(57)【要約】  セラミックス成形体を押出成形するために使用される押出成形用治具である。当該押出成形用治具は、坏土が送り込まれる筒状の押出通路と、前記押出通路の入口を覆うように配された、坏土中の粗粒及び異物を除去するための濾過網と、前記濾過網と接して配された、複数の貫通孔が設けられた第一の多孔板と、前記押出通路内に、前記第一の多孔板から間隔を置いて配された、複数の貫通孔が設けられた第二の多孔板と、前記押出通路内に、前記第二の多孔板から間隔を置いて配された口金とを備え、坏土の押出方向において、前記第一の多孔板の貫通孔の配置と前記第二の多孔板の貫通孔の配置とが一致しないように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス成形体を押出成形するために使用される押出成形用治具であって、
坏土が送り込まれる筒状の押出通路と、前記押出通路の入口を覆うように配された、坏土中の粗粒及び異物を除去するための濾過網と、前記濾過網と接して配された、複数の貫通孔が設けられた第一の多孔板と、前記押出通路内に、前記第一の多孔板から間隔を置いて配された、複数の貫通孔が設けられた第二の多孔板と、前記押出通路内に、前記第二の多孔板から間隔を置いて配された口金とを備え、坏土の押出方向において、前記第一の多孔板の貫通孔の配置と前記第二の多孔板の貫通孔の配置とが一致しないように構成された押出成形用治具。
【請求項２】
前記セラミックス成形体が、ハニカム構造を有するセラミックスハニカム成形体である請求項１に記載の押出成形用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス成形体を押出成形するために使用される押出成形用治具に関するものであり、特に薄壁構造を有するセラミックスハニカム成形体の押出成形に好適に使用できる。
【背景技術】
【０００２】
自動車排ガスをはじめとした各種内燃機関排気ガスの浄化触媒用担体や脱臭用触媒担体、各種濾過機器用フィルタ、熱交換器ユニット、或いは燃料電池の改質触媒用担体等の化学反応機器用担体として、ハニカム状の構造体（ハニカム構造体）が広く使用されている。通常、このようなハニカム構造体は、セラミック原料等からなる坏土を押出成形して所定のハニカム構造を持った成形体（セラミックスハニカム成形体）を得、これを乾燥・焼成することにより製造される。【０００３】
従来、坏土を押出成形してセラミックスハニカム成形体を得るには、図４に示すような構造の押出成形用治具を用いるのが一般的である。この押出成形用治具は、坏土が送り込まれる筒状の押出通路１と、押出通路１の入口を覆うように配された、坏土中の粗粒及び異物を除去するための濾過網２と、濾過網２と接して配された、複数の貫通孔１０が設けられた多孔板９と、押出通路１内に、多孔板９から間隔を置いて配された口金５とを備える。多孔板１０は、薄くて強度の低い濾過網２が坏土通過の際の圧力で破れたりしないように、濾過網２をバックアップする支持体として使用される。口金５には、得ようとするセラミックスハニカム成形体の貫通孔や隔壁の寸法に対応したスリットが形成されている（例えば、特許文献１及び２参照）。【０００４】
押出通路１の入口から押出通路１内に送り込まれる坏土は、まず濾過網２を通過し、その際に所定の粒径より大きい坏土中の粗粒や異物が除去（濾過）される。濾過網２を通過した坏土は、続いて多孔板９の貫通孔１０を通過して、多孔板９と口金５との間の空間にヌードル状に押し出される。こうして押し出された坏土は、口金５の一方の端面より口金に形成されたスリットに押し込まれ、口金５の他方の端面よりハニカム状に成形されて押し出される。【０００５】
しかしながら、前記のような従来の押出成形用治具を使用してセラミックスハニカム成形体を成形する場合、濾過網２を通過できなかった坏土中の粗粒や異物が濾過網２上に残って、網目の一部を塞ぐため、その塞がれた部分からは後続の坏土が押出通路１内に流れ込むことができず、その結果、口金５に送られる坏土の量に部分的な偏りが生じて、得られる成形体に変形が発生し、高い歩留まりが得られにくいとともに、網目の詰まった濾過網２を頻繁に交換しなければならないため、生産性が低いという問題があった。
【特許文献１】特開平８−６２７２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９０９号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セラミックスハニカム成形体のようなセラミックス成形体の押出成形において、坏土中の粗粒や異物により濾過網の網目の一部が閉塞した状態となっても、口金に送られる坏土の量に部分的な偏りが生じにくく、高い歩留まりと生産性が得られるような押出成形用治具を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の押出成形用治具、が提供される。
【０００８】
［１］  セラミックス成形体を押出成形するために使用される押出成形用治具であって、坏土が送り込まれる筒状の押出通路と、前記押出通路の入口を覆うように配された、坏土中の粗粒及び異物を除去するための濾過網と、前記濾過網と接して配された、複数の貫通孔が設けられた第一の多孔板と、前記押出通路内に、前記第一の多孔板から間隔を置いて配された、複数の貫通孔が設けられた第二の多孔板と、前記押出通路内に、前記第二の多孔板から間隔を置いて配された口金とを備え、坏土の押出方向において、前記第一の多孔板の貫通孔の配置と前記第二の多孔板の貫通孔の配置とが一致しないように構成された押出成形用治具。
【０００９】
［２］  前記セラミックス成形体が、ハニカム構造を有するセラミックスハニカム成形体である［１］に記載の押出成形用治具。
【００１０】
本発明の押出成形用治具を使用してセラミックス成形体の押出成形を行えば、坏土中の粗粒や異物により濾過網の網目の一部が閉塞した状態となっても、口金に送られる坏土の量に部分的な偏りが生じにくく、高い歩留まりと生産性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る押出成形用治具の構造一例を示す概略断面図である。
【図２】第一の多孔板の貫通孔と第二の多孔板の貫通孔との配置関係の一例を示す説明図である。
【図３】第一の多孔板の貫通孔と第二の多孔板の貫通孔との配置関係の他の一例を示す説明図である。
【図４】従来の押出成形用治具の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１：押出通路、２：濾過網、３：第一の多孔板、４：第二の多孔板、５：口金、６：貫通孔、７：貫通孔、８：空間、９：多孔板、１０：貫通孔。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の代表的な実施形態について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。【００１４】
図１は、本発明に係る押出成形用治具の構造の一例を示す概略断面図である。この押出成形用治具は、坏土が送り込まれる筒状の押出通路１と、押出通路１の入口を覆うように配された、坏土中の粗粒及び異物を除去するための濾過網２と、濾過網２と接して配された、複数の貫通孔６が設けられた第一の多孔板３と、押出通路１内に、第一の多孔板３から間隔を置いて配された、複数の貫通孔７が設けられた第二の多孔板４と、押出通路１内に、第二の多孔板４から間隔を置いて配された口金５とを備える。第一の多孔板３は、薄くて強度の低い濾過網２が坏土通過の際の圧力で破れたりしないように、濾過網２をバックアップする支持体として使用される。本実施形態の押出成形用治具において、成形対象となるセラミックス成形体は、ハニカム構造を有するセラミックスハニカム成形体であり、口金５には、得ようとするセラミックスハニカム成形体の貫通孔や隔壁の寸法に対応したスリットが形成されている。【００１５】
この押出成形用治具を使用してセラミックスハニカム成形体を押出成形する場合、押出通路１の入口から押出通路１内に送り込まれる坏土は、まず濾過網２を通過し、その際に所定の粒径より大きい坏土中の粗粒や異物が除去（濾過）される。濾過網２を通過した坏土は、続いて濾過網２に接して配された第一の多孔板３の貫通孔６を通過して、第一の多孔板３と第二の多孔板４との間の空間８にヌードル状に押し出される。【００１６】
ここで、濾過網２を通過できなかった坏土中の粗粒や異物が濾過網２上に残って、網目の一部を塞いだ場合、その塞がれた部分からは後続の坏土がその直下にある貫通孔６には流れ込むことができず、その結果、坏土が第一の多孔板３を通過した段階では、各貫通孔６から押し出される坏土の量に部分的な偏りが生じた状態となる。【００１７】
しかしながら、本発明の押出成形用治具では、第一の多孔板３の貫通孔６を通過した坏土は、そのまま口金５に送られず、一旦、第一の多孔板３と第二の多孔板４との間の空間８に入り、当該空間８が坏土によってほぼ満たされた状態になった後、第二の多孔板４の貫通孔７を通過して、口金５に送られることとなる。すなわち、濾過網２の網目の一部が閉塞することにより坏土が流れ込むことができない状態になった第一の多孔板３の貫通孔６の下方の空間にも、他の貫通孔６から流れ込んだ坏土が流入して充填され、しかる後、第二の多孔板４の各貫通孔７から坏土が均等に押し出される。こうして押し出された坏土は、口金５の一方の端面より口金５に形成されたスリットに押し込まれ、口金５の他方の端面よりハニカム状に成形されて押し出されて、セラミックスハニカム成形体となる。【００１８】
このように本発明の押出成形用治具では、第一の多孔板３から間隔を置いて第二の多孔板４を配したことにより、第一の多孔板３の貫通孔６を通過した段階では不均等であった坏土の押出量を均一化して口金５に供給できるので、各部の密度が均一で変形等の欠陥の無いセラミックス成形体が得られる。したがって、本発明の押出成形用治具を使用してセラミックス成形体の押出成形を行えば、坏土中の粗粒や異物により濾過網２の網目の一部が閉塞した状態となっても、高い歩留まりが得られ、また、多少の目詰まりが生じても、その度に濾過網２を交換する必要が無くなるので、濾過網２の交換頻度が減少して生産性が向上する。【００１９】
なお、本発明においては、第一の多孔板３の貫通孔６の配置と第二の多孔板４の貫通孔７の配置とが一致しないようにする必要がある。ここで、「第一の多孔板３の貫通孔６の配置と第二の多孔板４の貫通孔７の配置とが一致しない」とは、坏土の押出方向から見た場合において、第一の多孔板３の貫通孔６と第二の多孔板４の貫通孔７とが完全に重なっていたり、一方の多孔板の貫通孔に他方の多孔板の貫通孔が内包されていたりしていない状態を意味する。【００２０】
このような状態になっていない場合には、第一の多孔板３の貫通孔６を通過した坏土によって、第一の多孔板３と第二の多孔板４との間の空間８がほぼ満たされる前に、坏土が第二の多孔板４の貫通孔７を通過してしまいやすく、口金５に供給される坏土の量の部分的な偏りを十分に解消することができない。【００２１】
図２は、第一の多孔板の貫通孔と第二の多孔板の貫通孔との配置関係の一例を示す説明図である。第一の多孔板３の貫通孔６と第二の多孔板４の貫通孔７とは、坏土の押出方向から見た場合において、部分的に重なっていても良いが、この図のように、重なっている部分の面積ができる限り小さくなるように両者の配置を調整するのが好ましい。図３は、第一の多孔板３の貫通孔６と第二の多孔板４の貫通孔７との配置関係の他の一例を示す説明図であるが、このように、第一の多孔板３の貫通孔６と第二の多孔板４の貫通孔７とが、全く重ならないように両者が配置されていれば、更に好ましい。【００２２】
第一の多孔板及び第二の多孔板における、貫通孔の孔径や配置ピッチは特に限定されるものではないが、孔径は３〜６ｍｍ程度、配置ピッチは３〜８ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、第一の多孔板と第二の多孔板とで、貫通孔の孔径、配置ピッチ、形状等は同一であって異なっていても良い。第一の多孔板及び第二の多孔板の材質や厚さは、坏土通過の際の圧力で変形や損傷が生じないものであれば良く、例えば、厚さが１５〜２５ｍｍ程度のステンレスや工具用炭素鋼製の板に貫通孔を穿設したものなどが好適に使用できる。【００２３】
濾過網は、坏土中の粗粒や異物を通過させないような目開きを有するものであり、例えば、目開きが０．１〜０．３ｍｍ程度のステンレス製の網などが好適に使用できる。口金は、得ようとするセラミックス成形体の形状に応じて適宜選択することができ、例えば、セラミックスハニカム成形体を成形する場合には、得ようとするセラミックスハニカム成形体の貫通孔や隔壁の寸法に対応したスリットが形成されたものを使用する。【００２４】
第一の多孔板３と第二の多孔板４との間隔は、１０〜５０ｍｍ程度とすることが、坏土の整流効果の点で好ましい。また、第二の多孔板４と口金５との間隔は、８０ｍｍ以上とすることが、ヌードル状に押し出された坏土を再圧着させる観点から好ましい。【００２５】
本発明の押出成形用治具において、成形対象となるセラミックス成形体は、押出成形により成形可能な形状を有するものである限り、特に限定されるものではないが、押し出される坏土の量に偏りがあると変形が生じやすい薄壁の部位で構成された、ハニカム構造を有するセラミックスハニカム成形体の成形に特に好適に使用できる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいて更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。【００２７】
（実施例）
図１に示すような構造を有する本発明の押出成形用治具を使用して、５００個のセラミックスハニカム成形体（直径：２００ｍｍ、長さ：２００ｍｍ、隔壁厚さ：１３０μｍ、セル形状：四角形、セル密度：６４個／ｃｍ２）を押出成形した。坏土には、９０ミクロン篩で処理した原料粒子１００質量部に、メチルセルロースを５質量部添加し、混練機を使用して１．５時間混練したものを用いた。濾過網２には、目開きが１０５μｍのステンレス製の網を使用した。第一の多孔板３には、孔径が６ｍｍの円形の貫通孔６を８ｍｍの配置ピッチで穿設した厚さ３０ｍｍのステンレス製の板を使用し、第二の多孔板４には、孔径が６ｍｍの円形の貫通孔７を８ｍｍの配置ピッチで穿設した厚さ２０ｍｍのステンレス製の板を使用し、第一の多孔板３の貫通孔６と第二の多孔板４の貫通孔７との位置関係が図２のようになるようにした。口金５には、前記セラミックスハニカム成形体の隔壁厚さ、セル形状、セル密度に対応したスリットを有するものを使用した。第一の多孔板３と第二の多孔板４との間隔は３０ｍｍ、第二の多孔板４と口金５との間隔は２００ｍｍとした。得られた５００個のセラミックスハニカム成形体について変形の有無を調べ、変形の無いもの（セラミックスハニカム成形体の端面において、変形の生じていたセルの数がセル全体の５％未満であったもの。）を合格品として歩留まりを求めた。その結果を表１に示す。【００２８】
（比較例）
図４に示すような構造を有する従来の押出成形用治具を使用して、前記実施例と同じ寸法及び構造を有する５００個のセラミックスハニカム成形体を押出成形した。坏土、濾過網２及び口金５には、前記実施例と同様のものを使用し、多孔板９には、前記実施例の第一の多孔板３と同様のものを使用した。多孔板９と口金５との間隔は２３０ｍｍとした。得られた５００個のセラミックスハニカム成形体について変形の有無を調べ、変形の無いものを合格品として歩留まりを求めた。その結果を表１に示す。【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すとおり、本発明の押出成形用治具を使用した実施例では、従来の押出成形用治具を使用した比較例に比べ、成形体に変形が生じにくく、高い歩留まりが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の押出成形用治具は、触媒担体やフィルタ等の用途に用いられるセラミックスハニカム成形体等の押出成形による成形が可能なセラミックス成形体の成形に好適に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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