[发明专利]烧结泡沫的稳定化和开孔烧结泡沫制件的制造

说明书

本发明涉及发泡的起始粉浆材料(Slip materials)的稳定化。此外，本发明涉及制备无机烧结泡沫制件的方法。

开孔无机泡沫体是已知的。制备无机泡沫体的各种方法至今为止还存在着不可克服的缺点和因之而有的很高的成本，以致只在特殊情况下使用。申请专利保护的最多的方法包括将含有无机粒子的粉浆材料渗入开孔聚合物泡沫体中。小心干燥被渗透的聚合物泡沫，通常为聚氨酯泡沫，通过被控制的缓慢加热除去有机组成部分，而含无机粉末的反面(negative)被烧结。这就是该制品复杂、昂贵的原因。填充粉浆材料的多孔结构的干燥和有机组成部分的热解除去二者都很费时间。另外，因为干燥和热解很慢因此原料的厚度被限制在几个厘米。该泡沫体的生产的报道见，例如，DE-A 39 34 496或EP-A 157 974。EP-A 440 322报道了通过装备有滚筒的渗透方法制备开孔陶瓷泡沫体以及压缩被渗透聚合物泡沫体的复杂技术。

已经知道，无机泡沫体由于其耐高温和耐各种介质而已知被广泛应用。DE-A 37 32 654,US-A 5 336 656,5 256 387,5 242 882和5217 939报道了陶瓷泡沫体作为催化剂的载体，如，用于烟道气处理。由于网状结构的随机排列，陶瓷泡沫体显示特别有利的低压降及比挤出蜂窝更好的传质，而由于挤出技术的原因，挤出蜂窝在流动方向上没有网状结构。这特别适用于孔的体积大于50％，优选大于催化剂载体总体积的70％及网状结构厚度小于1mm。低压降在烟道气净化的载体的应用中(DE-A 35 10 170)，在汽车尾气催化剂中(DE-A 37 31 888)或在柴油机尾气过滤器中(EP-A 312 501)的应用特别重要。陶瓷泡沫体也常用于净化很热的熔体的过滤器，如金属熔体(US-A 4 697 632)或用作过滤热的气体的过滤器(EP-A 412 931)。

所有这些应用都使用通过开孔聚合物泡沫的渗透制造开孔泡沫体。所要求的无机材料与应用同样广泛。对于低热膨胀的泡沫体，所要求的材料是硅酸铝锂或堇青石。此类泡沫体具有特别高的耐激烈温度变化的性能，这对汽车尾气催化剂(JP-A 6 1295 283)是必要的。另一方面，对于金属的熔体过滤器，对金属熔体的惰性是重要的。这里使用的是由α-氧化铝、碳化硅、SiO₂或尤其是它们的混合物(EP-A-412673)制成的。碳化硅泡沫特别适合于过滤铁熔体或亚铁合金熔体(WO88/07403)。氮化硅也被报道制成陶瓷开孔泡沫用于过滤(DE-A 38 35807)。EP-A 445 067报道Y₂O₃稳定的锆氧化物或ZrO₂/Al₂O₃混合陶瓷用作熔融金属的过滤器。

除了用无机粉浆料渗透聚合物泡沫体，然后干燥，熔蚀粘结料和烧结外，还有其它方法制备无机泡沫：

WO 95/11752报道一种方法，即金属通过化学方法沉积在开孔聚合物泡沫上，经干燥和热解后得到开孔金属泡沫，该泡沫经氧化作用转变成陶瓷泡沫。这里干燥和热解也是很复杂的。在EP-A 261 070中所要求的方法要避免干燥和热解，其中陶瓷泡沫体的制备始于金属泡沫，优选铝泡沫，然后氧化形成金属氧化物。这种方法的不利方面是金属泡沫必须用某种方法预先制备。制备金属泡沫体的方法(Fraunhofer-Institutfur Angewandte Materialforschung,Bremen)从混合有氢化钛粉末的铝粉开始。在模具中加热此粉末混合物至刚好高于铝的熔点温度，氢化钛分解产生氢气使熔融的铝发泡。在此情况下，不能得出铝的熔点与氢化钛的分解温度范围相匹配的结论。

在其它已知的方法中，氢气被用作制备无机泡沫体的发泡剂；已知强碱性碱金属硅酸盐或碱金属铝酸盐能与碱性金属粉末混合，优选铝、以便金属溶解并产生氢气作为发泡气体。在泡沫干燥后，用铵化合物处理以除去有副作用的碱金属离子。在烧结后，泡沫体中含有小于0.5％的碱金属离子(EP-A 344 284,DE-A 38 16 893)。

制备陶瓷泡沫体的干燥方法包括将陶瓷粉末与火山喷出物混合，加热到900-1400℃，用放出的气体使熔体发泡(JP-A 6 0221 371)。用这种方法制备的泡沫特别适用于隔热(闭孔)建筑材料。