增塑的混合物和硬化的方法技术

本发明专利技术提供增塑的形成陶瓷的混合物和使该混合物变硬的方法，所述混合物包含无机粉末、一种或多种塑化有机粘合剂、可辐射固化的单体、光引发剂和水的组合，所述方法包含在挤出后对所述混合物的挤出的形状体的表面施加电磁能使其表面变硬。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本申请要求享有2006年11月29日提交的题为"增塑的混合物和硬化 的方法"的美国临时申请60/861,585的权益，该申请通过引用结合于此。
技术介绍
本专利技术属于陶瓷粉末挤出领域，涉及增塑的粉末混合物和使该混合物 变硬的方法。具体地，本专利技术涉及形成陶瓷的粉末混合物和通过对挤出的 材料施加电磁辐射使该混合物变硬的方法。使用液体作为塑化体系的一部分形成可塑性变形的材料的一个长期存 在的问题是微妙的平衡，即，在保持材料足够的塑性以较容易地成形与材 料能自支承并在成形后能处理的物体之间的微妙的平衡。对于使用液体作 为增塑剂的一部分的假塑性或触变性材料，这尤其成问题。因为这种材料 易于在成形后立即显示降低的粘度，这是涉及将剪切应力施加于材料的任 何成形操作中固有的"剪切稀化"效应的结果。通常，当可塑性变形的材料的粘度降低时，湿的成形的结构或制品易 于坍塌，因为它不能完全自支承。相反，当可塑性变形的材料的粘度增加 以产生可自支承的最终挤出的物体时，将该材料成形倾向于需要显著高的 成形压力，这继而意味着需要使用更沉重的设备、更坚固的成形元件和耐 损的部件。用目前的技术，由可塑性变形的材料极难形成能稳固地加工而不发生 变形的薄壁自支承体，特别是当液体被用作塑化材料体系的一部分时。这 个问题的解决方法通常是仅形成壁较厚的物体或由可通过快速冷却或加热 来硬化的材料制造物体。由使用液体作为塑化体系的一部分的可塑性变形 的材料形成自支承的物体后，需要在烧结粒子材料或使成形的材料变硬能 够进行机加工之前对该物体进行干燥以除去所述液体。美国专利第5223188号公开了一种使刚刚形成的成形物体的可塑性变 形的材料变硬的方法。该方法包括使所述材料(包括形成物体的物质、极 性分子和具有热胶凝点的聚合试剂)处于频率范围为107-1013赫兹的电磁 辐射中。当成形的物体从挤出模头挤出来时，施加辐射以实施热胶凝作用。美国专利公开第2005/0093209号公开了一种使湿的挤出陶瓷体变硬以 改进在干燥和烧制之前的处理的装置和方法。所述陶瓷体例如挤出的蜂窝 形体是由包括无机原料和有机物诸如具有热胶凝点的粘合剂的可塑性变形 的材料形成。当陶瓷体离开挤出模头时，它通过微波能场而被加热至所述 有机粘合剂的胶凝点以上。然后，所述陶瓷体变硬，能够容易地加工而没 有发生变形。尽管如此，仍存在与以能够通过处理过程并直到干燥时确切保留成形 的形状的方式形成湿挤出的陶瓷体相关的许多问题。因此，我们需要继续 力致力于开发改进的方法，通过这些方法能更有效地保持湿挤出的陶瓷体 的形状，并且最优选使用简化的方法和与已有的生产方法更相容的设备来 实现。
技术实现思路
本专利技术提供一种改进的方法，通过该方法湿挤出的可塑性变形的陶瓷 材料的外壳层立即能韧化，并且所述方法使用的方式与目前的生产实践完 全相容。通常，可以通过使用有效的电磁交联步骤获得这些结果，该步骤 以有效地使挤出的材料的表面快速变硬并最大程度地减少或防止挤出的形 状变形的方式使存在于陶瓷材料中的成分快速交联。因此，在第一个方面，本专利技术包括制造陶瓷材料的稳定的挤出形状的 方法，该方法首先形成增塑的陶瓷粉末混合物。除了一种或多种无机粉末 以外，所述混合物应包含有机粘合剂、水、至少一种辐射可固化的单体和 至少一种光引发剂。所述无机粉末通常是形成陶瓷的粉末，即陶瓷材料或 烧制后能转化为陶瓷材料的材料。然后，将所述增塑的陶瓷粉末混合物挤出或者使其形成所选的形状， 例如挤出的蜂窝体形状。然后通过对由此形成的形状体的表面施加电磁能来进行处理，所述电磁能有效地引发所述可辐射固化单体的固化(通常是 交联)。在另一个方面，本专利技术包括制造陶瓷制品的方法。根据该方法，将包 含形成陶瓷的粉末、塑化有机粘合剂、可辐射固化的单体、光引发剂和水 的湿增塑的陶瓷粉末混合物挤出，以提供挤出的预成形体，对该挤出的预 成形体的表面施加电磁能以使所述表面变硬。之后，加热如此处理的预成 形体，使粉末混合物干燥并烧结该粉末以生产陶瓷制品。在又一个方面，本专利技术提供用于形成制品的增塑的陶瓷粉末混合物。 所述混合物包含至少一种无机粉末、至少一种有机粘合剂、至少一种可辐 射固化的单体、至少一种光引发剂和水。所述无机粉末包含陶瓷的粉末或 在粉末混合物的烧制过程中通过烧结或反应-烧结能转化为陶瓷的前体的 粉末。附图说明以下将参照附图进一步说明本专利技术，其中图1示出对常规湿增塑的陶瓷混合物，施加的应力对于位移的曲线，和图2示出对按本专利技术进行处理的湿增塑的陶瓷混合物，施加的应力对 于位移的曲线。专利技术详述适合用于实施本专利技术的湿增塑的陶瓷混合物包含无机粉末、 一种或多 种塑化有机粘合剂、可辐射固化的单体、光引发剂和水。所述无机粉末、 塑化有机粘合剂和水的比例为，使得所制备的陶瓷混合物具有适合挤出成 复杂形状诸如蜂窝体形的塑性稠度。所述无机粉末应由陶瓷材料组成或由 能在对所述形状体干燥以从中除去水分之后进行所述形状体的烧制过程中 被烧结或反应烧结而形成结合的陶瓷结构的陶瓷材料的前体组成。在大多数情况下，将复杂的形状体整体挤出，具有连续的表面层或外 壳层。本专利技术的增塑的陶瓷混合物特别有利于提供挤出的形状体，该形状体能通过辐射进行有效处理，不仅提供高刚性和高湿强度而且提供较低的 外壳层缺陷易发性。具体地，本专利技术的方法提供的挤出的陶瓷形状体的外壳层减少了气碎裂(air cmck)、裂缝、凹槽和其它缺陷。减少外壳层缺陷的 具体益处是，通过干燥和烧制所述湿挤出的形状体制得的产品显示强度提高。本专利技术特别有利的原因是经电磁辐射处理的增塑的混合物能瞬间基本 硬化。因此，不需要降低生产线速度来确保聚合反应的发生。通常，在含有70-85重量％无机粉末、15-25重量％水和1-5重量％塑 化有机粘合剂的陶瓷粉末批料混合物中能观察到良好的塑性和成形特性。 为了获得最佳的挤出特性，批料还可以包含任选的固体润滑剂、油、表面 活性剂等，它们的比例通常为0.5-2重量％，但是也常使用更大的量，例如 高达10重量％的非溶剂油。示例性的用作这些可挤出混合物的主要成分或次要成分的无机粉末包 括选自下组的一种或多种粉末粘土、滑石、氧化铝、氧化硅、氧化钛、 碱金属氧化物和碱土金属氧化物、堇青石、钛酸铝、富铝红柱石、碳化硅、 氮化硅、Zr02、 ZnO、 B203、 La20jnP205。较优地，增塑的混合物包含至 少一种选自下组的无机粉末滑石、铝硅酸盐粘土、氧化铝、氧化硅和氧 化钛。这些陶瓷粉末中加入的最常用的塑化有机粘合剂是水溶性的或水可分 散的纤维素衍生物。这种粘合剂的例子包括纤维素醚，例如Introduction to the Principles of Ceramic Processing(陶瓷加工原理引言)，J. Reed， John Wiley and Sons, NY， N.Y.， 1988的第11章中所述的那些纤维素醚。具体的例子 包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和乙基纤维素，这些可从陶氏化学公 司(The Dow Chemical Company)按商品名麦色塞尔(METHOCEL)⑧和埃色 塞尔(ETHOCEL)⑧购得。为了使湿挤出的陶瓷材料的表面达到良好的交联和硬化，上述增塑的 混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备陶瓷材料的稳定的挤出形状体的方法，该方法包含：　形成包含无机粉末、有机粘合剂、可辐射固化的单体、光引发剂和水的增塑的陶瓷粉末混合物；　挤出所述增塑的粉末混合物，提供挤出的形状体；和　对所述挤出的形状体的表面施加电磁能以引起单体的固化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD法比安，EJ富克斯，KR姆克阿瑟，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]