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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Endflächen-Bearbeitungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur. Überdies betriff die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine gebrannte Wabenstruktur unter Nutzung des Endflächen-Bearbeitungsverfahrens. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Verbundkörper unter Nutzung des Herstellungsverfahrens für eine gebrannte Wabenstruktur.
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STAND DER TECHNIK
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Abgas, das aus einem Verbrennungsmotor wie einem Dieselmotor ausgestoßen wird, enthält große Mengen an Feststoffen (partikulärem Stoff), die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen, und verursacht Umweltverschmutzung. Daher ist ein Filter zum Sammeln von Feststoffen im Allgemeinen in einer Abgasanlage eines Dieselmotors, usw. verbaut.
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Als Beispiel eines solchen Filters ist eine säulenförmige Wabenstruktur 500 bekannt (siehe 5), umfassend: mehrere erste Zellen 508, die parallel zueinander von einer ersten Endfläche 501 zu einer zweiten Endfläche 504 verlaufen und wobei jede von ihnen in der ersten Endfläche 501 offen ist und einen Verschlussabschnitt 502 in der zweiten Endfläche 504 aufweist; und mehrere zweite Zellen 510, die parallel zueinander von der ersten Endfläche 501 zu der zweiten Endfläche 504 verlaufen und wobei jede von ihnen einen Verschlussabschnitt 502 in der ersten Endfläche 501 aufweist und in der zweiten Endfläche 504 offen ist, wobei die mehreren ersten Zellen 508 und die mehreren zweiten Zellen 510 nebeneinander abwechselnd mit einer Trennwand 505, die zwischen jeweils zwei von ihnen angeordnet ist, angeordnet sind.
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Bei dieser Art Filter wird partikulärer Stoff mit einem wie nachstehend beschriebenen Mechanismus gesammelt. Während der Zufuhr von Abgas, das partikulären Stoff enthält, zu der ersten Endfläche 501 auf der Anströmseite der säulenförmigen Wabenstruktur 500 wird das Abgas in die erste Zelle 508 eingebracht und bewegt sich in Richtung der Abströmseite in der ersten Zelle 508. Da die erste Zelle 508 in der zweiten Endfläche 504 auf der Abströmseite verschlossen ist, passiert das Abgas eine poröse Trennwand 505, die die erste Zelle 508 und die zweite Zelle 510 teilt, und strömt in die zweite Zelle 510. Da partikulärer Stoff die Trennwand 505 nicht passieren kann, wird er in der ersten Zelle 508 gesammelt. Das saubere Abgas, das in die zweite Zelle 510 geströmt ist, bewegt sich in Richtung der Abströmseite in der zweiten Zelle 510, so dass es aus der zweiten Endfläche 504 auf der Abströmseite ausgestoßen wird.
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Ein mögliches Herstellungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur mit einem Verschlussabschnitt ist wie folgt (Beispiele:
JP 2009-220 298 A und
JP 2001-300 922 A ). Eine Maske, umfassend eine Haftschicht, wird an eine Endfläche einer ungebrannten Wabenstruktur geklebt; Öffnungen werden mit einem Laserverfahren unter Nutzung von Bildverarbeitung, usw. in Abschnitte der Maske gemacht, um Zellen abzudecken, an denen Verschlussabschnitte angeordnet werden sollen; danach wird der Endflächenteil, an den die Maske geklebt ist, in eine Verschlussaufschlämmung getaucht, so dass die Verschlussaufschlämmung in Endabschnitte der Zellen von den Öffnungen aus gefüllt wird, und getrocknet; und die Maske, die an die Endfläche geklebt ist, wird abgezogen. Der Verschlussabschnitt wird auf der anderen Endfläche ebenfalls auf ähnliche Weise gebildet. Danach wird durch Brennen der säulenförmigen Wabenstruktur mit dem Verschlussabschnitt eine gebrannte Wabenstruktur erhalten, und diese kann als ein Filter verwendet werden.
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Die
DE 10 2017 002 809 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, worin zunächst ein geknetetes Material zur Erzeugung der Wabenstruktur hergestellt wird. Dieses geknetete Material wird dann zu einem Wabenformkörper geformt. Danach erfolgt das Verschließen an offenen Enden vorbestimmter Zellen an der Zulaufendfläche und an offenen Enden der verbleibenden Zellen an der Ablaufendfläche unter Bildung eines zulaufseitigen Verschlussabschnittes und eines ablaufseitigen Verschlussabschnittes. Danach wird der Wabenformkörper gebrannt.
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ZITATENLISTE
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- Patentanmeldung 1: DE 10 2017 002 809 A1
- Patentanmeldung 2: JP 2001-300 922 A
- Patentanmeldung 3: JP 2009-220 298 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Übrigen kann zur Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit eine säulenförmige Wabenstruktur in einer solchen Weise verwendet werden, dass die Seitenflächen mehrerer säulenförmiger Wabenstrukturen (Wabensegmente) verbunden und mit einem Fügematerial vereinheitlicht werden. Werden die Wabensegmente mit einem Fügematerial verbunden, ist es wünschenswert, dass die Endflächen mit einer Maske abgedeckt werden, so dass das Fügematerial, das auf die Seitenflächen aufgebracht wird, nicht an den Endflächen der Wabensegmente haften wird. Üblicherweise besteht jedoch dahingehend ein Problem, dass eine Maske zum Verhindern des Anhaftens von Fügematerial wahrscheinlich nicht eng an der Endfläche haftet und einige der Zellen verstopft werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände geschaffen und hat zur Aufgabe, ein Endflächen-Bearbeitungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur bereitzustellen, um die Haftfähigkeit einer Maske zu verbessern, die zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial verwendet wird, sowie ein Herstellungsverfahren für eine gebrannte Wabenstruktur unter Nutzung des Endflächen-Bearbeitungsverfahrens der säulenförmigen Wabenstruktur bereitzustellen, sowie ein Herstellungsverfahren für einen Verbundkörper unter Nutzung des Herstellungsverfahrens für die gebrannte Wabenstruktur bereitzustellen. Die an die Erfindung gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die betreffenden Erfinder haben eine sorgfältige Studie durchgeführt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und haben herausgefunden, dass, nachdem eine Maske zum Verschließen abgezogen wurde, ein Verschlussabschnitt leicht in einer konvexen Form um die Dicke der Maske hervorsteht. Sie haben herausgefunden, dass durch Entfernen des leicht hervorstehenden Verschlussabschnitts die Maske zum Verhindern des Anhaftens von Fügematerial leichter eng an die Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur angehaftet werden kann, wodurch effektiv das Verstopfen der Zellen mit dem Fügematerial verhindert wird. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den Entdeckungen beendet und wird beispielhaft wie nachstehend beschrieben dargestellt.
- [1] Ein Endflächen-Bearbeitungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur (100), umfassend die Schritte:
- Herstellen einer säulenförmigen Wabenstruktur (100), umfassend mehrere erste Zellen (108), die parallel zueinander von einer ersten Endfläche (104) zu einer zweiten Endfläche (106) verlaufen und wobei jede von ihnen in der ersten Endfläche (104) offen ist und einen hervorstehenden Verschlussabschnitt in der zweiten Endfläche (106) aufweist, und mehrere zweite Zellen (110), von denen jede neben zumindest einer der ersten Zellen (108) liegt, wobei eine Trennwand (112) dazwischen angeordnet ist, die parallel zueinander von der ersten Endfläche (104) zur zweiten Endfläche (106) verlaufen und wobei jede von ihnen einen hervorstehenden Verschlussabschnitt in der ersten Endfläche (104) aufweist und in der zweiten Endfläche (106) offen ist; und
- Entfernen des hervorstehenden Abschnitts von dem Verschlussabschnitt einer jeden der ersten Zellen (108) und der zweiten Zellen (110) der säulenförmigen Wabenstruktur (100).
- [2] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß [1], wobei der Schritt des Entfernens des hervorstehenden Abschnitts das Bringen mehrerer Bürstenborsten (320) in Kontakt mit dem Verschlussabschnitt sowohl der ersten Endfläche (104) als auch der zweiten Endfläche (106) umfasst, während zumindest eine rotierende Bürste (300), die eine Basis (310), die um eine Drehachse drehbar ist, und die in eine Oberfläche der Basis (310) eingebetteten Bürstenborsten (320) umfasst und deren Drehachse parallel zur Verlaufsrichtung der ersten Zellen (108) und der zweiten Zellen (110) ist, gedreht wird.
- [3] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß [2], wobei sich bei der zumindest einen rotierenden Bürste (300) der Schwerpunkt einer Oberflächenregion der Basis (310), in die die Bürstenborsten (320) eingebettet sind, an einer von der Drehachse dezentrierten Position befindet.
- [4] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß [3], wobei die Drehachse im Inneren einer Außenumfangskontur der Oberflächenregion der Basis (310), in die die Bürstenborsten (320) eingebettet sind, positioniert ist.
- [5] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß [3] oder [4], wobei sich der Schwerpunkt der Oberflächenregion einer Basis (310), in die die Bürstenborsten (320) eingebettet sind, an einer um nicht weniger als 3 mm von der Drehachse dezentrierten Position befindet.
- [6] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß einem von [2] bis [5], wobei der Schritt des Entfernens des hervorstehenden Abschnitts das relative Bewegen der zumindest einen rotierenden Bürste (300) in einer Richtung parallel zur ersten Endfläche (104) und zur zweiten Endfläche (106) der säulenförmigen Wabenstruktur (100) umfasst.
- [7] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß einem von [2] bis [6], wobei der Schritt des Entfernens des hervorstehenden Abschnitts durchgeführt wird, während die erste Endfläche (104) und die zweite Endfläche (106) der säulenförmigen Wabenstruktur (100) zwischen einem oder mehreren Paaren der rotierenden Bürsten (300) angeordnet sind.
- [8] Das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß einem von [2] bis [7], wobei
die Basis (310) eine ringförmige Oberflächenregion, in der die Bürstenborsten (320) eingebettet sind, aufweist und eine Saugöffnung (316), die mit einer Saugvorrichtung in Verbindung steht, in einem Abschnitt an der Innenseite einer Innenumfangskontur (314) der Oberflächenregion umfasst, und wobei
die Saugvorrichtung betrieben wird, während der Schritt des Entfernens des hervorstehenden Abschnitts durchgeführt wird, und der entfernte hervorstehende Abschnitt von der Saugöffnung (316) weggesaugt wird.
- [9] Ein Herstellungsverfahren für eine gebrannte Wabenstruktur, umfassend die Schritte:
- Erhalten einer säulenförmigen Wabenstruktur (100), die einer Endflächenbearbeitung unterzogen wurde, indem das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für die säulenförmige Wabenstruktur (100) gemäß einem von [1] bis [8] durchgeführt wurde; und
- Brennen der säulenförmigen Wabenstruktur (100), die der Endflächenbearbeitung unterzogen wurde.
- [10] Ein Herstellungsverfahren für einen Verbundkörper, umfassend die Schritte:
- Erhalten mehrerer gebrannter Wabenstrukturen mittels Durchführen des Herstellungsverfahrens für die gebrannte Wabenstruktur gemäß [9]; und
- Verbinden der Seitenflächen der mehreren gebrannten Wabenstrukturen über ein Fügematerial, wobei eine Maske an beide Endflächen eines jeden der gebrannten Wabenstrukturen geklebt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Endflächen-Bearbeitungsverfahrens für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Maske zum Verhindern des Anhaftens von Fügematerial leichter eng an die Endfläche angehaftet werden, wodurch das Verstopfen der Zellen mit dem Fügematerial effektiv verhindert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Endflächen-Bearbeitungsverfahrens für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Verschlussabschnitt entfernt werden, ohne dass es zu Schäden wie Abplatzen und Aushöhlen an der Endfläche der Wabenstruktur kommt, wenn der Verschlussabschnitt entfernt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Endflächen-Bearbeitungsverfahrens für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Schritt des Entfernens des Verschlussabschnitts automatisiert werden, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine säulenförmige Wabenstruktur zeigt, die einem Endflächen-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen werden kann;
- 2 ist eine Mikroaufnahme (a) eines Endflächenabschnitts der Wabenstruktur vor der Entfernung des hervorstehenden Verschlussabschnitts und eine Mikroaufnahme (b) eines Endflächenabschnitts der Wabenstruktur nach der Entfernung des hervorstehenden Verschlussabschnitts;
- 3-1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine exemplarische Struktur einer rotierenden Bürste zeigt;
- 3-2 zeigt eine Draufsicht (a) und eine Seitenansicht (b) der rotierenden Bürste;
- 4 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Situation, in der eine Endflächenbearbeitung mehrerer säulenförmiger Wabenstrukturen mit einem oder mehreren Paaren rotierender Bürsten durchgeführt wird; und
- 5 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Struktur einer säulenförmigen Wabenstruktur als ein Abgasreinigungsfilter.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als nächstes werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es versteht sich, dass geeignete Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen an der Ausgestaltung innerhalb eines Bereiches vorgenommen werden können, der nicht vom Sinn der vorliegenden Erfindung abweicht, basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen eines Fachmanns.
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(Säulenförmige Wabenstruktur)
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine säulenförmige Wabenstruktur zeigt, die einem Endflächen-Bearbeitungsverfahren, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, unterzogen werden kann. Eine veranschaulichte säulenförmige Wabenstruktur 100 umfasst: eine Außenumfangsseitenwand 102; mehrere erste Zellen 108, die an der Innenseite der Außenumfangsseitenwand 102 angeordnet sind und parallel zueinander von einer ersten Endfläche 104 zu einer zweiten Endfläche 106 verlaufen und wobei jede von ihnen in der ersten Endfläche 104 offen ist und einen hervorstehenden Verschlussabschnitt in der zweiten Endfläche 106 aufweist; und mehrere zweite Zellen 110, die an einer Innenseite der Außenumfangsseitenwand 102 angeordnet sind und parallel zueinander von der ersten Endfläche 104 zu der zweiten Endfläche 106 verlaufen und wobei jede von ihnen einen hervorstehenden Verschlussabschnitt in der ersten Endfläche 104 aufweist und in der zweiten Endfläche 106 offen ist. Überdies umfasst die veranschaulichte säulenförmige Wabenstruktur 100 eine poröse Trennwand 112 zur Bildung von Abschnitten der ersten Zellen 108 und der zweiten Zellen 110, wobei die ersten Zellen 108 und die zweiten Zellen 110 nebeneinander angeordnet sind, wobei die Trennwand 112 abwechselnd dazwischen angeordnet ist und beide Endflächen ein Karomuster bilden. Bei der säulenförmigen Wabenstruktur gemäß der veranschaulichten Ausführungsform liegen alle ersten Zellen 108 neben zweiten Zellen 110, und alle zweiten Zellen 110 liegen neben ersten Zellen 108. Es müssen jedoch nicht unbedingt alle ersten Zellen 108 neben zweiten Zellen 110 liegen, und es müssen nicht unbedingt alle zweiten Zellen 110 neben ersten Zellen 108 liegen.
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Die äußere Form der Wabenstruktur ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie eine Säulenform hat, und kann beispielsweise eine Säulenform mit einer kreisförmigen Endfläche (zylindrische Form), eine Säulenform mit einer ovalen Endfläche, eine Säulenform mit einer polygonalen Endfläche (rechteckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige und achteckige Form, usw.), oder dergleichen sein. Ferner ist, im Hinblick auf die Verbesserung der Wärmeschockbeständigkeit, die Größe der Wabenstruktur derart, dass ein Endflächenbereich vorzugsweise 2.000 bis 20.000 mm2 und stärker bevorzugt 5.000 bis 15.000 mm2 beträgt.
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Obgleich es keine Einschränkung hinsichtlich der Form der Zelle in einem Abschnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zelle (Höhenrichtung) gibt, hat sie vorzugsweise eine rechteckige, sechseckige oder achteckige Form oder eine Kombination davon. Unter diesen sind eine viereckige Form und eine sechseckige Form bevorzugt. Durch Gestalten der Zellenform auf diese Weise wird der Druckabfall, wenn Abgas durch eine Wabenstruktur strömt, verringert, wodurch eine ausgezeichnete Reinigungsleistung erreicht wird, wenn sie als ein Filter verwendet wird.
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Eine säulenförmige Wabenstruktur kann beispielsweise mit der folgenden Verfahrensweise hergestellt werden. Eine Rohmaterialzusammensetzung, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, ein Dispersionsmedium, einen Porenbildner und ein Bindemittel, wird unter Bildung eines Grünkörpers geknetet, und danach wird der Grünkörper Extrusion unter Bildung einer ungebrannten säulenförmigen Wabenstruktur unterzogen. Additive wie ein Dispergiermittel können der Rohmaterialzusammensetzung gegebenenfalls beigemischt werden. Bei der Extrusion kann eine Düse mit der gewünschten Gesamtform, Zellenform, Trennwanddicke, Zelldichte oder dergleichen verwendet werden.
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Beispiele für keramisches Rohmaterial umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Rohmaterialien für den Erhalt von Keramik wie Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkoniumdioxid, Spinell, Indialith, Sapphirin, Korund und Titandioxid. Speziell können, ohne Einschränkung darauf, Siliciumdioxid, Talk, Aluminiumoxid, Kaolin, Serpentin, Pyroferrit, Brucit, Böhmit, Mullit, Magnesit, usw. genannt werden. Die keramischen Rohmaterialien können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden.
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Nach dem Trocknen der ungebrannten säulenförmigen Wabenstruktur wird eine Maske verwendet, die einen Bereich aufweist, der größer als der einer Endfläche der Wabenstruktur ist, wobei die Haftfläche der Maske so angeklebt ist, dass sie die gesamte Endfläche der Wabenstruktur und einen Teil des gegenüberliegenden Paars von Seitenflächen bedeckt. Nachdem Öffnungen mittels Laserbearbeitung unter Nutzung von Bildverarbeitung in dem Abschnitt der Maske gebildet wurden, der die Zellen bedeckt, in denen Verschlussabschnitte angeordnet werden sollen, wird der Endflächenteil, an den die Maske geklebt ist, in eine Verschlussaufschlämmung getaucht, so dass sich ein Endabschnitt der Zellen mit der Verschlussaufschlämmung von den Öffnungen aus füllt. Das Verschließen erfolgt an der anderen Endfläche in ähnlicher Weise, so dass eine Wabenstruktur erhalten wird, bei der Zellen an beiden Endflächen abwechselnd mit der Verschlussaufschlämmung verschlossen sind. Durch Abziehen der Maske kann, nachdem die Wabenstruktur, die an beiden Endflächen mit der Verschlussaufschlämmung gefüllt worden ist, getrocknet ist, eine säulenförmige Wabenstruktur erhalten werden, bei der der Verschlussabschnitt in einer konvexen Form mit der Dicke der Maske zurückbleibt.
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Obgleich es hinsichtlich des Materials der Maske für das Verschließen keine besondere Einschränkung gibt, ist es vorzugsweise Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid oder Teflon (eingetragene Marke), da diese leicht unter Bildung von Öffnungen thermisch bearbeitet werden können. Überdies ist die Maske vorzugsweise mit einer Haftschicht versehen, und bei dem Material der Haftschicht handelt es sich vorzugsweise um Acrylharze, auf Kautschuk basierende Harze (beispielsweise Kautschuke, die hauptsächlich aus natürlichem Kautschuk oder synthetischem Kautschuk bestehen) oder Harze auf Silikonbasis.
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Als die Maske zum Verschließen kann beispielsweise geeigneterweise eine Haftfolie mit einer Dicke von 20 bis 50 µm verwendet werden.
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Als die Verschlussaufschlämmung können beispielsweise solche verwendet werden, die durch Mischen eines Keramikpulvers, eines Dispersionsmediums (beispielsweise Wasser, usw.) und gegebenenfalls Additiven wie einem Bindemittel, einem Entflockungsmittel, einem Schaumharz und dergleichen hergestellt werden. Die Keramik ist vorzugsweise eine Keramik, enthaltend zumindest eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkoniumdioxid, Spinell, Indialith, Sapphirin, Korund und Titandioxid, und stärker bevorzugt dasselbe Material wie die Wabenstruktur. Als das Bindemittel können Polyvinylalkohol, Methylcellulose und dergleichen genannt werden.
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(Endflächenbearbeitung)
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Ein Endflächen-Bearbeitungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst in einer Ausführungsform einen Schritt des Entfernens des hervorstehenden Abschnitts (hierin nachstehend als „konvexer Abschnitt“ bezeichnet) von dem Verschlussabschnitt von sowohl den ersten Zellen als auch den zweiten Zellen der Wabenstruktur. Im Ergebnis der Entfernung des konvexen Abschnitts kann eine Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial leichter eng an die Endfläche angehaftet werden, und das Verstopfen der Zellen aufgrund des Fügematerials, das in Richtung der Endflächenseite hinuntertropft, wenn die Seitenflächen mehrerer Wabenstrukturen mit dem Fügematerial in einem späteren Verfahren verbunden werden, kann effektiv verhindert werden. Exemplarisch sind eine Mikroaufnahme (a) eines Endflächenabschnitts der Wabenstruktur vor der Entfernung des hervorstehenden Verschlussabschnitts und eine Mikroaufnahme (b) eines Endflächenabschnitts der Wabenstruktur nach der Entfernung des hervorstehenden Verschlussabschnitts in 2 gezeigt. Obgleich die Endflächenbearbeitung an irgendeinem von einer ungebrannten Wabenstruktur und einer Wabenstruktur nach dem Brennen durchgeführt werden kann, wird sie vorzugsweise an der ungebrannten Wabenstruktur durchgeführt. Das liegt daran, dass aufgrund des Härtens der Wabenstruktur nach dem Brennen die Gefahr besteht, dass die Wabenstruktur beim Durchführen der Endflächenbearbeitung brechen kann.
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Bezüglich des Verfahrens der Entfernung des konvexen Abschnitts gibt es keine besondere Einschränkung, und es kann beispielsweise ein Verfahren des Bürstens, ein Verfahren des Schneidens mit einem Schneidwerkzeug, ein Verfahren des Polierens mit einem Schleifstein oder harten Schwamm oder dergleichen genannt werden. Unter Berücksichtigung der Arbeitseffizienz ist das Bürsten bevorzugt. Obgleich die Entfernung des konvexen Abschnitts manuell erfolgen kann, erfolgt sie vorzugsweise automatisch unter Berücksichtigung der industriellen Verarbeitungsgeschwindigkeit. Aus diesem Grund wird die Entfernung des konvexen Abschnitts, wie in den 3-1 und 3-2 gezeigt, vorzugsweise unter Verwendung einer rotierenden Bürste 300 durchgeführt, die eine Basis 310, die um eine Drehachse A drehbar ist, und mehrere Bürstenborsten 320, die in die Oberfläche der Basis 310 eingebettet sind, umfasst.
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Hinsichtlich der Verbesserung der Homogenität der Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur nach der Endflächenbearbeitung wird der konvexe Abschnitt vorzugsweise unter Verwendung von zwei oder mehr rotierenden Bürsten mit unterschiedlichen Drehrichtungen oder durch Umkehrung der Drehrichtung einer rotierenden Bürste in der Mitte des Verlaufs entfernt.
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Unter Bezug auf 3-2 kann die Größe der Außenumfangskontur 312 der Oberflächenregion der Basis 310, wo mehrere Bürstenborsten 320 eingebettet sind, hinsichtlich der Verbesserung der Arbeitseffizienz in Abhängigkeit der Größe des unteren Oberflächenbereiches der Wabenstruktur entsprechend eingestellt werden. Beispielsweise genügen ein unterer Oberflächenbereich X der Wabenstruktur und ein Bereich Y, der von der Außenumfangskontur 312 umgeben ist, vorzugsweise der Beziehung 0,5 ≤Y/X ≤4,5 und stärker bevorzugt der Beziehung 1,0 ≤Y/X ≤3,5.
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Um zu verhindern, dass der entfernte konvexe Abschnitt und der Staub, der während des Entfernungsverfahrens des konvexen Abschnitts erzeugt wird, in die Zellen eintritt, erfolgt die Entfernung des konvexen Abschnitts vorzugsweise, während mit einer Saugvorrichtung (nicht gezeigt) gesaugt wird. Daher umfasst die Basis 310 vorzugsweise eine Saugöffnung 316, die mit der Saugvorrichtung in Verbindung steht, und die Saugvorrichtung wird so betrieben, dass der konvexe Abschnitt während der Entfernung des konvexen Abschnitts von der Saugöffnung 316 durch Saugen entfernt wird. Die Saugöffnung 316 kann so gestaltet sein, dass sie mit der Saugvorrichtung in Verbindung steht, beispielsweise über eine Rohrleitung wie einen Schlauch. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Basis 310 eine Oberflächenregion mit einer kreisförmigen Form (beispielsweise Kreisringform) auf, in die die Bürstenborsten 320 eingebettet sind, und ist mit einer Saugöffnung 316 versehen, die mit einer Saugvorrichtung in einem Abschnitt auf der Innenseite einer Innenumfangskontur 314 der Oberflächenregion in Verbindung steht. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein effektives Absaugen des entfernten konvexen Abschnitts.
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Die rotierende Bürste wird vorzugsweise von einem Motor angetrieben, dessen Rotationsgeschwindigkeit mittels eines Inverters gesteuert werden kann. Im Ergebnis dessen, dass die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Bürste variabel ist, kann eine geeignete Rotationsgeschwindigkeit gemäß dem Material der Wabenstruktur, dem Zustand des konvexen Abschnitts und dergleichen festgelegt werden. Im Allgemeinen wird, wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Bürste erhöht, die Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts verbessert; eine übermäßig hohe Rotationsgeschwindigkeit kann jedoch Schäden an der Wabenstruktur verursachen, und daher wird die Rotationsgeschwindigkeit vorzugsweise so festgelegt, dass ein Gleichgewicht dazwischen erzielt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Bürste kann beispielsweise 100 bis 600 U/min, typischerweise 200 bis 500 U/min und noch typischer 300 bis 400 U/min betragen.
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Die Länge L der Bürstenborsten 320 kann geeignet gemäß dem Material und der Dicke der Bürstenborsten oder dergleichen festgelegt werden. Verringert sich die Länge der Bürstenborsten, erhöht sich ihre Elastizität, wodurch die Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts erhöht wird; eine übermäßig kurze Länge beschädigt die Wabenstruktur jedoch wahrscheinlich eher, so dass die Länge L der Bürstenborsten 320 vorzugsweise so festgelegt wird, dass ein Gleichgewicht dazwischen erzielt wird. Hinsichtlich der Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts kann die Länge L der Bürstenborsten 320 nicht mehr als 50 mm, außerdem nicht mehr als 40 mm und ferner nicht mehr als 30 mm betragen. Andererseits kann im Hinblick auf das Unterbinden von Schäden an der Wabenstruktur die Länge L der Bürstenborsten 320 nicht weniger als 10 mm, außerdem nicht weniger als 15 mm und ferner nicht weniger als 20 mm betragen.
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Beispiele für das Material der Bürstenborsten umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Nylon, Polypropylen, Vinylchlorid, Polyester, tierische Fasern (beispielsweise Pferdehaar, usw.). Unter diesen ist Nylon bevorzugt, da es sich durch Verschleißfestigkeit und Flexibilität auszeichnet.
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Der Durchmesser (Drahtdurchmesser) der Bürstenborsten kann 0,2 bis 0,8 mm, typischerweise 0,3 bis 0,6 mm und noch typischer 0,4 bis 0,5 mm betragen.
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Im Hinblick auf die Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts stehen die Bürstenborsten vorzugsweise mit der Endfläche der Wabenstruktur in Kontakt, so dass sie nahezu senkrecht dazu sind. Aus diesem Grund beträgt der Winkel der Einbettungsrichtung der Bürstenborsten (die Richtung der Bürstenborsten am Wurzelabschnitt) in Bezug auf die Drehachsenrichtung vorzugsweise 0 bis 45°, stärker bevorzugt 0 bis 20° und ferner bevorzugt 0 bis 10°.
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Erhöht sich das Einpressmaß (Bürsteneinpressmaß) der Bürstenborsten in einer Richtung senkrecht zur Endfläche der Wabenstruktur, erhöht sich die Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts; ein übermäßig großes Einpressmaß erhöht jedoch den Bürstendruck, wodurch sich die Gefahr von Schäden an der Wabenstruktur erhöht, und daher wird das Bürsteneinpressmaß vorzugsweise so festgelegt, dass ein Gleichgewicht zwischen beidem erzielt wird. Hinsichtlich der Erhöhung der Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts kann, obgleich sie vom Material, der Länge und Dicke der Bürstenborsten abhängt, das Bürsteneinpressmaß nicht weniger als 0,1 mm, außerdem nicht weniger als 0,5 mm und ferner nicht weniger als 1 mm betragen. Andererseits kann im Hinblick auf das Unterbinden von Schäden an der Wabenstruktur das Bürsteneinpressmaß nicht mehr als 4 mm, außerdem nicht mehr als 3 mm und ferner nicht mehr als 2 mm betragen.
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Im Hinblick auf die gleichmäßige Entfernung des konvexen Abschnitts ohne lokale Belastung der Endflächen der Wabenstruktur werden die Bürstenborsten vorzugsweise mit dem hervorstehenden Verschlussabschnitt sowohl der ersten Endfläche als auch der zweiten Endfläche in Kontakt gebracht, während zumindest eine rotierende Bürste, deren Drehachse parallel zu der Richtung ist, in der die erste Zelle und zweite Zelle verlaufen (das heißt Höhenrichtung der säulenförmigen Wabenstruktur), gedreht wird.
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In dieser Situation ist der Schwerpunkt O der Oberflächenregion, in die die Bürstenborsten eingebettet sind, vorzugsweise dezentriert von der Drehachse A positioniert (siehe 3-1 und 3-2). Entspricht der Schwerpunkt O der Oberflächenregion, in die die Bürstenborsten eingebettet sind, der Drehachse A, kann der konvexe Abschnitt in einer Region, die breiter als die Oberflächenregion ist, nicht entfernt werden. Aus diesem Grund wird, beispielsweise wenn sich die Drehachse A an der Mitte der Unterseite der Wabenstruktur befindet, der Entfernungseffekt des konvexen Abschnitts durch die Bürste in der nähe des Außenumfangs der Endfläche gewöhnlich schwächer, verglichen mit zwischen nahe der Mitte der Endfläche und nahe des Außenumfangs der Endfläche der Wabenstruktur. Überdies muss, um die Region, in der der konvexe Abschnitt entfernt werden kann, zu vergrößern, die Drehachse verschoben werden.
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Im Gegensatz dazu kann, wie in den 3-1 und 3-2 gezeigt, wenn sich der Schwerpunkt O der Oberflächenregion der Basis 310, in die die Bürstenborsten 320 eingebettet sind, an einer von der Drehachse A dezentrierten Position befindet, der konvexe Abschnitt über eine große Region entfernt werden, da die Oberflächenregion um den Dezentrierungsabstand verschoben ist, selbst wenn die Drehachse nicht verschoben ist.
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Der Grad der Dezentrierung des Schwerpunkts O der Oberflächenregion von der Drehachse A kann im Hinblick auf den Bereich der Oberflächenregion, den unteren Bereich der Wabenstruktur und die Einheitlichkeit des Entfernungseffektes des konvexen Abschnitts geeignet festgelegt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Drehachse innerhalb der Außenumfangskontur 312 der Oberflächenregion der Basis, in die die Bürstenborsten eingebettet sind. Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung kann eine Verringerung der Entfernungseffizienz des konvexen Abschnitts nahe der Drehachse verhindert und somit die Einheitlichkeit des Entfernungseffekts des konvexen Abschnitts verbessert werden, wodurch die Homogenität der Endfläche nach der Endflächenbearbeitung verbessert wird.
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Unter Bezug auf 3-2 kann der Abstand (Dezentrierungsabstand D), um den der Schwerpunkt O der Oberflächenregion von der Drehachse A zu einer Richtung senkrecht zur Drehachse A dezentriert ist, nicht weniger als 3 mm, vorzugsweise nicht weniger als 5 mm und stärker bevorzugt nicht weniger als 10 mm betragen. Obgleich die Obergrenze für den Dezentrierungsabstand D nicht besonders festgelegt ist, wobei der untere Bereich einer normalen Wabenstruktur berücksichtigt wird, die in Filtern zur Reinigung von Abgas aus einem Dieselmotor verwendet werden soll, beträgt der Dezentrierungsabstand D im Allgemeinen nicht mehr als 50 mm und typischerweise nicht mehr als 30 mm.
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Aus industrieller Sicht kann das Verfahren zur Entfernung des konvexen Abschnitts vorzugsweise kontinuierlich an vielen säulenförmigen Wabenstrukturen durchgeführt werden, die der Endflächenbearbeitung unterzogen werden. Aus diesem Grund umfasst eine bevorzugte Ausführungsform des Endflächen-Bearbeitungsverfahrens für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung das relative Bewegen der zumindest einen rotierenden Bürste in einer Richtung parallel zur ersten Endfläche und zur zweiten Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur. Unter Bezug auf 4 versteht sich, dass im Ergebnis dessen, dass die rotierende Bürste 300 relativ in einer Richtung parallel zur ersten Endfläche und zur zweiten Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur 100 bewegt wird, die Endflächenbearbeitung mehrerer säulenförmiger Wabenstrukturen 100, die in einer Reihe in einer Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der Zellen (Höhenrichtung) angeordnet sind, kontinuierlich durchgeführt werden kann.
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Beispiele einer Anordnung, bei der die rotierende Bürste relativ in einer Richtung parallel zur ersten Endfläche und zur zweiten Endfläche bewegt wird, umfassen beispielsweise eine Anordnung, bei der mehrere säulenförmige Wabenstrukturen nacheinander der Endflächenbearbeitung durch eine rotierende Bürste unterzogen werden, die sich an einer festen Position befindet, während sie von einem Förderband in eine Richtung befördert werden, und eine Anordnung, bei der mehrere säulenförmige Wabenstrukturen, die in einer Reihe angeordnet sind, nacheinander der Endflächenbearbeitung durch eine rotierende Bürste, die parallel bewegt wird, unterzogen werden.
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Die Entfernung des konvexen Abschnitts, der von der ersten Endfläche hervorsteht, und die Entfernung des konvexen Abschnitts, der von der zweiten Endfläche hervorsteht, können entweder gleichzeitig oder separat durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Arbeitseffizienz werden die Entfernung des konvexen Abschnitts, der von der ersten Endfläche hervorsteht, und die Entfernung des konvexen Abschnitts, der von der zweiten Endfläche hervorsteht, vorzugsweise gleichzeitig durchgeführt. Daher wird, in einer bevorzugten Ausführungsform des Endflächen-Bearbeitungsverfahrens für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 4 gezeigt, das Verfahren der Entfernung des hervorstehenden Abschnitts durchgeführt, während die erste Endfläche und die zweite Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur 100 zwischen dem einen oder mehreren Paaren der rotierenden Bürsten 300 angeordnet sind. Werden zwei oder mehr Paare der rotierenden Bürsten 300 verwendet, wird zur Verbesserung der Homogenität der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche der säulenförmigen Wabenstruktur 100 nach der Endflächenbearbeitung vorzugsweise zumindest ein Paar der rotierenden Bürsten 300 in eine entgegengesetzte Richtung zu der des verbleibenden zumindest einen Paars der rotierenden Bürsten 300 gedreht.
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(Verfahrensweisen nach der Endflächenbearbeitung)
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Nachdem das Endflächen-Bearbeitungsverfahren für eine säulenförmige Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt und eine säulenförmige Wabenstruktur, die der Endflächenbearbeitung unterzogen wurde, erhalten worden ist, kann eine gebrannte Wabenstruktur durch Brennen der säulenförmigen Wabenstruktur, die der Endflächenbearbeitung unterzogen worden ist, hergestellt werden. Als die Brennbedingung kann jede bekannte Bedingung ohne besondere Einschränkung übernommen werden.
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Ein Entfettungsverfahren kann vor dem Brennverfahren durchgeführt werden. Die Verbrennungstemperatur des Bindemittels beträgt etwa 200 °C, und die Verbrennungstemperatur des Porenbildners beträgt etwa 300 bis 1000 °C. Daher kann das Entfettungsverfahren durch Erhitzen eines Wabenformkörpers auf etwa 200 bis 1000 °C durchgeführt werden. Die Erwärmungszeit ist nicht besonders eingeschränkt und beträgt im Allgemeinen etwa 10 bis 100 Stunden. Der Wabenformkörper, der dem Entfettungsverfahren unterzogen wurde, wird als kalzinierter Körper bezeichnet. In Abhängigkeit der Materialzusammensetzung des Wabenformkörpers kann das Brennverfahren beispielsweise durch Erhitzen des kalzinierten Körpers bei 1350 bis 1600 °C für 3 bis 10 Stunden durchgeführt werden.
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Es kann ein Segmentverbundkörper unter Nutzung der gebrannten Wabenstruktur als ein Wabensegment und Verbinden der Seitenflächen mehrerer Wabensegmente mit einem Fügematerial gebildet werden, wodurch ein integrierter Körper gebildet wird. Ein Segmentverbundkörper kann beispielsweise auf die folgende Weise hergestellt werden. Das Fügematerial wird auf die Verbundoberflächen (Seitenflächen) aufgebracht, wobei eine Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial an beide Endflächen eines Wabensegments geklebt ist. Die Endflächen des Wabensegments werden durch die oben beschriebene Endflächenbearbeitung geglättet, und dadurch kann die Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial leichter eng an die Endfläche des Wabensegments angehaftet werden. Im Ergebnis kann, da das Fügematerial, das in Richtung der Endfläche heruntertropft, wenn das Fügematerial auf die Seitenfläche des Wabensegments aufgebracht wird, wahrscheinlich nicht zwischen der Maske und dem Wabensegment eintritt, dahingehend ein Vorteil erreicht werden, dass das Phänomen, dass das Fügematerial in einen offenen Teil der Zelle eintritt, wodurch die Zelle verstopfen würde, effektiv verhindert werden kann.
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Als nächstes werden diese Wabensegmente nebeneinander angeordnet, so dass die Seitenflächen benachbarter Segmente einander gegenüberliegen, und die benachbarten Wabensegmente werden druckverklebt, wonach sie erhitzt und getrocknet werden. Auf diese Weise wird ein Segmentverbundkörper, bei dem die Seitenflächen benachbarter Wabensegmente mit dem Fügematerial verbunden sind, hergestellt. Der Segmentverbundkörper kann am Außenumfangsteil unter Erhalt einer gewünschten Form (beispielsweise einer zylindrischen Form) geschliffen und dann, nachdem ein Beschichtungsmaterial auf die Außenumfangsfläche aufgebracht wurde, unter Erhalt einer Außenumfangswand erhitzt und getrocknet werden.
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Das Material für die Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial ist nicht besonders eingeschränkt, und synthetische Harze wie Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyimid oder Teflon (eingetragene Marke) können geeigneterweise verwendet werden. Überdies ist die Maske vorzugsweise mit einer Haftschicht versehen, und bei dem Material der Haftschicht handelt es sich vorzugsweise um Acrylharze, auf Kautschuk basierende Harze (beispielsweise Kautschuke, die hauptsächlich aus natürlichem Kautschuk oder synthetischem Kautschuk bestehen) oder Harze auf Silikonbasis.
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Als die Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial kann beispielsweise geeigneterweise eine Haftfolie mit einer Dicke von 20 bis 50 µm verwendet werden.
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Als das Fügematerial können beispielsweise solche verwendet werden, die durch Mischen eines Keramikpulvers, eines Dispersionsmediums (beispielsweise Wasser, usw.) und gegebenenfalls Additiven wie einem Bindemittel, einem Entflockungsmittel, einem Schaumharz und dergleichen hergestellt werden. Die Keramik ist vorzugsweise eine Keramik, enthaltend zumindest eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Zirkoniumdioxid, Spinell, Indialith, Sapphirin, Korund und Titandioxid, und stärker bevorzugt dasselbe Material wie die Wabenstruktur. Als das Bindemittel können Polyvinylalkohol, Methylcellulose und dergleichen genannt werden.
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BEISPIELE
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Hierin nachstehend sind Beispiele zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteilen veranschaulicht; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
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<Endflächenbearbeitung>
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(Nr. 1 bis 7)
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Es wurde eine ungebrannte Wabenstruktur aus SiC hergestellt, welche eine würfelähnliche Form mit einer Länge von 38 mm, einer Breite von 38 mm und einer Höhe von 154 mm hatte, bei der jede Zelle in der Höhenrichtung verlief und die Zelldichte 46,5/cm2 betrug. Die Haftfläche einer Maske (Dicke 36 µm) aus PET (Polyethylenterephthalat) wurde an die ungebrannte Wabenstruktur geklebt, so dass sie eine gesamte Unterseite und einen Teil eines Paars gegenüberliegender Seitenflächen davon abdeckt. Der Abschnitt der Maske, die Zellen abdeckt, in denen jeweils Verschlussabschnitte angeordnet werden sollen, wurde einer Laserbearbeitung unter Nutzung von Bildverarbeitung unter Bildung von Öffnungen unterzogen, und danach wurde der Endflächenteil, an den die Maske geklebt war, in eine Verschlussaufschlämmung getaucht, die SiC-Pulver und metallisches Si-Pulver enthält, so dass ein Endabschnitt jeder Zelle mit der Verschlussaufschlämmung von den Öffnungen aus gefüllt wird. Ebenso erfolgte das Verschließen ebenfalls an der anderen Endfläche, wodurch eine Wabenstruktur erhalten wurde, bei der Zellen beider Endflächen mit Verschlussaufschlämmung abwechselnd verschlossen waren. Als nächstes wurde die mit der Verschlussaufschlämmung gefüllte Wabenstruktur bei 150 °C für 0,4 Stunden getrocknet. Nach dem Trocknen wurden die an beide Endflächen der Wabenstruktur geklebten Masken abgezogen. Die mikroskopische Beobachtung des Verschlussabschnitts bestätigte, dass jeder Verschlussabschnitt in einer konvexen Form um die Dicke der Maske hervorstand.
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Als nächstes wurde, wie in den 3-1 und 3-2 gezeigt, ein Paar rotierender Bürsten hergestellt, bei denen mehrere Nylonbürstenborsten (Bürstenborstenlänge: siehe Tabelle 1, Drahtdurchmesser: 0,4 mm) kreisringförmig mit einem Außendurchmesser von 60 mm in die Oberfläche einer Scheibenbasis mit einem Außendurchmesser von 90 mm eingebettet sind. Bei jeder Bürste befand sich der Schwerpunkt der kreisringförmigen Region der Basisoberfläche, in die mehrere Bürstenborsten eingebettet waren, an einer Position, dezentriert von der Drehachse um einen Dezentrierungsabstand, aufgeführt in Tabelle 1 gemäß den Test-Nr. Überdies hatte jede Bürste eine Saugöffnung, die mit der Saugvorrichtung auf der Innenseite der Innenumfangskontur der Oberflächenregion der Basis, in die die Bürstenborsten eingebettet waren, in Verbindung stand. Jede rotierende Bürste wurde mit einem Motor angetrieben, und ihre Rotationsgeschwindigkeit war mittels eines Inverters veränderbar.
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Die Endflächenbearbeitung einer Wabenstruktur erfolgte durch Drehen der Bürste in einer Richtung, so dass die Drehachse parallel zur Verlaufsrichtung der Zellen war, während beide Endflächen der Wabenstruktur zwischen dem hergestellten Paar von rotierenden Bürsten angeordnet waren, und die Saugvorrichtung wurde betrieben, so dass sich die rotierenden Bürste relativ in einer Richtung parallel zu beiden Endflächen der säulenförmigen Wabenstruktur bewegten. In diesem Fall wurden das Einpressmaß der Bürstenborsten (Bürsteneinpressmaß) in einer Richtung senkrecht zur Endfläche der Wabenstruktur, die Bürstenrotationsgeschwindigkeit und die Bearbeitungszeit auf die in Tabelle 1 gemäß den Test-Nr. angegebenen Werte festgelegt. Überdies wurde der Winkel der Einbettungsrichtung der Bürstenborsten in Bezug auf die Drehachse auf 0° festgelegt.
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Die Endflächenqualität jeder erhaltenen Wabenstruktur wurde bestätigt.
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In Nr. 1 konnte der konvexe Abschnitt des Verschlussabschnitts der Wabenstruktur entfernt werden, ohne dass Defekte wie Abplatzen und Aushöhlen in der Wabenstruktur verursacht wurden.
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In Nr. 2 wurde eine rotierende Bürste mit einer kürzeren Bürstenborstenlänge als der von Nr. 1 verwendet. Mit abnehmender Bürstenborstenlänge erhöht sich die Elastizität der Bürstenborsten. Daher besteht die Sorge, dass die Wabenstruktur beschädigt wird, wenn die Bürstenborstenlänge kleiner als die in Nr. 2 ist.
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In Nr. 3 und 4 wurde das Bürsteneinpressmaß gegenüber Nr. 1 verändert. Wird das Bürsteneinpressmaß auf mehr als das in Nr. 3 erhöht, kann vorhergesagt werden, dass sich der Bürstendruck erhöht, wodurch sich die Gefahr erhöht, dass die Wabenstruktur beschädigt wird. Andererseits besteht, wenn das Bürsteneinpressmaß auf weniger als das in Nr. 4 verringert wird, da der Bürstendruck schwächer wird und die Bürste möglicherweise nicht mit der Wabenstruktur in Kontakt kommt, aufgrund der Positionsverschiebung der Wabenstruktur und Veränderungen der durch Verschleiß verursachten Bürstenborstenlänge, die Gefahr, dass der konvexe Abschnitt nicht entfernt werden kann.
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In Nr. 5 und 6 wurde die Bürstenrotationsgeschwindigkeit gegenüber Nr. 1 verändert. Ist die Bürstenrotationsgeschwindigkeit höher als in Nr. 5, besteht, da die Kontaktfrequenz zur Wabenstruktur zunimmt, die Möglichkeit, dass Abplatzen usw. auftritt, und andererseits besteht, wenn die Rotationsgeschwindigkeit geringer als in Nr. 6 ist, da die Kontaktfrequenz zu der Wabenstruktur abnimmt, die Möglichkeit, dass der konvexe Abschnitt unvollständig entfernt wird.
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In Nr. 7 wurde die Bürste nicht dezentriert. In diesem Fall war es, da die Tendenz zu beobachten war, dass der konvexe Abschnitt in vier Ecken der Endfläche der Wabenstruktur zurückblieb, notwendig, die Bearbeitungszeit auf mehr als die in Nr. 1 zu erhöhen.
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(Nr. 8)
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Wie bei den Nr. 1 bis 7 wurde eine Wabenstruktur hergestellt, bei der Zellen beider Endflächen abwechselnd mit einer Verschlussaufschlämmung verschlossen waren, und die Maske wurde nach dem Trocknen abgezogen. Als nächstes erfolgte die Bearbeitung beider Endflächen manuell unter Verwendung eines Staubsaugers, bei dem eine Bürste mit einer in Tabelle 1 angegebenen Bürstenborstenlänge in einer Saugöffnung angeordnet war.
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Obgleich es kein Problem bei der Endflächenqualität gab, war die Bearbeitungszeit im Vergleich zu Nr. 1 länger.
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(Nr. 9)
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Ähnlich den Nr. 1 bis 7 wurde eine Wabenstruktur hergestellt, bei der Zellen beider Endflächen abwechselnd mit einer Verschlussaufschlämmung verschlossen waren, und die Maske wurde nach dem Trocknen abgezogen. Da danach überhaupt keine Endflächenbearbeitung durchgeführt wurde, verblieb der konvexe Abschnitt in dem Verschlussabschnitt.
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<Verbinden der Wabenstrukturen>
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Für jede Test-Nr. wurden 16 Wabenstrukturen, die der Endflächenbearbeitung unterzogen worden waren, bei etwa 1450 °C für 5 Stunden in Ar-Atmosphäre gebrannt. Bei jeder so als ein Wabensegment erhaltenen gebrannten Wabenstruktur wurde eine Haftfläche einer Maske aus PET (Dicke 70 µm) an die gesamte Endfläche jedes Wabensegments geklebt. Als nächstes wurde ein pastenartiges Fügematerial, enthaltend SiC-Pulver und ein Bindemittel, unter Bildung einer Beschichtungsschicht auf die Seitenflächen jedes Wabensegments aufgebracht, so dass die aufgebrachte Schicht eine Dicke von 1 mm hatte. Als nächstes wurde ein anderes Wabensegment so auf diesem Wabensegment platziert, dass die aufgebrachte Schicht mit der Seitenfläche in Kontakt steht. Danach wurde diese Verfahrensweise zur Herstellung einer Wabensegmentstruktur, die aus insgesamt 16 Wabensegmenten besteht, die in einer Matrixform von 4 x 4 angeordnet sind, wiederholt. Danach wurde auf die Wabensegmentstruktur Druck von außen ausgeübt, und danach wurde sie bei 140 °C für 2 Stunden unter Erhalt eines Segmentverbundkörpers getrocknet. Danach wurde die Maske von jedem Wabensegment abgezogen.
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Die Endflächen des erhaltenen Segmentverbundkörpers gemäß jedem Testbeispiel wurden untersucht, um das Vorliegen oder Fehlen verstopfter Zellen zu bestätigen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In den Nr. 1 bis 8 haftete, da der konvexe Abschnitt des Verschlussabschnitts entfernt wurde, die Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial eng an den Endflächen, wodurch das Verstopfen der Zellen effektiv verhindert wurde. Andererseits wurde in Nr. 9, da der konvexe Abschnitt des Verschlussabschnitts zurückblieb, eine Lücke zwischen der Maske zur Verhinderung des Anhaftens von Fügematerial und der Endfläche des Wabensegments erzeugt, und das Fügematerial drang darin ein, wodurch einige der Zellen verstopft wurden.
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[Tabelle 1]
| Nr. | Bürstenbearbeitung | Dezentrierungsabstand [mm] | Bürstenborstenlänge [mm] | Bürsteneinpressmaß [mm] | Bürstenrotationsgeschwindigkeit [U/min] | Fertigstellungsqualität | Fertigstellungszeit [s/Stück] | Während des Verbindens verstopfte Zelle |
| 1 | automatisch | 13 | 25 | 1 | 330 | OK | 0,8 | keine |
| 2 | automatisch | 13 | 15 | 1 | 330 | OK | 0,8 | keine |
| 3 | automatisch | 13 | 25 | 2 | 330 | OK | 0,8 | keine |
| 4 | automatisch | 13 | 25 | 0,5 | 330 | OK | 0,8 | keine |
| 5 | automatisch | 13 | 25 | 1 | 500 | OK | 0,8 | keine |
| 6 | automatisch | 13 | 25 | 1 | 200 | OK | 0,8 | keine |
| 7 | automatisch | 0 | 25 | 1 | 330 | OK | 2 | keine |
| 8 | manuell | 0 | 30 | - | - | OK | 3,7 | keine |
| 9 | - | ohne Endflächenbearbeitung | NG | 0 | vorhanden |
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Bezugszeichenliste
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- 100
- säulenförmige Wabenstruktur
- 102
- Außenumfangsseitenwand
- 104
- erste Endfläche
- 106
- zweite Endfläche
- 108
- erste Zelle
- 110
- zweite Zelle
- 112
- Trennwand
- 300
- rotierende Bürste
- 310
- Basis
- 312
- Außenumfangskontur
- 314
- Innenumfangskontur
- 316
- Saugöffnung
- 320
- Bürstenborste
- 500
- säulenförmige Wabenstruktur
- 501
- erste Endfläche
- 504
- zweite Endfläche
- 502
- Verschlussabschnitt
- 505
- Trennwand
- 508
- erste Zelle
- 510
- zweite Zelle
