[发明专利]陶瓷生坯物件的快速干燥

说明书

本申请根据35U.S.C.§119，要求2013年5月6日提交的美国临时申请系列第61/819,824号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及对陶瓷生坯物件进行干燥，更具体地，涉及对具有高石墨含量的陶瓷生坯物件进行快速干燥的系统和方法。

背景技术

通过挤出然后加工(即，干燥和烧制)形成具有微通道阵列的陶瓷生坯物件，从而形成陶瓷制品，例如用于产生废气的发动机和相关应用的过滤器和催化转化器。可以通过如下方式形成陶瓷生坯物件：将包含形成陶瓷的组分的塑化批料或陶瓷前体挤出通过模头(例如产生蜂窝结构的模头)，从而形成形成陶瓷的材料的挤出物。沿着横向于挤出方向来切割离开挤出机的挤出物，形成生坯物件片。在干燥之后，片材自身可以被横向切割成更短的片材。在一些情况下，较长的片材被称作“原材(log)”。生坯物件的挤出片含有水分(例如，10-25重量％)，并且需要对生坯物件进行干燥然后再形成最终产品(制品)。在一些情况下，陶瓷生坯物件需要被干燥至大于98％(即，水分含量小于2重量％)。

某些陶瓷生坯物件具有较高的石墨含量，并且被用于制造具有较高孔隙度、较薄通道壁和整体较低热质量用于快速点火的制品。但是，批料中石墨水平的增加使得得到的陶瓷生坯物件的干燥是具有挑战性的。具体来说，高石墨陶瓷生坯物件的微波干燥倾向于是非均匀的，并且会导致会造成生坯物件损坏的过热。

发明内容

本文的系统和方法涉及通过对挤出形成的低热质量陶瓷生坯物件进行快速且基本无缺陷干燥。本发明还增强了标准产品的干燥时间。本发明的干燥是通过如下方式实现的：一旦外部收缩大部分完成之后，通过孔通道的受迫热空气干燥与微波干燥的组合。系统可以在现有干燥器上进行改进。

本发明的一个方面包括对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。方法包括：对陶瓷生坯物件进行至少一次微波干燥，至干燥度约为70％，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件；以可操作的方式将部分干燥的陶瓷生坯物件的输入端相对于紧连接热空气(close-coupled hot-air)(CCHA)干燥系统的输出端布置，从而限定了连接间距Δx，Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”；使得CCHA通过陶瓷生坯物件从输入端到输出端，从而对部分干燥的陶瓷生坯物件进行至少一次CCHA干燥，以形成具有至少98％的目标干燥度的经干燥的陶瓷生坯物件；并且其中，陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面是对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。所述方法包括：对陶瓷生坯物件进行干燥，以形成干燥度小于或等于10％的部分干燥的陶瓷生坯物件，其中，所述干燥包括以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行第一紧连接热空气(CCHA)干燥；将部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成干燥的陶瓷生坯物件，其中，对部分干燥的陶瓷生坯物件进行干燥包括进行微波干燥和至少第二CCHA干燥中的至少一种；并且其中，0-10％干燥度的陶瓷生坯物件具有介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面是对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。方法包括：a)通过进行微波干燥和紧连接热空气(CCHA)干燥中的一种，对陶瓷生坯物件进行干燥，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件，其中，以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行CCHA干燥；b)采用a)中进行的微波干燥或CCHA干燥的另一种，将部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成干燥的陶瓷生坯物件；以及c)其中，陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。