DE102018001791A1

DE102018001791A1 - Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102018001791A1
Application number: DE102018001791.6A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Kashiwagi; Yasunori Yamazaki; Hideyuki TOYOSHIMA; Hirotaka Yamamoto
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: JP2018143973A; CN108568209B; US11339099B2; DE102018001791B4; JP6622741B2; US20180257998A1; CN108568209A

Abstract

Es wird eine Wabenstruktur mit ausgezeichneter Formgenauigkeit sowie Wärmeschockbeständigkeit offenbart. Die Wabenstruktur enthält einen Wabenstrukturkörper 5 mit porösen Trennwänden 1, die eine Vielzahl von Zellen 2 definieren, und einer ersten Umfangswand 3, die in zumindest einem Teil des Umfangs der Trennwände 1 angeordnet ist, und eine zweite Umfangswand 4, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite der ersten Umfangswand 3 umgibt. Der Wabenstrukturkörper 5 weist keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden 1 und der ersten Umfangswand 3 auf, und in einer Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 0,1 bis 0,3 mm.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2017 - 042737 , eingereicht am 3. Juli 2017 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wabenstruktur, und stärker bevorzug bezieht sie sich auf eine Wabenstruktur mit ausgezeichneter Formgenauigkeit sowie Wärmeschockbeständigkeit.
Beschreibung der verwandten Technik
Auf verschiedenen Gebieten wie Chemie, Elektrizität, Eisen und Stahl und dergleichen wurden Wabenstrukturen aus Keramik als Träger für Katalysatorvorrichtungen zur Verwendung bei umweltbedingten Gegenmaßnahmen, Rückgewinnung spezieller Substanzen und dergleichen eingesetzt. Ferner wurden die Wabenstrukturen aus Keramik als Abgasreinigungskatalysatorträger und -filter verwendet. Die Wabenstrukturen aus Keramik haben eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit und werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, wie oben beschrieben.
Eine solche Wabenstruktur hat eine Säulenform und enthält Trennwände, die eine Vielzahl von Zellen definieren, so dass Durchgangskanäle für ein Abgas gebildet werden, und eine Umfangswand, die so angeordnet ist, dass sie den Umfang der Trennwände umgibt (siehe z. B. Patentdokument 1). Die Wabenstruktur wird durch Extrudieren eines Formungsrohmaterials, enthaltend ein keramisches Rohmaterial und dergleichen, unter Erhalt eines Formkörpers in Form einer Wabe und Trocknen und Brennen des erhaltenen Formkörpers hergestellt. Bei der mit einem wie oben beschriebenen Verfahren hergestellten Wabenstruktur werden die Trennwände und die Umfangswand durch Extrudieren des Materials auf einmal gebildet, und daher bilden die Trennwände und die Umfangswand eine kontinuierliche Struktur. Hierin nachstehend wird die Wabenstruktur, bei der die Trennwände und die Umfangswand monolithisch durch Extrusion oder dergleichen gebildet werden, gelegentlich als die „monolithische Wabenstruktur“ bezeichnet.
Ferner wurde eine Technologie vorgeschlagen, bei der die Umfangswand der Wabenstruktur durch Bearbeiten wie Schleifen entfernt und ein Umfangsbeschichtungsmaterial, enthaltend das keramische Rohmaterial anstelle der entfernten Umfangswand, unter Bildung einer Umfangsdeckschicht aufgebracht wird (siehe z. B. Patentdokument 2). Bei der Wabenstruktur, die die Umfangsdeckschicht enthält, wird die Umfangswand durch Bearbeiten entfernt, und daher bilden die Trennwände und die Umfangsdeckschicht separate Strukturen. Hierin nachstehend wird die Wabenstruktur, die die Umfangsdeckschicht enthält, gelegentlich als die „Umfangs-beschichtete Wabenstruktur“ bezeichnet.

[Patentdokument 1] JP-A-H07-39761
[Patentdokument 2] JP-A-2013-56825

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine monolithische Wabenstruktur hat den Vorteil, dass, selbst wenn sich die Dicke einer Umfangswand verringert, die Wabenstruktur, verglichen mit einer Umfangs-beschichteten Wabenstruktur, eine ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit aufweist. Bei der monolithischen Wabenstruktur werden die Trennwände und die Umfangswand monolithisch durch Extrusion oder dergleichen gebildet, und daher besteht das Problem, dass sich die Formgenauigkeit der erhaltenen Wabenstruktur leicht verschlechtert. Ferner birgt, wie oben beschrieben, die Umfangs-beschichtete Wabenstruktur das Problem, dass ihre Wärmeschockbeständigkeit niedriger als die der monolithischen Wabenstruktur ist.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Probleme solcher herkömmlichen Technologien entwickelt. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Wabenstruktur mit ausgezeichneter Formgenauigkeit sowie Wärmeschockbeständigkeit gerichtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wabenstruktur wie folgt vorgesehen.

[1] Eine Wabenstruktur, umfassend:
- einen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die eine Vielzahl von Zellen definieren, die von einer Zulaufendfläche zu einer Ablaufendfläche verlaufen, so dass Durchgangskanäle für ein Fluid gebildet werden, und einer ersten Umfangswand, die in zumindest einem Teil des Umfangs der Trennwände angeordnet ist, und
- eine zweite Umfangswand, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite des Wabenstrukturkörpers umgibt,
- wobei der Wabenstrukturkörper keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden und der ersten Umfangswand aufweist, und
- in einer Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die maximale Dicke der ersten Umfangswand 0,1 bis 0,3 mm beträgt.
[2] Die Wabenstruktur gemäß [1] oben, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 0,8 bis 1,4 mm beträgt.
[3] Die Wabenstruktur gemäß [1] bis [2] oben, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Gesamtheit der maximalen Dicke der ersten Umfangswand und der durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 1,0 bis 1,7 mm beträgt.
[4] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen das Verhältnis der maximalen Dicke der ersten Umfangswand zur durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 0,1 bis 0,3 beträgt.
[5] Die Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [4] oben, wobei die Oberfläche der ersten Umfangswand eine unebene Fläche ist, die Unebenheiten aufweist, und in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand die 1,001- bis 1,003-fache Länge der Umfangslänge eines Kreisäquivalents zu einem Bereich einer Region, die von der ersten Umfangswand umgeben ist, beträgt.
[6] Die Wabenstruktur gemäß [5] oben, wobei die unebene Fläche der ersten Umfangswand eine gewellte Wellenform hat und die Wellenlänge der Wellenform 5,1 bis 8,5 mm beträgt.
[7] Die Wabenstruktur gemäß [5] oder [6] oben, wobei die unebene Fläche der ersten Umfangswand eine gewellte Wellenform hat und der Wert einer Differenz zwischen einer maximalen Dicke und einer minimalen Dicke der ersten Umfangswand 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

Eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt den Effekt, dass die Wabenstruktur eine ausgezeichnete Formgenauigkeit sowie Wärmeschockbeständigkeit hat. Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung enthält ferner eine zweite Umfangswand an der Außenseite eines Wabenstrukturkörpers, bestehend aus Trennwänden und einer ersten Umfangswand. Der Wabenstrukturkörper weist keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden und der ersten Umfangswand auf. Daher ist der Wabenstrukturkörper eine Struktur, bei der die Trennwände mit der ersten Umfangswand kontinuierlich sind. Dann wird bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung als die erste Umfangswand eine sehr dünne erste Umfangswand eingesetzt, bei der die maximale Dicke 0,1 bis 0,3 mm beträgt. Die erste Umfangswand hat die maximale Dicke von 0,3 mm oder weniger, und es werden leicht Mikrorisse in der ersten Umfangswand erzeugt. Ferner haben die in der ersten Umfangswand erzeugten Mikrorisse eine Pufferwirkung gegen Wärmeausdehnung. Bei der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten Mikrorisse mit der Pufferwirkung absichtlich in der ersten Umfangswand erzeugt, wodurch eine Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit der gesamten Wabenstruktur erreicht wird. Ferner ist die zweite Umfangswand so angeordnet, dass sie die erste Umfangswand bedecket, wodurch eine Verbesserung der Formgenauigkeit der Wabenstruktur erreicht wird, während die unzureichende Festigkeit der ersten Umfangswand kompensiert wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine erste Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Zulaufendfläche der in 1 gezeigten Wabenstruktur zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie X-X’ von 2 zeigt;
4 ist eine vergrößerte Draufsicht, die vergrößerte Teile einer ersten Umfangswand und einer zweiten Umfangswand der in 2 gezeigten Wabenstruktur zeigt;
5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Zulaufendfläche einer zweiten Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt; und
6 ist eine vergrößerte Draufsicht, die vergrößerte Teile einer ersten Umfangswand und einer zweiten Umfangswand der in 5 gezeigten Wabenstruktur zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich daher, dass Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen an den folgenden Ausführungsformen auf der Basis des gewöhnlichen Wissens eines Fachmanns vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(1) Wabenstruktur (erste Ausführungsform):
Eine erste Ausführungsform einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist eine Wabenstruktur 100, wie in 1 bis 4 gezeigt ist. Die Wabenstruktur 100 enthält ferner eine zweite Umfangswand 4 an der Außenseite eines Wabenstrukturkörpers 5. Der Wabenstrukturkörper 5 hat poröse Trennwände 1 und eine erste Umfangswand 3. Der Wabenstrukturkörper 5 weist keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden 1 und der ersten Umfangswand 3 auf. Das heißt, es kann davon ausgegangen werden, dass der Wabenstrukturkörper 5 eine Struktur ist, bei der die Trennwände 1 kontinuierlich mit der ersten Umfangswand 3 sind. Die Trennwände 1 des Wabenstrukturkörpers 5 definieren eine Vielzahl von Zellen 2, die von einer Zulaufendfläche 11 zu einer Ablaufendfläche 12 verlaufen, so dass Durchgangskanäle für ein Fluid gebildet werden. Die erste Umfangswand 3 ist so angeordnet, dass sie zumindest einen Teil des Umfangs der Trennwände 1 umgibt. Die zweite Umfangswand 4 ist so angeordnet, dass sie die Außenseite des Wabenstrukturkörpers 5 umgibt. Ferner beträgt bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 in einer Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 0,1 bis 0,3 mm.
Ein Beispiel für den Wabenstrukturkörper 5 ist eine Struktur, bei der die Trennwände 1 und die erste Umfangswand 3 monolithisch gebildet sind. Mit „die Trennwände 1 und die erste Umfangswand 3 sind monolithisch gebildet“ ist gemeint, dass die Trennwände 1 und die erste Umfangswand 3 gebildet werden, indem die Bildung auf einmal erfolgt. Hier ist Extrusion ein Beispiel für diese Bildung. Bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform kann davon ausgegangen werden, dass der Wabenstrukturkörper 5 eine Struktur ist, die aus einem Sinterkörper besteht, bei dem die Trennwände 1 kontinuierlich mit der ersten Umfangswand 3 sind.
Hier ist 1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die erste Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Zulaufendfläche der in 1 gezeigten Wabenstruktur zeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie X-X’ von 2 zeigt. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht, die vergrößerte Teile der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand der in 2 gezeigten Wabenstruktur zeigt.
Die Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform weist den Effekt auf, dass die Wabenstruktur eine ausgezeichnete Formgenauigkeit sowie Wärmeschockbeständigkeit hat. Das heißt, die Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Struktur, bei der die Trennwände 1 kontinuierlich mit der ersten Umfangswand 3 sind, und die zweite Umfangswand 4 ist ferner an einer Außenseite der ersten Umfangswand 3 angeordnet. Dann wird bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform als die erste Umfangswand 3 die sehr dünne erste Umfangswand 3 eingesetzt, bei der die maximale Dicke 0,1 bis 0,3 mm beträgt. Die erste Umfangswand 3 hat die maximale Dicke von 0,1 bis 0,3 mm, und es werden leicht Mikrorisse in der ersten Umfangswand 3 erzeugt, und die Mikrorisse haben eine Pufferwirkung gegen Wärmeausdehnung. Folglich werden bei der Wabenstruktur 100 der vorliegenden Ausführungsform die Mikrorisse leicht in der ersten Umfangswand 3 erzeugt, wodurch eine Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit der gesamten Wabenstruktur 100 unter Verwendung der Pufferwirkung der Mikrorisse erreicht wird. Ferner ist die zweite Umfangswand 4 so angeordnet, dass sie die erste Umfangswand 3 bedeckt, wodurch eine Verbesserung der Formgenauigkeit der Wabenstruktur 100 erreicht wird, während die unzureichende Festigkeit der ersten Umfangswand 3 kompensiert wird.
Übersteigt die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 0,3 mm, erhöht sich die Dicke der ersten Umfangswand 3 übermäßig, es können daher nur schwer Mikrorisse in der ersten Umfangswand 3 erzeugt werden, und die Pufferwirkung kann durch die Mikrorisse nur schwer erhalten werden. Ferner erhöht sich, wenn die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 0,3 mm übersteigt und die zweite Umfangswand 4 so angeordnet ist, dass sie die erste Umfangswand 3 bedeckt, die Gesamtdicke der ersten Umfangswand 3 und der zweite Umfangswand 4, und wird diese Wabenstruktur mit einer Wabenstruktur derselben Größe verglichen, verringert sich die effektive Schnittfläche der Zellen 2, die die Durchgangskanäle für das Fluid bilden. Ist die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 kleiner als 0,1 mm, treten aufgrund der Verschlechterung der Festigkeit wahrscheinlich Schäden und dergleichen an der ersten Umfangswand 3 auf. Ferner wird, wenn die Wabenstruktur die erste Umfangswand 3 nicht aufweist, der Wabenstrukturkörper 5 während der Herstellung leicht verformt, und die Formgenauigkeit der Wabenstruktur 100 verschlechtert sich. Hierin nachstehend, sofern nicht anders angegeben, ist unter der „Dicke der ersten Umfangswand“ die „Dicke der ersten Umfangswand“ in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen zu verstehen. Ferner ist unter der „Dicke der zweiten Umfangswand“ und der „Dicke der Trennwände“ auch die „Dicke der zweiten Umfangswand“ und die „Dicke der Trennwände“ in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen zu verstehen.
Die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm. Gemäß einem solchen Aufbau kann die Pufferwirkung durch die Mikrorisse, die in der ersten Umfangswand 3 erzeugt werden, geeigneter erhalten werden, während die Beschädigung der ersten Umfangswand 3 unterbunden wird.
Die Oberfläche der ersten Umfangswand 3 kann einer Bearbeitung wie Schleifen unterzogen werden. Das heißt, die Trennwände 1 und die erste Umfangswand 3 bilden eine monolithische Struktur, die mittels Durchführen der Extrusion auf einmal gebildet wird, während ihrer Herstellungsstufe, beispielsweise während der Extrusion, kann ihre maximale Dicke jedoch 0,3 mm übersteigen. Beispielsweise kann die Oberfläche der ersten Umfangswand 3 mit der maximalen Dicke von mehr als 0,3 mm einer bekannten Bearbeitung wie Schleifen unterzogen werden, so dass die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 0,3 mm oder weniger beträgt, bevor die zweite Umfangswand 4 angeordnet wird.
Die maximale Dicke der ersten Umfangswand 3 ist ein maximaler Wert unter den gemessenen Dicken von 24 Punkten, die durch Messen der Dicke der ersten Umfangswand 3 an acht Punkten in jedem von drei nachstehend beschriebenen Querschnitten in der Wabenstruktur 100 eines Messobjekts erhalten wird. Die Querschnitte, in denen die Dicken der ersten Umfangswand 3 gemessen werden, sind drei Querschnitte, die einen Querschnitt der Wabenstruktur 100 auf der Seite der Zulaufendfläche 11, einen Querschnitt der Wabenstruktur 100 auf der Seite der Ablaufendfläche 12 und einen zentralen Querschnitt der Wabenstruktur 100 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2 umfassen. Der Querschnitt der Wabenstruktur 100 auf der Seite der Zulaufendfläche 11 ist ein optionaler Querschnitt innerhalb von 5 % einer Länge von der Zulaufendfläche 11 der Wabenstruktur 100 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2. Der Querschnitt der Wabenstruktur 100 auf der Seite der Ablaufendfläche 12 ist ein optionaler Querschnitt innerhalb von 5 % einer Länge von der Ablaufendfläche 12 der Wabenstruktur 100 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2. Der zentrale Querschnitt der Wabenstruktur 100 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2 ist ein optionaler Querschnitt innerhalb von ±5 % einer Länge von der Mitte der Wabenstruktur 100 in der Verlaufsrichtung der Zellen 2. Was die Messpunkte in jedem Querschnitt anbelangt, wird zunächst in jedem Querschnitt ein Messpunkt bestimmt. Dann werden sieben Messpunkte bestimmt, die sich im Uhrzeigersinn aller 45° vom obigen Messpunkt aus bewegen. Es werden acht Messpunkte, die durch Addieren des zunächst bestimmten Messpunktes zu den sieben um jeweils 45° bewegten Messpunkten erhalten wurden, als die Messpunkte in jedem Querschnitt bestimmt.
Dann wird jeder Messpunkt mit einem Rasterelektronenmikroskop oder einem Mikroskop zum Messen der Dicke der ersten Umfangswand 3 beobachtet, nachdem die Messpunkte wie oben beschrieben bestimmt wurden. Die Dicke der ersten Umfangswand 3 ist eine Dicke in einer normalen Richtung zur Oberfläche der ersten Umfangswand 3. Ferner sind, wenn die Dicke der ersten Umfangswand 3 gemessen wird, sich überschneidende Abschnitte der ersten Umfangswand 3 und der Trennwände 1 zu beobachten, und das Vorliegen/Fehlen einer Grenze zwischen der ersten Umfangswand 3 und den Trennwänden 1 kann bestätigt werden. Gibt es keine Grenzen zwischen der ersten Umfangswand 3 und den Trennwänden 1, kann davon ausgegangen werden, dass es keine Grenzfläche zwischen der ersten Umfangswand 3 und den Trennwänden 1 gibt. Beispielsweise kann, wenn die erste Umfangswand 3 und die Trennwände 1 eine Struktur bilden, die aus dem Sinterkörper besteht, angenommen werden, dass die erste Umfangswand 3 monolithisch mit dem Trennwänden 1 gebildet ist. Es versteht sich, dass das Vorliegen/Fehlen der Grenze gemäß einer Farbtondifferenz zwischen der ersten Umfangswand 3 und den Trennwänden 1 in einem Bild bestätigt werden kann. Beispielsweise unterscheidet sich, wenn sich die Zusammensetzung der ersten Umfangswand 3 von der der Trennwände 1 unterscheidet, der Farbton der ersten Umfangswand 3 von dem der Trennwände 1. Ferner kann, abgesehen von dem oben genannten Farbton, das Vorliegen/Fehlen der Grenze beispielsweise gemäß den Teilchendurchmessern von Teilchen, die die erste Umfangswand 3 bzw. die Trennwände 1 bilden, oder eine Differenz bezüglich der Dichte, z. B. einer Differenz bezüglich der Porosität oder dergleichen, bewertet werden.
Eine Grenze zwischen der ersten Umfangswand 3 und der zweiten Umfangswand 4 kann in einem vergrößerten Bild mit dem Rasterelektronenmikroskop oder dem Mikroskop bestätigt werden. Beispielsweise kann, in dem oben genannten Bild, die Grenze gemäß einer Farbtondifferenz zwischen der ersten Umfangswand 3 und der zweiten Umfangswand 4 bewertet werden. Ferner kann, abgesehen von dem oben genannten Farbton, die Grenze beispielsweise gemäß den Teilchendurchmessern von Teilchen, die die erste Umfangswand 3 bzw. die zweite Umfangswand 4 bilden, oder eine Differenz bezüglich der Dichte, z. B. eine Differenz bezüglich der Porosität oder dergleichen, bewertet werden.
Gemäß der Wabenstruktur 100 beträgt in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 4 vorzugsweise 0,8 bis 1,4 mm und ferner bevorzugt 0,8 bis 1,0 mm. Ist die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 4 kleiner als 0,8 mm, wird die erste Umfangswand 3 möglicherweise ungünstig freigelegt. Andererseits kann sich, wenn die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 4 1,4 mm übersteigt, die Wärmeschockbeständigkeit verschlechtern.
In der vorliegenden Beschreibung ist die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 4 ein Durchschnittswert gemessener Dicken von insgesamt 24 Punkten, die durch Messen der Dicke der zweiten Umfangswand 4 an acht Punkten in jedem von drei Querschnitten der Wabenstruktur 100 des Messobjekts erhalten werden. Ein Verfahren zum Messen der Dicke der zweiten Umfangswand 4 entspricht dem bisher beschriebenen Verfahren zum Messen der Dicke der ersten Umfangswand 3.
In der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt die Gesamtheit der maximalen Dicke der ersten Umfangswand 3 und der durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 4 vorzugsweise 1,0 bis 1,7 mm und stärker bevorzugt 1,0 bis 1,2 mm. Ist die oben genannte Gesamtdicke kleiner als 1,0 mm, kann sich die Festigkeit der Wabenstruktur 100 verschlechtern. Andererseits kann sich, wenn die oben genannte Gesamtdicke 1,7 mm übersteigt, die Wärmeschockbeständigkeit verschlechtern.
In der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 beträgt das Verhältnis der maximalen Dicke der ersten Umfangswand 3 zur durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 4 vorzugsweise 0,1 bis 0,3 und stärker bevorzugt 0,1 bis 0,25. Ist das oben genannte Verhältnis kleiner als 0,1, kann sich die Festigkeit der Wabenstruktur 100 verschlechtern. Andererseits kann sich, wenn das oben genannte Verhältnis 0,3 übersteigt, die Wärmeschockbeständigkeit verschlechtern.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Form der Zellen 2 in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 2. Beispiele für die Form der Zellen 2 umfassen eine dreieckige Form, eine viereckige Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form, eine runde Form und irgendeine Kombination dieser Formen.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Trennwände 1 50 bis 500 µm. Ist die Dicke der Trennwände 1 kleiner als 50 µm, kann sich die Festigkeit der Wabenstruktur 100 verschlechtern. Ist die Dicke der Trennwände 1 größer als 500 µm, kann sich die Reinigungsleistung verschlechtern, oder der Druckabfall beim Leiten eines Gases durch die Wabenstruktur 100 kann sich erhöhen.
Vorzugsweise beträgt die Porosität der Trennwände 1 20 bis 70 %. Ist die Porosität der Trennwände 1 kleiner als 20 %, kann sich der Druckabfall der Wabenstruktur 100 erhöhen. Beispielsweise kann, wenn die Wabenstruktur als ein PM-Auffangfilter verwendet wird, der in einem Abgassystem eines Motors angeordnet werden soll, ein Leistungsabfall des Motors verursacht werden. Ferner kann, wenn die Porosität der Trennwände 1 70 % übersteigt, möglicherweise keine ausreichende Festigkeit erhalten werden. Die Porosität der Trennwände 1 ist ein Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird. Ein Beispiel des Quecksilberporosimeters ist AutoPore 9500 (Handelsname), hergestellt von der Micromeritics Instrument Corp.
Vorzugsweise beträgt die Zelldichte der Wabenstruktur 100 beispielsweise 15 bis 200 Zellen/cm². Ist die Zelldichte kleiner als 15 Zellen/cm², und wird die Wabenstruktur 100 als ein Abgasreinigungsbauteil verwendet, verringert sich die Fläche für die Durchführung einer Abgasreinigungsbehandlung, und es kann möglicherweise keine ausreichende Reinigungsleistung ausgeübt werden. Andererseits kann sich, wenn die Zelldichte 200 Zellen/cm² übersteigt, der Druckabfall beim Leiten des Gases durch die Wabenstruktur 100 erhöhen.
Ein Beispiel für die Gesamtform der Wabenstruktur 100 ist eine Säulenform, bei der eine Endfläche eine runde Form, eine ovale Form oder dergleichen hat. Was beispielsweise die Größe der Wabenstruktur 100 mit der runden Säulenform anbelangt, beträgt der Durchmesser ihrer unteren Fläche vorzugsweise 50 bis 450 mm. Ferner beträgt die Länge der Wabenstruktur 100 in einer zentralen Achsenrichtung vorzugsweise 10 bis 450 mm.
Es gibt keine speziellen Einschränkungen in Bezug auf das Material der Trennwände 1 und der ersten Umfangswand 3. Ein Beispiel für das Material der Trennwände 1 und der ersten Umfangswand 3 ist ein Material, das Keramik als eine Hauptkomponente enthält. Ein geeignetes Beispiel für Keramik ist ein Material, das zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, einem Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterial, Mullit, Aluminiumoxid, Aluminiumtitanat, Siliciumnitrid, einem Cordierit bildenden Rohmaterial, Lithiumaluminiumsilicat und einem Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterial, enthält. Wenn das Material „Keramik als die Hauptkomponente enthält“, bedeutet das, dass Keramik mit 50 Masse-% oder mehr in dem gesamten Material enthalten ist.
Es gibt keine spezielle Einschränkung in Bezug auf das Material der zweiten Umfangswand 4. Ein Beispiel für das Material der zweiten Umfangswand 4 ist ein Material, das Keramik als eine Hauptkomponente enthält. Ein Beispiel für das Material der zweiten Umfangswand 4 ist ähnlich dem geeigneten Beispiel für das Material der Trennwände 1 und der ersten Umfangswand 3. Stärker bevorzugt ist die zweite Umfangswand 4 eine Umfangsdeckschicht, die durch Beschichten der Oberfläche der ersten Umfangswand 3 mit einem Umfangsbeschichtungsmaterial gebildet wird, das ein wie oben beschriebenes Material enthält.
(2) Wabenstruktur (zweite Ausführungsform):
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben. Vorzugsweise wird die Wabenstruktur der zweiten Ausführungsform ähnlich der bisher beschriebenen Wabenstruktur der ersten Ausführungsform gebildet, außer dass die Form der Oberfläche der ersten Umfangswand eine unebene Fläche ist, die Unebenheiten aufweist. Hier ist 5 eine Draufsicht, die schematisch eine Zulaufendfläche der zweiten Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 ist eine vergrößerte Draufsicht, die vergrößerte Teile einer ersten Umfangswand und einer zweiten Umfangswand der in 5 gezeigten Wabenstruktur zeigt.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, enthält eine Wabenstruktur 200 der vorliegenden Ausführungsform einen Wabenstrukturkörper 25 und eine zweite Umfangswand 24. Der Wabenstrukturkörper 25 hat poröse Trennwände 21, und eine erste Umfangswand 23 ist in zumindest einem Teil des Umfangs der Trennwände 21 angeordnet. Die Trennwände 21 des Wabenstrukturkörpers 25 definieren eine Vielzahl von Zellen 22, die von einer Zulaufendfläche 31 zu einer Ablaufendfläche verlaufen (nicht gezeigt), so dass Durchgangskanäle für ein Fluid gebildet werden.
Der Wabenstrukturkörper 25 weist keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden 21 und der ersten Umfangswand 23 auf. Das heißt, der Wabenstrukturkörper 25 der Wabenstruktur 200 ist eine Struktur, die von einem Sinterkörper gebildet wird, bei dem die Trennwände 21 kontinuierlich mit der ersten Umfangswand 23 sind. Die maximale Dicke der ersten Umfangswand 23 in einer Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 22 beträgt 0,1 bis 0,3 mm.
Ferner ist bei der Wabenstruktur 200 der vorliegenden Ausführungsform die Oberfläche der ersten Umfangswand 23 die unebene Fläche, die Unebenheiten 26 aufweist. Gemäß einem solchen Aufbau werden leicht Mikrorisse in der ersten Umfangswand 23 erzeugt. Die Unebenheiten 26 der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 können in einem Teil der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 gebildet sein oder über die gesamte Region der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 gebildet sein.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Bildung der Unebenheiten 26 in der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 ist ein Verfahren zur Bildung der Unebenheiten in der Oberfläche eines Wabenformkörpers während der Extrusion des Wabenformkörpers, bei dem es sich um einen Vorläufer des Wabenstrukturkörpers 25 handelt. Beispielsweise werden die Bedingungen eines Formungsbauteils zur Verwendung während der Extrusion und dergleichen geeignet festgelegt, so dass der Wabenformkörper mit einer umlaufenden Oberfläche, in der die Unebenheiten gebildet sind, hergestellt werden kann.
Ist die Oberfläche der ersten Umfangswand 23 die unebene Fläche, in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen 22, ist die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 größer als die Umfangslänge eines Kreisäquivalents zu einem Bereich einer Region, die von der ersten Umfangswand 23 umgeben ist. In der Wabenstruktur 200 der vorliegenden Ausführungsform ist die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 vorzugsweise eine Länge, die das 1,001- bis 1,003-Fache und stärker bevorzugt das 1,001- bis 1,002-Fache der Umfangslänge des Kreisäquivalents zu dem Bereich der Region, die von der ersten Umfangswand 23 umgeben ist, beträgt.
Die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 ist ein Durchschnittswert von drei gemessenen Umfangslängen, die durch Messen der Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 in jedem von drei Querschnitten der Wabenstruktur 200 eines Messobjekts erhalten wurden. Die drei Querschnitte, in denen die Umfangslängen der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 gemessen werden, sind drei Querschnitte, die einen Querschnitt der Wabenstruktur 200 auf der Seite der Zulaufendfläche 31, einen Querschnitt der Wabenstruktur 200 auf der Seite der Ablaufendfläche (nicht gezeigt) und einen zentralen Querschnitt der Wabenstruktur 200 in der Verlaufsrichtung der Zellen 22 umfassen. Vorzugsweise sind die drei Querschnitte zum Messen der Umfangslänge dieselben wie die drei Querschnitte zum Messen der Dicke der ersten Umfangswand 23. Die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 in jedem Querschnitt ist unter Verwendung eines Messinstruments mit vorbestimmten Maßeinteilungen messbar. Während der Messung wird die Messung vorzugsweise an einem vergrößerten Bild unter Verwendung eines Mikroskops durchgeführt. Die Vergrößerung während der Messung ist beispielsweise etwa das 50-Fache. Die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 kann als ein theoretischer Wert unter Verwendung von Werten „einer Wellenlänge P“, „einer Dicke des dicksten Abschnitts der ersten Umfangswand 23“ und „einer Dicke des dünnsten Abschnitts der ersten Umfangswand 23“, die später beschrieben werden, berechnet werden.
Die unebene Fläche der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 hat eine gewellte Wellenform, und die Wellenlänge P der Wellenform beträgt vorzugsweise 5,1 bis 8,5 mm und stärker bevorzugt 5,1 bis 6,4 mm. Die Wellenlänge P der Wellenform ist ein Abstand von einer Oberseite zu einer Oberseite der Wellenform in der unebenen Fläche. Die Wellenlänge P der Wellenform kann durch Messen des Abstandes von der Oberseite zur Oberseite der Wellenform bei der Messung des vergrößerten Bildes unter Verwendung des Mikroskops, das beim Erhalt der Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 verwendet wird, erhalten werden.
Die unebene Fläche der Oberfläche der ersten Umfangswand 23 hat die gewellte Wellenform, und ein Wert T einer Differenz zwischen einer maximalen Dicke A_max und einer minimalen Dicke A_min der ersten Umfangswand 23 beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm und stärker bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm. „Die maximale Dicke A_max“ ist die Dicke des dicksten Abschnitts der ersten Umfangswand 23 in der Wellenform der Oberfläche der ersten Umfangswand 23. „Die minimale Dicke A_min“ ist die Dicke des dünnsten Abschnitts der ersten Umfangswand 23 in der Wellenform der Oberfläche der ersten Umfangswand 23.
(3) Herstellungsverfahren der Wabenstruktur:
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wird ein geknetetes Material mit Formbarkeit zur Herstellung der Trennwände und der ersten Umfangswand hergestellt. Das geknetete Material zur Herstellung der Trennwände und der ersten Umfangswand kann hergestellt werden, indem geeignet ein Additiv wie ein Bindemittel und Wasser zu einem Material zugegeben wird, das als Rohmaterialpulver aus der oben genannten geeigneten Materialgruppe der Trennwände ausgewählt wurde. Beispiele für das oben genannte Additiv umfassen ein organisches Bindemittel, ein Dispergiermittel und ein oberflächenaktives Mittel. Beispiele für das organische Bindemittel umfassen Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol. Ein Beispiel für das Dispergiermittel ist Ethylenglycol. Beispiele für das oberflächenaktive Mittel umfassen Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseife und mehrwertigen Alkohol.
Als nächstes wird das hergestellte geknetete Material extrudiert, so dass ein säulenförmiger Wabenformkörper mit Trennwänden, die eine Vielzahl von Zellen definieren, und einer ersten Umfangswand, die so angeordnet ist, dass sie die Trennwände umgibt, erhalten wird. Bei der Extrusion ist ein Extrudermundstück verwendbar, bei dem Schlitze mit der umgekehrten Form des zu bildenden Wabenformkörpers in der Oberfläche zum Extrudieren eines gekneteten Materials gebildet werden. Die maximale Dicke der ersten Umfangswand während der Formung kann 0,3 mm oder weniger oder mehr als 0,3 mm betragen. Übersteigt die maximale Dicke der ersten Umfangswand 0,3 mm, wird die maximale Dicke vorzugsweise geeignet auf einen Bereich von 0,1 bis 0,3 mm durch bekannte Bearbeitung oder dergleichen eingestellt, bevor ein Schritt der Bildung einer nachstehend genannten zweiten Umfangswand durchgeführt wird.
Der erhaltene Wabenformkörper kann getrocknet werden, beispielsweise mit Mikrowellen und Heißluft. Ferner können offene Enden der Zellen mit einem Material ähnlich dem bei der Herstellung des Wabenformkörpers verwendeten verschlossen werden, so dass Verschlussabschnitte angeordnet werden.
Als nächstes wird der erhaltene Wabenformkörper gebrannt, wodurch der Wabenstrukturkörper erhalten wird, der die Trennwände und die erste Umfangswand umfasst. Der Wabenstrukturkörper ist die Wabenstruktur vor dem Anordnen der zweiten Umfangswand. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre variieren gemäß dem bei der Herstellung des Wabenformkörpers verwendeten Material, und der Fachmann kann die für das ausgewählte Material am besten geeignete Brenntemperatur und Brennatmosphäre auswählen. Hier wird, wenn die maximale Dicke der ersten Umfangswand des erhaltenen Wabenstrukturkörpers 0,3 mm übersteigt, die Oberfläche der ersten Umfangswand vorzugsweise geeignet mit der bekannten Bearbeitung oder dergleichen geschliffen, wodurch ihre maximale Dicke auf den Bereich von 0,1 bis 0,3 mm eingestellt wird.
Als nächstes wird das Umfangsbeschichtungsmaterial zur Bildung der zweiten Umfangswand hergestellt. Das Umfangsbeschichtungsmaterial kann hergestellt werden, indem geeignet ein Additiv wie das Bindemittel und Wasser zu einem Material zugegeben werden, das als das Rohmaterialpulver aus der oben genannten geeigneten Materialgruppe der zweiten Umfangswand ausgewählt ist.
Als nächstes wird das erhaltene Umfangsbeschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Wabenstrukturkörpers aufgebracht. Das aufgebrachte Umfangsbeschichtungsmaterial wird getrocknet, und die zweite Umfangswand wird auf der Oberfläche der ersten Umfangswand des Wabenstrukturkörpers gebildet. Sofern notwendig, kann der mit dem Umfangsbeschichtungsmaterial beschichtete Wabenstrukturkörper gebrannt werden, nachdem das Umfangsbeschichtungsmaterial getrocknet wurde. Wie oben beschrieben, kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das bisher beschriebene Verfahren beschränkt.
(Beispiele)
(Beispiel 1)
Zu 100 Masseteilen des Cordierit bildenden Rohmaterials wurden 35 Masseteile Dispergiermedium, 6 Masseteile organisches Bindemittel und 0,5 Masseteile Dispergiermittel zugegeben, gemischt und geknetet, so dass ein geknetetes Material für die Extrusion hergestellt wurde. Als das Cordierit bildende Rohmaterial wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talk und Siliciumdioxid verwendet. Wasser wurde als das Dispergiermedium verwendet, Kokse mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 bis 10 µm wurden als Porenbildner verwendet, Hydroxypropylmethylcellulose wurde als das organische Bindemittel verwendet, und Ethylenglycol wurde als das Dispergiermittel verwendet.
Als nächstes wurde das geknetete Material unter Verwendung einer Düse zur Herstellung eines Wabenformkörpers extrudiert, und es wurde ein Wabenformkörper erhalten, so dass die Gesamtform eine runde Säulenform war.
Dann wurde der Wabenformkörper mit einem Mikrowellentrockner getrocknet, und weiter vollständig mit einem Heißlufttrockner getrocknet. Danach wurden beide Endflächen des Wabenformkörpers geschnitten, so dass die Dimension des Wabenformkörpers auf eine vorbestimmte Dimension eingestellt wurde.
Als nächstes wurde der getrocknete Wabenformkörper entfettet und gebrannt, wodurch ein Wabenstrukturkörper erhalten wurde, der Trennwände und eine erste Umfangswand enthält. Der erhaltene Wabenstrukturkörper hatte eine runde Säulenform, bei der der Durchmesser jeder Endfläche 190 mm betrug und die Länge in der Zellenverlaufsrichtung 200 mm betrug. Die Dicke der Trennwände betrug 110 µm. Die maximale Dicke der ersten Umfangswand betrug 0,1 mm. Die Zelldichte betrug 60 Zellen/cm².
Als nächstes wurde ein Umfangsbeschichtungsmaterial auf die Oberfläche der ersten Umfangswand des Wabenstrukturkörpers aufgebracht, und das aufgebrachte Umfangsbeschichtungsmaterial wurde getrocknet, wodurch eine zweite Umfangswand hergestellt wurde. Das Umfangsbeschichtungsmaterial wurde durch Mischen von Cordierit-Teilchen, kolloidalem Siliciumdioxid, Wasser und einem Dispergiermittel hergestellt.
Wie oben beschrieben, wurde die Wabenstruktur von Beispiel 1 hergestellt, die den Wabenstrukturkörper mit den Trennwänden und der ersten Umfangswand und die zweite Umfangswand enthält, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite der ersten Umfangswand des Wabenstrukturkörpers umgibt. Die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand betrug 1,0 mm. Tabelle 1 zeigt die maximale Dicke und die minimale Dicke der ersten Umfangswand in den Spalten „maximale Dicke A_max (mm) der ersten Umfangswand“ und „minimale Dicke A_min (mm) der ersten Umfangswand“. Tabelle 1 zeigt die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand in der Spalte „durchschnittliche Dicke B (mm) der zweiten Umfangswand“. Hierin nachstehend wird die maximale Dicke der ersten Umfangswand als die „maximale Dicke A_max“ oder einfach als die „Dicke A_max“ bezeichnet, und die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand wird als die „durchschnittliche Dicke B“ oder einfach als die „Dicke B“ bezeichnet. Tabelle 1 zeigt den Gesamtwert (mm) der maximalen Dicke A_max der ersten Umfangswand und der durchschnittlichen Dicke B der zweiten Umfangswand in der Spalte „Dicke A_max + Dicke B (mm)“. Tabelle 1 zeigt das Verhältnis der maximalen Dicke A_max der ersten Umfangswand zur durchschnittlichen Dicke B der zweiten Umfangswand in der Spalte „Dicke A_max/Dicke B“. Ferner zeigt Tabelle 1 einen Wert einer Differenz zwischen der maximalen Dicke A_max und der minimalen Dicke A_min (mm) der ersten Umfangswand in der Spalte „Wert der Differenz bezüglich der Dicke der ersten Umfangswand“.
Die maximale Dicke A_max und die minimale Dicke A_min der ersten Umfangswand wurden aus einem maximalen Wert und einem minimalen Wert unter den gemessenen Dicken von 24 Punkten erhalten, die durch Messen der Dicke der ersten Umfangswand an acht Punkten in jedem von drei nachstehend genannten Querschnitten in der Wabenstruktur eines Messobjekts erhalten wurden. Die Querschnitte, in denen die Dicken der ersten Umfangswand gemessen wurden, waren drei Querschnitte, umfassend einen Querschnitt der Wabenstruktur auf der Seite einer Zulaufendfläche, einen Querschnitt der Wabenstruktur auf der Seite einer Ablaufendfläche und einen zentralen Querschnitt der Wabenstruktur in einer Zellenverlaufsrichtung. Der Querschnitt der Wabenstruktur auf der Seite der Zulaufendfläche war ein optionaler Querschnitt innerhalb von 5 % einer Länge von der Zulaufendfläche der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung. Der Querschnitt der Wabenstruktur auf der Seite der Ablaufendfläche war ein optionaler Querschnitt innerhalb von 5 % einer Länge von der Ablaufendfläche der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung. Der zentrale Querschnitt der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung war ein optionaler Querschnitt innerhalb von ±5 % einer Länge von der Mitte der Wabenstruktur in der Zellenverlaufsrichtung.
Die durchschnittliche Dicke B der zweiten Umfangswand war ein Durchschnittswert gemessener Dicken an insgesamt 24 Punkten, die durch Messen der Dicke der zweiten Umfangswand an acht Punkten in jedem der oben genannten drei Querschnitte der Wabenstruktur des Messobjekts erhalten wurden.
Was die Wabenstruktur von Beispiel 1 anbelangt, wurde die Oberfläche der ersten Umfangswand mit dem folgenden Verfahren beobachtet, und das Vorliegen/Fehlen von Unebenheiten der Oberfläche der ersten Umfangswand wurde bestätigt. Ferner wurde, wenn die Unebenheiten in der Oberfläche der ersten Umfangswand bestätigt wurden, die „Wellenlänge P“ einer Wellenform aufgrund dieser Unebenheiten gemessen. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis.
Die „Umfangslänge P’ einer Wellenform“ der Oberfläche der ersten Umfangswand der Wabenstruktur von Beispiel 1 wurde gemessen. Die „Wellenlänge P“ und die „Umfangslänge P’ der einen Wellenform“ wurden gemessen, indem eine Dimension eines mit einem Mikroskop vergrößerten Bildes unter Verwendung eines Messinstruments mit vorbestimmten Maßeinteilungen gemessen wurde. Bei der „Umfangslänge P’ der einen Wellenform“ wurde die Wellenform von einer Oberseite zu einer anderen benachbarten Oberseite als „eine Wellenform“ definiert, und die Umfangslänge war die Länge einer Geraden, die zwei Regionen des dicksten Abschnitts der ersten Umfangswand mit einer Region des dünnsten Abschnitts verbindet, die zwischen den zwei Regionen vorlag. Ferner wurde ein Bereich einer Region, die von der ersten Umfangswand umgeben ist, erhalten, und die Umfangslänge eines Kreisäquivalents zum erhaltenen Bereich wurde berechnet. Die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand betrug das 1,001-Fache der oben genannten „Umfangslänge des Kreisäquivalents“. Tabelle 1 zeigt eine Vergrößerung der „Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand“ zur oben genannten „Umfangslänge des Kreisäquivalents“ in der Spalte „Vergrößerung der Umfangslänge“.
Was die Wabenstruktur von Beispiel 1 anbelangt, wurden die „Wärmeschockbeständigkeit“ und „Formgenauigkeit“ mit den folgenden Verfahren bewertet. Ferner wurde die Oberfläche der ersten Umfangswand mit dem Mikroskop beobachtet, und es wurde bestätigt, ob Mikrorisse in der Oberfläche der ersten Umfangswand erzeugt wurden oder nicht. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
(Wärmeschockbeständigkeit)
Zunächst wurde die Wabenstruktur eines Bewertungsobjektes in einem Brennofen platziert, und die Temperatur in dem Brennofen wurde allmählich erhöht. Erreichte die Wabenstruktur eine vorbestimmte Temperatur, wurde die Wabenstruktur aus dem Brennofen entfernt und auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Danach wurde bestätigt, ob Risse in der zweiten Umfangswand und dem Wabenstrukturkörper vorlagen oder nicht. Wurden die Risse bestätigt, wurde die Temperatur in dem Brennofen, in dem die Wabenstruktur erhitzt wurde, als die Risserzeugungstemperatur definiert. Wurden keine Risse bestätigt, wurde die Wabenstruktur ferner bei Bedingungen erhitzt, bei denen die Temperatur im Brennofen erhöht wurde, und das Vorliegen/Fehlen der Risse wurde erneut mit einem Verfahren ähnlich dem oben genannten Verfahren bestätigt. Bei der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit erfolgte die Bewertung gemäß den folgenden Bewertungskriterien auf der Basis der gemessenen Risserzeugungstemperatur. Betrug die Risserzeugungstemperatur 650 °C oder mehr, war das Ergebnis Bewertung „A“. Betrug die Risserzeugungstemperatur 600 °C oder mehr und weniger als 650 °C, war das Ergebnis Bewertung „B“. Betrug die Risserzeugungstemperatur 550 °C oder mehr und weniger als 600 °C, war das Ergebnis Bewertung „C“. Betrug die Risserzeugungstemperatur 500 °C oder mehr und weniger als 550 °C, war das Ergebnis Bewertung „D“. Betrug die Risserzeugungstemperatur weniger als 500 °C, war das Ergebnis Bewertung „E“. Bei der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit wurden „A“, „B“, „C“ und „D“ als bestanden betrachtet.
(Formgenauigkeit (Rundheit))

Bei der Bewertung der Formgenauigkeit wurde die Rundheit der runden säulenförmigen Wabenstruktur gemessen, und die Bewertung erfolgte auf der Basis der folgenden Bewertungskriterien. Es versteht sich, dass die Rundheit die Größe einer Differenz von einem runden geometrischen Kreis angibt. In der vorliegenden Ausführungsform wurden der maximale Durchmesser und der minimale Durchmesser in einer Endfläche der Wabenstruktur mit zwei Schieblehren gemessen, und die Differenz zwischen den Durchmessern wurde erhalten, wodurch die Rundheit (mm) berechnet wurde. Dann wurde eine gemessene Rundheit von 3,2 mm oder weniger als „ausgezeichnet“ bewertet, eine gemessene Rundheit von mehr als 3,2 mm und 5,0 mm oder weniger wurde als „gut“ bewertet, und eine gemessene Rundheit von mehr als 5,0 mm wurde als „fehlt“ bewertet. [0070] [Tabelle 2]

	Wänneschockbeständigkeit	Formgenauigkeit (Rundheit)	Vorliegen/Fehlen von Mikrorissen
Beispiel 1	A	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 2	A	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 3	A	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 4	B	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 5	B	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 6	B	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 7	C	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 8	C	ausgezeichnet	vorhanden
Beispiel 9	C	gut	vorhanden
Beispiel 10	D	ausgezeichnet	vorhanden
Vergleichsbeispiel 1	C	fehlt	vorhanden
Vergleichsbeispiel 2	C	fehlt	vorhanden
Vergleichsbeispiel 3	E	ausgezeichnet	vorhanden
Vergleichsbeispiel 4	E	ausgezeichnet	keine
Vergleichsbeispiel 5	A	fehlt	vorhanden
Vergleichsbeispiel 6	A	fehlt	keine
Vergleichsbeispiel 7	A	fehlt	keine
Vergleichsbeispiel 8	A	fehlt	keine

(Beispiele 2 bis 10)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die maximale Dicke A_max und die minimale Dicke A_min einer ersten Umfangswand und die durchschnittliche Dicke B einer zweiten Umfangswand verändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, so dass die Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 10 hergestellt wurden. Die durchschnittliche Dicke B der zweiten Umfangswand wurde gemäß der Menge an aufzubringendem Umfangsbeschichtungsmaterial eingestellt. Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, um die „Wärmeschockbeständigkeit“ und „Formgenauigkeit“ in Bezug auf die Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 10 zu bewerten. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 4)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die maximale Dicke A_max und die minimale Dicke A_min einer ersten Umfangswand und die durchschnittliche Dicke B einer zweiten Umfangswand verändert wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, so dass die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 hergestellt wurden. Die durchschnittliche Dicke B der zweiten Umfangswand wurde gemäß der Menge an aufzubringendem Umfangsbeschichtungsmaterial eingestellt. Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, um die „Wärmeschockbeständigkeit“ und „Formgenauigkeit“ in Bezug auf die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 zu bewerten. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
(Vergleichsbeispiele 5 bis 8)
Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die maximale Dicke A_max und die minimale Dicke A_min einer ersten Umfangswand die in Tabelle 1 gezeigten Werte anzeigten, so dass die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 5 bis 8 hergestellt wurden. Jede der Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 5 bis 8 war eine monolithische Wabenstruktur, die keine zweite Umfangswand enthielt, die durch Aufbringen eines Umfangsbeschichtungsmaterials erhalten wurde. Die Verfahrensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, um die „Wärmeschockbeständigkeit“ und „Formgenauigkeit“ in Bezug auf die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 5 bis 8 zu bewerten. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
(Ergebnis)
Alle Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 10 erfüllten ein Erfolgskriterium bei der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit. Ferner war bei allen Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 10 ein geeignetes Ergebnis wie „ausgezeichnet“ oder „gut“ auch bei der Bewertung der Formgenauigkeit erhältlich.
Die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wiesen die erste Umfangswand nicht auf, und daher war das Ergebnis bei der Bewertung der Formgenauigkeit „fehlt“.
Was die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 anbelangt, war das Ergebnis bei der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit die Bewertung „E“. Bei den Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 überstieg die maximale Dicke A_max der ersten Umfangswand 0,3 mm, und daher kann angenommen werden, dass sich die erste Umfangswand verdickt und Mikrorisse mit einer Pufferwirkung gegen Wärmeausdehnung nicht effizient erzeugt werden.
Die Wabenstrukturen der Vergleichsbeispiele 5 bis 8 erfüllen das Erfolgskriterium bei der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit, die Wabenstrukturen enthielten jedoch keine zweite Umfangswand, und daher war das Ergebnis bei der Bewertung der Formgenauigkeit „fehlt“.
Eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist als ein Katalysatorträger, auf den ein Katalysator zur Reinigung eines Abgases, das aus einem Benzinmotor, einem Dieselmotor oder dergleichen ausgestoßen wird, geladen wird, oder ein Filter zur Reinigung des Abgases verwendbar.
Bezugszeichenliste
1 und 21: Trennwand, 2 und 22: Zelle, 3 und 23: erste Umfangswand, 4 und 24: zweite Umfangswand, 5 und 25: Wabenstrukturkörper, 11 und 31: Zulaufendfläche, 12: Ablaufendfläche, 26: Unebenheit, 100 und 200: Wabenstruktur, P: Wellenlänge und T: Wert einer Differenz zwischen einer maximalen Dicke und einer minimalen Dicke der ersten Umfangswand.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017 [0001]
JP 042737 [0001]
JP H0739761 A [0005]
JP 2013056825 A [0005]

Claims

Wabenstruktur, umfassend: einen Wabenstrukturkörper mit porösen Trennwänden, die eine Vielzahl von Zellen definieren, die von einer Zulaufendfläche zu einer Ablaufendfläche verlaufen, so dass Durchgangskanäle für ein Fluid gebildet werden, und einer ersten Umfangswand, die in zumindest einem Teil des Umfangs der Trennwände angeordnet ist, und eine zweite Umfangswand, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite des Wabenstrukturkörpers umgibt, wobei der Wabenstrukturkörper keine Grenzfläche zwischen den Trennwänden und der ersten Umfangswand aufweist, und in einer Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die maximale Dicke der ersten Umfangswand 0,1 bis 0,3 mm beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die durchschnittliche Dicke der zweiten Umfangswand 0,8 bis 1,4 mm beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Gesamtheit der maximalen Dicke der ersten Umfangswand und der durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 1,0 bis 1,7 mm beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen das Verhältnis der maximalen Dicke der ersten Umfangswand zur durchschnittlichen Dicke der zweiten Umfangswand 0,1 bis 0,3 beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oberfläche der ersten Umfangswand eine unebene Fläche ist, die Unebenheiten aufweist, und in der Fläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen die Umfangslänge der Oberfläche der ersten Umfangswand die 1,001- bis 1,003-fache Länge der Umfangslänge eines Kreisäquivalents zu einem Bereich einer Region, die von der ersten Umfangswand umgeben ist, beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 5, wobei die unebene Fläche der ersten Umfangswand eine gewellte Wellenform hat und die Wellenlänge der Wellenform 5,1 bis 8,5 mm beträgt.
Wabenstruktur nach Anspruch 5 oder 6, wobei die unebene Fläche der ersten Umfangswand eine gewellte Wellenform hat und der Wert einer Differenz zwischen einer maximalen Dicke und einer minimalen Dicke der ersten Umfangswand 0,1 bis 0,3 mm beträgt.