專利名稱：：包含粘土的陶瓷過濾器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種陶瓷過濾器及其制備方法。更具體而言，本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的效率和性能的陶瓷過濾器及其制備方法，通過使用粘土在其上形成外壁可優(yōu)化涂布和煅燒無機(jī)粘合劑的步驟，并因此提高由粘土層呈現(xiàn)出的絕緣效果和機(jī)械強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
：自從20世紀(jì)70年代晚期開始，柴油機(jī)粒子過濾器(DPF)作為用于過濾柴油機(jī)中廢氣的微粒的裝置而得到研究。然而，到20世紀(jì)80年代為止，不裝備DPF，開發(fā)發(fā)動機(jī)設(shè)計和改進(jìn)燃料就能滿足環(huán)境規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)的需要。1980年以后，DPF得到廣泛的研究以滿足更加嚴(yán)格的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)。所述DPF通過捕集包含在廢氣中的微粒而將其去除。而且，除了耐熱性和耐久性之外，所述DPF應(yīng)該具有通過使壓力降低而在微粒影響發(fā)動機(jī)之前將其燃燒并全部去除的性能。這樣的DPF可分成如下的類別蜂窩整體過濾器(honeycombmonolithfilter)、陶資纖維過濾器和金屬過濾器。在這些過濾器中，所述蜂窩整體過濾器的缺點(diǎn)是其在高溫下具有非常差的抗熱沖擊性和低耐久性；盡管所述金屬過濾器制備成本低且容易制備，但是它的缺點(diǎn)是低的耐熱性和低的抗腐蝕性。因此，近來進(jìn)行了關(guān)于采用陶瓷纖維的纖維過濾器的研究。這種陶瓷纖維過濾器以泡沫、擠出和非織造紙的形式制備。泡沫和擠出形式具有低的抗熱沖擊性，擠出的蜂窩形式由于低的孔隙率，其缺點(diǎn)是低透氣性，而非織造紙的形式已知具有高的孔隙率和高的微粒去除效率。因此，需要制備新型的陶瓷過濾器，該陶瓷過濾器以非織造紙的形式，其由于高孔隙率具有優(yōu)異的透氣性以及^艮強(qiáng)的抗熱沖擊性。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題為了解決上述常規(guī)的問題，本發(fā)明的一個目的是提供陶資過濾器，該陶瓷過濾器利用粘土干燥和熱處理后硬化的性質(zhì)彌補(bǔ)過濾器形狀改變的現(xiàn)象，并且由于粘土使其具有優(yōu)異的絕緣效果和機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的另一個目的是提供一種陶瓷過濾器，該陶資過濾器通過采用陶瓷紙形成的粘土涂層作為外壁使在干燥和煅燒工藝過程中可在外壁上產(chǎn)生的裂紋最小化，且具有均勻的外壁厚度，并因此不需要任何拋光步驟。本發(fā)明的再一個目的是提供制備所述陶瓷過濾器的方法。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種陶瓷過濾器，包括在陶瓷過濾器體的外表面上的包含硅酸鋁的第一涂層；在第一涂層上形成且包含粘土的第二涂層；和非必須地，在第二涂層上形成且包含磷酸鋁的第三涂層。此外，本發(fā)明提供了一種制備陶瓷過濾器的方法，該方法包括以下步驟(a)用包含硅酸鋁的溶液在陶瓷過濾器體的外表面上形成第一涂層；(b)用包含粘土的溶液在第一涂層上形成第二涂層；和(c)非必須地，用包含磷酸鋁的溶液在第二涂層上形成第三涂層。圖l為根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的示意透視圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的制備陶瓷過濾器的方法的簡要圖表。具體實施例方式在下文中，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種陶瓷過濾器，包括在陶瓷過濾器體的外表面上的包含硅酸鋁的第一涂層；在第一涂層上形成且包含粘土的第二涂層；和非必須地，在第二涂層上形成且包含磷酸鋁的第三涂層。根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的一個實施方式的特征在于，它能夠通過向陶瓷過濾器的外表面加入包含在干燥和熱處理后會^f更化的粘土的涂層而彌補(bǔ)過濾器形狀改變的現(xiàn)象，并因此具有優(yōu)異的絕緣效果和機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的另一個實施方式的特征在于，它通過向陶瓷過濾器的外表面加入浸漬到包含粘土的漿料中的陶瓷紙使在干燥和煅燒工藝過程中可在外壁上產(chǎn)生的裂紋最小化，并且其具有均勻的外壁厚度并因此不需要任何拋光步驟。根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的形狀優(yōu)選包括，但不限于，包括波形(wave-shaped)陶瓷紙和片狀陶瓷紙的蜂窩結(jié)構(gòu)。只要所述陶資紙是通過本領(lǐng)域中常用的造紙方法制備的，對其不具體限定。然而，考慮到煅燒后的強(qiáng)度和孔隙率性能，其包括選自由氧化鋁、鋁硅酸鹽(aluminosilicate)、鋁硼硅酸鹽(aluminoborosilicate)和莫來石組成的組中的一種或多種陶瓷纖維。在本發(fā)明的一個實施方式中，陶瓷過濾器的第二涂層包含由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的一種或多種粘土以及陶瓷纖維。不限定粘土對陶瓷纖維的量，但是優(yōu)選其重量比為660:1。如果粘土的比值小于6，則粘土外壁可能和過濾器分離。如果比值超過60,則在干燥工藝過程中可能會產(chǎn)生裂紋。在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式中，陶瓷過濾器的第二涂層包括陶瓷紙和粘土涂層，該粘土涂層在所述陶資紙上形成，包含選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的一種或多種粘土；硅溶膠和陶瓷粉。優(yōu)選地，所述陶瓷紙采用與陶瓷過濾器體的那些材料相同的材料。具體而言，它包括選自由氧化鋁、鋁硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽和莫來石組成的組中的一種或多種陶資纖維。如果將由與陶資過濾器體的那些材料相同的材料制成的這種陶瓷紙用作外壁的框架，則在如干燥和煅燒的高溫工藝過程中，可使在所述陶乾紙上形成的粘土涂層的裂紋最小化。此外，采用選自由SiC、氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅組成的組中的一種或多種，所述陶瓷粉可提供另外的功能，如強(qiáng)度、傳熱效率或絕緣效率。本發(fā)明也涉及一種制備陶瓷過濾器的方法，該方法包括以下步驟(a)用包含硅酸鋁的溶液在陶瓷過濾器體的外表面上形成第一涂層；(b)用包含粘土的溶液在第一涂層上形成第二涂層；和(c)非必須地，用包含磷酸鋁的溶液在第二涂層上形成第三涂層。下面將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的制備陶資過濾器的方法。在上述步驟(a)中，首先用對所述陶資紙具有良好的粘附性和親和力的硅酸鋁溶液涂敷通過粘結(jié)波形陶瓷紙和片狀陶資紙而獲得的多孔陶瓷過濾器以形成底層。在上述步驟(a)中使用的多孔陶瓷紙可通過在本領(lǐng)域中使用的普通造紙方法來制備。優(yōu)選地，相對于100重量份的陶資纖維，在上述造紙方法中使用的漿料溶液包含530重量份的有機(jī)纖維和0.120重量份的有機(jī)粘合劑。所述陶瓷纖維是由能夠經(jīng)受1200。C或更高溫度材料制得的，并且采用包含氧化鋁或二氧化硅的至少一種的那些材料，例如氧化鋁、鋁硅酸鹽等。例如，可采用選自由氧化鋁、鋁硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽和莫來石組成的組中的陶瓷纖維。優(yōu)選地，陶資纖維的直徑為1~20微米，且更優(yōu)選27微米，其長度為0.110mm。基于漿料中的總固體含量，陶瓷纖維的量為5080重量份，且優(yōu)選7080重量份。如果陶資纖維的量少于50重量份，則在煅燒后，它可能對強(qiáng)度和孔隙率性能有不利的影響。如果陶瓷纖維的量超過80重量份，則有機(jī)纖維和有機(jī)粘合劑的量是如此的低，以至于在成波步驟(wave-shapingstep)中可能降低抗張強(qiáng)度。所述有^L纖維可選自由如纖維素纖維和大麻的天然纖維；如尼龍、人造絲、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、芳族聚酰胺和丙烯腈纖維的合成纖維及其混合物組成的組中，其中，芳族聚酰胺纖維的具體實例包括從DuPont市購的Kevlar纖維。相對于在漿料中100重量4分的陶資纖維，有機(jī)纖維的量優(yōu)選為5~30重量份。如果該用量少于5重量份，則抗張強(qiáng)度可能被降低。如果該用量超過30重量份，則由于熱處理后過量磷酸鋁中空纖維的存在而可能降低強(qiáng)度。有機(jī)粘合劑包括基于丙烯?；恼澈蟿?、聚乙烯醇、陽離子淀粉(cationicstarch)、基于環(huán)氧的粘合劑等。它們可單獨(dú)使用或彼此混合使用，并在造紙過程中提高纖維間的粘合強(qiáng)度。相對于100重量份的陶瓷纖維，有機(jī)粘合劑的量為0.120重量份。當(dāng)該用量少于0.1重量份時，纖維彼此不粘結(jié)。當(dāng)該用量超過20重量份時，陶瓷紙具有高流動性并顯示粘附性。因此，不容易處理。有機(jī)粘合劑應(yīng)該對于高于室溫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度具有撓性(flexibility)和三維結(jié)構(gòu)。另外，所述漿料溶液可包含水。在漿料溶液中使用水的量不是關(guān)鍵的，但是其與平穩(wěn)地維持所有的步驟的量相當(dāng)。為了在該方法中平穩(wěn)地去除水，本發(fā)明可通過與造紙機(jī)器相連的真空泵去除過量的水，并通過壓床去除剩余的過量的水。此外，為了提高有機(jī)粘合劑與陶瓷纖維或有機(jī)纖維的粘合強(qiáng)度，本發(fā)明的漿料溶液可進(jìn)一步包含普通的pH控制劑。只要這種pH控制劑是在本領(lǐng)域中通常使用的，對其不做具體限定。例如，通過使用明礬(硫酸鋁)可使?jié){料溶液的pH維持在5.5至6.5之間。通過將如上制備的陶資原紙(ceramicgreenpaper)成波，并隨后將波形陶瓷紙與片狀陶瓷紙粘結(jié)在一起來將根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器制備成蜂窩形式。優(yōu)選在制備蜂窩形式的陶瓷過濾器之后進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的提供陶瓷過濾器的外壁的第三步。通過采用在本領(lǐng)域中通常使用的成波機(jī)可進(jìn)行成波步驟。此外，在上述步驟(a)中的硅酸鋁溶液包含醇、硝酸鋁、原硅酸四烷基酯和鹽酸的混合物。可另外將硼酸加入其中?；?摩爾原硅酸四烷基酯，在硅酸鋁溶液中的各成分的量優(yōu)選為0.2~0.5摩爾的醇、0.01-0.02摩爾的硝酸鋁和0.1xl0-3~0.2xl(T3摩爾的鹽酸。不具體限定所述原硅酸四烷基酯的實例，其優(yōu)選包括原硅酸四曱基酯或原硅酸四乙基酯(TEOS,下文)。同樣，不具體限定所述醇的實例，其選自由具有1~6個碳原子的低級醇，如乙醇、曱醇、異丙醇和丙醇組成的組中。如果所述醇的量增加，則硅酸鋁溶液的總濃度降低，并因此不易形成合適厚度的涂層。如果所述醇的量少于0.2摩爾，問題是當(dāng)形成凝膠時，涂敷溶液的粘度太高。同樣，如果硝酸鋁的量少于0.01摩爾，則難以形成硅酸鋁。如果硝酸鋁的量超過0.02摩爾，則其在醇中的溶解不好。如果鹽酸的量少于0.1xl(^摩爾，則不發(fā)生水解反應(yīng)。如果鹽酸的量超過0.2xl0-s摩爾，則水解速率提高以致以微粒形式迅速形成凝膠，其中，分散度可能下降且可發(fā)生孔的關(guān)閉。另外，以最小的量加入硼酸，其具有通過用鋁離子部分替代而提高無機(jī)粘合劑的粘合強(qiáng)度以及在高溫下對熱穩(wěn)定性有利的作用。優(yōu)選地，相對于l摩爾原硅酸四烷基酯，其以0.01~0.02摩爾的最小量加入。當(dāng)將用所述硅酸鋁溶液涂敷的陶瓷過濾器進(jìn)行干燥步驟時，使其在室溫到20(TC下進(jìn)行而不管時間。在該步驟中，考慮到通常的進(jìn)度表，在150。C下干燥1小時是足夠的。在制備根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的制備方法中，步驟(b)包括用包含粘土的組合物在第一涂層上形成第二涂層。在本發(fā)明的示例方案中，步驟(b)可釆用在第一涂層上直接形成包含粘土的第二涂層的方法，和隨后將陶瓷紙粘附在第一涂層上的方法。在第一涂層上直接形成所述第二涂層的方法是指將粘土組合物涂敷于其上形成有第一涂層的陶瓷過濾器的外壁、將其干燥并隨后熱處理以提高過濾器的強(qiáng)度并給與過濾器絕緣效果的方法。在干燥和熱處理過程中，應(yīng)用于上述方法的粘土不應(yīng)該開裂是重要的。優(yōu)選地，當(dāng)采用包含分散了膨潤土和陶資纖維的水的粘土組合物制備外壁時，可以獲得在上述過程中粘土不產(chǎn)生開裂的粘度。優(yōu)選地，基于100重量份的水，加入1225重量份的選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的粘土和0.2~2重量份，更優(yōu)選0.5-1.5重量份的陶瓷纖維作為粘土的組分。粘土組合物的粘度可取決于膨潤土的種類。更優(yōu)選地，粘土為膨潤土。膨潤土為包含蒙脫石作為主要成分的礦物。當(dāng)吸水時，膨潤土的膨脹性和膠體形成能力隨著存在于膨潤土層間的陽離子的種類而不同。粗略的，膨潤土包括Ca-膨潤土和Na-膨潤土。當(dāng)吸水時，Na-膨潤土具有細(xì)顆粒、高膨脹性和高膠體形成能力。因此，當(dāng)在本方法中使用膨潤土?xí)r，更優(yōu)選采用具有高蒙脫石含量的Na-膨潤土。具體而言，采用含有小于1%的Ca和1%或更多的Na的膨潤土來制備具有適合涂敷粘度的粘土組合物是有利的。另外，不限定在所述粘土組合物中使用的陶瓷纖維，其可采用在制備陶瓷過濾器中使用的那些。也就是說，考慮到陶瓷纖維在高溫下用作過濾器，其優(yōu)選包含能夠經(jīng)受1200。C或更高溫度的材料。有利地，陶瓷纖維的長度為0.1~0.5mm。如果陶瓷纖維的量少于0.2重量份，則在干燥工藝過程中可產(chǎn)生裂紋。如果陶瓷纖維的量多于2.0重量份，則在第三步驟中的最后熱處理后，粘土的外壁可和過濾器分離。同樣地，不對水作限定，但是優(yōu)選使用蒸餾水，這是因為它不改變膨潤土的物理性質(zhì)。當(dāng)將涂敷了所述硅酸鋁溶液的陶瓷過濾器進(jìn)行干燥步驟時，在室溫到200。C下進(jìn)行而不管時間。在該步驟中，考慮到通常的進(jìn)度表，在15(TC下干燥1小時是足夠的。為了燃燒有機(jī)物，熱處理優(yōu)選在空氣中于400~1100。C的溫度下進(jìn)行。由于在第二步驟中充分使外壁材料粘土固化，所以在至少400。C下的熱處理是有效的。在制備根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的方法中，提供其上有包含粘土的涂層的具有與陶瓷過濾器相同材料的陶資紙，隨后將陶資紙粘附在第一涂層上的方法包括以下步驟由包含陶瓷纖維的漿料溶液制備陶瓷紙(步驟1);將所述陶瓷紙浸漬于包含粘土的漿料中(步驟2);和將所述在漿料中浸漬過的陶瓷紙粘附在第一涂層上(步驟3)。在所述步驟l)中，粘附在陶瓷過濾器體上的外壁陶資紙的特征在于，它包括與過濾器體的材料相同的材料。因此，如先前對過濾器體的描述，作為陶瓷紙的過濾器的外壁可由用于制備陶瓷紙的漿料制備,相對于100重量份陶瓷纖維，該漿料包含5~30重量份的有機(jī)纖維和0.1~20重量份的有機(jī)粘合劑。例如，在本發(fā)明中使用的過濾器外壁的陶資紙可通過在本領(lǐng)域中使用的常規(guī)陶瓷原紙的制造方法來制備。在那種情況，除了陶f:纖維，漿料溶液可包含有機(jī)纖維，優(yōu)選選自由如針狀葉樹木的漿狀物、木質(zhì)纖維和大麻的天然纖維；如尼龍、人造絲、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、芳族聚酰胺和丙烯腈(acryl)的合成纖維及其混合物組成的組中的一種或多種有機(jī)纖維。漿料溶液可進(jìn)一步包含少量的有機(jī)粘合劑。用于制在所述步驟2)中，相對于100重量份的水，包含粘土的漿料優(yōu)選包含15重量份的選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的粘土；1~5重量份的硅溶膠和10~15重量份的選自由SiC、氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅組成的組中的一種或多種陶資粉末。而且，包含在漿料中的所述固體成分優(yōu)選為如SiC、氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅等的陶瓷粉末。只要浸漬可平穩(wěn)地進(jìn)行，不具體限定所述漿料的粘度。在所述步驟3)中，將在步驟2)中獲得的在漿料中浸漬過的外壁粘附在陶瓷過濾器體的外表面上。包含存在于用于外壁的陶f;紙上的粘土的漿料能夠自身粘附在過濾器體上，但是如果需要，可以使用額外的粘合劑。優(yōu)選地，所述粘合劑包括淀粉粉末。更優(yōu)選地，為了提高在高溫下熱處理后的粘合強(qiáng)度，將它與二氧化硅粉末一起使用。提供其上有包含粘土的涂層的具有與陶瓷過濾器相同材料的陶瓷紙，隨后將陶瓷紙粘附在第一涂層上的方法可進(jìn)一步包括一個步驟，在該步驟中，在室溫到200。C下干燥在步驟3)中形成的陶資過濾器，并將其在400-1100。C的溫度下進(jìn)行熱處理。所述熱處理優(yōu)選在真空、惰性氣體或空氣中進(jìn)行。如果所述熱處理溫度低于400。C，則不會完全去除有機(jī)成分。如果它超過1100。C，則陶瓷過濾器的強(qiáng)度可降低。如上所述，本發(fā)明通過將具有與陶瓷過濾器體相同材料的過濾器外壁浸漬于漿料中，將其與陶瓷過濾器體粘結(jié)，并將其進(jìn)行熱處理以在沒有膨脹系數(shù)差別下將兩者結(jié)合而防止產(chǎn)生裂紋。在根據(jù)本發(fā)明制備陶瓷過濾器的方法中，步驟(C)是獲得具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率的最終陶瓷過濾器的步驟，該步驟通過用具有對包含所述硅酸鋁的層具有優(yōu)異的粘合強(qiáng)度和低粘度的磷酸鋁溶液二次涂敷陶瓷過濾器以形成無機(jī)粘合劑的前體，并將其在高溫下進(jìn)行熱處理。所述步驟(c)包括用磷酸鋁二次涂敷通過步驟(a)和(b)獲得的陶f:過濾器并最后煅燒它。在本發(fā)明中使用的磷酸鋁溶液包含硝酸鋁和磷酸，并優(yōu)選具有3~50的P/A1原子比。如果原子比小于3，則氧化鋁的溶解性非常低，并不能平穩(wěn)地形成磷酸鋁。如果原子比超過50,那么由于磷酸過量而使氧化鋁的濃度低，從而使性能惡化，并且纖維表面被損壞從而降低強(qiáng)度?；诠腆w成分，在磷酸鋁溶液中的磷酸鋁的重量優(yōu)選為180重量份。如果所述磷酸鋁的重量少于1重量份，則應(yīng)該重復(fù)幾次涂敷以涂敷需要的量。如果該重量超過80重量份，則由于過量磷酸鋁保留在孔中可引起孔的關(guān)閉。在第三步驟中煅燒最終的陶瓷過濾器的步驟優(yōu)選在800~IIO(TC的溫度下在真空、惰性氣體或空氣中煅燒。如果所述煅燒溫度低于800。C，則不會完全去除有機(jī)成分。如果它超過1100。C,則所述磷酸鋁可纟皮改性以致降4氐強(qiáng)度。在上述步驟(a)和(c)中，不具體限定用硅酸鋁和磷酸鋁溶液涂敷巻曲的陶瓷紙的方法，但是其可通過例如浸漬或噴霧進(jìn)行。另外，在本發(fā)明中的所述步驟(a)(c)可僅進(jìn)行一次，但是為了提高強(qiáng)度，可額外進(jìn)行步驟(c)的磷酸鋁涂敷和煅燒步驟。在以下的實施例中將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。實施例1(1)波形陶瓷紙的制備將平均長度為300|um的3g氧化鋁-二氧化硅纖維加入2000ml水中，充分?jǐn)嚢枰允够旌衔锓稚?。然后，將作為有機(jī)纖維的針狀葉樹木的漿狀物以相對于陶資纖維的25重量％的量加入得到的分散物中，為了陶瓷紙的彈性，以相對于陶資纖維的10重量％的量向其中加入丙烯?；澈蟿⑶蚁蚱渲屑尤?mlpH值為3的硫鋁酸銨的1%水溶液以將整個漿料溶液的pH值調(diào)至大約5.5。之后，繼續(xù)適度攪拌漿料溶液以將固體成分均勻混入其中，隨后用造紙機(jī)器制備直徑為9.5cm，厚度為800nm的陶瓷原紙。然后，將如上制備的陶瓷原紙在室溫下于空氣中干燥30分鐘，并隨后在100。C下于真空爐中繼續(xù)干燥以去除剩余的水分。然后，用巻筒(drum)使陶瓷原紙形成波形，該巻筒的谷和齒(valleyandpitch)長度達(dá)3mm，并且成波機(jī)的表面溫度和喂料速率是可調(diào)節(jié)的，從而制備陶資波形紙。(2)片狀陶資紙的制備除了不進(jìn)行成波之外，通過與實施例l-(l)相同的方法制備片狀陶瓷紙。(3)巻曲的陶瓷過濾器的制備將片狀陶瓷紙放在如上制備的波形陶覺紙的下面部分上，并向兩者的接觸面均涂敷粘合劑以粘結(jié)它們。此處，采用淀粉粉末作為粘合劑，并且為了提高高溫?zé)崽幚砗蟮恼辰Y(jié)強(qiáng)度，將二氧化硅粉末加入其中。在這種上面部分(upperlyingpart)和下面部分(underlyingpart)粘結(jié)的情形下，將粘結(jié)的紙巻成耳蝸形，并在100。C加熱干燥以制備巻曲的陶瓷過濾器。實施例2測量粘土的物理性質(zhì)的方法采用三種類型的膨潤土(Volclay-NF-BC,化妝品用膨潤土(Cosmeticbentonite),洗滌劑用膨潤土(Laundrybentonite))確定根據(jù)水和陶瓷纖維的含量形成裂紋的程度，Ca和Na的含量如下表1所示。其具體纟且分如下表1<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>各膨潤土的膨脹性彼此稍微不同，因此通過稍微改變水的量來選擇適于涂敷的粘度。采用0.1~0.5mm的莫來石纖維作為陶瓷纖維，并且基于100重量份的水，將各量變?yōu)?、0.25重量份、0.5重量份、1重量份、2重量份、4重量份。將用粘土涂敷的陶瓷過濾器在150。C下干燥。結(jié)果，最后包含許多有機(jī)物的洗滌劑用膨潤土顯示出最嚴(yán)重的開裂。在0.5重量份至1.5重量份陶瓷纖維的情況下，化妝品用膨潤土和volcaly-NF-BC未顯示出開裂和外壁剝離現(xiàn)象。然而，化妝品用膨潤土具有太高的膨脹性而不能調(diào)節(jié)粘度，而干燥后的強(qiáng)度低于volclay-NF-BC的強(qiáng)度。當(dāng)將0.5重量份陶資纖維和12~25重量份volclay-NF-BC加入100重量份中時，粘土顯示出在涂敷中有用的粘度。也就是說，當(dāng)加入12重量份volclay-NF-BC時，它顯示出稍微稀薄，而當(dāng)加入25重量份volclay-NF-BC時，它顯示為糊狀。當(dāng)添加18gvolclay-NF-BC時，得到了涂敷中有益的最佳粘度。比專交實施例1除了volclay-NF-BC的量少于12g之外，以與實施例2相同的方法制備粘土組合物以測定物理性質(zhì)。結(jié)果，在干燥過程中，未產(chǎn)生裂紋，但是在最終煅燒之后，粘土顯示出從過濾器剝離的現(xiàn)象。比較實施例2除了volclay-NF-BC的量超過25g之外，以與實施例2相同的方法制備粘土組合物以測定物理性質(zhì)。結(jié)果，粘度是如此的高以至于其不利于涂敷，并且在干燥和熱處理步驟中產(chǎn)生了裂紋。實施例3(1)步驟1:用硅酸鋁溶液(初級涂敷溶液)涂敷過濾器的步驟將在上述實施例1中制備的巻曲的陶資紙過濾器浸漬于硅酸鋁溶液中30秒，將其取出并在150。C干燥。通過將40g硝酸鋁和0.4g硼酸溶解在100ml乙醇中，向攪拌著的混合物中加入16ml0.1M鹽酸，并向其中加入lOOmlTEOS來制備上述硅酸鋁溶液。(2)步驟2:用粘土涂敷過濾器的步驟在涂敷上述步驟1制備的陶瓷過濾器中，采用通過將0.5重量份陶瓷纖維和18重量份volclay-NF-BC加入到100重量份中而在實施例2中制備的粘土。通過在400。C的熱處理制備陶瓷過濾器。當(dāng)涂敷時，粘土的外壁厚度是不重要的。然而，它的厚度越厚，它的重量越重，而它的厚度越薄，它的強(qiáng)度越低。因此，合適的厚度優(yōu)選為2mm。(3)步驟3:用磷酸鋁溶液(二次涂敷溶液)涂敷過濾器的步驟完成在400°C的熱處理的步驟2之后，將巻曲的陶瓷過濾器浸漬于磷酸鋁溶液中30秒。通過將75g硝酸鋁和5g硼酸溶于100ml蒸餾水中并向其中添加100ml85。/。的磷酸鹽溶液來制備P/A1原子比為7.5的磷酸鋁溶液。對于浸漬到磷酸鋁溶液中的陶資過濾器不需要特別的干燥步驟。然而，如果最后煅燒覆蓋太多溶液的陶瓷過濾器，溶液被煮沸以致顯示出陶瓷過濾器具有粗糙表面的現(xiàn)象。因此，通過在IOOO"C下于空氣中煅燒陶瓷過濾器，使其經(jīng)受熱處理從而制備巻曲的陶瓷過濾器。實施例4除了在實施例3的步驟1中，固定初次涂敷溶液中的硝酸鋁和硼酸的量以及減少TEOS和鹽酸的量之外，通過以和上述實施例2相同的方法制備陶資過濾器。也就是說，采用通過將40g硝酸鋁和0.4g硼酸溶解在100ml乙醇中，攪拌的同時向其中加入1ml0.1M鹽酸，并向其中加入50mlTEOS而制備的初次涂敷溶液。實施例5除了在實施例3的步驟3中，固定磷酸鋁溶液中的磷酸的量，提高蒸餾水的量和減少硝酸鋁的量之外，通過與上述實施例2相同的方法制備陶資過濾器。也就是說，通過將37.5g硝酸鋁和3g硼酸溶于200ml蒸餾水中，向其中添加100ml85%的磷酸溶液而制備P/A1原子比為15的二次涂敷溶液。將完成步驟2的陶資過濾器浸漬于二次涂敷溶液中30秒，將其取出，并在1,000。C煅燒以制備巻曲的陶瓷過濾器。比專交實施例3除了不進(jìn)行實施例3中步驟2的粘土涂敷之外，實施與上述實施例3相同的方法。比4交實施例4當(dāng)制備實施例1的陶瓷過濾器時，使用30gvolclay-NF-BC。采用如此制得的過濾器，實施實施例3的步驟1和3來制備陶資過濾器。實施例6(1)用于過濾器外壁的陶瓷紙的制備將平均長度為300|iim的2.1g氧化鋁-二氧化硅纖維加入到2000ml水中，將0.09gKevlar有機(jī)纖維加入其中并充分?jǐn)嚢枋估w維分散。然后，%的量加入到得到的分散物中，并且為了陶瓷紙的彈性，分別以相對于陶瓷纖維的0.3重量％、0.1重量％、0.1重量％和0.1重量％的量向其中加入有機(jī)粘合劑。之后，繼續(xù)適度攪拌漿料溶液以使固體成分均勻混入其中，隨后用造紙機(jī)制備厚度為400lam的陶瓷原紙。然后，將如上制備的陶瓷原紙在室溫下干燥，并隨后用滾筒干燥器干燥去除剩余的水分以用于過濾器的外壁。(2)蜂窩狀陶瓷過濾器體的制備(2)-1、片狀陶瓷紙的制備采用成波機(jī)(型號K正R;制造商Wha-SungInstrument;谷和齒的長度分別為2mm和3mm)，在150°C的表面溫度下以210m/分鐘的喂料速度使在上述制備過濾器的外壁中制備的陶瓷原紙成波形。(2)-2、片狀陶瓷紙的制備將在上述制備過濾器的外壁中制備的陶資原紙用作片狀陶資紙。(2)-3、蜂窩狀陶瓷過濾器體的制備將通過上述方法制備的片狀陶乾紙放在如上制備的波形陶資紙的下面部分上，并向兩者的接觸面均涂敷粘合劑以粘結(jié)它們。此處，采用淀粉粉末作為粘合劑，并且為了提高高溫?zé)崽幚砗蟮恼辰Y(jié)強(qiáng)度，將二氧化硅粉末加入其中。在這種上面部分和下面部分粘結(jié)的情形下，將粘結(jié)的紙巻成耳蝸形，并在100。C加熱干燥以制備^^窩狀的陶f;過濾器。然后，通過將5g硝酸鋁和0.5g硼酸溶解在10ml醇中，攪拌過程中，向其中加入1.6ml0.1M鹽酸，并向其中加入10mlTEOS來制備初次涂敷溶液。將如上制備的蜂窩狀陶瓷過濾器浸漬于初次涂敷溶液中5秒，將其取出并在12(TC干燥。(3)成為一體的陶瓷過濾器的外壁的制備將在上述步驟(l)中制備的過濾器的外壁浸漬于用于外壁的漿料中，該漿料是通過球磨包含3重量份的膨潤土、3重量份的硅溶膠和來制備的。浸漬結(jié)束后，將得到的外壁粘附于在上述步驟(2)中制備的陶瓷過濾器體的外表面上，在室溫下干燥過夜以制備粘結(jié)了外壁而成為一體的陶瓷過濾器。然后，通過將7.5g硝酸鋁和0.5g硼酸溶于10ml蒸餾水中并向其中添加10ml85。/。的磷酸溶液來制備P/A1原子比為7.5的二次涂溶液。將所述粘結(jié)了外壁而成為一體的陶瓷過濾器浸漬于二次涂敷溶液中5秒鐘，將其取出，在120。C干燥并在800。C于空氣中煅燒以制備蜂窩狀陶瓷過濾器。試-險實施例1以如下方式測量實施例3~5和比較實施例34的陶乾過濾器的強(qiáng)度將樣品，如假定的外壁制備成4x4cm的尺寸。采用通用試驗機(jī)(UTM)測量外壁樣品的載荷強(qiáng)度，結(jié)果如下所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>(常規(guī)外壁)實施例(粘土外壁)7601.21結(jié)果，與比較實施例34相比，加入了實施例35的粘土外壁的過濾器的強(qiáng)度提高了三倍或更高。而且，粘土越厚，強(qiáng)度提高的越多。這個事實通過克服過濾器的脆性使得包覆時(oncanning)保持了安全得多的強(qiáng)度。此外，過濾器-粘土J粦酸鋁的三重外壁結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是足夠改善了粘土的已知的絕緣效果。試馬全實施例2當(dāng)研究在上述實施例6中制備的成為一體的陶資過濾器的外壁的外觀時，在外表面上根本不產(chǎn)生裂紋，并且其平壓強(qiáng)度比比較實施例3提高了三倍或更多。工業(yè)實用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷過濾器的外壁是采用粘土制備的。因此，通過優(yōu)化用無機(jī)粘合劑的涂敷及煅燒步驟可以大大減少常規(guī)的熱處理步驟，并因此可降低成本。另外，由于粘土外壁的絕緣效果以及強(qiáng)度的提高，陶瓷過濾器具有高的過濾器操作效率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，在前述說明書中公開的概念和具體實施方式可容易地作為改正或設(shè)計實施與本發(fā)明相同目的的其它實施方式的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將會意識到，這些等同的實施方式不偏離所附權(quán)力要求書中闡明的本發(fā)明的主旨和范圍。權(quán)利要求1、一種陶瓷過濾器，包括在陶瓷過濾器體的外表面上的包含硅酸鋁的第一涂層；在第一涂層上形成且包含粘土的第二涂層；和非必須地，在第二涂層上形成且包含磷酸鋁的第三涂層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶乾過濾器具有包括波形陶資紙和片狀陶資紙的蜂窩結(jié)構(gòu)。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶乾紙包含選自由氧化鋁、鋁硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽和莫來石組成的組中的一種或多種陶瓷纖維。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶乾過濾器的第二涂層包含由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的一種或多種粘土以及陶瓷纖維。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶瓷過濾器的第二涂層包括陶瓷紙和在所述陶乾紙上形成的粘土涂層，該粘土涂層包含選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的一種或多種粘土；硅溶膠；以及陶瓷粉末。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶乾紙包含選自由氧化鋁、鋁^圭酸鹽、鋁硼硅酸鹽和莫來石組成的組中的一種或多種陶資纖維。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷過濾器，其中，所述陶瓷粉末為選自由SiC、氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅組成的組中的一種或多種。8、根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的陶瓷過濾器，其中，所述膨潤土為含有1%或更多Na的Na-膨潤土。9、一種制備陶資過濾器的方法，包括以下步驟(a)用包含硅酸鋁的溶液在陶瓷過濾器體的外表面上形成第一涂層；(b)用包含粘土的溶液在第一涂層上形成第二涂層；和(c)非必須地，用包含^l酸鋁的溶液在第二涂層上形成第三涂層。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶資過濾器的方法，其中，相對于100重量份的陶瓷纖維，所述在步驟(a)中的陶資過濾器是由包含530重量份的有機(jī)纖維和0.1~20重量份的有機(jī)粘合劑的漿料溶液制備的。11、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的制備陶乾過濾器的方法，其中，所述陶瓷紙包含選自由氧化鋁、鋁硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽和莫來石組成的組中的一種或多種陶資纖維。12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述在步驟(a)中的硅酸鋁溶液包含原硅酸四烷基酯、醇、硝酸鋁和鹽酸。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述硅酸鋁溶液進(jìn)一步包含硼酸。14、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，形成所述第二涂層的步驟包括將粘土組合物涂敷到其上形成有第一涂層的陶瓷過濾器的外壁上。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，基于100重量份的水，所述粘土組合物包含12-25重量份的選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的粘土和0.2~2重量份的陶瓷纖維。16、根據(jù)權(quán)利要求14所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，將所述被粘土組合物涂敷的陶資過濾器在室溫至20(TC下干燥，并在400~1100°C的溫度下進(jìn)4于熱處理。17、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述形成第二涂層的步驟(b)包括以下步驟由包含陶瓷纖維的漿料溶液制備陶瓷紙的步驟1);將所述陶瓷紙浸漬于包含粘土的漿料中的步驟2);和將所述在漿料中浸漬過的陶瓷紙粘附在第一涂層上的步驟3)。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，相對于IOO重量份的陶瓷纖維，所述含有陶瓷纖維的漿料溶液包含530重量份的有機(jī)纖維和0.120重量份的有機(jī)粘合劑。19、根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述包含粘土的漿料包含1~5重量份的選自由膨潤土、高嶺土、壽山石和滑石組成的組中的粘土；1~5重量份的硅溶膠和1015重量份的選自由SiC、氧化鋁、氧化鋯和二氧化硅組成的組中的一種或多種陶瓷粉末。20、根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，將所述在第一涂層上粘附有在漿料中浸漬過的陶瓷紙的陶瓷過濾器在室溫至20(TC下干燥，并在400~IIO(TC的溫度下進(jìn)行熱處理。21、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述磷酸鋁溶液包含硝酸鋁和磷酸。22、根據(jù)權(quán)利要求21所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，所述磷酸鋁溶液的P/A1原子比為350。23、根據(jù)權(quán)利要求21所述的制備陶瓷過濾器的方法，其中，在所述磷酸鋁溶液中的磷酸鋁固體成分的量為180重量份。24、根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備陶瓷過濾器的方法，進(jìn)一步包括在8001100。C的溫度下煅燒形成有第三涂層的陶t;過濾器的步驟。全文摘要本發(fā)明涉及一種包含粘土的陶瓷過濾器及其制備方法。更具體而言，本發(fā)明涉及包括波形陶瓷紙和片狀陶瓷紙的陶瓷過濾器及其制備方法，該陶瓷過濾器具有改進(jìn)的效率和性能，通過使用粘土在其上形成外壁可優(yōu)化涂敷和煅燒無機(jī)粘合劑的步驟，并因此提高由粘土層呈現(xiàn)出的絕緣效果和機(jī)械強(qiáng)度。文檔編號B01D39/20GK101443093SQ200780017093公開日2009年5月27日申請日期2007年4月2日優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日發(fā)明者勛安,崔鐘植,李周炯,鄭勝文,金仙珠申請人:Lg化學(xué)株式會社