阅读说明：本技术 包含预反应过的无机颗粒的批料组合物及由其制造生坯体的方法 (Batch composition comprising pre-reacted inorganic particles and method of making green bodies therefrom ) 是由 M·贝克豪斯-里考特 A·M·迪文斯-道彻尔 E·M·维连诺 于 2018-10-31 设计创作，主要内容包括：含有预反应过的无机球形颗粒,少量的细无机颗粒(“细料”)和极大量的液体载剂的批料组合物。所述批料组合物含有粒度分布为20μm≤D<Sub>50</Sub>≤100μm、D<Sub>90</Sub>≤100μm和D<Sub>5</Sub>≥10μm的预反应过的无机颗粒；小于20重量％的细无机颗粒(细料),其颗粒分布具有小于5μm的中位直径；以及相对于批料组合物中的所有无机颗粒,额外添加的一定重量百分比的液体载剂(LV％≥28％)。提供了具有极高τY/β比值的快速挤出的批料组合物。如其他方面一样,提供了生坯体,例如生坯蜂窝体,以及制造生坯蜂窝体的方法。(A batch composition containing pre-reacted inorganic spherical particles, a small amount of fine inorganic particles ("fines"), and a very large amount of liquid vehicle. The batch composition contains a particle size distribution D of 20 μm ≦ D 50 ≤100μm、D 90 Less than or equal to 100 mu m and D 5 The present invention provides a rapidly extruded batch composition having an extremely high ty/β ratio, comprising ≧ 10 μm pre-reacted inorganic particles, less than 20 wt% fine inorganic particles (fines) having a particle distribution with a median diameter of less than 5 μm, and an additional weight percent of a liquid vehicle (LV% ≧ 28%) relative to all inorganic particles in the batch composition.)

包含预反应过的无机颗粒的批料组合物及由其制造生坯体的 方法

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119要求2017年10月31日提交的系列号为62/579,585的美国临时申请和2017年10月31日提交的系列号为62/579,579的美国临时申请的优先权权益，本文以它们的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文中。

技术领域

本公开涉及包含预反应过的无机颗粒的批料组合物以及由其制造生坯体制品的方法。

背景技术

基于堇青石和钛酸铝的多孔陶瓷蜂窝体已经用于催化转化器和微粒过滤器，用于柴油和汽油发动机排气后处理。

这些陶瓷蜂窝体可以通过使无机和有机材料以及液体载剂的增塑批料组合物通过挤出机的挤出模头挤出以产生湿的生坯蜂窝体来制造。湿的生坯蜂窝体可以经干燥和烧制以产生多孔陶瓷蜂窝体。

发明内容

本公开的示例性实施方式涉及一种批料组合物。所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，其具有以下窄粒度分布：

20μm≤D₅₀≤50μm，

D₉₀≤100μm，和

D₁₀≥5μm；

相对于批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量，额外添加的小于20重量％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm；和

相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的≥28重量％的LV％；

其中，LV％是液体载剂百分比，90％的预反应过的无机颗粒在粒度分布中具有等于或小于D₉₀的直径，10％的预反应过的无机颗粒具有等于或小于D₁₀的直径，并且D₅₀是粒度分布的中位颗粒直径。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含20μm≤D₅₀≤45μm。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含25μm≤D₅₀≤45μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₉₀≤75μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₉₀≤65μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₁₀≥10μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₁₀≥25μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₉₀≤75μm和D₁₀≥5μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₉₀≤65μm和D₁₀≥5μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含D₉₀≤70μm和D₁₀≥10μm。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含dB≤2.00，其中，d_B＝(D₉₀-D₁₀)/D₅₀。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含dB≤1.00。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含dB≤0.90。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含dB≤0.80。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含小于15重量％的细无机颗粒，其具有中位直径小于5μm的细粒度分布。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含小于10重量％的细无机颗粒，其具有小于5μm的中位直径。

在一些实施方式中，所述批料组合物中的细无机颗粒包含细氧化铝和细二氧化硅，其中，每种包含小于2μm的中位直径。

在一些实施方式中，所述批料组合物中的细无机颗粒包含细氧化铝和胶态二氧化硅，每种具有中位直径小于1μm的粒度分布。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含的批料组合物中的细无机颗粒的总重量与批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量的比值在3:97至20:80之间。

在一些实施方式中，所述预反应过的无机球形颗粒包含AR≤1.2，其中，AR是平均纵横比，其在预反应过的无机球形颗粒上使具有最大尺寸的第一宽度除以具有最小尺寸的第二宽度测得。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒通过喷雾干燥过程形成。

在一些实施方式中，基于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量计，额外添加的液体载剂的重量百分比大于或等于30重量％。

在一些实施方式中，基于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量计，额外添加的液体载剂的重量百分比大于或等于35重量％。

在一些实施方式中，基于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量计，额外添加的液体载剂的重量百分比大于或等于40重量％。

在一些实施方式中，基于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量计，额外添加的液体载剂的重量百分比大于或等于45重量％。

在一些实施方式中，基于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量计，额外添加的液体载剂的重量百分比大于或等于28重量％且小于或等于50重量％。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含作为造孔剂的淀粉和石墨的组合。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含以下的组合：相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的5重量％至20重量％的作为造孔剂的豌豆淀粉；以及相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的1重量％至10重量％的作为造孔剂的石墨。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含球形聚合物造孔剂。

在一些实施方式中，所述批料组合物包括相对于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量，额外添加的0.5重量％至2.5重量％的润滑剂。

在一些实施方式中，所述批料组合物包括相对于批料组合物中的所有无机颗粒的总重量，额外添加的4.0重量％至8.0重量％的有机粘结剂。

在一些实施方式中，所述有机粘结剂包括甲基纤维素粘结剂和羟甲基纤维素粘结剂的组合，其中具有约3.0重量％SAT至6.0重量％SAT的甲基纤维素粘结剂，以及约1.5重量％SAT至3.0重量％SAT的羟甲基纤维素粘结剂，其中，SAT定义为相对于批料组合物中的所有无机颗粒的重量的额外添加。

在一些实施方式中，有机粘结剂仅包含羟甲基纤维素粘结剂作为有机粘结剂，其量为约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT，其中，SAT定义为相对于批料组合物中的所有无机颗粒的重量的额外添加。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含钛酸铝主晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含钛酸铝主晶相和莫来石第二晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含钛酸铝主晶相和长石第二晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机颗粒包含主要为钛酸铝和二钛酸镁固溶体的第一晶相，以及包含堇青石的第二晶相。

在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒包含钛酸铝主晶相和玻璃次相。

在一些实施方式中，基于氧化物的重量％计，预反应过的无机颗粒包含4％至10％MgO、40％至55％Al₂O₃、25％至44％TiO₂和5至25％SiO₂。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含≥6.4％的液体载剂与有机粘结剂比值。

本公开的示例性实施方式还涉及生坯蜂窝体，其包含根据上述任何实施方式所述的批料组合物。

本公开的示例性实施方式还涉及制造蜂窝体的方法。所述方法包括：混合批料组合物，所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，其具有以下粒度分布：

20μm≤D₅₀≤50μm，

D₉₀≤100μm，和

D₁₀≥5μm，

相对于批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量，额外添加的小于20重量％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm，和

相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的≥28重量％的LV％，

其中，90％的预反应过的无机球形颗粒具有小于D₉₀的直径，10％的预反应过的无机球形颗粒具有小于D₁₀的直径，并且D₅₀是中位颗粒直径。

所述方法还包括：通过挤出将批料组合物成形成湿的生坯蜂窝体，其中，所述批料组合物包含τY/β≥2.0(Tau Y/Beta≥2.0)，τY是批料刚度的量度，而β是批料组合物的摩擦系数。

在一些实施方式中，τY/β≥3.0。

在一些实施方式中，τY/β≥4.0。

在一些实施方式中，τY/β≥5.0。

在一些实施方式中，τY/β≥6.0。

在一些实施方式中，τY/β≥7.0。

在一些实施方式中，τY/β≥8.0。

在一些实施方式中，τY/β≥10.0。

在一些实施方式中，所述成形包括挤出，并且在挤出期间，T^起始大于或等于47℃。

在一些实施方式中，所述方法包括挤出期间的大于或等于50℃的T^起始。

在一些实施方式中，所述方法包括挤出期间的大于或等于55℃的T^起始。

在一些实施方式中，所述方法包括：干燥湿的生坯蜂窝体以形成经过干燥的生坯蜂窝体；以及烧制经过干燥的生坯蜂窝体以形成多孔陶瓷蜂窝体。

本公开的示例性实施方式还涉及制造蜂窝体的方法。所述方法包括：混合批料组合物，所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒；以及相对于批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量，额外添加的小于20重量％的细无机颗粒，其中，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm；以及相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的≥28重量％的LV％。所述方法还包括：通过挤出将批料组合物成形成湿的生坯蜂窝体，其中，所述批料组合物包含τY/β≥2.0，τY是批料刚度的量度，而β是批料组合物的摩擦系数。

本公开的示例性实施方式还涉及另一种批料组合物。所述批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，其具有以下窄粒度分布：

20μm≤D₅₀≤50μm，

D₉₀≤100μm，和

D₁₀≥5μm；

相对于批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量，额外添加的小于20重量％的细无机颗粒，所述细无机颗粒的中位直径小于5μm；

相对于批料组合物中的所有无机颗粒，额外添加的≥28重量％的LV％；和

τY/β≥2.0；

其中，LV％是液体载剂百分比，在粒度分布中，90％的预反应过的无机颗粒具有等于或小于D₉₀的直径，10％的预反应过的无机颗粒具有等于或小于D₁₀的直径，D₅₀是粒度分布的中位颗粒直径，τY是批料刚度的量度，并且β是批料组合物的摩擦系数。

本公开的其他特征将在下文的说明中阐述，且部分特征会由该说明而变得显而易见或者可以通过实践本公开而习得。应理解，前面的一般性描述和以下的

具体实施方式

都只是示例和说明性的，并且旨在对本发明提供进一步解释。

附图说明

包含的附图用于进一步理解本公开，附图纳入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本公开的原理。

图1根据一个或多个实施方式例示了由所述批料组合物生产的多孔陶瓷蜂窝体的等距图，并且其具体以微粒过滤器示出。

图2根据一个或多个实施方式例示了用于批料组合物的预反应过的无机球形颗粒(为了说明目的，显示为变形)的图示。

图3A和3B根据一个或多个实施方式例示了用于批料组合物的预反应过的无机球形颗粒的几个实施方式的粒度分布的图。

图4A是根据实施方式所述的用于由批料组合物形成湿的生坯蜂窝体的挤出机的示意图。

图4B根据一个或多个实施方式例示了由批料组合物生产的经过干燥的生坯蜂窝体的等距图。

图5根据一个或多个实施方式例示了用于制造蜂窝体的方法的流程图。

图6根据一个或多个实施方式例示了使用批料组合物制造蜂窝体的方法的流程图。

图7根据一个或多个实施方式，例示了常规批料组合物的LV％(水含量，以重量％计)与批料刚度τY的关系和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的LV％与批料刚度τY的关系的比较的图。

图8根据一个或多个实施方式，例示了常规批料组合物的LV％(水含量，以重量％计)与批料摩擦β的关系和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的LV％与批料摩擦β的比较的图。

图9根据实施方式例示了被构造用于测试批料组合物的流变性质的毛细管流变仪的截面侧视图。

图10例示了包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的进入压力Pe(psi)与速度(英寸/秒)的关系图。

图11例示了在多种速度V下以及对于不同的毛细管长度L，包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的P总(psi)与样品数的关系图。

图12例示了通过毛细管流变仪的不同毛细管长度L挤出的包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的一个示例性实施方式的P总(psi)与V(英寸/秒)的关系图。

图13例示了反应性批料组合物的LV％(水含量，以重量％计)与τY/β和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的LV％与τY/β的比较图。

图14例示了反应性批料组合物和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的τY和β的关系图。

具体实施方式

下文将参考附图更详细地描述本公开的实施方式。但是，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解读成限制于本文提出的实施方式。相反，提供这些公开的实施方式是为了使本公开透彻和完整。附图中，尺寸和相对尺寸可能不按比例绘制。附图中的相同的附图标记在本公开全文中表示相同元件。

在蜂窝挤出领域中已经做出了大量工作来增加增塑的批料组合物通过挤出模头的进料速率，因为人们主张进料速率至少在某种程度上与最终的蜂窝体的成本挂钩。因此，进料速率的增加等于最终的陶瓷蜂窝体的更低的生产成本。但是，出于许多原因，难以掌握这种进步。

在陶瓷蜂窝制品的制造中，增塑的批料组合物可以被认为是非理想型混合物，其通过挤出机被挤出，所述挤出机包括具有细相交狭缝的阵列的挤出模头。无机成分(例如，氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和/或氧化镁的来源)的干燥批料组合物与有机粘结剂、液体载剂(LV)、可能的油型润滑剂和任选的一种或多种造孔剂结合，并且通过混合和/或研磨增塑以产生增塑的批料。增塑的批料接着被进料到挤出机中，例如双螺杆挤出机。本文所用的“增塑”意为批料混合物的性质，所述批料混合物包含LV(例如去离子水)和可能的润滑剂，并且经过了混合和/或研磨以具有适于挤出的糊料稠性。本文所用的“批料组合物”意为至少包含无机原料、有机粘结剂、任选的造孔剂和LV的材料的混合物。增塑的批料组合物可以被构造成被间歇进料到挤出机的泥料，或者被构造成经过混合和/或研磨的增塑的批料组合物的连续或半连续供应物，并且其具有可向挤出机连续或半连续供应的形式和稠性。

增塑的批料组合物可以在来自一个或多个挤出机螺杆(例如，双螺杆挤出机)或其他合适装置的压力下，流动通过挤出机的挤出模头的细狭缝，以形成生坯体，例如，湿的生坯体蜂窝。湿的生坯蜂窝体可以通过任何合适的方法干燥，例如，通过使用微波干燥、射频(RF)干燥、炉干燥或其组合，以形成经过干燥的生坯蜂窝体。干燥后，经过干燥的生坯体蜂窝在窑或炉中在高温下烧制以产生多孔陶瓷体，例如多孔陶瓷蜂窝体。

目标是，以尽可能快的进料速率挤出增塑的批料，同时还提供优良品质的湿的生坯蜂窝体，其展现出低变形、低撕裂，并且符合期望的整体几何外形，以及期望的相交壁和孔道的形状。常规的批料组合物形成涉及混合和/或研磨各种组合物的原料无机粉末，每种组合物具有非常宽的粒度分布，并且具有一定量的有机粘结剂(例如，基于纤维素的粘结剂)、油型润滑剂、LV(例如水)和任选的造孔剂。取决于寻求形成的陶瓷组合物，无机粉末的来源包括粉末化的原料，其包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛和/或类似物质的来源，其中，这些无机粉末中的每一种具有其自身特定的粒度分布。另外，颗粒往往因为加工(例如，研磨或碾磨)或因为其天然形状(例如，粘土的平坦性)而具有不规则形状，并且尺寸也显著不同。批料组合物可以包括烧结助剂，例如，锶、钙或常规批料中的其他组分的粉末化来源，以促进在较低的温度下烧结。然而，在这些现有技术的常规批料组合物中，通过挤出模头的可实现的增塑的批料的进料速率受到批料组合物的性质限制。

例如，批料刚度以及形状不规则且粒度分布宽的批料材料与挤出模头的相交的细模头狭缝的金属壁表面之间的摩擦可以限制可实现的进料速率。在某种程度上，批料刚度可以通过改变增塑的批料中的LV(例如水)的相对量来调整，但是当LV％过高时，这些常规批料中的形状控制可能变差。如本文所用的水引入(water call)表示为LV％SAT，其中，SAT意为基于批料组合物中的所有无机物的总重量的额外添加。

例如，常规的现有技术反应性批料组合物已经调整了水的几个LV％以调整挤出，同时仍保留挤出的湿生坯体的优良的形状性质。在常规的反应性批料组合物中，常规的现有技术反应性批料组合物的水的百分比已经高至约25LV％(参见图7和8)。反应性批料组合物中的水含量随批料组合物中加入的淀粉水平成比例地变化。在无或者极低的淀粉水平下可制造低孔隙率的陶瓷制品，并且可以仅使用约13％的水，而具有高淀粉水平的相同的批料组合物可以使用高至约25％的水以生产高孔隙率的蜂窝。然而，在这种常规批料组合物中具有太高的水百分比可在湿生坯蜂窝体中导致某些问题，例如结块或变塌(丧失外几何形状)，并且在一些情况中导致严重的结构变形，壁撕裂或断裂，由于在挤出期间和之后缺乏合适的粘度，来自狭缝的材料流不能完全编织在一起，尤其是对于薄壁而言。另外，由这些批料得到的此类经干燥的生坯蜂窝体在干燥期间可能过度收缩，导致丧失期望的整体几何形状。当基于批料组合物中的无机颗粒总重量额外添加而使得批料组合物中的LV％高于25％时，在常规批料组合物中可遇到这些问题。

另外，随着进料速率增加，通过细狭缝挤出的增塑的批料组合物的温度由于剪切变形而升高。在低剪切水平下，挤出压力几乎保持恒定。然而，高于进料速率阈值时，批料可能不再应对得了温度升高，并因此变硬，且可导致挤出压力显著增加。这种变硬可因为极高的压力而导致模头断裂，或者仅是在高于阈值进料速率时不可挤出，即，材料将不会挤出。

这种行为是因为增塑的批料组合物中所包含的基于纤维素的有机粘结剂的热相变所致。在较高的温度下，纤维素分子因其侧基甲氧基而失水，并在相邻链之间发生疏水缔合，从而导致相分离和凝胶形成(凝胶化)。N.Sakar,J.Appl.Polymer Science(《应用聚合物科学杂志》)24,1073(1979)；“Thermal gelation properties of methyl-andhydroxypropyl methylcellulose(甲基和羟丙基甲基纤维素的热凝胶化性质)”。增塑的批料组合物的刚度随着凝胶化的增加而增加，因此，在凝胶开始时观察到挤出压力剧烈增加。凝胶化起始的特征是温度与压力关系曲线有相当显著的膝部(斜率变化)，并且以数值T^起始为特征。凝胶化发生时的温度，即T^起始，是批料将会多快地挤出的一个量度。

本发明人注意到，某些常规批料组合物，例如常规的钛酸铝(AT)批料组合物，显示出在35-40℃左右，在它们的压力-温度曲线中压力强烈增加。这种常规AT批料的T^起始取决于美多秀(methocel)类型和水平，增塑的批料中所包含的LV％和批料组合物。值得注意的是，有利的是，使用相对有刚度的批料(具有高τY)，因为这可以使得对湿的生坯蜂窝体进行更好的形状控制，即，更少的壁和/或孔道变形，更少的撕裂和更少的塌落(由于重量导致的几何变形)。刚度系数“τY”是具体的增塑的批料组合物的刚度的量度。刚度较大的批料导致较高的挤出压力和较慢的进料速率。向常规批料组合物中加入液体载剂(例如水)因为批料与细的模头狭缝之间的更低的摩擦系数(β)而可以允许具有改进的进料速率，但是一般是以湿的和经干燥的生坯蜂窝体的形状控制为代价。摩擦系数“β”是增塑的批料组合物通过限定尺寸的狭缝的摩擦的量度。

因此，在常规批料组合物中，在期望的高批料刚度(高τY)与低的壁摩擦(低β)之间有天然的权衡。因此，批料刚度系数(τY)与摩擦系数(β)之间的比值(τY/β)可以用于表征挤出期间的批料行为。高τY/β比是有利的并且被认为能够实现较高的挤出速率。然而，在对挤出有利的刚度下，常规批料的τY/β比极低，即，在约1.0至1.5之间的范围内。

因此，使得具有较高的进料速率，同时还保留湿的和经干燥的生坯蜂窝的形状控制和品质的批料组合物的改进将被认为是蜂窝挤出领域中的重大进步。

鉴于常规批料的上述限制，本公开的一个或多个实施方式提供了批料组合物，其能够实现高的挤出速率，并且在一些情况中，挤出速率显著大于最佳的常规进料速率，同时还提供了对挤出体的出色的形状控制。例如，一种或多种批料组合物可以实现在湿的生坯体蜂窝的挤出期间有急剧增加的进料速率。另外，其中的一种或多种批料组合物可以基于批料组合物的流变学而提供相对较大的工艺窗口。这样的相对较大的(拓宽的)工艺窗口包括范围拓宽的挤出压力、挤出温度和挤出速率。

本公开的一个或多个实施方式包括批料组合物，其包括以下组分的组合：具有受控和窄粒度分布的相对较粗的、预反应过的无机球形颗粒，在批料无机物中的相对较小量的细无机颗粒(下文中称为“细料”)，外加批料组合物中的极高的LV％。批料组合物中的细料表示为重量％SAP，其中，“SAP”意为相对于批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总量的额外添加。批料组合物中的液体载剂(LV)以重量％SAT计来添加，其中SAT意为相对于批料无机物的总重量(预反应过的无机球形颗粒加上“细料”的重量)的额外添加。批料组合物的其他组分的添加，例如，有机粘结剂、润滑剂和任选的造孔剂的添加均基于重量％SAT计。

以下的方程1-5示出了针对SAP和SAT各自的方程：

以重量％SAP计的细料＝(细料的重量/PISP的重量)x 100 方程1

LV％SAT＝[LV的重量/(PISP的重量+细料的重量)]x 100 方程2

有机粘结剂的重量％SAT＝[OB的重量/(PISP的重量+细料的重量]x 100 方程3

润滑剂的重量％SAT＝(润滑剂的重量/PISP的重量+细料的重量)x 100 方程4

造孔剂的重量％SAT＝[PF的重量/(PISP的重量+细料的重量]x 100 方程5

其中：

PISP＝预反应过的无机球形颗粒，

OB＝有机粘结剂；并且

PF＝造孔剂。

由本文所述的批料组合物制造的多孔陶瓷蜂窝体的应用例如可以包括将多孔陶瓷蜂窝体集成到柴油催化剂载体、汽油催化剂载体和/或柴油机和汽油机微粒过滤器中。特别地，所述多孔陶瓷蜂窝可以用于包含催化基材的汽车排气处理以用于一氧化碳(CO)转化，微粒过滤器以用于减少柴油机和汽油机微粒排放，以及涂覆有催化剂的微粒过滤器以用于氮氧化物(NOx)的选择性催化还原。所得的多孔陶瓷体还可以用于其他过滤和/或催化载体应用，例如多孔过滤膜、CO₂捕获装置、化学流动反应器、化学吸收器、熔融金属过滤器、再生器的芯、槽形过滤器、烛形过滤器、盘形过滤器、径向流过滤器等。一种特别有用的实例是具体以图1所示的微粒过滤器形式例示的多孔陶瓷蜂窝制品100。

多孔陶瓷蜂窝制品100包括多孔陶瓷蜂窝体101，其包括形成从第一端108延伸到第二端110的通道104、106的相交壁102的基质。在所示的微粒过滤器实施方式中，如本领域已知的，其中的一些通道104、106可以被塞物(例如塞物112)堵塞。在其他实施方式中，不提供塞物并且多孔陶瓷蜂窝体101可以以流通式构造来构造，并且例如用作催化剂载体。

现将参考本文提供的各表格和图1A-14来描述批料组合物，其性能，由所述批料组合物生产的生坯体(例如，湿的和经干燥的生坯蜂窝体)和多孔陶瓷体(例如，多孔陶瓷蜂窝体)，以及由所述批料组合物制造生坯体蜂窝和多孔陶瓷制品的方法的更多细节、特征和示例性实施方式，就如同其他方面一样。

D₅₀

在所述批料组合物中，相对较粗的，预反应过的无机球形颗粒可以具有粒度分布，其中，20μm≤D₅₀≤50μm(包括20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm和50μm)，其中，D₅₀在本文中定义为粒度分布的中位颗粒直径。在一些实施方式中，相对较粗的、预反应过的无机球形颗粒具有D₅₀范围甚至更窄的粒度分布，这在本文中将有进一步解释。例如，在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒的中位颗粒直径可以是20μm≤D₅₀≤45μm，或者甚至25μm≤D₅₀≤45μm。预反应过的无机球形颗粒的中位颗粒直径可以通过改变固体负载和/或通过改变加工参数来调整，例如喷洒器喷嘴的喷干压力或喷干机的雾化喷嘴的旋转速率，喷干机的喷嘴尺寸或温度设置，或者当生产生坯无机球形颗粒时，所添加的有机或聚合粘结剂的类型和量，所述生坯无机球形颗粒经煅烧或烧制而产生预反应过的无机球形颗粒。

D₉₀

另外，预反应过的无机球形颗粒可以包括一定的粒度分布，其包含的大部分的颗粒低于某粗直径，例如，在一些实施方式中，D₉₀≤100μm，D₉₀≤75μm，或者甚至D₉₀≤60μm。D₉₀在本文中定义为粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒的某粗颗粒直径，其中，所述分布中的90％的预反应过的无机球形颗粒的直径等于或小于该粗直径，即，剩余的颗粒(约9.9999％)具有更大的直径。

D₁₀

进一步地，预反应过的无机球形颗粒可以包括一定的粒度分布，其包含大于某尺寸的细部分的颗粒，例如，在一些实施方式中，D₁₀≥5μm，D₁₀≥10μm，D₁₀≥15μm，D₁₀≥20μm，或者甚至是D₁₀≥25μm。D₁₀在本文中定义为粒度分布中的颗粒的某细直径，其中，所述粒度分布中的10％的预反应过的无机球形颗粒的颗粒直径等于或小于该细直径，即，剩余的颗粒(约89.9999％)具有更大的直径。

另外，在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒可以包括相对较窄的粒度分布，其被定义为具有D₉₀≤75μm和D₁₀≥5μm的组合，D₉₀≤65μm和D₁₀≥5μm的组合，或者甚至D₉₀≤70μm和D₁₀≥10μm的组合。

dB

在一些实施方式中，相对较粗的、预反应过的无机球形颗粒可以包括就其宽度而言相对较窄的粒度分布。预反应过的无机球形颗粒的相对较窄的粒度分布可以根据宽度因子dB来测量，其中，宽度因子dB通过方程6定义为：

dB＝(D₉₀-D₁₀)/D₅₀ 方程6

例如，在一些特别窄的实施方式中，根据实施方式所述的粒度分布的宽度因子dB可以定义为dB≤2.00，或者甚至dB≤1.00，或者甚至dB≤0.90，或者甚至dB≤0.80。

如应认识到的，预反应过的无机球形颗粒的粒度分布可以经过工程设计和/或加工以符合上述孔粒度分布参数。本文规定的粒度通过Microtrac(麦奇克)S3500激光衍射计来测量。

在一些实施方式中，相对较粗的预反应过的无机球形颗粒的狭窄程度可以通过适于移除其中的一些细部分的预反应过的颗粒的某些加工来得到增强。例如，可以使用诸如筛分、旋流分离、空气分选、沉落或沉降分离等的加工来从粒度分布中移除一些粗部分和/或细部分。例如，通过使粉末经过270目筛(具有约53微米的筛孔)可移除尺寸大于约60μm的粒度分布中的粗部分，以及因此移除尺寸小于53微米的颗粒。其他的筛尺寸可以用于从粒度分布的大粒端移除其他部分。通过包含较细目的筛并且弃去从该目通过的部分，也可以移除细的部分。

细料

附加地，所述批料组合物包括小百分比的细无机颗粒(“细料”)。具体地，所述批料组合物包括小于20重量％SAP的细无机颗粒。该细无机颗粒(细料)是相对较小的颗粒，其中，加入到批料组合物中的“细料”的颗粒分布具有小于5μm的中位颗粒直径。如本文中所用的“SAP”意为基于批料组合物中包含的预反应过的无机球形颗粒的总重量的额外添加。在其他实施方式中，所述批料组合物包括小于15重量％SAP的细无机颗粒，其中，细料的分布具有小于5μm的中位颗粒直径；小于10重量％SAP的细无机颗粒，其中，细料的分布具有小于5μm的中位直径；或者在一些实施方式中，甚至小于7.5重量％SAP的细无机颗粒，其中，细料的分布具有小于5μm的中位直径。

在一些实施方式中，批料组合物中的“细料”基本上由细氧化铝和细二氧化硅的组合组成。在另外的实施方式中，加入到所述批料组合物中的细氧化铝和细二氧化硅颗粒二者各自包括中位颗粒直径小于2μm的分布。在一些实施方式中，所述批料组合物包括细氧化铝和胶态二氧化硅的组合，其中，每种包括中位颗粒直径小于1μm的颗粒分布。

在一些实施方式中，所述批料组合物中的细无机颗粒(“细料”)可以包含氧化铝、滑石、二氧化硅和二氧化铈颗粒的组合，其中，每种的中位直径小于5μm。

在一些实施方式中，所述批料组合物可以包含细二氧化钛，其包含中位颗粒直径小于1μm的颗粒分布。在其他实施方式中，所述批料组合物中的细无机颗粒可以包含氧化铝、滑石、二氧化硅和二氧化钛颗粒的组合，其中，每种的中位直径小于5μm。加入二氧化钛颗粒可以用作调节剂以允许通过添加各种水平的Ti来调整批料组合物的流变学行为。

批料组合物中的细无机物起到无机粘结剂的作用，并且将预反应过的无机球形颗粒粘结在一起。细无机氧化物粉末具有大的表面积/质量，并且由于其相对较大的表面积，因此与批料LV(例如水)强烈相互作用。大多数氧化物是亲水性的，因此，它们往往“结合”大量水，由此降低了批料的水和无机颗粒的移动性。因此，结果是使批料组合物变稠，并且增加了批料的摩擦。更多的批料内摩擦意味着更多的摩擦穿过通过挤出模头的批料组合物。更大的压力来推动批料组合物穿过挤出模头促使具有低的挤出速率。因此，本发明人发现，低量的细料连同使用预反应过的颗粒和高的水引入对于实现高的挤出速率是期望的。

在其他实施方式中，所述批料组合物包含小于15重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在其他实施方式中，所述批料组合物包含小于10重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在一些实施方式中，所述批料组合物包含小于7.5重量％且大于3重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。在其他实施方式中，所述批料组合物包含小于7重量％且大于5重量％的细无机颗粒，其中，细无机颗粒的分布具有小于5μm的中位颗粒直径。

在一些实施方式中，批料组合物中的细料包含约1重量％至5重量％的氧化铝颗粒、1重量％至7重量％的滑石颗粒和0.5重量％至3重量％的二氧化硅颗粒。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含极细的氧化铝颗粒，其具有中位颗粒直径小于约1μm，或者甚至小于0.7μm的颗粒分布。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含细滑石颗粒，其具有中位颗粒直径小于约5μm的颗粒分布。在一些实施方式中，所述细无机颗粒可以包含细二氧化硅颗粒，其具有中位直径小于约0.5μm，或者甚至小于0.1μm的颗粒分布。所述细二氧化硅颗粒可以是胶态二氧化硅，并且可以作为水中的悬浮液(例如，40％的水中的悬浮液)来提供。

当氧化铝、滑石和二氧化硅组合地用作无机粘结剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成堇青石和一定的玻璃相。为了促进玻璃形成，可添加低水平的玻璃成形剂，例如氧化铈、氧化钇、氧化钙、其他碱土、稀土或碱，其水平为1％SAP或更少，包括小于0.5％SAP、小于0.3％SAP或者甚至更低。

当仅氧化铝和滑石组合地用作无机粘结剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成莫来石、堇青石和玻璃相。

当氧化铝、滑石、二氧化硅和二氧化钛组合地用作无机粘结剂时，所述组合物旨在烧制后在预反应过的无机球形颗粒之间的区域中形成堇青石、钛酸铝和一定的玻璃相。然而，如本文中发明人所发现的，批料组合物中的甚至少量的二氧化钛可产生极粘的滑移层，并且使τY/β比值急剧降低到接近常规批料的τY/β比值。因此，由于是针对快速挤出速率的设计，所述批料组合物可以基本上不含二氧化钛。但是，如上所述，可以少量地使用较微小的二氧化钛，以作为杠杆来控制批料组合物的流变学。

在一些实施方式中，所述批料组合物包含批料组合物中的细无机颗粒的总重量与批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒的总重量的比值(RFP)，其中，RFT(定义为细料与预反应过的无机颗粒的比值)通过以下方程7定义：

RFT＝细料的重量/PISP的重量 方程7

在实施方式中，RFP比值可以在3:97至20:80之间。

纵横比

在一些实施方式中，批料组合物的粒度分布中的预反应过的无机球形颗粒可以具有形状，其平均是球形或近球形，并且可以包括纵横比(AR)，且AR≤1.2，如图2所示，其中，AR是批料组合物中的所有预反应过的无机球形颗粒的平均纵横比，其中，每个预反应过的无机球形颗粒的AR经过在预反应过的无机球形颗粒203上的具有最大尺寸的第一宽度(W1)除以具有最小尺寸的第二宽度(W2)测量。为了实现该AR≤1.2，预反应过的无机球形颗粒203可以通过喷干过程形成，例如，如WO2016138192中完整描述的那样。在一些实施方式中，预反应过的无机球形颗粒203在合适的温度时旋转煅烧以保持该球形形状。

下表1示出了某些预反应过的无机球形颗粒203的实例。图3A和3B例示了所绘制的经喷干和预反应过的无机球形颗粒的代表性粒度分布的实例。

表1——示例性预反应过的粒度分布

图3A示出了相对较粗的预反应过的无机球形颗粒的三种代表性粒度分布的实例。上表1中示出了用于批料组合物的实例的相对较粗的预反应过的无机球形颗粒的其他数据，例如，D₅₀、D₉₀、D₁₀、D₉₅、D₅和dB。具体地，图3A例示了中位颗粒直径D₅₀为约20μm至约30μm的相对较窄的预反应过的粒度分布，而图3B例示了D₅₀为约42μm的相对较粗的分布的预反应过的粒度分布实例。其他D₅₀数值可以在如上所述的通过喷干来形成生坯无机颗粒球体期间，通过调整来获得。此外或任选地，可以使用筛分或其他形成后的加工来将期望的中位颗粒直径D₅₀调整到20μm≥D₅₀≥50μm。在上述实例中，预反应过的无机球形颗粒的相组合物包括堇青石、莫来石和钛酸铝(CMAT)，并且包括作为主相的钛酸铝和二钛酸镁的固溶体，堇青石、一定的莫来石的第二相以及还可能有玻璃相。然而，应显而易见的是，也可以制造预反应过的无机球形颗粒的其他相组合物。

LV％

根据另一个方面，所述批料组合物中的液体载剂百分比(LV％)基本上高于常规批料中所用的量，但是惊人地保留了合适的高批料刚度。液体载剂LV提供了有机粘结剂溶于其中的介质，并因此向批料组合物提供了塑性并湿化了其中的无机微粒。LV可以是水基液体，其通常是水或者水混溶性溶剂。在一个实施方式中，所述LV是去离子水，但是也可以使用其他溶剂，例如醇。在一些实施方式中，批料组合物的液体载剂百分比LV％为LV％≥28％，或者甚至LV％≥30％，LV％≥35％，或者甚至LV％≥40％，或者甚至LV％≥45％，其基于存在于批料组合物中的无机颗粒的总重量(例如预反应过的无机球形颗粒加上“细料”)，以重量计额外添加(SAT)。在一些实施方式中，所述LV％可以包括28％≤LV％≤50％，其以重量计而额外添加(SAT)。引人注目的是，如本发明人所发现的，由本文公开的批料组合物[即使其包含这样极高的液体载剂百分比(LV％≥28％)]形成的湿的生坯蜂窝体446W(图4A)，包括极低的壁曳力，如低β所见证的，但是惊人的是，其还包括极高的批料刚度，如由相对较高的τY所见证的，因此，维持了优异的形状控制。特别地，高的τY/β比值还通过批料组合物来实现。

造孔剂

在一些实施方式中，所述批料组合物中可以包含一种或多种造孔剂。造孔剂是批料组合物中包含的微粒有机材料，其在烧制期间烧尽并在烧制后的陶瓷制品中(例如，在多孔陶瓷蜂窝体中)产生开放互连的孔隙。具体地，造孔剂可以包括一种造孔剂材料或造孔剂材料的组合。

在一些实施方式中，所述一种或多种造孔剂可以包括淀粉、石墨或聚合物(例如，聚合物珠)。在一个特别有效的实施方式中，所述一种或多种造孔剂包括淀粉，例如豌豆淀粉。在仅包含淀粉作为有机造孔剂的实施方式中，淀粉可以约5重量％SAT至30重量％SAT的量来提供。可以作为造孔剂用于批料组合物的其他合适的淀粉包括土豆淀粉、玉米淀粉、西米淀粉和绿豆淀粉。淀粉例如可以是标准淀粉、交联淀粉或高度交联的淀粉。

在其他实施方式中，所述批料组合物包含造孔剂的组合，例如淀粉和石墨的组合作为造孔剂。例如，在一些实施方式中，所述批料组合物包括作为造孔剂的豌豆淀粉和作为造孔剂的石墨的组合，所述豌豆淀粉相对于批料组合物中的所有无机颗粒(预反应过的无机球形颗粒和“细料”)通过SAT的量为5重量％至30重量％，所述石墨相对于批料组合物中的所有无机颗粒通过SAT的量为1重量％至15重量％。如下表3中所列出的，作为造孔剂的豌豆淀粉可以是极高度交联(vhxl)的豌豆淀粉。例如，vhxl豌豆淀粉的中位粒度可以是约d₅₀＝26um。表3所列的石墨可以是板状石墨，并且可以是中位粒度具有约100μm直径和约10μm高度的板，并且包括极宽的粒度分布。

在其他示例性实施方式中，所述批料组合物包含球形聚合物造孔剂。所述球形聚合物造孔剂例如可以包括15μm至40μm的中位颗粒直径。

有机粘结剂

所述批料组合物可以包括有机粘结剂。例如，所述有机粘结剂可以是疏水改性的纤维素醚粘结剂。在一些实施方式中，疏水改性的纤维素醚粘结剂可以是但不限于甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、其混合物等。甲基纤维素和/或甲基纤维素衍生物尤其适合作为有机粘结剂用于使用甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的批料组合物中。纤维素醚的来源为购自陶氏化学公司(ChemicalCo.)的METHOCEL^TM纤维素产品。

批料组合物的一些实施方式可以包括甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素的组合。纤维素醚粘结剂的其他组合可以包括具有不同分子量的纤维素醚。替代性地，纤维素醚的组合可以包括具有不同疏水基团的纤维素醚、具有不同浓度的相同疏水基团的纤维素醚、或其他纤维素醚的组合。作为非限制性实例，不同的疏水基团可以是羟乙基或羟丙基。

所述批料组合物中的有机粘结剂可以约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT的量来提供。在一些实施方式中，所述有机粘结剂可以是甲基纤维素粘结剂和羟甲基纤维素粘结剂的组合，其中具有约3.0重量％SAT至6.0重量％SAT的甲基纤维素粘结剂，以及约1.5重量％SAT至3.0重量％SAT的羟甲基纤维素粘结剂。一些实施方式可以仅包括羟甲基纤维素粘结剂作为有机粘结剂，例如其量为约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT。在一些实施方式中，液体载剂与有机粘结剂的比值可以≥6.4％。

润滑剂/表面活性剂

所述批料组合物还可以包括润滑剂，例如，油型润滑剂。油型润滑剂的非限制性实例包括妥尔油、轻质矿物油、玉米油、高分子量聚丁烯、多元醇酯、轻质矿物油和蜡乳液的掺混物、石蜡在玉米油中的掺混物、这些物质的组合等。润滑剂的量可以为约0.5重量％SAT至约5重量％SAT。在一个示例性实施方式中，油型润滑剂可以是妥尔油，其以约0.5重量％SAT至约2.5重量％SAT存在于所述批料组合物中。

进一步地，所述批料组合物可以任选地包括表面活性剂。可用于批料组合物的表面活性剂的非限制性实例是C₈至C₂₂脂肪酸和/或其衍生物。可与这些脂肪酸一起使用的额外的表面活性剂组分是C₈至C₂₂脂肪酸酯、C₈至C₂₂脂肪醇，以及它们的组合。示例性的表面活性剂是硬脂酸、月桂酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、棕榈烯酸以及它们的衍生物、硬脂酸组合月桂基硫酸铵、以及所有这些的组合。在批料组合物中，表面活性剂的量通常可以为约0.25重量％SAT至约2重量％SAT。

预反应过的颗粒组合物

预反应过的无机球形颗粒在本文中定义为至少部分经过反应(例如，经过烧制或煅烧)以在提供给批料组合物之前包括所需的陶瓷晶相组合物的球形无机颗粒(例如，通过喷干形成)。预反应过的无机球形颗粒可以由组分材料的混合物形成，所述组分材料的混合物在烧制时反应以形成氧化物或非氧化物陶瓷。在一些实施方式中，在经过煅烧或烧制的颗粒中可以存在多种晶相组合物。形成预反应过的有机球形颗粒以产生如本文所述的具有低纵横比AR的期望的球形几何形状。

用于喷干和煅烧生坯无机颗粒的合适的过程公开于题为“Ceramic CompositeBeads And Methods For Making The Same(陶瓷复合物珠及其制造方法)”的WO2016/138192，以及题为“Porous Ceramic Article And Method Of Manufacturing The Same(多孔陶瓷制品及其制造方法)”的WO2014/189817。也可以采用制造预反应过的有机颗粒的其他合适的喷干过程，例如，WO2014/189,740和WO2014/189,741中所述的喷干过程。如将显而易见的是，生坯球形颗粒可以通过喷干过程，然后煅烧或烧制以形成预反应过的无机球形颗粒来生产。

例如但非限制，预反应过的无机球形颗粒可以包括一种或多种相组合物。在许多实施方式中，提供至少两相的组合物，例如主相和二次相或次相。任选地，预反应过的颗粒可以包括不止一个二次相或次相。

在一些实施方式中，所述批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒可以包括钛酸铝主相(例如，>50体积％)。可以存在其他次相。

在一些实施方式中，可以形成所述批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒以包括任何特定的晶相组合物。具体地，在一些实施方式中，所述批料组合物可以包括多相的晶相组合物。例如，一些实施方式可以包括具有钛酸铝主晶相和玻璃次相的预反应过的无机球形颗粒。

例如，在一种或多种批料组合物中，预反应过的无机球形颗粒可以包括钛酸铝-莫来石预反应过的无机球形颗粒(下文称为MAT)，其中，主晶相是钛酸铝，并且第二晶相是莫来石。可以存在其他次相。

包含钛酸铝-莫来石预反应过的无机球形颗粒的批料组合物可以用于生产湿的生坯体和多孔陶瓷体。例如，生坯体蜂窝可以由包含钛酸铝-莫来石预反应过的无机球形颗粒的批料组合物形成，并且钛酸铝-莫来石多孔陶瓷蜂窝可以通过对所述生坯体蜂窝进行烧制来生产。

在其他实施方式中，所述批料组合物可以包含钛酸铝-长石预反应过的无机球形颗粒，并且所述批料组合物可以用于生产生坯体和多孔陶瓷体。预反应过的无机球形颗粒可以包含钛酸铝主晶相和长石第二结晶相。例如，可以生产钛酸铝-长石多孔陶瓷体(例如，钛酸铝-长石多孔陶瓷蜂窝)。可以存在其他次相。

在其他实施方式中，所述批料组合物可以包含堇青石、莫来石、钛酸铝(下文称为CMAT)预反应过的无机球形颗粒，并且所述批料组合物可以用于生产生坯体和多孔陶瓷体。CMAT是第一晶相主要为钛酸铝和二钛酸镁，并且第二晶相包含堇青石的固溶体。第三晶相为莫来石。还可以存在玻璃相。根据一些实施方式，基于氧化物的重量％计，所述批料组合物中的预反应过的无机球形颗粒包含4％至10％的MgO；40％至55％的Al₂O₃；25％至44％的TiO₂和5至25％的SiO₂。CMAT多孔陶瓷体(例如，CMAT多孔陶瓷蜂窝)可以由所述批料组合物生产。

在其他实施方式中，所述批料组合物包含堇青石预反应过的颗粒，并且所述批料组合物可以用于生产生坯体和堇青石陶瓷体。例如，可以生产堇青石多孔陶瓷体(例如，蜂窝生坯体和堇青石陶瓷蜂窝)。作为非限制性实例，在烧制后最终形成堇青石的一种预反应过的无机球形颗粒的组合物以重量百分比计为约33-41％氧化铝，约46-53％的二氧化硅和约11-17％的氧化镁。

上述预反应过的无机球形颗粒是示例性的。预反应过的无机球形颗粒的组合物可以任选地包括其他形成陶瓷的组合物和相组合。例如，预反应过的无机球形颗粒可以任选地具有包含以下物质的组合物：长石、莫来石、氧化铝、铝硅酸盐、钛酸铝和二钛酸镁(假板钛矿)的固溶体、尖晶石、金红石、方石英、锆石、碱金属铝硅酸盐、碱土金属铝硅酸盐、钙钛矿、氧化锆、二氧化铈、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅、钛酸铈、硅铝氮氧化物(SiAlON)、CaO、SrO、CeO₂、Y₂O₃、La₂O₃、其他稀土氧化物和沸石。

下表2示出了在批料组合物中的包含预反应过的无机球形颗粒和细料的各种组合的各种示例性实施方式。

表2——包含预反应过的无机球形颗粒的示例性批料组合物

例示了批料组合物中的造孔剂、有机粘结剂、润滑剂和LV％的组合的各个实施方式在下表3中示出，其中，列出了造孔剂、有机粘结剂、润滑剂和LV％的批量添加的重量％SAT。

表3——示例性的批料组合物添加剂

批料流变学

如上所述，生坯体(例如，湿的蜂窝生坯体)可以使用本文所述的批料组合物，通过挤出形成，并且具有明确的壁、成形良好的孔道结构和明确的外形。另外，如应认识到的，这些批料组合物可以包括极高的τY/β比值(例如，τY/β≥2.0，τY/β≥3.0，τY/β≥4.0或更大)，并且在一些实施方式中还可以展现出增加的T^起始≥47℃、T^起始≥50℃或者甚至T^起始≥55℃。压力与温度关系曲线的特征为在压力在较高温度时增加之前，在低温处有平坦部分。起始温度T^起始定义为当压力达到恒定平台压力的平均压力(如在15度的窗口内定义)的1.15倍时的温度。

因此，相比于常规批料组合物，当从挤出模头444(图4A)挤出所述批料组合物时，可实现显著更高的挤出供料速率。这可以有助于降低制造生坯体(例如，湿的生坯蜂窝体)的成本，并因此还可以降低由其生产的最终的多孔陶瓷蜂窝体的成本。

τY和β的确定

通过在布拉本德(Brabender)混合机(商购的Brabender Plastograph EC 3.8kW,200NM/150分钟，配有359型混合机)中高剪切混合各种成分，由批料无机物(预反应过的无机球形颗粒，和“细料”)、造孔剂颗粒、有机粘结剂、LV(例如去离子水)和任选的润滑剂的混合物制成构成糊料的均匀的陶瓷批料组合物。在一些实施方式中，用透度计测量糊料的刚度以确保适当的糊料稠度。使用具有数字式测力计的商购透度计ESM-301E电动测试台。

使用商购双孔毛细管流变仪(以下称为“毛细管流变仪”)测量批料组合物的糊料流动特性，所述毛细管流变仪具有仪器化的活塞和多个毛细管长度。可以在毛细管流变仪上同时测量批料刚度和壁曳力。图9示出了毛细管流变仪900的一个实例。

所用的毛细管流变仪900包括多个直径D为16mm的圆柱形桶902和具有不同长度L并具有小的圆形钻孔且具有1mm的毛细管直径d的几个毛细管908。毛细管长度L在0mm至16mm的范围内，尤其是0mm(实际上出于实用性，为0.25mm)、4mm、10mm和16mm。安装碟形活塞904，以当力F施加在活塞904上时，例如，通过将力F施加在与每个活塞904互连的横向构件906，在桶902中进行平移运动。在如上所述混合后，放入构成糊料的批料组合物910，并且在各种力F的水平下，从毛细管流变仪900的桶902挤出，进入并穿过毛细管908，从而产生不同的速度V。在毛细管流变仪900上的代表性压降P_总通过测量供给活塞904的压力P_总和速度Vp来确定，所述活塞904接触并造成批料组合物910通过毛细管908挤出。由压力传感器912确定每个模头(例如，示出了长的和零长度的模头)的总压力P_总，所述压力传感器912测量施加在桶902中容纳的批料组合物910上的压力P_总。

根据以下方程8，毛细管908中的批料组合物910的速度V通过代表性的面积比值而与活塞速度Vp有关，所述方程8为：

V＝Vp(D²/d²) 方程8

活塞速度Vp可以通过合适的位移传感器914来测量，所述位移传感器914在(i)活塞904或横向构件906与(ii)地面或包含桶902的挤出机主体中的任一者之间联接。可以向合适的控制器916提供总压力P_总和活塞速度Vp，所述控制器916包括合适的处理器和存储器，其被构造用于进行充分计算以得出能够产生批料组合物的τY和β值作为输出的计算值。

下表4示出了来自示例性的毛细管速率扫描的代表性原始数据，其例示了不同长度L(L为16mm、10mm、4mm和0.25mm)和1mm的毛细管直径d的四种毛细管908。针对每种长度L，提供了活塞904的推动速率(“柱塞”)以及从毛细管出来的挤出速率(“面条”)，以及总压力P_总。

表4——在批料组合物挤出期间针对各种毛细管长度(0.25mm至16mm)的速度(V和Vp)与总压力(P_总)关系。

当长度L为0.25mm长(或约0mm长)的最短毛细管908用于挤出时，批料组合物910需使其形状从桶902的相对较大的直径D(16mm)适应到毛细管908的相对较小的直径d(1mm)。在该毛细管908(“约零的毛细管”)上的压降P_总对应于批料组合物从16mm的桶几何收缩到1mm毛细管908所需的通过该压力的批料刚度。使用“约零的毛细管”可以表示，以及可以用于确定进入损耗分量，因为其短的长度(约L＝0)使壁曳力分量最小化，因此可以有效地忽略它。使用较长毛细管(例如，16mm长的毛细管)产生因沿着毛细管908的壁的长度L摩擦/拖曳导致的壁曳力分量和由于其形状改变导致的批料组合物的变硬，即，进入损耗分量。因此，作为速度V函数的测得的压降P_总可以包含进入损耗分量Pe和壁曳力分量Pw，如显而易见的，它们是可分离的。

在10种不同的速度V[有效速度(V)从0mm/秒到4英寸/秒(101.6mm/秒)]和约25℃的恒定温度下，利用毛细管速率扫描测试，针对具有毛细管长度L的不同长度的毛细管(0mm至16mm)，对批料组合物进行测试。通过毛细管908的挤出速度V(面条)被阶梯式提高到相继更高的速度V，并且当达到稳态速度V时，经由传感器912记录每分阶的代表性总压降(P_总)。将关于毛细管908的每种长度L的这一原始P_总和速度V数据提供给控制器916，储存在存储器中并执行如本文所述的进一步计算以计算每种测量的批料组合物的τY和β。下表5示出了一种批料组合物的示例性数值。

表5——L/d、面条速度V、Tw、Pe、Pe-平均和Pe截距

如图10所示，进入压力Pe(psi)与速度V(英寸/秒)的关系图例示了进入压力损耗作为零长度(0.25英寸)毛细管908所提供的速度V的函数的非线性。

由利用四种不同尺寸的毛细管(0.25mm至16mm)和10种速度的毛细管速率扫描测试输出的原始数据的代表性实例示于图11，其以多分阶和多个曲线(每一者对应于一种毛细管长度)例示了包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的测试值(其中更高的L值说明了更高的压力)。在所示的实例中，重复两次扫描测试。通过使用任何合适的软件程序，可以将原始数据转换成压力与速度关系图。图12示出了喷干的预反应过的CMAT批料组合物的示例性压力与速度关系图。

如上所述，总的测得压降P_总等于进入压力Pe加上壁曳力贡献Pw，并且可通过以下关系表示：

P_总＝Pe+Pw

已经开发了许多模型，这些模型将毛细管流变仪900中的批料组合物910在从D到d的几何收缩以及通过毛细管908时的压降与批料流变学相关联。毛细管特性包括毛细管直径d、毛细管长度L以及一些常数，所述常数包含与毛细管材料和毛细管表面粗糙度相关的方面，但是对于给定长度L和直径d的给定毛细管908，这些常数不改变。本文所述的测试方法用于确定批料流变学特征，包括τY(屈服应力)和β(壁曳力系数)，它们是限定本文所述的各种批料组合物的流变学性质的独特参数。

本博-布里奇沃特(Benbow-Bridgwater)模型用于描述壁曳力Pw作为毛细管长度L、毛细管直径d、速度V、壁曳力系数β(贝塔)和壁速度指数m的函数[参见文献：J.Benbow,J.Bridgwater,Paste flow and extrusion(糊料流动和挤出),牛津大学出版社,1993和J.J.Benbow,E.W.Oxley,J.Bridgwater“The extrusion mechanics of pastes–theinfluence of paste formulation on extrusion parameters(糊料的挤出力学——糊料配方对挤出参数的影响)”；Chemical Eng.Science(《化学工程科学》)53,2151(1987)]。该模型将壁曳力Pw表征为以下方程9：

Pw＝{4L/d}[βV^m] 方程9

其中：

L是毛细管长度

d是毛细管直径

β(贝塔)是壁曳力系数

m是壁速度指数

V是在壁处的糊料速度

但是在壁处的剪切应力Tw如以下方程10所示：

Tw＝βV^m 方程10

因此，壁曳力压力分量可以表示为以下方程11：

Pw＝(4L/d)Tw 方程11

绘制剪切应力的自然对数(Ln(Tw))对速度的自然对数(Ln(V))的图。根据该绘制的数据，项β可作为Ln(Tw)和Ln(V)图的y截距求得，并且m是该线的斜率。在0英寸/秒至4英寸/秒的长度数据内确定斜率m。异常值忽略，并且该测试需进行多次，并且结果是对每个批料组合物的平均。

进入压力Pe可以通过下述方程12近似：

Pe＝2{τY+kVⁿ}{Ln(D/d)} 方程12

假定P_总＝Pe+Pw，则该模型限定了如以下方程13所示的总压力P：

P_总＝2{τY+kVⁿ}{Ln(D/d)}+{4L/d}[βV^m] 方程13

其中：

τY是批料组合物的屈服应力

k是稠度指数

n是本体速度指数

D是挤出机桶直径

d是毛细管直径

L是毛细管长度

β(贝塔)是壁曳力系数

m是壁速度指数

V是在壁处的糊料速度

τY、k和n的值可通过三参数曲线拟合，利用求解程序由测得的数据求出，所述求解程序例如MS Excel中提供的求解程序或任何其他迭代求解程序，以使测得的参数与计算的参数之间的差异最小化。τY和β(贝塔)的值是本文中用于表征本文所述的批料组合物的挤出流变学性质的参数，并且其如上所述来计算。根据该测得的原始数据，控制器916计算τY和β。

更具体地，图7例示的图示出了常规批料组合物的LV％(液体载剂含量，重量％SAT)相比于包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式中所用的LV％的比较情况。如应注意的，在许多情况中，即使在具有显著较高的LV％的情况下也可以实现相当的批料刚度τY。例如，在多至两倍LV％或更多的情况下可实现相当的τY，同时还实现了优异的批料刚度。

图8根据实施方式，例示了常规批料组合物的LV％(水含量，以重量％SAT计)与批料摩擦β(贝塔)的关系和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的LV％与批料摩擦β的关系的比较情况的图。如图8的图所证明的，当使用的批料组合物包含预反应过的无机球形颗粒，少量的“细料”且LV％≥28％时，实现了显著更低的β。如在图8和下表6中可见的，可利用所述批料组合物实现相对较低的β(摩擦系数)，例如，根据本文所述的批料组合物的实施方式，β≤10、β≤7、β≤6、β≤5、β≤4，以及甚至β≤3。

图13根据实施方式，例示了常规批料组合物和包含预反应过的无机球形颗粒的批料组合物的各个实施方式的LV％(水含量，以重量％SAT计)与τY除以β(贝塔)的关系图。如图13的图和下表6所证明的，本文所述的批料组合物的τY/β的比值比常规批料组合物的显著更高。

例如，图13和下表6所示的一些实施方式可以包括的τY/β的比值可以为τY/β≥2.0、τY/β≥3.0、τY/β≥4.0、τY/β≥5.0、τY/β≥6.0、τY/β≥7.0、τY/β≥8.0、或者甚至τY/β≥10.0。在一些实施方式中，τY/β的比值可以是2.0≥τY/β≥10.0。如应认识到的，τY/β的值与挤出速度相关，其比常规批料显著更高，常规批料的τY/β值可以在约0.85至1.50之间。因此，展现出τY/β值的批料组合物可以实现相对较高的挤出速率。

下表6例示了批料组合物的各个实施方式的LV％(SAT)、液体与有机粘结剂比，并且还例示了τY、β和τY/β的流变学测量值。

表6——示例性CMAT批料组合物的流变学测量值

加工

在另一个方面中，如图5广泛所示以及如图6更详细所示，本公开提供了制造蜂窝体的方法500、600。相比于具有常规反应性批料组分的批料组合物，方法500、600可以包括当通过挤出模头444(图4A)成形时的增加的挤出速率。制造方法500、600包括：在502、602中提供批料组合物，其包括预反应过的无机球形颗粒、少量的“细料”和高LV％(例如，≥28％)。在图6中，批料组合物在602中详细包含：具有窄粒度分布的预反应过的无机球形颗粒，其中，所述窄粒度分布通过以下定义：

20μm≤D₅₀≤50μm，

D₉₀≤100μm，和

D₁₀≥5μm，

小于20重量％SAP的量的细无机颗粒(“细料”)，其中，所述“细料”的中位直径小于5μm，并且相对于批料组合物中的所有无机颗粒，通过额外添加的LV％≥28重量％。所述批料组合物还可以包括添加的有机粘结剂、润滑剂、表面活性剂和/或任选的造孔剂，如本文所述。

方法500、600还包括：在504、604中混合所述批料组合物。604中的混合可以包括：将LV和润滑剂加入到干燥成分(预反应过的无机球形颗粒、细无机颗粒和有机粘结剂)中以至少部分增塑批料组合物，即，提供糊料稠度。

方法500还包括：在506中将所述批料组合物成形成湿的生坯蜂窝体。在606中，所述成形可以通过挤出进行，其中，批料组合物的性质包括τY/β≥2.0，从而提供通过挤出模头444时的显著增加的挤出速率。形状控制得到了保留。

根据方法500，可以以LV≥28％SAT的LV％加入LV(例如去离子水)，所述LV％相对于预反应过的无机颗粒和有机颗粒的总量计。在另一些实施方式中，可以加入LV≥30％、LV％≥35％、LV％≥40％或者甚至LV％≥45％，其基于所述批料组合物中存在的无机颗粒(预反应过的无机球形颗粒加上“细料”)的总重量，以重量计额外添加(SAT)。在一些实施方式中，LV％为28％≤LV％≤50％。

挤出方法500可以包括：添加有机粘结剂，例如，其量在约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT之间。在一些实施方式中，所述有机粘结剂可以是甲基纤维素粘结剂和羟甲基纤维素粘结剂的组合，其中具有约3.0重量％SAT至6.0重量％SAT的甲基纤维素粘结剂，以及约1.5重量％SAT至3.0重量％SAT的羟甲基纤维素粘结剂。一些实施方式可以仅包括羟甲基纤维素粘结剂，例如其量在约4.0重量％SAT至8.0重量％SAT之间。

在504、604中，可以通过任何合适的混合设备或混合设备的组合，例如，Muller研磨机、螺旋混合机、双臂混合机或犁片桨式混合机等混合无机颗粒、有机粘结剂、任选的造孔剂、LV和润滑剂，以开始增塑。可以添加LV以水合有机粘结剂和无机颗粒，并且可以将润滑剂和/或表面活性剂添加到所述批料组合物中以使有机粘结剂和无机颗粒湿透，并且形成部分增塑的批料组合物。在506中，所述批料组合物可以通过任何合适的成形过程由增塑的批料组合物404合适地成形成湿的生坯蜂窝体446W。例如，湿的生坯蜂窝体446W可以通过成形技术来制造，例如，单轴向或等静压压制、注塑、挤出等。

在一些实施方式中，所述批料组合物可以成形为部分增塑的泥料402，其可以提供给挤出机400，如图4A所示。在另一些实施方式中，可以较少量材料的连续或半连续流，例如部分增塑的批料组合物的小的泥料或者甚至颗粒或流，将所述批料组合物加入到挤出机400中。如图4A所示以及如参考图5所述，部分增塑的批料组合物404可以在506、606中成形成湿的生坯蜂窝体446W。

再次参考图4A和图5，可以将一个或多个泥料402形式的批料组合物404提供给挤出机400并由挤出机400挤出，以将批料组合物形成并成形为湿的生坯蜂窝体446W。可以使用向批料组合物404提供合适剪切量的任何合适类型的挤出机400进行挤出。例如，可以使用液压柱塞式挤出机、两级脱气单螺旋钻、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机等。图4A示出了使用包含一个或多个螺杆的挤出机400来形成以及成形湿生坯蜂窝体446W的一个实例。

更详细地，挤出机400可以包括螺杆部分，其包括可在挤出机桶420中旋转的一个或多个挤出螺杆418。所述一个或多个挤出螺杆418可以由在挤出机桶420的进口端处的发动机422驱动。在双螺杆实施方式中，挤出机400可以包括两个挤出螺杆418。挤出机桶420可以配备有进口端口424，以用于引入批料组合物404而在挤出机400中进一步增塑。混合板426可以定位在螺杆区段的下游并且可以包含在筒428内，所述筒428安装在挤出机桶420的出口端上。在螺杆区段之后，混合板426进一步混合、均化并增塑批料组合物404。

在筒428内还设置有过滤筛410和过滤支承件430，它们均相对于由挤出螺杆418泵送的批料组合物404的流动方向(显示为方向箭头)位于混合板426的上游。过滤筛410抵靠过滤支承件430安装以形成过滤器组件，所述过滤器组件被构造用于移除可能堵塞挤出模头444的大颗粒、聚集物或碎屑。优选地，过滤支承件430形成为具有多个开口和/或狭缝。挤出机400还包括安装在过滤器组件和混合板426下游的位于筒428出口端处的挤出模头444。所述模头包括多个上游进料孔和多个下游相交狭缝。所述过滤器组件用于移除可能堵塞挤出模头444的狭缝的大的聚集物和碎屑。增塑的批料组合物404流动通过挤出模头444的多个相交狭缝，这在湿的生坯蜂窝体446W中形成了与蜂窝体446D对应的相交壁102和通道104的基质。

因此，在操作挤出机400期间，增塑的批料组合物404通过一个或多个挤出螺杆418从挤出机桶420泵送，然后通过过滤筛410、过滤支承件430、混合板426并最终作为湿的生坯蜂窝体446W离开挤出机400的挤出模头444。湿的生坯蜂窝体446W可以由切割设备448切割，所述切割设备包括切割装置，例如，线材。一旦切割，则可以在托盘450上接收湿的生坯蜂窝体446W。

然后，可以通过托盘450和传送器(未示出)将湿的生坯蜂窝体446W干运输到干燥器(未示出)，并且在508中通过任何合适的干燥过程进行干燥，例如，炉干燥、微波干燥、RF干燥、其组合等，以形成经干燥的生坯蜂窝体446D(图4B)。经干燥的生坯蜂窝体446D包括从生坯蜂窝体446D的一端延伸到另一端的多个相交壁102。相交壁102形成了通道104，其也从一端延伸到另一端。

烧制

接着在510中，可以根据已知的烧制技术烧制经干燥的生坯蜂窝体446D，以形成多孔陶瓷蜂窝体101，如图1所示。例如，经干燥的生坯蜂窝体446D可以在燃气窑或电窑中，在能有效地将经干燥的生坯蜂窝体446D转化成陶瓷制品(例如，多孔陶瓷蜂窝体101)的条件下进行烧制。温度和时间方面的烧制条件取决于经干燥的生坯蜂窝体446D的具体的批料组合物和尺寸及几何结构。

例如，能有效地将经干燥的生坯蜂窝体446D转化成多孔陶瓷蜂窝体101的烧制条件可以包括：在120℃/h的加热速率下，在炉中以及在空气气氛中将经干燥的生坯蜂窝体446D加热到最高均热温度，例如，取决于批料组合物，其在1000℃至1600℃的范围内。最高均热温度可以维持在约1至30小时之间的保持时间，该保持时间足以将经干燥的生坯蜂窝体446D转化成陶瓷制品。接着可以以一定的速率进行冷却，所述速率足够地慢(例如，约10至160℃/小时的冷却速率)，使得多孔陶瓷蜂窝体101不会发生热冲击和开裂。烧制时间还取决于一些因素，例如，微粒材料和造孔剂的种类和量，以及烧制仪器的性质，但是总的烧制时间例如可以为约20小时至约80小时。

对于主要用于形成钛酸铝组合物的批料组合物，最高的烧制温度为约1300℃至约1450℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成钛酸铝-莫来石相组合物的批料组合物，最高的烧制温度为约1340℃至约1500℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成堇青石-莫来石、钛酸铝(CMAT)相组合物的批料组合物，最高的烧制温度为约1300℃至约1380℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于主要用于形成莫来石的批料组合物，最高的烧制温度为约1400℃至约1600℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

对于得到前述堇青石-莫来石组合物的形成堇青石-莫来石的混合物，最高的烧制温度为约1375℃至约1425℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

例如，在主要用于形成堇青石的组合物中，最高的烧制温度为约1300℃至约1450℃，并且在该温度下的保持时间为约1小时至约6小时。

由批料组合物生产的多孔陶瓷制品

由包含预反应过的无机球形颗粒、相对较少量的“细料”(≤20重量％SAP，中位颗粒直径小于5μm的颗粒分布)和LV％≥28％的批料组合物制成的多孔陶瓷制品(例如，多孔陶瓷蜂窝体)在烧制后可以展现出合适的开放互连的孔隙和微结构，以用作催化剂载体和/或微粒过滤器。

例如，在一些实施方式中，可以提供相对较大的中位孔径(MPS)、高孔隙率(％P)、优良的强度和低热膨胀系数(CTE)，当作为微粒过滤器实施时，其能够同时提供低的压降和优良的抗冲击性。

根据本公开的示例性实施方式，具有逆向孔结构的多孔陶瓷蜂窝体101(图1)实现了相对较高的渗透率。例如，在一些实施方式中，多孔陶瓷蜂窝体的孔隙率可以大于50％，大于55％，或者甚至大于60％。在一些实施方式中，多孔陶瓷蜂窝体101的中位孔径(d50)可以大于10μm，或者甚至大于15μm，以及在10μm至30μm之间。

多孔陶瓷蜂窝体101在室温(RT)到800℃的热膨胀系数可以小于20×10^-7K^-1，例如，小于15×10^-7K^-1，或者甚至小于10×10^-7K^-1。进一步地，多孔陶瓷蜂窝体101的(300/14)蜂窝体的断裂模量(MOR)挠曲强度例如可以大于170psi，或者甚至大于200psi。

图1例示了本公开示例性实施方式的多孔陶瓷蜂窝制品100的等距图。多孔陶瓷蜂窝制品100具体为微粒过滤器并且包括可以是进口端的第一端108以及与第一端108相对的第二端110，以及从第一端108延伸到第二端110的多个进口通道104。同样地，多个出口通道106也可以从第一端108延伸到第二端110。多个相交壁102形成了进口通道104和出口通道106并且形成蜂窝基质。在出口通道106的第一端108处，第一端108可以包括塞物112。同样地，第二端110(出口端)在进口通道104的端部中也可以包括塞物112(图1中未示出)。因此，在一些实施方式中，在第一端108和第二端110两者上可以形成塞物112的棋盘图案。可以采用其他堵塞构造，包括一些通道被堵塞并且一些通道未被堵塞(即，流通通道)的部分堵塞构造。孔隙率、中位孔直径和孔径分布通过断层扫描技术来确定。

多孔陶瓷蜂窝体101的孔道密度可以为约70至1200个孔道/平方英寸(cpsi)(约10至190个孔道/平方厘米)。孔道壁厚度可在约0.025mm至约1.5mm(约0.001至0.060英寸)的范围内。例如，多孔陶瓷蜂窝体101的几何结构可以为400cpsi，同时壁厚度为约8密耳(400/8)或者壁厚度为约6密耳(400/6)。其他几何结构例如可以包括100/17、200/12、200/19、270/19、350/3、400/3、400/4、500/2、600/2、600/3、600/4、750/2、900/2、900/3、1200/2以及甚至750/1和900/1。使用所述批料组合物也可以产生其他合适的组合。

如在本文中所使用的，多孔陶瓷蜂窝体旨在包含任何蜂窝结构，即孔道形状，而非严格限制于正方形孔道形状。例如，多孔陶瓷蜂窝体101的孔道可以是正方形、矩形、六边形、八边形、三角形或任何其他合适的孔道形状。而且，虽然多孔陶瓷蜂窝体101的截面显示为圆形，但是截面形状不受此限制。例如，截面形状可以是椭圆形、跑道形、正方形、矩形或其他期望的几何形状。

在相交壁102的基质的外周处设置有外周表面。外周表面在此可以包括表层105，并且在一些实施方式中，可以作为随相交壁102共形成的共挤出的表层形成。在其他实施方式中，之后施加的外表层可以形成从多孔陶瓷蜂窝体101的第一端面轴向延伸到第二端面的外部外周表面。如本文所使用的，多孔陶瓷蜂窝体101包括陶瓷蜂窝整体件以及分段的陶瓷蜂窝体，即，粘附在一起的陶瓷蜂窝区段。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在本公开中进行各种修改和变动。因此，本公开旨在涵盖对本公开的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。