CN111886073B - 封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种封孔蜂窝单元，其压力损失低，在担载有催化剂时，隔室不易堵塞，升温性及等静压强度优异。该封孔蜂窝单元具备：四棱柱状的蜂窝单元4、以及配设于隔室2中的任意一方的端部的封孔部5，隔壁1的气孔率为30～70％，位于蜂窝单元4的最外周的隔室2包括：形状与由隔壁1包围的隔室2相同的完整隔室2x、以及由隔壁1包围的隔室2的形状的一部分被最外周壁3分割而成的不完整隔室2y，将与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度设为T1(mm)，将与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度设为T2(mm)，将隔壁1的厚度设为WT(mm)，满足下式(1)及下式(2)的关系。式(1)：0.200mm＜T1＜T2－(1/2×WT)，式(2)：T2≤0.700mm。

Description

封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体
技术领域
本发明涉及封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体。更详细而言，涉及压力损失低、在担载有催化剂时隔室不易堵塞、升温性及等静压强度(例如耐紧固强度)优异的封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体。
背景技术
从对地球环境的影响及节约资源的观点出发，近年来要求减少汽车的油耗。因此，存在将直接喷射式汽油发动机或柴油发动机等热效率良好的内燃机用作汽车用的动力源的趋势。
另一方面，在这些内燃机中，燃料燃烧时产生灰渣构成问题。从大气环境的观点出发，需要有在将尾气中包含的有毒成分除去的同时、不会将烟灰(Soot)、灰分(Ash)等粒子状物质(以下有时称为“PM”)释放到大气中的对策。
特别是，存在全球性强化与从汽车的发动机等中排出的PM的除去相关的限制的趋势。并且，作为用于除去PM的捕集过滤器，蜂窝结构的尾气净化过滤器的使用备受关注，提出了各种系统。蜂窝结构的尾气净化过滤器通常为如下结构，即，通过多孔质的隔壁而区划形成作为流体的流路的多个隔室，通过将隔室交替封孔，使得形成隔室的多孔质的隔壁发挥出过滤器的作用。有时将通过多孔质的隔壁而区划形成多个隔室的柱状的结构体称为“蜂窝结构体”。另外，有时将形成于蜂窝结构体的隔室的开口部通过封孔部进行封孔的结构体称为“封孔蜂窝结构体”。封孔蜂窝结构体广泛用作气体净化过滤器。如果含有粒子状物质的尾气从封孔蜂窝结构体的流入端面(第一端面)流入，则在尾气从隔壁通过时，该尾气中的粒子状物质被过滤，净化后的气体从封孔蜂窝结构体的流出端面(第二端面)排出。
以往，封孔蜂窝结构体的隔室的形状有四角隔室、六角隔室、HAC隔室(八边形和四边形组合的隔室)等。最近，在开发将不同形状隔室组合的封孔蜂窝结构体及对封孔的位置下工夫的新的封孔蜂窝结构体(例如参见专利文献1)。根据上述封孔蜂窝结构体，能够同时降低使用初期的压力损失及PM堆积时的压力损失，并且，抑制PM燃烧时发生开裂，使大量灰分堆积于隔壁。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－200741号公报
发明内容
以往，在将封孔蜂窝结构体设置于汽车等的内燃机而用作气体净化过滤器的情况下，通常将封孔蜂窝结构体制作成特定大小的圆柱形状的结构体。作为该封孔蜂窝结构体，例如提出了将多个蜂窝单元通过接合材料进行相互接合而形成的单元结构的封孔蜂窝结构体。
在将专利文献1中记载那样的隔室结构的封孔蜂窝结构体制成单元结构的封孔蜂窝结构体的情况下，位于各蜂窝单元的最外周的一部分隔室的开口部的大小减少隔壁的厚度的1/2左右。并且，如上所述，因位于各蜂窝单元的最外周的一部分隔室的开口部的大小减少而存在封孔蜂窝结构体的压力损失升高的问题。
另外，在作为尾气净化过滤器而利用的封孔蜂窝结构体中，有时针对配设成包围形成流路的隔室的隔壁担载尾气净化用的催化剂，以便赋予规定的净化性能。如上所述，在蜂窝单元中，如果位于最外周的一部分隔室的开口部的大小减少，则在担载有催化剂时，存在催化剂容易堵塞于开口部的大小减少的隔室内的问题。此外，在担载有催化剂时，还存在如下问题：通过从封孔蜂窝结构体的一方的端面侧吸引使催化剂悬浮于液体中而得的催化剂浆料来进行催化剂的担载，但是，无法获得均等的吸引力，催化剂的担载变得不均匀。
本发明是鉴于上述现有技术所存在的问题而实施的。根据本发明，提供压力损失低、在担载有催化剂时隔室不易堵塞、升温性及等静压强度优异的封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体。
根据本发明，提供以下示出的封孔蜂窝结构体及封孔蜂窝单元。
[1]一种封孔蜂窝单元，其中，具备：
四棱柱状的蜂窝单元，该四棱柱状的蜂窝单元具有多孔质的隔壁及配设于最外周的最外周壁，该隔壁配设成包围从流入端面延伸至流出端面的多个隔室；以及
封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任意一方的端部，
所述隔壁的气孔率为30～70％，
将在所述流出端面侧的端部配设有所述封孔部的所述隔室设为流入隔室，将在所述流入端面侧的端部配设有所述封孔部的所述隔室设为流出隔室，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，由所述隔壁包围的所述流入隔室的形状为六边形，且由所述隔壁包围的所述流出隔室的形状为正方形，
多个所述隔室呈如下结构，即，在所述蜂窝单元的最外周区域以外的区域，4个所述流入隔室按规定的所述流入隔室的1边和相邻的所述流出隔室的1边具有相同长度且平行的方式将1个所述流出隔室的周围包围，
位于所述蜂窝单元的最外周的所述隔室包括：形状与由所述隔壁包围的所述隔室相同的完整隔室、以及由所述隔壁包围的所述隔室的形状的一部分被所述最外周壁分割而成的不完整隔室，
将与所述不完整隔室相接的所述最外周壁的厚度设为T1(mm)，将与所述完整隔室相接的所述最外周壁的厚度设为T2(mm)，将所述隔壁的厚度设为WT(mm)，满足下式(1)及下式(2)的关系。
式(1)：0.200mm＜T1＜T2－(1/2×WT)
式(2)：T2≤0.700mm
[2]根据所述[1]中记载的封孔蜂窝单元，其中，厚度为T2(mm)的所述最外周壁位于所述蜂窝单元的端面中的角部。
[3]根据所述[1]或[2]中记载的封孔蜂窝单元，其中，所述隔壁的厚度为0.100～0.450mm。
[4]根据所述[1]～[3]中的任一项中记载的封孔蜂窝单元，其中，隔室密度为15～78个/cm2。
[5]一种封孔蜂窝结构体，其中，具备：
多个所述[1]～[4]中的任一项中记载的封孔蜂窝单元；
接合层，该接合层将多个所述封孔蜂窝单元的侧面彼此接合；以及
接合体外周壁，该接合体外周壁配设成围绕通过所述接合层接合而成的所述封孔蜂窝单元的接合体的侧面。
发明效果
本发明的封孔蜂窝单元发挥出如下效果，即，压力损失低，在担载有催化剂时隔室不易堵塞，升温性及等静压强度优异的。即，通过构成为与不完整隔室相接的最外周壁的厚度T1(mm)满足上式(1)且与完整隔室相接的最外周壁的厚度T2(mm)满足上式(2)，能够有效地抑制压力损失增大。此外，通过构成为满足上式(1)及上式(2)，使得在担载有催化剂时隔室不易堵塞，还有助于升温性及等静压强度(例如耐紧固强度)的提高。此外，本发明的封孔蜂窝单元还发挥出如下效果，即，在将多个封孔蜂窝单元通过接合层进行接合时，接合层的接合强度优异。
本发明的封孔蜂窝结构体是：将多个上述的本发明的封孔蜂窝单元通过接合层进行接合得到的封孔蜂窝结构体。因此，本发明的封孔蜂窝结构体也发挥出如下效果，即，压力损失低，在担载有催化剂时隔室不易堵塞，升温性及等静压强度优异。此外，本发明的封孔蜂窝结构体还发挥出接合层的接合强度优异的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的封孔蜂窝单元的一个实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。
图2是示意性地表示图1的封孔蜂窝单元的流入端面的俯视图。
图3是示意性地表示图1的封孔蜂窝单元的流出端面的俯视图。
图4是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。
图5是将图2的一部分放大的放大俯视图。
图6是示意性地表示本发明的封孔蜂窝单元的另一实施方式的流入端面的俯视图。
图7是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的一个实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。
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基于本领域技术人员的通常知识对以下的实施方式适当加以变更、改良等得到的实施方式也落在本发明的范围内。
(1)封孔蜂窝单元：
本发明的封孔蜂窝单元的一个实施方式是图1～图5所示的封孔蜂窝单元100。封孔蜂窝单元100具备：四棱柱状的蜂窝单元4、以及封孔部5。对于蜂窝单元4，此处，图1是示意性地表示本发明的封孔蜂窝单元的实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。图2是示意性地表示图1的封孔蜂窝单元的流入端面的俯视图。图3是示意性地表示图1的封孔蜂窝单元的流出端面的俯视图。图4是示意性地表示图2的A－A’截面的截面图。图5是将图2的一部分放大的放大俯视图。
蜂窝单元4具有多孔质的隔壁1及配设于最外周的最外周壁3，该隔壁1配设成包围从流入端面11延伸至流出端面12的多个隔室2。蜂窝单元4是：将流入端面11及流出端面12设为两端面、将最外周壁3设为侧面的、四棱柱状的蜂窝单元。构成蜂窝单元4的隔壁1的气孔率为30～70％。隔壁1的平均细孔径是通过压汞法测定的值。与气孔率的测定同样地，可以采用例如Micromeritics公司制的Autopore 9500(商品名)来进行隔壁1的测定。
以下，在本实施方式的蜂窝单元4中，将在流出端面12侧的端部配设有封孔部5的隔室2设为流入隔室2a，另外，将在流入端面11侧的端部配设有封孔部5的所述隔室设为流出隔室2b。
对于本实施方式的蜂窝单元4，在与隔室2延伸的方向正交的截面中，由隔壁1包围的流入隔室2a的形状为六边形，且由隔壁1包围的流出隔室2b的形状为正方形。并且，多个隔室2呈如下结构，即，在蜂窝单元4的最外周区域以外的区域，4个流入隔室2a按规定的流入隔室2a的1边和相邻的流出隔室2b的1边具有相同长度且平行的方式将1个流出隔室2b的周围包围。即，蜂窝单元4中，在与隔室2延伸的方向正交的截面中，2种形状(即，六边形和正方形)的隔室2形成为具有规定的反复排列图案。上述的“反复排列图案”是指：由1个流出隔室2b和4个流入隔室2a构成的排列图案，在1个蜂窝单元4中，存在2个以上的该排列图案。以下，有时将与隔室2延伸的方向正交的截面中的隔室2的形状称为“隔室形状”、“截面形状”及“截面的形状”。应予说明，蜂窝单元4的最外周区域存在因最外周壁3而使得隔室2的结构(换言之、反复排列图案)不完整的部分。因此，之前说明的蜂窝单元4的隔室2的结构涉及在蜂窝单元4的最外周区域以外的区域。
位于蜂窝单元4的最外周的隔室2包括：形状与由隔壁1包围的隔室2相同的完整隔室2x、以及由隔壁1包围的隔室2的形状的一部分被最外周壁3分割而成的不完整隔室2y。即，完整隔室2x为六边形的流入隔室2a或正方形的流出隔室2b，不完整隔室2y为六边形以外的流入隔室2a或正方形以外的流出隔室2b。
本实施方式的封孔蜂窝单元100的重要技术特征在于，满足下式(1)及下式(2)的关系。应予说明，在下式(1)及下式(2)中，T1(mm)表示与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度。T2(mm)表示与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度。WT(mm)表示隔壁1的厚度。
式(1)：0.200mm＜T1＜T2－(1/2×WT)
式(2)：T2≤0.700mm
本实施方式的封孔蜂窝单元100发挥出如下效果，即，压力损失低，在担载有催化剂时，隔室2不易堵塞，升温性及等静压强度优异。即，通过构成为：与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)满足上式(1)，且与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度T2(mm)满足上式(2)，从而构成为：与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)与厚度T2(mm)相比相对变薄。因此，能够有效地抑制压力损失增大。另外，与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)相对变薄，使得不完整隔室2y的开口部的面积相对变大，因此，在担载有催化剂时，不完整隔室2y不易堵塞。此外，与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)相对变薄，由此，能够实现封孔蜂窝单元100的轻量化及升温性的提高。
此外，本实施方式的封孔蜂窝单元100还发挥出如下效果，即，在将多个封孔蜂窝单元通过接合层进行接合时，接合层的接合强度优异。即，通过使与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度T2(mm)为0.700mm以下、且使与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)与厚度T2(mm)相比相对变薄，能够减少最外周壁3的吸水量。如果最外周壁3的吸水量变多，则用于形成接合层的接合材料容易受损(例如接合材料的中央容易变得疏松)，接合层的接合强度降低。对于本实施方式的封孔蜂窝单元100，接合材料不易受损，能够提高接合层的接合强度。
封孔蜂窝单元100中，如果隔壁1的气孔率小于30％，则担载催化剂后的压力损失升高，就这一点而言不理想。另外，如果隔壁1的气孔率超过70％，则机械强度(等静压强度)降低，就这一点而言不理想。隔壁1的气孔率优选为40～65％。
如果与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)小于0.200mm，则封孔蜂窝单元100的强度降低。如果与不完整隔室2y相接的最外周壁3的厚度T1(mm)超过“T2－(1/2WT)”的值，则压力损失升高，另外，在担载有催化剂时，隔室2容易堵塞。
如果与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度T2(mm)超过0.700mm，则压力损失升高，另外，升温性也会恶化。与完整隔室2x相接的最外周壁3的厚度T2(mm)优选为0.500mm以下。
本实施方式的封孔蜂窝单元100中，如图2及图4所示，优选厚度为T2(mm)的最外周壁3位于蜂窝单元4的端面中的角部。通过像这样进行构成，更容易发挥出如下效果，即，压力损失低，在担载有催化剂时，隔室2不易堵塞，升温性及等静压强度优异。
应予说明，本发明的封孔蜂窝单元可以具有例如图6所示构成的隔室结构。此处，图6是示意性地表示本发明的封孔蜂窝单元的另一实施方式的流入端面的俯视图。图6所示的封孔蜂窝单元200构成为：相对于图1～图5所示的封孔蜂窝单元100而言，位于最外周的隔室2的配置不同。在图6所示的封孔蜂窝单元200中，厚度为T2(mm)的最外周壁3仅位于蜂窝单元4的端面中的相当于各边的部位。图6中，对与图1～图5所示的封孔蜂窝单元100同样的构成要素标记相同符号，并省略其说明。
隔壁1的厚度WT(mm)优选为0.100～0.450mm，更优选为0.150～0.310mm，特别优选为0.150～0.210mm。如果隔壁1的厚度WT(mm)小于0.100mm，则有时封孔蜂窝单元100的强度降低。如果隔壁1的厚度WT(mm)超过0.450mm，则压力损失增大，另外，升温性也恶化。
蜂窝单元4的隔室密度优选为15～78个/cm2，更优选为15～46个/cm2，特别优选为31～46个/cm2。如果蜂窝单元4的隔室密度小于15个/cm2，则烟灰等粒子状物质附着于隔壁时的压力损失升高，就这一点而言不理想。如果蜂窝单元4的隔室密度超过78个/cm2，则容易发生初始压损的上升和由烟灰堵塞导致的高压损，就这一点而言不理想。
构成隔壁1的材料没有特别限制。例如，构成隔壁1的材料优选包含选自由碳化硅、堇青石、硅－碳化硅复合材料、堇青石－碳化硅复合材料、氮化硅、多铝红柱石、氧化铝及钛酸铝构成的组中的至少1种。构成隔壁1的材料优选为包含30质量％以上的上述组中列举的材料的材料，更优选为包含40质量％以上的上述组中列举的材料的材料，特别优选为包含50质量％以上的上述组中列举的材料的材料。应予说明，硅－碳化硅复合材料是指：以碳化硅为骨料、以硅为粘结材料而形成的复合材料。另外，堇青石－碳化硅复合材料是指：以碳化硅为骨料、以堇青石为粘结材料而形成的复合材料。
封孔部5的材料也没有特别限制。封孔部5的材料优选包含从作为上述的蜂窝单元的优选材料举出的各种陶瓷之中选择的1种或2种以上。
蜂窝单元4的大小没有特别限制。不过，如果1个蜂窝单元4的大小过大，则在将多个封孔蜂窝单元100接合而制作的封孔蜂窝结构体中，有时没有充分发挥出防止发生开裂的效果。另外，如果1个蜂窝单元4的大小过小，则有时将蜂窝单元4利用接合层进行接合的接合作业变得复杂。
(2)封孔蜂窝结构体：
接下来，参考图7，对本发明的封孔蜂窝结构体的实施方式进行说明。图7是示意性地表示本发明的封孔蜂窝结构体的实施方式的、从流入端面侧观察的立体图。
如图7所示，本实施方式的封孔蜂窝结构体300具备：多个封孔蜂窝单元100、接合层101、以及接合体外周壁103。即，本实施方式的封孔蜂窝结构体300是所谓的单元结构的封孔蜂窝结构体300。在封孔蜂窝结构体300的外周，按围绕多个封孔蜂窝单元100的方式配设有接合体外周壁103。
封孔蜂窝单元100与图1～图5所示的封孔蜂窝单元100同样地构成。封孔蜂窝结构体300中，多个封孔蜂窝单元100的侧面彼此借助接合层101而接合，由此，形成有封孔蜂窝单元100的接合体。应予说明，多个封孔蜂窝单元100中的在与接合体外周壁103接触的外周部分所配置的封孔蜂窝单元100形成为：将形成为四棱柱状的封孔蜂窝单元100的一部分仿照接合体外周壁103的形状进行磨削得到的柱状。
接合层101是通过将多个封孔蜂窝单元100的侧面彼此接合的接合材料而构成的。有时将多个封孔蜂窝单元100借助接合层101接合而成的接合体称为封孔蜂窝单元接合体102。
本实施方式的封孔蜂窝结构体300可以优选用作用于除去尾气中包含的粒子状物质的捕集过滤器。本实施方式的封孔蜂窝结构体300发挥出如下效果，即，压力损失低，在担载有催化剂时，隔室2不易堵塞，升温性及等静压强度优异。此外，本实施方式的封孔蜂窝结构体300还发挥出接合层101的接合强度优异的效果。
封孔蜂窝结构体300的整体形状没有特别限制。例如，图7所示的封孔蜂窝结构体300的整体形状为流入端面111及流出端面112呈圆形的圆柱形状。此外，虽然省略图示，但是，作为封孔蜂窝结构体的整体形状，可以是流入端面及流出端面为椭圆形、跑道形、长圆形等大致圆形的柱状。另外，作为封孔蜂窝结构体的整体形状，可以是流入端面及流出端面为四边形、六边形等多边形的棱柱形状。
接合层101的厚度没有特别限制。例如，接合层101的厚度优选为0.5～2.0mm，更优选为0.5～1.5mm，特别优选为0.5～1.0mm。如果接合层101的厚度小于0.5mm，则有时封孔蜂窝结构体300的耐热冲击性会降低，就这一点而言不理想。如果接合层101的厚度超过2.0mm，则有时压力损失升高，就这一点而言不理想。
(3)封孔蜂窝结构体的制造方法：
接下来，对本实施方式的封孔蜂窝结构体300的制造方法进行说明。在制造封孔蜂窝结构体300时，首先，利用如下方法制作图1～图5所示的封孔蜂窝单元100。
首先，制备用于制作蜂窝单元的塑性坯土。用于制作蜂窝单元的坯土可以通过在原料粉末中适当添加粘合剂等添加剂及水来制备。作为原料粉末，蜂窝单元的隔壁可以适当选择作为前述隔壁的优选材料的原料粉末进行使用。
接下来，将上述得到的坯土挤出成型，由此制作具有配置成包围多个隔室的隔壁及配设于最外周的最外周壁的、四棱柱状的蜂窝成型体。制作多个蜂窝成型体。
将得到的蜂窝成型体利用例如微波及热风进行干燥，以与蜂窝成型体制作用的材料同样的材料将隔室的开口部封孔，由此制作封孔部。制作封孔部后，可以对蜂窝成型体进一步进行干燥。
接下来，将已制作封孔部的蜂窝成型体烧成，由此得到封孔蜂窝单元。烧成温度及烧成气氛根据原料而不同，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及烧成气氛。接下来，采用接合材料将多个封孔蜂窝单元彼此接合，使其干燥固化后，将外周加工成期望的形状，由此能够得到单元结构的封孔蜂窝结构体。
作为接合材料，可以使用在陶瓷材料中加入水等溶剂而制成糊状的接合材料。另外，将封孔蜂窝单元的接合体的外周加工后的加工面处于隔室露出的状态，因此，可以如图7所示在该加工面涂布外周涂层材料而形成接合体外周壁103。作为外周涂层材料的材料，例如可以使用与接合材料的材料相同的材料。
实施例
(实施例1)
作为陶瓷原料，准备出将碳化硅(SiC)粉末和金属硅(Si)粉末以80：20的质量比例混合得到的混合原料。在该混合原料中添加作为粘合剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔材料的吸水性树脂，并且，添加水，制作成型原料。采用捏合机对得到的成型原料进行混炼，得到坯土。
接下来，采用真空挤出成型机将得到的坯土成型，制作49个具有与图2所示的封孔蜂窝单元100同样的反复排列图案的四棱柱状的蜂窝单元。应予说明，“与图2所示的封孔蜂窝单元100同样的反复排列图案”是指：按截面形状为六边形的4个流入隔室包围截面形状为正方形的流出隔室的周围的方式排列的反复排列图案。
接下来，对得到的蜂窝单元进行高频介电加热干燥后，采用热风干燥机于120℃进行2小时干燥。应予说明，在干燥时，按蜂窝单元的流出端面竖直朝下的方式配置进行干燥。
在干燥后的蜂窝单元形成封孔部。首先，对蜂窝单元的流入端面施加掩模。接下来，将施加有掩模的端部(流入端面侧的端部)浸渍于封孔浆料中，向未施加掩模的隔室(流出隔室)的开口部填充封孔浆料。由此，在蜂窝单元的流入端面侧形成封孔部。然后，关于干燥后的蜂窝单元的流出端面，也同样地在流入隔室也形成封孔部。
然后，对形成有封孔部的蜂窝单元进行脱脂、烧成，得到封孔蜂窝单元。脱脂的条件为550℃、3小时，烧成的条件为氩气氛下、1450℃、2小时。
所制作的封孔蜂窝单元与图6所示的封孔蜂窝单元200同样地，流入隔室2a的形状为六边形，且流出隔室2b的形状为正方形。另外，呈如下结构，即，在蜂窝单元4的最外周区域以外的区域，4个流入隔室2a按流入隔室2a的1边和相邻的流出隔室2b的1边具有相同长度且平行的方式将1个流出隔室2b的周围包围。在表1的“隔室结构(参考图)”栏中示出用于参考封孔蜂窝单元的隔室的形状及隔室的配置的附图。
所制作的封孔蜂窝单元的与轴向正交的截面为四边形，四边形的端面的一边的长度为39.0mm，另一边的长度为39.0mm。另外，蜂窝单元的轴向长度为254.5mm。
对于封孔蜂窝单元的最外周壁的厚度，与不完整隔室相接的最外周壁的厚度T1(mm)和与完整隔室相接的最外周壁的厚度T2(mm)为不同的厚度。关于上述封孔蜂窝单元，在表1的“最外周壁的厚度”栏中记载为“不均匀”。应予说明，在与不完整隔室相接的最外周壁的厚度T1(mm)和与完整隔室相接的最外周壁的厚度T2(mm)为相同的厚度的情况下，在表1的“最外周壁的厚度”栏中记载为“均匀”。与不完整隔室相接的最外周壁的厚度T1(mm)为0.400mm。与完整隔室相接的最外周壁的厚度T2(mm)为0.700mm。另外，“T2－(1/2×WT)”的值为0.611。在表1中示出各值。另外，厚度为T2(mm)的最外周壁存在于蜂窝单元的端面中的构成边的位置。
封孔蜂窝单元的隔壁的厚度(WT(mm))为0.178mm。隔室密度为46个/cm2。隔壁的气孔率为48％。通过Micromeritics公司制的Autopore9500(商品名)来测定隔壁的气孔率。
在配置成49个烧成后的封孔蜂窝单元的侧面彼此对置的状态下，利用接合材料进行接合，于140℃进行2小时干燥，得到蜂窝单元接合体。将得到的蜂窝单元接合体的外周磨削加工成圆筒状后，将其外周面用涂层材料被覆，于700℃进行2小时干燥使其固化，制作实施例1的封孔蜂窝结构体。作为接合材料，使用以无机粒子、无机粘接剂为主成分、且作为副成分包含有机粘合剂、表面活性剂、发泡树脂、水等的材料。实施例1的封孔蜂窝结构体的端面的直径为266.7mm，隔室延伸的方向的长度为254mm。在表1的“封孔蜂窝结构体的尺寸(mm×mm)”栏中示出端面的直径及隔室延伸的方向的长度。
[表1]
Figure GDA0004047719950000121
对于实施例1的封孔蜂窝结构体，利用以下方法进行与“流出隔室的催化剂堵塞”、“紧固强度”、“压力损失”及“接合强度”相关的评价。另外，基于“流出隔室的催化剂堵塞”、“紧固强度”、“压力损失”及“接合强度”的评价结果，利用以下方法进行综合评价。将各结果示于表2。
[流出隔室的催化剂堵塞]
首先，利用以下方法，将催化剂担载于封孔蜂窝结构体，得到蜂窝催化剂体。在平均粒径5μm的γ－氧化铝100g中加入1kg的水，利用球磨机进行湿式粉碎。在得到的破碎粒子中加入10g作为粘合剂的氧化铝溶胶，制备催化剂浆料。该催化剂浆料调制成粘度为5mPa·s。然后，使封孔蜂窝结构体浸渍于得到的催化剂浆料之中。之后，从催化剂浆料中取出封孔蜂窝结构体，于120℃进行2小时干燥，于550℃进行1小时烧结，得到蜂窝催化剂体。之后，将得到的蜂窝催化剂体的流出端面侧的配设有封孔部的部分切断，制作催化剂堵塞评价用的试样片。使光从所制作的试样片的一侧的端面透过，计数试样片中所形成的流出隔室中的堵塞的流出隔室的数量。然后，基于以下的评价基准进行评价。
评价“A”：没有堵塞的流出隔室的情况(流出隔室没有发生催化剂堵塞的情况)。
评价“B”：有堵塞的流出隔室、且堵塞的流出隔室的个数相对于流出隔室的总个数的比率小于0.05％的情况。
评价“C”：有堵塞的流出隔室、且堵塞的流出隔室的个数相对于流出隔室的总个数的比率为0.05％以上的情况。
[紧固强度]
首先，进行封孔蜂窝结构体的等静压强度的测定。基于社团法人汽车技术会发行的汽车标准(JASO标准)的M505－87中规定的等静压破坏强度试验来进行等静压强度的测定。具体而言，首先，将封孔蜂窝结构体放入橡胶制的筒状容器中，利用铝制板将筒状容器盖上。然后，将该筒状容器放入水中，对筒状容器施加等静压压缩。通过等静压破坏强度试验测定的等静压强度用封孔蜂窝结构体发生破坏时的加压压力值(MPa)表示。然后，基于以下的评价基准进行评价。
评价“A”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的等静压强度而言提高了+10％以上的情形。
评价“B”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的等静压强度而言提高了+5％以上且小于10％的情形。
评价“C”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的等静压强度而言提高小于+5％的情形。
评价“D”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的等静压强度而言降低小于－40％的情形(应予说明，包括等静压强度相同的情形)。
评价“E”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的等静压强度而言降低了－40％以上的情形。
[压力损失]
从封孔蜂窝结构体的流入端面侧，按流量为15Nm3/min通入空气，测定封孔蜂窝结构体的流入端面侧与流出端面侧之间的压差。将所测定的压差设为封孔蜂窝结构体的压力损失，基于以下的评价基准进行评价。
评价“A”：相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的压力损失而言为相同或其以下的值的情形。
评价“B”：在使比较例1的封孔蜂窝结构体的压力损失为100％时、压力损失的值超过100％且小于130％的情形。
评价“C”：在使比较例1的封孔蜂窝结构体的压力损失为100％时、压力损失的值为130％以上的情形。
[接合强度]
首先，利用以下的方法，测定封孔蜂窝结构体的接合层的接合强度。首先，在与实施例1的封孔蜂窝结构体同样的条件下进行接合，准备将2个蜂窝单元接合而得到的测定样品。接下来，以如下状态将所准备的测定样品固定于剪切载荷测定装置。以测定样品的2个蜂窝单元中的一个蜂窝单元浮置的状态固定于剪切载荷测定装置。接下来，从浮置状态下的蜂窝单元的端面(即，隔室开口的面)，向蜂窝单元的全长方向施加载荷，对测定样品在将2个蜂窝单元接合的接合部发生断裂的强度进行测定。将这样测定的强度设为接合层的接合强度。然后，基于以下的评价基准进行评价。
评价“A”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的接合层的接合强度而言提高了+15％以上的情形。
评价“B”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的接合层的接合强度而言提高了+10％以上且小于15％的情形。
评价“C”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的接合层的接合强度而言提高了+5％以上且小于+10％的情形。
评价“D”：发现相对于比较例1的封孔蜂窝结构体的接合层的接合强度而言提高小于+5％、或没有发现提高的情形。
[综合评价]
关于“流出隔室的催化剂堵塞”、“紧固强度”、“压力损失”及“接合强度”的各评价结果，将A设为5分，将B设为4分，将C设为3分，将D设为2分，将E设为1分，以各评价的分数的总和进行以下的综合评价。
评价“A”：总和为20分。
评价“B”：总和为16分以上且小于19分。
评价“C”：总和为14分以上且小于16分。
评价“D”：总和小于14分。
[表2]
Figure GDA0004047719950000151
(实施例2～8)
像表1所示那样变更封孔蜂窝单元的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法，制作封孔蜂窝结构体。应予说明，实施例8的封孔蜂窝结构体中，厚度为T2(mm)的最外周壁存在于蜂窝单元的端面中的构成角部的位置。
(比较例1)
像表1所示那样变更封孔蜂窝单元的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法，制作封孔蜂窝结构体。
(比较例2)
像表1所示那样变更封孔蜂窝单元的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法，制作封孔蜂窝结构体。应予说明，比较例2的封孔蜂窝结构体中，与不完整隔室相接的最外周壁的厚度T1(mm)和与完整隔室相接的最外周壁的厚度T2(mm)为相同的厚度。
(比较例3)
像表1所示那样变更封孔蜂窝单元的构成，除此以外，利用与实施例1同样的方法，制作封孔蜂窝结构体。
针对实施例2～8及比较例1～3的封孔蜂窝结构体，利用与实施例1同样的方法进行与“流出隔室的催化剂堵塞”、“紧固强度”、“压力损失”、“接合强度”及“综合评价”相关的评价。将各结果示于表2。
(结果)
实施例1～8的封孔蜂窝结构体在“流出隔室的催化剂堵塞”、“紧固强度”、“压力损失”及“接合强度”的各评价中均能够得到良好的结果。另一方面，比较例2的封孔蜂窝结构体在“流出隔室的催化剂堵塞”及“接合强度”中得到极低的评价。另外，比较例3的封孔蜂窝结构体在“紧固强度”及“接合强度”中得到极低的评价。
产业上的可利用性
本发明的封孔蜂窝单元及封孔蜂窝结构体可以用作用于净化尾气的过滤器。
符号说明
1：隔壁，2：隔室，2a：流入隔室，2b：流出隔室，2x：完整隔室，2y：不完整隔室，3：最外周壁，4：蜂窝单元，5：封孔部，11：流入端面，12：流出端面，100、200：封孔蜂窝单元，101：接合层，102：封孔蜂窝单元接合体，103：接合体外周壁，111：流入端面，112：流出端面，300：封孔蜂窝结构体，T1：厚度(与不完整隔室相接的最外周壁的厚度)，T2：厚度(与完整隔室相接的最外周壁的厚度)，WT：厚度(隔壁的厚度)。

Claims (5)

1.一种封孔蜂窝单元，其中，具备：
四棱柱状的蜂窝单元，该四棱柱状的蜂窝单元具有多孔质的隔壁及配设于最外周的最外周壁，该隔壁配设成包围从流入端面延伸至流出端面的多个隔室；以及
封孔部，该封孔部配设于所述隔室的所述流入端面侧或所述流出端面侧中的任意一方的端部，
所述隔壁的气孔率为30～70％，
将在所述流出端面侧的端部配设有所述封孔部的所述隔室设为流入隔室，将在所述流入端面侧的端部配设有所述封孔部的所述隔室设为流出隔室，
在与所述隔室延伸的方向正交的截面中，由所述隔壁包围的所述流入隔室的形状为六边形，且由所述隔壁包围的所述流出隔室的形状为正方形，
多个所述隔室呈如下结构，即，在所述蜂窝单元的最外周区域以外的区域，4个所述流入隔室按规定的所述流入隔室的1边和相邻的所述流出隔室的1边具有相同长度且平行的方式将1个所述流出隔室的周围包围，
位于所述蜂窝单元的最外周的所述隔室包括：形状与由所述隔壁包围的所述隔室相同的完整隔室、以及由所述隔壁包围的所述隔室的形状的一部分被所述最外周壁分割而成的不完整隔室，
将与所述不完整隔室相接的所述最外周壁的厚度设为T1，将与所述完整隔室相接的所述最外周壁的厚度设为T2，将所述隔壁的厚度设为WT，其中，T1、T2、WT的单位为mm，满足下式(1)及下式(2)的关系，
式(1)：0.200mm＜T1＜T2－(1/2×WT)
式(2)：T2≤0.700mm。
2.根据权利要求1所述的封孔蜂窝单元，其中，
厚度为T2的所述最外周壁位于所述蜂窝单元的端面中的角部，T2的单位为mm。
3.根据权利要求1或2所述的封孔蜂窝单元，其中，
所述隔壁的厚度为0.100～0.450mm。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的封孔蜂窝单元，其中，
隔室密度为15～78个/cm2。
5.一种封孔蜂窝结构体，其中，具备：
多个权利要求1～4中的任一项所述的封孔蜂窝单元；
接合层，该接合层将多个所述封孔蜂窝单元的侧面彼此接合；以及
接合体外周壁，该接合体外周壁配设成围绕通过所述接合层接合而成的所述封孔蜂窝单元的接合体的侧面。
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