蜂窝结构体制造技术

本发明专利技术提供一种蜂窝结构体，其在蜂窝单元与外周涂覆层之间的界面上难以发生剥离和裂开。该蜂窝结构体由柱状蜂窝单元和设置在外周面的涂覆层构成，该蜂窝单元包含沸石和无机粘结剂，且沿着长度方向从第一端面延伸至第二端面的多个孔道被孔道壁隔开，该蜂窝结构体的特征在于，当设定所述涂覆层的径向的热膨胀率为κｃ、径向的杨氏模量为Ｅｃ，并设定所述蜂窝单元的径向的热膨胀率为κｈ、径向的杨氏模量为Ｅｈ时，式０．７５≤κｃ／κｈ≤１．２５及式０．７５≤Ｅｃ／Ｅｈ≤１．２５成立。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理废气的蜂窝结构体。
技术介绍
关于汽车废气的净化，己经开发了很多技术，但由于交通量也在 增加，因此还很难说已经采取了充分的对付废气的方法。无论在日本 国内还是在世界范围内，都在进一步加强对汽车废气的控制。其中，对于柴油废气中的NOx的控制要求，正在变得非常严格。以往，通过控 制发动机的燃烧系统来谋求减少NOx，但仅此不能完全对付废气。作为 对应于这种课题的柴油NOx净化系统，已经提出了一种将氨作为还原剂 来使用的NOx还原系统(被称作SCR(选择性催化还原)系统)。作为应用 于这种系统的催化剂担载体，众所周知的有蜂窝结构体。该蜂窝结构体例如具有沿着长度方向从该蜂窝结构体的一侧端面 延伸至另一侧端面的多个孔道(贯通孔)，这些孔道被担载有催化剂的 孔道壁相互隔开。因此，当废气流通到这种蜂窝结构体中时，通过担 载在孔道壁上的催化剂来净化包含在废气中的NOx，从而可以处理废气。通常，这种蜂窝结构体的孔道壁由堇青石(cordierite)构成，在 该孔道壁上担载例如沸石(使用铁或铜等进行了离子交换的物质)作为 催化剂。另外，还提出了一种在孔道壁上使用沸石而形成蜂窝结构体 的专利技术(例如，专利文献l:国际公开第2005/063653号小册子)上述的蜂窝结构体例如通过粘结层将预定数量的陶瓷单元结合起 来之后，对该结合体进行切削加工而形成所期望的形状，并且在进行 了切削加工的外周面上设置涂覆层而制作。此时，提出了一种通过将粘结层和陶瓷单元的热膨胀率之比及杨氏模量(Young' s modulus)之比 调整到适当的范围内，从而抑制在粘结层和陶瓷单元之间的界面上发 生剥离或裂开的技术方案(专利文献2:国际公开第2003/67042号小册子)。如上所述，在分别调整了粘结层和陶瓷单元的热膨胀率及杨氏模 量的蜂窝结构体中，可以抑制在粘结层与陶瓷单元之间的界面上发生 剥离及裂开。 但是，在蜂窝结构体中发生剥离及裂开的地方并不仅限于粘结层 和蜂窝单元(陶瓷单元)之间的界面。在外周面上具有外周涂覆层的蜂 窝结构体中，例如在蜂窝单元和外周涂覆层之间的界面上也可能产生同样的问题。并且，上述专利文献2中的热膨胀率及杨氏模量的适用范围是针对 例如由SiC等烧结体构成的蜂窝结构体而得到的范围，因此不能断定该 范围也能同样适用于烧结体以外的部件。尤其，如上所述，就孔道壁 由沸石构成的蜂窝结构体而言，由于不是烧结体，因此与由烧结体构 成的蜂窝结构体相比强度低。因此，即使在孔道壁由沸石构成的蜂窝 结构体中，将蜂窝单元和涂覆层的热膨胀率及杨氏模量调整到专利文献2中记载的范围内，也能充分预测出依然会在界面上发生剥离、裂开。
技术实现思路
本专利技术是为了解决这种问题而提出的，其目的在于提供一种在蜂 窝单元和外周涂覆层之间的界面上难以发生剥离及裂开的蜂窝结构 体。本专利技术所提供的蜂窝结构体，由柱状蜂窝单元和形成在外周面的 外周涂覆层构成，该蜂窝单元包含沸石和无机粘结剂且沿着长度方向 从第一端面延伸至第二端面的多个孔道被孔道壁隔开，所述蜂窝结构体的特征在于，当设定所述外周涂覆层的径向的热膨胀率为kc、径向 的杨氏模量为EC，并设定所述蜂窝单元的径向的热膨胀率为Kh、径向的杨氏模量为Eh时，满足式O. 75^ k c/k h^l. 25及式0. 75^Ec/Eh^ 1.25。在本专利技术中，包含在蜂窝单元中的沸石可以为P型沸石、Y型沸石、 镁碱沸石、ZSM-5型沸石、丝光沸石、八面沸石、A型沸石或L型沸石。并且，在包含在蜂窝单元中的沸石中，二氧化硅相对于氧化铝的 重量比可以在30 50的范围内。并且，包含在蜂窝单元中的沸石可以使用Fe、 Cu、 Ni、 Co、 Zn、 Mn、 Ti、 Ag或V进行了离子交换。并且，在本专利技术中，所述蜂窝单元还可以包含从氧化铝、二氧化 硅、氧化锆、二氧化钛、二氧化铈和莫来石中选择的至少一种颗粒。并且，包含在所述蜂窝单元中的无机粘结剂可以包含从氧化铝溶 胶、二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶、水玻璃、海泡石和绿坡缕石的组 中选择的至少一种材料。并且，所述蜂窝单元还可以包含无机纤维。包含在所述蜂窝单元中的所述无机纤维可以是从氧化铝、二氧化 硅、碳化硅、硅铝、玻璃、钛酸钾和硼酸铝的组中选择的至少一种纤 维。并且，在本专利技术所提供的蜂窝结构体中，所述外周涂覆层可以包 含无机颗粒以及从无机粘结剂和无机纤维中选择的至少一种物质。尤其，包含在所述外周涂覆层中的无机颗粒可以包含沸石、氧化 铝、二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、二氧化铈和莫来石中选择的至少 一种颗粒。并且，包含在所述外周涂覆层中的无机粘结剂可以包含从氧化铝 溶胶、二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶、水玻璃、海泡石和绿坡缕石的组中选择的至少一种材料。并且，包含在所述外周涂覆层中的无机纤维可以是从氧化铝、二 氧化硅、碳化硅、硅铝、玻璃、钛酸钾和硼酸铝的组中选择的至少一 种纤维。并且，本专利技术的蜂窝结构体通过粘结层将多个蜂窝单元接合起来 而构成。根据本专利技术，可以提供一种在蜂窝单元和外周涂覆层之间的界面 上难以发生剥离和裂开的蜂窝结构体。附图说明图l为表示本专利技术的蜂窝结构体的一个例子的立体图。图2为表示构成图1所示的蜂窝结构体的蜂窝单元的一个例子的立 体图。图3为表示本专利技术的蜂窝结构体的另一个例子的立体图。 主要符号说明100为蜂窝结构体，110为第一端面，115为第二端面，120为外周 涂覆层，121、 122为孔道，123、 124为孔道壁，130为蜂窝单元，150 为粘结层，200为另一个蜂窝结构体。具体实施例方式下面参照附图说明本专利技术的实施方式。图l中表示根据本专利技术的蜂窝结构体的一个例子。并且，图2中表 示作为图l所示的蜂窝结构体的基本单位的蜂窝单元的一个例子。如图1所示，本专利技术的蜂窝结构体100具有两个端面110、 115。并且，在蜂窝结构体ioo的除了两个端面以外的外周面上形成外周涂覆层120。蜂窝结构体100通过粘结层150接合多个(在图1的例子中，纵向和 横向各设置4列，共16个)图2中示出的柱状的陶瓷制蜂窝单元130之后， 按照预定的形状(在图l的例子中为圆柱状)对外周侧进行切削加工而 构成。如图2所示，蜂窝单元130具有沿着该蜂窝单元的长度方向从一端 延伸至另一端且在两个端面开口的多个孔道(贯通孔)121,并具有隔开 该孔道的孔道壁123。本专利技术的蜂窝单元130包含有助于N0x净化的沸 石。因此，当本专利技术的蜂窝结构体被用作NOx净化用的催化剂担载体时， 孔道壁上不一定要设置贵金属催化剂。但是，孔道壁上可以进一步设 置贵金属催化剂。构成为这种结构的蜂窝结构体IOO，例如可以被用作具有尿素罐的 尿素SCR系统的催化剂担载体。当废气流通到该尿素SCR系统中时，收容在尿素罐中的尿素与废气中的水发生反应而生成氨。 C0(NH2)2 + H20 — 2NH3 + C02 式(3)当该氨与包含N0x的废气一起从蜂窝结构体100的一侧端面(例如， 端面110)流入到各孔道壁中时，在包含在孔道壁中的沸石上，该混合气体之间发生如下反应。■3 + 4N0 + 02 — 4N2 + 6H20 式(4-l) 8NH3 + 6N02 — 7N2 + 12H20 式(4-2)2NH3 + NO + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝结构体，其由柱状蜂窝单元和设置在外周面的涂覆层构成，该蜂窝单元包含沸石和无机粘结剂，在该蜂窝单元中沿着长度方向从第一端面延伸至第二端面的多个孔道被孔道壁隔开，该蜂窝结构体的特征在于，　当设定所述涂覆层的径向的热膨胀率为κｃ、径 向的杨氏模量为Ｅｃ，并设定所述蜂窝单元的径向的热膨胀率为κｈ、径向的杨氏模量为Ｅｈ时，式０．７５≤κｃ／κｈ≤１．２５及式０．７５≤Ｅｃ／Ｅｈ≤１．２５成立。

【技术特征摘要】
...

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