(57)【要約】【課題】全方向で強度が高い成形品を得ることができ、発熱が生じにくく、しかも押出し動力が低く駆動源の小型化が可能な押出成形装置を提供する。【解決手段】成形材料を搬送する搬送通路２と、搬送通路２に設けられたダイス３と、ダイス３に形成された押出孔４に向けて成形材料を押し出すスクリュー７とを備えた装置であり、スクリュー７の主軸７ａの先端に攪拌軸１０を同軸状に取付けている。攪拌軸１０は押出孔４の内部に同心に位置しており、攪拌軸１０の外周には、軸方向に延びる溝１３が形成されている。補強繊維ｆ入りの成形材料がスクリュー７でダイス３の押出孔４へ押し込まれると、同時に攪拌軸１０の溝１３によって回転方向の力が加えられるので、成形材料は螺旋運動をしながら、押出孔４から押し出される。成形材料内に混入されている補強繊維ｆも成形品内で螺旋状になり、全方向で割れにくい成形品が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維を混入した成形材料を押し出し成形するダイスと、該ダイスに形成された押出孔に向けて成形材料を押し出す搬送手段とを備えた押出成形装置であって、
前記搬送手段の主軸の先端に、攪拌軸を同軸状に取付けており、
該攪拌軸は前記押出孔の内部に同心に位置しており、
前記攪拌軸は、その外周に軸方向に延びる溝が形成されている
ことを特徴とする押出成形装置。
【請求項２】
前記攪拌軸が、その外周に１本の溝を形成したものである
ことを特徴とする請求項１記載の押出成形装置。
【請求項３】
前記攪拌軸が、その外周に２本の溝を対称に形成したものである
ことを特徴とする請求項１記載の押出成形装置。
【請求項４】
前記攪拌軸が、その外周に４本の溝を中心対称に形成したものである
ことを特徴とする請求項１記載の押出成形装置。
【請求項５】
前記攪拌軸の先端に、該攪拌軸よりも直径の細いピンを同心状に取付けた
ことを特徴とする請求項１記載の押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形装置に関する。さらに詳しくは、補強繊維を混入した成形材料を、円柱状または円筒状の成形品に成形するために使用される押出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、触媒、触媒担体、吸着材、乾燥材、調湿材等は、直径１〜２０ｍｍ、長さ１〜２０ｍｍ程度の円柱状または円筒形の成形品に成形され、これを反応器に充填して種々の化学反応プロセスに使用される。このような触媒等の成形品を製造するために、従来から押出成形装置が用いられている。
【０００３】
上記の成形品は、たとえばアルミナ等の軟質な粘土状材料を用い、これをダイから連続的に押し出して棒状品に成形し、さらに小さく切断して円柱状または円筒状の成形品にしている。
【０００４】
ところで、上記成形品が主材料の粘土のみであると強度が弱く割れやすいため、成形材料に補強繊維を混ぜ込み、強度を向上させることが行われている。ところが、押出成形により製造した成形品は、たとえ補強繊維が分散されていても、床に落すなどの衝撃を加えた場合、簡単に割れてしまうという問題があった。とくに円柱形または円筒形の成形品の場合、その軸方向に割れやすかった。なぜならば、図７（Ｂ）に示すように、押出成形された成形品Ｃに含まれる補強繊維ｆは、成形材料と同様に押出し方向に向けて揃えられるため、補強繊維が半径方向の強度向上には寄与しなかったからである。
【０００５】
特許文献１には、そのような成形品における補強繊維の配向方向を変化させることを考慮した押出成形装置が開示されている。この装置では、スクリュー軸に攪拌手段を取付け、この攪拌手段をダイに形成した押出孔の内部で回転させるように構成している。攪拌手段としては、押出孔内で軸方向に延びるピンと、このピンに対し半径方向に延びる突起を取付けたものが用いられている。
この従来技術によれば、押出時に成形材料内の補強繊維がランダムに分散し、成形品の機械的強度が向上するとされている。
【０００６】
しかしながら上記従来技術では、押出孔内で半径方向に延びる突起が回転するが、その突起は成形材料の押出し方向に対し直角方向に存在するので、押出し抵抗が大きく、高い押出し動力を必要としていた。また、突起が押出し材料の流動を妨げやすいので、発熱量が大きく押出し不良が生じやすかった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７２９６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、全方向で強度が高い成形品を得ることができ、発熱が生じにくく、しかも動力源の小型化が可能な押出成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の押出成形装置は、補強繊維を混入した成形材料を押し出し成形するダイスと、該ダイスに形成された押出孔に向けて成形材料を押し出す搬送手段とを備えた押出成形装置であって、前記搬送手段の主軸の先端に、攪拌軸を同軸状に取付けており、該攪拌軸は前記押出孔の内部に同心に位置しており、前記攪拌軸は、その外周に軸方向に延びる溝が形成されていることを特徴とする。
第２発明の押出成形装置は、第１発明において、前記攪拌軸が、その外周に１本の溝を形成したものであることを特徴とする。
第３発明の押出成形装置は、第１発明において、前記攪拌軸が、その外周に２本の溝を対称に形成したものであることを特徴とする。
第４発明の押出成形装置は、第１発明において、前記攪拌軸が、その外周に４本の溝を中心対称に形成したものであることを特徴とする。
第５発明の押出成形装置は、第１発明において、前記攪拌軸の先端に、該攪拌軸よりも直径の細いピンを同心状に取付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によれば、補強繊維入りの成形材料が搬送手段でダイスの押出孔へ押し込まれると、同時に攪拌軸の溝によって回転方向の力が加えられるので、成形材料は螺旋運動をしながら、押出孔から押し出される。このため、成形材料内に混入されている補強繊維も成形品内で螺旋状に存在することとなり、成形品の軸方向だけでなく半径方向にも補強効果が生じ、全方向で割れにくい成形品が得られる。また、攪拌軸も溝も押出孔内で同軸方向に延びているので、成形材料が押出孔内を通過するときの抵抗が小さい。このため、発熱による成形不良が生じにくく、低回転数または低攪拌動力で回転方向の力を加えることができるので動力源を小型化できる。
第２発明によれば、攪拌軸に設けた溝が１本なので、断面積の大きな溝を形成でき、成形材料への回転方向の力を加えて補強繊維を成形品内で螺旋方向に向けることができる。このため、全方向で強度の強い成形品を得ることができる。
第３発明によれば、攪拌軸に設けた溝が２本なので、溝が１本の場合に比べて、攪拌軸の回転数が同一であれば攪拌効果が高く、同じ攪拌効果を得るなら１／２の回転数ですむ。
第４発明によれば、攪拌軸に設けた溝が４本なので、溝が１本の場合に比べて、攪拌軸の回転数が同一であれば攪拌効果が高く、同じ攪拌効果を得るなら１／４の回転数ですむ。
第５発明によれば、攪拌軸の先端にピンがあることにより、ピンのまわりを成形材料が押し出されていき、成形品をその中心に孔のある円筒状に成形できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の押出成形装置は、粘土状材料に補強繊維を混入した成形材料を搬送手段により加圧搬送してダイスから押出して成形品を製造する装置である。以下の例では、搬送手段がスクリュー方式の場合を代表として説明するが、成形材料の搬送方式（押出し機構）は、とくに限定されない。
【００１２】
また、本発明の押出成形装置が成形する成形材料は補強繊維を混入したものであり、混入する補強繊維としては、アルミナ、シリカアルミナ、石英、ガラス、炭化珪素、窒化珪素、ホウ酸アルミニウムなどで、繊維径が0.1〜２０μｍ、繊維長が１〜1000μｍの公知のものを例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
本発明の押出成形装置の概略を、図１に基づき説明する。
同図において、符号２はスクリューケース等の搬送通路を示している。この搬送通路２内には、中空な筒状の空間が形成されており、この搬送通路２の軸方向の一端にはダイス３が設けられている。また、ダイス３の中心には押出孔４が形成されている。
【００１４】
前記搬送通路２には、成形材料を搬送通路２内に供給するホッパー５が設けられている。なお、この例では、ホッパー５を通して成形材料を搬送通路２内に供給しているが、搬送通路２内に成形材料を供給する方法は特に限定されない。
【００１５】
前記搬送通路２内の空間には、搬送手段の一例であるスクリュー７が配設され、このスクリュー７の基端は、減速機８を介してモータ等の駆動源９に連結されている。
このスクリュー７は主軸７ａと羽根７ｂから構成されたものであり、主軸７ａはダイス３に形成された押出孔４と同心に配置されている。
そして、主軸７ａの先端には、本発明に係る攪拌軸１０が同心状に取付けられているが、その詳細は後述する。
【００１６】
以上のごとき構成であるから、ホッパー５を通して、補強繊維入りの成形材料を搬送通路２内に供給し、スクリュー７を回転させれば、成形材料は加圧されながらダイス３に向かって搬送される。
そして、成形材料は、ダイス３の押出孔４から押出されて、補強繊維入りの円柱状の成形品となって出ていき、円柱状の成形品は所定の長さに切断される。
【００１７】
ところで、上記補強繊維を成形品中で螺旋状に配向する手段として、本発明では、スクリュー７の主軸７ａに取付けられる攪拌軸１０を採用している。
つぎに、その攪拌軸１０を、図２〜図５に基づき説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図２の（Ａ）図は本発明の第１実施形態に係る攪拌軸１０とダイス３を示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸１０の斜視図である。
第１実施形態の攪拌軸１０は、ボス部１１と軸部１２と有している。ボス部１１はスクリュー７の主軸７ａとほぼ同じ直径の部材であり、その後端にネジ部11aを備えている。このネジ部11aは主軸７ａに攪拌軸１０を取付けるための部材である。図示のごとく、この攪拌軸１０の軸部１２は押出孔４の内部で同心状に位置している。
そして、前記軸部１２には溝１３が形成されている。この溝１３は軸部１２の外周に軸方向に沿って１本形成されたものである。溝１３の断面形状は、半円形や角形、Ｕ字形などが任意に採用でき、成形材料や、それに混入されている補強繊維に回転方向の力を加え得るものであればよい。
【００１９】
上記第１実施形態の攪拌軸１０は、溝１３が１本なので、断面積の大きな溝を形成できる。この断面積の大きい溝１３を有する攪拌軸１０を回転させると成形材料と、それに含まれる補強繊維への回転方向の力を加えることができるので、図７（Ａ）に示すように、補強繊維ｆを成形品Ｃ内で螺旋方向に向けることができる。なお、補強繊維ｆは主として螺旋配向されるのであるが、ランダムな方向に向く補強繊維ｆも混在する。このように、補強繊維ｆが螺旋方向やランダムな方向に向けられるので、本実施形態の押出成形装置によれば、全方向で強度の強い成形品を得ることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
図３の（Ａ）図は本発明の第２実施形態に係る攪拌軸１０とダイス３を示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸１０の斜視図である。
第２実施形態の攪拌軸１０も、ボス部１１と軸部１２からなる基本構成は、図２の攪拌軸１０と同様であり、相違するのは、溝１３が２本になっている点である。この２本の溝１３は軸部１２に中心対称に形成されている。
本実施形態においても、攪拌軸１０が回転すると、溝１３で成形材料とそれに含まれる補強繊維に回転方向の力を加えるので、図７（Ａ）に示すように、補強繊維ｆを成形品Ｃ内で主として螺旋方向に向けることができる。この結果、全方向で強度の強い成形品Ｃを得ることができる。
また、本実施形態の攪拌軸１０は、溝が１本の場合に比べて、攪拌軸１０の回転数が同一であれば攪拌効果が高く、同じ攪拌効果を得るなら１／２の回転数ですむという利点がある。
【００２１】
（第３実施形態）
図４の（Ａ）図は本発明の第３実施形態に係る攪拌軸１０とダイス３を示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸１０の斜視図である。
第３実施形態の攪拌軸１０も、ボス部１１と軸部１２からなる基本構成は、図２の攪拌軸１０と同様であり、相違するのは、溝１３が４本になっている点である。この４本の溝１３は軸部１２に中心対称に形成されている。
【００２２】
本実施形態においても、攪拌軸１０が回転すると、溝１３で成形材料とそれに含まれる補強繊維に回転方向の力を加えるので、図７（Ａ）に示すように、補強繊維ｆを成形品Ｃ内で主として螺旋方向に向けることができる。この結果、全方向で強度の強い成形品Ｃを得ることができる。
また、本実施形態の攪拌軸１０は、攪拌軸１０に設けた溝が４本なので、溝が１本の場合に比べて、攪拌軸１０の回転数が同一であれば攪拌効果が高く、同じ攪拌効果を得るなら１／４の回転数ですむという利点がある。
【００２３】
（第４実施形態）
図５の（Ａ）図は本発明の第４実施形態に係る攪拌軸１０とダイス３を示す断面図である。
第４実施形態の攪拌軸１０は、軸部１２の先端にピン１５を同心状に取付けたものであり、このピン１５は軸部１２よりも直径の細いものである。なお、本実施形態において軸部１２に設ける溝１３の数は任意であり、上記図２〜図４に示す攪拌軸１０、またこれらに図示した以外の溝数をもつ攪拌軸１０にも、本実施形態のピン１５を取付けることが可能である。
【００２４】
本実施形態においても、攪拌軸１０が回転すると、溝１３で成形材料とそれに含まれる補強繊維に回転方向の力を加えるので、図７（Ａ）に示すように、補強繊維ｆを成形品Ｃ内で主として螺旋方向に向けることができる。この結果、全方向で強度の強い成形品Ｃを得ることができる。
また、本実施形態では、攪拌軸１０の先端にピン１５があることにより、ピン１５のまわりを成形材料が押出されていくので、成形品を中心に孔のある円筒状に成形できる。
【００２５】
（第５実施形態）
図６の（Ａ）図は本発明の第５実施形態に係る押出成形装置の要部を示す断面図、（Ｂ）図は同正面図である。
本実施形態は複数個の押出孔４を有する押出成形装置である。同図に示すように、主搬送手段２７を内蔵する主搬送通路２２の先端にはダイス３が設けられている。このダイス３には、複数個の搬送通路２が形成されており、各搬送通路２は正面視で見て円周上に等間隔に配置されていて、各搬送通路２は主搬送通路２２に連通している。また、押出孔４が各搬送通路２の先端に形成されている。
【００２６】
前記各搬送通路２内には、それぞれ搬送手段であるスクリュー７が配置され、このスクリュー７の主軸先端には前記各実施形態の攪拌軸１０が取付けられている。
この実施形態では、それぞれの押出孔４でスクリュー７の回転数をそれぞれ異なるように調整して、押出孔４から押出される円柱状または円筒状成形品の長さを異ならせることができる。
【００２７】
また、前記図示の各実施形態では、攪拌軸１０はスクリュー７の主軸７ａに固定的に取付けたものであったが、図６に示すように、主軸７ａとは別の軸で個別に回転するようにしてもよい。
この場合、主軸７ａの内部に同心状に攪拌軸１０用の駆動軸10aを回転自在に挿入し、この駆動軸10aの先端を主軸７ａから突出させて攪拌軸１０を取付け、駆動軸10aの基端をモータ等の駆動源に連結することで、スクリュー７とは別に回転させることができる。
【００２８】
この実施形態であると、スクリュー７の主軸７ａに溝数の異なる攪拌軸１０を適宜付け替えて、溝数に適合した回転数で攪拌軸１０を回転させることができる。このため、補強繊維や成形材料の性質に合わせた運転が可能となる。また、それぞれの押出孔４から押出される円柱状または円筒状成形品に最適の攪拌を加えるため、攪拌軸１０の回転数をスクリュー７の回転数と同じにしたり、あるいは異なるように変えることが可能となる。
【００２９】
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
上記各実施形態における攪拌軸１０の溝１３の数は、１本、２本および４本であったが、これら以外の３本でもよく、５本以上であってもよい。要は、成形材料と共に補強繊維に回転方向の力を加えて、補強繊維を成形品内で螺旋状に配向させることができればよいのである。
【００３０】
本発明における上記いずれの実施形態においても、攪拌軸１０と溝１３は押出孔４内で同軸方向に延びているので、成形材料が押出孔４内を通過するときの抵抗は小さい。このため、発熱量が少ないので発熱による成形不良が生じにくい。また、低回転数または低攪拌動力で回転方向の力を加えることができるので動力源を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の押出成形装置の概略断面図である。
【図２】（Ａ）図は本発明の第１実施形態に係る攪拌軸とダイスを示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸の斜視図である。
【図３】（Ａ）図は本発明の第２実施形態に係る攪拌軸とダイスを示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸の斜視図である。
【図４】（Ａ）図は本発明の第３実施形態に係る攪拌軸とダイスを示す断面図、（Ｂ）図は攪拌軸の斜視図である。
【図５】（Ａ）図は本発明の第４実施形態に係る攪拌軸とダイスを示す断面図である。
【図６】（Ａ）図は本発明の第５実施形態に係る押出成形装置の要部を示す断面図、（Ｂ）図は同正面図である。
【図７】（Ａ）図は本発明の押出成形装置で得られる成形品Ｃの説明図、（Ｂ）図は従来の押出成形装置で得られる成形品Ｃの説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    押出成形装置
２    搬送通路
３    ダイス
４    押出孔
６    搬送手段
７    スクリュー
１０    攪拌軸
１３    溝
【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】
2009220467.tif 000008
【図７】
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