蜂窩結構體、蜂窩結構體的製造方法、蜂窩過濾器和蜂窩過濾器的製造方法

2023-06-17 19:17:01 2

專利名稱：蜂窩結構體、蜂窩結構體的製造方法、蜂窩過濾器和蜂窩過濾器的製造方法
技術領域：
本發明涉及用於淨化從柴油發動機等內燃機排出的廢氣的蜂窩結構 體、蜂窩結構體的製造方法、蜂窩過濾器和蜂窩過濾器的製造方法。
背景技術：
從柴油發動機等內燃機排出的廢氣中含有煙黑(soot)等顆粒物質(以 下也稱為PM)，近年來，該PM給環境和人體帶來危害己成為問題。
因此，作為捕集廢氣中的PM而淨化廢氣的過濾器，對於使用了堇 青石制、碳化矽制等的陶瓷蜂窩過濾器的過濾器提出了多種技術方案。 另外，對於由層壓具有貫通孔的層壓部件而製作出的層壓型蜂窩過濾器， 也提出了多種技術方案(例如，參見專利文獻l)。
圖10(a)是示意性說明層壓型蜂窩過濾器的具體例的立體圖，所述層 壓型蜂窩過濾器是通過層壓由具有貫通孔的片狀無機纖維集合體構成的 層壓部件製作的，圖10(b)是該層壓型蜂窩過濾器的A-A線截面圖。圖 lO(c)是圖10(b)中用B表示的部分的放大截面圖。
蜂窩過濾器100是圓柱狀的，在其長度方向上平行設置了 2個以上 的貫通孔111，所述貫通孔111由壁部113隔開，並且所述貫通孔111的 任意一端被封孔。
艮口，如圖10(b)所示，貫通孔lll的相當於廢氣的入口側或出口側的 端部中的任意一個端部被封孔，流入一個貫通孔111的廢氣必須通過隔 開貫通孔111的壁部113後，才能從其他的貫通孔111流出，壁部113 起到過濾器的功能。
如圖IO所示，蜂窩過濾器是厚度為0.1 mm 20 mm的片狀層壓部 件110a層壓形成的層積體，層壓部件110a是沿長度方向被層壓的，並且
被層壓的層壓部件110a的貫通孔重合。
此處，"被層壓的層壓部件的貫通孔重合"是指，被層壓的相鄰的層 壓部件上形成的貫通孔彼此連通。
另外，層壓端部用層壓部件10b，以使在端部形成的貫通孔呈交錯 狀，貫通孔111的任意一端被端部用層壓部件10b封孔。
為了將各層壓部件製成層積體，將層壓部件110a和端部用層壓部件
10b層壓在用於安裝於排氣管中的殼體(金屬製造的筒狀體)內，施加壓力。
由此形成了蜂窩過濾器100。
由具有這樣構成的蜂窩過濾器形成的廢氣淨化過濾器被設置於內燃
機的排氣通路中時，由內燃機排出的廢氣中的PM在通過該蜂窩過濾器 時，被壁部113捕獲，廢氣得以淨化。
特別是由無機纖維集合體形成的蜂窩過濾器，其孔隙率高，能夠在 壁內容納大量的PM。所以，與孔隙率低的蜂窩過濾器相比，由於壁內擔 載的催化劑與PM的接觸機率增高，所以能夠將用於燃燒PM的能量控 制在較低水平。
專利文獻1: WO2005/000445
此處，構成蜂窩過濾器100的由無機纖維集合體形成的層壓部件 110a是使用篩對在無機纖維、有機粘合劑、無機粘合劑等中加入足夠量 的水得到的漿料進行抄制來製造的，在對所述漿料進行抄制來製造層壓 部件110a的情況下，與層壓部件110a的內部相比，無機纖維容易在層壓 部件110a的表面部分布較密。
然後，對層壓部件110a進行層壓，通過施加壓力來形成蜂窩過濾器， 在這種情況下，由於壓縮時各層壓部件110a中無機纖維分布密的表面部 彼此鄰接，所以與其他部分相比，無機纖維在作為層壓部件110a的分界 部分的層壓界面114(參見圖10(c))處的分布密。
此處，與通過其他部位相比，廢氣難以通過無機纖維分布密的部位， 所以當較密地分布有這樣的無機纖維的層壓界面存在時，蜂窩過濾器整 體的壓力損失增加。
與使用陶瓷的蜂窩過濾器相比，由無機纖維集合體形成的蜂窩過濾
器的壓力損失低，但是，存在無機纖維分布密的部位時，廢氣優先在無 機纖維分布稀的部位流動，不能有效使用全部的壁，有時不能將PM燃 燒的能量控制在較低水平。因此，使用無機纖維製作蜂窩過濾器的情況 下，希望一種能夠製作更均質且壓力損失低的蜂窩過濾器的方法。

發明內容
本發明人為了解決所述課題進行了深入研究，結果發現，在製造主 要由無機纖維構成且該無機纖維經一體化形成的蜂窩結構體時，由於在 該蜂窩結構體中不存在層壓界面，所以蜂窩結構體的內部不存在無機纖 維分布比較密的部位，沒有因存在所述部位而產生的壓力損失的增加， 所以能夠製作出壓力損失低的蜂窩結構體，從而完成了本發明的蜂窩結 構體。
另外，還完成了這樣的壓力損失低的蜂窩結構體所具有的貫通孔的 任意一端被封孔的蜂窩過濾器。
另外，還同時發現了製作這樣的壓力損失低的蜂窩結構體和蜂窩過 濾器的方法。
艮口，第一方案的本發明的蜂窩結構體是柱狀的蜂窩結構體，在其長
度方向平行設置了 2個以上的貫通孔，所述貫通孔由壁部隔開，所述蜂 窩結構體的特徵在於，所述蜂窩結構體主要由無機纖維形成，並且所述 無機纖維一體化形成為所述蜂窩結構體。
第一方案的本發明的蜂窩結構體優選由所述無機纖維和無機物形 成，所述無機纖維彼此之間通過所述無機物粘著固定。
第一方案的本發明的蜂窩結構體優選所述無機物存在於所述無機纖 維彼此之間的交叉部或其附近，並且所述無機物局限在所述無機纖維彼 此之間的交叉部或其附近。
此外，優選通過所述無機物的熔融固化將所述無機纖維彼此之間固定。
第一方案的本發明的蜂窩結構體優選所述無機物含有二氧化矽，並 優選所述無機纖維含有選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、矽
酸鋁、二氧化鈦和氧化鋯組成的組中的至少一種物質。
第一方案的本發明的蜂窩結構體優選在所述無機纖維的至少一部分 擔載有催化劑。
第一方案的本發明的蜂窩結構體優選所述催化劑是至少含有Ce02 的氧化物催化劑。另外，所述氧化物催化劑優選是Ce02、 Zr02、 Fe02、 Fe203、 CuO、 Cu02、 Mn203、 MnO以及組成式AnBi.nC03(式中，A為La、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd或Y， B是鹼金屬或鹼土金屬，C是Mn、 Co、 Fe或
Ni)表示的複合氧化物之中的至少一種。
此外，第一方案的本發明的蜂窩結構體中，優選所述蜂窩結構體的 單位表觀體積上擔載的所述催化劑的量為10 g/l(升) 200 g/l(升)第二方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，進行下述 工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工序、 擠出成型工序和熱處理工序，在所述混合工序中，將無機纖維A以及在 所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無 機顆粒C混合；在所述擠出成型工序中，將所述混合工序得到的混合物 通過形成有預定的孔的模具擠出，由此形成在長度方向形成了 2個以上 貫通孔的柱狀成型體；在所述熱處理工序中，將所述成型體在所述無機 纖維A的耐熱溫度以下且所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫 度以上的溫度進行加熱處理。
第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，進行下述 工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工序， 在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫 度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混合；型芯直立設 置工序，在該工序中，將用於形成蜂窩結構體的貫通孔的2個以上柱狀 型芯直立設置在用於填充所述混合工序得到的混合物的筒狀容器內，並 使所述筒狀容器的長度方向與所述型芯的長軸向平行且使所述2個以上 柱狀型芯形成為俯視呈格子狀；混合物填充工序，在該工序中，向在所
述型芯直立設置工序中直立設置了所述型芯的所述筒狀容器中填充所述
混合物；樹脂固化工序，在該工序中，使在所述混合物填充工序被填充
的所述混合物中的樹脂固化，形成樹脂固化體；型芯除去工序，在該工
序中，除去所述樹脂固化工序得到的所述樹脂固化體內的所述型芯，由
此形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔的柱狀成型體；脫脂工序，在 該工序中，通過加熱脫脂，除去所述型芯除去工序得到的所述成型體中 所含有的有機物；熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱 溫度以下並且所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫 度對經所述脫脂工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。
第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，進行下述 工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工序， 在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫 度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混合；混合物填充 工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物填充到模框體內，所 述模框體由底板體和外框體構成，並且所述混合工序得到的混合物填充 所述模框體，所述底板體上直立設置有用於形成蜂窩結構體的貫通孔的 柱體，該柱體被設置成相對於底板體主面垂直且俯視呈格子狀，所述外 框體被設置成包圍所述底板體和所述柱體的周圍；樹脂固化工序，在該 工序中，使在所述混合物填充工序被填充的所述混合物中的樹脂固化， 形成樹脂固化體；模框體脫離工序，在該工序中，從所述樹脂固化工序 得到的所述樹脂固化體中抽出所述柱體，取下全部的所述模框體，由此 製作在長度方向形成了 2個以上貫通孔的柱狀成型體；脫脂工序，在該 工序中，通過加熱脫脂來除去所述模框體脫離工序得到的所述成型體中 所含有的有機物；以及熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的 耐熱溫度以下並且所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上 的溫度對經所述脫脂工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。
第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法是使用槽進行的蜂窩結 構體的製造方法，所述槽具有槽主體、形成在所述槽主體的底部的篩、 柱狀掩模和液體填充部，所述柱狀掩模用於形成蜂窩結構體的貫通孔， 並且所述柱狀掩模被直立設置在所述篩上並被設置成與所述篩垂直且俯 視呈格子狀，所述液體填充部是以所述篩為底面且用所述柱狀掩模圍起 的空間，並且混合物投入所述液體填充部，所述製造方法的特徵在於， 進行下述工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混 合工序，在該工序中，將無機纖維A、以及在所述無機纖維A不發生熔 融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合；混合物填充工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物投入到所述液體填充部；脫水工序，在該工序中，將所述混合物內的水分通過所述篩排出， 形成脫水體；掩模除去工序，在該工序中，從所述脫水體中取下所述柱 狀掩模，由此形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔的柱狀成型體；熱 處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所述無機 纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對所述掩模除去工序 形成的所述成型體進行加熱處理。所述第二 第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中，優選所 述無機纖維B和/或所述無機顆粒C含有二氧化矽，並優選所述無機纖維 A含有選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、矽酸鋁、二氧化鈦 和氧化鋯組成的組中的至少一種物質。另外，優選所述無機纖維A與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C 的混合比為2:8 8:2。所述第二 第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法優選包括對 所述柱狀成型體進行酸處理的工序。另外，所述第二 第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法優選 包括在所述無機纖維上擔載氧化物催化劑的工序。第六方案的本發明的蜂窩過濾器的特徵在於，所述蜂窩過濾器是如 下構成的，所述蜂窩結構體的貫通孔的任意一端被封孔，所述蜂窩結構 體作為過濾器發揮功能。第六方案的本發明的蜂窩過濾器優選在所述蜂窩結構體的兩端層壓 有主要由金屬構成的端部用層壓部件。第六方案的本發明的蜂窩過濾器中，優選所述貫通孔的任意一端被 密封的蜂窩結構體或者所述蜂窩結構體和主要由金屬構成的端部用層壓 部件被設置在金屬容器中。
第七方案的本發明的蜂窩過濾器的製造方法的特徵在於，所述製造 方法包括在以第二 第五方案中任意方案的本發明的蜂窩結構體的製造 方法製造的蜂窩結構體的兩端層壓主要由金屬構成的端部用層壓部件的工序。第七方案的本發明的蜂窩過濾器的製造方法優選包括將所述蜂窩結 構體和所述端部用層壓部件設置於金屬容器中的工序。第一方案的本發明的蜂窩結構體主要由無機纖維形成，並且所述無 機纖維經一體化形成為所述蜂窩結構體，所以，不存在層壓界面。因此, 能夠形成在蜂窩結構體的內部沒有產生無機纖維分布比較密的部位的結 構，能夠形成沒有因所述無機纖維分布比較密的部位引起的壓力損失的 增加的蜂窩結構體。此外，在第二方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中，將含有無 機纖維的混合物通過形成有預定孔的模具擠出，進行柱狀成型體的成型， 通過進行加熱處理，能夠製造壓力損失低、主要由無機纖維構成且該無 機纖維經一體化形成的蜂窩結構體，而不需要複雜的工序、高價的設備 等。另外，通過改變模具的形狀，能夠製造具有各種外形形狀和貫通孔 形狀的蜂窩結構體。此外，在第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中，將混合無 機纖維和樹脂而成的混合物填充到以俯視呈格子狀直立設置有型芯的容 器內，使所述樹脂固化後，除去型芯和所述樹脂，形成柱狀成型體，通 過進行加熱處理，能夠製造壓力損失低、主要由無機纖維構成且該無機 纖維經一體化形成的蜂窩結構體，而不需要複雜工序、高價的設備等。另外，由於能夠容易地改變容器和型芯的形狀，所以能夠製造具有 不限於柱狀的多種多樣的外形形狀和例如在有底孔內具有臺階的多種多 樣的形狀的貫通孔的蜂窩結構體。此外，在第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中，將混合無 機纖維和樹脂而成的混合物填充到以俯視呈格子狀直立設置有柱體的模 框體內，使所述樹脂固化後，取下模框體，由此進行柱狀成型體的成型，通過進行加熱處理，能夠製造壓力損失低、主要由無機纖維構成且該無 機纖維經一體化形成的蜂窩結構體，而無需複雜工序、高價的設備等。另外，通過改變柱體和外框體的形狀，能夠製造具有各種外形形狀 和貫通孔形狀的蜂窩結構體。此外，在第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中，將混合無 機纖維以及無機纖維和/或無機顆粒而成的混合物填充到槽內，所述槽具 有底面的篩和直立設置於篩上的柱狀掩模，所述柱狀掩模被設置成與底 面的篩垂直且俯視呈格子狀，將混合物內的水分通過所述篩排出，進行 由無機纖維形成的柱狀成型體的成型，通過進行加熱處理，能夠製造壓 力損失低、主要由無機纖維構成且該無機纖維經一體化形成的蜂窩結構 體，而無需複雜工序、高價的設備等。此外，第六方案的本發明的蜂窩過濾器主要由無機纖維構成，且為 所述無機纖維經一體化形成的，不存在層壓界面，並對蜂窩結構體的貫 通孔的任意一側進行了封孔，所以能夠製作均質、壓力損失低的蜂窩過 濾器。此外，在第七方案的本發明的蜂窩過濾器的製造方法中，可以在主 要由無機纖維構成、且所述無機纖維經一體化形成的蜂窩結構體的兩端 層壓由金屬構成的端部用層壓部件來對貫通孔的端部封孔，所以能夠制 造均質、壓力損失低的蜂窩過濾器。


圖l(a)是示意性說明在本發明的蜂窩結構體的兩端層壓端部用層壓 部件得到的蜂窩過濾器的具體例的立體圖，圖l(b)是其A-A線截面圖。 圖2是示意說明構成本發明的蜂窩結構體的無機纖維的一部分的截面圖。圖3(a)是說明構成本發明的蜂窩過濾器的蜂窩結構體和端部用層壓 部件的立體圖，圖3(b)是說明將圖3(a)所示的蜂窩結構體和端部用層壓部 件進行層壓來製作蜂窩過濾器的狀態的立體圖。圖4是示意性說明用於柱狀成型體的成型的柱塞式成型機的截面 圖。圖5(a)(I) (VI)是示意性說明第三方案的本發明的蜂窩結構體的制 造工序中從型芯直立設置工序到型芯除去工序的工序的圖，圖5(b)是說 明在筒狀容器中直立設置型芯後的狀態的俯視圖，圖5(c)是說明具有臺階 的型芯形狀的一例的立體圖。圖6(a)(I) (V)是示意性說明第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造 工序中從混合物填充工序到模框體脫離工序的工序的圖，圖6(b)是說明 在模框體內直立設置了柱體的狀態的俯視圖。圖7(a)是示意性說明第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造工序使 用的槽的圖，圖7(b)是示意性說明加壓工序使用的壓板的俯視圖。圖8是示意性說明設置有本發明的蜂窩過濾器的車輛的廢氣淨化裝 置的一例的截面圖。圖9是壓力損失測定裝置的說明圖。圖10(a)是示意性說明層壓型蜂窩過濾器的具體例的立體圖，所述層 壓型蜂窩過濾器是通過層壓由具有貫通孔的片狀無機纖維集合體構成的 層壓部件製作的，圖10(b)是該層壓型蜂窩過濾器的A-A線截面圖。圖 10(c)是圖10(b)中用B表示的部分的放大截面圖。符號說明I、 100蜂窩過濾器 10a蜂窩結構體 10b端部用層壓部件II、 111貫通孔 13、 113壁部 20筒狀容器21型芯 22混合物 23樹脂固化體 24柱狀成型體 30模框體
31柱體32底板體 33外框體 40槽41柱狀掩模 42篩43液體填充部 47槽主體 51無機纖維 52無機物 74模具123殼體(金屬容器)具體實施方式
首先，對第一方案的本發明的蜂窩結構體和第六方案的本發明的蜂 窩過濾器進行說明。本發明的蜂窩結構體是柱狀蜂窩結構體，在其長度方向平行設置有 2個以上的貫通孔，所述貫通孔被壁部隔開，其特徵在於，所述蜂窩結 構體主要由無機纖維構成，且所述無機纖維一體化形成為所述蜂窩結構 體。此處，"一體化形成"是指該蜂窩結構體不是通過集合幾個部件形成 的，而是以一個不可分割的部件的形式形成的。此外，本發明的蜂窩過濾器的特徵在於，所述蜂窩過濾器以如下方 式構成所述蜂窩結構體的貫通孔的任意一端被封孔，所述蜂窩結構體 作為過濾器發揮功能。另外，本發明的蜂窩過濾器優選在所述蜂窩結構體的兩端層壓有主 要由金屬構成的端部用層壓部件。另外，在本發明的蜂窩過濾器中，優選所述貫通孔的任意一端被封 孔的蜂窩結構體或所述蜂窩結構體和主要由金屬構成的端部用層壓部件
被設置在金屬容器中。下面，參照附圖對本發明的蜂窩結構體和蜂窩過濾器進行說明。圖l(a)是示意性說明在本發明的蜂窩結構體的兩端層壓端部用層壓 部件得到的蜂窩過濾器的具體例的立體圖，圖l(b)是其A-A線截面圖。圓柱狀的蜂窩過濾器1是在蜂窩結構體10a的兩端層壓端部用層壓 部件10b而成的。蜂窩結構體10a主要由無機纖維構成，為所述無機纖維經一體化形 成的，蜂窩結構體10a具有由壁部(貫通孔壁)13隔開的2個以上的貫通孔 11，各貫通孔11從蜂窩結構體10a的一端部貫通到另一端部。該貫通孔的任意一端被端部用層壓部件10b封孔。另外，對於端部 用層壓部件將在後面描述。如圖l(b)所示，貫通孔11的相當於廢氣入口側或出口側的端部中的 任意端部被封孔，流入一個貫通孔11的廢氣通過隔開貫通孔11的貫通 孔壁13後，從其他的貫通孔ll流出。S卩，貫通孔壁13起到過濾器的功 能。由層壓多個由無機纖維集合體形成的層壓部件110a構成的蜂窩過濾 器100(參照圖10(a))中，存在無機纖維分布密的層壓界面(參照圖lO(c))， 與此相對，本發明的蜂窩結構體不是通過層壓構成的，因而其內部不存 在層壓界面。在所述層壓界面，無機纖維分布密，廢氣難以通過，所以其成為了 壓力損失增加的原因，但在本發明的蜂窩結構體中，不存在層壓界面， 因此，廢氣容易通過，所以該蜂窩結構體不出現壓力損失的增加而成為 壓力損失低的蜂窩結構體。進而，使用該蜂窩結構體製造的蜂窩過濾器 也是壓力損失低的蜂窩過濾器。此外，本發明的蜂窩結構體的主要構成材料是無機纖維，所以，可 以製成高孔隙率的蜂窩結構體。通過形成高孔隙率，能夠降低壓力損失， 同時還能夠使PM進入到壁內，能夠提高PM與壁內擔載的催化劑的接 觸機率，所以能夠將用於燃燒PM的能量控制在較低水平。此外，對於將高孔隙率的無機纖維成型為一體而成的蜂窩結構體來
說，其熱容量小，所以通過從內燃機排出的廢氣熱就能夠很快將其溫度 升高到催化劑的活性溫度。特別是以製成蜂窩過濾器並安裝在發動機的 正下方來有效利用其廢氣熱的形態使用蜂窩結構體的情況是優先考慮的。此外，所述蜂窩結構體和蜂窩過濾器的垂直截面形狀並不一定限定 為圓形，可以製成矩形等各種形狀，但優選是僅由曲線圍成的形狀或由 曲線和直線圍成的形狀。作為其具體例，除了圓形以外，還可以舉出例如橢圓形、長圓形(跑 道形)、橢圓形或長圓形等純封閉曲線的一部分具有凹部的形狀(凹形) 等。本發明的蜂窩結構體主要由無機纖維構成，並且，是由該無機纖維 和無機物形成的，所述無機纖維彼此之間通過所述無機物粘著固定。此處，所述無機纖維彼此被粘著固定的部分主要是所述無機纖維彼 此的交叉部或其附近，優選所述無機物局限在所述無機纖維彼此的交叉 部或其附近。在交叉部或其附近粘著固定是指，無機纖維彼此通過局限(存在)於無 機纖維彼此的交叉部(無機纖維彼此可以接觸也可以不接觸)的無機物粘 著固定的狀態、無機纖維彼此通過局限(存在)於無機纖維彼此的交叉部的 附近的無機物粘著固定的狀態、或者無機纖維彼此通過局限(存在)於無機 纖維彼此的交叉部及其附近的整個區域的無機物粘著固定的狀態。另外，優選通過所述無機物的熔融固化來對所述無機纖維彼此的交 叉部分或其附近進行固定。對此，參照附圖進行說明。圖2是示意說明構成本發明的蜂窩結構體的無機纖維的一部分的截 面圖。此外，圖2所示的截面圖中給出了交叉的無機纖維在長度方向被 切斷的截面。本發明的蜂窩結構體主要由無機纖維構成，並且是由該無機纖維和 無機物形成的，所述無機纖維彼此之間通過所述無機物粘著固定。對該 粘著固定的方式沒有特別限定，優選所述無機纖維彼此被粘著固定的部
分存在於所述無機纖維彼此的交叉部或其附近，並且所述無機物局限在 所述無機纖維彼此的交叉部或其附近。如圖2所示，無機物52粘著固定在形成蜂窩結構體的無機纖維51 彼此的交叉部或其附近的情況下，粘著固定在交叉部或其附近的無機物 52同時還起到了將2個無機纖維在交叉部分或其附近結合的作用。對於1根無機纖維，其不僅可以在一處所述粘著固定部分進行粘著 固定，還存在在2處以上進行粘著固定，所以，大量的無機纖維相互復 雜地纏繞，從而防止了無機纖維的分絲。並且，還提高了蜂窩結構體的 強度。在無機物52局限於無機纖維51彼此的交叉部或其附近的情況下， 大量的無機纖維51在與其他的無機纖維51的交叉部或其附近覆蓋有無 機物52，而在其他的大部分基本沒有粘著固定著無機物。在此，無機纖維彼此的交叉部或其附近是指，從無機纖維彼此最接 近的部位到大概無機纖維的纖維徑的IO倍以內的距離的區域。此外，在本發明的蜂窩結構體中，優選無機物52發生熔融固化而對 無機纖維彼此的交叉部分或其附近進行固定。無機物52發生熔融固化而將無機纖維51彼此之間固定，所以作為 本發明的蜂窩結構體的基本的構成要件的無機纖維彼此的結合強度增 高，進一步防止了無機纖維的分絲，進一步提高了蜂窩結構體的強度。所述蜂窩結構體的拉伸強度優選為0.3 MPa以上，更優選為0.4 MPa 以上。所述拉伸強度小於0.3 MPa時，在將所述蜂窩結構體用於蜂窩過濾 器的情況下，有時不能得到足夠的可靠性。此外，所述拉伸強度可通過將所述蜂窩結構體加工成片狀，用夾具 將其兩端固定並利用英斯特朗型萬能試驗機進行測定。在所述蜂窩結構體中，粘著固定有無機物的無機纖維彼此的交叉部 或其附近優選為整個無機纖維彼此的交叉部或其附近的20%以上。這是因為，當該比例小於20%時，蜂窩結構體的強度有時不足。此外，所述粘著固定有無機物的無機纖維彼此的交叉部或其附近的
比例可以如下計算得到用顯微鏡觀察所述蜂窩結構體的多處，在各觀 察視野內統計無機纖維彼此的交叉部或其附近的數量和粘著固定有無機 物的無機纖維彼此的交叉部或其附近的數量，求出比例，計算出其平均值。所述蜂窩結構體主要由無機纖維構成，並且是由該無機纖維和無機 物形成的。作為所述無機纖維的材質，可以舉出例如矽酸鋁、莫來石、氧化鋁、 二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯等氧化物陶瓷；氮化矽、氮化硼等氮化物 陶瓷；碳化矽等碳化物陶瓷；玄武巖等。這些無機纖維可以單獨使用，也可2種以上合用。這些之中，優選選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、矽酸 鋁、二氧化鈦和氧化鋯組成的組中的至少一種無機纖維。這是因為，使用這些無機纖維的蜂窩結構體的耐熱性優異。所述無機纖維的纖維長的優選的下限值為0.1 mm，優選的上限值是 100 mm。這是因為，所述纖維長小於0.1mm時，難以通過無機物將無機纖維 彼此粘著固定，有時不能得到足夠的強度，另一方面，所述纖維長大於 100 mm時，難以製造均質的蜂窩結構體，有時不能製成具有足夠強度的 蜂窩結構體。所述纖維長更優選的下限值是0.5 mm，更優選的上限值是50 mm。 所述無機纖維的纖維徑的優選的下限值是0.3 " m，更優選的上限值 是30P m。所述纖維徑小於0.3"m時，無機纖維自身易折，所以所得到的蜂窩 結構體容易受到風蝕，另一方面，所述纖維徑大於30ym時，難以通過 無機物將無機纖維彼此粘著固定，有時不能得到充分的強度。所述纖維 徑更優選的下限值為0.5 y m，更優選的上限值為15 u m。作為所述無機物，例如可以使用在所述無機纖維不發生熔融或升華 的溫度發生熔融的無機物。另外，所述無機物優選在所述無機纖維的耐 熱溫度以下發生熔融的無機物。 因而，對於所述無機物，考慮交織在一起的無機纖維發生熔融或升 華的溫度、所述無機纖維的耐熱溫度等，可以使用例如在所述無機纖維 的耐熱溫度以下的溫度發生熔融的無機物。具體地說，例如，使用氧化鋁作為無機纖維的情況下，可以使用在130(TC以下熔融的無機物。作為所述無機物，優選含有二氧化矽，作為其具體例，例如可以舉出矽酸鹽玻璃、鹼性矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃等無機玻璃等。所述蜂窩結構體的表觀密度優選的下限為0.04 g/cm3，優選的上限為0.4g/cm3。所述表觀密度小於0.04g/cmS時，強度不足，有時蜂窩結構體容易被 損壞。另外，所述表觀密度為0.4 g/cmS以下時，更適合連續燃燒PM，所以是優選的。此外，在本說明書中，表觀密度是指，試樣的質量(g)除以試樣的表 觀容積(cm"得到的值，表觀容積是指包括試樣的貫通孔和氣孔的容積。 本發明的蜂窩結構體的孔隙率優選的下限為75%，優選的上限為95%。孔隙率小於75%時，過濾器再生時，過濾器內溫難以升高到使PM 燃燒所需的溫度，另外，PM難以進入氣孔內部，所以蜂窩結構體的連續 再生能力有可能降低。另一方面，孔隙率大於95%時，氣孔所佔的比例 變大，難以維持蜂窩結構體整體的強度。此外，對於本發明的蜂窩結構體的平均氣孔徑沒有特別限定，優選 的下限為lum，優選的上限為lOOlxm。所述平均氣孔徑小於lum時， PM未被過濾到貫通孔壁內部的深層，有時不能與擔載在貫通孔壁內部的 催化劑接觸。另一方面，所述平均氣孔徑大於100um時，PM穿過氣孔， 不能充分捕獲這些PM，有時不能起到過濾器的功能。此外，孔隙率、平均氣孔徑可以通過使用了水銀孔隙率測定儀的水 銀壓入法、阿基米德法、利用掃描電子顯微鏡(SEM)的測定等現有公知的 方法進行測定。此外，在本發明的蜂窩結構體中，鄰接的貫通孔間的距離(即貫通孔 壁的厚度)優選為0.2mm以上。這是因為，所述距離小於0.2mm時，有
時蜂窩結構體的強度發生降低。另一方面，所述鄰接的貫通孔間的距離(貫通孔壁的厚度)的優選的上限為5.0mm。貫通孔壁的厚度過厚時，貫通孔的開口率和/或過濾面積變 小，與此相伴，有時壓力損失增加。並且，燃燒PM時產生的灰進入氣 孔深處，難以脫出。另外，以能夠對PM深層過濾的範圍作為壁對煙黑 捕獲的有效區域時，蜂窩結構體中的有效區域所佔的比例降低。在本發明的蜂窩結構體中，對於垂直於貫通孔的長度方向的面上的 貫通孔密度沒有特別限定，優選的下限是0.16個/cm2(1.0個/平方英寸)， 優選的上限是93個/cm2(600個/平方英寸)，更優選的下值是0.62個 /cm2(4.0個/平方英寸)，更優選的上限是77.5個/cm2(500個/平方英寸)。此外，在本發明的蜂窩結構體中，對於垂直於貫通孔的長度方向的 面上的貫通孔的尺寸沒有特別的限制，優選的下限為0.8mmX0.8mm， 優選的上限是16 mmX 16 mm。此外，認為在構成本發明的蜂窩結構體的貫通孔的內表面形成有凹 凸的情況下，過濾面積變大，能夠進一步降低捕獲PM時的壓力損失。 另外，認為凹凸能夠使廢氣的流動形成紊流，所以能夠減小過濾器內的 溫度差，有效防止熱應力引起的損傷。此外，所述貫通孔的俯視形狀並不特別限定為四邊形，例如還可以 舉出三角形、六邊形、八邊形、十二邊形、圓形、橢圓形、星型等形狀。本發明的蜂窩結構體的開口率的優選的值的下限為30%，上限為 60%。所述開口率小於30%時，有時廢氣流入流出蜂窩結構體時的壓力損 失增大，所述開口率大於60%時，有時蜂窩結構體的強度發生降低。此外，本發明的蜂窩結構體優選耐熱溫度為120(TC以上。這是因為， 所述耐熱溫度小於1200'C時，進行再生處理時，特別是在進行一次使大 量的顆粒燃燒的再生處理時，有時在蜂窩結構體上出現熔損等破損。接著，對端部用層壓部件進行說明，該端部用層壓部件用於對設置 在本發明的蜂窩結構體上的貫通孔的一端進行封孔。圖3(a)是說明構成本發明的蜂窩過濾器的蜂窩結構體和端部用層壓
部件的立體圖，圖3(b)是說明通過層壓圖3(a)所示的蜂窩結構體和端部用 層壓部件來製作蜂窩過濾器的狀態的立體圖。本發明的蜂窩過濾器優選在蜂窩結構體10a的兩端層壓有端部用層 壓部件10b，所述端部用層壓部件10b具有形成為錯落格狀的貫通孔。通過層壓所述端部用層壓部件，即使不用密封材料對貫通孔的端部 進行密封，貫通孔的任意一個端部也被密封了。所述端部用層壓部件可以由與所述蜂窩結構體相同的材質構成，並 且貫通孔形成為錯落格狀，也可以是貫通孔形成為錯落格狀的緻密質板 狀體。此外，在本說明書中，緻密質是指孔隙率小於所述蜂窩結構體，作為其具體材料，例如可以舉出金屬、陶瓷等。使用所述緻密質板狀體的情況下，能夠減薄所述端部用層壓部件。 另外，作為所述端部用層壓部件，優選由緻密質金屬形成。 此外，作為所述端部用層壓部件，在使用緻密質板狀體的情況下，能夠防止煙黑從密封部洩漏。此外，在蜂窩結構體的兩端層壓貫通孔形成為錯落格狀的金屬層壓部件或由緻密質金屬形成的板狀體的情況下，即使長時間使用，也不易被風蝕。接著，對於本發明的蜂窩過濾器，對能夠設置貫通孔的任意一端被 密封的蜂窩結構體或能夠設置所述蜂窩結構體和主要由金屬構成的端部 用層壓部件的金屬容器進行說明。作為所述金屬容器，具體地說，可以使用如圖3(b)所示的在一側具 有固定用金屬器件的圓筒狀殼體123。此外，圖3(b)是省略了形成殼體123的筒部的上部而進行了描述的 殼體123，殼體123是圓筒狀的。作為殼體123的材質，例如可以舉出不鏽鋼(SUS)、鋁、鐵等金屬類。 另外，對其形狀沒有特別限定，優選其形狀與要被設置的蜂窩結構體的 外形相近。對於使用殼體123的具體設置方法，將在後述的製造方法中進行描 述。接著，對能夠擔載在本發明的蜂窩結構體上的催化劑進行說明。 本發明的蜂窩結構體優選在所述無機纖維的至少一部分擔載催化劑。對於所述催化劑的種類沒有特別限定，優選至少含有Ce02的氧化物催化劑。作為所述氧化物催化劑，只要能夠降低顆粒的燃燒溫度，則沒有特別限定，例如可以舉出Ce02、 Zr02、 Fe02、 Fe203、 CuO、 Cu02、 Mn203、 MnO、組成式AnB,—nC03(式中，A是La、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd或Y， B是 鹼金屬或鹼土金屬，C是Mn、 Co、 Fe或Ni)表示的複合氧化物等。這些氧化物催化劑可以單獨使用，也可以2種以上合用，並優選至 少含有Ce02。通過擔載這樣的氧化物催化劑，能降低顆粒的燃燒溫度。 所述催化劑在所述蜂窩結構體的單位表觀體積上的擔載量優選為 10g/l 200g/l。所述擔載量為10 g/1以下時，蜂窩結構體的壁部中沒有擔載所述催 化劑的部分增多，所以產生了顆粒與所述催化劑沒有接觸的部分，有時 不能充分降低顆粒的燃燒溫度，另一方面，擔載量即使大於200 g/l，也 不能進一步提高顆粒與所述催化劑的接觸。對這樣的本發明的蜂窩結構體的製造方法沒有特別限定，可以通過 各種方法進行製造，例如可通過下述的第二 第五方案的本發明的蜂窩 結構體的製造方法進行製造。接著，對第二方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法進行說明。本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，通過進行下述工序制 造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工序，在該工 序中，將無機纖維A和在所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫度發生 熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合；擠出成型工序，在該工序中， 將所述混合工序得到的混合物通過形成有預定的孔的模具擠出，由此形 成在長度方向形成了大量貫通孔的柱狀成型體；熱處理工序，在該工序 中，將所述成型體在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所述無機纖維B 和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度進行加熱處理。本說明書中，將第二方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法也簡稱為利用擠出成型的製造方法。下面，按照工序順序對所述蜂窩結構體的製造方法進行說明。 首先，進行混合工序，在該工序中，將無機纖維A和在所述無機纖維A不熔融的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合，製備混合物。作為所述無機纖維A，可以使用與所述蜂窩結構體的說明中舉出的無機纖維相同的物質，優選選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、 矽酸鋁、二氧化鈦和氧化鋯組成的組中的至少一種。 其原因是這樣能夠製造耐熱性優異的蜂窩結構體。作為所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C，只要其在所述無機纖 維A不熔融的溫度發生熔融，則沒有特別限定，對於其具體例，作為所 述無機纖維B，可以舉出例如由矽酸鹽玻璃、鹼性矽酸鹽玻璃、硼矽酸 鹽玻璃等構成的無機玻璃纖維等，作為所述無機顆粒C，例如可以舉出 由矽酸鹽玻璃、鹼性矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃等構成的無機玻璃顆粒另外，所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C優選在所述無機纖維A 的耐熱溫度以下熔融。這些無機纖維B和/或所述無機顆粒C在後述的熱 處理工序發生軟化，成為第一方案的本發明的蜂窩結構體中的無機物。所述無機纖維B的纖維長的優選的下限為0.1 mm，優選的上限為 100 mm。所述纖維長小於0.1 mm時，難以使用無機物將無機纖維A彼此粘 著固定，有時不能得到足夠的強度，另一方面，所述纖維長大於100mm 時，製備混合物時，難以使其均勻分散，後續工序中，實施加熱處理時， 導致無機纖維B和/或無機顆粒C分散不均勻，因而有時在無機纖維A彼 此的交叉部或其附近發生粘著固定的部位變少。更優選的下限為0.5mm，更優選的上限為50mm。 所述無機纖維B的纖維徑優選的下限為0.3 P m，優選的上限為30 u m。
所述纖維徑小於0.3 um時，難以使用無機物粘著固定無機纖維A 彼此，有時不能得到足夠的強度，所述纖維徑大於30um時，有時在無 機纖維A彼此的交叉部或其附近發生粘著固定的部位變少。所述無機顆粒C的粒徑的優選的下限為1 iim，優選的上限為100 Pm。所述粒徑小於lym時，需要凝聚劑，因而難以均勻分散，所述粒 徑大於100ixm時，製備混合物時難以使其均勻分散，在後續工序中，實 施加熱處理時，導致無機纖維B和/或無機顆粒C分散不均勻，因而有時 在無機纖維A彼此的交叉部或其附近發生粘著固定的部位變少。在將所述無機纖維A與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C混合 時，所述無機纖維A與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的混合比(重 量比)優選為2:8 8:2。這是因為，無機纖維A的混合比少於2:8時，無機物容易像塗布無 機纖維全部表面那樣地粘著固定在無機纖維上，有時所得到的蜂窩結構 體的柔軟性不足，另一方面，無機纖維A的混合比大於8:2時，無機纖 維彼此的粘著固定部位的數量少，有時所得到的蜂窩結構體的強度變得 不足。此外，製備所述混合物時，根據需要，可通過添加水等液狀介質、 分散劑，將所述無機纖維A與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C混合 均勻。另外，還可添加有機粘合劑。這是因為，通過添加有機粘合劑， 無機纖維A與無機纖維B/無機顆粒C確實地相互纏繞，即使在燒制前， 無機纖維B/無機顆粒C也不易從無機纖維A彼此之間脫離，能夠確實地 將無機纖維A彼此粘著固定。作為有機粘合劑，例如可以舉出丙烯酸系粘合劑、乙基纖維素、丁 基乙二醇-乙醚、聚乙烯醇等。這些有機粘合劑可以使用1種，也可以合 用2種以上。另外，根據需要，還可以添加增塑劑、潤滑劑、成型助劑、 成孔劑等。增塑劑、潤滑材可以使用以往使用的物質。如此得到的混合物優選長期保持均勻的組成狀態，並且處於無機纖 維等不發生沉降的狀態，另外，優選該混合物具有能夠在後續的成型工 序中維持預定的形狀這種程度的粘度。
接著，迸行擠出成型工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混 合物通過形成有預定的孔的模具連續擠出，由此形成在長度方向形成有2 個以上貫通孔的柱狀成型體。對該擠出成型工序使用的裝置沒有特別限定，可以舉出單螺杆式擠 出成型機、多螺杆式擠出成型機、柱塞式成型機等。其中，特別優選使 用柱塞式成型機。該工序使用的柱塞式成型機並不限定於以下的形式，使用附圖對柱 塞式成型機的裝置和其使用例進行說明。圖4是示意性說明用於柱狀成型體的成型的柱塞式成型機的截面圖。所構成的該柱塞式成型機70構成為包括缸71;具有能夠在缸內前 後(附圖上為左右方向)來回移動的機構的活塞73;設置在缸前端的模具 74，該模具74形成有能夠擠出成型在長度方向形成有2個以上貫通孔的 柱狀成型體的？L;位於缸71的上部的混合物槽72，該槽72與配管75連 接，該配管75與缸71連接。並且，在緊挨著混合物槽72的下方設置有 閘門76，以便能夠遮斷從混合物槽72投入混合物。另外，配管75中設 置有具有葉片77a的螺杆77，螺杆77在馬達78的作用下旋轉。葉片77a 的尺寸與配管徑大致相同，所以混合物79難以向上反流。此外，所述混 合工序得到的混合物投入到混合物槽72中。使用柱塞式成型機70製作成型體時，首先打開閘門76，使螺杆旋 轉，由此將所述混合工序得到的混合物由混合物槽72投入到缸71中。 此時，根據投入量，使活塞73移動到在圖4中右側的缸71端部。混合物被填充到缸71內後，關閉閘門76的同時停止螺杆77的旋轉。 以這種在缸71內充滿混合物79的狀態，將活塞73壓入模具側時，從模 具74擠出混合物，連續形成在長度方向形成有由壁部隔開的2個以上貫 通孔的柱狀成型體。此時，對應模具上形成的孔的形狀，形成了該形狀 的貫通孔。通過重複進行該工序，可以製作成型體。根據粘度等，停止 缸73，使螺杆77旋轉，由此也可以連續製作成型體。此外，作為使活塞73移動的驅動源，在圖4所示的柱塞式成型機
70中，使用油缸80，但也可以使用空氣氣缸，或使用滾珠絲槓等。通過擠出成型工序形成的貫通孔的形狀可通過改變模具上形成的孔 的形狀來製成所期望的形狀。貫通孔的垂直截面形狀不特別限定於四邊形，可以舉出例如三角形、 六邊形、八邊形、十二邊形、圓形、橢圓形、星型等任意形狀。此外，通過改變模具的形狀，能夠製作各種外形的蜂窩結構體。所 述蜂窩結構體的垂直截面形狀不限於圓形，可以是矩形等各種形狀，優 選為僅由曲線圍成的形狀或由曲線和直線圍成的形狀，作為其具體例， 除了圓形以外，例如還可以舉出橢圓形、長圓形(跑道形)、橢圓形或長圓 形等單純封閉曲線的一部分具有凹部的形狀(凹形)等。接著，進行熱處理工序，在該工序中，將所述擠出成型工序得到的成型體在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所述無機纖維B和/或所述 無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度進行加熱處理，由該熱處理工序可以 得到主要由無機纖維構成的、且所述無機纖維經一體化形成的蜂窩結構體。通過實施這樣的熱處理，所述無機纖維A彼此通過無機物粘著而被 固定，所述無機物由與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C相同的材料 形成，該被粘著固定的部分大多是無機纖維A的交叉部或其附近，從而 能夠製造無機物局限在所述交叉部或其附近的蜂窩結構體，所述無機物 由與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C相同的材料形成。選擇所述加熱溫度時，考慮無機纖維A與無機纖維B和/或無機顆粒 C的組合進行適當選擇即可。此外，無機纖維A的耐熱溫度的例子如下，例如氧化鋁〉1300。C、 二氧化矽〉1000。C、碳化矽〉1600。C、矽酸鋁>1200°〇。具體的加熱溫度與所述無機纖維、所述無機顆粒的耐熱溫度或軟化 溫度有關，因此不能一概而論，但認為在使用無機玻璃作為無機纖維B 和/或無機顆粒C時，優選加熱溫度為90(TC 105(TC。這是因為，加熱溫度為90(TC以下時，雖然粘著固定在無機纖維的 表面的一部分，但是有時不能將無機纖維彼此粘著固定，加熱溫度大於105(TC時，粘著固定的無機物有時產生裂紋。此外，熱處理工序前優選進行將擠出的成型體切斷成預定的長度的 切斷工序、除去成型體中的水分的乾燥工序和除去成型體中的有機物的脫脂工序。對切斷工序使用的切斷部件沒有特別限定，例如可以舉出在切斷部 分形成有刃的割具、雷射器、線狀體等。另外，還可以使用在盤旋轉的 同時進行切斷的割具。此外，優選在所述擠出成型工序成型的成型體移動的前方設置雷射 器、割具等具有切斷手段的成型體切斷機，並且所述切斷手段一邊以與 成型體擠出速度同步的速度移動， 一邊通過切斷手段切斷所述成型體的 方法。使用具有所述機構的切斷裝置時，可以連續進行切斷工序，提高批量生產率。對乾燥工序使用的乾燥裝置沒有特別限定，可以舉出例如微波加熱 乾燥機、熱風乾燥機、紅外線乾燥機等，也可以組合2個以上的裝置。在使用例如熱風乾燥機的情況下，優選以如下方式進行乾燥在設定溫度100°C 150°C、大氣氣氛下，乾燥5分鐘 60分鐘。這種情況下， 優選設置成熱風以與所述成型體的長度方向平行的方向輸送，以使熱風 能夠通過貫通孔。由於熱風通過所述成型體的貫通孔，使所述成型體的 乾燥得到高效地進行。脫脂處理通常優選在大氣氣氛等氧化氣氛下進行，以氧化分解有機 物。另外，對脫脂爐沒有特別限定，可以是分批式的脫脂爐，但優選通 過帶有傳輸帶的連續爐進行脫脂處理，以能夠連續進行處理。脫脂優選 以如下方式進行在設定溫度200'C 60(TC、大氣氣氛下，乾燥1小時 5小時。此外，本發明的蜂窩結構體的製造方法中，還可以進行對由所述方 法製作的柱狀成型體進行酸處理的工序。這是因為通過進行所述酸處理，成型體的耐熱性得到提高。 所述酸處理可以通過將所述成型體浸泡在例如鹽酸、硫酸等溶液中 來進行。作為所述酸處理條件，使用無機玻璃作為所述無機物的情況下，處理溶液的濃度優選為1摩爾/升 10摩爾/升，處理時間優選為0.5小時 24小時，處理溫度優選為70°C 100°C。這是因為，通過在這樣的條件下實施酸處理，能夠將二氧化矽以外 的成分溶出，從而使成型體的耐熱性得到提高。所述酸處理工序可以在熱處理工序之間進行。具體地說，優選在 95(TC進行5小時的1次燒制工序，其後進行所述酸處理工序，然後再次 在105(TC進行5小時的熱處理作為2次燒制工序。通過該處理能夠提高 成型體的耐熱性。此外，本發明的蜂窩結構體的製造方法優選包括使所述無機纖維擔 載氧化物催化劑的工序。在擔載催化劑的情況下，可以在作為構成材料的氧化鋁纖維等無機 纖維上預先擔載氧化物催化劑。通過在成型前使無機纖維擔載催化劑， 能夠使催化劑以更均勻分散的狀態附著在無機纖維上。作為氧化物催化劑的種類，可以舉出與擔載在所述蜂窩結構體的氧 化物催化劑相同的種類。作為使所述無機纖維擔載氧化物催化劑的方法，例如可以舉出在含 有氧化物催化劑的漿料中浸泡無機纖維後，將無機纖維提起進行加熱的 方法等。此外，作為其他方法，可以採用如下方法經所述工序製造所述柱 狀成型體後，將該柱狀成型體浸泡到含有所述氧化物催化劑的漿料中， 然後提起並進行加熱。接著，對第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法進行說明。 第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，通過進行 下述工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工 序，在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華 的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混合；型芯直 立設置工序，在該工序中，將用於形成蜂窩結構體的貫通孔的2個以上
柱狀型芯直立設置在用於填充所述混合工序得到的混合物的筒狀容器 內，並使所述筒狀容器的長度方向與所述型芯的長軸向平行，並且將所述2個以上柱狀型芯設置成俯視呈格子狀；混合物填充工序，在該工序 中，向在所述型芯直立設置工序直立設置了所述型芯的所述筒狀容器中 填充所述混合物；樹脂固化工序，在該工序中，使在所述混合物填充工 序被填充的所述混合物中的樹脂固化，形成樹脂固化體；型芯除去工序， 在該工序中，除去所述樹脂固化工序得到的所述樹脂固化體內的所述型 芯，由此形成在長度方向形成了大量貫通孔的柱狀成型體；脫脂工序， 在該工序中，通過加熱脫脂，除去所述型芯除去工序得到的所述成型體 中所含有的有機物；以及熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A 的耐熱溫度以下並且所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以 上的溫度對經所述脫脂工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。在本說明書中，將第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法也簡 稱為利用樹脂固化(型芯直立設置)的製造方法。此處，型芯是指，製作具有中空部分(對應本發明的貫通孔)模成型物 (對應本發明的蜂窩結構體)時，放入成為中空的部分中的模。下面，使用附圖對所述蜂窩結構體的製造方法進行說明。圖5(a)(I) (VI)是示意性說明第三方案的本發明的蜂窩結構體的制 造工序中從型芯直立設置工序到型芯除去工序的工序的圖，圖5(b)是說 明在筒狀容器中直立設置型芯後的狀態的俯視圖，圖5(c)是說明具有臺階 的型芯形狀的一例的立體圖。(1)首先，在進行圖5(a)(I)的工序前，進行如下的混合工序將無機 纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖 維B和/或無機顆粒C、以及熱固性樹脂混合。在本發明中，無機纖維A、無機纖維B和無機顆粒C與第二方案的 本發明的蜂窩結構體的製造方法使用的物質相同，所以省略了對其的詳 細描述，但優選在所述無機物質中加入樹脂。通過使樹脂固化，能夠形 成樹脂固化體，在後續的脫脂工序中除去樹脂，然後通過進行熱處理， 能夠製造由無機纖維形成的蜂窩結構體。 對於所述樹脂沒有特別限定，但是優選使用熱固性樹脂。對熱固性 樹脂的種類也沒有特別限定，可以舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、 脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等。其中，環氧樹脂由於其固化收縮率低，所 以是特別優選的。此外，製備所述混合物時，可根據需要添加溶劑、分散劑，使所述無機纖維A、所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C混合均勻。(2) 接著，進行型芯直立設置工序。準備筒狀容器20和2個以上的柱狀型芯21(參照圖5(a)(1)),將型芯 21直立設置在筒狀容器20內，使筒狀容器20的長度方向與型芯21的長 軸向平行(參照圖5(a)(n))。此時，優選如圖5(b)所示，將型芯21設置成俯視呈格子狀。 此外，作為型芯，除了適合使用在鑄造物的鑄造中使用的型芯砂之 外，還可以使用樹脂材料、低熔點金屬、高壓加壓成型的水溶性鹽類等。(3) 接著進行混合物填充工序。將所述混合工序得到的混合物22澆入筒狀容器20內，將混合物填 充到筒狀容器內(參照圖5(a)(in))。此外，在後續的樹脂固化工序，在使 用固化劑使樹脂固化的情況下，在即將進行混合物填充工序之前，將固 化劑加入到混合物中，其後進行混合物填充工序。根據樹脂的種類來確定固化劑的種類。(4) 接著進行樹脂固化工序。對樹脂的固化方法沒有特別限定，但在混合物填充工序前添加固化 劑的情況下，在該固化劑的作用下，樹脂發生固化，形成了樹脂固化體 23(參照圖5(a)(IV))。另外，在使用熱固性樹脂，不加入固化劑的情況下，通過加熱到熱 固性樹脂的固化溫度以上，可以使熱固性樹脂固化，形成了樹脂固化體 23。加熱溫度應根據所使用的熱固性樹脂的種類進行確定，但必須是型 芯的耐熱溫度以下。這是因為，如果在熱固性樹脂固化前型芯發生熱變 形，則不能形成具有所期望的形狀的貫通孔。
(5)接著，進行型芯除去工序。通過除去型芯，在原來型芯佔據的部位形成貫通孔，能夠將這部分製成蜂窩結構體的貫通孔(參照圖5(a)(V))。對型芯的除去方法沒有特別限定，作為一個例子，可以舉出洗脫、 燒掉、熱熔出等方法，可以採用與直立設置的型芯的種類相對應的除去方法。例如將型芯砂、高壓加壓成型的水溶性鹽類用於型芯的情況下，可 以通過物理破碎型芯，或者用溫水衝擊型芯部分，以使型芯流出、溶出。另外，將樹脂材料用於型芯的情況下，可通過在高溫燒制來燒掉型 芯。該燒制工序可以與後述進行的燒制工序同時進行。另外，將低熔點金屬用於型芯的情況下，可以通過加熱到其熔點以 上的溫度來使型芯熱熔出。此外，本發明中形成的貫通孔的形狀可通過改變型芯的形狀來製成 所期望的形狀。貫通孔的垂直截面形狀不特別限定於四邊形，例如可以舉出三角形、 六邊形、八邊形、十二邊形、圓形、橢圓形、星型等任意形狀。此外，使用圖5(c)所示的具有臺階的型芯時，能夠形成蜂窩結構體 的壁部表面具有凹凸的貫通孔。於是認為，由於在壁部表面形成了凹凸， 所以過濾面積增加，能夠降低捕獲了顆粒時的壓力損失。另外認為，凹 凸能夠使廢氣的流動成為紊流，減少了過濾器內的溫度差，能夠防止熱 應力引起的裂紋等損傷。在型芯除去工序前後，取下筒狀容器，形成柱狀的成型體24 (參照 圖5(VI))。另外，通過改變筒狀容器的形狀，能夠製造各種外形的蜂窩結構體。 所述蜂窩結構體的垂直截面形狀不限於圓形，可以製成矩形等各種形狀， 優選僅由曲線圍成的形狀或由曲線和直線圍成的形狀，作為其具體例， 除了圓形以外，可以舉出例如橢圓形、長圓形(跑道形)、橢圓形或長圓形 等單純封閉曲線的一部分具有凹部的形狀(凹形)等。接著，進行除去成型體中的樹脂的脫脂工序。
其具體的方法與所述的脫脂工序相同，所以省略了其詳細的描述， 通過該脫脂工序，能夠得到經脫脂的成型體。其後，可以與第二方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法同樣地制 造蜂窩結構體。因此，此處省略了對其的詳細說明。接著，對第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法進行說明。第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法的特徵在於，通過進《亍 下述工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混合工 序，在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華 的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混合；混合物填充工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物填充到模框體內， 所述模框體由底板體和外框體構成，並且所述混合工序得到的混合物填 充所述模框體，所述底板體上直立設置有用於形成蜂窩結構體的貫通孔 的柱體，該柱體被設置成與底板體的主面垂直且俯視呈格子狀，所述外框體被設置成包圍所述底板體和所述柱體的周圍；樹脂固化工序，在該 工序中，使在所述混合物填充工序被填充的所述混合物中的樹脂固化， 形成樹脂固化體；模框體脫離工序，在該工序中，從所述樹脂固化工序 得到的所述樹脂固化體中抽出所述柱體，取下全部的所述模框體，由此 形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔的柱狀成型體；脫脂工序，在該 工序中，通過加熱脫脂來除去所述模框體脫離工序得到的所述成型體中 所含有的有機物；以及熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的 耐熱溫度以下並且所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上 的溫度對經所述脫脂工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。在本說明書中，將第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法也簡 稱為利用樹脂固化(金屬模成型)的製造方法。下面，使用一部分附圖對所述蜂窩結構體的製造方法進行說明，由 於其較多地包括與所述的第三方案的本發明相同的工序，所以在下面的 說明中，以不同的工序為主進行說明。(1)首先，進行混合工序。該混合工序可以與第三方案的本發明同樣地進行，所以省略了對其
的詳細說明。圖6(a)(I) (V)是示意性說明第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造 工序中從混合物填充工序到模框體脫離工序的工序的圖，圖6(b)是說明 在模框體內直立設置了柱體的狀態的俯視圖。(2) 接著，進行混合物填充工序。作為在其中填充混合物的模框體，其由底板體32和外框體33(參照 圖6(a)(I))形成模框體30(參照圖6(a)(n))，用於形成蜂窩結構體的貫通孑L 的柱體31直立設置在所述底板體32上，並被設置成與底板體的主面垂 直且俯視呈格子狀(參照圖6(a)(I)和圖6(b))，所述外框體33被設置成包 圍底板體32和柱體31的周圍。模框體可以是一體的，也可以是分離的、 結合的。構成模框體的各部位的材料優選金屬。這是因為，這樣適合耐熱性 高、通過加熱進行樹脂固化的情況，並且容易與樹脂固化體分離。然後，將混合物22填充到模框體30內(參照圖6(a)(m))。除了填充 的容器不同之外，該工序可以與第三方案的本發明同樣地進行，所以省 略了對其的詳細說明。(3) 接著，進行樹脂固化工序。該樹脂固化工序可以與第三方案的本發明同樣進行，所以省略了對 其的詳細說明(參照圖6(a)(IV))。(4) 接著，進行模框體脫離工序。通過使柱體31脫離，在此前由柱體佔據的部位形成了貫通孔，能將 其製成蜂窩結構體的貫通孔(參照圖6(a)(V))。此時，優選預先在柱體31上形成2。左右的起模斜度，以能夠容易 地從樹脂固化體23中拉出柱體31。另外，通過使外框體33脫離，形成了柱狀成型體24。此外，模框體可以反覆使用。此外，與第三方案的本發明相同，通過改變柱體、外框體的形狀， 能夠製造具有各種貫通孔形狀、外形的蜂窩結構體。但是，與第三方案的本發明不同，不能形成在蜂窩結構體的壁部的
表面具有凹凸的貫通孔。其後，可以與第三方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法同樣地制 造蜂窩結構體。因此，此處省略了對其的詳細說明。第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法是使用槽進行的蜂窩結 構體的製造方法，所述槽具有槽主體、形成在所述槽主體的底部的篩、 柱狀掩模和液體填充部，所述柱狀掩模用於形成蜂窩結構體的貫通孔， 並且所述柱狀掩模被直立設置在所述篩上並被設置成與所述篩垂直且俯 視呈格子狀，所述液體填充部是以所述篩為底面且用所述柱狀掩模圍起 的空間，並且混合物投入所述液體填充部，所述製造方法的特徵在於， 進行下述工序製造第一方案的本發明的蜂窩結構體，所述工序包括混 合工序，在該工序中，將無機纖維A、以及在所述無機纖維A不熔融或 升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合；混合物填充工 序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物投入到所述液體填充部； 脫水工序，在該工序中，將所述混合物內的水分通過所述篩排出，形成 脫水體；掩模除去工序，在該工序中，從所述脫水體中取下所述柱狀掩 模，由此形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔的柱狀成型體；以及熱 處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所述無機 纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對所述掩模除去工序形成的所述成型體進行加熱處理。在本說明書中，將第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法也簡稱作利用立體抄制的製造方法。下面，使用一部分附圖對所述蜂窩結構體的製造方法進行說明。 首先，使用附圖對用於本發明的槽迸行說明。另外，槽並不限於以下的形式，下面作為其一個例子進行說明。圖7(a)是示意性說明在第五方案的本發明的蜂窩結構體的製造工序 中使用的槽的圖，圖7(b)是示意性說明加壓工序使用的壓板的俯視圖。該槽40是包括槽主體47;形成在所述槽主體的底部的篩42;直立 設置於篩42上的用於形成蜂窩結構體的貫通孔的柱狀掩模41，使所述柱 狀掩模41相對於篩42垂直且俯視呈格子狀；液體填充部43，其是以篩42為底面且以柱狀掩模41圍成的空間，用於向其中投入混合物。此外，槽40可以具有壓板44、用於排水的截止閥45和泵46、用於 將壓板44壓入槽主體的加壓驅動部、用於對槽主體施予振動的未圖示的 揺動部，其中所述壓板44由在與柱狀掩模41對應的部分以網格形狀形 成了貫通孔44a的板構成。使用如此構成的槽40來製造蜂窩結構體時，進行所述的混合工序、 混合物填充工序、脫水工序、掩模除去工序和熱處理工序。另外，可根據需要進行攪拌工序和/或加壓工序。下面對各工序進行說明。(1) 首先，進行混合工序，在該工序中，將無機纖維A、在所述無機 纖維A不發生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒 C、以及水混合。在本發明中，無機纖維A、無機纖維B和無機顆粒C與第二方案的 本發明的蜂窩結構體的製造方法中使用的物質相同，所以省略了對其的 詳細說明，但優選在所述無機物質加入大量的水，將混合物的粘度降低 到能進行抄制的程度。此外，製備所述混合物時，可根據需要添加分散劑，由此使所述無 機纖維A、所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C混合均勻。另外，還可 以添加有機粘合劑。這是因為，通過添加有機粘合劑，使無機纖維A與 無機纖維B/無機顆粒C確實地相互纏繞，從而在燒制前無機纖維B/無機 顆粒C不易從無機纖維A彼此之間脫落，能夠更確實地將無機纖維A彼 此粘著固定。另外，還可以根據需要添加成孔劑等。(2) 接著進行混合物填充工序，在該工序中，將所述混合工序得到的 混合物投入到液體填充部43。此外，還可以在槽40的內部進行所述混合工序。此外，在混合物填充工序後，可以進行攪拌工序，在該攪拌工序中， 對填充到液體填充部43中的混合物進行攪拌。可以通過驅動對槽主體施 予振動的未圖示的揺動部來進行攪拌。作為具體的揺動部，例如可以舉 出具有超聲波振子的振蕩器、振動器等，其可以設置在槽主體47的側面。另外，還可以設置在槽主體47的內部。通過該攪拌工序，將混合物攪拌均勻。(3) 接著，進行脫水工序，在該工序中，抽吸所述混合物中的水分， 並將所述混合物內的水通過篩42排出。此時，打開設置在篩42的下側的截止閥45，並啟動泵46。由此使 填充在液體填充部43中的所述混合物被抽吸過濾，所述混合物所含有的 水分通過篩42落到下部，通過截止閥45排出這些水分。從而，達到所 述混合物含有的水被除去的狀態，形成了具有預定高度(從液體填充部的 底部計算)的脫水體。此外，在所述脫水工序後，可以進行加壓工序，在該加壓工序中， 用所述壓板從上面加壓壓縮經所述脫水工序脫水的所述脫水體。通過加 壓壓縮，能夠形成具有預定的長度、適當的密度、孔隙率的壓縮體。加壓工序使用的裝置和方法不限定於下述裝置和方法，在圖7所示 的槽40中，作為加壓驅動部，設置了4個馬達49和4根結合於馬達49 的滾珠螺杆48， 4根滾珠螺杆48螺旋地嵌在形成於壓板44上的4個螺 紋口44b中，4個滾珠螺杆48同步旋轉，由此壓板44能夠上下移動。另外，壓板44是如圖7(b)所示的在對應柱狀掩模41的部分上以網 格形狀形成有貫通孔的板。因此，使4個馬達49同步驅動時，壓板44降低到下方，所述脫水 體在槽主體下部47a的部分被壓縮，形成壓縮體。如圖7(a)所示，槽主體 下部47a形成蜂窩結構體的形狀，壓板44降低到設置有馬達49的部分， 由此形成了圓柱狀的壓縮體。此外，槽主體下部47a形成圓筒形狀，脫水體被壓板44壓縮並被填 充到槽主體下部47a，由此形成蜂窩結構體的形狀。因而，通過改變槽主 體下部47a的形狀，能夠改變蜂窩結構體的形狀。(4) 接著，進行掩模除去工序，在該工序中，將所述柱狀掩模從所述 脫水體中取下，由此形成在長度方向形成有2個以上貫通孔的柱狀成型 體。由此，能夠得到具有預定形狀的貫通孔、預定的長度和密度的柱狀 成型體。此外，本發明形成的貫通孔的形狀可通過改變柱狀掩模的形狀來形 成所期望的形狀。貫通孔的垂直截面形狀不特別限定於四邊形，例如可以舉出三角形、 六邊形、八邊形、十二邊形、圓形、橢圓形、星型等任意形狀。此外，通過改變槽主體47的形狀，能夠製造各種外形的蜂窩結構體。所述蜂窩結構體的垂直於貫通孔的截面形狀不限於圓形，可以製成矩形 等各種形狀，優選僅由曲線圍成的形狀或由曲線和直線圍成的形狀，作 為其具體例，除了圓形以外，例如可以舉出橢圓形、長圓形(跑道形)、橢 圓形或長圓形等單純封閉曲線的一部分具有凹部的形狀(凹形)等。通過將槽主體47的俯視圖形狀製成上述形狀，能夠製造垂直於貫通孔的截面形狀是上述形狀的蜂窩結構體。其後，可以與第二 第四方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法同樣地製作蜂窩結構體。因此，此處省略了對其的詳細說明。接著，對第七方案的本發明的蜂窩過濾器的製造方法進行說明。 本發明的蜂窩過濾器的製造方法的特徵在於，所述製造方法包括如下工序在由第二 第五方案中任意方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法製造的蜂窩結構體的兩端層壓主要由金屬構成的端部用層壓部件。 另外，本發明的蜂窩過濾器的製造方法優選包括將所述蜂窩結構體和主要由金屬構成的端部用層壓部件設置於金屬容器中的工序。 本發明的蜂窩過濾器的製造方法中，通過將第二 第五方案中的本發明的任意方案的製造方法製造的蜂窩結構體和端部用層壓部件進行層壓，密封了貫通孔的任意一端，能夠製作作為過濾器而發揮功能的蜂窩過濾器。具體地說，如圖3(b)所示，使用在一側具有固定用金屬器件的圓筒 狀殼體123(金屬容器)，首先在殼體123內層壓端部用層壓部件10b後， 設置第二 第五方案中的本發明的任意方案的製造方法製造的蜂窩結 構體10a。接著，最後層壓端部用層壓部件10b，其後，在另一側也設 置固定用金屬器件進行固定，由此能夠製作完成了封裝的蜂窩過濾器。
作為殼體的材質，可以舉出例如不鏽鋼(SUS)、鋁、鐵等金屬類。對殼 體的形狀沒有特別的限制，優選其形狀與所收裝的蜂窩結構體的外形相近似。作為端部用層壓部件，優選層壓具有預定的貫通孔的由金屬構成的 端部用層壓部件。由此能夠製作在所述蜂窩結構體的兩端層壓有主要由 金屬構成的端部用層壓部件的蜂窩過濾器。此外，作為端部用層壓部件，還可以層壓由無機纖維構成的端部用 層壓部件，由無機纖維構成的端部用層壓部件可如下進行製造在第二 方案的本發明的蜂窩結構體的製造方法中的擠出成型工序中，改變形成 在模具上的孔的形狀，製作具有形成為錯落格狀的貫通孔的蜂窩結構體， 在所述切斷工序中，將所述蜂窩結構體切薄，由此製造由無機纖維構成 的端部用層壓部件。此外，由金屬構成的端部用層壓部件的製造方法如下。首先，對厚度為0.1 mm 20 mm的主要由金屬構成的多孔質金屬板 進行雷射加工或衝孔加工，製作以錯落格狀形成了貫通孔的端部用層壓部件。接著，根據需要在端部用層壓部件上擔載氧化物催化劑。作為擔載氧化物催化劑的方法，例如可以舉出將端部用層壓部件浸 泡在含有IO g的CZ(nCe02.mZr02)、 ll(升)乙醇、5 g檸檬酸和適量pH 調整劑的溶液中5分鐘，其後在50(TC實施燒制處理的方法等。此外，這種情況下，可以通過反覆進行所述的浸泡、燒制工序來調 整擔載的催化劑的量。此外，所述催化劑可以僅擔載在一部分端部用層壓部件上，也可以 擔載在全部的端部用層壓部件上。對本發明的蜂窩結構體和蜂窩過濾器的用途沒有特別的限制，優選 用於車輛的廢氣淨化裝置。圖8是示意性說明設置有本發明的蜂窩過濾器的車輛的廢氣淨化裝 置的一例的截面圖。如圖8所示，在廢氣淨化裝置200中，本發明的蜂窩過濾器1的外 部覆蓋有殼體123，殼體123的廢氣導入側的端部與連接發動機等內燃機 的導入管124相接，殼體123的另一個端部與連接外部的排出管125相 接。此外，圖8中的箭頭表示廢氣的流動方向。在具有這樣構成的廢氣淨化裝置200中，從發動機等內燃機排出的 廢氣經導入管124導入殼體123內，從蜂窩過濾器1的貫通孔通過壁部(貫 通孔壁)時，廢氣中的顆粒被該壁部(貫通孔壁)捕獲，從而淨化了廢氣， 然後得到淨化的廢氣通過排出管125排出到外部。於是，在蜂窩過濾器l的壁部(貫通孔壁)堆積了大量的顆粒，壓力損 失增高，在這種情況下，通過後噴射等預定的方法對蜂窩過濾器1進行 再生處理，能夠使蜂窩過濾器l再生。實施例下面給出實施例，更詳細地說明本發明，但本發明不僅限於這些實 施例。(實施例1)採用利用擠出成型的製造方法作為蜂窩結構體的製造方法，製作蜂 窩結構體。(1) 混合工序首先，將12.3重量份由72%氧化鋁和28%二氧化矽組成的氧化鋁纖 維(平均纖維長0.3 mm、平均纖維徑5um)、 6.2重量份玻璃纖維(平均 纖維徑9um、平均纖維長3 mm)、 11.7重量份有機粘合劑(甲基纖維 素)、7.1重量份成孔劑(丙烯酸樹脂(acrylic))、 8.1重量份增塑劑(日本油脂 社製造的二二》一7")、 3.8重量份潤滑劑(甘油)以及50.9重量份水混合， 充分攪拌，製備混合物。(2) 擠出成型工序將(l)中得到的混合物由柱塞式擠出成型機的混合物槽投入到缸內， 將活塞壓入模具側，由模具擠出混合物，製作在長度方向具有間隔為2mm 的4.5 mmX4.5 mm的貫通孔的圓柱狀成型體(圓的直徑160 mm)。(3) 切斷工序將(2)中得到的圓柱狀成型體用具有切割盤作為切斷部件的切斷裝置
切斷成長度60 mm。由此得到直徑160 mmX長度方向長度60 mm的大 小的成型體。(4) 乾燥工序將(3)中得到的圓柱狀成型體用微波乾燥機乾燥後，再用熱風乾燥機 在大氣氣氛下於20(TC乾燥處理3小時，除去成型體中所含有的水分。(5) 脫脂工序在電爐中，於大氣氣氛下，在400。C對(4)中得到的圓柱狀成型體進 行加熱處理3小時，除去成型體中所含有的有機物。(6) 熱處理和酸處理工序在燒制爐中，於大氣氣氛下，在95(TC對(5)中得到的圓柱狀成型體 進行加熱處理5小時。其後，將所得到的成型體在9CTC、 4摩爾/升的HC1溶液中浸泡1小 時，由此實施酸處理，然後再次在105(TC進行5小時的熱處理，製作蜂窩結構體。(7) 催化劑擔載工序將(6)中得到的蜂窩結構體在含有10 g的CZ(nCe02，mZr02)、 40 ml 水和適量pH調整劑的溶液中浸泡5分鐘，其後在50(TC實施燒制處理， 由此擔載了作為氧化物催化劑的002和Zr02。(8) 端部用層壓部件的製作工序將Ni-Cr合金制金屬板加工成直徑160 mm X厚度1 mm的圓盤狀後， 通過雷射加工，製作以錯落格狀形成了 4.5 mmX4.5 mm的孔的端部用層 壓部件。在該工序中，製作了 2片端部用層壓部件，各端部用層壓部件 相互在不同的位置形成了孔，以便在下述的層壓工序中層壓端部用層壓 部件時，形成在蜂窩結構體的入口側端面和出口側端面密封位置不同的 形態。(9) 封裝工序首先，另外將在一側安裝有固定用金屬器件的圓筒狀殼體(金屬容器) 以安裝有金屬器件的一側向下的方式立起。然後，層壓1片由所述(8)工 序得到的端部用層壓部件後，以使該端部用層壓部件的孔與蜂窩結構體
的貫通孔的位置對齊的方式來設置所述(7)工序得到的蜂窩結構體，最後 層壓1片端部用層壓部件，其後，在另一側也設置固定用金屬器件，並進行固定，由此製造長度為60 mm的蜂窩過濾器。此外，在該工序中，層壓端部用層壓部件時，使蜂窩過濾器的入口 側端面或出口側端面上的密封的位置不同(僅密封重疊的貫通孔的任意一 端》此外，在該封裝工序中，在殼體中設置一個蜂窩結構體，在其兩端 層壓(設置)端部用層壓部件。以該蜂窩結構體為層壓部件進行理解時，該 封裝工序結束後的蜂窩過濾器的狀態相當於包括端部用層壓部件在內總 共3片層壓部件被層壓在一起設置於殼體中的狀態，其中將一體形成的 蜂窩結構體表示為1片層壓部件。(實施例2)採用利用樹脂固化(型芯直立設置)的製造方法作為蜂窩結構體的制 造方法來製作蜂窩結構體。(1) 混合工序首先，將14.0重量份由72%氧化鋁和28%二氧化矽組成的氧化鋁纖 維(平均纖維長0.3 mm、平均纖維徑5um)、 7.1重量份玻璃纖維(平均 纖維徑9um、平均纖維長3mm)、 78.9重量份熱固性樹脂(環氧樹脂) 混合，充分攪拌，製備混合物。(2) 型芯直立設置工序和混合物填充工序將(l)中得到的混合物澆入圓筒狀容器(內徑直徑160mmX長度方 向長度60mm)內，填充混合物，在所述圓筒狀容器中，以俯視呈格子狀 且間隔為2 mm的方式直立設置了由型芯砂形成的柱狀(4.5 mmX4.5 mm X60 mm)的型芯。(3) 樹脂固化工序將(2)中得到的填充有混合物的圓筒狀容器在12(TC加熱處理30分 鍾，使環氧樹脂固化，製作樹脂固化體。(4) 型芯除去工序將圓筒狀容器從樹脂固化體上卸下，用細的棒狀體戳型芯部分，使
型芯崩散，將型芯從樹脂固化體中除去。由此得到直徑160mmX長度方 向的長度60 mm的大小的成型體。下面，所述乾燥工序以後的工序與實施例1同樣地進行，製作蜂窩 結構體和蜂窩過濾器。(實施例3)在混合物中預先加入IO重量份環氧樹脂用固化劑，其後快速進行混 合物填充工序，通過固化劑的作用使環氧樹脂固化，不進行用於樹脂固 化的加熱處理，除此之外，與實施例2同樣地製作蜂窩結構體和蜂窩過 濾器。(實施例4)使用聚碳酸酯(PC)製造的型芯，在固化體形成後在脫脂工序中通過 加熱同時進行環氧樹脂的脫脂和型芯的除去，除此之外，與實施例2同 樣地製作蜂窩結構體和蜂窩過濾器。(實施例5)使用低熔點金屬錫製造的型芯，在固化體形成後，加熱到錫的熔點 以上的24(TC，由此使型芯熱熔出，除去型芯，除此之外，與實施例2同 樣地製作蜂窩結構體和蜂窩過濾器。(實施例6)使用將水溶性鹽氯化鈉(NaCl)熔融成型而得到的型芯，在固化體形 成後，在6(TC的溫水中使氯化鈉溶解，由此洗脫型芯，除去型芯，除此 之外，與實施例2同樣地製作蜂窩結構體和蜂窩過濾器。(實施例7)使用圖5(c)所示的具有臺階的型芯(具有4.5 mmX4.5 mm部和3.5 mm X3.5mm部，全長60mm)，除此之外，與實施例2同樣地製作蜂窩結構 體和蜂窩過濾器。(實施例8)採用利用樹脂固化(金屬模成型)的製造方法作為蜂窩結構體的製造 方法，製作蜂窩結構體。 (1)混合工序
與實施例2同樣地製備混合物。(2) 混合物填充工序將(l)中得到的混合物澆入模框體內，填充混合物，所述模框體是Ni-Cr不鏽鋼製的，由圓形(直徑160mm)底板體和設置在該底板體周圍的 圓筒狀(內徑直徑160mmX長度方向的長度60mm)容器構成，在所述 底板體上，以俯視呈格子狀且間隔為2 mm的方式直立設置有柱狀(4.5 mm X 4.5 mm X 60 mm)的柱體。(3) 樹脂固化工序與實施例2同樣地製作樹脂固化體。(4) 模框體脫離工序從樹脂固化體中抽出柱體，同時卸下外框體，使模框體整個從樹脂 固化體上脫離。由此得到直徑160mmX長度方向的長度60 mm的大小的成型體。下面，所述乾燥工序以後的工序與實施例2同樣地進行，製作蜂窩 結構體和蜂窩過濾器。 (實施例9)採用利用立體抄制的製造方法作為蜂窩結構體的製造方法，製作蜂 窩結構體。(1) 混合工序首先，將1.0重量份由72%氧化鋁和28%二氧化矽組成的氧化鋁纖 維(平均纖維長0.3 mm、平均纖維徑5um)、 0.5重量份玻璃纖維(平均 纖維徑9ii m、平均纖維長3mm)、 0.08重量份有機粘合劑(聚乙烯醇)、 50重量份水混合，充分攪拌，製備混合物。(2) 混合物填充工序和攪拌工序將(l)中得到的混合物投入到容積為50升、液體填充部的高度為 200mm的槽內的液體填充部，驅動設置在槽中的振動器，進行攪拌，使 槽內的混合物均勻。(3) 脫水工序和壓縮工序(立體抄制工序)打開槽下部的截止閥，啟動排水用泵，使槽內的混合物中的水分通
過篩排出，對混合物進行脫水，形成脫水體。接著，將壓板的貫通孔和柱狀掩模的位置對齊，安裝壓板，驅動與 滾珠螺杆連接的馬達，將壓板壓入下部方向，由此進行加壓壓縮直到所述脫水體的長度為60mm，製作出壓縮體。 (4)掩模除去工序從所述壓縮體中取下柱狀掩模，得到直徑160 mmX長度方向的長度 60 mm的大小的成型體。下面，所述乾燥工序以後的工序與實施例1同樣地進行，製作蜂窩 結構體和蜂窩過濾器。(比較例1)採用層壓2片以上的片狀層壓部件的製造方法作為蜂窩結構體的制 造方法，製作蜂窩結構體。(1) 抄制用漿料的製備與實施例1同樣地製備混合物，通過充分攪拌製備抄制用漿料。(2) 抄制工序用直徑160.0 mm的篩抄制(l)中得到的漿料，將所得到的抄制物在 15(TC乾燥，其後，實施衝孔加工，由此得到了在整個面形成了相互間隔 為2 mm的4.5 mmX4.5 mm的貫通孔的1 mm厚度的片狀無機纖維集合體。(3) 催化劑擔載工序將(2)中得到的片狀無機纖維集合體在含有10 g的 CZ(nCe02，mZr02)、 40 ml水和適量pH調整劑的溶液中浸泡5分鐘，其 後在50(TC實施燒制處理，由此擔載了作為氧化物催化劑的Ce02和 Zr02。(4) 層壓工序然後，與實施例1同樣地層壓1片端部用層壓部件後，將該端部用 層壓部件的孔和片狀無機纖維集合體的貫通孔的位置對齊來層壓68片片 狀無機纖維集合體，最後層壓1片金屬層壓部件，然後進行加壓，其後， 在另一側也設置固定用金屬器件，並進行固定，由此得到由長度為60 mm
的層積體構成的蜂窩過濾器。層壓所述金屬層壓部件時，使蜂窩過濾器的入口側端面和出口側端 面上的密封的位置不同(僅密封重疊的貫通孔的任意一端)。表l製造法長度 (mm)層壓片數 (片)貫通孔凹凸型芯材質壓力損失 (kPa)實施例1擠出成型601無-14.6實施例2樹脂固化 (型芯直立設置)60無型芯砂14.4實施例3樹脂固化 (型芯直立設置)601無型芯砂14.4實施例4樹脂固化 (型芯直立設置)60無PC14.4實施例5樹脂固化 (型芯直立設置)601無錫14.5實施例6樹脂固化 (型芯直立設置)60無NaCl14.3實施例7樹脂固化 (型芯直立設置)60有型芯砂13.5實施例8樹脂固化 (金屬模成型)60無-14.5實施例9立體抄制601無-14.2比較例1層壓多個片6068無-16.2(評價)使用圖9所示的壓力損失測定裝置170測定壓力損失。圖9是壓力損失測定裝置的說明圖。在該壓力損失測定裝置170中，將蜂窩過濾器1固定設置在金屬殼 體171內，將能夠檢測出蜂窩過濾器1的前後的壓力的壓力計178安裝 在送風機176的排氣管177上。然後，以廢氣流量達到750mVh來運轉送風機176，測定運轉開始 5分鐘後的差壓(壓力損失)。結果見表l。如表1所示，像實施例1 9那樣的層壓片數為1片的蜂窩結構體的 初期壓力損失小，為13.5 14.6。特別是在貫通孔內形成了凹凸的實施例10，其壓力損失變小。
另一方面，像比較例1那樣的層壓片數為68片時，由於存在大量的 層壓界面，所以其壓力損失增高。由上述可知，與層壓多片片狀無機纖維集合體的蜂窩結構體相比， 使用層壓片數為1片的蜂窩結構體(即無機纖維經一體化形成的蜂窩結構 體)時，能夠降低廢氣處理時的壓力損失。
權利要求
1. 一種蜂窩結構體，其是柱狀蜂窩結構體，在其長度方向平行設置有2個以上的貫通孔，所述貫通孔被壁部隔開，其特徵在於，所述蜂窩結構體主要由無機纖維構成，所述無機纖維經一體化形成為所述蜂窩結構體。
2. 如權利要求1所述的蜂窩結構體，其中，所述蜂窩結構體由所述 無機纖維和無機物形成，所述無機纖維彼此之間通過所述無機物粘著固定。
3. 如權利要求2所述的蜂窩結構體，其中，所述無機物存在於所述 無機纖維彼此的交叉部或該交叉部的附近，並且，所述無機物局限在所 述無機纖維彼此的交叉部或該交叉部的附近。
4. 如權利要求2或3所述的蜂窩結構體，其中，通過所述無機物的 熔融固化將所述無機纖維彼此固定。
5. 如權利要求2 4任一項所述的蜂窩結構體，其中，所述無機物 含有二氧化矽。
6. 如權利要求1 5任一項所述的蜂窩結構體，其中，所述無機纖 維含有選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、矽酸鋁、二氧化鈦 和氧化鋯組成的組中的至少一種物質。
7. 如權利要求1 6任一項所述的蜂窩結構體，其中，所述無機纖 維的至少一部分擔載有催化劑。
8. 如權利要求7所述的蜂窩結構體，其中，所述催化劑是至少含有 Ce02的氧化物催化劑。
9. 如權利要求7或8所述的蜂窩結構體，其中，所述氧化物催化劑 是Ce02、 Zr02、 Fe02、 Fe203、 CuO、 Cu02、 Mn203、 MnO以及組成式AnBbnC03表示的複合氧化物之中的至少一種，在組成式AnB^C03中，A為La、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd或Y， B是鹼金屬或鹼土金屬，C是Mn、 Co、 Fe或Ni。
10. 如權利要求7 9任一項所述的蜂窩結構體，其中，所述蜂窩結構體的單位表觀體積上擔載的所述催化劑的量為10 g/l 200 g/l。
11. 一種蜂窩結構體的製造方法，其特徵在於，進行下述工序製造權利要求1所述的蜂窩結構體混合工序，在該工序中，將無機纖維A以及在所述無機纖維A不發 生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合；擠出成型工序，在該工序中，通過形成有預定的孔的模具擠出所述混合工序得到的混合物，由此形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔的 柱狀成型體；和熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所 述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對所述成型體 進行加熱處理。
12. —種蜂窩結構體的製造方法，其特徵在於，進行下述工序製造 權利要求1所述的蜂窩結構體混合工序，在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混 合.型芯直立設置工序，在該工序中，將2個以上柱狀型芯以俯視呈格 子狀的方式直立設置在筒狀容器內，並使所述筒狀容器的長度方向與所 述型芯的長軸向平行，其中所述柱狀型芯用於形成蜂窩結構體的貫通孔， 所述筒狀容器用於填充所述混合工序得到的混合物；混合物填充工序，在該工序中，向在所述型芯直立設置工序直立設 置了所述型芯的所述筒狀容器中填充所述混合物；樹脂固化工序，在該工序中，使在所述混合物填充工序被填充的所 述混合物中的樹脂固化，形成樹脂固化體；型芯除去工序，在該工序中，除去在所述樹脂固化工序得到的所述 樹脂固化體內的所述型芯，由此形成在長度方向形成了 2個以上貫通孔 的柱狀成型體；脫脂工序，在該工序中，通過加熱脫脂，除去在所述型芯除去工序 得到的所述成型體中所含有的有機物；和 熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所 述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對經所述脫脂 工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。
13. —種蜂窩結構體的製造方法，其特徵在於，進行下述工序製造權利要求1所述的蜂窩結構體混合工序，在該工序中，將無機纖維A、在所述無機纖維A不發生 熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C、以及樹脂混 合.混合物填充工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物填充 到模框體內，所述模框體由底板體和外框體構成，所述模框體用於填充 所述混合工序得到的混合物，在所述底板體上直立設置有用於形成蜂窩 結構體的貫通孔的柱體，該柱體被設置成相對於所述底板體主面垂直且 俯視呈格子狀，所述外框體被設置成包圍所述底板體和所述柱體的周圍；樹脂固化工序，在該工序中，使在所述混合物填充工序被填充的所 述混合物中的樹脂固化，形成樹脂固化體；模框體脫離工序，在該工序中，從所述樹脂固化工序得到的所述樹 脂固化體中抽出所述柱體，取下全部的所述模框體，由此形成在長度方 向形成了 2個以上的貫通孔的柱狀成型體；脫脂工序，在該工序中，通過加熱脫脂來除去所述模框體脫離工序 得到的所述成型體中所含有的有機物；和熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所 述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對經所述脫脂 工序脫脂的所述成型體進行加熱處理。
14. 一種蜂窩結構體的製造方法，其是使用槽進行的蜂窩結構體的 製造方法，所述槽具有槽主體、形成在所述槽主體的底部的篩、柱狀掩 模和液體填充部，所述柱狀掩模用於形成蜂窩結構體的貫通孔，並且所 述柱狀掩模被直立設置在所述篩上並被設置成與所述篩垂直且俯視呈格 子狀，所述液體填充部是以所述篩為底面且用所述柱狀掩模圍起的空間， 並且混合物投入所述液體填充部，所述製造方法的特徵在於，進行下述 工序製造權利要求1所述的蜂窩結構體混合工序，在該工序中，將無機纖維A以及在所述無機纖維A不發 生熔融或升華的溫度發生熔融的無機纖維B和/或無機顆粒C混合；混合物填充工序，在該工序中，將所述混合工序得到的混合物投入 到所述液體填充部；脫水工序，在該工序中，將所述混合物內的水分通過所述篩排出， 形成脫水體；掩模除去工序，在該工序中，從所述脫水體中取出所述柱狀掩模， 由此形成在長度方向形成了2個以上貫通孔的柱狀成型體；和熱處理工序，在該工序中，在所述無機纖維A的耐熱溫度以下且所 述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的軟化溫度以上的溫度對所述掩模除 去工序形成的所述成型體進行加熱處理。
15. 如權利要求11 14任一項所述的蜂窩結構體的製造方法，其中， 所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C含有二氧化矽。
16. 如權利要求11 15任一項所述的蜂窩結構體的製造方法，其中， 所述無機纖維A含有選自由碳化矽、氧化鋁、玄武巖、二氧化矽、矽酸 鋁、二氧化鈦和氧化鋯組成的組中的至少一種物質。
17. 如權利要求11 16任一項所述的蜂窩結構體的製造方法，其中， 所述無機纖維A與所述無機纖維B和/或所述無機顆粒C的混合比為 2:8 8:2。
18. 如權利要求11 17任一項所述的蜂窩結構體的製造方法，其中， 所述製造方法包括對所述柱狀成型體進行酸處理的工序。
19. 如權利要求11 18任一項所述的蜂窩結構體的製造方法，其中， 所述製造方法包括將氧化物催化劑擔載在所述無機纖維上的工序。
20. —種蜂窩過濾器，其特徵在於，所述蜂窩過濾器是如下構成的， 權利要求1 10任一項所述的蜂窩結構體的貫通孔的任意一端被密封， 所述蜂窩結構體作為過濾器發揮功能。
21. 如權利要求20所述的蜂窩過濾器，其中，在所述蜂窩結構體的 兩端層壓有主要由金屬構成的端部用層壓部件。
22. 如權利要求20或21所述的蜂窩過濾器，其中，所述貫通孔的 任意一端被密封的蜂窩結構體、或者所述蜂窩結構體和主要由金屬構成 的端部用層壓部件被設置在金屬容器中。
23. —種蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於，所述製造方法包括 以下工序在以權利要求11 19任一項所述的蜂窩結構體的製造方法制 造的蜂窩結構體的兩端層壓主要由金屬構成的端部用層壓部件。
24. 如權利要求23所述的蜂窩過濾器的製造方法，其中，所述製造 方法包括以下工序將所述蜂窩結構體和主要由金屬構成的所述端部用 層壓部件設置於金屬容器中。
全文摘要
本發明的目的是提供一種蜂窩結構體，其孔隙率高，能夠捕獲大量的PM，壓力損失少。本發明的蜂窩結構體是柱狀蜂窩結構體，在其長度方向平行設置有2個以上的貫通孔，所述貫通孔被壁部隔開，所述蜂窩結構體的特徵在於，其主要由無機纖維構成，所述無機纖維一體化形成為所述蜂窩結構體。
文檔編號B01D46/00GK101400626SQ20068005373
公開日2009年4月1日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年5月1日
發明者大矢智一, 大野一茂 申請人:揖斐電株式會社