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セラミックス成形体の押出し成形装置 - 石川島播磨重工業株式会社
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発明の名称 セラミックス成形体の押出し成形装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−77636
公開日 平成11年(1999)3月23日
出願番号 特願平9−252627
出願日 平成9年(1997)9月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 光雄
発明者 西 正輝 / 杉田 孝志 / 茂垣 康弘
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 押出し成形機のノズルの出口部近傍の内側に、所要大きさの升目を多数形成した仕切版を、スラリー押出し方向に重なるように複数段所要の間隔で配設し、且つ上記スラリー押出し方向に隣接する仕切版を各升目が上下左右方向にずれているように配設してなることを特徴とするセラミックス成形体の押出し成形装置。
【請求項2】 スラリー押出し方向の最も下流側の仕切版の各升目の大きさを上流側の仕切版の升目よりも小さくした請求項1記載のセラミックス成形体の押出し成形装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス短繊維を一方向に配向させたセラミックス成形体を押出し成形する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックスは、耐高温特性に優れているが、靭性が低いという欠点を有しているため、セラミックスを構造部材として適用する場合の障害の1つとされていた。かかる点を改善する一つの方法として、セラミックス短繊維をセラミックス粉体等によるマトリックス中に混合してスラリーとし、このスラリーから成形体を成形するようにして、成形体に亀裂が入った場合にその亀裂の進展をセラミックス短繊維で阻止させるようにすることが提案され、その研究開発が盛んに行われている。
【0003】この場合に、マトリックス中のセラミックス短繊維が亀裂の進展を妨げる働きを効果的に行うようにするためには、成形体の応力が作用する方向にセラミックス短繊維を一軸配向させることが有効である。
【0004】上記セラミックス短繊維をマトリックスに混合してスラリーとしたものからセラミックス成形体を成形する方法としては、ノズルからスラリーをベルト上に流出させて所要厚みの成形体とするドクターブレード法と、ノズルからスラリーを押し出して成形体とする押出し成形法がある。
【0005】後者の押出し成形法は、図4に示す如き押出し成形機1により成形体を押出し成形するもので、押出し成形機1は、水平方向に設置されたケーシング2内に搬送用スクリュー3を収納して軸4の両端を周辺をスラリー6が通過できるようにしてある軸受5aとケーシング2に組み付けた軸受5bで回転自在に支持させ、ケーシング2の一端側に設けたスラリー投入ホッパ7から投入されたスラリーを搬送用スクリュー3によりケーシング2の他端側の内部のスラリー溜り8に送るようにする1段目圧送装置Aを構成すると共に、上記1段目圧送装置Aの下流側に設けたスラリー溜り8の下方位置に、2段目圧送装置Bを構成するケーシング9の一端側を開口させて接続させ、該ケーシング9内にも搬送用スクリュー10を同様に軸受5a,5bで回転自在に支持して収納して、スラリー溜り8から2段目圧送装置Bへ2本の水平ロールの回転で一定量宛供給するようにしてあるスラリー定量送り装置11により供給するようにし、更に、2段目圧送装置Bの下流側に出口部を絞ったノズル12を設け、ノズル12から成形体13が押出されるようにした構成としてある。
【0006】この押出し成形機で押出し成形するときは、セラミックス短繊維6aをマトリックスに混合して所要の粘性にしてなるスラリー6を、スラリー投入ホッパ7より1段目圧送装置Aに投入してスラリー溜り8まで圧送し、該スラリー溜り8で真空発生装置14によりスラリー6中の気泡を除去した後、スラリー定量送り装置11で一定量宛2段目圧送装置Bへ移し、該2段目圧送装置Bによりスラリー6を下流側へ圧送し、ノズル12で絞って押し出し、ノズル12出口の形状、寸法により決められた断面形状、厚さの成形体13を押出し成形するものである。
【0007】上記押出し成形法による押出し成形では、ノズル12出口部の形状により板状、円柱状、角柱状の成形体の成形や、ノズル12内に中子を入れることにより円筒状、角筒状の成形体の成形が可能であるが、押出し成形では厚肉の成形体となるので、ノズル12から押し出されるスラリー6中のセラミックス短繊維6aは、ノズル12とスラリー6の界面付近では剪断力の作用により押出し方向の一方向の配向となるが、成形体の内部までは剪断力が作用し難いため、厚肉の成形体の内部までセラミックス短繊維が一軸配向したものを得ることは困難である。
【0008】そのため、成形体が厚肉であっても内部でセラミックス短繊維が一軸配向となるように剪断力を付与させるべく、ノズル12内の出口近傍位置に、メッシュの細かなネットを張設し、該ネットを通過するスラリーに剪断力を作用させてセラミックス短繊維を配向させようとする方法がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ノズル12内の出口部にネットを設けるようにする方法の場合は、ネットのメッシュを大きくすると、メッシュの中心部においてスラリーに剪断力を作用させることができないためにセラミックス短繊維に一方向への配向性をもたせることができず、又、メッシュを細かくすると、スラリー中のセラミックス短繊維がネットによって濾し採られる現象を起し、良好な一方向配向の成形体を得ることができない。
【0010】そこで、本発明は、厚肉の成形体が成形される押出し成形において、成形体の内部までセラミックス短繊維が一方向配向となるようにしようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するために、押出し成形機のノズルの出口部近傍の内側に、所要大きさの升目を多数形成した仕切版を、スラリー押出し方向に重なるように複数段所要の間隔で配設し、且つ上記スラリー押出し方向に隣接する仕切版を各升目が上下左右方向にずれているように配設してなる構成とする。
【0012】ノズルから押し出されるスラリーは、押出し方向に押出し方向と直交するように多段に配設されている仕切版の升目を順に通過して行くときに、1段目の仕切版の升目の壁面で剪断力の作用を受けなかったスラリーが2段目の仕切版の升目を通過させられるときに該升目の壁面で剪断力の作用を受けることができ、このように順次下流側の仕切版を通過することによりノズルから押出し成形される成形体が厚肉でも内部までセラミックス短繊維が一方向に配向したものが得られることになる。
【0013】最下流側の仕切版の升目を小さくすることにより、この仕切版を通過するスラリーに対し小さい升目の壁面でより剪断力を付与させることができるので、成形体の内部までセラミックス短繊維の一方向配向が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0015】図1(イ)(ロ)(ハ)は本発明の実施の一形態を示すもので、図4に示した押出し成形機1と同様な構成の押出し成形機において、截頭角錐形状としたノズル12の出口部近傍の内側に、(ロ)に示す如く格子状に構成して各升目を所要大きさとした多孔の仕切版を複数枚(図では3枚)15,16,17互に孔の位置がずれているようにスラリーの押出し方向に重ねるように多段に設置する。
【0016】詳述すると、ノズル12の出口から少し離れた位置の内側に、格子状としてある各升目18を、たとえば、□1mmの大きさとし厚さを0.5mm以上とした仕切版15,16,17を、ノズル12の内壁部への設置位置の内径寸法に合わせた外形寸法として図1(イ)のように互に適宜の間隔、たとえば、0.1mm〜1mmの間隔を隔てて配設すると共に、スラリー6の押出し方向の上下流側に隣接する仕切版15と16、16と17を互に升目18の位置が上下方向、左右方向に2分の1ずれているようにして、3枚の仕切版15,16,17を上流側から通して見たときに各仕切版15,16,17の升目18が少しずつ重なって小径の孔が多数形成されているようにし、更に、ノズル12の外側に加振器19を設置し、スラリー6の押出し時にノズル12を加振器19で振動させて押出し圧力を低減させるようにする。
【0017】今、セラミックス短繊維6aが混入されているスラリー6が図4に示す押出し成形機1によりノズル12のところまで圧送されて来ると、該ノズル12の出口部近傍でノズルの絞りで更に圧縮されながらスラリー6は1段目の仕切版15の各升目18を通過した後、2段目の仕切版16を通過し、更に、下流側にある3段目の仕切版17を通過し、ノズル12の出口絞り部12aで絞られて押出される。各仕切版15,16,17は比較的大きな升目になっているので、個々の仕切版15,16,17を通過するときは抵抗が少なく通過できるが、各仕切版15,16,17は互に升目18の位置が上下左右に2分の1宛ずれているため、スラリー6は1段目の仕切版15を通過するときに各升目18の壁面で剪断力を受け、更に2段目の仕切版16の各升目18を通過するときに1段目の仕切版15を通ったスラリーが1/4に分割されて2段目の仕切版16の升目18を通過することになり、1段目の仕切版15の升目の中心部を通って剪断力の作用を受けなかったスラリーが2段目の仕切版16を通過するときは升目18の壁面で剪断力を受けるようになる。このようなスラリーの流れが多段の仕切版15,16,17で複数段繰り返されることによりノズル12から押し出された図1(ハ)に示す如き角柱状の成形体13は内部まで一方向にセラミックス短繊維6aが配向されたものとなる。
【0018】上記において、ノズル12から押し出されるときの押出し圧力が高くなる場合は、ソレノイド、圧電素子等の加振器19でノズル12全体に振動を与え、押出し圧力を低下させるようにする。
【0019】次に、図2は本発明の実施の他の形態を示すもので、図1(イ)に示した実施の形態における3段目の仕切版17に代えて、各升目18を、たとえば、□0.5mmのように小さくした仕切版20を用いるようにしたものである。その他の構成は図1のものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。
【0020】この実施の形態によれば、1段目の仕切版15と2段目の仕切版16を通過したスラリーを更に小さい升目の仕切版20を通すことにより厚み方向内部のスラリーに剪断力をより作用させることができる。
【0021】又、図3(イ)(ロ)は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、角筒状の成形体13を成形するため、ノズル12の内部に中子21を挿入して、支持材22で中子21をノズル12内壁に固定支持するようにした形式において、ノズル12の出口部近傍位置に、図1(イ)に示した如き3枚の仕切版15,16,17をスラリー押出し方向に多段式に配設したものである。
【0022】この実施の形態によれば、(ロ)に示す如き角筒状の成形体13を成形するときに、スラリー6を中子21とノズル12の内壁との間を通して1段目、2段目、3段目の各仕切版15、16、17を順に通過させるときに前記の各実施の形態の場合と同様に升目18の壁面で剪断力を作用させてセラミックス短繊維6aを押出し方向の一方向へ配向させることができる。
【0023】なお、本発明は上記した各実施の形態に示したものに限定されるものではなく、たとえば、図3の仕切版17を図2と同様に仕切版20に代えて用いてもよく、又、図1、図2では角柱状、図3では角筒状の成形体を成形する場合を示しているが、図1、図2においてノズル12の出口形状を変えて板状、円柱状の成形体を得るようにし、又、図3でノズル12と中子21の断面形状を変えることにより多種多様な断面形状の成形体を得るようにすることができること、仕切版15,16,17や20は升目18の形状を四角形状としたもので説明したが、升目18の形状は丸形、多角形でもよいこと、又、仕切版の段数は3段以上でもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【0024】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のセラミックス成形体の押出し成形装置によれば、押出し成形機のノズルの出口部近傍の内側に、円形又は角形の升目を多数有する複数枚の仕切版を、スラリーの押出し方向に多段式に所要間隔で配設すると共に、各段の仕切版を升目が互に上下左右にずれるように配設して、1段目の仕切版の升目を通過したスラリーが2段目の仕切版の複数の升目に跨がるように通過させられるようにしてあるので、升目の大きい仕切版を何枚も重ねるように配設するだけで小さいメッシュのものを置いたと同様にスラリー押出し方向に多数の小さい孔が連通しているような状態にできてスラリーの通過に支障を来たすことがないと共に、ノズルを通して押し出されるスラリーは、押出し方向に順に配設された多段の仕切版の各升目を順に通過させられるときに各升目の壁面で次々と剪断力の作用を受けることができて、成形体の内部までスラリーの押出し方向の一方向にセラミックス短繊維を配向させることができ、又、最も下流側に位置する仕切版の升目を小さいものとすることにより、スラリーにより多くの剪断力を作用させることができて、セラミックス短繊維の一方向配向性をより確実に実現できる、等の優れた効果を奏し得る。




 

 


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