JPH1177636A - セラミックス成形体の押出し成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出し成形される成形体の内部までセラミッ
クス短繊維が一方向配向となるようにする。 【解決手段】 ノズル１２の出口部近傍の内側に、多数
の升目１８を形成してスラリー６が通過するようにした
仕切版１５，１６，１７を、スラリー押出し方向に重な
るように配設する。１段目の仕切版１５と２段目の仕切
版１６の各升目１８は上下左右へずれているようにし、
２段目の仕切版１６と３段目の仕切版１７の各升目１８
も上下左右へずれているようにする。スラリー６を多段
の仕切版１５，１６，１７を順に通過させるときに各升
目１８の壁面で剪断力を付与させるようにする。又、ノ
ズル１２には加振器１９を取り付けて、押出し圧力が高
くなったときにノズル１２を振動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス短繊維
を一方向に配向させたセラミックス成形体を押出し成形
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスは、耐高温特性に優れてい
るが、靭性が低いという欠点を有しているため、セラミ
ックスを構造部材として適用する場合の障害の１つとさ
れていた。かかる点を改善する一つの方法として、セラ
ミックス短繊維をセラミックス粉体等によるマトリック
ス中に混合してスラリーとし、このスラリーから成形体
を成形するようにして、成形体に亀裂が入った場合にそ
の亀裂の進展をセラミックス短繊維で阻止させるように
することが提案され、その研究開発が盛んに行われてい
る。

【０００３】この場合に、マトリックス中のセラミック
ス短繊維が亀裂の進展を妨げる働きを効果的に行うよう
にするためには、成形体の応力が作用する方向にセラミ
ックス短繊維を一軸配向させることが有効である。

【０００４】上記セラミックス短繊維をマトリックスに
混合してスラリーとしたものからセラミックス成形体を
成形する方法としては、ノズルからスラリーをベルト上
に流出させて所要厚みの成形体とするドクターブレード
法と、ノズルからスラリーを押し出して成形体とする押
出し成形法がある。

【０００５】後者の押出し成形法は、図４に示す如き押
出し成形機１により成形体を押出し成形するもので、押
出し成形機１は、水平方向に設置されたケーシング２内
に搬送用スクリュー３を収納して軸４の両端を周辺をス
ラリー６が通過できるようにしてある軸受５ａとケーシ
ング２に組み付けた軸受５ｂで回転自在に支持させ、ケ
ーシング２の一端側に設けたスラリー投入ホッパ７から
投入されたスラリーを搬送用スクリュー３によりケーシ
ング２の他端側の内部のスラリー溜り８に送るようにす
る１段目圧送装置Ａを構成すると共に、上記１段目圧送
装置Ａの下流側に設けたスラリー溜り８の下方位置に、
２段目圧送装置Ｂを構成するケーシング９の一端側を開
口させて接続させ、該ケーシング９内にも搬送用スクリ
ュー１０を同様に軸受５ａ，５ｂで回転自在に支持して
収納して、スラリー溜り８から２段目圧送装置Ｂへ２本
の水平ロールの回転で一定量宛供給するようにしてある
スラリー定量送り装置１１により供給するようにし、更
に、２段目圧送装置Ｂの下流側に出口部を絞ったノズル
１２を設け、ノズル１２から成形体１３が押出されるよ
うにした構成としてある。

【０００６】この押出し成形機で押出し成形するとき
は、セラミックス短繊維６ａをマトリックスに混合して
所要の粘性にしてなるスラリー６を、スラリー投入ホッ
パ７より１段目圧送装置Ａに投入してスラリー溜り８ま
で圧送し、該スラリー溜り８で真空発生装置１４により
スラリー６中の気泡を除去した後、スラリー定量送り装
置１１で一定量宛２段目圧送装置Ｂへ移し、該２段目圧
送装置Ｂによりスラリー６を下流側へ圧送し、ノズル１
２で絞って押し出し、ノズル１２出口の形状、寸法によ
り決められた断面形状、厚さの成形体１３を押出し成形
するものである。

【０００７】上記押出し成形法による押出し成形では、
ノズル１２出口部の形状により板状、円柱状、角柱状の
成形体の成形や、ノズル１２内に中子を入れることによ
り円筒状、角筒状の成形体の成形が可能であるが、押出
し成形では厚肉の成形体となるので、ノズル１２から押
し出されるスラリー６中のセラミックス短繊維６ａは、
ノズル１２とスラリー６の界面付近では剪断力の作用に
より押出し方向の一方向の配向となるが、成形体の内部
までは剪断力が作用し難いため、厚肉の成形体の内部ま
でセラミックス短繊維が一軸配向したものを得ることは
困難である。

【０００８】そのため、成形体が厚肉であっても内部で
セラミックス短繊維が一軸配向となるように剪断力を付
与させるべく、ノズル１２内の出口近傍位置に、メッシ
ュの細かなネットを張設し、該ネットを通過するスラリ
ーに剪断力を作用させてセラミックス短繊維を配向させ
ようとする方法がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ノズル
１２内の出口部にネットを設けるようにする方法の場合
は、ネットのメッシュを大きくすると、メッシュの中心
部においてスラリーに剪断力を作用させることができな
いためにセラミックス短繊維に一方向への配向性をもた
せることができず、又、メッシュを細かくすると、スラ
リー中のセラミックス短繊維がネットによって濾し採ら
れる現象を起し、良好な一方向配向の成形体を得ること
ができない。

【００１０】そこで、本発明は、厚肉の成形体が成形さ
れる押出し成形において、成形体の内部までセラミック
ス短繊維が一方向配向となるようにしようとするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、押出し成形機のノズルの出口部近傍の内
側に、所要大きさの升目を多数形成した仕切版を、スラ
リー押出し方向に重なるように複数段所要の間隔で配設
し、且つ上記スラリー押出し方向に隣接する仕切版を各
升目が上下左右方向にずれているように配設してなる構
成とする。

【００１２】ノズルから押し出されるスラリーは、押出
し方向に押出し方向と直交するように多段に配設されて
いる仕切版の升目を順に通過して行くときに、１段目の
仕切版の升目の壁面で剪断力の作用を受けなかったスラ
リーが２段目の仕切版の升目を通過させられるときに該
升目の壁面で剪断力の作用を受けることができ、このよ
うに順次下流側の仕切版を通過することによりノズルか
ら押出し成形される成形体が厚肉でも内部までセラミッ
クス短繊維が一方向に配向したものが得られることにな
る。

【００１３】最下流側の仕切版の升目を小さくすること
により、この仕切版を通過するスラリーに対し小さい升
目の壁面でより剪断力を付与させることができるので、
成形体の内部までセラミックス短繊維の一方向配向が得
られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１５】図１（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の
一形態を示すもので、図４に示した押出し成形機１と同
様な構成の押出し成形機において、截頭角錐形状とした
ノズル１２の出口部近傍の内側に、（ロ）に示す如く格
子状に構成して各升目を所要大きさとした多孔の仕切版
を複数枚（図では３枚）１５，１６，１７互に孔の位置
がずれているようにスラリーの押出し方向に重ねるよう
に多段に設置する。

【００１６】詳述すると、ノズル１２の出口から少し離
れた位置の内側に、格子状としてある各升目１８を、た
とえば、□１mmの大きさとし厚さを０．５mm以上とした
仕切版１５，１６，１７を、ノズル１２の内壁部への設
置位置の内径寸法に合わせた外形寸法として図１（イ）
のように互に適宜の間隔、たとえば、０．１mm〜１mmの
間隔を隔てて配設すると共に、スラリー６の押出し方向
の上下流側に隣接する仕切版１５と１６、１６と１７を
互に升目１８の位置が上下方向、左右方向に２分の１ず
れているようにして、３枚の仕切版１５，１６，１７を
上流側から通して見たときに各仕切版１５，１６，１７
の升目１８が少しずつ重なって小径の孔が多数形成され
ているようにし、更に、ノズル１２の外側に加振器１９
を設置し、スラリー６の押出し時にノズル１２を加振器
１９で振動させて押出し圧力を低減させるようにする。

【００１７】今、セラミックス短繊維６ａが混入されて
いるスラリー６が図４に示す押出し成形機１によりノズ
ル１２のところまで圧送されて来ると、該ノズル１２の
出口部近傍でノズルの絞りで更に圧縮されながらスラリ
ー６は１段目の仕切版１５の各升目１８を通過した後、
２段目の仕切版１６を通過し、更に、下流側にある３段
目の仕切版１７を通過し、ノズル１２の出口絞り部１２
ａで絞られて押出される。各仕切版１５，１６，１７は
比較的大きな升目になっているので、個々の仕切版１
５，１６，１７を通過するときは抵抗が少なく通過でき
るが、各仕切版１５，１６，１７は互に升目１８の位置
が上下左右に２分の１宛ずれているため、スラリー６は
１段目の仕切版１５を通過するときに各升目１８の壁面
で剪断力を受け、更に２段目の仕切版１６の各升目１８
を通過するときに１段目の仕切版１５を通ったスラリー
が１／４に分割されて２段目の仕切版１６の升目１８を
通過することになり、１段目の仕切版１５の升目の中心
部を通って剪断力の作用を受けなかったスラリーが２段
目の仕切版１６を通過するときは升目１８の壁面で剪断
力を受けるようになる。このようなスラリーの流れが多
段の仕切版１５，１６，１７で複数段繰り返されること
によりノズル１２から押し出された図１（ハ）に示す如
き角柱状の成形体１３は内部まで一方向にセラミックス
短繊維６ａが配向されたものとなる。

【００１８】上記において、ノズル１２から押し出され
るときの押出し圧力が高くなる場合は、ソレノイド、圧
電素子等の加振器１９でノズル１２全体に振動を与え、
押出し圧力を低下させるようにする。

【００１９】次に、図２は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図１（イ）に示した実施の形態における３段
目の仕切版１７に代えて、各升目１８を、たとえば、□
０．５mmのように小さくした仕切版２０を用いるように
したものである。その他の構成は図１のものと同じであ
り、同一のものには同一符号が付してある。

【００２０】この実施の形態によれば、１段目の仕切版
１５と２段目の仕切版１６を通過したスラリーを更に小
さい升目の仕切版２０を通すことにより厚み方向内部の
スラリーに剪断力をより作用させることができる。

【００２１】又、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の更
に他の形態を示すもので、角筒状の成形体１３を成形す
るため、ノズル１２の内部に中子２１を挿入して、支持
材２２で中子２１をノズル１２内壁に固定支持するよう
にした形式において、ノズル１２の出口部近傍位置に、
図１（イ）に示した如き３枚の仕切版１５，１６，１７
をスラリー押出し方向に多段式に配設したものである。

【００２２】この実施の形態によれば、（ロ）に示す如
き角筒状の成形体１３を成形するときに、スラリー６を
中子２１とノズル１２の内壁との間を通して１段目、２
段目、３段目の各仕切版１５、１６、１７を順に通過さ
せるときに前記の各実施の形態の場合と同様に升目１８
の壁面で剪断力を作用させてセラミックス短繊維６ａを
押出し方向の一方向へ配向させることができる。

【００２３】なお、本発明は上記した各実施の形態に示
したものに限定されるものではなく、たとえば、図３の
仕切版１７を図２と同様に仕切版２０に代えて用いても
よく、又、図１、図２では角柱状、図３では角筒状の成
形体を成形する場合を示しているが、図１、図２におい
てノズル１２の出口形状を変えて板状、円柱状の成形体
を得るようにし、又、図３でノズル１２と中子２１の断
面形状を変えることにより多種多様な断面形状の成形体
を得るようにすることができること、仕切版１５，１
６，１７や２０は升目１８の形状を四角形状としたもの
で説明したが、升目１８の形状は丸形、多角形でもよい
こと、又、仕切版の段数は３段以上でもよいこと、その
他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得
ることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のセラミックス
成形体の押出し成形装置によれば、押出し成形機のノズ
ルの出口部近傍の内側に、円形又は角形の升目を多数有
する複数枚の仕切版を、スラリーの押出し方向に多段式
に所要間隔で配設すると共に、各段の仕切版を升目が互
に上下左右にずれるように配設して、１段目の仕切版の
升目を通過したスラリーが２段目の仕切版の複数の升目
に跨がるように通過させられるようにしてあるので、升
目の大きい仕切版を何枚も重ねるように配設するだけで
小さいメッシュのものを置いたと同様にスラリー押出し
方向に多数の小さい孔が連通しているような状態にでき
てスラリーの通過に支障を来たすことがないと共に、ノ
ズルを通して押し出されるスラリーは、押出し方向に順
に配設された多段の仕切版の各升目を順に通過させられ
るときに各升目の壁面で次々と剪断力の作用を受けるこ
とができて、成形体の内部までスラリーの押出し方向の
一方向にセラミックス短繊維を配向させることができ、
又、最も下流側に位置する仕切版の升目を小さいものと
することにより、スラリーにより多くの剪断力を作用さ
せることができて、セラミックス短繊維の一方向配向性
をより確実に実現できる、等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、（イ）は
ノズル部の切断側面図、（ロ）は仕切版の斜視図、
（ハ）は成形体の断面図である。

【図２】本発明の実施の他の形態を示すノズル部の切断
側面図である。

【図３】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、
（イ）はノズル部の切断側面図、（ロ）は成形体の断面
図である。

【図４】押出し成形機の全体構成を示す一例図である。

【符号の説明】

１ 押出し成形機 １２ ノズル １３ 成形体 １５ 仕切版 １６ 仕切版 １７ 仕切版 １８ 升目 １９ 加振器 ２０ 仕切版 ２１ 中子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出し成形機のノズルの出口部近傍の内
   側に、所要大きさの升目を多数形成した仕切版を、スラ
   リー押出し方向に重なるように複数段所要の間隔で配設
   し、且つ上記スラリー押出し方向に隣接する仕切版を各
   升目が上下左右方向にずれているように配設してなるこ
   とを特徴とするセラミックス成形体の押出し成形装置。
2. 【請求項２】 スラリー押出し方向の最も下流側の仕切
   版の各升目の大きさを上流側の仕切版の升目よりも小さ
   くした請求項１記載のセラミックス成形体の押出し成形
   装置。