CN104023926B - 用于制备陶瓷体片段的改进的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种方法，所述方法包括提供具有第一端和相反的第二端的陶瓷料块(300)；提供一个或多个包含双刀片切割部件(200)的切割器件(100)；以及将材料通过用所述双刀片切割部件(200)至少切割所述第一端而移除，其中所述双刀片切割部件(200)的第一刀片(210)提供成品表面并且第二刀片(220)移除所述成品表面上方一部分的废料。一种用于切割陶瓷料块(300)的装置(100)。

Description

用于制备陶瓷体片段的改进的方法和装置

发明领域

本发明一般地涉及一种用于制备具有提高的端部形状断面的一个或多个陶瓷体(料块)的方法和装置，和由所述陶瓷体制备的过滤器。更具体地，涉及将陶瓷体的一个或多个边缘表面切割至所需的片段长度并提供改善的端部形状断面的方法和装置。

发明背景

柴油和汽油发动机排出烟灰粒子，碳的非常细的粒子和可溶性有机物以及典型的有害发动机废气(即，HC、CO和NOx)。已经制定法规抑制允许排出的烟灰的量。为满足这些挑战，使用了由陶瓷体构成的烟灰过滤器。在优选的实施方案中，开发了包括内部蜂窝结构体并且至少部分地由皮层环绕的陶瓷体。

这些陶瓷体的制造典型地经由挤出过程完成，其中将陶瓷体制造为不同长度的单独的料块。还已知的是，一个或多个单独的料块的粘合组合件是可能的，如US6,669,751中所示，并且通过引用结合在此。这些料块以相对高生产率并且具有最小化的缺陷至所需的片段长度的切割成为工业中正在进行的开发努力的焦点。当料块在比较软的状态下，通常称为“生坯件”时，尤其是如此。在近年来开发了多种切割和研磨技术和工具，例如通过引用结合在此的专利文献US 2007/0096370；US 7,452,263；和US 2008/0233345中，以及对于该主题的多种教科书，如Ceramic Technology and Processing，William Andrew Publishing/Noyes，King，A.G.(2002)；Handbook 0f Ceramic Grinding and Polishing，Marinescu，I.D.，H.K.Tonshoff等(2000)所公开的。每个参考文献教导了以所需的片段长度制造料块的不同工具和/或技术。本发明的方法没有被公开。例如，由参考文件公开的一些方法可以限于在单个处理步骤中可以移除的废料(例如长度)的量，这进而可能增加以给定所需片段长度制造料块所需的时间。在另一 个实例中，所建议的是在切割料块之前完成切除部分的出口角的划线。同样，所相信的是，采用单个刀片的切割技术，尤其是当它横着离开工件的末端时，可以有助于缺陷的产生。

料块的端面中的缺陷可以宽泛地定义为表面中的异常。更明确地，缺陷可以包括外皮层中的裂纹或碎片(典型地大于约0.5mm)和/或缺失、损坏或变形的蜂窝壁。

所需要的是用于以商业可接受的速度制备挤出陶瓷体片段至所需的片段长度而没有端表面(例如外皮层和/或蜂窝结构体)中显著数目的缺陷的方法和工具，其对于在单个处理步骤中可以移除的废料的量(例如长度)允许更大的灵活性。

发明概述

本发明解决的问题聚焦于以所需的片段长度，以相对短的加工循环时间，同时总是最小化缺陷来制造陶瓷料块的新型和创造性的方式。本文公开的本发明可以一般地描述为包括具有同时提供用于料块的“成品表面”和从成品表面上方移除废料的双刀片切割部件的切割器件的方法和/或装置。

在本发明的一方面，双刀片切割部件可以包含：具有偏置的切割表面(平行于其切割方向相对于彼此偏置)的两个共面刀片。偏置可以是至少足够的距离以使得将足够量的废料移除以防止陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘(exit edge)的一个或多个缺陷。优选的是该偏置为至少约2.0mm，虽然依赖于其他因素，如切割器件的类型、陶瓷料块的尺寸和/或切割部件的尺寸(例如特别是在圆锯的情况下)，其他偏置值可以是适宜的。还考虑到的是，该切割部件是更大切割装置的一部分。

在本发明的一方面，缺陷可以进一步定义为料块的外壁中或任何内部结构体(例如蜂窝壁)中的瑕疵。特别感兴趣的是，当存在多于一个可以由切割过程导致的并且一般最接近(例如在约20mm内)切割表面的离开边缘的这些缺陷时的情况。更具体地，当一个或多个缺陷在深度上为约1mm以上时的情况。

在本发明的另一方面，双刀片切割部件可以包括两个不同的刀片类型。 所考虑到的是，在至少一个优选的构造中，第一刀片包括磨料刀片，并且第二个包括移除废料的刀片。磨料刀片可以是金刚石磨砂刀片，并且第二刀片是锯齿状刀片，优选碳化物镶刃的刀片。

在另一方面，在本发明的方法/装置中所要切割的陶瓷料块可以具有相对低的湿含量(例如水或其他可使用液体介质的量)。在至少一个优选的构造中，料块的湿含量为不大于约10百分比(以重量计)，更优选小于约5百分比，并且最优选小于约2.5百分比。

本发明建立了一种以所需的片段长度，以相对短的加工循环时间，同时总是最小化缺陷来制造料块的新型和创造性方式。应当认识到的是，以上已引用的方面和实例是非限制性的，因为其他也存在于本发明之内，如本文所示出和描述的。

附图简述

图1示例切割装置的刀片相对于所要切割的陶瓷料块的关系。

图2A至2F示例可以由陶瓷料块切割过程导致的缺陷。

图3A示例通过所要切割的陶瓷料块的刀片的中线，切割方向，以及刀片在中线下方的部分之间切割刀片相对于陶瓷料块的定向上的差别。

图3B是实施例3的结果的条形图。

图4A显示其上设置有陶瓷料块的本发明的切割装置。

图4B显示通过陶瓷料块的装置的切割刀片。

图5是示出比较例的结果的图表。

详述

本文给出的说明和示例意图使本领域技术人员知悉本发明，其原理，以及其实际应用。本领域技术人员可以以多种形式采用和实施本发明，这样可以最好地适合于特定用途的需求。如所给出的本发明的具体实施方案不意图是本发明的穷举或限制。本发明的范围应当参考所附权利要求，以及与这些权利要求赋予权利的等价物的完整范围一起确定。所有文章和参考文献，包括专利申请和出版的公开内容，通过引用结合用于所有目的。其他组合在知晓以下权利要求之后也是可能的，其从而通过引用结合至这 个写出的说明书中。

本发明涉及一种方法，所述方法包括：提供具有第一端和相反的第二端的陶瓷料块；提供包含双刀片切割部件的一个或多个切割器件；和将材料通过用双刀片切割部件至少切割第一端而移除，其中所述双刀片切割部件的第一刀片提供成品表面，并且第二刀片移除所述成品表面上方一部分的废料。

在另一方面，本发明涉及一种陶瓷料块切割装置，所述陶瓷料块切割装置包括：嵌套固定设备，所述嵌套固定设备用于保持陶瓷料块；一个或多个切割器件，所述切割器件包含电动机和双刀片切割部件；其中双刀片切割部件的第一刀片提供成品表面，并且偏置的第二刀片移除成品表面上方一部分的废料。

本发明的特征还在于本文所公开的特征的一个或任何组合，如：通过第二刀片移除的废料的一部分为足以防止陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷；最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷包括从成品表面缺失的陶瓷材料的区域；最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷包括至少一个具有至少1mm的深度的碎片；第二刀片对第一刀片提供增加的结构刚性；第二刀片的切割表面的前缘在第一刀片的切割表面的前缘内侧偏置足够的距离，使得将足够量的废料移除以防止陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷；第二刀片在第一刀片的切割表面的前缘内侧偏置至少2mm；第一刀片包括第一刀片类型，并且偏置的第二刀片包括第二刀片类型；第一刀片类型和第二刀片类型是相同的；第一刀片类型是磨料锯；第二刀片类型是具有单侧锯齿外钮的锯齿状刀片；锯齿状刀片具有在4mm至30mm的范围内的切口；陶瓷料块具有低于10百分比的湿含量；陶瓷料块具有低于5百分比的湿含量；陶瓷料块具有低于2.5百分比的湿含量；包括：将材料通过用双刀片切割部件至少切割相反的第二端而移除的步骤；将第一端和相反的第二端用两个双刀片切割部件同时切割；切割器件包括圆锯；切割器件包括带锯；切割器件包括往复式锯；陶瓷料块包括由任何外皮层包封的一个或多个蜂窝结构体；最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷包括从外皮层和/或其他蜂窝结构体脱离的蜂窝壁的区域；陶瓷料块包括生坯件；并且陶瓷料 块包括莫来石、堇青石、SiC或其中的混合物。

本发明涉及一种用于制备陶瓷制品(料块)以所需的片段长度，以相对短的加工循环时间，同时总是最小化缺陷，特别是在或最接近切除部分的离开边缘的缺陷的改进方法和装置。

陶瓷制品

陶瓷制品(以及最终陶瓷体或料块)一般通过多步方法制备。一般地，该方法通过使用于陶瓷结构体的一种或多种前体，陶瓷前体，任选地一种或多种粘合剂和一种或多种液体载体接触开始。下一个步骤一般包括所需的形状的形成，其可以通过多个成形方法完成，但最通常通过挤出，之后在下一个加工步骤之前切割为接近于净尺寸(例如长度、宽度、厚度)。之后典型地将产品干燥至其中湿含量在约0至10百分比的范围内的点。在该点可以使用本发明的方法/装置(虽然所考虑到的是本发明的方法/装置可以在已经进一步加工的陶瓷制品上使用)。在将产品切割为“成品”长度之后，可以将其再进一步加工(例如堵塞、煅烧、研磨等)。关于这些步骤的其他细节公开在以下段落中。

陶瓷前体一般是当暴露至特定条件形成陶瓷体或部件的反应物或组分，其可以包括如全部通过引用结合在此的US7,485,594；US6,953,554；US4,948,766和US5,173,349中公开的材料，例如，通过形成具有莫来石中存在的元素的一种或多种前体化合物(例如，粘土、氧化铝、二氧化硅)和性能增强化合物的混合物制备的多孔莫来石组合物。性质增强化合物可以是具有选自由以下各项组成的组的元素的化合物：Mg、Ca、Fe、Na、K、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、B、Y、Sc、La和它们的组合。同样，陶瓷前体包括碳化硅、堇青石、钛酸铝、氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化铝、氧氮化硅、碳氮化硅、β-锂辉石、硅酸锶铝、硅酸锂铝等。在本发明中可使用的有机粘合剂包括赋予湿陶瓷生坯件可成形性的任何已知的材料。优选地，粘合剂是在比其中陶瓷前体反应以形成陶瓷体或部件的温度低的温度分解或燃烧的有机材料。在优选的粘合剂中，有通过引用结合在此的Introduction to the Principles of Ceramic Processing，J.Reed，Wiley Interscience，1988)中描述的那些。特 别优选的粘合剂是甲基纤维素(如METHOCEL A15LV甲基纤维素，美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(The Dow Chemical Co.，Midland，Mich.))。液体载体包括促进可成形湿陶瓷混合物的形成的任何液体。在优选的液体载体(分散剂)中，有Introduction to the Principles ofCeramic Processing，J.Reed，Wiley Interscience，1988)中描述的那些材料。特别优选的液体载体是水。在制备湿陶瓷生坯件中可用的混合物可以通过任何合适的方法如本领域中已知的那些制造。实例包括球磨、带共混、立式螺杆混合，V-共混和盘磨。混合物可以干燥(即，在不存在液体载体的情况下)或湿制备。在不存在液体载体的情况下制备混合物的情况下，随后采用本段中描述的任何方法加入液体载体。

陶瓷前体，任选地粘合剂，以及液体载体的混合物可以通过本领域中已知的任何方式成形。实例包括注射模塑、挤出、等静压压制、粉浆浇铸、辊压和带铸。这些中的每一个更详细地描述在通过引用结合在此的Introduction to the Principles of Ceramic Processing，J.Reed，第20和21章，Wiley Interscience，1988中。在一个优选的实施方案中，将混合物成形为最终所需的陶瓷体的接近净形状和尺寸，如流通式过滤器。接近净形状和尺寸意味着湿陶瓷生坯体的尺寸可以在最终陶瓷体的尺寸的约10至15体积百分比之内，并且优选尺寸和形状可以在最终陶瓷体的尺寸的5体积百分比之内。在一个优选的实施方案中，陶瓷结构体包括蜂窝结构体和外皮层。优选蜂窝结构体设置在垂直于挤出方向的平面内。蜂窝结构体的外皮层和壁一般具有约250至600微米的厚度，虽然具有高达约50百分比更大或更小的厚度的结构体也被考虑到。在使用中，将所形成的每个通道在一端或另一端堵塞。在一个面上，将通道以交替方式堵塞。优选地，湿陶瓷生坯体不具有阻塞或堵塞的任何通道或流通路径。在实施本发明中，多孔陶瓷蜂窝以及塞(注释，塞可以是与蜂窝相同或不同的陶瓷，并且可以简单地是压紧在一起以关闭通道的蜂窝的分割壁)可以是任何合适的陶瓷或陶瓷的组合。

在一个优选的实施方案中，将湿陶瓷生坯体成形以使得可以将其作为流通式过滤器使用。在过程的该阶段，湿陶瓷生坯体具有基本上是平面的两个相反的面。湿陶瓷生坯体展现对于与平行于两个相反的面的所有平面 一致的截面形状。截面形状可以是适合用于预期用途的任何形状并且可以是不规则的，也可以是任何已知形状，如圆卵形或多边形。优选地，截面形状展现能够支撑陶瓷体的平坦表面。优选地，截面形状是多边形。在一个优选的实施方案中，该形状是矩形或正方形。如果该形状是不规则的，则它必须具有至少一条直线路径或一个平的表面，以使得可以将湿陶瓷体放置在直线路径或平的表面上的载体上。湿陶瓷生坯体具有从一个相反的伸出至另一个相反的面所形成的多个壁。壁形成从过一个相反的面延伸至另一个相反的面的多个流动通道。优选地，在该阶段，所有流动通道都对两个相反的面开放。这允许液体载体更有效的移除。其后，使湿陶瓷生坯体经受移除液体载体的条件，也就是将湿陶瓷生坯体干燥，优选至其中湿含量为约10百分比以下，更优选约5百分比以下并且最优选约2.5百分比以下的点。优选的干燥方法描述在2011年6月22日提交的系列号13/166,298和2011年6月22日提交的PCT申请号PCT/US/11/41410的题为“DRYING METHOD FOR CERAMIC GREENWARE”的共有共同待决申请中，其都通过引用结合在此。

在液体载体从湿陶瓷生坯体的移除之后，陶瓷生坯体可以准备用于转化为陶瓷体，并且其中本发明的方法/装置最可能通过将陶瓷体(料块)切割为所需的长度而采用(虽然当将陶瓷进一步熟化或莫来石化(mullitized)之后本发明可以是同样有效的)。在采用本文公开的本发明的方法/装置之后，将陶瓷生坯体暴露至烧出粘合剂并形成陶瓷结构体的条件。实现其的方法是本领域中公知的。将干陶瓷生坯部分通过加热干陶瓷生坯部分至有机添加剂和粘合剂挥发或烧去的温度煅烧。将部件进一步加热至陶瓷粒子熔合或烧结在一起或建立随后熔合在一起的新颗粒的温度。这些方法由多个专利和公开文献描述，包括，例如，由全部通过引用结合在此的US 4,329,162；4,471,792；4,001,028；4,162,285；3,899,326；4,786,542；4,837,943和5,538,681描述。

所考虑到的是，本发明可以应用至任何多孔颗粒体。更优选地，应用至生坯件、脱粘合剂的生坯体以及甚至是其中颗粒稠合但是之后稠合或反应以形成更强的陶瓷体的煅烧体。

缺陷

所考虑到的是，本发明涉及的“缺陷”可以宽泛地定义为切割料块的端表面上或附近的表面不规则性。这些表面不规则性可以在蜂窝结构体的壁中，在外皮层中，或这两者中。示例性实例在图2A-F中示出，其中外皮层的“碎片”缺失和/或其中蜂窝壁的一部分不存在。在一个实施方案中，缺陷可以定义为导致部件的下游加工的问题的表面不规则性，例如妨碍蜂窝通道被堵塞。在一个优选的实施方案中，缺陷可以定义为在切除部分的离开边缘处或附近(例如在约25mm之内)具有至少1mm的深度(从成品表面的深度)的至少一个碎片。

切割器件

提供一种能够将陶瓷体，并且更优选湿(例如含有以重量计小于约10％液体)陶瓷生坯体切割至所需的尺寸(例如长度)，同时在部件上保持或建立可接受表面光洁度的切割器件和方法。还考虑到的是，该切割方法应当相对快速，例如它应当能够在短于约2分钟，并且优选短于约20秒，并且优选长于约5秒(过快可能损坏陶瓷体)之内将陶瓷体切割至所需的长度。还优选的是，它应当仅花费一次切割走刀(每个端)以获得所需的长度和表面光洁度。在一个优选的实施方案中，从所切割的端部移除的废料材料足以防止陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷。

所考虑到的是，穿过所切割的陶瓷体的行进在约10至40cm/分钟的速度的优选范围内。在圆锯构造的情况下，刀片的旋转可以从约500rpm那样低至约3000rpm那样高或更高变化。在一个优选的实施方案中，旋转为约750至2500rpm，并且更优选约1000至2000rpm。在带锯或往复式锯的情况下，刀片的线性运动以米/分钟(m/分钟)计。所考虑到的是，这可以在约900m/分钟那样低至约2000m/分钟那样高的范围内。优选地，刀片的线性运动为约1500m/分钟至约1750m/分钟，并且更优选约1600m/分钟至1700m/分钟。

切割器件可以被包括在陶瓷料块切割装置中。装置可以包括嵌套固定设备，其功能为保持陶瓷部件。它还可以包括动力源(例如电动机)，其功能为移动一个或多个切割器件。它还可以包括一个或多个切割器件，例如 彼此设置离开一定距离以使得每个器件可以或者同时或者以密切时间接近地切割陶瓷部件的相反边的切割器件。

切割器件可以以很多不同的形式构造。在功能上，器件同时移除一定量的料块(例如废料)并提供相对没有缺陷的端表面(例如一个或较少的碎片)。器件可以是圆锯、带锯或往复式锯的形式。与切割器件的形式无关，器件应当构造为具有彼此密切相邻(例如在约10mm内)或接触的两个以上切割表面。

切割器件优选由双刀片切割部件构成，其中一个刀片的功能为直接切割料块的成品表面并且第二刀片的功能为辅助废料材料的移除。这两个刀片可以沿一个平面彼此邻接(或者可以分开约10mm那样多)并且优选沿切割表面偏置。优选的是第二刀片的切割表面的前缘可以在第一刀片的切割表面的前缘内侧偏置足够的距离，使得将足够量的废料移除以防止陶瓷料块中最接近切割的离开边缘的一个或多个缺陷。在一个优选的实施方案中，第二刀片偏置约2.0mm以上，更优选约5.0mm以上，最优选约12.5mm以上，并且偏置约50.0mm以下，更优选约45mm以下，最优选约40.0mm以下，全部在第一刀片的切割表面的前缘内侧。

刀片可以包括相同或不同的刀片类型，条件是它们提供本公开中讨论的功能。在一个实施方案中，刀片由相同类型的刀片构成。在另一个实施方案中，刀片是两种不同的类型。可用的刀片的类型包括例如，磨料锯刀片和锯齿状锯刀片。磨料锯刀片类似于薄砂轮，并且锯齿状锯刀片是带有具有与所切割的材料接触的很多小点的刀刃的刀片。

在一个优选的实施方案中，刀片是不同的类型的，其中第一刀片是磨料刀片并且第二刀片是锯齿状刀片。更具体地，磨料刀片包括金刚石磨砂刀片并且锯齿状刀片是碳化物镶刃的刀片，并且更具体地具有单侧锯齿外钮(set)的刀片。

在一个优选的金刚石磨砂刀片实施方案中，刀片可以包括可以在40/60那样低至200/220那样高的范围内并且仍然可以按需要履行功能的磨砂等级。在功能上，磨砂值应当适合于在不产生过多缺陷的情况下切割料块。所相信的是，磨砂值越高(例如磨料越细)，具有没有缺陷的切割的机会越好，但是刀片将更快被堵住的机会越高，并且比所需要的越加频繁 地清洁(“磨光”)，尤其是在制造环境中。所相信的是，在料块的湿含量与对可以使用多高磨砂值的限制之间存在关系。在一个优选的实施方案中，对具有低于约10重量百分比以下的湿含量的料块可以使用约60/80以下的磨砂值，更优选对具有低于约5重量百分比以下的湿含量的料块使用约100/120以下的磨砂值，并且最优选对具有低于约2.5重量百分比以下的湿含量的料块使用约200/220以下的磨砂值。

在一个优选的锯齿状刀片实施方案中，切割部件具有约2mm以上，更优选约4mm以上并且最优选约7mm以上的切口。还优选的是切口为约50mm以下，更优选约40mm以下，并且最优选约30mm以下。

优选地，刀片提供补充的结构增强或增加的结构刚性，尤其是在其中两个刀片沿一个平面彼此邻接的情况下。组合中的刀片提供足够的刚度以减少或消除可以导致缺陷的任何偏转。在一个优选的实施方案中，两个刀片在一起比如果刀片不在一起刚性高至少100％。这可以具有允许刀片运行同时防止可能导致陶瓷部件上的表面缺陷的过多运动或弯曲的功能。

在一个优选的实施方案中，该器件是圆锯，其中该器件包括围绕中心轴在相同的方向上旋转的双刀片。优选的是双刀片在一个平面上彼此邻接并且具有轴向偏置的切割表面(第一个较大并且第二个较小的刀片)。所考虑到的是，刀片的直径应当大于所要切割的陶瓷体的截面长度。在一个优选的实施方案中，刀片直径足够大，使得它在一次走刀中切割料块。优选地，刀片直径大于陶瓷体的截面长度(例如所要切割的区域)至少约240百分比以上，更优选约300以上，并且最优选约385以上；并且大至多约600百分比，更优选大至多约500，并且最优选大至多约420。

还优选的是，陶瓷体的所有截面长度良好地定位在刀片直径内。换言之，陶瓷体的中心应当最接近圆形刀片的旋转轴。优选地，陶瓷体的中心轴与圆形刀片的旋转轴相同，或横向偏置较大第一刀片的半径的至多约1/2，更优选不大于约1/3，并且最优选不大于约1/4。在下面提供示例性实施例(实施例3)。图3A显示旋转轴400(在切割方向上刀片的中心)相对于陶瓷体的相对刀片的两个方向。

优选地，以上详述和以下实施例中示出的切割的方法至少包括以下步骤：提供具有第一端和相反的第二端的陶瓷料块；提供包含双刀片切割部 件的一个或多个切割器件；和将材料通过将至少第一端用双刀片切割部件切割而移除，其中双刀片切割部件的第一刀片提供成品表面并且第二刀片移除成品表面上方一部分的废料。

优选地，通过第二刀片移除的废料的百分数足以防止本申请中讨论的缺陷。当刀片移动穿过料块进行切割时，第二刀片从第一刀片上方移除一部分的废料。这通过移除废料块应当有助于减少缺陷的出现，以及在料块壁(内壁或外壁)上在第一刀片接近(或达到)切除部分的离开边缘之前可以具有的废料的存在的潜在有害效果。在一个优选的实施方案中，在第一刀片接近(或达到)切除部分的离开边缘之前，第二刀片移除至少约50百分比的废料，更优选至少约60百分比，最优选全部废料的至少约70百分比，并且全部废料的最多约95百分比，更优选最多约90百分比，并且最优选最多85。

在锯齿状刀片的切口(kerf)与在料块端部之下进行的切除部分的位置之间存在关系。距离“D”，是从未切割料块的端部至成品切割表面的距离。优选的是，“D”足够小，使得切割部件可以有效地移除废料并防止料块中来自切割的缺陷，但是足够大以允许需要每侧仅一次切割的方法。优选地，“D”为第二刀片的切口的约0.5倍至约3.0倍，更优选约0.75倍至2.0倍并且最优选切口的约1.0至1.5倍。

本发明的示例实施方案

提供以下实施例以示例本发明，但是不意图限制其范围。这些实施例中使用的任何尺寸信息不应当理解为限制，并且所考虑到的是陶瓷部件和切割器件可以显著地更小或更大。

实施例 1 ：圆锯 200

作为一个示例性实例，如图1、4A和4B中所示，示出圆锯型陶瓷料块切割装置。装置包括双刀片切割部件200、陶瓷料块300、嵌套固定设备110和驱动所述部件200的电动机(未显示)。

该实施例中的双刀片切割部件200由彼此邻接的第一刀片210和第二刀片220构成，如图1中所示。在该实施例中，第一刀片210是具有约 16英寸(406mm)直径的圆形刀片并且第二刀片具有约15.0英寸(381mm)的直径。两个刀片围绕公共轴在相同方向上旋转)，并且第二刀片220的切割表面的前缘在第一刀片210的切割表面的前缘212内侧偏置约0.5英寸(12.5mm)。刀片210是磨料锯，在该实施例中，金刚石磨砂刀片有(0.050英寸(1.3mm))芯厚度和80/100金刚石磨砂)，并且刀片220是具有单侧锯齿外钮的锯齿状刀片，更具体地碳化物镶刃的刀片(0.125英寸切口(3.2mm))。

将部件200以约1500rpm的速度旋转并以在约10至40cm/分钟的范围内的速率送入至料块300中以进行料块300的切割。切割在低于料块的端部等于刀片220的切口或与其1.5倍那样多的距离“D”进行。

实施例 2 ：带锯 / 往复式锯

作为另一个示例性实例，示出带锯/往复式锯型陶瓷料块切割装置。切割部件类似于上面的圆锯实施例中所示出的，其中第二刀片的切割表面的前缘在第一刀片的切割表面的前缘内侧偏置约0.5英寸(12.5mm)。刀片是磨料锯，在该实施例中，金刚石磨砂刀片有(0.050英寸(1.3mm))芯厚度和80/100金刚石磨砂)，并且刀片是具有单侧锯齿外钮的锯齿状刀片，更具体地碳化物镶刃的刀片(0.125英寸切口(3.2mm))。该部件不旋转，但具有约1700m/分钟的线性运动(对于带锯一个方向并且对于往复式锯两个方向)，并且以在约10至40cm/分钟的范围内的速率进料至料块300中以进行料块300的切割。

实施例 3 ：圆锯 600

在一个示例性实施例中，示出两种圆锯型陶瓷料块切割方法。在第一设置(YL11)，放置料块300以使得将料块300的底部放置更接近在圆锯600的底部。在第二设置(YL14)中，放置料块300以使得它更接近锯600的旋转轴，两种设置如图3A中所示。各自七个料块300的两个组如上面的实施例1中所描述加工，其中料块300相对于锯600的旋转轴的位置对于每个组是不同的。表1示出结果并且示例，当料块越接近锯600的旋转轴时，“无缺陷”部分的平均产率显著越高。图3B是来自表1的结果的条 形图。

表1

比较例

实施例是双刀片部件200和三个单个刀片构造之间运行的。在第一号设置中，使用具有0.055″芯厚度和80/100金刚石磨砂的单个刀片，在第二号设置中，使用具有0.040″芯厚度和60/80金刚石磨砂的单个刀片，在第三号设置中，使用具有0.040″芯厚度和80/100金刚石磨砂的单个刀片， 并且在第四设置中，使用如实施例1中所述的双刀片。多个刀片构造定义中下面的表2中。刀片以约1500rpm的速率旋转并以约10至40cm/分钟的范围内的速率送入至料块300中，以进行料块300的切割。在每个设置中至少切割2000个料块300。缺陷定义为在切除部分的离开边缘处或附近(例如在约25mm之内)具有至少1mm的深度的至少两个碎片。使用Tukey-Kramer方法(Tukey-Kramer方法是一般与ANOVA结合使用的单步多重比较程序和统计测试，以发现哪一个均值彼此显著不同)，显示出的是，本发明的双刀片途径制造显著较大百分数的可接受(“最佳”)部分或片段。结果在图5的图表中示出。图表右侧的圆圈显示对于每个刀片构造的结果的范围。

表2

除非另外指出，本文描述的多种结构的尺寸和几何形状不意图是本发 明的限制，并且其他尺寸或几何形状是可能的。多个结构部件可以由单个集成的结构体提供。备选地，单个集成的结构体可以分割为分开的多个部件。此外，虽然可能已经在仅一个示例实施方案的上下文中描述了本发明的特征，但是对于任何给定应用，这些特征可以与其他实施方案的一个或多个其他特征组合。从上面还明白的是，本文独特结构的制造和其操作也构成根据本发明的方法。

以上申请中列举的任何数值包括从较低值至较高值以一个单位为增量的所有值，条件是在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个点位的分离。作为一个实例，如果声明组分的量或工艺变量如例如温度、压力、时间等的值为例如，1至90，优选20至80，更优选30至70，意图是值如15至85，22至68，43至51，30至32等明确地列举在本说明书中。对于为小于一的值，一个单位在适当时认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅是明确计划的实例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合被认为是以相似的方式明确陈述在本申请中。用来描述组合的术语“基本上由…组成”应当包括所示出的要素、成分、组分或步骤，以及不实质上影响组合的基本的和新的特性的这种其他要素成分、组分或步骤。用来描述在本文中要素、成分、组分或步骤的组合的术语“包括”或“包含”的使用还预期基本上由这些要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。多个要素、成分、组分或步骤可以由单个集成的要素、成分、组分或步骤提供。备选地，单个集成的要素、成分、组分或步骤可以分割为分开的多个要素、成分、组分或步骤。用来描述要素、成分、组分或步骤的“一个”或“一种”的公开不意图排出另外的要素、成分、组分或步骤。除非另外陈述，所有范围包括两个端点和端点之间的所有数字。“约”或“大约”与范围组合的使用适用于范围的两端。因此，“约20至30”意图覆盖“约20至约30”，至少包括所指出的端点。

Claims (10)

1.一种陶瓷料块切割装置，所述陶瓷料块切割装置包括：

嵌套固定设备，所述嵌套固定设备用于保持所述陶瓷料块；

一个或多个切割器件，所述切割器件包含电动机和双刀片切割部件；

其中所述双刀片切割部件的第一刀片提供成品表面，并且偏置的第二刀片移除所述成品表面上方一部分的废料，并且

所述第二刀片的切割表面的前缘在所述第一刀片的切割表面的前缘内侧偏置足够的距离，使得将足够量的废料移除以防止所述陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷。

2.根据权利要求1所述的陶瓷料块切割装置，其中所述偏置的第二刀片具有切口，所述切口允许将足以防止所述陶瓷料块中最接近切除部分的离开边缘的一个或多个缺陷的一部分的废料移除。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述偏置的第二刀片的切割表面的前缘在所述第一刀片的切割表面的前缘内侧至少2mm。

4.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述偏置的第二刀片的切口在4mm至30mm的范围内。

5.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述第一刀片包括第一刀片类型，并且所述偏置的第二刀片包括第二刀片类型。

6.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述第一刀片类型和所述第二刀片类型是相同的。

7.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述第一刀片类型是磨料锯。

8.根据权利要求1至2中的任一项所述的陶瓷料块切割装置，其中所述第二刀片类型是具有单侧锯齿外钮的锯齿状刀片。

9.一种用于切割陶瓷料块的方法，所述方法包括：

提供具有第一端和相反的第二端的陶瓷料块；

提供一个或多个根据权利要求1至2中的任一项所述的切割器件；以及，

将材料通过用所述双刀片切割部件至少切割所述第一端而移除，其中所述双刀片切割部件的第一刀片提供成品表面，并且第二刀片移除所述成品表面上方一部分的废料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述陶瓷料块具有低于10重量百分比或更低的湿含量。