JP3559933B2

JP3559933B2 - ハニカム構造、その製造方法および装置

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Publication number: JP3559933B2
Application number: JP02549194A
Authority: JP
Inventors: ダニエルウォルターアドラーメリル; デラノバグリーロドニー; アーヴィングフロストロドニー; ガスティンラニングジョン; ゴードンシェイファージュニアハロルド
Original assignee: コーニング・インコーポレーテッド
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: KR940019428A; DE69404502D1; EP0612599B1; JPH06285829A; US5314650A; EP0612599A1; DE69404502T2; KR100318880B1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はセラミックのハニカム構造の押出しに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックのハニカム構造体は内燃機関の排気ガスを浄化する触媒の支持体としてまた微粒子を除去するフィルターとして有効である。このハニカム構造体はキン青石、アルミナ、シリコンカーバイドで一般に形成され、またその形状の面から押出しによって形成されるのが普通である。
【０００３】
ハニカム構造体がカタリチックコンバーターとして効率良く機能するためには、そのセルが排気ガスと反応する触媒材料のための相当に大きな表面積をもたらす必要がある。またセル壁の断面が薄くて大きな開口面積を有し、排気系内の背圧を低下させる必要がある。しかもその壁の薄いハニカム構造体は機械的熱的に一体性があって通常自動者で生ずる衝撃や熱的要求に耐えるものでなければならない。
【０００４】
従来はそのような壁の薄いハニカム構造体を形成するための押出しダイは中実のダイブランクの射出面に射出通路を鋸で切り、かなり長い供給孔を流入面からその射出通路と連通するように穿孔することによって形成していた。例えば米国特許Ｎｏ．３，７９０，６５４参照。また該米国特許に開示されているように、供給孔はスロット（射出通路）一本一本と連通するように設けてもよいし、一本おきに連通するように設けてもよいが、いずれにしても供給孔は一体的なダイ内を相当長い距離延びることになる。
【０００５】
押し出される材料がスロット内で合体してハニカム構造体として押し出されるためには、押し出される材料が射出面から押し出される前にスロット内で横方向に展開して一体的な格子状に組合わさるための時間が与えられるように供給孔が充分長い必要がある。あるいは供給孔の数を増やして、各供給孔から横方向に展開すべき材料の量を減らしてやる必要がある。
【０００６】
従来はハニカム構造体を形成するための押出しダイとして平らなダイが使用されていた。例えば、米国特許Ｎｏ．３，８３６，３０２、Ｎｏ．４，１１８，４５６、Ｎｏ．４，６８７，４３３、Ｎｏ．４，８７７，７６６を参照されたい。これらの特許に開示されている装置は比較的断面積の小さいワンピースの構造を押し出すのには適していた。しかしながら、ハニカム構造体の断面積は使用されるダイのサイズで制限されてしまう。これは断面積の大きいハニカム構造体を製造する必要があるときには問題となる。平らな押出しダイで大きなワンピースのハニカム構造体を形成するのは単にコスト高になると言うだけではなかった。したがって従来は平らなダイで押し出した小さなハニカム構造体を組み合せてフリットでシールして大きなハニカム構造体としていた。これは時間と労力を必要とする作業であり、満足の行くものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、大きなセラミックのハニカム構造体を効率よくかつコスト効率良く製造する方法がなお求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、長さと幅と、相対向する平らな２面間に厚みを有するシート状のハニカム構造体が提供される。このシートは前記２面間に延びる複数の隔壁を有し、その隔壁によってこのシートの厚み方向に延びる両端の開口したセルが形成されている。隔壁はシートの長さ方向幅方向の両方に多数並べられ、シートに縦横にセルが形成されている。
【０００９】
細長いハニカムシートは射出通路を備えた連続した外面（望ましくは円筒面）を有する長手方向に延びる部材とされた押出しダイを使用して形成される。ダイの周方向に延びる一組の射出通路がダイの軸方向（長手方向）に間隔をおいて設けられ、ダイの軸方向に延びるもう一組の射出通路がダイの周方向に間隔をおいて設けられる。この周方向射出通路と軸方向射出通路はダイの外面全体で互いに交差する。内側の中心通路がダイの軸方向に延び、複数の供給孔がその中心通路から半径方向外報に延び、材料を射出通路を通って外面からハニカム押出し体として押し出されるように導く。このようなダイを製造する方法については後述する。
【００１０】
シート状のハニカム構造体を形成する装置には成形可能な材料をダイに供給し、射出通路を通して外面から押し出すための搬送装置が必要である。さらに前記外面の近くに配されその外面から押し出される材料を切断することができるカッターが必要である。この切断を行うためには、ダイとカッターを相対的に回転させて、押し出されたハニカムシートをカッターで切断させる機構が必要である。
【００１１】
押出しの際には、成形可能な材料をダイの内部通路から供給孔を通して射出通路に送りこむ。射出通路が材料で満たされると、材料はハニカム押出し体としてダイの外面から押し出される。ダイとカッターが相対的に回転させられると、そのハニカム押出し体は細長いシート状にダイから切り離される。このダイで環状のハニカム構造体を形成することもできる。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の押出し装置の斜視図である。本装置は外面４を備えたロータリーダイ２を備えている。その外面４に近接してカッター６が配されている。ロータリーダイ２の一端はドライブハウジング８に接続され、他端には端壁１０が設けられている。後に詳述するように、外面４にはロータリーダイ２の軸方向に間隔をおいて配された周方向に延びる複数の射出通路１８が設けられている。さらに外面４にはロータリーダイ２の軸方向に延びる複数の射出通路５０が外面４の周方向に間隔をおいて設けられている。
【００１３】
図２は図１の押出し装置の一部の側断面図である。図２に示すようにハウジンズ８内にはピストン１２を軸方向に駆動するロッド１４が配されている。押出しの際にはピストン１２とロッド１４は矢印Ａの方向に動いて材料を通路２１からチャンバ２０、供給孔１６を通って射出通路１８に押し込む。射出通路１８を流れる材料は射出通路５０をも満たし、ハニカム構造体が外面４から押し出される。図３は図２の３−３線断面図である。
【００１４】
図４は本発明の一実施例の押出し装置の一部断面側面図である。図４において図１〜３と同様な要素には同じ番号を付し、説明は省略する。通路２１をバレル２２が取り巻いており、そのバレル２２内でピストン１２とロッド１４が往復する。ロータリーダイ２とバレル２２は一緒に固定されたハウジング３０に対して回転するようになっている。この回転を助けるためにバレル２２とハウジング３０の間に軸受２４が配されている。ハウジング３０にはさらに供給室２８に通ずる開口２６が設けられている。ハウジング３０のダイ２と反対側の端部から油圧ラム９が延びている。押出しの際にはピスト１２がラム９の近くに後退した状態で、押出し材料が通路２１に開口２６、供給室２８を通って充填される。ここでラム９がピストン１２とロッド１４を押し込むと、通路２１内の材料がダイ２を通って外面４から押し出される。図４の右側に示すような材料供給装置をダイ２の左側にも設けて両側から材料を供給するようにしてもよい。このようにすれば一方のピストンが後退している間に他方のピストンがダイ２に材料を供給するようにすることができるため、ダイ２にほぼ連続的に材料を供給することができる。またこの構成はダイ２が極めて長いときにも有用である。またピストン１２を使用した押し出し装置の替わりにスクリュータイプ等の連続押し出し装置を使用してもよい。
【００１５】
図５は本発明の他の実施例の押出し装置の一部断面側面図である。図５において図４と同様な要素には同じ番号を付し、説明は省略する。図４に示す実施例と図５に示す実施例の実質的な差は後者においては、装置全体が、模式的に示す軸受３３に回転自在に支持されていて、その長さ方向の軸を中心として回転することである。ラム９に油圧を供給するための油圧ライン３４がロタリーシール３２を介してラム９に接続されている。この実施例の作用は図４の実施例とほぼ同じである。
【００１６】
図６は本発明の一実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。図６において図１と同様な要素には同じ番号を付し、説明は省略する。チャンバー２０内の材料はピストン１２（図１）で圧縮されると、供給孔１６を通って射出通路１８、５０に押し込まれ、さらに外面４から押し出され、外面４上にハニカム構造押出し体Ｅを形成する。本実施例においてはダイ２は公知の気孔によって矢印Ｃ方向に回転せしめられる。押出し体Ｅの形成はカッター６から時計方向に進んだ位置から始まる。ダイ２が回転するにつれて押出し体Ｅの厚みが増して来ると、ダイ２の外面４に近接してあるいは摺設するように固定されているカッター６によって押出し体Ｅが外面４からはがされ、矢印Ｂの方向に引っ張られる。ダイ２からはがされる押出し体Ｅの厚みは、ダイ２を通される材料の容積流量やダイ２の回転速度を変えることによって変えられる。ダイ２を回転させる替わりにダイ２を固定してカッター６を回転させてもよいし、両者を回転させてもよい。
【００１７】
ダイ２からはがされたままの押出し体Ｅは材料がセラミックの場合未焼成の状態であり、誘電ドライヤー等で乾燥した後、焼成される。セラミック以外にも、プラスチック、ゴム、ガラス先駆物質、ガラスーセラミック先駆物質等を押し出すこともできる。
【００１８】
図７は本発明で押し出されるハニカムシートＥの斜視図である。図７に示すようにハニカムシートＥは互いに交差する隔壁Ｗ１、Ｗ２で仕切られた多数のセルＰを備えている。またこのシートＥは、ダイ２の外面４に長さ方向に間隔をおいて配された、環状のテーパーした部分を有するダイ２の縁部（米国特許Ｎｏ．３，８３６，３０２参照）によって形成された滑らかな側面ｅを有している。
【００１９】
図８は一対のハニカムシートを押し出すようにした本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。図８の装置は第２のカッター６’が追加され、第１のカッター６と第２のカッター６’の間で外面４から押し出された材料が第２の押出し体Ｅ’として第２のカッター６’ではがされる以外は図６の装置とほぼ同じである。この方法は押出し体の厚みを減らしたいときには有効である。ダイを通される材料の容積流量やダイやカッターの回転速度を変えたりしてもそう良好には押出し体の厚みを減らすことができない。図８に示す状態では、第１の押出し体Ｅは無駄になるが、両カッター６、６’の位置を押出し体Ｅ、Ｅ’の両方が使えるような位置にすることは可能である。
【００２０】
図９は４枚のハニカムシートを押し出すようにした本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。図９の装置は第２、第３、第４のカッター６’、６’’、６’’’が追加され、第２、第３、第４の押出し体Ｅ’、Ｅ’’、Ｅ’’’がそれぞれカッター６’、６’’、６’’’ではがされる以外は図６の装置とほぼ同じである。この構成によれば一度に複数のハニカムシートをダイ２から取り出すことができる。この場合には材料の容量流量を大きくしたり、またダイとカッターの相対回転速度を下げて押し出すのが望ましい。
【００２１】
図１０は外側マスクを設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。図１０の装置は外側マスク３６を設けた以外は図６の装置とほぼ同じである。外側マスク３６はダイ２の長さ方向にダイ２の長さいっぱいに延びる押出しゾーン３８以外の部分においてはダイ２の外面４を覆っており、材料はこの押出しゾーン３８の部分においてのみ押し出される。押出しゾーン３８以外の部分に位置する外面部分に通じる供給孔１６と射出通路は外側マスク３６で塞がれる。この構成は、材料の容積流量を所望の厚みのシートが得られるレベルまで落とせない場合や、ダイ２とカッター６の相対回転速度が充分に上げられないときに特に有用である。
【００２２】
図１１は内側マスクを設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。図１１の装置は内側マスク４０を設けた以外は図６の装置とほぼ同じである。内側マスク４０はチャンバー４０内をサブチャンバー４２のみを残して塞いでおり、ダイ２の内面４４のその内側マスク４０と接触していない部分のみが押し出しを許すようになっている。ダイ２の内面４４の内側マスク４０でカバーされていない部分はサブチャンバー４２から材料を受け取ってその材料を押出しゾーン３８’において外面４から押し出す。内側マスク４０は押出しゾーン３８’以外の部分における押出しを禁止する。この押出しゾーン３８’もダイ２の長さ方向にダイ２の長さいっぱいに延びている。図１０の装置と同様に、この装置は材料の容積流量を充分に落とせない場合でも所望の厚みのシートが得られ、またダイ２とカッター６の相対回転速度が充分に上げられないときに特に有用である。
【００２３】
図１２は本発明の押出しダイとともに使用するのに適したカッターの他の例を示す断面図である。図１２に示すように、供給孔１６、射出通路１８、５０を通って外面４０から押し出された押出し体Ｅはフレーム１０７にわたされたワイヤー１０６によって切断される。図６のカッター６と同様に、このワイヤー１０６もカッターとダイ２の外面４の相対的回転によって押出し体Ｅを切断する。
【００２４】
図１３は本発明の押出しダイとともに使用するのに適したカッターのさらに他の例を示す断面図である。本例のカッターは中空円筒状のカッターハウジング２０７を備えている。このハウジング２０７の一端には鋭い刃２０６が設けられており、ハウジング２０７が矢印Ｈの方向に進むとその刃２０６がダイ２の外面４上の押出し体を外面４から切りとるようになっている。すなわち、ダイ２はハウジング２０７内にピッタリ入るようになっており、ダイ２がハウジング２０７内に入って行くにしたがって刃２０６がダイ２の外面４上の押出し体を外面４から切りとるようになっている。この際、ハウジング２０７が矢印Ｇの方向に回転することによって切断が助けられる。押出し体がプラスチックである場合には加熱によって切断を助ける。上述の各実施例とは異なり、本例ではハニカム押出し体Ｅはリング状になる。この形状は押出し体の厚みが所望の厚みになるまで押し出すことによって得られる。
【００２５】
図１４は内側そらせ板を設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図である。上述のようにダイ２は外面４に通じる供給孔１６と射出通路１８、５０を備えている。本実施例ではコア４６から半径方向外方に延びる複数のそらせ板４８がダイ２内に設けられている。ダイ２内の材料の流れは通常プラグ形であるため、これらのそらせ板４８によって軟らかい押出し材料の半径方向以外のあらゆる方向の断面が小さくなり、これによってダイ２の周方向への押出し速度のばらつきを招く材料の固さのばらつきが小さくなる。このようなそらせ板４８の替わりに回転自在のスパイダー（図１４と似た構成であるがそらせ板４８の先端が内面４４に接していない）を通路２０内に配しても同様な効果を得ることができる。
【００２６】
図１５は図１の楕円１５−１５内の部分の拡大図である。図１５に示すように外面４には周方向に延びる射出通路１８とその周方向射出通路１８と交差する軸方向射出通路５０が設けられている。これらの射出通路によって複数の隆起部５１が形成されており、この隆起部５１によって押出し体内にセルが形成される。また図１５に示すように供給孔１６が周方向射出通路１８と軸方向射出通路５０の交点の一部（全部とではない）と整列している。射出通路の供給孔１６と整列していない部分には狭い射出通路内の横方向の流れによって材料が充填される。図１５に示す供給孔１６の配列は多くの使用可能な配列の内の単なる一例である。例えばもっと多くの交点に対して供給孔１６を設けてもよいし、全ての交点に対して供給孔１６を設けてもよい。また供給孔１６が交点以外の部分で射出通路に連通するようにしてもよい。
【００２７】
図１６はダイの外面の構成の変形例を示す拡大図である。この例では軸方向射出通路５０はほぼ直線であるが、周方向射出通路１８’がジグザグになっている。
【００２８】
図１７は図１６のダイを使用して押し出す状態を示す斜視図である。図示のように供給孔１６および射出通路１８’、５０を通った材料は外面４から押し出され押出し体Ｅを形成する。押出し体Ｅは隔壁ｅ１、ｅ２、ｅ３を備えている。これらの隔壁ｅ１、ｅ２、ｅ３は外面４から遠去かるにつれて互いの間の距離が大きくなるような面内にそれぞれ位置している。これは外面４が円形の断面を有し、周方向射出通路が半径方向に延びていることに由来するものであり、本発明のほぼ全ての実施態様について言えることである。射出通路が直線的に延びている場合には、そのような押出し体は、伸張性のある材料で形成されるとき以外は、ダイからある程度の距離押し出されると、裂けやすくなる。したがって射出通路が直線的に延びている場合には、断裂のおそれなく、形成できるのは薄いハニカムシートに限られてしまう。図１７は隔壁ｅ２は外面４に近いところではジグザグになっているが外面４から離れるにしたがってほぼ平らになっていくことを示している。この用に射出通路１８’をジジグザグにすることによって、押出し体が伸張されて断裂するおそれなく押出しをすることができる。径の大きなダイを使用することによっても断裂するおそれなく押出しをすることができるが、これはコスト的に問題となる。
【００２９】
図１８はダイの外面の構成の他の変形例を示す拡大図である。この変形例においては射出通路１８”がサインカーブ状をしている。この例でも図１６の変形例とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００３０】
図１９は本発明の第１の実施例のダイを形成するワッシャー部材の斜視図、図２０はその平面図である。本実施例のダイ２は複数のワッシャー部材５８を重ね合わせて形成される。ワッシャー部材５８は一体的に形成された内側環状部６６と外側環状部６２とからなっている。内側環状部６６は供給孔１６を形成する複数の半径方向に延びる通路を備えている。外側環状部６２も射出通路５０を形成する複数の半径方向に延びる通路を備えている。射出通路５０は供給孔１６と整列している。図１９に示すようにワッシャー部材５８は内側環状部６６に複数の隆起部６４を備えており、外側環状部６２との間に段を形成している。複数のワッシャー部材５８が図２１、２２に示すように重ねられてダイ２を形成する。図２１、２２に示すように重ねられれた状態で、各ワッシャー部材５８の外側環状部６２一方の面６０と隣接するワッシャー部材５８の他方の面６８の間に射出通路１８が形成される。複数のワッシャー部材５８を図２１、２２に示すように重ねてろう付けするか、軸方向に圧力をかけることによってダイ２とすることげできる。また図２１に示すように複数のワッシャー部材５８によって形成されたチャンバー２０内を軸方向に延びる整列ロッド４７等の内部支持構造によってワッシャー部材５８を互いに位置決めしてもよい。これは図２３に示すロッド１４７にやや似ている。
【００３１】
材料は矢印Ａ（図２２）で示すように供給孔１６を通って流れ、そこから射出通路１８、５０内に流れ込む。
【００３２】
図２３は複数のワッシャー部材で形成される本発明の第２の実施例のダイの斜視図である。本実施例では複数のワッシャー部材１５８が軸方向に延びる複数のロッド１４７に装着される。各ワッシャー部材１５８は射出通路１５０によって分けられた複数の外面部分１０４を備えている。隣接するワッシャー部材１５８の間に射出通路１１８が形成される。この構成については図２４により詳細に示されている。各ワッシャー部材１５８は中央に開口１４４を有し、複数のワッシャー部材１５８の中央開口１４４によってチャンバー１２０が形成される。またこの中央開口１４４は隣接するワッシャー部材１５８間の間隔とともに広い供給孔１１６を形成する。各供給孔１１６は隣接するワッシャー部材１５８の外方に傾斜したリム１４９間に形成される外側にいくにしたがって狭くなるようにテーパーした射出通路１１８に通じている。このテーパーによってバッチ材料が射出通路１１８ないを外側に向かって流れるにしたがって抵抗が大きくなり、材料が横方向に射出通路１５０に流れこむのが促進される。これは射出通路１１８、１５０を流れる材料が互いに繋がって連続した壁を形成するのに有利である。押し出される材料は矢印Ａ（図２３）で示すようにチャンバー１２０、供給孔１１６から射出通路１１８、１５０内に流れ込む。図２５は１個のワッシャー部材１５８の図２４の２５−２５線から見た端面図である。
【００３３】
図２６は複数のワッシャー部材で形成される本発明の第３の実施例のダイの一部の側面図であり、図２７は図２６の２７−２７線断面図である。本実施例においては、周方向に間隔をおいて設けられた複数の半径方向に延びる供給孔２１６を有するパイプ２４７上に複数のワッシャー部材２５８が取り付けられる。各ワッシャー部材２５８は射出通路２５０で分けられた複数の外面部分２０４を備えている。隣接するワッシャー部材２５８の間には射出通路２１８が形成される。本実施例においては材料はパイプ２４７内部のチャンバー２２０から供給孔２１６を通って外方に流れ射出通路２１８に流れ込む。この材料が半径方向外方に流れるにしたがって射出通路２５０内に入り、時間が経つにつれて押出し体がハニカムの形状をとる。
【００３４】
周方向に配された複数のスペーサ部材２５１がワッシャー部材２５８を位置決めする。各スペーサ部材２５１は複数の歯２５３を有し、その歯２５３の間にワッシャー部材２５８の三角形のリムと相補する形状のギャップが形成されており、そのギャップとリムの係合によってワッシャー部材２５８が所定の位置に保持される。チャンバー２２０がパイプ２４７の内面２４４によって形成され、供給孔２１６がそのチャンバー２２０から半径方向外方に延びている。各供給孔２１６ハパイプ２４７の外面の形成された凹部２４５に連通しており、その凹部２４５によって押出し材料が複数の射出通路２１８、２５０に展開される。これらの射出通路２１８、２５０は上述の他の実施例と同様にほぼ外面２０４内に設けられている。凹部２４５は図２６に示す丸い断面形状の替わりに直線的な断面形状を備えていてもよい。さらにワッシャー部材２５８は図２３から２５に示す実施例におけるようにテーパーしていてもよい。
【００３５】
図２８は図２６のロータリーダイの変形例の側面図であり、図２９は図２８の２９−２９線断面図である。本例では、周方向に間隔をおいて設けられた複数の半径方向に延びる供給孔３１６を有するパイプ３４７上に複数のワッシャー部材３５８が取り付けられる。各ワッシャー部材３５８は射出通路３５０で分けられた複数の外面部分３０４を備えている。隣接するワッシャー部材３５８の間には射出通路３１８が形成される。本例においては材料はパイプ３４７内部のチャンバー３２０から供給孔３１６を通って外方に流れ射出通路３１８に流れ込む。この材料が半径方向外方に流れるにしたがって射出通路３５０内に入り、時間が経つにつれて押出し体がハニカムの形状をとる。
【００３６】
図１９から図２９に示すワッシャー部材からなる実施例は図１６から図１８に示すように周方向射出通路がジグザグ形状やサインカーブ状をしている時に特に有効である。このような周方向射出通路は各ワッシャー部材の縁部を所望の形状とすることによって得られる。
【００３７】
図３０は本発明の他の実施態様のロータリーダイのベースパイプを示す一部破断側面図、図３１はそのベースパイプ上に外側パイプを設けた状態を示す一部破断側面図であり、両図は本発明の一実施例のロータリーダイの製造手順を示している。まず、内面４４で形成されるチャンバー２０を有するベースパイプ７０を用意し、そのベースパイプ７０の外側から穿孔して供給孔１６を設ける。次に、公知の方法によって外側パイプ７２をベースパイプ７０上にかぶせて図３１のようにする。その後、その外側パイプ７２の外面４から外側パイプ７２を貫通して射出通路１８、５０（図示せず）を切る。この場合には外側パイプ７２をベースパイプ７０にろう付けなどによって一体化する必要がある。しかしながら、外側パイプ７２をベースパイプ７０に焼き嵌めや滑り嵌めによって固定する場合には射出通路１８は外側パイプ７２を貫通するように設けられるが、射出通路５０は外側パイプ７２の一体性を失わせないように外側パイプ７２を貫通しないように設けられる。次に、カッター６をハニカムシートを上述のようにダイから切り離すように外面４に近接して配する。
【００３８】
図３２は図３０、３１の実施例の変形例を示す一部破断側面図である。本例ではその内面が形成するチャンバー２０を有する内側パイプ７４を用意し、その内側パイプ７４の外側からチャンバー２０に達するように穿孔して供給通路７６を設ける。次に、公知の方法によってベースパイプ７０を内側パイプ７４上にかぶせた後、ベースパイプ７０の外側から供給孔１６を穿孔する。図３１に関連して上述したように、次に外側パイプ７２の外面４から外側パイプ７２を貫通して射出通路１８、５０（図示せず）を切る。供給通路７６、供給孔１６および射出通路１８、５０（図示せず）は材料がチャンバー２０から外面４に流れることができるように連通していなければならない。これらの通路および孔の配置が図３３に示されている。
【００３９】
図３４から３６は供給孔穿孔の種々の態様を示す断面図である。図３４に示す態様では供給孔１６はダイ２の外部から穿孔したほぼ円筒形の孔であり、その孔の外面４に隣接した部分は短いピン１９で埋められる。ピン１９の上面は外面４と面一にされる。つぎにそのピン１９を埋めた外面に射出通路１８、５０がその少なくとも一部が供給孔１６に達するような深さに切られる。図３５に示す態様は供給孔１６がテーパーしている以外は図３４に示す態様とほぼ同じである。図３６に示す態様では供給孔１６にねじが切られスタッド１９がねじ込まれるようになっている。スタッド１９をねじ込んだ後、図３４、３５の態様と同様にして射出通路がスタッド１９に切られる。
【００４０】
図３７は供給孔穿孔の他の態様を示す断面図である。本態様では精度を要求される供給孔１６を直接穿孔する替わりに供給孔１６より径の大きな孔をまず穿孔し、所望の大きさに精度よく穿孔された一端の閉鎖された孔を有するピンをその孔に閉鎖端が外側になるようにして埋める。次に、そのピンの孔（供給孔１６）に達するように、射出通路１８、５０を外面にピンの閉鎖端を通って切る。その結果、射出通路１８、５０は供給孔１６と連通する。図３７において、肩部５４に接続された円筒部５６を有する真っ直ぐなピン５２がダイ２に穿孔された孔に挿入される。肩部５４がそのピンをその位置に保持し、ピン５２内の孔が供給孔１６を形成している。図３８は図３７の３８−３８線方向に見た平面図である。
【００４１】
図３９は供給孔穿孔のさらに他の態様を示す断面図である。この態様ではテーパーしたピン１５２をダイ２に穿孔された同様な形状の孔に押し込む。そのテーパーしたピン１５２テーパーした壁部１５６を有し、供給孔１６を形成する孔を内部に備えている。図３７、３９に示すピンははんだ付けやろう付けでダイ２に固定される。
【００４２】
図４０は外部加圧気孔を備えた本発明の一実施例のロータリーダイの一部破断側面図である。本実施例の構成はスプリング８０によって外面４に向かって付勢された複数の加圧プレート７８を備えている以外は図３、６、８、９、１０、１１に示す各実施例とほぼ同じである。各加圧プレート７８は最初は外面４に極めて接近して位置せしめられており、押出し体が外面４から出て来るにつれて外方に移動される。このプレートは押出し体が外面から出て来る前に、射出通路１８、５０が材料でほぼ満たされるのを簡単な方法で保証するものである。
【００４３】
図４１は本発明のダイの周囲に配されてハニカムペレットを形成するカバー（通常金属で作られる）の一部の斜視図である。カバー８２はダイ２の上に外面４と接するように装着される。カバー８２は複数の開口８４を備えており、この開口８４を通って押し出される押出し体は円筒状のハニカムとなり、それを切断してず４２に示すようなペレットＰとする。図４１では説明の都合上ダイ２の外面の一部はカバー８２で覆われていないが実際にはカバー８２はダイ２全体を覆う。
【００４４】
上述した本発明の全ての態様において、押出し体は押出し中、切断中あるいはその後変形する可能性がある。したがって押出し体を強化して、変形や断裂に対する抵抗を増大しておくのが望ましい。押し出される材料に応じて公知の種々の方法をこの目的のために用いることができる。
【００４５】
実験例
１０インチラム押出機に取り着けるためのロータリーダイアセンブリを製造した。そのロータリーダイアセンブリはそのラム押出機に取り着けられたスパイダーに支持されたセントラルシャフトの周囲に回転するように設計されていた。そのラム押出機は固定され、ダイアセンブリはラム押出機から独立して回転された。またダイアセンブリはバッチ材料が高い押出し圧力で漏れないようにシールされた。そのダイアセンブリは床置きの変速モーターとスプロケット付きの減速装置で駆動された。そのスプロケットにはダイアセンブリの後端に取りつけられたスプロケットを駆動するチェーンがかけられた。スプロケットとチェーンには安全のためにカバーをかけた。
【００４６】
ダイは外径２８．５７５ｃｍ、内径２２．２２５ｃｍのスチールパイプから加工された。幅０．０３１ｃｍ、深さ０．７２６ｃｍの外側通路をそのパイプの外面に溝のこで切った。その外側通路は周方向に１．５°間隔で切り、軸方向には０．３６３ｃｍ間隔で切った。径０．２５４ｃｍ、深さ２６８０ｃｍの孔が１個おきのスロットの交点と交差するように設けられた。
【００４７】
米国特許Ｎｏ．３，３８５，９９７の実施例３Ｅに従って調製された粘土、タルク、アルミナを含む押出しバッチはラム押出機で本例のダイを通して通常の方法で押し出すことができる。一つの実験では、このようなバッチの乾燥成分をリツルフォードブレンダー（Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄｂｌｅｎｄｅｒ）で混合し、マラーミキサーに移して、水を加え可塑化した。そのバッチを０．３１８ｃｍの孔を備えたダイで２度押し出した。
【００４８】
次に、バッチをラム押出機で、ダイを６ｒｐｍで回転させながら１７００ｐｓｉで押した。約２０°間隔でダイの表面に配した２個のカッターで押出し体を２枚のシートにして切離し、２個のカッターの間で約１ｃｍ厚のシートを得た。残りの押出し体は廃棄もしくはリサイクルのために回収した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押出し装置の斜視図
【図２】図１の押出し装置の一部の側断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】本発明の一実施例の押出し装置の一部断面側面図
【図５】本発明の他の実施例の押出し装置の一部断面側面図
【図６】本発明の一実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図７】本発明で押し出されるハニカムシートＥの斜視図
【図８】一対のハニカムシートを押し出すようにした本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図９】４枚のハニカムシートを押し出すようにした本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図１０】外側マスクを設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図１１】内側マスクを設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図１２】本発明の押出しダイとともに使用するのに適したカッターの他の例を示す断面図
【図１３】本発明の押出しダイとともに使用するのに適したカッターの他の例を示す断面図
【図１４】内側そらせ板を設けた本発明の他の実施例の押出し装置の軸に直角な面で切った断面図
【図１５】図１の楕円１５−１５内の部分の拡大図
【図１６】ダイの外面の構成の変形例を示す拡大図
【図１７】図１６のダイを使用して押し出す状態を示す斜視図
【図１８】ダイの外面の構成の他の変形例を示す拡大図
【図１９】本発明のロータリーダイワッシャー部材の第１の実施例の斜視図
【図２０】図１９のロータリーダイワッシャー部材の平面図
【図２１】複数の図１９に示すワッシャー部材をダイを形成するように組み合せた状態を示す側面図
【図２２】図２１の２２−２２線断面図
【図２３】複数のワッシャー部材で形成される本発明の第２の実施例のダイの斜視図
【図２４】図２３の２４−２４線断面図
【図２５】１個のワッシャー部材の図２４の２５−２５線から見た端面図
【図２６】複数のワッシャー部材で形成される本発明の第３の実施例のダイの一部の側面図
【図２７】図２６の２７−２７線断面図
【図２８】図２６のロータリーダイの変形例の側面図
【図２９】図２８の２９−２９線断面図
【図３０】本発明の他の実施態様のロータリーダイの内側パイプを示す一部破断側面図
【図３１】図３０のベースパイプ上に外側パイプを設けた状態を示す一部破断側面図
【図３２】図３０、３１の実施例の変形例を示す一部破断側面図
【図３３】図３２の３３−３３線断面図
【図３４】供給孔穿孔の一態様を示す断面図
【図３５】供給孔穿孔の他の態様を示す断面図
【図３６】供給孔穿孔のさらに他の態様を示す断面図
【図３７】供給孔穿孔の他の態様を示す断面図
【図３８】図３７の３８−３８線方向に見た平面図
【図３９】供給孔穿孔のさらに他の態様を示す断面図
【図４０】外部加圧気孔を備えた本発明の一実施例のロータリーダイの一部破断側面図
【図４１】本発明のダイの周囲に配されてハニカムペレットを形成するカバーの一部の斜視図
【図４２】図４１の構成で製造されるハニカムペレットの斜視図
【符号の説明】
２ロータリーダイ
４外面
６カッター
１２ピストン
１４ロッド
１６供給孔１６
１８、５０射出通路
２０チャンバー

Claims

シート状のハニカム構造体を形成する方法であって、
少なくとも２次元に連続した外面と、その外面からハニカム状の押出し体を押し出すことができるように形成された互いに交差する複数の押出し通路とを備えたダイとそのダイの前記外面近傍に配されその外面から押し出された押出し体を切断する切断手段とからなる押出し装置を設け、
成形可能な材料を前記ダイの押出し通路を通して前記外面から外方に押し出してハニカム状押出し体を形成し、
前記切断手段を前記ダイに対して相対的に回転させてその切断手段によりそのハニカム状押出し体を細長いシート状に前記外面から切り離すことを特徴とする方法。
前記連続した外面が長手方向に延びる円筒面であり、前記切断手段がその円筒面の伸びる方向にほぼ平行に延び、前記押出し通路が前記外面の長手方向に間隔をおいて設けられその周方向に延びる複数の周方向射出通路と前記外面の周方向に間隔をおいて設けられその長手方向に延びる軸方向射出通路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記成形可能な材料が焼結されてセラミックを形成し得る材料であることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記切断手段の前記ダイに対する相対的な回転が、どちらか一方を固定し、他方を回転させることによって得られることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
シート状のハニカム構造体を形成する装置であって、
少なくとも２次元に連続した外面と、互いに交差する複数の押出し通路とを備えたダイ、
成形可能な材料を前記ダイに供給し、前記射出通路を通して外面から半径方向外方に押し出しハニカム押出し体を形成する搬送手段、
前記ダイの前記外面近傍に配されその外面から押し出された押出し体をその外面の位置で切断することのできる切断手段、および
前記切断手段を前記ダイに対して相対的に回転させる駆動手段からなり、
前記切断手段を前記外面近傍に位置させてその切断手段を前記ダイに対して相対的に回転させることにより前記ハニカム状押出し体を細長いシート状に前記外面から切り離すようになっていることを特徴とする装置。
前記連続した外面が長手方向に延びる円筒面であり、前記切断手段がその円筒面の伸びる方向にほぼ平行に延び、前記押出し通路が前記外面の長手方向に間隔をおいて設けられその周方向に延びる複数の周方向射出通路と前記外面の周方向に間隔をおいて設けられその長手方向に延びる軸方向射出通路とを備えていることを特徴とする請求項５記載の装置。
複数の開口を備え前記ダイの外面に被せられるカバーを備え、前記搬送手段が前記ダイの外面から外方に移動する前記成形可能な材料をそのカバーの前記開口を通すようになっており、前記駆動手段が前記切断手段にその開口を通って出てくる押出し体を切断させるようになっており、それによってペレット状のハニカム構造体を得ることを特徴とする請求項５または６記載の装置。
リング状のハニカム構造体を形成する方法であって、
長手方向に延びる円筒面状の外面と、その外面からハニカム状の押出し体を押し出すことができるように形成された互いに交差する複数の押出し通路とを備えたダイと、そのダイと同軸の円筒状をなし、前記ダイが中に入る大きさの中央開口を有するとともにその開口の一端を形成する縁部にその周全体にわたって延びる環状の刃を有する切断手段とからなる押出し装置を設け、
成形可能な材料を前記ダイの押出し通路を通して前記外面から外方に押し出してハニカム状押出し体を形成し、
前記切断手段を前記ダイに対して前記外面全体にわたって軸方向に相対的に移動させて前記環状の刃によりそのハニカム状押出し体をリング状に前記外面から切り離すことを特徴とする方法。