CN105358298A - 陶瓷生坯物件的快速干燥 - Google Patents

Abstract

揭示了用于对具有高石墨含量的陶瓷生坯物件进行快速干燥的系统和方法。方法包括使用微波干燥使得陶瓷生坯物件的干燥度达到第一选择干燥度，然后采用紧连接热空气干燥使得干燥度达到最终目标干燥度。对于紧连接热空气干燥的明智使用降低了由于微波干燥过程中的不均匀性所导致的端部缺陷，同时还显著加速了干燥过程。揭示了微波干燥和紧连接热空气干燥的各种配置和组合。

Description

陶瓷生坯物件的快速干燥

本申请根据35U.S.C.§119，要求2013年5月6日提交的美国临时申请系列第61/819,824号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及对陶瓷生坯物件进行干燥，更具体地，涉及对具有高石墨含量的陶瓷生坯物件进行快速干燥的系统和方法。

背景技术

通过挤出然后加工(即，干燥和烧制)形成具有微通道阵列的陶瓷生坯物件，从而形成陶瓷制品，例如用于产生废气的发动机和相关应用的过滤器和催化转化器。可以通过如下方式形成陶瓷生坯物件：将包含形成陶瓷的组分的塑化批料或陶瓷前体挤出通过模头(例如产生蜂窝结构的模头)，从而形成形成陶瓷的材料的挤出物。沿着横向于挤出方向来切割离开挤出机的挤出物，形成生坯物件片。在干燥之后，片材自身可以被横向切割成更短的片材。在一些情况下，较长的片材被称作“原材(log)”。生坯物件的挤出片含有水分(例如，10-25重量％)，并且需要对生坯物件进行干燥然后再形成最终产品(制品)。在一些情况下，陶瓷生坯物件需要被干燥至大于98％(即，水分含量小于2重量％)。

某些陶瓷生坯物件具有较高的石墨含量，并且被用于制造具有较高孔隙度、较薄通道壁和整体较低热质量用于快速点火的制品。但是，批料中石墨水平的增加使得得到的陶瓷生坯物件的干燥是具有挑战性的。具体来说，高石墨陶瓷生坯物件的微波干燥倾向于是非均匀的，并且会导致会造成生坯物件损坏的过热。

发明内容

本文的系统和方法涉及通过对挤出形成的低热质量陶瓷生坯物件进行快速且基本无缺陷干燥。本发明还增强了标准产品的干燥时间。本发明的干燥是通过如下方式实现的：一旦外部收缩大部分完成之后，通过孔通道的受迫热空气干燥与微波干燥的组合。系统可以在现有干燥器上进行改进。

本发明的一个方面包括对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。方法包括：对陶瓷生坯物件进行至少一次微波干燥，至干燥度约为70％，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件；以可操作的方式将部分干燥的陶瓷生坯物件的输入端相对于紧连接热空气(close-coupledhot-air)(CCHA)干燥系统的输出端布置，从而限定了连接间距Δx，Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”；使得CCHA通过陶瓷生坯物件从输入端到输出端，从而对部分干燥的陶瓷生坯物件进行至少一次CCHA干燥，以形成具有至少98％的目标干燥度的经干燥的陶瓷生坯物件；并且其中，陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面是对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。所述方法包括：对陶瓷生坯物件进行干燥，以形成干燥度小于或等于10％的部分干燥的陶瓷生坯物件，其中，所述干燥包括以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行第一紧连接热空气(CCHA)干燥；将部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成干燥的陶瓷生坯物件，其中，对部分干燥的陶瓷生坯物件进行干燥包括进行微波干燥和至少第二CCHA干燥中的至少一种；并且其中，0-10％干燥度的陶瓷生坯物件具有介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面是对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。方法包括：a)通过进行微波干燥和紧连接热空气(CCHA)干燥中的一种，对陶瓷生坯物件进行干燥，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件，其中，以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行CCHA干燥；b)采用a)中进行的微波干燥或CCHA干燥的另一种，将部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成干燥的陶瓷生坯物件；以及c)其中，陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面是用于对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的设备，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。设备包括：至少一个施加器，其用于对陶瓷生坯物件进行微波干燥以形成部分干燥的陶瓷生坯物件；至少一个施加器，其用于以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行紧连接热空气(CCHA)干燥并且用于将部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成干燥的陶瓷生坯物件；以及其中，陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本发明的另一个方面包括用于对挤出的陶瓷生坯物件进行干燥的设备，所述挤出的陶瓷生坯物件具有开放纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端。设备包括：至少一个施加器，其用于以连接间距Δx(Δx的值限定如下：-2”≤Δx≤10”(-5.07cm≤Δx≤25.4cm))进行紧连接热空气(CCHA)干燥并且用于对生坯物件进行干燥，以形成高至10％干燥度的部分干燥的陶瓷生坯物件；至少一个施加器，其用于对部分干燥的陶瓷生坯物件进行微波干燥，至大于或等于98％的目标干燥度；以及其中，0-10％干燥度的陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

本领域技术人员通过参考以下详细描述、权利要求书和附图，能够进一步理解和体会本发明的这些优点和其它的优点。

附图说明

图1是陶瓷生坯物件的等距前视图，并且包括显示了纵向孔道细节的两个放大插图I1和I2。

图2是陶瓷生坯物件的前端视图，显示放大插图缺陷Z孔道，其具有变形的Z形状，这是由于微波干燥过程中陶瓷生坯物件的端部相比于中段的不均匀加热引起的。

图3是干燥系统的示意图，其包括一系列施加器，陶瓷生坯物件在干燥过程期间输送通过所述一系列施加器。

图4A-4H类似于图3，显示干燥系统配置和相关的陶瓷生坯物件干燥方法，其采用微波(MW)干燥和紧连接热空气(CCHA)干燥的各种组合。

图5A和5B是以-z方向观察施加器的视图，显示了其中的陶瓷生坯物件，并且还显示了相对于陶瓷生坯物件可操作地布置的CCHA干燥系统，图5B额外地包括MW干燥能力。

图6A-6I是陶瓷生坯物件前视图的放大图，显示了陶瓷生坯物件和CCHA干燥系统的不同配置，从而显示了CCHA干燥方法。

图7A是基于流体动态模拟的连接效率CE(％)与连接间距Δx(cm)的关系图，其显示了对于4m/s(正方形)和2m/s(三角形)的热空气输入速度V₁，连接效率对于连接间距的影响。

图7B是对于20m/s的输入速度V₁以及40psi(三角形)、60psi(菱形)和80psi(正方形)的压力，离开速度V_E(m/s)与连接间距Δx(英寸)的关系图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同或类似的附图标记和符号来表示相同或类似的部分。附图不一定成比例，并且本领域技术人员会理解对附图做出简化以显示本发明的关键方面。

如下所附的权利要求书结合在该具体实施方式中并构成其一部分。

出于参考的缘故以及便于描述，在某些附图中显示笛卡尔坐标，它们并不旨在相对于方向或朝向进行限制。

在下文中，术语“干燥度”指的是平均干燥度，其可以通过如下方式确定：称重湿的陶瓷生坯物件以建立起始重量，然后对生坯物件进行干燥，然后再次称重陶瓷生坯物件，以起始重量的百分比的形式比较重量损失。

图1是示例性陶瓷生坯物件10的等距前视图。本文所用术语“陶瓷生坯物件”或者生坯物件指的是包含形成陶瓷的组分的主体，其在高温下烧制形成陶瓷体。

陶瓷生坯物件10具有中心轴A1、前端12、后端14和外表面16。陶瓷生坯物件10具有纵向延伸的孔道20的阵列，其在生坯物件的前端12和后端14是开放的(参见第一放大插图I1)。孔道20被孔道壁22限定(参见第二放大插图I2)。在一个例子中，孔道20形成蜂窝结构。

在一个示例性实施方式中，本文所考虑的陶瓷生坯物件10具有如下性质：长度L＝5”-50”(12.7-127cm)，直径D＝3”-20”(7.62cm至35.56)，孔道密度ρ＝100-900个孔道每平方英寸，以及孔道壁厚TH＝1to15密耳(25.4-381微米)。

陶瓷生坯物件10(或者形成生坯物件的陶瓷批料)可以包含陶瓷组分，例如各种形成陶瓷的组分和陶瓷组分的混合物。可以将各种组分与液体载剂(例如水)混合在一起，并挤出以形成形状，例如蜂窝结构。在紧接挤出之后，生坯物件含有部分液体(例如水)，并且通过必须至少去除部分液体并且必须对生坯物件进行干燥，之后在高温烧制，以形成耐火材料。

本文考虑陶瓷生坯物件10具有一定量的损耗，其通过ε’与ε”的函数进行表征(即，介电常数ε＝ε’+iε”的实部和虚部)，关系是tan(δ)＝ε”/ε’。在陶瓷生坯物件10的一个例子中，tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05，而在另一个例子中，tan(δ)≥0.08。在一个示例性实施方式中，陶瓷生坯物件10包括石墨作为成孔剂。

在陶瓷生坯物件10包含石墨的实施方式中，石墨含量>5％，该重量百分比是通过(A/B)·100测得的，其中A是石墨的重量％，B是无机物的总重量％。因此，例如，在下表2所示的例子中，石墨含量为(20/100)·100＝5％。

下表1提供了示例性陶瓷生坯物件10的示例性的tan(δ)值。

其中，OFA是开放正面区域。实施例1和2是干燥的(例如，约为60-100％的干燥度)。实施例3、4和5是湿的(例如，约为0-40％的干燥度或者约为0-10％的干燥度)。下表2所示是实施例1和2中的示例性高石墨含量陶瓷生坯物件组成。

下表3所示是实施例3、4和5中的示例性非高石墨含量陶瓷生坯物件组成。

可以通过如下方式形成本文所考虑的陶瓷生坯物件10：将包含形成陶瓷的组分的塑化批料材料或者(例如，如上表2所述的)陶瓷前体挤出通过模头(例如，产生蜂窝结构的模头)，从而形成了形成陶瓷的材料的挤出物。沿着横向于挤出方向来切割离开挤出机的挤出物，形成生坯物件片。例如在干燥之后，片材自身可以被横向切割成更短的片材。在一些情况下，较长的片材被称作“原材(log)”。陶瓷生坯物件10的挤出片含有水分(例如，10-25重量％)，并且需要对陶瓷生坯物件进行干燥然后再形成最终产品(制品)。

本文所揭示的系统和方法降低了非均匀加热和干燥的发生和/或强度，其是由于将陶瓷生坯物件干燥至足以制备用于在高温下进行烧制的生坯物件的程度所导致的。具体来说，本文所揭示的干燥系统和方法涉及以显著降低或消除端缺陷的方式对陶瓷生坯物件进行快速干燥。

图2是示例性陶瓷生坯物件10的前端12的视图，其显示“Z孔道”20Z的例子，其是具有变形的Z形状的缺陷孔道20，如放大插图最佳所示。在微波干燥过程中，由于微波功率在陶瓷生坯物件10的前端12和后端14相对于中心部分的下降，导致了Z孔道缺陷。这导致部分孔道20坍塌，这从而形成了Z孔道20Z。倾向于在陶瓷生坯物件10的前端12和后端14的约为2.5”(6.35cm)的深度内发生坍塌。

这里强调的是，在微波干燥过程期间发生的此类端部缺陷可能需要切割掉陶瓷生坯物件10的端部，从而去除缺陷部分。在终端产品陶瓷制品制造过程中所遭受的这种材料损耗转变为明显的年度财政损失。将缺陷深度从约为2.5”降低至约为1”会明显地节约成本。

还希望在制造过程中尽可能快地干燥陶瓷生坯物件10，同时还要尽可能地保持干燥过程是无缺陷的。陶瓷生坯物件10的干燥可以干燥得有多快的限制很大程度上与以下因素有关：陶瓷生坯物件10中的水含量、水去除速率以及与干燥过程期间的收缩或形状变化相关的应力。在干燥过程期间，来自陶瓷生坯物件10内部的水需要移动通过孔道20到达前端12或后端14，或者必须扩散通过多个孔道壁22从而在外表面16离开。在给定压力下的水(水分)去除速率与温度(其限定了从液态转变为气态的转变速率)和水的物理去除(即，高水分负载空气移动离开外表面16)相关。

图3是示例性干燥系统50的示意图，其包括一个或多个施加器60，例如第一施加器60-1至第n施加器60-n，如图所示。每个施加器60包括输入端62、输出端64和内部66。干燥系统50包括传送装置80，其具有与第一施加器60-1的输入端62相邻的输入区域82，以及与第n施加器60-n的输出端64相邻的输出区域84。如图所示，陶瓷生坯物件10被托盘8支撑，其进而被传送装置80所支撑。箭头AR1至ARn显示陶瓷生坯物件10和托盘8移动通过干燥系统50的方向，即Z方向。在传送装置80的输入区域82上提供陶瓷生坯物件10和托盘8，并且在完成了干燥过程时，在输出区域84处从传送装置去除。

给定的施加器60配置成进行微波(MW)干燥、紧连接热空气(CCHA)干燥，或者MW干燥和CCHA干燥两者。因此，干燥系统50配置成采用一个或多个施加器60进行MW干燥和CCHA干燥两者。干燥系统50中所采用的CCHA干燥的例子如下文详述。

图4A-4H类似图3，显示用于干燥系统50的数个示例性配置，其显示了用于陶瓷生坯物件10的不同干燥方法。图4A显示一个示例性实施方式，其中，第一施加器60-1进行MW干燥，一个或多个下游施加器60-2、…60-n用于进行MW和CCHA干燥的组合。MW和CCHA干燥的组合构成混合干燥模式。

例如，首先使用MW干燥将陶瓷生坯物件10干燥至50-70％的干燥度。该干燥水平足以确保陶瓷生坯物件10的外部尺寸在进一步的干燥时不发生剧烈改变，即大部分的收缩发生在第一施加器中。然后，采用MW和CCHA干燥的组合对陶瓷生坯物件10进一步干燥(例如，干燥至大于98％的干燥度)。在另一个例子中，使用第一施加器60-1进行MW干燥至约为30％的干燥度，从而使得发生了大部分(但不是全部)的干燥收缩。然后，在一个或多个下游施加器60-2、…60-n中，采用CCHA干燥和MW干燥的组合，直至实现最终目标干燥度(例如，大于98％的干燥度)。

图4B类似于图4A，显示一个示例性干燥方法，其中，施加器60-1至60-(n-1)采用MW干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至约为75％的干燥度。然后，最后的施加器60-n采用MW+CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥至最终目标干燥度。

图4C类似于图4B，显示一个示例性干燥方法，其中，施加器60-1至60-(n-1)采用MW干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至约为75％的干燥度。然后，最后的施加器60-n采用CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥至最终目标干燥度。通过使得仅仅是最后的施加器60-n专有地使用CCHA干燥，连接间距Δx可以为0，所述连接间距Δx在下文引入并讨论。

图4D类似于图4C，显示一个示例性干燥方法，其中，第一施加器60-1采用MW干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至约为30％的干燥度。然后，施加器60-2至60-(n-1)采用MW+CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥至高至约90％的干燥度。然后，最后的施加器60-n仅采用CCHA使得陶瓷生坯物件10提高到其最终目标干燥度。同样地，通过使得最后的施加器60-n仅仅使用CCHA干燥，连接间距Δx可以为0，所述连接间距Δx在下文引入并讨论。

图4E类似于图4D，显示一个示例性干燥方法，其中，第一施加器60-1采用CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥至高至所选择的干燥水平，然后余下的一个或多个施加器60-2至60-n采用MW干燥或CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥至高至其最终目标干燥度。通过使得第一施加器60-1仅使用CCHA干燥，连接间距Δx可以为0，所述连接间距Δx在下文引入并讨论。通过使得第一施加器60-1仅使用CCHA干燥，可以减少或避免Z孔道缺陷。

图4F类似于图4E，显示一个示例性干燥方法，其中，第一施加器60-1采用MW+CCHA干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至第一干燥度。通过使得第一施加器60-1使用MW+CCHA干燥，可以减少或避免Z孔道缺陷。然后，在一个或多个下游施加器60-2至60-(n-1)中采用MW干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至第二干燥度。然后，最后的施加器60-n采用CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥到其最终目标干燥度。在一个示例性实施方式中，可以在陶瓷生坯物件10的前端12或后端14布置板，从而当使用MW干燥时产生热。一种示例性板由SiC制造，其与微波发生相互作用。然后，可以使用普通鼓风机或真空装置在孔道20上产生压力梯度，以驱动空气通过孔道。

图4G类似于图4F，显示一个示例性干燥方法，其中，一个或多个施加器60-1至60-(n-1)采用MW+CCHA干燥，从而将陶瓷生坯物件10干燥至高至第一(初始)干燥度。在一个示例性实施方式中，第一干燥度高至10％。然后，最终施加器60-n采用CCHA干燥将陶瓷生坯物件10干燥到其最终目标干燥度。

图4H显示如下实施方式，其中，采用同时具有MW和CCHA能力的单个施加器60来进行MW+CCHA干燥。陶瓷生坯物件10的干燥可以是依次的(即，MW干燥然后CCHA干燥，或者CCHA干燥然后MW干燥)或者是同时进行MW和CCHA干燥。使用单个施加器60来进行MW和CCHA干燥这两者是有利的，因为这节约了空间。

图5A是配置成对陶瓷生坯物件10进行CCHA干燥的示例性施加器60的-Z方向观察的视图。陶瓷生坯物件10和托盘8被传送装置80以+Z方向输送，即离开附图页。施加器60包括CCHA干燥系统100，其具有发出热空气110的输出端104。CCHA干燥系统100配置成使得输出端104与陶瓷生坯物件10的前端12相邻，形成间隙G，其限定了连接间距Δx。该配置实现了CCHA干燥系统100在前端12将热空气100导入陶瓷生坯物件10中，使得热空气流动通过孔道20并在后端14离开孔道。也就是说，将生坯物件10(元材)水平放置时进行干燥。

图5B类似于图5A，不同之处在于，施加器60还包括微波源120，其输出微波122进行MW干燥。因此，图5B显示可以进行混合干燥(即，MW+CCHA干燥)的施加器60的例子。

图6A-6C是陶瓷生坯物件10的前端12以及包括了吹风机126和空气引导装置130的示例性CCHA干燥系统100的放大图。吹风机126具有输出端128，空气引导装置130具有输入端132和输出端，该输出端限定了CCHA干燥系统100的输出端104。空气引导装置130的输入端132与吹风机121的输出端123可操作地相连。吹风机126配置成产生具有选定的温度和选定的流量(压力)的热空气110。热空气110可以具有约为从环境温度到180℃的温度范围，例如约为环境温度到150℃，约为环境温度到140℃，约为环境温度到110℃，或者甚至约为环境温度到80℃，其中，环境温度是室温或约为20-24℃。热空气110可以具有各种湿度水平，例如，热空气110可以具有约80℃下0至约80％RH，其中，RH是相对湿度。

在一个示例性实施方式中，空气引导装置130包括管道，其具有如图6A所示的单个通道134或者如图6B和6C所示的多个通道134。当空气引导装置130具有多个通道134时，其可以作为空气歧管，作为输出端104的位置的函数提供选择的热空气110的流量。图6B显示通道134全都具有相同尺寸的例子，并且其提供基本均匀的热空气110的流。图6C显示通道134并非都是相同尺寸的例子，并且其提供空间调节的热空气110的流。在一个示例性实施方式中，空气引导装置130限定了“空气刀”，其限定了进入陶瓷生坯物件10的前端12的热空气110的选择的流动式样。

在如图6D所示的示例性实施方式中，间隙G的尺寸是可调节的，进而连接间距Δx是可调节的。例如，可以通过移动空气引导装置130的输出端104更靠近陶瓷生坯物件10的前端12，来调节连接间距Δx。在一个例子中，连接间距Δx的范围限定如下：0”≤Δx≤10”(0cm≤Δx≤25.4cm)，而在另一个例子中，连接间距Δx可以是0”≤Δx≤2”(0≤Δx≤5.08cm)。

图6E显示连接间距Δx＝0的示例性实施方式。这是通过使得空气引导装置130的输出端104与陶瓷生坯物件10的前端12接触来完成的。在一个例子中，使得连接间距Δx尽可能的小，例如0.5mm，从而使得空气引导装置130实际上不与陶瓷生坯物件10接触，但是如此接近使得连接效率基本与两者接触是相同的。

图6F类似于图6E，显示托盘8具有边缘9的例子，其中，陶瓷生坯物件10的前端12基本与托盘边缘齐平或者略微伸出托盘边缘。该配置可用于促进热空气110连接进入陶瓷生坯物件10的前端12，而不干扰托盘8。

图6G类似于图6C，显示一个示例性实施方式，其中，在空气引导装置130的输出端104和陶瓷生坯物件10的前端12之间采用连接元件150，以促进热空气110连接进入陶瓷生坯物件。示例性连接元件150包括覆盖了间隙G的圆柱形套筒或者由其构成。连接元件150可包括考虑了托盘8的存在的纵向开口。在一个例子中，连接元件150配置成使得间隙G至少被部分隔离，而在另一个例子中，间隙被完全隔离。在一个例子中，连接元件150配置成使得间隙G部分被托盘8隔离，部分被连接元件隔离。在一个例子中，连接元件150是挠性的(例如，如同毯那样)，而在另一个例子中，其是刚性的(例如，是金属托架或套筒)。用于挠性连接元件150的一种示例性材料是橡胶。

图6H类似于图6G，显示用于陶瓷生坯物件10延伸超过托盘8的边缘9的配置中的示例性连接元件150。该配置有助于使用毗邻连接元件150，即，连接元件无需具有开口或者任意其他配置来容纳托盘8。

图6I类似于图6H，显示一个示例性配置，其中，陶瓷生坯物件10的前端12位于空气引导装置130的输出端104内，在该情况下，可以认为连接间距Δx具有负值。因此，在一个例子中，Δx的下限值可以是-2”(-5.08cm)甚至-1”(-2.54cm)。在一个例子中，连接元件150可以配置成封堵了存在于空气引导装置130和陶瓷生坯物件10之间的任意间隙，以优化连接效率。

图7A是对于2m/s(三角形)和4m/s(正方形)的流速，进入示例性陶瓷生坯物件10的热空气110的连接效率CE(单位，％)与连接间距Δx(单位，cm)的关系图，其是由流体动态计算机模拟确定的。在一个例子中，连接效率CE定义为进入陶瓷生坯物件10的前端12的热空气110的流量除以在后端14离开的热空气的流量。图7A表明，对于两种流速，当连接间距Δx超过10cm时，连接效率CE都跌落到低于20％，但是对于Δx＝0，其是100％。短连接间距时，连接效率CE也比较长连接间距跌落得更快。

图7B是基于实际测量的离开速度V_E(m/s)与连接间距Δx(英寸)的关系图，该实际测量是基于尺寸D＝4.66”(11.84cm)、L＝6”(15.24)、ρ＝600以及TH＝3.5密耳(88.9微米)的示例性陶瓷生坯物件10进行的。将空气刀用于CCHA干燥系统100。输入流速V₁是20.8m/s。三条曲线是对于40psi(三角形)、60psi(菱形)和80psi(正方形)的压力。对于Δx＝2英寸，连接效率CE＝V_E/_VI≈30％。

在一个示例性实施方式中，来自CCHA干燥系统100的热空气110的体积流量R_V限定为50scfm≤R_V≤1500scfm，其中“scfm”表示“标准立方英尺每分钟”。在一个例子中，连接效率CE大于或等于50％，或者甚至大于或等于80％。对陶瓷生坯物件10进行干燥从开始到终止的示例性干燥时间t_D为5-30分钟。这些干燥时间明显快于常规干燥时间，其通常以小时计。因此，本文所揭示的系统和方法的一个方面包括陶瓷生坯物件10的快速干燥。此类快速干燥增加了终端产品陶瓷制品的制造速率，从而降低了每件制品的成本。

对本领域的技术人员而言，很清楚可以在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神或范围下，对本文所述的本发明的示例性实施方式进行各种修改。因此，本公开内容应涵盖对本公开内容的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。

Claims (23)

1.一种对挤出陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出陶瓷生坯物件具有开放的纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端，所述方法包括：

对所述陶瓷生坯物件进行至少一次微波干燥，将其干燥至约70％的干燥度，从而形成部分干燥的陶瓷生坯物件；

以可操作的方式将所述部分干燥的陶瓷生坯物件的输入端相对于紧连接热空气(CCHA)干燥系统的输出端布置，从而限定了连接间距Δx，Δx的值限定为-2”≤Δx≤10”；

使得CCHA从所述陶瓷生坯物件的所述输入端通过至所述陶瓷生坯物件的所述输出端，从而对所述部分干燥的陶瓷生坯物件进行至少一次CCHA干燥，以形成具有至少98％的目标干燥度的经干燥的陶瓷生坯物件；以及

所述陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷生坯物件在5-30分钟的干燥时间内达到所述目标干燥度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述连接间距Δx>0，并且其限定了所述陶瓷生坯物件和所述CCHA干燥系统之间的间隙，所述方法还包括用连接元件至少部分地覆盖所述间隙。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述进行至少一次微波干燥包括依次在多个微波施加器中进行多个微波干燥步骤。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述进行至少一次CCHA干燥是与所述进行至少一次微波干燥是同时执行的。

6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在仅进行CCHA干燥的最终施加器中，执行所述进行至少一次CCHA干燥。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述CCHA干燥系统包括具有一个或多个通道的空气引导装置，并且所述方法还包括将所述热空气导向通过所述一个或多个通道。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，使得CCHA从所述陶瓷生坯物件的所述输入端通过至所述陶瓷生坯物件的所述输出端包括吹风和真空中的至少一种。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，所述方法包括在其中进行这样的行为，即，相比于仅使用微波干燥进行干燥过程所形成的端部缺陷数量，所述经干燥的陶瓷生坯物件具有减少的端部缺陷数量。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述陶瓷生坯物件的直径D为3”≤D≤20”。

11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述纵向孔道被厚度TH范围为1密耳≤D≤15密耳的孔道壁所限定。

12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述陶瓷生坯物件含有石墨和无机物，其中，相对于所述无机物的总含量，测得的石墨含量大于5重量％。

13.如权利要求1-3、5和7-12中任一项所述的方法，其特征在于，在单个施加器中进行所述至少一次微波干燥和所述至少一次CCHA干燥。

14.一种对挤出陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出陶瓷生坯物件具有开放的纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端，所述方法包括：

对所述陶瓷生坯物件进行干燥，以形成干燥度小于或等于10％的部分干燥的陶瓷生坯物件，所述干燥包括以连接间距Δx进行第一紧连接热空气(CCHA)干燥，Δx的值限定为-2”≤Δx≤10”；

将所述部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成经干燥的陶瓷生坯物件，对所述部分干燥的陶瓷生坯物件进行干燥包括进行微波干燥和至少第二CCHA干燥中的至少一种；以及

所述陶瓷生坯物件在0-10％干燥度的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，同时进行所述至少一次微波干燥和所述至少第二CCHA干燥。

16.如权利要求14或15所述的方法，所述方法包括在单个施加器中进行所述方法。

17.一种对挤出陶瓷生坯物件进行干燥的方法，所述挤出陶瓷生坯物件具有开放的纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端，所述方法包括：

a)通过进行微波干燥和紧连接热空气(CCHA)干燥中的一种，对所述陶瓷生坯物件进行干燥，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件，以连接间距Δx进行所述CCHA干燥，Δx的值限定为-2”≤Δx≤10”；

b)采用a)中进行的所述微波干燥或CCHA干燥的另一种，将所述部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成经干燥的陶瓷生坯物件；以及

c)其中，所述陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

18.一种对挤出陶瓷生坯物件进行干燥的设备，所述挤出陶瓷生坯物件具有开放的纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端，所述设备包括：

至少一个施加器，其用于对所述陶瓷生坯物件进行微波干燥，以形成部分干燥的陶瓷生坯物件；

至少一个施加器，其用于以连接间距Δx进行紧连接热空气(CCHA)干燥，Δx的值限定为-2”≤Δx≤10”，并且其用于将所述部分干燥的陶瓷生坯物件干燥至至少98％的目标干燥度，以形成经干燥的陶瓷生坯物件；以及

所述陶瓷生坯物件的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

19.如权利要求18所述的设备，其是由单个施加器构成的，所述单个施加器具有用于进行所述微波干燥的微波源以及用于进行所述CCHA干燥的CCHA干燥源。

20.如权利要求18所述的设备，所述设备包括挠性连接元件，其用于当Δx<0与所述陶瓷生坯物件的周界表面相连，从而在用于进行所述紧连接热空气(CCHA)干燥的所述至少一个施加器中，沿着开放纵向孔道阵列引导热空气。

21.一种对挤出陶瓷生坯物件进行干燥的设备，所述挤出陶瓷生坯物件具有开放的纵向孔道阵列以及相对的输入端和输出端，所述设备包括：

至少一个施加器，其用于以连接间距Δx进行紧连接热空气(CCHA)，Δx的值限定为-2”≤Δx≤10”，并且其用于对陶瓷生坯物件进行干燥，以形成具有高至10％的干燥度的部分干燥的陶瓷生坯物件；

至少一个施加器，其用于对所述部分干燥的陶瓷生坯物件进行微波干燥，将其干燥至大于或等于98％的目标干燥度；以及

所述陶瓷生坯物件在0-10％干燥度的介电常数ε＝ε’+iε”，其限定了损耗因数tan(δ)＝ε”/ε’≥0.05。

22.如权利要求21所述的设备，其是由单个施加器构成的，所述单个施加器具有用于进行所述微波干燥的微波源以及用于进行所述CCHA干燥的CCHA干燥源。

23.如权利要求21或22所述的设备，所述设备包括挠性连接元件，其用于当Δx<0时与所述陶瓷生坯物件的周界表面相连，从而在用于进行所述紧连接热空气(CCHA)干燥的所述至少一个施加器中，沿着开放纵向孔道阵列引导热空气。