CN107261843B - 蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝结构体，其收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移。蜂窝结构体具备蜂窝结构部、以及从其外周的一部分向外侧突出的凸部，该蜂窝结构部具有划分形成从流入端面延伸至流出端面的多个孔格的隔壁；凸部以环状围绕蜂窝结构部的外周且至少一个端部的形状为具有锥面的锥状，并且具有以构成锥面的方式设置的外周涂层，最大厚度为1～20mm；锥面上具有表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域；粗糙面区域是粗糙面区域角θ的合计成为108°以上的区域；锥面与孔格的延伸方向所形成的角度即倾角为10～80度。

Description

蜂窝结构体
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。进一步详细而言，本发明涉及如下蜂窝结构体，其收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移，此外，收纳于罐体内时在外周缠绕的垫片不易破损。
背景技术
以往，作为车辆、船舶的内燃机等的尾气净化用的、担载催化剂来使用的催化剂载体，集尘装置的过滤器元件，已知有蜂窝结构体，其具备蜂窝形状内柱部(蜂窝结构部)以及在该内柱部的外周形成的凸部。作为这样的蜂窝结构体，例如，公开了具备至少一个端面为锥状的凸部的结构体(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－184218号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，根据使用状况的不同，专利文献1中记载的蜂窝结构体有时在收纳于罐体时产生圆周方向的偏移，从而产生因车辆等的振动而发出异响等问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的。本发明提供一种蜂窝结构体，其在收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移，此外，收纳于罐体内时在外周缠绕的垫片不易破损。
用于解决问题的方法
[1]一种蜂窝结构体，其具备蜂窝结构部，其具有多孔质的隔壁，所述隔壁划分形成从作为一个端面的流入端面延伸至作为另一端面的流出端面并成为流体的流路的多个孔格；以及凸部，其从上述蜂窝结构部的外周的一部分向外侧突出；上述凸部按照以环状连续或断续地围绕上述蜂窝结构部的上述外周的方式设置；上述凸部的至少一个端部的形状为具有锥面的锥状；上述凸部具有至少构成上述锥面的外周涂层；上述凸部在与上述孔格的延伸方向正交的截面中的最大厚度为1～20mm；上述凸部在由上述外周涂层构成的上述锥面上具有表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域；在与上述蜂窝结构体的中心轴平行地观察该蜂窝结构体的情况下，将从上述蜂窝结构体的中心轴以通过上述粗糙面区域的方式向外周面划出的2条直线所形成的角度的最大值设为粗糙面区域角θ时，上述粗糙面区域角θ的合计为108°以上；在与上述孔格的延伸方向平行的截面中，上述锥面与上述孔格的延伸方向所形成的角度即倾角为10～80度。
[2]上述[1]所述的蜂窝结构体，在与上述孔格的延伸方向平行的截面中，上述凸部的宽度为上述蜂窝结构部的全长的1～80％。
[3]上述[1]或[2]所述的蜂窝结构体，上述凸部的表面的一部分为平面部，所述平面部为与上述孔格的延伸方向平行的平面。
[4]上述[1]～[3]中任一项所述的蜂窝结构体，上述蜂窝结构部包含选自由堇青石、碳化硅、莫来石、钛酸铝和氧化铝组成的组的至少一种。
[5]上述[1]～[4]中任一项所述的蜂窝结构体，上述蜂窝结构部具备封孔部，所述封孔部对流入孔格的上述流入端面侧的开口部和流出孔格的上述流出端面侧的开口部进行封孔，其中，所述流入孔格为上述多个孔格中的预定的孔格，所述流出孔格为上述多个孔格中的剩余的孔格。
发明效果
本发明的蜂窝结构体具备：具有锥面的预定的凸部、以及覆盖该凸部的锥面且在其表面上具有粗糙面区域的外周涂层，该粗糙面区域是其粗糙面区域角θ的合计为108°以上的区域。因此，本发明的蜂窝结构体在收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移。其结果是，本发明的蜂窝结构体在将蜂窝结构体收纳于罐体内时，缠绕于蜂窝结构体外周的垫片不易破损。
附图说明
图1是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。
图2是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的截面图。
图3是示意性表示本发明的蜂窝结构体的另一个实施方式的立体图。
图4是示意性表示本发明的蜂窝结构体的另一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的截面图。
图5是示意性表示本发明的蜂窝结构体的再一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的截面图。
图6是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式以与其中心轴平行地观察得到的状态的平面图。
图7是示意性表示本发明的蜂窝结构体的再一个实施方式以与其中心轴平行地观察得到的状态的平面图。
符号说明
1：隔壁；2：孔格；2a：流入孔格；2b：流出孔格；5：封孔部；10：蜂窝结构部；11：流入端面；12：流出端面；15：凸部；15a：锥面；16：平面部；17：凸部主体；18：粗糙面区域；20：外周涂层；21：外周壁；100、101、102、103：蜂窝结构体；α：倾角；O：中心轴；A、B：直线；θ：粗糙面区域角。
具体实施方式
以下，边参照附图边具体地说明本发明的实施方式。本发明不限于以下的实施方式。应当理解的是，在不脱离本发明宗旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识对以下的实施方式适当地加以变更、改良等而得到的方式也包含于本发明的范围。
(1)蜂窝结构体：
本发明的蜂窝结构体的一个实施方式是图1、图2所示的蜂窝结构体100。蜂窝结构体100具备具有多孔质的隔壁1的蜂窝结构部10、以及从该蜂窝结构部10的外周的一部分向外侧突出的凸部15。隔壁1划分形成从作为一个端面的流入端面11延伸至作为另一端面的流出端面12并成为流体的流路的多个孔格2。蜂窝结构体100的凸部15按照以环状连续或断续地围绕蜂窝结构部10的外周的方式设置。凸部15的至少一个端部的形状为具有锥面15a的锥状。凸部15具有至少构成锥面15a的外周涂层20。凸部15的在与孔格2的延伸方向正交的截面中的最大厚度为1～20mm。凸部15在由外周涂层20构成的锥面15a上具有表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域18。然后，与蜂窝结构体100的中心轴O平行地观察蜂窝结构体100。即，使视线与中心轴O一致来观察蜂窝结构体100。在这种情况下(参照图6)，将从蜂窝结构体100的中心轴O以通过粗糙面区域18的方式向外周面划出的2条直线A、B所形成的角度的最大值作为粗糙面区域角θ。此时，凸部15的粗糙面区域18中，粗糙面区域角θ的合计为108°以上。蜂窝结构体100的与孔格2的延伸方向平行的截面中，锥面15a与孔格2的延伸方向所形成的角度即倾角α为10～80度。其中，粗糙面区域角θ是指，直线A、B所形成的角度中存在粗糙面区域一侧的角度。
这样的蜂窝结构体100具备凸部15，所述凸部15具有锥面15a，该锥面15a上具有粗糙面区域18，该凸部15的粗糙面区域18的粗糙面区域角θ的合计为108°以上。因此，蜂窝结构体100在收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移。此外，蜂窝结构体100在将蜂窝结构体100收纳于罐体内时缠绕于蜂窝结构体100的外周的垫片不易破损。
图1是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。图2是示意性表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的截面图。
(1－1)凸部：
凸部按照以环状连续或断续地围绕蜂窝结构部的外周的方式设置。通过形成有这样的凸部，即使蜂窝结构体在收纳于罐体内并受到振动等时，也能够限制蜂窝结构体在中心轴方向上移动。即，通过凸部，能够防止蜂窝结构体的中心轴方向的偏移。
“以环状连续地围绕”蜂窝结构部的外周是指，环状的凸部按照沿着蜂窝结构部的外周不具有缺失部分的方式围绕蜂窝结构部。此外，“以环状断续地围绕”是指，凸部按照沿着蜂窝结构部的外周具有缺失部分的方式围绕蜂窝结构部。也就是说，“以环状断续地围绕”是指，在蜂窝结构体的中心轴方向上观察蜂窝结构体时，蜂窝结构体的外边缘由凸部的表面和蜂窝结构部的侧面(外周)构成。“在蜂窝结构体的中心轴方向上观察蜂窝结构体时”是指，使视线与蜂窝结构体的中心轴一致来观察蜂窝结构体时。
此外，凸部的至少一个端部的形状为具有锥面的锥状。而且，凸部具有至少构成锥面的外周涂层。即，如图1、图2所示，凸部15中，在其表面的至少一部分设置有外周涂层20。该外周涂层20以至少构成凸部15的锥面15a的方式设置。如果以这种方式设置有外周涂层20，则在蜂窝结构体100的运输中等，即使凸部15受到外力，该凸部15也不易产生缺口等缺陷。其中，如图2所示，凸部15中，被外周涂层2覆盖的部分(凸部主体17)优选至少一个端部的形状为具有锥面的锥状。以这种方式设计，能够容易地形成由外周涂层20构成的锥面15a。
本发明的蜂窝结构体在与孔格的延伸方向平行的截面中，凸部的锥面与孔格的延伸方向所形成的角度即倾角α为10～80度。而且，上述倾角α优选为10～80度，进一步优选为20～60度。如果上述倾角α小于下限值，则有可能无法搭载于汽车等中有限的搭载空间。如果超过上限值，则环状凸部的端部(最外周部)有可能会缺口。其中，如图2所示，在与孔格2的延伸方向平行的截面中，倾角α也可以指锥面15a和与孔格2的延伸方向平行的直线C所形成的角度。
另外，蜂窝结构体100中，在与孔格的延伸方向平行的截面中，对于凸部主体17的锥面与孔格2的延伸方向所形成的角度即倾角，也优选为10～80度。以这种方式设计，能够在制造蜂窝结构体100时容易地将凸部的锥面与孔格的延伸方向所形成的角度即倾角α设在上述范围内。
在与孔格的延伸方向正交的截面中，凸部的最大厚度为1～20mm，优选为3～15mm，进一步优选为5～10mm。如果该最大厚度小于下限值，则无法通过凸部来保持蜂窝结构体。即，收纳于罐体内时，蜂窝结构体会在其中心轴方向和周向上偏移。另一方面，如果超过上限值，则难以搭载于汽车等中有限的搭载空间。“凸部的厚度”也可以说是从蜂窝结构部突出的方向的高度(参照图4的符号“H”)。其中，凸部的厚度是包含外周涂层的值。
凸部的宽度在与孔格的延伸方向平行的截面中优选为蜂窝结构部的全长的1～80％，特别优选为5～20％。如果凸部的宽度小于下限值，则有可能无法通过凸部来保持蜂窝结构体。如果超过上限值，则有可能无法搭载于汽车等中有限的搭载空间。这里，“凸部的宽度”是指凸部在蜂窝结构体的孔格的延伸方向上的长度(参照图2的符号“L”)。其中，凸部的宽度是包含外周涂层的值。
凸部15在孔格2的延伸方向上可以配置于蜂窝结构部10的任意位置。例如，凸部15既可以设置于蜂窝结构部10的中央部，也可以设置于端部。凸部15优选设置于蜂窝结构部10的中央部。其中，蜂窝结构部的中央部是蜂窝结构部在孔格延伸的方向上的中央部。具体而言，对于凸部的位置，优选距离X(参照图2)为蜂窝结构体在孔格的延伸方向的长度的1％以上，所述距离X为从蜂窝结构部的流入端面至靠近该流入端面的凸部端部为止的距离。如果距离X小于下限值，则在收纳于罐体内时难以安装在蜂窝结构体的外周缠绕的垫片，因此有可能无法将蜂窝结构体收纳于罐体内。
凸部的数量不限于1个。即，可以设置多个凸部。设置多个凸部时，优选将凸部至少设置于流出端面侧的端部和中央部。
外周涂层以至少构成凸部的锥面的方式设置。通过形成该外周涂层，从而即使凸部在蜂窝结构体的运输中等受到外力，该凸部也不易产生缺口等缺陷。此外，在凸部具有蜂窝结构的情况下，能够防止废气从凸部漏出。其中，“凸部具有蜂窝结构”是指凸部具有与蜂窝结构部的孔格的延伸方向平行地划分形成多个孔格的隔壁。图2所示的蜂窝结构体100是凸部15具有与蜂窝结构部10的孔格2的延伸方向平行地划分形成多个孔格2的隔壁1的例子。这里，凸部15的孔格2的开口部被外周涂层20堵塞。因此，如上所述，能够防止废气从凸部漏出。
凸部在由外周涂层构成的锥面上具有表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域。进而，本发明的蜂窝结构体的粗糙面区域以外的区域(平滑面区域)的表面的表面粗糙度的值比粗糙面区域的表面粗糙度的值小。即，蜂窝结构部的外周面和凸部的表面中，凸部的粗糙面区域以外的区域是平滑的，而另一方面，粗糙面区域的表面是粗糙(表面粗糙度为5～70μm)的。这样，通过刻意使预定的部分的表面粗糙，从而能够良好地防止收纳于罐体时的圆周方向偏移。
上述粗糙面区域的表面粗糙度为5～70μm，优选为15～60μm。如果上述粗糙面区域的表面粗糙度小于下限值，则收纳于罐体时圆周方向的偏移变大。进而，蜂窝结构体的凸部介由垫片与罐体的内壁发生接触不均，蜂窝结构体有时会破损。如果超过上限值，则在将蜂窝结构体收纳于罐体内时，缠绕于蜂窝结构体外周的垫片与粗糙面区域的摩擦阻力变大。因此，垫片有时会破损。其中，表面粗糙度(Ra)是根据算术平均粗糙度JIS B 0601:2001进行测定的值。
平滑面区域的表面粗糙度的值只要比粗糙面区域的表面粗糙度的值小就没有特别限制。例如，可以设为0μm以上且小于5μm。
外周涂层中的锥面的粗糙面区域是粗糙面区域角θ的合计成为108°以上的区域。该粗糙面区域角θ的合计优选为108～360°，进一步优选为144～360°。如果上述粗糙面区域角θ的合计小于下限值，则收纳于罐体时圆周方向的偏移大。此外，垫片会因蜂窝结构体的偏移而破损。其中，粗糙面区域为1处的情况下，该1处粗糙面区域的粗糙面区域角θ为108°以上；形成有多处粗糙面区域的情况下，各粗糙面区域的粗糙面区域角θ的合计为108°以上。图7所示的蜂窝结构体103显示的是形成有4处粗糙面区域18的情况，各粗糙面区域18在圆周方向上隔着间隔而形成。在这种情况下，如图7所示，对每个粗糙面区域18划出2条直线A、B，求出直线A与直线B所形成的角度，将它们的合计角度作为粗糙面区域角θ。
外周涂层的厚度优选为1～5000μm，进一步优选为10～3000μm。如果上述外周涂层的厚度小于下限值，则在担载催化剂时，催化剂用浆料有可能会从蜂窝结构体漏出。如果超过上限值，则不具有废气净化功能的部分的截面比率变大，因此净化性能有可能降低。
本发明的蜂窝结构体优选在凸部的表面的一部分形成有与孔格的延伸方向平行的平面即平面部。如果以这种方式形成平面部，则能够在平面部中使凸部的厚度薄(参照图4的符号“h”)。因此，能够收纳于在运输蜂窝结构体时使用的现有的包装容器。即，本发明的蜂窝结构体由于形成有凸部，因此与具有同样性能的以往的蜂窝结构体相比，刚好宽出该凸部的厚度。因此，对于在收纳多个该蜂窝结构体运输时使用的包装容器，有时会需要改变其大小。可是，如果形成平面部，则如上所述，能够使用现有的包装容器。此外，即使是如汽车等那样搭载空间小的场所也能够搭载。此外，通过形成平面部，从而成为进一步不易发生圆周方向偏移的结构。
这里，在形成有平面部时，具有如上所述的优点。另一方面，根据平面部的大小的不同，蜂窝结构体的平面部有时与罐体的平面部接触，从而在蜂窝结构体稍微移动时，缠绕于蜂窝结构体外周的垫片有可能与蜂窝结构体发生接触不均。“罐体的平面部”是指罐体中与蜂窝结构体的平面部嵌合的平面状的部分。“接触不均”是指处于以下那样的状态。即，是指垫片与蜂窝结构体局部接触，被蜂窝结构体与罐体所夹的垫片的一部分承受大的载荷。作为接触不均的结果，蜂窝结构体的凸部产生破损。
图3、图4中显示在凸部15的表面的一部分形成有与孔格2的延伸方向平行的平面即平面部16的蜂窝结构体101。图3是示意性表示本发明的蜂窝结构体的另一个实施方式的立体图。图4是示意性表示本发明的蜂窝结构体的另一个实施方式的与孔格的延伸方向平行的截面的截面图。
凸部中优选形成有相互平行的1对平面部。进而，凸部中优选形成有2组相互平行的1对平面部。而且，此时，优选以一组的1对平面部与另一组的1对平面部正交的方式形成。通过这样形成平面部，从而对考虑凸部的厚度的需要减少，因此能够如上所述使用现有的包装容器。此外，与未形成平面部的情况相比，能够使收纳空间减小。因此，本发明的蜂窝结构体即使在如汽车等那样搭载空间小的场所，也能够良好地搭载。
图4所示的蜂窝结构体101中，形成有2组相互平行的1对平面部16，并且，以一组的1对平面部16与另一组的1对平面部16正交的方式形成。
(1－2)蜂窝结构部：
蜂窝结构部10可以将选自由堇青石、碳化硅、莫来石、钛酸铝和氧化铝组成的组中的至少一种作为主要成分。此外，蜂窝结构部10优选为选自由堇青石、碳化硅、莫来石、钛酸铝和氧化铝组成的组中的至少一种。其中，本说明书中“主要成分”是指超过整体中的50质量％的成分。
隔壁1的平均细孔径优选为5～100μm，特别优选为8～50μm。如果平均细孔径小于上述下限值，则压力损失有时变大。如果平均细孔径超过上述上限值，则蜂窝结构体的强度有时降低。平均细孔径是利用水银孔度计测定的值。
隔壁1的气孔率优选为25～80％，特别优选为35～75％。如果气孔率小于上述下限值，则压力损失有时变大。如果气孔率超过上述上限值，则蜂窝结构体100的强度有时降低。气孔率是利用水银孔度计测定的值。
隔壁1的厚度优选为40～600μm，特别优选为150～400μm。如果隔壁1的厚度小于上述下限值，则蜂窝结构体100的强度有时降低。如果超过上述上限值，则压力损失有时变高。
蜂窝结构部10的形状没有特别限定。作为蜂窝结构部10的形状，优选为圆柱状、端面为椭圆形的柱状、端面为“正方形、长方形、三角形、五边形、六边形、八边形等”多边形的柱状等。图1～图4所示的蜂窝结构体100、101中，蜂窝结构部10的形状为圆柱状。
作为蜂窝结构部10的孔格形状(与孔格的延伸方向正交的截面中的孔格形状)没有特别限制。作为孔格形状，可以列举三角形、四边形、六边形、八边形、圆形或者它们的组合。四边形中，优选为正方形或长方形。
对于蜂窝结构部10的孔格密度没有特别限制。蜂窝结构部10的孔格密度优选为15～200孔格/cm2，特别优选为30～100孔格/cm2。如果孔格密度小于下限值，则在使废气流通时，有时压力损失在短时间内变大或蜂窝结构体100的强度变低。如果孔格密度超过上限值，则压力损失有时变大。
如图1、图2所示，蜂窝结构部10可以在外周(设置有凸部的部分除外)具有外周壁21。该外周壁21可以设为与外周涂层20相同材质。通过形成该外周壁21，从而即使蜂窝结构部10在蜂窝结构体100的运输中等受到外力，该蜂窝结构部10也不易发生缺口等缺陷。
本发明的蜂窝结构体中，蜂窝结构部可以具备设置于至少一部分孔格的开口部的封孔部。通过具备封孔部，从而流入本发明的蜂窝结构体的废气被隔壁过滤，因此能够良好地捕集废气中的粒子状物质。图5所示的蜂窝结构体102具备封孔部5，该封孔部5设置于一个端面中的预定孔格2(流入孔格2a)的开口部和另一个端面中的剩余孔格2(流出孔格2b)的开口部。而且，流入孔格2a和流出孔格2b交替排列。由此，蜂窝结构体102的流入端面11和流出端面12分别由封孔部5和“孔格的开口部”形成棋盘格状。
封孔部5的材质与蜂窝结构部的材质可以为相同的材质也可以为不同的材质。封孔部5的材质优选为作为蜂窝结构部(隔壁)的材质而优选的材质。
此外，封孔部5在孔格的延伸方向上的长度优选为1～15mm，进一步优选为5～10mm。
蜂窝结构部可以具备多个柱状蜂窝单元、以及以使这些多个蜂窝单元的侧面彼此接合的方式配置的接合层。
(2)蜂窝结构体的制造方法：
本发明的蜂窝结构体可以通过以下的方法来制造。即，本发明的蜂窝结构体可以通过具有下述工序的方法来制造，所述工序为：制作蜂窝烧成体的蜂窝烧成体制作工序、以及将该蜂窝烧成体的外周部切削而形成凸部的切削工序。进而，在设置外周涂层的情况下，优选在切削蜂窝烧成体的外周部后，具有外周涂层形成工序。“蜂窝烧成体”是将陶瓷原料烧成而形成的蜂窝烧成体，该蜂窝烧成体具备多孔质的隔壁，所述隔壁划分形成成为流体的流路的多个孔格。
以下，对于本发明的蜂窝结构体的制造方法，按照每个工序进行说明。
(2－1)蜂窝烧成体制作工序：
蜂窝烧成体制作工序是制作将陶瓷原料烧成而形成的蜂窝烧成体的工序，所述蜂窝烧成体具备多孔质的隔壁。制作蜂窝烧成体的方没有特别限定。以下，将蜂窝烧成体制作工序按阶段分为如下工序，进行说明。
(2－1－1)成形工序：
首先，成形工序中，优选将含有陶瓷原料的陶瓷成形原料进行成形，形成蜂窝成形体，该蜂窝成形体具备划分形成成为流体流路的多个孔格的隔壁(未烧成)。蜂窝成形体是具有蜂窝结构的成形体。
作为陶瓷成形原料中所含的陶瓷原料，优选为选自由堇青石化原料、堇青石、碳化硅、硅-碳化硅系复合材料、莫来石、钛酸铝组成的组中的至少1种。此外，堇青石化原料是按照二氧化硅在42～56质量％的范围内、氧化铝在30～45质量％的范围内、氧化镁在12～16质量％的范围内的化学组成的方式配合的陶瓷原料。而且，堇青石化原料是经烧成而成为堇青石的原料。
此外，陶瓷成形原料优选在上述陶瓷原料中混合分散介质、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材、表面活性剂等进行调制。各原料的组成比没有特别限定，优选设为符合所要制作的蜂窝结构体的结构、材质等的组成比。
将陶瓷成形原料成形时，优选首先将陶瓷成形原料混炼制成坯土，将得到的坯土成形为蜂窝形状。作为将陶瓷成形原料混炼而形成坯土的方法没有特别限制，可以列举例如使用捏合机、真空炼泥机等的方法。作为将坯土成形而形成蜂窝成形体的方法没有特别限制，可以使用挤出成形、注射成形等公知的成形方法。作为将坯土成形而形成蜂窝成形体的方法，可以列举例如使用具有所期望的孔格形状、隔壁厚度、孔格密度的金属模具进行挤出成形而形成蜂窝成形体的方法等作为合适的例子。作为金属模具的材质，优选为不易磨耗的硬质合金。
作为蜂窝成形体的形状，可以列举圆柱状、椭圆柱状、端面为“正方形、长方形、三角形、五边形、六边形、八边形等”的多棱柱状等。在制造具备“形成有平面部的凸部”的蜂窝结构体时，优选制成多棱柱状蜂窝成形体。这是因为，通过使多棱柱的侧面的一部分残留，从而能够将该残留的侧面的一部分制成凸部的平面部。即，是因为能够省略形成平面部的操作。作为蜂窝成形体，进一步优选四棱柱状。
此外，还可以在上述成形后使得到的蜂窝成形体干燥。干燥方法没有特别限定。作为干燥方法，可以列举例如热风干燥、微波干燥、介电干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等。其中，优选单独或组合进行介电干燥、微波干燥或热风干燥。
(2－1－2)烧成工序：
接下来，将蜂窝成形体烧成而制作蜂窝烧成体。优选在将蜂窝成形体烧成(正式烧成)之前对蜂窝成形体进行预烧。预烧是为了脱脂而进行的。预烧蜂窝成形体的方法没有特别限定，只要能够将有机物(有机粘合剂、表面活性剂、造孔材等)除去即可。一般而言，有机粘合剂的燃烧温度为100～300℃左右，造孔材的燃烧温度为200～800℃左右。因此，作为预烧的条件，优选在氧化气氛下，在200～1000℃左右加热3～100小时左右。
蜂窝成形体的烧成(正式烧成)是为了使构成预烧后的蜂窝成形体的成形原料烧结而致密化，确保预定的强度而进行的。烧成条件(温度、时间、气氛等)根据成形原料的种类的不同而不同，因此根据其种类选择适当的条件即可。例如，在使用堇青石化原料的情况下，烧成温度优选为1410～1440℃。此外，关于烧成时间，作为在最高温度下的保持时间，优选为4～8小时。作为进行预烧、正式烧成的装置没有特别限定，可以使用电炉、燃气炉等。
(2－2)切削工序：
切削工序是将蜂窝烧成体的外周部切削的工序。切削蜂窝烧成体的方法没有特别限定。作为将蜂窝烧成体的外周部切削的方法，可以适当采用以往公知的方法，优选一边使蜂窝烧成体旋转一边按压分散有金刚石的磨石的方法。切削工序中“要被切削的蜂窝烧成体的外周部”的厚度与切削后形成的凸部的厚度相同。
这里，在凸部形成平面部时，优选如下切削蜂窝烧成体。即，优选以使多棱柱状蜂窝烧成体的侧面的一部分残留，并且残留的侧面的一部分成为凸部的平面部的方式切削蜂窝烧成体。通过这种方式，从而无需在切削后再次进行形成平面部的操作。
其中，切削可以在蜂窝成形体的烧成前后中任一时期进行，优选在烧成后进行。通过在烧成后进行切削，从而即使在蜂窝烧成体因烧成而变形时，也能够通过切削来调整蜂窝烧成体的形状。
(2－3)封孔工序：
制作具备封孔部的蜂窝结构体时，优选在切削工序后进行下述封孔工序。该封孔工序中，在蜂窝烧成体的一个端面(流入端面)中的“预定孔格(流入孔格)”的开口部和另一端面(流出端面)中的“剩余孔格(流出孔格)”的开口部设置封孔部。以下具体进行说明。
首先，在蜂窝烧成体(蜂窝结构部)的一个端面(流入端面)的孔格开口部填充封孔材。作为在一个端面(流入端面)的孔格开口部填充封孔材的方法，优选为具有遮蔽工序和压入工序的方法。遮蔽工序是下述工序：在蜂窝烧成体的一个端面贴附片材，在片材中与“欲形成封孔部的孔格”重叠的位置开孔。压入工序是下述工序：将“蜂窝烧成体的贴附有片材一侧的端部”压入存积有封孔材的容器内，将封孔材压入蜂窝烧成体的孔格内。在将封孔材压入蜂窝烧成体的孔格内时，封孔材通过在片材中形成的孔，仅填充于与片材中形成的孔连通的孔格中。
封孔材可以将作为上述陶瓷成形原料的构成要素列举的原料适当混合而制作。作为封孔材中所含的陶瓷原料，优选与作为隔壁的原料使用的陶瓷原料相同。
接下来，优选使填充于蜂窝烧成体的封孔材干燥。
优选在蜂窝烧成体的一个端面(流入端面)中，形成有封孔部的孔格和未形成封孔部的孔格交替并排。这种情况下，形成有封孔部的一个端面中，由封孔部和“孔格的开口部”形成棋盘格状。
接下来，优选在蜂窝烧成体的另一端面(流出端面)中的“剩余孔格(第2孔格)”的开口部，与一个端面(流入端面)的情况同样操作，设置封孔部。此外，封孔材的干燥可以在向蜂窝烧成体的两个端面中填充了封孔材后进行。此外，也可以在向蜂窝成形体中填充了封孔材后进行烧成工序。
(2－4)外周涂层形成工序：
优选在经切削的蜂窝烧成体的外周涂布外周涂层材料而形成外周涂层。通过形成外周涂层，能够防止在蜂窝结构体上施加外力时蜂窝结构体产生缺口。
作为外周涂层材料，可以列举在无机纤维、硅胶、粘土、SiC粒子等无机原料中添加有机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加材，并在所得到的材料中加入水进行混炼得到的材料等。涂布外周涂层材料的方法可以列举一边使“经切削的蜂窝烧成体”在滑轮上旋转一边用橡胶刮刀等进行涂覆的方法等。
并且，在锥面上形成表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域的方法可以列举以下的方法。即，可列举使外周涂层的厚度薄的方法。也就是说，通常，形成外周涂层、外周壁之前的蜂窝结构部的外周和凸部的表面是粗糙(表面粗糙度的值大)的。因此进行下述操作：形成外周涂层和外周壁而使蜂窝结构体的外周成为平滑的状态(使表面粗糙度的值小)。此时，通过使凸部中的外周涂层的厚度薄，从而能够使蜂窝结构部的外周和凸部的一部分的表面平滑的同时(使表面粗糙度的值小的同时)使凸部的余部的表面粗糙至所期望的程度。此时，以粗糙面区域的粗糙面区域角θ的合计为108°以上的方式形成外周涂层。
此外，作为形成粗糙面区域的方法，可列举利用喷雾器等在凸部的预定部分(成为粗糙面区域的部分)喷涂外周涂层材料的方法。
进而，作为形成粗糙面区域的方法，可列举利用砂纸等研磨蜂窝烧成体中成为凸部的部分的预定表面(成为粗糙面区域的表面)的方法。
实施例
以下，通过实施例进一步具体地说明本发明。本发明不限于这些实施例。
(实施例1)
作为陶瓷原料，使用将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末混合而得到的原料。而且，在其中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、造孔材，并且添加水，制作成形原料。然后，利用真空练泥机将成形原料混炼，制作坯土。粘合剂的含量在将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计作为100质量份时为7质量份。造孔材的含量在将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计作为100质量份时为3质量份。水的含量在将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末的合计作为100质量份时为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。此外，造孔材的平均粒径为20μm。碳化硅、金属硅和造孔材的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
利用挤出成形机将得到的坯土进行成形，得到四棱柱状蜂窝成形体。对得到的蜂窝成形体进行高频感应加热干燥后，使用热风干燥机在120℃干燥2小时。
然后，在550℃脱脂3小时，在氩气气氛下烧成2小时，得到多个四棱柱状蜂窝烧成体。
得到的蜂窝烧成体是与孔格的延伸方向正交的截面为一边160.0mm的四棱柱，在孔格的延伸方向上的长度为127.0mm。此外，蜂窝烧成体的孔格密度为47.2孔格/cm2，隔壁的厚度为254μm。
接下来，在得到的多个蜂窝烧成体各自的侧面上涂布接合材，将它们组装后，使接合材干燥，得到四棱柱状接合体。
接下来，以在蜂窝结构部的孔格的延伸方向的中央部残留凸部的方式切削所得到的四棱柱状接合体的外周部。由此，在蜂窝烧成体中，形成蜂窝结构部和从该蜂窝结构部的外周的一部分突出的凸部，得到切削蜂窝烧成体。
作为将蜂窝烧成体的外周部磨削的方法，设为一边使蜂窝烧成体旋转一边使“分散有金刚石的磨石”旋转，同时将该磨石按压于蜂窝烧成体的外周部的方法。将成为凸部的凸部主体的两个端部制成具有锥面的锥状。并且，使得在与孔格的延伸方向平行的截面中，凸部主体的锥面与孔格的延伸方向所形成的角度即倾角成为35度。
然后，在蜂窝烧成体的外周(蜂窝结构部的侧面和凸部的表面)涂布外周涂层材料而形成外周涂层和外周壁，得到蜂窝结构体。此时，在成为粗糙面区域的部分减少外周涂层材料的涂布量而进行涂布(即，使外周涂层薄)。
得到的蜂窝结构体的蜂窝结构部与孔格的延伸方向正交的截面的形状为圆形，与孔格的延伸方向正交的截面中的直径为143.8mm。此外，蜂窝结构部在孔格的延伸方向上的长度为127.0mm。
如图1、图2所示的蜂窝结构体100那样，凸部按照以环状连续地围绕蜂窝结构部的外周的方式设置。此外，凸部在孔格的延伸方向上的长度(凸部的宽度)L为20mm。其中，凸部的宽度为蜂窝结构部的全长的16％。凸部在与孔格的延伸方向正交的截面中的最大厚度(凸部的厚度)H为6.3mm。
其中，凸部中未形成平面部。
此外，蜂窝结构部的一个端面与和该蜂窝结构部的一个端面朝向同一方向的凸部的端面之间的最短距离(以蜂窝结构部的一个端面为基准的、形成有凸部的位置)X为56mm。
外周涂层的粗糙面区域的表面粗糙度的平均值为20.5μm，厚度为1mm。其中，表面粗糙度(Ra)是根据算术平均粗糙度JIS B 0601:2001进行测定的值。对于“粗糙面区域的表面粗糙度的平均值”，测定任选的5个位置的表面粗糙度，算出了其平均值。此外，粗糙面区域的粗糙面区域角θ的合计为180°。此外，凸部的锥面与孔格的延伸方向所形成的角度即倾角α为35.2度。
对于得到的蜂窝结构体，按照以下所示的方法进行“圆周方向的偏移量”、“垫片破损”和“接触不均”各项评价。将结果示于表1。
[圆周方向的偏移量]
对于圆周方向的偏移量，通过加热振动试验进行评价。具体而言，首先，在蜂窝结构体上缠绕长度110mm的非热膨胀性陶瓷制的垫片(陶瓷垫片)。该陶瓷垫片以凸部为中心进行缠绕。然后，在缠绕有陶瓷垫片的蜂窝结构体收纳于分成两个部分的不锈钢制(SUS430)的罐体中，然后进行焊接，组装在罐体内收纳有蜂窝结构体的试验用罐体。
接下来，将收纳有蜂窝结构体的罐体(试验用罐体)安装于加热振动试验装置。接下来，利用加热振动试验装置将丙烷的燃烧气体以蜂窝结构体的入口端面处的气体温度成为950℃且气体流量成为12Nm3/分钟的方式连续供给至罐体内。
接下来，在向罐体内连续供给上述燃烧气体的状态下，对罐体(即，收纳于罐体内的蜂窝结构体)施加与蜂窝结构体的孔格的延伸方向正交的方向的振动。具体而言，对罐体施加10小时200Hz、40G的振动。试验后，确认蜂窝结构体有无圆周方向的偏移(罐体与蜂窝结构体在试验前后的圆周方向的位置关系的偏移)，按以下所示的基准进行评价。
蜂窝结构体的圆周方向的偏移量(移动量)在蜂窝结构体的任一个端面的最外周部中为1.0mm以下时，评价为“A”，超过1.0mm且为3.0mm以下时，评价为“B”。并且，上述偏移量超过3.0mm时，评价为“C”。其中，只要蜂窝结构体的圆周方向的偏移量(移动量)为3.0mm以下，在实际使用中就没有问题，优选为1.0mm以下。
[垫片破损]
垫片破损的评价如下进行。首先，将所制作的蜂窝结构体收纳于罐体。接下来，对于收纳于罐体内的蜂窝结构体，利用振动试验施加振动。然后，按以下的评价基准进行评价。将收纳于罐体内的蜂窝结构体从罐体取出后垫片已破裂时，评价为“有”。将收纳于罐体内的蜂窝结构体从罐体取出后垫片未破裂时，评价为“无”。其中，振动试验的振动条件，与“圆周方向的偏移量”的评价同样地设为：将200Hz、40G的振动施加10小时。
[接触不均]
对于罐体与蜂窝结构体的接触不均，如下进行评价。首先，将所制作的蜂窝结构体收纳于罐体内。接下来，以能够知悉收纳于罐体内的蜂窝结构体的初始位置的方式在蜂窝结构体和罐体上标上记号，然后，对蜂窝结构体进行振动试验。然后，按以下的评价基准进行评价。振动试验后在蜂窝结构体的凸部确认到破损时，评价为“有”。如果振动试验后在蜂窝结构体的凸部未确认到破损，则评价为“无”。其中，振动试验的振动条件，与“圆周方向的偏移量”评价同样地设为：将200Hz、40G的振动施加10小时。
这里，“接触不均”是指下述状态：由于蜂窝结构体从收纳于罐体内的初始状态发生偏移，导致垫片与蜂窝结构体局部接触，对由蜂窝结构体与罐体所夹的垫片的一部分施加有大的负荷。作为接触不均的结果，在蜂窝结构体的凸部产生破损。
[判定]
基于上述各项评价，按以下的基准进行蜂窝结构体的“判定”。将“圆周方向的偏移量”评价中为“A”或“B”、“垫片破损”评价为“无”的情况作为“OK”。其中，在具有平面部的情况下，进一步将“接触不均”评价为“无”的情况作为“OK”。将“圆周方向的偏移量”评价中为“C”或“垫片破损”评价为“有”的情况作为“NG”。其中，在具有平面部的情况下“接触不均”评价为“有”的情况也作为“NG”。
表1
Figure BDA0001257672320000181
表1中，“表面粗糙度(Ra)”一栏的“粗糙面区域”表示粗糙面区域的表面粗糙度的平均值。“表面粗糙度(Ra)”一栏的“粗糙面区域以外的区域”表示粗糙面区域以外的区域(平滑面区域)的表面粗糙度的平均值。“锥面的角度(度)”一栏表示与孔格的延伸方向平行的截面中锥面与孔格的延伸方向所形成的角度(倾角)。“凸部的厚度”一栏表示在与孔格的延伸方向正交的截面中的凸部的最大厚度。“粗糙面区域角θ”一栏表示在与蜂窝结构体的中心轴平行地观察该蜂窝结构体时，从蜂窝结构体的中心轴以通过粗糙面区域的方式向外周面划出的2条直线所形成的角度的最大值。其中，在粗糙面区域存在多处时，显示各粗糙面区域的上述2条直线的最大角度的合计。
(实施例2～16、比较例1～5)
除了如表1所示那样改变了条件以外，与实施例1同样操作，得到蜂窝结构体。对于得到的蜂窝结构体，进行“圆周方向的偏移量”、“垫片破损”和“接触不均”各项评价。然后，基于各项评价进行蜂窝结构体的“判定”。将结果示于表1。
其中，实施例5、6在凸部的锥面中存在4处粗糙面区域，对于粗糙面区域角θ，显示它们的合计。在其他实施例和比较例中，粗糙面区域为1处。实施例15、16中，在凸部中形成有4处平面部。平面部的位置关系如下：在将通过蜂窝结构体的中心轴且与该中心轴正交的任意的线(基准线)作为0°－180°的情况下，设为0°、90°、180°、270°4个方向。也就是说，与基准线平行的1组平面和与基准线正交的1组平面作为平面部而形成(参照图4)。而且，凸部中形成有平面部的部分的厚度h(即，与孔格的延伸方向正交的截面中的最小厚度)为1.1mm。
从表1可知，与比较例1～5的蜂窝结构体相比，实施例1～16的蜂窝结构体在收纳于罐体时不易发生圆周方向的偏移。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体能够作为净化汽车等的废气的过滤器而适当利用。

Claims (5)

1.一种蜂窝结构体，其具备
蜂窝结构部，其具有划分形成多个孔格的多孔质的隔壁，所述多个孔格从作为一个端面的流入端面延伸至作为另一端面的流出端面并成为流体流路，以及
凸部，其从所述蜂窝结构部的外周的一部分向外侧突出，
所述凸部按照以环状连续或断续地围绕所述蜂窝结构部的所述外周的方式设置，
所述凸部的至少一个端部的形状为具有锥面的锥状，
所述凸部具有至少构成所述锥面的外周涂层，
所述凸部在与所述孔格的延伸方向正交的截面中的最大厚度为1～20mm，
所述凸部在由所述外周涂层构成的所述锥面上具有表面粗糙度为5～70μm的粗糙面区域，
所述凸部的所述粗糙面区域以外的区域是平滑区域，所述平滑区域的表面粗糙度的值比所述粗糙面区域的表面粗糙度的值小，
在与所述蜂窝结构体的中心轴平行地观察该蜂窝结构体的情况下，将从所述蜂窝结构体的中心轴以通过所述粗糙面区域的方式向外周面划出的2条直线所形成的角度的最大值作为粗糙面区域角θ时，在所述粗糙面区域为1处的情况下，该1处粗糙面区域的粗糙面区域角θ为108°以上，在形成有多处所述粗糙面区域的情况下，各粗糙面区域的粗糙面区域角θ的合计为108°以上，
在与所述孔格的延伸方向平行的截面中，所述锥面与所述孔格的延伸方向所形成的角度即倾角为10～80度。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，在与所述孔格的延伸方向平行的截面中，所述凸部的宽度为所述蜂窝结构部的全长的1～80％，其中，所述凸部的宽度是指凸部在蜂窝结构体的孔格的延伸方向上的长度，且是包含外周涂层的值。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，所述凸部的表面的一部分为平面部，所述平面部为与所述孔格的延伸方向平行的平面。
4.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，所述蜂窝结构部包含选自由堇青石、碳化硅、莫来石、钛酸铝和氧化铝组成的组的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，所述蜂窝结构部具备封孔部，所述封孔部对流入孔格的所述流入端面侧的开口部和流出孔格的所述流出端面侧的开口部进行封孔，其中，所述流入孔格为所述多个孔格中的预定的孔格，所述流出孔格为所述多个孔格中的剩余的孔格。
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