(57)【要約】【課題】湿式混合されたセラミック材料を押出成形機でハニカム状に押出し成形する際に、ハニカム成形体に、隔壁が部分的に形成されないといった不良が発生するのを抑えることができるようにしたスクリュー式セラミック材料供給機を有する押出成形装置を提供する。【解決手段】セラミック材料を連続的に押出すための押出成形機のセラミック材料投入口に、スクリュー式セラミック材料供給機のセラミック材料排出口を連通してなる押出成形装置であって、前記スクリュー式セラミック材料供給機は、U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとからなり、前記蓋部材の少なくとも上流側は前記セラミック材料が投入できるよう開閉可能に構成されており、前記樋状容器の側面に開閉式の扉が設けられていることを特徴とする押出成形装置。【選択図】図１
2019181940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック材料を連続的に押出すための押出成形機のセラミック材料投入口に、スクリュー式セラミック材料供給機のセラミック材料排出口を連通してなる押出成形装置であって、
前記スクリュー式セラミック材料供給機は、U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとを有し、
前記蓋部材の少なくとも上流側は前記セラミック材料が投入できるよう開閉可能に構成されており、前記樋状容器の側面に開閉式の扉が設けられていることを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
請求項1に記載の押出成形装置において、
前記開閉式の扉が、複数個所に設けられていることを特徴とする押出成形装置。
【請求項３】
請求項2に記載の押出成形装置において、前記開閉式の扉が、少なくとも上流側及び下流側に設けられていることを特徴とする押出成形装置。
【請求項４】
U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとを有してなるスクリュー式セラミック材料供給機から、セラミック材料を押出成形機へ供給し、前記セラミック材料を押出して成形体を形成する押出成形方法であって、
前記蓋部材の上流側を開口し、その開口部から前記セラミック材料を前記スクリュー式セラミック材料供給機に投入し、前記スクリューを回転させることで前記セラミック材料を前記樋状容器の中を上流側から下流側へ移動させ、少なくとも一部の前記セラミック材料を前記押出成形機に供給し、引き続き前記樋状容器の側面に設けられた開閉式の扉を開放し、その開口部から前記樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去することを特徴とする押出成形方法。
【請求項５】
請求項4に記載の押出成形方法において、
前記樋状容器の上流側のセラミック材料が下流側に移動した時点で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記上流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去し、その後、前記樋状容器の下流側のセラミック材料が押出成形機に供給された後に、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記下流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去することを特徴とする押出成形方法。
【請求項６】
U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとを有してなるスクリュー式セラミック材料供給機から、セラミック材料を押出成形機へ供給し、前記セラミック材料を押出して成形体を形成する押出成形方法であって、
前記蓋部材の上流側を開口し、その開口部から前記セラミック材料を前記スクリュー式セラミック材料供給機に投入し、前記スクリューを回転させることで前記セラミック材料を前記樋状容器の中を上流側から下流側へ移動させ、少なくとも一部の前記セラミック材料を前記押出成形機に供給し、引き続き前記樋状容器の側面に設けられた開閉式の扉を開放し、その開口部から前記樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して前記押出成形機に供給することを特徴とする押出成形方法。
【請求項７】
請求項6に記載の押出成形方法において、
前記樋状容器の上流側のセラミック材料が下流側に移動した時点で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記上流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して下流側の樋状容器に移動又は前記押出成形機へ供給し、その後、前記樋状容器の下流側のセラミック材料が押出成形機に供給された後で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記下流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して前記押出成形機に供給することを特徴とする押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック材料を供給するスクリュー式セラミック材料供給機を有する押出成形装置、及びそれを用いた押出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の排ガス浄化装置の触媒担体としては、図5に示すように、隔壁62によって形成された多数の流路63と、それらの外周に設けられた外周壁61とを有するセラミックハニカム構造体60が用いられている。このようなセラミックハニカム構造体としては、例えば、流路の密度が15〜150個／cm2、及び隔壁の厚さが0.05〜0.5 mmのものが用いられている。このようなハニカム構造体は、セラミック原料粉末、水分、バインダー等を含む坏土を、微小スリット及び微小貫通孔を多数有する公知のハニカム用の成形型を通過させることによりハニカム状に押出成形し、乾燥及び焼成して製造される。
【０００３】
セラミック成形体を作製するための押出成形装置としては、例えば、特開2000-238022号（特許文献１）に記載されたスクリュー押出機と成形型とを有する押出成形機が挙げられる。特許文献１に記載の押出成形機202は、図6に示すように、セラミック材料203を連続的に混練するための第１のスクリュー押出機221aと、前記第1のスクリュー押出機221aに連通し、混練された前記セラミック材料203内の空気を取り除くために真空引きされた脱気室（真空室）223と、前記脱気室に連通して設けられた第2のスクリュー押出機221bと、前記第2のスクリュー押出機221bから押し出されたセラミック材料203を押出してセラミック成形体206を得るための成形型222とからなり、脱気室223と第2のスクリュー押出機221bとの間にはセラミック材料203を第2のスクリュー押出機221bに押し込むための一対の押込ローラ205を配設したローラ室が設けられている。押出成形機202に供給されるセラミック材料203はセラミック原料粉末、水、有機バインダー（メチルセルロース等）、添加剤（潤滑剤等）等が湿式混合された状態のものである。
【０００４】
押出成形機に原料を供給する方法として、例えば、特開平7-040416号（特許文献2）は熱可塑性樹脂を押し出して成形する押出成形機に原料を供給する押出機原料供給装置を開示している。特許文献2に記載の押出機原料供給装置は、バレル中に回転可能に設けられたらせん状のスクリューを回転させて、ホッパーから投入された塩化ビニル樹脂等の粉末状の原料をバレルの中を移動させて押出成形機に連続的に供給するスクリュー式原料供給装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2000-238022号公報
【特許文献２】特開平7-040416号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者が、押出成形機への、セラミック原料粉末、水、有機バインダー等が湿式混合された状態のセラミック材料の供給に、特許文献2に示すようなスクリュー式の原料供給装置を配置してセラミックハニカム構造体の押出成形に使用してみたところ、押出成形されたセラミックハニカム成形体に、図7に示すような隔壁が部分的に形成されないといった成形不良65が発生する場合があることが分かった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、セラミックハニカム成形体を押出成形する際に、セラミックハニカム成形体に、隔壁が部分的に形成されないといった成形不良の発生を抑えることができるようにしたスクリュー式セラミック材料供給機を有する押出成形装置及び押出成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的に鑑み、本発明者は、スクリュー式セラミック材料供給機の構造に着目して成形体の成形不良が発生する要因を鋭意研究した。その結果、スクリュー式セラミック材料供給機のバレルの内表面とスクリューに外接する円筒面（スクリューが回転したときにスクリューの外縁が描く仮想的な円筒面）との間に形成される間隙に、湿式混合された有機バインダー、水を含む粘着性が高いセラミック材料が堆積・残留し、この堆積・残留したセラミック材料が押出成形装置の運転時間の経過とともに圧着され、一部の水分の揮発も伴い、押し固められてスクリュー式セラミック材料供給機のバレル内周面に強固に固着してしまうことが判明した。この固着したセラミック材料は、スクリューの回転及びセラミック材料の移動に伴い、その一部が場合によっては剥離して可塑性の乏しい微小塊となり、セラミック材料に混入し、押出成形機へ供給されることが判った。
【０００９】
前記微小塊が混入したセラミック材料は、例えば図6に示す押出成形装置の第１及び第2のスクリュー押出機221a,221bにおいても湿式混合されたセラミック材料と均一に混練されにくいため、前記微小塊の一部が成形型222の微小スリット又は微小貫通孔に詰まって隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生してしまうことが判明した。本発明者は、さらに検討を重ね、スクリュー式セラミック材料供給機の構造を見直すことにより、セラミックハニカム成形体に、隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生するのを抑えることができることを見出し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち、本発明の押出成形装置は、セラミック材料を連続的に押出すための押出成形機のセラミック材料投入口に、スクリュー式セラミック材料供給機のセラミック材料排出口を連通してなる押出成形装置であって、
前記スクリュー式セラミック材料供給機は、U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとを有し、
前記蓋部材の少なくとも上流側は前記セラミック材料が投入できるよう開閉可能に構成されており、前記樋状容器の側面に開閉式の扉が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
前記開閉式の扉は、複数個所に設けられているのが好ましい。
【００１２】
前記開閉式の扉は、少なくとも上流側及び下流側に設けられているのが好ましい。
【００１３】
本発明の押出成形方法は、U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとを有してなるスクリュー式セラミック材料供給機から、セラミック材料を押出成形機へ供給し、前記セラミック材料を押出して成形体を形成する押出成形方法であって、
前記蓋部材の上流側を開口し、その開口部から前記セラミック材料を前記スクリュー式セラミック材料供給機に投入し、前記スクリューを回転させることで前記セラミック材料を前記樋状容器の中を上流側から下流側へ移動させ、少なくとも一部の前記セラミック材料を前記押出成形機に供給し、引き続き前記樋状容器の側面に設けられた開閉式の扉を開放し、その開口部から前記樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去することを特徴とする。
【００１４】
本発明の押出成形方法において、前記樋状容器の上流側のセラミック材料が下流側に移動した時点で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記上流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去し、その後、前記樋状容器の下流側のセラミック材料が押出成形機に供給された後に、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記下流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を除去するのが好ましい。
【００１５】
本発明のもう一つの押出成形方法は、U字型断面を有する樋状部材及び前記樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、前記樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとからなるスクリュー式セラミック材料供給機から、セラミック材料を押出成形機へ供給し、前記セラミック材料を押出して成形体を形成する押出成形方法であって、
前記蓋部材の上流側を開口し、その開口部から前記セラミック材料を前記スクリュー式セラミック材料供給機に投入し、前記スクリューを回転させることで前記セラミック材料を前記樋状容器の中を上流側から下流側へ移動させ、少なくとも一部の前記セラミック材料を前記押出成形機に供給し、引き続き前記樋状容器の側面に設けられた開閉式の扉を開放し、その開口部から前記樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して前記押出成形機に供給することを特徴とする。
【００１６】
本発明のもう一つの押出成形方法において、前記樋状容器の上流側のセラミック材料が下流側に移動した時点で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記上流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して下流側の樋状容器に移動、又は前記押出成形機へ供給し、その後、前記樋状容器の下流側のセラミック材料が押出成形機に供給された後で、前記樋状容器の側面に設けられた前記開閉式の扉を開放し、その開口部から前記下流側の樋状容器の内表面に堆積した前記セラミック材料を取り出して前記押出成形機に供給するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の押出成形装置は、スクリュー式セラミック材料供給機を、U字型断面を有する樋状部材及び樋状部材の上部に配設された蓋部材からなる樋状容器と、樋状容器中に回転可能に設けられたスクリューとから構成し、前記蓋部材の少なくとも上流側を開閉可能に構成することによりセラミック材料をスムーズに供給できるとともに、セラミック材料からの水分の揮発を防ぎ、さらに前記樋状容器の側面に開閉式の扉を設けることにより、前記樋状容器の内表面に堆積した原料が時間の経過とともに圧着され、乾燥し、押し固められて樋状容器の底面に固着し、可塑性に乏しい塊となる前に、前記開閉式の扉を開放し、その開口部を通してセラミック材料をスクリュー式セラミック材料供給機から除去、又は取りだして押出成形機へ供給することができるので、セラミックハニカム成形体に隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生するのを抑えることができ、高い品質の成形体を連続的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の押出成形装置の一例を示す模式図である。
【図２（ａ）】上流側から下流側まで一体に構成された蓋部材を有するスクリュー式セラミック材料供給機を示す模式図である。
【図２（ｂ）】上流側に材料投入扉を備えた蓋部材を有するスクリュー式セラミック材料供給機を示す模式図である。
【図３】本発明の押出成形装置のスクリュー式セラミック材料供給機部分をスクリューの軸方向から見た模式断面図である。
【図４】本発明の押出成形装置のスクリュー式セラミック材料供給機部分をスクリューの軸方向から見た模式断面図である。
【図５】ハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図６】従来の押出成形装置の一例を示す模式図である。
【図７】隔壁が部分的に形成されない成形不良の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[1] 押出成形装置
本発明の押出成形装置100は、図1に示すように、スクリュー押出機21と成形型22とから構成されセラミック材料3を連続的に押出すための押出成形機2と、前記セラミック材料3を押出成形機2に供給するスクリュー式セラミック材料供給機1とを有し、前記スクリュー式セラミック材料供給機1のセラミック材料排出口15がスクリュー押出機21のセラミック材料投入口25に連通して構成される。
【００２０】
(1)スクリュー式セラミック材料供給機
スクリュー式セラミック材料供給機1は、図1及び図3に示すように、U字型断面を有する樋状部材11a及び前記樋状部材11aの上部に配設され蓋部材11bからなる樋状容器11と、樋状容器11中にU字型断面を有する樋状部材11aの円弧状内周面と一定の間隔をもって沿うように回転可能に設けられたらせん状のスクリュー12とからなり、樋状部材11aの上部に配設された蓋部材11bの少なくとも上流側（図１において右側）が前記セラミック材料3を投入できるよう開閉可能に構成されている。すなわち、蓋部材11b-1を樋状部材11aから分離することにより樋状容器11の上方を開口し、樋状容器11の上方の開口部から、レーディゲミキサ―、ヘンシェルミキサー等のバッチ式混合機（図示せず）を用いてあらかじめセラミック原料粉末、水、有機バインダー等が湿式混合されてなるセラミック材料3を投入することができるとともに、セラミック材料3が投入されたのちに蓋部材11b-1を閉じることにより、湿式混合されたセラミック材料3からの水分の揮発を防ぐことができる。ここで、樋状容器11の内容積は、バッチ式混合機で湿式混合された１バッチ分のセラミック材料3が収納できる程度、又はそれ以上であることが好ましい。
【００２１】
図1では蓋部材11bがスクリュー式セラミック材料供給機1の樋状容器11の上流側に設けられた上流側蓋部材11b-1と下流側に設けられた下流側蓋部材11b-2とからなり、上流側蓋部材11b-1と下流側蓋部材11b-2とがそれぞれ独立して開閉できるように構成された例を示したが、少なくとも樋状容器11の上流側にセラミック材料3が投入できるよう、上流側蓋部材11b-1が開閉可能に構成されていれば良い。また蓋部材11bは、図2(a)に示すように上流側から下流側まで一体に構成されていても良いし、3つ以上に分割された構成であっても良い。さらに、図2(b)に示すように、蓋部材11bの上流側に開閉可能なスライド式の材料投入扉11cを設けて、その材料投入扉11cを開口して、その開口部から、上流側にセラミック材料3を投入しても良い。材料投入扉11cは、図2(b)に示すようにスライド式扉としても良いし、開き扉（図示せず）としても良い。尚、上流側、下流側とは、樋状容器11の長手方向の中央を境にして、押出成形機2側を下流側、その反対側を上流側とする。このような構成の蓋部材11bを有することにより、セラミック材料3をスムーズにスクリュー式セラミック原料供給装機1に投入することができるとともに、セラミック材料3が投入されたのちに蓋部材11b（又は材料投入扉11c）を閉じることにより、湿式混合されたセラミック材料3から水分が揮発することを防ぐことができる。蓋部材11bは、樋状容器11の中の様子が見えるように、透明の材料、例えば、アクリル、ガラス等で形成するのが好ましい。
【００２２】
スクリュー式セラミック原料供給機１は、その下流側にセラミック材料排出口15が設けられ、スクリュー押出機21と成形型22とからなる押出成形機2のセラミック材料投入口25に連通しており、スクリュー式セラミック原料供給機1の樋状容器11中に、U字型樋状部材11aの円弧状内周面と一定の間隙をもって沿うように回転可能に設けられたスクリュー12を回転させることによって、セラミック材料3を上流側から下流側へ順次移動させて押出成形機2に供給する。U字型樋状部材11aの円弧状内周面とスクリュー12の外周面との間の間隙は１〜5 mm程度であるのが好ましい。間隔が1 mm未満であると、樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3が強固に固着されやすくなるので好ましくない。間隔が5 mm以上であると、樋状容器11に投入されたセラミック材料3が、下流側へ移動した際に、樋状容器11内に残留するセラミック材料3の量が多くなり、供給の効率が悪くなる。
【００２３】
スクリュー式セラミック原料供給機1のセラミック原料排出口15と押出成形機2のセラミック原料投入口25との連通部には、スクリュー式セラミック原料供給機1から順次落下し供給されるセラミック材料3が押出成形機2に供給される前に一旦滞留されように滞留室4が設けられている。セラミック材料投入口25には、スクリュー式セラミック原料供給機から落下し供給されるセラミック材料3を噛み混ませて押出成形機2に供給するための一対の押込ローラ5が設けられているのが好ましい。
【００２４】
本発明の押出成形装置100を構成するスクリュー式セラミック材料供給機1には、樋状容器11の側面に開閉式の扉13が設けられている。従来のスクリュー式原料供給装置では、バレルの内表面とスクリュー12に外接する円筒面との間に形成される間隙にセラミック材料3が堆積した場合、その堆積したセラミック材料3を取り除くためには、バレルとスクリューを解体する必要があり、容易には取り除くことができなかった。そのため、堆積したセラミック材料3が押出成形装置100の運転時間の経過とともに圧着され、一部の水分の揮発も伴い、押し固められてバレルの内周面に固着し、その一部がスクリュー12の回転及びセラミック材料3の移動に伴って剥離して、可塑性の乏しい微小塊となって、セラミック材料3に混入して押出成形機2へ供給され、セラミックハニカム成形体の隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生していた。
【００２５】
本発明の押出成形装置100に配置されるスクリュー式セラミック材料供給機1では、樋状容器11の側面に開閉式の扉13を設けている。図３及び図４に示すように、U字型断面形状を有する樋状部材11aの円弧状内周面に近い位置に開閉式の扉13を配置しているため、前記樋状部材11aの内周面とスクリュー12に外接する円筒面との間に堆積したセラミック材料3が時間の経過とともに圧着され、乾燥、押し固められて樋状容器11の底面に固着する前の可塑性のある状態で、前記開閉式の扉13を開放し、その開口部から、樋状容器11の内表面とスクリュー12に外接する円筒面との間に堆積したセラミック材料3を容易に除去、又は取り出しすることができる。除去、又は取り出しは、樋状容器11の内表面とシャフト12sとの間に形成される空間を用いて、プラスチック製のへら状治具、スプーン、ブラシ等を用いて手作業で行うことができる。
【００２６】
また、図１〜図４に示すように、樋状容器11の側面の開閉式の扉13は、前記手作業による除去、又は取り出しができる程度の大きさの開口部を開閉できるよう設けられていれば良いため、蓋部材11b全体を開放するような場合に比べて、セラミック材料3からの水分の揮発を低減できるという効果もある。
【００２７】
なお、本発明の押出成形装置100を構成するスクリュー式セラミック材料供給機1では、U字型断面を有する樋状部材11a及び前記樋状部材11aの上部に配設された蓋部材11bからなる樋状容器11を用いているため、従来技術のバレルを用いた場合に比べて、容器の内表面と、スクリュー12に外接する円筒面との間に形成される間隙は、樋状部材11aの底面側にのみ形成されるため、樋状部材11aの内表面とスクリュー12に外接する円筒面との間に堆積するセラミック材料3を少なくできるという効果もある。なお樋状部材11aの内周面は、セラミック原料粉末、水、有機バインダー等が湿式混合された状態のセラミック材料3が投入され、内周面と接触しながら容器内を移動するため、耐食、耐摩耗性の材料、例えばステンレス鋼で構成するのが好ましい。
【００２８】
また、本発明の押出成形装置100を構成するスクリュー式セラミック材料供給機1を構成するスクリュー12は、公知の形状のものを使用することができ、セラミック原料3の押出成形機2への供給量に応じて、スクリュー12の外径、シャフト12sの外径、スクリュー12のピッチ等を決定すればよい。ここで、スクリュー12の上端部12aからスクリューシャフト12sの外周面までの径方向の距離hとスクリュー12の外径Dとが、0.15≦h/D≦0.45を満たすようにH及びDを設定するのが好ましい。h/Dが0.15未満の場合、樋状容器に投入できるセラミック材料が少なくなり、生産の効率が悪くなる。一方、h/Dが0.45を超えるとスクリュー自体の強度が低下してしまう。h/Dの下限はより好ましくは0.20、上限はより好ましくは0.40である。なおスクリュー12及びシャフト12sは、セラミック原料粉末、水、有機バインダー等が湿式混合された状態のセラミック材料3と接触するため、耐食、耐摩耗性の材料、例えばステンレス鋼で構成するのが好ましい。
【００２９】
ここでセラミック材料3を除去するとはセラミック材料を系（押出成形機2）外に出すことを意味し、樋状容器11から除去したセラミック材料3は、廃却しても良いし、再度粉砕等の処理を経てセラミック材料又はその他の用途に使用（リサイクル）してもよい。
【００３０】
またセラミック材料3を取り出すとは、単に樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を可塑性のある状態で樋状容器11の内表面から取り除くことを意味し、樋状容器11から取り出したセラミック材料3は、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられた滞留室4から押出成形機2へ供給することができ、この場合、樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3は、押出成形機2に供給されて成形体を形成する原料として使用できるので原料を無駄にすることがない。
【００３１】
なおスクリュー12に外接する円筒面とは、前述したように、スクリュー12が回転したときにスクリュー12の外縁が描く仮想的な円筒面のことである。本願において、「樋状容器の内表面とスクリュー12に外接する円筒面との間に堆積したセラミック材料」を単に「樋状容器の内表面に堆積したセラミック材料」と記載する場合がある。
【００３２】
セラミック材料3は湿式混合されたものなので、セラミック材料3が樋状容器11内で乾燥するのを防止するために開閉式の扉13は開閉式とし、前記堆積したセラミック材料3を除去又は取り出した後に、速やかに閉じることができる構造としている。開閉式の扉13は開閉できる構造であればいかなる構造であっても良いが、図3及び図4に二点鎖線で示すように開閉できるよう、開閉式の扉13の一部（図3及び図4では上部）を樋状容器に蝶番で取付けるのが好ましい。なお、開閉式の扉13は蝶番で取付けることなく、ねじ止め、ビス止め等で取付けて、開閉時にねじやビスを外す構造でも良く、樋状容器11に沿ってスライドして開閉する構造であっても良い。
【００３３】
開閉式の扉13は、樋状容器11の少なくとも１ヶ所に設けられていれば良く、樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を樋状容器11の長手方向の上流側から下流側全ての位置に亘って除去、又は取り出しすることができるように配置するのが好ましい。すなわち、上流側から下流側まで一つの扉で構成しても良いし、複数個所に設けても良く、図1に二点鎖線で示すように上流側及び下流側の二箇所に独立に設けても良い。また上流側から下流側に向かって三箇所以上に分割して設けても良い。少なくとも上流側及び下流側に複数設けられていると、除去又は取り出しする位置のみの扉を開放することで開口部を狭くでき、湿式混合されたセラミック材料3から水分が揮発することをより防ぐことができるので好ましい。
【００３４】
開閉式の扉13は、樋状容器11中に配置されているスクリュー12のシャフト12sの水平位置よりも上に設けるのが好ましい。開閉式の扉13の大きさは、樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しする作業を行うのに支障をきたさない程度の大きさであれば良い。開閉式の扉13には、樋状容器11の内部の様子が見えるように、透明の材料、例えばアクリル、ガラス等で窓を設けても良い。
【００３５】
図1及び図3に示すスクリュー式セラミック材料供給機1においては、開閉式の扉13が樋状部材11aの側面に設けられた例を示したが、樋状部材11aと蓋部材11bとの境界は図3に示す例に限定されないので、図4に示すように、蓋部材11bをスクリュー式セラミック材料供給機1の側面が含まれるように構成して、開閉式の扉13を蓋部材11bに設けても良い。
【００３６】
(2)滞留室
滞留室4は、図1に示すように、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられており、スクリュー式セラミック材料供給機1の下流側のセラミック材料排出口13から排出され落下してくるセラミック材料3を一旦蓄積し、押出成形機2のセラミック材料投入口25へ供給する。滞留室4に接続される押出成形機2のセラミック材料投入口25には、スクリュー式セラミック材料供給機1から落下してくるセラミック材料3を噛み混ませて押出成形機2へ連続的に供給するための一対の押込ローラ5が設けられているのが好ましい。滞留室4の重力方向に対して直角方向の断面形状は、セラミック材料3を落下しやすくするため重力方向に一定であることが好ましく、四角形、長方形等が好ましい。また、滞留室4の重力方向に対して直角方向の断面積は、前記一対の押込ローラの重力方向の投影面積を包含する面積であるのが好ましい。
【００３７】
(3) 押出成形機
押出成形機2は、図1に示すように、セラミック材料3を連続的に押出すためのスクリュー押出機21と、その先端（下流側）に配置された成形型22とからなり、スクリュー押出機21で混練されたセラミック材料3が、成形型22から押出され所望形状のセラミック成形体6を形成する。スクリュー押出機21は、上段のスクリュー押出機21aと下段のスクリュー押出機21bとの二段で構成される。
【００３８】
上段のスクリュー押出機21aの先端、すなわち上段のスクリュー押出機21aと下段のスクリュー押出機21bとの連通部には、上段のスクリュー押出機21aで混練されたセラミック材料3を脱気するための真空室23が設けられているととともに、セラミック材料3を複数のひも状の中間成形材3aとして押し出す中間型24が設けられている。真空室23の下方には、落下してくる中間成形材3aを噛み込ませて下段のスクリュー押出機21bに供給するための一対の押込ローラ5が配置されている。
【００３９】
成形型22は、微小スリット及び微小貫通孔を多数有する公知のハニカム用の成形型であるのが好ましい。成形型22は、図1に示すように、スクリュー押出機21の先端に直接配置して、セラミック成形体6を横方向に押出して成形するようにしても良いし、スクリュー押出機21の先端にさらに縦型の押出機を配置して、セラミック材料3を下方向に押出して成形するようにしても良い。
【００４０】
なお、押出成形機2について、上段のスクリュー押出機21a及び下段のスクリュー押出機21bから構成される上下２段のスクリュー押出機21からなる例を用いて説明したが、これに限定されるわけではなく、さらに中段のスクリュー押出機を配置した上中下３段のスクリュー押出機からなる押出成形機としても良い。
【００４１】
(4) 押出成形装置の稼働方法
次に、本発明の押出成形装置100の稼働、及びスクリュー式セラミック材料供給機1の樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しする方法について説明する。
【００４２】
バッチ式の混合装置（図示せず）を用い、100質量部のセラミック原料粉末に対して、バインダーとして2〜10質量部の水溶性セルロース誘導体を添加して乾式混合を行った後、さらにセラミック原料粉末100質量部に対して15〜35質量部の水を添加して湿式混合を行うことにより１混合バッチ分のセラミック材料3を準備する。
【００４３】
図１に示すスクリュー式セラミック材料供給機1の蓋部材11b（上流側蓋部材11b-1及び下流側蓋部材11b-2）を樋状部材11aから分離することにより、樋状容器11の上方に開口部（原料供給用開口部）を設け、この開口部（原料供給用開口部）から、あらかじめセラミック原料粉末、水分、バインダー等がバッチ式混合機で湿式混合された１バッチ分のセラミック材料3を投入し、樋状容器11の上流側から下流側にほぼ均一にセラミック材料3を満たす。
【００４４】
セラミック材料3の投入は、このようにスクリュー式セラミック材料供給機1の蓋部材11bの全部を開口し、１バッチ分のセラミック材料3を一度に全て投入してもよいし、スクリュー式セラミック材料供給機1の上流側蓋部材11b-1のみを樋状部材11aから分離し、樋状容器11の上流側の上方に開口部（原料供給用開口部）を設け、スクリュー式セラミック材料供給機1の上流側に１バッチ分のセラミック材料3の一部を投入した後、スクリュー12を回転させて投入したセラミック材料3を下流側に移動させた後で、残りのセラミック材料3を原料供給用開口部から上流側に投入することにより、スクリュー式セラミック材料供給機1の樋状容器11の上流側から下流側にほぼ均一にセラミック材料3を満たすようにしてもよい。またセラミック材料3の投入は、図2(b)に示すようなスクリュー式セラミック材料供給機1の蓋部材11bの上流側に配置されたスライド式の材料投入扉11cから行っても良い。
【００４５】
分離した蓋部材11bを樋状部材11aに固定して開口部（原料供給用開口部）を閉じた後、スクリュー式セラミック材料供給機1のスクリュー12を回転させることにより、スクリュー式セラミック材料供給機1の下流側に配置されたセラミック材料排出口15から、これに連通した押出成形機2のセラミック材料投入口25を通じて押出成形機2へセラミック材料3を供給する。このとき、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に、ある程度の量のセラミック材料3が常に滞留するように、連通部のセラミック材料3の量をモニターしながらスクリュー12の回転を制御し、押出成形機2へのセラミック材料3の供給量を調節する。スクリュー式セラミック材料供給機1から供給されたセラミック材料3は、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられた一対の押込ローラ5に噛み込まれ、上段のスクリュー押出機21aに供給される。
【００４６】
スクリュー式セラミック材料供給機1の中に投入されたセラミック材料3が、押出成形の進行とともに樋状容器11の上流側から下流側へ移動し、樋状容器11内のほぼ全てのセラミック材料3が押出成形機2のセラミック材料投入口25との連通部に設けられた滞留室4に供給された後、速やかにスクリュー12の運転を停止し、引き続き樋状容器11の側面に設けられた開閉式の扉13を開放し、その開口部から樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しする。樋状容器11内に供給された混合バッチ１バッチ分のセラミック材料3を、樋状容器11内を移動させて、滞留室4に供給させた後に、速やかに樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取出す作業を実施できるため、内表面に堆積したセラミック材料3は十分な可塑性を保った状態であり、プラスチック製のへら状冶具、スプーン、ブラシ等を用いて手作業で容易に除去又は取り出すことができる。取り出したセラミック材料3は、スクリュー式セラミック材料供給機1のセラミック材料排出口15と押出成形機2のセラミック材料投入口25との連通部に設けられた滞留室4から押出成形機2に供給するのが好ましい。
【００４７】
このような方法により、樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3が、時間の経過とともに圧着され、乾燥、押し固められて可塑性のない塊となる前に、前記堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しすることができる。そのため、押出成形機2の下流側に配置された成形型22から押出成形されたセラミックハニカム成形体に隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生することを抑えることができる。
【００４８】
前述したように、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部には、スクリュー式セラミック材料供給機1から供給されてくるセラミック材料3が押出成形機2に供給される前に一旦滞留されるように滞留室4が設けられているので、スクリュー式セラミック材料供給機1のスクリュー12の運転を、前記セラミック材料3の除去又は取り出しを行っている間停止しても押出成形機2へのセラミック材料3の供給は中断することなく、ほぼ一定の供給速度を保ちながら供給され、押出成形を連続的に行うことが可能となる。
【００４９】
セラミック材料3を除去又は取り出しする作業は、少なくとも一部のセラミック材料3がスクリュー式セラミック材料供給機1から押出成形機2に供給された後に行うことも可能である。
【００５０】
例えば、樋状容器11の上流側から下流側にほぼ均一にセラミック材料3を満たした後、スクリュー12を回転させることにより、セラミック材料3の約半分が押出成形機2のセラミック材料投入口25へ供給され、残りの約半分が下流側に移動した後、スクリュー12の運転を停止し、樋状容器11の上流側の側面に設けられた開閉式の扉13を開放し、その開口部から上流側の樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しする。樋状容器11の上流側から取り出したセラミック材料3は、樋状容器11の下流側へ移動させるか、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられた滞留室4から押出成形機2へ供給するのが好ましい。セラミック材料3の除去又は取り出しが完了した後は、樋状容器11の上流側の側面に設けられた開閉式の扉13を閉じ、再度スクリュー12を回転させることにより、下流側のセラミック材料3を、押出成形機2のセラミック材料投入口25へ供給する。
【００５１】
その後、樋状容器11の下流側の側面に設けられた開閉式の扉13を開放し、その開口部から下流側の樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を除去又は取り出しする。樋状容器11の下流側から取り出したセラミック材料3は、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられた滞留室4から押出成形機2へ供給するのが好ましい。このように、上流側と下流側との二箇所に分けて樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3の除去作業を行うことにより、除去作業1回当たりにスクリュー12が停止する時間が短縮されるため、スクリュー式セラミック材料供給機1と押出成形機2との連通部に設けられた滞留室4に滞留するセラミック原料3が途切れることがなく、成形不良のないハニカム構造の成形体を連続的に押出成形することが可能となる。
【００５２】
スクリュー式セラミック材料供給機1内の、バッチ式混合機により湿式混合された１混合バッチ分のセラミック材料3を押出成形機2に供給するとともに、前記樋状容器11の内表面に堆積した前記セラミック材料3を除去した後、又はスクリュー式セラミック材料供給機1内の、１混合バッチ分のセラミック材料3（樋状容器11の内表面に堆積したセラミック材料3を含む）を押出成形機2に供給した後に、前記蓋部材11bの少なくとも上流側を開口し、その開口部から次の混合バッチのセラミック材料3を再度投入する。このような方法により、バッチ式混合機を用いているにも関わらず、押出成形機2を停止させずに前記樋状容器11の内表面に堆積した前記セラミック材料3を除去又は取り出しできるため、セラミックハニカム成形体に隔壁が部分的に形成されないといった成形不良が発生するのを抑えることができ、またセラミック材料3を連続的に押出成形機2に供給できるため、高い品質のセラミックハニカム成形体を連続的に押出成形することが可能となる。特に隔壁の厚さが0.05〜0.32 mmの薄壁セラミックハニカム構造体の製造に対して、本発明の効果は大きい。隔壁の厚さは0.05〜0.22 mmであるのがより好ましい。
【符号の説明】
【００５３】
100・・・押出成形装置
1・・・スクリュー式セラミック材料供給機
11・・・樋状容器
11a・・・樋状部材
11b・・・蓋部材
11b-1・・・上流側蓋部材
11b-2・・・下流側蓋部材
11c・・・材料投入扉
12・・・スクリュー
12a・・・スクリュー上端部
12s・・・シャフト
13・・・開閉式の扉
15・・・セラミック材料排出口
2・・・押出成形機
21・・・スクリュー押出機
22・・・成形型
21a・・・上段のスクリュー押出機
21b・・・下段のスクリュー押出機・
23・・・真空室
24・・・中間型
25・・・セラミック材料投入口
3・・・セラミック材料
3a・・・中間成形材
4・・・滞留室
5・・・押込ローラ
6・・・セラミック成形体
60・・・セラミックハニカム構造体
61・・・外周壁
62・・・隔壁
63・・・流路
65・・・成形不良
202・・・押出成形機
203・・・セラミック材料
205・・・押込ローラ
206・・・セラミック成形体
221a・・・第1のスクリュー押出機
221b・・・第2のスクリュー押出機
222・・・成形型
223・・・脱気室
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
2019181940.tif 000007
【図５】
2019181940.tif 000008
【図６】
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【図７】
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