JP2012081728A - 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法精度が十分に高い成形体を製造できる押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る押出成形装置は、ペースト状の原料組成物を移送する流路と、流路の上流側に設けられ、原料組成物を混練すると共に下流側へと移送するスクリューと、流路の下流側に設けられ、原料組成物からなる成形体が押し出されるダイと、流路とダイを連通する抵抗管と、スクリューとダイの間に設けられた流量調整板とを備える。流量調整板は、厚さ方向に貫通する複数の開口を有する板状の本体部と、本体部の開口に対して着脱自在に設けられ開口に装着された状態では当該開口を閉塞する少なくとも一つのピンとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、成形体の製造技術に関するものであり、より詳細にはセラミックス成形体を製造するための押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法に関する。

従来より、ハニカムフィルタ構造体が、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。特許文献１，２には、ハニカム構造体の製造に使用されるダイス及び押出成形装置が開示されている。

特開昭６１−５９１５号公報 特許第４０９９８９６号公報

ところで、ＤＰＦ用のハニカムフィルタ構造体は一般に剛性を有するケースに収容された状態で使用される。ハニカムフィルタ構造体の寸法精度が低いと熱応力等によってハニカムフィルタ構造体に亀裂が入るなどの不具合が生じやすくなる。そのため、焼成前のグリーン成形体に対して高い寸法精度が要求される。また、ハニカム構造体は、狭いセルピッチ（例えば１．１〜２．８ｍｍ程度）を有するものもあり、多数の貫通孔を画成する隔壁の厚さについても高い寸法精度が要求される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、寸法精度が十分に高い成形体を製造できる押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る押出成形装置は、ペースト状の原料組成物を移送する流路と、流路の上流側に設けられ、原料組成物を混練すると共に下流側へと移送するスクリューと、流路の下流側に設けられ、原料組成物からなる成形体が押し出されるダイと、流路とダイを連通する抵抗管と、スクリューとダイの間に設けられた流量調整板とを備える。流量調整板は、厚さ方向（原料組成物の移送方向）に貫通する複数の開口を有する板状の本体部と、本体部の開口に対して着脱自在であり開口に装着されると当該開口を閉塞する少なくとも一つのピンとを有する。

通常、流路の内壁面の近傍を流れる原料組成物は流速が低く、他方、流路の中央部を流れる原料組成物は流速が高い。仮に、この流速分布のまま原料組成物をダイから押し出してハニカム構造体用のグリーン成形体を作製すると、グリーン成形体の中央部分の隔壁が他の部分と比較して厚くなったり、隔壁が湾曲したりするといった不具合が生じる。また、ダイを通過する原料組成物の流速が不均一であると、ダイを構成する材料が不均一に摩耗してこれが成形体の寸法精度の低下の原因となるだけでなく、ダイの一部分が優先的に摩耗することにより、ダイの寿命が著しく短くなる場合もある。

本発明の押出成形装置が備える流量調整板は、ダイに導入される原料組成物の流速分布の均一化を図るためのものである。この流量調整板は、原料組成物の流速が高い領域に位置する開口をピンで適宜閉塞できるようになっている。このため、押し出されてくる成形体の様子をチェックし、流速分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められる場合にピンの配置を変更することによって寸法精度が十分に高い成形体を継続的に製造できる。なお、流量調整板は、流量調整の効果を高めるために網状の抵抗体を有していてもよい。

本発明は、上記押出成形装置を用いた成形体の製造方法を提供する。本発明の方法によれば、流量調整板の作用により、寸法精度が十分に高い成形体を製造できる。

本発明に係る成形体の製造方法は、流量調整板の開口にピンを装着する工程、あるいは、流量調整板におけるピンの配置を変更する工程を備えることが好ましい。これらの工程を適宜実施することによって、寸法精度が十分に高い成形体を長期にわたって継続的に製造することが可能となる。これらの工程は、押出成形装置に原料組成物を供給するのを一旦停止して実施してもよいし、あるいは、停止することなく実施してもよい。

本発明によれば、寸法精度が十分に高い成形体を製造できる。

（ａ）はハニカム構造体用グリーン成形体の一例を示す斜視図、（ｂ）はグリーン成形体の部分拡大図である。 本発明に係る押出成形装置の一実施形態を示す概略断面図である。 第一実施形態に係る押出成形装置の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 流量調整板の本体部の一例を示す図である。 第一実施形態に係る流量調整板を示す図である。 流量調整板が有する開口の他の態様を示す部分断面図である。 第二実施形態に係る押出成形装置の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 第二実施形態に係る流量調整板を示す図である。 第二実施形態に係る流量調整板が有するピンの他の例を示す断面図である。 第三実施形態に係る押出成形装置の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 第三実施形態に係る流量調整板を示す図である。 第三実施形態に係る流量調整板が有するピンの他の例を示す断面図である。 第三実施形態に係る流量調整板が有するピンの他の例を示す断面図である。 第四実施形態に係る押出成形装置の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 第四実施形態に係る流量調整板を示す図である。 第四実施形態に係る流量調整板が有するピンの他の例を示す断面図である。 第四実施形態に係る流量調整板が有するピンの他の例を示す断面図である。 第五実施形態に係る押出成形装置の内部構造を模式的に示す部分断面図である。 第五実施形態に係る流量調整板を示す図である。 第五実施形態に係る流量調整板の他の固定手段を示す図である。 図２０に示す流量調整板の本体部に設けられた開口及び切り欠き部の形状を示す断面図である。 第五実施形態に係る流量調整板の他の固定手段を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明に係る押出成形装置の説明に先立ち、ハニカム構造体用のグリーン成形体について説明する。

＜グリーン成形体＞
図１に示すグリーン成形体７０は、原料組成物を押出成形することによって得られたものである。図１の（ａ）に示すように、グリーン成形体７０は多数の貫通孔７０ａが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ａの断面形状は、図１の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ａは、グリーン成形体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、貫通孔７０ａの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。貫通孔７０ａの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。なお、グリーン成形体７０を所定の温度で焼成することによってハニカム構造体が製造される。

グリーン成形体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、グリーン成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。

グリーン成形体７０をなす原料組成物は特に限定されないが、ＤＰＦ用のハニカム構造体を製造する場合にあっては、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。ハニカム構造体の高温耐性の観点から、好適なセラミクス材料として、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。

例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体を製造する場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。

有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩が挙げられる。

添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤及び可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。

造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；及びドライアイス等などが挙げられる。

潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＰＯＡＡＥ）などが挙げられる。

分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。

溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；及び水などを用いることができる。

＜押出成形装置＞
（第一実施形態）
図２〜６を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の第一実施形態について説明する。図２に示す押出成形装置１０Ａは、粉末状又はペースト状の原料組成物からグリーン成形体７０を製造するためのものである。

押出成形装置１０Ａは、ハウジング１内の上段に設けられたスクリュー２Ａ及び下段に設けられたスクリュー２Ｂを備える。スクリュー２Ａ，２Ｂは、入口１ａから供給された原料組成物を混練すると共に流路１ｂを通じて下流側へと移送するためのものである。スクリュー２Ａ，２Ｂの間には、真空室３が設けられており、真空室３内を減圧することによって原料組成物を脱気処理できるようになっている。真空室３内の原料組成物はローラ３ａによって下段のスクリュー２Ｂに導入される。

押出成形装置１０Ａは、スクリュー２Ｂの下流側に設けられた流量調整板５Ａと、原料組成物からなる成形体７０Ａが押し出されるダイ８と、流路１ｂとダイ８を連通する抵抗管９とを更に備える。抵抗管９は、内部の流路がテーパ状になっており、上流側から下流側に向けて流路断面積が徐々に小さくなっている。なお、スクリュー２Ｂの径よりも径が大きい成形体７０Ａを製造する場合などには、抵抗管９は上流から下流に向けて流路断面が大きくなる拡大部を有してもよい。ダイ８から押し出された成形体７０Ａが変形しないように、押出成形装置１０Ａの隣には成形体７０Ａを支持するための支持台１５が設置されている。

流量調整板５Ａは、ダイ８に原料組成物を導入するに先立ち、その流速分布の均一化を図るためのものである。流量調整板５Ａは、ハウジング１に対して着脱自在に設けられており、スクリュー２Ｂとダイ８の間に配置されている。流量調整板５Ａは厚さ方向に貫通する複数の開口５ｂを有する板状の本体部５ａと、本体部５ａの開口５ｂに対して着脱自在の一つ又は複数のピンＰ１とを有する。流量調整板５Ａは、流量調整の効果を高めるために網状の抵抗体（図示せず）を有していてもよい。

ハウジング１から流量調整板５Ａを外すときは、まず、下方の押さえ板１ｃを取り外し、上方のねじ穴１ｄから工具をねじ込んで流量調整板５Ａを下方にスライドさせる（図３参照）。なお、流量調整板５Ａをスライドさせる機構は、工具を使用するタイプ以外に、油圧を利用するタイプなどが挙げられる。

図４の（ａ）は流量調整板５Ａの本体部５ａを示す正面図であり、図４の（ｂ）は本体部５ａの断面図である。図５の（ａ）は流量調整板５Ａを示す正面図であり、図５の（ｂ）は流量調整板５Ａの断面図である。ピンＰ１を開口５ｂに装着することで、その開口５ｂが閉塞される。図５の（ａ）に示す流量調整板５Ａは７本のピンＰ１が中央部に装着されたものである。なお、ピンＰ１の本数は７本に限定されるものではない。

本体部５ａは、上流側から圧力を受けてもほとんど歪みを起こさない構造体であることが好ましい。かかる観点から、本体部５ａの材質としては、例えば、炭素鋼等が好ましい。炭素鋼以外の好適な材質として、ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼を例示できる。本体部５ａの厚さは、十分の強度を確保する観点から、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。

本体部５ａは、厚さ方向に貫通する直径１〜１０ｍｍの開口５ｂを複数有する。本体部５ａの開口率は３０〜８０％であることが好ましい。開口率が３０％未満の本体部５ａを使用した場合、上流側の圧力を過度に高くしないと、単位時間当たり十分な量の原料組成物を通過させることができず、圧力が装置の許容圧力以上となりやすい。他方、開口率が８０％を超える本体部５ａは強度が不十分となりやすい。本体部５ａの開口率は４０〜８０％であることが好ましく、５０〜８０％であることがより好ましい。

ここでいう「開口率」とは、本体部５ａの一方面における開口の面積の合計を当該一方面の面積（ハウジングによって覆われる周縁部を除く）で除すことによって算出される値を意味する。

図６に示すように、開口５ｂは、原料組成物の流入側の面における開口率を向上するため、流入側にテーパ５ｃを有するものであってもよい。なお、このように開口の流路断面積が一定ではない流量調整板の場合、流量調整板の厚さ方向（原料組成物の移送方向）の位置によって開口の面積の合計は変化し得るが、「開口率」はこの合計の最小値を用いて算出される値を意味する。

一つ又は複数のピンＰ１は、本体部５ａの多数の開口５ｂのうち、一つ又は複数の開口５ｂを閉塞するためのものである。ピンＰ１は、開口５ｂに対して脱着自在である。なお、ピンＰ１の材料は、所定の剛性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金属や樹脂が挙げられる。

ピンＰ１は、図５に示す通り、開口５ｂのサイズよりも大きい頭部Ｐ１ａと、頭部Ｐ１ａに基端が固定されており開口５ｂに挿入される軸部Ｐ１ｂとを有する。ピンＰ１は、頭部Ｐ１ａが開口５ｂの上流側に位置するように、開口５ｂに装着されることが好ましい。ハウジング１から流量調整板５Ａを取り外す際の作業効率の点から、軸部Ｐ１ｂの長さは本体部５ａの厚さ以下であることが好ましい。更に、原料組成物が流量調整板５Ａの下流側で滞留することを防止する点から、軸部Ｐ１ｂの長さは本体部５ａの厚さと同じであることがより好ましい。

ピンＰ１は開口５ｂに対して脱着自在であるため、原料組成物の流速が高い領域（例えば、流路１ｂの中央部）に位置する開口５ｂを、必要に応じてピンＰ１で適宜閉塞できる。押し出されてくる成形体の隔壁の厚さや形状をチェックし、何らかの不具合が認められる場合にはピンＰ１の配置を変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を継続的に製造できる。

ダイ８は、原料組成物から図１に示す形状の成形体を製造するためのものであり、これに対応する格子状の流路（図示せず）を有する。グリーン成形体７０のようなセル構造の成形体の製造に用いられるダイは、流路の設定を緻密に行う必要があり、また一般的に高価である。このため、ダイの交換作業の頻度はなるべく低くすることが望ましい。本実施形態においては、流量調整板５ＡにおけるピンＰ１の配置を変更することでダイ８の設定を変更する頻度を低減できると共に、原料組成物の流量の均一化によりダイ８の長寿命化が図られ、その交換頻度を低くできる。

（第二実施形態）
図７〜９を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の第二実施形態について説明する。本実施形態に係る押出成形装置１０Ｂは、ピンＰ２の軸部Ｐ２ｂが流量調整板の本体部５ａの厚さよりも長い点において上記押出成形装置１０Ａと相違する（図７及び図８の（ｂ）参照）。以下、主にピンＰ２の構成について詳細に説明する。

図８の（ａ）は本実施形態に係る流量調整板５Ｂを示す正面図であり、図８の（ｂ）は流量調整板５Ｂの断面図である。流量調整板５Ｂは、本体部５ａと、本体部５ａの開口５ｂに対して着脱自在の一つ又は複数のピンＰ２とを有する。ピンＰ２を開口５ｂに装着することで、その開口５ｂが閉塞される。図８の（ａ）に示す流量調整板５Ｂは７本のピンＰ２が中央部に装着されたものである。なお、ピンＰ２の本数は７本に限定されるものではなく、一本のピンが複数の開口５ｂを閉塞する大きさを有していてもよい。

一つ又は複数のピンＰ２は、本体部５ａの多数の開口５ｂのうち、一つ又は複数の開口５ｂを閉塞するためのものである。ピンＰ２は、開口５ｂに対して脱着自在である。ピンＰ２は、図８に示す通り、開口５ｂのサイズよりも大きい頭部Ｐ２ａと、頭部Ｐ２ａに基端が固定されており開口５ｂに挿入される軸部Ｐ２ｂとを有する。軸部Ｐ２ｂは本体部５ａの厚さよりも長い。軸部Ｐ２ｂが本体部５ａの厚さよりも長いと、軸部Ｐ２ｂの先端側が流量調整板５Ｂの下流側に突出する。この突出した部分（突出部）は整流作用を発揮し、流量調整板５Ｂの下流側において原料組成物の流れがより一層安定するという効果が奏される。なお、優れた整流効果を得るためには、軸部Ｐ２ｂの先端側は外径が徐々に小さくなるテーパ状であることが好ましい。

軸部Ｐ２ｂの先端側は弾性体Ｐ２ｃからなる。かかる構成を採用することで、軸部Ｐ２ｂの先端側に力が加わると軸部Ｐ２ｂの先端をなす弾性体Ｐ２ｃが変形する。これにより、流量調整板５Ｂをスライドさせてハウジング１に装着したり取り外したりする際、軸部Ｐ２ｂの先端側がハウジング１にひっかかってうまく流量調整板５Ｂをスライドさせることができないといった不具合を解消できる。弾性体Ｐ２ｃをなす材料としては、ゴムが好ましく、天然ゴムや、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ふっ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが挙げられる。なお、ピンＰ２の弾性体Ｐ２ｃ以外の部分の材料は、所定の剛性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金属や樹脂が挙げられる。

ピンＰ２は開口５ｂに対して脱着自在であるため、原料組成物の流速が高い領域（例えば、流路１ｂの中央部）に位置する開口５ｂを、必要に応じてピンＰ２で適宜閉塞できる。押し出されてくる成形体の隔壁の厚さや形状をチェックし、流速分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められる場合にはピンＰ２の配置を変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を継続的に製造できる。

本実施形態においてピンの態様はピンＰ２に限定されるものではない。例えば、図９に示すピンＰ３は、頭部Ｐ３ａ及び軸部Ｐ３ｂからなり、軸部Ｐ３ｂはその途中にジョイントＰ３ｃを有し、ここで折れ曲るようになっている。ジョイントの具体例として、ヒンジやナックルジョイントなどが挙げられる。

（第三実施形態）
図１０〜１３を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の第三実施形態について説明する。本実施形態に係る押出成形装置１０Ｃは、ピンＰ４の頭部が上流側から下流側に向けて断面積が拡大している点において上記押出成形装置１０Ａと相違する（図１０及び図１１の（ｂ）参照）。以下、主にピンＰ４の構成について詳細に説明する。

図１１の（ａ）は流量調整板５Ｃを示す正面図であり、図１１の（ｂ）は流量調整板５Ｃの部分断面図である。ピンＰ４を開口５ｂに装着することで、その開口５ｂが閉塞される。図１１の（ａ）に示す流量調整板５Ｃは７本のピンＰ４が中央部に装着されたものである。なお、ピンＰ４の本数は７本に限定されるものではなく、一本のピンが複数の開口５ｂを閉塞する大きさを有していてもよい。

一つ又は複数のピンＰ４は、本体部５ａの多数の開口５ｂのうち、一つ又は複数の開口５ｂを閉塞するためのものである。ピンＰ４は、開口５ｂに対して脱着自在である。ピンＰ４は、図１１に示す通り、開口５ｂのサイズよりも大きい頭部Ｐ４ａと、頭部Ｐ４ａに基端が固定されており開口５ｂに挿入される軸部Ｐ４ｂとを有する。

図１１の（ｂ）に示す通り、頭部Ｐ４ａは上流側から下流側に向けて断面積が拡大する流線形である。流線形の頭部Ｐ４ａを有するピンＰ４を採用したことにより、上流側からの原料組成物の流れが頭部Ｐ４ａで分かれて周囲の開口５ｂへとスムーズに流れ込む。これにより、流量調整板５Ｃの上流側における原料組成物の滞留を効果的に抑制できる。これに加え、原料組成物によるピンＰ４自体及び流量調整板５Ｃの摩耗を十分に抑制できる。

軸部Ｐ４ｂの長さは本体部５ａの厚さと同じ長さである。この場合、流量調整板５Ｃの着脱のためにハウジング１に対して流量調整板５ＣをスライドさせてもピンＰ４の軸部Ｐ４ｂがハウジング１にひっかかることはない。

ピンＰ４は開口５ｂに対して脱着自在であるため、原料組成物の流速が高い領域（例えば、流路１ｂの中央部）に位置する開口５ｂを、必要に応じてピンＰ４で適宜閉塞できる。押し出されてくる成形体の隔壁の厚さや形状をチェックし、流速分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められる場合にはピンＰ４の配置を変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を継続的に製造できる。

本実施形態においてピンの態様はピンＰ４に限定されるものではない。例えば、図１２に示すピンＰ５は、上流側から下流側に向けて断面積が拡大する流線形の頭部Ｐ５ａと、本体部５ａの厚さよりも長い軸部Ｐ５ｂとを有する。本体部５ａの下流側に突出した部分（突出部）は整流作用を発揮し、流量調整板５Ｃの下流側において原料組成物の流れがより一層安定するという効果が奏される。なお、優れた整流効果を得るためには、軸部Ｐ５ｂの先端側は外径が徐々に小さくなるテーパ状（流線形）であることが好ましい。

また、上記実施形態におけるピンＰ４は、頭部Ｐ４ａの軸方向の長さが頭部Ｐ４ａの外径よりも短いが、流量調整板５Ｃの上流側における原料組成物の滞留をより一層効果的に抑制する観点から、頭部の軸方向の長さＬがその外径Ｄよりも長いピンを採用してもよい。図１３の（ａ）に示すピンＰ６は、上流側に尖った流線形の頭部Ｐ６ａと、本体部５ａの厚さと同じ長さの軸部Ｐ６ｂとを備える。図１３の（ｂ）に示すピンＰ７は、上流側に尖った流線形の頭部Ｐ７ａと、本体部５ａの厚さよりも長い軸部Ｐ７ｂとを備え、軸部Ｐ７ｂの先端側は下流側に尖った流線形である。

（第四実施形態）
図１４〜１７を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の第四実施形態について説明する。本実施形態に係る押出成形装置１０Ｄは、ピンＰ８の軸部Ｐ８ｂが流量調整板５Ｄの本体部５ａの厚さよりも長く、本体部５ａの下流側に突出する部分の表面に凹凸が設けられている点、及び、ボルト及びナットによってフランジ１ｅ，１ｆを締め付けることによって流量調整板５Ｄがハウジング１に固定されている点において上記押出成形装置１０Ａと相違する（図１４及び図１５の（ｂ）参照）。以下、主にピンＰ８の構成について詳細に説明する。

図１５の（ａ）は流量調整板５Ｄを示す正面図であり、図１５の（ｂ）は流量調整板５Ｄの部分断面図である。ピンＰ８を開口５ｂに装着することで、その開口５ｂが閉塞される。図１５の（ａ）に示す流量調整板５Ｄは７本のピンＰ８が中央部に装着されたものである。なお、ピンＰ８の本数は７本に限定されるものではなく、また一本のピンが複数の開口５ｂを閉塞する大きさを有していてもよい。

一つ又は複数のピンＰ８は、本体部５ａの多数の開口５ｂのうち、一つ又は複数の開口５ｂを閉塞するためのものである。ピンＰ８は、開口５ｂに対して脱着自在である。ピンＰ８は、図１５に示す通り、開口５ｂの上流側開口サイズよりも大きい頭部Ｐ８ａと、頭部Ｐ８ａに基端が固定されており開口５ｂに収容される被収容部Ｐ８ｂと、これの下流側に位置する突出部Ｐ８ｃとを有する。ピンＰ８の軸部は、被収容部Ｐ８ｂ及び突出部Ｐ８ｃによって構成されており、本体部５ａの厚さよりも長い。

図１５の（ｂ）に示す通り、頭部Ｐ８ａは上流側から下流側に向けて断面積が拡大する流線形である。流線形の頭部Ｐ８ａを有するピンＰ８を採用したことにより、上流側からの原料組成物の流れが頭部Ｐ８ａで分かれて周囲の開口５ｂへとスムーズに流れ込む。これにより、流量調整板５Ｄの上流側における原料組成物の滞留を効果的に抑制できる。これに加え、原料組成物によるピンＰ８自体及び流量調整板５Ｄの摩耗を十分に抑制できる。

突出部Ｐ８ｃは、上流側から下流側に向けて断面積が縮小する外形を有することが好ましい。かかる構成により、流量調整板５Ｄの下流側において原料組成物に対する高い整流効果が得られる。突出部Ｐ８ｃの表面には凹凸が設けられている。表面の凹凸の高低差は、被収容部Ｐ８ｂの直径をＤとすると、好ましくは０．０１Ｄ〜０．２５Ｄであり、より好ましくは０．０２Ｄ〜０．２Ｄである（図１５参照）。凹凸の高低差が０．０１Ｄ未満であると、流速の低減効果が不十分となりやすく、他方、０．２５Ｄを超えると突出部Ｐ８ｃの強度が不十分となりやすい。なお、ここでいう凹凸の高低差は、凹部の先端に測定子が接するデプスゲージ（例えば、株式会社ミツトヨ製ニードル測定子付デプスゲージ（コードＮｏ．７２１０）等）によって測定される値を意味する。

被収容部Ｐ８ｂの先端側の面にはねじ穴Ｐ８ｄが設けられており、このねじ穴Ｐ８ｄに突出部Ｐ８ｃのねじ部Ｐ８ｅを着脱自在に固定できるようになっている。このため、突出部Ｐ８ｃの表面の凹凸が摩耗するなどして交換の必要が生じたときに突出部Ｐ８ｃのみを新たなものに交換できる。また、突出部Ｐ８ｃの基端側のサイズが開口５ｂの下流側開口サイズよりも大きいため、突出部Ｐ８ｃの基端側の面が本体部５ａの下流側の面と当接しておりピンＰ８が本体部５ａから脱落しないようになっている。

ピンＰ８は開口５ｂに対して脱着自在であるため、原料組成物の流速が高い領域（例えば、流路１ｂの中央部）に位置する開口５ｂを、必要に応じてピンＰ８で適宜閉塞できる。押し出されてくる成形体の隔壁の厚さや形状をチェックし、流速分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められる場合にはピンＰ８の配置を変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を継続的に製造できる。

本実施形態によれば、１本のピンＰ８で高い流量調整効果が得られるため、軸部の表面が滑らかなピンを使用する場合と比較して、開口５ｂの閉塞のために本体部５ａに装着すべきピンＰ８の本数を減らすことができる。これにより、優れた流量調整効果を得ながら、流路１ｂ内における圧力損失の増大を十分に抑制できる。

本実施形態においてピンの態様はピンＰ８に限定されるものではない。例えば、上記実施形態におけるピンＰ８は、軸部が被収容部Ｐ８ｂ及びこれに対して脱着自在の突出部Ｐ８ｃからなるものであるが、ピンの軸部は一体的に形成されたものであってもよい。

図１６に示すピンＰ９は、頭部Ｐ９ａ及び本体部５ａの厚さよりも長い軸部（被収容部Ｐ９ｂ及び突出部Ｐ９ｃ）からなる。突出部Ｐ９ｃは、上記実施形態と同様、表面に凹凸が設けられている。突出部Ｐ９ｃは流量調整作用を発揮する。なお、優れた整流効果を得るためには、突出部Ｐ９ｃは外径が徐々に小さくなるテーパ状（流線形）の外形を有することが好ましい。

また、上記実施形態におけるピンＰ８は、突出部Ｐ８ｃの表面の凹凸が多数の三角形状の凸部又は凹部によって形成されているが、凹凸のパターンはこれに限定されるものではない。図１７に示すピンＰ１０は、頭部Ｐ１０ａ及び軸部（被収容部Ｐ１０ｂ及び突出部Ｐ１０ｃ）からなり、突出部Ｐ１０ｃの表面の凹凸は、多数の四角形状の凸部又は凹部によって形成されている。なお、ピンの頭部は、必ずしも上流側から下流側に向けて断面積が拡大するものでなくてもよく、例えば円柱状であってもよい（図１７参照）。

（第五実施形態）
図１８〜２２を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の第五実施形態について説明する。本実施形態に係る押出成形装置１０Ｅは、流量調整板５Ｅの本体部５ａ及びピンの少なくとも一方が本体部５ａに対してピンＰ１１を固定する固定手段を有する点、及び、ボルト及びナットによってフランジ１ｅ，１ｆを締め付けることによって流量調整板５Ｅがハウジング１に固定されている点において上記押出成形装置１０Ａと相違する。以下、当該相違点に係る構成について詳細に説明する。

図１９の（ａ）は流量調整板５Ｅを示す正面図であり、図１９の（ｂ）は流量調整板５Ｅの部分断面図である。ピンＰ１１を開口５ｂに装着することで、その開口５ｂが閉塞される。図１９の（ａ）に示す流量調整板５Ｅは７本のピンＰ１１が中央部に装着されたものである。なお、ピンＰ１１の本数は７本に限定されるものではなく、また一本のピンが複数の開口５ｂを閉塞する大きさを有していてもよい。

一つ又は複数のピンＰ１１は、本体部５ａの多数の開口５ｂのうち、一つ又は複数の開口５ｂを閉塞するためのものである。ピンＰ１１は、開口５ｂに対して脱着自在である。ピンＰ１１は、図１９に示す通り、開口５ｂの上流側開口サイズよりも大きい頭部Ｐ１１ａと、頭部Ｐ１１ａに基端が固定されており開口５ｂに収容される被収容部Ｐ１１ｂと、これの下流側に位置する突出部Ｐ１１ｃとを有する。ピンＰ１１の軸部は、被収容部Ｐ１１ｂ及び突出部Ｐ１１ｃによって構成されており、本体部５ａの厚さよりも長い。

図１９の（ｂ）に示す通り、頭部Ｐ１１ａは上流側から下流側に向けて断面積が拡大する流線形である。流線形の頭部Ｐ１１ａを有するピンＰ１１を採用したことにより、上流側からの原料組成物の流れが頭部Ｐ１１ａで分かれて周囲の開口５ｂへとスムーズに流れ込む。これにより、流量調整板５Ｅの上流側における原料組成物の滞留を効果的に抑制できる。これに加え、原料組成物によるピンＰ１１自体及び流量調整板Ｅ５の摩耗を十分に抑制できる。

突出部Ｐ１１ｃは、上流側から下流側に向けて断面積が縮小する外形を有することが好ましい。かかる構成により、流量調整板５Ｅの下流側において原料組成物に対する高い整流効果が得られる。

被収容部Ｐ１１ｂの先端側の面にはねじ穴Ｐ１１ｄが設けられており、このねじ穴Ｐ１１ｄに突出部Ｐ１１ｃのねじ部Ｐ１１ｅを着脱自在に固定できるようになっている。このため、突出部Ｐ１１ｃの表面の凹凸が摩耗するなどして交換の必要が生じたときに突出部Ｐ１１ｃのみを新たなものに交換できる。また、突出部Ｐ１１ｃの基端側のサイズが開口５ｂの下流側開口サイズよりも大きいため、突出部Ｐ１１ｃの基端側の面が本体部５ａの下流側の面と当接しておりピンＰ１１が本体部５ａから脱落しないようになっている。

ピンＰ１１は開口５ｂに対して脱着自在であるため、原料組成物の流速が高い領域（例えば、流路１ｂの中央部）に位置する開口５ｂを、必要に応じてピンＰ１１で適宜閉塞できる。押し出されてくる成形体の隔壁の厚さや形状をチェックし、流速分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められる場合にはピンＰ１１の配置を変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を継続的に製造できる。

本実施形態によれば、突出部Ｐ１１ｃによって本体部５ａにピンＰ１１を固定できるため、開口５ｂにピンＰ１１を装着した後、流量調整板５Ｅの運搬途中やハウジング１への装着時にピンＰ１１が脱落するのを十分に防止できる。特にハウジング１への装着時にピンＰ１１がハウジング１内部に落下するとこれを取り出すのに時間を要するため、これを未然に防止できることは作業効率の向上に大きく貢献する。

本実施形態においてピンの態様はピンＰ１１に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、突出部Ｐ１１ｃによってピンＰ１１を本体部５ａに固定する場合を例示したが、ピンを本体部に固定する手段として以下のようなものを採用してもよい。

図２０の（ａ）に示すピンＰ１２は、頭部Ｐ１２ａ及び軸部Ｐ１２ｂを有し、軸部Ｐ１２ｂは先端側の側面に突起Ｐ１２ｃを有する。図２０の（ｂ）に示すように、流量調整板の本体部１５ａはピンＰ１２を開口１５ｂに装着する際に突起Ｐ１２ｃが通過する切り欠き部１５ｃを有する。軸部Ｐ１２ｂの突起Ｐ１２ｃと本体部１５ａの切り欠き部１５ｃの位置を合わせた状態でピンＰ１２を開口１５ｂに挿入した後、ピンＰ１２を所定の角度（例えば、９０°）回転させると、突起Ｐ１２ｃが本体部１５ａの下流側の面に当接して本体部１５ａにピンＰ１２を固定できるようになっている。図２１の（ａ）は本体部１５ａの表面Ｆ１，Ｆ２に対して垂直な方向の断面を示す図であり、図２１の（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線におけるそれぞれの断面図である。

図２２の（ａ）に示すピンＰ１３は、頭部Ｐ１３ａと、流量調整板の本体部２５ａの厚さよりも長い軸部Ｐ１３ｂとを有し、軸部Ｐ１３ｂの側面にはネジ山Ｐ１３ｃが形成されている。他方、本体部２５ａの開口２５ｂの内面にはネジ溝２５ｃが形成されている。ピンＰ１３を回転させながら開口２５ｂに装着することによってネジ山Ｐ１３ｃとネジ溝２５ｃが噛み合い、本体部２５ａにピンＰ１３を固定できるようになっている。図２２の（ｂ）に示すピンＰ１４は、頭部Ｐ１４ａと、流量調整板の本体部２５ａの厚さと同じ長さの軸部Ｐ１４ｂとを有し、軸部Ｐ１４ｂの側面にネジ山Ｐ１４ｃが形成されている。

なお、ピンを本体部に固定手段としては上記に限定されるものではなく、例えば、ロックピンを使用したり、焼きばめ又は冷しばめによる固定が挙げられる。

＜グリーン成形体の製造方法＞
次に、押出成形装置１０Ａを用いてグリーン成形体７０を製造する方法について説明する。まず、原料組成物を入口１ａから流路１ｂ内に導入する。スクリュー２Ａ，２Ｂ及びローラ３ａを作動させることによって原料組成物を混練すると共に下流側に移送する。混練物を流量調整板５Ａの開口５ｂを通過させて流速分布を均一化させた後、抵抗管９を通じてダイ８に導入する。ダイ８の下流側における原料組成物の線速度は１０〜１５０ｃｍ／分程度であることが好ましい。

流速分布の均一化が図られた原料組成物をダイ８から押し出し、支持台１５上に成形体７０Ａを回収する。成形体７０Ａを所定の長さに切断することによってグリーン成形体７０を得る。

原料組成物の流量分布の不均一性が原因と考えられる不具合が認められたときに以下の工程を実施することが好ましい。例えば、押出成形装置１０Ａに原料組成物を供給するのを一旦停止し又は停止することなく、流量調整板５Ａの開口５ｂに新たにピンＰ１を装着する工程である。あるいは、装着するピンＰ１の本数は変更することなく、流量調整板５ＡにおけるピンＰ１の配置を変更する工程である。これらの工程を実施することで、ダイ８の設定の変更や交換を実施しなくても寸法精度が十分に高いグリーン成形体７０を長期にわたって継続的に製造できる。なお、押出成形装置１０Ａの代わりに押出成形装置１０Ｂ−１０Ｅを用いても、上記と同様にしてグリーン成形体７０を製造できる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に係る構成を適宜組み合わせたものであってもよく、また上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、流量調整板の本体部の中央部であってその中心位置を対称点として複数のピンを規則正しく配置する場合を例示したが、複数のピンの配置は点対称や線対称でなくてもよい。例えば、流量調整板の中心位置を円の中心とした場合、所定の中心角の範囲に偏在するように複数のピンを配置してもよい。

また、押出成形装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいては、ハウジング１に対して流量調整板５Ａ，５Ｂ，５Ｃをスライドさせる機構を例示したが、ハウジング１に対して流量調整板を脱着自在とする機構はこれに限定されない。例えば、ハウジング１の流量調整板を設置する箇所を開閉自在とし、ボルト及びナットなどの固定手段によって流量調整板５をハウジング１内に固定できるようにしてもよい。この場合、軸部が流量調整板の本体部の厚さよりも長いピンであっても、必ずしも先端が変形するものでなくてもよい。すなわち、この場合、ピンの軸部は、弾性体からなる部分やジョイントを有するものでなくてもよく、全体が剛体からなるものであってもよい。

また、上記実施形態においては、円柱体のグリーン成形体７０を例示したが、成形体の形状や構造はこれに限定されない。グリーン成形体７０の外形形状は、例えば、四角柱等の角柱や楕円柱でもよい。また、貫通孔７０ａの配置も、正方形配置でなくてもよく、例えば、略三角配置、略六角配置等でも構わない。更に、貫通孔７０ａの形状も、正方形でなくてもよく、例えば、略三角形、略六角形、略八角形、略円形であってもよい。

本発明によれば、寸法精度が十分に高い成形体を製造できる。

１…ハウジング、１ｂ…流路、２Ｂ…スクリュー、５Ａ−５Ｅ…流量調整板、５ａ…本体部、５ｂ…開口、８…ダイ、１０Ａ−１０Ｅ…押出成形装置、７０…グリーン成形体，７０Ａ…成形体、Ｐ１−Ｐ１４…ピン、Ｐ１ａ−Ｐ１４ａ…頭部、Ｐ１ｂ−Ｐ７ｂ…軸部、Ｐ２ｃ…弾性体、Ｐ３ｃ…ジョイント、Ｐ８ｂ−Ｐ１４ｂ…被収容部（軸部）、Ｐ８ｃ，Ｐ９ｃ，Ｐ１０ｃ…突出部（軸部）、Ｐ１１ｃ…突出部（軸部），Ｐ１２ｃ…突起、Ｐ１３ｃ，Ｐ１４ｃ…ネジ山。

Claims (20)

1. ペースト状の原料組成物を移送する流路と、
   前記流路の上流側に設けられ、前記原料組成物を混練すると共に下流側へと移送するスクリューと、
   前記流路の下流側に設けられ、前記原料組成物からなる成形体が押し出されるダイと、
   前記流路と前記ダイを連通する抵抗管と、
   前記スクリューと前記ダイの間に設けられた流量調整板と、
   を備え、
   前記流量調整板は、厚さ方向に貫通する複数の開口を有する板状の本体部と、前記本体部の前記開口に対して着脱自在であり前記開口に装着された状態では当該開口を閉塞する少なくとも一つのピンとを有する、押出成形装置。
2. 前記流路を有するハウジングを更に備え、前記流量調整板は前記ハウジングに対して脱着自在である、請求項１に記載の装置。
3. 前記ピンは、前記本体部の前記開口のサイズよりも大きい頭部と、前記頭部に基端が固定されており前記開口に挿入される軸部とを有し、前記頭部は上流側から下流側に向けて断面積が拡大している、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記頭部は流線形である、請求項３に記載の装置。
5. 前記本体部及び前記ピンの少なくとも一方は、前記本体部に対して前記ピンを固定する固定手段を有する、請求項１〜４いずれか一項に記載の装置。
6. 前記ピンの軸部は先端側の側面に突起を有するとともに、前記本体部は前記ピンを前記開口に装着する際に前記突起が通過する切り欠き部を有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記軸部の側面及び前記開口の内面にネジ山及びネジ溝がそれぞれ形成されている、請求項５に記載の装置。
8. 前記ピンは、前記本体部の前記開口のサイズよりも大きい頭部と、前記頭部に基端が固定されており前記開口に挿入される軸部とを有し、
   前記軸部の長さは前記本体部の厚さ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ピンは、前記本体部の前記開口のサイズよりも大きい頭部と、前記頭部に基端が固定されており前記開口に挿入される軸部とを有し、
   前記軸部は前記本体部の厚さよりも長い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記軸部は、先端側に力が加わると変形する、請求項９に記載の装置。
11. 前記軸部は、先端側が弾性体からなる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記軸部は、先端側を折り曲げるためのジョイントを有する、請求項１０に記載の装置。
13. 前記ピンが前記開口に装着された状態において前記開口に収容される被収容部及び前記本体部の下流側に突出する突出部からなり、前記突出部が上流側から下流側に向けて断面積が縮小している、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記突出部は流線形である、請求項１３に記載の装置。
15. 前記突出部の前記被収容部側のサイズは、前記開口の下流側開口サイズよりも大きい、請求項１３又は１４に記載の装置。
16. 前記突出部は、前記被収容部に対して脱着自在である、請求項１５に記載の装置。
17. 前記突出部の表面に凹凸が設けられている、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の押出成形装置を用いた成形体の製造方法。
19. 前記流量調整板の前記開口に前記ピンを装着する工程を備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記流量調整板における前記ピンの配置を変更する工程を備える、請求項１８に記載の方法。

Images