DE102021210735A1

DE102021210735A1 - Extrusionsformdüse und Extrusionsformmaschine

Info

Publication number: DE102021210735A1
Application number: DE102021210735.4A
Authority: DE
Inventors: Kosuke Iwata; Ryuji Yamaguchi; Yuichi Tajima
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-07-14
Also published as: US20220219368A1; CN114750385A; JP2022107398A; CN114750385B; JP7213275B2; TWI820461B; TW202227255A

Abstract

Eine Extrusionsformdüse 100 umfasst ein Paar an Düsenkörpern 10a, 10b, wobei die Düsenkörper 10a, 10b aufweisen: ein Paar von Lippenabschnitten 11a, 11b, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Schlitzöffnung 20 zu bilden; und ein Paar von Einführungsabschnitten 12a, 12b, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Einführungsöffnung 30 zu bilden. Ein Düsenkörper 10a ist eine Kleiderbügelmatrize mit mindestens einem Mechanismus zur Dickeneinstellung und der andere Düsenkörper 10b ist eine Fischschwanzmatrize.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extrusionsformdüse und eine Extrusionsformmaschine.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wenn Formmaterial mit Hilfe einer Extrusionsformmaschine in eine Plattenform geformt wird, ist eine Breitschlitzdüse (im Folgenden als „Düse“ bezeichnet) an einer Auslassöffnung der Extrusionsformmaschine angeordnet. Die Düse umfasst im Allgemeinen ein Paar an Düsenkörpern, das ein Paar von Lippenabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Schlitzöffnung zu bilden, und ein Paar von Einführungsabschnitten aufweist, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Einführungsöffnung zu bilden. Das durch die Extrusionsformmaschine extrudierte Formmaterial wird durch die Einführungsöffnung in das Innere der Düse eingeführt und tritt durch die Schlitzöffnung aus, um in eine Plattenform geformt zu werden.
Als Düsenkörper wird häufig eine Kleiderbügelmatrize mit einem Verteilerabschnitt verwendet. Unter dem hier verwendeten Begriff „Kleiderbügelmatrize“ ist ein Düsenkonzept zu verstehen, dass T-förmige Matrizen miteinschließt. Aus dem Stand der Technik ist eine Kleiderbügelmatrize mit einem Mechanismus zur Steuerung der Breite eines Abschnitts der Schlitzöffnung in einer kurzen Richtung bekannt (siehe z. B. Patentliteratur 1).
Als Düsenkörper wird auch eine Fischschwanzmatrize verwendet (Nichtpatentliteratur 1). Obwohl die Fischschwanzmatrize nicht in dem Maße verwendet wird wie die Kleiderbügelmatrize, wird diese zum Formen von Harzmaterialien mit geringer thermischer Stabilität eingesetzt. Allerdings ist derzeit keine Fischschwanzmatrize mit einem Mechanismus zur Steuerung der Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung bekannt.
Darüber hinaus werden diese Düsenkörper jeweils in einem Paar von zwei Düsenkörpern desselben Typs verwendet.
REFERENZLISTE
Patentliteratur
[Patentliteratur 1] Japanisches Patent Nr. 5204147 B
Nichtpatentliteratur
[Nichtpatentliteratur] Tadashi ITOH, „Flow in Flat Die, Part 1: Fishtail Dies“, Polymer Chemistry, Vol. 20, No. 216, pp. 193-200, 1963
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
In den letzten Jahren wurden verschiedenste Formmaterialien häufig in Form einer Platte geformt. Je nach Art des Formmaterials kann es jedoch schwierig sein, das Formmaterial in die Plattenform zu bringen, selbst für die Fälle, dass die Kleiderbügelmatrize oder die Fischschwanzmatrize als Düsenkörper verwendet werden, oder die Dicke eines plattenförmigen Formkörpers fällt unter Umständen ungleichmäßig aus. Enthält das verwendete Formmaterial beispielsweise Keramikteilchen, führt die Kleiderbügelmatrize zu einer deutlich verringerten Ausflussgeschwindigkeit an der Randseite der Schlitzöffnung im Vergleich zur Mitte der Schlitzöffnung bezogen auf deren Längsrichtung, sodass es unter Umständen unmöglich ist, das Formmaterial in Plattenform zu formen. Obgleich die Fischschwanzmatrize das Formmaterial in Plattenform bringen kann, ist es dabei schwierig, einen plattenförmigen Formkörper mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten, da die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung nicht gesteuert werden kann. Die Nachteile der Fischschwanzmatrize könnten durch die Entwicklung einer Fischschwanzmatrize mit einem Mechanismus zur Steuerung der Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung gelöst werden. Die Entwicklung einer solchen Fischschwanzmatrize ist jedoch kostspielig und daher nicht praktikabel.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben genannten Probleme zu lösen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Extrusionsformdüse und eine Extrusionsformmaschine bereitzustellen, die ein Formmaterial in eine Plattenform mit gleichmäßiger Dicke formen kann, unabhängig von der Art des Formmaterials.
Mittel zur Lösung des Problems
Als Ergebnis intensiver Forschungen im Bereich von Extrusionsformdüsen haben die Erfinder festgestellt, dass die oben genannten Probleme durch Verwendung einer Kombination aus einer Kleiderbügelmatrize mit einem Mechanismus zur Dickeneinstellung und einer Fischschwanzmatrize als ein Paar an Düsenkörpern gelöst werden können, und sind zur vorliegenden Erfindung gelangt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf eine Extrusionsformdüse, die ein Paar an Düsenkörpern umfasst, wobei die Düsenkörper aufweisen: ein Paar von Lippenabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Schlitzöffnung zu bilden; und ein Paar von Einführungsabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Einführungsöffnung zu bilden;
wobei einer der Düsenkörper eine Kleiderbügelmatrize ist, die zumindest einen Mechanismus zur Dickeneinstellung aufweist, und der andere der Düsenkörper eine Fischschwanzmatrize ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner auch eine Extrusionsformmaschine, die die oben beschriebene Extrusionsformdüse umfasst.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Extrusionsformdüse und eine Extrusionsformmaschine bereitzustellen, die ein Formmaterial unabhängig von der Art des Formmaterials in eine Plattenform mit gleichmäßiger Dicke formen kann.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Kleiderbügelmatrize, die für eine Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Kleiderbügelmatrize aus 2;
4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Fischschwanzmatrize, die für eine Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Fischschwanzmatrize aus 4;
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Kleiderbügelmatrize, die mit einem Deckelabschnitt versehen ist;
7 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer in Vergleichsbeispiel 3 verwendeten Fischschwanzmatrize; und
8 zeigt Diagramme, die jeweils die Ergebnisse einer Ausflussgeschwindigkeit an jeder Position in Breitenrichtung für Beispiele und für Vergleichsbeispiele zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung dabei nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist, und verschiedene in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallende Modifikationen und Verbesserungen auf Grundlage des allgemeinen Fachwissens eines Fachmanns vorgenommen werden können, ohne dabei vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Eine Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (die im Folgenden mit der Bezeichnung „Düse“ abgekürzt sein kann) umfasst ein Paar an Düsenkörpern, wobei die Düsenkörper aufweisen: ein Paar von Lippenabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Schlitzöffnung zu bilden; und ein Paar von Einführungsabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Einführungsöffnung zu bilden.
Einer der beiden Düsenkörper ist eine Kleiderbügelmatrize mit einem Mechanismus zur Dickeneinstellung und der andere der Düsenkörper ist eine Fischschwanzmatrize. Durch die Verwendung einer solchen Kombination verschiedener Düsenkörper ist es möglich, die Funktion der Fischschwanzmatrize zum Formen der Plattenform zur erhalten, während die Funktion zur Dickeneinstellung der Kleiderbügelmatrize genutzt wird. Daher kann das Formmaterial unabhängig von der Art des Formmaterials in eine Plattenform mit gleichmäßiger Dicke geformt werden.
Die Einzelheiten der Extrusionsformdüse werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 dargestellt, wird eine Düse 100 durch Kombination eines Paares von Düsenkörpern 10a, 10b gebildet. Die beiden Düsenkörper 10a, 10b werden im Allgemeinen mit Hilfe von Schrauben (nicht abgebildet) oder ähnlichem miteinander verbunden.
Die Düsenkörper 10a, 10b sind jeweils mit Lippenabschnitten 11a, 11b versehen und die beiden Lippenabschnitte 11a, 11b sind einander zugewandt, um eine Schlitzöffnung 20 zu bilden, wenn die Düsenkörper 10a, 10b zusammengefügt sind.
Darüber hinaus sind die Düsenkörper 10a, 10b auch mit Einführungsabschnitten 12a bzw. 12b versehen und die beiden Einführungsabschnitte 12a, 12b sind einander zugewandt, um eine Einführungsöffnung 30 zu bilden, wenn die Formkörper 10a, 10b zusammengefügt sind.
Der Düsenkörper 10a ist eine Kleiderbügelmatrize mit mindestens einem Mechanismus zur Dickeneinstellung.
Eine Form der Kleiderbügelmatrize oder dergleichen ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform begrenzt, solange die Kleiderbügelmatrize über einen Mechanismus zur Dickeneinstellung verfügt.
Der Mechanismus zur Dickeneinstellung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform begrenzt und kann jeden im Stand der Technik bekannten Mechanismus aufweisen. Bevorzugter Weise wird z.B. eine Vielzahl von Mechanismen zur Dickeneinstellung nebeneinander auf dem Lippenabschnitt 11a in einer Längsrichtung (Richtung Y) der Schlitzöffnung 20 angeordnet, wobei diese derart konfiguriert sind, dass diese in der Lage sind, die Breite der Schlitzöffnung 20 in der kurzen Richtung (Richtung Z) zu vergrößern oder zu verkleinern, indem sie zumindest einen Teil des Lippenabschnitts 11a verformen. Im Speziellen sind mehrere Einstellschrauben 40 am Lippenabschnitt 11a in Reihen entlang der Längsrichtung (Richtung Y) der Schlitzöffnung 20 angeordnet, wobei das Anziehen der Einstellschrauben 40 gesteuert werden kann, um zumindest einen Teil des Lippenabschnitts 11a zu verformen. Durch die Verwendung des Mechanismus zur Dickeneinstellung mit einem derartigen Aufbau kann das Formmaterial zu einer Platte mit einer gleichmäßigen Dicke geformt werden.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer typischen Kleiderbügelmatrize, die in der Extrusionsformdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 2 ist die Fließwegseite des Formmaterials eine obere Fläche und der Mechanismus zur Dickeneinstellung ist weggelassen. Ferner zeigt 3 eine schematische Draufsicht auf die Kleiderbügelmatrize aus 2.
Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Kleiderbügelmatrize 50 als Düsenkörper 10a: einen Lippenabschnitt 11a; einen Einführungsabschnitt 12a; einen zwischen dem Einführungsabschnitt 12a und dem Lippenabschnitt 11a gebildeten Verteilerabschnitt 13; und einen zwischen dem Verteilerabschnitt 13 und dem Lippenabschnitt 11a gebildeten Stegabschnitt 14.
Der Verteilerabschnitt 13 der Kleiderbügelmatrize 50 weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel α ausgehend vom Einführungsabschnitt 12a von 120 bis 180° auf. Durch Einstellen des Öffnungswinkels α in einem solchen Winkelbereich kann die Kombination der Kleiderbügelmatrize 50 mit der Fischschwanzmatrize eine Geschwindigkeitsverteilung des Formmaterials in der Schlitzöffnung 20 entlang der Längsrichtung (Richtung Y) stabil verringern. Daher kann das Formmaterial beständig in die der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden.
Der Öffnungswinkel α des Verteilerabschnitts 13 bezieht sich auf einen Winkel in einer Richtung, in der sich der Verteilerabschnitt 13 in Bezug auf die Fließwegrichtung (Richtung X) vom Einführungsabschnitt 12a aus erstreckt.
Der Stegabschnitt 14 der Kleiderbügelmatrize 50 umfasst vorzugsweise eine horizontale Ebene 14a sowie geneigte Flächen 14b, 14c. Durch Einstellen des Stegabschnitts 14 auf eine solche Form kann die Geschwindigkeitsverteilung des Formmaterials in der Schlitzöffnung 20 entlang der Längsrichtung (Richtung Y) stabil verringert werden, für den Fall, dass die Kleiderbügelmatrize 50 in Kombination mit der Fischschwanzmatrize verwendet wird. Daher kann das Formmaterial beständig in die der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden.
Der Düsenkörper 10b ist eine Fischschwanzmatrize.
Die Fischschwanzdüsen ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform begrenzt, sondern es können verschiedene Fischschwanzmatrizen mit unterschiedlichen Formen verwendet werden.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer typischen Fischschwanzmatrize, die für die erfindungsgemäße Extrusionsformdüse verwendet wird. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Fischschwanzmatrize aus 4.
Wie den 4 und 5 zu entnehmen ist, weist die Fischschwanzmatrize 60 als Düsenkörper 10b einen Lippenabschnitt 11b, einen Einführungsabschnitt 12b und einen sich aufweitenden Abschnitt 15, der zwischen dem Einführungsabschnitt 12b und dem Lippenabschnitt 11b ausgebildet ist, auf.
Der Einführungsabschnitt 12b der Fischschwanzmatrize 60 umfasst vorzugsweise einen Abschnitt, der im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Einführungsabschnitt 12a der Kleiderbügelmatrize 50. Durch eine solche Form kann das Formmaterial stabil in das Innere der Düse 100 eingeführt werden.
Die hier verwendete Bezeichnung, gemäß der „ein Abschnitt, der im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Einführungsabschnitt 12a der Kleiderbügelmatrize 50“, bedeutet, dass der Abschnitt im Wesentlichen die gleiche Form wie eine Fließwegform (zum Beispiel eine Fließwegbreite und eine Fließwegtiefe) des Einführungsabschnitts 12a der Kleiderbügelmatrize 50 aufweist. Ferner bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen die gleiche Form“, dass der Unterschied zwischen der Form und einer Referenzform innerhalb von ± 5 % liegt.
Der sich ausweitende Abschnitt 15 der Fischschwanzmatrize 60 weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel β ausgehend vom Einführungsabschnitt 12b von 30 bis 120° auf. Durch Einstellen des Öffnungswinkels β in einem solchen Winkelbereich kann durch die Kombination aus der Fischschwanzmatrize 60 mit der Kleiderbügelmatrize 50 die Geschwindigkeitsverteilung des Formmaterials in der Schlitzöffnung 20 entlang der Längsrichtung (Richtung Y) stabil verringert werden. Daher kann das Formmaterial beständig in die der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden.
Der Öffnungswinkel β der Fischschwanzmatrize 60 bezieht sich auf einen Winkel in einer Richtung, in der sich beide Enden des sich aufweitenden Abschnitts 15 in Bezug auf die Fließwegrichtung (Richtung X) vom Einführungsabschnitt 12b aus erstrecken.
Bei der Fischschwanzmatrize 60 ist es vorteilhaft, dass der sich ausweitende Abschnitt 15 eine Gratlinie 15a aufweist, die sich vom Einführungsabschnitt 12b zum Lippenabschnitt 11b erstreckt und zwei geneigte Flächen 15b, 15c umfasst, die durch die Gratlinie 15a voneinander getrennt sind. Durch Einstellen des sich aufweitenden Abschnitts 15 in einer solchen Form kann durch die Kombination der Fischschwanzmatrize 60 mit der Kleiderbügelmatrize 50 die Geschwindigkeitsverteilung des Formmaterials in der Schlitzöffnung 20 entlang der Längsrichtung (Richtung Y) stabil verringert werden. Daher kann das Formmaterial beständig in die der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden.
Vorzugsweise weisen die beiden geneigten Flächen 15b, 15c im Wesentlichen die gleiche Fläche auf. Durch einen derartigen Aufbau kann das Formmaterial gleichmäßig zu beiden Enden der Schlitzöffnung 20 in Bezug auf die Längsrichtung (Richtung Y) fließen. Daher kann das Formmaterial beständig in die der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden. Die Formulierung „im Wesentlichen die gleiche Fläche“ bedeutet dabei, dass der Unterschied zwischen den Flächen innerhalb von ± 5 % liegt.
Ein Neigungswinkel der Gratlinie 15a beträgt vorzugsweise 1 bis 75°. Ein solcher Aufbau kann es ermöglichen, dass sich das Formmaterial in dem sich aufweitenden Abschnitt 15 in Längsrichtung (Richtung Y) stabil ausbreitet, sodass das Formmaterial beständig zu einer der Schlitzöffnung 20 entsprechenden Plattenform geformt werden kann.
Der hier verwendete Begriff „Neigungswinkel der Gratlinie 15a“ bezeichnet einen Winkel der Gratlinie 15a bei Neigung in Bezug auf die Richtung Y, wenn eine in Kontakt mit dem Boden des Einführungsabschnitts 12b stehende Stelle der Gratlinie 15a als Referenz für eine horizontale Ebene verwendet wird.
Die Kombination der Kleiderbügelmatrize 50 mit der Fischschwanzmatrize 60 kann zu Stellen führen, an denen das Formmaterial an beiden Enden des Verteilerabschnitts 13 der Kleiderbügelmatrize 50 nur schwer fließen kann. Daher umfasst die Düse 100, wie in 6 gezeigt, außerdem einen Deckelabschnitt 70, der in der Lage ist, den Fließweg in der Kleiderbügelmatrize 50 derart zu regulieren, dass dieser einen Öffnungswinkel γ aufweist, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der des sich aufweitenden Abschnitts 15 der Fischschwanzmatrize 60. Durch die Bereitstellung des Deckelabschnitts 70 können die Stellen, an denen das Formmaterial an beiden Enden des Verteilerabschnitts 13 der Kleiderbügelmatrize 50 nur schwer fließen kann, reduziert werden, wenn die Kleiderbügelmatrize 50 mit der Fischschwanzmatrize 60 kombiniert wird, sodass es einfach ist, das Formmaterial beständig in eine der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform zu formen.
Der hier verwendete Öffnungswinkel γ, der durch den Deckelabschnitt 70 gebildet wird, bezeichnet einen Winkel der fließwegseitigen Endflächen des Paares von Deckelabschnitten 70 in Bezug auf die Fließwegrichtung (Richtung X) ausgehend vom Einführungsabschnitt 12a.
Der Deckelabschnitt 70 kann aus jedem beliebigen Material gefertigt sein, wie z. B. Kunstharz, soll aber nicht darauf beschränkt sein.
Die Düse 100 hat vorzugsweise ein Verhältnis (L2/L1) zwischen einer Länge L2 von der Einführungsöffnung 30 zur Schlitzöffnung 20 und einer Breite L1 der Schlitzöffnung 20 in Längsrichtung (Richtung Y) von 0,2 bis 2,0. Durch Einstellen des Verhältnisses innerhalb eines solchen Wertebereichs kann das Formmaterial stabil in eine der Schlitzöffnung 20 entsprechende Plattenform geformt werden.
Die Düse 100 kann zum Extrusionsformen verschiedener Arten von Formmaterialien verwendet werden. Insbesondere kann die Düse 100 das Formmaterial auch dann zu einer Plattenform extrudieren, wenn dieses eine niedrigere Viskosität aufweist. Daher wird die Düse 100 vorzugsweise zum Extrusionsformen eines keramikhaltigen Formmaterials verwendet, und noch bevorzugter zum Extrusionsformen eines Formmaterials, das Keramikteilchen als Hauptbestandteil enthält (keramisches Formmaterials).
Der verwendete Begriff „Hauptbestandteil“ bedeutet dabei, dass der prozentuale Anteil des Bestandteils im Verhältnis zum Gesamtgehalt 50 Massenprozent oder mehr beträgt, bevorzugt 60 Massenprozent oder mehr, und noch bevorzugter 70 Massenprozent oder mehr.
Die Viskosität (Scherviskosität) des Formmaterials beträgt vorzugsweise 1,0 × 10² Pa·s oder mehr bei einer Scherrate von 10 s^-1. Es ist schwierig, das Formmaterial mit einer solchen Viskosität zu einer Platte zu formen, falls zwei Kleiderbügelmatrizen 50 in Kombination als ein Paar von Düsenkörpern 10a, 10b verwendet werden. Außerdem ist es schwierig, einen plattenförmigen Formkörper mit gleichmäßiger Dicke zu erhalten, wenn zwei Fischschwanzmatrizen 60 in Kombination als ein Paar von Düsenkörpern 10a, 10b verwendet werden. Daher ist es für den Fall, dass Formmaterial mit einer solchen Viskosität verwendet wird, besonders nützlich, die Düse 100 zu verwenden.
Die Viskosität des Formmaterials kann nach JIS K 7199: 1999 gemessen werden.
Beispiele für keramische Teilchen sind u. a. Teilchen aus Aluminiumoxid, Cordierit, Siliziumkarbid, einem Silizium-Siliziumkarbid-Verbundmaterial, Mullit, Aluminiumtitanat oder Ähnliches, wobei die Teilchen nicht darauf beschränkt sind.
Das Formmaterial kann neben den keramischen Teilchen wahlweise ein Dispersionsmedium, ein organisches Bindemittel, ein anorganisches Bindemittel, einen Porenbildner, ein Tensid und dergleichen enthalten. Weitere Bestandteile sind nicht auf die zuvor genannten beschränkt und es können auch jene, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden.
Die Düse 100 kann in einer Extrusionsformmaschine installiert und verwendet werden.
Die Extrusionsformmaschine ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform begrenzt, solange diese über eine Struktur verfügt, mit der die Düse 100 bereitgestellt werden kann.
Eine typische Extrusionsformmaschine umfasst einen Extrusionsteil und einen mit dem Extrusionsteil verbundenen Formteil. Der Extrusionsteil ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform begrenzt, solange dieser die Funktion bereitstellt, das Formmaterial zu extrudieren, und kann optional die Funktion haben, das Formmaterial zu kneten.
Die Düse 100 ist an einem Ende des Formteils angeordnet, und das andere Ende ist mit einer Extrusionsöffnung des Extrusionsteils verbunden.
Da die Extrusionsformmaschine gemäß obigem Aufbau mit der Düse 100 ausgestattet ist, kann diese unabhängig von der Art des Formmaterials dieses zu einer Platte mit einer gleichmäßigen Dicke formen.
BEISPIELE
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt sein soll.
(Vorbereitung des Formmaterials)
Als Formmaterial wurde ein keramisches Formmaterial verwendet, das durch Mischen und Kneten von 100 Massenanteilen Aluminiumoxidpulver (keramische Teilchen), 10 Masseanteilen Methylcellulose (organisches Bindemittel) und 30 Masseanteilen Wasser (Dispersionsmedium) gewonnen wurde. Ein Teil des Formmaterials wurde mit einem Farbstoff blau eingefärbt, um die Ausflussgeschwindigkeit zu bestimmen.
Das Formmaterial hatte eine Viskosität von 1,5 × 10⁵ Pa·s bei einer Scherrate von 0,1 s^-1, eine Viskosität von 2,0 × 10⁴ Pa·s bei einer Scherrate von 1 s^-1 und eine Viskosität von 3,0 × 10³ Pa·s bei einer Scherrate von 10 s^-1.
Die Viskosität des Formmaterials wurde nach JIS K 7199: 1999 gemessen. Für die Messung wurde ein handelsübliches Kapillarrheometer verwendet. Das Kapillarrohr hatte einen Durchmesser von 1 bis 2 mm und eine Länge von 25 bis 50 mm.
(Beispiel 1)
Eine Düse, die eine Kleiderbügelmatrize mit einem Mechanismus zur Dickeneinstellung mit einer Fischschwanzmatrize als ein Paar an Düsenkörpern kombiniert, wurde zum Extrudieren des Formmaterials gemäß obiger Beschreibung verwendet.
Die verwendete Kleiderbügelmatrize hatte die in 2 und 3 gezeigte Form (mit einer Fließwegbreite des Einführungsabschnitts von 19 mm, einer Fließwegtiefe des Einführungsabschnitts von 9,5 mm, einem Öffnungswinkel α des Verteilerabschnitts von 180°). Die verwendete Fischschwanzmatrize hatte die in 4 und 5 gezeigte Form (mit einer Fließwegbreite des Einführungsabschnitts von 19 mm, einer Fließwegtiefe des Einführungsabschnitts von 9,5 mm, einem Öffnungswinkel β des sich aufweitenden Abschnitts von 80° und einem Neigungswinkel der Gratlinie von 10°). Die Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung (Richtung Y) betrug 200 mm, die Länge L2 von der Einführungsöffnung bis zur Schlitzöffnung betrug 200 mm und die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung (Richtung Z) betrug 1,5 mm.
Das Extrusionformen wurde durchgeführt, indem das oben genannte Formmaterial in einen Zylinder gefüllt wurde, an dessen einem Ende die Düse angeordnet war, und vom anderen Ende des Zylinders aus wurde ein Kolben eingeführt. In diesem Fall wurde das Formmaterial so in den Zylinder gefüllt, dass alle 5 mm abwechselnd Schichten des farbigen Formmaterials und Schichten eines ungefärbten Formmaterials angeordnet waren. Die Einschubgeschwindigkeit des Kolbens betrug 0,8 mm/s vor dem Zuführen des Formmaterial in die Düse und 2,4 mm/s nach dem Zuführen des Formmaterials in die Düse.
Für das extrudierte, plattenförmige Formmaterial wurden die Ausflussgeschwindigkeiten des plattenförmigen Formmaterials in der Breitenrichtung (an fünf Positionen) mit einem Geschwindigkeitsmessgerät (FC-2000 von Keyence Corporation) gemessen.
(Vergleichsbeispiel 1)
Unter Verwendung einer Düse, die zwei Kleiderbügelmatrizen ohne Dickeneinstellmechanismus als Paar an Düsenkörpern kombinierte, wurde das Extrusionsformen nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurden die Ausflussgeschwindigkeiten des plattenförmigen Formmaterials in der Breitenrichtung (fünf Positionen) nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen.
Die beiden Kleiderbügelmatrizen haben den gleichen Aufbau wie die in Beispiel 1 verwendete Kleiderbügelmatrize, mit der Ausnahme, dass diese nicht über den Mechanismus zur Dickeneinstellung verfügen. Die Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung (Richtung Y) betrug 200 mm, die Länge L2 von der Einführungsöffnung bis zur Schlitzöffnung betrug 200 mm und die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung (Richtung Z) betrug 1,5 mm.
(Vergleichsbeispiel 2)
Unter Verwendung einer Düse, die eine Kleiderbügelmatrize mit einem Mechanismus zur Dickeneinstellung mit einer Kleiderbügelmatrize ohne derartigen Mechanismus als ein Paar an Düsenkörpern kombinierte, wurde das Extrusionsformen nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Anschließend wurden die Ausflussgeschwindigkeiten des plattenförmigen Formmaterials in der Breitenrichtung (fünf Positionen) nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen.
Die Kleiderbügelmatrize mit dem Mechanismus zur Dickeneinstellung hatte die gleiche Struktur wie die aus Beispiel 1. Die Kleiderbügelmatrize ohne Mechanismus zur Dickeneinstellung hatte den gleichen Aufbau wie die aus Vergleichsbeispiel 1. Die Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung (Richtung Y) betrug 200 mm, die Länge L2 von der Einführungsöffnung zur Schlitzöffnung betrug 200 mm und die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung (Richtung Z) betrug 1,5 mm.
(Vergleichsbeispiel 3)
Unter Verwendung einer Düse, die zwei Fischschwanzmatrizen als ein Paar an Düsenkörpern kombinierte, wurde das Extrusionsformen nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurden die Ausflussgeschwindigkeiten des plattenförmigen Formmaterials in Breitenrichtung (fünf Positionen) nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen.
Die verwendete Fischschwanzmatrize hatte die in 7 gezeigte Form (mit einer Breite der Einführungsöffnung von 31 mm, einer Tiefe der Einführungsöffnung von 15,5 mm, einem Öffnungswinkel β des sich aufweitenden Teils von 60°, einem Neigungswinkel der Gratlinie von 10°). Die Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung (Richtung Y) betrug 200 mm, die Länge L2 von der Einführungsöffnung bis zur Schlitzöffnung betrug 200 mm, und die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung (Richtung Z) betrug 1,5 mm.
(Vergleichsbeispiel 4)
Unter Verwendung einer Düse, die eine Kleiderbügelmatrize ohne Mechanismus zur Dickeneinstellung mit einer Fischschwanzmatrize als ein Paar an Düsenkörpern kombinierte, wurde das Extrusionsformen nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurden die Ausflussgeschwindigkeiten des plattenförmigen Formmaterials in der Breitenrichtung (fünf Positionen) nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 gemessen.
Die Kleiderbügelmatrize ohne Mechanismus zur Dickeneinstellung hatte den gleichen Aufbau wie die aus Vergleichsbeispiel 1. Die Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung (Richtung Y) betrug 200 mm, die Länge L2 von der Einführungsöffnung bis zur Schlitzöffnung betrug 200 mm und die Breite der Schlitzöffnung in der kurzen Richtung (Richtung Z) betrug 1,5 mm.
Die Ergebnisse der Ausflussgeschwindigkeiten an den jeweiligen Positionen (fünf Positionen) in Breitenrichtung in den oben beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in 8 dargestellt.
Wie in 8 gezeigt, betrug in Beispiel 1 ein Unterschied zwischen den Ausflussgeschwindigkeiten an den fünf Positionen bis zu 1 mm/s, was sehr gering war, und wobei das Formmaterial zu einer Platte mit einer gleichmäßigen Dicke geformt werden konnte.
Im Gegensatz dazu fiel in Vergleichsbeispiel 1 der Unterschied zwischen den Ausflussgeschwindigkeiten an den fünf Positionen mit bis zu 13 mm/s größer aus und das Formmaterial konnte in der Nähe der Endabschnitte in Breitenrichtung nicht in die Plattenform geformt werden.
In Vergleichsbeispiel 2 fiel der Unterschied zwischen den Ausflussgeschwindigkeiten an den fünf Positionen mit bis zu 11 mm/s größer aus und das Formmaterial konnte in der Nähe der Endabschnitte in Breitenrichtung nicht in die Plattenform geformt werden.
In Vergleichsbeispiel 3 fiel der Unterschied zwischen den Ausflussgeschwindigkeiten an den fünf Positionen mit bis zu 2,5 mm/s geringer aus, allerdings war die Dicke des plattenförmigen Formmaterials ungleichmäßig.
In Vergleichsbeispiel 4 fiel der Unterschied zwischen den Ausflussgeschwindigkeiten an den fünf Positionen mit bis zu 4,0 mm/s geringer aus, allerdings war die Dicke des plattenförmigen Formmaterials ungleichmäßig.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, kann durch die vorliegende Erfindung eine Extrusionsformdüse und eine Extrusionsformmaschine bereitgestellt werden, die unabhängig von der Art des Formmaterials dieses zu einer Plattenform mit gleichmäßiger Dicke formt.
Bezugszeichenliste

10a, 10b: Düsenkörper
11a, 11b: Lippenabschnitt
12a, 12b: Einleitungsabschnitt
13: Verteilerabschnitt
14: Stegabschnitt
14a: horizontale Ebene
14b, 14c: geneigte Flächen
15 sich: aufweitender Abschnitt
15a: Gratlinie
15b, 15c: geneigte Flächen
20: Schlitzöffnung
30: Einführungsöffnung
40: Einstellschraube
50: Kleiderbügelmatrize
60: Fischschwanzmatrize
70: Deckelabschnitt
100: Düse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5204147 B [0006]

Claims

Eine Extrusionsformdüse, die ein Paar an Düsenkörpern umfasst, wobei die Düsenkörper aufweisen: ein Paar von Lippenabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Schlitzöffnung zu bilden; und ein Paar von Einführungsabschnitten, die derart angeordnet sind, dass diese einander zugewandt sind, um eine Einführungsöffnung zu bilden; wobei einer der Düsenkörper eine Kleiderbügelmatrize ist, die zumindest einen Mechanismus zur Dickeneinstellung aufweist, und der andere der Düsenkörper eine Fischschwanzmatrize ist.
Extrusionsformdüse nach Anspruch 1, wobei der Einführungsabschnitt der Fischschwanzmatrize einen Abschnitt umfasst, der im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Einführungsabschnitt der Kleiderbügelmatrize.
Extrusionsformdüse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kleiderbügelmatrize einen Verteilerabschnitt zwischen dem Einführungsabschnitt und dem Lippenabschnitt umfasst und der Verteilabschnitt in Bezug auf den Einführungsabschnitt einen Öffnungswinkel von 120 bis 180° aufweist.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fischschwanzmatrize einen sich aufweitenden Abschnitt zwischen dem Einführungsabschnitt und dem Lippenabschnitt aufweist und der sich aufweitende Abschnitt in Bezug auf den Einführungsabschnitt einen Öffnungswinkel von 30 bis 120° aufweist.
Extrusionsformdüse nach Anspruch 4, wobei der sich aufweitende Abschnitt eine Gratlinie aufweist, die sich von dem Einführungsabschnitt zu dem Lippenabschnitt erstreckt, und zwei geneigte Flächen umfasst, die durch die Gratlinie getrennt sind.
Extrusionsformdüse nach Anspruch 5, wobei die beiden geneigten Flächen im Wesentlichen den gleichen Flächeninhalt aufweisen.
Extrusionsformdüse nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Neigungswinkel der Gratlinie zwischen 1 und 75° liegt.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, die weiterhin einen Deckelabschnitt umfasst, der einen Fließweg in der Kleiderbügelmatrize derart reguliert, dass dieser einen Öffnungswinkel aufweist, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der des sich aufweitenden Abschnitts der Fischschwanzmatrize.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Kleiderbügelmatrize zwischen dem Verteilerabschnitt und dem Lippenabschnitt einen Stegabschnitt aufweist, der eine horizontale Ebene und eine geneigte Fläche umfasst.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verhältnis (L2/L1) einer Länge L2 zwischen der Einführungsöffnung zur Schlitzöffnung und der Breite L1 der Schlitzöffnung in Längsrichtung 0,2 bis 2,0 beträgt.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mehrere Mechanismen zur Dickeneinstellung nebeneinander auf dem Lippenabschnitt in einer Längsrichtung der Schlitzöffnung angeordnet sind, und die Mechanismen zur Dickeneinstellung derart eingerichtet sind, dass diese in der Lage sind, eine Breite der Schlitzöffnung in einer kurzen Richtung zu vergrößern oder zu verkleinern, indem diese zumindest einen Teil des Lippenabschnitts verformen.
Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Extrusionsformdüse zum Extrusionsformen eines Keramikteilchen enthaltenden Formmaterials verwendet wird.
Extrusionsformmaschine umfassend die Extrusionsformdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12.