包含多层水泥表皮的蜂窝结构制造技术

公开了一种包含蜂窝体和多层化外层的陶瓷蜂窝结构，该多层化外层由施涂并快速干燥的厚的芯层和更柔和地干燥以形成无裂纹双表皮层的薄的包覆层形成。与提供坚韧的外壳以耐受操作和组装的包覆层相比，该芯层的性质更接近使用中陶瓷蜂窝体的性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】包含多层水泥表皮的蜂窝结构 本申请根据35U.S.C. § 120要求2012年11月29日提交的美国专利申请系列号 第13/688,891号的优先权，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。 背景 本专利技术的示例性实施方式通常涉及蜂窝结构，并涉及包含多层外表皮层的陶瓷蜂 窝微粒过滤器和基材，所述多层外皮层表现出与下方蜂窝体之间改进的热膨胀相容性、改 进的蜂窝结构的等压强度和改进的制造过程时间。 技术背景 因为不可预测的干燥和烧制收缩率，难以制造符合初始设备制造商（OEM)和供应 链设定的严格的尺寸要求的大直径微粒过滤器和基材。因此，可使用冷固型陶瓷水泥来形 成蜂窝整体件（包括由蜂窝区段形成的蜂窝整体件）的外表皮。将冷固型陶瓷水泥混合并 施涂至烧制的、成形的或分段的基材，然后允许在环境条件下干燥或通过对流或微波在升 高的温度下干燥该湿的表皮。然后，干燥的部分易于接收催化剂涂层和所需的任意其它下 游加工。目前的表皮设计表现出最终应用与中间加工和处理之间矛盾的物理性质要求。运 行中，材料必须具有低热膨胀和高耐热冲击性（低弹性模量）以耐受严苛的热梯度。为实现 这些性质，需要高孔隙度和弱粘结以用于最大表皮挠性。为承受运输、处理和/或加工（包 括催化期间极端的PH暴露），需要高强度和耐碎肩/磨损性。为实现这些性质，寻求表皮和 陶瓷体之间的强粘结和低孔隙度以用于最大表皮强度。 背景部分中公开的上述信息仅用于增强对要求保护的本专利技术的技术背景的理解 并且因此可能含有不构成现有技术任意部分的信息或现有技术对本领域普通技术人员的 可能启示。 总结 -个示例性实施方式提供了一种包含蜂窝体的蜂窝结构，该蜂窝体包含蜂窝体的 第一和第二相对端面之间轴向衍生的多个孔道（该孔道包含互连多孔壁）以及位于蜂窝体 外周上的第一水泥混合物层。该第一水泥混合物层可包含生胚水泥混合物（其中可对水泥 混合物进行干燥但不进行煅烧），或者该第一水泥混合物层可以是煅烧的水泥混合物。该蜂 窝结构包含位于第一水泥混合物层上方的第二水泥混合物层。该第二水泥混合物层可包含 生胚水泥混合物，或者该第二水泥混合物层可以是煅烧的水泥混合物。 -个示例性实施方式还公开了一种制备蜂窝结构的方法，包括：使用第一水泥混 合物涂覆蜂窝体的外周，干燥蜂窝体外周上的第一水泥混合物以形成第一表皮层，使用第 二水泥混合物涂覆第一表皮层，干燥蜂窝体外周上的第二水泥混合物以形成第二表皮层。 -个示例性实施方式还公开了一种用于将双表皮层施涂于蜂窝体的系统，其包 括：配置为使用第一水泥混合物涂覆蜂窝体外周的第一水泥混合物施涂器单元、配置为干 燥第一水泥混合物以形成蜂窝体外周上的第一表皮层的干燥单元、配置为使用第二水泥混 合物涂覆第一表皮层以在干燥时形成蜂窝体外周上的第二表皮层的第二水泥混合物施涂 器单元。 本专利技术的其它特征和优点将在以下描述中指出，它们通过该描述不难理解，或者 可通过实施本专利技术而了解。 应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本专利技术的示例，用来提供理 解要求保护的本专利技术的性质和特性的总体评述或框架。 附图简要说明 包括的附图提供了对本专利技术的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说 明书的一部分。附图图示说明了本专利技术的多种示例性实施方式，并与描述一起用来说明本 专利技术的原理和操作。 图1是根据本专利技术的示例性实施方式的蜂窝结构的立体图。 图2是图1的蜂窝结构的端视图。 图3示意性显示通过内部扩散和表面蒸发进行干燥的模型。 图4A显示缓慢干燥条件（如过夜）下图3所示模型的渐变水含量梯度，且图4B 显示快速干燥条件下图3所示模型的剧变水含量梯度。 图5A、5B和5C显示非多孔（图5A)、中等多孔（图5B)和高度多孔（图5C)蜂窝 体存在的情况下图3所示模型的水含量梯度，所述蜂窝体从表皮中吸收水分并从而使水分 梯度缓和。 图6是流程图，显示根据本专利技术的示例性实施方式制备双表皮化产品的示例性方 法。 图7是根据本专利技术的示例性实施方式的蜂窝体多层表皮系统的示意图。 图8是根据本专利技术的示例性实施方式的蜂窝结构的立体图。 图9A是照片，显示根据示例性实施方式的2英寸直径蜂窝体上的示例性芯表皮。 可以看到快速干燥导致的缺陷。图9B是照片，显示根据示例性实施方式的具有图9A所示 的芯表皮的2英寸直径蜂窝体上的示例性包覆表皮。通过第二层表皮除去缺陷。图9C是 图9A和9B所示实施例的相应端部的照片。 图IOA是照片，显示根据示例性实施方式的2英寸直径蜂窝体上的示例性芯表皮。 可以看到快速干燥导致的缺陷。图IOB是照片，显示根据示例性实施方式的具有图IOA所 示的芯表皮的2英寸直径蜂窝体上的示例性包覆表皮。通过第二层表皮除去缺陷。图IOC 是图IOB所示实施例的相应端部的照片。 图IlA是照片，显示根据示例性实施方式的2英寸直径蜂窝体上的示例性双层表 皮的侧视图。图IlB是照片，显示图IlA所示2英寸直径蜂窝体上的双层表皮的端视图。如 图IlA和IlB所示实施例所显示的那样，根据示例性实施方式，即使偏离中轴线时该双层表 皮仍可以是无裂纹的。 专利技术详述 下面详细参考本专利技术的示例性实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只 要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。应当理解，当描述 一种元件或层位于另一元件或层"上方"或两者"相连"时，其可以位于其他元件或层的直接 上方或者与其他元件或层直接相连，或者也可以存在插入元件或层。相反地，当描述一种元 件或层位于另一元件或层的"直接上方"或者两者"直接相连"时，则不存在插入元件或层。 应理解，出于本专利技术的目的，"X、Y和Z中的至少一个"可表示仅X，仅Y，仅Z，或两个或多个 项目X、Y和Z的任意组合（例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。 如本文所用，生坯材料是包括无机材料和/或有机材料的混合物的未烧制的材 料。生坯材料可包括各种无机填料材料，无机粘合材料和/或有机粘合材料，以及液体载 剂。可干燥生坯材料，来除去流体含量（例如，水）。通常通过使一部分过夜静置暴露于环 境大气，来实现干燥，但是也可使用热空气、强制通风、微波、射频（RF)或红外辐射（IR)来 增强干燥。可在湿度受控的空气中实现该干燥。生坯材料可包括冷固型水泥。 如本文所用，煅烧指将生坯材料加热至小于1000 tC的温度，并保持足够的时段来 烧掉容纳于材料中的有机材料，例如在600°C下加热约3小时。 如本文所用，"追加量"表示基于并相对于100重量百分比的混合物的无机组分，组 分如有机粘合剂、液体载剂、添加剂或成孔剂的重量百分数。 图1和2显示包含蜂窝体12的一个实施方式所述的示例性蜂窝结构10。蜂窝体 12具有纵向轴14和长度L且包含多个互连多孔壁16,该多个互连多孔壁16形成相对的端 面20、22之间轴向延伸的相互邻接的孔道或通道18。孔道密度可为100-900孔道/平方英 寸。典型的孔道壁厚度范围可以是约〇.〇25_至约1.5_。本文所用术语"蜂窝"旨在包括 大体上具有蜂窝结构的材料，但是并不严格限制于正方形结构。例如可以采用六边形、八边 形、三角形、矩形或任何其它合适形状的形状。多孔壁内所含的典型孔径可为〇. 1微米至约 100微米，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝结构，其包含：包含多个孔道的蜂窝体，所述孔道在所述蜂窝体的第一和第二相对端面之间轴向延伸，所述孔道包含互连多孔壁；位于所述蜂窝体的外周上的第一水泥混合物层；以及位于所述第一水泥混合物层上的第二水泥混合物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·R·查普曼，J·乔治，R·H·海格，A·霍尔德，H·K·萨尔马，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US