用于切割可成形的和/或可收縮的材料的設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】用于切割可成形的和/或可收縮的材料的設(shè)備和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)主張
[0002]本申請(qǐng)案主張2012年10月19日提交的第61/716，124號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的權(quán)益，所述臨時(shí)專利申請(qǐng)案出于所有目的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及切割例如擠壓物材料等材料的裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明涉及切割可成形的、可收縮的或兼具這兩者的擠壓物材料。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)擠壓材料時(shí)，通常需要將擠壓型材切割成所述型材的長(zhǎng)度。在材料的擠壓期間，材料通常以可容易成形狀態(tài)穿過(guò)模具。如本文所使用，可容易成形狀態(tài)是液體狀態(tài)、熔融狀態(tài)、可模制粘土狀態(tài)，或能夠在所施加的剪切力下流動(dòng)、能夠被擠壓或兼具這兩者的其它團(tuán)狀狀態(tài)。在離開擠壓機(jī)之后，材料通常在切割之前得到冷卻或者以其它方式得到固化。
[0005]在一些情況下，例如，當(dāng)擠壓通常為固體的型材(即，不具有延伸型材的長(zhǎng)度的小室的型材)時(shí)，擠壓物可以在仍然處于可成形狀態(tài)下切割。舉例來(lái)說(shuō)，聚合物顆?？梢允褂盟轮屏C(jī)從固體擠壓物型材中切割，在所述制粒機(jī)中材料是使用觸碰模具表面或距離模具表面幾毫米內(nèi)的刀片切割的。此處，型材的形狀是通過(guò)切割刀片變形的。在其它情況下，固體型材可以使用切割刀片或切割線緩慢地切割，其中小室的缺乏為最小化型材的變形提供支持。
[0006]然而，當(dāng)擠壓具有一或多個(gè)小室(即，延伸擠壓物的長(zhǎng)度的開口 )的非固體型材時(shí)，在可成形狀態(tài)下切割擠壓物的能力受到在切割擠壓物的同時(shí)密封小室的可能性約束。此處，重要的是，小室仍然是開放的，因此空氣可以從擠壓物的開放端流動(dòng)到模具，其中需要連續(xù)的空氣供應(yīng)，以隨著材料穿過(guò)擠壓機(jī)模具前進(jìn)而維持小室結(jié)構(gòu)。如果小室變?yōu)槊芊獾模敲磳⒃谛∈覂?nèi)形成真空，并且一些或所有的擠壓物可能塌陷。
[0007]當(dāng)型材包含大量小室時(shí)、當(dāng)圍繞小室的壁較薄時(shí)、當(dāng)型材具有錯(cuò)綜復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí)、當(dāng)型材具有嚴(yán)格尺寸公差時(shí)，或其任何組合時(shí)，擠壓物的此塌陷問(wèn)題加劇。
[0008]需要用于切割可成形的、可收縮的或兼具這兩者的材料的改進(jìn)的切割裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法。舉例來(lái)說(shuō)，需要用于切割由無(wú)機(jī)化合物(例如，陶瓷化合物)制成的濕潤(rùn)可成形狀態(tài)下(例如，在擠壓之后以及在任何干燥步驟或烘烤步驟之前)的零件的切割裝置、系統(tǒng)、設(shè)備和方法。具體而言，需要用于切割具有延伸所述零件的長(zhǎng)度的多行細(xì)長(zhǎng)小室而不會(huì)使小室塌陷的擠壓型材的裝置、設(shè)備和方法。
[0009]還需要在切割期間并不使所述零件變形的、使用減小的切割力或這兩者兼具的切割裝置、設(shè)備、系統(tǒng)和方法。此外，需要用于清潔在包含無(wú)機(jī)化合物的擠壓物的切割過(guò)程中使用的切割工具的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]以上需要中的一或多者通過(guò)本文中的教示來(lái)滿足。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于切割擠壓物的設(shè)備，所述設(shè)備包括:超聲刀，所述超聲刀在一或多個(gè)頻率下振動(dòng)以將一或多個(gè)預(yù)切割件制作成擠壓物；；以及一或多個(gè)線切割器，所述線切割器用于在擠壓物中進(jìn)行最后切割；因此具有預(yù)定長(zhǎng)度的擠壓零件可以從擠壓物中切割。
[0012]本發(fā)明的另一方面涉及一種切割擠壓物的方法，其包括使用超聲刀預(yù)切割擠壓物的步驟，其中所述擠壓物包含一種或多種無(wú)機(jī)化合物、基本上由一種或多種無(wú)機(jī)化合物組成，或完全由一種或多種無(wú)機(jī)化合物組成。
[0013]本發(fā)明的另一方面涉及一種使用根據(jù)本文中的教示設(shè)備切割擠壓物的方法，其中所述方法包括使用超聲刀預(yù)切割擠壓物以及使用線切割器對(duì)切割件進(jìn)行表面處理的步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是具有一或多個(gè)開口的說(shuō)明性擠壓物的截面圖。
[0015]圖2A是根據(jù)本文中的教示的超聲刀的說(shuō)明性刀片端部的一部分的圖式。
[0016]圖2B是根據(jù)本文中的教示的說(shuō)明性刀片尖端的截面圖。
[0017]圖2C是另一刀片尖端的截面圖。
[0018]圖3是具有逐漸變窄端部的說(shuō)明性刀片的截面的圖式。
[0019]圖4A是根據(jù)本文中的教示在預(yù)切割方法期間說(shuō)明性擠壓物的示意圖。
[0020]圖4B是根據(jù)本文中的教示在預(yù)切割之后的說(shuō)明性擠壓物的圖式。
[0021]圖5是插入到預(yù)切割件的空間中的說(shuō)明性擠壓物線的圖式。
[0022]圖6是已通過(guò)線切割器進(jìn)行穿過(guò)截面的最后切割的說(shuō)明性擠壓物的圖式。
[0023]圖7是其中線切割從擠壓物移除的說(shuō)明性擠壓物的圖式。
[0024]圖8是具有帶延伸擠壓物的長(zhǎng)度的多個(gè)小室的蜂窩結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性擠壓物的圖式。
[0025]圖9是具有延伸擠壓物的長(zhǎng)度的一排小室的說(shuō)明性擠壓物的圖式。
[0026]圖10是包含根據(jù)本文中的教示的特征的切割系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本文中呈現(xiàn)的解釋和說(shuō)明意圖使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員熟悉本發(fā)明、其原理及其實(shí)際應(yīng)用。所闡述的本發(fā)明的具體實(shí)施例并非意圖是窮盡的或限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍不應(yīng)參考以上描述來(lái)確定，而是應(yīng)參考所附權(quán)利要求書以及所述權(quán)利要求書所授權(quán)的等效物的完整范圍來(lái)確定。所有文章和參考文獻(xiàn)(包含專利申請(qǐng)案和公開案)的揭示內(nèi)容出于所有目的以引用的方式并入。如將從所附權(quán)利要求書中所了解，其它組合也是可能的，它們也特此以引用的方式并入本書面說(shuō)明書中。如本文中所用的一或多個(gè)意指，如所揭示的可以使用所列舉組件的至少一個(gè)或多于一個(gè)。
[0028]定義
[0029]如本文所使用，可成形狀態(tài)(例如，可容易成形狀態(tài))是液體狀態(tài)、熔融狀態(tài)、可模制粘土狀態(tài)，或能夠在所施加剪切力下流動(dòng)、能夠被擠壓或兼具這兩者的其它團(tuán)狀狀態(tài)。如果材料處于液體狀態(tài)，那么零剪切粘度(即，通過(guò)相較于粘度曲線將剪切率外推到零的剪切率獲得的黏度)優(yōu)選地是足夠高的，因此成形零件能夠通常在成形的時(shí)間與材料不再處于可成形狀態(tài)的時(shí)間之間保持其形狀。而在可成形狀態(tài)時(shí)，材料優(yōu)選地是可擠壓的(即，能夠使用擠壓方法成形為某一形狀)。
[0030]本發(fā)明的此方面可表征為以下特征中的一個(gè)或任何組合:超聲刀具有帶逐漸變窄尖端的刀片；所述設(shè)備包含用于利用超聲清潔所述刀的水??；所述擠壓物具有多個(gè)小室，包含所述擠壓物底部附近的第一行小室和所述擠壓物頂部附近的頂部行小室；所述設(shè)備包含用于擠壓所述擠壓物的擠壓機(jī)；所述設(shè)備包含用于成形用于擠壓物的型材的模具；所述設(shè)備包含用于在水平方向上傳送擠壓物遠(yuǎn)離模具的傳送器；所述超聲刀能夠通常在制作預(yù)切割件的同時(shí)與傳送器同步地在水平方向上行進(jìn)；所述超聲刀具有大約13kHz或更大(例如，大約20kHz或更大)的振動(dòng)頻率；所述超聲刀具有包含鈦的表面；線切割器具有大約0.5mm或以下(例如，大約0.3mm或以下，或大約0.2mm或以下)的直徑；所述設(shè)備包含能夠產(chǎn)生具有三行或更多行的小室(例如，五行或更多行的小室)的型材的模具；或者所述模具經(jīng)選定使得擠壓物型材的截面(即，垂直于擠壓方向)具有型材截面面積并且擠壓物型材的截面具有小室，所述小室具有總小室截面(例如，其中總小室截面面積與型材截面面積的比率大約是0.4或更大)。
[0031]用于切割擠壓物的任何方法可進(jìn)一步表征為以下特征中的一個(gè)或任何組合:所述方法包含用線切割器切割擠壓物的步驟；所述方法包含用線切割器切割擠壓物的步驟，因此，成形具有預(yù)定長(zhǎng)度的擠壓零件；所述擠壓物具有多行開放小室，所述多行開放小室包含最上一行開放小室以及最上一行開放小室上方的頂部外壁，其中預(yù)切割件切穿頂部外壁；擠壓物包含硅原子、鋁原子或這兩者；所述方法包含通過(guò)擠壓機(jī)擠壓包含一種或多種無(wú)機(jī)化合物的混合物；所述方法包含通過(guò)使混合物穿過(guò)模具而成形型材的步驟；所述方法包含使用傳送器在擠壓方向上遠(yuǎn)離模具傳送擠壓物的步驟；預(yù)切割擠壓物的步驟包含在擠壓方向上同步移動(dòng)超聲刀和擠壓物，同時(shí)通過(guò)在垂直于擠壓方向的方向上移動(dòng)超聲刀來(lái)切割擠壓物；所述方法包含通過(guò)將所述刀移動(dòng)到水浴并且在水中振動(dòng)所述刀而從所述刀的表面移除無(wú)機(jī)材料的步驟；所述擠壓物包含粘土 ；所述擠壓物具有三行或三行以上開放小室，所述三行或三行以上開放小室包含最上一行開放小室以及最上一行開放小室上方的頂部外壁，其中預(yù)切割擠壓物的步驟包含完全穿過(guò)頂部外壁切割，因此暴露最上一行開放小室；超聲刀具有大約15kHz或更大的頻率；在通過(guò)線切割器進(jìn)行的擠壓物的最后切割步驟期間，線切割器行進(jìn)和擠壓物行進(jìn)是同步的，并且所述線切割器具有大約0.5_或以下的直徑；超聲刀包含具有用于切割的逐漸變窄尖端的刀片；所述方法包含從擠壓物中移除超聲刀的步驟，其中超聲刀在所述擠壓方向上相對(duì)于擠壓物行進(jìn)的更快，因此在將超聲刀從擠壓物中移除的同時(shí)僅刀的前部接觸擠壓物；所述擠壓物具有擁有某一寬度和高度的大體上矩形的型材，并且所述刀片具有切割邊緣，所述切割邊緣具有大于型材的寬度的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度；在切割型材之后，所述零件的一或多個(gè)(例如，所有)小室仍然是開放的；所述零件后的擠壓物的一或多個(gè)(例如，所有)小室在切割型材之后仍然是開放的；所述型材中大約35%或更多的原子是氧原子；或其任何組合。
[0032]所述設(shè)備包含用于將一或多個(gè)預(yù)切割件適當(dāng)?shù)刂谱鞒煽沙尚蔚膲K狀物的超聲刀。所述設(shè)備確切地說(shuō)可用于在材料仍然處于可成形狀態(tài)(即，可成形的塊狀物)時(shí)將預(yù)切割件(例如，初始切割件)制作成成形塊狀物，因此通常保持了截面的特征。舉例來(lái)說(shuō)，所述設(shè)備可以在切割可成形的塊狀物(也就是擠壓物)時(shí)采用。所述擠壓物可具有大體上均勻的截面。通常，所述截面由模具部分地或完全地界定，材料穿過(guò)所述模具流動(dòng)。如本文所使用，預(yù)切割件是穿過(guò)擠壓物的截面的至少一部分的切割件。通常，預(yù)切割件并不完全切穿且劃分(即，分離)擠壓物，因此需要一或多個(gè)額外的分離切割件來(lái)劃分?jǐn)D壓物。舉例來(lái)說(shuō)，分離切割件可使預(yù)切割件延伸穿過(guò)截面的另一部分和/或剩余部分。預(yù)切割件可用作產(chǎn)生具有擠壓方向上的預(yù)定長(zhǎng)度的工件的一或多個(gè)分離切割件的引導(dǎo)件或定位器。通過(guò)分離工件與擠壓物的另一部分，有可能對(duì)所述工件執(zhí)行一或多個(gè)操作。舉例來(lái)說(shuō)，可能的是移動(dòng)或傳送工件；將所述工件暴露于不同環(huán)境條件(與最初成形的擠壓物的環(huán)境條件進(jìn)行比較)，例如，不同溫度和/或不同濕度環(huán)境；堆疊或以其它方式布置多個(gè)工件；或其任何組合。將了解，預(yù)切割件和分離切割件可引起具有所需長(zhǎng)度的工件用于一個(gè)應(yīng)用或者工件可稍后經(jīng)受額外的切割步驟，所述切割步驟是縱長(zhǎng)的或者以其它方式產(chǎn)生所需長(zhǎng)度或形狀