(57)【要約】      （修正有）【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
2020015322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
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。
【技術分野】
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
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。
【図１】本開示の態様による押出装置の概略図である。
【図２】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３】図２のダイ本体の拡大部分断面斜視図である。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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