(57)【要約】押出成形品の反り量を何れの方向にも真にゼロになるように矯正する装置および方法である。バウディフレクタ装置は、可塑性バッチ材料の供給流が通過する十分に大きい開口部を備えた基板と、それぞれが独立的に移動可能な態様で基板に移動可能に取り付けられた複数の可調整プレートとを備え、バウディフレクタ装置を通過させることによって、開口部の直径と可調整プレートの位置とによって決定される流動速度が可塑性バッチ材料の供給流に重畳される。バウディフレクタ装置は、基板に固定されて可調整プレートを覆うカバーを有していてもよい。ハニカム構造体の押出成形装置においては、可塑性バッチ材料の供給流が押出成形ダイに流入するのに先立ってバウディフレクタ装置を通過するように、バウディフレクタ装置がダイの上流に配置される。
2006518294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）可塑性バッチ材料の供給流が通過する十分に大きい開口部を備えた基板と、
（ｂ）それぞれが独立的に移動可能な態様で前記基板に移動可能に取り付けられた複数の可調整プレートとを備えたバウディフレクタ装置において、
前記可調整プレートを種々の位置に調整することによって、ハニカム押出成形品における反り量を何れの方向にも真にゼロになるように矯正可能であることを特徴とするバウディフレクタ装置。
【請求項２】
前記基板に固定されて前記可調整プレートを覆うカバーを有し、該カバーが、前記基板の開口部と同径の、または該基板の開口部よりも大径の開口部を備えていることを特徴とする請求項１記載のバウディフレクタ装置。
【請求項３】
前記基板の開口部の周囲に配置された４枚の可調整プレートを備えていることを特徴とする請求項１記載のバウディフレクタ装置。
【請求項４】
複数の供給孔を備えた入口面と複数の排出開口部を備えた出口面とを有するハニカム押出成形ダイと組み合わされる請求項１記載のバウディフレクタ装置を備えたハニカム押出成形装置であって、前記ダイの排出開口部が、該ダイの押出軸に沿って流れる可塑性材料の流れからハニカム押出成形品を形成するように構成され、前記バウディフレクタ装置が前記押出ダイの前記入口面の近傍に配置されていることを特徴とするハニカム押出成形装置。
【請求項５】
前記バウディフレクタ装置が、前記基板に固定されて前記可調整プレートを覆うカバーをさらに有し、該カバーが、前記基板の開口部と同径の、または該基板の開口部よりも大径の開口部を備えていることを特徴とする請求項４記載のハニカム押出成形装置。
【請求項６】
前記バウディフレクタ装置が、前記基板の開口部の周囲に配置された４枚の可調整プレートを備えていることを特徴とする請求項５記載のハニカム押出成形装置。
【請求項７】
（ａ）可塑性バッチ材料を提供し、
（ｂ）該可塑性バッチ材料の供給流が通過する十分に大きい開口部を備えた基板と、それぞれが独立的に移動可能な態様で前記該基板に移動可能に取り付けられた複数の可調整プレートとを備えたバウディフレクタ装置を通る押出成形通路に沿って前記可塑性バッチ材料の供給流を案内し、前記バウディフレクタ装置を通過させることによって、前記開口部の直径と前記可調整プレートの位置とによって決定される流動速度が前記可塑性バッチ材料の供給流に重畳され、
（ｃ）該重畳された流動速度をもった前記可塑性バッチ材料の供給流を、ハニカム押出成形ダイを通って案内し、前記重畳された流動速度により、反り量を何れの方向にも真にゼロとなるように矯正することを特徴とするハニカム構造体の形成方法。
【請求項８】
前記バウディフレクタ装置が、前記基板に固定されて前記可調整プレートを覆うカバーを有し、該カバーが、前記基板の開口部と同径の、または該基板の開口部よりも大径の開口部を備えていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記バウディフレクタ装置が、前記基板の開口部の周囲に配置された４枚の可調整プレートを備えていることを特徴とする請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可塑材バッチの押出成形に関し、特に押出成形ハニカムの反りの問題を解決する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のセラミックハニカム基体は、一般に押出成形ハニカムの流れから個々のピースを切断しかつ焼成することによって、あるいは１メートル以上もある長い押出成形品の乾燥された未焼成品または焼成されたセラミック素材から個々のピースを切断することによって作成される。その後の触媒コーティングおよびこれらの基体を適当な金属容器に缶入れすることに関する顧客の要求を満足させるために、長い素材から切断されたピースまたは素材が完全に直線的で平行な側面を備えていることが重要である。
【０００３】
直線的に流れる押出成形された材料を作成することは極めて困難であり、殆どの場合、少なくとも押出成形ダイを通過する材料の不均一な流れに起因する「反り」が成形品に見られる。この反りは、バッチ材料における不均一な流動特性によって生じる可能性があるが、より一般的には押出成形ダイの面を横切るときの不均等な流動抵抗によるものである。ダイの製造に注意を払っても、工具の進行する磨耗、供給孔と排出スロットとの不整列、および化学的加工および／または電解メッキにおける処理時間のバラツキのような事実に起因する不均一な加工は、製造時において大多数のハニカム押出しダイに備わっている反り傾向の少なくともある程度の原因となることが多い。
【０００４】
この問題の一つの解決策は、特許文献１に開示されているように、ダイに向かう押出成形可能な材料の流れを協働して変える２枚の開口板を備えたバウディフレクタを用いることである。各開口板は、一方のエッジから他方のエッジに向かって厚さが変化するテーパーがついており、かつ押出軸と平行な厚さ方向に整列した複数の開口部をそれぞれ備えている。各開口板は、ダイおよび他方の開口板に対して独立的に押出軸の周りで回動可能である。２枚のテーパー付き開口板を相互回転すると、バウディフレクタを貫通する最長の開口部の組と最短の開口部の組との間の開口部の合計長さの差が増減することによって、反り矯正量を変えるようになっている。
【０００５】
押出成形ダイの前面にこの装置を挿入する端効果は、ダイの各部分に対する押出成形材料の圧力と供給速度が、その部分の背後のバウディフレクタにおける開口部長さに反比例することである。これにより、バウディフレクタを最大テーパーの方向の直径を横切る流動速度勾配が生じる。ダイに対してバウディフレクタが正しく配置されると、このディフレクタからの流動速度勾配が、ダイからの予め存在する流動速度勾配と理論的に釣り合って、押出成形された素材の反りがより少なくなる。
【０００６】
この解決策の問題点は、押出し成形材料の流動抵抗に起因する開口部の詰まりと摩滅による高い保守コストと、押出成形されたハニカム構造体における製品の欠陥および不良となるウェブの膨らみとにある。
【０００７】
Lubberts,Grover,Putt等による「ハニカム押出成形品における反り矯正装置および方法」と題する同時継続の米国特許出願第０９／９６７,１１０号明細書に記載された別の解決策においても、押出成形品の反りを矯正するのにバウディフレクタ装置が用いられている。このバウディフレクタ装置は、基板と、この基板に移動可能に取り付けられたスライドプレートとを備えている。このスライドプレートは、反りを矯正するために反対方向に移動可能である。
【０００８】
この解決策の問題点は、実際には反りが一方向以上の方向に生じるのに対して、反りの矯正が一方向のみであることである。また、反りを矯正しても、実際にはゼロにならない（すなわち、いくらかの反りがなおも残る）ことが判明している。
【特許文献１】米国特許第６,０３９,９０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した問題点を克服して、押出成形品の反り量をいずれの方向にも真にゼロに矯正するものである。本発明で用いられる反り量とは、厳密な反りに関係する。反りは、押出成形品の中心軸からその両端までの角度で測定される。反り量を真にゼロに矯正するということは、押出成形材料の直線的な流れにより、ハニカム押出成形品に偏差がなく、測定可能な反り角度が残存しないことを意味する。製品の欠陥および不良を回避するには、直線的な流れを得ることが重要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様によれば、本発明は、可塑性バッチ材料の供給流が通過する十分に大きい開口部を備えた基板と、それぞれが独立的に移動可能な様式で基板に移動可能に取り付けられた複数の可調整プレートとを備えたバウディフレクタ装置に関するものであり、可調整プレートが調整されて位置を変えると、ハニカム押出成形品における反りの方向と反り量との双方が同時に矯正される。このバウディフレクタ装置がさらに、上記基板とサイズも形状も同じくするカバーを備えていてもよい。このカバーは、可調整プレートの覆いとして機能し、基板に固定される。カバーはサイズも形状も基板と瓜二つで、基板の開口部と同径の、または基板の開口部よりも大径の開口部を備えている。
【００１１】
別の態様によれば、本発明はハニカム構造体の押出成形装置に関するものである。この装置は、ハニカムダイよりも上流に配置されたバウディフレクタ装置を備えている。ハニカム押出成形ダイは、複数の供給孔を備えた入口面と複数の排出開口部を備えた出口面とを有する。上記排出開口部は、押出方向と平行な押出軸に沿って流れる可塑性材料の流れの下流から、周知の態様でハニカム押出成形品を形成するように構成されている。
【００１２】
さらに別の態様によれば、本発明は可塑性バッチ材料からハニカム構造体を押出成形する改良された方法に関するものである。この方法によれば、先ず可塑性バッチ材料の供給流を、ハニカム押出成形ダイに流入するのに先立って、バウディフレクタ装置を通る押出通路に沿って案内する。バウディフレクタ装置は、可塑性バッチ材料の面を横切る流動速度勾配の生成を可能にすることによって、押出成形品におけるいかなる反りも矯正する。したがって、可塑性バッチ材料の供給流は、ダイの通過に起因して押し出される成形品に生じるいかなる方向、いかなる量の反りからも解放される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明のバウディフレクタ装置の好ましい実施の形態が、図１（斜視図）、図２（平面図）、および図３（断面図）に概略的に示されている。提供された図におけるバウディフレクタ装置１０は、可塑化されたバッチすなわち押出成形材料の流れが通過する開口部１４を備えた基板１２を有する。さらに、複数の可調整プレート１６が移動可能に基板１２に取り付けられている。図１の実施の形態においては、４枚の可調整プレート（１６ａ〜１６ｄ）が示されているが、本発明は可調整プレートの数には限定されない。これら可調整プレートは、少なくとも一つの直線エッジ１７を基板開口部１４の近傍に備えている。
【００１５】
可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、プレート１６ａが頂部位置に、プレート１６ｂが底部位置に、プレート１６ｃが右位置に、プレート１６ｄが左位置に配された態様で、基板１２の開口部１４の周囲に配置されている。各プレート１６ａ〜１６ｄ上にはボルト１８が配置されて、可調整プレートの移動をコントロールしている。可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、出入動作が可能なように構成されていることによって、可調整プレート１６ａ〜１６ｄは開口部２８において外部から操作可能である。これにより、製造工程を中断することなく外部から操作することが可能になる。可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、例えば図１に示されているようにネジ１８によって、あるいは空気圧または水圧による装置（図示せず）によって機械的に調整される。各可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、それぞれ他とは完全に独立的に移動可能である。可調整プレート１６ａ〜１６ｄの一つまたは複数の位置を変えると、方向のみでなく、矯正されるべき反りの量にも影響を与える。
【００１６】
反り矯正の自由度の程度は、基板１２の開口部１４によって決定される。最大矯正位置において、可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、開口部１４の直径を可能な最小開口まで縮小するように移動せしめられる。最小矯正位置において、可調整プレート１６ａ〜１６ｄは、開口部１４の直径が最大になるように移動せしめられる。これら二つの限界設定点の間の何処かにおいて、反りを矯正する作業が実行される。
【００１７】
ハニカムダイを出る押出成形品の反りは、いずれの方向にも生じ得る。従来は、或る一つの反り方向のみが矯正可能であったのに対して、本発明のバウディフレクタ装置を用いれば、いかなる方向の反りをも矯正可能である。上記可調整プレートは、矯正を必要とする反り方向に応じて出入動作を行なうことができる。具体的には、開口部１４の頂部に配置された可調整プレート１６ａは下方反りの矯正を可能にし、開口部１４の底部に配置された可調整プレート１６ｂは上方反りの矯正を可能にし、開口部１４の右方に配置された可調整プレート１６ｃは左方反りの矯正を可能にし、開口部１４の左方に配置された可調整プレート１６ｄは右方反りの矯正を可能にする。
【００１８】
勿論可調整プレート１６ａ〜１６ｄの位置は、いかなる方向のいかなる反り矯正度合をも選択することが可能である。例えば、ディフレクタ装置１０の平面図が示されている図２を参照すると、所定の度合の反り矯正に関してプレート１６ａおよび１６ｄが中間位置に調整されて、下方反りおよび右方反りを矯正する。好ましい実施の形態においては、可調整プレート１６ａ〜１６ｄが押出し成形品上で測定されるいかなる反り角度にも適応して矯正するために、目盛が付されている。可調整プレート１６ａ〜１６ｄの位置は、一般に、詳細な計算により、あるいは反りの方向と程度に基づく日常の実験により求められて、いずれの方向でも反りを真にゼロとなるように矯正することが可能である。
【００１９】
このディフレクタ装置１０はさらに、可調整プレート１６ａ〜１６ｄを覆い、かつ基板２０にしっかりと固定されたカバー２０を備えていてもよい。カバー２０の取付けは、基板１２およびカバー２０の双方の対応する孔２６の位置でドエルピン２４によって行なわれる。カバー２０も、基板１２の開口部１４と同径の、またはそれよりも大径の開口部２２を備えている。二つの開口部は同径であることが好ましい。
【００２０】
もしカバーが設けられていると、基板とカバーの開口部が組み合わされて、図２および図３に示されているようなディフレクタ装置開口部２８を形成する。これとは反対に、カバーがない場合には、基板１２の開口部１４がバウディフレクタ装置の開口部となる。このため、基板１２の開口部１４と同様に、開口部２８の直径は可調整プレート１６ａ〜１６ｄによってコントロールされる。バウディフレクタ装置は、開口部の直径および可調整プレートの位置に応じて、ダイへ流入する押出材料の流れを正確にかつコントロール可能な態様で変化させる。
【００２１】
稼動時において、ディフレクタ装置１０は、本発明によるハニカム構造体の押出装置３０におけるハニカム押出成形ダイ３２の上流に配置される（図４）。本発明の装置内で使用されるハニカム押出成形ダイ３２は、従来品と同様に、複数の供給孔３６を備えた入口面３４と、複数の排出スロット４０を備えた出口面３８とを有する。排出スロット４０は、押出し方向と平行な押出し軸に沿ってダイを通過して下流に流れる可塑性バッチからハニカム構造の押出し成形品を通常の態様で生成させるように構成されている。
【００２２】
押出し材料は、ダイに流入して通過するのに先立って、バウディフレクタ装置を通って流れる。可塑性バッチ材料がダイを通過して流れるのにつれて、可塑性バッチ材料は、バウディフレクタ装置の開口部の直径と可調整プレートの位置とによって決定されて重畳される独特の流動速度を有する。この流動速度勾配は、ダイ内の優先速度を相殺して、ダイを出るバッチ材料の流れが等しくなる。したがって、ハニカム押出成形品がダイから現れると、いずれの方向の反りも皆無になる。
【００２３】
本発明により提供される押出装置の利点は、（１）いずれの方向にも反り量が真に「ゼロ」になる反りの矯正、（２）バウディフレクタ装置が外部から操作できる構成を有するので、反り矯正が製造工程を中断させることなく行なわれること、（３）押出成形されたハニカム基体の膨れたウェブの薄肉化、（４）薄肉ハニカム構造と超薄肉ハニカム構造との押出成形の互換性、（５）従来のダイ内における優先流の低減、（６）ハードウエアのコスト低減、（７）反りに関する不良の低減による生産高の増大にある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明により提供されたバウディフレクタ装置の好ましい実施の形態の構成部品の斜視図である。
【図２】図１のバウディフレクタ装置の平面図である。
【図３】図１のバウディフレクタ装置の断面図である。
【図４】本発明によるハニカム構造体の押出し成形装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    バウディフレクタ装置
１２    基板
１４    開口部
１６ａ〜１６ｄ    可調整プレート
２０    カバー
３２    押出し成形ダイ
３４    入口面
３６    供給孔
３８    出口面
４０    排出スロット
【図１】
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【図２】
2006518294.tif 000004
【図３】
2006518294.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2006518294.tif 000007
2006518294.tif 000008