陶瓷蜂窩結構體的制造方法和陶瓷蜂窩結構體的制作方法
【專利摘要】一種陶瓷蜂窩結構體的制造方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窩結構體包含陶瓷蜂窩體和外周壁，所述陶瓷蜂窩體具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道，所述外周壁形成于所述陶瓷蜂窩體的外周，該制造方法具有：擠出陶瓷坯土，形成具有陶瓷蜂窩結構的成形體的工序；通過對所述成形體、或將所述成形體燒成后的燒成體的外周部進行加工，而除去位于外周部的孔道的隔壁的一部分，得到在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的工序；和在所述陶瓷蜂窩體的外周面涂布涂敷材料而形成外周壁，并且在所述陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部涂布涂敷材料，以在所述兩端面的邊緣部殘留涂敷材料的方式，將涂布于所述邊緣部的涂敷材料插入邊緣部的孔道內的工序。
【專利說明】陶瓷蜂窩結構體的制造方法和陶瓷蜂窩結構體
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于汽車等的內燃機的廢氣凈化的陶瓷蜂窩結構體的制造方法和陶瓷蜂窩結構體。
【背景技術】
[0002]為了削減汽車等的內燃機的廢氣中所含的有害物質，作為使用了陶瓷蜂窩結構體的廢氣凈化用催化轉化器、微粒收集用過濾器，而使用陶瓷蜂窩結構體。
[0003]如圖12 Ca)和圖12 (b)所示，陶瓷蜂窩結構體50包含陶瓷蜂窩體51和外周壁52，所述陶瓷蜂窩體51具有由多孔質的隔壁53形成且沿軸向延伸的多個孔道(七54，所述外周壁52形成于所述陶瓷蜂窩體51的外周，垂直于其流路方向的剖面的形狀通常大致呈圓形或橢圓形(參照圖12(b))。就陶瓷蜂窩結構體50而言，其憑借由金屬網或陶瓷制的襯墊等形成的把持構件(未圖示)而被牢固地把持以在使用中不發(fā)生移動，且被收納于金屬制收納容器(未圖示)內。因此，要求外周壁具有可承受在負載有把持構件的把持力的狀態(tài)下的熱沖擊的強度。
[0004]如圖13 (a)和圖13 (b)所示，日本特開平05-269388號公開了一種陶瓷蜂窩結構體50，其包含陶瓷蜂窩體51和外周壁52，所述陶瓷蜂窩體51具有由多孔質的隔壁53形成且沿軸向延伸的多個孔道54、且在外周面51a具有在外部開口且沿軸向延伸的溝槽56，所述外周壁52通過以涂敷材料填充所述溝槽56而形成。該陶瓷蜂窩結構體50通過如下步驟制造:以公知的方法制作外周壁一體形成的陶瓷蜂窩燒成體后，磨削除去外周部的孔道，制作在外周部具有溝槽的陶瓷蜂窩體，涂布包含陶瓷粒子和/或陶瓷纖維和膠體二氧化硅或膠體氧化鋁的糊劑狀涂敷材料57以填充陶瓷蜂窩體的溝槽56，進行干燥而形成外周壁52。日本特開平05-269388號中記載了利用該方法可得到外周面被增強、且耐熱性和耐熱沖擊優(yōu)異的陶瓷蜂窩結構體。
[0005]日本特開平05-269388號中記載了，填充于最外周部的溝槽56的涂敷材料57的干燥是通過在大氣中放置24小時后，在90°C下干燥2小時而進行的。但是，為了使制造效率提高，若使用熱風干燥箱、微波等而希望使所述涂敷材料迅速干燥，則在投入高溫(80°C以上)的熱風干燥箱時、或者在高輸出微波干燥中輸出微波時，陶瓷蜂窩體51和外周壁52之間急劇產生顯著的溫度差，由于此時產生的熱應力(熱沖擊)，因此存在陶瓷蜂窩體51的溝槽56和外周壁52的端部的邊界產生間隙的問題。若陶瓷蜂窩結構體的外周壁的端部產生間隙，則在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，外周壁的端部從所述間隙起發(fā)生剝離和缺損，進而產生外周壁以該缺損部為起點發(fā)生破損而無法使用的問題。
[0006]如圖15 (a)所示，W007/148764號公開了一種形成了具有外周涂敷部63和突出部64的外周壁62的陶瓷蜂窩結構體60，其中，所述外周涂敷部63以覆蓋陶瓷蜂窩體61的外周面61a的方式設置，所述突出部64以從陶瓷蜂窩體61的端面65a、65b向外方突出、且覆蓋陶瓷蜂窩體61的端面65a、65b的邊緣部分的方式設置。如圖15 (b)所示，W007/148764號中記載的陶瓷蜂窩結構體60如下制造:以使至少一方的端面65a或端面65b的邊緣部分開放的方式，在通過兩個挾持構件69a、69b挾持兩端面65a、65b的狀態(tài)下，用刮刀68涂布涂敷材料67以覆蓋陶瓷蜂窩體61的外周面61a和端面65a、65b的邊緣部分的方式，在形成外周涂敷部63和突出部64后，進行干燥并根據需要進行燒成。W007/148764號中記載了，利用該方法可有效地防止外周壁62的破損、剝離。
[0007]W007/148764號中記載了，為了防止外周涂敷層的干燥開裂，優(yōu)選組合100~200°C的熱風干燥和電熱器、遠紅外線等的無風干燥來進行所述涂敷材料的干燥，且進一步優(yōu)選通過加濕來調整干燥速度。但是，與日本特開平05-269388號中記載的方法相同，在為了使制造效率提高，主要使用熱風干燥箱、微波等而希望使所述涂敷材料67迅速干燥的情況下，當投入高溫(80°C以上)的熱風干燥箱時、或者在高輸出微波干燥中輸出微波時，會產生急劇的溫度差，由于此時產生的熱沖擊，因此存在外周涂敷部63的端部63a和外周面61a之間、以及突出部64和端面65a、65b之間容易產生間隙的問題。若在這些部位產生間隙，則在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，外周壁的端部從所述間隙起發(fā)生剝離和缺損，進而產生外周壁以這些缺損部為起點發(fā)生破損而無法使用的問題。
[0008]如圖16 Ca)所示，W008/117729號公開了一種與陶瓷蜂窩體71的軸向的長度相比而更長地形成外周壁部73、并且在陶瓷蜂窩體71的端面75a、75b的邊緣部形成有邊緣壁部74的陶瓷蜂窩結構體70，并且記載了就形成于端面的邊緣部的邊緣壁部74而言，如圖16 (b)所示，優(yōu)選在干燥后除去至陶瓷蜂窩體71的端面位置。W008/117729號中記載的陶瓷蜂窩結構體70通過對涂布于外周部71a和端面75a、75b的邊緣部的涂敷材料77進行干燥而制造，由于與陶瓷蜂窩體71的軸向的長度相比而更長地形成外周壁部73，因此在干燥時在外周面71a和涂敷材料77的邊界處不會產生間隙，因此能夠防止沖擊等導致的外周壁部的缺損。
[0009]但是，在W008/117729號中記載的發(fā)明中，與日本特開平05-269388號和W007/148764號中記載的方法相同，為了使制造效率提高，若使用熱風干燥箱、微波等而希望使涂布于外周面71a和端面75a、75b的邊緣部的涂敷材料77迅速干燥，由于此時產生的熱沖擊，因此存在外周壁部73的端部73a和外周面71a之間、或邊緣壁部74和端面75a、75b之間容易產生間隙的問題。而且，若將形成于端面75a、75b的邊緣部的邊緣壁部74從端面75a、75b除去，則外周壁部7`3的端部73a和外周面71a之間產生的間隙擴大。由于產生這些間隙，因此在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，外周壁73的端部73a從所述間隙起發(fā)生剝離和缺損，進而產生外周壁以這些缺損部為起點發(fā)生破損而無法使用的問題。
[0010]如圖17所示，日本特開2003-284923號公開了一種陶瓷蜂窩結構體80，其中，陶瓷蜂窩體81的孔道中，位于最外周的最外周孔道、以及從該孔道起位于內部方向的規(guī)定數量的孔道的至少一端端部和/或中間部被外周壁82的內周面密封，構成流體無法流動的遮蔽孔道84。日本特開2003-284923號有如下記載:該陶瓷蜂窩結構體80如下制造，即，對于通過擠出成形而制作的具有蜂窩結構成形體，以一端的端部的收縮率與另一端不同的方式進行干燥和燒成，由此形成圓錐臺狀的陶瓷蜂窩體，將所述陶瓷蜂窩體的圓錐臺狀的外周面加工為圓筒狀，在其外周面81a設置外周壁82，并進行干燥。日本特開2003-284923號有如下記載:通過這樣的方法制造的蜂窩結構體80憑借利用外周壁82形成的遮蔽孔道84的隔熱效果，能夠縮短自運轉開始的溫度上升時間，在負載催化劑時能夠以短時間提高催化劑活性。
[0011 ] 但是，在日本特開2003-284923號中記載的方法中，與前述的現有技術相同，為了使制造效率提高，若使用熱風干燥箱、微波等而希望使設置于外周面81a的外周壁82迅速干燥，則由于此時產生的熱沖擊，因此存在外周面81a和外周壁82的端部的邊界處容易產生間隙的問題。若在這些部位產生間隙，則在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，外周壁的端部從所述間隙起發(fā)生剝離和缺損，進而產生外周壁以這些缺損部為起點發(fā)生破損而無法使用的問題。

【發(fā)明內容】

[0012]發(fā)明所要解決的問題
[0013]因此本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供在陶瓷蜂窩結構體的制造方法中，在對所涂布的涂敷材料進行干燥時，即使受到熱風干燥箱、微波等的熱沖擊，外周壁的端部和外周面的溝槽之間也不易產生間隙，且在之后的處理、或者收納于金屬容器使用時，外周壁的端部不會發(fā)生剝離的陶瓷蜂窩結構體的制造方法和陶瓷蜂窩結構體，其中，上述制造方法具有:將涂敷材料涂布于在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的外周面而形成外周壁的工序。
[0014]用于解決問題的方法
[0015]鑒于上述目標而潛心研究的結果是，本發(fā)明人等發(fā)現，在將涂敷材料涂布于在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的外周面而形成外周壁的工序中，通過追加在所述陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部也涂布涂敷材料、并以在所述兩端面的邊緣部殘留涂敷材料的方式將涂布于所述兩端面的邊緣部的涂敷材料插入邊緣部的孔道內的工序，能夠得到使用熱風干燥箱、微波等進行干燥時，周壁的端部和外周面的溝槽之間不會產生間隙、外周壁無剝離和缺損的陶瓷蜂窩結構體，從而完成本發(fā)明。
[0016]因此，本發(fā)明是制造陶瓷蜂窩結構體的方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窩結構體包含陶瓷蜂窩體和外周壁，所述陶瓷蜂窩體具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道，所述外周壁形成于所述陶瓷蜂窩體的外周，
[0017]所述制造方法具有:
[0018]擠出陶瓷坯土，形成具有陶瓷蜂窩結構的成形體的工序；
[0019]通過對所述成形體、或將所述成形體燒成后的燒成體的外周部進行加工，從而除去位于外周部的孔道的隔壁的一部分，得到在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的工序；和
[0020]在所述陶瓷蜂窩體的外周面涂布涂敷材料而形成外周壁，并且在所述陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部涂布涂敷材料，以在所述兩端面的邊緣部殘留涂敷材料的方式，將涂布于所述邊緣部的涂敷材料插入邊緣部的孔道內的工序。
[0021 ] 優(yōu)選具有將所述涂敷材料干燥后，除去在所述兩端面的邊緣部殘留的涂敷材料的工序。
[0022] 本發(fā)明的陶瓷蜂窩結構體的特征在于，包含:具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道的陶瓷蜂窩體、在所述陶瓷蜂窩體的外周涂布涂敷材料而形成的外周壁、和將涂敷材料插入所述陶瓷蜂窩體的邊緣部的孔道的兩端部而形成的密封部。[0023]發(fā)明效果
[0024]在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體上形成外周壁時，在陶瓷蜂窩體的外周面涂布涂敷材料、并且在陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部也涂布涂敷材料、并將涂布于所述兩端面的涂敷材料插入孔道內，由此，在涂敷材料的干燥時，所述外周壁和所述溝槽之間將難以產生間隙，能夠得到在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，從所述間隙不會引起外周壁的端部的剝離和缺損，進而外周壁不會以該缺損部為起點發(fā)生破損的陶瓷蜂窩結構體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1 (a)是以平行于軸向的剖面表示通過本發(fā)明的方法制造的陶瓷蜂窩結構體的一例的不意圖。[0026]圖1 (b)是從軸向觀察圖1 (a)的陶瓷蜂窩結構體的示意圖。
[0027]圖2 Ca)是以平行于軸向的剖面表示陶瓷蜂窩體的一例的示意圖。
[0028]圖2 (b)是從軸向放大圖2 Ca)的陶瓷蜂窩體的外周部來進行觀察的示意圖。
[0029]圖3 (a)是表示用于將涂敷材料涂布于陶瓷蜂窩體的外周部和端面邊緣部的裝置的平行于軸向的示意剖面圖。
[0030]圖3 (b)是表示圖3 Ca)的裝置的支承板的示意剖面圖。
[0031]圖3 (C)是從軸向觀察圖3 Ca)的裝置的支承板的示意圖。
[0032]圖4 (a)是表示將涂敷材料插入陶瓷蜂窩體的端面的邊緣部的孔道內的情況的平行于軸向的示意剖面圖。
[0033]圖4 (b)是表示圖4 Ca)的按壓夾具的示意剖面圖。
[0034]圖5 (a)是表示將涂敷材料插入陶瓷蜂窩體的邊緣部的孔道內的情形的平行于軸向的示意剖面圖。
[0035]圖5 (b)是表示圖5 Ca)的按壓夾具的示意剖面圖。
[0036]圖5 (C)是從軸向觀察圖5 Ca)的按壓夾具的示意圖。
[0037]圖6是表示將涂敷材料插入陶瓷蜂窩體的邊緣部的孔道內后，涂敷材料殘留于端面邊緣部的狀態(tài)的示意剖面圖。
[0038]圖7 (a)是示意性地表示在陶瓷蜂窩體的端面的邊緣部涂布了涂敷材料的狀態(tài)的部分剖面圖。
[0039]圖7 (b)是表示以在邊緣部殘留涂敷材料的方式，將涂布于圖7 Ca)的陶瓷蜂窩體的端面的邊緣部的涂敷材料插入孔道內的狀態(tài)的部分剖面圖。
[0040]圖7 (c)是表示以在邊緣部不殘留涂敷材料的方式，將涂布于圖7 Ca)的陶瓷蜂窩體的端面的邊緣部的涂敷材料插入孔道內的狀態(tài)的部分剖面圖。
[0041]圖8 Ca)是表示具有實施例8的蜂窩結構的成形體的示意剖面圖。
[0042]圖8 (b)是表示對具有實施例8的蜂窩結構的成形體進行干燥的情形的示意剖面圖。
[0043]圖8 (c)是表示將具有實施例8的蜂窩結構的成形體干燥后，進行燒成的情形的示意剖面圖。
[0044]圖8 Cd)是表示將具有實施例8的蜂窩結構的成形體后干燥后,通過加工成形為圓筒形后的陶瓷蜂窩體的示意剖面圖。
[0045]圖9 (a)是表示在實施例8的陶瓷蜂窩體的外周部和端面邊緣部涂布涂敷材料的裝置的示意剖面圖。
[0046]圖9 (b)是表示圖9 Ca)的裝置的支承板的示意剖面圖。
[0047]圖10 Ca)是表示在實施例8的陶瓷蜂窩體的邊緣部的孔道內插入有涂敷材料的情形的平行于軸向的示意剖面圖。
[0048]圖10 (b)是表示圖10 Ca)的按壓夾具的示意剖面圖。
[0049]圖11 (a)是表示在實施例8中、在端面邊緣部殘留有涂敷材料的狀態(tài)的陶瓷蜂窩體的示意剖面圖。
[0050]圖11 (b)是表示在實施例8中、研磨除去殘留涂敷材料而得到的陶瓷蜂窩結構體的示意剖面圖。
[0051]圖12 Ca)是以平行于軸向的剖面表示現有的陶瓷蜂窩結構體的一例的示意圖。
[0052]圖12 (b)是從軸向觀察圖12 Ca)的陶瓷蜂窩結構體的示意圖。
[0053]圖13 Ca)是以平行于軸向的剖面表示日本特開平05-269388號中記載的陶瓷蜂窩結構體的示意剖面圖。
[0054]圖13 (b)是從軸向放大圖13 (a)的陶瓷蜂窩結構體的外周部來進行觀察的示意圖。
[0055]圖14是表示在比較例I的陶瓷`蜂窩體的外周面涂布涂敷材料的裝置的示意剖面圖。
[0056]圖15 Ca)是表示W007/148764號中記載的陶瓷蜂窩結構體的示意剖面圖。
[0057]圖15 (b)是表示用于制造W007/148764號中記載的陶瓷蜂窩結構體的裝置的示意剖面圖。
[0058]圖16 (a)是表示W008/117729號中記載的陶瓷蜂窩結構體的一例的示意剖面圖。
[0059]圖16 (b)是表示W008/117729號中記載的陶瓷蜂窩結構體的另外一例的示意剖面圖。
[0060]圖17是表示日本特開2003-284923號中記載的陶瓷蜂窩結構體的示意剖面圖。【具體實施方式】
[0061][I]陶瓷蜂窩結構體
[0062]如圖1 (a)和圖1 (b)所示，本發(fā)明的陶瓷蜂窩結構體I具有陶瓷蜂窩體11和外周壁12，所述陶瓷蜂窩體11具有由多孔質的隔壁13形成且沿軸向延伸的多個孔道14，所述外周壁12形成于所述陶瓷蜂窩體11的外周，還在所述陶瓷蜂窩體11的邊緣部的孔道141的兩端面15a、15b設置有密封部18。
[0063]所述邊緣部的孔道141是，構成所述陶瓷蜂窩體11的孔道14(不含外周面Ila的溝槽16)中，從外周起朝向軸中心而處于I~7孔道的范圍的孔道(圖中為了方便說明而示出了密封I~3孔道的范圍的例子)。由于在邊緣部的孔道141的兩端部設置有所述密封部18，因此廢氣無法流通。因此，為了防止壓力損失變大，優(yōu)選盡可能減少設置有所述密封部18的邊緣部的孔道141。由此觀點出發(fā)，在所述兩端部設置有密封部18的邊緣部的孔道141優(yōu)選設為從外周起朝向軸中心的I~5孔道的范圍，更優(yōu)選設為I~4孔道的范圍，最優(yōu)選設為I~2孔道的范圍。另一方面，在本發(fā)明的制造方法中(后述)，為了防止因干燥時的熱沖擊而產生的、涂布于外周面Ila的涂敷材料170的剝離，優(yōu)選至少在從外周起朝向軸中心的I~2孔道的范圍內涂布涂敷材料，更優(yōu)選在I~4孔道的范圍內涂布涂敷材料。需要說明的是，設置有密封部18的孔道數和涂布有涂敷材料的孔道數是從最外周起朝向軸中心計數的孔道數(外周面的溝槽除外)，是在孔道壁正交于外周部的方向上計數的孔道數(圖1 (b)中的箭頭a或箭頭b的方向)。
[0064]設置于所述邊緣部的孔道141的兩端部的密封部18的長度優(yōu)選為陶瓷蜂窩體11的各端面起3~15mm,更優(yōu)選為5~10mm。所述密封部18的長度不必在全部的所述邊緣部的孔道141中相同，例如圖7 (c)所示，也可以混合存在不同長度的密封部18、18a。
[0065]在設置有所述密封部18的所述邊緣部的孔道141的端面，也可以如圖6所示，具有所述密封部18的一部分露出、使鄰接的密封部18彼此和外周壁12連結的殘留涂敷材料層 172。
[0066][2]陶瓷蜂窩結構體的制造方法
[0067]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行具體說明。但本發(fā)明并不限于以下的實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內，基于本領域技術人員的通常知識，對以下的實施方式加以適當改變、改進等的方案也包含在本發(fā)明中。
[0068]本發(fā)明的制造方法是制造陶瓷蜂窩結構體的方法，所述陶瓷蜂窩結構體包含陶瓷蜂窩體和外周壁，所述陶瓷蜂窩體具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道，所述外周壁形成于所述陶瓷蜂窩體的外周，
[0069]所述制造方法具有:
[0070](a)擠出陶瓷坯土，形成具有陶瓷蜂窩結構的成形體的工序；
[0071](b)通過對所述成形體、或將所述成形體燒成后的燒成體的外周部進行加工，從而除去位于外周部的孔道的隔壁的一部分，得到在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的工序；
[0072](c)在所述陶瓷蜂窩體的外周面涂布涂敷材料，而形成外周壁的工序；以及
[0073](d)在所述陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部涂布涂敷材料，以在所述兩端面的邊緣部殘留涂敷材料的方式，將所述涂布后的涂敷材料插入邊緣部的孔道內的工序。
[0074](a)成形體的形成
[0075]具有陶瓷蜂窩結構的成形體通過陶瓷坯土的擠出成形而制作。首先向陶瓷粉末添加粘合劑、潤滑劑和根據需要的造孔材料，以干式充分混合后添加水，進行充分的混煉而制作增塑化的陶瓷坯土。將該陶瓷坯土擠出，切斷為規(guī)定長度，進行干燥，由此得到外周壁和隔壁一體形成的、具有陶瓷蜂窩結構的成形體。
[0076](b)陶瓷蜂窩體的制作
[0077]將得到的具有陶瓷蜂窩結構的成形體燒成，通過加工除去該燒成體的外周部，如圖2 (a)和圖2 (b)所示，通過除去位于外周部的最外周孔道14a的隔壁的一部分，從而制作在外周面Ila形成有沿軸向延伸的溝槽16的陶瓷蜂窩體11。需要說明的是，在該方法中，示出了在燒成成形體后對外周面進行加工的例子，但也可以對燒成前的成形體實施加工，然后進行燒成而制作陶瓷蜂窩體U。
[0078]作為陶瓷蜂窩體的優(yōu)選材質，可以列舉堇青石、氧化鋁、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、鈦酸鋁、LAS等，其中以堇青石為主晶相的陶瓷蜂窩體由于廉價且耐熱性優(yōu)異、化學性穩(wěn)定而最優(yōu)選。
[0079](C)涂敷材料的涂布
[0080]在得到的陶瓷蜂窩體11的、具有沿軸向延伸的溝槽16的外周面Ila和兩端面15a、15b的邊緣部151涂布涂敷材料17。為了防止因干燥時的熱沖擊而產生的、外周面Ila和涂布于所述外周面Ila的涂敷材料170之間的剝離，優(yōu)選至少在從外周起朝向軸中心的I~2孔道的范圍內涂布涂敷材料，更優(yōu)選在I~4孔道的范圍內涂布涂敷材料。涂布于所述外周面Ila的涂敷材料17的厚度優(yōu)選0.1~5mm,更優(yōu)選0.5~4mm。另外,涂布于所述兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17的厚度優(yōu)選為3.5~15mm，更優(yōu)選4~13mm。
[0081]所述涂敷材料17的涂布可以使用例如圖3 (a)所示的涂布裝置20進行。涂布裝置20包含挾持陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b的圓板狀的2個支承板21a、21b，和與所述支承板21a、21b的外周端部213a抵接的刮板25。所述陶瓷蜂窩體11而能夠在被所述支承板21a、21b挾持的狀態(tài)下以中心軸X為軸自由地旋轉。
[0082]如圖3 (a)和圖3 (b)所示，所述支承板21a、21b具有與陶瓷蜂窩體11的端面15a、15b抵接的中央部211，和與所述中央部211相比而較薄地形成的邊緣部213，所述中央部211和所述邊緣部213的邊界構成以軸為中心的圓狀的高度L1的階梯212。由于具有這樣的形狀，因此所述支承板21a、21b在所述邊緣部213中，與陶瓷蜂窩體11的端面15a、15b之間形成用于涂布涂敷材料的寬度L1的間隙。所述支承板21a、21b的外徑以大于陶瓷蜂窩體11的外徑的方式被構成，在陶瓷蜂窩體11的外周面I la、和抵接于所述支承板21a、21b的外周端部213a的刮板25之間，構成用于涂布涂敷材料的間隙。
[0083]所述涂敷材料17的涂布如下進行:以所述支承板21a、21b挾持陶瓷蜂窩體11，在使刮板25抵接于所述支承板21a、21b的外周端部213a的狀態(tài)下，在陶瓷蜂窩體11的外周面Ila與刮板25的間隙、以及兩端面15a、15b的邊緣部151與所述支承板21a、21b的邊緣部213的間隙流入涂敷材料17，使所述支承板21a、21b挾持的陶瓷蜂窩體11繞軸X旋轉，由此用刮板25平整涂敷材料17，在所述外周面I Ia和兩端面15a、15b的邊緣部151涂布所述涂敷材料17。此時，優(yōu)選以所述涂敷材料17無間隙地填充所述外周面Ila的溝槽16的方式進行涂布。
[0084]在此，可以通過調節(jié)支承板21a、21b的中央部211的外徑，調節(jié)在陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b涂布涂敷材料17的邊緣部151的區(qū)域。另外，可以通過調節(jié)支承板21a、21b的階梯212的高度L1，調節(jié)在后述的邊緣部的孔道141的端部插入的涂敷材料17的量，進而調節(jié)密封部18的長度。
[0085]涂敷材料17優(yōu)選為，將陶瓷骨料、膠體二氧化硅或膠體氧化鋁、粘合劑、水、根據需要的分散劑等混煉，而制成的具有20Pa *s以上的粘度的糊劑狀的材料。粘度過高時，涂敷材料17難以充分填充于陶瓷蜂窩體11的外周面Ila的溝槽16中，而且難以將涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入邊緣部的孔道141的端部，因此不優(yōu)選。因此，涂敷材料17的粘度更優(yōu)選為500Pa.s以下。
[0086]作為所述陶瓷骨料，可以使用堇青石、氧化鋁、莫來石、二氧化硅、鈦酸鋁等。陶瓷骨料與陶瓷蜂窩體可以是相同的材質，也可以是不同的材質。例如，通過使用非晶質二氧化硅等、與陶瓷蜂窩體相比熱膨脹系數小的材質，從而使用時的耐熱沖擊性變得良好。涂敷材料17中除陶瓷骨料以外，還可包含陶瓷纖維、無機粘合劑、有機粘合劑等。
[0087]涂布涂敷材料17后,從陶瓷蜂窩體11拆卸刮板25和支承板21a、21b,將在外周面Ila的溝槽16和兩端面15a、15b的邊緣部151涂布有涂敷材料17的陶瓷蜂窩體11從涂布裝置20分離。如圖4 (a)所示，對涂布于分離后的陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17推按圓板狀的按壓夾具31a、31b (圖4 (b))來施加載荷，將涂布于所述兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入邊緣部的孔道141的端部。其結果如圖6所示，利用插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171在邊緣部的孔道141的兩端部形成密封部18，在陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b的邊緣部151形成殘留涂敷材料層172。
[0088]被插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171將孔道內的端部填充，并且浸入存在于多孔質的隔壁13中的氣孔內，與隔壁13的密合力增大。因此，涂布于外周面Ila的溝槽16而形成外周壁12的涂敷材料170、所述殘留涂敷材料層172、插入孔道端的內部而形成密封部18的涂敷材料171和隔壁13成為一體，良好地粘連于陶瓷蜂窩體11。按壓夾具31a、31b以距離陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b規(guī)定位置處停止的方式進行設定，由此能夠調節(jié)插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171的長度和殘留涂敷材料層172的厚度。
[0089]所述殘留涂敷材料層172的厚度，可以通過使用例如圖5 (b)和圖5 (C)所示的、在按壓夾具的中央部311與邊緣部313間設置有階梯312的階梯圓板狀的按壓夾具32a、32b (參照圖5 (a))而容易地調節(jié)。如圖5 (a)所示，將所述階梯圓板狀的按壓夾具32a、32b配置于的陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b,從兩端面15a、15b挾持所述陶瓷蜂窩體11并在夾持方向上施加0.1MPa以上的載荷，加壓至所述中央部311的端面與陶瓷蜂窩體11的端面15a、15b接觸，將涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入孔道內，形成密封部18和殘留涂敷材料層172。此時，通過改變階梯圓板狀的按壓夾具32a、32b的階梯312的高度L2，能夠調節(jié)殘留涂敷材料層172的厚度。
[0090]將涂布于陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入孔道內后，拆卸按壓夾具31a、31b (或階`梯圓板狀的按壓夾具32a、32b)，以熱風干燥、微波干燥等公知的方法使涂敷材料17干燥，除去涂敷材料17中的水分，在外周面Ila的溝槽16上形成外周壁12，并且在邊緣部的孔道141的兩端部形成密封部18。根據本發(fā)明的陶瓷蜂窩結構體I的制造方法，插入邊緣部的孔道141的兩端部的涂敷材料171浸入存在于隔壁13的氣孔內，提高密合性，因此，涂布于外周面Ila的溝槽16的涂敷材料170、殘留涂敷材料層172、插入孔道端的內部的涂敷材料171和隔壁13成為一體并良好地粘連。因此，在對涂布有涂敷材料17的陶瓷蜂窩體11進行干燥時，即使施加熱沖擊，在外周壁12處與隔壁13之間也不易產生間隙，在之后的處理時、或者收納于金屬容器使用時，外周壁12的端部不會發(fā)生剝離或缺損。
[0091]為了使插入邊緣部的孔道141的兩端部的涂敷材料171與隔壁13良好地粘連，優(yōu)選將涂敷材料17插入3mm以上的深度,更優(yōu)選插入5mm以上的深度。
[0092]若涂敷材料17在陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b的邊緣部151處殘留而成的殘留涂敷材料層172小于0.5mm，則涂布于外周面Ila的溝槽16的涂敷材料170、殘留涂敷材料層172、插入孔道端的內部的涂敷材料171和隔壁13無法充分地一體化，因此在涂布涂敷材料17后的干燥時，外周壁12和溝槽13之間將容易產生間隙，因此不優(yōu)選。所以，所述殘留涂敷材料層172的厚度優(yōu)選0.5mm以上，更優(yōu)選Imm以上。另一方面，若所述殘留涂敷材料層172超過10mm，則在之后的處理時，殘留涂敷材料層172容易破損，存在設置于外周面Ila的涂敷材料170 (外周壁12)以破損部為起點發(fā)生破損而無法使用的情況，因此不優(yōu)選。所述殘留涂敷材料層172的厚度優(yōu)選為8mm以下，進一步優(yōu)選5mm以下。
[0093]為了使涂布于外周面Ila的溝槽16的涂敷材料170、殘留涂敷材料層172、插入孔道端的內部的涂敷材料171和隔壁13成為一體而良好地粘連，隔壁13的氣孔率優(yōu)選為40 ~80%ο
[0094]干燥后，殘留于兩端面15a、15b的邊緣部151的殘留涂敷材料層172從陶瓷蜂窩體11的兩端面15a、15b突出，因此在干燥后將其研磨除去，也可以制成如圖1 (a)和圖1(b)所示的陶瓷蜂窩結構體I。在干燥后除去所述殘留涂敷材料層172時，涂敷材料17的干燥已經結束，因此不用擔心在外周壁12的端部處與溝槽13之間產生間隙。
[0095]就插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171而言，它們的深度沒有必要全部相同。涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17的靠近軸中心側的部分如圖7Ca)所示，在未覆蓋孔道總體的情況下，若將涂敷材料17插入所述孔道內，則如圖7 (b)和圖7 (c)所示，插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171的深度變得不一致，但即使在這種情況下，也能夠得到本發(fā)明的效果。 [0096]如圖11 (a)和圖11 (b)所不,在將本發(fā)明的方法應用于具有一端端部被外周壁12的內周面密封的遮蔽孔道141a的陶瓷蜂窩結構體I的制造時，不僅能夠防止外周壁12的端部的剝離和缺損，而且由于所述遮蔽孔道141a被插入另一端端部的涂敷材料171密封，因此可得到所述遮蔽孔道141a的隔熱效果進一步提高的效果。
[0097]干燥后，可以根據需要對外周壁12進行加熱和燒成。另外，也可以形成將陶瓷蜂窩結構體I的各孔道的兩端部交替密封而成的結構。
[0098][3]實施例
[0099]通過以下的實施例進一步詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并非限定于此。
[0100]實施例1
[0101](I)陶瓷蜂窩體的制作
[0102]調整高嶺土、滑石、二氧化硅和氧化鋁的粉末，制成包含50質量％的SiO2、36質量％的Al2O3和14質量％的MgO的堇青石生成原料粉末，向該原料粉末中添加作為粘合劑的甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素、潤滑劑以及作為造孔材料的已發(fā)泡樹脂，以干式充分混合后，添加水進行充分的混煉，制作出增塑化的陶瓷坯土。將該陶瓷坯土擠出成形，切斷為規(guī)定長度后干燥，得到具有邊緣部和隔壁一體形成的陶瓷蜂窩結構的成形體。燒成該成形體后，對外周部進行加工，由此除去位于外周部的孔道的隔壁的一部分，得到在外周面具有沿軸向延伸的溝槽、外徑266mm、全長305mm、隔壁厚度0.3mm、孔道間距為1.57mm且隔壁的氣孔率為61%的堇青石質的陶瓷蜂窩體。
[0103](2)涂敷材料的制作
[0104]相對于100質量份的平均粒徑50 μ m的堇青石粉末，混合以固體成分計13質量份的膠體二氧化硅，此外，相對于堇青石粉末和膠體二氧化硅的固體成分合計100質量份，混合1.2質量份的甲基纖維素，加水混煉以達到20Pa.S的粘度，制作出涂敷材料17。[0105](3)涂敷材料的涂布
[0106]使用如圖9 (a)和圖9 (b)所示的涂布裝置20，在該陶瓷蜂窩體的外周面Ila涂布涂敷材料17。涂布裝置20的支承板21a、21b使用外徑為270mm且階梯212的高度L1為6mm的支承板，從所述階梯212到外周端部213a的距離，以涂布于陶瓷蜂窩體的兩端面15a、15b的邊緣部的涂敷材料可覆蓋從外周起朝向中心的5孔道(外周面的溝槽除外)的區(qū)域的方式來設定。
[0107]邊使以所述支承板21a、21b挾持兩端面15a、15b的陶瓷蜂窩體11旋轉，邊使刮板25抵接支承板21a、21b的外周端部213a，使涂敷材料17流入陶瓷蜂窩體11的外周面11a、和兩端面15a、15b的邊緣部151、和支承板21a、21b、和刮板25的間隙，邊用刮板25進行平整邊涂布涂敷材料17。
[0108]涂布后，拆卸支承板21a、21b，如圖5 Ca)所示，將階梯312的高度L2為1mm的階梯圓板狀的按壓夾具32a、32b (參照圖5 (b)和圖5 (c))推按至陶瓷蜂窩體11的兩端的端面整面，施加0.1MPa的載荷，使涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入孔道內。
[0109]將外周面Ila的涂敷材料17 (外周壁12)、插入邊緣部的孔道141的端部的涂敷材料171 (密封部18)和殘留涂敷材料層172用熱風干燥箱在130°C干燥2小時后，研磨除去殘留于兩端面15a、15b的邊緣部151的殘留涂敷材料層172，制作3個外徑270mm且全長305mm的陶瓷蜂窩結構體。
[0110]對于實施例1的陶瓷蜂窩結構體1，將有無向邊緣部涂布涂敷材料、涂布有涂敷材料的孔道數、插入有涂敷材料的孔道數、插入的涂敷材料的長度、干燥時的殘留涂敷材料層172的厚度、和干燥后的殘留涂敷材料層172有無除去示于表1中。在表1中，涂布有涂敷材料的孔道數和插入有涂敷材料的孔道數是從最外周起朝向軸中心計數的孔道數(外周面的溝槽除外)，是在孔道壁正交于外周部的方向上計數的孔道數(圖1 (b)中的箭頭a或箭頭b的方向)。插入的涂敷材料 的長度是在評價試驗結束后進行切斷來測定10處的長度并平均的值。
[0111]對于這些試樣，對外周壁端部與外周面的間隙的產生、使用時載置于金屬制收納容器內并使其振動時的破損、以及壓力損失進行評價，結果示于表1中。
[0112]就外周壁端部與外周面的間隙的產生而言，切斷I個陶瓷蜂窩結構體并以目測觀察，
[0113]將沒有產生間隙的試樣評價為“優(yōu)(◎)”，
[0114]將產生不足0.5mm的間隙的試樣評價為“良(〇)”，
[0115]將產生0.5mm以上且不足Imm的間隙的試樣評價為“可(Λ)”，以及
[0116]將產生Imm以上的間隙的試樣評價為“劣(X )”。
[0117]就使用時載置于金屬制收納容器內并使其振動時的破損的評價而言，是將另I個陶瓷蜂窩結構體收納于金屬容器中，施加100小時的頻率IOOHz且加速度60G的振動進行振動試驗，將試驗后的陶瓷蜂窩結構體從金屬制收納容器中取出并以目測觀察，
[0118]將沒有產生缺損的試樣評價為“優(yōu)(◎)”，
[0119]將從端部產生不足0.5mm的長度的缺損的試樣評價為“良(〇)”，
[0120]將產生0.5mm以上且不足Imm的長度的缺損的試樣評價為“可(Λ)”，以及[0121]將產生Imm以上的長度的缺損的試樣評價為“劣(X )”。
[0122]就壓力損失的評價而言，將此外的另I個陶瓷蜂窩結構體固定于壓力損失測試架，以IONm3Aiin的流量送入空氣，根據流入側和流出側的差壓(壓力損失)，如下評價:
[0123]將0.6kPa以下的情況評價為“優(yōu)(◎)”，
[0124]將超過0.6kPa且0.8kPa以下的情況評價為“良(〇)”，
[0125]將超過0.8kPa且1.0kPa以下的情況評價為“可(Λ)”，以及
[0126]將超過1.0kPa的情況評價為“劣(X )”。
[0127]實施例2~5
[0128]改變從涂布裝置20的支承板21a、21b的階梯212到外周端部213a的距離，從而如表1所示，改變在陶瓷蜂窩體11的兩端面的邊緣部涂布涂敷材料時被涂敷材料覆蓋的孔道數(涂布有涂敷材料的孔道數)，除此以外，與實施例1同樣地制作外徑270mm且全長306mm的陶瓷蜂窩結構體1，進行和實施例1同樣的評價。結果示于表1中。
[0129]實施例6
[0130]除了在使用階梯312的高度L2為0.5mm的按壓夾具31a、31b的方面、和未除去殘留于兩端面15a、15b的邊緣部151的殘留涂敷材料層172的方面以外，與實施例1同樣地制作外徑270mm且全長306mm的陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例1同樣的評價。結果示于表1中。
[0131]實施例7`[0132]除了在未使用造孔材料而制作陶瓷蜂窩體11方面、以及使陶瓷蜂窩體11的隔壁厚度為0.2mm、孔道間距為1.47mm及隔壁的氣孔率為35%的方面以外，與實施例1同樣地制作陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例1同樣的評價。結果示于表1中。
[0133]實施例8
[0134]將與實施例1同樣地操作而擠出成形的具有陶瓷蜂窩結構的成形體(圖8 (a))載置于具有300 μ m的表面粗糙度的氮化硅質的臺41上，并使其干燥。由于臺41的表面粗糙度高而難以滑動，因此通過臺41和端面15b的摩擦，從而陶瓷蜂窩體11的與臺41接觸側的端面15b的干燥時的收縮變小，該端面15b的外徑比另一端面15a的外徑大，得到具有圓錐臺狀的陶瓷蜂窩結構的干燥體(圖8(b))。接著，將該圓錐臺狀的陶瓷蜂窩體的外徑較大的端面15b作為下側，載置于臺41之上進行燒成(圖8(c))，將得到的圓錐臺狀的燒成體的邊緣部加工除去為圓筒狀，得到外徑266臟、全長305臟、隔壁厚度0.3mm、孔道間距為1.57mm且隔壁的氣孔率為61%的堇青石質的陶瓷蜂窩體(圖8 (d))。該陶瓷蜂窩體如圖8 (d)所示，從端面15a的最外周起朝向軸中心方向的3孔道未貫通至相反側的端面15b，但通過在外周面開口，從而在外周面形成沿軸向延伸的溝槽。
[0135]對于該陶瓷蜂窩體11，與實施例1同樣地涂布涂敷材料17，如圖10 Ca)和圖10(b)所示，將涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入孔道內。如圖11 (a)所示，在具有殘留涂敷材料層172的狀態(tài)下，與實施例1同樣操作進行干燥。干燥后，研磨除去殘留于外周孔道的端面的殘留涂敷材料層172，制作如圖11 (b)所示的陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例1同樣的評價。結果示于表1中。需要說明的是，涂布有涂敷材料的孔道數和插入有涂敷材料的孔道數在一端的端面和另一端的端面是不同的值，因此在表1中記載了兩端的數值。[0136]實施例9
[0137]使用階梯212的高度L1為4_的支承板21a、21b，除此以外，與實施例3同樣地制作外徑270mm且全長306mm的陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例1同樣的評價。結果示于表I中。
[0138]比較例1
[0139]在陶瓷蜂窩體11的端面15a、15b未進行涂敷材料21的涂布，除此以外，與實施例1同樣地制作外徑270mm且全長306mm的陶瓷蜂窩結構體I。需要說明的是，由于未在端面15a、15b涂布涂敷材料21，因此未利用階梯圓板狀的按壓夾具32a、32b進行向孔道內插入涂敷材料17以及除去殘留涂敷材料層172的操作。
[0140]涂敷材料17向陶瓷蜂窩體11的外周面Ila的涂布，使用圖14所示的涂布裝置20a來進行。涂布裝置20a中，使用不具有階梯212的支承板59a、59b代替實施例1中使用的涂布裝置20所使用的支承板21a、21b。即支承板59a、59b是抵接于陶瓷蜂窩體11的端面15a、15b整面的形狀，其外徑與實施例1中使用的涂布裝置20的支承板21a、21b相同為270mmo
[0141]對于得到的陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例1同樣的評價。結果示于表1中。
[0142]比較例2
[0143]未進行將涂布于兩端面15a、15b的邊緣部151的涂敷材料17插入孔道內的操作，除此以外，與實施例1同樣地制作外徑270mm且全長306mm的陶瓷蜂窩結構體1，進行與實施例I同樣的評價。結果示于表1中。需要說明的是，就在邊緣部的孔道141的端面涂布并干燥后的涂敷材料17而言，與實施例1中的殘留涂敷材料層172同樣地研磨除去。
[0144]表1
[0145]
【權利要求】
1.一種陶瓷蜂窩結構體的制造方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窩結構體包含陶瓷蜂窩體和外周壁，所述陶瓷蜂窩體具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道，所述外周壁形成于所述陶瓷蜂窩體的外周， 所述制造方法具有: 擠出陶瓷坯土，形成具有陶瓷蜂窩結構的成形體的工序； 通過對所述成形體、或將所述成形體燒成后的燒成體的外周部進行加工，從而除去位于外周部的孔道的隔壁的一部分，得到在外周面具有沿軸向延伸的溝槽的陶瓷蜂窩體的工序；和 在所述陶瓷蜂窩體的外周面涂布涂敷材料而形成外周壁，并且在所述陶瓷蜂窩體的兩端面的邊緣部涂布涂敷材料，以在所述兩端面的邊緣部殘留涂敷材料的方式，將涂布于所述邊緣部的涂敷材料插入邊緣部的孔道內的工序。
2.根據權利要求1所述的陶瓷蜂窩結構體的制造方法，其特征在于，還具有將所述涂敷材料干燥后，除去在所述兩端面的邊緣部殘留的涂敷材料的工序。
3.—種陶瓷蜂窩結構體，其特征在于，包含:具有由多孔質的隔壁形成且沿軸向延伸的多個孔道的陶瓷蜂窩體、在所述陶瓷蜂窩體的外周涂布涂敷材料而形成的外周壁、和將涂敷材料插入所述陶瓷蜂窩體的邊緣部的孔道的兩端部而形成的密封部。
【文檔編號】C04B41/85GK103889928SQ201280050060
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權日:2011年10月11日
【發(fā)明者】曾我航 申請人:日立金屬株式會社