JP4910636B2 - ハニカム構造体の押出成形装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
円形状のスリーブと、該スリーブ内においてセラミック原料を混練すると共に前進させるスクリューとを備えた押出スクリュー部と、
該押出スクリュー部から押し出される上記セラミック原料の通過速度分布の均一化を図るための整流板を下流端に有する整流部と、
該整流部の上記整流板から押し出される上記セラミック原料が通過する断面積を徐々に減少させる抵抗管と、
該抵抗管から押し出される上記セラミック原料を所望のオーバル形状に成形するための成形金型とを有してなり、
上記整流部は、上流端から上記整流板配設部に至る間に、上記スリーブの内径と略同じ内径の円形状から、その内径と同等以上の短径及び該短径よりも大きい長径を有するオーバル形状に徐々に変化する形状変化部を有しており、上記整流板の形状及び下流端の内形状がオーバル形状となっており、
上記抵抗管は、上流端から下流端に至る間に、オーバル形状を維持したまま徐々に断面積が小さくなって上記成形金型に接続されていることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置にある(請求項1)。
少なくとも原料粉末と水とを含むセラミック原料を混練して押出成形するに当たり、第1の発明に記載の押出成形装置を用い、上記押出スクリュー部から押し出された上記セラミック原料の通過断面形状を、上記整流部における上記整流板の上流側においてオーバル形状に変化させ、その後、上記抵抗管においてオーバル形状を維持したまま通過断面積を徐々に減少させてから上記成形金型によってオーバル形状に成形することを特徴とするハニカム構造体の製造方法にある(請求項6)。
このように、本発明によれば、外形形状がオーバル形状であるセラミック製のハニカム構造体を、ささくれやセルつぶれ等の欠陥を生じさせることなく製造することが可能なハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
上記短径に対する長径の比が1.1以上、好ましくは1.3以上の場合に、本発明の効果を顕著に得ることができる。
この場合には、更に、通過速度分布を均一にすることができ、押出成形時にゆがみ等が発生することを抑制することができる。
この場合には、更に、押出成形時にゆがみ等が発生することを抑制することができる。
また、長径の縮径率Aと短径の縮径率Bのいずれかが0.7を超える場合には、整流板により分離したセラミック原料を再度結合できないおそれや、スキンまでセラミック原料が行き渡らず、ささくれが発生するおそれがある。
すなわち、上記抵抗管における内形状は、オーバル径状が維持されておればよく、その形状が多少変化しても目的を達成できる。しかしながら、上記のごとく、抵抗管の上流端から下流端まで相似径状である場合には、全周における縮径率が変化しないので最も理想的である。この場合には、更に、押出し速度分布の均一化を図ることができる。
本例は、本発明の実施例について、図1〜図6を用いて説明する。
図1は、押出成形装置の全体図を示す。図2(a)は、押出成形装置の長径部方向の断面図を示し、図2(b)は、短径部方向の断面図を示す。
本例に用いるハニカム構造体の押出成形装置1は、図1に示すごとく、上方に設けた混練機11に対面した投入口12を有していると共に、その下方には上段スクリュー13、押出スクリュー22、上記上段スクリュー13と押出スクリュー22との間に真空室14と噛込ローラ15とを備えている。
また、本例の押出成形装置1は、上段スクリュー13と押出スクリュー22とを有するが、上段スクリュー13と押出スクリュー22との間に、更に、中段スクリューを設けても良い。
以下、これを詳説する。
また、上記整流板31は、図3に示すごとく、セラミック原料を通過させるための多数の孔33を有しており、その孔33の直径はφ5mmである。また、同図に示すごとく、整流板31は、長径W1が270mm、短径H1が220mmのオーバル形状を有し、厚みが30mmである。また、上記整流部の下流端と同じサイズ(長径W2が240mm、短径H2が190mm)である領域Sが、実際にセラミック原料が通過する領域である。
図4(a)は、抵抗管4の上流端を示し、図4(b)は、抵抗管4の断面を示し、図4(c)は、抵抗管4の下流端を示す。
上記抵抗管4の内形状は、図4(a)に示すごとく、上流端は、長径H3が240mm、短径W3が190mmのオーバル形状である。また、図4(b)に示すごとく、上流端と下流端との距離Lが355mmである。また、図4(c)に示すごとく、下流端は、長径W4が170mm、短径H4が130mmのオーバル形状である。すなわち、長径の縮径率A及び短径の縮径率Bは0.7であり、長径の縮径率Aと短径の縮径率Bとが、A/B=1の関係にある。そのため、上記抵抗管4の上流端と下流端の内形状は、相似形状である。
また、上記ガイドリング16の内形状は、図6(a)に示すごとく、長径W6が154mm、短径H6が98mmのオーバル形状を有している。このオーバル形状が、最終成形品と略相似形状となる。図6(b)は、ガイドリング16の断面形状を示す。
本例により製造するハニカム構造体は、2MgO・2Al2O3・5SiO2により表される理論組成を有するコーディエライトを主成分とするものである。通常、コーディエライトは、SiO2を49.0〜53.0重量%、Al2O3を33.0〜37.0重量%、MgOを11.5〜15.5重量%の割合で含有する。
次に、押出成形の後、上記ハニカム構造体6は、上記スポンジ受け台17に載置したまま、所定長さに切断する。そして、分離された個々のハニカム構造体6は、スポンジ受け台17上において、そのまま1時間放置し、乾燥工程を行った。
本例により、ささくれやセルつぶれ等の欠陥を生じさせることなく、外形形状がオーバル形状であるセラミック製のハニカム構造体を得ることができた。
本比較例は、本発明の比較例について図7を用いて示す。
本比較例は、同図に示すごとく、従来の押出成形装置9を用いて押出成形を行った例である。
上記押出成形装置9は、実施例1における整流部3及び抵抗管4を変更したものである。つまり、上記押出成形装置9は、円形状の整流板91のみからなる整流部と、円形状からオーバル形状に変化する抵抗管92とを有する。他は、実施例1と同様の方法で行った。
2 押出スクリュー部
21 スリーブ
22 押出スクリュー
3 整流部
31 整流板
32 形状変化部
4 抵抗管
5 成形金型
Claims (6)
- 外皮と、該外皮内にハニカム状に配設された隔壁と、該隔壁内に区画されていると共に両端に貫通するよう軸方向に沿って形成された多数のセルとを有し、外形形状がオーバル形状であるセラミック製のハニカム構造体を押出し成形するための押出成形装置であって、
円形状のスリーブと、該スリーブ内においてセラミック原料を混練すると共に前進させるスクリューとを備えた押出スクリュー部と、
該押出スクリュー部から押し出される上記セラミック原料の通過速度分布の均一化を図るための整流板を下流端に有する整流部と、
該整流部の上記整流板から押し出される上記セラミック原料が通過する断面積を徐々に減少させる抵抗管と、
該抵抗管から押し出される上記セラミック原料を所望のオーバル形状に成形するための成形金型とを有してなり、
上記整流部は、上流端から上記整流板配設部に至る間に、上記スリーブの内径と略同じ内径の円形状から、その内径と同等以上の短径及び該短径よりも大きい長径を有するオーバル形状に徐々に変化する形状変化部を有しており、上記整流板の形状及び下流端の内形状がオーバル形状となっており、
上記抵抗管は、上流端から下流端に至る間に、オーバル形状を維持したまま徐々に断面積が小さくなって上記成形金型に接続されていることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置。 - 請求項1において、上記整流部の下流端の内形状は、短径に対する長径の比が1.1以上のオーバル形状であることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置。
- 請求項1又は2において、上記抵抗管は、長径の縮径率Aと短径の縮径率Bとが、0.9<A/B<1.1の関係にあることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置。
- 請求項1〜3のいずれか一項において、上記抵抗管は、長径の縮径率A及び短径の縮径率Bがいずれも0.7以下であることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記抵抗管の上流端と下流端の内形状は、相似形状であることを特徴とするハニカム構造体の押出成形装置。
- 外皮と、該外皮内にハニカム状に配設された隔壁と、該隔壁内に区画されていると共に両端に貫通するよう軸方向に沿って形成された多数のセルとを有し、外形形状がオーバル形状であるセラミック製のハニカム構造体を製造する方法であって、
少なくとも原料粉末と水とを含むセラミック原料を混練して押出成形するに当たり、請求項1〜5のいずれか一項に記載の押出成形装置を用い、上記押出スクリュー部から押し出された上記セラミック原料の通過断面形状を、上記整流部における上記整流板の上流側においてオーバル形状に変化させ、その後、上記抵抗管においてオーバル形状を維持したまま通過断面積を徐々に減少させてから上記成形金型によってオーバル形状に成形することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
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