(57)【要約】      （修正有）【課題】入口面から出口面まで延在している開口した部分チャネルを外周部分に有する、外皮形成されたハニカム本体を提供する。【解決手段】外皮を備えたセラミックハニカム本体であって、この外皮は、本体の外周部分に入口面から出口面まで延在する部分セル１２０を遮断しない。外皮を備えたこのセラミックハニカム本体を作製する方法は、ハニカムコアの外周の壁に、外側表面を部分セルの内部から離してシート１３０を配置するステップと、シートをその上に配置して備えた本体に、外皮形成するステップとを含む。この方法における続く硬化ステップは、外皮を本体のセルの壁に、部分セルの内部から離して接合させる。【選択図】図３Ｂ
2020011894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム本体において、
輪郭形成されたハニカムコアであって、
入口面から出口面まで延在し、該入口面と出口面との間にセルチャネルを画成する、複数のチャネル壁と、
前記入口面から前記出口面まで延在する、外周と、
前記ハニカムコアの前記外周に隣接した部分セルチャネルであって、該部分セルチャネルの夫々のチャネル壁が、前記ハニカムコアの前記外周の位置に間隙を有し、さらに前記部分セルチャネルの夫々が、前記入口面から前記出口面まで、前記チャネル壁と前記ハニカムコアの前記外周に位置する前記間隙とにより囲まれた容積を有している、部分セルチャネルと、
前記ハニカムコアの前記外周上に配置されたシートと、
を備えている、ハニカムコア、および、
前記部分セルチャネルの全容積の過半数が前記入口面から前記出口面まで開口するように前記間隙にわたって前記ハニカムコアの前記外周上の前記シート上に配置された、外皮バッチ、
を備えていることを特徴とするハニカム本体。
【請求項２】
前記複数のチャネル壁が多孔質であり、さらに前記外皮バッチが、低温硬化セメント、および、焼成または焼結されたセラミック、のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載のハニカム本体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容がその全体を参照することにより本書に組み込まれる、２０１４年３月１８日に出願された米国特許出願第１４／２１７，６２９号の優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示の例示的な実施形態は、ハニカム本体の外皮形成に関し、より具体的には、開口している部分セルを周縁に有する外皮形成されたハニカム本体と、これを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関からの排ガスの後処理では、高表面積基材に担持された触媒を使用することがあり、またディーゼルエンジンおよびいくつかのガソリン直噴エンジンの場合には、炭素煤粒子の除去のために触媒フィルタが使用され得る。これらの用途におけるフィルタおよび触媒担体は、耐火性、耐熱衝撃性のもの、ｐＯ2条件範囲下で安定しているもの、触媒システムで非反応性のものでもよく、また排ガス流に対し小さい抵抗を示すものでもよい。多孔質セラミックのフロースルーハニカム基材およびウォールフローハニカムフィルタ（本書で一般にハニカム本体と称す）が、これらの用途で使用され得る。
【０００４】
粒子フィルタおよび基材を、相手先ブランド製造会社（ＯＥＭ）およびサプライチェーンにより設定される外形寸法要件に合わせて製造することは、製造中の乾燥および焼成による収縮に起因して困難になり得る。結果として、既に所望の寸法に機械加工すなわち「輪郭形成」されたハニカム本体の外皮を形成するために、セラミックセメントが使用され得る。本書では「ハニカム本体」という用語は、単一のハニカムモノリスと、モノリスを形成するためにセラミックセメントを用いることなどにより複数のハニカムセグメントを一緒に固定して形成された、ハニカム本体とを含む。セラミックセメントを混合し、焼成されて輪郭形成または分割された、ハニカム本体に塗布してもよく、さらに湿った外皮を乾燥させてもよい。セラミックセメントをハニカム本体の外側に塗布する作業またはプロセスを、本書ではハニカム本体の「外皮形成」と称する。外皮がその上に配置されているハニカム本体を、本書では「外皮形成された」ハニカム本体と称する。本書で開示されるように輪郭形成は、所望の寸法への研削、機械加工、切断、穿孔、コア穿孔などを称する。
【０００５】
この背景技術の項で開示される上記の情報は、単に本開示の背景の理解を高めるためのものであり、従って従来技術のいずれの部分も形成しない情報、または従来技術が通常の当業者に示唆し得ないものも含み得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の例示的な実施形態は、入口面から出口面まで延在している開口した部分チャネルを外周部分に有する、外皮形成されたハニカム本体を提供する。
【０００７】
本開示の例示的な実施形態は、入口面から出口面まで延在している開口した部分セルチャネルを外周部分に有する、外皮形成されたハニカム本体を製造する方法をさらに提供する。
【０００８】
本開示のさらなる特徴は以下の説明に明記され、一部はその説明から明らかであろうし、あるいは本開示を実施することにより理解されるであろう。
【０００９】
例示的な実施形態は、ハニカム本体を開示する。この本体はハニカムコアを含み、ハニカムコアは、入口面から出口面まで延在し入口面と出口面との間にセルチャネルを画成する、複数のチャネル壁と、入口面から出口面まで延在する外周と、ハニカムコアのこの外周に隣接した部分セルチャネルとを含み、部分セルチャネルの夫々のチャネル壁は、ハニカムコアの外周の位置に間隙を有し、さらに部分セルチャネルの夫々は、入口面から出口面まで、チャネル壁とハニカムコアの外周に位置する間隙とにより囲まれた容積を有している。このセラミック物品は、部分セルチャネルの全容積の大部分が入口面から出口面まで開口するように間隙にわたってハニカムコアの外周上に配置された、外皮を備えている。
【００１０】
例示的な実施形態は、ハニカム本体を製造する方法をさらに開示する。この方法は、ハニカムコアの第１の端面から第２の端面まで延在するハニカムコアの外周表面上に、シートを配置するステップと、シート上に外皮バッチを配置するステップと、外皮バッチを硬化させるステップであって、硬化した外皮をハニカムコアに接合させて、ハニカム本体を形成するステップとを含む。この方法において、硬化させるステップはシートの少なくとも一部分を犠牲にするステップを含み、硬化した外皮は、第１の端面から第２の端面まで開口した、周縁の部分セルチャネルの部分の外壁を形成する。
【００１１】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は例示および説明のためのものであり、本開示のさらなる説明を提供するよう意図されたものであることを理解されたい。
【００１２】
本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する添付の図面は、本開示の例示的な実施形態を示したものであり、その説明と共に本開示の原理の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本開示の例示的な実施形態による、ハニカムコアの外周に外皮を備え、その部分セルが充填されていない、ハニカム本体の概略斜視図
【図１Ｂ】本開示のこの例示的な実施形態による、図１Ａのハニカム本体の概略断面図
【図１Ｃ】本開示のこの例示的な実施形態による、図１Ａのハニカム本体の概略上面図
【図２】本開示の例示的な実施形態による方法における、その外周に部分セルを有するハニカムコアの概略斜視図
【図３Ａ】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、外周にシートを配置して備えている、外周に部分セルを有する図２のハニカムコアの端面図
【図３Ｂ】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、外周に配置されたシート上に外皮バッチを配置して備えている、外周に部分セルを有する図３Ａのハニカムコアの端面図
【図３Ｃ】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、外周に配置された充填材上に外皮バッチを配置して備えている、外周に部分セルを有する図２のハニカムコアの端面図
【図４】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、その外周に部分セルを備えているハニカムコアの写真
【図５】比較例による、その外周に外皮形成材料で充填された部分セルを備えている、ハニカムコアの写真
【図６Ａ】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、外周にシートを配置して備えている、外周に部分セルを有するハニカムコアの写真
【図６Ｂ】本開示のこの例示的な実施形態による方法における、外周に粗い織布シートを配置して備えている、外周に部分セルを有するハニカムコアの写真
【図６Ｃ】本開示の例示的な実施形態による、巻き付けられた粗い織布シートの上に塗布された外皮セメント材料を備え、１００℃で１２０分間乾燥させた後の、部分セルが充填されていない図６Ｂのハニカム本体の写真
【図６Ｄ】本開示の例示的な実施形態による、巻き付けられたシートの上に塗布された外皮セメント材料を備え、１００℃で１２０分間乾燥させた後に５５０℃で６０分間焼成した後の、部分セルが充填されていない図６Ａのハニカム本体の写真
【図７Ａ】本開示の例示的な実施形態による、外周に外皮を備え、その部分セルが充填されていないハニカム本体の写真
【図７Ｂ】図７Ａに示されている、外周に外皮を備え部分セルが充填されていないハニカム本体の、より高倍率の写真
【図８】本開示の例示的な実施形態による外皮形成方法において使用される、本開示の例示的な実施形態による種々の組成、メッシュサイズ、および厚さのシートの写真
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の例示的な実施形態を示している添付の図面を参照して、本開示を以下でより十分に説明する。ただし、本開示は多くの異なる形で具現化され得るものであり、本書に明記される例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろこれらの実施形態は、本開示が徹底したものとなるように提供され、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるであろう。図面において、層および領域のサイズおよび相対的サイズは、明瞭にするため誇張されていることがある。
【００１５】
要素または層が別の要素または層「上」にある、あるいはこれに「接続」、または「隣接」していると称される場合には、これが他の要素または層の直接上にある、あるいは他の要素または層に直接接続している、または直接隣接しているものでもよいし、あるいは介在する要素または層が存在しているものでもよいことを理解されたい。対照的に、要素または層が別の要素または層の「直接上」にある、あるいはこれに「直接接続」、または「直接隣接」していると称される場合には、介在する要素または層は存在しない。図面の同様の参照番号は、同様の要素を示す。本開示のために、「Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの少なくとも１つ」とは、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、またはＸ、Ｙ、およびＺの２以上の項目の任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ、ＺＺ）と解釈され得ることを理解されたい。
【００１６】
これらの例示的な実施形態において、開示される物品、および物品を作製する開示される方法は、例えば以下で論じるようなものを含む、１以上の有利な特徴または態様を提供する。請求項のいずれかに列挙される特徴または態様は、本発明のあらゆる面に一般に適用可能である。任意の１つの請求項における任意の列挙される単一または複数の特徴または態様は、任意の他の請求項における任意の他の列挙される特徴または態様と、組み合わせてもよいし、あるいは置換してもよい。
【００１７】
上部、下部、側部、上方、下方、鉛直、および水平などの用語が使用されるが、本開示はその例示的な実施形態に対し、そのように限定されるものではない。代わりに、「上部」、「下部」、「水平」、「鉛直」、「側部」、「真下」、「下」、「下方」、「上」、「上方」などの空間的に相対的な用語は、図面に示されているある要素または特徴と別の要素または特徴との関係を説明するための記述を簡単にするために本書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて使用時または動作時の機器の様々な向きを包含するよう意図されていることを理解されたい。例えば、図面の機器が逆向きになった場合、他の要素または特徴の「下」または「真下」と説明された要素は、そのとき他の要素または特徴の「上」向きになる。従って、例示的な用語「下」は、上および下の両方の向きを包含し得る。機器は（９０度または他の向きに回転された）それ以外の向きとすることもでき、本書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに従って解釈され得る。
【００１８】
「含む」または同様の用語は、包含するが限定しないことを意味し、すなわち含むものであって排他的なものではない。
【００１９】
本開示の実施形態の説明において採用される、例えば組成物における成分の量、濃度、容積、プロセス温度、プロセス時間、収量、流量、圧力、粘度、および同様の値、およびその範囲を修飾する「約」は、例えば、材料、組成物、合成物、濃縮物、または使用配合物、を用意するために使用される典型的な測定および取扱手順を通じて、これらの手順における不用意なエラーを通じて、方法を実行するために使用される出発材料または成分の、製造、ソース、または純度における違いを通じて、および同様の考慮事項を通じて、生じ得る数量の変動を称する。「約」という用語は、特定の初期の濃度または混合での組成物または配合物の、経年変化に起因して異なる量、および、特定の初期の濃度または混合での組成物または配合物の、混合または処理に起因して異なる量も含有する。
【００２０】
本書で使用される名詞は、他に規定がなければ、少なくとも１つ、すなわち１以上の対象を指す。
【００２１】
通常の当業者に周知の略記が使用され得る（例えば、時間に対して「ｈ」または「ｈｒ」、グラムに対して「ｇ」または「ｇｍ」、ミリリットルに対して「ｍＬ」、室温に対して「ＲＴ」、ナノメートルに対して「ｎｍ」、および類似の略記）。
【００２２】
組成物、成分、添加物、時間、温度、圧力、および同様の点に対して開示された、具体的な値および好適な値、さらにその範囲は、説明のためのみのものであり、他の定義された値、または定義された範囲内の他の値を排除しない。本開示の装置および方法は、本書で説明される、任意の値または任意の値の組合せ、具体的な値、より具体的な値、および好適な値を含み得る。
【００２３】
本書では生材料とは、無機材料および／または有機材料の混合物を含む、未焼成材料である。生材料は、種々の無機充填材、無機および／または有機バインダ材料、および液体ビヒクルを含み得る。生材料を乾燥して、流動性内容物（例えば、水）を除去することができる。乾燥は、部品を周囲雰囲気に一晩露出させて置くことにより達成されることが多いが、熱風、強制空気、マイクロ波、無線周波（ＲＦ）、または赤外線放射（ＩＲ）を使用して、乾燥を増強してもよい。乾燥は、湿気制御空気内で達成され得る。生材料は、低温硬化セメントを含み得る。乾燥された生材料を焼成して、多孔質の、または非多孔質の、セラミック物品を形成することができる。
【００２４】
本書では「上乗せ添加（super addition）」とは、混合物の無機成分の１００質量パーセントに基づいた、これに対する、例えば有機バインダ、液体ビヒクル、添加剤、または細孔形成剤などの成分の、質量パーセントを称する。
【００２５】
基材およびフィルタ物品が、ガソリンおよびディーゼルの軽量自動車および大型車において、環境規制を満たす後処理排出制御のために使用されている。こういった基材およびフィルタの製造におけるステップの１つは、基材およびフィルタの外周の軸方向表面上に、セメントベースの外皮または外壁を塗布するものである。
【００２６】
多孔質セラミックフィルタ物品などの部品上の外皮は、その部品と周囲との間の境界面である。外皮はいくつかの有利な機能を果たすものであり、例えば外皮は、その部品の見た目の美しさを増大させ、品質の指標として顧客に評価され、製造時および使用時の部品のハンドリングおよび輸送などの際に、欠け損傷などの構造的劣化や部品の周囲の他の危険から部品の機能的なフィルタ部分を保護し、さらに、現代の部品に対する重要な性能測定基準である、部品のアイソスタティック強度を増大させる。
【００２７】
図１Ａは、複数の交差壁１１０を含むハニカム本体１００を示したものであり、交差壁１１０は、対向する端面１１４、１１６間に軸方向に延在する、相互に隣接したセルチャネル１１２を形成する。図１Ｂは、図１Ａのハニカム本体１００の概略断面図を示している。図１Ｃは、図１Ａのハニカム本体１００の概略上面図を示している。「セル」は本書において、ハニカム本体の断面における交差壁を称する際に一般に使用され、「チャネル」は、端面１１４、１１６間に延在するセルを称する際に一般に使用される。「セルチャネル」並びにセルおよびチャネルは、同じ意味で使用され得る。「部分セル」または「部分セルチャネル」１２０とは、本書で使用される場合、輪郭形成されたハニカム本体１００（ハニカムコア１０４）の外周１１８の位置で、交差壁１１０が間隙１２２を有しているセルまたはチャネルを称する。図１Ａの位置付けのハニカム本体１００に関し、上面１１４は第１の端面を称し、底面１１６は第２の端面を称するが、それ以外にこれらの端面は、ハニカム本体１００の向きによって限定されるものではない。上面１１４がハニカム本体１００の入口面かつ底面１１６がその出口面でもよいし、あるいは上面１１４がハニカム本体１００の出口面かつ底面１１６がその入口面でもよい。
【００２８】
セル密度は、１平方インチ（６．４５ｃｍ2）当たり約１００から９００セル（ｃｐｓｉ）（約１５．５から約１４０セル／ｃｍ２）の間とすることができる。典型的なセル壁の厚さは、約０．０２５ｍｍから約１．５ｍｍ（約１から６０ミル）の範囲とすることができる。例えばハニカム本体１００の幾何学的形状は、４００ｃｐｓｉ（約６２セル／ｃｍ２）で、壁の厚さが約８ミル（０．２ｍｍ）（４００／８）または壁の厚さが約６ミル（０．１５ｍｍ）（４００／６）のものでもよい。他の幾何学的形状としては、例えば、１００／１７、２００／１２、２００／１９、２７０／１９、６００／４、４００／４、６００／３、および９００／２が挙げられる。本書では、ハニカム本体１００は一般的にハニカム構造体を含むと意図されているが、正方形の構造に厳密に限定されたものではなく、例えば、六角形、八角形、三角形、長方形、または任意の他の適切なセル形状を使用することができる。さらに、セルで構成されるハニカム本体１００の断面は円形であるが、これに限定されるものではなく、例えばその断面は、楕円形、正方形、長方形、または他の所望の形状とすることができる。
【００２９】
ハニカム本体１００は概して、外周１１８を有するハニカムコア１０４と、外皮１２４とを備えている。外皮１２４は共押出しされたものでもよいし、または輪郭形成作業の後に塗布されたものでもよい。図２は、輪郭形成後かつ外皮形成前のハニカムコア１０４の例示的な実施形態の斜視図を示している。ハニカムコア１０４は、生の、輪郭形成および外皮形成の前に乾燥させたものでもよいし、あるいは焼成したものでもよい。輪郭形成されたハニカムコア１０４の最外部の外周１１８に位置する壁１１０は、部分セル１２０並びにセル１１２を形成し得る。この部分セル１２０は一般に、セル１１２の外側に空間を設ける。ただしセル１１２を形成している壁１１０が外周１１８で合流する場合には、セル１１２が最外部になり得る。部分セル１２０の壁１１０の最外部分と、いくつかのセル１１２の最外角部１２６が、輪郭形成されたハニカムコア１０４の外周１１８を形成する。
【００３０】
本開示の例示的な実施形態は、単一のモノリスから形成され得る、またはモノリスを形成するよう一緒にセメント接合されたセグメントから形成され得る、図２に示されているようなハニカムコア１０４を備えた、セラミック物品に関する。ハニカムコア１０４は、入口面１１４と出口面１１６との間にセルチャネル１１２および部分セルチャネル１２０を画成して入口面１１４から出口面１１６まで延在する、複数のチャネル壁１１０と、入口面１１４から出口面１１６まで延在する外周１１８とを含み、この部分セルチャネル１２０は、ハニカムコア１０４の外周１１８に隣接している。外皮１２４が、部分セルチャネルの全容積の大部分が図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに示されているように入口面１１４から出口面１１６まで開口するようにハニカムコア１０４の外周１１８上に配置されて、ハニカム本体１００を形成する。本開示は事後塗布の外皮に関するが、この事後塗布の外皮を、共押出しされた外皮上に配置してもよい。
【００３１】
これらの例示的な実施形態において、ハニカムコア１０４は、コージライトなどのセラミック材料から形成され得、あるいは他の事例では、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸アルミニウム、アルミナ、および／またはムライト、またはこれらの組合せなどの、他のセラミック材料から作製され得る。
【００３２】
ハニカム本体は、ハニカムモノリス体を形成するのに適した任意の従来のプロセスに従って形成され得る。例えば、可塑化セラミック形成バッチ組成物を、押出成形、射出成形、鋳込み成形、遠心鋳造法、加圧鋳込成形、乾式成形などの、任意の既知の従来のセラミック成形プロセスによって生素地へと成形してもよい。典型的には、ハニカム構造体は押出成形プロセスによって形成され、このときセラミック材料が生の状態に押出しされ、その後この生の状態のものを焼成して最終的なセラミック構造体が形成される。例示的な実施形態において押出成形は、排出端に取り付けられたダイアセンブリを備えている、水圧ラム押出プレス、２段階脱気単一オージェ押出機、または２軸スクリューミキサーを用いて行うことができる。押出しされた材料を切断して、エンジン製造業者の要望にあった形状およびサイズのフィルタ本体など、ハニカム構造体を生成することができる。押出しされた材料は、ハニカム構造体を形成するよう一緒に接続または接合される、ハニカムセグメントでもよい。これらの押出しされた生素地は、任意のサイズまたは形状とすることができる。
【００３３】
一般に、セラミックハニカム構造体が押出しされると、構造体の長さに沿って固体の外部表面が提供される。しかしながら特定の状況下では、この外部表面を除去することが必要になり得る。例えば生の押出しされたハニカム構造体は、押出しされた外部表面を除去することによって所望の形状およびサイズに成形され得る。あるいは生のハニカム構造体を焼成し、次いで研削して、外部押出表面と、所望の形状およびサイズを得るために必要な多孔質壁構造の任意の部分とを除去することによって、所望の形状およびサイズとしてもよい。成形は、所望の形状およびサイズを達成するためにハニカム構造体の外側押出表面を、切断、研磨、または研削するなど、当技術において既知の任意の手段で達成することができる。
【００３４】
同様にハニカムセグメントは、ハニカム構造体に一体化される前に、押出しされた外部表面を除去することによって所望の形状およびサイズに成形され得る。あるいはハニカムセグメントを一体化してハニカム構造体を形成し、この形成されたハニカム構造体を所望の形状およびサイズに成形してもよい。
【００３５】
一旦所望の形状およびサイズが得られると、このサイズに合わせて成形された本体の外周に外皮材料を塗布して、本体上に新たな外部表面、すなわち外皮を形成することができる。典型的には、ハニカム本体の端部は外皮材料でカバーされないが、所望であれば特定の通路を塞いでもよい。一旦外皮組成物がハニカム構造体に塗布されると、外皮組成物を乾燥および／またはか焼してもよい。いくつかの実施形態では、低温硬化セメント組成物をハニカム構造体に塗布してもよい。いくつかの実施形態において、それを覆うようにセメントが塗布されるハニカムコアは、焼成されたセラミック材料を含む。他の実施形態においてハニカムコアは、生素地またはか焼体を含む。いくつかの事例では、か焼されたハニカム構造体の最終的な焼成を触媒化プロセスの際に行ってもよい。
【００３６】
これらの例示的な実施形態では、ハニカムコアの所望の形状およびサイズが一旦得られると、ハニカムコア上にシートを配置し、シート上に外皮バッチを配置する。図３Ａは、外周１１８上に配置されたシート１３０を備えた、ハニカムコア１０４の概略端面図である。このシートは内側表面１３２および外側表面１３４を有している。内側表面１３２は、巻き付ける作業などによって外周１１８上に配置され、この作業においてシートの内側表面１３２は、シートの外側表面１３４に重複部分１３６で重なり得る。あるいはシート１３０は、重複部分を含まないスリーブの形を成したものでもよい。シート１３０がスリーブの形を成している場合、シート１３０のハニカムコア１０４への適用は、シート１３０をハニカムコア１０４の端面１１４、１１６を越えて滑らせて、外周１１８上に配置し得る作業を含み得る。
【００３７】
シート１３０は、輪郭形成されたハニカムコア１０４の外周１１８を形成する、部分セル１２０の壁１１０の最外部分とセル１１２の最外角部１２６との上に配置され得る。シート１３０は、外皮バッチが部分セル１２０を充填するのを防ぐよう障壁を提供する。図３Ｂは、外周１１８上に配置されたシート１３０と、シート１３０の外側表面１３４上に配置された外皮バッチ層１４０とを備えている、ハニカムコア１０４の概略端面図を示している。外皮バッチ層１４０は、シート１３０の外側表面１３４に接触している内側表面１４２と、ハニカム本体１００の外周を形成する外側表面１４４とを有している。
【００３８】
外皮バッチは、ドクターブレード工程、軸方向外皮形成（axial skinning）工程、スプレー鋳造工程、またはテープ成形工程などによって、シート１３０に包まれたハニカムコア１０４に塗布され得る。シート１３０は、外皮バッチ層１４０が部分セル１２０を充填するのを防ぐが、しかしながら外皮バッチはシート１３０を浸透して、輪郭形成されたハニカムコア１０４の外周１１８を形成する、部分セル１２０の壁１１０の最外部分およびいくつかのセル１１２の最外角部１２６に接触し得る。こういった意味でシート１３０は、外皮バッチをハニカムコアの壁１１０に接触させることができる多孔質のものでもよい。ハニカムコアの壁１１０に接触した外皮バッチは、外皮バッチが硬化されると外皮バッチ層１４０をハニカムコア１０４に接合させ、ハニカム本体を形成する。外皮バッチの硬化は、シート１３０の犠牲を含み得る。例えば外側外皮を形成するために外皮バッチを焼成またはか焼して、シート１３０を焼き尽くすと、入口面１１４から出口面１１６まで開口した外皮形成された部分セルチャネル１２０の部分を残すことができる。
【００３９】
シート１３０は、例えば水で濡らしたものでもよく、またはシート１３０は外皮１２４の構成成分を含み得る。シート１３０を濡らすと、ハニカムコア１０４上にシート１３０を配置するのを助けることができる。シート１３０を濡らしかつ乾燥させると、シート１３０をハニカムコア１０４に対して収縮させることができ、続く外皮形成作業をさらに助けることができる。外皮１２４または外皮層１４０の、１以上の構成成分を含浸させたシート１３０は、外皮１２４のハニカムコア１０４への接合を高めることができると同時に亀裂などの欠陥を防ぐことができる。１つのこの構成成分は、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナなどの無機バインダ、およびこれらの組合せとすることができる。
【００４０】
例示的な実施形態においてシート１３０は、多孔質織布シート、多孔質不織布シート、非多孔質織布シート、および非多孔質不織布シート、のうちの少なくとも１つとすることができる。このシートは特に限定されるものではなく、天然材料および合成材料を含み得、シートは裏に接着剤を有するものでも、あるいは有していないものでもよい。シート材料の例としては、ガラス繊維テープ、ガラス繊維クロス、セルロース繊維、さらにポリエチレン繊維クロス、ナイロン繊維クロス、およびポリエステル繊維クロスなどのポリマーが挙げられ、シート材料の他の例としては、炭素繊維織物、紙、キムワイプ（Kimwipe）（登録商標）などのペーパーティッシュ、網、さらに綿、絹、ヘンプ、またはリネンなどの天然繊維クロスが挙げられる。多孔率は、ナノメートルスケールからミリメートルスケールの範囲でもよい。シートの厚さは同様の範囲、例えば数μｍから数ミリメートルでもよい。例えばシートの厚さは約５０から１５００μｍでもよく、また孔の開口は約１μｍから約１５００μｍでもよい。シート１３０が多孔質である場合、外皮バッチの構成成分がシート１３０に浸透して、外皮層１４０をハニカムコア１０４に接合させることができる。シート１３０が非多孔質である場合には、か焼または硬化の際に外皮層の構成成分がシート１３０に浸透することによって、外皮材料層１４０はハニカムコア１０４の外周１１８に接合することができる。シート１３０が非多孔質である場合、か焼、焼成、または硬化の際にシート１３０が反応し得ることにより、外皮材料層１４０はハニカムコア１０４の外周１１８に接合することができる。
【００４１】
シートのパラメータを特徴付ける別の非限定的方法として、シートの密度を使用することができる。例えばシートの密度は、約０．１オンス／平方ヤード（３．４ｇ／ｍ2）から約５０オンス／平方ヤード（１６９５．３ｇ／ｍ2）でもよい。例えばシート材料は、約０．７オンス／平方ヤード（２３．７ｇ／ｍ2）、約１．５オンス／平方ヤード（５０．９ｇ／ｍ2）、約２オンス／平方ヤード（６７．８ｇ／ｍ2）、約２．７オンス／平方ヤード（９１．５ｇ／ｍ2）、またはさらには約３．２オンス／平方ヤード（１０８．５ｇ／ｍ2）でもよい。
【００４２】
代わりの例示的な実施形態において、外皮バッチ層１４０は、シート１３０をハニカムコア１０４上に配置する作業の前にシート１３０上に配置され得る。こういった事例では、バッチ層１４０を外側表面１３４上に配置して備えたシート１３０を、上述したようにハニカムコア１０４に適用してもよい。
【００４３】
シート１３０は、外周１１８上にシート１３０を配置する前に、外皮バッチ層をシートの内側表面１３２上に配置して備えたものでもよい。シート１３０は、内側表面１３２上に配置された外皮バッチ層が部分セル１２０を充填するのを防ぐ。外皮バッチが硬化すると、ハニカムコアの壁１１０に接触している内側表面１３２上の外皮バッチが、外皮バッチ層１４０をハニカムコア１０４に接合させて、ハニカム本体１００を形成する。この例示的な実施形態では、硬化、焼成、またはか焼の際にシート１３０を犠牲にし、または変形させて、外側外皮１２４を形成する。外皮バッチセメントが内側表面１３２および外側表面１３４上に配置される場合、バッチセメントはシート１３０の内側および外側で同じ組成を有してもよいし、あるいはバッチセメントはシートの内側および外側で異なる組成を有していてもよい。例えば、ハニカムコア１０４の所望の物理的性質（弾性係数（ＥＭＯＤ）、熱膨張係数（ＣＴＥ）、破壊係数（ＭＯＲ）など）に合った外皮１２４のために、第１の組成物を内側表面１３２に塗布してもよく、また異なるＭＯＲ、ＥＭＯＤ、ＣＴＥなど、外皮１２４の外側表面の所望の物理的性質のために、第２の組成物を外側表面１３４に適用してもよい。
【００４４】
代わりの実施形態では、充填材１３８をハニカムコア１０４の外周１１８上に配置して、外皮バッチ材料を塗布する前に部分セル１２０を充填してもよい（図３Ｃ）。充填材１３８を部分セル１２０内に適用し、さらに、輪郭形成されたハニカムコア１０４の外周１１８を形成する部分セル１２０の壁１１０の最外部分といくつかのセル１１２の最外角部１２６とを露出するように、充填材１３８を取り除いてもよい。このように充填材１３８を含むハニカム構造体１０４に外皮バッチを塗布すると、外皮バッチは、輪郭形成されたハニカムコア１０４の外周１１８を形成する部分セル１２０の壁１１０の最外部分といくつかのセル１１２の最外角部１２６とに接触し得る。外皮バッチが硬化すると、ハニカムコアの壁１１０に接触している外皮バッチが、外皮バッチ層をハニカムコア１０４に接合させて、ハニカム本体１００を形成する。外皮バッチの硬化は、充填材１３８の犠牲を含み得る。例えば外側外皮１２４を形成するために外皮バッチを焼成またはか焼して、充填材１３８を焼き尽くすと、入口面１１４から出口面１１６まで開口した外皮形成された部分セルチャネル１２０の部分を残すことができる。
【００４５】
充填材１３８は、ワックス、ナフタレンなどを含み得る。充填材１３８は、室温でペーストであり、乾燥、硬化、か焼、または焼成温度などの高温で、揮発するものでもよい。
【００４６】
本書で説明したようなやり方で、シート１３０またはハニカム構造体上の充填材１３８に、外皮材料が塗布されると、外皮材料は随意的に乾燥および／または焼成され得る。随意的な乾燥ステップは、外皮材料内に存在し得る任意の液体ビヒクルを少なくとも実質的に除去するのに十分な温度および時間で、外皮材料を湿度制御雰囲気内で最初に加熱するステップを含み得る。本書では、任意の液体ビヒクルを少なくとも実質的に除去するとは、焼成前に外皮材料内に存在している液体ビヒクルの、少なくとも９５%、少なくとも９８％、少なくとも９９％、またはさらには少なくとも９９．９％の除去を含む。液体ビヒクルの除去に適した例示的な非限定的乾燥条件は、外皮材料を少なくとも５０℃、少なくとも６０℃、少なくとも７０℃、少なくとも８０℃、少なくとも９０℃、少なくとも１００℃、少なくとも１１０℃、少なくとも１２０℃、少なくとも１３０℃、少なくとも１４０℃、少なくとも１５０℃、少なくとも１６０℃、少なくとも１７０℃、少なくとも１８０℃、少なくとも１９０℃、またはさらには少なくとも２００℃の温度で加熱するものを含む。一実施の形態において、液体ビヒクルを少なくとも実質的に除去するのに有効な条件は、外皮材料を湿度制御された空気などの雰囲気内で、６０℃から１２０℃の範囲の温度で加熱するものを含む。さらに加熱は、例えば、湿度制御雰囲気内での、熱風乾燥、ＲＦおよび／またはマイクロ波乾燥など、任意の従来の既知の方法によって実現することができる。
【００４７】
随意的な焼成ステップは、外皮材料を主結晶相セラミック組成物へと変換するのに適した条件を含むものでもよく、塗布された外皮材料を備えたハニカムの、８００℃超、９００℃、さらには１０００℃超ものピーク温度までの加熱を含み得る。加熱中、約１２０℃／ｈｒの傾斜率を使用してもよく、その後ピーク温度で約３時間保持し、次いで約２４０℃／ｈｒで冷却する。
【００４８】
本書で開示される外皮材料は、「低温硬化」外皮を採用する外皮形成プロセスにおいて使用され得るセメント材料など、例えば１００℃未満の温度、さらには５０℃未満の温度など、２００℃未満の温度で硬化するものを含み得る。低温硬化外皮形成では、ハニカムのチャネル壁のシールを形成するために、外皮形成混合物の乾燥のみが必要とされる。低温硬化外皮形成プロセスが採用される場合、外皮形成されたハニカムを３５〜１１０℃の範囲の温度まで加熱すると、乾燥を速めるのに有用になり得る。いくつかの低温硬化外皮形成プロセスでは、続く処理ステップの過程で（例えば、触媒化またはキャニングの過程で）、あるいは最初の使用時に（例えば、排気系で）、シート１３０などの残存する一時的なバインダの副生成物の除去およびシールの強化など、最終的な外皮の強化が起こり得ると予想される。
【００４９】
例えば、低温硬化外皮形成を採用することができる例示的な組成物としては、チタン酸アルミニウム、コージライト、溶融シリカ、ムライト、およびアルミナのうちの少なくとも１つなど、少なくとも１つの無機粉末を含む耐火充填材、および、ゲル状のコロイド状シリカなどゲル状無機バインダ、を含むものが挙げられ、この無機粉末のバイモーダルまたはモノサイズの中央粒径（Ｄ50）は、例えばモノサイズに対しては３０から４０μｍなど、１５から５０μｍであり、さらにバイモーダルなサイズ構成における第２の粒径に対しては、約１５０μｍから約２５０μｍなど、約１５０μｍから約３００μｍの範囲である。無機バインダをゲル化するために、塩酸、硫酸、硝酸、クエン酸、および酢酸、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、およびトリエタノールアミン（以下「ＴＥＡ」）、のうちの少なくとも１つなど、少なくとも１つのゲル化剤を、バッチ処理の前に（例えば、ゲル状無機バインダを含む予混合物として）あるいはバッチ処理の際に、加えてもよい。あるいは、ゲル化されていない組成物を使用してもよい。このような組成物は、例えば１００℃未満、さらには約２５℃を含む５０℃未満など、２００℃未満の温度で、多孔質セラミックハニカム本体において硬化する（かつそれにより、チャネル壁に恒久的にシールされる）外皮を提供し得る。外皮形成に使用されるセメント組成物のさらなる非限定的な例示的実施形態を以下で論じる。
【００５０】
外皮組成物は、その内容がその全体を参照することにより本書に組み込まれる、米国仮特許出願第６１／６０２，８８３号明細書および米国特許出願第１３／３０２，２６２号明細書に記載されている。例示的な実施形態によれば、外皮組成物は、低熱膨張充填材としてのガラス粉末と、バインダと、ガラスベースのセメントの固体成分を保持するための溶剤またはビヒクルとを含むセメントなど、単一のガラス粉末組成物でもよい。ガラス粉末充填材のガラスは、非晶質溶融シリカ（ＳｉＯ2）、粉砕コージライト、ＡＴグロッグ、またはシリカスートでもよい。ガラス粉末充填材の中央粒径（Ｄ５０）は１０から２０μｍの間でもよく、最小粒径は７μｍから７５μｍの間、および最大粒径は５０μｍから７０μｍの間でもよい。粒径は、質量に基づく球相当径として決定した。ガラス粉末充填材は、例えば、セメントの全無機成分の６０〜８０質量％を構成し得る。適切なシリカ粉末充填材は、例えば商標名Ｔｅｃｏ−Ｓｉｌで市販されており、米国テネシー州所在のCE Minerals of Tennessee Electro Minerals Incorporatedから入手可能である。本書における全ての粒径の測定は、他に示されていなければ、Microtrac Inc.の粒径分析器で行われた。
【００５１】
例示的な実施形態によれば、外皮組成物は、低熱膨張充填材として第１の（細かい）ガラス粉末、低熱膨張充填材として第２の（粗い）ガラス粉末、バインダ、およびガラスベースのセメントの固体成分を保持するための溶剤またはビヒクル、を含む、二元的ガラス粉末組成物から形成された、非晶質ガラスベースのセメントを含み得る。第１のガラス粉末充填材および第２のガラス粉末充填材のガラスは両方とも、約１μｍを超える粒径を有する非晶質溶融シリカでもよい。ガラス粉末充填材の粒径の分布は、ガラス粉末充填材の約１μｍを超える粒径に対する分布が粒径の複数の最頻値（極大）を呈することから、マルチモーダルとなり得る。一実施の形態において、非晶質ガラスベースのセメントは、約１μｍを超える粒径に対し非晶質ガラス粒子のバイモーダル粒径分布を有する。ガラスベースのセメントは第１のガラス粉末充填材を含み得、第１のガラス粉末充填材の中央（Ｄ５０）粒径は、約１０から約５０μｍ、約１５μｍから約５０μｍ、約２０μｍから約４５μｍ、または約３０μｍから約４５μｍの範囲でもよく、Ｄ１０は約１μｍから約１０μｍの範囲、およびＤ９０は約２５μｍから約１２５μｍの範囲でもよい。第２のガラス粉末充填材の中央（Ｄ５０）粒径は、約１５０μｍから約３００μｍの範囲、約１５０μｍから約２５０μｍの範囲、約１７０μｍから約２３０μｍの範囲、約１８０μｍから約２２０μｍの範囲でもよく、Ｄ１０は約１００μｍから約１５０μｍの範囲、およびＤ９０は約２５０μｍから約３５０μｍの範囲でもよい。粒径は、質量に基づく球相当径として決定した。本書では、Ｄ５０という用語は粒径の分布の中央値を表し、Ｄ１０は、分布の１０％がこの粒径よりも小さいことを示す粒径をμｍで表したものであり、Ｄ９０は、分布の９０％がこの粒径よりも小さいことを示す粒径をμｍで表したものである。二元的なガラスベースのセメントは、例えば、セメントの無機固体成分の全質量の、約２０から約６０質量％の範囲、約２５質量％から約５０質量％の範囲、約２５質量％から約４０質量％の範囲、または約２５質量％から約３５質量％の範囲の量の、第１のガラス粉末充填材を含有し得る。このガラスベースのセメントは、例えば、セメントの無機固体成分の全質量の、約１０質量％から約４０質量％の範囲、約１５質量％から約４０質量％の範囲、約２０質量％から約３５質量％の範囲の量の、第２のガラス粉末充填材を含有し得る。
【００５２】
１つの例示的な実施形態において、第１のガラス粉末充填材のＤ５０は、約３４μｍから約４０μｍの範囲でもよく、また第２のガラス粉末充填材の中央粒径は、約１９０μｍから約２８０μｍの範囲である。一例において、第１のガラス粉末充填材のＤ１０は約６．０μｍ、Ｄ５０は約３４．９μｍ、さらにＤ９０は約９９μｍである。別の例において、第１のガラス粉末充填材のＤ１０は約６．７μｍ、Ｄ５０は約３９．８μｍ、さらにＤ９０は約１１０．９μｍである。さらに別の例において、第１のガラス粉末充填材のＤ１０は約２．７μｍ、Ｄ５０は約１３．８μｍ、さらにＤ９０は約３７．８μｍであり、さらに別の例として第１のガラス粉末充填材のＤ１０は約２．８μｍ、Ｄ５０は約１７．２μｍ、さらにＤ９０は約４７．９μｍである。
【００５３】
第２のガラス粉末充填材と第１のガラス粉末充填材との比は、約１：３．５から約１：１、約１：３から約１：１、約１：２．５から約１：１、約１：２から約１：１、または約１：１．５から約１：１など、約１：４から約１：１の範囲でもよい。例示的な実施形態において、第２のガラス粉末充填材と第１のガラス粉末充填材との比率は１：１である。
【００５４】
本開示のセメント組成物を提供するために、上記無機粉末のいずれかを含む無機粉末と任意の随意的な無機添加剤成分とを、適切な有機および／または無機バインダ材料と一緒に混合してもよい。有機バインダ材料は、セルロースエーテル、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシドなどの１以上の有機材料、またはいくつかの実施形態では、Ａｃｔｉｇｕｍ（登録商標）などのゴム状材料、キサンタンガム、またはラテックスを含み得る。例えば、Ａ４メトセルは適切な有機バインダである。メトセルＡ４は、ダウケミカルから入手可能な水溶性メチルセルロースポリマーバインダである。適切な無機バインダは、水などの適切な液体中に懸濁されたナノメートルスケールのシリカまたはアルミナ粒子を含む、コロイド状シリカまたはアルミナを含み得る。無機バインダ材料は、セメント組成物内に、セメント内に存在している無機固体の全質量の約１０％未満の量で存在し得、いくつかの例示的な実施形態では、無機バインダは約５質量％以下の量で存在し、また特定の他の例示的な実施形態では、有機バインダの流体部分を考慮して約２質量％から約４質量％の範囲で存在する（このとき流体部分の質量への寄与は除かれる）。適切なコロイド状シリカバインダ材料は、Ｗ．Ｒ．グレース社製のＬｕｄｏｘ ＨＳ４０である。典型的なコロイド状バインダ材料は、脱イオン水ビヒクルにおける懸濁剤として、質量でおよそ４０％の固体材料を含み得る。
【００５５】
いくつかの例示的な実施形態において、上述した単一のおよび二元的なガラス粉末セメントは、無機繊維補強材料をさらに含んでもよい。例えばアルミノケイ酸塩繊維をセメント混合物に加えて、外皮塗布後にハニカム構造体を強化することができる。例えばセメントは無機繊維材料を、セメントの無機固体成分の全質量の約２５から約５０質量％、約３０から約５０質量％、またいくつかの実施形態ではセメントの無機固体成分の全質量の約３５から約４５質量％含んでもよい。特定の他の実施形態において、無機繊維補強材料は、セメント組成物の無機固体の全質量の割合として、約３６質量％から約４３質量％の量で存在し得る。適切な無機繊維補強材料は、ユニフラックスから入手可能なＦｉｂｅｒｆｒａｘ ＱＦ１８０であるが、任意の高アスペクト比の耐火性粒子を使用することもできる。
【００５６】
典型的には、流動可能なまたはペースト状の一貫性を実現するための液体ビヒクルまたは溶剤として、脱イオン（ＤＩ）水などの水を挙げたが、他の材料を使用することもできる。液体ビヒクルの内容物は、上乗せ添加として、セメント混合物の無機成分の約３０質量％以下の量で存在し得、セメント混合物の無機成分の約１０質量％から約２５質量％の範囲でもよい。しかしながら液体ビヒクルは、典型的には、セメントを塗布し易いものにするのに適した粘度を得るように調節される。
【００５７】
いくつかの実施形態においてセメントは、随意的に、セメントとハニカム本体との間の付着を高めるための付着促進剤などの有機改質剤をさらに含有し得る。例えばＭｉｃｈｅｍ４９８３は、この目的に適していることが見出された。
【００５８】
特定の例示的な実施形態において、セメント混合物は、例えば８００℃未満、さらには６００℃未満など、またさらには４００℃未満など、さらには２００℃未満など、１０００℃未満の温度で硬化する。特定の例示的な実施形態において、セメント混合物は、室温（すなわち、約２３℃）で硬化することができる。
【００５９】
本書で説明されるセメント組成物は、ハニカムコア上のシートを覆って外皮を形成するのによく適した粘度を呈し得る。例えば、本書の実施形態による組成物は、約１２パスカル秒（Ｐａ・ｓ）以下、約５Ｐａ・ｓ以下、または約４Ｐａ・ｓ以下の、無限せん断粘度を有し得る。せん断速度１０s-1で、せん断粘度は例えば、約４００Ｐａ・ｓ以下、約３５０Ｐａ・ｓ以下、または約３００Ｐａ・ｓ以下でもよい。粘度は平行平板粘度計を用いて測定した。
【００６０】
本書で開示されるセメント組成物のか焼は、箱形炉内で、３時間で６００℃まで直線的に上昇させ、その後６００℃で３時間保持し、次いで３時間に亘って室温まで下降させることによって行われ得る。商業的用途では、セラミック物品を触媒でウォッシュコートし、続いて加熱処理して有機材料を除去してもよい。このセラミック物品を、同様に加熱処理して有機材料を除去することを必要とし得るマット材料で、さらにキャニングしてもよい。か焼プロセスは、セラミック物品が受けたサービス条件を模倣する。
【００６１】
外皮セメントの組成物は、特に限定するものではないが、例えば、単一のガラス粉末組成物の外皮セメント、二元的ガラス粉末組成物、繊維補強材料組成物を含む単一のガラス粉末、繊維補強材料組成物を含む二元的ガラス粉末、無機充填材および結晶質無機繊維材料組成物、および二元的ガラス粉末および結晶質無機繊維材料組成物を挙げることができる。
【実施例】
【００６２】
本開示の例示的な実施形態を、単なる実例であり限定することを意図していない、その特定の例示的な具体的実施形態を参照して以下でさらに説明する。いくつかの実施形態によれば、２００ｃｐｓｉ（約３１セル／ｃｍ２）かつ１２ミル（０．３ｍｍ）の壁（２００／１２）の形状を有する、直径２インチ（５ｃｍ）のコージライトハニカムコアを準備した。この２インチ（５ｃｍ）のハニカムコアは、５．７インチ（１４．５ｃｍ）×６インチ（１５．３ｃｍ）の部品から輪郭形成した。このコージライトハニカムコアは図４に示されている。部分チャネルが、輪郭形成の結果として開口すなわち間隙を有する外周に見られる。
【００６３】
実施例において使用される外皮セメントの化学組成を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2020011894.tif 000003
【００６５】
比較例
図５は、比較サンプルに従って塗布された外皮を有する、図４と同様５．７インチ（１４．５ｃｍ）×６インチ（１５．３ｃｍ）の部品から輪郭形成された、２インチ（５ｃｍ）のハニカムコアの写真を示している。シートを使用しないこの比較プロセスにおける外皮形成プロセスでは、部分セルのほぼ全てを充填する。従って、ハニカム本体の開口前面面積が減少する。部分セルの遮断は、圧力降下性能に悪影響を与え得る。
【００６６】
例示的な実施形態
図６Ａは、本開示の例示的な実施形態に従って適用されたシートを備えている、図４と同様５．７インチ（１４．５ｃｍ）×６インチ（１５．３ｃｍ）の部品から輪郭形成された、２インチ（５ｃｍ）のハニカムコアの写真を示している。このシートは、コロイド状アルミナスラリーで処理されたフィルタクロスを含む。このフィルタクロスは、外皮セメント材料が部分セル内に入るのを防ぐことができ、またコロイド状アルミナスラリーがハニカムコア上で外皮セメントペーストの結合剤として作用して、ハニカム本体を形成することができる。フィルタクロスは多孔質材料を含む。
【００６７】
図６Ｂは、図６Ａの５．７インチ（１４．５ｃｍ）×６インチ（１５．３ｃｍ）の部品から輪郭形成された２インチ（５ｃｍ）のハニカムコアの、巻き付けられたフィルタクロスの上に塗布された外皮セメント材料を備え、さらに１００℃で１２０分乾燥させた後の写真である。外皮セメントペーストは、フィルタクロスによく付着した。図６Ｃは、５５０℃で６０分焼成した後の図６Ｂの例示的なサンプルを示している。巻き付けられたフィルタクロスは焼き尽くされ、外皮セメントはハニカムコアによく付着した。図６Ｄは、前面をトリミングした後の図６Ｃの例示的なサンプルを示し、外皮を塗布した後の部分セルチャネルの維持を示している。
【００６８】
図７Ａは、本開示の例示的な実施形態による、外周上に外皮を備え、その部分セルが充填されていない、図６Ｃのハニカム本体の写真である。図７Ｂは、図７Ａに示されている、外周上に外皮を備え部分セルが充填されていないハニカム本体の、より高倍率の写真である。
【００６９】
図８は、本開示の例示的な実施形態による外皮形成方法において使用される、本開示の例示的な実施形態による種々の組成、メッシュサイズ、および厚さのシートの写真である。例「ＡＡ」は、厚さ約３６０μｍを有する、約１０２０から１１００μｍ間隔の小さいストランドのガラス繊維スクリーンである。例「ＢＢ」は、厚さ約５５０μｍを有する、約９２０から１０２０μｍ間隔の中間のストランドのガラス繊維スクリーンである。例「ＣＣ」は、厚さが約１９０〜２００μｍおよび孔開口サイズが約１９０〜３３５μｍの、ガラス繊維クロスである。例「ＤＤ」は、厚さ約８０μｍを有する、約３１５０μｍの大きい六角形開口のナイロン繊維クロスである。例「ＥＥ」は、厚さ約１８０μｍを有する、約５４４μｍの小さい六角形開口のナイロン繊維クロスである。例「ＦＦ」は、厚さが約２５０μｍから約２７５μｍの綿繊維クロスであり、また例「ＧＧ」は、厚さが約４５０〜５００μｍのポリエステルクロスワイプである。これらの厚さの測定は、光学顕微鏡のマイクロメータによって行われた。
【００７０】
本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、本開示の改変および変形が添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、添付の請求項はこの改変および変形を含むと意図されている。
【００７１】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７２】
実施形態１
ハニカム本体において、
輪郭形成されたハニカムコアであって、
入口面から出口面まで延在し、該入口面と出口面との間にセルチャネルを画成する、複数のチャネル壁と、
前記入口面から前記出口面まで延在する、外周と、
前記ハニカムコアの前記外周に隣接した部分セルチャネルであって、該部分セルチャネルの夫々のチャネル壁が、前記ハニカムコアの前記外周の位置に間隙を有し、さらに前記部分セルチャネルの夫々が、前記入口面から前記出口面まで、前記チャネル壁と前記ハニカムコアの前記外周に位置する前記間隙とにより囲まれた容積を有している、部分セルチャネルと、
を備えている、ハニカムコア、および、
前記部分セルチャネルの全容積の大部分が前記入口面から前記出口面まで開口するように前記間隙にわたって前記ハニカムコアの前記外周上に配置された、外皮、
を備えていることを特徴とするハニカム本体。
【００７３】
実施形態２
前記複数のチャネル壁が多孔質であることを特徴とする実施形態１記載のハニカム本体。
【００７４】
実施形態３
前記外皮が、低温硬化セメントを含むことを特徴とする実施形態１または２記載のハニカム本体。
【００７５】
実施形態４
前記外皮が、焼成または焼結されたセラミックを含むことを特徴とする実施形態１から３いずれか１項記載のハニカム本体。
【００７６】
実施形態５
ハニカム本体を形成する方法において、
ハニカムコアの第１の端面から第２の端面まで延在する該ハニカムコアの外周表面上に、シートを配置するステップ、
前記シート上に外皮バッチを配置するステップ、および、
前記外皮バッチを硬化させるステップであって、硬化した外皮を前記ハニカムコアに接合させて、前記ハニカム本体を形成する、ステップ、
を含み、前記硬化した外皮が、前記第１の端面から前記第２の端面まで開口した、周縁の部分セルチャネルの部分の外壁を形成することを特徴とする方法。
【００７７】
実施形態６
前記硬化した外皮が、前記シートの少なくとも一部分または構成成分を含むことを特徴とする実施形態５記載の方法。
【００７８】
実施形態７
前記シート上に前記外皮バッチを配置するステップが、前記シート上に前記外皮バッチを配置する前に、前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置するステップを含むことを特徴とする実施形態５または６記載の方法。
【００７９】
実施形態８
前記シート上に前記外皮バッチを配置するステップが、前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置する前に、前記シート上に前記外皮バッチを配置するステップを含むことを特徴とする実施形態５または６記載の方法。
【００８０】
実施形態９
前記外周表面上に前記シートを配置する前に、前記ハニカムコアを焼成しかつ輪郭形成するステップをさらに含むことを特徴とする実施形態５から８いずれか１項記載の方法。
【００８１】
実施形態１０
前記シートが、前記部分セルチャネルを部分的に埋めるものにすぎないことを特徴とする実施形態５から９いずれか１項記載の方法。
【００８２】
実施形態１１
前記シートに前記硬化した外皮の構成成分が含浸されていることを特徴とする実施形態５から１０いずれか１項記載の方法。
【００８３】
実施形態１２
前記シートにコロイド状アルミナが含浸されていることを特徴とする実施形態５から１１いずれか１項記載の方法。
【００８４】
実施形態１３
前記シートが、多孔質織布シート、多孔質不織布シート、非多孔質織布シート、および非多孔質不織布シート、のうちの少なくとも１つであることを特徴とする実施形態５から１２いずれか１項記載の方法。
【００８５】
実施形態１４
前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置するステップが、前記シートを前記外周の周りに巻き付けるステップを含むことを特徴とする実施形態５から１３いずれか１項記載の方法。
【００８６】
実施形態１５
前記シートが、第１の縁部と、該第１の縁部の反対側の第２の縁部とを備え、前記シートを前記外周の周りに巻き付けるステップが、前記第１の縁部を、前記第１の端面から前記第２の端面に亘る方向に配置するステップと、前記シートの表面を前記外周上にだんだん進んで前記ハニカムコアの周りに配置するステップと、前記第２の縁部が前記シート上に配置されるように、前記表面を前記第１の縁部の位置で前記シートの一部分に重複させて配置するステップとを含むことを特徴とする実施形態１４記載の方法。
【００８７】
実施形態１６
前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置するステップが、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方を越えて延在する、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方まで延在しない、および、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方と同一平面の位置まで延在する、
のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする実施形態５から１５いずれか１項記載の方法。
【００８８】
実施形態１７
前記シートがスリーブを含み、前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置するステップが、前記シートを前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方を越えて滑らせるステップを含むことを特徴とする実施形態５から１６いずれか１項記載の方法。
【００８９】
実施形態１８
前記ハニカムコアの前記外周表面上に前記シートを配置するステップが、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方を越えて延在する、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方まで延在しない、および、
前記シートが、前記第１の端面および前記第２の端面のうちの少なくとも一方と同一平面の位置まで延在する、
のうちのいずれか１つを含むことを特徴とする実施形態５から１７いずれか１項記載の方法。
【００９０】
実施形態１９
前記シートを前記ハニカムコアの前記外周表面上で収縮させるステップをさらに含むことを特徴とする実施形態５から１８いずれか１項記載の方法。
【００９１】
実施形態２０
前記シート上に前記外皮バッチを配置するステップが、ドクターブレードによる外皮形成および軸方向外皮形成のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする実施形態５から１９いずれか１項記載の方法。
【００９２】
実施形態２１
ハニカム本体を形成する方法において、
ハニカムコアの第１の端面から第２の端面まで延在する該ハニカムコアの外周表面上に、充填材を配置して周縁の部分セルを充填し、さらに、該周縁の部分セルの壁を露出させるステップ、
前記充填材上に外皮バッチを配置するステップ、および、
前記外皮バッチを硬化させるステップであって、硬化した外皮を前記ハニカムコアに接合させて、前記ハニカム本体を形成する、ステップ、
を含み、前記硬化させるステップが、前記充填材の少なくとも一部分を犠牲にするステップを含み、前記硬化した外皮が、前記第１の端面から前記第２の端面まで開口した、周縁の部分セルチャネルの部分の外壁を形成することを特徴とする方法。
【符号の説明】
【００９３】
１００    ハニカム本体
１０４    ハニカムコア
１１０    チャネル壁
１１２    セルチャネル
１１４、１１６    端面
１１８    外周
１２０    部分セルチャネル
１２２    間隙
１２４    外皮
１３０    シート
１３８    充填材
１４０    外皮バッチ層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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