烧结系统和烧结制品技术方案

提供了一种系统，其用于在例如辊

【技术实现步骤摘要】
烧结系统和烧结制品
[0001]本申请是申请号为201780086844.4、申请日为2017年12月19日、名称为“烧 结系统和烧结制品”的专利申请的分案申请。
[0002]优先权
[0003]本申请要求2016年12月21日提交的美国申请第62/437,157号、2016年12 月28日提交的美国申请第62/439,613号、2017年3月13日提交的美国申请第 62/470,550号、2016年12月28日提交的美国申请第62/439,609号、2017年6月 29日提交的美国申请第62/526,806号、2016年12月28日提交的美国申请第 62/439,598号、2017年4月10日提交的美国申请第62/483,726号、2017年4月11 日提交的美国申请第62/484,106号以及2017年9月11日提交的美国申请第 62/556,712号的优先权，本申请以它们作为基础并且它们全文分别通过引用结合入 本文。

技术介绍

[0004]本公开一般地涉及用于烧结的工艺，例如，对包含粘结在粘合剂中的多晶陶瓷 颗粒或其他无机颗粒的生坯条带进行烧结，以及由此类工艺制造的连续和离散烧结 制品，例如，陶瓷板、带或陶瓷片。本公开涉及制品，例如具有许多潜在用途的陶 瓷或其他无机材料的薄板、条带、带子或片材，例如，当陶瓷对光具有透射性时作 为波导，作为可以进行涂覆或层叠的基材，以及整合在电池或者其他组件中，或者 用作基材或者与基材接合例如作为电子封装(例如LED封装)中的电介质，或者 其他应用。各种材料性质，特别是对于陶瓷材料而言，例如高电阻率、低反应性、 低的热膨胀系数等使得此类制品特别适用于宽范围的各种应用。

技术实现思路

[0005]本公开的一些方面涉及用于烧结准备的条带分离系统。条带分离系统包括：条 带材料源(其包括生坯条带)和支撑了生坯条带的载体网材(carrier web)。生坯条带 包括粘合剂中的无机材料的颗粒。条带分离系统还包括剥离器和真空鼓，所述剥离 器用于以重绕方向引导载体网材和以不同于重绕方向的下游加工方向引导生坯条 带，所述真空鼓放置和构造成从源接收条带材料并将条带材料传输到剥离器。真空 鼓包括用于向载体网材施加吸力的孔从而促进载体网材的拉紧，并且当条带材料从 真空鼓运输到剥离器时，载体网材中的张力(单位是作用力每横截面面积)大于生 坯条带中的张力，从而减轻了从载体网材分离生坯条带期间的生坯条带的变形。
[0006]本公开的其他方面涉及用于烧结准备的条带加工系统。系统包括：条带，所述 条带包括条带的生坯部分，所述生坯部分具有有机粘合剂中的无机材料颗粒；以及 粘合剂烧除工作站，所述粘合剂烧除工作站包括主动加热器。条带前行通过粘合剂 烧除工作站，从而粘合剂烧除工作站接收条带的生坯部分，并且当条带的生坯部分 与来自加热器的热量接触时，粘合剂烧除工作站使得有机粘合剂烧焦或者燃烧，从 而形成准备用于对条带的无机材料进行烧结的条带的第二部分。在一些实施方式 中，在一瞬间，条带同时地延伸到粘
合剂烧除工作站、延伸通过粘合剂烧除工作站 和从粘合剂烧除工作站延伸出来，从而在一瞬间，条带包括连续地连接到所述第二 部分的生坯部分，例如，其中，粘合剂烧除工作站从条带的生坯部分烧焦或者燃烧 了至少大部分的有机粘合剂(以重量计)，而没有使得无机材料的颗粒发生明显烧 结。在一些实施方式中，用于烧结准备的条带加工系统还包括超低张力浮动辊，其 包括轻量化低惯性辊对条带进行方向改变而没有施加明显的张力，使得在条带的所 述第二部分中的张力小于500克作用力每mm2横截面，从而降低了条带的所述第 二部分发生破裂的可能性并且有助于条带的长的连续长度进行烧结。在一些实施方 式中，当条带前行通过粘合剂烧除工作站时，用于烧结准备的条带加工系统在条带 上吹送和/或抽吸气体，以及粘合剂烧除工作站对条带进行加热，加热的温度高于 没有在条带上吹送和/或抽吸气体的情况下有机粘合剂会点燃的温度，从而有机粘 合剂烧焦或燃烧但是条带没有着火。
[0007]本公开的额外方面涉及生产线，其包括上述系统用于加工条带，其中，粘合剂 烧除工作站是第一工作站，以及生产线还包括与第一工作站间隔开的第二工作站。 第二工作站至少部分地烧结了条带的所述第二部分的无机材料以形成条带的第三 部分，其中，在一瞬间，条带包括通过所述第二部分的方式连续地连接到所述第三 部分的生坯部分。例如，在一些此类实施方式中，条带的所述第三部分比所述第二 部分是明显更可弯曲的，从而在所述第三部分没有破裂的情况下的最小弯曲半径小 于所述第二部分的最小弯曲半径的一半，以及生坯部分比所述第二部分是明显更可 弯曲的，从而在生坯部分没有破裂的情况下的最小弯曲半径小于所述第二部分的最 小弯曲半径的一半。生产线还包括上文所述的条带分离系统。
[0008]本公开的一些方面涉及烧结系统，所述烧结系统包括包含无机材料颗粒的条带 材料和烧结工作站。烧结工作站包括入口、出口以及在入口和出口之间延伸的通道。 在一瞬间，条带材料延伸进入烧结工作站的入口、延伸通过通道和延伸离开出口。 通道内的热量烧结了无机材料，从而无机材料在入口处具有第一孔隙度以及在出口 处具有小于第一孔隙度的第二孔隙度。此外，当条带材料穿过烧结工作站的通道时， 条带材料是正向拉紧的，从而减轻了翘曲。在一些实施方式中，条带材料移动通过 烧结工作站的速度至少是1英寸每分钟。在一些实施方式中，通过至少两个独立控 制的加热元件来加热烧结工作站的通道，其中，加热元件产生温度分布，其中，通 道的温度沿着通道的长度以从烧结工作站的入口朝向出口的方向增加，以及其中， 通道中的烧结温度超过800℃。在一些实施方式中，烧结系统还包括位置是沿着烧 结工作站的通道的弯曲表面，其中，当条带材料移动通过烧结工作站时，条带材料 绕着弯曲表面相对于条带材料的宽度方向轴弯曲，从而影响了条带材料的形状。在 一些实施方式中，烧结工作站的出口和入口位于基本水平平面，使得烧结工作站的 出口和入口相对于水平平面之间所限定的角度小于10度，从而至少部分控制了气 体相对于通道的流动；例如，在一些此类实施方式中，烧结工作站还包括面向上的 通道表面(其限定了通道的下表面)和面向下的通道表面(其限定了通道的上表面)， 其中，面向下的通道表面位置靠近条带材料的上表面使得条带材料的上表面与面向 下的通道表面之间的间隙小于0.5英寸，从而至少部分控制了通道中的气体流动。 条带材料可以是特别宽、长且薄的，宽度大于5毫米，长度大于30厘米，以及厚 度是3微米至1毫米，并且条带的无机材料可以是多晶陶瓷材料和合成矿物质中的 至少一种。
[0009]本公开的其他方面涉及陶瓷条带的制造工艺，该工艺包括如下步骤：通过将多 晶陶瓷的颗粒暴露于热源以诱发颗粒之间的烧结，将包含多晶陶瓷的条带烧结至多 晶陶瓷的孔隙度小于20体积％。条带是特别薄的，使得条带的厚度小于500μm， 从而有助于经由热渗透进行快速烧结。此外，条带至少5mm宽且至少300cm长。 在一些实施方式中，工艺还包括在烧结过程中，对条带进行正向长度方向上的拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于烧结准备的条带加工系统，该系统包括：条带，所述条带包括条带的生坯部分，所述生坯部分具有有机粘合剂中的无机材料的颗粒；和粘合剂烧除工作站，其包括主动加热器，其中，条带前行通过粘合剂烧除工作站，从而粘合剂烧除工作站接收条带的生坯部分，并且当条带的生坯部分与来自加热器的热量接触时，粘合剂烧除工作站使得有机粘合剂烧焦或者燃烧，从而形成准备用于对条带的无机材料进行烧结的条带的第二部分。2.如权利要求1所述的系统，其中，在一瞬间，条带同时延伸达到粘合剂烧除工作站、延伸通过粘合剂烧除工作站和从粘合剂烧除工作站延伸离开，从而在这一瞬间，条带包括连续地连接到所述第二部分的所述生坯部分。3.如权利要求2所述的系统，其中，粘合剂烧除工作站从条带的生坯部分烧焦或者燃烧了至少大部分的有机粘合剂，以重量计，而没有使得无机材料的颗粒发生明显烧结。4.如权利要求1所述的系统，其还包括超低张力浮动辊，所述超低张力浮动辊包括轻量化低惯性辊以对带材进行方向改变而没有施加明显的张力，使得在带材的所述第二部分中的张力小于500克作用力每mm2横截面，从而降低了带材的所述第二部分发生破裂的可能性并且有助于带材的长的连续长度进行烧结。5.如权利要求1所述的系统，其中，当条带前行通过粘合剂烧除工作站时，系统在条带上吹送和/或抽吸气体，以及其中，粘合剂烧除工作站对条带进行加热，加热的温度高于没有在条带上吹送和/或抽吸气体的情况下有机粘合剂会点燃的温度，从而有机粘合剂烧焦或燃烧但是条带没有着火。6.一种生产线，其包括如权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，粘合剂烧除工作站是第一工作站，以及生产线还包括与所述第一工作站间隔开的第二工作站，其中，所述第二工作站至少部分烧结了条带的所述第二部分的无机材料以形成条带的第三部分，以及其中，在一瞬间，条带包括通过所述第二部分的方式连续地连接到所述第三部分的生坯部分。7.如权利要求6所述的生产线，其中，条带的所述第三部分比所述第二部分是明显更可弯曲的，从而在所述第三部分没有破裂的情况下的最小弯曲半径小于所述第二部分的最小弯曲半径的一半，以及其中，生坯部分比所述第二部分是明显更可弯曲的，从而在生坯部分没有破裂的情况下的最小弯曲半径小于所述第二部分的最小弯曲半径的一半。8.如权利要求7所述的生产线，其还包括系统，该系统包括：条带材料源，其包括生坯条带和支撑了生坯条带的载体网材，所述生坯条带包括粘合剂中的无机材料的颗粒；剥离器，其用于以再卷绕方向引导载体网材和以不同于再卷绕方向的下游加工方向引导生坯条带；和真空鼓，其放置和构造成从源接收条带材料并将条带材料传递到剥离器，其中，真空鼓包括孔，用于向载体网材提供抽气以帮助拉伸载体网材，以及其中，当从真空鼓传送条带材料到剥离器时，载体网材中的张力大于生坯条带中的张力，所述张力的单位是作用力每横截面面积，从而减轻了从载体网材分离生坯条带期间的生坯条带的变形。9.一种烧结系统，其包括：
包含无机材料的颗粒的条带材料；烧结工作站，其包括入口、出口以及在入口和出口之间延伸的通道；其中，在一瞬间，条带材料延伸进入烧结工作站的入口、延伸通过通道和延伸离开出口；其中，通道内的热量烧结了无机材料，从而无机材料在入口处具有第一孔隙度以及在出口处具有小于第一孔隙度的第二孔隙度，以及其中，当条带材料通过烧结工作站的通道时，条带材料是正向拉紧的，从而减轻了翘曲。10.如权利要求9所述的烧结系统，其中，条带材料移动通过烧结工作站的速度至少是1英寸每分钟。11.如权利要求9所述的烧结系统，其中，通过至少两个独立控制的加热元件来加热烧结工作站的通道，其中，加热元件产生温度分布，其中，通道的温度沿着通道的长度以从烧结工作站的入口朝向出口的方向增加，以及其中，通道中的烧结温度超过800℃。12.如权利要求9所述的烧结系统，其还包括位置是沿着烧结工作站的通道的弯曲表面，其中，当条带材料移动通过烧结工作站时，条带材料绕着弯曲表面相对于条带材料的宽度方向轴弯曲，从而影响了条带材料的形状。13.如权利要求9所述的烧结系统，其中，烧结工作站的出口和入口位于基本水平的平面，使得烧结工作站的出口与入口之间限定的角度相对于水平平面小于10度，从而至少部分控制了气体相对于通道的流动。14.如权利要求13所述的烧结系统，其中，烧结工作站还包括限定了通道的下表面的面朝上通道表面和限定了通道的上表面的面朝下通道表面，其中，面朝下通道表面放置成靠近条带材料的上表面，使得条带材料的上表面与面朝下通道表面之间的间隙小于0.5英寸，从而至少部分控制了通道内的气体流动。15.如权利要求9至14中任一项所述的烧结系统，其中，条带材料是特别宽、长且薄的，宽度大于5毫米，长度大于30厘米，以及厚度是3微米至1毫米，以及其中，条带的无机材料是多晶陶瓷材料和合成矿物质中的至少一种。16.一种制造陶瓷条带的方法，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：