JP4805372B2 - 押出成形装置および、それを用いた成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態における押出成形装置100を示す概略構成図である。図1に示すように、本発明の押出成形装置100においては、セラミックス成形原料を含んだ坏土を外部から供給して内部で搬送する押出部21と押出部21から吐出された坏土を成形体として押出成形する成形部22とを含むように構成される。
本発明の押出成形装置において、例えば、図1に示すような押出部21は、セラミックス成形原料を含む坏土が内部に流入される供給口19と、回転軸6と回転軸6に沿った螺旋状の回転羽根5とを有し、坏土を回転羽根の回転により混練しつつ回転軸に平行な押出方向に搬送するスクリューと、坏土が吐出される押出口と、を含むドラム7を有する。
本発明の押出成形装置において、例えば、図1に示すような、ドラム7内部の長さは、189〜357cmであることが好ましい。また、ドラム7の内径は7.0〜13.3cmであることが好ましい。
本発明の押出成形装置において、スクリュー4は、供給口19側に供給口側スクリュー10と、押出口19側に押出口側スクリュー12とを含む。本発明の押出成形装置において、例えば、図1に示すようなスクリュー4の全体の長さLは、189〜357cmであることが好ましい。スクリュー4最外周の直径Dは、7.0〜13.3cmであることが好ましい。
本発明の押出成形装置において、例えば、回転軸6の直径d1は4.5〜8.6cmであることが好ましい。このスクリュー4は1軸とすることも、2軸平行に設けることもできる。坏土を混練する能力に優れていることから、2軸平行に設けることが好ましい。スクリュー4には、回転軸6に沿った螺旋状の回転羽根5が設けられている。供給口19側において回転羽根5の少なくとも一部として回転軸6に回転対称となるように2条設けられた供給口側回転羽根55を有した供給口側スクリュー10と、押出口20側において回転羽根5の少なくとも一部として1条設けられた押出口側回転羽根56を有した押出口側スクリュー12とを少なくとも含むものである。更に、本発明の押出成形装置において、回転羽根5の最外周の直径をD、押出方向8の、押出口側回転羽根56のピッチをPとした場合に、P/Dが0.5〜0.9の範囲とされるものである。本実施形態の押出成形装置においては、P/Dが0.6〜0.7の範囲とされることが特に好ましい。
図4は、従来の押出口側スクリュー12(スクリュー4)の一例を示す模式的側面図である。図4に示すように、押出口側回転羽根56が1条設けられている。この押出口側回転羽根56の押出方向8の長さL1が54〜108cm、押出口側回転羽根56のピッチは、9.0〜18.0cmとすることが好ましい。図3は、本発明の押出口側スクリュー12(スクリュー4)の一例を示す模式的側面図である。図4に示すような、従来の押出口側スクリュー4の押出面51は、スクリュー回転軸6の中心線に対する傾斜角度である押出面傾斜角度αが35〜55°であった。本発明においては、スクリュー回転軸6の中心線に対する押出面52の傾斜角度である押出面傾斜角度αが60〜80°の範囲となるものである。押出面52が押出方向8に対して急角度となることで、押出面から作用する法線方向(本発明は図3、従来は、図4参照)への押出力が押出方向8へと強く働き、坏土輸送力を高める効果を発現する。
回転軸6に対して回転対称に供給口側回転羽根55が2条設けられている。押出方向8の長さL2が135〜255cm、供給口側回転羽根55のピッチを9.0〜18.0cmとすることが好ましい。
変換スクリュー11は、本実施形態の押出成形装置においては、供給口側スクリュー10と、押出口側スクリュー12との間に設けることが好ましい。この変換スクリュー11は、供給口側スクリュー10と押出口側スクリュー12の2条と1条とのスクリューの形状の切り替わりをなだらかに、連続的に行っているものである。変換スクリューは、ピッチ数にして1〜2個設けることが好ましい。
本実施形態の押出成形装置においては、成形部22がドラム7と接する位置に整流板3を設けることが好ましい。押出される坏土を絞り込むことにより、その後の下流にて均一な流れとなるよう整流させる役割を果たす。押出口20と接する部分に開口部としてスリット30を有しており、スリット30の開口部の径が20〜50cmであることが好ましい。
本発明の成形体の製造方法においては、口金の前記供給口側に前記坏土が導入される複数の坏土導入口が設けられ、前記坏土導入口と前記口金の内部で連通された前記成形溝が設けられたような、上述の本実施形態の押出成形装置を用いて、前記坏土を前記供給口から前記ドラム内部に投入し、前記スクリューを回転することにより前記坏土を混練しつつ前記押出方向に搬送する坏土供給工程と、前記坏土が前記ドラム内部の前記押出口側に充填状態とされた領域の押出方向の距離を坏土充填長L3とした場合に、L3<L1の状態を維持しながら、前記坏土供給工程で供給された前記坏土を前記押出口から前記成形部へ吐出し、前記押出成形面での前記坏土の押出圧力を15〜30MPaの範囲とし、かつ、前記押出圧力の変動を±0.0〜0.5MPaの範囲として成形体を押出成形する坏土成形工程と、を含むものである。なお、本明細書中、圧力の単位について、換算値を1Pa=10−5barとする。
本発明の押出成形装置を用いた、ハニカム成形体の製造方法について、以下に記載する。特に限定するものではないが、例えば、坏土は、セラミックス原料が72質量%、水が23質量%、メチルセルロース5質量%、及びその他添加剤を含有するもの等を用いることができる。
成形時間に対する圧力の変動の測定方法としては、以下に記載の方法を用いた。例えば、図1のドラム7に、スクリュー6の回転軸中心線9と垂直となる方向に、二軸スクリュー間へ曝露するようドラム7内壁まで貫通させた取付孔へ、汎用圧力センサーを回転軸中心線9の方向へ等間隔となるようにに取り付ける。測定方法は、圧力センサーを記録計(データロガー)へと接続し、リアルタイムでこの圧力センサーの数値を記録している。
成形時間に対する速度に変動の測定方法としては、以下に記載の方法を用いた。成形体の押出方向8の垂直方向へ速度センサーを設け、速度センサーを上記同様に記録計へと接続し、リアルタイムでこ速度センサーの数値を記録している。
実施例1では、3種の押出成形装置(実施例1−1、実施例1−2、実施例1−3)を用いた。実施例1−1〜1−3の押出成形装置100の側面図を図1に示す。図示されるように、実施例1−1〜1−3は、2条の供給口側回転羽根55を有した供給口側スクリュー10と、1条の押出口側回転羽根56を有した押出口側スクリュー12と、これらの供給口側スクリュー10と押出口側スクリュー12との間に2条から1条形状へと連続的に形状変換する変換スクリュー11とを直列させた軸を2軸平行に有した押出成形装置をそれぞれ用いた。実施例1−1〜1−3に用いた押出口側スクリュー12および供給口側スクリュー10は、表2に示すようなD,P,Wなどの条件とした。図3は、スクリュー4(押出口側スクリュー12)の一部拡大側面図である。また、実施例1−1〜1−3の押出成形装置100では、押出口20より先には、口金40が設けられた成形部22を配置した。
比較例1では、3種の押出成形装置(比較例1−1、比較例1−2、比較例1−3)を用いた。比較例1−1〜1−3の押出成形装置101の側面図を図2に示す。図示されるように、比較例1−1〜1−3の押出成形装置101では、スクリュー4は2軸を平行にして、ドラム7の内部空間に配置した。さらに、ドラム7内部においては、押出口20側より押出口側スクリュー12、変換スクリュー11、供給口側スクリュー10の順にスクリュー4を配置した。比較例1−1〜1−3に用いた押出口側スクリュー12および供給口側スクリュー10は、表2に示すようなD,P,Wなどの条件とした。なお、比較例1−1〜1−3の供給口側スクリュー10については、それぞれ実施例1−1〜1−3の供給口側スクリュー10と同じ条件のものを用いた。図4はスクリュー4(押出口側スクリュー12)の一部拡大側面図である。また、比較例1−1〜1−3の押出成形装置101では、押出口20より先には、口金40が設けられた成形部22を配置した。
Claims (6)
- セラミックス成形原料を含む坏土が内部に流入される供給口と、回転軸と前記回転軸に沿った螺旋状の回転羽根とを有し、前記坏土を前記回転羽根の回転により混練しつつ前記回転軸に平行な押出方向に搬送するスクリューと、前記坏土が吐出される押出口と、を含むドラムを有した押出部と、
前記坏土が押出成形される成形溝が成形面に配置された口金を有し、前記押出部の前記押出方向側に配置された成形部と、を含む押出成形装置であって、
前記スクリューは、前記供給口側の前記スクリューとして、前記回転軸に回転対称となるように2条設けられた供給口側回転羽根を有した供給口側スクリューと、前記押出口側の前記スクリューとして、1条設けられた押出口側回転羽根を有した押出口側スクリューとを少なくとも含み、
前記回転羽根の最外周の直径をD、前記押出方向の、前記押出口側回転羽根のピッチをPとした場合に、P/Dが0.5〜0.9の範囲である押出成形装置。 - 前記供給口側スクリューの前記押出方向の長さL2と、前記押出口側スクリューの前記押出方向の長さL1との比L2/L1が1.33〜2.50である請求項1に記載の押出成形装置。
- 前記押出口側スクリューの前記押出方向の長さL1と、前記押出部の前記押出方向の長さLとの比L1/Lが0.29〜0.43である請求項1または2に記載の押出成形装置。
- 前記スクリューが前記ドラム内に2軸平行に設けられた請求項1〜3のいずれか1項に記載の押出成形装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の押出成形装置を用いて、
前記坏土を前記供給口から前記ドラム内部に投入し、前記スクリューを回転することにより前記坏土を混練しつつ前記押出方向に搬送する坏土供給工程と、
前記坏土が前記ドラム内部の前記押出口側に充填状態とされた領域の押出方向の距離を坏土充填長L3とした場合に、L3<L1の状態を維持しながら、前記坏土供給工程で供給された前記坏土を前記押出口から前記成形部へ吐出し、前記押出成形面での前記坏土の押出圧力を15〜30MPaの範囲とし、かつ、前記押出圧力の変動を0.1〜1.0MPaの範囲として成形体を押出成形する坏土成形工程と、を含む成形体の製造方法。 - 前記成形溝がハニカム形状であり、前記成形体としてハニカム成形体を押出成形する請求項5に記載の成形体の製造方法。
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