CN101573216A - 封孔蜂窝结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种封孔蜂窝结构体(30)的制造方法，该封孔蜂窝结构体(30)具有蜂窝基材(1)和在蜂窝基材(1)的两端面(11)、(21)以形成互补的相间方格图案的方式设置的封孔部(15)。在蜂窝基材(1)的两端面(11)、(21)上分别粘贴掩模用薄膜(4a)、(4b)，在掩模用薄膜(4a)、(4b)的与孔格开口端部(7)对应的部分穿孔形成浆料侵入孔(3a)，在掩模用薄膜(4a)、(4b)的隔着穿孔有浆料浸入孔3a的部分和孔格(2)的相对应的部分穿孔形成脱气孔(3b)，将蜂窝基材(1)的粘贴有掩模用薄膜(4a)、(4b)的两端面(11)、(12)分别浸渍在封孔用浆料(6)中制成的浆料填充基材(20)，然后烧成。

Description

封孔蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种可以适宜在微粒捕集器等的过滤器中使用的、且在端面封堵规定的孔格的封孔蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
在微粒捕集器(DPF)中作为代表的集尘过滤器，使用具有蜂窝结构的陶瓷制的过滤器。像这样的过滤器具有如下结构：蜂窝结构体具有由多孔质的隔壁区划形成的、作为流体的流路的多个孔格，对相邻接的孔格在互为相反侧的一个端部进行封堵，使得蜂窝结构体的端面呈现相间方格花纹状。
如果从该过滤器(封孔蜂窝结构体)的一个端面，使含有微粒等的微粒子的排出气体通气，该排出气体从该一个端面侧没有被封堵的孔格中流入结构体的内部，通过多孔质的隔壁，流入结构体的其它端面侧的端部的没有封堵的其它孔格。这样，通过该隔壁时，在隔壁捕捉排出气体中的微粒子，从蜂窝结构体的其它端面排出除去了微粒子的净化后的排出气体。
通常，在制造这样结构的封孔蜂窝结构体时，例如采用如图2所示的方法：在蜂窝基材1的端面粘贴作为掩模的掩模用薄膜4，在该掩模用薄膜4的与规定的孔格2a，2b的开口端部(孔格开口端部7)对应的位置上设置孔3，通过向储藏有封孔用浆料6的容器5中浸渍蜂窝基材1的端部，通过掩模用薄膜4的孔3，在规定的孔格开口端部7中浸入封孔用浆料6(例如，参照专利文献1)。
用这样的方法封孔规定的孔格的开口端部时，有封孔用浆料6浸入不到孔格2a、2b内的希望的深度的情况。另外，也有封孔用浆料2a、2b的浸入深度不能均一的情况，存在难以制造均质的封孔蜂窝结构体这样的问题。如果浸入应当封孔的各孔格内部的封孔用浆料的浸入深度不均一，制成的封孔蜂窝结构体的每个孔格的压力损失会产生偏差，容易发生过滤物的堆积量产生偏聚等的不良现象。
作为用来消除上述的问题的关联的现有技术公开有如下的方法，使用具有触变性的封孔用浆料的同时，一边加振该封孔用浆料，一边使其浸入蜂窝基材的规定的孔格内(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，封孔用浆料6不一定能浸入到孔格2a、2b内的希望的深度，也有浸入深度不均一的情况。另外，由于需要用于加振封孔用浆料的装置，因此，有设备大型化、复杂化的倾向。
专利文献1：特开2001-300922号公报
专利文献2：特开平6-190218号公报
专利文献3：特开平6-190224号公报
发明内容
本发明为鉴于上述这样的现有技术中的具有问题点而完成的发明，其目的在于提供一种可以使封孔用浆料均一地浸入到孔格的所希望的深度，且极难产生封孔脱落这样的产品缺陷的封孔蜂窝结构体的制造方法。
即，由本发明提供以下的封孔蜂窝结构体的制造方法。
[1]一种封孔蜂窝结构体的制造方法，为制造具有筒状的蜂窝基材和封孔部的封孔蜂窝结构体的方法，在该筒状的蜂窝基材中，由隔壁区划形成的具有两个开口端部的多个孔格将两端面间连通，设置所述该封孔部，以使得对所述孔格的两个所述开口端部中的一个进行封孔的同时，所述蜂窝基材的一个端面和其它端面形成互补的相间方格图案，所述的封孔蜂窝结构体的制造方法包括：在所述蜂窝基材的所述两端面上分别粘贴掩模用薄膜的粘贴工序；在所述掩模用薄膜的与规定的所述孔格的一个开口端部对应的部分穿孔形成浆料侵入孔的第1穿孔工序；在所述掩模用薄膜的隔着穿孔有所述浆料浸入孔部分和所述孔格的相对应的部分穿孔形成直径为0.02～0.8mm的脱气孔的第2穿孔工序；在粘度为0.5～2000Pa·s的封孔用浆料中分别浸渍所述蜂窝基材的粘贴有所述掩模用薄膜的所述两端面，在规定的所述孔格的一侧的开口端部填充所述封孔用浆料而制成浆料填充基材的填充工序；烧成制成的所述浆料填充基材的烧成工序。
[2]根据[1]所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，脱气孔的直径为0.05～0.4mm。
[3]根据[1]或[2]所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述封孔用浆料粘度为1～1500Pa·s。
[3]根据[1]～[3]中任一项所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述封孔用浆料为具有触变性的封孔用浆料，一边加振所述封孔用浆料，一边填充至规定的所述孔格的一个开口端部。
由本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法，可以使封孔用浆料均一的浸入到孔格的所希望的深度，且可以简便的制造极难产生封孔脱落这样的产品缺陷的封孔蜂窝结构体。
附图说明
图1为表示本发明的封孔蜂窝结构体制造方法的一实施方式的示意图。
图2为表示以往的在孔格开口端部浸入封孔用浆料状态的示意图。
图3为表示封孔蜂窝结构体的实例的立体图。
图4为实施例1中制造的封孔蜂窝结构体的部分截面结构的照片。
图5为比较例1中制造的封孔蜂窝结构体的部分截面结构的照片。
符号说明
1：蜂窝基材，2、2a、2b：孔格，3a：浆料浸入孔，3b：脱气孔，4、4a、4b：掩模用薄膜，5：容器，6：封孔用浆料，7：孔格开口端部，10：隔壁，11：第1端面，15：封孔部，20：浆料填充基材，21：第2端面，25：外周壁，27、29：端面，30：封孔蜂窝结构体X：脱气孔的直径。
具体实施方式
以下，具体的说明本发明的最佳的方式，但是应理解为本发明不受以下的实施方式的限定，在不脱离本发明宗旨的范围内，基于本领域技术人员的公知常识，可以增加适宜设计的变更、改良等。
图1为表示本发明的封孔蜂窝结构体制造方法的一实施方式的示意图。本实施方式的封孔蜂窝结构体的制造方法为，在筒状蜂窝基材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，在规定的孔格开口端部7形成封孔部15的制造封孔蜂窝结构体30，其中，筒状蜂窝基材1在端面(第1端面11、第2端面21)间由隔壁10区划形成多个孔格2。以下，进一步详细的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制造方法中，首先，准备由隔壁区划形成的多个孔格2将第1端面11和第2端面12之间连通的筒状蜂窝基材1。
为了制造蜂窝基材1，首先，以从堇青石、莫来石、氧化铝、尖晶石、锆石、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、硅酸铝锂、钛酸铝、沸石等的陶瓷，Fe-Cr-Al系金属等的金属和它们的组合组成的群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丙氧基甲基纤维素等的粘合剂，进一步添加表面活性剂和水制成混合原料。然后，将制成的混合原料作为可塑性的坯土后，进行挤出成型形成蜂窝形状后，通过干燥或烧成等，制造蜂窝基材1。
在粘贴工序中，在蜂窝基材1的第一端面11和第二端面21上分别粘贴掩模用薄膜4a、4b(图1(b))。掩模用薄膜4a、4b的种类没有特别的限制，例如优选为通过加热为可熔融的同时，由激光照射可穿孔的薄膜。另外，优选使用具有粘结层的薄膜作为掩模用薄膜4a、4b使其固定在蜂窝基材1的端面(第一端面11、第二端面21)上。作为像这样的薄膜的具体例子，可以举出具有由聚酯、聚烯烃、卤化聚烯烃等的聚合物材料构成的基材层，和层积配置在该基材层上的由丙烯酸系粘结材等构成的粘结层的薄膜。另外，掩模用薄膜4a、4b的厚度从强度，孔的开口容易度等的角度出发，优选为10～100μm左右。
在第1穿孔工序中，在掩模用薄膜4a、4b的与规定的孔格开口端部7对应的部分开有浆料侵入孔3a(图1(c))。该浆料侵入孔3a在其后的工序中，具有作为用于使封孔用浆料流入孔格开口端部7的流入口的功能。另外，浆料侵入孔3a的直径使得为浆料侵入孔3a的开口面积的30～70％左右，为了在良好的状态下，使后述的粘度的封孔用浆料容易浸入，优选为40～60％，更优选为50％前后。
在第2穿孔工序中，在掩模用薄膜4a、4b的隔着穿孔有浆料浸入孔3a的部分和孔格2的相对应的部分穿孔形成脱气孔3b(图1(d))。该脱气孔3b具有作为流出口的功能，该流出口在通过浆料侵入孔3a将封孔用浆料流入到孔格开口端部7时，用于将被封入孔格2中失去方向的空气排出到孔格2的外部。
脱气孔的直径X为0.02～0.8mm，更优选为0.04～0.6mm，进一步优选为0.05～0.4mm。通过将脱气孔的直径X设为该数值范围内，通过脱气孔3b的后述的粘度的封孔用浆料的出入是困难的(或不可能)，但是空气的出入变得容易(或可能)。因此，即使在封孔用浆料6中浸渍粘贴有带浆料侵入孔3a和脱气孔3b的掩模用薄膜4a、4b的蜂窝基材1的端面，在孔格开口端部7中，封孔用浆料6容易从浆料侵入孔3a中浸入，但是不容易从脱气孔3b中浸入(图1(e))。
在掩模用薄膜4a、4b上，开孔浆料侵入孔3a和脱气孔3b的方法没有特别的限制，例如，适宜的方法为由激光照射进行开孔的方法。另外，可以用一根针，在掩模用薄膜4a、4b上一个孔一个孔地穿孔形成浆料侵入孔3a和脱气孔3b，或使用与应穿孔的孔格2的间距对应的多个针的组合，共同穿孔形成多个浆料侵入孔3a和脱气孔3b。但是，由于也可以与孔格2的间距或开口形状不定的蜂窝基材1对应，优选分别图像处理蜂窝基材1的第一端面11和第二端面21，抽出应开孔有浆料侵入孔3a和脱气孔3b的孔格2的位置，使用激光荧光笔(laser marker)与抽出的位置对应，穿孔形成浆料侵入孔3a和脱气孔3b。由激光照射进行穿孔形成浆料侵入孔和脱气孔时，为了调整这些孔的直径，可以适宜的调整激光的强度。
在填充工序中，蜂窝基材1的粘贴有掩模用薄膜4a、4b的第一端面11和第二端面21各自分别浸渍在规定粘度的封孔用浆料6中，在孔格开口端部7中填充封孔用浆料6，制成浆料填充基材20(图1(e)和(f))。封孔用浆料粘度为0.5～2000Pa·s，优选为1～1500Pa·s。通过将封孔用浆料设为该数值范围内，通过该直径(X)为前述的数值范围内的脱气孔3b的封孔用浆料的出入是困难的(或不可能)，但是空气的出入变得容易(或可能)。因此，即使在封孔用浆料6中分别浸渍蜂窝基材1的第一端面11和第二端面21，在孔格开口端部7中，封孔用浆料6容易通过浆料侵入孔3a而浸入，但是极难从脱气孔3b中浸入。因此，由于相对于没有预定浸入封孔用浆料6的孔格2，极难侵入封孔用浆料6，难于产生封孔缺陷，可以提高制造产品率。进一步，通过封孔用浆料6流过侵入孔3a浸入孔格2中，使孔格2中的空气快速的从脱气孔3b中排出。因此，可以使封孔用浆料6均一地浸入到孔格2的所希望的深度，且可以简便地制造封孔部的可靠性高的封孔蜂窝结构体。
在使用具有触变性的封孔用浆料6的情况，使封孔用浆料6浸入到孔格开口端部7时，一边使用超声波发生装置加振封孔用浆料6，一边填充至孔格开口端部7，由于使封孔用浆料6更均一地浸入到孔格2的所希望的深度成为可能，因此是优选的。
封孔用浆料可以通过至少混合陶瓷粉末和浆料用分散剂来进行调制。作为浆料用分散剂的适宜例子可以举出丙酮、乙醇、甲醇等的有机溶剂或水等。
在封孔用浆料中根据需要可以进一步添加结合剂、反絮凝剂等的添加剂。陶瓷粉末的种类没有特别的限定，例如可以适宜地使用碳化硅粉末或堇青石粉末等。作为结合剂可以使用聚乙烯醇(PVA)等的树脂，更优选使用通过加热而具有凝胶化特性的热凝胶固化性的结合剂。作为热凝胶固化性的结合剂可以适宜地使用甲基纤维素。
制成浆料填充基材20后，根据需要，通过干燥的同时，进行加热和/或烧成，制造形成有封孔部15的封孔蜂窝结构体30(图1(g))。另外，封孔蜂窝结构体30一般是通过经过在规定的孔格开口端部7中填充封孔用浆料6的填充工序后，进行烧成来制造，但是，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，如图3所示，由本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法制造的封孔蜂窝结构体30只要是由多孔质的隔壁区划形成的多个孔格2由一个端面27到另一个端面29的轴方向上贯通，具有以在任何一个端面27、29中封孔孔格2的方式配置的封孔部15，就对于其以外的形状等没有限制。另外，图3中，符号25表示包围隔壁的外周的外周壁。
对于封孔蜂窝结构体的与孔格的贯通方向垂直相交的截面形状，可以根据用途或设置场所适宜的决定为圆形、椭圆形、操场跑道形状、四边形等。另外，对于与该贯通方向垂直相交的孔格的截面形状，可以为三角形、四边形、六边形等的多角形或大致多角形、圆形、椭圆形等的大致圆形。对于孔格密度通常为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)左右。另外，封孔蜂窝结构体30(参照图3)作为催化剂载体或过滤器使用时，该隔壁和外周壁25优选为多孔质体。
实施例
以下，基于实施例具体的说明本发明，但是本发明不受这些实施例的限制。
蜂窝基材的制造
将含有堇青石、有机粘合剂、增孔剂和水的混合原料成型为蜂窝状后，通过干燥，制成外径为140mm、长为150mm的圆筒状的蜂窝基材。制成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，隔壁的厚度约为0.3mm，孔格密度为300孔格/平方英寸，孔格间距为1.5mm。
封孔用浆料的调制
通过相对于堇青石粉末，分别添加适当量的甲基纤维素、甘油和水，进行混炼，调制成粘度为1Pa·s、1000Pa·s、1500Pa·s和2000Pa·s的4种封孔用浆料。
实施例1
在蜂窝基材的一侧的两端面上分别粘贴掩模用薄膜(材质：聚酯，厚度：mm，商品名：掩模带(Masking Tape)，3M社制)后，对粘贴有掩模用薄膜的与规定的孔格开口端部对应的部分(成为相间方格图案)使用激光，开孔封孔用浸入孔。然后，在掩模用薄膜的隔着穿孔有浆料浸入孔的部分和孔格的相对应的部分，使用激光穿孔形成孔径为0.05mm的脱气孔。然后，将蜂窝基材的第1端面浸渍在粘度为1Pa·s的封孔用浆料中直到5mm的深度为止。
从封孔用浆料中提出蜂窝基材后，在100℃干燥120秒。然后，在同上述第1端面的情况同样地对蜂窝基材的第2端面进行向封孔用浆料中的浸渍，在蜂窝基材的其它端面的开口端部填充封孔用浆料。通过100℃120秒干燥后，烧成50小时，制造封孔蜂窝结构体。
对于制造的封孔蜂窝结构体的封孔部，测定封孔平均深度(mm)的结果为，第1端面为5.00mm，第2端面为4.98mm，第1端面和第2端面的平均为4.99mm。另外，相对于想要的深度(5mm)，封孔深度的平均达到率为100％。另外，在图4中表示实施例1中制造的封孔蜂窝结构体的部分截面结构的照片。
实施例2～6，比较例1～6
除了将脱气孔的穿孔方法、脱气孔的直径(X)、封孔用浆料的粘度和振动波长数分别为表1所示的方法和数值以外，同实施例1同样地制造封孔蜂窝结构体。对于制造的各自的封孔蜂窝结构体的封孔部，进行同实施例1同样的测定。结果示于表1中，另外，在图5中显示有比较例1中制造的封孔蜂窝结构体的部分截面结构的照片。
表1
Figure A20078004922200101
*1封孔用浆料的浸入困难
*2通过振动封孔用浆料多多少少变得容易浸入，但是浸入困难
*3封孔用浆料浸入困难
*4从脱气孔浸入封孔用浆料
*5封孔用浆料的浸入困难
*6从脱气孔浸入封孔用浆料
如表1所示，实施例1～5的方法与比较例1～5的方法相比可知，封孔用浆料浸入到希望深度为止，形成充分深的封孔部。另外，由实施例1～5的方法不会产生封孔脱落，可以制造优异品质的封孔蜂窝结构体。作为参考，使用粘度超过2500Pa·s的封孔用浆料时，封孔用浆料很难保持浆料的性状，封孔用浆料的浸入困难。
产业应用的可能性
本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法作为制造在DPF等的过滤器等中使用的封孔蜂窝结构体的方法是适宜的。

Claims (4)

1.一种封孔蜂窝结构体的制造方法，为制造具有筒状的蜂窝基材和封孔部的封孔蜂窝结构体的方法，在所述筒状的蜂窝基材中，由隔壁区划形成的具有两个开口端部的多个孔格将两端面之间连通，设置所述封孔部，以使得对所述孔格的两个所述开口端部中的一个进行封孔的同时，所述蜂窝基材的一个端面和其它端面形成互补的相间方格图案，所述的封孔蜂窝结构体的制造方法包括：
在所述蜂窝基材的所述两端面上分别粘贴掩模用薄膜的粘贴工序；
在所述掩模用薄膜的与规定的所述孔格的一个开口端部对应的部分穿孔形成浆料侵入孔的第1穿孔工序；
在所述掩模用薄膜的、隔着穿孔有所述浆料浸入孔的部分和所述孔格的相对应的部分穿孔形成直径为0.02～0.8mm的脱气孔的第2穿孔工序；
在粘度为0.5～2000Pa·s的封孔用浆料中分别浸渍所述蜂窝基材的粘贴有所述掩模用薄膜的所述两端面，在规定的所述孔格的一侧的开口端部填充所述封孔用浆料而制成浆料填充基材的填充工序；
烧成制成的所述浆料填充基材的烧成工序。
2.根据权利要求1所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述脱气孔的直径为0.05～0.4mm。
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，其中，所述封孔用浆料粘度为1～1500Pa·s。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的封孔蜂窝结构体的制造方法，其中，所述封孔用浆料为具有触变性的封孔用浆料，一边加振所述封孔用浆料，一边将其填充至规定的所述孔格的一个开口端部。
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