(57)【要約】  成形不良の原因となる坏土のフローパターンの押出方向の湾曲の発生を極力抑制し、ハニカム構造体等の成形に好適に用いられる均質性の高い良好な柱状体が得られる土練機を提供する。坏土が内部に流入される供給口１９と、回転軸６と回転軸６に沿った螺旋状の回転羽根５とを有し、坏土を混練するスクリュー４と、坏土が柱状体として押出される押出口２０と、を含むドラム２を有し、ドラム２は供給口１９側において昇圧部１０と、押出口２０側において昇圧部１０より内径が小さい押出部１２と、昇圧部１０と押出部１２との間に位置した整流部１１と、を備え、回転軸６は整流部１１の内側において押出口２０に向かって漸次径が減少し、整流部１１と押出部１２との境界付近に回転軸端部７を備えた土練機３０である。
2008108151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、セラミックス原料を含む柱状体の製造等に好適に用いられる土練機に関するものであり、詳しくは、土練機内部で生じる坏土密度のフローパターンの押出方向への湾曲を減少し、均質性の高い良好な柱状体が得られる土練機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えばセラミックス原料を含む坏土をドラム内でスクリューの回転により混練して均質化し、円柱形状体を作製するために使用する土練機は種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。【０００３】
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に示すように、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内部のスクリュー４が大きなせん断力を付与することにより坏土を混練し、均質化する。そして、ドラム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。【０００４】
また、セラミックスハニカム成形体の製造法として、セラミックス原料、水、バインダー等を調合した後、混練機（ニーダー）によって大きな粘土状の塊である坏土を作製し、土練機を使用して脱気および混練により坏土を均質化すると同時に押出しによって柱状体の作製を行い、この柱状体を押出成形（プランジャ型成形機）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。【０００５】
その際、土練機により柱状体を作製するが、土練機のスクリューの回転によって部分的に坏土密度のフローパターンが形成されることがある。そして土練機の先端部分の構造によってはこのフローパターンが押出し方向に大きく湾曲することがある。このような柱状体を用いて、セラミックスハニカム構造体の押出成形を実施した場合、様々な成形体欠陥が発生する。例えば、スクリュー痕状の内部欠陥のような問題が挙げられる。また、本欠陥は造孔材が多いほど顕著に発生する。【０００６】
特に近年、セラミックスハニカム構造体に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るセラミックス柱状体を作製する際には、均質性が極めて強く要求されるようになり、柱状体の製造工程において厳しい品質管理要求を満たす工夫が必要となってきた。【０００７】
【特許文献１】特開平９−９４８１８号公報
【特許文献２】特開平１０−１００１３１号公報
【０００８】
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。【０００９】
図３は、従来の土練機３０の一例を示す模式的説明図である。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において内部の坏土を混練しつつこれに推進力を与え押出部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の内径はほとんど変化がないのでフローパターンが押出方向４１へ湾曲することが少なく、あったとしても、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ような影響はほとんど見られない。【００１０】
しかしながら、図４の従来の土練機３０の他の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の内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等では、押出部１２内部における押出部１２の内径が小さくなる部分でフローパターンが押出口４１側に大きく湾曲してしまう。このような従来の土練機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する能力を高くすることが可能だからである。【００１１】
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ある。この図に示すように、柱状体１５の中心線１６を回転対称にして、押出方向４１に大きく湾曲した、坏土内部の密度差によるフローパターン１７が形成されている。このようなフローパターン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。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は上記した従来の課題に鑑みてなされたものであり、ドラム内部に土練機内部のスクリュー回転に伴って生じる坏土密度のフ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とができる均質性の高い良好な柱状体が得られる土練機を提供することを目的とするものである。
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、以下の構成を採用することにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は下記に示す通りである。
【００１４】
［１］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、回転軸と回転軸に沿った螺旋状の回転羽根とを有し、内部に流入した坏土を回転羽根の回転により混練するスクリューと、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、ドラムは供給口側において昇圧部と、押出口側において昇圧部より内径が小さい押出部と、昇圧部と押出部との間に位置し、内径が供給口側の端部において昇圧部の押出口側の端部と等しく押出口側に向かって次第に小さくなり、押出口側の端部において押出部の供給口側の端部と等しい整流部と、を備え、回転軸は整流部の内側において押出口に向かって次第に細くなり、整流部と押出部との境界付近に回転軸先端部を備え、回転羽根は少なくとも昇圧部の内側から開始して、回転羽根先端部付近まで形成されてなる土練機。
【００１５】
［２］整流部の回転軸中心線方向の長さが３０〜４５ｃｍである前記［１］に記載の土練機。
【００１６】
［３］整流部の供給口側の端部における内壁の径の長さに対する押出口側の端部における内壁の径の長さの割合が６０〜７５％である前記［１］または［２］に記載の土練機。
【００１７】
［４］整流部において回転軸中心線方向に対しての整流部内壁の角度を基準とした、回転軸先端テーパー部の角度との変動と、回転軸羽根外周部の角度との変動とが、それぞれ０〜１０°の範囲内である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の土練機。
【００１８】
上記［１］の構成の土練機によれば、内径が供給口側の端部において昇圧部の押出口側の端部と等しく押出口側に向かって次第に小さくなり、回転軸も押出口に向かって次第に細くなるような整流部を備えているが、回転羽根は少なくとも昇圧部の内側から開始して、回転軸端部付近まで形成されていることにより、整流部内部においても回転羽根が坏土を押出す推力を維持している。従って所望の径の柱状体を成形する際に、ドラム内径が供給口側と押出口側とで異なる場合であっても、柱状体内部のフローパターンの押出方向の湾曲を極力抑制することができる。
【００１９】
上記［２］の構成によれば、整流部の回転軸中心線方向の長さが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。
【００２０】
上記［３］の構成によれば、整流部の供給口側の端部における内壁の径の長さに対する押出口側の端部における内壁の径の長さの割合が６０〜７５％であることにより、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。
【００２１】
上記［４］の構成によれば、整流部において回転軸中心線方向に対しての整流部内壁の角度を基準とした、回転軸先端テーパー部の角度との変動と、回転軸羽根外周部の角度との変動とが、それぞれ０〜１０°の範囲内であるため、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。
【００２２】
本発明の土練機によれば、回転羽根の回転に伴って生じる坏土のフローパターンの土練機内部の内径の変化に伴う湾曲を抑制し、均質性の高い良好な柱状体が得られるとともに、その柱状体を用いて、セラミックスハニカム構造体の押出成形を実施した場合、欠陥のないセラミックスハニカム構造体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の土練機を示す概略構成図である。
【図２】従来の土練機を示す概略構成図である。
【図３】従来の土練機の一例を示す概略構成図である。
【図４】従来の土練機の他の一例を示す概略構成図である。
【図５】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６】従来の土練機の先端構造を示す模式的断面図である。
【図７Ａ】ドラム内壁と回転軸との距離ｄを説明する、図５中破線ａで示す回転軸と垂直方向な平面での模式的断面図である。
【図７Ｂ】ドラム内壁と回転軸との距離ｄを説明する、図５中破線ｂで示す回転軸と垂直方向な平面での模式的断面図である。
【図７Ｃ】ドラム内壁と回転軸との距離ｄを説明する、図５中破線ｃで示す回転軸と垂直方向な平面での模式的断面図である。
【図８】従来の土練機を用いて得られた柱状体内部のフローパターンを示す模式的断面図である。
【図９】本実施形態の土練機を用いて得られた柱状体内部のフローパターンを示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の土練機の整流部を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２：ドラム、４：スクリュー、５：回転羽根、６：回転軸、７：回転軸端部、８：土練機先端構造、９：回転軸中心線、１０：昇圧部、１１：整流部、１２：押出部、１５：柱状体、１６：柱状体中心線、１７：フローパターン、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、４３：整流部内壁、５１：回転軸先端テーパー部、５２：回転軸羽根外周部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもない。【００２６】
本発明においては、土練機３０を用いて柱状体を作製するが、セラミックス原料を含む坏土から柱状体を作製する流れを、図１および図５を用いて以下に説明する。図１は本発明の土練機の一例を示す概略構成図であり、セラミックス原料にバインダー等を所定量調合した後ニーダーなどで混練されて形成された粘土状の坏土がドラム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。【００２７】
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、整流部１１において回転軸６は、テーパー状に先が細くなっており、同時にドラム２内部の容積を保つため、ドラム２内径も、回転羽根５の径も減少し、細くなっている。このドラム２内部の径、および回転羽根５の径は、回転軸６のテーパー状の先端形状によって、変更可能なものでもあるが、図１０に示すように整流部１１において回転軸中心線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、回転軸先端テーパー部５１の角度γとの変動と、回転軸羽根外周部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。【００２８】
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及び整流部内壁４３の断面形状をそれぞれ図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、に示す。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、にそれぞれ示されるように、回転軸６と整流部内壁４３との距離ｄが変動しないことが好ましい。変動するとしても上述０〜４０％の範囲内であることが好ましい。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しながら最終的に得られる所望の径の柱状体に形成することができる。【００２９】
また、図５に示すように整流部１１の回転軸中心線９方向の長さが３０〜４５ｃｍとすることが好ましい。このとき、整流部１１においてフローパターンの押出方向４１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。【００３０】
また更に、図５に示すように整流部１１の供給口１９側の端部における内壁の径の長さに対する押出口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方向４１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。
【実施例】
【００３１】
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、押出して柱状体を得た。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。【００３２】
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が形成され、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、図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が形成されるが、図８と比較して押出方向４１への湾曲が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の土練機は、特に、セラミックハニカム構造体の成形に用いるためのセラミックス原料を含む柱状体の作製に好ましく適用することができる。また、ドラム内部における成形不良の原因となる坏土のフローパターンの押出方向の湾曲の発生を極力抑制し、成形性に優れる柱状体を作製できるので、セラミックハニカム構造体の成形だけでなく、その他の成形用柱状体の作製に好適に利用できるものである。
【図１】
2008108151.tif 000003
【図２】
2008108151.tif 000004
【図３】
2008108151.tif 000005
【図４】
2008108151.tif 000006
【図５】
2008108151.tif 000007
【図６】
2008108151.tif 000008
【図７Ａ】
2008108151.tif 000009
【図７Ｂ】
2008108151.tif 000010
【図７Ｃ】
2008108151.tif 000011
【図８】
2008108151.tif 000012
【図９】
2008108151.tif 000013
【図１０】
2008108151.tif 000014
【国際調査報告】
2008108151.tif 000015
2008108151.tif 000016
2008108151.tif 000017
2008108151.tif 000018