CN101568415A - 封孔蜂窝结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种形成有封孔部(15)的封孔蜂窝结构体(30)的方法，通过在规定的孔格(2)的开口端部(孔格开口端部(7))填充含有浆料用分散介质的封孔用浆料(6)后进行烧成，由此制造形成有封孔部(15)的封孔蜂窝结构体(30)的方法。包括：在端面(11)粘贴掩模用膜(4)的粘贴工序；在掩模用膜(4)的对应于规定的孔格开口端部(7)的部分进行开孔(3)的穿孔工序；在规定的孔格开口端部(7)的隔壁(10)涂布含有一种以上可溶于浆料用分散介质的相溶成分的涂布剂(20)后，将粘贴有掩模用膜(4)的端面(11)浸渍于封孔用浆料(6)中，在规定的孔格开口端部(7)填充封孔用浆料(6)的填充工序。

Description

封孔蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及能够适宜地用于柴油颗粒过滤器等过滤器的、规定的孔格在端面被封堵的封孔蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
作为以柴油颗粒过滤器(DPF)为代表的集尘过滤器，使用具有蜂窝结构的陶瓷制过滤器。这种过滤器具有这样的结构：对于具有由多孔质的隔壁划分而形成的、成为流体流路的多个孔格的蜂窝结构体的端面，以形成相间的方格花纹形状的方式，将邻接的孔格在相互成为相反侧的一方的端部封堵。
如果从该过滤器(封孔蜂窝结构体)的一方端面通入含有颗粒等微粒的废气，则该废气就从该一端面侧的端部没有封堵的孔格流入结构体内部，通过多孔质的隔壁，进入结构体的另一端面侧的端部没有封堵的其他孔格。这样，在通过该隔壁时废气中的微粒就被隔壁捕捉，除去微粒而净化后的废气就从蜂窝结构体的另一端面排出。
通常，在制造这种结构的封孔蜂窝结构体时，采用如下的方法：如图2所示，在蜂窝基材1的端面粘贴起到掩模作用的掩模用膜4，在该掩模用膜4的对应于规定孔格2a、2b的开口端部(孔格开口端部7)的位置设置孔3，向储存有封孔用浆料6的容器5中浸渍蜂窝基材1的端部，通过掩模用膜4的孔3向规定的孔格开口端部7浸入封孔用浆料6(例如参照专利文献1)。
用这样的方法封孔规定孔格的开口端部时，存在封孔用浆料6浸入不到孔格2a、2b的期望深度的情况。另外，也有封孔用浆料向2a、2b的浸入深度不均匀的情况，存在难以制造出均质的封孔蜂窝结构体的问题。如果浸入到需要封孔的各孔格内部的封孔用浆料的浸入深度不均一，所得封孔蜂窝结构体的各孔格的压力损失就会不均匀，容易发生过滤物的堆积量产生偏聚等不良情况。
作为解决如上所述问题的以往技术，公开了在使用具有触变性的封孔用浆料的同时，将该封孔用浆料边加振边浸入蜂窝基材的规定孔格内的方法(例如参照专利文献2、3)。
但是，即使是专利文献2、3中公开的方法，也有封孔用浆料6未必浸入到孔格2a、2b的期望深度而浸入深度变得不均匀的情况。另外，需要用于加振封孔用浆料的装置，所以存在设备变得大型化和复杂化的倾向。
专利文献1：日本特开2001-300922号公报
专利文献2：日本特开平6-190218号公报
专利文献3：日本特开平6-190224号公报
发明内容
本发明就是鉴于这样的以往技术中存在的问题而进行的，其课题是提供一种能够使封孔用浆料均匀地浸入到孔格的期望深度，并且极不易发生封孔漏口等制品缺陷的封孔蜂窝结构体的制造方法。
即，根据本发明提供如下所示的封孔蜂窝结构体的制造方法。
[1]封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，在由隔壁划分而在端面之间形成多个孔格的筒状的蜂窝基材的、规定的所述孔格的开口端部，填充含有浆料用分散介质的封孔用浆料后进行烧成，由此在规定的所述孔格的开口端部形成封孔部，其特征在于，包括：
在所述蜂窝基材的端面粘贴掩模用膜的粘贴工序；
在所述掩模用膜的对应于规定的所述孔格的开口端部的部分进行开孔的穿孔工序；
至少在所述规定的孔格的开口端部的所述隔壁上，涂布含有一种以上可溶于所述浆料用分散介质的相溶成分的涂布剂后，将所述蜂窝基材的粘贴有所述掩模用膜的端面浸渍于所述封孔用浆料中，在规定的所述孔格的开口端部填充所述封孔用浆料的填充工序。
[2]根据上述[1]所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述相溶成分是通过烧成能够分解或消失的成分。
[3]根据上述[1]或[2]所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述相溶成分是从由水、表面活性剂、甘油、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯以及苯组成的组中选出的至少一种。
根据本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法，能够使封孔用浆料均匀地浸入到孔格的期望的深度，能够简便地制造出极不易发生封孔漏口等制品缺陷的封孔蜂窝结构体。
附图说明
图1是表示本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式的一部分的示意图。
图2是表示以往的在孔格开口端部浸入封孔用浆料的状态的示意图。
图3是表示封孔蜂窝结构体的一例的立体图。
符号说明
1是蜂窝基材，2、2a、2b是孔格，3是孔，4是掩模用膜，5是容器，6是封孔用浆料，7是孔格开口端部，10是隔壁，11、27、29是端面，15是封孔部，20是涂布剂，25是外周壁，30是封孔蜂窝结构体。
具体实施方式
下面，说明实施本发明的最佳方式，但本发明并不限于以下的实施方式，应当理解为在不脱离本发明宗旨的范围内，基于本领域技术人员的常识，对以下实施方式进行适当变更、改良等的方案也是处于本发明范围的。
图1是表示本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法的一个实施方式的一部分的示意图。本实施方式的封孔蜂窝结构体的制造方法是如下制造封孔蜂窝结构体30的方法：在由隔壁10在端面11之间划分形成有多个孔格2的筒状的蜂窝基材1的、规定的孔格2的开口端部(孔格开口端部7)，填充封孔用浆料6后进行烧成，由此在规定的孔格开口端部7形成封孔部15。下面，更详细说明本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法。
在本实施方式的封孔蜂窝结构体的制造方法中，首先，准备在端面11之间被隔壁10划分而形成多个孔格2的筒状的蜂窝基材1(图1(a))。
制作蜂窝基材1时，首先以从堇青石、莫来石、氧化铝、尖晶石、氧化锆、碳化硅、碳化硅-堇青石系复合材料、硅-碳化硅系复合材料、氮化硅、锂铝硅酸盐、钛酸铝、沸石等陶瓷，Fe-Cr-Al系金属等金属以及它们的组合中选出的一种材料的粉末作为原料，在其中添加甲基纤维素或羟基丙氧基甲基纤维素等粘合剂，进而添加表面活性剂和水来得到混合原料。接着，以得到的混合原料作为可塑性坯土后，进行挤出成型制成蜂窝形状后，进行干燥或烧成等，来制作蜂窝基材1。
在粘贴工序中，在蜂窝基材1的端面11粘贴掩模用膜4(图1(b))。掩模用膜4的种类没有特别限制，例如优选通过加热可熔融并且通过激光照射可穿孔的膜。另外，优选使用具有粘着层的膜作为掩模用膜4，以使其能够固定在蜂窝基材1的端面11上。作为这种膜的具体例，可以举出具有由聚酯、聚烯烃、卤化聚烯烃等聚合物材料形成的基材层和层叠配置在该基材层上的由丙烯酸系粘着材料等形成的粘着层的膜。另外，从强度、容易开孔等观点考虑掩模用膜4的厚度优选为10～100μm左右。
在穿孔工序中，在掩模用膜4的对应于规定的孔格开口端部7的部分形成孔3(图1(c))。在掩模用膜4上形成孔3的方法没有特别限制，例如通过激光照射开孔3的方法是适宜的。另外，也可以用一根针一个一个地在掩模用膜4上穿孔来形成孔3，或者使用对应于规定的孔格开口端部7的间隔的多个针的组合来一次形穿孔形成多个孔3。只是，优选对蜂窝基材1的端面11进行图象处理而提取出需要形成孔3的孔格2的位置后，使用激光掩模对应提取的位置来穿孔以形成孔3的方法，因为该方法对于孔格2的间隔或开口形状不太一致的蜂窝基材1也能够顺利地对应。
在填充工序中，首先至少在规定的孔格开口端部7的隔壁10上涂布涂布剂20(图1(d))，该涂布剂20含有一种以上可溶于封孔用浆料中所含浆料用分散介质的相溶成分。封孔用浆料可以通过至少混合陶瓷粉末和浆料用分散介质来调制。作为浆料用分散介质的适宜的例子，可以举出丙酮、甲醇、乙醇等有机溶剂以及水等。
封孔用浆料中根据需要进一步加入结合剂、散凝剂等添加剂。陶瓷粉末的种类没有特别限制，例如可以适宜地使用碳化硅粉末和堇青石粉末等。作为结合剂，可以使用聚乙烯醇(PVA)等树脂，但更优选使用具有通过加热凝胶化的性质的热凝胶固化性结合剂。作为热凝胶固化性结合剂，可以适宜地使用甲基纤维素。这里，封孔用浆料的的粘度通常为100～2000000mPa·s，优选为500～1500000mPa·s，更优选为1000～1000000mPa·s左右。
涂布剂20中含有的可溶于浆料用分散介质的相溶成分，根据浆料用分散介质的种类适当选择，考虑到填充封孔用浆料后进行烧成，优选为通过烧成能够分解或消失的成分。作为这种相溶成分，例如当浆料用分散介质为水的情况，相溶成分优选为水、具有亲水性基团的溶剂等。另外，当浆料用分散介质为甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂的情况，相溶成分优选为甲醇、乙醇等有机溶剂等。作为相溶成分的优选例子，可以举出水、表面活性剂、甘油、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯以及苯等。这些相溶成分可以单独使用一种也可以组合两种以上使用。
涂布剂20含有一种以上所述的相溶成分。这里，将所述的相溶成分自身用作涂布剂20也是适宜的。认为如果将这样的涂布剂20涂布到规定的孔格开口端部7的隔壁10，则通过干燥等而形成空隙，涂布剂20适度地浸透到成为多孔质状态的隔壁10，形成由涂布剂20形成的膜。从容易对隔壁10浸透的角度考虑，涂布剂20的粘度优选在1000mPa·s以下，更优选在500mPa·s以下，特别优选在10mPa·s以下。如果涂布剂20的粘度超过1000mPa·s，则有可能完全堵住隔壁10的空隙，而且存在使在其后的工序中填充到孔格开口端部7的封孔用浆料难以保持形状的倾向，存在容易发生封孔漏口的情况。这里，对涂布剂20的粘度的下限值没有特别限定，但从实质上能够使用的观点考虑，优选在1mPa·s以上。
另外，如果使用与浆料用分散介质不易相溶或者不相溶的成分作为涂布剂20，则该涂布剂20容易浸透到隔壁10的空隙，而且在其后的工序中填充到孔格开口端部7的封孔用浆料与蜂窝基材1会难以亲合，存在容易发生封孔漏口的情况。这里，将涂布剂20涂布到隔壁10的方法没有特别限制，可以举出在装有涂布剂的容器中浸渍蜂窝基材、靠喷雾吹附、刷涂等方法。
在填充工序中，在涂布涂布剂20后，接着将蜂窝基材1的粘贴有掩模用膜4的端面11浸渍于所述封孔用浆料中，在规定的孔格开口端部7填充封孔用浆料6(图1(e))。此时，孔格开口端部7的隔壁10上就涂布着涂布剂20，其含有一种以上可溶于浆料用分散介质的相溶成分。因此，含有可溶于涂布剂20所含相溶成分的浆料用分散介质的封孔用浆料6，能够以低阻抗浸入孔格开口端部7内，容易浸入到期望的深度。从而，能够简便地制造出极不易发生封孔漏口等制品缺陷、并且将封孔部的封孔深度更加正确地控制到期望深度的封孔蜂窝结构体。这里，在填充封孔用浆料6时，为了在孔格开口端部7内更确实地填充封孔用浆料6，也可以根据需要对着封孔用浆料6按压蜂窝基材1。
然后，对蜂窝基材1，对另一端面顺次反复前面叙述过的粘贴工序、穿孔工序、填充工序后，进行干燥、加热和/或烧成，由此制造出形成有封孔部15的封孔蜂窝结构体30(图1(f))。这里，封孔蜂窝结构体30通常是经过在规定的孔格开口端部7内填充封孔用浆料6的填充工序后，进行烧成来制造，填充工序可以对烧成前的蜂窝结构的成型体(干燥体)进行，也可以对烧成后的蜂窝结构的烧成体进行。
例如，如在图3所示，关于由本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法制造出的封孔蜂窝结构体30，只要由多孔质隔壁划分形成了从一端面27向另一端面29在轴向贯通的多个孔格2、并且具有封孔部15，而且封孔部15被配置成在端面27、29中的任一个上封堵孔格2，则对除此之外的形状等没有特别限制。这里，图3中，符号25表示围绕隔壁外周的外周壁。
封孔蜂窝结构体的与孔格的贯通方向垂直的截面形状，可以是圆形、椭圆形、跑道形状、四边形等，可以根据用途和设置场所来适当选择。另外，关于与其贯通方向垂直的孔格的截面形状，可以是三角形、四边形、六边形等多边形以及近似多边形、圆形、椭圆形等近似圆形。关于孔格密度，可以是通常为6～2000孔格/平方英寸(0.9～311孔格/cm2)，优选为50～1000孔格/平方英寸(7.8～155孔格/cm2)程度。另外，如图3所示，优选邻接的孔格2在相互成为相反侧的端面27、29形成封孔部15，封孔部15被配置成端面27、29成为相间的方格花纹形状。这里，将封孔蜂窝结构体30用作催化剂载体或过滤器时，其隔壁和外周壁25优选为多孔质。
实施例
下面，基于实施例具体地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
蜂窝基材的制作
将由堇青石、有机粘合剂、增孔剂和水组成的混合原料成型为蜂窝状后，进行干燥，制作出直径5.66英寸(144mm)、长度6英寸(152mm)的圆筒状的蜂窝基材。制作的蜂窝基材的、与其贯通方向垂直的孔格的截面形状为正方形，隔壁的厚度为约0.3mm，孔格密度为300孔格/平方英寸。
封孔用浆料的调制
对堇青石粉末100质量份加入甲基纤维素1.5质量份、甘油8质量份、水40质量份，进行混炼，调制出封孔用浆料。这里，调制出的封孔用浆料的粘度为200mPa·s。
实施例1
在蜂窝基材的一个端面粘贴掩模用膜(材质：聚酯，厚度：mm，商品名：“Masking Tape”，3M公司制造)后，在粘贴的掩模用膜的对应于规定的孔格开口端部的部分(以成为相间的方格花纹形状的方式)使用激光器进行开孔。接着，在作为涂布剂的水中将蜂窝基材的粘贴有掩模用膜侧的端面浸渍至5mm深度，使得在孔格开口端部的隔壁附着水。然后，在封孔用浆料中将蜂窝基材的粘贴有掩模用膜侧的端面浸渍至5mm深度，通过掩模用膜的孔在孔格开口端部填充了封孔用浆料。
从封孔用浆料中提上蜂窝基材后，在100℃干燥120秒钟。然后，与上述蜂窝基材的一个端面的情况同样地，在另一个端面粘贴掩模用膜，使用激光器穿孔，在涂布剂(水)中浸渍，在封孔用浆料中浸渍，从而在蜂窝基材的另一个端面的孔格开口端部填充了封孔用浆料。在100℃干燥120秒钟后，烧成50小时制造出封孔蜂窝结构体。
对于制造出的封孔蜂窝结构体的一个端面的封孔部测定封孔平均深度(mm(17个点))的结果为4.99mm。另外，确认有无封孔漏口，结果封孔漏口的地方为0处。
实施例2～6、比较例1～6
除了使用表1所示的涂布剂(只是在比较例1中没有使用涂布剂)以外，与实施例1同样地操作而制造出封孔蜂窝结构体。对制造出的各封孔蜂窝结构体的封孔部，进行了与实施例1同样的测定和评价。结果示于表1。
表1
Figure A20078004832100101
*1：“○”为没有封孔漏口(0处)
“△”为封孔漏口有1～20处
“×”为封孔漏口超过20处
如表1所示，在实施例1～6的方法中，与比较例1～6的方法相比，确认封孔用浆料浸入到期望深度，形成了充分深度的封孔部。并且，可以知道根据实施例1～6的方法，能够制造出没有生成封孔漏口而品质优异的封孔蜂窝结构体。
产业上的应用可能性
本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法，适宜作为制造用于DPF等过滤器的封孔蜂窝结构体的方法。

Claims (3)

1.一种封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，在由隔壁划分而在端面之间形成多个孔格的筒状的蜂窝基材的、规定的所述孔格的开口端部，填充含有浆料用分散介质的封孔用浆料后进行烧成，由此在规定的所述孔格的开口端部形成封孔部，其特征在于，所述制造方法包括：
在所述蜂窝基材的端面粘贴掩模用膜的粘贴工序；
在所述掩模用膜的对应于规定的所述孔格的开口端部的部分进行开孔的穿孔工序；
至少在所述规定的孔格的开口端部的所述隔壁上，涂布含有一种以上可溶于所述浆料用分散介质的相溶成分的涂布剂后，将所述蜂窝基材的粘贴有所述掩模用膜的端面浸渍于所述封孔用浆料中，在规定的所述孔格的开口端部填充所述封孔用浆料的填充工序。
2.根据权利要求1所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，所述相溶成分是通过烧成能够分解或消失的成分。
3.根据权利要求1或2所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，所述相溶成分是从由水、表面活性剂、甘油、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯以及苯组成的组中选出的至少一种。
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