專利名稱：封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于柴油機(jī)顆粒物濾膜等的、其各孔格的一端部被封孔的蜂窩 結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
以往，作為用于捕捉汽車尾氣中的微粒、特別是柴油微粒的柴油機(jī)顆粒物
濾膜(DPF)，采用的是由陶瓷構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。
通常，這種蜂窩結(jié)構(gòu)體具有區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè)孔格的多孔 質(zhì)隔壁以及與該隔壁形成為一體的外周壁，形成以下的結(jié)構(gòu)以該:峰窩結(jié)構(gòu)體 的一端面和其他端面呈現(xiàn)互補(bǔ)的相間方格花紋的封孔圖案，在各孔格的端部形 成封孔部。
圖5是局部地表示形成有這樣的封孔部的蜂窩結(jié)構(gòu)體(封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體) 的端面的平面圖，圖6是顯示圖5的c-c截面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的部分截面圖。 如這些圖所示，以往的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體21中，對(duì)于位于蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周 部且其一部分與外周壁4接觸而具有不完整的孔^f各截面的最外周部不完整孔 格5以及最外周部不完整孔格5以外的具有完整的孔格截面的完整孔格6，都 在其一端部形成了封孔部8,通常，蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)完整的相間方格花 紋(交錯(cuò)狀)。
就這樣的包括最外周部不完整孔格5的全部孔格來說，如果成為對(duì)需要封 孔的孔格形成封孔部，對(duì)不需要封孔的孔格不形成封孔部的狀態(tài)，那么，在用 于DPF等情況下，能夠最大限度地確保作為濾膜的有效面積，這是很理想的， 但這存在以下困難最外周部不完整孔格5，由于與蜂窩結(jié)構(gòu)體的外周壁4接 觸，所以，與完整孔格6相比就成為缺少其一部分形狀的不定形狀態(tài)，并且， 面積也小，因此難以形成封孔部8。特別是即使在最外周部不完整孔格5中， 對(duì)于其面積不足完整孔格6的5%這樣的孔格，為了形成封孔部8就需要花費(fèi) 很多時(shí)間和人力。出于減輕勞動(dòng)并且提高蜂窩結(jié)構(gòu)體的機(jī)械強(qiáng)度的目的，已知有以下的結(jié)構(gòu)
體對(duì)于最外周部不完整孔格，用耐熱性材料或與蜂窩結(jié)構(gòu)體相同的材枓堵塞， 或者與外周壁形成為一體使得其全部長度都被堵塞(例如，參照專利文獻(xiàn)i
和2)。另外，還已知不僅最外周部不完整孔格就連其內(nèi)側(cè)的一部分的完整孔 格也被堵塞的結(jié)構(gòu)體(例如，參照專利文獻(xiàn)3),如果這樣地將最外周部不完 整孔格甚至其內(nèi)側(cè)的一部分完整孔格堵塞，與外周壁一體化，則在用于DPF 等時(shí)，會(huì)存在作為濾膜的有效面積大大減少，壓力損失也增大的問題。
專利文獻(xiàn)1:日本特公昭63-12658號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開平07-246341號(hào)公才艮
專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-154768號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的情況得到的，其目的在于，提供一種生產(chǎn)性優(yōu)異的蜂 窩結(jié)構(gòu)體，其能夠減輕對(duì)最外周部不完整孔格形成封孔部所需的時(shí)間和人力，
而不會(huì)大幅減少作為濾膜的有效面積或過渡增大壓力損失。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供以下的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。蜂窩結(jié)構(gòu)體(第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體)，其具有多孔質(zhì)隔壁以及與該隔
壁形成為一體的外周壁，所述多孔質(zhì)隔壁區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè)孔
格；
所述孔格包括位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁 接觸而具有不完整的孔格截面的最外周部不完整孔格以及該最外周部不完整
孔格以外的具有完整的孔格截面的完整孔格；所述完整孔格，以所述蜂窩結(jié)構(gòu) 體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部；就所述最外 周部不完整孔格來說，在根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)封孔的最外周部不完整孔格 中，對(duì)于一部分的孔格，與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于 剩余的孔格，僅在其一端部形成封孔部。根據(jù)[l]所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，.所述最外周部不完整孔格中， 對(duì)于通過下式求得的孔格面積率小于S,的孔格，與所述外周壁形成為一體使 得其全長都被堵塞，對(duì)于所述孔格面積率超過S2的孔格，按照所述封孔圖案 僅在其一端部形成封孔部，其中，S, <S2，對(duì)于所述孔格面積率大于等于S，
5且小于等于S2的孔格，形成混合存在有與所述外周壁形成為一體使得其全長 都被堵塞的孔格和按照所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部的孔格的狀態(tài)， 孔格面積率(％)=最外周部不完整孔格的面積/完整孔格的面積乂 ioo。根據(jù)[2]所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述S,是30。/。以下但排除00/。
的范圍內(nèi)的值，所述S2是2 30。/。范圍內(nèi)的值。根據(jù)[2]所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述S,是5。/。，所述S2是30。/。。 [5]蜂窩結(jié)構(gòu)體(第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體)，其具有多孔質(zhì)隔壁以及與該隔
壁形成為一體的外周壁，所述多孔質(zhì)隔壁區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè)孔
格；
所述孔格包括位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁 接觸而具有不完整的孔格截面的最外周部不完整孔格以及該最外周部不完整
孔格以外的具有完整的孔格截面的完整孔格；所述完整孔格，以所述蜂窩結(jié)構(gòu) 體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部；所述最外周 部不完整孔格中，對(duì)于通過下式求得的孔格面積率小于S3的孔格，與所述外 周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于所述孔格面積率大于等于S3的孔 格，按照所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部，
孔格面積率(％):最外周部不完整孔格的面積/完整孔格的面積x 100。根據(jù)[5]所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述S3是30。/。。根據(jù)[1卜[6]中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔部的剛 性比所述隔壁的剛性低，并且，所述封孔部的熱容量比所述隔壁的熱容量大。根據(jù)[1卜[7]中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔部的材 料是鈦酸鋁或其復(fù)合材料，并且所述隔壁的材料是堇青石或其復(fù)合材料。根據(jù)[1] [8]中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔部的熱 傳導(dǎo)率比所述隔壁的熱傳導(dǎo)率低。根據(jù)[1] [9]中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔部的熱 膨脹系數(shù)比所述隔壁的熱膨脹系數(shù)低。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種生產(chǎn)性優(yōu)異的蜂窩結(jié)構(gòu)體，其能夠減輕在最外 周部不完整孔格形成封孔部所需的時(shí)間和人力，而不會(huì)大幅減少作為濾膜的有 效面積或過渡增大壓力損失。


圖1是部分性地表示本發(fā)明的第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的平面圖。
圖2是表示圖1的a-a截面結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖3是表示圖1的b-b截面結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖4是部分性地表示本發(fā)明的第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的平面圖。 圖5是部分性地表示以往的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的平面圖。 圖6是表示圖5的c-c截面結(jié)構(gòu)的截面圖。 符號(hào)說明
1:封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體(第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體)；3:隔壁；4:外周壁；5: 最外周部不完整孔格；6:完整孔格；8:封孔部；11:封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體(第二 封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體)；21:封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體(以往的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體)
具體實(shí)施例方式
以下，具體說明本發(fā)明的代表性的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施 方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)，進(jìn)行適 當(dāng)設(shè)計(jì)的改變、改良等也是可以理解的。
圖l是部分性地表示本發(fā)明的第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的平面圖，圖2 是表示圖1的a-a截面結(jié)構(gòu)的截面圖，圖3是表示圖l的b-b截面結(jié)構(gòu)的截面 圖。
本發(fā)明的第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體1具有區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè) 孔格的多孔質(zhì)的隔壁3以及與隔壁3形成為一體的外周壁4?？赘癜ㄗ钔庵?部不完整孔格5以及該最外周部不完整孔格5以外的具有完整的孔格截面的完 整孔格6，所述最外周部不完整孔格5位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一 部分與所述外周壁4接觸而具有不完整的孔格截面。
完整孔格6，與以往的在DPF等的濾膜中使用的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體同樣地， 以蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部 8。
另一方面，就最外周部不完整孔格5來說，在根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)封孔 的最外周部不完整孔格5中，對(duì)于一部分的最外周部不完整孔格5，與外周壁 4形成為一體使得其全長都被堵塞(參照圖3 )，對(duì)于剩余的最外周部不完整孔格5,僅在其一端部形成封孔部8 (參照圖2 )。
就本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，這樣只將一部分最外周部不完整孔格堵 塞與外周壁一體化而不是將全部的最外周部不完整孔格堵塞與外周壁一體化， 從而可以防止作為濾膜的有效面積的大幅減少或過度增大壓力損失，可以將形 成封孔部的最外周部不完整孔格的個(gè)數(shù)減少到一定程度，可以減輕在最外周部 不完整孔格形成封孔的時(shí)間和人力，能夠兼顧生產(chǎn)性和功能性。
就本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，與外周壁形成為一體的最外周部不完整 孔格和僅在一端部形成封孔部的最外周部不完整孔格的分配是通過由下式求 得的孔格面積率的值來進(jìn)行的。
孔格面積率(％)=最外周部不完整孔格的面積/完整孔格的面積>< 100
即，如圖3所示，在使蜂窩結(jié)構(gòu)體4的端面呈相間方格花紋的封孔圖案而 應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封孔的最外周部不完整孔格5中，對(duì)于通過上式求得的孔格面積率小 于一定值S,的最外周部不完整孔才各5，使其成為與外周壁4形成為一體使得其 全長都被堵塞的狀態(tài)。
另外，如圖2所示，對(duì)于所述孔格面積率超過一定值S2 (其中，S,<S2) 的最外周部不完整孔格5，使其成為根據(jù)所述封孔圖案1^叉在其一端部形成封孔 部的狀態(tài)。
進(jìn)而，對(duì)于所述孔格面積率大于等于S,且小于等于S2的最外周部不完整 孔格5,成為混合存在有與所述外周壁形成為 一體使得其全長都被堵塞的孔格 和根據(jù)所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部的孔格的狀態(tài)。
優(yōu)選這樣按照孔格面積率來進(jìn)行分配的原因是最外周部不完整孔格與完 整孔格相比，是缺少了一部分形狀的不定形狀，特別是孔格面積率小的孔格， 難以在其端部形成封孔部，要形成封孔部需要花費(fèi)時(shí)間和人力。
如果簡單地僅考慮用于DPF等的濾膜時(shí)的性能，則對(duì)于需要封孔的全部 最外周部不完整孔格，希望在其一端部形成封孔部，但如果還考慮到生產(chǎn)性， 則對(duì)于難以形成封孔部的孔格面積率小的最外周部不完整孔格，與外周壁形成 為一體使得其全長都被堵塞是有利的。這樣的與外周壁的一體化，通過調(diào)整擠 出成型蜂窩結(jié)構(gòu)體時(shí)使用的模具的結(jié)構(gòu)就可以比較容易地進(jìn)行。
就本發(fā)明的第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，對(duì)于孔格面積率比較大、 一定程度上來說容易形成封孔部的最外周部不完整孔格，優(yōu)選形成封孔部，實(shí)現(xiàn)其乂寸濾
膜性能的貢獻(xiàn)；對(duì)于孔格面積率比較小、難以形成封孔部的最外周部不完整孔 格，即使堵塞，對(duì)濾膜的有效面積、壓力損失的不良影響也很小，所以優(yōu)選與 外周壁一體化來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)性的提高；進(jìn)而，對(duì)于具有形成封孔部的難度中等的 孔格面積率的最外周部不完整孔格，優(yōu)選使其成為形成封孔部的孔格和與外周 壁 一體化的孔格混合存在的構(gòu)成。
就本發(fā)明的第一蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，所述孔格面積率S,優(yōu)選是30°/。以下的 范圍內(nèi)的值，更優(yōu)選是10%以下的范圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選是5%的范圍內(nèi)的 值(其中，除去0%)。如果孔格的面積率S,超過30。/。，則會(huì)有連比較大的最 外周部不完整孔格也與外周壁一體化的情況，對(duì)濾膜的有效面積、壓力損失的 不良影響可能會(huì)很大。
另外，所述孔格面積率S2優(yōu)選是2 30。/。范圍內(nèi)的值，更優(yōu)選是2~10%范 圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選是2~5°/。范圍內(nèi)的值。如果孔格面積率S2是小于2%的 值，則會(huì)有連非常難形成封孔部的最外周部不完整孔^^也必須形成封孔部的情 況，生產(chǎn)性可能降低。另一方面，如果孔格面積率S2是超過30%的值，則會(huì) 有連比較大的最外周部不完整孔格也與外周壁一體化的情況，對(duì)濾膜的有效面 積、壓力損失的不良影響可能會(huì)很大。
從作為濾膜的性能和生產(chǎn)性的平衡性的觀點(diǎn)考慮，作為特別適宜的實(shí)施方 式的一個(gè)例子，可以舉出使所述S,是5。/。，使所述82是30%的結(jié)構(gòu)。
圖4是部分性地表示本發(fā)明的第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面的平面圖。
本發(fā)明的第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體11，與所述第一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體同樣地， 具有區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè)孔格的多孔質(zhì)隔壁3以及與該隔壁3 形成為一體的外周壁4?？赘癜ㄗ钔庵懿坎煌暾赘?以及該最外周部不完 整孔格5以外的具有完整的孔格截面的完整孔格6，所述最外周部不完整孔格 5位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁4^妄觸而具有不完 整的孔格截面。
完整孔格6，與以往的在DPF等的濾膜中使用的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體同樣地， 以蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部 8。另一方面，最外周部不完整孔格5中，對(duì)于由下式求得的孔格面積率小于 規(guī)定值S3的孔格，與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于所述 孔格面積率大于等于規(guī)定值S3的孔格，按照所述封孔圖案僅在其一端部形成 佳十孑匕#。
孔格面積率(％) -最外周部不完整孔格的面積Z完整孔格的面積x ioo
就該第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，與外周壁形成為一體的最外周部不完整孔
格5與封孔圖案沒有關(guān)系。即，按照蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈相間方格花紋的封孔 圖案進(jìn)行封孔時(shí)，即使是不需要封孔的最外周部不完整孔格5，只要其孔格面 積率小于規(guī)定值S3,就與外周壁4形成為一體使得其全長都被堵塞。
這樣的最外周部不完整孔格5中，通過一次性地將孔格面積率小于規(guī)定值 S3的孔格全部與外周壁一體化，從而可以將形成封孔部的最外周部不完整孔格 的個(gè)數(shù)減少到一定程度，可以減輕在最外周部不完整孔格形成封孔部的時(shí)間和 人力。
另外，就第二封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，如上所述，通過呈相間方格花紋的封 孔圖案來進(jìn)行封孔時(shí)，本來不需要封孔的最外周部不完整孔格中的一部分也與 外周壁一體化，因此，與僅對(duì)于根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封孔的最外周部不 完整孔格的一部分進(jìn)行與外周壁的一體化的第 一封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體相比，在作為 濾膜的有效面積、壓力損失的方面，變得稍微不利，但通過一定程度地減小 S3的值，可以將這種不利因素抑制在最小限度。
就本發(fā)明的第二蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，具體的S3的值優(yōu)選是30%，更優(yōu)選是 10%,進(jìn)一步優(yōu)選是5%。如果該S3的值超過30。/。，則會(huì)有連比較大的最外周 部不完整孔格也與外周壁一體化的情況，對(duì)濾膜的有效面積、壓力損失的不良 影響可能會(huì)很大。
制造本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體時(shí)，將規(guī)定的最外周部不完整孔格與外周壁 形成為一體的方法沒有特別限定，例如可以舉出如下的方法。通常，蜂窩結(jié)構(gòu) 體是通過使用用于形成孔格的、具有多個(gè)孔格部件區(qū)的擠出成型用模具進(jìn)行擠 出成型來形成的，通過除去該擠出成型用模具的形成最外周部不完整孔格的孔 格部件區(qū)，擠出時(shí)會(huì)在該除去部分裝入坯土，就可以將最外周部不完整孔格與 外周壁形成為一體。
10另夕卜，作為在規(guī)定的孔格的一端部形成封孔部的方法，可以使用以往公知 的方法。具體來說，該方法是，在蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面粘貼薄片，然后將該薄片 的對(duì)應(yīng)于應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封孔的孔格的部分開孔，將粘貼有該薄片的蜂窩結(jié)構(gòu)體的端 面浸漬在將封孔材料漿化后的封孔漿料中，從而通過所述孔將封孔漿料填充到 要進(jìn)行封孔的孔格的端部，然后，進(jìn)行千燥和/或燒成，使填充的封孔漿料固 化，形成封孔部。
就本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體來說，作為除封孔部外的蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的材
料，沒有特別限定，例如，在DPF這樣的暴露于高溫的環(huán)境下使用時(shí)，優(yōu)選
由堇青石這樣的耐熱性優(yōu)異的材料構(gòu)成。另外，為了抑制與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的 熱膨脹差，封孔部的材料優(yōu)選與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的材料相同。
另外，就本發(fā)明的第一封孔^r窩結(jié)構(gòu)體和第二封孔i奪窩結(jié)構(gòu)體來說，優(yōu)選
使封孔部的剛性比隔壁的剛性低且封孔部的熱容量比隔壁的熱容量大，或者使 封孔部的熱膨脹系數(shù)比隔壁的熱膨脹系數(shù)低，為了得到這樣的關(guān)系，隔壁和封 孔部可以選擇不同的材料。
將封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體用于DPF等用途時(shí)，通常是以在封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的外 周壁的周圍纏繞有由陶瓷纖維墊等形成的保持材料的狀態(tài)壓縮固定(罐裝)在 筒狀的管體內(nèi)。該罐裝時(shí)，握持壓力被付與封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的外周面，由于該 壓力，應(yīng)力集中于封孔部與隔壁的接觸部，容易發(fā)生破裂，但如果使封孔部的 剛性低于隔壁的剛性，則付與壓力而隔壁變形時(shí)，封孔部也隨之同樣地變形， 因此能夠緩和局部應(yīng)力集中，不易發(fā)生破裂。
另外，為了將封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體作為DPF長時(shí)間持續(xù)使用，需要定期進(jìn)行 再生處理。即，為了降低濾膜內(nèi)部經(jīng)時(shí)堆積的顆粒導(dǎo)致的增大的壓力損失而使 濾膜性能恢復(fù)到初期狀態(tài)，需要使濾膜內(nèi)部堆積的顆粒燃燒而除去。該濾膜再 生時(shí)，形成有封孔部的蜂窩結(jié)構(gòu)體的端部產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力使蜂窩結(jié) 構(gòu)體產(chǎn)生開裂或破裂等缺損，但如果使封孔部的剛性低于隔壁的剛性，則可以
緩和該熱應(yīng)力而抑制缺損的發(fā)生。
進(jìn)而，如果使封孔部的熱容量大于隔壁的熱容量，則由于封孔部的蓄熱效 果而可以抑制再生處理時(shí)的顆粒燃燒導(dǎo)致的溫度上升，可以有效防止溫度過度 升高導(dǎo)致的隔壁的溶損、開裂的產(chǎn)生。
ii另夕卜，如果使封孔部的熱傳導(dǎo)率低于隔壁的熱傳導(dǎo)率，則顆粒燃燒時(shí)產(chǎn)生 的熱被蓄積在封孔部，從而，蜂窩結(jié)構(gòu)體端部的溫度變化變緩，能夠抑制熱開 裂的產(chǎn)生。
進(jìn)而，如果使封孔部的熱膨脹系數(shù)低于隔壁的熱膨脹系數(shù)，則即使封孔部 由于其蓄熱效果而高溫化，也可以通過封孔部與隔壁的熱膨脹差而防止隔壁產(chǎn) 生開裂。就封孔部的熱膨脹系數(shù)來說，在孔格通路方向和與其垂直的截面方向 的任意方向上都比隔壁的熱膨脹系數(shù)小是適宜的。
對(duì)于封孔部和隔壁，想要滿足如上所述的剛性、熱容量、熱傳導(dǎo)率、熱膨 脹系數(shù)的關(guān)系時(shí)，優(yōu)選使隔板的材料為堇青石或其復(fù)合材料，使封孔部的材料
為鈦酸鋁(鋁鈦酸鹽(以下稱為"AT"))或其復(fù)合材料。
作為封孔部的材料，特別優(yōu)選含有60%以上的A丁作為結(jié)晶相，此外的結(jié) 晶相由金紅石、剛玉、莫來石的至少一種構(gòu)成，玻璃相優(yōu)選是5%以下的AT。
AT的楊氏模量是堇青石的楊氏模量的約十分之一。AT的楊氏模量隨著 AT結(jié)晶量的增加而減少，所以AT結(jié)晶量越多越好。進(jìn)而，因?yàn)锳T的楊氏卄莫 量隨著AT平均結(jié)晶粒徑增大而減少，所以AT平均結(jié)晶粒徑越大越好。AT的 楊氏模量根據(jù)AT結(jié)晶量和AT平均結(jié)晶粒徑、氣孔率而變化，約為(U 50GPa 左右。從熱循環(huán)耐久性的觀點(diǎn)考慮，平均結(jié)晶粒徑優(yōu)選小于10pm，通常，封 孔部具有比隔壁厚得多的厚度，重點(diǎn)未必在于熱循環(huán)耐久性，所以在封孔部使
用AT材料時(shí)，AT平均結(jié)晶粒徑在1(^m以上也是可以的，倒是使封孔部的楊 氏模量減少是合適的。但是，從材料壓縮強(qiáng)度降低的觀點(diǎn)考慮，平均結(jié)晶粒徑 優(yōu)選小于100pm。
另外，堇青石的比熱和AT的比熱大致相同，約為500 1000J/kgK。熱容 量(J/K )是質(zhì)量(kg )和比熱(J/kgK )的乘積，所以每單位體積的熱容量(J/m3K ) 用真比重(密度)(kg/m3)和比熱(J/kgK)的乘積表示。堇青石的真比重約 為2.5,與其相對(duì)，AT的真比重約為3.6,所以如果假定氣孔率相等，貝'J AT 的熱容量是堇青石的1.44倍。
通常，如果氣孔率增加，則強(qiáng)度和楊氏模量有減少的傾向，因此使AT的 氣孔率小于堇青石的氣孔率，則AT的楊氏模量增加，但由于本來就是堇青石 的十分之一程度那么小，因此即使降低氣孔率，也顯示出比堇青石小得多的楊氏模量。從而，通過使AT的氣孔率小于堇青石的氣孔率，可以發(fā)揮比堇青石 大的熱容量和比其小的楊氏模量的特性。
進(jìn)而，就AT的熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率來說，由于隨著AT結(jié)晶量的增加 而減少，因此AT結(jié)晶量越多越好，AT結(jié)晶量優(yōu)選為60%以上。AT的熱膨脹 系數(shù)(40~800°C )在大約-2.0x l(T6/°C~4.0x 10"的范圍內(nèi)。AT的熱傳導(dǎo)率約 為3.0W/mK以下。另外，堇青石的熱傳導(dǎo)率約為1.0W/mK以下，通過增加 AT的AT結(jié)晶量，可以使其熱傳導(dǎo)率小于堇青石。由堇青石構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu) 體，40 800。C的熱膨脹系數(shù)(A軸)通常是1.5 x 10—，C以下。鈦酸鋁的楊氏 模量比堇青石低，因此封孔部的AT與隔壁的堇青石相比是高熱膨脹也是可以 的，但通過使AT為低熱膨脹，可以進(jìn)一步降低隔壁和封孔部的邊界應(yīng)力，因 而更力"尤選。
本發(fā)明中，蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀沒有特別限定，例如，作為蜂窩結(jié)構(gòu)體的與 柱狀結(jié)構(gòu)的中心軸垂直的截面形狀，可以是四邊形等多邊形、圓形、橢圓形、 長圓形等任意形狀。另外，孔格的截面形狀也沒有特別限定，可以是三角形、 四邊形、六邊形、爿\邊形、圓形或這些形狀的組合。
用作為DPF等的濾膜時(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)體的隔壁的厚度優(yōu)選為100 2000^im, 更優(yōu)選為200~1000|im,進(jìn)一步優(yōu)選為300~700pm。這是因?yàn)?，如果隔壁的?度小于100pm,則會(huì)有強(qiáng)度不足耐熱沖擊性降低的情況，另一方面，如果隔壁 的厚度超過2000pm，則會(huì)有壓力損失增大的傾向。
蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔格密度，優(yōu)選為20 600孔格/in"cpsi),更優(yōu)選為50 400 孔格/cpsi,進(jìn)一步優(yōu)選為100-300孔格/cpsi。如果孔格密度小于20cpsi，則會(huì) 有與廢氣的接觸效率不足的傾向，另一方面，如果孔格密度超過600cpsi,則 會(huì)有壓力損失增大的傾向。這里，"cpsi，，是"cells per square inch"的縮寫， 是表示1平方英寸的孔格數(shù)的單位。例如，10cpsi是約1.55孔格/cm2。
:降窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率優(yōu)選為30~90%,更優(yōu)選為45~80%,特別優(yōu)選為 50~70%。通過使氣孔率為30~90%,可以降低壓力損失，保持作為結(jié)構(gòu)體的機(jī) 械強(qiáng)度。
蜂窩結(jié)構(gòu)體的平均氣孔徑(細(xì)孔徑)優(yōu)選為5~500|im。如果平均氣孔徑小 于5iim,則會(huì)有壓力損失上升的傾向，另一方面，如果平均氣孔徑超過50jim，則會(huì)有用作濾膜時(shí)的捕集效率降低的傾向。
本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的用途沒有特別限定，特別是可以適宜地用于
DPF等的濾膜。
實(shí)施例
以下基于實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。 實(shí)施例1
按照蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈相間方格花紋的封孔圖案，在由堇青石構(gòu)成的多
孔質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體主體(長152mm,外徑144mm,隔壁厚300|nm,孔格 形狀正方形，孔格密度300cpsi)的完整孔格一端部形成封孔部，該蜂窩 結(jié)構(gòu)體主體的根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封孔的最外周部不完整孔格中，對(duì)于
通過前述式子求得的孔格面積率小于5%的孔格，與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的外周壁 形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于孔格面積率超過30%的孔格，按照所述 封孔圖案僅在其一端部形成封孔部，對(duì)于孔格面積率大于等于5%其小于等于 30%的孔格，形成混合存在有與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞的 孔格和按照所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部的孔格的狀態(tài)，從而制成封
孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。這里，封孔部的材料是與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體相同的堇青石。對(duì)于 該封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，通過后述的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試驗(yàn)和 快速加熱快速冷卻試^^。 比單交例1
與實(shí)施例1中相同的蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的全部最外周部不完整孔格，通過與 蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞的方式以及僅在一 端部形成封孔部的方式而被堵塞，進(jìn)而，其內(nèi)側(cè)2孔格那么多的全部完整孔格 也被堵塞，對(duì)于其內(nèi)側(cè)的剩余的完整孔格，在其一端部按照蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面 呈相間方格花紋的封孔圖案形成封孔部，從而制成封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。這里，封 孔部的材料是與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體相同的堇青石。對(duì)于該封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，通過 后述的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試驗(yàn)和快速加熱快速冷卻試驗(yàn)。
實(shí)施例2
按照蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈相間方格花紋的封孔圖案，在由堇青石構(gòu)成多孔 質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)體主體(長152mm，外徑144mm,隔壁厚410pm,孔格形狀八邊形和四邊形的組合，孔格密度300cpsi)的完整孔格一端部形成封 孔部，該蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)進(jìn)行封孔的最外周部不完整 孔才各中，對(duì)于通過前述式子求得的孔格面積率小于10%的孔格，與所述外周壁 形成為一體使得其全長都堵塞，對(duì)于孔格面積率為10%以上的孔格，按照所述 封孔圖案僅在其一端部形成封孔部，從而制成封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。這里，封孔部 的材料是與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體相同的堇青石。對(duì)于該封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，通過后述 的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試驗(yàn)和快速加熱快速冷卻試驗(yàn)。 比4交例2
與實(shí)施例2中相同的蜂窩結(jié)構(gòu)體主體的全部最外周部不完整孔格，與蜂窩 結(jié)構(gòu)體主體的外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，進(jìn)而，其內(nèi)側(cè)2孔^f各那 么多的全部完整孔格也被堵塞，對(duì)于剩余的完整孔格，在其一端部按照蜂窩結(jié) 構(gòu)體的端面呈相間方格花紋的封孔圖案形成封孔部，從而制成封孔蜂窩結(jié)構(gòu) 體。這里，封孔部的材料是與蜂窩結(jié)構(gòu)體主體相同的堇青石。對(duì)于該封孔蜂窩 結(jié)構(gòu)體，通過后述的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試驗(yàn)和快速加熱快 速冷卻試-瞼。
實(shí)施例3
除了用以AT為主成分(AT含量90質(zhì)量％)的材料形成封孔部以外， 制作具有與所述實(shí)施例1相同結(jié)構(gòu)的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。對(duì)于該封孔蜂窩結(jié)構(gòu) 體，通過后述的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試^^和快速加熱快速冷 卻試驗(yàn)。
實(shí)施例4
除了用以AT為主成分(AT含量90質(zhì)量％)的材料形成封孔部以外， 制作具有與所述實(shí)施例2相同結(jié)構(gòu)的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體。對(duì)于該封孔蜂窩結(jié)構(gòu) 體，通過后述的方法，進(jìn)行壓力損失的測定、強(qiáng)制再生試驗(yàn)和快速加熱快速冷 卻試-驗(yàn)。
壓力損失的測定
將封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體裝配于煤煙發(fā)動(dòng)機(jī)(soot generator)中，將約200。C的 燃燒室廢氣導(dǎo)入封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，使煤煙被堆積(捕集)到封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的 內(nèi)部，測定堆積的煤煙引起的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損失。煤煙發(fā)動(dòng)機(jī)具備
15通過在其內(nèi)部使柴油燃燒而可以大量產(chǎn)生煤煙的燃燒室，該燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃 燒氣體和煤煙通過的通過流路，連通該通過流路、其內(nèi)部裝配有封孔蜂窩結(jié)構(gòu) 體而可以在短時(shí)間內(nèi)使大量煤煙堆積在蜂窩結(jié)構(gòu)體的試驗(yàn)室。燃燒室內(nèi)裝配有 不僅能夠供給燃料而且能夠供給空氣或根據(jù)需要的氧的流量計(jì)，通過流路內(nèi)裝 配有能夠供給空氣或根據(jù)需要的氧以及氮的流量計(jì)。另外，試驗(yàn)室內(nèi)裝配有與 記錄裝置連接的用于測定溫度的熱電偶以及用于測定試驗(yàn)室的內(nèi)部壓力的壓 力計(jì) 另外，試驗(yàn)室與將從通過流路流入并通過封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣體排出的 排氣管道連接。將廢氣導(dǎo)入封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體使煤煙堆積(捕集)時(shí)的試驗(yàn)室的
溫度約為200。C,通氣流量為2.5Nm3/min。此時(shí)的煤煙產(chǎn)量為每小時(shí)約20g。 對(duì)于實(shí)施例1和2以及比較例1和2的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，各自用所述方法
測定了壓力損失，得到以下的測定結(jié)果實(shí)施例1的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的壓力損
失較比較例1的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體低約7%，另外，實(shí)施例2的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體
的壓力損失較比較例2的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體低約5%。 強(qiáng)制再生試-瞼
將封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體裝配于與上述壓力損失測定中相同煤煙發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中， 將約200。C的燃燒室廢氣導(dǎo)入封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，使煤煙被堆積(捕集)到封孔 蜂窩結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部。如此在封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的每單位容積5~15g/L為止的范圍 內(nèi)，順次使煤煙堆積量增加后，將650 70(TC的廢氣氣體導(dǎo)入封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體， 使堆積的煤煙燃燒，進(jìn)行強(qiáng)制再生處理。將廢氣導(dǎo)入封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體使煤煙堆 積(捕集)時(shí)的試-瞼室的溫度約為200°C，通氣流量為9Nm3/min。此時(shí)的煤 煙產(chǎn)量為每小時(shí)約90g。另外，使堆積在封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的煤煙燃燒時(shí)的 650 70(TC的廢氣氣體的流量是1.5 Nm3/min。
該試驗(yàn)中，如果使進(jìn)行強(qiáng)制再生處理前的煤煙堆積量順次增加，則在某煤 煙堆積量時(shí)，在封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的廢氣出口側(cè)的封孔部附近，由于強(qiáng)制再生處 理時(shí)的煤煙的燃燒熱，隔壁的一部分發(fā)生溶損。發(fā)生該溶損時(shí)的煤煙堆積量越 多，封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的耐熔損性(melting resistance)越高，因而優(yōu)選。
對(duì)于實(shí)施例1 4以及比較例1和2的各封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，實(shí)施該試驗(yàn)的結(jié) 果是由以AT為主成分的材料形成封孔部的實(shí)施例3和4的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體， 與由堇青石形成封孔部的實(shí)施例1和2以及比較例1和2的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體相
16比，發(fā)生溶損時(shí)煤煙堆積量多，顯示高耐熔損性。 快速加熱快速冷卻試-瞼
將封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體裝配于以LPG為燃料的燃燒裝置中，反復(fù)進(jìn)行100 700 匸間的快速加熱快速冷卻。該試驗(yàn)中，如果快速加熱快速冷卻的循環(huán)數(shù)增加， 則在某循環(huán)數(shù)時(shí)，在封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的廢氣入口側(cè)的封孔部附近，在隔壁的一 部分發(fā)生開裂。該開裂產(chǎn)生時(shí)的循環(huán)數(shù)越多，封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的耐熱沖擊性越 高，因而優(yōu)選。
對(duì)于實(shí)施例1 4以及比較例1和2的各封孔蟲奪窩結(jié)構(gòu)體，實(shí)施該試驗(yàn)的結(jié) 果是由以AT為主成分的材料形成封孔部的實(shí)施例3和4的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體， 與由堇青石形成封孔部的實(shí)施例1和2以及比較例1和2的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體相 比，產(chǎn)生開裂時(shí)的循環(huán)數(shù)多，顯示高耐熱沖擊性。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用性
本發(fā)明的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，例如可以適宜地用作為DPF等的濾膜。
權(quán)利要求
1.蜂窩結(jié)構(gòu)體，其具有多孔質(zhì)隔壁以及與該隔壁形成為一體的外周壁，所述多孔質(zhì)隔壁區(qū)劃形成多個(gè)連通兩個(gè)端面之間的孔格；所述孔格包括位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁接觸而具有不完整的孔格截面的最外周部不完整孔格以及該最外周部不完整孔格以外的具有完整的孔格截面的完整孔格；所述完整孔格，以所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部；就所述最外周部不完整孔格來說，在根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)封孔的最外周部不完整孔格中，對(duì)于一部分的孔格，與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于剩余的孔格，僅在其一端部形成封孔部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述最外周部不完整 孔格中，對(duì)于通過下式求得的孔格面積率小于S,的孔格，與所述外周壁形成 為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于所述孔格面積率超過S2的孔格，根據(jù)所述 封孔圖案僅在其一端部形成封孔部，其中，S,<S2,對(duì)于所述孔格面積率大于 等于S,且小于等于S2的孔格，形成混合存在有與所述外周壁形成為一體使得 其全長都被堵塞的孔格和按照所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部的孔格 的狀態(tài)，孔格面積率(％)=最外周部不完整孔格的面積/完整孔格的面積乂 100。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述S,是30。/。以下但 排除0%的范圍內(nèi)的值，所述S2是2~30%范圍內(nèi)的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述St是5。/。，所述 S2是300/0。
5. 蜂窩結(jié)構(gòu)體，其具有多孔質(zhì)隔壁以及與該隔壁形成為一體的外周壁， 所述多孔質(zhì)隔壁區(qū)劃形成連通兩個(gè)端面之間的多個(gè)孔格；所述孔格包括位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁 接觸而具有不完整的孔格截面的最外周部不完整孔格以及該最外周部不完整孔格以外的具有完整的孔格截面的完整孔格；所述完整孔才各，以所述^^窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案， 在其一端部形成封孔部；所述最外周部不完整孔^f各中，對(duì)于通過下式求得的孔格面積率小于S;j的 孔格，與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于所述孔格面積率大 于等于S3的孔格，按照所述封孔圖案僅在其一端部形成封孔部，孔格面積率(％) ^最外周部不完整孔格的面積/完整孔格的面積x 100。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述S3是30。/。。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔 部的剛性比所述隔壁的剛性低，并且，所述封孔部的熱容量比所述隔壁的熱容 量大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~7中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔 部的材料是鈦酸鋁或其復(fù)合材料，并且所述隔壁的材料是堇青石或其復(fù)合材 料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封孔 部的熱傳導(dǎo)率比所述隔壁的熱傳導(dǎo)率低。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的封孔蜂窩結(jié)構(gòu)體，其中，所述封 孔部的熱膨脹系數(shù)比所述隔壁的熱膨脹系數(shù)低。
全文摘要
本發(fā)明提供一種蜂窩結(jié)構(gòu)體，其具有多孔質(zhì)隔壁以及與該隔壁形成為一體的外周壁，所述多孔質(zhì)隔壁區(qū)劃形成多個(gè)連通兩個(gè)端面之間的孔格。所述孔格包括位于所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的最外周部且其一部分與所述外周壁接觸而具有不完整的孔格截面的最外周部不完整孔格以及該最外周部不完整孔格以外的具有完整的孔格截面的完整孔格。所述完整孔格，以所述蜂窩結(jié)構(gòu)體的端面呈現(xiàn)相間方格花紋的封孔圖案，在其一端部形成封孔部。就所述最外周部不完整孔格來說，在根據(jù)所述封孔圖案應(yīng)當(dāng)封孔的最外周部不完整孔格中，對(duì)于一部分的孔格，與所述外周壁形成為一體使得其全長都被堵塞，對(duì)于剩余的孔格，僅在其一端部形成封孔部。
文檔編號(hào)B01D39/20GK101583407SQ20088000236
公開日2009年11月18日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者伊藤公一, 市川結(jié)輝人, 得永健 申請人:日本礙子株式會(huì)社