JPS6120403B2 - - Google Patents

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JPS6120403B2
JPS6120403B2 JP54149439A JP14943979A JPS6120403B2 JP S6120403 B2 JPS6120403 B2 JP S6120403B2 JP 54149439 A JP54149439 A JP 54149439A JP 14943979 A JP14943979 A JP 14943979A JP S6120403 B2 JPS6120403 B2 JP S6120403B2
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JP
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circular hole
honeycomb structure
circular
extrusion die
diameter
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Kazuo Suzuki
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NGK Insulators Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • B28B3/269—For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S29/00—Metal working
    • Y10S29/026—Method or apparatus with machining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49995—Shaping one-piece blank by removing material
    • Y10T29/49996—Successive distinct removal operations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハニカム構造体の押出ダイスおよびそ
の製法に関するものである。
排ガス中の有害な一酸化炭素（CO）、炭化水素
（HC）、窒素酸化物（NOx）等を除去するめに白
金触媒を担持するための比較的薄い格子状隔壁に
よつて形成される無数の平行セルを軸方向に貫通
させ、開口率を60〜90％、好ましくは65〜85％程
度としセラミツクをその材料の例とするハニカム
構造体は、例えば米国特許第3824196号明細書に
記載のハニカム構造体の製造法からも知られるよ
うにセラミツク材料からなる坏土をダイスを通し
て押出成形したセラミツク生素地成形体を乾燥後
焼成して製造されるものである。
このようにして作られたセラミツクを例とする
ハニカム構造体は隔壁表面の活性が低いため、直
接白金触媒の担持が困難であることから予め活性
の高いγ―アルミナがコーテイングされ、その後
白金触媒溶液にデイツピングすることによつて白
金触媒がγ―アルミナ内に浸透し第１図に示すよ
うに製品隔壁表面にγ―アルミナおよび担持され
た白金触媒２が付着する。
ところがγ―アルミナは比較的粘度が高いため
コーテイグすると第１図に示すように隔壁１の表
面に付着したγ―アルミナは隔壁隅部３では厚く
たまりその後担持される白金触媒溶液は比較的粘
度が低くγ―アルミナ層全域にわたつて浸透する
ため壁部２に比べ隅部３は厚い白金触媒が担持さ
れる。排ガスは白金触媒層の表面から一定の深さ
までしか浸透しないため隅部３では白金触媒は無
駄になる。高価でありしかも資源として枯渇して
いる白金を主原料とす白金触媒を節減するために
は、ハニカム構造体の隔壁交叉部隅部を直角にす
ることなく丸みを付けγ―アルミナが隅部に厚く
たまることがないようにしておくことが望まし
い。
製品の隔壁交叉隅部に丸みを付けることは、押
出ダイスのスリツト交叉隅部に予め丸みを付ける
ことによつて達成できる。通常、ハニカム構造体
押出ダイスは一体の金属ブロツクの片面に押出素
材を導入するための多数の孔があけられ、該ブロ
ツクの他面には該多数の孔に連結する深さで比較
的狭いスリツトが該多数の孔に整列し格子状に切
られる。
このようにして製作された口金のスリツト交叉
隅部を切削加工又は放電加工によつて除去しその
交叉隅部に膨大部を設けることは特公昭51―
20435号公報により知られているが、ダイススリ
ツトの交叉隅部を除去するための切削加工用工具
を挿入することや小さな丸みをもつ放電加工用電
極を精度よく製作することは極めて困難であり、
今後、スリツト巾が狭くスリツト間ピツチが狭い
口金が要求されることから考えても口金製作費用
は極めて高くなり工業的価値がないものである。
本発明は前記のような問題点を解決するために
なされたものであり、押出ダイスの成形スリツト
が切られる面に穿孔した後に成形スリツトを加工
したダイスおよびその製法を提供するものであ
り、成形溝の交叉点を膨大させたハニカム構造体
押出ダイスにおいて、所定の深さかつ一定のパタ
ーンで穿孔された複数の円形の孔Ａを有し、押出
されるハニカム構造体の断面形状に対応した格子
形状を有する成形スリツトをそなえた表面と、所
定の深さかつ一定のパターンで穿孔された複数の
円形の導入孔Ｂを有する裏面とをそなえた一体の
金属ブロツクで構成され、前記成形スリツトが円
孔Ｂに到達連通しているとともに円孔Ａの直径よ
り小さい巾を有しかつ円孔Ａの中心を通つている
ハニカム構造体押出ダイスならびに成形溝の交叉
点を膨大させたハニカム構造体押出ダイスの製法
において、一体の金属ブロツクの片面に所定の深
さかつ一定のパターンで複数の円孔Ａが穿孔する
こと該ブロツクの他面に所定の深さかつ一定のパ
ターンで複数の円孔Ｂが穿孔することおよび押出
されるハニカム構造体の断面形状に対応した格子
形状を有し、円孔Ｂに到達連通するスリツトをブ
ロツクの円孔Ａを穿孔した成形面に設けることよ
り主としてなり、前記成形スリツトを円孔Ａの直
径より小さい巾とするとともに円孔Ａを通るもの
はその中心を通したハニカム構造体押出ダイスの
製法である。
以下、本発明の更に詳しい構成を図示の実施例
について詳細に説明する。
第２図は本発明に基づいて製作されたダイスの
要部断面図であり、ダイス母材４の片面から所定
の深さかつ一定のパターンで複数の円孔Ａが穿孔
される。
ダイス他端面から１個飛びの円孔Ａに整列する
位置又は円孔Ａに全数整列する位置（図示せず）
に円形の素材導入孔Ｂが穿孔される。
次に押出されるハニカム構造体の断面形状に対
応した格子形状の成形スリツト５を円孔Ａの中心
を通り円孔Ｂに連結する深さに放電加工又は砥石
による研磨加工又はフライス加工等によつて切ら
れる。なお、加工の順序を円孔Ａ、円孔Ｂ、成形
スリツトとする代わりに、円孔Ａ、成形スリツ
ト、円孔Ｂあるいは円孔Ｂ、円孔Ａ、成形スリツ
トとしてもよい。いずれにしても成形スリツト５
が設けられる前に円孔Ａが設けられることが必要
である。
このようにして製作されたダイスは第３図に示
す要部上面図のように成形スリツト交叉隅部に円
孔Ａの半径ｒを曲率とする丸みがついたものとな
り、このダイスを押出機（図示せず）に設置し素
材を押出成形して得られたハニカム構造体の隔壁
交叉隅部には円孔Ａの半径を曲率とする丸みが得
られる。
成形スリツト交叉部と円孔Ａは整列して設けら
れている円形の素材導入孔Ｂが成形スリツト交叉
部と全て対応せず、第３図に示す如く成形スリツ
ト交叉部１個飛びに整列している場合は押出成形
中に素材導入孔に整列する円孔より整列しない円
孔で形成される丸み部分の方がダイスの摩耗が少
ない。
従つて長期間にわたつて押出成形する場合、こ
れらの丸みの曲率が変つてくることから素材導入
孔に整列する円孔の曲率を整列しない円孔の曲率
より小さくしておくことが望ましい。
又、成形スリツト交叉部に素材導入孔が全て整
列している場合は円孔Ａの曲率をすべてにわたつ
て等しくしておいてもよいことは言うでもない。
円形の素材導入孔Ｂから連続的に成形スリツト
側へ供給された素材は成形スリツト内に拡がり成
形スリツト交叉部では隅部の丸み部に沿つて押出
され、押出された製品隔壁交叉隅部にも丸みが付
く。
ダイススリツト交叉隅部に付けられた丸み部深
さ１が極端に浅い場合には押出された製品に丸
みをつけることができず少なくともスリツト深さ
２の2/3以上の深さを有していることが望まし
い。
上記の構成に基づく本発明の作用効果を以下に
述べると、円孔Ａは通常のドリル加工によつて穿
孔できることからドリル径とほぼ同一の孔を精度
よく穿孔でき、成形スリツト加工前に位置決めを
正確にすることができる。すなわち成形スリツト
加工後に穿孔する場合、円孔中心をケガキするこ
ともセンターポンチによる位置決めも不可能であ
り精度よく位置決めすることはできないという欠
点があつたが、本発明はこのような欠点を解決し
たものである。
又、従来技術のように成形スリツト加工後に成
形スリツト交叉隅部を除去するための極めて微細
な切削工具（ブローチ刃）や放電加工用電極を製
作する必要もなく極めて容易に丸みをつけること
ができるものである。合せて、成形スリツト加工
前に母材を貫通する円孔ＡおよびＢがあけられて
いるため従来技術より精度のよい成形スリツト加
工ができるようになつた。
又、長期間にわたつて押出成形する場合には素
材導入孔に整列する部分の成形スリツト交叉隅部
は整列しない部分に比べ早く摩耗することから、
予め素材導入孔に整列する円孔よりも整列しない
円孔を摩耗量を見越して大きくしてあるため第４
図に示す製品隔壁交叉隅部の曲率半径Ｒの寸法の
バラツキが少ないものが長期間にわたつて得られ
る利点がある。
なお、円孔Ａの深さ１をスリツト深さ２の
2/3以上とすることにより、ダイススリツト交叉
隅部と同一形状の丸み押出成形品隔壁交叉隅部に
設けることができる。
このようにして製作されたダイスを使用してセ
ラミツク材を例とするハニカム構造体を成形して
乾燥後焼成して得られた第４図に示す如き製品に
γ―アルミナをコーテイング後白金触媒を担持す
ることによつて隔壁交叉隅部には無駄に白金触媒
が担持されることがない。第５図に示すように製
品隔壁交叉隅部の曲率半径Ｒを0.3mmとした場合
の白金触媒担持量減率は従来の曲率半径０mmの場
合に比べ約40％の減率となり、曲率半径を0.2mm
とした場合には約26％の減率となつて口金製作コ
ストも安価であることも合せて工業的価値が極め
て大なるものである。
又、曲率半径寸法の微調整のためには、前記の
ように製作されたダイスの内外表面に無電解ニツ
ケルメツキを施し、これを熱処理することによつ
て母材とメツキ層の密着性および耐摩耗性を向上
させたダイスを使用することもできる。
すなわち、無電解ニツケルメツキ層の厚みはメ
ツキ時間によつて微妙にコントロールできメツキ
層の厚みにより、丸みの曲率半径の調整ができる
ことから、必要とする曲率半径をもつダイスを容
易に製作できるものである。
実施例 １ 第６図に示すように直径ａ：215mm、スリツト
加工部の直径ｂ：160mm、厚さｃ：26.5mmに加工
した鋼材より母材片面には第３図に示すように、
孔間ピツチｐ：1.35mmで格子状にケガキをするこ
とによつて円孔Ａの中心を位置決めをし、直径
d1：0.6mm、深さ１：1.7mmの円孔を穿孔した。
母材他面には円孔Ａの１個飛びの位置に直径
Ｄ：1.5mm、深さＬ：25mmの円形の素材導入孔Ｂ
を穿孔した。
次に第３図に示す如く円孔Ａの中心を通る位置
に放電加工によつて格子状にスリツト巾ｔ：0.18
mmで又、切粉の排除が容易であることから従来よ
り深いスリツト、深さ２：2.5mmが切れ所望の
ダイスが得られた。
このようにして製作したダイスを押出成形機
（図示せず）に設置したセラミツク坏土を押出し
成形して得られた、壁厚：0.157mm、壁間ピツ
チ：1.25mm、外径148mm、長さ83mmのハニカム構
造体を乾燥後焼成して製品を得、γ―アルミナを
コーテイングした後白金触媒を担持したところ従
来の隔壁交叉隅部が直角であつたハニカム構造体
を使用したものに比べ40％の白金触媒担持量減率
となり、しかも従来のものと比べて排ガス浄化効
率は何ら遜色のないことが確認できた。
実施例 ２ 直径ａ：215mm、スリツト加工部の直径ｂ：160
mm、厚さｃ：26.5mmに加工した鋼材よりなる母材
片面には第３図に示すように、孔間ピツチｐ：
1.35mmで格子状にケガキをすることによつて円孔
Ａの中心を位置決めをし、直径d1：0.7mm、深さ
１：1.7mmの円孔を穿孔した。母材他面には円
孔Ａの１個飛びの位置に直径Ｄ：1.5mm、深さ
Ｌ：25mmの円形の素材導入孔Ｂを穿孔した。
次に円孔Ａの中心を通る位置に放電加工によつ
て格子状にスリツト巾ｔ：0.28mm、深さ２：
2.5mmのスリツトを切りダイスを製作した。
このようにして製作したダイスに無電解ニツケ
ルメツキを施しダイス内外表面全面に厚さ0.05mm
の無電解ニツケルメツキ層を設け、400℃にて熱
処理し該メツキ層と母材の密着性および該メツキ
層の耐摩耗性を高めダイスを得た。
成形スリツト交叉隅部の丸み曲率半径ｒは0.3
mmとなり、又、メツキ層は無電解ニツケルメツキ
浴へのダイス浸漬時間で自由にコントロールする
ことができることからメツキ厚が0.07mmの場合に
はｒ＝0.28mmとなり押出成形に使用した後、硝酸
溶液中にダイスを浸漬してメツキ層を剥した後再
びメツキ厚を0.04mmの無電解ニツケルメツキを施
すことによつてｒ＝0.31mmとなり同一母体のダイ
スで自由にｒ寸法が変えられ、このようにダイス
を再生利用することによつて目標とする白金触媒
担持量減率に相当するハニカム構造体を製作でき
るダイスを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のダイスを用いて製作したハニカ
ム構造体の要部拡大断面図、第２図は第３図の
―断面図、第３図は本発明により製作されたダ
イスの要部上面図、第４図は本発明により製作さ
れたダイスを用いて製作したハニカム構造体の要
部拡大断面図、第５図は本発明により製作された
ダイスを用いて製作したハニカム構造体の製品隔
壁隅部の丸み半径寸法と白金触媒量減率を示すグ
ラフおよび第６図は実施例に示したダイスの外観
図である。 １……製品隔壁、２……γ―アルミナおよび担
持された白金触媒、３……製品隔壁隅部、４……
ダイス母材、５……成形スリツト、Ａ……丸みを
付けるために設けられた円孔、Ｂ……円形の素材
導入孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 成形溝の交点部を膨大させたハニカム構造体
    押出ダイスにおいて、 (a) 所定の深さかつ一定のパターンで穿孔された
    複数の円形の孔Ａを有し、押出されるハニカム
    構造体の断面形状に対応した格子形状を有する
    成形スリツトをそなえた表面と、 (b) 所定の深さかつ一定のパターンで穿孔された
    複数の円形の孔Ｂを有する裏面、 とをそなえた一体の金属ブロツクで構成され、前
    記成形スリツトが円孔Ｂに到達連通しているとと
    もに円孔Ａの直径より小さい巾を有しかつ円孔Ａ
    の中心を通つていることを特徴とするハニカム構
    造体押出ダイス。 ２ 前記円孔Ａの直径を円孔Ｂの直径より小さく
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のハニカム構造体押出ダイス。 ３ 前記円孔Ａの深さをスリツトの深さの2/3以
    上としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    又は第２項記載のハニカム構造体押出ダイス。 ４ 前記スリツトがその全交叉部において円形の
    孔Ａの中心を通つていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項、第２項又は第３項記載のハニカ
    ム構造体押出ダイス。 ５ 前記円孔Ｂが円孔Ａと整列しておりかつ前記
    成形スリツトの１つおきの交叉部に穿孔されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
    ハニカム構造体押出ダイス。 ６ 前記円孔Ａのうち円孔Ｂに整列する孔の直径
    を円孔Ｂに整列しない孔の直径より小としたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のハニカ
    ム構造体押出ダイス。 ７ 成形溝の交叉点を膨大させたハニカム構造体
    押出ダイスの製法において、 (a) 一体の金属ブロツクの成形面となる片面に所
    定の深さかつ一定のパターンで複数の円形の孔
    Ａを穿孔すること、 (b) 該ブロツクの坏土導入側の他面に所定の深さ
    かつ一定のパターンで複数の円形の孔Ｂを穿抗
    することおよび (c) 押出されるハニカム構造体の断面形状に対応
    した格子形状を有し、円孔Ｂに到達連通する成
    形スリツトをブロツクの円孔Ａを穿孔した成形
    面に設けること、 より主としてなり、前記成形スリツトを円孔Ａの
    直径より小さい巾とするとともに円孔Ａを通るも
    のはその中心を通じたことを特徴とするハニカム
    構造体押出ダイスの製法。 ８ 前記円孔Ａの直形を円孔Ｂの直径より小とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
    ハニカム構造体押出ダイスの製法。 ９ 前記円孔Ａの深さを成形スリツトの深さの2/
    ３以上としたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ７項又は第８項に記載のハニカム構造体押出ダイ
    スの製法。 １０ 前記スリツトがその全交叉部において円孔
    Ａの中心を通つていることを特徴とする特許請求
    の範囲第７項、第８項又は第９項記載のハニカム
    構造体押出ダイスの製法。 １１ 前記円孔Ｂが円孔Ａと整列しておりかつ前
    記成形スリツトの１つおきの交叉部に穿孔されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記
    載のハニカム構造体押出ダイスの製法。 １２ 前記円孔Ａのうち円孔Ｂに整列する孔の直
    径を円孔Ｂに整列しない孔の直径より小としたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載のハ
    ニカム構造体押出ダイスの製法。 １３ (a)′ 一体の金属ブロツクの成形面となる
    片面に所定の深さかつ一定のパターンで複数の
    円形の孔Ａを穿孔すること、 (b)′ 押出されるハニカム構造体の断面形状に対
    応した格子形状を有する成形スリツトをブロツ
    クの円孔Ａを穿孔した成形面に設けることおよ
    び (c)′ 該ブロツクの他面に所定の深さかつ一定の
    パターンで、前記成形スリツトに到達連通する
    複数の円孔Ｂを穿孔すること、 より主としてなり、前記成形スリツトを円孔Ａの
    直径より小さい巾とするとともに円孔Ａを通るも
    のはその中心を通したことを特徴とするハニカム
    構造体押出ダイスの製法。 １４ (a)″ 一体の金属ブロツクの坏土導入面と
    なる片面に所定の深さかつ一定のパターンで複
    数の円形の孔Ｂを穿孔すること、 (b)″ 該ブロツクの他方の成形面となる面に所定
    の深さかつ一定のパターンで複数の円形の孔Ａ
    を穿孔することおよび (c)″ 押出されるハニカム構造体の断面形状に対
    応した格子形状を有し、円孔Ｂに到達連通する
    成形スリツトをブロツクの円孔Ａを穿孔した成
    形面に設けること より主としてなり、前記成形スリツトを円孔Ａ
    の直径より小さい巾とするとともに円孔Ａを通る
    ものはその中心を通したことを特徴とするハニカ
    ム構造体押出ダイスの製法。
JP14943979A 1979-11-20 1979-11-20 Honeycomb structure extruding die and its manufacture Granted JPS5672905A (en)

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