专利名称：挤出成型装置和使用该挤出成形装置的成形体的制造方法
技术领域：
本发明涉及成形体的制造技术，更详细而言，涉及用于制造陶瓷成形体的挤出成型装置和使用该挤出成形装置的成形体的制造方法。
背景技术：
一直以来,蜂窝过滤构造体作为DPF (Diesel particulate filter)用等而广为人知。该蜂窝过滤构造体具有如下的构造蜂窝构造体具有大量的贯通孔，由封口材料封堵该蜂窝构造体的一部分的贯通孔的一端侧，并且，由封口材料封堵剩余的贯通孔的另一端侧。在专利文献1、2中，公开了用于制造蜂窝构造体的模具和挤出成形装置。专利文献 专利文献I :日本特开昭61-5915号公报；
专利文献2 :日本特许第4099896号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，DPF用的蜂窝过滤构造体一般在收容于具有刚性的容器的状态下使用。如果蜂窝过滤构造体的尺寸精度低，则变得容易因热应力等而产生在蜂窝过滤构造体等形成龟裂的不良状况。因此，对于烧成前的生坯成形体，要求高的尺寸精度。另外，蜂窝构造体具有狭窄的单元室间距(例如，I. Γ2. 8_左右)，对于划分了多个贯通孔的隔壁的厚度，要求高的尺寸精度。在通过挤出成形而制造蜂窝构造体的情况下，期望使流动于挤出成形装置内的膏状的原料组成物的压力损耗尽可能地小。如果原料组成物的压力损耗大，则招致施加于挤出成形装置的负荷变大、零件磨损等的不良状况，另外，产生不得不将原料组成物的粘度设定得低的限制。本发明是鉴于上述问题而完成的，目的是提供一种能够使伴随着膏状的原料组成物的移送的压力损耗充分地小并能够制造尺寸精度充分地高的成形体的挤出成形装置和使用该挤出成形装置的成形体的制造方法。用于解决问题的方案
本发明所涉及的挤出成形装置具备流路、螺旋件、模具、阻力管以及整流板，该流路移送膏状的原料组成物，该螺旋件设于流路的上游侧，将原料组成物混捏并向下游侧移送，该模具设于流路的下游侧，将由原料组成物构成的成形体挤出，该阻力管将流路和模具连通，该整流板设于螺旋件和模具之间。上述整流板具有从上游侧的面贯通至下游侧的面的多个贯通孔，且位于上游侧的面的贯通孔的开口的开口面积比位于下游侧的面的开口更大。依照本发明，通过使位于整流板的上游侧的面的开口的尺寸(开口面积)比位于下游侧的面的开口更大，使得膏状的原料组成物容易通过整流板的贯通孔，能够使位于整流板的压力损耗充分地小。通过使压力损耗小，从而能够降低施加于挤出成形装置的负荷，能够充分地抑制整流板的磨损。此外，整流板为了提高整流效果，也可以具有网状的阻力体。另外，依照本发明，能够制造形状保持性优异的成形体。如上所述，本发明所涉及的装置具备位于整流板的上游侧的面的贯通孔的开口的开口面积比位于下游侧的面的开口更大的构成。作为其具体的方式，可列举以下。例如，整流板的贯通孔也可以具有从下游侧向着上游侧而开口面积变大的渐缩部，也可以在上游侧具有镑孔(spot facing)。本发明提供了一种使用上述挤出成形装置的成形体的制造方法。依照本发明的方法，能够制造形状保持性优异的成形体。检查被挤出的成形体和挤出成形装置的流路内的压力，在确认任何的不良状况时，优选实施整流板的更换和/或原料组成物的粘度的变更。例如，在被挤出的成形体的形 状保持性不充分的情况下，调整原料组成物的调配等而提高该原料组成物的粘度。该情况下，优选必要时更换整流板。通过实施原料组成物的粘度的调整和整流板的更换，从而能够继续长期地制造能够减轻对挤出成形装置的负荷且尺寸精度充分地高的成形体。发明效果
依照本发明，能够使膏状的原料组成物的压力损耗充分地小，能够制造尺寸精度充分地高的成形体。
图I (a)是显示蜂窝构造体用生坯成形体的一个示例的立体图，图I (b)是生坯成形体的部分放大图。图2是显示本发明所涉及的挤出成形装置的一实施方式的概要剖面图。图3是模式性地显示图2所示的挤出成形装置的内部构造的部分剖面图。图4(a)是显示整流板的一个示例的平面图，图4(b)是显示贯通孔的一个方式的部分剖面图。图5是显示整流板所具有的贯通孔的另外的方式的图。
具体实施例方式以下，参照附图，同时详细地说明本发明的优选的实施方式。首先，在说明本发明所涉及的挤出成形装置之前，说明蜂窝构造体用的生坯成形体。(生坯成形体)
通过对原料组成物进行挤出成形，从而获得图I所示的生坯成形体70。如图1(a)所示，生坯成形体70为多个贯通孔70a大致平行地配置的圆柱体。如图1(b)所示，贯通孔70a的剖面形状为正方形。这些多个贯通孔70a，在生坯成形体70中，从端面观看时为正方形配置，即，配置成贯通孔70a的中心轴分别位于正方形的顶点。贯通孔70a的剖面的正方形的尺寸，例如能够为一边O. 8^2. 5mm。此外，通过以规定的温度将生坯成形体70烧成，从而制造蜂窝构造体。不特别地限定生坯成形体70的贯通孔70a所延伸的方向的长度，但是，例如能够为4(T350mm。另外，也不特别地限定生坯成形体70的外径，但是，例如能够为10(T320mm。
不特别地限定构成生坯成形体70的原料组成物，但是在制造DPF用的蜂窝构造体的情况下，包含作为陶瓷原料的无机化合物源粉末、甲基纤维素等的有机粘合剂以及必要时添加的添加剂。从蜂窝构造体的耐高温性的观点出发，作为优选的陶瓷材料，可列举氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石、堇青石、玻璃、钛酸铝等的氧化物，以及碳化硅、氮化硅等。此外，钛酸铝还能够包含镁及/或硅。例如，在制造钛酸铝的生坯成形体的情况下，无机化合物源粉末包含α氧化铝粉等的铝源粉末和锐钛矿型或金红石型的二氧化钛粉末等的钛源粉末，必要时，还能够包含氧化镁粉末或氧化镁尖晶石粉末等的镁源粉末及/或氧化硅粉末或玻璃粉(glass frit)等的硅源粉末。作为有机粘合剂，可列举甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟烷基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠等的纤维素类，聚乙烯醇等的醇类以及木质素磺酸盐。
作为添加物，例如可列举造孔剂、润滑剂、可塑剂、分散剂以及溶剂。作为造孔剂，可列举石墨等的碳材，聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等的树脂类，淀粉、坚果壳、核桃壳、玉米等的植物材料，冰以及干冰等等。作为润滑剂和可塑剂，可列举甘油等的醇类，羊脂酸、月桂酸、棕榈酸、花生酸、油酸、硬脂酸等的高级脂肪酸，硬脂酸铝等的硬脂酸金属盐以及聚氧化烯烷基醚(POAAE)等。作为分散剂，例如可列举硝酸、盐酸、硫酸等的无机酸，草酸、柠檬酸、醋酸、苹果酸、乳酸等的有机酸，甲醇、乙醇、丙醇等的醇类，以及多聚羧酸铵、聚氧化烯烷基醚等的界面活性剂等。作为溶剂，例如能够使用甲醇、乙醇、丁醇、丙醇等的醇类，丙二醇、聚丙二醇、乙二醇等的二醇类以及水等。(挤出成形装置)
参照图2 4，同时说明本发明所涉及的挤出成形装置的实施方式。图2所示的挤出成形装置10用于从粉末状或膏状的原料组成物制造生坯成形体70。挤出成形装置10具备设于壳体I内的上层的螺旋件2A和设于下层的螺旋件2B。螺旋件2A、2B用于将从入口 Ia供给的原料组成物混捏并且经过流路Ib而向下游侧移送。在螺旋件2A、2B之间，设有真空室3，通过对真空室3内进行减压，从而能够对原料组成物进行除气处理。真空室3内的原料组成物被辊3a导入下层的螺旋件2B。挤出成形装置10还具备设于螺旋件2B的下游侧的整流板5、挤出由原料组成物构成的成形体70A的模具8以及将流路Ib和模具8连通的阻力管9。阻力管9的内部的流路成为渐缩状，从上游侧向着下游侧，流路剖面积逐渐地变小。此外，在制造直径比螺旋件2B的直径更大的成形体70A的情况等下，阻力管9也可以具有从上游向着下游而流路剖面变大的扩大部。以从模具8挤出的成形体70A不变形的方式，在挤出成形装置10的旁边，设置用于支撑成形体70A的支撑台15。整流板5用于在将原料组成物导入模具8之前，谋求该原料组成物的流速分布的均一化。通常地，流经流路Ib的内壁面的附近的原料组成物的流速低，另一方面，流经流路Ib的中央部的原料组成物的流速高。假设保持该流速分布而从模具8挤出原料组成物来制作蜂窝构造体用的生坯成形体，则产生生坯成形体的中央部分的隔壁与另外的部分相比变厚、隔壁弯曲的不良状况。另外，如果通过模具8的原料组成物的流速不均一，则构成模具8的材料不均一地磨损，这不仅成为成形体的尺寸精度降低的原因，也有时候模具8的一部分优先地磨损，使得模具8的寿命显著地变短。整流板5相对于壳体I装卸自如地设置，并配置在螺旋件2B和模具8之间。此外，整流板5为了提高流量调整的效果也可以具有网状的阻力体(图中未显示)。当从壳体I卸下流量调整板5A时，首先，卸下下方的压板lc，从上方的螺纹孔Id拧入工具而使整流板5向下方滑动(参照图3)。此外，使整流板5滑动的机构，除了使用工具的类型以外，可列举利用油压的类型等。整流板5优选为即使从上游侧受到压力也几乎不引起变形的构造体。从如此的观点出发，作为整流板5的材质，例如优选碳素钢等。作为碳素钢以外的优选的材质，能够列举含有镍、铬、钨等的特种钢。从确保充分的强度的观点出发，整流板5的厚度优选为10 100mm。图4(a)是显示整流板5的正面图，图4(b)是显示整流板5的贯通孔6的构成的 部分剖面图。如图4所示，整流板5具有从上游侧的面Fl贯通至下游侧的面F2的多个贯通孔6。贯通孔6具有从上游侧开口 6a向着下游侧而内径变小的渐缩部6b，在其下游侧具有直管部6c。由此，贯通孔6的上游侧开口 6a的开口面积变得比下游侧开口 6d的开口面积更大。从充分地降低原料组成物的压力损耗的观点出发，贯通孔6的上游侧开口 6a优选直径为3 12mm。另一方面,贯通孔6的下游侧开口 6d优选直径为l 10mm。整流板5的上游侧的面Fl的开口率优选为60% 100%，更优选为98%以下，进一步优选为95%以下。另一方面，整流板5的下游侧的面F2的开口率优选为50°/Γ80%。在使用面Fl或面F2的开口率过小的整流板5的情况下，如果不使上游侧的压力过度地高，则不能在单位时间内使充分的量的原料组成物通过，压力容易成为装置的容许压力以上。另一方面，面F2的开口率过大的整流板5的强度容易变得不充分。在此所谓的“开口率”意味着通过将位于整流板5的一面(面Fl或F2)的开口的面积的合计除以该面的面积(除去被壳体覆盖的周缘部之外)而算出的值。模具8用于从原料组成物制造图I所示的形状的成形体，并具有与该成形体相对应的格子状的流路(图中未显示)。用于制造如生坯成形体70那样的单元室构造的成形体的模具，必须致密地进行流路的设定，另外，一般而言为高价。因此，期望使模具的更换作业的频率尽可能地低。在本实施方式中，通过利用整流板5使原料组成物的流量均一化，从而谋求模具8的长寿命化，能够降低模具8的更换频率。(生坯成形体的制造方法)
接着，说明使用挤出成形装置10而制造生坯成形体70的方法。首先，从入口 Ia将原料组成物导入流路Ib内。通过使螺旋件2Α、2Β和辊3a工作，从而将原料组成物混捏并移送至下游侧。在使混捏物通过整流板5的贯通孔6而使流速分布均一化之后，通过阻力管9而导入模具8。位于模具8的下游侧的原料组成物的线速度能够为l(Tl50cm/分左右。从模具8挤出谋求流速分布的均一化的原料组成物，在支撑台15上，将成形体70A回收。通过将成形体70A切断成规定的长度，从而获得生坯成形体70。在成形体的形状保持性不充分的情况下，优选将提高了粘度的原料组成物供给至挤出成形装置10。由此，能够提高成形体的形状保持性。在如伴随着使原料组成物的粘度高而位于挤出成形装置10内的原料组成物的压力损耗变得过高的情况下，优选更换整流板5。通过更换成具有适宜的开口率的整流板，从而能够减轻施加至挤出成形装置10的负荷。当原因被认为是原料组成物的流量分布的不均一性的不良状况被确认时，也可以实施以下的工序。例如下述的工序从壳体I卸下整流板5，将销(图中未显示)安装于I个或多个贯通孔6而将贯通孔6闭塞，从而进行流量的调整。通过实施如此的工序，从而即使不实施模具8的设定的变更或更换，也能够继续长期地制造尺寸精度充分地高的生坯成形体70。该工序也可以暂时停止将原料组成物供给至挤出成形装置而实施，或者，也可以不停止而实施。依照本实施方式，通过将上述方式的贯通孔6设于整流板5，从而能够使位于整流板5的原料组成物的压力损耗充分地小。通过使压力损耗小，从而能够降低施加至挤出成形装置10的负荷，能够充分地抑制整流板5的磨损。另外，依照本实施方式，即使使用粘度比较高的原料组成物，也能够防止压力损耗的过度的增大，因而能够使用适于获得具 有高的形状保持性的成形体的粘度的原料组成物。以上，详细地说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，列举了具有渐缩部6b的贯通孔6，但是贯通孔也可以在上游侧具有锪孔而代替渐缩部6b。图5 (a)是显示形成了具有锪孔的贯通孔7的整流板的部分正面图，图5(b)是显示贯通孔7的构成的部分剖面图。如图5所示，贯通孔7具有矩形的上游侧开口 7a、锪孔7b、流路剖面为大致圆形的直管部7c以及大致圆形的下游侧开口 7d。此外，锪孔7b的形状不限于矩形，也可以为圆形、椭圆形或多边形。另外，在上述实施方式中，关于整流板5所具有的全部的贯通孔6，列举了比下游侧开口 6d的尺寸(开口面积)更大地设定上游侧开口 6a的尺寸(开口面积)的情况，但是也可以兼用如此的构成的贯通孔6和直管状的贯通孔。通常地，流动于流路的内壁面的附近的原料组成物的流速低，另一方面，流动于流路的中央部的原料组成物的流速高，因而从流量的均一化的观点出发，也可以将直管状的贯通孔设于整流板5的中央区域，另一方面，将具有渐缩部6b或锪孔7b的贯通孔设于整流板5的周缘区域。另外，在将整流板5的中心位置作为圆的中心的情况下，也可以以在规定的中心角的范围内不均匀分布的方式，将直管状的贯通孔或者具有渐缩部6b或锪孔7b的贯通孔设于整流板。在上述实施方式中，列举了使整流板5相对于壳体I滑动的机构，但是，使整流板5相对于壳体I装卸自如的机构不限定于此。例如，也可以使壳体I的设置整流板5的部位开闭自如，并能够利用螺栓和螺母等的固定装置来将整流板5固定于壳体I内。另外，在上述实施方式中，列举了圆柱体的生坯成形体70，但是成形体的形状和构造不限定于此。生坯成形体70的外形形状，例如也可以为四棱柱等的棱柱或椭圆柱。另夕卜，贯通孔70a的配置也可以不为正方形配置，例如，也可以为大致三角配置、大致六边配置等。再者，贯通孔70a的形状也可以不为正方形，例如，也可以为大致三角形、大致六边形、大致八边形、大致圆形。产业上的利用可能性
依照本发明，能够使膏状的原料组成物的压力损耗充分地小，能够制造尺寸精度充分地高的成形体。
符号说明
I :壳体 Ib :流路 2B :螺旋件 5 :整流板 6、7 :贯通孔 6a、7a :上游侧开口 6b :渐缩部 6c,7c :直管部 6d、7d :下游侧开口 7b :锪孔
8:丰旲具 9:阻力管
10:挤出成形装置 70 :生坯成形体 70A :成形体
Fl :整流板的上游侧的面 F2 :整流板的下游侧的面
权利要求
1.一种挤出成形装置，其特征在于， 具备 流路，移送膏状的原料组成物； 螺旋件，设于所述流路的上游侧，将所述原料组成物混捏并向下游侧移送； 模具，设于所述流路的下游侧，将由所述原料组成物构成的成形体挤出； 阻力管，将所述流路和所述模具连通；以及 整流板，设于所述螺旋件和所述模具之间， 所述整流板具有从上游侧的面贯通至下游侧的面的多个贯通孔，位于上游侧的面的所述贯通孔的开口的开口面积比位于下游侧的面的开口更大。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述贯通孔具有从下游侧向着上游侧而开口面积变大的渐缩部。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述贯通孔在上游侧具有锪孔。
4.一种成形体的制造方法，使用了根据权利要求广3中的任一项所述的挤出成形装置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具备更换所述挤出成形装置的整流板的工序。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，具备变更所述原料组成物的粘度的工序。
全文摘要
本发明所涉及的挤出成形装置具备流路、螺旋件、模具、阻力管以及整流板，该流路移送膏状的原料组成物，该螺旋件设于流路的上游侧，将原料组成物混捏并向下游侧移送，该模具设于流路的下游侧，将由原料组成物构成的成形体挤出，该阻力管将流路和模具连通，该整流板设于螺旋件和模具之间。整流板具有从上游侧的面贯通至下游侧的面的多个贯通孔，位于上游侧的面的贯通孔的开口的开口面积比位于下游侧的面的开口更大。
文档编号B28B3/22GK102933359SQ20118002982
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月17日
发明者小森照夫, 吉野朝 申请人:住友化学株式会社