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JPH08169005A - ハニカム成形用口金およびハニカム成形体の製造方法 - Google Patents

ハニカム成形用口金およびハニカム成形体の製造方法

Info

Publication number
JPH08169005A
JPH08169005A JP6317012A JP31701294A JPH08169005A JP H08169005 A JPH08169005 A JP H08169005A JP 6317012 A JP6317012 A JP 6317012A JP 31701294 A JP31701294 A JP 31701294A JP H08169005 A JPH08169005 A JP H08169005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
honeycomb
grooves
paste
die
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6317012A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshifumi Mukai
利文 向井
Shigeru Tominaga
成 冨永
Takeshi Hirota
健 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock Hitachi KK filed Critical Babcock Hitachi KK
Priority to JP6317012A priority Critical patent/JPH08169005A/ja
Publication of JPH08169005A publication Critical patent/JPH08169005A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26Extrusion dies
    • B28B3/269For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures

Landscapes

  • 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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥、焼成時の応力集中を緩和し、ハニカム
成形体の割れを防止できるハニカム成形用口金を提供す
る。 【構成】 格子状の溝2からなる排出流路と、その溝の
交差部にペーストを供給する送給流路1とを備え、供給
されたペーストを連続した格子状体に成形するハニカム
成形用口金において、格子状溝2によって区画される複
数個のピン3の出口端の頂点4を、曲面または平面で面
取りし、その面取り部5の深さLcを溝の深さLの1/
3以下で、かつ排出成形体に対する面取り部の接線逃が
し角αを20度以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハニカム成形用口金お
よびハニカム成形体の製造方法に係り、特に、セラミッ
クスや触媒をハニカム状に押出し成形するための口金お
よびその口金によるハニカム成形体の製造方法であっ
て、乾燥焼成割れ防止に好適なハニカム成形用口金およ
びそれによるハニカム成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ハニカム状セラミックスや触媒の主な製
法としては、原料ペーストを口金から押出し成形する方
法がある。一般的な口金を図6に示す。1は口金(押出
ダイス)7内の円筒状に形成した送給流路、2はハニカ
ム状に穿設された排出流路(成形溝)であり、送給流路
1に接続する。なお、6は成形溝2の交点である。ま
た、3は成形溝2によって形成されるピン状体(以下、
ピンという)である。図3および図4に示すように、口
金内ペースト流路は複数の流路からなり、その流れ方向
に2層の流路1、2に分けられる。すなわち、2層の流
路とは、口金の上流側を占め、押出機から供給されたペ
ーストを個々の流路に分割送給するための送給流路1
と、送給流路に接続されて口金の下流部を占め、送給流
路から送り込まれたペーストを格子状に成形するための
排出流路(格子状の成形溝)2である。
【0003】押出し成形時には、口金上流端に供給され
たペーストは一旦分割され個々の送給流路内1に流入し
てその平行部を通過する。前記送給流路を通過したペー
ストは、該送給流路の下流端に結合されている基本流路
は十字断面で、隣接流路と連結されて格子状溝をなす排
出流路2へ広がりながら流入する。図4は格子状の成形
溝2で区画されるピン構造を示す。このペーストは、排
出流路(成形溝)2の十字スリット部を通過する間に十
字成形体の合流面で互いに圧着し、口金の下流端ではハ
ニカムセルが連続して成形排出される。
【0004】得られたハニカム成形体は、水分が20〜
50%含まれているため乾燥が必要となる。乾燥工程で
は、割れを発生させないように水分を均一に蒸発させる
工夫がなされており、特開昭56−95342号公報、
特開昭60−226451号公報に示された乾燥方法、
周囲空気条件等がこれに当たる。次いで、成形体の強度
向上、耐水性向上、成形助剤の除去等を目的に、熱処理
(焼成)される。この場合も熱応力を抑制しながら焼成
するようにさまざまな工夫が凝らされている(例えば特
開昭57−119843号公報、特開昭63−2105
93号公報に示された雰囲気条件等がこれである)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記構造を備えた従来
のハニカム成形用の口金で得られた成形体は、その溝部
周壁を形成するリブの交差部での乾燥、焼成に伴う応力
集中が大きく、構造的に不利である。このため、乾燥焼
成工程における操作条件の適正領域を狭くしたり、歩留
まり低下の原因にもなっている。
【0006】応力集中緩和策として考案された口金とし
ては、次の2件が挙げられる。1つは、特公昭51−2
0435号公報に記載されているハニカム状の溝によっ
て区画される複数個のピンの角部を除去する方法であ
る。これを図6の符号8で示す。この方法では、口金製
作費が高く工業的価値がないという指摘がある(特公昭
61−20403号公報の内)。もう1件は、上記方法
を低コストで実現しようとした特公昭61−20403
号公報であり、溝の交差によって形成されるピンの角部
をドリルによって貫通させる方法である。これを図7の
符号Aで示す。本発明者は、この方法の効果の度合いを
調べたところ、乾燥焼成歩留まりが向上するものの、安
定した成形体が得られるのに時間がかかるということ
と、ペーストが格子状の溝横方向へ流れにくくなり、セ
ル同士の圧着が弱くなるという悪影響も発生した。
【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、乾燥焼成処理工程で割れにくく、使用時の強度も
大きな成形体を得るために好適な口金流路構造と、口金
の被加工性に優れたハニカム成形用口金とこの口金を使
った触媒の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 (1)押出されるハニカム成形体の断面形状に対応した
格子状の溝からなる排出流路と、その溝の交点にペース
ト(坏土)を供給する送給流路とを備え、供給されたペ
ーストを連続した格子状体に成形するハニカム成形用口
金において、前記格子状の溝によって区画される複数個
のピンの出口端(下流端)の頂点に、排出成形体に対し
所定の斜め角度を有する面状面取り部を形成したことを
特徴とするハニカム成形用口金。
【0009】(2)(1)において、面取り部の面取り
深さを溝深さの1/3以下としたことを特徴とするハニ
カム成形用口金。 (3)(1)または(2)において、ハニカム成形体に
対する面取り部の接線逃角αが20°<αであることを
特徴とするハニカム成形用口金。 (4)押出されるハニカム成形体の断面形状に対応した
格子状の溝からなる排出流路と、その溝の交点にペース
トを供給する送給流路とを備えた口金により、供給され
たペーストを連続したハニカム成形体に成形する方法に
おいて、溝の交差部の排出流路から成形体が排出分離す
る時期を他の部分より早めにずらして成形することを特
徴とするハニカム成形体の製造方法。
【0010】(5)押出されるハニカム成形体の断面形
状に対応した格子状の溝からなる排出流路と、その溝の
交点にペーストを供給する送給流路を有するハニカム口
金にペーストを供給して該ペーストを連続したハニカム
成形体に成形する方法において、前記格子状の溝によっ
て区画される複数個のピンの出口端の排出側頂点に、排
出成形体に対して所定の斜め角度を有する面状面取り部
を形成し、この面取り部を形成したハニカム成形用口金
を使用して前記格子状溝の交差部の排出流路から成形体
が排出分離する時期を他の部分より早めにずらして成形
することを特徴とするハニカム成形体の製造方法。
【0011】
【作用】図1〜2を用いて本発明の作用を説明する。基
本的なペーストの流れは従来とほとんど同様である。送
給流路1に分割送入されたペーストは、下流端に結合さ
れている格子状溝2をなす排出溝流路へ広がりながら流
入する(図3参照)。このペーストは、十字スリット部
を通過する間に十字成形体の合流面で互いに圧着し、口
金の下流端ではハニカムセルが連続して成形排出され
る。本発明のポイントは、この排出部にある。すなわ
ち、従来構造の口金では成形体が口金の下流端から一斉
に排出されたのに対して、本発明の口金は、ピンの出口
端の頂点に面取り部を形成したことにより、リブの交点
部だけが口金の下流端より上流側で流路から剥離し、こ
の交点が先に自由面を形成するところにある(リブの辺
部は口金下流端で流路から剥離)。
【0012】このように、成形体断面の場所によって流
路から解放される時期が異なると、得られた成形体の断
面方向において、押出し方向の応力分布や断面方向のひ
ずみ分布が生じる。これはペーストの粘弾性の特性によ
るもので、リブの交点では圧縮応力、リブの辺部では引
張り応力が生じ、変形する限界の応力である降伏応力を
超えると圧縮部分で座屈、引張り部分で伸びが生じるこ
とになる。座屈したリブの交点(セルの角)はピンの稜
線部に沿って成形された角部と較べると、やや断面方向
に膨らみ、丸みを持つとともにこの状態ではペーストの
降伏応力が残留応力として存在し、リブ交点のところに
圧縮応力が残ることから、乾燥焼成時に発生する引張り
応力が緩和され、セル角部からの亀裂の発生が抑えられ
ることになる(図5参照)。
【0013】発明者は、これらの作用が最大限に発揮さ
れる条件を探索した。その結果、成形体のリブ交点を下
流端から剥離させる時期として、溝深さの1/3以下が
好ましく、これより深いと成形体が隔離してから再び面
取り部に付着したり、セルのひずみが大きくなり過ぎて
寸法精度上問題が生じる可能性のあることを見出した。
さらに流路から成形体をスムーズに剥離させるために
は、流路の延長線と逃がし面(面取り)とで形成される
接線角度、すなわち逃げ角αを適正化する必要がある。
この場合、逃げ角αが20°<αであれば剥離し、これ
より浅いと成形体が流路に付着したままで成形されるこ
とがわかった。
【0014】本口金を加工するには、まず鋼板の1方向
から所定のピッチで止め穴をあけペーストの供給流路と
し、次いで反対の面に格子状の溝を切り一般的に知られ
たハニカム口金の原型を得る。この原型の格子状の溝の
交差点において、断面が円錐状または四角錐状の電極
を用いた型彫放電加工、ドリルによる切削加工、面
取り寸法のRに対応した鋼球を所定の深さだけ押付け、
バニシ加工等で面取りすることができる。加工手順とし
て、先に頂点の面取り部を形造り、その後、溝加工また
は穴加工する方法でもよい。また、上記加工方法を複数
組合わせる方法でもよい。このようにして得られた型を
そのまま成形に供してもよいが、さらに流路面を滑らか
にするため、メッキ処理を施してもよい。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1または図2に示した構造で次の寸法形状の口金を試
作した。 セルピッチ:3.5mm リブ厚 :0.5mm 供給流路穴径 :2.8mm 供給流路平行部深さ:14.5mm 排出流路深さ :5.0mm 下流端面取り辺長さ:1.0mm 面取り深さ :1.5mm 口金厚さ :19.0mm 送給流路下流部の平行流路と排出流路の交差重複部深
さ:0.5mm セル数:44×44セル(外形155.0mm×155.
0mm) ここで供給流路はドリルと平行リーマ、排出流路はBN
砥石で加工した。格子状の溝交点部において、円錐状の
電極を用い型彫り放電加工により、ピン頂点の面取りを
行った。
【0016】この口金とスクリュ押出機を用いて、Ti
2 (酸化チタン)系脱硝触媒粉末/ガラス繊維/メチ
ルセルロース/水をニーダにより混練した脱硝触媒ペー
スト(坏土)を押出し成形した。その結果、成形圧力P
=45〜50kg/cm2 、流速V=200〜250mm/m
inで曲がりのないセル相互の圧着も良好な成形体が得
られ、セル断面のコーナ部に若干肉盛りしたような形状
となった。次いで、この成形体を85℃で70%の条件
下でダンボール治具で覆って乾燥し、割れのない健全な
乾燥体が得ることができた。さらにこれを40℃/hで
昇温し、550℃で6h保持した後、約10hで室温ま
で降温した。その結果、焼成時にもほとんど割れのない
焼成体を得ることができた。これらの結果は、四角錐状
の電極を用いて頂点を面取りした場合も同様であった。 比較例1 頂点において、面取りなしの口金を用いて、実施例と同
条件でハニカムを成形した。その結果、セル断面のコー
ナ部が鋭く直角となり、成形は健全であったが、乾燥工
程で端面にセルエッジから亀裂の入っているのが見受け
られた。また焼成時に最外周側面において、セルエッジ
付近の成形方向に延びた割れが観察された。これらの結
果から、実施例と較べると乾燥焼成歩留まりが低いこと
がわかった。 実施例2 口金の外形をフライス盤で加工した後、格子状の溝交点
となる部位にφ3mmのドリル(先端角108度)で1.
5mm深さの孔をあけ面取り部を形成し、次いで供給流路
孔をあけ、最後に格子状の排出流路の溝を切った。仕上
げとして、50μmのメッキを施工した。この口金を用
いて、実施例1と同条件でハニカムを成形した。その結
果、実施例1と同様にセル断面のコーナ部に圧縮による
曲面が形成され、乾燥焼成時にほとんど割れのないハニ
カム成形体が得られた。
【0017】
【発明の効果】本発明の口金構造をとれば、口金の被加
工性に優れ、成形、乾燥焼成歩留まりの向上に効果のあ
るハニカム成形用口金が提供できる。また、これによっ
て得られたハニカム成形体は、使用時の温度変化や外力
に対しても強いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる口金のピン構造を示す図。
【図2】本発明になる口金のその他のピン構造を示す
図。
【図3】一般的な従来の口金の断面斜視図。
【図4】一般的な従来の口金のピン構造を示す図。
【図5】本発明になる口金流路の圧力分布を示す図。
【図6】従来技術になる口金のピン構造を示す図。
【図7】従来技術になる口金のピン構造を示す図。
【符号の説明】
1…送給流路、2…排出流路(成形溝)、3…ピン、4
…ピンの排出端頂点、5…(ピン頂点の)面取り部、6
…排出流路の交点、7…口金、8…従来のピン角部除去
部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出されるハニカム成形体の断面形状に
    対応した格子状の溝からなる排出流路と、その溝の交点
    にペーストを供給する送給流路とを備え、供給されたペ
    ーストを連続した格子状体に成形するハニカム成形用口
    金において、前記格子状の溝によって区画される複数個
    のピンの出口端の頂点に、排出成形体に対し所定の斜め
    角度を有する面状面取り部を形成したことを特徴とする
    ハニカム成形用口金。
  2. 【請求項2】 請求項1において、面取り部の面取り深
    さを溝深さの1/3以下としたことを特徴とするハニカ
    ム成形用口金。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、ハニカム成
    形体に対する面取り部の接線逃角αが20°<αである
    ことを特徴とするハニカム成形用口金。
  4. 【請求項4】 押出されるハニカム成形体の断面形状に
    対応した格子状の溝からなる排出流路と、その溝の交点
    にペーストを供給する送給流路とを備えた口金により、
    供給されたペーストを連続したハニカム成形体に成形す
    る方法において、溝の交差部の排出流路から成形体が排
    出分離する時期を他の部分より早めにずらして成形する
    ことを特徴とするハニカム成形体の製造方法。
  5. 【請求項5】 押出されるハニカム成形体の断面形状に
    対応した格子状の溝からなる排出流路と、その溝の交点
    にペーストを供給する送給流路を有するハニカム口金に
    ペーストを供給して該ペーストを連続したハニカム成形
    体に成形する方法において、前記格子状の溝によって区
    画される複数個のピンの出口端の排出側頂点に、排出成
    形体に対して所定の斜め角度を有する面状面取り部を形
    成し、この面取り部を形成したハニカム成形用口金を使
    用して前記格子状溝の交差部の排出流路から成形体が排
    出分離する時期を他の部分より早めにずらして成形する
    ことを特徴とするハニカム成形体の製造方法。
JP6317012A 1994-12-20 1994-12-20 ハニカム成形用口金およびハニカム成形体の製造方法 Pending JPH08169005A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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