具体实施方式

现在将参考如附图所示的本发明的实施方式来详细描述本发明。提到的“一个实施方式”、“一种实施方式”、“一个示例性实施方式”、“一些实施方式”等表示所描述的实施方式可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施方式可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不一定指相同的实施方式。此外，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，认为结合其他实施方式影响这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，无论是否明确描述。

定义：本文关于在陶瓷体表层上施加底漆所使用的“厚度”是指底漆存在于陶瓷体表层的外表面上方的距离。对于圆柱体，厚度是指从该圆柱体的外表面向外测量的底漆层的径向尺寸。

本文关于底漆层的尺寸所使用的“深度”是指底漆已经渗透到陶瓷体表层(和/或壁)中的距离。对于圆柱体，底漆渗透到基材中的深度是指底漆渗透到该圆柱体的表层和/或壁中的径向距离。

如本文中所使用的“激光深度”是指激光能够渗透底漆厚度并且将底漆熔合到陶瓷体表层的距离。

形成可用于实施本实施方式的堇青石的陶瓷批料混合物实例公开在以下共同转让的美国专利号中：3,885,977；4,950,628；5,183,608；5,258,150；6,210,626；6,368,992；6,432,856；6,506,336；6,773,657；6,864,198；7,141,089和7,179,316，它们全部通过引用全文纳入本文。堇青石体由无机材料形成，所述无机材料包括高纯度粘土、氧化硅、氧化铝和氧化镁，它们可以滑石、高岭土、氧化铝和无定形氧化硅粉末的形式来供应，并且可以包含所引用的现有技术中指示的其他材料。将粉末按现有技术中所述的适于形成堇青石体的比例混合。除了堇青石外，也可使用其他多孔陶瓷材料，例如，钛酸铝。

陶瓷前体的批料可与临时粘结剂(例如，甲基纤维素材料)干混，以形成干燥的批料。可以通过混合(例如，在研磨机或犁片桨式混合机中混合)来使各成分混配。可以添加合适的液体载剂，例如水，连同增塑剂或润滑剂，并研磨，以形成增塑的批料。用水作溶剂时，水使粘结剂和粉末颗粒水合。如果需要，可接着向混合物中添加表面活性剂和/或润滑剂，以润湿粘结剂和粉末颗粒。然后增塑的批料例如通过挤出通过模头而成形成蜂窝生坯体，如共同转让的第5,205,991号美国专利中所述，所述专利通过引用全文纳入本文。

增塑的批料可以包括任何数目的胶溶剂，粘结剂(例如甲基纤维素)，挤出助剂，润滑剂(例如硬脂酸钠)，增塑剂，增强剂等，以帮助挤出过程和/或产生期望的结构和孔性质用于预期应用。可以被包括在挤出制剂中的材料实例包括但不限于玻璃或陶瓷纤维或丝，碳化硅纤维，纤维素化合物，淀粉，硬脂醇，石墨，硬脂酸，油，脂肪和聚合物。

然后，前体批料可以通过在任何合适的混合机中剪切上述形成的湿混合物来增塑，批料将在混合机中增塑，例如但不限于，双螺杆挤出机/混合机、螺旋混合机、碾式混合机、利特福德(Littleford)混合机，或双臂混合机等。增塑的批料也可以例如通过挤出通过模头形成生坯体蜂窝来成形，如共同转让的第5,205,991号美国专利中所述，所述专利通过引用全文纳入本文。增塑的程度取决于组分(粘结剂、溶剂、表面活性剂、润滑油和无机物)的浓度，组分的温度，投入到批料中的功的量，剪切速率，以及挤出速度。在增塑期间，粘结剂在溶剂中溶解并且形成高粘度流体相。所形成的粘结剂是坚硬的，因为体系极度缺乏溶剂。表面活性剂能够使粘结剂相粘附于粉末颗粒。

当通过挤出形成生坯蜂窝制品时，可以使用液压油缸挤压机、或者两段排气单钻挤出机或在出料端连接有模头组件的双螺杆混合机进行挤出。然后对这种湿的制件生坯体进行干燥以形成干燥的生坯体。有用的干燥技术包括微波干燥、RF干燥、红外加热、强制热空气干燥、环境空气干燥等以及它们的组合。所述干燥可在湿度和温度受控的环境下进行。然后在合适的炉中烧制生坯制件，以形成陶瓷蜂窝制品。

本公开所述的带标签的陶瓷蜂窝体可以用作抗污染装置，例如用在机动车的排气系统中，例如，诸如在汽油机或柴油机驱动车辆中的催化转化基材或微粒过滤器。用于这些应用的陶瓷蜂窝制品由多孔陶瓷薄壁的基体形成，所述壁限定了多个平行的气体传导通道。在用作汽油发动机汽车中的催化基材的陶瓷蜂窝制品中，气体传导通道在两端处可以是开放的。向壁的外表面施加催化涂层。流动通过通道的排气与壁表面上的催化涂层接触。这些蜂窝制品被称为流通式基材。

过滤器包括蜂窝设计，其具有进口端和出口端以及从进口端延伸到出口端的多个孔道，所述孔道具有多孔壁，其中，在进口端处的孔道总数中的一些沿着其一部分长度被堵塞，而进口端处开放的剩余孔道在出口端处沿着其一部分长度被堵塞，以使得从进口端穿过蜂窝孔道到达出口端的发动机排气流流到开放的孔道中，穿过孔道壁，并且通过出口端处的开放孔道从结构中流出。

一般来说，蜂窝孔道密度范围为235个孔道/cm²(约1500个孔道/英寸²)至1个孔道/cm²(约6个孔道/英寸²)。除了这些，常用的蜂窝的一些实例包括但不限于约94个孔道/cm²(约600个孔道/英寸²)，约62个孔道/cm²(约400个孔道/英寸²)，或约47个孔道/cm²(约300个孔道/英寸²)，以及具有约31个孔道/cm²(约200个孔道/英寸²)的那些。对于约62个孔道/cm²(约400个孔道/英寸²)，典型的壁厚度为0.15mm。壁厚度的范围为约0.075mm至约1.5mm。

底漆可以是白色或浅色，以使得代码容易在底漆上显现。底漆组合物可以包括浅色颜料，例如，由TiO₂提供的白色颜料，以提供相对于底漆层上相对较暗的部分的高对比度，例如，通过激光标记形成。底漆可以包含溶剂、粘结剂和增稠剂。溶剂的实例包括乙酸酯和醇。粘结剂的实例包括硅酮、聚硅氧烷、聚倍半硅氧烷、含钛树脂、碳硅烷树脂和聚硅氮烷。增稠剂可提供触变/剪切致稀行为。有用的增稠剂包括火成二氧化硅。丝网印刷底漆制剂具有高粘度，以允许在施加过程期间准确地放置盖片，并且具有干净清晰的线条。丝网印刷油墨的触变/剪切致稀性质将底漆保持在表面上，使得在丝网印刷之后(例如，在施加高剪切速率后)和短暂延迟后，油墨将返回到高粘度。有利地，用于恢复初始粘度的短暂延迟使得油墨膜在施加后稍微流动，保留在陶瓷体上，并且在陶瓷体上形成均匀且平滑的表面。

以液体形式向陶瓷体施加底漆。丝网印刷系统可包括三个主要部件——丝网、刮墨刀和覆墨条。丝网中具有图案，该图案应允许或阻挡底漆通过丝网转移。刮墨刀接着行进过图案区域以帮助将底漆转移到目标表面。覆墨条用新鲜材料均匀地覆盖图案，以准备下一个印刷冲程。

对实践所公开的实施方式有用的丝网是可商购的。有用的丝网尺寸包括但不限于230/48、305/34、380/31和420/27。优选的丝网尺寸是305/34、380/31和420/27。丝网尺寸的顶值是每线性英寸的线直径，并且丝网尺寸的底值是以微米计的单根线直径。丝网尺寸控制着被转移到陶瓷体表面的底漆的量，以及渗透多孔亚表面的底漆的量。

本发明人发现，刮墨刀角度有助于底漆的丝网印刷。刮墨刀角度是刮墨刀与被丝网印刷的部分之间的角度。小的刮墨刀角度使得有更少的底漆通过丝网流到陶瓷体上。高度波纹化的陶瓷体可能需要不同的刮墨刀头或刮墨刀角度。

根据本文公开的实施方式，白色底漆层被丝网印刷到经烧制的陶瓷体的一部分上。在一些实施方式中，底漆层的厚度小于25微米，小于22微米或者甚至小于20微米。如本文所述，本发明人发现，可使用厚度小于25微米的底漆层，以得到基本上不剥落或开裂的底漆层。被底漆层涂覆的蜂窝体的表面积可以是几平方英寸(例如，1-4英寸×1-4英寸)。

施加于底漆层的数据承载标记包括机器可读码或成分，例如，一维条形码(通过以一维线排列的一系列不同宽度传达信息)，二维矩阵码(例如，深色和浅色方块或框的阵列)等。机器可读成分可包括印刷的(例如，相对较深颜色的)点或其他部分和未印刷(例如，相对较浅颜色)的部分的图案。对印刷部分和未印刷部分使用不同颜色可用于增加印刷部分与未印刷部分之间的光学对比度，由此降低读取误差的可能性。机器可读码包括具有标记和未标记部分的任何类型的信息承载图案。二维矩阵码的使用提供了标记内包含的信息的可靠记录，因为标记的很大一部分(例如，多达30％)可以在不丢失信息的情况下呈现为不可读。除了机器可读取成分外，标记还可包括人可读取成分，例如，字母数字数据串，以在计算机代码读取器不可获得时，帮助提取数据。

数据承载标记可包括特定的制造信息，例如，生产经烧制的陶瓷体的特定工厂和/或窑，批料，生产日期和时间，和/或唯一个体识别码(例如，使用全球唯一标识符系统或其他编码系统，其中，对于某重要的时间，不存在两个相同的码)。唯一个体识别码可包含提供标记、日期、在该日期生产的经烧制的陶瓷体的序列号等的工位、生产线和/或设施。唯一识别符还可通过合适的加密码进一步加密，以使得除了当然拥有加密码密钥的制造商外，代码信息难以被逆向工程化。

分配给单个蜂窝并与单个蜂窝相关的每个唯一单独标识符的数据可以在制造顺序期间存储在关系数据库中，并且可以在以后提取。如此，用于制造蜂窝体的来源、制造材料和工艺，以及用于制造蜂窝体的仪器和设备，连同蜂窝体的性能、性质和属性在制造后都可以很容易地查到。因此，蜂窝体中的任何缺陷或变化均可以容易地与所用的材料、工艺和/或仪器关联起来。因此，如果需要，可在原材料、工艺等中进行改变，以起到改变性质或属性的作用，并且减少将来的蜂窝制品中此类缺陷的发生。

唯一识别符信息可由计算机程序生成，该计算机程序确保代码对于每个单独的蜂窝在长时间内是唯一的，例如超过十年。这使得能够将该特定蜂窝追溯到其制造过程中经历的任何过程，包括对所用原材料，所采用的特定批料和工艺，制造日期，所使用的特定挤出机生产线和挤出模具，窑和烧制周期，采用的精整操作等的可追溯性。

根据本文公开的一个实施方式，一种用于在蜂窝体上施加数据承载标记的方法包括：陶瓷体装载步骤，在该步骤中，对陶瓷体进行接合，以适当取向保持住，并且转位(index)到材料施加工位。在丝网印刷步骤中，根据丝网印刷技术，使用刮墨刀或其他施加器，通过丝网或网将底漆施加到经烧制的陶瓷上。然后可将陶瓷体转位到材料干燥工位。在干燥步骤中，可将陶瓷体定位在通气口或出口附近，并且使干燥气体(例如热空气)流到陶瓷体表面上。接着可将陶瓷体转位到编码工位，例如，点阵编码工位。蜂窝体可位于激光器附近，并且激光接触底漆层并且通过将对应于指定代码的图案烧到底漆层中，向底漆层施加代码。

根据本文公开的方法，使用激光来氧化底漆固体并将它们熔合到陶瓷体表面上，从而向白色底漆层施加数据承载标记或代码。在一个实施方式中，所述激光是二氧化碳激光。激光标记可在施加底漆层之后立即进行，并且没有任何中间的干燥或固化步骤。在激光标记之后，可将陶瓷体加热到350°-500℃以对底漆层进行煅烧。在一些实施方式中，激光深度(激光能渗透到底漆层中的深度)大于底漆层的厚度，以有助于激光标记附着于底漆，以及底漆附着于陶瓷体的表层。应理解，激光深度可通过根据底漆的组成和厚度改变激光类型和/或功率来设置。在一些实施方式中，激光深度小于底漆层的厚度，但是通过底漆中的无机化合物(例如二氧化钛)的结晶(由激光能造成)，并且该结晶接着附着于陶瓷体表面，实现了对陶瓷体表面的附着。优选地，激光深度与底漆厚度大致一样深，或者大于底漆厚度，以促进底漆熔合到陶瓷体表层并且代码附着于底漆。

本文公开的实施方式提供了一种丝网印刷的底漆层，其中，所述层具有减少的开裂或剥落，为代码提供了改进的可激光加工性以在烧到陶瓷体表面中并将代码附着于陶瓷体表面时易于穿透底漆层，增加了激光标记速度(从而提高产量和降低成本)，减少了干燥时间(从而增加产量和降低成本)，并防止底漆吸附到孔道基体中(底漆材料通过外表层渗透并进入到蜂窝体的壁中)。

为了更完整地说明本公开的实施方式，下文提出了以下实施例。

实施例

在实施例中，使用商购自康宁股份有限公司(Corning Incorporated)的三种不同的堇青石基材(蜂窝体)。基材1由堇青石制造并且具有40％的孔隙率(下文中称为“基材1”)。基材2由堇青石制造，具有更高波纹化的具有峰和谷的表层，并且具有65％的孔隙率(下文中称为“基材2”)。基材3由堇青石制造并且具有30％的孔隙率(下文中称为“基材3”)。如本文所述，也可采用其他多孔陶瓷体。

将底漆层丝网印刷到基材1、基材2和基材3上。丝网印刷过程是使用所指示的丝网(在对应的表格、附图或说明中所指示的)，以及刮墨刀和覆墨条，将液体底漆丝网印刷到对应的基材上。通过环境空气干燥底漆。比较例A-C包括表现出开裂或剥落的那些实施例，而实施例1-4没有表现出开裂或剥落。

在实施例中，通过下述扫描电子显微镜(“SEM”)条件测量底漆层厚度、底漆层深度和激光深度。将底漆贴片切成三个截面，这三个截面由底漆贴片的最右截面，底漆贴片的最左截面和中心截面组成。然后将样品插入到环氧树脂中。制备抛光的截面样品。将导电碳涂料蒸发到样品上以减少带电。SEM仪器是在15kV下的Jeol JSM-6610LV，并且具有500倍放大倍数。在下表2-5中，在所取样品的相同区域上进行五次测量。

实施例使用下表1中列出的底漆组合物。

表1——底漆

比较例A和实施例1：该实施例例示了不同的丝网尺寸对转移到基材的底漆量的影响。比较例A使用180/48丝网，并且实施例1使用305/34丝网。如图1所示，底漆层的厚度以微米报告。如图1所示，使用比较例A的180/48网进行丝网印刷所得到的底漆层厚度大于使用实施例1的305/34网进行丝网印刷所得到的底漆层厚度。类似地，由于使用180/48网进行丝网印刷所造成的丝网印刷层进入到每个基材中的深度大于由于使用305/34网进行丝网印刷所造成的进入到每个基材中的丝网印刷层的深度。

图2示出了与图1的结果对应的SEM。基材的孔隙率也影响所得到的丝网印刷的底漆层的厚度以及丝网印刷层的深度。该SEM比较了当通过两种网尺寸不同的丝网施加到具有不同孔隙率的基材时，底漆厚度的差异。无论孔隙率如何，相比于305/34丝网，比较例A的180/48网在基材表面上沉积更厚的底漆层。

进行铝杯测试以证明底漆厚度与底漆开裂之间的关系。对样品A、B和C中的每一者使用相同尺寸的铝杯，如图3所示。添加的底漆的量不同，以建立不同的底漆层厚度：样品A为2克，样品B为1克，并且样品C为0.5克。向铝杯添加底漆，然后在160℃下干燥15小时。最厚的样品A的层显示出底漆开裂，而较薄的样品B和C的层未显示出底漆开裂，如图3所示。使用铝杯测试证明了底漆厚度与底漆开裂之间的关系。当底漆层剥落时，通常也发生开裂。为了维持底漆贴片的完整性，底漆层不应开裂或剥落。

实施例2：该实施例说明了使用相同的丝网尺寸，孔隙率不同的基材对底漆层厚度的影响。图4A示出了使用380/31丝网尺寸时，具有丝网印刷的底漆层的基材1(由堇青石制造并且具有40％的孔隙率)的SEM。图4B示出了使用380/31丝网尺寸时，具有丝网印刷的底漆层的基材2(由堇青石制造并且具有65％的孔隙率)的SEM。图4C示出了使用380/31丝网尺寸时，具有丝网印刷的底漆层的基材3(由堇青石制造并且具有30％的孔隙率)的SEM。在具有最低孔隙率基材的情况中，基材上具有最厚的底漆层，而最薄的底漆层在最高孔隙率的基材上。这与底漆溶剂进入到陶瓷体表层中的吸附深度以及底漆固体的颗粒尺寸直接相关(较大的颗粒尺寸一般阻止底漆更深地渗透到表层中)。

图5示出了在基材3上用180/47的丝网和380/31的丝网进行丝网印刷后的并排SEM比较。图5A是在基材3上使用180/47网进行预先热冲击印刷。图5B是在图5A的基材3上使用180/47网进行热冲击后的底漆的截面图。图5C是图5B的热冲击后的底漆表面。图5D是在基材3上使用380/31网进行预先丝网印刷。图5E是在图5D的基材3上使用380/31网进行热冲击后的底漆。图5F是图5E的热冲击后的底漆表面。

实施例3：用305/34和380/31丝网对基材1、2和3进行丝网印刷。使用SEM来分析五个位置中的底漆贴片厚度、深度和激光深度，并且报告最大厚度值。样品是抛光截面并且放大倍数为500倍。

下表2和3列出了基材1的结果。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有22.2微米或更小的底漆厚度。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有23.8微米至34.6微米的最大底漆深度。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有14.6微米至20.2微米的底漆最大激光深度。

通过380/31丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有16.6微米或更小的底漆厚度。通过380/31丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有61.4微米至79微米的最大底漆深度。通过380/31丝网进行丝网印刷的基材1的五个测量位置具有11.8微米至17.4微米的底漆最大激光深度。

下表4和5列出了基材2的结果。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材2的五个测量位置具有7微米或更小的底漆厚度。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材2的五个测量位置具有85.4微米至149.4微米的最大底漆深度。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材2的五个测量位置具有40.2微米至45.4微米的底漆的激光深度。通过305/34丝网进行丝网印刷的基材2的每个位置具有超过对应厚度的激光深度。如上所述，至少与底漆层的厚度一样深的激光深度有利于底漆熔合到基材表层以及代码或标记附着于底漆层。

通过380/31丝网进行丝网印刷的基材2具有12.2微米或更小的底漆厚度。通过380/31丝网进行丝网印刷的基材2的五个测量位置具有91.4微米至109.4微米的最大底漆深度。通过380/31丝网进行丝网印刷的基材2的五个测量位置具有43.4微米至57.8微米的底漆的激光深度。通过380/31丝网进行丝网印刷的基材2的每个位置具有超过对应厚度的激光深度。如上所述，至少与底漆层的厚度一样深的激光深度有利于底漆熔合到基材表层以及代码或标记附着于底漆层。

表2——基材1：通过305/34丝网进行丝网印刷

表3——基材1：通过380/31丝网进行丝网印刷

表4——基材2：通过305/34丝网进行印刷丝网

表5——基材2：通过380/31丝网进行印刷丝网

比较例B和实施例4：如表6所示，用180/37丝网进行丝网印刷的比较例B的基材3具有25.4微米至37微米的最大厚度，并且表现出剥落。相较之下，如表7所示，实施例4包括用380/31丝网进行丝网印刷的基材3，其具有14.6微米至22.5微米的厚度，并且不表现出剥落或开裂。

表6——基材3：通过180/37丝网进行印刷丝网

表7——基材3：通过380/31丝网进行印刷丝网

图6示出了渗透到基材表层中的粘结剂。这些图片通过荧光光学显微技术[奥林巴斯(Olympus)IX70]拍摄并且在350nm通过UV光被激发，显示出粘结剂渗透。浅灰色区域是光学粘结剂，显示出了粘结剂渗透。

实施例5和比较例C：对于该实施例，使用305/34丝网将底漆贴片丝网印刷到基材3上。利用16倍放大倍数的图7A示出了在煅烧之前在基材3上的丝网印刷的底漆。利用80倍放大倍数的图7B示出了具有图7A的丝网印刷底漆的基材3。图7B中标记为“薄底漆区”的区域例示了实施例5的17.054微米、18.978微米、19.578微米和22.101微米的发明性底漆厚度。图7B中标记为“厚底漆区”的区域是比较例C，并且例示了50.136微米、54.343微米、55.208微米和57.495微米的底漆厚度。图7C示出了煅烧后的图7B的底漆。实施例5的厚度为17.054微米至22.101微米的发明性底漆层不开裂，而比较例C的厚度为50.136微米至57.405微米的底漆层开裂。实施例5的厚度小于或等于25微米的发明性底漆层不开裂。因此，实施例5证明了底漆厚度对开裂的影响。

比较例D：将底漆贴片丝网印刷到基材1上。图8示出了基材1上的丝网印刷的底漆的SEM。底漆厚度为36.6微米，并且SEM显示出底漆层剥落。因此，比较例D证明了底漆厚度对剥落的影响。

实施例6：使用305/34、380/31和420/27丝网在基材3上丝网印刷底漆贴片，以确定丝网对贴片厚度的影响。刮墨刀和覆墨条用于丝网印刷。图9示出了对于实施例6，使用305/34、380/31、和420/27的网，在基材3上的底漆厚度的箱线图。当使用305/34的丝网时，平均厚度差异比使用380/31和420/27丝网的高。使用380/31和420/27丝网制造的贴片的底漆厚度差异不显著。

除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任何方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。另外，如本文所使用的，冠词“一个”旨在包括一个或多于一个部件或元件，并且不旨在被理解为意为仅一个。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以进行各种修改和变动而不偏离公开的实施方式的精神或范围。因为本领域技术人员可以结合实施方式的精神和实质，对所公开的实施方式进行各种改良、组合、子项组合和变化，因此，应认为本公开的实施方式包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

如果本文中列出包含上限值和下限值的数值范围，则除非在特定情形下另外指出，否则该范围旨在包括范围的端点以及该范围之内的所有整数和分数。权利要求的范围并不限于定义范围时所列举的具体值。另外，当数量、浓度或其他数值或参数以范围、一个或多个优选范围或优选上限值和优选下限值的列表的形式给出时，这应当被理解为明确公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任何配对形成的所有范围，而无论这些配对是否被单独公开。最后，当使用术语“约”来描述范围的值或端点时，应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论范围的数值或端点是否使用“约”列举，范围的数值或端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，另一种未用“约”修饰。

如本文所用，术语“约”指量、尺寸、范围、配方、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的，但可按照要求是大致的和/或更大或者更小，如反射公差、转化因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其他因子。

应理解，本文使用的短语或术语是为了描述而非限制。本公开的广度和范围不应受限于上述任何示例性实施方式，而应根据所附权利要求书及其等同内容来定义。