挤出成型机以及成型体的制造方法

摘要

一种挤出成型机(1)，具备：挤出部(10)，具有螺杆(11)以及能够收容螺杆(11)的滚筒(12)；成型部(20)，在一端具有口模(21)，另一端与挤出部(10)的挤出口(13)连接；以及整流板(30)，配置于挤出部(10)与成型部(20)之间。在挤出成型机(1)中，在成型部(20)与整流板(30)之间还配置有绝热部件(40)。

权利要求

1.一种挤出成型机，其用于陶瓷成型体的制造，所述挤出成型机具备：挤出部，具有螺杆以及能够收容所述螺杆的滚筒；

成型部，在一端具有一个口模，所述成型部的另一端与所述挤出部的挤出口连接；以及整流板，配置于所述挤出部与所述成型部之间，在所述成型部与所述整流板之间配置有热导率为0.5W/(m･K)以下且挤出方向上的厚度为1～50mm的绝热部件。

2.根据权利要求1所述的挤出成型机，其中，所述绝热部件由绝热性树脂形成。

3.根据权利要求2所述的挤出成型机，其中，在所述成型部与所述整流板之间的与成型材料接触的位置处，配置有用于保护所述绝热部件的保护部件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的挤出成型机，其中，在所述成型部设有温度调节单元。

5.根据权利要求4所述的挤出成型机，其中，在所述成型部内设有网筛，在所述网筛与所述口模之间设有所述温度调节单元。

6.根据权利要求4所述的挤出成型机，其中，所述成型部具有扩径部，在所述扩径部设有所述温度调节单元。

7.根据权利要求4所述的挤出成型机，其中，所述温度调节单元是流体能够在内部流通的温度调节筒。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的挤出成型机，其中，所述成型部的外周由绝热薄板包覆。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的挤出成型机，其中，所述陶瓷成型体具有蜂窝状。

10.一种陶瓷成型体的制造方法，其特征在于，使用权利要求1至9中任一项所述的挤出成型机来对陶瓷成型材料进行成型。

说明书

挤出成型机以及成型体的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种挤出成型机以及成型体的制造方法。

背景技术

[0002] 挤出成型机用于制造各种成型体。例如，在用于汽车废气净化用催化剂载体、柴油微粒去除过滤器(DPF)、汽油微粒去除过滤器(GPF)、燃烧装置用蓄热体等的蜂窝状的陶瓷
构造体的制造中，从生产率的观点出发，使用挤出成型机来制造蜂窝状的陶瓷成型体成为
主流。

[0003] 另外，就在DPF、GPF等用途中使用的陶瓷构造体而言，若尺寸精度较低，则容易发生因热应力等而产生龟裂等不良状况。因此，对烧成前的陶瓷成型体也要求较高的尺寸精
度。

[0004] 作为提高通过挤出成型机而得到的成型体的尺寸精度的技术，例如，在专利文献1中提出了如下技术，即，通过在与挤出模具相邻的前方区段配置加热元件来控制陶瓷批次
材料(成型材料)的温度，从而控制挤出物的挤出速度以提高挤出物的尺寸精度。

[0005] 另外，在专利文献2中提出了如下技术，即，在挤出成型机的整流板与模具(口模)之间的阻力管配置多个销，所述多个销以贯通阻力管的管壁的方式设置，并且向阻力管的
内侧突出的长度变更自如，通过控制该销的温度，实现导入模具中的原料组合物(成型材
料)的挤出速度的均匀化，提高成型体的尺寸精度。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：日本专利第6258962号公报

[0009] 专利文献2：日本特开2013‑193278号公报

发明内容

[0010] 发明所要解决的课题

[0011] 专利文献1所记载的技术在成型材料的温度控制中需要较多的设备，因此装置变得大型化及复杂化。另外，在对成型材料进行加热时电量增多，因此制造成本也增大。

[0012] 就专利文献2所记载的技术而言，销会阻碍成型材料的流动，因此为了确保特定的挤出速度必须提高挤出压力。此外，由于销与成型材料的接触面积较小，因此基于销的温度
控制花费时间。

[0013] 在如此提高成型体的尺寸精度的现有技术中，由于存在上述那样的各种问题，因此希望开发另一种用于制造尺寸精度高的成型体的技术。

[0014] 本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够制造尺寸精度高的成型体的挤出成型机。

[0015] 此外，本发明的目的在于提供一种尺寸精度高的成型体的制造方法。

[0016] 用于解决课题的技术方案

[0017] 本发明人等为了解决上述的课题而进行了深入研究，结果发现对挤出速度造成影响的成型材料的不均匀的温度分布是由于成型部被挤出部冷却而引起的，基于这样的见
解，发现通过在规定的位置配置绝热部件，能够使成型材料的温度分布均匀化，从而完成本
发明。

[0018] 即，本发明是一种挤出成型机，具备：挤出部，具有螺杆以及能够收容所述螺杆的滚筒；成型部，在一端具有口模，另一端与所述挤出部的挤出口连接；以及整流板，配置于所
述挤出部与所述成型部之间，在所述成型部与所述整流板之间配置有绝热部件。

[0019] 发明效果

[0020] 根据本发明，能够提供一种能够制造尺寸精度高的成型体的挤出成型机。

[0021] 此外，根据本发明，能够提供一种尺寸精度高的成型体的制造方法。

附图说明

[0022] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0023] 图2是从整流板侧观察的绝热部件的主视图。

[0024] 图3是表示本发明的实施方式2所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0025] 图4是从筒侧观察的温度调节筒的主视图。

[0026] 图5是表示本发明的实施方式3所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0027] 图6是实施例中的成型体的温度分布的测定结果。

[0028] 图7是用于根据拍摄照片来说明突出量的测定方法的示意图。

具体实施方式

[0029] 下面，对本发明的实施方式进行具体说明。本发明并不限于以下的实施方式，应该理解为在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识，针对以下的
实施方式适当地施加变更、改进等而得到的方式也落入本发明的范围内。

[0030] (实施方式1)

[0031] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0032] 如图1所示，本实施方式所涉及的挤出成型机1具备：挤出部10；成型部20，其连接于挤出部10；整流板30，其配置于挤出部10与成型部 20之间；以及绝热部件40，其配置于成
型部20与整流板30之间。挤出部10具有螺杆11、以及能够收容螺杆11的滚筒12。此外，成型
部20在一端具有口模21，另一端连接于挤出部10的挤出口13。

[0033] 在具有上述那样结构的挤出成型机1中，在挤出部10中进行成型材料的混炼。此时，若挤出部10内的温度高，则存在成型材料干燥而固化的情况，因此为了控制挤出部10内
的温度，挤出部10被冷却。

[0034] 另一方面，由于成型部20未被冷却，因此从挤出部10的挤出口13 排出的成型材料随着通过整流板30行进至成型部20而温度逐渐上升。

[0035] 在以往的挤出成型机中，由于在成型部20与整流板30之间未配置绝热部件40，因此由于冷却后的挤出部10的影响，连挤出部10侧的成型部 20也被冷却。在如上所述的状态
下，在成型材料的与挤出方向(行进方向) 垂直的截面中，存在中心部的温度高、外周部的
温度低的倾向。由于成型材料的温度会影响挤出速度，因此中心部的挤出速度变快而外周
部的挤出速度变慢，其结果，无法得到具有期望的尺寸精度的成型体。

[0036] 与此相对，在本实施方式所涉及的挤出成型机1中，由于成型部20 与整流板30之间配置有绝热部件40，因此挤出部10与成型部20之间被绝热，能够抑制由于冷却后的挤出
部10的影响而致使挤出部10侧的成型部20被冷却的情况。因此，在成型材料的与挤出方向
垂直的截面中，中心部的温度与外周部的温度之差变小。由此，能够使成型部20中的挤出速
度均匀化，提高成型体的尺寸精度。

[0037] 下面，对构成本实施方式所涉及的挤出成型机1的部件进行详细说明。

[0038] (挤出部10)

[0039] 挤出部10只要具有螺杆11以及能够收容螺杆11的滚筒12就没有特别限定，可以使用该技术领域中公知的挤出部。

[0040] 螺杆11优选具有螺杆轴14、以及沿着螺杆轴14形成为螺旋状的叶片部15。

[0041] 此外，就螺杆11而言，从成型材料特别是陶瓷成型材料的混炼性的观点出发，优选为在相同方向上旋转的双轴螺杆，更优选为啮合型的双轴螺杆。在该情况下，一对螺杆11平
行地并列设置于滚筒12的内部。

[0042] 螺杆11的根部连接于驱动装置16。驱动装置16包括电动机以及齿轮箱(未图示)，控制转速而使螺杆11旋转，以使得成为预先规定的挤出压力。

[0043] 在挤出部10的上游侧，设置用于向挤出部10内供给成型材料的材料投入部17。从材料投入部17供给的成型材料通过螺杆11混炼，并供给至成型部20。

[0044] (成型部20)

[0045] 成型部20包括在内部具有空间的筒22，在一端具有口模21，另一端连接于挤出部10的挤出口13。

[0046] 筒22的形状并没有特别限定，可以在一部分具有缩径部或扩径部。例如，如图1所示，筒22在挤出口13侧具有扩径部。具有这样的构造的筒22可以由一个部件构成，也可以由
多个部件构成。在由多个部件构成筒22的情况下，可以通过将扩径筒与直筒进行组合来得
到筒22。

[0047] 口模21的形状并没有特别限定，可以根据所制造的成型体的形状适当设定。例如，在制造具有蜂窝状的成型体的情况下，使用具有狭缝的口模21，所述狭缝与蜂窝成型体的
隔壁的厚度对应。

[0048] 优选地，在筒22(成型部20)内设置有网筛(过滤网)23。网筛23 由网目状的原材料形成，能够除去混入到成型材料的粗粒或其他夹杂物，能够使向口模21供给的成型材料稳
定。

[0049] 优选地，筒22(成型部20)的外周被绝热薄板(未图示)包覆。通过采用这样的结构，能够使筒22内的温度保持恒定，因此在成型材料的垂直于挤出方向的截面中中心部的温度
与外周部的温度之差变小，提高成型体的尺寸精度的效果变高。

[0050] (整流板30)

[0051] 整流板30配置于挤出部10与成型部20之间。整流板30具有贯通孔，并具有调整成型材料的变动的功能。

[0052] 关于贯通孔的数量、位置及形状并没有特别限定，可以适当设定。

[0053] 整流板30的材质并没有特别限定，但可以使用铁系、不锈钢系的材料等。

[0054] (绝热部件40)

[0055] 绝热部件40配置于成型部20与整流板30之间。

[0056] 在此，图2表示从整流板30侧观察的绝热部件40的主视图。如图2 所示，绝热部件40在中央部具有成型材料能够通过的贯通孔41。

[0057] 作为绝热部件40并没有特别限定，但热导率优选为0.5W/( m·K) 以下。若是具有这样的热导率的绝热部件40，则能够充分确保挤出部10与成型部20之间的绝热效果。另外，
绝热部件40的热导率越小绝热效果越高所以越优选，但是考虑到可获得的材料，其下限为
0.02W/（ m·K） 。此外，在本说明书中，“热导率”是指在25℃下测定的热导率。

[0058] 绝热部件40的挤出方向上的厚度并没有特别限定，但优选为1～ 50mm。若为这样厚度的绝热部件40，则能够充分确保挤出部10与成型部 20之间的绝热效果。

[0059] 就绝热部件40的材质而言，只要具有绝热性则并无特别限定，但优选由绝热性树脂形成。

[0060] 作为绝热性树脂并没有特别限定，可以使用该技术领域中公知的绝热性树脂。作为绝热性树脂的例子，可举出聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等合成树
脂。

[0061] 绝热部件40可以与成型材料接触，但存在由于与成型材料的接触而磨损的情况。在这样的情况下，优选为在成型部20和整流板30之间的与成型材料接触的位置处，配置用
于保护绝热部件40的保护部件50。

[0062] 保护部件50可以是独立的部件，但也可以如图1所示，通过对与绝热部件40接触的筒22的端部进行加工而将保护部件50一体形成于筒22。

[0063] 保护部件50的材质并没有特别限定，但可以使用与筒22相同的材料 (例如，铁系、不锈钢系的材料等)。

[0064] 具有上述那样构造的挤出成型机1能够用于成型体的制造方法。其中，挤出成型机1适用于使用陶瓷成型材料的陶瓷成型体、特别是蜂窝陶瓷成型体的制造方法。

[0065] 根据使用该挤出成型机1的成型体的制造方法，能够得到尺寸精度高的成型体。

[0066] 在成型体的制造方法中，首先，从材料投入部17向滚筒12的内部供给成型材料。成型材料通过螺杆11的旋转而被赋予剪断力并且同时被混炼，并向滚筒12的前端的挤出口13
侧输送。从滚筒12的挤出口13挤出的成型材料通过整流板30的贯通孔，并通过网筛23而供
给到口模21。就成型材料而言，通过口模21而挤出成型材料，得到期望的形状的成型体。

[0067] (实施方式2)

[0068] 除了设置有温度调节单元之外，本发明的实施方式2所涉及的挤出成型机与实施方式1的挤出成型机相同。因此，在此，对于与本发明的实施方式1所涉及的挤出成型机相同
的结构省略说明，仅对不同的结构进行说明。

[0069] 图3是表示本发明的实施方式2所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0070] 如图3所示，本实施方式所涉及的挤出成型机2在网筛23与口模21 之间设置有温度调节单元24a。通过温度调节单元24a控制成型材料的外周部的温度，由此使得在成型体
的端面难以形成凸部，能够进一步提高成型体的尺寸精度。虽然根据所制作的成型体的尺
寸(特别是，垂直于挤出方向的截面的直径)、所使用的成型材料的特性而不同，但是例如通
过温度调节单元24a加热成型材料的外周部，使外周部的温度高于中心部的温度，由此能够
得到上述的效果。但是，外周部的温度与中心部的温度之差较小的情况有时也能够得到上
述的效果，因此应当根据所制作的成型体的尺寸、所使用成型材料的特性，进行基于温度调
节单元24a的温度控制。

[0071] 作为温度调节单元24a并没有特别限定，可以使用该技术领域中公知的温度调节单元。其中，优选使用能够使流体在内部流通的温度调节筒作为温度调节单元24a。温度调
节筒能够通过调整流体的温度来进行温度控制，因此与使用加热元件等加热单元的情况相
比，能够减少电量的消耗。例如，通过使利用锅炉等进行了温度控制的温水在温度调节筒中
流通，能够容易且有效地对成型材料进行加温。

[0072] 在此，图4是表示从筒22侧观察的温度调节筒的主视图。如图4所示，温度调节筒25具有流体的供给口26及排出口27，并遍及周向形成有流体的流路。虽未图示，但供给口26及
排出口27经由管等与流体的供给装置连接。通过利用该供给装置管理流体的温度，同时使
流体循环，能够容易地进行温度调节。

[0073] (实施方式3)

[0074] 除了在成型部20的扩径部还设有温度调节单元之外，本发明的实施方式3所涉及的挤出成型机与实施方式2的挤出成型机2相同。由此，在此，对于与本发明的实施方式2所
涉及的挤出成型机2相同的结构，省略说明，仅对于不同的结构进行说明。

[0075] 图5是表示本发明的实施方式3所涉及的挤出成型机的概略结构的示意图。

[0076] 如图5所示，本实施方式所涉及的挤出成型机3在成型部20的挤出口13侧具有扩径部，并在该扩径部设有温度调节单元24b。通过温度调节单元24b对成型材料的外周部的温
度进行控制，由此使得在成型体的端面难以形成凸部，能够进一步提高成型体的尺寸精度。
虽然根据所制作的成型体的尺寸(特别是垂直于挤出方向的截面的直径)、所使用的成型材
料的特性而不同，但是例如通过温度调节单元24b对成型材料的外周部进行加热，使外周部
的温度高于中心部的温度，由此能够得到上述的效果。但是，外周部的温度与中心部的温度
之差较小的情况有时也能够得到上述的效果，因此应当根据所制作的成型体的尺寸、所使
用的成型材料的特性，来进行基于温度调节单元24b的温度控制。

[0077] 作为温度调节单元24b并没有特别限定，可以使用该技术领域中公知的温度调节单元。例如，如图5所示，使用扩径筒28及直筒29来形成成型部20，并将流体能够在内部流通
的温度调节筒用作扩径筒28即可。除了沿着温度调节筒的轴向扩径之外，用于扩径筒28的
温度调节筒可以采用与本发明的实施方式2中使用的温度调节筒25相同的结构。

[0078] 此外，在上述中，关于本发明的实施方式3所涉及的挤出成型机3的特征，仅对于与本发明的实施方式2所涉及的挤出成型机2不同的部分进行了说明，但是应该注意的是，该
特征也能够应用于本发明的实施方式1 所涉及的挤出成型机1。

[0079] 【实施例】

[0080] 下面，通过实施例对于本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。

[0081] (实施例1)

[0082] 制作如图1所示的具有绝热部件40的挤出成型机1。绝热部件40使用热导率为0.25W/（ m·K） 的聚缩醛树脂来形成，将挤出方向上的厚度设为 10mm。此外，筒22及整流
板30均由铁系材料形成，并在筒22一体地形成用于保护绝热部件40的保护部件50。筒22(保
2
护部件50)与整流板 30接触的面积为6cm。

[0083] (实施例2)

[0084] 制作图3所示的具有绝热部件40及温度调节单元24a的挤出成型机2。作为温度调节单元24a而使用温度调节筒25，使45℃的温水在温度调节筒25中流通。此外，温度调节单
元24a以外的结构与实施例1相同。

[0085] (实施例3)

[0086] 制作图5所示的具有绝热部件40及温度调节单元24a、24b的挤出成型机2。作为温度调节单元24a而使用温度调节筒，作为温度调节单元24b 而使用具有扩径部的温度调节
筒，使45℃的温水在各温度调节筒中流通。此外，温度调节单元24a、24b以外的结构与实施
例1相同。

[0087] (比较例1)

[0088] 准备不具有绝热部件40及温度调节单元24a、24b的以往的挤出成型机。该挤出成2
型机的各部件的结构与实施例1～3相同。此外，筒22与整流板30接触的面积为150cm。

[0089] 使用上述的实施例的挤出成型机1～3及比较例的挤出成型机，使用堇青石系的陶瓷成型材料，将成型材料的供给量设为300kg/h，将螺杆11 的转速设为55rpm，进行圆柱状
的陶瓷蜂窝成型体(垂直于挤出方向的截面的直径为196mm)的成型，并进行了以下的评价。

[0090] (成型体的温度分布)

[0091] 使用红外线热成像摄像机(Nippon Avionics Co.,Ltd.制造的Thermo GEAR G120EX)测定刚从口模21排出的陶瓷蜂窝成型体的温度分布。关于温度分布的结果，在图6
中示出陶瓷蜂窝成型体的垂直于挤出方向的截面整体的结果。此外，表1表示陶瓷蜂窝成型
体的垂直于挤出方向的截面的外周部及中心部的温度。

[0092] (真圆度)

[0093] 使用数字游标卡尺测定陶瓷蜂窝成型体的真圆度。表1表示其结果。

[0094] (成型体端面的突出量)

[0095] 将刚从口模21排出的陶瓷蜂窝成型体在与挤出方向垂直的方向上切断后，对该切断面从与挤出方向垂直的方向进行照片拍摄，并测定成型体端面的突出量。关于突出量的
测定，在拍摄照片中，通过描画连接两个外周端面部的直线，并求取相对于该直线隆起的凸
部的距离来进行。图7表示用于根据拍摄照片来说明突出量的测定方法的示意图。表1表示
其结果。

[0096] 【表1】

[0097]

[0098] 如表1及图6所示，具有绝热部件40的实施例1的挤出成型机1与不具有绝热部件40的比较例1的挤出成型机相比，得到了成型体的温度分布均匀、真圆度良好且突出量少的成
型体。

[0099] 此外，追加了温度调节单元24a的实施例2的挤出成型机2与实施例 1的挤出成型机1相比，得到了真圆度及突出量的结果良好的成型体。

[0100] 并且，进一步追加了温度调节单元24b的实施例3的挤出成型机2与实施例2的挤出成型机2相比，得到了真圆度及突出量的结果更加良好的成型体。

[0101] 由以上的结果可知，根据本发明，能够提供能够制造尺寸精度高的成型体的挤出成型机。此外，根据本发明，能够提供尺寸精度高的成型体的制造方法。

[0102] 符号说明

[0103] 1、2、3  挤出成型机

[0104] 10  挤出部

[0105] 11  螺杆

[0106] 12  滚筒

[0107] 13  挤出口

[0108] 14  螺杆轴

[0109] 15  叶片部

[0110] 16  驱动装置

[0111] 17  材料投入部

[0112] 20  成型部

[0113] 21  口模

[0114] 22  筒

[0115] 23  网筛

[0116] 24a、24b  温度调节单元

[0117] 25  温度调节筒

[0118] 26  供给口

[0119] 27  排出口

[0120] 28  扩径筒

[0121] 29  直筒

[0122] 30  整流板

[0123] 40  绝热部件

[0124] 41  贯通孔

[0125] 50  保护部件。