(57)【要約】【課題】  公知のハニカム金型及び押出機を使用し、これに内層用装置を取り付けるのみで、セラミックスの二層ハニカム成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミックスの二層ハニカム成形体を容易かつ正確に作製、量産することのできる押出し成形方法を提供する。【解決手段】  公知のハニカム金型に内層用装置を取り付ける。主原料を第一の押出機によって公知のハニカム金型から押出すと共に、第二の押出機によって内層用原料を内層供給プレートの内層原料供給口に押出す。押出された内層用原料は、内層供給パイプを通って内層用金型に入る。主原料のハニカムコアの内層に内層用原料が圧着し、圧着された主原料のハニカムコアの内層に、内層用原料を圧着成形した二層ハニカム成形体が内層用金型から押出される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主原料からなる第一の材料のハニカムコアの内層に、内層用原料となる第二の材料を圧着成形した二層ハニカム成形体の製造方法に於て、公知のハニカム金型に内層用装置を取り付け、内層用装置のガイドに沿って内層供給パイプを前進させ、内層用金型の取付け穴に接合した後、該内層用装置のサポートを該内層用装置のガイドに沿って内層供給プレートまで後退させ、主原料からなる第一の材料を第一の押出機によって公知のハニカム金型から押出すと共に、第二の押出機によって内層用原料となる第二の材料を押出し内層供給プレートの内層原料供給口から、内層供給パイプを通って内層用金型の空間に充填し、主原料からなる第一の材料のハニカムコアの内層に内層用原料となる第二の材料が圧着され、内層用原料となる第二の材料は、主原料からなる第一の材料に圧着されながら、主原料からなる第一の材料と同じ方向に成形されて、圧着成形した二層ハニカム成形体が内層用金型から押出され、所定の長さに成形後主原料からなる第一の材料及び内層用原料となる第二の材料の供給を止め、内層供給パイプを内層供給プレートと共に後退させ、二層ハニカム成形体をピアノ線で切断することを特徴とする二層ハニカム成形体の製造方法。
【請求項２】
公知のハニカム金型に内層用装置を取り付けた後、内層用装置のガイドに沿って長い内層供給パイプを内層用金型の取付け穴に正確に導くための該内層用装置のサポートと共に、内層供給パイプを前進させ、内層用金型の取付け穴に接合することを特徴とする請求項１記載の二層ハニカム成形体の製造方法。
【請求項３】
二層ハニカム成形体をピアノ線で切断し、切断後再び内層供給パイプを前進させて内層用金型の取付け穴に接合させ、２台の押出機を再稼動して、同様の工程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の二層ハニカム成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、セラミックス坏土からなるハニカム成形体の内層に内層用原料となる第二の材料を圧着成形し、二層に成形せしめたセラミックスの二層ハニカム成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本出願人は、各種複雑形状の排気浄化用触媒担体、省エネ用蓄熱体の担体、脱臭用触媒担体、オゾン分解触媒担体、酸性ガスの吸収剤あるいは電気化学セルとして使用する、セラミックハニカム成形体の量産技術及び製造方法に係わる技術の研究開発を続けていた。例えば特許第２６９１５０５号公報に於ては、２段スクリュー式押出し成形機を四方向圧入管を介してプランジャー式押出機のシリンダーと連結し、両機種の優れた特性を充分活用することによって、セラミック押出成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミック押出成形体を作製することのできる押出成形装置が開示されている。又、特開２０００−３１７９２４号公報に於て、２段スクリュー式真空押出成形機の欠点である押出成形坏土の残留応力を除去することのできる方法を、スクリューピストン式真空押出成形機でスクリュー及びピストン機能の優れた特性を生かし、両方式の優れた特性を充分活用することによって、セラミックハニカム成形体、セラミックパイプ、グリーンシート等の微細精密なセラミック成形体を高い寸法精度で押出成形することができると記載されている。【０００３】  特開平１０−４０９３４号公報に於て、押出成形によってハニカム形状の基体を備えた電気化学セル、及びその製造方法と電気化学装置が開示されているが、しかしこのような複雑形状の成形体を押出成形することは困難である。特開平１０−２８６８１２号公報に於て、２軸プランジャー機構を利用したセラミックス積層体の押出成形装置が開示されている。しかし微細精密なセラミックス積層体を押出すための制御機構としては、単に油量等を制御するのみでは、このような複雑形状の成形体を押出成形することは困難である。特開平１１−４０１７５号公報に於て、セラミックハニカム成形体の基体の各セルの内壁に、基体の材料と異なる材料の膜をセラミック金型内部で合流させ、積層することが開示されているが、ハニカム形状のような複雑形状の成形体を、効率的に押出成形することのできる押出成形装置に付いては未開示である。【０００４】  特開２００２−２９２６１５号公報に於て、セラミックハニカムその他自己支持能力の有る基体の壁面上に、基体の材料と異なる材料の膜をセラミック金型内部で合流させ積層する方法で、その押出成形用金型及び押出成形体が開示されている。しかしこの積層体を成形するのに使用する押出成形用金型は、非常に複雑なものでありハニカム形状のような複雑形状の成形体を、効率的な押出成形により微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミックス二層ハニカム成形体を量産することは極めて困難である。従ってセラミックハニカムコアの内層に別の第二の材料を圧着成形した二層ハニカム成形体の製造は、非常に難しく容易に行なうことはできなかったのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、このような課題に鑑み発明されたものであって、公知のハニカム金型及び押出機を使用し、これに内層用装置を取り付けるのみで、セラミックスの二層ハニカム成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミックスの二層ハニカム成形体を容易かつ正確に作製、量産することのできる押出し成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  主原料からなる第一の材料のハニカムコアの内層に、内層用原料となる第二の材料を圧着成形した二層ハニカム成形体の容易かつ正確な製造方法として、公知のハニカム金型に内層用装置を取り付ける。長い内層供給パイプを内層用金型の取付け穴に正確に導くための内層用装置のサポートを、内層用装置のガイドに沿って内層供給プレートまで後退させ、主原料からなる第一の材料を第一の押出機によって公知のハニカム金型から押出すと共に、第二の押出機によって内層用原料となる第二の材料を内層供給プレートの内層原料供給口に押出す。押出された内層用原料となる第二の材料は、内層供給パイプを通って内層用金型に入る。主原料からなる第一の材料のハニカムコアの内層に内層用原料となる第二の材料が圧着し、圧着された主原料からなる第一の材料のハニカムコアの内層に、内層用原料となる第二の材料を圧着成形した二層ハニカム成形体が内層用金型から押出される。所定の長さに成形後主原料からなる第一の材料及び内層用原料となる第二の材料の供給を止め、内層供給パイプを内層供給プレートと共に後退させ、内層用金型の出口面で二層ハニカムをピアノ線で切断する。以上の工程を繰り返すことによって、セラミックスの二層ハニカム成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミックスの二層ハニカム成形体を容易かつ正確に作製、量産することができる。【０００７】  本発明に係わるセラミックスの二層ハニカム成形体の製造方法は、二層成形のための特別な金型あるいは口金を必要とせず、公知のハニカム成形用の金型に内層用装置を取付けするのみで容易にセラミックスの二層ハニカム成形体を製造することができる。内層用装置は、内層用金型、サポーター、内層供給パイプ、ガイド及び内層供給プレートで構成されている。主原料からなる第一の材料による基体となるセラミックハニカムは、第一の押出機によってハニカム金型から押出される。第一の材料のハニカムコアの内層に、内層用原料となる第二の材料は第二の押出機によって押出す。【０００８】  公知のハニカム成形用の金型に内層用装置を取付けることによって、内層用装置の先端に有る内層用金型が、従来のハニカム成形用の金型に緊結される。内層用装置に付設されているサポーターは、内層供給パイプを内層用金型の取付け穴に正確に導くためのものである。公知のハニカム成形用の金型に内層用装置を取付けた後、このサポーターを内層用装置のガイドに沿って内層供給プレートまで後退させる。【０００９】  公知のハニカム成形用の金型が取り付けられている第一の押出機からは従来のハニカムを成形するように主原料からなる第一の材料を押出す。このとき同時に第二の押出機を使って内層用の原料となる第二の材料が内層原料供給口から供給され、内層供給パイプの中を通って内層用金型の空間に充填される。充填された内層用原料となる第二の材料は、主原料からなる第一の材料に圧着されながら主原料と同じ方向に成形されていき、主原料からなる第一の材料ハニカムコアの内層に、内層用原料となる第二の材料が圧着成形した二層ハニカム成形体が内層用金型から押出される。【００１０】  内層用金型から押出し��形された二層ハニカム成形体は、所定の長さになると主原料からなる第一の材料及び内層用原料となる第二の材料の押出し供給を中止する。押出し成形された二層ハニカム成形体を所定の長さで切断するため、切断時に邪魔になる内層供給パイプは内層供給プレートと共に内層用装置のガイドに沿って後退させる。後退させた後、押出し成形された二層ハニカム成形体を内層用装置のガイドの間でピアノ線を使用して切断する。【００１１】  公知のハニカム金型及び内層用金型の中には、それぞれの材料が残存している。二層ハニカム成形体を所定の長さで切断した後、再度内層供給パイプを前進させ、取付け穴に内層供給パイプを接合し、第一及び第二の押出機を稼動させ再び二層ハニカムを成形する。
【発明の効果】
【００１２】  従来実施されている二層ハニカム成形体の押出し成形方法、あるいは又は開示されている技術としては、押出機に取り付ける押出成形用金型に二層セラミックハニカム成形用のものを使用することが必須であった。これは基体となるセラミックハニカム成形体即ち主原料である第一の材料を押出す押出機と、セラミックコアの内壁に圧着する内層用原料となる第二の材料を押出す押出機の２台の押出機を、それぞれ別個に二層ハニカム押出成形用金型に取り付ける。２台の押出機からそれぞれの材料が押出され、二層ハニカム押出成形用金型内部でそれぞれの材料が基体及び内壁に別れるよう複雑な流路回路を形成し、しかも２種類の材料の微妙な流量、流速等の制御を行なわなければならない。このため二層ハニカム押出成形用金型は大きなものとなり、制御方法が非常に複雑となり難しいため制御装置は大規模なものが必要となっていた。これ等の装置にかかるコストは莫大なものとなり、しかも二層ハニカム成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じ易く、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密なセラミックスの二層ハニカム成形体を容易かつ正確に作製、量産することは非常に困難であった。【００１３】  本発明は、公知のハニカム金型をそのまま利用して、これに機構構造の極めて簡便な内層用装置を結合させることによって、制御方法も単純化することができ、押出成形装置のコストを大幅に軽減させると共に、二層ハニカム成形体に微少な歪みや亀裂あるいは僅かなねじれ等を生じさせず、歩留まりを向上させ寸法精度に優れた精密な二層ハニカム成形体を容易かつ正確に作製、量産することを可能としたのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  本発明を実証するため内層用装置を試作し、公知のハニカム金型に取付け、試作した内層用装置による実証試験を行ない、当初の目論見通り極めて良好な結果を得ることができた。試作した内層用装置について詳述する。【００１５】  本発明になる内層用装置は、先端部に内層用金型があり、内層用金型は内層用装置のガイドを通じて内層供給プレートと繋がっている。内層供給プレートには内層供給パイプがあり、両者は一体となっている。内層用装置のガイドにはサポーターがあり、このサポーターは長い内層供給パイプを内層用金型の取付け穴に正確に導くものである。内層用金型は公知のハニカム金型に緊結し、内層供給プレートは内層原料供給口があり第二の押出機からここに原料が送られてくる。公知のハニカム金型には主原料供給口があり第一の押出機からここに原料が送られてくる。【００１６】  即ち、従来のセラミックハニカムを成形するのと同じように公知のハニカム金型と押出機を使って主原料からなる第一の材料を押出し、同時に第二の押出機を使って内層用原料となる第二の材料が内層原料口から供給され、内層供給パイプの中を通って内層用金型の空間に充填される。充填された内層用原料は、主原料に圧着されながら主原料と同じ方向に押出し成形される。【００１７】  二層セラミックスハニカム成形体は、内層用金型から押出され、所定の長さまで押出し成形されると第一の押出機及び第二の押出機共に稼動を停止する。二層ハニカム成形体を切断するため、切断時に邪魔になる内層供給パイプをガイドに沿って後退させる。内層供給パイプと内層供給プレートは、一体であるので内層供給プレート及びこれに連なる第二の押出機も後退する。切断時に邪魔になる内層供給パイプを後退させた後二層ハニカム成形体を、内層用装置のガイドの間でピアノ線を用いて切断する。二層ハニカム成形体を切断後、再びサポーターを内層用装置のガイドに沿って内層供給パイプの先端部付近まで前進させ、内層供給パイプと仮止めした後、サポーターと共に内層供給パイプと内層供給プレート及びこれに連なる第二の押出機を前進させ、内層供給パイプを内層用金型の取付けサポート穴に接合させる。サポーターを内層供給プレートまで後退させた後、２台の押出機を稼動させ再び二層ハニカムを押出し成形する。以上の工程を繰り返すことによって容易に二層ハニカムを押出し成形することができた。【００１８】  本発明に用いられるセラミックスとしては、特に制限はないが、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、コーディライト化原料、チタン酸アルミニウム、サイアロン、カオリン、タルク、水酸化アルミニウム、溶融シリカ又は石英等を一種単独又は二種以上含有するものを挙げることができる。又これ等のセラミックスにアルミニウム、銅、ニッケル、鉄等の金属を混合しても良い。【００１９】  本発明に使用する粘性付与成形助剤として、使用されるものとして、水溶性セルロースエーテルが挙げられる。水溶性セルロースエーテルとしては、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースがあり、具体的には、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等が挙げられる。この他にもメチルセルロース等のアルキルセルロースやカルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース等を使用することもできる。これ等はいずれも水溶性である。又目的によっては、セルロースエーテル系以外に変性澱粉等の半合成水溶性高分子、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド等の合成水溶性高分子、ウエランガム等の発酵多糖類等の増粘剤などを使用することもでき、これらをセルロースエーテル系増粘剤との組み合わせで使用することは差し支えない。
【実施例】
【００２０】  本発明の実証試験を行なうために試作した実施例に付いて図面をもとに詳述する。図１に於て内層用装置１は、先端部に内層用金型２があり、内層用金型２は内層用装置のガイド５を通じて内層供給プレート６と繋がっている。内層供給プレート６には内層供給パイプ３があり、両者は一体となっている。内層用装置のガイド５にはサポーター４があり、このサポーター４は長い内層供給パイプ３を内層用金型２の取付け穴１６に正確に導くものである。内層用金型２は公知のハニカム金型９に緊結し、内層供給プレート６は内層原料供給口１１があり第二の押出機７からここに内層用原料となる第二の材料１２が送られてくる。公知のハニカム金型９に主原料供給口８から第一の押出機１０により主原料からなる第一の材料１３が送られてくる。図１のＡ−Ａ部分の断面を示したのが図２である。【００２１】  図７に於ては、従来のセラミックハニカムを成形するのと同じように公知のハニカム金型９と第一の押出機１０を使って主原料からなる第一の材料１３を押出し、同時に第二の押出機７を使って内層用原料となる第二の材料１２が内層原料供給口１１から供給され、内層供給パイプ３の中を通って内層用金型２の空間１４に充填され、充填された内層用原料となる第二の材料１２が、主原料からなる第一の材料１３に圧着されながら主原料からなる第一の材料１３と同じ方向に押出成形される状態を示したものである。【００２２】  二層ハニカム成形体１８は、内層用金型２から押出され、所定の長さまで押出成形された後、第一の押出機１０及び第二の押出機７共に稼動を停止する。二層ハニカム成形体１８を切断するため、切断時に邪魔になる内層供給パイプ３を内層用装置のガイド５に沿って後退させる。内層供給パイプ３と内層供給プレート６は、一体であるので内層供給プレート６及びこれに連なる第二の押出機７も後退する。切断時に邪魔になる内層供給パイプ３を後退させた後、二層ハニカム成形体１８を、内層用装置のガイド５の間でピアノ線１７を用いて切断する。図８は以上の状態を示したものである。【００２３】  二層ハニカム成形体１８を切断後、再びサポーター４をガイド５に沿って内層供給パイプ３の先端部付近まで前進させ、内層供給パイプ３と仮止めした後、再びサポーター４と共に内層供給パイプ３と内層供給プレート６及びこれに連なる第二の押出機７を前進させ、内層供給パイプ３を内層用金型２の取付け穴１６に接合させる。サポーター４を内層供給プレート６まで後退させた後、２台の押出機を稼動させ再び二層ハニカム成形体を押出し成形する。以上の工程を繰り返すことによって容易に二層ハニカム成形体を押出し成形することができた。図９は以上の方法で成形した二層ハニカム成形体の断面図である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本発明になる二層ハニカム成形体の製造方法の技術は、従来極めて困難とされていた二層ハニカム成形体を容易に、且つ低コストで生産することを可能にした。二層ハニカム成形体の用途は、排ガス浄化、固体電解質燃料電池、水蒸気電解セル、酸素ポンプ等の電気化学セルとして、又オゾン分解触媒担体、脱臭用触媒担体、酸性ガスの吸収剤、省エネ用蓄熱体、各種有害ガスの浄化触媒担体等多岐に渡り、これ等用途への今後の大幅な高度利用が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】    本発明の側面図を示したものである。
【図２】    本発明の断面図であり、図１のＡ−Ａ断面に相当する。
【図３】    公知のハニカム金型の原料供給口側の側面図である。
【図４】    公知のハニカム金型の押出し出口側の側面図である。図１のＢ−Ｂ断面に相当する。
【図５】    内層供給プレートの原料供給口側の側面図である。
【図６】    内層用金型の断面図である。図１のＣ−Ｃ断面に相当する。
【図７】    主原料及び内層用原料が充填された断面図である。
【図８】    二層ハニカム成形体切断時の断面図である。
【図９】    二層ハニカム成形体の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】  １．内層用装置
２．内層用金型
３．内層供給パイプ
４．サポーター
５．内層用装置のガイド
６．内層供給プレート
７．第二の押出機
８．主原料供給口
９．公知のハニカム金型
１０．第一の押出機
１１．内層原料供給口
１２．内層用原料
１３．主原料
１４．空間
１５．ピン
１６．取付け穴
１７．ピアノ線
１８．二層ハニカム成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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