專利名稱：：多孔陶瓷體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種使用成孔劑制備輕質(zhì)多孔陶瓷體的方法，該成孔劑用涂覆劑包覆過；經(jīng)焙燒使該成孔劑分解之后，所得的多孔陶瓷體表現(xiàn)出密度降低的優(yōu)點，而不會有機(jī)械強(qiáng)度方面的顯著損失，并有更均勻的總孔隙率(totalporosity)以及其封閉型孔隙率(closedporosity)的改善。
背景技術(shù)：
：陶瓷材料一般具有天然孔隙率，該天然孔隙率是由原材料的組成和原材料的粒狀結(jié)構(gòu)以及干燥和焙燒過程中水分的逸出等因素決定的。此天然孔隙率在很多應(yīng)用情況中可能不足，在這些情況中，重要的是，除了耐火特性外，還要保證良好的隔熱性和電絕緣性，并且還要求重量減輕。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)開發(fā)了多種具有較高孔隙率水平的陶瓷產(chǎn)品，孔的引入常見地是通過所謂的成孔劑，即形成孔的材料，例如石墨、聚合物珠?；蚶w維等獲得，成孔劑經(jīng)加熱而燃燒、蒸發(fā)或氣化，而不會留下殘余物。成孔劑一般與陶瓷前體進(jìn)行預(yù)混合，而在焙燒步驟中揮發(fā)，由此在陶瓷體中留下孔，這些孔相當(dāng)于起初被成孔劑顆粒所占據(jù)的空間。所得的密度和重量降低的多孔陶瓷體，一般廣泛地用于各種領(lǐng)域，例如餐具、衛(wèi)生潔具、瓷磚、絕緣體、以及各種建筑和結(jié)構(gòu)材料。例如，US5，171，721描述了一種多孔陶瓷片，是通過將陶瓷粉末與平板狀或長條狀薄片(例如石墨、淀粉以及糖)混合，這些薄片在加熱時消失以提供大體上平的或長的、對應(yīng)于這些薄片的孔。這些陶瓷片用作電極的保護(hù)層。US6，057，030披露了一種多孔陶瓷體，其特征在于有大量互連的孔，是通過將粉末狀的陶瓷組分，例如礬土，與成孔聚合物珠粒，例如聚甲基丙烯酸甲酯珠粒進(jìn)行混合，將所得混合物壓制并最終加熱它以使聚合物珠粒揮發(fā)而獲得。焙燒過的陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度通常與陶瓷的密度有關(guān)，即重質(zhì)陶瓷總體上強(qiáng)于多孔陶瓷。實際上，在陶瓷材料中引入孔隙對材料的熱電隔絕特性具有非常積極的效果，并且還使其重量降低，但孔隙的存在也可導(dǎo)致強(qiáng)度降低的弊病。當(dāng)在陶瓷中引入高水平的孔隙率，特別是開放型孔隙時，可以出現(xiàn)斷裂系數(shù)的顯著降低。開放型孔空隙不僅降低了熔融強(qiáng)度，還可使水和水分滲入陶瓷體，這對許多常規(guī)的陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域是所不希望的；實際上，開放型孔空隙是由連接于陶瓷表面并彼此鏈接的孔決定的。如現(xiàn)有技術(shù)公知的，機(jī)械強(qiáng)度的降低可以通過控制孔隙分布的均勻性而部分地避免。USStatutoryInventionRegistrationH48ofApril1，1986描述了一禾中多孑L陶瓷制品，其是通過在能夠起固定作用的粘合劑(例如環(huán)氧樹脂)的存在下，使用可熱降解的珠粒，例如聚苯乙烯泡沫珠粒而獲得的；在形成所希望的陶瓷制品后，進(jìn)行加熱使得珠粒和粘結(jié)劑都降解和揮發(fā)。US2006/0228247描述了均化劑的使用，例如醇類、異鏈烷烴溶劑或聚乙二醇，均化劑的使用保持了成孔劑(pore-formingagent)在金屬或陶瓷體中的均勻分布。這些成孔4劑是金屬鹽，這些金屬鹽在所希望的制品形成后用水萃取而除去，由此避免了高溫?fù)]發(fā)或其他可以改變最終多孔制品性質(zhì)的嚴(yán)酷措施。無論如何，就機(jī)械強(qiáng)度而言，所得的多孔陶瓷仍然不令人滿意。與高量成孔劑的使用相關(guān)聯(lián)的另外的問題是，加熱時成孔劑的快速分解和燃燒將導(dǎo)致模壓體的破裂。在US2005/0161849中披露了解決此問題的嘗試，其中，成孔材料由無機(jī)顆粒構(gòu)成，這些無機(jī)顆粒包含于中空的有機(jī)聚合物顆粒，例如聚合物微珠中；這些無機(jī)顆粒通過脫氣轉(zhuǎn)移到這些聚合物顆粒中。無機(jī)顆粒在成孔材料中的存在，降低了有機(jī)材料的相對用量，由此避免了在加熱步驟中局部熱激的發(fā)生。因此，需要開發(fā)重量降低并有優(yōu)異的熱電隔絕性能，而同時保留良好的機(jī)械強(qiáng)度的陶瓷多孔材料。
發(fā)明內(nèi)容申請人:已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，以上提及的問題可以通過使用涂覆劑包覆的成孔劑來解決，該涂覆劑在焙燒時沉積在陶瓷孔的內(nèi)表面；通過使用特定的包覆成孔劑，可以得到重量降低而孔隙率改進(jìn)，同時保留良好機(jī)械強(qiáng)度的多孔陶瓷。一方面，本發(fā)明提供了生產(chǎn)多孔陶瓷體的方法，包括a)將至少一種經(jīng)過包覆的成孔劑與至少一種硅酸鹽或氧化陶瓷前體混合；其中，該成孔劑可加熱分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，且根據(jù)具體情況也可能分解產(chǎn)生固體產(chǎn)物，而該成孔劑已用涂覆劑包覆過；b)將步驟(a)中所得的混合物形成生坯；禾口c)焙燒步驟(b)中所得的生坯以獲得該陶瓷體，由此，該成孔劑分解在該陶瓷體內(nèi)形成孔，并且該涂覆劑沉積在這些孔的內(nèi)表面。另一方面，本發(fā)明提供了一種生坯，其包括至少一種包覆過的成孔劑與至少一種硅酸鹽或氧化陶瓷前體進(jìn)行混雜的混合物，其中，該成孔劑經(jīng)過加熱可分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，根據(jù)具體情況也可能產(chǎn)生固體產(chǎn)物；并且該成孔劑用涂覆劑包覆過。在另一方面，本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷體，該多孔陶瓷體其總孔隙率至少為10%、其中開放型孔隙率(openporosity)低于1.5%、而封閉型孔隙率至少為8.5%，其中，這些孔的內(nèi)表面被涂覆劑包覆的成孔劑的熱解產(chǎn)物所覆蓋；該多孔陶瓷體可通過加熱至少一種包覆成孔劑與陶瓷前體的混合物而獲得，由此，該成孔劑分解而在陶瓷體內(nèi)形成孔，并且該涂覆劑沉積在這些孔的內(nèi)表面。具體實施例方式本發(fā)明的方法包括使至少一種包覆過的成孔劑與陶瓷前體混合。用于本發(fā)明方法的成孔劑必須能夠在加熱時分解為氣態(tài)，且根據(jù)具體情況也可能分解產(chǎn)生固體產(chǎn)物，由此在材料燒光之后留下陶瓷孔。例如，成孔劑可以通過燃燒和/或蒸發(fā)進(jìn)行熱分解。根據(jù)一個實施方案，成孔劑是碳或有機(jī)化合物，優(yōu)選選自石墨、纖維素、淀粉、有機(jī)聚合物、以及它們的混合物。合適的有機(jī)聚合物包括丙烯酸和甲基丙烯酸以及丙烯酸酯、苯乙烯、乙烯、丙烯、和氯乙烯的均聚物和共聚物，以及聚酰胺類和聚酯類等。在一些實施方案中，成孔劑可以包括碳或有機(jī)球形顆粒、纖維、或它們的混合物；5所述球狀顆粒其粒徑大于5m，優(yōu)選10到500m、更優(yōu)選10到100ym;碳或有機(jī)纖維的平均長度為100到1000iim，而平均寬度為15到40iim，其中寬/長比是約1:5到1:50。成孔劑用涂覆劑包覆，該涂覆劑可以是燒結(jié)成分或反應(yīng)成分。涂覆劑可以是作為燒結(jié)成分起作用的硅酸鹽陶瓷或氧化陶瓷，優(yōu)選選自石英、硅石、高嶺土、耐火粘土(chamotte)、莫來石、砜土、氧化鋯、氧化紀(jì)、氧化鈦、氧化鎂、氧化f丐、氧化鋇、以及它們的混合物。更優(yōu)選的涂覆劑是納米級礬土、納米級硅石、或它們的混合物，它們在焙燒之后可大幅提高最終產(chǎn)物的強(qiáng)度。當(dāng)涂覆劑是一種反應(yīng)成分時，它可以選自長石、玻璃、燒結(jié)料、正長巖、氫氧化鋁、氧化鋁水合物、氮化鋁、氮化硅、鋁的卣化物、紀(jì)的卣化物、鋯的卣化物和硅的卣化物(優(yōu)選它們的氯化物，例如三氯化鋁、四氯化釔、四氯化鋯、四氯化硅)、碳酸鋯、堿金屬的鹽以及堿土金屬的鹽(如碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸氫鈣、磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣)、以及它們的混合物。更優(yōu)選的涂覆劑選自氫氧化鋁、碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸氫鈣、以及它們的混合物。例如，當(dāng)使用磷酸氫鈣的情況下，該反應(yīng)成分可以在加熱時反應(yīng)形成Ca2P207，即人造骨灰。相反，&0)3可以在加熱時反應(yīng)形成CaO和C02，后者更有助于孔的產(chǎn)生?？梢愿鶕?jù)容易的方法得到包覆的成孔劑，通過將涂覆劑(例如鋰長石、碳酸鈣或白堊)加到液體中，例如含有成孔劑(例如碳或有機(jī)顆粒和/或纖維)、以及視需要加有粘合劑體系的醇或水中；所得的懸浮液由此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的常規(guī)方法進(jìn)行混合。當(dāng)涂覆劑加到醇中時，所述粘合劑體系(例如聚丙烯酸酯)優(yōu)選溶于此醇中，而不溶于形成陶瓷前體漿料的介質(zhì)(例如水)中。此外，如果將涂覆劑加到水中，優(yōu)選使用粘合劑體系，例如長鏈的聚乙烯醇，當(dāng)形成陶瓷前體漿料時，該聚乙烯醇僅在高溫(例如高于90°C)下溶解，而在室溫下不溶。將涂覆劑、成孔劑、以及視需要加入的粘合劑體系所形成的懸浮液干燥，使得涂覆劑在成孔劑上形成覆蓋層。所得的包覆成孔劑準(zhǔn)備加到陶瓷前體中，優(yōu)選形成漿料，例如水中的漿料；由于粘合劑體系在室溫下不溶于水，該包覆過的成孔劑將不會改變。可以根據(jù)普通方法例如噴灑干燥法，來干燥所得的漿料。根據(jù)另外的方法，可以將成孔劑加到氫氧化鈣的溶液中，該溶液是通過使石灰石在水中反應(yīng)而得到的；將所得的懸浮液混合之后，在控制加熱和攪拌條件下，在優(yōu)選不高于8(TC的溫度下加入C02，由此沉淀出碳酸鈣，該碳酸鈣將在成孔劑顆粒上沉積?？梢杂纱藢⑻沾沙煞郑绺邘X土、長石、石英加到所得的混合物中，并可根據(jù)情況同時也加入粘合劑；可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法，例如噴灑干燥法，來干燥所得的漿料。根據(jù)一個實施方案，包覆成孔劑的涂覆劑的量，以包覆過的成孔劑的重量為基礎(chǔ)計，為1至纟40%wt、優(yōu)選3到20Xwt。步驟(a)獲得的混合物中包覆過的成孔劑的量，以該混合物的重量為基礎(chǔ)計，可以是至少5%wt.、優(yōu)選10到40%wt.、更優(yōu)選20到30%wt.。用于本發(fā)明方法的硅酸鹽或氧化陶瓷前體可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何硅酸鹽和氧化陶瓷前體，并且優(yōu)選選自石英、硅石、長石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化釔、氧化鈦、氧化鎂、氧化f丐、氧化鋇、以及它們的混合物。陶瓷前體可以是粉末狀、胡須狀、片晶狀或其他現(xiàn)有技術(shù)中常見形狀。陶瓷前體和涂覆劑可以相同或不同；根據(jù)一個實施方案，陶瓷前體與涂覆劑不同。6當(dāng)希望得到重質(zhì)陶瓷產(chǎn)品時，可以在起始混合物中加入燒結(jié)助劑?？捎玫臒Y(jié)助劑是現(xiàn)有技術(shù)中公知的那些，并且可以根據(jù)所用的陶瓷前體進(jìn)行選擇；當(dāng)將礬土用作陶瓷前體時，Ca0、Mg0和Si02是適用的燒結(jié)助劑。在本發(fā)明的步驟(a)中，將包覆過的成孔劑和陶瓷前體根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的常規(guī)方法進(jìn)行混合；該混合物還可以根據(jù)需要含有現(xiàn)有技術(shù)中公知的分散劑和/或粘合劑體系。包覆的成孔劑和陶瓷前體可以分散到水中并混合，由此得到優(yōu)選含有40到60%wt的水的混合物。合適的分散劑可以加到水混合物中，例如硅酸鈉或氫氧化鈉，以得到約8-10的pH值；以該混合物的總重量為基礎(chǔ)計，分散劑的含量優(yōu)選為0.05到0.5%wt。合適的粘合劑體系可以是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、硅烷、和它們的混合物、以及現(xiàn)有技術(shù)中常使用的其他粘合劑；以該混合物的總重量為基礎(chǔ)計，粘合劑含量優(yōu)選為0.5到2%wt。本發(fā)明方法的步驟(b)包括以步驟(a)中所得的混合物形成生坯；該生坯可以通過澆鑄、壓力澆鑄、盤車?yán)?、擠壓或壓制工藝、以及現(xiàn)有技術(shù)中公知的所有方法而形成，而優(yōu)選壓力澆注或壓制工藝。優(yōu)選在200到3000巴的壓力范圍下，在15到40°C的溫度范圍下，更優(yōu)選在20-25t:下形成生坯。澆鑄可以在大氣壓力下進(jìn)行，而壓力澆注成型在20到40巴下進(jìn)行；壓制工藝可以以200到350巴用于硅酸鹽陶瓷，而當(dāng)壓制加工氧化陶瓷時，可以使用300到3000巴的壓力。當(dāng)使用澆鑄或壓力澆注成型來形成生坯時，可以直接使用步驟(a)中所得的水混合物；不同地是，當(dāng)通過盤車?yán)?jiggering)或擠壓形成生坯時，優(yōu)選在盤車?yán)骰驍D壓形成之前將步驟(a)中所得的水混合物脫水，以使其水含量減至約18到25%wt為止。最后，當(dāng)通過壓制工藝形成生坯時，優(yōu)選在壓制工藝之前將步驟(a)中所得的水混合物去水，使其水含量減至3到10%wt為止。可以最后干燥生坯，使生坯的最后水含量按生坯總重量計少于1%wt。本發(fā)明方法的步驟(c)包括將生坯焙燒以形成陶瓷體，由此成孔劑分解在陶瓷體中形成孔，涂覆劑在焙燒時分解為固體成分，但根據(jù)具體情況的不同，也有可能分解為揮發(fā)性成分，而固體成分沉積在孔的內(nèi)表面?？傮w上來說，術(shù)語"焙燒"是指在高溫進(jìn)行的熱處理；在本發(fā)明的方法中，焙燒步驟可以用常規(guī)公知的方式，優(yōu)選在150到1800°C的溫度范圍內(nèi)，在0.5到70小時、更優(yōu)選1到18小時的時間范圍內(nèi)進(jìn)行。根據(jù)一個實施方案，硅酸鹽陶瓷的焙燒步驟可以分兩個不同階段進(jìn)行。第一焙燒階段是在氧化條件下，在200到120(TC、優(yōu)選600到960°C的溫度范圍內(nèi)，在4到18小時之間、優(yōu)選8到12小時之間的時間內(nèi)進(jìn)行的；第二焙燒階段是在氧化還原條件下，在高于100(TC、優(yōu)選1200到140(TC的溫度范圍內(nèi)，在1到12小時之間、優(yōu)選4到6小時的時間內(nèi)進(jìn)行的。根據(jù)另一個實施方案，在氧化條件下，在150到1200°C的溫度范圍內(nèi)，在長達(dá)50小時的時間內(nèi)，然后在高于120(TC、優(yōu)選1600到180(TC的溫度下，在1到18小時之間、優(yōu)選在4到12小時之間的時間內(nèi)進(jìn)行氧化陶瓷的焙燒步驟?？梢栽谘趸蜻€原氣氛中，通過加入氧化劑或還原劑或其他化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行焙燒步驟，從而施加物理/化學(xué)相結(jié)合的活化作用。當(dāng)在氧化條件下完成焙燒時，合適的氧化氣氛可以是純氧氣、氧/稀有氣體混合物、以及空氣，在這些氣體中，由于經(jīng)濟(jì)原因，優(yōu)選使用空氣。在氧化氣氛下焙燒時，成孔劑將分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，由此產(chǎn)生孔隙，而包覆成孔劑的涂覆劑將覆蓋至少部分的孔隙內(nèi)表面。涂覆劑也起到在陶瓷前體內(nèi)均勻化分散包覆成孔劑的作用，由此避免包覆成孔劑從陶瓷漿料中移動和分離。當(dāng)在還原氣氛下完成焙燒時，包覆成孔劑將分解為氣態(tài)和固體產(chǎn)物；例如，纖維素顆?；蚶w維將裂解為石墨顆粒或纖維。可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中公知的標(biāo)準(zhǔn)方法給所得的陶瓷體施釉。本發(fā)明方法可以得到較高質(zhì)量的輕質(zhì)多孔陶瓷，其孔隙率得以改進(jìn)(特別是封閉型孔隙率)、吸水率降低、而熱電隔絕性增強(qiáng)，同時保留良好的機(jī)械強(qiáng)度特性，這從其彎曲強(qiáng)度值可以明顯看出。事實上，以上描述的包覆成孔劑可以幫助獲得陶瓷材料中更均勻的和得到控制的孔大小和孔分布。此外，雖然并不希望受理論束縛，但還是相信，由于包覆成孔劑的涂覆劑在焙燒時沉積在陶瓷孔的內(nèi)表面，由此得到平滑和規(guī)則的內(nèi)孔表面，而孔表面的規(guī)則性則可大大降低龜裂和裂縫的發(fā)生。事實上，多孔陶瓷材料內(nèi)的孔表面的不規(guī)則性可以導(dǎo)致所施加應(yīng)力的不均勻分布，由此導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低并伴隨裂縫和斷裂出現(xiàn)。除了使內(nèi)孔表面平滑，沉積在孔表面的涂覆劑還可以在原位反應(yīng)，由此使孔封閉。實際上，本發(fā)明方法可以獲得封閉型孔隙率提高的多孔陶瓷，封閉型孔隙率提高不僅與較高的機(jī)械強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)，還導(dǎo)致其吸水率降低。吸水性是不希望的，并且是許多常規(guī)陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域一般不接受的。另一方面，本發(fā)明提供了一種生坯，其包括至少一種包覆過的成孔劑與至少一種硅酸鹽或氧化陶瓷前體進(jìn)行混雜的混合物，其中，該成孔劑經(jīng)過加熱可分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，且根據(jù)具體情況也有可能分解產(chǎn)生固體分解產(chǎn)物；并且該成孔劑用涂覆劑包覆過。生坯優(yōu)選含有多于5%wt.、優(yōu)選10到40%wt、更有選20到30%wt的包覆成孔劑。包覆成孔劑的涂覆劑的量，以該包覆過的成孔劑的重量計，可以占1到40%wt.。在另一方面，本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷體，該陶瓷體總孔隙率至少為10%、其開放型孔隙率低于1.5%、而封閉型孔隙率至少8.5%，其中，孔的內(nèi)表面被涂覆劑包覆的成孔劑的熱解產(chǎn)物所覆蓋，孔的內(nèi)表面還可以被涂覆劑與陶瓷前體的反應(yīng)產(chǎn)物所覆蓋。多孔陶瓷體通過加熱分解涂覆劑所包覆的成孔劑而得，如以上所述。該多孔陶瓷體的總孔隙率優(yōu)選為15到30%、更優(yōu)選20到25%。其開放型孔隙率低于1.5%，優(yōu)選0.01到1.0%。其封閉型孔隙率至少8.5%、優(yōu)選19到24%?？偪紫堵氏喈?dāng)于開放型孔空隙率與封閉型孔隙率的總和。開放型孔空隙是指暴露于陶瓷體外表面的孔，并且它們部分彼此鏈接，通常產(chǎn)生氣體和水分滲透性。封閉型孔隙包括關(guān)閉的孔，不與表面連接。平均孔徑可通過電子顯微鏡測量，優(yōu)選10到500iim、更優(yōu)選10到100iim。該多孔陶瓷體的體密度優(yōu)選小于2.4g/cm3，最優(yōu)選1.6到2.3g/cm3。相對于用相8同的配料并且在相同的工藝條件下，但不使用成孔劑所得的陶瓷體的體密度，本發(fā)明方法所得的多孔陶瓷體，其體密度降低至少8%，優(yōu)選降低12到22%。由于孔隙性質(zhì)和比率，如以上所述，該多孔陶瓷體可以表現(xiàn)出小于2%wt.的吸水率，優(yōu)選O.02到1.0%wt。在本發(fā)明的生坯和多孔陶瓷體中，成孔劑可以是以上所述的碳或有機(jī)化合物，并且優(yōu)選選自石墨、纖維素、淀粉、有機(jī)聚合物、以及它們的混合物。涂覆劑可以如以上所述，優(yōu)選選自石英、硅石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化釔、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、以及它們的混合物的陶瓷。根據(jù)另一個實施方案，涂覆劑可以選自長石、玻璃、燒結(jié)料、正長巖、氫氧化鋁、氧化鋁水合物、氮化鋁、氮化硅、鹵化鋁、鹵化釔、鹵化鋯、鹵化硅、碳酸鋯、堿金屬的鹽以及堿土金屬的鹽、以及它們的混合物。涂覆劑優(yōu)選選自氫氧化鋁、碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸氫鈣、以及它們的混合物。包覆該成孔劑所用的涂覆劑的量，以該包覆過的成孔劑的重量計，可以占1到40%wt。本發(fā)明生坯和多孔陶瓷體的硅酸鹽或氧化陶瓷前體優(yōu)選選自石英、硅石、長石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化釔、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、以及它們的混合物。該多孔陶瓷體表現(xiàn)出其孔隙率得到改進(jìn)，吸水率降低，熱電隔絕性改善，以及良好的機(jī)械強(qiáng)度，該強(qiáng)度系相對于從相同的配料和在相同的工藝條件下，但不使用成孔劑得到的陶瓷體的強(qiáng)度而言。陶瓷前體和涂覆劑可以是相同的或不同的；根據(jù)一個實施方案，陶瓷前體與涂覆劑是不同的。本發(fā)明的陶瓷體特別有利于生產(chǎn)餐具、衛(wèi)生潔具、瓦、磚、絕緣體、各種建筑和結(jié)構(gòu)材料、以及工藝硅酸鹽陶瓷制品(technical-silicateceramics)。用以下分析方法測定在詳細(xì)說明書和實例中記錄的特性。方法水含量(％)wc=[(濕重-干重)/濕重]X100基于DIN51030在lnstron⑧儀器(DIN51223)上的3點彎曲強(qiáng)度DINEN843-1(3點彎曲強(qiáng)度)，在Instron⑧儀器(DIN51223)上DINEN993/2(比重計，在22。C和0.3巴，在水中)DINEN993/2+2(在22。C和0.3巴，在水中，用具有25cm直徑和13cm高度的塑料干燥器)，其中Jia=[(m3_ml)/(m3_m2)]X100以下參數(shù)是根據(jù)EN993-1而測定的ml(g)=干燥的樣品的質(zhì)量m2(g)=在液體中并用該液體滲透的樣品的表觀質(zhì)量特性水份斷裂系數(shù)(MOR)彎曲強(qiáng)度真密度(Pt)開放型孔隙率(^a)9m3(g)液體滲透的樣f體密度(Pb)總孔隙率"t)封閉型孔隙率(Hf)吸水率白度(liquidinfiltrateds卿le)在空氣中的質(zhì)〗DINEN993/1+2(用22。C和0.3巴水中的浮力)，其中Pb=[ml/(m3-m2)Xp液體]DINEN993/1+2(在22。C和0.3巴，水中)，其中、=[(Pt-Pb)/pt]X100DINEN993/1+2(在22。C和0.3巴，水中)，其中11{=jit_jiaDINEN1217(水，22。C)DIN6174實施例給出以下實施例用以詳細(xì)說明，而非用于限制本發(fā)明。將以下商購產(chǎn)品用于本發(fā)明的包覆成孔劑的制備以及對比例中JRSIOI:纖維素纖維，長度100iim，中值直徑20iim，購于Rettenmeyer。JRS200:纖維素球狀顆粒，直徑200iim，購于Rettenmeyer。JRSFIC500P:纖維素纖維，長度500iim，中值直徑30iim，購于Rettenmeyer。CaC03:方解石，K6/LII型，購于FranzMandtGmbH，粒度D50為5.6iim。按以下方法得到用于本發(fā)明的包覆成孔劑。成孔劑1在一個3頸圓形玻璃瓶中，將1.8g的聚乙烯醇(PolyviolK，購于WackerPolymerSystemsGmbH&Co.KG)加到100ml水中，使用具有控制的加熱裝置的油浴，在攪拌4小時下將混合物加熱到約95t:;由此溶于該醇中。在攪拌下將23gJRSIOI加到所得的溶液中，接著加入2g碳酸鈣，使混合物保持?jǐn)嚢?。將所得混合物通過加熱到IOO(TC而干燥，并使用蒸餾裝置將水蒸出，由此使得碳酸鈣和聚乙烯醇沉積在成孔劑上。成孔劑2根據(jù)以上對成孔劑1所記錄的方法制備包覆的成孔劑，不同的是加入5g的碳酸鈣。成孔劑3在一個3頸圓形玻璃瓶中，將1.8g的聚丙烯酸酯(Sokalan^PA40，購于BASF)加到100ml異丙醇中并在攪拌2小時3(TC下溶解。將23gJRSIOI(基于溶液的重量)在攪拌下加到所得的溶液中，接著加入20^wt.碳酸鈣(基于纖維的重量)，使混合物保持?jǐn)嚢?。將所得混合物通過加熱到85t:而干燥并使用蒸餾裝置將i-PrOH蒸出，由此使得碳酸鈣和聚丙烯酸酯沉積在成孔劑上。成孔劑4根據(jù)以上對成孔劑1所記錄的方法制備包覆成孔劑，不同的是使用JRS200和5g的碳酸鈣。成孔劑5根據(jù)以上對成孔劑3所記錄的方法制備包覆成孔劑，不同的是使用JRS200。成孔劑610在一個3頸圓形玻璃瓶中，將5.6g石灰石經(jīng)由漏斗加到500ml水中，使其在攪拌下通過具有控制的加熱裝置的油浴保持在4(TC;氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣。將46.0g的JRSF1C500P經(jīng)由漏斗加到所得的溶液中，通過帶有減壓閥的氣罐加入C02(每秒2-3個泡)并混合，由此得到懸浮液。每小時將溫度升高15t:，直至溫度升到8(TC，保持混合物在此溫度攪拌3小時，由此在纖維上沉淀9.2g碳酸鈣。將混合物冷卻至室溫，并分離出經(jīng)過包覆的成孔劑。實施例1-6將購于ImerysTablewareDeutschlandGmbH的瓷料PP910B標(biāo)準(zhǔn)混合物(包括57%wt.的高嶺土混合物、42^wt.偉晶鹽以及l(fā)^wt.的聚乙烯醇的混合物)用作陶瓷前體；實施例6的瓷料混合物是相同的，但含有約2^wt.的聚乙烯醇(PolyvioI購于WackerPolymerSystemsGmbH&Co.KG)。將50g的所述混合物(實施例6中是154g)在攪拌下加到70ml的水(實施例6中是300ml)中，由此形成漿料，將表1中記錄的成孔劑，以其中所表示的量分別加到該漿料中，并將得到的混合物通過混合均勻化。在6(TC將100g陶瓷漿料小心干燥，使混合物在攪拌下保持均勻。將經(jīng)干燥的、具有約78%wt.水份的陶瓷餅破碎成小顆粒(平均直徑小于300iim)并以500iim的篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。使用300巴的壓力，將由此得到的待壓粉末在模具中壓成陶坯棒(greenbar)(共30個棒，其尺寸為100X20X7mm)。測定每個實施例中所得陶坯棒的水份和斷裂系數(shù)(M0R)，記錄在表1中。然后在11(TC干燥這些陶坯棒，并在氧化氣氛下在95(TC焙燒12小時。提高溫度到1100°C，在氧化氣氛中，將這些棒焙燒2小時，然后在還原氣氛中，在高于1100°C的溫度，直至140(TC下焙燒4小時。在每個實施例中表征所得多孔陶瓷體的體密度和真密度、總孔隙率、開放型孔隙率、封閉型孔隙率、彎曲強(qiáng)度、吸水率以及白度，記錄在表2中。對比例1-5重復(fù)實例1的方法，用表1中記載的產(chǎn)物以其中所記錄的量替代本發(fā)明的包覆成孔劑。表2中記錄的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出本發(fā)明的多孔陶瓷體實現(xiàn)了密度的相對降低，同時保留良好的彎曲強(qiáng)度水平和所希望的吸水率水平。更具體地，與無包覆成孔劑存在(對比例1)或使用CaC03(對比例2)的陶瓷體相比，本發(fā)明的陶瓷體表現(xiàn)出所希望的密度降低；此外，本發(fā)明方法得到了保持彎曲強(qiáng)度良好水平的陶瓷體，而未包覆的成孔劑的使用對機(jī)械強(qiáng)度和吸水率具有非常消極的作用(對比例3-5)。盡管以上僅具體地披露和例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但依照本說明書所傳授內(nèi)容，可以理解本發(fā)明的許多修改和變體均是可能的，均在其附屬的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求一種制備多孔陶瓷體的方法，包括a)將至少一種經(jīng)過包覆的成孔劑與至少一種硅酸鹽或氧化陶瓷前體混合，其中，該成孔劑經(jīng)加熱時分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，且根據(jù)具體情況也有可能分解產(chǎn)生固體物，而所述成孔劑被涂覆劑包覆過；b)以步驟(a)中所得的混合物形成生坯；和c)焙燒步驟(b)所得的生坯以獲得該陶瓷體，由此，該成孔劑分解，在該陶瓷體內(nèi)形成孔，而該涂覆劑則沉積在這些孔的內(nèi)表面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述成孔劑是碳或有機(jī)化合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述成孔劑是球形顆粒或纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述成孔劑選自石墨、纖維素、淀粉、有機(jī)聚合物、以及它們的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述涂覆劑選自如下一類陶瓷石英、硅石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化釔、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、以及它們的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述涂覆劑選自長石、玻璃、燒結(jié)料、正長巖、氫氧化鋁、氧化鋁水合物、氮化鋁、氮化硅、卣化鋁、卣化釔、卣化鋯、卣化硅、碳酸鋯、堿金屬的鹽以及堿土金屬的鹽、以及它們的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述涂覆劑選自氫氧化鋁、碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸氫鈣、以及它們的混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其中，所述涂覆劑與所述陶瓷前體不同。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中，包覆該成孔劑的涂覆劑的量，以該包覆成孔劑的重量為基礎(chǔ)計，為1到40%wt.。10.根據(jù)權(quán)利要求l-9中任一項所述的方法，其中，在步驟(a)的混合物中，所述經(jīng)過包覆的成孔劑的量，以該混合物的重量為基礎(chǔ)計，是至少5%wt.。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述經(jīng)過包覆的成孔劑的量是10到40^wt.。112.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，其中，所述硅酸鹽或氧化陶瓷前體選自石英、硅石、長石、高嶺土、耐火粘土、莫來石、礬土、氧化鋯、氧化釔、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、以及它們的混合物。13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其中，在步驟(b)中，該生坯是通過澆鑄、壓力澆注、盤車?yán)?、擠壓或壓制工藝形成的。14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，其中，在步驟(c)中，所述焙燒是在150到180(TC的溫度范圍下，在0.5到70小時的時間范圍內(nèi)進(jìn)行。15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，其中，在步驟(c)中所得的陶瓷體，其總孔隙率至少為10%、開放型孔隙率低于1.5%、而封閉型孔隙率至少為8.5%。16.—種生坯，包括至少一種經(jīng)過包覆的成孔劑與至少一種硅酸鹽或氧化陶瓷前體混雜的混合物，其中，該成孔劑經(jīng)過加熱可分解為氣態(tài)物，且根據(jù)具體情況也有可能分解產(chǎn)生固體物，而所述成孔劑被涂覆劑包覆過。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的生坯，其含有10到40^wt.的經(jīng)過包覆的成孔劑。18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的生坯，其中，包覆該成孔劑的涂覆劑的量，以該包覆過的成孔劑的重量為基礎(chǔ)計，是1到40%wt.。19.一種多孔陶瓷體，其總孔隙率至少為10%、開放型孔隙率低于1.5%、而封閉型孔隙率至少為8.5%，其中，這些孔的內(nèi)表面被用涂覆劑包覆過的成孔劑的熱解產(chǎn)物所覆蓋。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多孔陶瓷體，其總孔隙率為15到30%。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多孔陶瓷體，其開放型孔隙率為0.01到1.0%。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多孔陶瓷體，其封閉型孔隙率為19到24%。23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中任一項所述的多孔陶瓷體，其平均孔徑為10到500ym。24.根據(jù)權(quán)利要求19-23中任一項所述的多孔陶瓷體，其體密度小于2.4g/cm3。25.根據(jù)權(quán)利要求19-23中任一項所述的多孔陶瓷體，其體密度降低至少8%。26.根據(jù)權(quán)利要求19-25中任一項所述的多孔陶瓷體，其吸水率小于2%wt.。全文摘要一種生產(chǎn)多孔陶瓷體的方法，包括a)將經(jīng)過包覆的成孔劑與硅酸鹽或氧化陶瓷前體混合，其中，該成孔劑加熱時可分解為氣態(tài)分解產(chǎn)物，也可能在某些情況下還分解成固體產(chǎn)物，并且該成孔劑是經(jīng)涂覆劑包覆過的；b)將步驟(a)中所得的混合物形成生坯；和c)焙燒步驟(b)中所得的生坯以獲得該陶瓷體，由此，該成孔劑分解在該陶瓷體內(nèi)形成孔，而該涂覆劑沉積在這些孔的內(nèi)表面。成孔劑是用涂覆劑所包覆的，該涂覆劑經(jīng)焙燒沉積在這些陶瓷體的內(nèi)表面，從而降低了所得多孔陶瓷的重量并改進(jìn)了其孔隙率，而同時保留了良好的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明還描述了用以上提及的方法得到的生坯和多孔陶瓷體。文檔編號C04B38/00GK101795996SQ200880102310公開日2010年8月4日申請日期2008年8月7日優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日發(fā)明者阿克塞爾·米勒-澤爾申請人:法國英格瓷陶瓷公司