专利名称：用于陶瓷生坯的干燥方法
技术领域：
本发明涉及一种以提高的生产率对湿陶瓷生坯体进行干燥的方法。
背景技术：
通常通过以下步骤制备陶瓷部件形成陶瓷前体、粘合剂和液体载体的混合物； 将该混合物成形为近终形；除去液体载体；除去粘合剂；及随后将剩余组分暴露在用于形成陶瓷结构体的条件下。典型地，陶瓷结构体是通过将前体加热至高温(在某些情况下，在反应物的存在下)而形成的。为了使后续步骤能够根据需要运行，在除去粘合剂和形成陶瓷结构体之前除去液体载体是必要的。优选的载体是水。从成形步骤所得的成形的部件称为生坯。在除去液体载体期间，向生坯中引入了应力。这样的应力能够导致生坯及后续的陶瓷部件中的裂纹。使用该方法的一类陶瓷部件是流通式过滤器。流通式过滤器通常包含具有两个相反面的、具有通道或通路的结构体，所述通道或通路从一面延伸至另一面。在一个实施方案中，通道或通路的开口每隔一个在一端被堵塞，而其余开口在另一端被堵塞。这意味着，对于每个通道来说，所有相邻的通道在相反的一端被堵塞。这种结构体的实际输入是当将流体引入该过滤器的一面时，流体必须流入在该面上的开口通道，并穿过通道与相邻通道之间的壁以到达相反面。材料，例如大于壁中的孔隙的固体粒子，将从流体中滤出并留在通道壁的引入侧。在最终的陶瓷流通式过滤器中，开裂和缺陷的存在可以使得过滤器被设计成要保留的粒子通过裂纹和缺陷到达该流通式过滤器的第二面，从而使过滤器效率低。除去液体载体的步骤导致显著百分比的陶瓷生坯部件的开裂或形成空隙或缺陷。需要一种从湿陶瓷生坯中除去液体载体的方法，其中，使开裂、空隙和缺陷的出现显著减少并处于低程度。发明概述在一个实施方案中，本发明涉及一种方法，包括a)将湿陶瓷生坯体置于承载结构体上，且b)使所述湿陶瓷生坯体暴露于使得在该陶瓷生坯内的液体载体基本上被移除的条件下；其中，所述承载结构体包括承载板，所述承载板含有在干燥条件下保持其形状的材料，该承载板具有两个平坦的平行表面和多个垂直于所述平坦的平行表面的壁，其中这些壁形成多个在所述两个表面之间连通的流动通路，其中在所述承载板中的任何两个壁之间的最大距离为约6mm以下，并且这些壁具有足够厚度以在干燥条件下支撑所述湿陶瓷生坯体而不变形，并且按体积计，平行于所述两个表面测得的所述流动通路的面积为约60至约90%。在一个实施方案中，承载结构体包括具有足够的性质和厚度以在除去液体载体的条件下保持其形状不变形的承载板。在另一个实施方案中，承载结构体包括适合于直接接触并支撑湿陶瓷生坯体的承载板；和支撑板，该支撑板起着向承载结构体提供足够的刚性使得承载结构体在除去液体载体的条件下保持其形状的作用。优选地，通过将被支撑在承载结构体上的湿陶瓷生坯体置于烘箱中，除去液体载体。优选地，通过将湿陶瓷生胚体与干燥流体相接触，或通过将湿陶瓷生坯体暴露在真空中，而除去液体载体。在一个优选的实施方案中，将湿陶瓷生坯体置于烘箱中，并使干燥流体与湿陶瓷生坯体接触或将湿陶瓷生坯体暴露在真空中。优选地，将被支撑在在承载结构体上的湿陶瓷生坯体置于烘箱中(周期性地(分批型)或皮带传动(连续通过))，并且在烘箱中时与干燥流体接触或暴露在真空中。应当理解，当在本文中被展示和描述时，上述的和在本发明中存在的其它的参考实施方案和实施例是非限制性的。本发明的方法导致所制得的更高比例陶瓷部件没有裂纹、空隙和/或缺陷。这导致一种更加高效的制备方法。附图简述
图I是常规的承载结构体(carrier structure)。图2是图I中的常规承载结构体沿直线2-2的剖面图，其中，所述视图沿着与所示表面垂直的平面。图3是用在承载结构体中的支撑板的视图。图4是位于图3的承载结构体的支撑板上的承载板沿直线4-4的剖面图，其中，所述视图沿着与所示表面垂直的平面。图5是承载结构体的支撑板的第二实施方案的视图。图6是位于图5的承载结构体的支撑板的第二实施方案上的承载板沿直线6-6的剖面图，其中，所述视图沿着与所示表面垂直的平面。图7是本发明的承载结构体的第一实施方案从设置于支撑板上的承载板的上方观察的视图。图8是本发明的承载结构体的第二实施方案从设置于支撑板上的承载板的上方的视图。图9是在干燥过程中，位于传送机上的本发明的承载结构体的第一实施方案的视图。
图10是在干燥过程中，位于传送机上的本发明的承载结构体的第二实施方案的透视图。图11说明了支撑板的实施方案，其中，使用插入件，以形成空气间隙。图12是图12的支撑板的剖面图，也示出了在其上设置的承载板。图13是支撑结构体的实施方案的侧视图，其中承载板被支撑在支撑板的周围凸起的区域上。优选实施方案之详述本文中出现的解释和说明意图在于使本领域其它技术人员得知本发明、其原理和其实际用途。本领域技术人员可以以本发明的许多形式改编和应用本发明，使其最佳地适应于具体应用的要求。因此，陈述的本发明的具体实施方案不意在穷举或限制本发明。因此，本发明的范围不应当参照上文的描述确定，相反，应当参照后附的权利要求及与授权的这些权利要求的等价物的全部范围确定。其它将从下述权利要求中发现的组合也是可行的，所述组合也因此通过引用结合在本书面描述中。在以下段落中和在对说明性的实施例/实施方案的描述中，将进一步详细描述上文介绍的各部分。本发明涉及一种用于从湿陶瓷生坯体中除去液体载体的独特的解决方案,其中，低百分比的所得的陶瓷体含有缺陷，优选有缺陷的陶瓷体的百分比在约20%以下，更优选10%以下和2%以下。或者说，本方法获得高百分比的无缺陷陶瓷体，优选80%以上的无缺陷陶瓷体，更优选约90%以上的无缺陷陶瓷体且最优选约98%以上的无缺陷部件。如本文所使用的缺陷表示最终的(最后的)陶瓷体含有妨碍该物体功能的裂纹或空隙。例如，当最终陶瓷体被设计为流通式过滤器时，缺陷是裂纹或空隙，它们使得粒子通过陶瓷体的壁，所述陶瓷体意在用于过滤流体流，也就是说，陶瓷体不截留粒子，它被设计为将它们截留，并且使它们穿过该物体的壁。如本文所使用的术语湿陶瓷生坯表示可成形含有充足量液体载体的陶瓷生坯。通常，这表示所述生坯含有大量液体载体，例如湿陶瓷生坯的约25至约35重量％。在从湿陶瓷生坯中移除液体载体的情况中使用的基本上移除表示，可以对生坯进行粘合剂移除并且形成陶瓷结构体而在该过程中没有液体载体干扰。在这种情况下，基本上移除表示在陶瓷生坯体中残留约10重量％以下的液体载体，更优选约2重量％以下。通常，通过将一种以上用于陶瓷结构体的前体、陶瓷前体、一种以上粘合剂(任选)，与一种以上液体载体接触，制备陶瓷部件。陶瓷前体是当暴露于特定条件时形成陶瓷体或部件的反应物或组分。任何公知的陶瓷前体均可以用于形成由本发明的方法取得的湿陶瓷生坯体和最终的陶瓷体。在陶瓷前体中，包括用于制备莫来石体(如在US 7，485，594 ；US6, 953, 554 ；US 4，948，766和US 5，173，349中公开的，全部通过引用结合在此)、碳化硅体、堇青石体、钛酸铝体等的前体。在本发明中有用的粘合剂包括任何公知的可使湿陶瓷生坯成形的材料。优选地，粘合剂是在陶瓷前体反应形成陶瓷体或陶瓷部件的温度以下的温度分解或燃烧的有机材料。在优选的粘合剂中，是在通过引用结合在此的《陶瓷加工原理导论(Introduction to the Principles of Ceramic Processing)》(J. Reed, WileyInterscience, 1988)中所述的那些。特别优选的粘合剂是甲基纤维素GnMETHOCEL A15LV甲基纤维素，The Dow Chemical Co. , Midland, Mich·)。液体载体包括任何帮助可成形的湿陶瓷混合物形成的液体。在优选的液体载体(分散剂)中，是在通过引用结合在此的《陶瓷加工原理导论(Introduction to the Principles of Ceramic Processing))) (J. Reed,Wiley Interscience, 1988)中所述的那些。特别优选的液体载体是水。可以以任何适合的方法，如本领域公知的那些，制造用于制备湿陶瓷生坯体的混合物。实例包括球磨、螺带式掺混、立式螺杆混合、V型混合和磨碎。可以通过干法(即，不存在液体载体)或湿法制备所述混合物。当在不存在液体载体的情况下制备混合物时，随后使用在本段中描述的任何方法加入液体载体。可以通过任何本领域公知的手段使陶瓷前体、粘合剂(任选)和液体载体的混合物成形。实例包括注射模塑、挤出、等静压、滑移浇铸、辊压和带状流延。在通过引用结合在此的《陶瓷加工原理导论(Introduction to the Principles of Ceramic Processing)》(J. Reed,Wiley Interscience, 1988)的20和21章中，更详细地描述了它们中的每个。在一个优选的实施方案中，将混合物成形为最终想要的陶瓷体如流通式过滤器的近终形和尺寸。近终形和尺寸表示湿陶瓷生坯体的尺寸在最终陶瓷体的尺寸的10体积％以内，且优选尺寸和形状在最终陶瓷体的尺寸的5体积％以内。优选湿陶瓷生坯体不含有任何封闭或堵塞的通道或流动通路。在一个优选的实施方案中，将湿陶瓷生坯体成形，使得其可用作流通式过滤器。在工艺中的这一阶段，湿陶瓷生坯体具有两个基本上平坦的相反面。对于所有平行于所述两个相反面的平面，湿陶瓷生坯体显示出一致的横截面形状。横截面形状可以是适合于计划用途的任何形状。该形状可以是不规则的或可以具有任何已知的形状。优选横截面形状为圆形、椭圆或多边形。在一个优选的实施方案中，该形状为圆形、椭圆或矩形(包括正方形)。如果该形状是不规则的，优选该形状具有至少一个平坦表面使得湿陶瓷体能够在承载板上被放置在该平坦表面上。湿陶瓷生坯体形成有多个壁，其从一个反面延伸至另一个反面。所述壁形成了多个从一个反面延伸至另一个反面的流动通路。优选地，在这一阶段中，所有流动通路均在两个反面都是开口的。这使得能够更有效率地移除液体载体。在这之后，使湿陶瓷生坯体暴露于移除液体载体的条件中，S卩，干燥湿陶瓷生坯体的条件。当使湿陶瓷生坯体经受移除液体载体的条件的同时，将其置于承载结构体上。承 载结构体在移除液体载体的过程中实现支撑湿陶瓷生坯体的功能。此外，承载结构体实现下列功能中的一种以上防止湿陶瓷生坯体与承载结构体接触的部分变形；使得一种以上干燥流体能够与湿陶瓷生坯体与承载结构体接触的部分接触；以及使得离开湿陶瓷生坯体的任何液体载体能够从湿陶瓷生坯体离开。在一个实施方案中，承载结构体由一块以上承载板构成。在另一个实施方案中，承载结构体包括一块以上承载板和一块以上支撑板。所述一块以上承载板的功能是在移除液体载体的过程中，直接接触并支撑湿陶瓷生坯体。优选仅使用一块承载板。所述一块以上支撑板的功能是以某种方式支撑承载板，使得在移除液体载体的过程中，湿陶瓷体保持其形状而不会变形。所述一块以上支撑板可以实现下列附加功能中的一种以上促进干燥流体与湿陶瓷生坯体接触，促进液体载体从陶瓷生坯体流走，以及在工艺步骤中帮助承载湿陶瓷生坯体。优选地，承载结构体含有一块支撑板。保持其形状或不会变形表示，湿陶瓷生坯体不改变形状，且湿陶瓷体与承载结构体接触的部分基本上保持平坦。在一个实施方案中，保持其形状或不会变形表示，在移除液体载体的过程中，湿陶瓷生坯体与承载结构体接触的部分不会凹陷。所述承载板具有两个相互平行的、平坦的、平面的相反表面。在所述表面之间设置有一系列垂直于所述两表面的互连的壁。所述壁形成了横穿承载板厚度的流动通路并且在两表面都是敞开的。所述流动通路使得流体能够从一个表面通至另一个表面，从而通过所述承载板。壁具有足够的厚度，以向承载板提供结构。壁的厚度是指在平行于承载板表面的方向上的壁的尺寸。选择厚度，使得承载板在移除液体载体的条件下保持其形状。优选壁厚度为约O. Imm以上,更优选约O. 2mm以上且最优选约O. 3mm以上。优选壁厚度为约
I.Omm以下,更优选约O. 5mm以下且最优选约O. 3mm以下。壁以这样一种方式互连，使得在液体载体的条件下，在移除液体载体的条件下湿陶瓷生坯体保持其形状而不变形。在一个优选的实施方案中，壁形成重复图案，如一系列互连的规则形状。优选的形状包括椭圆、圆、规则多边形等。更优选的形状是圆形和六边形。在其中所述形状为六边形的实施方案中，从两个表面透视图中看到的图案都是蜂窝图案。选择流动通路的从承载结构体的各表面观察的面积，使得通过承载结构体的流体的流动促进干燥流体与湿陶瓷生坯体接触和从湿陶瓷生坯体附近移除液体载体。优选流动通路的从承载结构体的表面观察的面积为约60%以上且更优选约70%以上。优选流动通路的从承载结构体的表面观察的面积为约99%以下，更优选约95%以下，还更优选约90%以下且最优选约80%以下。选择流动通路的尺寸和壁之间的距离，使得在移除液体载体的条件下，湿陶瓷生坯体保持其形状而不变形。如果流动通路的尺寸过大，湿陶瓷生坯体与承载板的表面接触的部分可能陷入孔中而永久变形。引入的应力能够造成陶瓷生坯体中的裂纹和缺陷。流动通路的壁之间的距离，即流动通路的横穿流程且平行于承载结构体的表面的尺寸优选约6mm以下，更优选约4. 5mm以下且最优选约3. 5mm以下。流动通路的壁之间的距离，即流动通路的横穿流程且平行于承载结构体的表面的尺寸优选约Imm以上且最优选约2. 5mm以上。可以用任何能够促进所需的结构体的形成且在移除液体的条件下不会失去其形状或变形的材料制备承载板。玻璃、陶瓷和复合材料可以与本发明联合使用，只要材料能够被加工为能够形成横过板的厚度方向的开口通路(例如，蜂窝型)，以满足空气流通过支撑板的需要从而能够对湿的、生的(未烧制的)过滤器部件进行干燥即可。关于本发明的干燥支撑板的实施方案，对于附加材料的选择，材料种类可以选自玻璃、陶瓷和复合材料，或由前述种类的任意组合组成，包括塑料和聚合物材料。这是因为这些材料提供了特别的要素，包括但不限于冲击强度、刚性、化学耐久性、高 温强度和加工性能。承载板优选含有聚合物材料、玻璃、陶瓷材料、复合材料、共混物、合金化聚合物(alloy)或所述材料中的两种以上。承载板优选由具有满足这些标准的性质的材料构成。优选地，材料具有以下性质的组合，使得承载板在移除液体载体的条件下保持其形状而不变形通过ASTM D648确定的热变形温度；通过ASTM D790确定的挠曲模量。优选地，通过ASTM D648确定的材料的热变形温度(于O. 45MPa的负荷)为约163°C以上且更优选约204°C以上。优选地，通过ASTMD648确定的材料的热变形温度(于O. 45MPa的负荷)为约232°C以下且更优选约218°C以下。优选地，通过ASTM D790确定的材料的模量为约2. 5GPa以上且更优选约3. OGPa以上。优选地，通过ASTM D790确定的材料的模量为约3. 5GPa以下且更优选约3. 3GPa以下。当承载板由聚合物构成时，优选聚合物为聚醚酰亚胺、聚砜、纤维增强尼龙、聚醚砜、聚碳酸酯、聚苯醚、它们的共混物或合金化聚合物等。优选的聚合物材料包括但是不限于，聚邻苯二甲酸酯碳酸酯(例如Lexan,得自General Electric),即一种耐热聚碳酸酯，聚苯砜聚合物(例如，RadeI R,可得自Solvay)、聚醚砜(例如，RadeI A,可得自Solvay) >聚苯醚(例如，SABIC ΡΡ0)、透明的非晶态的热塑性聚合物(例如，砜聚合物，以商品名Supradel Polymer销售,可得自Solvay)、以及上述两种以上的组合、共混物和/或合金化聚合物。更优选的聚合物材料包括聚醚酰亚胺、聚砜、纤维增强尼龙、聚醚砜、它们的共混物或合金化聚合物。更优选的聚合物材料是聚醚酰亚胺。用于承载板的复合材料包括在其中分散有增强纤维或矿物的一种以上热固性或热塑性材料的聚合物基体。优选的增强纤维包括玻璃、碳纤维、天然矿物纤维、石墨纤维等。增强材料也可以是任何具有高纵横比或板状结构的天然矿物。这样的矿物在本领域是为人熟知的。用于与本发明有关的应用的优选的复合材料体系包括高熔点增强半结晶性聚合物，如用玻璃、矿物或它们的组合增强的间同立构聚苯乙烯(例如，Idemitsu Xarec)、用玻璃、矿物或它们的组合增强的聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，Dupont Rynite)、用玻璃、矿物或它们的组合增强的聚苯硫醚(例如，Fortron)、用玻璃、矿物或它们的组合增强的液晶聚合物(例如，Celanese Ticona、DePont Vectra、Xydar Polymer,得自 Solvay)、用玻璃、矿物或它们的组合增强的尼龙或聚酰胺共聚物(例如，Zytel和Zenite,得自DuPont ；AmodeI,得自Solvay)、用玻璃、矿物或它们的组合增强的聚酯、石墨热固性复合材料和以聚烯烃为基体的无规纤维复合材料。优选的陶瓷材料包括，氧化铝(所有等级)、氮化铝、堇青石、熔凝石英、玻璃-陶瓷、氧化镁、莫来石、莫来石/堇青石混合物、碳化硅、氮化硅、氧化锆等。更优选的陶瓷材料包括氧化铝和莫来石/堇青石混合物。
当在移除液体载体的过程中使用的烘箱是微波烘箱时，用于承载板的材料优选为微波透明性的。微波透明性材料定义为不在微波频率的光谱耦合的、并且因此当在微波干燥的应用中使用时不加热的材料。任何在射频范围内显示低的能量吸收的耐高温材料均可用于本发明的目的。低吸收是指承载板材料在射频范围几乎不吸收，或不吸收能量。在特别优选的实施方案中，承载板吸收少于20%，更优选少于10%的场内能量。优选的微波透明性材料包括非极性非晶态材料以及非极性增强半结晶性材料。此外，对于对流式干燥应用，作为用于与本发明有关的用途的材料，可以包括极性高温塑料和/或聚合物(即，热固性环氧树脂)、玻璃、陶瓷和复合材料(即，环氧树脂复合材料)。承载板具有的厚度使得在移除液体载体的条件下，承载板与湿陶瓷生坯体接触的表面保持其平面形状而不发生变形，其中所述厚度从一个相反面至另一个相反面测得。适合的厚度依赖于承载板是自支撑的还是设置于支撑板上的。如果承载板是自支撑的，它可能需要比使用支撑板的情况要更厚，或者，如果使用了支撑板，承载板可以更薄。通常，承载板的厚度优选为约I. Ocm以上，更优选约I. 5cm以上且最优选约2. Ocm以上。通常，承载板的厚度优选为约4. Ocm以下且最优选约3. Ocm以下。当在没有支撑板的情况下使用承载板时，它是自支撑的，承载板的厚度优选为约I. 5cm以上且最优选约I. 75cm以上。当在没有支撑板的情况下使用承载板时，它是自支撑的，承载板的厚度优选为约4. Ocm以下，更优选约3. Ocm以下且最优选约2. Ocm以下。当在有支撑板的情况下使用承载板时，承载板的厚度优选为约I. 5cm以上且最优选约I. 75cm以上。当在有支撑板的情况下使用承载板时，承载板的厚度优选为约3. Ocm以下,更优选约2. 5cm以下且最优选约2. Ocm以下。各种特征的组合促使承载板具有在移除液体的条件下保持其形状的性质。承载板厚度和制造承载板的材料的热变形温度和模量是重要的变量。还之相关的是，是否使用支撑板。本领域技术人员能够在限定的参数中平衡这些标准，以得到在移除液体的条件下的所需的刚度。承载板具有一个以上的外边缘，取决于承载板在相反表面的透视图中的形状。该形状可以是任何使得承载板能够在暴露于液体载体的条件下时支撑湿陶瓷生坯体的形状。承载板在两个相反表面的透视图中的形状优选为圆形、椭圆形或多边形。更优选的形状为圆形、椭圆形、矩形(包括正方形)或六边形。在其中不使用支撑板而使用承载板的实施方案中，承载板可以包括增强其所需功能的特征。在这些特征中有，在垂直于两个相反表面的侧面上的模塑边缘，在承载板的边或角上的标引孔(indexing hole)(例如,在蜂窝的角部钻孔)等。可以使用本领域技术人员熟知的方法，结合这些特征。当使用支撑板时，它起支撑承载板的作用，防止承载板变形；促进干燥流体与陶瓷生坯体的接触；起在一个以上的加工步骤中(例如在干燥过程中)承载在其上设置了湿陶瓷生坯体的承载板的作用；和/或在移除液体载体的过程中，促进从湿陶瓷生坯体附近移除液体载体。支撑板显示出足够的刚度，以使得承载板在移除液体载体的过程中保持其形状。支撑板还在平行于承载板的表面的方向上具有充足的开口面积，以使干燥流体和液体载体能够传输通过支撑板和承载板。典型地，支撑板包括一块符合这些标准的材料的板。这样的板优选具有两个相互平行的相反表面，以及足以对承载板提供刚度的厚度。作为两个相反表面的距离测得的支撑板厚度优选为约O. 5cm以上且更优选约O. 8cm以上。作为两个相反表面的距离测得的支撑板厚度优选为约2. Ocm以下，更优选约I. 5cm以下且最优选约I. 2cm以下。因为支撑板不与湿陶瓷生坯体接触，所以支撑板对在横穿支撑板两个相反表面的通路的尺寸方面没有限制。支撑板具有尽量多的开口空间以帮助流体传输通过，是适宜的。从支撑板的表面观察，在支撑板中的开口的面积优选约60%以上且更优选约70%以上。从支撑板的表面观察，在支撑板中的开口的面积优选约90%以下且更优选约80%以下。支撑板可以含有任何提供所提到的性质的材料。支撑板优选含有聚合物，更优选如上所述的用于承载板的聚合物。当在移除液体载体的过程中使用的烘箱是微波烘箱时，用于支撑板的聚合物优选为微波透明性的。优选支撑板具有凹部，其适于使承载板固定在支撑 板上。优选支撑板含有用于与传送机系统协同以使承载结构体保持在传送机系统上正确的位置，并帮助承载结构体沿着传送机移动的装置。优选的这样的装置包括在支撑结构体上的标引孔，它与在传送机上配合的突部或结构相匹配。支撑板优选在一个表面上，优选在其上放置承载板的表面的外围周围具有凸部，其中，凸部限定了从通过凸部限定的平面开始的凹部。优选支撑板具有用于将承载板固定到位的凸缘，它限定了在凸部以下的平面以及支撑板的中央部分，并且优选方式为使得承载板被抬升在支撑板的中央的表面上方，以使流体能够在支撑板表面和承载板之间流动，并且流出通过承载板中的通道。所述凸缘可以被插入适合于支撑承载板的支撑板的凹部。在另一个实施方案中，所述凸缘可以是插入支撑板凹部的单独的部件。在这种实施方案中，凸缘插入件可以由任何作为支撑板使用的材料来制备。在承载板是自支撑的实施方案中，支撑板可以用于帮助在加工过程中移动湿陶瓷生坯体。在这种实施方案中，板的中央可以是开口的，具有足以将承载板固定到位的凸缘。备选地，支撑板可以在凸缘周围区域具有孔。在这种实施方案中，凸缘需要具有足够的厚度，所述厚度横穿支撑板表面，以在中央的支撑板表面和承载板之间形成空气间隙，使得流体可以流向承载板中的所有通道而不停留在凸缘中。这促使干燥流体流过所有通路而不停留在凸缘中。在其中承载结构体不是自支撑的实施方案中，支撑板需要具有与承载结构体接触以保持承载板平坦的足够多的点。在另一个实施方案中，承载板可以足够大以安置在围绕支撑板周围的凸部上，使得凹部形成空气间隙，这使得干燥流体能够流入空气间隙和流向并穿过承载板上的通路。本发明的用于从湿陶瓷生坯体移除液体载体的方法包括将湿陶瓷体放置在承载结构体上，并在使得基本上将液体载体从陶瓷生坯体中移除的条件下，将在承载结构体上的湿陶瓷生坯体放置入烘箱中。在一个实施方案中，湿陶瓷生坯体的一面放置在承载结构体上。当湿陶瓷生坯体具有不规则横截面形状时，即不存在能够将湿陶瓷生坯体支撑在承载板上的平表面时，或者当湿陶瓷生坯体具有圆形或椭圆形横截面形状时，通常使用这种方法。在另一个实施方案中，湿陶瓷生坯体的平面表面放置在承载结构体上，所述湿陶瓷生坯体在其横截面形状的透视图中具有平面的表面，具有平坦的外表面。当湿陶瓷生坯体具有含有可以在其一侧支撑湿陶瓷生坯体的平面表面的横截面形状时，例如，当湿陶瓷生坯体具有多边形横截面，优选矩形横截面时，使用这一方法。在本方法中，可以使用任何帮助从湿陶瓷体中移除液体载体的烘箱。其中，在本发明中优选使用的烘箱为对流烘箱、红外烘箱、微波烘箱、射频烘箱等。在更优选的实施方案中，微波烘箱是优选的。可以将在承载结构体上的湿陶瓷体放在烘箱中充分长的时间，以使液体载体基本上从陶瓷生坯中被移除并随后从烘箱中被移除。可以手动地将在承载结构体上的湿陶瓷体放入和移出烘箱。备选地，可以将在承载结构体上的湿陶瓷体自动地引入和移出烘箱。可以使用任何用于将部件引入和移出烘箱的自动化装置。这些装置在本领域是为人熟知的。在一个优选的实施方案中，将在承载结构体上的湿陶瓷体放置在传送机上并且通过一个以上在传送机上的烘箱。选择在承载结构体上的陶瓷体在所述一个以上烘箱中的停留时间，使得在所述一个以上烘箱的条件下，基本上所有的液体载体都被移除。停留时间取决于以下全部其它的条件湿陶瓷生坯结构体的尺寸和将要移除的液体载体的量。选择在承载结构体上的湿陶瓷体在所述一个以上烘箱中所处的温度，以促进从湿陶瓷体中移除液体载体。优选温度在液体载体的沸点之上，并在制备承载结构体的材料的软化温度和 任何陶瓷前体的分解温度之下。在承载结构体上的湿陶瓷体在烘箱中所处的温度优选为约60°C以上，更优选约80°C以上且最优选约100°C以上。在承载结构体上的湿陶瓷体在烘箱中所处的温度优选为约120°C以下且最优选约110°C以下。优选将烘箱中的湿陶瓷生坯体与干燥流体接触，或者向烘箱施加真空，以促进液体载体从湿陶瓷体中移除。优选地，将湿陶瓷生坯体与干燥流体接触。在其中将湿陶瓷生坯体成形为流通式过滤器(其中湿陶瓷生坯体中的流动通路未在一端被堵塞)的前体的实施方案中，使干燥流体通过湿陶瓷生坯体的流动通路是优选的。这是通过引导干燥流体在与承载结构体上设置流动通路的同样方向上流动而促进的。如果湿陶瓷生坯体的一个表面设置在承载结构体上，干燥流体被引导在湿陶瓷生坯体的方向上向上穿过承载结构体，使得干燥流体通入并且穿过湿陶瓷生坯体中的流动通路。当湿陶瓷生坯体具有平坦侧面并且湿陶瓷生坯体在其平坦侧面设置在承载结构体上的情况下，引导干燥流体流流过湿陶瓷生坯体中的流动通路。在其中在承载结构体上的湿陶瓷生坯体通过一个以上位于传送机上的烘箱的实施方案中，设置湿陶瓷生坯体，使得流动通路的方向垂直传送机的方向并且干燥流体通过垂直传送机方向的方向，使得干燥流体通过湿陶瓷生坯体的流动通路。干燥流体可以是任何强化从湿陶瓷体生坯体的附近移除液体载体的流体。优选的干燥流体是气体。优选的气体包括空气、氧、氮、二氧化碳、惰性气体等。最优选的干燥流体是空气。在干燥流体与湿陶瓷生坯体接触之后，将其从湿陶瓷生坯体附近与包含在干燥流体中的液体载体一起被移除。干燥流体流通过任何帮助干燥流体移动的装置产生，如泵、鼓风机等。选择干燥流体的流量，以促进从湿陶瓷生坯体附近移除液体载体。优选的流量随不同的条件而变。确定合适的流量属于本领域技术人员的能力。优选流量为约lOOOcu. m/h(立方米/小时)以上且更优选约1650cu. m/h以上。优选流量为约2000cu. m/h以下且更优选约1680cu. m/h以下。用于干燥通过本发明的承载板提供应用的陶瓷部件的其它重要参数是在那些频率改变反射功率(从约O至约100% )的微波功率的双频体系(2. 45GHz和915MHz);可从约O至100%变动的相对湿度；在周期型烘箱或皮带驱动连续型烘箱中，可从约O. 01至约10小时变动的停留时间；以及可在约50至约150°C范围内的最大部件温度。在从湿陶瓷生坯体移除液体载体之后，可以制备用于转化为陶瓷体的陶瓷生坯体并将其转化为陶瓷体。在其中陶瓷生坯体是流通式过滤器的前体的实施方案中，每隔一个流动通路，在其各末端被堵塞(优选被可成形的陶瓷生坯堵塞)，其中，各流动通路在其一端是开口的，且各个在一面开口的流动通路具有与其开口通路相邻的堵塞的流动通路。随后，将陶瓷生坯体暴露于烧除粘合剂和形成陶瓷结构体的条件下。达成此点的方法在本领域是为人熟知的。图I是常规的承载板10的图，示出了两个相反表面11中的一个、多个Icm孔12和位于孔之间的塑性材料13。还示出了标引(indexing)孔14，用于使承载板10在未在图I中示出的传送机皮带上定向。图2是沿直线2-2截取的现有技术的板的剖面图。该透视图沿着标明的直线垂直于表面11。图2示出了承载板10和两个表面11的边缘。还示出了孔12和位于孔之间的材料13。 图3示出了包括支撑板20的一个实施方案的承载结构体。图4示出了沿直线4-4的支撑板的剖面图，其垂直于表面21和27。支撑结构体有两个表面，即，上表面21和下表面27。位于支撑结构体20的中央部分的是多个孔22，其具有位于孔周围的材料23。支撑结构体具有凹部25，其位于支撑结构体20的上表面21中。该凹部25是被围绕于支撑板的上表面21的周围设置的凸部29所限定的。围绕着凹部的周围是凸缘26。凸缘26起到以下作用将承载板28固定在孔22所处的凹部25的部分的上方，从而形成空气间隙38，使得流体，例如空气，可以沿着表面21流入凸缘26的内部并通过整个承载板28，而不停留在凸缘26上。还示出了，固定在支撑结构体20上的是承载板28。特别是，承载板28放在凸缘26上，使得在承载板28和围绕有凸缘26的支撑结构体20的上表面21之间有空气间隙38。空气间隙38足以使流体能够流至支撑结构体20的中央部分，并且通过承载板28的部分而不停留在凸缘26上。支撑结构体20也在结构标引孔24的各个角部定位，所述结构标引孔24适合于与传送机皮带上的立柱匹配，使得当结构体如本文所述通过烘箱时，将结构体定位在传送机皮带上。承载板28具有蜂窝结构，其带有两个表面30、多个壁31和孔32，其限定了蜂窝结构的六边形图案。承载板的壁31和孔32垂直于承载板28的面30，并且适合于设置为垂直于支撑结构体20的表面21。图5示出了支撑结构体20的第二实施方案，其具有示于支撑板20上方的承载板28，并且箭头示出了承载板28放置在支撑板20上。与图3和4的明显区别是，支撑板的中央被移除，而且凸缘26是环形的，在支撑板20中形成了圆形开口 29。图6示出了沿直线6-6的剖视图，其垂直于表面21和27。图6也示出了在支撑板20上方的承载板28以及承载板28放置在支撑板20上。承载板28放置在凹部25中的凸缘26上。承载板28和支撑板20的上表面21形成了空气间隙38。包括了箭头，其示出了干燥流体从支撑板下方流向承载板中的通路32。图7示出了在第一实施方案中设置于支撑结构体20上的承载板28的从承载板上方向下看，穿过承载板直到支撑结构体的图。示出了在其上放置承载板28的凸缘26。还示出了承载板28的表面与壁31和孔32形成蜂窝结构。还可以看到，在承载板28下方，是多个孔22和在多个孔22之间的材料23。还示出了支撑板的表面21的凸部39。图8是在第二实施方案中处于支撑结构体20上的承载板28的类似的图。承载板28被支撑在凸缘26上，所述凸缘26是环形的，在支撑板20的中央形成开口区域29。图9示出了第一实施方案的与传送机皮带33相关联的支撑板20，所述传送机皮带33具有适合使支撑板的标引孔24定位于其上的立柱34。当立柱34将支撑板20定位于传送机皮带33上，同时支撑板和承载板在湿陶瓷生坯体36位于承载板上的情况下通过加工步骤如通过干燥烘箱。图9示出了在支撑板20上方的承载板28，而箭头显示出将其安放在支撑板20上。还示出了湿陶瓷生坯体36和当被传送通过烘箱时，物体36置于何处。图9还示出了风扇35，其适合于将空气传送至并通过支撑板20、承载板28和湿陶瓷生坯体36。图10类似于图9，不同之处在于使用的是第二实施方案的承载板28。在两个实施方案I和2中，承载板28均是自支撑的并且支撑板的主要功能是在加工过程中帮助在传送机皮带上移动湿陶瓷体。图11示出了具有作为插入件37形式的凸缘的支撑板的第一实施方案。箭头示出 了插入件37安置到承载板20的上表面21上。图11示出了插入件37被安置在支撑板的表面21的凸部39的内部。图12是图11沿直线12-12的剖视图，其中，示出的剖面垂直于表面21。还示出了安置在凹部25中凸缘25上以形成空气间隙38的承载板28。箭头示出了流体流通过孔22进入并通过空气间隙38并进入并通过承载板28中的通路32。插入件37可以与支撑板一起使用，其中，如实施方案2中所示，板的中央是开口，参见图5和6的要素29。插入件可以具有任何抬起承载板并且使得流体能够流至湿陶瓷生坯体的形状。图13示出了另一个实施方案，其中承载板28置于围绕支撑板20的表面21的周围的凸部39上，使得凹部25形成了使得干燥流体能够流过那里并流向陶瓷板28中的通路32的空气间隙38。
具体实施方案所含以下实施例仅用于说明目的且不意在限制本发明的范围。除非另外规定，否则所有份数和％均按重量计。实施例如美国专利6，963，554(通过引用结合在此)中所述，准备许多湿陶瓷(莫来石前体)生坯体。将湿陶瓷体置于如图I和2所示的常规承载板上，或置于如图5和6所示的本发明的承载结构体上，并如下文所述将其传送通过烘箱。在相反表面的透视图中，常规的承载板的尺寸为24. 76cm x24. 76cm,厚度为1cm,由聚砜板加工而成,具有195个直径Icm的孔并且被O. 5和I. Ocm的固体聚砜的壁间隔开。两个板，即支撑板和承载板(板)构成了承载结构体。此外，支撑板的特点是另外具有两个被加工到板内的不同程度的凹部(浅的和深的)浅凹部意在固定本发明的承载板，而深凹部起到供给干燥流体的作用，并且像用于侧向地和向上地向陶瓷制品供给的气室一样起作用。深凹部被加工为具有大直径孔(2cm直径)和在孔之间的Icm固体桥接材料(壁)，其向整个组件提供了刚性。在相反表面的透视图中，本发明的承载板的尺寸为24. 76cm x 24. 76cm，厚度为2cm，并且含有具有O. 35cm孔直径和O. 02cm壁厚的聚醚酰亚胺蜂窝的热塑性蜂窝板。聚醚酰亚胺蜂窝结构体可得自Tubus Bauer,商标为 Ultemtm。备选地，将湿生坯陶瓷蜂窝过滤器置于在干燥机传送带上的常规板和本发明的承载结构体的的顶部。用于试验的湿挤出的蜂窝陶瓷生坯部件重量标称为2，500克、直径为20. 32cm且高度为15. 4cm。孔密度标称为200CPSI (每平方英寸孔数)。初始水分含量标称为27至31 %。将湿挤出的蜂窝陶瓷生坯部件置于承载板上，具有各流动通道末端的一面放在承载板上。将承载结构体置于传送机上并且通过烘箱，暴露于约65至约10(TC的温度中，而空气从传送机下方吹入并经过湿挤出蜂窝陶瓷生坯部件中的流动通路。在烘箱中的停留时间为约45分钟。在4个月的周期内，使用本发明的承载结构体干燥了大约500个部件，且这样的部件中只有2%显示了表面上的裂纹或缺陷，而大约500个部件使用了常规承载结构体，且这样的部件中90%显示了表面上的裂纹或缺陷。已经公开了本发明的优选实施方案。然而，本领域技术人员应当认识到，可以在本发明的教导的范围内进行一定的修改。因此，应当研究下述权利要求，以确定本发明的真实范围与内容。任何在以上申请中提到的数值，如果在任何下限值和任何上限值之间的间隔为至少2个单位，都包括从下限值至上限值以一个单位的增量的所有数值。作为实例，如果规定组分的量或工艺变量例如温度、压力、时间等的值为例如I至90，优选20至80，更优选30至70，则意在说明例如15至85、22至68、43至51、30至32等的值在本说明书中已被清楚地列举了。对于小于一的值，适当地将一个单位认为是O. 0001、0. 001、0. 01或O. I。这些仅是具体意图的实例，而在下限值和上限值之间列举的所有可能的数值组合被认为已经在本申请中以类似方式清楚地规定了。除非另外规定，所有范围包括两个端点和所有在两个端点之间的距离。与范围相联系的“约”或“大约”的用法适用于范围的两个端点。因此，“约20至30”意在包括“约20至约30”，至少包括指明的端点。如本文所使用的重量份参考含有100重量份的组合物。所有论文和参考书，包括专利申请和公开的内容，均为了所有用途通过引用结合在此。描述组合的术语“基本上由...构成”应当包含所说的要素、成分、组分或步骤，以及那些不在本质上影响该组合的基本特性和新颖特性的其它的要素、成分、组分或步骤。使用术语“包含”或“包括”描述了在此的要素、成分、组分或步骤的组合，也描述了基本上由所述要素、成分、组分或步骤构成的实施方案。多个要素、成分、组分或步骤可以由单个综合的要素、成分、组分或步骤来提供。备选地，单个综合的要素、成分、组分或步骤可以被拆分为多个要素、成分、组分或步骤。所公开的描述要素、成分、组分或步骤的“一个”或“一”不意在排除附加的要素、成分、组分或步骤。权利要求
1.一种方法，所述方法包括 a)将湿陶瓷生坯体置于承载结构体上，和 b)使所述湿陶瓷生坯体暴露于使得该陶瓷生坯体内的载体流体基本上被移除的条件下； 其中，所述承载结构体包括承载板，所述承载板含有在干燥条件下保持其形状的材料，该板具有两个平坦的平行表面和多个垂直于所述平坦的平行表面的壁，其中这些壁形成多个在所述两个表面之间连通的流动通路，在所述承载板中的任何两个壁之间的最大距离为6mm以下，并且这些壁具有足够厚度以在干燥条件下支撑所述湿陶瓷生坯体而不变形，并且平行于所述两个表面测得的这些流动通路的面积为约60至约99%。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述承载结构体包含一种或多种聚合物材料，玻璃，陶瓷材料，复合材料，它们的共混物，合金化聚合物或混合物。
3.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载结构体包含表现出使得所述承载板在干燥条件下不变形的热挠曲温度和模量的聚合物材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物材料包括聚醚酰亚胺、聚砜、纤维增强尼龙、聚醚砜、聚碳酸酯、聚苯醚、它们的共混物或合金化聚合物。
5.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载结构体包括具有足够厚度以防止承载板在干燥条件下变形的承载板。
6.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载结构体包括在支撑板上的承载板，其中，所述支撑板在干燥条件下具有足够的刚度以防止所述承载板在干燥条件下变形。
7.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述承载结构体上的所述湿陶瓷生坯体被置于传送装置上，并且被传送通过烘箱并暴露在足以干燥所述陶瓷生坯部件的高温下。
8.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，在干燥过程中，干燥流体被传送越过、环绕和/或通过所述湿陶瓷生坯体。
9.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载板的所述聚合物材料对于微波是透明的。
10.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载板的所述聚合物材料表现出使得所述承载板在干燥条件下不变形的热挠曲温度和模量。
11.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述湿陶瓷生坯体是流通式过滤器，所述流通式过滤器具有两个相反的平行表面和多个在这两个表面之间连通的通道。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述干燥流体在与湿陶瓷生坯体中的所述通道相同的方向上流动并且流过所述通道。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述湿陶瓷生坯体的横截面形状是圆形、椭圆形或不规则的，并且所述湿陶瓷生坯体的一个表面被置于所述承载板上，并且所述干燥流体被传送通过所述承载板和所述湿陶瓷生坯体。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述湿陶瓷生坯体具有一个或多个垂直于所述流动通路的方向的平坦外表面，且所述湿陶瓷生坯体的所述平坦外表面的一个或多个被置于所述承载板上，且所述干燥流体被传送通过所述湿陶瓷生坯体的所述流动通路。
15.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述支撑结构体由与所述承载板相同的聚合物材料制成。
16.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载板的所述聚合物材料且任选地所述支撑结构体的所述聚合物材料表现出约163°C至约232°C的热挠曲温度和约2. 5至约3. 5GPa的模量。
17.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载结构体由厚度为约1.0cm至约4. Ocm的承载板构成。
18.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述承载结构体由厚度为约O.5cm至约3. Ocm的承载板和厚度为约O. 5cm至约2. Ocm的支撑结构体构成。
19.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，所述支撑结构体在平行于所述承载板的表面的平面内具有约60至约90%的开口体积，使得干燥流体能够经由所述支撑结构体传送至所述承载板和所述湿陶瓷结构体。
20.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述承载板的所述壁之间的距离在约2. 5至约3. 5mm之间。
全文摘要
本发明涉及一种方法，该方法包括a)将湿陶瓷生坯体(36)置于承载结构体上，和b)将所述湿陶瓷生坯体(36)暴露于使得在该陶瓷生坯体(36)内的液体载体基本上被移除的条件下；其中，所述承载结构体包括含有在干燥条件下保持其形状的材料的承载板(28)，所述承载板(28)具有两个平坦的平行表面和多个垂直于所述平坦的平行表面的壁(31)，其中这些壁(31)形成多个在所述两个表面之间连通的流动通路(32)，其中，在所述承载板(28)中任何两个壁(31)之间的最大距离为约6mm以下并且这些壁(31)具有足够厚度以在干燥条件下支撑所述湿陶瓷生坯体(36)而不变形，并且按体积计，平行于所述两个表面测得的所述流动通路(32)的面积为约60至约90％。
文档编号F26B3/06GK102792114SQ201180013172
公开日2012年11月21日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月25日
发明者特伦斯·J·克拉克, 詹姆斯·J·奥布内恩 申请人:陶氏环球技术有限责任公司