JP4557547B2 - ハニカム構造の半完成品、ならびにハニカム構造に接着剤およびろう材を塗布するための方法 - Google Patents

Description

この発明は、中を流体が流れ得かつピッチおよび波高を有するダクトが形成されるように少なくとも部分的なテクスチャ付箔を含む、ろう付けプロセスにおける熱処理前のハニカム構造の半完成品、および、接着剤および粉末状ろう材が接着細片域幅内において箔間の接触領域に供給され、さらにこの発明は、このようなハニカム構造に接着剤およびろう材を塗布するための方法に関する。

このようなハニカム構造は、特に、自動車の内燃機関（たとえば、火花点火機関またはディーゼルエンジンなど）の排気ガスシステムにおける触媒コンバータ搬送体として用いられる。このようなハニカム体およびこれらを製造するための方法が、たとえば、ＥＰ ０ ４２２ ０００ Ｂ１または出願公開番号ＤＥ ２９ ２４ ５９２に開示される。後者は自動車の内燃機関の排出制御のための触媒反応器に対する搬送マトリックスを記載し、そのマトリックスは耐高温鋼板から形成される。搬送マトリックスは触媒材料でコーティングされ、鋼板は滑らかな板および波形板として実現され、交互に層をなして構成される。

このような搬送マトリックスの製造方法に関して、最初に鋼板を脱脂および／または酸洗いすることが提案される。次いで、鋼板がろう材でコーティングされてから、交互に層をなして構成される。接着剤またはろう材は滑らかな鋼板、波形鋼板または両方の種類の鋼板に塗布されてもよい。ろう材は細片の形状で、波形鋼板の波形の方向にまたはこれに対して垂直に塗布される。鋼板が積み重ねられ、曲げられて搬送マトリックスを成した後、搬送マトリックスは加熱され、すべての層または鋼板が互いに対して同時にろう付けされる。互いに対する鋼板の多数の形状および構成（Ｓ字形、螺旋形など）は既に公知であり、この点に関して、たとえばＥＰ ０ ４３０ ９４５またはＥＰ ０ ４３６ ５３３に参照される。

この方法はこれまで全く申し分のないものであったが、特に費用およびろう付けの品質に関しては不利点がある。細片の形状で接着剤またはろう材を塗布することにより、製造に用いられる接着剤またはろう材が減らされるが、それにもかかわらず、鋼板を互いに過度に堅く接続することは、所望されない場合もあるが、荷重試験の範囲内で見出された。この文脈では、極めて薄い鋼板を用いる場合特に、ろう材の量が過剰だと自動車の排気ガスシステムにおける上述の搬送マトリックスの使用中に腐食が起きるリスクが高くなるので、ろう付け材料を過剰に搬送マトリックスに投入することが重要でないことも明らかになった。さらに、ろう付け材料の過剰な供給は、特に大規模生産の範囲内で考慮する必要のある費用要因となる。

鋼板を積み重ねるかまたは巻く際にさらなる製造の問題が発生する。ろう付け材料は、積み重ねるかまたは巻く前に既に塗布されているので、波形鋼板と滑らかな鋼板との間の接触領域に配置される可能性があり、このためこれら板の間の直接接触が確保されない。次の熱処理中に、接着剤が少なくとも部分的に蒸発し、ろう付け材料が溶けるので、ある状況下では隙間が形成される。これにより、互いに隣接して配置される鋼板間の継手接続部が所望の接続領域にわたって連続して形成されない状況がもたらされるおそれがある。これにより、上述の搬送マトリックスが自動車の内燃機関の排気ガスシステムにおける熱条件および動的条件にさらされる際にこの搬送マトリックスの疲れ強さに対して相当な影響がもたらされる。

これに基づいて、この発明の目的は、公知のハニカム体およびその製造に関して示される問題を少なくとも部分的になくすことである。特に、隣接して配置される金属薄板間の永久的な接続部を確実にするハニカム体を特定し、永久的な接続部を形成するのに必要なだけのろう付け材料を、互いに隣接して配置される金属薄板の接触領域において堆積させる方法を特定し、利用可能なろう材の量に関係なく、永久的な接続部を形成するのに必要なだけのろう付け材料を、互いに隣接して配置される金属薄板の接触領域において堆積させる方法を特定する。

これらの目的は、請求項１の特徴を有する方法ならびに請求項１３の特徴に従ったハニカム構造によって達成される。さらなる有利な改良がそれぞれの従属請求項に記載され、そこに開示される特徴は個々に、または互いに組合せて存在することが可能である。

こうして、ピッチおよび波高を有する少なくとも１つの部分的なテクスチャ付または波形箔を含むハニカム構造に接着剤およびろう材を塗布するための方法が提案され、この方法は以下のステップを含む。

− サイズが波高の１５％未満である粉末状ろう材の平均ろう材直径の選択。
− 以下の式に従った最小限の接着細片域幅の決定。

Ｂ＝接着細片域幅
Ｄ＝ろう材直径
Ｐ＝ピッチ
Ｗ＝波高
− 波形によって形成される少なくともいくつかの波形のピーク上における接着細片域幅内の少なくとも部分的なテクスチャ付箔への接着剤の塗布。

− ハニカム構造へのろう材の塗布。
好適な平均ろう材粒直径の選択は本質的には箔厚によって決定される。というのも、箔が合金にされないことが確実となるからである。さらに、用いられる箔厚がまたハニカム構造の実現可能なダクト密度と相互に関連し、したがってテクスチャ付箔の波高とも相互に関連することが当業者には容易に明らかである。このため、ここで提案される平均ろう材粒直径は、サイズが波高の１５％未満、特に１０％未満、好ましくは８％未満である。波高は、ほぼ１０００ｃｐｓｉのハニカム構造においてあり得るように、たとえば０．７３ｍｍである場合、これに応じて１１０μｍ未満の平均ろう材粒直径が選択されなければならない。

したがって、少なくとも１つのテクスチャ付箔を有するハニカム構造が形成され、好ましくは多数のテクスチャ付箔が用いられる。箔の幅および／または長さ全体にわたって連続してテクスチャ付けされてもよく、さもなければ滑らかな通路がある部分を有してもよい。構造はこの意味ではたとえば、箔における、好ましくは規則的な構造を形成する波形またはひだである。ことによると局所的に中断されるかまたは別の構造（ミクロ構造またはマクロ構造）が上に重ねられ得る正弦波またはインボリュート波形に本質的に類似する構造が特に好適であることが分かった。テクスチャ付は好ましくは極値点を有し、たとえば一定間隔で高点および低点を有する。このプロセスにおいては、２つの隣接する高点間の距離はピッチ（波長の一種）と称され、波高（振幅の一種）は、それぞれの高点と低点との間の仮想接続線の距離を規定し、ピッチに対して特に横向きまたは垂直に方向付けされる。

（特にアルミニウムクロム鋼で構成される）テクスチャ付箔への接着剤の塗布は、本質的には構造の極値点に沿って行なわれる。接着細片域幅は、好ましくは、極値点に関して対称的に配置され、接着細片域幅のほぼ半分が極値点のごく近くにそれぞれ配置される。こうして、接着細片域幅は、ろう材粒を固定するのに役立つ接着剤またはにかわが供給されるテクスチャ付箔上の領域を規定する。その後極値点が隣接して配置される箔に押し当てるのに役立ち、この場合に接触領域が規定されることを考慮すると、接触領域における次の熱処理中に接合技術を用いて接続を確実にするために、特にこの接触領域において十分なろう付け材料を固定する必要がある。このプロセスでは、特に、ろう材粒サイズと隣接する箔の互いに対する空間配置とが重要な役割を果たす。

構造の構成（特にピッチ対波高の比率）に応じて、隣接する箔の互いに対する空間配置は、たとえば比較的平坦または比較的急勾配なポケットが接触領域に形成されるように変わる。用いられるろう材粒サイズに応じて、極値点に比較的近いろう材粒の配置は、テクスチャ付箔の端縁が急勾配である場合、すなわちピッチおよび波高の比率が小さい場合、に可能であることが明らかである。接合技術を用いて隣接する箔の接続部を形成するのに実際に必要な量のろう材だけが接触領域において実際に固定される場合、接着細片域幅は、予め規定された平均ろう材直径を有する所望の数のろう材粒だけを接触領域に配置することが可能となるように実現されるべきである。同時に、たとえば、恐らくは不要なろう付け材料の堆積をもたらすこととなる、テクスチャ付箔の端縁上における接着剤の集積を防ぐ。

この方法のさらなる改良点に従って、接着細片域幅を付加的な幅（Ｚ）だけ拡大することが提案される。この付加的な幅は０．２・Ｄ（ろう材粒直径）＜Ｚ＜Ｄの範囲である。特に、接着細片域幅は以下の式に対応する。

Ｗ_Z＝Ｂ＋Ｚ
この付加的な幅は、後で使用する間に特に高い熱応力および／または動的応力が発生する場合、必要である可能性がある。したがって、接着細片域幅は、たとえば（より小さなろう材粒直径しか有さない、ある状況下における同じ）付加的なろう材粒を配置することができるような分だけ拡大される。したがって、この方法により、ある種類の安全係数を有する接合技術を用いて接続部を形成する可能性がもたらされ、正確に規定された量の付加的なろう付け材料が接触点近くに固定される。付加的なろう付け材料のこのような配置はまた、たとえばハニカム構造が比較的厚肉の箔（たとえば６０μｍを超える箔厚）を含む場合にも有利である。厚肉の箔は、比較的薄い箔に比べて比較的剛性の構造であるので、巻かれると、付加的に固定されるろう付け材料が架け渡される隙間が接触領域において生じ得る。

この方法のさらに別の構成に従って、接着細片域幅は補正値（Ｋ）によって決定されるが、この補正値（Ｋ）は０ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、接着細片域幅から減じられるかまたはこれに加えられるものである。したがって、接着細片域幅は、以下の式に従って付加的な幅と補正値とを考慮に入れて決定される。

Ｂ_Z,K＝Ｂ＋Ｚ±Ｋ
この補正値は、特に、形成される箔構造に従って選択されるべきである。最小限の接着細片域幅を決定するための上述の式は、本質的に正弦波形に基づいており、補正値により、この計算をたとえば方形波形に対し適合させることが可能となる。特に極めて急勾配の端縁を有するこのような波形においては、互いから大幅にずれるポケット形状が生成される。特に、これらの構成においては、ろう材粒を接触領域のより近くに固定して位置決めしなくてもピッチ／波高の比率に著しい変化が起こり、したがって、接着細片域幅は本質的には変化しない。この効果は補正値によって補償され得る。

加えて、少なくとも部分的なテクスチャ付箔に最初に接着剤が供給され、次にハニカム構造を（たとえば箔を積み重ねることおよび／または巻くことによって）形成し、ろう材をハニカム構造の端側に塗布することが提案される。これにより箔間にろう付け材料が配置されるのを防ぎ、このようにして、隣接する箔が互いから間隔を空けて配置される。これにより、ことによると次の熱処理中に、準備されていたろう材が互いに対して接続されるべき箔のうち単に１つの上だけに堆積することとなるので、接合技術を用いて接続部を形成する役には立たない。ここでは、箔は接着剤が供給されてからしか巻かれないので、上述の影響が及ぶのが妨げられる。ろう材は、箔が（たとえば曲げられるかまたは巻かれた状態で）互いに対して最終的な位置をとるまでハニカム構造の端側上には供給されない。ここでは、ろう材は接着細片域幅内の接着剤に引き続き接着している。

この点で、基本的にハニカム構造が少なくとも部分的なテクスチャ付箔と、さらに滑らかな箔との両方を有し得、いずれの場合にも１つの滑らかな箔と１つの波形箔とを互いに隣接して交互に配置することが可能であることに留意すべきである。箔は、ハニカム構造の所望の形状を形成するために、たとえばＳ字形に曲げられるか、単に互いに積み重ねられるか、または螺旋状に巻かれてもよい。したがって、ハニカム構造自体は長方形、楕円形または円筒形であり得る。選択された箔の種類に応じて、テクスチャ付箔間、またはテクスチャ付もしくは滑らかな箔間、または滑らかな箔間の接触領域が作り出される。ここでは、少なくとも１つの付加的な滑らかな箔によるハニカム構造の構成が特に好ましく、作成方法の点について、少なくとも１つのテクスチャ付箔および少なくとも１つの滑らかな箔は、中を流体が流れ得るダクトが形成されるように積み重ねられ、かつ／または曲げられる。流体とはここでは、特にガス状の流体、特定的には自動車の内燃機関の排気ガスを意味する。ダクトは、好ましくは、ハニカム構造の一方の端側から反対側へと本質的に互いに平行に通る。

この方法のさらに別の構成に従って、接着細片域幅は、１．７５ｍｍ未満、特に１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満に作られるべきである。上述の式に従って、互いに隣接して配置される箔の永久的な接続部がある接着細片域幅に対する本質的により低い下限が確保されるので、ろう付け材料の過度の使用を防ぐことを目的とした上限が提案される。この文脈では、概して、常に同じろう材粒直径の粒状ろう材が存在するわけではないことを考慮に入れる必要がある。ろう材粉末は通常ろう材粉末砕片の状態で供給され、最高値が特定されたろう材粒サイズにほぼ等しいガウス分布をとり得る。提案された方法については、特に、従来のガウス分布よりも極めて厳密な基準を満たすろう材粒砕片が選択されるべきである。この点では、平均ろう材直径が０．８未満、特に０．５未満、特に好ましくは０．３未満であるろう材粒砕片が好ましい。こうして、各々の場合、ハニカム構造の断面において所望の量のろう材だけが実際に配置され、特に各ポケットにはろう材粒が１つだけであることを確実にすることができる。

この方法のさらなる構成に従って、ハニカム構造への接着剤の塗布が、少なくともハニカム構造の軸方向への領域にのみわたって行なわれる。これは、接着細片域幅が、テクスチャ付箔の長さにわたって遮られる可能性がないか、または、端側から始まる領域にわたってのみ形成されるかもしくは間にある領域においてのみ形成されることを意味する。これにより、たとえば、ハニカム構造の、端側に近い入口領域および／または出口領域だけが接合技術を用いて互いに接続される状況がもたらされる。これはハニカム構造が熱膨張挙動を補償することができるという利点を有する。というのも、これにより、特に加熱および冷却プロセス中に、外側の領域と比べてハニカム構造の内側の長さが様々に変化することになるからである。

選択的に調整することができ、かつ繰返して各々を活性化または不活性化することができる２つの接着特性を有する接着剤を用いることが特に好ましい。これは、たとえば、接着剤が最初に接着活性特性を有し、ある状況下でこの特性を不活性化し、さらなる処置によってその接着特性を回復することを意味する。ハニカム体を製造するために、
− 接着細片域幅の外側に集まった接着剤の、ろう材の塗布前に不活性化される接着特性、および／または、
− 接着細片域幅の内側に集まった接着剤の、ろう材の塗布前に活性化される接着特性、を有するような接着剤を用いることが特に有利である。

このような接着剤を用いると、たとえば、巻く間および／または積み重ねる間に接着特性が不活性化され得るので、隣接して配置される箔が互いに対し摺動することが確実にされるという利点がある。さらに、この接着剤は、製造許容差のために接着細片域幅の外側に配置された接着剤がその接着特性を選択的に除去され得るので、ろう材粒がこの部分には固定されないという利点を有する。接着剤の接着特性を選択的に設定するために、たとえば、温度変化および／または接着剤と化学的に反応する物質の追加を行なう。接着剤のさらなる特性について、この点に関してＷＯ ９５／３０５０８が参照され、その全体の開示がこの明細書中にも援用される。

この方法のさらなる構成に従って、粒状ろう材の平均ろう材直径は、４０μ〜１２０μである。上述のように、ここでは特にわずかな変動が確保されるべきである。接合技術を用いて、乗用車の排気ガスシステムにおける（１０００℃までの）熱条件および動的条件（車両振動、排気ガスの圧力上昇）にも耐える接続部を形成するために、特に、利用可能となるべきろう材の量に対するろう材直径が選択される。粉末状ろう材が通常いずれの場合にも特定のサイズ（たとえば１０６μ、７５μ、５０μ）でのみ供給されるので、ハニカム構造の断面において１ポケット当り１つの大きなろう材粒ではなく、２つのより小さなろう材粒が供給される可能性がある。というのも、次に、所望の量がより正確に設定さ
れ得るからである。

この方法のさらなる構成に従って、ろう材の塗布後、またはハニカム構造の次の熱処理後、接着細片域幅に比べて、本質的に最大１０％、好ましくは最大５％の許容差しか有さず、特に接着細片域幅を超えないろう材細片幅（Ｌ）が生成される。これは、ポケット内を通る極めて制限されたろう材細片が形成されることを意味する。この結果、箔の端縁または溝壁の大部分がろう付け材料に接触せず、ハニカム構造の耐腐食性が向上することとなる。加えて、ダクトの断面は必要以上に狭くされない。より狭くすることにより、ハニカム構造を通って流れる排気ガスのラム圧が増すおそれがある。

さらに、ろう材の塗布前にハニカム構造を少なくとも部分的にハウジングに導入することが提案される。この結果、ろう付けプロセス中に多数の箔を複雑に固定しなくて済む。というのも、これらはすでにハウジングによって囲まれているからである。特に、ハニカム構造の外側周辺部がまた、ハニカム構造をハウジングに取付けるのに役立つろう付け手段を備える場合、部分的な導入だけが有利である。外部の管またはハウジングは、より大きな熱質量（約０．８〜１．５ｍｍのより大きな材料厚さ）のために箔とは異なる熱膨張挙動を有するので、ハニカム構造とハウジングとの間のこの接続は好ましくはハニカム構造の一方の端側でのみなされる。ろう材の塗布後、ハニカム構造がハウジングに完全に挿入され、箔が互いにろう付けされ、箔は次の熱処理中にハウジングにろう付けされる。

この発明のさらなる局面に従って、流体が中を流れ得かつピッチおよび波高を有するダクトが形成されるように少なくとも部分的なテクスチャ付箔を含むハニカム構造が提案され、接着剤と平均ろう材直径を有する粒状ろう材が接着細片域幅内における箔間の接触領域に供給される。ハニカム構造は、接着細片域幅およびろう材直径が本質的に以下の関係に対応するこの発明に従って特徴付けられる。

上述のように、この式はまた、付加的な幅（Ｚ）または補正値（Ｋ）が補われてもよい。原則的に、熱処理前、特にろう付けプロセス前の状態が記載されるので、この明細書中に記載されるハニカム構造が半完成品の一種であることに留意すべきである。ろう付けプロセス中に、接着剤のいくつかの成分が蒸発するので、このような熱処理後、もはや接着細片域幅を認識することはできない。これにもかかわらず、既にろう付けされているハニカム体を製造するためにこのような半完成品が使用され得る。

ハニカム構造はまた好ましくは滑らかな箔を含み、ハニカム構造は、さらなる構成に従って、１８０μｍ未満、特に１００μｍ未満、好ましくは４０μｍ未満の箔厚の箔を有する。箔厚が２０μｍ未満、特に１５μｍ未満の箔である場合、ろう付け材料の正確な供給が特に重要である。というのも、これらの極めて薄い箔ではろう付け手段が比較的密に集中し、これにより、箔の構成に著しい影響を及ぼす可能性があるからである。結果として、特にこれらの極めて薄い箔厚を考慮して上述の方法に従いハニカム体を製造することが適切である。

構造の構成の点では、波高（Ｗ）が４ｍｍ〜０．５ｍｍ、および／またはピッチ（Ｐ）が６ｍｍ〜０．８ｍｍであることが提案される。特に提案された方法に従って、セルが比較的多数で、波高および／またはピッチが比較的小さなハニカム構造では、接着剤の正確
な塗布が特に重要である。これは好ましくは、１ｍｍ未満、特に０．７５ｍｍ未満の波高、または２ｍｍ未満、特に１．５ｍｍ未満のピッチに関する。提案された波高および提案されたピッチでは、流れ抵抗に対して好適な断面を有するダクトが形成される。加えて、箔が通常、触媒活性材料を染み込ませたウォッシュコートも備えることを考慮に入れる必要がある。ウォッシュコートは、触媒活性材料と排気ガスとの間の集中的な接触が確保されるように、ダクトにおける特にざらざらの大きな面を利用可能にする機能を有する。過度に狭いダクト形状が選択される場合、ダクトが塞がれることとなる可能性があり、このようなハニカム体の上流における排気ガスのラム圧に悪影響を及ぼすおそれがある。

この方法は２００ｃｐｓｉ（平方インチ当りのセル数）から１６００ｃｐｓｉを超える公知のすべてのダクト密度に対して好適であるが、６００ｃｐｓｉを超えるダクト密度、特にさらに８００ｃｐｓｉを超えるダクト密度を有するハニカム構造にとって特に有利である。ハニカム構造の断面の単位面積におけるダクトの数を表わすダクト密度の選択は、ハニカム構造を用いることにより本質的に決定される。さらに、たとえば、箔厚および／または波の形を考慮に入れる。

ハニカム体のさらなる構成に従って、少なくとも１つの箔は、領域を規定しかつハニカム構造の軸方向への接着細片域幅の範囲を定める二次的構造を有する。二次的構造は、ここでは箔の変形であると理解され、点状に、および／またはテクスチャ付箔の構造に対して本質的に横方向に通る。さらに、この二次的構造はたとえば、適切な場合、テクスチャ付箔の波高の２０％未満、特に１０％未満、好ましくは５％未満の二次的波高を有するように、かなり小さくされるかまたは平坦にされるべきである。二次的構造は、軸方向に、または極値点（波のピークまたは波の谷）の範囲の方向に接着細片域幅の限界を設ける。さらに、二次的構造はたとえばスライドレールの機能を有し得る。これは、特に、スライドレールが接着剤領域の端縁および／または外側に配置される場合に適用される。これらにより、巻いている間に箔が互いに対して摺動するのが容易となり、このため、接着剤が汚れたり、この段階で箔が不所望に互いにくっ付くことが防止される。

さらに、少なくとも１つの箔が、領域を規定しかつハニカム構造の軸方向への接着細片域幅の範囲を定める不動態層を有することが提案される。不動態層は、たとえば、所望の接着細片域幅の外側に配置される接着剤が不動態層との接触により活性化される、すなわち（適切な場合、永久的に）その接着特性を失う、ように接着剤の接着特性に影響を及ぼす化学物質であると理解される。この点では、不動態層を用いて、軸方向の領域を定めるだけではなく、ある状況下でテクスチャ付箔の端縁が所望の接着細片域幅の外側ではいかなる有効な接着性も持たない状況をもたらし得る。

この発明は、添付の図面に関連して以下により詳細に説明される。ここでは、図示される具体的な実施例がこの発明の概念を限定するのではなく、詳細な説明の点で好適な特に好ましい例を示すことに留意すべきである。

図１には、ハウジング１０に既に完全に導入されたハニカム構造１の端面図が示される。１つの端側５が極めて概略的に示され、螺旋状に巻かれる滑らかな箔６とテクスチャ付箔２とからハニカム構造１が構成されているのを詳細に示す部分的な断面が図示される。ここでは、テクスチャ付箔２と滑らかな箔６とが、排気ガスが流れ得るダクト７を規定することが分かる。ダクト７は本質的に同じダクト断面を有し、ハニカム構造１の一方の端側５から反対の端側へ互いに対して実質的に平行に延在する。ろう付けステップ後のハニカム構造１が示され、ろう材細片幅Ｌが箔間における接触領域において形成されている。ろう材細片幅Ｌは、特に、複数のろう材粒がダクトの路の方向に並んで配置される接触領域に近い領域を表わす。

図２には、ハニカム構造１の設計の詳細な概略図が示される。接触点または接触面積１１を形成し、チャネル７の範囲を定めるテクスチャ付箔２と滑らかな箔６とが（曲げられない状態で）図示される。テクスチャ付箔２は（高点から高点、または低点から低点への）２つの隣接する極値点２３の間の距離を表わすピッチＰを有する。さらに、この構造は、（高点と低点の間の）２つの対向する極値点２３の間の距離を表わす波高Ｗによって特徴付けられる。接触領域１１の近くにはポケット２５が形成され、その空間構造は本質的にはテクスチャ付箔の端縁２４の勾配に左右される。テクスチャ付箔２および／または滑らかな箔６はここでは予め規定された箔厚１２を有する。

さらに、図２には、極値点２３に対して好ましくは対称的に配置される接着細片域幅Ｂが示される。接着細片域幅Ｂは付加的な幅Ｚだけ増やされてもよく、後者が好ましくは接着細片域幅の両側に加えられる。接着細片域幅Ｂは、ここでは、必要な量の粒状ろう材３だけが接着剤４の接着作用のためにポケット２５に堆積するように選択される。各ポケット２５には平均ろう材粒直径Ｄである、好ましくは極めて少数のろう材粒しか存在せず、特に２つだけ、特に好ましくはたった一つのろう材粒だけが存在する。

図３には、テクスチャ付箔２に接着剤を塗布する可能な方法が示される。この目的のために、テクスチャ付箔２は、互いからわずかに間隔を空けて配置される２つのディストリビュータローラ１６の間を通して導かれる。プロセスにおいては、テクスチャ付箔２は、規定された接着細片域幅が生成されるようにその極値点２３（波の谷および波のピーク）だけがディストリビュータローラ１６と接触する。図３に示される上述のディストリビュータローラ１６はフィーダ装置１８に直接備えられ、これによって接着剤４がディストリビュータローラ１６の面に塗布される。フィーダ装置１８はここでは重力を利用する。テクスチャ付箔２の下に配置されるディストリビュータローラは、フィーダ装置１８を備えるローラ１７によりその円周面上に接着剤４がコーティングされる。図示される装置においては、ディストリビュータローラ１６はテクスチャ付箔２の長さ１５にほぼ対応する。この点では、接着剤はまた、接着細片域幅内の長さ１５全体にわたって供給されてもよい。

この点では、当業者がこのような接着細片を製造するための多数の製造技術に精通していることに留意すべきである。接着剤の塗布がディストリビュータローラ１６によって実行される図示の装置に加えて、たとえば、スプレーノズル、接着細片などを用いることも公知である。

次いで、接着剤が塗布されたテクスチャ付箔２が滑らかな箔６と組合され、軸９を中心にしてこれらを螺旋状に巻くことによりハニカム構造が形成される。

図４には、既に接着剤が塗布されたテクスチャ付箔２と滑らかな箔６とを巻くプロセスが示される。これらの箔は組合され、軸９を中心にして螺旋状に巻かれる。図３に示されるテクスチャ付箔２とは異なり、接着剤は長さ１５（図示せず）の全体にわたっては塗布されない。ここでは、テクスチャ付箔２は、端側５からテクスチャ付箔２の内側領域へと延在する２つの領域８を有する。領域８は、二次的構造によって境界が付けられる。この二次的構造は、特にディストリビュータローラ１６を備える上述の装置に対して、これらのディストリビュータローラ１６との接触が遮られるように予め規定された値だけ波高を減じる作用を有する。この点では、接着剤４は、二次的構造でもって、上述の領域におけるテクスチャ付箔２には塗布されない。

さらに、テクスチャ付箔２は中心面積においてさらなる領域８を有し、軸９の方向への
範囲は不動態層１４によって定められる。不動態層は、テクスチャ付箔２に接着剤を塗布する前または後に付けることができる。

図５には、この発明に従った方法の構成の概略図が示される。第１のステップに従って、接着剤４がテクスチャ付箔２に塗布される。このプロセスは、テクスチャ付箔２の反対側に配置される２つのノズル１９によって実行される。ノズル１９または対応する装置が、各々の場合、テクスチャ付箔２の波のピークおよび波の谷上で接着細片を生成する。

ステップ２は、接着細片域幅Ｂを超えてテクスチャ付箔２から突き出る接着剤４の部分を除去する洗浄ステップの概略図である。この洗浄プロセス中に用いることのできる手段の点では、当業者は複数の代替例またはその組合せに頼るだろう。化学物質、研摩媒体または機械工具を用いるかまたは選択する場合、必要な製造精度が特に調整されるべきである。図５では、洗浄手段２０はたとえば１対のポリッシングディスクを示し、これら１対のポリッシングディスクは、不所望なろう材粒の堆積につながることとなる過剰な接着剤を除去する溶媒に浸される。

前処理されたテクスチャ付箔２には滑らかな箔６（図示せず）が積み重ねられ、ステップ３において概略図で示されるようにＳ字形に曲げられる。このようにして準備されるハニカム構造１が、部分的にハウジング１０に導入される。

ステップ４では、ろう付けプロセスが図示され、粒状ろう材３の供給がろう付け装置２１によってここで実行される。ろう付け装置２１は、たとえば、粒状ろう材３をハニカム構造１の内側領域に供給するノズルで実現され得る。供給は、ここでは、ろう材粒が満たされた流動床にハニカム体１およびハウジング１０を少なくとも部分的に浸すことにより、重力方向にまたはそれとは反対方向に行なうことができる。ハニカム構造１の外周面にろう材を同時に塗布する場合、付加的な接着層が、巻くプロセスの後またはハニカム構造をハウジング１０に導入した後にそこで塗布されるので、ろう材３も後にハニカム構造１の円周面に付着して残る。

最後に、ハニカム構造１はハウジング１０に完全に導入され、オーブン２２（ステップ５を参照）において熱処理される（ろう付けプロセス）。箔間および箔とハウジング１０との間のろう材接続部は、好ましくは、ここでは、高温真空ろう付け法と称される手段によって作り出される。

したがって、この発明は、自動車の内燃機関の排気ガスに含まれる有毒物質を化学的に変換するのに好適な触媒活性コーティングのためのハニカム体または搬送マトリックスの製造を可能にする。結果として、提案される最小限の接着細片域幅により、そこに広がる熱応力および動的応力にもかかわらず永久的な接続が確保され、同時に、ろう付け材料を過度に使用しないようにする。これにより、一方では、このようなハニカム構造の製造に対し費用の利点がもたらされるが、同時に、この発明はこのようなハニカム構造の製造および耐用期間の範囲内でプロセスの信頼性を増す。

ろう付けプロセス前の、外部の管を備えたハニカム構造を示す端面図である。 ハニカム構造の設計を詳細に示す概略図である。 接着剤をテクスチャ付箔に塗布するための装置を示す図である。 ハニカム構造のさらなる構成を示す図である。 提案された方法の構成のシーケンスを示す概略図である。

符号の説明

１ ハニカム構造、２ テクスチャ付箔、３ ろう材、４ 接着剤、５ 端側、６ 滑らかな箔、７ ダクト、８ 領域、９ 軸、１０ ハウジング、１１ 接触領域、１２ 箔厚、１３ 二次的構造、１４ 不動態層、１５ 長さ、１６ ディストリビュータローラ、１７ ローラ、１８ フィーダ装置、１９ ノズル、２０ 洗浄手段、２１ ろう材塗布装置、２２ オーブン、２３ 極値点、２４ 端縁、２５ ポケット、Ｂ 接着細片域幅、Ｄ ろう材直径、Ｌ ろう材細片幅、Ｐ ピッチ、Ｗ 波高、Ｚ 付加的な幅。

Claims (16)

1. 接着剤、および、粒状のろう付け材料であるろう付け材粒を、ハニカム構造（１）に塗布するための方法であって、このハニカム構造（１）は、ピッチ（Ｐ）および波高（Ｗ）を有する少なくとも１つの少なくとも部分的に波形を有する箔（２）と、他の箔（６）とを含み、ポケット（２５）が前記箔（２）と前記他の箔（６）との間の接触領域（１１）に形成されており、
   サイズが波高（Ｗ）の１５％未満であるろう付け材粒（３）の平均ろう付け材粒直径（Ｄ）を選択するステップと、
   以下の式に従った最小限の接着細片域幅（Ｂ）を決定するステップと、
   

   

   前記ハニカム構造（１）の軸（９）方向の少なくとも所定の領域（８）に形成される少なくともいくつかの波形のピーク上における接着細片域幅（Ｂ）内の前記少なくとも部分的に波形を有する箔（２）に、ディストリビュータローラ、スプレイノズルおよび接着細片のうちのいずれかを用いて、接着剤を塗布するステップと、
   前記接着剤の塗布の後に、前記少なくとも部分的に波形を有する箔（２）と、前記他の箔（６）とを重ねて前記軸（９）の周りに巻くことにより、ハニカム構造（１）を形成するステップと、
   前記ハニカム構造（１）にろう付け材粒（３）を塗布するステップとを含み、
   前記ピッチ（Ｐ）が０．８ｍｍ〜６ｍｍ、前記接着細片域幅（Ｂ）が１．７５ｍｍ未満であり、
   これにより、前記ハニカム構造（１）の横断面において、接着剤が塗布されている領域（８）における各ポケット（２５）に、１つまたは２つのろう付け材粒を供給する、方法。
2. 前記接着細片域幅（Ｂ）は、０．２・Ｄ＜Ｚ＜Ｄの範囲である付加的な幅（Ｚ）だけ拡大される、請求項１に記載の方法。
3. 前記接着細片域幅（Ｂ）は補正値（Ｋ）よって決定され、この補正値（Ｋ）は０ｍｍ＜Ｋ＜１ｍｍの範囲にあり、前記接着細片域幅（Ｂ）から引かれるかまたはこれに加えられる、請求項１または２に記載の方法。
4. 最初に前記少なくとも部分的に波形を有する箔（２）に接着剤（４）が供給され、次にハニカム構造（１）が形成され、ろう付け材粒が前記ハニカム構造（１）の端側（５）に塗布される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記ハニカム構造（１）は少なくとも１つの付加的な滑らかな箔（６）によって形成され、前記少なくとも部分的に波形を有する箔（２）および前記少なくとも１つの滑らかな箔（６）は、流体が中を流れ得るダクト（７）が形成されるように積み重ねられ、および／または曲げられる、請求項４に記載の方法。
6. 前記ハニカム構造（１）への接着剤の塗布は、前記ハニカム構造（１）の軸（９）方向への少なくとも領域（８）にわたってのみ実行される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記接着細片域幅（Ｂ）の外側に集まった接着剤（４）は、ろう付け材粒を塗布する前に洗浄ステップにおいて除去される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. ４０μｍ〜１２０μｍのろう付け材粒（３）の平均ろう付け材粒直径（Ｄ）が用いられる、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. ろう材の塗布後、またはその後のハニカム構造（１）の熱処理後、前記接着細片域幅（Ｂ）に比べて許容差が最大で１０％のろう材細片幅（Ｌ）が生成される、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記ハニカム構造（１）は、ろう付け材粒の塗布前に、少なくとも部分的にハウジング（１０）に導入される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 流体が中を通って流れ得、かつピッチ（Ｐ）および波高（Ｗ）を有するダクト（７）が形成されるように前記少なくとも部分的に波形を有する箔（２）を含むハニカム構造（１）であって、接着剤と平均ろう付け材粒直径（Ｄ）を有するろう付け材粒（３）とが、請求項１から１１のいずれかに記載の方法によって、接着細片域幅（Ｂ）内の箔（２，６）間における接触領域（１１）に供給され、前記接着細片域幅（Ｂ）および前記ろう材直径（Ｄ）は以下の関係に対応することを特徴とする、ろう付けプロセスにおける熱処理前のハニカム構造（１）の半完成品。
    

    
12. 前記ハニカム構造（１）はまた好ましくは滑らかな箔（６）を含み、前記箔（２，６）は、１８０μｍ未満の箔厚（１２）を有することを特徴とする、請求項１１に記載のハニカム構造（１）の半完成品。
13. 前記波高（Ｗ）は４ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のハニカム構造（１）の半完成品。
14. ６００ｃｐｓｉを越えるダクト密度を有することを特徴とする、請求項１１から１３のいずれかに記載のハニカム構造（１）の半完成品。
15. 少なくとも１つの箔（２，６）は、領域（８）を規定しかつ前記ハニカム構造（１）の軸（９）の方向への前記接着細片域幅（Ｂ）の範囲を定める二次的構造（１３）を有することを特徴とする、請求項１１から１４のいずれかに記載のハニカム構造（１）の半完成品。
16. 少なくとも１つの箔（２，６）は、領域（８）を規定しかつ前記ハニカム構造（１）の軸（９）の方向への前記接着細片域幅（Ｂ）の範囲を定める不動態層を有することを特徴とする、請求項１１から１５のいずれかに記載のハニカム構造（１）の半完成品。

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