JPS6326682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハニカム構造を形成するため押出方法
および押出型に関するものである。

薄肉のハニカム構造を形成するための押出型を
中実の型材料から製造する際には、従来はバーグ
レーの米国特許第3790654号に開示されているよ
うに、その型材料の押出面側に押出スロツトを鋸
びきし、その型材料の原料供給側からその押出ス
ロツトに連通するようにかなり長いフイードホー
ルを穿設するのが普通であつた。その各フイード
ホールは必要に応じてそのフイードホールと交錯
するスロツト等と連通していてもよいが、いずれ
にしろ、フイードホールは型内を相当長い距離に
亘つて延びることになる。

押し出される材料が押出面から押し出される前
に押出スロツト内で一体となつて格子状乃至ハニ
カム状になるためには、押し出される材料に型の
押出面から押し出される前に押出方向に直角な方
向に流れて格子状に展る充分な時間が与えられる
だけの長さ（深さ）をスロツトに持たせるか或い
はフイードホールを数多く設け完全な格子を形成
するために押し出される材料が押出方向に直角な
方向に流れなければならない距離を短かくするか
しなければならない。

ハニカム構造を形成するためのセラミツクス材
料は研摩性が相当高いため、耐摩耗性の高い高品
質のスチールで押出型を製造する必要がある。し
かしながら、そのようなスチール材料に例えば
0.01インチあるいはそれ以下の肉厚で、１平方イ
ンチあたり300にも達する格子密度のハニカム構
造を形成するのに必要な誤差内で格子状のスロツ
トを切削するのは極めて困難であり、要求される
誤差範囲内で無理なく形成できるスロツトの深さ
は、型の材料によるが約0.2インチ以内である。

また、一体の型材料に、相当長いフイードホー
ルをその各フイードホールがスロツトの交差部と
正確に一致しかつ連通するように穿設するのは、
型材料が硬いためばかりでなく、そのフイードホ
ールに要求される長さのために極めて困難であ
る。もちろんフイードホールの長さは型材料の厚
みによつて決定され、その型材料の厚みは、3000
〜3500psiにも達する押出圧力に耐えるのに型に
要求される強度によつて決定される。またフイー
ドホールの径も型に要求される構造強度によつて
厳しく制限される。すなわちスロツトの格子ので
きるだけ広い面積に亘つて材料を供給しようとし
てフイードホールの径を大きくすると、型が空間
の大きい極めて弱い構造となつてしまい、押出圧
力に耐えられなくなつてしまう。したがつて極め
て径の小さいフイードホールを使用しなければな
らないが、フイードホールの径が小さいと、圧力
降下が極めて大きくなり、押出圧力を極めて高く
しなければならなくなる。

前記バーグレーの米国特許の型においてはフイ
ードホールは押出スロツトの交差部と殆ど重なり
合つており、その終端はスロツト間のピンの一部
に当接していたが、ウイリーの米国特許第
3846197号にはフイードホールの終端部に分配部
を設け、押し出される材料の流れを押出スロツト
の交差部に似たパターンに変えることが示唆され
ている。すなわち各フイードホールに対してそれ
ぞれ分配部が設けられる。その分配部はロート状
の作用をして、押し出される材料をスロツトに隣
接したピンに当てるのではなく、スロツトの交差
部の開口に導き、その押し出される材料が押し出
される方向に直角な方向へ流れ易くする。しかし
ながら、このウイリーの特許の型にもバーグレー
の特許の型と同様な問題がある。すなわち、フイ
ードホールの最大径が型に要求される構造および
強度によつて厳しく制限され、フイードホールの
径が小さいことによる圧力降下が押出圧力を大巾
に上げなければならない大きな原因となつてい
る。

このような事情に鑑みて本発明は従来の型にお
けるフイードホールの径、圧力降下、型の強度等
に関する問題を解決し、製造が比較的簡単でしか
も構造が堅牢で製品の精度が充分得られる、薄肉
のハニカム構造を形成するための押出型を提供す
ることを目的とするものである。

なお本明細書においてはハニカム構造とは断面
に複数の貫通孔を備えた構造を称し、その貫通孔
の大きさ、形状は問わないものとする。すなわち
その貫通孔は正方形でも、長方形でも、３角形で
も、六角形でも、円形でも差し支えないものとす
る。また薄肉のマトリツクス構造とは貫通孔間の
壁の厚みが0.002インチから0.050インチのものを
言うものとする。

本発明の押出型は金属等の適当な材料の少なく
とも２枚のプレート部材で形成される。その２枚
のプレート部材はそれぞれ後述するように工作さ
れた後、硬質はんだ付け等の適当な方法によつて
結合され一体化される。その少なくとも２枚のプ
レートの内の１枚はフイードホール部材とされ、
他の１枚は押出スロツト部材とされる。その押出
スロツト部材には互いに連結された複数の押出ス
ロツトが設けられる。その押出スロツトは型の押
出面に均一に開口する。各押出スロツト間の間隔
は均一でもよいし、必要ならば不均一でもよい。
さらに、その押出スロツト部材には、一端が押出
面と反対側の面すなわち材料供給側の面に開口
し、他端が押出スロツトの底部に開口する複数の
小孔が穿設される。この小孔は押出スロツトの交
差部に材料を導く通路となる。その押出スロツト
部材に設けられる小孔は長さができるだけ短いだ
けでなく、径も比較的小さくかつ押出スロツトの
格子の選択された交差部に直接連通しているのが
望ましい。

所望の薄肉のハニカム構造に合わせて所定のサ
イズと位置を持つて形成される押出スロツトは、
前記小孔を通つてその押出スロツト内に入つて来
る押出材料が型から押し出される前に充分横方向
にも拡がつて完全にそのスロツトを満たすことが
できるような深さに形成される。またその押出ス
ロツトは押出材料が押し出される前に押出方向だ
けでなく、押出方向に直角な方向へも流れ、その
押出材料が連続したハニカム構造となるのに充分
な抵抗を有している。

前記フイードホール部材にはそのフイードホー
ル部材を貫通する複数のフイードホールが設けら
れる。そのフイードホールの径は前記押出スロツ
ト部材に設けられる小孔の径より相当大きくされ
る。またそのフイードホールは、フイードホール
部材と押出スロツト部材を組み合わせたときに各
フイードホールが押出スロツト部材の複数の前記
小孔と連通するような位置に設けられる。複数の
短い小孔を押出スロツトの所定の交差部と正確に
連通する位置に穿設することは可能であるし、そ
の複数の小孔に大径のフイードホールから材料を
供給しても圧力降下はそれ程大きくない。また２
つの部材に高度の構造的一体性を持たせるのも可
能である。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。

本発明の一実施例の押出型１０は第１図に示す
ように全体としてほぼ円形をしており、フイード
ホール部材１２と押出スロツト部材１４（第６図
参照）からなつている。第２，３図に示すように
押出スロツト部材１４は押出面１８上に格子状に
形成された複数の押出スロツト１６を備えてい
る。押出スロツト１６の境界面は押出スロツト部
材１４上に押出面１８に隣接して押出スロツト１
６間に配されたピン部材２０の側面によつて形成
されている。その押出スロツト部材１４の材料供
給側の面２４から比較的小径の複数の小孔２２が
穿設されている。その小孔２２は前記押出スロツ
ト１６の交差部２６に開口している。第６図に示
すようにその小孔２２は押出スロツト１６の底部
２８において押出スロツト１６の交差部２６に連
通している。

前記フイードホール部材１２は第４，６図に示
すように比較的大きな複数のフイードホール３２
を備えている。このフイードホール３２はフイー
ドホール部材１２の材料供給側の面３０と押出側
の面３４の間にフイードホール部材１２を貫通し
て延びている。このフイードホール３２は前記押
出スロツト部材１４の小孔２２に比べて大きな径
を有しており、各フイードホール３２は複数の小
孔２２と連通するようになつている。すなわち、
第５図に示すように、各フイードホール３２はそ
れぞれ４個の小孔２２と連通しており、その小孔
２２は押出スロツト１６の所定の交差部２６に連
通している。したがつて、押し出される材料は押
出型１０内を直線的に流れる。

第７図には本発明の他の実施例の押出型が示さ
れている。第７図に示す実施例においてはもう１
つの（第２の）フイードホール部材３６が第１〜
６図に示す押出型の材料供給側に取り付けられて
いる。このフイードホール部材３６には前記（第
１の）フイードホール部材１２のフイードホール
３２より更に径の大きい複数のフイードホール３
８が設けられており、そのフイードホール３８は
第１のフイードホール部材１２の４個のフイード
ホール３２と連通している。このように本発明の
押出型においては材料供給側に近い程径の大きい
フイードホールを有する複数のフイードホール部
材を使用して、径の大きいフイードホールがそれ
ぞれ径のより小さい複数のフイードホールと連通
するようにしてもよい。

本発明の更に他の実施例が第８，９，１０図に
示されている。本実施例の押出型１１０において
は押出スロツト部材１１４は押出スロツト１１６
の各交点に連通する複数の小孔１２２を備えてい
る。またフイードホール部材１１２はそのフイー
ドホール部材１１２を貫通する複数のフイードホ
ール１３２を備えている。第１０図に示すように
この各フイードホール１３２は前記押出スロツト
部材１１４の複数の小孔１２２の内の４個ずつと
それぞれ連通している。このように本発明によれ
ば、フイードホール内の背圧を高めることなく、
しかも押出圧力に耐える型の強度を損なうことな
く押出スロツトの各交差部に対して１個ずつのフ
イードホールを形成し、材料が押し出される前に
完全に格子状に展るのをより確実にすることがで
きる。

すなわち、従来の押出型において、押出スロツ
トの各交差部毎に１個ずつのフイードホールを形
成しようとすると、各フイードホールが重ならな
いようにするためと、型のピンに充分な強度を与
えるためにフイードホールの径を小さくしなけれ
ばならず、そのためその小径のフイードホール内
の背圧が極めて高くなり、押出コストが高くなつ
てしまう。さらに、従来の押出型においてフイー
ドホールの径を大きくしようとすると型の強度が
材料的に弱くなつてしまい、押出圧を上げると型
が変形したり、破壊したりすることになる。しか
しながら本発明の押出型においては押出スロツト
の各交差部と連通するフイードホール（小孔）が
比較的短くかつ径が小さく、そのフイードホール
に比較的長く、径の大きいフイードホールから材
料を供給するようになつているから、本発明の押
出型には従来におけるような圧力降下の問題や強
度が弱くなるような問題はない。

なお、本発明の押出型の形状やサイズは必要に
応じて種々のものを選択すればよいが、次に一例
を示す。例えば一平方インチあたり277個の正方
形の空間を有するハニカム構造を形成するための
６インチの型はEZ CUT２０として知られる耐
摩耗性の低炭素鋼のフイードホール部材と押出ス
ロツト部材で形成される。フイードホール部材は
約９インチの直径と約0.85インチの厚みを持つよ
うにされる。そのフイードホール部材に直径
0.086インチの2300個のフイードホールが0.120イ
ンチ間隔の列をなすように穿設される。押出スロ
ツト部材は約９インチの直径を有しており、さら
に厚み約0.35インチ、直径約6.5インチの中央部
を有している。その押出スロツト部材の押出面に
0.01インチ巾の複数の押出スロツトが中心間の間
隔が0.06インチになるようにして格子状に刻設さ
れ、その押出スロツトの間に１辺0.05インチのピ
ン部分が形成される。その押出スロツトの深さは
約0.175インチとされる。さらにその押出スロツ
ト部材の材料供給側の面から約0.190インチの深
さで直径が約0.43インチの2300個の小孔が0.06イ
ンチ間隔の中心線上に並ぶように穿設され、前記
押出スロツトの交差部に直接連通するようにされ
る。したがつてフイードホール部材を押出スロツ
ト部材に例えば硬質はんだ付けによつて固定する
と、フイードホール部材に穿設された各フイード
ホールは押出スロツト部材に穿設された複数の小
孔のうちの４個とそれぞれ連通する。その小孔は
押出スロツトの各交差部と連通する。押出スロツ
トの交差部に直接連通するように小径のフイード
ホールが配され、さらにその小径のフイードホー
ルの複数個とそれぞれ連通するように大径のフイ
ードホールが配されている本発明の押出型におい
て完全な製品を押し出すのに必要な圧力は押出面
から材料供給面まで連続した小径のフイードホー
ルを使用した従来の押出型に比べて約500〜
600psiも低い。

押し出される製品の開口の形状が正方形でない
場合には、サイズのより大きいフイードホールを
使用することができる。例えば開口の形状が六角
形のハニーカム構造を押し出すための型において
はフイードホールのサイズを２倍にしてフイード
ホール部材の１個のフイードホールが押出スロツ
ト部材の３個の小孔をカバーするようにしてもよ
い。また必らずしも必要ないが、型の組立てを容
易にするためと、材料が流れ易くするために、フ
イードホール部材のフイードホールのサイズを押
出スロツト部材の小孔のサイズの２倍にするのが
望ましい。すなわちフイードホールの径を小孔の
径の少なくとも1.414倍にするのが望ましい。そ
うしないと、材料の流れの抵抗を小さくするため
のフイードホールの効果がなくなつてしまう。ま
た、フイードホールの径が小孔の約2.5倍以上で
あると、型の構造が弱くなつてしまい押出圧に耐
えられなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は簡単のために表面の開口を省略した本
発明の一実施例の押出型の平面図、第２図は第１
図の押出型の一部を構成する押出スロツト部材の
一部の拡大平面図、第３図は第２図の押出スロツ
ト部材の材料供給側から見た平面図、第４図は第
１図の押出型の一部を構成するフイードホール部
材の一部の平面図、第５図は第１図の押出型の一
部の材料供給側から見た平面図、第６図は第５図
の６−６線断面図、第７図は本発明の他の実施例
の押出型の一部の材料供給側から見た平面図、第
８図は本発明の更に他の実施例の押出型の一部を
構成する押出スロツト部材の一部の材料供給側か
ら見た平面図、第９図はその押出型の一部を構成
するフイードホール部材の一部の平面図、第１０
図はその押出型の材料供給側から見た平面図であ
る。 １２……フイードホール部材、１４……押出ス
ロツト部材、１６……押出スロツト、２２……小
孔、３２……フイードホール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料供給側の面と、押出側の面と、その押出
   側の面に開口するように設けられ、互いに連結さ
   れた複数の押出スロツトと、一端が前記押出スロ
   ツトの選択された交差部に開口し、他端が前記材
   料供給側の面に開口する複数の小孔とを備えた第
   １の部材、および 材料供給側の面と、押出側の面と、その材料供
   給側の面から押出側の面に貫通するとともに前記
   小孔より大きい径を有する複数のフイードホール
   とを備えた第２の部材からなつており、 前記第１の部材と第２の部材が第１の部材の材
   料供給側の面と第２の部材の押出側の面とが対向
   するようにして結合されており、前記フイードホ
   ールが各々前記小孔の複数個と均等に連通するよ
   うになつていることを特徴とするハニカム構造を
   押し出すための押出型。 ２ 前記フイードホールの径が前記小孔の径の少
   なくとも1.414倍であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の押出型。 ３ 前記各フイードホールが少なくとも３個の前
   記小孔とそれぞれ直接連通していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の押出型。 ４ 前記第２の部材の材料供給側に前記フイード
   ホールより径の大きい複数の貫通孔を備えた第３
   の部材が結合されており、その各貫通孔が前記フ
   イードホールの複数個と連通するようになつてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   押出型。 ５ 前記小孔が前記押出スロツトの各交差部の底
   部に開口していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の押出型。 ６ 0.05インチ以下の壁部を有するハニカム構造
   を押し出す方法において、 比較的大きい径を有する複数の第１の材料通路
   の入口側の端部に押出材料を供給し、その第１の
   材料通路の長さ方向にその押出材料を流し、その
   第１の材料通路から比較的径の小さい複数の第２
   の材料通路へ１本の第１の材料通路から複数の第
   ２の材料通路へ均等に押出材料が流れるようにし
   て押出材料を流し、その第２の材料通路内を通つ
   てマトリツクス状に配された複数の押出スロツト
   の交差部まで流し、さらに、その押出材料をその
   押出スロツトから押し出す前にその押出材料をそ
   の押出スロツトの長さ方向およびその長さ方向に
   直角な方向に流し、それによつて押出材料が完全
   にマトリツクス状に展がるようにし、次にそのマ
   トリツクス状に展つた材料を押し出すことを特徴
   とする方法。 ７ 前記第１の材料通路内の押出材料の流れの断
   面の径を第２の材料通路のそれの少なくとも
   1.414倍にすることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の方法。 ８ 前記第１の材料通路の１本から少なくとも３
   本の第２の材料通路に押出材料を流すことを特徴
   とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９ 前記押出材料の一部を前記第１の材料通路、
   第２の材料通路および押出スロツトを通つて直線
   的に流す工程を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載の方法。