用于粘接陶瓷過(guò)濾器的陣列的方法
【專利摘要】一種方法，所述方法包括：a)在工作表面上，將多個(gè)陶瓷過(guò)濾器裝配成陣列，其中，將每個(gè)過(guò)濾器的外表面中的兩個(gè)以上定位為鄰接其他陶瓷過(guò)濾器的外表面，在陶瓷過(guò)濾器的鄰接表面之間設(shè)置有可移除的隔離體，使得在所述鄰接表面之間的間隔是一致的；b)順序地將一個(gè)或多個(gè)所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的所述陶瓷過(guò)濾器移除，并且移除所述在鄰接表面之間的隔離體，直至留下單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行；c)向在所述工作表面上的所述單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行的外表面涂敷膠接劑層；d)將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的場(chǎng)所；e)順序地將膠接劑層涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的外表面或水平行的陶瓷過(guò)濾器的外表面，并且將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)所，直至將所有所述陶瓷過(guò)濾器放回在所述工作表面上的相同的位置，其中在所述陶瓷過(guò)濾器的全部鄰接表面之間設(shè)置有一致的膠接劑層。
【專利說(shuō)明】用于粘接陶瓷過(guò)濾器的陣列的方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明一般地涉及用于將陶瓷過(guò)濾器的陣列粘接在一起使得陶瓷過(guò)濾器之間的粘接劑厚度一致的方法。
[0002]發(fā)明背景
[0003]柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，由于它們的運(yùn)行方式，排放出煙灰粒子或非常細(xì)小的冷凝物液滴或兩者的聚集物(顆粒狀物)以及典型有害的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣(即，HC和CO)。這些“顆粒狀物”(在本文中，柴油機(jī)煙灰)富含稠合的多核烴類，其中的一些可以是致癌的。因?yàn)榈弥裼蜋C(jī)煙灰對(duì)健康造成危險(xiǎn)與對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供更多的燃料效率的需求的矛盾，已經(jīng)制訂了法規(guī)限制允許排放的柴油機(jī)煙灰的量。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，已經(jīng)使用了煙灰過(guò)濾器。當(dāng)使用這樣的過(guò)濾器時(shí)，必須周期性地通過(guò)燒掉煙灰將過(guò)濾器再生。煙灰的這種燃燒導(dǎo)致來(lái)自軸向和徑向溫度差的應(yīng)力，其可能導(dǎo)致過(guò)濾器開(kāi)裂。
[0004]為了克服應(yīng)力，陶瓷蜂窩體如熱交換器和過(guò)濾器已經(jīng)通過(guò)將較小的蜂窩體裝配成為較大的蜂窩體，降低了應(yīng)力和使蜂窩體開(kāi)裂的潛力。例如，已經(jīng)使用了在蜂窩體之間的膠接劑層，以增加熱傳導(dǎo)性從而降低在裝配的蜂窩體中所達(dá)到的最終溫度，如由EP 1508355所述。在片段之間的膠接劑層的尺寸對(duì)于較大的裝配的蜂窩體的性能而言是重要的。如果它們太薄，在蜂窩體的使用期間可能存在不充分的膠粘和機(jī)械故障。如果它們太厚，在蜂窩體的加熱和冷卻期間可能存在過(guò)度的熱梯度，這也能夠?qū)е路涓C體的機(jī)械故障。而且，如果接縫太厚，蜂窩體可能表現(xiàn)出高的反壓，其可能負(fù)面影響蜂窩體以及使用蜂窩體的系統(tǒng)的性能。
[0005]已知的是，使用隔離體控制在裝配的陶瓷部件中的膠粘劑層的厚度。這樣的隔離體可以在裝配的陶瓷部件完成之后保留在膠粘劑層中，或者需要通過(guò)在燒盡過(guò)程中將它們燒盡而將它們移除。在其他方法中，對(duì)于在裝配裝置中含有隔離體的裝配，需要特殊的裝置。參見(jiàn)例如 EP 1,435，348 ;EP I, 612, 197 ；US 2006/0254713 ;和 US 2008/0014404，它們?nèi)客ㄟ^(guò)引用以其全部結(jié)合在此。這些方法需要特殊的裝配步驟、燒盡步驟或者將隔離體和/或隔離體的殘留物留在接縫中，其可能降低所得的陶瓷過(guò)濾器的有效性。
[0006]因此，需要的是裝配陶瓷過(guò)濾器的陣列的方法，其是極好的、避免使用專門的隔離體系統(tǒng)、避免將隔離體或隔離體的殘留物留在陣列中，并且其不降低所得的陶瓷部件陣列的最終性能。
[0007]發(fā)明概述
[0008]本發(fā)明涉及一種方法，所述方法包括:a)在工作表面上，將多個(gè)具有正方形或矩形橫截面形狀、四個(gè)外表面和共同長(zhǎng)度的陶瓷過(guò)濾器裝配成陣列，其中，將每個(gè)過(guò)濾器的外表面中的兩個(gè)以上定位為鄰接其他陶瓷過(guò)濾器的外表面，在陶瓷過(guò)濾器的鄰接表面之間設(shè)置有可移除的隔離體，使得在所述鄰接表面之間的間隔是一致的山)順序地將一個(gè)或多個(gè)所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的所述陶瓷過(guò)濾器移除，并且移除所述在鄰接表面之間的隔離體，直至留下單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行；c)向在所述工作表面上的所述單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行的外表面涂敷膠接劑層；d)將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的場(chǎng)所，該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所使所述陶瓷過(guò)濾器的表面置于與涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的所述鄰接表面的該膠接劑層或多個(gè)膠接劑層相接觸；e)順序地將膠接劑層涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的外表面或水平行的陶瓷過(guò)濾器的外表面，并且將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所，該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所使該陶瓷過(guò)濾器或多個(gè)陶瓷過(guò)濾器的表面置于與涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的所述鄰接表面的該膠接劑層或多個(gè)膠接劑層相接觸，直至將所有所述陶瓷過(guò)濾器放回在所述工作表面上的相同位置，其中在所述陶瓷過(guò)濾器的全部鄰接表面之間設(shè)置有一致的膠接劑層。
[0009]本發(fā)明還包括將所述膠接劑干燥，以將所述陶瓷過(guò)濾器粘接在一起成為陣列。優(yōu)選地，所述工作表面是平的或V形工作表面。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法包括:順序地移除水平行的所述陶瓷過(guò)濾器并移除所述在鄰接表面之間的隔離體，直至留下單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用將所述陶瓷過(guò)濾器放回相對(duì)于所述工作表面的相同的場(chǎng)所的系統(tǒng)，移除所述陶瓷過(guò)濾器。優(yōu)選地，所述工作表面移動(dòng)至多個(gè)場(chǎng)所，在此所述系統(tǒng)移除或放回所述陶瓷過(guò)濾器。優(yōu)選地，在放回所述陶瓷過(guò)濾器之前，將一層膠接劑涂敷至位于所述工作表面上的所述陶瓷過(guò)濾器的所述表面，所述陶瓷過(guò)濾器的所述表面鄰接后續(xù)陶瓷過(guò)濾器將被放回的場(chǎng)所?？梢苑治鼍哂懈綦x體的組裝的陣列中的鄰接的陶瓷過(guò)濾器之間的間隔，所述隔離體位于所述間隔中，以確定間隔是否在規(guī)定的總厚度內(nèi)以及沿著間隔的變化是否在規(guī)定的可接受的變化范圍內(nèi)。如果任何間隔在規(guī)定的厚度和厚度變化之外，可以將陣列解組裝并重新組裝，直至獲得想要的規(guī)格。
[0010]本發(fā)明的方法允許膠粘劑層在具體的厚度和厚度變化極限內(nèi)的一致的涂敷。本方法不需要使用具有特殊內(nèi)置隔離體的組裝裝置，避免將隔離體或隔離體的殘留物留在組裝的陣列中。本方法允許在陣列與陣列之間或陣列批次與陣列批次之間調(diào)節(jié)膠接劑層的厚度。本系統(tǒng)允許在相同的陣列中使用不同厚度的膠接劑，同時(shí)保持在規(guī)定的膠接劑層方差極限之內(nèi)。
[0011]附圖描述
[0012]圖1A至V例示了在根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的方法中的多種步驟。
[0013]詳細(xì)描述
[0014]通過(guò)引用結(jié)合所有論文和包括專利申請(qǐng)和公開(kāi)在內(nèi)的參考文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容，用于所有目的。其后的權(quán)利要求因此通過(guò)引用結(jié)合至此書(shū)面描述中。本申請(qǐng)要求來(lái)自在2012年6月28日提交的美國(guó)臨時(shí)序列號(hào)61/665362的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用以其全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。如本文所使用的一個(gè)以上意指:如公開(kāi)的，可以使用至少一個(gè)或多于一個(gè)所引述的組件。
[0015]本發(fā)明涉及將多個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段組裝成為陶瓷過(guò)濾器片段的陣列的方法，所述陶瓷過(guò)濾器片段被用一致厚度的膠接劑粘接在一起。一致的厚度意指安置在兩個(gè)鄰接的陶瓷片段之間的膠接劑層顯示出在規(guī)定的范圍內(nèi)的厚度，且沿著粘接的鄰接表面的厚度變化在規(guī)定的厚度變化范圍之內(nèi)。陶瓷過(guò)濾器片段的尺寸、粘接在一起的片段的數(shù)量以及粘接的陶瓷過(guò)濾器片段的陣列的最終用途將影響粘接劑的可接受的厚度和厚度變化是什么。最終，選擇粘接劑的規(guī)定的厚度范圍和厚度變化，使得陣列的性能最大化以及膠粘劑層對(duì)陣列的性能的影響最小化。對(duì)于位于兩個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間的膠接劑層，規(guī)定的厚度范圍是膠接劑層的平均厚度的可接受范圍。相對(duì)于膠接劑層，膠接劑層的規(guī)定的厚度變化是在單個(gè)膠接劑層中的厚度變化。本發(fā)明的方法使用隔離體以控制膠接劑層進(jìn)入的間隔的規(guī)定厚度和位于鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間的單獨(dú)的膠接劑層的規(guī)定厚度變化。當(dāng)組裝陶瓷過(guò)濾器片段的陣列時(shí)，將隔離體置于鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間。將隔離體置于每個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間，以限定在片段之間的間隔，以及限定將要置于陶瓷過(guò)濾器片段之間的膠接劑層的厚度。在工作空間上組裝陶瓷過(guò)濾器片段和隔離體。工作空間起到提供在其上組裝陶瓷過(guò)濾器片段的表面的作用，并且在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在該表面上對(duì)陶瓷過(guò)濾器片段的、隔離體的并最終對(duì)膠接劑層的排布進(jìn)行控制。在組裝陶瓷過(guò)濾器片段和隔離體的陣列之后，移除單獨(dú)的片段或水平行的片段，使得標(biāo)記并保留相對(duì)于工作表面從其移除各片段或水平片段的行的場(chǎng)所。水平行的片段意指一行陶瓷過(guò)濾器片段，其位于在單一的水平面內(nèi)的一行中，并且其可以在同一個(gè)操作中被移除。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在陣列的組裝之前，沿著鄰接表面，將水平行的片段粘接在一起，例如，如果使用平的工作表面且鄰接的陶瓷過(guò)濾器是正方形的，則可以將在一行中的鄰接陶瓷過(guò)濾器預(yù)粘接在一起。如本文所使用的片段意指陶瓷過(guò)濾器片段。在將各片段或水平行的片段從片段和隔離體的組裝陣列移除之后，將通過(guò)這樣的移除暴露的隔離體從陣列移除。重復(fù)此過(guò)程，直到在工作表面上留下一個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段或一個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段。向陶瓷過(guò)濾器片段的暴露的表面涂敷膠接劑，該表面將與將被置于陣列上的陶瓷過(guò)濾器片段的表面鄰接。在涂敷膠接劑層后，將陶瓷過(guò)濾器片段或水平的陶瓷過(guò)濾器片段的行置于工作表面上在將陶瓷過(guò)濾器片段從其移除的相對(duì)于工作表面的相同的場(chǎng)所。將陶瓷過(guò)濾器片段或水平行的陶瓷過(guò)濾器片段置于與涂敷至安置在工作表面上的一個(gè)以上陶瓷過(guò)濾器片段的表面的膠接劑層相接觸。繼續(xù)涂敷膠接劑層和放回陶瓷片段或水平行的陶瓷片段，直至組裝好陶瓷過(guò)濾器片段的陣列，其中所有陶瓷過(guò)濾器片段位于與當(dāng)此前組裝時(shí)相對(duì)于工作表面的相同的場(chǎng)所，其中位于陶瓷過(guò)濾器片段的鄰接表面之間的膠接劑層代替隔離體。可以對(duì)陣列進(jìn)行操作，以將組裝的陶瓷過(guò)濾器片段保持在一起，從而將它們相對(duì)于彼此保持在相同的相對(duì)場(chǎng)所，直至膠接劑固化。本方法還可以包括處理膠接劑，以不可逆地將陶瓷過(guò)濾器粘接在一起成為陣列?？梢詫?duì)陣列進(jìn)行將膠接劑層形成為保持其結(jié)構(gòu)的剛性層的任何方法，例如，可以將陣列暴露至使得膠接劑層燒結(jié)以形成將鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段粘接在一起的陶瓷層的條件。
[0016]陶瓷過(guò)濾器片段意指在一個(gè)方向上具有多個(gè)限定流動(dòng)通道的壁的陶瓷結(jié)構(gòu)體。陶瓷過(guò)濾器片段具有兩個(gè)相反的端部，流動(dòng)通道在一個(gè)或兩個(gè)端部處是開(kāi)放的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，每個(gè)通道僅在一端開(kāi)放并且在每個(gè)端部上每個(gè)開(kāi)放的流動(dòng)通道被封閉的流動(dòng)通道所包圍。作為必然的結(jié)果，在每個(gè)端部上每個(gè)封閉的流動(dòng)通道被開(kāi)放的流動(dòng)通道所包圍。從端部透視看來(lái)，每隔一個(gè)流動(dòng)通道是開(kāi)放的且每隔一個(gè)流動(dòng)通道是封閉的。封閉的意指流動(dòng)通道被堵塞以防止流體流通過(guò)流動(dòng)通道的端部。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為迫使流體進(jìn)入通常處于組裝的陣列的形式的陶瓷過(guò)濾器片段的進(jìn)口端，以流動(dòng)通過(guò)陶瓷過(guò)濾器片段的壁到達(dá)鄰接的流動(dòng)通道，并流出在相反端上開(kāi)放的陶瓷過(guò)濾器片段的另一端部。特定尺寸的顆粒狀物質(zhì)不能流動(dòng)通過(guò)陶瓷過(guò)濾器片段的壁中的孔隙，并因此從流動(dòng)通過(guò)壁的流體中被除去。這樣，每個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段含有在片段的每個(gè)端部上的兩個(gè)相對(duì)的面。垂直于兩個(gè)端部的平面的是在每個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段的外側(cè)上的多個(gè)平的表面。所述平的表面適合于配合其他陶瓷過(guò)濾器片段的鄰接的平的表面，并且如本文所述，使用膠粘劑粘接至這些鄰接表面。片段的橫截面形狀可以是如本文所述，有利于組裝陶瓷過(guò)濾器片段的陣列的任何橫截面形狀。優(yōu)選地，每個(gè)片段的每個(gè)表面可以放置為鄰接另一個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段的表面，使得該表面在尺寸和表面積上匹配。優(yōu)選地，將被安置為鄰接另一個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段的表面的陶瓷過(guò)濾器片段的各個(gè)側(cè)面是平的，并且能夠在尺寸和表面積上匹配鄰接的過(guò)濾器片段的表面。將不被安置為與另一個(gè)片段的表面鄰接的片段的表面可以是與陶瓷過(guò)濾器片段功能一致的任何所需的形狀。優(yōu)選地，陶瓷過(guò)濾器片段的各個(gè)側(cè)面都是平的，并且能夠在尺寸和表面積上匹配鄰接的過(guò)濾器片段的表面。優(yōu)選地，陶瓷過(guò)濾器片段的橫截面形狀是多邊形的，并且有利于形成陣列，使得片段的所有表面可以定位于鄰接另一個(gè)片段的表面。優(yōu)選地，橫截面形狀是六邊形的、正方形或矩形的，且最優(yōu)選為正方形。
[0017]在工作表面上組裝陣列。可以使用任何有利于使用本文所述的方法組裝陶瓷過(guò)濾器片段的陣列的工作表面。工作表面可以是固定的，或者移動(dòng)至多個(gè)被設(shè)計(jì)為進(jìn)行本文所述的操作的工作臺(tái)。如果工作表面移動(dòng)至多個(gè)工作臺(tái)，它可以安置在可運(yùn)動(dòng)的表面上，例如一個(gè)以上輸送機(jī)上。工作表面可以是任何有利于陣列的組裝的形狀，例如，平的或V形的，且優(yōu)選為V形的。放置陶瓷過(guò)濾器片段、放置隔離體、移除陶瓷過(guò)濾器片段、移除隔離體和涂敷膠粘劑以及將陶瓷過(guò)濾器片段的陣列安裝在一起的操作可以發(fā)生在一個(gè)場(chǎng)所、在分別的場(chǎng)所，或者步驟中的一些在一個(gè)場(chǎng)所進(jìn)行且其他步驟在其他場(chǎng)所進(jìn)行。例如，可以將膠接劑層沉積，并且將一個(gè)以上陶瓷過(guò)濾器片段放置與沉積的膠接劑層相接觸可以在相同的場(chǎng)所進(jìn)行。在許多情況下，通過(guò)選擇每個(gè)步驟所用的設(shè)備，控制操作的特別排列。在一個(gè)實(shí)施方案中，在分別的工作臺(tái)中進(jìn)行每個(gè)步驟，并且將工作表面按順序移動(dòng)至每個(gè)工作臺(tái)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將工作表面放置于固定的場(chǎng)所，并且將進(jìn)行每個(gè)操作的設(shè)備移動(dòng)至該工作表面場(chǎng)所。在將工作表面移動(dòng)的情況下，它可以為了陶瓷過(guò)濾器片段、隔離體和膠接劑的放置在一個(gè)方向上移動(dòng)，并且為了移除隔離體和陶瓷過(guò)濾器片段在相反的方向上移動(dòng)。這樣的方法將包括:為了陶瓷過(guò)濾器片段和隔離體的放置在一個(gè)方向上移動(dòng)工作表面；為了移除陶瓷過(guò)濾器和隔離體在相反的方向上移動(dòng)工作表面；和在第一個(gè)方向上移動(dòng)工作表面以涂敷膠接劑和放回陶瓷過(guò)濾器片段。
[0018]隔離體起到設(shè)置在鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段表面之間的間隔的厚度并由此設(shè)置可用于在陶瓷過(guò)濾器片段的組裝陣列中的鄰接陶瓷過(guò)濾器表面之間的膠接劑層的間隔的厚度的作用?？梢杂扇魏文軌虮３制湫螤畈⑶以诒景l(fā)明的方法過(guò)程中不破壞陶瓷過(guò)濾器片段的表面的材料，制備隔離體。示例性的材料包括金屬、熱塑性材料、熱固性材料、復(fù)合材料、紙或木基材料、織物等。優(yōu)選地，隔離體由塑料制備。隔離體優(yōu)選顯示出能夠防止在陶瓷過(guò)濾器片段的表面上的顆粒狀物質(zhì)或雜質(zhì)損壞表面的硬度。隔離體優(yōu)選具有約80肖氏A以下且最優(yōu)選約50肖氏A以下的肖氏硬度(du1meter)。隔離體優(yōu)選顯示出如本文所定義的一致的厚度。在想要的是膠粘劑層的不同位置顯示出不同厚度的情況下的陣列組裝中，可以使用不同厚度的隔離體。隔離體可以是實(shí)心的，或者具有空的空間，只要隔離體將在鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段的表面之間的間隔的厚度維持在一致的厚度即可。隔離體可以包括篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)體、泡沫結(jié)構(gòu)體、板材、起皺的板材等。隔離體尺寸選擇為如上文所述地限定一致的厚度間隙(gap)。優(yōu)選地，隔離體的尺寸為使得隔離體定位在陶瓷過(guò)濾器片段的鄰接表面的50%以上的鄰接表面積之間，優(yōu)選約70%以上的該鄰接表面積之間且最優(yōu)選約90%以上的該表面積之間。在一個(gè)實(shí)施方案中，隔離體可以定位在陶瓷過(guò)濾器片段的鄰接表面的約100%的表面積之間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)以上隔離體的一部分可以安置在鄰接陶瓷過(guò)濾器片段之間的一個(gè)以上間隔之外。如本文所述的，這一在間隔之外的部分可以促進(jìn)隔離體的移除。在另一個(gè)實(shí)施方案中，隔離體可以定位在多于一對(duì)鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段的表面之間的多于一個(gè)間隔中。單個(gè)的隔離體可以定位在兩個(gè)鄰接水平行的陶瓷過(guò)濾器片段之間，并且這樣的單個(gè)隔離體也可以具有如在上文所述的間隔之外的部分。
[0019]用于陶瓷過(guò)濾器片段的放置和移除的系統(tǒng)可以是任何已知的能夠揀起和移動(dòng)陶瓷過(guò)濾器片段的系統(tǒng)，其能夠記住陶瓷過(guò)濾器片段相對(duì)于工作表面的場(chǎng)所并且在與片段從其移除之處的相對(duì)于工作表面的相同的場(chǎng)所將它們放置(放回)在工作表面上的陣列上。該系統(tǒng)可以每個(gè)站顯示具有I至6根運(yùn)動(dòng)軸。具有僅一根運(yùn)動(dòng)軸的系統(tǒng)需要使工作表面移動(dòng)至用于陶瓷過(guò)濾器片段的放置、移除和放回的地方。在系統(tǒng)顯示具有多于2根運(yùn)動(dòng)軸的情況下，工作表面可以移動(dòng)，或者是靜止的而系統(tǒng)移動(dòng)至工作表面場(chǎng)所。示例性的系統(tǒng)包括機(jī)器人、氣動(dòng)2-d導(dǎo)板(slides)、線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、等等。該系統(tǒng)可以是氣動(dòng)的、液壓的和機(jī)電驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。用于陶瓷過(guò)濾器片段的放置(放回)的系統(tǒng)包括部件保持系統(tǒng)，其起到揀起陶瓷過(guò)濾器部件并在移動(dòng)它們時(shí)或在將它們從工作表面移除和將它們放回工作表面上之間時(shí)保持它們的作用?？梢允褂萌魏文軌虮３痔沾蛇^(guò)濾器片段并移動(dòng)它們的系統(tǒng)。保持系統(tǒng)可以是沿著陶瓷過(guò)濾器片段的端部夾住的系統(tǒng)、真空的、氣動(dòng)的、液壓的或伺服電子的(servoelectric)夾持系統(tǒng)等。任何保持系統(tǒng)都不應(yīng)當(dāng)破壞陶瓷過(guò)濾器片段表面或端部。優(yōu)選地，保持系統(tǒng)在片段上施加約1.0MPa以下的壓力，且更優(yōu)選約0.2MPa以下。
[0020]可以通過(guò)任何將隔離體從陶瓷過(guò)濾器片段的陣列中移除的方法，將它們從陣列中移除。可以手動(dòng)地或通過(guò)裝置移除它們。可以通過(guò)機(jī)械夾具、重力、真空或壓縮氣體(空氣)等移除隔離體。隔離體的性質(zhì)可以影響移除系統(tǒng)的選擇。
[0021]一旦組裝好具有安置在鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段的表面之間的膠接劑的陶瓷過(guò)濾器片段的陣列，就可以將片段相對(duì)于彼此固定以防止相對(duì)于彼此移動(dòng)，直至膠接劑固化?？梢允褂萌魏喂潭ê拖拗铺沾蛇^(guò)濾器片段的手段。示例性的系統(tǒng)包括氣動(dòng)的、液壓的或伺服電子的夾具等。
[0022]可以使用任何能夠涂敷一致量的膠接劑的系統(tǒng)，來(lái)涂敷膠接劑層?？梢允謩?dòng)涂敷膠接劑，但不是優(yōu)選的。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的膠接劑涂敷系統(tǒng)在本領(lǐng)域是熟知的。可以使用一個(gè)以上膠接劑涂敷站。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用單一的膠接劑涂敷站，并且或者將膠接劑分配器移動(dòng)至涂敷站，或者使工作表面移動(dòng)至膠接劑涂敷站的場(chǎng)所。
[0023]以一致的量涂敷膠粘劑層。在規(guī)定厚度范圍內(nèi)的一致的厚度是作為將片段或水平行的片段放置在規(guī)定的場(chǎng)所的結(jié)果得到的。優(yōu)選地，涂敷過(guò)量的膠接劑。優(yōu)選地，可以涂敷過(guò)量的膠接劑，過(guò)量足以形成具有規(guī)定的厚度變化的想要的厚度的膠接劑層。更優(yōu)選地，以約40體積％以下的過(guò)量涂敷膠接劑，且甚至夠優(yōu)選地，以約30體積％以下的量。通過(guò)將片段一起放置在規(guī)定的場(chǎng)所，來(lái)達(dá)到規(guī)定的厚度。當(dāng)在規(guī)定的場(chǎng)所將鄰接片段放置與膠接劑相接觸時(shí)，過(guò)量的膠接劑從鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間擠出。在陣列組裝之后，可以將過(guò)量的膠接劑移除，或者在濕狀態(tài)，或者在干燥之后移除。對(duì)于陣列、陣列設(shè)計(jì)或陣列中的場(chǎng)所的特別的用途，規(guī)定的厚度可以變化。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，膠接劑層所在的間隔的規(guī)定厚度為約0.5mm以上且更優(yōu)選1.0mm以上。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，膠接劑層所在的間隔的規(guī)定厚度為約2.5mm以下且更優(yōu)選2.0mm以下。此外，想要的是膠接劑層所在的間隔具有規(guī)定的層厚度變化。優(yōu)選地，該變化小于約1.5mm且更優(yōu)選小于約1.0mm。優(yōu)選地，該變化為0mm。
[0024]可以通過(guò)任何合適的方法，如本領(lǐng)域中已知的那些，形成陶瓷過(guò)濾器片段，最通常的是將包含陶瓷顆粒狀物和擠出添加劑和液體的陶瓷塑性物質(zhì)擠出以使該物質(zhì)為塑性并粘接顆粒狀物。隨后，典型地將擠出的陶瓷過(guò)濾器片段前體通過(guò)加熱干燥載體液體、除去有機(jī)添加劑如潤(rùn)滑劑、粘合劑和表面活性劑，并進(jìn)一步加熱使得陶瓷顆粒狀物熔合或燒結(jié)在一起或者形成隨后熔合在一起的新顆粒狀物。這些方法描述于大量專利和公開(kāi)文獻(xiàn)中，以下僅僅是小的代表性例子:美國(guó)專利號(hào)4，329，162 ;4，741，792 ;4，001，028 ;4，162，285 ；3，899，326 ;4，786，542 ;4，837，943 和 5，538，681，全部通過(guò)引用結(jié)合在此。
[0025]通常，通過(guò)使一種以上用于陶瓷結(jié)構(gòu)體的前體、陶瓷前體、任選地一種以上粘合劑和一種以上液體載體接觸，來(lái)制備陶瓷過(guò)濾器片段。陶瓷前體是當(dāng)暴露在確定條件下時(shí)形成陶瓷體或部件的反應(yīng)物或成分，即形成濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的反應(yīng)物或成分。在陶瓷過(guò)濾器片段生坯體和最終陶瓷過(guò)濾器片段的形成中，可以使用任何已知的陶瓷前體。包括在陶瓷前體中的是用于制備一種以上以下各項(xiàng)的前體:莫來(lái)石(如在US 7, 485, 594 ；US 6,953, 554 ；US 4，948，766和US 5，173，349中公開(kāi)的，全部通過(guò)引用結(jié)合在此)、碳化硅、堇青石、鈦酸鋁、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、氮化鋁、氧氮化硅、碳氮化硅、β鋰輝石、硅酸鋁鍶、硅酸鋁鋰等。優(yōu)選的多孔陶瓷體包括莫來(lái)石、碳化硅、鈦酸鋁、堇青石、和含有陶瓷(ceramind)粘合劑和陶瓷纖維、莫來(lái)石或它們的組合的組合物。優(yōu)選的碳化娃描述在美國(guó)專利號(hào) 6，582，796,6, 669，751 BI 和 WO 公開(kāi) EP1142619A1、WO 2002/070106A1 中。其他合適的多孔體由 WO 2004/011386A1、WO 2004/011124A1、US 2004/0020359A1 和 WO2003/051488A1描述，全部通過(guò)引用結(jié)合在此?？捎玫挠袡C(jī)粘合劑包括可使得濕的陶瓷前體混合物成形的任何已知的材料。優(yōu)選地，粘合劑是在比其中陶瓷前體反應(yīng)以形成陶瓷過(guò)濾器片段的溫度低的溫度分解或燃燒的有機(jī)材料。在優(yōu)選的粘合劑中的是在《陶瓷加工原理導(dǎo)論(Introduct1n to the Principles of Ceramic Processing)》，J.Reed, WileyInterscience, 1988)中描述的那些,其通過(guò)引用結(jié)合在此。一種特別優(yōu)選的粘合劑是甲基纖維素(如METH0CEL A15LV甲基纖維素，陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical C0.) ,Midland,Mich.)。液體載體包括促進(jìn)可成形濕陶瓷混合物的形成的任何液體。在優(yōu)選的液體載體(分散劑)中的是在《陶瓷加工原理導(dǎo)論(Introduct1n to the Principles of CeramicProcessing))), J.Reed, Wiley Interscience, 1988)中描述的那些。一種特別優(yōu)選的液體載體是水。可用于制備濕陶瓷生坯體的混合物可以通過(guò)任何合適的方法制造，如本領(lǐng)域公知的那些方法制造。實(shí)例包括球磨、螺帶式摻混、立式螺旋混合、V-摻混和攪拌磨碎?？梢愿煞?即，不存在液體載體)或濕法制備該混合物。在不存在液體載體的情況下制備混合物的情況下，隨后使用在本段中所述的任何方法加入液體載體。
[0026]可以通過(guò)任何本領(lǐng)域已知的手段將以下各項(xiàng)的混合物成形:陶瓷前體、任選地粘合劑和液體載體。實(shí)例包括注射模塑、擠出、等靜壓、狹縫流延、輥壓和帶狀流延。這些中的每一種更詳細(xì)地描述于《陶瓷加工原理導(dǎo)論(Introduct1n to the Principles ofCeramic Processing))), J.Reed,第 20 和 21 章，Wiley Interscience, 1988,其通過(guò)引用結(jié)合在此。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將混合物成形為最終想要的陶瓷過(guò)濾器片段的近終(net)形狀和尺寸。近終形狀和尺寸意指濕陶瓷生坯體的尺寸在最終陶瓷體的尺寸的10體積％之內(nèi)，且優(yōu)選尺寸和形狀在最終陶瓷過(guò)濾器片段的尺寸的5體積％之內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體成形為使得它可以用作流過(guò)式過(guò)濾器。在該過(guò)程的這一階段，濕陶瓷生坯體具有兩個(gè)基本上是平面的相反面。濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體顯示出對(duì)于所有平行于所述兩個(gè)相反面的平面而言，一致的橫截面形狀。優(yōu)選地，在這一階段，所有流動(dòng)通道對(duì)兩個(gè)相反面都是開(kāi)放的。這允許更有效地移除液體載體。
[0027]此后，使?jié)裉沾蛇^(guò)濾器片段生坯體處于移除液體載體的條件下，也就是說(shuō)，將濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體干燥。優(yōu)選地，將濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體放置在承載結(jié)構(gòu)體上，同時(shí)使它處于液體載體移除條件下。承載結(jié)構(gòu)體履行在液體載體移除過(guò)程中支持濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的功能。此外，承載結(jié)構(gòu)體履行以下功能中的一個(gè)以上:防止與承載結(jié)構(gòu)體接觸的濕陶瓷生坯體的部件變形(也就是說(shuō)，增加直線路徑或平的表面的彎曲或平的表面從完全平面結(jié)構(gòu)體的偏離)；允許一種以上干燥流體接觸與承載結(jié)構(gòu)體接觸的濕陶瓷生坯體的部件；和允許退出濕陶瓷生坯體的任何載體液體離開(kāi)濕陶瓷生坯體。優(yōu)選的承載板描述在2011年6月22日提交的名稱為“用于陶瓷生坯的干燥方法(DRYING METHOD FOR CERAMICGREENWARE) ”、序列號(hào)13/166，298且PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US/11/41410的共同擁有的共同未決的申請(qǐng)中，兩者均通過(guò)引用結(jié)合在此。本發(fā)明的用于從濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體移除液體載體的方法包括:將濕陶瓷過(guò)濾器片段體放置在承載體結(jié)構(gòu)體上，并將在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷生坯體放置在處于使得將液體載體基本上從陶瓷生坯體中移除的條件下的爐中。
[0028]在此方法中，可以使用任何輔助從濕陶瓷體中移除液體載體的爐。在優(yōu)選的可用于本發(fā)明的爐中的是對(duì)流爐、紅外爐、微波爐、射頻爐等。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用微波爐?？梢詫⒃诔休d體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體放置在爐中足夠的時(shí)間，以將液體載體基本上從陶瓷過(guò)濾器片段生坯體中移除，并隨后從爐中移出。可以手動(dòng)地將在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體放置入和移出爐。備選地，可以自動(dòng)地將在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體引入、移動(dòng)通過(guò)和移出爐?？梢允褂萌魏斡糜趯⒉考霠t和將部件移出爐的自動(dòng)化手段。這些手段在本領(lǐng)域中是熟知的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體放置在輸送機(jī)上并通過(guò)一個(gè)以上在輸送機(jī)上的爐。在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體在所述一個(gè)以上爐中的停留時(shí)間選擇為使得在一個(gè)以上爐的條件下基本上移除所有的液體載體。停留時(shí)間依賴于所有其他條件、濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯結(jié)構(gòu)體的尺寸和待移除的液體載體的量。在一個(gè)以上爐中暴露在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體的溫度選擇為促進(jìn)液體載體從濕陶瓷過(guò)濾器片段體的移除。優(yōu)選地,該溫度高于液體載體的沸點(diǎn)并低于由其制成承載體結(jié)構(gòu)體的材料的軟化溫度和任何陶瓷前體分解的溫度。優(yōu)選地，在爐中暴露在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體的溫度為約60°C以上，更優(yōu)選約80°C以上且最優(yōu)選約100°C以上。優(yōu)選地，在爐中暴露在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段體的溫度為約120°C以下且最優(yōu)選約110°C以下。在爐中的濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體優(yōu)選與干燥流體接觸，或向爐施加真空，以促進(jìn)液體載體從濕陶瓷過(guò)濾器片段體的移除。優(yōu)選地，濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體與干燥流體接觸。在其中濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體作為前體成形成為其中在濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體中的流動(dòng)通道尚未在一端被堵塞的流過(guò)式過(guò)濾器的實(shí)施方案中，優(yōu)選的是，使干燥流體流動(dòng)通過(guò)濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的流動(dòng)通道。這通過(guò)引導(dǎo)干燥流體在與安置在承載體結(jié)構(gòu)體上的流動(dòng)通道相同的方向上流動(dòng)而被促進(jìn)。當(dāng)濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體具有平的平面?zhèn)让媲覞裉沾蛇^(guò)濾器片段生坯體在它的平的平面?zhèn)让嫔习仓迷诔休d體結(jié)構(gòu)體上的情況下，引導(dǎo)干燥流體的流流動(dòng)通過(guò)濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的流動(dòng)通道。在其中在承載體結(jié)構(gòu)體上的濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體通過(guò)一個(gè)以上在輸送機(jī)上的爐的實(shí)施方案中，濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體安置為使得流動(dòng)通道的方向?qū)τ谳斔蜋C(jī)的方向是橫向的，并且使干燥流體通過(guò)對(duì)于輸送機(jī)的方向是橫向的方向，使得干燥流體通過(guò)濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的流動(dòng)通道。如果濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的一個(gè)面安置在承載體結(jié)構(gòu)體上，引導(dǎo)干燥流體在濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的方向上向上通過(guò)承載體結(jié)構(gòu)體，使得干燥流體通過(guò)進(jìn)入并經(jīng)過(guò)濕陶瓷生坯體中的流動(dòng)通道。干燥流體可以是任何增強(qiáng)液體載體從濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體附近的移除的流體。優(yōu)選地，干燥流體是氣體。優(yōu)選的氣體包括空氣、氧、氮、二氧化碳、惰性氣體等。最優(yōu)選的干燥流體是空氣。在干燥流體與濕陶瓷生坯體接觸之后，將它與夾帶在干燥流體中的液體載體一起從濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的附近移除。通過(guò)任何促進(jìn)干燥流體的運(yùn)動(dòng)的手段如泵、鼓風(fēng)機(jī)等，產(chǎn)生干燥流體的流。干燥流體的流量選擇為促進(jìn)液體從濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體附近的移除。對(duì)于將陶瓷部件干燥而言，其他重要參數(shù)是:微波功率的兩個(gè)頻率狀態(tài)(2.45GHz和915MHz)、在那些頻率變化的反射功率(從約O至約100% )、可以從約O至約100%變化的相對(duì)濕度，在周期爐或皮帶驅(qū)動(dòng)的連續(xù)爐中可以從約0.01至約10小時(shí)變化的停留時(shí)間、以及可以在從約50至約150°C范圍內(nèi)的最大部件溫度。
[0029]在液體載體從濕陶瓷過(guò)濾器片段生坯體的移除之后，可以制備用于向陶瓷過(guò)濾器片段轉(zhuǎn)變的陶瓷過(guò)濾器片段生坯體，并將其轉(zhuǎn)變成為陶瓷過(guò)濾器片段。將陶瓷過(guò)濾器片段生坯體暴露至燒盡粘合劑并形成陶瓷過(guò)濾器片段結(jié)構(gòu)體的條件下。實(shí)現(xiàn)此的方法在本領(lǐng)域中是熟知的。通過(guò)將干燥的陶瓷過(guò)濾器片段生坯部件加熱至有機(jī)添加劑和粘合劑揮發(fā)或燒盡的溫度，煅燒干燥的陶瓷過(guò)濾器片段生坯部件。進(jìn)一步將部件加熱至如下溫度:在該溫度陶瓷粒子熔合或燒結(jié)在一起或者形成隨后熔合在一起的新的顆粒狀物。這些方法由大量專利和公開(kāi)文獻(xiàn)描述，包括 US 4，329，162 ;4，471，792 ;4，001，028 ;4，162，285 ;3，899，326 ；4，786，542 ;4，837，943和5，538，681 ;全部通過(guò)引用結(jié)合在此。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，制得的陶瓷過(guò)濾器片段包含針狀莫來(lái)石。在此實(shí)施方案中，可以將多孔的陶瓷過(guò)濾器片段生坯體在具有氟的氣氛下和足以形成莫來(lái)石組成的溫度下加熱?？梢杂蓙?lái)源如31匕、4迅、冊(cè)、似講匕、似？和順/的氣體氣氛中提供氟。優(yōu)選地，氟的來(lái)源是SiF4?？梢栽诰哂歇?dú)立地提供的含氟氣體的氣氛下，將干燥的生坯加熱，并到達(dá)足以形成莫來(lái)石組成的溫度?！蔼?dú)立地提供”意指含氟氣體不是從混合物中的前體(例如，AlF3)供應(yīng)的，而是從被泵入加熱該混合物的爐中的外部氣體源供應(yīng)的。此氣體優(yōu)選為含有SiF4的氣體。優(yōu)選地，將部件加熱至第一溫度足夠的時(shí)間以將在多孔體中的前體化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉S玉(fluorotopaz)，并隨后升至足以形成莫來(lái)石組成的第二溫度。溫度也可以在第一和第二溫度之間循環(huán)，以確保完全的莫來(lái)石形成。第一溫度可以從約500°C至約950°C。第二溫度可以是任何合適的溫度，取決于變量如SiF4的分壓。通常，第二溫度為至少1000°C至最多1700°C。通常，在加熱至第一溫度的過(guò)程中，氣氛為惰性的或真空直至至少500°C，這是適宜導(dǎo)入獨(dú)立提供的含氟氣體的時(shí)候?？梢詫⒉考谶x自由以下各項(xiàng)組成的組的熱處理氣氛下加熱至至少950°C的熱處理溫度達(dá)足以形成莫來(lái)石組成的時(shí)間:空氣、水蒸氣、氧、惰性氣體和它們的混合物。惰性奇特的實(shí)例包括氮和稀有氣體(即，He、Ar、Ne、Kr、Xe和Rn)。優(yōu)選地,熱處理氣氛是惰性氣體、空氣、水蒸氣或它們的混合物。更優(yōu)選地，熱處理氣氛是氮、空氣、或含有水蒸氣的空氣。在熱處理溫度的時(shí)間是熱處理氣氛和所選溫度的函數(shù)。例如，在濕空氣(在40°C被水飽和的空氣)中的熱處理通常需要在1000°C大于數(shù)小時(shí)至48小時(shí)。相反，環(huán)境空氣、干燥空氣或氮(在室溫具有從20%至80%相對(duì)濕度的空氣)適宜加熱至1400°C至少2小時(shí)。通常，在熱處理溫度的時(shí)間為至少0.5小時(shí)，并且依賴于所用的溫度(也就是說(shuō)，通常，溫度越高，時(shí)間可以越短)。在熱處理溫度的時(shí)間可以為約I小時(shí)以上，優(yōu)選約約2小時(shí)以上，更優(yōu)選約4小時(shí)以上，甚至更優(yōu)選約6小時(shí)以上，或最優(yōu)選至少約8小時(shí)，至優(yōu)選最多約4天，更優(yōu)選最多約3天，甚至更優(yōu)選最多約2.5天，且最優(yōu)選最多約2天。為了確保任何Mg和/或Fe雜質(zhì)保持結(jié)合在針狀莫來(lái)石的玻璃相中，熱處理溫度為優(yōu)選至少1000°C至優(yōu)選最多1700°C。
[0031]如上所述，陶瓷過(guò)濾器片段的形成包括將陶瓷過(guò)濾器片段放置在具有適于支持陶瓷過(guò)濾器片段生坯的表面如平的表面的承載體上，并隨后將在承載體上的陶瓷過(guò)濾器片段生坯順序地放置在一個(gè)以上爐中，其中，所述爐適合于進(jìn)行上述步驟。
[0032]優(yōu)選地，用至少一個(gè)參考記號(hào)對(duì)生坯或陶瓷部件作標(biāo)記。可以以任何方式涂敷記號(hào)，這允許在用于形成陶瓷部件的方法的全部其余部分識(shí)別參考側(cè)面(表面)。參考記號(hào)可以手動(dòng)地或以自動(dòng)方式涂敷。在一種優(yōu)選的方式中，參考記號(hào)對(duì)于每個(gè)部件是唯一的，使得可以在整個(gè)方法中追蹤部件。參考記號(hào)優(yōu)選在擠出或干燥之后涂敷。
[0033]在對(duì)陶瓷過(guò)濾器片段的加工完成之后，可以使用本領(lǐng)域已知的方法，如全部通過(guò)引用結(jié)合在此的 US 專利 2009/02390309 ；US 專利公開(kāi) 2008/0271422 ；US 5，914，187 ；US6，669，751 ；US 7，879，428 ；US 7，396，576中公開(kāi)的方法，將兩個(gè)以上陶瓷過(guò)濾器片段膠粘在一起。所用的膠粘劑膠接劑可以是任何已知用于此用途的膠粘劑，如包含在本文引述的專利或?qū)＠_(kāi)中所述的那些。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陶瓷的陶瓷過(guò)濾器片段含有至少兩個(gè)已經(jīng)通過(guò)含有無(wú)機(jī)纖維和粘合相的膠接劑膠粘在一起的獨(dú)立的較小的陶瓷的陶瓷過(guò)濾器片段(蜂窩體)，其中，陶瓷過(guò)濾器片段是通過(guò)粘合相粘接在一起的，所述粘合相含有無(wú)定形硅酸鹽、鋁酸鹽或硅鋁酸鹽陶瓷粘合劑。發(fā)明是一種形成陶瓷結(jié)構(gòu)體的方法，所述方法包括:將第一陶瓷片段在它的至少一個(gè)外側(cè)面(表面)與膠接劑接觸，所述膠接劑含有平均長(zhǎng)度在100微米至1000微米之間的無(wú)機(jī)纖維、載體流體、膠質(zhì)無(wú)機(jī)溶膠且不存在其他無(wú)機(jī)粒子，其中所述纖維具有膠接劑總體積的至少約10體積％的固體載量；將第二陶瓷片段與第一陶瓷片段機(jī)械接觸，使得膠接劑插入陶瓷片段之間，使得陶瓷片段被膠粘；將膠粘的片段充分加熱，以形成在膠接劑的纖維和陶瓷片段之間的非晶態(tài)的陶瓷粘合，從而形成更大的陶瓷機(jī)構(gòu)體(陣列)。在一個(gè)片段或多個(gè)片段在它們的外側(cè)面與膠接劑接觸之后，通過(guò)任何合適的方法將片段與插入在片段之間的膠接劑接觸。一旦片段膠粘，就通過(guò)加熱或任何合適的方法除去載體流體，所述方法可以包括只是環(huán)境蒸發(fā)或任何其他可用的方法如本領(lǐng)域中已知的那些。所述除去也可以在加熱以形成纖維與片段的非晶態(tài)粘合期間發(fā)生。也可以使用加熱以除去在片段或膠接劑中的任何有機(jī)添加劑。此加熱可以是任何合適的，如在本領(lǐng)域已知的那些，并且也可以在加熱至形成纖維與片段一起的非晶態(tài)粘合期間發(fā)生。為了產(chǎn)生非晶態(tài)粘合相，加熱不應(yīng)當(dāng)是高至以下情況的溫度:結(jié)晶發(fā)生在纖維中(除非想要)或非晶態(tài)粘合相中，使蜂窩體結(jié)構(gòu)體松垂，或者玻璃粘合相遷移達(dá)到對(duì)蜂窩體結(jié)構(gòu)體的性能有害的程度。典型地，該溫度為至少約600°C至最多約1200°C。在部件膠粘在一起成為陣列之后，分段的部件的外側(cè)面可以通過(guò)任何本領(lǐng)域已知方法成形，例如，通過(guò)研磨、切割或砂磨。一旦成形，將外側(cè)面用陶瓷前體涂布，以形成堅(jiān)固的側(cè)面(皮膚)，并且將部件暴露至使得涂層變成陶瓷涂層的條件下。
[0034]可以分析具有隔離體的陶瓷過(guò)濾器片段的組裝陣列，以確定在鄰接的陶瓷過(guò)濾器片段之間的距離是否滿足規(guī)定的厚度和規(guī)定的厚度變化要求。如果測(cè)得的距離不滿足規(guī)定的參數(shù)，可以將陣列解組裝或部分地解組裝，并重新組裝。這可以避免制備不合規(guī)格的陣列?？梢酝ㄟ^(guò)任何可以確定鄰接片段之間的間隔或膠粘劑層的厚度的系統(tǒng)檢查組裝的陣列?？梢允褂玫姆治鱿到y(tǒng)的實(shí)例包括照相機(jī)、激光器、自動(dòng)圖像處理、信號(hào)處理等。
[0035]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，橫截面截面積為約5至20平方英寸，且長(zhǎng)度為約3至約20英寸。陶瓷部件可以用于任何在其中具有陶瓷蜂窩體是有用的應(yīng)用中，如顆粒狀物過(guò)濾器(例如，柴油機(jī)顆粒狀物過(guò)濾器)、和流道催化劑分支(flow channel catalyst branches)(催化轉(zhuǎn)化的)。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是在沒(méi)有將隔離體粘合在結(jié)構(gòu)體中的情況下使用它們控制膠粘劑層的厚度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在陣列中的片段全部同時(shí)固定(fixtured)。這避免了對(duì)于多個(gè)揀起和放置組裝操作的需要，所述操作可能對(duì)片段相對(duì)于彼此的定向增加明顯的變化。
[0037]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案圖示在圖1A至V中，其中每個(gè)步驟顯示方法中的一個(gè)步驟。示出的是裝配線10，其具有輸送機(jī)11、能夠在2個(gè)方向上移動(dòng)并支持V形槽(v-nest)工作表面13的線性導(dǎo)板平臺(tái)12。在工作表面13上，是陶瓷過(guò)濾器片段15的裝配陣列14，具有安置在鄰接陶瓷過(guò)濾器片段15之間的隔離體16。還示出的是四個(gè)用于將陶瓷過(guò)濾器片段15從在工作表面13上的陣列14移除的夾具17至20。每個(gè)夾具17至20在方法的一部分期間移除陶瓷過(guò)濾器片段15的一部分并保留它們，每個(gè)夾具適合于將片段15夾持在它們的端部上，移動(dòng)片段15，并在其他操作期間將片段15保持在輸送機(jī)11的上方。優(yōu)選地，夾具17至20可以在豎直方向上移動(dòng)，并且可以在兩個(gè)分立的位置即保持位置(較高的)和放置位置(較低的)之間動(dòng)作(St1ked)。膠接劑分配噴嘴由21示出。可以使用機(jī)器人或線性運(yùn)動(dòng)塔架使噴嘴21路徑自動(dòng)化。線性導(dǎo)板12可以被鎖定至六個(gè)分立的位置中的任一個(gè)中。從左至右的是加載/卸載位置22、四個(gè)連續(xù)的堆疊和卸堆(unstack)位置23至26、以及膠接劑分配位置27。圖1A顯示了在第一移除步驟之前的陶瓷過(guò)濾器片段15的陣列14，具有在鄰接片段之間的隔離體，與在位置22中的工作表面13—起。陣列14示出了片段15的3乘3陣列。該方法可以調(diào)整為任何尺寸的陣列:例如4乘4、5乘5和6乘6陣列。圖1B示出了將工作表面13移動(dòng)至位置23，降下用于移除陶瓷過(guò)濾器片段的夾具17，以通過(guò)其端部夾持第一陶瓷過(guò)濾器片段15。圖1C示出了在位置23中的工作表面13，將夾具17與被夾具17保持的第一陶瓷片段15 —起抬升至它的較高的位置。圖1D示出了在場(chǎng)所24處的工作表面13、第二夾具18通過(guò)它們的端部夾持著水平行的兩個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15。夾具17通過(guò)其端部將第一陶瓷過(guò)濾器片段15保持在較高的位置。圖1E顯示了在對(duì)于各自來(lái)說(shuō)較高的位置通過(guò)它們的端部夾持著水平行的兩個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15的第二夾具18和保持著第一陶瓷過(guò)濾器片段15的第一夾具17。圖1F示出了在場(chǎng)所25處的工作表面13，第三夾具19通過(guò)它們的端部夾持著水平行的三個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15。圖1F還示出了在對(duì)于各自來(lái)說(shuō)較高的位置通過(guò)它們的端部夾持著水平行的兩個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15的第二夾具18和保持著第一陶瓷過(guò)濾器片段15的第一夾具17。圖1G示出了在對(duì)于各自來(lái)說(shuō)較高的位置夾持著水平行的三個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15的第三夾具19。圖1H示出了在場(chǎng)所26處的工作表面13、第三夾具19通過(guò)它們的端部夾持著水平行的三個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15、夾具20通過(guò)它們的端部夾持著第二個(gè)水平行的兩個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15。圖1H還示出了在較高的位置被第一、第二和第三夾具19、20和21保持的此前移除的陶瓷過(guò)濾器片段15。圖11示出了第二個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段被移動(dòng)至第四夾具20的較高位置，和八個(gè)在用于移除陶瓷過(guò)濾器片段第一至第四夾具17、18和19中在較高的位置保持的此前移除的陶瓷過(guò)濾器片段15。圖1J示出了在膠粘劑涂敷場(chǎng)所27中的工作表面，其中使用膠粘劑涂敷噴嘴21，將膠接劑層28涂敷至在工作表面13上所留下的一個(gè)陶瓷過(guò)濾器片段15。圖1K示出了移動(dòng)至場(chǎng)所26的工作表面13，在該處，夾具20將第二個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段15放置為鄰接在其表面上安置有膠接劑層28的陶瓷過(guò)濾器片段15，在該處，將第二個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段15放置在從該處將它移除的相對(duì)于工作表面13的相同的地方。圖1L示出了抬升至它的較高的位置的夾具20，留下了鄰接在其表面上安置有膠接劑層28的陶瓷過(guò)濾器片段15的第二個(gè)水平地的陶瓷過(guò)濾器片段15，在該處，將第二個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段15放置在從該處將它移除的相對(duì)于工作表面13的相同的地方。圖1M示出了在膠粘劑涂敷場(chǎng)所27中的工作表面，其中，使用膠接劑涂敷噴嘴21，將膠接劑層28涂敷至在工作表面13上的第二個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器片段15。圖10至U示出了膠接劑層28的連續(xù)涂敷和多個(gè)水平行的陶瓷過(guò)濾器15的放回，直至用代替隔離體的膠接劑層將陣列14重新組裝。在圖1V中，工作表面回到加載和卸載位置22。隨后，可以將陣列14從工作表面13卸載。
[0038]如本文所使用的重量份參考具體所提及的組合物的100重量份。以上申請(qǐng)中列舉的任何數(shù)值包括從下限值以一個(gè)單位的增量至上限值的所有值，條件是在任何較低的值與任何較高的值之間存在至少2個(gè)單位的間隔。作為實(shí)例，如果陳述的是，一種組分的量或一個(gè)過(guò)程變量如例如溫度、壓力、時(shí)間等的值例如為I至90，優(yōu)選20至80，更優(yōu)選30至70，則它意在將值如15至85、22至68、43至51、30至32等明確地列舉在此說(shuō)明書(shū)中。對(duì)于小于一的值，適當(dāng)時(shí)將一個(gè)單位考慮為0.0001,0.001,0.01或0.1。這些僅是具體所意圖的實(shí)例，并且以類似的方式，所列出的最低值與最高值之間的數(shù)值的所有可能的組合被認(rèn)為是明確在表達(dá)在本申請(qǐng)中。除非另外提及，所有范圍包括兩個(gè)端點(diǎn)和在端點(diǎn)之間的所有數(shù)字。與范圍一起使用的“約”或“大約”應(yīng)用至范圍的兩個(gè)末端。因此，“約20至30”意圖覆蓋
“約20至約30”，至少包括所指出的端點(diǎn)。描述組合的術(shù)語(yǔ)“基本上由......組成”應(yīng)當(dāng)包括所指出的要素、成分、組分或步驟，以及不實(shí)際上影響組合的基本的和新的特征的這些其他要素、成分、組分或步驟。在本文中描述要素、成分、組分或步驟的組合的術(shù)語(yǔ)“包含”或“包括”的使用也預(yù)期基本上由這些要素、成分、組分或步驟組成的實(shí)施方案。多個(gè)要素、成分、組分或步驟可以由單一集成的要素、成分、組分或步驟提供。備選地，單一集成的要素、成分、組合或步驟可以分割為分開(kāi)的多個(gè)要素、成分、組分或步驟。描述要素、組成、組分或步驟的“一個(gè)”或“一種”的公開(kāi)不意圖排除另外的要素、成分、組分或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，所述方法包括: &)在工作表面上，將多個(gè)具有正方形或矩形橫截面形狀、四個(gè)外表面和共同長(zhǎng)度的陶瓷過(guò)濾器裝配成陣列，其中，將每個(gè)過(guò)濾器的外表面中的兩個(gè)以上定位為鄰接其他陶瓷過(guò)濾器的外表面，在陶瓷過(guò)濾器的鄰接表面之間設(shè)置有可移除的隔離體，使得在所述鄰接表面之間的間隔是一致的； 幻順序地將一個(gè)或多個(gè)所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的所述陶瓷過(guò)濾器移除，并且移除所述在鄰接表面之間的隔離體，直至留下單個(gè)陶瓷過(guò)濾器； 0)向在所述工作表面上的所述單個(gè)陶瓷過(guò)濾器的外表面涂敷一層膠接劑； (1)將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的場(chǎng)所，該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所使所述陶瓷過(guò)濾器的表面置于與涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的所述鄰接表面的該膠接劑層或多個(gè)膠接劑層相接觸； 6)順序地將膠接劑層涂敷至陶瓷過(guò)濾器的外表面或水平行的陶瓷過(guò)濾器的外表面，并且將下一個(gè)鄰接的陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器放回從其移除所述陶瓷過(guò)濾器或水平行的陶瓷過(guò)濾器的該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所，該場(chǎng)所或多個(gè)場(chǎng)所使該陶瓷過(guò)濾器或多個(gè)陶瓷過(guò)濾器的表面置于與涂敷至所述陶瓷過(guò)濾器的所述鄰接表面的該膠接劑層或多個(gè)膠接劑層相接觸，直至將所有所述陶瓷過(guò)濾器放回在所述工作表面上的相同的位置，其中在所述陶瓷過(guò)濾器的全部鄰接表面之間設(shè)置有一致的膠接劑層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括:將所述膠接劑硬化，以將所述陶瓷過(guò)濾器粘接在一起成為陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中，所述工作表面是平的或V形的工作表面。
4.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，所述方法包括:順序地移除水平行的所述陶瓷過(guò)濾器并移除所述在鄰接表面之間的隔離體，直至留下單個(gè)陶瓷過(guò)濾器或水平行。
5.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，使用將所述陶瓷過(guò)濾器放回相對(duì)于所述工作表面的相同的場(chǎng)所的系統(tǒng)，移除所述陶瓷過(guò)濾器。
6.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述工作表面移動(dòng)至所述系統(tǒng)移除或放回所述陶瓷過(guò)濾器的多個(gè)場(chǎng)所。
7.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，在放回所述陶瓷過(guò)濾器之前，將一層膠接劑涂敷至位于所述工作表面上的所述陶瓷過(guò)濾器的所述表面，所述陶瓷過(guò)濾器的所述表面鄰接所述陶瓷過(guò)濾器將被放回的場(chǎng)所。
8.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，一旦放置一個(gè)或多個(gè)所述陶瓷過(guò)濾器，測(cè)量在它們之間設(shè)置有隔離體的所述鄰接表面之間的所述間隔的厚度和/或厚度的一致性。
9.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，如果一個(gè)以上間隔沒(méi)有滿足預(yù)定的厚度規(guī)格，將一個(gè)或多個(gè)所述過(guò)濾器從所述工作表面移除。
10.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述隔離體與所述鄰接的陶瓷過(guò)濾器的70%以上的面積相接觸。
11.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述隔離體是篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)體。
12.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述隔離體包含塑料結(jié)構(gòu)體。
13.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述隔離體是重復(fù)利用的。
14.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，一旦放回所述陶瓷過(guò)濾器的每一個(gè)，所述陶瓷過(guò)濾器就被約束使得它們保持在相對(duì)于其他陶瓷過(guò)濾器的相同的場(chǎng)所。
15.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，所述膠粘劑層的厚度為約0.5至2.5.之間，并且沿著任何兩個(gè)陶瓷過(guò)濾器表面的變化為1.0皿以下。
【文檔編號(hào)】C04B37/00GK104364224SQ201380031749
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】杰里米·帕特 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司