JPH10315213A

JPH10315213A - ハニカム構造体成形用押出装置

Info

Publication number: JPH10315213A
Application number: JP9143388A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Koike; 和彦小池; Tomohiko Nakanishi; 友彦中西; Yoshiyasu Ando; 芳康安藤
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】中心部と外周部のハニカム材料の速度差を低
減し、セル壁によれが発生するのを防止して、セル壁の
薄肉化が可能なハニカム構造体成形用の押出装置を提供
する。【解決手段】ハニカム形状の押出溝２１を有する押出
部２と、この押出溝２１に連通する多数の丸穴３１を有
する材料供給部３からなる押出金型１を用い、押出溝２
１の幅および丸穴３１の径の少なくとも一方を、中心部
から外周部に向かって連続的あるいは段階的に大きくま
たは小さくなるように形成する。例えば、外周部に対し
中心部のハニカム材料の供給速度が速い場合には、中心
部から外周部に向けて押出溝２１の幅または丸穴３１の
径が大きくなるようにすることで、中心部の抵抗を大き
くし、外周部と中心部の速度差を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、内燃機関
の排気ガス浄化触媒用の担体等に使用されるハニカム構
造体成形用の押出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、ハニカム構造体を成形するため
に用いられる押出金型の一般的な構造を示すもので、押
出金型１は、ハニカム形状の押出溝２１を有する押出部
２と、この押出部２の上部に設けられ、上記押出溝２１
に連通する材料供給用の多数の丸穴３１を有する材料供
給部３からなる。上記押出溝２１は、図の左右方向およ
びこれと直交する方向に等間隔で形成され互いに連通す
る一定幅の多数の溝よりなり、上記多数の丸穴３１は、
上記押出溝２１の交差部に開口するように形成されてい
る。上記多数の丸穴３１の径は、通常、上記押出溝２１
の幅より大きく、各丸穴３１は同径となしてある。

【０００３】上記金型を用いてハニカム構造体を成形す
る場合には、図６のように、材料供給部３の上方にシリ
ンダ５１を配設し、ハニカム材料を充填する。ピストン
５２を下降させると、ハニカム材料は、材料供給部３の
多数の丸穴３１を経て、これと連通する押出部２の押出
溝２１より押出され、所定のハニカム形状に成形され
る。

【０００４】ところが、この時、ハニカム材料の速度分
布が不均一になりやすく、得られるハニカム構造体の外
周壁によれやささくれが発生するという問題があった。
例えば、図６に材料流速分布として示すように、シリン
ダ５１との摩擦などで押出部２の外周部におけるハニカ
ム材料の流れが中心部より速くなると、得られるハニカ
ム構造体の外周壁によれが発生する。逆に、外周部にお
けるハニカム材料の流れが中心部より遅いと、図７の如
く、得られるハニカム構造体の外周壁にささくれ６が発
生する。

【０００５】この問題に対し、セル壁厚が１８０μｍ程
度の従来のハニカム構造体では、ハニカム材料の押出圧
力等を調整し、ハニカム構造体の成形速度を制御するこ
とで対応している。すなわち、よれが発生する場合に
は、ハニカム構造体の成形速度を遅くし、ささくれが発
生する場合には、ハニカム構造体の成形速度を速くする
ことで、外周壁のよれやささくれの発生を防止できる。

【０００６】しかしながら、近年の自動車用触媒担体の
軽量化、低圧損化の要求に伴い、セル壁厚を１００μｍ
以下に薄くしようとすると、外周壁だけでなく、セル壁
にもよれが発生することが判明した。図８（ａ）、
（ｂ）は、セル壁に生じるよれを表したもので、ハニカ
ム材料の流れが速いところに押出方向に沿ってよれ７が
発生する。このセル壁に生じるよれは、従来の成形速度
の調整では解消できず、薄肉化の障害となっている。

【０００７】ハニカム材料の流れに着目した技術として
は、例えば、特開昭６２−１４２６０７号公報があり、
ハニカム材料供給用の丸穴を、複数の異なる内径寸法を
もつように形成することで、各丸穴の流動抵抗の差を小
さくできることが開示されている。これは、例えば、図
９の如く、材料供給部３の丸穴３１を、中間部に大径部
３２を有する形状として、ハニカム材料が丸穴３１を通
過する時の流動抵抗をストレート形状の場合より大きく
しようとするもので、流動抵抗に与える丸穴３１内周面
の面粗度の影響を小さくすることができる。

【０００８】しかしながら、この方法では、丸穴３１の
加工精度の不均一による、ハニカム材料の流速の微小な
ばらつきを抑えることはできるものの、ハニカム構造体
の外周部と中心部の間に生じる大きな速度差を解消する
ことはできなかった。

【０００９】また、特公昭５８−３８０８３号公報に
は、ハニカム構造体の外周部数セル分のセル壁厚が中心
部のセル壁厚に比べて厚くなるように、外周部における
押出溝の幅を中心部よりも大きく形成した押出装置が開
示されている。また、溝幅を大きくした部分に材料を供
給するプールゾーンを設けて、この部分に材料不足が生
じないようにしている。しかしながら、この方法では、
溝幅を大きくした部分およびその近傍のハニカム材料の
流れを変化させることはできるが、押出装置全体のハニ
カム材料の流れを制御することはできなかった。

【００１０】一方、ハニカム構造体の薄壁化、高セル密
度化がすすむと、押出装置の強度を確保するため、ハニ
カム材料が供給される丸穴径は小さくなる。丸穴径が小
さくなると、ハニカム材料との摩擦抵抗の増加による圧
力降下が大きくなるため、押出圧力が増大する。特公平
８−２２５３２号公報には、この摩擦抵抗を低減するた
め、図１０に示すように、材料供給部３の上流側に複数
の分流孔８１を有する分流部８を設け、分流孔８１が材
料供給部３の丸穴３１の複数個と均等に連通するように
構成した押出装置が開示されている。

【００１１】この構成では、分流孔８１から供給される
ハニカム材料が、材料供給部の丸穴３１に分流された
後、押出溝２１から押し出されるようになしてあり、丸
穴３１の材料押出方向に対する死角がなくなり、材料が
滞留しないので摩擦抵抗が低減する効果がある。しかし
ながら、上記装置においても、供給されるハニカム材料
の中心部と外周部における速度差をなくすことはできな
かった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の押
出装置では、ハニカム材料の速度が全面で均一となるよ
うにすることは難しく、セル壁を薄肉化した場合に、セ
ル壁に発生するよれを防止することは困難であった。

【００１３】しかして、本発明の目的は、ハニカム材料
の、中心部と外周部における速度差を低減することがで
き、セル壁を薄肉化した場合にもセル壁によれが発生す
ることのないハニカム構造体成形用の押出装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の構成
において、ハニカム構造体成形用押出装置は、ハニカム
形状の押出溝を有する押出部と、この押出部の入口側に
設けられ、上記押出溝に連通する材料供給用の多数の丸
穴を有する材料供給部からなる押出金型を備えている。
上記押出部の上記押出溝の幅および上記材料供給部の上
記丸穴の径は、これらのうち少なくとも一方が、中心部
から外周部に向かって連続的あるいは段階的に大きくな
るようにするか、または小さくなるように形成してあ
る。

【００１５】上記構成の装置を用いてハニカム構造体を
成形する際、外周部に対し中心部のハニカム材料の供給
速度が速い場合には、例えば、丸穴の径が中心部から外
周部に向かって連続的あるいは段階的に大きくなるよう
にした押出装置を用いる。この時、丸穴径が小さい中心
部では、抵抗が大きくなるので、押出溝に供給されるハ
ニカム材料の速度が遅くなる。よって、速度分布に応じ
て丸穴径を変化させることで、外周部と中心部との速度
差を低減し、セルよれが防止できる。上記丸穴の径に代
えて、上記押出溝の幅が中心部から外周部に向けて大き
くなるようにした場合も同様で、ハニカム材料の速度が
全面で均一になり、セルよれをなくすことができる。

【００１６】中心部に対し外周部のハニカム材料の供給
速度が速い場合には、逆に、押出溝の幅または丸穴径
が、中心部から外周部に向かって連続的あるいは段階的
に小さくなるようにする。この時、外周部に向かうにつ
れて抵抗が大きくなり、材料の速度が遅くなって、中心
部との速度差が低減する。よって、ハニカム材料の速度
が全面で均一になり、セルよれが防止できる。

【００１７】請求項２の構成では、上記請求項１の構成
に加え、さらに上記押出金型の上記材料供給部側の端面
に密接して、上記材料供給部の上記多数の丸穴のそれぞ
れに連通する多数の貫通穴を形成した抵抗板を配設す
る。そして、この抵抗板の上記貫通穴の径が、中心部か
ら外周部に向かって連続的あるいは段階的に大きくまた
は小さくなるようにする。

【００１８】本構成によっても、ハニカム材料の速度分
布に応じて、上記貫通穴の径を調整することで、上記請
求項１の構成と同様の効果が得られる。

【００１９】請求項３の構成では、上記材料供給部の上
記多数の丸穴を、上記押出溝の交差部の全てに対して形
成する。あるいは、上記多数の丸穴を、上記押出溝の交
差部に対して一つ置きに形成することもできる。

【００２０】請求項４の構成では、上記抵抗板の上記貫
通穴の中心を、上記材料供給部の上記丸穴の中心と一致
させて配置する。これにより、ハニカム材料の流れに与
える抵抗を穴径により確実にコントロールできる。

【００２１】請求項５の構成では、上記抵抗板の上記貫
通穴の径を、上記材料供給部の上記丸穴の径以下とす
る。上記貫通穴は、通常、その最大径が上記丸穴の径と
なるようにし、ハニカム材料の速度が速い部分の径がよ
り小さくなるように構成するのがよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図面により説明する。図１（ａ）は、ハニカム構造体
成形用押出装置を構成する押出金型１の断面図で、該押
出金型１は、押出溝２１を形成した押出部２と、その上
部に設けられる材料供給部３からなる。押出溝２１は、
図の左右方向およびこれと直交する方向に等間隔で形成
され互いに連通する一定幅の多数の溝よりなり、全体と
してハニカム形状をなすように構成されている。

【００２３】材料供給部３は、図１（ｂ）に示すように
円形の外周を有し、外周縁部を除くほぼ全面に均等に形
成される多数の丸穴３１を有している。これら多数の丸
穴３１は、下方に位置する上記押出溝２１にハニカム材
料を供給するためのもので、ここでは、上記押出溝２１
の交差部に対し１つ置きに形成されている（図１
（ａ））。上記多数の丸穴３１を、上記押出溝２１の交
差部の全てに対して形成することもできる。

【００２４】本実施の形態では、上記多数の丸穴３１の
径を、中心部より外周部に向けて段階的に大きくなるよ
うに形成する。図１（ｂ）において、材料供給部３は中
心部の領域１、中間部の領域２、外周部の領域３の３つ
の領域に区画してあり、各領域１、２、３に属する丸穴
３１の径がそれぞれ等しく、かつ領域１、２、３の順に
丸穴３１の径が大きくなるようにしてある。なお、上記
多数の丸穴３１の径は、いずれも、上記押出溝２１の幅
より大きく形成し、上記押出溝２１に充分な量のハニカ
ム材料が供給されるようにする。

【００２５】ハニカム材料の供給速度が中心部で速い場
合、押出溝２１の幅および丸穴３１の径が一定な従来の
装置では、上記図８で示したように、ハニカム構造体の
中心部のセルに、押出方向に沿うよれ７が発生する。こ
れに対し、本実施の形態では、材料供給部３の外周部よ
り中心部へ向けて、丸穴３１径が小さくなるように構成
されているため、押出部２の中心部では抵抗が大きくな
り、ハニカム材料の速度が遅くなる。このように、ハニ
カム材料の速度が速い中心部ほど丸穴径が小さくなるよ
うにして、より大きな抵抗を与えることで、外周部と中
心部の速度差を小さくし、セルよれの発生を防止でき
る。

【００２６】上記構成では、径の異なる３つの領域１〜
３を設定したが、領域数を２または４以上とすることも
でき、径の異なる領域数が多いほど、ハニカム材料の供
給速度をより細かく制御できる。中心部より外周部に向
けて上記丸穴３１の径が連続的に変化するようにしても
よい。

【００２７】この領域の数や範囲、丸穴径等は、通常、
ハニカム材料の状態（柔らかさ、流動性等）、ハニカム
成形条件等に応じて、ハニカム材料の速度が均一になる
ように、適宜、決定される。

【００２８】上記構成では、上記丸穴３１の径が中心部
から外周部に向けて大きくなるようにしたが、ハニカム
材料の供給速度が外周部で速い場合には、逆に上記丸穴
３１の径が中心部から外周部に向けて、段階的ないし連
続的に小さくなるようにすることで、同様の効果が得ら
れる。この時、押出部２の外周側ほど供給されるハニカ
ム材料の量が減少するので、中心部と外周部の速度差が
小さくなり、セルよれを防止することができる。

【００２９】図２（ａ）、（ｂ）に本発明の第２の実施
の形態を示す。本実施の形態では、材料供給部３の丸穴
３１を一定径とし（図２（ｂ））、代わりに、押出部２
の押出溝２１の幅を変化させる。図２（ａ）において、
押出部２は中心部より外周部に向けて３つの領域１、
２、３に区画してあり、領域１、２、３の順に押出溝２
１の幅が大きくなるようにしてある。各領域１、２、３
に属する押出溝２１の幅はそれぞれ等しく形成される。
上記構成によっても、上記第１の実施の形態同様の効果
が得られ、ハニカム材料の供給速度が中心部で速い場合
に、供給されるハニカム材料の量が中心部ほど少なくな
るようにして、その流速を均一にし、セルよれの発生を
防止できる。

【００３０】上記構成において、押出溝２１の幅は連続
的に変化させてもよい。図３は、押出溝２１の幅が、中
心部から外周部に向けて連続的に大きくなるように形成
した場合を示すもので、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面に対
応する。また、ハニカム材料の供給速度が外周部で速い
場合には、押出溝２１の幅が中心部より外周部に向けて
小さくなるような構成としてもよい。

【００３１】なお、上記構成の押出装置は、通常、押出
金型１の上部に形成した材料供給用の丸穴３１に連通す
るように、下方から研削して、押出部２の押出溝２１を
形成するが、この時、押出溝２１を溝幅の広い部分から
研削を開始し、溝幅の狭くなる順に加工することで、加
工が容易になる。

【００３２】例えば、研削用ブレード１枚で、上記図３
に示したような中心部が外周部より押出溝２１の幅が小
さい押出金型１を製作する場合、溝幅の広い外周部から
研削を始め、溝幅の狭い中心部が最後になるように研削
する。溝を研削する度に、ブレードは磨耗して薄くなる
ので、研削される溝幅は次第に狭くなり、外周部から中
心部へ向けて押出溝２１の幅が次第に小さくなる押出金
型１を容易に加工することができる。逆に、中心部から
外周部へ向けて押出溝２１の幅が小さくなる場合には、
中心部から外周部へ向けて研削を行う。

【００３３】研削用ブレード２枚で、中心部が外周部よ
り押出溝２１の幅が小さい押出金型１を製作する場合に
は、中心に対して左右交互に外周部から中心部へ、１枚
のブレードで、縦または横の一方向の溝を研削する。そ
してもう１枚のブレードで、残る一方向の溝を外周部か
ら中心部へ、中心に対して左右交互に研削する。

【００３４】研削用ブレード４枚で、中心部が外周部よ
り押出溝２１の幅が小さい押出金型１を製作する場合に
は、例えば、縦方向の右半分の溝を外周部から中心部へ
１枚のブレードで研削し、左半分の溝も外周部から中心
部へ１枚のブレードで研削する。同様に、横方向の溝
も、上半分を外周部から中心部へ１枚のブレードで研削
し、下半分を外周部から中心部へ１枚のブレードで研削
する。研削する順番はどの部分からでもかまわない。

【００３５】このように、押出溝２１を幅の広い部分か
ら狭い部分へ順に研削することで、厚さの異なるブレー
ドを使用することなしに、溝幅を変化させることができ
る。

【００３６】図４は本発明の第３の実施の形態である。
本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、押出金型
１の材料供給部３の上面に、円板状の抵抗板４を密接し
て配し、この抵抗板４に、材料供給部３の丸穴３１にそ
れぞれ連通する多数の貫通穴４１を設けている。そし
て、この貫通穴４１の径が、中心部から外周部に向けて
大きくなるようにすることで、同様の効果を得るもので
ある。図４（ｂ）において、抵抗板４は、中心部より外
周部に向けて３つの領域１、２、３に区画してあり、貫
通穴４１の径は、領域１、２、３の順に大きくなってい
る。各領域１、２、３に属する貫通穴４１は同径として
あり、また、各貫通穴４１は、連通する丸穴３１と中心
が一致するように配置される。ここで、押出部２の押出
溝２１の幅および材料供給部３の丸穴３１径は一定であ
る。

【００３７】上記構成によっても、ハニカム材料の供給
速度が中心部で速い場合に、その流れを均一にする上記
と同様の効果が得られ、セルよれの発生を防止すること
ができる。さらに、抵抗板４は、押出金型１に比べて製
作が容易であるので、同一の押出金型１を用い、貫通穴
４１の径を適宜変化させた複数の抵抗板４を用意すれ
ば、抵抗板４を差し替えるだけで種々の条件に対応する
ことができ、経済的である。

【００３８】この場合も、抵抗板４の貫通穴４１の径を
連続的に変化させ、あるいは中心部より外周部に向けて
径が小さくなるようにしてもよいことは上記各実施の形
態と同様である。

【００３９】

【実施例】本発明の効果を確認するために、実際に上記
構成の装置を用いてセル壁厚１００μｍ以下のハニカム
構造体の成形を行った。まず、比較例として、上記図５
に示した丸穴径および押出溝幅が一定の装置を用い、丸
穴３１径をφ１．３ｍｍ、押出溝２１幅７０μｍとし
て、外径φ１１０ｍｍのハニカム構造体を成形したとこ
ろ、ハニカム材料の供給速度は外周部より中心部で速く
なり、得られたハニカム構造体の中心部にセルよれが発
生した。

【００４０】そこで、図１に示したように丸穴３１径を
段階的に変化させた装置を用い、同様にしてハニカム構
造体の成形を行った。この時、丸穴３１径は６段階に変
化させ、中心からφ０〜３３ｍｍの領域でφ０．８ｍ
ｍ、φ３３〜５６ｍｍの領域でφ０．９ｍｍ、φ５６〜
７５ｍｍの領域でφ１．０ｍｍ、φ７５〜９０ｍｍの領
域でφ１．１ｍｍ、φ９０〜１０５ｍｍの領域でφ１．
２ｍｍ、φ１０５〜１２８ｍｍの領域でφ１．３ｍｍと
なるようにし、押出溝２１幅は上記比較例と同じ７０μ
ｍとした。この装置を用い、上記比較例と同じ条件でハ
ニカム構造体を成形したところ、セルよれの発生は観察
されなかった。

【００４１】次に、図２に示したように押出溝２１の幅
を段階的に変化させた装置を用い、同様にしてハニカム
構造体の成形を行った。この時、押出溝２１幅は３段階
に変化させ、中心からφ０〜２８ｍｍの領域で６０μ
ｍ、φ２８〜４５ｍｍの領域で６５μｍ、φ４５〜６４
ｍｍの領域で７０μｍとなるようにし、丸穴３１径は上
記比較例と同じφ１．３ｍｍとした。この装置を用い、
上記比較例と同じ条件でハニカム構造体を成形したとこ
ろ、セルよれの発生は観察されなかった。

【００４２】さらに、図４に示したように抵抗板４を用
い、貫通穴４１の径を段階的に変化させた装置を用い
て、ハニカム構造体の成形を行った。この時、貫通穴４
１径は６段階に変化させ、中心からφ０〜３３ｍｍの領
域でφ０．８ｍｍ、φ３３〜５６ｍｍの領域でφ０．９
ｍｍ、φ５６〜７５ｍｍの領域でφ１．０ｍｍ、φ７５
〜９０ｍｍの領域でφ１．１ｍｍ、φ９０〜１０５ｍｍ
の領域でφ１．２ｍｍ、φ１０５〜１２８ｍｍの領域で
φ１．３ｍｍとなるようにした抵抗板４を、上記比較例
で用いたのと同じ丸穴３１径φ１．３ｍｍ、押出溝２１
幅７０μｍの押出金型１の上面に、貫通穴４１と丸穴３
１の中心が一致するように設置した。この装置を用い、
上記比較例と同じ条件でハニカム構造体を成形したとこ
ろ、セルよれの発生は観察されなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は押
出装置の断面図で（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は押
出装置の平面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）は押
出装置の断面図で（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は押
出装置の平面図である。

【図３】押出溝形状の他の例を示すもので、図２（ａ）
のＣ−Ｃ線断面に相当する図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）は押
出装置の断面図で（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は押
出装置の平面図である。

【図５】従来の押出装置の断面図である。

【図６】従来の押出装置を用いたハニカム構造体の成形
方法を説明するための図である。

【図７】従来の押出装置によって得られるハニカム構造
体の全体斜視図である。

【図８】従来の押出装置によって得られるハニカム構造
体を示すもので、（ａ）は部分拡大斜視図、（ｂ）は部
分拡大断面図である。

【図９】従来の押出装置の部分拡大断面図である。

【図１０】従来の押出装置の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１押出金型２押出部２１押出溝３材料供給部３１丸穴４抵抗板４１貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤芳康愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハニカム形状の押出溝を有する押出部
と、この押出部の入口側に設けられ、上記押出溝に連通
する材料供給用の多数の丸穴を有する材料供給部からな
る押出金型を備えたハニカム構造体成形用押出装置であ
って、上記押出溝の幅および上記丸穴の径のうちの少な
くとも一方が、中心部から外周部に向かって連続的ある
いは段階的に大きくまたは小さくなるようにしたことを
特徴とするハニカム構造体成形用押出装置。
【請求項２】ハニカム形状の押出溝を有する押出部
と、この押出部の入口側に設けられ、上記押出溝に連通
する材料供給用の多数の丸穴を有する材料供給部からな
る押出金型を備えたハニカム構造体成形用押出装置であ
って、上記押出金型の上記材料供給部側の端面に密接し
て、上記材料供給部の上記多数の丸穴にそれぞれ連通す
る多数の貫通穴を有する抵抗板を配置し、上記抵抗板の
上記貫通穴の径が、中心部から外周部に向かって連続的
あるいは段階的に大きくまたは小さくなるようにしたこ
とを特徴とするハニカム構造体成形用押出装置。
【請求項３】上記材料供給部の上記多数の丸穴を、上
記押出部の押出溝の交差部の全てに対してあるいは交差
部に対して１つ置きに形成する請求項１または２記載の
ハニカム構造体成形用押出装置。
【請求項４】上記抵抗板の上記貫通穴の中心と、上記
材料供給部の上記丸穴の中心とを一致させて配した請求
項２または３記載のハニカム構造体成形用押出装置。
【請求項５】上記抵抗板の上記貫通穴の径が、上記材
料供給部の上記丸穴の径以下である請求項２ないし４の
いずれか記載のハニカム構造体成形用押出装置。