蜂窝结构体的制作方法

文档序号:5019728阅读:109来源:国知局
专利名称:蜂窝结构体的制作方法
技术领域
本发明涉及用于净化从例如柴油发动机等的内燃机排放的废气的过滤器等的蜂窝结构体。
背景技术
为了净化从巴士、卡车等车辆或建筑机械的内燃机中排放的废气,提出了各种净化废气用蜂窝过滤器和催化剂载体。
作为净化废气用蜂窝过滤器的具体例子,可以例举为图5所示的过滤器。图5所示的净化废气用蜂窝过滤器中,通过密封材料层23结合多个由碳化硅组成的蜂窝部件30而构成蜂窝构件25,在此蜂窝构件25的周围形成有密封材料层24。并且,如图3所示,此蜂窝部件30中有多个贯通孔31沿长度方向平行分布,隔开贯通孔31的间隔壁33发挥作为过滤器的功能。
如图3(b)所示,也就是说,蜂窝部件30中形成的各贯通孔31在废气入口侧或废气出口侧的任意一端被封孔材料32封孔,流入一个贯通孔31的废气必将在通过隔开贯通孔31的间隔壁33后才能从其他的贯通孔31中排出。
另外,还提出了一种催化剂载体,在上述蜂窝结构体中,贯通孔的端部未被密封,而在该贯通孔中载负有催化剂。
所述净化废气用蜂窝过滤器和用作催化剂载体的蜂窝结构体按例如通过如下方法制造。
即,首先调制包含原料的陶瓷颗粒、溶剂和粘合剂的混合组合物,通过对此混合组合物进行挤出成型,制作有多个贯通孔隔着间隔壁沿长度方向平行分布的柱状成型体,将此成型体切割成规定长度。
其次,干燥得到的成型体,通过去除水分而得到具有规定的强度且易于操作的干燥成型体,接着进行切割工序,用切割器等切割此干燥体的两端部来制作具有均一长度的陶瓷成型体。
然后,用以所述陶瓷颗粒为主要成分的封孔材料将此陶瓷成型体的端部密封成方格花纹模样,之后通过进行脱脂、烧制等处理制造蜂窝部件30(见图3)。
并且,如图4所示,在此蜂窝部件30的两端面的每一个面上贴上保护膜,用构成粘着剂层23的密封材料浆将多个蜂窝部件30层叠而组成蜂窝层叠体,干燥后,切割成规定形状制作蜂窝构件25。然后,再在此蜂窝构件25的外周涂抹密封材料浆形成密封材料层24,剥离所述保护膜,就可以形成起净化废气用蜂窝过滤器作用的蜂窝结构体20(参考图5)。
另外,不进行所述封孔工序就进行蜂窝部件30的堆积过程时,得到的产品可以作为催化剂载体使用。
然而,用此方法制造净化废气用蜂窝过滤器和催化剂载体时,由于制造过程中蜂窝部件的收缩误差、堆叠蜂窝层叠体时的错位、蜂窝部件产生的弯曲等,在净化废气用蜂窝过滤器等的每个端面上会形成蜂窝部件凸出和凹陷部分(凹凸)。
而且,净化废气用蜂窝过滤器通常插入构成内燃机的排气通道的配管使用,若像上述那样在净化废气用蜂窝过滤器的端面上形成凹凸的话,插入配管时净化废气用蜂窝过滤器倾斜着插进去,长时间使用后就会产生问题。并且,当配管具有锥状狭窄部分时,净化废气用蜂窝过滤器的端部与该部分碰撞会产生破损。
于是,为了解决这样的问题,公开了在其两端面进行了平坦化处理的净化废气用蜂窝过滤器(例如,参照专利文献1)。如此对净化废气用蜂窝过滤器的两端进行平坦化处理,虽然对解决上述问题有效,但在经济上不划算。
另外,将所述净化废气用蜂窝过滤器用作捕集颗粒的过滤器时,此过滤器中存在有在废气流入侧端面开放而在其相反侧端面封孔的用以捕集颗粒的贯通孔(下文也称为气体流入单元);和在废气流入侧端面上密闭而在其相反侧端面开放的基本上不能捕集颗粒的贯通孔(下文也称为气体流出单元)。而且,根据需要,在各贯通孔中载负有净化NOx气体等的催化剂或吸收NOx气体的金属。
在这样的净化废气用蜂窝过滤器中,希望能够在气体流入单元中有效地燃烧颗粒,在气体流出单元中有效地净化NOx气体等。
于是,提出了贯通孔的气体流入单元的壁面表面积大于气体流出单元的壁面表面积的净化废气用蜂窝过滤器(例如,参照专利文献3)。此种净化废气用蜂窝过滤器中,气体流入单元中可以积累大量灰烬,能够抑制压力损失的上升。
而且,还提出了只在气体流出单元上载负用于净化NOx气体的催化剂的催化剂载体,以及提出了吸收NOx气体的金属从气体流入侧至气体流出侧具有浓度梯度例如浓度渐渐升高的净化废气用蜂窝过滤器(例如,参照专利文献3、4)。
气体流入单元和气体流出单元形状不一的这些净化废气用蜂窝过滤器及将单元内载负的催化剂等设计成载负量不同的催化剂载体,虽然在净化废气方面性能出色,但在制造时难以区分气体流入侧和气体流出侧,有时还会搞错催化剂等的载负量。
另外,在堆积蜂窝部件时有时会搞错蜂窝部件的方向,对于蜂窝部件堆积在错误的方向上的净化废气用蜂窝过滤器,其使用时对内燃机施加了异常的反压力,会给系统带来重大的故障。
以往在具有非分割结构的一体型结构且贯通孔的端部没有密闭的催化净化器中,虽然公开了在其外周表面上标示关于尺寸或催化剂的重量等信息的催化净化器(例如,参照专利文献5~10),但在此种催化净化器中,没有关于使用QR编码等二维编码的任何记载,也没有关于端面的信息的任何记载。
而且,关于此种催化净化器,提出了改善了升温性的薄壁过滤器。并且,由于减少了间隔壁的厚度后气体流入时更易被风蚀,还提出了为改善耐腐蚀性而增强端部强度的技术。
例如,提出了通过增厚端部的间隔壁提高开口端面的耐磨耗性的方法(例如,参照专利文献11)。还提出了在端部附着堇青石粉末的方法(例如,参照专利文献12)。而且,还提出了改善开口的一个端部的催化剂负载性,或在间隔壁处形成了为改善耐腐蚀性的强化部的结构(例如,参照专利文献13)。而且,还提出了为改善耐腐蚀性调节端部的细孔径的另一种结构(例如,参照专利文献14)。而且,还提出了通过在开口端部等附近的间隔壁的规定部位形成玻璃相以提高耐腐蚀性的方法(例如,参照专利文献15)。
并且,还提出了例如在开口端部附着浆料的方法、强化开口端部的方法、改变开口端部的气孔分布的方法等的在催化净化器的端部附加各种特性的方法。
另外,有时采用在气体流入侧和在气体流出侧载负不同的催化剂的方法,这时有必要区分气体流入侧和气体流出侧。
而且,已有的作为在蜂窝结构体上标示信息的技术,包括使用了条码等(例如,参照专利文献16)。但是,条码等能标示的信息量很少。并且,若在蜂窝过滤器的曲面上用条码标示,容易发生读取错误。
专利文献1特开2002-224516号公报专利文献2特开平3-49608号公报专利文献3特开2002-349238号公报专利文献4特开平7-132226号公报专利文献5国际公开第02/40215号小册子专利文献6国际公开第02/40216号小册子专利文献7国际公开第02/40157号小册子专利文献8特开2002-210373号公报专利文献9特开2002-221032号公报专利文献10特开2002-266636号公报专利文献11特开2000-51710号公报专利文献12特开2002-121085号公报专利文献13特开2003-103181号公报专利文献14特开2003-95768号公报专利文献15特开2003-26488号公报专利文献16国际公开第04/106702号小册子

发明内容
发明要解决的课题如上所述,在催化净化器上标示信息且信息量较多时,有时容易发生读取错误。而且,当标示信息的部位为曲面时也会发生读取错误。
并且,近年在催化净化器上也产生了需要明确区分气体流入侧和气体流出侧的必要,若搞错端部的方向,就会无法发挥催化净化器的规定作用,有时会导致安装了催化净化器的装置发生故障。
解决此课题的方法为解决这些问题而提出了本发明,本发明的目的是提供一种蜂窝结构体,当标示较多的信息或是在曲面上标示信息时,该蜂窝结构体上标示的信息能够被准确读取。
并且,本发明的目的还在于提供能够明确区分废气流入侧(下文称为气体流入侧)和废气流出侧(下文称为气体流出侧)的蜂窝结构体。
本发明的蜂窝结构体是多个贯通孔隔着壁部沿长度方向平行分布的柱状蜂窝结构体,其特征是通过二维编码在其外周表面和/或端面标示关于所述蜂窝结构体的信息。
所述信息优选是关于端面的信息、制造经过、关于尺寸精密度的信息以及重量信息中的任意一项。
所述蜂窝结构体优选是由隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的柱形多孔陶瓷部件通过密封材料层连接而成。
并且,所述蜂窝结构体的结构优选如下结构。在所述蜂窝结构体中,所述贯通孔有一端的端部被封孔,另一端的端部开放,隔开所述贯通孔的间隔壁的全部或部分作为捕集颗粒的过滤器发挥功能。
并且,在所述蜂窝结构体中,优选一侧端部在被封孔的贯通孔和在另一侧端部被封孔的贯通孔的开口径或者各自端面的开口率不同。
并且,在所述蜂窝结构体的外周表面标示的关于所述端面的信息优选标示在靠近任意一个端面之处。
并且,本发明的蜂窝结构体中,所述多孔陶瓷上优选载负有净化废气用的催化剂。
当所述蜂窝结构体的外周的曲率半径为R,所述二维编码在所述蜂窝结构体的外周方向的长度为r时,本发明的蜂窝结构体优选满足0.01≤(r/R)≤0.75。
发明的效果本发明的蜂窝结构体中,通过用二维编码标示蜂窝结构体的信息,能够在较小空间上标示较多的信息,并且能够在短时间内正确读取大量信息。
在其外周表面和/或端面上标示关于所述蜂窝结构体的端面的信息时,能够明确区分废气流入侧和废气流出侧。


图1(a)是示意表示第一方案的蜂窝结构体的一个例子的立体图,图1(b)是图1(a)沿A-A线的截面图。
图2是示意表示第二方案的蜂窝结构体的一个例子的立体图。
图3(a)是示意表示用于如图2所示的第二方案蜂窝结构体的多孔陶瓷部件的立体图,图3(b)是图3(a)沿B-B线的截面图。
图4是示意表示制造第二方案蜂窝结构体过程的侧面图。
图5是示意表示以往的蜂窝结构体的一个例子的立体图。
图6(a)是示意表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的一个例子的部分扩大截面图,该蜂窝结构体的一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同;图6(b)是表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的另一个例子的部分扩大截面图,该蜂窝结构体的一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同;(c)是表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的另一个例子的部分扩大截面图,该蜂窝结构体的一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同。
图7是示意表示第一方案蜂窝结构体的另一个例子的立体图。
符号说明10、10′蜂窝结构体11贯通孔12封孔材料13壁部14密封材料层15柱状体16、26二维编码17标签20蜂窝结构体23、24密封材料层25陶瓷构件30多孔陶瓷部件(蜂窝部件)31贯通孔32封孔材料33间隔壁41浆料层具体实施方式
以下对本发明的蜂窝结构体的具体实施方式
进行说明。
本发明的蜂窝结构体是隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的柱状蜂窝结构体,其特征是通过二维编码在其外周表面和/或端面标示关于所述蜂窝结构体的信息。
本发明的蜂窝结构体只要是由隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的多孔陶瓷构成即可。因此,该蜂窝结构体可以是由隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的一个多孔陶瓷构成的柱状蜂窝结构体,也可以是用密封材料层结合数个由隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的柱状蜂窝部件而得到的蜂窝结构体。
于是,在以下的说明中对两者有区别地进行说明时,将前者称为第一方案的蜂窝结构体,将后者称为第二方案的蜂窝结构体。并且,在不需要区分两者时,只称为蜂窝结构体。
首先,关于第一方案的蜂窝结构体,参照图1进行说明。
图1(a)是示意表示第一方案的蜂窝结构体的一个例子的立体图,图1(b)是图1(a)沿A-A线的截面图。
如图1所示,在第一方案的蜂窝结构体10的外周表面通过二维编码16标示信息。
此信息中记载了关于端面的信息,即,靠近二维编码16的一端(图1中前方一侧)为废气的入口侧,远离二维编码16的一端(图1中的里面一侧)为废气的出口侧。
而且,蜂窝结构体10具有的构造如下隔着壁部13沿长度方向平行分布有多个贯通孔11的柱状体15在外周形成有密封材料层14。设计密封材料层14的目的是为了强化柱状体15的外周部、调节形状、提高蜂窝结构体10的隔热性等。
并且,在图1所示的蜂窝结构体10中,隔开贯通孔11之间的壁部13作为捕集颗粒用过滤器发挥功能。
如图1(b)所示,在由一个烧结体构成的柱状体15中形成的贯通孔11中的每一个在废气的入口侧或出口侧的任意一端由封孔材料12封孔,流入一个贯通孔11的废气必定在通过隔开贯通孔11的壁部13后才能从其他贯通孔11排出。
因此,图1所示的蜂窝结构体10能够作为净化废气用蜂窝过滤器起作用。另外,所述蜂窝结构体起到净化废气用蜂窝过滤器作用时,作为捕集颗粒用过滤器起作用的可以是贯通孔壁部的全部,也可以是部分壁部。
第一方案的蜂窝结构体中,并不是贯通孔的端部一定要被封孔,当其未被封孔时,能够用作可以载负净化废气用催化剂的催化剂载体。
如此,用二维编码16在其外周表面标示关于端面信息的蜂窝结构体10具有的优点是,当插入构成内燃机的排气通道的配管时不会搞错蜂窝结构体10的方向。
另外,在蜂窝结构体的内部(贯通孔的内部)按浓度梯度载负催化剂,或是只在气体流出侧开放了的贯通孔中载负催化剂时,这样的蜂窝结构体10具有不会搞错催化剂载负量的优点。
而且,像增加了耐腐蚀性时那样,在过滤器的端面上实施了特殊工艺时,通过在其外周面和/或端面标示关于端面的信息而能够区分气体流入侧和气体流出侧,具有不会搞错过滤器方向的优点。
除了关于端面的信息以外,还可以标示关于蜂窝尺寸精密度的信息、关于安装于金属壳时使用的稳固材料的厚度、密度、或金属壳的尺寸的信息。这时,可以提高蜂窝结构体的稳固性。
例如在标示了重量的信息时,能够调整催化剂的载负量。
在如图1所示的蜂窝结构体10中,通过二维编码标示关于废气的入口侧和出口侧的信息,关于所述端面的信息还可以标示其他信息。
具体举例为,可以是关于催化剂载负量较多一侧的端面的信息。
对于所述二维编码没有特殊限制,可以使用PDF417、Code49等堆积式二维编码,DataMatrix、VeriCode、MaxiCode、QR编码等矩阵式二维编码等。
这些之中,由于矩阵型二维编码不被方向性所左右,从而是优选的矩阵型二维编码。
由于二维编码的大小不同信息量也有所不同,因此可以根据要标示的信息量选择二维编码的大小。
而且,为了不出现读取错误,优选根据检测机器的种类选择所述二维编码的种类。
另外,既可以用激光标记笔、墨水等直接将所述二维编码描画在蜂窝结构体上,也可以通过粘贴标示了所述二维编码的贴纸或标签来进行标示。
具体地说,优选使用激光标记笔、染色剂等直接记载,并使用不会因热处理而消失的材料。这是因为在制造过程中和出厂使用后即使进行热处理,信息也不会消失。
当然,为了能够让检测机器读取应明确标示信息,根据背景调节亮度和对比度等。
另外,用所述二维编码标示的信息不仅标示关于所述端面的信息,还可以根据需要标示其他关于蜂窝结构体的各种信息,例如,订货方、交货方、订货日、订货号、商品名、大小、单元密度、生产年月日、原料、价格、制造条件、制造生产线、制造装置、批号、制造号等制造经过,关于外周部的尺寸精密度的信息,设定催化剂载负量时所必须的关于重量的信息,及关于保持质量方面所必须的信息,例如标示压力损失、保管方法、使用期限、废弃方法、注意点、有关产品目录的因特网URL等。
然后,由于二维编码可以记录较多的信息,所以能够在蜂窝结构体的侧面的一部分等较小空间上准确标示所述信息等。并且,用二维编码标示包括关于端面的信息等各种信息时,可以在短时间内准确读取这些信息。
与所述蜂窝结构体的外周的曲率半径(Rmm)相比,所述二维编码在蜂窝结构体的外周方向的长度(rmm)最好满足0.01≤(r/R)≤0.75。
具体地说,当r=15mm时,优选20mm≤R≤1400mm。
这是因为,若所述(r/R)的值大于0.75,有时检测机器无法读取。同时,当所述(r/R)的值小于0.01时,由于编码接近于平面,堆积式二维编码还勉强可以,而更大一些,就可通过矩阵型的条码而不受方向影响地读取。
当二维编码没有方向性时,优选倾斜标示信息(具体地说,二维编码的各边与蜂窝结构体的长度方向所呈的角度大于0度小于90度)。这是因为,矩阵型的条码有纠错功能,即使横竖的一部分破损也能够读取,若水平设置则难以纠错。
二维编码的各边与蜂窝结构体的长度方向所呈角度优选5度~85度。
另外,所述二维编码标示的信息可以记载因特网的URL。而且,该URL可以记载得更详细,当最终成品流通以后,消费者可以在因特网上确认制造批号等简单信息。因此,即使不回到制造方,消费者也可以用因特网线路确认产品的经历。
而且,关于所述端面的信息,不一定必须标示在蜂窝结构体的外周表面上,也可以标示在蜂窝结构体的端面上。
图7是示意表示第一方案的蜂窝结构体的另外一个例子的立体图。
如图7所示,在第一方案的蜂窝结构体10′中,可以在其端面粘贴以二维编码标示的关于端面信息的标签17。除了标签粘贴于端面,在其外周表面上没有标示关于端面的信息以外,蜂窝结构体10′的结构与图1所示的蜂窝结构体10的结构相同。
通过在蜂窝结构体的端面上标示关于端面的信息,可以在设置在净化废气装置以后(在设置于金属壳以后)检查安装得是否正确。
而且,通过在蜂窝结构体的端面上粘贴标签,也能够在设置在净化废气装置后(设置在金属壳以后)揭掉该标签。
另外,如图7所示,当在蜂窝结构体的端面上标示时,优选粘贴标签进行标示。
并且,也可以在外周表面及端面这两处标示关于所述端面的信息。
另外,第一方案的蜂窝结构体中形成的所有的贯通孔的开口径可以相同,也可以不同,不过气体流入单元的开口径优选大于气体流出单元的开口径。即,第一方案的蜂窝结构体的结构优选为一侧的端部被封孔的贯通孔与另一侧的端部被封孔的贯通孔的开口径不同。由于在气体流入单元可以蓄积大量灰烬,有效地燃烧颗粒,所以更易发挥作为净化废气用蜂窝过滤器的功能。
也可以使用二维编码显示这些信息。
对于一侧的端部被封孔的贯通孔与另一侧的端部被封孔的贯通孔的开口径的差异方式没有特殊限制,可以例举为图6(a)~图6(c)所示的结构等。
图6(a)是示意表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的一个例子的部分放大图,该蜂窝结构体中一侧端部被封孔的贯通孔与另一侧的端部被封孔的贯通孔的开口径不同;图6(a)中,作为气体流入单元,设置贯通孔51,该贯通孔51在气体流出侧的端部被封孔材料封孔,其开口径大,呈十字形;作为气体流出单元,设置开口径小呈四边形的贯通孔,其在气体流入侧的端部被封孔材料52封孔;各单元被壁部(间隔壁)53隔开。
图6(b)是示意表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的另一个例子的部分放大截面图,该蜂窝结构体的一侧的端面部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同;图6(b)中,作为气体流入单元,设置贯通孔61,该贯通孔在气体流出侧的端部被封孔材料封孔,其开口径大,呈近正八边形;作为气体流出单元,设置开口径小、呈四边形的贯通孔,其在气体流入侧的端部被封孔材料62封孔;各单元被壁部(间隔壁)63隔开。
图6(c)是示意表示本发明的蜂窝结构体的气体流入侧端面的又一个例子的部分放大截面图,该蜂窝结构体的一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同;图6(c)中,作为气体流入单元,设置贯通孔71,该贯通孔在气体流出侧的端部被封孔材料封孔,其开口径大,呈近正六边形;作为气体流出单元,设置开口径小,呈四边形的贯通孔,其在气体流入侧的端部被封孔材料72封孔;各单元被壁部(间隔壁)73隔开。
并且,在第一方案的蜂窝结构体中,各端面的贯通孔的开口率可以相同也可以不同,当第一方案蜂窝结构体的一侧端部被封孔的贯通孔与另一侧的端部被封孔的贯通孔在各端面的开口率不同时,优选增大气体流入侧的开口率。这是因为在气体流入单元可以蓄积大量灰烬,以抑制压力损失的增加,因此使得净化废气用蜂窝过滤器更有效地发挥其相应的功能。对于各端面的开口率不同时的贯通孔的具体形状,可以例举为图6(a)~图6(c)所表示的形状等。
并且,第一方案的蜂窝结构体的形状并不限于图1所示的圆柱状,也可以是像椭圆柱状那样截面为扁平形状的柱状或棱柱状。
下面对第一方案的蜂窝结构体的材料进行说明。
对于所述蜂窝结构体的材料可以例举为多孔陶瓷、金属等。其中,优选多孔陶瓷。
对于所述多孔陶瓷没有特殊限制,可以例举为氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等氮化物陶瓷;碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽、碳化钨等碳化物陶瓷;氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石等氧化物陶瓷;但通常使用堇青石等氧化物陶瓷。因为这样不仅能够廉价制造,而且由于热膨胀系数小而在使用中不会被氧化。还可以使用向所述陶瓷中添加了金属硅的含硅陶瓷或结合了硅或硅酸盐化合物的陶瓷,以及例如适宜使用向碳化硅添加了金属硅的材料。
而且,将第一方案的蜂窝结构体用作净化废气用蜂窝过滤器时,优选所述多孔陶瓷的平均气孔径为5μm~100μm。若平均气孔径小于5μm,容易引起颗粒的堵塞。另一方面,若平均气孔径大于100μm,则颗粒会穿过气孔,无法捕集该颗粒而不能起到过滤器的作用。
可以用例如水银压入法、扫描型电子显微镜(SEM)等以往就周知方法测定所述多孔陶瓷部件的气孔径。
另外,将第一方案的蜂窝结构体用作净化废气用蜂窝过滤器时,对于所述多孔陶瓷的气孔率没有特殊限制,优选40%~80%。若气孔率小于40%,会很快引起堵塞。另一方面,若气孔率超过80%,则柱状体的强度降低而容易破裂。
可以用例如水银压入法、阿基米德法及扫描型电子显微镜(SEM)等以往就周知方法测定所述气孔率。
对于制造此种柱状体时使用的陶瓷没有特殊限制,优选在后续的烧制工序中收缩小的材料。例如,优选100重量份平均粒径为0.3μm~50μm的粉末与5~65重量份平均粒径为0.1μm~1.0μm的粉末的混合物。这是因为,按所述比例混合所述粒径的陶瓷粉末能够制造由多孔陶瓷构成的柱状体。
如图1所示,当第一方案的蜂窝结构体的贯通孔的端部被封孔材料封孔时,对于该封孔材料的材料没有特殊限制,可以例举为与所述柱状体相同的材料。
如图1所示,在第一方案的蜂窝结构体中,优选其外周形成有密封材料层。此时,对于构成该密封材料层的材料没有特殊限制,可以例举为无机粘合剂、有机粘合剂和由无机纤维和/或无机颗粒构成的材料等。
对于所述无机粘合剂可以例举为硅溶胶、铝溶胶等。这些既可以单独使用,也可以至少两种合用。所述无机粘合剂中优选硅溶胶。
并且,优选所述无机粘合剂的固体成分含量的下限为1重量%,更优选为5重量%。另一方面,优选所述无机粘合剂的固体成分含量的上限为30重量%,更优选为15重量%,进一步优选为9重量%。当所述无机粘合剂的含量少于1重量%时,会导致粘接强度下降;另一方面,若超过30重量%,会导致热传导率下降。
对于所述有机粘合剂可以例举为聚乙烯醇、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素等。这些既可以单独使用,也可以至少两种合用。所述有机粘合剂中,优选羧甲基纤维素。
优选所述有机粘合剂的固体成分含量的下限为0.1重量%,更优选0.2重量%,进一步优选0.4重量%。另一方面,优选所述由机粘合剂的固体成分含量的上限为5.0重量%,更优选1.0重量%,进一步优选0.6重量%。若所述无机粘合剂的含量少于0.1重量%,有时难以抑制密封材料层的错位;另一方面,若超过5.0重量%,密封材料层的厚度大,所以与制造的蜂窝结构体相比有机成分的比例过多,在制造蜂窝过滤体之后的工序中有时有必要进行热处理。
对于所述无机纤维可以例举为氧化硅-氧化铝、堇青石、氧化铝、氧化硅等陶瓷纤维。这些既可以单独使用,也可以至少两种合用。所述无机纤维中,优选氧化硅-氧化铝纤维。
优选所述无机纤维的固体成分含量的下限为10重量%,更优选20重量%。另一方面,优选所述无机纤维的固体成分含量的上限为70重量%,更优选40重量%,进一步优选30重量%。当所述无机纤维的含量少于10重量%时,有时弹性会降低;另一方面,若超过70重量%,导致热传导率降低的同时也会降低其作为弹性体的效果。
对于所述无机颗粒可以例举为碳化物、氮化物等,具体地说可以例举由碳化硅、氮化硅、氮化硼等构成的无机粉末或须晶等。这些既可以单独使用,也可以至少两种合用。所述无机颗粒中,优选热传导型出色的碳化硅。
优选所述无机颗粒的固体成分含量的下限为3重量%,更优选10重量%,进一步优选20重量%。另一方面,优选所述无机颗粒的固体成分含量的上限为80重量%,更优选60重量%,进一步优选40重量%。当所述无机颗粒的含量少于3重量%时,会导致热传导率降低;另一方面,若超过80重量%,当密封材料层暴露于高温时,会导致粘接强度降低。
而且,优选所述无机纤维的渣球含量的下限为1重量%,优选其上限为10重量%,更优选5重量%,进一步优选3重量%。并且,优选该纤维长度的下限为1mm,优选其上限为100mm,更优选50mm,进一步优选20mm。
在生产上不易使渣球含量小于1重量%,而若渣球含量超过10重量%,有时会划伤柱状体的外周。并且,纤维长度小于1mm时,难以形成具有弹性的蜂窝结构体,若超过100mm,则容易形成毛球,无机颗粒不易分散开的同时,也无法降低密封材料层的厚度。
优选所述无机颗粒的粒径下限为0.01μm,更优选0.1μm。另一方面优选所述无机颗粒的粒径上限为100μm,更优选15μm,进一步优选10μm。无机颗粒的粒径小于0.01μm时成本增高,另一方面,若无机颗粒的粒径超过100μm,会导致粘着强度及热传导性降低。
第一方案的蜂窝结构体还可以用作催化剂载体,此时,将净化废气用催化剂载负在所述蜂窝结构体上。
通过将所述蜂窝结构体用作催化剂载体,就能够确实有效地净化废气中的烃(HC)、CO、NOx等有害成分和由蜂窝结构体含有的微量有机成分产生的HC等。
对于所述净化废气用催化剂没有特殊限制,可以例举为铂、钯、铑等贵金属。这些贵金属既可以单独使用,也可以至少两种合用。
由所述贵金属组成的净化废气用催化剂即为所谓的三元催化剂,不过对于所述净化废气用催化剂并不只限于所述贵金属,只要能净化废气中的HC、CO、NOx等有害成分,可以举出任意的催化剂。例如,可以载负净化废气中NOx的碱金属、碱土金属。并且,作为辅助催化剂,也可以添加稀土氧化物等。
如此,在第一方案的蜂窝结构体上载负了净化废气用催化剂后,通过使发动机等内燃机排放出的废气中含有的HC、CO、NOx等有害成分与所述净化废气用催化剂的接触,主要会引起下述反应式(1)~(3)所表示的反应。
…(1)…(2)…(3)上述反应式(1)、(2)中,废气中含有的CO和HC被氧化成CO2和H2O,上述反应式(3)中,废气中含有的NOx被CO还原成N2和CO2。
即,在载负了所述净化废气用催化剂的蜂窝结构体中,废气中含有的HC、CO、NOx等有害成分被净化成CO2、H2O及N2后排到外部。
另外,在第一方案的蜂窝结构体中载负了净化废气用催化剂时,该催化剂既可以均匀地载负于贯通孔内,也可以只载负于贯通孔内的部分区域,还可以是从气体流入侧或气体流出侧的任意一侧朝向另一侧载负的催化剂呈浓度梯度分布。
然后,可以用二维编码标示催化剂的载负方式。
而且,第一方案的蜂窝结构体按具有净化废气用蜂窝过滤器功能的方式对贯通孔的端部封孔的同时,还可以载负净化废气用催化剂。
此时,净化废气用催化剂既可以载负于气体流入单元及气体流出单元两方,也可以只载负于任意一方,但优选只载负于气体流出单元。因为这样可以有效地发挥净化废气用蜂窝过滤器的功能及废气净化用催化剂净化废气的功能。
并且,在第一方案的蜂窝结构体中载负了催化剂时,为了提高催化剂的反应性,也可以增大蜂窝结构体的比表面积,使其薄壁(0.01mm~0.2mm)、高密度[400~1500单元/平方英寸(62~233单元/cm2)]。这样可以通过利用废气提高升温性能。
另一方面,如上所述提高催化剂反应性时,特别是减小了间隔壁的厚度时,蜂窝结构体有被废气腐蚀(风蚀)的可能。因此,为了防止废气流入侧的端部(该部分距离端部的厚度优选1mm~10mm)腐蚀(即提高耐腐蚀性),优选通过以下方法提高端部的强度。
具体的方法可例举为,将端部的间隔壁厚度增加至基材的1.1倍~2.5倍的方法;设置玻璃层且提高玻璃成分比例的方法(与基材相比可以通过玻璃熔化防止腐蚀);减小气孔的容积或气孔径使其结构更致密的方法(具体地说,减小端部的气孔率使其比基材的气孔率少3%。另外,优选端部的气孔率小于等于30%);添加磷酸盐、重磷酸铝、氧化硅与碱金属的复合氧化物、硅溶胶、锆溶胶、铝溶胶、钛溶胶、堇青石粉末、堇青石碎渣、滑石、氧化铝等进行烧制形成强化部的方法;增厚催化剂层(载负的厚度不超过基材的1.5倍)的方法等。
接下来,对由第一方案的多孔陶瓷构成的柱状蜂窝结构体的制造方法(下文也称为第一方案的制造方法)进行说明。
首先,向所述陶瓷粉末中添加粘合剂及分散液,调制原料浆。
对于所述粘合剂没有特殊限制,可以例举为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、酚树脂、环氧树脂等。
相对于100重量份的陶瓷粉末,优选所述粘合剂的混合量为1重量份~10重量份左右。
对于所述分散液没有特殊限制,可以例举为苯等有机溶剂,甲醇等醇和水等。
为使原料浆的粘度在一定范围内,适量混合所述分散液。
用粉碎机混合这些陶瓷粉末、粘合剂及分散液后,用捏合机充分捏合后,以挤出成型法制作与图1所示的柱状体15形状大致相同的柱状成型体。
并且还可以根据需要在所述原料浆中添加成型辅助剂。
对于所述成型辅助剂没有特殊限制,可以例举为乙二醇、糊精、脂肪酸皂、聚醇等。
然后,用微波干燥机干燥所述陶瓷成型体。
之后,根据需要向规定的贯通孔填充封孔材料进行封孔处理,再次用微波干燥机等对得到的成形体进行干燥处理。对于所述封孔材料没有特殊限制,可以例举为与所述原料浆相同的材料。
在本工序中进行封孔处理时,可以通过之后的工序制造用作净化废气用蜂窝过滤器的蜂窝结构体。
然后,按照规定的条件对所述陶瓷成型体进行脱脂、烧制,制造由多孔陶瓷构成的柱状体15。
之后,在如此制造的柱状体15的外周形成密封材料层14。具体地说,在形成此密封材料层的工序中,首先柱状体15围绕沿长度方向被支撑的轴线转动,然后在转动着的柱状体15的外周附着密封材料浆,形成密封材料浆层。
这里对柱状体15的转动速度没有特殊限制,优选2转/分钟~10转/分钟。
对于所述密封材料浆没有特殊限制,可以使用含有所述无机粘合剂、有机粘合剂、无机纤维及无机颗粒的材料。
而且,所述密封材料浆中可以含有少量的水分和溶剂等,通常在涂抹密封材料浆之后这些水分或溶剂等通过加热几乎都被除去。
为了使密封材料浆柔软富于流动性而更易涂抹,除了所述无机纤维、无机粘合剂、有机粘合剂及无机颗粒外,此密封材料浆中还可以含有约为总重量的35重量%~65重量%的水分或其他的酮、醇等的溶剂,优选此密封材料浆的粘度为15~25Pa·s[1万~2万cps(cP)]。
然后,在120℃左右干燥如此形成的密封材料浆层,蒸发水分成为密封材料层14,如图1所示,能够得到在柱状体15的外周形成有密封材料层14的蜂窝结构体10。
然后用二维编码在制得的蜂窝结构体的外周表面和/或端面标示该蜂窝结构体的信息。
对于用二维编码标示所述信息的标示方法,可以例举为用墨水涂抹、用激光记号笔描画等。
用所述墨水涂抹时,为了使其不会因为高温的废气而消失,优选使用含有氧化铁、氧化铜、例如CoO-nAl2O3或Co3(PO4)2等的钴化合物、TiO2、SiO2等无机氧化物颜料。并且,所述颜料也可以是碳等。
各个方法可以根据蜂窝结构体的材质、形状等适当选择使用。
经过这样的工序就可以制造第一方案的蜂窝结构体。
下面,关于第二方案的蜂窝结构体,参照图2、3进行说明。
图2是示意表示第二方案的蜂窝结构体的一个例子的立体图。
图3(a)是示意表示用于图2的第二方案蜂窝结构体的多孔陶瓷部件的立体图,图3(b)是沿图3(a)的B-B线的截面图。
如图2所示,与第一方案的蜂窝结构体10相同,第二方案的蜂窝结构体20的外周表面标示了关于端面的信息。即在其外周表面通过二维编码26标示了显示蜂窝结构体10的气体流入侧及气体流出侧的信息。
在蜂窝结构体20中,由密封材料层23结合多个多孔陶瓷部件30构成陶瓷构件25,在此陶瓷构件25的周围形成有密封材料层24。并且,如图3所示,此多孔陶瓷部件30中有多个贯通孔31沿长度方向平行分布,隔开贯通孔31的间隔壁33起到捕集颗粒用过滤器的作用。
并且,在将蜂窝结构体20安装在内燃机的排气通道上时,密封材料层24是为了防止废气从陶瓷构件25的外周部泄漏。
因此图2、3所示的蜂窝结构体20可以作为净化废气用蜂窝过滤器起作用。
此处,在密封材料层24上标示了二维编码26,此时,尽量优选在密封材料层24的下面为多孔陶瓷部件30的位置标示二维编码26。这是因为,在密封材料层(外层)24的下面为密封材料层(粘接材料层)23的位置进行标示时,由于密封材料层的强度较弱,二维编码上会出现凹凸。严重时,二维编码出现破损而无法读取信息。
另外,与第一方案的蜂窝结构体相同,第二方案的蜂窝结构体的贯通孔的端部不一定被密封。未被密封时,可以用作能够载负净化废气用催化剂的催化剂载体。
如此,与第一方案的蜂窝结构体相同,用二维编码26在其外周表面标示关于端面信息的蜂窝结构体20具有的优点是,当插入构成内燃机的排气通道的配管时不会搞错蜂窝结构体20的方向。
另外,在蜂窝结构体的内部(贯通孔的内部)按浓度梯度载负催化剂,或是只在气体流出侧开放了的贯通孔中载负催化剂时,还具有不会搞错催化剂载负量的优点。
对于用二维编码标示的所述信息,可以例举为与第一方案的蜂窝结构相同的信息。并且,所述二维编码的标示方法与第一方案的蜂窝结构体相同。
并且,与第一方案的蜂窝结构体相同,在第二方案的蜂窝结构体中,不一定要在蜂窝结构体的外周表面上标示所述信息,还可以在蜂窝结构体的端面上进行标示。并且,还可以标示在外周表面及端面这两处。
另外,与第一方案的蜂窝结构体中形成的贯通孔的开口径或开口率的情况相同,第二方案的蜂窝结构体中形成的所有的贯通孔的开口径或开口率可以相同,也可以不同,不过气体流入单元的开口径或开口率优选大于气体流出单元的开口径或开口率。
即,第一方案的蜂窝结构体的结构优选如下结构。即一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径不同。这是因为,在气体流入单元可以蓄积大量灰烬,有效地燃烧颗粒,所以更易发挥作为净化废气用蜂窝过滤器的功能。
同样的道理,第二方案的蜂窝结构体可以由一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔按在各端面的开口率不同的方式构成。
与第一方案的蜂窝结构体相同,对于一侧的端部被密封的贯通孔与另一侧的端部被密封的贯通孔的开口径或开口率的差异方式没有特殊限制,可以例举为图6(a)~(c)所表示的方式等。
另外,在第二方案的蜂窝结构体中,优选对其一个端面进行平坦化处理。此时,优选进行平坦化处理的端面的平面度小于等于2mm。这是因为,只要一侧的端面的平面度小于等于2mm,将该蜂窝结构体插入配管时就不易有麻烦。
对一个端面进行平坦化处理时,作为关于端面的信息,优选用二维编码在蜂窝结构体的外周表面和/或端面标示平坦化处理的信息。
在第二方案的蜂窝结构体中,也可以对其两个端面进行平坦化处理,但是正如前面所说,这样在经济上不利。
在本说明书中,所说的蜂窝结构体的端面的平面度小于等于2mm是指,离蜂窝结构体的端面的最凸出的部分和最凹陷的部分与平均位置的距离在2mm以内。所述蜂窝结构体的端面的平面度可以这样测定,测量4处蜂窝结构体的端面方向的高度,算出其平均值,测定值的平均值与测定值的最大值的差即为平面度。
关于所述平坦化处理的方法将在下文中叙述。
并且,在第二方案的蜂窝结构体中,若不对一侧的端面进行平坦化处理,也可以结合多个该多孔陶瓷部件,使这一侧的端面上没有多孔陶瓷部件的凹凸。关于其原因将在下文中叙述。
另外,第二方案的蜂窝结构体的形状并不只限于图2所示的圆柱状,也可以是像椭圆柱状那样截面扁平的柱状或棱柱状。
下面对第二方案的蜂窝结构体的材料进行说明。
对于所述蜂窝结构体的材料可以例举为多孔陶瓷或金属。其中,优选多孔陶瓷。
对于所述多孔陶瓷没有特殊限制,可以例举为与在所述第一方案的蜂窝结构体中说明过的柱状体的材料相同的氮化物陶瓷、碳化物陶瓷及氧化物陶瓷等,其中优选耐热性强、机械特性出色且热传导率大的碳化硅。还可以使用向所述陶瓷中添加了金属硅的含硅陶瓷或结合了硅或硅酸盐化合物的陶瓷,例如,适宜使用向碳化硅添加了金属硅的陶瓷。
对于所述多孔陶瓷部件的平均气孔径及气孔率没有特殊限制,优选其与所述第一方案的蜂窝结构体的平均气孔径及气孔率相同;对于制造此种多孔陶瓷部件时使用的陶瓷颗粒的粒径没有特殊限制,优选其与所述第一方案的蜂窝结构体相同。
第二方案的蜂窝结构体可以作为催化剂载体使用,此时,所述蜂窝结构体载负净化废气用催化剂。
对于所述净化废气用催化剂,可以例举为与将第一方案的蜂窝结构体用作催化剂载体时相同的净化废气用催化剂。
与第一方案的蜂窝结构体相同,在第二方案的蜂窝结构体中载负净化废气用催化剂时,该催化剂既可以均匀地载负于贯通孔内,也可以只载负于贯通孔内的部分区域,还可以是从气体流入侧或气体流出侧的任意一侧朝向另一侧载负催化剂呈浓度梯度分布。
而且,与第一方案的蜂窝结构体相同,第二方案的蜂窝结构体可以按能作为净化废气用蜂窝过滤器发挥功能的方式对贯通孔的端部封孔的同时,载负净化废气用催化剂。
此时,净化废气用催化剂既可以载负于气体流入单元及气体流出单元两方,也可以只载负于任意一方,但优选只载负于气体流出单元。因为这样可以有效地发挥净化废气用蜂窝过滤器的功能及净化废气的功能。
并且,在第二方案的蜂窝结构体中载负了催化剂时,为了提高催化剂的反应性,也可以增大蜂窝结构体的比表面积,使其薄壁(0.01mm~0.2mm)、高密度[400~1500单元/平方英寸(62~233单元/cm2)]。这样可以通过废气排放提高升温性能。
另一方面,如上所述提高催化剂反应性时,特别是减小了间隔壁的厚度时,蜂窝结构体有被废气腐蚀的可能。因此,为了防止废气流入侧的端部(该部分距离端部的厚度优选1mm~10mm)腐蚀(即提高耐腐蚀性),优选通过以下方法提高端部的强度。
具体的方法可例举为,将端部的间隔壁厚度增加至基材的1.1倍~2.5倍的方法;设置玻璃层且提高玻璃成分比例的方法(与基材相比可以通过玻璃熔化防止腐蚀);减小气孔的容积或气孔径使其更致密的方法(具体地说,减小端部的气孔率使其比基材的气孔率少3%。另外,优选端部的气孔率小于等于30%);添加磷酸盐、重磷酸铝、氧化硅与碱金属的复合氧化物、硅溶胶、锆溶胶、铝溶胶、钛溶胶、堇青石粉末、堇青石碎渣、滑石、氧化铝等进行烧制形成强化部的方法;增厚催化剂层(载负的厚度不超过基材的1.5倍)的方法等。
如图2、3所示,优选在第二方案的蜂窝结构体的外周形成密封材料层,此时,对于构成该密封材料层的材料,可以例举为与形成第一方案的蜂窝结构体的密封材料层相同的材料。
下面以图2~4说明用密封材料层结合多个多孔陶瓷制造第二方案的蜂窝结构体的方法(下文也称为第二方案的制造方法)。
具体地说,首先制作由陶瓷构件25构成的陶瓷层叠体。
所述陶瓷层叠体的结构是由密封材料层23结合多个棱柱状多孔陶瓷部件30构成的柱状体,多孔陶瓷部件30中有多个贯通孔31隔着间隔壁33沿长度方向平行分布。
制造多孔陶瓷部件30时,首先向所述陶瓷粉末中添加粘合剂及分散液,调制混合组合物。
对于调制所述混合组合物的方法没有特殊限制,可以例举为与所述第一方案的制造方法中说明的制造原料浆时相同的方法。
然后,用粉碎机混合这些混合组合物,用捏合机充分捏合后,以挤出成型法制作与图3所示的多孔陶瓷部件30形状大致相同的柱状粗成型体。
之后,用微波干燥机干燥所述粗成型体,并向规定的贯通孔填充密封材料进行封孔处理,再次用微波干燥机进行干燥处理。
对于所述封孔材料没有特殊限制,可以例举为与所述混合组合物相同的材料。
然后,在有氧条件下,于400℃~650℃对经过了所述封孔处理的粗成型体进行加热脱脂,挥发粘合剂等使其分解消失后,只留下陶瓷粉末。
进行了所述脱脂处理后,在氮气、氩气等惰性气体存在下,于1400℃~2200℃左右加热烧制,烧结陶瓷粉末制造多孔陶瓷部件30。
如图4所示,制作所述陶瓷层叠体时,首先将多孔陶瓷部件30倾斜的放在截面呈V字形的台40上,以使多孔陶瓷部件30能够以倾斜的状态层积。之后,在朝向上方的两个侧面30a、30b上均匀地涂抹构成密封材料层23的密封材料浆,形成浆层41,再在此浆层上层积其他多孔陶瓷部件30,依次反复此过程,制作规定大小的柱状陶瓷层叠体。
在此工序中,层积多孔陶瓷部件30时,只要其一侧的端面对齐就可以。这样做有以下的优点。
由于干燥、烧制时的收缩误差、弯曲,如以上方法制造的多个多孔陶瓷部件30的形状会变得不统一。因此,由多孔陶瓷部件30层积起的陶瓷层叠体的两个端面上,通常会形成有多孔陶瓷部件的凹凸。这时,向前面解释的那样,将蜂窝结构体插入配管时容易产生麻烦。然而,若层积多孔陶瓷部件时对齐一侧的端面,则制造出的蜂窝结构体的另一侧端面上虽有凹凸,但一侧的端面是整齐的。
为此,将蜂窝结构体插入所述配管中时,从对齐了端面的一侧插进去就能够避免所述的麻烦。
因此,在第二方案的蜂窝结构体中所具有的优点是,制造时对齐一侧的端面层积多孔陶瓷部件,并标示出哪一个端面是对齐了的信息,就能够避免插入配管时产生的麻烦。
接下来,于50℃~100℃加热此陶瓷层叠体1小时,干燥固定所述浆层形成密封材料层23,之后用钻石刀将其外周部切割成图2所示的形状,制作陶瓷构件25。
对于成为密封材料层23的密封材料浆的组成材料没有特殊限制,可以例举为与第一方案的制造方法中说明的密封材料浆相同的材料。
切割干燥了的陶瓷层叠体的外周部前,也可以根据需要沿着于长度方向垂直的方向切割所述陶瓷层叠体。
经过这样的处理,制造的蜂窝结构体的长度方向的长度为规定长度,所述蜂窝结构体的端面进行了平坦化处理,特别是所述端面的平面度小于等于2mm。
所述陶瓷层叠体的长度方向是指,与构成陶瓷层叠体的多孔陶瓷部件的贯通孔平行的方向。并且,即使在制作陶瓷层叠体的工序中,层积并粘接多个多孔陶瓷部件后,多孔陶瓷部件的端面所形成的面的长度长于其侧面的长度,也将与多孔陶瓷部件的侧面平行的方向称为陶瓷层叠体的长度方向。
对于沿着与长度方向垂直的方向切割所述陶瓷层叠体的方法没有特殊限制,可以例举的方法是,用钻石刀沿着与陶瓷层叠体长度方向垂直的方向切割位于陶瓷层叠体的端面附近且所有的多孔陶瓷部件都重叠了的部分。
经过这样的工序,就可以对作成的陶瓷构件的端面进行平坦化处理,特别是通过所述方法可以将陶瓷构件的端面的平面度控制在小于等于2mm。
出于前面所述的理由,只对陶瓷构件一侧的端面进行此平坦化处理就可以。
接下来,在如此作成的陶瓷构件25的周围形成密封材料层24。这样就可以通过密封材料层结合多个多孔陶瓷部件制造蜂窝结构体。
对于形成该密封材料层的方法没有特殊限制,可以例举为与所述第一方案的蜂窝结构体的制造方法相同的方法。
然后,用二维编码在制成的蜂窝结构体的外周表面和/或端面上标示该蜂窝结构体的信息。可以用与所述第一方案的蜂窝结构体的制造方法中相同的方法标示所述信息。
经过这样的工序,就可以制造第二方案的蜂窝结构体。
对于所述第一方案或第二方案的蜂窝结构体,还可以在制造后载负净化废气用催化剂。也就是说,将本发明的蜂窝结构体用作催化剂载体时,通过载负净化废气用催化剂,就可以实现净化废气中的HC、CO、NOx等有害成分和由本发明的蜂窝结构体含有的微量有机成分产生的气体的功能。
由于在本发明的蜂窝结构体的外周表面和/或端面上通过二维编码标示了关于其端面的信息,只在气体流出单元载负净化废气用催化剂时,或是在贯通孔内按浓度梯度载负催化剂时,就不会搞错净化废气用催化剂的载负量。
并且,如上所述,密闭了贯通孔的一侧,并在贯通孔内载负净化废气用催化剂时,本发明的蜂窝结构体在具有作为捕集废气中颗粒的过滤器功能的同时,还具有了净化废气中的HC、CO、NOx等有害成分和由本发明的蜂窝结构体含有的微量有机成分产生的气体的功能。
实施例下面举出实施例来详细说明本发明,但本发明并不只限于这些实施例。
(实施例1)(1)湿润混合60重量%的平均粒径为10μm的α型碳化硅粉末和40重量%的平均粒径为0.5μm的β型碳化硅粉末,相对于100重量份的混合物,添加5重量份的有机粘合剂(甲基纤维素)和10重量份的水,进行捏合得到捏合物。然后向所述捏合物中添加少量增塑剂和润滑剂再次进行捏合,进行挤出成型后得到粗成型体。
然后用微波干燥机干燥所述粗成型体,向规定的贯通孔填充与所述粗成型体组成相同的浆料后,再次用微波干燥机干燥,之后于400℃脱脂,并在常压于氩气存在下,于2200℃烧制3小时,制造如图3所示形状、大小为34mm×34mm×300mm、贯通孔数量为31个/cm2、间隔壁厚度为0.3mm的由碳化硅烧结体构成的多孔陶瓷部件。
(2)按如图4说明的方法用耐热性的密封材料浆结合多个所述多孔陶瓷部件制造陶瓷层叠体。该密封材料浆包含31重量%的纤维长为0.2mm的氧化铝纤维、22重量%的平均粒径为0.6μm的碳化硅颗粒、16重量%硅溶胶、1重量%羧甲基纤维素及30重量%的水。
(3)用钻石刀沿着与陶瓷层叠体的长度方向垂直的方向切割所得到的陶瓷层叠体的一端,使切割后的端面的平坦度为0.5mm。端面的平坦度的测定时,沿着圆形的外周测定8处端面方向的高度,计算其平均值,该平均值与测定值的最大值的差即为平坦度。没有实施平坦处理一侧的端面的平面度为2.5mm。
(4)接着用钻石刀沿着与长度方向平行的方向切割陶瓷层叠体,制作图2所示的圆柱状陶瓷构件。
(5)然后在所述陶瓷构件的两个端面粘贴保护膜(日东电工社制造,No.315),该保护膜是PET膜,涂抹有热硬化性橡胶粘合剂。该保护膜与所述陶瓷构件的端面形状相同,一次粘贴就可以粘住陶瓷构件端面的全部。
(6)用所述密封材料浆在所述陶瓷构件的外周形成密封材料浆层。然后于120℃干燥此密封材料浆层,制造如图2所示的蜂窝过滤器20那样的圆柱状蜂窝结构体,该蜂窝结构体在多孔陶瓷部件中间以及陶瓷构件外周形成的密封材料层的厚度为1.0mm,直径为143.8mm。
(7)用激光记号笔在得到的蜂窝结构体的外周表面以5mm×5mm的QR编码(注册商标)标示包括废气的入口侧和出口侧、以及出口侧经过了平坦处理等信息。
共制造了10个这样的蜂窝结构体。
(实施例2)除了在实施例1的工序(2)中,制作陶瓷层叠体时,对齐多孔陶瓷部件的一端进行层积,和没有进行实施例1的工序(3)外,用与实施例1相同的方法制造蜂窝结构体。
多孔陶瓷部件对齐了的一侧的端面的平面度为1.0mm,另一侧端面的平面度为2.5mm。本实施例中,用5mm×5mm的QR编码(注册商标)标示了包括对齐了的端面的信息。
共制造了10个这样蜂窝结构体。
(比较例1)除了没有在此蜂窝结构体的外周表面上标示关于端面的信息外,按照与实施例1相同的方法制造蜂窝结构体。
共制造了10个这样的蜂窝结构体。
在实施例1、2及比较例1中制造的蜂窝结构体的周围覆盖了由无机纤维构成的垫子后,将该蜂窝结构体插入构成内燃机的排气通道的配管中。此处,实施例中制造的蜂窝结构体是从进行了平坦化处理的一端插入的。
之后,连续开动所述内燃机1000小时。
其结果是,实施例1、2制造的蜂窝结构体,10个都没有产生什么麻烦能够正常使用。
之后用照相机读取QR编码,用因特网等电子通信线路连接制造公司的主页,能够瞬间确认制造日期和制造商等的信息。当然,这些信息都事先用QR编码标示了。
另一方面,比较例1制造的蜂窝结构体,10个中有4个蜂窝结构体在连续运转1000小时后出现了垫子移位和松动。调查这些出现了问题的蜂窝结构体后,发现这些都是从平面度差的端面插入的,并且,由于平面度差插入后被倾斜着固定住。
也就是说,所有出现了问题的蜂窝结构体都是在插入配管时搞错了方向。
(参考例1~4)用与实施例1相同的方法,制造曲率半径R为15mm(参考例1)、20mm(参考例2)、50mm(参考例3)、1400mm(参考例4)的蜂窝结构体各100个,在此蜂窝结构体的侧面上水平标示15mm×15mm的数据阵(数据阵的两条边与蜂窝结构体的长度方向平行)。
然后用DENSO公司制造的TL30GT10B-SM读取该数据阵。
结果,参考例1中出现了读取错误,而参考例2~4都能够读取。
各参考例中的r/R值是,参考例1为1.00,参考例2为0.75,参考例3为0.30,参考例4为0.01。
(参考例5~7)印刷10.6mm×10.6mm的数据阵,除了将印字的位置旋转45°(r=15mm)以外,用与参考例2~4相同的方式在蜂窝结构体上标示信息。
然后用DENSO公司制造的TL30GT10B-SM读取该数据阵,结果是都能够读取。
各参考例中的r/R值是,参考例5为0.75,参考例6为0.30,参考例7为0.01。
(参考例8~10)除了将15mm×15mm的数据阵的印字位置旋转45°以外,用与参考例2~4相同的方式在蜂窝结构体上表示信息,用与参考例1同样的方式读取此信息时,在参考例8(r/R=1.06)中出现了读取错误。
另外,参考例9和10能够读取信息。各参考例中的r/R值是,参考例8为1.06,参考例9为0.42,参考例10为0.02。
权利要求
1.蜂窝结构体,其是隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的柱状蜂窝结构体,其特征在于,通过二维编码在其外周表面和/或端面标示关于所述蜂窝结构体的信息。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构体,其中,所述信息为关于端面的信息、关于制造经过、尺寸精密度的信息以及重量信息中的任意一项。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝结构体,其中,所述蜂窝结构体是由隔着壁部沿长度方向平行分布有多个贯通孔的多个柱形多孔陶瓷部件通过密封材料层连接而成。
4.如权利要求3所述的蜂窝结构体,其特征在于,每个所述贯通孔有一侧的端部被封孔,另一侧的端部开放,隔开所述贯通孔的所述间隔壁的全部或部分作为捕集颗粒的过滤器发挥作用。
5.如权利要求4所述的蜂窝结构体,其中,一侧端部被封孔的贯通孔和另一侧端部被封孔的贯通孔的开口径或者在各自端面的开口率不同。
6.如权利要求1~5中任一项所述的蜂窝结构体,其中,在所述蜂窝结构体的外周表面标示的关于所述端面的信息标示于靠近任意一个端面的位置上。
7.如权利要求1~6中任一项所述的蜂窝结构体,其中,所述多孔陶瓷上载负有净化废气用的催化剂。
8.如权利要求1~7中任一项所述的蜂窝结构体,其中,当所述蜂窝结构体的外周的曲率半径为R,所述二维编码在所述蜂窝结构体的外周方向的长度为r时,满足0.01≤(r/R)≤0.75。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种蜂窝结构体,将其插入构成内燃机的排气通道的配管来使用,其标示了能够明确区分废气流入侧和废气流出侧等的多种信息;本发明是隔着间隔壁沿长度方向平行分布有多个贯通孔的柱状蜂窝结构体,其特征是通过二维编码在其外周表面和/或端面标示关于所述蜂窝结构体的信息。
文档编号B01D39/14GK1806096SQ20058000006
公开日2006年7月19日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者山田启二 申请人:揖斐电株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1