專利名稱：多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多孔性基材中在原位形成底層。更具體而言，本發(fā)明涉及由纖維材
料形成多孔性、經(jīng)底層接合的基材。
背景技術(shù)：
多孔性基材可供用于各種過濾和分離過程。例如，在基材上沉積有催化材料的多 孔性基材通常用于減少微粒排放和將有毒廢氣轉(zhuǎn)化成毒性較小的氣體。在某些實際應(yīng)用 中，化學(xué)轉(zhuǎn)化也是合成中間化合物或最終化合物的有用步驟。具有相對高的孔隙率(即材 料中空隙空間的百分率)和相對高的抗熱震性(例如，歸因于低的熱膨脹)的基材可提供 最大的效率和效力。 孔隙率一般被定義為材料中空隙空間的百分率。例如，在具有50%孔隙率的基材 中，在基材材料內(nèi)，基材的一半體積是空隙空間或開放空間?；闹休^高的孔隙率對應(yīng)于該 基材中較低的每單位體積的質(zhì)量，這在實際應(yīng)用需要高的操作溫度時是有利的。例如，當(dāng)基 材用于需要高的操作溫度的催化過程時，相較于具有較高熱質(zhì)量的基材，具有較低熱質(zhì)量 的基材會更快地加熱到操作溫度，從而縮短催化劑的啟動時間(light-off time)。
盡管孔隙率對于過濾和排放控制基材而言頗為重要，然而即使是高孔隙率基材， 在其不同時具有高滲透性時也不能有效地用作過濾器，因為在過濾器中，氣體須流經(jīng)過濾 媒介。滲透性一般被定義為材料傳導(dǎo)流體的能力的量度。例如，在排放應(yīng)用中，如果廢氣不 能流經(jīng)高孔隙率的基材，則高孔隙率的基材不能有效地過濾和轉(zhuǎn)化車輛排出的廢氣。這樣 一來，使各個孔隙互相連接以獲得最佳的直通性(flowthrough)頗為重要。
用作催化反應(yīng)的支撐物的基材通常涂覆有底層、或高表面積的載體涂層，隨后可 通過添加或注入貴金屬或催化材料來催化該底層或載體涂層。底層提供高的表面積，以實 現(xiàn)催化材料分散和達到穩(wěn)定。在蜂窩狀基材(例如，在廢氣排放控制中通常所用的類型) 中，底層沉積于蜂窩狀通道的整個壁上。在這種直通式配置中，對底層涂層的量的限制取 決于通道尺寸縮減所引起的反壓力。在多孔性基材中，特別是當(dāng)以壁流式配置(wall-flow configuration)被配置成過濾器時，對底層的限制取決于當(dāng)?shù)讓硬牧咸畛涠嗫仔曰闹械?孔隙空間時因孔隙率和滲透性縮減而引起的反壓力。 通常，通過使用底層材料(例如氧化鋁粉末和/或其它耐火氧化物)的膠狀懸浮 體的含水漿液、或以基于溶液的方法來應(yīng)用底層材料。在使用漿液法時，將底層材料分散 于酸化的水基溶液(acidified water-based solution)中，并用高切變混合方法(high shear mixing process)對其進行混合。必須仔細(xì)控制底層材料的顆粒尺寸，以確保當(dāng)應(yīng)用 于基材材料時能恰當(dāng)?shù)仞じ胶蜐B透，并且必須仔細(xì)控制漿液的黏度。通常通過將溶液倒入 基材中、然后再進行干燥和煅燒，而將漿液施用于基材。在使用溶液法時，則是將底層成分 (通常以可溶性鹽類的形式存在于水溶液中)施用于基材，進行干燥，然后再進行煅燒。
已證明，對陶瓷粉末材料進行擠壓、隨后進行底層裝載是環(huán)境控制行業(yè)中用于生 產(chǎn)陶瓷基材的有效且具成本效率的方法。然而，在經(jīng)擠壓的陶瓷粉末材料中，孔隙率存在上限，如果超過該上限，會導(dǎo)致強度較低和功能性降低。此外，在制造后(post-production) 的催化劑沉積中，經(jīng)烘燒的基材的孔隙率可能會降低，因為在制造后的催化劑沉積中，底 層、或表面強化劑和/或貴金屬催化劑材料被施用于完工的基材，這會潛在地填充基材中 的孔隙或小孔。 另外，在經(jīng)烘燒的陶瓷蜂窩狀基材上沉積底層會在處理過程中增加額外的步驟并 且增加底層基材的成本。通常，當(dāng)需要高的底層裝載量時，須進行多個底層處理步驟，而這 會增加成本并且降低底層裝載的均勻度。 因此，亟需一種在生產(chǎn)過程中包含底層和/或催化劑的高孔隙率過濾器基材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材。 —般而言，在一個方面中，一種形成多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材的方法包括提 供纖維材料、提供至少一種擠壓(extrusion)助劑及提供至少一種底層前驅(qū)物?？苫旌纤?述纖維材料、所述至少一種擠壓助劑及所述至少一種底層前驅(qū)物，以提供可擠壓的批料?？?將所述可擠壓的批料擠壓成胚體基材(green substrate)。可烘燒所述胚體基材，以形成多 孔性剛硬基材以及形成至少部分涂覆所述纖維材料的底層。 所述方法的特征可在于下列各方面中的一個或多個方面。在一些實施方式中，可 將流體與所述纖維材料、至少一種擠壓助劑及至少一種底層前驅(qū)物的可擠壓的批料進行混合。 所述纖維材料可包括金屬纖維、金屬間纖維、聚合纖維以及陶瓷纖維中 的一種或多種。所述至少一種底層前驅(qū)物可包括氧化鈉(sodium oxide)、磷酸鋁 (alumi皿mphosphate)、亞石肖酸鋁(aluminum nitrite)、氯化鋁(aluminum chloride)、牽丐欽 礦(perovskites)、沸石(zeolite)、氧化鋁溶膠(alumina sol)、軟水鋁石(boehmite)、氧 化鈰(cerium oxide)、氧化釕(ruthenium oxide)、氧化硅(silica)、氧化硅溶膠(silica sol)、氧化鋁(alumina)、氧化鋯(zirconium oxide)、氧化鉿(hafniumoxide)、活性碳 (activated carbon)、氧化鋇(barium oxide)、及氧化鈦(titaniumoxide)中的至少一者。 所述剛硬基材可具有大于40%的孔隙率。 烘燒所述胚體基材可包括干燥所述胚體基材?？杉訜崴雠唧w基材，包括揮發(fā)所 述至少一種擠壓助劑的至少一部分?？蔁Y(jié)所述胚體基材，以于所述至少一種底層前驅(qū)物 與所述纖維材料之間形成接合?？稍诘陀?00(TC的溫度下燒結(jié)所述胚體基材?？蔁Y(jié)所述 胚體基材，以于所述至少一種底層前驅(qū)物與所述纖維材料之間形成玻璃接合與陶瓷接合的
至少一者，以強化所述剛硬基材。 在另一實施例中，可通過添加例如碳或樹脂顆粒等揮發(fā)性或有機材料來添加成 孔劑，以提高孔隙率。另外，可在所述底層材料和所述纖維中添加硬化劑，例如膠體溶膠 (colloidal sol)和陶瓷膠合劑(ceramic cement)，以使結(jié)構(gòu)在干燥、加熱或烘燒后硬化并 增大強度。 —般而言，在另一方面中，本發(fā)明的特征在于一種多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基 材，所述基材包括一種含有纖維材料、至少一種擠壓助劑、以及至少一種底層前驅(qū)物材料的 經(jīng)擠壓的組合物。所述經(jīng)擠壓的組合物可經(jīng)過烘燒，以使所述纖維材料之間可形成接合，從而提供強度及孔隙率。 可包括下列特征中的一個或多個特征。在一些實施例中，所述經(jīng)擠壓的組合物可 包括流體。所述底層前驅(qū)物材料可涂覆所述纖維材料，以作為接合相材料。在一些實施例 中，所述底層可占據(jù)存在于多孔性基材中的一些孔體積(孔隙率)。 所述纖維材料可包括金屬纖維、金屬間纖維、聚合或樹脂纖維、碳纖維、以及陶瓷 纖維中的一種或多種。所述至少一種底層前驅(qū)物材料可包括氧化鈉、磷酸鋁、亞硝酸鋁、氯 化鋁、鈣鈦礦、沸石、氧化鋁溶膠、軟水鋁石、氧化鈰、氧化釕、氧化硅、氧化硅溶膠、氧化鋁、 氧化鋯、氧化鉿、活性碳、氧化鋇、及氧化鈦的至少一者。在烘燒后，所述多孔性、經(jīng)底層接合 的纖維基材可具有大于40%的孔隙率。 可烘燒所述多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，以干燥所述經(jīng)擠壓的組合物。在烘 燒中，所述基材中的任何硬化劑也可增大對所述結(jié)構(gòu)的支撐和強度?？杉訜崴鼋?jīng)擠壓的 組合物，以揮發(fā)所述至少一種擠壓助劑和/或任何成孔劑的至少一部分?？蔁Y(jié)所述經(jīng)擠 壓的組合物，以于所述至少一種底層前驅(qū)物材料與所述纖維材料之間形成接合?？稍诘陀?100(TC的溫度下燒結(jié)所述經(jīng)擠壓的組合物?？蔁Y(jié)所述經(jīng)擠壓的組合物，以于所述至少一 種底層前驅(qū)物材料與所述纖維材料之間形成玻璃接合與陶瓷接合的至少一者。
在附圖及下文說明中將描述本發(fā)明的一個或多個實施方式。根據(jù)下文說明、附圖 及權(quán)利要求書，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將顯而易見。


圖1為一種形成多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材的實例性方法的流程圖；
圖2為一種烘燒胚體基材的實例性方法的流程圖；以及
圖3為具有蜂窩狀橫截面的實例性基材的立體圖。
具體實施例方式
參見圖1、2和3，可根據(jù)本文所述的實例性方法100，形成實例性的多孔性、經(jīng)底層 接合的纖維基材300。形成多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材的方法100可包括提供110纖 維材料。 一般而言，與其微?？删哂屑s為1的縱橫比的粉末相對比，纖維可被定義為縱橫 比大于l的材料。所述縱橫比是纖維的長度除以纖維的直徑的比率。纖維的直徑可在約 0. 2微米至30微米的范圍內(nèi)，盡管在例如過濾等實際應(yīng)用中，纖維的直徑可通常在約3微 米至IO微米的范圍內(nèi)。可將纖維斬切成或研磨成各種長度中的任何一種長度，例如以便 于處理、以使纖維在混合物中分布更均勻、及以在最終基材中獲得所期望的特性。在隨后 的混合140中，施加于纖維的剪切力可使纖維的至少一部分縮短。纖維在經(jīng)過擠壓后的最 終狀態(tài)中可具有約1至1000的所期望長度對直徑縱橫比。在進一步的實施例中，纖維的 縱橫比可在約1至100， 000的范圍內(nèi)。纖維材料可選自各種金屬纖維、金屬間纖維、高溫 聚合纖維、樹脂纖維、碳纖維和/或陶瓷纖維，例如，但不限于舉例而言，氧化鋁(alumina) 纖維、氧化硅(silica)纖維、鋁硅酸鹽(aluminosilicate)纖維、石墨(gr即hite)、生物可 溶性(biosoluble)纖維、鋁硅酸f丐(calcium aluminosilicate)纖維、鋁硅酸鋇(barium al咖inosilicate)纖維、硼硅酸鹽(borosilicate)纖維、或碳(carbon)纖維、鎳(nickel) 纖維、以及鈦(titanium)纖維。另外，也可使用高表面積纖維，例如高表面積氧化鋁纖維。
也可提供120至少一種擠壓助劑。擠壓助劑(例如有機粘結(jié)劑)可通常為聚合材 料，所述聚合材料例如當(dāng)添加到顆粒懸浮體中時可例如通過顆粒的分散或絮凝而幫助調(diào)整 懸浮體的流變能力。水溶性有機粘結(jié)劑，例如羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methyl cellulose)，可有利地用于擠壓應(yīng)用，盡管也可使用其它粘結(jié)劑和/或多種粘結(jié)劑的混合 物。例如，在流度太大而不易擠壓的懸浮體中，可添加粘結(jié)劑以使懸浮體變稠或增大懸浮體 的表觀粘度。塑性懸浮體可具有相對高的切變強度，此可有利于擠壓。在擠壓應(yīng)用中，粘結(jié) 劑可有助于提供可塑性和獲得能有助于材料擠壓的所期望流動特性。另外，可使用粘結(jié)劑 來幫助改善經(jīng)擠壓的基材的預(yù)烘燒或胚體強度。雖然上文是描述添加有機粘結(jié)劑材料，然 而也可使用其它擠壓助劑和/或添加劑來幫助控制纖維混合物或懸浮體的流變能力。
也可提供130至少一種底層前驅(qū)物，例如，以允許最終結(jié)構(gòu)中包含用于接合的其 它材料，進而能在最終基材結(jié)構(gòu)內(nèi)在原位形成最終底層材料。底層前驅(qū)物也可有助于調(diào)整 混合物的流變能力，有助于提高經(jīng)烘燒的最終基材的孔隙率，以及提高經(jīng)烘燒的最終基材 的強度。底層前驅(qū)物在形狀上可為球形的、細(xì)長的、纖維狀的或不規(guī)則的。底層前驅(qū)物可為 一種材料或多種材料的組合，其在烘燒后會轉(zhuǎn)變成或產(chǎn)生通常用作制造后底層的材料。例 如，底層前驅(qū)物材料可為氧化鈉(化學(xué)式為NaO)、磷酸鋁(Al3P0》、亞硝酸鋁(A1N0》、氯化 鋁(A1C1》、鈣鈦礦(CaTi0》、沸石(Zeolite,—種鋁硅酸鈉材料)、氧化鋁溶膠(A100H)、軟 水鋁石(Y _A1203)、氧化硅(Si02)、氧化鈰(Ce0或Ce02)、氧化釕(Ru02)及氧化鈦(Ti02)，盡 管也可使用其它底層前驅(qū)物材料，包括但不限于氧化硅溶膠、氧化鋁、氧化鋯(Zr0》、氧化 鉿(H叫)、活性碳、或氧化鋇(Ba0)。 通過有助于纖維的懸浮和分散，底層前驅(qū)物材料可有助于調(diào)整混合物或可擠壓的 批料(將在下文予以更詳細(xì)說明)的流變能力。也可以溶液的形式添加底層前驅(qū)物或底層 材料，經(jīng)干燥和烘燒后，溶液使底層結(jié)晶。底層前驅(qū)物也可通過許多種方式幫助形成孔隙 率。例如，底層前驅(qū)物可通過將纖維排列成重疊圖案來幫助纖維對齊和定向，進而有利于在 烘燒時使纖維之間恰當(dāng)?shù)亟雍?。纖維的排列可幫助提高經(jīng)烘燒的最終基材的強度。底層 前驅(qū)物材料可包括硬化劑，例如膠體溶膠或陶瓷膠合劑，以在烘燒170過程中促進形成纖 維間的接合。另外，底層前驅(qū)物可通過纖維表面的蝕刻或反應(yīng)和/或通過在烘燒時在表面 上形成納米尺度或微米尺度的底層層(washcoat layer)來修改纖維的表面。例如，在烘 燒170過程中，可將底層前驅(qū)物材料130的小顆粒分布在纖維表面上并接合至纖維的表面 (將在下文予以更詳細(xì)說明)。這樣，通過添加接合至纖維表面的底層顆粒，增強纖維的表 面積。此外，分布在纖維表面上的底層前驅(qū)物材料130可與纖維反應(yīng)而形成化合物，進而局 部地修改纖維的表面。這樣，可在烘燒170時修改纖維表面，以提供增加的表面積和/或化 學(xué)成分。 可通過各種方法提供130底層前驅(qū)物材料。例如，在經(jīng)烘燒的最終基材中以沸石 作為所期望的氧化催化劑的實施例中，可提供130沸石作為底層前驅(qū)物。作為另外一種選 擇，可提供130經(jīng)烘燒和處理后可產(chǎn)生沸石的材料(例如軟水鋁石(Y_A1203)和氧化鈉 (NaO))作為底層前驅(qū)物材料。形成沸石底層的另一方法可涉及使用由沸石成分組成的溶膠 凝膠(sol gel)作為底層前驅(qū)物。由沸石成分組成的溶膠凝膠可在烘燒時形成沸石。
在其它實施例中，可提供130氧化鋁(例如，軟水鋁石(Y_A1203))和/或鋁溶膠 (例如，磷酸鋁(Al3P0》、亞硝酸鋁(A1N0》、及氯化鋁(A1C13))作為底層前驅(qū)物。當(dāng)提供氧化鋁和/或鋁溶膠作為底層前驅(qū)物時，該底層前驅(qū)物可在烘燒時形成氧化鋁和/或玻璃層 (例如，磷酸鹽玻璃)。該氧化鋁和/或玻璃相可有助于纖維間的接合，從而形成纖維間的 網(wǎng)路，而所述網(wǎng)路又可使得形成更高的強度和孔隙率。 在其它實施例中，氧化鈰(Ce0或Ce02)、氧化釕(Ru02)及氧化鈦(Ti02)可單獨地 或與氧化鋁聯(lián)合用作底層前驅(qū)物。當(dāng)提供130氧化鈰、氧化釕及氧化鈦作為底層前驅(qū)物時， 鈰、釕及鈦在烘燒時可經(jīng)歷還原反應(yīng)。氧化鈰、氧化釕及氧化鈦化合物的還原反應(yīng)會引起 纖維的表面改性，或引起纖維表面在原子規(guī)模上發(fā)生改變。例如，氧化鋁纖維的表面上的 銅、或氧化鋁基纖維(alumina-based fiber)例如鋁硅酸鹽纖維可形成CuA10x。此外，包 含在底層前驅(qū)物中的氧化鈉可增加同構(gòu)形式(isomorphic form)的氧化鋁或P _氧化鋁 -alumina)的形成。 可混合140纖維、至少一種擠壓助劑和至少一種底層前驅(qū)物。通過混合140所述 纖維、至少一種擠壓助劑(例如，有機粘結(jié)劑)和至少一種底層前驅(qū)物，可使所述纖維懸浮 在流體中。也可將流體與所述纖維、至少一種擠壓助劑和至少一種底層前驅(qū)物混合150，以 有助于混合物的懸浮。 一旦纖維被懸浮，便可根據(jù)需要來進一步調(diào)整懸浮體的流變能力以 進行擠壓?？衫缡褂酶咔凶兓旌掀鱽砘旌?40、150所述纖維、有機粘結(jié)劑、底層前驅(qū)物和 流體(如果需要)，此可提供相對高的纖維分散性并可有助于形成特定加工應(yīng)用(例如，擠 壓)所期望的可塑性。在懸浮體可包含少于約60體積％的纖維的實施例中，所得到的基材 可具有大于約40%的孔隙率?？墒褂萌ルx子水作為懸浮體的流體，盡管也可使用例如離子 溶液等其它流體。 可擠壓160所述纖維、至少一種擠壓助劑、至少一種底層前驅(qū)物、流體及包含在混 合物中的任何其它材料的混合物，以形成胚體基材(即未經(jīng)烘燒的經(jīng)擠壓的物品)。可使 用擠壓機擠壓160所述纖維、至少一種擠壓助劑、至少一種底層前驅(qū)物及流體的混合物，所 述擠壓機可以是例如活塞式擠壓機、單螺桿或螺旋鉆擠壓機、或雙螺桿擠壓機?？赏ㄟ^例如 被配置成能產(chǎn)生"蜂窩狀"橫截面310的模具來擠壓160所述纖維、擠壓助劑、底層前驅(qū)物、 流體及其它成分的混合物。蜂窩狀橫截面310可大體由可沿基材300的長度延伸的單元 (cell) 320來表征。常常以每平方英寸中的單元320的數(shù)目來描述具有蜂窩狀橫截面310 的基材300。 可烘燒170經(jīng)擠壓160的胚體基材，以合并纖維和在纖維間形成接合，并可最終形 成多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材。烘燒170可包括幾個過程，例如，這些過程可以分離過 程而存在或可在單一的烘燒過程中實現(xiàn)?？筛稍?00胚體基材以移除流體的很大一部分， 例如通過蒸發(fā)?？煽刂聘稍?00以限制缺陷，例如由氣壓積聚或不同收縮而造成的缺陷。 可通過受控裝置，例如在對流式干燥機、傳導(dǎo)式干燥機或輻射式干燥機中、或在窯具(kiln) 內(nèi)，在開放空氣中進行干燥200。 烘燒170胚體基材也可包括加熱210胚體基材。在胚體基材被加熱210時，擠壓
助劑可開始燃燒。大多數(shù)有機粘結(jié)劑可在約20(TC至40(rC的溫度下燃燒。溫度的升高可
導(dǎo)致聚合物或其它有機材料中的碳?xì)浠衔锝到夂驼舭l(fā)，進而可導(dǎo)致重量損失。類似地，氯
化鋁中的任何氯(chlorine)可揮發(fā)，留下鋁顆粒以進行氧化和接合。有機粘結(jié)劑燃燒和化
學(xué)揮發(fā)可使纖維與纖維接觸或底層前驅(qū)物與纖維接觸，進而可形成開孔網(wǎng)路。 在 一 實施例中，由底層材料構(gòu)成的空心球可用作成孔材料
8(pore-formingmaterial)。在這種情況下，球體在被加熱時會融化，留下經(jīng)接合的、帶底層 的纖維基基材。球體由例如氧化硅、氧化鋁或其它成分構(gòu)成。 可燒結(jié)220經(jīng)干燥的胚體基材，以在纖維間形成接合。燒結(jié)220可一般涉及基材 的合并，其特征可在于在纖維間形成接合以形成具有強度的聚集體(aggregate)。在燒結(jié) 220過程中可形成幾種類型的接合。在燒結(jié)220過程中形成的接合的類型可取決于多個因 素，包括但不限于，例如，起始材料以及燒結(jié)220的時間和溫度。通常，可在至少一種底層前 驅(qū)物和纖維材料之間形成玻璃接合和陶瓷接合。玻璃接合的特征可在于在纖維交叉處形 成玻璃相或非晶相。在其它實例中，通過合并纖維間的區(qū)域，可形成玻璃-陶瓷接合和共價 (covalent)或氧化物接合。玻璃_陶瓷接合、和共價/氧化物接合的特征可在于在重疊的 纖維之間出現(xiàn)晶粒生長和質(zhì)量轉(zhuǎn)移。相較于共價/氧化物接合，玻璃接合可通常出現(xiàn)在較 低溫度下。 燒結(jié)可在某一溫度范圍內(nèi)進行，該溫度范圍取決于底層前驅(qū)物。在使用沸石和 可產(chǎn)生沸石的材料、磷酸鋁、亞硝酸鋁以及氯化鋁作為底層前驅(qū)物的實施例中，可在低于 100(TC的溫度下在氧化或還原氣氛中進行燒結(jié)。可能需要將烘燒過程的燒結(jié)溫度維持在低 于可使底層前驅(qū)物聚集成較大顆粒的溫度。在各種實施方式中，可在約45(TC至60(TC之間 的溫度下進行燒結(jié)。為在原子規(guī)模上完成對纖維的蝕刻，可例如使用氧化鈰、氧化釕和氧 化鈦作為底層前驅(qū)物，在接近120(TC的溫度下在還原氣氛中和/或在氧分壓氣氛(oxygen partial pressure atmosphere)中進行燒結(jié)。還原氣氛或氧分壓氣氛可使鈰、釕和鈦在烘 燒時發(fā)生化合價變化。 應(yīng)理解，上文說明旨在舉例說明而非限制本發(fā)明的范圍，且本發(fā)明的范圍由隨附 權(quán)利要求書界定。其它實施例也處于權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。例如，可使用各種底層前驅(qū)物的 任何組合。此外，根據(jù)所期望的結(jié)果而定，可通過氧化或還原來燒結(jié)每一底層前驅(qū)物材料。
權(quán)利要求
一種方法，其特征在于，包括提供纖維材料；提供至少一種擠壓助劑；提供至少一種底層前驅(qū)物；混合所述纖維材料、所述至少一種擠壓助劑及所述至少一種底層前驅(qū)物，以提供可擠壓的批料；擠壓所述可擠壓的批料成胚體基材；以及烘燒所述胚體基材，以形成多孔性剛硬基材，以及形成至少部分涂覆所述纖維材料的底層。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括混合流體與所述纖維材料、至少一種 擠壓助劑及至少一種底層前驅(qū)物的可擠壓的批料。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述纖維材料包括一種或多種金屬纖維、金 屬間纖維、高溫聚合纖維、樹脂纖維、碳纖維、以及陶瓷纖維。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一種底層前驅(qū)物包括氧化鈉、磷酸 鋁、亞硝酸鋁、氯化鋁、鈣鈦礦、沸石、氧化鋁溶膠、軟水鋁石、氧化鈰、氧化釕、氧化硅、氧化 硅溶膠、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿、活性碳、氧化鋇、及氧化鈦的至少一者。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述剛硬基材具有大于40%的孔隙率。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，烘燒所述胚體基材包括 干燥所述胚體基材；加熱所述胚體基材，包括揮發(fā)所述至少一種擠壓助劑的至少一部分；以及 燒結(jié)所述胚體基材，以于所述至少一種底層前驅(qū)物與所述纖維材料之間形成接合。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在低于100(TC的溫度下燒結(jié)所述胚體基材。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，燒結(jié)所述胚體基材，以于所述至少一種底層 前驅(qū)物與所述纖維材料之間形成玻璃接合與陶瓷接合的至少一者，以強化所述剛硬基材。
9. 一種多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，包括一種含有纖維材料、至少一種擠壓助劑、以及至少一種底層前驅(qū)物材料的經(jīng)擠壓的組 合物，所述經(jīng)擠壓的組合物是經(jīng)過烘燒，以使所述纖維材料之間可形成接合，從而提供強度 及孔隙率。
10. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述經(jīng)擠壓的 組合物包括流體。
11. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述底層前驅(qū) 物材料是涂覆所述纖維材料，以作為接合相材料。
12. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述纖維材料 包括一種或多種金屬纖維及陶瓷纖維。
13. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述至少一種 底層前驅(qū)物材料包括氧化鈉、磷酸鋁、亞硝酸鋁、氯化鋁、鈣鈦礦、沸石、氧化鋁溶膠、軟水鋁 石、氧化鈰、氧化釕、氧化硅、氧化硅溶膠、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿、活性碳、氧化鋇、及氧化 鈦的至少一者。
14. 如權(quán)利要求13所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述至少一種底層前驅(qū)物材料包括成孔劑。
15. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，在烘燒后，所述 多孔性、纖維經(jīng)底層接合的基材具有大于40%的孔隙率。
16. 如權(quán)利要求9所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述胚體基材 是經(jīng)過烘燒，以干燥所述經(jīng)擠壓的組合物；加熱所述經(jīng)擠壓的組合物，以揮發(fā)所述至少一種擠壓助劑的至少一部分；以及 燒結(jié)所述經(jīng)擠壓的組合物，以于所述至少一種底層前驅(qū)物材料與所述纖維材料之間形 成接合。
17. 如權(quán)利要求16所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述經(jīng)擠壓的 組合物是在低于100(TC的溫度下被燒結(jié)。
18. 如權(quán)利要求16所述的多孔性、經(jīng)底層接合的纖維基材，其特征在于，所述經(jīng)擠壓的 組合物是經(jīng)過燒結(jié)，以于所述至少一種底層前驅(qū)物材料與所述纖維材料之間形成玻璃接合 與陶瓷接合的至少一者。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多孔性基材及一種形成多孔性基材的方法。所述方法包括提供纖維材料、提供至少一種擠壓助劑及提供至少一種底層前驅(qū)物?；旌纤隼w維材料、所述至少一種擠壓助劑及所述至少一種底層前驅(qū)物，以提供可擠壓的批料。將所述可擠壓的批料擠壓成胚體基材。烘燒所述胚體基材，以形成多孔性剛硬基材以及形成至少部分涂覆所述纖維材料的底層。
文檔編號B32B3/12GK101795856SQ200880106190
公開日2010年8月4日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者B·祖貝里, J·J·劉 申請人:美商績優(yōu)圖科技股份有限公司