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Patent Searching and Data


Title:
MOUTHPIECE FOR MOLDING HONEYCOMB STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/078644
Kind Code:
A1
Abstract:
A mouthpiece (1) for molding a planar honeycomb structure including an introduction portion (3) provided on one surface (introduction surface (8)) side and having a plurality of rear holes (7), and a molding portion (2) provided on the other surface side and having slits (6) communicating with the rear holes (7), and allowing a molding material introduced from the rear holes (7) in the introduction portion (3) to pass through the slits (6) in the molding portion (2) and molding the material into a honeycomb shape, wherein the introduction portion (3) consists of two layers, i.e. a planar abrasive portion (5) composing the introduction surface (8) and an introduction portion body (4) located between the abrasive portion (5) and the molding portion (2), and the abrasive portion (5) is attached removably to the introduction portion body (4). Even if the surface on the material introduction side is abraded during extrusion molding, the abraded portion can be replaced conveniently and the shape of a molded honeycomb structure can be sustained well.

Inventors:
HAYASHI SEIICHIRO (JP)
IWADE MASANARI (JP)
HOSOKAWA HIROFUMI (JP)
TAKAHASHI HIRONORI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/074517
Publication Date:
July 03, 2008
Filing Date:
December 20, 2007
Export Citation:
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Assignee:
NGK INSULATORS LTD (JP)
HAYASHI SEIICHIRO (JP)
IWADE MASANARI (JP)
HOSOKAWA HIROFUMI (JP)
TAKAHASHI HIRONORI (JP)
International Classes:
B28B3/26; B29C48/11; B29C48/12; B29C48/30
Foreign References:
JPS6347104A1988-02-27
JPS6318209U1988-02-06
US4814187A1989-03-21
JPS6294320A1987-04-30
JP2003285308A2003-10-07
JP2000326318A2000-11-28
JP2003285308A2003-10-07
JPH10315213A1998-12-02
JP2006051682A2006-02-23
Other References:
See also references of EP 2098345A4
Attorney, Agent or Firm:
WATANABE, Kazuhira (No.8 Kikuboshi Tower Building 20-18, Asakusabashi 3-chome, Taito-k, Tokyo 53, JP)
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Claims:
 一方の面(導入面)側に設けられ複数の裏孔を有する導入部と、他方の面側に設けられ前記裏孔と連通するスリットが形成された成形部とを備え、前記導入部の裏孔から導入された成形原料を、前記成形部のスリットを通してハニカム形状に成形する板状のハニカム構造体成形用口金であって、
 前記導入部が、前記導入面を構成する板状の摩耗部と、前記摩耗部と前記成形部との間に位置する導入部本体との2層からなり、
 前記摩耗部が、前記導入部本体に着脱自在に配設されたハニカム構造体成形用口金。
 前記摩耗部の厚さが、0.5~5.0mmである請求項1に記載のハニカム構造体成形用口金。
 前記摩耗部の材質が、ステンレススチール、工具鋼又は超硬合金である請求項1又は2に記載のハニカム構造体成形用口金。
 前記摩耗部がCVD、PVD又は硬質メッキにより表面処理されている請求項1~3のいずれかに記載のハニカム構造体成形用口金。
Description:
ハニカム構造体成形用口金

 本発明は、ハニカム構造体成形用口金に し、更に詳しくは、原料導入側の表面(導入 面)が摩耗しても、簡便に摩耗部分の交換を うことができ、成形されるハニカム構造体 形状を良好に維持することが可能なハニカ 構造体成形用口金に関する。

 セラミック質のハニカム構造体の製造方 としては、従来、成形原料(坏土)を導入す 裏孔と、この裏孔に連通する格子状等のス ットとが形成されたハニカム構造体成形用 金を用いて押出成形する方法が広く行われ いる。この口金は、通常、一方の面(導入面) 側に、複数の裏孔が大きな面積で開口して形 成された導入部を有し、その反対側の面(他 の面)に、ハニカム構造体の隔壁厚さに対応 る幅のスリットが格子状等に設けられた成 部を有する。そして、裏孔は、通常、格子 等のスリットが交差する位置に対応して設 られ、両者は、口金内部で連通している。 って、裏孔から導入されたセラミック原料 の成形原料は、比較的内径の大きな裏孔か 、幅の狭いスリットへと移行して、このス ットの開口部からハニカム構造の成形体と て押出される。

 このようなハニカム構造体成形用口金とし は、例えば、ステンレス合金や超硬合金等 一種類の合金から構成された板状の部材や 異なる二種類の板状の部材を接合して形成 れた板状の部材が用いられている(例えば、 特許文献1~4参照)。

特開2000-326318号公報

特開2003-285308号公報

特開平10-315213号公報

特開2006-51682号公報

 しかしながら、ステンレス等を使用した 金は、その耐摩耗性が低いために、各種表 処理による摩耗防止策を必要とするうえ、 続した押出成形においてはスリットが摩耗 、押出成形するハニカム構造体の形状が徐 に変化してしまうという問題があった。ま 、超硬合金を使用した口金基体は、その耐 耗性については優れていることから、スリ トの摩耗を軽減することはできるが、逆に 摩耗等による影響の少ない裏孔を形成する には、労力及び時間を非常に要するという 題があった。また、超硬合金は脆性材料で るため、押出し時の圧力によって口金が割 てしまうという問題があった。

 本発明は、上述の問題に鑑みてなされた のであり、押出成形時に、原料導入側の表 (導入面)が摩耗しても、簡便に摩耗部分の 換を行うことができ、成形されるハニカム 造体の形状を良好に維持することが可能な ニカム構造体成形用口金を提供することを 徴とする。

 上記課題を達成するため、本発明によっ 以下のハニカム構造体成形用口金が提供さ る。

[1] 一方の面(導入面)側に設けられ複数の 孔を有する導入部と、他方の面側に設けら 前記裏孔と連通するスリットが形成された 形部とを備え、前記導入部の裏孔から導入 れた成形原料を、前記成形部のスリットを してハニカム形状に成形する板状のハニカ 構造体成形用口金であって、前記導入部が 前記導入面を構成する板状の摩耗部と、前 摩耗部と前記成形部との間に位置する導入 本体との2層からなり、前記摩耗部が、前記 入部本体に着脱自在に配設されたハニカム 造体成形用口金。

[2] 前記摩耗部の厚さが、0.5~5.0mmである[1] 記載のハニカム構造体成形用口金。

[3]前記摩耗部の材質が、ステンレススチー ル、工具鋼又は超硬合金である[1]又は[2]に記 載のハニカム構造体成形用口金。

[4]前記摩耗部がCVD、PVD又は硬質メッキによ り表面処理されている[1]~[3]のいずれかに記 のハニカム構造体成形用口金。

 本発明のハニカム構造体成形用口金によ ば、導入部が、導入面を構成する板状の摩 部と導入部本体との2層からなり、摩耗部が 、導入部本体に着脱自在に配設されているた め、ハニカム構造体成形用口金の導入面が使 用により摩耗し、押出成形するハニカム構造 体の形状が変形する状態になっても、摩耗部 だけを交換することにより簡便に良好なハニ カム構造体の形状を維持することが可能とな る。

本発明のハニカム構造体成形用口金の の実施形態を模式的に示した、裏孔の伸び 方向に並行な断面図である。 本発明のハニカム構造体成形用口金の の実施形態を、押出成形機の先端部分の押 板で固定した状態を模式的に示した、裏孔 伸びる方向に並行な断面図である。

符号の説明

1:ハニカム構造体成形用口金、2:成形部、3: 導入部、4:導入部本体、5:摩耗部、6:スリット 、7:裏孔、8:導入面、11:マスキングプレート 12:調整リング、13:スペーサ、A:成形原料の流 れ方向、A1:横方向の流れ。

 以下、本発明を実施するための最良の形 を、図面を参照しながら具体的に説明する 、本発明は以下の実施の形態に限定される のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範 で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜 計の変更、改良等が加えられることが理解 れるべきである。

 図1は、本発明のハニカム構造体成形用口 金の一の実施形態を模式的に示した、裏孔の 伸びる方向(成形原料の流れ方向)に並行な断 図である。図1において、矢印Aは成形原料 流れ方向である。図1に示すように、本実施 態のハニカム構造体成形用口金1は、一方の 面(導入面8)側に設けられ複数の裏孔7を有す 導入部3と、他方の面側に設けられ裏孔7と連 通するスリット6が形成された成形部2とを備 る板状の口金である。そして、導入部3は、 導入面8を構成する板状の摩耗部5と、摩耗部5 と成形部2との間に位置する導入部本体4との2 層からなるものであり、摩耗部5は、導入部 体4に着脱自在に配設されたものである。本 施形態のハニカム構造体成形用口金1によれ ば、導入部3の裏孔7から導入された成形原料 、成形部2のスリット6を通してハニカム形 に成形することができる。スリット6は、成 原料の流れ方向に垂直な面において格子状 形成されることが好ましく、裏孔7は、格子 状等のスリット6が交差する位置に対応して けられることが好ましい。尚、スリット6が 形部2から導入部3の一部にまで延びるよう 設けられ、そのスリット6に連通するように 入部3に裏孔7が形成されてもよいし、逆に 裏孔7が導入部3から成形部2の一部にまで延 るように設けられ、その裏孔7に連通するよ にスリット6が形成されてもよい。

 このように、導入部3が、導入面8を構成 る板状の摩耗部5と導入部本体4との2層から り、摩耗部5が、導入部本体4に着脱自在に配 設されているため、ハニカム構造体成形用口 金1の導入面8が使用により摩耗し、押出成形 るハニカム構造体の形状が変形しそうにな ても、摩耗部5だけを交換することにより簡 便に良好なハニカム構造体の形状を維持する ことが可能となる。

 図2は、本発明のハニカム構造体成形用口 金の一の実施形態を、押出成形機の先端部分 の押え板で固定した状態を模式的に示した、 裏孔の伸びる方向に並行な断面図である。図 2においては、押出成形機の他の部分は省略 てある。図2において、ハニカム構造体成形 口金1は、成形部2が下流側を向く(導入部3が 上流側を向く)ように配置され、上流側に位 する裏押え板12と下流側に位置する押え板11 により、スペーサ13を介して挟まれること より固定されている。ここで、上流側とい ときは、成形原料の流れ方向(押出方向)にお ける上流側をいい、下流側というときは、成 形原料の流れ方向(押出方向)における下流側 いう。

 図2に示すように、成形原料を流れ方向A 流し、ハニカム構造体成形用口金1に導入す と、成形原料の多くは、そのまま導入部3の 裏孔7に導入され、幅の狭いスリット6へと移 して、このスリットの開口部からハニカム 造の成形体として押出される。そして、成 原料の一部は、ハニカム構造体成形用口金1 と裏押え板12との隙間に、成形原料の流れ(横 方向の流れ)A1で示すように入り込み、その隙 間を通って裏孔7に導入され、押え板11と成形 部2との間から外部に押し出される。このと 、押え板11と成形部2との間から押し出され 成形原料がハニカム構造体の外周壁を形成 る。

 図2に示すように配置した本実施の形態の ハニカム構造体成形用口金1は、押出成形を けると、特に横方向の流れA1により導入面8 顕著に摩耗する。すなわち、導入面8の中で 裏押え板12と重なる部分が大きく摩耗する とになる。このような摩耗が生じると、導 面8と裏押え板12との間の隙間が不均一、且 大きくなるため、横方向の流れA1の流量、す なわち、上記ハニカム構造体の外周壁を形成 する成形原料の供給量が不均一、且つ多くな り、ハニカム構造体が変形するという問題に つながっていた。

 このように、導入面8が摩耗したときに、 従来のハニカム構造体成形用口金であれば、 口金全体を交換したり、摩耗した導入面を研 削加工等により平面状に加工し直す必要があ ったが、本実施形態のハニカム構造体成形用 口金1は、摩耗部5を交換すればよいので、低 スト且つ簡易にハニカム構造体成形用口金1 の状態を良好に維持することが可能となる。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 を構成する、成形部2と導入部本体4とは一体 に形成されていてもよいし、2種の部材(同 の2つの部材であってもよい)を、結合材を用 いて張り合わせたものであってもよい。また 、摩耗部5は、導入部本体4に、ボルト締め、 ンはめ合い等により着脱自在に配設されて ることが好ましい。

 摩耗部5は、その厚さが0.5~5.0mmであること が好ましく、1.0~3.0mmであることが更に好まし い。0.5mmより薄いと、押出成形するハニカム 造体の形状が変形する前に摩耗部5を交換す る必要が生じることがあり、5.0mmより厚いと ハニカム構造体成形用口金が厚くなりすぎ ことがあり、また、それにより押出成形時 圧力損失が大きくなることがある。

 摩耗部5は、裏孔7が導入部本体4の対応す 裏孔7と同じ位置及び孔径で形成されている ことが好ましいが、実際には裏孔7の位置ズ や孔径ばらつきにより摩耗部5と導入部本体4 それぞれの裏孔7の相対的なズレが懸念され ことが多いため、摩耗部5の裏孔7を導入部本 体4の裏孔7の孔径よりも0.020~0.150mm大きくある いは小さくするのが好ましい。これにより導 入面8での圧力損失を均一にすることができ 。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 を構成する成形部2の厚さ(成形原料の流れ方 の長さ)は、特に限定されるものではないが 、ハニカム構造体の成形性等の面から、1.0~7. 0mmであることが好ましい。

 また、本実施形態のハニカム構造体成形 口金1を構成する導入部3の厚さは、特に限 されるものではないが、押出し成形の圧力 対する強度や圧力損失の面から、10~100mmであ ることが好ましい。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 の材質は、特に限定されないが、耐摩耗性の 高い材料を使用することが好ましい。また、 ハニカム構造体成形用口金1を構成する、成 部2、導入部本体4及び摩耗部5のそれぞれの 質は、全てが同じであってもよいし、異な ものが一つあってもよいし、全てが異なっ もよい。成形部2の材質としては、ステンレ スチール、工具鋼、超硬合金等を挙げるこ ができる。導入部本体4の材質としては、ス テンレススチール、工具鋼、超硬合金等を挙 げることができる。摩耗部5の材質としては ステンレススチール、工具鋼、超硬合金等 挙げることができる。摩耗部5は、摩耗によ 交換される部分であるため、安価なステン ススチール、工具鋼等を使用することが好 しい。また、成形部2と導入部本体4とが、2 の部材を結合材を用いて張り合わせたもの ある場合には、使用する結合材としては、 、銀、金、ニッケル、アルミニウム等の金 やこれらの群の少なくとも一つを含む合金 を挙げることができる。

 摩耗部5は、CVD、PVD又は硬質メッキにより 表面処理されていることが好ましい。これに より、耐摩耗性を向上させることが可能とな る。CVD(Chemical Vapor Deposition)による表面処理 、例えば、プラズマCVD法等により行うこと できる。また、PVD(イオンプレーティング) よる表面処理は、プラズマエネルギーを利 して200~550℃の低い温度で摩耗部の表面にコ ティングを施すものである。また、硬質メ キによる表面処理は、電気メッキ若しくは 電解メッキにより施すことができる。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 は板状であるが、その外周形状は特に限定さ れず、装着する押出成形機の先端の形状に合 わせて適宜決定することができる。例えば、 円形、楕円形等を挙げることができる。この 外周形状は、成形部2、導入部3及び摩耗部5の 外周形状でもある。また、ハニカム構造体成 形用口金1に形成される裏孔7及びスリット6の 配設領域(ハニカム構造体成形用口金1の各表 における領域)の形状は、特に限定されず、 成形するハニカム構造体の形状に合わせて適 宜決定することができる。例えば、円形、楕 円形、四角形、六角形、その他の多角形等を 挙げることができる。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 の大きさは、特に限定されず、成形するハニ カム構造体の大きさに合わせて適宜決定する ことができる。例えば、円板状である場合、 直径150~600mm、厚さ10~100mmのものを好適に使用 ることができる。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 の成形部2に形成されるスリット6は、格子状 形成されることが好ましく、格子の形状と ては、四角形、六角形、その他の多角形等 好ましい。スリット6の幅及び隣接するスリ ット6間の間隔は、特に限定されず、成形す ハニカム構造体の隔壁厚さ及びセルの大き に合わせて適宜決定することができる。例 ば、スリットの幅は、0.050~0.400mm程度が好ま く、隣接するスリット間の間隔は、0.60~2.50m m程度が好ましい。また、スリットの本数も に限定されず、成形するハニカム構造体の 形寸法に合わせて適宜決定することができ 。

 本実施形態のハニカム構造体成形用口金1 の導入部3に形成される裏孔7の、導入面8に平 行な断面の形状は、特に限定されず、加工の し易さ、成形原料の流れ易さ等により適宜決 定することができる。例えば、円形、楕円形 、四角形等の多角形等を挙げることができる 。

 また、裏孔7の配置位置は、特に限定され ないが、格子状に形成されたスリット6の交 位置に連通するように形成することが好ま く、スリット6の交差位置に裏孔7の中心が配 置されるようにすることが更に好ましい。裏 孔7の孔径(導入面8に平行な断面の径)及び隣 する裏孔7間の距離は、特に限定されず、ス ット6の幅や形成位置等により適宜決定する ことができる。例えば、裏孔の断面形状が円 形の場合、その孔径は、0.50~2.50mm程度が好ま い。

 次に、本発明のハニカム構造体成形用口 の一実施形態の製造方法について説明する

 本発明のハニカム構造体成形用口金の一 施形態の製造方法は、まず、成形部となる 状の第1部材と導入部本体となる板状の第2 材とを接合し、接合体を形成する。尚、一 の板状部材の一方の面側にスリットを形成 、他方の面側に裏孔を形成することにより 成形部と導入部本体とを一体的に形成して よいが、ここでは、接合体を形成する場合 ついて説明する。

 第1部材の材質は、上記本発明のハニカム 構造体成形用口金の一実施形態における成形 部(以下、「上記成形部」ということがある )の材質として挙げた材質を使用することが ましく、第2部材の材質は、上記本発明のハ ニカム構造体成形用口金の一実施形態におけ る導入部本体(以下、「上記導入部本体」と うことがある。)の材質として挙げた材質を 用することが好ましい。また、第1部材の厚 さ、外周形状等は、上記成形部の厚さ、形状 等と同様とすることが好ましく、第2部材の さ、外周形状等は、上記導入部本体の厚さ 形状等と同様とすることが好ましい。

 次に、接合体の、第1部材側にスリットを 形成し、第2部材側にスリットに連通するよ に裏孔を形成する。このスリットと裏孔と 形成する工程には、従来のハニカム構造体 形用口金を製造する方法と同様の方法を用 ることができる。例えば、スリットは、砥 による研削加工や放電加工(EDM加工)によって 形成することができる。裏孔は、レーザー加 工、ドリル加工、電解加工等により形成する ことができる。

 尚、スリットや裏孔は、第1部材と第2部 とを接合した後に形成してもよいが、接合 に、スリットの一部及び/又は、裏孔の一部 しくは全部を、少なくとも一方の部材に形 しておいてもよい。

 スリット及び裏孔の形状、大きさ等は、 記本発明のハニカム構造体成形用口金の一 施形態におけるスリット及び裏孔の形状、 きさ等と同様とすることが好ましい。

 摩耗部は、板状の第3部材に、上記導入部 本体に形成した裏孔と、同じ位置及び大きさ の裏孔を形成して作製することができる。第 3部材の厚さ、外周形状等は、上記本発明の ニカム構造体成形用口金の一実施形態にお る摩耗部と同様とすることが好ましい。裏 の形成は、レーザー加工、ドリル加工、電 加工等により行うことができる。

 次に、上記スリット及び裏孔を形成した 合体の、導入部本体側に摩耗部をネジ留め ピンはめ合い等により着脱自在に取付ける とにより、本実施形態のハニカム構造体成 用口金を得ることができる。このとき、図1 に示すように、摩耗部5に形成された裏孔7と 導入部本体4に形成された裏孔7とが同じ位 になるように、摩耗部5を装着することが好 しい。

 本発明のハニカム構造体成形用口金は、 ラミック質のハニカム構造体の押出成形に 用することができ、本発明により、押出成 時に原料導入側の表面(導入面)が摩耗して 、簡便に摩耗部分の交換を行うことができ 成形されるハニカム構造体の形状を良好に 持することが可能である。