窄孔径分布堇青石陶瓷蜂窝体制品及其制造方法技术

揭示了陶瓷蜂窝体制品，该制品主要由晶相堇青石组合物组成。所述陶瓷蜂窝体制品的微结构特征是具有以下性质的独特组合：４２－５６％的较高孔隙率，满足以下性质的较窄的孔径分布，小于总孔隙率１５％的孔的孔径小于１０微米，小于总孔隙率２０％的孔的孔径大于３０微米，且ｄ↓［宽度］≤１．５０，其中ｄ↓［宽度］＝（ｄ↓［９０］－ｄ↓［１０］）／ｄ↓［５０］。所述制品具有高热耐久性和高过滤效率，以及在过滤器中的低的压降。这种陶瓷制品特别适用于过滤应用，例如用于柴油机废气过滤器或ＤＰＦ。本发明专利技术还揭示了制造所述陶瓷制品的方法，所述成孔剂优选是中值粒径大于４０微米的马铃薯淀粉。

Narrow aperture cordierite ceramic honeycomb product and method for manufacturing the same

Disclosed is a ceramic honeycomb article, which is mainly composed of crystalline cordierite compositions. The micro structural characteristics of the ceramic honeycomb articles is a unique combination of has the following properties: 42 - 56% with high porosity and narrow pore size distribution, satisfy the following properties, pore size of less than 15% of the total porosity of holes is less than 10 micron, less than 20% of the total pore porosity of holes greater than 30 microns, and the decrease of the width of d the D was less than 1.50, down the width: = (D: 90 D: 10 / D): 50. The articles have high thermal durability and high filtration efficiency, and low pressure drop in the filter. The ceramic product is particularly suitable for filtration applications, such as for diesel exhaust filters or DPF. The present invention also discloses a method for producing the ceramic article, which is preferably a potato starch having a median particle size greater than 40 microns.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术涉及陶瓷制品，更具体来说涉及多孔的含堇青石的陶瓷蜂窝体 制品,该制品具有适用于废气后处理应用的性质，特别适用于柴油机废气过 滤，本专利技术还涉及该制品的制造方法。
技术介绍
近来,由于柴油发动机具有高燃料效率、耐久性和经济节约的特点，人 们对其投入了很多的关注。但是由于柴油机排放物可能会带来有害的影响， 在美国和欧洲都对其进行了仔细排查。因此，更为严格的环保规定可能会要 求柴油发动机保持与汽油发动机类似的标准。因此，柴油发动机制造商和 排放物控制公司正努力开发一种柴油发动机，使其能够在所有操作条件下 具有更快、更清洁的性质和符合严格的排放要求，同时使消费者花费最低 的成本。对降低柴油机排放的一个最大的挑战是控制柴油机废气流中柴油机颗粒材料的含量。柴油机颗粒材料(Diesel particulate material)主要由碳黑组 成。 一种从柴油机废气中除去炭黑的方法是使用柴油机捕集器(diesel trap)(也被称为"壁流过滤器"或"柴油机颗粒过滤器")。柴油机颗粒过滤器 会将柴油机废气中的炭黑俘获在过滤器主体的多孔壁之上或之内。所述柴 油机颗粒过滤器被设计成在不会显著阻碍所述废气流动的条件下，几乎完 全过滤炭黑。但是，随着柴油机颗粒过滤器进口通道中收集炭黑层，炭黑层 较低的渗透性会造成过滤器对柴油发动机背压的逐渐升高，使得发动机更 难运作。因此， 一旦过滤器中的炭黑已经累积到一定的水平，则必须通过烧 尽炭黑来对过滤器进行重生，从而使得背压回复到低的水平。通常，这种重 生操作是在控制的发动机操作条件下完成的，引起持续数分钟的缓慢的燃料，在此过程中，过滤器中的温度从较低的操作温度升高到最高的温度。堇青石是一种廉价的材料，而且还能提供较低的热膨胀系数(CTE)，因 此成为柴油机废气过滤的材料之选。因此，自从二十世纪八十年代早期，壁流式(wall-flowtype)多孔堇青石陶瓷过滤器便已被用于一些柴油发动机，用 来除去废气流中的颗粒。理想的柴油机颗粒过滤器(DPF)应当同时结合以下 性质低CTE(为了耐热冲击性)，低压降(为了燃料效率)，高过滤效率(为了 高的从废气流中除去颗粒的能力)，高强度(为了耐受加工、封装和在使用时 经受的振动)，以及低成本。但是，已经证明，使用堇青石DPF完成这些特 征的组合是很困难的。因此，DPF设计需要一些性质的平衡，包括孔隙率、孔径分布、热膨 胀、强度、弹性模量、压降和可制造性。另外，人们需要一些工程上的折衷， 以制造具有可接受的物理性质和加工性能的组合的过滤器。例如，孔隙率的 增大经常可通过使用更粗糙的原料、使用成孔剂、和或较低的烧结温度来 完成。但是，这些方式各自都会增大热膨胀，这会降低过滤器在应用中的 耐久性。因此，如果能够得到由堇青石制得的最优化的蜂窝体制品，使其适用 于过滤器应用，而且表现出高的热耐久性和高过滤效率，而且在过滤器中 压降很低，则在本领域中会认为这是一个显著的进步。具体来说，在本领 域中需要一种堇青石陶瓷蜂窝体制品，其具有所需的以下性质的组合孔 隙率、较窄的孔径分布、以及较低的热膨胀系数(CTE)。因此，如下文所述, 本专利技术提供了这样的堇青石蜂窝体制品及其制造方法。
技术实现思路
本专利技术涉及陶瓷蜂窝体制品，更具体涉及包含堇青石的陶瓷蜂窝体制 品，该制品具有适用于废气后处理应用的性质，特别适用于柴油机废气过 滤。在本专利技术的第一个方面，提供了一种多孔陶瓷蜂窝体制品，其包含堇 青石，通过水银孔率法测得其总孔隙率(n/。P)为42%<%P<56%;在更优选 的实施方式中，为44%<% <54%,更优选为44%<% <52%。所述陶瓷蜂窝体制品还具有窄的孔径分布，其特征是小于总孔隙率的15%的孔隙的孔径 小于10微米，小于总孔隙率的20%的孔隙的孔径大于30微米，dM《1.50,所 述(1 =((19()-(11())/(15()。另外，所述多孔陶瓷制品优选平均孔径(d5o)满足13微米 ^ds(^22微米。另外，根据本专利技术的另一个实施方式，小于总孔隙10%的孔隙的孔径小 于10微米，更优选小于总孔隙率的25%的孔隙的孔径大于25微米。另外，所 述陶瓷蜂窝体制品中大于总孔隙率的60%的孔隙的孔径大于或等于10微米 且小于或等于30微米；或者大于70%;甚至大于80%。另外，根据本专利技术的另一个方面，所述陶瓷蜂窝体制品可具有低热膨 胀系数(CTE)，在25-800。C的温度范围内，CTE《8.0X 10-7/°c;或者CTE^6.0 X 10-7/°C(25-800°C),甚至CTE《5.0X 10-7/°C(25-800°C)。在一些实施方式 中，CTE^4.0X 10-7/。C(25-800°C),甚至CTE《3.0 X 10.7/。C(25-800。C)。另外，所述陶瓷蜂窝体制品可具有占孔径分布很小一部分的窄的孔径 分布，其特征为d因子(d因子)幼.45, d因子气d5o-dK))/d5o;甚至da子幼.40。其它示例 性实施方式的特征是d8^0.35;甚至d肝^).33。类似地，考虑孔径分布中大 的孔和小的孔，制品总孔径分布的狭窄性的进一步特征为"s《1.35，甚至d 宽度^1.20。某些优选的实施方式表现出特别可用于柴油机颗粒过滤的性质的组 合，例如44% < %P < 52%, 14微米《d50《21微米，CTE《6.0 x 10-7/°C (25-800°C),且ds，《0.45。本专利技术陶瓷蜂窝体制品的其它实施方式表现出以 下的性质42% < %P < 56%, 13微米《d50《22微米，CTE《6.0 x 10_7/°C (25-800°C),且d，a《1.50。这种组合表现出极佳的强度和耐热冲击性，以及 低压降和良好的过滤效率。本专利技术的陶瓷蜂窝体制品适用于高温应用，特别适合用作柴油机废气 过滤装置，这是因为它们表现出低的压降、高的过滤效率和良好的强度。 因此，在另一个方面中，提供了一种陶瓷蜂窝体制品，其具有过滤器的结构， 具有进口端和出口端，具有从所述进口端延伸到出口端的多条孔道(cell), 所述孔道具有多孔的壁，全部孔道中的一部分在进口端沿其长度的一部分 被堵塞，剩下的一部分在进口端通畅的孔道优选在出口端沿其一部分长度被堵塞，使得从所述进口端到所述出口端通过所述蜂窝体的孔道的发动机 废气流流入畅通的孔道，然后通过孔道壁，从出口端畅通的孔道流出所述制 品。在本专利技术另一个宽泛的方面，提供了一种制造上述多孔陶瓷蜂窝体制品 的方法。该方法包括以下步骤提供包含以下组分的增塑的堇青石前体批料组合物无机批料组分；中值粒径大于40微米的成孔剂(优选马铃薯淀粉); 液体赋形剂(liquid vehicle);以及粘合剂。然后由所述增塑的陶瓷前体批料 组合物形成蜂窝体生坯，然后在有效将所述生坯转化为包含堇青石的陶瓷 蜂窝体制品的条件下进行烧制。在一个方面中，所得的烧制的陶瓷蜂窝体制 品的总孔隙率大于42%且小于56%,更优选为44-52%。在另一个方面中，所 述蜂窝体制品具有狭窄的孔径分布，其中小于总孔隙率15%的孔隙的孔径 小于10微米，小于总孔隙率20%的孔隙的孔径大于3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂窝体制品，其包含：包含堇青石的多孔陶瓷，其具有以下性质：总孔隙率（％Ｐ）满足４２％＜％Ｐ＜５６％，孔径分布满足：小于总孔隙率的１５％的孔的孔径小于１０微米，小于总孔隙率的２０％的孔的孔径大于３０微米，ｄ↓［宽度］≤１．５０其中ｄ↓［宽度］＝（ｄ↓［９０］－ｄ↓［１０］）／ｄ↓［５０］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM比尔，TR查普曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]