日本碍子株式会社 (〒30 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番５６号 Aichi, 4678530, JP)
| セラミックス原料を含む坏土が内部に流入される供給口と、 回転軸と前記回転軸に沿った螺旋状の回転羽根とを有し、前記内部に流入した前記坏土を前記回転羽根の回転により混練するスクリューと、 前記坏土が柱状体として押出される押出口と、を含むドラムを有し、 前記ドラムは前記供給口側において昇圧部と、前記押出口側において前記昇圧部より内径が小さい押出部と、前記昇圧部と前記押出部との間に位置し、内径が前記供給口側の端部において前記昇圧部の前記押出口側の端部と等しく前記押出口側に向かって次第に小さくなり前記押出口側の端部において前記押出部の前記供給口側の端部と等しい整流部と、を備え、 前記回転軸は前記整流部の内側において前記押出口に向かって漸次径が減少し、前記整流部と前記押出部との境界付近に回転軸端部を備え、 前記回転羽根は少なくとも前記昇圧部の内側から開始して、前記回転軸端部付近まで形成されてなる土練機。 |
| 前記整流部の前記回転軸中心線方向の長さが30~45cmである請求項1に記載の土練機。 |
| 前記整流部の供給口側の端部における内壁の径に対する前記押出口側の端部における内壁の径の割合が60~75%である請求項1または2に記載の土練機。 |
| 前記整流部において前記回転軸中心線方向に対しての前記整流部内壁の角度を基準とした、前期回転軸先端テーパー部の角度との変動と、前記回転軸羽根外周部の角度との変動とが、それぞれ0~10°の範囲内である請求項1~3のいずれか1項に記載の土練機。 |
本発明は、例えば、セラミックス原料を む柱状体の製造等に好適に用いられる土練 に関するものであり、詳しくは、土練機内 で生じる坏土密度のフローパターンの押出 向への湾曲を減少し、均質性の高い良好な 状体が得られる土練機に関する。
従来から、例えばセラミックス原料を含 坏土をドラム内でスクリューの回転により 練して均質化し、円柱形状体を作製するた に使用する土練機は種々の構成のものが知 れている(例えば、特許文献1及び特許文献2 参照)。
図2は従来の土練機の一例を示す概略構成 図である。従来の土練機において、図2に示 ように、ドラム2が、内部にスクリュー4を設 けた構造を有している。供給口19からドラム2 内に流入された坏土は、ドラム2内部のスク ュー4が大きなせん断力を付与することによ 坏土を混練し、均質化する。そして、ドラ 2において混練・均質化された坏土が押出さ れて、柱状体15が製造される。
また、セラミックスハニカム成形体の製 法として、セラミックス原料、水、バイン ー等を調合した後、混練機(ニーダー)によ て大きな粘土状の塊である坏土を作製し、 練機を使用して脱気および混練により坏土 均質化すると同時に押出しによって柱状体 作製を行い、この柱状体を押出成形(プラン ャ型成形機)してセラミックスハニカム成形 体を製造することも知られている。
その際、土練機により柱状体を作製する 、土練機のスクリューの回転によって部分 に坏土密度のフローパターンが形成される とがある。そして土練機の先端部分の構造 よってはこのフローパターンが押出し方向 大きく湾曲することがある。このような柱 体を用いて、セラミックスハニカム構造体 押出成形を実施した場合、様々な成形体欠 が発生する。例えば、スクリュー痕状の内 欠陥のような問題が挙げられる。また、本 陥は造孔材が多いほど顕著に発生する。
特に近年、セラミックスハニカム構造体 おける隔壁の薄壁化がさらに進展しており このような薄壁を有する成形体に用いられ セラミックス柱状体を作製する際には、均 性が極めて強く要求されるようになり、柱 体の製造工程において厳しい品質管理要求 満たす工夫が必要となってきた。
図2に示されるような構造の従来の土練機 で得られた柱状体を使用してセラミックスハ ニカム構造体等の押出し成形を行う際、土練 機内部のスクリュー回転に伴って、柱状体内 部で坏土密度のフローパターンが発生する。 このフローパターンが押出し方向に大きく湾 曲する場合には、この柱状体を用いてハニカ ム構造体を成形する際に成形不良が発生する ことがあった。
図3は、従来の土練機30の一例を示す模式 説明図である。図3に示すような従来の土練 機のスクリュー構造においては、昇圧部10に いて内部の坏土を混練しつつこれに推進力 与え押出部12を介して柱状体が押出される このとき、昇圧部10と押出部12の内径はほと ど変化がないのでフローパターンが押出方 41へ湾曲することが少なく、あったとして 、この柱状体を用いてハニカム構造体を成 する際に成形不良が発生するような影響は とんど見られない。
しかしながら、図4の従来の土練機30の他 一例の模式的説明図や図6の従来の土練機の 先端構造を示す模式的断面図に示されるよう な、昇圧部10の内径に比較して、押出口20の 径がある範囲で小さくなるよう設けた場合 一例として内径45cmから内径30cmへの減少幅が 15cm、即ち約67%の減少となるよう設けた場合 では、押出部12内部における押出部12の内径 小さくなる部分でフローパターンが押出口4 1側に大きく湾曲してしまう。このような従 の土練機30は、柱状体の径は変化させずに、 時間当たりに処理する坏土の量を増加させる 目的で用いられることがある。なぜなら、昇 圧部10における内径が大きいほど坏土を処理 る能力を高くすることが可能だからである
図8は、図4の従来の土練機30を用いて得ら れた柱状体15の側面から見た模式的断面図で る。この図に示すように、柱状体15の中心 16を回転対称にして、押出方向41に大きく湾 した、坏土内部の密度差によるフローパタ ン17が形成されている。このようなフロー ターン17を有した柱状体を用いてハニカム構 造体等を成形した場合には、上述の諸問題が 発生する。
本発明は上記した従来の課題に鑑みてな れたものであり、ドラム内部に土練機内部 スクリュー回転に伴って生じる坏土密度の ローパターンの押出方向への湾曲を減少し ハニカム構造体等の成形に好適に用いるこ ができる均質性の高い良好な柱状体が得ら る土練機を提供することを目的とするもの ある。
本発明者は、上記課題を解決するため、 意検討した結果、以下の構成を採用するこ により上記課題を達成することを見出し、 発明を完成するに至った。即ち、本発明は 記に示す通りである。
[1]セラミックス原料を含む坏土が内部に 入される供給口と、回転軸と回転軸に沿っ 螺旋状の回転羽根とを有し、内部に流入し 坏土を回転羽根の回転により混練するスク ューと、坏土が柱状体として押出される押 口と、を含むドラムを有し、ドラムは供給 側において昇圧部と、押出口側において昇 部より内径が小さい押出部と、昇圧部と押 部との間に位置し、内径が供給口側の端部 おいて昇圧部の押出口側の端部と等しく押 口側に向かって次第に小さくなり、押出口 の端部において押出部の供給口側の端部と しい整流部と、を備え、回転軸は整流部の 側において押出口に向かって次第に細くな 、整流部と押出部との境界付近に回転軸先 部を備え、回転羽根は少なくとも昇圧部の 側から開始して、回転羽根先端部付近まで 成されてなる土練機。
[2]整流部の回転軸中心線方向の長さが30~4 5cmである前記[1]に記載の土練機。
[3]整流部の供給口側の端部における内壁 径の長さに対する押出口側の端部における 壁の径の長さの割合が60~75%である前記[1]ま は[2]に記載の土練機。
[4]整流部において回転軸中心線方向に対 ての整流部内壁の角度を基準とした、回転 先端テーパー部の角度との変動と、回転軸 根外周部の角度との変動とが、それぞれ0~10 °の範囲内である前記[1]~[3]のいずれかに記載 の土練機。
上記[1]の構成の土練機によれば、内径が 給口側の端部において昇圧部の押出口側の 部と等しく押出口側に向かって次第に小さ なり、回転軸も押出口に向かって次第に細 なるような整流部を備えているが、回転羽 は少なくとも昇圧部の内側から開始して、 転軸端部付近まで形成されていることによ 、整流部内部においても回転羽根が坏土を 出す推力を維持している。従って所望の径 柱状体を成形する際に、ドラム内径が供給 側と押出口側とで異なる場合であっても、 状体内部のフローパターンの押出方向の湾 を極力抑制することができる。
上記[2]の構成によれば、整流部の回転軸 心線方向の長さが30~45cmであるので、整流部 においてフローパターンの押出方向の湾曲を 抑制しながら所望の径の柱状体を得ることが できる。
上記[3]の構成によれば、整流部の供給口 の端部における内壁の径の長さに対する押 口側の端部における内壁の径の長さの割合 60~75%であることにより、整流部においてフ ーパターンの押出方向の湾曲を抑制しなが 所望の径の柱状体を得ることができる。
上記[4]の構成によれば、整流部において 転軸中心線方向に対しての整流部内壁の角 を基準とした、回転軸先端テーパー部の角 との変動と、回転軸羽根外周部の角度との 動とが、それぞれ0~10°の範囲内であるため 整流部においてフローパターンの押出方向 湾曲を抑制しながら所望の径の柱状体を得 ことができる。
本発明の土練機によれば、回転羽根の回 に伴って生じる坏土のフローパターンの土 機内部の内径の変化に伴う湾曲を抑制し、 質性の高い良好な柱状体が得られるととも 、その柱状体を用いて、セラミックスハニ ム構造体の押出成形を実施した場合、欠陥 ないセラミックスハニカム構造体を容易に 造することができる。
2:ドラム、4:スクリュー、5:回転羽根、6:回 軸、7:回転軸端部、8:土練機先端構造、9:回 軸中心線、10:昇圧部、11:整流部、12:押出部 15:柱状体、16:柱状体中心線、17:フローパタ ン、18:柱状体径方向、19:供給口、20:押出口 30:土練機、41:押出方向、42:回転軸径方向、4 3:整流部内壁、51:回転軸先端テーパー部、52: 転軸羽根外周部。
以下、本発明の実施の形態について説明 るが、本発明は以下の実施の形態に限定さ るものでないことはいうまでもない。
本発明においては、土練機30を用いて柱 体を作製するが、セラミックス原料を含む 土から柱状体を作製する流れを、図1および 5を用いて以下に説明する。図1は本発明の 練機の一例を示す概略構成図であり、セラ ックス原料にバインダー等を所定量調合し 後ニーダーなどで混練されて形成された粘 状の坏土がドラム2に投入される。ドラム2内 においてスクリュー4により坏土が混練され 回転しながら押出口20へ圧送される。
図5は、本発明の土練機の先端構造を示す 模式的断面図である。図5に示すように、整 部11において回転軸6は、テーパー状に先が くなっており、同時にドラム2内部の容積を つため、ドラム2内径も、回転羽根5の径も 少し、細くなっている。このドラム2内部の 、および回転羽根5の径は、回転軸6のテー ー状の先端形状によって、変更可能なもの もあるが、図10に示すように整流部11におい 回転軸中心線9の方向に対しての整流部内壁 43の角度αを基準とした場合の、回転軸先端 ーパー部51の角度γとの変動と、回転軸羽根 周部52の角度βとの変動とが、それぞれ0~10° の範囲内であることが好ましい。
図5の回転軸中心線9と垂直な図中の破線a b、cで示される各平面での回転軸6及び整流 内壁43の断面形状をそれぞれ図7A、図7B、図7 C、に示す。図7A、図7B、図7C、にそれぞれ示 れるように、回転軸6と整流部内壁43との距 dが変動しないことが好ましい。変動すると ても上述0~40%の範囲内であることが好まし 。これにより整流部11内部で移動する坏土を 、坏土の密度差によるフローパターンに対す る押出口20方向の湾曲等の悪影響を極力抑制 ながら最終的に得られる所望の径の柱状体 形成することができる。
また、図5に示すように整流部11の回転軸 心線9方向の長さが30~45cmとすることが好ま い。このとき、整流部11においてフローパタ ーンの押出方向41の湾曲を抑制しながら所望 径の柱状体を得ることができる。
また更に、図5に示すように整流部11の供 口19側の端部における内壁の径の長さに対 る押出口20側の端部における内壁の径の長さ の割合が60~75%であることが好ましい。このと き、整流部11においてフローパターンの押出 向41の湾曲を抑制しながら所望の径の柱状 を得ることができる。
ここで、坏土を土練機の運転条件として スクリュー回転数:2rpmとし、混練、押出し 柱状体を得た。図8および図9はそれぞれ、従 来の土練機および本実施形態の土練機を用い て得られた柱状体の断面形状を示す模式図で ある。
図8に示すように、従来の土連機を用いて 得られた柱状体15には、フローパターン17が 成され、更にこのフローパターン17が押出方 向41に大きく湾曲している。これに対して、 9に示すように、本実施形態の土練機を用い て得られた柱状体15には、フローパターン17 形成されるが、図8と比較して押出方向41へ 湾曲が抑制される。
本発明の土練機は、特に、セラミックハ カム構造体の成形に用いるためのセラミッ ス原料を含む柱状体の作製に好ましく適用 ることができる。また、ドラム内部におけ 成形不良の原因となる坏土のフローパター の押出方向の湾曲の発生を極力抑制し、成 性に優れる柱状体を作製できるので、セラ ックハニカム構造体の成形だけでなく、そ 他の成形用柱状体の作製に好適に利用でき ものである。