JP2008137184A - セラミック成形体の押出成形装置及びそれを用いた成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるセラミック成形体の押出成形装置及びそれを用いた成形方法を提供すること
【解決手段】セラミック成形体の押出成形装置１は、セラミック成形体を成形するための成形型と、セラミック材料を混練すると共に成形型に向けて導く押出スクリュー４をバレル３０内に配設したスクリュー押出機３とを有する。押出スクリュー４は、軸体であるスクリュー軸部４１と該スクリュー軸部４１の外周面４１０に螺旋状に設けられた尾根形状を呈する１条のリード部４２とを有する。押出スクリュー４におけるリード部４２が設けられている領域の軸方向の長さをスクリュー長さＬ、押出スクリュー４の外径をスクリュー径Ｄとした場合、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、セラミック成形体を成形するための押出成形装置及びそれを用いた成形方法に関する。

近年、自動車等の内燃機関より排出される排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタ等として、ハニカム構造を有するセラミック成形体が適用されている。
このハニカム構造のセラミック成形体の成形方法としては、押出成形が一般的であり、スクリュー型の押出成形装置等が用いられている（特許文献１参照）。スクリュー型の押出成形装置は、セラミック材料を混練し、成形型に向けて押し出すスクリュー押出機を備えており、セラミック成形体を連続的に成形することができ、生産性に優れている。

ところが、上記スクリュー型の押出成形装置では、セラミック材料のバックフローという問題が生じる。すなわち、スクリュー押出機によって成形型へ導かれるセラミック材料が、成形型の手前で上昇した圧力により押出方向と逆方向に戻されるという現象が生じる。そのため、セラミック成形体の成形速度が低下し、生産性の低下を招く。
これを解決するには、単純に押出圧力を高くして押出速度を速くする方法があるが、この場合には、セラミック材料内に生じる発熱量が大きくなり、この発熱によってセラミック材料中の水分状態にばらつきが生じ、品質低下の問題が生じる。

このようなことから、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるセラミック成形体の押出成形装置が望まれている。

特開２００１−２６０１１６号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるセラミック成形体の押出成形装置及びそれを用いた成形方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、セラミック成形体を成形するための成形型と、セラミック材料を混練すると共に上記成形型に向けて導く押出スクリューをバレル内に設けたスクリュー押出機とを有するセラミック成形体の押出成形装置において、
上記押出スクリューは、軸体であるスクリュー軸部と該スクリュー軸部の外周面に螺旋状に設けられた尾根形状を呈する１条又は２条以上のリード部とを有し、
上記押出スクリューにおける上記リード部が設けられている領域の軸方向の長さをスクリュー長さＬ、上記押出スクリューの外径をスクリュー径Ｄとした場合、上記スクリュー長さＬと上記スクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置にある（請求項１）。

本発明の押出成形装置は、上記成形型と、押出スクリューをバレル内に設けた上記スクリュー押出機とを有する。上記押出スクリューは、スクリュー軸部と該スクリュー軸部の外周面に螺旋状に設けられたリード部とを有する。そして、上記スクリュー長さＬと上記スクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすように、上記押出スクリューに上記リード部を設ける領域と上記押出スクリューの外径とを設定している。

すなわち、上記スクリュー長さＬと上記スクリュー径Ｄとの比を上記特定の範囲内とすることにより、上記押出スクリューによる上記セラミック材料の搬送量を確保しながら、上記セラミック材料を押し出すために上記成形型の手前で上昇する圧力を抑制し、上記セラミック材料を上記成形型から円滑に精度良く押し出すことができる。これにより、上記成形型の手前で上昇した圧力によって上記セラミック材料が押出方向と逆方向に戻される、いわゆるバックフロー現象を抑制することができる。
よって、上記押出成形装置を用いることにより、セラミック成形体の成形速度を向上させることができると共に、生産性の向上も図ることができる。また、成形不良を抑制しながら、高品質なセラミック成形体を成形することができる。

このように、本発明によれば、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるセラミック成形体の押出成形装置を提供することができる。

第２の発明は、上記第１の発明の上記セラミック成形体の押出成形装置を用いて、上記スクリュー押出機から圧送された上記セラミック材料を上記成形型から押し出して所望の形状のセラミック成形体を成形する方法において、
上記成形型から押し出される上記セラミック材料の押出圧力は、１５０ｋｇ／ｃｍ²以下であることを特徴とするセラミック成形体の成形方法にある（請求項７）。

本発明の成形方法は、上記第１の発明の上記セラミック成形体の押出成形装置を用いてセラミック成形体を成形する。そのため、上述のごとく、上記セラミック材料を上記成形型から円滑に精度良く押し出すことができる。そして、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができる。

また、本発明では、上記成形型から押し出される上記セラミック材料の押出圧力を１５０ｋｇ／ｃｍ²以下にして成形する。すなわち、上記押出圧力を上記特定の値以下とすることにより、押出成形時において上記セラミック材料内に生じる発熱及びこの発熱によって生じる上記セラミック材料中の水分状態のばらつきを抑制することができる。これにより、得られるセラミック成形体は、より高品質なものとなる。
また、上記押出圧力を上記特定の値以下とすることにより、上記セラミック材料のバックフローを抑制する効果も期待できる。そのため、セラミック成形体の成形速度及び生産性をさらに向上させることができる。

このように、本発明の成形方法によれば、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができる。そして、より高品質なセラミック成形体を成形することができる。

上記第１の発明においては、上記スクリュー長さＬと上記スクリュー径Ｄとの関係がＬ／Ｄ＜１３の場合には、上記セラミック材料のバックフローが増大し、セラミック成形体の成形速度の向上を図ることができないおそれがある。一方、Ｌ／Ｄ＞１７の場合には、上記セラミック材料を押し出すために必要な圧力が大きくなる。そのため、上記セラミック材料を円滑に押し出すためには設備が大型化するおそれがある。

また、上記押出スクリューの外径端から上記スクリュー軸部の外周面までの径方向の距離を溝深さｈとした場合、該溝深さｈと上記スクリュー径Ｄとが０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たすことが好ましい（請求項２）。
上記溝深さｈと上記スクリュー径Ｄとの関係がｈ／Ｄ＜０．０８の場合には、上記押出スクリューによる上記セラミック材料の搬送量が減少し、セラミック成形体の成形速度の向上を図ることができないおそれがある。一方、ｈ／Ｄ＞０．１２の場合には、上記セラミック材料のバックフローが増大し、同様に成形速度の向上を図ることができないおそれがある。

また、上記押出スクリューの外径端から上記バレルの内周面までの径方向の距離をクリアランスｃとした場合、該クリアランスｃと上記スクリュー径Ｄとが０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たすことが好ましい（請求項３）。
上記クリアランスｃと上記スクリュー径Ｄとの関係がｃ／Ｄ＜０．００４の場合には、上記押出スクリューの上記リード表面におけるせん断力が大きくなり、上記セラミック材料に含まれるセラミック原料粉末粒子の潰れが大きくなる。そのため、得られるセラミック成形体の品質の低下やばらつきを招くおそれがある。また、上記押出スクリューによる上記セラミック材料の搬送量が減少し、セラミック成形体の成形速度の向上を図ることができないおそれがある。一方、ｃ／Ｄ＞０．００９の場合には、上記セラミック材料のバックフローが増大し、同様に成形速度の向上を図ることができないおそれがある。

また、上記成形型は、上記セラミック材料を供給するための供給穴と、該供給穴に連通して格子状に設けられ上記セラミック材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有することが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記セラミック材料を上記供給穴から供給して、上記スリット溝から押し出すことにより、ハニカム構造を有するセラミック成形体を成形することができる。

また、上記供給穴は、格子状に設けられた上記スリット溝の縦方向及び横方向の１つおきの格子点に対応する場所に設けられており、
上記供給穴の内径を供給穴径Ｒ、上記スリット溝の幅をスリット溝幅ｔ、上記スリット溝のピッチ幅をスリットピッチｐとした場合、４ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たすことが好ましい（請求項５）。
４ｐｔ／（πＲ²）≧１の場合には、上記セラミック材料が上記供給穴に充分に供給されず、成形後のセラミック成形体に欠損等の成形不良が生じるおそれがある。

また、上記供給穴は、格子状に設けられた上記スリット溝の全ての格子点に対応する場所に設けられており、
上記供給穴の内径を供給穴径Ｒ、上記スリット溝の幅をスリット溝幅ｔ、上記スリット溝のピッチ幅をスリットピッチｐとした場合、２ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たすことが好ましい（請求項６）。
２ｐｔ／（πＲ²）≧１の場合には、上記セラミック材料が上記供給穴に充分に供給されず、成形後のセラミック成形体に欠損等の成形不良が生じるおそれがある。

上記第２の発明においては、上記成形型から押し出される上記セラミック材料の押出圧力が１５０ｋｇ／ｃｍ²を超える場合には、上記セラミック材料内に生じる発熱量が大きくなる。そして、この発熱量によって上記セラミック材料中の水分状態にばらつきが生じ、得られるセラミック成形体の品質が低下するおそれがある。
また、上記セラミック材料のバックフローが増大し、上記押出スクリューによる上記セラミック材料の搬送量が低下するおそれがある。そのため、セラミック成形体の成形速度の向上を図ることができないおそれがある。

また、上記セラミック材料は、少なくともセラミック原料粉末及びグラファイトを含有し、上記セラミック原料粉末１００重量％に対する上記グラファイトの添加量が１５〜３０重量％であることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記グラファイトの存在によって上記セラミック材料の滑り性が向上し、より円滑に押し出すことができる。そのため、セラミック成形体の成形速度をさらに向上させることができる。

また、上記セラミック材料におけるグラファイトの含有量が１５重量％未満の場合には、上記セラミック材料の滑り性を向上させることができないおそれがある。一方、３０重量％を超える場合には、成形後のセラミック成形体を焼成する際に、グラファイトの燃焼による発熱量が多くなり、焼成割れ等の不具合が発生するおそれがある。

また、上記セラミック成形体は、ハニカム状のセル壁に囲まれた多数のセルと外周側面を覆う筒状の外周壁とを有するハニカム構造体であることが好ましい（請求項９）。
ハニカム構造を有するセラミック成形体は、複雑な形状であり、その押出圧力も比較的高くなる。そのため、上記の優れた押出成形装置を用いることは、ハニカム構造を有するセラミック成形体の成形に非常に有効であり、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるという効果を充分に発揮することができる。

また、上記セル壁の厚みは、０．２〜０．４ｍｍであることが好ましい（請求項１０）。
上記セル壁の厚みが薄くなるほど、その押出圧力も高くなる。そして、上記セル壁の変形等が生じ易くなり、成形もより困難となる。そのため、上記の優れた押出成形装置を用いることは非常に有効であり、上記セラミック材料を円滑に精度良く押し出すことによって、上記セル壁の変形等を抑制することができる。これにより、成形不良を抑制しながらセラミック成形体を成形することができる。

なお、上記セラミック成形体を構成する上記セラミック材料としては、例えば焼成後にコーディエライトとなるセラミック原料粉末を主成分として含有する材料等を用いることができる。
また、ハニカム構造を有する上記セラミック成形体は、焼成後にディーゼルエンジン用排ガス浄化フィルタ（ＤＰＦ）等として適用される。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる押出成形装置について、図を用いて説明する。
本例の押出成形装置１は、図１に示すごとく、セラミック成形体８を成形するための成形型７と、セラミック材料を混練すると共に成形型７に向けて導く押出スクリュー４をバレル３０内に設けたスクリュー押出機３とを有している。押出スクリュー４は、軸体であるスクリュー軸部４１と該スクリュー軸部４１の外周面４１０に螺旋状に設けられた尾根形状を呈する１条のリード部４２とを有している。
そして、図２に示すごとく、押出スクリュー４におけるリード部４２が設けられている領域の軸方向の長さをスクリュー長さＬ、押出スクリュー４の外径をスクリュー径Ｄとした場合、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たす。
以下、これを詳説する。

本例において押出成形するセラミック成形体８は、図４に示すごとく、自動車のディーゼルエンジンより排出される排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタとして適用されるハニカム構造体である。
セラミック成形体８は、焼成後にコーディエライトとなるセラミック材料よりなり、ハニカム状のセル壁８１に囲まれた多数のセル８２と外周側面を覆う筒状の外周壁８３とを有する。本例のサイズは、直径１６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、セル壁の厚み０．３ｍｍである。

本例のセラミック成形体８を成形する押出成形装置１は、図１に示すごとく、２段のスクリュー押出機２、３を備えてなり、上段部のスクリュー押出機２に供給したセラミック材料８０をスクリュー押出機２によって混練して前進させ、濾過部２１を通して下段部のスクリュー押出機３に供給できるよう構成してある。
なお、押出成形装置１におけるスクリュー押出機は、３段以上に増やすこともできるし、１段のみとすることもできる。

また、同図に示すごとく、押出成形装置１における下段部には、セラミック材料８０を押出成形する成形型７と、該成形型７にセラミック材料８０を供給するスクリュー押出機３と、セラミック材料８０を濾過する濾過装置５と、セラミック材料８０の均一性を高める抵抗管６とを配設してある。

スクリュー押出機３は、略円筒形状を呈するバレル３０内に押出スクリュー４を備えている。押出スクリュー４は、回転軸体であるスクリュー軸部４１と該スクリュー軸部４１の外周面４１０に螺旋状に設けられた１条のリード部４２とで構成されている。押出スクリュー４は、このリード部４２によりセラミック材料８０を混練加圧して、成形型７へ向けて前進させることができるよう構成してある。
なお、リード部４２は、２条以上とすることもできる。

濾過装置５は、濾過網５１と該濾過網５１を支持する支持体５２とよりなる。支持体５２は、金属よりなる部材であって、セラミック材料８０を通過させるための貫通穴５２０を多数設けてある。濾過網５１は、ステンレス製の細線を編み込み、細かい編み目を形成してメッシュ状としてある。

成形型７は、セラミック材料８０をセラミック成形体８として成形するための型であり、本例ではハニカム状に成形するための金型７１を備えている。
抵抗管６は、この成形型７とスクリュー押出機３との間に設けられ、略円筒形状を呈すると共にスクリュー押出機３側から成形型７側へ向けて内径が徐々に縮径してなる。

また、本例の押出成形装置１において、図２に示すごとく、押出スクリュー４におけるリード部４２が設けられている領域の軸方向の長さであるスクリュー長さＬは２．９ｍである。
また、押出スクリュー４の外径であるスクリュー径Ｄは１９７ｍｍであり、スクリュー軸部４１の径である軸部径ｄは１６３ｍｍである。また、押出スクリュー４の外径端からスクリュー軸部４１の外周面４１０までの径方向の距離である溝深さｈは１７ｍｍである。
また、バレル３０の内径であるバレル内径Ｂは２００ｍｍであり、押出スクリュー４の外径端からバレル３０の内周面３００までの径方向の距離であるクリアランスｃは１．５ｍｍである。

そして、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとは、１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たしている。本例では、Ｌ／Ｄ＝１４．７である。
また、溝深さｈとスクリュー径Ｄとは、０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たしている。本例では、ｈ／Ｄ＝０．０９である。
また、クリアランスｃとスクリュー径Ｄとは、０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たしている。本例では、ｃ／Ｄ＝０．００８である。

また、本例の成形型７に備えられた金型７１は、図３に示すごとく、セラミック材料８０を供給するための供給穴７２と、該供給穴７２に連通して格子状に設けられ、セラミック材料８０をハニカム形状に成形するためのスリット溝７３とを有する。供給穴７２は、金型７１の穴形成面７２０に設けられており、スリット溝７３は、金型７１の溝形成面７３０に四角形格子状に設けられている。供給穴７２は、格子状に設けられたスリット溝７３の縦方向及び横方向の１つおきの格子点に対応する場所に設けられている。
なお、供給穴７２は、スリット溝７３の全ての格子点に対応する場所に設けることもできる。

また、本例の金型７１において、図４（ａ）に示すごとく、供給穴７２の内径である供給穴径Ｒは１．２ｍｍである。また、図４（ｂ）に示すごとく、スリット溝７３の幅であるスリット溝幅ｔは０．３ｍｍであり、スリット溝７３のピッチ幅であるスリットピッチｐは１．５ｍｍである。
そして、供給穴径Ｒ、スリット溝幅ｔ及びスリットピッチｐは、４ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たす。本例では、４ｐｔ／（πＲ²）＝０．４である。

次に、上記構成の押出成形装置１を用いて、セラミック成形体８を成形する方法について説明する。
まず、セラミック成形体８の材料となるセラミック材料８０は、カオリン、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク等のうちの複数種を含有し、最終的にコーディエライトを主成分とする組成となるように調整したセラミック原料粉末１００重量％に対して、水２０重量％、有機バインダ９重量％、さらに滑り性を向上させるためのグラファイト２０重量％を添加し、混練して作製する。

次いで、本例の押出成形装置１を用いて、セラミック成形体８を押出成形する際には、図１に示すごとく、まず上段にあるスクリュー押出機２により混練したセラミック材料８０を下段のスクリュー押出機３の上流側に投入する。そして、このセラミック材料８０を押出スクリュー４のリード部４２によって加圧混練しながら、成形型７に向けて前進させる。

次いで、成形型７までの途中において、セラミック材料８０を濾過装置５の濾過網５１に通過させ、混入した異物等を除去し、セラミック材料８０を濾過する。濾過されたセラミック材料８０は、さらに抵抗管６に導入される。この抵抗管６においては、その内周面とセラミック材料８０との摩擦抵抗や流路断面積の減少によるセラミック材料８０内部での流動抵抗により、セラミック材料８０の均一性が高められる。

次いで、均一性の高いセラミック材料８０が成形型７に供給される。セラミック材料８０は、図３に示すごとく、金型７１の供給穴７２から供給され、スリット溝７３からハニカム形状に押し出される。このとき、成形型７から押し出されるセラミック材料８０の押出圧力は、１５０ｋｇ／ｃｍ²以下となるようにする。
これにより、図５に示すごとく、ハニカム状のセル壁８１に囲まれた多数のセル８２と外周側面を覆う筒状の外周壁８３とを有するセラミック成形体８を成形する。

次に、本例の押出成形装置１における作用効果について説明する。
本例の押出成形装置１は、成形型７と、押出スクリュー４をバレル３０内に設けたスクリュー押出機３とを有するスクリュー型の押出成形装置である。そして、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすように、押出スクリュー４にリード部４２を設ける領域と押出スクリュー４の外径とを設定している。

すなわち、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとの比を上記特定の範囲内とすることにより、押出スクリュー４によるセラミック材料８０の搬送量を確保しながら、セラミック材料８０を押し出すために成形型７の手前で上昇する圧力を抑制し、セラミック材料８０を成形型７から円滑に精度良く押し出すことができる。これにより、成形型７の手前で上昇した圧力によってセラミック材料８０が押出方向と逆方向に戻される、いわゆるバックフロー現象を抑制することができる。
よって、押出成形装置１を用いることにより、セラミック成形体８の成形速度を向上させることができると共に、生産性の向上も図ることができる。また、成形不良を抑制しながら、高品質なセラミック成形体８を成形することができる。

さらに、本例の押出成形装置１においては、溝深さｈとスクリュー径Ｄとが０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たす。そのため、セラミック材料８０のバックフローを抑制しながら、押出スクリュー４によるセラミック材料８０の搬送量を充分に確保することができる。これにより、セラミック成形体８の成形速度及び生産性をさらに向上させることができる。

また、クリアランスｃとスクリュー径Ｄとが０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たす。そのため、押出スクリュー４のリード部４２表面におけるせん断力を適正な範囲とし、セラミック材料８０に含まれるセラミック原料粒子の潰れを抑制することができる。そして、得られるセラミック成形体８の品質の低下やばらつきを防止することができる。また、セラミック材料８０のバックフローを抑制しながら、押出スクリュー４によるセラミック材料８０の搬送量を充分に確保することができる。これにより、セラミック成形体８の成形速度及び生産性をさらに向上させることができる。

また、成形型７に備えられた金型７１においては、供給穴径Ｒ、スリット溝幅ｔ及びスリットピッチｐが４ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たす。そのため、セラミック材料８０が供給穴７２に充分に緻密な状態で供給され、そのままの状態でスリット溝７３からハニカム形状に押し出される。これにより、欠損等のない、強固な上記セル壁を有するセラミック成形体を成形することができる。

また、本例の押出成形装置１を用いたセラミック成形体８の成形方法においては、成形型７から押し出されるセラミック材料８０の押出圧力を１５０ｋｇ／ｃｍ²以下にして成形する。すなわち、上記押出圧力を上記特定の値以下とすることにより、押出成形時においてセラミック材料８０内に生じる発熱及びこの発熱によって生じるセラミック材料８０中の水分状態のばらつきを抑制することができる。これにより、得られるセラミック成形体８は、より高品質なものとなる。
また、上記押出圧力を上記特定の値以下とすることにより、セラミック材料８０のバックフローを抑制する効果も期待できる。そのため、セラミック成形体８の成形速度及び生産性をさらに向上を図ることができる。

また、セラミック材料８０は、セラミック原料粉末１００重量％に対するグラファイトの添加量が２０重量％である。そのため、グラファイトの存在によってセラミック材料８０の滑り性が向上し、より円滑に押し出すことができる。これにより、セラミック成形体８の成形速度及び生産性をさらに向上させることができる。

また、セラミック成形体８は、ハニカム状のセル壁８１に囲まれた多数のセル８２と外周側面を覆う筒状の外周壁８３とを有するハニカム構造体である。そして、セル壁８１の厚みは、０．３ｍｍである。ハニカム構造を有するセラミック成形体８は、複雑な形状であり、セル壁８１の厚みが薄くなるほど、その押出圧力も高くなる。そのため、上記の優れた押出成形装置１を用いることは、ハニカム構造を有するセラミック成形体８の成形に非常に有効である。これにより、セル壁８１の変形等の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができるという効果を充分に発揮することができる。

このように、本例の押出成形装置を用いることにより、セラミック成形体の成形不良を抑制しながら、成形速度を向上させることができる。また、これによってセラミック成形体の生産性の向上を図ることができる。そして、高品質なセラミック成形体を成形することができる。

（実施例２）
本例は、実施例１で用いたセラミック材料８０の特性について評価した例である。
本例では、セラミック材料８０の粘度とせん断速度との関係について評価した。この評価は、キャピラリータイプのフローテスターを用いて測定した。
なお、セラミック材料８０の基本的な配合は実施例１と同様である。

その結果を図６に示す。同図は、縦軸にセラミック材料の粘度（Ｐａ・ｓ）、横軸にせん断速度（ｓ^-1）を示したものである。
同図から知られるように、せん断速度が速くなるほど、セラミック材料の粘度が低くなる。すなわち、セラミック材料は、せん断速度によって粘度が変化する性質を有することがわかる。

（実施例３）
本例は、実施例１の押出成形装置１を用いてセラミック成形体８を成形し、様々な評価を行った例である。
本例では、スクリュー径Ｄ（＝１９７ｍｍ）を一定とし、スクリュー長さＬ、溝深さｈ、又はクリアランスｃが異なる押出成形装置１を用いて成形を行った。そして、各特性（セラミック材料８０の押出量、セラミック材料８０中のセラミック原料粉末粒子の平均粒径）について評価した。
なお、押出成形装置１の基本的なサイズ、セラミック材料８０の基本的な配合等は実施例１と同様である。また、押出スクリュー４の周速は６ｍ／ｍｉｎとした。
以下、各特性の評価について説明する。

まず、押出スクリュー４のスクリュー長さＬが異なる押出成形装置１を用いて成形を行い、成形型７から押し出されるセラミック材料８０の押出量を評価した。
その結果を図７に示す。同図は、縦軸にセラミック材料の押出量（ｍ³／ｓｅｃ）、横軸にスクリュー長さＬ（ｍ）を示したものである。
同図から知られるように、スクリュー長さＬが長くなるほど、セラミック材料の押出量が多くなる。これは、スクリュー長さＬが長くなるほど、セラミック材料のバックフローを抑制する効果が得られることを示している。但し、スクリュー長さＬが長くなるほど押出量の増大幅も鈍化しており、それと共にバックフローを抑制する効果も小さくなる。

この結果から、スクリュー径Ｄ（＝１９７ｍｍ）を一定とした場合、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすように、例えばスクリュー長さＬを２．６〜３．３ｍの範囲内とすれば、セラミック材料の押出量がセラミック成形体の成形に適正な１．５×１０^-6ｍ³／ｓｅｃ以上となることがわかる。よって、セラミック成形体を良好に成形するためには、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすことが好ましいことがわかる。

次に、リード部４２の溝深さｈが異なる押出成形装置１を用いて成形を行い、成形型７から押し出されるセラミック材料８０の押出量を調べた。
その結果を図８に示す。同図は、縦軸にセラミック材料の押出量（ｍ³／ｓｅｃ）、横軸に溝深さｈ（ｍｍ）を示したものである。
同図から知られるように、セラミック材料の押出量は、溝深さｈが５ｍｍのときに最大値を示し、溝深さｈがそれより大きくても小さくても押出量は小さくなる。これは、セラミック材料の粘度がせん断速度に対して依存性を有することにより、溝深さｈとセラミック材料の押出量との間に最適値が存在するものと考えられる。

この結果から、スクリュー径Ｄ（＝１９７ｍｍ）を一定とした場合、溝深さｈとスクリュー径Ｄとが０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たすように、例えば溝深さｈを１６〜２３ｍｍの範囲内とすれば、セラミック材料の押出量がセラミック成形体の成形に適正な１．５×１０^-6ｍ³／ｓｅｃ以上、さらにはより一層望ましい１．７×１０^-6ｍ³／ｓｅｃ以上となることがわかる。よって、セラミック成形体を良好に成形し、バックフローを抑制する効果を充分に得るためには、溝深さｈとスクリュー径Ｄとが０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たすことが好ましいことがわかる。

次に、押出スクリュー４とバレル３０との間のクリアランスｃが異なる押出成形装置１を用いて成形を行い、その際のセラミック材料８０に含まれるセラミック原料粉末粒子の平均粒径を調べた。
その結果を図９に示す。同図は、縦軸にセラミック原料粉末粒子の平均粒径（μｍ）、横軸にクリアランスｃ（ｍｍ）を示したものである。
同図から知られるように、クリアランスｃが０．７ｍｍ未満の場合には、クリアランスｃが小さくなるほど、平均粒径が小さくなる。一方、クリアランスｃが０．７ｍｍ以上の場合には、平均粒径がほとんど変化しないことから、セラミック原料粉末粒子の潰れを抑制する効果が得られることがわかる。

この結果から、スクリュー径Ｄ（＝１９７ｍｍ）を一定とした場合、クリアランスｃとスクリュー径Ｄとが０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たすように、例えばクリアランスｃを０．８〜１．７ｍｍの範囲内とすれば、セラミック材料中のセラミック原料粉末粒子の潰れを抑制する効果を充分に得られることがわかる。よって、セラミック成形体を良好に成形するためには、クリアランスｃとスクリュー径Ｄとが０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たすことが好ましいことがわかる。

（実施例４）
本例は、実施例１の押出成形装置１を用いてセラミック成形体８を成形し、評価を行った例である。
本例では、グラファイトの添加量が異なるセラミック材料８０を用いて押出成形装置１により成形を行い、セラミック成形体８の成形速度を調べた。
なお、ここでいう成形速度とは、成形型７から押し出されるセラミック材料８０（セラミック成形体８）の押出方向の速度である。また、押出成形装置１の基本的なサイズ、セラミック材料８０の基本的な配合等は実施例１と同様である。また、押出スクリュー４の周速は６ｍ／ｍｉｎとした。

その結果を図１０に示す。同図は、縦軸にセラミック成形体の成形速度（ｍ／ｍｉｎ）、横軸にグラファイト添加量（重量％）を示したものである。
同図から知られるように、グラファイト添加量が多くなるほど、セラミック成形体の成形速度は速くなる。これは、グラファイトの存在によってセラミック材料の滑り性が向上し、成形速度が速くなったと考えられる。また、グラファイト添加量が１５重量％以上の場合には、成形速度の変化が緩やかとなった。

この結果から、セラミック成形体の成形速度をセラミック成形体の成形に適正な１．５ｍ／ｍｉｎ以上とし、セラミック材料の滑り性を向上させる効果を充分に得るためには、上記セラミック材料中のセラミック原料粉末１００重量％に対するグラファイトの添加量を１５〜３０重量％の範囲内とすることが好ましいことがわかる。

実施例１における、押出成形装置の構造を示す説明図。 実施例１における、押出成形装置の各部のサイズを示す説明図。 実施例１における、金型の構造を示す説明図。 実施例１における、金型の（ａ）穴形成面、（ｂ）溝形成面を示す説明図。 実施例１における、セラミック成形体を示す説明図。 実施例２における、粘度とせん断速度との関係を示す説明図。 実施例３における、スクリュー長さＬと押出量との関係を示す説明図。 実施例３における、溝深さｈと押出量との関係を示す説明図。 実施例３における、クリアランスｃと平均粒径との関係を示す説明図。 実施例４における、グラファイト添加量と成形速度との関係を示す説明図。

符号の説明

１ 押出成形装置
２、３ スクリュー押出機
３０ バレル
４ 押出スクリュー
４１ スクリュー軸部
４１０ 外周面（スクリュー軸部の外周面）
４２ リード部
７ 成形型
８ セラミック成形体
８０ セラミック材料

Claims (10)

1. セラミック成形体を成形するための成形型と、セラミック材料を混練すると共に上記成形型に向けて導く押出スクリューをバレル内に設けたスクリュー押出機とを有するセラミック成形体の押出成形装置において、
   上記押出スクリューは、軸体であるスクリュー軸部と該スクリュー軸部の外周面に螺旋状に設けられた尾根形状を呈する１条又は２条以上のリード部とを有し、
   上記押出スクリューにおける上記リード部が設けられている領域の軸方向の長さをスクリュー長さＬ、上記押出スクリューの外径をスクリュー径Ｄとした場合、上記スクリュー長さＬと上記スクリュー径Ｄとが１３≦Ｌ／Ｄ≦１７の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
2. 請求項１において、上記押出スクリューの外径端から上記スクリュー軸部の外周面までの径方向の距離を溝深さｈとした場合、該溝深さｈと上記スクリュー径Ｄとが０．０８≦ｈ／Ｄ≦０．１２の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
3. 請求項１又は２において、上記押出スクリューの外径端から上記バレルの内周面までの径方向の距離をクリアランスｃとした場合、該クリアランスｃと上記スクリュー径Ｄとが０．００４≦ｃ／Ｄ≦０．００９の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記成形型は、上記セラミック材料を供給するための供給穴と、該供給穴に連通して格子状に設けられ上記セラミック材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有することを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
5. 請求項４において、上記供給穴は、格子状に設けられた上記スリット溝の縦方向及び横方向の１つおきの格子点に対応する場所に設けられており、
   上記供給穴の内径を供給穴径Ｒ、上記スリット溝の幅をスリット溝幅ｔ、上記スリット溝のピッチ幅をスリットピッチｐとした場合、４ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
6. 請求項４において、上記供給穴は、格子状に設けられた上記スリット溝の全ての格子点に対応する場所に設けられており、
   上記供給穴の内径を供給穴径Ｒ、上記スリット溝の幅をスリット溝幅ｔ、上記スリット溝のピッチ幅をスリットピッチｐとした場合、２ｐｔ／（πＲ²）＜１の関係を満たすことを特徴とするセラミック成形体の押出成形装置。
7. 請求項１〜６に記載の上記セラミック成形体の押出成形装置を用いて、上記スクリュー押出機から圧送された上記セラミック材料を上記成形型から押し出して所望の形状のセラミック成形体を成形する方法において、
   上記成形型から押し出される上記セラミック材料の押出圧力は、１５０ｋｇ／ｃｍ²以下であることを特徴とするセラミック成形体の成形方法。
8. 請求項７において、上記セラミック材料は、少なくともセラミック原料粉末及びグラファイトを含有し、上記セラミック原料粉末１００重量％に対する上記グラファイトの添加量が１５〜３０重量％であることを特徴とするセラミック成形体の成形方法。
9. 請求項７又は８において、上記セラミック成形体は、ハニカム状のセル壁に囲まれた多数のセルと外周側面を覆う筒状の外周壁とを有するハニカム構造体であることを特徴とするセラミック成形体の成形方法。
10. 請求項９において、上記セル壁の厚みは、０．２〜０．４ｍｍであることを特徴とするセラミック成形体の成形方法。

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