DE102017202249B4 - Verschlossene wabenstruktur und verfahren zur herstellung einer verschlossenen wabenstruktur - Google Patents

Abstract

Verschlossene Wabenstruktur mit einer Vielzahl durch Trennwände definierter Waben, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, wobei ein Ende jeder der vorbestimmten Waben durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist, wobei die Trennwand aus einer Cordierit-Komponente als einem Hauptbestandteil besteht, und ein durch Dividieren des Elastizitätsmoduls eines durch die Trennwände und das Verschlusselement gebildeten Verschlussstruktur-Teils durch den Elastizitätsmodul eines durch die Trennwände gebildeten Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert in einem Bereich von 1,05 bis 2,00 liegt.

Description

• Die vorliegende Anmeldung basiert auf der JP-2016-028352 , eingereicht am 17. Februar 2016 beim japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin einbezogen wird.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine verschlossene Wabenstruktur und ein Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine verschlossene Wabenstruktur, welche zur Verwendung in einem Dieselpartikelfilter (DPF) oder dergleichen bestimmt ist und fähig ist, Feinstaubpartikel aufzufangen und zu entfernen, und betrifft sie außerdem ein Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur.
• Beschreibung des Stands der Technik
• Ehemals wurden aus Keramik bestehende Wabenstrukturen für verschiedene Zwecke in einem Autoabgasreinigungskatalysator-Träger, einem Dieselpartikelfilter, einem Wärmespeicher für eine Verbrennungsvorrichtung und dergleichen verwendet. Zum Beispiel wird der Dieselpartikelfilter verwendet, um Feinstaub in einem aus einem Dieselmotor ausgestoßenen Abgas aufzufangen, und wird in dem Filter gewöhnlich eine Wabenstruktur (eine verschlossene Wabenstruktur) verwendet, bei welcher ein Ende jeder vorbestimmten Wabe durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist.
• In der obigen verschlossenen Wabenstruktur wird ein keramischer Werkstoff wie eine Cordierit-Komponente oder eine Siliciumcarbid-Komponente verwendet. Zwecks Erzielung eines Rückgangs des Druckabfalls der verschlossenen Wabenstruktur wird die Erhöhung einer Porosität einer die verschlossene Wabenstruktur bildenden Trennwand vorangebracht (siehe z.B. Patentdokumente 1 und 2).
• Wenn die Porosität der Trennwand erhöht wird, geht notwendigerweise eine mechanische Festigkeit der verschlossenen Wabenstruktur zurück. Infolgedessen reißt insbesondere ein Trennwand-Teil jedes Wabenendes leicht. Zur Überwindung eines solchen Problems wurde die Entwicklung einer verschlossenen Wabenstruktur vorgeschlagen, deren Endteile kaum reißen und welche eine hervorragende Haltbarkeit aufweist (siehe z.B. Patentdokument 3).
  Desweiteren beschreibt die EP 2 236 783 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung, welches die folgenden Schritte umfasst: Formen eines Wabenkatalysatorkörpers, indem Katalysatoraufschlämmung von der Seite einer Endfläche mit ersten Verschlussabschnitten einer ersten, an einer Seite verschlossenen Wabenstruktur einfließen gelassen wird, um einen Katalysator auf die Trennwandoberfläche von Zellen, die an beiden Endabschnitten offen sind, aufzubringen; einen Gehäuseaufnahmeschritt, bei dem der Wabenkatalysatorkörper und eine zweite, an einer Seite verschlossene Wabenstruktur in einer Dose aufgenommen werden, so dass Zellen davon in Verlängerung von Zellen mit zweiten Verschlussabschnitten der zweiten, an einer Seite verschlossenen Wabenstruktur, angeordnet sind, und dass Zellen mit ersten Verschlussabschnitten auf der Verlängerung von Zellen angeordnet sind, bei welchen beide Endabschnitte in der zweiten Wabenstruktur offen sind, und derart, dass die Endfläche der zweiten Wabenstruktur in engem Kontakt mit der anderen Endfläche des Wabenkatalysatorkörpers steht.
  Die US 2009/0246458 A1 beschreibt weiterhin eine Wabenstruktur, in welcher eine thermische Stoßfestigkeit verbessert ist, während eine Abscheideleistung und eine Bindefestigkeit ausreichend beibehalten werden können. Hierzu wird ein Verschlussbereich im Ende einer jeden Zelle einer Wabenstruktur gebildet, und eine Spalte von 20 µm oder mehr wird zwischen dem Verschlussbereich und jeder Trennwand gebildet. Überdies beträgt die Länge der Spalte in axialer Richtung 50% oder mehr und weniger als 95% der Länge des Verschlussbereiches in axialer Richtung. Die Länge der Spalte in einer Seitenfläche vertikal zur axialen Richtung betragt 20% oder mehr und 50% oder weniger der Länge der inneren peripheren Oberfläche der Zelle, und die Spalten werden in wenigstens 1/3 der Verschlussbereiche gebildet.
  Die US 2007/0210485 A1 beschreibt überdies ein Verfahren zur Herstellung einer verschlossenen Wabenstruktur mit welchem es möglich ist, eine verschlossene Wabenstruktur, in welcher die Verschlusstiefe einheitlich ist, herzustellen. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen einer Vorrichtung zum Füllen des Verschlusses, derart, dass diese die Seite einer Peripherie eines Endes einer Wabenstruktur bedeckt, an der Seite, an welcher verschlossene Zellen offen sind, und ihre Spitze vorspringend von der Endoberfläche des einen Endes angeordnet ist. Die Endoberfläche der Seite des einen Endes ist von dem sie umgebenden Raum separiert und das eine Ende der Wabenstruktur, wo die Vorrichtung zum Befüllen des Verschlusses angeordnet ist, wird auf eine keramische Aufschlämmung gepresst, um dadurch die keramische Aufschlammung in die Zellen einzubringen und die Verschlussbereiche zu bilden.
• [Patentdokument 1] JP-A-2003-269132
• [Patentdokument 2] JP-A-2011-189252
• [Patentdokument 3] JP-A-2004-154692
• KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Wie oben beschrieben, ist bekannt, dass einhergehend mit der Erhöhung einer Porosität von Trennwänden einer verschlossenen Wabenstruktur und dergleichen Risse in den Trennwänden an Wabenenden erzeugt werden. Ferner wird speziell die verschlossene Wabenstruktur hauptsächlich als ein DPF wie oben beschrieben verwendet. Dabei wird die verschlossene Wabenstruktur über ein Polstermaterial in einem Metallgehäuse untergebracht (eingehülst). In einem Einhülsungsschritt konnte ein starker Druck (eine hohe Belastung) auf eine Umfangsoberfläche der verschlossenen Wabenstruktur ausgeübt werden.
• Infolgedessen wird in einer Grenzfläche zwischen jedem aus einem Verschlusselement gebildeten Verschlussteil und der Trennwand eine Scherbeanspruchung erzeugt. Hier ist bekannt, dass die Scherbeanspruchung von einer Mitte der verschlossenen Wabenstruktur zur näheren Umgebung eines Umfangs derselben hin allmählich zunimmt. Demzufolge werden, wenn die Beanspruchung eine Scherfestigkeit der Trennwand übersteigt, in der Grenzfläche der Trennwand vom Umfang der verschlossenen Wabenstruktur zum Innern derselben hin Risse erzeugt und tritt in Eckteilen (Kantenteilen) der verschlossenen Wabenstruktur ein Defekt wie Verschluss-Abblättern auf.
• Insbesondere wenn ein Elastizitätsmodul des Verschlusselements sich merklich von einem Elastizitätsmodul der Trennwand unterscheidet, nimmt die obige Scherbeanspruchung zu, können die Verschlussteile sich nicht in Übereinstimmung mit einer Verwindung der Trennwand verwinden und tritt leicht die oben erwähnte örtliche Belastungskonzentration auf. Infolgedessen in einem Fall, in welchem der Elastizitätsmodul jedes Verschlussteils merklich größer als der Elastizitätsmodul der Trennwand ist, treten in der Trennwand, welche mit dem Verschlussteil in Kontakt steht, leicht Brüche (Risse) auf. In einer in Patentdokument 3 offenbarten verschlossenen Wabenstruktur wird dem Elastizitätsmodul jedes des Verschlusselements und der Trennwand Beachtung geschenkt und ist die verschlossene Wabenstruktur insofern gut brauchbar, als es möglich ist, durch Einstellen des Elastizitätsmoduls des Verschlusselements so, dass er kleiner als der Elastizitätsmodul der Trennwand ist, den obigen Nachteil bis zu einem gewissen Grad zu beseitigen. Jedoch kann die Erzeugung von Rissen in den Trennwand-Teilen der Wabenenden nicht genügend verhindert werden.
• Um ein solches Problem zu überwinden, hat der Anmelder als Ergebnis gewissenhafter Untersuchungen herausgefunden, dass es möglich ist, durch Entspannen der an einer Grenze zwischen einem aus den Trennwänden und dem Verschlusselement (den Verschlussteilen) bestehenden „Verschlussstruktur-Teil“ und einem zwischen den Verschlussstruktur-Teilen in einem zentralen Teil der aus den Trennwänden bestehenden verschlossenen Wabenstruktur angeordneten „Wabenstruktur-Teil“ erzeugten Scherbeanspruchung die Erzeugung von Rissen an den Enden der Waben sicherer zu unterbinden.
• Der Elastizitätsmodul des Verschlussstruktur-Teils ist größer als der Elastizitätsmodul des Wabenstruktur-Teils, und in einem Fall des Ausübens eines starken Drucks (einer hohen Belastung) auf die Umfangsoberfläche der verschlossenen Wabenstruktur im obigen Einhülsungsschritt wird daher die Scherbeanspruchung an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil erzeugt. In einem Fall, in welchem der Elastizitätsmodul des Verschlussstruktur-Teils merklich größer als der Elastizitätsmodul des Wabenstruktur-Teils ist, übersteigt die Scherbeanspruchung des obigen Grenzteils die Scherfestigkeit des Wabenstruktur-Teils und werden an den Enden der Waben an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil Risse erzeugt.
• Andererseits wiederholen sich während des Gebrauchs der verschlossenen Wabenstruktur Erwärmung und Abkühlung in der verschlossenen Wabenstruktur, so dass ein Temperaturwechsel bewirkt wird. Demzufolge wird die Scherbeanspruchung infolge des obigen Temperaturwechsels und infolge von Differenzen zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten und zwischen den Elastizitätsmoduln des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil wiederholt erzeugt Es ist bekannt, dass schließlich eine Ermüdungserscheinung auftritt, bei welcher an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil feine Risse gebildet werden und eine Festigkeit im Bereich der Grenze abnimmt. Infolgedessen tritt in einem Fall, in welchem ein Fluid hoher Temperatur mit hohem Durchsatz in die verschlossene Wabenstruktur strömt, der Nachteil auf, dass ein Teil des Verschlussstruktur-Teils wegen des mit hohem Durchsatz strömenden Fluids an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil, in welchem die Ermüdungserscheinung bewirkt wird, abgesprengt wird und ausbröckelt.
• Deshalb könnte es einen Fall geben, in welchem die an der Grenze zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil erzeugte Scherbeanspruchung nur durch Einstellen des oben erwähnten Elastizitätsmoduls des Verschlusselements so, dass er kleiner als der Elastizitätsmodul der Trennwand ist, nicht genügend beseitigt werden kann. Es ist nicht möglich, den Nachteil, dass weitere wiederholte Wärmeschocks die Ermüdungserscheinung in den Verschlussteilen bewirken und dass die Verschlussteile aus den Waben herausfallen, zu beseitigen.
• Ein Elastizitätsmoduln-Verhältnis zwischen dem Verschlussstruktur-Teil und dem Wabenstruktur-Teil ist in einem vorbestimmten Bereich so festgelegt, dass es möglich ist, die verschlossene Wabenstruktur herzustellen, in welcher die Erzeugung von Rissen an den Enden der Waben sicherer unterbunden wird Ferner sind eine Porosität, ein durchschnittlicher Porendurchmesser und ein Wärmeausdehnungskoeffizient jedes des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils der verschlossenen Wabenstruktur festgelegt und ist es möglich, die verschlossene Wabenstruktur herzustellen, in welcher keine Erzeugung von Rissen in Endteilen auftritt und keine Verschlussteile aus den Waben herausfallen.
• Folglich wurde die vorliegende Erfindung in Anbetracht der obigen tatsächlichen Situation entwickelt, ist eine Aufgabe derselben, eine verschlossene Wabenstruktur bereitzustellen, deren Endteile kaum reißen und welche eine ausreichende Festigkeit und eine hervorragende Haltbarkeit aufweist und kein Herausfallen von Verschlussteilen bewirkt, und ist eine weitere Aufgabe, ein Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur bereitzustellen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine verschlossene Wabenstruktur und ein Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur bereitgestellt, um die obigen Aufgaben zu erfüllen.
• [1] Verschlossene Wabenstruktur mit einer Vielzahl durch Trennwände definierter Waben, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, wobei ein Ende jeder der vorbestimmten Waben durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist, wobei die Trennwand aus einer Cordierit-Komponente als einem Hauptbestandteil besteht und ein durch Dividieren des Elastizitätsmoduls eines durch die Trennwände und das Verschlusselement gebildeten Verschlussstruktur-Teils durch den Elastizitätsmodul eines durch die Trennwände gebildeten Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert in einem Bereich von 1,05 bis 2,00 liegt.
• [2] Verschlossene Wabenstruktur nach dem obigen Punkt [1], wobei eine Porosität des Verschlussstruktur-Teils 80% oder niedriger ist, eine Porosität des Wabenstruktur-Teils in einem Bereich von 42% bis 70% liegt und ein durch Dividieren der Porosität des Verschlussstruktur-Teils durch die Porosität des Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert in einem Bereich von 1,10 bis 1,30 liegt.
• [3] Verschlossene Wabenstruktur nach dem obigen Punkt [1] oder [2], wobei ein durchschnittlicher Porendurchmesser des Verschlussstruktur-Teils in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm liegt.
• [4] Verschlossene Wabenstruktur nach einem der obigen Punkte [1] bis [3], wobei ein durch Subtrahieren eines Wärmeausdehnungskoeffizienten des Wabenstruktur-Teils von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verschlussstruktur-Teils in einer Durchmesserrichtung, welche senkrecht zu einer Langsachsenrichtung der verschlossenen Wabenstruktur verläuft, erhaltener Wert in einem Bereich von ±0,3 × 10^-6/K liegt.
• [5] Herstellungsverfahren einer verschlossenen Wabenstruktur zum Herstellen der verschlossenen Wabenstruktur nach einem der obigen Punkte [1] bis [4], welche eine Vielzahl durch Trennwände definierter Waben, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, aufweist, wobei ein Ende jeder der vorbestimmten Waben durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist, wobei das Verschlusselement ein keramisches Ausgangsmaterial, einen Porenbildner, ein Netzmittel und ein Verdickungsmittel enthält, der Porenbildner in einem Verhältnis von 1 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% einer Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist und das Verdickungsmittel in einem Verhältnis von 0,1 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist.
• Gemäß einer verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist ein durch Dividieren des Elastizitätsmoduls eines durch Trennwände und ein Verschlusselement gebildeten Verschlussstruktur-Teils durch den Elastizitätsmodul eines durch die Trennwände gebildeten Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert auf einen vorher festgelegten Bereich (1,05 bis 2,00) eingestellt, so dass es in einem Fall, in welchem eine Belastung ausgeübt wird, möglich ist, eine Verwindungsdifferenz zwischen den beiden Teilen zu verringern, eine teilweise Belastungskonzentration zu entspannen und die Erzeugung von Rissen zu unterbinden. Insbesondere ist eine Cordierit-Komponente als ein keramischer Werkstoff verwendbar und ist es möglich, einen Rückgang einer Festigkeit der verschlossenen Wabenstruktur, in welcher die Erhöhung einer Porosität vorangebracht wird, zu unterbinden. Ferner sind Porositäten des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils so eingestellt, ist ein Porositätsverhältnis so festgelegt, ist ein durchschnittlicher Porendurchmesser des Verschlussstruktur-Teils so festgelegt und ist eine Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils so festgelegt, dass es möglich ist, die Erzeugung von Rissen genauer zu unterbinden.
• Gemäß einem Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind in dem Verschlusselement zum Gebrauch ein Porenbildner und ein Verdickungsmittel in jeweiligen vorbestimmten Verhältnissen einer Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt, ist es moglich, Waben eine Fluidität des Verschlusselements zu verleihen, und ist es möglich, die Produktivität der verschlossenen Wabenstruktur zu erhöhen.
• Figurenliste
• 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen groben Aufbau einer verschlossenen Wabenstruktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt,
• 2 ist eine Schnittansicht, welche den groben Aufbau der verschlossenen Wabenstruktur schematisch zeigt;
• 3 ist eine Vorderansicht, welche einen groben Aufbau eines Endes jeder Wabe der verschlossenen Wabenstruktur zeigt;
• 4 ist eine teilweise vergrößerte Vorderansicht von 3;
• 5 ist eine erläuternde Ansicht, welche schematisch ein Beispiel einer Elastizitatsmodul-Messvorrichtung zeigt; und
• 6 ist ein Schaubild, welches einen Zusammenhang zwischen einer Porosität eines Verschlussstruktur-Teils und einem Elastizitätsmoduln-Verhältnis zeigt.
• BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Im Folgenden werden Ausführungsformen einer verschlossenen Wabenstruktur und eines Herstellungsverfahrens der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die verschlossene Wabenstruktur und das Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsformen nicht besonders auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt sind und verschiedene Veränderungen, Abwandlungen, Verbesserungen und dergleichen an der Ausführung vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
• Verschlossene Wabenstruktur
• Wie hauptsächlich in 1 bis 4 gezeigt, enthält eine verschlossene Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Bienenwaben-Teil 6 mit einer Vielzahl durch aus poröser Keramik bestehende gitterartige Trennwände 2 definierter viereckiger Waben 3, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, und einen Umfangswand-Teil 7, welcher einen Umfangsteil des Bienenwaben-Teils 6 bedeckt und weist sie eine Vielzahl von Verschlussteilen 5a, in welchen ein Ende 4a jeder vorbestimmten Wabe 3 durch ein Verschlusselement verschlossen ist, und eine Vielzahl von Verschlussteilen 5b, in welchen das andere Ende 4b jeder übrigen Wabe 3 durch das Verschlusselement verschlossen ist, auf.
• Die verschlossene Wabenstruktur 1 wird als ein Filterelement eines Dieselpartikelfilters (DPF) oder dergleichen verwendet, und in der die verschlossene Wabenstruktur 1 bildenden Trennwand 2 wird eine Cordierit-Komponente, welche eine Art von poröser Keramik ist, verwendet Daher ist es möglich, Eigenschaften eines niedrigen Druckabfalls bereitzustellen. Hier ist eine Form der verschlossenen Wabenstruktur 1 nicht besonders beschränkt, und zusätzlich zu einer in 1 gezeigten Rundsäulenform oder dergleichen können verschiedene Formen wie eine vieleckige Säulenform und eine elliptische Säulenform gebildet sein Ferner ist eine Querschnittsform der als jeder Durchgangskanal für das Fluid gebildeten Wabe 3 nicht auf eine solche viereckige Form wie oben beschrieben beschränkt und kann auch als eine Kombination aus der viereckigen Form und einer achteckigen Form oder eine sechseckige Form gebildet sein.
• Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich einer Wabendichte der durch die Trennwände 2 aus Cordierit definierten Waben 3 und einer Trennwanddicke, es ist möglich, die Wabendichte und die Trennwanddicke gewöhnlicher Bereiche in der verschlossenen Wabenstruktur 1 der vorliegenden Erfindung zu verwenden, und es ist möglich, zum Beispiel eine verschlossene Wabenstruktur mit einer Wabendichte von 85 bis 400 cpsi (von 13 bis 93 Waben/cm²) und einer Trennwanddicke von 4 bis 25 mil (von 0,10 bis 0,64 mm) zu verwenden. Hier gibt „cpsi (Waben pro Quadratzoll)“ die Anzahl der in einer Fläche von 1 Quadratzoll enthaltenen Waben 3 an.
• Wie vor allem in 1 bis 4 gezeigt, enthält die verschlossene Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform die Vielzahl von Waben 3, von welchen jede am einen Ende 4a oder am anderen Ende 4b offen ist, und die durch Einbringen des Verschlusselements in die Enden 4a und 4b der Waben 3 gebildeten Verschlussteile 5a und 5b zum Verschließen der Waben 3. Hier sind die Verschlussteile 5a und 5b in Übereinstimmung mit einem Anordnungsstandard so gebildet, dass sie die Waben 3 wechselweise an den Enden 4a und 4b verschließen, und weisen die Verschlussteile ein kariertes Muster (oder ein Schachbrettmuster) wie in 4 gezeigt auf. Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Anordnungsstandards der Verschlussteile 5a und 5b, und es kann jeder beliebige Anordnungsstandard verwendet werden.
• Es ist zu beachten, dass bei der verschlossenen Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform ein die Trennwände 2 am Ende 4a oder 4b jeder der Waben 3 und die durch das Verschlusselement gebildeten Verschlussteile 5a oder 5b enthaltender Aufbau als ein „Verschlussstruktur-Teil 10“ definiert ist, wohingegen ein aus den Trennwänden 2 zwischen einem Paar von Verschlussstruktur-Teilen 10 bestehender Aufbau als ein „Wabenstruktur-Teil 20“ definiert ist (siehe 2).
• Die verschlossene Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform ist so eingestellt, dass ein einem durch Dividieren des Elastizitätsmoduls YA des Verschlussstruktur-Teils in dem oben erwähnten Verschlussstruktur-Teil 10 (der Trennwände 2 + der Verschlussteile 5a oder 5b) durch den Elastizitätsmodul YB des Wabenstruktur-Teils in dem Wabenstruktur-Teil 20 (der Trennwände 2) erhaltenen Wert entsprechendes Elastizitätsmoduln-Verhältnis (= YA/YB) in einem Bereich von 1,05 bis 2,00 liegt. Das Elastizitätsmoduln-Verhältnis liegt bevorzugt in einem Bereich von 1,20 bis 2,00 und bevorzugter in einem Bereich von 1,50 bis 2,00.
• Das heißt, sie ist so eingestellt, dass die verschlossene Wabenstruktur eine Beziehung (YA > YB) des Elastizitätsmoduls YA des Verschlussstruktur-Teils, welcher größer als der Elastizitätsmodul YB des Wabenstruktur-Teils ist, erfüllt und dass der Elastizitätsmodul des Verschlussstruktur-Teils geringfügig, das heißt, mindestens 1,05 mal und höchstens 2,00 mal, größer ist. Demzufolge nimmt auch in einem Fall, in welchem eine Belastung ausgeübt wird, eine Verwindungsdifferenz zwischen dem Verschlussstruktur-Teil 10 und dem Wabenstruktur-Teil 20 nicht zu und ist es möglich, die Erzeugung von Rissen an einer Grenze zwischen dem Verschlussteil 5a oder 5b und der Trennwand 2 zu unterbinden. Hier erhält man jeden der Elastizitätsmoduln YA und YB des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils durch Messen eines Werts in einer Durchmesserrichtung B (siehe 2), welche senkrecht zu einer Längsachsenrichtung A der verschlossenen Wabenstruktur 1 verläuft.
• Das Elastizitätsmoduln-Verhältnis ist auf den obigen Bereich beschränkt, so dass auch in dem Fall, in welchem die Belastung ausgeübt wird, die Verwindungsdifferenz zwischen dem Verschlussstruktur-Teil 10 und dem Wabenstruktur-Teil 20 nicht zunimmt und es möglich ist, die Erzeugung von Rissen an der Grenze zwischen dem Verschlussteil 5a oder 5b und der Trennwand 2 zu unterbinden. Ferner sollen speziell, wenn die Belastung ausgeübt wird, der Verschlussstruktur-Teile 10 und der Wabenstruktur-Teil 20 auf der Grundlage der jeweiligen Elastizitätsmoduln YA und YB elastisch verformt werden. Insbesondere ist es, wenn das Elastizitätsmoduln-Verhältnis auf 2,00 oder kleiner eingestellt ist, möglich, die Verwindungsdifferenz im Fall des Ausübens der Belastung so weit wie möglich zu verringern und ist es möglich, die Erzeugung von Rissen oder dergleichen zu unterbinden.
• Ferner sind in der verschlossenen Wabenstruktur 1 die weiteren Eigenschaften so eingestellt, dass eine Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils 80% oder niedriger ist und eine Porosität PB des Wabenstruktur-Teils in einem Bereich von 42% bis 70% liegt. Ferner sind sie so eingestellt, dass ein Porositätsverhältnis (= PA/PB), welches ein durch Dividieren der Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils durch die Porosität PB des Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert ist, in einem Bereich von 1,10 bis 1,30 liegt.
• Die Porositäten PA und PB des Verschlussstruktur-Teils 10 und des Wabenstruktur-Teil 20 der verschlossenen Wabenstruktur 1 sind jeweils in den obigen Bereichen festgelegt, so dass es möglich ist, die Porosität der aus Cordierit bestehenden verschlossenen Wabenstruktur 1 zu erhöhen, und es möglich ist, durch die Erhöhung der Porosität einen Druckabfall zu verringern. Insbesondere ist die Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils auf 80% oder niedriger eingestellt, so dass es möglich ist, die Erzeugung einer Erscheinung (Abtragung), bei welcher die Trennwand 2 und dergleichen der verschlossenen Wabenstruktur 1 durch Abblättern einer Oberflächenoxidationsschicht oder Oberflächenablagerung, welche einem Abgas beigemischt ist, abgetragen und mechanisch abgenutzt werden, wirkungsvoll zu unterbinden.
• Ferner ist ein durchschnittlicher Porendurchmesser des Verschlussstruktur-Teils 10 auf einen Bereich von 10 µm bis 30 µm eingestellt. Demzufolge ist es möglich, bei gleichzeitigem Erzielen der obigen Eigenschaften eines niedrigen Druckabfalls eine der verschlossenen Wabenstruktur 1 als dem Filterelement innewohnende Partikelentfernungsleistung zu erbringen. Ferner ist die verschlossene Wabenstruktur so eingestellt, dass eine Wärmeausdehnungskoeffizienten-Differenz (= CA - CB), welche ein durch Subtrahieren eines Wärmeausdehnungskoeffizienten CB des Wabenstruktur-Teils in der Durchmesserrichtung B von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten CA des Verschlussstruktur-Teils in der Durchmesserrichtung B (siehe 2), welche senkrecht zur Längsachsenrichtung A (siehe 2) der verschlossenen Wabenstruktur 1 verläuft, erhaltener Wert ist, in einem Bereich von ±0,3 × 10^-6/K liegt.
• Die Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten CA des Verschlussstruktur-Teils 10 und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten CB des Wabenstruktur-Teils 20 wird innerhalb des obigen Bereichs niedergehalten, so dass es möglich ist, Ausdehnungsverhältnisse des Verschlussstruktur-Teils 10 und des Wabenstruktur-Teils 20 im gleichen Maß niederzuhalten, wenn ein Fluid hoher Temperatur in die verschlossene Wabenstruktur 1 strömt. Infolge von Erwärmung und Abkühlung, welche während des Gebrauchs der verschlossenen Wabenstruktur 1 wiederholt auftreten, bewirken die Verschlussteile 5a und 5b selbst keine Ermüdungserscheinung, und der Nachteil, dass die Verschlussteile 5a und 5b wegen eines mit hohem Durchsatz strömenden Fluids oder dergleichen aus den Waben 3 herausfallen, tritt nicht auf.
• Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur
• Im Folgenden werden Einzelheiten der Herstellung der oben erwähnten verschlossenen Wabenstruktur 1 beschrieben. Zuerst werden verschiedene Arten von keramischem Ausgangsmaterial, Porenbildner und Netzmittel, Wasser und dergleichen vermischt und in eine vorbestimmte Viskosität geknetet, wodurch ein plastischer Knetwerkstoff hergestellt wird. Danach wird der Knetwerkstoff mittels einer Strangpresse stranggepresst, wodurch ein Strangpresskörper einer Wabenstruktur mit einer Vielzahl von Waben 3 gebildet wird, und kann man durch eine Behandlung wie Trocknen einen Bienenwaben-Formkörper erhalten. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein die Cordierit-Komponente als den Hauptbestandteil enthaltender Werkstoff als das keramische Ausgangsmaterial zum Gebrauch verwendet wird.
• Es besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Art des Porenbildners, und ein wohlbekannter Porenbildner wie Graphit, Mehl, Stärke, Phenolharz, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, aufschäumbares Harz, Shirasu-Blasen oder Flugasche-Blasen ist verwendbar. Durch wahlweises Einstellen und Wechseln der Art des Porenbildners und einer Menge des zuzusetzenden Porenbildners ist es möglich, die Porosität und den Elastizitätsmodul einer einen keramischen Formkörper (welcher der Trennwand 2 der verschlossenen Wabenstruktur 1 nach dem Brennen entspricht) bildenden Trennwand innerhalb der obigen festgelegten Bereiche zu steuern.
• Ferner besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des Netzmittels zum Gebrauch, aber zum Beispiel ist Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäuren-Seife, Polyalkohol oder dergleichen verwendbar
• Andererseits kann man ein Ausgangsmaterial des Verschlusselements zum Bilden der Verschlussteile 5a und 5b durch Vermischen des keramischen Ausgangsmaterials, des Porenbildners, des Netzmittels, des Wassers und dergleichen und Einstellen des Gemischs in einen Schlammzustand, gefolgt vom Verwenden eines Mischers oder dergleichen zum Durchführen des Knetens, erhalten. Es ist zu beachten, dass das keramische Ausgangsmaterial zur Verwendung als das Ausgangsmaterial des Verschlusselements das gleiche wie das keramische Ausgangsmaterial zur Verwendung beim Bilden des oben erwähnten Bienenwaben-Formkörpers sein kann. Ferner sind der gleiche Porenbildner und das gleiche Netzmittel wie diejenigen zur Verwendung beim Bilden des Bienenwaben-Formkörpers entsprechend verwendbar.
• Als das Ausgangsmaterial des Verschlusselements kann, abgesehen von den obigen Stoffen, zum Beispiel Methylcellulose, Hydroxypropoxylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol oder dergleichen verwendet werden.
• Insbesondere in dem Verschlusselement zur Verwendung in der verschlossenen Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform wird Polyethylenoxid als das Verdickungsmittel verwendet. Hier ist dem Verschlusselement Polyethylenoxid als das Verdickungsmittel zugesetzt, so dass es möglich ist, beim Einbringen des Verschlusselements in die Enden 4a und 4b der Waben 3, um die Verschlussteile 5a und 5b zu bilden, eine Fluidität angemessen zu erzielen. Beim Einbringen des Verschlusselements in die Enden 4a und 4b der Waben 3 in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Anordnungsstandard, um die Verschlussteile 5a und 5b zu bilden, ist es deshalb möglich, das Verschlusselement schnell in den wie oben beschrieben gebildeten Bienenwaben-Formkörper einzuführen. Demzufolge kann eine Produktionseffizienz der verschlossenen Wabenstruktur 1 verbessert werden.
• Hier, beim Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform, wird der dem Verschlusselement zuzusetzende Porenbildner in einem Verhältnis von 1 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% einer Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt und wird ferner das Verdickungsmittel (Polyethylenoxid) in einem Verhältnis von 0,1 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt. Die Verhältnisse des Porenbildners und des Verdickungsmittels, welche zuzusetzen sind, werden in die obigen Bereiche eingestellt, so dass es möglich ist, Porositäten der Verschlussteile 5a und 5b (die Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils 10) angemessen zu erzielen, und eine Betriebseffizienz zur Zeit des Bildens der Verschlussteile 5a und 5b kann verbessert werden.
• Es ist zu beachten, dass die Bildung der Verschlussteile 5a und 5b in dem folgenden, wohlbekannten Schritt erfolgt. Das heißt, Waben von Teilen in einem (dem Ende 4a nach dem Brennen entsprechenden) Endteil des durch Strangpressen und Trocknen erhaltenen Bienenwaben-Formkörpers werden einer Maskenbehandlung unterzogen, und dann wird der eine Endteil nach unten gerichtet und auf einen Behälter gepresst, in welchem das in den Schlammzustand eingestellte Verschlusselement angeordnet ist. Infolgedessen wird das Verschlusselement in die Waben, welche nicht der Maskenbehandlung unterzogen wurden, gepresst, wohingegen das Verschlusselement nicht in die der Maskenbehandlung unterzogenen Waben gepresst wird. Das Verschlusselement wird in eine vorbestimmte Tiefe gepresst, und dann wird der Bienenwaben-Formkörper aus dem Behälter, in welchem das Verschlusselement angeordnet ist, emporgehoben, wodurch die Waben in dem einen Endteil in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Anordnungsstandard verschlossen werden. Entsprechend wird auch an dem anderen Endteil des Bienenwaben-Formkörpers (welcher dem anderen Ende 4b nach dem Brennen entspricht) eine Behandlung ähnlich der obigen Behandlung durchgeführt. Die Verschlussteile 5a und 5b werden durch Trocknen des in die Waben gepressten Verschlusselements gebildet.
• Es ist zu beachten, dass keine besondere Beschränkung hinsichtlich eines Verfahrens der Maskenbehandlung des einen oder anderen Endteils des Bienenwaben-Formkörpers besteht, aber zum Beispiel ist ein Verfahren des Befestigens einer Klebefolie an einem (oder dem anderen) Endteil des Bienenwaben-Formkörpers und teilweisen Durchführens des Lochens der Klebefolie verwendbar. Dabei ist beim Lochen der Klebefolie ein wohlbekanntes Verfahren der Laserbestrahlung nur in den Waben, welche die Verschlussteile 5a und 5b bilden, entsprechenden Teilen verwendbar. Ferner besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich eines Materials der Klebefolie, und eine Folie aus Polyester, Polyethylen oder einem beliebigen Harz wie einer beliebigen Art von aushärtendem Harz ist wahlweise ausgewählt und verwendbar. Ferner ist eine Oberfläche der Klebefolie mit einer Klebekomponente beschichtet, um Eigenschaften eines engen Kontakts mit dem einen (oder dem anderen) Endteil des Bienenwaben-Formkörpers angemessen zu erzielen.
• Wie oben beschrieben, wird das Verschlusselement in den einen Endteil und den anderen Endteil des Bienenwaben-Formkörpers gepresst und erfolgt dann das Trocknen 5 Minuten bis etwa 2 Stunden lang bei einer Trocknungstemperatur von 80 bis 150° C. Nach dem Trocknen wird der Bienenwaben-Formkörper bei vorbestimmten Brennbedingungen gebrannt, wodurch die verschlossene Wabenstruktur 1 der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt wird.
• Im folgenden werden Beispiele der verschlossenen Wabenstruktur und des Herstellungsverfahrens der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die verschlossene Wabenstruktur und das Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind nicht besonders auf diese Beispiele beschränkt.
• (Beispiele)
• Elastizitätsmodul-Messverfahren
• Ein Elastizitätsmodul-Messverfahren zum Messen von Werten von Elastizitätsmoduln YA und YB eines Verschlussstruktur-Teils und eines Wabenstruktur-Teils, um eine verschlossene Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform festzulegen, wird auf der Grundlage der folgenden Prozedur (1) bis (8) unter Verwendung einer in 5 schematisch dargestellten Messvorrichtung 100 ausgeführt.
• Die Messvorrichtung 100 wird verwendet, um die Elastizitätsmoduln YA und YB unter Verwendung eines Messprinzips in einem Resonanzverfahren zu messen. Ein Bereich einer Resonanzfrequenz f in der Messvorrichtung 100 war auf einen Bereich von 300 bis 10000 Hz eingestellt, und Mess-Probestücke S waren so aus einem Verschlussstruktur-Teil 10 und einem Wabenstruktur-Teil 20 einer verschlossenen Wabenstruktur 1 geschnitten, dass, als Abmessungen jedes Probestücks, eine Probestück-Länge L in einem Bereich von 40 bis 120 mm lag, eine Probestück-Breite b in einem Bereich von 10 bis 25 mm lag und eine Probestück-Dicke t in einem Bereich von 1 bis 12 mm lag. In diesem Fall ist ein Messverfahren des Elastizitätsmoduls als eine Durchmesserrichtung B (siehe 2) der verschlossenen Wabenstruktur 1 wie oben beschrieben definiert.
• (1) Die Probestückbreite b und die Probestückdicke t jedes aus der verschlossenen Wabenstruktur geschnittenen Mess-Probestücks S werden mittels einer Messschraube oder eines Messschiebers mit einer Genauigkeit von 0,01 mm gemessen. Hier wird, was Messgebiete anbelangt, die Messung in insgesamt drei Gebieten, welche eine zentrale Position des Mess-Probestücks S und nähere Umgebungen beider Enden des Mess-Probestücks S enthalten, durchgeführt.
• (2) Dann wird die Probestücklänge L des Mess-Probestücks S mittels des Messschiebers gemessen. Die Probestücklänge L wird ebenfalls mit einer Genauigkeit von 0,01 mm auf die gleiche Weise wie im obigen Punkt (1) gemessen.
• (3) Eine Angleichung der Eckteil-Endbearbeitung oder dergleichen wird nach Bedarf durchgeführt, und dann werden Positionen von 22,4% (eine zulässige Differenz von ±0,5 mm) der Probestück Länge L ab beiden Enden des Mess-Probestücks S markiert (nicht gezeigt), um Probestück-Tragdrähte 101a beziehungsweise 101b zu positionieren.
• (4) Kohlenstoff wird auf eine Oberfläche 102a (eine untere Oberfläche) des Mess-Probestücks S gesprüht, um diesem Leitfähigkeit zu verleihen.
• (5) Zum Entfernen einer in dem Kohlenstoffspray enthaltenen Bindemittelkomponente wird das Mess-Probestück S in einen auf 500° C eingestellten Elektroofen gelegt und 2 Stunden lang erwärmt.
• (6) Ein Gewicht M des Mess-Probestücks S, welches aus dem Elektroofen entnommen und abgekühlt ist, wird mittels einer elektronischen Waage gemessen. Dabei wird die Anzahl signifikanter Stellen auf 4 eingestellt.
• (7) Das Mess-Probestück S wird in die Messvorrichtung 100 eingebracht (siehe 5). Dabei erfolgt die Positionierung so, dass ein Paar von Probestück-Tragdrähten 101a und 101b an den im obigen Punkt (3) markierten Positionen positioniert wird, um einen Zustand der Aufhängung des Mess-Probestücks S mit dem Paar von Probestück-Tragdrähten 101a und 101b zu erreichen. Hier wird die mit dem Kohlenstoffspray beschichtete Oberfläche 102a des Mess-Probestücks S nach unten gerichtet, wodurch die Leitfähigkeit zwischen den beiden Probestück-Tragdrähten 101a und 101b über das Mess-Probestück S hergestellt wird.
• Ferner wird das Mess-Probestück S so angeordnet, dass eine Elektrodenoberfläche (nicht gezeigt) einer Elektrode 103 einer unteren Position des Mess-Probestücks S, welche gerade einmal 0,2 mm von der einen Oberfläche 102a des Mess-Probestücks S entfernt ist, gegenüberliegt. Ferner wird ein Sensor 104 an einer oberen Position des Mess-Probestücks S, welche gerade einmal ungefähr 2 mm von einer anderen Oberfläche 102b (einer oberen Oberfläche) des Mess-Probestücks S entfernt ist, angeordnet. Demzufolge wird das Mess-Probestück S in einem Zustand, in welchem das plattenartige Mess-Probestück S von der Oberseite und der Unterseite zwischen dem Sensor 104 und der Elektrode 103 liegt, in die Messvorrichtung 100 eingebracht. Dabei wird ein festgelegter Spalt in jedem der Teile zwischen der Elektrode 103 und der einen Oberfläche 102a des Mess-Probestücks S und zwischen dem Sensor 104 und der anderen Oberfläche 102b des Mess-Probestücks S gebildet. Das heißt, weder die Elektrode 103 noch der Sensor 104 steht direkt mit dem Mess-Probestück S in Kontakt.
• (8) Nach Abschließen des Einbringens des Mess-Probestücks S in die Messvorrichtung 100 wird die Messvorrichtung 100 in einen Betriebszustand versetzt, wodurch die Resonanzfrequenz f gemessen wird. Die Werte der Elastizitätsmoduln YA und YB der jeweiligen Mess-Probestücke S werden auf der Grundlage des Werts der Resonanzfrequenz f, welchen man durch die Messung erhält, berechnet. Dabei wird eine unten erwähnte Gleichung (1) bei der Berechnung der Elastizitätsmoduln YA und YB verwendet. Hier, in der unten erwähnten Gleichung (1), ist E der Elastizitätsmodul (Pa), ist f die Resonanzfrequenz (Hz), ist M das Gewicht (g) des Mess-Probestücks S, ist t die Probestück-Dicke (m), ist b die Probestück-Breite (m) und ist L die Probestuck-Länge (m) (Einheiten sind in Klammern angegeben).
• $$E=0.9465\frac{M{f}^2}{b}{\left(\frac{L}{t}\right)}^3\left[1+6.59{\left(\frac{t}{L}\right)}^2\right]$$

  
• Die Messungen des Elastizitätsmoduls des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils wurden in Übereinstimmung mit der obigen Prozedur (1) bis (8) durchgeführt. Ferner wurde der Wert des Elastizitätsmoduls YA des Verschlussstruktur-Teils durch den Wert des Elastizitätsmoduls YB des Wabenstruktur-Teils dividiert, um das Elastizitätsmoduln-Verhältnis (= YA/YB) zu berechnen (siehe Tabelle 1).
• Messung der Porosität
• Porositäten PA und PB des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils wurden durch angemessenes Anwenden der Quecksilberporosimetrie oder des archimedischen Verfahrens, welches ehemals ein wohlbekanntes Messverfahren war, gemessen. Es ist zu beachten, dass auf Einzelheiten des Messverfahrens der Porositäten PA und PB nicht eingegangen wird. Danach wurde die gemessene Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils durch die Porosität PB des Wabenstruktur-Teils dividiert, um ein Porositätsverhältnis (= PA/PB) zu berechnen (siehe Tabelle 1).
• Messung des Wärmeausdehnungskoeffizienten
• Einen durchschnittlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Temperaturbereich von 40° C bis 800° C maß und erhielt man für jeden des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils mittels eines thermischen Dilatometers mit differentieller Erfassung Ferner wurde speziell zuerst ein Mess-Probestück einer vertikalen Größe von 5 mm × einer horizontalen Größe von 5 mm × einer Länge von 50 mm aus jedem des Verschlussstruktur-Teils und des Wabenstruktur-Teils hergestellt. Außerdem war eine Messrichtung des Wärmeausdehnungskoeffizienten auf die gleiche Weise wie beim oben erwähnten Elastizitätsmodul-Messverfahren als die Durchmesserrichtung B der verschlossenen Wabenstruktur 1 (siehe 2) definiert. Eine Wärmeausdehnungskoeffizienten-Differenz (= Verschlussstruktur-Teil - Wabenstruktur-Teil) wurde auf der Grundlage der jeweiligen erhaltenen Werte berechnet (siehe Tabelle 1).
• Eine unten folgende Tabelle 1 zeigt eine Übersicht von Werten einer Trennwanddicke einer Trennwand einer verschlossenen Wabenstruktur, einer Wabendichte, der jeweiligen gemessenen und berechneten Elastizitätsmoduln YA und YB und des Elastizitätsmoduln-Verhältnisses und dergleichen in verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Ferner zeigt 6 einen Zusammenhang zwischen der Porosität PA des Verschlussstruktur-Teils und dem Elastizitätsmoduln-Verhältnis. Ferner wurden das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Erzeugung von Rissen in Struktur-Endteilen jeder der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 7 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 und das Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Herausfallens von Verschlussteilen aus dem Verschlussstruktur-Teil visuell bestätigt. Ferner zeigt Tabelle 1 auch eine gemessene Verschlusstiefe jedes in jede verschlossene Wabenstruktur gepressten Verschlussteils.

  
• Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde bestätigt, dass in jeder der verschlossenen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 7 das Elastizitätsmoduln-Verhältnis, die Porosität des Verschlussstruktur-Teils, die Porosität des Wabenstruktur-Teils, das Porositätsverhältnis, der durchschnittliche Porendurchmesser des Verschlussstruktur-Teils und die Wärmeausdehnungskoeffizienten-Differenz allesamt innerhalb eines in der vorliegenden Erfindung festgelegten Bereichs lagen, und demzufolge wurden Risse der Endteile und eine Desorption der Verschlussteile in keinem Beispiel bestätigt. Das heißt, es wurde nachgewiesen, dass in der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung die Endteile kaum reißen und die verschlossene Wabenstruktur eine ausreichende Festigkeit und eine hervorragende Haltbarkeit aufweist.
• Andererseits wurde in jeder der verschlossenen Wabenstrukturen (Vergleichsbeispiele 1 bis 3), in welcher das Elastizitätsmoduln-Verhältnis 2,00 oder größer war und das Porositätsverhältnis kleiner als 1,10 war, die Erzeugung von Rissen in den Endteilen bestätigt. Das heißt, man nimmt an, dass eine Verwindungsdifferenz zunimmt, wenn eine Belastung ausgeübt wird, und Risse und dergleichen erzeugt werden. Ferner wurde in der verschlossenen Wabenstruktur (Vergleichsbeispiel 4), in welcher die Wärmeausdehnungskoeffizienten-Differenz ±0,3 × 10^-6/K oder größer war, eine Desorption der Verschlussteile erkannt.
• Wirkung der Fluidität eines Verschlusselements durch Porenbildner und Verdickungsmittel
• Die unten folgende Tabelle 2 zeigt eine sich verbessernde Wirkung der Fluidität eines Verschlusselements infolge eines Verwendungsverhältnisses eines Porenbildners und eines Verwendungsverhältnisses eines Verdickungsmittels zu einer Gesamtmenge des Verschlusselements. Hier erfüllen die verschlossenen Wabenstrukturen in Beispiel 8 bis Beispiel 12 Bedingungen, dass der Porenbildner in einem Verhältnis von 1 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist und dass das Verdickungsmittel in einem Verhältnis von 0,1 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist. Andererseits erfüllt die verschlossene Wabenstruktur in Vergleichsbeispiel 5 den Porenbildner betreffende Anforderungen (= 1 Gewichts-%), erfüllt sie aber nicht das Verdickungsmittel betreffende Anforderungen (= 0 Gewichts-%). Ferner erfüllt die verschlossene Wabenstruktur in Vergleichsbeispiel 6 das Verdickungsmittel betreffende Anforderungen (= 0,2 Gewichts-%), erfüllt sie aber nicht den Porenbildner betreffende Anforderungen (= 0 Gewichts-%).
  [Tabelle 2]

  Punkt	Einheit	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11	Beispiel 12	Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6
  Verhältnis des Porenbildners zur Gesamtmenge des Verschlusselements	Gewichts-%	5	10	15	15	20	1	0
  Verhältnis des Verdickungsmittels zur Gesamtmenge des Verschlusselements	Gewichts-%	0,2	0,2	0,2	0,8	1,5	0	0,2
  Massenverhältnis Verdickungsmittel/ Porenbildner	-	0,04	0,02	0,01	0,05	0,07	0	-
  Porosität (PA) des Verschlussstruktur -Teils	%	55	62	69	65	71	52	52
  Porosität des Verschlusselements	%	59	65	70	72	78	55	48
  Verschlusstiefe (Durchdringungstiefe ab Endteil)	mm	8,0	6,2	5,2	9,0	10,0	2,0	10,0

• Demzufolge ist zu erkennen, dass die Porosität des Verschlussstruktur-Teils und die Porosität des Verschlusselements in jedem der Beispiele 8 bis 12 höher als diejenigen in jedem der Vergleichsbeispiele 5 und 6 sind. Das heißt, es wurde bestätigt, dass das Zusetzen des Porenbildners einen merklichen Einfluss auf die Zunahme der Porosität der verschlossenen Wabenstruktur hat
• Die „Verschlusstiefe“, welche eine Einpresstiefe des Verschlusselements ab dem Endteil ist, ist gewöhnlich auf einen Bereich von mindestens 2 mm und höchstens 11 mm eingestellt. Das heißt, wenn die Verschlusstiefe kleiner als 2 mm ist, wird die Festigkeit der Verschlussteile selbst unzureichend und besteht die Möglichkeit, dass die Verschlussteile während des Gebrauchs aus dem Verschlussstruktur-Teil desorbieren. Andererseits tritt, wenn die Verschlusstiefe 11 mm ubersteigt, der Nachteil auf, dass der Druckabfall zunimmt.
• Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde bestätigt, dass in einem Fall, in welchem ein Verhältnis einer Menge des Verdickungsmittels gleich bleibt, ein Wert der Verschlusstiefe mit zunehmendem Verhältnis einer Menge des Porenbildners zur Gesamtmenge des Verschlusselements zurückgeht (siehe Beispiele 8 bis 10). Das heißt, durch Zusetzen des Porenbildners verschlechtert sich die Fluidität des Verschlusselements. Andererseits wurde bestätigt, dass in einem Fall, in welchem das Verhältnis der Menge des Porenbildners gleich bleibt und das Verhältnis der Menge des Verdickungsmittels zur Gesamtmenge des Verschlusselements sich ändert (Beispiele 10 und 11), die Verschlusstiefe in der verschlossenen Wabenstruktur in Beispiel 11, in welchem das Verhältnis der Menge des Verdickungsmittels hoch ist, zunimmt (von 5,2 mm auf 9,0 mm). Demzufolge wurde bestätigt, dass auch in einem Fall des Zusetzens des Porenbildners die Fluidität des Verschlusselements sich durch Zusetzen des Verdickungsmittels verbessert. Auch in einem Fall des Erhöhens des Verhältnisses der Menge des Porenbildners auf 20 Gewichts-% (Beispiel 12) ist ferner das Verhältnis der Menge des Verdickungsmittels auf 1,5 Gewichts-% eingestellt, weist die verschlossene Wabenstruktur demgemäß eine Verschlusstiefe der gleichen Größe wie bei einer herkömmlichen verschlossenen Wabenstruktur, welcher der Porenbildner nicht zugesetzt ist, auf und kann die Porosität des Verschlussstruktur-Teils zunehmen.
• Das heißt, bei einem Herstellungsverfahren der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung wird der Porenbildner wie festgelegt im Verhältnis von 1 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt und wird das Verdickungsmittel wie festgelegt im Verhältnis von 0,1 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt und wurde bestätigt, dass die Porositäten der verschlossenen Wabenstruktur und des Verschlussstruktur-Teils zunehmen können, die Fluiditat des Verschlusselements sich stabilisieren kann, die Verschlussteile eine ausreichende Festigkeit haben, ohne aus dem Verschlussstruktur-Teil zu desorbieren, und nicht zu befürchten ist, dass eine Zunahme des Druckabfalls bewirkt wird.
• Eine verschlossene Wabenstruktur und ein Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung sind bei einer Trennwände mit einer hohen Porosität und eine große offene Stirnfläche enthaltenden verschlossenen Wabenstruktur und einem Herstellungsverfahren der verschlossenen Wabenstruktur besonders angemessen verwendbar.
• Bezugszeichenliste

1:

verschlossene Wabenstruktur

2:

Trennwand

3:

Wabe

4a:

ein Ende

4b:

anderes Ende

5a

und 5b: Verschlussteil

6:

Bienenwaben-Teil

7:

Umfangswand-Teil

10:

Verschlussstruktur-Teil

20:

Wabenstruktur-Teil

100

: Messvorrichtung

101a und 101b:

Probestück-Tragdraht

102a:

eine Oberfläche

102b:

andere Oberfläche

103:

Elektrode

104.

Sensor

A:

Längsachsenrichtung

B:

Durchmesserrichtung

b:

Probestückbreite

CA:

Wärmeausdehnungskoeffizient des Verschlussstruktur-Teils

CB:

Wärmeausdehnungskoeffizient des Wabenstruktur-Teils

L:

Probestücklänge

PA:

Porosität des Verschlussstruktur-Teils

PB:

Porosität des Wabenstruktur-Teils

S:

Mess-Probestück

t:

Probestückdicke

YA.

Elastizitätsmodul des Verschlussstruktur-Teils, und

YB:

Elastizitätsmodul des Wabenstruktur-Teils.

Claims (5)

1. Verschlossene Wabenstruktur mit einer Vielzahl durch Trennwände definierter Waben, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, wobei ein Ende jeder der vorbestimmten Waben durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist, wobei die Trennwand aus einer Cordierit-Komponente als einem Hauptbestandteil besteht, und ein durch Dividieren des Elastizitätsmoduls eines durch die Trennwände und das Verschlusselement gebildeten Verschlussstruktur-Teils durch den Elastizitätsmodul eines durch die Trennwände gebildeten Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert in einem Bereich von 1,05 bis 2,00 liegt.
2. Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei eine Porosität des Verschlussstruktur-Teils 80% oder niedriger ist, eine Porosität des Wabenstruktur-Teils in einem Bereich von 42% bis 70% liegt, und ein durch Dividieren der Porosität des Verschlussstruktur-Teils durch die Porosität des Wabenstruktur-Teils erhaltener Wert in einem Bereich von 1,10 bis 1,30 liegt.
3. Verschlossene Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein durchschnittlicher Porendurchmesser des Verschlussstruktur-Teils in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm liegt.
4. Verschlossene Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein durch Subtrahieren eines Wärmeausdehnungskoeffizienten des Wabenstruktur-Teils von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verschlussstruktur-Teils in einer Durchmesserrichtung, welche senkrecht zu einer Längsachsenrichtung der verschlossenen Wabenstruktur verläuft, erhaltener Wert in einem Bereich von ±0,3 × 10^-6/K liegt.
5. Herstellungsverfahren einer verschlossenen Wabenstruktur zum Herstellen der verschlossenen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche eine Vielzahl durch Trennwände definierter Waben, welche Durchgangskanäle für ein Fluid werden sollen, aufweist, wobei ein Ende jeder der vorbestimmten Waben durch ein Verschlusselement verschlossen ist und das andere Ende jeder der übrigen Waben durch das Verschlusselement verschlossen ist, wobei das Verschlusselement ein keramisches Ausgangsmaterial, einen Porenbildner, ein Netzmittel und ein Verdickungsmittel enthält, der Porenbildner in einem Verhältnis von 1 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% einer Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist, und das Verdickungsmittel in einem Verhältnis von 0,1 Gewichts-% bis 3,0 Gewichts-% der Gesamtmenge des Verschlusselements beigemischt ist.

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