CN1283593C - 涂覆材料、蜂窝陶瓷结构体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的涂覆材料包括：振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末作为主要组分；和水。该涂覆材料能够在由陶瓷形成的多孔体的表面上形成涂覆壁(外壁)，而不易产生例如产生裂缝和剥离这样的缺陷，并且产量令人满意。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂覆材料、一种蜂窝陶瓷结构体和一种制备该蜂窝陶瓷结构体的方法。特别地涉及一种涂覆材料，其能够有效地抑制在多孔体等的表面上形成的涂覆壁(外壁)中产生裂缝，或者外壁的剥离；一种蜂窝陶瓷结构体，其中在外壁中裂缝的产生或者外壁的剥离被有效地抑制；以及一种该结构体的制备方法。
背景技术
由陶瓷形成的蜂窝结构体(蜂窝陶瓷结构体)迄今已经被用作为携带催化剂的催化剂载体，该催化剂将汽车废气中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)或等等类似物净化，或者作为过滤器用于捕集废气中的颗粒，特别是柴油机颗粒。
该蜂窝结构体包括蜂窝形的胞状结构体，该胞状结构体由具有多个用作流体通道的小室的多孔体所组成。组成该胞状结构体的多个小室的内部(将小室隔开的隔墙)用催化剂液体浸渍、干燥并且烘焙，以使得可以装填催化剂，并且该结构体用作催化剂体。
近年来已经颁布的废气规章逐年严格化，并且从对低燃料消耗和高产出的需求出发，需要减少催化剂载体和过滤器的压力损失并且提高废气净化效率。为了满足需要，将小室隔开的隔墙变薄以减少压力损失，并且催化剂必须在发动机起动后的早期阶段被活化，以提高净化性能。
另一方面，对被安置在具有大移动量的大型交通工具(例如卡车和公共汽车)上的大型蜂窝陶瓷结构体有大的需求。因此，对具有薄壁和高孔隙度的大型蜂窝陶瓷结构体要求容易制备，并且从工业上提供令人满意的产量。
由于隔墙薄并且孔隙度高，因此具有该结构特征的蜂窝陶瓷结构体存在机械强度低的问题。这里，将增强装置设置在大型蜂窝陶瓷结构体中，以在使用时提高机械强度并且抑制形变、破损等。已经提出一种提高蜂窝陶瓷结构体机械强度的方法，其中例如图2中所示，将外壁5设置在具有蜂窝结构的胞状结构体1的外围，或者设置包括有预定的增强材料等的增强层(涂层)(参见，例如日本专利公开公报No.51-44713，日本实用新型公报No.50-48858、53-133860、63-144836，日本专利公报No.2613729)。
然而，根据上述方法，例如在设置于胞状结构体外围的外壁中产生了裂缝，或者在某些情况下外壁本身剥离，并且有蜂窝陶瓷结构体的机械强度下降的问题。另外，为了将催化剂装填于其外壁已经以这种方式裂开的蜂窝陶瓷结构体的隔墙上，还有这样的问题：催化剂液体在装填催化剂的步骤中从裂缝中渗漏出来。即使在胞状结构体的外围被涂覆材料覆盖的时候，仍然有涂覆能力不一定令人满意的情况，例如，所涂覆的涂覆材料的润湿能力不令人满意或者该材料容易剥离。还存在产量小的问题。
鉴于常规技术的问题，本发明已经作了开发并且旨在提供一种涂覆材料，其能够例如在由陶瓷形成的多孔体的表面上形成涂覆壁(外壁)，不容易产生缺陷例如产生裂缝的方式和剥离，并且产量令人满意；一种蜂窝陶瓷结构体，在其中不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷蜂窝陶瓷；以及一种具有令人满意的产量的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，蜂窝陶瓷结构体中不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。
发明概述
根据本发明，提供了以下涂覆材料、蜂窝陶瓷结构体和制备蜂窝陶瓷结构体的方法。
[1]一种涂覆材料(下文中在某些情况下被称作“第一涂覆材料”)，包括：振实体密度(tap bulk density)为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末作为主要组分；和水。
[2]根据上面[1]的涂覆材料，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小。
[3]根据上面[2]的涂覆材料，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
[4]一种涂覆材料(下文中在某些情况下被称作“第二涂覆材料”)，包括：
陶瓷粉末作为主要组分；和
水，
其中陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。
[5]根据上面[4]的涂覆材料，其中陶瓷粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
[6]根据上面[1]-[5]任一项的涂覆材料，进一步包括选自由陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶构成的组中的至少一种。
[7]根据上面[1]-[6]任一项的涂覆材料，用于涂覆由陶瓷形成并且具有预定形状的多孔体的表面，并且此后将该材料干燥和/或焙烧，由此在多孔体的表面上形成外壁。
[8]一种蜂窝陶瓷结构体，包括：
由具有多个小室的多孔体组成的胞状结构体，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和
外壁，其以覆盖胞状结构体的外围部分这样的方式设置，并且由含有陶瓷粉末作为主要组分的材料所形成的多孔体组成，
其中外壁的表面粗糙度Ra为5-50μm。
[9]根据上面[8]的蜂窝陶瓷结构体，其中形成外壁的陶瓷粉末是振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末。
[10]根据上面[8]或[9]的蜂窝陶瓷结构体，其中形成外壁的陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。
[11]一种制备蜂窝陶瓷结构体的方法(下文中在某些情况下被称作“制备蜂窝陶瓷结构体的第一方法”)，包括以下步骤：
将含有堇青石粉末作为主要组分的涂覆材料和水以覆盖由具有多个小室的多孔体所组成的胞状结构体的外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和
将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，以由此形成外壁，
其中堇青石粉末的振实体密度为1.3g/cm3或更大。
[12]根据上面[11]的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小。
[13]根据上面[12]的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
[14]一种制备蜂窝陶瓷结构体的方法(下文中在某些情况下被称作“制备蜂窝陶瓷结构体的第二方法”)，包括以下步骤：
将含有陶瓷粉末作为主要组分的涂覆材料和水以覆盖由具有多个小室的多孔体所组成的胞状结构体的外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和
将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，由此形成外壁，
其中陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。
[15]根据上面[14]的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
[16]根据上面[11]-[15]任一项的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中该涂覆材料进一步包括选自由陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶构成的组中的至少一种。
附图简述
图1是被垂直于结构体的中心轴的平面切割的胞状结构体的截面图；
图2是被垂直于结构体的中心轴的平面切割的蜂窝陶瓷结构体的截面图；
图3是具有其中多个小室被填塞部分交替地填塞这样结构的胞状结构体的示意性截面图。
本发明的最佳实施方式
用于实施本发明的最佳方式将在下文中描述，但应该理解的是本发明并不限于以下实施方案，并且只要不偏离本发明的范围，基于本领域技术人员的普通常识可适宜增加设计改变、改进等。在本描述中将注意的是：当仅仅提到“本发明的涂覆材料”时，表示第一和第二涂覆材料的任何一种。当仅仅提到“制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的方法”时，表示蜂窝陶瓷结构体的第一和第二制备方法的任何一种。
本发明人已经发现，例如，由陶瓷形成的多孔体容易迅速地将含在涂覆于多孔体表面上的涂覆材料中的水分带走，并且在由所涂覆的涂覆材料形成的层(涂层，被涂层)的每一部分中容易产生水分含量差异。即，已经发现由于这种情况，(1)涂层的每一部分中收缩的差异使得容易在外壁中产生裂缝等，(2)涂覆材料的粘度迅速上升并且涂覆能力下降。作为主要组分含于涂覆材料中的陶瓷粉末(堇青石粉末)的特性被确定为抑制了水分迅速移动到多孔体中，因此完成了本发明。
本发明的第一涂覆材料含有：振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末作为主要组分；和水。关于第一涂覆材料，作为本发明的一个实施方案，其含有：振实体密度不小于上述数值并且构成主要组分的堇青石粉末；和水，当该涂覆材料以覆盖例如由陶瓷形成的多孔体的外围表面等这样的方式涂覆时，该涂覆材料与多孔体接触，因此首先形成涂层。在形成涂层之后，含于该涂层中的部分水分马上就被多孔体吸收。因此，在与涂层接触的多孔体表面的非常邻近处形成了薄的致密层，该薄的致密层由含于涂层中的堇青石粉末中的细组分(细颗粒)和粗组分(粗颗粒)形成。由于所形成的致密层抑制了水分进一步吸收到多孔体中，因此在由涂覆材料形成的涂层中抑制了迅速的水分移动，并且在由所涂覆的涂覆材料形成的涂层的每一部分中不容易产生水分含量差异。结果产生了这样的效果：在随后的干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩的差异，并且不容易产生例如在所形成的外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。
另外，由于所形成的致密层抑制了水分被多孔体吸收，因此抑制了伴随着涂覆材料的粘度迅速上升而涂覆能力的退化。因此，通过使用本发明的第一涂覆材料，可以在该涂覆材料涂覆的同时保持令人满意的涂覆能力。从而可以高产量地形成令人满意没有任何缺陷的外壁。
关于作为主要组分含于第一涂覆材料中的堇青石粉末，当振实体密度小于1.3g/cm3时，不利地容易产生例如在形成的外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。从更有效地抑制产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷和具有高产量令人满意地形成外壁的观点出发，堇青石粉末的振实体密度优选为1.34g/cm3或更大，进一步优选为1.39g/cm3或更大。
在本发明的第一涂覆材料中，关于堇青石粉末的振实体密度的上限值没有任何特别的限制，但是考虑到实质的使用性能等，该值优选为1.50g/cm3或更小。在本描述中，当提到“堇青石粉末作为主要组分”时，“主要组分”是指堇青石粉末的组成比例在该涂覆材料含有的组分当中是最高的。特别地，该比例为50质量％或更高，优选60质量％或更高，进一步优选65质量％或更高。将注意的是：从效果、容易制备、成本等观点出发，本发明的第一涂覆材料实质上优选包括具有预定的振实体密度的堇青石粉末作为主要组分，和水。
另外，在第一涂覆材料中，含于该涂覆材料中的堇青石粉末的平均颗粒直径优选为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量(在下文中简称为“44μm或更小的粉末组分含量A”)相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小。进一步优选地，该平均颗粒直径为25-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量A为80质量％或更小。尤其优选地，该平均颗粒直径为30-50μm，并且44μm或更小的粉末组分含量A为78质量％或更小。当将堇青石粉末的平均颗粒直径和44μm或更小的粉末组分含量A与振实体密度一起确定时，产生了这样的效果：进一步有效地抑制了水分吸收到多孔体中，在随后的干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩差异，并且不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。尤其是当堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm时，可以形成外壁，在其中例如即使在该层于80℃或更高的加热环境下迅速干燥的情况下也不容易产生例如裂缝这样的缺陷。从提高生产量的观点出发，这也是优选的。
当堇青石粉末的平均颗粒直径小于20μm时，涂覆材料的粘度增加使得涂覆能力退化，并且必须不适宜地增加水分含量以降低涂覆材料的粘度。当直径超过55μm时，涂覆材料可能不变成浆液或浆糊状态，流动性和润湿能力可能退化，并且涂覆能力有时不利地退化。当44μm或更小的粉末组分含量A超过80质量％时，容易不利地产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。将注意的是：关于44μm或更小的粉末组分含量A的下限值没有任何特别的限制，但是考虑到在用该涂覆材料涂覆的多孔体的表面上形成了堇青石粉末的致密层，该值优选为50质量％或更高。
接下来将描述本发明的第二涂覆材料。本发明的第二涂覆材料含有：陶瓷粉末作为主要组分，其中平均颗粒直径为20-55μm并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量(在下文中简称为“44μm或更小的粉末组分含量B”)相对于整个粉末为80质量％或更小；和水。
当第二涂覆材料含有：陶瓷粉末作为主要组分，其中平均颗粒直径为20-55μm并且44μm或更小的粉末组分含量B为80质量％或更小；和水时，以覆盖例如由陶瓷形成的多孔体的外围表面等这样的方式涂覆时，涂覆材料与多孔体接触，因此首先形成涂层。在形成涂层之后，含于该涂层中的部分水分马上就被多孔体吸收。因此，在与涂层接触的多孔体表面的非常邻近处形成了薄的致密层，该薄的致密层由含于涂层中的陶瓷粉末中的细组分(细颗粒)和粗组分(粗颗粒)形成。由于所形成的致密层抑制了水分进一步吸收到多孔体中，因此在由涂覆材料形成的涂层中抑制了迅速的水分移动，并且在由所涂覆的涂覆材料形成的涂层的每一部分中不容易产生水分含量差异。结果产生了这样的效果：在随后的干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩的差异，并且不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。
另外，由于所形成的致密层抑制了水分被多孔体吸收，因此抑制了伴随着涂覆材料的粘度迅速上升而涂覆能力的退化。因此，可以将该涂覆材料涂覆同时保持令人满意的涂覆能力。从而可以高产量的形成令人满意没有任何缺陷的外壁。
关于作为主要组分含有的陶瓷粉末，当平均颗粒直径小于20μm时，涂覆材料的粘度增加使得涂覆能力退化，并且必须不适宜地增加水分含量以降低涂覆材料的粘度。当直径超过55μm时，涂覆材料可能不变成浆液或浆糊状态，流动性和润湿能力可能退化，并且涂覆能力有时不利地退化。当44μm或更小的粉末组分含量B超过80质量％时，容易不利地产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。在本实施方案中将注意的是：关于44μm或更小的粉末组分含量B的下限值没有任何特别的限制，但是考虑到在用该涂覆材料涂覆的多孔体的表面上形成了陶瓷粉末的致密层，该值优选为50质量％或更高。在本描述中将注意的是：当提到“陶瓷(或者堇青石)粉末作为主要组分”时，“主要组分”是指陶瓷(或者堇青石)粉末的组成比例在该涂覆材料含有的组分当中是最高的。特别地，该比例为50质量％或更高，优选60质量％或更高，进一步优选65质量％或更高。将注意的是：从效果、容易制备、成本等观点出发，本发明的第二涂覆材料实质上优选包括：具有预定的平均颗粒直径和预定的44μm或更小的粉末组分含量B的陶瓷粉末作为主要组分，和水。
从抑制产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷和进一步具有令人满意的产量形成外壁的观点出发，陶瓷粉末的平均颗粒直径优选为25-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为80质量％或更小。进一步优选地，该平均颗粒直径为30-50μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为78质量％或更小。尤其是当陶瓷粉末的平均颗粒直径为25-55μm时，可以形成外壁，在其中例如即使在该层于80℃或更高的加热环境下迅速干燥的情况下也不容易产生例如裂缝这样的缺陷。从提高生产量的观点出发，这也是优选的。
另外，含于本发明的第二涂覆材料中的陶瓷粉末的例子包括陶瓷形成的粉末，例如：堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛，或者它们的两种或多种组合的粉末。当根据用涂覆材料涂覆的多孔体的材料(陶瓷种类)适宜地选择粉末时，可以增强多孔体与涂覆材料之间的亲合力。
本发明的涂覆材料优选进一步含有选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶构成的组中的至少一种。当该材料含有例如陶瓷纤维时，在由陶瓷形成的多孔体的表面上形成的外壁可以高度增强。即使当所涂覆的涂覆材料在高温下干燥时，也可以优选地更有效地抑制裂缝等的产生。当该材料含有胶体氧化物例如硅溶胶和铝溶胶时，胶体氧化物可以通过干燥/脱水与陶瓷粉末(或者堇青石粉末)结合，以形成耐热性等优良的牢固的外壁。尤其是，硅溶胶或铝溶胶当在150℃或更高下干燥时不可逆地与粉末结合，外壁可以在化学耐久性上优良。将注意的是：陶瓷纤维的优选例子包括由硅酸铝、碳化硅等形成的纤维。
在多孔体的外围表面被涂覆的情况下，本发明的涂覆材料产生了这样的效果：在所形成的涂层的每一部分中不容易产生收缩的差异，并且不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。因此，利用产生这些效果的特征，该材料优选用于涂覆由陶瓷形成并且具有预定形状的多孔体的表面，并且此后将多孔体干燥和/或焙烧，由此在多孔体的表面上形成外壁。
关于组成用本发明的涂覆材料涂覆的多孔体的陶瓷种类没有任何特别的限制，陶瓷的例子包括堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛。另外，关于多孔体的形状没有任何特别的限制。例如，如图1中所示，可以提及胞状结构体1。胞状结构体1由具有大量的孔并且形成具有多个小室3的蜂窝形状的多孔体组成。每一小室3被非常薄的隔墙4包围并且用作流体通道。
图2是被垂直于结构体的中心轴的平面切割的蜂窝陶瓷结构体的截面图。即，本发明的涂覆材料以覆盖图1中所示的胞状结构体1的外围这样的方式涂覆，并且将该结构体干燥和/或焙烧。因此，如图2中所示，外壁5可以以覆盖胞状结构体1的外围这样的方式形成，并且不容易产生例如裂缝和剥离这样的缺陷。
接下来将描述本发明的蜂窝陶瓷结构体。本发明的蜂窝陶瓷结构体是这样的蜂窝陶瓷结构体，其包括：由具有多个小室的多孔体组成的胞状结构体，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和外壁，其以覆盖胞状结构体的外围部分这样的方式设置，并且由含有陶瓷粉末作为主要组分的材料所形成的多孔体组成。外壁的表面粗糙度Ra为5-50μm。即，可以通过根据后面描述的本发明的制备蜂窝陶瓷结构体的第一方法或者制备蜂窝陶瓷结构体的第二方法获得本发明的蜂窝陶瓷结构体，并且在这种情况下形成的外壁的表面粗糙度Ra处于预定的范围内。因此，本发明的蜂窝陶瓷结构体产生了这样的效果：不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。在本描述中将注意的是：“陶瓷粉末作为主要组分”表示含于外壁中的陶瓷粉末形成的材料的比例为50质量％或更高，优选60质量％或更高，进一步优选65质量％或更高。在本描述中，“表面粗糙度Ra”表示通过JIS B0601“表面粗糙度定义和显示”的算术平均粗糙度。
如图1中所示，作为蜂窝陶瓷结构体的组成的胞状结构体1包括具有大量的孔并且形成具有多个小室3的蜂窝形状的多孔体，每一小室被非常薄的隔墙4包围并且用作流体通道。关于胞状结构体的材料没有任何特别的限制，但是胞状结构体需要是具有大量孔的多孔体，并且因此使用陶瓷形成的烧结体，例如：堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛。尤其是优选使用由堇青石形成的烧结体。由堇青石形成的烧结体具有小的热膨胀系数，并且优选地在抗热冲击性和机械强度上优良。
另外，如图2中所示，蜂窝陶瓷结构体2包括：胞状结构体1；和以覆盖该胞状结构体1的外围这样的方式形成的外壁5。在根据本发明的实施方案的蜂窝陶瓷结构体2中，从抑制例如在外壁5中产生裂缝或者产生剥离这样的缺陷的观点出发，外壁5的表面粗糙度Ra优选为5-45μm，进一步优选为8-40μm。
另外，在本发明的蜂窝陶瓷结构体中，形成该结构体的外壁的陶瓷粉末优选是振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末，因为其可以进一步有效地抑制产生例如在外壁中产生裂缝或者产生剥离这样的缺陷。振实体密度进一步优选为1.34g/cm3或更大，尤其优选为1.39g/cm3或更大。将注意的是：在本发明的蜂窝陶瓷结构体中，关于形成外壁的堇青石粉末的振实体密度的上限值没有任何特别的限制，但是考虑到实质的使用性能等，该值优选为1.50g/cm3或更小。
另外，在本发明的蜂窝陶瓷结构体中，关于形成外壁的陶瓷粉末，优选的是：平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量(44μm或更小的粉末组分含量B)相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小，因为可以进-步有效地抑制产生例如在外壁中产生裂缝或者产生剥离这样的缺陷。进一步优选的是：平均颗粒直径为25-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为80质量％或更小。尤其优选的是：平均颗粒直径为30-50μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为78质量％或更小。将注意的是：关于44μm或更小的粉末组分含量B的下限值没有任何特别的限制，但该值优选为50质量％或更大。
将注意的是，在本发明的蜂窝陶瓷结构体中，形成外壁的陶瓷粉末的例子包括以下物质的粉末：堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛，或者它们的两种或多种组合的粉末。当根据用涂覆材料涂覆的胞状结构体的材料适宜地选择粉末时，可以增强涂覆材料的亲合力。尤其是，由堇青石形成的粉末(堇青石粉末)具有小的热膨胀系数，并且优选地外壁可以在抗热冲击性和机械强度上优良。
接下来，将根据本发明描述制备蜂窝陶瓷结构体的第一方法(下文中在某些情况下简称为“第一制备方法”)。在制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的第一方法中，将含有堇青石粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖由具有多个小室的多孔体组成的胞状结构体外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙包围并且用作流体通道。将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，由此形成外壁。在制备蜂窝陶瓷结构体的该方法中，堇青石粉末的振实体密度为1.3g/cm3或更大。细节将在下文中描述。
如图1中所示，可用于本发明的第一制备方法的胞状结构体1包括具有大量的孔并且形成具有多个小室3的蜂窝形状的多孔体，每一小室3被非常薄的隔墙4包围并且用作流动通道。关于材料没有任何特别的限制，但是该结构体需要是具有大量孔的多孔体，并且因此通常使用陶瓷形成的烧结体，例如：堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛。尤其是优选使用由堇青石形成的烧结体。由堇青石形成的烧结体具有小的热膨胀系数，并且优选地在抗热冲击性和机械强度上优良。将注意的是，后面将描述制备胞状结构体1的方法。
如图2中所示，蜂窝陶瓷结构体2包括：胞状结构体1；和以覆盖胞状结构体1的外围这样的方式形成的外壁5。在本发明的第一制备方法的一个实施方案中，将含有堇青石粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖胞状结构体1的外围这样的方式涂覆。将该材料干燥和/或焙烧，由此形成外壁5。关于作为主要组分含在用于在这时使用的涂覆材料中的上述堇青石粉末，振实体密度为1.3g/cm3或更大。
用含有以下物质的浆液(或浆糊)涂覆材料涂覆胞状结构体的外围，涂覆材料包括：构成主要组分的堇青石粉末，其中堇青石粉末的振实体密度不小于上述数值；和水。于是，涂覆材料与多孔体接触，因此首先形成涂层。在形成涂层之后，含于该涂层中的部分水分马上就被多孔体的胞状结构体吸收。因此，在与涂层接触的多孔体表面的非常邻近处形成了薄的致密层，该薄的致密层由含于涂层中的堇青石粉末中的细组分(细颗粒)和粗组分(粗颗粒)形成。由于所形成的致密层抑制了水分进一步被胞状结构体吸收，因此在由涂覆材料形成的涂层中抑制了迅速的水分移动，并且在由所涂覆的涂覆材料形成的涂层的每-部分中不容易产生水分含量差异。结果产生了这样的效果：在干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩的差异，并且不容易产生例如在所形成的外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。
另外，由于所形成的致密层抑制了水分被胞状结构体吸收，因此抑制了伴随着涂覆材料的粘度迅速上升而涂覆能力的退化。因此，根据本发明的第一制备方法，可以将涂覆材料涂覆同时保持令人满意的涂覆能力。从而可以高产量地形成令人满意的在其外壁中没有任何缺陷的蜂窝陶瓷结构体。
关于作为主要组分含于涂覆材料中的堇青石粉末，当振实体密度小于1.3g/cm3时，不利地容易产生例如在形成的外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。从抑制产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷和具有较高产量令人满意地制得蜂窝陶瓷结构体的观点出发，堇青石粉末的振实体密度优选为1.34g/cm3或更大，进一步优选为1.39g/cm3或更大。在本发明的第一制备方法中将注意的是：关于堇青石粉末的振实体密度的上限值没有任何特别的限制，但是考虑到实质的使用性能等，该值优选为1.50g/cm3或更小。在本发明的第一制备方法中，从效果、容易制备、成本等观点出发，实质上优选使用包括具有预定的振实体密度的堇青石粉末作为主要组分和水的涂覆材料。
另外，在第一制备方法中，关于含于涂覆材料中的堇青石粉末，优选的是：平均颗粒直径为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量(44μm或更小的粉末组分含量A)相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小。进一步优选地，平均颗粒直径为25-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量A为80质量％或更小。尤其优选地，平均颗粒直径为30-50μm，并且44μm或更小的粉末组分含量A为78质量％或更小。通过使用含有堇青石粉末作为主要组分同时将堇青石粉末的平均颗粒直径和44μm或更小的粉末组分含量A与振实体密度同时确定的涂覆材料，产生了这样的效果：进一步有效地抑制了水分吸收到胞状结构体中，在随后的干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩差异，并且不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。尤其是当堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm时，可以形成外壁，在其中例如即使在该结构体于80℃或更高的加热环境下迅速干燥的情况下也不容易产生例如裂缝这样的缺陷。由于可以制得抗热冲击性优良的蜂窝陶瓷结构体，这也是优选的。
当堇青石粉末的平均颗粒直径小于20μm时，涂覆材料的粘度增加使得涂覆能力退化，并且必须不适宜地增加水分数量以降低涂覆材料的粘度。当直径超过55μm时，涂覆材料不会变成浆液或浆糊状态，流动性和润湿能力退化，并且涂覆能力有时不利地退化。当44μm或更小的粉末组分含量A超过80质量％时，容易不利地产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。将注意的是：关于44μm或更小的粉末组分含量A的下限值没有任何特别的限制，但是考虑到在用涂覆材料涂覆的胞状结构体的表面上形成了堇青石粉末的致密层，该值优选为50质量％或更高。
接下来，将根据本发明描述制备蜂窝陶瓷结构体的第二方法(下文中在某些情况下简称为“第二制备方法”)。在制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的第二方法中，将含有陶瓷粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖由具有多个小室的多孔体组成的胞状结构体的外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙包围并且用作流体通道。将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，由此形成外壁。在制备蜂窝陶瓷结构体的该方法中，陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm。另外，含于陶瓷粉末中并且颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的比例(44μm或更小的粉末组分B)相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。细节将在下文中描述。
用于第二制备方法的胞状结构体，或者所制备的蜂窝陶瓷结构体的整个组成与上述第一制备方法的实施方案中所使用的相似(参见图1、2)。在第二制备方法中，如图2中所示，将含有陶瓷粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖胞状结构体1的外围这样的方式涂覆。将该材料干燥和/或焙烧，由此形成外壁5。关于作为主要组分含在用于在这时使用的涂覆材料中的上述陶瓷粉末，平均颗粒直径为20-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为80质量％或更小。
用浆液(或浆糊)涂覆材料涂覆胞状结构体的外围，涂覆材料包含：构成主要组分的陶瓷粉末，其中陶瓷粉末的平均颗粒直径处于上述数值范围内，并且陶瓷粉末的44μm或更小的粉末组分含量B不超过上述数值；和水。于是，涂覆材料与多孔体接触，因此首先形成涂层。在形成涂层之后，含于该涂层中的部分水分马上就被多孔体的胞状结构体吸收。因此，在与涂层接触的多孔体表面的非常邻近处形成了薄的致密层，该薄的致密层由含于涂层中的陶瓷粉末中的细组分(细颗粒)和粗组分(粗颗粒)形成。由于所形成的致密层抑制了水分进一步被胞状结构体吸收，因此在由涂覆材料形成的涂层中抑制了迅速的水分移动，并且在由所涂覆的涂覆材料形成的涂层的每一部分中不容易产生水分含量差异。结果产生了这样的效果：在干燥步骤中在涂层的每一部分中不容易产生收缩的差异，并且不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。
另外，由于所形成的致密层抑制了水分被胞状结构体吸收，因此抑制了伴随着涂覆材料的粘度迅速上升的涂覆能力的退化。因此，根据本发明的第二制备方法，可以将涂覆材料涂覆同时保持令人满意的涂覆能力。从而可以高产量地形成令人满意的在其外壁中没有任何缺陷的蜂窝陶瓷结构体。
关于作为主要组分含于涂覆材料中的陶瓷粉末，当粉末的平均颗粒直径小于20μm时，涂覆材料的粘度增加使得涂覆能力退化，并且必须不适宜地增加水分数量以降低涂覆材料的粘度。当直径超过50μm时，涂覆材料可能不变成浆液或浆糊状态，流动性和润湿能力可能退化，并且涂覆能力有时不利地退化。当44μm或更小的粉末组分含量B超过80质量％时，容易不利地产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷。在本发明的第二制备方法中将注意的是：关于44μm或更小的粉末组分含量B的下限值没有任何特别的限制，但是考虑到在用该涂覆材料涂覆的多孔体的表面上形成了陶瓷粉末的致密层，该值优选为50质量％或更高。在本发明的第二制备方法中，从效果、容易制备、成本等观点出发，优选使用的涂覆材料实质上优选包括：具有预定的平均颗粒直径和预定的44μm或更小的粉末组分含量B的陶瓷粉末作为主要组分；和水。
从更有效地抑制产生例如在外壁中产生裂缝或者产生外壁剥离这样的缺陷和具有令人满意的产量制得蜂窝陶瓷结构体的观点出发，陶瓷粉末的平均颗粒直径优选为25-55μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为80质量％或更小。进一步优选地，该平均颗粒直径为30-50μm，并且44μm或更小的粉末组分含量B为78质量％或更小。尤其是当陶瓷粉末的平均颗粒直径为25-55μm时，可以形成外壁，在其中例如即使在该结构体于80℃或更高的加热环境下迅速干燥的情况下也不容易产生例如裂缝这样的缺陷。由于可以制得抗热冲击性同样优良的蜂窝陶瓷结构体，这也是优选的。
作为含在用于本发明第二制备方法的涂覆材料中的陶瓷粉末，例子包括以下物质的粉末：堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝和氧化钛，或者它们的两种或多种组合的粉末。当根据用涂覆材料涂覆的胞状结构体的材料适宜地选择粉末时，可以增强涂覆材料的亲合力。
另外，在制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的该方法中，涂覆材料优选进一步含有选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶构成的组中的至少一种。当该材料含有陶瓷纤维时，蜂窝陶瓷结构体的外壁可以高度增强。即使当所涂覆的涂覆材料在高温下干燥时，也可以优选地更有效地抑制了裂缝等的产生。当该材料含有胶体氧化物例如硅溶胶和铝溶胶时，胶体氧化物可以通过干燥/脱水与陶瓷粉末(或者堇青石粉末)结合，以形成耐热性等优良的牢固的外壁。尤其是，硅溶胶或铝溶胶当在150℃或更高温度下干燥时不可逆地与粉末结合，外壁可以在化学耐久性上优良。将注意的是：陶瓷纤维的优选例子包括由硅酸铝、碳化硅等形成的纤维。
关于用于制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的方法的胞状结构体中小室的截面形状没有任何特别的限制，并且从制备的观点出发，除了例如示于图2中四边形之外，优选采用三角形、六边形和波纹形的任意一种形状。另外，关于使用的胞状结构体的截面形状没有任何特别的限制。例如，除了示于图2中的圆形之外，优选采用椭圆形、跑道形、卵形、多角形例如三角形或基本为三角形、四边形或基本为四边形，或者不规则的形状。
接下来，将根据制备图1中所示的胞状结构体1的方法的例子描述制备可用于本发明的胞状结构体的方法。将注意的是：在制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的方法中，关于可使用的制备胞状结构体的方法没有任何特别的限制，但是可以采用以下制备方法。
可以使用能够将粘土以获得所需的胞体形状、隔墙厚度和小室密度这样的方式挤出的模具，将调节成合适硬度的粘土挤出，接着干燥并且焙烧，由此获得由陶瓷形成并且具有蜂窝结构的烧结体。接下来，可以通过合适的研磨方法除去烧结体的外围部分。然后可以制得如图1中所示的胞状结构体1。
将注意的是：例如图3中所示，胞状结构体1可以以使多个小室3的入口侧端面B和出口侧端面C被填塞部分10交替地填塞这样的方式构造。当将被处理的气体G1从以这种方式构造的胞状结构体1的入口侧端面B引入小室3时，灰尘和颗粒被隔墙4捕集。另一方面，已处理的气体G2通过多孔的隔墙4、流入邻近的小室3并且从出口侧端面C排出。因此能够获得从将被处理的气体G1中的灰尘和颗粒中分离出的已处理气体G2。即，通过使用如图3中所示那样构造的胞状结构体1，可以制得具有过滤器作用的蜂窝陶瓷结构体。
为了制得具有上述填塞部分的胞状结构体，可以例如在挤出或干燥后的阶段中，将填塞材料引入预定的小室开口。作为填塞材料，考虑到热膨胀系数等的差异，优选使用与组成胞状结构体的材料相同的材料。在引入填塞材料后，将该材料干燥并且焙烧以构成烧结体。接下来，通过合适的研磨方法将烧结体的外围部分研磨并且除去。然后可以制得如图3中所示的胞状结构体1。
实施例
在下文中将特别地根据实施例描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。
(胞状结构体的制备)
将滑石、高岭土、矾土、硅石等以使得焙烧后的组成为堇青石的理论组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2)这样的方式混和，以获得堇青石原料粉末。将成形辅助剂、造孔剂和水加入该堇青石原料粉末，混和并且捏合以获得粘土。将粘土挤出并且干燥，因此制得具有蜂窝结构的干燥体。对于该干燥体，将填塞材料引入多个小室3的开口，并且再次干燥以由此形成具有其中多个小室3的入口侧端面B和出口侧端面C被填塞部分10交替地填塞这样结构(参见图3)的填塞的干燥体。在将填塞的干燥体焙烧以形成烧结体之后，通过研磨除去外围部分以调节外径，并且制得外径为265mm的胞状结构体1。将注意的是，胞状结构体1具有长度(B与C之间的距离)为178mm、隔墙厚度为0.43mm、小室间距为2.5mm。
(实施例1-9，比较例1和2(涂覆材料的制备))
使用具有不同的振实体密度、平均颗粒直径和44μm或更小的粉末组分含量(A和B)的堇青石粉末作为主要组分制备涂覆材料(实施例1-9，比较例1和2)。含于涂覆材料中的组分和各自组分的混合比(质量％)示于表1中。表2表示堇青石粉末的振实体密度(g/cm3)、平均颗粒直径(μm)和44μm或更小的粉末组分含量(A和B)(质量％)。将注意的是，将在下文中描述测量所使用的堇青石粉末的各种物理性能的方法。
[振实体密度]：根据JIS R1628-1997“测量细陶瓷粉末的体密度的方法”的恒定体积测量方法测量。
[平均颗粒直径，和颗粒直径为44μm或更小的粉末组分相对于整个陶瓷(堇青石)粉末的含量(44μm或更小的粉末组分含量(A和B))]：根据JIS R1629-1997“通过激光衍射-散射方法测量细陶瓷材料的颗粒直径分布的方法”测量。将注意的是，LA-910(由HORIBA，Ltd.生产)被用作测量装置。
(表1)
| 组分 | 混合比(质量％) |
| 堇青石粉末 | 60.0 |
| 硅溶胶(胶体硅石) | 18.0 |
| 陶瓷纤维 | 3.0 |
| 分散剂 | 0.6 |
| 有机粘合剂 | 0.2 |
| 防腐剂 | 0.2 |
| 水 | 18.0 |
(表2)
| 涂覆材料 | 振实体密度(g/cm3) | 平均颗粒直径(μm) | 44μm或更小的粉末组分含量(A、B)(质量％) |
| 比较例1 | 1.27 | 22.3 | 84 |
| 实施例1 | 1.34 | 22.1 | 80 |
| 实施例2 | 1.39 | 22.9 | 77 |
| 实施例3 | 1.44 | 21.0 | 78 |
| 实施例4 | 1.45 | 26.3 | 67 |
| 实施例5 | 1.45 | 24.7 | 73 |
| 实施例6 | 1.43 | 25.5 | 70 |
| 实施例7 | 1.44 | 31.2 | 63 |
| 实施例8 | 1.40 | 42.9 | 54 |
| 实施例9 | 1.42 | 54.5 | 47 |
| 比较例2 | 1.39 | 65.0 | 42 |
(实施例10-18，比较例3、4(蜂窝陶瓷结构体的制备))
在使用预定的外围涂覆元件将涂覆材料(实施例1-9，比较例1、2)以覆盖上述胞状结构体的外围这样的方式涂覆之后，在室温条件下将该材料干燥约20小时。因此，所涂覆的涂覆材料固化形成外壁，并且每一制得的蜂窝陶瓷结构体(实施例10-18，比较例3、4(n＝3))具有外径266.6mm×长度178mm，并且外壁厚度为0.8mm。
(产生的被剥离部分数目的测量)
关于实施例10-18，比较例3、4(n＝3(No.1-3))的蜂窝陶瓷结构体，测量在使用外围涂覆元件将涂覆材料涂覆中产生的可肉眼确定的被剥离部分的数目(产生的被剥离部分的数目(位置))。结果示于表3中。
(表面粗糙度的测量)
关于实施例10-18，比较例3、4(n＝5)的蜂窝陶瓷结构体，根据JISB0601“表面粗糙度定义和显示”测量表面粗糙度Ra(μm)。结果示于表3中。
(裂缝数目的测量)
关于在制得的实施例10-18，比较例3、4的蜂窝陶瓷结构体的外壁中产生的裂缝，测量可肉眼确定的裂缝的数目。结果示于表3中(“初始”栏)。每一蜂窝陶瓷结构体在500-650℃温度下进行预定的抗热震性测试，并且在测试之后测量在外壁中产生的裂缝的数目。结果示于表3中。将注意的是，将在下文中描述进行抗热震性测试的方法。
[抗热震性测试]：根据JASO M505-87“用于汽车废气净化催化剂的陶瓷独石载体(monolith carrier)的测试方法”的抗热震性测试方法测量。
(表3)
| 所使用的涂覆材料 | 产生的被剥离部分的数目(位置) | 表面粗糙度Ra(μm) | 裂缝的数目 | |||||||
| 样品 | 初始 | 在抗热震性测试之后* | ||||||||
| No.1 | No.2 | No.3 | 500℃ | 550℃ | 600℃ | 650℃ | ||||
| 比较例3 | 比较例1 | 3 | 5 | 2 | 3.9-4.8 | 35 | 46(11) | 57(11) | 59(2) | 64(6) |
| 实施例10 | 实施例1 | 0 | 0 | 0 | 5.9-8.2 | 3 | 3(0) | 3(0) | 4(1) | 5(1) |
| 实施例11 | 实施例2 | 0 | 0 | 0 | 6.5-8.1 | 0 | 0(0) | 1(1) | 1(0) | 2(1) |
| 实施例12 | 实施例3 | 0 | 0 | 0 | 5.1-7.7 | 1 | 1(0) | 1(0) | 1(0) | 1(0) |
| 实施例13 | 实施例4 | 0 | 0 | 0 | 9.5-14.5 | 0 | 0(0) | 0(0) | 1(1) | 1(0) |
| 实施例14 | 实施例5 | 0 | 0 | 0 | 8.0-11.1 | 0 | 0(0) | 0(0) | 0(0) | 0(0) |
| 实施例15 | 实施例6 | 0 | 0 | 0 | 8.1-10.8 | 0 | 0(0) | 0(0) | 0(0) | 0(0) |
| 实施例16 | 实施例7 | 0 | 0 | 0 | 13.5-18.2 | 0 | 0(0) | 0(0) | 0(0) | 0(0) |
| 实施例17 | 实施例8 | 0 | 0 | 0 | 25.0-30.2 | 0 | 0(0) | 1(1) | 1(0) | 1(0) |
| 实施例18 | 实施例9 | 0 | 0 | 0 | 42.3-48.7 | 0 | 1(1) | 2(1) | 2(0) | 2(0) |
| 比较例4 | 比较例2 | 1 | 3 | 2 | 55.2-64.3 | 0 | 2(2) | 3(1) | 3(0) | 5(2) |
*：括号中的数值表示从在低一级的测试温度时的裂缝数目上增加的裂缝数目(“500℃”一栏对应是“初始”中的裂缝数目)。
(实施例19-27，比较例5、6(蜂窝陶瓷结构体的制备))
以如实施例10-18，比较例3、4中相同的方式制得具有外径266.6mm×长度178mm，并且外壁厚度为0.8mm的蜂窝陶瓷结构体(实施例19-27，比较例5、6)，除了在80℃下通过热空气将已经以覆盖结构体的外围这样的方式涂覆了涂覆材料的胞状结构体干燥约1小时之外。根据上述“表面粗糙度的测量”测量每一蜂窝陶瓷结构体的外壁的表面粗糙度。结果示于表4中。将注意的是，根据上述“裂缝数目的测量”测量在每一蜂窝陶瓷结构体的外壁中产生的可肉眼确定的裂缝数目。结果示于表4中(“初始”栏)。关于每一蜂窝陶瓷结构体，在500-650℃温度下进行上述抗热震性测试，并且在测试之后测量在外壁中产生的裂缝的数目。结果示于表4中。
(表4)
| 所使用的涂覆材料 | 表面粗糙度Ra(μm) | 裂缝的数目 | |||||
| 初始 | 在抗热震性测试之后* | ||||||
| 500℃ | 550℃ | 600℃ | 650℃ | ||||
| 比较例5 | 比较例1 | 4.5-4.9 | 144 | 220(76) | 253(33) | 未评价 | 未评价 |
| 实施例19 | 实施例1 | 5.2-7.9 | 121 | 198(77) | 209(11) | 未评价 | 未评价 |
| 实施例20 | 实施例2 | 6.5-8.0 | 96 | 150(54) | 168(18) | 未评价 | 未评价 |
| 实施例21 | 实施例3 | 5.0-8.0 | 128 | 208(80) | 253(45) | 未评价 | 未评价 |
| 实施例22 | 实施例4 | 8.9-15.2 | 4 | 8(4) | 9(1) | 12(3) | 12(0) |
| 实施例23 | 实施例5 | 7.8-11.2 | 33 | 48(15) | 55(7) | 59(4) | 70(11) |
| 实施例24 | 实施例6 | 8.0-11.2 | 6 | 8(2) | 8(0) | 9(1) | 9(0) |
| 实施例25 | 实施例7 | 14.5-19.3 | 2 | 2(0) | 2(0) | 3(1) | 3(0) |
| 实施例26 | 实施例8 | 25.2-30.1 | 0 | 0(0) | 0(0) | 0(0) | 0(0) |
| 实施例27 | 实施例9 | 40.4-49.5 | 0 | 0(0) | 1(1) | 2(1) | 3(1) |
| 比较例6 | 比较例2 | 52.3-70.2 | 0 | 1(1) | 1(0) | 1(0) | 3(2) |
*：括号中的数值表示从在低一级的测试温度时的裂缝数目上增加的裂缝数目(“500℃”一栏对应是“初始”中的裂缝数目)。
从示于表3的结果中明显看出，在涂覆比较例1、2的涂覆材料中产生的被剥离部分的数目为1-5个位置，然而在涂覆实施例1-9的涂覆材料中没有产生任何被剥离部分。关于比较例1的涂覆材料，已经推测：水分被陶瓷结构体迅速带走、粘度迅速上升、材料不容易延长、涂覆能力下降并且材料因此容易剥离。关于比较例2的涂覆材料，已经推测：涂覆材料不变为浆液或浆糊状态、流动性和润湿能力退化、涂覆能力退化，并且材料容易剥离。已经发现，在使用实施例1-9的涂覆材料的实施例10-18的蜂窝陶瓷结构体中，外壁中产生的裂缝数目(在抗热震性测试之前)与比较例3的蜂窝陶瓷结构体的外壁中产生的裂缝数目(在抗热震性测试之前)相比显著地小。另外，在实施例10-18的蜂窝陶瓷结构体中，即使在抗热震性测试之后也没有识别出裂缝数目任何显著的增加。已经推测：由于在初始阶段(抗热震性测试之前)没有任何的裂缝(或者过分少的裂缝)，因此没有从初始点下的裂缝中发展任何新的裂缝，并且形成了抗热震性优良的外壁。
另外，如表4中所示，关于使用含有平均颗粒直径为25-55μm的堇青石粉末的实施例4和6-9的涂覆材料而制得的实施例22和24-27的蜂窝陶瓷结构体，已经发现：裂缝的数目少，并且即使当外壁在加热环境下迅速干燥并且因此形成时，该结构体同样在抗热震性上显著优良。
工业实用性
如上所述，本发明的涂覆材料产生了这样的效果：不容易产生例如在由陶瓷形成的多孔体的表面中产生裂缝和产生剥离这样的缺陷，并且可以以令人满意的产量形成涂覆壁(外壁)。
另外，本发明的蜂窝陶瓷结构体产生了不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离的缺陷这样的效果，并且适合于作为例如催化剂载体，该催化剂净化汽车废气等，或者用于捕集废气中的颗粒的过滤器。
另外，制备本发明的蜂窝陶瓷结构体的方法产生了这样的效果：可以具有令人满意的产量制得其中不容易产生例如在外壁中产生裂缝和产生外壁剥离这样的缺陷的蜂窝陶瓷结构体。
Claims (16)
1.一种用于蜂窝陶瓷结构体的涂覆材料，包括：振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末作为主要组分；和水，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小。
2.根据权利要求1的涂覆材料，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
3.一种用于蜂窝陶瓷结构体的涂覆材料，包括：
陶瓷粉末作为主要组分；和
水，
其中陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小，上述陶瓷粉末是从由堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝及氧化钛形成的陶瓷粉末中选出的至少一种粉末。
4.根据权利要求3的涂覆材料，其中陶瓷粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
5.根据权利要求1的涂覆材料，进一步包括选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶的至少一种。
6.根据权利要求3的涂覆材料，进一步包括选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶的至少一种。
7.根据权利要求1的涂覆材料，用于涂覆由陶瓷形成并且具有预定形状的多孔体的表面，并此后将该材料干燥和/或焙烧，由此在多孔体的表面上形成外壁。
8.根据权利要求3的涂覆材料，用于涂覆由陶瓷形成并且具有预定形状的多孔体的表面，并此后将该材料干燥和/或焙烧，由此在多孔体的表面上形成外壁。
9.一种蜂窝陶瓷结构体，包括：
由具有多个小室的多孔体组成的胞状结构体，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和
外壁，其以覆盖胞状结构体的外围部分这样的方式设置，并且由含有陶瓷粉末作为主要组分的材料所形成的多孔体组成，
其中外壁的表面粗糙度Ra为5-50μm，形成外壁的陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。
10.根据权利要求9的蜂窝陶瓷结构体，其中形成外壁的陶瓷粉末是振实体密度为1.3g/cm3或更大的堇青石粉末。
11.一种制备蜂窝陶瓷结构体的方法，包括以下步骤：
将含有堇青石粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖由具有多个小室的多孔体所组成的胞状结构体的外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；其中堇青石粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且堇青石粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个堇青石粉末为80质量％或更小，和
将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，以由此形成外壁，
其中堇青石粉末的振实体密度为1.3g/cm3或更大。
12.根据权利要求11的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
13.一种制备蜂窝陶瓷结构体的方法，包括以下步骤：
将含有陶瓷粉末作为主要组分和水的涂覆材料以覆盖由具有多个小室的多孔体所组成的胞状结构体的外围这样的方式涂覆，每一小室被隔墙所包围并且用作流体通道；和
将所涂覆的涂覆材料干燥和/或焙烧，以由此形成外壁，
其中上述陶瓷粉末是从由堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、磷酸锆、钛酸铝及氧化钛形成的陶瓷粉末中选出的至少一种粉末，陶瓷粉末的平均颗粒直径为20-55μm，并且陶瓷粉末中颗粒直径为44μm或更小的粉末组分的含量相对于整个陶瓷粉末为80质量％或更小。
14.根据权利要求13的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中堇青石粉末的平均颗粒直径为25-55μm。
15.根据权利要求11的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中该涂覆材料进一步包括选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶的至少一种。
16.根据权利要求13的制备蜂窝陶瓷结构体的方法，其中该涂覆材料进一步包括选自陶瓷纤维、硅溶胶和铝溶胶的至少一种。
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