專利名稱：蜂窩狀結構體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩狀結構體，特別涉及一種適用于從汽車等內燃機排出的排氣的凈化裝置中的陶瓷制蜂窩狀結構體。
背景技術：
以往，用于汽車等內燃機的排氣凈化裝置中的蜂窩狀結構體有使多個蜂窩狀單元夾置密封材料層接合而成的集合型蜂窩狀結構體、在外周具有密封材料層的單塊型蜂窩狀結構體等。
作為上述密封材料層用材料，一般為了使再生效率變得良好，多使用如下所述的密封材料以熱導效率好的碳化硅等碳化物或氮化物等的陶瓷粒子作為基體，向其中添加各種粘合劑而制成的材料(例如，參照日本專利特開平08-28246號公報)。
并且，關于這樣的蜂窩狀結構體，提出了排氣的流入/流出側的各端面形狀的設計方案，特別是提出了控制蜂窩狀單元部分與密封材料層之間的面積比(參照國際公報WO03-081001號公報)、或者調節(jié)相當于密封材料層的浮凸區(qū)的寬度的技術等(例如，參照日本專利特開2001-206780號公報、日本專利特開2001-190916號公報)。

發(fā)明內容
不過，正如國際公報WO 03-081001號公報、日本專利特開2001-206780號公報所公開的那樣，蜂窩狀結構體端面上的面積比等形狀，其前體是要知道所制得的該結構體的正確的端面形狀。
但是，以往，測定該蜂窩狀結構體的端面形狀、特別是測定蜂窩狀單元與密封材料層的面積比的方法，雖然使用測定儀器，但實際上是依賴目測。不過，這樣的方法因個人差異引起的誤差大，是不準確的，成為一種費時且費力的作業(yè)。其原因之一在于不能明確地判別蜂窩狀結構單元或蜂窩狀單塊與密封材料層的邊界。即，上述蜂窩狀結構體希望是容易在機械、光學上判別其端面形狀、特別是蜂窩狀單元與密封材料層之間的邊界的結構。
本發(fā)明的一般目的在于提供一種被設計成能夠簡便地檢查端面形狀的蜂窩狀結構體的方案。
本發(fā)明的具體目的在于提供一種蜂窩狀結構體，其可以明確識別蜂窩狀單元或蜂窩狀單塊與密封材料之間的邊界。
為了實現(xiàn)上述目的而開發(fā)的本發(fā)明中提出這樣的方案在蜂窩狀結構體為多個蜂窩狀單元接合而成的集合型蜂窩狀結構體的情況下，將夾設在該蜂窩狀單元相互間用于將它們接合的密封材料層、和結合多個蜂窩狀單元而成的蜂窩狀塊的外周部做成以下所述的結構；以及在蜂窩狀結構體為蜂窩狀單塊的情況下，將密封其外周部的密封材料層做成以下所述的結構。
即，本發(fā)明是一種蜂窩狀結構體，該蜂窩狀結構體由蜂窩狀塊構成，該蜂窩狀塊是在蜂窩狀單元之間夾設密封材料層而將多個蜂窩狀單元相互接合使其一體化而成的，所述蜂窩狀單元由多個沿長度方向并列配置的小室和將這些小室彼此隔開的室壁構成，其特征在于，所述密封材料層，其表觀顏色是JIS Z8729規(guī)定的CIE(1976)明度指數(shù)L*為60或其以上的明亮度。
另外，本發(fā)明是一種蜂窩狀結構體，該蜂窩狀結構體由蜂窩狀單塊和設置在該蜂窩狀單塊最外周部的密封材料層構成，所述蜂窩狀單塊由多個沿長度方向并列配置的小室和將這些小室彼此隔開的室壁構成，其特征在于，所述密封材料層，其表觀顏色是JIS Z8729規(guī)定的CIE(1976)明度指數(shù)L*為60或其以上的明亮度。
在本發(fā)明中優(yōu)選在上述蜂窩狀塊的最外周部具有包圍其的密封材料層；上述蜂窩狀塊的CIE(1976)明度是80或其以下；上述蜂窩狀單塊的CIE(1976)明度是80或其以下；上述密封材料層包含氧化物粒子；上述氧化物粒子是氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦或二氧化硅中的任意一個；上述小室，其兩端部中的任意一端部被封閉材料封閉而成；上述蜂窩狀單元或蜂窩狀單塊負載有催化劑；用作車輛的排氣凈化裝置。
根據(jù)這樣構成的本發(fā)明的蜂窩狀結構體，在將密封材料層夾設在蜂窩狀單元相互間的間隙、或者將密封材料設置在蜂窩狀塊或蜂窩狀單塊最外周部的情況下，由于使該密封材料層的表觀顏色以明度指數(shù)L*為60或其以上，因此具有可以簡便地檢查端面形狀的效果。而且，在本發(fā)明的蜂窩狀結構體中，由于只有密封材料層是明亮的，因此不會導致排氣凈化效率的降低、并能夠阻止該蜂窩狀結構體的不均勻加熱，從而可以大幅提高耐久性(壽命)。


圖1是本發(fā)明的蜂窩狀結構體(蜂窩狀塊)10的概念圖。
圖2(a)、圖2(b)是本發(fā)明的蜂窩狀單元20的說明圖。
圖3(a)、圖3(b)是本發(fā)明的蜂窩狀結構體(蜂窩狀單塊)30的概念圖。
圖4是裝有本發(fā)明的蜂窩狀結構體的車輛排氣凈化裝置的截面圖。
具體實施例方式
發(fā)明人們對如何提高蜂窩狀結構體端面形狀的檢查效率、如何明確地給出蜂窩狀單元或蜂窩狀單塊與密封材料層的差別進行了研究。其結果判明如上述那樣，若使密封材料層的表觀顏色與蜂窩狀單元等的表觀顏色之間有差別，則密封材料層與該蜂窩狀單元或蜂窩狀單塊之間的邊界上產生明確的差別，從而容易判斷端面形狀、特別是容易計算密封材料層等的面積。
另外，在發(fā)生煤煙泄漏時，可以確定破損位置。
其中，控制表觀顏色時，如果僅僅是調節(jié)色相、彩度，在很多情況下，表觀顏色會變暗，其結果如上所述地，容易受蜂窩狀單元等的絕熱膨脹的影響。因此，對表觀顏色的控制來說，控制明亮度是有效的。而且，控制明亮度，與控制排氣的輻射熱傳遞是相通的，可改變排氣溫度，這對消除排氣凈化效率和該蜂窩狀結構體的中心部分與周邊部分之間的溫度梯度、以防止破損的可能、并提高耐久性的方面來說是有效的。
在這樣的見解之下，在本發(fā)明中，將上述密封材料層的明亮度控制在以CIE(1976)明度指數(shù)L*表示為60或其以上。即，若使密封材料層的CIE(1976)明度指數(shù)L*在60或其以上，則，與例如炭化硅陶瓷制蜂窩狀單元(L*＝40～45)等相比較時，可以明確地判別兩者的差別。
另外，所謂CIE(1976)明度指數(shù)L*是指JIS-Z-8105(2000)中定義的指數(shù)，具體而言，如JIS-Z-8729(2004)中所記載那樣，通過下述式定義的原材料的明亮度的數(shù)值L*＝116(Y/Yn)1/3-16 (Y/Yn＞0.008856時)L*＝903.29(Y/Yn)(Y/Yn≤0.008856時)YXYZ表色系統(tǒng)或X10Y10Z10表色系統(tǒng)中的三刺激值的Y或Y10的值
Yn由完全漫反射體的標準照明體和輔助標準照明體產生的Y或Y10的值另外，上述的XYZ表色系統(tǒng)或X10Y10Z10表色系統(tǒng)，由JIS-Z-8701(1999)定義，具體的，可以根據(jù)在JIS-Z-8722(2000)中記載那樣的分光測色方法、刺激值直讀方法來計測。另外，該CIE(1976)明度指數(shù)L*，以0～100的數(shù)值表示，可以計算到小數(shù)點以下2位。數(shù)值越高越明亮，數(shù)值越低明度越低暗。
通常，所謂明度，當光照到物體上時的反射量越高，其數(shù)值也越高。另外，色料的3原色(減法混色)可以以青色(帶綠的藍)、洋紅(紅紫)、黃色(黃)的3種顏色表示。此時，青色因為吸收長波區(qū)域(600～700nm)的紅(橙)，所以發(fā)出帶綠的藍色，洋紅因為吸收中波區(qū)域(400～500nm)的綠(黃)，所以發(fā)出紅紫色，黃色因為吸收短波區(qū)域(300～400nm)的藍(紫)，所以發(fā)出黃色。
此時，在為光的情況下，若將顏色重疊，由于各個波長的光會被吸收，所以，絕對的反射量變少。因此，如白色那樣，越是不著色，光就越容易被反射，基本上容易與其他顏色辨別。
在本發(fā)明中，為了制作達成所期望的明度的密封材料，希望密封材料包含氧化物粒子。其理由考慮如下。
氧化物粒子，由于在其內部具有氣泡、晶格缺陷、OH基等光的散射源，因此光容易散射。另外，若氧化物粒子是未被著色的白色，如上述那樣地，難以引起吸收、光容易被反射。
亦即，對密封材料層來說，其表觀顏色越是白色系，就越容易反射伴隨高溫排氣的燃燒而產生的電磁能(輻射熱)，特別是容易反射波長大的熱線(除紅外線以外、可見光線)。其結果是密封材料層的輻射傳熱率降低的同時，絕熱膨脹被抑制，因此，排氣溫度一直都保持在較高溫度，中心部分和周邊部分整體被均等地加熱，還可消除在該蜂窩狀結構體的半徑方向上的溫度梯度。
以下，對在本發(fā)明中作為對象的集合體型蜂窩狀結構體以及一體型蜂窩狀結構體進行說明。
上述集合型蜂窩狀結構體是本發(fā)明的第一方面發(fā)明，是由通過集束多個蜂窩狀單元、并夾設密封材料層組合成柱狀而得到的結合體(蜂窩狀塊)構成的，其中所述蜂窩狀單元即為多個小室(貫通孔)隔著室壁沿長度方向并列設置而成的柱狀的蜂窩狀陶瓷構件。
另一方面，上述一體型蜂窩狀結構體是本發(fā)明的第二方面發(fā)明，是由整體作為一體形成的蜂窩狀單塊構成的。
圖1是示意地表示集合型蜂窩狀結構體一個例子的立體圖，圖2(a)是示意地表示作為圖1所示蜂窩狀結構體10的構成構件的蜂窩狀陶瓷構件(以下，稱為“蜂窩狀單元”)一個例子的立體圖(a)及其截面圖(b)。該蜂窩狀單元20具有從前側向后側形成有多個小室(貫通孔)21、這些小室21隔著室壁23并列設置的蜂窩狀結構。另外，該小室21，出于凈化微粒等目的，還可以根據(jù)需要用封閉材料22將其端部封閉成棋盤圖案。
該集合型蜂窩狀結構體10是如下形成的將多個蜂窩狀單元20在其間夾設密封材料層(也是粘結材料)11而沿長度方向以并列狀態(tài)進行組合，以被集束的狀態(tài)構成蜂窩狀塊15，形成蜂窩狀結構體10。并且，為了在與外殼之間不使排氣泄漏、并且為了進行加強，優(yōu)選在該蜂窩狀塊15的最外周配設密封材料層(包覆層)12。該集合體型蜂窩狀結構體10，即使在各個蜂窩狀單元20的機械強度、耐熱沖擊性等較低的情況下，由于使用上述密封材料層11、12，可以提高整體的熱沖擊特性和對振動的強度。
上述集合型蜂窩狀結構體，對熱沖擊和振動的強度高。其理由可以認為是由于即使因急劇的溫度變化等而在該蜂窩狀結構體中產生溫度分布，但各個蜂窩狀單元20中產生的溫度差小，并且，該密封材料層能夠吸收熱沖擊和振動的緣故。而且，該密封材料層11、12即使在因熱應力等而在蜂窩狀單元20上產生了裂紋的情況下，也具有阻止該裂紋傳播到蜂窩狀結構體整體的作用。另外，該密封材料層，還具有作為蜂窩狀結構體的保護框的作用，發(fā)揮長期保持作為蜂窩狀結構體的形狀以提高耐久性的作用。
上述蜂窩狀單元優(yōu)選做成容易接合的形狀。例如，與小室的長度方向垂直的截面(以下稱為“單元截面”)，希望做成正方形、長方形或六邊形等形狀，也可以是扇形。
另外，該蜂窩狀單元，優(yōu)選使單元截面積為5～50cm2大小。其理由是單元截面積小于5cm2時，壓力損失變大。另一方面，單元截面積若超過50cm2，就不能使蜂窩狀結構體中發(fā)生的熱應力分散，在有熱應力負荷時變得容易產生裂紋。為了使上述的作用效果更顯著，該單元截面積更優(yōu)選為6～40cm2或8～30cm2左右。
組合多個具有上述組成的蜂窩狀單元20而形成的蜂窩狀塊，即，實質上的蜂窩狀結構體，優(yōu)選做成例如，圓柱狀、棱柱狀或橢圓柱狀等形狀。
上述蜂窩狀單元的主材料(骨架成分)，可以使用例如氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦等氮化物陶瓷，碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等碳化物陶瓷，氧化鋁、氧化鋯、堇青石、莫來石等氧化物陶瓷等的無機粒子、纖維與晶須。其中，碳化硅類陶瓷由于其耐熱性和機械特性優(yōu)異而且熱導率大，因此優(yōu)選使用。尤其是優(yōu)選混合了金屬硅的含硅陶瓷、用硅、硅酸鹽化合物接合的陶瓷等。另外，作為碳化硅類陶瓷，不僅包括僅由碳化硅構成的陶瓷，還包括以碳化硅作為主要成分、用金屬或結晶質、非晶質化合物接合碳化硅而形成的陶瓷。
構成蜂窩狀單元的材料，還可以是除上述的骨架成分(主材料)以外包含副成分(材料)的“多種混合形式蜂窩狀單元”。
所謂該多種混合型蜂窩狀單元，作為主材料，至少包含無機陶瓷粒子和無機粘合劑，作為副材料，優(yōu)選包含不同種類的無機材料(增強材料)。由于這樣的蜂窩狀單元，可以以無機粘合劑結合上述無機陶瓷粒子，所以，可以得到穩(wěn)定地維持蜂窩形狀的強度。
在這里，所謂主材料的無機材料與副材料的無機材料是不同種類的材料的情況是指，除了使用成分不同的物質的情況以外，還包括選擇同一成分但形狀不同的材料(例如，粒徑、長寬比等)或物理性質不同的材料(例如，結晶形態(tài)不同、熔融溫度不同的材料等)的情況。作成這樣的多種混合型的蜂窩狀單元，對提高蜂窩狀結構體的強度來說是有效的。
作為所述副材料的無機材料，例如可以使用選自碳化硅、氮化硅、氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰以及莫來石中的1種或2種以上的陶瓷粒子。另外，作為該副材料使用無機纖維時，例如可以使用由氧化鋁、二氧化硅、二氧化硅-氧化鋁、玻璃、鈦酸鉀、硼酸鋁等制成的陶瓷纖維，以及例如由氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰、莫來石、炭化硅等制成的晶須。這些可以單獨使用，也可以并用2種或2種以上。在上述無機纖維中，優(yōu)選氧化鋁纖維。
在制造多種混合形態(tài)蜂窩狀單元時使用無機粘合劑的理由，可以認為是由于即使蜂窩狀單元的燒結溫度低也可以有效地得到充分的強度的緣故。作為該無機粘合劑，例如可以使用無機溶膠、粘土類粘合劑等。其中，作為無機溶膠，例如可以使用選自氧化鋁溶膠、硅溶膠、二氧化鈦溶膠以及水玻璃等中的1種或2種以上的無機溶膠。作為粘土類粘合劑，例如可以使用選自白土、高嶺土、蒙脫石、復鏈結構型粘土(海泡石、纖維狀活性白土)等中的1種或2種以上。
圖3(a)是示意地表示作為第2方面本發(fā)明的蜂窩狀結構體例子的一體型蜂窩狀結構體的具體例子的立體圖，圖3(b)是B-B截面圖。如該圖所示，一體型蜂窩狀結構體30作為多個小室(貫通孔)31隔著室壁33沿長度方向并列設置而成的柱狀的蜂窩狀單塊構成。在該一體型蜂窩狀結構體30中，除了蜂窩狀單塊是通過燒結制成的一體結構以外，其它與上述集合型蜂窩狀結構體10同樣地構成。
該一體型蜂窩狀結構體30，為了防止排氣的泄漏、并為了增強，在蜂窩狀單塊的外周形成有密封材料層(包覆層)34。
本發(fā)明的蜂窩狀結構體10、30，可以作為用于凈化排氣中所含微粒的排氣凈化用過濾器來使用。此時，蜂窩狀單元的氣孔率，優(yōu)選為20～80％左右，更優(yōu)選使用氣孔率為50～70％左右的多孔質構件。其理由是由于該蜂窩狀單元的氣孔率若小于20％，在過濾器中的壓力損失就變高。另一方面，該氣孔率若超過80％，該蜂窩狀結構體的強度下降，變得容易被破壞。另外，該蜂窩狀結構體在對室壁賦予催化劑時，因為壓力損失容易變大，所以，希望氣孔率為50～70％左右。另外，氣孔率通過例如水銀壓入法、阿基米德法以及掃描型電子顯微鏡(SEM)測定等以往公知的方法測定。
該蜂窩狀結構體，在作為排氣凈化用的過濾器使用時，該結構體的平均細孔徑優(yōu)選為5～100μm左右的大小。其理由是，如果平均細孔徑小于5μm，過濾器對排氣的壓力損失就變高，另一方面，該平均細孔徑若超過100μm，微粒就容易穿過細孔而使捕集效果下降。
接著，對上述密封材料層進行說明。該上述密封材料層的原料，從得到規(guī)定的明度指數(shù)L*(≥60)的觀點來決定。主要是，明度指數(shù)L*大的氧化物粒子與無機粘合劑的混合物；氧化物粒子、無機纖維以及無機粘合劑的混合物；氧化物粒子、無機粒子以及無機粘合劑的混合物；或氧化物粒子、無機纖維、無機粒子以及無機粘合劑的混合物；以及對這些混合物進一步加入有機粘合劑制得的混合物，但無論是哪一種，都使用可使明度指數(shù)L*成為60或其以上的物質。
作為上述氧化物粒子，可以列舉例如由氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯、堇青石、莫來石等組成的氧化物陶瓷粉末、纖維或晶須等。這些可以單獨使用，或者也可以并用2種或2種以上。
作為上述無機粘合劑，可以列舉不會降低上述明度指數(shù)(L*)的材料，例如，硅溶膠、氧化鋁溶膠等。這些可以單獨使用，或并用2種或2種以上。上述無機粘合劑中，優(yōu)選使用硅溶膠。
作為上述無機纖維，可以列舉例如，二氧化硅-氧化鋁、莫來石、氧化鋁、二氧化硅等的陶瓷纖維等。這些每一個的明度指數(shù)L*都高，可以單獨使用或并用2種或2種以上。上述無機纖維中，優(yōu)選使用二氧化硅-氧化鋁纖維。
作為上述無機粒子，希望使用基本上不阻礙上述明度指數(shù)L*的無機粒子，例如，可以使用碳化物、氮化物等的陶瓷，特別優(yōu)選由氮化硅、氮化硼等構成的無機粉末或晶須等。
作為有機粘合劑，可以列舉例如選自聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素以及羧甲基纖維素等中的任意1種或2種以上的有機粘合劑。
這樣構成的本發(fā)明的蜂窩狀結構體，可以作為排氣凈化用過濾器使用。圖4表示將由本發(fā)明的蜂窩狀結構體形成的排氣凈化用過濾器安裝在車輛用排氣凈化裝置上的例子。如該圖所示，排氣凈化裝置40是由用本發(fā)明的蜂窩狀結構體形成的排氣凈化用過濾器F、覆蓋排氣凈化用過濾器F的外部的外殼38、插設在排氣凈化用過濾器F與外殼38之間的氣密性保持材料35、以及設置在排氣凈化用過濾器F和根據(jù)需要設置在排氣流入一側的加熱構件(未圖示)構成的，在外殼38的排氣被導入一側的端部，連接有與發(fā)動機等內燃機相連的導入管36，另一端連接有與外部相連的排出管37。
從發(fā)動機等內燃機排出的排氣，經過導入管36被導入排氣凈化裝置40內，從流入側開了口(流出側由封閉材料22封閉著)的小室流入排氣凈化用過濾器F內，排氣通過室壁時，排氣中的微粒被該室壁23捕集而被凈化后，排氣從流出側開了口的小室排出到排氣凈化用過濾器F外，經過排出管37向外部排出。另外，排氣不包含粒子狀時，不需要上述封閉材料22。
另外，該排氣凈化裝置40，當在排氣凈化用過濾器F的室壁23上堆積大量的微粒、壓力損失變大時，就進行排氣凈化用過濾器F的再生處理。該再生處理是，通過使高溫排氣、或根據(jù)需要設置的催化劑、用加熱器等加熱裝置加熱了的高溫氣體流入上述小室21的內部，加熱排氣凈化用過濾器F，從而使堆積在室壁23上的微粒燃燒除去的處理。
接著，對本發(fā)明的蜂窩狀結構體的制造方法的一個例子進行說明。
首先是制備以上述原料(如果是通常的蜂窩狀單元的話是1個種類，如果是多種混合形態(tài)蜂窩狀單元的話包括主材料的無機材料、副材料的無機材料、以及無機粘合劑等)作為主要成分的原料膏劑，使用該膏劑進行擠壓成形等，制備蜂窩狀單元的生坯成形體。原料膏劑中，除上述這些以外，還可以適當加入有機粘合劑、分散劑和成形助劑。作為該有機粘合劑，例如可以使用選自甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂中的1種或2種以上的有機粘合劑。相對于總計100重量份的第1形態(tài)的無機材料、第2形態(tài)的無機材料以及無機粘合劑，該有機粘合劑的混合量優(yōu)選是1～10重量％。作為分散劑，例如可以使用水、有機溶劑(苯等)和醇(甲醇等)等。作為成形助劑，例如可以使用乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸皂以及聚醇。
原料膏劑優(yōu)選充分混合混煉，例如，可以使用攪拌機、磨碎機、捏和機等充分混煉。原料膏劑的成形方法，優(yōu)選例如由擠壓成形等成形，以形成小室和室壁。
接著，使用微波干燥機、熱風干燥機、介電干燥機、減壓干燥機、真空干燥機以及冷凍干燥機等干燥機對上述生坯成形體進行干燥。并且，根據(jù)需要，用封閉材料封閉小室的任意一端的端部后對其進行干燥。
接著，對上述生坯成形體實施脫脂。該脫脂的條件根據(jù)生坯成形體中所包含的有機物的種類和量來適當?shù)卣{整，優(yōu)選以例如400℃左右×2小時左右進行脫脂。進一步，對經過干燥脫脂的成形體進行燒結。該燒結優(yōu)選在例如600～2200℃左右的溫度下進行。特別是在氧化物陶瓷的情況下，優(yōu)選600～1200℃左右的惰性氣體氣氛。經過這些工序，得到由具有多個小室的蜂窩狀結構的多孔質陶瓷構件構成的蜂窩狀單元20。
接著，上述蜂窩狀單元20在根據(jù)需要進行燒結后，在700℃或700℃以上的氧化性氣氛中進行熱處理，從而在蜂窩狀單元20的表面形成氧化膜，或者也可通過進行氧化物陶瓷的涂覆而形成氧化物層。
接著，在所得到的蜂窩狀單元20的外周部涂覆由上述原料組成的密封材料膏劑，預接合多個(圖1的例子中是16個)蜂窩狀單元20。
接著，將預接合多個蜂窩狀單元制成的物體干燥后，使其固定化，得到制作規(guī)定大小的蜂窩狀單元的接合體的蜂窩狀塊(蜂窩狀結構體)。此時的干燥溫度根據(jù)有機物的種類和量稍微有變化，但通常在約100～200℃的范圍進行。
另外，夾設在上述蜂窩狀單元相互之間的密封材料層11，可以是致密體，但優(yōu)選制成多孔質體以使排氣能夠流入。但是，作為最外層的包覆材料層的密封材料層12，希望至少是由致密體構成的。這是因為，該密封材料層12的使用目的是在排氣凈化裝置40的排氣通路中設置本發(fā)明的集合型蜂窩狀結構體時，為了防止排氣從蜂窩狀塊的外周漏出。
用于將蜂窩狀單元彼此接合的密封材料層11，優(yōu)選為0.1～3mm左右的厚度。其理由是因為該密封材料層11的厚度在0.1mm或其以上時可以得到充分的粘結強度。另一方面，當密封材料層的厚度超過3mm時，壓力損失就變大。
在蜂窩狀結構體的外周表面(側面)上，還可以涂布密封材料并使之干燥、固定化，做成密封材料層(包覆材料層)12。從保護蜂窩狀單元的外周表面以提高強度的方面考慮，優(yōu)選存在該包覆材料層12。此時的密封材料并沒有特別的限定，可以是與用于上述蜂窩狀單元之間的密封材料相同的材料，也可以是與其不同的材料。包覆材料層的厚度優(yōu)選為0.1～3mm左右。該厚度小于0.1mm時，外周表面的保護變得不充分而引起氣體泄漏，不能提高強度。另一方面，若超過3mm，則在蜂窩狀結構體有熱應力負荷時容易產生裂紋，壓力損失變高。包覆層的干燥以及固定化可以在與上述的密封材料層大致相同的條件下進行。
另外，用密封材料接合多個蜂窩狀單元、并形成包覆材料層12之后，進行焙燒。這是由于若進行焙燒，則在密封材料、包覆材料中包含有機粘合劑等的情況下，可以脫脂。該焙燒條件由所包含的有機物的種類和量適當?shù)貨Q定，優(yōu)選通過在400～800℃的范圍內保持1～2小時左右來進行。焙燒得到的蜂窩狀結構體，在使用時，不會出現(xiàn)蜂窩狀結構體中殘留的有機粘合劑燃燒、并放出污染的排氣的情況。
另外，所得到的蜂窩狀結構體中還可以負載催化劑成分，作為蜂窩狀催化劑來使用。作為催化劑成分，沒有特別限制，可以是貴金屬、堿金屬化合物、堿土類金屬化合物、氧化物等。作為貴金屬，例如可以列舉選自鉑、鈀、銠中的1種或2種以上；作為堿金屬化合物，例如可以列舉選自鉀、鈉等中的1種或2種以上的化合物；作為堿土類金屬化合物，例如可以列舉鋇等的化合物；作為氧化物可以列舉鈣鈦礦(La0.75K0.25MnO3等)以及CeO2等。所得到的蜂窩狀催化劑的用途沒有特別的限定，例如，可以作為汽車排氣凈化用的所謂三元催化劑、NOx吸附催化劑使用。
實施例以下對本發(fā)明的實施例進行說明，但本發(fā)明并不限定于這些
(試驗1)該試驗是為了制備使氧化物等的材料進行各種改變的多個密封材料層(粘結材料、包覆材料)的同時，確認將該密封材料層形成在具有各種表面粗糙度的由碳化硅或纖維強化氧化鋁形成的蜂窩狀單元的外表面上時的其作用效果而進行的。
(密封材料用膏劑的制備)表1表示在該試驗中使用的膏劑1～7的配方。
例如，膏劑1，混合30重量％無機粉末(α氧化鋁粒子、平均粒徑0.01μm)、10重量％無機纖維(二氧化硅-氧化鋁纖維(平均纖維徑10μm，平均纖維長200μm)、30重量％硅溶膠(固體濃度30重量％)、5重量％羧甲基纖維素和25重量％水，得到耐熱性的密封材料用膏劑。
同樣，如表1所示，制備各種原料粉末、無機纖維、硅溶膠、羧甲基纖維素的配比不同的13種膏劑。
(明度的測定)將各膏劑成形為直徑50mm、厚度5mm的大小，在120℃下使之固化后，在600℃熱處理3小時。用日本電色公司制造的SpectroColor Meter SQ2000測定該樣品的表觀顏色。將其結果一并記載于表1中。
表1

(蜂窩狀結構體的制備)(1)碳化硅蜂窩狀單元的制備混合80重量％平均粒徑8.5μm的碳化硅粉末和20重量％平均粒徑0.2μm的碳化硅粉末作為原料。接著，相對于100重量份該原料粉末，加入10重量份作為成形助劑的羧甲基纖維素并混合。然后，加入18重量份由有機溶劑和水組成的分散溶劑，混煉全部原料。最后，使用可制造目標蜂窩形狀的金屬模進行擠壓成形，做成具有多個小室的蜂窩狀成形體，制得這些小室的任意一端以棋盤圖案封閉而成的蜂窩狀成型體。在150℃干燥該成形體，在500℃對其進行脫脂后，在惰性氣體氣氛下以2200℃進行燒結，得到34.3mm×34.3mm×150mm的蜂窩狀單元。
采用與密封材料同樣的方法，直接測定該樣品表面的明度(L*)，其結果是40.23。(表示在表2中)(2)碳化硅-硅(SiC-Si)蜂窩狀結構體的制備(碳化硅-硅蜂窩狀單元的制備)混合80重量％平均粒徑8.5μm的碳化硅粉末和20重量％平均粒徑0.2μm的金屬硅粉末作為原料。
接著，相對于100重量份該原料粉末，加入10重量份作為成形助劑的羧甲基纖維素并混合。另外，加入18重量份由有機溶劑和水組成的分散溶劑，混煉全部原料。最后，使用可制造目標蜂窩形狀的金屬模進行擠壓成形，做成具有多個貫通孔的蜂窩狀成形體，得到上述貫通孔的任意一端以棋盤圖案封閉而成的蜂窩狀成型體。在150℃干燥該成形體，在500℃對其進行脫脂后，在惰性氣氛下以1400℃進行燒結，得到34.3mm×34.3mm×150mm的蜂窩狀單元。
采用與密封材料同樣的方法，測定該樣品表面的明度，其結果是44.67。(表示在表3中)
(蜂窩狀結構體的制備)接著，分別準備上述蜂窩狀單元的樣品各16個，用上述密封材料膏劑將各個同等水平的樣品彼此粘結，進行150℃×2小時的干燥、500℃的燒結，使其集束后，用金剛石刀切割制成圓柱狀的陶瓷塊(集合型蜂窩狀結構體)。
此時，如表2、表3所示那樣改變密封材料層和包覆材料層的厚度，制備圓柱狀的排氣凈化用蜂窩狀過濾器(直徑140mm左右、長度150mm)。
(一體型蜂窩狀結構體的制備)(堇青石蜂窩狀結構體的制備)加入40重量份平均粒徑10μm的滑石粉末、10重量份平均粒徑9μm的高嶺土粉末、17重量份平均粒徑9.5μm的氧化鋁粉末、16重量份平均粒徑5μm的氫氧化鋁粉末、15重量份平均粒徑10μm的二氧化硅粉末、10重量份平均粒徑40μm的丙烯酸樹脂粒子、5重量份甲基纖維素、18重量份由有機溶劑和水組成的分散溶劑，混煉全部原料。
對得到的膏劑，使用可制造目標蜂窩形狀的金屬模進行擠壓成形，做成具有多個貫通孔的蜂窩狀成形體，得到上述小室的任意一端以棋盤圖案封閉的蜂窩狀成型體。在140℃干燥該成形體、在400℃對其進行脫脂后，在大氣氣氛下以1400℃進行燒結，得到直徑143.8mm×150mm的蜂窩狀單塊。
將室壁加工平坦后，采用與密封材料同樣的方法直接測定該樣品表面的明度，其結果是58.67。(表示在表4中)然后，如表4所示那樣改變包覆材料層的厚度，制備圓柱狀的排氣凈化用蜂窩狀過濾器。
(評價)將各個蜂窩狀結構體，使其端面朝上地放置在黑色繪圖紙上((株)文運堂彩色繪圖紙)，離該端面10cm，用數(shù)字照相機(ニコン公司制D70)拍照，在電腦上確認圖像數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)處理是用Image-Pro Plus(商品名)(MEDIA CYBERNETICS制)，進行二值化處理。
其結果，邊界明顯的記作○，不鮮明的記作×，示于表2、表3、表4中。
表2

表3

表4

通常，過濾器的密封材料層要求具有至少0.5mm左右的厚度。可以知道，根據(jù)本發(fā)明的過濾器，能夠圖像識別0.5mm或其以上的密封材料層。在粘合劑與外周部的厚度為1mm的試樣中，隨機插入5根粗0.3mm、長150mm的碳棒，在氧氣氣氛800℃下進行熱處理，設置貫通孔。然后，進行5小時3L的發(fā)動機、3000轉、50Nm的運轉，取出過濾器，從排出管一側(圖4中從37的方向)，目視確認過濾器端面的密封部。
其結果，膏劑1～12的過濾器的密封材料層，可以目視確認黑色煤煙5處；然而，膏劑13的過濾器的密封材料層無法以目視確認。而沿長度方向切斷密封材料層部分時，可以看到黑色煙煤的浸入并且已經達到了端部，因此推斷膏劑13中是不能以目視確認的。
產業(yè)上的利用可能性本發(fā)明除了用作內燃機的排氣凈化裝置以外，還可作為從鍋爐、加熱爐、燃氣輪機或各種工業(yè)工序等中排出的排氣凈化裝置的過濾器使用。特別是適合用作車輛的排氣凈化用催化劑載體、和具有過濾燃燒凈化排氣中的粒狀物質(PM)的功能的內燃機·微?！み^濾器(DPF)。當然，也可以用在不負載催化劑成分而使用的用途(例如，吸附氣體成分或液體成分的吸附材料等)等中。
權利要求
1.一種蜂窩狀結構體，該蜂窩狀結構體由蜂窩狀塊構成，該蜂窩狀塊是在蜂窩狀單元之間夾設密封材料層而將多個蜂窩狀單元相互接合使其一體化而成的，所述蜂窩狀單元由多個沿長度方向并列配置的小室和將這些小室彼此隔開的室壁構成，其特征在于，所述密封材料層，其表觀顏色是JIS Z8729規(guī)定的CIE(1976)明度指數(shù)L*為60或其以上的明亮度。
2.根據(jù)權利要求1所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，在上述蜂窩狀塊的最外周部具有包圍該蜂窩狀塊的密封材料層。
3.根據(jù)權利要求1所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述蜂窩狀單元的CIE(1976)明度為80或其以下。
4.根據(jù)權利要求1所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述密封材料層包含氧化物粒子。
5.根據(jù)權利要求4所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述氧化物粒子是氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦或者二氧化硅中的任意一個。
6.根據(jù)權利要求1所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述小室其兩端部中的任意一端部被封閉材料封閉。
7.根據(jù)權利要求1或3所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述蜂窩狀單元負載有催化劑。
8.根據(jù)權利要求1所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，該蜂窩狀結構體用作車輛的排氣凈化裝置。
9.一種蜂窩狀結構體，該蜂窩狀結構體由蜂窩狀單塊和設置在該蜂窩狀單塊最外周部的密封材料層構成，所述蜂窩狀單塊由多個沿長度方向并列配置的小室和將這些小室彼此隔開的室壁構成，其特征在于，所述密封材料層，其表觀顏色是JIS Z8729規(guī)定的CIE(1976)明度指數(shù)L*為60或其以上的明亮度。
10.根據(jù)權利要求9所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述蜂窩狀單塊的CIE(1976)明度為80或其以下。
11.根據(jù)權利要求9的任意一項所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述密封材料層包含氧化物粒子。
12.根據(jù)權利要求11所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述氧化物粒子是氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦或者二氧化硅中的任意一個。
13.根據(jù)權利要求9所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述小室，其兩端部中的任意一端部被封閉材料封閉。
14.根據(jù)權利要求9或10所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，上述蜂窩狀單塊負載有催化劑。
15.根據(jù)權利要求9所述的蜂窩狀結構體，其特征在于，該蜂窩狀結構體用作車輛的排氣凈化裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以明確地識別蜂窩狀結構體端面的蜂窩狀單元或蜂窩狀單塊本體與密封材料層(粘結材料)之間的邊界的蜂窩狀結構體。蜂窩狀結構體的特征在于，為了提供檢測性能優(yōu)異的蜂窩狀結構體，密封材料層使用了CIE(1976)明度指數(shù)L
文檔編號B01D39/20GK1921940SQ20058000179
公開日2007年2月28日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權日2005年3月28日
發(fā)明者吉田豐 申請人:揖斐電株式會社