JPH0741609B2 - セラミック押出成形金型 - Google Patents

セラミック押出成形金型

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JPH0741609B2
JPH0741609B2 JP63254775A JP25477588A JPH0741609B2 JP H0741609 B2 JPH0741609 B2 JP H0741609B2 JP 63254775 A JP63254775 A JP 63254775A JP 25477588 A JP25477588 A JP 25477588A JP H0741609 B2 JPH0741609 B2 JP H0741609B2
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ceramic
partition wall
groove
molding
honeycomb structure
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達也 石黒
智治 近藤
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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    • 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
    • B28B3/269For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は押出し成形金型に関し、更に詳しくは内燃機関
の排出ガス浄化用の触媒担体、熱交換器あるいは過給機
用ロータ等の複数の隔壁厚を有するセラミックハニカム
構造体の押出し成形金型に関する。
以下、セラミックハニカム構造体とは、隔壁により区分
された複数の貫通孔を有する構造体をいう。
(従来の技術) 従来、少なくとも2種以上の膜厚を有するセラミックハ
ニカム構造体としては、自動車の排気ガス浄化用触媒担
体としてハニカム構造体の外周縁部の機械的強度を向上
するため、そのハニカム構造体の最外周壁を厚く形成し
たり(特公昭54-28850号公報参照)、ハニカム構造体の
内部より外周辺の隔壁厚を大きくしたり(特公昭57-501
70号公報参照)するものが知られている。このような構
造体の押出し成形金型としては、セラミックハニカム構
造体の断面形状に対応した成形溝の外周縁部上に押え板
を設けて、成形溝の外周縁部に相当する押出された隔壁
を合体する構造の金型、また、単に成形溝の溝幅寸法に
対応して広く形成したセラミック坏土供給孔とを備えた
金型が提案されている。
しかし、これらの構造の金型は、貫通孔の形状が三角、
四角等の幾何学的に比較的単純で隔壁厚の変化が比較的
少ないハニカム構造体の押出しに適用できるが、過給機
用ロータ等の隔壁厚が2種以上あり、しかも貫通孔の形
状が複雑なセラミックハニカム構造体に対しては、坏土
の押出し速度が不均一となるため、押出し成形が不可能
となっていた。
その点を解消するため、本出願人は先に、第6図および
第7図に示すように、セラミックハニカム構造体の断面
形状に対応した成形溝2(2a,2b,2c,2d,2e)およびその
成形溝2の交叉部あるいは稜辺部に連通するセラミック
坏土供給孔3(3a,3b,3c,3d,3e)を備え、隔壁厚が小な
る成形溝2b,2c,2dに連通するセラミック坏土供給孔3b,3
c,3dの水力直径が隔壁厚が大なる成形溝2a,2eに連通す
るセラミック坏土供給孔3a,3eの水力直径より大きく形
成されてなる、セラミックハニカム構造体の押出し成形
金型を提案した(特開昭60-67111号公報参照)。
(発明が解決しようとする課題) このセラミックハニカム構造体の押出し成形金型は、上
記のごとき構成を有するため、この金型を用いれば、隔
壁の厚い部分および薄い部分とも同一押出し速度で成形
されることになり、健全なセラミックハニカム構造体を
得ることができるものである。
しかしながら、この押出し成形金型にあっては、セラミ
ック坏土が押出されるに際し、セラミック坏土供給孔3
a,3eから隔壁厚が大なる成形溝2a,2eに至る移行点にお
いて、急激に広がりながら隔壁を形成していくため、セ
ラミック坏土供給孔から出る坏土が隔壁を形成していく
過程において、坏土相互間で圧着する力が弱くなり、そ
の結果、外周壁及び内周壁はセラミック粒子の充填が粗
でかつ不均一になるため、粗にもとずく微細なクラック
が壁の内部に多発し焼成後の強度が低いという欠点があ
った。
本発明の目的は上述した課題を解消して、壁部に微細な
クラックが発生せず良好な性状のセラミックハニカム構
造体を得ることがきる押出し成形金型を提供しようとす
るものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の押出し成形金型は、複数の隔壁厚と少なくとも
二つ以上の貫通孔を有するセラミックハニカム構造体の
押出し成形金型において、セラミックハニカム構造体の
断面形状に対応した成形溝およびその成形溝の交叉部あ
るいは稜辺部に連通するセラミック坏土供給孔を備え、
隔壁厚が小なる成形溝に連通するセラミック坏土供給孔
の水力直径が隔壁厚が大なる成形溝に連通するセラミッ
ク坏土供給孔の水力直径より大きく形成されている共
に、隔壁厚が大なる成形溝に連通するセラミック坏土供
給孔の該成形溝への連通溝がコの字状に屈曲しているこ
とを特徴とするものである。
(作用) 上述した構成において、坏土が通過する通路のうち隔壁
厚が大なる成形溝に連通する連通溝をコの字状に屈曲さ
せることにより急激な拡大部をなしく、供給孔から供給
されるセラミック坏土にせん断力が加わると同時に坏土
は半径方向に絞り込まれた坏土の通路には急激な拡大
部、すなわち通路断面積の変化が小さい横方向に押出さ
れるため、セラミック坏土同志の圧着力が強くなり、得
られるセラミックハニカム構造体に欠陥が生じることが
なく強度が向上する。
(実施例) 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき、詳細に説明
する。
第1図、第2図、第3図、第4図および第5図に示すよ
うに、本発明に係るセラミックハニカム構造体の押出し
成形金型(以下、金型と称す)1は、主として押出成形
機側に配置されるセラミック坏土供給孔(以下、供給孔
と称す)3,3a,3b,3c,3d,3eとその供給孔に連接し供給孔
に供給されたセラミック坏土を所望のセラミックハニカ
ム構造体に成形する成形溝2,2a,2b,2c,2d,2eから構成さ
れる。即ち、成形溝はセラミックハニカム構造体の隔
壁、内周壁および外周壁を形成するので、隔壁の厚さの
種類に応じて、例えば、隔壁の厚さが大きいものに対し
て成形幅は大きい成形溝2a,2e、隔壁の厚が小さいもの
に対して成形幅は小さい成形溝2b,2c,2dが設けられる。
以上の構成において、本発明では、隔壁厚が大なる成形
溝2a,2eに連通するセラミック坏土供給孔3a,3eおよび成
形溝2a,2eを内部で直角に屈曲させてセラミック坏土供
給孔3a,3eおよび成形溝2a,2eに平行な連通路11a,11eで
結合してなることを特徴としている。
連通路11a,11eの前後を屈曲させることにより、供給孔
から供給さるセラミック坏土に剪断力が加わると同時に
坏土は横方向に押出されるため、セラミック坏土同志の
圧着力が強くなり、前記した従来技術のごとく、得られ
るセラミックハニカム構造体に欠陥が生じるということ
がない。
外周壁および内周壁は第3図に第2図のB−B′断面を
示すように、金型1を成形機のシリンダー4に取り付け
るための金型取り付け枠5の内周面により外周壁の一部
を形成するようにし、一方、金型1の一部を構成するリ
ング片5′の外周面により内周壁の一部を形成するよう
にしてもよく、また、第5図に第1図のA−A′断面を
示すように、外周壁はリング8によりその一部を形成
し、内周壁は円板8′によりその一部を形成してもよ
い。さらに他の実施例である第4図に示すように、略均
等な水力直径を有する供給孔3の成形溝のシリンダー4
側、即ち、供給孔3のセラミック坏土流入部に、成形幅
の大きい成形溝2a,2eに水力直径が小さい開口部6a,6e
を、成形幅の小さい成形溝2b,2c,2dに水力直径が大きい
開口部6b,6c,6dを夫々対応させた金属板7を成形金型1
の供給孔側に設けてもよい。金属板によって成形金型の
坏土供給孔を修正することなく金属板の孔径を変化させ
て押し出し速度を自由に変化させることが出来る。
成形溝はセラミックハニカム構造体の形状に応じて、第
3図、第4図および第5図に示すように種々の形状およ
びその配置をすることができ、その寸法およびその金型
材質により放電加工等の公知の方法によって形成され
る。
成形溝の溝幅は最大幅T1と最小幅T2の比が、1<T1/T2
≦300の範囲が可能である。この比が300より大きい場合
は大きい成形溝に対応する供給孔の寸法を極めて小さく
する必要があり、機械加工が困難となる。
供給孔は成形溝の交叉部あるいは稜辺部に成形機のシリ
ンダー側に設けられ、その水力直径は成形溝幅寸法に対
応していることが必要である。
すなわち、第3図乃至第5図に示すように成形幅が小さ
い成形溝2b,2c,2dには水力直径が大きい供給孔3b,3c,3d
がそれぞれ連接し、成形幅が大きい成形溝2a,2eには水
力直径が小さい供給孔3a,3eがそれぞれ連通溝11a,11eを
介して連通している。
セラミック坏土が成形溝内で合体するためには、供給孔
の寸法、数およびその配置は成形溝をセラミック坏土が
十分に充填するようにする必要があり、一方、成形溝の
深さはセラミック坏土が充填するようにする必要があ
る。
次に、本発明の成形金型による複数の隔壁厚みを有する
セラミックハニカム構造体が成形される工程を説明す
る。
シリンダー4内のセラミック坏土は成形機により、まず
成形金型1の供給孔3に押圧供給される。ここで、水力
直径の小さな供給孔3a,3eのセラミック坏土は、水力直
径の大きい供給孔3b,3c,3dのそれより供給孔の内面壁よ
り大きな抵抗を受けるので、セラミック坏土の流動速度
が小さくなる。一方、成形溝2においては、成形溝幅の
大きな成形溝2a,2eにおけるセラミック坏土の成形速度
が成形溝幅の小さな成形溝2b,2c,2dにおけるセラミック
坏土の成形速度より大きくなる。即ち、金型前面におけ
るセラミック坏土の押出し成形速度は、供給孔3および
成形溝2の寸法により相補制御され、隔壁の厚い部分お
よび薄い部分とも同一押出し成形速度で成形されること
になる。
さらに、隔壁厚が大なる成形溝2a,2eに連通孔11a,11eを
介して連通するセラミック坏土供給孔3a,3eにおいて、
連通孔11a,11eの前後で連通路が屈曲しているため、セ
ラミック坏土が2度横方向に流動し、そこでセラミック
坏土が大きな圧着力にて合体することになり、第9図に
示すような極めて健全なセラミックハニカム成形体が得
られ、その後、焼成を行うことにより、クラック等の生
じない、例えば第10図および第11図に示す如く圧力波式
過給機用セラミックローターを得ることができる。
本発明のセラミック押出成形金型は、セラミックハニカ
ム構造体の押出成形に適用される。例えば、内燃機関排
ガス浄化用に用いられる触媒担体及び煤煙除去用フィル
ター、ガスタービン等用の回転式熱交換器、電池等の固
体電解質隔膜体、過給機等で、セラミックスとしては、
それぞれの用途に応じて、コージェライト、窒化珪素、
チタン酸アルミネート、β−アルミナ、ジルコニア等で
ある。
実施例 窒化珪素を主成分に焼結助剤、成形助剤、溶媒を加えて
セラミック坏土を調整し、セラミック押出成形型がそれ
ぞれ第7図、第8図、第4図に示すように連通溝が「ス
トレート状」、「カギ状」及び「コの字状」を有するハ
ニカム押出成形型を用いて成形圧200kg/cm2で過給機用
ロータを成形した。
次いで該成形体を窒素雰囲気中で、1800℃2時間焼成
し、第9図に示すセラミックロータを得た。該それぞれ
の焼成体の隔壁厚が大きい部分、即ち第4図、第7図の
2e部分にて成形された部分に相当する箇所から、3mm×4
mm×40mmの試験片を各30ケ採取し、JIS−R−1601(198
1)による四点曲げ強度を測定した。測定結果を第1表
に示す。
表から連通溝の形状がコの字状の時がもっとも平均強度
が高く、強度のバラツキはもっとも小さい。また、試験
片の破断面を観察すると破壊開始点は連通溝の形状がス
トレート状、カギ状の時は微細なクラックであるのに対
し、コの字状の時は、破断面にクラックは認められなか
った。従ってコの字状の連通溝をもつ口金により成形さ
れたセラミックハニカム構造体が従来のものよりすぐれ
ていることがわかる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明の押出し成形金型に
よれば、隔壁厚が小なる成形溝に連通するセラミック坏
土供給孔の水力直径が隔壁厚が大となる成形溝に連通す
るセラミック坏土供給孔の水力直径より大きく形成され
ていると共に、隔壁厚が大なる成形溝に連通するセラミ
ック坏土供給孔の該成形溝への連通溝がコの字状に屈曲
しているためセラミック坏土に剪断力が加えられ、その
結果、大きな圧着力にて合体することになり、極めて健
全なセラミックハニカム構造体が得られるという利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す押出し成形金型の押出
す側からの正面図、 第2図は本発明の他の実施例を示す押出し成形金型の押
出す側からの正面図、 第3図は第2図のB−B′断面図、 第4図は本発明の他の実施例である金属板を取り付けた
成形金型の断面図、 第5図は第1図のA−A′断面図でシリンダーとの相互
図、 第6図は従来の押出し成形金型の正面図、 第7図は第6図のC−C′断面図、 第8図は従来の金型の断面図、 第9図は本発明によって成形されるセラミックハニカム
成形体の正面図、 第10図および第11図は、ともに本発明により得られる成
形体を用いて作成される圧力波式過給機用セラミックロ
ーターの例で、第10図は斜視図、第11図は正面図であ
る。 1……押出し成形金型 2,2a,2b,2c,2d,2e……成形溝 3,3a,3b,3c,3d,3e……セラミック坏土供給孔 4……成形機のシリンダー 5……金型取り付け枠 5′……リング片 6,6a,6b,6c,6d,6e……開口部 7……金属板、8……リング 8′……円板、9……ボルト 11a,11e……連通路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の隔壁厚と少なくとも二つ以上の貫通
    孔を有するセラミックハニカム構造体の押出し成形金型
    において、セラミックハニカム構造体の断面形状に対応
    した成形溝およびその成形溝の交叉部あるいは稜辺部に
    連通するセラミック坏土供給孔を備え、隔壁厚が小なる
    成形溝に連通するセラミック坏土供給孔の水力直径が隔
    壁厚が大なる成形溝に連通するセラミック坏土供給孔の
    水力直径より大きく形成されていると共に、隔壁厚が大
    なる成形溝に連通するセラミック坏土供給孔の該成形溝
    への連通溝がコの字状に屈曲していることを特徴とする
    セラミック押出成形金型。
JP63254775A 1988-10-12 1988-10-12 セラミック押出成形金型 Expired - Lifetime JPH0741609B2 (ja)

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