[发明专利]陶瓷纤维的形成方法

说明书

【技术领域】

本发明关于陶瓷纤维，更特别关于超细陶瓷纤维与其形成方法。

【背景技术】

目前已有数种陶瓷纤维的制造方法被应用在压电陶瓷纤维的制造上。其中有胶状悬浮液纺丝制程(Viscous suspension spinning process，VSSP)，例如美国专利US 6451059与US5486497，及世界专利早期公开WO2008125271。

还有以溶胶-凝胶(sol-gel)方法制作压电陶瓷纤维。例如美国专利US5945029、US 3760049及US4921328、德国专利DE-C4332831、日本专利JP5132320及中国专利CN101190845。

另外有模板法制作陶瓷纤维的方法，例如世界专利WO2008056891、日本专利JP9117964及JP6340475及韩国专利KR100806296。

本发明提出新的陶瓷纤维的形成方法，操作容易且可制作出高固含量的陶瓷纤维。

【发明内容】

本发明一实施方式提供一种陶瓷纤维的形成方法，包括：混合约100重量份的极性溶剂与约10至30重量份的醇基聚合物形成黏结剂；混合约70重量份至95重量份的陶瓷粉末及约30重量份至5重量份的黏结剂形成生胚浆料；将生胚浆料挤压至含硼酸的碱性水溶液中，使生胚浆料形成陶瓷纤维生胚；以及烧结陶瓷纤维生胚，形成陶瓷纤维。

【附图说明】

图1系本发明一实施例中，生胚浆料的黏度与其含有的陶瓷粉末含量的关系图；

图2系本发明一实施例中，挤压压力与生胚浆料中陶瓷粉末含量的关系图；

图3系本发明一实施例中，圆形截面的陶瓷纤维的剖面显微图；

图4系本发明一实施例中，圆形截面的陶瓷纤维的剖面显微图；

图5系本发明一实施例中，陶瓷纤维的密度与生胚浆料中陶瓷粉末含量的关系图；以及

图6系本发明一实施例中，压电材料的陶瓷纤维的介电常数与压电系数与生胚浆料中陶瓷粉末含量的关系图。

【具体实施方式】

本发明提供陶瓷纤维的形成方法。首先，混合约100重量份的极性溶剂(例如水、乙醇、丙醇、或丙酮)、约10至30重量份的醇基聚合物形成黏结剂。若醇基聚合物的比例过高，则黏结剂本身不易搅拌均匀以及在后续烧结过程中会产生过多孔洞。若醇基聚合物的比例过低，则黏结剂黏度不够会降低挤出纤维生胚的强度。醇基聚合物可为聚乙烯醇、纤维素(例如甲基纤维素等)，且该醇基聚合物的平均分子量介于5000至100000之间。在本发明一实施例中，醇基聚合物为重量平均分子量约介于30000至100000之间的聚乙烯醇。在本发明另一实施例中，醇基聚合物为重量平均分子量介于10000至30000之间的甲基纤维素。不同的醇基聚合物其适用的重量平均分子量及浓度范围不同。若醇基聚合物之重量平均分子量过高，则黏结剂的黏度过高不利均匀搅拌。若醇基聚合物之平均分子量过低，则黏结剂黏度过低，无法将生胚塑型。在本发明另一实施例中，黏结剂还包含约0.1至5重量份的硼酸，若使用分子量小的醇基聚合物可少量添加硼酸，具有容易搅拌的功用，同时于生胚中提供适当的黏度。接着混合70重量份至95重量份的陶瓷粉末及30至5重量份的上述黏结剂，形成生胚浆料。若陶瓷粉末的比例过高，则无法连续挤出纤维生胚。若陶瓷粉末的比例过低，则纤维生胚后续烧结过程会产生孔洞。陶瓷粉末可为钛酸锆铅、钛酸钡、或氧化钛等，且该陶瓷粉末的粒径尺寸约介于0.1μm至0.6μm之间。若陶瓷粉末之粒径过大，则挤出小孔径模头时会造成塞孔。在本发明一实施例中，陶瓷粉末与黏结剂的混合步骤其温度约介于25℃至50℃之间，且混合时间约介于3分钟至20分钟之间。若混合的时间过长及/或混合温度过高，生胚浆料的黏度将过高而增加后述挤压制程的压力。若混合的时间过短及/或混合温度过低，生胚浆料搅拌不匀而无法挤压成型。经适当的混合制程，可让生胚浆料的黏度约介于10000cps至38000cps之间，以利后续挤压制程。