JP5602765B2 - ダイの清浄方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照

本願は、「ダイの清浄方法（Methods For Cleaning Dies）」という発明の名称で２００８年１２月３０日に出願した米国特許出願第１２／３４６，０８８号の優先権を主張する。

本開示は、例えば、無機材料の成形に使用する押出ダイなど、押出ダイを清浄する方法に関する。

押出ダイは、押出成形材料を、その押出成形材料（「バッチ材料」）でできた本体または物品へと加工するのに用いられる。押出ダイは、ダイを通じて伸びる、バッチ材料が通過する比較的小さい断面積の通路またはチャネルを含みうる。生産工程の終了後、押出ダイは、通常、清浄および点検される。バッチ材料が押出通路およびチャネルから除去されなければ、バッチ材料は硬化してダイに嵌り込み、それによってダイに損傷を与えるか、および／または、低品質の押出成形体を生じうる。加えて、バッチ材料が変化する前に、または押出機を停止する際に、ダイへの損傷を防ぐために押出ダイを清浄する必要があろう。押出ダイの例は、参照することによって本明細書に援用される、特許文献１に開示されている。

従来、ディーゼルおよび自動車基板用のセラミック・ハニカムを製造するためのダイは、高圧水洗機（例えば、約１０００〜３０００ｐｓｉのノズル圧力を有するものなど）を用いて清浄していた。セラミック・バッチの除去には、数年間、水洗機が成功裏に用いられてきたが、ダイの好適な清浄を達成するには、水圧洗浄機を長いサイクルで稼働させる必要がある。一部のサイクルは数時間を要し、ダイ洗浄の応答時間が生産に影響を与えうるある特定の製造環境では許容されない場合がある。

押出ダイの清浄のために、次に、ワックス圧入法が開発された。その方法では、バッチ材料で満たしたダイにワックスの「クッキー」を圧入し、それによってバッチ材料をダイのスロットおよび穴からパージする。次に、ダイに残っているワックスをダイから融解流出させて、ダイにバッチ材料が含まれない状態にする。ワックス圧入法はダイからバッチ材料を迅速に除去するが、幾つかの不利点を有している。例えば、ワックスは高価であり、ワックスはべたべたする残留物をダイに残し、ダイからの残留ワックスの融解流出には多大な時間が必要とされる。加えて、ワックスは、費用および時間のかかる環境廃棄処分を必要とする。

さらには、ワックス圧入法では、ダイからワックスを完全に清浄するため、可燃性および／または毒性のヘキサンまたは塩化メチレンなどの溶媒を使用する、別の清浄工程が必要とされる。ワックス残留物は、前記ダイを６００℃まで加熱してワックスをダイから焼失させることによって除去することもできる；しかしながら、このような高温はダイを損傷する可能性がある。それでもなお、ワックスの完全な除去は特に重要である。例えば、ダイは、化学蒸着（「ＣＶＤ」）耐摩耗性コーティングをダイに再適用する場合には、完全に清浄化しなければならない。

参照することによって本明細書に援用される特許文献２には、とりわけ、ダイを通じて固体ワックス材料を圧入または押出して生地残留物を除去し、次に、ワックスの融点より高温に加熱した水を使用して残留ワックスを除去する、各工程を有してなる、生地を押出成形するダイの清浄方法が開示されている。

ワックス圧入法は最終的には廃止され、例えばディーゼルおよび自動の薄壁ハニカムダイなどの押出ダイの清浄に現在使用している、高圧水洗機に再び取って代わることとなった。上述のように、数年間、水洗機は成功裏に使用されてきたが、より薄いスロットおよび穴を可能にするダイ技術の向上に伴い、および、直径がより大きいハニカムの製造用にダイが厚くなるにつれて、ダイの好適な清浄を達成するためには、水洗機をさらに長いサイクルで稼働させる必要がある。一部のサイクルには数時間を要し、ダイ洗浄の応答時間が生産に影響を与えうる、ある特定の製造環境では、許容されない場合がある。さらには、洗浄機の高い圧力が、ダイ・ピンの屈曲またはダイへの他の損傷を生じる可能性がある。

参照することによって本明細書に援用される特許文献３には、とりわけ、最初にダイを２００〜５００℃まで加熱してセラミック中の有機結合剤を焼失し、次に、高圧洗浄サイクルにダイを設置する、高圧水洗浄法のバリエーションが開示されている。このバリエーションは潜在的に洗浄サイクルを速めるが、有機結合剤を焼失させるために、ダイを最初に加熱し、例えば４〜２４時間などの十分な時間、保持しなければならないことから、全般的なダイ清浄サイクルは遅いままである。加えて、それらの温度に至るまで加熱するときに、一部のセラミックペーストがダイに設置され（セメントなど）、ダイからの除去はさらに困難または不可能になりうる。

発明者らは、さまざまな実施の形態において、ダイを損傷することなく清浄することができる、時間および費用効率が高い、ダイを清浄する方法を見出した。さまざまな実施の形態によれば、本開示は、例えば無機材料の成形に使用する押出ダイなど、押出ダイを除去清浄する方法に関する。

本発明は上述の不利点の１つ以上を排除しうるが、本発明の一部の態様は、これらの不利点の１つ以上を必ずしも排除する必要は無い場合があることが理解されるべきである。

米国特許第６，８０３，０８７号明細書 米国特許第３，０８４，０７５号明細書 米国特許第７，０４０，３２７号明細書

本明細書に記載される詳細な説明およびさまざまな典型的な実施の形態によれば、本開示は、例えば、無機材料の形成に使用するものなど、押出ダイを除去清浄する方法に関する。さまざまな典型的な方法では、ゲル組成物は、バッチ材料をダイからパージするのに差し支えない方法でダイに導入される。ある特定の実施の形態では、その後、ダイに処理および／またはすすぎを行ってもよい。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、ゲル組成物は、水溶性、水膨潤性、または水分散性でありうる。さらなる典型的な実施の形態では、本開示は、水溶性、水膨潤性、または水分散性のゲル組成物を使用してダイからセラミック・バッチをパージし、前記ダイを温水ですすいで、残留ゲルを融解および／または洗い流す、各工程を有してなる、セラミック材料の形成に用いる押出ダイを除去清浄する方法に関する。

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、特許請求の範囲に記載される発明を制限することは意図されておらず、むしろ、本発明の少なくとも１つの実施の形態をさらに例証するために提供され、説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

押出ダイを清浄するための本開示に従ったセラミック・バッチペーストおよびゲルについての温度の関数としてのダイ圧力のプロット。 押出ダイを清浄するための本開示に従ったセラミック・バッチペーストおよびゲルについての温度の関数としての粘度のプロット。

前述の概要および後述する詳細な説明は、両方とも、単なる典型例および説明であって、特許請求の範囲に記載される本発明を制限しないことが理解されるべきである。本発明の他の実施の形態は、本明細書の検討、および本明細書に開示される発明の実施により、当業者に認識されるであろう。本明細書および実施例は、特許請求の範囲に示される本発明の真の範囲および精神を有する、単なる典型例とみなされることが意図されている。

本開示は、例えば無機材料の成形に使用するものなど、押出ダイを清浄する方法に関し、例えば、本方法は、バッチ材料をダイからパージするのに差し支えない方法で、ゲル組成物をダイに導入する工程を有してなる。本明細書では、用語「パージ」およびそのバリエーションは、例えば、ダイを通じてバッチ材料を加圧または他の方法で押し進めることにより、バッチ材料の実質的にすべてをダイから除去することを意味する。

さまざまな実施の形態では、本方法は、さらに、ダイを処理および／またはすすぐ工程を含みうる。少なくとも１つの実施の形態では、ゲル組成物は、水溶性、水膨潤性、または水分散性でありうる。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、本開示は、
水溶性、水膨潤性、または水分散性のゲル組成物を使用して前記ダイからセラミック・バッチをパージし、
前記ダイを温水ですすいでゲル組成物を融解し、
ダイ前記ダイを温水で洗い流して清浄化する、
各工程を有してなる、セラミック材料の形成に用いる押出ダイを除去清浄する方法に関する。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、本開示は、
水溶性、水膨潤性、または水分散性のゲル組成物を使用して前記ダイからセラミック・バッチをパージし、
次に、前記ゲルが低圧を用いて前記ダイから除去されるように、前記ゲルの粘度を実質的に低下させる、
各工程を有してなる、セラミック材料の形成に用いる押出ダイを除去清浄する方法に関する。

少なくともある特定の実施の形態において、本開示の方法は、実質的に清浄なダイを生成する。本明細書では「実質的に清浄」という用語およびそのバリエーションは、光学検査の際に、ダイに、バッチ材料および水溶性のゲル組成物が確認されないことを意味する。光学検査は、典型的には、ダイに背後から光を当てることを含み、ここで、人物またはカメラ／コンピュータ・システムが、妨害物の有無に関係する程度についてダイのチャネルを観察する。さまざまな典型的な実施の形態では、実質的に清浄なダイは、ダイを再び使用するときに、押出成形された材料の品質に悪影響を及ぼすであろう、相当量の残留バッチ材料を含まない。

本開示のさまざまな典型的な方法では、清浄を必要とするダイは、限定はしないが、金属、ガラス、およびセラミックのバッチから選択されうる、無機バッチ材料の押出成形に用いられる。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、ダイは、例えば、セラミック・ハニカム構造を製造するためのセラミック・バッチの押出成形に用いられる。バッチ材料はまた、限定はしないが、押出成形助剤、細孔形成剤、および滑剤などの有機材料を含んでいてもよい。

本開示のさまざまな典型的な方法では、ゲル組成物は、少なくとも１種類のゲル化剤を含みうる。ゲル化剤は、当業者に既知の任意のゲル化剤でありうる。ゲル化剤は、例えば、少なくとも１種類の水膨潤性のゲル化剤から選択されて差し支えない。本開示では、「水膨潤性のゲル化剤」およびそのバリエーションは、水中で溶解、分散、および／または膨張してゲルを形成することができる１種類以上の化合物を意味する。例えば、本開示のさまざまな実施の形態では、水膨潤性のゲル化剤としては、限定はしないが、ポリマーゲル、膨張性の界面活性剤、およびデンプン系のゲルが挙げられる。水膨潤性のゲル化剤の非限定的な例としては、ゼラチン、寒天、カラギーナン、ジェランガム、キサンタンガム、ペクチン、デンプン（例えば、ジャガイモ、トウモロコシ、米、小麦など）、メチルセルロース、ヒドロキシプロピル・メチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のアルカリ塩およびアンモニウム塩（高吸水性ポリマーとして知られる）、ポリビニル・アルコール−ホウ酸複合体、およびポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド共重合体が挙げられる。本開示の少なくとも１つの実施の形態では、少なくとも１つの水膨潤性のゲル化剤は、Ｍｉｌｌｉｇａｎ＆Ｈｉｇｇｉｎｓ社（米国ニューヨーク州ジョンズタウン所在）製の８Ａ工業用ゼラチンである。

少なくとも１種類のゲル化剤は、さまざまな典型的な実施の形態において、ダイに導入するための固体、半固体、またはゲル様の組成物を形成し、バッチ材料をパージするように選択されて差し支えない。ゲル化剤は、さまざまな実施の形態において、例えば、加熱または冷却など、パージ後の条件変化に応答して、ゲル化剤が粘性の低い流体様の形態へと移行し、ゲル組成物がダイから自然にまたはほとんど力を加えることなく流出するように、さらに選択されうる。例えば、本開示の１つの実施の形態では、少なくとも１種類のゲル化剤は水膨潤性であり、かつ、熱可逆性（冷却または加熱の際）、イオン可逆性、または紫外線分解性であってもよい。本開示の別の典型的な実施の形態では、水膨潤性のゲル化剤は、ゲル組成物の粘度が、例えば、塩化ナトリウムを添加して塩析することによってゲル組成物のイオン強度を変化させることにより、数桁低くできるように選択される。

さまざまな実施の形態によれば、ゲル組成物は、さらに、少なくとも１種類の溶媒を含みうる。溶媒は、例えば水および有機溶媒など、ゲル組成物の調製に有用な任意の溶媒から選択されうる。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、溶媒は水である。適切な溶媒は、例えば、ゲル組成物および選択される特定のゲル化剤の所望の特性に基づいて、当業者によって容易に決定されよう。

本開示のさまざまな典型的な実施の形態では、少なくとも１種類のゲル化剤は、例えば、ゲル組成物の２０〜７０重量％、または２５〜５０重量％など、１〜９９重量％の範囲の量で存在しうる。ゲル化剤の適量は、例えばゲル組成物の所望の特性に基づいて、当業者によって容易に決定される。

ゲル組成物は、さまざまな典型的な実施の形態において、ダイに残留バッチ材料が残るであろう、バッチ材料を通じてチャネル化せずに、ダイを通じてバッチ材料を加圧するのに十分に剛性および粘性でありうる。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、ゲル化剤は、ゲル組成物の粘度がバッチ材料のものとほぼ同一または同様になるような量で存在しうる。

粘度は、当業者に既知の任意の方法で測定されうる。非限定的な例として、毛細管粘度キャラクタリゼーション法を用いて、本明細書で述べたゲル組成物およびバッチ材料の粘度を決定し、比較して差し支えない。その方法によれば、材料は、１℃／分の上昇率で約１０℃〜７０℃の温度範囲にわたり１０／秒のせん断速度下で、特性評価される。以下に述べる粘度計装置において０．０５〜２７．１ｍｍ／分のピストン速度を使用することによる、約１．５／秒〜８００／秒のせん断速度を使用しても、同様の結果が得られた。

このキャラクタリゼーション法を使用して、せん断応力の印加下における材料の流動能力を決定する、すなわち、ダイ（例えば、セラミック・バッチ／ペーストの押出成形に使用するハニカムダイ）を通じて材料をポンピング／パージすると同時にせん断に供する。毛細管粘度試験は、０．３３３ｍｍ／分のピストン速度で、Ｒｏｓａｎｄ ＲＨ−７デュアルバレル毛細管粘度計（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．社（米国マサチューセッツ州、サウスボロ所在）製）を使用して行い、１０／秒の、ここではせん断速度と称される、見かけのせん断速度を達成して差し支えない。粘度計は、約２５０ｍｍのシリンダー内に１５ｍｍのシリンダー／プランジャー直径およびサンプル・チャンバーを有し、長さがそれぞれ１６ｍｍおよび０．２５ｍｍ、直径１ｍｍ、および入射角１８０°、および外径１５ｍｍを有する毛細管ダイ（部品番号：ＤＡ−１．０−１６−１８０−１５およびＤＡ−１．０−０．２５−１８０−１５）を使用する。１０，０００ｐｓｉの圧力トランスデューサーを使用して差し支えない。機器シリンダーは、外部水循環浴を用いて温度調節されうる。Ｂａｇｌｅｙ補正し、１０／秒のせん断速度における粘度でのダイ圧力を記録して、温度の関数としてプロットする。セラミック・バッチの粘度の計算は、セラミック・バッチペーストをゲル、ワックスおよび水と比較することを目的として、ここでは粘度と称される見かけの粘度を得るために、１０／秒のせん断速度を使用して行ってもよい。圧力データはパスカル（Ｐａ）単位、粘度データはパスカル秒（Ｐａ・ｓ）で報告する。

本開示の少なくとも１つの典型的な実施の形態では、ゲル組成物の粘度のバッチ材料の粘度に対する比は０．０２〜１００の範囲である。例えば、ゲル組成物の粘度のバッチ材料の粘度に対する比は、さまざまな実施の形態では、０．０２〜１．０の範囲、１〜２の範囲、または２〜２０の範囲でありうる。

本開示の少なくとも１つの典型的な実施の形態では、セラミック・バッチをダイからパージするために用いられるゲル組成物の粘度は１００Ｐａ・ｓより大きく、例えば１４０Ｐａ・ｓである。別の典型的な実施の形態では、ゲルの粘度は１０００Ｐａ・ｓより大きく、例えば１５００Ｐａ・ｓである。少なくとも１つの他の典型的な実施の形態では、ゲル組成物の粘度は１０，０００Ｐａ・ｓより大きく、例えば２０，０００Ｐａ・ｓ、１００，０００Ｐａ・ｓ、および５００，０００Ｐａ・ｓである。パージ材料としてのゲルの粘度の有用な上限値は、例えば、押出ダイの設計に応じて決定されうることは、当業者に認識されるであろう。例えば、セラミック・バッチのための大きいスロット（例えば、１ｍｍ）を有する、直径が小さく比較的厚いダイ（直径５０ｍｍ×厚さ５０ｍｍ）は、０．１ｍｍのスロットを有する、直径が大きいダイ（２００ｍｍ×厚さ２５ｍｍ）より大きい圧力に耐えることができる。

さまざまな典型的な実施の形態によれば、ゲル組成物は、ゲル組成物の製造に有用な、当業者に周知の任意の追加の成分をさらに含んでもよい。例として、ゲル組成物は、ブチル化ヒドロキシトルエンおよびソルビン酸カリウムなどの抗菌剤、充填剤、顔料、および、プロピレン・グリコールおよび金属塩を含めた安定剤などのうち少なくとも１つなど、少なくとも１種類のアジュバントをさらに含みうる。ゲルは、微生物増殖を防ぐために冷却または凍結され（例えば−２０℃などの０℃未満の温度に冷却）、その後、使用直前に、解凍（例えば、１５〜２０℃などの室温前後の温度に加熱）されて差し支えない。

さまざまな典型的な実施の形態によれば、ゲル組成物は、固体、半固体、またはゲル様の形態でありうる。例えば、ゲル組成物は、押出ダイの大きさにほぼ適合する、円盤状、パテ状、またはパンケーキ状の形態であって差し支えない。ゲル組成物は、ペレットまたはビーズの形態をしていてもよい。さまざまな実施の形態では、ゲル組成物の成形体は、ダイの開口部を通じて圧入される。本開示のさまざまな実施の形態では、ゲル組成物はパテ状の形態であって差し支えなく、ダイの長さと略同一の厚さでありうる。加えて、使用するゲル組成物の量は、ダイの開口部またはチャネルの体積と同一またはそれより大きい体積でありうる。

バッチ材料をダイからパージするのに差し支えない方法でゲル組成物をダイに導入するために、当業者に周知の任意の方法が使用されうる。例として、ゲル組成物は、例えば、押出機または水圧プレスを用いて圧入され、ダイを通じて押し出され、それによって、バッチ材料が外部へと押し進められて構わない。

さまざまな実施の形態では、ゲル組成物がダイに導入され、バッチ材料がパージされた後、ダイの中に残っているゲル組成物が除去されるように、ダイはさらに処理されうる。これらの残留ゲル組成物は、当業者に周知の任意の処理方法によって除去されうる。例として、ゲル組成物が固体またはゲル様の形態から、自然にまたはほとんど力を加えることなくダイから流出することができる、さらに流体様の状態へと移行するように、状態を変化させて差し支えない。本明細書では「液体」、「液化」、「流体様」などの用語およびそのバリエーションは、ゲル組成物が実質的に自由に流れる、または、最小限の力または努力で流れることを意味する。

さまざまな典型的な実施の形態によれば、状態の移行方法として、限定はしないが、温度変化および紫外線などの放射線への曝露が挙げられる。例えば、本発明の１つの実施の形態では、熱可逆的なゲル化剤が選択され、ここで、得られるゲル組成物は水溶性であり、室温では成形固体またはゲルであり、これがダイを通じて押し出され、それによってバッチがパージされる。本開示の別の典型的な実施の形態では、状態の移行方法は、上述のようにゲル組成物のイオン強度を変化させることによって、ゲル組成物の粘度を数桁低下させることができる、塩化ナトリウムの添加であって差し支えない。その後、温水を用いてダイにおける残留ゲル組成物を加熱し、ゲル組成物を液化し、ダイから流出させる。

上述の毛細管粘度計キャラクタリゼーション法を用いて、ゲルが液化し、自主的にまたはほとんど力を加えずにダイから流出する粘度を決定してもよい。少なくとも１つの典型的な実施の形態では、ダイからバッチをパージした後、ゲルを液化してダイから流出させるために、ゲル組成物の粘度を、例えば８００Ｐａ・ｓなど、１０００Ｐａ・ｓ未満に低下させて差し支えない。別の典型的な実施の形態では、ゲルを液化してダイから流出させるために、ゲル組成物の粘度を、例えば８０Ｐａ・ｓなど、１００Ｐａ・ｓ未満に低下させてもよい。少なくとも１つのさらなる典型的な実施の形態では、ゲルを液化してダイから流出させるために、ゲル組成物の粘度を、例えば５Ｐａ・ｓなど、１０Ｐａ・ｓ未満に低下させて差し支えない。さらなる典型的な実施の形態では、ゲルを液化してダイから流出させるために、ゲル組成物の粘度を、例えば０．８Ｐａ・ｓなど、１Ｐａ・ｓ未満に低下させて差し支えない。

最後に、残留ゲル組成物は、例えば、上述のさらなる処理の間または後に、ダイを溶媒ですすぐなど、当業者に周知の方法で除去されうる。少なくとも１つの実施の形態では、残留ゲル組成物は、ダイを水ですすぐことによって除去される。例えば、ゲル組成物は、水温が約５０〜６０℃であるシンクの蛇口から出る低圧の水、または、約５０〜５５℃で水を使用する高圧洗浄機など、熱水洗浄サイクルにおいて、ダイの外へとすすがれて差し支えない。洗浄時間は、因子の中でもとりわけ、例えば、ダイの設計、ゲル組成物、水圧、および洗浄方法に基づいて変化するであろう。熱水洗浄は、ある特定の実施の形態では、数分しかかからず、少なくとも１つの実施の形態では、２分未満しかかからない場合もある。溶媒ですすぐことによって残留ゲル組成物が除去されるさまざまな実施の形態では、適切な溶媒は、例えば、除去するゲル組成物の量および種類に基づいて、当業者によって容易に選択されよう。

他に指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲で用いられるすべての数値は、記載されているか否かにかかわらず、すべての場合において、「約」という用語によって修正されるものと理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲で用いられる正確な数値は本発明の追加の実施の形態を形成することも理解されるべきである。実施例に開示する数値の正確さを確保するために努力した。しかしながら、測定値は、そのそれぞれの測定法に見られる標準偏差に起因する、ある特定の誤差を本質的に含みうる。

本発明の他の実施の形態は、本明細書の考慮および本明細書に開示される本発明の実施から、当業者にとって明白となるであろう。本明細書および実施例は、特許請求の範囲に記載される本発明の真の範囲および精神と共に、単なる典型例とみなされることが意図されている。

次の実施例は、特許請求の範囲に記載される本発明を限定することは意図されていない。

実施例１〜５
５種類のゲル組成物（実施例１〜５）を上述の毛細管粘度計を用いて特性評価し、温度の関数として、ゲルのダイ圧力および粘度を決定および比較した。ゲル組成物の組成を下記表１に記載する。「ゲル７９６７２」からなる実施例５は、ブドウ糖果糖液糖、糖類、およびゼラチンからなる「グミベア」キャンディである。これは、米国ニューヨーク州コーニング所在のＷｅｇｍａｎ’ｓ Ｆｏｏｄｓ社から製品コード７９６７２（ｃ）として市販されている。

ダイを用いたセラミック・ハニカムの製造に使用する２種類のセラミックペーストについても、毛細管粘度によって特性評価し、温度の関数として、ペーストの粘度を決定および比較した。「ＡＴバッチ」として識別される第１のセラミックペーストは、参照することによって本明細書に援用される、米国特許第７，００１，８６１号明細書に記載されるように調製した、チタン酸アルミナのセラミック・バッチペースト（ａ）であった。「コージエライトバッチ」として識別される第２のセラミックペーストは、参照することによって本明細書に援用される、米国特許第６，３４４，０７８号明細書に記載されるように調製した、コージエライト・セラミック・バッチペースト（ｂ）であった。

加えて、比較のための除去清浄材料である、ワックス（ＢＷ５５８微結晶ワックス、Ｂｌｅｎｄｅｄ Ｗａｘｅｓ，Ｉｎｃ．社（米国ウィスコンシン州オシュコッシュ所在）製）、および水もまた、特性評価した。使用したセラミックペーストおよび比較材料の組成も表１に示す。

毛細管粘度キャラクタリゼーション法を用いて、上述のように、表１において識別される材料の粘度を決定および比較した。

図１のデータは、ダイを通じたこれらの材料の押出成形によってセラミック・ハニカム体を製造するために用いられたセラミック・バッチ材料（「ＡＴバッチ」および「コージエライトバッチ」）の温度に対する毛細管ダイ圧力を示している。これらの材料は、約１０〜６０℃の温度範囲にわたり、約５×１０⁶〜１×１０⁷Ｐａの比較的変化の少ないダイ圧力を有する。プロットデータは、ダイからセラミック・バッチを除去するための、２種類の比較のための清浄材料（ワックスおよび水）の粘度を示している。水の毛細管ダイ圧力は、直管を流れる流体の圧力についての文献から得た次式：
圧力 ＝ ４ ×（ダイの長さ／ダイの直径）× 粘度 × せん断速度
を用いて、水の粘度の文献値から計算し、ここで、ダイは１６ｍｍの長さおよび１ｍｍの直径を有し、１０／秒のせん断速度を用いた。

まず、水のダイ圧力は約０．５〜１Ｐａであるのに対し、セラミック・バッチは、水より約５００〜１０００万倍大きいダイ圧力を有する。よって、高圧洗浄機を使用した場合であっても、水が、セラミックペーストで満たされたダイの清浄を遅延させる理由が容易に理解できる。ワックスは、上述のように、ダイからセラミックペーストを除去清浄するための別の材料である。データは、ワックスが、２５℃では約６，０００，０００Ｐａのダイ圧力を有するが、約４５℃では約１，０００Ｐａに降下することを示しており；よって、このキャラクタリゼーション法は、ワックスがいかにしてダイからセラミック・バッチをパージし、ダイの外へと融解流出させることができるかを示唆している。

図１のデータはまた、表１に記載する本発明のゲル組成物の温度に対するダイ圧力の結果を示している。データから、すべてのゲルが低温において比較的高いダイ圧力を有し、温度が上昇すると、ダイ圧力は顕著に低下することが分かる。実施例２は、２５℃において、約１，０００，０００Ｐａのダイ圧力を有するが、３５℃では、約５００Ｐａに降下する。実施例１および２のゲルから得たダイ圧力は図１に示すセラミック・バッチ材料ほど高くはないが、これらはセラミックペーストをダイから除去するための効果的な清浄剤でありうる。次に、これらは、例えば、５０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって融解し、および／または、ダイから洗い流される。実施例３〜５は、約２０〜２５℃において、それぞれ、約５，０００，０００〜１０，０００，０００Ｐａのダイ圧力を有する。５０℃に加熱する際に、これらの材料のダイ圧力は１，０００未満〜１０，０００Ｐａまで降下する。室温（約２５℃）以下における実施例３のゲルのダイ圧力は、セラミック・バッチ材料と同様であるかそれより高い。よって、これは、ダイからセラミック・バッチ材料を除去するための効果的な清浄剤でありうる。次に、これは、例えば、５０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって、融解し、および／またはダイから洗い流される。実施例４および５は、約２５℃において、約１０，０００，０００Ｐａのダイ圧力を有し、温度が低下するにつれて、より高いダイ圧力を有する。これらは、図１に示すセラミック・バッチ材料よりも高いダイ圧力を有する。これらは、セラミックペーストをダイから除去するための効果的な清浄剤でありうる。実施例４および５のダイ圧力は、それぞれ、５０および６０℃において、１０，０００および１００，０００Ｐａ未満に降下する。次に、これらは、例えば、５０〜６０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって、融解し、および／またはダイから洗い流すことができる。

図２のデータは、ダイを通じた材料の押出成形によるセラミック・ハニカム体の製造に使用するセラミック・バッチ材料（「ＡＴバッチ」および「コージエライトバッチ」）の温度に対する粘度を示している。これらの材料は、約１０〜６０℃の温度範囲にわたり、約５０００〜１５，０００Ｐａ・ｓの比較的変化の少ない粘度を有することが分かる。図２のデータは、ダイからセラミック・バッチを除去するための、２種類の別の清浄材料（水およびワックス）の粘度を示している。水の粘度は、文献に記載のものを採用し、本研究では測定しなかった。水の粘度は約０．００１Ｐａ・ｓであり、一方、セラミック・バッチ材料は、水よりも約１００〜１０００万倍高い粘度を有する。よって、この場合も、高圧洗浄機を使用する場合であっても、水が、セラミックペーストで満たされたダイの清浄を遅延させる理由が容易に理解できる。ダイからセラミック・バッチ材料を除去清浄するために使用するワックスは、上述の通りである。図２のデータは、ワックスが、２５℃において、約１２，０００Ｐａ・ｓの粘度を有し、約４５℃では約１０Ｐａ・ｓまで降下することを示しており；よって、このキャラクタリゼーション法は、ワックスが、いかにしてダイからセラミック・バッチをパージし、ダイの外へと融解流出させることができるか、を示唆している。

図２のデータはまた、温度に対する、表１に記載したゲル組成物の粘度の結果を示している。データから、すべてのゲルが低温において比較的高い粘度を有し、温度が上昇するにつれて粘度は顕著に降下することが分かる。実施例２は、２５℃において約１０００Ｐａ・ｓの粘度を有するが、３５℃では約１Ｐａ・ｓまで降下する。実施例１および２のゲル組成物の粘度は図２に示すセラミック・バッチ材料ほど高くはないが、これらは、セラミックペーストをダイから除去するための効果的な清浄剤でありうる。これらは、次に、例えば、５０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって、融解し、および／またはダイから洗い流すことができる。実施例３〜５は、約２０〜２５℃において、それぞれ、約４０００〜５０００Ｐａ・ｓおよび１６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの粘度を有する。加熱の際に、これらの材料の粘度は１００Ｐａ・ｓ未満に降下する。室温（約２５℃）以下における実施例３のゲル組成物の粘度は、セラミック・バッチ材料と同様であるか、それよりも高い。これは、セラミックペーストをダイから除去するための効果的な清浄剤でありうる。次に、これは、例えば、５０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって融解し、および／またはダイから洗い流される。実施例４および５は、約２５℃において、約１６，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの粘度を有し、温度が低下するにつれてさらに粘性を増す。これらは、図２に示すセラミック・バッチ材料よりもさらに粘性である。これらは、ダイからセラミック・バッチ材料を除去するための効果的な清浄剤でありうる。実施例４および５の粘度は、５０および６０℃において、それぞれ、１０および１００Ｐａ・ｓ未満に降下する。これらは、例えば、５０〜６０℃の流水下でダイを稼働させるなど、温度を上昇させることによって、融解し、および／またはダイから洗い流すことができる。

実施例６
水中、Ｍｉｌｌｉｇａｎ ＆ Ｈｉｇｇｉｎｓ社製の８Ａ工業用ゼラチンを用いて、表１の実施例３と同様の、水中、４０重量％のゼラチン組成物を調製した。直径２インチのセラミック押出ダイ（１平方インチあたり９００／２：９００セル、ウェブ厚０．００２インチ）を、表１に示したものと同様のコージエライトセラミック・バッチ材料を押出成形する押出機に設置した。次に、押出機からダイを取り外し、プラスチック製のパテナイフを用いて過剰のセラミック・バッチを廃棄した。次に、ダイを水圧ラムプレスに装着した。水性ゼラチン組成物（約１０００ｇ）を、セラミック・バッチで満たしたダイを通じて圧入した。セラミック・バッチ材料はダイの外に均一なプラグとして流れ；次に、セラミック・バッチ材料に続いて、ゲルも、均一なプラグとしてダイの外に流れたことが観察された。次に、ダイを、温水（約５０〜５５℃）が流れるシンクの蛇口下に設置した。ゲルが融解し、数分以内にダイから洗い流されたことが、目視検査によって観察された。

セラミック・バッチ材料で満たした、ゲル清浄工程に供していない同様のダイを、約１時間かけて高圧水洗システムを用いて清浄した。これらの結果は、押出ダイを清浄するための既知の方法に対する、本開示のゲル方法を使用する利点を示している。

実施例７
実施例６に記載されるゲル組成物の代わりに、ゲル７９６７２（表１の実施例５に示す）を用いて、実施例６の手順を行った。この場合も、直径２インチのセラミック押出ダイ（１平方インチあたり９００／２：９００セル、ウェブ厚０．００２インチ）を押出機に設置し、表１のものと同様のコージエライトセラミック・バッチ材料を押出成形した。次に、ダイを押出機から取り外し、プラスチック製のパテナイフを用いて過剰のセラミック・バッチを廃棄し、ダイを水圧ラムプレスの末端に装着した。実施例５のゲル組成物（約１０００ｇ）をセラミック・バッチで満たしたダイを通じて圧入した。セラミック・バッチが、ダイの外に、均一なプラグとして流れたことが観察された。ゲルも、セラミック・バッチに続いて、均一なプラグとしてダイの外に排出された。ダイを、温水（約５０〜５５℃）が流れるシンクの蛇口下に設置した。ゲルが融解し、約５分以内にダイから洗い流されたことが、目視検査によって確認された。

上述のように、ゲル組成物は、例えばブチル化ヒドロキシトルエンおよびソルビン酸カリウムなどの少なくとも１種類の抗菌剤など、少なくとも１種類のアジュバントをさらに含んでもよい。ゲルはまた、微生物の増殖を防止するために、０℃（例えば、−２０℃）未満に冷却または凍結して、使用直前に（例えば、約１５〜２５℃の室温まで）解凍して差し支えない。実施例３のゲルサンプル（水中、４０重量％のゼラチン）を−２０℃で３日間凍結した。次に、ゲルサンプルを２５℃まで戻したが、予想通り、微生物の増殖は見られなかった。このサンプルの一部を毛管レオメータに設置した；結果は、凍結させたゲルは、作りたてで未凍結のサンプルと比較して、本質的に同一の粘度曲線を示し、したがって、ゲルは、凍結−解凍サイクルに対しレオロジー的に安定であり、あらかじめ作り置きし、要求に応じて使用できる状態にしておけることを示している。これらの結果は、当技術分野で知られているものに対する、本開示の方法を使用する利点を示している。

Claims (4)

1. 少なくとも１種類のゲル組成物を前記ダイに導入する工程と、
   バッチ材料をダイからパージする工程と、
   前記ゲル組成物を溶かし、前記ダイを水ですすぐ工程と、
   前記溶かされたゲル組成物を前記ダイから流出させる工程と、を有してなる、
   バッチ材料を押出ダイから除去清浄する方法。
2. 押出ダイからセラミック・バッチ材料を除去清浄する方法であって、
   前記セラミック・バッチ材料を前記ダイからパージするのに差し支えない方法で、少なくとも１種類の水溶性のゲル組成物を前記ダイに導入し、
   前記ダイを加熱し、
   同時にまたはその後に、前記ゲル組成物を溶かして前記ダイを水ですすぎ、前記溶かされたゲル組成物を前記ダイから流出させる、
   各工程を有してなり、
   前記少なくとも１種類のゲル組成物の粘度の、前記セラミック・バッチ材料の粘度に対する比が０．０２〜１００の範囲である
   ことを特徴とする、方法。
3. 前記ゲル組成物は、ゼラチンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ゲル組成物は、ゲル化剤および溶媒から構成され、当該ゲル化剤は、ゼラチン、寒天、ペクチン、カラギーナン、ジェランガム、およびキサンタンガムから成る群から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。

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