CN108947560A - 一种大型蜂窝陶瓷组合体及其制备方法 - Google Patents

一种大型蜂窝陶瓷组合体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法，准备好整体挤压成型制成的小型蜂窝陶瓷体；制备粘合剂，将粘结剂均匀平整的涂覆在需要粘结的小型蜂窝陶瓷体的外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂的涂覆量为1～10kg，将粘结剂均匀平整的涂覆在无机纤维棉表面上，每平方米接触面积粘结剂的涂覆量为0.1～1kg，将不同的小型蜂窝陶瓷体进行组合，形成带有降压通道的大型蜂窝陶瓷体，本发明制备方法工艺简单，设备要求低，原材料易得，制备后的蜂窝陶瓷组合体强度高，运输及装配不易损坏，外形尺寸灵活，装配效率显著提高，特别是对普通成型工艺难以成型的大尺寸蜂窝体，使用本制备方法可以获得各种尺寸及不同外形的大型蜂窝陶瓷体。

Description

一种大型蜂窝陶瓷组合体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大型蜂窝陶瓷组合体的制备方法，属于多孔陶瓷加工成型技术领域。
背景技术
蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料，早在二十世纪70年代就开始试制生产。蜂窝陶瓷具有高的比表面积和良好的物理化学稳定性，除此之外还具有低密度、高渗透率、良好的能量吸收性能以及耐高温、耐腐蚀、化学稳定性和尺寸稳定性高、易于再生等诸多特点。近年来，随着制备技术的发展，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。
蜂窝陶瓷的成型工艺大体上可以分为以下几种：挤压、热压铸、注浆及注凝成型。目前国内制造中小型（外型尺寸小于250毫米）陶瓷蜂窝体多以挤压成型为主。陶瓷蜂窝体结构形状由成型模具的形状决定，挤出模具的设计和制造是蜂窝陶瓷生产中的关键技术。对于一些大型（外型尺寸大于300毫米）的蜂窝陶瓷体的整体挤压成型，对成型模具的要求也越高，由于模具设计和加工制造难度的限制，以及蜂窝陶瓷是一种脆性材料，目前大型蜂窝陶瓷体使用挤压工艺整体制造存在成型不完整，出模孔壁变形或拉断，蜂窝孔堵塞等问题，同时大型蜂窝陶瓷体成型后在转移、运输及装配过程中极易因刮擦、碰撞而造成边楞缺损，甚至整体碎裂。
发明内容
针对大型蜂窝陶瓷体存在的成型及结构强度方面的问题，本发明提供了一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法。
本发明所述一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法步骤是：
a、准备好整体挤压成型制成的小型蜂窝陶瓷体；
b、制备粘合剂：按无机胶：填料=1:1～10的比例配制粘合剂A，用于小型蜂窝陶瓷体组合粘结；按无机胶：填料=1～10:1的比例配制粘结剂B，用于组合后的蜂窝体与无机纤维棉之间的粘结；
c、将粘结剂A均匀平整的涂覆在需要粘结的小型蜂窝陶瓷体的外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂A的涂覆量为1kg～10kg，将粘结剂B均匀平整的涂覆在无机纤维棉表面上，每平方米接触面积粘结剂B的涂覆量为0.1kg～1kg，
d、将不同的小型蜂窝陶瓷体按下述方式进行组合，形成带有降压通道的大型蜂窝陶瓷体：
Ⅰ：将高度不同，外形相同的小型蜂窝陶瓷体粘结组合成带有降压通道的规则大型蜂窝陶瓷体：使用不同高度，相同外形的小型蜂窝陶瓷体，在其结合面上用粘结剂A涂覆后组合，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度50～300℃下，烘干2～12h，再利用粘结剂B将无机纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，最终得到规则大型蜂窝陶瓷体；
Ⅱ：将高度不同，外形不同的小型蜂窝陶瓷体粘结组合成带降压通道的异形大型蜂窝陶瓷体：使用不同高度，不同外形的小型蜂窝陶瓷体，在其结合面上用粘结剂A涂覆后组合，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度50～300℃下，烘干2～12h；再利用粘结剂B将无机纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，最终得到异形大型蜂窝陶瓷体。
本发明利用耐高温无机粘结剂将一定尺寸和孔数的蜂窝陶瓷粘结组合成蜂窝陶瓷整体，蜂窝陶瓷整体外壁用一定厚度的无机纤维棉进行包覆，利用本发明提供的制备方法，一方面可以制备任意尺寸及外形的蜂窝陶瓷体，另一方面最大限度的解决了转移、运输及装配过程对蜂窝陶瓷体造成的破损。本发明制备方法工艺简单，设备要求低，原材料易得，制备后的蜂窝陶瓷组合体强度高，运输及装配不易损坏，外形尺寸灵活，装配效率显著提高，特别是对普通成型工艺难以成型的大尺寸蜂窝体，使用本制备方法可以获得各种尺寸及不同外形的大型蜂窝陶瓷体。
本发明所述小型蜂窝陶瓷的材质可以是高铝、致密高铝、堇青石、致密堇青石、莫来石和刚玉莫来石中的一种或几种。
本发明小型蜂窝陶瓷体的尺寸和孔数可以是任意尺寸和孔数。
本发明所述的用于制备无机粘结剂的无机胶可以是硅溶胶、铝溶胶和磷酸铝胶中的一种或几种组合。
本发明所述的用于制备无机粘结剂的填料可以是氧化铝粉、氧化镁粉、陶瓷坯胎粉、熔块料中的一种或几种。
本发明所述无机纤维棉可以是陶瓷纤维棉、玻璃纤维棉和矿渣纤维棉中的一种或几种。
附图说明
图1是小型蜂窝陶瓷体在圆形嵌套中水平排列的主视图；
图2是小型蜂窝陶瓷体在圆形嵌套中垂直排列的局部剖视图；
图3是规则大型蜂窝陶瓷体和异形大型陶瓷体在圆形嵌套中水平排列的主视图，
图4是规则大型蜂窝陶瓷体或异形大型陶瓷体在圆形嵌套中垂直排列的局部剖视图。
在图中，1、传统小型蜂窝陶瓷体 2、降压通道A 3、凸台 4、规则小型蜂窝陶瓷体5、异形小型蜂窝陶瓷体 6、降压通道 B 7、用于组合的小型蜂窝陶瓷体Ⅰ 8、用于组合的小型蜂窝陶瓷体Ⅱ 9、粘结面 10、无机纤维棉。
具体实施方式
实施例1：如图1和图2所示，按下述方法步骤，将高度不同，外形相同的传统小型蜂窝陶瓷体1叠加组合成带降压通道的规则大型蜂窝陶瓷体：传统小型蜂窝陶瓷体上带有凸台3，传统小型蜂窝陶瓷体1相互叠加形成降压通道A2
a、准备好整体挤压成型制成的高度不同，外形相同的传统小型蜂窝陶瓷体1；
b、制备粘合剂：按硅溶胶：氧化铝粉=1:5的比例配制粘合剂A，用于小型蜂窝陶瓷体1组合粘结；按硅溶胶：氧化铝粉=5:1的比例配制粘结剂B，用于组合后的蜂窝体与无机纤维棉（玻璃）之间的粘结；
c、将粘结剂A均匀平整的涂覆在需要粘结的传统小型蜂窝陶瓷体外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂A的涂覆量为5kg，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度200℃，烘干时间12h。再利用粘结剂B将玻璃纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，每平方米接触面积粘结剂B的涂覆量为0.75kg，最终得到规则大型蜂窝陶瓷体。
实施例2：按下述方法步骤，如图3所示，将高度不同，外形相同的规则小型蜂窝陶瓷体4 和异形小型蜂窝陶瓷体5组合成带降压通道的规则大型蜂窝陶瓷体：
a、准备好整体挤压成型制成的小型蜂窝陶瓷体4 和异形小型蜂窝陶瓷体5；
b、制备粘合剂：按铝溶胶：氧化铝粉=1:3的比例配制粘合剂A，用于小型蜂窝陶瓷体组合粘结；按硅溶胶：氧化铝粉=3:1的比例配制粘结剂B，用于组合后的蜂窝体与玻璃纤维棉之间的粘结；
c、将粘结剂A均匀平整的涂覆在需要粘结的传统小型蜂窝陶瓷体外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂A的涂覆量为5kg，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度200℃，烘干时间8h。再利用粘结剂B将玻璃纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，每平方米粘接面9的接触面积粘结剂B的涂覆量为0.5kg，最终得到异形的大型蜂窝陶瓷体。
实施例3：按下述方法步骤，如图4所示，将高度不同，外形不同的用于组合的小型蜂窝陶瓷体Ⅰ7 和用于组合的小型蜂窝陶瓷体Ⅱ8组合成带有降压通道B6的异形大型蜂窝陶瓷体：
a、准备好整体挤压成型制成的高度不同，外形不同的用于组合的小型蜂窝陶瓷体Ⅰ7和Ⅱ8；
b、制备粘合剂：按磷酸铝胶：陶瓷坯胎粉=1:3的比例配制粘合剂A，用于小型蜂窝陶瓷体组合粘结；按磷酸铝胶：陶瓷坯胎粉=3:1的比例配制粘结剂B，用于组合后的蜂窝体与无机纤维棉10（陶瓷）之间的粘结；
c、将粘结剂A均匀平整的涂覆在需要粘结的小型蜂窝陶瓷体外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂A的涂覆量为3kg，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度150℃，烘干时间8h。再利用粘结剂B将无机纤维棉10（陶瓷）粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁上，每平方米粘结面9的接触面积粘结剂B的涂覆量为0.5kg，最终得到带有降压通道B6的异形大型蜂窝陶瓷体。
本发明所述一种蜂窝陶瓷组合体的制备方法，其创新之处在于：
1. 使用本发明所述的制备方法可以解决大型（尺寸）蜂窝陶瓷体无法用挤压工艺成型的问题。此外，本发明所述的制备方法可以将小型蜂窝陶瓷制备成任意外形和任意尺寸的蜂窝陶瓷组合体，满足各种特定场合以及各种不规则外形嵌套的要求，
2. 大型的蜂窝陶瓷组合体在装配过程中一方面可以避免小型蜂窝陶瓷多次拼装引入的装配间隙，提高装配尺寸精度，另一方面可以显著提高装配效率；
3. 在整体蜂窝陶瓷外壁包覆具有缓冲作用的无机纤维棉可以有效减少成品在转移、运输及装配过程中因刮擦、挤压及碰撞引起的边楞缺损或整体碎裂；另外，蜂窝陶瓷在成型烧制后往往带有较为锐利的边角，使用无机纤维棉包覆后能大大减少装配工人在施工过程中的意外伤害；
4. 尺寸相同的蜂窝陶瓷体在装配使用过程中为了减小压差和防止烟渣、灰尘积蓄造成堵孔，需要额外设计降压通道。具体方法是使用切割机对成型后的蜂窝坯体进行切割，切割后蜂窝底部形成凸台，在垂直堆放时形成降压通道（空隙），这种方法操作工序复杂且造成材料的大量浪费。而大型蜂窝陶瓷体可以利用不同高度的小型蜂窝体组合自动形成降压通道（空隙），不需要额外设计降压槽，降压通道还可以起到减少烟气中烟渣、灰尘积蓄的作用，
5. 正常生产运输过程中会产生大量的边角缺损不合格品以及开裂破损的产品，将这些外形缺陷的蜂窝产品裁切成一定尺寸的小蜂窝体，在利用本发明所述的制备方法重新组合可获得二次利用，最大限度的利用资源的同时达到了节能减排的目的。

Claims (4)

1.一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法，其特征是：所述方法步骤是：
a、准备好整体挤压成型制成的小型蜂窝陶瓷体；
b、制备粘合剂：按无机胶：填料=1:1～10的比例配制粘合剂A，用于小型蜂窝陶瓷体组合粘结；按无机胶：填料=1～10:1的比例配制粘结剂B，用于组合后的蜂窝体与无机纤维棉之间的粘结；
c、将粘结剂A均匀平整的涂覆在需要粘结的小型蜂窝陶瓷体的外壁表面上，每平方米接触面积粘结剂A的涂覆量为1kg～10kg，将粘结剂B均匀平整的涂覆在无机纤维棉表面上，每平方米接触面积粘结剂B的涂覆量为0.1kg～1kg，
d、将不同的小型蜂窝陶瓷体按下述方式进行组合，形成带有降压通道的大型蜂窝陶瓷体：
Ⅰ：将高度不同，外形相同的小型蜂窝陶瓷体粘结组合成带有降压通道的规则大型蜂窝陶瓷体：使用不同高度，相同外形的小型蜂窝陶瓷体，在其结合面上用粘结剂A涂覆后组合，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度50～300℃下，烘干2～12h，再利用粘结剂B将无机纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，最终得到规则大型蜂窝陶瓷体；
Ⅱ：将高度不同，外形不同的小型蜂窝陶瓷体粘结组合成带降压通道的异形大型蜂窝陶瓷体：使用不同高度，不同外形的小型蜂窝陶瓷体，在其结合面上用粘结剂A涂覆后组合，施加一定的外力使小型蜂窝陶瓷体粘结在一起，待粘结剂A干燥至表面无明显的水分时撤去外力，将粘结在一起的蜂窝陶瓷组合体移入烘干设备中，烘干温度50～300℃下，烘干2～12h；再利用粘结剂B将无机纤维棉粘附在组合好的蜂窝陶瓷组合体外壁，最终得到异形大型蜂窝陶瓷体。
2.根据权利要求1所述的一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法，其特征是：所述无机胶为硅溶胶、铝溶胶、磷酸铝胶中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法，其特征是：所述填料为氧化铝粉、氧化镁粉、陶瓷坯胎粉、熔块料中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种大型蜂窝陶瓷体的制备方法，其特征是：所述的无机纤维棉可以是陶瓷纤维棉、玻璃纤维棉和矿渣纤维棉中的一种或几种组合。
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