[发明专利]用于挤压研磨可挤压材料的双材料模具和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用于挤压研磨可挤压材料的双材料模具以及用于从研磨材料中挤压蜂巢结构等结构的过程。本发明还涉及用于挤压蜂巢结构的包括双材料模具的系统。

背景技术

基于陶瓷的蜂巢式过滤器用于从流体流中过滤颗粒物质，举例来说，从例如啤酒等液体中过滤固体以及从从排气流中过滤气体流。基于陶瓷的蜂巢通过以下过程制备：形成前驱体材料的可挤压混合物；通过模具挤压混合物以形成湿润的陶瓷蜂巢式前驱体；干燥陶瓷蜂巢式前驱体；移除任何有机粘合剂；通过在高温下将辅助物从混合物中燃烧出来对辅助物进行成孔和处理；并且随后处理剩余的材料以形成陶瓷结构。可挤压混合物含有形成相干的陶瓷零件所需的材料的颗粒，例如，氧化铝、二氧化硅、颗粒等等。这些颗粒在可挤压混合物中的存在使混合物为研磨的并且在这些混合物的挤压中包含模具的挤压系统将经历相当大的磨损。

基于陶瓷的蜂巢式过滤器平行于挤压方向通过外表面上的表皮制备。表皮与蜂巢结构的壁相比通常较厚以保护蜂巢式过滤器免于在蜂巢式过滤器的正常使用和操作期间被损坏。为了形成比所述壁更厚的表皮，需要处理可挤压材料的较厚的流。在一些情况下，可挤压材料的此较厚的流可以与形成蜂巢式混合物的壁的材料相比流的更快。为了使表皮形成区段与壁形成区段之间的可挤压材料的流平衡，惯例是使用模具后面的板以覆盖用于为表皮提供可挤压材料的供给孔的一部分以减缓用于形成表皮的可挤压材料的部分的流，例如，参见以引用的方式并入本文中的US 2009/0028982和US 2010/0301514。如上文所论述，可挤压材料是研磨的并且磨损模具材料。常见的是使用硬化钢用于模具组件，因此模具具有更长的寿命并且可以处理更多材料。位于某些材料(例如，硬化钢)表面上的磨损可以使得表面变得更粗糙并且因此变得更加耐受可挤压材料的流。在一些情况中，流的阻力可以使得可挤压材料的不同部分以不同速率流动。这可以引起挤压物品具有引起所述物品不能进行它们的功能的缺陷。流动的差异可以引起表皮中的缺陷并且在极端实例中可以引起表皮从陶瓷蜂巢式前驱体的挤压壁部分中剥离。一些过程利用复杂的表皮材料流动路径来解决此问题，参见上述美国申请案，并且一些其它的过程利用具有位于所有模具的涂层上的模具，参见以引用的方式并入本文中的US 7,132,124。由于模具的壁形成区段和表皮形成区段中流动的差异，这些解决方案无法直接解决磨损的差异。

因此，所需的是直接解决由于磨损过程引起的不均匀的粗糙度造成的流动的差异的挤压蜂巢式过滤器前驱体的模具系统、挤压系统和方法。所需的是允许模具的延长使用以及陶瓷蜂巢式过滤器前驱体的高产率的此类系统和方法。

发明内容

本发明涉及一种物品，其包括：a)模芯，其具有多个流动路径，所述流动路径被适配成使可挤压材料流动到多个狭槽并且围绕多个插销以便从可挤压材料形成蜂巢结构，所述蜂巢结构具有在挤压方向上围绕其外表面的表皮，所述狭槽包括用于形成蜂巢结构的壁的壁狭槽以及围绕模芯的外围安置以用于形成围绕所述蜂巢结构的表皮的表皮狭槽，所述模具具有挤压入口表面和挤压出口表面；b)安装板，其被适配成在挤压系统中固持模芯，所述挤压系统具有被适配成允许可挤压材料通过所述模芯以离开所述模芯的开口、被适配成将模芯安装和固持在适当的位置上的外部部分，以及围绕开口的外周的凸缘，所述凸缘放置在所述模芯上并且围绕所述模芯的挤压出口表面的外围安置，其中所述安装板的内表面经安置以部分地形成表皮狭槽，所述表皮狭槽被适配成允许可挤压材料从表皮狭槽流动以形成围绕蜂巢结构的外表面的表皮；其中模芯和所述安装板由具有不同磨损特性的不同材料组成。优选地，与可挤压材料接触的安装板的表面具有大约小于模芯材料的表面粗糙度的10％或更小的表面粗糙度。在一些实施例中，模芯包括与用于安装板的材料不同的材料。在一些实施例中，模芯包括硬化工具钢，并且安装板包括不锈钢、碳化钨或碳化钛。在一些实施例中，安装板具有安置在其外表面上的涂层。在一些实施例中，安置在安装板的外表面上的涂层包括金属、金属合金、聚合物和陶瓷中的一个或多个。在一些优选实施例中，安置在安装板的外表面上的涂层呈现大约0.0002英寸(0.005mm)到大约0.005英寸(0.013mm)的厚度。在一个优选实施例中，根据本发明的物品能够挤压10,000米的蜂巢结构。

在一些实施例中，本发明是包括挤压设备和本发明的模具组合件的系统，其中可挤压材料可以通过模芯得到挤压。优选地，本发明的系统进一步包括切割设备，所述切割设备将挤压蜂巢式块状物切割成所需长度。