(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンマー部を先端部に取着した成形棒６を、
該成形棒を挟んで設けられ、長径部と短径部を有しかつ互いに反対方向に回転する一対のローラー及び該一対のローラーの長径部に設けられ該成形棒を掛合保持して持ち上げる掛止体とを少なくとも有する成形棒上昇部材にて自然落下させることにより、型中に供給されたセラミックス粒子を、多孔質体に成形するつき囲め成形装置であって、
該一対のローラーの直径が、該一対のローラーの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなり、又は、該掛止体の厚みが該一対のローラーの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなることを特徴とするセラミックス多孔質体のつき固め成形装置。
【請求項２】
該成形棒上昇部材の少なくとも掛止体を硬質ゴムにて形成する請求項１に記載のセラミックス多孔質体のつき固め成形装置。
【請求項３】
振動篩を介して型中にセラミックス粒子を供給する請求項１又は２に記載のセラミックス多孔質体のつき固め成形装置。
【請求項４】
該型を３０〜５０ｒｐｍにて回転し、該成形棒の落下回数が１００〜１５０回／分である請求項１、２又は３に記載のセラミックス多孔質体のつき固め成形装置。
【請求項５】
該ハンマー部が２〜４個の鋭角な先端を有する請求項１、２、３又は４に記載のセラミックス多孔質体のつき固め成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理用の撤気体あるいは各種の濾過体として使用されるセラミツクス多孔質体のつき固め成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
珪砂、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素あるいは陶磁器粉砕粒子等の無機質の耐火性粒子に水ガラスあるいは釉薬、熱硬化樹脂等の各種の粘結剤等を加え、混練後、板状、筒状、有底筒状等に成形し必要に応じて熱処理したセラミックス多孔質体は水処理用の撤気体あるいは各種の濾過体として広く使用されている。
【０００３】
このようなセラミックス多孔質体は従来プレス成形あるいはつき固め成形により殆んどが成形されているが、特に寸法的に大きい多孔質体あるいは長寸法の多孔質体は、プレス成形が困難であるので殆んどがつき固め成形により製造されている。セラミックス多孔質体をつき固め成形により製造する場合には、例えば、長寸法の筒状セラミックスの多孔質体の製造装置としては図３に示すように外型１０と内型１１との間に上部よりセラミックス粒子と粘結剤との混練物１２を供給しその上面をハンマー１３でつき固めて成形する装置が知られている。
【０００４】
この装置は図示してない駆動機構により駆動されるクランク１５の回転により成形棒１４を上下動させ成形棒１４の先端に一体に形成したハンマー１３によりセラミックス粒子をつき固め、これと同時にクランク機構の支持枠１６に螺合させたねじ棒１７の回転によりクランク機構を一定速度で上昇させ、セラミックス粒子のつき固め位置を一定速度で上昇させるようにしている。
【０００５】
しかし、上記の装置ではねじ棒１７によりハンマー１３によるつき固め位置を一定速度で上昇させるため、例えぱ原料の供給が変動した場合、タッピング高さが変化してつき固め圧が変化するため多孔質体の細孔分布にムラが生じたり、あるいは密度差にともない強度のバラツキが大きくなる等の欠点があったため、近年においては、実公平１−１０１６６号公報に開示されている図４に示すような装置を用いて、ハンマーをつき固め面より常に一定の高さより自然落下させることにより、常に一定のつき固め圧を維持し、セラミックス粒子の充填密度がより均一なセラミックス多孔質体を得ている。
【０００６】
即ち、図４に示す装置においては、外型１および内型２との間にセラミックス粒子４をつき固めるハンマー部５が配置されており、このハンマー部５を先端に取着した成形棒６が上方にのびて一対のローラー７ａ，７ｂの間を貫通している。そしてこの一対のローラー７ａ，７ｂは長径部Ｌと短径部ｌとをそれぞれ有し、かつ互いに反対方向に電動機８によって回転するようになっておりさらにその一対のローラー７ａ，７ｂの長径部Ｌには、ゴム等の弾性体より成る掛止体９が固着されており、成形棒上昇部材を形成している。
【０００７】
セラミックス粒子が上部より供給されると電動機８の回転により一対のローラー７ａおよび７ｂがともに矢印方向に回転を始め、一対のローラー７ａ，７ｂの長径部がともに成形俸６に当ると長径部の掛止体９間に成形棒６がばさまれて上方に持ち上げられる。そしてローラー７ａ，７ｂの回転により成形棒６が口ーラー長径部の掛止体９より離れローラー７ａ，７ｂの短径部間にくると成形棒６はローラー７ａ，７ｂの問を落下して下方のセラミックス粒子表面をハンマー部５がつき固めることとなる。
【０００８】
従って、成形が進行し、つき固め面が上方に移るにともない成形棒６も徐々に上昇し成形棒６は常につき固め面より一定の高さより自然落下し、一定圧でつき固め成形が行われることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においては、濾過体の信頼性の向上及び微細不純物を除去する観点から、多孔体におけるセラミックス粒子間の空隙の均一性がより厳密に要望されており、図４の装置では、そのような要求を十分に満たすことはできないという問題があった。即ち、図４の装置では、成形棒６の上昇距離がローラ一７ａ，７ｂの長径部の円周長さにより決まるが、実際の成形においては、ローラ一７ａ，７ｂの長径部の円周長さを適宜に設定しても、成形棒６の上昇距離は、ローラーの表面状態や温度による掛止体９の硬度の変化等により微妙に変動する。従って、セラミックス粒子の充填密度をより均一にするには、タッピング高さの微調整が必要となるが、図４の装置では、成形圧の微調整をする場合は、ローラ一７自体を交換するか、又はハンマー部５又は成形棒６の重さを変える必要があり、生産効率等を考慮すると、実際上、成形圧の微調整は不可能であった。さらに、図４の装置では、ローラー７ａ，７ｂが磨耗した場合には、タッピング高さが変化するため成形圧にも変動が生じるが、そのような場合にはローラー７を交換しなければならず、装置の寿命が短いという問題もあった。
【００１０】
さらに、セラミックス粒子の充填密度をより均一にするには、一定圧で成形を行うのみでは不十分であり、セラミックス粒子の供給速度を始め、他の要素を厳密に制御する必要もある。
【００１１】
本発明の目的はこのような従来の成形装置における問題点を解決し、セラミックス粒子間に形成される空隙をより均一化し、密度がより均一で製品強度のばらつきの少ないセラミックス多孔質体を製造できるとともに、ローラーを交換することなく、長期間に渡って使用することができるセラミックス多孔質体のつき固め成形装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、ハンマー部を先端部に取着した成形棒を、上記成形棒を挟んで設けられ、長径部と短径部を有しかつ互いに反対方向に回転する一対のローラー及び上記一対のローラーの長径部に設けられ前記成形棒を掛合保持して持ち上げる掛止体とを少なくとも有する成形棒上昇部材にて自然落下させることにより、型中に供給されたセラミックス粒子を、多孔質体に成形するつき囲め成形装置であって、上記一対のローラーの直径が、一対のローラーの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなり、又は、上記掛止体の厚みが上記一対のローラーの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなるセラミックス多孔質体のつき固め成形装置が提供される。
【００１３】
本発明のつき固め成形装置においては、上記成形棒上昇部材の少なくとも掛止体を硬質ゴムにて形成することが好ましい。又、振動篩を介して型中にセラミックス粒子を供給することが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明のつき固め成形装置においては、型を３０〜５０ｒｐｍにて回転し、上記成形棒の落下回数を１００〜１５０回／分とすることが好ましい。又、上記ハンマー部に２〜４個の鋭角な先端を設けることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のつき固め成形装置においては、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、端面が長径及び短径を有する一対のローラー７ａ，７ｂの直径を、一対のローラー７ａ，７ｂの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなるように、又は、図１（ｃ）に示すように、掛止体９の厚みが上記一対のローラー７ａ，７ｂの同一方向に位置する一端から他端に向かって連続的に小さくなるように設定している。一方、前述したように、成形棒６の上昇距離はローラ一７ａ，７ｂの長径部の円周長さにより決まる。
従って、上記のような構成とすれば、成形棒６をローラー７ａ，７ｂの軸に沿って移動させることにより、ローラ一の交換やハンマー部の重さを変えることなく、タッピング高さの微調整が可能となる。即ち、生産効率等を損なうことなく、成形圧の微調整が可能となり、セラミックス粒子の充填密度をより均一にすることができる。
【００１６】
又、ローラー７ａ，７ｂ又は掛止体９を上記のような形状とすることにより、ローラー７ａ，７ｂが磨耗した場合にもローラーを交換しなくてもよいため、装置の寿命を長くすることができるという利点がある。
【００１７】
ローラー７ａ，７ｂの形状は、図１に示すように、ローラーの軸の任意の点における端面が長径と短径を有する円錐台であってもよく、又、端面が長径と短径を有する円錐であってもよい。尚、「ローラー７ａ，７ｂの直径が一端から他端に向かって連続的に小さくなる」とは、ローラー７ａ，７ｂの長径及び短径が、ともに、連続的に小さくなることを意味する。又、成形棒上昇部材１８の少なくとも掛止体９を硬質ゴムにて形成することが好ましい。これは、硬質ゴムは耐磨耗性及び防音効果に優れるからであり、又、摩擦抵抗が大きいため、成形棒を確実かつ効率的に上昇させることができるからである。尚、硬質ゴムとしては、具体的には、ウレタンゴム等が好適に用いられる。又、掛止体９は、一つのローラーに１個のみ設置してもよく、又は、２個以上を１つのローラーにほぼ等間隔で設置してもよい。
【００１８】
本発明の成形装置においては、振動篩を介して型中にセラミックス粒子を供給することが好ましいが、これは、セラミックス粒子の充填密度をより均一にするには、成形圧を一定にするのみでは足りず、セラミックス粒子の供給速度を一定にする必要があるからである。尚、振動篩の篩目は、供給するセラミックス粒子の最大粒径の１０〜５０倍であることが好ましい。５０倍を超える場合は、篩目が大きすぎて、セラミックス粒子の供給速度を一定にするという役割を果たさず、１０倍未満ではセラミックス粒子の供給速度が遅く成りすぎ、生産効率を損なうからである。尚、振動篩の上に玉石を入れることがさらに好ましい。これは、玉石を置くことにより、玉石が振動して篩を叩くため、原料がほぐれて篩の目詰まりを防止できるとともに、原料が篩の目を通過しやすくなり、原料の供給速度を一定にすることができるからである。
【００１９】
又、本発明のつき固め成形装置においては、型１、２又は成形棒６のいずれかを回転しつつ成形を行うが、回転速度は３０〜５０ｒｐｍであることが好ましく、３５〜４５ｒｐｍであることがより好ましい。これは、３０ｒｐｍ未満では打ちむらが発生し、５０ｒｐｍを超える場合は、型内におけるセラミックス粒子の分布が偏り、充填密度が不均一になるからである。又、成形棒６の落下回数は１００〜１５０回／分であることが好ましく、１２０〜１３０回／分であることがより好ましい。これは、１０回／分未満では充填むらが発生し、均一体が得られないからであり、１５０回／分を超える場合は成型機に対する負荷が大きくなりすぎ、又、硬質ゴムの磨耗も大きくなるからである。
【００２０】
さらに、本発明のつき固め成形装置においては、図２に示すように、成形棒６の一端に複数の先端を有するハンマー部５を設けるが、セラミックス粒子の充填密度をより均一にする観点より、ハンマー部５が有する先端１９は鋭角であることが好ましく、先端の数は２〜４個であることが好ましい。ハンマー部５の先端１９を鋭角とすることにより充填密度がより均一になるのは、先端部が、型に供給されたセラミック原料に突き刺さることにより、成形体の上下における充填むらが無くなるからである。又、先端の数を２〜４個とするのは、先端の数がこれより多い場合は、供給された原料の均一な充填が先端部により妨げられるからである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
（実施例１）  ローラー７ａ，７ｂの形状を端面が長径と短径を有する円錐台とした、図１に示すつき固め成形装置を用いて、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの円筒状のセラミックス多孔質体の製造を行った。ローラー７ａ，７ｂの端面の長径は一端が１００ｍｍ、他端が９０ｍｍ、短径は一端が６０ｍｍ、他端が５０ｍｍ、軸方向の長さは１５０ｍｍとした。セラミックス粒子としては、平均粒径１００μｍ、最大粒径２００μｍの炭化珪素質セラミックスを、多孔質体１本当たり４．８ｋｇ用いた。
【００２３】
成形棒上昇部材１８の掛止体９はウレタンゴムにて形成し、又、セラミックス粒子の供給は、セラミックス粒子の最大粒径の２５倍、即ち５ｍ／ｍの篩目を有する振動篩を介して行った。又、ハンマー部５としては、図２に示すような、２個の鋭角な先端１９を有するものを用いた。
【００２４】
成形は、型１、２を３８ｒｐｍにて回転して行い、成形棒６の落下回数は１２０回／分とした。又、タッピング高さが常に７０ｍ／ｍとなるように、成形棒６のローラー７ａ，７ｂに対する位置を微調整しながら成形を行った。
【００２５】
得られた多孔質体におけるセラミックス粒子の充填密度のばらつきを以下の方法にて評価した。
【００２６】
（セラミックス粒子の充填密度のばらつきの評価方法）
得られた多孔質体を焼成して得た焼成体を水中に浸漬した状態で、図５に示すように、多孔質体の開口部より空気を吹き込み、焼成体表面からの気泡の出方を肉眼にて観察することにより、多孔質体の充填密度を評価し、そのばらつきを判定した。
【００２７】
（比較例１）  ローラー７ａ，７ｂの形状を端面が長径と短径を有する円柱とした、図３に示すつき固め成形装置を用いて、実施例１と同様の形状及び寸法を有するセラミックス多孔質体の製造を行った。ローラー７ａ，７ｂの端面の長径は１００ｍｍ、短径は６０ｍｍとした。成形は実施例１と同様の条件にて行ったが、成形棒上昇部材１８の掛止体９はステンレス鋼にて形成し、セラミックス粒子の供給は振動篩を介さずに行った。又、ハンマー部５としては、５個の平らな形状の先端１９を有するものを用いた。さらに、成形は、型１、２を２５ｒｐｍにて回転して行い、成形棒６の落下回数は１８０回／分とした。
【００２８】
ローラー７ａ，７ｂの長径及び成形棒及びハンマー部５の重さは、タッピング高さが７０ｍ／ｍとなるように調整したが、実際のタッピング高さは、３０〜１００ｍ／ｍの範囲で変動した。
【００２９】
得られた多孔質体におけるセラミックス粒子の充填密度のばらつきを実施例１と同様の方法にて判定した。
【００３０】
実施例１にて製造した多孔質体におけるセラミックス粒子の充填密度のばらつきは、比較例１にて製造した多孔質体における充填密度のばらつきに比して、約３分の１であった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のつき固め成形装置により成形を行えば、ローラ一の交換やハンマー部の重さを変えることなく成形圧の微調整が可能となるため、生産効率等を損なうことなく、セラミックス粒子の充填密度をより均一にすることができる。ローラーが磨耗した場合にもローラーを交換しなくてもよいため、装置の寿命を長くすることができるという利点もある。
【００３２】
又、成形棒上昇部材の少なくとも掛止体を硬質ゴムにて形成すれば、タッピング高さが安定するという利点があり、さらに、振動篩を介して型中にセラミックス粒子を供給し、型を３０〜５０ｒｐｍにて回転するとともに成形棒の落下回数を１００〜１５０回／分とし、又、ハンマー部に２〜４個の鋭角な先端を設ければ、セラミックス粒子の充填密度をさらに均一にすることができる。
【００３３】
従って、製品のセラミツクス粒子間の空隙が均一な多孔体が得られるため、製品を液体又は気体の濾材に用いる場合には精度の高い分離・精製が可能となる。又、均一密度の多孔体が成形できるので強度のバラツキが小さくなる効果が得られ製品の品質管理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のつき固め成形装置に用いるローラーの一例を示す（ａ）側面図、（ｂ）（ａ）中の矢印方向から見た正面図及び（ｃ）ローラー及び掛止体の断面図である。
【図２】  本発明のつき固め成形装置に用いるハンマー部の一例を示す模式図である。
【図３】  多孔質体従来のつき固め成形装置の一例を示す模式断面図である。
【図４】  （ａ）従来のつき固め成形装置の他の例を示す模式断面図及び（ｂ）（ａ）の拡大図である。
【図５】  セラミックス粒子の充填密度のばらつきの評価方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１…外型、２…内型、３…電動機、４…セラミックス粒子、５…ハンマー、６…成形棒、７ａ，７ｂ…ローラー、８…電動機、９…掛止体、１０…外型、１１…内型、１２…セラミックス粒子、１３…ハンマー、１４…成形棒、１５…クランク、１６…支持枠、１７…ねじ棒、１８…成形棒上昇部材、１９…ハンマー部の先端、２０…セラミックス多孔質体。
【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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