DE102017011777A1 - Umfangsbeschichtungsmaterial und umfangsbeschichtete Wabenstruktur - Google Patents

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Abstract

Offenbart wird ein Umfangsbeschichtungsmaterial, mit dem das Aussickern einer Katalysatorlösung aus einer Umfangsfläche unterbunden wird, die Erzeugung von Rissen in einer auf der Umfangsfläche gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht unterbunden wird, und das eine hervorragende Druckleistung durch Lasermarkierung bieten kann. Es wird eine Umfangsfläche 11 einer durch Extrusion monolithisch ausgebildeten Wabenstruktur 10 unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht 20 mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet, und das Umfangsbeschichtungsmaterial enthält Quarzglas in einem Bereich von 20 bis 75 Masse-%, einen Farbentwickler in einem Bereich von 5 bis 50 Masse-%, kolloidales Siliciumdioxid in einem Bereich von 5 bis 30 Masse-% und ferner ein Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel in einem Bereich von 1 bis 10 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse von Quarzglas, Farbentwickler und kolloidalem Siliciumdioxid. Ferner enthält das Umfangsbeschichtungsmaterial, sofern notwendig, Wasser in einem Bereich von 30 Masse-% oder weniger.

Description

  • „Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2016-250400 , eingereicht am 26. Dezember 2016, und basierend auf JP-2017-192358 , eingereicht am 2. Oktober 2017 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.“
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Umfangsbeschichtungsmaterial und eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur, und genauer gesagt, bezieht sie sich auf ein Umfangsbeschichtungsmaterial, das unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht auf die Umfangsfläche einer Wabenstruktur geschichtet wird, und eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur, die die Umfangsbeschichtungsschicht umfasst.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Bisher wurden Wabenstrukturen aus Keramik in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt, wie einem Autoabgasreinigungskatalysatorträger, einem Dieselpartikelentfernungsfilter und einem Wärmespeicher für eine Verbrennungsvorrichtung. Solch eine Wabenstruktur aus Keramik (nachstehend einfach als „Wabenstruktur“ bezeichnet) wird durch einen Brennschritt hergestellt, bei dem bei einer hohen Temperatur ein Wabenformkörper, der aus einem Formungsmaterial (einem gekneteten Material) unter Verwendung eines Extruders in die gewünschte Wabenform extrudiert wurde, gebrannt wird.
  • Die Wabenstruktur umfasst Trennwände, die aus einem porösen Material gefertigt sind und die mehrere polygonale Zellen definieren, die von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden. Ferner wird bei der Verwendung der Wabenstruktur als der Autoabgasreinigungskatalysatorträger oder dergleichen ein Katalysator auf die Innenabschnitte der Wabenstruktur geladen.
  • Beispielsweise wird eine aufgeschlämmte Katalysatorlösung, die einen Edelmetall-basierten Katalysator von Platin (Pt) oder dergleichen umfasst, in die Wabenstruktur gegossen, und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit wird die Katalysatorlösung aus den Innenabschnitten der Wabenstruktur entladen (Katalysatorladeschritt). Danach werden unter Erhalt eines Zustands, bei dem der Katalysator auf die Oberflächen der von den porösen Trennwänden und Innenabschnitten der Trennwände definierten Zellen geladen wird, eine Trocknungsbehandlung und eine Einbrennbehandlung durchgeführt. Kommt der Katalysator in Kontakt mit einem Abgas, das durch die Zellen strömt, übt der Katalysator seine katalytische Funktion aus, und so kann ein in dem aus einem Dieselmotor oder dergleichen ausgestoßenen Abgas enthaltenes toxisches Gas gereinigt werden.
  • Insbesondere gab es in den letzten Jahren das Problem, dass ein aus einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung ausgestoßenes Abgas auch große Mengen an Feststoffteilchen und dergleichen enthielt, und die Anbringung eines Feststoffabscheidefilters oder dergleichen wurde auch für Fahrzeuge gefördert, in denen der Benzinmotor mit Direkteinspritzung in derselben Weise installiert ist wie der Dieselmotor.
  • Allgemein bekannt ist, dass der Benzinmotor mit Direkteinspritzung die Eigenschaft besitzt, dass seine Abgastemperatur höher ist als die des Dieselmotors. Daher übt der auf die Wabenstruktur geladene Edelmetall-basierte Katalysator gelegentlich eine weitere stärkere katalytische Leistung (katalytische Aktivität) aus. Dabei wird im Falle des Benzinmotors mit Direkteinspritzung üblicherweise ein Benzinpartikelfilter (GPF) verwendet, bei dem eine Wabenstruktur aus Cordierit als ein Substrat verwendet wird.
  • Bei diesem GPF muss die Differenz zwischen dem Druck in einer Endfläche und dem Druck in der anderen Endfläche (Druckabfall) in der Wabenstruktur verringert werden, um so die Leistung des Benzinmotors zu verbessern und einen geringen Kraftstoffverbrauch zu erzielen. Folglich wird eine hochporöse Wabenstruktur (ein hochporöser Filter) so hergestellt, dass die Porosität der Trennwände, die die Zellen definieren, höher ist als die einer herkömmlichen Wabenstruktur.
  • Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Beschreibung beispielsweise eine Porosität von 50 % oder mehr als eine „hohe Porosität“ definiert ist. Ferner ist dieses Problem nicht auf den GPF beschränkt, und auch im Falle eines Dieselpartikelfilters (DPF) zur Durchführung einer Reinigungsbehandlung eines Abgases, das aus dem herkömmlichen Dieselmotor ausgestoßen wird, ist die Verringerung des Druckabfalls erforderlich, um die Leistung zu verbessern und einen geringen Kraftstoffverbrauch zu erzielen, und auch die Anzahl von Wabenstrukturen, die mit hochporösen Trennwänden hergestellt werden, steigt.
  • Andererseits gab es in den letzten Jahren eine Vielzahl von Verwendungszwecken und Verwendungszielen für die Wabenstrukturen, und viele der Wabenstrukturen wurden entsprechend des jeweiligen Anwendungsbereiches oder dergleichen hergestellt. Daher ist es schwierig, die Wabenstrukturen anhand von Erscheinungsformen und dergleichen visuell zu identifizieren. Um dieses Problem auszuräumen, werden Informationen (Produktkontrollinformationen), die für die zukünftige Produktkontrolle erforderlich sind, bei der Fertigstellung der Wabenstruktur an der Wabenstruktur angebracht.
  • Im Speziellen werden die Produktkontrollinformationen unter Anwendung einer Drucktechnik mit Lasermarkierung oder dergleichen direkt auf die Umfangsfläche der Wabenstruktur aufgedruckt. Folglich ist direkt visuell von außen die Art der Wabenstruktur, die Produktnummer der Wabenstruktur und dergleichen erkennbar. Es sei angemerkt, dass hier Beispiele für die Produktkontrollinformationen verschiedene Informationsteile umfassen, wie den Produktnamen, die Produktnummer (Modellnummer), die Herstellungsnummer (Log-Nummer), den Herstellungszeitraum, den Herstellungsort und die Fertigungsprogrammnummer.
  • Genauer gesagt, werden an Stelle von Ziffern oder Buchstaben verstärkt zweidimensionale Codes wie der allgemein bekannte Barcode und QR-Code (eingetragene Marke) auf die Umfangsflächen der Wabenstrukturen gedruckt, damit mehrere Produktkontrollnummern gleichzeitig angezeigt und kontrolliert werden können. Die Informationen für jede Wabenstruktur sind unter Verwendung einer Auslesevorrichtung wie einem Barcodeleser zur ausschließlichen Verwendung leicht aus dem auf die Umfangsfläche gedruckten zweidimensionalen Code erhältlich, und ein Operator oder Prüfer kann die in erkennbare Buchstaben oder Ziffern auf einem Bildschirm umgewandelten Informationen bestätigen.
  • Im Ergebnis können der Bewegungsablauf jeder Wabenstruktur in einem Zeitraum ab der Fertigstellung der Wabenstruktur bis zur Installation der Wabenstruktur als der DPF oder der GPF in einem Autor oder dergleichen und die Bestandsmenge, der Lagerzeitraum, der Lagerort, der aktuelle Zustand und dergleichen in einem Zeitraum ab dem Transport der Wabenstruktur in das Lager jeder Fabrik bis zur Verwendung der Wabenstruktur einfach und unmittelbar erfasst werden. Mit anderen Worten, die Wabenstruktur kann nachverfolgt werden, und die erforderlichen Informationen sind unmittelbar erhältlich. Daher ist das Aufdrucken der Produktkontrollinformationen oder dergleichen in dem zweidimensionalen Barcode oder dergleichen auf die Umfangsfläche der Wabenstruktur hinsichtlich der Produktkontrolle überaus nützlich.
  • Es sei angemerkt, dass das Aufdrucken der Produktkontrollinformationen in dem zweidimensionalen Barcode oder dergleichen auf die Umfangsfläche der Wabenstruktur beispielsweise mit Hilfe eines Verfahrens, bei dem ein Substratmaterial durch Tampondruck oder dergleichen auf die Umfangsfläche der Wabenstruktur geschichtet wird, oder mit Hilfe einer allgemein bekannten Drucktechnik wie einem Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt werden kann. Ferner erfolgt, wie oben beschrieben, das Aufdrucken durch die Lasermarkierung durch das Schichten eines Umfangsbeschichtungsmaterials, das Laser-chromogenes Rohmaterialpulver in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis umfasst, auf die Umfangsfläche der Wabenstruktur und Bestrahlen der Oberfläche der gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht (einer Umfangswand) mit Laser, um so eine Farbe nur in der bestrahlten Region zu entwickeln (siehe Patentdokument 1).
  • Andererseits gibt es auch Ansätze zur Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem Substrat und einer Umfangsbeschichtungsschicht durch die Zugabe eines Rohmaterials mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu der Umfangsbeschichtungsschicht, z. B. derselben Cordierit-Komponente oder amorphem Siliciumdioxid wie in dem Substrat (siehe Patentdokumente 2, 3 und 4).
    • [Patentdokument 1] JP-A-2016-55282
    • [Patentdokument 2] JP5650022
    • [Patentdokument 3] JP-A-2004-75523
    • [Patentdokument 4] JP-A-2004-75524
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der obige GPF, DPF oder dergleichen wird in einem Fahrzeug wie einem Auto installiert, und daher wird in diesem Filter eine kleine Wabenstruktur mit einem vergleichsweise kleinen Wabendurchmesser verwendet. Daher werden bei der Wabenstruktur die Trennwände und eine Umfangswand oftmals monolithisch extrudiert und geformt. In der Folge haben die Trennwände und die Umfangswand dieselbe Porosität (im Speziellen eine hohe Porosität von 50 % oder mehr). Folglich kommt es gelegentlich zu den folgenden Problemen.
  • Im Speziellen besteht beim Laden eines Katalysators in die Wabenstruktur in dem oben erwähnten Katalysatorladeschritt die Gefahr, dass die in die Wabenstruktur eingebrachte aufgeschlämmte Katalysatorlösung die hochporösen Trennwände durchquert und aus einer Umfangsfläche, die die Oberfläche der Umfangswand der Wabenstruktur ist, aussickert. Daher ist eine Umfangsbeschichtungsschicht auf der Umfangsfläche vorgesehen, wie in dem oben erwähnten Patentdokument 1 beschrieben, so dass das oben erwähnte Aussickern der Katalysatorlösung zu einem gewissen Grad unterbunden werden kann. In diesem Fall besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass das Aussickern der Katalysatorlösung nicht ausreichend unterbunden wird und ein Teil der Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche aussickern könnte.
  • Ein Edelmetall-basierter Katalysator von Platin oder dergleichen zur Verwendung in der Katalysatorlösung ist vergleichsweise teuer, und der Katalysator, der aus der Umfangsfläche ausgesickert ist, kann seine katalytische Funktion nicht ausüben. So wird der Edelmetall-basierte Katalysator verschwendet, was ein Faktor für die Erhöhung der Herstellungskosten bei der Herstellung des DPF, GPF oder dergleichen sein könnte.
  • Ferner könnte die ausgesickerte Katalysatorlösung die Umfangsfläche verfärben und das Ablesen der in der Umfangsfläche angezeigten Produktkontrollinformationen behindern. In der Folge wird das Auslesen der Produktkontrollinformationen mit einem zweidimensionalen Code gelegentlich instabil und erzeugt Mängel wie Ablesefehler und viel Zeit, die zum Ablesen erforderlich ist.
  • Andererseits wird nach dem Katalysatorladeschritt üblicherweise ein Einbrennschritt zum Einbrennen des Katalysators auf der Wabenstruktur (einem Substrat) bei einer Temperatur von z. B. etwa 500 °C durchgeführt. Nun zieht sich die Umfangsbeschichtungsschicht aufgrund einer Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat und der Umfangsfläche gelegentlich merklich zusammen. Im Ergebnis besteht im Einbrennschritt und beim anschließenden Abkühlen die Gefahr, dass Risse in der Umfangsbeschichtungsschicht erzeugt werden und sich die Festigkeit der gesamten Wabenstruktur (der umfangsbeschichteten Wabenstruktur) verschlechtert.
  • Um die obigen Mängel auszuräumen, werden Versuche unternommen, die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat und der Umfangsbeschichtungsschicht zu verringern (siehe Patentdokumente 2 bis 4). Für diese Umfangsbeschichtungsschicht wird die Aufdruckbarkeit der Produktkontrollinformationen durch Lasermarkierung oder dergleichen jedoch in Betracht gezogen. Daher wird in vielen Fällen keine ausreichende Druckleistung auf die Umfangsbeschichtungsschicht erzielt.
  • Bei der Lasermarkierung steigt die Temperatur einer bestrahlten Oberfläche, die mit Laser bestrahlt wird, (der bestrahlten Region) lokal. In dieser Region, wo die Temperatur lokal steigt, schmilzt eine Cordierit-Komponente, eine amorphe Siliciumdioxid-Komponente oder dergleichen, die in der Wabenstruktur enthalten ist, und die Region verglast gelegentlich durch das anschließende Abkühlen. Folglich wird beim Ablesen der Informationen von der laserbedruckten Oberfläche unter Verwendung einer Ablesevorrichtung wie eines Barcodelesers Laserlicht von der bedruckten verglasten Oberfläche reflektiert und kann ein stabiles Ablesen behindern. Ferner wird in den Patentdokumenten 2 bis 4 beschrieben, dass die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten berücksichtigt wird, in den Dokumenten wird jedoch die Wirkung, die das Unterbinden des Aussickerns der Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche der Wabenstruktur in dem Katalysatorladeschritt hat, nicht beschrieben.
  • Daher wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obige aktuelle Situation entwickelt, und ihre Gegenstände sind die Bereitstellung eines Umfangsbeschichtungsmaterials, das das Aussickern einer Katalysatorlösung aus einer Umfangsfläche beim Laden eines Katalysators auf eine Wabenstruktur, die hochporöse Trennwände umfasst, unterbindet, die Erzeugung von Rissen in der auf der Umfangsfläche gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht unterbindet und über eine hervorragende Bedruckbarkeit durch Lasermarkierung verfügt, und die Bereitstellung einer umfangsbeschichteten Wabenstruktur mit der unter Verwendung des Umfangsbeschichtungsmaterials gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Umfangsbeschichtungsmaterial und eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur wie folgt bereitgestellt.
    1. [1] Ein Umfangsbeschichtungsmaterial, mit dem unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht eine Umfangsfläche einer durch Extrusion monolithisch ausgebildeten Wabenstruktur beschichtet wird, wobei das Umfangsbeschichtungsmaterial Quarzglas in einem Bereich von 20 bis 75 Masse-%, einen Farbentwickler in einem Bereich von 5 bis 50 Masse-%, kolloidales Siliciumdioxid in einem Bereich von 5 bis 30 Masse-% und ferner ein Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel in einem Bereich von 1 bis 10 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Quarzglases, des Farbentwicklers und des kolloidalen Siliciumdioxids, enthält.
    2. [2] Das Umfangsbeschichtungsmaterial gemäß [1] oben, ferner enthaltend Wasser in einem Bereich von 30 Masse-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Quarzglases, des Farbentwicklers und des kolloidalen Siliciumdioxids.
    3. [3] Das Umfangsbeschichtungsmaterial gemäß [1] oder [2] oben, wobei der Farbentwickler ein Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid ist.
    4. [4] Eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur, bei der das Umfangsbeschichtungsmaterial gemäß einem von [1] bis [3] oben verwendet wird, wobei die umfangsbeschichtete Wabenstruktur eine Wabenstruktur, die Trennwände umfasst, die mehrere Zellen definieren, die von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und eine Umfangsbeschichtungsschicht aufweist, die durch Beschichten der Umfangsfläche der Wabenstruktur mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial gebildet wird.
    5. [5] Die umfangsbeschichtete Wabenstruktur gemäß [4] oben, wobei bei der Umfangsbeschichtungsschicht der absolute Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperatursteigerung in einem Heiztemperaturbereich von 40 °C bis 800 °C und/oder des Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen in einem Kühltemperaturbereich von 800 °C bis 40 °C 3,5 × 10-6/K oder weniger beträgt.
  • Im Falle des Umfangsbeschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung wird unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht mit einer vorbestimmten Schichtdicke eine Umfangsfläche einer hochporösen Wabenstruktur mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet, so dass verhindert werden kann, dass eine Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche aussickert, und Farbentwicklung, Lesbarkeit und dergleichen der Lasermarkierung auf der Umfangsbeschichtungsschicht verbessert werden können.
  • Ferner umfasst eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung die unter Verwendung des Umfangsbeschichtungsmaterials gebildete Umfangsbeschichtungsschicht, was den obigen hervorragenden Effekt erzeugt. Genauer gesagt, wird eine Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen einem Material zur Verwendung in der Umfangsbeschichtungsschicht (dem Umfangsbeschichtungsmaterial) und einem Material, das die Wabenstruktur bildet, minimiert, so dass die Erzeugung von Rissen in der Umfangsbeschichtungsschicht in einem Einbrennschritt, nachdem der Katalysator geladen wurde, unterbunden werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für die Beschaffenheit einer umfangsbeschichteten Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung und die Darstellung der Produktkontrollinformationen zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsformen eines Umfangsbeschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung und einer umfangsbeschichteten Wabenstruktur, bei der das Umfangsbeschichtungsmaterial verwendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt, und es können Veränderungen, Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Eine Umfangsfläche 11 einer nachstehend erwähnten Wabenstruktur 10 kann unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht 20 mit einer vorbestimmten Schichtdicke durch Trocknungsbehandlungen und dergleichen mit einem Umfangsbeschichtungsmaterial einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschichtet werden. Eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur 30 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Wabenstruktur 10 und die oben erwähnte Umfangsbeschichtungsschicht 20 auf der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10.
  • Das Umfangsbeschichtungsmaterial enthält Quarzglas, einen Farbentwickler und kolloidales Siliciumdioxid als Hauptbeschichtungskomponenten, und ferner ein Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel und Wasser als andere Komponenten als die obigen Hauptbeschichtungskomponenten. Es sei angemerkt, dass das Gehaltsverhältnis (Mischungsverhältnis) jeder der Komponenten, wie der Hauptbeschichtungskomponenten, des Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittels und des kolloidalen Siliciumdioxids, später ausführlich beschrieben wird.
  • Hierbei ist Quarzglas sogenanntes „klares Kieselglas“, das 100 % Siliciumdioxid als eine Hauptkomponente enthält, eine vergleichsweise hohe Transparenz und hohe Wärmebeständigkeit aufweist und in Pulverform weiß ist. Ferner gibt es keine besonderen Einschränkungen für den Farbentwickler, solange das Mittel ein Verhalten (Laserdruckfähigkeit) zeigt, bei dem es bei der Laserbestrahlung während der Lasermarkierung schwarz entwickelt, und bei dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform wird hauptsächlich ein Gemisch verwendet, das durch Mischen von Siliciumcarbid und Titanoxid in einem geeigneten Mischungsverhältnis erhalten wird.
  • Andererseits ist kolloidales Siliciumdioxid ein Kolloid von Siliciumdioxid oder seinem Hydrat und agiert hauptsächlich als ein Bindematerial (anorganisches Bindemittel). Die jeweiligen obigen Komponenten werden in einem geeigneten Mischungsverhältnis gemischt und bilden so das Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform. Hierbei umfasst das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel eine Silikonverbindung wie Silikonöl oder eine Silanverbindung, die durch Polymerisation die Silikonverbindung bildet, und das zu verwendende Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel kann geeignet aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus verschiedenen Silikonverbindungen oder Silanverbindungen besteht.
  • Die Wabenstruktur 10 besitzt im Wesentlichen eine runde Säulenform (siehe 1) und wird durch Schritte, die einen Brennschritt zum Brennen eines durch Extrusion gebildeten Wabenformkörpers (nicht gezeigt) bei einer hohen Temperatur umfassen, hergestellt. Es wird eine Wabenstruktur 10 verwendet, die eine Cordierit-Komponente als eine Hauptkomponente umfasst, und es wird vorausgesetzt, dass die Wabenstruktur einen vergleichsweise kleinen Wabendurchmesser hat. Es sei angemerkt, dass die Wabenstruktur 10 nicht auf die obige Wabenstruktur, die die Cordierit-Komponente als die Hauptkomponente umfasst, beschränkt ist und jede Art von keramischem Material verwendet werden kann.
  • Ferner umfasst die Wabenstruktur 10 speziell Trennwände 14, die mehrere Zellen 13 definieren, die von einer Endfläche 12a zu der anderen Endfläche 12b verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid wie ein Abgas bilden, und eine Umfangswand 15, die den Umfang der Wabenstruktur 10 bildet, und die Trennwände 14 und die Umfangswand 15 sind monolithisch ausgebildet. Daher haben die Trennwände 14 und die Umfangswand 15 dieselbe Porosität in einem Bereich von z. B. 50 % bis 70 %. Das heißt, die Wabenstruktur 10 besitzt eine hohe Porosität. Hierbei entspricht eine Außenfläche der Umfangswand 15 der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10, und die Umfangsbeschichtungsschicht 20 wird auf der Umfangsfläche 11 gebildet (Details werden später beschrieben).
  • Andererseits umfasst, wie oben beschrieben, das Umfangsbeschichtungsmaterial zur Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht 20 Quarzglas, den Farbentwickler, bestehend aus einem Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid, und kolloidales Siliciumdioxid des Bindematerials als die Hauptbeschichtungskomponenten, und das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel und Wasser werden einer Gesamtmasse aus den Hauptbeschichtungskomponenten in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zugegeben. Es sei angemerkt, dass das Umfangsbeschichtungsmaterial das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel und Wasser umfasst, wobei das Umfangsbeschichtungsmaterial, das eben erst hergestellt wurde, in Form einer Aufschlämmung vorliegt. Daher kann die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet werden, und alles kann dann unter Bildung der Schicht mit der vorbestimmten Schichtdicke getrocknet oder anderweitig behandelt werden.
  • Nunmehr werden die jeweiligen Komponenten des Umfangsbeschichtungsmaterials ausführlich beschrieben. Das Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform enthält Quarzglas in einem Bereich von 20 bis 75 Masse-%, den Farbentwickler in einem Bereich von 5 bis 50 Masse-% und kolloidales Siliciumdioxid in einem Bereich von 5 bis 30 Masse-%. Ferner wird das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel in einem Bereich von 1 bis 10 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse dieser Hauptbeschichtungskomponenten, zugegeben. Besonders bevorzugt ist das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel in einem Bereich von 2 bis 10 Masse-% enthalten, weil so das Aussickern der Katalysatorlösung verhindert werden kann.
  • Überdies enthält das Umfangsbeschichtungsmaterial vorzugsweise Wasser als ein Additiv zu dem Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittel in einem Bereich von 30 Masse-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse der Hauptbeschichtungskomponenten. Es sei angemerkt, dass das Wasser, wie oben beschrieben, im Bereich von 30 Masse-% oder weniger enthalten sein kann, und das Wasser muss den Hauptbeschichtungskomponenten nicht zwangsläufig zugegeben werden. Das heißt, das Gehaltsverhältnis (Zugabeverhältnis) des Wassers kann 0 Masse-% betragen. Im Speziellen kann das Wasser bei der geeigneten Einstellung der Viskosität des Umfangsbeschichtungsmaterials zur Verbesserung der Eigenschaften (z. B. Sprühbeschichtungseigenschaften usw.) verwendet werden, wenn die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 mit dem Material beschichtet wird. Besonders bevorzugt ist das Wasser in einem Bereich von 10 bis 30 Masse-% enthalten, da sich die Beschichtungseigenschaften verbessern, wenn die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet wird.
  • Werden die jeweiligen Komponenten in dem oben erwähnten Bereich der Gehaltsverhältnisse hergestellt, kann die Umfangsbeschichtungsschicht 20 so gebildet werden, dass ein Aussickern der Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche 11 (der Umfangswand 15) verhindert werden kann, die Erzeugung von Rissen unterbunden wird und sie über eine hervorragende Laserdruckfähigkeit verfügt.
  • Genauer gesagt, unterscheidet sich das Umfangsbeschichtungsmaterial von einem herkömmlichen Umfangsbeschichtungsmaterial dahingehend, dass den Hauptbeschichtungskomponenten das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel zugegeben wird, und daher kann verhindert werden, dass die Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche 11 aussickert. Ferner kann die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Umfangsbeschichtungsmaterial und der Wabenstruktur 10 (Substrat) verringert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung von Rissen in der Umfangsbeschichtungsschicht 20 aufgrund einer Differenz zwischen den Kontraktionszahlen zwischen der Umfangsbeschichtungsschicht 20 und der Wabenstruktur 10 verringert wird, selbst wenn die umfangsbeschichtete Wabenstruktur 30 einer hohen Temperatur ausgesetzt ist.
  • Ferner wird ein Gemisch, erhalten durch Mischen von zwei Arten von Komponenten von Siliciumcarbid und Titanoxid, als der Farbentwickler verwendet. Diese Kombination kann die Farbentwicklungseigenschaften (Laserdruckfähigkeit) während der Bestrahlung mit dem Laser verbessern. Hierbei kann in dem Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid beispielsweise das Gehaltsverhältnis von Titanoxid gleich oder größer sein als das Gehaltsverhältnis von Siliciumcarbid. Ferner gibt es keine besonderen Einschränkungen für die Gehaltsverhältnisse, solange das Gehaltsverhältnis des gesamten Farbentwicklers aus der Kombination von Siliciumcarbid und Titanoxid in einem Bereich von 5 bis 50 Masse-%, bezogen auf die Hauptbeschichtungskomponenten, liegt. Sind die obigen Bedingungen erfüllt, kann die Laserdruckfähigkeit der auf der Umfangsfläche 11 gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht 20 verbessert werden. Es wurde beschrieben, dass der aus dem Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid bestehende Farbentwickler in dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, es kann auch nur Siliciumcarbid oder nur Titanoxid als der Farbentwickler verwendet werden. Ferner kann auch eine andere Komponente als Siliciumcarbid und Titanoxid verwendet werden, solange die Komponente über hervorragende Farbentwicklungseigenschaften verfügt, oder die Komponente kann dem obigen zu verwendenden Siliciumcarbid, Titanoxid oder dergleichen zugegeben werden.
  • Die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 (Oberfläche der Umfangswand 15) wird mit dem aufgeschlämmten Umfangsbeschichtungsmaterial, das die obigen Bedingungen erfüllt und die eingestellte Viskosität aufweist, beschichtet und dann unter Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht 20 getrocknet, wobei die umfangsbeschichtete Wabenstruktur 30 der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird, die die Wabenstruktur 10 und die Umfangsbeschichtungsschicht 20 umfasst.
  • Hierbei gibt es keine besonderen Einschränkungen für das Verfahren zur Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht 20 auf der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10. Beispielsweise kann eine bereits allgemein bekannte Technik wie ein Verfahren zum Beschichten der Umfangsfläche 11 mit dem aufgeschlämmten Umfangsbeschichtungsmaterial in einer einheitlichen Dicke durch Sprühbeschichten oder Beschichten mit dem Material durch Walzlackieren verwendet werden. Ist die Umfangsbeschichtungsschicht 20 so vorgesehen, dass sie die Umfangswand 15 der Wabenstruktur 10 umgibt, kann die Umfangsbeschichtungsschicht 20 die Wabenstruktur 10 schützen. Daher kann, selbst wenn die Wabenstruktur 10 von außen durch Stöße erschüttert wird, eine Beschädigung der Wabenstruktur verhindert werden. Ferner kann nicht nur die Schwingfestigkeit, sondern auch die Wärmeschockbeständigkeit und dergleichen verbessert werden.
  • Aufgrund der Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit kann die Erzeugung von Rissen unterbunden werden, wenn die aufgeschlämmte Katalysatorlösung auf die Innenabschnitte der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 geladen und eine Einbrennbehandlung bei einer Einbrenntemperatur von etwa 500 °C durchgeführt wird, da die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten klein ist.
  • Die Hauptbeschichtungskomponenten umfassen Quarzglas und den Farbentwickler in den vorbestimmten Gehaltsverhältnissen, so dass die Menge an zu verwendendem kolloidalem Siliciumdioxid niedrig gehalten werden kann. Im Ergebnis kann beispielsweise das Auftreten von Schwierigkeiten wie ein Verklumpen oder Anhaften des Umfangsbeschichtungsmaterials in einem Düsenaustritt einer Sprühdüse verhindert werden, wenn die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 durch Sprühbeschichten mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet wird. Mit anderen Worten, kolloidales Siliciumdioxid übernimmt die oben erwähnte Funktion des Bindematerials, und wenn daher der Gehalt an kolloidalem Siliciumdioxid sehr groß ist, kommt es leicht zu den oben erwähnten Schwierigkeiten. Ferner trocknet während des Walzlackierens das Umfangsbeschichtungsmaterial, und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass es an der Oberfläche einer Walze haften bleibt. Daher wird bei dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform das Gehaltsverhältnis des kolloidalen Siliciumdioxids wie oben beschrieben niedrig gehalten.
  • Jedoch besteht beim Niedrighalten des Gehaltsverhältnisses an kolloidalem Siliciumdioxid die Tendenz, dass sich die Viskosität des Umfangsbeschichtungsmaterials erhöht. In der Folge besteht die Gefahr, dass sich die Handhabungseigenschaften während der Sprühbeschichtung oder des Walzlackierens verschlechtern. Um dieses Problem auszuräumen, wird bei dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform neben einem Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittel Wasser in einem Bereich von 30 Masse-% oder weniger zugegeben. Folglich wird verhindert, dass sich die Viskosität des Umfangsbeschichtungsmaterials erhöht. Es sei angemerkt, dass kein Wasser zugegeben werden muss, solange die Viskosität niedrig gehalten werden kann, auch wenn kein Wasser zugegeben wird.
  • Ferner werden die beiden Komponentenarten als der oben beschriebene Farbentwickler in dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Zu diesem Zeitpunkt haben das Siliciumcarbid und Titanoxid zur Verwendung in dem Umfangsbeschichtungsmaterial unterschiedliche Teilchendurchmesser. Beispielsweise wird ein Umfangsbeschichtungsmaterial verwendet, bei dem der Teilchendurchmesser von Titanoxid kleiner ist als der von Siliciumcarbid, und es kann beispielsweise eine Kombination aus Siliciumcarbid mit einem Teilchendurchmesser in einem Bereich von 1,0 bis 10 µm und Titanoxid mit einem Teilchendurchmesser, der kleiner ist als der von Siliciumcarbid, in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 µm verwendet werden.
  • Wird der oben beschriebene Farbentwickler mit dem feinen Teilchendurchmesser verwendet, entwickelt sich die Farbe in der mit dem Laser bestrahlten Region gleichmäßig, und es kann durch Laserdrucken klar ein zweidimensionaler Code entwickelt (dargestellt) werden. Ferner kann eine dichte Umfangsbeschichtungsschicht hergestellt werden, und es ist zu erwarten, dass sich die Eigenschaften, mit denen das Aussickern des Katalysators verhindert wird, verbessern.
  • Ferner wird die Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10, bei der die Porositäten der Trennwände 14 und der Umfangswand 15 in einem Bereich von 50 bis 70 % hoch sind, mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform beschichtet. In der Umfangswand 15 (der Umfangsfläche 11) der Wabenstruktur 10 gibt es feine nach außen offene Poren (nicht gezeigt). Genauer gesagt, verfügt die Wabenstruktur über eine hohe Porosität im Bereich von 50 bis 70 %, und daher nimmt die Anzahl an Poren und offenen Frontflächen der Poren zu. Folglich kommt es zu dem Problem, dass die Katalysatorlösung aussickert, wie bereits in der Zusammenfassung beschrieben.
  • Daher wird die Umfangsfläche 11 unter Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht 20 mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet, so dass die in der Umfangsfläche 11 offenen feinen Poren mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial verschlossen werden. Folglich werden, selbst wenn die auf die Oberflächen und inneren Abschnitte der Trennwände 14 der Wabenstruktur 10 in der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 geladene Katalysatorlösung die Trennwände 14 durchquert und in das Umfeld der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 gelangt, die feinen Poren mit der Umfangsbeschichtungsschicht 20 verschlossen, und so wird das Aussickern der Katalysatorlösung aus der Umfangsfläche 11 unterbunden.
  • Im Speziellen wird das Aussickern der Katalysatorlösung aus der Umfangsbeschichtungsschicht 20 der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 der vorliegenden Ausführungsform unterbunden, das Auftreten eines Defekts wie Klebrigkeit wird verhindert, und ferner kommt es beispielsweise nicht zu dem Problem, dass Katalysatorlösung an Teilen der Fertigungsausrüstung im Fertigungsprozess haften bleibt. Folglich kann ein verschwenderischer Verbrauch der Katalysatorlösung, die einen teuren Edelmetall-basierten Katalysator enthält, unterbunden und das Problem, dass die Fertigungsausrüstung verschmutzt wird oder dergleichen, vermieden werden.
  • Beim Bestrahlen der Umfangsbeschichtungsschicht 20 aus dem Umfangsbeschichtungsmaterial mit Laser (z. B. Infrarotlaser) mit einer vorbestimmten Wellenlänge entwickelt eine mit dem Laser bestrahlte Region nur schwarze Farbe und verändert sich zu dieser. Es sei angemerkt, dass die Umfangsbeschichtungsschicht 20 üblicherweise blassgrau ist.
  • Daher werden Buchstaben, Zahlen, verschiedene Symbole und dergleichen in schwarz vor einem Hintergrund einer blassgrauen, nicht bestrahlten Region dargestellt. So wird ein klarer Kontrast zum Hintergrund erzeugt. In der Folge erhöht sich die Sichtbarkeit durch Sichtprüfung. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Beschreibung „schwarz“ nicht nur das Schwarz einer vollständigen achromatischen Farbe anzeigen kann, sondern auch das Schwarz mit einer Helligkeit von 0 bis 60 % und einem Kontrast zwischen dem schwarzen Bereich und dem oben genannten unbestrahlten Bereich. Mit anderen Worten, es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Schwarz, solange eine hervorragende Farbentwicklung erzielt werden kann.
  • Genauer gesagt, ist das Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass es Titanoxid als den Farbentwickler umfasst. Ferner umfasst das Material Quarzglas. Daher enthält das Material Titanoxid und Quarzglas, so dass die Farbe einer Laserdruckoberfläche 31, welche die Oberfläche der auf der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht 20 ist, ausgehend von der obigen blassgrauen Farbe noch näher an eine weiße Farbe herangeführt werden kann. Wenn beispielsweise die Umfangsbeschichtungsschicht aus dem Umfangsbeschichtungsmaterial, das kein Titanoxid enthält, gefertigt wird, ähnelt die Farbe der Oberfläche der Schicht gelegentlich stark einer dunkelgrauen Farbe oder einer Ockerfarbe. Im Ergebnis entwickelt Siliciumcarbid beim Bestrahlen der Umfangsbeschichtungsschicht mit Laser die schwarze Farbe in der bestrahlten Region, jedoch wird der Kontrast zwischen der bestrahlten Region und der nicht bestrahlten Region geringer.
  • Werden andererseits Titanoxid und Quarzglas als Teile der Hauptbeschichtungskomponenten dem oben beschriebenen Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform zugegeben, kann sich der Kontrast zwischen der schwarz gefärbten bestrahlten Region und der weißen, nicht bestrahlten Region erhöhen. Im Ergebnis können Lesefehler beim Ablesen der auf die Laserdruckoberfläche 31 gedruckten Produktkontrollinformationen CI unter Verwendung eines Barcodelesers verringert werden (siehe 1). Folglich kann die Produktkontrolle nach der Fertigstellung der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 mit einer stabilen Rückverfolgbarkeit effizient erfolgen. Es sei angemerkt, dass 1 die Produktkontrollinformationen CI in einem Teil der Wabenstruktur 10 der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 auf der Seite der anderen Endfläche 12b zeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Informationen können an irgendeine Position in irgendeiner Größe gedruckt werden, solange die Informationen auf die Laserdruckoberfläche 31 der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30, die die Umfangsbeschichtungsschicht 20 umfasst, gedruckt werden.
  • Es sei angemerkt, dass oben hauptsächlich die hervorragende Laserdruckfähigkeit auf das Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform und die umfangsbeschichtete Wabenstruktur 30 beschrieben wurden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann auch die Druckfähigkeit des Tintenstrahldrucks verbessert werden. Aufgrund der Umfangsbeschichtungsschicht 20 sickert keine Tinte in die Umfangsbeschichtungsschicht 20 und die Umfangswand 15 der Wabenstruktur 10, die eine Schicht noch unterhalb der Umfangsbeschichtungsschicht ist. Daher können klare Buchstaben, klare Ziffern oder der klare zweidimensionale Code ohne jegliches Sickern dargestellt werden.
  • Ferner wird die Umfangsbeschichtungsschicht 20 in der umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 der vorliegenden Ausführungsform so eingestellt, dass ein absoluter Wert eines Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperatursteigerung (Heiztemperaturbereich: 40 °C bis 800 °C) und/oder eines Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen (Kühltemperaturbereich: 800 °C bis 40 °C) 3,5 × 10-6/K oder weniger beträgt. Das heißt, jeder Wärmeausdehnungskoeffizient der auf der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 gebildeten Umfangsbeschichtungsschicht 20 ist auf den obigen Bereich beschränkt. Besonders bevorzugt beträgt der absolute Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperatursteigerung und/oder des Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen 3,0 × 10-6/K oder weniger, da eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit erzielt werden kann.
  • Sind die Werte für die Wärmeausdehnungskoeffizienten hoch, deutet dies darauf hin, dass das Änderungsverhältnis bezüglich einer thermischen Veränderung groß ist. Wenn daher der absolute Wert jeder Wärmeschockbeständigkeit in dem obigen Bereich liegt, ist die Veränderung von 40 °C auf 800 °C und die Veränderung von 800 °C auf 40 °C nicht so groß. So kann die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Umfangsbeschichtungsmaterial und der Wabenstruktur 10, die die Umfangsbeschichtungsschicht 20 umfasst, verringert werden. Im Ergebnis sinkt bei der Durchführung der Einbrennbehandlung des Katalysators die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Wabenstruktur 10 und der Umfangsbeschichtungsschicht 20, und daher nimmt auch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Defekts wie der Erzeugung von Rissen in der Umfangsbeschichtungsschicht 20 ab.
  • Ferner wird ein Beispiel für das aufgeschlämmte Umfangsbeschichtungsmaterial zur Verwendung bei der Beschichtung beschrieben. Beispielsweise kann das spezifische Gewicht der Aufschlämmung des Umfangsbeschichtungsmaterials in einem Bereich von 1,8 bis 2,0 g/cm3 eingestellt werden. Ferner bindet das kolloidale Siliciumdioxid Siliciumcarbid und Titanoxid, wie oben beschrieben, und kann ebenso als ein Bindematerial (oder Haftmaterial) zum engen Inkontaktbringen der Umfangsbeschichtungsschicht 20 mit der Umfangsfläche 11 der Wabenstruktur 10 dienen. Es sei angemerkt, dass beispielsweise kolloidales Siliciumdioxid verwendbar ist, bei dem der mittlere Durchmesser dispergierter Siliciumdioxidteilchen in einem Bereich von 13 bis 17 nm liegt.
  • Überdies kann beispielsweise im Falle der Wabenstruktur 10 mit Standardgröße die Filmdicke der Umfangsbeschichtungsschicht 20 auf 100 µm oder weniger eingestellt werden. Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Filmdicke der Umfangsbeschichtungsschicht 20 ausgehend von der Umfangsfläche 11, solange hinreichend verhindert werden kann, dass die Katalysatorlösung aussickert, und ebenso eine Erhöhung des Gewichts der gesamten umfangsbeschichteten Wabenstruktur 30 sowie der Herstellungskosten, die durch die Verwendung des Umfangsbeschichtungsmaterials verursacht werden, minimiert werden kann.
  • Wie oben beschrieben, verhindern das Umfangsbeschichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform und die umfangsbeschichtete Wabenstruktur 30 das Aussickern der Katalysatorlösung, und es können die hervorragende Farbentwicklung während des Laserdruckens und die hervorragende Ablesequalität der Druckfläche mit Hilfe des Barcodelesers oder dergleichen erzielt werden. Ferner kann die auf eine vorbestimmte Schichtdicke eingestellte Umfangsbeschichtungsschicht die Wabenstruktur 10 vor der Umfangswand schützen.
  • Nachstehend werden Beispiele für das Umfangsbeschichtungsmaterial und die umfangsbeschichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben, das Umfangsbeschichtungsmaterial und die umfangsbeschichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Beispiele)
  • (1) Wabenstruktur
  • Ein geknetetes Material, erhältlich durch Herstellen eines Formungsmaterials in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis und Mischen und Kneten des Materials, wurde unter Nutzung eines Extruders extrudiert, und es wurde ein Wabenformkörper erhalten. Der erhaltene Wabenformkörper wurde getrocknet und dann bei einer vorbestimmten Temperatur gebrannt, wodurch eine Wabenstruktur erzeugt wurde. In dem vorliegenden Beispiel enthielt die Wabenstruktur Cordierit als eine Hauptkomponente. Die erzeugte Wabenstruktur hatte poröse Trennwände, und die Trennwände definierten mehrere Zellen. Hierbei ist die Porosität der erhaltenen Wabenstruktur eine hohe Porosität in einem Bereich von 50 bis 70 %.
  • (2) Umfangsbeschichtungsmaterial
  • Die nachstehend erwähnte Tabelle 1 bis Tabelle 3 zeigen Werte für die jeweiligen Gehaltsverhältnisse der Hauptbeschichtungskomponenten Quarzglas, Farbentwickler (Siliciumcarbid + Titanoxid) und kolloidales Siliciumdioxid jedes Umfangsbeschichtungsmaterials, mit dem die Umfangsfläche der in (1) oben erzeugten Wabenstruktur beschichtet wird, und Gehaltsverhältnisse von Zusatzkomponenten (Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel und Wasser), die den Hauptbeschichtungskomponenten zugegeben werden (Beispiele 1 bis 18 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6). (Tabelle 1)
    Komponente/Bewertungspunkt Einheit/Bewertungsverfahren Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7 Beispiel 8 Beispiel 9
    Hauptbeschichtungskomponente kolloidales Siliciumdioxid Masse-% 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0
    Quarzglas Masse-% 50,0 50,0 45,0 40,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
    Farbentwickler Siliciumcarbid Masse-% 12,5 5,0 5,0 10,0 5,0 0,0 5,0 5,0 5,0
    Titanoxid Masse-% 12,5 20,0 25,0 25,0 20,0 25,0 20,0 20,0 20,0
    Zwischensumme Masse-% 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
    Zusatzkomponente Wasser* Masse-% 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0
    wasserabweisendes Mittel A* Masse-% 3,0 3,0 3,0 3,0 0,0 5,0 0,0 0,0 0,0
    wasserabweisendes Mittel B* Masse-% 0,0 0,0 0,0 0,0 5,0 0,0 1,0 3,0 7,0
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Temperatursteigerung (40 - 800 °C) × 10-6/K -0,39 -0,03 -1,87 -1,58 0.96 -6,69 0,82 0,91 1,32
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Abkühlung (800 - 40 °C) × 10-6/K 1,97 2,21 2,84 2,81 1,94 2,55 1,79 1,88 2,38
    Sprühbeschichtungseigenschaften Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    Haftvermögen Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    ESP-sichere Temperatur (1. Mal/2. Mal) oder (1. Mal) °C 650/650 650/650 650/650 650/650 650/650 650/650 650 650 600
    Lesbarkeit (gemäß ISO/IEC 15415) vor Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend gut hervorragend hervorragend hervorragend
    nach Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend gut hervorragend hervorragend hervorragend
    Leckverhütungseigenschaften Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend gut hervorragend hervorragend
    *zeigt das Masseverhältnis, wenn die Gesamtmasse an kolloidalem Siliciumdioxid, Quarzglas, Siliciumcarbid und Titanoxid 100 % beträgt.
    (Tabelle 2)
    Komponente/Bewertungspunkt Einheit/Bewertungsverfahren Beispiel 10 Beispiel 11 Beispiel 12 Beispiel 13 Beispiel 14 Beispiel 15 Beispiel 16 Beispiel 17 Beispiel 18
    Hauptbeschichtungs komponente kolloidales Siliciumdioxid Masse-% 25.0 25.0 25.0 30.0 20.0 15,0 10.0 5.0 30.0
    Quarzglas Masse-% 50,0 50,0 70,0 20,0 30,0 60,0 75,0 75,0 50,0
    Farbentwickler Siliciumcarbid Masse-% 5.0 5.0 2.5 25.0 25.0 15.0 10.0 10,0 5.0
    Titanoxid Masse-% 20,0 20.0 2,5 25,0 25.0 10,0 5,0 10,0 15,0
    Zwischensumme Masse-% 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
    Zusatzkomponente Wasser* Masse-% 15,0 15,0 10.0 15.0 20.0 20,0 25,0 30,0 0,0
    wasserabweisendes Mittel A* Masse-% 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 7,0
    wasserabweisendes Mittel B* Masse-% 9,0 10.0 3,0 3,0 3,0 2,0 3,0 3,0 0,0
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Temperatursteigerung (40 - 800 °C) × 10-6/K 1,51 1,73 0,72 1,60 1,82 1,22 1,05 1,19 -7,80
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Abkühlung (800 - 40 °C) × 10-6/K 2,92 3,17 1,07 3,48 3,23 1,87 1,68 2.07 3,10
    Sprühbeschichtungseigenschaften Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    Haftvermögen Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend gut gut hervorragend
    ESP-sichere Temperatur (1. Mal/2. Mal) oder (1. Mal) °C 600 550 650 550 550 600 600 600 550
    Lesbarkeit (gemäß ISO/IEC 15415) vor Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) hervorragend hervorragend gut hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    nach Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) hervorragend hervorragend gut hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    Leckverhütungseigenschaften Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend
    *zeigt das Masseverhältnis. wenn die Gesamtmasse an kolloidalem Siliciumdioxid. Quarzglas. Siliciumcarbid und Titanoxid 100 % beträgt.
    (Tabelle 3)
    Komponente/Bewertungspunkt Einheit/Bewertungsverfahren Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 3 Vergleichsbeispiel 4 Vergleichsbeispiel 5 Vergleichsbeispiel 6
    Hauptbeschichtungskomponente kolloidales Siliciumdioxid Masse-% 25,0 35,0 25,0 3,0 32,0 25,0
    Quarzglas Masse-% 0,0 30,0 50,0 77,0 18,0 73,0
    Farbentwickler Siliciumcarbid Masse-% 37,5 15,0 5,0 5,0 20,0 0,0
    Titanoxid Masse-% 37,5 20.0 20,0 15,0 30,0 2.0
    Zwischensumme Masse-% 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
    Zusatzkomponente Wasser* Masse-% 12,5 15,0 15,0 15,0 0,0 15,0
    wasserabweisendes Mittel A* Masse-% 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
    wasserabweisendes Mittel B* Masse-% 0,0 3,0 12,0 5,0 2,0 5,0
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Temperatursteigerung (40 - 800 °C) × 10-6/K 2,15 1,36 1,95 1,20 1,60 0,70
    Wärmeausdehnungskoeffizient bei Abkühlung (800 - 40 °C) × 10-6/K 5,20 3,74 3,60 2,00 3,60 1,10
    Sprühbeschichtungseigenschaften Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend hervorragend versagt hervorragend
    Haftvermögen Sichtprüfung hervorragend hervorragend hervorragend versagt - hervorragend
    ESP-sichere Temperatur (1. Mal/2. Mal) oder (1. Mal) °C 500/500 500 500 - - 650
    Lesbarkeit (gemäß ISO/IEC 15415) vor Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) hervorragend hervorragend hervorragend - - versagt
    nach Wärmebeständigkeitstest (Sichtprüfung) - hervorragend hervorragend - - versagt
    Leckverhütungseigenschaften Sichtprüfung versagt hervorragend hervorragend - - hervorragend
    *zeigt das Masseverhältnis, wenn die Gesamtmasse an kolloidalem Siliciumdioxid, Quarzglas, Siliciumcarbid und Titanoxid 100 % beträgt.
  • In den Beispielen 1 bis 18 lag jedes der Gehaltsverhältnisse für Quarzglas, Farbentwickler, kolloidales Siliciumdioxid, Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel und Wasser innerhalb des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches, und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 wich dieses Gehaltsverhältnis von dem oben in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereich ab. Ferner wurden als das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel zwei Arten wasserabweisender Mittel (wasserabweisendes Mittel A und wasserabweisendes Mittel B) verwendet. Überdies war das wasserabweisende Mittel A eine Silanverbindung, und das wasserabweisende Mittel B war eine Silikonverbindung. Vergleichsbeispiel 1 war eine Zusammensetzung, die kein Quarzglas als eine Hauptbeschichtungskomponente (= 0,0 Masse-%) und kein Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel (= 0,0 Masse-%) enthielt. Ferner wurde in den Beispielen 1 bis 5 ein Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid als der Farbentwickler verwendet, und in Beispiel 6 wurde nur Titanoxid als der Farbentwickler verwendet. Überdies wurde in Vergleichsbeispiel 1 das Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid als der Farbentwickler verwendet, und das Gehaltsverhältnis des Farbentwicklers zu den Hauptbeschichtungskomponenten erhöhte sich. Andererseits wich in Vergleichsbeispiel 2 das Gehaltsverhältnis von kolloidalem Siliciumdioxid (= 35,0 Masse-%) von dem oberen Grenzwert (= 30,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab, und in Vergleichsbeispiel 3 wich das Gehaltsverhältnis des Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittels (= 12,0 Masse-%) von dem oberen Grenzwert (= 10,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab. Ferner wich in Vergleichsbeispiel 4 das Gehaltsverhältnis von kolloidalem Siliciumdioxid (= 3,0 Masse-%) von dem unteren Grenzwert (= 5,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab, und das Gehaltsverhältnis von Quarzglas (= 77,0 Masse-%) wich von dem oberen Grenzwert (= 75,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab. In Vergleichsbeispiel 5 wich das Gehaltsverhältnis von kolloidalem Siliciumdioxid (= 32,0 Masse-%) von dem oberen Grenzwert (= 30,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab, und das Gehaltsverhältnis von Quarzglas (= 18,0 Masse-%) wich von dem unteren Grenzwert (= 20,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab, und in Vergleichsbeispiel 6 wich das Gehaltsverhältnis des Farbentwicklers (= 2,0 Masse-%) von dem unteren Grenzwert (= 5,0 Masse-%) des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Bereiches ab.
  • (3) Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht
  • Die Umfangsfläche der unter (1) erzeugten Wabenstruktur wurde unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht mit jedem unter (2) oben hergestellten Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet. In dem vorliegenden Beispiel wurde die Umfangsfläche der Wabenstruktur mit Hilfe einer Sprühanlage unter Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet. Dabei war ein Luftdruck zur Beschichtung der Umfangsfläche durch Sprühen mit dem Material auf 0,20 MPa eingestellt.
  • Im Speziellen wurde die obige Wabenstruktur unter Anpassung ihrer axialen Richtung mit einer vertikalen Richtung auf einem scheibenförmigen Drehtisch (nicht gezeigt) montiert. Dieser Drehtisch kann in axialer Richtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht werden.
  • Durch Drehen des Drehtisches wurde die Wabenstruktur in axialer Richtung gedreht, und das Umfangsbeschichtungsmaterial wurde aus einer in einer vorbestimmten Position befestigten Sprühdüse mit dem oben erwähnten Luftdruck gesprüht. In dem vorliegenden Beispiel war die Drehzahl des Drehtisches in einem Bereich von 80 bis 90 U/min eingestellt, und das Umfangsbeschichtungsmaterial wurde mit bis zu 1 bis 2 g pro Sekunde aufgesprüht. Dann wurde die Sprühzeit so eingestellt, dass die Umfangsfläche der Wabenstruktur nach Beendigung des Besprühens mit etwa 4 bis 6 g Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtet war. Danach wurde das Material bei Raumtemperatur getrocknet, so dass eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur erhalten wurde, bei der die Umfangsbeschichtungsschicht auf der Umfangsfläche der Wabenstruktur gebildet worden war. Überdies wurden auf die Schichtoberflächen der gebildeten Umfangsbeschichtungsschichten jeweils vorgeschriebene zweidimensionale Barcodes unter Verwendung einer üblichen Lasermarkierungsvorrichtung für die nachstehend aufgeführten Bewertungen der Laserdruckeigenschaften aufgedruckt.
  • (4) Messungen des Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperatursteigerung und des Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen
  • Die Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Erwärmen und beim Abkühlen wurden jeweils durch Messen eines durchschnittlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Temperaturbereich von 40 °C bis 800 °C (oder 800 °C bis 40 °C) der Umfangsbeschichtungsschicht unter Verwendung eines Wärmedehnungsmessers zur Differentialdetektion erhalten. Hierbei wurde in jedem der Beispiele 1 bis 18 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 als Messprobe zur Messung des Wärmeausdehnungskoeffizienten ein Teststück des Umfangsbeschichtungsmaterials, das auf eine vorbestimmte Größe verdichtet wurde, verwendet. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die Messergebnisse.
  • (5) Bewertung der Sprühbeschichtungseigenschaften
  • Während der Bildung der Umfangsbeschichtungsschicht wie unter (3) oben wurden die Beschichtungseigenschaften des aus der Sprühdüse zu sprühenden Umfangsbeschichtungsmaterials durch Sichtprüfung bewertet. Wurde das Material angemessen aus der Sprühdüse gesprüht, wurden die Beschichtungseigenschaften als „hervorragend“ bewertet, und kam es zu einem Defekt wie dem Verstopfen der Sprühdüse oder Tropfen des aufgesprühten Umfangsbeschichtungsmaterials von der Umfangsfläche und konnte keine Umfangsbeschichtungsschicht gebildet werden, wurden die Beschichtungseigenschaften als „versagt“ bewertet. Diese Bewertung erfolgte durch Sichtprüfung. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die Bewertungsergebnisse.
  • (6) Bewertung des Haftvermögens
  • Es wurde Abdeckband für Malerarbeiten (Produktnummer: M40J30, hergestellt von 3M Japan Limited) auf einer Seitenumfangsfläche (die Seite der Umfangsbeschichtungsschicht) der Wabenstruktur, die die gebildete Umfangsbeschichtungsschicht umfasst, angebracht, und dann wurde das Band von Hand abgelöst. An der Haftfläche des Abdeckbandes für Malerarbeiten, das von der Wabenstruktur abgelöst worden war, wurde die Fläche, an der das Umfangsbeschichtungsmaterial anhaftete, gemessen. Überdies wurde visuell bestätigt, ob das Umfangsbeschichtungsmaterial an der Haftfläche anhaftete oder nicht. In diesem Fall wurde, wenn die Haftfläche kleiner war als 30 %, bezogen auf die Gesamtfläche des Abdeckbandes für Malerarbeiten, das Haftvermögen als „hervorragend“ bewertet, und wenn die Fläche 30 % oder mehr betrug und kleiner war als 80 %, wurde das Haftvermögen als „gut“ bewertet. Betrug die Fläche 80 % oder mehr, wurde das Haftvermögen als „versagt“ bewertet. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die Bewertungsergebnisse. Überdies konnte in Vergleichsbeispiel 5 die Umfangsbeschichtungsschicht nicht gebildet werden, und daher wurde das obige Haftvermögen nicht bewertet.
  • (7) Messung der ESP-sicheren Temperatur
  • Die umfangsbeschichtete Wabenstruktur, bei der die Umfangsbeschichtungsschicht durch das oben erwähnte Umfangsbeschichtungsmaterial eines jeden der Beispiele 1 bis 18 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 gebildet worden war, wurde in einen Elektroofen gegeben, der auf eine voreingestellte Testtemperatur eingestellt und in einem bei Raumtemperatur von 25 °C geregelten Raum installiert war, und die Struktur wurde darin 20 Minuten gehalten. Danach wurde die umfangsbeschichtete Wabenstruktur aus dem Elektroofen herausgenommen und 3 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Danach wurde die Umfangsbeschichtungsschicht der herausgenommenen umfangsbeschichteten Wabenstruktur mittels Sichtprüfung dahingehend verifiziert, ob Risse erzeugt worden waren oder nicht. Hierbei war bei einer festgelegten Temperatur von beispielsweise 500 °C die voreinzustellende Testtemperatur die festgelegte Temperatur plus Raumtemperatur von 25 °C, d. h. 525 °C.
  • Wurden bei der obigen Testtemperatur keine Risse in der Umfangsbeschichtungsschicht bestätigt, wurde die festgelegte Temperatur des Elektroofens um bis zu +50 °C erhöht (Testtemperatur = 575 °C). Dann wurde die umfangsbeschichtete Wabenstruktur in den Elektroofen gegeben, die Struktur wurde 20 Minuten in dem Ofen gehalten, die Struktur wurde aus dem Ofen herausgenommen, und die Struktur wurde bei Raumtemperatur 3 Minuten stehengelassen, genau wie oben beschrieben. Dann wurde dieser Test mittels Durchführung der obigen Behandlung wiederholt, während die festgelegte Temperatur schrittweise jeweils um 50 °C erhöht wurde, bis sich Risse bildeten.
  • Bildeten sich Risse in der Umfangsbeschichtungsschicht, wurde der Messtest für eine gegen Abplatzen im Elektroofen (ESP) sichere Temperatur beendet und die ESP-sichere Temperatur = Testtemperatur (Solltemperatur + Raumtemperatur) - Raumtemperatur (25 °C) - 50 °C berechnet. In der vorliegenden Ausführungsform wurde für die jeweiligen Beispiele und Vergleichsbeispiels die Messung der ESP-sicheren Temperatur zweimal vorgenommen (Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiel 1) oder einmal (Beispiele 7 bis 18 und Vergleichsbeispiele 2, 3 und 6). Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die Bewertungsergebnisse. Es sei angemerkt, dass bezüglich der Vergleichsbeispiele, in denen die ESP-sichere Temperatur nicht gemessen wurde (Vergleichsbeispiele 4 und 5), die Tabellen 1 bis 3 „-“ zeigen. Hierbei beträgt unter Berücksichtigung einer Einbrenntemperatur (etwa 500 °C) in einem Einbrennschritt für einen Katalysator die obige ESP-sichere Temperatur bevorzugt 550 °C oder mehr und stärker bevorzugt 600 °C oder mehr.
  • (8) Zweidimensionale Barcode-Lesbarkeit (vor einem Wärmebeständigkeitstest)
  • Die Bewertung der Lesbarkeit des auf eine Druckfläche der Umfangsbeschichtungsschicht gedruckten zweidimensionalen Barcodes erfolgte unter Anwendung eines Barcodelesers (Produkt-Modellnummer: ICR840, hergestellt von der SICK AG). In diesem Fall erfolgte die Bewertung der Lesbarkeit bezüglich mehrerer Bewertungspunkte wie Druckkontrast und Abblättern, einer Überschussregion oder dergleichen beim Drucken, basierend auf einem Ermessenswert für die Lesbarkeit mit Hilfe des Barcodelesers gemäß ISO15415. Wenn ferner im Speziellen der Barcodeleser über den gedruckten zweidimensionalen Barcode gehalten wurde, las der Barcodeleser 10-mal ab, die Bewertung erfolgte bezüglich der jeweiligen Punkte, und der Barcodeleser zeigte die allgemeine Bewertung an. Das Ablesen erfolgte zu den jeweiligen Zeiten, und schließlich wurde die niedrigste Bewertung als die Gesamtbewertung erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wurde, wenn die Erfolgsquote nach 10-mal Ablesen hoch war und es keine praktischen Probleme gab, die Lesbarkeit als „hervorragend“ bewertet, und wenn die Erfolgsquote nach 10-mal Ablesen niedrig war, es aber keine praktischen Probleme gab, wurde die Lesbarkeit als „gut“ bewertet, und wenn es ein praktisches Problem gab, wurde die Lesbarkeit als „versagt“ bewertet. Hier zeigt Tabelle 3 „-“ für Vergleichsbeispiele, in denen die Lesbarkeit des zweidimensionalen Barcodes nicht bewertet wurde (Vergleichsbeispiele 4 und 5). Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die erhaltenen Bewertungsergebnisse.
  • (9) Zweidimensionale Barcode-Lesbarkeit (nach dem Wärmebeständigkeitstest)
  • Jede umfangsbeschichtete Wabenstruktur wurde 3 Stunden in einem Hochtemperaturofen angeordnet, in dem die Ofeninnentemperatur bei 650 °C gehalten wurde, und wärmebehandelt, und für die umfangsbeschichtete Wabenstruktur nach dem Wärmebeständigkeitstest, d. h., nach Ablauf der 3 Stunden, wurde die Lesbarkeit des zweidimensionalen Barcodes in derselben Weise wie oben unter (8) bewertet. Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die Bewertungsergebnisse.
  • (10) Bewertung der Leckverhütungseigenschaften (Aussickervermeidungseigenschaften)
  • Eine Pigment-basierte Tinte (blaue Tinte), auf eine vorbestimmte Konzentration eingestellt, wurde von der Endfläche der umfangsbeschichteten Wabenstruktur aufgesaugt und getrocknet, und dann erfolgte die Bewertung durch Bestätigung, ob die aus der Oberfläche der Umfangsbeschichtungsschicht aussickernde blaue Tinte durch Sichtprüfung bestätigt werden konnte oder nicht. In diesem Fall wurden, wenn nicht bestätigt wurde, dass die blaue Tinte aussickerte, die Anti-Benetzungseigenschaften als „hervorragend“ bewertet, und wenn bestätigt wurde, dass die blaue Tinte aussickerte, aber der Bereich, in dem die blaue Tinte aussickerte, 10 % oder weniger des gesamten Oberflächenbereiches der Umfangsbeschichtungsschicht betrug, wurden die Eigenschaften als „gut“ bewertet, und wenn bestätigt wurde, dass die blaue Tinte aussickerte, und der Bereich, in dem die blaue Tinte aussickerte, mehr als 10 % des gesamten Oberflächenbereiches der Umfangsbeschichtungsschicht betrug, wurden die Eigenschaften als „versagt“ bewertet. Es sei angemerkt, dass Tabelle 3 „-“ bezüglich der Vergleichsbeispiele zeigt, in denen die Leckverhütungseigenschaften nicht bewertet wurden (Vergleichsbeispiele 4 und 5). Die Tabellen 1 bis 3 zeigen die erhaltenen Bewertungsergebnisse.
  • Gemäß den obigen Messungen und Bewertungen von (4) bis (10) wurde bestätigt, dass das Umfangsbeschichtungsmaterial der Beispiele 1 bis 18 und die unter Verwendung des Umfangsbeschichtungsmaterials gebildete umfangsbeschichtete Wabenstruktur jeweils hervorragende Ergebnisse zeigten. Das heißt, es wurde bestätigt, dass die Umfangsbeschichtungsschicht mit einem hervorragenden Druckverhalten unter Verwendung des Umfangsbeschichtungsmaterials gebildet werden kann, das kolloidales Siliciumdioxid als das Bindematerial nutzt, den Farbentwickler aus Siliciumcarbid und/oder Titanoxid nutzt und die Hauptbeschichtungskomponenten, die ferner Quarzglas umfassen, und das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel und Wasser als die Zusatzkomponenten in dem vorbestimmten Verhältnis zu den Hauptbeschichtungskomponenten enthält. Ferner kann die umfangsbeschichtete Wabenstruktur erhalten werden, die den Wärmeausdehnungskoeffizienten minimiert und die Erzeugung von Rissen in der Umfangsbeschichtungsschicht während der Erwärmung unterbindet, und bei der die Katalysatorlösung nicht aussickert.
  • Andererseits wurde im Falle des Umfangsbeschichtungsmaterials der Vergleichsbeispiele 1 bis 6, die von den in der vorliegenden Erfindung vorgegebenen Gehaltsverhältnissen abweichen, bestätigt, dass sich die Leckverhütungseigenschaften deutlich verschlechterten, insbesondere wenn die Hauptbeschichtungskomponenten kein Quarzglas enthielten, das Gehaltsverhältnis des Farbentwicklers hoch ist und das Silicium-basierte, wasserabweisende Mittel nicht zugegeben wurde (Vergleichsbeispiel 1). Daher wurde bestätigt, dass die Gegenwart einer bestimmten Menge oder mehr an Quarzglas und die Gegenwart des Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittels wesentlich sind. Ferner wurde im Ergebnis gezeigt, dass, wenn die Hauptbeschichtungskomponenten kein Quarzglas enthielten, die ESP-sichere Temperatur sank (500 °C). Ferner betrug, wenn das Gehaltsverhältnis von kolloidalem Siliciumdioxid zu groß war (Vergleichsbeispiel 2) oder wenn das Gehaltsverhältnis des Silicium-basierten, wasserabweisenden Mittels zu groß war (Vergleichsbeispiel 3), der Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen mehr als 3,50 × 10-6/K betrug und für die Wärmeschockbeständigkeit unzureichend war. Überdies wurde, wenn das Gehaltsverhältnis des kolloidalen Siliciumdioxids zu klein war und das Gehaltsverhältnis von Quarzglas zu groß war (Vergleichsbeispiel 4), bestätigt, dass das Haftvermögen des Umfangsbeschichtungsmaterials gering war und dass eine große Menge des Umfangsbeschichtungsmaterials an dem Abdeckband für Malerarbeiten haften blieb. Überdies wurde, wenn das Gehaltsverhältnis des Farbentwicklers klein war (Vergleichsbeispiel 6), bestätigt, dass sich die Lesbarkeit vor dem Wärmebeständigkeitstest und nach dem Wärmebeständigkeitstest verschlechterte.
  • Ein Umfangsbeschichtungsmaterial und eine umfangsbeschichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung können bei der Herstellung einer Wabenstruktur verwendet werden, die sich zur Verwendung als ein Träger für eine Katalysatorvorrichtung oder ein Filter auf verschiedenen Gebieten wie Autos, Chemie, elektrischer Leistung, Eisen und Stahl und dergleichen eignet. Genauer gesagt eignet sich die vorliegende Erfindung zur Verwendung in einem für einen Benzinmotor mit Direkteinspritzung zu verwendenden GPF.
  • Bezugszeichenliste
  • 10: Wabenstruktur, 11: Umfangsfläche, 12a: eine Endfläche, 12b: andere Endfläche, 13: Zelle, 14: Trennwand, 15: Umfangswand, 20: Umfangsbeschichtungsschicht, 30: umfangsbeschichtete Wabenstruktur, 31: Druckfläche und C1: Produktkontrollinformationen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2017192358 [0001]
    • JP 2016055282 A [0015]
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    • JP 2004075523 A [0015]
    • JP 2004075524 A [0015]

Claims (5)

  1. Umfangsbeschichtungsmaterial, mit dem unter Bildung einer Umfangsbeschichtungsschicht eine Umfangsfläche einer durch Extrusion monolithisch ausgebildeten Wabenstruktur beschichtet wird, wobei das Umfangsbeschichtungsmaterial Quarzglas in einem Bereich von 20 bis 75 Masse-%, einen Farbentwickler in einem Bereich von 5 bis 50 Masse-%, kolloidales Siliciumdioxid in einem Bereich von 5 bis 30 Masse-% und ferner ein Silicium-basiertes, wasserabweisendes Mittel in einem Bereich von 1 bis 10 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Quarzglases, des Farbentwicklers und des kolloidalen Siliciumdioxids, enthält.
  2. Umfangsbeschichtungsmaterial nach Anspruch 1, ferner enthaltend Wasser in einem Bereich von 30 Masse-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Quarzglases, des Farbentwicklers und des kolloidalen Siliciumdioxids.
  3. Umfangsbeschichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Farbentwickler ein Gemisch aus Siliciumcarbid und Titanoxid ist.
  4. Umfangsbeschichtete Wabenstruktur, bei der das Umfangsbeschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3 verwendet wird, wobei die umfangsbeschichtete Wabenstruktur eine Wabenstruktur, die Trennwände umfasst, die mehrere Zellen definieren, die von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen und Durchgangskanäle für ein Fluid bilden, und eine Umfangsbeschichtungsschicht umfasst, die durch Beschichten der Umfangsfläche der Wabenstruktur mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial gebildet wird.
  5. Umfangsbeschichtete Wabenstruktur nach Anspruch 4, wobei bei der Umfangsbeschichtungsschicht der absolute Wert des Wärmeausdehnungskoeffizienten bei Temperatursteigerung in einem Heiztemperaturbereich von 40 °C bis 800 °C und/oder des Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen in einem Kühltemperaturbereich von 800 °C bis 40 °C 3,5 × 10-6/K oder weniger beträgt.
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