CN108686715B - 蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝结构体，其在担载有催化剂时废气的净化性能提高。蜂窝结构体具备柱状的蜂窝结构部，其具有配设成区划形成多个隔室(2)的多孔质的隔壁(1)、以及外周壁，隔壁具有突起部(21)，其以向隔室内延伸的方式突出，且在隔室延伸的方向上连续设置，突起部包含特定突起部(21a)，其具有侧面(21x)相对于隔壁的表面以40～70°的倾斜角进行倾斜的末端扩大形状，隔室的水力直径A和特定突起部的高度H满足0.04≤H/A≤0.40的关系，隔室的水力直径A和底部(23)的高度H1满足0.04≤H1/A≤0.38的关系，突起部的高度H和底部的高度H1满足H1＜H的关系，特定突起部的总数相对于蜂窝结构部中的所有突起部的总数的比例为2.5％以上。

Description

蜂窝结构体
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细而言，涉及能够特别优选用作担载气体净化用催化剂的催化剂载体的蜂窝结构体。
背景技术
近年来，在整个社会中对环境问题的意识都有所提高。因此，在燃烧燃料而生成动力的技术领域中，正在开发从燃料燃烧时产生的废气中除去氮氧化物等有害成分的各种技术。并且，作为除去有害成分的各种技术，例如，正在开发从由汽车的发动机排出的废气中除去氮氧化物等有害成分的各种技术。在像这样除去废气中的有害成分时，通常使用催化剂使有害成分发生化学反应而使其变为比较无害的另一成分。并且，作为用于担载废气净化用催化剂的催化剂载体，使用蜂窝结构体。
以往，作为该蜂窝结构体，提出了具备蜂窝结构部的蜂窝结构体，该蜂窝结构部具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁，该多个隔室形成流体的流路。作为像这样的蜂窝结构体，提出了如下蜂窝结构体，其为了使隔壁的几何学表面积增大的目的而设置有向比隔壁更靠内侧的位置突出的凸片(fin)(例如参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62－266298号公报
发明内容
像专利文献1那样的蜂窝结构体能够利用设置于隔壁的凸片而使隔壁的几何学表面积增大。但是，对于专利文献1的蜂窝结构体，催化剂容易积存于凸片的根部，该积存于根部的催化剂难以充分活用。亦即，专利文献1的蜂窝结构体中，有未被使用的催化剂，相对于催化剂的净化性能而言，催化剂的担载量增多。即，专利文献1的蜂窝结构体中存在如下状况：有未被使用的催化剂，催化剂没有被有效活用。
本发明是鉴于像这样的现有技术具有的问题而实施的。根据本发明，提供一种能够特别优选用作担载废气净化用催化剂的催化剂载体的蜂窝结构体。提供一种有效活用所担载的催化剂、从而具有良好的净化性能、且压力损失的增大得到抑制的蜂窝结构体。
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，其中，
所述蜂窝结构体包括柱状的蜂窝结构部，该柱状的蜂窝结构部具有：配设成区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设成包围所述隔壁的外周壁，所述多个隔室从第一端面延伸至第二端面，形成流体的流路，
所述隔壁具有突起部，该突起部以向所述隔室内延伸的方式突出，且在所述隔室延伸的方向上连续设置，
所述突起部包含特定突起部，该特定突起部具有：侧面相对于所述隔壁的表面以40～70°的倾斜角进行倾斜的末端扩大形状，
所述隔室的水力直径A和所述特定突起部的高度H满足0.04≤H/A≤0.40的关系，
所述隔室的水力直径A和所述特定突起部的具有末端扩大形状的部分、亦即底部的高度H1满足0.04≤H1/A≤0.38的关系，
所述特定突起部的高度H和底部的高度H1满足H1＜H的关系，
所述特定突起部的总数相对于所述蜂窝结构部中的所有所述突起部的总数的比例为2.5％以上。
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，所述突起部在该突起部的前端侧具有曲率半径R为0.01～0.1mm的角部。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，配设成区划形成所述隔室的所述隔壁上，构成所述隔室的周缘的每一边上所设置的所述突起部的个数为3个以下。
[4]根据所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述特定突起部设置于所述蜂窝结构部的整个区域。
本发明的蜂窝结构体具有设置成向隔室内突出的突起部，因此，能够通过突起部而使隔壁的几何学表面积增大。特别是，本发明的蜂窝结构体有效活用所担载的催化剂，具有良好的净化性能，并且，压力损失的增大得到抑制。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的一实施方式的立体图。
图2是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的一实施方式的流入端面的俯视图。
图3是将图2所示的流入端面的一部分(区域P)放大并示意性地示出的俯视图。
图4是将图3中的特定突起部放大并示意性地示出的俯视图。
图5是将本发明的蜂窝结构体的另一实施方式中的特定突起部放大并示意性地示出的俯视图。
图6是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式中的特定突起部放大并示意性地示出的俯视图。
图7是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式中的特定突起部放大并示意性地示出的俯视图。
图8是将本发明的蜂窝结构体的又一实施方式中的特定突起部放大并示意性地示出的俯视图。
符号说明
1：隔壁、1x：隔壁的表面、2：隔室、2a：特定隔室、10：蜂窝结构部、11：第一端面、12：第二端面、20：外周壁、21：突起部、21a：特定突起部、21x：侧面、23：底部、F：平面(底边)、H：突起部的高度、H1：底部的高度、α：第一边、β：第二边、γ：第三边、σ：第四边、θ：倾斜角、θ1：主体角。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式具体地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式。应当理解：在不脱离本发明的主旨的范围内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、改良等而得到的实施方式均在本发明的范围内。
(1)蜂窝结构体：
本发明的蜂窝结构体的一实施方式是图1～图4所示的蜂窝结构体100。蜂窝结构体100具备柱状的蜂窝结构部10。蜂窝结构部10具有：配设成区划形成多个隔室2的多孔质的隔壁1、以及配设成包围该隔壁1的外周壁20，该多个隔室2从第一端面11延伸至第二端面12，形成流体的流路。隔壁1具有突起部21，该突起部21以向隔室2内延伸的方式突出，且在隔室2延伸的方向上连续设置。
对于蜂窝结构体100，突起部21包含特定突起部21a。该特定突起部21a具有：其侧面21x相对于隔壁1的表面1x以40～70°的倾斜角进行倾斜的末端扩大形状。蜂窝结构体100的、隔室2的水力直径A和特定突起部21a的高度H满足0.04≤H/A≤0.40的关系。此外，隔室2的水力直径A和特定突起部21a的具有末端扩大形状的部分、亦即底部23的高度H1为0.04≤H1/A≤0.38。蜂窝结构体100的、特定突起部21a的高度H和底部23的高度H1满足H1＜H的关系。并且，蜂窝结构体100的、特定突起部21a的总数相对于所有突起部21的总数的比例为2.5％以上。应予说明，以下，有时将具有特定突起部21a的隔室2记载为“特定隔室2a”。
该蜂窝结构体100具有设置成向隔室2内突出的突起部21，因此，能够使隔壁1的几何学表面积增大。
特别是，蜂窝结构体100具有特定突起部21a，因此，有效活用所担载的催化剂，从而具有良好的净化性能。亦即，在截面为四角形的突起部的情况下，如果担载催化剂，则存在如下状况：在突起部的根部积存较多的催化剂(亦即、产生催化剂积存处)，该催化剂积存处的下层部(即、更靠近突起部的根部的部分)的催化剂不易与废气接触，难以有效使用。由于存在像这样的状况，所以因担载有难以被使用的催化剂而导致催化剂浪费。因此，通过设置特定突起部21a，能够有效地活用催化剂。并且，通过有效活用催化剂而发挥出良好的催化剂的净化性能。另外，通过设置满足规定条件的突起部21(即、特定突起部21a)，能够抑制压力损失增大。
(1－1)隔壁：
如上所述，蜂窝结构体100的隔壁1具有突起部21。因此，当使催化剂担载于蜂窝结构体100时，蜂窝结构体100设置有突起部21，与未设置突起部21的蜂窝结构体相比，催化剂的担载面积相应增加。结果，催化剂与废气的接触性提高，从而废气的净化性能得到提高。
突起部21包含特定突起部21a，该特定突起部21a具有该突起部21的侧面21x相对于隔壁1的表面1x以40～70°的倾斜角进行倾斜的形状(即、末端扩大形状)。即，特定突起部21a在底部23的倾斜角为40～70°。
特定突起部21a中，末端扩大形状的倾斜角优选为40～65°。如果倾斜角在上述范围内，则在催化剂涂覆时不易在突起部的根部积存较厚的催化剂，能够使催化剂涂覆后的表面积变大，废气的净化性能得到提高。如果上述倾斜角低于上述下限值，则在改变角度但想要使特定突起部的底部的高度相同的情况下，特定突起部的容积(特别是底部的容积)会增加。因此，蜂窝结构体的热容量增大，所以催化剂到达活性温度需要时间，废气的净化性能有可能劣化。如果上述倾斜角超过上述上限值，则在催化剂涂覆时，在特定突起部的根部积存较多的催化剂，有可能产生“催化剂积存处”。亦即，存在特定突起部的根部形成催化剂较厚的层的倾向。并且，产生“催化剂积存处”，结果导致该催化剂层的下层部(更靠近特定突起部的根部的部分)的催化剂有可能无法被有效使用。
如下测定特定突起部21a的上述倾斜角θ。即，首先，在特定突起部21a的底部23的高度H1的1/2的位置，画出与底边(将隔壁1的表面1x延长而得到的平面F(参照图3、图4))平行的直线T1。然后，确定该直线T1与特定突起部21a的侧面21x的交点K。然后，画出该交点K处的、与侧面21x的切线，求出该切线与底边F所成的角度，将该角度作为倾斜角θ。应予说明，该倾斜角θ是指隔壁1的表面1x与突起部21的侧面21x所成的角度中的锐角的角度。
此处，本说明书中，“底部的高度H1”是如下测定的值。即，首先，在与隔室2延伸的方向正交的截面中，在特定突起部21a的内侧，画出与上述平面F和特定突起部21a的各侧面21x相切的内切圆。接下来，从该内切圆与特定突起部21a的各侧面21x的交点A0向平面F画垂线S(参照图4)，将该垂线S的长度作为“底部的高度H1”。应予说明，在1个特定突起部21a中垂线S的长度不同时，将较长者作为“底部的高度H1”。另外，特定突起部21a的底部23是指相对于上述垂线S而言处于外侧的部分。
另外，特定突起部21a是具有以上述的规定的倾斜角θ进行倾斜的形状(即、末端扩大形状)的突起部21，换言之，“具有末端扩大形状”可以称为具有以下的关系。即，在通过内切圆与特定突起部21a的各侧面21x的各交点A0而画出与平面F(参照图4)平行的直线T2时，将该直线T2与特定突起部21a的侧面21x所成的角作为主体角θ1。此时，是指特定突起部21a的底部23的倾斜角θ为小于主体角θ1的值的情形。即，例如，对于截面为等腰三角形的突起部，特定突起部的底部的倾斜角θ和主体角θ1为相同的值，因此，不属于特定突起部21a。
隔室2的水力直径A和特定突起部21a的具有末端扩大形状的部分、亦即底部23的高度H1为0.04≤H1/A≤0.40，优选为0.04≤H1/A≤0.33。通过底部23的高度H1和隔室2的水力直径A满足上述关系，能够抑制压力损失的增大。如果低于下限值，则无法发挥出充分的净化性能。另外，如果超过上限值，则压力损失变得过大。
突起部21(包含特定突起部21a)的高度H与隔室2的水力直径A的关系满足0.04≤H/A≤0.40，优选满足0.04≤H/A≤0.35。通过突起部21的高度H和隔室2的水力直径A满足上述关系，能够抑制压力损失的增大。如果低于下限值，则无法发挥出充分的净化性能。另外，如果超过上限值，则压力损失变得过大。
此外，特定突起部21a的高度H和底部23的高度H1满足H1＜H的关系。更具体而言，底部23的高度H1相对于特定突起部21a的高度H的比例(即、式：底部23的高度H1/特定突起部21a的高度H×100)优选为10～95％。在为像这样的比例的情况下，通过底部23的高度H1和突起部的高度H满足上述关系，能够使净化性能得到提高，并且，抑制压力损失的增大。
对于蜂窝结构体100，蜂窝结构部10中的、特定突起部21a的总数相对于所有突起部21的总数的比例为2.5～100％，优选为12.5～100％。通过使其为像这样的比例而得到良好的净化性能。如果上述比例低于2.5％，则无法充分得到担载催化剂后的蜂窝结构体对废气的净化性能。
应予说明，所谓隔室的水力直径A，是基于各隔室的截面积以及周长由4×(截面积)/(周长)计算出的值。所谓隔室的截面积，是指与蜂窝结构体的中心轴方向垂直的截面内出现的隔室的形状(截面形状)的面积，所谓隔室的周长，是指该隔室的截面形状的周围的长度(包围该截面的封闭线的长度)。
突起部21优选在该突起部21的前端侧具有曲率半径R为0.01～0.1mm的角部。由此，催化剂被更良好地担载于突起部21的表面，因此，具有废气的净化性能进一步提高的优点。如果曲率半径R低于上述下限值，则无法在突起部21的前端充分地担载催化剂，废气的净化性能有可能无法充分地提高。如果曲率半径R超过上述上限值，则具有蜂窝结构体的热容量增大的倾向，因此，催化剂到达活性温度需要时间，废气的净化性能有可能劣化。图6示出在突起部21(特定突起部21a)的前端侧形成有具有曲率半径R的角部的例子。
特定突起部21a的一个优选方案为：设置于除距离蜂窝结构部10的外周5mm的范围的外周部以外的、该蜂窝结构部10的中央部。如果像这样特定突起部21a设置于蜂窝结构部10的中央部，则能够使废气的净化性能得到提高，并且，抑制压力损失的增大。“蜂窝结构部10的中央部”是除距离蜂窝结构部10的外周5mm的范围的外周部以外的区域。换言之，特定突起部21a优选仅设置于上述中央部而未设置于距离蜂窝结构部10的外周5mm的范围的外周部。应予说明，本方案中，特定突起部21a只要设置于上述中央部即可，可以设置于该中央部的全部，也可以设置于一部分。
另外，特定突起部21a的另一个优选方案为：设置于蜂窝结构部10的整个区域(即、将上述外周部和中央部合并而得到的区域)。换言之，特定突起部21a优选设置于蜂窝结构部10的整个区域的所有隔室。如果像这样设置有特定突起部21a，则催化剂得到更有效的活用，担载催化剂后的蜂窝结构体对废气的净化性能进一步提高。
突起部21在与隔室延伸的方向正交的截面内的形状没有特别限制。例如，可以为三角形、四边形等多边形状、半圆形状等。应予说明，对于特定突起部21a，将比底部23更靠上部的侧面21x直接延长而画出的图形属于上述形状。图4、图7是突起部21为三角形时的例子，图5、图6、图8是突起部21为四边形时的例子。
特定突起部21a的底部23的侧面21x可以如图4～图6所示为直线状(平面状)，也可以如图7、图8所示为曲线状(曲面状)。
此外，对于突起部21的位置、形状、高度、角度等，在与隔室2延伸的方向正交的截面上，用图像测定仪观察任意的特定隔室，进行确认。应予说明，例如截面形状为四边形的隔室的情况下，在“图像测定仪”的画面上，将位于下侧的边作为第一边α，将位于左侧的边作为第二边β，将位于上侧的边作为第三边γ，将位于右侧的边作为第四边σ(参照图3)。此外，作为图像测定仪，例如可以举出Mitutoyo公司制的“小型CNC图像测定仪Quick VisionELF QV ELF”等。
突起部21的个数没有特别限制，可以在各边设置任意的个数。该突起部21的个数在各边上可以相同，也可以不同。不过，突起部21的个数优选在各边上相同。由此，耐侵蚀性得到维持。亦即，突起部21的个数在每个边上不同的情况下，在突起部21的个数较少的边上，隔壁1的强度有可能降低。另一方面，如果如上所述突起部21的个数在各边上相同，则能够防止隔壁1的强度降低。
具体而言，各边上设置的突起部21的个数优选为3个以下。即，在配设成区划形成隔室2的隔壁1上，构成隔室2的周缘的每一边上所设置的突起部21的个数优选为3个以下。由此，废气在相邻的突起部21之间更良好地流动，废气流不易发生停滞，使净化性能得到提高，从该观点考虑是有效的。如果各边上的突起部21的个数为4个以上，则存在如下倾向，即，相邻的突起部21的间隔过窄，导致压力损失增大。
图3例示了各边上设置的突起部21(包含特定突起部21a)的个数为2个的情形。图3中，突起部21的个数“在各边上相同”。
突起部21的形成位置没有特别限制。具体而言，突起部21可以设置成从隔壁1的表面1x突出出来，也可以设置于构成隔室2的周缘的两边的隔壁1相交的交点部位。此外，也可以为这两者。此处，在1个隔室2设置相同个数的突起部21的情况下，如果将至少1个突起部21配置于上述交点部位，则与没有将突起部21配置于上述交点部位的情形相比，能够进一步抑制压力损失的增大。
隔壁1的厚度优选为0.040～0.230mm，更优选为0.040～0.178mm。如果隔壁1的厚度低于下限值，则机械强度有可能不足。如果隔壁1的厚度超过上限值，则蜂窝结构体100的压力损失有可能上升。应予说明，隔壁1的厚度是测定未设置突起部21的部分时的厚度。
作为隔壁1的材料，没有特别限制。例如，优选以陶瓷为主成分。具体而言，优选为从由碳化硅、硅－碳化硅系复合材料、堇青石、多铝红柱石、氧化铝、钛酸铝、氮化硅、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。
对于蜂窝结构体100，在与隔室延伸的方向正交的截面内，作为隔室的形状，除了四边形以外，还可以为例如三角形、五边形、六边形、八边形等多边形、或者四边形与六边形或八边形等的组合。应予说明，本说明书中，“多边形”是包含隔室2的形状被视为多边形的形状的概念。另外，“隔室2的形状”是指没有设置突起部21的状态下的形状。突起部21是通过将隔壁1的表面1x延长而得到的平面F(参照图3)切去的部分。
对于蜂窝结构体100，特定隔室2a的总数相对于隔室2的总数的比例(由式：(特定隔室2a的个数/所有隔室2的个数)×100计算出的比例)优选为10～100％，更优选为50～100％。由此，通过全部隔室2中的特定隔室2a的比例为上述范围，而发挥出更良好的废气净化性能。如果全部隔室2中的特定隔室2a的比例低于上述下限值，则废气的净化性能不会充分提高，净化性能有可能不足。
对于蜂窝结构体100，1个特定隔室2a中设置于该特定隔室2a的突起部21的总数中的、特定突起部21a的总数的比例(由式：(特定突起部21a的总数/突起部21的总数)×100计算出的比例)优选为25～100％。并且，上述比例更优选为50～100％。由此，担载催化剂后的蜂窝结构体发挥出更良好的废气净化性能。如果上述比例低于上述下限值，则废气的净化性能不会充分提高，净化性能有可能不足。应予说明，上述比例是所有特定隔室的平均值。
(1－2)外周壁：
外周壁20为配设成包围隔壁1的壁。外周壁20可以与隔壁1一体地形成。
外周壁20的厚度优选为0.1～6.0mm，特别优选为0.1～3.0mm。如果外周壁20的厚度低于下限值，则机械强度有时会降低。如果外周壁20的厚度超过上限值，则有时为了收纳蜂窝结构体100而必须确保较大的空间。
蜂窝结构体100的隔室密度优选为31～155个/cm2，特别优选为43～148个/cm2。如果隔室密度低于下限值，则有可能无法保持强度。如果隔室密度超过上限值，则蜂窝结构体100的压力损失有可能上升。
(2)蜂窝结构体的制造方法：
本发明的蜂窝结构体可以利用具有蜂窝成型工序和烧成工序的方法来制造。以下，对各工序进行说明。
(2－1)蜂窝成型工序：
本工序中，将含有陶瓷原料的陶瓷成型原料成型，形成具有配设成区划形成多个隔室的隔壁的蜂窝成型体，该多个隔室构成流体流路。
作为陶瓷成型原料中含有的陶瓷原料，优选从由堇青石化原料、堇青石、碳化硅、硅－碳化硅系复合材料、多铝红柱石、钛酸铝构成的组中选择的至少1种。应予说明，堇青石化原料是按照二氧化硅为42～56质量％、氧化铝为30～45质量％、氧化镁为12～16质量％的范围的化学组成进行而配合得到的陶瓷原料。并且，堇青石化原料是经烧成会成为堇青石的材料。
另外，可以在上述陶瓷原料中混合分散介质、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等来调制陶瓷成型原料。各原料的组成比没有特别限定，优选采用与要制作的蜂窝结构体的结构、材质等相对应的组成比。
在将陶瓷成型原料成型时，首先，对陶瓷成型原料进行混炼，制成生坯，将得到的生坯成型为蜂窝形状。作为对陶瓷成型原料进行混炼而形成生坯的方法，例如可以举出使用捏合机、真空练泥机等的方法。作为对生坯进行成型而形成蜂窝成型体的方法，例如可以使用挤压成型、注塑成型等公知的成型方法。
具体而言，可以举出使用喷嘴进行挤压成型而形成蜂窝成型体的方法等作为优选例。作为喷嘴的材质，优选不易磨损的超硬合金。
喷嘴优选使用如下制作的喷嘴。即，首先，准备制作不具有凸片的现有公知的蜂窝结构体时使用的喷嘴(现有喷嘴)。然后，从该现有喷嘴的狭缝(用于构成隔壁的间隙)朝向外侧以放电加工形成与突起部(包含特定突起部)互补的区域(生坯进入而成为突起部(包含特定突起部)的区域)。由此，可以制作规定的喷嘴。
通过使用像这样的喷嘴，能够简便地制作具有满足本发明的蜂窝结构体的条件的突起部以及特定突起部的蜂窝成型体。
作为蜂窝成型体的形状，没有特别限制，可以举出：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。
另外，在上述成型后，可以对得到的蜂窝成型体进行干燥。干燥方法没有特别限定。作为干燥方法，例如可以举出：热风干燥、微波干燥、高频干燥、减压干燥、真空干燥、冷冻干燥等。这些干燥方法中，优选单独进行高频干燥、微波干燥或热风干燥、或者将这些干燥方法组合进行。
(2－2)烧成工序：
接下来，对蜂窝成型体进行烧成，制作蜂窝烧成体。为了使构成预烧后的蜂窝成型体的成型原料烧结而致密化并确保规定的强度，进行蜂窝成型体的烧成(正式烧成)。烧成条件(温度、时间、气氛等)根据成型原料的种类而不同，因此，只要根据其种类而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℃。另外，对于烧成时间，作为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，可以使用电炉、燃气炉等。可以将如上得到的蜂窝烧成体作为本发明的蜂窝结构体。此外，蜂窝结构体的制造方法中，可以进一步具有以下所示的外周涂覆工序。
(2－3)外周涂覆工序：
本工序中，在得到的蜂窝烧成体的外周涂布外周涂层材料，形成外周壁。应予说明，外周壁可以在蜂窝成型体的制作时与隔壁形成为一体。通过利用外周涂覆工序进一步形成外周壁，能够防止在外力施加于蜂窝结构体时蜂窝结构体产生缺口。
作为外周涂层材料，可以举出在无机纤维、胶体二氧化硅、粘土、SiC粒子等无机原料中加入有机粘合剂、发泡树脂、分散剂等添加材料、在得到的物质中加入水进行混炼而得到的材料等。涂布外周涂层材料的方法可以举出一边使“被切削的蜂窝烧成体”在滑轮上旋转一边用橡皮刮刀等进行涂覆的方法等。
实施例
以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
实施例1中，首先，调制用于制作蜂窝结构体的成型原料。具体而言，在陶瓷原料中添加粘合剂、表面活性剂、造孔材料、以及水，制成成型原料。应予说明，作为陶瓷原料，使用作为堇青石化原料的、高岭土、滑石、氧化铝。
接下来，将得到的成型原料用捏合机混炼，然后，用真空练泥机进行和泥，制作生坯。接下来，使用喷嘴将得到的生坯挤压成型，制作蜂窝成型体。喷嘴使用用于形成具有突起部(包含特定突起部)的蜂窝成型体的喷嘴。蜂窝成型体烧成后，隔壁的厚度为0.089mm，隔室密度为62个/cm2。蜂窝成型体的隔室的形状(与隔室延伸的方向正交的截面内的隔室的形状)为四边形。蜂窝成型体为圆柱状。圆柱状的蜂窝成型体的各个端面的直径在烧成后为118.4mm。应予说明，上述喷嘴设计成：制作的蜂窝结构体满足表1～表3所示的各条件。
接下来，使蜂窝成型体干燥，得到蜂窝干燥体。对于干燥，首先，进行高频干燥，然后，于热风的温度120℃，进行2小时的热风干燥。接下来，将蜂窝干燥体的两端部切断。
接下来，对得到的蜂窝干燥体进行脱脂。脱脂于450℃进行5小时。接下来，对脱脂后的蜂窝干燥体进行烧成，得到蜂窝烧成体。烧成在大气中于1425℃进行7小时。应予说明，用5小时从1200℃升温至1425℃。由此，制作实施例1的蜂窝结构体。
实施例1的蜂窝结构体的与隔室延伸的方向正交的截面内的、特定突起部的底部的倾斜角θ为45°。另外，突起部的角部的曲率半径R(前端曲率半径R)为0.025mm。另外，突起部(包含特定突起部)的高度H为0.18mm，特定突起部的底部的高度H1为0.11mm。另外，隔室的水力直径A为1.18mm，突起部的高度H相对于隔室的水力直径A的比值(H/A)为0.15。另外，对于突起部，在与隔室延伸的方向正交的截面内，如表2、表3所示，仅边1(第一边α(参照图3))的突起部为特定突起部。应予说明，如下求出特定突起部的底部的高度H1。首先，在与隔室延伸的方向正交的截面内，在特定突起部的内侧，画出与平面F(底边F(参照图3))和特定突起部的各侧面相切的内切圆。接下来，从该内切圆与特定突起部的各侧面的交点A0向平面F画垂线，将该垂线的长度作为“底部的高度H1”。得到的蜂窝结构体为与上述喷嘴的形状翻转得到的形状相同的形状。
此外，使用图像测定仪(Mitutoyo公司制的“小型CNC图像测定仪Quick VisionELF QV ELF”)和图像解析软件(Mitutoyo公司制的“QVPAC”)，测定特定突起部的底部的倾斜角θ以及突起部(包含特定突起部)的高度H。另外，确认突起部在隔壁上的位置。具体而言，用上述图像测定仪测定特定突起部的底部的倾斜角、以及突起部的高度H。
对于特定突起部的底部的倾斜角，首先，在特定突起部的底部的高度H1的1/2的位置，画出与底边F(参照图3)平行的直线，确定该直线与特定突起部的侧面的交点K。然后，画出该交点K处的与侧面的切线，求出该切线与底边F所成的角度，将该角度作为特定突起部的底部的倾斜角θ。应予说明，主体角θ1为75°。该主体角θ1是在通过特定突起部中的上述规定的内切圆与特定突起部的各侧面的各交点A0画出与平面F(参照图3)平行的直线时该直线与特定突起部的侧面所成的角。
此外，特定隔室的总数相对于隔室的总数的比例(由式：(特定隔室的个数/所有隔室的个数)×100计算出的比例)为100％(表2、表3中，示于“特定隔室相对于全部隔室的比例(％)”栏中)。应予说明，作为上述特定隔室的总数的比例的计算方法，使用上述图像测定仪和图像解析软件，确认特定隔室和特定隔室以外的隔室，数出特定隔室的总数和特定隔室以外的隔室的总数。然后，由这些值计算出特定隔室的总数相对于蜂窝结构体的隔室的总数(特定隔室的总数与特定隔室以外的隔室的总数之和)的比例。
应予说明，所有特定隔室为相同的形状。并且，1个特定隔室中设置于该特定隔室的突起部的总数中的、特定突起部的总数的比例(由式：(特定突起部的总数/突起部的总数)×100计算出的比例)为25％。这示于表2、表3中的“每1个特定隔室的特定突起部的比例(％)”栏中。如下计算出该比例。首先，确认设置于1个特定隔室内的特定突起部的个数的比例。例如，在截面为四边形的特定隔室的4个边均分别形成有2个突起部，仅在其中的1个边(第一边α)形成有特定突起部的情况下，像2个/8个角＝0.25这样计算出比例。然后，计算出所有特定隔室中的平均值。另外，特定突起部的总数相对于蜂窝结构体中的所有突起部的总数的比例为25％(表2、表3中，示于“特定突起部相对于突起部的比例”栏中)。
对于实施例1的蜂窝结构体，用以下的方法测定隔壁厚度(mm)、隔壁的气孔率(％)、以及隔室密度(个/cm2)。使用上述图像测定仪和图像解析软件测定隔壁厚度(mm)以及隔室密度(个/cm2)，利用水银压入法来测定隔壁的气孔率(％)。将结果示于表1。表1中，将“隔壁的气孔率(％)”表示为“气孔率(％)”。
表1
Figure BDA0001600478170000141
表1中，“每一边的突起部的个数(N)”栏示出隔室的各边(第一边α～第四边σ(参照图3))上分别所设置的突起部(包含特定突起部)的个数。另外，表1中，“突起部的配置区域”栏中的“整个区域”表示“蜂窝结构部的整个区域”，该“蜂窝结构部的整个区域”是指蜂窝结构体的端面上的整个区域。
[LA－4试验]
对于制作的蜂窝结构体，如下进行基于美国Fedral Test Procedure的LA－4模式的试验。首先，按200g/L使催化剂(三元催化剂)担载于蜂窝结构体的隔壁。使用电炉于950℃对担载有催化剂的蜂窝结构体进行12小时老化处理。接下来，将担载有催化剂的蜂窝结构体搭载于排气量为2400cc的车辆地板下面的位置，进行LA－4试验。LA－4试验中，使用废气测定装置(HORIBA公司制、型号“MEXA－7400”)测定每种废气成分的直接模态质量。另外，作为代表性的废气成分，测定HC的排出量。
应予说明，隔壁具有突起部的蜂窝结构体中，特别是自加速开始第二个峰值的废气排出量增多。因此，计算出第二个峰值的加速开始时和第二个峰值的加速结束时的模态质量积算值的比值，求出自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量(％)。将结果示于表4。
应予说明，表2、表3中，例如“全部隔室中、以5％的隔室存在设置有特定突起部的隔室”是指所有隔室中的5％隔室设置有特定突起部。亦即，表示全部隔室中的5％为特定隔室。
“配置规则2”栏中的“仅边1的突起部为特定突起部”表示所有边(第一边α～第四边σ(参照图3))中、仅“边1(第一边α)”上的突起部为特定突起部、其它边(第二边β～第四边σ)上的突起部为特定突起部以外的突起部。另外，“仅边1、2的突起部为特定突起部”表示所有边中、仅“边1(第一边α)”上和“边2(第二边β)”上的突起部为特定突起部、其它边(第三边γ、第四边σ)上的突起部为特定突起部以外的突起部。另外，“仅边1、2、3的突起部为特定突起部”表示所有边中、仅“边1(第一边α)”、“边2(第二边β)”、以及“边3(第三边γ)”上的突起部为特定突起部、其它边(第四边σ)的突起部为特定突起部以外的突起部。
“LA－4下的第二个峰值前后的HC排出增加量”栏示出“自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量”。
表2
Figure BDA0001600478170000161
表3
Figure BDA0001600478170000171
表4
Figure BDA0001600478170000181
[LA－4试验的判定]
为了使隔壁具有突起部的蜂窝结构体相对于“隔壁不具有突起部的蜂窝结构体”而言在Bag排放方面有利，需要自加速开始第二个峰值前后的HC排出增加量(％)为36％以下。因此，利用以下的基准进行LA－4试验的判定。
判定“优”：将HC排出增加量为32％以下的情形判定为“优”。
判定“良”：将HC排出增加量为35％以下且超过32％的情形判定为“良”。
判定“可”：将HC排出增加量为36％以下且超过35％的情形判定为“可”。
判定“不合格”：将HC排出增加量超过36％的情形判定为“不合格”。
[压力损失的判定]
用风洞试验装置，在气温25℃、气压1atm、气体流量10Nm3/分钟的条件下，测定压力损失。利用以下的基准进行压力损失的判定。应予说明，隔壁具有突起部的蜂窝结构体中所容许的压力损失相对于基准结构的比率(利用式：各实施例、比较例的蜂窝结构体的压力损失/基准结构(比较例1的蜂窝结构体)的压力损失计算出的值)需要为1.3以下。因此，采用以下的基准。
判定“OK”：将相对于基准结构(比较例1)的压力损失的比例为1.3以下的情形判定为“OK”。
判定“NG”：将相对于基准结构(比较例1)的压力损失的比例超过1.3的情形判定为“NG”。
[综合判定]
基于LA－4试验的判定和压力损失的判定，利用以下的基准进行综合判定。
判定“优”：将LA－4试验的判定为“优”且压力损失的判定为“OK”的情形判定为“优”。
判定“良”：将LA－4试验的判定为“良”且压力损失的判定为“OK”的情形判定为“良”。
判定“可”：将LA－4试验的判定为“可”且压力损失的判定为“OK”的情形判定为“可”。
判定“不合格”：将LA－4试验的判定或压力损失的判定中有“不合格”或“NG”的情形判定为“不合格”。
(实施例2～17、比较例1～6)
如表1～表3所示配置突起部，除此以外，与实施例1同样地制作蜂窝结构体。
对于实施例2～17以及比较例1～6的蜂窝结构体，与实施例1同样地测定隔壁厚度(mm)、隔壁的气孔率(％)、以及隔室密度(个/cm2)，进行LA－4试验以及压力损失的测定。将结果示于表1～表4。
(结果)
如表4所示，可知：实施例1～17的蜂窝结构体与比较例1～6的蜂窝结构体相比，担载催化剂时的废气净化性能提高，压力损失的增大得到抑制。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体可以用作对废气进行净化的废气净化用的催化剂载体。

Claims (4)

1.一种蜂窝结构体，其中，
所述蜂窝结构体包括柱状的蜂窝结构部，该柱状的蜂窝结构部具有：配设成区划形成多个隔室的多孔质的隔壁、以及配设成包围所述隔壁的外周壁，所述多个隔室从第一端面延伸至第二端面，形成流体的流路，
所述隔壁具有突起部，该突起部以向所述隔室内延伸的方式突出，且在所述隔室延伸的方向上连续设置，
所述突起部包含特定突起部，该特定突起部具有：侧面相对于所述隔壁的表面以40～70°的倾斜角进行倾斜的末端扩大形状，
所述隔室的水力直径A和所述特定突起部的高度H满足0.04≤H/A≤0.40的关系，
所述隔室的水力直径A和所述特定突起部的具有末端扩大形状的部分、亦即底部的高度H1满足0.04≤H1/A≤0.38的关系，
所述特定突起部的高度H和底部的高度H1满足H1＜H的关系，
所述特定突起部的总数相对于所述蜂窝结构部中的所有所述突起部的总数的比例为2.5％以上。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
所述突起部在该突起部的前端侧具有曲率半径R为0.01～0.1mm的角部。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，
配设成区划形成所述隔室的所述隔壁上，构成所述隔室的周缘的每一边上所设置的所述突起部的个数为3个以下。
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，
所述特定突起部设置于所述蜂窝结构部的整个区域。
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