[发明专利]蜂窝结构体用密封材料、蜂窝结构体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及蜂窝结构体用密封材料、蜂窝结构体以及蜂窝结构体的制造方法。

背景技术

蜂窝结构体用作除去由柴油发动机等内燃机排出的废气中的颗粒等的过滤器，或者用作除去废气中的HC(烃)、CO(一氧化碳)等有害成分的催化剂载体。作为构成蜂窝结构体的各种构成部件的材料，使用无机纤维。具体地说，例如，作为将2个以上蜂窝烧制体结合以制成陶瓷块时的密封材料(粘接材料)、或者作为涂布于陶瓷块外周的密封材料(外周密封材料，以下也称为外周被覆材料)，使用含有无机纤维的密封材料。

如果这样的无机纤维侵入体内、特别是侵入肺等并长期保持原状残存，则有可能对人体产生不良影响。因此，希望密封材料所使用的无机纤维是对人体具有优异的安全性的材料。

专利文献1记载了一种密封材料，其含有选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物作为无机纤维。

专利文献1所记载的包含上述化合物的无机纤维是所谓的生物溶解性纤维。由于生物溶解性纤维具有溶解于生理盐水的性质，即使进入体内，也会溶解并被排出体外，因此被认为其对人体的安全性优异。

专利文献1：国际公开第05/110578号小册子

发明内容

对于专利文献1记载的密封材料而言，为了能够通过涂布在陶瓷块或蜂窝烧制体上来形成预定的密封材料层，除上述无机纤维以外，还混合无机粘结剂、有机粘结剂、无机颗粒以及水等，制备成糊状。

但是，如果使用上述生物溶解性纤维作为无机纤维，并根据需要添加氧化物溶胶来制备出密封材料并将其保存，则随时间的经过，糊状的密封材料发生凝集或凝胶化，有时密封材料的粘度上升，导致流动性降低。此外，当密封材料出现凝集或凝胶化这类现象时，难以将密封材料涂布在陶瓷块等上，作业上的不利增大。并且，若密封材料凝集或凝胶化，则难以均匀地涂布在陶瓷块等上，因此还存在涂布后的密封材料的厚度易出现不均、最终的密封材料层的强度亦会出现不均这样的问题。

本发明是为了解决这样的问题而作出的，目的在于提供一种蜂窝结构体用密封材料，该密封材料中的无机纤维的生物溶解性良好，且蜂窝结构体用密封材料制备后即使经过较长时间，在陶瓷块等上的涂布性依然良好。

并且，本发明的目的还在于，提供使用上述蜂窝结构体用密封材料而制造出的蜂窝结构体以及提供上述蜂窝结构体的制造方法。

本发明人对密封材料出现凝集或凝胶化的原因进行了深入研究，结果发现，当密封材料糊的pH值增大时，易发生因密封材料所含有的无机颗粒和/或氧化物溶胶的凝胶化而导致的密封材料凝胶化。

对密封材料凝胶化的具体机制尚不明确，但是可以考虑如下。

据认为，通常在密封材料所含有的无机颗粒和氧化物溶胶的表面形成双电荷层，表面状态得以稳定，由此无机颗粒和氧化物溶胶维持分散状态而存在。

但是，当pH增大，例如，pH大于6(即，即使是pH7附近的中性条件下)时，生物溶解性纤维所含有的多价金属离子(例如，Ca²⁺、Mg²⁺等)溶出，这些多价金属离子对无机颗粒和/或氧化物溶胶的表面电荷产生干扰。据推测，该干扰现象造成无机颗粒和/或氧化物溶胶的表面的电荷失去平衡，无机颗粒和/或氧化物溶胶发生聚集，因此密封材料出现凝胶化。

另外，据认为，密封材料的pH对多价金属离子与无机颗粒之间和/或多价金属离子与氧化物溶胶之间的扩散接触频率产生影响，据认为，如果pH增高，则由于上述扩散接触频率增高(反应速度提高)，所以容易推进密封材料的凝胶化。

需要说明的是，本说明书中，凝胶化是指，由于pH的变化、多价金属离子的存在等，造成溶胶中本来分散着的固体成分发生凝集、缔合或相变化，从而密封材料糊的粘度上升的现象。

另外已清楚，通过使密封材料为酸性(pH6以下)，能够抑制多价金属离子从生物溶解性纤维中溶出，能够防止密封材料的凝胶化。但是，当使密封材料为酸性时，虽然能够防止密封材料的凝胶化，然而还已知存在如下问题：使密封材料为酸性后，密封材料固化后的强度小于未使用生物溶解性纤维的密封材料固化后的强度。

立足于这样的研究结果，本发明人发现，通过在从生物溶解性纤维中溶出的多价金属离子与无机颗粒和/或氧化物溶胶发生扩散接触前，降低密封材料中的多价金属离子浓度或使它们不存在，能够制成如下的蜂窝结构体用密封材料：密封材料糊制备后即使经过较长时间，在陶瓷块等上的涂布性依然良好，并且具有优异的固化后的密封材料的强度，从而完成了本发明。