[发明专利]在蜂窝整体材料中的气体成孔剂

说明书

与相关申请交叉引用

本申请要求在2008年8月28日提交的美国申请系列号12/199829的优先权。

背景技术

本发明一般涉及多孔陶瓷制品及其制造方法，具体涉及一种使用可压缩的气体作为成孔剂来制造多孔陶瓷制品的方法。

通过利用有机的成孔剂在陶瓷基体中造孔已经数十年了。一般的有机成孔剂，如石墨、淀粉、米和软木具有400-900℃的大幅度放热曲线。这种放热曲线导致在煅烧过程中的裂缝问题和非常平缓的缓变率。用有机的成孔剂一般地制出具有50％-60％孔隙率的陶瓷衬底。随着市场的推动持续需要低成本和高孔隙率的陶瓷衬底。为了用常规的有机成孔剂获得高的孔隙率，必须增加大量的材料。有时为了获得65％的孔隙率需要大于50％的有机的成孔剂。另外，对于高的孔隙率要求，这些大量的有机的成孔剂负载不能产生相应结果的孔隙率。

人们还试用了不太常规的成孔剂，如过氧化氢。过氧化氢是液体，在湿法配料工艺中加入，保持在成型和干燥步骤中，其中它的浓度、与其它的材料的相互作用和干燥条件导致它会分解成O₂或NO₂气体以在湿生坯中形成气孔。

因此，提供一种成孔剂，使陶瓷衬底不使用颗粒成孔剂而具有更一致的和更大的孔隙率，是合乎需要的。如果成孔剂不与其它影响流变学、批料流动性和挤出质量的批料相互作用，或者通常地不导致如不均匀的干燥、比较久的干燥时间、和/或裂缝的干燥困难，或者不使可以控制产生符合要求的气孔尺寸并且不需要“烧尽”周期的放热曲线需要更平缓的缓变率和更久时间的烧成工艺变复杂，是同样合乎需要的。如果成孔剂产生具有比用常规的颗粒成孔剂得到的更大的孔隙率的多孔陶瓷制品，这也是有利的。

概要

在本发明的一方面，提供一种用于产生多孔陶瓷制品的方法，包括步骤：提供用于形成多孔陶瓷制品的前体批料；在前体批料中注入气体并且混合气体和前体批料；对前体批料和气体的混合物加压，其中压力足以使气体液化；保持压力使前体批料成型成生坯；从生坯上除去压力并烧制生坯以生产多孔陶瓷制品。

在本发明的另一方面，提供一种用于产生多孔陶瓷制品的方法，包括步骤：提供无机陶瓷形成成分、有机粘结剂和溶剂，混合无机陶瓷形成成分、有机粘结剂和溶剂以形成前体批料；从前体批料中排出空气，在前体批料中注射二氧化碳气并且混合气体和前体批料；对前体批料和二氧化碳混合物加压，其中压力至少约1650psi，保持压力使前体批料成型成生坯，从生坯上除去压力并烧制生坯以生产多孔陶瓷制品。

在本发明的更进一方面，提供一种由包括无机的陶瓷形成成分和二氧化碳的陶瓷前体批料制成的多孔陶瓷制品，其中二氧化碳是通过对陶瓷前体批料施加至少1650psi的压力液化的。

本发明附加的特点和优点将在随后的详细说明中阐述，部分地说明对本领域技术人员显而易见，或者通过实施描述于此的本发明来认识，包括随后的详细说明和权利要求。

可以理解上文一般说明及其下详细说明二者都介绍了本发明的实施方式，目的是按照要求提供用于理解本发明实质和特性的综述或者框架，用来说明各种实施方式和解释本发明的原理与操作。

详细说明

广泛地，本发明提供一改进的方法用于制造多孔陶瓷制品，该多孔陶瓷制品例如可以用在陶瓷过滤器应用中的。本方法用于生产多孔陶瓷制品，可包括步骤：提供一种陶瓷前体批料用于形成多孔陶瓷制品，其中陶瓷前体批料可以包括无机的陶瓷形成成分、有机粘结剂和溶剂。此方法可以同时包括在陶瓷前体批料中注入气体并一起混合气体与前体批料。然后压力可施加于陶瓷前体批料和气体混合物上。压力必须足以液化气体。根据非限定性的例子，二氧化碳在至少1650psi的压力下液化。然后，在保持压力下，陶瓷前体批料和气体混合物可成型成生坯。生坯成型完成后，撤去压力，液化的气体变成气态，在生坯中形成气孔。最终干燥和烧成生坯以生产多孔陶瓷制品。