TW490377B - Titanium-containing silica glass honeycomb structure from silica soot extrusion - Google Patents
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Description
1 A7 B7 1、發明説明 發明領域： · 本發明係關於玻璃化蜂巢體結 璃化蜂巢體、纟_，1使用，⑼㈣^於含鈦玻 _出。料處 由石夕石粉塵糊狀物 出 構能夠使用作為結構支撐，其由於特別娜 脹係數以及強固負載能力所致。 、、、- y 相關技術： len (tir先閱讀背而之注意事項—填转本瓦) ”本發明申請案與下列專利相關：本公司D. St. Julie 年12月19时請細細/211379號專利申請 5«tJ^%^Manufacture Of Cellular Honeycomb Structures; B〇rreUl等人之丨_料时請美國第⑽ /299766#^^ ttff, m^UmUedram Capillary Imaging Reserv〇ir;BQrrelli等人之聰年彳腦日申請 美國鑛299766號專财請案，該翻名稱為Methods
Fabricating Photonic Structure;以及B〇rreUi 等人之 年4肋申請翻_/_21號專利申魏該專利 ^«^Redraw Capillary Imaging Reservoir 〇 發明背景： 由玻璃製造出一般構造與我們日常生活無法分離，玻 璃獨特特性使其能夠使用於高科技特別應用之複雜結構中 。由玻璃所構成蜂巢體結構屬於後者分類。玻璃蜂巢體能 夠製k出一個陣列通道以及確實地由其他處理過程製造出 ，其通¥需要融合許多各別玻璃管件在一起。該方式製造 出結構通受限於常通道直徑以及均勻性，其由於融合處理 過程所致。該形式結構通常亦可由其他材料製造出，但是 }九張尺度適川中囤园家標準（(：1^)/\4規格（210\ 297公犮） 490377 A7 • B7 五、發明説明（i) 板犏促供細特特性之組合，其能夠使該結構作熱抽拉以及 使用=新穎的應用以及技術中，特別是需要高表面積之情 况。该應用之一項範例為使化學反應容易進行以及產生催 化作用其他優點源自於高純度及/或高透明性，其能夠由 玻璃蜂巢體達成。由玻璃所構成之蜂巢體結構為理想的物 體以維持化學光線所需要啟始反應。 除此，由於類似小室狀結構，玻璃蜂巢體結構沿著通道 中Q轴為非¥地強固地以及顯著地比實心整體玻璃輕。其 為理想地作為例如為反射鏡以及形成夾層構造物體之支撐 (茶考Cellular Solids, Structures，And Properties， 2nd ed., Lorna J. Gibson and Michael F. Ashby, 1997 )對於重虽產生之問題，玻璃蜂巢體材料具有明顯的優點 ，例如離開地球外之酬載重量。在一項範例中，其對支撐反 射鏡之反射表面特別具有優點。蜂巢體支撐材料額外地能 夠為類似反射材料之低熱膨脹係數以防止由於熱應力產生 之變形或破裂。
經濟部中央嘌注局3:二消I 石夕石粉塵包括含鈦矽石粉塵為製造高純度熔融矽石（HPFS) 玻璃以及超低膨脹(ULE)玻璃製造處理過程之副產物。持續 到現在，其被視為丟棄之廢棄材料，甚至於非常純二氧化矽 或含鈦純二氧化鈦。高純度熔融矽石及ULE持續增加需求使 该廢棄物問題變為更加嚴重。因而，由於生態以及財物觀點 存在非常強烈之需求以尋求減小該廢棄之傾向。最大優點 為對該材料尋求製造性，商業性之應用。 先前技術：、 尺度適用中四國家標準（CNS )八4規格（21〇X297公浼） 5- 490377 Λ7 4 B7 五 '明言 中 局 ，賴傳統處理過程以製造出玻璃蜂巢體結構，其與本 ，明爽理過程不同。先前製造該形式麵蜂巢體之方式為 各別融合中空纖維或管件在一起或機器加工實心玻璃以形 成多通道物體。 ^二先‘技術基於數項理由而為有問題的。首先，其 :口夕i卞中空光纖（即微細毛細管件）以形成多個通道 選擇性地為熱抽拉及再成束為更進—步逐漸變細陣 1、’二通m其難以均勻地組裝以及融合中空管件為 構。第三，能夠容易處理之各別中空纖維直徑 九::广手果體結構第-束管件數目，因為能夠均勻地加 個ϊ =、之組件直徑存在實際之限制。最後，機器加工多 個沐的通道成為玻璃物體為非常昂貴以及耗時的。 使用2蜂Ϊ結構例如為CekOT(堇f石蜂巢結構商業上. 制媒轉換器之歸）已由特定材料糊狀物擠 寸約為之域使驗Ge 1 GQr處理触之補顆粒尺 影塑畜^ Γ所使用粉塵顆粒大小兩倍。顆粒尺寸顯著地 〜曰直接杈製蜂巢體結構之最小壁板厚度。 u明目標在於提供商觀翻之高純細石粉塵。 。以及^外一項目標在於提供商業化應用之石夕石粉塵 變為玻物可輸及燒結處理過程將卿塵轉 本么月另外一項目標在於提供蜂巢體結構，其具有高 々、丄以尺沒通用屮;句囚家榡準（)八4规格（21GX297公沒） >^i It ·―气·1II ! (請先間讀背而之注意事項再填寫本I ) ---訂 # ^0377
明翻~(可） A7 B7 經濟部中央檩準矣員工消費合作社印f 透明度及/或高紫外線透射性，齡具妓好的機械性強声 ，以及極良好的熱穩定性。 ^ 、本發明3外一個目標在於使用玻璃蜂巢體結構於例如 為過濾，水質淨化，薄膜反應器，流量控制器，生物反應器 結構介電質，以及結構支撐。 ’ 發明大要： 本發明設計以解決输所提及目標及先前技術之缺點 。特別是，所揭示處理過程將含有玻璃質粉末矽石特別^高 、、、屯度炼融石夕石（HPF S)或含摻雜石夕石例如為摻|隹鈦石夕(ule )粉 塵轉化為玻鱗紐。此為最先了解使祕辦石粉塵產 生該物體，其本身具有獨特以及有益之特性。 玻璃蜂巢結構能夠藉由使用玻璃粉末作為原料採用傳 統的蜂巢糊狀物擠製而製造出。制優點為高⑪石含量玻 璃蜂巢體由高純度熔融石夕石粉塵製造出，以及粉塵來自於 石夕石或其他例如含有高賴財石健。高純度石夕石 界定為純二氧化矽，存在微量材料係由於特定處理過程或 分離技術所致，但是這些微量材龍為污染物，對純二氧化 石夕並不會產生有益之特性。 附圖簡單說明： 在後面詳細說明中可參考附圖而完全了解本發明。這 些附圖包含： 第-圏示意性地顯示出本發明玻璃蜂巢體之側視斷 面圖； 第二圖示意性地顯示出本發明璃蜂巢體之前端頂
(請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁) f φ! 0 i-i I 1- I- ]>〇年”月I》曰雙正戈
視圖； ^三陽至第三聊綠出玻鱗巢體 圖以I員現出優先採用之斷面通道形狀；叫_視 面圖，其較低部份被再=本㉙明玻璃蜂巢體之側視斷 物雜===為歸狀構造― 長度顯者地較斷面寬度短； 第八圖示意性地顯示出鐘形開口重量輕破 1 山W端端部具有較大表_大於柱狀物斷面表面積以及前’、 端支樓承受重量之構件。 P 付圖元件數字符號說明： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) f 玻璃物體100;相對表面10a，10b;外側縱向表面2〇; 洞孔30;壁板40;加蓋材料50。 ’ 為了清楚以及簡潔目的，在所有附圖類似元件及組件 以相同符號表示。 加以定義，在說明書中所謂”蜂巢體結構”係說明擠製 玻璃物體100,其具有兩個相對表面1〇a及10b，長度為[之外 側縱向表面2〇,及界定一個陣列通道壁板4〇之基質，小室或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 490377 A7 ----^_____B7 五、發明説明（G ) • I ! f-i g_l ϋ m » 111 I 1- I K i請先闊讀背而之注意事項再填寫本頁) =u概3Q，其中每—相對表面具有相對應斷面表面 伽及平觸面直徑（分〗__b)，以及每—通道沿著 ^向中心轴由第一表面10a通過到達第二表面10b。相對表 囬=有相同的斷面密接，其中通道彼此相互平行地通過蜂 巢體二通道可不酬較置缝此相酬定轉。該距離 :小至壁板厚度t界定出。通道斷面形狀以及大小由小室 土板；I疋出。所有閉合形狀能夠為例如為圓形，橢圓形，三 角方形，長方形，六邊形。各個通道能夠為相同形狀或 為混合形式。通道斷面尺寸3對所有通道為固定的或在蜂 巢體内改變。蜂巢體本身為線性設計，其中第一及第二相 對表面彼此相互平行，或沿著縱向中心轴彎曲。 洋細說明：， 本务明设汁之擠製處理過程與使用來製造堇青石eg cor之處理過程相類似，其處理過程可參卩咖y之美國第 ^90654號專利，Bagley之美國第3905743號專利，Gardner 等人之美國第4551295號專利，Cunningham之美國第490221 舞 6號專利，以及j〇hnson等人之美國第56〇2197號專利。為了 防止重複說明，已公開可利用之文獻在此加入作為參考之 用。除非另有說明，本發明並不考慮這些文獻先前所揭示 之變化。 不像其他製造處理過程，形成高純度炼融矽石（HPS)粉 塵係翁由獨特火焰水解或火焰燃燒秦理過程在特定設計環 境條件下產生。含有高純度矽化合g加入至氧氣—碳氫化 合物火焰以羞生矽石中間產物於隔絕外殼内，其保持溫度 木尺度過;π:蹄（CNS) Λ4規格（21()x 297公沒） 490377 Μ Β7 五 、發明説明（1 部 中 參 % 高於画t。料巾雌物包含“ 氣態一氧化矽，以及1他火焰太自^心—虱化矽， 生之含物獅化合物”㈣。作用f 石中間產物在外殼内高溫⑽叱）7^^使得石夕 氧化彻”在離開外殼前逐漸成長以及 同日守地燒結產生較大顆粒。 在該情況，♦石粉塵具有數項獨特之特性而有可能 =為有用的原料。例如，碎石粉塵由直徑姐G5與0· 4微 而平均大小為〇· 2微米之高純度，密實，球狀顆粒所構 f。含鈦石夕石粉塵為製造非常低膨脹性(_玻璃製造過 私之田I產物。除了組成份其具有與高純度炫融石夕石粉塵類 ^的4寸性。兩種粉塵顆粒具有廣泛顆粒大小之分佈有益於 咼顆^堆積(packing)效率。高達8〇%堆積效率為有可能的 ，仁疋戶'際上並不作為限制用途，特別是播製處理過程中將 限制忒上限值。堆積效率優先採用數值界於與之間 ，以及最優先地為65%。 本發明與先前技術間一項差異在於本發明使用石夕石玻 螭粉塵使用作為原料顆粒以及需要含低鈉之處理添加劑以 作為有關紫外線透射之應用。例如，油脂酸及/或油酸優先 採用硬脂酸鈉作為糊狀物配方之粉塵潤滑劑。Elvan〇;[較 Methocel含有較少之鈉灰份，以及因而為需要的。不過，在 最終燒結前擠製物化學性清理將顯著地使鈉某些程度地減 小使得擠製物較原先粉末更純。 本發明輿先前技術間另外一項差異在於粉塵糊狀物之 尺沒適用中囚园家標準（CNS ) Λ4規格（2丨ϋΧ 297公斧） 1丨1丨丨·— (請先閱讀背而之注意事項/}-填寫本τίο 490377 央 Λ7 B7 五、發明説明（义） 固態負載為60至63%體積比（粉塵體積除以糊狀物體積尥⑽ %)，其為較咼負載而咼於製造堇青石Ceicor_狀物標準 體積比之固體負載。此歸諸於粉塵顆粒為球狀以及其大小 分佈。製造玻璃蜂巢體結構之兩項範例配方，一項為使用 Me thoce 1以及另一項為使用Evano 1作為黏接劑，其說明於 底下。兩種原料能夠以衝擊擠製（3· 5英吋直徑圓筒）經由 1英吋直徑400/8 Celc〇r模(模以擠製具有每平方英吋具有 400通道以及每一通道壁板厚度為〇· 〇〇8英吋之方形通道方 格陣列）。更進-步抽說明可參考]gag丨狀美國第37_ 54號專利以及Cunningham之美國第4902216號專利。對於 其他直徑錢擴大難機，刊财含水量錢加以調整。 配方1之糊狀物 矽石粉塵 1000.0公克
Dow Methocel F40M 31 8^^ 硬脂酸(微細粉末） 4, 〇公克 解離子水 275.0公克 配方2之糊狀物 矽石粉塵 1000.0公克
DuPont Evanol 50-42 28 7^^ 硬脂酸(微細粉末） 3· 7公克 解離子水 254. 1公克 配方1及2使贿離子水份作為溶劑以配製原料糊 。不過，在本發明中亦可使用水溶性有機溶劑混合物 當的有機溶劑為較低醇類肩類，胺類，以及醋類。這些溶
490377 Λ7
中
五、發明説明（q 弹1必詰充伤地>谷解於水中以產生均勻的混合物。水與溶劑 比值能夠在95:5至5··95範圍内變化。最為優先使用溶劑為 乙醇，丙酮，甲基乙基丙g同，Ν，Ν一二曱基甲醯胺，以及乙基乙 酿（參閱Faber等人之美國第5458834號專利）。 對於Methocel配方，乾燥成份以輪機混合在一起。當 粉末混合物攪拌時加入水份以形成糊狀物。對於Evan〇1 配方，熱聚合物溶液藉由將聚合物以及硬脂酸加入熱水内 形成。在擭拌過程中將其冷卻以及加入粉塵。排出相當數 量糊狀物形成通心狀，並處理三次。有彈性之通心物再通 過400/8Celcor模（參考所提及美國第379〇654及49〇2216號 專利），其具有8 mil片狀間隙以及刀狀邊緣遮蔽。擠製蜂 巢體結構最先介電質地加以乾燥以產生生體，以及在溫度 900 C下進行煆燒高達兩天以去除黏接而產生標色物體。 棕色物體為未燒結去除黏接之生體。下列說明一般去除黏 接（熱解）過程以由生體變為棕色物體.· 20-200°C @50°C/小時 20-200°C @20°C/小時 600-90(TC @5〇t/小時 900 C保持6小時 900-600°C @50°c/小時 600-20°C 斷電冷卻 當溫度超過850°C在去除黏接最後階段時開始燒結。 因此在去除黏接後料體結構具有相#高機械強度作為下 一步驟之處理。 本纸尺度適用中關家彳辟（CNS)〜说格（21ΰχ 297公疫） η- 77 A7 B7 蒼明説明) 當使用高純__石⑽s)粉塵作為時 附加性之化學清理步驟。在亏 ，仃 (Ί·先nili^w71面之注意事項V"3填寫本瓦) 氣或含_：二’；間_^^ 八心从n C與13_歷時超過20 ^里以去軸具之鹼金屬（例如為納），以及驗土元素以及 鎖之/9-OH以及微量污毕物告兮 、 在燒結步驟前進行 田德學清理為所需要時，其 粉塵蜂巢體基質能夠燒結為各種程 甚至光學透明之結構。摔处亍j開放孔隙 心、'°玻螭蜂果體亦能夠玻璃化地形 '、'、口、y大，-些範例揭示出先前所提及 /360672號專利第一Celmr繃給 、， 義、准以及吴國第09/300121號專 利弟一玻璃Celcor漏斗狀結構）中。 176 οίΓ/ΓΓΐ體基質藉由對掠色物體在真空中加熱至 …、处ί而、成。一般燒結玻璃結構體之煆 說 明如下··. 外_ a) 將試樣裝置於高溫爐内；在室溫下抽除為真空， b) 加熱而溫爐以抓/分鐘鱗祕至 c) 保持1000T：下歷時5—丨5分鐘，… C’ d) 以:m-15°c/分鐘速率將溫度提高至165(rc， e) 以2t/分鐘速率將溫度提高至口卯它，， f) 在1761TC下保持5-15分鐘， ， g) 以氬氣填充高溫爐，以及 h) 將高溫爐_電源从使物體㈣溫爐 室溫。 先前所說明真空假燒處理過程只作為列舉用途。瑕燒 (CNS ) Mmir ( 210X 297/^,^ ) B 一 490377 五、發明説明（（（ 12 ㈣有效地在空氣或惰性氣體例如為— 氧化碳，成形氣體，以及其混合物進m -優先地等於或大於大氣壓。當使用大氣環二=之氣壓 =敎地藉由先制提及本發明處理過程 3 :體為透明的，半透明或不透明物體亦在本發明範 二”，玻璃蜂巢體能夠為無色的或具有顏色的。色 知織爾嶋如為㈣ 其他處理過程製造出物體比較，使用石夕石粉塵作 1、二擠製處理過程製造出玻璃物體具有獨特之特性。 去制\ θ及玻鱗巢體結構㈣由各別麵管件融合在一 ^^出。麵始處理過程為複義以及產物均勾性難/ 此，其主要受限於各別通道之直徑範圍。低於特 尺寸，處理過程變為難以進行。 121 °出（可芩閱所提及美國第09/360672及09/300 、域、利）。在這些情況中，熔融處理過程之一些缺點可 均^但疋仍然存在其他問題。特別是與熔融處理過程比較 問題大大地得到改善。不過，粉末直徑通常在5至 為=圍内。顆粒尺寸將影.響蜂巢體内通道壁板厚度。 侗擠製性以及機械強度，小室壁板厚度通常在5至10 调顆教。Z ϋ而，顆粒尺寸越大，小室壁板最小厚度將越大。 以 製 請先_讀背面之注意事項再填寫本页) 訂 1_<^家榡準（〇^)八4現格（2!0/ 297公茏）ιφ 490377 A7 B7 發明説明 部 由於本發哪嫌尺柏迎峋 使用之顆粒大小，具有相當薄之玻璃粉末所 方式衣艳出。傳統玻璃粉末具有來 η二 料以及研磨介質之中九你m ^虫物“耐火材 小。農貝之^物。这些石料並不纽融或抽拉變 。作ίΙΓ於雜厚度可錄變小之尺寸關範圍内 知壓不具有該"石料”。 壁，厚度直接地與敞開前端區域⑽Α)_，其實質地 為通迫斷面積與總蜂巢體斷面積比值相關 声越 巢體重量越輕。當玻璃蜂 為輕重謎料蜂巢體《與__為有意義的。 壁板厚度亦為一些應用包含材料擴散通過小室壁板之 重要，數桃性對1^效率碱m物反應器為需要 的，擴散速率越大，各別處理過程越有效率。本發明小室壁 板越薄有助於設計出該形式較為優良之產品。本發明配^ =及處理過程能夠擠製出玻璃蜂巢體生體（熱抽拉或燒結 前），其通道壁板最小厚度為10微米，優先地最小為4〇微米， 以及最優先為100微求。. 除此’南純度少谷融碎石，以及使用於本發明中粉塵副產 物提供有盃的優點優於另外一個粉末處理過程所使用之粉 末矽酸鹽。本發明高純度熔融矽石純度將含有非常少量鹼 至屬以及驗土金屬，鐵及銅（例如低於5Q —lQQppm)，其能夠 達成非常咼紫外線透射性。對於一些應用包含化學作用輻 線特別是紫外線之吸收，該特性為非常有用的。該應用之 一些範例包含生物反應器以及在其中之水質處理。 (請先閲讀背面之注意亨項再填寫本頁) -ΦΙ
..l:i -m i· -1 ll-ll· I 訂 • 1 1» I -----1-- j I · .--i-i ........ I j 、度適用中® a家榀卒（CNS ) Λ4規格（21ϋΧ297公沒） ,本發明所使用高純度熔融矽石粉塵亦提供另外一項有 益之優點優於其他材料，即高軟化點，通常大於110(rc。、此 能夠使由該材料製造出蜂巢體裝置以使用於高溫應用中。 粉塵能夠更進一步由形成玻璃之金屬氧化物（即 所構成，其包含紹氧化物，鱗氧化物，硼氧化物。優先地該 金屬氧化物含量小於，其餘為二氧财。蜂巢體其他特 性=需要之摻雜劑亦能夠使用於粉塵中，例如改變折射率 之摻雜劑(例如為氧化錯）或產生色彩(例如為氧化録)使用 百刀比月匕夠南達10% 〇 在本發明一項實施例中，擠製玻璃蜂巢體能夠選擇性 地更進-步處理使物體之整個斷面縮窄。此能夠以任何處 理方式進行，其在縱向對物體作黏滯性再抽拉。其通常在 相當向溫度足以使玻璃歸性降低至某一程度之加熱環境 下對物體進行再抽拉以黏滯性地抽拉變小。在該情況下， 各別通運斷面尺寸被減小（參閱美國第09/300121號專利） 。對於HPFS蜂巢體結構，溫度高於誦^將使再抽拉 容易。 . 在本务明另一項實施例中，拉伸只對物體一端進行，因 而產生一個端部收縮，其具有狹窄化通道斷面。能夠使用 該形=物體以同時地對非常小各別區域提供相同或多個溶 液。溶液能夠連續性地或陳地提供，树定實施例所需 要的。 在本發明另外一項實施例中，玻璃蜂巢體能夠沿著縱 向中心軸為線性的或可加以彎曲。在一項優先實施例中， A7 B7 五 •明説明（\ll/) xp 故向中心軸彎曲為U形物體。ϋ形物體端部能夠為相同的或 不同的斷面積，其決定於物體是否再被抽拉。 —士在个發明另外一項實施例中，玻璃蜂巢體能夠再抽拉， 同時施加杻力。在一項優先地實施例中，在切割後沿著縱 向中〜轴距離顯著地大於蜂巢體斷面直徑。在該情況下， 形成官件具有多個通道。在第二優先實施例中，在切割後 沿著縱向中心軸距離等於或短於蜂巢體斷面直徑，因而產 生蜂巢板或篩網物體。 4在本龟明另外一項實施例中，蜂巢體一端或兩端能夠 加盍或以加盖材料5〇密封。該材料能夠由任何已知固態材 料例如玻璃’金屬，有機聚合物域脂所構成。這些材料為 無色’不透明，半透明或翻的；以及可為任何厚度。在另 外-個優先實施财，加紐料之折射率或厚度並非均勾 ，以及設計為透鏡功能以聚域發散透射光線。除此，加. 盖枯料對其他材料例如驗體或氣體為滲透性的。 f上述所提及實施例任何通道能夠或部份地填充 ^復—種材料。該材料能夠為_，液體，氣體或其混合 材料。特別.地考慮填充並非所有之通道。 中空通道默結果及_職決定_製處理過程所 用之換。輕結構具有_合壁板_ 這些，包含非限制性圓形，_形， ^規則多邊形，其具有轉或不相等邊之鋪或鈍角。 ^二形狀具有衫具有或平面。優絲 ’二角形’六逵形’及圓形。中空通道在物體内能夠為重複 (請先間讀背而之注意事項孙續寫本贫) \—*, 、\Ό 舞 / / A7 B7 6 九 發明説明 之圖案或沿著斷面表面不規則地放置。蜂巢體斷面積範圍 内能夠形成一種或多種形狀。除此，通道斷面大小在整個 蜂巢體斷面並不需要為均勻的。 - 一項優先實施例中，當離斷面蜂巢體中心距離增加時 通道之尺寸將減小。 1¾離通道壁板之厚度·^由一個通道至另外一個通道為 固定的，或在一個通道與另外一個通道間厚度並不相同。 視蜂巢體應用情況，任何設計為可接受的。 再抽拉别擠製未燒結玻璃蜂巢體之一般特性如下： 商業化小室岔度(CD)範圍：小室/平方英口寸； 商業化敞開前端面積（〇FA)範圍··〇· 55-0. 87; 商業化基質直徑(D)範圍：〇·25-〇. 12英吋； 商業化通道壁板厚度(WT)能夠由下列公式計算出： 〇FA:((CEr0.5-i；)/CD—0.5)2:(卜攸〇)0.5)2。 由方、k結將產生收縮，上述範圍在煆燒後將會改變。 收縮決定_體負載以及燒結程度，但是-般為界於13—20 %#方性線性收縮。 。时由於先前所說明玻璃固態特性以及糊狀物擠製處理過 程彈性之獨餘合，卿舰㈣石蜂巢體發現能夠適用 於下列許多方面之應用。 生物反應器： 矽石表面已知為生物活性的。蜂巢體結構之小室能夠 力=使用作為培植用途。已知特定微生物之新陳代謝利用 4寸定波長（大部份為紫外線區域）之低強度光線照射能夠大 尽紙ik尺度適;Π aicBiTcNS ) Λ4规格( i<r 請先閲請背而之注意事項再填寫本頁)
In、一 11 In · A7 B7 7 發明説明（丨〇 地提歼。藉由供應流動養分，同時照射成長於小室壁板 =生物（利用舰高度紫外線透射之優點），透明的石夕石 4體結構辦使用作為生物反應器以產生有㈣生物材 料。 毛細管流動控制： 毛細管能夠限制通過其中流體之流動。其能夠以多個 、1=s ^之速率調整流量°藉由綠色石夕石蜂巢體結構 ~悲‘交形（包含蝶再填充以及變形播製處理過程，參閱施⑸ ,吴國細/211379號專利)接續燒結，經由熱抽拉之教 受形’能夠達成具有毛細管通道超高之小室密度。該蜂巢 體^細管流量控織效率為最大，㈣毛細管通道為超高 度。高純度紗石之極良好化學以及熱穩定性對該门應 用馬有盈的。 高效率過遽系統： 部份燒結石夕石顆粒具有三度空間相互連接之孔隙結構 。由於粉塵雕小尺相及财尺寸分 構包含具有三度空間纽性之網狀結構，其具有奈夂i 以及狹窄，収狹窄之尺寸分佈。此對超縣應^ 理想的。綱黏雜燒結為主要機制，多紐通道:尺; 能夠藉由_-14_溫度之熱處理加以控制而 孔隙率。因此，具检制纽_叙部份燒辦石蜂巢 體結構能夠使⑽為過；t，其ΙΙΦ選擇性通過蜂巢奶小 之通道達成。高操作效率來自於高小室密度，薄小錢板 明顯通道銷，収高孔神H岭。高純妙石2 尺度適川屮围因家標卒（cns ) η q HI i-i ί— -- 丨Mi· 11^.-.. i-i XI (請先閱讀背而之注意事項再填寫本页) ' II - I- - — 1- -I ---—HI— 490377 A7 B7 δ 五、發明説明（iq) 学以及熱穩定性有益於該應用。 薄膜反應器： ^先閱讀背而之注意事項再4离本页) ^類似於過濾系統，但是有一項不同，薄膜反應器為活性 系統。籍由將觸媒裝置於D多孔性網狀結構以及選擇性 導引不同反應器流體經由蜂巢體小室，化學反應之動力能 加以提昇以及平衡得取善。@而，提高反應速率以及能 夠提高產物生成量。 水處理： 該應用亦使用HPFS高紫外線透射之特性。有害細菌以 及病毒能夠是藉由將受污染之用水流動經過蜂巢體結構同 ¥由蜂巢體結構外側照射高強度紫外線。 透鏡陣列： 訂
MW 利用高折射率熔融玻璃滲透册”蜂巢體小室，再立即 地降低溫度為-個範圍内，其中高折射率玻璃與鹏(藉由 擴放械制）間之反應作用能夠安全地加以控制。在適當溫 度下藉由適當暴糾間，有可能魅由職性_平行柱 ，物所構成之獨特玻璃物體。在各職狀物崎射率分佈 在徑向為缝形的。玻體關再抽細減小這些特別 柱狀物之尺寸以及在制之空間。在再抽拉後，玻 、:夠切為由微透鏡陣列所構成之薄片。在陣列中經選擇 处鏡能夠加以遮罩以產生圖案。 光子頻帶間隙結構： 有可能經由單-階段或兩個階段減小處理過程產生呈 …喊米大小範圍週期之HPFS結構。單一階段方式簡單地藉 匕尺度jCNS ) A4^( 2\〇y^^ 490377 A7 B7 發明説明（代） 9 由加熱再抽拉提高小室密度。兩個階段方 冷式變形(一種處理過程包:二 以及減小㈣’·參顯_G9/21137晚充^ 燒結，最終再經由加熱再抽拉作加埶變心’接者 ^ ^ (扣及魏序湖t 36=3細:；_998糊3Q日⑻美_9/ 構而ίίΓ ° ®案缺陷能觸由改變原先蜂巢體小室处 構而產生有益之光學效果。 木版』至、''口 高溫介電質材料： 终多材料包含聚氨基甲酸酯發泡 夠使用作為許多應用之介電質她 ^線及LUndberg透鏡。作為高能量密度以及高溫應用 ‘2==適#地操作。不同應用在材料内需要不 含八布°例如，喊鏡在'。蕊處需要最’ 阿电質常數之分佈以及向外徑向地減小介電質常數、，
為同心圓對稱性。介電質常數可藉由改變材料中〜士Z 加以控制，不同的工作以達成精確發泡之結構，特別曰°古 融性玻璃。介電ff數改變能夠藉由兩種設計 第—種設計#離天_央輯增加時能夠使 <遏產生較塌面。第二觀計為產生所有均相同斷 央 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 、可 面之通這。當與透鏡中央距離提高時每單位面 將增加。 、、、数㈢ 4配製蜂巢體玻璃之擠製處理過程適合於經濟地配製該 天線與透鏡·而具有更多優點，組成份分佈能夠藉由供料"I" 尺没A準（CNS ) Λ4规格（2U)XM7公及 20 r A7 B7 (i气 L、發明ϋ明 ^製^之處理驗加以操伽對介電f分佈_額 制。设泡結構並不容易操作。 、 卫 輕重量結構支撐： 先前賴示蜂巢體玻·置能夠使料為結構 由於个室設計產生充份_及M物體以保持沿著小^ 心轴所施加之力量。雖然蜂巢體玻璃實際上為耐久性 強固的，j旦是其重量非常輕。此將使其理想地使用作為巨 f物體之結構支撐’特別是反射鏡。先前所提糊=. …十才木用玻璃構件機器加工為高度拋光表面。主要由者心 整體玻璃賴紅反賴非常重。另外_項產 二 法為融合多件玻贴—魅生輕的如 ^ 的及耗時的。 、钓叩貝 假如祕體係發射至地料目的地職體整個重量成 .::ΐΐ限=素。本發明能夠以蜂巢體玻璃作為非常 粒幻牙對支撐ί固定或加蓋能夠作為反射鏡元件5〇 。設計另外—補料支#之職絲關設計等於反射 鏡兀件使械化無法使反射鏡元健生變職物理性裂 縫。基於遠理由’無法使用先前技術製造蜂巢體之陶究材 料，因為膨脹係數與破璃反射鏡元件不同。不過，陶究之 統播製技術能夠加㈣善聰縣#所制輕重量 破璃。 反射鏡毛胚與心4間之熱膨脹係數不相匹配將在黏接 *作過知中元件間產生永久性應力。需要將應力減為最低 以減小或消除可能麵或元件長期性之潛變。熱膨服係數 讀 先 間 I讀 背 ? -ί 490377 A7 B7 2 五、發明説明（ 相匹配之第二項理由在於當溫度發生變化時將使零件變形 減為最低。溫度變化可能產生十度之偏移。由於第-元件 膨脹比大於或小於第二元件，鼠將發生變形。變形為不想 要的及減為最低，其藉由將元件間變化減為最低達成。不 相匹配性可達削、於6QPPb/°C，及優絲小於15卯广(：。 為了解決蜂巢體與玻璃構件間熱膨脹係數匹配性之問 題，，度地需要使用玻璃作為具有非常健膨脹係數之蜂 巢體。該玻璃為已知的以及由本公司以ULE商標銷售。該矽 酸鹽玻璃包含界於6至8%重量比彻2,優先地含量為7%重量 ’〇2。能触_數值範圍外之含量以制設計 係數為其他所需要數值。 … 為了產生輕重量蜂巢體結構，本發明設計限制蜂巢體 結構中玻璃數量。此能夠藉由將通道壁板厚度減為最低而 達成以及因而使蜂巢體結構_道開孔為最大化。能夠達· 成之範圍由開孔面積(0Α)與蜂巢體總斷面（TCA)關係之公 式達成。因而開孔前端面積(0FA)等於〇A/TCA。在本發明 中採用0FA可高達〇· 995。視最終用途而決定，優先地伽 值為0· 5至0· 995。如先前所說明，一般商業化〇FA值可高達 0_ 87。為了達到南於〇. 9,需要額外的處理步驟。例如在燒 結後，去除選定通道壁板可藉由機器加工（例如為中心鑽孔 ，水柱研磨或藉由研磨將壁板變薄及抛光）或藉由化學侧 為有用的技術以提高0FA值。其他機器加工選項能夠為熟 知此技術者使用。有可能化學·性地蝕刻通道壁板以提高 OFA值。另外一項提高0FA技術可參考本公司Faber等人之 尺度適用中:¾闪家標孪（CNS ) Λ4規格（210X297公泠 _______—:· --- (請先間讀背而之注意事項#填寫本艽) 訂 五 •明説明（al) A7 B7 22 六國第〇458834號專利之擠製滲透乾燥法。 ί ί ί ! ΙΊ JJ J.--4譽丨 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本ϊτ) 本發明另外一個實施例為使用多個蜂巢體作為物體之 結構例如為反射鏡之支撐。當尺寸超過10英吋直徑時預期 使用夕個蜂巢體單元。多個單元能夠分離地放置以及作為 各個獨立支撐點。可加以變化，各別蜂巢體單元能夠黏接 在一起以形成較大單一結構支樓。 二存在各種黏接至蜂巢體結構之反射性表面或背板構件 (日參閱Hagy等人之美國第431599丨號專利）以及包含下列，但 疋其並非限制本發明： _ (1)在μ度950 C與160(TC間進行玻璃與玻璃黏接。此 包3將蜂巢體結構四週與玻璃板四週相 結構共同地加熱持續到兩個表關產生融合時Γ …⑵對蜂巢體結構加卫以與玻璃表面她配。不過，在 該第二實施例中放置於進行加熱兩個表料將 ，結構與平板間產細以及產生黏接弟該= 程一般溫度約為1100^。 特別是當蜂巢體兩端被加蓋，蜂巢體支撑小室壁板需 ^體，道以防止結構在通道與大氣溫度間產生太大差別 二力梯度。設想出數種將氣體加人通道方式為本發明之部 範例包含⑴並不假燒完成密 i位：通道=壬=階?如擠製後假燒前或煆燒 一加通這形成劑至擠製混合物。 二^粉或黑碳。這些材料物齊製過程之 U時札但是其可藉由魏錄化加以去除。
1 架 .:4刀！中 490377 A7 B7
五、發明説明（aW 本發明-項優先實施例中擠製蜂巢體更進一步處理以 ί小重量同時仍然健其敎如作為結構捕。在該實 犯例中’由相對ir而至另外—端最初為均句外圍之原始蜂 巢體被製造出以減小兩個相對端部間—些點處之外圍。在 該情況下，相對端部之斷面積大於蜂巢體支撐縱向中點處 ^斷幡。對於圓柱形支撐，此通f將在縱向中央形成圓 ,二断面’/、具有.父小的圓面積而小於相對表面;同時對於 =斷面之蜂巢體柱狀物情況，其將在縱向彻成 =1(假如兩個相對側邊被修飾）或為方形(假如所有邊 被tf) °在任何情況下在縱向中心軸中點處之斷面面積 小於相對表面之斷面面積。 賴 制體百先藉由播製形成具有均勻斷面物體而 ΐϊ接紐=除巾!:部份觀同時在蘭及底部遺留 必兩处夠叙#蝴$加工或去除方式達成。所形成物體 “庫用=2相對表面承受負載。這些結構設計 面為優然而圓形及長方形相對表 時另外—悔Μ物體上側表面再黏接至承受負載重物同 之支撐等作為岐承受負载重物底部以及構 熟知★操作規格以及環境其他恤 例，以及掉明人^發明並不會受限於所揭示之特定範 之精神及範圍。3皿各種變化及改變，其並不會脫離本發明 本發明已作說明，並提出下列申請專利範圍作為保障。 >s
Claims (1)
- 490377 經漓部中央標率局員工消費合作社印製 )b年Π月128 8 8 8 ABCD 24 六'f請專利範面 1. 一種矽酸鹽之玻璃蜂巢物體，其包含高達9%二氧化鈦以及 包含第一及第二端部，以及外侧縱向表面，以及通道沿著縱 向中心軸由第一端部至第二端部通過於該縱向表面内，該通 道以縱向小室壁板彼此相互分離，其中該物體藉由採用高純 度熔融矽石粉塵由擠製處理過程製造出。 2. 依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中更進一步 包含50%選自於磷氧化物，鋁氧化物，硼氧化物，鍺氧化物， 經氧化物，鈉氧化物，鎭氧化物，鉀氧化物，躬氧化物，以及 其組合物種類所構成。 3·依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中通道由小 室壁板界定出斷面形狀所構成。 4·依據申請專利範圍第3項之玻璃蜂巢物體，其中形狀由圓 形，橢圓形，規則多邊形，以及具有銳角或鈍角不規則多邊 形或其組合種類所構成。 5·依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中通道具有 斷面之直徑為大於0.8mm。 6.依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中壁板厚度 大於40微米。 7·依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中第一端部 及第二端部具有70%至99. 5%敞開之前端表面積。 8·依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中第一端部 斷面面積及第二端部斷面面積為不相等的。 具有70%至99. 5%敞開之前端表面積。 9·依據申請專利範圍第1項之玻璃蜂巢物體，其中玻璃蜂 ---------f! 嗵 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 衣紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 巢物體為U型。 10.依據申請專利範圍篦1 面直徑並不大於縱向中心蜂巢物體，其中物體斷 11 ·傲據申請專利苑圍镇T @= 面直徑並大於縱向中心軸^玻鱗巢物體，其中物體斷 ^據申請專利範圍第丨^ 可見光線為透明的。 13.，據申明專利圍第i項之玻璃 一端部為加蓋的。 扨月且’/、甲至乂乐 端 =依據巾請專利範_3項之麵蜂巢物體，其中第一六 部:反玻簡件，蜂巢體通道與反射性玻璃構件背 ㈣141貞之麵蜂咖，其中蜂巢物 ^構件由構件具有非常類似熱膨脹餘以防止玻 离構件由於溫度變化產生之變形或物理性裂縫。 斷 康申請專利範圍第14項之破璃蜂巢物體，其中更進一 孔於縱向小錢板中使其氣壓與大氣環境相等。 =射請專纖雜奴玻鱗巢物體,其中外側縱 向表面由鐘形開口所構成，以及沿著縱向中心軸之任何 面面積在第一及第二端部處為最大。 =·依據申請專利範圍第i項之玻璃蜂巢物體，其中沿著 t中心軸以及第—及第二端部為多邊形，其中第一及第二 而部尺寸大於任何沿著縱向巾心鱗開斷面之尺寸。 以依據巾請專利翻郎之麵蜂巢物體，其巾反射性玻 ) Λ4現格（21()x~J^T^T^~y' 490377 8 8 8 8 ABCD 6 2璃構件分離地加附至各別多個蜂巢物體。 20.依據申請專利範圍第15項之玻璃蜂巢物體，其中反射性 玻璃構件加附至聚集之多個蜂巢物體。 請先間讀背而之注意事項再填寫本页) #! ^—- ! 、v·3 #
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