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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper und ein Herstellungsverfahren dafür und einen Staubfilter.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Als ein Staubfilter für Abgas, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF) zum Auffangen und Entfernen von Feinstaub (Feststoffteilchen), die im Abgas aus Dieselmotoren oder dergleichen enthalten sind, wird verbreitet eine Wabenstruktur verwendet. Die für eine solche Anwendung eingesetzte Wabenstruktur unterliegt einer raschen Temperaturveränderung und lokaler Wärmeerzeugung des Abgases, was möglicherweise eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Wabenstruktur erzeugt, was wiederum zu Problemen wie Rissen führt.
Um derartige Probleme zu lösen, ist die Wabenstruktur daher aus mehreren Wabensegmenten gebildet, um so eine Struktur zu bilden, bei der die jeweiligen Wabensegmente zusammengesetzt und in Verbindungsschichten eingebunden sind, wobei die sich auf die Wabenstruktur auswirkende thermische Beanspruchung über die Verbindungsschichten abgebaut wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Die durch Zusammensetzen mehrerer Wabensegmente wie oben beschrieben gebildete Wabenstruktur (der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper) wird üblicherweise unter Verwendung einer Anordnungsbezugsschablone 30 mit zwei Ebenen (einer ersten Ebene 31 und einer zweiten Ebene 32), die einen rechten Winkel bilden, wie in 1 gezeigt, Anordnen mehrerer Wabensegmente 20 nebeneinander in vorbestimmten Positionen auf der Anordnungsbezugsschablone 30 in einer Richtung parallel zur ersten Ebene 31 und einer Richtung parallel zur zweiten Ebene 32 mit Hilfe eines Verbindungsmaterials in Form einer Paste und dann Trocknen und Härten des Verbindungsmaterials 21 in Form einer Paste hergestellt. Es sei angemerkt, dass die erste Ebene 31 und die zweite Ebene 32 gegebenenfalls mit Unterlagen 33 versehen sein können, die mit den Wabensegmenten 20 in Kontakt gebracht werden.
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2 zeigt einen idealen Anordnungszustand nach der Anordnung aller 16 Wabensegmente, wenn die insgesamt 16 Wabensegmente 1 bis 16 in vier Reihen in einer Richtung parallel zur ersten Ebene 31 bzw. in einer Richtung parallel zur zweiten Ebene 32 angeordnet sind. In 2 kennzeichnen die Bezugsziffern 1 bis 16, mit denen die Wabensegmente markiert sind, die Reihenfolge der Anordnung, und generell gilt daher, dass die Wabensegmente nacheinander in Form von Stufen ausgehend von dem zuerst angeordneten Wabensegment 1 hin zum zuletzt angeordneten Wabensegment 16 angeordnet werden.
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Werden die Wabensegmente tatsächlich mit Hilfe der obigen Methode angeordnet, kann nur schwer der in 2 gezeigte ideale Anordnungszustand erhalten werden, und es wird leicht ein Zustand geschaffen, in dem es aufgrund von Schwankungen bei den Verbindungsbreiten zu einer Lageabweichung in den Wabensegmenten kommt. Daher wird ein Verfahren zur Anordnung von Wabensegmenten vorgeschlagen, in dem bei der Anordnung eines neuen Wabensegments an einer vorbestimmten Position in dem Prozess des nacheinander Anordnens der Wabensegmente an vorbestimmten Positionen eine Druckkraft auf das Wabensegment ausgeübt wird, das bereits angeordnet worden ist (z. B. Patentdokument 2).
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ZITATENLISTE
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2000-279729 A
- Patentdokument 2: WO 2008/140095 A1
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Gemäß dem Verfahren zum Ausüben der Druckkraft wird jedoch ein Rückstoß gegen den ausgeübten Druck (Rückfederung) erzeugt, wenn der ausgeübte Druck entspannt wird. Daher besteht das Problem, dass möglicherweise Verbindungsdefekte wie Einfallstellen auftreten. Ferner ist das Verbindungsmaterial in Form einer Paste ein dilatantes Fluid, so dass er Widerstand gegen den ausgeübten Druck erzeugt, wodurch die Viskosität des Verbindungsmaterials erhöht wird, und im Ergebnis kommt es möglicherweise auch zu Schwankungen in den Verbindungsbreiten.
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Die vorliegende Erfindung entstand, um die obigen Probleme zu lösen. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers und eines Herstellungsverfahrens dafür, die weniger Schwankungen in den Verbindungsbreiten und eine gute Verbindungsqualität aufweisen.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Staubfilters, der einen aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper mit den obigen Merkmalen umfasst.
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Lösung für das Problem
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Im Ergebnis umfassender Studien, um die obigen Probleme zu lösen, fanden die betreffenden Erfinder heraus, dass das Ausüben von Vibration beim Ausüben eines Drucks eine Erhöhung der Viskosität des Verbindungsmaterials während der Rückfederung und des Ausübens des Druckes unterbinden kann, und haben die vorliegende Erfindung vollendet.
Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellungsverfahren eines aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers, umfassend die Anwendung von Druckbeaufschlagung mit Vibration beim Verbinden der Seitenflächen mehrerer Wabensegmente unter Verwendung eines pastenartigen Verbindungsmaterials.
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Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper, der mehrere Wabensegmente und Verbindungsschichten zum Verbinden der Seitenflächen der mehreren Wabensegmente umfasst, wobei jede der Verbindungsschichten ein gehärtetes Produkt aus einem pastenartigen Verbindungsmaterial ist und eine Standardabweichung der Verbindungsbreiten von 0,30 oder weniger aufweist.
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Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Staubfilter, der den aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper umfasst.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein aus Wabensegmenten zusammengesetzter Körper und ein Herstellungsverfahren dafür bereitgestellt werden, die weniger Schwankungen in den Verbindungsbreiten und eine gute Verbindungsqualität aufweisen.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Staubfilter mit einem aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper mit den obigen Merkmalen bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zum Anordnen von Wabensegmenten unter Verwendung einer Anordnungsbezugsschablone zeigt.
- 2 ist eine erläuternde Ansicht, die einen angeordneten Zustand, nachdem alle Wabensegmente angeordnet worden sind, zeigt.
- 3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Phase eines Prozesses zur Anordnung von Wabensegmenten zeigt.
- 4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Phase eines Prozesses zur Druckbeaufschlagung mit Vibration für Wabensegmente zeigt.
- 5 ist eine Ansicht, die Messpositionen für eine Verbindungsbreite der Verbindungsschicht in einem Beispiel zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen für einen aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper und ein Herstellungsverfahren dafür und ein Staubfilter gemäß der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben, die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als darauf beschränkt betrachtet werden, und basierend auf den Kenntnissen eines Fachmanns können verschiedenste Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Mehrere der in jeder Ausführungsform offenbarten Elemente können durch richtige Kombinationen verschiedene Erfindungen bilden. Beispielsweise können einige Elemente aus allen in den Ausführungsformen beschriebenen Elementen gelöscht werden, oder Elemente anderer Ausführungsformen können gegebenenfalls kombiniert werden.
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Ein Herstellungsverfahren eines aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Anwenden von Druckbeaufschlagung mit Vibration beim Verbinden der Seitenflächen mehrerer Wabensegmente unter Verwendung eines pastenartigen Verbindungsmaterials.
Da das pastenartige Verbindungsmaterial Füllstoffe wie anorganische Fasern und anorganische Teilchen umfasst, werden die Füllstoffe wahrscheinlich in einem nicht einheitlichen Zustand in dem pastenartigen Verbindungsmaterial vorliegen. Werden Wabensegmente unter Druck unter Verwendung des pastenartigen Verbindungsmaterials in diesem Zustand zusammengesetzt, wird ein Rückstoß erzeugt, so dass Verbindungsdefekte wie Einfallstellen auftreten können.
In dem Herstellungsverfahren des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch Vibration während des Verbindens unter Druck für die Wabensegmente angewendet, so dass die Füllstoffe in dem pastenartigen Verbindungsmaterial aufgrund der Vibration leicht fließfähig werden. Im Ergebnis kann es in dem Herstellungsverfahren des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur schwer zu einem Rückstoß kommen, so dass die Erzeugung von Verbindungsdefekten wie Einfallstellen unterbunden werden kann.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Einfallstelle“ auf einen Defekt (beispielsweise einen Hohlraum, einen Spalt oder dergleichen), der aufgrund von Schrumpfung während des Härtens des pastenartigen Verbindungsmaterials erzeugt wird.
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Ferner ist das pastenartige Verbindungsmaterial ein dilatantes Fluid, das Beständigkeit gegen Druckeinwirkung zeigt und eine Eigenschaft aufweist, durch die die Viskosität des pastenartigen Verbindungsmaterials höher wird. Daher wird beim Verbinden der Seitenflächen mehrerer Wabensegmente unter Verwendung des pastenartigen Verbindungsmaterials durch reine Druckbeaufschlagung das pastenartige Verbindungsmaterial nicht hinreichend auf den Verbindungsflächen verteilt, so dass möglicherweise Schwankungen in den Verbindungsbreiten auftreten können.
In dem Herstellungsverfahren des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird während des Verbindens unter Druck Vibration auf die Wabensegmente ausgeübt, so dass die Viskosität des pastenartigen Verbindungsmaterials kaum erhöht wird. Im Ergebnis kann in dem Herstellungsverfahren des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform das pastenartige Verbindungsmaterial hinreichend über die Verbindungsflächen verteilt werden, so dass Schwankungen in den Verbindungsbreiten unterbunden werden können.
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Die Druckbeaufschlagung mit Vibration kann angewandt werden, nachdem alle Wabensegmente in vorbestimmten Positionen angeordnet worden sind, sie kann aber auch angewandt werden, nachdem jedes Wabensegment in einer vorbestimmten Position angeordnet worden ist. Die Druckbeaufschlagung mit Vibration wird im Hinblick auf die Produktivität des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers vorzugsweise angewandt, nachdem alle Wabensegmente an vorbestimmten Positionen angeordnet worden sind.
Die Bedingungen für die Druckbeaufschlagung mit Vibration sind nicht besonders eingeschränkt, und sie können nach Bedarf je nach Art des pastenartigen Verbindungsmaterials oder dergleichen eingestellt werden. In einer Ausführungsform wird die Druckbeaufschlagung mit Vibration vorzugsweise unter Bedingungen einer Frequenz von 0,5 bis 100 Hz und einer Amplitude von 1 bis 80 mm durchgeführt und wird stärker bevorzugt unter Bedingungen einer Frequenz von 1 bis 50 Hz und einer Amplitude von 1 bis 60 mm durchgeführt. Mittels Durchführung der Druckbeaufschlagung mit Vibration unter derartigen Bedingungen der Vibrationsfrequenz und -amplitude kann die Erzeugung von Verbindungsdefekten wie Einfallstellen und Schwankungen in den Verbindungsbreiten geeignet unterbunden werden.
Der ausgeübte Druck ist nicht besonders eingeschränkt, kann vorzugsweise aber von 29 bis 59 kPa betragen.
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Das Verfahren der Anwendung der Druckbeaufschlagung mit Vibration ist nicht besonders eingeschränkt, solange die Wabensegmente druckbeaufschlagt und gehalten werden können, während sie auf eine vorbestimmte Druckkraft in Vibration versetzt werden.
In einer Ausführungsform wird die Druckbeaufschlagung mit Vibration durchgeführt, indem sie in zwei oder mehr Schritte unterteilt wird, und die Druckbeaufschlagung mit Vibration wird vorzugsweise in jedem Intervall zwischen den Schritten gestoppt. Durch das vorübergehende Stoppe der Druckbeaufschlagung mit Vibration kann ein Rückstoß unterbunden und der Effekt einer Erleichterung der hinreichenden Verteilung des pastenartigen Verbindungsmaterials auf den Verbindungsflächen verstärkt werden. Im Ergebnis kann die Erzeugung von Verbindungsdefekten wie Einfallstellen und Schwankungen in den Verbindungsbreiten unterbunden werden.
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Die Haltezeit für die Druckbeaufschlagung mit Vibration (Gesamthaltezeit im Falle einer Unterteilung in zwei oder mehr Schritte) kann vorzugsweise 10 bis 100 Sekunden und stärker bevorzugt 20 bis 90 Sekunden betragen, ist aber nicht darauf beschränkt. Ist die Druckbeaufschlagung mit Vibration in zwei oder mehr Schritte unterteilt, ist die Haltezeit für jeden Schritt nicht besonders eingeschränkt, kann vorzugsweise aber 5 bis 50 Sekunden und stärker bevorzugt 10 bis 45 Sekunden betragen.
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Nicht einschränkende Beispiele für das pastenartige Verbindungsmaterial, das verwendet werden kann, umfassen die auf dem technischen Gebiet bekannten.
In einer Ausführungsform enthält das pastenartige Verbindungsmaterial einen Füllstoff, ein Bindemittel und Wasser. Ferner kann das pastenartige Verbindungsmaterial gegebenenfalls verschiedene Komponenten wie ein Dispergiermittel enthalten.
Beispiele für den Füllstoff umfassen aus keramischen Rohmaterialen gebildete Fasern oder Teilchen. Beispiele für das keramische Rohmaterial umfassen Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierte Verbundmaterialien, Cordierit-bildende Rohmaterialien, Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Titandioxid, Spinell, Siliciumcarbid-Cordierit-Verbundmaterialien, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat, Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden. Von diesen sind Siliciumcarbid oder die Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterialien bevorzugt. Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck „Cordierit-bildendes Rohmaterial“ ein keramisches Rohmaterial, das so formuliert ist, dass es eine chemische Zusammensetzung aufweist, in der Siliciumdioxid im Bereich von 42 bis 56 Masse-% vorliegt, Aluminiumoxid im Bereich von 30 bis 45 Masse-% vorliegt und Magnesiumoxid im Bereich von 12 bis 16 Masse-% vorliegt, und das zur Bildung von Cordierit gebrannt wird. Im Falle des Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterials ist das keramische Material ein Gemisch aus Siliciumcarbidpulver und metallischem Siliciumpulver. Der Gehalt des keramischen Rohmaterials kann vorzugsweise 40 bis 90 Masse-%, bezogen auf das gesamte Formungsrohmaterial, betragen.
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Beispiele für das Bindemittel umfassen anorganische Bindemittel wie kolloidales Siliciumdioxid (Kieselsol), Aluminiumoxidsol und Montmorillonit; und verschiedene wasseraufnehmende Harze wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol (PVA) und Polyvinylbutyral (PVB). Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Das pastenartige Verbindungsmaterial kann durch Mischen und Kneten der obigen Komponenten unter Verwendung einer Knetmaschine wie eines Mixers zur Bildung einer Paste hergestellt werden.
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Die Wabensegmente sind nicht besonders eingeschränkt, und es können die auf dem technischen Gebiet bekannten verwendet werden.
In einer Ausführungsform umfassen die Wabensegmente ein keramisches Rohmaterial, ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel und einen Porenbildner.
Das keramische Rohmaterial und das Bindemittel sind nicht besonders eingeschränkt, und es können die oben aufgelisteten verschiedenen Materialien verwendet werden. Nicht einschränkende Beispiele für das oberflächenaktive Mittel, das verwendet werden kann, umfassen PEG-Oleat, Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseifen, Polyol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt, solange er nach dem Brennen Poren bildet, und umfasst beispielsweise Stärke, verschäumbare Harze, wasseraufnehmende Harze, Kieselgel, Kohlenstoff und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
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Das Wabensegment kann durch Zugeben des Bindemittels, des oberflächenaktiven Mittels, des Porenbildners, Wasser und dergleichen zu dem keramischen Rohmaterial und Mischen unter Fertigung eines Grünkörpers, Extrudieren des Grünkörpers, damit er eine vorbestimmte Wabenform bekommt, und Trocknen des extrudierten Produktes mit Mikrowellen, Heißluft oder dergleichen und dann Brennen hergestellt werden.
Ferner können in jedem der Wabensegmente verschlossene Abschnitte zum Verschließen einer Endfläche der Zellen an einer von zwei Endflächen des Wabensegments gebildet werden. In der Regel sind benachbarte Zellen abwechselnd verschlossen, so dass eine Endfläche und die andere Endfläche komplementäre Schottenmuster darstellen. Die verschlossenen Abschnitte sind vorzugsweise aus demselben Material wie das Wabensegment, um so die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen den verschlossenen Abschnitten und dem Wabensegment zu verringern.
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Bei der Bildung der verschlossenen Abschnitte für die Zellen kann das Brennen erfolgen, bevor die verschlossenen Abschnitte für die Zellen gebildet werden, oder die verschlossenen Abschnitte können gebrannt werden, nachdem die verschlossenen Abschnitte für die Zellen gebildet worden sind. Die verschlossenen Abschnitte für die Zellen können durch ein in der Technik bekanntes Verfahren gebildet werden. Genauer gesagt, wird in dem Verfahren eine Folie auf die Endfläche jedes Wabensegments aufgebracht, es werden Löcher an Stellen in der Folie gebildet, die den zu verschließenden Zellen entsprechen, und ist die Folie aufgebracht, wird die Endfläche des Wabensegments in eine Verschlussaufschlämmung getaucht, die durch Bildung einer Aufschlämmung aus Komponenten für die verschlossenen Abschnitte erhalten wurde, und die offenen Enden der zu verschließenden Zellen werden durch die in der Folie gebildeten Löcher mit der Verschlussaufschlämmung gefüllt, und es wird zum Härten getrocknet und/oder gebrannt.
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Die Form des Wabensegments ist nicht besonders eingeschränkt und kann verschiedenste Formen sein, wie eine dreieckige Säulenform, eine viereckige Säulenform, eine sechseckige Säulenform und dergleichen.
In einer Ausführungsform ist die Form des Wabensegments vorzugsweise die viereckige Säulenform. Mit einem Wabensegment mit einer solchen Form kann der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper einfach hergestellt werden.
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Das Herstellungsverfahren des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann gemäß einem bekannten Verfahren durchgeführt werden, außer dass Vibration während des Zusammensetzens unter Druck auf die Wabensegmente ausgeübt wird.
In einer Ausführungsform werden mehrere Wabensegmente 20 unter Verwendung einer Anordnungsbezugsschablone 30 mit zwei Ebenen (einer ersten Ebene 31 und einer zweiten Ebene 32), die einen rechten Winkel bilden, wie in 1 gezeigt, durch Anordnen der mehreren Wabensegmente 20 nebeneinander an vorbestimmten Positionen auf der Anordnungsbezugsschablone 30 in einer Richtung parallel zur ersten Ebene 31 und einer Richtung parallel zur zweiten Ebene 32 mit Hilfe eines pastenartigen Verbindungsmaterials und dann Anwenden von Druckbeaufschlagung mit Vibration zum Zusammensetzen der Wabensegmente zusammengesetzt.
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Die Anordnungsreihenfolge der Wabensegmente ist nicht besonders eingeschränkt. Wie beispielsweise in 2 gezeigt, können insgesamt 16 Wabensegmente 1 in vier Reihen in einer Richtung parallel zur ersten Ebene 31 bzw. in einer Richtung parallel zur zweiten Ebene 32 in der Reihenfolge ihrer Bezugsziffern angeordnet werden.
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3 zeigt einen Zustand, in dem ein Wabensegment 8 beispielhaft angeordnet wird. Zur Anordnung der Wabensegmente wird vorzugsweise ein Anordnungshilfsmittel 34 verwendet, das das Wabensegment 8 hält, indem es es ergreift, ansaugt oder dergleichen und es in eine vorbestimmte Anordnungsposition bewegt. Vor der Anordnung des Wabensegments 8 an der vorbestimmten Position, angezeigt durch die gestrichelte Linie, wird ein pastenartiges Verbindungsmaterial 21 auf die Seitenflächen des neu anzuordnenden Wabensegments 8 aufgebracht, wobei die Seitenflächen denen des Wabensegments 4 und des Wabensegments 5 gegenüberliegen, die bereits angeordnet worden sind. Die Menge an aufgetragenem pastenartigen Verbindungsmaterial 21 ist eine Menge, die einen Spalt zwischen dem Wabensegment 8 und dem Wabensegment 4/dem Wabensegment 5, die aneinander grenzen, füllen kann, wenn das Wabensegment 8 an die vorbestimmte Position gebracht wird, das heißt, eine Menge, die dem Volumen des Spalts gleicht oder etwas darüber liegt. Ist die aufgetragene Menge zu gering, wird das Verbindungsmaterial nicht ausreichend zwischen das Wabensegment 8 und das Wabensegment 4 und das Wabensegment 5 gefüllt, so dass kein zufriedenstellender zusammengesetzter Zustand erzielt werden kann.
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Nach dem Anordnen aller Wabensegmente 1 bis 16 an vorbestimmten Positionen durch dasselbe Anordnungsverfahren wie oben beschrieben, werden die Wabensegmente 1 bis 16 in vertikaler Richtung hin zur ersten Ebene 31 bzw. in horizontaler Richtung hin zur ebenen Fläche 32 unter Verwendung eines wie in 4 gezeigten Vibrationsdruckmittels 35 mit Vibration druckbeaufschlagt.
Das Vibrationsdruckmittel 35 ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein in der Technik bekannter Schwingtisch verwendet werden. Der Schwingtisch kann jeglicher Art sein, wie elektrisch oder hydrostatisch (einschließlich pneumatisch, hydraulisch). Hinsichtlich der Steuerbarkeit, Reaktionsfähigkeit, Kompaktheit oder dergleichen wird vorzugsweise jedoch ein Servo-Schwingtisch verwendet.
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Nach der Druckbeaufschlagung mit Vibration wird das pastenartige Verbindungsmaterial 21 durch Trocknen unter Bildung einer Verbindungsschicht gehärtet. Auch wenn die Trocknung des pastenartigen Verbindungsmaterials 21 während des Ausübens einer Druckkraft erfolgen kann, wird die Vibration vorzugsweise gestoppt. Die Trocknungsbedingung kann gegebenenfalls je nach Art des zu verwendenden pastenartigen Verbindungsmaterials 21 eingestellt werden, und das pastenartige Verbindungsmaterial wird vorzugsweise bei 60 bis 170 °C für 0,5 bis 6,0 Stunden getrocknet.
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Der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper, in dem alle Wabensegmente 1 bis 16 über die Verbindungsschichten zusammengesetzt sind, kann nach Bedarf beispielsweise durch Schleifen des Außenumfangsabschnitts in die gewünschte Form wie eine zylindrische Form gebracht werden. In diesem Fall wird die Außenumfangswand durch Bearbeitung entfernt, so dass die Trennwände und die Zellen in der Außenumfangswand freiliegen. Daher wird die Außenumfangswand vorzugsweise durch Abdecken der freiliegenden Flächen mit einem Überzugsmaterial oder dergleichen neu gestaltet.
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Der wie oben beschrieben hergestellte aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein aus Wabensegmenten zusammengesetzter Körper, der mehrere Wabensegmente 20 und Verbindungsschichten zum Verbinden der Seitenflächen der mehreren Wabensegmente 20 umfasst. In dem aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper ist jede Verbindungsschicht ein gehärtetes Produkt aus dem pastenartigen Verbindungsmaterial, und die Standardabweichung der Verbindungsbreiten beträgt 0,30 oder weniger und vorzugsweise 0,20 oder weniger. Der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper weist die Standardabweichung der Verbindungsbreiten von 0,30 oder weniger auf, so dass Schwankungen in den Verbindungsbreiten extrem gering sind. Ferner unterbindet der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper den Rückstoß während des Zusammensetzens, so dass Verbindungsdefekte wie Einfallstellen geringfügig sind.
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Der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper gemäß dieser Ausführungsform kann als ein Staubfilter wie ein DPF und ein GPF verwendet werden. Als Staubfilter verwendet, ist eine Endfläche von zwei Endflächen des Wabensegments vorzugsweise mit einem verschlossenen Abschnitt zum Verschließen eines Endabschnitts jeder Zelle versehen, wie oben beschrieben. In der Regel sind benachbarte Zellen abwechselnd verschlossen, so dass eine Endfläche und die andere Endfläche komplementäre Schottenmuster darstellen.
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Wird ein Fluid, enthaltend Feststoffteilchen wie Ruß, aus einer Endfläche des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers, gebildet aus den verschlossenen Wabensegmenten, abgelassen, strömt das Fluid in den aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper aus Zellen mit nicht verschlossenen Endabschnitten auf der Seite des einen Endabschnitts, durchquert die porösen Trennwände, die jeweils über Filterfähigkeit verfügen, und gelangt in die anderen Durchlässe, für die die andere Endflächenseite des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers nicht verschlossen ist. Beim Durchqueren der Trennwände werden die Feststoffteilchen in dem Fluid von den Trennwänden aufgefangen, und ein gereinigtes Fluid, aus dem die Feststoffteilchen entfernt worden sind, wird aus der anderen Endfläche der Wabenstruktur entladen.
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BEISPIELE
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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(Herstellung eines Wabensegments)
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Siliciumcarbidpulver und metallisches Siliciumpulver werden in einem Masseverhältnis von 80 : 20 gemischt, und ein Bindemittel (Methylcellulose und Hydroxypropoxylcellulose), ein Porenbildner (ein verschäumbares Harz und ein wasseraufnehmendes Harz), ein oberflächenaktives Mittel (PEG-Oleat) und Wasser wurden zugegeben und so ein Grünkörper mit Plastizität hergestellt. Der resultierende Grünkörper wurde extrudiert und mit Mikrowellen und Heißluft getrocknet, wodurch ein rechteckiger, säulenförmiger Wabensegmentformkörper mit einer quadratischen Form erhalten wurde, dessen Seitenlänge im Querschnitt orthogonal zur Mittelachse 37 mm betrug.
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Dann wurde ein Endabschnitt jeder Zelle verschlossen, indem er mit einer Verschlussaufschlämmung gefüllt wurde, so dass die Endfläche des Wabensegmentformkörpers ein Schottenmuster darstellte. Es sei angemerkt, dass für die Verschlussaufschlämmung dasselbe Material wie das Rohmaterial für das Wabensegment verwendet wurde. Nach dem Trocknen der Verschlussaufschlämmung, wurde der Wabensegmentformkörper bei 400 °C entfettet und dann in einer inerten Ar-Atmosphäre bei 1.450 °C unter Erhalt eines Wabensegments gebrannt.
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(Herstellung des pastenartigen Verbindungsmaterials)
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60 Masse-% eines keramischen Rohmaterials (Siliciumcarbid, Cordierit und Aluminiumoxid), 18 Masse-% eines anorganischen Bindemittels (Kieselsol und Montmorillonit), 5 Masse-% eines organischen Bindemittels (Carboxymethylcellulose und verschäumbares Harz) und 17 Masse-% Wasser wurden unter Verwendung eines Mischers unter Erhalt eines pastenartigen Verbindungsmaterials vermischt.
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(Beispiel 1)
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Ein Wabensegment 1 wurde auf einer Anordnungsbezugsschablone 30 mit zwei Ebenen (einer ersten Ebene 31 und einer zweiten Ebene 32), die einen rechten Winkel bilden, wie in 1 gezeigt, angeordnet, und dann wurde ein pastenartiges Verbindungsmaterial 21 auf eine Seitenfläche eines Wabensegments 2, die einer Seitenfläche des Wabensegments 1 zugewandt und an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, aufgebracht. In derselben Weise wurden die Wabensegmente 3 bis 16 an vorbestimmten Positionen mit Hilfe des pastenartigen Verbindungsmaterials 21 angeordnet, und Druckbeaufschlagung mit Vibration wurde unter Verwendung eines Schwingtisches vorgenommen. Hierbei erfolgt die Druckbeaufschlagung mit Vibration mittels Unterteilung in zwei Schritte, und die Druckbeaufschlagung mit Vibration wurde in jedem Intervall zwischen den Schritten getoppt. Die Druckbeaufschlagung mit Vibration in jedem Schritt wurde unter Bedingungen einer Schwingungsfrequenz von 15 Hz, einer Amplitude von 0,42 mm, einer Druckkraft von 39 kPa, einer Haltezeit für den ersten Schritt von 10 Sekunden und einer Haltezeit für den zweiten Schritt von 10 Sekunden durchgeführt. Anschließend wurde das pastenartige Verbindungsmaterial durch Trocknen bei 140 °C für 2 Stunden unter Erhalt eines aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers gehärtet.
Der Außenumfang des aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers wurde so geschnitten, dass der Querschnitt senkrecht zur Mittelachse des resultierenden aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers eine runde Form hatte.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Ein aus Wabensegmenten zusammengesetzter Körper wurde mit demselben Verfahren erhalten wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Druckbeaufschlagung anstelle von Druckbeaufschlagung mit Vibration durchgeführt wurde. Hierbei wurde die Druckbeaufschlagung unter Bedingungen einer Druckkraft von 39 kPa, einer Haltezeit für den ersten Schritt von 18 Sekunden und einer Haltezeit für den zweiten Schritt von 18 Sekunden durchgeführt.
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Die wie oben beschrieben im Beispiel und Vergleichsbeispiel hergestellten zusammengesetzten Wabensegmentkörper wurden wie folgt bewertet:
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(Erzeugungsrate für Einfallstellen)
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Gegenwart oder Abwesenheit von Einfallstellen an den Endflächen und den Außenumfangsflächen der zusammengesetzten Wabensegmentkörper (
30 Proben), hergestellt in dem obigen Beispiel und Vergleichsbeispiel, wurde visuell bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 ist für eine Einfallstelle an der Endfläche die zwischen Endflächen einzelner Wabensegmente erzeugte Einfallstelle als ein Endflächen-Randabschnitt ausgedrückt, und die zwischen Scheitelpunkten einzelner Wabensegmente erzeugte Einfallstelle ist als ein Endflächen-Schnittabschnitt ausgedrückt.
[Tabelle 1]
| | Erzeugungsrate von Einfallstellen (%) |
| Endflächen-Schnittabschnitt | Endflächen-Randabschnitt | Außenumfangsfläche |
| Beispiel 1 | 0 | 0 | 0 |
| Vergleichsbeispiel 1 | 50 | 50 | 12 |
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde in dem aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper gemäß Beispiel 1 in keiner der Endflächen und der Außenumfangsfläche eine Einfallstelle erzeugt, wohingegen in dem aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper gemäß Vergleichsbeispiel 1 die Erzeugung von Einfallstellen beobachtet wurde.
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(Verbindungsbreite)
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Es wurden die Verbindungsbreiten der Verbindungsschichten an den Endflächen der zusammengesetzten Wabensegmentkörper, hergestellt in dem obigen Beispiel und Vergleichsbeispiel, gemessen. Die Messung jedes aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körpers erfolgte an 24 Positionen, wie in
5 gezeigt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 ist die Einheit für die Messwerte und die Durchschnittswerte mm.
[Tabelle 2]
| Messpunkte | Beispiel 1 | Vergleichsbeispiel 1 |
| ① | 0,89 | 2,08 |
| ② | 0,90 | 1,61 |
| ③ | 1,15 | 1,43 |
| ④ | 1,23 | 1,17 |
| ⑤ | 1,28 | 1,13 |
| ⑥ | 1,32 | 1,34 |
| ⑦ | 1,01 | 1,50 |
| ⑧ | 0,95 | 1,49 |
| ⑨ | 1,05 | 0,92 |
| ⑩ | 0,96 | 1,22 |
| ⑪ | 0,70 | 1,33 |
| ⑫ | 1,03 | 2,06 |
| ⑬ | 1,04 | 1,15 |
| ⑭ | 1,00 | 1,26 |
| ⑮ | 0,77 | 1,22 |
| ⑯ | 1,13 | 0,87 |
| ⑰ | 1,18 | 0,94 |
| ⑱ | 1,27 | 0,94 |
| ⑲ | 1,24 | 0,74 |
| ⑳ | 1,27 | 1,10 |
| | 1,02 | 0,70 |
| | 1,00 | 1,25 |
| | 0,89 | 1,16 |
| | 0,69 | 0,77 |
| Durchschnitt | 1,04 | 1,22 |
| Standardabweichung | 0,18 | 0,36 |
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Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde bestätigt, dass der aus Wabensegmenten zusammengesetzte Körper gemäß Beispiel 1 eine geringere Standardabweichung der Verbindungsbreiten der Verbindungsschichten und eine geringere Schwankung in den Verbindungsbreiten aufwies als der zusammengesetzte Wabenkörper gemäß Vergleichsbeispiel 1.
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Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, können gemäß der vorliegenden Erfindung ein aus Wabensegmenten zusammengesetzter Körper und ein Herstellungsverfahren dafür mit geringeren Schwankungen in den Verbindungsbreiten und einer guten Verbindungsqualität bereitgestellt werden.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Staubfilter bereitgestellt werden, der den aus Wabensegmenten zusammengesetzten Körper mit den obigen Merkmalen umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1-16, 20
- Wabensegment
- 21
- pastenartiges Verbindungsmaterial
- 30
- Anordnungsbezugsschablone
- 31
- erste Ebene
- 32
- zweite Ebene
- 33
- Unterlage
- 34
- Anordnungsmittel
- 35
- Vibrationsdruckmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000279729 A [0005]
- WO 2008/140095 A1 [0005]
