CN109838291A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐热冲击性优异的蜂窝结构体。该蜂窝结构体具备具有配设成将多个隔室(2)包围的多孔质的隔壁(1)的蜂窝结构部(4)，使将2个隔室(2)隔开的壁部(16)处的隔壁(1)的气孔率的值为气孔率A，使将2个以上壁部(16)连接的部位、亦即交点部(15)处的隔壁(1)的气孔率的值为气孔率B，气孔率A除以气孔率B得到的值、亦即A/B为0.5～0.95，气孔率A为10～40％。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细而言，涉及耐热冲击性优异的蜂窝结构体。
背景技术
近年来，整个社会中针对环境问题的意识提高，在将燃料燃烧而生成动力的技术领域中，开发出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。例如，开发出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变为比较无害的其它成分。并且，作为供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，作为像这样的蜂窝结构体，提出了如下的蜂窝结构体，该蜂窝结构体具备具有区划形成多个隔室的多孔质的隔壁的蜂窝结构部，该多个隔室从流入端面延伸至流出端面，形成流体的流路(例如参见专利文献1～4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2002/011884号
专利文献2：日本特开2004－270569号公报
专利文献3：日本特开2004－289925号公报
专利文献4：日本特开2010－227818号公报
发明内容
在专利文献1中公开有如下蜂窝结构体，即，在蜂窝结构体的与隔室延伸的方向正交的截面内，使外周部分中的隔壁的厚度比中央部分中的隔壁的厚度厚。专利文献1中，像这样的蜂窝结构体能够平衡良好地实现由压力损失增大以及耐热冲击性降低所带来的消极面和由等静压强度提高以及隔壁形状及蜂窝结构体外形形状的高精度化所带来的积极面的协调。
此处，对于蜂窝结构体，在用作废气净化用的催化剂载体等的情况下，有时以收纳在金属外壳等罐体内的状态进行使用。以下，有时将使蜂窝结构体收纳在金属外壳等罐体内称为装罐(canning)。有时将金属外壳称为金属罐(Metal can)。对于专利文献1中记载的蜂窝结构体，由于蜂窝结构体的外周部分的强度提高，所以推测：例如在上述的装罐时等，对抑制外周部分的破损等具有一定的效果。但是，专利文献1中记载的蜂窝结构体的截面的中央部分的隔壁形态与以往的蜂窝结构体相同，因此，存在如下问题：无法作为用于抑制因热冲击负荷而产生裂纹的对策。
在专利文献2中公开有如下蜂窝结构体，即，在使与蜂窝结构体的轴向垂直的截面的中心部的隔壁的气孔率为Pi、使所述截面的外周部的隔壁的气孔率为Po的情况下，满足Pi＜Po的关系。对于该蜂窝结构体，通过使中心部的气孔率小于外周部的气孔率，能够使中心部的热容量增大。但是，在仅着眼于中心部的情况下，存在如下问题：当因热冲击负荷而产生了裂纹时，将2个隔室隔开的壁部处的隔壁成为裂纹的发生起点，对此，没有给出任何解决方案。
在专利文献3中公开有如下蜂窝结构体，即，隔室的形状为大致正方形，隔壁的交叉部为倒R角形状或者倒C角形状，交叉部的对角距离相对于隔壁的平均厚度的比值为1.6以上，隔室的开口率为55％以上。像这样的蜂窝结构体虽然实现了关于隔壁的交叉部的强化，但是存在如下问题：将2个隔室隔开的壁部处的隔壁成为裂纹的发生起点，对此，没有给出任何解决方案。
在专利文献4中公开有如下蜂窝结构体，即，包括隔壁彼此交叉的交叉区域在内的隔壁交点部处的气孔率、亦即交点部气孔率与隔壁中间部处的气孔率、亦即中间部气孔率的比值、亦即交点部气孔率/中间部气孔率为0.5～0.95。像这样的蜂窝结构体也同样地，虽然实现了关于隔壁交点部的强化，但是存在如下问题：邻接的隔壁交点部间的隔壁中间部成为裂纹的发生起点，对此，没有给出任何解决方案。特别是，专利文献4中记载的蜂窝结构体的结构为：在施加了热冲击负荷的情况下，将2个隔室实质上隔开的隔壁中间部的强度进一步变弱，因此，如果考虑蜂窝结构体整体的热冲击，则认为向对耐热冲击性不利的方向发挥作用。
本发明是鉴于像这样的现有技术具有的问题而实施的。本发明提供一种耐热冲击性优异的蜂窝结构体。
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，其中，
具备蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有配设成将多个隔室包围的多孔质的隔壁，该多个隔室从第一端面延伸至第二端面，形成流体的流路，
使将2个所述隔室隔开的壁部处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率A，
使将2个以上所述壁部连接的部位、亦即交点部处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率B，
所述气孔率A除以所述气孔率B得到的值、亦即A/B为0.5～0.95，
所述气孔率A为10～40％。
[2]根据所述[1]中记载的蜂窝结构体，其中，所述气孔率A和所述气孔率B的相加平均为15～45％。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，其中，所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内的所述隔室的形状为四边形或六边形。
[4]根据所述[1]～[3]中的任意一项中记载的蜂窝结构体，其中，所述隔壁的厚度为40～200μm。
本发明的蜂窝结构体的耐热冲击性优异。即，本发明的蜂窝结构体与气孔率相同程度的以往的蜂窝结构体相比，能够有效地抑制因热冲击而产生的裂纹。特别是，通过使隔壁的气孔率为10～40％且使将2个以上壁部连接的交点部处的隔壁的气孔率B适度地降低，能够使蜂窝结构体整体的耐热冲击性得到提高。即，在隔壁的气孔率为40％以下的情况下，废气净化用的催化剂等不易渗透到形成于隔壁的细孔的内部。因此，在汽车的发动机正下方等严酷的热条件下，在将以往的蜂窝结构体用作催化剂载体的情况下，与隔壁的交点部相比，隔壁的壁部的厚度较薄，因此，在隔壁的壁部更早地产生裂纹。并且，在隔壁的壁部所发生的裂纹容易发展成更大的裂纹，蜂窝结构体的缺陷有可能更加严重。此处，对于隔壁的壁部，虽然例如通过使其厚度变厚、能够使蜂窝结构体的耐热冲击性得到提高，但是，如果使隔壁的厚度变厚，则会导致蜂窝结构体的压力损失上升。对于本发明的蜂窝结构体，通过使容易产生裂纹的壁部处的隔壁的气孔率A相对降低且使上述的A/B为0.5～0.95，能够有效地抑制在隔壁的壁部以及交点部这两处产生裂纹。另外，本发明的蜂窝结构体不需要在与隔室延伸的方向正交的截面内局部地变更隔壁的厚度或者局部地变更隔室的形状，因此，也不易产生压力损失上升等次要的问题。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第一实施方式的、从第一端面侧观察得到的立体图。
图2是示意性地示出图1所示的蜂窝结构体的第一端面的俯视图。
图3是将图2所示的蜂窝结构体的第一端面的一部分放大得到的放大俯视图。
图4是示意性地示出图2的A－A’截面的截面图。
图5是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第二实施方式的、示出第一端面的一部分的俯视图。
图6是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第三实施方式的、从第一端面侧观察得到的立体图。
图7是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第四实施方式的第一端面的俯视图。
图8是示出耐热冲击性试验中的、发动机的运转时间(秒)与发动机转速(rpm)的关系的图表。
符号说明
1、21、41：隔壁，2、22、42：隔室，3、43：外周壁，4、24、44：蜂窝结构部，11、31、51：第一端面，12、52：第二端面，15、35：交点部，16、36：壁部，46：蜂窝单元，47：接合层，100、200、300、400：蜂窝结构体。
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：可以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。
(1)蜂窝结构体(第一实施方式)：
如图1～图4所示，本发明的蜂窝结构体的第一实施方式为蜂窝结构体100，其具备：具有多孔质的隔壁1的蜂窝结构部4。此处，图1是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第一实施方式的、从第一端面侧观察得到的立体图。图2是示意性地示出图1所示的蜂窝结构体的第一端面的俯视图。图3是将图2所示的蜂窝结构体的第一端面的一部分放大得到的放大俯视图。图4是示意性地示出图2的A－A’截面的截面图。
蜂窝结构部4的隔壁1配设成为将多个隔室2包围，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。即，多个隔室2由多孔质的隔壁1区划形成。在蜂窝结构部4的外周部分还可以具有配设成将隔壁1包围的外周壁3。
本实施方式的蜂窝结构体100能够优选用作供担载废气净化用催化剂的催化剂载体。催化剂载体是对催化剂的微粒进行支撑的多孔性的结构物。因此，形成于蜂窝结构部4的各隔室2的、第一端面11侧以及第二端面12侧的端部没有被封孔部等密封，第一端面11侧和第二端面12侧通过各隔室2而连通。
如图2及图3所示，蜂窝结构部4的特征在于，将2个隔室2隔开的壁部16处的隔壁1的气孔率A和将2个以上壁部16连接的部位、亦即交点部15处的隔壁1的气孔率B显示出不同的值。更具体而言，使将2个隔室2隔开的壁部16处的隔壁1的气孔率的值为气孔率A。另外，使将2个以上壁部16连接的交点部15处的隔壁1的气孔率的值为气孔率B。这种情况下，气孔率A除以气孔率B得到的值、亦即“气孔率A/气孔率B”为0.5～0.95。以下，有时将“气孔率A/气孔率B”仅记载为“A/B”。此处，所谓“将2个以上壁部16连接的交点部15”，例如，在蜂窝结构部4的与隔室2延伸的方向正交的面内、隔壁1构成为格子状的情况下，可以举出隔壁1的交点部分等。另外，例如，虽然省略图示，不过，2个壁部以弯曲的方式连接得到的部位也为将2个以上壁部连接的交点部。如图2及图3所示，壁部16以及交点部15为隔壁1所构成的要素，也有时适当记载为“隔壁1的壁部16”以及“隔壁1的交点部15”等。
本实施方式的蜂窝结构体100的耐热冲击性优异。即，本发明的蜂窝结构体100与气孔率相同程度的以往的蜂窝结构体相比，能够有效地抑制因热冲击而产生的裂纹。特别是，在隔壁1的气孔率为40％以下的情况下，通过使将2个以上壁部16连接的交点部15处的隔壁1的气孔率B适度地降低，能够使蜂窝结构体100整体的耐热冲击性得到提高。即，在隔壁1的气孔率为40％以下的情况下，废气净化用的催化剂等不易渗透到形成于隔壁1的细孔的内部。例如，在汽车的发动机正下方等严酷的热条件下，在将以往的蜂窝结构体用作催化剂载体的情况下，与隔壁的交点部相比，隔壁的壁部的厚度较薄，因此，在隔壁的壁部更早地产生裂纹。并且，在隔壁的壁部所产生的裂纹容易发展成更大的裂纹，蜂窝结构体的缺陷有可能更加严重。此处，对于隔壁的壁部，例如虽然通过使其厚度变厚、能够使蜂窝结构体的耐热冲击性得到提高，但是，如果使隔壁的厚度变厚，则会导致蜂窝结构体的压力损失上升。对于本实施方式的蜂窝结构体100，通过使更容易产生裂纹的壁部16处的隔壁1的气孔率A相对降低且使上述的A/B为0.5～0.95，能够有效地抑制在隔壁1的壁部16以及交点部15这两处产生裂纹。另外，本实施方式的蜂窝结构体100不需要在与隔室2延伸的方向正交的截面内局部地变更隔壁1的厚度或者局部地变更隔室2的形状，因此，也不易产生压力损失上升等次要的问题。
以下，本说明书中，将2个隔室2隔开的壁部16处的隔壁1的气孔率的值有时简称为“气孔率A”。另外，将2个以上壁部16连接的交点部15处的隔壁1的气孔率的值有时简称为“气孔率B”。例如，在2个隔室2的截面形状为多边形的情况下，“将2个隔室2隔开的壁部16”为构成各自的截面形状中的各边的部分。
本发明中，隔壁1的气孔率A以及气孔率B分别为利用以下的方法求出的值。首先，从蜂窝结构体100中切出用于进行气孔率A以及气孔率B的测定的试样片。关于各试样片的切出部位，在蜂窝结构体100的第一端面11侧以及第二端面12侧各为5处，合计为10处。对于各端面中的切出部位，将各端面的中心位置作为第1处切出部位。并且，在各端面中，使通过该中心位置且彼此正交的X轴以及Y轴上的、作为中心位置与蜂窝结构体100的外周缘的中间点的4点为剩余的4处切出部位。
用于测定气孔率A的试样片切成：在上述的10处分别包含将2个隔室2隔开的壁部16的中央部分。对于用于测定气孔率A的试样片，使一边的长度为构成隔壁1的壁部16的厚度，使另一边的长度沿各端面中的隔壁1延伸的方向为100μm，使再一边的长度沿隔室2延伸的方向为20mm。
用于测定气孔率B的试样片切成：在上述的10处分别包含隔壁1的交点部15的中心部。对于用于测定气孔率B的试样片，使以将2个以上壁部16连接的交点部15的中心部为中心的边长为100μm的正方形为端面，使轴向上的长度沿隔室2延伸的方向为20mm。
将像这样从蜂窝结构体100中切出而制作的试样片埋设于环氧树脂而固定后，对其表面进行研磨。然后，将各试样片沿全长方向切出5mm，使其切断面为扫描型电子显微镜(以下、也称为“SEM”)的观察面。SEM为“Scanning Electron Microscope”的简称。作为扫描型电子显微镜，例如可以使用日立高新技术公司制的扫描型电子显微镜“型号：S3200－N”。
然后，利用SEM观察所制作的试样片的观察面，获取SEM图像。在测定隔壁1的气孔率A时，对上述的10个试样片的各观察面内的隔壁1获取上述SEM图像。将SEM图像放大为100倍进行观测。另外，在测定隔壁1的气孔率B时，对上述的10个试样片的各观察面内的隔壁1的交点部15获取上述SEM图像。接下来，使用图像解析软件，对各图像计算出“隔壁1的面积S1”和“细孔部分(空隙部分)的面积S2”。然后，利用“计算式(1)：S2/(S1+S2)”，计算出各图像中拍摄到的隔壁1的气孔率。S1以及S2的值使用各10处的气孔率的平均值。
对于测定气孔率的蜂窝结构体100，在隔壁1的表面以及隔壁1的细孔的内部担载有废气净化用的催化剂(未图示)的情况下，将担载有催化剂的部分看作隔壁1的气孔部分而求出气孔率。即，在上述的气孔率A以及气孔率B的测定方法中，拍摄SEM图像后，将由得到的SEM图像中的颜色信息判断为存在催化剂的区域识别为隔壁1的气孔部分，求出气孔率。
如果气孔率A除以气孔率B得到的值、亦即A/B低于0.5，则有时在隔壁1的交点部15容易产生裂纹，有时还可能发展为2处以上连续的裂纹。如果上述A/B超过0.95，则有时在将2个隔室2隔开的壁部16处的隔壁1也容易产生裂纹。
气孔率A除以气孔率B得到的值、亦即A/B优选为0.50～0.95，更优选为0.55～0.90。通过像这样构成，能够更有效地抑制产生裂纹。
气孔率B的值没有特别限制，优选为20～50％，更优选为20～45％。如果气孔率B的值低于20％，则有时很难将催化剂担载于隔壁1。另外，如果气孔率B的值超过50％，则蜂窝结构体100的等静压强度(Isostaticstrength)有时会降低。
气孔率A和气孔率B的相加平均优选为15～45％，更优选为15～40％。如果气孔率A和气孔率B的相加平均低于15％，则有时很难将催化剂担载于隔壁1。另外，如果气孔率A和气孔率B的相加平均超过45％，则蜂窝结构体100的等静压强度有时会降低。
蜂窝结构部4的与隔室2延伸的方向正交的截面内的、各隔室2的形状(以下，也简称为“隔室形状”)没有特别限制。例如，隔室2的形状优选为多边形，更优选为四边形或六边形。另外，各隔室2的形状也可以为多边形的角部被形成为曲线状而得到的形状、例如、四边形的角部被形成为曲线状而得到的大致四边形。
隔壁1的厚度优选为40～200μm，更优选为45～185μm，特别优选为50～170μm。如果隔壁1的厚度低于40μm，则蜂窝结构体100的等静压强度有时会降低。如果隔壁1的厚度超过200μm，则有时压力损失增大，引起发动机的输出降低或耗油量劣化。隔壁1的厚度为通过利用光学显微镜观察与蜂窝结构体100的轴向正交的截面的方法测定得到的值。
蜂窝结构体100的整体形状没有特别限制。例如，图1～图4所示的蜂窝结构体100的整体形状是第一端面11以及第二端面12为圆形的圆柱状。此外，例如，作为蜂窝结构体100的整体形状，可以为第一端面11以及第二端面12为椭圆形、跑道(Racetrack)形或长圆形等大致圆形的柱状。另外，作为蜂窝结构体100的整体形状，也可以为第一端面11以及第二端面12为四边形或六边形等多边形的棱柱状。
构成隔壁1的材料没有特别限制，从强度、耐热性、耐久性等观点考虑，主成分优选为氧化物或非氧化物的各种陶瓷、金属等。具体而言，例如，作为陶瓷，考虑堇青石、多铝红柱石(Mullite)、氧化铝、尖晶石(Spinel)、碳化硅、氮化硅、以及钛酸铝等。作为金属，考虑Fe－Cr－Al系金属、以及金属硅等。优选将从这些材料中选择的1种或2种以上作为主成分。从高强度、高耐热性等观点考虑，特别优选将从由氧化铝、多铝红柱石、钛酸铝、堇青石、碳化硅、以及氮化硅构成的组中选择的1种或2种以上作为主成分。另外，从高热传导率、高耐热性等观点考虑，碳化硅、或硅－碳化硅复合材料特别合适。此处，“主成分”是指构成隔壁1的50质量％以上的成分。构成隔壁1的材料中优选包含70质量％以上的上述成分，更优选包含80质量％以上的上述成分。
对于本实施方式的蜂窝结构体100，可以在蜂窝结构部4的隔壁1的表面以及隔壁1的细孔中的至少一方担载有废气净化用的催化剂。通过像这样构成，能够利用催化反应使废气中的CO、NOx、HC等成为无害的物质。
在将催化剂担载于本实施方式的蜂窝结构体100的情况下，催化剂优选包含从由三元催化剂、SCR催化剂、NOx吸储催化剂、以及氧化催化剂构成的组中选择的1种以上。三元催化剂是指主要对碳化氢(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)进行净化的催化剂。作为三元催化剂，例如可以举出包含铂(Pt)、钯(Pd)、以及铑(Rh)的催化剂。SCR催化剂为对被净化成分进行选择性还原的催化剂。特别是，上述的SCR催化剂优选为对废气中的NOx进行选择性还原的NOx选择性还原用SCR催化剂。作为NOX选择性还原用SCR催化剂，可以举出对废气中的NOX进行选择性还原而净化的催化剂作为优选例。另外，作为SCR催化剂，可以举出金属置换后的沸石。作为对沸石进行金属置换的金属，可以举出铁(Fe)、铜(Cu)。作为沸石，可以举出β沸石作为优选例。另外，SCR催化剂可以为含有从由钒以及二氧化钛构成的组中选择的至少1种作为主成分的催化剂。作为NOx吸储催化剂，可以举出碱金属、碱土金属等。作为碱金属，可以举出钾、钠、锂等。作为碱土金属，可以举出钙等。作为氧化催化剂，可以举出含有贵金属的氧化催化剂。作为氧化催化剂，具体而言，优选含有从由铂、钯以及铑构成的组中选择的至少一种。
(2)蜂窝结构体(第二实施方式～第四实施方式)：
接下来，参照图5～图7，对本发明的蜂窝结构体的第二实施方式～第四实施方式进行说明。图5是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第二实施方式的、示出第一端面的一部分的俯视图。图6是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第三实施方式的、从第一端面侧观察得到的立体图。图7是示意性地示出本发明的蜂窝结构体的第四实施方式的第一端面的俯视图。
如图5所示，本发明的蜂窝结构体的第二实施方式为蜂窝结构体200，其具备：具有多孔质的隔壁21的蜂窝结构部24。对于第二实施方式的蜂窝结构体200，隔室22的形状为“六边形”。并且，在使将2个隔室22隔开的壁部36处的隔壁21的气孔率的值为气孔率A、使将2个以上壁部36连接的交点部35处的隔壁21的气孔率的值为气孔率B的情况下，气孔率A除以气孔率B得到的值、亦即A/B为0.5～0.95。像这样构成的第二实施方式的蜂窝结构体200也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝结构体100(参照图1～图4)同样的作用效果。第二实施方式的蜂窝结构体200优选除了隔室22的形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝结构体100(参照图1～图4)同样地构成。图5中，符号31表示蜂窝结构部24的第一端面。
如图6所示，本发明的蜂窝结构体的第三实施方式为蜂窝结构体300，其具备单元结构的蜂窝结构部44。即，蜂窝结构体300中，各蜂窝结构部44由柱状的蜂窝单元46构成，多个蜂窝单元46彼此的侧面通过接合层47而接合。像这样，本实施方式的蜂窝结构体300中，多个蜂窝单元46分别为蜂窝结构体300中的蜂窝结构部44。此处，“单元结构的蜂窝结构体”为通过分别制作的多个蜂窝单元46接合而构成的蜂窝结构体。应予说明，有时将图1～图4所示的、蜂窝结构部4的隔壁1全部一体地形成这样的蜂窝结构体100称为“一体型的蜂窝结构体”。本发明的蜂窝结构体中，可以为“单元结构的蜂窝结构体”，也可以为“一体型的蜂窝结构体”。
蜂窝结构体300中，优选至少1个蜂窝单元46与之前说明的第一实施方式的蜂窝结构体的蜂窝结构部同样地构成。像这样的蜂窝结构体300中，也能够得到与之前说明的第一实施方式的蜂窝结构体同样的作用效果。多个蜂窝单元46可以分别具有相同的隔室结构，也可以分别具有不同的隔室结构。图6中，符号51表示第一端面，符号52表示第二端面。
蜂窝结构体300中的外周壁43优选为由外周涂层材料形成的外周涂层。外周涂层材料为用于涂布于将多个蜂窝单元46接合得到的接合体的外周而形成外周涂层的涂层材料。另外，对于将多个蜂窝单元46接合得到的接合体，优选对该接合体的外周部分进行磨削加工，从而配设上述的外周涂层。另外，关于图1～图4所示的一体型的蜂窝结构体100，配设于蜂窝结构部4的外周的外周壁3也可以为如上所述的、由外周涂层材料形成的外周涂层。
图6所示的蜂窝结构体300中，隔室42的形状为四边形。不过，各蜂窝单元46中的各隔室42的形状并不限定于四边形，可以采用之前说明的第二实施方式的蜂窝结构体中的隔室的形状。
如图7所示，本发明的蜂窝结构体的第四实施方式为蜂窝结构体400，其具备截面形状为椭圆形的蜂窝结构部4。因此，蜂窝结构体400的整体形状是端面为椭圆形的柱状。第四实施方式的蜂窝结构体400优选除了蜂窝结构体400的整体形状不同以外、与第一实施方式的蜂窝结构体100(参照图1～图4)同样地构成。
图7所示的蜂窝结构体400中，隔室2的形状为四边形。不过，隔室2的形状并不限定于四边形。
(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。作为本发明的蜂窝结构体的制造方法，可以举出如下方法，其具备：制造蜂窝成型体的工序、以及将得到的蜂窝成型体干燥、烧成的工序。
(3－1)成型工序：
成型工序为将对成型原料进行混炼得到的坯土挤压成型为蜂窝形状而得到蜂窝成型体的工序。蜂窝成型体具有：区划形成从第一端面延伸至第二端面的隔室的隔壁、以及形成为将该隔壁的最外周包围的外周壁。由隔壁构成的蜂窝结构的部分为蜂窝结构部。成型工序中，首先，对成型原料进行混炼而制成坯土。接下来，将得到的坯土挤压成型，从而得到隔壁和外周壁一体地成型的蜂窝成型体。
成型原料优选在陶瓷原料中加入分散介质以及添加剂而得到。作为添加剂，可以举出有机粘合剂、造孔材料、表面活性剂等。作为分散介质，可以举出水等。作为成型原料，可以使用与以往公知的蜂窝结构体的制造方法中使用的成型原料同样的成型原料。
作为对成型原料进行混炼而形成坯土的方法，例如可以举出使用捏合机、真空练泥机等的方法。
可以使用形成有与蜂窝成型体的截面形状相对应的狭缝的挤压成型用的口模来进行挤压成型。例如，作为挤压成型用的口模，优选使用形成有与之前说明的第一实施方式～第四实施方式的蜂窝结构体中的隔室的形状相对应的狭缝的口模。
此处，挤压成型中，优选提高成型时的挤压速度来使挤压压力升高。通过以像这样的方法进行挤压成型，能够使“将2个隔室隔开的壁部处的隔壁”比交点部处的隔壁致密。即，在得到的蜂窝结构体中，能够使“交点部处的隔壁的气孔率B”相对升高。由此，能够将A/B调整为0.5～0.95的数值范围，A/B为壁部处的隔壁的气孔率A除以交点部处的隔壁的气孔率B得到的值。
(3－2)烧成工序：
烧成工序为对通过成型工序得到的蜂窝成型体进行烧成而得到蜂窝结构体的工序。在对蜂窝成型体进行烧成之前，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。
对蜂窝成型体进行烧成时的烧成温度可以根据蜂窝成型体的材质来适当确定。例如，在蜂窝成型体的材质为堇青石的情况下，烧成温度优选为1380～1450℃，更优选为1400～1440℃。另外，烧成时间按最高温度下的保持时间计优选为4～6小时左右。
实施例
以下，通过实施例，对本发明进一步具体地进行说明，不过，本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
在堇青石化原料100质量份中分别添加造孔材料0.5质量份、分散介质33质量份、有机粘合剂5.6质量份，进行混合、混炼，制备坯土。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10～50μm的吸水性聚合物，作为有机粘合剂，使用甲基纤维素(Methylcellulose)，作为分散剂，使用糊精(Dextrin)。
接下来，使用规定的模具将坯土挤压成型，得到隔室形状为四边形、整体形状为圆柱状的蜂窝成型体。应予说明，在挤压成型时，使用形成有与蜂窝成型体的截面形状相对应的狭缝的挤压成型用的口模，挤压成型中，与后述的比较例1中的挤压成型相比较，提高挤压速度，使挤压压力升高，进行成型。
接下来，利用热风干燥机使蜂窝成型体干燥。干燥时的气氛温度为95～145℃。
接下来，对干燥后的蜂窝成型体进行烧成，制作实施例1的蜂窝结构体。烧成时的气氛温度为1350～1440℃，烧成时间为10小时。
对于实施例1的蜂窝结构体，隔壁的厚度为70μm，隔室密度为139.5个/cm2。在蜂窝结构体的与隔室延伸的方向正交的截面内的隔室形状为四边形。在表1的“隔室结构”栏中示出隔壁的厚度、隔室密度、隔室形状。
对于实施例1的蜂窝结构体，与轴向正交的截面的形状为直径为105.7mm的圆形，隔室延伸的方向上的长度(总长)为81.2mm。将实施例1的蜂窝结构体的形状示于表1的“截面形状”、“直径”、“总长”栏中。
关于实施例1的蜂窝结构体，利用以下的方法测定“将2个隔室2隔开的壁部处的隔壁的气孔率A”和“将2个以上壁部连接的交点部处的隔壁的气孔率B”。另外，由气孔率A以及气孔率B的值求出平均气孔率、以及气孔率比。平均气孔率为气孔率A和气孔率B的相加平均值(即、(A+B)/2)。气孔率比为气孔率A相对于气孔率B的值(即、A/B)。将各自的结果示于表2。
[气孔率的测定方法]
首先，从蜂窝结构体中切出用于测定气孔率A以及气孔率B的试样片。关于试样片的切出部位，在蜂窝结构体的第一端面侧(例如、流入端面侧)以及第二端面侧(例如、流出端面侧)分别为5处，合计为10处。各端面内的切出部位为各端面的中心位置(第1处)、以及作为通过该中心位置并彼此正交的X轴以及Y轴上的、中心位置与蜂窝结构体的外周缘的中间点的4点(第2～5处)。在上述的10处，分别按包含将2个隔室隔开的壁部的中央部分的方式切出用于测定气孔率A的试样片。对于用于测定气孔率A的试样片，使一边的长度为构成隔壁的壁部的厚度，使另一边的长度沿各端面内的隔壁延伸的方向为100μm，使再一边的长度沿隔室延伸的方向为20mm。在上述的10处，分别按包含隔壁的交点部的中心部的方式切出用于测定气孔率B的试样片。对于用于测定气孔率B的试样片，使以交点部的中心部为中心的边长100μm的正方形为端面，使轴向上的长度沿隔室2延伸的方向为20mm。接下来，将制作的试样片埋设于环氧树脂而固定后，对其表面进行研磨。然后，将各试样片沿全长方向切出5mm，利用SEM观察其切断面，从而获取SEM图像。扫描型电子显微镜使用日立高新技术公司制的“型号：S3200－N”。在气孔率A的测定时，关于10个试样片的各观察面内的隔壁的中央部分，获取放大为100倍的SEM图像。另外，在气孔率B的测定时，关于上述的10个试样片的各观察面内的隔壁的交点部，获取放大为100倍的SEM图像。然后，使用图像解析软件，对于各图像，计算出“隔壁的面积S1”和“细孔部分(空隙部分)的面积S2”，利用“计算式(1)：S2/(S1+S2)”，计算出各图像中拍摄到的隔壁的气孔率。S1以及S2的值使用各10处的气孔率的平均值。
表1
表2
(实施例2～20)
按表1以及表2所示变更隔室结构、截面形状、以及隔壁的气孔率A及气孔率B，制作实施例2～20的蜂窝结构体。对于实施例5、6、13、14，使隔室的形状为六边形。另外，对于实施例7、8，使蜂窝结构体的截面形状为椭圆形。
对于实施例19、20，作为制作蜂窝结构体的材料，使用碳化硅(SiC)。实施例19、20的蜂窝结构体为单元结构的蜂窝结构体。
在制作实施例2～20的蜂窝结构体时，对挤压成型时的挤压压力进行调整，并对隔壁的气孔率A以及气孔率B的值进行调节。
对于实施例1～20的蜂窝结构体，利用以下所示的方法进行关于“耐热冲击性(鲁棒性：Robustness)”的评价。将结果示于表3。
[耐热冲击性(鲁棒性)]
将把持、收纳有蜂窝结构体的金属罐与4个气缸串联、排气量2.0升的汽油发动机的排气口(Exhaust port)连接。应予说明，耐热冲击性的评价中，针对各实施例以及比较例的蜂窝结构体，按150g/L的担载量担载三元催化剂。然后，将以担载有三元催化剂的蜂窝结构体为载体的样品(sample)与发动机的正下方连接。接下来，如图8所示，以反复进行发动机高速旋转和空转的条件使发动机运转。此时，各实施例中，按蜂窝结构体的入口侧5mm位置处的中央部的载体温度的最高温度为1050℃、最低温度为100℃以下进行温度调整。应予说明，对于最高温度侧，调整发动机高速旋转而调节温度，对于最低温度，在冷却时导入空气而进行温度调整。使20分钟的该发动机运转为1个循环(cycle)，反复进行该运转300个循环，由此，实施耐热冲击性的试验。关于比较例，以发动机转速、冷却时的空气导入量与相同编号的实施例分别相同的条件实施试验。结束后，从汽油发动机卸下金属罐。然后，再从金属罐中取出作为载体的蜂窝结构体，利用肉眼分别观察“隔壁的壁部”以及“交点部”有无裂纹。关于有无裂纹的确认，在上述的试验中，对温度最高的流入端面的所有部位进行确认。然后，基于以下的评价基准，进行耐热冲击性的评价。表3中，分别示出隔壁的壁部的观察结果和隔壁的交点部的观察结果。此处，图8是示出耐热冲击性的试验中的、发动机的运转时间(秒)与发动机转速(rpm)的关系的图表。
评价A：无裂纹。
评价C：有裂纹。
另外，在耐热冲击性的评价中，基于上述2处的评价结果，利用以下的方法进行综合判定。将结果示于表3。应予说明，在该综合判定中，使评价A为合格，使评价C为不合格。
评价A：在隔壁的壁部以及交点部这两处均无裂纹。
评价C：在隔壁的壁部以及交点部中的至少一处有裂纹。
表3
(比较例1～22)
按表4以及表5所示变更隔室结构、截面形状、以及隔壁的气孔率A及气孔率B，制作比较例1～22的蜂窝结构体。对于比较例1～22的蜂窝结构体，也利用与实施例1同样的方法进行关于“耐热冲击性(鲁棒性)”的评价。将结果示于表6。
应予说明，对于比较例5、6、13、14，使隔室形状为六边形。另外，对于比较例7、8，使蜂窝结构体的截面形状为椭圆形。对于比较例19、20，作为制作蜂窝结构体的材料，使用碳化硅(SiC)。比较例19、20的蜂窝结构体为单元结构的蜂窝结构体。比较例1～20的蜂窝结构体为除了气孔率A以及气孔率B的值不同以外、结构与相对应编号的实施例1～20相同的蜂窝结构体。另外，比较例21、22的蜂窝结构体为除了气孔率A以及气孔率B的值不同以外、结构与比较例1的蜂窝结构体相同(四边形的隔室形状)的蜂窝结构体。另外，对于上述耐热冲击性(鲁棒性)，比较例21、22的蜂窝结构体在与实施例1相同的条件下进行测定。
表4
表5
表6
(结果)
对于实施例1～20的蜂窝结构体，在耐热冲击性的综合判定中，能够得到满足合格基准的“评价A”的结果。即，对于实施例1～20的蜂窝结构体，在耐热冲击性的评价中，在隔壁的壁部以及交点部这两处均没有产生裂纹。
对于比较例1～22的蜂窝结构体，在耐热冲击性的综合判定中，得到不合格、亦即“评价C”的结果。即，对于比较例1～22的蜂窝结构体，在耐热冲击性的评价中，在隔壁的壁部以及交点部中的至少一方产生了裂纹。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体可以用作供担载废气净化用催化剂的催化剂载体。
Claims (4)
1.一种蜂窝结构体，其中，
具备蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有配设成将多个隔室包围的多孔质的隔壁，该多个隔室从第一端面延伸至第二端面，形成流体的流路，
使将2个所述隔室隔开的壁部处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率A，
使将2个以上所述壁部连接的部位、亦即交点部处的所述隔壁的气孔率的值为气孔率B，
所述气孔率A除以所述气孔率B得到的值、亦即A/B为0.5～0.95，
所述气孔率A为10～40％。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，其中，
所述气孔率A和所述气孔率B的相加平均为15～45％。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，其中，
所述蜂窝结构部的与所述隔室延伸的方向正交的截面内的所述隔室的形状为四边形或六边形。
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，
所述隔壁的厚度为40～200μm。
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