DE102017002710A1

DE102017002710A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102017002710A1
Application number: DE102017002710.2A
Authority: DE
Inventors: Yudai KURIMOTO; Hirotaka Yamamoto; Shogo Hirose
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2037-03-22
Also published as: US20170274618A1; CN107224997A; CN107224997B; US10195814B2; JP2017171565A; DE102017002710B4; JP6689641B2

Abstract

Vorgesehen ist eine Wabenstruktur, bei der nur schwer ein Riss erzeugt wird. Eine Wabenstruktur 100 umfasst: einen Wabenstrukturkörper 10, der eine poröse Trennwand umfasst, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen und von einer Zulaufendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Ablaufendfläche 12 als die andere Endfläche verlaufen, und eine Umfangswand 20, die auf einer Umfangsfläche des Wabenstrukturkörpers 10 angeordnet ist, wobei die Umfangswand 20 eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm hat, ein Spaltweg 30 entlang der Oberfläche der Umfangswand 20 in der Umfangswand 20 ausgebildet ist, der Spaltweg 30 eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand 20 hat, und die Gesamtlänge des Spaltweges 30 1000% oder mehr der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers 10 beträgt.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP 2016-062755 , eingereicht am 25. März 2016 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wabenstruktur. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Wabenstruktur, bei der nur schwer ein Riss erzeugt wird und die isostatische Festigkeit beibehalten wird.
Beschreiung des Standes der Technik
Kürzlich sind als NO_X-Kontrolle von Dieselautos und Lastwagen in Entwicklungsländern weitere strenge Bedingungen untersucht worden. Als ein Katalysator zur Behandlung von NO_X wurde in der Regel ein SCR-(selektive katalytische Reduktion)-Katalysator verwendet, und in der Praxis war eine Wabenstruktur bekannt, die durch Laden eines SCR-Katalysators (speziell Zeolith oder dergleichen) auf ein wabenförmiges Substrat erhalten wurde.
Überdies ist als die oben beschriebene Wabenstruktur eine, auf die eine Umfangsdeckschicht (Umfangswand) aufgebracht wurde, bekannt (siehe Patentdokument 1).
[Patentdokument 1] JP-A-2012-102004
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die in Patentdokument 1 beschriebene Wabenstruktur weist ein Problem dahingehend auf, dass bei der Kalzinierung eines Katalysators ein Riss erzeugt wird. Genauer gesagt, verfügen eine Wabenstruktur mit einer hohen Porosität und eine Wabenstruktur mit einer dünnen Trennwand nur über eine geringe Festigkeit. Wenn daher die Umfangsdeckschicht eine hohe Temperatur erreicht (zum Beispiel bei der Kalzinierung eines Katalysators), kann eine die Wabenstruktur bildende Trennwand der durch die Wärmeausdehnung der Umfangsdeckschicht erzeugten Belastung nicht standhalten, und es kann ein Riss in der Wabenstruktur erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung entstand hinsichtlich des oben beschriebenen Problems. Die vorliegende Erfindung sieht eine Wabenstruktur vor, bei der nur schwer ein Riss erzeugt wird und die isostatische Festigkeit beibehalten wird.

[1] Eine Wabenstruktur, umfassend: einen Wabenstrukturkörper, der eine poröse Trennwand umfasst, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen und von einer Zulaufendfläche als eine Endfläche zu einer Ablaufendfläche als die andere Endfläche verlaufen, und eine Umfangswand, die auf der Umfangsfläche des Wabenstrukturkörpers angeordnet ist, wobei die Umfangswand eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm hat, ein Spaltweg entlang der Oberfläche der Umfangswand in der Umfangswand gebildet ist, der Spaltweg eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand hat, und die Gesamtlänge des Spaltweges 1000% oder mehr der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers beträgt.
[2] Die Wabenstruktur gemäß Punkt [1], wobei die Umfangswand eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm hat und der Spaltweg eine Höhe von 80 bis 99% der Dicke der Umfangswand hat.

Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung wird, da ein vorbestimmter Spaltweg in der Umfangswand ausgebildet ist, nur schwer ein Riss erzeugt, und die isostatische Festigkeit wird beibehalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Umfangsteils einer Zulaufendfläche einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt; und
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Umfangsteils eines Querschnitts senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass die folgenden Ausführungsformen, an denen basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen eines Fachmanns geeignet Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
(1) Wabenstruktur:
Eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist eine Wabenstruktur 100, wie in 1 bis 3 gezeigt. Die Wabenstruktur 100 umfasst einen Wabenstrukturkörper 10, der eine poröse Trennwand 1 umfasst, die mehrere Zellen 2 definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen und von einer Zulaufendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Ablaufendfläche 12 als die andere Endfläche verlaufen. Ferner umfasst die Wabenstruktur 100 eine Umfangswand 20, die an einer Umfangsfläche des Wabenstrukturkörpers 10 angeordnet ist, und die Umfangswand 20 hat eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm. Überdies ist bei der Wabenstruktur 100 ein Spaltweg 30 entlang der Oberfläche der Umfangswand 20 in der Umfangswand 20 ausgebildet. Dieser Spaltweg 30 hat eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand 20. Ferner beträgt die Gesamtlänge des Spaltwegs 30 1000% oder mehr der Länge in der Verlaufsrichtung der Zelle 2 des Wabenstrukturkörpers 10.
Bei der oben beschriebenen Wabenstruktur 100 kann, da der Spaltweg 30 in der Umfangswand 20 ausgebildet ist, die Beanspruchung bei Wärmeausdehnung der Umfangswand 20 durch den Spaltweg 30 abgebaut werden. Daher kann die Wabenstruktur 100 die auf den Wabenstrukturkörper 10 ausgeübte thermische Beanspruchung entspannen. In der Folge kann die Erzeugung eines Risses, welche durch die thermische Beanspruchung verursacht wird, die erzeugt wird, wenn die Umfangswand 20 eine hohe Temperatur erreicht, unterbunden werden. Überdies wird bei der Wabenstruktur 100 die isostatische Festigkeit beibehalten.
Ebenso wird angenommen, dass die Beanspruchung bei Wärmeausdehnung der Umfangswand 20 einfach durch einen in der Umfangswand 20 gebildeten Riss ohne die Bildung eines Spaltweges 30 abgebaut wird. In diesem Fall erwächst jedoch ein Problem dahingehend, dass Katalysator aus dem Riss austritt, wenn der Katalysator auf die Wabenstruktur geladen wird. In der vorliegenden Erfindung bildet sich nicht einfach ein Riss, sondern es wird ein Spaltweg geschaffen, und daher kann ein Austreten des Katalysators aus dem Riss, wenn der Katalysator auf die Wabenstruktur geladen wird, verhindert werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Umfangsteils einer Zulaufendfläche einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine vergrößerte Ansicht eines Umfangsteils eines Querschnitts senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung einer Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
(1-1) Umfangswand:
Die Dicke der Umfangswand 20 muss 0,5 bis 4,0 mm betragen und beträgt bevorzugt 1,0 bis 2,0 mm und stärker bevorzugt 1,4 bis 1,8 mm. Liegt die Dicke der Umfangswand 20 unter der Untergrenze, verringert sich die Festigkeit der Wabenstruktur, und daher kommt es zu einem Bruch, wenn die Wabenstruktur in einem Hüllenkörper gelagert wird. Übersteigt die Dicke die Obergrenze, erhöht sich das Volumen der Umfangsdeckschicht. Daher verringert sich die Wärmeschockbeständigkeit, und es kommt zu Bruchproblemen der Umfangsdeckschicht bei einem Temperaturunterschied in der Wabenstruktur.
Die „Dicke der Umfangswand” ist hierin die Dicke des dicksten Teils der Umfangswand. Im Speziellen wird, wie in 2 gezeigt, im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung der Wabenstruktur 100 eine normale Linie H in die Oberfläche 21 der Umfangswand 20 eingezeichnet. Dann wird unter den normalen Linien H die Länge der längsten Länge ausgehend von der Oberfläche 21 der Umfangswand 20 zum Wabenstrukturkörper 10 als die „Dicke der Umfangswand” definiert.
Ein Spaltweg ist in der Umfangswand ausgebildet, und dieser „Spaltweg” hat eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand, wie oben beschrieben. Durch Ausbilden des Spaltweges, wie oben beschrieben, kann Beanspruchung bei Wärmeausdehnung der Umfangswand durch diesen Spaltweg abgebaut werden. In der Folge kann die Erzeugung eine Risses, die durch thermische Beanspruchung verursacht wird, die erzeugt wird, wenn die Umfangswand eine hohe Temperatur erreicht, unterbunden werden, und die isostatische Festigkeit wird beibehalten.
Die Breite und Höhe des Spaltweges in der Umfangswand werden wie folgt gemessen. Zunächst wird ein Teil der Dicke von 5% der Dicke der Umfangswand einheitlich ausgehend von der Oberfläche der Umfangswand geschnitten, dann wird eine Rille auf der Oberfläche, die durch das Schneiden freigelegt wurde, bestätigt, und die Breite und Höhe dieser Rille wird gemessen. Der Grund für die oben beschriebene Messung der Rille ist, dass die Höhe (Region) des Spalts, dessen oberer Teil mittels eines Spaltweg-Formungsschrittes abgedeckt wird, etwa 5% der Dicke der Umfangswand beträgt. Das heißt, der Teil der Dicke von 5% der Dicke der Umfangswand wird einheitlich ausgehend von der Oberfläche der Umfangswand geschnitten, wobei ein Spaltweg in der Umfangswand von außen sichtbar als eine Rille zu erkennen ist. Daher werden die Breite und Höhe dieser Rille gemessen, wodurch ein Spaltweg bestätigt werden kann.
Die „Höhe des Spaltweges” bezieht sich auf den Abstand in der Dickenrichtung der Umfangswand 20 (in 3 mit Bezugszeichen „D” gekennzeichnet). Die „Breite des Spaltweges” bezieht sich auf die Länge in der Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung des Spaltweges 30 (in 3 mit Bezugszeichen „W” gekennzeichnet). Hierbei sind die „Höhe des Spaltweges” und die „Breite des Spaltweges” Mittelwerte, wenn die Höhe und Breite des Spaltweges an der vorbestimmten Stelle gemessen werden. Die vorbestimmte Stelle wird wie folgt bestimmt. Zunächst wird eine gerade Linie (parallele gerade Linie), die in der Draufsicht der Endfläche der Wabenstruktur parallel zur Trennwandverlaufsrichtung ist und die die Mitte der Endfläche und den Rand der Endfläche durchquert, eingezeichnet. Dann wird ein Kontakt (Bezugspunkt) zwischen dieser parallelen geraden Linie und dem Rand der Endfläche bestimmt. Beispielsweise können bei einer Wabenstruktur mit Zellen mit einer viereckigen Querschnittsform (viereckige Wabenzellenstruktur) vier parallele gerade Linien eingezeichnet werden, und es existieren vier Bezugspunkte. Überdies wird eine gerade Linie (feststehende gerade Linie L (siehe 1)) in der Zellenverlaufsrichtung ausgehend von diesem Bezugspunkt in Richtung der anderen Endfläche der Wabenstruktur eingezeichnet. Dann werden die Breite und Höhe des Spaltweges (Rille) an „drei vorbestimmten Punkten” (d. h. an der „vorbestimmten Stelle”) auf der feststehenden geraden Linie gemessen, und deren Mittelwerte werden berechnet. Die Höhe und Breite des Spaltweges werden wie oben beschrieben bestimmt. Die „drei vorbestimmten Punkte” auf der feststehenden geraden Linie beziehen sich auf einen Punkt auf der Zulaufendfläche der Wabenstruktur, einen Punkt auf der Ablaufendfläche der Wabenstruktur und einen dazwischenliegenden Punkt auf der Zulaufendfläche und der Ablaufendfläche der Wabenstruktur. Alle „drei vorbestimmten Punkte” auf der feststehenden geraden Linie erfüllen die Bedingung, dass der Spaltweg „eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand hat”.
Existiert kein Spaltweg auf der feststehenden geraden Linie in der Umfangsrichtung, wird eine Region innerhalb von 5% der Umfangslänge im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn ausgehend von der feststehenden geraden Linie untersucht, und es wird ein erster Überschneidungspunkt eines in der Region vorliegenden Spaltweges und einer geraden Linie parallel zur feststehenden geraden Linie von den obigen „drei vorbestimmten Punkten” bestimmt. Die Untersuchung eines Überschneidungspunktes erfolgt in der Reihenfolge gegen den Uhrzeigersinn C1 ausgehend von der feststehenden geraden Linie (siehe 1) und im Uhrzeigersinn C2 ausgehend von der feststehenden geraden Linie (siehe 1).
Die Gesamtlänge des Spaltweges 30 in der Umfangswand 20 muss 1000% oder mehr der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers 10 betragen, und beträgt bevorzugt 1000 bis 1500% und stärker bevorzugt 1000 bis 1200%. Beträgt die Gesamtlänge des Spaltweges 30 weniger als 1000% der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers 10, verringert sich mangels eines Spalts in der Umfangswand als ein Puffer der thermischen Beanspruchung die Wärmeschockbeständigkeit. Die Gesamtlänge des Spaltweges 30 ist ein Wert, der wie folgt gemessen wird. Das heißt, der Teil der Dicke von 5% der Dicke der Umfangswand wird ausgehend von der Oberfläche der Umfangswand geschnitten, dann wird die Gesamtlänge des Spaltweges (Rille) auf der durch das Schneiden freigelegten Oberfläche gemessen. Der wie oben beschrieben gemessene Wert wird als die Gesamtlänge des Spaltweges definiert. Die Gesamtlänge des Spaltweges wird durch Bildanalyse gemessen. Bei der Messung der Gesamtlänge des Spaltweges ist eine Aussparung in der Oberfläche der geschnittenen Umfangswand als ein Spaltweg (Rille) definiert. Als die Bedingung für die Bildanalyse erfolgt eine Binarisierung derart, dass die Rille schwarz und die andere Region weiß ist. Dann wird die Gesamtlänge des schwarzen Teils durch Bildanalyse berechnet.
Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hat die Umfangswand bevorzugt eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm, und der Spaltweg hat eine Höhe von 80 bis 99% der Dicke der Umfangswand. Durch Erfüllen der oben beschriebenen Bedingungen puffert der Spaltweg in der Umfangswand die thermische Beanspruchung, und so steigt die sichere ESP-Temperatur. Das heißt, die Wärmeschockbeständigkeit verbessert sich, und somit kann die Wabenstruktur bestehen bleiben, ohne dass sie bricht, selbst wenn es zu einem Temperaturunterschied kommt. Die „sichere ESP-Temperatur” bezieht sich auf einen Index, der die Wärmeschockbeständigkeit angibt. Im Speziellen wird eine Wabenstruktur in einen Elektroofen gegeben, in dem die Temperatur auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht wird, und sie wird für 1 Stunde erhitzt. Danach wird die Wabenstruktur in einen bei 25°C gehaltenen Raum herausgenommen und natürlich abgekühlt, indem sie auf einem Drahtgeflecht platziert wurde. Überdies wird die Wabenstruktur nach 15 Minuten visuell inspiziert, und für die Temperatur wird „bestanden” definiert, solange kein Riss bestätigt werden kann. Danach wird die Temperatur des Elektroofens um 50°C erhöht, und die oben beschriebenen Vorgänge des Erhitzens und des natürlichen Abkühlens werden wiederholt, bis erstmalig ein Riss bestätigt wird (bis sie versagt) (ESP-Test). Dann wird die schließlich als „bestanden” bestimmte Temperatur als die „sichere ESP-Temperatur” definiert. Beispielsweise kann in einem ESP-Test, in dem der Temperaturunterschied zwischen Raumtemperatur (25°C) und einer Temperatur in dem Elektroofen 400°C beträgt, kein Riss bestätigt werden, wenn dann ein Riss in einem ESP-Test bestätigt wird, bei dem der Temperaturunterschied 450°C beträgt, wird die sichere ESP-Temperatur 400°C.
(1-2) Wabenstrukturkörper:
Wie oben beschrieben, weist der Wabenstrukturkörper 10 eine poröse Trennwand 1 auf (siehe 2), die mehrere Zellen 2 definiert (siehe 2), die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen und von einer Zulaufendfläche 11 als eine Endfläche zu einer Ablaufendfläche 12 als die andere Endfläche verlaufen.
Die Dicke der Trennwand 1 beträgt bevorzugt 64 bis 135 μm und besonders bevorzugt 89 bis 135 μm. Liegt die Dicke der Trennwand 1 unter der obigen Untergrenze, kann sich die Festigkeit der Wabenstruktur 100 verringern. Überschreitet die Dicke der Trennwand 1 die obige Obergrenze, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Die Zelldichte des Wabenstrukturkörpers 10 ist nicht besonders eingeschränkt. Die Zelldichte des Wabenstrukturkörpers 10 beträgt bevorzugt 46 bis 186 Zellen/cm² und besonders bevorzugt 62 bis 116 Zellen/cm². Liegt die Zelldichte unter der Untergrenze, kann sich beim Zirkulieren von Abgas der Druckabfall in kurzer Zeit erhöhen, und die Festigkeit der Wabenstruktur 100 kann sich verringern. Überschreitet die Zelldichte die Obergrenze, kann sich der Druckabfall erhöhen.
Die Porosität der Trennwand 1 beträgt bevorzugt 25 bis 55% und besonders bevorzugt 35 bis 50%. Durch Festlegen der Porosität in dem obigen Bereich verringert sich die Wärmekapazität der Trennwand. So wird wahrscheinlich die Temperatur des Katalysators steigen, und die Reinigungsleistung für das Abgas verbessert sich. Ist die Porosität der Trennwand geringer als 25%, erhöht sich die Wärmekapazität der Trennwand. So wird die Temperatur des Katalysators wahrscheinlich nicht steigen, und die Reinigungsleistung für das Abgas kann sich verschlechtern. Übersteigt die Porosität 55%, verringert sich die Festigkeit der Trennwand, und so kann die Wabenstruktur brechen, wenn die Wabenstruktur in einem Hüllenkörper gelagert wird. Die Porosität ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Der durchschnittliche Porendurchmesser der Poren in der Trennwand 1 beträgt bevorzugt 3 bis 40 μm und besonders bevorzugt 5 bis 25 μm. Durch Festlegen des durchschnittlichen Porendurchmessers in dem obigen Bereich wird der Katalysator leicht in die Trennwand der Wabenstruktur gefüllt, und so verbessert sich die Reinigungsleistung für das Abgas. Ist der durchschnittliche Porendurchmesser kleiner als 3 μm, wird der Katalysator wahrscheinlich nicht in die Pore eindringen und hauptsächlich auf die Oberfläche (Wandfläche) der Trennwand geladen, und so kann sich die Reinigungsleistung für das Abgas verschlechtern. Übersteigt der durchschnittliche Porendurchmesser 40 μm, verringert sich die Festigkeit, und so kann die Wabenstruktur brechen, wenn die Wabenstruktur in einem Hüllenkörper gelagert wird. Der durchschnittliche Porendurchmesser ist ein Wert, der mit einem Quecksilber-Porosimeter gemessen wird.
Die Zellenform (Zellenform im Querschnitt senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung) des Wabenstrukturkörpers 10 ist nicht besonders eingeschränkt. Die Zellenform umfasst eine dreieckige Form, eine viereckige Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form und Kombinationen dieser Formen. Von Vierecken sind Quadrat oder Rechteck bevorzugt.
Der Wabenstrukturkörper 10 kann zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid, als Hauptkomponente enthalten. Ebenso ist der Wabenstrukturkörper 10 bevorzugt mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Mullit, Aluminiumtitanat und Aluminiumoxid. Unter „Hauptkomponente” ist hierin eine Komponente zu verstehen, die 50 Masse-% des Ganzen übersteigt.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Form des Wabenstrukturkörpers 10. Die Form des Wabenstrukturkörpers 10 ist bevorzugt eine runde Säulenform, eine Säulenform mit ovalen Endflächen, eine Säulenform mit Endflächen mit einer polygonalen Form wie eine „quadratische Form, eine rechteckige Form, eine dreieckige Form, eine fünfeckige Form, eine sechseckige Form oder eine achteckige Form” oder dergleichen. Bei der in 1 gezeigten Wabenstruktur 100 ist die Form des Wabenstrukturkörpers 10 eine runde Säulenform.
(2) Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur:
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe des folgenden Verfahrens hergestellt werden. Das heißt, die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt werden, das einen Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers, einen Schneideschritt, einen Umfangswand-Formungsschritt und einen Spaltweg-Formungsschritt umfasst. Der Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers ist ein Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers. Der „gebrannte Wabenkörper” umfasst eine poröse Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen, und wird durch Brennen des keramischen Rohmaterials gebildet. Der Schneideschritt ist ein Schritt des Schneidens eines Umfangsteils des in dem Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers hergestellten gebrannten Wabenkörpers zum Anpassen der Umfangsform des gebrannten Wabenkörpers. Der Umfangswand-Formungsschritt ist ein Schritt des Aufbringens eines Umfangsbeschichtungsmaterials auf den Umfang des gebrannten Wabenkörpers, nachdem der Umfangsteil des gebrannten Wabenkörpers in dem Schneideschritt geschnitten worden ist, und des Trocknens des Umfangsbeschichtungsmaterials unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers mit einer Umfangswand, in der ein rillenförmiger Spaltweg mit einer offenen Oberfläche ausgebildet ist. Der Spaltweg-Formungsschritt ist ein Schritt der Blockierung der Öffnung des „rillenförmigen Spaltweges mit offener Oberfläche” des gebrannten Wabenkörpers mit der Rille mit offener Oberfläche zur Bildung eines Spaltweges im inneren Teil.
Nachstehend wird das Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf jeden Schritt beschrieben.
(2-1) Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers:
Der Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers ist ein Schritt zur Herstellung des gebrannten Wabenkörpers, umfassend poröse Trennwände, der durch Brennen des keramischen Rohmaterials gebildet wird. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren zur Herstellung des gebrannten Wabenkörpers, und es kann ein herkömmlich bekanntes Verfahren übernommen werden. Der Schritt zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers umfasst im Speziellen einen Formungsschritt und einen Brennschritt.
(2-1-1) Formungsschritt:
Zunächst wird in dem Formungsschritt ein keramisches Formungsrohmaterial, enthaltend das keramische Rohmaterial, unter Erhalt eines Wabenformkörpers, der eine Trennwand umfasst, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanälen für ein Fluid dienen, gebildet.
Das in dem keramischen Formungsrohmaterial enthaltene keramische Rohmaterial ist bevorzugt mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Cordierit-bildenden Rohmaterial, Cordierit, Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial, Mullit und Aluminiumtitanat. Es sei angemerkt, dass das Cordierit-bildende Rohmaterial ein keramisches Rohmaterial ist, das so hergestellt wird, dass eine chemische Zusammensetzung erhalten wird, die in Bereiche von 42 bis 56 Masse-% Siliciumdioxid, 30 bis 45 Masse-% Aluminiumoxid und 12 bis 16 Masse-% Magnesiumoxid fällt. Überdies wird das Cordierit-bildende Rohmaterial gebrannt und wird zu Cordierit.
Überdies kann das keramische Formungsrohmaterial durch Mischen des obigen keramischen Rohmaterials mit einem Dispersionsmedium, einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bindemittel, einem Porenbildner, einem oberflächenaktiven Mittel und dergleichen hergestellt werden. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Zusammensetzungsverhältnis für jedes Rohmaterial, und das Zusammensetzungsverhältnis wird bevorzugt entsprechend der Struktur, dem Material und dergleichen der herzustellenden Wabenstruktur bestimmt.
Bei der Formung des keramischen Formungsrohmaterials wird das keramische Formungsrohmaterial zunächst unter Erhalt eines gekneteten Materials geknetet, und dann wird das erhaltene geknetete Material in eine Wabenform gebracht. Beispiele für das Verfahren zum Kneten des keramischen Formungsrohmaterials zum Formen des gekneteten Materials umfassen Verfahren unter Verwendung einer Knetmaschine, eines Vakuum-Tonkneters oder dergleichen. Als das Verfahren zur Formung des gekneteten Materials zum Erhalt des Wabenformkörpers können zum Beispiel die bekannten Formgebungsverfahren wie Extrusionsformen oder Spritzguss angewandt werden. Als das Verfahren zur Formung des gekneteten Materials zum Erhalt des Wabenformkörpers ist im Speziellen ein bevorzugtes Beispiel für das Verfahren, dass der Wabenformkörper mittels Durchführung des Extrusionsformens unter Verwendung einer Düse mit der gewünschten Zellenform, Trennwanddicke und Zelldichte gebildet wird. Das Material für die Düse ist bevorzugt Sinterhartmetall, das sich nicht so leicht abnutzt.
Beispiele für die Form des Wabenformkörpers umfassen eine runde Säulenform, eine Säulenform mit einer ovalen Endfläche und eine polygonale Säulenform mit Endflächen mit „einer quadratischen Form, einer rechteckigen Form, einer dreieckigen Form, einer fünfeckigen Form, einer sechseckigen Form oder einer achteckigen Form”.
Überdies kann nach dem obigen Formen der erhaltene Wabenformkörper getrocknet werden. Es gibt keine besondere Einschränkung für ein Trocknungsverfahren. Beispiele für das Trocknungsverfahren umfassen Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung mit vermindertem Druck, Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung und dergleichen. Von diesen Verfahren werden bevorzugt die dielektrische Trocknung, die Mikrowellentrocknung, die Heißlufttrocknung oder eine Kombination davon durchgeführt.
(2-1-2) Brennschritt:
Als nächstes wird der Wabenformkörper zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Das Brennen (Hauptbrennen) des Wabenformkörpers wird zum Sintern und Verdichten des Formungsrohmaterials, das den kalzinierten Wabenformkörper bildet, zum Erlangen einer vorbestimmten Festigkeit durchgeführt. Die Brennbedingungen (Temperatur, Zeit, Atmosphäre und dergleichen) variieren entsprechend der Art des Formungsrohmaterials, und daher können geeignete Bedingungen entsprechend der Art ausgewählt werden. Wenn beispielsweise das Cordierit-bildende Rohmaterial verwendet wird, beträgt die Brenntemperatur bevorzugt 1.410 bis 1.440°C. Überdies beträgt die Brennzeit, als Zeit zum Halten der Höchsttemperatur, bevorzugt 4 bis 8 Stunden. Als eine Vorrichtung zur Durchführung des Kalzinierens und Hauptbrennens kann ein Elektroofen, ein Gasofen oder dergleichen verwendet werden.
(2-2) Schneideschritt:
Der Schneideschritt ist ein Schritt des Schneidens eines Umfangsteils des gebrannten Wabenkörpers. Das Verfahren des Schneidens des gebrannten Wabenkörpers kann entsprechend ein herkömmlich bekanntes Verfahren übernehmen. Beispielsweise kann geeignet ein Verfahren übernommen werden, bei dem eine Diamant-besetzte Schleifscheibe aufgedrückt wird, während der gebrannte Wabenkörper gedreht wird.
Das Schneiden kann entweder vor oder nach dem Brennen des Wabenformkörpers erfolgen und erfolgt bevorzugt nach dem Brennen. Durch das Schneiden nach dem Brennen kann die Form des gebrannten Wabenkörpers durch Schneiden angepasst werden, selbst wenn sich der gebrannte Wabenkörper durch das Brennen verformt.
(2-3) Umfangswand-Formungsschritt:
In diesem Schritt wird ein Umfangsbeschichtungsmaterial auf den Umfang des gebrannten Wabenkörpers aufgebracht, nachdem der Umfangsteil des gebrannten Wabenkörpers in dem Schneideschritt geschnitten worden ist, und wird dann unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers mit einer Umfangswand, in der ein rillenförmiger Spaltweg mit offener Oberfläche ausgebildet ist, getrocknet. Durch die Formung der Umfangswand kann verhindert werden, dass die Wabenstruktur abblättert, wenn eine externe Kraft auf die Wabenstruktur ausgeübt wird.
Das Umfangsbeschichtungsmaterial umfasst jene, die durch Zugabe eines Additivs wie eines organischen Bindemittels, eines verschäumbaren Harzes und eines Dispergiermittels zu einem anorganischen Rohmaterial wie einer anorganischen Faser, kolloidalem Siliciumdioxid, Ton und SiC-Teilchen, weitere Zugabe von Wasser dazu und Kneten der Materialien erhalten werden. Das Verfahren des Auftragens eines Umfangsbeschichtungsmaterials umfasst ein Verfahren zum Beschichten des „geschnittenen gebrannten Wabenkörpers” unter Verwendung eines Gummispatels oder dergleichen, während der gebrannte Körper auf einer Töpferscheibe gedreht wird, und dergleichen.
Das Verfahren des Trocknens des Umfangsbeschichtungsmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, solange ein rillenförmiger Spaltweg mit offener Oberfläche auf der zu erhaltenden Umfangswand erzeugt wird. Beispielsweise kann ein Verfahren übernommen werden, bei dem der „gebrannte Wabenkörper mit aufgebrachtem Umfangsbeschichtungsmaterial” bei Umgebungstemperatur (25°C) in einem auf 100 bis 150°C erhitzten Trockner platziert wird, um das Umfangsbeschichtungsmaterial rasch zu erhitzen und zu trocknen.
Die Beschichtungsdicke des Umfangsbeschichtungsmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, solange die gewünschte Dicke der Umfangswand erhalten wird, kann aber mit 0,5 bis 4,0 mm festgelegt werden.
(2-4) Spaltweg-Formungsschritt:
In diesem Schritt wird ein vorbestimmter Spaltweg im inneren Teil der Umfangswand gebildet, während die Öffnung des gerillten gebrannten Wabenkörpers mit einem rillenförmigen Spaltweg mit offener Oberfläche, erhalten in dem Umfangswand-Formungsschritt, blockiert wird.
Bei der Bildung eines Spaltweges kann das oben beschriebene Umfangsbeschichtungsmaterial verwendet werden, und die Öffnung eines rillenförmigen Spaltweges mit offener Oberfläche kann so blockiert werden, dass das Umfangsbeschichtungsmaterial in den rillenförmigen Spaltweg mit offener Oberfläche eingebracht wird. Danach wird das in den rillenförmigen Spaltweg mit offener Oberfläche eingebrachte Umfangsbeschichtungsmaterial getrocknet, wobei eine Wabenstruktur mit einem Spaltweg in der Umfangswand erhalten werden kann. Zu beachten ist, dass die Umfangswand hohl ist. Das heißt, der rillenförmige Spaltweg mit offener Oberfläche sollte nicht vollständig blockiert werden.
(2-5) Andere Verfahren:
In dem obigen Verfahren wird der rillenförmige Spaltweg mit offener Oberfläche in der Umfangswand in dem Umfangswand-Formungsschritt gebildet, dann wird die Öffnung des rillenförmigen Spaltweges mit offener Oberfläche unter Bildung eines Spaltweges in dem Spaltweg-Formungsschritt blockiert. Andererseits kann ein Spaltweg auch mit anderen Verfahren gebildet werden. Beispielsweise wird zuvor eine Substanz (Zwischenlage), die beim Erhitzen verschwindet, auf der Umfangsfläche des gebrannten Wabenkörpers angeordnet, und dann wird ein Umfangsbeschichtungsmaterial aufgebracht. Danach wird das Umfangsbeschichtungsmaterial zum Trocknen erhitzt, wodurch ebenso die Zwischenlage verschwindet, wobei ein vorbestimmter Spaltweg in der Umfangswand gebildet werden kann.
Eine Zwischenlage, die bei Raumtemperatur keine Fließfähigkeit aufweist, ist bevorzugt, und eine Zwischenlage, die bei einer relativ niedrigen Temperatur Fließfähigkeit erlangt, zum Beispiel bei einer Temperatur von 45°C oder mehr, ist bevorzugt. Spezifische Beispiele für die Zwischenlage umfassen Fettsäuren wie Paraffinwachs, Wachs und Stearinsäure, Säureamide wie Stearinsäureamid, Ester wie Butylstearat und dergleichen. Ebenso können als die Zwischenlage bevorzugt ebenso Materialien verwendet werden, die bei einer hohen Temperatur streuen und verschwinden, zum Beispiel bei einer Temperatur von etwa 300 bis 400°C. Polymermaterialien wie Kunststoff, die sich bei der obigen Temperatur zersetzen und verschwinden, können ebenso bevorzugt verwendet werden.
(Beispiele)
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf Beispielen weiter ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Zunächst wurde unter Verwendung eines Formungsrohmaterials, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, ein geknetetes Material zur Formung eines Wabenformkörpers hergestellt. Als das keramische Rohmaterial wurde ein Cordierit-bildendes Rohmaterial verwendet. Dem Cordierit-bildenden Rohmaterial wurden ein Dispersionsmedium, ein organisches Bindemittel, ein Dispergiermittel und ein Porenbildner zur Herstellung eines gekneteten Materials zum Formen zugegeben. Die Zugabemenge des Dispersionsmediums betrug 50 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Rohmaterials. Die Zugabemenge des organischen Bindemittels betrug 5 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Rohmaterials. Die Zugabemenge des Porenbildners betrug 5 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Rohmaterials. Das resultierende keramische Formungsrohmaterial wurde unter Verwendung einer Knetmaschine unter Erhalt eines gekneteten Materials geknetet.
Anschließend wurde das resultierende geknetete Material unter Verwendung einer Vakuumstrangpresse unter Erhalt eines viereckigen säulenförmigen Wabenformkörpers extrudiert.
Als nächstes wurde der erhaltene Wabenformkörper durch dielektrische Hochfrequenzerhitzung und dann bei 120°C für 2 Stunden unter Verwendung eines Heißlufttrockners getrocknet. Danach wurde der Wabenformkörper bei 1.400°C 8 Stunden gebrannt, wodurch ein viereckiger säulenförmiger gebrannter Wabenkörper erhalten wurde. Dann wurde der Umfangsteil des erhaltenen gebrannten Wabenkörpers unter Erhalt eines runden säulenförmigen gebrannten Wabenkörpers geschnitten.
Anschließend wurde ein Umfangsbeschichtungsmaterial auf die Umfangsfläche des erhaltenen runden säulenförmigen gebrannten Wabenkörpers aufgebracht, und dann wurde dieses Umfangsbeschichtungsmaterial getrocknet. Durch das rasche Trocknen des Umfangsbeschichtungsmaterials wurde der „rillenförmige Spaltweg mit offener Oberfläche” auf der erhaltenen Umfangsdeckschicht gebildet. Ein gebrannter Wabenkörper wurde wie oben beschrieben erhalten. Als die Bedingungen zum Trocknen des Umfangsbeschichtungsmaterials wurden die folgenden Bedingungen übernommen. Im Speziellen wurde zunächst das Umfangsbeschichtungsmaterial bei 130°C für 0,5 Stunden erhitzt und dann bei 25°C 1 Stunde gehalten.
Als nächstes wurde ein Umfangsbeschichtungsmaterial so aufgebracht, dass ein Spaltweg gebildet wurde, ohne den inneren Teil zu blockieren, während die Öffnung des „rillenförmigen Spaltweges mit offener Oberfläche”, der auf der Umfangsdeckschicht des erhaltenen gebrannten Wabenkörpers gebildet wurde, blockiert wurde. Dann wurde das Umfangsbeschichtungsmaterial für 24 Stunden bei 25°C gehalten. Eine Wabenstruktur mit einer Umfangswand wurde wie oben beschrieben hergestellt.

Ein Querschnitt der erhaltenen Wabenstruktur senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung hatte eine runde Form mit einem Durchmesser von 330,2 mm. Ebenso hatte die Wabenstruktur eine Länge in der Zellenverlaufsrichtung von 203,2 mm. Überdies hatte die Wabenstruktur eine Dicke der Trennwand von 0,089 mm und eine Zelldichte von 116 Zellen/cm². Des Weiteren betrug die Porosität der Trennwand der Wabenstruktur 50%. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Poren in der Trennwand der Wabenstruktur betrug 20 μm. Ebenso ist in Tabelle 1 jeder Messwert für die Wabenstruktur gezeigt. [Tabelle 1]

	Trennwanddicke (mm)	Zelldichte (Zellen/cm²)	Porosität (%)	durchschn. Porendurchmesser (μm)	Durchmesser (mm)	Länge (mm)
Vergleichsbeispiel 1	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 2	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 3	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 4	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 5	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 6	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 7	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 8	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 1	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 2	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 3	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 4	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 5	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Beispiel 6	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Beispiel 7	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Beispiel 8	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Beispiel 9	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Beispiel 10	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Beispiel 11	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Beispiel 12	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 13	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 14	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 15	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 16	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 17	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 18	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Beispiel 19	0,089	116	50	20	330,2	203,2

[Tabelle 2-1]

	Trennwanddicke (mm)	Zelldichte (Zellen/cm²)	Porosität (%)	durchschn. Porendurchmesser (μm)	Durchmesser (mm)	Länge (mm)
Vergleichsbeispiel 9	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 10	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 11	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 12	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 13	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 14	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 15	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 16	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 17	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 18	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 19	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 20	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 21	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 22	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 23	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 24	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 25	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 26	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 27	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 28	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 29	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 30	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 31	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 32	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 33	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 34	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 35	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 36	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 37	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 38	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 39	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 40	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 41	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 42	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 43	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 44	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 45	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 46	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 47	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 48	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 49	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 50	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 51	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 52	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 53	0,089	62	35	5	330,2	203,2

(Fortsetzung) [Tabelle 2-2]

	Trennwanddicke (mm)	Zelldichte (Zellen/cm²)	Porosität (%)	durchschn. Porendurchmesser (μm)	Durchmesser (mm)	Länge (mm)
Vergleichsbeispiel 54	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 55	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 56	0,089	116	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 57	0,064	139	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 58	0,064	186	29	5	143,8	152,4
Vergleichsbeispiel 59	0,135	46	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 60	0,114	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 61	0,089	62	35	5	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 62	0,14	46	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 63	0,114	62	50	20	330,2	203,2
Vergleichsbeispiel 64	0,089	116	50	20	330,2	203,2

Ferner hatte der Spaltweg in der erhaltenen Wabenstruktur eine Höhe von 50% der Dicke der Umfangswand und eine Breite W von 1,0 mm. Ebenso betrug die Gesamtlänge des Spaltwegs 1.500% der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers. Die Dicke T der Umfangswand betrug 1,8 mm. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt.
Hier wurde der Teil der Dicke von 5% der Dicke der Umfangswand ausgehend von einer Oberfläche der Umfangswand geschnitten, dann wurde eine Rille auf der durch das Schneiden freigelegten Oberfläche bestätigt, und die Breite und Höhe dieser Rille an der vorbestimmten Stelle wurde gemessen und als die Breite und Höhe des Spaltweges definiert. Die „vorbestimmte Stelle” wurde wie folgt bestimmt. Vier gerade Linien (parallele gerade Linien), die parallel zur Trennwandverlaufsrichtung sind und in der Draufsicht der Endfläche der Wabenstruktur die Mitte der Endfläche und den Rand der Endfläche durchqueren, wurden eingezeichnet, und vier Kontakte (Bezugspunkte) der parallelen geraden Linien und des Randes der Endfläche wurden bestimmt. Überdies wurden jeweils gerade Linien (feststehende gerade Linien L) in der Zellenverlaufsrichtung ausgehend von diesen Bezugspunkten in Richtung der anderen Endfläche der Wabenstruktur eingezeichnet. Dann wurden die Breite und Höhe des Spaltweges (Rille) an „drei vorbestimmten Punkten” auf den feststehenden geraden Linien gemessen, und deren Mittelwerte wurden berechnet. Die Höhe und Breite des Spaltweges wurden wie oben beschrieben bestimmt. Die „drei vorbestimmten Punkte” auf den feststehenden geraden Linien beziehen sich auf einen Punkt auf der Zulaufendfläche der Wabenstruktur, einen Punkt auf der Ablaufendfläche der Wabenstruktur und einen dazwischenliegenden Punkt auf der Zulaufendfläche und der Ablaufendfläche der Wabenstruktur.
Als die Gesamtlänge des Spaltweges wurde der Teil der Dicke von 5% der Dicke der Umfangswand ausgehend von der Oberfläche der Umfangswand geschnitten, dann wurde die Gesamtlänge der Rille auf der durch das Schneiden freigelegten Oberfläche gemessen.
Was die erhaltene Wabenstruktur betrifft, wurde die Bewertung der „sicheren ESP-Temperatur” und der „isostatischen Festigkeit” jeweils mittels der nachstehend aufgezeigten Verfahren vorgenommen. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt.
(Sichere ESP-Temperatur)
Die sichere ESP-Temperatur wurde wie folgt gemessen. Zunächst wurde eine Wabenstruktur in einem Elektroofen platziert, in dem der Unterschied zur Raumtemperatur (25°C) 300°C betrug (die Temperatur im Elektroofen betrug 325°C), und sie wurde 1 Stunde erhitzt. Als nächstes wurde die Wabenstruktur aus dem Elektroofen herausgenommen und natürlich auf einem Drahtgeflecht bei Umgebungstemperatur für 15 Minuten abgekühlt. Danach wurde visuell die Gegenwart oder Abwesenheit eines Risses untersucht. Wenn dann kein Riss bestätigt werden konnte, wurde dies als bestanden bestimmt, und die Temperatur des Elektroofens wurde um 50°C erhöht, dann wurden die Vorgänge des Erhitzens und natürlichen Abkühlens erneut durchgeführt (ESP-Test wurde durchgeführt). Die Temperatur des Elektroofens wurde um 50°C erhöht, bis ein Riss bestätigt wurde (bis sie versagte), und die Bedingungen des Erhitzens und natürlichen Abkühlens wurden wiederholt. Dann wurde die schließlich als bestanden bestimmte Temperatur des Elektroofens als die sichere ESP-Temperatur (°C) definiert.
Danach wurde basierend auf der erhaltenen sicheren ESP-Temperatur die Bewertung gemäß dem folgenden Standard vorgenommen. Es wurde als „D” definiert, wenn die sichere ESP-Temperatur niedriger war als 450°C. Es wurde als „C” definiert, wenn die sichere ESP-Temperatur 450°C oder mehr und weniger als 550°C betrug. Es wurde als „B” definiert, wenn die sichere ESP-Temperatur 550°C oder mehr und weniger als 650°C betrug. Es wurde als „A” definiert, wenn die sichere ESP-Temperatur 650°C oder mehr betrug.
(Isostatische Festigkeit)
Die isostatische Festigkeit wurde auf der Basis des isostatischen Bruchdehnungstests, spezifiziert im Automobil-Standard (JASO-Standard) M505-87, herausgegeben von der Society of Automotive Engineers of Japan, gemessen. Die isostatische Bruchfestigkeit ist ein Test, bei dem eine verschlossene Wabenstruktur in einem röhrenförmigen Behälter aus Gummi platziert und der Behälter mit einem Deckel aus einer Aluminiumplatte verschlossen wird und eine Beaufschlagung mit isotropem Druck in Wasser erfolgt.
Das heißt, der isostatische Bruchdehnungstest ist ein Test, der das Anlegen einer Drucklast simuliert, wenn die Umfangsfläche der verschlossenen Wabenstruktur in einem Hüllenkörper gehalten wird. Die mit diesem isostatischen Bruchdehnungstest gemessene isostatische Festigkeit wird angegeben als ein angelegter Druckwert (MPa), wenn der Wabenkatalysator bricht.

Ein Fall, bei dem die isostatische Festigkeit 1,0 MPa oder mehr betrug, wurde als „OK” (bestanden) definiert, und ein Fall, bei dem die isostatische Festigkeit geringer war als 1,0 MPa war „NG” (versagt). [Tabelle 3]

	Spaltweg			Dicke T Umfangswand (mm)	sichere ESP-Temperatur		isostatische Festigkeit
	Höhe D (%)	Breite W (mm)	Gesamtlänge (%)	Dicke T Umfangswand (mm)	(°C)	Bewertung	(MPa)	Bewertung
Vergleichsbeispiel 1	0	0	0	1,5	350	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 2	0	0	0	1,4	350	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 3	0	0	0	1,4	450	C	5	OK
Vergleichsbeispiel 4	0	0	0	1,5	450	C	4	OK
Vergleichsbeispiel 5	0	0	0	1,4	400	D	2	OK
Vergleichsbeispiel 6	0	0	0	1,5	400	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 7	0	0	0	1,5	350	D	1,4	OK
Vergleichsbeispiel 8	0	0	0	1,5	300	D	1,2	OK
Beispiel 1	50	1,0	1500	1,8	550	B	1,2	OK
Beispiel 2	55	0,4	1600	1,6	550	B	1,2	OK
Beispiel 3	60	1,0	1000	1,5	550	B	1,2	OK
Beispiel 4	50	1,0	1500	0,5	550	B	1,2	OK
Beispiel 5	50	1,0	1500	1,8	550	B	1,5	OK
Beispiel 6	60	1,3	1800	1,9	550	B	1,2	OK
Beispiel 7	55	1,4	1600	1,8	750	A	5	OK
Beispiel 8	55	0,9	1700	2,0	750	A	4	OK
Beispiel 9	60	0,7	1500	2,1	700	A	2	OK
Beispiel 10	65	0,8	1200	2	650	A	1,5	OK
Beispiel 11	75	0,7	1100	1,9	600	B	1,4	OK
Beispiel 12	55	1,0	1400	2	600	B	1,2	OK
Beispiel 13	75	0,6	1400	1,8	550	B	1,2	OK
Beispiel 14	80	0,7	1300	1,8	550	B	1,2	OK
Beispiel 15	99	0,5	1600	2	550	B	1,2	OK
Beispiel 16	55	3,9	2000	2	550	B	1,2	OK
Beispiel 17	82	2	1900	3	550	B	1,2	OK
Beispiel 18	78	1,8	1600	3,1	550	B	1,2	OK
Beispiel 19	60	1	2200	3,8	550	B	1,2	OK

[Tabelle 4-1]

	Spaltweg			Dicke T Umfangswand (mm)	sichere ESP-Temperatur		isostatische Festigkeit
	Höhe D (%)	Breite W (mm)	Gesamtlänge (%)	Dicke T Umfangswand (mm)	(°C)	Bewertung	(MPa)	Bewertung
Vergleichsbeispiel 9	45	0,5	1500	1,5	350	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 10	40	0,6	1800	1,4	350	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 11	35	0,5	1600	1,4	450	C	5	OK
Vergleichsbeispiel 12	42	0,5	1700	1,5	450	C	4	OK
Vergleichsbeispiel 13	35	0,6	1300	1,4	400	D	2	OK
Vergleichsbeispiel 14	45	0,5	1200	1,5	400	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 15	40	0,5	1800	1,5	350	D	1,4	OK
Vergleichsbeispiel 16	47	0,6	1400	1,5	300	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 17	100	0,5	1500	1,5	350	D	0,4	NG
Vergleichsbeispiel 18	100	0,6	1800	1,4	350	D	0,4	NG
Vergleichsbeispiel 19	100	0,5	1600	1,4	450	C	0,7	NG
Vergleichsbeispiel 20	100	0,5	1700	1,5	450	C	0,7	NG
Vergleichsbeispiel 21	100	0,6	1300	1,4	400	D	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 22	100	0,5	1200	1,5	400	D	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 23	100	0,5	1800	1,5	350	D	0,5	NG
Vergleichsbeispiel 24	100	0,6	1400	1,5	300	D	0,3	NG
Vergleichsbeispiel 25	80	0,1	1600	1,5	350	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 26	75	0,3	1900	1,4	350	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 27	70	0,1	2200	1,4	450	C	5	OK
Vergleichsbeispiel 28	80	0,1	1600	1,5	450	C	4	OK
Vergleichsbeispiel 29	78	0,2	1500	1,4	400	D	2	OK
Vergleichsbeispiel 30	80	0,2	1300	1,5	400	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 31	75	0,2	1100	1,5	350	D	1,4	OK
Vergleichsbeispiel 32	75	0,3	1700	1,5	300	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 33	80	4,3	1500	1,5	350	D	0,5	NG
Vergleichsbeispiel 34	75	4,5	1800	1,4	350	D	0,5	NG
Vergleichsbeispiel 35	70	4,2	1500	1,4	450	C	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 36	80	4,5	1700	1,5	450	C	0,7	NG
Vergleichsbeispiel 37	78	5,0	1600	1,4	400	D	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 38	80	4,8	1200	1,5	400	D	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 39	75	5,2	1200	1,5	350	D	0,5	NG
Vergleichsbeispiel 40	75	4,1	1400	1,5	300	D	0,3	NG
Vergleichsbeispiel 41	80	0,1	700	1,5	350	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 42	75	0,2	600	1,4	350	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 43	70	0,1	900	1,4	450	C	5	OK
Vergleichsbeispiel 44	80	0,1	700	1,5	450	C	4	OK
Vergleichsbeispiel 45	78	0,2	600	1,4	400	D	2	OK
Vergleichsbeispiel 46	80	0,2	950	1,5	400	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 47	75	0,2	800	1,5	350	D	1,4	OK
Vergleichsbeispiel 48	75	0,1	980	1,5	300	D	1,1	OK
Vergleichsbeispiel 49	80	0,1	1500	4,3	350	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 50	75	0,2	1400	4,2	350	D	1,2	OK
Vergleichsbeispiel 51	70	0,1	1600	4,3	450	C	5	OK
Vergleichsbeispiel 52	80	0,1	1300	4,1	450	C	4	OK

(Fortsetzung) [Tabelle 4-2]

	Spaltweg			Dicke T Umfangswand (mm)	sichere ESP-Temperatur		isostatische Festigkeit
	Höhe D (%)	Breite W (mm)	Gesamtlänge (%)	Dicke T Umfangswand (mm)	(°C)	Bewertung	(MPa)	Bewertung
Vergleichsbeispiel 53	78	0,2	1500	4,5	400	D	2	OK
Vergleichsbeispiel 54	80	0,2	1600	4,2	400	D	1,5	OK
Vergleichsbeispiel 55	75	0,2	1500	4,3	350	D	1,4	OK
Vergleichsbeispiel 56	75	0,1	1400	4,2	300	D	1,3	OK
Vergleichsbeispiel 57	80	0,5	1700	0,3	550	B	0,4	NG
Vergleichsbeispiel 58	80	0,6	1600	0,4	550	B	0,4	NG
Vergleichsbeispiel 59	85	0,5	1300	0,3	750	A	0,7	NG
Vergleichsbeispiel 60	80	0,5	1500	0,3	750	A	0,7	NG
Vergleichsbeispiel 61	80	0,6	1800	0,4	700	B	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 62	85	0,5	1300	0,4	650	A	0,6	NG
Vergleichsbeispiel 63	80	0,5	1100	0,4	600	B	0,5	NG
Vergleichsbeispiel 64	75	0,5	1400	0,3	600	B	0,3	NG

(Beispiele 2 bis 19, Vergleichsbeispiele 1 bis 64)
Es wurden Wabenstrukturen auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Bedingungen wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt verändert wurden. Spaltwege wurden durch Verändern der Höhe, Breite und Gesamtlänge entsprechend der Veränderung der Trocknungsbedingungen der Umfangswand und der Anordnung einer Zwischenlage, die durch Erhitzen verschwindet, ausgebildet. Als die Zwischenlage wurde ein Paraffinwachs, das durch Wärmebehandlung bei 400°C pyrolysiert und verbrennt, verwendet. Die Messergebnisse für die erhaltenen Wabenstrukturen sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt. Überdies wurde, was die Wabenstrukturen betrifft, die Bewertung der „sicheren ESP-Temperatur” und der „isostatischen Festigkeit” vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt. Hier wurde eine Zwischenlage in den Beispielen 1 bis 3 und 15 bis 16 und in den Vergleichsbeispielen 25 bis 56 verwendet.
Aus Tabelle 3 und Tabelle 4 ist ersichtlich, dass bei den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 19 im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 64 nur schwer ein Riss erzeugt wird.
(Industrielle Anwendbarkeit)
Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann geeignet als ein Filter zur Reinigung von Abgas aus Automobilen und dergleichen verwendet werden.
Beschreibung der Bezugsziffern

1: Trennwand, 2: Zelle, 10: Wabenstrukturkörper, 11: Zulaufendfläche, 12: Ablaufendfläche, 20: Umfangswand, 21: Oberfläche Umfangswand, 30: Spaltweg, 100: Wabenstruktur, C1: gegen den Uhrzeigersinn, C2: im Uhrzeigersinn, D: Höhe Spaltweg, H: normale Linie, L: feststehende gerade Linie, T: Dicke Umfangswand, W: Breite Spaltweg.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016-062755 [0001]
JP 2012-102004 A [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Automobil-Standard (JASO-Standard) M505-87 [0065]

Claims

Wabenstruktur, umfassend: einen Wabenstrukturkörper, der eine poröse Trennwand umfasst, die mehrere Zellen definiert, die als Durchgangskanäle für ein Fluid dienen und von einer Zulaufendfläche als eine Endfläche zu einer Ablaufendfläche als die andere Endfläche verlaufen, und eine Umfangswand, die auf der Umfangsfläche des Wabenstrukturkörpers angeordnet ist, wobei die Umfangswand eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm hat, ein Spaltweg entlang der Oberfläche der Umfangswand in der Umfangswand gebildet ist, der Spaltweg eine Breite von 0,4 bis 4,0 mm und eine Höhe von 50 bis 99% der Dicke der Umfangswand hat, und die Gesamtlänge des Spaltweges 1000% oder mehr der Länge in der Zellenverlaufsrichtung des Wabenstrukturkörpers beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Umfangswand eine Dicke von 0,5 bis 3,0 mm hat und der Spaltweg eine Höhe von 80 bis 99% der Dicke der Umfangswand hat.