[发明专利]包含多层水泥表皮的蜂窝结构

说明书

本申请根据35U.S.C.§120要求2012年11月29日提交的美国专利申请系列号第13/688,891号的优先权，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。

背景

本发明的示例性实施方式通常涉及蜂窝结构，并涉及包含多层外表皮层的陶瓷蜂窝微粒过滤器和基材，所述多层外皮层表现出与下方蜂窝体之间改进的热膨胀相容性、改进的蜂窝结构的等压强度和改进的制造过程时间。

技术背景

因为不可预测的干燥和烧制收缩率，难以制造符合初始设备制造商(OEM)和供应链设定的严格的尺寸要求的大直径微粒过滤器和基材。因此，可使用冷固型陶瓷水泥来形成蜂窝整体件(包括由蜂窝区段形成的蜂窝整体件)的外表皮。将冷固型陶瓷水泥混合并施涂至烧制的、成形的或分段的基材，然后允许在环境条件下干燥或通过对流或微波在升高的温度下干燥该湿的表皮。然后，干燥的部分易于接收催化剂涂层和所需的任意其它下游加工。

目前的表皮设计表现出最终应用与中间加工和处理之间矛盾的物理性质要求。运行中，材料必须具有低热膨胀和高耐热冲击性(低弹性模量)以耐受严苛的热梯度。为实现这些性质，需要高孔隙度和弱粘结以用于最大表皮挠性。为承受运输、处理和/或加工(包括催化期间极端的pH暴露)，需要高强度和耐碎屑/磨损性。为实现这些性质，寻求表皮和陶瓷体之间的强粘结和低孔隙度以用于最大表皮强度。

背景部分中公开的上述信息仅用于增强对要求保护的本发明的技术背景的理解并且因此可能含有不构成现有技术任意部分的信息或现有技术对本领域普通技术人员的可能启示。

总结

一个示例性实施方式提供了一种包含蜂窝体的蜂窝结构，该蜂窝体包含蜂窝体的第一和第二相对端面之间轴向衍生的多个孔道(该孔道包含互连多孔壁)以及位于蜂窝体外周上的第一水泥混合物层。该第一水泥混合物层可包含生胚水泥混合物(其中可对水泥混合物进行干燥但不进行煅烧)，或者该第一水泥混合物层可以是煅烧的水泥混合物。该蜂窝结构包含位于第一水泥混合物层上方的第二水泥混合物层。该第二水泥混合物层可包含生胚水泥混合物，或者该第二水泥混合物层可以是煅烧的水泥混合物。

一个示例性实施方式还公开了一种制备蜂窝结构的方法，包括：使用第一水泥混合物涂覆蜂窝体的外周，干燥蜂窝体外周上的第一水泥混合物以形成第一表皮层，使用第二水泥混合物涂覆第一表皮层，干燥蜂窝体外周上的第二水泥混合物以形成第二表皮层。

一个示例性实施方式还公开了一种用于将双表皮层施涂于蜂窝体的系统，其包括：配置为使用第一水泥混合物涂覆蜂窝体外周的第一水泥混合物施涂器单元、配置为干燥第一水泥混合物以形成蜂窝体外周上的第一表皮层的干燥单元、配置为使用第二水泥混合物涂覆第一表皮层以在干燥时形成蜂窝体外周上的第二表皮层的第二水泥混合物施涂器单元。

本发明的其它特征和优点将在以下描述中指出，它们通过该描述不难理解，或者可通过实施本发明而了解。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本发明的示例，用来提供理解要求保护的本发明的性质和特性的总体评述或框架。

附图简要说明

包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的多种示例性实施方式，并与描述一起用来说明本发明的原理和操作。

图1是根据本发明的示例性实施方式的蜂窝结构的立体图。

图2是图1的蜂窝结构的端视图。

图3示意性显示通过内部扩散和表面蒸发进行干燥的模型。

图4A显示缓慢干燥条件(如过夜)下图3所示模型的渐变水含量梯度，且图4B显示快速干燥条件下图3所示模型的剧变水含量梯度。

图5A、5B和5C显示非多孔(图5A)、中等多孔(图5B)和高度多孔(图5C)蜂窝体存在的情况下图3所示模型的水含量梯度，所述蜂窝体从表皮中吸收水分并从而使水分梯度缓和。

图6是流程图，显示根据本发明的示例性实施方式制备双表皮化产品的示例性方法。

图7是根据本发明的示例性实施方式的蜂窝体多层表皮系统的示意图。

图8是根据本发明的示例性实施方式的蜂窝结构的立体图。

图9A是照片，显示根据示例性实施方式的2英寸直径蜂窝体上的示例性芯表皮。可以看到快速干燥导致的缺陷。图9B是照片，显示根据示例性实施方式的具有图9A所示的芯表皮的2英寸直径蜂窝体上的示例性包覆表皮。通过第二层表皮除去缺陷。图9C是图9A和9B所示实施例的相应端部的照片。