[發明專利]用于改進擠出的陶瓷組合物

有效

• 申請號: 201280010509.3
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN103443049A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: G·W·克魯姆
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C04B35/00
• 分類號: C04B35/00;C04B38/00;C04B35/636;C04B35/195;C04B35/632
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 項丹

相關申請的交叉參考

本申請根據35U.S.C.§120，要求2011年2月28日提交的美國申請系列號第13/036,682號的優先權，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結合于此。

背景

本發明一般地涉及陶瓷前體批料組合物，更具體地涉及用于形成陶瓷蜂窩體的陶瓷前體批料組合物和批料。

在形成陶瓷體時，制備例如碳化硅、堇青石、多鋁紅柱石、氧化鋁或鋁鈦石之類的各種無機粉末批料的塑化混合物，然后將它們形成為各種形狀。這些塑化混合物應該很好地摻混并且是均勻的，從而所得到的成形體在尺寸和形狀方面都具有較好的完整性，并具有均勻的物理性質。這些混合物通常還包含有機添加劑，例如粘合劑、塑化劑、表面活性劑、潤滑劑和分散劑作為加工助劑，目的是幫助提升內聚、塑性、潤滑性和/或潤濕性，從而產生更均勻的批料。

纖維素醚已經被用作擠出粘合劑來賦予塑性，同時賦予良好的干燥能力。雖然其他陶瓷粘合劑體系也能用于陶瓷擠出，但是纖維素醚，例如甲基纖維素（MC）、羥丙基纖維素（HPMC）以及羥乙基甲基纖維素（HEMC）可以形成高溫凝膠。膠凝能力有助于快速干燥，同時防止了其他粘合劑體系加熱時會產生的變形。這些體系的主要缺點包括加工溫度限制。

當采用纖維素醚作為粘合劑材料時，必須保持加工溫度低于批料的凝膠化溫度，否則的話，批料喪失塑性，不適用于制造成本節約的組分。雖然市售可得具有各種凝膠化溫度范圍的纖維素醚，但是采用較高凝膠溫度的粘合劑導致濕剛度和強度下降，以及干燥性能的下降。此外，較高膠凝點的纖維素醚不僅比較低膠凝點的產品干燥得更慢，而且還更容易“表面硬化”，一種在表面上形成具有低水蒸氣透過性的狀態，這減緩了干燥和水蒸氣俘獲。在干燥之后俘獲的蒸汽會爆炸性地從該部分逃離，導致諸如水泡之類的缺陷。

增加粘合劑含量可以改善塑性和濕強度，但是導致較高的粘合劑與水的比例，這降低了批料的膠凝化溫度。此外，可以通過摻混市售可得的MC和HPMC實現特性中間體，但是并未顯示摻混物可在獲得較高膠凝化溫度的同時改善塑性、增加剛度和維持優異的干燥性能。

發明內容

本發明的一個實施方式涉及陶瓷前體批料組合物。所述陶瓷前體批料組合物包含形成陶瓷的無機成分、基于纖維素的粘合劑、水性溶劑以及多糖膠。

本發明的另一個實施方式涉及生產陶瓷前體批料組合物的方法。所述方法包括將形成陶瓷的無機成分、基于纖維素的粘合劑、水性溶劑以及多糖膠混配在一起。

本發明的另一個實施方式涉及生產多孔陶瓷制品的方法。所述方法包括對包含形成陶瓷的無機成分、基于纖維素的粘合劑、水性溶劑以及多糖膠的陶瓷前體批料組合物進行混配。所述方法還包括由所述陶瓷前體批料組合物形成擠出的生坯體。此外，所述方法包括燒制所述擠出的生坯體，以產生多孔陶瓷制品。

在以下的詳細描述中給出了本發明的附加特征和優點，其中的部分特征和優點對本領域的技術人員而言由所述內容而容易理解，或按文字描述和權利要求書實施所述實施方式而被認識。

應理解，上面的一般性描述和下面的詳細描述都僅僅是示例性的，用來提供理解權利要求書的性質和特點的總體評述或框架。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的各種實施方式。

“膠凝化溫度”指的是批料變硬到無法有效擠出的程度時的溫度。

“T_起始”指的是批料的流變學性質開始從低粘度轉變到高粘度時的溫度。

本文所揭示的實施方式采用一種或多種多糖膠作為含有一種或多種基于纖維素粘合劑的陶瓷前體批料組合物的添加劑。本文所揭示的實施方式還可任選地含有分子量至少為一百萬道爾頓的線性水溶性聚合物。

在一些示例性實施方式中，本文所揭示的組合物可以為擠出的生坯體提供改善的機械性質，例如斷裂應變、峰值拉伸負荷和增加的剛度（實現塊屈服(bulk?yield)的增加），而不會明顯地降低T_起始、明顯地增加擠出壓力或者對干燥性能造成明顯的負面影響。

加入一種或多種多糖膠可以允許使用較高T_起始的基于纖維素的粘合劑，例如羥丙基甲基纖維素（HPMC），同時大致維持或者改善批料剛度和塑性。

在示例性實施方式中，所述多糖膠包括溫度穩定、具有高粘性并且對于鹽低靈敏度的那些。所述多糖膠還包括具有螺旋狀分子結構的那些。