(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出加工装置におけるコンテナ吐出側に、吐出された原材料をダイス導入部に案内する案内部が設けられ、
該案内部の入側がコンテナ吐出側形状に一致し、該案内部の出側がダイス入側形状に一致し、この案内部における入側から出側へ移行する移行部の内面形状として、軸心側から外側へ拡張的に変形する部分と、軸心側へ縮小的に変形する部分を有するものであって、
前記拡張的に変形する部分は、その原材料移送方向の断面形状が前記入側から前記出側にかけて徐々に拡張し、且つ当該断面形状の変化量が、前記入側から前記出側にかけて徐々に大きくなる様にしたものであり、
前記縮小的に変形する部分は、その原材料移送方向の断面形状が前記入側から前記出側にかけて徐々に縮小し、且つ当該断面形状の変化量が、前記入側から前記出側にかけて徐々に大きくなる様にしたものであることを特徴とする押出加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナ内の原材料をダイスから押し出して所望形状の押出材（成形体）を製造する際に用いる押出加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に可塑性の原材料について押出加工を行うにあたっては、コンテナ内に原材料を入れ、コンテナ内のスクリューによって上記原材料を混合しつつ前方に押し出し、このコンテナ吐出側（前方側）にダイヘッドを介して取り付けられたダイスに上記原材料を通すことにより、所望形状の押出材を得ている。
【０００３】
上記コンテナの形状としては、原材料が十分に混和されることやコンテナ内を原材料が円滑に移動すること等の要請から、内空断面を円筒状とするのが一般的である。一方上記ダイスの少なくとも吐出部分は成形品を形作る形状とする必要があり、製造する成形品の全体形状としては四角形のものが多いことから、ダイスの原材料挿通部分断面の全体形状として四角形とするのが一般的である。そしてこのダイス形状に合わせて、コンテナの吐出側に設けられたダイヘッド（案内部）の内空断面（原材料挿通部分の断面）も一般に四角形となっている。
【０００４】
この様にコンテナの内空断面形状とダイヘッドの内空断面形状が異なっていることから、コンテナとダイヘッドの境界部分において、搬送される原材料は円形断面から急に四角断面へと形状が変化することになる。
【０００５】
この様な急激な形状変化は、流動性の良好な原材料の場合には問題とならないが、無機粉体を可塑化した坏土の様に流動性にやや劣る原材料にあっては、形状の変化に十分に追従できず、例えば上記ダイヘッドの内空角部に原材料の不充密部分ができる等、ダイヘッド内の原材料が不均一な状態となることがある。そしてこの不均一な原材料がそのままダイスに移行して押し出されると、出来上がった押出材に外面不良等が発生するという問題がしばしば生じる。
【０００６】
坏土を原材料として押出成形により製造される代表例としては、外形が直方体でハニカム構造の脱臭，脱硝フィルター等が挙げられるが、上述の様に坏土は流動性に劣るからダイヘッドの四角形状の角部に十分量の坏土が充填されず、その結果、外周部に欠肉や割れが生じた押出材がたびたび製造されていた。
【０００７】
そこで従来においては、ダイスの原材料導入部分の形状を工夫，変更したり、押出速度や原材料温度等の押出条件を調整する等の手法によって、上記の様な押出材不良の発生を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の防止策では、坏土の種類を変更する等、原材料の種類が少し異なるだけで、たとえ押出材（成形品）形状として同形のものを作製する場合であっても、その都度、当該原材料に適したダイスへの取り替えや押出条件の調整を余儀なくされ、手間がかかるという問題がある。これは原材料の種類が異なるとその流動性や粘性等の諸性質が変わるから、ダイスから均一に吐出するには、その原料の性質に適応したダイス形状，押出条件にする必要があるからである。
【０００９】
そこで本発明においては、原材料の種類に変更等があってもその都度ダイスの取り替えや押出条件の調整をしなくても、押出材不良の発生を抑えることのできる押出加工装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る押出加工装置は、押出加工装置におけるコンテナ吐出側に、吐出された原材料をダイス導入部に案内する案内部が設けられ、該案内部の入側がコンテナ吐出側形状に一致し、該案内部の出側がダイス入側形状に一致し、この案内部における入側から出側へ移行する移行部の内面形状として、軸心側から外側へ拡張的に変形する部分と、軸心側へ縮小的に変形する部分を有するものであって、前記拡張的に変形する部分が、その原材料移送方向の断面形状が前記入側から出側にかけて徐々に拡張し、且つ当該断面形状の変化量が、前記入側から前記出側にかけて徐々に大きくなる様にしたものであり、前記縮小的に変形する部分が、その原材料移送方向の断面形状が前記入側から出側にかけて徐々に縮小し、且つ当該断面形状の変化量が、前記入側から前記出側にかけて徐々に大きくなる様にしたものであることを要旨とする。
【００１１】
この様に案内部はコンテナ吐出側形状に一致した入側から、ダイス入側形状に一致した出側に向かって、徐々に形状が変化しているものであるから、従来のような原材料挿通部分に急激な変化が無く、従ってたとえ坏土の様な流動性に乏しい原材料であっても、不均一とならずに案内部の内部空間に充満しつつ出側に進み、そしてダイスの原材料挿通空間の隅々に行き渡る。その結果欠落や割れ等のない押出材を得ることができる。
【００１２】
尚、本発明の押出加工装置では案内部（ダイヘッド）の内空部分を複雑な形状に加工する必要があるが、ダイスの形状を変更する場合に比べて加工が簡単である。即ちダイスの孔形状等を変更する場合では、適正な孔形状を決定する為に実験・検討等を行う必要がある上、例えばハニカム構造体作製用のダイスでは微妙な孔加工を数多く行わなければならず、加工が複雑であるのに対し、本発明の押出加工装置とする為の案内部の加工では、ダイス入側形状とコンテナ吐出口形状が決まれば、実験等をすることなしに加工を行うことができ、また大きな内空壁を加工すれば良いだけであるから簡単である。
【００１３】
また本発明において、前記案内部の原材料移送方向形状を、前記入側から前記出側にかけて徐々に大きく変化させる様にしたものであることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば原材料挿通部分に急激な変化はないものの、上記案内部における入側から出側にかけての変化の程度があまりに大きいと、従来と同じ様に原材料が追従できずに成形品表面に欠陥を生じる懸念がある。従って上記変化の程度としては小さいものであることが望ましいのであるが、コンテナ吐出側とダイス入側の形状の違いによる落差が大きい場合に、変化の程度を小さいものとすれば、長い案内部が必要となる。この点、上記の如く徐々に大きく変化させる様にしたものにおいては、短い距離で原材料を変化に追従させていくことができ、よって案内部をあまり長くしなくて済む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜実施形態１＞
図１は本発明の実施形態１に係る押出加工装置の案内部及びコンテナの吐出側の一部を示す斜視図である。また図２，３はコンテナ吐出側から案内部にかけての原材料進行の様子を表す模式図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線断面に相当する箇所の部分断面図、図３は図１に示すＢ−Ｂ線断面に相当する箇所の部分断面図である。
【００１６】
コンテナ１１の吐出側１１ａにはダイヘッド（案内部）１２が取り付けられており、このダイヘッド１２の吐出側１２ａにダイス（図示せず）が取り付けられている。コンテナ１１の吐出口部（内空部分）１３の形状は円形であり、ダイヘッド１２の入側の原材料導入口１４の形状はこのコンテナ吐出口部１３（コンテナ吐出部分横断面内側形状）に一致させた円形となっている。またダイスの入側の形状は四角形であり、ダイヘッド１２の出側の原材料吐出口１５の形状はこのダイス入側形状（ダイス入側横断面内側形状）に一致させた四角形となっている。そしてダイヘッド１２の内壁（原材料移送方向壁）１６としては、円形の導入口１４から形状が徐々に変化して四角形の吐出口１５に移行していく形となっている。
【００１７】
また図４に比較として、従来の押出加工装置のダイヘッド（案内部）５２及びコンテナ１１の吐出側の一部を表す斜視図を示す。図５，６はコンテナ吐出側からダイヘッド５２にかけての原材料進行の様子を表す模式図であり、図５は図４に示すＣ−Ｃ線断面に相当する箇所の部分断面図、図６は図４に示すＤ−Ｄ線断面に相当する箇所の部分断面図である。
【００１８】
ダイヘッド５２の内空壁５６は四角形の一定形状であり、ダイヘッド５２の出側の原材料吐出口５５の形状は四角形のダイス入側形状に一致したものとなっているが、入側の原料導入口５４は円形のコンテナ吐出口部１３に対し四角形となっている。
【００１９】
次にこれら押出加工装置を用いて直方体の押出材（成形品）を押出加工する場合について述べる。尚ダイヘッド１２，５２の出側には、上記直方体状の押出材を吐出する様に形作られたダイスが取り付けられる。
【００２０】
まずコンテナ１１に坏土（例えば酸化チタン）等の原材料１７を収容し、混和しつつコンテナ１１吐出側に原材料１７を進める。そして原材料１７はコンテナ吐出口部１３からダイヘッド１２，５２を経てダイスに押し出され、上記押出材が形成される。
【００２１】
このとき図４に示す従来の押出加工装置では、コンテナ吐出口部１３からダイヘッド５２へ向かうときに円形断面から四角形断面に急に形状が変化するから、押出方向に進行している原材料１７の流れが急変し、殊にダイヘッド５２の四角形の角部では、押出方向の軸心から外側へ拡張的に変形することになり（図６）、押出圧力によっては当該角部に空隙を形成してしまう。また四角形の角部以外の箇所でも、原材料１７が急激に押し縮められる（図５）等して流れが乱れる。よって原材料１７がダイスに均一に供給されないこととなり、その結果押出材の角部に欠損を生じたり、ひび割れを生じる等の不良品となるおそれが高い（図８：従来の押出加工装置で製造された押出材を示す斜視図）。
【００２２】
一方図１に示す実施形態１の押出加工装置では、ダイヘッド１２が上述の様に円形から四角形に徐々に内空形状（原材料移送方形状）が移行していくから、円形のコンテナ吐出口部１３を進んでいた原材料１７は、急激な流れの変化を受けずに、徐々に流れを変えて四角形状のダイス入側に向かうこととなる（図２，３）。従ってダイス入側ではその入側面全体にわたってほぼ均一に原材料１７が到達し、続いてダイスを経て押し出されることとなる。その結果欠損等の不良のない良好な押出材が得られる（図７：実施形態１の押出加工装置で製造された押出材を示す斜視図）。その後この押出材を乾燥，焼成して成形品を得る。
【００２３】
上記の様にダイス入側ではその導入口面にわたってほぼ均一な状態で原材料が到達することとなるから、たとえ原材料の種類の変更があっても、当該種類の原材料に応じた押出条件にしたり、ダイスの変更をしたりする必要がない。
【００２４】
＜実施形態２＞
図９は本発明の実施形態２に係る押出加工装置の案内部及びコンテナの吐出側の一部を示す部分断面図である。尚図１〜３と同じ構成部分については同一の符号を付して重複説明を避ける。
【００２５】
上記実施形態１ではダイヘッド１２の内壁１６は入側から出側まで直線的であったが、本実施形態２におけるダイヘッド（案内部）２２の内壁２６としては、その入側（原材料導入口１４）から出側（原材料吐出口１５）にかけて円弧状に徐々に大きく変化しているものである。
【００２６】
本実施形態２においても円形の導入口１４から形状が徐々に変化して四角形の吐出口１５に移行していく形となっているから、急激な流れ変化はないとは言え、例えば原材料吐出口１５における角部では、原材料の流れ軸心に対して流れの変化が大きくなる場合がある。そこで大きく変化させずに円滑に流れを変化させる為には変化の角度αを小さくするのが望ましいが、変化の角度αが小さいと図１０［ダイヘッド（案内部）３２の長さと内壁３６の変化の角度の関係について説明する為の図］に示す様に、ダイヘッド（案内部）３２の厚み（流れ方向長さ）ｔが厚くなってしまう。
【００２７】
この点、実施形態２の様に入側（導入口１４）から出側（吐出口１５）に向かう形状の変化量を増大させていくものにおいては、原材料の流れとしては小さな変化が積み重なる様にして出側に向かうことになるから、流れが乱れることなく円滑に流れてほぼ均一な状態でダイス入側に到達する上、ダイヘッド２２の厚みｔも厚くならない。
【００２８】
以上の様に本発明に係る押出加工装置に関して、例を示す図面を参照しつつ具体的に説明したが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２９】
例えば上記実施形態２ではダイヘッド（案内部）の内壁２６の形状として曲線的に変化させたものを示したが、この様な円弧曲線の他、複数の直線を組み合わせて徐々に大きく変化させる様にしても良い。
【００３０】
また案内部の入側や出側の形状としても上記実施形態に限るものではなく、ダイス入側の形状に合わせて案内部出側の形状を五角形や楕円等にしても良く、コンテナ吐出側形状から徐々にこれらの形状に変化させると良い（図１１：案内部の入側形状（図の左側）と出側形状（図の右側）を示す図）。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る押出加工装置によれば、原材料が流れを乱されずにダイスの入側の原料挿通空間の隅々までほぼ均一に供給されることになるから、押出材に欠陥等の不良を殆ど生じず、しかも原材料の種類に変更等があってもその都度ダイスの取り替えや押出条件の調整をする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る押出加工装置の案内部及びコンテナの吐出側の一部を示す斜視図。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線断面に相当する箇所の部分断面図。
【図３】図１に示すＢ−Ｂ線断面に相当する箇所の部分断面図。
【図４】従来の押出加工装置の案内部及びコンテナの吐出側の一部を表す斜視図。
【図５】図４に示すＣ−Ｃ線断面に相当する箇所の部分断面図。
【図６】図４に示すＤ−Ｄ線断面に相当する箇所の部分断面図。
【図７】実施形態１の押出加工装置で製造された押出材を示す斜視図。
【図８】従来の押出加工装置で製造された押出材を示す斜視図。
【図９】本発明の実施形態２に係る押出加工装置の案内部及びコンテナの吐出側の一部を示す部分断面図。
【図１０】案内部の長さと内壁の変化の角度の関係について説明する為の図。
【図１１】案内部の入側形状（図の左側）と出側形状（図の右側）についての他の例を示す図。
【符号の説明】
１１  コンテナ
１２，２２，３２，５２  ダイヘッド（案内部）
１３  コンテナ吐出口部
１４  原材料導入口
１５  原材料吐出口
１６，２６，３６  内壁
１７  原材料
【図１】
0004132796.tif 000002
【図２】
0004132796.tif 000003
【図３】
0004132796.tif 000004
【図４】
0004132796.tif 000005
【図５】
0004132796.tif 000006
【図６】
0004132796.tif 000007
【図７】
0004132796.tif 000008
【図８】
0004132796.tif 000009
【図９】
0004132796.tif 000010
【図１０】
0004132796.tif 000011
【図１１】
0004132796.tif 000012