DE3884322T2

DE3884322T2 - Strangpressmundstück für Vorsprünge und/oder hohe Zelldichte bei Wabenkörpern.

Info

Publication number: DE3884322T2
Application number: DE88306074T
Authority: DE
Inventors: George Meldrum Cunningham; Rodney Irving Frost; Irwin Morris Dr Lachman
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2008-07-05
Also published as: AU1866488A; AU1134492A; JP2676153B2; AU634929B2; AU1134392A; IL87062A; EP0307073A1; CN1032133A; DK377288A; US5487863A; US4902216A; NO882995L; NO882995D0; DK377288D0; KR960014339B1; BR8803562A; CA1318485C; IL87062A0; AU632010B2; EP0307073B1

Description

Strangpreßformen wurden zur Herstellung von keramischen wabenförmigen Strukturen zur Benutzung als Katalysatoren im Abgasstrom von Verbrennungsmotoren für nützlich befunden. Da die Verwendung von keramischen wabenförmigen Strukturen sich auf Katalysatoren in einem breiteren Bereich von Maschinentypen und in der stationären Emissionskontrolle, auf chemische Prozeßstrukturen, auf Raffinationsstrukturen und auf alternative katalytische Systeme und Anwendungen erweitert hat, hat die Notwendigkeit für keramische wabenförmige Strukturen mit größerer Zelldichte pro Einheit des querliegenden Querschnittsgebietes und/oder eines größeren geometrischen Oberflächengebietes pro Zelle den Einsatz der gegenwärtigen Strangpreßtechnologie erweitert. Die vorteilhafte Wirkung von Katalysatoren ist eine Funktion des für den Abgasstrom zur Wechselwirkung mit dem giftigen Abgas von Verbrennungsmaschinen verfügbaren Oberflächengebiets. Bedeutende Fortschritte in der Technologie keramischer wabenförmigen Strukturen können dabei durch Anwachsen der Zelldichte (pro square inch oder cm²) der Struktur oder durch Anwachsen des Flächengebietes pro Zelle erzielt werden.
Die Gestaltung der Strangpreßform definiert die nachfolgende Geometrie und die Vielfalt von sich der Länge nach erstreckenden Zellen, die für die wabenförmige keramische Struktur möglich ist. Deshalb beschränken die Grenzen der Strangpreßform-Technologie notwendigerweise die Technologie der keramischen wabenförmigen Strukturen.
Der Stand der Technik umfaßt verschiedene Arten von Strangpreßformen. Das US Patent No. 3,790,654 offenbart eine bearbeitete Strangpreßform, die von einem einzigen Düsenblock gebildet wird. Eine Vielzahl von bearbeiteten oder geschnittenen, gestapelten Platten, die sich mit ihrer Längsseite in longitudinale Flußrichtung durch die Düse erstrecken, sind in den US Patenten No. 3,790,654 und No. 4,465,652 als laminierte Lamellenstrangpreßform offenbart, die zur Herstellung der wabenförmigen Strukturen verwendet wird. Das US Patent No. 4,550,005 offenbart eine zusammengesetzte Düse (d.h. ein Typ mit zwei oder mehr verbundenen Teilen, dessen Längsseiten sich quer zur longitudinalen Flußrichtung durch die Düse erstrecken) des gemeinsamen Zuführungstyps mit einer ersetzbaren perforierten Platte, die an den Einlaßabschnitten der Zuführungsdurchführwege angebracht ist. All diesen Strangpreßformen sind Zuführungslöcher gemeinsam, die mit allen der sich schneidenden oder sich kreuzenden gitterförmigen Austrittsschlitzen in Verbindung stehen.
Die US Patente 4,298,564 und 4,354,820 zeigen zusammengesetzte Düsen des zusammengesetzten Schlitztyps mit sich schneidenden weiteren Schlitzen, die sich zwischen den Zuführungslöchern und den schneidenen Austrittsschlitzen verbinden. Jeder weitere Schlitz wird durch Zuführungslöcher beschickt. Jeder schmälere Austrittsschlitz wird der Länge nach direkt nur von einem der weiteren Schlitze beschickt.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Druckschrift 52-8761 zeigt eine Speisung der inneren Enden der Austrittsschlitze nur durch getrennte, sich seitlich verbindende Durchgänge, die sich von den inneren Enden der Zuführungslöcher erstrecken und an den inneren Enden der Schlitze enden.
Alle Düsenformen nach dem Stand der Technik (mit der einen beschränkten Ausnahme) sind grundsätzlich auf Zuführungs- bzw. Beschickungslöcher angewiesen, die in Längsrichtung ausgerichtet sind und in Verbindung mit allen Austrittsschlitzen stehen. Der Stand der Technik lehrt die Notwendigkeit eines Zuführungsloches, das sich von der Wirkungsweise her auf Austrittsschlitze mit Zuführung von Material zu jedem Austrittsschlitz bezieht, um einen ausreichenden Fluß eines Ansatzes sicherzustellen und vollständig verknüpfte wabenförmige Strukturen zu bilden. Die Beziehung der großen Zahl von Löchern zur gesamten lateralen Schlitzaudehnung gemäß Fig. 8 des US Patents 4,259,057 legt deutlich nahe, im Licht der anderen Funktionslehre, daß nur eine beschränkte Abweichung von der grundsätzlichen Lehre des Standes der Technik diesbezüglich erlaubt ist. Da die Anzahl der Schlitze in einer Düse angestiegen ist, um die Zelldichte der mit der Düse hergestellten Produkte zu erhöhen, erfordert die Lehre nach dem Stand der Technik einen entsprechenden Anstieg der damit ausgerichteten Zuführungslächer zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Flusses.
Die vorliegende Erfindung zielt auf ein neues Konzept einer Strangpreßform zur Bildung wabenförmiger Strukturen mit sich quer schneidenden, miteinander verbundenen oder verflochtenen Zellwänden, aus strangpreßbarem Material. Das Konzept hat den Vorteil eines zusätzlichen Freiheitsgrades im Design der Düse und ändert radikal das Verhältnis zwischen Zuführungslöchern und Austrittsschlitzen. Die vorliegende Erfindung sieht eine Düse des in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und in der US-A-3,790,654 beschriebenen Typs vor und ist durch gewöhnlich sich kreuzende oder gitterförmige Sekundäraustrittsschlitze gekennzeichnet, welche ausschließlich durch die sich schneidenden oder kreuzenden Primäraustrittsschlitze (d.h. nicht durch die Zuführungslöcher) beschickt werden, wobei die Primärschlitze alleine den Schlitzen der Düsenformen gemäß dem Stand der Technik entsprechen. Demzufolge ermöglicht das neue Düsenkonzept die Freiheit, eine beträchtliche Zahl von Austrittsschlitzen in der Form von Sekundärschlitzen ohne ein Anwachsen der Zahl der Zuführungslöcher in der Düse hinzuzufügen und hält dabei noch einen ausreichenden Fluß des Ansatzes zur Strangpressung eines Materials durch eine solche Düse zur Bildung von Produkten mit höherer Zelldichte und/oder höherem geometrischen Oberflächengebiet aufrecht. Die inneren Endabschnitte der Primär- und/oder Sekundäraustrittsschlitze sind mit vergrößerten Abmessungen hergestellt, die Zuführbehälter darstellen, die sich entlang und in Verbindung mit diesen inneren Enden erstrecken. Die Behälter können jede geeignete transversale Form wie z.B. kreisförmig und/oder oval haben, eine besonders wünschenswerte und neue Form von solcher Gestalt ist jedoch tränen- oder tropfenförmig.
Eine Ausführungsform der Erfindung enthält einen Düsenkörper mit einer Einlaßfläche, einer Auslaßfläche, und zahlreiche Zuführungslöcher, die sich innerhalb des Körpers von der Einlaßfläche zur Auslaßfläche erstrecken. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch Zuführungslöcher, die direkt nur mit jeder von einer Vielfalt von in Querrichtung gekreuzten, gitterförmigen oder sich verbindenden Primäraustrittsschlitzen verbunden sind, die durch zahlreiche Primärkernglieder oder Stifte bzw. Ansatzstücke des Körpers definiert sind und sich innerhalb des Körpers von der Auslaßfläche zur Einlaßfläche erstrecken, mit inneren Endabschnitten der Zuführungslöcher, die longitudinal und transveral in überlappender Weise mit den inneren Endabschnitten der Primäraustrittsschlitze verbunden sind. Die Erfindung ist zudem gekennzeichnet durch verbesserte Sekundäraustrittsschlitze, die gewöhnlich miteinander verbunden sind, sich kreuzend oder gitterförmig innerhalb der Primärkernglieder von der Auslaßfläche gegen die Einlaßfläche erstrecken und nur mit sich selbst und den Primäraustrittsschlitzen in direkter transversaler Verbindung stehen (um dazwischen einen kombinierten transversalen und longitudinalen Fluß herzustellen). Die Sekundäraustrittsschlitze unterteilen die Primärkernglieder in Sekundärkernglieder oder Stifte, die die Sekundäraustrittsschlitze definieren. Die Sekundäraustrittsschlitze erstrecken sich zur Einlaßfläche, stehen jedoch nicht direkt mit den Zuführungslöchern in Verbindung. Die Sekundäraustrittsschlitze können in ihrer Breite weiter, schmäler oder gleich den Primäraustrittsschlitzen sein, oder eine Kombination davon. Die Sekundäraustrittsschlitze können auch eine Tiefe haben, die in ihrer Länge kürzer, länger oder gleich der Tiefe der Primäraustrittsschlitze sind, oder eine Kombination davon. Zusätzlich können die Breiten und/oder Tiefen der Sekundärschlitze, die jedes Primärkernglied unterteilen, sich voneinander oder von wenigstens einer anderen von ihnen wie gewünscht unterscheiden. Das überraschende Ergebnis eines solchen Strangpreßform-Aufbaus ist die Fähigkeit des Anwachsens des Oberflächengebietes der wabenförmigen Strukturen durch Herstellung von Vorsprüngen oder Übergängen (teilweise zusätzliche Zellwände) auf den Zellwänden, oder durch Verursachung vollständiger Verknüpfung der zusätzlichen Zellwände für eine höhere Zelldichte, oder durch eine Kombination von beiden.
Die Erfindung kann auch durch einen Strangpreßmechanismus gekennzeichnet werden, der wenigstens zwei Strangpreßbereiche benötigt, aber vorzugsweise drei Strangpreßbereiche aufweist, wenn sich die Sekundärschlitze nach innen von der Auslaßfläche eine kürzere Strecke erstrecken als die Primärschlitze. Die drei Bereiche weisen einen Zuführungslochbereich, einen dazwischenliegenden Schlitzbereich, und einen Grenzschlitzbereich auf. Der Zuführungslochbereich beginnt an der Einlaßfläche und endet an einer transversalen Sammelgrenze, die durch die inneren Enden der Primäraustrittsschlitze gebildet werden, wo die Zuführungslöcher in Verbindung mit den Primäraustrittsschlitzen zu überlappen beginnen. Der dazwischenliegende Schlitzbereich beginnt, wo der Zuführungslochbereich endet und endet an einer transversalen gemeinsamen Grenze, die durch innere Enden der Sekundäraustrittsschlitze gebildet werden. Der Grenzschlitzbereich beginnt, wo der dazwischenliegende Schlitzbereich endet und endet an der Auslaßfläche. Der dazwischenliegende Schlitzbereich tritt nicht dort auf, wo die Sekundärschlitze sich nach innen von der Auslaßfläche mindestens mit gleichem Abstand zu den Primärschlitzen erstrecken. In diesem Fall zweier Bereiche beginnt der Grenzschlitzbereich, wo der Zuführungslochbereich endet.
Die einzelne Primärschlitzbreite und/oder die Tiefe in dem dazwischenliegenden Schlitzbereich kann größer, kleiner, oder gleich der einzelnen Primärschlitzbreite und -tiefe in dem Grenzschlitzbereich sein, oder kann jegliche Kombination davon sein. In einem Fall, wo ein Primärschlitz mehrere longitudinale und/oder laterale Abmessungen hat (z.B. verschiedene Breiten und/oder Tiefen für verschiedene Abschnitte seiner Länge), ist der innere Endabschnitt des Primäraustrittsschlitzes mit einer der vielen Abmessungen derart festlegt, daß er innerhalb der Grenzen des dazwischenliegenden Schlitzbereiches enthalten ist, und der äußere Endabschnitt des einzelnen Primäraustrittsschlitzes mit der anderen von vielen Abmessungen ist derart festgelegt, daß er innerhalb der Grenzen des Grenzschlitzbereiches liegt, um die gleiche Wirkung wie ein Sekundäraustrittsschlitz zu erzielen.
Es wird weiterhin in Erwägung gezogen, daß eine Vielzahl von dazwischenliegenden Schlitzbereichen zur Düse hinzugefügt werden kann, um die Vollendung der unmittelbaren Erfindung zu bewirken.
Die technische Wirkung des Konzepts dreier Bereiche wird in der Erfindung deutlich, wenn Volumenverhältnisse zwischen den Gesamtvolumina der Primäraustrittsschlitze und den Gesamtvolumina der Sekundäraustrittsschlitze zur Bestimmung des Aufbaus des daraus resultierenden stranggepreßten wabenförmigen Produkts berechnet werden sollen. Solche Verhältnisse, die zweckgemäß auf die Viskosität des stranggepreßten Materials bezogen sind, sind derart gewählt, um entweder vollständige Verknüpfung oder Ausbildung aller Zellwände, Vorsprünge auf Zellwänden, oder eine Kombination von beidem durch Material, das durch die Sekundärschlitze gepreßt wird, herzustellen. Ist dieses Volumenverhältnis vom Volumen der Primärschlitze zum Volumen der Sekundärschlitze ein bestimmter minimaler Wert bezogen auf eine bestimmte Viskosität des strangpreßbaren Materials, das durch die Düse fließt, bilden die Sekundärschlitze nur zusätzliche, vollständig verknüpfte oder ausgebildete Zellwände, wobei dadurch mehr Zellen pro querliegender Querschnittseinheit der resultierenden stranggepreßten wabenförmigen Struktur vorgeseen sind, als andererseits ausschließlich durch die Primärschlitze vorgesehen werden würden. Ist umgekehrt ein solches Volumenverhältnis ein bestimmter kleinerer Maximalwert, der ebenfalls auf eine solche bestimmte Viskosität bezogen ist, bilden die Sekundärschlitze nur teilweise zusätzliche Zellwände, die Vorsprünge oder Überhänge auf und in Längsrichtung entlang der vollständig verknüpften Zellwände sind, welche durch die Primärschlitze gebildet werden. Mit dem Volumenverhältnis zwischen diesen Minimal- und Maximalwerten für die gleiche bestimmte Viskosität werden die Sekundärschlitze eine Kombination von einigen zusätzlichen vollständig verknüpften Zellwänden und einigen Vorsprüngen bilden, wobei die Natur der Kombination wie gewünscht durch Veränderung des bezeichneten Volumenverhältnisses zwischen den vorher erwähnten Minimal- und Maximalwerten für die gleiche bestimmte Materialviskosität variiert werden kann.
Die Neuheit der Erfindung ist zudem durch die Leichtigkeit gegeben, mit der die bestehenden Düsenkonfigurationen in die neue Düsenanordnung eingebaut werden können. Die gegenwärtige Erfindung kann vergrößerte Austrittsschlitze ohne die Kosten oder Notwendigkeit für die Herstellung zusätzlicher Zuführungslöcher bereitstellen. Dies ist extrem nützlich für Strangpreßformen aus einer einzigen Einheit, da der Herstellungsaufwand bei der Einlaßfläche der Düse um 75 % gegenüber dem jetzigen, der Technik entsprechenden Stand reduziert werden kann. Dazu wird ein gemeinsames Minimum eines halben oder eines Zuführloches für jedes der 4 verhältnismäßig zugeordneten Austrittsschlitzsegmente benötigt, die sich von einem Schnittpunkt der Schlitze, d.h. wie in den Fig. 4 bis 5 des US Patents No. 3,790, 654, bilden und erstrecken. Den darin offenbarten Sekundäraustrittsschlitzen wird das Ansatz-Material durch die Primäraustrittsschlitze zugeführt, was das frühere Verhältnis von 0,125 oder 0,25 Zuführungslöchern zur Gesamtzahl der verhältnismäßig zugeordneten Primär- und Sekundäraustrittsschlitzsegmente, die jedem zugeordnet sind, auf ein geringeres Verhältnis, z.B. 0,03125 oder 0,0625 entsprechend verringert.
Ein weiterer Vorteil der Verringerung der Zahl der benötigten Zuführungslöcher ist eine bedeutende Abnahme im Fließwiderstand des Ansatzes gegenüber den in der heutigen Technik gewöhnlichen, da der Durchmesser der Zuführungslöcher ohne Verlust von Steifigkeit der Düse größer sein kann. Da sich die Notwendigkeit für Substrate mit einer höheren Zelldichte herausgestellt hat, hat der Fließwiderstand mit der Komplexität der Düse entsprechend zugenommen, was die Produktionsrate der wabenförmigen Struktur festlegte. Der Aufbau der neuen Düse ist weniger kompliziert, was helfen könnte, daß die Produktionsrate wegen des geringeren Fließwiderstandes ansteigt, und was dazu beiträgt, daß der Herstellungsaufwand der Düse abnimmt.
Die neuartigen sekundären Austrittsschlitze können in laminierten, verbundenen, oder aus einem einzigen Block bestehenden (einzelnen) Strangpreßformen geschnitten oder ausgeführt werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist eine Strangpreßform aus einem einzigen Block.
Eine systematische Änderung der Längen der Austrittsschlitze kann weiter durch Biegen oder Krümmen der Auslaßfläche der Düsen derart erreicht werden, daß sie konvex oder konkav oder von andersartiger Gestalt sind und/oder durch Verändern der Schnittiefe der Sekundäraustrittsschlitze in die Auslaßfläche, um eine konvexe, konkave oder andersartig gestaltete transversale gemeinsame Grenze der inneren Enden der Sekundäraustrittsschlitze zu bilden. Die Wirkung dieser Technik ist die gleiche wie die Änderung des Volumens (oder der Breite) des Schnittes von Schlitz zu Schlitz ohne Biegen oder Krümmen, da eine Änderung des Verhältnisses von Primärschlitz- zu Sekundärschlitzvolumen in Querrichtung zur Düse erzielt wird. Es ist ebenfalls in Erwägung gezogen, daß eine solche Änderung der Längen der Schlitze mit einer Änderung der Breiten der Schlitze, z.B. breiter, wenn länger, kombiniert werden kann.
Das von dem neuen Aufbau der Düse erzeugte wabenförmige Produkt ist abhängig von der Viskosität des stranggepreßten Materials. Da die Viskosität des stranggepreßten Materials ansteigt, ist die Tendenz der Verknüpfung größer durch eine Düse, die Vorsprünge auf einem Material mit geringerer Viskosität und umgekehrt herstellen würde. Die relative Viskosität von strangpreßbarem Ansatz-Material, das durch eine Düse fließt, wird typischerweise und gewöhnlich indirekt durch den Strangpreßdruck berechnet, der auf einen Ansatz ausgeübt wird, damit er durch eine Düse zur Bildung eines wabenförmigen Produktes fließt, z.B. den Druck (gewöhnlich als"Vor-Strangpreß-Druck" zu bezeichnen) in einer vorbereitenden Strangpressung durch eine "Nadel"-Düse, die Löcher, jedoch keine Schlitze zur Homogenisierung des Ansatzes (siehe Homogenisierapparat 32 im US-Patent 3,888,963) enthält. Die vorliegenden spezifischen Beziehungen für das Volumenverhältnis in den Proben wurden unter Verwendung eines Ansatzes aus Ton, Talkum und Tonerde mit gewöhnlichem organischen Bindemittel und Schmiermittel plus plastifizierendem Wasser, das dem stranggepreßten Material entspricht, bestimmt, der einen Druckbereich vor der Strangpressung zwischen 1350 und 1700 psi vorbringt.
Natürlich ist die Fähigkeit eines Ansatzes strangpreßbaren Materials, durch eine eine Wabenform bildende Düse zu fließen, auf einen gewissen notwendigen Unterschied zwischen der maximalen Teilchengröße des Ansatzes und der Breite der Austrittsschlitze der Düse bezogen. Es ist mit anderen Worten bekannt, daß die maximale Partikelgröße wesentlich geringer als die Breite der Düsenschlitze, durch die der Ansatz hindurchgehen muß, sein muß. Beispielhafte Veranschaulichungen geeigneter Unterschiede sind: Ansatz-Material mit maximaler Partikelgröße von ungefähr 200 mesh (0,074 mm) extrudiert durch Düsenschlitze von 8 mils (0,2 mm) Breite; und Ansatz-Material mit maximaler Partikelgröße von ungefähr 120 mesh (0,125 mm) extrudiert durch Düsenschlitze von 26 mils (0,66 mm) Breite, aber nicht durch Düsenschlitze von 8 mils (0,2 mm) Breite. Ein Durchschnittsfachmann in der Strangpressung wabenförmiger Strukturen durch diese Düsen weiß, wie man leicht eine geeignete maximale Partikelgröße des Ansatzes für jede gewünschte Schlitzbreite der Düse berechnet und auswählt, insbesondere mit den vorangegangenen exemplarischen Verdeutlichungen als Anleitung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Strangpreßform, die fähig ist, eine keramische wabenförmige Struktur mit 2400 oder mehr Zellen pro square inch herzustellen. Die 2400 Zellen pro square inch Düse können neu oder von einer gebrauchten Strangpreßform mit 600 Zellen pro square inch hergestellt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Strangpreßform, bei der die Sekundärschlitze in einer Richtung hergestellt sind, wobei sie im wesentlichen die Primärkernglieder zweiteilen oder ein Primärkernglied in zwei Sekundärkernglieder teilen.
Die in der vorliegenden Erfindung offenbarte und beanspruchte Düse kann zur Strangpressung eines jeden geeigneten strangpreßbaren Materials verwendet werden, wie jedes einzelne Material, das in ein nützliches wabenförmiges Produkt stranggepreßt und verfestigt werden kann. Solche Materialien beinhalten Keramiken, Metallkeramiken, Metalle, Glaskeramiken, Gläser, Kunstharze, Polymere, organische Kunststoffe und dgl.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilvorderansicht der Auslaßfläche einer Ausführungsform der Strangpreßform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Teilquerschnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilvorderansicht der Einlaßfläche der in Fig. 1 gezeigten Strangpreßform,
Fig. 4 eine Teilvorderansicht eines offenen Endes einer wabenförmigen Struktur mit Vorsprüngen, welche mit einer Düse des in Fig. 1 gezeigten Typs hergestellt wird,
Fig. 5 eine Teilvorderansicht eines offenen Endes einer wabenförmigen Struktur mit einer Verknüpfung vollständiger Zellwände, wie sie durch eine Düse des in Fig. 1 gezeigten Typs hergestellt wird,
Fig. 6 eine Teilvorderansicht der Auslaßfläche einer anderen Strangpreßform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine Teilvorderansicht der Auslaßfläche einer anderen Strangpreßform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 eine Teilquerschnittansicht einer zusammengesetzten (Zuführungs-)Strangpreßform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 einen Teilquerschnitt einer laminierten (Lamellen-) Strangpreßform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10a eine dreidimensionale Teilquerschnittansicht der Düse gemäß Fig. 1,
Fig. 10b eine schematische Teilvorderansicht der Auslaßfläche der Strangpreßform der Fig. 10a,
Fig. 11 eine Teilquerschnittsansicht einer Düse ähnlich der Düse der Fig. 2, die jedoch mehr als einen Sekundäraustrittsschlitz zwischen benachbarten Primäraustrittsschlitzen aufweist,
Fig. 12 eine Teilquerschnittansicht einer Düse der vorliegenden Erfindung mit einer ovalen Form eines an den inneren Enden der Schlitze befindlichen Behälters,
Fig. 13 eine Teilquerschnittansicht einer Tränenform der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 und 15 Teilquerschnittansichten einer anderen Tränenbzw. Tropfenform der Behälter, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können,
Fig. 16 eine Teilquerschnittansicht einer anderen zusammengesetzten Strangpreßform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 eine schematische Teilvorderansicht der Auslaßfläche einer zusammengesetzten Schlitzdüse der vorliegenden Erfindung,
Fig. 18 eine Teilquerschnittansicht der zusammengesetzten Strangpreßform der Fig. 17,
Fig. 19 eine Teilvorderansicht einer Auslaßfläche 38 gemäß Fig. 18.
In den Fig. 1 bis 3 ist die Auslaßfläche 1 gezeigt, die aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen, gitterförmigen, sich kreuzenden sekundären Austrittsschlitzen 2 und einer Vielzahl von miteinander verbundenen, sich kreuzenden, gitterförmigen Primäraustrittsschlitzen 3 besteht, wobei beide Typen von Schlitzen sich von der Auslaßfläche 1 nach innen erstrecken. Die Primäraustrittsschlitze 3 kommunizieren, verbinden sich mit und führen zu den Sekundäraustrittsschlitzen 2 innerhalb des Gebiets der Primär- und Sekundär-Austrittsschlitz-Kreuzungsstellen 4. Zwei sich kreuzende Paare von benachbarten parallelen Primäraustrittsschlitzen 3 erzeugen jeweils ein quadratisches Primärkernglied oder einen Stift 5, das sich von der Auslaßfläche 1 nach innen gegen die Einlaßfläche 9 erstreckt. Umgekehrt sind die Schlitze 3 durch die Stifte 5 definiert. Ein Abschnitt des Primärkerngliedes oder Stiftes 5 ist durch die Sekundäraustrittsschlitze 2 getrennt, die quadratische Sekundärkernglieder oder Stife 6 erzeugen, welche die Sekundäraustrittsschlitze 2 definieren. Die Primäraustrittsschlitze 3 werden durch und in Verbindung mit einer Vielzahl von Zuführungslöchern 7, welche an der Einlaßfläche 9 entstehen, beschickt, wobei die Löcher 7 direkt mit den inneren Enden 11 der Primäraustrittsschlitze 3 kommunizieren und überlappen. Während die Primärschlitze 3 zur Veranschaulichung breiter als die Sekundärschlitze 2 gezeigt sind (wobei solche Schlitze jeweils Zellwände in stranggepreßten Produkten verschiedener Dicke bilden), können beide Schlitze 2 und 3 mit identischen Breiten zur Erzeugung von Produkten, dessen dünne Zellwände eine einzige im allgemeinen gleichmäßige Dickenabmessung besitzen, hergestellt werden. In einigen Fällen müssen wegen Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften des Extrudats die Sekundärschlitze größer als die Primärschlitze, zur Strangpressung von gleichmäßigen Wänden des Produkts, hergestellt werden.
Wird die Herstellung wabenförmige Strukturen mit Zellen rechtwinkliger statt quadratischer querliegender Querschnittsform gewünscht, können die sekundären Poren und vielleicht auch die primären Poren mit einer entsprechenden querlaufenden Querschnittsform gebildet werden. Die Zuführungslöcher sind durch einen Basisabschnitt 26 der Düse im Zuführungslochbereich getrennt. Wie in Fig. 2 gezeigt endet der Grenzschlitzbereich 8a an der Auslaßfläche 1 und beginnt innen entlang der querlaufenden gemeinsamen Grenze oder Ebene 25 (gezeigt als angedeutete gestrichelte Linie) der inneren Enden 24 der Schlitze 2. Der dazwischenliegende Schlitzbereich 8b endet innen an der Grenze 24, an der der Grenzschlitzbereich 8a beginnt, und der Bereich 8b beginnt innen an der querliegenden gemeinsamen Grenze oder Ebene 10 der inneren Enden 11 der Primäraustrittsschlitze 3, an der der Zuführungslochbereich 8c endet. Bereich 8c beginnt an der Einlaßfläche 9.
Fig. 4 zeigt ein typisches Produkt, das mit einer Strangpreßform hergestellt wurde, die ein Volumenverhältnis von Gesamtprimärschlitzvolumen zu Gesamtsekundärschlitzvolumen von 3,83 besitzt. Die wabenförmige Struktur 12 ist als eine Vielzahl von Einheitszellen 13 dargestellt, welche durch Wände 16 mit Vorsprüngen 14 definiert sind, welche von den Seitenwänden 16 jeder Einheitszellen 13 eintreten und sich länglich dazu erstrecken. Wände 16 wurden durch Primäraustrittsschlitze 3 gebildet, dessen Breite die gleiche war wie die Breite der Sekundäraustrittsschlitze 2, die Vorsprünge 14 bildeten.
Fig. 5 zeigt ein typisches Produkt, das mit einer Strangpreßform hergestellt wurde, die ein Volumenverhältnis von Gesamtprimärschlitzvolumen zu Gesamtsekundärschlitzvolumen von 1,58 besitzt. Die wabenförmige Struktur 15 ist als eine Vielzahl von Einheitszellen 17 dargestellt, die durch Zellwände 16 und 14a definiert sind. Wände 16 wurden entsprechend denen in Fig. 4 durch Primäraustrittsschlitze 3 gebildet, dessen Breite die gleiche wie die Breite der Sekundäraustrittsschlitze 2, welche vollständig verknüpfte Wände 14a bildeten, war.
Der grundlegende Unterschied zwischen den Produkten der Fig. 4 und 5 kann durch Vergleich einer Einheitszelle 13 in Fig. 4 mit vier Einheitszellen 17 in Fig. 5, wie diejenigen, die durch die rechteckige gestrichelte Linie 33 in Fig. 5 umschrieben sind, verständlich gemacht werden. Anstelle der Vorsprünge 14 in Fig. 4 sehen die vollständig verknüpften Wände 14A in Fig. 5 vier kleinere Einheitszellen 17 anstelle einer Einheitszelle 13 wie in Fig. 4 vor. Dieser Unterschied ist das Ergebnis der sich unterscheidenden Verhältnisse des Gesamtsekundärschlitzvolumens zum Gesamtprimärschlitzvolumen der Düsen, die zur Herstellung solcher Produkte verwendet werden.
Fig. 6 zeigt einen Aufbau 18 einer Düsenauslaßfläche zur Herstellung wabenförmiger Strukturen mit vier dreieckigen Einheitszellen anstelle von zwei dreieckigen Einheitszellen, die ansonsten das Fehlen von Sekundäraustrittsschlitzen 2A zur Folge haben würden. In Fig. 6 sind durch die quadratisch geformte gestrichelte Linie 34 zwei Primärkernglieder oder Stifte von dreieckigem Querschnitt umschrieben, welche durch fünf Primäraustrittsschlitze 3 (vier Primärschlitze, die mit einer Linie 34 übereinstimmen und eine Sekundärschlitzkreuzung in einem Linienmuster, das 45º zur Linie 34 ausgerichtet ist) gebunden ist. Jeder Primärkernstift ist durch einen Sekundäraustrittsschlitz 2a zur Bildung zweier Sekundärkernglieder oder Stifte 19 von dreieckigem Querschnitt zweigeteilt. Die Stifte 19 und ihre Verbindungsöffnungen 2a,3 bilden die dreieckigen Einzelzellen in dem strangepreßten Produkt. Nur die Primäraustrittsschlitze 3 stehen direkt mit den Zuführungslöchern 7 in Verbindung.
Fig. 7 zeigt einen Aufbau 20 einer Düsenauslaßfläche zur Herstellung von einer wabenförmigen Struktur mit dreieckiger Einheitszelle. Die dreieckigen Sekundärkernglieder 23 sind durch viergeteilte dreieckige Primärkernglieder oder Stifte gebrauchter oder neuer Düsen mit Sekundäraustrittsschlitzen 2B hergestellt. Die Strecken 60 zeigen die geringeren Tiefen an, welche den Sekundärschlitzen zugeordnet werden können, während die Primärschlitze mit den Zuführungslöchern in Verbindung stehen. Dieser Düsenaufbau erzeugt wabenförmige Strukturen mit gleichseitigen dreieckigen Zellen. Die dreieckige gestrichelte Linie 35 in Fig. 7 umreißt einen dreieckigen Primärstift, der durch drei sich gegenseitig schneidende Primäraustrittsschlitze 3 gebunden ist, welche direkt mit drei benachbarten Zuführungslöchern 7 in Verbindung stehen. Drei sich gegenseitig kreuzende Sekundäraustrittsschlitze 2A sind quer zu jedem dreieckigen Primärstift nach innen von ihrem Auslaßflächenende geschnitten, um vier benachbarte gleichseitige dreieckige Kernglieder 23 zu bilden, wobei der neue Düsenaufbau im Stande ist, viermal soviel dreieckige wabenförmige Einheitszellen herzustellen, wie sie andererseits bei Fehlen der Sekundärschlitze 3A entstehen würden.
Fig. 8 zeigt eine zusammengesetzte Düse 21, die aus verbundenen Platten 27 und 28 besteht. Die Platte 27 enthält eine Auslaßfläche 1, einen Basisabschnitt 26A mit kleineren Zuführungslöchern 7A, Primärstiften 5, die Primäraustrittsschlitze 3 definieren, und Sekundärstiften 6, die Sekundäraustrittsschlitze 2 definieren. Platte 28 enthält eine Einlaßfläche 9A und einen Basisabschnitt 26B mit größeren Zuführungslöchern 7B. Jedes größere Zuführungsloch 7B ist derart angeordnet, daß es der Länge nach überlappt, und zwei oder vier kleinere Zuführungslöcher 7A beschickt, z.B. in bekannter Weise wie in den US Patenten 4,118,456 und 4,465,454 offenbart. Die grundsätzlichen Vorteile einer solchen zusammengesetzten Düse und die grundsätzliche Wirkungsweise sind die gleichen wie für die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte einzelne Düse.
Fig. 9 zeigt eine laminierte Lamellendüse 22, die eine Vielzahl von Lamellendüsen 29 des in dem US Patent 4,465,652 gezeigten Typs aufweist. Jede Lamelle 29 weist einen Basisabschnitt 26C mit einer Rippe oder Kanalteilern 30 zur Definition von Zuführungslöchern oder Kanälen 7C, und Primärstiften 5 mit Sekundärstiften 6, die Sekundäraustrittsschlitze 2 definieren, auf. Mit den zusammengebauten Lamellen 29 definieren Stifte 5 Primäraustrittsschlitze 3. Die grundsätzlichen Vorteile einer solchen laminierten Düse und die grundsätzliche Wirkungsweise ist die gleiche wie für die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte einzelne Düse.
Die Berechnung des Volumenverhältnisses des gesamten Primärschlitzvolumens zum gesamten Sekundärschlitzvolumen ist für Düsen der vorliegenden Erfindung nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 10a und 10b veranschaulicht. Die allgemeinen Prinzipien einer solchen Berechnung, wie sie nachfolgend aufgezeigt werden, werden jedoch bereits vom Fachmann für eine ähnliche Berechnung des Volumenverhältnisses für jede andere Konstruktion von Schlitzen und Stiften in einer Düse der vorliegenden Erfindung angewandt, wie diejenigen mit Primär- und/oder Sekundärstiften mit einer rechteckigen, anders als einer quadratischen querliegenden Querschnittsform und in den Fig. 6 bis 7 gezeigten.
Ein gewöhnlicher Weg zur Berechnung des Volumenverhältnisses besteht darin, zuerst einen typischen, einen Schlitz enthaltenden Abschnitt der Düse auszuwählen, der aus der kleinsten Einheit eines sich wiederholenden Schlitz und Stift-Aufbaus, welcher in der Düse auftritt, besteht. In den Fig. 10a und 10b sind die Sekundärstifte P&sub1;-P&sub2;-P&sub3;-P&sub4; zusammen mit den verhältnismäßig zugeordneten Abschnitten benachbarter Primärschlitze 3 und mit den beidseitig gebundenen Abschnitten oder Segmenten der Sekundärschlitze 2 die kleinste Einheit eines wiederholten Schlitz- und Stift-Aufbaus in der beschriebenen Düse, die Primär- und Sekundärstifte 5,6 von querliegendem quadratischen Querschnitt besitzen, wobei Schlitze 2 jeden Primärstift 5 in vier Sekundärstifte 6 unterteilen. Jene kleinste Einheit ist in Fig. 10b durch die gestrichelte Linie 36 umrissen. Da die Stifte P&sub1;-P&sub2;-P&sub3;- P&sub4; relativ zu den anderen umgebenden Stiften 6 verhältnismäßig der benachbarten einen Hälfte der vier umgebenden Segmente der Primärschlitze 3 zugeordnet sind, befindet sich die gestrichelte Linie 36 auf der Mittellinie dieser umgebenden Segmente.
Gemäß Fig. 10a und 10b ist D&sub1; die Tiefe von der Auslaßfläche jedes Sekundärschlitzes 2; D&sub2; ist die Tiefe von der Auslaßfläche jedes Primärschlitzes 3; L&sub1; ist die Länge einer Seite eines jeden Sekundärstiftes 6; L&sub2; ist die Länge einer Seite eines jeden Primärstiftes 5 (oder die vereinigte Länge zweier Sekundärstifte 6 und eines Sekundärschlitzes 2); L&sub3; ist die Länge einer jeden Seite der kleinsten Einheit, die von der gestrichelten Linie 36 umrissen wird; W&sub1; ist die Breite jedes Sekundärschlitzes 2; und W&sub2; ist die Breite jedes Primärschlitzes 3.
Zum Zweck der Berechnung des Volumenverhältnisses der Schlitze wird angenommen: (1) die inneren Enden der Schlitze 2,3 sind flach oder rechteckig geschnitten, da jede geringe Rundung, Zuspitzung oder andere Profilgebung der inneren Enden dieser Schlitze einen für die Berechnung des Volumenverhältnisses unbedeutenden Effekt darstellt, und (2) das Volumen der Primärschlitze 3 weist den überlappenden Vorsprung 32 (durch gestrichelte Linien in Fig. 10a gezeigt) solcher Schlitze 3 auf, die der Länge nach in den inneren Abschnitt der Löcher 7 hineinragen.
Demzufolge sind die jeweiligen Gesamtschlitz-Volumina in der kleinsten Einheit, umrissen durch die gestrichelte Linie 36, durch die folgenden Gleichungen definiert.
Primärschlitzvolumen = L&sub2;W&sub2;D&sub2; + L&sub3;W&sub2;D&sub2;;
Sekundärschlitzvolumen= 2L&sub1;W&sub1;D&sub1; + L&sub2;W&sub1;D&sub1;.
Das Gesamtvolumenverhältnis der Schlitze ist dann definiert als Volumenverhältnis= Primärvolumen der Schlitze / Sekundärvolumen der Schlitze
Kleinste Einheiten des wiederholten Schlitz- und Stift-Aufbaus in Fig. 5 bis 7 werden jeweils durch gestrichelte Linien 33-34- 35 umrissen. Obwohl Fig. 5 eine ausgedehnte Struktur zeigt, stellt sie trotzdem den Schlitz- und Stift-Aufbau dar, der sie gebildet hat.
Ein alternativer Weg zur Berechnung des Volumenverhältnisses unterscheidet Volumenabschnitte innerhalb der Primäraustrittsschlitze. Wie oben beschrieben ist der End-Volumenabschnitt des Primäraustrittsschlitzes innerhalb des Grenzaustritts-Schlitzbereiches 8a beinhaltet und dieser Volumenabschnitt wird zum Zweck der Berechnung und Analyse getrennt von dem Volumenabschnitt des dazwischenliegenden Austrittsschlitzbereichs 8b behandelt. Der Grund für die getrennte Behandlung des Endvolumenabschnittes des Primäraustrittsschlitzes besteht darin, daß zur Berechnung der Wirkungsweise der Düse hinsichtlich der Erzeugung stranggepreßter Strukturen mit Vorsprüngen, höhere Zelldichten-Verknüpfung oder einer Kombination davon, die Verbindung des querliegenden lateralen Schlitzes und die Verknüpfung der Austrittsschlitze untereinander innerhalb des Grenzaustrittsschlitz-Bereichs 8a drehbar ist. Änderungen in dem Volumenabschnitt der Austrittsschlitze innerhalb des Bereichs 8a können unabhängig vom Volumen des Primäraustrittsschlitzbereichs innerhalb der Zone 8b hergestellt werden. Daher kann ein sinnvoll vorhersagbares Volumenverhältnis durch Division des Gesamtvolumens der Schlitze im Bereich 8a für eine kleinste wiederholbare Einheit in der Düse durch das Gesamtvolumen der Schlitze im Bereich 8b berechnet werden.
Fig. 17 zeigt eine Teilvorderansicht der Auslaßfläche der erfundenen Düse. Alle gezeigten Schlitze sind Teil des Bereichs 8a. L&sub3; ist die Länge einer jeden Seite der kleinsten wiederholten Einheit in Zone 8a. Der Zuführmechanismus für den Ansatz beschickt eine Hälfte der Schlitzbreite auf der äußeren Begrenzung der wiederholten Einheit und die gesamte Schlitzbreite innerhalb der wiederholten Einheit. Daher wird zur Berechnung des Volumens in der wiederholten Einheit des Grenzaustrittsschlitzbereichs 8a die folgende Gleichung verwendet:
Volumen des Grenzaustrittsschlitzsbereichs 8a = 2L&sub1;W&sub5;D&sub5; + 2L&sub2;W&sub5;D&sub5; + L&sub3;W&sub2;D&sub5;
L&sub2; ist die Länge eines Gesamtabschnittes eines Sekundärschlitzes innerhalb der wiederholten Einheit und L&sub1; ist die Länge eines Teilabschnittes eines Sekundärschlitzes innerhalb der wiederholten Einheit. W&sub5; ist die Breite des Schlitzes in dem Grenzaustrittsschlitzbereich 8a. Fig. 18 zeigt den Teilquerschnitt der Düse, der die Tiefe des Grenzaustrittsschlitzbereichs 8a, D&sub5; zeigt.
Zur Ansicht der dem dazwischenliegenden Austrittsschlitzbereich 8b zugehörigen Volumensegmente wurde ein Teilschnitt der Fig. 18 bei dem querliegenden seitlichen Schnittpunkt der Bereiche 8a und 8b angefertigt, um die Auslaßfläche 38 des Blockes 39 zum Vorschein zu bringen, was in Fig. 19 gezeigt ist. Die längste Schlitzlänge innerhalb des Bereiches 8b der wiederholten Einheit ist L&sub3; und die Länge des Schlitzsegments entlang der Breite des Primärstiftes innerhalb einer Zone 8b der wiederholten Einheit ist L&sub2;. Die Schlitzbreite ist durch W6 definiert und die Tiefe beträgt D&sub6;, wie in Fig. 18 gezeigt. Die Gleichung für das Volumen des dazwischenliegenden Austrittsschlitzbereiches 8b ist: L&sub2;W&sub6;D&sub6; + L&sub3;W&sub8;D&sub6;. Zur Berechnung des Volumenverhältnisses des Schlitzbereichs wird das Volumen des Bereichs 8a durch das Volumen des Bereichs 8b dividiert oder
Alternativ-Volumen-Verhältnis = 2L&sub1;W&sub5;D&sub5; + 2L&sub2;W&sub5;D&sub5; + L&sub3;W&sub5;D&sub5; / L&sub2;W&sub6;D&sub6; + L&sub3;W&sub6;D&sub6;
Diese Gleichung für den Volumenbereich ermöglicht es, Volumenverhältnisse innerhalb einer einzigen Düse oder zwischen verschiedenen Düsen zu vergleichen. Zur Bezeichnung eines Volumenverhältnisses wie bei der Herstellung von Strukturen, welche Vorsprünge, Verknüpfung mit höherer Zelldichte oder eine Kombination davon erzeugen, werden empirische Ausführungsdaten benötigt zur Beziehung eines spezifischen Wertes des Volumenverhältnisses zum Typ der hergestellten Struktur. Ist einmal eine Beziehung zwischen Volumenverhältnis und hergestellter Struktur für eine einzelne Ansatz-Zusammensetzung aufgestellt, so ist es dann möglich, den Typ der Struktur, die hergestellt werden kann, einfach durch die Kenntnis des Volumenverhältnisses vorherzusagen. Auf diese Art kann die Düsenherstellung mehr zweckgerichtet in Übereinstimmung mit den Anforderungen an die Düse ausgelegt werden.
Das Verhältnis der Löcher 7 in Fig. 2 zur Gesamtzahl der im Verhältnis zugeordneten Primär- und Sekundäraustrittsschlitzsegmente kann von einer kleinsten Wiederholungseinheit einer Düse bestimmt werden, wie die in Fig. 10b durch die gestrichelte Linie 36 umschriebene Einheit. Im Verhältnis zugeordnetes Segment bedeutet: diejenigen Schlitzsegmente, die jedem Schnittpunkt von Schlitzen zugeordnet sind, welche den Schnittpunkt bilden und sich nach außen von dem Schnittpunkt proportional zu anderen Segmenten der Schlitze erstrecken, die sich nach außen von anderen Schnittpunkten der Schlitze erstrecken. Zum Zwecke der Verdeutlichung ist Bezugnahme auf das Schema der Fig. 10b hilfreich. Ein Schnittpunkt 50 in Fig. 10b innerhalb einer wiederholten Einheit 36 schließt vier verhältnismäßig zugeordnete Segmente ein. Diese Segmente bilden ein Kreuz, das sich vom Zentrum des Schnittpunktes 50 im wesentlichen zum Mittelpunkt der Sekundärstifte erstreckt. Jeder Schnittpunkt 52 der wiederholten Einheit 36 enthält ein volles verhältnismäßig zugeordnetes Segment, das sich vom Schnittpunkt 52 zum Mittelpunkt der Sekundärstiftes erstreckt, welche an dem Punkt endet, wo das im Verhältnis zugeordnete Segment des Schnittpunktes 50 beginnt. Zusätzlich enthält jeder Schnittpunkt 52 zwei halbe, verhältnismäßig zugeordnete Segmente, die sich auf halbem Weg zu den Schnittpunkten 54 erstrecken. Jeder der wiederholten Einheit 36 zugeordneter Querschnitt 52 enthält zwei verhältnismäßig zugeordnete Segmente. Da es vier Schnittpunkte 52 innerhalb der wiederholten Einheit 36 gibt, ergibt der Schnittpunkt 52 acht verhältnismäßig zugeordnete Segmente innerhalb einer wiederholten Einheit 36. In einer ähnlichen Analyse kann bestimmt werden, daß jeder Schnittpunkt 54 einer wiederholten Einheit 36 zwei halbe, verhältnismäßig zugeordnete Segmente enthält, was ein verhältnismäßig zugeordnetes Segment zur Folge hat, welches beim Schnittpunkt 54 beginnt und auf halbem Weg im Sekundärstift endet, wo das verhältnismäßig zugeordnete Segment des Schnittpunktes 52 beginnt. Es gibt vier Schnittpunkte 54 und deshalb vier verhältnismäßig zugeordnete Segmente in Bezug auf den Schnittpunkt 54 innerhalb der wiederholten Einheit 36. Die Gesamtzahl aller im Verhältnis zugeordneten Segmente innerhalb der wiederholten Einheit 36 beträgt 16. Die wiederholte Einheit 36 bedeckt zwei Viertel-Abschnitte der Zuführungslöcher 7, die eine Strangpressung für die wiederholte Einheit 36 herstellt. Das Verhältnis von Zuführungslöchern zu im Verhältnis zugeordneten Segmenten ist 1/2 : 16 = 0,03125.
Bei der gleichen Analyse für eine Düse ohne Sekundärschlitze ist nur ein Schnittpunkt 54 zur Aufnahme des Extrudats verfügbar. Wie oben diskutiert, besitzt ein Schnittpunkt 54 ein einziges im Verhältnis zugeordnetes Segment, weshalb eine ähnliche wiederholte Einheit ohne Sekundärschlitze vier im Verhältnis zugeordnete Segmente enthält, die durch zwei Viertel-Abschnitte von Zuführungslöchern beschickt werden. Das Verhältnis der Zuführungslöcher zu verhältnismäßig zugeordneten Segmenten ist deshalb 1/2 : 4 = 0,125.
Ein Vergleich von Düsen mit und ohne Sekundärschlitzen zeigt deutlich auf, daß ein Einschluß von Sekundärschlitzen in einer Düse eine Abnahme von 75 % des im Verhältnis zugeordneten Segments zum Zuführungslochverhältnis zur Folge hat. Wenn die Düse der Figuren 10a bis 10b derart geändert werden würden, daß sie ein Loch enthalten, welches jeden Schnittpunktbereich an den vier Ecken der Einheit 36 zuführt, würde das Verhältnis der Löcher zu den verhältnismäßig zugeordneten Schlitzsegmenten für diese geänderte Düse 1÷16=0,0625 betragen, was ebenfalls eine Abnahme von 75 % des Verhältnisses beträgt, welches sonst in Abwesenheit von Sekundärschlitzen existieren würde. Die vorliegende Erfindung enthält daher ein solches Verhältnis, das geringer als 0,125 und vorteilhafterweise kleiner als 0,1 ist, wo wenigstens einige der Austrittsschlitze direkt mit den Zuführungslöchern in Verbindung stehen.
Jede einzelne oder einige abwechselnde Reihen der Primärstifte in Düsen der vorliegenden Erfindung können, wie zum Aufbau einer wabenförmigen Strukturwand gewünscht, durch zwei oder mehr Sekundärschlitze geteilt werden, welche sich in wenigstens einer in jeder von verschiedenen oder in jeder von allen Querrichtungen solcher Sekundärschlitze erstrecken. Eine beispielhafte Ausführungsform dieses zusätzlichen Merkmales ist in Fig. 11 gezeigt. Diese Düse enthält sich kreuzende Sekundäraustrittsschlitze 2A in der Mitte zwischen benachbarten sich kreuzenden Primäraustrittsschlitzen 3 (vergleichbar mit der Düse der Fig. 1 bis 3) und sie enthält außerdem zusätzliche sich kreuzende Sekundäraustrittsschlitze 2A, die entweder quadratische oder andere rechtwinklige Sekundärstifte 6 bilden. Alle Schlitze haben die gleiche Breite. Die Schlitze 2A können als Tertiärschlitze aufgebaut sein, wenn sie ansonsten eine Tiefe (nicht gezeigt) von der Auslaßfläche 1 besitzen, die kürzer als die der Schlitze 2 ist. In letzterem Fall können die inneren Enden der kürzeren Schlitze 2A (nicht gezeigt) gemeinsam auch zur Definition des Endes einer ersten Schicht des Grenzschlitzbereiches und des Beginns einer zweiten Schicht des Grenzschlitzbereichs (wo der Grenzschlitzbereich bei der Grenze beginnt, die durch die gemeinsamen inneren Enden ausschließlich der längeren Sekundäraustrittsschlitze 2 definiert ist) aufgebaut sein, oder es können alternativ die inneren Enden aller Schlitze 2 und 2A als wellenförmig geformte Grenze aufgebaut sein, die das Ende des dazwischenliegenden Endbereichs und den Beginn des Grenzschlitzbereichs anzeigt. Trotzdem stehen die Schlitze 2 und 2A nur mit sich selbst und Primärschlitzen 3 in direkter Querverbindung, wodurch ein gemischter transversaler und longitudinaler Fluß von Strangpreßmaterial von den Schlitzen 3 in die Schlitze 2 und 2a wie auch zwischen den Schlitzen 2 und 2A auftritt. Wo es zur Erzeugung verschiedener Dicken der Wand und/oder des Vorsprungs in dem stranggepreßten Produkt gewünscht ist, können die Schlitze 2 schmäler oder breiter als die Schlitze 2A hergestellt werden.
Wo die Natur des Strangpreßmaterials und der spezifischen Abmessungen der Düse derart kombiniert ist, daß vollständig verknüpfte Wände der wabenförmige Strukturen durch einige oder alle Schlitze 2 und 2A gebildet werden, wird einiges Material während des Flusses in und entlang der Schlitze 2 und 2A von den Schlitzen 3 zum Teil (sowohl transversal als auch longitudinal) von einem zu den anderen Schlitzen 2 und 2A bei ihren beiderseitigen Schnittpunkten derart weiterfließen, daß entweder Vorsprünge und/oder vollständig verknüpfte Wände gebildet werden, die an der Auslaßfläche 1 von den am zentralsten liegenden Segmenten der Schlitze 2 und 2A, die jede quadratische oder andersartig rechteckige Primärstift 5 unterteilen, austreten.
Fig. 11 bis 15 beschreiben ein zusätzliches Merkmal, welches eine Düse der vorliegenden Erfindung beinhalten kann. Die inneren Enden der Schlitze 2A in Fig. 11 sind mit vergrößerten Ausdehnungen 31, die (vorzugsweise sich kreuzende und miteinander verbundene) Wannen- oder Becken-Gebiete oder Behälter bilden, ausgestattet, um behilflich zu sein, Strangpreßmaterial von Schlitzen 3 in die inneren Enden der Schlitze 2A entlang ihrer Querausdehnung seitlich zuzuführen. Diese Behälter 31 können wie gewünscht auch in ähnlicher Weise (obwohl in Fig. 11 nicht gezeigt) entlang der inneren Enden der Schlitze 2 für im wesentlichen die gleiche Funktion vorgesehen werden. Ebenso können Behälter 31 (obowhl in Fig. 11 nicht gezeigt) entlang der inneren Enden der Primärschlitze 3 (was den Wannen-Gebieten 144,145 in den Fig. 19 bis 20 oder dem US Patent 3,038,201 entspricht) vorgesehen werden. Während Fig.11 eine einfache Form von Behältern 31 mit kreisförmiger Querschnittsform zeigt, verdeutlichen die Fig. 12 bis 15 einige verbesserte Formen der Behälter. In Fig. 12 besitzen Behälter 31A, die an beide Schlitze 2 und 3 gekoppelt sind, eine im wesentlichen zu ihrer Länge ovale Querschnittsform, was den lateralen Fluß von Strangpreßmaterial in alle Querabschnitte der inneren Enden der Primärschlitze 3 von den Löchern 7 und der Sekundärschlitze 2 von den Primärschlitzen 3 zusätzlich erleichtert. Fig. 13 zeigt einen Behälter 31b mit tränenförmiger Querschnittsform, die einen kombinierten transversalen und longitudinalen Fluß von Strangpreßmaterial in alle inneren Endabschnitte der Schlitze 2 zusätzlich erleichtert. Während die tränenförmigen Reservoire 31B relativ kurz sind, zeigen die Fig. 14 und 15 verlängerte tränenförmige Behälter 31C und 31D, die jeweils mit Primärschlitzen 3 und Sekundärschlitzen 2 für die gleiche, jedoch im Vergleich zu den Behältern 31B gesteigerte Wirkung verbunden sind. Die verschieden geformten Behälter können daher nützlicherweise als sich kreuzende und miteinander verbundene Ausführungen der und auf den inneren Enden der Primär- und/oder Sekundärschlitze in Düsen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Da Behälter 31 (wie auch 31A, 31B und 31D) spezielle Ausdehnungen des inneren Endes der Schlitze 2A (und 2) sind, sind sie ein funktioneller Teil des Grenzschlitzbereiches 8a. Dementsprechend bilden die Behälter 31 und die inneren Enden des Schlitzes 2 in Fig. 11 gemeinsam eine wellenförmige Grenze 24A zwischen dem dazwischenliegenden Schlitzbereich 8B und dem Grenzschlitzbereich 8A.
Die zusammengesetzte Schlitzdüse der Fig. 16 ist von dem in dem US Patent 4,354,802 gezeigten Typ bedingt durch die Tatsache, daß eine Platte 37 mit der Auslaßfläche 38 des Blocks 39 verbunden ist, nachdem sich weite Abschnitte 3B der Primärschlitze in Block 39 gebildet haben, um direkt mit Löchern 7 in Verbindung zu stehen. Nachdem die Platte 37 derart verbunden ist, werden schmale Abschnitte 3A der Primärschlitze und der Sekundärschlitze 2 von der Auslaßfläche 1 in die Platte 37 geschnitten. Das Ergebnis ist eine Düse, die Primärschlitze mit schmalen äußeren Abschnitten 3a besitzt, welche bei 11A mit den weiten inneren Abschnitten 3B in Verbindung stehen. Während Sekundärschlitze 2 mit einer kürzeren Tiefe als die Tiefe der Abschnitte 3A gezeigt sind, können Schlitze 2 wie gewünscht mit gleicher Tiefe wie die der Abschnitte 3A hergestellt werden. In jedem Fall können Abschnitte 3A und Schlitze 2 derart hergestellt werden, daß sie sich im Grenzschlitzbereich befinden und eine gemeinsame wellenförmige Grenze ihrer inneren Enden besitzen, die das Ende des dazwischenliegenden Schlitzbereiches anzeigen.
Die Enden der Schlitzabschnitte 3B, die die Löcher 7 überlappen, können flach oder rechteckig beschnitten wie bei 11 oder abgerundet wie bei 11C oder in anderer Art mit einem geeigneten Profil versehen sein durch eine geeignete Schlitz- Schneidevorrichtung.
Die nachfolgenden Beispiele sind als Erweiterung der Erfindung durch beispielhafte Veränderungen und nicht als Begrenzung der Erfindung beabsichtigt. Es besteht weder eine Beschränkung beim Einschluß einer oder mehrerer zusätzlicher Schichten oder von Grenzschlitzbereichen, die einen endgültigen Vielschicht-Zuführmechanismus zur Folge haben.

Beispiel 1

Eine verwendete Düse wurde mit den folgenden Abmessungen hergestellt und bearbeitet. Die Abmessungen des Primäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren 0,053 inches (1,14 mm) bei der Länge L&sub3;, 0,008 inches (0,20 mm) in der Breite und 0,130 inches (3,302 mm) in der Tiefe. Die Abmessungen des Sekundäraustrittsschlitzes waren 0,0451 inches (1,15 mm) in der Länge L&sub2; 0,008 inches (0,20 mm) in der Weite und 0,40 inches (1,02 mm) in der Tiefe. Das resultierende Volumenverhältnis war 3,83 und das Verhältnis der Gesamtzahl der Zuführungslöcher zur Gesamtzahl der verhältnismäßig zugeordneten Austrittsschlitzsegmente war 1 bis 16. Das sich ergebende Substrat zeigte die wabenförmige Struktur mit Vorsprüngen auf den Wänden einer jeden Seite einer jeden Einheitszelle wie in Fig. 4 gezeigt.

Beispiel 2

Eine zweite Düse wurde unter Verwendung des EDM Drahtschneideprozesses zum Schneiden von Schlitzen mit dem gleichen dazwischenliegenden Schlitzvolumen wie in Beispiel 1 bearbeitet. Die Abmessungen des Sekundäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren die gleichen wie in Beispiel 1, die Tiefe wurde jedoch auf 0,075 inches (1,91 mm) geschnitten. Das entstehende Volumenverhältnis war 2,07 und das Verhältnis der Gesamtzahl der Zuführungswege zur Gesamtzahl der verhältnismäßig zugeordneten Austrittsschlitzsegmente war 1 bis 16. Das durch diese Düse stranggepreßte Keramiksubstrat zeigte vollständige Verknüpfung wie exemplarisch bei der Einheitszelle 17 in Fig. 5 gezeigt. Die durch diese Düse gezeigte vollständige Verknüpfung hatte 1600 Zellen per square inch keramisches Substrat mit einer viermal so großen Zahl von Einheitszellen zur Folge, die von der gleichen Düse vor der Bearbeitung der Austrittsschlitze hergestellt wurden.

Beispiel 3

Die Abmessungen des Primäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren in dieser Düse 0,043 inches (1,09 mm) lang wie L&sub3;, 0,009 inches (0,23 mm) breit und 0,112 inches (2,97 mm) tief. Die Abmessungen des Sekundäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren 0,035 inch (1,09 mm) lang wie L&sub2;, 0,009 inches (0,23 mm) breit und 0,060 inches (1,52 mm) tief. Das sich daraus ergebende Volumenverhältnis war 2,55. Diese Düse stellte ein Keramiksubstrat mit einer wabenförmigen Struktur mit sowohl Vorsprüngen als auch vollständiger Verknüpfung her. Die Vorsprünge variierten in Größe von Vorsprüngen mit kleinerer Größe zu größeren Vorsprüngen 14, die in Fig. 4 gezeigt sind. Die vollständige Verknüpfung im Substrat hätte 2400 Zellen pro square inch hergestellt. Probe 5 brachte ähnliche Ergebnisse wie in diesem Beispiel hervor.

Beispiel 4

Die Abmessungen des Primäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren in dieser Düse 0,075 inches (1,91 mm) lang wie L&sub3;, 0,012 inches (0,30 mm) breit und 0,180 inches (4,58 mm) tief. Die Abmessungen des Sekundäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren 0,057 inches (1,80 mm) lang wie L&sub2;, 0,012 inches (0,30 mm) breit und 0,109 inches (2,77 mm) tief. Das Volumenverhältnis betrug 1,58. Das sich ergebende Keramiksubstrat war vollständig verknüpft mit 800 Zellen pro square inch. Wegen der angestiegenen Breite der Austrittsschlitze im Grenzschlitzbereich waren die Zellwände des Substrats dicker.

Beispiel 5

Die Abmessungen des Primäraustrittsschlitzes pro Schlitz in der Düse des Beispieles 5 waren 0,106 inches (2,69 mm) lang wie L&sub3;, 0,008 inches (0,20 mm) breit und 0,127 inches (3,23 mm) tief. Die Abmessungen des Sekundäraustrittsschlitzes pro Schlitz waren 0,098 inches (2,69 mm) lang wie L&sub2;, 0,012 inches (0,30 mm) breit und 0,05 inches (1,27 mm) tief. Das Volumenverhältnis betrug 2,12. Das sich daraus ergebende Keramiksubstrat war vollständig verknüpft mit Zellenwänden, die bezüglich der Wanddicke wechselten mit einer Zelldichte von 400 Zellen pro square inch.
Die Ergebnisse dieser Beispiele zeigen an, daß das Volumenverhältnis des Primärschlitzvolumens zum Sekundärschlitzvolumen ein bedeutender Parameter für das Herstellungsdesign eines Substrates, das durch die erfindungsgemäße Düse stranggepreßt wird, ist. Sowohl Breiten als auch Tiefen können zur Erzeugung der gewünschten Verhältnisse geändert werden. Nirgendwo im Stand der Technik ist ein solch bedeutsames Verhältnis für die Strangpreßform-Technologie berücksichtigt.
Beispiele von keramischen wabenförmigen Strukturen mit porösen Wänden, die jedoch nicht als Beschränkungen der Erfindung beabsichtigt sind, welche mit dem neuen Düsenkonzept hergestellt werden können, sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Fig. 4 zeigt einen Abschnitt einer wabenförmigen Struktur mit 400 Zellen pro square inch mit einer Vielzahl von Vorsprüngen, die auf den Seiten der Wände der Einheitszelle hergestellt wurden. Diese Vielzahl von Vorsprüngen wird während der Strangpressung der keramischen wabenförmigen Struktur hergestellt und ist eine Folge des Volumenverhältnisses der einzelnen Schlitze des oben beschriebenen neuen Düsenaufbaus. Die Vorsprünge sind die Folge von unvollständig gebildeten Wände der Einheitszelle, welche ein Minimum von 5 % Oberflächengebiet zum Oberflächengebiet der durch den Vorsprung verbundenen Wand der Einheitszelle hinzufügt.
Fig. 5 zeigt die Folge einer effektiven Ausdehnung der Vielzahl von Vorsprüngen derart, daß die Vorsprünge vollständig miteinander verknüpfen zur Bildung zusätzlicher vollständiger Wände innerhalb der früheren Einheitszelle, wodurch die Anzahl der Einheitszellen vervierfacht wird und das Gebiet der Wandfläche innerhalb einer Einheitszelle nach dem Stand der Technik, die ausschließlich durch Primärschlitze gebildet wird, im wesentlichen verdoppelt wird. Zusätzliche Gestaltungsformen der wabenförmigen Struktur werden die in Fig. 6 und 7 dargestellten Formen widerspiegeln. Fig. 6 zeigt Sekundärschlitze 2A die sich jeweils im 900 Winkel zwischen den dazwischenliegenden Primärschlitzen 3 zweiteilen, welche das Spiegelbild der keramischen wabenförmigen Struktur mit Wänden, die sich jeweils im 90º Winkel jeder Wand der Einheitszelle gemäß dem Stand der Technik (als Folge ausschließlich der Primärschlitze) zweiteilen, erzeugt, wodurch die Zahl der Einheitszellen gegenüber dem Stand der Technik vervierfacht wird und Einheitszellen von dreieckigem querliegenden Querschnitt erzeugt werden. Fig. 7 zeigt einen dreieckigen Düsenaufbau, der die spiegelbildliche keramische Struktur herstellt. Das Produkt einer solchen Düse ist eine dreieckige keramische wabenförmige Struktur mit ungefähr zweimal der Zahl des Zellwandgebietes und viermal soviele Einheitszellen gegenüber der Einheitszelle des Standes der Technik, welche ausschließlich durch die Primärschlitze gebildet werden.
Eine Bearbeitung der Austrittsschlitze kann durch Bearbeitung durch elektrische Tauchentladung, Elektronenstrahlfräsen, Ritzsägeschneiden, oder Drahtschneiden durch elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) erfolgen. Die bevorzugte Bearbeitungstechnik ist der EDM Drahtschneideprozeß. Der EDM Prozeß benötigt eine Werkzeugmaschinenvorrichtung mit einem elektrischen Hydraulikstellsystem und einem Netzgerät, das einen pulsierenden hochfrequenten DC Strom an die Elektrode anlegt. Während des Bearbeitungsvorgangs sind die Elektrode und ein Werkstück in ein Dielektrikum eingetaucht, das eine Lücke zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufrechterhält. Die Lücke oder Überschneidung hängt von der Betriebsspannung und dem Strom ab. Die bevorzugte Methode des EDM Prozesses zum Schneiden der Austrittsschlitze in dem Düsen-Werkstück ist die eines EDM Drahtes mit deionisiertem Wasser, das als Dielektrikum benutzt wird. Die Größe des Schlitzvolumens ist durch die Größe des EDM Drahtes, die Spannung, den Strom, die Breite und Tiefe des Schnittes und die Schnittrate definiert. Ein numerisches Steuerprogramm auf der Grundlage des Abstandes vom Mittelpunkt wurde geschrieben und in die programmierbare elektrische Entladungsmaschine eingegeben. Das Programm steuert die Maschinenfunktion zur Gewährleistung der Genauigkeit des Schlitzschneidens auf innerhalb weniger Zehntausendstel eines inch und verhindert ein Biegen oder sogar Brechen der Primär- und Sekundärkernglieder. Die Düse wurde dann in einer Strangpresse angeordnet und ein Keramikkörper wurde durch die Düse stranggepreßt. Der Sekundäraustrittsschlitz kann in eine bestehende gebrauchte Düse geschnitten oder kann in einer neuen Düse ausgeführt werden. Vor dem Schneiden des Sekundäraustrittsschlitzes sollte das Volumenverhältnis zwischen dem Primärvolumen der Schlitze und dem Sekundärvolumen der Schlitze berücksichtigt werden, um die gewünschte wabenförmige Struktur herzustellen. Die Volumenverhältnisse des Volumens der Primärschlitze zum Volumen der Sekundärschlitze können bestimmen, ob Überhänge, ein Verknüpfen der Zellenwände oder eine Kombination von sowohl Überhängen als auch Verknüpfung erreicht wird. Tabelle 1 ist beispielhaft für die Beziehung des Volumenverhältnisses. Tabelle I Volumen der Primärschlitze zum Volumen der Sekundärschlitze Düsenprobe Volumenverhältnis Ergebnis Vorsprünge verknüpft beides 50 %
Tabelle 1 zeigt drei verknüpfte Volumenverhältnisse, die einen Bereich von relativen Volumina für die Primär- und Sekundärschlitze darstellen. Ist allgemein das Verhältnis von Volumen der Primärschlitze zum Volumen der Sekundärschlitze größer als 3,0, werden Vorsprünge gebildet; wenn kleiner als 2,25, tritt Verknüpfung auf; und wenn zwischen ungefähr 2,25 und 3,0, tritt eine Mischung von Vorsprüngen und Verknüpfung auf. Bei einem sich 2,0 annäherndem Volumenverhältnis ist die Grenze zum Erreichen von Verknüpfung oder Verknüpfung und Vorsprüngen erreicht, wenn eine Mischung von Ton, Talkum und Tonerde stranggepreßt wird. Da das Verhältnis von Primärschlitzvolumen zu Sekundärschlitzvolumen vor dem Schneiden der Düse bestimmt werden kann, kann eine planmäßige Anordnung mit sich ändernden Abmessungsverhältnissen in eine einzelne Düseneinheit eingearbeitet werden. Diese planmäßige Anordnung kann entsprechend der Anforderungen an den Abgasstrom oder das filterbare Material maßgeschneidert werden, um eine wabenförmige Struktur mit sowohl Verknüpfung als auch Vorsprüngen herzustellen.
Tabelle 2 zeigt die gleichen Daten wie die in Tabelle 1 vorgestellten zum Zweck der Darstellung des alternativen Weges zur Berechnung von Volumenverhältnissen. Tabelle 2 Düsenprobe Alternative Volumenverhältnis Ergebnis Vorsprünge verknüpft beide 50 %
Die alternativen Volumenverhältnisse zeigen, daß Vorsprünge entstehen, wenn die Volumina des Bereichs 8a weniger als zweimal das Volumen des Bereichs 8b beträgt, daß Verknüpfung entsteht, wenn das alternative Volumenverhältnis größer als 4 ist oder im Bereich 8a ein viermal größeres Volumen ist als im Bereich 8b, und daß sowohl Vorsprünge als auch Verknüpfung entsteht wenn das alternative Volumenverhältnis zwischen 2 und 4 liegt.
Die Änderung im Fließmechanismus durch die Strangpreßform bringt die Strangpreßformtechnologie vorwärts. Die Düsen nach dem Stand der Technik führen Austrittsschlitze direkt von den Zuführungslöchern mit einem minimalen gemeinsamen Verhältnis von einem Zuführungsloch für jedes der vier verhältnismäßig zugeordneten Austrittsschlitzsegmente zwischen den Schnittpunkten des Schlitzes und der Bildung eines Schnittpunktes der Schlitze zu. Diese Technik vertraut schwerwiegend auf die mühsame Technologie der Bearbeitung von Zuführungslöchern. Durch die hier vorgestellte erf indungsgemäße Form werden 75 % weniger Zuführungslöcher benötigt. Zusätzlich sind die Löcher größer und folglich viel leichter zu bearbeiten. Die Fertigung der Schlitze in den Düsen ist ein viel besser kontrollierbarer präziser Vorgang. Wie oben offenbart, können Schlitze innerhalb weniger Zehntausendstel eines inch der spezifizierten Anordnung und Größe gefertigt werden. Die Fertigung von Primäraustrittsschlitzen und Sekundäraustrittsschlitzen hat eine wesentlich präziser gefertigte Strangpreßform zur Folge, die es ermöglicht, wabenförmige Strukturen eines vergrößerten Oberflächengebietes mit einer wesentlich verringerten Zahl von Zuführungslöchern herzustellen.
Die erfindungsgemäße Strangpreßform führt Sekundäraustrittsschlitze transversal und longitudinal mit und direkt von Primäraustrittsschlitzen zu. Die Vorteile dieser Phase des Strangpreß- Fließmechanismus sind die Herstellung von wabenförmigen Strukturen mit Vorsprüngen, vergrößerte Einheitszellen pro square inch, oder sowohl Vorsprünge als auch vergrößerte Zellen pro square inch. Die zusätzliche Veränderung in dem Strangpreßform-Flußmechanismus besteht darin, daß die Zuführungslöcher longitudinal und transversal Primäraustrittsschlitzen zuführen, jedoch nicht direkt mit den Sekundäraustrittsschlitzen in Verbindung stehen. Der Vorteil dieser Wirkungsweise ist eine geringere Zahl von zu bearbeitenden Zuführungslöchern pro Zahl der verhältnismäßig zugeordneten Schlitzsegmente. Die verringerte Zahl von Zuführungslöchern von etwas größerem Durchmesser als zuvor verringert den Flußwiderstand des Ansatzes und reduziert die Herstellungskosten der Düse. Es ist die kombinierte transversale und longitudinale Zuführung von miteinander verbundenen Primäraustrittsschlitzen durch die Zuführungslöcher und die Primärzuführungsschlitze, die transversal und longitudinal den Sekundäraustrittsschlitzen zuführen, die die vergrößerte Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Düse ergeben.
Es ist weiterhin in Erwägung gezogen, daß der Mechanismus des Strangpressens eines Ansatzes von Fließmaterial durch die Zufügung von Wannen- oder Behälter-Volumina 31 erhöht wird. Fig. 11 zeigt die Anordnung von zusätzlichen Voluminagebieten innerhalb des Inneren des Düsenkörpers an dem Endabschnitt der Sekundäraustrittsschlitze 2A innerhalb des Grenzschlitzbereiches 8a und an der Grenze 24A zu dem dazwischenliegenden Schlitzbereich 8b. Die Hinzufügung des Wannen- oder Behälter-Volumens 31 erhöht die Verweildauer des Ansatzes von Fließmaterial innerhalb der Sekundäraustrittsschlitze 2A, um sicherzustellen, daß die gesamten Schlitzvolumina angefüllt werden.
Zusätzlich zum Wannen- oder Behälter-Volumen 31 wächst der verfügbare Fluß des Ansatzmaterials im inneren Abschnitt des Düsenkörpers. Der angestiegene innere Fluß des Ansatzes kann dann in die hier offenbarten Sekundärschlitze 2 oder in zusätzliche Sekundärschlitze 2A, die in die Auslaßfäche der Düse eingearbeitet sind, hindurchgeführt werden. Fig. 11 zeigt die Hinzufügung von Austrittsschlitzen 2A, die ebenfalls durch die Sekundäraustrittsschlitze 2 wie auch durch das hinzugefügten Wannen- oder Behälter-Volumen 31 zugeführt werden. Es ist zudem in Erwägung gezogen, daß zusätzliche Schlitze in der Stirnseite zur Bildung zusätzlicher Zellenwände und/oder Vorsprünge gebildet werden. Die Grenze der Austrittsschlitze, die zur Auslaßfläche der neuen Düse hinzugefügt werden können, stellt auf der Grundage ihrer Viskosität und Partikelgröße die Grenze von strangpreßbarem Material dar, die den Schlitzen zugeliefert werden kann, wie auch die Möglichkeit der Bearbeitung der Düsenstirnseite mit Schlitzen und gleichzeitiger Beibehaltung der Vollständigkeit und Stärke der Vielzahl von Kerngliedern oder Stiften, welche zur Definition der Austrittsschlitze benötigt werden.

Claims

1. Strangpreßform zur Erzeugung zellartiger Strukturen mit sich schneidenden Zellwänden aus strangpreßbarem Material, welche aufweist

einen Düsenkörper mit einer Einlaßfläche (9,9A) und einer Auslaßfläche (1), und

eine Vielzahl von Zuführungslöchern (7;7A,7B), welche sich innerhalb des Körpers von der Einlaßfläche auf die Auslaßfläche zu erstrecken, wobei die Zuführungslöcher nur mit jedem einer Vielzahl von sich quer kreuzenden Primäraustrittsschlitzen (3;3A,3B) direkt in Verbindung stehen, welche durch eine Vielzahl von Primärkerngliedern (5) des Körpers festgelegt sind und sich innerhalb des Körpers von der Auslaßfläche auf die Einlaßfläche zu erstrecken, wobei die inneren Endabschnitte der Zuführungslöcher längs und quer auf überlappende Weise mit den inneren Endabschnitten (11; 11C) der Primäraustrittsschlitze in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch

Sekundäraustrittsschlitze (2;2A;2B), welche sich innerhalb der Primärkernglieder (5) von der Auslaßfläche auf die Einlaßfläche zu und in direkter Querverbindung mit den Primäraustrittsschlitzen (3;3A,3B) erstrecken, wobei die Sekundäraustrittsschlitze die Primärkernglieder in Sekundärkernglieder (6) teilen, welche die Sekundäraustrittsschlitze festlegen, und wobei die Sekundäraustrittsschlitze nicht direkt mit den Zuführungslöchern in Verbindung stehen, wobei die inneren Enden einiger oder aller Sekundäraustrittsschlitze, oder einiger oder aller Primäraustrittsschlitze oder einiger oder aller sowohl Primär- als auch Sekundäraustrittsschlitze mit erweiterten, Zuführungsbehälter (31;31A;31B;31C;31D) bildenden Verlängerungen versehen sind, welche sich entlang der inneren Enden erstrecken und mit den inneren Enden in Verbindung stehen.

2. Strangpreßform nach Anspruch 1, bei welcher sich die Sekundäraustrittsschlitze eine kürzere Strecke als die Primäraustrittsschlitze von der Auslaßfläche nach innen erstrekken, oder sich die Sekundäraustrittsschlitze eine größere Strecke als die Primäraustrittsschlitze von der Auslaßfläche nach innen erstrecken, oder sich die Sekundäraustrittsschlitze mit einer gleichen Strecke wie die Primäraustrittsschlitze nach innen erstrecken, oder sich die Sekundäraustrittsschlitze in einer Kombination aus wenigstens zwei der kürzeren, längeren oder gleichen Strecken von der Auslaßfläche erstrecken.

3. Strangpreßform nach Anspruch 1, welche drei Strangpreßbereiche aufweist, worin

sich ein Zuführungslochbereich (8C) von der Einlaßfläche (9;9A) nach innen erstreckt und an einer querlaufenden, gemeinsamen Grenze (10) endet, welche durch die inneren Enden der Primäraustrittsschlitze (3;3A, 3B) gebildet wird, wo die Zuführungslöcher (7;7A,7B) beginnen, sich mit den Primäraustrittsschlitzen zu überlappen und in Verbindung stehen,

ein dazwischenliegender Schlitzbereich (8B) beginnt, wo der Zuführungslochbereich endet, und an einer querlaufenden, gemeinsamen Grenze (24) endet, welche durch die inneren Enden (25) der Sekundäraustrittsschlitze gebildet wird, und ein Grenzschlitzbereich (8A) beginnt, wo der dazwischenliegende Schlitzbereich endet, und sich zur Auslaßfläche (1) erstreckt.

4. Strangpreßform nach Anspruch 3, in welcher die Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des Grenzschlitzbereichs breiter als die Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder schmäler als die Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder von gleicher Breite wie die Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der breiteren, schmäleren und gleichen Breite sind.

5. Strangpreßform nach Anspruch 3, in welcher die Tiefenabmessung der Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des Grenzschlitzbereichs länger als die Tiefenabmessung der Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder kürzer als die Tiefenabmessung der Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder von der gleichen Länge wie die Tiefenabmessung der Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der längeren, kürzeren und gleichen Länge sind.

6. Strangpreßform nach Anspruch 3, in welcher die Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des Grenzschlitzbereichs eine Breite und Tiefe haben, die größer als oder kleiner als oder von gleicher Größe wie die Breite und Tiefe der Abschnitte der Primäraustrittsschlitze innerhalb des dazwischenliegenden Schlitzbereichs sind, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der größeren, kleineren und gleichen Größe sind.

7. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Sekundäraustrittsschlitze breiter als die Primäraustrittsschlitze sind, schmäler als die Primäraustrittsschlitze sind, oder von gleicher Breite wie die Primäraustrittsschlitze sind, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der breiteren, schmäleren und gleichen Breite sind.

8. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Primäraustrittsschlitze (3; 3A, 3B), die Sekundäraustrittsschlitze (2;2A) und die Zuführungslöcher (7) in einer einheitlichen Düse enthalten sind.

9. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Primäraustrittsschlitze (3;3A,3B), die Sekundäraustrittsschlitze (2) und die Zuführungslöcher (7A,7B;7) in einer zusammengesetzten Düse (21) enthalten sind.

10. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Primäraustrittsschlitze (3), die Sekundäraustrittsschlitze (2) und die Zuführungslöcher (7C) in einer laminierten Düse (22) enthalten sind.

11. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Primärkernglieder (5) und die Sekundärkernglieder (6) in einem querlaufenden Querschnitt rechteckig sind.

12. Strangpreßform nach Anspruch 11, in welcher die Sekundärkernglieder (6) in einem querlaufenden Querschnitt quadratisch sind.

13. Strangpreßform nach Anspruch 11 oder 12, in welcher die Primärkernglieder (5) in einem querlaufenden Querschnitt quadratisch sind.

14. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Primärkernglieder und die Sekundärkernglieder (19;23) in einem querlaufenden Querschnitt dreieckig sind.

15. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher das Volumenverhältnis des Gesamtvolumens der Primärschlitze zu dem Gesamtvolumen der Sekundärschlitze einen Wert annimmt, der bewirkt, daß das von den Sekundärschlitzen abgegebene strangpreßbare Material nur die Form vollständig verknüpfter Zellwände oder Vorsprünge auf und in Längsrichtung entlang der Zellwände oder aus einer Kombination aus den vollständig verknüpften Zellwänden und den Vorsprüngen hat.

16. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher das Volumenverhältnis des Gesamtvolumens der Primärschlitze zu dem Gesamtvolumen der Sekundärschlitze kleiner als 2,25 ist.

17. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher das Volumenverhältnis des Gesamtvolumens der Primärschlitze zu dem Gesamtvolumen der Sekundärschlitze größer als 3,0 ist.

18. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher das Verhältnis der Zahl der Zuführungslöcher zu einer Gesamtzahl der proportional assoziierten Austrittsschlitzsegmente zwischen Schlitzkreuzungsstellen und sich beiderseitig zur Bildung einer Kreuzungsstelle der Schlitze erstreckend kleiner als 0,125 ist.

19. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher jede oder einige oder alternierende Reihen der Primärkernglieder durch wenigstens zwei Sekundärschlitze geteilt werden, die sich in eine querlaufende Richtung erstrecken, während sie wenigstens einen anderen Sekundärschlitz kreuz und quer durchziehen, der sich in eine andere querverlaufende Richtung erstreckt.

20. Strangpreßform nach Anspruch 19, in welcher jeder Primärkern wenigstens durch zwei Sekundärschlitze geteilt wird, die sich in der einen Richtung erstrecken.

21. Strangpreßform nach Anspruch 20, in welcher die Primärkernglieder durch wenigstens zwei Sekundärschlitze geteilt werden, die sich in jede Querrichtung der Sekundärschlitze erstrecken.

22. Strangpreßform nach Anspruch 19, in welcher wenigstens einer der wenigstens zwei Sekundäraustrittsschlitze, welche sich in der einen Richtung erstrecken, breiter als, schmäler als oder von gleicher Breite wie die Breite des anderen der wenigstens zwei Sekundäraustrittsschlitze ist, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der breiteren, schmäler und gleichen Breite ist.

23. Strangpreßform nach Anspruch 19, in welcher die Tiefe wenigstens einer der wenigstens zwei Sekundäraustrittsschlitze, welche sich in der einen Richtung erstrecken, größer als, kleiner als oder von gleicher Tiefe ist wie die Länge des anderen der wenigstens zwei Sekundäraustrittsschlitze, oder eine Kombination aus wenigstens zwei der größeren, kleineren und gleicher Tiefe ist.

24. Strangpreßform nach einem vorangegangenen Anspruch, in welcher sich die Behälter (31;31A;31B;31C;31D) gegenseitig schneiden und miteinander verbunden sind.

25. Strangpreßform nach einem vorangegangenen Anspruch, in welcher die Behälter (31) kreisförmige Querschnittsformen haben.

26. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 1 bis 24, in welcher die Behälter (31A) ovale Querschnittsformen haben.

27. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 1 bis 24, in welcher die Behälter (31B;31C;31D) eine tränenförmige Querschnittsform haben.

28. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in welcher das alternative Volumenverhältnis (AVR) des Gesamtvolumens der Schlitze in dem Grenzschlitzbereich (8A) zu dem Gesamtvolumen der Schlitze in dem dazwischenliegenden Schlitzbereich (8B) einen Wert annimmt, der bewirkt, daß das von den Sekundärschlitzen ausgetretene, strangpreßbare Material nur die Form vollständig verknüpfter Zellwände oder Vorsprünge auf und in Längsrichtung entlang der Zellwände oder einer Kombination aus den vollständig verknüpften Zellwänden und den Vorsprüngen hat.

29. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in welcher das alternative Volumenverhältnis (AVR) des Gesamtvolumens der Schlitze in dem Grenzschlitzbereich (8A) zu dem Gesamtvolumen der Schlitze in dem dazwischenliegenden Schlitzbereich (8B) kleiner als 2 ist.

30. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in welcher das alternative Volumenverhältnis (AVR) des Gesamtvolumens der Schlitze in dem Grenzschlitzbereich (8A) zu dem Gesamtvolumen der Schlitze in dem dazwischenliegenden Schlitzbereich (8B) größer als 4 ist.

31. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in welcher das alternative Volumenverhältnis (AVR) des Gesamtvolumens in dem Grenzschlitzbereich (8A) zu dem Gesamtvolumen der Schlitze in dem dazwischenliegenden Schlitzbereich (8B) zwischen 2 und 4 liegt.

32. Strangpreßform nach Anspruch 1, in welcher die Sekundäraustrittsschlitze gegenseitig geschnitten sind.