RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 202605 (21) Numer zgłoszenia: 373708 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 05.02.2003 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 05.02.2003, PCT/JP03/01159 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 09.10.2003, WO03/082540 PCT Gazette nr 41/03 (51) Int.Cl. B28B 11/00 (2006.01) C04B 35/64 (2006.01) (54) Sposób suszenia wytworzonej kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego (73) Uprawniony z patentu: NGK INSULATORS, LTD.,Nagoya-city,JP (30) Pierwszeństwo: 28.03.2002,JP,2002-91575 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.09.2005 BUP 18/05 (72) Twórca(y) wynalazku: Masayuki Nate,Nagoya-city,JP Makoto Osamura,Nagoya-city,JP Takahisa Kaneko,Nagoya-city,JP Yukihisa Wada,Nagoya-city,JP (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.07.2009 WUP 07/09 (74) Pełnomocnik: Twardowska Aleksandra, JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY, Biuro Patentów i Znaków Towarowych PL 202605 B1
2 PL 202 605 B1 Opis wynalazku Przedmiotowy wynalazek dotyczy sposobu suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. W szczególności przedmiotowy wynalazek dotyczy sposobu suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, przy którym można zmniejszyć odkształcenie lub deformację przekroju poprzecznego kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest szeroko stosowana na nośniki katalizatorów i różne filtry. Ostatnio struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego przyciąga uwagę jako filtr do zatrzymywania cząstek stałych zawartych w spalinach z silnika wysokoprężnego. Taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego zwykle zawiera w wielu przypadkach materiały ceramiczne jako główny składnik. Przy wytwarzaniu takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego zwykle stosuje się następujący sposób. Po dodaniu wody i kilku rodzajów dodatków do surowca ceramicznego, by utworzyć zagniecione ciasto, z ciasta tego wytłacza się kształtkę o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a następnie kształtkę tę suszy się i wypala, by otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego. Taki proces suszenia w tym sposobie wytwarzania staje wobec problemu polegającego na tym, że w kształtce o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego występuje deformacja, taka jak odkształcenie lub skręcenie. Czasami kształtkę o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego wytwarza się przez łączenie wielu segmentów o strukturze komórkowej w integralny korpus. Tu również napotykany jest problem polegający na tym, że odkształcenie lub skręcenie jakiegoś segmentu może skomplikować proces łączenia. Aby zapobiec odkształceniu itp. podczas suszenia, stosuje się sposób suszenia kształtki ceramicznej o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego przez zastosowanie urządzenia do suszenia, posiadającego górny przyrząd mocujący i dolny przyrząd mocujący, wyposażone w środki wywierania ciśnienia, przy czym wywierane ciśnienie wynosi korzystnie 0,4-0,6 MPa, jak ujawniono w japońskim wyłożeniowym zgłoszeniu patentowym nr 2001-130 973. Istnieje urządzenie do suszenia posiadające dwa oddzielne przyrządy mocujące wykonane w taki sposób, że obejmują one z całkowitym stykiem prawie całą powierzchnię boków równoległych do kierunku wzdłużnego ceramicznej kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, jak opisano w japońskim wyłożeniu patentowym nr 2001-19533. Przy stosowaniu tych sposobów, chociaż można zapobiec odkształceniu kształtki, w niektórych przypadkach może wystąpić zapadnięcie komórek, co może spowodować deformację przekroju poprzecznego kształtki. Niniejszy wynalazek został opracowany z uwzględnieniem sytuacji i celów, by powstał sposób suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, w której można zmniejszyć odkształcenie lub deformację przekroju kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Przedmiotowy wynalazek dotyczy sposobu suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, zawierającej ściankę zewnętrzną, przegrody usytuowane wewnątrz tej ścianki zewnętrznej oraz komórki otoczone przez przegrody i przebiegające w kierunku osiowym tej kształtki, obejmujący etap suszenia w stanie przykrywania przynajmniej części ścianki zewnętrznej prowadnicą przykrywającą ściankę zewnętrzną tak, aby stykała się ze ścianką zewnętrzną, charakteryzującego się tym, że ciśnienie wywierane przez prowadnicę na ściankę zewnętrzną jest mniejsze niż 0,2 MPa w tej części, gdzie prowadnica styka się ze ścianką zewnętrzną w etapie suszenia. Korzystnie, gdy prowadnica ma otwór. Korzystnie, gdy obszar przykrywany przez prowadnicę na ściance zewnętrznej wynosi 20-100% pola powierzchni całej ścianki zewnętrznej. Korzystnie, gdy suszenie obejmuje etap suszenia mikrofalami i etap suszenia gorącym powietrzem, a etap suszenia gorącym powietrzem przeprowadza się po etapie suszenia mikrofalami. Korzystnie, gdy przynajmniej w etapie suszenia gorącym powietrzem suszenie rozpoczyna się w stanie, gdy przynajmniej część ścianki zewnętrznej jest przykryta prowadnicą. Korzystnie, gdy przynajmniej w etapie suszenia mikrofalami suszenie rozpoczyna się w stanie, gdy przynajmniej część ścianki zewnętrznej jest przykryta prowadnicą. Korzystnie, gdy w etapie suszenia mikrofalami moc wyjściowa mikrofal na jednostkę masy kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest w zakresie 0,5-3 kw/kg.
PL 202 605 B1 3 Korzystnie, gdy stosunek odwodnienia w etapie suszenia mikrofalami wynosi 30-80% masowych w odniesieniu do całej ilości usuniętej wody w całym etapie suszenia. Korzystnie, gdy kształtka o strukturze plastra pszczelego zawiera jako główny składnik materiał ceramiczny. Korzystnie, gdy główny składnik stanowi węglik krzemu. Wynalazek został przedstawiony na rysunku, gdzie: Figura 1 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku. Figura 2 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku. Figura 3 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku umieszczonej na przyrządzie montażowym. Figura 4 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku przykrytej prowadnicą. Figura 5 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku przykrytej innego rodzaju prowadnicą. Figura 6 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku umieszczonej na innego rodzaju przyrządzie montażowym. Figura 7 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku przykrytej jeszcze innego rodzaju prowadnicą. Figury 8(a), fig. 8(b) i fig. 8(c) są schematycznymi widokami z przodu, przedstawiającymi kształtkę o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku z innego rodzaju prowadnicą. Figura 9 jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym inny przykład wykonania kształtki o strukturze plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku przykrytej jeszcze innego rodzaju prowadnicą. Figura 10 jest schematycznym widokiem z boku przedstawiającym sposób mierzenia odkształcenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku. Poniżej przedstawiono przykładową realizację wynalazku. Sposoby suszenia kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego według pierwszego i drugiego aspektu przedmiotowego wynalazku opisano poniżej szczegółowo na podstawie konkretnych przykładów wykonania. Jednakże przedmiotowy wynalazek nie jest ograniczony do przedstawionych poniżej przykładów realizacji. Określenie przekrój w niniejszym opisie oznacza przekrój prostopadły do kierunku osiowego na fig. 1, chyba, że podano inaczej. Jak pokazano na fig. 1 lub 2, przykładowo kształtka struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego według pierwszego aspektu i według drugiego aspektu wynalazku zawiera zewnętrzną ściankę 7, przegrody 2 usytuowane wewnątrz zewnętrznej ścianki 7 i wiele komórek 3 otoczonych przegrodami 2 i przebiegających w kierunku osiowym takiej kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Ważną cechą pierwszego aspektu wynalazku jest zastosowanie etapu suszenia, który podczas suszenia takiej kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego rozpoczyna suszenie w stanie, gdy przynajmniej część zewnętrznych ścianek 7a i 7b jest przykryta prowadnicą 12 przykrywającą zewnętrzną ściankę tak, aby nie stykała się ona ze ścianką zewnętrzną, np. z zewnętrzną ścianką 7a i/lub 7b, jak pokazano na fig. 3 i fig. 4, mianowicie w stanie, gdy prowadnica przykrywa zewnętrzną ściankę na pewnym wymiarze. Przez rozpoczynanie etapu suszenia w takim stanie możliwe jest suszenie kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego przy równoczesnym uniemożliwianiu jej odkształcenia bez przyłożenia nadmiernego ciśnienia. Możliwe jest zatem unikanie wystąpienia zarówno odkształcenia przekroju poprzecznego, jak i odkształcenia kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Według pierwszego aspektu, jeżeli odległość pomiędzy zewnętrzną ścianką a prowadnicą, albo odległość a pomiędzy zewnętrzną ścianką 7a a prowadnicą 12, jak pokazano np. na fig. 4, jest zbyt
4 PL 202 605 B1 duża, trudno jest zapewnić uniknięcie odkształcenia, w związku z czym odległość taka nie jest korzystna. Dlatego odległość a wynosi korzystnie co najwyżej 1,0 mm. Z drugiej strony, jeśli odległość a jest zbyt mała, trudno jest zapewnić uniemożliwienie odkształcenia przekroju poprzecznego kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego tak, że odległość ta nie jest korzystna. Dlatego odległość a wynosi korzystnie co najmniej 0,1 mm. Podobnie odległość pomiędzy zewnętrzną ścianką 7b, usytuowaną na bocznej stronie, a prowadnicą wynosi korzystnie 0,1-1,0 mm. Jeżeli odległości te wynoszą co najwyżej 0,1 mm, maksymalne ciśnienie w czasie, gdy wytworzona kształtka o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego i prowadnica stykają się ze sobą podczas etapu suszenia, jest korzystnie ustawione jako mniejsze niż 0,2 MPa, korzystnie co najwyżej 0,05 MPa, aby uniknąć odkształcenia przekroju. Figura 5 przedstawia inny przykład realizacji pierwszego aspektu. Fig. 5 przedstawia korzystny przykład, kiedy wytworzona kształtka struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego o kształcie cylindrycznym jest poddana suszeniu. Kształtkę taką umieszcza się w montażowym urządzeniu 10, posiadającym zagłębienie o półcylindrycznym kształcie, a następnie zewnętrzną ściankę 7 przykrywa się prowadnicą 12, posiadającą zagłębioną część o kształcie półcylindrycznym o promieniu nieco większym niż promień przekroju tej kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. W ten sposób możliwe jest przykrycie ścianki zewnętrznej tak, że część tej zewnętrznej ścianki 7, mianowicie zewnętrzna ścianka usytuowana na górnej stronie, nie styka się z prowadnicą 12. Jeszcze inny przykład realizacji przedstawiono na fig. 6 i 7. W tym przypadku kształtka 1 o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, mająca kształt graniastosłupa, jest umieszczona w montażowym urządzeniu 10 o przekroju w kształcie litery V, a zewnętrzna ścianka 7a górnej strony takiej kształtki jest przykryta prowadnicą 12 o przekroju w kształcie litery V, który jest utworzony przez boki, z których każdy jest nieco większy niż jeden bok prostokątnego przekroju kształtki i o strukturze podobnej do plastra pszczelego. W tym czasie, ponieważ obciążenie prowadnicy 12 jest przyjmowane na lub w sąsiedztwie końcowej powierzchni 14 urządzenia montażowego, prowadnica 12 i górna zewnętrzna ścianka 7a nie stykają się ze sobą. W powyższych przykładach wykonania, chociaż kształtka o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest otoczona przez połączenie urządzenia montażowego i prowadnicy, urządzenie montażowe nie jest istotnym elementem, a w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 3 można przykładowo pominąć urządzenie montażowe. W przykładzie wykonania z fig. 5 lub 7 urządzenie montażowe i prowadnica mogą być wykonane integralnie. W takim przypadku zewnętrzna ścianka na dolnej stronie kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego styka się z dolną częścią prowadnicy, ponieważ kształtka ta jest umieszczona w zintegrowanej prowadnicy, jednakże rezultat według przedmiotowego wynalazku można uzyskać, ponieważ część nie stykająca się jest usytuowana u góry. Poniżej zostanie objaśniony korzystny specyficzny przykład drugiego aspektu przedmiotowego wynalazku. Kształtka o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według drugiego aspektu wynalazku jest podobna do kształtki według pierwszego aspektu. Ważną cechą drugiego aspektu jest etap suszenia, który rozpoczyna suszenie w stanie, gdy przynajmniej część zewnętrznej ścianki kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest przykryta prowadnicą 12 w taki sposób, że prowadnica ta jest w styku z przynajmniej częścią zewnętrznej ścianki 7, jak pokazano na fig. 8(a)-8(c), przy czym ciśnienie wywierane przez prowadnicę 12 na zewnętrzną ściankę 7 w części stykowej jest mniejsze niż 0,2 MPa, korzystnie 0,05 MPa lub mniej w etapie suszenia. Jeśli suszenie przeprowadza się w stanie, gdy prowadnica i ścianka zewnętrzna są w styku ze sobą, a do ścianki zewnętrznej poprzez prowadnicę przykładane jest zwykle stosowane ciśnienie, takie jak ciśnienie wynoszące co najmniej 0,2 MPa, przekrój kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego odkształca się mimo zabezpieczenia przed zniekształceniem. Jednakże przez ustalenie ciśnienia w trakcie suszenia niższego od 0,2 MPa, korzystnie 0,05 MPa lub niższego, możliwe jest zapobieganie do pewnego stopnia zniekształceniu przekroju, zapobiegając odkształceniu. Według drugiego aspektu cała powierzchnia przykryta przez prowadnicę niekoniecznie styka się ze ścianką zewnętrzną, a w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 8(a) przykładowo, kiedy zewnętrzna ścianka usytuowana po górnej stronie styka się z prowadnicą, wówczas zewnętrzna ścianka usytuowana z boku może nie być w styku z prowadnicą 12. W takim przypadku odległość jest korzystnie w zakresie od 0,1 mm do 1,0 mm. Według drugiego aspektu sposób przykładania ciśnienia nie jest szczególnie ograniczony, a przykłady sposobu przykładania ciśnienia obejmują wywieranie obciążenia skierowanego do dołu
PL 202 605 B1 5 z miejsca ponad prowadnicą, przykładanie ciśnienia przez własny ciężar prowadnicy i przykładanie ciśnienia ze strony bocznej przez środki wywierania ciśnienia w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 8(a). Według pierwszego lub drugiego aspektu wynalazku korzystne jest również przykrywanie zewnętrznej ścianki 7 za pomocą np. prowadnicy 12 posiadającej otwór 13, jak pokazano na fig. 3. Przy użyciu takiej konstrukcji możliwe jest polepszenie skuteczności parowania wilgoci z kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego i polepszenie sprawności suszenia. W takim przypadku kształt i usytuowanie otworu nie są szczególnie ograniczone. Korzystnie z punktu widzenia sprawności suszenia pożądany jest większy otwór. Jednakże, jeżeli otwór ten jest zbyt duży, obszar ścianki zewnętrznej przykryty prowadnicą staje się zbyt mały i trudno jest uzyskać zalety przedmiotowego wynalazku. Dlatego pole powierzchni otworu stanowi korzystnie co najwyżej 80%, korzystniej co najwyżej 70%, a jeszcze korzystniej co najwyżej 60% pola powierzchni prowadnicy zawierającej otwór. Podobnie, z punktu widzenia powstrzymywania odkształcenia pole powierzchni ścianki zewnętrznej przykryte prowadnicą wynosi korzystnie 20-100%, korzystniej 30-100%, a jeszcze korzystniej 40-100% pola powierzchni całej ścianki zewnętrznej. Z punktu widzenia realizacji powstrzymywania zniekształcenia i polepszenia sprawności suszenia to pole powierzchni korzystnie jest w zakresie 20-90%, korzystniej w zakresie 30-80%, a jeszcze korzystniej w zakresie 40-70%. Dlatego w przypadku stosowania otworu korzystnie jest wykonać otwór w powyższych zakresach. Określenie pole powierzchni zewnętrznej ścianki przykryte prowadnicą oznacza pole powierzchni z wykluczeniem otworu, jeżeli istnieje. Środki suszące według pierwszego lub drugiego aspektu wynalazku nie są szczególnie ograniczone, jednakże korzystnie stosuje się suszenie za pomocą mikrofal i/lub suszenie gorącym powietrzem. Suszenie mikrofalami jest korzystne ze względu na szybkość suszenia, jednakże w niektórych przypadkach suszenia nie można zakończyć za pomocą mikrofal. Dlatego korzystne jest łączenie suszenia mikrofalami i suszenia gorącym powietrzem. Korzystne jest również przeprowadzanie suszenia gorącym powietrzem po usunięciu wilgoci do pewnego stopnia przez przeprowadzenie suszenia mikrofalami. W przypadku, gdy suszenie gorącym powietrzem przeprowadza się po suszeniu mikrofalami, korzystne jest, by suszenie rozpoczynać w stanie, gdy przynajmniej część zewnętrznej ścianki jest przykryta prowadnicą według pierwszego lub drugiego aspektu przedmiotowego wynalazku albo w etapie suszenia mikrofalami, albo w etapie suszenia gorącym powietrzem. Ponadto korzystne jest, gdy w etapie suszenia mikrofalami stosuje się prowadnicę. Szczególnie korzystne jest, gdy suszenie rozpoczyna się w stanie, kiedy przynajmniej część zewnętrznej ścianki jest przykryta prowadnicą w obu etapach suszenia. Moc wyjściowa mikrofal w etapie suszenia mikrofalami nie jest szczególnie ograniczona, jednakże korzystnie jest w zakresie 0,5-3 kw/kg. Jeżeli moc wyjściowa mikrofal jest zbyt mała, potrzebny jest dłuższy czas suszenia, by ewentualnie spowodować zapadnięcie się struktury komórkowej pod własnym ciężarem. Z drugiej strony, jeżeli moc wyjściowa mikrofal jest za duża, może wystąpić problem polegający na tym, że spoiwo zaczyna się palić. Z punktu widzenia zapobiegania wystąpieniu odkształceń jest również korzystne, by 30-80% mas. całkowitej odwodnionej ilości, korzystnie 30- -60% mas. całkowitej odwodnionej ilości było odwodnione w etapie suszenia mikrofalami, a pozostała wilgoć jest usuwana w etapie suszenia gorącym powietrzem. Ponadto korzystne jest stosowanie urządzeń suszących gorącym powietrzem typu wentylacyjnego lub typu urządzeń z cyrkulacją gorącego powietrza. Kształtka o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według pierwszego lub drugiego aspektu korzystnie zawiera materiał ceramiczny jako główny składnik w przypadku stosowania tej kształtki na różnego rodzaju filtry i nośniki. Szczególnie korzystne jest, gdy główny składnik stanowi węglik krzemu, a to ze względu na odporność na wysoką temperaturę itp. w przypadku, gdy kształtka taka jest używana na filtr cząstek stałych z silnika wysokoprężnego itp. Przedmiotowy wynalazek zostanie konkretnie opisany poniżej w przykładach. Jednakże przedmiotowy wynalazek nie jest ograniczony do tych przykładów. Wytwarzanie kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego Jako surowiec przygotowano mieszaninę proszkową zawierającą 80% mas. sproszkowanego węglika krzemu i 20% mas. metalicznego sproszkowanego krzemu. Do tego proszku dodano metylocelulozy, hydroksylopropoksylometylocelulozy, środka powierzchniowo czynnego i wody w celu za-
6 PL 202 605 B1 gniecenia plastycznego ciasta. Z ciasta takiego wytłaczano kształtkę A o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego w kształcie graniastosłupa o podstawie prostokątnej, jak pokazano na fig. 1, która w przekroju miała kształt kwadratu o boku 40 mm i długość 400 mm oraz kształtkę B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego w kształcie cylindra, jak pokazano na fig. 2, o średnicy 50 mm i długości 400 mm. P r z y k ł a d 1 Kształtkę B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego wstawiono do przyrządu montażowego z prowadnicą, jak pokazano na fig. 8(b), bez żadnego odstępu od zewnętrznej ścianki kształtki B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Oznacza to, że zewnętrzna ścianka kształtki B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego była przykryta przyrządem montażowym i prowadnicą, która przykrywa ściankę zewnętrzną tak, że ta ścianka zewnętrzna i prowadnica bezpośrednio stykają się ze sobą. Po przyłożeniu ciśnienia do tej kształtki B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego przez wywieranie obciążenia do dołu z miejsca ponad prowadnicą przy wartościach ciśnienia podanych w tablicy 1 przeprowadzono suszenie za pomocą mikrofal, a następnie suszenie gorącym powietrzem do stanu całkowitego wysuszenia. Następnie kształtkę o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego wyjęto i zmierzono różnicę pomiędzy maksymalną średnicą a minimalną średnicą powierzchni końcowej, by sprawdzić zmianę kształtu przekroju, zaś wyniki przedstawiono w tablicy 1 jako odchylenie kształtu wyrobu. P r z y k ł a d y 2 i 3 Wobec kształtki A o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego przeprowadzono badanie podobne jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że w przykładzie 2 zastosowano przyrząd montażowy i prowadnicę według fig. 8(a), a w przykładzie 3 zastosowano przyrząd montażowy i prowadnicę według fig. 8(c). Wyniki podano w tablicy 1. Według wyników końcowych podanych w tablicy 1 dla przykładów 1-3 kształtka o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego zapadała się, a jej kształt przekroju był znacznie zmieniony w pobliżu części, gdzie ścianka zewnętrzna stykała się z prowadnicą, kiedy wartość przyłożonego ciśnienia wynosiła co najmniej 0,2 MPa. Z drugiej strony, kiedy przyłożone ciśnienie wynosiło co najwyżej 0,05 MPa, odkształcenie nie było tak znaczne. P r z y k ł a d 4 Suszenie kształtki B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego przeprowadzono w warunkach suszenia podobnych jak w przykładzie 1, stosując przyrząd montażowy i prowadnicę, jak pokazano na fig. 5 i zmieniając odstęp pomiędzy prowadnicą a zewnętrzną ścianką w zakresie 0,2-3,0 mm, jak podano w tablicy 3. Następnie zmierzono wartość odkształcenia β każdej takiej kształtki. Jak pokazano na fig. 10, wartość odkształcenia β określono za pomocą czujnika zegarowego przy umieszczeniu kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego na specjalnym przyrządzie i mierzenie różnicy pomiędzy średnią z położeń pionowych w dwóch punktach x1 i x2, usytuowanych przy końcach na kierunku długości a położeniem pionowym zewnętrznej ścianki pośrodku pomiędzy tymi dwoma punktami. Wyniki przedstawiono w tablicy 2. W odległości 0,2-1,0 mm wartość odkształcenia była mała i dopuszczalna, jednakże w odległości co najmniej 1,5 mm, wartość odkształcenia była duża i wykraczała poza zakres dopuszczalny. P r z y k ł a d 5 Kształtkę A o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego umieszczono na montażowym przyrządzie 10 i przykryto prowadnicą 12 z otworem 13, jak pokazano na fig. 9, tak, że prowadnica była usytuowana w odległości 0,5 mm od ścianki zewnętrznej. Pole powierzchni otworu 13 zmieniano na 60%, 30% i 0% (to znaczy brak otworu) względem pola powierzchni prowadnicy zawierającej otwór 13, a ponadto przygotowano również próbkę nie przykrytą prowadnicą. Próbki takie poddawano suszeniu mikrofalami przez 160 s z mocą wyjściową 2,0 kw/kg, po czym suszono gorącym powietrzem o temperaturze 120 C przez 20 minut. Na podstawie zależności pomiędzy czasem suszenia a odparowaną wilgocią określono względną prędkość odparowania wilgoci w stosunku do prędkości odparowania wilgoci otrzymanej w przypadku próbki bez prowadnicy. Określono również wartość odkształcenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Wyniki podane w tablicy 4 demonstrują, że wartość odkształcenia jest zmniejszana przez prowadnicę, a prędkość parowania wilgoci jest zwiększana przez zastosowanie otworu w prowadnicy i zmniejszenie pola powierzchni prowadnicy przykrywającej ściankę zewnętrzną.
PL 202 605 B1 7 P r z y k ł a d 6 Kształtkę B o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego suszono mikrofalami przy mocy wyjściowej 3 kw/kg bez stosowania prowadnicy. Zmieniając czas suszenia otrzymano kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, charakteryzujące się stosunkiem parowania wilgoci od 0% bez stosowania suszenia mikrofalami do 80%. Następnie te kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego zostały ustawione pomiędzy przyrządem montażowym a prowadnicą o kształtach pokazanych na fig. 5 i z odległością pomiędzy prowadnicą a zewnętrzną ścianką 0,5 mm i poddane zostały suszeniu gorącym powietrzem o temperaturze 120 C i o prędkości przepływu 5 m/s. Po odparowaniu pozostałej wilgoci zmierzono wartość odkształcenia tych kształtek o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Wyniki przedstawiono w tablicy 4. P r z y k ł a d y 7 i 8 Przeprowadzono badanie podobne do przykładu 6, z tym wyjątkiem, że w przykładzie 7 zastosowano przyrząd montażowy i prowadnicę według fig. 4, a w przykładzie 8 zastosowano przyrząd montażowy i prowadnicę według fig. 7. Wyniki przedstawiono w tablicy 4. Tablica 4 pokazuje istnienie optymalnego zakresu stosunku odparowania wilgoci za pomocą mikrofal, gdzie wartość odkształcenia jest bardzo mała w porównaniu z przypadkiem, gdy stosunek odparowania wilgoci jest zbyt duży lub zbyt mały. Zastosowanie przemysłowe Jak opisano powyżej, przez stosowanie sposobu suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według pierwszego lub drugiego aspektu wynalazku można uniknąć zarówno odkształcenia jak i deformacji przekroju poprzecznego podczas suszenia. Dlatego przedmiotowy wynalazek można korzystnie stosować do suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego. T a b l i c a 1 Przyłożone ciśnienie (MPa) Zmiana kształtu wyrobu (mm) 0,01 0,03 0,05 0,2 0,4 0,6 Przykład 1 0,8 1,1 1,5 2,6 4,8 6,2 Przykład 2 0,3 0,8 1,2 2,0 2,5 5,0 Przykład 3 0,8 1,5 1,8 3,2 5,8 7,0 Końcowa ocena T a b l i c a 2 Odległość (mm) Wartość odkształcenia (mm) 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 Przykład 4 0,1 0,4 0,6 0,7 0,9 1,2 Końcowa ocena T a b l i c a 3 Przykład 5 Stosunek pola powierzchni otworu do pola powierzchni całej prowadnicy (%) 60 30 0 Względna prędkość parowania wilgoci 1,00 0,95 0,90 0,85 Wartość odkształcenia (mm) 2,0 0,5 0,4 0,5 Końcowa ocena Brak prowadnicy
8 PL 202 605 B1 Stosunek odparowania wilgoci (%) Wartość odkształcenia (mm) Suszenie mikrofalami Suszenie gorącym powietrzem T a b l i c a 4 80 70 50 30 20 0 20 30 50 70 80 100 Przykład 6 1,2 0,5 0,3 0,5 0,9 1,3 Przykład 7 1,5 0,6 0,5 0,6 1,3 1,6 Przykład 8 1,0 0,6 0,5 0,5 0,8 2,0 Końcowa ocena Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób suszenia kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, zawierającej ściankę zewnętrzną, przegrody usytuowane wewnątrz tej ścianki zewnętrznej oraz komórki otoczone przez przegrody i przebiegające w kierunku osiowym tej kształtki, obejmujący etap suszenia w stanie przykrywania przynajmniej części ścianki zewnętrznej prowadnicą przykrywającą ściankę zewnętrzną tak, aby stykała się ze ścianką zewnętrzną, znamienny tym, że ciśnienie wywierane przez prowadnicę na ściankę zewnętrzną jest mniejsze niż 0,2 MPa w tej części, gdzie prowadnica styka się ze ścianką zewnętrzną w etapie suszenia. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadnica ma otwór. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obszar przykrywany przez prowadnicę na ściance zewnętrznej wynosi 20-100% pola powierzchni całej ścianki zewnętrznej. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że suszenie obejmuje etap suszenia mikrofalami i etap suszenia gorącym powietrzem, a etap suszenia gorącym powietrzem przeprowadza się po etapie suszenia mikrofalami. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przynajmniej w etapie suszenia gorącym powietrzem suszenie rozpoczyna się w stanie, gdy przynajmniej część ścianki zewnętrznej jest przykryta prowadnicą. 6. Sposób według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że przynajmniej w etapie suszenia mikrofalami suszenie rozpoczyna się w stanie, gdy przynajmniej część ścianki zewnętrznej jest przykryta prowadnicą. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że w etapie suszenia mikrofalami moc wyjściowa mikrofal na jednostkę masy kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest w zakresie 0,5-3 kw/kg. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosunek odwodnienia w etapie suszenia mikrofalami wynosi 30-80% masowych w odniesieniu do całej ilości usuniętej wody w całym etapie suszenia. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że kształtka o strukturze plastra pszczelego zawiera jako główny składnik materiał ceramiczny. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że główny składnik stanowi węglik krzemu.
PL 202 605 B1 9 Rysunki
10 PL 202 605 B1
PL 202 605 B1 11
12 PL 202 605 B1
PL 202 605 B1 13
14 PL 202 605 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 4,00 zł.