JP6196234B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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−Kramer method)(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。
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 (9)
- 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。
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