JP5988457B2 - セラミック押出成型機 - Google Patents

Description

この発明は、セラミック押出成形装置の押出成型機、殊にその押出スクリューに関するものであり、押出スクリューに工夫を講じて押し出されるセラミック坏土の中央部の密度の不均一を解消し、成形品の成形精度、品質の均一性を向上させることができるものである。

セラミック押出成形装置は、混練供給機と押出成型機を備えているものであり、押出成型機にはプランジャー式とスクリュー式がある。
そして、混練供給機はセラミック原料と添加材、結合材（バインダー）などを混合し混練して調整し、これを押出成型機に供給するものであり、押出成型機はシリンダ内のセラミック坏土を成形金型から押し出して所定形状のセラミック成形体を成形するものである。
そして、押出成型機のスクリュー式のものは、連続成形によって一定の成形精度で安定した押出成形が可能である点でプランジャー式よりも優れている。このスクリュー式の押出成型機の一例が特許文献１、特許文献２に記載されている。

１．従来技術の機構
１−１．従来例１
特許文献１に記載されている従来例１の押出成型機は一般的なものであり、その概要は図４（ａ）に示すとおりである。
図４（ａ）に示されている押出成型機は、その押出スクリュー１のボス部１ｃが先端（下端）まで直線的なボス部であり、その押出シリンダー２の下側に延長管３があり、さらにテーパー状の抵抗管４があり、金型Ｄのケーシング（金型ケーシング）５がある。
押出シリンダー２の上部に混練調整されたセラミック坏土が加圧されて連続して供給され、押出シリンダー２の中のセラミック坏土が押出スクリュー１で混練されながら更に加圧されて金型Ｄから押し出される。

１−２．従来例２
特許文献２に記載されている従来例２の押出スクリュー１は、図５，図６に示すように、そのボス部１ｃの下端部が先細の裁頭円錐状形になっているものであり、２条のネジ山１ａ，１ａを備えていて、押出スクリュー１の回転によってセラミック紐状体Ｒ、Ｒ’がネジ溝下端１ｅ，１ｅ’からそれぞれ繰り出される（又は押し出される）。
２条のネジ溝は押出スクリュー１の軸心に対して対称であるので、そのネジ溝下端１ｅ、１ｅ’の形状は同じであり、したがって、同じ断面形状で同じ太さのセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’が軸心に対して対称に繰り出され（図６（ａ）、（ｃ）参照）、金型Ｄから押出されて成形体Ｐ’（図４（ａ）の成形体Ｐ’）になり、適宜の高さに切断されてセラミック成形品Ｐ（図４−１）になる。

１−３．セラミック紐状体について
ところで、押出スクリュー１のネジ溝下端１ｅ（又は１ｅ’）から繰り出されるセラミック紐状体Ｒ（又はＲ’）は、ボス部下端１ｄがスクリュウ１の軸心と一致しているので、当該ボス部下端を芯にしたコイル状になり、従来例１のようにボス部下端１ｄが円筒状であれば、セラミック紐状体Ｒのコイルの内面（中心円Ｒｂの内面）は円筒面になるが、従来例２のようにボス部下端部１ｄが先細の裁頭円錐形であるときは、セラミック紐状体Ｒのコイル内面は先細の裁頭円錐面（以下、単に円錐面ともいう）になり、繰り出されるセラミック紐状体の縦断面形状は概略図６（ｃ）に示すような台形形状になる。

〔従来技術とその問題点〕
金型Ｄから押し出されて連続成形された上記成形体Ｐ’の中央部に液分（バインダー等）が集まり、そのために当該中央部が軟質化（又は低密度化）して軟質部Ｐｃになり、成形体Ｐ’から切り出された成形品Ｐが乾燥されるとその中央部がへこんで上面にヘソＰｂを生じることがある（図４−１（ｂ））。
また、セラミック坏土は金型Ｄから押し出されるとき、軟質の中央部は流動性が高いので速やかに押し出される。このために軟質の中央部に変形を生じて成形精度が損なわれるという問題がある。例えば、成形品Ｐがセラミックハニカム構造体であるとき、流動性が高い中央部の仕切壁Ｐａが変形して局部的に壁厚が厚くなったりする（図４−１（ａ））。

上記のセラミック成形体Ｐ’の中央部が軟化し、このために成形品Ｐの成形精度が低下する現象は様々の条件に左右されるが、一般論として言えば、押出成形圧力が高いほど顕著になる傾向がある。
なお、従来例２はボス部下端１ｄが先細の裁頭円錐形になっているが、これはセラミック紐状体Ｒのコイルの内径を小さくして、内周軟質層Ｒａの発生を出来るだけ少なくして、上記軟質部Ｐｃが出来るだけ低減されるようにしているものである。したがって、内周軟質層Ｒａが多く生じるものについては、従来例２が有用である。

〔上記問題点の原因〕
押出スクリュー１の回転によってセラミック坏土は下方に押されてネジ溝１ｂを下方に流れ、当該ネジ溝１ｂの下端（ネジ溝下端）１ｅ（及び１ｅ’）から押し出される。このときセラミック坏土は押出シリンダー２の内面と押出スクリュー１のボス部１ｃネジ溝間で強く挟圧され、ネジ溝１ｂで癖付けされてネジ溝に沿う形で押し出される。そして押し出されたセラミック坏土はボス部下端１ｄの中心（回転中心）を中心とする螺旋状（図４（ａ）の矢印ａ参照）の太いセラミック紐状体Ｒ（及びＲ’。以下同じ）になって、押出シリンダー下部の筒状空間Ｓに展開される（図４（ａ）（ｂ）、図６（ａ））。
そして、セラミック坏土は押出スクリューのボス部１ｃの表面（ネジ底面）に圧接されて滑るので、上記コイル状のセラミック紐状体Ｒのコイルの半径方向内側に液分（結合材等）が滲み出てその内周部が軟化して内周軟質層Ｒａになる（図４（ｂ）、図６（ｂ）を参照）。なお、この現象は多くの水分を含んでいて軟らかいモルタルの表面をコテで押さえて撫でるとその表面に水分が滲み出てくるのと似た現象であると思われる。

他方、上記のコイル状になったセラミック紐状体Ｒ（従来例１，２のもの）のコイル外径は押出シリンダー内径に相当し、内径（中心円Ｒｂの直径）は、押出スクリューのボス部１ｃの下端（ボス部下端）１ｄの中心がスクリューの回転軸心と一致しているので、ボス部下端１ｄの外径ｄに相当する。なお、当該ボス部下端１ｄの外径ｄは、ネジ溝下端１ｅのネジ底の直径を意味する。
そして、ネジ溝下端１ｅから押し出されるとその瞬間から流動性が高い部分（すなわちセラミック紐状体Ｒのコイル内周の軟質層Ｒａ）がコイル中心（上記中心円Ｒｂの中心と同じ）方向ｆに向かって流動する（図６（ｂ）参照）。なぜなら、セラミック紐状体が押出シリンダー下部の筒状空間Ｓに連続して押し出されるとき、上記中心円Ｒｂはセラミック紐状体Ｒが直接押し込まれない、いわば空白部分になるからである。
そして、上記内周軟質層Ｒａの流動方向は、中心円Ｒｂの中心（回転中心）であり、この中心円Ｒｂの中心に向う流動は継続するので、筒状空間Ｓ内でセラミック坏土の中央部が軟化して密度が低下する。その結果、上記筒状空間Ｓ内のセラミック坏土の中央部の比較的広い範囲が低密度のもの（あるいは軟化したもの）になる。

上記のようにして中央部が軟質化したセラミック坏土は抵抗板６の小孔を通過して抵抗管４を下方に押されて行くが、このとき、中央の軟質部はその流れが速いので、軟化したセラミック坏土がさらに中央部に集合することになる（図４（ａ）の矢印ｂ参照）。したがって、下端の金型Ｄから押し出されて成形体が押出成形される直前では中央の広い範囲で軟質部になり、その結果、成形品Ｐの中央部分が軟質部になる。そうすると、中央の広い範囲のセラミック坏土が金型Ｄから速く押し出されることになり、押し出された成形体の中央に大きな軟質部ができ、これから切り出された成形品Ｐが乾燥されると、その中央の軟質部Ｐｃが収縮して上面にヘソＰｂが生じることになる（図４−１（ｂ））。以上が上記問題が生じる理由であると思われる。

〔上記問題が生じる前提〕
上記問題はセラミック坏土全般に認められることであるが、保水性が低いもの、チクソトロピーのもの（剪断力がかかると流動性が変化する性質を有するもの）、多孔質体（カーボン、活性体等）において顕著になる傾向がある。
そして、セラミック素材の種類、セラミック粉末粒径、セラミック坏土の密度の如何によって上記傾向に違いがある。したがって、この問題の解消を目的とする本発明による効果は、上記傾向の大小によって相違することになるのでその程度の差はあるとしても、本発明はセラミック全般について顕著な効果がある。
また、従来の縦型のスクリュー式押出成型機について、従来技術の問題及びその原因等を説明したが、上記問題及び原因は横型のものについても同様に該当することである。

従来技術における上記問題を解消するには、押出シリンダー下部の空間に押し出された瞬間からセラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａが上記空間の中央部に集中するのを可及的に低減することが必要であるので、そのために上記セラミック紐状体Ｒのコイル内周の軟質層Ｒａが継続して中心部に向かって流動して中央部に集中することが抑制されるように押出スクリューの構造を工夫すること、これが本発明の技術的課題である。

この発明の技術手段は、スクリュー式セラミック押出成型機を前提としてその押出スクリュー（以下「スクリュー」ともいう）について、次の（イ）（ロ）によるものである。
（イ）押出スクリューのボス部下端１ｄがスクリュー軸心に対して偏心した偏心ボス部下端１ｋになっていること、
（ロ）上記押出スクリューの外径をＤとするとき、上記偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒは（１／１５〜１／４）×Ｄであること。
なお、上記ボス部下端１ｄの形状は必ずしも裁頭円錐形でなければならないわけではないが、現実的にはネジ山、ネジ底との構造上の関係からボス部下端部が小径でなければならず、そのため、先細の裁頭円錐形であるのが好ましい。

〔作用〕
（上記（イ）について）
押出スクリューのボス部下端はスクリュー軸心に対して偏心した偏心ボス部下端１ｋになっているので、当該偏心ボス部下端１ｋはスクリュー軸心を中心として偏心量ｒを半径とする回転運動（又は円運動）をする。
したがって、ネジ溝下端１ｅからセラミック紐状体Ｒを押し出し（或いは繰り出し）ながら、スクリューの偏心ボス部下端１ｋがスクリュー軸心を中心とする半径ｒの円上を回転する（図２参照）。そして、ネジ溝下端１ｅからセラミック紐状体Ｒが押し出されるが、ここではネジ山がスクリューの回転軸に対して互いに反対側にある２条ネジの場合を例にとって説明する。一方のネジ溝下端１ｅから繰り出された幅広のセラミック紐状体Ｒはスクリュー１の軸心を中心としてコイル状に展開され、他方のネジ溝下端１ｅ’から繰り出された幅狭のセラミック紐状体Ｒ’もスクリュー１の軸心を中心とするコイル状に展開される（図２（ａ）〜（ｄ））。しかし、セラミック紐状体ＲとＲ’のそれぞれのコイル半径は、偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒの２倍相当分だけ相違し、セラミック紐状体ＲとＲ’の内径は、図２−２（ａ）（ｂ）に示すように大きく異なる。

他方、上記のセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’のコイルは偏心ボス部下端１ｋを中心とするものではなく、また、偏心ボス部下端１ｋは偏心量ｒを半径とする回転円ｈ上を回転して常に移動する（図２（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）参照）。
したがって、セラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の内周軟質層Ｒａ，Ｒａ’が偏心ボス部下端１ｋに向かって流動して偏心ボス部下端１ｋの下側に集中することはない。

以上、ボス部下端１ｄが偏心して偏心ボス部下端１ｋになっていて当該偏心ボス部下端１ｋが軸心を中心として半径ｒの回転円ｈ上を回転をすることで、内周軟質層Ｒａが流動して向かう領域が常に移動し、その移動範囲が広い範囲であるので、ネジ溝下端１ｅから繰り出されるとすぐに内周軟質層が流動して中央に集合するのを回避することができるという作用効果について説明した。

次いで、偏心ボス部下端１ｋのネジ溝下端１ｅ、１ｅ’から繰り出されたセラミック帯状体Ｒ，Ｒ’の内周軟質層Ｒａ，Ｒａ’が全体として上記筒状空間Ｓ内でどのように分散されるかについて、図２，図２−２を参照しながら説明する。
図２，図２−２は、本発明の作用を説明するためにセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’が繰り出されて展開される様子、及びこれらのセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’がシリンダー内（上記筒状空間Ｓ）で積層される様子を模式的に示しているものである。これらの図２，図２−２に示すものの偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒは当該偏心ボス部下端１ｋの外径ｄの１／２であるので、一方のネジ溝下端１ｅの半径方向内端はスクリュー軸心と一致しており、したがって、当該ネジ溝下端１ｅから繰り出されるセラミック紐状体Ｒの半径方向幅はシリンダー２の半径に等しい。他方、スクリューの回転軸の反対側のネジ溝下端１ｅ’から繰り出されるセラミック紐状体Ｒ’の半径方向幅は、シリンダー半径と偏心ボス部下端１ｋの外径ｄ（この場合は偏心量ｒ×２）との差分に等しい。
そして、偏心ボス部下端１ｋはスクリュー軸心を中心にして偏心量ｒで回転する（図２（ａ）における矢印ｇ参照）ので、これらのセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’がネジ溝下端１ｅ、１ｅ’の回転につれてコイル状に伸びて行く。

（一方の幅広のセラミック紐状体Ｒについて）
半径方向幅が広いネジ溝下端１ｅが１回転するとセラミック紐状体Ｒが環状になってシリンダーに展開される（図２−２（ａ）参照）。このとき、内周軟質層Ｒａはスクリュー軸心の周りに分配されるので、半径方向内方に流動することはない。
また、偏心ボス部下端１ｋの下方位置に内周軟質層Ｒａが分配されるが、その範囲は比較的狭く、大部分の範囲は低密度化していないセラミック坏土である（図２−２（ａ）における偏心ボス部下端１ｋと軟質層Ｒａとの関係を参照）。
したがって、内周軟質層Ｒａが偏心ボス部下端に向かって流動して当該偏心ボス部下端１ｋの下側に集合して広い範囲に軟質部が形成されることはない。
なお、上記偏心量ｒの大きさに関わりなく中心部の狭い範囲に軟質層が分配されるのは避けられないが、例えば、従来例１、従来例２による場合に比してその程度は著しく少ない。また、この中心部の狭い範囲の軟質層については偏心ボス部下端１ｋの攪拌作用によりこれを拡散させて、中央部の密度が広い範囲で低下することが抑制される。

（他方の幅狭のセラミック紐状体Ｒ’について）
半径方向幅が狭いネジ溝下端１ｅ’が１回転すると幅狭のセラミック紐状体Ｒ’が環状に展開される（図２−２（ｂ））。そして、このセラミック紐状体Ｒ’の内周は偏心量ｒ＋ｄ（ｄは偏心ボス部下端１ｋの直径ｄ）を半径とするものであり、その内周軟質層Ｒａ’は、回転する偏心ボス部１ｋが内接する円形になる。したがって、上記内周軟質層Ｒａ’は偏心ボス部下端１ｋから遠く離れた広い範囲に分散されることになる。
したがって、セラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’がシリンダー中央部に向かって流動して広い範囲の軟質部を生じることはない。

〔２条ネジである場合の特性〕
スクリューが２条ネジによるものの場合、２つのネジ溝下端１ｅ、１ｅ’の各押出口が、回転軸の反対側にあり、一方のネジ溝下端１ｅ’よりも他方のネジ溝下端１ｅからの押出量が多くなり（図１（ｃ）におけるセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の縦断面積の違いを参照）、スクリュー下端部にかかる横方向負荷のバランスは崩れるが、ボス部下端が偏心ボス部下端１ｋになっていても、スクリュー下端部にかかる横方向負荷のバランスの崩れは１条ネジによるものに比して小さくてバランスはよい。
また、スクリューが２条ネジである場合は、上記一方のセラミック紐状体Ｒによる環状体と、他方のセラミック紐状体Ｒ’による環状体が上記筒状空間Ｓ（従来例１，従来例２参照）内で交互に積層されることになる。
そして、両セラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の軟質層の半径方向位置が異なり、一方のセラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａに他方のセラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’が重なることはないので、当該内周軟質層Ｒａ，Ｒａ’が中心部に集中するのが低減される。

〔１条ネジの場合〕
１条ネジの場合、セラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａの内径が従来のものに近くなり、偏心量ｒが１／４×ｄ（偏心ボス部下端１ｋの外径）未満であるとこの傾向がさらに顕著になって、本発明の作用効果が格別顕著ではなくなる可能性がある。したがって、１条ネジの場合、殊に偏心量ｒが１／４×ｄ（偏心ボス部下端１ｋの外径）未満である場合は、偏心方向と反対側にネジ溝下端１ｅを設けるのがよい。

〔偏心量ｒが１／４×ｄ未満の場合〕
偏心量ｒが１／４×ｄ（偏心ボス部下端の外径）未満のときは、一方のセラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａの内径が大きくなり、他方のセラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’の内径が小さくなって互いに接近する（図２−２（ａ）（ｂ）を参照して１／４×ｄ未満の場合を推測されたい）。したがって、両内周軟質層Ｒａ，Ｒａ’を半径方向において大きく離間させることによる作用効果が著しく低下する。したがって、所期の作用効果を確保するには偏心量ｒが１／４ｄ以上であることが必要である。

以上のとおりであるので、セラミック紐状体Ｒ（又はＲ’）の内周軟質層Ｒａ（又はＲａ’）はスクリューのボス部下端に向かって流動して中央部に集中することはない。
したがって、セラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａが常に中央に向かって流動して中央部に集中する従来のものに比して、内周軟質層Ｒａが中央に向かうことが抑制されて、スクリューの直ぐ下方の空間の広い範囲に軟質部を形成することが大幅に低減される。

以上が解決手段の作用効果であるが、この作用効果は偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒが大きいほど顕著であり、他方、ボス部下端を偏心させると、ネジ溝下端１ｅの形状及び回転軸心に対する位置が変わり、その偏心量ｒが大きいほど、ネジ溝下端１ｅの形状及び回転軸心に対する位置の変化が顕著である（図１（ｃ）におけるセラミック紐状体Ｒ,Ｒ’の断面形状及び軸心に対する位置の違いを参照）。そして、偏心量ｒが大き過ぎると、スクリューの形状が著しく損なわれてスクリュー機能が阻害されるとともにその下端部にかかる横方向負荷（軸に対してセラミック坏土によってかかる横方向負荷）のバランスが大きく損なわれるので、スクリューの歪みが大きくてその回転の円滑さが損なわれ、セラミック坏土の押出性能などのスクリュー本来の性能が著しく損なわれることになる。

（上記（ロ）について）
上記（ロ）はスクリューの外径Ｄと偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒの関係を規定するものである。
上記偏心量ｒがスクリュー外径Ｄに対して小さすぎると、顕著な作用効果を奏することができず、上記（ロ）の範囲を超えると、上記のとおり横方向の外力によってスクリューの歪みが大きくなり、そのためにスクリュー本来の機能が大きく阻害されることになる。
以上のことから、上記（ロ）の範囲が所期の作用効果を奏するとともにスクリューの円滑な作動が確保される範囲であり、実施する上で適切な範囲である。

偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒの大きさと、回転する当該偏心ボス部下端１ｋの動きとの関係は、図２−１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）のように模試的に示される。
上記偏心量ｒが偏心ボス部下端１ｋの直径ｄの１／２以上のときが図２−１（ａ）のとおりであり、偏心ボス部下端１ｋが大きい内接円ｈ’で回転し、上記偏心量ｒが１／２のときが図２−１（ｂ）のとおりであり、偏心ボス部下端１ｋがより小さな内接円ｈ’内で回転するので、当該回転中にその軸心側の広い範囲が重なり合っている。そして、上記偏心量ｒが１／４以下のときが図２−１（ｄ）のとおりであり、その軸心側のより広い範囲で重なり合って回転（又は移動）するが、それでも偏心量ｒがゼロ（ｒ＝０）のときの図２−１（ｅ）のように定点で回転している状態に比して偏心ボス部下端１ｋが移動する範囲は広い（図２−１（ｄ））ので、このときも偏心ボス部下端１ｋが回転して広い範囲を常に移動していることによる作用効果は顕著である。
しかし、１／４未満では偏心量ｒ＝０の場合の状態に極めて近いので、上記作用効果が顕著であるとは必ずしも言えなくなる。

また、偏心ボス部下端１ｋの直径ｄが大きいほど、上記の内周軟質層Ｒａになる範囲が広くなってそれが中央へ流動する傾向が大きくなり、偏心量ｒが小さいほど、回転移動中に偏心ボス部下端１ｋが重なり合う範囲が広くなってその移動範囲が著しく狭くなるので、従来例のように定点で回転するものに限りなく近づく。したがって、偏心ボス部下端が回転して常に移動していることによる作用効果を顕著に奏することはできなくなる。
他方、偏心量ｒが大きすぎると、ネジ溝下端１ｅ，１ｅ’の形状が大きく損なわれ、スクリュー１の回転の円滑さが大きく損なわれるので、スクリュー本来の機能が大きく阻害されることになる。

（その他の事項について）
上記（ロ）の範囲での偏心量ｒを、具体的な押出成型機の仕様等の関係で必ずしも適切に設定できず、そのために所期の作用効果を十分奏することができない場合は、補助手段を偏心ボス部下端１ｋの下面に設けることで上記作用効果を補足することができる。
その補助手段は、偏心ボス部下端１ｋの端面に円錐状又は角錐状の突起を設けることである。
偏心ボス部下端１ｋの回転運動による攪拌作用が上記突起によって助長されるので、これによって本発明の作用効果が補足される。したがって、具体的設計における偏心量ｒが小さい場合は、上記補助手段を付加することにより、所期の作用効果を十分確保することができる。
なお、上記の補助手段は、偏心ボス部下端に円錐状又は角錐状の突起を設けるにすぎないので、そのためのコスト増、軸長増、重量増等のデメリットは小さい。

この発明の最大の効果は、従来技術における上記問題を解決してシリンダ中央部におけるセラミック坏土の密度低下を回避し、当該密度低下に伴う成形精度の低下、成形品の品質低下を効果的に防止できたことである。
そして、上記課題の解決手段は極めて単純で、スクリューのボス部下端をスクリュー回転軸に対して偏心させて偏心ボス部下端１ｋにすることによって、軟質部が中央の広い範囲に形成されることを抑制するものであるから、例えば、下端にスクリュー攪拌翼などの特別の手段を付加する場合に比して、上記作用効果は顕著である。

（ａ）は、本発明の実施例１の押出スクリューの正面図、（ｂ）は図（ａ）における矢視Ａ図、（ｃ）は２条のネジ溝のネジ溝下端１ｅ、１ｅ’から繰り出されるセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の縦断面形状及び軸心に対する位置を模式的に示す説明図 （ａ）〜（ｄ）はボス部下端が偏心した偏心ボス部下端１ｋであることによる作用を説明するための模式図 （ａ）〜（ｅ）は偏心ボス部下端１ｋの直径ｄに対する偏心量ｒの大きさと、偏心ボス部下端１ｋの回転範囲との関係を説明するための模式図 （ａ）（ｂ）はボス部下端が偏心した偏心ボス部下端１ｋであるときの環状のセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’とその内周軟質層Ｒａ，Ｒａ’の分布を平面的に示す模式図、（ｃ）は２条ネジによるときの積層された環状のセラミック紐状体Ｒ及びＲ’の状態とその内周軟質層Ｒａ及びＲａ’の分布を示す模式図 （ａ）は本発明の実施例２の押出スクリューの正面図、（ｂ）は図（ａ）における矢視Ｂ図 （ａ）は従来例１の押出成型機の縦断面図、（ｂ）は図（ａ）における矢視Ｃ−Ｃ図であり、セラミック紐状体を模式的に示す図、（ｃ）は従来例１のセラミック紐状体のコイルの模式的な平面図 （ａ）は押出成形したハニカム構造体の不良部を模式的に示す平面図、（ｂ）は押出成形した中実の筒状体を乾燥させた後の不良部を拡大して模式的に示す斜視図 （ａ）は従来例２の押出スクリューの正面図、（ｂ）は図（ａ）における矢視Ｄ図 （ａ）は従来例２の押出スクリューによってセラミック紐状体Ｒがコイル状に押し出される状態を模式的に示す正面図、（ｂ）はセラミック坏土のコイルの一部を拡大して、コイル内周軟質層Ｒａが中央に流動する様子を模式的に示す平面図、（ｃ）は同従来例の２条のネジ溝の下端１ｅ、１ｅ’から繰り出されるセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の縦断面形状及び軸心に対する位置を模式的に示す説明図

次いで、直径３００ｍｍのＤＰＦ（ディーゼル微粒子捕集フィルター）又はこれと同様の形状構造の成形体を押出成形するのに適した押出成型機に本発明を適用した実施例１を説明する。

１．実施例１
実施例１は図５、図６に示す従来例２と同様の基本構造を備えており、そのボス部下端部は先細の裁頭円錐形である。この実施例１について図1、図２、図２−１、図２−２を参照して説明する。

〔機構〕
実施例1のスクリュー１は有効長Ｌが４００ｍｍの2条ネジによるものであり、そのネジ山（リード）１ａのピッチは２４０ｍｍである。そしてスクリュー１の外径Ｄ（ネジ山の外径）は２５０ｍｍで、ボス部１ｃの外径Ｄ１（ネジ溝の外径と同じ）が１９０ｍｍ、ネジ溝１ｂの幅ｗは９５ｍｍである。
スクリュー１のボス部１ｃの下部は傾斜した先細の円錐状になっており、そのボス部下端の直径ｄは６５ｍｍであり、当該ボス部下端はスクリュー軸心に対して偏心して偏心ボス部下端１ｋになっており、その偏心量ｒは２０ｍｍである。
因みに、この実施例における偏心量ｒ＝０．０８×Ｄであり、ｒ＝０．３０８×ｄであり、ｄ＝０．３４２×Ｄ１である。

〔動作〕
スクリュー１が回転することによって２条のネジ溝１ｂ，１ｂの下端１ｅ，１ｅ’からそれぞれセラミック紐状体Ｒ、Ｒ’を繰り出し（又は押出し）ながら、偏心ボス部下端１ｋが半径２０ｍｍの円上を回転（又は円運動）することになる。この状態について図２を参照して詳細に説明する。
スクリューの基本構造がこの実施例１と同じの従来技術２の場合、繰り出されるセラミック紐状体Ｒ及びＲ’は互いに同心のコイルバネ状のコイルになり、その中心円Ｒｂはボス部下端１ｄの断面と同じで、ボス下端１ｄの直径ｄと等しい内径（以下これを内径ｄとする）を有し、両セラミック紐状体Ｒ、Ｒ’の断面形状は同じであり軸心に対する位置も同じである（図６（ｃ））。しかし、この実施例１の場合はボス部下端が偏心ボス部下端１ｋであって、偏心量ｒ（２０ｍｍ）で偏心しているので、両セラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の形状、その縦断面の大きさが相違し、また軸心に対する位置が互いに大きく相違している（図１（ｃ））。

偏心ボス部下端１ｋが半径ｒの回転運動をするので、セラミック坏土Ｒは偏心ボス部下端１ｋの外径ｄを中心円とするコイル状になる分けではなく、偏心量ｒが上記外径（ボス部下端の直径ｄ）の１／２である実施例１の場合、一方のセラミック紐状体Ｒの中心円Ｒｂの内径がゼロであり（図２−２（ａ））、他方のセラミック紐状体Ｒ’の中心円Ｒｂの内径はｒ×４（上記外径ｄの２倍と同じ）である（図２−２（ｂ））。
内周軟質層Ｒａは環状のセラミック紐状体Ｒ，Ｒ’の内周部に生じるので、セラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａは軸心周りの狭い範囲に集中し、セラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’は上記外径ｄを半径とする内周円の広い範囲に分散される。

一方のセラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａは軸心周りの狭い範囲に集中するが、偏心ボス部下端１ｋの回転運動によって拡散され、他方のセラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’は従来技術による場合に比して極めて広い範囲に分散される（図２−２（ａ），（ｂ）参照）ので、何れについても、内周軟質層の中央部への集中は低減される。
２条ネジによる場合は、上記セラミック紐状体Ｒ’の内周軟質層Ｒａ’がセラミック紐状体Ｒの高密度層（半径方向中央部）に重なるので、この高密度層によって希釈されて、軟質性がさらに低減される。

スクリュー１の回転速度が毎分１回転、金型からの押出圧力５３ｋｇ／ｃｍ^２で押出成形された直径３００ｍｍ、高さ３５０ｍｍのハニカムのセラミック成形品Ｐを乾燥させると、従来例では、深さ３ｍｍ、直径２０ｍｍの微小へこみ（ヘソＰｂ。図４−１（ｂ）参照）が少し認められるが、この実施例１では全く認められない。このことからも上記作用効果が顕著であることが確認される。

この実施例１において、偏心量ｒが１６ｍｍのときは、上記ヘソの発生はほとんど認められないが、１０ｍｍのときは、小さなヘソの発生が僅かに認められ、また６０ｍｍ（スクリュー１の外径Ｄの約１／４）のときは、偏心ボス部下端１ｋが大きく偏心していることになり、このことによってスクリュー下端部におけるネジ溝の形状が大きく崩れていて性能（円滑な回転性能、安定した押出性能等）が大きく阻害され、またスクリューの歪みが若干生じていると推測される。しかし、実用上の格別顕著な支障が生じる程ではない。

実施例１は２条ネジによる縦型であるが、１条ネジでも違いはなく、また、横型でも著しい違いはない。
上記１条ネジの場合はセラミック紐状体Ｒの縦方向厚さ、コイルの縦方向間隔を適当にする等のために変更が必要であり、また、押出スクリューの有効長Ｌ、外径Ｄ、ネジピッチ、ボス部外径等については、必要に応じて適宜変更する必要がある。
そして、縦型か横型かの違いについては特に留意すべき点はない。

２．実施例２
次いで図３を参照して実施例２を説明する。
この実施例２は、偏心量ｒが比較的小さい偏心ボス部下端１ｋに補助手段を付加して，偏心不足による上記内周軟質層Ｒａの分散不足を補足するようにしたものである。
上記補助手段として偏心ボス部下端１ｋの下面に付設する突起は、円錐状突起又は角錐状突起の何れでもよく、作用効果において格別の相違はないが、当該突起を形成する加工の容易性は円錐状突起が優れているので、実施例２の突起は円錐状突起を採用している。
実施例２は偏心ボス部下端１ｋの偏心量ｒが１０ｍｍで、２条ネジの両ネジ溝下端１ｅ、１ｅ’からのセラミック坏土押出量の違いを少なくし、偏心ボス部下端１ｋの下面に円錐状突起１ｍを設けてセラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａの分散作用を助勢するようにしている。

押出スクリュー１の基本構造は、偏心量ｒの違いを除けば実施例１と違いはない。円錐状突起１ｍの中心は偏心ボス下端１ｋの中心と一致しており、その高さは２０ｍｍ、根本の直径は約１８ｍｍである。
また、円錐状突起１ｍの根本の直径は偏心ボス部下端１ｋの直径ｄよりも小さくなっているが、円錐状突起の太さは実情に応じて適宜選択すればよく、太いほど当該円錐状突起による攪拌作用は顕著である。そして、高さについても同様である。
円錐状突起１ｍを設ける位置は偏心ボス部下端１ｋと同心である必要は必ずしもなく、どの程度の範囲を円錐状突起１ｍで攪拌させるかを勘案して適宜選択すればよい。

この実施例２は、偏心量ｒを大きくできない等の事情がある場合、あるいは偏心量ｒをできるだけ小さくしてそのマイナス面をできるだけ低減したい場合に適するものであり、上記セラミック紐状体Ｒの内周軟質層Ｒａを分散させる作用は、円錐状突起１ｍによる助勢効果によて実施例１のものと格別の違いがないようにすることもできる。したがって、実施例２で所期の作用効果を実現することもできる。

特開２００８−１３２６４８号公報 特許第５５７８６９６号公報

１：押出スクリュー
１ａ：ネジ山
１ｂ：ネジ溝
１ｃ：ボス部
１ｄ：ボス部下端
１ｅ，１ｅ’：ネジ溝下端
１ｋ：偏心ボス部下端
１ｍ：円錐状突起
２：押出シリンダー
３：延長管
４：抵抗管
５：金型ケーシング
６：抵抗板
ｄ：ボス部下端の直径（及びセラミック紐状体の中心円の直径）
ｇ：スクリューの回転方向
ｈ：偏心ボス部下端の回転円
ｈ’：偏心ボス部下端１ｋの回転中の内接円
Ｄ：スクリュー外径
Ｄ１：ボス部外径
Ｐ’：成形体
Ｐ：成形品
Ｐａ：仕切壁
Ｐｂ：ヘソ
Ｐｃ：軟質部
Ｒ，Ｒ’：セラミック紐状体
Ｒａ，Ｒａ’：内周軟質層
Ｒｂ：セラミック紐状体の中心円
ｒ：偏心ボス部下端の偏心量
ｗ：ネジ溝の幅

Claims (5)

1. セラミック押出成型機において、
   ネジ山外形形状が直線的な押出スクリューのボス部下端が、当該押出スクリュー軸心に対して偏心した偏心ボス部下端になっており、
   上記押出スクリューの外径をＤとするとき、上記ボス部下端の偏心量ｒは（１／１５〜１／４）×Ｄであることを特徴とするセラミック押出成型機。
2. 上記押出スクリューが１条ネジによるものであって、上記偏心ボス部下端の偏心方向と反対側にネジ溝下端が設けられていることを特徴とする請求項１のセラミック押出成型機。
3. 上記偏心ボス部下端の下端面に円錐状又は角錐状の突起が設けられていることを特徴とする請求項１のセラミック押出成型機。
4. 上記押出スクリューが、その軸心に対してネジ山が互いに反対側にある２条ネジによるものであることを特徴とする請求項１のセラミック押出成型機。
5. 上記押出スクリューのボス部下端が先細の裁頭円錐形であることを特徴とする請求項１のセラミック押出成型機。
   

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