CN115427374A - 用于例如过滤器的多孔结构及其制造 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于例如过滤器的多孔结构及其制造
背景技术
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。
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(FibreGlast 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。
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-d10)/d50之比提供了对于孔径的认知。
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-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。
发明内容
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。
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。
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。
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-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。
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。
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。
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个孔道每平方英寸的孔道密度。其他实施方式包括过滤器，所述过滤器包括此类多孔结构，并且还包括由多孔结构支撑的涂层，其中，涂层可以构造成阻挡和/或吸引目标微粒(即，微粒过滤器)，以及至少部分围绕多孔结构和涂层的外壳。
其他实施方式包括用于制造多孔结构的挤出批料材料，其包含多个玻璃泡，其中，玻璃泡具有至少1微米且不超过100微米的D50尺寸，以及其中，玻璃泡具有1000psi或更高的等静碾碎强度。挤出批料还包含粘结剂且具有相对于水而言小于1.0的比重。在一些实施方式中，挤出批料还包含成孔剂，例如有机成孔剂(例如，淀粉)。
其他实施方式包括可以是过滤器基材或者主体(例如，蜂窝)或者可以起到其他目的的多孔结构，例如提供了对于液体电解质的支撑或者渗透聚合物的骨架。该结构包括D50尺寸小于100微米的多个玻璃泡。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结构且达到其表面的腔体。在一些实施方式中，玻璃泡的至少一些玻璃失透从而使得玻璃包含晶体。
在以下的详细描述中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。要理解的是，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。
附图说明
所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图阐述了一个或多个实施方式，并与具体描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。因此，结合附图，通过以下详细描述会更好地理解本公开内容，其中：
图1是可以包含本文公开的技术的过滤器的横截面透视图。
图2是可以包含本文公开的技术的多孔结构(例如蜂窝体)的透视图。
图3是可以包含本文公开的技术的另一种结构的透视图。
图4是包含根据示例性实施方式的玻璃泡的生坯结构的显微镜图。
图5是包含根据另一示例性实施方式的玻璃泡的生坯结构的显微镜图。
图6是根据示例性实施方式的类似于图4的结构的显微镜图，但是玻璃泡发生了破裂和失透。
图7是根据示例性实施方式的类似于图5的结构的显微镜图，但是玻璃泡发生了破裂和失透。
具体实施方式
在参见具体阐述了示例性实施方式的以下具体描述和附图之前，应理解的是，本发明技术不限于具体描述所述或者附图所示的细节或方法。例如，本领域技术人员会理解的是，与附图之一所示的实施方式或者与实施方式之一相关的文字所述相关的特征和属性可良好地应用于其他附图所示或者其他文字所述的其他实施方式。
参见图1，装配件(显示为过滤器110)包括：蜂窝形式的多孔结构112(例如，基材、主体)和外壳114(例如，框架)(例如，金属罐)。外壳114至少部分围绕多孔结构112。更具体来说，图1显示横截面的外壳114，去除了一部分从而显示出外壳114中的多孔结构112。在一些实施方式中，多孔结构112可以经过涂覆，例如具有涂层，所述涂层构造成吸引或任意其他方式影响目标微粒(例如，废气排放、空气微粒、挥发性有机化合物)。例如，催化转化器装配件中的基材可以接收包含氧化铝、钛和硅的二氧化物的修补基面涂料，并且可以涂覆包含贵金属(例如，铂)的催化剂。
参见图2，可以将类似于图1的多孔结构112的多孔结构210用于过滤器110或者任意其他地方。多孔结构210是“蜂窝”，在于多孔结构210包含拉长的通道212，其大致延伸通过至少一部分的多孔结构210，例如从多孔结构210的外表面214(例如，面)线性延伸到多孔结构210的相对外表面处或其附近。在一些实施方式中，过滤器110可以包含堵塞物，其中，空气流动穿过过滤器的壁和网材，但是捕获住了微粒。在其他实施方式中，一些或者全部的拉长的通道212没有被堵塞住的，允许流体(例如，废气、水等)流动穿过拉长的通道212。在其他实施方式中，多孔结构可以是多孔的，但是不包含拉长的通道212(大致参见图3)。
根据示例性实施方式，拉长的通道212可以具有较高的纵横比(例如，长宽比或者长度直径比)，其中，长度L是沿着拉长的通道212的流动路径在拉长的通道212在多孔结构210的相对外表面214上提供的外表面214上的开口之间取向，如图2所示。根据示例性实施方式，拉长的通道212是拉长的，从而使得至少一些(例如，大部分、>90％、全部)的通道的纵横比(定义为拉长的通道212的长度相对于相应的拉长的通道122的垂直于该长度L的最宽横截面尺度)是至少10、至少20、至少50、至少100和/或不超过50,000。
虽然图1-2显示具有大致圆柱形几何形貌的多孔结构112、210，但是也考虑其他几何形貌，例如：立方体、长方体、片状或者更复杂的几何形貌。例如，现参见图3，结构310是大致直线型片材，其可以用作过滤器基材或者其他目的。在一些实施方式中，图3的结构310可以具有大致均匀的密度和非均质的孔分布，特别是对于没有拉长的通道的玻璃泡沫片而言。泡沫可以是：高度多孔的，经过涂覆的，和/或部分或者完全填充了液体材料(例如，电解质)、固体材料(例如，电介质)或者任何其他东西。
根据示例性实施方式，结构310是高度多孔的，并且孔(例如，腔体、空穴、结构之间的空间)相互是开放的，从而使得流体可以流动通过孔进入和穿过结构310。然而，在一些此类实施方式中，结构310可以仅仅是半可渗透性的，仅允许一些流体和/或较小微粒穿过结构310，但是俘获或者阻挡了其他那些。
根据示例性实施方式，结构(例如，图1-3的多孔结构112、210以及结构310)可以包括多个玻璃泡和/或可以是至少部分由多个玻璃泡形成的(例如，空心微球体，参见图5和7的玻璃泡512、512’)，其中，“多个”可以包括超过100个，例如超过1000个。在一些此类实施方式中，玻璃泡可以具有至少1微米(μm)且不超过1000μm的D50尺寸，例如：至少5μm、至少25μm和/或不超过500μm，例如不超过250μm，例如不超过100μm，通过ASTM标准(例如D4284-12)获得。在一些此类实施方式中，包含玻璃泡的多孔结构具有小于0.8的孔径分布(d50-d10)/d50，例如小于0.4，例如小于0.2，例如小于0.1，例如小于0.06。在一些实施方式中，(如下文所讨论的，在裂口之前)大部分的玻璃泡具有至少0.1g/cm3的密度，例如至少0.3g/cm3和/或小于1.5g/cm3，例如小于0.7g/cm3，其中，密度考虑的是每体积的质量，包括了内部泡体积。
根据示例性实施方式，以重量计，多孔结构112、210以及结构310主要是玻璃或者结晶玻璃(玻璃陶瓷、陶瓷)，例如至少70重量％，例如至少80％，以及例如至少90％。对于工业中的那些情况来说，如此大比例的结构112、210、310由玻璃泡的玻璃或者结晶玻璃形成可能是令人惊讶或者违反直觉的，因为他们可能预期此类结构是特别易碎和/或完全没有保持在一起。但是，在一些预期用途中，多孔结构112、210以及结构310的多孔空间可以在稍后至少部分地被其他材料(例如，流体)填充，同时多孔结构112、210以及结构310由于如本文所教导的此类结构的制造方法从而在很大程度上保持在一起。
图4-5包括“生坯”(例如，烧制前、烧结前)的结构410、510。更具体来说，图4的生坯结构410可以是多孔结构(例如，如图1所示的蜂窝多孔结构)的外壁。而图5的生坯结构510可以是多孔结构(例如，如图1所示的蜂窝体)的内壁或网材。
可以由挤出的批料材料形成生坯结构。根据示例性实施方式，生坯结构410、510包括保持在粘结剂414、514(例如，有机粘结剂或者主要为有机的粘结剂)中的玻璃泡412、512。在一些实施方式中，批料材料可以包括粒度为3至100微米的玻璃泡，例如颗粒分布(d90-d10)/d90小于2，例如小于1.5或者小于1。根据示例性实施方式，批料密度(例如，“湿批料”密度)小于1.5g/cm3，例如小于1.0g/cm3，例如小于0.5g/cm3，例如小于0.3g/cm3。根据示例性实施方式，图4-5的生坯材料和批料材料是浮起来的(即，相比于水的比重小于1)，而在玻璃泡烧制和/或裂口之后完成的多孔结构可以沉下去(参见图6-7)。
在一些实施方式中，生坯结构410、510还可以包括增滑剂和/或润滑剂，例如油类。可以向批料添加硬质酸钠或者其他烧结助剂。在一些实施方式中，粘结剂可以包括甲基纤维素。在一些实施方式中，批料还可以包含成孔剂，例如有机成孔剂，例如淀粉(例如，玉米淀粉、豌豆淀粉)。根据示例性实施方式，玻璃泡412、512可以是“自立式”组合物，以无机构成组分计(批料中>90重量％无机物，>95重量％，骨架)。在其他实施方式中，批料还可以包含软化温度高于玻璃泡的第二无机材料，例如：粘土、滑石、二氧化硅、氧化铝、矿物、合成氧化物、其他类型的玻璃或者陶瓷颗粒和/或泡。
在一些实施方式中，使用特别具有弹性的玻璃泡412、512，例如具有至少1000psi中值等静碾碎强度的那些，例如至少2000psi，例如至少3000psi(参见Yun和Shou的“Measuring Isostatic Pressing Strength of Hollow Glass Microspheres byMercury-injection Apparatus(通过注汞设备对空心玻璃微球体的等静压强度进行测量)”，关键工程材料，第544期，第460-5页(2013))。此外，穿过对应挤出机的速率和压力可以取决于玻璃泡的尺寸、它们的材料以及挤出装置发生变化。在一些实施方式中，挤出压力范围是小于2500psi，例如小于2000psi和/或至少500psi。
根据示例性实施方式，粘结剂414、514中的玻璃泡412、512以保留了大部分(例如，超过50％、超过75％、超过90％)的玻璃泡412、512的完整性的速率和压力进行挤出(例如，双螺杆方式)。如图4-5所示，大部分的玻璃泡412、512看上去是完全完好的。对此，在考虑的其他实施方式中，挤出速率和压力可以保留许多(但不是大部分，例如：小于50％，但是至少25％或者至少20％)的玻璃泡的完整性。保留玻璃泡412、512的完整性允许玻璃泡占据生坯结构410、510中的较大体积的空间，在玻璃泡412、512之间以及玻璃泡412、512内具有空穴。
对生坯结构410、510进行挤出可能对于在多孔结构(例如，图1的蜂窝形状的多孔结构)中形成贯穿式通道(例如，如图2所示的拉长的通道212)或者相应生坯结构410、510中的其他规则特征是特别高效的。然而，在考虑的其他实施方式中，包含粘结剂中的玻璃泡的此类结构可以模制、流延浇注或者任意其他方式成形或加工，这可以更好地或者以替代性的方式保留玻璃泡412、512的完整性。在考虑的其他实施方式中，可以挤出或者任意其他方式形成形状明显不同于多孔结构112、210那样的结构，例如结构310。
玻璃泡412、512可以包括玻璃(例如，以体积计，由玻璃构成，主要由玻璃构成，包含玻璃)，所述玻璃是例如：钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐或者其他玻璃。玻璃泡412、512的玻璃可以是完全无定形的、结晶、多晶等，例如两相玻璃陶瓷。在一些实施方式中，玻璃泡412、512的玻璃在加热之前可以是无定形的，并且后续可能失透和/或结晶。出于清楚目的，如本文所用的“玻璃”包括：无定形玻璃、具有晶体的失透玻璃(例如玻璃陶瓷和晶相)。在至少一些考虑的实施方式中，玻璃泡412、512可以包括其他材料和/或由其他材料形成，例如：合成材料、聚合物、陶瓷、飞灰、漂珠、金属等。
根据示例性实施方式，在玻璃泡的软化温度具有高结晶度的玻璃泡(例如，包含超过45重量％的SiO2和/或CaSiO3等的玻璃泡)有助于从内部孔隙度到开放互联孔隙度的转变过程，如下文所讨论的那样。示例性玻璃组合物构成组分包含：超过74％SiO2，超过6.5％CaO，少于7％且至少一些的B2O3，少于1％且至少一些的Al2O3，至少一些的Fe2O3，少于2.5％且至少一些的Na2O，和/或至少一些的K2O。在一些实施方式中，玻璃泡的玻璃是、主要是或者包含：钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和/或铝硅酸盐玻璃。下表1和2提供了一些示例性组成和对应的玻璃泡属性：
表1：示例性玻璃泡组成
样品 A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2
SiO<sub>2</sub> 79.4 79.3 79.3 79.3 79.5 73.6 71.1
CaO 7.72 7.43 7.43 7.43 7.89 6.19 5.67
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 5.95 5.95 5.95 5.95 5.09 7.38 8.73
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.52 0.55 0.55 0.55 0.49 1.01 1.07
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 0.057 0.056 0.056 0.056 0.035 0.089 0.081
Na<sub>2</sub>O 1.68 1.59 1.59 1.59 1.74 2.58 2.60
K<sub>2</sub>O 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.19 0.21
表2：玻璃泡的属性
样品 A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2
软化温度(℃) ～800 ～800 ～800 ～800 ～800 ～600 ～600
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.38 0.60 0.64 0.55 0.48 0.45 0.34
孔隙度(％) 82.9 73.1 71.3 75.3 78.4 79.8 84.8
壳厚度(μm) 1.07 1.45 1.18 1.76 0.91 0.70 1.24
粒度D<sub>10</sub>(μm) 21.1 17.0 15.2 27.9 15.0 10.5 21.9
粒度D<sub>50</sub>(μm) 35.5 28.7 22.2 39.1 23.4 19.2 35.1
粒度D<sub>90</sub>(μm) 58.3 58.9 33.5 58.9 37.0 35.4 55.4
分布(D<sub>90</sub>-D<sub>10</sub>)/D<sub>50</sub> 1.05 1.45 0.83 0.79 0.94 1.30 0.95
碾碎强度(psi) 3000 10000 4000 3000 4000
根据示例性实施方式，生坯结构410、510经过加热(例如，在炉中烧制、激光加热)。加热可以烧掉粘结剂414、514，使得粘结剂414、514烧焦，使得粘结剂414、514发生化学转变，或者任意其他方式来影响粘结剂414、514。根据示例性实施方式，将生坯结构410、510至少加热到玻璃泡412、512的玻璃的软化温度。但是，玻璃泡412、512没有过度加热(例如，远高于液相线温度)，在那种情况下，玻璃泡412、512可能完全失去内聚性或结构。取决于材料，加热可以是至少400℃，至少600℃，至少800℃，至少1200℃，和/或不超过2000℃，例如不超过1600℃，例如不超过1400℃。在考虑的实施方式中，玻璃泡412、512可以具有其他软化温度。
根据示例性实施方式，生坯结构410、510在加热过程中的条件和操作使得毗邻的玻璃泡412、512发生相互物理作用，例如相互直接粘结(例如，烧结、焊接、熔入)，但是没有完全失去它们各自的结构。换言之，在至少一些此类实施方式中，条件和操作使得玻璃泡412、512没有完全液化和/或完全失去结构，相反地，变成相互粘结从而在集合体中所得到的结构是内聚性且刚性的。
根据其他此类示例性实施方式，生坯结构410、510在加热过程中的条件和操作可以使得许多玻璃泡412、512(例如：大部分的，>90％、>95％、>99％)发生裂口(breach)或者破开(break)，例如由于内部气体膨胀和/或由于失透或者其他方式发生破裂(rupture)。在一些此类实施方式中，将玻璃泡412、512加热到使得玻璃泡412、512失去完整性以及玻璃泡412、512的玻璃粉碎或者任意其他方式裂口的点。在考虑的其他实施方式中，玻璃泡可以通过微波、声能或者其他现象裂口。
玻璃泡412、512的裂口可能对于可能要依靠玻璃泡来提供浮力和/或防止材料流入玻璃泡内的空穴中或者流动穿过玻璃泡的工业中的那些直觉是相反的。然而，申请人发现，通过如本文公开的那些使得结构的玻璃泡412、512裂口，玻璃泡412、512的空穴可以得到维持和/或甚至放大且彼此接合。
在加热之后，生坯结构410、510可以进行冷却，例如冷却至比生坯结构410、510的加热温度低了至少100℃的温度，例如低于100℃，例如低于50℃。在冷却过程中，(在这时可能是没有那么球形的)毗邻的玻璃泡412、512是和/或保持相互物理粘结，例如直接或者间接粘结(通过中间粘结剂)。
在一些此类实施方式中，冷却包括在高于室温(例如，玻璃泡的玻璃的退火点)但是低于加热温度的温度下停留。在一些实施方式中，停留可以是以增量式步骤进行，或者在其他实施方式中，可以是某些温度范围内的非常逐步的温度下降的形式，这两种情况都可以实现在玻璃泡412、512的材料中形成晶体和/或可以通过退火促进残留应力的松弛。
类似地，申请人发现了使得玻璃泡裂口和/或打开的独特烧制工艺。在加热过程中，可以将玻璃泡从环境温度加热到第一温度(例如，固定温度和/或限定范围内的多个温度)，具有第一停留时间，例如：其中第一温度是至少200℃例如300℃至400℃和/或其中第一停留时间是至少1分钟例如1至10小时。在一些此类实施方式中，然后使得温度从第一温度增加到第二温度，具有第二停留时间，例如：其中第二温度大于400℃例如600℃至1200℃，以及其中第二停留时间也是至少1分钟例如1至10小时。在一些实施方式中，在加热过程中，温度从第二温度增加到第三温度，具有第三停留时间，例如：其中第二温度高于400℃且低于玻璃泡412、512的玻璃的软化点，以及第三温度高于玻璃泡的玻璃的软化点。第三停留时间可以是至少1分钟，例如1至10小时。
现参见图6-7，图6-7的结构410’、510’与生坯结构410、510相关。更具体来说，图6的结构410’可以是多孔结构(例如，如图1所示的蜂窝)的外壁，而图7的结构510’可以是多孔结构(例如，图1所述的蜂窝)的内壁或网材。然而，结构410’、510’不是“生坯”结构。相反地，玻璃泡412’、512’的壳或外壳彼此粘结以及玻璃泡412’、512’是裂口的，其中，玻璃泡412’、512’的内部体积暴露出来并且玻璃泡412’、512’之间的空间是开放且彼此互联的，形成了延伸穿过整个结构410’、510’并达到表面的腔体416’、516’(曲折路径)。
参见图6-7，在一些预期实施方式中(例如，使用特别小的玻璃泡的情况下)，在结构112、210、310中的孔之间形成的内壁可以是特别薄的，例如厚度小于1毫米(mm)，例如小于500微米(μm)，例如小于100μm，例如小于50μm，例如小于10μm，例如小于5μm，如下文所讨论的那样。
从图6-7可以看出，在一些实施方式中，玻璃泡412’、512’的玻璃失透并形成晶体。在图6-7中，失透的玻璃看上去是浅灰色的。如本文所公开的逐步加热和停留可以有助于晶体生长，这可以使得所得到的结构410’、510’是牢固的。虽然生坯材料可以包括无定形玻璃泡，但是在烧制之后的经过加工的结构可以是结晶度超过45重量％(例如至少50重量％；例如至少64重量％结晶度)的玻璃陶瓷。在一些实施方式中，以重量计，(在烧制之后的)多孔结构主要由玻璃(包括失透的玻璃)构成，例如至少90％的玻璃构成。在一些此类实施方式中，多孔结构由少于55重量％的无定形相构成。图6可以看出，刚烧制状态表面上的白色针状结构可以是鳞石英晶体。
参见图7，通过裂口的玻璃泡412’、512’形成的腔体416’、516’和/或由于粘结剂(参见图4-5的粘结剂414、514)的烧掉所留下的空穴可以导致所得到的结构410’、510’的特别高的孔隙度。申请人相信，本文公开的技术提供了高孔隙度，例如：至少40％、至少60％、至少70％、至少80％，以体积计(参见ASTM D6761-07)。根据示例性实施方式，多孔结构112、210以及结构310具有至少65％和/或不超过85％的孔隙度，以体积计。
虽然图4-7显示根据至少一些示例性实施方式的微结构和表面特征，但是多孔结构112、210以及结构310可以具有其外表面内的至少1立方厘米(cm3)的总体积，例如至少2cm3，例如至少10cm3，例如至少50cm3，和/或不超过2000cm3，例如不超过1000cm3；但是在其他实施方式中，体积可以大得多，例如用于大的锋面面积过滤器。
在考虑的实施方式中，本文公开的工艺和技术用于蜂窝过滤器，例如柴油发动机微粒过滤器。选择具有足够碾碎强度和足够小的几何形貌的玻璃泡，以促进具有至少50个孔道每平方英寸(例如至少100个孔道每平方英寸，例如至少200个孔道每平方英寸，例如至少300个孔道每平方英寸)和/或网材厚度不超过10密耳(即，千分之一英寸)(例如不超过8密耳，例如不超过7密耳，例如不超过6密耳，例如不超过5密耳)的蜂窝体的挤出，例如孔道几何形貌是：在(单位为密耳的)网材厚度上至少稠密至、没有那么稠密至或者约为200/8个孔道每平方英寸，400/7、400/6、400/5、400/4、400/3、400/2、300/7、300/6、300/5、300/4、300/3、300/2、200/7、200/6、200/5、200/4、100/8、100/7、100/6、100/5、50/8、50/7、50/6等。
至少一些此类实施方式具有圆柱形几何形貌，直径是至少4英寸，例如至少6英寸，例如至少8英寸，例如至少12英寸，例如至少24英寸，和/或不超过64英寸，例如不超过36英寸。其他此类实施方式的横截面具有大致正方形、矩形或者其他多边形几何形貌，侧边是至少4英寸，例如至少6英寸，例如至少8英寸，例如至少12英寸，例如至少24英寸，和/或不超过64英寸，例如不超过36英寸。考虑的其他实施方式具有其他尺寸或形状。此类几何形貌可以有助于低压降、高灰尘负载和高过滤效率。
各种示例性实施方式中所示的多孔结构、装配件和结构的构造和布置仅是示意性的。虽然在本公开内容中仅详细描述了一些实施方式，但是许多改进是可行的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例，参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向)，这没有从本质上背离本文所述主题的新颖性教导和优势。显示为整体形成的一些元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且可以改变或更改离散元件或位置的性质或数量。任意过程、逻辑算法或方法步骤的顺序或序列都可根据替换的实施方式而改变或重新排序。在不脱离本发明技术范围的情况下，可以对各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置进行其他替换、修改、改变和省略。

Claims (35)

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-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1000psi或更高的等静碾碎强度。
19.如权利要求14所述的方法，其中，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。
20.如权利要求14所述的方法，其中，玻璃泡的玻璃包括钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐和/或铝硅酸盐玻璃。
21.一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；
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发生裂口；
使得玻璃泡彼此粘结，其中，加热使得毗邻的玻璃泡彼此烧结到一起；以及
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。
22.如权利要求21所述的方法，其中，生坯材料浮在水中，而多孔结构下沉。
23.一种多孔结构，其包括：
多个玻璃泡；
其中，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；
其中，大部分的玻璃泡是裂口的；
其中，限定在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并达到其表面；以及
其中，以体积计，多孔结构具有至少50％的孔隙度。
24.如权利要求23所述的多孔结构，其中，玻璃泡的至少一些玻璃失透从而使得玻璃包括晶体。
25.如权利要求24所述的多孔结构，其中，以重量计，多孔结构主要由玻璃构成。
26.如权利要求25所述的多孔结构，其中，以重量计，多孔结构由至少90％的玻璃构成。
27.如权利要求25所述的多孔结构，其中，以重量计，多孔结构由少于75％的无定形相玻璃构成。
28.如权利要求23所述的多孔结构，其中，以体积计，多孔结构具有至少65％且不超过85％的孔隙度。
29.一种多孔结构，以重量计，其主要由多个破裂的玻璃泡构成，它们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，其中，限定在单个破裂的玻璃泡内的空穴彼此是开放的从而形成延伸穿过多孔结构并达到其表面的腔体。
30.如权利要求29所述的多孔结构，其中，以重量计，多孔结构由至少90％的玻璃构成。
31.如权利要求29所述的多孔结构，其中，多孔结构具有网材厚度不超过10密耳以及孔道密度不超过400个孔道每平方英寸的孔道蜂窝几何形貌。
32.一种过滤器，其包括如权利要求29所述的多孔结构；
被多孔结构支撑的涂层，其中，涂层构造成影响、阻挡和/或吸引目标微粒；以及
至少部分围绕多孔结构和涂层的外壳。
33.用于制造多孔结构的挤出批料材料，其包含：
多个玻璃泡，其中，玻璃泡具有至少1微米且不超过100微米的D50尺寸，其中，玻璃泡具有1000psi或更高的等静碾碎强度；以及
粘结剂；
其中，挤出批料材料具有相对于水而言小于1.0的比重。
34.如权利要求33所述的挤出批料材料，其还包含成孔剂，其中，成孔剂是有机成孔剂，以及其中，成孔剂包括淀粉。
35.如权利要求33所述的挤出批料材料，其还包含润滑剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220411321A1 (en) * 2021-04-02 2022-12-29 University Of Maryland, College Park Composition with tunable energy absorbing properties
CN116063092A (zh) * 2021-10-29 2023-05-05 康宁股份有限公司 用于制造玻璃陶瓷多孔结构的组合物和方法
CN117427415A (zh) * 2022-07-15 2024-01-23 康宁股份有限公司 诸如用于过滤器之类的多孔结构及其制造
CN117427599A (zh) 2022-07-15 2024-01-23 康宁股份有限公司 用于碳捕获的具有混合孔隙度玻璃泡骨架的轻量化基材及其制造方法
WO2024086036A1 (en) * 2022-10-20 2024-04-25 Corning Incorporated Monolithic substrates

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6444162B1 (en) * 2000-11-27 2002-09-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Open-cell glass crystalline porous material
US20130165542A1 (en) * 2010-09-08 2013-06-27 3M Innovative Properties Company Glass bubbles, composites therefrom, and method of making glass bubbles
CN105669245A (zh) * 2016-01-27 2016-06-15 清华大学 一种多孔石英陶瓷的制备方法
CN109095948A (zh) * 2018-08-06 2018-12-28 清华大学 一种利用中空微球制备具有连通孔壁泡沫陶瓷的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE160267T1 (de) * 1984-04-24 1986-05-22 Kanto Kagaku Poroese keramische cordientkoerper, ihre herstellung und ihre verwendung.
WO2010120977A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Porex Corporation Ground porous sintered materials and applications thereof
US10196296B2 (en) * 2015-01-17 2019-02-05 Hamid Hojaji Fluid permeable and vacuumed insulating microspheres and methods of producing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6444162B1 (en) * 2000-11-27 2002-09-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Open-cell glass crystalline porous material
US20130165542A1 (en) * 2010-09-08 2013-06-27 3M Innovative Properties Company Glass bubbles, composites therefrom, and method of making glass bubbles
CN105669245A (zh) * 2016-01-27 2016-06-15 清华大学 一种多孔石英陶瓷的制备方法
CN109095948A (zh) * 2018-08-06 2018-12-28 清华大学 一种利用中空微球制备具有连通孔壁泡沫陶瓷的方法

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