CN108568209A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝结构体，形状精度优异、并且耐热冲击性也优异。其包括蜂窝结构部(5)和第二外周壁(4)，蜂窝结构部(5)具有区划形成多个隔室(2)的多孔质的隔壁(1)、以及配设于该隔壁(1)的外周的至少一部分的第一外周壁(3)，该第二外周壁(4)配设成包围第一外周壁(3)的外侧。蜂窝结构部(5)没有隔壁(1)与第一外周壁(3)的界面，且在与隔室(2)延伸的方向正交的面内，第一外周壁(3)的最大厚度为0.1～0.3mm。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细而言，涉及形状精度优异、并且耐热冲击性也优异的蜂窝结构体。
背景技术
在化学、电力、钢铁等各种领域中，作为用于应对环境问题及回收特定物质等的催化装置用的载体，采用陶瓷制的蜂窝结构体。另外，陶瓷制的蜂窝结构体还用作尾气净化用的催化剂载体、过滤器。该陶瓷制的蜂窝结构体的耐热性、耐腐蚀性优异，被用于如上所述的各种用途。
蜂窝结构体为具备区划形成多个隔室的隔壁以及配置成包围隔壁的外周的外周壁的柱状体，其中，多个隔室形成尾气的流路(例如参见专利文献1)。该蜂窝结构体通过如下方式制造，即，例如将包含陶瓷原料等的成型原料挤压成型，得到蜂窝形状的成型体，对得到的成型体进行干燥、烧成，由此，制造蜂窝结构体。通过如上所述的方法制造的蜂窝结构体通过一次的挤压成型而形成有隔壁和外周壁，因此，成为隔壁和外周壁连续的1个结构物。以下，有时将通过挤压成型等而一体地形成有隔壁和外周壁的蜂窝结构体称为“一体型蜂窝结构体”。
另外，还提出如下技术，即，通过磨削加工等机械加工除去蜂窝结构体的外周壁，涂布包含陶瓷原料的外周涂层材料而形成外周涂层来代替除去的外周壁(例如参见专利文献2)。具备外周涂层的蜂窝结构体通过机械加工除去了外周壁，因此，隔壁和外周涂层成为不同的结构物。以下，有时将具备外周涂层的蜂窝结构体称为“外周涂层蜂窝结构体”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7－39761号公报
专利文献2：日本特开2013－56825号公报
发明内容
一体型蜂窝结构体与外周涂层蜂窝结构体相比具有如下优点：即便减薄外周壁的厚度，耐热冲击性也优异。但是，一体型蜂窝结构体存在如下问题，即，由于隔壁和外周壁通过挤压成型等而一体地成型，所以得到的蜂窝结构体的形状精度容易变差。另外，外周涂层蜂窝结构体存在如下问题，即，如上所述，与一体型蜂窝结构体相比，耐热冲击性较低。
本发明是鉴于像这样的现有技术所具有的问题而实施的。本发明涉及形状精度优异、并且耐热冲击性也优异的蜂窝结构体。
根据本发明，提供以下示出的蜂窝结构体。
[1]一种蜂窝结构体，其包括：
蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设于所述隔壁的外周的至少一部分的第一外周壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，形成流体的流路；以及
第二外周壁，所述第二外周壁以覆盖所述第一外周壁的方式配设在所述蜂窝结构部的外侧，
所述隔壁与所述第一外周壁是连续的一个结构物，
且在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度为0.1～0.3mm。
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第二外周壁的平均厚度为0.8～1.4mm。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度与所述第二外周壁的平均厚度的合计为1.0～1.7mm。
[4]根据所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度相对于所述第二外周壁的平均厚度的比率为0.1～0.3。
[5]根据所述[1]～[4]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述第一外周壁的表面为具有凹凸的凹凸面，
在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的表面的周长为与由该第一外周壁包围的范围的面积等效的圆的周长的1.001～1.003倍的长度。
[6]根据所述[5]中记载的蜂窝结构体，其中，所述第一外周壁的凹凸面呈现波形，该波形的波长为5.1～8.5mm。
[7]根据所述[5]或[6]中记载的蜂窝结构体，其中，所述第一外周壁的凹凸面呈现波形，所述第一外周壁的最大厚度与最小厚度的差值为0.1～0.3mm。
本发明的蜂窝结构体发挥出如下效果，即，形状精度优异，并且，耐热冲击性也优异。本发明的蜂窝结构体在由隔壁和第一外周壁构成的蜂窝结构部的外侧还具备第二外周壁。蜂窝结构部没有隔壁与第一外周壁的界面。因此，蜂窝结构部成为隔壁和第一外周壁连续的1个结构物。并且，本发明的蜂窝结构体中，作为第一外周壁，采用最大厚度为0.1～0.3mm这样的非常薄的第一外周壁。最大厚度为0.3mm以下的第一外周壁容易在该第一外周壁产生微裂纹。并且，于第一外周壁产生的微裂纹对热膨胀具有缓冲作用。本发明的蜂窝结构体通过有意地使第一外周壁产生如上所述的具有缓冲作用的微裂纹，实现了蜂窝结构体整体的耐热冲击性提高。此外，通过以覆盖第一外周壁的方式配设第二外周壁，弥补了第一外周壁的强度不足，并且，实现了蜂窝结构体的形状精度提高。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的第一实施方式的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。
图3是示意性地表示图2的X－X’截面的截面图。
图4是将图2所示的蜂窝结构体的、第一外周壁以及第二外周壁的一部分放大而得到的放大俯视图。
图5是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的第二实施方式的流入端面的俯视图。
图6是将图5所示的蜂窝结构体的、第一外周壁以及第二外周壁的一部分放大而得到的放大俯视图。
符号说明
1、21：隔壁，2、22：隔室，3、23：第一外周壁，4、24：第二外周壁，5、25：蜂窝结构部，11、31：流入端面，12：流出端面，26：凹凸，100、200：蜂窝结构体，P：波长，T：第一外周壁的最大厚度与最小厚度的差值。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。因此，应当理解：在不脱离本发明的主旨的范围内，可以基于本领域技术人员的通常知识对以下的实施方式加以适当变更、改良等。
(1)蜂窝结构体(第一实施方式)：
本发明的蜂窝结构体的第一实施方式是图1～图4所示的蜂窝结构体100。蜂窝结构体100在蜂窝结构部5的外侧还具备第二外周壁4。蜂窝结构部5具有多孔质的隔壁1和第一外周壁3。蜂窝结构部5没有隔壁1与第一外周壁3的界面。即，蜂窝结构部5可以说是隔壁1和第一外周壁3连续的1个结构物。蜂窝结构部5的隔壁1区划形成多个隔室2，该多个隔室2从流入端面11延伸至流出端面12，形成流体的流路。第一外周壁3配设成包围隔壁1的外周的至少一部分。第二外周壁4配设成包围蜂窝结构部5的外侧。并且，本实施方式的蜂窝结构体100的、与隔室2延伸的方向正交的面内的第一外周壁3的最大厚度为0.1～0.3mm。
作为蜂窝结构部5，例如可以举出隔壁1和第一外周壁3一体地构成的蜂窝结构部。“隔壁1和第一外周壁3一体地构成的蜂窝结构部”是指通过一次成型而形成有隔壁1和第一外周壁3的蜂窝结构部。此处，所谓成型，例如可以举出挤压成型。本实施方式的蜂窝结构体100中，蜂窝结构部5可以说是由隔壁1和第一外周壁3连续的1个烧结体构成的结构物。
此处，图1是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的第一实施方式的立体图。图2是示意性地表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。图3是示意性地表示图2的X－X’截面的截面图。图4是将图2所示的蜂窝结构体的、第一外周壁以及第二外周壁的一部分放大而得到的放大俯视图。
本实施方式的蜂窝结构体100发挥出如下效果，即，形状精度优异，并且，耐热冲击性也优异。即，本实施方式的蜂窝结构体100为隔壁1和第一外周壁3连续的1个结构物，在第一外周壁3的外侧还配设有第二外周壁4。并且，对于本实施方式的蜂窝结构体100，作为第一外周壁3，采用最大厚度为0.1～0.3mm这样的非常薄的第一外周壁3。最大厚度为0.1～0.3mm的第一外周壁3容易在该第一外周壁3产生微裂纹，并且，该微裂纹对热膨胀具有缓冲作用。因此，本实施方式的蜂窝结构体100使第一外周壁3容易产生微裂纹，由此，利用由该微裂纹所带来的缓冲作用，实现了蜂窝结构体100整体的耐热冲击性提高。此外，通过以覆盖第一外周壁3的方式配设第二外周壁4，弥补了第一外周壁3的强度不足，并且，实现了蜂窝结构体100的形状精度提高。
如果第一外周壁3的最大厚度超过0.3mm，则第一外周壁3的厚度过厚，由此，不易在第一外周壁3产生微裂纹，很难得到由微裂纹所带来的缓冲作用。另外，如果第一外周壁3的最大厚度超过0.3mm，则在以覆盖第一外周壁3的方式配设第二外周壁4的情况下，第一外周壁3与第二外周壁4的合计厚度变厚，与相同大小的蜂窝结构体相比，形成流体流路的隔室2的有效截面积减少。如果第一外周壁3的最大厚度不足0.1mm，则第一外周壁3容易因强度降低而发生破损等。另外，如果完全没有第一外周壁3，则在制造时，蜂窝结构部5容易变形，蜂窝结构体100的形状精度降低。以下，只要没有特别说明，称为“第一外周壁的厚度”的情况下，是指与隔室延伸的方向正交的面内的“第一外周壁的厚度”。另外，称为“第二外周壁的厚度”以及“隔壁的厚度”的情况下，也是指与隔室延伸的方向正交的面内的“第二外周壁的厚度”以及“隔壁的厚度”。
第一外周壁3的最大厚度优选为0.1～0.2mm。通过像这样进行构成，能够抑制第一外周壁3破损，并且，能够更好地得到由产生于第一外周壁3的微裂纹所带来的缓冲作用。
可以对第一外周壁3的表面实施磨削加工等机械加工。即，隔壁1和第一外周壁3为通过一次挤压成型而形成的一体的结构物，不过，在其制造阶段、例如、挤压成型时，其最大厚度可以超过0.3mm。例如，对于最大厚度超过0.3mm的第一外周壁3，只要在配设第二外周壁4之前，对其表面实施磨削加工等公知的机械加工，使第一外周壁3的最大厚度为0.3mm以下即可。
第一外周壁3的最大厚度为如下测定的24个厚度中的最大值，即，在测定对象的蜂窝结构体100的下述示出的3个截面内，各对8点测定第一外周壁3的厚度。作为测定第一外周壁3的厚度的截面，采用蜂窝结构体100的流入端面11侧、蜂窝结构体100的流出端面12侧、以及蜂窝结构体100在隔室2延伸的方向上的中央这3个截面。蜂窝结构体100的流入端面11侧的截面为与蜂窝结构体100的流入端面11相距在隔室2延伸的方向上的长度的5％以内的任意截面。蜂窝结构体100的流出端面12侧的截面为与蜂窝结构体100的流出端面12相距在隔室2延伸的方向上的长度的5％以内的任意截面。蜂窝结构体100在隔室2延伸的方向上的中央的截面为蜂窝结构体100在隔室2延伸的方向上的中央的±5％以内的任意截面。对于各截面上的测定点，首先，在各截面内确定1个测定点。然后，将自该测定点顺时针每移动45°为一次而得的7个点确定为测定点。将每移动45°为一次而得的7个测定点加上最初确定的1个测定点而得到的8个测定点作为各截面内的测定点。
然后，如上所述确定测定点后，通过扫描型电子显微镜或显微镜观测各测定点，测定第一外周壁3的厚度。第一外周壁3的厚度为相对于第一外周壁3的表面的法线方向上的厚度。另外，在测定第一外周壁3的厚度时，通过观察第一外周壁3与隔壁1的交叉部，能够确认第一外周壁3与隔壁1有无边界。在第一外周壁3与隔壁1没有边界的情况下，可以判断为没有第一外周壁3与隔壁1的界面。例如，如果是通过1个烧结体构成第一外周壁3和隔壁1的结构物，则第一外周壁3可以称为与隔壁1一体地构成。此外，可以根据在上述的图像中第一外周壁3与隔壁1的色调差异来判断并确认有无边界。例如，在第一外周壁3和隔壁1的组成不同的情况下，第一外周壁3和隔壁1的色调不同。另外，除了上述的色调以外，还可以根据例如构成第一外周壁3以及隔壁1的各个粒子的粒径、气孔率等的密度差异来判别有无边界。
可以在利用扫描型电子显微镜或显微镜等放大得到的图像中确认第一外周壁3与第二外周壁4的边界。例如，在上述的图像中，可以根据第一外周壁3与第二外周壁4的色调差异来判别其边界。另外，除了上述的色调以外，还可以根据例如构成第一外周壁3以及第二外周壁4的各个粒子的粒径、气孔率等的密度差异来判别边界。
对于蜂窝结构体100，在与隔室2延伸的方向正交的面内，第二外周壁4的平均厚度优选为0.8～1.4mm，更优选为0.8～1.0mm。如果第二外周壁4的平均厚度不足0.8mm，则第一外周壁3有时会暴露出来，就这一点而言不理想。另一方面，如果第二外周壁4的平均厚度超过1.4mm，则耐热冲击性有时会降低。
本说明书中，第二外周壁4的平均厚度为如下测定的合计24个厚度的平均值，即，在测定对象的蜂窝结构体100的3个截面内，各对8点测定第二外周壁4的厚度。测定第二外周壁4的厚度的方法依据之前说明的、测定第一外周壁3的厚度的方法。
在与隔室2延伸的方向正交的面内，第一外周壁3的最大厚度与第二外周壁4的平均厚度的合计优选为1.0～1.7mm，更优选为1.0～1.2mm。如果上述的合计厚度不足1.0mm，则蜂窝结构体100的强度有时会降低。另一方面，如果上述的合计厚度超过1.7mm，则耐热冲击性有时会降低。
在与隔室2延伸的方向正交的面内，第一外周壁3的最大厚度相对于第二外周壁4的平均厚度的比率优选为0.1～0.3，更优选为0.1～0.25。如果上述的比率不足0.1，则蜂窝结构体100的强度有时会降低。另一方面，如果上述的比率超过0.3，则耐热冲击性有时会降低。
对与隔室2延伸的方向正交的面内的、隔室2的形状没有特别限制。例如，作为隔室2的形状，可以举出：三角形、四边形、六边形、八边形、圆形、或者这些形状的组合。
隔壁1的厚度优选为50～500μm。如果隔壁1的厚度比50μm薄，则蜂窝结构体100的强度有时会降低。如果隔壁1的厚度比500μm厚，则有时净化性能降低，或者气体在蜂窝结构体100中流通时的压力损失增大。
隔壁1的气孔率优选为20～70％。如果隔壁1的气孔率不足20％，则蜂窝结构体100的压力损失会增大，例如用作设置于发动机的排气系统的PM捕集用过滤器的情况下，有时会导致发动机的输出降低。另外，如果隔壁1的气孔率超过70％，则有时无法得到足够的强度。隔壁1的气孔率为通过水银孔度计(Mercury porosimeter)测量的值。作为水银孔度计，例如可以举出Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)。
蜂窝结构体100的隔室密度例如优选为15～200个/cm2。如果不足15个/cm2，则在将蜂窝结构体100用作尾气净化用部件时，进行尾气净化处理的面积减小，有时无法发挥出充分的净化性能。另一方面，如果超过200个/cm2，则气体在蜂窝结构体100中流通时的压力损失有时会增大。
蜂窝结构体100的整体形状例如可以举出端面的形状为圆形、椭圆形等的柱状。对于蜂窝结构体100的大小，例如圆柱状的情况下，底面的直径优选为50～450mm。另外，蜂窝结构体100的中心轴向上的长度优选为10～450mm。
对隔壁1以及第一外周壁3的材质没有特别限制。例如，作为隔壁1以及第一外周壁3的材质，可以举出以陶瓷为主成分的材质。作为陶瓷，可以举出包含从由堇青石、碳化硅、硅－碳化硅系复合材料、多铝红柱石、氧化铝、钛酸铝、氮化硅、堇青石化原料、硅酸锂铝、以及碳化硅－堇青石系复合材料构成的组中选择的至少1种的材料作为优选例。在“以陶瓷为主成分”时，是指陶瓷的含有率为整体的50质量％以上。
对第二外周壁4的材质没有特别限制。作为第二外周壁4的材质，可以举出以陶瓷为主成分的材质。作为第二外周壁4的材质，可以举出与作为隔壁1以及第一外周壁3的材质的优选例举出的材质同样的材质。第二外周壁4更优选为通过将包含该材料的外周涂层材料涂布于第一外周壁3的表面而形成的外周涂层。
(2)蜂窝结构体(第二实施方式)：
接下来，对本发明的蜂窝结构体的第二实施方式进行说明。第二实施方式的蜂窝结构体的、第一外周壁的表面的形状为具有凹凸的凹凸面，除此以外，优选与之前说明的第一实施方式的蜂窝结构体同样地构成。此处，图5是示意性地表示本发明的蜂窝结构体的第二实施方式的流入端面的俯视图。图6是将图5所示的蜂窝结构体的、第一外周壁以及第二外周壁的一部分放大而得到的放大俯视图。
如图5以及图6所示，本实施方式的蜂窝结构体200包括蜂窝结构部25和第二外周壁24。蜂窝结构部25具有多孔质的隔壁21和配置于该隔壁21的外周的至少一部分的第一外周壁23。蜂窝结构部25的隔壁21区划形成多个隔室22，该多个隔室22从流入端面31延伸至流出端面(未图示)，形成流体的流路。
蜂窝结构部25没有隔壁21与第一外周壁23的界面。即，蜂窝结构体200的蜂窝结构部25为由隔壁21和第一外周壁23连续的1个烧结体构成的结构物。与隔室22延伸的方向正交的面内的第一外周壁23的最大厚度为0.1～0.3mm。
此外，本实施方式的蜂窝结构体200中，第一外周壁23的表面为具有凹凸26的凹凸面。通过像这样进行构成，容易在第一外周壁23产生微裂纹。第一外周壁23的表面的凹凸26可以形成于第一外周壁23的表面的一部分，也可以形成于第一外周壁23的表面的整个区域。
作为在第一外周壁23的表面形成凹凸26的方法，可以举出如下方法，即，在对蜂窝结构部25的前驱体、亦即蜂窝成型体进行挤压成型时，在该蜂窝成型体的表面形成凹凸。例如，通过适当设定挤压成型时使用的成型用部件等条件，能够制作在其外周面成型有凹凸的蜂窝成型体。
第一外周壁23的表面为凹凸面的情况下，在与隔室22延伸的方向正交的面内，第一外周壁23的表面的周长大于与由该第一外周壁23包围的范围的面积等效的圆的周长。本实施方式的蜂窝结构体200中，第一外周壁23的表面的周长优选为与由该第一外周壁23包围的范围的面积等效的圆的周长的1.001～1.003倍的长度，更优选为1.001～1.002倍的长度。
第一外周壁23的表面的周长为如下测定的3个周长的平均值，即，在测定对象的蜂窝结构体200的3个截面内，分别测定第一外周壁23的表面的周长。作为测定第一外周壁23的表面的周长的3个截面，采用蜂窝结构体200的流入端面31侧、蜂窝结构体200的流出端面(未图示)侧、以及蜂窝结构体200在隔室2延伸的方向上的中央这3个截面。测定周长的3个截面优选为与用于测定第一外周壁23的厚度的3个截面相同的截面。可以使用具有规定刻度的测定器具来测定各个截面内的第一外周壁23的表面的周长。在测定时，优选在使用显微镜得到的放大图像上进行测定。测定时的倍率例如为50倍左右。可以以使用了后述的“波长P”、“第一外周壁23的厚度最厚的部分的厚度”、以及“第一外周壁23的厚度最薄的部分的厚度”的值的理论值的形式计算出第一外周壁23的表面的周长。
第一外周壁23的表面的凹凸面具有波状的波形，该波形的波长P优选为5.1～8.5mm，更优选为5.1～6.4mm。波形的波长P为凹凸面的波形的峰至峰的距离。可以通过在求出第一外周壁23的表面的周长时的使用显微镜得到的放大图像的测定中，测定波形的峰至峰的距离，求出波形的波长P。
第一外周壁23的表面的凹凸面具有波状的波形，第一外周壁23的最大厚度Amax与最小厚度Amin的差值T优选为0.1～0.3mm，更优选为0.1～0.2mm。“最大厚度Amax”是第一外周壁23的表面的波形中、第一外周壁23的厚度最厚的部分的厚度。“最小厚度Amin”是第一外周壁23的表面的波形中、第一外周壁23的厚度最薄的部分的厚度。
(3)蜂窝结构体的制造方法：
接下来，对制造本发明的蜂窝结构体的方法进行说明。
首先，制作用于制作隔壁以及第一外周壁的可塑性的生坯。用于制作隔壁以及第一外周壁的生坯可以通过以下方式来制作，即，在作为原料粉末的、从前述的隔壁的优选材料组中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂、以及水，由此，制作用于制作隔壁以及第一外周壁的生坯。作为上述的添加剂，可以举出：有机粘合剂、分散剂、表面活性剂等。作为有机粘合剂，可以举出：羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙氧基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。作为分散剂，可以举出乙二醇。作为表面活性剂，可以举出：乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。
接下来，将制作的生坯挤压成型，由此，得到具有区划形成多个隔室的隔壁以及配设成包围隔壁的第一外周壁的、柱状的蜂窝成型体。挤压成型中，作为挤压成型用的喷嘴，可以使用在生坯的挤压面形成有狭缝的喷嘴，所述狭缝成为成型的蜂窝成型体的反转形状。成型时的第一外周壁的最大厚度可以为0.3mm以下，也可以超过0.3mm。在第一外周壁的最大厚度超过0.3mm的情况下，在后述的形成第二外周壁的工序之前，优选利用公知的机械加工等适当使其最大厚度为0.1～0.3mm。
可以利用例如微波以及热风对得到的蜂窝成型体进行干燥。另外，可以通过用与蜂窝成型体的制作用材料同样的材料将隔室的开口部封孔来配设封孔部。
接下来，对得到的蜂窝成型体进行烧成，由此得到具备隔壁以及第一外周壁的蜂窝结构部。蜂窝结构部是配设第二外周壁之前的蜂窝结构体。烧成温度以及烧成气氛根据蜂窝成型体的制作用材料而不同，如果是本领域技术人员，则能够选择最适合所选择的材料的烧成温度以及烧成气氛。此处，在得到的蜂窝结构部的第一外周壁的最大厚度超过0.3mm的情况下，优选利用公知的机械加工等对第一外周壁的表面进行适当磨削而使其最大厚度为0.1～0.3mm。
接下来，调制用于形成第二外周壁的外周涂层材料。外周涂层材料可以通过如下方式制作，即，在作为原料粉末的、从前述的第二外周壁的优选材料组中选择的材料中适当添加粘合剂等添加剂、以及水，由此，制作外周涂层材料。
接下来，将得到的外周涂层材料涂布于蜂窝结构部的表面。对涂布的外周涂层材料进行干燥，在蜂窝结构部的第一外周壁的表面形成第二外周壁。对外周涂层材料进行干燥后，可以根据需要对涂布有外周涂层材料的蜂窝结构部进行烧成。如上可以制造本发明的蜂窝结构体。制造本发明的蜂窝结构体的方法不限定于之前说明的方法。
【实施例】
(实施例1)
在堇青石化原料100质量份中分别添加分散介质35质量份、有机粘合剂6质量份以及分散剂0.5质量份，将它们混合，进行混炼，调制挤压成型用的生坯。作为堇青石化原料，使用氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石粉、以及二氧化硅。作为分散介质，使用水，作为造孔材料，使用平均粒径1～10μm的焦炭，作为有机粘合剂，使用羟丙基甲基纤维素，作为分散剂，使用乙二醇。
接下来，使用蜂窝成型体制作用的喷嘴，将生坯挤压成型，得到整体形状为圆柱状的蜂窝成型体。
接下来，将蜂窝成型体用微波干燥机干燥，进而，用热风干燥机使其完全干燥，然后，对蜂窝成型体的两端面进行切割，调整为规定的尺寸。
接下来，对干燥的蜂窝成型体进行脱脂、烧成，得到具备隔壁以及第一外周壁的蜂窝结构部。得到的蜂窝结构部是端面的直径为190mm、隔室延伸的方向上的长度为200mm的圆柱状的蜂窝结构部。隔壁的厚度为110μm。第一外周壁的最大厚度为0.1mm。隔室密度为60个/cm2。
接下来，在蜂窝结构部的第一外周壁的表面涂布外周涂层材料，对涂布的外周涂层材料进行干燥，制作第二外周壁。外周涂层材料是将堇青石粒子、胶体二氧化硅、水、以及分散剂混合而调制得到的。
如上，制造包括：具有隔壁以及第一外周壁的蜂窝结构部和配设成包围蜂窝结构部的第一外周壁的外侧的第二外周壁的、实施例1的蜂窝结构体。第二外周壁的平均厚度为1.0mm。表1的“第一外周壁的最大厚度Amax(mm)”以及“第一外周壁的最小厚度Amin(mm)”栏中给出第一外周壁的最大厚度以及最小厚度。表1的“第二外周壁的平均厚度B(mm)”栏中给出第二外周壁的平均厚度。以下，使第一外周壁的最大厚度为“最大厚度Amax”，或者仅为“厚度Amax”，使第二外周壁的平均厚度为“平均厚度B”，或者仅为“厚度B”。表1的“厚度Amax+厚度B(mm)”栏中给出第一外周壁的最大厚度Amax与第二外周壁的平均厚度B的合计值(mm)。表1的“厚度Amax/厚度B”栏中给出第一外周壁的最大厚度Amax相对于第二外周壁的平均厚度B的比率。另外，表1的“第一外周壁的厚度的差值”栏中给出第一外周壁的最大厚度Amax与最小厚度Amin(mm)的差值。
在测定对象的蜂窝结构体的下述所示的3个截面内，对各8点测定第一外周壁的厚度，由测定的24个厚度中的最大值以及最小值求出第一外周壁的最大厚度Amax以及最小厚度Amin。作为测定第一外周壁的厚度的截面，采用蜂窝结构体的流入端面侧、蜂窝结构体的流出端面侧、以及蜂窝结构体在隔室延伸的方向上的中央这3个截面。蜂窝结构体的流入端面侧的截面为与蜂窝结构体的流入端面相距在隔室延伸的方向上的长度的5％以内的任意截面。蜂窝结构体的流出端面侧的截面为与蜂窝结构体的流出端面相距在隔室延伸的方向上的长度的5％以内的任意截面。蜂窝结构体在隔室延伸的方向上的中央的截面为蜂窝结构体在隔室延伸的方向上的中央的±5％以内的任意截面。
第二外周壁的平均厚度B为如下测定的共24个厚度的平均值，即，在测定对象的蜂窝结构体的上述的3个截面内，各对8点测定第二外周壁的厚度。
对于实施例1的蜂窝结构体，用以下的方法观测第一外周壁的表面，确认第一外周壁的表面有无凹凸。另外，在第一外周壁的表面确认到凹凸的情况下，测定该凹凸所成波形的“波长P”。将结果示于评价1。
测定实施例1的蜂窝结构体的第一外周壁的表面的“1个波形的周长P’”。用具有规定刻度的测定器具对使用显微镜得到的放大图像进行尺寸测定，由此，进行“波长P”以及“1个波形的周长P’”的测定。“1个波形的周长P’”为如下得到的长度，即，以从波形的一个顶部至邻接的另一顶部为“1个波形”，将第一外周壁的厚度最厚的部分2处和其间存在的厚度最薄的部分1处用直线连结，由此得到上述长度。另外，求出由第一外周壁包围的范围的面积，计算出与求出的面积等效的圆的周长。第一外周壁的表面的周长为上述的“等效的圆的周长”的1.001倍。表1的“周长的倍率”栏中给出上述的“第一外周壁的表面的周长”相对于“等效的圆的周长”的倍率。
【表1】
对于实施例1的蜂窝结构体，用以下的方法，进行“耐热冲击性”、“形状精度”的评价。另外，通过显微镜观察第一外周壁的表面，确认在第一外周壁的表面是否形成有微裂纹。将结果示于表2。
[耐热冲击性]
首先，将评价对象的蜂窝结构体投入烧成炉，使烧成炉内的温度逐渐上升。蜂窝结构体达到规定温度后，从烧成炉中取出蜂窝结构体，将蜂窝结构体冷却至常温。然后，确认第二外周壁以及蜂窝结构部有无开裂。在确认到开裂的情况下，将对蜂窝结构体进行加热的烧成炉内的温度作为开裂发生温度。没有确认到开裂的情况下，在进一步提高了烧成炉内的温度的条件下，对蜂窝结构体进行加热，用与上述的方法同样的方法，再次确认有无开裂。耐热冲击性的评价中，基于测定的开裂发生温度，通过以下的评价基准进行评价。将开裂发生温度为650℃以上的情形评价为“A”。将开裂发生温度为600℃以上且低于650℃的情形评价为“B”。将开裂发生温度为550℃以上且低于600℃的情形评价为“C”。将开裂发生温度为500℃以上且低于550℃的情形评价为“D”。将低于500℃的情形评价为“E”。耐热冲击性的评价中，将“A”、“B”、“C”以及“D”的情形视为合格。
[形状精度(真圆度)]
对于形状精度的评价，测定圆柱状的蜂窝结构体的真圆度，并基于以下的评价基准进行评价。应予说明，真圆度表示圆形与几何圆的差异的大小。本实施例中，用游标卡尺测定蜂窝结构体的端面上的最大径和最小径，求出其差值，由此，计算出真圆度(mm)。然后，将测定的真圆度为3.2mm以下的情形视为“优”，将真圆度超过3.2mm且为5.0mm以下的情形视为“良”，将超过5.0mm的情形视为“不良”。
【表2】
(实施例2～10)
如表1所示，变更第一外周壁的最大厚度Amax及最小厚度Amin、以及第二外周壁的平均厚度B，除此以外，用与实施例1同样的方法，制造实施例2～10的蜂窝结构体。通过外周涂层材料的涂布量来调节第二外周壁的平均厚度B。对于实施例2～10的蜂窝结构体，用与实施例1同样的方法，进行“耐热冲击性”以及“形状精度”的评价。将结果示于表2。
(比较例1～4)
如表1所示，变更第一外周壁的最大厚度Amax及最小厚度Amin、以及第二外周壁的平均厚度B，除此以外，用与实施例1同样的方法，制造比较例1～4的蜂窝结构体。通过外周涂层材料的涂布量来调节第二外周壁的平均厚度B。对于比较例1～4的蜂窝结构体，用与实施例1同样的方法，进行“耐热冲击性”以及“形状精度”的评价。将结果示于表2。
(比较例5～8)
比较例5～8中，通过与实施例1同样的方法，制作第一外周壁的最大厚度Amax以及最小厚度Amin为表1给出的值的蜂窝结构体。比较例5～8的蜂窝结构体是不具备通过涂布外周涂层材料而制作的第二外周壁的、一体型蜂窝结构体。对于比较例5～8的蜂窝结构体，用与实施例1同样的方法，进行“耐热冲击性”以及“形状精度”的评价。将结果示于表2。
(结果)
实施例1～10的蜂窝结构体在耐热冲击性的评价中均满足合格基准。另外，实施例1～10的蜂窝结构体在形状精度的评价中也均能够得到“优”或“良”的良好结果。
比较例1、2的蜂窝结构体不具有第一外周壁，因此，在形状精度的评价中结果为“不良”。
比较例3、4的蜂窝结构体在耐热冲击性的评价中结果为评价“E”。对于比较例3、4的蜂窝结构体，认为：由于第一外周壁的最大厚度Amax超过0.3mm，所以第一外周壁变厚，对热膨胀具有缓冲作用的微裂纹的发生不充分。
比较例5～8的蜂窝结构体在耐热冲击性的评价中满足合格基准，但是，由于不具备第二外周壁，所以在形状精度的评价中结果为“不良”。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体可以用作担载用于对从汽油发动机、柴油发动机等排出的尾气进行净化的催化剂的催化剂载体、用于对尾气进行净化的过滤器。
Claims (7)
1.一种蜂窝结构体，其包括：
蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设于所述隔壁的外周的至少一部分的第一外周壁，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，形成流体的流路；以及
第二外周壁，所述第二外周壁以覆盖所述第一外周壁的方式配设在所述蜂窝结构部的外侧，
所述隔壁与所述第一外周壁是连续的一个结构物，
且在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度为0.1～0.3mm。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第二外周壁的平均厚度为0.8～1.4mm。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度与所述第二外周壁的平均厚度的合计为1.0～1.7mm。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的最大厚度相对于所述第二外周壁的平均厚度的比率为0.1～0.3。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的蜂窝结构体，其中，
所述第一外周壁的表面为具有凹凸的凹凸面，
在与所述隔室延伸的方向正交的面内，所述第一外周壁的表面的周长为与由该第一外周壁包围的范围的面积等效的圆的周长的1.001～1.003倍的长度。
6.根据权利要求5所述的蜂窝结构体，其中，
所述第一外周壁的凹凸面呈现波形，该波形的波长为5.1～8.5mm。
7.根据权利要求5或6所述的蜂窝结构体，其中，
所述第一外周壁的凹凸面呈现波形，所述第一外周壁的最大厚度与最小厚度的差值为0.1～0.3mm。
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