專利名稱：加載微粒的纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本涉及包含加載在有機(jī)粘合劑中之無(wú)機(jī)微粒的纖維。
背景技術(shù)：
制備用于過(guò)濾器和基材應(yīng)用的高度多孔性陶瓷制品的步驟和組成被公開(kāi)在如美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)第12/332，866號(hào)中。這類步驟和組成使用了至少一種纖維狀的原材料， 這類纖維在反應(yīng)煅燒過(guò)程中作為微結(jié)構(gòu)模板，并在最后煅燒完成后的陶瓷制品中形成一種各向異性的微結(jié)構(gòu)。不過(guò)，纖維狀的原材料的價(jià)格通常要明顯高于粉末狀的原材料的價(jià)格， 所以使用纖維狀原材料可能在經(jīng)濟(jì)上沒(méi)有吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明描述了加載微粒的纖維的實(shí)施方式。一個(gè)加載微粒的纖維的實(shí)施方式包括纖維體，該纖維體具由有機(jī)粘合劑約束在一起的多個(gè)無(wú)機(jī)微粒，該纖維體的直徑約小于150微米，其中所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于所述纖維體體積的20%。在另一方面，描述了用來(lái)制備制作加載微粒的纖維的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，制備加載微粒的纖維的方法包括制備一種包含有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)微粒的組合物，其中所述無(wú)機(jī)微粒的含量大于所述組合物的50重量％ ；該組合物通過(guò)直徑小于1000微米的?？讛D出，形成具有第一直徑的纖維，然后，將所述纖維從第一直徑拉伸至較小的第二直徑，所述第二直徑小于150微米。更多的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中被呈現(xiàn)出來(lái)，其中的一部分，對(duì)于熟知現(xiàn)有技術(shù)的人來(lái)講，會(huì)通過(guò)詳細(xì)描述而變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明所描述的實(shí)施方式，包括下面要進(jìn)行的詳細(xì)描述，權(quán)利要求，以及附圖而得到認(rèn)可。應(yīng)該理解到，包括前述的一般描述和下面的詳細(xì)描述都力圖提供一些有助于理解本發(fā)明之權(quán)利要求性質(zhì)和特點(diǎn)之概述和框架的實(shí)施方式。本發(fā)明所提供的附圖可以提供對(duì)于實(shí)施方式的原則和操作的進(jìn)一步理解，附圖被納入說(shuō)明書種并成為本說(shuō)明書的一部分。


圖1是本發(fā)明所描述之加載微粒的纖維的示意圖。圖2是一個(gè)可以用來(lái)制備加載微粒的纖維之系統(tǒng)的示意圖。圖2B是另一個(gè)可以被用來(lái)制備加載微粒的纖維之系統(tǒng)的示意圖。圖3是實(shí)施例1B、2和3中纖維直徑與微粒含量的關(guān)系的示意圖。圖4是加載了 70重量％的氧化鋁的70微米直徑的纖維的圖像。圖5是圖4中纖維的SEM圖像，顯示了在聚合物粘合劑中的氧化鋁微粒。
具體實(shí)施例方式下面會(huì)參考在附圖中給出的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。在所有的附圖中，相同的編號(hào)都盡量用于指示相同或相似的部件。本公開(kāi)描述了由被有機(jī)(例如，聚合物)材料約束在一起的無(wú)機(jī)微粒所組成的纖維，并提供了制造這類纖維的方法和系統(tǒng)。被結(jié)合在有機(jī)聚合物粘合劑中的無(wú)機(jī)微粒的量可以占所述纖維體積的20-70體積％。在一些實(shí)施方式中，本文所述的纖維可用于如堇青石，鈦酸鋁等陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)原料。圖1是根據(jù)本發(fā)明的加載微粒的纖維10的示意圖。纖維10包括細(xì)長(zhǎng)的主體12， 該細(xì)長(zhǎng)的主體12由被一種或多種有機(jī)粘合劑16約束在一起的多個(gè)無(wú)機(jī)微粒14形成。該細(xì)長(zhǎng)的主體12沿縱軸18延伸，并有外表面20。雖然纖維體12在圖1中大體具有圓形的橫截面形狀，但是本發(fā)明的纖維10可以采用任何合適的橫截面形狀，包括不規(guī)則的橫截面形狀。在一些實(shí)施方式中，全部或部分的無(wú)機(jī)微粒14可以被封裝(即完全包含)在有機(jī)粘合劑16中。在一些實(shí)施方式中，一部分的無(wú)機(jī)顆粒14可以僅僅部分地被封裝在有機(jī)粘合劑16之內(nèi)，以使得微粒14的一部分暴露在纖維體12的外表面20處。在一個(gè)實(shí)施方式中，微粒14大體均勻地分布在纖維體12中。在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)微粒14所占比例大于纖維體12體積的20體積％。在另外的實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)微粒14所占比例大于纖維體12的體積的30體積％，大于40體積％， 大于50體積％，甚至大于60體積％。無(wú)機(jī)微粒14占纖維體12的體積百分比是纖維密度和無(wú)機(jī)微粒密度之比與無(wú)機(jī)微粒重量百分比之積。
權(quán)利要求
1.一種加載微粒的纖維，其包含纖維體，所述纖維體包含被有機(jī)粘結(jié)劑約束在一起多個(gè)無(wú)機(jī)微粒，所述纖維體的直徑約小于150微米，所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于所述纖維體的20體積％。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于所述纖維體的30體積％。
3.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于所述纖維體的40體積％。
4.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于纖維體的50 體積％。
5.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述纖維體的直徑約小于100微米。
6.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的中值粒度約大于20納米。
7.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述多個(gè)微粒的中值粒度約為20納米至10 微米。
8.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述有機(jī)粘合劑含有一種或多種熱塑性材料。
9.如權(quán)利要求8所述的纖維，還包含有機(jī)流變改性劑和增塑劑。
10.如權(quán)利要求8所述的纖維，其特征在于，所述熱塑性材料包括以下材料中的至少一種聚酯、聚烯烴、聚碳酸酯或聚酰胺。
11.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒包含以下物質(zhì)中的至少一種氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、沸石、二氧化硅、二氧化鈦、堇青石、鈦酸鋁、碳化硅和硅。
12.如權(quán)利要求1所述的纖維，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒含有一種或多種燒結(jié)助劑。
13.一種制備加載微粒的纖維的方法，該方法包括制備一種含有有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)微粒的組合物，所述無(wú)機(jī)微粒的含量大于所述組合物重量的50重量％ ；通過(guò)直徑小于1000微米的?？讛D出該組合物，以形成具有第一直徑的纖維；并且將所述纖維從第一直徑拉伸至較小的第二直徑，所述第二直徑要小于150微米。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)粘合劑包含熱塑性材料，并且所述方法進(jìn)一步包括將所述組合物加熱至高于該熱塑性材料的熔融溫 度。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述組合物的制備包括 在第一擠出機(jī)中對(duì)所述有機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)微粒進(jìn)行摻混；將摻混的粘合劑和微粒造粒并粉碎；并將所述造?；蚍鬯榈幕旌衔锾峁┙o第二擠出機(jī)，用于擠出形成纖維。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一擠出機(jī)是雙螺桿擠出機(jī)，而所述第二擠出機(jī)是單螺桿擠出機(jī)。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括將纖維用甲基羥丙基纖維素涂覆，以減少纖維間的粘連。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的含量大于所述組合物的 60重量％。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的含量大于所述組合物的65重量％。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)微粒的含量大于所述組合物的70重量％。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述將組合物從?？字袛D出的步驟包括將其從直徑小于500微米的模孔中擠出。
全文摘要
加載微粒的纖維包括纖維體，該纖維體包含由有機(jī)粘合劑約束在一起的無(wú)機(jī)微粒。該纖維體的直徑小于約150微米，所述無(wú)機(jī)微粒的微粒密度大于纖維體的體積的20體積％、30體積％、40體積％，甚至50體積％。制備這種加載微粒的纖維的方法包括將組合物從直徑小于1000微米的?？字袛D出以形成具有第一直徑的纖維，然后將纖維從第一直徑拉伸至較小的小于150微米的第二直徑，無(wú)機(jī)微粒的含量大于擠出的組合物的50重量％。
文檔編號(hào)C04B35/626GK102448908SQ201080025007
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者A·V·加戈夫, J·W·齊默爾曼 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司