JP2015501744A5

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Publication number: JP2015501744A5
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Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2017-04-27
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Description

セラミック体セグメントを作製するための改良された方法および装置

本発明は、一般に、改良された端部形状プロファイルを備える１つまたは複数のセラミック体（ログ）を作製するための方法および装置、ならびにセラミック体から作製されたフィルタに関する。より詳細には、セラミック体の１つまたは複数の縁面を所望のセグメント長に切断し、改良された端部形状プロファイルを提供する方法および装置に関する。

ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンは、煤粒子、炭素の微細粒子および可溶性有機物を放出し、同様に通常の有害なエンジンは気体（すなわち、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘ）を排出する。放出を許可される煤の量を抑制する規制が制定されている。これらの課題を解決するために、セラミック体から構成された煤フィルタが使用されてきた。好ましい実施形態では、内部ハニカム構造を含み、少なくとも一部がスキン層によって包囲されたセラミック体が開発されてきた。

これらのセラミック体の製造は、通常、押出法を介して達成され、セラミック体は、様々な長さの個々のログとして製造される。例えば、米国特許第６，６６９，７５１号に示されたように、１つまたは複数の個々のログの接着組立が可能であることが公知であり、この特許は参照により本明細書に組み込まれる。これらのログを所望のセグメント長に比較的高生産率で、欠陥を最小に切断することは、業界において進行中の開発努力の焦点である。このことは、ログが一般に「なま生地」として公知の軟化状態であるときに、特に当てはまる。様々な切断技法および研削技法ならびにツールが、例えば、米国特許第２００７／００９６３７０号、米国特許第７，４５２，２６３号、および米国特許第２００８／０２３３３４５号、ならびにＣｅｒａｍｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（セラミック技術および処理）、ＷｉｌｌｉａｍＡｎｄｒｅｗＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ／Ｎｏｙｅｓ，Ｋｉｎｇ，Ａ．Ｇ．（２００２）などの、この主題の多数の教材に開示されたように、長年に亘って開発されてきた。ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＣｅｒａｍｉｃＧｒｉｎｄｉｎｇａｎｄＰｏｌｉｓｈｉｎｇ（セラミックの研削および研磨のハンドブック）、Ｍａｒｉｎｅｓｃｕ，Ｉ．Ｄ．、Ｈ．Ｋ．Ｔｏｎｓｈｏｆｆら（２０００）は参照により本明細書に組み込まれる。それぞれの参考文献は、ログを所望のセグメント長に生成するために異なるツールおよび／または技法を教示する。本発明の方法は開示されていない。例えば、参考文献によって開示された一部の工程は、単一工程ステップで取り除くことができるスクラップの量（例えば、長さ）に限定されてもよく、次いでログを所与の所望のセグメント長で生成するために必要とされる時間を増加させてもよい。別の例では、ログを切断する前に、切断部の出口隅部のスコアリングを完了させることが提案されている。また、一枚刃が特にワークピースの端部を横切って出る際に、一枚刃を利用する切断技法は、欠陥を生み出す原因となる可能性があると考えられている。

ログの端面における欠陥は、表面の異常として広く定義されてもよい。より明確には、欠陥には、外スキン層における亀裂またはチップ（通常約０．５ｍｍを超える）および／またはハニカム壁の欠損、損傷、もしくは変形が含まれてもよい。

押出セラミック体セグメントを商業的に許容可能な割合で、端面（例えば、外スキン層および／またはハニカム構造）に著しい数の欠陥のない所望のセグメント長を作製するための工程およびツールが必要とされており、これにより単一工程ステップで取り除くことができるスクラップの量（例えば、長さ）により柔軟に対応可能になる。

本発明の取組みは、セラミックログを所望のセグメント長に、比較的短い工程周期で、かつ欠陥を最小に生成する、新しい発明の方法に焦点を合わせている。本明細書に開示された本発明は、ログに対して「仕上げ面」を提供し、同時にスクラップを仕上げ面上から取り除く、二枚刃の切断部材を備える切断デバイスを含む方法および／または装置として概して説明され得る。

本発明の一態様では、二枚刃の切断部材は、オフセットされた切断面（互いに対してその切断方向に平行にオフセットされている）を有する２枚の同一面上の刃から構成されてもよい。セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠陥を防ぐために、充分な量のスクラップを取り除くように、少なくとも充分な距離でオフセットされてもよい。オフセットは少なくとも約２．０ｍｍであることが好ましいが、他のオフセット値は、切断デバイスのタイプ、セラミックログのサイズ、および／または切断材料のサイズ（例えば、特に丸鋸の場合）などの他の要因に依存することが望ましいことがある。また、この切断部材は、より大型の切断装置の一部であることも企図される。

本発明の一態様では、欠陥はさらに、ログの外壁内、またはあらゆる内部構造（例えば、ハニカム構造）における欠陥と定義されてもよい。特に興味深いのは、切断工程によってもたらされることがあり、概ね切断面の出口縁部付近（例えば、約２０ｍｍ以内）に、これらの欠陥が複数存在するときである。より具体的には、欠陥（複数可）が約１ｍｍ以上の深さであるときである。

本発明の別の態様では、二枚刃の切断部材は、２つの異なる刃のタイプを備えてもよい。少なくとも１つの好ましい構成では、第１の刃は研磨刃を備え、第２の刃はスクラップを取り除く刃を備えることが企図される。研磨刃は、ダイヤモンド・グリット刃であってもよく、第２の刃は鋸歯状刃、好ましくはカーバイドチップ刃である。

別の態様では、本発明の方法／装置において切断されるセラミックログは、比較的低い水分含量（例えば、水または他の適用可能な液体媒体の量）を有してもよい。少なくとも１つの好ましい構成では、ログの水分含量は、約１０（重量）パーセント以下、より好ましくは約５パーセント未満、最も好ましくは約２．５パーセント未満である。

本発明は、ログを所望のセグメント長に、比較的短い工程周期で、かつ欠陥を最小に生成する新しい発明の方法を構成する。上に参照された態様および例は非制限であり、本明細書に示され説明されたように、本発明の範囲内に他も存在することを理解されたい。

切断されるセラミックログに対する切断装置の刃の関係を示す図である。セラミックログの切断工程からもたらされる可能性がある欠陥を示す図である。切断されるセラミックログへの刃の中心線の通過、切断方向、および中心線の下の刃の一部の間の、セラミックログへの切断刃の方向の差を示す図である。例３の結果の棒グラフである。切断装置の上に配置されたセラミックログを備える、本発明の切断装置を示す図である。セラミックログを通過する装置の切断刃を示す図である。比較例の結果を示すグラフである。

本明細書に提示された説明および例示は、当業者が本発明、その原理、およびその実際的適用に習熟することを意図する。当業者は、特定の使用の要件に最適であり得るように、本発明をその多くの形で適合し、適用してもよい。説明されたような本発明の特定の実施形態は、本発明を網羅する、または限定すると意図するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、権利が与えられる該特許請求の範囲の等価物の全範囲とともに決定されるべきである。特許出願および刊行物を含むすべての製品および参考文献の開示は、すべての目的に対して参照によって組み込まれる。また以下の特許請求の範囲から得るような他の組合せも可能であり、以下の特許請求の範囲は、本明細書に記載された説明に参照によって組み込まれる。

本発明は、第１の端部および対向する第２の端部を備えるセラミックログを提供すること、二枚刃の切断部材から構成される１つまたは複数の切断デバイスを提供すること、および少なくとも第１の端部を二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くことであって、二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、第２の刃は仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く、取り除くことを含む方法に関する。

別の態様では、本発明は、セラミックログを保持するためのネスト固定具、ならびにモータおよび二枚刃の切断部材から構成される１つまたは複数の切断デバイスを備え、二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、オフセットされた第２の刃は仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く、セラミックログの切断装置に関する。

本発明は、第２の刃によって取り除かれるスクラップの割合は、セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠陥を防ぐために充分である、切断部の出口縁部付近の該１つまたは複数の欠陥は、仕上げ面から欠損するセラミック材料の領域を含む、切断部の出口縁部付近の該１つまたは複数の欠陥は、少なくとも１ｍｍの深さの少なくとも１つのチップを含む、第２の刃は、第１の刃に構造的剛性を増加させる、第２の刃の切断面の前縁部は、セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠陥を防ぐために、充分な量のスクラップが取り除かれるように、第１の刃の切断面の前縁部の内側に充分な距離でオフセットされる、第２の刃は、第１の刃の切断面の前縁部から少なくとも２ｍｍ内側にオフセットされる、第１の刃は第１の刃のタイプを含み、オフセットされた第２の刃は第２の刃のタイプを含む、第１の刃のタイプと第２の刃のタイプは同一である、第１の刃のタイプは研磨鋸である、第２の刃のタイプは片面セットの鋸刃である、鋸歯状刃は、４ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の切り口の幅を有する、セラミックログは、１０パーセント未満の水分含量を有する、セラミックログは、５パーセント未満の水分含量を有する、セラミックログは、２．５パーセント未満の水分含量を有する、少なくとも対向する第２の端部を二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くステップを含む、第１の端部および対向する第２の端部は、２つの二枚刃の切断部材で同時に切断される、切断デバイスは丸鋸を備える、切断デバイスは帯鋸を備える、切断デバイスは往復鋸を備える、セラミックログは、あらゆる外スキン層によって覆われた１つまたは複数のハニカム構造を備える、切断部の出口縁部付近の該１つまたは複数の欠陥は、外スキン層および／または他のハニカム構造から分離したハニカム壁の領域を含む、セラミックログは、なま生地を含む、ならびにセラミックログは、ムライト、コーディエライト、ＳｉＣもしくはそれらの混合を含むなどの、本明細書に記載された特徴の１つまたはあらゆる組合せによってさらに特徴付けられてもよい。

本発明は、セラミック製品（ログ）を所望のセグメント長に、比較的短い工程周期で、かつ欠陥、特に切断部の出口縁部における、または切断部の出口縁部付近の欠陥を最小に作製するための、改良された方法および装置に関する。

セラミック製品
セラミック製品（および最終的にセラミック体またはログ）は、概して複数のステップの工程によって作製される。概して、工程は、セラミック構造、セラミック前駆体、任意選択として１つまたは複数のバインダー、ならびに１つまたは複数の液体キャリアに対して、１つまたは複数の前駆体を接触させることによって開始する。次のステップは、概して所望の形状の形成を含み、所望の形状は多くの形状工程によって完了できるが、最も一般的には押出により、次いで次の処理ステップの前にほぼ正味寸法（例えば、長さ、幅、厚さ）に切断する。次いで製品を、通常、水分含量が約０〜１０パーセントの範囲である点まで乾燥させる。発明の方法／装置を使用し得るのがこの点である（しかし、発明の方法／装置は、さらに処理されたセラミック製品上に使用できることが企図される）。製品を「仕上げ」長さに切断後、さらに処理してもよい（例えば、塞ぐ、仮焼する、ムライト化するなど）。これらのステップの追加の詳細は、以下の段落に開示される。

セラミック前駆体は、概してある状態に曝したときにセラミック体またはセラミック部を形成する、反応物または構成要素であり、これには、すべてが参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第７，４８５，５９４号、米国特許第６，９５３，５５４号、米国特許第４，９４８，７６６号および米国特許第５，１７３，３４９号に開示されたような材料（例えば、ムライト内に存在する要素（例えば、粘土、アルミナ、シリカ）を有する１つまたは複数の前駆体化合物と特性強化化合物の混合物を形成することによって作成された多孔性ムライト合成物）が含まれてもよい。特性強化化合物は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａおよびそれらの組合せからなる群から選択された要素を有する化合物であってもよい。また、セラミック前駆体は、炭化ケイ素、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸窒化ケイ素、炭窒化ケイ素、βリシア輝石、ケイ酸ストロンチウムアルミニウム、ケイ酸リチウムアルミニウムなどを含む。本発明に有益な有機バインダーは、湿ったセラミックのなま生地を形状可能にする、あらゆる公知の材料を含む。好ましくは、バインダーは、セラミック前駆体がセラミック体またはセラミック部を形成するために反応する温度より低い温度で、分解する、または燃焼する有機材料である。好ましいバインダーの中には、ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅＰｒｉｃｉｐｌｅｓｏｆＣｅｒａｍｉｃＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（セラミック処理の原理入門）、Ｊ．Ｒｅｅｄ、ＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８８）に記載されたものがあり、参照により本明細書に組み込まれる。特に好ましいバインダーは、メチルセルロースである（例えば、ＭＥＴＨＯＣＥＬＡ１５ＬＶメチルセルロース、ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．、米国ミシガン州Ｍｉｄｌａｎｄ）。液体キャリアには、形状可能な湿ったセラミック合成物の形成を促進するあらゆる液体が含まれる。好ましい液体キャリア（分散剤）の中には、ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅＰｒｉｃｉｐｌｅｓｏｆＣｅｒａｍｉｃＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｊ．Ｒｅｅｄ、ＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８８）に記載された材料がある。特に好ましい液体キャリアは水である。湿ったセラミックのなま生地体を作製するのに有益な混合物は、当業者に公知な方法などのあらゆる適切な方法によって作成されてもよい。例には、ボールミル粉砕、リボン混合、垂直スクリュー混合、Ｖ混合および摩擦粉砕が含まれる。混合物は、乾燥して（すなわち、液体キャリアがない）または湿って作製されてもよい。混合物を液体キャリアがない状態で作製する場合、液体キャリアを、この段落内に記載されたあらゆる方法を続いて利用して加える。

セラミック前駆体、任意選択でバインダー、および液体キャリアの混合物は、当技術分野で公知のあらゆる手段によって形状されてもよい。例には、噴射成形、押出成形、静水圧成形、粉末冶金、ロール圧縮およびテープ成形が含まれる。これらはそれぞれ、ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅＰｒｉｃｉｐｌｅｓｏｆＣｅｒａｍｉｃＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｊ．Ｒｅｅｄ、第２０章および２１章、ＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８８により詳細に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。好ましい実施形態では、混合物は、フィルタを通る流れなどの、最終的に所望のセラミック体のほぼ正味の形状およびサイズに形状される。ほぼ正味の形状およびサイズは、湿ったセラミックのなま生地本体のサイズが、最終的なセラミック体のサイズの体積の約１０〜１５パーセントの範囲内であってもよく、好ましくは、サイズおよび形状が、最終的なセラミック体のサイズの体積の５パーセントの範囲内であってもよいことを意味する。好ましい一実施形態では、セラミック構造は、ハニカム構造および外スキン層を備える。好ましくは、ハニカム構造は、押出方向に垂直な平面に配置される。外スキン層およびハニカム構造の壁は、概して約２５０〜６００ミクロンの厚さを有するが、最高約５０パーセントまで大きいまたは小さい厚さの構造が企図される。使用するとき、形成されたそれぞれのチャネルは、一方または他方の端部で塞がれる。面上で、チャネルは代替方法で塞がれる。好ましくは、湿ったセラミックのなま生地本体は、遮断された、または塞がれたいかなるチャネルまたは流路も有さない。本発明を実施する際に、多孔性セラミックのハニカムならびにプラグ（注、プラグは、ハニカムと同じセラミック、またはハニカムと異なるセラミックであってもよく、かつチャネルを閉鎖するために、単にハニカムの隔壁と一緒に挟まれてもよい）は、あらゆる適切なセラミックまたはセラミックの組合せであってもよい。

好ましい実施形態では、湿ったセラミックのなま生地本体をフィルタを通る流れとして利用できるように、湿ったセラミックのなま生地本体を形状する。工程のこの段階で、湿ったセラミックのなま生地本体は、実質的に平面である２つの対向する面を有する。湿ったセラミックのなま生地本体は、２つの対向する面に平行なすべての平面に一致する断面形状を示す。断面形状は、所期の使用に適切なあらゆる形状であることが可能であり、不規則であってもよく、または楕円もしくは多角形などの公知のあらゆる形状であってもよい。好ましくは、断面形状は、セラミック体を担持できる平面を示す。好ましくは、断面形状は多角形である。好ましい一実施形態では、形状は長方形または正方形である。形状が不規則である場合、形状は、湿ったセラミック体を、線形経路または平面上のキャリア上に配置できるように、平坦である少なくとも１つの線形経路または１つの面を有さなければならない。湿ったセラミックのなま生地本体は、一方の対向する面から他方の対向する面に延在する、形成された複数の壁を有する。壁は、一方の対向する面から他方の対向する面に延在する、複数の流路を形成する。好ましくはこの段階で、すべての流路が両方の対向する面に開く。これにより、液体キャリアのより多くの効率的な除去が可能になる。その後、湿ったセラミックのなま生地本体は、液体キャリアを取り除くための条件が付与される、すなわち湿ったセラミックのなま生地本体を、好ましくは、水分含量が約１０パーセント以下、より好ましくは、約５パーセント以下、最も好ましくは、約２．５パーセント以下である点まで乾燥させることである。好ましい乾燥方法は、２０１１年６月２２日に「ＤＲＹＩＮＧＭＥＴＨＯＤＦＯＲＣＥＲＡＭＩＣＧＲＥＥＮＷＡＲＥ（セラミックのなま生地の乾燥方法）」というという名称で出願された、共有する同時継続出願の米国出願第１３／１６６，２９８号、および２０１１年６月２２に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ／１１／４１４１０号に記載されており、両方は参照により本明細書に組み込まれる。

液体キャリアを湿ったセラミックのなま生地本体から除去後、セラミックのなま生地本体をセラミック体に変換するために作製することができ、本発明の工程／装置は、本体（ログ）を所望の長さに切断することにより、最も利用されやすい（しかし、本発明は、セラミックがさらに硬化される、またはムライト化されると、有効性が等しくなることがある）。本明細書に開示された本発明の方法／装置を利用後、セラミックのなま生地本体は、バインダーを焼き尽くす、またはセラミック構造を形成するための条件に曝される。これを達成するための工程は、当技術分野に周知である。乾燥したセラミックのなま生地部は、有機添加剤およびバインダーが揮発するまたは燃え尽きる温度に、乾燥したセラミックのなま生地部を加熱することによって仮焼される。該部分はさらに、セラミック粒子が溶解する、もしくは一緒に焼結する、または続いて一緒に溶解する新しい微粒子を生成する温度に加熱される。このような方法は、例えば、すべてが参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第４，３２９，１６２号、第４，４７１，７９２号、第４，００１，０２８号、第４，１６２，２８５号、第３，８９９，３２６号、第４，７８６，５４２号、第４，８３７，９４３号、および第５，５３８，６８１号を含む、多くの特許ならびに公開文献によって開示されている。

本発明は、あらゆる多孔性微粒子体に適用可能であり得ることが企図される。なま生地に最も好ましいのは、なま生地を脱バインダー処理し、また微粒子が溶解されるが、後により強靭な本体を形成するために溶解される、または反応する場合にさらに仮焼されることである。

欠陥
本発明に関連する「欠陥」は、切断ログの端面上または切断ログの端面付近の表面のムラと広く定義されてもよいことが企図される。この表面のムラは、ハニカム構造の壁内、外スキン層内、またはその両方にあってもよい。説明用例は、図２Ａ〜Ｆに示されており、この場合、外スキン層の「チップ」は欠損であり、かつ／またはハニカム壁の一部がない。一実施形態では、欠陥は、例えば、ハニカムチャネルが塞がれることを防ぐ、一部の後処理で問題を生じる表面のムラと定義されてもよい。好ましい実施形態では、欠陥は、切断部の出口縁部で、または切断部の出口縁部付近（例えば、約２５ｍｍ）で少なくとも１ｍｍの深さ（仕上げ面からの深さ）の少なくとも１つのチップと定義されてもよい。

切断デバイス
セラミック体、より好ましくは湿った（例えば、約１０重量％未満の液体を含む）セラミックのなま生地本体を所望の寸法（例えば、長さ）に切断できる一方で、該部分上の許容可能な表面仕上げを維持または生成する、切断デバイスおよび方法が提供される。また、切断工程は、比較的速やかであるべきであることも企図され、例えば、セラミック体を所望の長さに約２分未満で、好ましくは約２０秒未満で、また好ましくは約５秒を超えて（速過ぎると本体が損傷することがある）切断できるべきである。また、所望の長さおよび表面仕上げを達成するために、（１端部当たり）１回の通過のみを取るべきであることも企図される。好ましい一実施形態では、切断する端部から取り除かれるスクラップ材料は、セラミックログにおける切断部の出口縁部付近に１つまたは複数の欠陥を防ぐために充分である。

切断される本体へは、約１０〜４０ｃｍ／分の速度の好ましい範囲で横切ることが企図される。丸鋸構造の場合、刃の回転は、約５００ｒｐｍ〜約３０００ｒｐｍ以上に変化してもよい。好ましい実施形態では、回転は、約７５０〜２５００ｒｐｍ、より好ましくは約１０００〜２０００ｒｐｍである。帯鋸または往復鋸の場合、刃の線形運動は、メートル毎分（ｍ／ｍｉｎ）を単位とする。これは、約９００ｍ／ｍｉｎ〜約２０００ｍ／ｍｉｎの範囲であることが可能であることが企図される。好ましくは、刃の線形運動は、約１５００ｍ／ｍｉｎ〜約１７５０ｍ／ｍｉｎ、より好ましくは、約１６００ｍ／ｍｉｎ〜約１７００ｍ／ｍｉｎである。

切断デバイスは、セラミックログ切断装置に含まれてもよい。装置は、セラミック部を維持するために機能するネスト固定具を含んでもよい。また装置は、切断デバイス（複数可）を移動させるために機能する電源（例えば、モータ）も含んでもよい。また装置は、１つまたは複数の切断デバイス、例えば、それぞれのデバイスが、セラミック部の対向する縁部を同時にまたは一時的に近接近して切断できるように、互いから離間して配置された切断デバイスも含んでもよい。

切断デバイスは、多くの異なる形で構成されてもよい。機能的に、デバイスは、ある程度の量のログ（例えばスクラップ）を取り除き、かつ比較的欠陥がない端面（例えば、１つのチップ、またはチップがない）を提供する。デバイスは、丸鋸、帯鋸、または往復鋸の形であってもよい。切断デバイスの形に関わらず、デバイスは、互いに直接隣接した（例えば、約１０ｍｍで）、または接触した２つ以上の切断面を有するように構成されるべきである。

切断デバイスは、好ましくは二枚刃の切断部材からなり、この場合、１枚の刃はログの仕上げ面を直接切断する機能をし、第２の刃はスクラップ材料の除去に役立つ機能をする。これらの２枚の刃は、一平面に沿って互いに隣接してもよく（または約１０ｍｍ程度離間してもよく）、好ましくは切断面に沿ってオフセットされる。第２の刃の切断面の前縁部は、セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠陥を防ぐために、充分な量のスクラップが取り除かれるように、第１の刃の切断面の前縁部の内側に充分な距離でオフセットされ得ることが好ましい。好ましい一実施形態では、第２の刃は、約２．０ｍｍ以上、より好ましくは約５．０ｍｍ以上、最も好ましくは約１２．５ｍｍ以上オフセットされ、かつ約５０．０ｍｍ以下、より好ましくは約４５ｍｍ以下、最も好ましくは約４０．０ｍｍ以下オフセットされ、すべては第１の刃の切断面の前縁部の内側にオフセットされる。

刃は、刃が本開示内に論じられた機能を提供する限り、同じ刃のタイプまたは異なる刃のタイプを備えてもよい。一実施形態では、刃は同じタイプの刃からなる。別の実施形態では、刃は２つの異なるタイプである。有益な刃のタイプには、例えば、研磨鋸の刃および鋸歯状鋸の刃が含まれる。研磨鋸の刃は、薄い砥石車に似ており、鋸歯状鋸の刃は、切断される材料と多くの小さい接点を有する切断縁部を備える刃である。

好ましい実施形態では、刃は異なるタイプであり、第１の刃は研磨の刃であり、第２の刃は鋸歯状刃である。より好ましくは、研磨の刃はダイヤモンド・グリット刃を備え、鋸歯状刃はカーバイドチップ刃であり、より好ましくは片面セットの刃である。

好ましいダイヤモンド・グリット刃の一実施形態では、刃は、４０／６０〜２００／２２０の範囲であってもよいグリット率を含んでもよく、依然として必要に応じて実行し得る。機能的には、グリット値は、過剰な欠陥を生み出すことなくログを切断するのに適しているべきである。グリット値が高いほど（例えば、研磨が細かいほど）、欠陥のない切断を有する機会が良好であると考えられているが、刃がすぐに詰まる頻度が高くなり、特に製造環境では所望より頻繁に清掃する（「整える」）必要があるはずである。ログの水分含量と、使用できるグリット値の高さの限界との間に関係があると考えられている。好ましい一実施形態では、約６０／８０以下のグリット値を、約１０重量パーセント以下の水分含量をもつログ上に、より好ましくは、約１００／１２０以下のグリット値を、約５重量パーセント以下の水分含量をもつログ上に、最も好ましくは、約２００／２２０以下のグリット値を、約２．５重量パーセント以下の水分含量をもつログ上に使用してもよい。

好ましい鋸歯状刃の一実施形態では、切断部材は、約２ｍｍ以上、より好ましくは、約４ｍｍ以上、最も好ましくは約７ｍｍ以上の切り口の幅を有する。また切り口の幅は、約５０ｍｍ以下、より好ましくは約４０ｍｍ以下、最も好ましくは約３０ｍｍ以下であることも好ましい。

好ましくは、刃は、特に２枚の刃が一面に沿って互いに隣接している場合は、補完的構造補強を提供する、または構造的剛性を高める。刃を組み合わせると、欠陥を誘発し得るあらゆる偏向を低減または取り除くために充分な剛性を提供する。好ましい一実施形態では、２枚の刃を組み合わせると、刃を組み合わせなかった場合より、剛性は少なくとも１００％以上である。これは、刃を作動させる一方で、セラミック部上に表面欠陥をもたらす可能性がある過剰な運動または可撓性を防止することができるように機能し得る。

好ましい一実施形態では、デバイスは丸鋸であり、この場合デバイスには、中心軸を中心に同方向に回転する二枚刃が含まれる。二枚刃は、互いに一面内で隣接し、半径方向にオフセットされた（第１の刃はより大きく、第２の刃はより小さい）切断面を有することが好ましい。刃の直径は、切断されるセラミック体の交差長より長いべきであることが企図される。好ましい一実施形態では、刃の直径は、刃が１回の通過でログを切断するように、充分大きい。好ましくは、刃の直径は、セラミック体の交差長（例えば、切断される領域）より少なくとも約２４０パーセント以上、より好ましくは約３００パーセント以上、最も好ましくは約３８５パーセント以上大きく、また大きくとも約６００パーセント、より好ましくは大きくとも約５００パーセント、最も好ましくは大きくとも約４２０パーセント大きい。

またセラミック体のすべての交差長は、刃の直径の充分に内側に位置付けられることが好ましい。換言すると、セラミック体の中心は、丸刃の回転軸付近にあるべきである。好ましくは、セラミック体の中心軸は、丸刃の回転軸の中心と同じである、またはより大きい第１の刃の半径の大きくとも約１／２、より好ましくは約１／３以下、最も好ましくは約１／４以下を横方向にオフセットされる。説明用例（例３）が以下に示されている。図３Ａは、刃に関してセラミック体の２つの配向に関する回転軸４００（切断方向の刃の中心）を示す。

好ましくは、切断方法は、上に詳細が、また下に例が与えられており、少なくとも、第１の端部および対向する第２の端部を備えるセラミックログを提供するステップ、二枚刃の切断部材から構成される１つまたは複数の切断デバイスを提供するステップ、および少なくとも第１の端部を二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くステップであって、二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、第２の刃は仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く、取り除くステップを含む。

好ましくは、第２の刃によって取り除かれるスクラップの割合は、本明細書に論じられた欠陥を防止するのに充分である。刃がログを横切って移動する度に、第２の刃は、スクラップを第１の刃の上からある程度取り除く。このことは、スクラップの塊を取り除くことによる欠陥の発生、および第１の刃が切断部の出口縁部に近づく（または達する）前に、スクラップがログ壁（内壁または外壁）上に存在し得る潜在的悪影響を低減する働きをするべきである。好ましい一実施形態では、第２の刃は、第１の刃が切断部の出口縁部に近づく（または達する）前に、全スクラップの少なくとも約５０パーセント、より好ましくは少なくとも約６０パーセント、最も好ましくは少なくとも約７０パーセント、かつ全スクラップの多くとも約９５パーセント、より好ましくは多くとも約９０パーセント、最も好ましくは多くとも約８５パーセントを取り除く。

鋸歯状刃の切り口の幅とログの端部の下に作られる切断部の位置との間に関係がある。距離「Ｄ」は、未切断のログの端部から仕上げられた切断面までの距離である。「Ｄ」は充分に小さいので、切断部材はスクラップを効率的に取り除き、切断からログにおける欠陥を防止することができるが、工程は一面当たり１切断しか必要としないことが可能であるように充分に大きいことが好ましい。好ましくは「Ｄ」は、第２の刃の切り口の幅の約０．５倍〜約３．０倍、より好ましくは約０．７５倍〜２．０倍、最も好ましくは約１．０〜１．５倍である。

本発明の例示的実施形態
以下の例は、本発明を説明するために提供されているが、その範囲を限定することを意図するものではない。これらの例に使用されるあらゆる寸法情報を、限定とみなすべきではなく、セラミック部および切断デバイスは著しく小さいまたは大きいことが可能であることが企図される。

例１丸鋸２００
説明用例として図１、４Ａおよび４Ｂに示されたように、丸鋸型セラミックログ切断装置１００が提示されている。装置１００は、二枚刃の切断部材２００、セラミックログ３００、ネスト固定具１１０、および部材２００を駆動するモータ（図示せず）を含む。

この例の二枚刃の切断部材２００は、図１に示したように、互いに隣接した第１の刃２１０および第２の刃２２０からなる。この例では、第１の刃２１０は、約１６インチ（４０６ｍｍ）の直径の丸刃であり、第２の刃は約１５．０インチ（３８１ｍｍ）の直径である。両方の刃は、共通軸９インチを中心に同方向）に回転し、第２の刃２２０の切断面の前縁部２２２は、第１の刃２１０の切断面の前縁部２１２の内側に約０．５インチ（１２．５ｍｍ）だけオフセットされている。刃２１０は、この例ではダイヤモンド・グリット刃（０．０５０インチ（１．３ｍｍ））のコア厚さおよび８０／１００のダイヤモンド・グリット）の研磨鋸であり、刃２２０は片面セット、より具体的にはカーバイドチップ刃（切り口の幅０．１２５インチ（３．２ｍｍ））の鋸歯状刃である。

部材２００は、約１５００ｒｐｍの速度で回転し、ログ３００に約１０〜４０ｃｍ／分の範囲の速度で侵入して、ログ３００の切断を実行する。切断部は、刃２２０の切り口の幅に等しいまたは多くともその１．５倍の距離「Ｄ」でログの端部の下に作られる。

例２帯鋸／往復鋸５００
別の説明用例として、帯鋸／往復鋸型のセラミックログ切断装置１００が提示されている。切断部材５００は、上の丸鋸の例に示された切断部材と類似しており、第２の刃５２０の切断面の前縁部５２２は、第１の刃５１０の切断面の前縁部５１２の内側に約０．５インチ（１２．５ｍｍ）だけオフセットされている。刃５１０は、この例ではダイヤモンド・グリット刃（０．０５０インチ（１．３ｍｍ））のコア厚さおよび８０／１００のダイヤモンド・グリット）の研磨鋸であり、刃５２０は片面セット、より具体的にはカーバイドチップ刃（切り口の幅０．１２５インチ（３．２ｍｍ））の鋸歯状刃である。部材は回転しないが、約１７００ｍ／分の線形運動（帯鋸では１方向、往復鋸では２方向）を有し、ログ３００に約１０〜４０ｃｍ／分の範囲の速度で侵入して、ログ３００の切断を実行する。

例３丸鋸６００
説明用例では、２つの丸鋸型のセラミックログ切断方法が提示されている。第１の設定（ＹＬ１１）では、ログ３００の底部が丸鋸６００の底部により近く配置されるように、ログ３００を置く。第２の設定（ＹＬ１４）では、ログ３００が鋸６００の回転軸により近いようにログ３００を置く（どちらの設定も図３Ａに示されている）。７つのログ３００の２つの群はそれぞれ、上の例１に記載されたように処理され、鋸６００の回転軸に対するログ３００の場所は、群によって異なる。表１は結果を示し、「欠陥のない」部分の平均収率は、ログが鋸６００の回転軸により近いときに著しく高いことを示す。図３Ｂは、表１から得た結果の棒グラフである。

比較例
例は、二枚刃部材２００と３つの一枚刃構造との間に及ぶ。設定番号１では、０．０５５インチのコア厚さおよび８０／１００のダイヤモンド・グリットの一枚刃を使用し、設定番号２では、０．０４０インチのコア厚さおよび６０／８０のダイヤモンド・グリットの一枚刃を使用し、設定番号３では、０．０４０インチのコア厚さおよび８０／１００のダイヤモンド・グリットの一枚刃を使用し、設定番号４では、例１に記載されたような二枚刃を使用した）。様々な刃の構造が下の表２に定義されている。刃は、約１５００ｒｐｍの速度で回転され、ログ３００に約１０〜４０ｃｍ／分の範囲の速度で侵入して、ログ３００の切断を実行する。少なくとも２０００のログ３００をそれぞれの設定で切断し、欠陥のないログの得られる割合が図６に提示されている。欠陥は、切断部の出口縁部でまたは切断部の出口縁部付近（例えば、約２５ｍｍ）で少なくとも１ｍｍの深さの少なくとも２つのチップと定義されている。テューキー・クレーマー法（Ｔｕｋｅｙ−Ｋｒａｍｅｒｍｅｔｈｏｄ）（テューキー・クレーマー法は、どの手段が互いと著しく異なるかを見出すために分散分析と共に概して使用される、単一ステップの多重比較手順および統計的テストである）を使用して、発明の二枚刃の手法は、著しく大きい割合の受容可能な（「主要な」）部分またはセグメントを生成することが示されている。結果は図５のグラフに示されている。グラフの右側の円は、それぞれの刃の構造に対する結果の範囲を示す。

特別に明記しない限り、本明細書に示された様々な構造の寸法および形状は、本発明を限定することを意図せず、他の寸法または形状が可能である。複数の構造的構成要素を、単一の一体構造によって提供することができる。別法として、単一の一体構造を個別の複数の構成要素に分割してもよい。加えて、本発明の特徴を唯一の例示的実施形態の文脈に記載されていることがあるが、そのような特徴を、あらゆる所与の適用に対して他の実施形態の１つまたは複数の他の特徴と組み合わせてもよい。また本明細書の独自の構造の製作およびその作動も、本発明による方法を構成することが、上記から理解されよう。

上記出願に記載されたあらゆる数値は、あらゆる低値とあらゆる高値との間の少なくとも２つの構成要素の分離が存在することを条件として、１つの構成要素ごとに低値から高値までのすべての値を含む。一例として、例えば、温度、圧力、時間などの様々な工程の値の構成要素の量が、例えば、１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０であると記載されている場合、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値が、この明細書において明確に列挙されることが意図される。１未満である値に対しては、１構成要素は、必要に応じて０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であるとみなされる。これらは、具体的に意図されたものの例に過ぎず、列挙された低値と高値との間の数値の可能なすべての組合せは、本出願に同様の手法で明記されるとみなされるべきである。組合せを説明する用語「から基本的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙｏｆ）」は、同定された要素、原料、構成要素またはステップ、ならびに組合せの基本の特徴および新規の特徴にあまり影響を及ぼさないような他の要素、原料、構成要素またはステップを含むものとする。また本明細書における要素、原料、構成要素またはステップの組合せを説明するための用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用も、要素、原料、構成要素またはステップから基本的になる実施形態を企図する。複数の要素、原料、構成要素またはステップを、単一に一体化した要素、原料、構成要素またはステップによって提供することができる。別法として、単一に一体化した要素、原料、構成要素またはステップを、個別の複数の要素、原料、構成要素またはステップに分割してもよい。要素、原料、構成要素またはステップを説明するための「ａ」または「ｏｎｅ」の開示は、追加の要素、原料、構成要素またはステップを除外することを意図するものではない。特別に明記しない限り、すべての範囲は、両方の端点および端点間のすべての数を含む。範囲に関して「約（ａｂｏｕｔ）」または「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」の使用は、範囲の両方の端部に適用する。したがって、「約２０〜３０インチ」は、少なくとも指定された端点を含み、「約２０〜約３０インチ」を網羅することが意図される。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
［態様１］
セラミックログを保持するためのネスト固定具と、
モータおよび二枚刃の切断部材から構成される１つまたは複数の切断デバイスと、を備え、
前記二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、オフセットされた第２の刃は前記仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く、セラミックログの切断装置。
［態様２］
前記オフセットされた第２の刃は、前記セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠損を防ぐために、充分な割合のスクラップを取り除くことができる切り口の幅を有する、上記態様１に記載のセラミックログの切断装置。
［態様３］
前記オフセットされた第２の刃は、前記第１の刃に構造的剛性を増加させる、上記態様１または２に記載のセラミックログの切断装置。
［態様４］
前記オフセットされた第２の刃の切断面の前縁部は、前記第１の刃の切断面の前縁部から少なくとも２ｍｍ内側にある、上記態様１〜３のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様５］
前記オフセットされた第２の刃の前記切り口の幅は、４ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である、上記態様１〜４のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様６］
前記オフセットされた第２の刃の切断面の前縁部は、前記セラミックログにおける前記切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠損を防ぐために、充分な量のスクラップが取り除かれるように、前記第１の刃の切断面の前縁部の内側に充分な距離でオフセットされる、上記態様１〜５のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様７］
前記第１の刃は第１の刃のタイプを含み、前記オフセットされた第２の刃は第２の刃のタイプを含む、上記態様１〜６のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様８］
前記第１の刃のタイプと前記第２の刃のタイプは同一である、上記態様１〜７のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様９］
前記第１の刃のタイプは研磨鋸である、上記態様１〜８のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１０］
前記第２の刃は、前記第１の刃に構造的剛性を増加させる、上記態様１〜９のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１１］
前記第２の刃のタイプは片面セットの鋸歯状刃である、上記態様１〜１０のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１２］
前記切断デバイスは丸鋸を含む、上記態様１〜１１のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１３］
前記切断デバイスは帯鋸を含む、上記態様１〜１２のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１４］
前記切断デバイスは往復鋸を含む、上記態様１〜１３のいずれか１つに記載のセラミックログの切断装置。
［態様１５］
第１の端部および対向する第２の端部を備えるセラミックログを提供することと、
上記態様１〜１４のいずれか１つに記載の１つまたは複数の切断デバイスを提供することと、
少なくとも前記第１の端部を前記二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くこととを含み、
前記二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、第２の刃は前記仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く方法。
［態様１６］
前記セラミックログは、１０重量パーセント以下の水分含量を有する、上記態様１５に記載の方法。
［態様１７］
少なくとも前記対向する第２の端部を前記二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くステップをさらに含む、上記態様１５または１６に記載の方法。
［態様１８］
前記第１の端部および前記対向する第２の端部は、２つの二枚刃の切断部材で同時に切断される、上記態様１５〜１７のいずれか１つに記載の方法。
［態様１９］
前記セラミックログは、あらゆる外スキン層によって覆われた１つまたは複数のハニカム構造を備える、上記態様１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
［態様２０］
前記セラミック体の中心軸および前記二枚刃の切断部材の回転軸は、前記刃のより大きい半径の１／２以下を横方向にオフセットされる、上記態様１５〜１９のいずれか１つに記載の方法。

Claims

セラミックログを保持するためのネスト固定具と、
モータおよび二枚刃の切断部材から構成される１つまたは複数の切断デバイスとを備え、
前記二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、オフセットされた第２の刃は前記仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除き、
前記オフセットされた第２の刃の切断面の前縁部は、前記第１の刃の切断面の前縁部から少なくとも２ｍｍ内側にある、
セラミックログの切断装置。
前記オフセットされた第２の刃は、前記セラミックログにおける切断部の出口縁部付近の１つまたは複数の欠陥を防ぐために、充分な割合のスクラップを取り除くことができる切り口の幅を有する、請求項１に記載のセラミックログの切断装置。
前記オフセットされた第２の刃の前記切り口の幅は、４ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である、請求項２に記載のセラミックログの切断装置。
前記第１の刃は第１の刃のタイプを含み、前記オフセットされた第２の刃は第２の刃のタイプを含む、請求項１〜２のいずれか１項に記載のセラミックログの切断装置。
前記第１の刃のタイプと前記第２の刃のタイプは同一である、請求項１〜２のいずれか１項に記載のセラミックログの切断装置。
前記第１の刃のタイプは研磨鋸である、請求項１〜２のいずれか１項に記載のセラミックログの切断装置。
前記第２の刃のタイプは片面セットの鋸歯状刃である、請求項１〜２のいずれか１項に記載のセラミックログの切断装置。
第１の端部および対向する第２の端部を備えるセラミックログを提供することと、
請求項１〜２のいずれか１項に記載の１つまたは複数の切断デバイスを提供することと、
少なくとも前記第１の端部を前記二枚刃の切断部材で切断することにより、材料を取り除くことを含み、
前記二枚刃の切断部材の第１の刃は仕上げ面を提供し、第２の刃は前記仕上げ面上の一定の割合のスクラップを取り除く方法。
前記セラミックログは、１０重量パーセント以下の水分含量を有する、請求項８に記載の方法。