專(zhuān)利名稱(chēng)：高孔隙率蜂窩體和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于汽車(chē)催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的陶瓷體，具體涉及具有減少的熱質(zhì)量，而且能夠提供更快點(diǎn)火操作的高孔隙率蜂窩體基材。
使用烴類(lèi)氣體、汽油或柴油之類(lèi)烴類(lèi)燃料的內(nèi)燃系統(tǒng)排放的廢氣會(huì)嚴(yán)重污染大氣。廢氣中的眾多污染物包括烴和含氧化合物，后者包括氧化氮(NOx)和一氧化碳(CO)。汽車(chē)工業(yè)嘗試減少機(jī)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)所產(chǎn)生污染的量已有許多年，在二十世紀(jì)七十年代中期開(kāi)發(fā)出了第一批裝有催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的汽車(chē)。
長(zhǎng)期以來(lái)，優(yōu)選一般是將蜂窩體結(jié)構(gòu)形式的堇青石基材用作負(fù)載催化活性組分的基材，這部分是由于這種結(jié)構(gòu)具有很高的耐熱沖擊性。近年來(lái)愈加嚴(yán)格的規(guī)定需要汽車(chē)市場(chǎng)中的催化轉(zhuǎn)化器具有更高的轉(zhuǎn)化效率。通過(guò)控制點(diǎn)火方法可以顯著減少汽車(chē)排放物。占總量50％以上的汽車(chē)排放物是在進(jìn)行點(diǎn)火之前產(chǎn)生的。
基材的點(diǎn)火時(shí)間很大程度上是由其熱質(zhì)量決定的；具體來(lái)說(shuō)，熱質(zhì)量較低會(huì)使得點(diǎn)火較快。一種達(dá)到較低熱質(zhì)量的方法是減小孔壁板(cell web)的厚度。因此，對(duì)具有很薄壁板(例如小于2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米))的基材的需求顯著增加。除了減少熱質(zhì)量，這些結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有更大的幾何表面積以及更低的背壓力。
盡管薄壁板的蜂窩體結(jié)構(gòu)具有這些優(yōu)點(diǎn)，但是減小孔壁板的厚度會(huì)顯著降低該結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度。這會(huì)在催化轉(zhuǎn)化器基材的制造過(guò)程中造成問(wèn)題。如果這種基材強(qiáng)度顯著降低，制造時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。另外，制造這些材料時(shí)也有許多要求。需要使用較小粒度、污染物含量較少的原料以防堵塞篩和模具。另外，將該批料擠壓通過(guò)很窄的?？p所需的擠出壓力可能會(huì)達(dá)到擠出機(jī)的極限。
另一種減小催化轉(zhuǎn)化器基材熱質(zhì)量的方法是在保持孔密度和壁厚基本恒定的同時(shí)增加孔隙率。然而，仍然很重要的是保持低的熱膨脹系數(shù)以防由于熱沖擊發(fā)生破壞。不幸的是，已知高孔隙率和低熱膨脹會(huì)降低蜂窩體基材的強(qiáng)度。
因此，在保持高強(qiáng)度和低熱膨脹的前提下，不需使用很薄的孔壁板便達(dá)到高孔隙率，從而改進(jìn)點(diǎn)火性能的催化轉(zhuǎn)化器基材將被視為本領(lǐng)域的進(jìn)步。本發(fā)明提供了這樣的結(jié)構(gòu)及其制備方法。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及一種用于具有改進(jìn)的點(diǎn)火性能的汽車(chē)催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的高孔隙率陶瓷蜂窩體基材。在一個(gè)方面，所述由具有進(jìn)口端、出口端和大量孔的蜂窩體限定的蜂窩體基材的特征還在于，孔壁的厚度大于2.0密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)，優(yōu)選為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至7密耳(0.0070英寸，0.1778毫米)。在一方面，本發(fā)明制品的總孔隙率為45-75％，優(yōu)選為50-65％，最優(yōu)選為55％；中值孔徑為2-10微米，優(yōu)選為2-4微米，最優(yōu)選為3微米。在另一方面，本發(fā)明制品的熱膨脹系數(shù)(CTE)(25-800℃)小于15×10-7/℃，優(yōu)選小于10×10-7/℃。在另一方面本發(fā)明制品在一多孔棒樣品上測(cè)得的彈性模量(MOR)強(qiáng)度為200-400psi，優(yōu)選為350psi。
本發(fā)明還涉及一種用來(lái)形成用于如下文所述催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的高孔隙率陶瓷蜂窩體基材的方法。首先配合組分的批料，該批料由陶瓷粉末材料、增塑粘合劑體系以及平均粒徑為1-30微米、優(yōu)選2-18微米的成孔劑組成。然后將這些組分投配制成增塑的混合物。然后通過(guò)擠壓使該增塑混合物通過(guò)模具，形成生坯蜂窩體，然后該結(jié)構(gòu)在一定溫度下燒制充足時(shí)間，形成所需性質(zhì)。下面將進(jìn)一步描述本發(fā)明制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合以下詳細(xì)描述、參照附圖可完全理解本發(fā)明，在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的高孔隙率堇青石蜂窩體基材中預(yù)計(jì)改進(jìn)的點(diǎn)火時(shí)間的化學(xué)反應(yīng)模型圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的高孔隙率堇青石蜂窩體基材487X倍放大的掃描電子顯微照片；圖3是在市場(chǎng)上購(gòu)得的堇青石蜂窩體基材487X倍放大的掃描電子顯微照片。
發(fā)明詳述本發(fā)明的陶瓷蜂窩體基材將具有由45-75％的高孔隙率造成的具有快點(diǎn)火時(shí)間的很薄壁結(jié)構(gòu)吸引人的性質(zhì)與壁厚度大于2.0密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)的更常規(guī)的基材結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)。
在一優(yōu)選實(shí)施方式中，孔隙率優(yōu)選為50-65％，最優(yōu)選為55％。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，壁厚為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至7密耳(0.0070英寸，0.1778毫米)，更優(yōu)選為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至3密耳(0.0030英寸，0.0762毫米)。
本發(fā)明蜂窩體的孔密度并不重要，而是取決于具體用途。通常400孔/平方英寸(62孔/平方厘米)至900孔/平方厘米(140孔/平方厘米)的孔密度適于本發(fā)明的目的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有小于15×10-7/℃，優(yōu)選小于10×10-7/℃的低熱膨脹系數(shù)(CTE)(25-800℃)。這種低熱膨脹使蜂窩體具有高耐熱沖擊性，使其適用于惡劣環(huán)境。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以彈性模量(MOR)表示，在多孔棒樣品上測(cè)得為200-400psi，優(yōu)選350psi。
本發(fā)明蜂窩體所用的陶瓷材料并不重要，可包括硅酸鹽、氧化物、鋁酸鹽、氮化物、硼酸鹽、碳化物和鋁化物中的任一種。本發(fā)明特別適于包含堇青石和/或富鋁紅柱石的陶瓷蜂窩體基材。這些混合物的例子是0-60重量％富鋁紅柱石和30-100重量％堇青石，可包含通常高達(dá)10重量％的其它相。
使用化學(xué)反應(yīng)模型預(yù)測(cè)得知，使用本發(fā)明基材，點(diǎn)火過(guò)程可比使用類(lèi)似產(chǎn)品減少約5.5秒。參見(jiàn)圖1，圖中顯示本發(fā)明堇青石基材與對(duì)比堇青石基材點(diǎn)火時(shí)間的比較。這兩種基材的幾何結(jié)構(gòu)均為900孔/平方英寸(140孔/平方厘米)、孔壁厚均為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)。本發(fā)明的基材以63％的孔隙率為模型，對(duì)比基材以25％的孔隙率為模型?？梢钥吹剑A(yù)測(cè)在本發(fā)明基材中點(diǎn)火減少了5.5秒。這比相當(dāng)?shù)妮^低孔隙率對(duì)比基材快得多。
本發(fā)明還涉及形成本發(fā)明結(jié)構(gòu)的方法。首先配合組合的批料。該批料的組分包括陶瓷粉末材料、增塑粘合劑體系和成孔劑。本發(fā)明使用各種無(wú)機(jī)陶瓷粉末，包括選自硅酸鹽、硼酸鹽或鋁酸鹽玻璃或晶體或半晶體硅酸鹽、氧化物、鋁酸鹽、硼酸鹽、碳化物、氮化物、硼化物和鋁化物的無(wú)定形材料、晶體材料或半晶體材料。然而，特別合適的陶瓷粉末材料包括堇青石、尖晶石、粘土、滑石、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化硅以及以下元素的氧化物鈣、鎂、硼、鈦、鍺和堿金屬以及過(guò)渡金屬。
美國(guó)專(zhuān)利第6,506,336B1號(hào)揭示了一些用來(lái)形成特別適用于實(shí)施本發(fā)明的堇青石的陶瓷批料組合物，該專(zhuān)利全文參考結(jié)合在本文中。一種能夠通過(guò)燒制最終形成堇青石的組合物具有以下組成33-41重量％氧化鋁，46-53重量％二氧化硅和11-17重量％氧化鎂。合適的用來(lái)形成堇青石的無(wú)機(jī)陶瓷粉末原料包括高純粘土、滑石、二氧化硅、氧化鋁、氫氧化鋁、和能夠生成氧化鎂(MgO)的原料。優(yōu)選的形成堇青石的粉末材料包括高嶺土、滑石、氧化鋁和二氧化硅。
合適的粘土是KAOPAQUE-10(K10)粘土之類(lèi)的平均粒度小于2微米的層狀生高嶺粘土，和Glomax LLTM之類(lèi)的平均粒度小于2微米、表面積大于10平方米/克的煅燒粘土，它們均可購(gòu)自Dry Branch Kaolin。合適的滑石的形態(tài)指數(shù)(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第5,141,686號(hào))大于0.8，平均粒度小于2微米(由Sedigraph粒度測(cè)定儀測(cè)得)，表面積大于5平方米/克，該滑石的一個(gè)例子是購(gòu)自L(fǎng)uzenac America的Artic Mist。
所述氧化鋁源的平均粒度等于或小于5微米，優(yōu)選等于或小于1微米。氧化鋁源可以是氧化鋁、氫氧化鋁、堿式氫氧化鋁及其組合中的任何一種，氧化鋁源優(yōu)選包括勃姆石或假勃姆石。合適的氧化鋁源包括購(gòu)自Alcoa的A1000SGDTM和/或購(gòu)自Sasol North America，Inc.的Dispal Alumina。合適的二氧化硅的平均粒度小于5微米，表面積約為4-6平方米/克，其例子是購(gòu)自Unimin公司的IMSILTM。
本發(fā)明所用的增塑粘合劑體系部分取決于批料中陶瓷粉末材料的組成和形態(tài)。對(duì)于堇青石蜂窩體的制造，包含纖維素醚粘合劑、硬脂酸或油酸之類(lèi)的表面活性劑組分、油或油基組分和水賦形劑的水性粘合劑體系可以制得高塑性的批料，所述纖維素醚粘合劑選自甲基纖維素、甲基纖維素衍生物及其組合，所述油或油基組分優(yōu)選為聚α烯烴之類(lèi)的低分子量油。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，以陶瓷粉末材料為100重量份計(jì)，所述粘合劑體系包含2-25重量份纖維素醚粘合劑、0.5-10重量份表面活性劑、2-25重量份油和30-100重量份水賦形劑。該粘合劑體系的組分以額外量加入(supper-addition)的形式加入，其重量含量用(粘合劑、表面活性劑、油或水的質(zhì)量)/(陶瓷材料質(zhì)量)×100％計(jì)算。
除了陶瓷粉末材料和增塑粘合劑體系以外，該批料還包含大量成孔劑。像粘合劑體系一樣，成孔劑以額外量加入的形式加入，其重量含量以(粘合劑、表面活性劑、油或水的質(zhì)量)/(陶瓷材料的質(zhì)量)×100％計(jì)算。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，成孔劑的加入量為15-85重量％，優(yōu)選30-70重量％，其平均粒度為2-18微米，優(yōu)選3-8微米。平均粒度小于2微米的成孔劑是無(wú)效的，會(huì)產(chǎn)生高收縮而不會(huì)產(chǎn)生所需的孔隙率。平均粒度大于18微米的成孔劑會(huì)降低所得燒制結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
所述成孔劑可以是任何能夠在燒制過(guò)程中通過(guò)蒸發(fā)或降解形成殘余孔穴的天然材料或合成材料，可包括例如碳、石墨、淀粉、纖維素、天然蠟和合成蠟之類(lèi)的材料。較佳的是，成孔劑是具有至少70℃的高熔點(diǎn)的蠟，例如石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、合成酰胺、氯化蠟及其分散體?！宸稚Ⅲw″表示成孔劑處于液體環(huán)境中，固體加入量小于50重量％。最優(yōu)選成孔劑是聚乙烯蠟或其分散體。用真空或惰性氣氛除去蠟成孔劑，然后進(jìn)行燒制。
將所述批料組分，即陶瓷粉末材料、增塑粘合劑體系和成孔劑混合形成增塑的混合物。在一實(shí)施方式中，先將一部分粉末狀陶瓷材料與成孔劑分散體混合形成均勻混合物。然后干燥該混合物并篩分，制得組成主要為60-85重量％、優(yōu)選70重量％成孔劑，5-25重量％、優(yōu)選15重量％陶瓷材料和2-20重量％、優(yōu)選10重量％水的顆粒成孔材料混合物。然后將剩余的粉末狀陶瓷材料與粘合劑干混合，然后將制得的干混合物加入顆粒成孔材料混合物。
然后向該制得的混合物加入增塑粘合劑體系的剩余組分，即表面活性劑組分、油或油基組份和水賦形劑。水的含量可根據(jù)材料的種類(lèi)而異，使其具有最佳的處理性質(zhì)以及與混合物中其它組分的相容性。從實(shí)際角度來(lái)說(shuō)，以陶瓷粉末材料為100重量份計(jì)，該實(shí)施方式中水的含量通常約為30-100份，優(yōu)選43份。然后在任何合適的混合器中對(duì)該濕混合物施加剪切作用，在此混合器中對(duì)該批料進(jìn)行增塑。一種合適的成孔劑分散體是購(gòu)自Michelman Inc.、商品名為Michem Guard 10，15，20，25，55和60的聚乙烯蠟分散體。
在另一實(shí)施方式中，先將可燒結(jié)的陶瓷材料、粘合劑和粉末狀成孔劑干混形成均勻混合物。然后向制得的干混合物加入表面活性劑、油和水賦形劑。然后可在例如Littleford之類(lèi)的混合器中將該混合物混合。水賦形劑以批料增塑所需的量加入，以陶瓷粉末材料為100重量份計(jì)，通常為30-100份。不同材料批料中的水含量可不同，是通過(guò)對(duì)具體批料的可擠出性進(jìn)行預(yù)先試驗(yàn)而確定的。然后通過(guò)已知方法對(duì)該濕混合物增塑。合適的成孔劑是購(gòu)自Michelman Inc.的商品名為Michem Wax410，411，436，437，439和492的聚乙烯蠟粉末。其它有用的成孔劑包括購(gòu)自Honeywell、商品名為ACumist A6，A12，A18，B6，B9，B12，B18，C5，C12，C18，D5，D9，E6，E12，3105，3205，3305，1106，1109，1112，1204，1306和1309的微粉化聚乙烯蠟粉末。
然后優(yōu)選用擠壓法使制得的增塑的批料成形，制成生坯體，例如通過(guò)擠出模制成蜂窩體。擠出技術(shù)在本領(lǐng)領(lǐng)域是眾所周知的。所述蜂窩體結(jié)構(gòu)具有進(jìn)口端即進(jìn)口面和出口端即出口面，以及大量在進(jìn)口端和出口端之間延伸的孔。本發(fā)明的蜂窩體可制成具有適于所需用途的各種孔密度。本發(fā)明特別適于用厚度超過(guò)2密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)、優(yōu)選2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至7密耳(0.0070英寸，0.1778毫米)、更優(yōu)選2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至3密耳(0.0030英寸，0.0762毫米)的孔壁形成高達(dá)900孔/平方英寸(140孔/平方厘米)的很高的孔密度。
在燒制之前，在真空或惰性氣氛中加熱，從生坯體(可任選先將其干燥)中除去成孔劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用可在市場(chǎng)上購(gòu)得的真空熱解器在真空下將生坯體在一定溫度加熱足夠的時(shí)間，以基本除去成孔劑。或者可在氮?dú)庵袑⑸黧w在一定溫度加熱足夠的時(shí)間，以基本除去成孔劑。合適的溫度例如可等于或高于500-600℃，加熱12小時(shí)或更久。
然后，在空氣中將生坯體燒制至約1400℃的最大溫度，在此最大溫度保持8小時(shí)，根據(jù)需要，整個(gè)周期為48小時(shí)或更久。對(duì)于由堇青石和/或富鋁紅柱石配合的組合物，會(huì)形成化學(xué)計(jì)量式約為Mg2Al4Si5O18相的陶瓷結(jié)構(gòu)。
提供以下非限制性實(shí)施方式來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例將選自表1的原料依表2所列比例混合起來(lái)，制備對(duì)比例(非發(fā)明例)和發(fā)明對(duì)比例1依照美國(guó)專(zhuān)利第6,506,336號(hào)所述制備，不含成孔劑。如上所述使用聚乙烯蠟分散體形成顆粒成孔材料混合物以制備本發(fā)明實(shí)施例1-4。使用制成粉末聚乙烯蠟作為成孔劑制備本發(fā)明實(shí)施例5.
在合適的條件下將增塑的混合物擠壓通過(guò)蜂窩體形成模，形成孔密度約為640-960孔/平方英寸(99-149孔/平方厘米)、壁厚約為2.8-4.2密耳(0.0028-0.0042英寸)的整體(monolith)。充分干燥生坯陶瓷蜂窩體，除去其中可能含有的水和其它液相，然后首先在可在市場(chǎng)上購(gòu)得的真空熱解器內(nèi)，在12小時(shí)內(nèi)從室溫加熱至500℃以除去成孔劑，然后第二次從室溫?zé)浦?400℃，并保持8小時(shí)，總周期時(shí)間為48小時(shí)或更久，從而燒制形成最終產(chǎn)物；所述合適的條件即適于形成堇青石陶瓷體的燒制條件。
這些樣品的性質(zhì)列于表2。用水銀孔隙率測(cè)定儀測(cè)定孔隙率(％)和孔徑(微米)。用膨脹計(jì)測(cè)定沿軸向(平行于孔道長(zhǎng)度)的熱膨脹系數(shù)。使用四點(diǎn)法測(cè)量沿平行于過(guò)濾器方向切割的多孔棒樣品的彈性模量。
可以發(fā)現(xiàn)制得的堇青石蜂窩體結(jié)構(gòu)具有壁厚大于2.0密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)的孔，總孔隙率為45-75％，中值孔徑為2-10微米，熱膨脹系數(shù)(CTE)(25-800℃)小于15×10-7/℃，彈性模量(MOR)蜂窩體強(qiáng)度為200-400psi。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，圖中顯示實(shí)施例I4拋光拋光基材截面的487X倍放大掃描電子顯微照片。使用水銀孔隙率測(cè)定儀測(cè)得，圖2的發(fā)明結(jié)構(gòu)具有55％的高孔隙率，其中值孔徑為1.79微米。作為對(duì)比的圖3是在市場(chǎng)上購(gòu)得的孔隙率為33％、中值孔徑為1.3微米的堇青石蜂窩體拋光基材截面的487X倍放大掃描電子顯微照片。
應(yīng)當(dāng)理解盡管就本發(fā)明一些說(shuō)明性的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此，可在不背離本發(fā)明精神和所附權(quán)利要求書(shū)范圍的前提下通過(guò)其它方式應(yīng)用本發(fā)明。
表1陶瓷粉末材料-組成和性質(zhì)
表2實(shí)施例
權(quán)利要求
1.一種用于汽車(chē)催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的高孔隙率陶瓷蜂窩體基材，該基材具有改進(jìn)的點(diǎn)火性能，具有進(jìn)口端、出口端和大量壁厚大于2.0密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)的孔，該蜂窩體的總孔隙率為45-75％，中值孔徑為2-10微米，熱膨脹系數(shù)(CTE)(25-800℃)小于15×10-7/℃。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩體，其特征在于，所述壁的厚度為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至7密耳(0.0070英寸，0.1778毫米)。
3.如權(quán)利要求2所述的蜂窩體，其特征在于，所述壁的厚度為2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至3密耳(0.0030英寸，0.0762毫米)。
4.如權(quán)利要求1所述的蜂窩體，其特征在于，所述孔隙率為50-65％。
5.如權(quán)利要求4所述的蜂窩體，其特征在于，所述孔隙率為55％。
6.如權(quán)利要求1所述的蜂窩體，其特征在于，所述中值孔徑為2-4微米。
7.如權(quán)利要求6所述的蜂窩體，其特征在于，所述中值孔徑為3微米。
8.如權(quán)利要求1所述的蜂窩體，其特征在于，CTE(25-800℃)小于10×10-7/℃。
9.如權(quán)利要求1所述的蜂窩體，在多孔棒上測(cè)得，該蜂窩體的彈性模量(MOR)強(qiáng)度為200-400psi。
10.如權(quán)利要求9所述的蜂窩體，其特征在于，彈性模量(MOR)強(qiáng)度為350psi。
11.一種制造用于催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的高孔隙率陶瓷蜂窩體基材的方法，該方法包括a)配合以下組分的批料i.陶瓷粉末材料；ii.增塑粘合劑體系；iii.15-85重量％的成孔劑，該成孔劑的平均粒度為2-18微米；b)混合所述組分的批料形成增塑的混合物；c)將增塑的混合物擠壓通過(guò)模具，形成生坯蜂窩體；d)在一定的溫度下加熱該生坯蜂窩體足夠時(shí)間，除去成孔劑并形成總孔隙率為45-75％，中值孔徑為2-10微米，熱膨脹系數(shù)(CTE)(25-800℃)小于15×10-7/℃的結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該批料包含30-70重量％的中值粒度為3-8微米的成孔劑。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末材料包括選自以下的礦物粉末或精制粉末堇青石、尖晶石、粘土、滑石、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化硅以及以下金屬的氧化物鈣、鎂、硼、鈦、鍺、堿金屬和過(guò)渡金屬。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末材料包括化學(xué)組成主要為11-17重量％MgO、33-41重量％Al2O3和48-52重量％SiO2的材料。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末材料包括高嶺土、滑石、氧化鋁和二氧化硅。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述增塑粘合劑體系包含纖維素醚粘合劑、表面活性劑組分、油或油基組分和水賦形劑。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述纖維素醚粘合劑選自甲基纖維素、甲基纖維素衍生物及其組合。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述表面活性劑是硬脂酸或油酸。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述油或油基組分是低分子量油。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述低分子量油是聚α-烯烴。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述成孔劑是天然材料、合成材料或半合成材料。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述成孔劑選自碳、石墨、淀粉、纖維素、天然蠟和合成蠟。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述成孔劑是熔點(diǎn)至少高于70℃的蠟。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述高熔點(diǎn)蠟選自石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、合成酰胺、氯化蠟及其分散體。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述成孔劑是聚乙烯蠟或其分散體。
26.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在配合批料組分的步驟a)中，包括以下過(guò)程a)首先將可燒結(jié)的陶瓷材料的一部分與成孔劑混合，該成孔劑是固體含量小于50重量％的分散液，成孔劑的平均粒徑為2-18微米；b)對(duì)步驟a)的混合物干燥，然后篩分，獲得組成主要為60-70重量％成孔劑、10-20重量％陶瓷材料和5-20重量％水的顆粒材料；c)將剩余的可燒結(jié)陶瓷材料與粘合劑干混；d)將步驟c)制得的干混合物加入到步驟b)的顆粒混合物中；e)再加入表面活性劑組分、油或油基組分和水賦形劑。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述成孔劑是分散液中的聚乙烯蠟。
28.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在配合批料組分的步驟a)中，包括以下過(guò)程a)將可燒結(jié)的陶瓷材料、粘合劑和成孔劑進(jìn)行干混；b)向制得的干混合物加入油或油基組分、表面活性劑和水賦形劑。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述成孔劑是粉末狀聚乙烯蠟。
30.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所述增塑的混合物擠壓通過(guò)模具，形成蜂窩體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于汽車(chē)催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的蜂窩體基材，該基材由于45－75％的高孔隙率而具有改進(jìn)的點(diǎn)火性能，同時(shí)保持壁厚大于2.0密耳(0.0020英寸，0.0508毫米)，優(yōu)選2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至7密耳(0.0070英寸，0.1778毫米)，更優(yōu)選2.5密耳(0.0025英寸，0.0635毫米)至3密耳(0.0030英寸，0.0762毫米)。其中值孔徑為2－10微米，熱膨脹系數(shù)(CTE)(25－800℃)小于15×10
文檔編號(hào)B28B1/00GK1856398SQ200480027926
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者X·R·福, 侯軍, J·F·小懷特 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司