(57)【要約】【課題】押出力を高めるともに、坏土の発熱を抑制させつつ坏土を押し出すことができる坏土の押出装置を提供する。【解決手段】内部空間１４が設けられ、流入口１１と、排出口１２と、を設ける収容部２と、内部空間１４に配置され、軸部２１と、ブレード部２２と、を設けるスクリュー部３と、を有し、ブレード部２２は、前側面３１と、後側面３２と、峰部３３と、を有して隆起して形成され、前側面３１が、回転軸１０を含むスクリュー部３の断面において、前側面３１の下端から前側面３１の上端を結ぶ方向と回転軸１０における流入口１１の側への方向とが６０〜９０度にて交わり、かつ上端と下端との中間高さにある前側面３１上の点から上端を結ぶ方向と、回転軸１０における流入口１１の側への方向とが８０〜９０度にて交わるように形成されて、坏土を排出口１２に向かって押し出す、坏土の押出装置１とする。【選択図】図１
2010221638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック原料を含む坏土を収容するように壁面に囲まれる内部空間が設けられ、前記内部空間に前記坏土を流入させる流入口と、前記坏土を排出する排出口と、を設ける収容部と、
前記内部空間に配置され、前記流入口の側から前記排出口の側への方向に沿った回転軸を中心に回転する軸部と、前記軸部の外周において連続的又は断続的に前記回転軸に沿って螺旋状に隆起して形成されて前記坏土を前記排出口に押し出すブレード部と、を設けるスクリュー部と、を有し、
前記ブレード部は、前記排出口の側に面する前側面と、前記流入口の側に面する後側面と、前記前側面と前記後側面とに挟まれて前記壁面に近接する峰部と、を有して隆起して形成され、
前記前側面が、前記回転軸を含む前記スクリュー部の断面において、前記前側面の下端から前記前側面の上端を結ぶ方向と前記回転軸における前記流入口の側への方向とが６０〜９０度にて交わり、かつ前記上端と前記下端との中間高さにある前記前側面上の点から前記上端を結ぶ方向と、前記回転軸における前記流入口の側への方向とが８０〜９０度にて交わるように形成されている、坏土の押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス坏土の製造等に好適に用いられる坏土の押出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機材料であるセラミックスは、金属や有機材料などには無い優れた物理的・化学的・電気的な性質がある。さらにセラミックスには、原料から自在な形状に成形できる利点があり、これを象徴する例としてミクロンオーダーの薄壁から構成されるハニカム構造体がある。
【０００３】
一般に、セラミックス構造体の製造は、セラミックス原料や有機バインダ及び／又は無機バインダなどが含まれる混合原料から坏土を調製する工程、この坏土を所望の形状に成形して成形体を作製する工程、成形体を乾燥する工程、焼成体を作成するために成形体を焼成する工程、という順に行われる。
【０００４】
坏土は、セラミックス原料、バインダ、及び溶媒などの含有物質を混合し、例えば混練押出装置により調製される。このように調製された坏土は、例えば押出成形装置により所望の形状に成形される。
【０００５】
上述の混練押出装置及び押出成形装置には、従来、撹拌ブレードを有するスクリュー部を中空筒状の収容部内に配置する、スクリュー式の坏土の押出装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のスクリュー式の坏土の押出装置では、スクリュー部の攪拌ブレードが坏土から受ける押出抵抗は大きく、スクリュー部の駆動に働くモーターには過剰な負荷がかかる。このようなモーターへの負荷を低減させるために、スクリュー部の回転速度を抑えると、坏土の押出量が少なく制限されてしまい、生産性が悪くなる。
【０００８】
また、従来のスクリュー式の坏土の押出装置では、収容部の壁面と坏土との摩擦が大きく、坏土が発熱しやすい。例えば、坏土にメチルセルロースが含まれるとき、押出途中の坏土が発熱すると、このメチルセルロースがゲル化して坏土の押し出しが困難になる。
【０００９】
上記の問題に鑑みて、本発明の課題は、押出力を高めるともに、坏土の発熱を抑制させつつ坏土を押し出すことができる坏土の押出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明者等は、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明によれば、以下に示す坏土の押出装置が提供される。
【００１１】
［１］  セラミック原料を含む坏土を収容するように壁面に囲まれる内部空間が設けられ、前記内部空間に前記坏土を流入させる流入口と、前記坏土を排出する排出口と、を設ける収容部と、前記内部空間に配置され、前記流入口の側から前記排出口の側への方向に沿った回転軸を中心に回転する軸部と、前記軸部の外周において連続的又は断続的に前記回転軸に沿って螺旋状に隆起して形成されて前記坏土を前記排出口に押し出すブレード部と、を設けるスクリュー部と、を有し、前記ブレード部は、前記排出口の側に面する前側面と、前記流入口の側に面する後側面と、前記前側面と前記後側面とに挟まれて前記壁面に近接する峰部と、を有して隆起して形成され、前記前側面が、前記回転軸を含む前記スクリュー部の断面において、前記前側面の下端から前記前側面の上端を結ぶ方向と前記回転軸における前記流入口の側への方向とが６０〜９０度にて交わり、かつ前記上端と前記下端との中間高さにある前記前側面上の点から前記上端を結ぶ方向と、前記回転軸における前記流入口の側への方向とが８０〜９０度にて交わるように形成されている、坏土の押出装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の坏土の押出装置は、押出力を高めるともに、坏土の発熱を抑制させつつ坏土を押し出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の坏土の押出装置の一実施形態を説明するための図であり、収容部の壁部が一部除かれて、スクリュー部が見えるようにされている。
【図２】図１に示す、本発明の坏土の押出装置に装備された、スクリュー部の一部の側面図である。
【図３】図２中に示すＡ−Ａ’断面であり、回転軸を含む、スクリュー部の断面図である。
【図４】図３中の枠Ａの拡大し、ブレード部の前側面の形態を説明するための図である。
【図５Ａ】実施例１のスクリュー部の一部の側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａ中に示すＡ−Ａ’断面であり、回転軸を含む、実施例１のスクリュー部の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂ中の枠Ａの拡大図である。
【図６Ａ】比較例１のスクリュー部の一部の側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａ中に示すＡ−Ａ’断面であり、回転軸を含む、比較例１のスクリュー部の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂ中の枠Ａの拡大図である。
【図７】実施例１又は比較例１のスクリュー部を装置し、さらに排出口より先にスリットが形成された口金を装着した押出成形装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１５】
１．本発明の押出装置の基本的な実施形態：
図１は、本発明の技術的範囲に属する坏土の押出装置１の側面図であり、壁部１５が一部除かれて、スクリュー部３が見えるように表す。まず、本発明の坏土の押出装置１は、収容部２と、収容部２の内部空間１４に配置されているスクリュー部３とを有し、収容部２の内部空間１４に収容されている坏土を、スクリュー部３が排出口１２に向けて押し出す機構を備えている。
【００１６】
１−１．収容部：
図１を参照し説明すると、収容部２は、坏土を収容するように壁面１３に囲まれる内部空間１４が設けられ、内部空間１４に坏土を流入させる流入口１１と、坏土を排出する排出口１２と、が設けられている。
【００１７】
１−２．スクリュー部：
スクリュー部３は、流入口の側７から排出口の側８への方向に沿った回転軸１０を中心に回転する軸部２１と、軸部２１の外周において連続的又は断続的に回転軸１０に沿って螺旋状に隆起して形成されているブレード部２２と、を設けている。なお、図１中に表されているスクリュー部３は、ブレード部２２が連続的に形成されている。
【００１８】
スクリュー部３において、ブレード部２２は、排出口の側８に面する前側面３１と、流入口の側７に面する後側面３２と、前側面３１と後側面３２とに挟まれて、壁面１３に近接する峰部３３と、を有して隆起して形成されている。
【００１９】
収容部２の内部空間１４において、坏土は、排出口の側８にあるブレード部２２の後側面３２と、流入口の側７にあるブレード部２２の前側面３１とに挟まれている空間に収容されている。スクリュー部３が回転軸１０を中心に回転したとき、ブレード部２２は、螺旋状に形成されているため、前側面３１によって排出口の側８に坏土を押し出すことができる。
【００２０】
１−２−１．前側面：
図２は、図１に表すスクリュー部３の一部の側面図である。図３は、図２中に示すＡ−Ａ’断面であり、回転軸１０を含む、スクリュー部３の断面図である。すなわち、図３において、スクリュー部３は、回転軸１０を中心に法線方向に断面が切られている。図４は、図３中の枠Ａの拡大し、ブレード部２２の前側面３１の形態を表す。
【００２１】
図４に示す、回転軸１０を含むスクリュー部３の断面図を参照し述べると、前側面３１は、上端３４から下端３５にかけて形成されている面である。さらに、本明細書では、上端３４と下端３５との中間高さにある前側面３１上の点を、前側面中間点３６と規定する。
【００２２】
なお、本明細書において前側面３１上の点の「高さ」は、回転軸１０を含むスクリュー部３の断面において、前側面３１上の点から、回転軸方向６と平行に下端３５を通過する線までの最短距離と規定される。「上端３４と下端３５との中間高さにある前側面３１上の点３６」とは、上端３４の高さＨの半分の高さ（Ｈ／２）にある前側面３１上の点である。
【００２３】
前側面３１は、図４に示すような回転軸１０を含むスクリュー部３の断面において、上端３４、下端３５、及び前側面中間点３６が、次の２つの関係を具備するように形成されている。
【００２４】
第１に、前側面３１は、回転軸１０を含むスクリュー部３の断面において、下端３５から上端３４を結ぶ方向と、回転軸１０における流入口の側７への方向とが交わる角度θ１が６０〜９０度となるように形成されている。さらに、角度θ１は、７５〜９０度であると好ましい。
【００２５】
第２に、前側面３１は、回転軸１０を含むスクリュー部３の断面において、前側面中間点３６から上端３４を結ぶ方向と、回転軸１０における流入口の側７への方向とが交わる角度θ２が８０〜９０度となるように形成されている。さらに、角度θ２は、８５〜９０度であると好ましい。
【００２６】
図１及び図４を参照し説明すると、これら２つの関係を具備するように前側面３１が形成されているとき、前側面３１は、スクリュー部３の回転によって、排出口の側８に坏土を強く押し出すことができる。すなわち、前側面３１は、坏土の押出力が大きくなる。特に、角度θ２が８０〜９０度のため、前側面３１の上端３４側の部分は、回転軸方向６に対して垂直に近くなり、排出口の側８に向かって坏土を押し出す作用が大きい。そのため、本発明の坏土の押出装置１では、スクリュー部３の回転速度を過度に高めなくても、多量の坏土を効率良く押し出せる。
【００２７】
これに相関して、前側面３１は、法線方向、すなわち収容部２の壁面１３の方向へ坏土を押し出す力が弱くなる。特に、前側面３１の上端３４側の部分は、回転軸方向６に対してほぼ垂直であり、壁面１３に向かって坏土を押し出す作用が極めて小さい。そのため、本発明の坏土の押出装置１では、壁面１３に向かって流れる坏土の量が減り、坏土と壁面１３との摩擦による、坏土の発熱が抑えられている。このように坏土の発熱を抑えて押し出しできるため、本発明の坏土の押出装置１では、熱により変性しやすい物質を坏土に含ませることも可能になる。
【００２８】
熱により変性しやすい、坏土に含有させる物質としては、例えば有機バインダとして坏土に含有されるメチルセルロースがある。本発明の坏土の押出装置１では、ゲル化温度が３５度以下の物質を坏土に含有させることができる。
【００２９】
本発明の坏土の押出装置１のスクリュー部３において、ブレード部２２は、上述の角度θ１及び角度θ２に関する条件を具備する限り、１条、又は２条以上にて設けられていてもよい。
【００３０】
さらに、本発明の坏土の押出装置１では、スクリュー部３は、１軸、又は２軸以上にて設けられていてもよい。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
（１）坏土の押出装置：
（実施例１）
実施例１のスクリュー部３の側面図を図５Ａに示す。さらに、図５Ｂは、図５Ａ中に示すＡ−Ａ’断面である、回転軸１０を含む断面図を表す。図５Ｃは、図５Ｂ中の枠Ａの拡大図である。実施例１のスクリュー部３は、回転軸方向６での長さ５４０ｍｍ、径が７０ｍｍ、ブレード部２２の螺旋ピッチＰが４５ｍｍ、ピッチ数１２、回転軸方向６での峰部３３の幅Ｗが１３．８ｍｍ、上端部３５の高さＨが２４．８ｍｍ、角度θ１が９０度、角度θ２が９０度とした。なお、角度θ１及び角度θ２の規定については、図４を参照する。なお、スクリュー部３の径は、ブレード部２２を含む外径であり、次に述べる比較例１でも同様である。
【００３３】
（比較例１）
比較例１のスクリュー部３の側面図を図６Ａに示す。さらに、図６Ｂは、図６Ａ中に示すＡ−Ａ’断面である、回転軸１０を含む断面図を表す。図６Ｃは、図６Ｂ中の枠Ａの拡大図である。比較例１のスクリュー部３は、回転軸方向６での長さ５４０ｍｍ、径が７０ｍｍ、ブレード部２２の螺旋ピッチＰが４５ｍｍ、ピッチ数１２、回転軸方向６での峰部３３の幅Ｗが１３．８ｍｍ、上端部３５の高さＨが２４．８ｍｍ、角度θ１が５２度、角度θ２が６８度とした。
【００３４】
実施例１又は比較例１のスクリュー部３は、図７に示すように、同一形状の収容部２の内部空間１４に、１軸にて配置した。さらに、内部空間１４において、スクリュー部３からさらに流入口１１の側には、変換スクリューエレメント４３、及び２条スクリューエレメント４４を配置した。また、収容部２の排出口１２より先には、外径１３５ｍｍ、スリット幅７０μｍ、スリット間隔０．９５ｍｍのスリットが形成されている口金４２を装着した。
【００３５】
（２）坏土：
坏土は、（セラミックス原料の種類）が７２質量％、水が２３質量％、メチルセルロース５質量％、及びその他添加剤を含有するものを用いた。
【００３６】
（３）押出成形：
実施例１及び比較例１の、口金４２を装着した坏土の押出装置１は、ともにスクリュー回転数５６ｒｐｍ、押出量２５０ｋｇ／ｈｒにて坏土を押し出させた。この押し出しにより、ハニカム成形体を作製した。
【００３７】
上述の押出条件にて坏土を押し出した場合、実施例１の坏土の押出装置１では、モータートルクが１５６Ｎｍ、使用冷却水流量が１３．８Ｌ／ｍｉｎ、押出成形されたハニカム成形体の温度が２８℃であった。比較例１の坏土の押出装置１では、モータートルクが１８８Ｎｍ、使用冷却水流量が１５．９Ｌ／ｍｉｎ、押出成形されたハニカム成形体の温度が３０℃であった。
【００３８】
上記の結果から、実施例１のスクリュー部３は、比較例１のスクリュー部３と比較し、同じ量の坏土を、小さい回転力によって押し出せることが判明した。また、このスクリュー部３を備えた、実施例１の坏土の押出装置１は、比較例１の坏土の押出装置１と比較し、同量の坏土を、冷却のためのエネルギーが少なくても、より低温の状態にて押し出すことができることが判明した。これら試験の結果は、本発明の技術的範囲に属する、実施例１の坏土の押出装置１は、従来型の比較例１のものと比較し、押出力が高く、坏土の発熱を抑制させつつ坏土を押し出すことができることを実験的に立証している。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、セラミックス坏土の製造等に好適に用いられる坏土の押出装置として利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１：坏土の押出装置、２：収容部、３：スクリュー部、６：回転軸方向、７：流入口の側、８：排出口の側、１１：流入口、１２：排出口、１３：壁面、１４：内部空間、１５：壁部、２１：軸部、２２：ブレード部、３１：前側面、３２：後側面、３３：峰部、３４：上端、３５：下端、３６：前側面中間点、４１：押出成形装置、４２：口金、４３：変換スクリューエレメント、４４：２条スクリューエレメント。
【図１】
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【図２】
2010221638.tif 000004
【図３】
2010221638.tif 000005
【図４】
2010221638.tif 000006
【図５Ａ】
2010221638.tif 000007
【図５Ｂ】
2010221638.tif 000008
【図５Ｃ】
2010221638.tif 000009
【図６Ａ】
2010221638.tif 000010
【図６Ｂ】
2010221638.tif 000011
【図６Ｃ】
2010221638.tif 000012
【図７】
2010221638.tif 000013