JPH0818320B2

JPH0818320B2 - 押出し成形機

Info

Publication number: JPH0818320B2
Application number: JP3243680A
Authority: JP
Inventors: 英延三澤; 立田中
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH0577225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可塑性練土（杯土）を
押出し成形するためのオーガー型押出し成形機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】杯土を口金から連続的に押出して成形体
を作製する装置として、いわゆるプランジャ型成形機と
オーガー型成形機とが知られている。オーガー型成形機
においては、長いシリンダー棒の外周に翼を螺旋状に取
り付けたスクリューを回転させ、このスクリューによっ
て杯土を押出す。図４は、こうしたオーガー型押出成形
機の口金周辺を示す概略断面図である。本体４の内側空
間には、その長さ方向に向って、オーガースクリュー５
が回転可能なように固定されている。このオーガースク
リュー５は、細長いシリンダー棒の外周に翼を螺旋状に
取り付けたものである。本体４の先端に、円筒状の中間
胴２を取り付け、中間胴２の先端に口金１を取り付け
る。本体内の杯土は、オーガースクリュー５の回転によ
って本体４から押し出され、中間胴２の内部空間３を通
過し、口金１の先端から押し出される。図４において
は、芯金は図示省略してある。

【０００３】一方、最近、高効率でクリーンな化学発電
機として、固体電解質型燃料電池(SOFC)が注目されてい
る。かかるSOFCを商業的規模で実現するためには、その
構成要素の製造技術を確立しなけれならない。しかし、
SOFCの各構成要素は、セラミックスであり、寸法、気孔
率、強度、電気的特性などの諸要求特性を同時にクリア
するためには、高度の製造技術が必要とされる。こうし
た立場から、本発明者は、SOFCの構成要素のうち、主と
して多孔質セラミックス製支持管やLa_0.8Sr_0.2MnO₃等
からなる空気電極管の製造技術を研究していた。

【０００４】例えば、La_0.8Sr_0.2MnO₃からなる空気電
極管を製造するには、まずLa_0.8Sr_0.2MnO₃原料を合成
し、この原料を粉砕し、得られた粉末を乾燥する。乾燥
後の粉末にバインダーや造孔剤を加えて混練し、この混
練後の杯土を管状に成形して、乾燥、焼成する。この
際、生産性等の点から、杯土を押出し成形して管状体を
作製する。

【０００５】こうした空気電極管としては、円筒状のも
のが一般的であった。また、最近、図５、図６に示すよ
うな特殊形状の空気電極管も提案されている。図５に示
す空気電極管成形体７は、円筒状の本体7aの中央に平板
状の仕切り7bを成形したものである。酸化ガス流路8A,
8Bは、仕切り7bによって隔離される。図６に示す空気電
極管成形体17においては、その外殻を構成する本体17a
の幅方向形状が、偏平な略楕円形状である。本体17a の
内側空間は、三個の平板状の仕切り17b によって仕切ら
れており、４列の酸化ガス流路18A, 18B, 18C, 18Dが互
いに平行に形成されている。こうしたタイプのSOFCは、
従来に較べ円周方向の電流の流れを少なくし、円周方向
の電圧勾配を減少させることができるため、注目を集め
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、空気電極
管の製造技術を開発する過程で、図５、図６に示すよう
な形状の成形体を作製した。しかし、オーガー型押出し
成形機では問題が生ずることが解った。即ち、図７に示
すように、成形体7Aを押出し成形する際に、ねじれが発
生し、平板状仕切り7bの向きが、成形体7Aの一端と他端
とで大きく変化した。こうなると、後に、酸化ガス導入
管を酸化ガス流路8A, 8B内へと挿入する際に、酸化ガス
導入管が空気電極管の端部にまでは入らないおそれがあ
る。

【０００７】また、EVD 法によって空気電極管の外表面
にジルコニア固体電解質膜を付着させる際に、板状仕切
り7bが存在する部分には固体電解質膜があまり付着しな
い。このため、図７に示すように板状仕切り7bがねじれ
ると、ジルコニアの付着量の少ない部分が、空気電極管
の外表面に螺旋状に形成される。こうなると、SOFC単電
池の表面にインターコネクターを付着させることも困難
になる。また、成形体がねじれると、乾燥段階、焼成段
階にクラックが発生し易い。

【０００８】図６に示すような成形体を押出し成形した
場合には、図７の場合にくらべると、成形体17のねじれ
の度合は少ない。しかし、それだけ成形体17の内部に歪
が残留している。このため、乾燥段階で水分が蒸発し、
可塑性が失われると、成形体内部に応力が発生し、成形
体がねじれてくる。この結果、やはり上記と同様の問題
が生ずる。

【０００９】本発明の目的は、オーガー型押出し成形機
によって押出し成形体を作製する際に、押出し成形体の
ねじれや歪みを防止することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、オーガースク
リューが内蔵された本体と、この本体の先端に連結され
た筒状の中間胴と、この中間胴の先端に連結された口金
とを有し、オーガースクリューの回転によって前記本体
から押出されてきた杯土が前記中間胴を通過して前記口
金から押出され、この際に杯土が所定形状に成形される
ように構成された押出し成形機において、前記本体から
押出されてきた杯土の回転を規制する規制用突起が前記
中間胴の内壁面に設けられていることを特徴とする押出
し成形機に係るものである。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る押出し成形機
をその長さ方向に沿って切った概略断面図、図２は、図
１の押出し成形機の中間胴２をその幅方向に切った概略
断面図である。図４の押出し成形機と同一機能部材には
同一符号を付し、その説明は省略することがある。

【００１２】本体４の先端に、円筒状の中間胴２が取り
付けられ、中間胴２の先端に口金１が取り付けられてい
る。中間胴２の内壁面2aには、平板状突起６が計４個配
設されている。これらの平板状突起６はそれぞれ中間胴
２の長さ方向と平行に設けられ、かつ各平板状突起６は
内壁面2aに互いに等間隔、等角度で設けられている。従
って、一組の平板状突起６が一直線上で対向し、他の一
組の平板状突起６も一直線状で対向し、平板状突起６の
組同士は互いに90°の角度をなしている。

【００１３】こうした押出し成形機によれば、本体４か
らオーガースクリュー５によって押出されてきた杯土が
回転しても、杯土の流れが平板状突起６によって規制さ
れ、中間胴２の内部空間３での杯土の回転が遮げられ
る。杯土の流れを、このように中間胴２の長さ方向へと
向って規制したまま口金１内へと押出し、次いで口金１
の外へと押出し成形する。従って、口金１から押出され
る押出し成形体のねじれが少なくなる。これにより、押
出し成形体の一端と他端との間での寸法のズレを小さく
することができる。また、同様の理由から、押出し成形
体の乾燥段階、焼成段階にクラックが発生しにくくな
る。

【００１４】特に、図５、６に示すようなSOFCの多孔質
セラミックス支持体や空気電極管を、本実施例の押出し
成形機で成形すると、仕切り7b, 17b の向きがあまりね
じれない。従って、発電装置を組立てる際に、酸化ガス
導入管を酸化ガス流路8A, 8B, 18A, 18B, 18C, 18D内へ
と挿入しても、酸化ガス導入管が仕切りに当らない。ま
た、ジルコニア固体電解質膜をEVD 法によって形成する
場合にも、膜の薄い部分が空気電極管や多孔質セラミッ
クス支持体の外周に、ねじれた状態で螺旋状に生ずるこ
ともない。また、インターコネクタを形成するにも支障
がない。

【００１５】図１、図２の例では、平板状突起６を規制
用突起として用いた。しかし、図３に示すように、針状
突起16を規制用突起として用いることもできる。即ち、
複数本の針状突起16を、中間胴２の長さ方向へと向って
一列に並べ、こうした針状突起列を例えば２列設ける。
このような構成であっても、列状に並べた針状突起16
が、本体４から押出されてきた杯土の回転を規制するの
で、前述の効果が得られる。

【００１６】図１、図２の例において、平板状突起６の
個数は変更できるが、３〜４枚は設けた方が効果が大き
い。図３の例において、針状突起列の数を変更し、例え
ば３列、４列とすることもできる。また、これらの規制
用突起の形状も変更できるが、本体から押出されてくる
杯土の回転を防止できなければならない。

【００１７】こうした規制用突起の高さ（例えば図２に
示すｈ）は、中間胴２の内部空間３の幅Ｗの1/20以上、
1/2 以下であることが好ましい。これが1/20未満である
と、杯土の回転を規制する効果が乏しくなる。また、こ
うした規制用突起の長さの総和（例えば図１に示すl₂)
は、中間胴２の長さl₁の1/10以上、１以下であることが
好ましい。これが1/10未満であると、やはり杯土の回転
を規制する効果が乏しくなる。

【００１８】上記の各例では、規制用突起を、中間胴２
の長さ方向と平行に設けた。しかし、杯土の流れを充分
に規制することが困難な場合や、中間胴２が短かいため
に杯土の流れの規制が不充分となる場合がある。このと
きは、オーガースクリュー５の回転方向と逆方向に回転
するように、規制用突起を螺旋状に配設することができ
る。これにより、内部空間３に入ってきた杯土には、そ
の回転方向とは逆向きの回転力が加わる。

【００１９】次に、実験結果について述べる。図１、図
２に示すオーガー型押出し成形機を用い、図５に示す空
気電極管成形体を作製した。平板状突起６の数は４枚と
し、図１、図２に示すように配列した。中間胴２の長さ
l₁は200mm とし、内部空間３の幅は100 mmとした。成形
体７の長さは500 mmとし、肉厚は２mmとし、外側直径は
20mmとした。

【００２０】まず、La_0.8Sr_0.2MnO₃原料粉末に対し、
バインダーとしてポリビニルアルコール、造孔剤として
セルロースを加え、更に水を加えて混練した。こうして
得た杯土を、図１又は図４に示すオーガー型押出し成形
機内へと投入し、オーガースクリュー５を回転させて口
金１から押出し、図５に示す成形体７を得た。この際、
平板状突起６の高さｈ及び長さl₂を下記表に示すように
種々変更した。そして、押出された各成形体７の一端と
他端とにおけるねじれ角を測定した。この結果を下記表
に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】このように、本願発明を採用することで、
ねじれ角が小さくなった。特に、突起物の高さを５mm以
上とし、長さを20mm以上とすることで、ねじれ角が急激
に小さくなることが解った。このように、平板状突起の
高さを中間胴の内部空間の幅に対して1/20以上とし、平
板状突起の長さを中間胴の長さの1/10以上とすると、特
に有効である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、本体から押出されてき
た杯土の回転を規制する規制用突起が中間胴の内壁面に
設けられているので、中間胴の内部において杯土の回転
が遮げられる。従って、中間胴を通過して口金から押出
される杯土からなる押出し成形体のねじれが少なくな
る。これにより、押出し成形体の一端と他端との間での
寸法のズレを小さくし、精度を向上させることができ
る。また、押出し成形体の乾燥段階、焼成段階におい
て、クラックが発生しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る押出し成形機の口金付近
をその長さ方向に切って見た概略断面図である。

【図２】図１の押出し成形機の中間胴をその幅方向に切
って見た概略断面図である。

【図３】他の実施例に係る押出し成形機の口金付近をそ
の長さ方向に切って見た概略断面図である。

【図４】従来の押出し成形機の口金付近をその長さ方向
に切って見た概略断面図である。

【図５】空気電極管成形体の一例を示す斜視図である。

【図６】空気電極管成形体の他の例を示す斜視図であ
る。

【図７】仕切り7bがねじれた空気電極管成形体7Aを示す
斜視図である。

【符号の説明】

１口金２中間胴 2a 中間胴の内壁面３中間胴の内部空間４本体５オーガースクリュー６平板状突起７，7A, 17 空気電極管成形体 7b, 17b 平板状仕切り 8A, 8B, 18A, 18B, 18C, 18D 酸化ガス流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーガースクリューが内蔵された本体
と、この本体の先端に連結された筒状の中間胴と、この
中間胴の先端に連結された口金とを有し、オーガースク
リューの回転によって前記本体から押出されてきた杯土
が前記中間胴を通過して前記口金から押出され、この際
に杯土が所定形状に成形されるように構成された押出し
成形機において、前記本体から押出されてきた杯土の回
転を規制する規制用突起が前記中間胴の内壁面に設けら
れていることを特徴とする押出し成形機。
【請求項２】前記規制用突起が、平板状突起又は針状
突起である、請求項１記載の押出し成形機。
【請求項３】前記規制用突起の高さが前記中間胴の内
部空間の幅に対して1/20以上、1/2 以下であり、前記規
制用突起の長さの総和が前記中間胴の長さに対して1/10
以上、１以下である、請求項１記載の押出し成形機。