日立金属株式会社 (〒14 東京都港区芝浦1丁目2-1 Tokyo, 1058614, JP)
| 成形溝とこの成形溝へ連通するセラミック坏土供給孔とを有する口金部材を、バインダーを含有するセラミック坏土の成形に用いた後に、前記口金部材に付着した前記セラミック坏土を除去する口金部材の洗浄方法であって、前記坏土供給孔側から供給孔に高圧流体を吹き付けた後に、前記成形溝側から成形溝に高圧流体を吹き付けることを特徴とする口金部材の洗浄方法。 |
| 請求項1に記載の口金部材の洗浄方法において、前記供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力が、前記成形溝に吹き付ける高圧流体の圧力より高いことを特徴とする洗浄方法。 |
| 請求項1又は2に記載の口金部材の洗浄方法において、前記成形溝に高圧流体を吹き付けた後、更に前記供給孔に高圧流体を吹き付けることを特徴とする洗浄方法。 |
| 請求項1~3のいずれかに記載の口金部材の洗浄方法において、前記供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力が、7~20 MPaであることを特徴とする洗浄方法。 |
| 請求項1~4のいずれかに記載の口金部材の洗浄方法において、前記成形溝に吹き付ける高圧流体の圧力が、1~5 MPaであることを特徴とする洗浄方法。 |
| 請求項1~5のいずれかに記載の口金部材の洗浄方法において、前記成形溝の幅が0.1~0.5 mmであることを特徴とする洗浄方法。 |
| 請求項1~6のいずれかに記載の口金部材の洗浄方法において、前記供給孔の径が1~2 mmであることを特徴とする洗浄方法。 |
| 成形溝とこの成形溝へ連通するセラミック坏土供給孔とを有する口金部材を、バインダーを含有するセラミック坏土の成形に用いた後に、前記口金部材に付着した前記セラミック坏土を除去する口金部材の洗浄装置であって、口金部材保持機構、高圧流体用ノズル、エアブロー用ノズル、及び前記ノズルの移動機構を備え、前記高圧流体用ノズルが口金部材に対して相対的に移動しつつ高圧流体を口金部材の供給孔側の面又は成形溝側の面に対してほぼ垂直に吹き付けてセラミック坏土を除去する機構、及び前記エアブロー用ノズルが口金部材に対して相対的に移動しつつ高圧空気を口金部材の供給孔側の面又は成形溝側の面に対してほぼ垂直に吹き付けて流体を除去する機構を備えたことを特徴とする口金部材の洗浄装置。 |
| 請求項8に記載の口金部材の洗浄装置において、前記口金部材保持機構が反転することを特徴とする洗浄装置。 |
| 請求項8又は9に記載の口金部材の洗浄装置において、前記ノズルの移動機構がサーボモータ、ボールネジ又はLMガイドによる機構であることを特徴とする洗浄装置。 |
| 請求項8~10のいずれかに記載の口金部材の洗浄装置において、前記口金部材と前記口金部材保持機構とがブース内に配置され、前記ノズルの移動機構がブース外に配置され、前記ノズルは可撓性シートで分離されていることを特徴とする洗浄装置。 |
本発明は、セラミックハニカム構造体を 出し成形するために用いる口金部材の洗浄 法及び口金部材の洗浄装置に関する。
自動車のエンジン等から排出される排気 スを浄化するために用いられるセラミック ニカム構造体は、セラミック粉末、造孔材 バインダー等の成形助剤、水等からなる可 性のセラミック坏土を、図4(a)~図4(c)に示す うなセラミックハニカム構造体成形用口金 材50を用いて押出し成形し、乾燥及び焼成 て製造される。前記押出し成形において、 ラミック坏土は坏土供給孔51より成形用口金 部材50内に導入され、成形溝52から成形され ハニカム構造体として排出される。
前記口金部材の成形溝は非常に幅が狭い め、ハニカム構造体の押出し成形を繰り返 行うと、口金部材成形溝にセラミック坏土 の異物や高硬度の不均一部分が詰まってく 。このような異物等が蓄積した口金部材を いて成形すると、ハニカム構造体の品質が 化するので、定期的に口金部材を洗浄する 要がある。この口金部材の洗浄を行う際に 、異物や高硬度の不均一部分と共に坏土供 孔や成形溝に詰まっているセラミック坏土 除去する必要がある。このため高圧水を坏 供給孔側からのみ噴射させて洗浄を行う方 、又は成形溝側からのみ噴射させて洗浄を う方法が従来から行われている。
しかしながら、セラミック坏土は有機系 インダーを含有しているため、坏土供給孔 からのみ、又は成形溝側からのみ高圧水を 射する方法では十分な洗浄が困難であった つまり坏土供給孔側から高圧水を噴射させ 洗浄を行った場合、成形溝内に詰まったセ ミック坏土を完全に除去することができな 。一方、成形溝側から高圧水を噴射させて 浄を行った場合、口金部材の細かな成形溝 変形や破損などの不具合が生じないように 圧水の圧力を低下させて洗浄する必要があ 、充分な洗浄ができなかったり、洗浄に多 な時間を要したりした。
特開2003-285014号は、成形材料が付着した口 部材を200~500℃に加熱することにより成形材 に含まれる有機バインダーを除去した後、4 0 kg/cm 2 以下の圧力で流体を口金部材に吹き付けるこ とにより成形材料を除去する口金部材の洗浄 方法を開示している。しかしながら、特開200 3-285014号に記載の洗浄方法では、200~500℃に加 熱したときに口金部材が変形して、所望の成 形溝幅が得られなくなるという問題がある。 特に外径が200 mm以上の大型の成形体を成形 るための口金部材の場合はこの影響が大き 。
従って本発明の目的は、口金部材に付着 たバインダーを含む成形材料を、口金部材 破損や変形させることなく高効率で除去す ことができる口金部材の洗浄方法と洗浄装 を提供することにある。
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明 等は、口金部材の坏土供給孔側及び成形溝 の両面から高圧流体を吹き付けて高圧洗浄 ることにより、口金部材を破損や変形させ ことなく高効率でバインダーを含む成形材 を除去できることを見出し、本発明に想到 た。
すなわち、本発明の口金部材の洗浄方法 、成形溝とこの成形溝へ連通するセラミッ 坏土供給孔とを有する口金部材を、バイン ーを含有するセラミック坏土の成形に用い 後に、前記口金部材に付着した前記セラミ ク坏土を除去する口金部材の洗浄方法であ て、前記坏土供給孔側から供給孔に高圧流 を吹き付けた後に、前記成形溝側から成形 に高圧流体を吹き付けることを特徴とする
前記供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力 、前記成形溝に吹き付ける高圧流体の圧力 り高いのが好ましい。
前記成形溝に高圧流体を吹き付けた後、 に前記供給孔に高圧流体を吹き付けるのが ましい。
前記供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力 7~20 MPaであるのが好ましい。前記成形溝に き付ける高圧流体の圧力は1~5 MPaであるの 好ましい。
前記成形溝の幅は0.1~0.5 mmであるのが好 しい。前記供給孔の径は1~2 mmであるのが好 しい。
本発明の口金部材の洗浄装置は、成形溝 この成形溝へ連通するセラミック坏土供給 とを有する口金部材を、バインダーを含有 るセラミック坏土の成形に用いた後に、前 口金部材に付着した前記セラミック坏土を 去する口金部材の洗浄装置であって、口金 材保持機構、高圧流体用ノズル、エアブロ 用ノズル、及び前記ノズルの移動機構を備 、前記高圧流体用ノズルが口金部材に対し 相対的に移動しつつ高圧流体を口金部材の 給孔側の面又は成形溝側の面に対してほぼ 直に吹き付けてセラミック坏土を除去する 構、及び前記エアブロー用ノズルが口金部 に対して相対的に移動しつつ高圧空気を口 部材の供給孔側の面又は成形溝側の面に対 てほぼ垂直に吹き付けて流体を除去する機 を備えたことを特徴とする。
前記口金部材保持機構は反転するのが好 しい。
前記ノズルの移動機構は、サーボモータ ボールネジ又はLMガイドによる機構である が好ましい。
前記口金部材と前記口金部材保持機構と ブース内に配置され、前記ノズルの移動機 はブース外に配置され、前記ノズルは可撓 シートで分離されているのが好ましい。
本発明の洗浄方法及び洗浄装置により、 金部材に付着したバインダーを含む成形材 を、口金部材を破損や変形させずに高い効 で除去することができる。
[1] 口金部材の洗浄方法
本発明の口金部材の洗浄方法は、成形溝と
の成形溝へ連通するセラミック坏土供給孔
を有する口金部材を、バインダーを含有す
セラミック坏土の成形に用いた後に、前記
金部材に付着した前記セラミック坏土を除
する口金部材の洗浄方法であって、前記坏
供給孔側から供給孔に高圧流体を吹き付け
後に、前記成形溝側から成形溝に高圧流体
吹き付けることを特徴とする。
口金部材は、図4(a)~図4(c)に示すように、 数の細かな成形溝を有し、この成形溝に連 した坏土供給孔を有している。成形溝は多 の細かな溝からなるため、高圧の流体が吹 付けられると変形することがある。一方、 給孔は成形溝の間隔に比べ広い間隔で形成 れているので、成形溝側よりも強度が高い そのため、先に供給孔側に高圧流体を吹き けて口金部材に付着した大部分のセラミッ 坏土を除去することで、成形溝側の洗浄が 易になり成形溝の変形を防止することがで る。
口金部材の供給孔は、図3に示すように、 成形溝と比べて開口部が大きいため、成形溝 に吹き付ける圧力よりも高い圧力で高圧流体 を吹き付けることで、供給孔内に詰まったセ ラミック坏土を容易に洗浄することができる 。また先に供給孔側に高圧流体を吹き付けて 洗浄することで、口金部材に付着した大部分 のセラミック坏土を除去することができ、比 較的低い圧力の流体で成形溝側の洗浄が可能 になるため成形溝の変形を防止することがで きる。
供給孔側からの洗浄及び成形溝からの洗 を行った後でも、場合によってはセラミッ 坏土が成形溝内又は供給孔内に残留してい 場合があるため、更に供給孔に高圧流体を き付けることで、口金部材を確実に洗浄す ことができる。更にその後に、再度成形溝 の面の洗浄を行っても良い。
供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力は7~20 MPaであるのが好ましい。前記圧力が7~20 MPa あると、口金部材を変形させることなく洗 することができる。前記圧力が7 MPa未満の 合、口金部材に詰まった坏土の洗浄が不十 となり、前記圧力が20 MPaを超えると、口金 部材が変形する場合がある。供給孔に吹き付 ける高圧流体の圧力は8~15 MPaであるのがより 好ましい。
成形溝に吹き付ける高圧流体の圧力は1~5 MPaであるのが好ましい。前記圧力が1~5 MPaで あると、口金部材を変形させることなく洗浄 することができる。前記圧力が1 MPa未満の場 合、口金部材に詰まった坏土の洗浄が不十分 となり、前記圧力が5 MPaを超えると、口金部 材が変形する場合がある。成形溝に吹き付け る高圧流体の圧力は2.5~5 MPaであるのがより ましい。
成形溝の幅は0.1~0.5 mmであるのが好まし 。成形溝の幅が0.1~0.5 mmであると、高圧流体 が成形溝内を流通する際に、成形溝に付着し た坏土を確実に洗浄することができる。成形 溝の幅が0.1 mm未満の場合、高圧流体が成形 内を流通し難くなり、洗浄効率が低下する 一方、成形溝の幅が0.5 mmを超えると、成形 と成形溝との間隔が狭くなるため口金部材 強度が低下して、高圧流体を吹き付けとき 口金部材の変形が生じる場合がある。
供給孔の径は1~2 mmであるのが好ましい。 供給孔の径が1~2 mmであると、高圧流体が供 孔内を流通する際に、成形溝に付着した坏 を確実に洗浄することができる。供給孔の が1 mm未満の場合、高圧流体が供給孔内を流 通し難くなり、洗浄効率が低下する。一方、 供給孔の径が2 mmを超えると、供給孔の間隔 狭くなるため口金部材の強度が低下して、 圧流体を吹き付けたときに口金部材の変形 生じる場合がある。
[2] 口金部材の洗浄装置
本発明の口金部材の洗浄装置は、成形溝と
の成形溝へ連通するセラミック坏土供給孔
を有する口金部材を、バインダーを含有す
セラミック坏土の成形に用いた後に、前記
金部材に付着した前記セラミック坏土を除
する口金部材の洗浄装置であって、口金部
保持機構、高圧流体用ノズル、エアブロー
ノズル、及び前記ノズルの移動機構を備え
前記高圧流体用ノズルが口金部材に対して
対的に移動しつつ高圧流体を口金部材の供
孔側の面又は成形溝側の面に対してほぼ垂
に吹き付けてセラミック坏土を除去する機
、及び前記エアブロー用ノズルが口金部材
対して相対的に移動しつつ高圧空気を口金
材の供給孔側の面又は成形溝側の面に対し
ほぼ垂直に吹き付けて流体を除去する機構
備えたことを特徴とする。
上記の機構を備えた洗浄装置により、口 部材の供給孔及び成形溝に高圧流体が確実 流入するので、付着した坏土を確実に洗浄 ることができる。
口金部材保持機構は反転するのが好まし 。口金部材保持機構が反転することで、供 孔に高圧流体を吹き付けた後、更に成形溝 高圧流体を吹き付ける場合に、口金部材を 金部材保持機構に保持し直す必要がなくな 。このため、一旦口金部材を口金部材保持 構にセットすると、供給孔への高圧流体の き付けと、成形溝への高圧流体の吹き付け を連続的に効率よく行うことができる。
ノズルの移動機構がサーボモータ、ボー ネジ又はLMガイドによる機構であるのが好 しい。ノズルの移動機構にサーボモータ、 ールネジ又はLMガイドを用いることで、ノズ ルの移動にむらが生じず、高圧流体を供給孔 及び成形溝に精度よく吹き付けることができ 、口金部材に付着した坏土を確実に洗浄する ことができる。
口金部材と前記口金部材保持機構とはブ ス内に配置され、前記ノズルの移動機構が ース外に配置され、前記ノズルは可撓性シ トで分離されているのが好ましい。このよ な構成にすることで、高圧流体を口金部材 吹き付けた際に飛び散った流体及び坏土が ズルの移動機構に付着しなくなるため、故 等のトラブルの発生が防止できる。
洗浄に用いる流体は、水、水蒸気、アル ール等の有機溶媒、水/アルコール混合溶媒 等を用いることができるが、水又は水蒸気が 好ましい。
[3] セラミック坏土
セラミック原料としては、炭化珪素、窒化
素、コージェライト、アルミナ、ムライト
窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、窒化ア
ミニウム、ジルコニア、チタン酸アルミニ
ム等を用いることができる。本発明の洗浄
法は、これらのセラミック原料にメチルセ
ロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセ
ロース等のバインダー及び水を含有するセ
ミック坏土を用いて押出し成形した後の口
部材に対して有効である。これらの有機バ
ンダーを含有するセラミック坏土は、口金
材に強固に付着するため通常の方法では洗
が困難である。セラミック坏土には必要に
じて、界面活性剤及びカーボン等の造孔剤
添加してもよい。
[4] 実施例
本発明を以下の実施例により更に詳細に説
するが、本発明はこれらに限定されるもの
はない。
実施例1
カオリン、タルク、シリカ、アルミナの粉
を調整して、50質量%のSiO 2
、35質量%のAl 2
O 3
及び15質量%のMgOを含むコーディエライト生成
原料粉末を作製し、バインダーとしてメチル
セルロース及びヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース、潤滑材、造孔剤としてグラファイ
トを添加し、乾式で十分混練した後、水を添
加し、十分な混練を行って可塑化したセラミ
ック坏土を作製した。この杯土を、図4(a)~図4
(b)に示すような成形溝の幅が0.3 mm、溝ピッ
が1.5 mm、及び供給孔の径が1.5 mmの口金部材
を用いて押出し成形し、セラミックハニカム
構造の成形体を成形した。
押出し成形に用いた口金部材を、図1に示 すような口金部材洗浄装置1を用いて洗浄し 。口金部材洗浄装置1は、ベース19と、ベー 19に設置されたテーブル11と、テーブル11上 配置された口金部材50をセットするための口 金部材セット治具13と、テーブル11を反転さ るためのモータ12とから構成される口金部材 保持機構10、台座29と、台座29に設置されたガ イド24と、ガイド24に配置された高圧流体用 ズル21とエアブロー用ノズル22からなるノズ 23と、ガイド24の上端と下端に取り付けられ たモータ25,26とから構成されるノズル移動機 20、及び口金部材保持機構10を覆うブース31 から構成されている。ブース31のノズル23を 挿入する部分には、ノズル23とブース31との を接続するビニール製のカバー34が取り付け られており、洗浄流体及び洗浄した坏土がノ ズル移動機構20に付着するのを防止するとと に、ノズル23を移動可能にしている。口金 材50は、図2に示すように、テーブル11上に配 置された口金部材セット治具13によって固定 れている。ノズル23は、図3に示すように、 ータ25により上下方向に,モータ26により左 方向に移動可能となっている。洗浄後の廃 は排水口33より排出される。
まず、口金部材50の坏土供給孔側の面が ズル移動装置20のノズル23とほぼ垂直に面す ように、口金部材50を口金部材セット治具13 にセットした。次に、(a)ノズル移動装置20の 圧流体用ノズル21(ノズル径2 mm)から、水を んだ高圧流体を6 MPaの圧力で噴出させ、口 部材50の供給孔51に対して吹き付けながら、 水平方向にノズル21を相対的に移動し洗浄を った。(b)水平方向の洗浄が終了するとノズ 21を垂直方向に移動し、先程とは逆の水平 向に相対的に移動しながら洗浄を行った。 の(a)及び(b)の動作を繰り返して、口金部材50 の坏土供給孔側の面全体の洗浄を行った。次 にテーブル11を反転して、口金部材の成形溝 の面がノズル移動装置20のノズル23にほぼ垂 直に面するようにセットした。そして、成形 溝52に対して、高圧流体用ノズル21から高圧 体を0.9 MPaの圧力で噴出させ、坏土供給孔側 の面と同様にして成形溝側の面の洗浄を行っ た。口金部材の各面とノズルとの距離は200 m mであった。
実施例2~25及び比較例3~5
口金部材の形状、洗浄時の高圧流体の圧力
及び洗浄内容を表1に示すように変更した以
外は実施例1と同様にして、押出し成形に用
た口金部材の洗浄を行った。なお、表1にお
て、実施例24の洗浄方法に記載した「供給
→成形溝→供給孔」は、供給孔の面の洗浄
び成形溝側の面の洗浄が終了した後、再度
土供給孔側の面の洗浄を行ったことを意味
、実施例25の洗浄方法に記載した「供給孔→
成形溝→供給孔→成形溝」は、更にその後に
、再度成形溝側の面の洗浄を行ったことを意
味する。
比較例1
口金部材の形状、洗浄時の高圧流体の圧力
及び洗浄内容を表1に示すように変更し、成
形溝側からのみ洗浄を行った以外は実施例1
同様にして、押出し成形に用いた口金部材
洗浄を行った。比較例1は従来行われていた
圧洗浄方法である。
比較例2
口金部材の形状、洗浄時の高圧流体の圧力
及び洗浄内容を表1に示すように変更し、供
給孔側からのみ洗浄を行った以外は実施例1
同様にして、押出し成形に用いた口金部材
洗浄を行った。比較例2は従来行われていた
圧洗浄方法である。
洗浄性の評価
洗浄後の口金部材の成形溝及び供給孔を目
により観察し、洗浄残りの有無を調べた。
浄性の評価は以下の基準で行った。結果を
1に示す。
洗浄残りがないもの・・・○
洗浄残りが若干あるが、押出し成形に用いて
も問題のないもの・・・△
洗浄残りがあり、押出し成形に用いることが
できないもの・・・×
口金部材の変形の評価
洗浄後の口金部材の変形を次のように評価
た。結果を表1に示す。
口金部材の変形がないもの・・・○
口金部材の変形が若干あるが、押出し成形に
用いても問題のないもの・・・△
口金部材の変形があり、押出し成形に用いる
ことができないもの・・・×
表1(続き)
表1(続き)
表1(続き)
表1に示すように、本発明の方法で洗浄を 行った実施例1~25は、口金部材がほとんど変 しないで洗浄されることがわかる。一方、 較例1~5の口金部材は、洗浄残り又は変形が じ押出し成形に用いることができなかった
