用于堵塞蜂窝体且具有减小的堵塞深度变化的组合物和方法技术

一种用于施涂到蜂窝体的组合物，其包括耐火填料、有机粘合剂、无机粘合剂和液体载体,其中选择所述耐火填料、耐火填料的粒度分布、有机粘合剂和无机粘合剂，从而当施涂该组合物以堵塞蜂窝体的多个通道时，减少堵塞深度的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于堵塞蜂窝体且具有减小的堵塞深度变化的组合物和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§120要求于2013年3月15日提交的美国专利申请系列号13/833,753的优先权权益，其是2012年8月30日提交的美国专利申请号13/599,584的部分继续申请，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。背景本专利技术总体涉及多孔蜂窝体陶瓷，具体来说，涉及改善的可施涂到多孔蜂窝体陶瓷的组合物。陶瓷壁流式过滤器越来越多地用来从柴油机或者其它内燃机排气流中除去微粒污染物。已知有许多种使用由多孔陶瓷形成的具有孔道的蜂窝体结构制造这类过滤器的方法。最普遍的方法是将密封材料形成的固化堵塞物置于这种结构的交替孔道的端部，阻挡流过孔道的直接流体流，迫使流体流先通过蜂窝体的多孔孔道壁，然后才离开所述过滤器。堵塞蜂窝体结构的重要方面是堵塞深度和堵塞质量。堵塞质量常常与堵塞中存在空穴相关。一般地，可通过减少堵塞组合物中的水的量和/或增加堵塞组合物中某些批料组分的粒度，来减少空穴的存在。但是，这种改性可导致堵塞没有足够的深度，并因此没有足够的机械(或“压出”)强度。另一方面，对于相同的外部几何形貌，较短的堵塞提供更小的背压更高的过滤器体积，由此降低再生的频率和改善燃油经济性。此外，较短的堵塞提供更厚的材料利用，由此降低过滤器制造成本。因此，需要提供堵塞，其尽可能的短但仍然具有所必备的深度来提供足够的机械(或“压出”)强度。同时解决所有这些问题所面临的挑战涉及堵塞深度变化。堵塞深度变化通常由堵塞组合物在不同的过滤器通道中的流动速率的不同而造成。对流动阻力较大的通道中的堵塞趋于较短，而对流动阻力较小的通道中的堵塞趋于较长。这种变化可导致至少一些较短的堵塞不能提供必需的机械强度。因此，考虑到对较短堵塞的持续需求，同时存在提供减少的堵塞深度变化的需求，从而将堵塞不能提供必需的机械强度的发生率降到最低。概述本专利技术的一种实施方式涉及用于施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的组合物。该组合物包括具有粒度分布的耐火填料。该组合物还包括有机粘合剂、无机粘合剂和液体载体。选择耐火填料,耐火填料的粒度分布,有机粘合剂,和粘合剂，从而当施涂该组合物以堵塞蜂窝体的多个通道时,由该组合物形成的多个堵塞物具有平均堵塞深度和深度极差(depthrange),从而对于具有给定横截面尺寸的通道,深度极差小于平均堵塞深度的30％。本专利技术的另一实施方式涉及多孔陶瓷蜂窝体，其包括由多孔陶瓷通道壁连接的多个平行通道。选定的通道包括永久密封到通道壁的堵塞物。该堵塞物包括具有粒度分布的耐火填料以及无机粘合剂。选择耐火填料、耐火填料的粒度分布以及无机粘合剂，从而堵塞物具有平均堵塞深度和深度范围,从而对于具有给定横截面尺寸的通道,深度范围小于平均堵塞深度的30％。本专利技术的另一实施方式涉及将堵塞组合物施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的方法。所述方法包括将组合物施涂到蜂窝体。该组合物包括具有粒度分布的耐火填料。该组合物还包括有机粘合剂、无机粘合剂和液体载体。选择耐火填料,耐火填料的粒度分布,有机粘合剂,和粘合剂，从而当施涂该组合物以堵塞蜂窝体的多个通道时,由该组合物形成的多个堵塞物具有平均堵塞深度和深度极差,从而对于具有给定横截面尺寸的通道,深度极差小于平均堵塞深度的30％。在以下的详细描述中提出了本专利技术的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施本专利技术而被认识。本专利技术的示例实施方式提供用于施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的组合物。该组合物包括具有粒度分布的耐火填料。该组合物还包括有机粘合剂、无机粘合剂和液体载体。该无机粘合剂包括多分散胶体氧化硅。本专利技术的示例实施方式还提供多孔陶瓷蜂窝体，其包括由多孔陶瓷通道壁围成的多个平行通道。选定的通道包括永久密封到通道壁的堵塞物。该堵塞物包括具有粒度分布的耐火填料以及无机粘合剂。该无机粘合剂包括多分散胶体氧化硅。本专利技术的示例实施方式还提供用于把堵塞组合物施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的方法。所述方法包括将组合物施涂到蜂窝体。该组合物包括具有粒度分布的耐火填料。该组合物还包括有机粘合剂、无机粘合剂和液体载体。该无机粘合剂包括多分散胶体氧化硅。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解本专利技术的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图简要说明图1是根据比较性堵塞组合物施涂到蜂窝体结构的堵塞物的平均堵塞深度和堵塞深度极差图。图2是根据示例性堵塞组合物施涂到蜂窝体结构的堵塞物的平均堵塞深度和堵塞深度极差图。图3显示根据一示例性实施方式的施涂到蜂窝体结构的堵塞物的样品,在600℃下煅烧3小时，并横截。图4显示根据一示例性实施方式的施涂到蜂窝体结构的横截的堵塞物的显微探针分析。图5A显示单模分散胶体氧化硅的透视电子显微镜图像，其粒度范围d50为约12nm。图5B显示胶体氧化硅的透视电子显微镜图像，其包括约70nm的较大粒度范围d50和约12nm的较小粒度范围d50的多分散混合物。图6A和6B是用于本文所述的示例性实施方式组合物的胶体氧化硅的粒度分布(PSD)和表面积图。图7显示根据示例性实施方式的组合物的堵塞深度图。图8显示根据一示例性实施方式的施涂到蜂窝体结构的堵塞物的空气侵蚀测试图,在600℃下煅烧3小时，并在测试之前进行横截。图9显示根据示例性实施方式的施涂到蜂窝体结构的堵塞物的堵塞压出测试。图10显示根据一示例性实施方式的施涂到蜂窝体结构的横截的堵塞物的显微探针氧化硅扫描。图11显示根据堵塞组合物示例性实施方式的堵塞密度图。图12显示在热空气干燥(HAD)和微波干燥(MW)下，施涂到蜂窝体结构的堵塞组合物的示例性实施方式的横截样品。图13显示示例性实施方式的削减侵蚀结果。图14显示示例性实施方式的堵塞压出测试结果。详细描述下面将参考附图详细描述本专利技术的各种实施方式。如本文所使用，术语“平均堵塞深度”指在给定区域(例如一种或更多种的蜂窝体的端面)中所有堵塞的总深度(或总长度)除以该区域中的堵塞的数目。如本文所使用，术语“深度极差(range)”指在给定区域(例如一种或更多种的蜂窝体的端面)中最深(最长)的堵塞和该区域中最浅(最短)的堵塞之间的深度差异。如本文所使用，术语“具有给定横截面尺寸的通道”指蜂窝体的通道，其具有大致相同的横截面大小。例如，对于具有如美国专利号6,696,132所述的具有ACT孔几何形貌的蜂窝体而言，具有给定横截面尺寸的通道可指具有较大水力直径的所有进口孔通道(如在该专利图3中的14所示)，或者具有较小水力直径的所有出口孔通道(如在该专利图3中的16所示)。如本文所使用，术语“压出强度”指将给定堵塞物压出给定通道所需的压力(单位是巴(bar)，除非另有说明)。可通过从顶部(即，距离零件端面最近的一侧)或者底部(即，距离零件端面最远的一侧)压出堵塞物，来测定堵塞物的压出强度。不管在哪种情况，使用负载单元将销钉压入堵塞物，其中销钉的横截面积优选地约为70％的被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的组合物,该组合物包括:具有粒度分布的耐火填料；有机粘合剂；无机粘合剂；和液体载剂；其中该无机粘合剂包括多分散胶体氧化硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.30 US 13/599,584;2013.03.15 US 13/833,7531.一种用于施涂到具有多个平行通道的蜂窝体的组合物,该组合物包括:具有粒度分布的耐火填料；有机粘合剂；无机粘合剂；和液体载剂；其中该无机粘合剂包括多分散胶体氧化硅，所述多分散胶体氧化硅由分散胶体氧化硅组成，所述分散胶体氧化硅包括第一粒度分布和大于第一粒度分布的第二粒度分布，其中，第一粒度分布包括的D50大于10nm和小于40nm，第二粒度分布包括的D50大于40nm和小于300nm。2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述耐火填料包括选自下组的至少一种无机粉末：堇青石、多铝红柱石、钛酸铝、碳化硅、氮化硅、铝酸钙、β-锂霞石和β-锂辉石。3.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述耐火填料的中值粒度(D50)为10-50微米。4.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述多分散胶体氧化硅包括的表面积小于或等于150m2/g。5.如权利要求1或权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述组合物在小于200℃的温度下固化。6.如权利要求1或权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述无机粘合剂包括未凝胶化的胶体氧化硅。7.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，至少15重量％第一粒度分布包括的D50不大于25nm；和至少15重量％，第二粒度分布包括的D50不小于50nm。8.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，第一粒度分布和第二粒度分布的重量百分数构成多分散胶体氧化硅中大于35重量％的颗粒。9.一种多孔陶瓷蜂窝体，其包括由多孔陶瓷通道壁围成的多个平行通道,其中选定的通...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·N·巴波，A·J·切斯，A·E·克洛宁，H·K·萨尔马，C·S·瓦伦，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US