JP3814849B2 - ハニカム構造体成形用ダイス及びこれを用いたハニカム構造体の成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ハニカム構造体を成形するための成形用ダイスの構造，及びハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば図３０に示すごとく，自動車の排気ガス浄化用触媒担体等に用いられるハニカム構造体８は，ハニカム構造を形成するセル格子８１と，その外周を覆うスキン層８２とよりなる。かかるハニカム構造体８は，通常，押出し成形方法により作製される。
従来，上記押出成形に用いる成形用ダイスとしては，図２９に示すごとく，成形材料を押出す金型９１と，ハニカム構造体の外径を規制するガイドリング９２とよりなる成形用ダイス９０がある。
【０００３】
上記金型９１は，図２９に示すごとく，成形材料を導入する導入穴１５を有する導入穴部１４と，導入穴１５に連通するスリット１２を設けたスリット部１１とを一体的に有する。一方，ガイドリング９２は，スリット部１１の外周縁部の外周スリット部１３０から押出される材料を当接させる当接面２５を有すると共に，この当接面２５を金型９１の外周スリット部１３０の外周端面１３と対面させ，クリアランス部２２を介して配設されている。
【０００４】
この成形用ダイス９０においてハニカム構造体を押出成形する際には，図２９に示すごとく，導入穴１５より導入した成形材料をスリット１２から格子状に押出してセル格子８１を形成すると共に，スリット部１１の外周スリット部１３０から押出した成形材料をガイドリング９２の当接面２５に当接させる。当接した成形材料は，クリアランス部２２においてスキン層８２の厚みに規定されると共に内周側に押出され，更にガイドリング９２の内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換され，スキン層８１を形成する。
【０００５】
したがって，この従来の成形用ダイス９０を用いてハニカム構造体８を成形した場合には，ガイドリング９２の内側ガイド部２３の位置によってハニカム構造体８の外径を決定することができる。即ち，ガイドリング９２の内側ガイド部２３の位置を変更することによって，ハニカム構造体８の外径を自由に設定することができる。また，上記クリアランス部２２のクリアランス距離によって，スキン層の厚みを規定することもできる。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のハニカム構造体成形用ダイス９０においては，次の問題がある。
即ち，ハニカム構造体のスキン層８２の厚みを厚くした場合には，スキン層８２が上記クリアランス部２２から内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体８の軸方向に方向転換する際に，その内方のセル格子８１に曲がりが発生するという問題がある。
【０００７】
つまり，成形用ダイス９０においては，ハニカム構造体８の内周方向に押出されてくるスキン層８２を，スリット１２から押し出されるセル格子８１の押出し力により方向転換させる。そのため，スキン層８２の厚みが厚い場合には，スキン層８２からセル格子にかかる径方向の分力が大きくなり，セル格子８１が内方に曲がってしまう。
そして，セル格子に曲がりが発生した場合には，ハニカム構造体の圧縮破壊強度が低下してしまう。
【０００８】
したがって，従来の成形用ダイス９０は，スキン層８２の厚みがセル格子８１の厚みに比べて比較的薄い場合には，十分有効に利用できるが，セル格子８１の厚みに対してスキン層８２の厚みが比較的厚い構成のハニカム構造体の成形に適用させることは困難である。例えば，近頃のハニカム構造体の軽量化の要請に応えるためには，セル格子の厚みを積極的に薄くして軽量化を図る一方，スキン層の厚みをできる限り厚くして全体の強度を向上させることが必要であるが，この場合には，従来の成形用ダイス９０を適用させることは困難である。
【０００９】
これに対し，特開昭５７−１５７７０６号公報，特開平４−３０５０７７号公報には，それぞれセル格子の曲がりを防止することを目的とした成形用ダイスが記載されている。
そして，この成形用ダイスにおいては，上記内側ガイド部２３と対向する位置に対向壁面を設けている。そして，内側ガイド部２３と対向壁面との間においてスキン層の厚みを形成している。
【００１０】
しかし，両公報に示される成形用ダイスは，セル格子の曲がり等の形状向上に対しては有効であるが，上記内側ガイド部２３と対向壁面によってスキン層の厚みを規制すると共に両者によって成形しようとするハニカム構造体の外径も規制してしまう。そのため，外径寸法の設定替えが極めて困難であるという問題がある。
即ち，例えば材料ロット毎に製品の乾燥後の収縮率が変動する場合があるが，この場合に製品寸法精度を維持するためには，金型とガイドリングの両方をその収縮率に適したものに交換しなければならない。
【００１１】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，比較的厚いスキン層を有するハニカム構造体においてもセル格子の曲がりを発生させることなく成形することができ，かつ，製品の収縮率の変動に対して迅速に対応可能なハニカム構造体成形用ダイス，及びセル格子の曲がりがなく強度が高いハニカム構造体を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題の解決手段】
本発明は，成形材料を導入する導入穴を設けた導入穴部と，上記導入穴に連通しハニカム構造体を押出し成形するスリットを有するスリット部とからなる金型と，
該金型の外周縁部において上記スリット部の一部とクリアランス部を介して対向する当接面を有するとともに外側部が上記金型に固定され，内側部が開放されたガイドリングとからなる成形用ダイスであって，
上記金型の上記スリット部は，上記ガイドリングと対向する外周スリット部と該外周スリット部よりも内側に位置する本体スリット部とよりなり，上記本体スリット部の本体端面と上記外周スリット部の外周端面との間には上記成形材料の押し出し方向に突出した突出面を形成しており，
上記突出面と上記ガイドリングとの最短直線距離ｄは，上記スリット部の外周端面と上記ガイドリングの上記当接面とによって形成される上記クリアランス部のクリアランス距離ｃよりも大であることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイスにある。
【００１３】
本発明において最も注目すべきことは，上記金型と上記ガイドリングとの間には上記クリアランス部を設けてあり，また上記ガイドリングは上記内側ガイド部を有し，一方上記金型は上記外周端面よりも押出し方向へ突出した上記本体スリット部を有し，かつ上記最短直線距離ｄは上記クリアランス距離ｃよりも大きいことである。
【００１４】
上記最短直線距離ｄが上記クリアランス距離ｃよりも小さい場合には，スキン層がスムーズに形成されず，ササクレ不良が発生するという問題がある。
また，上記金型における上記導入穴は，上記スリットの間隔と同一間隔に設けることもできるし，スリット間隔の２倍以上の間隔に設けることもできる。導入穴の配設間隔により，押出し速度等の条件を変更することができる。また，導入穴の形状は，金型作製作業の容易性から丸穴形状が好ましいが，四角穴等でも問題ない。
【００１５】
また，上記金型における上記スリットは，上記外周スリット部，突出面，本体スリット部に連なって連続的に設けてある。また，スリットの形状としては，得ようとするハニカム構造体のセル形状に対応して，四角形状，六角形状等，種々の形状が選択される。
【００１６】
次に，本発明における作用につき説明する。
本発明のハニカム構造体成型用ダイスにおいては，上記金型とガイドリングとの間に上記クリアランス部を設けてある。そのため，金型から押出された成形材料は，クリアランス部において，そのクリアランス距離により規定される厚みを有するスキン層を形成し内周方向に押し出される。
【００１７】
また，ガイドリングは上記内側部が開放されている。そのため，内周方向に押し出されたスキン層は上記ガイドリングよりも内側から押し出されてくるセル格子の押し出し力によって，上記ガイドリングの内側部の表面に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換する。
【００１８】
それ故，ハニカム構造体の外径，即ちスキン層の外径寸法は上記ガイドリングの内側部の内径寸法により決定される。したがって，ハニカム構造体の乾燥による収縮率の変化に対しては，このガイドリングの内側部の内径寸法を変更するのみで容易に対応することができる。そのため，金型を含めて成型用ダイス全体を異なる寸法のものに交換する必要がない。
【００１９】
また，上記金型は，上記外周スリット部の内側に，上記突出面を介して押出し方向に突出した上記本体スリット部を有すると共に，これらにはセル格子を形成するための上記スリットが連続して設けられている。そのため，上記クリアランス部から内周側に押し出されてくるスキン層をハニカム構造体の軸方向に方向転換する際に，その近傍のセル格子が曲がって変形するということがない。
【００２０】
即ち，上記クリアランス部において形成されたスキン層は，ハニカム構造体の径方向から軸方向に方向転換する際に，金型から押し出されてくるセル格子に対して径方向に分力を与える。
そして，この分力が形成されたばかりのセル格子の剛性よりも大きい場合には，セル格子が曲がってしまう。しかし，本発明においては，上記本体スリット部が上記外周端面よりも押出し方向に突出している。
【００２１】
そのため，スキン層から分力を受けるセル格子は，上記本体スリット部のスリット内に存在する押し出し直前のセル格子に連なっており，従来よりも剛性が高い。それ故，スキン層から押圧力を受けるセル格子は，スキン層を方向転換させる際に曲がることがない。
【００２２】
また，上記最短直線距離ｄは，上記クリアランス距離ｃよりも大きい。そのため，クリアランス部のクリアランス距離ｃにより規定された厚みを有するスキン層は，方向転換時に無理な抵抗を受けない。
それ故，スキン層は，ササクレ不良等を発生させることもなく，ハニカム構造体の外周部にスムーズに移動する。
【００２３】
次に，上記ガイドリングは，上記金型に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してあることが好ましい。これにより，上記クリアランス部のクリアランス距離ｃを容易に変更することができ，ハニカム構造体のスキン層の厚みを容易に変更することができる。
【００２４】
また，上記ガイドリングの外周部分と上記金型との間には，クリアランス距離調整用のスペーサを配置することが好ましい。これにより，クリアランス部のクリアランス距離ｃをさらに容易に変更することができる。
【００２５】
また，上記突出面の高さａと，上記外周スリット部の高さｂとの関係は，ａ≦０．５ｂであることが好ましい。これにより，スキン層が波打って形成されるヨレ不良を確実に防止することができる。
一方，ａ＞０．５ｂの場合には，外周端面におけるスリットを成形材料が通過する抵抗が，本体スリット部のスリットを通過する抵抗に比べて低くなりすぎるため，外周端面から押し出される成形材料が必要以上に多くなる。そのため，スキン層の形成速度がセル格子形成速度よりも速くなり，その分スキン層が波打ってしまうおそれがある。
【００２６】
また，上記クリアランス距離ｃと上記突出面の高さａとの関係は，ｃ≦ａであることが好ましい。これにより，押出されてくるスキン層の分力を受けるセル格子の剛性を高めることができ，セル格子の曲がり発生を確実に防止することができる。
【００２７】
また，上記クリアランス距離ｃと上記最短直線距離ｄとの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃであることが好ましい。これにより，ササクレ不良の発生を防止することができるだけでなく，セル格子の曲がりをさらに確実に防止することができる。一方，ｄ≧３ｃの場合には，セル格子の剛性向上効果が少ないために，スキン層の厚みを厚くした場合にセル格子の曲がりが発生するおそれがある。
【００２８】
次に，上記ハニカム構造体成型用ダイスにおいて成形するセル格子の曲がりがなく，圧縮破壊強度が高いハニカム構造体としては，以下のものがある。
即ち，ハニカム本体を構成するセル格子と，該セル格子の軸方向の外周部を被うスキン層とを一体成形してなるハニカム構造体において，上記セル格子の厚さｋと，上記スキン層の厚さｓとの関係が，ｓ≧２ｋであることを特徴とするハニカム構造体がある。
【００２９】
上記ハニカム構造体においては，スキン層の厚さｓがセル格子の厚さｋの２倍以上である。さらに，上記ハニカム構造体成形用ダイスによって成形するためセル格子に曲がりが生じない。そのため，セル格子の厚みを十分に薄くして軽量化を図った際においても，その２倍以上の厚みを有するスキン層において全体の強度を維持することができる。
【００３０】
また，上記セル格子の厚さｋは０．０４〜０．１５ｍｍにすることができる。これにより，ハニカム構造体全体の重量を従来のものよりも大幅に軽量化することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるハニカム構造体成形用ダイスにつき，図１〜図１３を用いて説明する。
本例のハニカム構造体成形用ダイス１０は，図１〜図３に示すごとく，成形材料を導入する導入穴１５を設けた導入穴部１４と，導入穴１５に連通しハニカム構造体を押出し成形するスリット１２を設けたスリット部１１とを一体的に有する金型１と，金型１の外周縁部において，スリット部１１の一部と対面すると共に金型１との間にクリアランス部２２を介して配設したガイドリング２とよりなる。
【００３２】
スリット部１１は，ハニカム構造体の本体部を形成する本体スリット部１６０と，主にハニカム構造体のスキン層を形成する外周スリット部１３０とよりなる。
クリアランス部２２においては，図１，図２に示すごとく，外周スリット部１３０はハニカム構造体の押出し方向と直角な外周端面１３を有し，一方ガイドリング２は外周スリット部１３０より押出された成形材料が当接する当接面２５が外周端面１３と平行に形成されている。そして，外周端面１３と当接面２５とによってドーナツ状で，かつスキン層の厚みを規定するクリアランス部２２を形成している（図９）。
【００３３】
また，図１〜図４に示すごとく，ガイドリング２は，外側部が金型１に固定され，内側部が開放されている。そしてその内側部には，スキン層の外周をハニカム構造体の軸方向に案内する内側ガイド部２３を有している。
一方，図１〜図３，図５に示すごとく，金型１においては，ガイドリング２の内周よりも内側に位置する部分に，外周端面１３よりも押出し方向へ突出した本体部成形用の本体スリット部１６０を有し，また本体スリット部１６０の本体端面１６と外周端面１３との間には，突出面１７を有してなる。
【００３４】
また，図６〜図８に示すごとく，金型１にける導入穴部１４の導入穴１５は，断面円形状に設けてあり（図６），その上端部において格子状のスリット１２と連通し（図７），さらにその上方はスリット１２だけで構成されるスリット部１１（図８）となる。そして，さらに上方においては，金型１の外周縁部に，図９，図１０に示すごとく，ドーナツ状のクリアランス部２２が設けられている。
【００３５】
また，図２に示すごとく，突出面１７と内側ガイド部２３との間の最短直線距離，即ち，突出面１７とガイドリング２との最短直線距離ｄは，クリアランス部２２のクリアランス距離ｃよりも大きく形成してある。
さらにクリアランス距離ｃと上記最短直線距離ｄとの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃにしてある。
【００３６】
また，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してある。即ち，金型１とガイドリング２とは，図３〜図５，図１１に示すごとく，それぞれ軸方向に平行なピン穴１９，２９に対してピン３を嵌合することによって固定してある。したがって，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向にスライドさせることができる。尚，この固定方法は，図１２に示すごとく単なる嵌め込み方法，図１３に示すごとくボルト３９によるボルト締め方法等，種々の固定方法を用いることができる。
【００３７】
また，図２に示すごとく，上記突出面の高さａと，上記外周スリット部１３０の高さｂとの関係は，ａ≦０．５ｂにしてある。
また，上記クリアランス距離ｃと上記突出面の高さａとの関係は，ｃ≦ａにしてある。
【００３８】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例のハニカム構造体成型用ダイス１０においては，金型１とガイドリング２との間にクリアランス部２２を設けてある。そのため，クリアランス部２２に押出された成形材料は，そのクリアランス距離ｃによって規定される厚さ（実施形態例２参照）を有するスキン層を形成する。即ち，クリアランス距離ｃの寸法によって，スキン層の厚みを規定することができる。
【００３９】
また，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してある。そのため，クリアランス距離ｃを容易に変更することができ，スキン層の厚みを容易に調整することができる。
【００４０】
また，ガイドリング２は，内側部が開放されており，内側ガイド部２３を有する。そのため，クリアランス部２２において形成されたスキン層は，内周方向に押し出されると共に，セル格子の押し出し力によって，内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換する。
【００４１】
そのため，ハニカム構造体の外径，即ちスキン層の外径寸法はガイドリング２の内側ガイド部２３の内径寸法により決定される。それ故，ハニカム構造体の乾燥による収縮率の変化に対しては，このガイドリング２の内側ガイド部２３の内径寸法を変更するのみで容易に対応することができ，従来のように金型を含めて成型用ダイス全体を異なる寸法のものに交換する必要がない。
【００４２】
また，金型１は，外周端面１３の内周側に，突出面１７を介して押出し方向に突出した本体スリット部１６０を有する。そして，これらにはセル格子を形成するためのスリット１２が連続して設けてある。また，クリアランス距離ｃ，突出面高さａ，上記最短直線距離ｄの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃ，ｃ≦ａの関係を満たす。そのため，従来に比べて外周スリット部１３０から押出されるセル格子は，従来の本体スリット部１６０及び突出面１７を有さない場合に比べて剛性が高くなる。それ故，クリアランス部２２から内周側に押し出されてくるスキン層をハニカム構造体の軸方向に方向転換する際に，その近傍のセル格子が曲がって変形することがない。
【００４３】
また，上記最短直線距離ｄは，上記クリアランス距離ｃよりも大きい。そのため，スキン層が方向転換時に無理な抵抗を受けずササクレ不良等が発生することもない。
さらに，上記ａ≦０．５ｂであるため，スキン層の形成速度がセル格子形成速度に適合し，スキン層のヨレ不良が発生することもない。
【００４４】
実施形態例２
本例においては，図１４〜図１６に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用いて，上記クリアランス距離ｃとスキン層の厚さとの関係を測定した。
成形した製品は，図１４に示すごとく，自動車の排気ガス浄化用触媒担体等として用いられるコーディェライト質セラミックよりなるハニカム構造体７である。
【００４５】
上記ハニカム構造体７は，出発材料として，カオリン，タルク，アルミナ，水酸化アルミからなるセラミック材料を選定し，該セラミック材料１００重量部に対して結合剤，潤滑剤の有機成分を７重量部，水２１重量部を加えて混練し，これを成形材料として作製した。
【００４６】
また，金型は，ハニカム穴数４００セル／ｉｎｃｈ2 ，セル格子厚さ０．１０ｍｍの寸法とした。
そして，金型とガイドリングとの間に形成される上記クリアランス部のクリアランス距離ｃを順次変更し，形成されるスキン層７２の厚さｓ（図１５）を測定した。
【００４７】
その結果を図１６に示す。図１６は，横軸にクリアランス距離ｃ，縦軸にスキン層７２の厚さｓを取った。図１６より知られるごとく，スキン層７２の厚みｓは，クリアランス距離ｃによってほぼ一義的に決定され比例関係にある。したがって，スキン層７２の厚さは，クリアランス距離ｃにより制御することができることがわかる。
【００４８】
実施形態例３
本例においては，図１７に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用い，ガイドリング２の内径，即ち内側ガイド部２３の内径とハニカム構造体の乾燥品の外径との関係を測定した。
【００４９】
成形した製品は，実施形態例２と同じく，図１４に示すごとく，コーディェライト質セラミックよりなるハニカム構造体７である。成形材料等も実施形態例２と同様である。
そして，ガイドリング２の内径寸法（即ち内側ガイド部２３における内径寸法）を順次変更し，ハニカム構造体の成形乾燥後の外径寸法Ｒ（図１４）を測定した。
【００５０】
その結果を図１７に示す。図１７は，横軸にガイドリングの内径寸法，縦軸にハニカム構造体の成形乾燥後の外径寸法Ｒを取った。図１７より知られるごとく，ハニカム構造体の外径寸法は，ガイドリングの内径寸法とほぼ比例関係にある。したがって，ガイドリングの内径寸法によりハニカム構造体の外径を制御することが可能であることがわかる。
【００５１】
また，実施形態例２の結果と合わせて説明すると，クリアランス距離ｃによりスキン層７２の厚みｓがほぼ決定されるため，上記内側ガイド部２３と突出面１７との最短直線距離ｄとクリアランス距離ｃとの差は，ガイドリング２の内径寸法を縮めるための自由度ということができる。したがって，１種類の金型に対してその自由度の範囲内の内径寸法差を有する複数種類のガイドリングを準備することにより，ハニカム構造体の外径寸法変更に容易に対応することができる。
【００５２】
ただし，ガイドリングの内径寸法を大きくして，上記最短直線距離ｄがクリアランス距離ｃの３倍以上になった場合には，スキン層７２近傍のセル格子７１の剛性が弱くなり，従来のようにセル格子７１に曲がりが発生するおそれがある。
【００５３】
実施形態例４
本例においては，図１８に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体の圧縮破壊強度を，種々のスキン層の厚みに対して測定した。
また，比較のために，図２９に示すごとく，本体スリット部及び突出面を有さない従来のハニカム構造体成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体についても同様の測定を行った。
【００５４】
作製したハニカム構造体は，実施形態例２と同様の成形材料を用いて，それぞれの成形用ダイス１０，９０により成型後，焼成したものであって，セル格子厚みｋ（図１５）を０．１０ｍｍとした。また，スキン層の厚みｓ（図１５）は，約０．２ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲で変更した。
【００５５】
圧縮破壊強度は，静水圧圧縮破壊試験により測定した。その結果を図１８に示す。図１８は，横軸にスキン層の厚さｓ，縦軸に圧縮破壊強度を取った。図１８より知られるごとく，本発明の成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体は，測定した全ての領域において圧縮破壊強度が２ＭＰａを超え非常に良好な性能を示した。また，その強度は，スキン層の厚みの増加に従い向上した。
【００５６】
一方，従来の成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体は，スキン層の厚みの増加にしたがって強度が向上するものの，測定した全ての領域において２ＭＰａを下回る劣悪な結果となった。また，この従来の場合には，特にセル格子の曲がり発生部において，局部的に陥没するという形態の破壊モードが多かった。
【００５７】
即ち，このような差異が発生した原因は，本発明の成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体は，セル格子に殆ど曲がりが発生しなかったのに対して，従来の成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体は，セル格子に多くの曲がりが発生し，ここに曲げ応力が集中したためと考えられる。
したがって，セル格子の厚みｋが０．１０ｍｍと非常に薄く，その２倍以上の厚みｓのスキン層を形成する場合には，本発明の成形用ダイスの構造が，従来のものに比べて非常に有利であることがわかる。
【００５８】
実施形態例５
本例においては，図１９〜図２１に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における，金型１とガイドリング２の外周部分との間に，クリアランス距離調整用のスペーサ４を配置した。スペーサ４は，リング形状を呈している。その他は，実施形態例１と同様である。
【００５９】
この場合には，異なる厚みのスペーサ４を複数種類準備しておき，これを交換することにより，クリアランス距離ｃ，即ちスキン層の厚みｓ（図１５）を容易に変更することができる（実施形態例２参照）。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６０】
実施形態例６
本例においては，図２２に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０において，金型１の外周端面１３に直接ガイドリング２を当接させて，さらにその外周においてピン止めしてある（図１１参照）。その他，実施形態例１と同様である。
【００６１】
この場合には，金型１の有効な外径を大きくしておくことができ，ハニカム構造体の外径寸法拡大可能量を大きくすることができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施形態例７
本例においては，図２３に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０におけるガイドリング２の内側ガイド部２３の形状を，円弧状曲面から平面状にしてある。その他は，実施形態例１と同様である。
【００６３】
この場合には，ガイドリング２の製作を容易にすることができ，成形用ダイス１０全体のコストを低減することができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６４】
実施形態例８
本例においては，図２４に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０におけるガイドリング２の内側ガイド部２３上方の上部壁２３１を鋭角状から垂直状に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においては，スキン層外面と上部壁２３１との接触により僅かな面抵抗が発生するが，実際上は問題なく，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６５】
実施形態例９
本例においては，図２５に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の突出面１７の断面形状を鈍角状から垂直状に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においても，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６６】
実施形態例１０
本例においては，図２６に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の突出面１７の断面形状を鈍角状から円弧状曲面に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においても，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６７】
実施形態例１１
本例においては，図２７に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の導入穴１５を，スリット１２の間隔毎に設けた。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においては，ハニカム構造体の押出し速度を向上させることができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６８】
実施形態例１２
本例においては，図２８に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイスにおけるガイドリング２の当接面２５を，外周端面１３に対して若干押出し方向に傾斜させて，非平行に形成してある。その他は，実施形態例１と同様である。
【００６９】
この場合においても，突出面１７とガイドリング２との最短直線距離ｄがクリアランス部２２の最大のクリアランス距離ｃよりも大きいため，ササクレ不良等の品質上の不具合を防止するとができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００７０】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，比較的厚いスキン層を有するハニカム構造体においてもセル格子の曲がりを発生させることなく成形することができ，かつ，製品の収縮率の変動に対して迅速に対応可能なハニカム構造体成形用ダイス，及びセル格子の曲がりがなく強度が高いハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の成形用ダイスの一部切欠き断面図。
【図２】実施形態例１の成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図３】実施形態例１の成形用ダイスの，（Ａ）平面図，（Ｂ）本体スリット部の拡大平面図。
【図４】実施形態例１におけるガイドリングの，（Ａ）平面図，（Ｂ）Ｊ−Ｊ線矢視断面図。
【図５】実施形態例１における金型の，（Ａ）平面図，（Ｂ）一部切欠き断面図，（Ｃ）正面図。
【図６】図１のＥ−Ｅ線矢視断面図。
【図７】図１のＦ−Ｆ線矢視断面図。
【図８】図１のＧ−Ｇ線矢視断面図。
【図９】図１のＨ−Ｈ線矢視断面図。
【図１０】図１のＩ−Ｉ線矢視断面図。
【図１１】図３（Ａ）のＬ−Ｌ線矢視断面図。
【図１２】実施形態例１における，金型とガイドリングとの別の固定方法を示す説明図。
【図１３】実施形態例１における，金型とガイドリングとの別の固定方法を示す説明図。
【図１４】実施形態例２における，ハニカム構造体の斜視図。
【図１５】図１４におけるハニカム構造体の外周部Ｍの拡大平面図。
【図１６】実施形態例２における，クリアランス距離とスキン層厚さとの関係を示す説明図。
【図１７】実施形態例３における，ガイドリングの内径とハニカム構造体成形乾燥後の外径寸法との関係を示す説明図。
【図１８】実施形態例４における，スキン層厚さとハニカム構造体の圧縮破壊強度との関係を示す説明図。
【図１９】実施形態例５における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２０】図１９のＴ−Ｔ線矢視断面図。
【図２１】図１９のＵ−Ｕ線矢視断面図。
【図２２】実施形態例６における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２３】実施形態例７における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２４】実施形態例８における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２５】実施形態例９における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２６】実施形態例１０における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２７】実施形態例１１における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２８】実施形態例１２における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２９】従来例における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図３０】従来例における，ハニカム構造体の斜視図。
【符号の説明】
１０．．．ハニカム構造体成形用ダイス，
１．．．金型，
１１．．．スリット部，
１２．．．スリット，
１３．．．外周端面，
１４．．．導入穴部，
１５．．．導入穴，
１６．．．本体スリット部，
１７．．．突出面，
２．．．ガイドリング，
２２．．．クリアランス部，
２３．．．内側ガイド部，
２５．．．当接面，
３．．．ピン，
４．．．スペーサ，
７，８．．．ハニカム構造体，
７１，８１．．．セル格子，
７２，８２．．．スキン層，
【技術分野】
本発明は，ハニカム構造体を成形するための成形用ダイスの構造，及びハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば図３０に示すごとく，自動車の排気ガス浄化用触媒担体等に用いられるハニカム構造体８は，ハニカム構造を形成するセル格子８１と，その外周を覆うスキン層８２とよりなる。かかるハニカム構造体８は，通常，押出し成形方法により作製される。
従来，上記押出成形に用いる成形用ダイスとしては，図２９に示すごとく，成形材料を押出す金型９１と，ハニカム構造体の外径を規制するガイドリング９２とよりなる成形用ダイス９０がある。
【０００３】
上記金型９１は，図２９に示すごとく，成形材料を導入する導入穴１５を有する導入穴部１４と，導入穴１５に連通するスリット１２を設けたスリット部１１とを一体的に有する。一方，ガイドリング９２は，スリット部１１の外周縁部の外周スリット部１３０から押出される材料を当接させる当接面２５を有すると共に，この当接面２５を金型９１の外周スリット部１３０の外周端面１３と対面させ，クリアランス部２２を介して配設されている。
【０００４】
この成形用ダイス９０においてハニカム構造体を押出成形する際には，図２９に示すごとく，導入穴１５より導入した成形材料をスリット１２から格子状に押出してセル格子８１を形成すると共に，スリット部１１の外周スリット部１３０から押出した成形材料をガイドリング９２の当接面２５に当接させる。当接した成形材料は，クリアランス部２２においてスキン層８２の厚みに規定されると共に内周側に押出され，更にガイドリング９２の内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換され，スキン層８１を形成する。
【０００５】
したがって，この従来の成形用ダイス９０を用いてハニカム構造体８を成形した場合には，ガイドリング９２の内側ガイド部２３の位置によってハニカム構造体８の外径を決定することができる。即ち，ガイドリング９２の内側ガイド部２３の位置を変更することによって，ハニカム構造体８の外径を自由に設定することができる。また，上記クリアランス部２２のクリアランス距離によって，スキン層の厚みを規定することもできる。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のハニカム構造体成形用ダイス９０においては，次の問題がある。
即ち，ハニカム構造体のスキン層８２の厚みを厚くした場合には，スキン層８２が上記クリアランス部２２から内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体８の軸方向に方向転換する際に，その内方のセル格子８１に曲がりが発生するという問題がある。
【０００７】
つまり，成形用ダイス９０においては，ハニカム構造体８の内周方向に押出されてくるスキン層８２を，スリット１２から押し出されるセル格子８１の押出し力により方向転換させる。そのため，スキン層８２の厚みが厚い場合には，スキン層８２からセル格子にかかる径方向の分力が大きくなり，セル格子８１が内方に曲がってしまう。
そして，セル格子に曲がりが発生した場合には，ハニカム構造体の圧縮破壊強度が低下してしまう。
【０００８】
したがって，従来の成形用ダイス９０は，スキン層８２の厚みがセル格子８１の厚みに比べて比較的薄い場合には，十分有効に利用できるが，セル格子８１の厚みに対してスキン層８２の厚みが比較的厚い構成のハニカム構造体の成形に適用させることは困難である。例えば，近頃のハニカム構造体の軽量化の要請に応えるためには，セル格子の厚みを積極的に薄くして軽量化を図る一方，スキン層の厚みをできる限り厚くして全体の強度を向上させることが必要であるが，この場合には，従来の成形用ダイス９０を適用させることは困難である。
【０００９】
これに対し，特開昭５７−１５７７０６号公報，特開平４−３０５０７７号公報には，それぞれセル格子の曲がりを防止することを目的とした成形用ダイスが記載されている。
そして，この成形用ダイスにおいては，上記内側ガイド部２３と対向する位置に対向壁面を設けている。そして，内側ガイド部２３と対向壁面との間においてスキン層の厚みを形成している。
【００１０】
しかし，両公報に示される成形用ダイスは，セル格子の曲がり等の形状向上に対しては有効であるが，上記内側ガイド部２３と対向壁面によってスキン層の厚みを規制すると共に両者によって成形しようとするハニカム構造体の外径も規制してしまう。そのため，外径寸法の設定替えが極めて困難であるという問題がある。
即ち，例えば材料ロット毎に製品の乾燥後の収縮率が変動する場合があるが，この場合に製品寸法精度を維持するためには，金型とガイドリングの両方をその収縮率に適したものに交換しなければならない。
【００１１】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，比較的厚いスキン層を有するハニカム構造体においてもセル格子の曲がりを発生させることなく成形することができ，かつ，製品の収縮率の変動に対して迅速に対応可能なハニカム構造体成形用ダイス，及びセル格子の曲がりがなく強度が高いハニカム構造体を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題の解決手段】
本発明は，成形材料を導入する導入穴を設けた導入穴部と，上記導入穴に連通しハニカム構造体を押出し成形するスリットを有するスリット部とからなる金型と，
該金型の外周縁部において上記スリット部の一部とクリアランス部を介して対向する当接面を有するとともに外側部が上記金型に固定され，内側部が開放されたガイドリングとからなる成形用ダイスであって，
上記金型の上記スリット部は，上記ガイドリングと対向する外周スリット部と該外周スリット部よりも内側に位置する本体スリット部とよりなり，上記本体スリット部の本体端面と上記外周スリット部の外周端面との間には上記成形材料の押し出し方向に突出した突出面を形成しており，
上記突出面と上記ガイドリングとの最短直線距離ｄは，上記スリット部の外周端面と上記ガイドリングの上記当接面とによって形成される上記クリアランス部のクリアランス距離ｃよりも大であることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイスにある。
【００１３】
本発明において最も注目すべきことは，上記金型と上記ガイドリングとの間には上記クリアランス部を設けてあり，また上記ガイドリングは上記内側ガイド部を有し，一方上記金型は上記外周端面よりも押出し方向へ突出した上記本体スリット部を有し，かつ上記最短直線距離ｄは上記クリアランス距離ｃよりも大きいことである。
【００１４】
上記最短直線距離ｄが上記クリアランス距離ｃよりも小さい場合には，スキン層がスムーズに形成されず，ササクレ不良が発生するという問題がある。
また，上記金型における上記導入穴は，上記スリットの間隔と同一間隔に設けることもできるし，スリット間隔の２倍以上の間隔に設けることもできる。導入穴の配設間隔により，押出し速度等の条件を変更することができる。また，導入穴の形状は，金型作製作業の容易性から丸穴形状が好ましいが，四角穴等でも問題ない。
【００１５】
また，上記金型における上記スリットは，上記外周スリット部，突出面，本体スリット部に連なって連続的に設けてある。また，スリットの形状としては，得ようとするハニカム構造体のセル形状に対応して，四角形状，六角形状等，種々の形状が選択される。
【００１６】
次に，本発明における作用につき説明する。
本発明のハニカム構造体成型用ダイスにおいては，上記金型とガイドリングとの間に上記クリアランス部を設けてある。そのため，金型から押出された成形材料は，クリアランス部において，そのクリアランス距離により規定される厚みを有するスキン層を形成し内周方向に押し出される。
【００１７】
また，ガイドリングは上記内側部が開放されている。そのため，内周方向に押し出されたスキン層は上記ガイドリングよりも内側から押し出されてくるセル格子の押し出し力によって，上記ガイドリングの内側部の表面に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換する。
【００１８】
それ故，ハニカム構造体の外径，即ちスキン層の外径寸法は上記ガイドリングの内側部の内径寸法により決定される。したがって，ハニカム構造体の乾燥による収縮率の変化に対しては，このガイドリングの内側部の内径寸法を変更するのみで容易に対応することができる。そのため，金型を含めて成型用ダイス全体を異なる寸法のものに交換する必要がない。
【００１９】
また，上記金型は，上記外周スリット部の内側に，上記突出面を介して押出し方向に突出した上記本体スリット部を有すると共に，これらにはセル格子を形成するための上記スリットが連続して設けられている。そのため，上記クリアランス部から内周側に押し出されてくるスキン層をハニカム構造体の軸方向に方向転換する際に，その近傍のセル格子が曲がって変形するということがない。
【００２０】
即ち，上記クリアランス部において形成されたスキン層は，ハニカム構造体の径方向から軸方向に方向転換する際に，金型から押し出されてくるセル格子に対して径方向に分力を与える。
そして，この分力が形成されたばかりのセル格子の剛性よりも大きい場合には，セル格子が曲がってしまう。しかし，本発明においては，上記本体スリット部が上記外周端面よりも押出し方向に突出している。
【００２１】
そのため，スキン層から分力を受けるセル格子は，上記本体スリット部のスリット内に存在する押し出し直前のセル格子に連なっており，従来よりも剛性が高い。それ故，スキン層から押圧力を受けるセル格子は，スキン層を方向転換させる際に曲がることがない。
【００２２】
また，上記最短直線距離ｄは，上記クリアランス距離ｃよりも大きい。そのため，クリアランス部のクリアランス距離ｃにより規定された厚みを有するスキン層は，方向転換時に無理な抵抗を受けない。
それ故，スキン層は，ササクレ不良等を発生させることもなく，ハニカム構造体の外周部にスムーズに移動する。
【００２３】
次に，上記ガイドリングは，上記金型に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してあることが好ましい。これにより，上記クリアランス部のクリアランス距離ｃを容易に変更することができ，ハニカム構造体のスキン層の厚みを容易に変更することができる。
【００２４】
また，上記ガイドリングの外周部分と上記金型との間には，クリアランス距離調整用のスペーサを配置することが好ましい。これにより，クリアランス部のクリアランス距離ｃをさらに容易に変更することができる。
【００２５】
また，上記突出面の高さａと，上記外周スリット部の高さｂとの関係は，ａ≦０．５ｂであることが好ましい。これにより，スキン層が波打って形成されるヨレ不良を確実に防止することができる。
一方，ａ＞０．５ｂの場合には，外周端面におけるスリットを成形材料が通過する抵抗が，本体スリット部のスリットを通過する抵抗に比べて低くなりすぎるため，外周端面から押し出される成形材料が必要以上に多くなる。そのため，スキン層の形成速度がセル格子形成速度よりも速くなり，その分スキン層が波打ってしまうおそれがある。
【００２６】
また，上記クリアランス距離ｃと上記突出面の高さａとの関係は，ｃ≦ａであることが好ましい。これにより，押出されてくるスキン層の分力を受けるセル格子の剛性を高めることができ，セル格子の曲がり発生を確実に防止することができる。
【００２７】
また，上記クリアランス距離ｃと上記最短直線距離ｄとの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃであることが好ましい。これにより，ササクレ不良の発生を防止することができるだけでなく，セル格子の曲がりをさらに確実に防止することができる。一方，ｄ≧３ｃの場合には，セル格子の剛性向上効果が少ないために，スキン層の厚みを厚くした場合にセル格子の曲がりが発生するおそれがある。
【００２８】
次に，上記ハニカム構造体成型用ダイスにおいて成形するセル格子の曲がりがなく，圧縮破壊強度が高いハニカム構造体としては，以下のものがある。
即ち，ハニカム本体を構成するセル格子と，該セル格子の軸方向の外周部を被うスキン層とを一体成形してなるハニカム構造体において，上記セル格子の厚さｋと，上記スキン層の厚さｓとの関係が，ｓ≧２ｋであることを特徴とするハニカム構造体がある。
【００２９】
上記ハニカム構造体においては，スキン層の厚さｓがセル格子の厚さｋの２倍以上である。さらに，上記ハニカム構造体成形用ダイスによって成形するためセル格子に曲がりが生じない。そのため，セル格子の厚みを十分に薄くして軽量化を図った際においても，その２倍以上の厚みを有するスキン層において全体の強度を維持することができる。
【００３０】
また，上記セル格子の厚さｋは０．０４〜０．１５ｍｍにすることができる。これにより，ハニカム構造体全体の重量を従来のものよりも大幅に軽量化することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるハニカム構造体成形用ダイスにつき，図１〜図１３を用いて説明する。
本例のハニカム構造体成形用ダイス１０は，図１〜図３に示すごとく，成形材料を導入する導入穴１５を設けた導入穴部１４と，導入穴１５に連通しハニカム構造体を押出し成形するスリット１２を設けたスリット部１１とを一体的に有する金型１と，金型１の外周縁部において，スリット部１１の一部と対面すると共に金型１との間にクリアランス部２２を介して配設したガイドリング２とよりなる。
【００３２】
スリット部１１は，ハニカム構造体の本体部を形成する本体スリット部１６０と，主にハニカム構造体のスキン層を形成する外周スリット部１３０とよりなる。
クリアランス部２２においては，図１，図２に示すごとく，外周スリット部１３０はハニカム構造体の押出し方向と直角な外周端面１３を有し，一方ガイドリング２は外周スリット部１３０より押出された成形材料が当接する当接面２５が外周端面１３と平行に形成されている。そして，外周端面１３と当接面２５とによってドーナツ状で，かつスキン層の厚みを規定するクリアランス部２２を形成している（図９）。
【００３３】
また，図１〜図４に示すごとく，ガイドリング２は，外側部が金型１に固定され，内側部が開放されている。そしてその内側部には，スキン層の外周をハニカム構造体の軸方向に案内する内側ガイド部２３を有している。
一方，図１〜図３，図５に示すごとく，金型１においては，ガイドリング２の内周よりも内側に位置する部分に，外周端面１３よりも押出し方向へ突出した本体部成形用の本体スリット部１６０を有し，また本体スリット部１６０の本体端面１６と外周端面１３との間には，突出面１７を有してなる。
【００３４】
また，図６〜図８に示すごとく，金型１にける導入穴部１４の導入穴１５は，断面円形状に設けてあり（図６），その上端部において格子状のスリット１２と連通し（図７），さらにその上方はスリット１２だけで構成されるスリット部１１（図８）となる。そして，さらに上方においては，金型１の外周縁部に，図９，図１０に示すごとく，ドーナツ状のクリアランス部２２が設けられている。
【００３５】
また，図２に示すごとく，突出面１７と内側ガイド部２３との間の最短直線距離，即ち，突出面１７とガイドリング２との最短直線距離ｄは，クリアランス部２２のクリアランス距離ｃよりも大きく形成してある。
さらにクリアランス距離ｃと上記最短直線距離ｄとの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃにしてある。
【００３６】
また，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してある。即ち，金型１とガイドリング２とは，図３〜図５，図１１に示すごとく，それぞれ軸方向に平行なピン穴１９，２９に対してピン３を嵌合することによって固定してある。したがって，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向にスライドさせることができる。尚，この固定方法は，図１２に示すごとく単なる嵌め込み方法，図１３に示すごとくボルト３９によるボルト締め方法等，種々の固定方法を用いることができる。
【００３７】
また，図２に示すごとく，上記突出面の高さａと，上記外周スリット部１３０の高さｂとの関係は，ａ≦０．５ｂにしてある。
また，上記クリアランス距離ｃと上記突出面の高さａとの関係は，ｃ≦ａにしてある。
【００３８】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例のハニカム構造体成型用ダイス１０においては，金型１とガイドリング２との間にクリアランス部２２を設けてある。そのため，クリアランス部２２に押出された成形材料は，そのクリアランス距離ｃによって規定される厚さ（実施形態例２参照）を有するスキン層を形成する。即ち，クリアランス距離ｃの寸法によって，スキン層の厚みを規定することができる。
【００３９】
また，ガイドリング２は，金型１に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してある。そのため，クリアランス距離ｃを容易に変更することができ，スキン層の厚みを容易に調整することができる。
【００４０】
また，ガイドリング２は，内側部が開放されており，内側ガイド部２３を有する。そのため，クリアランス部２２において形成されたスキン層は，内周方向に押し出されると共に，セル格子の押し出し力によって，内側ガイド部２３に沿ってハニカム構造体の軸方向に方向転換する。
【００４１】
そのため，ハニカム構造体の外径，即ちスキン層の外径寸法はガイドリング２の内側ガイド部２３の内径寸法により決定される。それ故，ハニカム構造体の乾燥による収縮率の変化に対しては，このガイドリング２の内側ガイド部２３の内径寸法を変更するのみで容易に対応することができ，従来のように金型を含めて成型用ダイス全体を異なる寸法のものに交換する必要がない。
【００４２】
また，金型１は，外周端面１３の内周側に，突出面１７を介して押出し方向に突出した本体スリット部１６０を有する。そして，これらにはセル格子を形成するためのスリット１２が連続して設けてある。また，クリアランス距離ｃ，突出面高さａ，上記最短直線距離ｄの関係は，ｃ＜ｄ＜３ｃ，ｃ≦ａの関係を満たす。そのため，従来に比べて外周スリット部１３０から押出されるセル格子は，従来の本体スリット部１６０及び突出面１７を有さない場合に比べて剛性が高くなる。それ故，クリアランス部２２から内周側に押し出されてくるスキン層をハニカム構造体の軸方向に方向転換する際に，その近傍のセル格子が曲がって変形することがない。
【００４３】
また，上記最短直線距離ｄは，上記クリアランス距離ｃよりも大きい。そのため，スキン層が方向転換時に無理な抵抗を受けずササクレ不良等が発生することもない。
さらに，上記ａ≦０．５ｂであるため，スキン層の形成速度がセル格子形成速度に適合し，スキン層のヨレ不良が発生することもない。
【００４４】
実施形態例２
本例においては，図１４〜図１６に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用いて，上記クリアランス距離ｃとスキン層の厚さとの関係を測定した。
成形した製品は，図１４に示すごとく，自動車の排気ガス浄化用触媒担体等として用いられるコーディェライト質セラミックよりなるハニカム構造体７である。
【００４５】
上記ハニカム構造体７は，出発材料として，カオリン，タルク，アルミナ，水酸化アルミからなるセラミック材料を選定し，該セラミック材料１００重量部に対して結合剤，潤滑剤の有機成分を７重量部，水２１重量部を加えて混練し，これを成形材料として作製した。
【００４６】
また，金型は，ハニカム穴数４００セル／ｉｎｃｈ2 ，セル格子厚さ０．１０ｍｍの寸法とした。
そして，金型とガイドリングとの間に形成される上記クリアランス部のクリアランス距離ｃを順次変更し，形成されるスキン層７２の厚さｓ（図１５）を測定した。
【００４７】
その結果を図１６に示す。図１６は，横軸にクリアランス距離ｃ，縦軸にスキン層７２の厚さｓを取った。図１６より知られるごとく，スキン層７２の厚みｓは，クリアランス距離ｃによってほぼ一義的に決定され比例関係にある。したがって，スキン層７２の厚さは，クリアランス距離ｃにより制御することができることがわかる。
【００４８】
実施形態例３
本例においては，図１７に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用い，ガイドリング２の内径，即ち内側ガイド部２３の内径とハニカム構造体の乾燥品の外径との関係を測定した。
【００４９】
成形した製品は，実施形態例２と同じく，図１４に示すごとく，コーディェライト質セラミックよりなるハニカム構造体７である。成形材料等も実施形態例２と同様である。
そして，ガイドリング２の内径寸法（即ち内側ガイド部２３における内径寸法）を順次変更し，ハニカム構造体の成形乾燥後の外径寸法Ｒ（図１４）を測定した。
【００５０】
その結果を図１７に示す。図１７は，横軸にガイドリングの内径寸法，縦軸にハニカム構造体の成形乾燥後の外径寸法Ｒを取った。図１７より知られるごとく，ハニカム構造体の外径寸法は，ガイドリングの内径寸法とほぼ比例関係にある。したがって，ガイドリングの内径寸法によりハニカム構造体の外径を制御することが可能であることがわかる。
【００５１】
また，実施形態例２の結果と合わせて説明すると，クリアランス距離ｃによりスキン層７２の厚みｓがほぼ決定されるため，上記内側ガイド部２３と突出面１７との最短直線距離ｄとクリアランス距離ｃとの差は，ガイドリング２の内径寸法を縮めるための自由度ということができる。したがって，１種類の金型に対してその自由度の範囲内の内径寸法差を有する複数種類のガイドリングを準備することにより，ハニカム構造体の外径寸法変更に容易に対応することができる。
【００５２】
ただし，ガイドリングの内径寸法を大きくして，上記最短直線距離ｄがクリアランス距離ｃの３倍以上になった場合には，スキン層７２近傍のセル格子７１の剛性が弱くなり，従来のようにセル格子７１に曲がりが発生するおそれがある。
【００５３】
実施形態例４
本例においては，図１８に示すごとく，実施形態例１のハニカム構造体成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体の圧縮破壊強度を，種々のスキン層の厚みに対して測定した。
また，比較のために，図２９に示すごとく，本体スリット部及び突出面を有さない従来のハニカム構造体成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体についても同様の測定を行った。
【００５４】
作製したハニカム構造体は，実施形態例２と同様の成形材料を用いて，それぞれの成形用ダイス１０，９０により成型後，焼成したものであって，セル格子厚みｋ（図１５）を０．１０ｍｍとした。また，スキン層の厚みｓ（図１５）は，約０．２ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲で変更した。
【００５５】
圧縮破壊強度は，静水圧圧縮破壊試験により測定した。その結果を図１８に示す。図１８は，横軸にスキン層の厚さｓ，縦軸に圧縮破壊強度を取った。図１８より知られるごとく，本発明の成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体は，測定した全ての領域において圧縮破壊強度が２ＭＰａを超え非常に良好な性能を示した。また，その強度は，スキン層の厚みの増加に従い向上した。
【００５６】
一方，従来の成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体は，スキン層の厚みの増加にしたがって強度が向上するものの，測定した全ての領域において２ＭＰａを下回る劣悪な結果となった。また，この従来の場合には，特にセル格子の曲がり発生部において，局部的に陥没するという形態の破壊モードが多かった。
【００５７】
即ち，このような差異が発生した原因は，本発明の成形用ダイス１０を用いて作製したハニカム構造体は，セル格子に殆ど曲がりが発生しなかったのに対して，従来の成形用ダイス９０を用いて作製したハニカム構造体は，セル格子に多くの曲がりが発生し，ここに曲げ応力が集中したためと考えられる。
したがって，セル格子の厚みｋが０．１０ｍｍと非常に薄く，その２倍以上の厚みｓのスキン層を形成する場合には，本発明の成形用ダイスの構造が，従来のものに比べて非常に有利であることがわかる。
【００５８】
実施形態例５
本例においては，図１９〜図２１に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における，金型１とガイドリング２の外周部分との間に，クリアランス距離調整用のスペーサ４を配置した。スペーサ４は，リング形状を呈している。その他は，実施形態例１と同様である。
【００５９】
この場合には，異なる厚みのスペーサ４を複数種類準備しておき，これを交換することにより，クリアランス距離ｃ，即ちスキン層の厚みｓ（図１５）を容易に変更することができる（実施形態例２参照）。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６０】
実施形態例６
本例においては，図２２に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０において，金型１の外周端面１３に直接ガイドリング２を当接させて，さらにその外周においてピン止めしてある（図１１参照）。その他，実施形態例１と同様である。
【００６１】
この場合には，金型１の有効な外径を大きくしておくことができ，ハニカム構造体の外径寸法拡大可能量を大きくすることができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施形態例７
本例においては，図２３に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０におけるガイドリング２の内側ガイド部２３の形状を，円弧状曲面から平面状にしてある。その他は，実施形態例１と同様である。
【００６３】
この場合には，ガイドリング２の製作を容易にすることができ，成形用ダイス１０全体のコストを低減することができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６４】
実施形態例８
本例においては，図２４に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０におけるガイドリング２の内側ガイド部２３上方の上部壁２３１を鋭角状から垂直状に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においては，スキン層外面と上部壁２３１との接触により僅かな面抵抗が発生するが，実際上は問題なく，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６５】
実施形態例９
本例においては，図２５に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の突出面１７の断面形状を鈍角状から垂直状に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においても，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６６】
実施形態例１０
本例においては，図２６に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の突出面１７の断面形状を鈍角状から円弧状曲面に変更した。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においても，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６７】
実施形態例１１
本例においては，図２７に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイス１０における金型１の導入穴１５を，スリット１２の間隔毎に設けた。その他は，実施形態例１と同様である。
この場合においては，ハニカム構造体の押出し速度を向上させることができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００６８】
実施形態例１２
本例においては，図２８に示すごとく，実施形態例１の成形用ダイスにおけるガイドリング２の当接面２５を，外周端面１３に対して若干押出し方向に傾斜させて，非平行に形成してある。その他は，実施形態例１と同様である。
【００６９】
この場合においても，突出面１７とガイドリング２との最短直線距離ｄがクリアランス部２２の最大のクリアランス距離ｃよりも大きいため，ササクレ不良等の品質上の不具合を防止するとができる。その他，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００７０】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，比較的厚いスキン層を有するハニカム構造体においてもセル格子の曲がりを発生させることなく成形することができ，かつ，製品の収縮率の変動に対して迅速に対応可能なハニカム構造体成形用ダイス，及びセル格子の曲がりがなく強度が高いハニカム構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の成形用ダイスの一部切欠き断面図。
【図２】実施形態例１の成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図３】実施形態例１の成形用ダイスの，（Ａ）平面図，（Ｂ）本体スリット部の拡大平面図。
【図４】実施形態例１におけるガイドリングの，（Ａ）平面図，（Ｂ）Ｊ−Ｊ線矢視断面図。
【図５】実施形態例１における金型の，（Ａ）平面図，（Ｂ）一部切欠き断面図，（Ｃ）正面図。
【図６】図１のＥ−Ｅ線矢視断面図。
【図７】図１のＦ−Ｆ線矢視断面図。
【図８】図１のＧ−Ｇ線矢視断面図。
【図９】図１のＨ−Ｈ線矢視断面図。
【図１０】図１のＩ−Ｉ線矢視断面図。
【図１１】図３（Ａ）のＬ−Ｌ線矢視断面図。
【図１２】実施形態例１における，金型とガイドリングとの別の固定方法を示す説明図。
【図１３】実施形態例１における，金型とガイドリングとの別の固定方法を示す説明図。
【図１４】実施形態例２における，ハニカム構造体の斜視図。
【図１５】図１４におけるハニカム構造体の外周部Ｍの拡大平面図。
【図１６】実施形態例２における，クリアランス距離とスキン層厚さとの関係を示す説明図。
【図１７】実施形態例３における，ガイドリングの内径とハニカム構造体成形乾燥後の外径寸法との関係を示す説明図。
【図１８】実施形態例４における，スキン層厚さとハニカム構造体の圧縮破壊強度との関係を示す説明図。
【図１９】実施形態例５における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２０】図１９のＴ−Ｔ線矢視断面図。
【図２１】図１９のＵ−Ｕ線矢視断面図。
【図２２】実施形態例６における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２３】実施形態例７における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２４】実施形態例８における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２５】実施形態例９における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２６】実施形態例１０における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２７】実施形態例１１における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２８】実施形態例１２における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図２９】従来例における，成形用ダイスの要部断面を示す説明図。
【図３０】従来例における，ハニカム構造体の斜視図。
【符号の説明】
１０．．．ハニカム構造体成形用ダイス，
１．．．金型，
１１．．．スリット部，
１２．．．スリット，
１３．．．外周端面，
１４．．．導入穴部，
１５．．．導入穴，
１６．．．本体スリット部，
１７．．．突出面，
２．．．ガイドリング，
２２．．．クリアランス部，
２３．．．内側ガイド部，
２５．．．当接面，
３．．．ピン，
４．．．スペーサ，
７，８．．．ハニカム構造体，
７１，８１．．．セル格子，
７２，８２．．．スキン層，
Claims (7)
- 成形材料を導入する導入穴を設けた導入穴部と，上記導入穴に連通しハニカム構造体を押出し成形するスリットを有するスリット部とからなる金型と，該金型の外周縁部において上記スリット部の一部とクリアランス部を介して対向する当接面を有するとともに外側部が上記金型に固定され，内側部が開放されたガイドリングとからなる成形用ダイスであって，上記金型の上記スリット部は，上記ガイドリングと対向する外周スリット部と該外周スリット部よりも内側に位置する本体スリット部とよりなり，上記本体スリット部の本体端面と上記外周スリット部の外周端面との間には上記成形材料の押し出し方向に突出した突出面を形成しており，上記突出面と上記ガイドリングとの最短直線距離ｄは，上記スリット部の外周端面と上記ガイドリングの上記当接面とによって形成される上記クリアランス部のクリアランス距離ｃよりも大であり、上記突出面の高さａと，上記外周スリット部の高さｂとの関係が，ａ≦０．５ｂであることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイス。
- 請求項１において，上記ガイドリングは，上記金型に対してその軸方向に平行にスライド可能に配設してあることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイス。
- 請求項１又は２において，上記ガイドリングの外周部分と上記金型との間には，クリアランス距離調整用のスペーサを配置してなることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイス。
- 請求項１〜３のいずれか１項において，上記クリアランス距離ｃと上記突出面の高さａとの関係がｃ≦ａであることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイス。
- 請求項１〜４のいずれか１項において，上記クリアランス距離ｃと上記最短直線距離ｄとの関係がｃ＜ｄ＜３ｃであることを特徴とするハニカム構造体成形用ダイス。
- ハニカム本体を構成するセル格子と，該セル格子の軸方向の外周部を被うスキン層とを一体成形してなり、上記セル格子の厚さｋと、上記スキン層の厚さｓとの関係が、ｓ≧２ｋであるハニカム構造体を形成する方法において、請求項１〜５のいずれか１項に記載のハニカム構造体成形用ダイスを用いて押出成形することを特徴とするハニカム構造体の成形方法。
- 請求項６において，上記セル格子の厚さｋは０．０４〜０．１５ｍｍであることを特徴とするハニカム構造体の成形方法。
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