CN87104060A - 挤压模 - Google Patents

Abstract

一种挤压模和挤压件的挤压方法。特别适用于利用陶瓷膏料和具有小尺寸及紧窄空间通道的挤压件。横跨模具壳体的进入区设有一个芯子支承板，许多柔性元件由该板向着壳体的排出区延伸。柔性元件的截面面积至少在远离支承板的端部、与挤压件所要求的通道截面尺寸相匹配，支承板具有若干送入通道，该通道用作被挤压材料流向支承板下游端的流道。在挤压过程中柔性元件随挤压材料的流线使其在模具排出区呈所要求的位置。

Description

本发明涉及一种挤压模，更具体地说涉及一种适用于生产在其内的全长上具有许多贯通通道的挤压制品的模具结构形式。

在此之前用于生产这类挤压制品的模具带有许多个刚性芯杆从一脚架或模具元件上延伸出来，这里称为芯子支承板，放置在模具出口的上游端，通过一种装置将待挤压的材料向着芯子支承板的下游端供料，这种供料装置一般包括：若干个孔或通道，从芯子支承板在芯杆之间的位置上通过。这种型式的装置在FR-A-258981专利中已经公开了。

这种结构已经被推荐或应用于各种挤压方面，包括空心砖和蜂窝陶瓷的挤压，但它存在一些问题，如在所要求的通道的最大截面尺寸很小，例如小于2毫米的地方，因为这样的芯子的刚性差，在要求通道的间隔很埃近地方，会遇到机械方面的困难：例如两相邻通道之间的中心距小于5毫米。当采用某些可挤压材料，如热塑性材料（包括玻璃时，有可能所采用的模具的刚性芯杆的尺寸和间隔会大于挤压制品所要求的尺寸，当它离开模具后把挤压件收缩，这种工艺对于许多被挤压材料是不适合的，特别是对许多塑性材料，如陶瓷粘剂。

我们已经发明一种能克服这些困难的模具结构。

本发明提供一种挤压模用于生产带有许多贯通通道的挤压件，其通道的最大截面尺寸为2毫米，两相邻通道中心线之间的间隔小于5毫米，该模具包括：

（a）一个模具壳体，具有一个进入区和一个排出区位于注入孔的端部，通过该注入孔将挤压材料进行挤压;

b）一个芯子支承板横向盖过上述模具壳体的进入区，其上带有许多送入通道，通过该通道将被挤压材料由芯子支承板的上游端向着它的下游端的模具壳体的进入区流动;

c）许多个细长的柔性元件由上述芯子支承板伸向排出区，在芯子支承板处的两相邻柔性元件的纵向轴线之间的距离要大于在挤压件内的通道中心线之间所要求的距离，该柔性元件的截面尺寸，至少在其远离芯子支承板的端部，要与上述贯通通道的截面尺寸相当。

本发明还提供用于生产一种挤压件的方法，该方法包括：将被挤压材料送入上面所述的模具壳体的进入区，送入进入区的被挤压材料的送进率要使材料通过上述通道流到芯子支承板的下游面，以插塞流动状态流出上述注入孔。

通过上述挤压材料的流动，导致所述柔性元件实际上跟随挤压材料的流线，在所述排出区呈现一个相当于在挤压件中所要求的通道布置的构形。

本发明的优点是：通过这样的挤压材料的流动流线，导致由柔性元件组成的芯子，以满足挤压件的通道之间所要求的合适的相对位置。

如下面所指出的，在某些情况下，每个柔性元件可以在其远离芯子支承板的一端具有一个放大部分，柔性元件最好是具有圆形均匀的截面，虽然其它的形状，例如多边形如三角形，正方形，或六方形或凹入的各种形状（例如苜蓿叶形），如果需要都可以采用。如下面所述，柔性元件可以是空心的，即管子。

柔性元件的柔度和挤压材料流经柔性元件时所产生的拉伸将影响它们在排出区相对于在芯子支承板处的位置的所选定的位置。而且在芯子支承板内的送入通道的大小和它们相对于柔性元件的位置，也将影响在模具出口处的柔性元件的位置选定。

当挤压材料是陶瓷粘剂时，则挤压过程可能在温度为10°至100℃范围内受到影响，而且在某些情况下，柔性元件可以是塑料，如尼龙单丝。柔性元件最好是圆形截面的，其直径范围在0.05至2毫米，特别是0.2至1.0毫米内。尼龙单丝，如钓鱼绳，或者金属丝，如不锈钢丝是在许多情况下作柔性元件的最合适的材料。

本发明的模具对生产在其单位截面面积具有较大量的通道的挤压件具有特殊用途。为此目的，芯子元件的数目最好是在每平方厘米的注入孔的截面积上至少有20个，特别的至少有25个。

模具壳体的进入区的截面面积最好是注入孔的截面面积的4至100倍。

由于被挤压材料具有某些磨粒作用，芯子支承板的结构最好是使柔性元件在经过一段时间的挤压之后能方便地更换。为此目的，芯子支承板可以设置许多小孔，孔的大小正好允许柔性元件由此通过，而且柔性元件都是简单地借助一种方法通过这些孔，例如当柔性元件是以单丝的形式存在时，通过加热把柔性元件的一端在芯子支承板的上游端制成一个结节或球形，以防止柔性元件在挤压过程中从其配合的孔中拉出来。柔性元件材料的长度上的两端也可以穿过芯子支承板的邻近的孔，以便使一定长度的平根芯子元件材料形成两个相邻的芯子元件，这样两个相邻孔之间的芯子元件材料的环状件就可用于防止芯子元件在挤压过程中由各个孔中被拉出来。

本发明还提供用于上面所述模具中的挤压模的构件，包括：

a）一个模具壳件，带有一个进入区和一个排出区位于一个注入孔的端头，通过该注入孔将被挤压材料进行挤压;

b）一个芯子支承板用于横向盖过上述模具壳体的进入区，该芯子支承板带有

许多个送入通道，该通道用作挤压材料的送入流道，由芯子支承板的上游端通向芯子支承板的下游端的壳体进入区，和

许多个通孔，每个孔用于接受一个细长的柔性元件通过该孔，并向着上述壳体的排出区延伸，两相邻孔的中心线间的距离要大于挤压件上通道与通道的中心线间的间隔。

壳体的排出区最好是具有一个基本上为均匀截面的模具过渡段（die    land），柔性元件最好伸入这样的具有均匀截面面积的模具过渡段，更具体地说，至少要伸到模具过渡段的下游端。

模具过渡段的长度最好等于注入孔的最小截面尺寸的1至5倍。

芯子支承板最好是设置在它与注入孔的距离至少等于在芯子支承板处的壳体进入区的最小截面尺寸的1/3。更具体地说，芯子支承板最好是设置在它到注入孔的距离等于模具过渡段的长度加上模具壳体的进入区在芯子支承板处的最小截面尺寸的1/3至3倍，特别是1至2倍更理想。

在某些情况下，由一台挤压机提供多个挤压制品，可能是比较理查的。为达此目的，壳体则要具有多个的进入区，每一个进入区具有与它相对应的在注入孔的端部的排出区，而且在芯子支承板上设置有送入通道和芯子元件。另外一种是可以采用一个芯子支承板在其上设有一组送入通道，和芯子元件，用于壳体内的每个进入区。

如上所述，柔性元件最好是有一个均匀的截面，在某此情况下，在柔性元件的远离支承板的端部，即在模具排出区内设置有一个放大部分可能是较理想的。这样就为种用柔性元件以一给定截面形成这些通道提供可能，以便使其长度的主体或主要部分具有更细的截面尺寸，因而产生更大的柔度，并最终导致与层状流线的方向更为完全一致。这种放大部分，可以具有一个与柔性元件不一样的截面形状，这样该柔性元件可以具有带有三角形，正方形或六形截面的放大部分的圆形横截面。比较理想的是：具有这样的放大部分的柔性元件在其较细的截面和放大部分之间有一个带斜度的过渡区。通过采用带放大部分的柔性元件，就可能生产出具有蜂窥窝截面结构的挤压件。

如上所述，在某些情况下，可能要求采用空心柔性元件，以便使流体能够通过该柔性元件，并通过柔性元件的孔或其放大部分进入挤压件中形成的通道。这样的流体的流动，对下述情况可能是有益的：

a）希望对通道的内表面施加一种涂层，在该情况下，流体可以是流体或气体状态或者是其溶液的涂层材料。

b）例如当把挤压件切成长段时：存在有通道塌陷或交形的危险，在这情况下，该流体可以是液体或气体，如空气;

c）这样一种1流体能有助于挤压材料组分的调整：在这种情况下，该流体可以与挤压材料发生反应和或者有助于挤压材料的干燥，加热或冷却以达到合适的要求：在许多这类情况下空气是一种合适的流体。

模具可以带有许多个注入孔，以便采用一个单一的芯子支承板以供给许多个挤压件用。

在使用中，由于将柔性元件设置的位置太致与进行挤压的材料的层状流型相应，为了得到在挤压件中的均匀的通道间隔距离，可以设想柔性元件在芯子支承板上的位置应当依照平方定律设置。但是，除了芯子元件在芯子支承板处的间隔以外，各种其它因素对柔性元件在模具排出区内的安置具有影响。这些其它因素包括：

柔性元件的柔度与其内部的拉伸力综合作用，该拉伸力是通过挤压材料当其流过柔性元件时，所产生的摩擦拖动引起的;

通过芯子支承板的送入通道的形状和大小以及它们相对于柔性元件的位置设置;

挤压材料的特性和挤压条件，如挤压速率。

芯子支承板的结构，也就是送入通道的形状和大小以及柔性元件相对于送入通道的位置设置，要求在任何挤压材料在任何挤压条下所制成的挤压件的通道达到理想的位置可以由试验来确定。在某些情况下，可能要求对芯子支承板的厚度在沿其宽度上进行修正。例如可能具有一个“凸透镜”结构形状：这种结构形状将影响挤压材料通过送入通道的流动状况。

在较理想的配置中，在设计的挤压条件下，柔性元件在芯子支承板的位置应当使挤压件的各通道具有均匀的间隔;使各通道中心线处于等边三角形的各个顶点上。

如果需要，设置定位元件，如脚架，通过这种定位元件使柔性元件或其放大部分由此通过，或在柔性元件的某些部分或全部上设有凸台，特别是那些带有放大部分的，挤压材料可以由定位元件的周围流过;可以设置通道定位用的限定元件，也就是使柔性元件或其放大部分相互之间处于空间的关系。在这种情况下，通道的空间布局可以通过这种定位元件和柔性元件在定位元件的上游端部分（该部分只用于限定元件至芯子支承板之间的通道提供纵向连结）来决定。在这种情况下，柔性元件没有必要设置在芯子支承板上以便使它们跟随着定位元件的上游端的层状流线。

本发明特别适用于多孔陶瓷制品的生产，例如用于塔形密封件（towerpackings），或作为催化剂或催化剂载体。本发明的模具能够挤压陶瓷材料的各种实例在专利EP-A-134138中有所介绍。

本发明的一个实施方案将参考以下附图进行描述，其中：

图1是本发明的模具的一个平面图，该模具的芯子元件已被取掉;

图2是一个沿图1的X-X线切取的一个纵向剖视图，模具的芯子元件已经装入：图2的右半部分表示一个空模具，即没有被挤压的材料在其中，而左半部分表示模具在使用中;

图3是利用图1或图2中所示的类型的模具生产的一种典型的挤压件的一个截面;

图4是用于挤压四个挤压件的一个模具的平面图：为了简化起见，柔性元件和芯子支承板内的用于***柔性元件的孔，都被省略而且芯子板也被切去一部分;

图5是表示图4所示的模具沿Ⅳ-Ⅳ线切取的剖视图;

图6是一个模具的截面剖视图，其中柔性元件具有放大部分在其远离芯子支承板的一端上;和

图7是沿图6中的Ⅵ-Ⅵ线切取的一个截面剖视图。

图1和图2中所示的模具包括一个壳体10，该壳体带有一个法兰12紧靠着挤压筒体16的一个法兰14;一个圆形芯子板18固紧在筒体16和壳体10之间。壳体10带有一个圆筒形进入区20和圆筒形排出区22与注入孔24的端部构成模具过渡段。在进入区和排出区之间是一个截头圆锥区26。该区域并不需要截头锥体结构，如可以采用圆筒形的，尽管这样会在挤压过程中导致被挤压材料的停滞区。芯子支承板18带有许多个圆形截面的送入通道28，通过该通道作为由挤压机筒体16来的被挤压材料的流道，还带有许多个小孔30，每个这种小孔有一个芯子限定元件32，例如一根尼龙单丝，通过。每个芯子元件具有一个阻挡结节34位于芯子支承板18的上游端，以便保持住芯子元件32。

图1和图2中所示的模具，共设置有50个芯子32，其中有一个中央芯子，在第一个圆周上有7个芯子，中间的圆周上有14个芯子，外部圆周上有28个芯子。其设置有36个送料通道，其中有一个中央通道，在第一圆周上有7个中间通道，在第二圆周上有14个中间通道，而外圆周上有14个通道。

该中央芯子元件支承在跨接于中央通道上的元件44上。

一个典型的挤压件是由图1和图2所示的模具中挤压出来的，如图3所示。

图4和图5所示的装置中，该模具具有四个注入孔24，送料由芯子支承板18上的送料通道28送入经过一个截头圆锥区26注入每个注入孔。

如在图1和图2所示的实施例中，芯子支承板18设置许多个送料通道28和许多孔，（图中未示出）许多柔性元件通过这些孔并由与其相匹配的合适的注入孔通过。芯子支承板18支承在带有排出孔24的壳体10的一个凹槽中，如图2所示。芯子支承板18的中央区38是由壳体10的中央部分支承住的。

在图6和图7所示的实施例中，柔性元件32都带有效大部分46在其远离芯子支承板18的端部。这些放大部分46向外伸出至少达到模具过渡段22的长度。放大部分46具有六方形截面，通过它来确定在挤压件中的六方形截面的通道。在图6和图7所示的装置中，有7个这样的芯子元件。为了将柔性元件32的放大部分46放置在模具过渡段22内，并保持它们相互间要求的位置上，放大部分46，在位于模具排出端24的上游端的一点上，带有凸出部48，该凸出部与模具过渡段22的内表面或与一个相邻的柔性元件32的放大部分46相联接。这些凸出部的形状要使被挤压材料能够在凸出部之间流过，并能在其下游端重新聚合在一起。在柔性元件32的放大部分46的上游端，设置有带斜度的过渡部分50以便有助于把挤压材料分配到模具过渡段22的内表面和柔性元件32的放大部分46之间的通道或者邻近的柔性元件32的放大部分46之间的通道。

代替在柔性元件32的放大部分46上设置凸出部48，而将一个脚架设置在放大部分46的上游端，并在该脚架上带有许多孔，柔性元件32就由这些孔中穿过。

本发明将通过以下举例进行说明。

例1

将赤铁矿石碾磨成细粉，具有平均颗粒尺寸为3微米，所有的颗粒尺寸都在10微米以下。

按重量比以31份的氧化铝三水合物，11份的碳酸钙（按重量比）和10份的铝镁尖晶石（按重量比），所有这些成份都在混合前碾磨成和赤铁矿石同样的细粉，然后再与958份的（重量比）的赤铁矿石碾磨过的细粉进行混合。

然后再向这种混合物中混合10份的（按重量比）一种高分子量多糖（“Zusoplast    psl”，可以从Zschimmer    uns    Schwarz，Lahnsteinam    Rhein，FRG（西德）购到），40份（按重量比）的玉米粉〔“Kordek”，grade    G08010可以从英国曼彻斯特，Trafford    Park路cpc英国公可，工业分部购到）（“Kordek”Grade    G08010    available    from    CPC    UK    Ltd，Indus-tria    L    Division，Trafford    park，Manchester，UK），再混入约130份（按重量比）的碳酸钾含量为96克/升的水溶液，并经过均匀混合成膏状。

然后将该混合物在室温下通过前面图1和图2所述的带有50个芯子，其注入孔直径为9.5毫米的模具进行挤压。芯子元件是由0.5毫米直径的尼龙单丝制成。模具在其芯子支承板处的进入区直径为70毫米，其送料通道的尺寸与位置如下：

直径（毫米）

通道组    通道    圆周

中央通道    6    -

第一中间圆周上    4    16

第二中间圆周上    4    29

外圆周上    6    44

芯子支承元件用的孔的直径为0.75毫米，并设置在直径为9.5，22和35毫米的圆周上。

带有50个纵向延伸通道的圆柱形挤压件，按一定长度切割开，在30℃并控制湿度的环境条件下干燥12小时，然后加热至400℃，其加热速度为200℃/小时，并在400℃下保持直到其中的有机成分完全燃烧掉为止。然后将挤压制品在以空气为环境条件的炉中烧结加热至1300℃保持4小时，然后，经过6个小时后冷却到环境温度。

烧结过的挤压件都是长度为8.5毫米，直径为8.5毫米，并带有50个0.48毫米直径的贯通通道，其颗粒密度为4克/厘米³，密度的测定方法是通过其进入大气压力下的水银的体积为基准测得的，而且，在将赤铁矿还原成铁以后，将适用于作氨合成催化剂。

采用尼龙或聚醚醚酮单丝作为芯子元件，其直径为0.7，0.55，0.35，0.3，0.25和0.19毫米，和采用直径为0.2和0.3毫米的不锈钢丝作为芯子元件可得到类似的挤压件。

当采用氧化铝，碳，二氧化硅胶冻，沸石和糖与淀粉混合物的组分用以取代赤铁矿石作为被挤压材料可以得到类似的挤压件。

例2

采用赤铁矿石组分的配制步骤如例1所示，并采用图1和图2所显示模具型式，它带有一个最大截面尺寸为18毫米的六方截面的注入孔。有200根尼龙单丝的芯子，每个直径为0.19毫米，在挤压件中的排列是使各个通道大致上位于等边三角形的各个顶点上。在烘干之前先把挤压件切割成每段长度为40毫米的制品。

采用沸石组分以代替铁矿作为挤压材料也可以获得类似的挤压件。

例3

采用沸石组分以取代赤铁矿石组分其配制过程重复例1的步骤，并利用图1和图2所示的模具型式，该模具带有一个直径为3毫米的注入孔，并带有37个尼龙单丝芯子，每个直径为0.2毫米，其位置设置要使挤压件中的通道处于等边三角形的各顶点上。采用直径为0.25毫米的尼龙单丝芯子也可以获得类似的挤压件。

Claims (10)

1、一种挤压模用于生产一种带许多个贯通通道的挤压件，该通道的最大截面尺寸为2毫米，两相邻通道中心线之间的间隔小于5毫米，该挤压模包括：

a)一个模具壳体具有一个进入区和一个排出区位于注入孔的端部，通过该注入孔对被挤压材料进行挤压：

b)一个芯子支承板横向盖过整个壳体的进入区，并带有许多个送入通道，由该通道作为挤压材料的流道，由芯子支承板的上游端向着位于芯子支承板的下游端的壳件的进入区流动；和

c)许多个细长的柔性元件由上述芯子支承板向着排出区伸出，两相邻柔性元件(在芯子支承板处)的纵向轴线间的距离要大于在挤压件中两通道中心线之间所要求的间隔距离，上述柔性元件的截面尺寸，至少在其远离芯子支承板的端部要与上述贯通通道的截面尺寸相对应。

2、如权利要求1所述的模具，其特征在于芯子支承板上具有许多个孔，两相邻孔的中心线之间的距离要大于在挤压件中的通道中心线之间所要求的间隔距离，而且每个细长的柔性元件穿过上述孔的其中一个，并在上述芯子支承板的上游端采用一种措施用于防止该柔性元件在挤压件的挤压过程中从它的配合孔中拉脱。

3、如权利要求2所述的模具，其特征在于芯子支承板带有送入通道设置在通道的几个同心圆周上，以及用于接受芯子元件的孔都设置在孔的几个同心圆周上，而这些圆设置在送入通道的每个圆周之间。

4、如权利要求1至3所述的任何一项要求的模具，其特征在于芯子元件的数目应当是在注入孔的每平方厘米截面面积上大约为20个。

5、如权利要求1至4所述的任何一项要求的模具，其特征在于芯子元件都是均匀的圆形截面，而其直径在0.05至2毫米范围内。

6、如权利要求5所述的模具，其特征在于芯子元件是由塑料单丝构成的。

7、如权利要求1至4所述的任何一项要求的模具，其特征在于芯子元件具有放大部分在其远离芯子支承板的端部。

8、如权利要求1至7所述的任何一项要求的用于挤压多个挤压件的模具，其特征在于壳体具有多个进入区。

每个进入区具有与其相配合的排出区，位于注入孔的端部，和一带有送入通道和芯子的芯子支承板，或

每个进入区具有与其相配合的排出区，位于注入孔的端部，并设置一个单一的芯子支承板，该单一的芯子支承板具有一组送入通道和用于每个进入区的若干芯子元件。

9、如权利要求2所述的模具中使用的挤压模具构件，或与任何权利要求有关的模具构件，包括

a）一个模具壳体具有一个进入区和一个排出区位于一个注入孔的端部，通过该注入孔对被挤压材料进行挤压;

b）一个芯子支承板用于横向盖过上述壳体的进入区，该芯子支承板带有

许多个送入通道，由该通道作为被挤压材料的流道由芯子支承板的上游端向着芯子支承板下游端的壳体的进入区流动，和

许多个孔，由芯子支承板上通过，每个孔用于接受一个细长的柔性元件通过该孔并向着壳体的排出区延伸，两相邻孔的中心线间的距离要大于挤压件中两道中心线间所要求的间隔距离。

10、一种方法用于生产一种挤压件，该方法包括将被挤压材料送入按照权利要求1至8所述的任何一项要求的模具壳体的进入区，该挤压材料送入进入区的速度应当使这种材料能够以插塞流动方式（plug  flo-wfasion）流过该通道向着芯子支承板的下游以及在此以后的由注入孔流出。

通过该挤压材料的流动导致上述柔性元件基本上跟着挤压材料流动的流线，并在上述排出区所呈现的构形与挤压件中所要求的通道位置相应。

Images