)。堇青 石陶瓷體（100)通?？删哂蟹涓C結(jié)構(gòu)（105)，其包括由交叉的通道壁（115)限定的多個平行 的通道（110)。顯示了表皮部分（120)，其是堇青石陶瓷體（100)的外部表面部分。芯體部分 (125)是堇青石陶瓷體（100)的內(nèi)部部分，和包括由交叉的通道壁（115)限定的多個平行的 通道（110)。多個平行的通道（110)和交叉的通道壁（115)在進(jìn)口端部（130)和出口端部 (135)之間延伸。
[0049] 在本文所述的實施方式中，堇青石陶瓷體（100)由形成堇青石的原材料形成。形成 堇青石的原材料可包括至少一種鎂源、至少一種氧化鋁源、至少一種氧化硅源和至少一種 高嶺土。在一些實施方式中，以氧化物的重量百分?jǐn)?shù)計，形成堇青石的原材料的總組成包括 5-25重量％Mg0、40-60重量％Si0 2和25-45重量％Al2〇3。在其它實施方式中，以氧化物的重 量百分?jǐn)?shù)計，形成堇青石的原材料的總組成包括11-17重量％Mg0、48-54重量％Si0 2和32-38重量％Al2〇3。在一些實施方式中，所述至少一種氧化鋁源和至少一種二氧化硅源不是高 嶺土。在其他實施方式中，原始和煅燒的高嶺土可占形成堇青石的原材料的小于30重量％ 或小于20重量％。生坯體還可包括雜質(zhì)例如CaO，K 20，Na20，和Fe203。
[0050] 在本文所述的實施方式中，鎂源包括但不限于氧化鎂或者其他具有低水溶性且燒 制后能轉(zhuǎn)化為MgO的材料，如Mg(OH)2、Mg⑶ 3，以及它們的組合。例如，鎂源可以是滑石 [Mg3Si401Q(OH) 2]，包括煅燒過和/或未煅燒過的滑石，以及粗滑石和/或細(xì)滑石。
[0051] 在各種實施方式中，以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種鎂源存在的量可為總體形成堇青 石的原材料的約5重量％-約25重量％。在其它實施方式中，以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種鎂源 存在的量可為形成堇青石的原材料的約10重量％-約20重量％。在其他實施方式中，至少一 種儀源存在的量可為約11重量％ _約17重量％。
[0052] 在一些實施方式中，至少一種鎂源的中值粒度可大于約5μηι，大于約ΙΟμπι,或甚至 大于約20μηι。在其他實施方式中，至少一種鎂源的中值粒度可為約Ιμπι-約40μηι或甚至約10μ m-約40μηι。在其他實施方式中，滑石的中值粒度可為約15μηι-約30μηι。
[0053] 氧化鋁源包括但不限于粉末，當(dāng)不存在其它原料時將該粉末加熱至充分高的溫度 可產(chǎn)生基本純的氧化鋁。合適的氧化鋁源可包括:α-氧化鋁、過渡氧化鋁如γ -氧化鋁或Ρ-氧化鋁、水合氧化鋁或三水合鋁、三水鋁石、剛玉(Α12〇3)、勃姆鋁礦(ΑΙΟ(ΟΗ))、假勃姆石、氫 氧化鋁(ai(oh) 3)、羥基氧化鋁以及它們的混合物。在一種實施方式中，所述至少一種氧化 鋁源是高嶺土，在另外一種實施方式中，所述至少一種氧化鋁源不是高嶺土。
[0054] 例如，以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種氧化鋁源存在的量可為總體形成堇青石的原材 料的約25重量％-約45重量％。在另一種實施方式中，以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種氧化鋁源 存在的量可為形成堇青石的原材料的約30重量％-約40重量％。在其它實施方式中，以氧化 物為基準(zhǔn)，至少一種氧化鋁源存在的量可為形成堇青石的原材料的約32重量％-約38重 量％。至少一種氧化鋁源的中值粒度可大于約lwii。在一些實施方式中，至少一種氧化鋁源 的中值粒度為約lwn-約20μηι。
[0055] 二氧化硅源可包括但不限于，非晶體二氧化硅，如熔凝二氧化硅或溶膠-凝膠二氧 化硅、硅酮樹脂、基本不含堿的低氧化鋁沸石、硅藻土二氧化硅、高嶺土和晶體二氧化硅如 石英或方英石。此外，氧化硅源還可包括，但不限于:形成氧化硅的源，其包括加熱時形成游 離氧化硅的化合物。例如，加熱時硅酸或硅有機金屬化合物可形成游離氧化硅。在一種實施 方式中，所述至少一種二氧化硅源不是高嶺土。
[0056] 以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種氧化硅源存在的量可為總體形成堇青石的原材料的約 40重量％-約60重量％。在一些實施方式中，以氧化物為基準(zhǔn)，至少一種氧化硅源存在的量 可為形成堇青石的原材料的約45重量％-約55重量％。在其他實施方式中，至少一種氧化硅 源存在的量可為約48重量％-約54重量％。至少一種氧化娃源的中值粒度大于約3μηι。在一 些實施方式中，至少一種氧化娃源的中值粒度大于約5μηι。在其他實施方式中，至少一種氧 化娃源的中值粒度大于約ΙΟμπι。甚至在其他實施方式中，至少一種氧化娃源的中值粒度大 于約20μηι。在一些實施方式中，至少一種氧化娃源的中值粒度為約5μηι-約40μηι。在其它實施 方式中，至少一種氧化娃源的中值粒度為約ΙΟμηι-約30μηι。在其它實施方式中，至少一種氧 化硅源的中值粒度為約15μπι-約25μπι。
[0057]高嶺土源包括但不限于層狀和分層高嶺土。在一些實施方式中，形成堇青石的原 材料還可包括煅燒的層狀或分層高嶺土。例如，形成堇青石的原材料可包括至少一種原始 高嶺土和至少一種煅燒的高嶺土的共混物。在一些實施方式中，至少一種高嶺土包括共混 的水合高嶺土產(chǎn)物，其包括粗高嶺土組分和細(xì)高嶺土組分。在一些實施方式中，粗高嶺土組 分的中值平均粒度小于2y m且是白呈（cretaceous)粘土，細(xì)高嶺土組分的中值平均粒度小 于Ιμπι且是三級（tertiary)粘土。在一些實施方式中，粘土產(chǎn)物包括約35重量％-約100重 量％的細(xì)高嶺土組分和約65重量％-約0重量％的粗高嶺土組分。
[0058]當(dāng)存在時，包括原始和煅燒的高嶺土的高嶺土的總量可占形成堇青石的原材料的 小于約30重量％。在一些實施方式中，高嶺土的總量可占形成堇青石的原材料的小于約20 重量％。在其它實施方式中，高嶺土的總量可占形成堇青石的原材料的小于約15重量％。
[0059]有機材料可包括形成孔的材料、粘合劑、表面活性劑和潤滑劑。形成孔的材料可包 括但不限于:淀粉(例如玉米、大麥、豆子、馬鈴薯、稻谷、木薯淀粉、豌豆、西谷椰子、小麥、美 人蕉以及核桃殼粉）以及聚合物(例如聚丁烯、聚甲基戊烯、聚乙烯(優(yōu)選珠粒）、聚丙烯(優(yōu) 選珠粒）、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龍）、環(huán)氧樹脂、ABS、丙烯酸類以及聚酯(PET)、過氧化氫或酚 醛樹脂。在一種實施方式中，形成孔的材料是淀粉，包括玉米、大麥、豆子、馬鈴薯、稻谷、木 薯淀粉、豌豆、西谷椰子、小麥、美人蕉以及核桃殼粉）。
[0060] 在一些實施方式中，有機材料可包括至少一種形成孔的材料。在其他實施方式中， 有機材料可包括至少兩種形成孔的材料。在其他實施方式中，有機材料可包括至少三種形 成孔的材料。例如，可使用聚合物和淀粉的組合。在另一種實施方式中，可使用淀粉和淀粉 的組合。在其他實施方式中，可使用聚合物和聚合物的組合。
[0061] 成孔劑可以能有效地在堇青石體中提供所需孔隙率量的任意量存在。在一種實施 方式中，成孔劑的含量可為約0.5重量％-約12重量％。在另一種實施方式中，成孔劑的含量 可為約7重量％-約10重量％。
[0062] 粘合劑可包括，但不限于:含纖維素的組分。示例含纖維素的組分包括例如甲基纖 維素、乙基羥基乙基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基 甲基纖維素、羥丁基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素 及其組合。
[0063] 可添加表面活性劑和潤滑劑以形成生坯體，只要它們在形成生坯體時不導(dǎo)致成孔 劑分解。可用的表面活性劑的非限制性實施方式包含(： 8_(：22脂肪酸和/或它們的衍生物?？?以與所述脂肪酸一起使用的另外的表面活性劑組分是(： 8_(：22脂肪酯、C8_C22脂肪醇、脂肪酸 的鹽(例如硬脂酸的鈉鹽)及其組合。示例表面活性劑是硬脂酸、月桂酸、油酸、亞油酸、棕櫚 酸、硬脂酸鈉、以及它們的酯或醇衍生物。在一些實施方式中，表面活性劑可為月桂酸、硬脂 酸、油酸、它們的酯或醇衍生物，及其組合。表面活性劑的量可為約0.5重量％-約2重量％。
[0064] 潤滑劑的非限制性實施方式可包括但不限于:輕質(zhì)礦物油、玉米油、高分子量聚異 丁烯、多元醇酯、輕質(zhì)礦物油和蠟乳液的共混物、石蠟在玉米油中的共混物，及其組合。潤滑 劑的量可為約〇. 2重量％-約10重量％。在一些實施方式中，潤滑劑的量是約0.7重量％-約2 重量％。
[0065]可添加溶劑以形成生坯體，并可包括基于水性的溶劑例如水或與水互溶的溶劑。 在一些實施方式中，溶劑是水。水性溶劑的含量可為約20重量％-約50重量％。
[0066] 可混合形成堇青石的原材料和有機材料以形成批料。可通過常規(guī)技術(shù)來制備批 料。例如，可作為粉末材料組合形成堇青石的原材料并充分混合以形成基本上均勻的批料。 有機材料和/或溶劑可單獨地、以任何順序或一起與形成堇青石的原材料混合以形成基本 上均勻的批料。當(dāng)然，可使用其它合適的步驟和條件，用于一起組合和/或混合形成堇青石 的原材料和有機材料以制備基本上均勻的批料。例如，形成堇青石的原材料和有機材料可 通過捏合過程來混合以形成基本上均勻的批料。
[0067] 可通過常規(guī)的成形過程將批料成形為生坯體。例如，批料可通過下述來成形：擠 出、注塑、粉漿澆鑄、離心澆鑄、壓力澆鑄、干壓或類似的成形過程。
[0068] 在本文所述的實施方式中，將批料組合物形成或以其它方式成形為蜂窩構(gòu)造。例 如，生坯蜂窩體可以是端表面為圓形或橢圓形的柱體，端表面為多邊形如三角形或正方形 的棱柱，可以是這些柱體和棱柱的側(cè)面彎曲如折轉(zhuǎn)(doglegged)形狀"的形狀。沒有特別限 定體中通孔的形狀。例如，截面形狀可以是多邊形，如正方形、六邊形、八邊形、圓、橢圓、三 角形或者其他形狀或組合。但是，應(yīng)理解，陶瓷制品的具體要求的尺寸和形狀可取決于應(yīng) 用，如，在機動車應(yīng)用中，取決于發(fā)動機的尺寸和可供安裝的空間等。
[0069] 可將生坯體成形為具有直徑為約8英寸-約14英寸的堇青石體。在一些實施方式 中，可將生坯體成形為具有直徑為約11英寸-約14英寸的堇青石體。在其它實施方式中，可 將生坯體成形為具有直徑為約13英寸-約14英寸的堇青石體?？蓪⑸黧w成形為具有高度 為約8英寸-約19英寸的堇青石體。在一些實施方式中，可將生坯體成形為具有高度為約9英 寸-約18英寸的堇青石體。在其它實施方式中，可將生坯體成形為具有高度為約11英寸-約 17英寸的堇青石體。在一些實施方式中，可將生坯體成形為具有體積為約6,600cm 3-約47， 950cm3的堇青石體。在一些實施方式中，生還體的體積可為約15，500cm 3-約45，400cm3。在其 它實施方式中，生坯體的體積可為約26,100cm3-約37,500cm 3。在其它實施方式中，生坯體的 體積可為約 36，900cm3-約 37，100cm3。
[0070] 成形之后，可任選地通過常規(guī)方法干燥生坯體，以去除存在的過量的水或液體。然 后，可將干燥的形成堇青石的生坯體引入爐子或窯爐，其中使生坯體通過窯爐中在預(yù)熱溫 度下的預(yù)熱溫度區(qū)，通過窯爐中在低燒制溫度下的第一加熱區(qū)，通過窯爐中在高燒制溫度 下的第二加熱區(qū)，和窯爐的第三加熱區(qū)，從而燒