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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Doppelschneckenextruder, der beim Extrusionsformen eines wabenförmigen Körpers und dergleichen verwendet wird.
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Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
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Eine wabenartige Struktur (Wabenstruktur) wird weit verbreitet als Träger zum Reinigen von Abgasen von verschiedenen Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Automobilmaschinen, als Katalysatorträger zum Desodorieren, als Filter für verschiedene Filterausrüstungen, als Wärmetauschereinheit, und als Träger für eine chemische Reaktionsausrüstung, wie beispielsweise ein Katalysatorträger eines Reformierungskatalysators einer Brennstoffzellenbatterie, und dergleichen verwendet. Gewöhnlich wird die Wabenstruktur durch Extrusionsformen von Ton, der aus einem keramischen Material und dergleichen besteht, zu einem geformten Körper (wabenartig geformten Körper), der eine vorbestimmte Wabenstruktur aufweist und durch Trocknen und Brennen des geformten Körpershergestellt.
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So beschreibt die
DE 102 08 752 A1 ein Keramikwabenextrusionsgerät mit einem zweiachsigen Schraubenabschnitt, einem Strömungsregulierungsabschnitt, einem Fremdkörperbeseitigungsabschnitt und einem Spitzenextrusionsabschnitt, die als ein Hauptabschnitt von einer stromaufwärtigen Seite einer Beschickungsströmung aus angeordnet sind und ein Verfahren zum Extrudieren der Keramikwaben unter Verwendung eines derartigen Gerätes.
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JP 2001-009816 A behandelt das Problem eine keramische Form ohne Deformationen zu formen. Als Lösung schlägt die
JP 2001 -
009816 A eine Vielzahl von Durchgangslöchern innerhalb einer Gußform vor.
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In
JP S53- 137 260 A wird eine Matritze für die Extrusion von keramischen Honigwabenkörpern beschrieben, welche eine Begradigungsplatte mit vergrößerten Rundöffnungen aufweist.
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Herkömmlicherweise wird ein Doppelschneckenextruder 21 mit einem in 4 gezeigten Aufbau als ein Gerät zum Erhalten des wabenartig geformten Körpers verwendet. Der Doppelschneckenextruder 21 hat zwei Schnecken 7, die nebeneinander in dessen Innenraum angeordnet sind, und ferner einen Zylinder 2, der eine Öffnung 3 an einem Ende aufweist, und ein Extrusionsformwerkzeug 9, das an der Seite der Öffnung 3 des Zylinders 2 durch eine Begradigungsplatte 22 und ein Filternetz 8 angeordnet ist. Die Figuren SA und SB sind Vorderprofilansichten der Begradigungsplatte 22 und eine Schnittansicht von dieser in einer Dickenrichtung. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, hat die Begradigungsplatte 22 ein in dieser ausgebildetes Durchgangsloch 23 und das Durchgangsloch 23 wirkt als ein Durchflussweg des Tons, der aus der Öffnung 3 des Zylinders 2 extrudiert wird. Das Durchgangsloch 23 ist gewöhnlich ein kreisförmiges Loch, das einen Durchmesser von etwa 8 bis 36 mm aufweist (es ist zu beachten, dass kein Dokument des Stands der Technik als eine Technologie gefunden wurde, die den Begradigungsplattenaufbau betrifft). Das Filternetz (Sieb) 8 wird verwendet, um Grobkörner und Fremdstoffe in dem Ton zu entfernen, und ist stromaufwärts des Werkzeugs 9 in der Durchflussrichtung des Tons angeordnet. Das Werkzeug 9 hat ausgebildete Schlitze, die den Abmessungen der Durchgangslöcher und der Teile eines zu erhaltenden wabenartig ausgeformten Körpers entsprechen.
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Ein Formmaterial, das durch einen ersten Materialaufgabetrichter 10, der das Innere des Zylinders 2 mit dem Äußeren des Zylinders 2 verbindet, in das Innere des Zylinders 2 gefüllt wird, wird durch die zwei Schnecken 7 geknetet, die durch eine Antriebseinheit 11 angetrieben werden, die aus einem Motor, einem Getriebe und dergleichen besteht, während es mit einer Scherkraft beaufschlagt wird. Anschließend wird das Formmaterial stetig zu der Außenseite des Zylinders 2 als Ton aus der Öffnung 3 extrudiert, die an dem Ende des Zylinders 2 angeordnet ist. Auf diese Weise fließt der extrudierte Ton in das Durchgangsloch 23 der Begradigungsplatte 22, die in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des Zylinders 2 angeordnet ist, und wird von dem Seitenrand des Durchgangslochs 23 auf dessen Auslassseite in einen Raum 15 zwischen der Begradigungsplatte 22 und dem Filternetz 8 extrudiert. Nachdem das Innere des Raums 15 annähernd mit dem Ton gefüllt ist, tritt der Ton durch das Filternetz 8 und bewegt sich in einen Raum 16 zwischen dem Filternetz 8 und dem Werkzeug 9. Nachdem das Innere des Raums 16 annähernd mit dem Ton gefüllt ist, wird er in die Schlitze gedrängt, die an dem Werkzeug 9 von der Randfläche des Werkzeugs 9 an dessen Einlassseite ausgebildet sind, und von der Randfläche des Werkzeugs 9 an seiner Auslassseite extrudiert, während er in eine vorbestimmte Form geformt wird.
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Im Übrigen, wenn sich bei dem herkömmlichen Doppelschneckenextruder der Extrusionsbetrag des geformten Körpers pro Zeiteinheit (die Menge an Ton, die dem Werkzeug zugeführt wird) ändert, unterliegt der geformte Körper einer Verformung. Infolgedessen muss ein geformter Körper hergestellt werden, indem eine konstante Menge an Ton zu jeder Zeit extrudiert wird, und somit ist es schwierig, eine Produktion durch geeignetes flexibles Ändern der Menge an Ton auszuführen, die extrudiert werden soll.
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Eine Aufgabe der Erfindung, die hinsichtlich der Umstände des Stands der Technik gemacht wurde, ist es, einen Doppelschneckenextruder zum Herstellen eines geformten Körpers, der nicht dazu neigt, verformt zu werden, vorzusehen selbst wenn sich der Betrag des geformten Körpers ändert, der pro Zeiteinheit extrudiert werden soll.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß, um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist ein Doppelschneckenextruder mit einem Zylinder 2, der zwei in seinem Innenraum nebeneinander angeordnete Schnecken 7 aufweist und an einem Ende eine Öffnung 3 aufweist, mit einem Extrusionsformwerkzeug 9 versehen, das an einer Öffnungsseite des Zylinders 2 in Durchflussrichtung des Tons nach einer Begradigungsplatte 4 und einem Filternetz 8 angeordnet ist. Bei dem Doppelschneckenextruder weist die Begradigungsplatte 4 eine erste Begradigungsplatte 5 und eine zweite Begradigungsplatte 6 auf, wobei die erste Begradigungsplatte 5 einen Lochformbereich 12 aufweist, in dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13 in einem Bereich ausgebildet sind, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung 3 ist, und wobei die zweite Begradigungsplatte 6 ein Durchgangsloch mit solch einer Lochstruktur aufweist, dass die Abmessung und der Durchmesser ihres Innenumfangs von dieser bei einem Öffnungsrand in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Größe des Lochformbereichs 12 sind, und sich der Durchmesser des Innenumfangs in Richtung zu einem anderen Öffnungsrand einmal verkleinert und dann in einer abgeschrägten Form erweitert, und wobei der Innenumfang der Öffnung 3 des Zylinders 2 des Doppelschneckenextruders eine Flaschenkürbisform hat, die durch Koppeln von zwei Kreisen ausgebildet wird, die den gleichen Durchmesser aufweisen und sich einander teilweise überlappen.
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Wenn ein Formkörper durch Verwenden des Doppelschneckenextruders der Erfindung extrusionsgeformt wird, ist es unwahrscheinlich, selbst wenn sich der pro Zeiteinheit zu extrudierende Betrag des geformten Körpers ändert, dass der geformte Körper deformiert wird, und die Produktion kann ausgeführt werden, während der Extrusionsbetrag geeignet flexibel geändert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus eines Doppelschneckenextruders gemäß der Erfindung zeigt;
- 2A ist eine Draufsicht einer ersten Begradigungsplatte;
- 2B ist eine Schnittansicht der ersten Begradigungsplatte;
- 3A ist eine Draufsicht einer zweiten Begradigungsplatte;
- 3B ist eine Schnittansicht der zweiten Begradigungsplatte;
- 4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Aufbau eines konventionellen Doppelschneckenextruders zeigt;
- 5A ist eine Draufsicht einer Begradigungsplatte; und
- 5B ist eine Schnittansicht der Begradigungsplatte.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Obwohl ein typisches Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend unter Bezug auf die Figuren besonders erklärt wird, ist die Erfindung keineswegs auf das Ausführungsbeispiel beschränkt und es sollte verstanden werden, dass die Gestaltung des Ausführungsbeispiels einer geeigneten Änderung, Verbesserung und dergleichen basierend auf dem üblichen Wissen des Fachmanns innerhalb des Schutzbereichs unterworfen ist, der nicht von dem Anwendungsbereich der Erfindung abweicht, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus eines Doppelschneckenextruders gemäß der Erfindung zeigt. Der Doppelschneckenextruder 1 hat einen Zylinder 2 und ein Extrusionsformwerkzeug 9. Der Zylinder 2 hat zwei Schnecken 7, die nebeneinander in seinem Inneren angeordnet sind, und eine Öffnung 3, die an seinem einen Ende ausgebildet ist, und das Werkzeug 9 ist an der Seite der Öffnung 3 des Zylinders 2 in Durchflussrichtung des Tons nach einer Begradigungsplatte 4 und einem Filternetz 8 angeordnet. Die Begradigungsplatte 4 besteht aus einer ersten Begradigungsplatte 5 und einer zweiten Begradigungsplatte 6.
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Die 2A und 2B sind eine Vorderprofilansicht und eine Schnittansicht in der Dickenrichtung der ersten Begradigungsplatte 5. Die erste Begradigungsplatte 5 hat einen Lochformbereich 12, in dem eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13 in einem Bereich ausgebildet sind, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung 3 des Zylinders 2 ist. Der Innenumfang der Öffnung des Zylinders hat bei dem Doppelschneckenextruder eine Flaschenkürbisform, die durch Koppeln von zwei Kreisen ausgebildet wird, die den gleichen Durchmesser aufweisen und sich einander teilweise überlappen. Die Mitten der zwei Kreise stimmen jeweils mit den Achsen der zwei Schnecken in dem Zylinder überein.
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Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Lochformbereich 12 bei der ersten Begradigungsplatte 5 der Bereich, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs der Öffnung 3 des Zylinders 2 ist. Die erste Begradigungsplatte 5 ist in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des Zylinders 2 derart angeordnet, dass der Lochformbereich 12 an seiner einen Fläche den Innenumfang der Öffnung 3 überlappt.
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3A und 3B sind eine Vorderprofilansicht und eine Schnittansicht in der Dickenrichtung der zweiten Begradigungsplatte 6. Die zweite Begradigungsplatte 6 hat eine derartige Lochstruktur, dass die Abmessung und die Form des Innenumfangs von dieser bei einem Öffnungsrand in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Lochformbereichs 12 der ersten Begradigungsplatte 5 ist und sich der Durchmesser des Innenumfangs in Richtung zu einem anderen Öffnungsrand einmal verkleinert und dann in einer schrägen Form erweitert. Die zweite Begradigungsplatte 6 ist in engem Kontakt mit der ersten Begradigungsplatte 5 in solch einer Art und Weise angeordnet, dass der eine Öffnungsrand des Durchgangslochs 14 einen Lochformbereich (den Lochformbereich an der gegenüberliegenden Fläche zu der Fläche, die in engem Kontakt mit der Öffnung des Zylinder ist) 12 der ersten Begradigungsplatte 5 überlappt.
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Das Filternetz (Sieb) 8 ist stromaufwärts der Form 9 in der Durchflussrichtung des Tons angeordnet. Das Filternetz 8 wird verwendet, um Grobkörner und Fremdstoffe in dem Ton zu entfernen und beispielsweise werden ein SUS304-Netz, das eine Maschenweite von in etwa 65 bis 420 pm aufweist, und dergleichen vorzugsweise als das Filternetz 8 verwendet. Schlitze sind an dem Werkzeug 9 in Übereinstimmung mit der Abmessung der Durchgangslöcher und der Teile des wabenartig geformten Körpers ausgebildet, der erhalten werden soll. Das Filternetz 8 ist vorzugsweise bei einem bestimmten Abstand von der zweiten Begradigungsplatte 6 angeordnet und ferner ist das Werkzeug 9 vorzugsweise bei einem bestimmten Abstand von dem Filternetz 8 angeordnet.
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Ein Formmaterial, das in das Innere des Zylinders 2 durch einen Materialaufgabetrichter 10 beschickt wird, der das Innere des Zylinders 2 mit dem Äußeren des Zylinders 2 verbindet, wird durch die zwei Schnecken 7 geknetet, die durch eine Antriebseinheit 11 angetrieben werden, die aus einem Motor, einem Getriebe und dergleichen besteht, während eine Scherkraft auf dieses aufgebracht wird. Anschließend wird das Formmaterial stetig zu der Außenseite des Zylinders 2 als Ton aus der Öffnung 3 extrudiert, die an dem Rand des Zylinders 2 angeordnet ist. Der zu der Außenseite des Zylinders 2 wie vorstehend beschrieben extrudierte Ton fließt in eine Vielzahl von Durchgangslöchern 13 der ersten Begradigungsplatte 5, die in engem Kontakt mit der Öffnung 3 des Zylinder 2 angeordnet ist, und wird in einem Nudelzustand extrudiert. Anschließend treten die Tone in ein Durchgangsloch 14 der zweiten Begradigungsplatte 6 und werden zu einem Stück Ton gebündelt und dieser wird in einen Raum 15 zwischen der zweiten Begradigungsplatte 6 und dem Filternetz 8 extrudiert. Nachdem das Innere des Raums 15 annähernd mit dem Ton gefüllt ist, tritt der Ton durch das Filternetz 8, und bewegt sich zu einem Raum 16 zwischen dem Filternetz 8 und dem Werkzeug 9. Nachdem das Innere des Raums 16 annähernd mit dem Ton gefüllt ist, wird dieser in die Schlitze gezwungen, die in dem Werkzeug 9 von der Randfläche des Werkzeugs 9 an der Einlassseite von diesem ausgebildet sind, und wird von der Randfläche des Werkzeugs 9 an dessen Auslassseite extrudiert, während er in eine vorbestimmte Form geformt wird.
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Bei dem Doppelschneckenextruder 1 der Erfindung wird der aus dem Zylinder 2 extrudierte Ton durch die erste Begradigungsplatte 5, die, wie vorstehend beschrieben, eine erste Stufe der Begradigungsplatte 4 bildet, in eine Vielzahl von nudelartigen Strömen zerteilt. Anschließend wird die Vielzahl von nudelartigen Strömen des Tons eingeengt und durch die zweite Begradigungsplatte 6, die eine letzte Stufe der Begradigungsplatte 4 bildet, zu einer einheitlichen Strömung gebündelt und wird der Form 9 durch das Filternetz 8 zugeführt. Indem die vorstehend beschriebene Begradigungsplattenstruktur eingesetzt wird, ist es unwahrscheinlich, dass ein geformter Körper verformt wird, selbst wenn die Menge des zu extrudierenden geformten Körpers geändert wird.
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Bei der ersten Begradigungsplatte 5 wird, obwohl der Durchmesser und der Versatzabstand der Durchgangslöcher 13 nicht besonders beschränkt ist, der Durchmesser vorzugsweise auf etwa 5 bis 10 mm, und der Versatzabstand vorzugsweise auf etwa 6 bis 15 mm gesetzt. Wenn der Durchmesser auf weniger als 5 mm eingestellt wird, kann, wenn der Ton durch die Durchgangslöcher 13 tritt, ein erhöhter Widerstand und ein verminderter Extrusionsbetrag auftreten, wohingegen, wenn der Durchmesser 10 mm übersteigt, keine ausreichende Scherkraft auf den Ton aufgebracht werden kann.
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Es ist vorzuziehen, den Durchmesser des Durchgangslochs 14 der zweiten Begradigungsplatte 6 auf etwa 12 bis 40 mm in dem Abschnitt einzustellen, der einen kleinsten Querschnittsbereich aufweist. Wenn der Durchmesser auf weniger als 12 mm eingestellt wird, kann, wenn der Ton durch das Durchgangsloch 14 tritt, ein erhöhter Widerstand und ein verminderter Extrusionsbetrag auftreten, wohingegen, wenn der Durchmesser 40 mm übersteigt, der Durchfluss des Tons, der durch die Durchgangslöcher 13 der ersten Begradigungsplatte 5 tritt und einmal in die Vielzahl von nudelartigen Strömungen zerteilt wird, nicht ausreichend eingeengt und gebündelt werden kann, und daher der Ton zu einer unausgewogenen Strömung gemacht werden kann.
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Ein Aufbau eines herkömmlichen Doppelschneckenextruders kann, mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Begradigungsplatten, im Grunde wie er ist als der Aufbau des Doppelschneckenextruders eingesetzt werden. Bei dem Doppelschneckenextruder der Erfindung können die zwei Schnecken in dem Zylinder in entweder der gleichen Richtung oder in verschiedenen Richtungen gedreht werden.
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Obwohl die Form des geformten Körpers, der durch den Doppelschneckenextruder der Erfindung geformt wird, nicht besonders beschränkt ist, solange er eine Form hat, die durch Extrusionsformen erhalten wird, wird der Doppelschneckenextruder vorzugsweise verwendet, um beispielsweise einen wabenartig geformten Körper zu formen, der dazu neigt, verformt zu werden, weil er dünne Abschnitte zum Unterteilen der Zellen aufweist.
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(Beispiel)
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Obwohl die Erfindung basierend auf einem nachstehend beschriebenen Beispiel detaillierter erklärt wird, ist die Erfindung keinesfalls darauf beschränkt.
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Säulenartige wabenartig geformte Körper (Durchmesser: 102 mm, Breite: 120 mm, Trennwanddicke: 75 pm, Zellenform: rechteckig, Zellendichte: 600 Zellen/Quadratzoll) wurden durch Verwenden des Doppelschneckenextruders der Erfindung, der den in 1 gezeigten Aufbau aufweist, und durch Beschicken des Doppelschneckenextruders mit einem Gemisch von 96 kg, das ein keramisches Material von 70 kg (Talk, Kaolin, kalziniertes Kaolin, Aluminium, Aluminiumhydroxid, und Siliziumdioxid), Wasser von 21 kg und ein Bindemittel von 5 kg enthält, als Formmaterial bei den jeweiligen Extrusionsbeträgen von 130 kg/h, 200 kg/h und 260 kg/h extrusionsgeformt. Es ist zu beachten, dass der Durchmesser der Durchgangslöcher der ersten Begradigungsplatte auf 5 mm und der Versatzabstand der Durchgangslöcher auf 6,5 mm eingestellt war. Ferner war der Durchmesser des Durchgangslochs der zweiten Begradigungsplatte auf 12 mm bei dem Abschnitt eingestellt, der den kleinsten Querschnittsbereich aufweist. Die Maximaldurchmesser und die Minimaldurchmesser der wabenartig geformten Körper, die bei den jeweiligen Extrusionsbeträgen geformt wurden, wurden jeweils in deren einen Randflächen und deren anderen Randflächen gemessen und die Rundheit (= Maximaldurchmesser - Minimaldurchmesser) bei den jeweiligen Randflächen wurde aus den Unterschieden zwischen den Durchmessern bestimmt. Die Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Bestimmung.
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(Vergleichsbeispiel)
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Wabenartig geformte Körper wurden in der gleichen Art und Weise wie bei dem Beispiel extrusionsgeformt, mit Ausnahme dessen, dass der herkömmliche Doppelschneckenextruder mit dem in
4 gezeigten Aufbau verwendet wurde, und die Rundheit von diesen wurden gleichermaßen bestimmt. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Bestimmung.
Tabelle 1
| Extrusionsbetrag der Wabe (kg/b) | 130 | 200 | 260 |
| Rundheit | Beispiel | eine | 0,97 | 0,78 | 1,06 |
| (mm) | Randfläche |
| andere | 1,68 | 1,09 | 1,39 |
| Randfläche |
| Durchschnitt | 1,27 | 0,92 | 1,31 |
| Vergleichsbeispiel | eine | 1,51 | 1,29 | 1,83 |
| Randfläche |
| andere | 2,62 | 3,93 | 3,84 |
| Randfläche |
| Durchschnitt | 2,26 | 3,23 | 1,84 |
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Es ist zu beachten, dass der Durchmesser des Durchgangslochs der Begradigungsplatte auf 24 mm eingestellt war.
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Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, werden die Rundheiten der wabenartig geformten Körper bei dem Vergleichsbeispiel, das den herkömmlichen Doppelschneckenextruder verwendet, in großem Maße an den Randflächen von diesen aufgrund der Veränderung der Extrusionsbeträge geändert, sowie die Rundheiten große Unterschiede zwischen den einen Randflächen und den anderen Randflächen aufweisen und ferner die Rundheiten große Werte haben. Im Gegensatz dazuwerden die Rundheiten der Randflächen der wabenartig geformten Körper bei dem Beispiel, das den Doppelschneckenextruder der Erfindung verwendet, nicht so stark geändert, selbst wenn sich die Extrusionsbeträge verändern, und die Unterschiede zwischen den Rundheiten der einen Randflächen und der anderen Randflächen und die Werte der Rundheiten sind klein verglichen mit denjenigen des Vergleichsbeispiels.
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Der Doppelschneckenextruder der Erfindung kann vorzugsweise angewandt werden, um einen geformten Körper zu formen, der durch Extrusionsformen ausgebildet werden kann, wie beispielsweise einem wabenartig geformten Körper und dergleichen.
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Bei einem Doppelschneckenextruder mit einem Zylinder, der zwei Schnecken aufweist, die nebeneinander in seinem Inneren angeordnet sind und der eine Öffnung an einem Rand aufweist, und mit einem Extrusionsformwerkzeug, das an der Öffnungsseite des Zylinders in Durchflussrichtung des Tons nach einer Begradigungsplatte und einem Filternetz angeordnet ist, hat die Begradigungsplatte eine erste Begradigungsplatte und eine zweite Begradigungsplatte, wobei die erste einen Lochformbereich mit mehreren Durchgangslöchern aufweist, die in einem Bereich ausgebildet sind, dessen Abmessung und Form in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Innenumfangs des Öffnungsabschnitts ist, und wobei die zweite eine Lochstruktur aufweist, deren Abmessung und Durchmesser von ihrem Innenumfang bei einem Öffnungsrand in Übereinstimmung mit der Abmessung und der Form des Lochformbereichs ist, und sich der Durchmesser des Innenumfangs in Richtung zu dem anderen Öffnungsrand einmal verkleinert und dann in einer abgeschrägten Form erweitert.