專利名稱：蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作催化劑載體等的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
以往，通常用于汽車廢氣凈化的蜂窩催化劑通過(guò)在一體結(jié)構(gòu)且熱膨脹性低的堇青石蜂窩結(jié)構(gòu)體的表面上負(fù)載活性氧化鋁等比表面積大的材料和鉑等催化劑金屬來(lái)制造。而且，為了像貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)那樣在氧氣過(guò)剩的條件下處理NOx，還負(fù)載有作為NOx吸附劑的Ba等堿土類金屬。
然而，為了提高凈化性能，有必要增加廢氣與催化劑貴金屬及與NOx吸附劑的接觸概率。為此，有必要進(jìn)一步加大載體的比表面積，減小貴金屬顆粒的大小，并使其高度分散。然而，僅單純?cè)黾踊钚匝趸X等比表面積大的材料的負(fù)載量，只會(huì)導(dǎo)致氧化鋁層厚度的增加，不會(huì)提高接觸概率并且還產(chǎn)生壓力損失變得過(guò)大這樣的不良情形，為此對(duì)孔形狀、孔密度、及壁厚等方面進(jìn)行了改善(例如，參見(jiàn)特開(kāi)平10-263416號(hào)公報(bào))。
另一方面，作為由比表面積大的材料組成的蜂窩結(jié)構(gòu)體，已知有與無(wú)機(jī)纖維及無(wú)機(jī)粘合劑一起擠出成型得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體(例如，參見(jiàn)特開(kāi)平5-213681號(hào)公報(bào))。
然而，隨著熱老化，氧化鋁等比表面積大的材料發(fā)生燒結(jié)，比表面積下降，而且，伴隨著這種現(xiàn)象，負(fù)載的鉑等催化劑金屬凝集，粒徑增加，比表面積減小。即，為使熱老化后仍保持有較大的比表面積，有必要在初期階段增大其比表面積。另外，如上所述，為了進(jìn)一步提高凈化性能，有必要增加廢氣與催化劑貴金屬及與NOx吸附劑的接觸概率。也就是說(shuō)，重要的是要進(jìn)一步增加載體的比表面積，減小催化劑金屬顆粒的大小，并使其更高度地分散。在特開(kāi)平10-263416號(hào)公報(bào)中，在堇青石蜂窩結(jié)構(gòu)體的表面上，負(fù)載有活性氧化鋁等比表面積大的材料和鉑等催化劑金屬，為了提高與廢氣的接觸概率，雖然在孔形狀、孔密度、及壁厚方面進(jìn)行了改進(jìn)，增大了催化劑載體的比表面積，但仍然不夠大，因此催化劑金屬未能充分高度分散，熱老化之后的廢氣凈化性能也不夠。另外，所述熱老化是指，當(dāng)其作為催化劑載體使用時(shí)由于熱引起的熱老化和在進(jìn)行加速試驗(yàn)時(shí)由于發(fā)熱所發(fā)生的熱老化這兩方面。
于是，為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，想通過(guò)載負(fù)大量的催化劑金屬或?qū)⒋呋瘎┹d體自身大型化來(lái)解決。不過(guò)，鉑等貴金屬價(jià)格昂貴且資源有限。并且，安裝在汽車上時(shí)安裝空間有限，因此這兩種都不能稱為合適的方法。
此外，特開(kāi)平5-213681號(hào)公報(bào)中將比表面積大的材料與無(wú)機(jī)纖維和無(wú)機(jī)粘合劑一起擠出成型得到的蜂窩結(jié)構(gòu)體，該蜂窩結(jié)構(gòu)體的基材本身由比表面積大的材料構(gòu)成，載體的比表面積大，可以充分地高度分散催化劑金屬，然而，為了保持比表面積，不能使基材的氧化鋁等充分地?zé)Y(jié)，基材的強(qiáng)度非常差。
另外，如前文所述，用于汽車時(shí)安裝空間非常有限。因此，為了增加單位體積上載體的比表面積，采取使孔壁變薄等措施，不過(guò)這樣基材的強(qiáng)度就更差了。而且，氧化鋁等的熱膨脹率很大，燒制(假燒)時(shí)以及使用時(shí)，受熱應(yīng)力影響容易產(chǎn)生裂紋?？紤]到這些，用于汽車時(shí)，由于受到使用時(shí)劇烈的溫度變化引起的熱應(yīng)力或較大振動(dòng)等外力，而結(jié)構(gòu)體易破損、不能保持蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀，存在無(wú)法起到催化劑載體的作用的問(wèn)題。
作為用于凈化廢氣的蜂窩結(jié)構(gòu)體，已知有具有如下結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)體，即，在通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)蜂窩單元而構(gòu)成的蜂窩構(gòu)件的外周部設(shè)有密封材料層，所述蜂窩單元以由碳化硅構(gòu)成的多孔陶瓷為主成分，并且多個(gè)孔隔著孔壁沿長(zhǎng)度方向平行設(shè)置。
作為這些蜂窩結(jié)構(gòu)體，垂直于長(zhǎng)度方向的截面形狀大部分為圓形，最近，也提出了垂直于長(zhǎng)度方向的截面形狀為長(zhǎng)圓形(跑道形)、橢圓形、近三角形、近梯形等的蜂窩結(jié)構(gòu)體(例如，參見(jiàn)特開(kāi)2002-273130號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2003-260322號(hào)公報(bào)、國(guó)際公開(kāi)第03/078026A1號(hào)小冊(cè)子、特開(kāi)2003-181233號(hào)公報(bào)等)。
圖7是示意說(shuō)明由這種蜂窩結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的蜂窩過(guò)濾器的立體圖。并且，圖8(a)是示意說(shuō)明構(gòu)成圖7中所示出的蜂窩過(guò)濾器的蜂窩單元的一例的立體圖，圖8(b)是圖8(a)沿A-A線的截面圖。
如圖7所示，對(duì)于蜂窩過(guò)濾器100，通過(guò)密封材料層101結(jié)合多個(gè)由碳化硅構(gòu)成的蜂窩單元110而構(gòu)成的蜂窩構(gòu)件105，在該蜂窩構(gòu)件105的外周部形成有涂層102。該蜂窩過(guò)濾器100的端面為長(zhǎng)圓形，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層相對(duì)于構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸大致垂直或平行。
如圖8(a)、圖8(b)所示，蜂窩單元110在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置了多個(gè)孔111，流入的廢氣要通過(guò)孔111的內(nèi)部而被凈化。
在制造這種垂直于長(zhǎng)度方向的截面為長(zhǎng)圓形的蜂窩結(jié)構(gòu)體的時(shí)候，首先，制造圖8所示的由多孔陶瓷構(gòu)成的蜂窩單元，然后通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)這些蜂窩單元，并進(jìn)行干燥，由此制作蜂窩單元集合體。
接著，對(duì)該蜂窩單元集合體垂直于長(zhǎng)度方向的截面進(jìn)行切割使其呈長(zhǎng)圓形，此時(shí)，通過(guò)切割使在所述截面上的蜂窩單元之間的密封材料層形成為長(zhǎng)圓形且垂直或平行于構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸，最后在外周形成密封材料層，并進(jìn)行干燥，由此完成蜂窩過(guò)濾器的制造。
據(jù)上述文獻(xiàn)，已經(jīng)有關(guān)于這種形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體具有能夠抑制外殼密封(canning)耐性(外殼密封強(qiáng)度)降低等效果的記載。
但是，如圖7所示的蜂窩過(guò)濾器中，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上形成了與構(gòu)成截面輪廓的橢圓的長(zhǎng)軸大致垂直或平行的密封材料層。
將這種形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣管中時(shí)會(huì)存在以下問(wèn)題，由于熱應(yīng)力容易集中在短軸方向上，作為涂層形成在外周的密封材料層與作為粘合層結(jié)合蜂窩單元的密封材料層之間的接合點(diǎn)容易受到損壞，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)或結(jié)合強(qiáng)度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上問(wèn)題提出的，其目的是提供一種扁平狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其在使用時(shí)，密封材料層不易由于熱應(yīng)力而受到損壞，能夠維持粘接強(qiáng)度。
即，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)蜂窩單元而構(gòu)成的截面為扁平狀的蜂窩構(gòu)件的外周部設(shè)有密封材料層，所述蜂窩單元中多個(gè)孔隔著孔壁沿長(zhǎng)度方向平行設(shè)置；其特征在于，所述蜂窩單元含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積為5cm2～50cm2。
而且，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，優(yōu)選蜂窩單元之間的密封材料層與構(gòu)成截面輪廓的形狀(外周形狀)的長(zhǎng)軸所形成的銳角角度在5°～85°的范圍內(nèi)。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積中，優(yōu)選所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積總和所占比例大于或等于85％。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選所述無(wú)機(jī)顆粒為選自由氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、莫來(lái)石和沸石組成的組中的至少1種物質(zhì)。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選所述無(wú)機(jī)纖維和/或須晶為選自由氧化鋁、氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化鋁、玻璃、鈦酸鉀和硼酸鋁組成的組中的至少1種物質(zhì)。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，使用含有所述無(wú)機(jī)顆粒、所述無(wú)機(jī)纖維和/或須晶、以及無(wú)機(jī)粘合劑的混合物制造所述蜂窩單元，優(yōu)選所述無(wú)機(jī)粘合劑為選自由氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠、水玻璃、海泡石和凹凸棒石(attapulgite)組成的組中的至少1種物質(zhì)。
在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選其負(fù)載有催化劑。并優(yōu)選所述催化劑為選自由貴金屬、堿金屬、堿土金屬和氧化物組成的組中的至少1種物質(zhì)。
而且，優(yōu)選所述蜂窩結(jié)構(gòu)體用于車輛的廢氣凈化。
根據(jù)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成，應(yīng)力不易集中在短軸附近內(nèi)部的密封材料層之間，也即，不易集中在作為粘合劑的密封材料層與外周作為涂層的密封材料層之間，因此在使用時(shí)，密封材料層不易受到損壞，從而能夠維持粘接強(qiáng)度。


圖1(a)是示意說(shuō)明本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個(gè)例子的立體圖，圖1(b)是表示圖1(a)所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)軸和短軸的圖。
圖2(a)是示意說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的蜂窩單元的一個(gè)例子的立體圖，圖2(b)是表示圖2(a)所示蜂窩單元的A-A線截面圖。
圖3是示意說(shuō)明本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一例中垂直于長(zhǎng)度方向的截面的截面圖。
圖4是示意說(shuō)明本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一例中垂直于長(zhǎng)度方向的截面的截面圖。
圖5是示意說(shuō)明本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的另一例中垂直于長(zhǎng)度方向的截面的截面圖。
圖6是示意說(shuō)明安裝有本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的車輛的廢氣凈化裝置的一個(gè)例子的截面圖。
圖7是示意說(shuō)明以往的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個(gè)例子的立體圖。
圖8(a)是示意說(shuō)明構(gòu)成以往的蜂窩結(jié)構(gòu)體的蜂窩單元的一個(gè)例子的立體圖，圖8(b)是圖8(a)所示蜂窩單元的A-A線截面圖。
圖9是實(shí)施例1涉及的蜂窩單元的孔壁的電子顯微鏡(SEM)照片。
圖10(a)是振動(dòng)試驗(yàn)中使用的振動(dòng)裝置的正面圖，圖10(b)是振動(dòng)裝置的側(cè)面圖。
圖11是壓力損失測(cè)定裝置的簡(jiǎn)圖。
符號(hào)說(shuō)明10、20、30、40、50蜂窩結(jié)構(gòu)體11、31、41、51密封材料層12、32、42、52密封材料層
33、43、53蜂窩單元15蜂窩構(gòu)件20蜂窩單元21孔23孔壁具體實(shí)施方式
本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)蜂窩單元而構(gòu)成的截面為扁平狀的蜂窩構(gòu)件的外周部設(shè)有密封材料層，所述蜂窩單元中多個(gè)孔隔著孔壁沿長(zhǎng)度方向平行設(shè)置；其特征在于，所述蜂窩單元含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成。
圖1(a)是示意說(shuō)明本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的一個(gè)例子的立體圖，圖1(b)是表示圖1(a)所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)軸和短軸的圖。圖2(a)是示意說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的蜂窩單元的一個(gè)例子的立體圖，圖2(b)是表示圖2(a)所示蜂窩單元的A-A線截面圖。
如圖1(a)所示，蜂窩結(jié)構(gòu)體10的結(jié)構(gòu)是，通過(guò)密封材料層(粘合劑層)11結(jié)合多個(gè)由無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶構(gòu)成的蜂窩單元20，構(gòu)成蜂窩構(gòu)件15，在此蜂窩構(gòu)件15的周圍形成密封材料層(涂層)12。該蜂窩結(jié)構(gòu)體10的端面呈長(zhǎng)圓形(跑道形)，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層(粘合劑層)11沿著與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成。
如圖2(a)、圖2(b)所示，蜂窩單元20在長(zhǎng)度方向上平行設(shè)置有多個(gè)孔21。流入孔21中的廢氣流過(guò)孔21的內(nèi)部而被凈化。
另外，圖中雖未表示，但蜂窩單元20在其孔壁負(fù)載用于凈化廢氣的催化劑。關(guān)于所述催化劑將后敘。
本發(fā)明中，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元20之間的密封材料層(粘合劑層)11沿著與構(gòu)成截面輪廓形狀(長(zhǎng)圓形)的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成，因此，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元20之間的密封材料層(粘合劑層)11與密封材料層(涂層)12形成的角大多是傾斜的。
如果像以往那樣，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸相垂直，則密封材料層(粘合劑層)101和密封材料層(涂層)102形成的角大多是幾乎垂直的，兩者接觸的面積也小。
在升溫等情況下，在密封材料層(粘合劑層)101與密封材料層(涂層)102之間產(chǎn)生應(yīng)力，但是，該應(yīng)力對(duì)密封材料層(涂層)102垂直作用，并且由于兩者的接觸面積小，該應(yīng)力進(jìn)一步增大，密封材料層(涂層)102容易被損壞(參見(jiàn)圖7)。
然而，在本發(fā)明中，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元20之間的密封材料層(粘合劑層)11大多沿著與密封材料層(涂層)12相傾斜的方向上形成，并且密封材料層(粘合劑層)11與密封材料層(涂層)12的接觸面積也大，因此對(duì)密封材料層(涂層)12的垂直作用力變小，密封材料層(涂層)12也不易被損壞。
在本發(fā)明中，優(yōu)選在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層11與外周形狀的長(zhǎng)軸所成銳角的最小值為5°，更優(yōu)選為15°，進(jìn)一步優(yōu)選為30°。并且，優(yōu)選與外周形狀的長(zhǎng)軸所成銳角的最大值為85°，更優(yōu)選為75°，進(jìn)一步優(yōu)選為60°。
在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，若蜂窩單元之間的密封材料層11與外周形狀的長(zhǎng)軸所成角度小于5°或者超過(guò)85°，則與垂直時(shí)的情況幾乎沒(méi)有差別，密封材料層因熱沖擊等而容易受到損壞。
而且，本發(fā)明中，構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)體的蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積的優(yōu)選下限為5cm2，更優(yōu)選的下限為6cm2，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為8cm2；優(yōu)選的上限為50cm2，更優(yōu)選的上限為40cm2，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為30cm2。
若所述截面積小于5cm2，結(jié)合多個(gè)蜂窩單元的密封材料層(粘合劑層)的截面積變大，負(fù)載催化劑的比表面積相對(duì)變小，壓力損失會(huì)相對(duì)增大；若所述截面積超過(guò)50cm2，蜂窩單元變得過(guò)大，有時(shí)無(wú)法充分抑制每個(gè)蜂窩單元中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
與此相對(duì)，若所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積為5cm2～50cm2，則由于所述截面積小，即使在升溫時(shí)，正中心附近與周邊的溫差也不會(huì)很大，熱應(yīng)力不大，對(duì)熱沖擊的抵抗力就強(qiáng)。
并且，這樣不僅能夠較大地保持蜂窩單元單位面積上的比表面積，高度分散催化劑成分，即使在受到熱沖擊或振動(dòng)等外力時(shí)，也能夠保持其作為蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀。
另外，可以按照下文中的式(1)計(jì)算單位體積上的比表面積。
在本說(shuō)明書中，當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)體含有多個(gè)垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積不同的蜂窩單元時(shí)，所述截面積是指，構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)體的基本單位的蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積，通常是指所述截面積最大的蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積。
構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的蜂窩單元含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶。
在如此含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶的所述蜂窩結(jié)構(gòu)體中，無(wú)機(jī)顆粒能增加比表面積，無(wú)機(jī)纖維和/或須晶能提高多孔陶瓷的強(qiáng)度。
對(duì)于所述無(wú)機(jī)顆粒優(yōu)選以氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、莫來(lái)石和沸石等構(gòu)成的顆粒。這些顆粒既可以單獨(dú)使用，也可以至少2種合用。
而且，其中特別優(yōu)選氧化鋁顆粒。
對(duì)于所述無(wú)機(jī)纖維或須晶，優(yōu)選以氧化鋁、氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化鋁、玻璃、鈦酸鉀和硼酸鋁等構(gòu)成的無(wú)機(jī)纖維或須晶。
這些無(wú)機(jī)纖維或須晶既可以單獨(dú)使用，也可以至少2種合用。
所述無(wú)機(jī)纖維或所述須晶的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)度/直徑)優(yōu)選的下限為2，更優(yōu)選的下限為5，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為10；優(yōu)選的上限為1000，更優(yōu)選的上限為800，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為500。此外，當(dāng)所述無(wú)機(jī)纖維或所述須晶的長(zhǎng)寬比的分布不均勻時(shí)，所述長(zhǎng)寬比為其平均值。
對(duì)于所述蜂窩單元中含有的所述無(wú)機(jī)顆粒的量，優(yōu)選的下限為30重量％，更優(yōu)選的下限為40重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為50重量％。
另一方面，優(yōu)選的上限為97重量％，更優(yōu)選的上限為90重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為80重量％；特別優(yōu)選的上限為75重量％。
若無(wú)機(jī)顆粒的含量小于30重量％，由于有助于提高比表面積的無(wú)機(jī)顆粒的量相對(duì)減少，蜂窩結(jié)構(gòu)體的比表面積變小，負(fù)載催化劑成分時(shí)會(huì)無(wú)法高度分散催化劑成分。另一方面，若含量超過(guò)97重量％，則由于有助于增加強(qiáng)度的無(wú)機(jī)纖維和/或須晶的量相對(duì)減少，蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度會(huì)降低。
對(duì)于所述蜂窩單元中含有的所述無(wú)機(jī)纖維和/或所述須晶的總量，優(yōu)選的下限為3重量％，更優(yōu)選的下限為5重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為8重量％；優(yōu)選的上限為70重量％，更優(yōu)選的上限為50重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為40重量％，特別優(yōu)選的上限為30重量％。
若所述無(wú)機(jī)纖維和/或所述須晶的總量小于3重量％，蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度會(huì)降低，若超過(guò)50重量％，由于有助于提高比表面積的無(wú)機(jī)顆粒的量相對(duì)減少，蜂窩結(jié)構(gòu)體的比表面積變小，負(fù)載催化劑成分時(shí)會(huì)無(wú)法高度分散催化劑成分。
并且，優(yōu)選使用含有所述無(wú)機(jī)顆粒、所述無(wú)機(jī)纖維和/或所述須晶、以及無(wú)機(jī)粘合劑的混合物制造所述蜂窩單元。
通過(guò)使用這樣含有無(wú)機(jī)粘合劑的混合物，即使降低燒制粗成型體的溫度，也會(huì)得到具有足夠強(qiáng)度的多孔陶瓷。
對(duì)于所述無(wú)機(jī)粘合劑可以使用無(wú)機(jī)溶膠或粘土類粘合劑等。對(duì)于所述無(wú)機(jī)溶膠可以具體舉出氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠和水玻璃等。而且，對(duì)于粘土類粘合劑，可以舉出陶土、高嶺土、蒙脫土、海泡石和凹凸棒石等的多鏈結(jié)構(gòu)型粘土等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。
其中，優(yōu)選使用從氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠、水玻璃、海泡石和凹凸棒石中選出的至少1種物質(zhì)。
對(duì)于所述無(wú)機(jī)粘合劑的量，以后敘的制造工序中調(diào)整的原料漿料的固體成分計(jì)算，優(yōu)選的下限為5重量％，更優(yōu)選的下限為10重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為15重量％；優(yōu)選的上限為50重量％，更優(yōu)選的上限為40重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為35重量％。
若所述無(wú)機(jī)粘合劑的含量超過(guò)50重量％，則成型性變差。
在本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體10中，密封材料層(粘合劑層)11形成于蜂窩單元20之間，還起到作為粘合劑結(jié)合多個(gè)蜂窩單元20的功能。另一方面，密封材料層(涂層)12形成于陶瓷構(gòu)件15的外周面，在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上安裝蜂窩結(jié)構(gòu)體10時(shí)，其作為密封材料還起到防止廢氣從陶瓷部件15的外周面泄漏的作用。
此外，在蜂窩結(jié)構(gòu)體10中，密封材料層11與密封材料層12既可以由相同的材料構(gòu)成，也可以由不同的材料構(gòu)成。而且，當(dāng)密封材料層11和密封材料層12由相同的材料構(gòu)成時(shí)，其材料的混合比例既可以相同，也可以不同。
優(yōu)選密封材料層11的厚度下限為0.5mm，并且優(yōu)選上限為2mm。
若密封材料層(粘合劑層)的厚度小于0.5mm，有時(shí)不能確保足夠的粘接強(qiáng)度；另一方面，若密封材料層的厚度超過(guò)2mm，蜂窩結(jié)構(gòu)體中單位體積的比表面積變小，分散催化劑成分時(shí)，有時(shí)不能充分地高度分散催化劑。而且，若密封材料層的厚度超過(guò)2mm，有時(shí)壓力損失會(huì)增大。
對(duì)于構(gòu)成密封材料層11以及構(gòu)成密封材料層12的材料沒(méi)有特別限定，可舉出例如由無(wú)機(jī)粘合劑、有機(jī)粘合劑、無(wú)機(jī)纖維和/或無(wú)機(jī)顆粒構(gòu)成的材料等。
作為所述無(wú)機(jī)粘合劑，可舉出例如氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。在上述無(wú)機(jī)粘合劑中，優(yōu)選氧化硅溶膠。
作為所述有機(jī)粘合劑，可舉出例如聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。在上述有機(jī)粘合劑中，優(yōu)選羧甲基纖維素。
作為上述無(wú)機(jī)纖維，可舉出例如氧化硅-氧化鋁纖維、莫來(lái)石纖維、氧化鋁纖維、氧化硅纖維等的陶瓷纖維等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。在上述無(wú)機(jī)纖維中，優(yōu)選氧化鋁纖維、氧化硅-氧化鋁纖維。
作為上述無(wú)機(jī)顆粒，可舉出例如由氧化物、碳化物、氮化物等構(gòu)成的顆粒，具體可舉出含有氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氮化硼等的無(wú)機(jī)粉末等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。
此外，可以根據(jù)需要向所述密封材料漿料中加入由氧化物陶瓷構(gòu)成的微小中空球體的中空球、球型丙烯酸顆粒和石墨等的成孔劑。
對(duì)上述中空球沒(méi)有特定的限制，例如可以使用氧化鋁中空球、玻璃微中空球、火山土(shirasu)中空球、飛灰中空球(FA balloon)、莫來(lái)石中空球等。其中，優(yōu)選氧化鋁中空球。
并且，在本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，優(yōu)選所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積總和占所述蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積的比例大于或等于85％，更優(yōu)選其大于或等于90％。
若所述比例小于85％，由于密封材料層的截面積所占比例變大，蜂窩單元的總結(jié)面積變小，負(fù)載催化劑的比表面積相對(duì)減小，同時(shí)壓力損失也會(huì)相對(duì)增大。
而且，若所述比例大于或等于90％，能夠進(jìn)一步減小壓力損失。
如圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體10呈長(zhǎng)圓形(跑道形)，不過(guò)對(duì)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀沒(méi)有特殊限制，只要其截面是扁平狀即可?？梢耘e出例如圖3所示的垂直于長(zhǎng)度方向的截面形狀為橢圓形的蜂窩結(jié)構(gòu)體等，而且，也可以舉出圖4和圖5所示形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體。另外，在圖3～圖5中，31、41、51是內(nèi)部的密封材料層(粘合劑層)，而32、42、52是外周的密封材料層(涂層)，33、43、53是蜂窩單元。
另外，關(guān)于本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的“截面為扁平狀”，截面是指蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面。而且，除了長(zhǎng)圓形或橢圓形，扁平狀也可以包括如圖4和圖5所示的具有長(zhǎng)軸且呈線對(duì)稱的形狀等。
此外，優(yōu)選在蜂窩結(jié)構(gòu)體10上負(fù)載能夠凈化廢氣中CO、HC(烴)和NOx等的催化劑。
通過(guò)負(fù)載這種催化劑，蜂窩結(jié)構(gòu)體10起到凈化廢氣中所含CO、HC和NOx等的催化轉(zhuǎn)化器的功能。
作為負(fù)載在蜂窩結(jié)構(gòu)體10上的催化劑沒(méi)有特殊限制，只要能夠凈化廢氣中的CO、HC和NOx等即可，可以舉出例如鉑、鈀、銠等貴金屬、堿金屬、堿土金屬和氧化物等。
這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。
下面，對(duì)本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法中的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
首先，使用含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶的原料漿料進(jìn)行擠出成型，制作四棱柱狀陶瓷成型體。
所述原料漿料中必須含有所述無(wú)機(jī)顆粒、及所述無(wú)機(jī)纖維和/或所述須晶，此外，還可以使用適當(dāng)添加了所述無(wú)機(jī)粘合劑、有機(jī)粘合劑、分散劑、成型輔助劑等的材料。
使用磨碎機(jī)等混合各種混合物，再用捏合機(jī)進(jìn)行充分捏合，由此調(diào)制所述原料漿料。
對(duì)于所述有機(jī)粘合劑沒(méi)有特殊限制，可以舉出例如甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、酚樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。這些既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種或2種以上。
相對(duì)于100重量份的所述無(wú)機(jī)顆粒、所述無(wú)機(jī)纖維、所述須晶和所述無(wú)機(jī)粘合劑的總和，優(yōu)選所述有機(jī)粘合劑的混合量為1重量份～10重量份。
對(duì)于所述分散劑沒(méi)有特別限定，可以舉出例如水、苯等有機(jī)溶劑、甲醇等醇等。
并且，也可以根據(jù)需要在所述原料漿料中添加成型輔助劑。
對(duì)于所述成型輔助劑沒(méi)有特殊限制，可以舉出例如乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸肥皂和聚醇等。
接著使用微波干燥機(jī)、熱風(fēng)干燥機(jī)、介電干燥機(jī)、減壓干燥機(jī)、真空干燥機(jī)或凍結(jié)干燥機(jī)等來(lái)干燥所述陶瓷成型體，制成陶瓷干燥體。
之后，通過(guò)以規(guī)定條件對(duì)所述陶瓷干燥體進(jìn)行脫脂和燒制，能夠制造至少含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶且其全體由一個(gè)燒結(jié)體構(gòu)成的蜂窩單元20。
上述陶瓷干燥體的脫脂在400℃、2小時(shí)的條件下進(jìn)行。由此所述有機(jī)粘合劑等的大部分在揮散的同時(shí)，分解消失。
并且，通過(guò)在600℃～1200℃加熱進(jìn)行所述燒制。
選擇這樣的燒制溫度是因?yàn)?，若燒制溫度小?00℃，陶瓷顆粒無(wú)法燒結(jié)，蜂窩結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度降低；若大于1200℃，陶瓷顆粒過(guò)分燒結(jié)，單位體積上的比表面積變小，負(fù)載催化劑時(shí)，無(wú)法充分高度分散催化劑成分。
另外，更優(yōu)選的燒制溫度為600℃～1000℃。
作為在所述蜂窩單元上向氧化鋁膜施加催化劑的方法，可以舉出例如將陶瓷燒結(jié)體浸泡在含有二硝基二氨基鉑硝酸鹽溶液([Pt(NH3)2(NO2)2]HNO3、鉑濃度4.53重量％)等中并加熱的方法。
接著，在蜂窩單元20的側(cè)面上均勻地涂布即將成為密封材料層11的密封材料漿料，而形成密封材料漿料層，再在該密封材料漿料層上，依次重復(fù)進(jìn)行層疊其他蜂窩結(jié)構(gòu)體20的工序，以制作規(guī)定大小的蜂窩單元集合體。
另外，對(duì)于形成所述密封材料漿料的材料，已經(jīng)做出說(shuō)明，因此在此省略該說(shuō)明。
接著，加熱該蜂窩單元集合體，干燥并固化密封材料漿料層，以形成密封材料層11。
接著，對(duì)通過(guò)密封材料層11結(jié)合多個(gè)蜂窩單元20得到的蜂窩單元集合體使用金剛石割具等進(jìn)行切割加工，使得在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元20之間的密封材料層11與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸呈傾斜角度，以此制成扁平狀的陶瓷構(gòu)件15。
而且，與制造各種形狀的蜂窩單元后通過(guò)組合粘接制造規(guī)定形狀的蜂窩構(gòu)件的方法相比，通過(guò)如上切割加工制造蜂窩構(gòu)件時(shí)，其制造工序更加簡(jiǎn)便。
然后，在蜂窩構(gòu)件15的外周使用所述密封材料漿料形成密封材料層12，由此可以制造在通過(guò)密封材料層11結(jié)合多個(gè)蜂窩單元20得到的扁平狀的蜂窩構(gòu)件15的外周設(shè)有密封材料層12的蜂窩結(jié)構(gòu)體10。
對(duì)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體的用途沒(méi)有特殊限制，但優(yōu)選用于車輛的廢氣凈化。
圖6是示意說(shuō)明安裝有本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)體的車輛的廢氣凈化裝置的一個(gè)例子的截面圖。
如圖6中所示，廢氣凈化裝置70主要由蜂窩結(jié)構(gòu)體80、覆蓋蜂窩結(jié)構(gòu)體80外部的外殼71、配置在蜂窩結(jié)構(gòu)體80和外殼71之間的保持密封材料72構(gòu)成，在外殼71的廢氣導(dǎo)入一側(cè)的端部，連接有通向發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)上的導(dǎo)入管74，在外殼71的另一端部連接有通向外部的排氣管75。另外，圖6中，箭頭表示廢氣的流向。
此外，在圖6中，蜂窩結(jié)構(gòu)體80既可以是圖1所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體10，也可以是圖3～圖5所示的蜂窩結(jié)構(gòu)體30、40、50。只是，外殼需要制成與各蜂窩結(jié)構(gòu)體相對(duì)應(yīng)的形狀。
具有這種結(jié)構(gòu)的廢氣凈化裝置70中，由發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣，通過(guò)導(dǎo)入管74進(jìn)入外殼71，從入口側(cè)孔流入蜂窩結(jié)構(gòu)體內(nèi)，通過(guò)孔內(nèi)被凈化后，從出口側(cè)孔向蜂窩結(jié)構(gòu)體外部排出，通過(guò)排氣管75排到外部。
另外，圖中雖未表示，但蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔壁上負(fù)載有所述催化劑。
并且，用作凈化柴油內(nèi)燃機(jī)廢氣的催化劑載體時(shí)，有時(shí)與具有碳化硅等的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)且具有過(guò)濾并燃燒凈化廢氣中顆粒物質(zhì)(PM)的功能的狄塞爾顆粒過(guò)濾器(DPF)合用，此時(shí)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體既可以設(shè)置在DPF的前側(cè)，也可以設(shè)置在后側(cè)。
設(shè)置在前側(cè)時(shí)，在伴隨有發(fā)熱的反應(yīng)時(shí)，本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體將熱量傳至后側(cè)的DPF，可以促進(jìn)再生DPF時(shí)溫度的升高。而且，設(shè)置在后側(cè)時(shí)，廢氣中的PM經(jīng)DPF過(guò)濾后再通過(guò)本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中的孔，所以不易發(fā)生堵塞，并且，對(duì)于在DPF中燃燒PM時(shí)由于不完全燃燒產(chǎn)生的氣體成分，可以使用本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體來(lái)進(jìn)行處理。
實(shí)施例以下舉出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)混合40重量％的γ氧化鋁顆粒(平均粒徑2μm)、10重量％的氧化硅-氧化鋁纖維(平均纖維直徑10μm，平均纖維長(zhǎng)度100μm，長(zhǎng)寬比10)和50重量％的氧化硅溶膠(固體濃度30重量％)，相對(duì)于100重量份的所得混合物，作為有機(jī)粘合劑添加6重量份的甲基纖維素、少量可塑劑和少量潤(rùn)滑劑后，進(jìn)行混合、捏合，得到混合組合物。
接著使用該混合組合物進(jìn)行擠出成型，制作端面形狀與圖2(a)所示端面形狀大致相同的粗成型體。
接著，用微波干燥機(jī)等干燥所述粗成型體制成陶瓷干燥體，然后于400℃脫脂2小時(shí)，之后于800℃、2小時(shí)的條件下進(jìn)行燒制，由此制造蜂窩單元20，該蜂窩單元的比表面積為42000m2/L，大小為34.3mm×34.3mm×150mm，孔21的數(shù)量為93個(gè)/cm2，孔壁23的厚度為0.20mm。
表1表示所述蜂窩單元的截面面積。如表1所示，所述蜂窩單元的截面積為11.8cm2。
并且，圖9表示該蜂窩單元的孔壁的電子顯微鏡(SEM)照片。
接著，混合29重量％的γ氧化鋁顆粒(平均粒徑2μm)、7重量％的氧化硅-氧化鋁纖維(平均纖維直徑10μm，平均纖維長(zhǎng)度100μm)、34重量％的氧化硅溶膠(固體濃度30重量％)、5重量％的羧甲基纖維素和25重量％的水，制成耐熱性的密封材料(粘合劑)漿料。用此密封材料漿料層疊多個(gè)蜂窩單元20，然后使用金剛石割具等進(jìn)行切割加工，使蜂窩單元之間的密封材料層成為圖1所示的圖案，從而制成端面輪廓為長(zhǎng)圓形的蜂窩構(gòu)件15。
此時(shí)，調(diào)整粘接蜂窩單元20的密封材料層，使其厚度為1.0mm。
然后，使用與所述密封材料漿料相同的漿料，在蜂窩構(gòu)件15的外周形成密封材料漿料層。然后，于120℃干燥該密封材料漿料層，形成密封材料層(涂層)12，制造蜂窩結(jié)構(gòu)體10，該蜂窩結(jié)構(gòu)體的密封材料層(涂層)厚度為0.2mm，端面的輪廓為長(zhǎng)軸200mm×短軸100mm的長(zhǎng)圓形。此外，蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積為179cm2，在該截面上，蜂窩單元之間的密封材料層與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸所成的角度為5°。
此外，所述蜂窩單元的截面積，最大為11.8cm2。
并且，按如下方法測(cè)定了蜂窩單元的比表面積。
即，首先，實(shí)際測(cè)量蜂窩單元及密封材料層的體積，計(jì)算蜂窩結(jié)構(gòu)體的體積中蜂窩單元所占的比例A(體積％)。然后測(cè)定了單位重量的蜂窩單元的BET比表面積B(m2/g)。使用BET測(cè)定裝置(島津制作所制造Micromeritics Flowsorb II-2300)，按照日本工業(yè)規(guī)格制定的JIS-R-1626(1996)以1點(diǎn)法測(cè)定了比表面積BET。測(cè)定時(shí)使用了切成圓柱狀小片(直徑15mm×高15mm)的樣品。
然后，通過(guò)蜂窩單元的重量和外形的體積來(lái)計(jì)算蜂窩單元的外觀密度C(g/L)，通過(guò)下式(1)求出蜂窩結(jié)構(gòu)體的比表面積S(m2/L)。另外，這里所說(shuō)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的比表面積是指蜂窩結(jié)構(gòu)體的外觀體積上的比表面積。式(1)為S(m2/L)＝(A/100)×B×C。
(實(shí)施例2～7，比較例1～3)在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上蜂窩單元之間的密封材料層(粘合劑層)與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸所構(gòu)成的角度，以及蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的最大截面積的值如表1所示，除此之外，按照與實(shí)施例1相同的方法制造蜂窩結(jié)構(gòu)體10。
(實(shí)施例8～14、比較例4～6)將端面輪廓設(shè)為圖3所示的橢圓形，并且在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上蜂窩單元之間的密封材料層(粘合劑層)與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸所構(gòu)成的角度，以及蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的最大截面積的值如表1所示，除此之外，按照與實(shí)施例1相同的方法制造蜂窩結(jié)構(gòu)體30。
(實(shí)施例15～21、比較例7～9)將端面輪廓設(shè)為圖4所示的近三角形，并且在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上蜂窩單元之間的密封材料層(粘合劑層)與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸所構(gòu)成的角度，以及蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的最大截面積的值如表1所示，除此之外，按照與實(shí)施例1相同的方法制造蜂窩結(jié)構(gòu)體50。
(實(shí)施例22～23、參考例1～2)
將蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的最大截面積變更為表1所示數(shù)值，除此之外，按照與實(shí)施例1的相同的方法制造蜂窩結(jié)構(gòu)體10。順便提出，所用的蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面大小是，實(shí)施例22為2.24cm×2.24cm，實(shí)施例23為7.10cm×7.10cm，參考例1為2.0cm×2.0cm，參考例2為7.41cm×7.41cm。
(評(píng)價(jià))按照如下方法對(duì)實(shí)施例、比較例和參考例中制造的蜂窩結(jié)構(gòu)體進(jìn)行了熱沖擊-振動(dòng)反復(fù)試驗(yàn)和壓力損失的測(cè)定。
熱沖擊試驗(yàn)如下進(jìn)行，將由氧化鋁纖維構(gòu)成的絕熱材料氧化鋁墊片(三菱化學(xué)制多晶莫來(lái)石，厚6mm)纏在蜂窩結(jié)構(gòu)體的外周后裝入金屬外殼321，投入設(shè)定為600℃的燒制爐加熱10分鐘后，從燒制爐中取出，快速冷卻至室溫。然后又對(duì)裝入此金屬外殼狀態(tài)下的蜂窩結(jié)構(gòu)體進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)。圖10(a)表示振動(dòng)試驗(yàn)用振動(dòng)裝置320的正面圖，圖10(b)表示振動(dòng)裝置320的側(cè)面圖。將裝有蜂窩結(jié)構(gòu)體的金屬外殼321安裝在基座322的上面，用螺絲324將略呈U字形的固定夾具323擰緊，固定金屬外殼321。于是，金屬外殼321、基座322與固定夾具323成為一體，可以在該狀態(tài)下振動(dòng)。以如下條件進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)頻率160Hz，加速度30G，振幅0.58mm，保持時(shí)間10小時(shí)，室溫，振動(dòng)方向Z軸方向(上下)。交替反復(fù)進(jìn)行該熱沖擊試驗(yàn)與振動(dòng)試驗(yàn)各10次，測(cè)定試驗(yàn)前蜂窩結(jié)構(gòu)體的重量T0和試驗(yàn)后的重量Ti，按照式(2)求出重量減少率G。式(2)為G(重量％)＝100×(T0-Ti)/T0。
另外，本試驗(yàn)中使用了其形狀與各蜂窩結(jié)構(gòu)體形狀相對(duì)應(yīng)的金屬外殼。
圖11表示了壓力損失測(cè)定裝置340。測(cè)定方法如下，將用氧化鋁墊片纏好的蜂窩結(jié)構(gòu)體裝入金屬外殼，安裝在2L的共軌式柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣管上，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的前后再安裝壓力計(jì)。另外，將測(cè)定條件設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)1500rpm、扭矩50Nm，測(cè)定運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始5分鐘后的壓力差。


如表1所示，實(shí)施例所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上蜂窩狀單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成，其對(duì)熱沖擊和振動(dòng)的耐久性優(yōu)異；與此相對(duì)，比較例所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上蜂窩狀單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓形狀的長(zhǎng)軸相垂直的方向形成，與實(shí)施例所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體相比，其對(duì)熱沖擊和振動(dòng)的耐久性差?？梢哉J(rèn)為，這是由于在蜂窩單元之間的密封材料層和外周的密封材料層上產(chǎn)生了裂紋。
并且，參考例1所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體，蜂窩單元的截面積小于5cm2(為4cm2)，與實(shí)施例中涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體相比，其壓力損失大。而且，參考例2所涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體，蜂窩單元的截面積大于50cm2(為55cm2)，雖然其與密封材料層呈傾斜角度，但與其他實(shí)施例中涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體相比，對(duì)熱沖擊和振動(dòng)的耐久性差?？梢哉J(rèn)為，這是由于一個(gè)蜂窩單元的體積過(guò)大，無(wú)法充分緩解蜂窩單元上承受的熱沖擊而造成的。
另外，本實(shí)施例中涉及的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，能夠確保較高的比表面積。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，其是在蜂窩構(gòu)件的外周部設(shè)有密封材料層的蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述蜂窩構(gòu)件是通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)蜂窩單元而構(gòu)成的截面為扁平狀的蜂窩構(gòu)件，所述蜂窩單元中多個(gè)孔隔著孔壁沿長(zhǎng)度方向平行設(shè)置，其特征在于，所述蜂窩單元含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶，在所述蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積為5cm2～50cm2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸所構(gòu)成的銳角角度在5°～85°范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，蜂窩結(jié)構(gòu)體垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積中，所述蜂窩單元垂直于長(zhǎng)度方向的截面面積總和所占比例大于或等于85％。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述無(wú)機(jī)顆粒為選自由氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰、莫來(lái)石和沸石組成的組中的至少1種物質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述無(wú)機(jī)纖維和/或須晶為選自由氧化鋁、氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化鋁、玻璃、鈦酸鉀和硼酸鋁組成的組中的至少1種物質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，使用含有所述無(wú)機(jī)顆粒、所述無(wú)機(jī)纖維和/或須晶、以及無(wú)機(jī)粘合劑的混合物制造所述蜂窩單元，所述無(wú)機(jī)粘合劑為選自由氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、氧化鈦溶膠、水玻璃、海泡石和凹凸棒石組成的組中的至少1種物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述蜂窩結(jié)構(gòu)體負(fù)載有催化劑。
9.如權(quán)利要求8所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述催化劑為選自由貴金屬、堿金屬、堿土金屬和氧化物組成的組中的至少1種物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，該蜂窩結(jié)構(gòu)體用于車輛的廢氣凈化。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種扁平狀的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其在使用時(shí)，密封材料層不易受到損壞，能夠維持粘接強(qiáng)度。本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，在通過(guò)密封材料層結(jié)合多個(gè)蜂窩單元而構(gòu)成的截面為扁平狀的蜂窩構(gòu)件的外周部設(shè)有密封材料層，所述蜂窩單元以多孔陶瓷為主要成分，并且多個(gè)孔隔著孔壁沿長(zhǎng)度方向平行設(shè)置。所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的特征是，所述蜂窩單元含有無(wú)機(jī)顆粒、無(wú)機(jī)纖維和/或須晶，在垂直于長(zhǎng)度方向的截面上，蜂窩單元之間的密封材料層沿著與構(gòu)成截面輪廓的形狀的長(zhǎng)軸相傾斜的方向形成。
文檔編號(hào)C04B38/00GK1883791SQ20061007644
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者大野一茂, 國(guó)枝雅文, 尾久和丈 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社