、羽根部４４のそれぞれが３つの羽根部片４７になるように分割されている。プロペラ状撹拌羽根４６の羽根部片４７は、長方形を呈するものとし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、それぞれ３つの羽根部片４７で構成される羽根部４４が並び、それぞれの羽根部片４７の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して１６°ずつ傾斜するように配置することとした。尚、スクリュ式押出機４１は、螺旋状のフライト７及び扇形のフライト８の仕様、並びに、胴部３及び導出部２２の仕様については、実施例１のスクリュ式押出機２１に準じるものである。

（比較例４）圧縮処理にあたり、図５に示されるスクリュ式押出機５１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機５１は、駆動軸の前端側に配置されたプロペラ状撹拌羽根５６と、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ５９を備えたものとした。駆動軸５の最も前端側（図中において右側）であって、駆動軸５の全体長さを１００％としたときに前端から５％の長さ部分にはプロペラ状撹拌羽根５６を配置した。プロペラ状撹拌羽根５６は、図５に示されるように、４箇所の羽根部５４のそれぞれが駆動軸５の軸方向に対し傾けて配設され、且つ、羽根部５４のそれぞれが３つの羽根部片５７になるように分割されている。プロペラ状撹拌羽根５６の羽根部片５７は、中心角が１５°の扇形を呈するものとし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５の軸方向と垂直な面に平行な駆動軸５の外周上に、それぞれ３つの羽根部片５７で構成される羽根部５４が並び、それぞれの羽根部片５７の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して１６°ずつ傾斜するように配置することとした。尚、スクリュ式押出機５１は、螺旋状のフライト７及び扇形のフライト８の仕様、並びに、胴部３及び導出部２２の仕様については、実施例１のスクリュ式押出機２１に準じるものである。

（比較例５）圧縮処理にあたり、図７に示されるスクリュ式押出機７１を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で、圧縮物（セラミック坏土）を得て、得られた圧縮物を、その中心軸を含む面で切断して切断面を観察するとともに、圧縮物の一の外周部−中心部−他の外周部の順で１５箇所から測定試料を採取しその密度を測定した。その結果を、図９に示す。

スクリュ式押出機７１は、胴部３及び導出部１２の仕様が異なる他は、従来のスクリュ式押出機１に準じた仕様のスクリュ式押出機であり、駆動軸５の表面を巻回するように連続的に配置された螺旋状のフライト７と、断続的に配置された複数の扇形のフライト８と、を有するスクリュ９を備えたものとした。プロペラ状撹拌羽根は備わっていない。駆動軸５の前端側（図中において右側）には、螺旋状のフライト７を配置し、フライト７の羽根の連続面は駆動軸５を中心として５周とし、その螺旋角度は、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、その羽根面が１６°となるように傾斜させた。又、フライト７は、駆動軸５のうち前端から６０％の長さ部分に配置し、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。

螺旋状のフライト７の後端側（図中において左側）には、図６に示されるように、断続的に、複数の扇形のフライト８を配置した。フライト８の形状は、その中心角が４０°の扇形とし、駆動軸５表面からの羽根の高さを４０ｍｍとした。その配置方法としては、駆動軸５を中心として対象位置に２枚のフライト８を配置し、その２枚のフライト８の羽根面を含む平面が交差するように（即ち、２枚のフライト８の羽根面が、駆動軸５の軸方向と垂直な平面に対して、逆方向に１６°ずつ傾斜するように）配置することとした。フライト８の配置数（枚数）は４枚とした。

スクリュ式押出機７１は、粉体を含む被処理物が投入される投入口（図示せず）と、投入された被処理物を圧縮し送出するためのスクリュ９と、スクリュ９が内部に配置される中空筒状の胴部３と、スクリュ９を回転駆動させる駆動手段（図示せず）と、スクリュ９によって圧縮された被処理物の圧縮物が吐出される吐出口１１と、圧縮物を吐出口１１に導く導出部１２と、を備えたものとした。胴部３の形状は、内径２００ｍｍφで、長さが６００ｍｍの円筒状である。そして、導出部１２は、胴部３側が内径２００ｍｍφで、長さが４００ｍｍであり、口径が１４５ｍｍφの吐出口１１に至るまでに、内径が５０ｍｍの絞り部２が形成されている。尚、スクリュ９の駆動手段としては、電動モータを用いた。

（考察）図９に示されるグラフから明らかなように、比較例１のスクリュ式押出機により得られた圧縮物（セラミック坏土）は、密度が不均一で、密度分布にバラツキがあるものであった。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合には、最終的に得られる多孔質ハニカムフィルタの気孔率が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまうことが予想された。

又、比較例１で得られた圧縮物の切断面を観察すると、あばら状に多数のスクリュー痕が形成されていることが認められた。このように、内部にスクリュー痕が形成された圧縮物は、そのスクリュー痕の部分が脆弱であり、容易に剥離してしまうものであった。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合には、成形体、あるいは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおいて「切れ」や粗大な「孔」等の不良が発生し、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが破損し易くなる他、所望の濾過性能を果たさなくなることが予想された。

一方、実施例１及び実施例２においては、スクリュ式押出機により得られた圧縮物（セラミック坏土）は、比較例１に対して、最大密度と最小密度との差（Δρ）が改善され、中心部から外周部にかけての密度の変化が小さくなっていて、より密度が均一化され、密度分布のバラツキが少なくなっていることが確認出来ており、最外周部分を除けば、密度は概ね一定になっている。従って、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合でも、気孔率が均一で、その分布にバラツキが少ない多孔質ハニカムフィルタを得られることが予想された。尚、比較例２〜４においては、比較例１より、最大密度と最小密度との差（Δρ）は改善され、中心部から外周部にかけて密度がより均一化されているものの、その効果は不充分であった。これは、プロペラ状撹拌羽根を構成する羽根部の数が少なく、被処理物に対して均一な剪断力を加え混練するという効果が充分に得られなかったためと考えられた。

又、実施例１及び実施例２で得られた圧縮物の切断面を観察すると、スクリュ痕は全く認められなかった。スクリュ痕という脆弱部を有していない圧縮物は、多孔質ハニカムフィルタを製造する際の押出成形用原料として用いた場合でも、成形体、あるいは最終製品である多孔質ハニカムフィルタにおいて「切れ」や粗大な「孔」等の不良が発生することは少なく、最終製品である多孔質ハニカムフィルタが破損し易くなったり、あるいは所望の濾過性能を果たさなくなることはないものと予想された。

本発明の押出機用スクリュ及びこれを用いたスクリュ式押出機によれば、得られる圧縮物の各部分における特性が不均一となり、その分布にバラツキを生じてしまったり、あるいは、得られる圧縮物の内部に不連続なスクリュ痕が形成されてしまうといった事態を有効に防止することが可能となる。従って、セラミック粉末、分散媒、バインダ等の混合物を被処理物としたセラミック坏土の製造、特に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の多孔質ハニカムフィルタを製造するための押出成形用原料の製造に好適に用いられる。

本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の一の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の他の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の更に他の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の更に他の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る押出機用スクリュ及びそれを用いたスクリュ式押出機の更に他の実施形態を示す断面図である。 従来のスクリュ式押出機の一の例を示す断面図である。 従来のスクリュ式押出機の他の例を示す断面図である。 本発明に係る押出機用スクリュの一の実施形態を示す部分拡大斜視図である。 実施例においてスクリュ式押出機により得られたセラミック坏土の各部における密度ρの分布を示すグラフである。

符号の説明

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１…スクリュ式押出機、３…胴部、４，３４，４４，５４，８４…羽根部、５…駆動軸、６，３６，４６，５６，８６…プロペラ状撹拌羽根、７，８…フライト、９，２９，３９，４９，５９，８９…スクリュ、１１…吐出口、１２，２２…導出部、４７，５７…羽根部片。

Claims (6)

1. 駆動軸と、前記駆動軸に形成された螺旋状のフライトを有する押出機用スクリュであって、
   前記駆動軸の前端側に、複数の羽根部を前記駆動軸の軸方向に対し傾けて配設してなるプロペラ状撹拌羽根が備わる押出機用スクリュ。
2. 前記プロペラ状撹拌羽根が、前記駆動軸の前端から少なくとも５％の長さ部分に配置される請求項１に記載の押出機用スクリュ。
3. 前記複数の羽根部のそれぞれが、扇形を呈する請求項１又は２に記載の押出機用スクリュ。
4. 前記羽根部の数が、６〜１８である請求項１〜３の何れか一項に記載の押出機用スクリュ。
5. 前記プロペラ状撹拌羽根と前記螺旋状のフライトとの間に３０ｍｍ以上のブランク部分が設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の押出機用スクリュ。
6. 粉体を含む被処理物が投入される投入口と、投入された前記被処理物を圧縮し送出するための請求項１〜５の何れか一項に記載の押出機用スクリュと、前記押出機用スクリュが内部に収容される中空筒状の胴部と、前記押出機用スクリュを回転駆動させる駆動手段と、前記押出機用スクリュによって圧縮された前記被処理物の圧縮物が吐出される吐出口と、前記圧縮物を前記吐出口に導く導出部を備えたスクリュ式押出機であって、
   前記導出部に、前記押出機用スクリュの駆動軸の前端側の軸径よりも小さい内径の絞り部が形成されているスクリュ式押出機。

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