TWI363668B - Process for producing a honeycomb body with a metallic fleece, honeycomb body produced by the process and process for filtering an exhaust-gas stream - Google Patents

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第95116711號申請案 修正日期·· 100.12.19. 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係關於用於製造一具有金屬纖維網之蜂窩狀本 5 體的方法、由該方法製造之蜂窩狀本體及用於過濾廢氣流 的方法。 發明背景 本發明關於用於製造一具有含金屬纖維的至少一纖維 10 網之蜂窩狀本體的方法。本發明也關於一種對應蜂窩狀本 體及用於過濾廢氣流的方法。 一些蜂窩狀本體可在内燃機排氣系統裏執行各種功 能。舉例而言，它們用作觸媒載體本體、習知的吸收劑、 過濾器、流動混合器及/或消音器。蜂窩狀本體通常由表面 15 積比體積之一有利比加以區分，即，它具有相對較大表面 積，且因此確保與沿其流動或流動通過它之氣流緊密接 觸。此類型的蜂窩狀本體通常用多個不同元件（金屬片、墊 塊、管等）建構，在一些情況中包括不同材料(鋼材、陶瓷物 質、混合材料等）。鑒於機動内燃機排氣系統内之高熱度和 20 動態應力，此等單獨元件必需相互永久連接。各種連接技 術為此目的而眾所周知，例如硬焊及/或焊接。 關於連接技術，有必要記住，它們需要適用於中型尺 寸的系列製造。在那種場境中，成本方面也起著重要作用， 例如循環率、連接品質、製程可靠性等。藉接合技術用於 修正日期：100.12.19. 第95116711號申請案 形成連接之習知製程要求額外材料，例如硬焊料或焊接填 料&在那種場境巾特職要的是’額外材料應被準確施加 至隨後生成連接之該位置。再者，應該注意，可以使用漸 增的的薄壁材料，因為他們可非常快適應廢氣溫度且因此 以非常動態之方式發生反應。 陶瓷和金屬過濾器材料已經過測試，特別是在製造蜂 。 體用於過遽廢氣流及/或用於至少暫時地保留廢氣 “内所3之固體’例如顆粒、灰燼、煙塵及類似物質時進 行測試的。如前簡釋之，料施加於該類型蜂高狀本體 上之變動熱應力’應該確糾寓狀本_該等元件之執膨 脹性能相互間不能相差過大。該事實與改良的適合加工 性’近期導致增加了對金屬過遽器材料之使用。其等是 用氣體可'參透，特別是微孔纖維之層而形成。在那種場 境中’用語纖維應視作—般膀，也特別包含配線、晶片 及類似材料。該類型金屬m㈣之製造及其等集成進 用於蜂窩狀本體之製造方法，因此構成-❹m造技術要 求。金屬過渡器材料需要適合藉此所形成之蜂高狀本體之 擬定需要，要求依_造㈣具有高賴靈活性。 【發明内容】 發明概要 因此 ’本發明之目的為提供-種用於製造具有金屬纖 維網之蜂窩狀本體的方法，由該方法製造之蜂窩狀本體及 用於過滤廢氣流的方法，本發明克服迄今f知方法和該一 般類型產品之本文料缺點，且至少料地緩解和該領域 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 當前狀態相關之所概述的技術問題。特別地，有必要敘明 用於製造，即使作為系列製造之部分也可可靠地加以實施 之蜂窩狀本體之方法。再者，意圖藉利用金屬纖維並重複 利用它們，以提高循環利用此類型的蜂窩狀本體之能力。 由該方法製造的蜂窩狀本體，在系列製造中，依據功能和 工作壽命，應該僅有最小偏差。也意圖明確敘明所配置的 蜂窩狀本體和此等蜂窩狀本體之較佳應用領域。 對於所期待之前述和其他目的，本發明提供用於製造 具有含金屬纖維的至少一金屬纖維網之蜂窩狀本體的方 法。該方法包含下列步驟： a) 製造金屬纖維； b) 形成包括該等金屬纖維之層； c) 將該等金屬纖維互相焊接； d) 將該層變形以形成具有所界定纖維網性能之纖維 網； e) 製造包括該纖維網之蜂窩狀本體；以及 f) 硬焊該蜂窩狀本體。 下面將更詳盡解釋其等組態之單獨步驟和細節，包括 參照特別較佳組態。 詞語”纖維”特別用來描述長元件，且尤其包含配線形 式、晶片形式及類似形式之元件。金屬纖維在形式上可實 質為圓形、橢圓形或多邊形。具有平坦橫截面之纖維特別 較佳。金屬纖維特別包括，實質包含作為基體材料的鋼並 帶有高鉻(例如，介於自18至21%重量百分比之範圍内）及/ 1363668 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 或鋁含量（例如，至少4.5%重量百分比，特別為至少5.5% 重量百分比）之材料，其為較佳提供之選。金屬纖維較佳 用，介於自0.1至50mm範圍内（特別介於自1至10mm範圍内） 之纖維長度和介於自0.01至0.1mm範圍内（特別介於自0.02 5 至0.05mm範圍内）之纖維直徑進行建構。 在該上下文中，原則上應該在此點提及，關於組配用 於系列操作之該方法，該方法步驟應該盡可能地連續發 生，在其上下文中，步驟b)、c)及/或d)應該較佳以至少3米 /分(m/min)，較佳至少5m/min或甚至10m/min之一前進率， 10 較佳實施。 關於步驟e)，在某些情況下，分離的組裝操作可為必 需，要求不連續的操作，但是其等無論如何應該在對應高 循環率時加以實施。步驟f)確保，蜂窩狀本體之單獨元件被 互相相對俘獲式地設置，使得蜂窩狀本體在機動内燃機之 15 排氣系統内能夠承受高熱度和動態應力。 依據本發明另一模式，關於金屬纖維之製造，對步驟 a)特別有利的是包括下列製造方法之至少其中一者： a. 1)自一金屬塊分離； a.2)繼續自一金屬熔體之纖維製造；以及 20 a.3)自一金屬熔體非連續性地取出。 依據方法步驟a.l)之自一金屬塊”分離”，也特別包括碾 磨、鑽孔、轉動、刨削、銼磨、切割或類似操作，特別是 晶片製造、加工製程。晶片在該情況中構成纖維。儘管在 碾磨、刨削和銼磨期間形成規則間隔的斷裂晶片，但是轉 8 第95丨丨6711號申請案 修正日期：100.12.19. 動或鑽孔也可製造很長的晶片。金屬塊當特別理解成表示 由金屬製造的固體。該固體之具體組態依據用於製造晶片 或纖維之製造製程進行選擇。因此，金屬塊可為圓柱體、 立方體、配線或類似形式之形式。 在連續纖維製造情況中（見方法步驟a.2))，似鐵絲之报 長或所謂，，無終端，，纖維是從金屬熔體中製造出。在此情況 中，纖維可單獨或作為一結合組，被拉出或擠壓出。為清 楚該製造方法，熟於此技術領域者可參照，例如，關於鐵 絲製造之對應描述。 自金屬熔體中非連續性地取出纖維（見方法步驟 a.3)) ’正如同是，位於方法步驟之間的一混合方 法。舉例而言，具有結構化圓周表面之一轉子被相對金屬 熔體而移動，金屬嫁體之部分因臨時接觸而移離該浴液， 且金屬熔體之該等部分隨後冷卻以形成金屬纖維。在此情 況中，纖維被重複和不連續地高速製造。 依據本發明一進一步模式，如果在步驟a)過程中，至 少不時採取措施以避免在纖維上生成氧化層，則特別有 利。既然在此情況下，在纖維製造過程中可在某些境況下 出現很高溫度，因此這特別應用於製造方法步驟a.l)。纖維 表面上的氧化層可阻礙隨後的加工步驟，及/或危害其等可 靠執行。因此’在此點建議，舉例而言，應該連續及/或間 歇地提供冷卻大氣及/或具有還原作用之大氣。舉例說明， 在將纖維從金屬塊分離過程中，可供應冷卻劑及/或包括氬 氣及/或氦氣之保護氣體。兩種措施及其他習知措施，均用 1363668 第95116711號申請案修正日期：100.12.19. 於避免氧化層形成。另外，纖維也可被重新機加工，以使 位於纖維表面上之氧化層被機械地或研磨式地移除。用語” 避免”也可理解成，與普通條件相比，包含氧化層之還原形 成(還原作用）。 5 依據本發明之一額外模式，在步驟a)和步驟b)之間也可 實施纖維製備之至少一步驟ab)。該步驟包括下列操作之至 少其中一者： ab.l)將纖維分類； ab.2)選擇纖維； 10 ab.3)返回纖維以供重新利用； ab. 4)切割纖維； ab.5)混合纖維；以及 ab.6)清洗纖維。 纖維製備構成，以在生產線上製造不同性能之指定蜂 15 窩狀本體為目的之製程的一重要工作步驟。因此在此情況 中，連續或不連續製造之纖維可被檢查是否適用於它們的 擬定使用和預定使用。在纖維製備場境令，它可特別用於 彌補由用來製造纖維之方法所造成之纖維形式之不均勻 性。 20 纖維之”分類”特別包括辨別和將纖維分配於預定類 別，該等類別依據，舉例而言，纖維之重量、層、厚度、 形狀或另一參數。在此情況中，特別著眼於製造方法步驟 a.l)和a.3)，在該等步騾中晶片形狀可在某些情況下發生改 變，建議應提供對所製造的纖維進行分類之三種不同類 10 1363668 第95116711號申請案修正日期：100.12.19. 別。進言之，也有可能界定獨佔標準，在此情況中，合乎 獨佔標準之纖維被分配到一進一步類別。也有可能將感測 器本體用於分類，在此情況中，舉例而言，晶片形狀、長 . 度及類似參數透過利用至少一光學感測器進行記錄。進言 5 之，風扇、流體、篩網等亦可用來辨別或將纖維分類。 在選擇纖維過程中，該等（較佳經過先前分類)纖維被互 相分離。風扇、流體、篩網等也可用於此目的。如果將纖 " 維分成三類，則來自兩個類別的纖維，舉例而言，可被進 ® 給用於進一步加工，而第三類別之纖維作為原材料（廢料) 10 被回饋回該製造方法。在選擇了纖維之後，將被互相分離 之纖維進一步單獨處理，至少供該製造方法之一隨後步驟 用。 如上已暗示之，以一簡單方法對纖維進行分類或選 ' 擇，也容許返回該等纖維以供重複利用。考量到對原材料 15 和環境的開發，這是有利的。該等返回的纖維，舉例而言， 可再被熔化並以金屬熔體或金屬塊形式進給至上面所列的 ^ 製造方法。在此情況中，在其等步驟間可提供清洗處理及/ 或熱處理。 特別來自對應步驟a.2)之纖維製造方法之”無終端”纖 - 20 維現在可被切割成一預定長度。纖維之切割可，以製造一 - 恒定及/或變化纖維長度之方法，加以實施。特別地，在一 變化纖維長度之情況中，該製程步驟之後也可進行分類及/ 或選擇步驟。 進言之，該等纖維也可被混合。這就容許，舉例而言， 11 1363668 修正日期：100.12.19. 第95116711號申請案 纖、隹之界定的空間定向互相相對而產生。但是’也存在 正在製&的纖維與進一步的纖維(例如不同材料及/或不同 形式）相混D之可能性。也可能早在此階段就製造出不同組 的纖維t &層組態。但是，該等纖維之—隨意屠為最 後較佳之選。 最後’對所製造之纖維進行清洗也可為有利的。這也 容許例如包括氧化層之雜質（煙塵、油等）的移除。用流體清 洗特別有利’在此情況中’因不同的浸潤性能，如果合適 直接’不同成型纖維也可被分類及/或選擇。 依據本發明一另外模式，步驟b)包括下列操作之至少 其中一者： b.l)在基體上分配纖維； b.2)添加至少一添加劑； b.3)決定至少一層參數； 15 b.4)改變該至少一層參數；以及 b.5)繼續移動該層。 較佳使用分配器、振盪器及/或篩網以在基體上分配纖 維。此專應用適於在基體上實現大面積或均勻分配纖維。 特別地’在包括步驟ab.l)及/或ab.2)之製造製程的組態中， 20也有可能提供多種此類應用，各者將一個類別的纖維添加 至基體（以時間地及/或空間地偏移方式）。這也容許，舉例 而言，不同纖維的層形成於基體上。因此，纖維之分配， 除分層組態，也可配置成具有梯度，即具有自纖維層底側 至纖維層頂側之一纖維性能的實質連續輪廓，或者作為以 12 1363668 .♦ .. · 5 • 第95116711號申請案 互相相對呈無序態之方式放置纖維之-隨機層。 關於添加添加劑，舉例說明，也可能進一步添加金屬 過濾、器材料。舉例而言，此類型的添加劑包括金屬粉末、 燒結材料、織物等。因此，添加劑也特別用於加強纖維纖 維網。 在步驟b)過程中及/或之後，決定至少一層參數比較有 利。其提供對層形成之監測，其中，舉例而言，依據預定 孔隙率、預定每單位面積重量、預定光反射率、預定流阻 等對該層進行比較。可對層參數進行連續監測，當達到一 10 預界定值時’可同時導致抑或中斷正在發生之製程步驟， 或者啟動一進一步製程步驟。 15 • 若合適，也可提供’容許所決定之層參數或即將被決 定之層參數可被改變之措施。因此，舉例而言，有可能供 應進一步纖維、添加劑等，該層可被壓縮，且該層内之纖 維定向可被改變。考量用於製造蜂窩狀本體之該方法作為 一連續方法之較佳組態’建議’在層被形成時，該層可被 連續移動。在此情況中’將纖維分配於其上之基體被有利 建構成輸送帶。層參數也可藉改變例如輸送率而獲調整。 同時，此類型之一輸送帶可具有用於決定至少一層參數之 ' 20 措施。為防止該纖維層在運動過程中斷裂，也有可能給輸 送帶分配，臨時固定纖維互相相對之位置，之措施（例如磁 場）。 依據本發明再又一實施例，步驟C)包括下列操作之至 少其中一者： 13 1363668 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. c.l)實施電阻焊至少一次； C.2)實施滾壓縫合焊接至少一次； c.3)在保護氣體下進行焊接； c.4)壓縮層；以及 5 C.5)檢查焊接接合處。 雖然原則上其他互相相對固定纖維之方法亦習知（燒 結、機械聯鎖等），但是在該文中建議焊接作為較佳接合技 術。肇因於纖維網配置有金屬纖維，因此建議電阻焊接， 原因為其可以相對較高速度而連續實施。 10 滾壓縫合焊接及凸焊製程都屬於壓力連接焊接製程的 類別，特別是電阻壓力焊接。在電阻焊接中，當電流通過 導電體時，作為焦耳電阻加熱結果，在焊接位置發生髮熱 現象。透過具有凸型或平面工作表面的電極供應電流。對 滾壓縫合焊接而言，利用滾壓形式或類似形式的兩個（驅動） 15 電極。在此情況中，該層内即將被焊接之纖維被主要設置 成相互交疊和接觸狀。然後，包括纖維之該層通過電極， 其等至少被部分地緊壓在一起。視接觸形式而定，電流自 一電極通過纖維流至相對電極，焊接點在此形成。為用此 類型之一焊接安裝裝置加工該層之最大可能面積，有必要 20 確保，在整個區域上盡可能均勻地生成大量焊接接合。 為完成此特性之一焊接接合，在某些情況下甚至可有 必要接連使用多個焊接安裝裝置以形成所需焊接接合。在 此情況中，該層較佳被連續進給，首先通過第一焊接安裝 裝置，然後通過第二焊接安裝裝置。該等焊接安裝裝置以 14 1363668 5 • 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 新焊接連接生成於第二通道上之方法被互相配適。關於步 驟c_l)和C.2)，也應該附加注意，此等步驟可結合進一步製 程，以藉接合技術形成連接。舉例說明，纖維可被在先編 織，或然後也被燒結到一起。 雖然空間上非常有限，惟因高熱被引入到金屬層，所 以再一次在纖維上存在氧化層形成之風險，因此在保護氣 體下實施將纖維互相焊接較有利。保護氣體較佳包括氬氣 和氦氣之至少其中一種成分。 在焊接之前、過程中及/或之後，都可立即壓縮層。壓 10 縮層可，舉例而言，以讓層通過之間存在比層厚小的間隙 之兩個軋輥之一方式，進行。在壓縮層過程中，較佳地， 其内所形成之空穴或微孔尺寸減小，纖維也發生塑性變 形。藉此方法，也有可能在纖維之間實現較強聯結。如果 壓縮步驟是在焊接製程期間發生，則焊接製程較佳被配置 15 為壓力焊接製程。在某些情況下，層也可再被壓縮，舉例 • 而言，在其直接經受第二焊接製程時壓縮。 也有可能在焊接作業之後檢測焊接連接。在該場境 中，可記錄移動纖維層之光學分析、纖維層之指定變形或 纖維層之流阻。在彎曲過程中，例如藉環繞軸之變形，彎 ' 20 曲力可被用為焊接品質之一措施。焊接層也有可能暴露於 流過它的空氣流，在此情況中，可從層之變形、變成分離 的纖維數量等得出和焊接連接相關之結論。在此情況中， 一受控焊接製程較佳，其因此開發，若不合適的焊接連接 建立，則適應該焊接製程之可能性。 15 1363668 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 依據本發明又一進一步模式，步驟d)包括下列操作之 至少其中一者： d.l)壓縮層； d.2)將多條纖維自層分離； 5 d.3)將纖維網分類； d.4)纏繞、扭曲或折疊纖維網； d.5)構建纖維網； d.6)衝壓纖維網之區域； d.7)將纖維網和封堵元件結合；以及 10 d.8)將層密封。 對層之”壓縮”可用於設定所需纖維網性能（例如，密 度、孔隙率、強度、厚度等）。”纖維網”當特別理解成，表 示形成預定”最終”尺寸且其中纖維互相相對隨意設置或以 順序方式設置之類片狀結構。纖維網之示例包括編織織 15 物、網孔結構、針織織物、隨意層等。在此情況中，纖維 網較佳由能夠承受高溫的抗腐蝕性材料所製成之纖維形 成。這也意圖應用於纖維所有其他的添加劑。所製造之纖 維網之孔隙率較佳介於30%至80%範圍内，特別介於45% 至60 %範圍内。纖維之較佳單位面積重量介於250至 20 1500g/m2(克每平方米）範圍内。 多條纖維自層之分離（步驟d.2))實質沿橫向於層輸送 方向之方向發生。在此場境中，有可能使用壓印工具、隨 層移動之刀片（即，習知為飛刀）、或相似用具。 特別是，在製造不同纖維網性能的情況下，亦即，在 16 1363668 罘95116711號申請案 一制扣从找A 修正日期：100.12.19. ㈣樣’其中’僅某純量的纖維網被製成具 有一纖維網性能，然後至少—進-步數量是被製造成具有 不同纖_性能時，對纖_加以分類是較有利的（步驟 叫。於是，不同纖維網也可被分離地進給至進-步加工 平臺。也有可能在分類過程中識別碎片部分，如果合適， 並將這些碎片部分返回以供重新利用。

儘管迄今纖維網被配置為實質定位於一平面上之實質 類片狀結構’但是現在也存在纖_在操作步觀力之後被 纏繞及/或扭曲及/或堆疊及/或折疊之可能。這當理解成， 】〇特別表示纖維網透過塑性變形而獲得彎曲狀。塑性變形之 後，纖維可被，例如，彎成S型，螺旋式纏繞，星型式折疊、 類風箱型式折疊等。纖維網之變形也可和蜂寓狀本體的進 一步元件(金屬片箔、支撐結構等）一起發生。

除纖維網大面積變形，也存在將纖維網結構化之可能 15性(步驟d.5))。在結構化過程中，不大於纖維網厚度之結構 被引入纖維網。合適結構特別為波狀機構、z型結構及/或 矩形結構《此等結構隨後至少部分地將蜂寓狀本體之流道 疋界。為製造此類型之結構，例如可能利用纖維網被導引 通過之互相嚙合的波狀軋輥。 依據步驟d_6),也可能衝壓纖維網之區域。在此情況 下，雖然仍比纖維網内部的微孔或空穴還要大很多，若合 適時，例如生成不超過最大程度2〇mm之開孔也是有可能 的。舉例而言，此類型開孔可用於在蜂窩狀本體内部建立 特定的局部流道，以在蜂窩狀結構内形成旁路或產生渦流 17 1363668 第95116711號申請案 修正曰期：100.12.19. 地點。不過進言之，也存在纖維網很大區域被衝壓之可能， 在此情況中，舉例而言，這些碟型纖維網(若合適，具有大 於70mm之直徑，特別至少為9〇mm)本體可順次用作例如位 於徑向流道蜂窩狀本體内之過濾器媒體。當然，多個衝壓 5操作或多種類塑的衝壓也可同時實施。 10

最後，纖維網也可與封堵元件相結合(步驟d7))。$ 較佳設置於靠近纖維網邊緣處，且譬如對蜂窩狀 ^ 密封功能，及/或作用為進一步附接纖維網及/或罩/ 舉例而言，所用封堵元件可為塞繩、金屬片式帶 結材料之元件、穿孔罩等。 15 依據步驟d.8)，也建議對層進行密封 是表示’沿層長度方向延伸的層邊緣是實質平不 #特别理解為 丁延伸 及/ 或層邊緣之所欲求的寬度得被維持。舉例而_ 佳切去層的尺寸而移除纖維，加以實現。 這可藉較 依據本發明再一額外模式，步驟e)包括 少其中一者 下列操作 之至 n卿興自

Γ乃砠中所擇定之 件相結合，該組包含：至少一金屬箔、至少一 一 電極、至少一蜂窩狀結構、至少一穿孔管.罩、至少 20 e.2)將膠施加於至少—纖維網或連接它的—_ e.3)將焊料或硬焊材料施加於 ’ 1件；以, 的一元件。 减維網或連接‘ 金屬落較佳為具有低於015_，特別 至0.12mm範圍内的厚度之荡。金屬落包括"於自0.03加 ‘和鋁，且依邊 18 .1.363668 5 第95116711號申請案 修正曰期：l〇(U2.i9. 熱穩定和抗腐钮之鋼材料。金屬落較佳具有波狀機構。罩 也同樣較佳為金屬，除圓形、橢圓形、或多邊形橫截面， 也可具有任何其他所需橫截面。罩至少部分地容納纖維網 及/或其内的金屬落。如果蜂寫狀本體被構建成可電氣加 熱，則特別建議備設電極。為此目的，蜂高狀本體也可被 分配隔離層，其部分地形成透過蜂窝狀本體之界定流道。 當施加電壓時，纖維網及/或金屬箔因焦耳電阻加熱而以可 參 控方式被加熱。舉例而[在排氣系統冷起動階段過程中 及/或對用作顆粒陷阱的蜂窩狀本體之熱再生而言，對蜂窩 10 狀本體加熱比較有利。進言之，舉例說明，也存在蜂窩狀 本體和進一步蜂窩狀結構一起定位於單一罩内之可能。蜂 窩狀結構基本上可藉利用金屬箔或（擠壓）陶瓷材料而形 成。如果製造徑向流道的蜂窩狀本體，舉例說明，則被衝 壓成碟型之纖維網可能以預定間隔環繞至少一穿孔管，或 15 在穿孔管内’進行設置，容許氣流自内側上之區域流至徑 向外側上之區域。 • 在至少一纖維網和自該組中所擇定之至少一元件相結 合之同時，或不同時間時，纖維網及/或連接它的元件也可 能用膠至少部分地覆蓋。膠的應用可透過利用帶材料、自 ' 20 粘合式黏著劑、印刷製程等，進行實施。 同樣’在依據步驟e.l)之結合·ί呆作之同時及/或之後， 焊料或硬焊材料可能被施加到至少一纖維網及/或連接它 的元件之至少部分處。焊料或硬焊材料同樣可以帶材料、 黏著劑形式及/或藉印刷製程加以施加。不過，粘貼先前設 19 1363668 第95U·號申請案修正日期：腹ΐ2 ι9· 有膠之子區之粉末形式的焊料或硬焊材料，也可能被進給 蜂窩狀本體。關於用於將膠和焊料或硬焊材料施加至蜂高 狀結構之技術，特別參照已眾所周知之方法，特別是本申 請案的受讓人’艾米泰克技術股份有限公司所擁有之那些 5方法。該等方法可儘量被使用來瞭解進一步細節。 因本發明所期待之目的，也提供一蜂窩狀本體。該蜂 窩狀本體包含由本發明之方法所製造之至少一纖維網。該 至少一纖維網具有，不同於該至少一纖維網之厚度的至少 一纖維網性能。至少由至少一纖維網所界定之通道在交錯 10 的邊上被封閉。 原則上，蜂窩狀本體可依據上述方法被製造成具有大 量組態，例如以徑向流道式蜂窩狀本體之方式，具有以星 型進行設置之通道、具有以環或風箱形式或作為完全不封 閉過渡器通道之開放顆粒陷牌之通道。但是，特別針對， 15對廢氣内所含顆粒具有很高淨化作用的機動内燃機（點火 和柴油機）内所用之蜂窩狀本體，本文所述之本發明提出一 具有交錯封閉的側面之通道之蜂窩狀本體。為此目的，該 蜂窩狀本體被構建成在端側上具有至少一封堵元件，使得 (較佳）所有的通道抑或在一端側或者在另一端側上被封 2 Ο η 〇 罚。這具有，舉例而言，確保全部廢氣流必需流動通過金 屬纖維網至少一次之功效。 在此場境中，本文建議，擇定不同於纖維網厚度之一 纖維網性能’例如孔隙度、纖維類型 '備設的添加劑等。 在某些情況下，也可有利的是，這種及/或另一纖維網性能 20 1363668

5 第95116711號申請案 丄士 ^ 修正曰期：100.12.19. 垂直於該纖維網厚度，即例如沿蜂高狀本體軸向方向，而 改變。具有交錯封_面之通道系統和不同組配的纖維網 性能之結合較㈣勢，其優勢為通過封堵元件之流體沿界 定方向_向’以可被精確預測之方式通過纖維網。現在 纖維網可被配適廢氣流之此等流體性能，使得舉例而言，

10 不同尺寸的顆粒被吸收或累積於纖維網不同區域内。對顆 粒之此指定吸收或累積可提升對此等難之有效轉化例 如透過在附近備設觸媒而提升。此類型之蜂餘本體，較 佳用至少-纖維網和至少—波狀金屬落之結合而形成。 *因本發明所期待之目的，伴隨提供_種用於過滤廢氣 流之方法。該方法包含，依據本發明提供—蜂窩狀本體， 和進給通過該蜂嵩狀本體之廢氣流以供過濾。 上述蜂窩狀本體較佳用於過濾廢氣流。應該被提及之 15

一特別應騎域K車越，在此情財鱗冑狀本體可 形成為-更複雜排氣系統之部分，在該系統中，蜂离狀本 體與至少-觸媒轉換器、吸收器、SCR觸媒、顆粒陷牌等 相結合。 視作本發明特徵之其他特點在所呈申請專利範圍中提出。 雖然本文所揭示和描述之本發明表現為，用於製造一 具有金屬纖維網之蜂窩狀本體的方法、由該方法製造之蜂 窩狀本體及用於過遽廢氣流的方法，但是無意將本發明限 制於所示細節，既然在不脫離本發明精神且在申請專利範 圍等效範圍之範圍和領域内，可在其内做各種修正和結構 21 1363668 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 變化，因此注意，在申請專利範圍内所單獨列出之特徵可 以任何技術上之合適方式互相結合，以陳述本發明之進一 步組態。 但是，本發明之組構和操作方法，與額外目的及其等 5 優點一起，可從下列具體實施例之描述中並關聯所呈附圖 進行研讀時，獲得最清楚理解。 圖式簡單說明 第1圖之一組概略圖揭示，用於製造一具有至少一含金 屬纖維之纖維網之蜂窩狀本體的方法，之一不同實施例； 10 第2圖為在交錯邊上被封閉之一蜂窩狀本體之一縱剖 圖， 第3圖為一徑向流蜂窩狀本體之一示意圖； 第4圖為一具有蜂窩狀本體之電氣可加熱廢氣處理單 元之縱剖圖； 15 第5圖為一具有金屬纖維之纖維網之示意圖；以及 第6圖之側視圖揭示一種用於製造蜂窩狀本體之方法 之一進一步的不同實施例。 【實施方式1 較佳實施例之詳細說明 20 現在詳細參看附圖，附圖顯示本發明之特別較佳例示 性實施例而不限制本發明於此，附圖形式概略且一般不揭 示尺寸比例，首先特別參看第1圖，其中可見一用於製造蜂 窩狀本體之方法之一不同實施例。該圖左手側指示本文所 用方法步驟之標號，而右手側揭示該等步驟之組態之示例。 22 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 因此，首先依據步驟丄3)，藉實施自一金屬熔體15非連 續性取出而製造出金屬纖雉3 〇在此情況中，在金屬熔體15 内旋轉之一轉子16生成纖雉3，其被進給至一托盤33以設 置。 然後將以此方法所製造之纖維3依據步驟ab.l)進行分 類。為此目的’纖維3被進給裘一分類機17，其也同時實現 選擇或分離不同纖維3，舉例而言，依據纖維3形狀及/或尺 寸發揮功效。 然後將此等纖維進給灵〆分配器18，其將纖維均勻地 分層堆積於一基體5上以形成層4(見步驟b.l))。在此情況 中，基體5被建構為—輸送带，使得所生成之層4可接著被 進給至一焊接製程。 依據步驟c.2)，將層4通過一焊接安裝裝置D，其可適 於實施滾壓縫合焊接操作裘少/次。 此後，依據步驟d2)，層4被轉變成具有預定纖維網厚 度14和纖維網長度22之分離纖維網2’此製程是藉透過使用 一分離裝置20分離纖維網2來加以完成。 接著’將以此方法製造之纖維網2與波狀金屬箔8結 合，以形成具有多個通道13之一蜂窩狀本體1(步驟e l) ^ 接著，蜂窩狀本體1經受一硬焊製程（步驟f)，以藉接合 技術在該蜂⑽本體之單獨元件_纽接，及/或藉接合 技術在所製造的纖維之間發展連接。蜂寫狀本體1至少不時 且較佳連續地進給至一爐體21，在爐體21内較佳存在真空 和同於1GGGC的溫度。以此方法所製造之蜂窩狀本體】特別 丄363668 修正日期：100.12.19. 第95116711號申請案 較佳適用於汽車排氣系統。 第2圖顯示依據本發明由該方法所製造之蜂寫狀本體 之-可能不同實施例。蜂窩狀本體j再次具有多重通肋， 在此情況t，其等在側面上透過利用固定於端側幻之封堵 5凡件7加以封閉。以此方法，首先廢氣被迫沿—流向24進入 -開通通道13，但是然後’肇因於封料件7，流動通過纖 維網2jt進入另一鄰近通道13。在通過纖維網2期間，顆粒 (例如煙塵和灰燼)被特別保留下。為防止通道13因煙塵在過 大區上累積而變得不可用，區6從纖維網2中衝壓形成，以 10形成一類”旁路”。蜂窩狀本體1由一金屬罩9圍繞。 第3圖揭示可由該方法所製造之蜂窩狀本體丨之一進一 步組態。該蜂窩狀本體1具有一星梨結構，媒體透過該結構 自内向外徑向流動。為此目的，廢氣通過一管件12，其在 蜂窩狀本體1區域設有一穿孔。因此，廢氣通過進入，由纖 15維網2所形成並形成通道13之口袋25。廢氣相對一軸26實質 徑向地進入通過口袋25，且在外側上再次沿一實質軸向流 向24被排出。 第4圖揭示一廢氣處理單元34，其被建構為—電氣可加 熱蜂窩狀本體1。蜂窩狀本體丨本身再一次由金屬纖維網之和 20金屬箔8結合而形成，以此方法以形成實質相互平行延伸之 (開通)通道丨3。即使通道13絕大部分沒有被完全封閉，金屬 箔8設有影響流體裝置29，影響流體裝置29至少部分地凸進 通道13並且負責通過纖維網2之廢氣的部分轉向。蜂离狀本 體1設置於罩9内。 24 第95116711號申請案 修正日期：100.12.19. 一進一步蜂窩狀結構η，其例如可配置為一氧化觸媒 轉換器，設置於蜂窩狀本體1之一端側。蜂窩狀結構u透過 利用（至少部分地電氣隔離)銷27連接至蜂窩狀本體1。蜂窩 狀結構11為電流流動之接觸連接，透過利用圖示電極1〇實 現。因此對最初沿流向24所示接觸蜂窩狀結構丨丨之廢氣存 在，被加熱，且在該製程中，例如也容許包括蜂窩狀本體1 之下游顆粒捕集器之熱再生之可能。蜂窩狀本體丨和蜂窩狀 結構11所結合之整個組態被集成進，例如機動車之排氣管 28内。 第5圖詳細揭示包括多重金屬纖維3之纖維網2之一組 態。纖維3被设置為一隨機層，且在分離的連接區内相互 連接。所建構之連接區3〇相隔間距31且具有寬度32，其等 藉執行例如滾壓縫合焊接，而實質辨別出。在此情況中應 該注意，在特定情況下寬度32也可被選擇大於間距31。可 從第5圖中看出，纖維網2為一實質類片狀結構，最小尺寸 一般為纖維網厚度丨4 ^連接區3〇之成型也可用於實現至少 一纖維纖維網性能之一非等向性成型。除本文所示之連接 區3〇，有可能藉一接合技術在纖維3之間生成進一步連接， 舉例而言，在方法步驟f過程中所製造之燒結連接。 第6圖概略性揭示用於製造蜂窩狀本體1、直到製造出 纖維網2之方法之—進—步不同實施例。前述接合方法可用 於凡成蜂窩狀本體1。纖維製造在此情況十是利用一切割安 裝裝置35其被供應多條金屬線36。切割安裝裝置35具有 將長線36以可控方法切割成短纖維3之一切割機構。以此方 1363668 第95116711號申請案 法所製造出之纖維網2在進給至不同分配器18之前，先在分 類機Θ進行刀類和選擇。在兩個平臺内製造層心四個分 配器18被叹置於—基體5上，如左邊圖示，基體5被配置為 第一平臺内之一輸送帶。接著，該輸送帶透過利用天平37， 對所製造之層4檢查其纖維網性能，然後，以一指定方法用 依舊需要的纖維3建立量，若合適，在具有進一纟分配器18 之第二平臺内，填充該纖維網。 10 -旦層4每單位面積上之所需重量出現，就將層斗沿輸 送方向4〇進給至_第_變形安裝裝置38。在這，層4被麼縮 且層4邊緣被按規格裁切。在按規格裁切期間所分離掉且總 計較佳低於所用纖維材料10%之纖維材料，被一纖維回饋 器39送回第一平臺或分配器18之至少其中一者或分類機 17。然後經過預處理的層4通過一焊接安裝裝置19，其適於 15 20 修正日期：100.12.19. 以至少4m/min之焊接速度，為處於超過i00mm之範圍内之 層寬實施滚壓縫合焊接。在纖維3相互俘獲式接合之後， 該層最終通過第二變形安裝裝置38，在其内實施進一步壓 縮並分離具有預定尺寸之分離的纖維網2。然後，可將此等 纖維網2進一步進給至加工平臺以形成蜂窩狀本體丨。既然 可實現高輸送和焊接速度’且同時，製造所需纖維網性能 之—控制附加纖維亦有可能，因此本文所示用於製造纖維 網2之該方法，特別適用於系列製造。 所呈方法特別適用於系列象U /1車排氣系統之顆粒捕 集器。 ’ 【闽式簡單說明3 26 1363668 ·, i 第95116711號申請案修正日期：100.12.19. 第1圖之一組概略圖揭示，用於製造一具有至少一含金 屬纖維之纖維網之蜂窩狀本體的方法，之一不同實施例； 第2圖為在交錯邊上被封閉之一蜂窩狀本體之一縱剖 . 圖； 5 第3圖為一徑向流蜂窩狀本體之一示意圖； 第4圖為一具有蜂窩狀本體之電氣可加熱廢氣處理單 元之縱剖圖； 第5圖為一具有金屬纖維之纖維網之示意圖；以及 ® 第6圖之側視圖揭示一種用於製造蜂窩狀本體之方 10 法，之一進一步的不同實施例。 【主要元件符號說明】 1...蜂窩狀本體 13…通道 2...纖維網 14...預定纖維網厚度 3...金屬纖維 15...金屬熔體 4…層 16…轉子 5…基體 17".分類機 6...區 18...分配器 7...封堵元件 19...焊接安裝裝置 8...波狀金屬箔 20…分離裝置 9…金屬罩 21...爐體 10...電極 22...纖維網長度 11...蜂窩狀結構 23...端側 12...管件 24...流向 27 1363668 修正日期：100.12.19. 第95116711號申請案 25." 口袋 37...天平 26.··軸 38...變形安裝裝置 27…銷 39...纖維回饋器 28...排氣管 40…輸送方向 29...影響流體裝置 a.3)步驟 30...連接區 ab.l)…步驟 31...間距 b.l).··步驟 32…寬度 c.2)..·步驟 33...托盤 d.2)...步驟 34...廢氣處理單元 e.l)…步驟 35…切割安裝裝置 步驟 36·.·金屬線

Claims (1)

1363668 第95116711號申請案申請專利範圍修正本 修正曰期：100.12.19. 十、申請專利範圍： 1. 一種用於製造具有含金屬纖維之至少一纖維網之一蜂 窩狀本體的方法，該方法包含下列步驟： . a)製造金屬纖維； 5 b)形成包括該等金屬纖維之一層； c) 將該等金屬纖維互相焊接； d) 將該層變形以形成具有所界定纖維網性能之一 纖維網； ® e)製造包括該纖維網之一蜂窩狀本體；以及 10 f)硬焊該蜂窩狀本體。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含用自下列 步驟所組成之組中所擇定之至少一製造方法，實施步驟 a)，該組包含： a. 1)將該等金屬纖維自一金屬塊分離； 15 a.2)自一金屬熔體連續地製造該等金屬纖維；以及 a.3)自一金屬熔體非連續性地移出該等金屬纖維。 W 3.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，在步驟 a)過程中，至少不時地採取措施，以避免在該等纖維上 形成一氧化層。 ' 20 4.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，在步驟 - a)和步驟b)之間，實施自下列步驟所組成之組中所擇定 之至少一纖維製備步驟ab)，該組包含： ab.l)將該等纖維分類； ab.2)選擇該等纖維； 29 1363668 第95116711號申請案申請專利範圍修正本修正日期：100.12.19. ab.3)返回該等纖維以供重複利用； ab.4)切割該等纖維； ab.5)混合該等纖維；以及 ab.6)清潔該等纖維。 5 5.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，藉執行 自下列步驟所組成之組中所擇定之至少一操作，而實施 步驟b)，該組包含： b.l)在一基體上分配該等纖維； b.2)添加至少一添加劑至該等纖維； 10 b.3)決定至少一層參數； b.4)改變該至少一層參數；以及 b. 5)連續地移動該層。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，藉執行 自下列步驟所組成之組中所擇定之至少一操作，而實施 15 步驟c)，該組包含： c. l)實施電阻焊至少一次； c.2)實施滾壓縫合焊接至少一次； c.3)在屏蔽氣體下進行焊接； c. 4)壓縮該層；以及 20 c.5)檢查在該焊接過程中所產生之接合。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，藉執行 自下列步驟所組成之組中所擇定之至少一操作，而實施 步驟d)，該組包含： d. l)壓縮該層； 30 1363668 5 第95116711號申請案申請專利範圍修正本 修正日期：100.12.19. d.2)將多個纖維網自該層分離； d.3)將該等纖維網分類； d.4)纏繞、扭曲或折疊一纖維網； d.5)構建一纖維網； d.6)衝壓一纖維網之區域； d.7)將一纖維網和至少一閉合元件結合；以及 d.8)將該層縫合。 8.如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，藉執行 • 自下列步驟所組成之組中所擇定之至少一操作，而實施 10 步驟e)，該組包含： e.l)將至少一纖維網與自下列組中所擇定之至少一 元件相结合，該組包含：至少一金屬羯、至少一罩、至 少一電極、至少一蜂窩狀結構、及至少一穿孔管； e.2)將膠施加於至少一纖維網或施加於一連接該至 15 少一纖維網之元件；以及 • e.3)將硬焊材料施加於至少一纖維網或施加於一連 接該至少一纖維網之元件。 31