WO2014148461A1 - 連続押出成形装置 - Google Patents

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裕一 田島
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Definitions

  • the present invention relates to a continuous extrusion molding apparatus.
  • a method of continuously extruding a honeycomb structure using a continuous extrusion apparatus for example, Patent Document 1 or an extrusion apparatus called a “ram type” is used.
  • the method is known.
  • the raw material is continuously fed into the drum, the twin-screw installed in the drum is rotated, the raw material is kneaded in the drum, and conveyed to the end of the drum.
  • the molding material can be continuously extruded from the provided base
  • the method using the “ram type” extrusion molding apparatus the molding material previously kneaded is put into a cylinder and pressurized by a piston.
  • the piston is pushed all the way to the stroke end of the cylinder, it is necessary to again feed the molding material into the cylinder, and the joint of the molding material cannot be used as a product, resulting in a material loss.
  • the existing continuous extrusion molding apparatus exclusively conveys the forming raw material in the horizontal direction while kneading the forming raw material with the biaxial screw arranged horizontally.
  • a “ram type” extrusion apparatus is used.
  • a “ram type” extrusion molding apparatus is used in the manufacture of a structure that deforms due to its own weight when extruded in the horizontal direction (for example, a honeycomb structure having a large diameter).
  • the larger the size the smaller the quantity that can be produced with one molding material input, and the more the number of molding material inputs.
  • the influence of the above-mentioned “raw material loss at the seam of the forming raw material” on the production efficiency increases, which is not preferable.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to extrude a structure that deforms due to its own weight when it is extruded in the horizontal direction without being deformed, and to avoid the occurrence of raw material loss accompanying the extrusion. Is to provide technology that can
  • the continuous extrusion molding apparatus of the present invention made to solve the above-mentioned problems is a continuous extrusion molding apparatus that incorporates a screw for conveying a molding raw material in the horizontal direction and includes a die part for extrusion molding on the downstream side of the screw part.
  • the base part includes a horizontal flow path for horizontally extruding the forming raw material flowing from the screw part, an extrusion flow path orthogonal to the horizontal flow path, and an extrusion port formed at the tip of the extrusion flow path.
  • the base part holding part for holding the base part is provided with a rotating means for changing the opening direction of the extrusion port from the horizontal direction to the floor surface direction. .
  • the base portion includes a pressure relief device as means for reducing the internal pressure of the upstream portion of the base before the rotating operation. It is what.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that, in the continuous extrusion molding apparatus according to claim 2, the pressure release device is arranged on an extension line of a forming raw material flow path conveyed in the screw portion.
  • Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the honeycomb structure using the continuous extrusion molding apparatus of Claim 1, Comprising: Extrusion of the said forming raw material is the state which made the opening direction of the said extrusion port the downward downward direction. The cap part replacement operation is performed in a state where the opening direction of the extrusion port is a horizontal direction.
  • a continuous extrusion molding apparatus has a built-in screw for conveying a forming raw material in a horizontal direction, and a continuous extrusion molding apparatus provided with a die part for extrusion molding on the downstream side of the screw part.
  • the opening direction of the extrusion port is set as the floor surface direction, and the extrusion can be performed vertically downward.
  • the present invention performs continuous extrusion, the problem of “material loss at the seam of the forming raw material” as in the case of using a “ram type” extrusion molding apparatus can be avoided. That is, according to the present invention, a structure that is deformed by its own weight when extruded in the horizontal direction can be extruded without being deformed, and the occurrence of raw material loss due to extrusion can be avoided.
  • the base part of the continuous extrusion molding apparatus needs to be periodically replaced, when the opening direction of the extrusion port is the floor surface direction as described above, the operator needs to perform the replacement work upward.
  • the workability is poor, and furthermore, the base part is for a large-sized product of about 600 kg including the mounting jig, and therefore the work underneath is dangerous.
  • the base part holding part that holds the base part is provided with rotating means that can change the opening direction of the extrusion port from the horizontal direction to the floor surface direction. At the time of replacement work, the work can be completed safely and promptly from the lateral direction by changing the opening direction of the extrusion port to the horizontal direction.
  • the pressure in the base part at the time of extrusion molding is as high as 10 MPa or more, it is necessary to perform the rotating operation of the base part after reducing the pressure in the base part.
  • a pressure relief device as means for reducing the internal pressure in the upstream part of the base before the turning operation, the internal pressure can be easily reduced.
  • the internal pressure can be further effectively reduced by disposing the pressure relief device on the extension line of the forming raw material flow path conveyed in the screw portion.
  • the continuous extrusion molding apparatus 1 of the present embodiment has a built-in screw for conveying the forming raw material in the horizontal direction, and a die part 3 for extrusion molding on the downstream side of the screw part 2.
  • the base part holding part 4 for holding the base part 3 rotatably is provided.
  • the base part 3 includes a horizontal flow path 5 for extruding the forming raw material flowing in from the screw part 2 in the horizontal direction, an extrusion flow path 10 orthogonal to the horizontal flow path 5, and extrusion of the forming raw material. It has an extrusion port 6 formed at the tip of the flow path 10. The forming raw material flowing in from the screw part 2 is extruded from the extrusion port 6 through a substantially L-shaped channel composed of the horizontal channel 5 and the extrusion channel 10.
  • the base part holding part 4 is provided with a rotating means 7 that allows the opening direction of the extrusion port 6 to be changed between the horizontal direction and the floor surface direction.
  • the rotating means 7 uses a pair of hydraulic cylinders 7a as a drive source. These hydraulic cylinders 7a are supported by a part of the cap holding part 4 so as to be tiltable in the vertical direction by a shaft 7b.
  • the base part 3 is provided with arms 7c extending rearward with respect to the extrusion port 6 on both sides thereof, and the tip of the piston rod 7d of each hydraulic cylinder 7a is connected to the rear end of the arm 7c through a joint 7e. .
  • the rotation means 7 is not limited to this embodiment, and an arbitrary structure such as a motor drive system can be adopted.
  • the forming raw material is extruded vertically downward with the opening direction of the extrusion port 6 as the floor surface direction.
  • the continuous extrusion molding apparatus 1 to extrude the forming raw material vertically downward, a structure having a size that deforms due to its own weight when extruded in the horizontal direction (for example, a honeycomb having a diameter of 10 inches or more) Even if it is a structural body), it can be continuously molded without causing deformation due to its own weight, and “raw material loss at the seam of forming raw material”, as in the case of using a “ram type” extrusion molding device. Can be avoided.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the base part 3.
  • Reference numeral 13 denotes a base body having a square cross section, and bearing bushes 14 are attached to both left and right ends thereof, and the base body 13 is rotatably supported by a pair of left and right bearings 15 provided in the base part holding portion 4. ing.
  • the above-mentioned horizontal flow path 5 is formed in the base body 13 at a position on the rotation center axis AA, and an extrusion flow orthogonal to the horizontal flow path 5 is formed at the center of the base body 3.
  • a path 10 is formed.
  • a pressure relief valve is provided as a pressure relief device 8 at the tip of the horizontal flow path 5.
  • the base body 13 is connected to the drive arm of the rotating means 7 described above, and the base body 13 and the extrusion port 6 can be rotated about the rotation center axis AA.
  • a cylindrical portion 16 is formed at the distal end of the screw portion 2, and the distal end of a sleeve 17 protruding from the end portion of the base body 13 is inserted into the cylindrical portion 16.
  • a seal portion 12 is provided between the cylindrical portion 16 and the sleeve 17 over the entire circumference.
  • the seal portion 12 may be an O-ring, but a gland packing is used in FIG.
  • the sleeve 17 rotates inside the cylindrical portion 16.
  • the pressure in the base part 3 at the time of extrusion molding is as high as 10 MPa or more, since the seal member 12 is arranged in this way at the connecting portion between the screw part 2 and the molding material extrusion flow path 5, extrusion molding is performed. It has a structure that can maintain the internal pressure of the hour.
  • the base part 3 of the continuous extrusion molding apparatus needs to be periodically replaced, the base part 3 is rotated in the direction shown in FIG.
  • the opening direction of the extrusion port 6 can be rotated to the horizontal direction as shown in FIG.
  • the base part 3 is for a large-sized product having a mounting jig including about 600 kg, but can be easily rotated by operating the rotating means 7.
  • the balance weight 9 is disposed at a position facing the extrusion port 6 in order to stably rotate the base portion 3.
  • the pressure relief device 8 is provided in the base body 13 as means for reducing the internal pressure in the upstream part of the base part 3.
  • the arrangement location of the pressure relief device 8 should be on the extension line of the forming raw material flow path conveyed in the screw portion 2 as shown in FIGS. preferable.
  • the horizontal flow path 5 is extended to form the pressure release flow path 11. Since the pressure release channel 11 at the time of extrusion molding is filled with so-called “dead earth”, the molding material press-fitted from the screw portion 2 into the horizontal channel 5 flows into the orthogonal extrusion channel 10. And extruded from the extrusion port 6.

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Abstract

水平方向に押出成形すると自重により変形してしまう構造体を、変形させることなく押出成形でき、かつ、押出成形に伴う原料ロスの発生を回避することができる技術を提供すること。 成形原料を水平方向に搬送するスクリューを内蔵し、スクリュー部２の下流側に、押出成形用の口金部３を備える連続押出成形装置１であって、前記口金部３は、前記スクリュー部２から流入した成形原料を水平方向に押し出す水平流路５と、該水平流路と直交する押出流路１０と、該押出流路の先端に形成した押出口６を有し、前記口金部３を保持する口金部保持部４に、前記押出口６の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段７を備えた。

Description

連続押出成形装置
　本発明は、連続押出成形装置に関するものである。
　ハニカム構造体の成形技術として、連続押出成形装置（例えば、特許文献１）を使用してハニカム構造体を連続的に押出成形する方法や、いわゆる「ラム式」とよばれる押出成形装置を使用する方法が知られている。
　連続押出成形装置を用いる方法では、ドラム内に原料を連続的に供給しながら、ドラム内に設置された２軸式のスクリューを回転し、ドラム内で原料を混練しながら搬送し、ドラム末端に設けた口金から連続して成形原料の押出を行うことができるのに対し、「ラム式」の押出成形装置を用いる方法では、予め混練した成形原料をシリンダ内に投入し、ピストンで加圧して押出成形を行うため、ピストンをシリンダのストロークエンドまで押し切った後、再度シリンダ内に成形原料を投入する必要があり、成形原料の継ぎ目は製品として使用できず原料ロスとなるという欠点がある。
　しかし、２軸スクリューを垂直配置することは困難であるため、既存の連続押出成形装置は、専ら、水平配置された２軸スクリューで成形原料を混練しながら水平方向に搬送し、その搬送方向に押し出す構造を有するものであって、現在、垂直下向きに成形原料の押し出しを行う必要がある場合には、「ラム式」の押出成形装置が用いられている。
　具体的には、水平方向に押出成形すると自重により変形してしまう構造体（例えば、径が大きいハニカム構造体）の製造に際し、「ラム式」の押出成形装置が用いられているが、構造体が大型化するほど、一回の成形原料投入で製造できる数量が減少して、成形原料の投入回数が増加する。成形原料の投入回数が増加すると、上記した「成形原料の継ぎ目における原料ロス」の製造効率に及ぼす影響が大きくなり、好ましくないという問題があった。
特開２０１０－２２１６３７号公報
　本発明の目的は前記の問題を解決し、水平方向に押出成形すると自重により変形してしまう構造体を、変形させることなく押出成形でき、かつ、押出成形に伴う原料ロスの発生を回避することができる技術を提供することである。
　上記課題を解決するためになされた本発明の連続押出成形装置は、成形原料を水平方向に搬送するスクリューを内蔵し、スクリュー部の下流側に、押出成形用の口金部を備える連続押出成形装置であって、前記口金部は、前記スクリュー部から流入した成形原料を水平方向に押し出す水平流路と、該水平流路と直交する押出流路と、該押出流路の先端に形成した押出口を有し、前記口金部を保持する口金部保持部に、前記押出口の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段を備えたことを特徴とするものである。
　請求項２記載の発明は、請求項１記載の連続押出成形装置において、前記口金部は、前記回動操作前に口金上流部の内部圧力を低下させる手段として、圧力抜き装置を備えることを特徴とするものである。
　請求項３記載の発明は、請求項２記載の連続押出成形装置において、前記圧力抜き装置を、スクリュー部内を搬送される成形原料流路の延長線上に配置したことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の連続押出成形装置を用いたハニカム構造体の製造方法であって、前記成形原料の押し出しは、前記押出口の開口方向を垂直下向きとした状態で行い、前記口金部の交換作業は、前記押出口の開口方向を水平方向とした状態で行うことを特徴とするものである。
　本発明に係る連続押出成形装置は、成形原料を水平方向に搬送するスクリューを内蔵し、スクリュー部の下流側に、押出成形用の口金部を備える連続押出成形装置において、前記スクリュー部から流入した成形原料を水平方向に押し出す水平流路と、該水平流路と直交する押出流路と、該押出流路の先端に形成した押出口を有する口金部を備え、更に、この口金部を保持する口金部保持部に、前記押出口の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段を備えるため、水平方向に押出成形すると自重により変形してしまう構造体を成形する場合には、押出口の開口方向を床面方向としておき、垂直下向きに押し出しを行うことができる。また、本発明は、連続押出成形を行うものであるため、「ラム式」の押出成形装置を用いる場合のような、「成形原料の継ぎ目における原料ロス」の問題は回避することができる。すなわち、本発明によれば、水平方向に押出成形すると自重により変形してしまう構造体を、変形させることなく押出成形でき、かつ、押出成形に伴う原料ロスの発生を回避することができる。
　なお、連続押出成形装置の口金部は、定期的な交換作業が必要であるが、前記のように押出口の開口方向を床面方向とした状態では、作業者が上向きに交換作業をする必要があり作業性が悪く、更に、口金部は、取付治具を含めて６００ｋｇ程度になる大型品用であるため、その下方における作業は危険を伴う。これに対し、本発明では、口金部を保持する口金部保持部に、押出口の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段を備えているため、口金部の交換作業時には、押出口の開口方向を水平方向に変更することで、横方向から安全かつ速やかに作業を完了することができる。
　押出成形時における口金部内の圧力は、１０ＭＰａ以上と高圧であるため、口金部の回動作業は、口金部内の圧力を低下させてから行うことが必要となるが、請求項２記載の発明のように、口金部に、前記回動操作前に口金上流部の内部圧力を低下させる手段として、圧力抜き装置を備えることにより、簡単に内部圧力を低下させることができる。
　請求項３記載の発明のように、圧力抜き装置を、スクリュー部内を搬送される成形原料流路の延長線上に配置することにより、更に、効果的に内部圧力を低下させることができる。
押出成形時の連続押出成形装置の全体斜視図である。 口金部の回動時の連続押出成形装置の全体斜視図である。 口金部の交換作業時の連続押出成形装置の全体斜視図である。 口金部の水平断面図である。 圧力抜き装置の配置説明図である。
　以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
　図１～図３に示すように、本実施形態の連続押出成形装置１は、成形原料を水平方向に搬送するスクリューを内蔵し、スクリュー部２の下流側に、押出成形用の口金部３と、口金部３を回動自在に保持する口金部保持部４を備えている。
　口金部３は、図４に示すように、前記スクリュー部２から流入した成形原料を水平方向に押し出す水平流路５と、該水平流路５と直交する押出流路１０と、成形原料の押出流路１０の先端に形成した押出口６を有している。前記スクリュー部２から流入した成形原料は、水平流路５と押出流路１０からなる略Ｌ字の流路を経て押出口６から押し出される。
　口金部保持部４には、図１～図３に示すように、押出口６の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段７を備えている。この実施形態では回動手段７は一対の油圧シリンダ７ａを駆動源とするものである。これらの油圧シリンダ７ａは口金部保持部４の一部に軸７ｂによって上下方向に傾動自在に支持されている。口金部３はその両側に押出口６に対して後方に延びるアーム７ｃを備えており、各油圧シリンダ７ａのピストンロッド７ｄの先端は、ジョイント７ｅを介してアーム７ｃの後端に接続されている。このためピストンロッド７ｄを伸長させれば、口金部３は図１に示すように押出口６を垂直下向きにした状態となり、ピストンロッド７ｄを後退させれば、口金部３は回転して図３に示すように押出口６を水平にした状態となる。なお、回動手段７はこの実施形態に限定されるものではなく、モータ駆動方式など任意の構造を採用することができることはいうまでもない。
　本実施形態では、押出成形時には、図１に示すように、押出口６の開口方向を床面方向として、垂直下向きに成形原料の押し出しを行う。
　このように、連続押出成形装置１を用いつつ、垂直下向きに成形原料の押し出しを行うことにより、水平方向に押出成形すると自重により変形してしまうサイズの構造体（例えば、１０インチ径以上のハニカム構造体）であっても、自重による変形を生じさせることなく、連続的に成形を行うことができ、「ラム式」の押出成形装置を用いる場合のような、「成形原料の継ぎ目における原料ロス」の問題は回避することができる。
　図５に口金部３の断面構造を示す。１３は断面四角形の口金本体であり、その左右両端部には軸受ブッシュ１４が取り付けられており、口金部保持部４に設けられた左右一対の軸受１５によって、口金本体１３を回転自在に支持している。口金本体１３の内部には，その回転中心軸Ａ-Ａ上の位置に前記した水平流路５が形成されており、口金本体３の中央部には水平流路５に対して直交する押出流路１０が形成されている。水平流路５の先端には圧力抜き装置８として圧抜きバルブが設けられている。口金本体１３には上記した回動手段７の駆動アームが連結されており、口金本体１３と押出口６とを回転中心軸Ａ-Ａの周りに回動させることができる。
　スクリュー部２の先端には円筒部１６が形成されており、口金本体１３の端部に突設されたスリーブ１７の先端がこの円筒部１６の内部に挿入されている。これらの円筒部１６とスリーブ１７との間には、全周にわたりシール部１２が設けられている。シール部１２はＯリングであってもよいが、図５ではグランドパッキンが用いられている。上記したように口金本体１３が回動するとき、円筒部１６の内部でスリーブ１７が回転することとなる。押出成形時における口金部３内の圧力は、１０ＭＰａ以上と高圧になるが、スクリュー部２と成形原料押出流路５の連結部分にはこのようにシール部材１２が配置されているため、押出成形時の内圧を維持できる構造となっている。
　連続押出成形装置の口金部３は、定期的な交換作業が必要であるため、口金部３の交換作業時には、回動手段７を操作して、図２に示す方向に口金部３を回動させながら、押出口６の開口方向を図３に示すように水平方向まで回動させることができる。
　口金部３は、取付治具を含めて６００ｋｇ程度になる大型品用であるが、回動手段７を操作することにより、簡単に回動させることができる。本実施形態では、口金部３の回動を安定して行わせるために、押出口６と相対する位置に、バランスウェイト９を配置している。
　なお、前記のように、押出成形時における口金部３内の圧力は、１０ＭＰａ以上と高圧であるため、口金部３の回動作業は、口金部３内の圧力を低下させてから行うことが必要となる。本実施形態では、口金部３の上流部の内部圧力を低下させる手段として、口金本体１３に圧力抜き装置８を備えている。
　効果的に内部圧力を低下させるためには、圧力抜き装置８の配置箇所を、図４、図５に示すように、スクリュー部２内を搬送される成形原料流路の延長線上とすることが好ましい。このため、本実施形態では、図４、５に示すように、水平流路５を延長して、圧抜き流路１１を形成している。押出成形時の圧抜き流路１１には、いわゆる「死土」が充填された状態となるため、スクリュー部２から水平流路５に圧入された成形原料は直交する押出流路１０に流入し、押出口６から押し出される。
　上記実施形態の連続押出成形装置１で、１５インチ径のハニカム構造体を製造したところ、従来「ラム式」の押出成形装置を使用して「成形原料の継ぎ目における原料ロス」が不可避的に生じていた場合と比較して、製造コストで１５％の削減が達成された。
１　連続押出成形装置
２　スクリュー部
３　口金部
４　口金部保持部
５　水平流路
６　押出口
７　回動手段
７ａ　油圧シリンダ
７ｂ　軸
７ｃ　アーム
７ｄ　ピストンロッド
７ｅ　ジョイント
８　圧力抜き装置
９　バランスウェイト
１０　押出流路
１１　圧抜き流路
１２　シール部材
１３　口金本体
１４　軸受ブッシュ
１５　軸受
１６　円筒部
１７　スリーブ

Claims (4)

  1. 　成形原料を水平方向に搬送するスクリューを内蔵し、スクリュー部の下流側に、押出成形用の口金部を備える連続押出成形装置であって、
    　前記口金部は、前記スクリュー部から流入した成形原料を水平方向に押し出す水平流路と、該水平流路と直交する押出流路と、該押出流路の先端に形成した押出口を有し、
    　前記口金部を保持する口金部保持部に、前記押出口の開口方向を水平方向から床面方向の間で変更自在とする回動手段を備えたことを特徴とする連続押出成形装置。
  2. 　前記口金部は、前記回動操作前に口金上流部の内部圧力を低下させる手段として、圧力抜き装置を備えることを特徴とする請求項１記載の連続押出成形装置。
  3. 　前記圧力抜き装置を、スクリュー部内を搬送される成形原料流路の延長線上に配置したことを特徴とする請求項２記載の連続押出成形装置。
  4. 　請求項１記載の連続押出成形装置を用いたハニカム構造体の製造方法であって、
    前記成形原料の押し出しは、前記押出口の開口方向を垂直下向きとした状態で行い、
    前記口金部の交換作業は、前記押出口の開口方向を水平方向とした状態で行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
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