CN1969073A - 无机纤维集合体及其制造方法、蜂窝结构体及其制造方法 - Google Patents

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CN1969073A CNA2006800003395A CN200680000339A CN1969073A CN 1969073 A CN1969073 A CN 1969073A CN A2006800003395 A CNA2006800003395 A CN A2006800003395A CN 200680000339 A CN200680000339 A CN 200680000339A CN 1969073 A CN1969073 A CN 1969073A
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Abstract

本发明提供无机纤维集合体及其制造方法、蜂窝结构体及其制造方法，所述无机纤维集合体具有高强度，不易解纤，难以被风蚀，且能够适用于蜂窝结构体，本发明的无机纤维集合体含有无机纤维和无机物，在上述无机纤维的表面的一部分上固着上述无机物，通过上述无机物将上述无机纤维彼此固着。

Description

无机纤维集合体及其制造方法、蜂窝结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及无机纤维集合体及无机纤维集合体的制造方法、以及使用了上述无机纤维集合体的蜂窝结构体及蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
从公共汽车、卡车等车辆、建筑设备等的内燃机排出的废气中含有的黑烟等颗粒会对环境和人体造成危害，这已成为近来的问题。以往，已提出有各种用于捕获废气中的颗粒以净化废气的过滤器，已知有具有蜂窝结构的过滤器。
例如，已知有通过对含有氧化铝、氧化硅、莫来石等的无机纤维进行抄制得到的无机片进行波纹(corrugating)加工来制作的蜂窝结构体(例如，参照专利文献1)。
并且，还已知有在含有金属纤维的多孔质烧结体的整个表面上形成了含有无机材料的催化剂担载层的蜂窝结构体(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平4-2673号公报
专利文献1：日本特开2001-224967号公报
但是，对于专利文献1中公开的那种使用了无机纤维的蜂窝结构体，其存在风蚀剧烈，随着使用无机纤维飞散掉的问题。
另外，对于专利文献2中公开的蜂窝结构体，其会有风蚀产生，不能满足作为蜂窝结构体的可靠性。
发明内容
本发明人为了解决上述课题进行潜心研究，结果发现，在通过无机物来固着无机纤维彼此时，通过将该无机物固着在无机纤维的一部分上，无机纤维集合体整体的强度提高，而且，没有发生无机纤维解纤或风蚀，从而完成了本发明的无机纤维集合体。
并且，还一并发现所述无机纤维集合体适用于蜂窝结构体。
本发明的无机纤维集合体，其特征在于，所述无机纤维集合体含有无机纤维和无机物，在上述无机纤维的表面的一部分上固着上述无机物，通过上述无机物将上述无机纤维彼此固着。
在上述无机纤维集合体中，优选上述无机纤维彼此固着的部分是上述无机纤维彼此的交错部，上述无机物局限在上述无机纤维彼此的交错部。
并且，在上述无机纤维集合体中，上述无机物优选含有氧化硅，上述无机纤维优选含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
本发明的无机纤维集合体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下工序：将无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度下，对它们的混合物进行加热处理。
在上述无机纤维集合体的制造方法中，上述无机纤维B和/或无机颗粒C优选含有氧化硅，上述无机纤维A优选含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
并且，上述无机纤维A与上述无机纤维B和/或无机颗粒C的混合比优选为2∶8至8∶2。
上述无机纤维集合体的制造方法优选是包括抄制工序或纤维层叠工序的、制造片状的无机纤维集合体的方法，进一步优选包括对上述片状的无机纤维集合体进行酸处理的工序。
本发明的蜂窝结构体是有多个贯通孔隔着壁部在长度方向上平行设置的柱状的蜂窝结构体，其特征在于，上述蜂窝结构体是将形成有贯通孔的本发明的无机纤维集合体按照使上述贯通孔相重合的方式在长度方向上层叠而构成的。
在上述蜂窝结构体中，优选上述多个贯通孔在上述蜂窝结构体的任意一端被密封，上述蜂窝结构体以发挥过滤器的作用的方式进行构成。
上述蜂窝结构体优选在层叠的上述无机纤维集合体的两端层叠主要由金属构成的板状体来构成。
并且，上述蜂窝结构体优选在上述无机纤维的至少一部分上担载催化剂。
本发明的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，
将无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合之后，进行成型为片状的片状混合物的制作工序；
与制作上述片状混合物同时或在制作上述片状混合物之后，在上述片状混合物上形成贯通孔，进行贯通孔形成工序；进一步
在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度，对形成有贯通孔的片状混合物进行加热处理的工序，由此制作片状的无机纤维集合体，然后以贯通孔彼此重合的方式层叠上述无机纤维集合体。
在上述蜂窝结构体的制造方法中，上述无机纤维B和/或无机颗粒C优选含有氧化硅，上述无机纤维A优选含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
并且，在上述蜂窝结构体的制造方法中，上述无机纤维A与上述无机纤维B和/或无机颗粒C的混合比优选为2∶8至8∶2。
并且，在上述蜂窝结构体的制造方法中，优选包括对上述片状的无机纤维集合体进行酸处理的工序。
并且，还优选进行如下的工序：层叠上述片状的无机纤维集合体，并在其两端层叠主要含有金属的板状体。
发明效果
本发明的无机纤维集合体在无机纤维的表面的一部分上固着无机物，通过该无机物将无机纤维彼此固着，无机纤维集合体的强度优异。
并且，在上述无机纤维集合体中，通过无机物将无机纤维彼此固着，所以无机纤维不会解纤，无机纤维集合体本身也不易被风蚀。
在本发明的无机纤维集合体的制造方法中，通过经由上述的工序，能够很好地制造本发明的无机纤维集合体。特别是能够很好地制造如下形式的无机纤维集合体，即无机纤维彼此固着的部分为上述无机纤维彼此的交错部，且上述无机物局限在上述无机纤维彼此的交错部。
本发明的蜂窝结构体是使用本发明的无机纤维集合体来构成的，所以用作净化废气中的颗粒等的过滤器时，具有充分的强度，并且，无机纤维不易因废气的流入而解纤，且蜂窝结构体不易被风蚀，所以可靠性优异。
并且，在本发明的蜂窝结构体的制造方法中，通过经由上述的工序，能够很好地制造本发明的蜂窝结构体。
附图说明
图1是示意性示出本发明的无机纤维集合体的局部的剖面图。
图2(a)、图2(b)是分别示出担载有催化剂的本发明的无机纤维集合体的局部的剖面图。
图3(a)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的具体例的立体图，图3(b)是其A-A线剖面图。
图4(a)是示出构成本发明的蜂窝结构体的片状无机纤维集合体的立体图，图4(b)是示出层叠图4(a)所示的无机纤维集合体来制作蜂窝结构体的状态的立体图。
图5是示意性地示出设置有本发明的蜂窝结构体的车辆的废气净化装置的一例的剖面图。
图6(a)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的另一例的立体图，图6(b)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的又一例的立体图。
图7(a)、图7(b)是实施例1的无机纤维集合体的SEM照片，图7(a)是300倍，图7(b)是1000倍。
图8是实施例10的无机纤维集合体的SEM照片(150倍)。
图9是实施例11的无机纤维集合体的SEM照片(150倍)。
图10(a)、图10(b)是比较例1的无机纤维集合体的SEM照片，图10(a)是300倍，图10(b)是1500倍。
图11是比较例2的无机纤维集合体的SEM照片(3000倍)。
图12(a)、图12(b)是实施例3的无机纤维集合体的SEM照片，图12(a)是300倍，图12(b)是2000倍。
符号说明
10、20、30无机纤维集合体；11无机纤维；12无机物；13催化剂层；100蜂窝结构体；111有底孔(贯通孔)；113壁部；123套管；200废气净化装置
具体实施方式
首先，说明本发明的无机纤维集合体。
本发明的无机纤维集合体的特征在于，其含有无机纤维和无机物，在上述无机纤维的表面的一部分上固着上述无机物，通过上述无机物将上述无机纤维彼此固着。
上述无机纤维集合体含有无机纤维和无机物。
作为上述无机纤维的材质，可以举出例如氧化硅-氧化铝、莫来石、氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等氧化物陶瓷；氮化硅、氮化硼等氮化物陶瓷、碳化硅等碳化物陶瓷、玄武岩等。
这些可以单独使用，也可以至少2种并用。
其中，优选选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
这是因为，使用了它们的无机纤维集合体在耐热性方面优异。
上述无机纤维的纤维长的优选的下限值为0.1mm，优选的上限值为100mm。
这是因为，上述纤维长小于0.1mm时，难以通过无机物将无机纤维彼此固着，有时不能得到充分的强度，另一方面，上述纤维长大于100mm时，难以制作均质的无机纤维集合体，有时不能得到具有充分强度的无机纤维集合体。
上述纤维长的更优选的下限值为0.5mm，更优选的上限值为50mm。
上述无机纤维的纤维径的优选的下限值为0.3μm，优选的上限值为30μm。
这是因为，上述纤维径小于0.3μm时，无机纤维自身易折，其结果，所得到的无机纤维集合体易被风蚀，另一方面，上述纤维径大于30μm时，难以通过无机物将无机纤维彼此固着，有时不能得到充分的强度。上述纤维径的更优选的下限值为0.5μm，更优选的上限值为15μm。
作为上述无机物，优选含有氧化硅。
在上述无机纤维集合体中，在上述无机纤维的一部分上固着有上述无机物，通过该无机物将上述无机纤维彼此固着。
此处，优选上述无机纤维彼此固着的部分是上述无机纤维彼此的交错部，上述无机物局限在上述无机纤维彼此的交错部。
参照附图，对此进行说明。
图1是示意性示出本发明的无机纤维集合体的局部的剖面图。另外，图1示出的剖面图是示出沿长度方向切断交错的无机纤维得到的剖面。
在图1所示的无机纤维集合体10中，对于构成无机纤维集合体的无机纤维11，在该无机纤维11彼此的交错部固着有无机物12。
这样，通过在无机纤维11彼此的交错部固着无机物12，无机纤维集合体10的强度提高，并且，能够防止无机纤维的解纤。
并且，在无机纤维集合体10中，无机物12局限在无机纤维11彼此的交错部。
因此，无机纤维11在与其它无机纤维11的交错部被无机物12覆盖，在除此之外的大部分上没有固着无机物。
此处，无机纤维彼此的交错部是指，从无机纤维彼此最接近的部位到无机纤维的纤维径的大致10倍以内的距离的区域。
上述无机纤维集合体10的拉伸强度优选在0.3MPa以上，更优选在0.4MPa以上。
若上述拉伸强度小于0.3MPa，则如后所述，将上述无机纤维集合体用于蜂窝结构体时，有时不能得到充分的可靠性。
另外，上述拉伸强度可如下进行测定：将上述无机纤维集合体成型为片状并用夹具将其两端固定之后，利用Instron型万能试验机进行测定。
将上述无机纤维集合体用于后述的蜂窝结构体时，其表观密度的优选的下限为0.02g/cm3，更优选的下限为0.05g/cm3，优选的上限为1.00g/cm3。
表观密度小于0.02g/cm3时，有时强度不充分，另一方面，大于1.00g/cm3时，有时蜂窝结构体的压力损失增高过多。
表观密度的更优选的下限为0.10g/cm3，更优选的上限为0.50g/cm3。
并且，上述无机纤维集合体的气孔率的优选的下限为60容量％，优选的上限为98容量％。这是因为，若上述气孔率小于60容量％，则用于蜂窝结构体时，压力损失增高，若大于98容量％，则用于蜂窝结构体时，有时不能得到充分的强度。
更优选的下限为70容量％。
另外，表观密度和气孔率可以通过例如基于重量法、阿基米德法、扫描型电子显微镜(SEM)的测定等现有公知的方法测定。
在上述无机纤维集合体中，优选固着有无机物的无机纤维彼此的交错部占无机纤维彼此的交错部整体的20％以上。
这是因为，小于20％时，有时无机纤维集合体的强度变得不充分。
另外，固着有上述无机物的无机纤维彼此的交错部的比例可通过如下方法得到：用显微镜观察上述无机纤维集合体的多个位置，在各观察视场内，对无机纤维彼此的交错部的数量和固着有无机物的无机纤维彼此的交错部的数量进行计数，求出比例，计算其平均值。
上述无机纤维集合体可以用于后述的蜂窝结构体，此时，还能够用于担载了催化剂的蜂窝结构体。
因此，上述无机纤维集合体可以担载催化剂。
下面，参照附图，说明担载了催化剂的本发明的无机纤维集合体。
图2(a)、图2(b)是分别示出担载有催化剂的本发明的无机纤维集合体的局部的剖面图。另外，图2也与图1相同，是示出沿长度方向切断交错的无机纤维得到的剖面的剖面图。
图2(a)所示的无机纤维集合体20具有在图1所示的无机纤维集合体10的露出面上形成了催化剂层13的结构。
并且，如图2(b)所示，在无机纤维集合体30中，在无机纤维11的整个表面上形成有催化剂层13，形成有该催化剂层13的无机纤维11彼此在无机纤维11的交错部处通过无机物12固着。
这些无机纤维集合体20、30也是本发明的无机纤维集合体之一。
这样，本发明的无机纤维集合体担载催化剂时，可以在无机纤维的整个表面上担载催化剂，也可以仅在无机纤维的表面中固着有无机物之后露出的部分上担载催化剂。
并且，虽未图示，在图2(b)所示形式的无机纤维集合体中，还可以在无机物的表面上具有催化剂层。
而且，还可以仅在无机纤维和/或无机物的一部分上担载催化剂。
作为上述催化剂，没有特别限定，可以举出例如含有铂、钯、铑等贵金属的催化剂。并且，除了这些贵金属之外，还可以担载含有碱金属(元素周期表1族)、碱土类金属(元素周期表2族)、稀土类元素(元素周期表3族)、过渡金属元素等的催化剂。
另外，对于在上述无机纤维集合体上担载催化剂的方法将在后面叙述。
这样构成的本发明的无机纤维集合体可以适合用于例如蜂窝结构体。
并且，这样构成的本发明的无机纤维集合体，能够利用下述的无机纤维集合体的制造方法来制造。
接着，说明本发明的无机纤维集合体的制造方法。
本发明的无机纤维集合体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下工序：将无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度下，对它们的混合物进行加热处理。
下面，按照工序顺序来说明上述无机纤维集合体的制造方法。
(1)首先，将无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，调制混合物。此处，上述混合物还包括无机纤维A以及无机纤维B和/或无机颗粒C分散在水中的状态。
作为上述无机纤维A，可以举出与在上述无机纤维集合体中说明的无机纤维(含有碳化硅、氧化铝等的无机纤维)相同的无机纤维。
作为上述无机纤维A，优选含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
其理由是，这样能够制造耐热性优异的无机纤维集合体。
作为上述无机纤维B和/或无机颗粒C，只要是在上述无机纤维A不熔融的温度下熔融的物质即可，没有特别限定，对于其具体例，作为上述无机纤维B，可以举出例如含有硅酸玻璃、硅酸碱玻璃、硼硅酸玻璃等的无机玻璃纤维等，作为上述无机颗粒C，可以举出例如含有硅酸玻璃、硅酸碱玻璃、硼硅酸玻璃等的无机玻璃颗粒等。
上述无机纤维B的纤维长的优选的下限为0.1mm，优选的上限为100mm。
上述纤维长小于0.1mm时，难以使用无机物将无机纤维A彼此固着，有时不能得到充分的强度，另一方面，上述纤维长大于100mm时，在调制混合物时，难以使其均匀分散，在后工序中，实施加热处理时，有时无机纤维B和/或无机颗粒C分散不均匀，会引起无机纤维A彼此的交错部的固着部分减少。
上述纤维长的更优选的下限为0.5mm，更优选的上限为50mm。
上述无机纤维B的纤维径的优选的下限为0.3μm，优选的上限为30μm。
上述纤维径小于0.3μm时，无机纤维自身易折，所得到的无机纤维集合体具有易被风蚀的趋势，上述纤维径大于30μm时，难以通过无机物将无机纤维A彼此固着，有时不能得到充分的强度。
上述无机颗粒C的粒径的优选的下限为1μm，优选的上限为100μm。
上述粒径小于1μm时，需要凝聚剂，有时难以形成均匀分散，若大于100μm，则调制混合物时，难以使其均匀分散，在后工序中，实施加热处理时，有时无机纤维B和/或无机颗粒C分散不均匀，会引起无机纤维A彼此的交错部的固着部分减少。
混合上述无机纤维A以及无机纤维B和/或无机颗粒C时的、上述无机纤维A与上述无机纤维B和/或无机颗粒C的混合比(重量比)优选为2∶8至8∶2。
这是因为，无机纤维A的混合比小于2∶8时，无机物易以覆盖(coat)无机纤维表面的方式固着，所得到的无机纤维集合体的柔软性变得不充分，另一方面，无机纤维A的混合比多于8∶2时，无机纤维彼此的固着部位的数量减少，有时所得到的无机纤维集合体的强度变得不充分。
并且，调制上述混合物时，根据需要，也可以通过添加水或分散剂，将上述无机纤维A与上述无机纤维B和/或无机颗粒C均匀混合。
并且，还可以添加有机粘合剂。这是因为，通过添加有机粘合剂，能够将无机纤维A与无机纤维B/无机颗粒C可靠地缠绕，在烧制前，无机纤维B/无机颗粒C不易从无机纤维A之间脱漏，能够更加可靠地将无机纤维A彼此固着。
调整了上述混合物之后，在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度进行加热处理。
通过实施这样的处理，能够制造如下的无机纤维集合体：通过无机物将上述无机纤维A彼此固着，该固着的部分的大部分为无机纤维A的交错部，且无机物局限在上述交错部，所述无机物含有上述无机纤维B和/或无机颗粒C作为材料、或由与这些相同的材料构成。
上述加热温度可以考虑无机纤维A与无机纤维B和/或无机颗粒C的组合来适当选择。
另外，若举例无机纤维A的耐热温度，例如，氧化铝＞1300℃，氧化硅＞1000℃，碳化硅＞1600℃，氧化硅-氧化铝＞1200℃。
具体的加热温度，根据上述无机纤维、上述无机物的耐热温度和软化温度而定，不能一概而论，但将无机玻璃用作无机纤维B和/或无机颗粒C时，认为900℃～1050℃是理想的。
这是因为，加热温度为900℃以下时，虽然无机物固着在无机纤维表面的一部分上，但有时不能将无机纤维彼此固着，若大于1050℃，则有时在固着的无机物上产生裂纹。
在本发明的无机纤维集合体的制作方法中，还可以在调制了混合物之后，进行抄制工序、例如喷吹(blowing process)等纤维层叠工序，之后，进行上述加热处理，从而制作片状的无机纤维集合体。
经过这样的工序来制造片状的无机纤维集合体时，所得到的无机纤维集合体能够适用于后述的本发明的蜂窝结构体。
在上述抄制工序中，利用筛网抄制上述混合物，在100℃～200℃左右的温度下干燥所得到的抄制物，从而得到预定厚度的抄制片，所述筛网上以相互相隔预定间隔地形成有预定形状的孔。
上述抄制片的厚度优选为0.1mm～20mm。
并且，调制上述混合物时，在添加水来调制混合物的情况下，优选在上述加热处理前进行干燥处理，从混合物中除去水。
并且，在本发明的无机纤维集合体的制造方法中，还可以进行对利用上述的方法制作的片状的无机纤维集合体进行酸处理的工序。
这是因为，通过进行上述酸处理，无机纤维集合体的耐热性提高。
上述酸处理可以通过将上述无机纤维集合体浸渍在例如盐酸、硫酸等溶液中进行。
作为上述酸处理条件，将无机玻璃用作上述无机物时，处理溶液的浓度优选为1mol/L～10mol/L，处理时间优选为0.5小时～24小时，处理温度优选为70℃～100℃。
这是因为，通过以这样的条件进行酸处理，将氧化硅以外的成分溶出，其结果，无机纤维集合体的耐热性提高。
在本发明的无机纤维集合体的制造方法中，能够制作担载了催化剂的无机纤维集合体。
该情况下，例如可以采用预先在无机纤维A上担载催化剂的方法。
具体讲，例如，将无机纤维A浸渍在担载了含有Pt等贵金属的催化剂的氧化物浆料中，然后提起，进行加热，从而能够调制附着了催化剂的无机纤维A，然后，使用该附着了催化剂的无机纤维A制造无机纤维集合体，从而能够制造担载了催化剂的无机纤维集合体。
并且，在无机纤维A上担载催化剂时，还可以将无机纤维A浸渍在含有催化剂的浆料中，然后提起，进行加热，从而直接使催化剂附着在无机纤维上。
并且，作为其它方法，还可以使用如下方法：经过上述工序制造无机纤维集合体之后，将所述无机纤维集合体浸渍在担载了含有上述Pt等贵金属的催化剂的氧化物的浆料或含有上述催化剂的浆料中，然后提起，进行加热。
前者的方法能够制造图2(b)所示形状的无机纤维集合体，后者的方法能够制造图2(a)所示形状的无机纤维集合体。
并且，进一步还可以利用其它的方法担载催化剂。
具体讲，例如，可以在制造了无机纤维集合体之后，将所述无机纤维集合体浸渍在含有10g CZ(nCeO2·mZrO2)、1L(升)乙醇、5g柠檬酸以及适量pH调节剂的溶液中5分钟左右，然后在500℃左右实施烧制处理，从而担载催化剂。
另外，在该情况下，通过反复上述的浸渍、烧制工序，能够调整所担载的催化剂量。
接着，说明本发明的蜂窝结构体。
本发明的蜂窝结构体，其是有多个贯通孔隔着壁部在长度方向上平行设置的柱状的蜂窝结构体，其特征在于，上述蜂窝结构体是将形成有贯通孔的本发明的无机纤维集合体按照使上述贯通孔相重合的方式在长度方向上层叠来构成的。
本发明的蜂窝结构体中，在长度方向上平行设置有贯通孔，上述贯通孔可以是两端未被封孔的普通的贯通孔，也可以是任意一端被封孔的贯通孔(下面称为有底孔)。
在制作具有上述贯通孔的无机纤维集合体时，可以使用形成有与贯通孔相当的孔的筛网进行抄制，还可以在制作没有与贯通孔相当的孔的无机纤维集合体之后，在相当于贯通孔的部分进行形成孔的加工。
上述贯通孔为通常的贯通孔时，上述蜂窝结构体虽不能够起到过滤器的作用，但通过使催化剂附着在含有贯通孔的部分，从而起到有害气体的净化装置(催化剂载体)的作用。
另一方面，上述多个贯通孔是任意一端被封孔的有底孔时，上述蜂窝结构体起到过滤器的作用，而且，在附着有催化剂时，能够起到过滤器和有害气体的净化装置的作用。
下面，主要对起到过滤器作用的蜂窝结构体进行说明，如上所述，本发明的蜂窝结构体可以具有作为有害气体的净化装置的作用。
本发明的蜂窝结构体由于作为构成材料使用本发明的无机纤维集合体，所以具有充分的强度，无机纤维解纤或蜂窝结构体被风蚀的可能性低。
而且，由于主要的构成材料为无机纤维，因而能够实现高气孔率的蜂窝结构体。因此，能够在降低压力损失的同时使颗粒与附着在无机纤维上的催化剂接触的几率增加，能够容易地进行颗粒的燃烧。
而且，由于热容量小，因而能够利用从内燃机排出的废气热尽快上升到催化剂的活化温度。特别适合于将过滤器配置在发动机的正下方，以有效利用该废气热的形式使用。
并且，配置在发动机正下方的情况下，过滤器的空间非常受限，所以过滤器的形状也需要形成为复杂的形状，但本发明的蜂窝结构体通过在长度方向上层叠上述无机纤维集合体而成，所以能够容易且不浪费材料地形成为相应的形状。
并且，在再生处理等时，伴随颗粒的燃烧，在过滤器的长度方向上产生较大的温差，由此，在过滤器上施加较大的热应力，但本发明的蜂窝结构体通过在长度方向上层叠无机纤维集合体而成，所以即使在过滤器整体上产生较大的温差，在各个单元上产生的温差较小，温差引起的热应力也小，所以非常难以发生裂纹等损伤。
尤其，在上述那样的复杂形状的过滤器中，由于形状的原因使其对热应力的抵抗非常弱，但在本发明的蜂窝结构体中，即使为复杂的形状，由于上述的理由，也非常难以发生裂纹等损伤。
而且，对于本发明的蜂窝结构体，由于可以在成型前将催化剂提供至作为无机纤维集合体的构成材料的无机纤维集合体，因而能够以更加均匀地分散的状态附着催化剂。并且，由于蜂窝结构体通过在长度方向层叠片状的无机纤维集合体而成，因而能够根据用途自由地组合在长度方向上的催化剂的分散度和催化剂种类来进行层叠。其结果，本发明的蜂窝结构体中，能够增大再生处理和有害气体的净化功能。
而且，本发明的蜂窝结构体中，通过交错或随机层叠贯通孔的尺寸不同的无机纤维集合体，能够容易地在蜂窝结构体的壁部的表面形成凹凸。而且，通过在壁部的表面形成凹凸，能够增加过滤面积，降低捕获颗粒时的压力损失。并且，通过凹凸使废气的流动形成湍流，减少过滤器内的温差，能够防止热应力引起的裂纹等损伤。
下面，参照附图，说明本发明的蜂窝结构体。
图3(a)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的具体例的立体图，图3(b)是其A-A线剖面图。
蜂窝结构体100是有任意一端被封孔的多个贯通孔111相隔壁部113在长度方向平行设置的圆柱形状的蜂窝结构体。
即，如图3(b)所示，有底孔111的相当于废气的入口侧或出口侧的端部的任意一个被封孔，流入一个有底孔111的废气必定通过将有底孔11隔开的壁部113之后，从另一个有底孔111流出，壁部113起到过滤器的作用。
如图3所示，本发明的蜂窝结构体是通过层叠厚度为0.1mm～20mm左右的片状的无机纤维集合体110a而形成的层叠体，使贯通孔111在长度方向重合地层叠无机纤维集合体110a。
此处，使贯通孔重合地层叠无机纤维集合体是指，按照在相邻的无机纤维集合体上形成的贯通孔彼此连通的方式进行层叠。
各无机纤维集合体彼此可通过无机粘合剂等接合，也可以仅物理地层叠，但优选仅物理地层叠。这是因为，若仅物理地层叠，则不会有因由粘合剂等构成的接合部阻碍废气流通而导致压力损失增高的情况。另外，在各无机纤维集合体彼此仅物理地层叠的情况下，为了形成层叠体，在用于安装在废气管上的套管(金属制的筒状体)内进行层叠，并施加压力。
在本发明的蜂窝结构体中，优选在所层叠的无机纤维集合体的两端层叠主要由金属构成的板状体(下面称为金属板)。
在无机纤维集合体的两端形成有金属板时，蜂窝结构体不易被风蚀。
并且，能够防止无机纤维集合体与套管(金属容器)的热膨胀差所致的高温时(使用时)的无机纤维集合体与套管(金属容器)之间的间隙以及各无机纤维集合体之间的间隙的产生，其结果，能够防止由于废气中的颗粒漏出所致的颗粒捕获效率的下降。而且，端面的强度高，所以在使用时，能够防止因施加到端面的废气的压力等所产生的过滤器的损伤。
此处，例如，还可以仅在将贯通孔的一端封孔的部分使用金属板。
作为上述金属板的材质，没有特别限定，可以举出例如铬类不锈钢、铬镍类不锈钢等。
另外，需要在上述金属板的预定位置上形成贯通孔。
在本发明的蜂窝结构体中，优选在无机纤维集合体110a上担载有催化剂。
在本发明的蜂窝结构体中，通过担载能够净化CO、HC以及NOx等废气中的有害气体成分的催化剂，可以通过催化反应充分净化废气中的有害气体成分，能够将在上述催化反应中产生的反应热用于将附着在壁部113上的颗粒燃烧去除。并且，通过担载有助于颗粒燃烧的催化剂，能够更加容易地燃烧去除颗粒。其结果，本发明的蜂窝结构体能够提高废气的净化性能，而且，能够降低用于使颗粒燃烧的能量。
对于担载了催化剂的无机纤维集合体，如上所述。
上述催化剂可以担载在整个无机纤维集合体上，也可以仅担载在部分无机纤维集合体上。例如，根据无机纤维集合体的材质，变更了各无机纤维集合体的气孔率时，可以仅在制成为高气孔率的无机纤维集合体上担载催化剂。这样的本发明的蜂窝结构体可以根据用途自由变更长度方向上的催化剂的担载量和催化剂种类，能够增大再生处理和有害气体的净化性能。
并且，在上述蜂窝结构体中，催化剂担载量优选为0.01g～1g/10g无机纤维。
通过如此担载催化剂，本发明的蜂窝结构体能够起到捕获废气中的颗粒的过滤器的作用，并且，能够起到净化废气中含有的CO、HC以及NOx等的催化剂载体的作用。
另外，担载有催化剂的本发明的蜂窝结构体起到与现有公知的带有催化剂的DPF(柴油颗粒过滤器)相同的废气净化装置的作用。因此，此处，省略关于本发明的蜂窝结构体作为催化剂载体的功能的详细说明。
本发明的蜂窝结构体整体的优选的气孔率与上述的本发明的无机纤维集合体的优选的气孔率相同。
上述壁部的厚度没有特别限定，优选的下限为0.2mm，优选的上限为10.0mm。
壁部的厚度为0.2mm以下时，有时强度下降，大于10.0mm时，具有压力损失增高的趋势。
壁部厚度的更优选的下限为0.3mm，更优选的上限为6.0mm。
本发明的蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面上的贯通孔的密度没有特别限定，优选的下限为0.16个/cm2(1.0个/in2)，优选的上限为62个/cm2(400个/in2)。
贯通孔的密度小于0.16个/cm2时，过滤面积变得过小，大于62个/cm2时，有时压力损失变得过高。
上述贯通孔的密度的更优选的下限为0.62个/cm2(4.0个/in2)，更优选的上限为31个/cm2(200个/in2)。
本发明的蜂窝结构体的垂直于长度方向的截面上的贯通孔的尺寸没有特别限定，优选的下限为0.8mm×0.8mm，优选的上限为16mm×16mm。
并且，若使用贯通孔的尺寸不同的片状的无机纤维集合体，将它们层叠，则在贯通孔的内表面形成凹凸，过滤面积增大，捕获颗粒时的压力损失降低。并且，通过凹凸能够使废气流动形成湍流，因而可减小过滤器内的温差，能够有效防止热应力引起的损伤。对于上述贯通孔的俯视形状，不特别限定为四边形，可以是例如三角形、六边形、八边形、十二边形、圆形、椭圆形等任意形状。
图3示出的蜂窝结构体100的形状为圆柱状，但本发明的蜂窝结构体并不限于圆柱状，也可以是例如椭圆柱状或棱柱状等任意尺寸的任意的柱状。
图6(a)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的另一例的立体图，图6(b)是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的又一例的立体图。过滤器配置在发动机的正下方的情况下，空间非常受限，所以过滤器的形状也需要形成为复杂的形状。本发明的蜂窝结构体即使是复杂形状，例如如图6(a)所示的在一侧形成有凹部的形状的过滤器30或图6(b)所示的在两侧形成有凹部的形状的过滤器40，也能够通过在长度方向层叠无机纤维集合体130、140来容易地实现。并且，本发明的蜂窝结构体是通过在长度方向层叠无机纤维集合体而形成的，所以即使是在长度方向有弯曲的形状或在长度方向稍微变形的形状也能够容易实现。
由这样的结构构成的本发明的蜂窝结构体能够使用后述的本发明的蜂窝结构体的制造方法来制造。
下面，说明本发明的蜂窝结构体的制造方法。
本发明的蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，将上述无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合之后，进行成型为片状的片状混合物的制作工序；
与制作上述片状混合物同时或在制作了上述片状混合物之后，在上述片状混合物上形成贯通孔，进行贯通孔形成工序；进一步
在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度下，对形成有贯通孔的片状混合物进行加热处理的工序，由此制作片状的无机纤维集合体，然后以贯通孔彼此重合的方式层叠上述无机纤维集合体。
下面，参照图4，说明本发明的蜂窝结构体的制造方法的一例。
图4(a)、图4(b)是用于说明本发明的蜂窝结构体的制造方法的立体图。
(1)首先，将无机纤维A与在上述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，然后进行成型为片状的片状混合物的制作工序。
在该工序中，采用与本发明的无机纤维集合体的制造方法中说明的方法相同的方法调制将无机纤维A与无机纤维B和/或无机颗粒C进行混合而得到的混合物，经由本发明的无机纤维集合体的制造方法中说明的抄制工序和纤维层叠工序，将该混合物成型为片状。
(2)接着，进行在上述片状混合物上形成贯通孔的贯通孔形成工序。
具体讲，通过例如冲孔加工，能够在预定的位置形成希望形状的贯通孔。
另外，在上述(1)的抄制工序中，通过使用形成有交错状分布的预定形状的孔的筛网或在相当于贯通孔的部分形成有孔的筛网，也能够得到形成有贯通孔的片状混合物。
(3)接着，在上述无机纤维A的耐热温度以下且在上述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度对形成有贯通孔的片状混合物进行加热处理的工序，从而制作片状的无机纤维集合体。
另外，作为上述加热处理，可以使用与在本发明的无机纤维集合体的制造方法中使用的加热处理相同的方法。
并且，在经由上述加热处理制作了片状的无机纤维集合体之后，还可以根据需要，对该片状的无机纤维进行酸处理或烧结处理。
(4)之后，以贯通孔彼此重合的方式层叠所得到的片状的无机纤维集合体，从而能够制造蜂窝结构体。
具体讲，如图4(b)所示，使用在一侧具有压入用夹具的圆筒状的套管123，首先，在套管123内层叠多张两端部用的片状无机纤维集合体110b，然后层叠预定张数的内部用的片状无机纤维集合体110a。最后层叠多张两端部用的片状无机纤维集合体110b，进一步进行加压，之后，在另一侧也设置压入用夹具，进行固定，由此能够制造完成了外壳密封的蜂窝结构体。
此处，例如替代两端部用的片状无机纤维集合体，还可以使用具有预定的贯通孔的金属板。由此，能够进行层叠片状的无机纤维集合体并在两端层叠主要由金属构成的板状体的工序，能够制造在层叠的上述无机纤维集合体的两端层叠主要由金属构成的板状体而构成的蜂窝结构体。
本发明的蜂窝结构体像这样仅物理地层叠片状无机纤维集合体来形成时，将该蜂窝结构体配置在废气通道时，即使在该蜂窝结构体上产生一定程度的温度分布，在1张片状无机纤维集合体上的温度分布小，难以产生裂纹等。
并且，若制作贯通孔的尺寸不同的片状无机纤维集合体，将它们层叠，则有底孔形成凹凸，能够形成表面积大的有底孔。对于贯通孔的形状，不特别限定为四边形，可以是例如三角形、六边形、八边形、十二边形、圆形、椭圆形等任意形状。
本发明的蜂窝结构体的用途没有特别限定，优选用于车辆的废气净化装置。
图5是示意性地示出设置有本发明的蜂窝结构体的车辆的废气净化装置的一例的剖面图。
如图5所示，废气净化装置200中，套管23覆盖本发明的蜂窝结构体20的外部，在套管123的导入废气侧的端部连接有导入管124，该导入管124与发动机等内燃机连接，在套管123的另一端部连接有排出管125，该排出管125与外部连接。另外，在图5中，箭头表示废气的流向。
在这样构成的废气净化装置200中，从发动机等内燃机排出的废气通过导入管124导入到套管123内，从蜂窝结构体20的贯通孔通过壁部(隔壁)，颗粒在该壁部(隔壁)被捕获，废气被净化之后，通过排出管125，排出到外部。
然后，在蜂窝结构体20的壁部(隔壁)上堆积大量的颗粒，压力损失增高时，利用后喷射方式等预定的手段对蜂窝结构体20进行再生处理。
实施例
下面，举出实施例，更详细地说明本发明，但本发明不仅限于这些
实施例。
(实施例1)
(1)抄制用浆料的调制工序
首先，将50重量份的氧化铝纤维、50重量份的玻璃纤维(平均纤维径为9μm、平均纤维长为3mm)以及10重量份的有机粘合剂(聚乙烯醇类纤维)分散在足够量的水中，进行充分搅拌，从而调制抄制用浆料。
(2)抄制工序及贯通孔形成工序
利用直径为143.8mm的筛网对(1)中得到的浆料进行抄制，在135℃下对所得到的抄制物进行干燥，得到厚度为1mm片状混合物。
接着，进行冲孔加工，在片状混合物的大致整个面上以2mm的间隔形成4.5mm×4.5mm的贯通孔。
(3)加热处理工序
在950℃下对(2)中得到的片状混合物进行1小时的加热处理，得到片状的无机纤维集合体。
(4)酸处理以及烧结处理
在90℃下，将(3)中得到的片状的无机纤维集合体浸渍到4mol/l的HCl溶液中1小时，以此进行酸处理，进一步在1050℃下进行5小时的烧结处理。
另外，在(1)～(4)的工序中形成的片状的无机纤维集合体的气孔率等如表2所示。
(5)两端部用金属板的制作
将Ni-Cr合金制金属板加工成直径143.8mm×厚度1mm的圆盘状之后，进行激光加工，以制作形成有呈交错状分布的4.5mm×4.5mm孔的金属层叠部件。该工序中，制作2张金属层叠部件，对于各层叠部件，在相互不同的位置形成孔，以便在下述的层叠工序中层叠金属层叠部件后，形成在蜂窝结构体的入口侧端面和出口侧端面的密封位置不同的形态。
(6)层叠工序
首先，将另外在一侧安装有压入用夹具的套管(圆筒状的金属容器)立起，使得安装有夹具的一侧在下。然后，层叠1张在上述(5)的工序中得到的金属层叠部件之后，层叠83张在上述(4)的工序中得到的片状无机纤维集合体，最后层叠1张金属层叠部件，进一步进行加压之后，在另一侧设置压入用夹具，并进行固定，由此制作由长度为75mm的层叠体构成的蜂窝结构体。
另外，在该工序中，使片状无机纤维集合体的贯通孔重合地层叠各片，进一步以使蜂窝结构体的入口侧端面和出口侧端面的密封位置不同(重合的贯通孔只有任意一端被密封)的方式层叠金属层叠部件。
(实施例2～5)
将无机纤维A(氧化铝纤维)和无机纤维B(玻璃纤维)的形状设定为表1所示形状，除此之外，采用与实施例1相同的方式，得到蜂窝结构体。
(实施例6、7)
替代无机纤维B(玻璃纤维)，使用表1所示的无机颗粒C(玻璃颗粒)，除此之外，采用与实施例1相同的方式，得到蜂窝结构体。
(实施例8～13)
作为无机纤维A，使用表1所示的无机纤维替代氧化铝纤维，除此之外，采用与实施例1相同的方式，得到蜂窝结构体。
(实施例14、15)
将无机纤维A(氧化铝纤维)和无机纤维B(玻璃纤维)的混合量设定为表1所示的混合量，除此之外，采用与实施例1相同的方式，得到蜂窝结构体。
(比较例1)
(1)抄制用浆料的调制
首先，将90重量份的氧化铝纤维分散在足够量的水中，除此之外，还按比例添加10重量份的氧化硅溶胶、2.7重量份的作为有机粘合剂的丙烯酸乳胶。然后，还添加少量的作为凝结剂的硫酸铝、作用凝聚剂的聚丙烯酰胺，进行充分搅拌，以此调制抄制用浆料。
(2)抄制工序
利用直径为143.8mm的筛网对(1)中得到的浆料进行抄制，在150℃下对所得到的抄制物进行干燥，之后，采用与实施例1的(2)的工序相同的方式，实施冲孔加工，从而得到厚度为1mm的片状无机纤维集合体，该片状无机纤维集合体在整个面上相互以2mm的间隔形成有4.5mm×4.5mm的贯通孔。
另外，上述片状无机纤维集合体的气孔率等如表2所示。
(3)层叠工序
将一侧安装有压入用夹具的套管(圆筒状的金属容器)立起，使得安装有夹具的一侧在下。然后，采用与实施例1相同的方式，层叠1张金属层叠部件之后，层叠83张片状无机纤维集合体，最后层叠1张金属层叠部件，进一步进行加压之后，在另一侧设置压入用夹具，并进行固定，由此制作由长度为75mm的层叠体构成的蜂窝结构体。
上述金属层叠部件是以使在蜂窝结构体的入口侧端面和出口侧端面的密封位置不同(重合的贯通孔只有任意一端被密封)的方式进行层叠的。
(比较例2)
在比较例1的(1)的工序中，使用表1所示尺寸的SiC纤维替代氧化铝纤维，在(2)的工序中，使用聚有机硅烷替代氧化硅溶胶，除此之外，采用与比较例1相同的方式，得到蜂窝结构体。
(比较例3)
(1)将90重量份的氧化铝纤维添加到2.7重量份的作为有机粘合剂的丙烯酸乳胶和足够量的水中，使氧化铝纤维分散，采用与比较例1的(2)的工序相同的方法对该氧化铝纤维分散液进行抄制、冲孔加工，得到氧化铝纤维片。
(2)接着，将在上述(1)的工序中得到氧化铝纤维片浸渍在硝酸铁的醇溶液(浓度为0.5mol/L)中，之后，将氧化铝纤维片提起，干燥，得到片状的无机纤维集合体。
(3)接着，使用与比较例1的(4)的工序相同的方法，层叠金属层叠部件和片状无机纤维集合体，得到蜂窝结构体。
(评价方法)
(1)蜂窝结构体的气孔率
利用重量法测定片状的无机纤维集合体的气孔率。
即，切出片状无机纤维集合体(10mm×10mm×1mm)，利用离子交换水进行2次超声波清洗(每次5分钟)。接着，使用丙酮进行1次超声波清洗(5分钟)，在100℃下干燥5小时，用电子天平测定重量a(g)。然后，使用光学显微镜测定中心纵1列和横1列的壁厚、孔宽度和高度，从而计算出无机纤维集合体仅基材(壁)部的体积，设为体积b(cm3)，根据a/b，求出无机纤维集合体仅基材部的体积密度c(g/cm3)。接着，粉碎无机纤维集合体形成粉末(体积：23.6cc)，于200℃干燥8小时，使用AutoPycnometer1320(Micromeritics社制)，依据JIS-R-1620(1995)，以排气时间40分钟测定真空度，求出真密度d(g/cm3)，将测定值代入(1-c/d)×100(％)的式子，计算出气孔率(％)。将结果示于表2。
(2)蜂窝结构体的气孔径
利用汞孔隙率测定仪测定蜂窝结构体的气孔径。
即，切出片状的无机纤维集合体(10mm×10mm×1mm)，利用离子交换水进行2次超声波清洗(每次5分钟)，接着，使用丙酮进行1次超声波清洗，在100℃干燥5小时。接着，基于JIS-R-1655，使用自动孔隙率测定仪(AutoPore III 9405岛津制作所制)，在0.2μm～500μm的范围内进行测定。此时，首先，在100μm～500μm的范围内，以每0.1psia进行测定，在0.2μm～100μm的范围内，以每0.25psia进行测定，根据这些测定结果，得到平均气孔径。将结果示于表2。
(3)无机纤维集合体的拉伸强度
采用与各实施例和比较例的方法相同的方法，以不形成贯通孔的方式另外制作尺寸为34mm×34mm×1mm的片状无机纤维集合体，对于该无机纤维集合体，用夹具将其两端固定，使用Instron型万能试验机(Instron公司制作，5582)，测定拉伸强度。将结果示于表2。
(4)无机纤维集合体的形状观察
用SEM观察与在上述(3)中测定了拉伸强度的无机纤维集合体相同的无机纤维集合体(倍率：150倍～3000倍)。
然后，对于用于将无机纤维彼此固定的无机物等，当该无机物的大部分局限在无机纤维彼此的交错部时评价为“仅存在在一定范围”，无机物扩散在无机纤维的整体时评价为“覆盖”。将结果示于表2。
并且，将实施例1、10、11以及比较例1～3的无机纤维集合体的SEM观察照片示于图7～图12。
(5)风蚀的有无
对实施例和比较例的各个蜂窝结构体以3m/sec的流速持续流入1小时700℃的空气，测定流入前后的蜂窝结构体的重量，重量减少1％以上时，评价为存在风蚀，重量减少小于1％时，评价为无风蚀。
(6)吸音率的测定
依据JIS A 1405，测定按照下述方法制作的测定样品在100Hz～2000Hz的吸音率。
在实施例1～15和比较例1～3中，除了将其直径设定为100mm以外，采用与各实施例和比较例相同的方式，制作层叠部件(片状无机纤维集合体和金属层叠部件)，按照如下方式层叠该层叠部件：两端分别放置1张金属层叠部件，在金属层叠部件之间放置35张片状无机纤维集合体，接着将该层叠体固定在圆筒形的夹具(金属管：内径100mm、外径102mm、高度35mm)内，从而制作测定样品。对于测定结果，将400Hz时的吸音率示于表2。
另外，将各实施例和各比较例的烧制条件示于表2。
表1
                                  无机纤维A                   无机纤维B/无机颗粒C等
种类   纤维长(mm)   纤维径(μm)   熔点(℃)   耐热温度(℃)   混合量(重量份) 种类   纤维长(mm)   纤维径(μm)   熔点(℃)   混合量(重量份)
  实施例1   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例2   氧化铝纤维   0.5   3   1800   1300   50   玻璃纤维   1   3   850   50
  实施例3   氧化铝纤维   5   10   1800   1300   50   玻璃纤维   3   12   850   50
  实施例4   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   80   玻璃纤维   3   9   850   20
  实施例5   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   20   玻璃纤维   3   9   850   80
  实施例6   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   50   玻璃粉末     20μm(注1)   850   50
  实施例7   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   50   玻璃粉末     80μm(注1)   850   50
  实施例8   氧化硅纤维   3   10   1400   1000   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例9   氧化硅-氧化铝纤维   2   5   1600   1200   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例10   SiC纤维   3   15   2000   1600   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例11   玄武岩纤维   6   9   1300   800   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例12   钛酸钾纤维   0.5   10   1300   1200   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例13   氧化锆纤维   1.6   6   2600   2200   50   玻璃纤维   3   9   850   50
  实施例14   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   85   玻璃纤维   3   9   850   15
  实施例15   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   15   玻璃纤维   3   9   850   85
  比较例1   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   90   氧化硅溶胶          -   -   10
  比较例2   SiC纤维   3   15   2000   1600   90   聚有机硅烷          -   -   10
  比较例3   氧化铝纤维   3   7   1800   1300   90   硝酸铁          -   -   10
(注1)表示无机颗粒的粒径。
(注2)表中，纤维长和纤维径分别表示平均值。
表2
        烧制                    无机纤维集合体      蜂窝结构体
温度(℃)   时间(hr)   气孔率(％)   气孔径(μm)   厚度(mm)   无机物的状态   拉伸强度(Pa)   风蚀状态   吸音率(％)
实施例1 950 1 80 45 1   仅存在在一定范围 0.58 无 23
实施例2 950 1 75 35 1   仅存在在一定范围 0.65 无 20
实施例3 950 1 85 50 1   仅存在在一定范围 0.52 无 21
实施例4 950 1 70 30 1   仅存在在一定范围 0.68 无 25
实施例5 950 1 90 60 1   仅存在在一定范围 0.50 无 20
实施例6 950 1 78 45 1   仅存在在一定范围 0.54 无 21
实施例7 950 1 81 42 1   仅存在在一定范围 0.52 无 22
实施例8 950 1 80 45 1   仅存在在一定范围 0.59 无 22
实施例9 950 1 75 40 1   仅存在在一定范围 0.65 无 20
实施例10 950 1 90 55 1   仅存在在一定范围 0.55 无 18
实施例11 950 1 83 47 1   仅存在在一定范围 0.38 无 22
实施例12 950 1 73 35 1   仅存在在一定范围 0.67 无 23
实施例13 950 1 79 39 1   仅存在在一定范围 0.58 无 20
实施例14 950 1 69 29 1   仅存在在一定范围 0.48 无 24
实施例15 950 1 92 61 1   仅存在在一定范围 0.49 无 17
  比较例1         -   80   40   1   覆盖   0.25   有   8
  比较例2         -   85   50   1   覆盖   0.18   有   8
  比较例3   600   5   80   45   1   覆盖   0.19   有   7
由表2所示的结构可知，实施例的无机纤维集合体的拉伸强度为0.3Mpa以上，较高，使用了该无机纤维集合体的蜂窝结构体没有被风蚀。
另一方面，比较例的无机纤维集合体的拉伸强度为0.25Mpa以下，较低，且使用了该无机纤维集合体的蜂窝结构体发生了风蚀。
并且，对于实施例和比较例的无机纤维集合体，比较SEM观察结果时，在实施例的无机纤维集合体中，无机纤维彼此被无机物固着的部分为无机纤维彼此的交错部，无机物局限在无机纤维彼此的交错部，相对于此，比较例的无机纤维集合体中，用于固着无机纤维彼此的氧化硅溶胶或聚有机硅烷、硝酸铁以覆盖无机纤维整体的方式扩散(参照图7～图12)。
由这些结果可知，本发明的无机纤维集合体的拉伸强度高，且使用了这种无机纤维集合体来制造的蜂窝结构体的拉伸强度高，且不会发生风蚀，所以最适合用作过滤器。
并且，比较实施例和比较例中的蜂窝结构体(无机纤维集合体)的吸音率的结果，如表2所示，实施例的蜂窝结构体具有比比较例的蜂窝结构体更优异的吸音率。
另外，在表2中，仅示出了400Hz的测定结果，但在测定的频带(100Hz～2000Hz)整体中，观察到相同的趋势。
对于吸音率，虽然还不能明确得到上述结果的理由，但推测为如下的理由。
即，在无机纤维集合体中，推测吸音作用通过如下方式产生的，即入射到无机纤维集合体内部的音能传播到无机纤维集合体的内部，使纤维或空气振动，从而转化为热能。此处，比较像实施例的无机纤维集合体那样固着无机纤维集合体彼此的无机物仅存在在一定范围的情况和像比较例的无机纤维集合体那样的无机纤维集合体整体被无机物覆盖的情况时，无机物仅存在在一定范围的情况下，无机纤维容易弯曲，并且，容易振动，所以推测从音能转换到热能的能量增多，所以实施例的无机纤维集合体的吸音特性优异。
这样，本发明的蜂窝结构体除了作为过滤器的强度和耐风蚀性优异之外，在能够吸收内燃机的噪音这一方面，也适合用于废气净化装置。
而且，推测将本发明的蜂窝结构体用于废气净化装置时，上述蜂窝结构体的无机纤维集合体彼此的粘合强度强(拉伸强度高)、且不易受到振动、废气的压力等引起的不良影响(裂纹等引起无机纤维的飞散或纤维自身的疲劳永久变形等)，吸音作用不易劣化。

Claims (20)

1.一种无机纤维集合体，其特征在于，所述无机纤维集合体含有无机纤维和无机物，在所述无机纤维的一部分上固着所述无机物，通过所述无机物将所述无机纤维彼此固着。
2.如权利要求1所述的无机纤维集合体，其中，所述无机纤维彼此固着的部分是所述无机纤维彼此的交错部，所述无机物局限在所述无机纤维彼此的交错部。
3.如权利要求1或2所述的无机纤维集合体，其中，所述无机物含有氧化硅。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的无机纤维集合体，其中，所述无机纤维含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅一氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
5.一种无机纤维集合体的制造方法，其特征在于，所述无机纤维集合体的制造方法包括如下工序：
将无机纤维A与在所述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，
在所述无机纤维A的耐热温度以下且在所述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度对上述的混合物进行加热处理。
6.如权利要求5所述的无机纤维集合体的制造方法，其中，所述无机纤维B和/或无机颗粒C含有氧化硅。
7.如权利要求5或6所述的无机纤维集合体的制造方法，其中，所述无机纤维A含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅一氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
8.如权利要求5～7的任意一项所述的无机纤维集合体的制造方法，其中，所述无机纤维A与所述无机纤维B和/或无机颗粒C的混合比为2∶8至8∶2。
9.如权利要求5～8的任意一项所述的无机纤维集合体的制造方法，其中，所述无机纤维集合体的制造方法包括抄制工序或纤维层叠工序，用以制造片状的无机纤维集合体。
10.如权利要求9所述的无机纤维集合体的制造方法，其中，所述无机纤维集合体的制造方法还包括对所述片状的无机纤维集合体进行酸处理的工序。
11.一种蜂窝结构体，其是多个贯通孔隔着壁部在长度方向上平行设置的柱状的蜂窝结构体，其特征在于，所述蜂窝结构体是将形成有贯通孔的权利要求1～4任意一项所述的无机纤维集合体按照使所述贯通孔相重合的方式在长度方向上层叠而构成的。
12.如权利要求11所述的蜂窝结构体，其中，所述多个贯通孔在所述蜂窝结构体的任意一端被密封，所述蜂窝结构体以发挥过滤器的作用的方式进行构成。
13.如权利要求11或12所述的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构体是通过在层叠的所述无机纤维集合体的两端层叠主要由金属构成的板状体而构成的。
14.如权利要求11～13的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，在所述无机纤维的至少一部分上担载催化剂。
15.一种蜂窝结构体的制造方法，其特征在于：
将无机纤维A与在所述无机纤维A不熔融或升华的温度下熔融的无机纤维B和/或无机颗粒C混合，然后进行成型为片状的片状混合物的制作工序；
与制作所述片状混合物同时或在制作了所述片状混合物之后，在所述片状混合物上形成贯通孔，进行贯通孔形成工序；进一步
在所述无机纤维A的耐热温度以下且在所述无机纤维B和/或无机颗粒C的软化温度以上的温度对形成有贯通孔的片状混合物进行加热处理的工序，由此制作片状的无机纤维集合体；
然后，以所述贯通孔彼此重合的方式层叠所述无机纤维集合体。
16.如权利要求15所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述无机纤维B和/或无机颗粒C含有氧化硅。
17.如权利要求15或16所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述无机纤维A含有选自由碳化硅、氧化铝、玄武岩、氧化硅、氧化硅一氧化铝、氧化钛以及氧化锆组成的组中的至少一种。
18.如权利要求15～17的任意一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述无机纤维A与所述无机纤维B和/或无机颗粒C的混合比为2∶8至8∶2。
19.如权利要求15～18的任意一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述蜂窝结构体的制造方法包括对所述片状的无机纤维集合体进行酸处理的工序。
20.如权利要求15～19的任意一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述蜂窝结构体的制造方法包括如下工序：层叠所述片状的无机纤维集合体，并在其两端层叠主要含有金属的板状体。
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