[发明专利]蜂窝体挤出方法和设备

说明书

技术领域

本文所述的方法和设备涉及技术陶瓷领域，特别适合用来通过将增塑的陶瓷形成粉末混合物通过挤出模头挤出而制造陶瓷结构，例如蜂窝体之类的陶瓷主体。

背景技术

人们已知通过包括以下步骤的方法制造陶瓷蜂窝体结构：制备增塑的陶瓷形成粉末混合物，将所述混合物通过蜂窝体挤出模头挤出，以形成蜂窝体挤出体，然后对所述挤出体进行干燥和烧制，制得坚固的耐火陶瓷蜂窝体结构。由此制造的陶瓷蜂窝体结构目前被广泛用作负载催化剂的基材，用来对例如来自机动车辆的燃烧废气进行处理，还用作多孔壁流式过滤器，用来俘获来自例如柴油发动机的废气颗粒。

这样的蜂窝体最初的应用是用来处理汽车废气，在此情况下，较小较轻的结构就足以负载足够的催化剂，用来从废气流中基本上除去一氧化碳、氧化氮和未燃烧的烃类。人们需要通过挤出法成功制得大得多的蜂窝体，相对于现有技术获得显著进步。

制造更大的蜂窝体所带来的问题在于对产品的几何结构和整体性保持控制。在较大的挤出的蜂窝体尺寸条件下，经常会出现一些结构缺陷，包括孔道或通道扭曲，内部通道壁缺陷，以及表面缺陷，例如表面或外皮开裂，可能会特别难以控制。

在制造较大的蜂窝体的时候，在湿的挤出体中可能产生大的径向取向的表面或外皮裂纹，这些裂纹可能从表面延伸到蜂窝体内部较深的位置。由于开裂问题在生产操作开始的时候可能是间歇性的，随机出现的，但是经常会随着生产操作继续进行，随后出现，程度变得更严重，因此要诊断这些缺陷的起因是很复杂的。

发明概述

本文所述的方法包括一种用来形成挤出主体的方法，该方法包括以下步骤：施加作用力迫使陶瓷形成材料沿着挤出方向通过管状外壳并通过挤出模头，所述管状外壳包括减少摩擦的内表面。这些方法的具体实施方式包括通过以下步骤，由增塑的陶瓷形成粉末混合物形成蜂窝体挤出体：通过具有减少摩擦的内表面的连接外壳，将所述塑性混合物从挤出机传输到蜂窝体挤出模头。

本发明所述的方法包括一些实施方式，其中所述减少摩擦的内表面包括多个突出物，所述突出物在所述内表面上限定多个槽或凹穴。所述突出物可以包括脊状物，所述槽可以包括沟，所述凹穴可以包括凹陷。这些将塑性混合物从挤出机输送到挤出模头的方法可以减少或消除在连接外壳中增塑的陶瓷形成材料的材料流可能出现的变化，所述变化是由于与外壳壁接触造成的，或者由于其它的原因造成的。

用来实现所述工艺改进的设备包括对用来由增塑的陶瓷形成粉末混合物制造蜂窝体挤出体的设备进行改良，即该设备包括挤出机、蜂窝体挤出模头以及连接外壳，所述连接外壳将所述挤出机与模头相连，用来将增塑的陶瓷形成混合物在此二者之间输送。该设备的实施方式包括结合了减少摩擦的内表面的连接外壳。

在一些实施方式中，通过表面层，例如涂层或外壳衬里来提供所述减少摩擦的内表面，所述涂层或外壳衬里由组成不同于所述外壳主体或表面以下的固体材料形成。所使用的材料的摩擦系数小于外壳主体或表面以下的摩擦系数。在其它的实施方式中，所述减少摩擦的内表面具有纹理化的内表面，设计所述纹理用来减少当混合物输送到挤出模头时，所述增塑的陶瓷形成混合物和外壳内表面之间的接触面积。在其它的实施方式中，可以采用具有纹理化表面的低摩擦材料的内部表面层的组合。

附图简述

下面结合附图进一步显示了本发明的方法和设备，图中：

图1是用来通过蜂窝体模头挤出制造蜂窝体挤出体的常规设备的示意图；

图2是本文所述的连接外壳的一个实施方式的示意图；

图3a-3c显示可以与图2的外壳结合使用的减少摩擦的表面的截面的放大示意图；

发明详述

我们现已确认了在大的蜂窝体挤出体中产生表面裂纹的可能的因素，即离开模头周边以形成成形蜂窝体挤出体的周边区段的挤出体的流速或挤出速度的减小大于预期水平。挤出体流向所述挤出体表面或外皮部分的较慢的流速与通过挤出模头中心部分的较高的流速相结合，如果流速相差足够大，可能会产生表面裂纹。基于这一发现进行了进一步研究，结果发现增塑的粉末混合物倾向于产生缓慢流动区域，甚至会堵塞蜂窝体挤出模头入口面的外部区域周围的位置，甚至在较短的生产间隔之后也会发生此种情况。发现在较慢的挤出速率条件下，此种效应会增大。还发现在模头入口面的整个直径上，通过模头的初始流速较为均匀。