[發明專利]擠制多孔性基材的系統

無效

• 申請號: 200910134159.1
• 申請日: 2006-07-21
• 公開（公告）號: CN101575201A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: B·朱伯瑞;R·G·拉舍納奧爾;S·C·皮萊;W·M·卡蒂;B·杜塔
• 申請（專利權）人: 美商績優圖科技股份有限公司
• 主分類號: C04B30/02
• 分類號: C04B30/02;B01D39/20;B01D46/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 白益華

【技術領域】

本案是中國專利申請200680037343.9(PCT/US2006/028530)的分案申請。一般而言，本發明是關于一種擠制多孔性基材的擠制方法；特定而言，是關于一種擠制多孔性陶瓷基材的擠制方法。

【背景技術】

許多制程會要求剛性基材以便能協助及支援各種制程。舉例言之，應用于過濾的基材可過濾微粒子、分離不同物質或從空氣除去細菌或微生物?？芍圃煸摰然囊栽诳諝?、廢氣或液體中運作，且該等基材可經加工以抵抗實質環境壓力或化學壓力。再例如，沉積觸媒材料于基材上以便能促進化學反應。舉例言之，沉積一貴金屬于一適當的基材上，接著該基材將危險的廢氣催化轉化成較無毒的氣體。一般而言，具有高孔隙度(porosity)的剛性基材的操作效率較高。

孔隙度通常視為固態材料的性質，定義為開放空間占材料的全部體積的百分比。例如，孔隙度50％的基材有一半體積為開放空間。據此，具有高孔隙度的基材，其單位體積的質量較具低孔隙度基材者為小。較低質量的基材是有利于某些應用；舉例言之，若基材是用于在催化過程中，且該催化過程是于高溫中運作，則具較低熱質量(thermal?mass)的基材將會更快的加熱到操作溫度。因此，使用具較高孔隙度及較低熱質量的基材，可降低加熱催化劑至操作溫度的時間，即起燃時間(light?off?time)。

滲透性(permeability)亦是基材的一種重要特性，特別是過濾及催化用基材。滲透性是與孔隙度相關，因滲透性是量測流體(例如液體或氣體)流穿過基材的難易度。高滲透性的基材是有利于大部分的應用。舉例言之，當后處理過濾器提供內燃機一較低背壓時，內燃機可更有效率地運作；其中，使用較高滲透性基材可產生低背壓。因為滲透性較孔隙度更難量測，所以孔隙度通常作為基材滲透性的替代指標。然而，這并非一精確的特性，其原因為若孔隙并未普遍地開放且連通，則高孔隙度的基材仍可能僅具有限的滲透性。例如，聚苯乙烯發泡體(Styrofoam)飲水杯是由高孔隙度材料所制成，但液體流無法滲透該飲水杯。所以，在考慮孔隙度及滲透性的重要性時，亦必須檢驗基材的孔隙結構。在前述聚苯乙烯發泡體飲水杯的例子中，聚苯乙烯發泡體材料具有密閉的孔隙網，意即該發泡體包含很多非連結及/或終端封閉的孔隙。因此，雖然發泡體內存有很多空隙及開放空間，但因孔隙間并未互相連結，故液體或氣體將不會從發泡體的一邊流向另一邊。當更多的通道開始連結時，開始形成自一邊通至另一邊的流動路徑。如此情況下，材料被稱為擁有更多的開放式孔隙網。越多貫穿基材的連接通道形成，該基材的滲透性越高。當每一孔隙連結至至少一個其他通道且所有孔隙容許流體穿過該材料所形成的壁面的全部厚度時，則定義該基材具有完全開放式孔隙網。須注意，胞室(cells)及孔隙(pores)間的差異是重要的。胞室是指穿通(通?；槠叫?，但并非一定)蜂巢狀(honeycomb)基材的通道。通常，蜂巢狀基材涉及每平方英寸有多少胞室的內容。例如，每平方英寸有200個胞室的基材在其主軸方向上具有200個通道。另一方面，孔隙是指材料本身內的裂縫，如存在于分開兩條平行通道或胞室所構成的壁面的材料里。在過濾或觸媒工業中，并不熟知具全部或大部分開放孔隙網的基材。反而，大部分具孔隙的經擠制基材甚至為開放式孔隙及封閉式孔隙的摻混體。

因此，提供具高孔隙度及內孔隙結構(其可賦予相仿的高滲透性)的基材在許多應用領域中有高度的需求。而且所形成的基材必須擁有足夠的剛性結構來支持特殊應用所需的結構上及環境上的需求。例如，附于內燃機的過濾器或觸媒轉換器必需能夠禁得起環境的振動、熱需求及制造與使用上的壓力。最后，為能廣泛應用，還必須在足夠低成本的情況下生產基材。舉例言之，為改變全球的汽車污染的程度，已開發與正開發國家必須可以負擔及使用過濾基材。因此，在設計基材及選擇制程時，過濾器及觸媒轉化器基材的整體成本結構將是主要的考量。