專利名稱：陶瓷前體擠出批料的雙循環(huán)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過監(jiān)測和控制受壓通過擠出機模板的批料的溫度而控制陶瓷前體批料擠出物形狀的裝置和方法，所述批料擠出物包括蜂窩過濾體。
背景技術(shù)：
可能出現(xiàn)陶瓷成型擠出體在形狀上的局部缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是一種控制陶瓷前體擠出物形狀的方法，所述方法包括以下步驟通過經(jīng)由擠出機的至少一個圓筒以及設(shè)置在所述擠出機出口的擠出機模頭擠出陶瓷前體批料而形成擠出物，圓筒溫度能由圓筒冷卻劑流調(diào)節(jié)；測量所述模頭的擠出機上游 (extruder upstream)內(nèi)材料的批料溫度；測量所述圓筒溫度；確定批料溫度設(shè)定值；根據(jù)所述批料溫度以及所述批料溫度設(shè)定值確定圓筒溫度設(shè)定值；根據(jù)圓筒溫度設(shè)定值以及所測量的圓筒溫度確定圓筒冷卻劑流設(shè)定值；以及通過調(diào)節(jié)所述圓筒冷卻劑流而調(diào)節(jié)所述擠出機內(nèi)所述圓筒與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。在一些實施例中，根據(jù)探針如何定位、批料中心和/或批料表面之一或兩者的溫度，所述批料溫度可通過將探針插入批料中被直接測量。在其他實施例中，所述批料溫度可間接通過測量鄰近所述模頭的擠出機的表面溫度，即直接或間接與所述批料接觸而被測量。在一些實施例中，將鄰近所述模頭的擠出機的表面設(shè)置在擠出機體的末端圓筒與所述模頭前面之間。優(yōu)選地，此表面不直接供給冷卻劑。在一些實施例中，從所述擠出機圓筒到所述批料的熱傳導(dǎo)被控制在一速度，該速度足夠保持所述擠出物中心溫度與表面溫度間的差別在擠出物溫度范圍內(nèi)。在一些實施例中，所述溫度范圍被選擇為使其產(chǎn)生具有相同形狀的擠出物，從而導(dǎo)致大量無誤差擠出產(chǎn)品以及對產(chǎn)品再加工需要的減小。在一些實施例中，在這里披露的所述方法和裝置的差別帶來所述擠出物中心溫度與所述表面溫度間的溫差不小于約rc且不大于約3°C。在這里披露的一些實施例中，提供一種調(diào)節(jié)傳熱量進(jìn)出所述批料的方法，所述傳熱量足以保持所述擠出物的中心溫度在目標(biāo)第一溫度范圍內(nèi)。在一些實施例中，所述擠出物的中心溫度不小于31°C且不大于37°C。在一些實施例中，進(jìn)出所述批料的熱傳導(dǎo)被調(diào)節(jié)以保持所述擠出物的表面溫度在第二目標(biāo)溫度范圍內(nèi)。在一些實施例中，所述表面溫度不小于27°C且不大于;34°C。在本文披露的一些實施例中，提供一種調(diào)節(jié)傳熱量進(jìn)出所述批料的方法，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速大于擠出物離開所述模頭外部的流速。在一些實施
6例中，這導(dǎo)致形成基本相同的擠出物外觀，導(dǎo)致更少的浪費和更高質(zhì)量的擠出物。在一些實施例中，使用這些控制擠出物中心和表面溫度的方法還可消除對為所述模板外表增加模頭罩具(die mask)以彌補所述模板的不足的需要，所述不足導(dǎo)致擠出物中出現(xiàn)無法接受的缺陷。在本文披露的一些實施例中，提供一種調(diào)節(jié)傳熱量從所述擠出機圓筒組件進(jìn)出所述批料的方法，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速小于擠出物離開所述模頭外部的流速。在一些實施例中，這導(dǎo)致形成基本相同的擠出物外觀，導(dǎo)致更少的浪費和更高質(zhì)量的擠出物。此方法還可消除對為所述模板表面增加模頭罩具以彌補所述模板的不足的需要，所述不足導(dǎo)致擠出物中出現(xiàn)無法接受的缺陷。在本文披露的一些實施例中，提供一種控制陶瓷前體擠出物形狀的方法，包括以下步驟通過經(jīng)由擠出機圓筒以及經(jīng)由設(shè)置在所述擠出機出口的擠出機模頭擠出陶瓷前體批料而形成擠出物，其中所述圓筒溫度設(shè)定值為主控制器的輸出值，而所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值被提供為對所述主控制器的輸入值。在一些實施例中，冷卻劑流速設(shè)定值為從屬控制器的輸出值，而所述圓筒溫度設(shè)定值以及圓筒溫度測定值提供為所述從屬控制器的輸入值。在一些實施例中，所述批料溫度設(shè)定值為管理控制器(supervisory controller)的輸出值。所述管理控制器接收工藝輸入值。在本文披露的其他實施例中，所述工藝輸入值包括參數(shù)例如批料組分、所述批料的進(jìn)料速度、擠出物幾何形狀或模頭特征以及類似參數(shù)或其組合。所述管理控制器可提供所述批料溫度設(shè)定值、主控制器參數(shù)、從屬控制器參數(shù)或圓筒權(quán)重因數(shù)，或其組合。在本文披露的一方面中，所述擠出機設(shè)置有多個圓筒冷卻劑流。在一些實施例中， 所述批料溫度通過測量鄰近所述擠出機內(nèi)批料的結(jié)構(gòu)的溫度而確定。所述批料溫度設(shè)定值由測量所述擠出物的中心溫度和表面溫度而確定。在本文披露的另一方面中，一種陶瓷前體擠出物控制系統(tǒng)包括一擠出機，所述擠出機包括擠出機圓筒以及擠出機模頭，所述模頭設(shè)置在所述擠出機的出口處；圓筒冷卻裝置，所述圓筒冷卻裝置能夠為所述圓筒提供圓筒冷卻劑流；批料溫度傳感器，所述傳感器設(shè)置在所述模頭的擠出機上游內(nèi)并能夠傳輸批料溫度；圓筒溫度傳感器，所述傳感器能傳輸圓筒溫度；主控制器，所述主控制器能夠接收所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值作為輸入值，并能夠傳輸圓筒溫度設(shè)定值；以及從屬控制器，所述從屬控制器能夠接收所述圓筒溫度設(shè)定值以及被測圓筒溫度作為輸入值，并能傳輸冷卻劑流設(shè)定值。在一實施例中，所述控制系統(tǒng)還包括管理控制器，所述管理控制器能夠?qū)⑺雠蠝囟仍O(shè)定值傳輸?shù)剿鲋骺刂破?。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
中進(jìn)行描述，且對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，部分是明顯的從描述文字或通過如本文所述實踐本發(fā)明而認(rèn)知，包括隨后的具體實施方式
、權(quán)利要求以及附圖。還將理解的是，前述一般說明和后面對本發(fā)明實施例詳細(xì)說明旨在提供一概要或框架以理解本發(fā)明權(quán)利要求的性質(zhì)和特征。包含所述附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且合并進(jìn)來以構(gòu)成本說明書的一部分。所述附圖解釋本發(fā)明的一些方面和實施例，并與描述文字共同用于解釋本發(fā)明的原理和實施。


圖1為擠壓機的示意圖，該擠壓機包括用于扭轉(zhuǎn)螺桿(未示出)的電機、材料輸入漏斗、真空出風(fēng)口、多節(jié)冷卻圓筒、前端以及模頭；圖2為10倍放大輪廓圖視圖(contour plot)，其示出在33°C的中心溫度和31°C 表面溫度形成的擠出物的形狀。圖3為10倍放大輪廓圖視圖，其示出在36°C的中心溫度和33°C表面溫度形成的擠出物的形狀。圖4為批料溫度對使所述材料通過出口所需壓力的圖表，其示出對于給定的陶瓷前體批料配方的表面和中心溫度的選擇溫度范圍，在所述溫度范圍之內(nèi)，所述材料的粘性可由溫度的改變而被容易地影響。圖5為批料溫度對擠出物中心溫度的圖表，其包括說明兩溫度之間關(guān)系的擬合線。圖6為本文披露的一實施例的示意流程圖雙循環(huán)溫度控制策略，所述策略包括: 從屬控制器，所述從屬控制器調(diào)節(jié)冷卻劑流到擠出機至少一圓筒；以及主控制器，所述主控制器接收關(guān)于所述批料溫度的數(shù)據(jù)并控制所述從屬控制器以將所述批料溫度調(diào)節(jié)到期望的批料溫度。圖7為展示批料溫度控制系統(tǒng)的流程圖，所述系統(tǒng)包括多個圓筒、每個所述圓筒可為所述擠出機組件提供冷卻。圖8為展示本文討論的溫控建筑物的流程圖，，所述建筑物包括控制所述主和從屬控制循環(huán)的管理器。
具體實施例方式一些對擠出批料，包括鈦酸鋁組合物尺寸的控制可通過使用金屬“罩具”或“收縮板”而實現(xiàn)，從而在擠出物離開成型模頭時限定出部件的尺寸和形狀。所需罩具尺寸由最終部件尺寸規(guī)格以及預(yù)期部件收縮量而決定，所述預(yù)期部件收縮是由于干燥和煅燒所述擠出部件而造成的。擠出部件在形狀上的一些局部欠缺可通過利用補償并修正所述欠缺的罩具而被修正。例如，如果所述擠出部件在其表面上含有隆起，在與所述隆起相同位置具有凹槽的補償罩具被生產(chǎn)并安裝以修正所述欠缺。此外，用于形成擠出陶瓷型材或部件的金屬模頭可表現(xiàn)出一定量的模對模流動前端面(flow front)可變性，其中中心的材料可比外圍的材料流動更快，所述流動前端面可以是平坦的，或者外圍的材料可比中心的材料流動更快。如果所述流動前端面無法接受，所述模頭可能需要經(jīng)歷再加工以改變模頭，直到其產(chǎn)生可接受的流動前端面。雖然批料可在控制溫度下，例如通過控制擠出機的圓筒溫度而被擠出，但一種間接、單循環(huán)的批料溫度控制方法可能難于調(diào)節(jié)，并且在許多情況下，可能僅提供對被擠出批料溫度的有限控制。在本文披露的一些方面提供能出色控制擠出批料溫度的裝置和工藝控制方法?，F(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實施例，所述實施例的舉例以附圖進(jìn)行解釋。只要可能， 在整個附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的部件。一實施例包括一種控制陶瓷前體擠出物形狀的方法。參見圖1，該方法包括以下步驟通過經(jīng)由擠出機組件(12)的至少一個圓筒08)或者一系列圓筒(例如1，2，3，4，5， 6,7,8,9)并經(jīng)由設(shè)置在所述擠出機的出口 02)處的擠出機模頭04)擠出陶瓷前體批料 (26)而形成擠出物。所述擠出機的至少一圓筒的溫度由圓筒冷卻劑流調(diào)節(jié)。典型的擠出機包括電機(14)以驅(qū)動擠出機螺桿(未示出)，漏斗(16)以將材料供給到所述擠出機組件內(nèi)，以及真空出風(fēng)口(18)以將氣體OO)從所述批料排出。所述方法進(jìn)而包括以下步驟測量所述擠出機內(nèi)批料的溫度。優(yōu)選地，所述批料溫度在模頭的擠出機上游測量，甚至更優(yōu)選地，與更加位于所述擠出機后部的部分，例如所述批料進(jìn)入所述擠出機的位置或所述批料被擠出機螺桿轉(zhuǎn)動的位置相比，更接近所述模頭。在一實施例中，所述模頭的上游與所述圓筒溫度都被測量；在一些實施例中，所述圓筒溫度在設(shè)置有冷卻源的圓筒處測量，以便所述圓筒溫度可對應(yīng)于所述批料的溫度而改變。所述批料溫度可被確定并與存儲在所述裝置內(nèi)的所述批料溫度設(shè)定值相比較。此信息可用于將所述冷卻劑流調(diào)節(jié)到所述擠出機本體內(nèi)的至少一圓筒，以便所述批料溫度為或至少開始集中到所述批料設(shè)定值的溫度。在一實施例中，根據(jù)探針如何定位、批料中心和/或批料表面之一或兩者的溫度， 所述批料溫度可通過將探針插入批料中以直接測量而被測量。可用于直接測量所述批料溫度的裝置包括熱偶和甚至傳統(tǒng)的溫度計。由這些裝置收集的數(shù)據(jù)被人工或自動輸入到溫度控制系統(tǒng)中。還在另一實施例中，所述批料溫度間接通過測量所述批料溫度而被測量。可用于促成此類測量的裝置包括例如紅外熱量探測器或固定于與批料接觸的所述擠出機表面的溫度傳感器。在一實施例中，所述批料溫度間接通過測量位于領(lǐng)近所述擠出機模板(die plate)的擠出機的表面溫度而被測量。再參見圖1，所述溫度可在所述擠出機本體的最后圓筒之后以及所述模頭之前測量。在一實施例中，對于給定的陶瓷前體配方而測量的間接溫度與直接測量的溫度之間的關(guān)系被確定，然后用于推斷所述批料溫度，包括例如批料中心溫度，通過間接測量所述批料溫度并使用所述兩溫度的已知關(guān)系以估計所述批料的中心溫度。在另一實施例中，從所述擠出機圓筒到所述批料的(或從所述批料到所述圓筒的)熱傳導(dǎo)被控制在足夠保持所述批料的中心溫度與其表面溫度間期望的差別的速度。這里使用的術(shù)語“熱傳導(dǎo)”包括通過從所述材料傳熱到所屬擠出機的至少一圓筒而冷卻所述批料的溫度。在一實施例中，所述溫度的范圍被選擇為使其產(chǎn)生具有相同形狀的擠出物，導(dǎo)致大量無誤差產(chǎn)品以及對產(chǎn)品再加工需要的減小。在一實施例中，其中所述擠出物中心溫度與所述表面溫度間的溫差不小于約rc且不大于約;Tc。術(shù)語“約”用于表示所述數(shù)值正負(fù)20%的值，(例如約1°C包括0. 8°C到1. 2°C的范圍)。一實施例為一種調(diào)節(jié)傳熱量進(jìn)入所述批料的方法，所述傳熱量足以保持所述擠出物的中心溫度在目標(biāo)第一溫度范圍內(nèi)。在一這樣的實施例中，所述擠出物的中心溫度不小于31°C且不大于37°C。在一實施例中，傳導(dǎo)到所述批料的熱量被調(diào)節(jié)以保持所述擠出物的表面溫度在第二目標(biāo)溫度范圍內(nèi)。在一這樣的實施例中，所述表面溫度不小于27°C且不大于34°C。在另一實施例中，所述表面溫度不小于27°C且不大于35°C。一實施例為一種調(diào)節(jié)傳到所述批料熱量的方法，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速大于擠出物離開所述模頭外部的流速。在一實施例中，這導(dǎo)致形成基本相同的擠出物外觀，導(dǎo)致更少的浪費和更高質(zhì)量的擠出物。使用此方法還可消除對為所述模板表面增加模頭罩具從而彌補在所述模板中的不足的需要，所述不足導(dǎo)致擠出物中出現(xiàn)無法
9接受的缺陷。另一實施例為一種調(diào)節(jié)熱量從所述擠出機圓筒組件傳到所述批料的方法，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速小于擠出物離開所述模頭外部的流速。在一實施例中，這導(dǎo)致形成基本相同的擠出物外觀，導(dǎo)致更少的浪費和更高質(zhì)量的擠出物。使用此方法還可消除對為所述模板表面增加模頭罩具以彌補了在所述模板中的不足的需要，所述不足導(dǎo)致擠出物中出現(xiàn)無法接受的缺陷。又一實施例為一種控制陶瓷前體擠出物形狀的方法，包括以下步驟通過經(jīng)由擠出機圓筒以及通過設(shè)置在所述擠出機出口的擠出機模頭擠出陶瓷前體批料而形成擠出物， 其中所述圓筒溫度設(shè)定值為主控制器的輸出值，而所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值被提供為對所述主控制器的輸入值。在一實施例中，所述設(shè)定值為從屬控制器的輸出值，所述批料溫度設(shè)定值以及被測批料溫度被提供為所述從屬控制器的輸入值。在另一實施例中，冷卻劑流速設(shè)定值和/或閥位置(valve position)為從屬控制器的輸出值，而所述圓筒溫度設(shè)定值以及被測圓筒溫度提供為所述從屬控制器的輸入值。在一實施例中，所述批料溫度設(shè)定值為管理控制器的輸出值。所述管理控制器接收工藝輸入值。在另一實施例中，所述工藝輸入值包括參數(shù)例如批料組成、所述批料的進(jìn)料速度、擠出物幾何形狀、模頭特征以及類似參數(shù)，或其組合。在一實施例中，所述管理控制器提供所述批料溫度設(shè)定值、主控制器參數(shù)、從屬控制器參數(shù)、圓筒權(quán)重因數(shù)以及類似參數(shù)，或其組合。在本文披露的一方面中，所述擠出機設(shè)置有多個圓筒冷卻劑流。在一實施例中，所述批料溫度通過測量鄰近所述模頭且位于所述擠出機內(nèi)的結(jié)構(gòu)溫度而確定。所述批料溫度設(shè)定值通過測量所述擠出物的中心溫度和表面溫度而確定。在本文披露的另一方面中，一種陶瓷前體擠出物控制系統(tǒng)包括擠出機，所述擠出機包括擠出機圓筒以及擠出機模頭，所述模頭設(shè)置在所述擠出機的出口處；圓筒冷卻裝置， 所述圓筒冷卻裝置能夠為所述圓筒提供圓筒冷卻劑流；批料溫度傳感器，所述傳感器設(shè)置在所述模頭的擠出機上游內(nèi)并能夠傳輸批料溫度；圓筒溫度傳感器，所述傳感器能傳輸圓筒溫度；主控制器，所述主控制器能夠接收所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值作為輸入值， 并能夠傳輸圓筒溫度設(shè)定值；以及從屬控制器，所述從屬控制器能夠接收所述圓筒溫度設(shè)定值以及被測圓筒溫度作為輸入值，并能傳輸冷卻劑流設(shè)定值。在一實施例中，所述控制系統(tǒng)還包括管理控制器，所述管理控制器能夠?qū)⑺雠蠝囟仍O(shè)定值傳輸?shù)剿鲋骺刂破?。對于能被擠壓以形成擠出物的大多數(shù)并非全部陶瓷前體批料，有最佳中心和表面溫度。對于給定的批料配方，位于或接近所述最佳溫度時成型的擠出物將通常比那些在低于最佳溫度成型的擠出物具有更少的缺陷?，F(xiàn)在參照圖2和3，這些為由鈦酸鋁形成擠出物的放大10倍輪廓圖，從而說明所述擠出物形狀的變化。現(xiàn)在參照圖2，此輪廓圖30示出當(dāng)所述擠出物由批料在33°C的中心溫度和31°C表面溫度通過模頭而成型時，材料34從理想輪廓32，36和38離開而朝向所述輪廓短軸顯著移動。這表示為“A”流動前端面。現(xiàn)在參照圖3，其為當(dāng)相同的鈦酸鋁在36°C的批料中心溫度和33°C的批料表面溫度被擠壓通過相同模頭時產(chǎn)生的輪廓圖40。在這些批料溫度下成型的擠出物的輪廓44更平滑(即沿所述輪廓的短軸有更少的材料積聚)且更接近近似于所述理想擠出物形狀42，46和48。這些圖解釋出擠出物中心和表面溫度對擠出物的形狀具有非常重要的影響。
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在基本低于最佳中心和表面溫度下成型的擠出物引入的另一缺陷是擠出物的成型為具有“C”前端面、材料沿所述輪廓圖長軸的不均衡積聚(未示出例子)。具有“A”或 “C”前端面缺陷的擠出物可通過適當(dāng)控制所述擠出物的中心和表面溫度而避免。因此，在其膠凝點(gel point)以下控制給定陶瓷前體批料配方的中心和表面溫度可對所述擠出物的形狀產(chǎn)生重要的影響。各種方面/實施例涉及將批料溫度保持在擠出物表面和中心溫度的特殊運行窗口內(nèi)的裝置和方法，所述擠出物表面和中心溫度的特殊運行窗口改善擠出部件的形狀。例如，當(dāng)擠出特定批料，例如一些含鈦酸鋁(Al2TiO5)的配方，所述擠出物的中心溫度理想地位于約31°C與約37°C之間。擠出物表面溫度理想地位于約27°C和約34°C之間。對于一些配方的此材料，該溫度產(chǎn)生高質(zhì)量的擠出物。在一些情況下，表面到中心溫度增加1°C到 3°C對于擠出部件是期望的。對于一種批料配方，所述批料目標(biāo)表面和中心擠出溫度可通過根據(jù)毛細(xì)管流變測試測量批料表面和中心溫度對粘度的影響(例如參見圖4所示的一實施例)而決定。圖4 為對應(yīng)特定批料的溫度與壓力(對粘度的量度)圖。關(guān)系涉及批料的配方并受例如配方中粘合劑類型和數(shù)量、水分含量、基本組分以及類似的因素的影響。仍參照圖4，所述目標(biāo)表面溫度優(yōu)選保持在外圍溫度范圍(50)內(nèi)且所述目標(biāo)中心溫度優(yōu)選保持在中心溫度范圍(52)內(nèi)。對于圖4所示的實施例，在約27°C到約36°C之間此配方的粘度對于批料溫度的改變非常敏感。大多數(shù)陶瓷前體批料還將表現(xiàn)出一定溫度范圍，在所述溫度范圍中，溫度的小變化可能引起粘度的大變化。此溫度范圍可在將給定材料用于形成擠出物以及相應(yīng)擠出機參數(shù)設(shè)置之前確定。本文披露的一些實施例包括決定合適的溫度范圍，在所述溫度范圍內(nèi)根據(jù)溫度對給定材料流變性影響的研究擠出給定的配方。在一些條件下，這些方法可用于控制擠出物流前端面的形狀。在一些利用包括堇青石和/或鈦酸鋁的批料形成具有纖維素粘結(jié)劑的材料的實施例中，我們已發(fā)現(xiàn)中心溫度減去表面溫度的溫差在-10°C到+15°C之間，從而獲得合適的通過蜂窩模頭的可擠壓性。我們還已發(fā)現(xiàn)在批料的溫度位于或接近于所述壓力-溫度曲線(圖4)的較高斜率區(qū)域時相對于所述表面溫度增加所述中心溫度是有利的。本發(fā)明披露的一些實施例包括利用對擠出機的現(xiàn)有溫度控制而改進(jìn)擠出部件形狀的裝置和方法。我們觀察到僅控制圓筒溫度不總是足以控制所述擠出機圓筒內(nèi)批料的溫度。圓筒溫度控制僅能直接控制圓筒自身的溫度，而批料溫度通過圓筒鋼與被擠壓通過那些圓筒的批料之間的熱交換而被間接控制。部分由于引入批料性能的改變，圓筒與批料之間的所述熱交換性能可動態(tài)地改變。影響圓筒與批料之間溫差的因素包括熱交換的效率、 批料與圓筒保持接觸的停留時間、周圍環(huán)境溫度等。這樣，，僅單獨將圓筒溫度控制到恒定設(shè)定值無法總保持恒定的批料溫度因為擠壓過程中受到各種各樣的步驟干擾，包括來自原材料性能，設(shè)備磨損，批料組分，環(huán)境條件等等的變化。本文披露的又一實施例提供一種控制擠出物溫度的新控制系統(tǒng)，例如根據(jù)批料溫度調(diào)節(jié)圓筒冷卻的雙循環(huán)系統(tǒng)。這些方法提供對模頭表面上批料擠出溫度更好的控制并促成擠出物的成型具有更一致的形狀。更好的批料溫度控制的一優(yōu)點是其可避免對擠出機模頭的修改以矯正模頭內(nèi)可形成缺陷擠出物的小缺陷的需要。改進(jìn)的批料溫度控制的另一優(yōu)點是其可避免對罩具的需要，所述罩具有時用于矯正模板內(nèi)的小缺陷，所述小缺陷否則將缺陷引入擠壓物內(nèi)。目前，對于寬范圍的收縮目標(biāo)需要模頭罩具，每個收縮目標(biāo)需要所有的補償選項。罩具是昂貴的，且在它磨損且必須更換之前，罩具可僅持續(xù)M小時左右。此外，模頭再加工以及罩具安裝增加了擠出機停機時間，減少了工作效率。對擠出物溫度的合適選擇和控制促成對一些具有不希望流動前端面特征的模頭的利用，從而消除了昂貴的模頭再加工和/或避免了制作并安裝矯正罩具到所述模頭的表面。減少或消除對矯正罩具的需要降低了生產(chǎn)高質(zhì)量擠出物，例如蜂窩過濾體的復(fù)雜性和花費。材料溫度是關(guān)鍵的工藝變量，其改變直接涉及到批料流變能力的改變，所述流變能力決定擠出工序的穩(wěn)定性以及擠出物的質(zhì)量。例如，甲基纖維素在一些陶瓷前體批料配方中用作暫時粘合劑而加入擠出工序中。當(dāng)被加熱到其膠凝溫度時，典型甲基纖維素配方的粘度改變。為了保持這樣配方的溫度低于其膠凝溫度并控制其粘度和流動性能，嚴(yán)格控制批料的中心和表面溫度是合乎需要的。因此，本文披露的一方面涉及一種在陶瓷擠出工藝中控制材料溫度的工藝控制策略。現(xiàn)在參照圖5，對于給定的陶瓷前體批料配方以及給定的擠出機結(jié)構(gòu)，擠出物中心溫度(60)和批料溫度(6 被測量并繪圖；所述批料溫度與擠出物中心溫度很好地相關(guān)。對于此種特殊批料，與兩種溫度所收集數(shù)據(jù)擬合的線(66)具有1. 13的斜率、10. 08的截距以及約0. 8226的R2值。這些結(jié)果表明擠出物中心溫度與批料溫度可彼此相關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在參照圖8，一旦這兩種溫度之間的關(guān)系確定，可編程擠出機管理控制器132以處理批料溫度， 即使這些溫度是間接收集的，并且使用這些溫度推斷所述批料中心溫度并相應(yīng)調(diào)節(jié)所述從屬(110a, 110b, 110c, IlOd)和主(106)控制器，從而保持?jǐn)D出物表面和中心溫度在特定溫度范圍內(nèi)?，F(xiàn)在參照圖6，一實施例為基于溫度控制策略(70)的擠出物，所述策略使用雙循環(huán)控制策略。其中內(nèi)循環(huán)(從屬控制器86)通過調(diào)節(jié)冷卻流速(88)或冷卻閥開與關(guān)而控制所述圓筒溫度。外循環(huán)(主控制器78)通過調(diào)節(jié)內(nèi)循環(huán)圓筒溫度設(shè)定值而控制所述批料擠出物溫度。如果所述圓筒溫度控制在作用范圍內(nèi)(即不超出控制能力)，批料溫度很好地對圓筒溫度設(shè)定值的改變作出響應(yīng)，且所述響應(yīng)對于給定批料、產(chǎn)品類型和運行條件，例如給料速度、電機速率等是可重復(fù)的。此可重復(fù)性說明自動控制批料擠出物溫度的可行性。圖6為示意圖，其示出了按照本文披露的一實施例的陶瓷批料擠出物溫度控制系統(tǒng)(70)。希望(或目標(biāo))批料溫度或溫度范圍(72)被選擇并輸入到所述系統(tǒng)中。主控制器(7 通過匯接點(74)接收關(guān)于批料溫度(9 的輸入值，所述批料溫度通過直接或間接監(jiān)測所述批料溫度或鄰近模板(未示出)的擠出機(90)的一部分得到。所述主控制器 (78)設(shè)置圓筒溫度設(shè)定值(80)并經(jīng)信號(80)調(diào)節(jié)運行，發(fā)送至匯接點(82)作為從屬控制器(86)的輸入值，所述從屬控制器自身控制冷卻流(88)至所述擠出機(90)的至少一圓筒 (未示出)。所述擠出機上的溫度傳感器在冷卻控制(未示出)下設(shè)置于例如圓筒上，在所述模板和擠出物前端很好地收集關(guān)于擠出機本體(90)溫度的數(shù)據(jù)并將此信息(94)作為一輸入值(84)提供給所述從屬控制器(86)，需要時所述從屬控制器提供或抑制冷卻流(88) 進(jìn)入所述擠出機圓筒(90)，從而產(chǎn)出具有希望溫度的擠出物。圖7為一種實施例的示意圖，其中示出雙循環(huán)批料溫度控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括單個主控制器(106)以及多于一個的從屬控制器(例如110a，110b，110c，IlOd)，每個從屬控制器控制到特定圓筒(未示出)的冷卻流(112a，112b，112c，112d)，所述圓筒為擠出機 (114)組件的一部分。輸入所述主控制器(106)的輸入值(104)包括臨近模頭(未示出) 的批料擠出物(11 的溫度以及批料溫度設(shè)定值或設(shè)定范圍(102)，所述批料擠出物的溫度被直接或間接測量?；谒鲈O(shè)定值與批料溫度輸入值之間的差異，所述主控制器106 通過發(fā)信號(108a, 108b, 108c, 108d)到至少一個所述從屬控制器(110a，110b，110c，IlOd) 而有選擇地啟動，所述從屬控制器依次在其控制下向擠出機(114)圓筒提供冷卻。每個從屬控制器具有相關(guān)權(quán)重函數(shù)(f2，f3，f8，f9)。這些因素分別調(diào)節(jié)各圓筒之間在冷卻效率上的差異。此外，每個從屬控制器經(jīng)圓筒溫度傳感器接收關(guān)于其各自圓筒的溫度信息，所述傳感器通過溫度報告(116a，116b，116c，116d)傳送到所述從屬控制器。所述控制系統(tǒng)包括在各從屬控制器(110a，110b，110c，IlOd)控制下的圓筒冷卻流速和冷卻閥開/關(guān)?，F(xiàn)在參照圖8，給出了一種類似于圖7所示系統(tǒng)的批料擠出物溫度控制系統(tǒng) (130)。再參照圖8，此實施例還包括擠出管理控制器(132)。在此實施例中，所述擠出管理控制器(13 接收和/或存儲輸入(134)參數(shù)，例如批料組成、產(chǎn)品類型、進(jìn)料速度、模具構(gòu)造、周圍環(huán)境溫度以及類似參數(shù)并處理此輸入以計算批料溫度設(shè)定值(102)。所述擠出機管理控制器(13 計算并直接發(fā)送輸出值(108)到權(quán)重因數(shù)(f2，f3，f8和f9)，所述權(quán)重因數(shù)可按照各種運行參數(shù)(134)調(diào)整這些因數(shù)。所述管理控制器(13 還產(chǎn)生并根據(jù)各種運行參數(shù)(134)直接發(fā)送控制信號(136)到所述主控制器(106)。所述管理控制器還計算并通過匯接點(104)輸出批料溫度設(shè)定值(10 到所述主控制器(106)，所述主控制器(106) 通過圓筒權(quán)重因數(shù)(f2，f3，f8和f9)依次控制所述從屬控制器(110a, 110b, 110c, IlOd), 所述從屬控制器(110a, 110b, 110c, IlOd)調(diào)節(jié)冷卻流(112a, 112b，112c, 112d)進(jìn)入所述擠出機組件(114)內(nèi)的圓筒。仍參照圖8，在一實施例中所述管理控制器(13 還計算和調(diào)整所述權(quán)重函數(shù) (f2，f3, f8和f9)，并將它們提供為輸入值(138)。所述管理控制器(13 還計算對所述主控制器(106)運行的調(diào)整并將其提供給所述主控制器(106)作為輸入值(136)，所述主控制器(106)依次調(diào)節(jié)所述從屬控制器(110a，110b，110c，IlOd)。所述擠出機管理控制器 (132)還可產(chǎn)生一系列參數(shù)(140)，所述參數(shù)被發(fā)送到所述從屬控制器(110a，110b，110c， IlOd)并可用于調(diào)整從屬控制器如何運行。由于圓筒溫度對所述批料擠出物溫度的影響對于不同圓筒而不同，根據(jù)所述擠出物溫度控制器的輸出值，一些權(quán)重函數(shù)或因數(shù)可用于不同的圓筒。此外，所述擠出物溫度控制器(130)內(nèi)的權(quán)重函數(shù)和參數(shù)以及單獨圓筒溫度控制器的因數(shù)依賴于工藝條件。因此，另一實施例為擠出溫度管理器(132)，構(gòu)建所述管理器以計算并傳輸特定指令到所述系統(tǒng)的各部分，所述各部分包括所述主控制器(106)和從屬控制器(110a，110b，110c，IlOd)以及用于根據(jù)各因素進(jìn)行每次運行的各權(quán)重函數(shù)(f2，f3， f8，f9)，所述因素包括輸入的運行方案，所述運行方案包括關(guān)于材料、產(chǎn)品、硬件、工藝條件等的信息134。示例現(xiàn)在參照圖1，例如擠出機(1 可包括八或九個圓筒。在此例中，所述批料溫度控制是基于圓筒⑵到圓筒(9)的自動溫度控制，圓筒⑴用于進(jìn)料，圓筒⑷用于產(chǎn)生真空， 而圓筒(9)被設(shè)置為模頭之前的最后一個圓筒。在此布置中，不同圓筒上設(shè)定值的改變將對批料溫度產(chǎn)生不同的影響。圖8示出完整的批料溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中不同權(quán)重函數(shù)(f2，f3，f8，f9)用于不同的圓筒溫度控制回路。再參照圖1，位于所述真空圓筒⑷之后的圓筒可用于將冷卻傳輸?shù)剿钄D出物以控制批料溫度。所需冷卻量取決于多種因素， 例如備用長度(其由螺桿設(shè)計決定)、批料特性、進(jìn)料速度、環(huán)境溫度、圓筒構(gòu)造和熱容量以及類似因素?？筛鶕?jù)批料溫度對每個單獨圓筒溫度設(shè)定值變化的響應(yīng)而使用不同的權(quán)重因數(shù)(例如f2，f3，f8和f9)。在此布置中，部分由于圓筒0，3和4)與模頭M之間的距離， 控制圓筒0，3和4)的溫度并不直接影響批料的溫度。因此，這些圓筒溫度設(shè)定值可按需調(diào)整，從而將圓筒的冷卻能力最優(yōu)化以保持批料溫度在特定溫度范圍內(nèi)。因此，根據(jù)位于所述真空圓筒后圓筒的冷卻效率，其設(shè)定值在運行中可被不同地調(diào)整。我們還在我們的實驗和生產(chǎn)運行中觀察到相對于加熱和冷卻以及擠出機性能， 不同材料和產(chǎn)品類型表現(xiàn)出不同的系統(tǒng)動力學(xué)。因此，即使有可能，也很難開發(fā)將服務(wù)于所有可以想象的工藝條件的通用系列的控制參數(shù)。在本文披露的一些實施例中，這通過提供擠出管理控制器而解決，所述管理控制器可將各種因素考慮進(jìn)來，例如工作配方、產(chǎn)品類型、進(jìn)料速度、模具數(shù)量以及其他工藝安裝參數(shù)。接下來，所述管理控制器可為批料溫度控制器、圓筒溫度控制器以及各種權(quán)重函數(shù)或因數(shù)計算一系列合適的控制參數(shù)。所述系統(tǒng)可通過例如調(diào)整內(nèi)控制循環(huán)對批料溫度改變的反應(yīng)而被調(diào)整為適應(yīng)這些區(qū)別，所述批料溫度改變由外控制循環(huán)檢測。擠出溫度管理控制系統(tǒng)的模式圖在圖8中示出。在一些實施例中，本文披露的方法或系統(tǒng)可有助于減小或消除對擠出模具昂貴的再加工的需要。因此， 一方面，本文披露了一種擠出生的陶瓷體的方法，所述方法包括提供含有纖維素粘結(jié)劑的陶瓷前體批料；驅(qū)使所述批料通過擠出機圓筒并通過設(shè)置在所述圓筒下游的擠出機模頭； 在所述模頭的圓筒上游測量鄰近所述圓筒中心的材料的批料中心溫度以及鄰近所述圓筒壁部材料的批料外圍溫度；調(diào)節(jié)所述批料的溫度，包括保持在所述模具的圓筒上游的批料的中心溫度，以便所述中心溫度在中心溫度下限與中心溫度上限之間，且在所述擠出機圓筒內(nèi)的批料處于第一粘滯狀態(tài)，在該狀態(tài)中，所述批料能流過所述擠出機模頭，其中所述中心溫度上限對應(yīng)于第二粘滯狀態(tài)，在該狀態(tài)中，所述批料不再能流過所述擠出機模具。在一些實施例中，所述批料表現(xiàn)出壓力一溫度狀態(tài)，所述狀態(tài)由壓力一溫度曲線描述，例如圖4所示的曲線，包括第一區(qū)域(標(biāo)記為Ist)以及第二區(qū)域(標(biāo)記為2nd)，所述第一區(qū)域具有-30psi/°C到+15psi/°C之間的斜率，所述第二區(qū)域具有大于30psi/°C的斜率。在一些實施例中，在所述第二區(qū)域中的壓力隨著溫度的增加而持續(xù)增加。在一些實施例中，所述第二區(qū)域中的斜率隨著溫度遞增而持續(xù)增加。在一些實施例中，所述第二區(qū)域具有大于 30psi/°C而小于300psi/°C的斜率。在圖4中，所述中心溫度的上、下限分別被標(biāo)記為50’ 和 50”。在一些實施例中，所述第二粘滯狀態(tài)對應(yīng)于斜率大于300psi/°C的曲線的一部分。在一些實施例中，所述模具的圓筒上游內(nèi)批料的中心溫度被保持在中心溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第二區(qū)域至少部分重疊。在一些實施例中，所述模具的圓筒上游內(nèi)批料的外圍溫度被保持在外圍溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第一區(qū)域至少部分重疊。在一些實施例中，所述模具的圓筒上游內(nèi)批料的外圍溫度被保持在外圍溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第二區(qū)域至少部分重疊。所述陶瓷前體批料可為含有一種或多種陶瓷材料的材料，或者在烘烤或燒結(jié)時形成陶瓷材料。例如，所述陶瓷前體批料可包括一種或多種含有陶瓷的材料或一種或多種形成陶瓷的材料，所述材料選自下組堇青石、鈦酸鋁、二氧化鈦、多鋁紅柱石、尖晶石、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋯、磷酸鋯、鋁酸鈣、鋁酸鎂、假藍(lán)寶石、鈣鈦礦、氧化鎂、鋰輝石、β鋰輝石、金剛砂、一碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢、氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦、 沸石以及其組合物和復(fù)合物。在一些實施例中，所述中心溫度下限在25到35°C之間。在一些實施例中，所述中心溫度上限在30到45°C之間。在一些實施例中，所述批料中心溫度(TC)與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別 (TC-TP)保持在不小于-8且不大于+16°C。在一些實施例中，所述批料中心溫度(T°C )與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別 (TC-TP)保持在不小于-4且不大于+16°C。在一些實施例中，所述批料中心溫度(TC)與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別 (TC-TP)保持在不小于0且不大于+16°C。在一些實施例中，所述中心溫度上限與所述中心溫度下限之間的差別在4到8°C 之間。在一些實施例中，調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟包括調(diào)節(jié)所述擠出機圓筒與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。在一些實施例中，調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟還包括調(diào)節(jié)所述擠出機螺桿與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。在這些實施例的一些中，所述批料經(jīng)所述擠出機螺桿被加熱。在一些實施例中，調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟進(jìn)一步包括保持所述批料外圍溫度在外圍溫度下限與外圍溫度上限之間。在一些實施例中，所述外圍溫度上限低于所述中心溫度上限。在一些實施例中，所述外圍溫度下限低于所述中心溫度下限。在一些實施例中，所述外圍溫度上限低于所述中心溫度下限。在一些實施例中，所述外圍溫度上限高于所述中心溫度下限。在一些實施例中，所述外圍溫度下限在19到30°C之間。在一些實施例中，所述外圍溫度上限在30到45°C之間。在一些實施例中，所述中心溫度下限在20到35°C之間。 在一些實施例中，所述中心溫度上限在30到70°C之間。在一些實施例中，所述中心溫度上限在30到45°C之間。在一些實施例中，所述外圍溫度下限在20到30°C之間，所述外圍溫度上限在30到35°C之間，所述中心溫度下限在30到35°C之間。，所述中心溫度上限在35 到40°C之間。在一些實施例中，所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4到10°C 之間。在一些實施例中，所述陶瓷前體批料為形成堇青石的批料，而所述中心溫度上限與中心溫度下限之間的差別在4到8°C之間，所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4 到10°C之間。在一些實施例中，所述陶瓷前體批料為形成鈦酸鋁的批料，而所述中心溫度上限與中心溫度下限之間的差別在4到8°C之間，所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4到10°C之間。在一些實施例中，所述批料外圍溫度保持在大于等于20°C而小于等于45°C，所述批料中心溫度保持在大于等于25°C而小于等于65°C。在一些實施例中，所述批料外圍溫度保持在大于等于27°C而小于等于35°C，所述批料中心溫度保持在大于等于 25°C而小于等于65°C。在圖4中，所述外圍溫度的上、下限分別被標(biāo)記為52’和52”。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，對本發(fā)明可進(jìn)行各種修改和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，只要在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，確定本發(fā)明覆蓋這些發(fā)明的修改和變形。
1權(quán)利要求
1.一種控制陶瓷前體擠出物形狀的方法，所述方法包括以下步驟通過經(jīng)由擠出機的圓筒以及設(shè)置在所述擠出機出口的擠出機模頭擠出陶瓷前體批料而形成所述擠出物，圓筒溫度能通過圓筒冷卻劑流調(diào)節(jié)；測量所述模頭的擠出機上游內(nèi)材料的批料溫度；測量所述圓筒溫度；確定批料溫度設(shè)定值；根據(jù)所述批料溫度以及所述批料溫度設(shè)定值確定圓筒溫度設(shè)定值；根據(jù)圓筒溫度設(shè)定值以及所測量的圓筒溫度確定圓筒冷卻劑流設(shè)定值；通過調(diào)節(jié)所述圓筒冷卻劑流從而調(diào)節(jié)所述擠出機內(nèi)所述圓筒與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)，從而足以保持所述擠出物的中心溫度與表面溫度之間的差別在擠出物溫度范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述擠出物的中心溫度與表面溫度之間的差不小于rc且不大于；Tc。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)，從而足以保持所述擠出物的中心溫度在第一溫度范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述中心溫度不小于31°C且不大于37°C。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)，從而足以保持所述擠出物的表面溫度在第二溫度范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述表面溫度不小于27°C且不大于34°C。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速大于擠出物離開所述模頭外部的流速。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)，從而足以使擠出物離開所述模頭中心部的流速小于擠出物離開所述模頭外部的流速。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述圓筒溫度設(shè)定值為主控制器的輸出值，而所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值被提供為所述主控制器的輸入值。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于冷卻劑流速的設(shè)定值或閥門位置為從屬控制器的輸出值，而所述圓筒溫度設(shè)定值以及被測圓筒溫度被提供為所述從屬控制器的輸入值。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述批料溫度設(shè)定值為管理控制器的輸出值。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述管理控制器接收工藝輸入值。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述工藝輸入值包括批料組成、所述批料的進(jìn)料速度、擠出物幾何形狀或模頭特征或其組合。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述管理控制器提供所述批料溫度設(shè)定值、主控制器參數(shù)、從屬控制器參數(shù)或圓筒權(quán)重因數(shù)，或其組合。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述擠出機設(shè)置有多個圓筒冷卻劑流。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述批料溫度通過測量所述擠出機內(nèi)鄰近批料的結(jié)構(gòu)的溫度而確定。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述批料溫度設(shè)定值由測量所述擠出物的中心溫度和表面溫度而確定。
19.一種陶瓷前體擠出物控制系統(tǒng)，其包括擠出機，所述擠出機包括擠出機圓筒以及設(shè)置在擠出機出口的擠出機模頭；圓筒冷卻裝置，所述圓筒冷卻裝置能夠為所述圓筒提供圓筒冷卻劑流；批料溫度傳感器，所述傳感器設(shè)置在所述模頭的擠出機上游并能夠傳輸批料溫度；圓筒溫度傳感器，所述傳感器能傳輸圓筒溫度；主控制器，所述主控制器能夠接收所述批料溫度以及批料溫度設(shè)定值作為輸入值，并能夠傳輸圓筒溫度設(shè)定值；以及從屬控制器，所述從屬控制器能夠接收所述圓筒溫度設(shè)定值和被測圓筒溫度作為輸入值，并能傳輸冷卻劑流設(shè)定值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括管理控制器，所述管理控制器能夠?qū)⑺雠蠝囟仍O(shè)定值傳輸?shù)剿鲋骺刂破鳌?br> 21.一種擠出生陶瓷體的方法，所述方法包括提供含有纖維素粘結(jié)劑的陶瓷前體批料；驅(qū)使所述批料通過擠出機圓筒并通過設(shè)置在所述圓筒下游的擠出機模頭；在所述模頭的圓筒上游測量鄰近所述圓筒中心的材料的批料中心溫度以及鄰近所述圓筒壁部的材料的批料外圍溫度；調(diào)節(jié)所述批料的溫度，包括保持所述在模頭的圓筒上游內(nèi)的批料的中心溫度，以使所述中心溫度在中心溫度下限與中心溫度上限之間，且在所述擠出機圓筒內(nèi)的批料處于第一粘滯狀態(tài)，在該狀態(tài)中，所述批料能流過所述擠出機模頭，其中所述中心溫度上限對應(yīng)于第二粘滯狀態(tài)，在該狀態(tài)中，所述批料不再能流過所述擠出機模頭。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述批料表現(xiàn)出壓力一溫度狀態(tài)，所述狀態(tài)由壓力一溫度曲線描述，所述曲線包括具有-30psi/°C到+15psi/°C之間斜率的第一區(qū)域，具有大于30psi/°C斜率的第二區(qū)域。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述第二區(qū)域中的斜率隨著溫度增加而持續(xù)增加。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述第二區(qū)域具有大于30psi/°C而小于 300psi/°C 的斜率。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述第二粘滯狀態(tài)對應(yīng)的彎曲部分斜率大于 300psi/°C。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述模頭的圓筒上游內(nèi)的批料的中心溫度被保持在中心溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第二區(qū)域至少部分重疊。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述模頭的圓筒上游內(nèi)的批料的外圍溫度被保持在外圍溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第一區(qū)域至少部分重疊。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述模頭的圓筒上游內(nèi)的批料的外圍溫度被保持在外圍溫度范圍內(nèi)，所述范圍與所述壓力一溫度曲線的所述第二區(qū)域至少部分重疊。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述陶瓷前體批料含有一種或多種含陶瓷的材料，或一種或多種形成陶瓷的材料，所述材料選自下組堇青石、鈦酸鋁、二氧化鈦、 多鋁紅柱石、尖晶石、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋯、磷酸鋯、鋁酸鈣、鋁酸鎂、假藍(lán)寶石、鈣鈦礦、氧化鎂、鋰輝石、β鋰輝石、金剛砂、一碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢、氮化鋁、 氮化硅、氮化硼、氮化鈦、沸石以及其組合物和復(fù)合物。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述中心溫度下限在25到35°C之間。
31.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述中心溫度上限在30到45°C之間。
32.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述批料中心溫度(TC)與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別(TC-TP)保持在不小于-8且不大于+16°C。
33.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述批料中心溫度(TC)與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別(TC-TP)保持在不小于-4且不大于+16°C。
34.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述批料中心溫度(TC)與所述批料外圍溫度(TP)之間的差別(TC-TP)保持在不小于0且不大于+16°C。
35.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述中心溫度上限與所述中心溫度下限之間的差別在4到8°C之間。
36.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟包括調(diào)節(jié)所述擠出機圓筒與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。
37.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟還包括調(diào)節(jié)所述擠出機螺桿與所述批料之間的熱傳導(dǎo)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于所述批料經(jīng)所述擠出機螺桿被加熱。
39.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于調(diào)節(jié)所述批料溫度的步驟包括保持所述批料外圍溫度在外圍溫度下限與外圍溫度上限之間。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度上限低于所述中心溫度上限。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度下限低于所述中心溫度下限。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度上限低于所述中心溫度下限。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度上限高于所述中心溫度下限。
44.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度下限在19到30°C之間。
45.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度上限在30到45°C之間。
46.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述中心溫度下限在20到35°C之間。
47.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述中心溫度上限在30到70°C之間。
48.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述中心溫度上限在30到45°C之間。
49.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度下限在20到30°C之間，所述外圍溫度上限在30到35°C之間，所述中心溫度下限在30到35°C之間，所述中心溫度上限在35到40°C之間。
50.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4到10°C之間。
51.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述陶瓷前體批料為形成堇青石的批料， 而所述中心溫度上限與中心溫度下限之間的差別在4到8°C之間，所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4到10°C之間。
52.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述陶瓷前體批料為形成鈦酸鋁的批料， 而所述中心溫度上限與中心溫度下限之間的差別在4到8°C之間，所述外圍溫度上限與外圍溫度下限之間的差別在4到10°C之間。
53.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述批料外圍溫度保持在大于等于20°C 并小于等于45°C，所述批料中心溫度保持在大于等于25°C并小于等于65°C。
54.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述批料外圍溫度保持在大于等于27V 并小于等于35°C，所述批料中心溫度保持在大于等于25°C并小于等于65°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)高質(zhì)量擠出物的控制策略，包括以下步驟通過直接或間接測量鄰近模頭的擠出機部件的溫度來測量批料溫度并將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌D出控制系統(tǒng)以監(jiān)控陶瓷前體批料的溫度，所述擠出控制系統(tǒng)包括主控制器(106)、至少一個從屬控制器(110)以及任選的管理控制器。所述管理控制器決定批料溫度設(shè)定值(102)，從而基于實時溫度輸入值和存儲參數(shù)，例如批料組分、工藝生產(chǎn)量、擠出機冷卻能力以及類似參數(shù)而獲得擠出一定類型批料的期望溫度。所述主控制器(106)從所述管理控制器接收批料溫度設(shè)定值，并監(jiān)控批料溫度并依次調(diào)節(jié)至少一從屬控制器(110)，所述從屬控制器控制冷卻劑(112)流到與批料接觸的擠出機(114)的一部分。
文檔編號B28B3/20GK102202848SQ200980143608
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者C·J·沃爾什, D·M·布朗, K·C·薩里艾戈, M·汗巴吉, R·J·洛克, 邱文彬 申請人:康寧股份有限公司