JPH10119019A - 流動逆転ホモジナイザおよびそれを用いた方法 - Google Patents

流動逆転ホモジナイザおよびそれを用いた方法

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JPH10119019A
JPH10119019A JP9156471A JP15647197A JPH10119019A JP H10119019 A JPH10119019 A JP H10119019A JP 9156471 A JP9156471 A JP 9156471A JP 15647197 A JP15647197 A JP 15647197A JP H10119019 A JPH10119019 A JP H10119019A
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Rodney G Dunn
ジー ダン ロッドニー
David R Treacy
アール トリーシー デイヴィッド
Michael E Zak
イー ザック マイケル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出機により処理される可塑化粉末バッチ材
料における温度の均質性および粘度の均一性を改良す
る。 【解決手段】 可塑化無機粉末混合物の第１の部分を流
れ内の周囲の位置から中央の位置に移送し、それと同時
にこの混合物の第２の部分を流れ内の中央の位置から周
囲の位置に移送することにより、混合物の流れを均質化
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック製品を
押し出す装置に関し、より詳しくは、速い速度で、構造
欠陥のより少ないセラミックハニカム構造体のような微
細構造のセラミック部品を押し出す装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ガードナー等の米国特許第4,551,295号
に、無機粉末および適切な結合剤の可塑化混合物から複
雑な断面の構造体を押し出す２軸スクリュー方法が開示
されている。この方法において、無機粘土、タルクおよ
びアルミナの粉末からなるバッチ混合物が有機結合剤お
よび水と組み合わされ、得られた混合物が押出機内で可
塑化されている。次いで、可塑化バッチ混合物は押出機
の端部に取り付けられたハニカム押出ダイに供給され
る。
【０００３】スクリュー部分の背圧を制御するためおよ
び／または流れから凝集体を除去する篩を支持するため
に、押出装置内に孔開きホモジナイザすなわちいわゆる
ブレーカープレートを使用することも知られている。米
国特許第2,771,636号には、１軸スクリュー押出機から
高分子の押出しを行うのにそれを使用することが記載さ
れており、一方、米国特許第3,888,963号には、ハニカ
ムセラミックのラム押出しに使用する類似のホモジナイ
ザが開示されている。
【０００４】また、後者の特許には、混合機能を有する
流動ホモジナイザが記載されている。このホモジナイザ
は、押出方向に対して平行な流路というよりはむしろ角
度が付けられて配置された流路を備えている。この流動
ホモジナイザは、バッチ材料が押出ダイより上流のテー
パー状の圧縮チャンバ中に導入されるときに、バッチ材
料の局部的混合を促進させることを意図したものであ
る。
【０００５】上述した米国特許第4,551,295号の方法の
特徴は、押出用粉末混合物が押出機内で可塑化されると
きに生じる、混合物の広範囲の作用である。本当に均質
な可塑化バッチを調製するためには、無機粉末、水およ
び有機結合剤材料を完全にブレンドする必要がある。最
も能率的な作業のためには、共に回転する２軸押出機が
典型的に用いられている。このような押出機における２
軸スクリューの作用は、回転エネルギーを高剪断混合に
変換する特に効果的な手段である。
【０００６】スクリュー押出方法を微細構造のセラミッ
クの製造に適用する上で、基本的に難しいことは、混合
が不均一となることである。このために、不均一な粘度
の可塑化混合物が製造されてしまう傾向にある。混合方
法の副生物の１つは、可塑化バッチ内の熱の生成であ
る。これらの方法において現在用いられているほとんど
の有機結合剤系に関して、この熱により、バッチの粘度
が変化してしまう、例えば、混合物内のより高温の領域
内のバッチ粘度が減少してしまう。不均一な混合によ
り、バッチ内に累積剪断不均一区域（すなわち、異なる
剪断経歴の区域）が形成されてしまう。より広範囲に剪
断された区域は、混合物内の他の区域よりも小さい粘度
を有する傾向にある。バッチは均一には加熱されず、異
なる剪断経歴の領域が含まれるので、押出ダイに供給さ
れるバッチのある部分は、比較的硬く、押出しが困難で
あり、一方、バッチの柔らかい部分は、より急速に押し
出される。実際、これら両方の影響により、流れの周囲
の周りの粘度および押出速度に対して、押出ダイを横切
る流れの中央で、粘度が減少し、押出速度が増加する傾
向にある。
【０００７】産業界が、生産を増大させ、押出セラミッ
クハニカムを製造するコストを減少させようと努めるに
つれて、セラミックバッチ材料の押出速度を増加させる
方法に焦点を合わせるように奮闘してきた。残念なこと
に、押出機の運転速度をより速くすることにより２軸ス
クリュー押出機からの生産を増大させる試みによって、
バッチ内の温度および剪断不均衡がより大きくなり、そ
のために、流れの中央（軸）部分のバッチ材料の押出速
度が流れの周囲部分の速度よりも急激に増大してしま
う。このように、押出構造体の前面での製品の輪郭の歪
および／または「歪んだ」ウェブのような製品の欠陥が
そのような速度で著しく増加してしまう。
【０００８】押出機の運転速度を速くすることの他の不
利な結果としては、従来のスクリーニング装置またはホ
モジナイザ装置により流動バッチ材料中に導入される垂
直な流動の破壊による持続性の強い残留模様形成効果が
挙げられる。従来の押出速度では、バッチ材料が押出ダ
イを通過するときに模様が消されるので、これらの模様
形成効果は問題とはならない。
【０００９】実際に、バッチ温度を制御して、バッチ温
度を均一に保持することは、２軸スクリューセラミック
押出方法に特有な問題である。これらの問題に取り組む
多くの提案がなされている。その中の１つは、単により
遅いスクリュー速度で押出機を運転して、バッチの温度
を平衡にするものがあった。しかしながら、そのように
速度を減少させることは、工程の押出量を減少させるこ
とになるので、今日の市場では不経済である。依然とし
て、上述したように、押出製品の形状が歪むことが多く
なるために、高速で押出機を運転しても、押出量が減少
してしまう。
【００１０】処理中に押出機のバレルおよび／またはス
クリューを冷却すること、バッチの供給速度を変更する
こと、押出機のスクリューの設計を変更すること、およ
び工程の設定値を変更することのような手法を含む、不
均一なバッチの加熱の効果および得られた製品の欠陥を
緩和する他の多くの方法が試みられている。しかしなが
ら、一般的に、本当に熱的に均一なバッチを提供するの
に、これらの試みは成功していない。
【００１１】上述した工程の制約から、バッチ温度の不
均質性および／または不均一なバッチの粘度および押出
速度を増大させずに、押出製品の製造をより速くできる
押出方法には、重大な経済的な価値があることは明白で
ある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、押出機により処理される可塑化粉末バッチ
材料における温度の均質性および粘度の均一性を改良す
る押出装置を提供することにある。
【００１３】本発明のさらなる目的は、押出し後に押出
プレフォームが歪んだり損傷を受けたりする傾向を増大
させずに押出機のスクリューの速度を速くして押出速度
を速くできる押出装置および押出方法を提供することに
ある。
【００１４】本発明の他の目的および利点は、以下の記
載から明らかとなる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、押出ダイまた
は他のバッチ成形手段に供給すべき可塑化されたバッチ
材料の熱均質性が著しく改良された、可塑化無機粉末バ
ッチを押し出す方法および押出装置を提供するものであ
る。このような改良の結果、ダイまたは他の成形手段に
入るおよび／または通る流動がより均一となった、より
均一な粘性の可塑化バッチ材料を得ることができる。
【００１６】上述したように、従来技術における押出機
の高速運転に関連する問題点は主に、流れの中央部分が
過熱されて粘度が許容できないほど小さくなり、それと
ともに、バッチ流れの周囲部分の温度が著しく低くなっ
て粘度が許容できないほど大きくなることを原因とする
ものである。本発明の目的は、押出ダイの上流にある改
良された流動ホモジナイザを備えた押出装置を使用する
ことにより達成される。このホモジナイザにより、バッ
チ流れの中央部分から周囲部分へ向かうものと、周囲部
分から中央部分へ向かうバッチ材料の実質的に大部分が
相互に移動する。この混合または相互移動は、２軸押出
工程、並びに他の押出工程におけるバッチの不均一な加
熱に関連する問題を克服するのに効果的である。
【００１７】第１の形態において、本発明の装置は、従
来の押出機を改良したものである。このような押出機は
典型的に、可塑化無機粉末混合物のような、押出用材料
を押出機に通して混合して移送またはポンピングするバ
レル内に１つ以上の回転式スクリューを含有するスクリ
ュー部分を備えている。押出機は、可塑化無機粉末混合
物の流れを、典型的に押出機の出口端部に取り付けられ
たまたは別の方法で配置された、押出スクリューより下
流に位置する押出ダイまたは他の成形手段に供給する。
【００１８】本発明によると、その装置はさらに、改良
ホモジナイザと呼ばれる、流動を逆転させるホモジナイ
ザを備えている。このホモジナイザは、押出機の上流ス
クリュー部分と下流成形手段との間の流れ内に配置され
たプレートまたは他の物体の形態を有している。本発明
の目的のために、押出機を通る押出用バッチ材料の流動
の流れる方向に対する位置を定義するために、「上流」
および「下流」という用語を、押出装置の位置、方向ま
たは構成部材に適用する。
【００１９】本発明の流動逆転ホモジナイザは、上流
面、下流面、および上流面と下流面との間でホモジナイ
ザを貫通する複数の流路を備えている。これらの流路
は、第１の複数の分岐流路および第２の複数の収束流路
を備えている。各々の分岐流路は、可塑化バッチ混合物
の一部をバッチ流れ内の中央からより周囲の流路に向か
わせる、流動逆転ホモジナイザの上流面の中央部分の入
口開口部およびホモジナイザの下流面の周囲部分の吐出
開口部を備えている。
【００２０】ホモジナイザの各々の収束流路には、上流
面の周囲部分の入口開口部および下流面の中央部分の吐
出開口部があり、バッチ混合物の一部をバッチ流れ内の
周囲から中央または軸の流路に向かって移送させるよう
に機能する。このように、ホモジナイザは、完全に流れ
内で、スクリュー部分とそれと共に設けられたダイまた
は他の成形手段との間の押出機の比較的短い部分におい
て、バッチ材料の塊の交差移送が行われるように設計さ
れている。
【００２１】第２の形態において、本発明は、押出機の
スクリュー部分からその下流に配置された押出ダイのよ
うな成形手段に供給すべき可塑化無機粉末バッチ混合物
の流れを均質化する方法を提供する。この方法は、流れ
内の周囲からより中央の流路に可塑化粉末バッチ混合物
の第１の部分を移送し、同時に混合物の第２の部分を流
れ内の中央からより周囲の位置に移送する各工程からな
る。可塑化バッチの交差移送部分のこの工程、すなわ
ち、可塑化バッチの一部の交換位置では、高温でより大
きく剪断された中央に流れるバッチ材料をより冷たい周
囲の流路に導入し、低温であまり剪断されていない周囲
に流れるバッチ材料をより高温の中央の流路に導入して
いる。このように、交差移送は、バッチを最終製品また
はプレフォーム形状に成形する押出ダイまたは他の成形
手段にバッチを供給する前に、バッチ流れ内において熱
および剪断経歴を実質的に改良するのに非常に効果的で
ある。
【００２２】本発明の流動逆転ホモジナイザは、押出機
内でバッチを均質化する唯一の手段として使用しても差
し支えなく、もしくは、型またはダイにより成形を行う
前に、押出バッチの品質および均一性を改良する従来技
術において現在使用されている種類の他の混合またはス
クリーニング器具と組み合わせて用いても差し支えな
い。バッチ流れ内の流動逆転ホモジナイザの上流および
／または下流に位置していても差し支えない、そのよう
な必要に応じての器具の例としては、従来の均質化プレ
ートまたはブレーカープレート、粒子篩、篩支持板、ス
ティププレート、および流動区域リストリクタプレート
が挙げられる。以下詳細に説明するように、本発明によ
る特に好ましい組合せは、篩支持ホモジナイザプレート
および流動逆転ホモジナイザのすぐ上流に位置する篩の
組合せである。
【００２３】本発明の記載から分かるように、本発明の
方法および装置には、様々なスクリュー押出またはラム
押出の工程における用途がある。このように、押出用バ
ッチ材料の流れまたは他のチャージを横切る温度または
剪断の経歴の変化により、バッチの成形特性に悪影響を
及ぼす粘度の変動が生じるいかなる押出工程も、少なく
ともバッチの熱度の均質性が改良されるという見地か
ら、ここに記載する流動逆転による利点が得られる。し
かしながら、本発明は、例えば、米国特許第3,790,654
号、同第3,885,977号および同第4,551,295号に記載され
ているような、多孔質ハニカム構造体の２軸スクリュー
押出成形に特に役立つように用いることができるので、
本発明はそれらの用途に限定されるものではないが、以
下の記載は特にそれらの工程について言及するものであ
る。
【００２４】本発明の流動ホモジナイザにより提供され
る流動の逆転は、これら２軸スクリュー押出工程におけ
るバッチ流れの温度および粘度の両方を平衡させるのに
著しく効果的であることが分かった。この効果は、ホモ
ジナイザにより、押出機を通るバッチの供給速度を著し
く増加させることができ、押し出された製品の品質が同
等または優れているという事実により示される。
【００２５】この装置を使用することにより、押出製品
内の模様が形成された陰または膨らんだウェブを含む、
中央流動の差に関連するほとんどの問題が実質的になく
なる。さらに、これらの工程に通常使用されるよりも著
しく速い押出速度を試みたときでさえも、これらの製品
の欠陥は再発しない。このように、ホモジナイザを適切
に設計することにより、流れ内のバッチ材料の交差移送
は、流れ内の残留温度勾配またはバッチ流動不均一性が
ダイから押し出される構造体において顕著な変形を生じ
るほどは大きくないように十分に大規模である。この結
果は、急速な可塑化工程にさらされない粉末バッチから
でさえ欠陥のない微細なハニカム構造体を押し出す難し
さの点から見て、特に予期せぬことである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態を参
照して本発明を詳細に説明する。
【００２７】上述したように、本発明の流動逆転ホモジ
ナイザには特に、１軸スクリューまたはより好ましくは
２軸スクリューの設計の押出機における用途が見出され
ている。２軸スクリューの設計の押出機の断面図が図１
に示されている。
【００２８】ここで図１を参照する。押出機10には、バ
レル14内に配置された２つの押出スクリュー12からなる
スクリュー部分があり、これらのスクリューはバレルの
入口端部にあるモータ16により駆動されている。バレル
14には、押出機中で混合されて可塑化されるバッチ材料
を導入する入口18が設けられている。
【００２９】スクリュー部分の下流に位置する流動逆転
ホモジナイザ20は、押出機のバレル14の出口端部に取り
付けられたカートリッジ22内に含まれている。また、篩
24および篩支持ホモジナイザ26がカートリッジ22内に配
置され、これらは、スクリュー部分から注入されるバッ
チ材料の流動方向に関してホモジナイザ20の前方または
上流に位置している。ハニカム押出ダイ28は、カートリ
ッジの出口端部にある流動逆転ホモジナイザの下流に取
り付けられている。
【００３０】この装置の操作において、スクリュー12に
より押出機のバレル14から注入される可塑化材料は、最
初に篩24および篩支持板26を通過し、次いで、流動逆転
ホモジナイザ20を通過し、最後に、ハニカム押出ダイ28
を通過したハニカム構造体として押出機から吐出され
る。
【００３１】図２は、基本設計の流動逆転ホモジナイザ
の斜視図である。図２に示したように、ホモジナイザ20
には複数の流路31および32が設けられており、これらの
流路は、入口面または上流面27からホモジナイザ本体の
反対側に位置するホモジナイザの出口面または下流面29
（図示せず）までホモジナイザを貫通している。
【００３２】ホモジナイザ20内の流路には、中央に配置
され、放射状に外側に向けられた（分散した）第１の複
数の流路31がある。ホモジナイザを操作する際に、流路
31により、ホモジナイザの上流面27の中央部分に突き当
たるバッチ材料が、流れの中央部分または軸部分から外
側にホモジナイザの下流面29から排出される流れ内の周
囲部分へと移送される。
【００３３】ホモジナイザ20内の流路にはさらに、周囲
に配置され、放射状に内側に向けられた（収束した）第
２の流路32がある。これらの流路は、ホモジナイザの上
流面27の周囲部分に突き当たるバッチ材料を流れの周囲
部分から内側にホモジナイザの下流面29から排出される
流れ内の軸部分または中央部分へと導くように方向付け
られている。図示した実施の形態において、収束流路32
は分散流路31とほぼ同一の総断面積を有し、それによ
り、流れの中央部分に移送される材料の容積が流れの周
囲部分に移送される材料の量とほぼ等しくなる。
【００３４】この目的のために、流動逆転ホモジナイザ
を通過する流れ内の中央の流路または流れ部分は、流れ
の中央と、流れの縁までの半分の距離との間に位置す
る、すなわち、Ｒが流れの半径である場合のＲ／２未満
の半径位置にある流路または部分である。周囲の部分ま
たは流れ部分は、流れの中央からＲ／２とＲとの間の半
径距離に位置するものである。
【００３５】本発明による流動逆転ホモジナイザの別の
実施の形態が図３に示されている。この図はそのような
ホモジナイザの上面図である。図３を参照すると、ホモ
ジナイザ40は、ホモジナイザの上流面または入口面47の
周囲位置で開いている複数の流路42を備えている。流路
42は、バッチ材料を入口面47に突き当たる流れの外側に
配置された部分を内側に、点線で示した、流路42から出
口でホモジナイザが排出される流動流路の中央部分に方
向付ける。
【００３６】ホモジナイザはさらに、入口面47の中央に
配置された位置で開いている複数の流路41を備えてお
り、流路41は、入口面の中央部分に突き当たるバッチ材
料を外側の方向に向けるように配置されている。このよ
うに、流路41は、点線で示したように、ホモジナイザの
反対面の流路41からの出口よりホモジナイザから排出さ
れる流れの周囲部分にバッチ材料を移送する。
【００３７】ホモジナイザ40は、装置設計の材料交差移
送効率を改良する追加の特性を備えている。これらの特
性としては、収束流路42の各々に隣接して位置し、少な
くとも部分的に入口を凹ませた、ホモジナイザの入口面
47のレリーフまたは凹部表面部分43が挙げられる。凹部
43は、入口面47の周囲部分に突き当たるバッチ材料を集
積して流路42に方向付け、この材料が流路41中に逆送り
されるのを減少させる。入口面47には、レリーフまたは
凹部表面部分45も設けられている。この表面部分は、少
なくとも部分的に入口の上にあり、収束流路42へと入口
を凹ませている。凹部表面45は、入口面47の中央部分に
突き当たるバッチ材料を集積して流路41中に方向付け
て、この材料が流路42中に逆送りされるのを減少させ
る。
【００３８】図４は、図３の線４−４に沿った流動逆転
ホモジナイザ40の断面図である。レリーフ表面４３およ
び内側に向けられた流路42の方向が図４に明白に示され
ている。これらの流路は、流動逆転ホモジナイザ40をそ
の入口面47の外側の位置からその下流面または出口面49
のより中央の位置へと貫通している。
【００３９】図５は、図３の線５−５に沿った流動逆転
ホモジナイザ40の断面図である。この図は、凹部45の配
置並びに外側に向けられた流路41の方向を示している。
流路41は、入口面47の中央位置からその下流面49のより
周囲の位置へとホモジナイザ40を貫通している。
【００４０】本発明による流動逆転ホモジナイザの別の
設計が図６に示されている。この図はホモジナイザの上
流面または入口面の上面図である。図６に示したよう
に、ホモジナイザ50は、10の収束流路52と交互になって
いる10の分散流路51を含む、図３のホモジナイザよりも
多い数の流路を備えている。
【００４１】ホモジナイザ50の設計の重要な特性は、流
路51に供給することを意図した、境界線55の内側の入口
面の部分の面積を、流路52に供給することを意図した、
境界線55の外側の入口面の面積と等しくすることにあ
る。境界線55の外側の地点に突き当たる縁流動バッチ流
れ部分は、収束流路52に向かって流動する傾向にあり、
分散流路51に進入する傾向が減少する。バッチ流れの残
りは、分散流路51に進入させられる。
【００４２】少なくとも、それぞれ流路51および52に隣
接する領域53および53aは凹んでおり、凹部53および53a
がそこに突き当たる流れの部分を集積させ、それぞれ関
連する流路51および52中に方向付けるのに役立つ。図示
した特別の実施の形態において、ホモジナイザ50の入口
面内のさらなる凹部が、境界線55により内側の縁に囲ま
れ、境界線55aにより外側の縁に囲まれ、頂点にしたが
う溝中心線55bを有する円周ｖ溝56として設けられてい
る。このｖ溝は、凹んだ部分53a上に重なりこれに接続
して、縁に突き当たるバッチ流れ部分が中央に位置する
分散流路51に進入する傾向をさらに減少させるように機
能する。
【００４３】１つの本体内の多方向に向けられた流路か
ら由来の、本発明の流動逆転ホモジナイザの主な機能的
特性は、連続流れ内のバッチ材料を同時に大規模に交差
移送する好ましい効果である。この目的のために、流路
の全てが中実構造体内に含まれている必要はないが、こ
のことは非常に好ましい。あるいは、対向するマニホー
ルドプレートの間の交差管のアッセンブリ、または流れ
内の材料のほぼ等しい容積のほぼ１対１の交差移送を行
うように設計された他の構造体を使用しても差し支えな
い。基本的な必要条件は、連続的に押出しを行う状況に
ある低温材料に関して高温の規則的交換を行うために、
１つの流路の連続長さに亘り多量のバッチ材料を確実に
交差分布させることである。収束流路および分散流路の
断面積が実質的に等しいとすると、適切な混合を強制す
る乱流を導入する必要なく、粘度の均質化を改良するこ
とができる。
【００４４】本発明のホモジナイザの別の重要な特性
は、流路の再整合が施される流れの比率に直接的に影響
を与える、流路のサイズである。有用な均質化のため
に、配列内の流路の総断面積（個々の流路の断面の合
計）は、ホモジナイザに突き当たる流れの合計の断面積
の少なくとも10％を構成し、流れの断面積は、実質的に
ホモジナイザの上流の面積であると考えられている。よ
り望ましくは、流れの断面の15-30％を構成する流路の
総断面積を設ける。一般的に、流れを横切る粘度勾配の
減少は交換される材料の容積にほぼ比例するが、軸流れ
を収束（軸方向に向けられた）ホモジナイザ流路に望ま
しくない上流の交差供給を避けるうえでのホモジナイザ
の設計の効果のような、他の要因も同等に重要であると
予測されている。
【００４５】本発明により提供される流動逆転ホモジナ
イザは、ホモジナイザにより行われる流れの中央軸に向
かうまたは離れる材料の放射状の置換の大きさを反映す
る要因である、逆転の効果の要因に関して特徴付けても
差し支えない。移送要因が大きくなると、均質化された
バッチにおける残留粘度／粘度勾配が小さくなる。すな
わち、ホモジナイザの上流面に突き当たる流れの最も低
温の最も粘性の部分が押出バレルに最も近い部分であ
り、最も熱く粘性の最小の部分が流れ軸上にあるので、
流れのこれらの部分の各々を最も実際的な放射状に再配
置することが一般的に望まれている。
【００４６】ホモジナイザの逆転有効係数Ｅｉは下記の
式から計算することができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】ここで、ｔはホモジナイザプレートの厚さ
であり、θはバッチ流れの流動軸に関して収束ホモジナ
イザ流路および分散ホモジナイザ流路の大きい方の角度
（しかしながら、通常は必ずしも同一である必要はな
い）であり、ｒはホモジナイザに突き当たるスクリュー
部分からの流れの半径（楕円形または他の円形流れの場
合には大きい方の半径）である。
【００４９】本発明の有効係数は実際的に、ホモジナイ
ザプレートの長さ、流動インピーダンス、および流路の
摩耗率に関連する事柄により制限される。これらの各々
は、選択した流路のサイズ、流路の角度およびプレート
の厚さに影響を与える。しかしながら、少なくとも約0.
25、より典型的には0.3-0.5の有効係数が実際的に達成
可能であり、通常これらは最高の結果に関して選択され
る値である。
【００５０】前述したように、本発明による流動均質化
は、所望であれば、バッチ流れのスクリーニング、混合
または他の加工を必要とせずに実施しても差し支えな
い。しかしながら、篩支持体自体としては適切ではない
けれども、流動逆転器を非常に効果的に用いて、バッチ
流れ内に配置された篩および篩支持体に支持を加えても
差し支えない。これらは、下流にある押出ダイを通す押
出しのためにバッチを適切に篩い分けして、条件を整え
るどのような場合にも通常必要とされる。
【００５１】本発明による高速押出機の操作のための特
に好ましい流動逆転アセンブリは、流動逆転ホモジナイ
ザと、薄い高多孔質ホモジナイザ／篩支持板との組合せ
である。篩を支持している篩支持板は、押出機のスクリ
ュー部分からの流れ内の流動逆転ホモジナイザに対して
そのちょうど上流に位置している。篩支持板は最も好ま
しくは、全流れの断面を横切る、小さく近い間隔の平行
な複数の孔からなり、孔の間隔は、隣接するホモジナイ
ザにより供される板への支持により近くすることができ
る。
【００５２】
【実施例】粘土、タルク、アルミナ、有機添加物、およ
び水からなる可塑化バッチ混合物からコージエライト
（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）セラミックハニカム
構造体の製造に商業的に用いられている２軸スクリュー
押出機を改良するために選択する。この押出機には、図
１に実質的に示したように、流動逆転ホモジナイザアセ
ンブリを組み込んだカートリッジが取り付けられてい
る。
【００５３】カートリッジアセンブリ内に組み込まれた
流動逆転ホモジナイザは、カートリッジを通る流路の断
面積の約25％を占める総流路断面積を有する８の交差流
路を備えた、図３に示した構造に対応する構造を有して
いる。ホモジナイザの逆転有効係数は0.29である。
【００５４】流動逆転ホモジナイザの上流のカートリッ
ジ内には、篩アセンブリを支持してバッチ流れから粒子
を除去する孔あき篩支持板が配置されている。篩支持板
には、流路の全断面に亘り近い間隔の三角形孔パターン
で開けられた複数の6.3ｍｍ（直径）の孔が設けられて
いる。カートリッジの出口端部に取り付けられたダイ
は、従来の商業的製造に用いられるものと同一のダイで
ある。
【００５５】上述した流動逆転ホモジナイザを取り付け
ることにより、押出機の製造能力が著しく改良される。
アセンブリのない状態での押出機の運転中に、押出機の
運転速度を増大させてハニカム押出速度を２倍にする
と、「波打つウェブ」のような粘度に関連するハニカム
の欠陥の典型的な欠陥率が約100％増加する。しかしな
がら、アセンブリを取り付けて運転すると、標準押出速
度を２倍に維持しても、欠陥率は、標準速度で生じた典
型的な欠陥率の10％未満に、流動逆転アセンブリを取り
付けていない高押出速度で押出機を運転したときに生じ
た欠陥率の５％未満である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流動逆転ホモジナイザが組み込ま
れたスクリュー押出機の断面図
【図２】図１の押出機に有用な流動逆転ホモジナイザの
斜視図
【図３】図１の押出機に有用な流動逆転ホモジナイザの
第２の形態を示す上面図
【図４】図３の流動逆転ホモジナイザの側部断面図
【図５】図３の流動逆転ホモジナイザの第２の側部断面
図
【図６】図１の押出機に有用な流動逆転ホモジナイザの
第３の上面図
【符号の説明】
１０ 押出機 １２ 押出スクリュー １４ バレル １６ モータ １８ 入口 ２０，４０，５０ 流動逆転ホモジナイザ ２２ カートリッジ ２４ 篩 ２６ 篩支持板 ２８ ハニカム押出ダイ ３１，４１，５１ 分散流路 ３２，４２，５２ 収束流路 ４３ レリーフ表面 ４５ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド アール トリーシー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14903 エルミラ ヴァレイ ヴュー ドライヴ 124 (72)発明者 マイケル イー ザック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14424 カナンダイガ ゴルフサイド サークル 12

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 押出手段の下流に位置する押出ダイに可
    塑化無機粉末混合物の流れを供給する押出手段、および
    ダイアセンブリと前記押出手段との間の流れ内に位置す
    る流動逆転ホモジナイザの組合せからなる押出装置。
  2. 【請求項２】 押出手段の下流に位置する成形手段に可
    塑化無機粉末混合物の流れを供給する押出手段、および
    前記成形手段と前記押出手段との間に位置する流動逆転
    ホモジナイザであって、前記可塑化混合物の一部を前記
    流れ内の周囲の流路から中央の流路へと移送するのと同
    時に、該可塑化混合物の一部を該流れ内に中央の流路か
    ら周囲の流路へと移送する複数の流路を備えた流動逆転
    ホモジナイザの組合せからなる押出装置。
  3. 【請求項３】 前記成形手段がハニカム押出ダイであ
    り、前記流動逆転ホモジナイザが、上流面、下流面、お
    よび該上流面と該下流面との間で本体を貫通する複数の
    流路を備えた本体であり、該流路が、前記流れ内の周囲
    位置で終わる第１の複数の分散流路および該流れ内の中
    央位置で終わる第２の複数の収束流路からなることを特
    徴とする請求項２記載の押出装置。
  4. 【請求項４】 各々の分散流路が、前記上流面の中央位
    置にある入口開口部および前記下流面の周囲位置にある
    吐出開口部を有し、各々の収束流路が、前記上流面の周
    囲部分にある入口開口部および前記下流面の中央部分に
    ある吐出開口部を有することを特徴とする請求項２記載
    の押出装置。
  5. 【請求項５】 前記押出手段が、１軸スクリュー押出
    機、２軸スクリュー押出機およびラム押出機からなる群
    より選択されることを特徴とする請求項２記載の押出装
    置。
  6. 【請求項６】 前記押出手段が２軸スクリュー押出機で
    あることを特徴とする請求項２記載の押出装置。
  7. 【請求項７】 前記複数の収束流路が、前記複数の分散
    流路と実質的に等しい総断面積を有することを特徴とす
    る請求項３記載の押出装置。
  8. 【請求項８】 前記複数の流路が、前記流動逆転ホモジ
    ナイザの上流面の断面積の少なくとも10％を構成する総
    断面積を有することを特徴とする請求項３記載の押出装
    置。
  9. 【請求項９】 前記複数の流路が、前記流動逆転ホモジ
    ナイザの上流面の断面積の15-30％を構成する総断面積
    を有することを特徴とする請求項８記載の押出装置。
  10. 【請求項１０】 前記流動逆転ホモジナイザが少なくと
    も0.25の逆転有効係数を有することを特徴とする請求項
    ８記載の押出装置。
  11. 【請求項１１】 可塑化無機粉末混合物の流れを均質化
    する方法であって、 前記混合物の第１の部分を前記流れ内の周囲の位置から
    中央の位置に移送し、それと同時に該混合物の第２の部
    分を該流れ内の中央の位置から周囲の位置に移送する各
    工程からなることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 スクリュー押出機のスクリュー部分か
    ら該スクリュー部分の下流に位置する成形手段に供給さ
    れる可塑化無機粉末バッチ混合物の流れを均質化する方
    法であって、該可塑化粉末バッチ混合物の第１の部分を
    該流れ内の周囲の流路から中央の流路へ移送すると同時
    に、該混合物の第２の部分を該流れ内の中央の流路から
    周囲の流路へ移送する各工程からなることを特徴とする
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記スクリュー押出機が２軸スクリュ
    ー押出機であり、前記バッチ混合物の第１と第２の部分
    を移送することにより、前記流れの粘度の不均質性が減
    少することを特徴とする請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記流れの第１と第２の部分の移送
    が、該部分を移送する複数の交差流路を備えた流動逆転
    ホモジナイザにより行われることを特徴とする請求項１
    ３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記流動逆転ホモジナイザにより移送
    される第１と第２の部分が、前記流れの少なくとも10％
    を占めることを特徴とする請求項１４記載の方法。
JP9156471A 1996-06-17 1997-06-13 流動逆転ホモジナイザおよびそれを用いた方法 Withdrawn JPH10119019A (ja)

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