用于例如过滤器的多孔结构及其制造制造技术

构造成用于微粒过滤器的多孔结构的制造方法包括使得多个玻璃泡彼此粘结，以及使得所述多个玻璃泡裂口。单个裂口的玻璃泡内的空穴相互开放以形成腔体，所述腔体延伸穿过多孔结构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于例如过滤器的多孔结构及其制造

技术介绍

[0001]本公开内容的方面大体上涉及由经过裂口的玻璃泡形成的结构，并且其可以用于过滤器。
[0002]微小的玻璃泡(也被称作微气球或者空心玻璃“微球体”)市售可得自例如：Dennert Poraver公司、3M公司、中科亚力科技有限公司、纤维玻璃钢开发公司(Fibre Glast Developments Corp)、以及波特工业有限公司(Potters Industries LLC)等。此类玻璃泡可以被用作复合材料(例如混凝土)中的填料。
[0003]可以通过“直径”对玻璃泡进行表征，其中，直径指的是如果玻璃泡的体积布置为完美球形几何形貌时的直径。然而，在实践中，玻璃泡可能仅仅是大致球形的，例如具有土豆形状。可以基于直径对玻璃泡的尺寸进行选择和表征，其中，“D50”粒径对应于具有该D50值的直径的玻璃泡的50％通过点，其中，组中一半的直径大于该D50值，并且一半的直径小于该D50值。类似地，“d50”对应于多孔结构的50％孔径，以及d10对应于10％通过点，通过压汞经由ASTM标准进行测量。因此，(d50
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d10)/d50之比提供了对于孔径的认知。
[0004]玻璃泡通常是易碎性的，并且常规实践教导方法防止玻璃泡的破裂从而维持玻璃泡的内部封闭腔体，保留了玻璃泡所可以提供的低重量
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体积关系。当玻璃泡的完整性得以维持时，玻璃泡可以被整合到用于浮力承重结构的复合材料中，例如用于海上钻井设备的冲浪板或支撑体。

技术实现思路

[0005]尽管它们具有这些常规用途，但是申请人发现可以对玻璃泡进行布置和加工从而制造具有开放孔隙度的特别高效的多孔结构，例如用于过滤器。可以通过如下方式形成具有开放孔隙度的结构：将玻璃泡紧密填装到一起，使得玻璃泡相互粘结，并且还使得玻璃泡裂口(breach)(例如，破裂、爆裂、碎裂、打开、将其中空芯暴露出来)。单个玻璃泡的空穴相互打开以形成多孔腔体，其在整个结构中延伸并相互连接，并且可以通向其表面。此类结构对于用于过滤器可能是特别有用的，或者可以用于其他目的，例如提供渗透了聚合物的玻璃骨架。
[0006]在一些实施方式中，构造成用于过滤器中的多孔结构的制造方法包括以下步骤：使得多个玻璃泡(例如，至少100个、至少1000个、至少10000个玻璃泡)裂口，以及使得所述多个玻璃泡相互粘结。作为集合体而言，粘结的裂口玻璃泡形成多孔结构，其中，单个裂口玻璃泡内的空穴相互开放从而形成延伸穿过多孔结构并且到达其表面的腔体。在一些此类实施方式中，裂口包括使得玻璃泡内的气体膨胀从而使得玻璃泡破裂。在其他此类实施方式中，裂口包括使得玻璃泡的玻璃失透，其中，无定形玻璃相对于失透玻璃的软化和移动使得玻璃泡破裂。在其他此类实施方式中，方法包括将所述多个玻璃泡至少加热到玻璃泡的无定形玻璃的软化温度。加热可以使得毗邻的玻璃泡彼此烧结。可以在加热过程的同时发生裂口。在一些实施方式中，方法包括对具有彼此直接物理粘结的毗邻玻璃泡的所述多个玻璃泡进行冷却的步骤。加热和/或冷却的时间和温度可以使得玻璃泡的至少一些玻璃失
透从而形成晶体。申请人相信，失透可以促进玻璃泡的破裂，例如通过限制处于芯负压的玻璃泡的收缩。
[0007]在一些此类实施方式中，在加热步骤之前，多孔结构的制造方法包括对包含玻璃泡和有机粘结剂的生坯材料进行挤出的步骤。大部分的玻璃泡在挤出中存活下来没有发生碎裂。在一些此类实施方式中，加热使得来自多孔结构的大部分的有机粘结剂被烧掉或者发生了化学变化(以重量计)。在加热过程中，玻璃泡的加热如下：温度从环境温度增加到第一温度，具有第一停留时间；然后温度从第一温度增加到第二温度，具有第二停留时间。第一温度范围可以是300℃至400℃，以及第一停留时间范围可以是1至10小时。在一些此类实施方式中，第二温度是600℃至1200℃，以及第二停留时间是1至10小时。在其他实施方式中，温度从第二温度增加到第三温度，具有第三停留时间。在那些实施方式的至少一些中，第二温度高于400℃且低于玻璃泡的无定形玻璃的软化点，以及第二停留时间是1至10小时。第三温度可以高于玻璃泡的无定形玻璃的软化点，以及第三停留时间可以是1至10小时。
[0008]其他示例性实施方式包括多孔结构的制造方法，其包括以下步骤：对包含玻璃泡和有机粘结剂的生坯材料进行挤出，其中，大部分的玻璃泡在挤出中存活下来没有发生碎裂；但是然后，在挤出之后使得大部分的玻璃泡发生裂口；以及使得多个玻璃泡彼此粘结。作为集合体而言，粘结的裂口玻璃泡形成多孔结构。在一些实施方式中，在挤出过程中，玻璃泡具有至少1微米但是小于100微米的D50尺寸，例如D50尺寸至少为5微米且不超过50微米。在一些实施方式中，在裂口之后，包含裂口玻璃泡的多孔结构具有小于0.8的孔径分布(d50
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d10)/d50。在一些实施方式中，在挤出过程中，玻璃泡具有1000psi或更高的等静碾碎强度。在一些实施方式中，在挤出过程中，大部分的玻璃泡具有至少0.1g/cm3但是小于1.5g/cm3的密度。在一些实施方式中，在挤出过程中，玻璃泡的玻璃是钠钙硅酸盐、硼硅酸盐和/或铝硅酸盐。
[0009]其他示例性实施方式包括多孔结构的制造方法，其包括以下步骤：对包含玻璃泡和有机粘结剂的生坯材料进行挤出，其中，大部分的玻璃泡在挤出中存活下来没有发生碎裂；将玻璃泡至少加热到玻璃泡的无定形玻璃的软化温度；在挤出之后，使得大部分的玻璃泡裂口，其中，裂口包括使得玻璃泡内的气体膨胀从而使得玻璃泡破裂；使得玻璃泡彼此粘结，其中，加热使得毗邻玻璃泡彼此烧结。作为集合体而言，粘结的裂口玻璃泡形成多孔结构，其中，单个裂口玻璃泡内的空穴相互开放从而形成延伸穿过多孔结构并且到达其表面的腔体。在一些此类实施方式中，挤出的生坯材料漂浮在水中，而包含粘结的裂口玻璃泡的多孔结构下沉。
[0010]在一些实施方式中，多孔结构包括多个玻璃泡。玻璃泡彼此烧结到一起从而使得毗邻的玻璃泡彼此直接物理粘结。大部分的玻璃泡裂口并且限定在单个裂口玻璃泡内的空穴朝向彼此开放从而形成延伸穿过多孔结构且达到其表面的腔体。以体积计，多孔结构具有至少50％的孔隙度。在一些此类实施方式中，玻璃泡的至少一些玻璃失透从而使得玻璃包含晶体。在一些实施方式中，以重量计，多孔结构主要是玻璃(包括失透玻璃)，例如至少90％的玻璃，和/或其中少于75％的多孔结构是无定形相，以重量计。在一些实施方式中，多孔结构具有至少65％且不超过85％的孔隙度，以体积计。
[0011]在其他实施方式中，以重量计，多孔结构主要是(例如，至少90％是)彼此烧结到一
起从而使得毗邻玻璃泡彼此直接物理粘结的多个破裂的玻璃泡。限定在单个破裂开的玻璃泡内的空穴相互开放以形成腔体，所述腔体延伸穿过多孔结构并达到其表面。在一些此类实施方式中，多孔结构具有如下孔道蜂窝几何形貌，具有：不超过9密耳、优选不超过8密耳、更优选不超过6密耳的网材厚度，以及至多300个孔道每平方英寸、优选至多200个孔道每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种构造成用于微粒过滤器的多孔结构的制造方法，其包括：使得多个玻璃泡彼此粘结，其中，玻璃泡具有至少1微米但是不超过100微米的D50粒度，以及其中，所述多个包括至少1000个玻璃泡；以及使得玻璃泡裂口；其中，作为集合体而言，粘结的裂口玻璃泡形成多孔结构，以及其中，单个裂口玻璃泡内的空穴相互开放从而形成延伸穿过多孔结构并且到达其表面的腔体。2.如权利要求1所述的方法，其还包括使得玻璃泡的至少一些玻璃失透以形成晶体。3.如权利要求2所述的方法，其中，裂口包括玻璃泡的无定形玻璃相对于晶体的流动。4.如权利要求1所述的方法，其还包括将所述多个玻璃泡至少加热到玻璃泡的无定形玻璃的软化温度。5.如权利要求4所述的方法，其中，加热使得毗邻的玻璃泡彼此烧结到一起。6.如权利要求4所述的方法，其中，在加热的同时发生裂口。7.如权利要求4所述的方法，其还包括在毗邻的裂口玻璃泡彼此直接物理粘结的情况下，对所述多个玻璃泡进行冷却。8.如权利要求4所述的方法，其还包括在加热之前挤出包含玻璃泡和有机粘结剂的生坯材料，其中，大部分的玻璃泡在挤出中存活下来没有发生碎裂。9.如权利要求8所述的方法，其中，挤出包括对通过有机粘结剂彼此相连的数千个玻璃泡进行挤出。10.如权利要求9所述的方法，其中，以重量计，加热使得大部分的有机粘结剂被烧掉或者发生化学变化。11.如权利要求4所述的方法，其中，在加热过程中，玻璃泡被加热至第一温度范围持续第一停留时间，以及然后被加热至第二温度范围持续第二停留时间；其中，第一温度范围是300℃至400℃；以及其中，第一停留时间范围是1至10小时。12.如权利要求11所述的方法，其中，在加热过程中，第二温度范围是600℃至1200℃；以及其中，第二停留时间范围是1至10小时。13.如权利要求11所述的方法，其中，在加热过程中，第二温度范围高于400℃且低于玻璃泡的无定形玻璃的软化点；其中，第二停留时间范围是1至10小时；其中，在加热过程中，玻璃泡被加热到第三温度范围持续第三停留时间；其中，第三温度范围的下限为无定形玻璃的软化点；以及其中，第三停留时间范围是1至10小时。14.一种制造多孔结构的方法，其包括：挤出包含玻璃泡和有机粘结剂的生坯材料，其中，大部分的玻璃泡在挤出中存活下来没有发生碎裂；在挤出之后，使得大部分的玻璃泡发生裂口；以及使得所述多个玻璃泡彼此粘结；其中，作为集合体而言，粘结的裂口玻璃泡形成多孔结构。
15.如权利要求14所述的方法，其中，在挤出过程中，玻璃泡具有至少1微米但是小于100微米的D50粒度。16.如权利要求14所述的方法，其中，在挤出过程中，玻璃泡具有至少5且不超过30微米的D50粒度。17.如权利要求14所述的方法，其中，在裂口和粘结之后，玻璃泡具有小于0.8的孔径分布(d50
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d10)/d50。18.如权利要求14所述的方法，其中，在挤出过程中，玻璃泡具有100...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国华，侯维敏，静贺，刘佳，王建国，周清，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：