JP2020015322A - ハニカム押出ダイ - Google Patents
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Abstract
【課題】上流スロット幅およびスロット長さを予め決定することを含む、ダイ本体を製造する方法を提供する。【解決手段】複数の供給孔201aと、ピン405のアレイとを含むハニカム押出ダイ401であって、該ピンのアレイは、該ピンの外側表面が放出スロット409のハニカム構造を画成するようにピン同士が離間されており、該放出スロットは、該供給孔と流体的に連通しており、隣接するピンの少なくとも一対は、それらピン同士の間に放出スロットを画成し、該放出スロットは、(1)複数の供給孔の内の少なくとも1つの供給孔に隣接した、幅W1を有する上流部、(2)該上流部の下流にある幅W2を有する下流部、(3)W2より大きい幅を有するともに該下流部の下流にあるディボット403部、および(4)該ディボット部の幅より小さい幅を有するともに該ディボット部の下流にある部分を有するよう構成する。【選択図】図4
Description
本出願は、2012年8月28日に出願された米国特許出願第13/596,796号明細書の米国特許法第120条の下での優先権の恩恵を主張するものであり、その内容が依拠され、参照によって、その全体が本願明細書に組み込まれるものとする。
本開示は、一般に、ダイ本体を製造する方法に関し、より具体的には、上流スロット幅およびスロット長さを予め決定することを含む、ダイ本体を製造する方法に関する。
複数の供給孔と、放出スロットから成るハニカム構造を画成するように離間されているピンのアレイとを備えたダイ本体を製造することは公知である。該ダイ本体は、セラミックおよび/またはセラミック成形材料のバッチから素地を押し出すために、押出ダイ装置の部分に取り付けることができる。該素地は、後に、典型的には、例えば、ディーゼルエンジンからの排気を処理するための微粒子フィルタおよび/または触媒担体として用いることができるセラミックハニカム基板に加工される。
第1の態様において、ハニカム体を押出すように構成されたダイ本体を形成する方法が提供される。該方法は、複数の供給孔と、該供給孔と流体的に連通している放出スロットから成るハニカム構造を画成するように離間されているピンのアレイとを含むダイ本体を製造するステップ(I)を備える。各放出スロットは、スロット長さLで製造される。さらに、各放出スロットは、少なくとも1つの供給孔と流体的に連通している、上流スロット幅W1を有する上流部と、該ダイ本体の押出面と流体的に連通している、下流スロット幅W2を有する下流部とを備えて製造される。各放出スロットの上流部および下流部は、W1>W2となるように製造される。該方法は、上流スロット幅W1が最適化されるとともに、各ダイピンの根元が、所定の最適化された断面係数範囲内の断面係数を含むように、上流スロット幅W1を予め決定するステップ(II)をさらに含む。また、該方法は、ピン応力が、所定のピン応力範囲内になるように、スロット長さLを予め決定するステップ(III)も含む。
第1の態様の一つの実施例によれば、ステップ(II)は、上流スロット幅W1が最大化されるとともに、各ダイピンの根元が、所定の最大化された断面係数範囲内の断面係数を含むように、上流スロット幅W1を予め決定する。
第1の態様の別の実施例によれば、ステップ(II)の所定の最適化された断面係数範囲は、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3の範囲を含む。
第1の態様のさらに別の実施例によれば、ステップ(III)の所定のピン応力範囲は、約240MPa〜約750MPaの範囲を含む。
第1の態様のまた別の実施例によれば、ステップ(III)の所定のピン応力範囲は、実質的にW2に等しい実質的に一定の基準スロット幅を、基準スロットの全長に沿って有する該基準スロットを含む基準ダイ本体の計算されたピン応力に基づいている。
第1の別の実施例によれば、ステップ(III)の所定の応力範囲は、クリーニング処理を受けている該ダイ本体の計算されたピン応力に基づいて決定される。
第1の態様のまた別の実施例によれば、ステップ(I)は、該ダイ本体をモノリシックの一体成形ダイ本体として製造することを含む。
第1の態様のさらに別の実施例によれば、ステップ(I)は、L≦約2.5mmのダイ本体を製造することを含む。
第1の態様のさらなる実施例によれば、ステップ(I)は、W2≦約255μmのダイ本体を製造することを含む。
第1の態様の別のさらなる実施例によれば、ステップ(I)は、長さL1を有する該スロットの上流部と、長さL2を有する該スロットの下流部とを製造し、ただし、L≧約L1+L2である。
第1の態様の別の実施例によれば、ステップ(I)は、放出スロットの上流部と下流部との間に移行領域を有する各放出スロットを製造し、該移行領域は、角度αで、該放出スロットの上流部の面から下流部の面まで及ぶ移行面を含み、ただし、45°≦α≦60°である。
第1の態様のまた別の実施例によれば、ステップ(I)は、該放出スロットの下流部内に設けられたディボットを有するピンのアレイの少なくとも1つのピンを製造する。
上記の第1の態様の実施例はいずれも単独で、または、上記の第1の態様の残りの実施例のいずれかの組合せで実行してもよい。
第2の態様によれば、ハニカム体を押出すように構成されたダイ本体を形成する方法が提供される。該方法は、複数の供給孔と、該供給孔と流体的に連通している放出スロットのハニカム構造を画成するように離間されているピンのアレイとを含むダイ本体を製造するステップ(I)を含む。各放出スロットは、スロット長さLで製造される。さらに、各放出スロットは、少なくとも1つの供給孔と流体的に連通している、上流スロット幅W1を有する上流部と、該ダイ本体の押出面と流体的に連通している、下流スロット幅W2を有する下流部とを備えて製造される。各放出スロットの上流部および下流部は、W1>W2となるように製造される。さらに、該方法は、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3の所定の断面係数範囲内の断面係数を含む各ダイピンの根元を設けるように、上流スロット幅W1を予め決定するステップ(II)を含む。また、該方法は、実質的にW2に等しい実質的に一定の基準スロット幅を、基準スロットの全長に沿って有する該基準スロットを含む基準ダイ本体の計算されたピン応力に基づいて、ピン応力が所定のピン応力範囲内にあるように、スロット長さLを予め決定するステップ(III)をさらに含む。
第2の態様の実施例によれば、ステップ(III)の所定のピン応力範囲は、約240MPa〜約750MPaの範囲を含む。
第2の態様の別の実施例によれば、ステップ(II)は、上流スロット幅W1が最大化されるとともに、各ダイピンの根元が、所定の断面係数範囲内の断面係数を含むように、上流スロット幅W1を予め決定する。
第2の態様のさらに別の実施例によれば、ステップ(I)は、該ダイ本体をモノリシックの一体成形ダイ本体として製造することを含む。
上記の第2の態様の実施例はいずれも単独で、または、上記の第2の態様の残りの実施例のいずれかの組合せで実行してもよい。
第3の態様によれば、ハニカム体を押出すように構成されたダイ本体を形成する方法が提供される。該方法は、複数の供給孔と、該供給孔と流体的に連通している放出スロットのハニカム構造を画成するように離間されているピンのアレイとを含むダイ本体を製造するステップ(I)を含む。各放出スロットは、スロット長さLで製造される。さらに、各放出スロットは、少なくとも1つの供給孔と流体的に連通している、上流スロット幅W1を有する上流部と、該ダイ本体の押出面と流体的に連通している、下流スロット幅W2を有する下流部とを備えて製造される。各放出スロットの上流部および下流部は、W1>W2となるように製造される。また、該方法は、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3の所定の断面係数範囲内の断面係数を含む各ダイピンの根元を設けるように、上流スロット幅W1を予め決定するステップ(II)を含む。また、該方法は、ピン応力が、クリーニング処理を受けている該ダイ本体の計算されたピン応力に基づいて決定された所定のピン応力範囲内になるように、スロット長さLを予め決定するステップ(III)も含む。
第3の態様の実施例によれば、ステップ(III)の所定のピン応力範囲は、約240MPa〜約750MPaの範囲を含む。
第3の態様の別の実施例によれば、ステップ(II)は、上流スロット幅W1が最大化されるとともに、各ダイピンの根元が、所定の断面係数範囲内の断面係数を含むように、上流スロット幅W1を予め決定する。
第3の態様のまた別の実施例によれば、ステップ(I)は、該ダイ本体をモノリシックの一体成形ダイ本体として製造することを含む。
上記の第3の態様の実施例はいずれも単独で、または、上記の第3の態様の残りの実施例のいずれかの組合せで実行してもよい。
請求項にかかる発明のこれらおよびその他の特徴、態様および利点は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明を読めば、より良く理解される。
本開示の態様による押出装置の概略図である。
本開示の一実施例の態様による図1の押出装置の概略的に図示されたダイ本体の一部の拡大部分断面斜視図である。
図2のダイ本体の拡大部分断面斜視図である。
本開示の別の実施例によるダイ本体の拡大部分断面図である。
ハニカム体を押出すように構成されたダイ本体を形成する方法の実施例のステップを示すフローチャートである。
以下、請求項にかかる発明の実施態様例が図示されている添付図面を参照して、請求項にかかる発明の態様を、より完全に説明する。同じかまたは同様の部材を表すために、図面全体を通して、可能な限り同じ参照番号が用いられている。しかし、請求項にかかる発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、および本願明細書に記載されている実施形態に限定されると解釈すべきではない。それらの実施態様例は、本開示が詳細かつ完全になるように、および請求項にかかる発明の範囲を当業者に十分に伝えるように記載されている。
図1は、材料のバッチを処理するための押出装置101の概略図を示す。セラミックまたはセラミック成形材料を含む様々なバッチ材料を与えることができる。押出装置101は、様々な形状およびサイズの素地を押出すことができる。一実施例において、押出装置101は、後にハニカムセラミック体に焼成することができるハニカム体を押出すのに用いることができる。該ハニカムセラミック体はさらに、エンジンの排気流を処理するためのフィルタの一部として加工することができる。例えば、該ハニカムセラミック体は、ディーゼルまたは他のエンジン形式のための微粒子フィルタを形成することができる。
押出装置101は、その中に1つ以上のスクリュー105が設けられているバレル103を含むことができる。一実施態様例において、バレル103は、バレル103の中心部に、チャンバ107に回転可能に取り付けられたスクリュー105をそれぞれ収容する1つ以上のチャンバ107を設けるように形成することができる。スクリュー105は、1つ以上の駆動機構109(例えば、モータ)によって駆動することができる。押出装置101の第2の下流端部111においては、概略的に図示されているダイ本体113がバレル103に取り付けられている。ダイ本体113は、バッチ材料を所望の形状に、例えば、ハニカム体状に押出すように構成されている。上流端部115の近傍には、フィーダー119からの材料のバッチをチャンバ107に入れることができるように、供給ポート117を設けることができる。さらに図示されているように、押出装置101は、制御システム121を含むことができる。制御システム121は、駆動機構109によってスクリュー105の回転を調節するように、および/またはフィーダー119によって導入されたバッチ材料の供給速度を調節するように構成することができる。
バッチ材料は、作動時に、矢印123で示すように、フィーダー119によって供給ポート117に導入することができる。次いで、矢印125aによって示すように、該バッチ材料は、バレル103内に入って、矢印125b、125cで示すように、回転スクリュー105によって前方へ搬送され、その結果、該バッチは、矢印125dにおいて、ダイ本体113に接触して該ダイ本体に入ることができる。該バッチが供給ポート117に供給される速度(すなわち、供給速度)および/またはスクリュー105が回転する速度(すなわち、回転速度またはスクリュー速度)は、押出装置101内を通る該バッチの流動中にいつでも調節することができる。
図2は、図1の実施例の押出装置101の一実施例のダイ本体113の任意の態様を示す。ダイ本体113は、複数の供給孔201a、201bと、放出スロット209のハニカム構造207を画成するように、一体形成され、および離間されているダイピン205のアレイとを含むモノリシックの一体成形ダイ本体113を含むことができる。図示されているように、全ての放出スロット209は、該供給孔のうちの少なくとも1つと直接流体的に連通することができる。例えば、図2に示すように、供給孔201aから成る列は、各供給孔201aが、スロット交点202に沿って延びる軸を有する状態で、互いにオフセットさせることができる。さらに、該列は、各供給孔201bがスロット交点204に沿って延びる軸を有する状態で、同様に互いにオフセットされている供給孔201bを含むこともできる。
図3は、実施例のダイ本体113の実施例の形状構成を示す。全体のスロット長さL(本開示全体を通して「スロット長さL」とも称する)は、ダイ本体113の押出面301と流体的に連通している下流端部302と、少なくとも1つの供給孔201aと流体的に連通している上流端部303との間に定義することができる。図示されているように、各放出スロット209は、上流端部303を含む上流部305と、下流端部302を含む下流部307とを含むことができる。上流部305は、上流部305が、実質的に全体的に下流部307より上流に配置された状態で、下流部307と流体的に連通している。
全体のスロット長さLは、放出スロット209の上流部305の上流長さL1と、放出スロット209の下流部307の下流長さL2とを少なくとも含むことができる。したがって、全長Lは、約L1+L2以上になり得る。
各放出スロット209は、放出スロット209の上流部305と下流部307との間に任意の移行領域309を含むことができる。移行領域309は、設けられている場合、上流部305の面314から放出スロット209の下流部307の面315まで角度αで延びている移行面311を含むことができる。いくつかの実施例においては、45°≦α≦60°であるが、さらなる実施例においては、他の移行角度を用いてもよい。移行長さL3は、L1またはL2よりもかなり小さくすることができる。このような実施例において、全長Lは、依然として、約L1+L2以上であり得る。図示されている実施例においては、移行長さL3は、上流長さL1の一部と考えられ、この場合、全長Lは、ほぼL1+L2に等しい。より大きな移行長さの場合、移行長さL3は、上流長さL1とは別に考えてもよく、この場合、全長Lは、約L1+L2+L3以上になり得る。
上流部305は、放出スロット209の下流部307の下流幅W2よりも大きな上流幅W1を含むことができる。したがって、図3にさらに示されているように、W1は、W2よりも大きくすることができる(すなわち、W1>W2)。
下記に記載するように、上流幅W1は最適化することができ、および一実施例においては、各ダイピン205の根元313が、所定の断面係数範囲内の断面係数を含みながら、最大化することも可能である。上流幅W1は、約0.2mm〜約0.5mm、例えば、約0.3mm〜約0.4mmの範囲とすることができるが、さらなる実施例においては、他の上流幅を用いてもよい。
下流幅W2は、使用時に、ダイ本体113から押出されるハニカム基板の交差セル壁の最終的な厚さを決定するように選択することができる。例えば、下流幅W2は、約0.04mm〜約0.20mm、例えば、約0.05mm〜約0.15mm、例えば、約0.06mm〜約0.14mmの範囲とすることができるが、さらなる実施例においては、他の下流幅を設けてもよい。
さらなる実施例において、上流長さL1は、上流幅W1に関連付けることができる。例えば、いくつかの実施例において、上流長さL1は、約5×W1以上にすることができる。同様に、下流長さL2は、下流幅W2に関連付けることができる。例えば、下流長さL2は、約5×W2以上、例えば、約7×W2以上にすることができる。
いくつかの実施例において、全長Lは、約3mm以下、例えば、約1mm〜約2.6mm、例えば、約2mm〜約2.6mmにすることができるが、さらなる実施例においては、他の長さを用いることもできる。いくつかの実施例において、上流長さL1は、約1mm〜約2mm、例えば、約1.4mm〜約1.7mmとすることができるが、さらなる実施例においては、様々な長さを用いることができる。さらなる実施例において、下流長さL2は、約1.5mm未満、例えば、約0.4mm〜約1mm未満とすることができるが、さらなる実施例においては、他の長さを用いることができる。
いくつかの実施例において、上流幅W1は、約0.5mm未満、例えば、約0.2mm〜約0.5mm、例えば、約0.3mm〜約0.45mm、例えば、約0.3mm〜約0.4mmとすることができるが、さらなる実施例においては、他の上流幅を用いてもよい。さらなる実施例において、下流幅W2は、0.3mm未満、例えば、約0.2mm未満、例えば、約0.06mm〜約0.14mmとすることができるが、さらなる実施例においては、さらなる長さを用いることができる。
図4は、ピン405のうちの少なくとも1つを囲むように設けることができる少なくとも1つのディボット403を含む別の実施例のダイ本体401を示す。図示されているように、ディボット403は、設ける場合、放出スロット409の下流部407内に配設することができる。放出スロット409は、下流部407の幅W2よりも大きな幅W1を含む上流部411を含むこともできる。さらに図示されているように、設ける場合、1つ以上の残りの放出スロット413が、ディボット403の外部に該放出スロットの長さに沿って実質的に同じ幅を有する場合、選択された数の放出スロットに対してのみ、異なる幅を有する放出スロット409を設けてもよい。このような構造では、スロット圧力を低減し、およびバッチ展延を改善するために、拡張された上流幅W2を有する十分な数のスロットを設けながらも、単一幅部に関連する製造コストの低減を実現することができる。
次に、図4に示すダイ本体または本開示の態様による他のダイ本体を形成するために、同様の、例えば、同一の方法を実行できるという了解の下で、ダイ本体を形成する方法を、図3に示すダイ本体を参照して説明する。本開示の方法は、複数の供給孔201a、201bと、供給孔201a、201bと流体的に連通している放出スロット209から成るハニカム構造207を画成するように離間されているダイピン205のアレイとを備えたダイ本体113を製造することができる。各放出スロット209は、スロット長さLで製造される。さらに、各放出スロット209は、少なくとも1つの供給孔201a、201bと流体的に連通している上流スロット幅W1を含む上流部305を備えて製造される。さらにまた、各放出スロット209は、ダイ本体113の押出面301と流体的に連通している下流スロット幅W2を含む下流部307を備えて製造される。前述したように、各放出スロットの上流部305および下流部307は、W1>W2となるように製造される。
該ダイ本体を形成する方法は、各ダイピンの根元313が、所定の断面係数範囲内の断面係数を含みながら、上流スロット幅W1が最適化されるように、上流スロット幅W1を予め決定するステップをさらに含む。上流スロット幅W1を最適化することによって、低減された背圧および向上した流動特性を実現するための十分に大きな断面係数を実現できるとともに、増加した断面係数による強度の向上を実現することができる。一実施例においては、全ての実施例で必要ではないが、上流スロット幅W1を最適化すると、スロット幅W1を最大化することができる。上流スロット幅W1を最大化することは、バッチ材料が拡張領域E内で放出スロット209内に広がる際に、横方向拡張を最大化し、および該バッチ材料の減圧を最大化するのに有効である。放出スロットから成る網状構造内でのバッチ材料の十分な拡散は、該バッチ材料の圧力を低減できるとともに、ダイ本体113の押出面301から押出されるハニカム基板の壁部の好ましい接合を可能にする。しかし、スロット幅W1を増加させることは、拡散を容易にし、およびバッチ材料の圧力を低減するのに有効である可能性があるが、該ダイピンの構造的完全性は、過度に幅広な上流スロット幅W1を有するダイ本体を製造することによって損なわれる可能性がある。実際には、上流スロット幅W1を増加させることは、一般的には、ダイピン205の根元313における断面係数を低下させる。したがって、ダイピン205の根元313の断面係数を所定の断面係数範囲内に維持しながら、上流スロット幅W1を最大サイズに製造することが有益である可能性がある。さらなる実施例においては、必ずしもスロット幅を最大化しなくても、上流スロット幅W1のサイズの増加という恩恵を与えながらも、該ダイピンにさらなる強度を与えるように、スロット幅W1を最適化することが好ましい可能性がある。一実施例においては、ダイピン205の根元313が、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3の断面係数範囲内の断面係数を含みながら、上流スロット幅W1を最適化することができ、例えば、最大化することができる。該ダイピンの根元を上述した断面係数範囲内に維持することは、様々な作動条件下で、該ダイ本体の構造的完全性を維持するのに役に立つ可能性がある。さらに、該ダイ本体からバッチ材料を定期的に除去するために、クリーニング処理が頻繁に実行される。典型的には、このようなクリーニング処理は、該クリーニング処理中に、加圧洗浄流体によって加えられる相当な力に該ダイピンをさらすことができる。ダイピン205の根元313に上述した断面係数範囲内の断面係数を与えることによって、根元313において該ダイピンの不具合を引き起こす可能性がある曲げ力に耐えるための十分な剛性を該ダイピンに与えることができる。
該ダイ本体を形成する方法は、ピン応力が所定のピン応力範囲内になるように、該放出スロットの全長Lを予め決定するステップをさらに含むことができる。ダイ本体113の押出面301から押出される前に、該ハニカム基板の壁部の十分な接合を可能にするために、十分に大きな全体のスロット長さLを維持する際に恩恵がある可能性がある。しかし、全体のスロット長さLを増加させることは、ハニカム押出装置の作動圧力を不必要に増加させる可能性があり、また、所定のピン応力を増加させる可能性もあり、それによって、該ダイピンの構造的欠陥を生じさせるおそれがあり、および作動コストを増加させる。したがって、実施例の方法は、該ハニカム構造の壁部の適切な接合を可能にするように、十分な長さの全長Lを設けながらも、ピン応力を所定のピン応力範囲内に低減するように、該放出スロットの全長Lを予め決定して、長さLを最小化することができる。
一実施例において、該所定のピン応力範囲は、約240MPa〜約750MPaとすることができる。さらなる実施例においては、該所定のピン応力範囲は、基準スロットの全長に沿って、W2に実質的に等しい実質的に一定の基準スロット幅を有する該基準スロットを含む基準ダイ本体の計算されたピン応力に基づくことができる。例えば、既存のダイ本体は、実質的に全体のスロット長さに沿って、実質的に一定の幅を含んでいる可能性がある。このような実施例において、該既存のダイ本体は、特定の作動処理またはクリーニング処理時のピン応力を決定するために、下流スロット部307の下流スロット幅W2に実質的に等しいスロット幅に従って分析することができる。その結果、このようなピン応力は、ダイ本体113内の放出スロット209の全長Lを最大化するための所定のピン応力として用いることができる。したがって、実質的に一定のスロット幅を有する既存のダイ本体に対して用いられる同様のピン応力を依然として維持しながら、放出スロット209の全長Lを最小化することが可能である。
また別の実施例においては、該所定の応力範囲は、クリーニング処理時の該ダイ本体の計算されたピン応力に基づいて決定することができる。例えば、クリーニング処理時のダイ本体のピン応力を計算するために、許容可能なピンデザインを有する既存のデザインをモデル化することができる。その結果、この予め決定した応力は、該ピン応力を所定のピン応力範囲内に維持しながら実現することができる該放出スロットの最大長さLを決定するのに役立つように用いることができる。
図5は、ダイ本体を製造する実施例のステップを示す。該方法は、上述したような上流スロット幅W1を予め決定するステップ501を含むことができる。より具体的には、上流スロット幅W1は、各ダイピンの根元が、所定の断面係数範囲内、例えば、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3の断面係数を含みながら、上流スロット幅W1が最適化、例えば、最大化されるように予め決定されるが、さらなる実施例においては、他の範囲も可能である。
次に、該方法は、任意で、計算されたピン応力に基づいて、該所定の応力範囲を得るステップ503に進むことができる。第1の実施例において、該ステップの所定のピン応力範囲は、基準スロットの全長に沿って、実質的にW2に等しい実質的に一定の基準スロット幅を有する該基準スロットを含む基準ダイ本体の計算されたピン応力に基づいている。第2の実施例においては、第1の実施例に加えて、または第1の実施例の代わりに、該所定の応力範囲は、クリーニング処理時の該ダイ本体の計算されたピン応力に基づいて決定される。
次に、該方法は、ピン応力が所定のピン応力範囲内になるように、スロット長さLを予め決定するステップ505に進むことができる。いくつかの実施例において、該所定の応力範囲は、約240MPa〜約750MPaである。さらなる実施例においては、該方法は、上流スロット幅W1を予め決定するステップ501から直接、スロット長さLを予め決定するステップ505へ進むことができる。さらなる実施例においては、図5には示されていないが、該方法は、ステップ505から始めて、その後、任意のステップ503へ、または直接、ステップ501へ進むことができる。どちらの場合にも、一旦、上流スロット幅W1およびスロット長さLが予め決定されると、上流スロット幅W1およびスロット長さLは、残りのダイ本体のパラメータとともに、ステップ507の間に該ダイ本体を製造するのに用いることができる。
ワイヤ放電加工機、プランジ放電加工機または研磨切断作業など、ダイ本体の製造に様々な製造方法を用いることができる。該ダイ本体は、複数の供給孔201a、201bと、供給孔201a、201bと流体的に連通している放出スロット209のハニカム構造207を画成するように離間されているダイピン205のアレイで製造することができる。各放出スロットは、所定のスロット長さLで製造される。さらに、各放出スロットは、少なくとも1つの供給孔201a、201bと流体的に連通している上流スロット幅W1を有する上流部305と、ダイ本体113の押出面301と流体的に連通している下流スロット幅W2を有する下流部307とを備えて製造される。上流部305および下流部307は、W1>W2となるように製造される。
次に、以下の表を参照して、ダイ本体を形成する実施例の方法を説明する。
各サンプルに対して、そのダイ本体パラメータは、ダイピン205の根元313の断面係数、および処理−クリーニングピン応力%収率を決定するためにモデル化することができる。まず、表に示すように、該ダイピンの根元が、所定の断面係数範囲(例えば、約9.3×10−6cm3〜約2.8×10−5cm3)内にある、表に示す断面係数を含みながら、上流スロット幅W1を(例えば、約0.3mm〜約0.4mmに)最適化することができる。次に、(例えば、約28〜約81の処理−クリーニングピン応力%収率に関連する所定のピン応力範囲で)所定のピン応力範囲内にピン応力を低減しながら、壁部の十分な接合をもたらすように、スロット長さLを(例えば、約2.2mm〜約2.6mmに)最小化することができる。
本開示の態様は、後の乾燥および焼成プロセス時のクラッキングを防ぐことができる、基板のセル壁の接合強度の向上を実現することができる。さらに、比較的小さな下流幅を有する下流スロット部により、比較的薄いセル壁を、該ダイ本体のスロット領域内の作動圧力を非常に高いレベルまで上昇させることなく、実現することができる。実際には、標準的な圧力から約10%〜30%以上低減された圧力を実現して、より高い処理能力をもたらし、それによって、製造コストを低減することができる。
下流スロット幅W2と比較して上流スロット幅W1を増加させることにより、バッチの拡散および広がり角をより正確に制御して、非供給交差領域(図2の符号の付いていない交差部202または204を参照)が、供給交差ゾーン(符号202、204を参照)と同等の強度を確実に有するようにすることができる。さらに、この増加させた上流スロット幅(W1)は、放出スロット209の全長Lを低減できるようにし、それによって、製造ばらつきおよびダイ本体113の製造の高速化を改善することができる。放出スロット209の低減された長さLは、その増加させた幅と相まって、拡張ゾーンE(図3を参照)のこの孔/スロット交差部内、およびスロットゾーン全体での圧力低下を著しく減少させる。さらに、実際のテスト運転によって確認された流体モデリングは、該スロットに導入することができるこのより幅広のスロットゾーンが流動変動性を抑制できることを示している。いくつかの場合、実際のテスト運転によって確認されたモデリングは、50%の流速差が5%未満まで弱められることを示した。この種の構造は、1つの拡張および狭窄ゾーンに限定されない。むしろ、上述したダイデザインパラメータ(接合強度、圧力低下および/または流動均一性)を最適化するように任意の数の拡張/狭窄ゾーンをダイ構造に設けることができる。本開示の態様は、該ダイを通るバッチフローの均一性を10倍程度改善することができ、それにより、プロセス/材料のばらつきおよびダイの公差のばらつきの影響が大幅に低減される。
当業者には、請求項にかかる発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、記載されている実施形態に関して様々な変更および変形を行えることは明白であろう。したがって、本願明細書に記載されている実施形態の変更および変形が添付クレームおよびそれらの等価物の範囲内にあるならば、請求項にかかる本発明が、該変更および変形を含むことが意図される。
Claims (3)
- 複数の供給孔と、ピンのアレイとを含むハニカム押出ダイであって、
前記ピンのアレイは、該ピンの外側表面が放出スロットのハニカム構造を画成するようにピン同士が離間されており、
前記放出スロットは、前記供給孔と流体的に連通しており、
隣接するピンの少なくとも一対は、それらピン同士の間に放出スロットを画成し、
前記放出スロットは、(1)前記複数の供給孔の内の少なくとも1つの供給孔に隣接した、幅W1を有する上流部、(2)前記上流部の下流にあるとともに前記幅W1より小さい幅W2を有する下流部、および(3)W2より大きい幅を有するディボット部を有するよう構成されており、
前記幅W1が0.305mmから0.406mmであり、それにより9.3×10−6cm3〜2.8×10−5cm3の断面係数を含む各ダイピンの根元を設け、
前記放出スロットはスロット長さLを有し、前記上流部は長さL1を有し、前記下流部は長さL2を有し、ここでLはL1+L2以上であり、
L1は5×W1以上であり、
L2は5×W2以上であり、
前記ディボット部は、前記ピンの端面から所定の深さ位置で、前記放出スロットの前記下流部内に位置している、
ハニカム押出ダイ。 - 前記ハニカム構造の放出スロットの少なくともいくつかは、前記ディボット部以外の場所において、該放出スロットの長さに沿って実質的に同一の幅を有する、請求項1記載のハニカム押出ダイ。
- 前記上流部の幅W1が、隣接する供給孔の幅よりも狭い、請求項1記載のハニカム押出ダイ。
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