[发明专利]形成和成型塑化混合物的改进方法和由该方法制得的生坯

说明书

本申请要求以下申请的利益：美国临时申请No.60/055,184，申请日1997年8月8日，题目：化学激活塑化粘合剂来形成和成型塑化混合物的改进方法；No.60/069,637，申请日：1997年12月15日，题目：形成和成型塑化混合物的改进方法；以及No.60/057,695，申请日1997年8月27日，题目：通过机械激活塑化粘合剂来形成和成型塑化混合物的改进方法(所有这些专利都是DeviChalasani的)。

                       发明的领域

本发明涉及形成和成型硬的塑化粉末混合物的方法，所述混合物含有粘合剂、用于该粘合剂的溶剂、表面活性剂和一种至少不溶解粘合剂、粘合剂的溶剂和粉末材料的组分(被称为非溶剂)。溶剂的存在量小于不含非溶剂时的溶剂存在量。这些混合物组分的结合能使生坯的湿生坯强度比其它方式下有所提高。而且，这种湿生坯强度的增加不会成比例地增加压力和扭矩。同样，在上述混合物的挤出过程中，挤出物或生坯的形状在它们一从模头中出来以后就得以保持，没有滞后的时间。

                         发明的背景

具有纤维素醚粘合剂的粉末混合物可用于形成多种形状的制品。例如，陶瓷粉末混合物可成型为蜂窝状，用作催化和吸附用途的基材。混合物必须是经过良好混合且均匀的，为的是所得坯体具有在尺寸和形状上的良好完整性和均匀的物理性能。混合物除了含有粘合剂以外，还包含有机添加剂。这些添加剂可以是表面活性剂、润滑剂和分散剂，它们用作加工助剂以增强润湿性，从而制得均匀的批料。

在由高度填充的粉末混合物挤出坯体，尤其是多孔坯体(如蜂窝体)这一方面，目前主要的需要是能挤出较硬的坯体但不会导致压力成比例地上升。这一需要的重要性与日俱增，因为在各种用途中都越来越需要壁较薄、孔密度较高的多孔状结构。现有技术制得的薄壁产品在不产生变形的情况下很难加工。

对于蜂窝状基材而言，快速固化特性是很重要的。如果蜂窝体的孔壁可以在形成之后快速固化，那么生坯的尺寸就不会在随后的切割和加工步骤中发生变化。对于脆性、壁薄或复杂形状的产物，或者具有大面积正面的产品尤其如此。

已有的快速硬化方法包括使用快速固化蜡的时间滞后的硬化(例如披露于美国专利5,568,652)和/或在模头出口处施加外部场(如电场、超声场后RF场)。所有这些方法均涉及到软性批料的挤出。在过去，对于高度填充的陶瓷混合物，软性批料能得到更好的挤出质量。用当前的批料组分(即纤维素醚粘合剂)，减少水和/或添加剂(如牛脂钠或硬脂酸钠)的量来挤出较硬的陶瓷批料的尝试并不是非常成功，因为由较细颗粒的碰撞会产生较高的挤出压力，并且所使用的材料具有磨蚀性。

对较薄片材(1-2密耳)/高密度的多孔产物挤出成形的需要日益增长，这使得批料必需一从模头中出来就立即硬化。

本发明满足以下需求：硬批料的瞬时形成(这特别有利于挤出薄壁蜂窝体)和批料一从模头挤出就立即保持挤出坯体的形状。

                       发明的概述

根据本发明的一个方面，提供了粉末混合物以及形成和成型该混合物的方法。该方法包括：混合粉末材料、粘合剂、粘合剂的溶剂、表面活性剂和至少对于粘合剂、溶剂和粉末材料的非溶剂这些组分。该非溶剂的粘度低于与溶剂结合的粘合剂的粘度。溶剂的存在量低于其它方式下的存在量。将各组分混合并塑化，成形为生坯。各组分的选择会使生坯的湿生坯强度提高。

该方法特别适用于将含水粘合剂体系(如水和纤维素醚)和疏水非溶剂挤出加工形成结构体(如蜂窝体)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝体，它在烧制时等压强度(isostaticstrength)与A轴强度的比值至少约为0.33。

                        附图的简要说明

图1是代表本发明和非本发明的例子的硬度/形变数据的图表。

                        发明的详细说明