JP4057095B2

JP4057095B2 - Ceramic extrusion equipment

Info

Publication number: JP4057095B2
Application number: JP09594497A
Authority: JP
Inventors: 真司川崎; 清志奥村; 豊小倉; 重則伊藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2017-04-14
Also published as: JPH10286812A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば固体電解質型燃料電池の多孔質の電極と緻密質のセパレータのような、セラミックスの積層焼結体を得るための積層成形体を押し出す押出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体電解質型燃料電池は、いわゆる平板型と円筒型とに大別される。平板型の固体電解質型燃料電池においては、いわゆるセパレータと発電層とを交互に積層することにより、発電用のスタックを構成する。例えば、特開平６─６８８８５号公報においては、インターコネクターのグリーン成形体と空気極側ディストリビューターのグリーン成形体とを積層し、この積層体を一体焼結させることにより、インターコネクターとディストリビューターとを接合することが記載されている。しかし、特開平６─６８８８５号公報においては、インターコネクターのグリーン成形体と空気極側ディストリビューターのグリーン成形体との間に、応力緩和層を形成しているが、この方法は適用できなかった。なぜなら、自立型の空気極とセパレータとの各グリーン成形体の間に、これらと熱収縮挙動が極端に異なる材料のグリーンシートを挟み、一体焼結させても、セパレータと空気極との接合状態は不良であり、これら両者の接合界面を微視的に見ると接合していないからである。
【０００３】
このため、本出願人は、特開平８−３１９１８１号公報において、インターコネクター用の坏土と空気極用の坏土とをそれぞれ各シリンダー中に入れ、各坏土を一つの口金へと向かって押出すことによって、この口金から各坏土のグリーン成形体を接合しつつ押し出すことを想到した。この際、各シリンダー部内において、各坏土をプランジャーによって押し出すことを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者が更に検討したところ、次の問題が未だ存在することを見いだした。即ち、インターコネクター用のグリーン成形体と空気極用のグリーン成形体との間の接合界面が、場合によっては完全には平坦にならず、積層成形体の横断面の形状を見たときに、波状となったり、あるいは凹凸が生成したりすることが判明した。前記した積層成形体を量産するのに際して、こうした接合界面の形状の乱れを定常的に、ある程度以上小さくすることは困難な場合があった。また、各坏土の硬度が大きく異なるような場合には、未だ積層成形体に湾曲が生ずることがあった。
【０００５】
本発明の課題は、セラミックスの積層成形体を押出成形するのに際して、積層成形体の湾曲を防止し、この積層成形体を構成する各セラミックス層の接合界面の平坦性を、より一層向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、セラミックスの積層成形体を押出成形するために、複数種のグリーン成形体用の坏土を一つの口金成形部中へと連続的に供給することによって、各グリーン成形体を互いに接合された状態で口金成形部から押出成形する押出成形装置であって、各グリーン成形体用の坏土を収容するための複数のシリンダー部、各シリンダー部中の各坏土を口金成形部へとそれぞれ押し出すための複数の押出機構、各押出機構をそれぞれ駆動するための複数の油圧シリンダー、各油圧シリンダーへの油の供給と排出とを行うために各シリンダー部内の前進側の空間および後退側の空間にそれぞれ連結されている油圧ポンプ機構、各押出機構の各位置を測定するための位置測定装置、および油圧シリンダー内の前進側の空間と油圧ポンプ機構との間に介在している油量制御機構であって、各位置測定装置によって測定した各押出機構の位置に従って油圧シリンダーの前進側の空間から油圧ポンプ機構へと排出される油の量を制御するための油量制御機構を備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、第二の発明は、セラミックスの積層成形体を押出成形するために、複数種のグリーン成形体用の坏土を一つの口金成形部中へと連続的に供給することによって、各グリーン成形体を互いに接合された状態で口金成形部から押出成形する押出成形装置であって、各グリーン成形体用の坏土を収容するための複数のシリンダー部、各シリンダー部中の各坏土を口金成形部へとそれぞれ押し出すための複数の押出機構、および各シリンダー部に隣接し、口金成形部を有する口金部材を備えており、各シリンダー部内の各通路が互いに平行に延びており、口金部材が、各通路と連通しておりかつ前記の各坏土の進行方向を口金成形部へと向かって変更するための経路方向変換部と、経路方向変換部から口金成形部へと向かって延びる絞り部とを備えており、経路方向変換部の径が一定であり、絞り部の径が経路方向変換部から口金成形部へと向かって減少していることを特徴とする。
【０００８】
以下、本発明の特徴および利点について、適宜図面を参照しつつ、更に詳細に説明する。
【０００９】
本発明において、油圧シリンダーの前進側の空間から油圧ポンプ機構へと排出される油の量を制御するためには、具体的には、押出機構の位置のデータと油量制御機構の動作のデータとの関係を予め格納している制御装置を備え、位置測定装置からの各押出機構の位置の測定値を、予め格納されている押出機構の位置のデータと対比することによって油量制御機構の動作を制御することが好ましい。これによって、自動的な制御が可能になる。
【００１０】
また、油量制御機構が、油圧シリンダーの前進側の空間からの油量を弁の開閉度によって制御する油量制御弁であることが好ましい。
【００１１】
また、位置測定装置としては、ローラー式のエンコーダーも使用できるが、ベルト式エンコーダーを使用した方が、特にプランジャーの位置を測定する上で誤差が少なくなることを見いだした。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る押出成形装置を概略的に示す部分断面図である。
【００１３】
本実施形態では、二層の積層成形体を押出成形する装置を提供する。口金部材１６Ａ（３６）に隣接する位置に、第一の坏土を収容する第一のシリンダー部１４Ａと、第二の坏土を収容する第二のシリンダー部１４Ｂとが連結されている。
【００１４】
各シリンダー部の各通路内には、それぞれ坏土１５Ａ、１５Ｂが収容されており、かつ各プランジャー１３Ａ、１３Ｂが、通路２１Ａ、２１Ｂ内で移動可能になっている。各プランジャー１３Ａ、１３Ｂは、それぞれ軸４Ａ、４Ｂによって駆動される。
【００１５】
各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂから見て口金部材１６、３６とは反対側には、プランジャーの収容部１２Ａ、１２Ｂが設けられている。各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂと各収容部１２Ａ、１２Ｂとは、所定の真空チャンバー１１内に収容されており、これによって各シリンダー部の内部の通路が低圧に保持されている。
【００１６】
各プランジャーの各軸４Ａ、４Ｂは、それぞれ油圧シリンダー６Ａ、６Ｂ内に挿通されており、各軸４Ａ、４Ｂの端部が油圧シリンダーから外部に突出している。各油圧シリンダーの内部においては、各軸４Ａ、４Ｂに油圧子８Ａ、８Ｂが固定されており、油圧子８Ａ、８Ｂによって、プランジャーの前進側の空間１０Ａ、１０Ｂと、後退側の空間９Ａ、９Ｂとに区分されている。前進側の空間１０Ａ、１０Ｂは、開口７Ａ、７Ｂおよび輸送路１７Ａ、１７Ｂを介して油圧ポンプ機構３に接続されている。後退側の空間９Ａ、９Ｂは、開口５２Ａ、５２Ｂおよび輸送路１７Ａ、１７Ｂを介して油圧ポンプ機構３に接続されている。
【００１７】
各プランジャー１３Ａ、１３Ｂを前進させて、各坏土１５Ａ、１５Ｂを口金部材１６、３６へと押し出す際には、油圧シリンダー６Ａ、６Ｂ内の前進側の空間１０Ａ、１０Ｂから、開口７Ａ、７Ｂ、輸送路１７Ａ、１７Ｂ、油圧ポンプ機構３および開口５２Ａ、５２Ｂを介して、後退側の空間９Ａ、９Ｂ内へと油を供給し、油圧子８Ａ、８Ｂを口金部材の方へと向かって駆動する。
【００１８】
ここで、特に重要であるのは、前進側の空間１０Ａ、１０Ｂと、油圧ポンプ機構３との間に、油量制御機構２Ａ、２Ｂを介在させていることである。
【００１９】
これと共に、各軸４Ａ、４Ｂの位置を測定するための位置測定装置、好ましくはベルト式エンコーダー５Ａ、５Ｂを設けることによって、押出成形時の各プランジャーの位置の測定値を、ベルト式エンコーダー５Ａ、５Ｂから電線１９Ａ、１９Ｂを介して制御装置１Ａ、１Ｂへと送り、この制御装置１Ａ、１Ｂから電線１８Ａ、１８Ｂを介して所定の制御データを油量制御機構２Ａ、２Ｂへと送る。この油量制御機構２Ａ、２Ｂによって、各油圧シリンダーの前進側の空間１０Ａ、１０Ｂから油圧ポンプ機構３へと排出される油の量を制御できる。
【００２０】
このような特定の制御方式を採用することによって、口金部材から押し出された積層成形体において、各セラミックス層の接合界面の平坦性が著しく向上することを見いだした。この理由は、次のように考えられる。
【００２１】
即ち、各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂ内の、性状の相異なる各坏土１５Ａ、１５Ｂを、それぞれ別個のプランジャー１３Ａ、１３Ｂで押し出した場合には、各坏土の口金からの押出量は、各プランジャー１３Ａ、１３Ｂの位置によって決定される。従って、各プランジャー１３Ａ、１３Ｂを共に一定の速度で押し出すようにすれば、各坏土１５Ａ、１５Ｂの口金からの押出量が均一化され、積層成形体において各セラミックス層の接合界面が平坦になるはずである。
【００２２】
しかし、現実には、坏土１５Ａ、１５Ｂの内部においても、粘度や性状に変動があるために、一定の速度で各プランジャーを駆動することはできない。このため、本発明者は、現実に各プランジャーの軸４Ａ、４Ｂの位置を測定し、この測定値を、予め定めた各プランジャーの位置と照合し、各プランジャーの現実の位置が所定値から外れた場合に、油圧シリンダー内の油の量を制御することを想到した。
【００２３】
しかし、現実には、各プランジャーの位置を正確に制御することはやはり困難であり、積層成形体の接合界面の乱れを、ある程度以上小さくすることは困難であった。
【００２４】
本発明者はこの原因を検討し、次の結論に至った。即ち、プランジャー１３Ａ、１３Ｂを駆動させて各坏土１５Ａ、１５Ｂを押し出す際には、特に後退側の空間９Ａ、９Ｂ内では油に多大の圧力が加わり、この圧力や摩擦によって油の温度が上昇し、これによって油の体積変動が生ずる。こうなると、かりに各プランジャーの位置を正確に測定し、この測定値に従って油量制御機構２を正確に制御したとしても、各プランジャーの動作に対して正確に反映されなくなる。
【００２５】
例えば、油量制御機構の弁の開口の大きさを制御する場合、かりに各プランジャーの１３Ａ、１３Ｂの位置の正確な測定値を得、この測定値を各プランジャーの位置の設定値と対比し、弁の開口の大きさを変化させ、後退側の空間９Ａ、９Ｂ内への油の供給量を増大または減少させることを試みたとする。しかし、前記したように後退側の空間９Ａ、９Ｂ内における油の体積が、制御装置１内に格納されている設定値から外れて変動すると、プランジャーの位置が正確に補正されず、かえって誤差を大きくすることもある。
【００２６】
本発明者は、この問題を解決するために、特に油圧シリンダー内の前進側の空間１０Ａ、１０Ｂと油圧ポンプ機構３との間に、電磁弁等の油量制御機構２Ａ、２Ｂを設けることを想到し、これによって、各プランジャー１３Ａ、１３Ｂの位置を正確に制御することに成功した。この理由は、おそらく坏土の性状等が局所的に変化した場合でも、前進側の空間１０Ａ、１０Ｂ内の油に加わる圧力は顕著に変動せず、油の体積等の性状が変動しにくいためであると考えられる。
【００２７】
次に第二の発明について説明する。各セラミックス層用の各坏土を、各押出機構、例えばプランジャーによって口金部材の方へと向かって押し出す際には、各セラミックス層が略水平方向に押し出されるようにすることが好ましく、このためには各シリンダー部が略水平方向に、かつ互いに対して略平行に延びていることが好ましい。
【００２８】
しかし、この場合には、各シリンダー部内の通路を押し出されてきた各坏土を、口金成形部の手前で合流させる必要がある。これと同時に、各シリンダー部内の通路に比べて坏土の径を絞る必要がある。
【００２９】
このため、本発明者は、口金部材に、各通路と連通しておりかつ各坏土の進行方向を口金成形部へと向かって変更するための経路方向変換部と、経路方向変換部から口金成形部へと向かって延びる絞り部とを設け、経路方向変換部の径を略一定とすることを想到した。即ち、各坏土の絞りの機能と経路の変換の機能とを、口金部材の別個の部分に受け持たせることによって、口金成形部に押し出されてくる各坏土の局所的なムラを抑制し、これによって各セラミックス層の接合界面の平坦性を一層向上させうることを見いだした。
【００３０】
図２は、第二の発明で使用する口金部材１６の構成を示す断面図である。こうした口金部材は、図１に示す押出成形装置の各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂに隣接して設ける。
【００３１】
この口金部材１６は、経路方向変換部材２３と成形部材２４とからなる。経路方向変換部材２３は、各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂに対して例えばボルト３０によって連結されている。また、成形部材２４と経路方向変換部材２３との間も、例えばボルト３１によって連結されている。口金部材１６の中には中子２５が固定されている。
【００３２】
シリンダー部１４Ａ、１４Ｂの坏土通路２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ経路方向変換部２２Ａ、２２Ｂに連通している。各経路方向変換部２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ中子２５の基部２５ａの傾斜面２７Ａ、２７Ｂと、経路方向変換部材２３の内側面２３ａとの間に形成されているが、その径は略一定であり、かつ本実施例においてはシリンダー部１４Ａ、１４Ｂの各通路２１Ａ、２１Ｂの径と同じである。
【００３３】
更に、成形部材２４の内側面２４ａと中子２５ｂの表面２８Ａ、２８Ｂとの間には、先端に向かうのにつれて徐々に径が小さくなる絞り部５３Ａ，５３Ｂが設けられている。更にこの先端側では、口金成形部３１、３２が、成形部材２４の内側面２４ｂの中に設けられている。本例では、成形部３１、３２の内側に棒状の中子２６を配置している。
【００３４】
各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂの各通路２１Ａ、２１Ｂ内を押し出されてきた各坏土は、経路方向変換部２２Ａ、２２Ｂに入る。次いで、各坏土は絞り部５３Ａ、５３Ｂ内へと入り、ここで各坏土の径が口金成形部の径に適合するようになるまで絞られる。そして坏土は口金成形部３１、３２の方向に入り、坏土が合流する。また、絞り部５３Ａ、５３Ｂと口金成形部３１、３２とは、別々に作製されたボルト等によって固定され、一体化されていてもよい。
【００３５】
なお、第一の発明においては、図３に示すような口金部材３６を使用することもできる。ただし、図３において、図１、図２に示した部材には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００３６】
この口金部材３６は、各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂに対して例えばボルト３０によって連結されている。口金部材３６の中には中子３４が固定されている。
【００３７】
シリンダー部１４Ａ、１４Ｂの坏土通路２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ絞り部３３Ａ、３３Ｂに連通している。各絞り部３３Ａ、３３Ｂは、それぞれ中子３４の傾斜面３４ａと、口金部材３６の内側面３６ａとの間に形成されている。各絞り部３３Ａ、３３Ｂの各通路２１Ａ、２１Ｂと連続している側の径は、各通路２１Ａ、２１Ｂの径とほぼ同じである。絞り部３３Ａ、３３Ｂの径は、先端に向かうのにつれて徐々に小さくなる。更にこの先端側では、口金成形部３１、３２が、口金部材３６の内側面３６ｂの中に設けられている。本例では、口金成形部３１、３２の内側に棒状の中子３５が配置されている。
【００３８】
各シリンダー部１４Ａ、１４Ｂの各通路２１Ａ、２１Ｂ内を押し出されてきた各坏土は、各絞り部３３Ａ、３３Ｂに入り、ここで口金成形部３１、３２の方向へと各坏土の進行方向が変わるのと共に、各坏土の径が口金成形部の径に適合するようになるまで絞られる。
【００３９】
本発明は、緻密体のグリーン成形体と多孔体のグリーン成形体との積層成形体に対して特に好適に適用できる。この場合には、好ましくは、緻密体の相対密度が９０％以上であり、多孔体の相対密度が８０％以下である。緻密体の相対密度は最高１００％である。また、多孔体の相対密度は、その強度の観点からは、通常４０％以上とすることが好ましい。
【００４０】
多孔体のグリーン成形体用の坏土は、多孔体の主原料に、有機バインダーと造孔材と水とを混合した混合物からなる坏土が好ましい。この有機バインダーとしては、ポリメチルアクリレート、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、スターチ、ワックス、アクリル酸ポリマー、メタクリル酸ポリマー等を例示できる。また、主原料の重量を１００重量部としたとき、有機バインダーの添加量は０．５〜５重量部とすることが好ましい。造孔材としては、セルロース、カーボン、アクリルパウダー等を例示できる。
【００４１】
緻密体のグリーン成形体用の坏土は、緻密体の主原料に、有機バインダーと水とを混合した混合物からなる坏土が好ましい。この有機バインダーとしては、前述のものを使用できる。前記主原料の重量を１００重量部としたとき、有機バインダーの添加量は０．５〜５重量部とすることが好ましい。
【００４２】
本発明は、電気化学セルの製造に対して特に好適に利用できる。これは、酸素ポンプ、高温水蒸気電解セル、水素の製造装置、水蒸気の除去装置、ＮＯｘの分解セル、固体電解質型燃料電池として利用できる。
【００４３】
この場合には、特にインターコネクターと電極とからなる積層焼結体の成形に対して、本発明を特に好適に利用できる。この電極は、陽極または陰極であるが、陽極の方が一層好適である。
【００４４】
陽極の主原料は、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタンマンガナイト又はランタンコバルタイトであることが更に好ましく、ランタンマンガナイトが一層好ましい。ランタンマンガナイトは、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。
【００４５】
陰極の主原料は、ニッケル、酸化ニッケル、ニッケル─ジルコニア混合粉末、酸化ニッケル─ジルコニア混合粉末、パラジウム、白金、パラジウム−ジルコニア混合粉末、白金─ジルコニア混合粉末、ニッケル−セリア、酸化ニッケル−セリア、パラジウム−セリア、白金−セリアの各混合粉末等が好ましい。
【００４６】
固体電解質膜の材料としては、イットリア安定化ジルコニア又はイットリア部分安定化ジルコニアが好ましいが、他の材料を使用することもできる。また、ＮＯｘ分解セルの場合には、固体電解質膜を酸化セリウム系セラミックスとすることが特に好ましい。
【００４７】
インターコネクターの主原料は、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタンクロマイトであることが更に好ましい。耐熱性、耐酸化性、耐還元性を有しているからである。ランタンクロマイトには、前記のような金属をドープすることもできる。
【００４８】
図４（ａ）は、図１〜３に示すような押出成形装置によって成形された積層成形体４１を示す正面図であり、図４（ｂ）は、この積層成形体を利用して製造できる電気化学セル４６を示す正面図である。
【００４９】
図４（ａ）の積層成形体４１においては、多孔体（例えば自己支持型の空気極）のグリーン成形体４２と、緻密体（例えばセパレーター）のグリーン成形体４３とが互いに密着している。グリーン成形体４２は平板形状である。グリーン成形体４３は、例えば平面的に見て長方形であり、その長辺に沿って、四角柱状の外周隔壁４３ａが２列互いに平行に形成されており、外周周壁４３ａの間に、例えば２列の隔壁４３ｂが設けられている。外周隔壁４３ａと隔壁４３ｂとの間、隔壁４３ｂと４３ｂとの間に、それぞれ溝状の酸化ガス流路４４が設けられている。
【００５０】
グリーン成形体４３の各隔壁４３ａ、４３ｂの上側面４３ｅ、４３ｆが、グリーン成形体４２の下側面４２ａに対して密着している。グリーン成形体４３の側面４３ｃとグリーン成形体４２の側面４２ｂとが、ほぼ段差がないように連続している。
【００５１】
この積層成形体４１を焼成することによって、図４（ｂ）に示すような積層焼結体４９を製造できる。積層焼結体４９においては、空気極４７の下側面４７ｃと、セパレータ４８の隔壁４８ａ、４８ｂの上側面４８ｅ、４８ｆとが互いに強固に接合されており、空気極４７の側面４７ｂとセパレータ４８の側面４８ｃとが段差なく連続している。四角柱形状の酸化ガス流路４４の端部が、セパレータ４８の端面４８ｄ側に開放されている。
【００５２】
緻密質の固体電解質膜５０が、この積層焼結体４９の上に形成されている。固体電解質膜５０の本体部分５０ａは、空気極４７の上側面４７ａ上に形成されている。本体部分５０ａの両側に、延在部５０ｂがそれぞれ形成されており、各延在部５０ｂによって、空気極４７の側面４７ｂ及びセパレータ４８の側面４８ｃの上部が被覆されている。この結果、酸化ガス流路４４の気密性が、その開口の部分を除いて保持されている。固体電解質膜５０の上に燃料極膜５１が形成されている。
【００５３】
【実施例】
以下、更に具体的な実験結果について述べる。
（坏土Ａの製造）
ランタンマンガナイト粉末１００重量部、メチルセルロース３重量部、セルロース７重量部、水１６重量部を混練機で混練し、坏土を作製した。この坏土を、真空土練機を用いて成形し、径φ５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の坏土成形体を得た。このときの坏土の硬度は２５であった（ＮＧＫ坏土硬度計による。）
【００５４】
（坏土Ｂの製造）
ランタンクロマイト粉末１００重量部、メチルセルロース４重量部、セルロース１重量部、水１１重量部を混練機で混練し、坏土を作製した。この坏土を、真空土練機を用いて成形し、径φ５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の坏土成形体を得た。このときの坏土の硬度は３０であった。
【００５５】
（坏土Ｃの製造）
ランタンマンガナイト粉末１００重量部、メチルセルロース３重量部、セルロース７重量部、水１４重量部を混練機で混練し、坏土を作製した。この坏土を、真空土練機を用いて成形し、径φ５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱形状の坏土成形体を得た。このときの坏土の硬度は３０であった。
なお、円柱形状の各坏土成形体を使用する前に、断面半円形状となるように２つに切断した。
【００５６】
（比較例１）
図１の押出成形装置において、ベルト式エンコーダー５Ａ、５Ｂおよび油量制御機構２を取り除いた。他は前記したようにして、図４に示す形態の積層成形体の押出成形を実施した。ただし、図３に示す口金部材を使用した。
【００５７】
具体的には、予め坏土を入れない状態で、各プランジャー１３Ａ、１３Ｂの軸を、それぞれ２５ｍｍ／分のほぼ同じ速度になるように調整し、その後、シリンダー部１４Ａ内に坏土Ａを収容し、シリンダー部１４Ｂ内に坏土Ｂを収容し、成形を試みた。しかし、積層成形体は、口金から出たところで下側へと向かって湾曲し、真っ直ぐな成形体が得られなかった。これは、坏土ＡとＢとの硬度が微妙に相違しているためと考えられる。
【００５８】
次に、各プランジャーの押出速度を早くしたり、遅くしたりして押出成形を実施してみたが、やはり前記の湾曲を直すことはできなかった。
【００５９】
（比較例２）
比較例１と同様にして積層成形体の押出成形を実施した。ただし、坏土Ａの代わりに坏土Ｃを使用した。この結果、積層成形体は下側へと向かって湾曲することはなく、ほぼ真っ直ぐな積層成形体が得られた。坏土Ｃの硬度を坏土Ｂの硬度（３０）に合わせることによって、各坏土の硬度差による湾曲は防止できたものと考えられる。
【００６０】
次いで、この積層成形体を恒温恒湿槽中で乾燥させた。乾燥後の積層成形体を、側面４３の長手方向（押出方向と平行）に見たときの接合界面の形状を観察したところ、接合界面は上下に変動しており、その変動は、接合界面の中心線に対して±２．２ｍｍ／ｍであった。
【００６１】
（本発明例１）
図１に示す押出成形装置を使用して、前記したようにして成形を行った。図３に示した口金部材を使用した。押出成形装置においては、各シリンダー部１４Ａと１４Ｂとは互いに平行に設置されている。位置測定装置としてはベルト式エンコーダーを使用している。
【００６２】
上側のシリンダー部１４Ａの通路２１Ａに坏土Ｃを収容し、下側のシリンダー部１４Ｂの通路２１Ｂに坏土Ｂを収容した。各プランジャー１３Ａ、１３Ｂをそれぞれ２５ｍｍ／分の一定速度で駆動し、積層成形体を得た。この積層成形体には湾曲は発生せず、真っ直ぐな長さ１ｍの積層成形体が得られた。この積層成形体を、恒温恒湿槽中で乾燥させた。乾燥後の積層成形体の側面４３の長手方向に見たときの接合界面の状態を観察したところ、上下に僅かに変動していた。その変動は、接合界面の中心線に対して±０．５ｍｍ／ｍであった。
【００６３】
（本発明例２）
本発明例１と同様にして積層成形体の押出成形を実施した。ただし、坏土Ｃの代わりに、坏土Ｂとは硬度が異なる坏土Ａを使用した。各プランジャー１３Ａ、１３Ｂをそれぞれ１５ｍｍ／分の一定速度で駆動した。
【００６４】
得られた積層成形体には湾曲は発生せず、真っ直ぐな長さ１ｍの積層成形体が得られた。この積層成形体を、恒温恒湿槽中で乾燥させた。乾燥後の積層成形体の側面４３の長手方向に見たときの接合界面の状態を観察したところ、上下に僅かに変動していた。その変動は、接合界面の中心線に対して±０．６ｍｍ／ｍであった。
【００６５】
（本発明例３）
本発明例２と同様にして積層成形体の押出成形を実施した。ただし、図２に示す口金部材を使用した。また、各プランジャー１３Ａ、１３Ｂをそれぞれ５０ｍｍ／分の一定速度で駆動した。
【００６６】
得られた積層成形体には湾曲は発生せず、真っ直ぐな長さ１ｍの積層成形体が得られた。この積層成形体を、恒温恒湿槽中で乾燥させた。乾燥後の積層成形体の側面４３の長手方向に見たときの接合界面の状態を観察したところ、上下に僅かに変動していた。その変動は、接合界面の中心線に対して±０．２ｍｍ／ｍであった。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、セラミックスの積層成形体を押出成形するのに際して、積層成形体の湾曲を防止でき、また積層成形体を構成する各セラミックス層の接合界面の平坦性を、より一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明に係る押出成形装置を概略的に示す断面図である。
【図２】第二の発明に係る口金部材を示す断面図である。
【図３】図１の押出成形装置において使用できる口金部材を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、図１〜３に示すような押出成形装置によって成形された積層成形体４１を示す正面図であり、（ｂ）は、この積層成形体を利用して製造できる電気化学セル４６を示す正面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ制御装置２Ａ、２Ｂ油量制御機構３油圧ポンプ機構４Ａ、４Ｂプランジャーの軸５Ａ、５Ｂ位置測定装置６Ａ、６Ｂ油圧シリンダー９Ａ、９Ｂ油圧シリンダーの後退側の空間１０Ａ、１０Ｂ油圧シリンダーの前進側の空間１１真空チャンバー１３Ａ、１３Ｂプランジャー（押出機構）１４Ａ、１４Ｂシリンダー部１５Ａ、１５Ｂ坏土１６、３６口金部材１７Ａ、１７Ｂ油の輸送路２１Ａ、２１Ｂ坏土の通路２２Ａ、２２Ｂ経路方向変換部２３経路方向変換部材２４成形部材２５、２６、３４、３５中子３１、３２口金成形部３３Ａ、３３Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ絞り部４１積層成形体４６電気化学セル[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an extrusion molding apparatus for extruding a laminated molded body for obtaining a laminated sintered body of ceramics such as a porous electrode and a dense separator of a solid oxide fuel cell.
[0002]
[Prior art]
Solid oxide fuel cells are roughly classified into so-called flat plate types and cylindrical types. In a flat type solid oxide fuel cell, a stack for power generation is configured by alternately stacking so-called separators and power generation layers. For example, in JP-A-6-68885, a green molded body of an interconnector and a green molded body of an air electrode side distributor are laminated, and the laminated body is integrally sintered, whereby Are described. However, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-68885, a stress relaxation layer is formed between the green molded body of the interconnector and the green molded body of the air electrode side distributor, but this method cannot be applied. . This is because even if a green sheet made of a material with extremely different heat shrinkage is sandwiched between each green molded body of a self-supporting air electrode and a separator, This is because these are defective and are not bonded when the bonding interface between these two is viewed microscopically.
[0003]
For this reason, the applicant JP-A-8-319181 In this case, each of the clay for the interconnector and the clay for the air electrode is placed in each cylinder, and each clay is extruded toward one base. The idea was to push it out while joining. At this time, it is disclosed that each clay is pushed out by a plunger in each cylinder part.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, further investigation by the present inventor has found that the following problems still exist. That is, when the junction interface between the green molded body for the interconnector and the green molded body for the air electrode is not completely flat in some cases, when the cross-sectional shape of the laminated molded body is seen, It has been found that it is wavy or uneven. In mass production of the above-described laminated molded body, it may be difficult to constantly reduce the shape disorder of the joint interface to a certain extent. In addition, when the hardness of each clay is greatly different, the laminated molded body may still be curved.
[0005]
An object of the present invention is to prevent bending of a multilayer molded body when extruding a ceramic multilayer molded body, and to further improve the flatness of the bonding interface of each ceramic layer constituting the multilayer molded body. It is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, in order to extrude a multilayer molded body of ceramics, each type of green molded body is supplied by continuously supplying a plurality of types of green molded body clay into one die forming section. An extrusion molding apparatus that extrudes from a die forming portion in a state of being joined to each other, and includes a plurality of cylinder portions for accommodating the clay for each green molded body, and each die in each cylinder portion is a die forming portion. A plurality of extrusion mechanisms for extruding each of the cylinders, a plurality of hydraulic cylinders for driving each of the extrusion mechanisms, a space on the advancing side in each cylinder section and a retreat for supplying and discharging oil to each hydraulic cylinder A hydraulic pump mechanism connected to each side space, a position measuring device for measuring each position of each extrusion mechanism, and a space on the forward side in the hydraulic cylinder and the hydraulic pump mechanism An oil amount control mechanism interposed in the cylinder for controlling the amount of oil discharged from the space on the advance side of the hydraulic cylinder to the hydraulic pump mechanism according to the position of each extrusion mechanism measured by each position measuring device. An oil amount control mechanism is provided.
[0007]
In addition, in the second invention, in order to extrude a multilayer molded body of ceramics, a plurality of types of clay for green molded bodies are continuously supplied into a single die forming section, whereby each green molding is performed. It is an extrusion molding apparatus that extrudes from the die forming part in a state where the bodies are joined to each other, and includes a plurality of cylinder parts for accommodating the clay for each green molded body, and each of the clays in each cylinder part. A plurality of extruding mechanisms for extruding each of the forming parts, and a base member having a base forming part adjacent to each cylinder part, each passage in each cylinder part being mutually connected parallel The base member is in communication with each passage, and the path direction converting part for changing the traveling direction of each clay toward the base forming part, and the base part from the path direction converting part And a diameter of the path direction changing portion is provided. Constant The diameter of the narrowed portion decreases from the path direction changing portion toward the die forming portion.
[0008]
Hereinafter, the features and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings as appropriate.
[0009]
In the present invention, in order to control the amount of oil discharged from the space ahead of the hydraulic cylinder to the hydraulic pump mechanism, specifically, the position data of the extrusion mechanism and the operation data of the oil amount control mechanism And a control device that stores the relationship between the oil amount control mechanism and the position measurement value of each extrusion mechanism from the position measurement device in comparison with the position data of the extrusion mechanism stored in advance. It is preferable to control the operation. This allows automatic control.
[0010]
The oil amount control mechanism is preferably an oil amount control valve that controls the amount of oil from the space on the forward side of the hydraulic cylinder according to the degree of opening and closing of the valve.
[0011]
In addition, although a roller encoder can be used as a position measuring device, it has been found that using a belt encoder reduces errors particularly in measuring the position of the plunger.
[0012]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing an extrusion molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0013]
In the present embodiment, an apparatus for extruding a two-layer laminated molded body is provided. A first cylinder portion 14A for accommodating the first clay and a second cylinder portion 14B for accommodating the second clay are connected to a position adjacent to the base member 16A (36).
[0014]
The clays 15A and 15B are accommodated in the passages of the cylinder portions, and the plungers 13A and 13B are movable in the passages 21A and 21B. Each plunger 13A, 13B is driven by a shaft 4A, 4B, respectively.
[0015]
Plunger receiving portions 12A and 12B are provided on the side opposite to the base members 16 and 36 when viewed from the cylinder portions 14A and 14B. Each cylinder part 14A and 14B and each accommodating part 12A and 12B are accommodated in the predetermined | prescribed vacuum chamber 11, Thereby, the channel | path inside each cylinder part is hold | maintained at low pressure.
[0016]
The shafts 4A and 4B of the plungers are inserted into the hydraulic cylinders 6A and 6B, respectively, and the ends of the shafts 4A and 4B protrude outward from the hydraulic cylinders. In each hydraulic cylinder, hydraulic shafts 8A and 8B are fixed to the respective shafts 4A and 4B, and by the hydraulic rods 8A and 8B, the space 10A and 10B on the forward side of the plunger, and the space 9A on the backward side, 9B. The forward-side spaces 10A and 10B are connected to the hydraulic pump mechanism 3 via openings 7A and 7B and transport paths 17A and 17B. The retreat-side spaces 9A and 9B are connected to the hydraulic pump mechanism 3 through the openings 52A and 52B and the transport paths 17A and 17B.
[0017]
When the plungers 13A and 13B are advanced and the clays 15A and 15B are pushed out to the base members 16 and 36, the openings 7A and 7B are opened from the space 10A and 10B on the advance side in the hydraulic cylinders 6A and 6B. The oil is supplied into the space 9A, 9B on the reverse side through the transport paths 17A, 17B, the hydraulic pump mechanism 3 and the openings 52A, 52B, and the hydraulic elements 8A, 8B are driven toward the cap member. To do.
[0018]
Here, it is particularly important that the oil amount control mechanisms 2 A and 2 B are interposed between the forward-side spaces 10 A and 10 B and the hydraulic pump mechanism 3.
[0019]
At the same time, by providing a position measuring device for measuring the position of each shaft 4A, 4B, preferably a belt type encoder 5A, 5B, a measured value of the position of each plunger at the time of extrusion molding is obtained. 5B is sent to the control devices 1A and 1B via the electric wires 19A and 19B, and predetermined control data is sent from the control devices 1A and 1B to the oil amount control mechanisms 2A and 2B via the electric wires 18A and 18B. The amount of oil discharged from the space 10A, 10B on the forward side of each hydraulic cylinder to the hydraulic pump mechanism 3 can be controlled by the oil amount control mechanisms 2A, 2B.
[0020]
It has been found that by adopting such a specific control method, the flatness of the bonding interface of each ceramic layer is remarkably improved in the laminated molded body extruded from the die member. The reason is considered as follows.
[0021]
That is, when the clays 15A and 15B having different properties in the cylinder portions 14A and 14B are extruded by separate plungers 13A and 13B, the amount of extrusion from the base of each clay is It is determined by the positions of the plungers 13A and 13B. Therefore, if the plungers 13A and 13B are extruded at a constant speed, the amount of extrusion from the bases of the clays 15A and 15B is made uniform, and the bonding interface of the ceramic layers is flattened in the laminated molded body. Should be.
[0022]
However, in reality, each of the plungers cannot be driven at a constant speed because the viscosity and properties vary even inside the clays 15A and 15B. For this reason, the present inventor actually measures the positions of the shafts 4A and 4B of the plungers, collates the measured values with the predetermined positions of the plungers, and the actual positions of the plungers are predetermined. The idea was to control the amount of oil in the hydraulic cylinder when it deviates from the value.
[0023]
However, in reality, it is still difficult to accurately control the position of each plunger, and it has been difficult to reduce the disturbance of the joint interface of the laminated molded body to some extent.
[0024]
The present inventor has examined this cause and has come to the following conclusion. That is, when the plungers 13A and 13B are driven to push out the clays 15A and 15B, a great deal of pressure is applied to the oil, particularly in the retreating spaces 9A and 9B, and the oil temperature is increased by this pressure and friction. As a result, oil volume fluctuations occur. In this case, even if the position of each plunger is accurately measured and the oil amount control mechanism 2 is accurately controlled according to this measured value, it is not accurately reflected in the operation of each plunger.
[0025]
For example, when the size of the valve opening of the oil amount control mechanism is controlled, an accurate measurement value of the position of each plunger 13A, 13B is obtained on the scale, and this measurement value is compared with the set value of the position of each plunger. Then, it is assumed that the size of the opening of the valve is changed and an attempt is made to increase or decrease the amount of oil supplied into the space 9A, 9B on the reverse side. However, as described above, if the volume of oil in the retreat-side spaces 9A and 9B fluctuates out of the set value stored in the control device 1, the position of the plunger is not accurately corrected, and instead an error occurs. May be increased.
[0026]
In order to solve this problem, the present inventor has provided oil amount control mechanisms 2A, 2B such as electromagnetic valves between the space 10A, 10B on the forward side in the hydraulic cylinder and the hydraulic pump mechanism 3, in particular. As a result, the positions of the plungers 13A and 13B were accurately controlled. This is because the pressure applied to the oil in the forward-side spaces 10A and 10B does not vary significantly even if the properties of the clay are locally changed, and the properties such as the volume of the oil are unlikely to vary. It is thought that.
[0027]
Next, the second invention will be described. When each clay for each ceramic layer is extruded toward the base member by each extrusion mechanism, for example, a plunger, it is preferable that each ceramic layer is extruded in a substantially horizontal direction. It is preferable that each cylinder part is extended in the substantially horizontal direction and substantially parallel with respect to each other.
[0028]
However, in this case, it is necessary to join the clays that have been pushed out of the passages in the cylinder portions before the die forming portion. At the same time, it is necessary to reduce the diameter of the clay compared to the passages in each cylinder part.
[0029]
For this reason, the inventor communicates with the base member, the path direction conversion part for communicating with each passage and changing the traveling direction of the clay toward the base forming part, and the path direction conversion part to the base. A constricted part extending toward the forming part is provided, and the diameter of the path direction changing part is conceived to be substantially constant. That is, the function of squeezing each of the clays and the function of changing the path are assigned to separate parts of the base member, thereby suppressing local unevenness of each base material pushed out to the base forming part. Thus, it has been found that the flatness of the bonding interface of each ceramic layer can be further improved.
[0030]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the base member 16 used in the second invention. Such a base member is provided adjacent to each cylinder part 14A, 14B of the extrusion molding apparatus shown in FIG.
[0031]
The base member 16 includes a path direction changing member 23 and a forming member 24. The path direction changing member 23 is connected to the cylinder portions 14A and 14B by, for example, bolts 30. Moreover, between the shaping | molding member 24 and the path | route direction conversion member 23, it connects with the volt | bolt 31, for example. A core 25 is fixed in the base member 16.
[0032]
The clay passages 21A and 21B of the cylinder parts 14A and 14B communicate with the path direction conversion parts 22A and 22B, respectively. Each of the path direction conversion portions 22A and 22B is formed between the inclined surfaces 27A and 27B of the base portion 25a of the core 25 and the inner side surface 23a of the path direction conversion member 23, but the diameter thereof is substantially constant. In addition, in this embodiment, the diameter of each of the passages 21A and 21B of the cylinder portions 14A and 14B is the same.
[0033]
Further, narrowed portions 53A and 53B that gradually decrease in diameter toward the tip are provided between the inner surface 24a of the molding member 24 and the surfaces 28A and 28B of the core 25b. Further, at the distal end side, the base forming portions 31 and 32 are provided in the inner side surface 24 b of the forming member 24. In this example, a rod-shaped core 26 is disposed inside the molding portions 31 and 32.
[0034]
Each clay pushed through the passages 21A and 21B of the cylinder portions 14A and 14B enters the route direction changing portions 22A and 22B. Next, each clay enters the squeezed portions 53A and 53B, and is squeezed until the diameter of each clay is matched with the diameter of the die forming portion. Then, the clay enters the direction of the die forming parts 31 and 32, and the clay is merged. In addition, the narrowed portions 53A and 53B and the die forming portions 31 and 32 may be fixed and integrated by bolts or the like produced separately.
[0035]
In the first invention, a base member 36 as shown in FIG. 3 can also be used. However, in FIG. 3, the same reference numerals are given to the members shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted.
[0036]
The base member 36 is connected to the cylinder portions 14A and 14B by, for example, bolts 30. A core 34 is fixed in the base member 36.
[0037]
The clay passages 21A and 21B of the cylinder portions 14A and 14B communicate with the throttle portions 33A and 33B, respectively. Each of the narrowed portions 33 A and 33 B is formed between the inclined surface 34 a of the core 34 and the inner side surface 36 a of the base member 36. The diameters of the throttle portions 33A and 33B on the side continuous with the passages 21A and 21B are substantially the same as the diameters of the passages 21A and 21B. The diameters of the throttle portions 33A and 33B are gradually reduced toward the tip. Further, at the tip end side, the base forming portions 31 and 32 are provided in the inner side surface 36 b of the base member 36. In this example, a rod-shaped core 35 is disposed inside the die forming portions 31 and 32.
[0038]
Each clay extruded through the passages 21A and 21B of the cylinder portions 14A and 14B enters the respective narrowed portions 33A and 33B, where the traveling directions of the respective clays toward the die forming portions 31 and 32 are performed. As the diameter changes, the diameter of each clay is reduced until it matches the diameter of the die forming part.
[0039]
The present invention can be particularly suitably applied to a laminated molded body of a dense green molded body and a porous green molded body. In this case, preferably, the relative density of the dense body is 90% or more, and the relative density of the porous body is 80% or less. The relative density of the dense body is up to 100%. The relative density of the porous body is usually preferably 40% or more from the viewpoint of strength.
[0040]
The clay for the green molded body of the porous body is preferably a clay composed of a mixture of an organic binder, a pore former and water as a main raw material of the porous body. Examples of the organic binder include polymethyl acrylate, nitrocellulose, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, starch, wax, acrylic acid polymer, and methacrylic acid polymer. Moreover, when the weight of the main raw material is 100 parts by weight, the amount of the organic binder added is preferably 0.5 to 5 parts by weight. Examples of the pore former include cellulose, carbon, and acrylic powder.
[0041]
The clay for the green compact is preferably a clay made of a mixture of an organic binder and water in the main raw material of the dense body. As the organic binder, those described above can be used. When the weight of the main raw material is 100 parts by weight, the addition amount of the organic binder is preferably 0.5 to 5 parts by weight.
[0042]
The present invention can be particularly suitably used for the production of electrochemical cells. This can be used as an oxygen pump, a high-temperature steam electrolysis cell, a hydrogen production apparatus, a water vapor removal apparatus, a NOx decomposition cell, and a solid oxide fuel cell.
[0043]
In this case, the present invention can be used particularly suitably for forming a laminated sintered body composed of an interconnector and an electrode. The electrode is an anode or a cathode, but the anode is more preferred.
[0044]
The main raw material of the anode is preferably a perovskite complex oxide containing lanthanum, more preferably lanthanum manganite or lanthanum cobaltite, and even more preferably lanthanum manganite. Lanthanum manganite may be doped with strontium, calcium, chromium, cobalt, iron, nickel, aluminum or the like.
[0045]
The main cathode materials are nickel, nickel oxide, nickel-zirconia mixed powder, nickel oxide-zirconia mixed powder, palladium, platinum, palladium-zirconia mixed powder, platinum-zirconia mixed powder, nickel-ceria, nickel oxide-ceria, palladium -Ceria, platinum-ceria mixed powder, etc. are preferable.
[0046]
The material for the solid electrolyte membrane is preferably yttria stabilized zirconia or yttria partially stabilized zirconia, but other materials can also be used. In the case of a NOx decomposition cell, it is particularly preferable that the solid electrolyte membrane is a cerium oxide ceramic.
[0047]
The main raw material of the interconnector is preferably a perovskite complex oxide containing lanthanum, and more preferably lanthanum chromite. It is because it has heat resistance, oxidation resistance, and reduction resistance. Lanthanum chromite can be doped with the above metals.
[0048]
FIG. 4A is a front view showing a laminated molded body 41 formed by an extrusion molding apparatus as shown in FIGS. 1 to 3, and FIG. 4B can be manufactured using this laminated molded body. 3 is a front view showing an electrochemical cell 46. FIG.
[0049]
4A, a green molded body 42 of a porous body (for example, a self-supporting air electrode) and a green molded body 43 of a dense body (for example, a separator) are in close contact with each other. The green molded body 42 has a flat plate shape. The green molded body 43 is, for example, a rectangle when seen in a plan view, and along its long side, two rows of square columnar outer peripheral partition walls 43a are formed in parallel with each other, and for example, two rows between the outer peripheral peripheral walls 43a. The partition wall 43b is provided. Groove-shaped oxidizing gas flow paths 44 are provided between the outer peripheral partition walls 43a and the partition walls 43b and between the partition walls 43b and 43b, respectively.
[0050]
The upper side surfaces 43e and 43f of the partition walls 43a and 43b of the green molded body 43 are in close contact with the lower side surface 42a of the green molded body 42. The side surface 43c of the green molded body 43 and the side surface 42b of the green molded body 42 are continuous so that there is almost no step.
[0051]
By firing the laminated molded body 41, a laminated sintered body 49 as shown in FIG. 4B can be manufactured. In the laminated sintered body 49, the lower side surface 47c of the air electrode 47 and the upper side surfaces 48e and 48f of the partition walls 48a and 48b of the separator 48 are firmly joined to each other. The side surface 48c is continuous without a step. An end portion of the rectangular column-shaped oxidizing gas channel 44 is opened to the end surface 48 d side of the separator 48.
[0052]
A dense solid electrolyte membrane 50 is formed on the laminated sintered body 49. The main body portion 50 a of the solid electrolyte membrane 50 is formed on the upper side surface 47 a of the air electrode 47. Extending portions 50b are formed on both sides of the main body portion 50a. The extending portions 50b cover the upper portions of the side surface 47b of the air electrode 47 and the side surface 48c of the separator 48, respectively. As a result, the airtightness of the oxidizing gas channel 44 is maintained except for the opening. A fuel electrode membrane 51 is formed on the solid electrolyte membrane 50.
[0053]
【Example】
Hereinafter, more specific experimental results will be described.
(Manufacture of clay A)
100 parts by weight of lanthanum manganite powder, 3 parts by weight of methylcellulose, 7 parts by weight of cellulose and 16 parts by weight of water were kneaded with a kneader to prepare a clay. This clay was molded using a vacuum kneader to obtain a cylindrical clay molded body having a diameter of 50 mm and a length of 300 mm. The hardness of the clay at this time was 25 (according to the NGK clay hardness meter).
[0054]
(Manufacture of clay B)
100 parts by weight of lanthanum chromite powder, 4 parts by weight of methylcellulose, 1 part by weight of cellulose, and 11 parts by weight of water were kneaded with a kneader to prepare a clay. This clay was molded using a vacuum kneader to obtain a cylindrical clay molded body having a diameter of 50 mm and a length of 300 mm. The hardness of the clay at this time was 30.
[0055]
(Manufacture of clay C)
100 parts by weight of lanthanum manganite powder, 3 parts by weight of methylcellulose, 7 parts by weight of cellulose and 14 parts by weight of water were kneaded with a kneader to prepare a clay. This clay was molded using a vacuum kneader to obtain a cylindrical clay molded body having a diameter of 50 mm and a length of 300 mm. The hardness of the clay at this time was 30.
In addition, before using each kneaded clay shaped body, it was cut into two so as to have a semicircular cross section.
[0056]
(Comparative Example 1)
In the extrusion molding apparatus of FIG. 1, the belt-type encoders 5A and 5B and the oil amount control mechanism 2 are removed. The others were extruded as described above in the form shown in FIG. However, the base member shown in FIG. 3 was used.
[0057]
More specifically, the shafts of the plungers 13A and 13B are adjusted so that the speeds of the plungers 13A and 13B are approximately the same speed of 25 mm / min, respectively, and then the clay A is placed in the cylinder portion 14A. Then, the clay B was accommodated in the cylinder part 14B, and molding was attempted. However, the laminated molded body was curved downward when exiting the die, and a straight molded body was not obtained. This is presumably because the hardness of the clays A and B is slightly different.
[0058]
Next, extrusion was performed by increasing or decreasing the extrusion speed of each plunger, but the above curve could not be corrected.
[0059]
(Comparative Example 2)
The laminated molded body was extruded in the same manner as in Comparative Example 1. However, clay C was used instead of clay A. As a result, the laminated molded body did not curve downward, and an almost straight laminated molded body was obtained. By matching the hardness of the clay C with the hardness (30) of the clay B, it is considered that the bending due to the hardness difference of each clay could be prevented.
[0060]
Subsequently, this laminated molded body was dried in a constant temperature and humidity chamber. When the shape of the joint interface when the laminated molded body after drying is viewed in the longitudinal direction of the side surface 43 (parallel to the extrusion direction) is observed, the joint interface fluctuates up and down. It was ± 2.2 mm / m with respect to the center line.
[0061]
(Invention Example 1)
Molding was performed as described above using the extrusion molding apparatus shown in FIG. The base member shown in FIG. 3 was used. In the extrusion molding apparatus, the cylinder portions 14A and 14B are installed in parallel to each other. A belt encoder is used as the position measuring device.
[0062]
The clay C was accommodated in the passage 21A of the upper cylinder portion 14A, and the clay B was accommodated in the passage 21B of the lower cylinder portion 14B. Each plunger 13A, 13B was driven at a constant speed of 25 mm / min to obtain a laminated molded body. The laminated molded body was not curved and a straight molded body having a length of 1 m was obtained. This laminated molded body was dried in a constant temperature and humidity chamber. When the state of the bonding interface when viewed in the longitudinal direction of the side surface 43 of the laminated molded body after drying was observed, it slightly varied up and down. The variation was ± 0.5 mm / m with respect to the center line of the bonding interface.
[0063]
(Invention Example 2)
Extrusion molding of the laminated molded body was carried out in the same manner as in Invention Example 1. However, instead of the clay C, the clay A having a hardness different from that of the clay B was used. Each plunger 13A, 13B was driven at a constant speed of 15 mm / min.
[0064]
The obtained laminated molded body was not curved and a straight molded article having a length of 1 m was obtained. This laminated molded body was dried in a constant temperature and humidity chamber. When the state of the bonding interface when viewed in the longitudinal direction of the side surface 43 of the laminated molded body after drying was observed, it slightly varied up and down. The variation was ± 0.6 mm / m with respect to the center line of the bonding interface.
[0065]
(Invention Example 3)
Extrusion molding of the laminated molded body was carried out in the same manner as in Invention Example 2. However, the base member shown in FIG. 2 was used. Each plunger 13A, 13B was driven at a constant speed of 50 mm / min.
[0066]
The obtained laminated molded body was not curved and a straight molded article having a length of 1 m was obtained. This laminated molded body was dried in a constant temperature and humidity chamber. When the state of the bonding interface when viewed in the longitudinal direction of the side surface 43 of the laminated molded body after drying was observed, it slightly varied up and down. The variation was ± 0.2 mm / m with respect to the center line of the bonding interface.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when extruding a multilayer molded body of ceramics, it is possible to prevent the multilayer molded body from being bent, and to improve the flatness of the bonding interface of each ceramic layer constituting the multilayer molded body. Can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an extrusion molding apparatus according to a first invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a base member according to a second invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a base member that can be used in the extrusion molding apparatus of FIG. 1;
4A is a front view showing a laminated molded body 41 formed by an extrusion molding apparatus as shown in FIGS. 1 to 3, and FIG. 4B can be manufactured using this laminated molded body. 3 is a front view showing an electrochemical cell 46. FIG.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Control device 2A, 2B Oil amount control mechanism 3 Hydraulic pump mechanism 4A, 4B Plunger shaft 5A, 5B Position measuring device 6A, 6B Hydraulic cylinder 9A, 9B Space on the backward side of the hydraulic cylinder 10A, 10B Advance space 11 Vacuum chamber 13A, 13B Plunger (extrusion mechanism) 14A, 14B Cylinder portion 15A, 15B Soil 16, 36 Base member 17A, 17B Oil transport path 21A, 21B Soil path 22A, 22B Path direction Conversion part 23 Path direction conversion member 24 Molding member 25, 26, 34, 35 Core 31, 32 Base molding part 33A, 33B, 53A, 53B Restriction part 41 Laminated molding 46 Electrochemical cell

Claims

In order to extrude a ceramic multilayer molded body, a plurality of types of green molded bodies are continuously fed into a single die forming section, and the green molded bodies are joined to each other. An extrusion molding apparatus for extruding from the die forming part, wherein a plurality of cylinder parts for containing the clay for each green molded body, and each of the clays in each of the cylinder parts is the die. A plurality of extrusion mechanisms for extruding each of the molding units, a plurality of hydraulic cylinders for driving the extrusion mechanisms, and the cylinders for supplying and discharging oil to the hydraulic cylinders Hydraulic pump mechanism connected to the space on the forward side and the space on the backward side in the unit, a position measuring device for measuring each position of each extrusion mechanism, and the hydraulic cylinder -An oil amount control mechanism interposed between the space on the forward side in the interior and the hydraulic pump mechanism, wherein the hydraulic cylinder moves forward according to the position of each extrusion mechanism measured by each position measuring device. A ceramic extrusion molding apparatus comprising an oil amount control mechanism for controlling the amount of oil discharged from a side space to the hydraulic pump mechanism.

A control device that stores in advance the relationship between the position data of the extrusion mechanism and the operation data of the oil amount control mechanism, and the measured value of the position of each extrusion mechanism from the position measurement device, 2. The ceramic extrusion molding according to claim 1, further comprising a control device for controlling the operation of the oil amount control mechanism by comparing with data of the position of the extrusion mechanism stored in advance. 3. apparatus.

3. The ceramic extrusion apparatus according to claim 1, wherein the oil amount control mechanism is an oil amount control valve that controls the amount of oil from the space on the forward side of the hydraulic cylinder by opening and closing the valve. .

The laminated molded body is a laminated molded body of a green body of clay for a porous ceramic body and a green body of clay for a dense ceramic body, according to claim 1 to 3. The ceramic extrusion molding apparatus according to any one of claims.

The ceramic extrusion molding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the position measuring device is a belt-type encoder.

The extrusion molding apparatus includes a base member adjacent to each cylinder part and having the base molding part, and the base member communicates with each passage in each cylinder part and A path direction changing part for changing the traveling direction of the clay toward the die forming part, and a narrowing part extending from the path direction changing part toward the die forming part. Each passage in the cylinder part extends in parallel with each other, the diameter of the path direction changing part is constant , and the diameter of the throttle part is reduced from the path direction changing part toward the die forming part. The ceramic extrusion molding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein

In order to extrude a ceramic multilayer molded body, a plurality of types of green molded bodies are continuously fed into a single die forming section, and the green molded bodies are joined to each other. An extrusion molding apparatus for extruding from the die forming part, wherein a plurality of cylinder parts for containing the clay for each green molded body, and each of the clays in each of the cylinder parts is the die. A plurality of extrusion mechanisms for extruding each of the molding parts, and a base member having the base molding part adjacent to each of the cylinder parts, each passage in the cylinder part extending in parallel with each other A path direction changing part for changing the traveling direction of each clay toward the base forming part, and the path direction changing part, wherein the base member communicates with each of the passages. And a throttle portion extending towards the said ferrule forming portion, decreasing the diameter of the path direction changing part is constant, the diameter of the narrowed portion is moving towards the die molded portion from said path direction changing unit An apparatus for extruding ceramics, characterized by comprising: