CN101069859A - 蜂窝状结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝状结构，其中涂层牢固地固定在形成隔室结构的外壁上，从而有效阻止涂层的剥落。根据本发明的蜂窝状结构包括隔室结构和设置于形成该隔室结构的外壁表面上的涂层，该隔室结构具有多孔的隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开，通过部分地移除外壁表面得到的凹陷/凸起部分和切削部分形成于外壁表面上，涂层用于覆盖该外壁表面。

Description

蜂窝状结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种蜂窝状结构及其制造方法。尤其是，本发明涉及一种具有涂层的蜂窝状结构及其制造方法，其中该涂层被设置为来覆盖形成隔室结构的外壁。
背景技术
陶瓷蜂窝状结构已经被用作用于捕获机动车废气中的颗粒(尤其是柴油机颗粒)的过滤器(柴油机颗粒过滤器：DPF)，或者被用作承载用于净化废气中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和类似物的催化剂的催化剂载体。
上述蜂窝状结构包括：具有多孔的隔壁的隔室结构，该隔壁将多个隔室分隔开用作流体通道；和形成于隔壁的外周上的外壁。该蜂窝状结构可以通过例如挤压成形粘土、干燥该挤压制品、并烧结该干燥制品而制造。不可避免地，每个步骤中该蜂窝状结构(隔室结构)都会有尺寸错误和变形。尤其是，由于因为水、粘合剂和类似物的存在而使得挤压制品非常软，所以挤压制品很容易因为其自重而变形。在制造具有300mm直径的大产品时，当产品在与地心引力方向垂直的方向上受到挤压时，由于产品的自重外周隔室会被挤进去。另一方面，当产品在与地心引力方向平行的方向上受到挤压时，由于产品的自重成形产品的下部会翘曲。而且，由于在干燥或烧制步骤中该产品可能不是均匀干燥或烧制的，所以可能会由于收缩比例的差异而产生变形。
当为了提供DPF或者大载体而将蜂窝状结构放入转炉箱中时，很难将外周尺寸精度很差的蜂窝状结构保持在恒定的触点压力下。因此，提出了一种技术，其中涂层被设置为覆盖形成隔室结构的外壁，从而得到高尺寸精确度的蜂窝状结构(例如，参看专利文献1)。
近几年，已经开始需要逐年加紧处理废气标准了。考虑到减少燃料消耗而增加产出的需求，已经开始要求减少由催化剂载体或过滤器导致的压力损耗和提高废气净化的效率。为了应对这样的需求，需要通过减少隔壁的厚度来减少压力损耗，通过在启动发动机之后促进催化剂活化来提高净化性能。具有这种结构特征的蜂窝状结构由于隔壁较薄并具有高密度而呈现出较低的机械强度。已经提供了一种方法通过提高机械强度而防止使用过程中的变形、碎裂和类似情况，其中，在蜂窝状结构(陶瓷蜂窝状主体)的外周上设置用特殊补强材料或类似物形成的补强层(涂层)或壳层，从而提高蜂窝状结构的机械强度(例如，参看专利文献2)。
[专利文献1]JP-MM-A-63-144836
[专利文献2]日本专利No.2613729
发明内容
一种公知的具有这种涂层的蜂窝状结构有一个问题，由于涂层呈现出较低的到形成隔室结构的外壁的粘附力，所以当出现热冲击或震动时该涂层将会剥落。专利文献2披露了一种制造方法，其中整体挤压陶瓷蜂窝状主体的外周，而不用覆盖形成外壁来形成壳层。根据这种制造方法，由于隔壁暴露于外周表面上，当处理陶瓷蜂窝状主体时暴露的外壁将会碎裂。这就使得处理陶瓷蜂窝状主体变得困难。蜂窝状结构的外周部分已经通过使用最新压出技术和模技术抑制隔室扭曲以及提高补强设计比如用加强筋来加强外周部分来加强。但是，由于在成形之后的干燥和烧制过程中会出现变形，必须进一步提高蜂窝状结构的外部径向形状的精确度。
本发明是考虑了现有技术中的问题而完成的。本发明的目的是提供一种蜂窝状结构及其制造方法，其中涂层牢固地护在形成隔室结构的外壁上，从而有效阻止涂层的剥落。
本发明提供下面的蜂窝状结构及其制造方法。
[1]一种蜂窝状结构，包括：隔室结构，该结构具有多孔的隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开；涂层，设在外壁表面上；凹陷/凸起部分和/或切削部分，通过部分移除外壁表面而形成于外壁表面上，涂层被设置为至少覆盖外壁表面上的凹陷/凸起部分和/或切削部分。
[2]根据[1]的蜂窝状结构，其中该外壁表面上的该凹陷/凸起部分和/或切削部分具有0.1至5mm的深度。
[3]根据[1]或[2]的蜂窝状结构，其中隔室结构是用含有堇青石的材料形成的。
[4]根据[1]至[3]的任一项的蜂窝状结构，其中涂层具有0.5至10mm的厚度。
[5]根据[1]至[4]的任一项的蜂窝状结构，其中涂层包括至少一种选自堇青石、氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化钛、碳化硅、氮化硅、钛酸铝、和硅土的混合物。
[6]根据[1]至[5]的任一项的蜂窝状结构，其中涂层具有打磨出的外周表面。
[7]一种制造蜂窝状结构的方法，包括：形成包含陶瓷生料的成形粘土，从而得到管状隔室结构，该结构具有隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开；在形成隔室结构的外壁上涂覆包含陶瓷生料的涂料，从而形成涂层；通过部分地移除外壁表面，使得形成隔室结构的外壁在其表面上形成凹陷/凸起部分和/或切削部分。
[8]根据[7]的制造蜂窝状结构的方法，其中突起或凹槽形的凹陷/凸起部分是通过处理形成隔室结构的外壁表面而形成。
[9]根据[7]的制造蜂窝状结构的方法，其中切削部分是通过至少部分地移除形成隔室结构的外壁而形成，移除外壁是通过减少供给形成外壁部分(外壁成形部分)的一部分的成形粘土量或者阻挡在成形期间使用的成形模中的成形粘土的流动而实现。
根据本发明的蜂窝状结构中，涂层牢固地固定在形成隔室结构的外壁上，从而有效阻止了涂层的剥落。根据本发明的蜂窝状结构制造方法可以使得这样的蜂窝状结构被容易地、便宜地制造出来。
附图说明
图1是示意性地图示本发明的蜂窝状结构的一个实施例的斜视图；
图2是示意性地图示本发明的蜂窝状结构的另一实施例的斜视图；
图3是示意性地图示用于图1中的蜂窝状结构的隔室结构的斜视图；
图4是图示隔室结构的另一示例的斜视图；
图5是示意性地图示用于图2中的蜂窝状结构的隔室结构的斜视图；
图6是示例1中所得到的隔室结构的表面的图片；
图7是示例3中得到的隔室结构的表面的图片；
图8是示例4中得到的隔室结构的表面的图片；
图9是示例5中得到的隔室结构的表面的图片；
图10是示例6中得到的隔室结构的表面的图片；
图11是示例7中得到的隔室结构的表面的图片。
具体实施方式
下面描述本发明的优选实施例。需要注意的是，本发明并不局限于下面的实施例。只要没有背离本发明的精神和范围，可以基于这些技术给出任何变化、修改、改进和代替。
下面描述根据本发明的蜂窝状结构的一个实施例。如图1和2所示，根据该实施例的蜂窝状结构1包括：隔室结构2，该结构2具有多孔的隔壁3和与隔壁3一体成形的外壁4，该隔壁将多个隔室5分隔开作为流体通道；涂层6，置于形成隔室结构2的外壁4的表面上；凹陷/凸起部分7和/或切削部分8，通过部分移除外壁4的表面而成形于外壁表面上(图1图示了凹陷/凸起部分7形成于外壁4的表面上的示例，图2图示了切削部分8形成于外壁4上的示例)；涂层6，被设置为至少覆盖外壁4表面上的凹陷/凸起部分7和/或切削部分8。在根据该实施例的蜂窝状结构1中，通过使涂层6进入(接触)形成隔室结构2的外壁4的表面上的凹陷/凸起部分6和切削部分8从而使涂层6牢固附着其上，据此有效防止涂层6的剥落。图1是示意性地图示本发明的蜂窝状结构的一个实施例的斜视图，图2是示意性地图示本发明的蜂窝状结构的另一实施例的斜视图。
在根据该实施例的蜂窝状结构1中，涂层6牢固地固定在形成隔室结构2的外壁4上，从而有效防止涂层6的剥落。为了消除外周部分的隔室扭曲或类似情况，可以使用下面的技术：移除一体成形的带有外壁的产品的外周部分，并将该成形产品的外周表面涂覆，或者挤压没有外壁的一体成形的产品，然后将成形产品的外周表面涂覆。根据该实施例，由于通过使用最新压出技术和模技术来抑制隔室扭曲以及比如使用加强筋加强外周部分来改进加强设计已经使得成形产品靠近外壁4处的强度增大，因此即使是涂覆具有凹陷/凸起部分或切削部分的外壁在强度方面也不会出现问题。而且，通过涂覆外壁来进一步加强外周部分，从而得到极好的强度。根据公知的制造方法，比如涂覆不形成外壁而整体挤压的隔室结构的外周的方法(如专利文献2)，由于隔壁暴露于外周表面上，所以暴露的隔壁在处理时可能会碎裂，从而使得处理隔室结构比较困难。在根据该实施例的蜂窝状结构1中，由于即使外壁4具有切削部分该外壁4也至少会有部分残存，所以很容易处理蜂窝状结构1。
根据该实施例的蜂窝状结构1可能适合用作用于过滤从各种内燃机排出的废气包括机动车废气的过滤器、各种过滤器装置的过滤器、热交换单元、或者用于化学反应的载体，比如化学燃料电池的重整催化剂载体。尤其是，由于提供涂层6时根据该实施例的蜂窝状结构1呈现出极好的尺寸精确度，当为了提供过滤器比如DPF或者大载体而将蜂窝状结构放入转炉箱中时，该蜂窝状结构1能够持有恒定的触点压力。
根据该实施例的蜂窝状结构1的形状并没有特殊限制。作为与柱形结构的中轴垂直的蜂窝状结构1的截面形状的示例，可以有圆形、卵形、椭圆形、多边形如四边形、不规则形状，和类似形状。根据该实施例的蜂窝状结构1最好有圆形截面形状。
【1-1】隔室结构
如图3所示，隔室结构2是具有多孔的隔壁3的管形多孔体和与该隔壁3整体成形的外壁4，该隔壁3将隔室5分隔开作为流体通道。隔室结构2可以通过成形包括陶瓷生料的成形粘土来制造。在根据该实施例的蜂窝状结构1中，通过部分地移除外壁4的表面而成形的凹陷/凸起部分7和/或切削部分8被形成于形成隔室结构2的外壁4的表面上。图3是示意性地图示用于图1所示的蜂窝状结构的隔室结构的斜视图。
外壁4表面上的凹陷/凸起部分可以通过在将成形粘土成形而制造出隔室结构后处理外壁4的表面而形成。凹陷/凸起部分7的形状没有特殊限制。作为凹陷/凸起部分7的形状的示例，凹陷/凸起形状可以有，例如如图3所示的突起、凹坑、或者裂缝(图3图示了凹坑形状的凹陷/凸起部分7)、如图4所示的凹槽。凹陷/凸起部分7可以通过以统一间距或规则间距成形上述突起、凹坑、凹槽和类似物而制造。图4是示意性地图示隔室结构的另一示例的斜视图。
如图1所示，最好在外壁4表面上形成凹陷/凸起部分7的范围不至于降低蜂窝状结构1的结构强度。可以考虑隔室结构2的结构、隔室5的形状、密度、外壁4的厚度和类似参数适当地确定凹陷/凸起部分7的尺寸、成形位置和类似参数。例如，虽然凹陷/凸起部分7的深度并没有特殊限制，但外壁4表面上的凹陷/凸起部分7的深度最好是0.1至5mm，更合适的是0.5至3mm，尤其合适的是1至2mm。如果凹陷/凸起部分7的深度小于0.1mm，涂层6的内周表面可能不能充分进入(接触)凹陷/凸起部分7。如果凹陷/凸起部分7的深度超过5mm，由外部4成形的外周部分的厚度和涂层6可以增大到一个大的范围，这样可能会减少蜂窝状结构1的有效面积。
如图5所示，外壁4表面上的切削部分8可以通过至少部分地移除外壁4而形成，减少供给形成外壁的一部分的成形粘土量或者在成形期间阻挡成形模中的成形粘土的流动。当通过减少成形粘土量或阻挡成形粘土的流动来成形切削部分8时，靠近切削部分8的部分可能会裂缝，从而可以在形成切削部分8的同时形成凹陷/凸起部分。当通过减少供给到外壁成形部分上的一部分上的成形粘土量或者阻挡成形粘土的流动来成形切削部分8时，为了阻止形成隔室结构2的隔壁3被移开，最好调整所使用的成形粘土量。外壁4表面上的切削部分8也可以通过使用工具如抹刀部分地移除隔室结构2的外壁4来形成。图5是示意性地图示用于图2所示的蜂窝状结构的隔室结构的示例的斜视图。
如图2所示，最好在外壁4表面上形成凹陷/凸起部分7的范围不至于降低蜂窝状结构1的结构强度。可以考虑隔室结构2的结构、隔室5的形状、外壁4的厚度、多孔性和类似参数适当地确定切削部分8的尺寸、成形位置和类似参数。例如，虽然该百分比并没有特殊限制，但最好移除正常外壁(即不包括切削部分的外壁)的量的10至90vol％来形成切削部分8，更合适的是20至80vol％，尤其合适的是30至70vol％。该配置使得涂层6的内周表面能够有利地进入切削部分8，而不会减少蜂窝状结构1的结构强度，从而使涂层6牢固地固定。
如图1和2所示，隔室结构2的隔室5的截面形状没有特殊限制。作为隔室5的截面形状的优选示例，可以有三角形、四边形、六边形、八边形、圆形和这些形状的组合。该开口区域并不需要对所有隔室5都是相同的。具有不同开口区域的隔室5可以组合存在。隔壁3和外壁4的厚度都没有特殊限制。如果隔壁3或外壁4的厚度太大，当流体通过蜂窝状结构1时，将会将压力损耗增大到一个较大范围。如果隔壁3或外壁4的厚度太小，蜂窝状结构1的强度将会不够。隔壁3的厚度最好是10至1000μm，更合适的是50至700μm，尤其合适的是100至500μm。外壁4的厚度最好是0.05至2mm，更合适的是0.1至1mm，尤其合适的是0.3至0.7mm。隔室结构2的隔室密度也没有特殊限制。例如，隔室2的隔室密度是5至250cells/cm2，最好是大约15至150cells/cm2。
作为用于根据该实施例的蜂窝状结构的隔室结构2的材料，多孔陶瓷可能是最适合使用的，这样蜂窝状结构1就可以用作过滤器，比如DPF。作为多孔材料的最佳示例，可以用由含有堇青石的材料形成的多孔材料。
在用于根据该实施例的蜂窝状结构1的隔室结构2中，当将该蜂窝状结构用作过滤器是，填塞部分(未图示)最好被设置在至少部分隔室的端面上。通过将填塞部分置于蜂窝状结构的两端上而使流体的全部的量都穿过隔室的隔壁，使蜂窝状结构的两个端面都以交错图案填塞，从而使得该蜂窝状结构适合用作过滤器。在普通的蜂窝状结构中，填塞截面以交错图案成形于隔室的开口处。需要注意的是，填塞截面的排列图案并不受限制。例如，可以使用这样的配置，具有填塞截面的隔室和不具有填塞截面的隔室被共同提供、分开提供，或者可以使用这样的配置，填塞截面是共同成行设置的。或者，填塞截面也可以是同心式的或放射式的设置。可以根据隔室的形状形成不同的图案。
虽然粘度是不受特殊限制的，但是用于根据该实施例的蜂窝状结构1的隔室2最好具有10至90％的粘度，更合适的是20至80％，尤其合适的是30至70％。该配置在减少压力损耗的同时减少了热容量，从而保持了该结构的机械强度。术语“粘度”在此是指使用水银测孔计测得的值。
【1-2】涂层
用于根据该实施例的蜂窝状结构1的涂层6被设置为覆盖形成隔室结构2的外壁4。该蜂窝状结构1的外周的尺寸精确度和该蜂窝状结构1的机械强度可以通过提供涂层6来改进。在根据该实施例的蜂窝状结构1中，由于通过使涂层6的内周表面进入(接触)外壁4上的凹陷/凸起部分7和/或切削部分8而使涂层6附着于其上，涂层6就牢固地固定在形成隔室结构2的外壁4，从而有效阻止涂层6的剥落。
用于根据该实施例的蜂窝状结构1的涂层6可以通过围绕隔室结构2的外壁4给其涂覆含有陶瓷生料的涂料来形成。当通过涂覆涂料而形成涂层6使，最好通过在旋转隔室结构2时使用工具如抹刀调整所涂覆的涂料的量来调整涂层6的厚度。该配置允许调整涂层的厚度和提供具有高尺寸精确度的蜂窝状结构1。
涂层6的厚度没有特殊限制，可以根据蜂窝状结构1的尺寸来适当确定。有必要将涂层6形成到这样的厚度，以至于外壁4上的凹陷/凸起部分7和/或切削部分8可以被完全覆盖。如果涂层6的厚度不必要的增加，蜂窝状结构1的有效面积将下降。涂层6的厚度最好是0.5至10mm。术语“涂层6的厚度”在此是指从外壁4的表面到涂层6的表面区域而不是成形有凹陷/凸起部分7和/或切削部分8的区域的涂层6的厚度。
用于根据该实施例的蜂窝状结构1的涂层6的材料没有特殊限制。适合使用的材料包括至少一种从由堇青石、氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化钛、碳化硅、氮化硅、钛酸铝、硅土组成的组中选择的混合物。隔室结构2和用于成形涂层6的涂料之间的亲和性可以通过根据隔室2的材料而适当选择涂层6的材料来提高。在根据该实施例的蜂窝状结构1中，更加适用于使用由含有堇青石的材料形成的涂层6，堇青石是与隔室2的材料相同的材料。
用于根据该实施例的蜂窝状结构1的涂层6可以通过给未烧结的隔室结构的外壁涂覆涂料然后将该涂料和未烧结的隔室结构一起烧制来形成，或者通过给已烧结的隔室结构的外壁涂覆涂料然后烧制该涂料来形成。涂层6还可以通过给已烧结的隔室结构的外壁涂覆涂料然后只干燥该涂料(即非烧结涂层)来形成。当通过将涂料和未烧结的隔室结构一起烧制来形成涂层时，涂层能更牢固地护在外壁上。当通过给已烧结的隔室结构涂覆涂料然后该涂覆材料来形成涂层时，涂层能更牢固地固定在外壁上，而且蜂窝状结构成现出极好的尺寸精确度。当通过只干燥涂料来形成涂层时，蜂窝状结构能呈现出极好的尺寸精确度，并能够降低生产成本。
为了进一步提高蜂窝状结构1的尺寸精确度，可以打磨涂层6的外周表面。例如，当通过给未烧结的隔室结构的外壁涂覆涂料来形成涂层时，由于烧制期间的热变形，蜂窝状结构的尺寸精确度可能会降低到一定范围。因此，蜂窝状结构1的尺寸精确度可以通过适当地打磨涂层6的外周表面来提高。打磨方法没有特殊限定。可以使用公知的方法打磨涂层6的外周表面。
下面详细描述根据本发明的制造蜂窝状结构的方法的一个具体实施例。根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法包括：形成具有陶瓷生料的成形粘土，从而得到管状隔室结构，该结构具有隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开；给形成隔室结构的外壁涂覆包括陶瓷生料的涂料，从而形成涂层；通过部分地移除外壁表面，使得形成隔室结构的外壁在其表面上形成凹陷/凸起部分和/或切削部分。下面详细描述根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法的每个步骤。
在根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法中，制备用于形成隔室结构的包括陶瓷生料的成形粘土。该成形粘土可以通过将添加剂如粘合剂、分散剂、成孔剂、和表面活化剂、水作为溶剂或类似物添加到陶瓷生料如堇青石的粉末中，然后混合并捏制该混合物。
作为粘合剂的示例，可以有羟甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯和类似物。作为分散剂的示例，可以有乙二醇、糊精、脂肪酸盐、多元醇和类似物。作为成孔剂的示例，可以有石墨、焦炭、面粉、淀粉、泡沫树脂、吸水树脂、酚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、球状飞尘、硅胶、有机纤维、无机纤维、空心纤维和类似物。可以根据对象单独使用这些添加剂或将两个或多个组合使用。
给成形粘土添加水，优选是给100质量份的陶瓷生料的混合生料粉末添加10-40质量份的水，可以任选加入添加剂。
形成最终的成形粘土，从而得到具有隔壁和外壁的管状隔室结构。作为成形方法的示例，可以是挤出成形。成形粘土可以通过使用真空捏练机、柱塞式压出机、双推进器的连续压出机或者类似物来形成。
在根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法中，为了得到具有通过部分地移除外壁而形成的切削部分的外壁，将其作为形成隔室结构的外壁的，该切削部分可以通过至少部分地移除形成隔室结构的外壁而形成，减少供给形成外壁部分(外壁成形部分)的一部分的成形粘土量或者在成形期间阻挡成形模中的成形粘土的流动。当以这种方式成形切削部分时，与成形具有正常外壁(即外壁上没有切削部分)的隔室结构的情况相比，会减少与切削部分对应处的成形粘土量，与此同时形成隔室结构。根据该配置，可以方便地得到隔室结构，其中切削部分是通过至少部分地移除隔壁而形成的。作为制造其中形成有切削部分的隔室结构的方法，可以使用例如减少与外壁压出部分相应的生料流通通道的横截面区域的方法。或者，切削部分也可以通过在成形模的外周部分使用固定板(或环)或类似物阻挡生料(成形粘土)的流动而形成于外壁上。而且，当烧结通过使用根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法部分地移除外壁而形成的该隔室结构时可以得到抑制切削外壁的第二个效果。当成形四边形隔室结构时，通过部分地沿隔壁的对角线方向移除外壁，切削抑制效果会显著增加。这是因为由于烧制在外壁收缩期间外壁的切削部分会释放压力。对于包括方形隔室的结构，比如包括八边形隔室和四边形隔室的组合的结构，也可以得到该效果。该切削方法没有特殊限制。最好使用将隔室结构整个长度上的隔壁沿隔壁的对角线方向移除的方法，这将覆盖外壁周边方向的广泛区域，或者使用将外壁以裂缝形状移除的方法，该裂缝以与外壁邻近的隔壁之间的狭长区域覆盖隔室结构的整个长度。当以裂缝形状移除该外壁时，通过将该裂缝间歇的、邻近的设置于外周方向上，可以进一步增加该效果。
作为将切削部分成形于外壁上的示例，可以有不同的形式，比如将隔室结构整个长度上的隔壁沿隔壁的对角线方向大面积移除的形式，或者将外壁以裂缝形状窄小移除的形式。需要注意的是，切削部分的形式没有特殊限制。
在根据该实施例的制造蜂窝状结构的方法中，在成形具有正常外壁(即外壁上没有切削部分)的隔室结构之后，外壁表面可以被处理为形成具有如突起、凹坑、裂缝的凹陷/凸起部分或者凹槽形状的凹陷/凸起部分。该处理方法没有特殊限制。切削部分可以通过使用砂轮、刀、凿子、刨子、抹刀或类似物部分地移除隔室结构的外壁而形成。当形成隔室结构时，可以使用固定成形模的环(固定环)来确定隔壁的外径。在这种情况下，凹坑/突起可以成形于固定环的内侧上，具有以下凹坑/突起形状的凹陷/凸起部分可以通过将生料(成形粘土)沿着凹坑/突起流淌而成形于外壁上。该凹陷/凸起部分也可以通过对外壁表面进行喷砂处理而形成。
将包括陶瓷生料的涂料涂覆刀形成隔室结构的隔壁上，从而形成涂层。用于涂层的涂料可以使用各种公知方法制备。例如，可以根据JP-A-5-269388中披露的方法来制备涂料。作为通过涂覆涂料而形成涂层的方法，可以使用在旋转隔室结构2时用工具如抹刀给外壁涂覆涂料的方法。使用外径比隔室结构外径大的导向夹具把持隔室结构2的端面，旋转隔室结构，从而使抹刀沿导向夹具的外周表面定位，将涂料注射入到隔室结构的外周表面和抹刀之间的空间，从而形成隔室结构的外周表面上的涂层。或者，如另一相关技术所披露，隔室结构2被设置在内径大于隔室结构2的外径的圆柱形容器的中心，将涂料注射入到圆柱形容器和隔室结构2之间的空间。根据上述方法，可以控制涂层的厚度，可以得到具有高尺寸精确度的蜂窝状结构。形成涂层的步骤可以在干燥和烧结最终隔室结构之后执行，也可以在最终隔室结构还没有被烧结的状态下执行。
然后干燥该隔室结构和涂层。当通过在烧制隔室结构之后涂覆涂料来形成涂层时，只对隔室结构执行下面的步骤。可以使用不同的方法干燥隔室结构和涂层。作为干燥的示例，可以使用热鼓风干燥、微波干燥、高频干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥和类似干燥。最好使用至少一种从由高频干燥、微波干燥和热鼓风干燥组成的组中选择出的烘干方法。最好在30至150℃下干燥隔室结构和涂层一分钟至两小时。将隔室结构和涂层干燥之后，隔室结构的端面可以被任意地移除至确定的长度。
通过在特定温度下加热隔室结构和涂层来烧制隔室结构和涂层(只有在烧结之后成形涂层的隔室结构)。作为烧制条件，可以根据用于成形粘土和类似物的生料粉末的类型来适当设定最适宜的条件。例如，最好在1350至1450℃下将隔室结构和涂层在空气中烧制1至2小时。根据上述配置，可以得到包括隔室结构和用于覆盖形成隔室结构的外壁的涂层的蜂窝状结构，其中隔室结构具有隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开。
当在烧结隔室结构之后形成涂层时，使用上述方法将涂料涂覆到烧结的隔室结构上，从而形成涂层。可以烧制最终涂层，或者可以烘干该涂层而不烧制该涂层。
当形成特定隔室的开口被用填塞部分填塞的蜂窝状结构时，为填塞部分制备用作生料的填塞浆料，在烧制之前或之后用填塞浆料填充特定隔室的开口，从而形成填塞部分。可以根据制造蜂窝状结构的公知方法执行形成填塞部分的步骤。
示例
下面以示例的方式详细描述本发明。需要注意的是，本发明并不局限于下面的示例。
(示例1)
将以滑石、高岭土、和氧化铝作为主要生料成分的堇青石生料和水、粘合剂、表面活化剂和类似物混合。将混合物分散/混合并捏制，从而得到成形生料。使用捏练机将成形生料捏制成圆柱形，然后使用压出机挤压，从而得到管状隔室(蜂窝状)成形制品，该制品具有隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开。使用最终成形制品制造蜂窝状结构。更具体的是，干燥该最终成形制品，并切削成特定长度，从而得到干燥制品。在交错地填塞干燥制品的每个端面上的隔室之后，烧结最终制品，从而得到烧结制品。在这个示例中，当挤压隔室结构时，通过减少成形模中的用于外壁成形部分的成形粘土量来提供具有切削部分的外壁。该隔室结构是直径144mm、总长152mm的圆柱形。隔壁的厚度是0.15mm(6mils)，隔室密度是大约62cells/cm2(400cells/in2)，烧结之后的粘度是35％。需要注意的是一mil是千分之一寸(即0.0254mm)。这样得到的隔室表面上的切削部分的形状是确定的。图6是示例1中所得到的隔室结构的表面的图片。
使用抹刀将含有陶瓷生料的涂料涂覆到形成隔室结构的外壁上，从而形成涂层，制造出根据该实施例的蜂窝状结构。将最终的蜂窝状结构用下面给出的各种属性值进行测量和评估。测量和评估的结构图示于表1。
【表1】
示例1 示例2 比较示例1 比较示例2
涂层的涂覆能力 好 好 - 坏
外径形状精确度 好 极好 中 好
等压破碎强度测试 极好至好 极好至好 好 极好至好
涂层的剥落 好 好 - 坏
包套时的触点压力测试 好 极好 中 好
【涂层的涂覆能力】
当将涂料涂覆到形成隔室结构的外壁上时，可以用肉眼观察外观来评估涂覆能力(涂层的涂覆能力)。根据下面的两级标准评估该涂覆能力。
坏：涂覆之后出现剥落。
好：涂覆之后没有出现剥落。
【外径形状的精确度】
将蜂窝状结构作为最终产品评估其外径形状的精确度。使用测径器测量与目标形状的不同，根据下面的三级标准评估该精确度。
中：蜂窝状结构呈现出的精确度差到一定范围。
好：整个蜂窝状结构呈现出好的精确度。
极好：整个蜂窝状结构呈现出非常好的精确度。
【等压破碎强度测试】
将载体放置于由橡胶制成的管状容器中，并将蜂窝状结构作为最终产品放置于该容器中。在用铝板盖上容器之后，蜂窝状结构在水中经受各方均匀按压。测量蜂窝状结构破碎时的压力，从而评估等压破碎强度。术语“等压破碎强度”在日本汽车工程社会出版的汽车标准JASO-M505-87中有详细说明。根据下面的三级标准评估该等压破碎强度。
中：蜂窝状结构呈现出的等压破碎强度差到一定范围。
好：整个蜂窝状结构呈现出好的等压破碎强度。
极好：整个蜂窝状结构呈现出非常好的等压破碎强度。
【涂层的剥落】
在以650℃电炉剥裂一个小时之后，通过肉眼观察外观评估从作为最终产品的蜂窝状结构上的涂层的剥落。根据下面的两级标准评估该剥落。
坏：部分出现剥落
好：不出现剥落
【包套时的触点压力测试】
当将蜂窝状结构作为最终产品穿过陶瓷垫塞入金属容器中时，执行包套时的触点压力测试，在压力传感纸放置于蜂窝状结构的外周和该垫子之间的状态下将蜂窝状结构塞入时，测量触点压力的分布。在出现高触点压力的位置压力传感纸变红。触点压力也可以使用利用触点电阻形触点压力测量板的方法来测量。根据下面的三级标准评估该触点压力。
中：在一些点上触点压力高。
好：整个蜂窝状结构呈现出统一的触点压力。
极好：整个蜂窝状结构呈现出非常统一的触点压力。
根据示例1的蜂窝状结构，对于“涂层的涂覆能力”、“外径形状精确度”、“等压破碎强度测试”、“涂层的剥落”、“包套时的触点压力测试”，都呈现出极好的结果。
(示例2)
得到以与根据示例1的蜂窝状结构相同的方式配置的蜂窝状结构，打磨该蜂窝状结构的外周表面(涂层的外周表面)，从而得到根据示例2的蜂窝状结构。以与示例1相同的方式使最终的蜂窝状结构经受不同粘度值的测量和评估。测量和评估的结果图示于表1。根据示例2的蜂窝状结构呈现出特定的极好的外径形状精确度。
(比较示例1)
使用公知的制造方法制造根据比较示例1的没有提供涂层的蜂窝状结构。具体的说，在挤压隔室结构时，通过在成形模中给外壁成形部分涂覆正常量的成形粘土，得到其外壁上没有形成凹陷/凸起部分和/或切削部分的隔室结构。以与示例1相同的方式使最终的蜂窝状结构经受不同粘度值的测量和评估。测量和评估的结果图示于表1。根据比较示例1的蜂窝状结构呈现出较差的外径形状精确度，而且在包套时的触点压力测试中也呈现出较差的结果。
(比较示例2)
得到以与根据比较示例1的蜂窝状结构相同的方式配置的蜂窝状结构。将涂料以与示例1相同的方式涂覆到外壁表面上，形成涂层，从而得到蜂窝状结构。以与示例1相同的方式使最终的蜂窝状结构经受不同粘度值的测量和评估。测量和评估的结果图示于表1。根据比较示例2的蜂窝状结构在涂层的涂覆能力方面是在涂覆之后遭受剥落，在涂层的剥落方面是部分遭受剥落。
(示例3至7)
除了形成隔室结构之外，以与示例1相同的方式制造蜂窝状结构(示例3-7)，该隔室结构具有不同形状的切削部分，该切削部分是通过在挤压隔室结构时改变所减小的用于外壁成形部分的成形粘土量而得到的。确定通过挤压得到的隔室结构表面上的切削部分的形状。图7是示例3中得到的隔室结构的表面的图片，图8是示例4中得到的隔室结构的表面的图片，图9是示例5中得到的隔室结构的表面的图片，图10是示例6中得到的隔室结构的表面的图片，图11是示例7中得到的隔室结构的表面的图片。以与示例1相同的方式使最终的蜂窝状结构经受不同粘度值的测量和评估。对于每次与示例1相同方式的测量和评估，这些蜂窝状结构都呈现出极好的结果。
(示例8)
以与示例1相同的方式得到具有成形于外壁上的切削部分的隔室结构。该隔室结构是直径144mm、总长152mm的圆柱形，隔壁厚度是0.30mm(12mils)，隔室密度大约是46.5cells/cm2(300cells/in2)，烧结之后的粘度是65％。将含有陶瓷生料的涂料涂覆到该隔室结构的外壁上，从而形成涂层。以交错的图案填塞该隔室结构的端面上的隔室，从而得到其隔室的开口被填塞的分我只结构。以与示例1相同的方式使最终的蜂窝状结构经受不同粘度值的测量和评估。对于每次与示例1相同方式的测量和评估，该蜂窝状结构都呈现出极好的结果。
(示例9)
制造出具有四边形隔室截面形状的蜂窝状结构，隔壁厚度是0.30mm(12mils)，标准隔室密度是46.5cells/cm2(300cells/in2)。形成涂层之后，外形是圆柱体(外径：191mm，长度：203mm)，填塞深度是10mm。
(示例10和11)
以与示例9相同的方式制造出具有四边形隔室截面形状的蜂窝状结构，隔壁厚度是0.30mm(12mils)，标准隔室密度是31cells/cm2(200cells/in2)。示例10中所得到的蜂窝状结构在形成涂层之后，具有圆柱形的外形(外径：229mm，长度：305mm)，示例11中所得到的蜂窝状结构在形成涂层之后，也具有圆柱形的外形(外径：460mm，长度：500mm)。
根据示例9至11的蜂窝状结构，具有45至70％的粘度，平均孔径是5至30um，轴向平均热膨胀系数在40-800℃大约是0.1至1.0×10-6/℃。可以使用与示例10中相同的生料制造出具有八边形/四边形截面隔室形状的、直径为191-460mm的蜂窝状结构，其隔壁厚度是0.41mm，标准隔室密度是300cpsi(46.5cells/cm2)。
在根据本发明的蜂窝状结构中，涂层牢固地护在形成隔室结构的外壁上，从而有效阻止涂层的剥落。因此，根据本发明的蜂窝状结构适于用作DPF或催化剂载体。

Claims (9)

1.一种蜂窝状结构，包括：
隔室结构，该结构具有多孔的隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开；
涂层，设在外壁表面上；
凹陷/凸起部分和/或切削部分，通过部分移除外壁表面而形成于外壁表面上，涂层被设置为至少覆盖外壁表面上的凹陷/凸起部分和/或切削部分。
2.根据权利要求1的蜂窝状结构，其中该外壁表面上的凹陷/凸起部分和/或切削部分具有0.1至5mm的深度。
3.根据权利要求1或2的蜂窝状结构，其中隔室结构是用含有堇青石的材料形成的。
4.根据权利要求1或2的蜂窝状结构，其中涂层具有0.5至10mm的厚度。
5.根据权利要求1或2的蜂窝状结构，其中涂层包括至少一种选自堇青石、氧化铝、多铝红柱石、氧化锆、氧化钛、碳化硅、氮化硅、钛酸铝和硅土的混合物。
6.根据权利要求1或2的蜂窝状结构，其中涂层具有打磨出的外周表面。
7.一种制造蜂窝状结构的方法，包括：
形成包含陶瓷生料的成形粘土，从而得到管状隔室结构，该结构具有隔壁和与隔壁一体成形的外壁，该隔壁作为流体通道将多个隔室分隔开；
在形成隔室结构的外壁上涂覆包括陶瓷生料的涂料，从而形成涂层，通过部分地移除外壁表面，使得形成隔室结构的外壁在其表面上形成凹陷/凸起部分和/或切削部分。
8.根据权利要求7的制造蜂窝状结构的方法，其中突起或凹槽形的凹陷/凸起部分是通过处理形成隔室结构的外壁表面而形成。
9.根据权利要求7的制造蜂窝状结构的方法，其中切削部分是通过至少部分地移除形成隔室结构的外壁而形成，移除外壁是通过减少供给形成外壁部分(外壁成形部分)的一部分的成形粘土量或者阻挡在成形期间使用的成形模中的成形粘土的流动而实现。
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