JP5965748B2 - 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法 - Google Patents

押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5965748B2
JP5965748B2 JP2012148525A JP2012148525A JP5965748B2 JP 5965748 B2 JP5965748 B2 JP 5965748B2 JP 2012148525 A JP2012148525 A JP 2012148525A JP 2012148525 A JP2012148525 A JP 2012148525A JP 5965748 B2 JP5965748 B2 JP 5965748B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
downstream
upstream
pin
pins
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012148525A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014008737A (ja
Inventor
照夫 小森
照夫 小森
朝 吉野
朝 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2012148525A priority Critical patent/JP5965748B2/ja
Priority to PCT/JP2013/067695 priority patent/WO2014007143A1/ja
Publication of JP2014008737A publication Critical patent/JP2014008737A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5965748B2 publication Critical patent/JP5965748B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/206Forcing the material through screens or slots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B17/00Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
    • B28B17/0063Control arrangements
    • B28B17/0081Process control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26Extrusion dies
    • B28B3/2672Means for adjusting the flow inside the die, e.g. using choke means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/268Throttling of the flow, e.g. for cooperating with plasticising elements or for degassing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/375Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
    • B29C48/385Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using two or more serially arranged screws in separate barrels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/505Screws
    • B29C48/52Screws with an outer diameter varying along the longitudinal axis, e.g. for obtaining different thread clearance
    • B29C48/525Conical screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50Details of extruders
    • B29C48/695Flow dividers, e.g. breaker plates
    • B29C48/70Flow dividers, e.g. breaker plates comprising means for dividing, distributing and recombining melt flows
    • B29C48/705Flow dividers, e.g. breaker plates comprising means for dividing, distributing and recombining melt flows in the die zone, e.g. to create flow homogeneity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92Measuring, controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504Controlled parameter
    • B29C2948/9258Velocity
    • B29C2948/926Flow or feed rate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504Controlled parameter
    • B29C2948/92609Dimensions
    • B29C2948/92666Distortion, shrinkage, dilatation, swell or warpage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/375Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
    • B29C48/38Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages using two or more serially arranged screws in the same barrel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

本発明は、成形体の製造技術に関するものであり、より詳細にはセラミックス成形体を製造するための押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法に関する。
従来より、ハニカムフィルタ構造体が、DPF(Diesel particulate filter)用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。特許文献1,2には、ハニカム構造体の製造に使用されるダイス及び押出成形装置が開示されている。
特開昭61−5915号公報 特許第4099896号公報
ところで、DPF用のハニカムフィルタ構造体は一般に剛性を有するケースに収容された状態で使用される。ハニカムフィルタ構造体の寸法精度が低いと熱応力等によってハニカムフィルタ構造体に亀裂が入るなどの不具合が生じやすくなる。そのため、焼成前のグリーン成形体に対して高い寸法精度が要求される。また、ハニカム構造体は、狭いセルピッチ(例えば1.1〜2.8mm程度)を有するものもあり、多数の貫通孔を画成する隔壁の厚さについても高い寸法精度が要求される。
押出成形装置でグリーン成形体を製造する際、ダイの上流側の面に到達する原料組成物の流速が不均一で特定領域の原料組成物の流速が他の領域と比較して高いと、湾曲した成形体がダイから押し出される。これを後から真っ直ぐに矯正しようとすると、成形体の隔壁が湾曲したり外面にクラックが入ったりするといった不具合が生じる。また、成形体の製造を開始した初期の段階では真っ直ぐなものが得られていても、ダイの摩耗などによって成形体の曲がりが徐々に顕著となる場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、曲がりが十分に小さく、寸法精度が高い成形体を製造するため、従来と比較してより高度に原料組成物の流量を調整可能な押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る押出成形装置は、ペースト状の原料組成物を移送する流路と、流路の上流側に設けられ、原料組成物を混練すると共に下流側へと移送するスクリューと、流路の下流側に設けられ、原料組成物からなる成形体が押し出されるダイと、スクリューとダイの間に設けられ、厚さ方向に貫通する複数の開口を有する整流板と、整流板の下流側とダイを連通する抵抗管と、抵抗管の管壁を貫通するように設けられ、抵抗管の内側に突出する長さがそれぞれ変更自在の複数の上流側抵抗ピンと、上流側抵抗ピンよりも下流側であり且つ抵抗管の管壁を貫通するように設けられ、抵抗管の内側に突出する長さがそれぞれ変更自在の複数の下流側抵抗ピンとを備える。
本発明の押出成形装置が備える上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンは、ダイに導入される原料組成物の流速分布の均一化を図るためのものである。押し出されてくる成形体の曲がりの程度及び方向をチェックし、要求精度を超える曲がりが認められる場合、上流側抵抗ピン及び/又は下流側抵抗ピンの突出長さを調節することによって曲がりが十分に小さく、寸法精度が高い成形体を効率的に製造できる。少なくとも二段に配置された抵抗ピン(上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピン)を採用したことで、従来と比較してより高度に原料組成物の流量調整が可能である。
本発明においては、抵抗管の上流側から上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンを見ると、隣り合う二つの上流側抵抗ピンが設けられた位置の間に下流側抵抗ピンが設けられていることが好ましい。このように上流側抵抗ピンと下流側抵抗ピンを互い違いに設けることで、隣接する二つの上流側抵抗ピンの間を通過した原料組成物の流速を下流側抵抗ピンで十分高度に調節できる。
上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンがいずれも円柱状部材からなる場合、上流側抵抗ピンの半径をaとし且つ下流側抵抗ピンの半径をbとすると、上流側抵抗ピンの中心と下流側抵抗ピンの中心の距離Dは下記式(1)を満たすことが好ましい(図6参照)。
(a+b)<D<2×(a+b) ・・・(1)
式(1)の条件を満たすように上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンを配置することで、より一層高度に原料組成物の流量を調整できる。
上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンは平坦な先端面を有することが好ましい。かかる構成を採用することにより、これらの抵抗ピンを突出させない場合に抵抗管の内面と上記先端面とを連続した面とすることができ、原料組成物の滞留を抑制できるという利点がある。また、本発明においては、少なくとも二段に複数の抵抗ピンを配置するため、一段式で抵抗ピンを配置する場合と比較して全体の本数が同じであっても、一段分に配置する抵抗ピンの数を少なくできる。このため、抵抗ピンの先端が平坦であっても、隣接する抵抗ピンとの干渉されることなく抵抗ピンを抵抗管の中心付近まで挿入できる(図5,7参照)。
本発明は、上記押出成形装置を用いた成形体の製造方法であり、上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンのうちの少なくとも一本の抵抗ピンの突出長さを変更する工程を備えた方法を提供する。本発明の方法によれば、上流側抵抗ピン及び/又は下流側抵抗ピンの突出長さを適宜調節することで、曲がりが十分に小さく、寸法精度が高い成形体を効率的に製造できる。
本発明によれば、曲がりが十分に小さく、寸法精度が高い成形体を効率的に製造できる。
(a)はハニカム構造体用グリーン成形体の一例を示す斜視図、(b)はグリーン成形体の部分拡大図である。 本発明に係る押出成形装置の実施形態を示す概略断面図である。 図1に示す抵抗管及びその管壁を貫通するように設けられた抵抗ピンの構成を示す部分断面図である。 整流板の構成を示す図である。 上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンが抵抗管(直管部)の内側に突出している様子を示す断面図である。 上流側抵抗ピン及び下流側抵抗ピンを設置する位置を示す断面図である。 一段式の抵抗ピンが抵抗管の内側に突出している様子を示す断面図である。 本発明に係る押出成形装置の他の実施形態であって抵抗ピンの突出長さを自動制御する機構を備えた形態を示す構成図である。 非接触式変位センサによって成形体の曲がりを検出する機構の一例を示す模式図である。 非接触式寸法測定器によって成形体の曲がりを検出する機構の一例を示す模式図である。 グリーン成形体の他の例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明に係る押出成形装置の説明に先立ち、ハニカム構造体用のグリーン成形体について説明する。
<グリーン成形体>
図1に示すグリーン成形体70は、原料組成物を押出成形することによって得られたものである。図1の(a)に示すように、グリーン成形体70は多数の貫通孔70aが略平行に配置された円柱体である。貫通孔70aの断面形状は、図1の(b)に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔70aは、グリーン成形体70において、端面から見て、正方形配置、すなわち、貫通孔70aの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。貫通孔70aの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺0.8〜2.5mmとすることができる。なお、グリーン成形体70を所定の温度で焼成することによってハニカム構造体が製造される。
グリーン成形体70の貫通孔70aが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、40〜350mmとすることができる。また、グリーン成形体70の外径も特に限定されないが、例えば、100〜320mmとすることできる。
グリーン成形体70をなす原料組成物は特に限定されないが、DPF用のハニカム構造体を製造する場合にあっては、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。ハニカム構造体の高温耐性の観点から、好適なセラミクス材料として、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、更に、マグネシウム及び/又はケイ素を含むことができる。
例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体を製造する場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、更に、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び/又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類;ポリビニルアルコールなどのアルコール類;リグニンスルホン酸塩が挙げられる。
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤及び可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類;でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料;氷;及びドライアイス等などが挙げられる。
潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類;カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸;ステアリン酸Alなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(POAAE)などが挙げられる。
分散剤としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸;シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸;メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類;ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。
溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類;プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類;及び水などを用いることができる。
<押出成形装置>
図2〜6を参照しながら、本発明に係る押出成形装置の好適な実施形態について説明する。図2に示す押出成形装置10は、粉末状又はペースト状の原料組成物からグリーン成形体70を製造するためのものである。
押出成形装置10は、ハウジング1内の上段に設けられたスクリュー2A及び下段に設けられたスクリュー2Bを備える。スクリュー2A,2Bは、入口1aから供給された原料組成物を混練すると共に流路1bを通じて下流側へと移送するためのものである。スクリュー2A,2Bの間には、真空室3が設けられており、真空室3内を減圧することによって原料組成物を脱気処理できるようになっている。真空室3内の原料組成物はローラ3aによって下段のスクリュー2Bに導入される。
押出成形装置10は、スクリュー2Bの下流側に設けられた整流板5と、原料組成物からなる成形体70Aが押し出されるダイ8と、流路1bとダイ8を連通する抵抗管9と、抵抗管9の管壁を貫通するように設けられ、抵抗管9の内側に突出する長さがそれぞれ変更自在の上流側抵抗ピンPa及び下流側抵抗ピンPbとを更に備える。抵抗管9は、上流側から下流側に向けて流路断面積が徐々に小さくなっているテーパ部9aと、テーパ部9aの下流側に接続された直管部9bとを有し、直管部9bに上流側抵抗ピンPa及び下流側抵抗ピンPbが設けられている(図3参照)。なお、スクリュー2Bの径よりも径が大きい成形体70Aを製造する場合などには、抵抗管9は上流から下流に向けて流路断面が大きくなる拡大部を有してもよい。ダイ8から押し出された成形体70Aが変形しないように、押出成形装置10の隣には成形体70Aを支持するための支持台15が設置されている。整流板5及び抵抗ピンPa,Pbは、ダイ8に原料組成物を導入するに先立ち、その流速分布の均一化を図るためのものである。
整流板5は、ハウジング1に対して着脱自在に設けられており、スクリュー2Bとダイ8の間に配置されている。図4の(a)は整流板5の正面図であり、図4の(b)は整流板5の断面図である。整流板5は厚さ方向に貫通する複数の開口5aを有する。整流板5は、流量調整の効果を高めるために網状の抵抗体(図示せず)を有していてもよい。網状の抵抗体として、例えば、網目数が5〜200メッシュ(より好ましくは50〜150メッシュ)の金網を使用できる。一枚又は複数枚の金網を整流板5の上流側の表面に配置することで、より高い整流効果が得られると共に、原料組成物に含まれる異物を除去できる。ここでいう金網の網目数(メッシュ)は、1インチ(25.4mm)の間にある目数を意味する。使用するメッシュを選定するに際しては、ダイの開口(スリット幅)に対してメッシュの目開きWが小さいことを第一条件とし、更に、強度的に十分な線径dを有するものを選定すればよい。メッシュ数Nは以下の式によって算出できる。
N=25.4/(W+d)
式中、Wはメッシュの目開き(mm)を示し、dはメッシュの線径(mm)を示す。
整流板5は、上流側から圧力を受けてもほとんど歪みを起こさない構造体であることが好ましい。かかる観点から、整流板5の材質としては、例えば、炭素鋼等が好ましい。炭素鋼以外の好適な材質として、ニッケル、クロム、タングステン等を含有する特殊鋼を例示できる。整流板5の厚さは、十分の強度を確保する観点から、10〜100mmであることが好ましい。
整流板5は、厚さ方向に貫通する直径1〜10mmの開口5aを複数有する。整流板5の開口率は30〜80%であることが好ましい。開口率が30%未満の整流板5を使用した場合、上流側の圧力を過度に高くしないと、単位時間当たり十分な量の原料組成物を通過させることができず、圧力が装置の許容圧力以上となりやすい。他方、開口率が80%を超える整流板5は強度が不十分となりやすい。整流板5の開口率は40〜80%であることが好ましく、50〜80%であることがより好ましい。
ここでいう「開口率」とは、整流板5の一方面における開口の面積の合計を当該一方面の面積(ハウジングによって覆われる周縁部を除く)で除すことによって算出される値を意味する。なお、開口の流路断面積が一定ではない整流板の場合、整流板の厚さ方向(原料組成物の移送方向)の位置によって開口の面積の合計は変化し得るが、「開口率」はこの合計の最小値を用いて算出される値を意味する。
上流側抵抗ピンPa(一段目の抵抗ピン)は、円柱状部材からなり、図3に示す通り、抵抗管9の直管部9bの管壁を貫通するように設けられている。6本の上流側抵抗ピンPaは直管部9bの周方向にほぼ均等の間隔で配置されている(図5参照)。上流側抵抗ピンPaは、直管部9bの内側に突出する長さを自在に変更することが可能となっている。下流側抵抗ピンPb(二段目の抵抗ピン)も円柱状部材からなり、図3に示す通り、上流側抵抗ピンPaの下流側に、抵抗管9の直管部9bの管壁を貫通するように設けられている。6本の下流側抵抗ピンPbは直管部9bの周方向にほぼ均等の間隔で配置されている(図5参照)。下流側抵抗ピンPbも直管部9bの内側に突出する長さを自在に変更することが可能となっている。
上流側抵抗ピンPa及び下流側抵抗ピンPbは、直管部9bの管壁との間から原料組成物がリークしないシール機構を有しており、直管部9bの管壁に対してスライド自在である。なお、突出する長さを変更自在とする構成として、スライド式の機構の代わりに、抵抗ピンPa,Pbに設けたネジ及び直管部9bに設けたネジ穴によるネジ回転式の機構であってもよい。また、抵抗ピンPa,Pbの本数は、それぞれ6本ずつに限定されるものではないが、十分な流速調整効果を得るには、それぞれ4〜12本であることが好ましい。
図5に示すように、抵抗管9の上流側から上流側抵抗ピンPa及び下流側抵抗ピンPbを見ると、隣り合う二つの上流側抵抗ピンPaが設けられた位置の間に下流側抵抗ピンPbが設けられている。このように上流側抵抗ピンPaと下流側抵抗ピンPbを互い違いに設けることで、隣接する二つの上流側抵抗ピンPaの間を通過した原料組成物の流速を下流側抵抗ピンPbで調節できる。
上流側抵抗ピンPaの半径をaとし且つ下流側抵抗ピンPbの半径をbとすると、上流側抵抗ピンPaの中心と下流側抵抗ピンPbの中心の距離D(図6参照)は下記式(1)を満たすことが好ましい。
(a+b)<D<2×(a+b) ・・・(1)
距離Dの値がaとbの和よりも小さいと、抵抗ピンPa,Pbを直管部9bの中心付近にまで挿入しようとすると隣接する抵抗ピンPaと抵抗ピンPbが干渉しやすくなる。他方、距離Dの値がaとbの和の2倍よりも大きいと、抵抗ピンPa,Pbによる二段式の流量調整の効果が不十分となりやすい。なお、抵抗ピンPa,Pbの半径a,bは8〜16mm程度とすることができる。
十分な流量調整効果を得る観点から、抵抗ピンPa,Pbはダイ8の上流側の所定の位置に配置されていることが好ましい。すなわち、下流側抵抗ピンPbの中心からダイ8の上流側の面までの距離は、直管部9bの内径の1/8〜1/12程度であることが好ましい。より具体的には下流側抵抗ピンPbの中心からダイ8の上流側の面までの距離は、好ましくは10〜100mmであり、より好ましくは10〜50mmである。
抵抗ピンPa,Pbの突出長さは変更自在であり、突出長さを長くすることによってその領域を流れる原料組成物の流速を低減してグリーン成形体70の曲がりを小さくすることができる。例えば、押し出されているグリーン成形体70が上方に湾曲している場合、抵抗管9の下方領域を流れる原料組成物の流速が他の領域と比較して高いことが原因と考えられる。この場合、当該領域に位置する複数の抵抗ピンPa,Pbを突出させればよい。押し出されてくる成形体の曲がりの程度及び方向をチェックし、抵抗ピンPのそれぞれの突出長さを変更することによって寸法精度が十分に高いグリーン成形体70を継続的に製造できる。
抵抗ピンPa,Pbは、図5に示すように、平坦な先端面Fa,Fbをそれぞれ有する。かかる構成を採用することにより、これらの抵抗ピンPa,Pbを突出させない場合に直管部9bの内面と先端面Fa,Fbとを連続した面とすることができ、原料組成物の滞留を抑制できるという利点がある。また、二段式で抵抗ピンPa,Pbを配置するため、図7に示すように一段式で抵抗ピンPを配置する場合と比較して全体の本数が同じであっても、一段分に配置する抵抗ピンの数を少なくできる。このため、抵抗ピンPa,Pbの先端が平坦であっても、隣接する抵抗ピンPa同士又は抵抗ピンPb同士が干渉することなく抵抗ピンを抵抗管の中心付近まで挿入できる(図5参照)。
抵抗ピンPa,Pbは直管部9bの中心軸とのなす角度が90°となるように配置してもよく、上流側もしくは下流側に傾斜するように配置してもよい。抵抗ピンPa,Pbを上流側又は下流側に傾斜させる場合、抵抗ピンPa,Pbの傾斜角は、直管部9bの中心軸を法線とする面に対して30°以内であることが好ましい。
ダイ8は、原料組成物から図1に示す形状の成形体を製造するためのものであり、これに対応する格子状の流路(図示せず)を有する。グリーン成形体70のようなセル構造の成形体の製造に用いられるダイは、流路の設定を緻密に行う必要があり、また一般的に高価である。このため、ダイの交換作業の頻度はなるべく低くすることが望ましい。本実施形態においては、抵抗ピンPa,Pbの突出長さを変更することでダイ8の設定を変更する頻度を低減できると共に、原料組成物の流量の均一化によりダイ8の長寿命化が図られ、その交換頻度を低くできる。
なお、上記実施形態においては、抵抗管9の直管部9bに抵抗ピンPa,Pbを設ける場合を例示したが、抵抗ピンPa,Pbを設ける位置は整流板5とダイ8の間であれば、これに限定されない。例えば、直管部9bを設けることなく、抵抗管9(テーパ部9a)に抵抗ピンPa,Pbを設けてもよい。
<グリーン成形体の製造方法>
次に、押出成形装置10を用いてグリーン成形体70を製造する方法について説明する。まず、原料組成物を入口1aから流路1b内に導入する。スクリュー2A,2B及びローラ3aを作動させることによって原料組成物を混練すると共に下流側に移送する。混練物を整流板5の開口5aを通過させて流速分布を均一化させた後、抵抗管9を通じてダイ8に導入する。ダイ8の下流側における原料組成物の線速度は10〜150cm/分程度とすることができる。
流速分布の均一化が図られた原料組成物をダイ8から押し出し、支持台15上に成形体70Aを回収する。成形体70Aを所定の長さに切断することによってグリーン成形体70を得る。
整流板5の整流作用のみでは流速分布の均一化が不十分でグリーン成形体70の曲がりの程度が顕著となったとき、抵抗ピンPa,Pbの突出長さを変更する工程を実施する。この工程は、押出成形装置10への原料組成物の供給を停止することなく実施でき、これにより、ダイ8の設定の変更や交換を実施しなくても寸法精度が十分に高いグリーン成形体70を十分に長期にわたって効率的に製造することが可能となる。特に、抵抗ピンPa,Pbの突出長さを自動制御する機構を備えた押出成形装置を用いれば、抵抗ピンPa,Pbの突出長さを自動的に変更することができる。
図8に示す押出成形装置20は、抵抗ピンPa,Pbのそれぞれの突出長さを自動で制御する機構を更に具備する他は、上述の押出成形装置10と同様の構成を有する。押出成形装置20は、ダイ8から押し出される成形体70Aの曲がりの程度及び方向を検知するセンサ12と、センサ12からのデータに基づいて抵抗ピンPa,Pbの突出させるべき長さを算出するコンピュータ13と、コンピュータ13からの出力に基づいて抵抗ピンPa,Pbのそれぞれの突出長さを変更するピン駆動機構14とを更に備える。センサ12としては、レーザー光又はLED光Lを利用した非接触式変位センサや非接触式寸法測定器などを使用することができる。ピン駆動機構14としては、抵抗ピンPa,Pbがスライド式又はネジ回転式のものである場合、歯車等によって抵抗ピンPを往復運動又は回転運動させるものを採用することができる。
図9は、センサ12として非接触式寸法測定器LS−7000(商品名、株式会社キーエンス製)を使用した場合の曲がり検出機構の構成を示す図である。レーザー光又はLED光Lを発する発光素子12aと、受光素子12bとからなるセンサを4組(非接触式寸法測定器12A〜12D)使用することによって、成形体70Aの曲がりを検出する。図9中の破線からなる円Yは真っ直ぐな成形体70Aが得られている場合の成形体断面位置を示し、実線からなる円Nは曲がりが発生した状態の成形体断面位置をそれぞれ示すものである。なお、非接触式寸法測定器12A,12Bの2組であってもよい。
図10は、センサ12として非接触式変位センサLK−G(商品名、株式会社キーエンス製)を使用した場合の曲がり検出機構の構成を示す図である。成形体70Aの周りを取り囲むように16台の非接触式変位センサ12a〜12pが配置されている。図9中の破線からなる円Yは真っ直ぐな成形体70Aが得られている場合の成形体断面位置を示し、実線からなる円Nは曲がりが発生した状態の成形体断面位置をそれぞれ示すものである。なお、図10のように非接触式変位センサを配置する場合、その台数は抵抗ピンPa,Pbの合計の本数と特に相関があるわけではないが、抵抗ピンPa,Pbの合計の本数よりも多いことが好ましい。また、対向する一対の測定器のどちらか一方のみでもよく、例えば、図10に示す非接触式変位センサ12a〜12hのみでもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、二段に配置された抵抗ピンPa,Pbを有する装置を例示したが、抵抗ピンの段数は二段に限定されるものではなく、三段以上の多段構えであってもよい。二段目以降の抵抗ピン(下流側抵抗ピン)は、抵抗管の上流側から見た場合、一段上流にある抵抗ピンが設けられた位置の間に存在するようにすればよい。
また、上記実施形態においては、円柱体のグリーン成形体70を例示したが、成形体の形状や構造はこれに限定されない。グリーン成形体70の外形形状は、例えば、四角柱等の角柱や楕円柱でもよい。また、貫通孔70aの配置も、正方形配置でなくてもよく、例えば、略三角配置、略六角配置等でも構わない。更に、貫通孔70aの形状も、正方形でなくてもよく、例えば、略三角形、略六角形、略八角形、略円形及びこれらの組み合わせであってもよい。複数の形状の組み合わせとしては、正六角形と非対称六角形の組み合わせ(図11参照)、及び、四角形と八角形の組み合わせ(オクトスクエア)などが挙げられる。
図11に示すグリーンハニカム成形体80は、断面形状が異なる複数の貫通孔81a,81bを有する。複数の貫通孔81a,81bは、グリーンハニカム成形体80の中心軸に略平行に延びる隔壁82により仕切られている。貫通孔81aは断面形状が正六角形である。一方、貫通孔81bは断面形状が扁平六角形であり一つの貫通孔81aを囲むように配置されている。
本発明によれば、曲がりが十分に小さく、寸法精度が高い成形体を効率的に製造できる。
1…ハウジング、1b…流路、2B…スクリュー、5…整流板、5a…開口、8…ダイ、9…抵抗管、9a…テーパ部、9b…直管部、10,20…押出成形装置、70…グリーン成形体、80…グリーンハニカム成形体、70A…成形体、Fa…上流側抵抗ピンの先端面、Fb…下流側抵抗ピンの先端面、Pa…上流側抵抗ピン、Pb…下流側抵抗ピン。

Claims (4)

  1. ペースト状の原料組成物を移送する流路と、
    前記流路の上流側に設けられ、前記原料組成物を混練すると共に下流側へと移送するスクリューと、
    前記流路の下流側に設けられ、前記原料組成物からなる成形体が押し出されるダイと、
    前記スクリューと前記ダイの間に設けられ、厚さ方向に貫通する複数の開口を有する整流板と、
    前記整流板の下流側と前記ダイを連通する抵抗管と、
    前記抵抗管の管壁を貫通するように設けられ、前記抵抗管の内側に突出する長さがそれぞれ変更自在の複数の上流側抵抗ピンと、
    前記上流側抵抗ピンよりも下流側であり且つ前記抵抗管の管壁を貫通するように設けられ、前記抵抗管の内側に突出する長さがそれぞれ変更自在の複数の下流側抵抗ピンと、
    を備え
    前記上流側抵抗ピン及び前記下流側抵抗ピンは平坦な先端面を有する押出成形装置。
  2. 前記抵抗管の上流側から前記上流側抵抗ピン及び前記下流側抵抗ピンを見ると、隣り合う二つの前記上流側抵抗ピンが設けられた位置の間に前記下流側抵抗ピンが設けられている、請求項1に記載の押出成形装置。
  3. 前記上流側抵抗ピン及び前記下流側抵抗ピンはいずれも円柱状部材からなり、前記上流側抵抗ピンの半径をaとし且つ前記下流側抵抗ピンの半径をbとすると、前記上流側抵抗ピンの中心と前記下流側抵抗ピンの中心の距離Dは下記式(1)を満たす、請求項1又は2に記載の押出成形装置。
    (a+b)<D<2×(a+b) ・・・(1)
  4. 請求項1〜のいずれか一項に記載の押出成形装置を用いた成形体の製造方法であり、前記上流側抵抗ピン及び前記下流側抵抗ピンのうちの少なくとも一本の抵抗ピンの突出長さを変更する工程を備える方法。
JP2012148525A 2012-07-02 2012-07-02 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法 Expired - Fee Related JP5965748B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012148525A JP5965748B2 (ja) 2012-07-02 2012-07-02 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
PCT/JP2013/067695 WO2014007143A1 (ja) 2012-07-02 2013-06-27 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012148525A JP5965748B2 (ja) 2012-07-02 2012-07-02 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014008737A JP2014008737A (ja) 2014-01-20
JP5965748B2 true JP5965748B2 (ja) 2016-08-10

Family

ID=49881900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012148525A Expired - Fee Related JP5965748B2 (ja) 2012-07-02 2012-07-02 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5965748B2 (ja)
WO (1) WO2014007143A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6520967B2 (ja) * 2017-02-16 2019-05-29 横浜ゴム株式会社 ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法
CN113840703B (zh) * 2019-05-17 2023-11-28 康宁股份有限公司 内联式挤出物弓形测量和控制

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4350958B2 (ja) * 2003-02-19 2009-10-28 株式会社放電精密加工研究所 セラミックスシートの押し出し成形方法及びその装置
WO2012036284A1 (ja) * 2010-09-17 2012-03-22 住友化学株式会社 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014007143A1 (ja) 2014-01-09
JP2014008737A (ja) 2014-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013137346A1 (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP5771074B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP5785465B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いたハニカム構造体用グリーン成形体の製造方法
WO2013099814A1 (ja) 押出成形金型
JP5753006B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP5965748B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP5753005B2 (ja) ハニカム構造体用グリーン成形体の製造方法
EP2233265B1 (en) Extrusion-forming device and method for manufacturing formed article by use of the device
JP5686709B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP5908345B2 (ja) ハニカム構造体成形用金型及びこれを用いたハニカム構造体の製造方法
EP2574437A2 (en) Extruder
JP5945413B2 (ja) 押出成形金型
JP2014014983A (ja) 金型、及び、ハニカム構造体の製造方法
JP2013193279A (ja) 押出成形装置及びこれを用いた成形体の製造方法
JP6010368B2 (ja) ハニカム構造体成形用金型及びこれを用いたハニカム構造体の製造方法
WO2013125483A1 (ja) ハニカム構造体の検査方法、ハニカム構造体の製造方法、ハニカム構造体、封口用マスクの設計方法、及びハニカム構造体の検査プログラム
JP5953102B2 (ja) 押出成形装置及びこれを用いたグリーンハニカム成形体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160413

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160614

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5965748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees