JPH02102004A - セラミック押出成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は押出し成形金型に関し、更に詳しくは内燃機関
の排出ガス浄化用の触媒担体、熱交換器あるいは過給機
用ロータ等の複数の隔壁厚を有するセラミックハニカム
構造体の押出し成形金型に関する。

以下、セラミックハニカム構造体とは、隔壁により区分
された複数の貫通孔を有する構造体をいう。

（従来の技術） 従来、少なくとも２種以上の膜厚を有するセラミックハ
ニカム構造体としては、自動車の排気ガス浄化用触媒担
体としてハニカム構造体の外周縁部の機械的強度を向上
するため、そのハニカム構造体の最外周壁を厚く形成し
たり（特公昭５４−２８８５０号公報参照）、ハニカム
構造体の内部より外周辺の隔壁厚を大きくしたり（特公
昭５７−５０１７０号公報参照）するものが知られてい
る。このような構造体の押出し成形金型としては、セラ
ミックハニカム構造体の断面形状に対応した成形溝の外
周縁部上に押え板を設けて、成形溝の外周縁部に相当す
る押出された隔壁を合体する構造の金型、また、単に成
形溝の溝幅寸法に対応して広く形成したセラミック坏土
供給孔とを備えた金型が提案されている。

しかし、これらの構造の金型は、貫通孔の形状が三角、
四角等の幾何学的に比較的単純で障壁厚の変化が比較的
少ないハニカム構造体の押出しに適用できるが、過給機
用ロータ等の障壁厚が２種以上あり、しかも貫通孔の形
状が複雑なセラミックハニカム構造体に対しては、坏土
の押出し速度が不均一となるため、押出し成形が不可能
となっていた。

その点を解消するため、本出願人は先に、第６図および
第７図に示すように、セラミックハニカム構造体の断面
形状に対応した成形溝２（２ａ、　２ｂ。

２ｃ、　２ｄ、　２ｅ）およびその成形溝２の交叉部あ
るいは稜辺部に連通ずるセラミック坏土供給孔３　（３
ａ。

３ｂ、　３ｃ、　３ｄ、　３ｅ）を備え、障壁厚が小な
る成形溝２ｂ、　２ｃ、　２ｄに連通ずるセラミック坏
土供給孔３ｂ。

３ｃ、　３ｄの水力直径が障壁厚が大なる成形溝２ａ、
　２ｅに連通ずるセラミック坏土供給孔３ａ、　３ｅの
水力直径より大きく形成されてなる、セラミック／”ｉ
ニカム構造体の押出し成形金型を提案した（特開昭６０
−６７１１１号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） このセラミックハニカム構造体の押出し成形金型は、上
記のごとき構成を有するため、この金型を用いれば、隔
壁の厚い部分および薄い部分とも同一押出し速度で成形
されることになり、健全なセラミックハニカム構造体を
得ることができるものである。

しかしながら、この押出し成形金型にあっては、セラミ
ック坏土が押出されるに際し、セラミック坏土供給孔３
ａ、　３ｅから障壁厚が大なる成形溝２ａ。

２ｅに至る移行点において、急激に広がりながら隔壁を
形成していくため、セラミック坏土供給孔から出る坏土
が隔壁を形成していく過程において、坏土相互間で圧着
する力が弱くなり、その結果、外周壁及び内周壁はセラ
ミック粒子の充填が粗でかつ不均一になるため、粗にも
とすく微細なりラブダが壁の内部に多発し焼成後の強度
が低いという欠点があった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、壁部に微細な
りラブダが発生せず良好な性状のセラミックハニカム構
造体を得ることがきる押出し成形金型を提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の押出し成形金型は、複数の障壁厚と少なくとも
二つ以上の貫通孔を有するセラミックハニカム構造体の
押出し成形金型において、セラミックハニカム構造体の
断面形状に対応した成形溝ふよびその成形溝の交叉部あ
るいは稜辺部に連通ずるセラミック坏土供給孔を備え、
障壁厚が小なる成形溝に連通ずるセラミック坏土供給孔
の水力直径が障壁厚が大なる成形溝に連通ずるセラミッ
ク坏土供給孔の水力直径より大きく形成されていると共
に、障壁厚が大なる成形溝に連通ずるセラミック坏土供
給孔の該成形溝への連通溝がコの字状に屈曲しているこ
とを特徴とするものである。

（作　用） 上述した構成において、坏土が通過する通路のうち障壁
厚が大なる成形溝に連通ずる連通溝をコの字状に屈曲さ
せることにより急激な拡大部をなくし、供給孔から供給
されるセラミック坏土にせん断力が加わると同時に坏土
は半径方向に絞り込まれ坏土の通路には急激な拡大部、
すなわち通路断面積の変化が小さい横方向に押出される
ため、セラミック坏土同志の圧着力が強くなり、得られ
るセラミックハニカム構造体に欠陥が生じることがなく
強度が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき、詳細に説明
する。

第１図、第２図、第３図、第４図および第５図に示すよ
うに、本発明に係るセラミックハニカム構造体の押出し
成形金型（以下、金型と称す）１は、主として押出成形
機側に配置されるセラミック坏土供給孔（以下、供給孔
と称す）　３．３ａ、　３ｂ。

３ｃ、　３ｄ、　３ｅとその供給孔に連接し供給孔に供
給されたセラミック坏土を所望のセラミックハニカム構
造体に成形する成形溝２．２ａ、　２ｂ、　２ｃ、　２
ｄ、　２ｅから構成される。即ち、成形溝はセラミック
ハニカム構造体の隔壁、内周壁および外周壁を形成する
ので、隔壁の厚さの種類に応じて、例えば、隔壁の厚さ
が大きいものに対して成形幅は大きい成形溝２ａ、２ｅ
ｓ隔壁の厚さが小さいものに対して成形幅は小さい成形
溝２ｂ、　２ｃ、　２ｄが設けられる。

以上の構成において、本発明では、隔壁厚が大なる成形
溝２ａ、　２ｅに連通ずるセラミック坏土供給孔３ａ、
　３ｅおよび成形溝２ａ、　２ｅを内部で直角に屈曲さ
せてセラミック坏土供給孔３ａ、　３ｅおよび成形溝２
ａ、　２ｅに平行な連通路ｔｔａ、　ｔｔｅで結合して
なることを特徴としている。

連通路１１ａ、　ｌｉｅの前後を屈曲させることにより
、供給孔から供給さるセラミック坏土に剪断力が加わる
と同時に坏土は横方向に押出されるため、セラミック坏
土同志の圧着力が強くなり、前記した従来技術のごとく
、得られるセラミックハニカム構造体に欠陥が生じると
いうことがない。

外周壁および内周壁は第３図に第２図のＢ−Ｂ’断面を
示すように、金型１を成形機のシリンダー４に取り付け
るための金型取り付は枠５の内周面により外周壁の一部
を形成するようにし、一方、金型１の一部を構成するリ
ング片５′の外周面により内周壁の一部を形成するよう
にしてもよく、また、第５図に第１図のＡ−Ａ’断面を
示すように、外周壁はリング８によりその一部を形成し
、内周壁は円板８′によりその一部を形成してもよい。

さらに他の実施例である第４図に示すように、略均等な
水力直径を有する供給孔３の成形溝のシリンダー４側、
即ち、供給孔３のセラミック坏土流入部に、成形幅の大
きい成形溝２ａ、　２ｅに水力直径が小さい開口部６ａ
、　６ｅを、成形幅の小さい成形１２ｂ、　２ｃ、　２
ｄｌ；：水力直径カ、ＡＪイ開口Ｎ６ｂ、　６ｃ。

６ｄを夫々対応させた金属板７を成形金型１の供給孔側
に設けてもよい。金属板によって成形金型の坏土供給孔
を修正することなく金属板の孔径を変化させて押し出し
速度を自由に変化させることが出来る。

成形溝はセラミンクハニカム構造体の形状に応じて、第
３図、第４図および第５図に示すように種々の形状およ
びその配置をすることができ、その寸法およびその金型
材質により放電加工等の公知の方法によって形成される
。

成形溝の溝幅は最大幅Ｔ１と最小幅Ｔ２の比が、１　＜
ＴＩ／Ｔ２≦３００の範囲が可能である。この比が３０
０より大きい場合は大きい成形溝に対応する供給孔の寸
法を極めて小さくす、る必要があり、機械加工が困難と
なる。

供給孔は成形溝の交叉部あるいは稜辺部に成形機のシリ
ンダー側に設けられ、その水力直径は成形溝幅寸法に対
応していることが必要である。

すなわち、第３図乃至第５図に示すように成形幅が小さ
い成形溝２ｂ、　２ｃ、　２ｄには水力直径が大きい供
給孔３ｂ、　３ｃ、　３ｄがそれぞれ連接し、成形幅が
大きい成形溝２ａ、２ｅには水力直径が小さい供給孔３
ａ、　３ｅがそれぞれ連通溝１１ａ、　ｌｉｅを介して
連通している。

セラミック坏土が成形溝内で合体するためには、供給孔
の寸法、数およびその配置は成形溝をセラミック坏土が
十分に充填するようにする必要があり、一方、成形溝の
深さはセラミック坏土が充填するようにする必要がある
。

次に、本発明の成形金型による複数の隔壁厚みを有する
セラミックハニカム構造体が成形される工程を説明する
。

シリンダー４内のセラミック坏土は成形機により、まず
成形金型ｌの供給孔３に押圧供給される。

ここで、水力直径の小さな供給孔３ａ、　３ｅのセラミ
ック坏土は、水力直径の大きい供給孔３ｂ、　３ｃ、　
３ｄのそれより供給孔の内面壁より大きな抵抗を受ける
ので、セラミック坏土の流動速度が小さくなる。

一方、成形溝２においては、成形溝幅の大きな成形溝２
ａ、　２ｅにおけるセラミック坏土の成形速度は成形溝
幅の小さな成形溝２ｂ、　２ｃ、　２ｄにおけるセラミ
ック坏土の成形速度より大きくなる。即ち、金型前面に
おけるセラミック坏土の押出し成形速度は、供給孔３お
よび成形溝２の寸法により相補制御され、隔壁の厚い部
分および薄い部分とも同一押出し成形速度で成形される
ことになる。

さらに、隔壁厚が大なる成形溝２ａ、２ｅに連通孔１１
ａ、　ｌｉｅを介して連通ずるセラミック坏土供給孔３
ａ、　３ｅにおいて、連通孔１１ａ、　ｉｉｅの前後で
連通路が屈曲しているため、セラミック坏土が２度横方
向に流動し、そこでセラミック坏土が大きな圧着力にて
合体することになり、第９図に示すような極めて健全な
セラミックハニカム成形体が得られ、その後、焼成を行
うことにより、クラック等の生じない、例えば第１０図
および第１１図に示す如き圧力波式過給機用セラミック
ローターを得ることができる。

本発明のセラミック押出成形金型は、セラミックハニカ
ム構造体の押出成形に適用される。例えば、内燃機関排
ガス浄化用に用いられる触媒担体及び煤煙除去用フィル
ター、ガスタービン等用の回転式熱交換器、電池等の固
体電解質隔膜体、過給機等で、セラミックスとしては、
それぞれの用途に応じて、コージェライト、窒化珪素、
チタン酸アルミネート、β−アルミナ、ジルコニア等で
ある。

実施例 窒化珪素を主成分に焼結助剤、成形助剤、溶媒を加えて
セラミック坏土を調整し、セラミック押出成形型がそれ
ぞれ第７図、第８図、第４図に示すように連通溝が「ス
トレート状」、「カギ状」及び「コの字状」を有するハ
ニカム押出成形型を用いて成形圧２００ｋｇ／ｃｍ２で
過給機用ロータを成形した。

次に該成形体を窒素雰囲気中で、１８００℃２時間焼成
し、第９図に示すセラミックロータを得た。

該それぞれの焼成体の障壁厚が大きい部分、即ち第４図
、第７図の２ａ部分にて成形された部分に相当する箇所
から、３　ｍｍ　ｘ　４　ｍｍ　ｘ４０＋ｎｍの試験片
を各３０ケ採取し、ＪＩＳ−Ｒ−１６０１（１９８１）
による四点曲げ強度を測定した。測定結果を第１表に示
す。

第１表 表から連通溝の形状がコの字状の時がもっとも平均強度
が高く、強度のバラツキはもっとも小さい。

また、試験片の破断面を観察すると破壊開始点は連通溝
の形状がストレート状、カギ状の時は微細なりラックで
あるのに対し、コの字状の時は、破断面にクラックは認
められなかった。従ってコの字状の連通溝をもつ口金に
より成形されたセラミックハニカム構造体が従来のもの
よりすぐれていることがわかる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の押出し成形金型に
よれば、障壁厚が小なる成形溝に連通ずるセラミック坏
土供給孔の水力直径が障壁厚が大となる成形溝に連通ず
るセラミック坏土供給孔の水力直径より大きく形成され
ていると共に、障壁厚が大なる成形溝に連通ずるセラミ
ック坏土供給孔の該成形溝への連通溝がコの字状に屈曲
しているためセラミック坏土に剪断力が加えられ、その
結果、大きな圧着力にて合体することになり、極めて健
全なセラミックハニカム構造体が得られるという利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す押出し成形金型の押出
す側からの正面図、 第２図は本発明の他の実施例を示す押出し成形金型の押
出す側からの正面図、 第３図は第２図のＢ−Ｂ’断面図、 第４図は本発明の他の実施例である金属板を取り付けた
成形金型の断面図、 第５図は第１図のＡ−Ａ’断面図でシリンダーとの相互
図、 第６図は従来の押出し成形金型の正面図、第７図は第６
図のｃ−ｃ’断面図、 第８図は従来の金型の断面図、 第９図は本発明によって成形されるセラミックハニカム
成形体の正面図、 第１０図および第１１図は、ともに本発明により得られ
る成形体を用いて作成される圧力波式過給機用セラミッ
クローターの例で、第１０図は斜視図、第１１図は正面
図である。 １・・・押出し成形金型 ２．２ａ、　２ｂ、　２ｃ、　２ｄ、　２ｅ−・・成形
溝３、３ａ、　３ｂ、　３ｃ、　３ｄ、　３ｅ−・・セ
ラミツ４・・・成形機のシリンダー ５・・・金型取り付は枠 ５′・・・リング片 ６、６ａ、　６ｂ、　６ｃ、　６ｄ、　６ｅ−開口部７
・・・金属板　　　　　　訃・・リング８′・・・円板
　　　　　　９・・・ボルト１１ａ、　ｌｉｅ・・・連
通路 り坏土供給孔 特許出願人　　日本碍子株式会社 第３図 第４図 第５図 第７図 第８図 、２ｅ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の隔壁厚と少なくとも二つ以上の貫通孔を有す
   るセラミックハニカム構造体の押出し成形金型において
   、セラミックハニカム構造体の断面形状に対応した成形
   溝およびその成形溝の交叉部あるいは稜辺部に連通する
   セラミック坏土供給孔を備え、隔壁厚が小なる成形溝に
   連通するセラミック坏土供給孔の水力直径が隔壁厚が大
   なる成形溝に連通するセラミック坏土供給孔の水力直径
   より大きく形成されていると共に、隔壁厚が大なる成形
   溝に連通するセラミック坏土供給孔の該成形溝への連通
   溝がコの字状に屈曲していることを特徴とするセラミッ
   ク押出成形金型。