JP6277446B2 - 連続押出成形装置 - Google Patents

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Description

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た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、前記押出流路の方向及び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できるように、前記口金部を回動させる回動手段を設け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、前記水平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、前記押出流路の方向及び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、前記押出流路の方向及び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た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、前記押出流路の方向及び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、前記水平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。 圧力抜き装置の配置説明図である。 口金部の水平断面図である。
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たスクリュー部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、押出流路１０の方向及び押出口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部本体であり、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、口金部本体１３を回転自在に支持している。口金部本体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、口金部本体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。口金部本体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、口金部本体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、口金部本体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部本体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、口金部本体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、前記水平流路５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 口金部本体
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た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、前記押出流路の方向及び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できるように、前記口金部を回動させる回動手段を設け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、前記水平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、前記押出流路の方向及び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、前記押出流路の方向及び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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