[发明专利]陶瓷蜂窝构造体的制造方法

说明书

本申请是申请号为03800080.6、申请日为2003年6月7日、发明名称为陶瓷蜂窝构造体及其制造方法、及其制造中所用的涂材的分案申请。

技术领域

本发明涉及可以防止从外周壁层的蜂窝主体上剥离或产生裂纹的陶瓷蜂窝构造体的制造方法，特别是涉及即使用于在高温下容易受到热冲击的排气净化用催化转化器或吸收微粒子用过滤器中也不产生裂纹、并且即使对于振动等也不会发生破碎等具有足够机械强度的陶瓷蜂窝构造体的制造方法。

背景技术

从保护地区乃至整个地球的环境来看，为了除去柴油机的排气中的石墨微粒子等的有害物质，目前使用基于陶瓷蜂窝构造体的排气净化用催化转化器或吸收微粒子用过滤器。如图1所示，蜂窝构造体1具有一体化的外周壁3和形成多个蜂窝单元6的蜂窝单元壁4。蜂窝构造体1，通过配置于金属制收纳容器(未图示)的内周面与蜂窝构造体1的外周壁3之间的夹持部件而被牢固地夹持。

蜂窝构造体1，以往是通过以下的工序制备。将搅拌堇青石生成原料粉末、成形助剂、造孔剂以及水所得的陶瓷坯土挤出成形，得到具有外周壁3和蜂窝单元壁4一体化的蜂窝构造的成形体。干燥该成形体，进而通过加热除去成形体中的粘接剂等的成形助剂等后，通过烧结使其具有规定的形状和强度，从而得到由具有微细气孔的外周壁3和蜂窝单元壁4一体化构成的蜂窝构造体1。

但是，在制造例如外径为150mm以上、长度为150mm以上的柴油机用大型陶瓷蜂窝构造体或者制造蜂窝单元壁4的厚度在0.2mm以下的薄型蜂窝构造体时，由于成形体过重或强度不足，不能支撑自重，而存在外周壁3附近的蜂窝单元壁4歪曲或变形的问题。

作为解决该问题的方法，日本国专利第2,604,876号公开了以下形成外周壁层的方法，即，将搅拌堇青石原料、成形助剂和/或造孔剂所得的陶瓷坯土挤出成形，干燥和烧结，在形成具有蜂窝构造的烧结体后，通过磨削加工除去具有该蜂窝构造的烧结体的外周壁3和其附近的蜂窝单元壁，在露出的蜂窝单元壁上涂布涂材后进行干燥和固化，从而形成外周壁层。在该方法中，由于通过磨削加工除去具有该蜂窝构造的烧结体的外周壁3和其附近的蜂窝单元壁4，因此可以除去外周壁3和其附近的变形蜂窝单元。具有蜂窝构造的烧结体的圆度即使很低，由于是在通过磨削加工、提高圆度后而形成外周壁层，因此也可以提高尺寸精度。若使用含有陶瓷纤维和无机粘合剂的涂材，还可以形成高强度的外周壁层。

另外，作为改善外周壁层的耐剥离性后的陶瓷蜂窝构造体，日本国专利第2,613,729号中公开了外周壁层由堇青石粒子和/或陶瓷纤维、以及由胶态的二氧化硅或胶态的氧化铝构成的非晶质氧化物基质构成的陶瓷蜂窝构造体。

陶瓷蜂窝构造体1的一例构造如图2和图3所示。陶瓷蜂窝主体10，具有被蜂窝单元壁4隔开的多个蜂窝单元6以及在陶瓷蜂窝主体10的最外周上形成的轴线方向凹槽14，通过在凹槽14上涂敷涂材并设置外周壁层12，可以防止在使用过程中外周壁层12剥离，同时还能够抑制蜂窝构造体1的热冲击强度的降低。

但是，在使用日本国专利第2,604,876号以及日本国专利第2,613,729号中记载的陶瓷蜂窝构造体作为排气净化用的催化转化器以及吸收微粒子用过滤器时，已知存在以下问题。

在使用陶瓷蜂窝构造体作为催化剂载体以及吸收微粒子用过滤器时，陶瓷蜂窝构造体，在金属制容器内通过支撑部件被牢固夹持。由于在陶瓷蜂窝构造体的多个流通孔内流通高温排气，因此尤其在始动时局部产生急剧的温度上升，由于陶瓷蜂窝主体中心部与外周壁层之间的温度差而使得在陶瓷蜂窝构造体中产生热应力，因此在外周壁层上产生裂纹。另外，在作为吸收微粒子用过滤器使用时，由于燃烧堆积在过滤器上的微粒子而进行再生处理中的热，尤其是在微粒子堆积较多的陶瓷蜂窝构造体的中心部位附近产生局部温度升高，也有因热应力而使外周壁层上产生裂纹的问题。

若在外周壁层上产生裂纹并且该裂纹一直延伸到蜂窝单元壁上，则蜂窝单元壁脱落而使排气的净化性能降低，或者入口侧与出口侧连通而使微粒子的吸收率下降。

在制造外径为150mm以上、长度为150mm以上的大型蜂窝构造体或蜂窝单元壁厚度为0.15mm以下的薄壁蜂窝构造体时，则挤出成形体中，在外周壁附近的蜂窝单元上产生歪曲或变形的不良现象较多，其结果，具有伴随成形以及干燥的残留应力。若在具有这种不良现象的情况下直接进行烧结，则要从不良地方释放残留应力，从而产生裂纹，有可能扩延至整个烧结体。即使除去烧结体的外周壁及其附近的蜂窝单元壁，也不能完全除去该裂纹，从而使制造成品率下降。