(57)【要約】  成形溝とこ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るセラミック坏土の成形に用いた後に、前記セラミック坏土を前記口金部材から除去する口金部材の洗浄方法であって、前記口金部材の坏土供給孔側の面から供給孔に高圧流体を吹き付けた後に、前記口金部材の成形溝側の面から成形溝に高圧流体を吹き付けて、前記セラミック坏土を除去することを特徴とする口金部材の洗浄方法。
2008078793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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。
【請求項８】
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９】
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１０】
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１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックハニカム構造体を押出し成形するために用いる口金部材の洗浄方法及び口金部材の洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン等から排出される排気ガスを浄化するために用いられるセラミックハニカム構造体は、セラミック粉末、造孔材、バインダー等の成形助剤、水等からなる可塑性のセラミック坏土を、図4(a)〜図4(c)に示すようなセラミックハニカム構造体成形用口金部材50を用いて押出し成形し、乾燥及び焼成して製造される。前記押出し成形において、セ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から成形されたハニカム構造体として排出される。【０００３】
前記口金部材の成形溝は非常に幅が狭いため、ハニカム構造体の押出し成形を繰り返し行うと、口金部材成形溝にセラミック坏土中の異物や高硬度の不均一部分が詰まってくる。このような異物等が蓄積した口金部材を用いて成形すると、ハニカム構造体の品質が劣化するので、定期的に口金部材を洗浄する必要がある。この口金部材の洗浄を行う際には、異物や高硬度の不均一部分と共に坏土供給孔や成形溝に詰まっているセラミック坏土を除去する必要がある。このため高圧水を坏土供給孔側からのみ噴射させて洗浄を行う方法、又は成形溝側からのみ噴射させて洗浄を行う方法が従来から行われている。【０００４】
しかしながら、セラミック坏土は有機系バインダーを含有しているため、坏土供給孔側からのみ、又は成形溝側からのみ高圧水を噴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て洗浄を行った場合、成形溝内に詰まったセラミック坏土を完全に除去することができない。一方、成形溝側から高圧水を噴射させて洗浄を行った場合、口金部材の細かな成形溝の変形や破損などの不具合が生じないように高圧水の圧力を低下させて洗浄する必要があり、充分な洗浄ができなかったり、洗浄に多大な時間を要したりした。【０００５】
特開2003-285014号は、成形材料が付着した口金部材を200〜500℃に加熱することにより成形材料に含まれる有機バインダーを除去した後、40 kg/cm2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2003-285014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するための口金部材の場合はこの影響が大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、口金部材に付着したバインダーを含む成形材料を、口金部材を破損や変形させることなく高効率で除去することができる口金部材の洗浄方法と洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、口金部材の坏土供給孔側及び成形溝側の両面から高圧流体を吹き付けて高圧洗浄することにより、口金部材を破損や変形させることなく高効率でバインダーを含む成形材料を除去できることを見出し、本発明に想到した。【０００８】
すなわち、本発明の口金部材の洗浄方法は、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。【０００９】
前記供給孔に吹き付ける高圧流体の圧力は、前記成形溝に吹き付ける高圧流体の圧力より高いのが好ましい。【００１０】
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のが好ましい。【００１１】
前記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。【００１２】
前記成形溝の幅は0.1〜0.5 mmであるのが好ましい。前記供給孔の径は1〜2 mmであるのが好ましい。【００１３】
本発明の口金部材の洗浄装置は、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。【００１４】
前記口金部材保持機構は反転するのが好ましい。【００１５】
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のが好ましい。【００１６】
前記口金部材と前記口金部材保持機構とはブース内に配置され、前記ノズルの移動機構は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のが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の洗浄方法及び洗浄装置により、口金部材に付着したバインダーを含む成形材料を、口金部材を破損や変形させずに高い効率で除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の洗浄装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の洗浄装置の口金保持機構の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の洗浄装置のノズル移動機構の一例を示す模式図である。
【図４（ａ）】本発明の洗浄方法に用いる口金部材の供給孔側を示す模式図である。
【図４（ｂ）】本発明の洗浄方法に用いる口金部材の成形溝側を示す模式図である。
【図４（ｃ）】本発明の洗浄方法に用いる口金部材を、供給孔の軸方向に平行に示す模式断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
[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。【００２０】
口金部材は、図4(a)〜図4(c)に示すように、多数の細かな成形溝を有し、この成形溝に連通した坏土供給孔を有している。成形溝は多数の細かな溝からなるため、高圧の流体が吹き付けられると変形することがある。一方、供給孔は成形溝の間隔に比べ広い間隔で形成されているので、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付けて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で、成形溝側の洗浄が容易になり成形溝の変形を防止することができる。【００２１】
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。【００２２】
供給孔側からの洗浄及び成形溝からの洗浄を行った後でも、場合によってはセラミック坏土が成形溝内又は供給孔内に残留している場合があるため、更に供給孔に高圧流体を吹き付けることで、口金部材を確実に洗浄することができる。更にその後に、再度成形溝側の面の洗浄を行っても良い。【００２３】
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7 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。【００２４】
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であるのがより好ましい。【００２５】
成形溝の幅は0.1〜0.5 mmであるのが好ましい。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、高圧流体が成形溝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、成形溝と成形溝との間隔が狭くなるため口金部材の強度が低下して、高圧流体を吹き付けときに口金部材の変形が生じる場合がある。【００２６】
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、高圧流体が供給孔内を流通する際に、成形溝に付着した坏土を確実に洗浄することができる。供給孔の径が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、供給孔の間隔が狭くなるため口金部材の強度が低下して、高圧流体を吹き付けたときに口金部材の変形が生じる場合がある。【００２７】
[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。【００２８】
上記の機構を備えた洗浄装置により、口金部材の供給孔及び成形溝に高圧流体が確実に流入するので、付着した坏土を確実に洗浄することができる。【００２９】
口金部材保持機構は反転するのが好ましい。口金部材保持機構が反転することで、供給孔に高圧流体を吹き付けた後、更に成形溝に高圧流体を吹き付ける場合に、口金部材を口金部材保持機構に保持し直す必要がなくなる。このため、一旦口金部材を口金部材保持機構にセットすると、供給孔への高圧流体の吹き付けと、成形溝への高圧流体の吹き付けとを連続的に効率よく行うことができる。【００３０】
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のが好ましい。ノズルの移動機構にサーボモータ、ボールネジ又は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。【００３１】
口金部材と前記口金部材保持機構とは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のが好ましい。このような構成にすることで、高圧流体を口金部材に吹き付けた際に飛び散った流体及び坏土がノズルの移動機構に付着しなくなるため、故障等のトラブルの発生が防止できる。【００３２】
洗浄に用いる流体は、水、水蒸気、アルコール等の有機溶媒、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。【００３３】
[3] セラミック坏土
セラミック原料としては、炭化珪素、窒化珪素、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、窒化アルミニウム、ジルコニア、チタン酸アルミニウム等を用いることができる。本発明の洗浄方法は、これらのセラミック原料にメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース等のバインダー及び水を含有するセラミック坏土を用いて押出し成形した後の口金部材に対して有効である。これらの有機バインダーを含有するセラミック坏土は、口金部材に強固に付着するため通常の方法では洗浄が困難である。セラミック坏土には必要に応じて、界面活性剤及びカーボン等の造孔剤を添加してもよい。【００３４】
[4] 実施例
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００３５】
実施例1
カオリン、タルク、シリカ、アルミナの粉末を調整して、50質量％のSiO2、35質量％のAl2O3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、溝ピッチが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。【００３６】
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を用いて洗浄した。口金部材洗浄装置1は、ベース19と、ベース19に設置されたテーブル11と、テーブル11上に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を反転させるためのモータ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ノズル21とエアブロー用ノズル22からなるノズル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構20、及び口金部材保持機構10を覆うブース31と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との間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もに、ノズル23を移動可能にしている。口金部材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によって固定されている。ノズル23は、図3に示すように、モータ25により上下方向に,モータ26により左右方向に移動可能となっている。洗浄後の廃液は排水口33より排出される。【００３７】
まず、口金部材50の坏土供給孔側の面がノズル移動装置20のノズル23とほぼ垂直に面するように、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の高圧流体用ノズル21（ノズル径2 mm）から、水を含んだ高圧流体を6 MPaの圧力で噴出させ、口金部材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行った。(b)水平方向の洗浄が終了するとノズル21を垂直方向に移動し、先程とは逆の水平方向に相対的に移動しながら洗浄を行った。この(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、口金部材の成形溝側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から高圧流体を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 mmであった。【００３８】
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、押出し成形に用いた口金部材の洗浄を行った。なお、表1において、実施例24の洗浄方法に記載した「供給孔→成形溝→供給孔」は、供給孔の面の洗浄及び成形溝側の面の洗浄が終了した後、再度坏土供給孔側の面の洗浄を行ったことを意味し、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。【００３９】
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と同様にして、押出し成形に用いた口金部材の洗浄を行った。比較例1は従来行われていた高圧洗浄方法である。【００４０】
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と同様にして、押出し成形に用いた口金部材の洗浄を行った。比較例2は従来行われていた高圧洗浄方法である。【００４１】
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視により観察し、洗浄残りの有無を調べた。洗浄性の評価は以下の基準で行った。結果を表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・・・×【００４２】
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した。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・・・×【００４３】
【表１】
2008078793.tif 000003
【００４４】
表1（続き）
2008078793.tif 000004
【００４５】
表1（続き）
2008078793.tif 000005
【００４６】
表1（続き）
2008078793.tif 000006
【００４７】
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形しないで洗浄されることがわかる。一方、比較例1〜5の口金部材は、洗浄残り又は変形が生じ押出し成形に用いることができなかった。
【図１】
2008078793.tif 000007
【図２】
2008078793.tif 000008
【図３】
2008078793.tif 000009
【図４（ａ）】
2008078793.tif 000010
【図４（ｂ）】
2008078793.tif 000011
【図４（ｃ）】
2008078793.tif 000012
【国際調査報告】
2008078793.tif 000013
2008078793.tif 000014
2008078793.tif 000015
2008078793.tif 000016