蜂窝结构体制造技术

本发明专利技术的蜂窝结构体１０是将多个蜂窝单元１１通过密封材料层１４结合在一起的蜂窝结构体１０，所述蜂窝单元１１中，隔着间隔壁在长度方向上平行设置多个贯通孔１２；其中，所述蜂窝单元１１至少含有陶瓷颗粒、无机纤维和／或晶须，蜂窝结构体１０的外周面的表面粗糙度Ｒａ为１μｍ～５０μｍ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及蜂窝结构体。
技术介绍
一般地，用于车辆的废气净化的蜂窝催化剂是通过在热膨胀性低的堇青石材质的蜂窝结构体的表面担载活性氧化铝等高比表面积材料和铂等催化剂来一体制造的。此外，为了在诸如贫燃发动机(lean burn engine)和柴油发动机等的氧气过剩氛围气下进行NOx处理，担载Ba等碱土金属作为NOx吸收剂。但是，为了进一步提高净化性能，有必要提高废气与催化剂以及与NOx吸收剂的接触概率。所以，有必要进一步提高载体比表面积，减小催化剂颗粒的尺寸，并使催化剂颗粒高度分散。但是，若仅单纯地增加活性氧化铝等高比表面积材料的担载量，则只会导致氧化铝层的厚度增加，而不能提高接触概率，有可能产生压力损失增高等问题，所以针对孔眼(cell)形状、孔眼密度、壁厚作出了改进(例如，参照专利文献1)。另一方面，作为由高比表面积材料形成的蜂窝结构体，已知有将高比表面积材料与无机纤维和无机粘合剂共同挤出成型的蜂窝结构体(例如，参照专利文献2)。已知还有下述蜂窝结构体为了将上述蜂窝结构体进行大型化，通过粘接层将蜂窝单元进行粘接形成的蜂窝结构体(例如，参照专利文献3)。 专利文献1特开平10-263416号公报专利文献2特开平5-213681号公报专利文献3DE4341159号公报但是，上述现有技术存在下述问题氧化铝等高比表面积材料由于热老化而产生烧结现象，比表面积减小；进一步，随着氧化铝等高比表面积材料比表面积的减小，所担载的铂等催化剂发生凝聚，粒径增大，比表面积减小。也就是说，为了在热老化(作为催化剂载体使用)后仍具有较高的比表面积，有必要在初期阶段提高其比表面积。此外，如上所述，为了进一步提高净化性能，有必要提高废气与催化剂以及与NOx吸收剂的接触概率。总之重点在于，使载体高比表面积化，减小催化剂的粒径，并使催化剂高度分散。但是，在专利文献1所公开的在堇青石材质的蜂窝结构体的表面担载活性氧化铝等高比表面积材料和铂等催化剂的蜂窝结构体中，为了提高与废气的接触概率，虽然对孔眼形状、孔眼密度、壁厚等进行了改进，使催化剂载体高比表面积化，但是还不充分。因此，该专利文献1所公开的蜂窝结构体存在催化剂未高度分散、热老化后的废气净化性能不充分的问题。其中，为了弥补这种不足，可以通过大量地担载催化剂、或通过使催化剂载体本身的大型化来解决此问题。但是铂等贵金属非常昂贵，是有限的贵重资源。此外，由于将蜂窝结构体设置于车辆时，其设置空间是非常有限的，因此上述方法都不适当。 进一步，对于专利文献2所公开的将高比表面积材料与无机纤维以及无机粘合剂共同挤出成型的蜂窝结构体，由于基材本身由高比表面积的材料形成，因此其作为载体也具有高比表面积，并且可以高度分散催化剂；但是为了保持基材氧化铝等的比表面积，不能充分进行烧结，基材的强度变差。进一步，如上所述，将蜂窝结构体用于车辆时，用于设置的空间是非常有限的。因此，为了提高单位体积载体的比表面积而使用了使间隔壁变薄的方法，但是如此进一步降低了基材的强度。此外，氧化铝等的热膨胀率较大，烧制(预烧)时以及使用时，由于热应力容易生成裂纹。若考虑到这些问题，则将该专利文献2中的蜂窝结构体用作车辆用蜂窝结构体时，由于使用时温度的急剧变化会将热应力、以及大的振动等外力施加到该蜂窝结构体，使之容易破损，具有不能保持作为蜂窝结构体的形状、不能发挥作为催化剂载体的功能的问题。 进一步，利用专利文献3公开的车辆用催化剂载体时，为了对蜂窝结构体进行大型化，公开了使蜂窝单元的截面积大于等于200cm2的蜂窝结构体，但是由于温度的急剧变化会导致的热应力、以及大的振动，在这种情况下使用该蜂窝结构体时，如上所述，有容易破损、不能保持形状、不能发挥作为催化剂载体的功能的问题。 进一步，将圆筒状的蜂窝结构体以夹持状态放入(外壳封装，canning)不锈钢等的金属容器内，制成外壳封装(canning)结构体时，因排气压力、振动，存在蜂窝结构体从容器偏离的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述现有技术所具有的问题而提出的，本专利技术的目的在于提供蜂窝结构体，所述蜂窝结构体对抗热冲击、振动的强度高，可以高度分散催化剂成分，同时还可以抑制其从夹持蜂窝结构体的容器偏离。 本专利技术的蜂窝结构体是将多个蜂窝单元通过密封材料层结合在一起而构成的蜂窝结构体，所述蜂窝单元中，隔着间隔壁在长度方向上平行设置多个贯通孔；其特征在于，所述蜂窝结构体外周面的表面粗糙度Ra为1μm～50μm，所述蜂窝单元至少含有陶瓷颗粒、无机纤维和/或晶须，所述蜂窝单元垂直于长度方向的截面的截面面积为5cm2～50cm2。据此可以提供下述蜂窝结构体，所述蜂窝结构体对抗热冲击、振动的强度高，可以高度分散催化剂成分，同时还可以抑制该蜂窝结构体从夹持蜂窝结构体的容器偏离。 此外，上述蜂窝结构体中，相对于垂直于长度方向的截面的截面面积，垂直于长度方向的截面中所述蜂窝单元的截面面积的总和所占的比率优选大于等于85％。据此，可以相对增加能够担载催化剂的表面积，同时还可以相对降低压力损失。 此外，上述蜂窝结构体中，优选在外周面具有涂覆材料层。据此，可以保护外周面，提高强度。 此外，上述蜂窝结构体中，所述陶瓷颗粒优选为选自由氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈、莫来石和沸石组成的组中的至少1种。据此，可以提高蜂窝单元的比表面积。 此外，上述蜂窝结构体中，所述无机纤维和/或晶须优选为选自由氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化铝、玻璃、钛酸钾和硼酸铝组成的组中的至少1种。据此，可以提高蜂窝单元的强度。 此外，上述蜂窝结构体中，所述蜂窝单元是使用含有所述陶瓷颗粒、所述无机纤维和/或晶须、无机粘合剂的混合物制造的，所述无机粘合剂优选为选自由氧化铝溶胶、氧化硅溶胶、氧化钛溶胶、水玻璃(water glass)、海泡石和硅镁土组成的组中的至少1种。据此，即使降低烧制蜂窝单元的温度也可以得到充分的强度。 此外，上述蜂窝结构体优选担载有催化剂成分。据此，可以得到催化剂成分高度分散的蜂窝催化剂。 此外，上述蜂窝结构体中，所述催化剂成分优选含有选自由贵金属、碱金属、碱土类金属和氧化物组成的组中的至少1种的成分。据此，可以提高净化性能。 此外，上述蜂窝结构体优选用于车辆的废气净化。 根据本专利技术，可以提供下述蜂窝结构体，所述蜂窝结构体对抗热冲击、振动的强度高，能高度分散催化剂成分，同时还能抑制该蜂窝结构体从夹持蜂窝结构体的容器偏离。附图说明图1是本专利技术中使用的蜂窝单元的概念图。 图2是本专利技术的蜂窝结构体的概念图。 图3是本专利技术中使用的蜂窝单元的壁面的SEM照片。 图4A是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图4B是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图4C是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图4D是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图5A是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图5B是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图5C是说明接合有多个蜂窝单元的接合体的图。 图6A是振动装置的正面图。 图6B是振动装置的侧面图。 图7是说明压力损失测定装置的图。 图8是说明蜂窝单元的截面面积与重量减少率以及与压力损失之间关系的图。 图9是说明单本文档来自技高网...

【技术保护点】
蜂窝结构体，其是将多个蜂窝单元通过密封材料层结合在一起而构成的蜂窝结构体，所述蜂窝单元中，隔着间隔壁在长度方向上平行设置多个贯通孔；其特征在于，所述蜂窝结构体外周面的表面粗糙度Ｒａ为１μｍ～５０μｍ；所述蜂窝单元至少含有陶瓷颗粒、无机纤维和／或晶须；所述蜂窝单元垂直于长度方向的截面的截面面积为５ｃｍ↑［２］～５０ｃｍ↑［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.蜂窝结构体，其是将多个蜂窝单元通过密封材料层结合在一起而构成的蜂窝结构体，所述蜂窝单元中，隔着间隔壁在长度方向上平行设置多个贯通孔；其特征在于，所述蜂窝结构体外周面的表面粗糙度Ra为1μm～50μm；所述蜂窝单元至少含有陶瓷颗粒、无机纤维和/或晶须；所述蜂窝单元垂直于长度方向的截面的截面面积为5cm2～50cm2。2.如权利要求1所述的蜂窝结构体，其特征在于，所述蜂窝结构体垂直于长度方向的截面的截面面积中，所述蜂窝单元垂直于长度方向的截面的截面面积的总和所占的比率大于等于85％。3.如权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其特征在于，在其外周面具有涂覆材料层。4.如权利要求1～3任意一项所述的蜂窝结构体，其特征在于，所述陶瓷颗粒为选自由氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铈、莫来石和沸石组成的组中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野一茂，国枝雅文，尾久和丈，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]