[发明专利]用于挤出超薄壁多孔道陶瓷的选择的粘合剂

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求2009年4月30日提交的美国申请系列号第12/433365号的优先权。

技术领域

本发明领域涉及由堇青石或钛酸铝制造的超薄壁陶瓷蜂窝体基材，具体涉及用来制造所述基材的选择的粘合剂。

背景技术

人们通过对陶瓷糊料进行挤出来制造陶瓷蜂窝体，例如堇青石或钛酸铝蜂窝体。所述陶瓷糊料通过以下方式制备：将干原料混合，然后在进一步混合的同时加入液体组分，使用螺旋(augur)或双螺杆混合系统对所得的混合物进行增塑。在增塑之后，将所述陶瓷糊料推挤通过挤出机模头，形成蜂窝体“生坯体”，然后对该生坯体进行进一步的加工。总体工艺可以概括为：提供增塑的陶瓷蜂窝体前体配料，该配料包含无机陶瓷形成组分，任选的成孔材料(例如淀粉或石墨材料)，液体组分(例如水)，润滑材料(以辅助挤出)和粘合剂；对该混合物进行增塑；由所述增塑的陶瓷前体配料形成具有所需形状、尺寸和孔道密度的生坯体；任选地对所述生坯体进行干燥，以除去多余的水分，防止在烧制的过程中发生滑塌；在足以将所述生坯体转化为陶瓷蜂窝体的条件下，对干燥的生坯体进行烧制。根据无机材料的选择，烧制的蜂窝体可以是堇青石蜂窝体或钛酸铝蜂窝体。在上述工艺中，经常出现的一个问题是在挤出过程中模头的堵塞，特别是在形成超薄壁蜂窝体基材的时候很容易发生模头堵塞。本发明提供了一种对工艺造成堵塞的解决方法。

发明概述

在本发明的一个方面提供了一种制造多孔陶瓷蜂窝体制品的方法，所述方法包括以下步骤：提供无机陶瓷形成组分；向所述无机陶瓷形成组分加入聚合物有机粘合剂材料、溶剂和成孔剂，使用1重量％的粘合剂水溶液测得所述有机粘合剂是具有以下性质的聚合物材料：每克聚合物材料中包含小于300个不溶性聚合物纤维或纤维状颗粒(＜300个纤维/克)；将所述无机陶瓷形成组分、粘合剂、溶剂和成孔剂混合起来，形成前体配料；将所述前体配料形成生坯体；和在足以制造多孔陶瓷制品的温度下对所述生坯体进行烧制。在一个实施方式中，所述不溶性纤维的数量小于200个/克。在另一个实施方式中，所述不溶性纤维的数量小于65个/克。用于本发明的一种优选的粘合剂材料是水溶性纤维素醚粘合剂(烷基纤维素醚)组分，其选自甲基纤维素、水溶性甲基纤维素衍生物(例如羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素)，水溶性乙基纤维素衍生物(例如羟乙基纤维素)和它们的组合。在一些实施方式中，所述粘合剂材料选自：甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟乙基甲基纤维素。

在一个实施方式中，本发明涉及一种用来制备陶瓷蜂窝体的方法，该方法包括以下步骤：

提供一种配料组合物，所述配料组合物选自堇青石配料组合物和钛酸铝配料组合物；

任选地提供一种成孔剂材料；

提供粘合剂材料和水；

将所述配料组合物与成孔剂、粘合剂和水混合，形成增塑的可挤出糊料；

对所述糊料进行挤出，形成蜂窝体生坯体；以及

对所述生坯体进行烧制，形成蜂窝体，所述蜂窝体包含选自堇青石和钛酸铝的陶瓷材料；

其中提供粘合剂表示提供水溶性纤维素的烷基醚粘合剂，针对粘合剂材料的1重量％的水溶液测得所述粘合剂包含小于300个不溶性纤维/克粘合剂材料。

在一个实施方式中，本发明涉及一种适合用来进行挤出和烧制以形成陶瓷蜂窝体基材的混合物，所述混合物包含：

配料组合物，所述配料组合物选自堇青石配料组合物和钛酸铝配料组合物；

任选的成孔剂材料；

粘合剂；以及

水；

其中所述粘合剂是一种水溶性纤维素的烷基醚粘合剂，所述粘合剂包含小于300个不溶于水的纤维/每克粘合剂材料。

发明详述