DE102019002146B4 - Wabenformkörper und Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur - Google Patents

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Abstract

Wabenformkörper, enthaltend ein Keramikrohmaterial, wobei der Wabenformkörper umfasst:einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt mit mehreren rechteckigen Zellen, wobei die Zellen von Trennwänden definiert werden und von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen und Strömungswege bilden;einen Außenumfangsabschnitt, umfassend: Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände mit einer Außenumfangswand abgedeckt sind; und Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freiliegen;wobei der Wabenformkörper einen Querschnittsabschnitt aufweist, der die folgenden vier Bedingungen erfüllt:- die Außenumfangsabschnitte Y sind über vier Abschnitte angeordnet: einen Längenabschnitt LAvon 3 % oder mehr und 14 % oder weniger einer Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LBvon 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LCvon 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; und einen Längenabschnitt LDvon 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; in denen bei Betrachtung des Wabenformkörpers im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung die gerade Linie A, die gerade Linie B, die gerade Linie C bzw. die gerade Linie D vier gerade Linien darstellen, die ausgehend vom Schwerpunkt einer rechteckigen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle nahe des Schwerpunkts des Querschnitts liegt, durch vier Ecken der rechteckigen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen;- die Außenumfangsabschnitte X und die Außenumfangsabschnitte Y sind abwechselnd in einer Außenumfangsrichtung angeordnet;- jeder der Außenumfangsabschnitte X umfasst einen spitz zulaufenden Abschnitt, wobei die Dicke der Außenumfangswand hin zu einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y stufenweise abnimmt; und- der spitz zulaufende Abschnitt erfordert eine Länge gleich oder größer als einmal der durchschnittliche Zellenabstand in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenformkörper. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, gefertigt in einem Schritt, in dem der Wabenformkörper gebrannt wird.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Abgase, die aus Verbrennungsmotoren, verkörpert von Automotoren, ausgestoßen werden, enthalten Schadstoffe wie Feststoffteilchen (PM) wie Ruß, Stickoxid (NOx), lösliche organische Komponenten (SOF), Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO). Daher werden verbreitet Wabenstrukturkörper mit einer säulenförmigen Wabenstruktur, auf der in Abhängigkeit der Schadstoffe ein passender Katalysator (ein Oxidationskatalysator, ein Reduktionskatalysator, ein Drei-Wege-Katalysator oder dergleichen) getragen wird, in Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren verwendet.
  • In der Regel wird eine Wabenstruktur in einem Schritt hergestellt, in dem ein Wabenformkörper gebrannt wird. Traditionell kann es beim Brennen des Wabenformkörpers in einem Schritt, in dem die Wabenstruktur hergestellt wird, passieren, dass Risse (die als „Bruch“ bezeichnet werden können), die sich in der Außenumfangswand entwickeln, erzeugt werden. Das Problem von Rissen wurde mit immer größer werdenden Wabenstrukturen schlimmer.
  • Um das Problem der Risse anzugehen, schlägt WO 2009/035049 A1 (Patentdokument 1) ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur vor, das das Brennen eines Wabenformkörpers mit einem geschliffenen Abschnitt umfasst, wobei eine Außenumfangswand in einem Breitenbereich von 10 bis 100 mm, einen „45°-Richtungsabschnitt“ bezogen auf einen „0°-Richtungsabschnitt“ der Außenumfangswand eingeschlossen, geschliffen wird, wobei im Querschnitt senkrecht zur Mittelachsenrichtung des Wabenformkörpers die „0°-Richtung“ als die Richtung von der Mitte zur Außenumfangswand entlang einer Trennwand definiert ist und der „0°-Richtungsabschnitt“ als ein Abschnitt definiert ist, in dem eine gerade Linie, die in der „0°-Richtung“ verläuft, die Außenumfangswand schneidet. Das Patentdokument führt aus, dass durch die Verwendung des Wabenformkörpers die Außenumfangswand am „45°-Richtungsabschnitt“, in dem sich eine Spannung (Zugspannung) konzentriert, entfernt wird, so dass selbst bei der Herstellung einer großen Wabenstruktur die Spannungskonzentration der Außenumfangswand nahe dem „45°-Richtungsabschnitt“ eliminiert und so die Erzeugung von Rissen aufgrund der Spannungskonzentration der Außenumfangswand während des Brennens unterbunden werden kann.
  • ZITATENLISTE
  • Patentliteratur
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • In letzter Zeit besteht Bedarf an einer weiteren Verbesserung der Ertragsrate während der Herstellung einer Wabenstruktur. Gemäß der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik werden Risse während des Brennens unterbunden. Es gibt jedoch noch Raum für Verbesserungen.
  • Die vorliegende Erfindung entstand hinsichtlich der obigen Umstände. In einer Ausführungsform ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Wabenformkörpers, mit dem die Erzeugung von Rissen während des Brennens weiter unterbunden werden kann. In einer anderen Ausführungsform ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wabenstruktur unter Verwendung eines solchen Wabenformkörpers.
  • Lösung des Problems
  • Im Ergebnis intensiver Studien zur Lösung der obigen Probleme haben die betreffenden Erfinder festgestellt, dass, wenn an der Grenze zwischen dem geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand und dem nicht-geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand eine nahezu rechtwinkelige Stufe vorliegt, sich die Spannung an der Grenze konzentrieren wird und vermutlich Risse auftreten werden. Daher haben die betreffenden Erfinder festgestellt, dass, wenn die Grenze zwischen dem geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand und dem nicht-geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand mit einem spitz zulaufenden Abschnitt versehen wird, in dem die Dicke der Außenumfangswand ausgehend vom nicht-geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand hin zum geschliffenen Abschnitt der Außenumfangswand stufenweise abnimmt, die Erzeugung der Risse signifikant unterbunden werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen Feststellungen fertiggestellt und wird nachstehend veranschaulicht.
  • [1] Ein Wabenformkörper, enthaltend ein Keramikrohmaterial, wobei der Wabenformkörper umfasst:
    • einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt mit mehreren rechteckigen Zellen, wobei die Zellen von Trennwänden definiert werden und von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen und Strömungswege bilden;
    • einen Außenumfangsabschnitt, umfassend: Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände mit einer Außenumfangswand abgedeckt sind; und Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freiliegen;
    • wobei der Wabenformkörper einen Querschnittsabschnitt aufweist, der die folgenden vier Bedingungen erfüllt:
      • - die Außenumfangsabschnitte Y sind über vier Abschnitte angeordnet: einen Längenabschnitt LA von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger einer Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LB von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LC von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; und einen Längenabschnitt LD von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; in denen bei Betrachtung des Wabenformkörpers im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung die gerade Linie A, die gerade Linie B, die gerade Linie C bzw. die gerade Linie D vier gerade Linien darstellen, die ausgehend vom Schwerpunkt einer rechteckigen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle nahe des Schwerpunkts des Querschnitts liegt, durch vier Ecken der rechteckigen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen;
      • - die Außenumfangsabschnitte X und die Außenumfangsabschnitte Y sind abwechselnd in einer Außenumfangsrichtung angeordnet;
      • - jeder der Außenumfangsabschnitte X umfasst einen spitz zulaufenden Abschnitt, wobei die Dicke der Außenumfangswand hin zu einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y stufenweise abnimmt; und
      • - der spitz zulaufende Abschnitt erfordert eine Länge gleich oder größer als einmal der durchschnittliche Zellenabstand in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert ist.
  • [2] Der Wabenformkörper gemäß [1], wobei der Querschnittsabschnitt, der die vier Bedingungen erfüllt, einen ersten Querschnittsabschnitt, der ausgehend von der ersten Endfläche über eine Länge von 10 % oder mehr der Höhe des Wabenformkörpers in der Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft; und einen zweiten Querschnittsabschnitt, der ausgehend von der zweiten Endfläche über eine Länge von 10 % oder mehr der Höhe des Wabenformkörpers in der Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft, umfasst.
  • [3] Der Wabenformkörper gemäß [1], wobei der Querschnittsabschnitt, der die vier Bedingungen erfüllt, über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft.
  • [4] Der Wabenformkörper gemäß einem von [1] bis [3], wobei die Außenumfangswand ohne die spitz zulaufenden Abschnitte eine durchschnittliche Dicke von 1,5 mm oder weniger hat.
  • [5] Der Wabenformkörper gemäß einem von [1] bis [4], wobei für die Umfangsabschnitte Y der Längenabschnitt LA bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist,
    der Längenabschnitt LB bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist,
    der Längenabschnitt LC bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist und der Längenabschnitt LD bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist.
  • [6] Der Wabenformkörper gemäß einem von [1] bis [5], wobei jede der rechteckigen Zellen eine quadratische Zelle ist.
  • [7] Der Wabenformkörper gemäß einem von [1] bis [6], wobei der Wabenformkörper eine zylindrische Form hat.
  • [8] Der Wabenformkörper gemäß einem von [1] bis [7], wobei die mehreren rechteckigen Zellen eine erste Zelle, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verläuft, wobei die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; und eine zweite Zelle neben der ersten Zelle mit einer Trennwand dazwischen, wobei die zweite Zelle von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verläuft, wobei die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist, umfassen.
  • [9] Ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend die Schritte:
    • Brennen des Wabenformkörpers gemäß einem von [1] bis [8] zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers;
    • Schleifen einer Außenumfangswand des gebrannten Wabenkörpers zur Herstellung eines geschliffenen gebrannten Wabenkörpers und
    • Bilden einer Außenumfangsbeschichtungswand am Außenumfang des geschliffenen gebrannten Wabenkörpers.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Was den Wabenformkörper einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft, werden während des Brennens weniger wahrscheinlich Risse erzeugt. Dies liefert einen industriell vorteilhaften Effekt dahingehend, dass die Ertragsrate für die Wabenstruktur, die in einem Schritt hergestellt wird, in dem der Wabenformkörper gebrannt wird, verbessert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Wabenformkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Wabenformkörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3-1 ist eine schematische Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie A-A senkrecht zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform.
    • 3-2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3-1.
    • 4 ist eine schematische Ansicht eines Querschnitts parallel zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine schematische Ansicht eines Querschnitts parallel zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine schematische Ansicht einer Schablone mit überstehenden Abschnitten, die die Bildung einer Außenumfangswand verhindern.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nunmehr werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und dass nach Bedarf auf der Basis der allgemeinen Kenntnisse eines Fachmanns gestalterische Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen vorgenommen werden können, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • (Wabenformkörper)
  • 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Wabenformkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Wabenformkörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3-1 zeigt eine schematische Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie A-A senkrecht zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform. 3-2 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3-1.
  • Bezogen auf die 1 und 2 umfassen ein Wabenformkörper 100 gemäß einer ersten Ausführungsform und ein Wabenformkörper 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform:
    • einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 110 mit mehreren rechteckigen Zellen 118, wobei die Zellen 118 von Trennwänden 112 definiert werden und von einer ersten Endfläche 114 zu einer zweiten Endfläche 116 verlaufen und Strömungswege bilden; und
    • einen Außenumfangsabschnitt 120, umfassend: Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände 112 mit einer Außenumfangswand 122 abgedeckt sind; und Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände 112 freiliegen.
  • Unter der rechteckigen Zelle ist zu verstehen, dass die Form einer Zelle im Querschnitt orthogonal zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) des Wabenformkörpers rechteckig ist. In einer Ausführungsform sind mehr als die Hälfte der Zellen des Wabenformkörpers die rechteckigen Zellen. In einer anderen Ausführungsform sind von den Zellen des Wabenformkörpers 70 % oder mehr der Zellen die rechteckigen Zellen. In einer noch anderen Ausführungsform sind von den Zellen des Wabenformkörpers 90 % oder mehr der Zellen die rechteckigen Zellen. In einer noch anderen Ausführungsform sind von den Zellen des Wabenformkörpers 95 % oder mehr der Zellen die rechteckigen Zellen. Der Grund, warum die vorliegende Erfindung auf die rechteckigen Zellen gerichtet ist, ist, dass es im Falle der rechteckigen Zellen wahrscheinlich zur Erzeugung von Rissen kommt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Erzeugung von Rissen in dem Wabenformkörper mit den rechteckigen Zellen effektiv unterbunden werden.
  • Mehr als die Hälfte aller rechteckigen Zellen können quadratische Zellen sein oder 70 % oder mehr aller rechteckigen Zellen können quadratische Zellen sein oder 90 % oder mehr aller rechteckigen Zellen können quadratische Zellen sein oder alle rechteckigen Zellen können quadratisch sein.
  • (Außenstruktur)
  • Die Wabenstruktur 100, 200 hat einen Querschnittsabschnitt, der, betrachtet im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung, die folgenden vier Bedingungen erfüllt, und vier gerade Linien, die vom Schwerpunkt O einer rechteckigen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle nahe des Schwerpunkts des Querschnitts liegt, durch die vier Ecken der rechteckigen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen, sind als eine gerade Linie A, eine gerade Linie B, eine gerade Linie C bzw. eine gerade Linie D definiert, wie in 3-1 gezeigt.
  • (1) Die Außenumfangsabschnitte Y sind über vier Abschnitte angeordnet: einen Längenabschnitt LA von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger einer Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; einen Längenabschnitt LB von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; einen Längenabschnitt LC von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; und einen Längenabschnitt LD von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt.
  • (2) Die Außenumfangsabschnitte X und die Außenumfangsabschnitte Y sind abwechselnd in der Außenumfangsrichtung angeordnet.
  • (3) Jeder der Außenumfangsabschnitte X umfasst einen spitz zulaufenden Abschnitt 124, wobei die Dicke der Außenumfangswand hin zu einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y stufenweise abnimmt; und
  • (4) der spitz zulaufende Abschnitt 124 erfordert eine Länge gleich oder größer als einmal der durchschnittliche Zellenabstand in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist.
  • Gemäß Bedingung (1) sind die Außenumfangsabschnitte Y über vier Abschnitte angeordnet: den Längenabschnitt LA von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger einer Außenumfangslänge, einschließlich des Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; den Längenabschnitt LB von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich des Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; den Längenabschnitt LC von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich des Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt; und die Länge LD von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich des Schnittabschnitts zwischen der geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt 120, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt.
  • In der Nähe des Schnittpunktes, wo sich die gerade Linie A, die gerade Linie B, die gerade Linie C und die gerade Linie D mit dem Außenumfangsabschnitt 120 schneiden, werden während des Brennens des Wabenformkörpers wahrscheinlich Risse erzeugt. Obwohl man nicht an eine Theorie gebunden sein möchte, wird angenommen, dass die Erzeugung von Rissen unterbunden wird, weil die während des Brennens erzeugte Spannung aufgrund des Fehlens der Außenumfangswand 122 in der Nähe dieser Schnittpunkte abgebaut wird. Hinsichtlich einer effektiven Unterbildung der Erzeugung von Rissen hat jeder von LA, LB, LC und LD eine Länge von 3 % oder mehr, stärker bevorzugt eine Länge von 4 % oder mehr und noch stärker bevorzugt eine Länge von 5 % oder mehr der Außenumfangslänge, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt. Breitet sich jedoch eine Region, in der die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt, zu stark aus, wird der Wabenformkörper zum Fixieren nur schwer einzuspannen sein, wenn er bearbeitet wie geschnitten und/oder transportiert wird, da die Ausbreitung der Region, in der die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt, leicht zum Brechen des Wabenformkörpers führen wird. Daher hat jeder von LA, LB, LC und LD vorzugsweise eine Länge von 14 % oder weniger, stärker bevorzugt eine Länge von 10 % oder weniger und noch stärker bevorzugt eine Länge von 8 % oder weniger der Außenumfangslängen, unter der Annahme, dass die Außenumfangswand 122 nicht vorliegt.
  • Hinsichtlich der Homogenität des Wabenformkörpers ist der Längenabschnitt LA bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum vorzugsweise symmetrisch ausgebildet und ist der Längenabschnitt LB bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet und ist der Längenabschnitt LC bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet und ist der Längenabschnitt LD bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet.
  • Die vier Längenabschnitte LA, LB, LC und LD, die die Außenumfangsabschnitte Y bilden, können jeweils verschiedene Längen haben. Vorzugsweise sind die Längen hinsichtlich der Homogenität des Wabenformkörpers aber gleich. Daher werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform 0,8 ≤ LB/LA ≤ 1,2, 0,8 ≤ LC/LA ≤ 1,2 und 0,8 ≤ LD/LA ≤ 1,2 gleichzeitig erfüllt. In einer stärker bevorzugten Ausführungsform werden 0,9 ≤ LB/LA ≤ 1,1, 0,9 ≤ LC/LA ≤ 1,1 und 0,9 ≤ LD/LA ≤ 1,1 gleichzeitig erfüllt. In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform wird LA = LB = LC = LD erfüllt.
  • Gemäß Bedingung (2) sind die Außenumfangsabschnitte X und die Außenumfangsabschnitte Y abwechselnd in der Außenumfangsrichtung angeordnet. Wie oben beschrieben, sind die Außenumfangsabschnitte Y über die vier Abschnitte LA, LB, LC und LD angeordnet, die in der Außenumfangsrichtung verlaufen. Die Anordnung des Außenumfangsabschnitts X zwischen zwei benachbarten Außenumfangsabschnitten Y macht die Bereitstellung des spitz zulaufenden Abschnitts 124 am Grenzabschnitt zwischen dem Außenumfangsabschnitt X und dem Außenumfangsabschnitt Y bedeutsam.
  • Abwechselnde Anordnung der Außenumfangsabschnitte X und der Außenumfangsabschnitte Y heißt, dass auch die Außenumfangsabschnitte X über die vier Abschnitte angeordnet sind, die in der Außenumfangsrichtung verlaufen. Gemäß einer Ausführungsform können bei Betrachtung der Wabenformkörper 100, 200 im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung zwei Paare von Außenumfangsabschnitten X, die über den Schwerpunkt jedes der Wabenformkörper 100, 200 hinweg einander zugewandt sind, gebildet werden. In diesem Fall kann der Wabenformkörper ohne Schäden wie Brechen einfach eingespannt werden, indem ein Paar oder beide Paare der Außenumfangsabschnitte X von den beiden Paaren gegenüberliegender Außenumfangsabschnitte X gegriffen wird/werden.
  • Auch wenn die vier Längenabschnitte LA, LB, LC und LD, die die Außenumfangsabschnitte Y bilden, in verschiedenen Abständen über den Außenumfangsabschnitt X hinweg angeordnet sind, sind die vier Längenabschnitte LA, LB, LC und LD hinsichtlich der Homogenität des Wabenformkörpers vorzugsweise in gleichen Abständen angeordnet. Daher werden in einer bevorzugten Ausführungsform 0,8 ≤ DBC/DAB ≤ 1,2, 0,8 ≤ DCD/DAB ≤ 1,2 und 0,8 ≤ DDA/DAB ≤ 1,2 gleichzeitig erfüllt, und in einer stärker bevorzugten Ausführungsform werden 0,9 ≤ DBC/DAB ≤ 1,1, 0,9 ≤ DCD/DAB ≤ 1,1 und 0,9 ≤ DDA/DAB ≤ 1,1 gleichzeitig erfüllt, und in einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform wird DAB = DBC = DCD = DDA erfüllt, wobei DAB der Abstand zwischen LA und LB entlang der Außenumfangsrichtung ist, DBC der Abstand zwischen LB und LC entlang der Außenumfangsrichtung ist, DCD der Abstand zwischen Lc und LD entlang der Außenumfangsrichtung ist und DDA der Abstand zwischen LD und LA entlang der Außenumfangsrichtung ist.
  • Gemäß Bedingung (3) umfasst der Außenumfangsabschnitt X einen spitz zulaufenden Abschnitt 124, wobei die Dicke hin zu einem Grenzabschnitt mit dem Außenumfangsabschnitt Y stufenweise abnimmt. Die Außenumfangsabschnitte X mit dem spitz zulaufenden Abschnitt 124 ermöglichen eine signifikante Unterbindung der Erzeugung von Rissen während des Brennens des Wabenformkörpers. Wie oben beschrieben, sind die Außenumfangsabschnitte X über die vier Abschnitte angeordnet, die in der Außenumfangsrichtung verlaufen. Um die Erzeugung von Rissen effektiv zu unterbinden, haben vorzugsweise beide Enden jedes Abschnitts in der Außenumfangsrichtung den spitz zulaufenden Abschnitt 124.
  • Gemäß Bedingung (4) erfordert der spitz zulaufende Abschnitt 124 eine Länge gleich oder größer als einmal der durchschnittliche Zellenabstand in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist. Der spitz zulaufende Abschnitt 124 erfordert vorzugsweise eine Länge gleich oder größer als das 1,5-Fache, stärker bevorzugt gleich oder größer als das 2,0-Fache, des durchschnittlichen Zellenabstands in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist. Der spitz zulaufende Abschnitt 124 unterbindet die Erzeugung von Rissen stärker, weil er, je näher er dem Grenzabschnitt mit dem Außenumfangsabschnitt Y kommt, stufenweise und nicht plötzlich dünner wird. Für den spitz zulaufenden Abschnitt 124 ist keine spezielle Obergrenze für die Länge in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist, festgelegt. Vorzugsweise erfordert der spitz zulaufende Abschnitt 124 jedoch eine Länge gleich oder kleiner als das 20-Fache, stärker bevorzugt gleich oder kleiner als das 10-Fache des durchschnittlichen Zellenabstandes in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist, damit er zur Fixierung leicht eingespannt werden kann, wenn der Wabenformkörper bearbeitet wie geschnitten und/oder transportiert wird.
  • Der durchschnittliche Zellenabstand des Wabenformkörpers ist nicht besonders eingeschränkt. Hinsichtlich einer Verringerung des Druckabfalls, wenn ein Fluid durch die Wabenstruktur strömt, kann der durchschnittliche Zellenabstand vorzugsweise jedoch 1,0 mm oder mehr und stärker bevorzugt 1,2 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 1,3 mm oder mehr betragen. Hinsichtlich einer Vergrößerung der Oberflächen der Trennwände zur Vergrößerung des Auffangbereichs und zur Unterbindung einer Erhöhung des Druckabfalls während der Abscheidung von Feststoffteilchen kann der durchschnittliche Zellenabstand vorzugsweise jedoch 3,0 mm oder weniger und stärker bevorzugt 2,5 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 2,0 mm oder weniger betragen.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der durchschnittliche Zellenabstand auf einen Wert, erhalten durch die folgende Berechnung. Zunächst wird der Bereich einer Endfläche ohne die Außenumfangswand des Wabenformkörpers durch die Anzahl der Zellen (ohne verschlossene, mangelhafte Zellen) geteilt und so ein Bereich pro Zelle berechnet. Dann wird die Quadratwurzel des Bereiches pro Zelle berechnet, was als der durchschnittliche Zellenabstand betrachtet wird.
  • Die 3-1 und 3-2 veranschaulichen jeweils ein Verfahren zum Messen der Länge in der Außenumfangsrichtung des spitz zulaufenden Abschnitts 124, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist, bei Betrachtung. des Wabenformkörpers 100, 200 im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Dicke der Außenumfangswand 122 auf eine Länge eines Abschnitts, in dem eine gerade Linie M, gezogen ausgehend vom Schwerpunkt O einer rechteckigen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle nahe dem Schwerpunkt des Wabenformkörpers 100 und 200 liegt, hin zur Außenumfangswand 122, die Außenumfangswand 122 durchquert (siehe 3-1). Es sei angemerkt, dass einige der Zellen 118 neben der Außenumfangswand 122 innenseitig verschlossen sein können, so dass Grenzbereiche mit der Außenumfangswand 122 unklar sind, diese Zellen sind jedoch von den Dickenmesspunkten ausgeschlossen.
  • Bezogen auf 3-2 können gemäß der Definition der Außenumfangswand 122 ein Außenflächenpunkt mit der Dicke T der Außenumfangswand 122, welcher der Startpunkt des spitz zulaufenden Abschnitts 124 ist, und ein Außenflächenpunkt, an dem die Dicke der Außenumfangswand 122 zu T/2 halbiert ist, identifiziert werden. Dann wird die Länge S entlang des Außenumfangs des spitz zulaufenden Abschnitts 124 zwischen den beiden Punkten gemessen, und die Länge S wird als die Länge des spitz zulaufenden Abschnitts 124 in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand 122 halbiert ist, definiert.
  • Vorzugsweise ist die durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand 122 ohne die spitz zulaufenden Abschnitte 124 dünner, damit die Erzeugung von Rissen unterbunden werden kann. Genauer gesagt, kann die durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand 122 ohne den spitz zulaufenden Abschnitt 124 vorzugsweise 1,5 mm oder weniger und stärker bevorzugt 1,3 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 1,1 mm oder weniger betragen. Im Hinblick auf eine Unterbindung der Erzeugung von Rissen ist die Untergrenze für die durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand 122 ohne die spitz zulaufenden Abschnitte 124 nicht speziell festgelegt, um jedoch das Einspannen des Wabenformkörpers zur Fixierung, wenn er bearbeitet wie geschnitten und/oder transportiert wird, zu erleichtern, kann die Untergrenze vorzugsweise jedoch 0,2 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,3 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 0,4 mm oder mehr betragen.
  • Risse, die während des Brennens des Wabenformkörpers erzeugt wurden, werden sich vermutlich von der Seite der Endfläche her weiterentwickeln. Daher ist der Querschnittsabschnitt, der die obigen vier Bedingungen erfüllt, vorzugsweise nahe beider Endflächen des Wabenformkörpers vorgesehen. Daher werden in dem Wabenformkörper 100 gemäß der ersten Ausführungsform die obigen vier Bedingungen von einem ersten Querschnittsabschnitt über eine Länge von 10 % oder mehr, vorzugsweise 20 % oder mehr, stärker bevorzugt 30 % oder mehr, der Höhe des Wabenformkörpers 100 in der Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) des Wabenformkörpers 100 ausgehend von der ersten Endfläche 114 und von einem zweiten Querschnittsabschnitt über eine Länge von 10 % oder mehr, vorzugsweise 20 % oder mehr, stärker bevorzugt 30 % oder mehr, der Höhe des Wabenformkörpers 100 in der Höhenrichtung des Wabenformkörpers 100 ausgehend von der zweiten Endfläche 116 erfüllt. Um die Erzeugung von Rissen noch stärker zu unterbinden, verläuft der Querschnittsabschnitt, der die obigen vier Bedingungen erfüllt, noch stärker bevorzugt über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers 200, wie bei dem Wabenformkörper 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • (Innenstruktur)
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Querschnitts parallel zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Querschnitts parallel zur Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) eines Wabenformkörpers 500 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der Wabenformkörper 400 gemäß der Ausführungsform von 4 ist ein säulenförmiger Wabenformkörper, umfassend: eine Außenumfangswand 102 und Trennwände 112, die mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche 114 mit einem Fluideinlass zu einer zweiten Endfläche mit einem Fluidauslass verlaufen. Der Wabenformkörper 400 gemäß der Ausführungsform ist ein Durchfluss-Wabenformkörper, in dem beide Enden jeder Zelle zur ersten Endfläche 114 bzw. zweiten Endfläche 116 offen sind, und das aus dem Einlass der Zelle einströmende Fluid kann aus dem Auslass der Zelle ausströmen.
  • Was die Wabenstruktur zum Tragen eines Katalysators gemäß der Ausführungsform von 4 betrifft, ist der Wabenformkörper 500 gemäß der Ausführungsform von 5 ein säulenförmiger Wabenformkörper, umfassend Trennwände 112, die mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche 114 mit einem Fluideinlass zu einer zweiten Endfläche 116 mit einem Fluidauslass verlaufen. Der Wabenformkörper 500 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der Ausführungsform von 4 dahingehend, dass der Wabenformkörper 500 ein Wandstrom-Wabenformkörper mit Zellen ist, in denen ein Ende offen und das andere Ende verschlossen ist.
  • Im Speziellen umfasst der Wabenformkörper 500 gemäß der Ausführungsform in 5: eine Außenumfangswand 102; mehrere erste Zellen 118a, die in der Außenumfangswand 102 angeordnet sind, wobei die ersten Zellen 118a von einer ersten Endfläche 114 zu einer zweiten Endfläche 116 verlaufen, wobei die erste Endfläche 114 offen ist und die zweite Endfläche 116 verschlossen ist; und mehrere zweite Zellen 118b, die in der Außenumfangswand 102 angeordnet sind, wobei die zweiten Zellen 118b von der ersten Endfläche 114 zur zweiten Endfläche 116 verlaufen, wobei die erste Endfläche 114 verschlossen ist und die zweite Endfläche 116 offen ist. Ferner umfasst der Wabenformkörper 500 Trennwände 112, die die ersten Zellen 118a und die zweiten Zellen 118b definieren, und ist so gestaltet, dass die ersten Zellen 118a und die zweiten Zellen 118b über die Trennwände 112 hinweg nebeneinander liegen. Bei dem Wabenformkörper 500 gemäß der Ausführungsform von 5 liegen alle ersten Zellen 118a neben den zweiten Zellen 118b, und alle zweiten Zellen 118b liegen neben den ersten Zellen 118a. Jedoch müssen nicht alle ersten Zellen 118a zwangsläufig neben den zweiten Zellen 118b liegen, und nicht alle zweiten Zellen 118b müssen zwangsläufig neben den ersten Zellen 118a liegen.
  • Die Dicke der Trennwand 112 ist nicht besonders eingeschränkt. Um jedoch die Stabilität des Wabenformkörpers zu erhöhen, beträgt die Dicke der Trennwand vorzugsweise jedoch 0,05 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,07 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 0,1 mm oder mehr. Um einen Druckabfall zu unterbinden, beträgt die Dicke der Trennwand 112 ferner vorzugsweise 0,5 mm oder weniger und stärker bevorzugt 0,45 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 0,4 mm oder weniger.
  • Die Dicke der Trennwand 112 bezieht sich auf die Länge einer zwischen zwei benachbarten Zellen eingeschobenen Trennwand in einer Richtung, in der Schwerpunkte dieser Zellen verbunden werden, bei Betrachtung des Wabenformkörpers in einem Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung.
  • Die Länge des Wabenformkörpers in der Höhenrichtung (Zellenverlaufsrichtung) ist nicht besonders eingeschränkt. Ist sie jedoch länger, kann die Menge eines Katalysators erhöht werden, wohingegen, wenn sie zu lang ist, sich die Wärmeschockbeständigkeit verringern wird. Daher beträgt die Länge vorzugsweise 50 bis 450 mm und stärker bevorzugt 60 bis 400 mm und noch stärker bevorzugt 70 bis 360 mm.
  • (Außenform)
  • Die Außenform des Wabenformkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie eine Säulenform ist. Beispielsweise kann der Wabenformkörper eine Säulenform mit kreisförmigen Endflächen (zylindrische Form), eine Säulenform mit ovalen Endflächen und eine Säulenform mit polygonalen Endflächen (quadratische, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige oder achteckige Form oder dergleichen) sein.
  • Die Größe des Wabenformkörpers ist nicht besonders eingeschränkt. Jedoch werden bei der Herstellung einer großen Wabenstruktur möglicherweise Risse erzeugt. Daher kann in diesem Fall der Wabenformkörper gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv genutzt werden. Bei der Herstellung solch einer großen Wabenstruktur beträgt der Endbereich des Wabenformkörpers beispielsweise 200 cm2 oder mehr oder 280 cm2 oder mehr oder 360 cm2 oder mehr. Ist der Endbereich jedoch zu groß, verringert sich die Wärmeschockbeständigkeit. Daher beträgt er vorzugsweise 1000 cm2 oder weniger und stärker bevorzugt 860 cm2 oder weniger.
  • (Herstellung des Wabenformkörpers)
  • Der Wabenformkörper kann beispielsweise durch Kneten einer Rohmaterialzusammensetzung, enthaltend ein keramisches Rohmaterial, ein Dispersionsmedium, einen Porenbildner und ein Bindemittel, unter Bildung eines Grünkörpers und dann Extrudieren des Grünkörpers hergestellt werden. Ein Additiv, wie ein Dispergiermittel, kann der Rohmaterialzusammensetzung nach Bedarf zugegeben werden. Beim Extrudieren kann eine Düse mit der gewünschten Gesamtform, Zellenform, Trennwanddicke, Zellendichte und dergleichen verwendet werden.
  • Die Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freiliegen, können während der Bildung des Wabenformkörpers gebildet werden oder können vor dem Brennen nach der Bildung des Wabenformkörpers gebildet werden. Wegen der Prozessgestaltung (Labore) werden die Außenumfangsabschnitte Y vorzugsweise aber während der Bildung des Wabenformkörpers gebildet. Beispiele für ein Verfahren zur Bildung der Außenumfangsabschnitte Y während der Bildung des Wabenformkörpers umfassen ein Verfahren zum Extrudieren des Wabenformkörpers durch Bereitstellen einer Schablone mit überstehenden Abschnitten, welche die Bildung der Außenumfangswand behindern, auf der Anströmseite der Düse zum Extrudieren. 6 zeigt eine schematische Ansicht einer solchen Schablone 600. Die Schablone 600 umfasst einen ringförmigen Rahmen 602 und mehrere überstehende Abschnitte 604, die jeweils zur Innenumfangsseite des ringförmigen Rahmens hin überstehen. Wenn der Grünkörper während der Extrusion die Innenseite des ringförmigen Rahmens 602 der Schablone 600 durchquert, wird die Strömung des Grünkörpers durch die überstehenden Abschnitte 604 behindert, und an diesen Abschnitten werden die Außenumfangsabschnitte Y gebildet, in denen die Trennwände freiliegen. Gemäß diesem Verfahren können Außenumfangsabschnitte Y erzeugt werden, die über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers verlaufen, wie in 2 gezeigt.
  • Das keramische Rohmaterial bleibt nach dem Brennen zurück und ist ein Rohmaterial für einen Abschnitt, der das Gerüst der Wabenstruktur als Keramik bildet. Das keramische Rohmaterial kann beispielsweise in Form von Pulver vorgesehen sein. Beispiele für das keramische Rohmaterial umfassen Rohmaterialien zum Erhalt von Keramik wie Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundstoff, Siliciumnitrid, Zirkondioxid, Spinell, Indialith, Sapphirin, Korund und Titandioxid. Spezielle Beispiele für das Rohmaterial umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Siliciumdioxid, Talk, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Kaolin, Serpentin, Pyroferrit, Brucit, Böhmit, Mullit, Magnesit und dergleichen. Das keramische Rohmaterial kann allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden. Für Filteranwendungen wie DPF und GPF kann geeigneterweise Cordierit, Siliciumcarbid oder der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundstoff als Keramik verwendet werden.
  • Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt, solange er nach dem Brennen eine Pore bildet. Beispiele für den Porenbildner umfassen Mehl, Stärke, Schaumharze, wasseraufnehmende Harze, Kieselgel, Kohlenstoff (beispielsweise Graphit und Koks), Keramikballons, Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen, Nylon, Polyester, Acryle, Phenole, verschäumte Harze (nach der Schaumbildung), Schaumharze (vor der Schaumbildung) und dergleichen. Der Porenbildner kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehr verwendet werden. Der Gehalt des Porenbildners beträgt vorzugsweise 0,5 Masseteile oder mehr und stärker bevorzugt 2 Masseteile oder mehr und noch stärker bevorzugt 3 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials, um die Porosität der Wabenstruktur zu erhöhen. Der Gehalt des Porenbildners beträgt vorzugsweise 10 Masseteile oder weniger und stärker bevorzugt 7 Masseteile oder weniger und noch stärker bevorzugt 4 Masseteile oder weniger, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials, um die Stabilität der Wabenstruktur sicherzustellen.
  • Das Bindemittel umfasst organische Bindemittel wie Methylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol. Genauer gesagt, kann Methylcellulose geeignet in Kombination mit Hydroxypropoxylcellulose verwendet werden. Um die Stabilität des Wabenformkörpers zu erhöhen, beträgt der Gehalt des Bindemittels vorzugsweise 4 Masseteile oder mehr und stärker bevorzugt 5 Masseteile oder mehr und stärker bevorzugt 6 Masseteile oder mehr, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials. Um die Erzeugung von Rissen aufgrund einer anomalen Wärmeerzeugung im Brennschritt zu unterbinden, beträgt der Gehalt des Bindemittels vorzugsweise 9 Masseteile oder weniger und stärker bevorzugt 8 Masseteile oder weniger und noch stärker bevorzugt 7 Masseteile oder weniger, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials. Das Bindemittel kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehr verwendet werden.
  • Das Dispergiermittel, das verwendet werden kann, umfasst oberflächenaktive Mittel wie Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseifen und Polyol. Das Dispergiermittel kann allein oder in Kombination mit zwei oder mehr Arten verwendet werden. Der Gehalt des Dispergiermittels beträgt vorzugsweise 0 bis 2 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials.
  • Das Dispersionsmedium umfasst Wasser, gemischte Lösungsmittel aus Wasser und organischen Lösungsmitteln wie Alkohol. Genauer gesagt, kann geeigneterweise Wasser verwendet werden.
  • Der Gehalt an Wasser in dem Wabenformkörper vor der Durchführung des Trocknungsschrittes beträgt vorzugsweise 20 bis 90 Masseteile und stärker bevorzugt 60 bis 85 Masseteile und noch stärker bevorzugt 70 bis 80 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials. Der Gehalt an Wasser in dem Wabenformkörper von 20 Masseteilen oder mehr, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials, kann hilfreich sein, vorteilhafterweise die Qualität des Wabenformkörpers einfacher zu stabilisieren. Der Gehalt an Wasser in dem Wabenformkörper von 90 Masseteilen oder weniger, bezogen auf 100 Masseteile des keramischen Rohmaterials, kann zu einer Verringerung des Schrumpfmaßes während der Trocknung führen und das Unterbinden einer Verformung ermöglichen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Gehalt an Wasser in dem Wabenformkörper auf einen Wert, gemessen mit Hilfe einer Trocknungsverlust-Methode.
  • In einer Ausführungsform des Wabenformkörpers können alle Zellen von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche durchdrungen werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Wabenformkörper eine Struktur haben, umfassend: mehrere erste Zellen, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verlaufen, wobei die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; und mehrere zweite Zellen, die über die Trennwand neben mindestens einer ersten Zelle liegen, wobei die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist. Ein Verfahren zum Verschließen der Endflächen des Wabenformkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren übernommen werden.
  • Es wird ein Verfahren zur Bildung verschlossener Abschnitte anhand eines Beispiels beschrieben. Eine Verschlussaufschlämmung wird in einem Lagerbehälter gelagert. Dann wird eine Maske mit offenen Abschnitten an Stellen, die den Zellen entsprechen, an denen verschlossene Abschnitte gebildet werden sollen, an einer Endfläche befestigt. Die Endfläche, an der die Maske befestigt worden ist, wird in den Lagerbehälter getaucht, und die offenen Abschnitte werden unter Bildung verschlossener Abschnitte mit der Verschlussaufschlämmung gefüllt. Für die andere Endfläche können mit derselben Methode die verschlossenen Abschnitte gebildet werden.
  • Die verschlossenen Abschnitte können hinsichtlich Stabilität und Wärmebeständigkeit aus irgendeinem Material gefertigt werden, das vorzugsweise Keramik umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Keramik, die vorzugsweise verwendet werden kann, umfasst Keramikmaterialien, die mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-Verbundstoff, Siliciumnitrid, Zirkondioxid, Spinell, Indialith, Sapphirin, Korund und Titandioxid, enthalten. Die verschlossenen Abschnitte können vorzugsweise aus einem Material gefertigt werden, das insgesamt 50 Masse-% oder mehr dieser Keramik enthält, und stärker bevorzugt aus einem Material, das 80 Masse-% oder mehr dieser Keramik enthält. Die verschlossenen Abschnitte können dieselbe Materialzusammensetzung haben, wie der Hauptabschnitt des Wabenformkörpers, weil diese dasselbe Expansionsverhältnis während des Brennens ermöglicht und zu einer Verbesserung der Haltbarkeit führt.
  • Nach der Bildung der optionalen verschlossenen Abschnitte erfolgt ein Trocknungsschritt. In dem Trocknungsschritt können traditionell bekannte Trocknungsverfahren wie Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknung und Gefriertrocknung zum Einsatz kommen. Von diesen ist für eine schnelle und gleichmäßige Trocknung des gesamten Formkörpers ein kombiniertes Trocknungsverfahren aus Heißlufttrocknung mit Mikrowellentrocknung oder dielektrischer Trocknung bevorzugt. Bei der Bildung verschlossene Abschnitte werden die verschlossenen Abschnitte an beiden Endflächen des getrockneten Wabenformkörpers gebildet, und die verschlossenen Abschnitte werden dann unter Erhalt eines getrockneten Wabenkörpers getrocknet.
  • (Wabenstruktur)
  • In einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung:
    • ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend die Schritte:
      • Brennen des Wabenformkörpers zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers; Schleifen einer Außenumfangswand des gebrannten Wabenkörpers zur Herstellung eines geschliffenen gebrannten Wabenkörpers und
      • Bilden einer Außenumfangsbeschichtungswand am Außenumfang des geschliffenen gebrannten Wabenkörpers.
  • Die Brennbedingungen können je nach den Materialien des Wabenformkörpers entsprechend bestimmt werden. Ist beispielsweise das Material für den Wabenformkörper Cordierit, beträgt die Brenntemperatur vorzugsweise 1.380 bis 1.450 °C und stärker bevorzugt 1.400 bis 1.440 °C. Ferner beträgt die Brennzeit vorzugsweise etwa 3 bis 10 Stunden. Je nach Material des Wabenformkörpers kann gegebenenfalls ein Entfettungsschritt vor dem Brennen des Wabenformkörpers durchgeführt werden.
  • Nach dem Brennen wird die Außenumfangswand des gebrannten Wabenkörpers geschliffen und so ein geschliffener gebrannter Wabenkörper hergestellt. Ein Verfahren zum Schleifen der Außenumfangswand des gebrannten Wabenkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein bekanntes Schleifverfahren angewandt werden. Das Schleifverfahren kann unter Verwendung einer zylindrischen Schleifmaschine oder dergleichen durchgeführt werden.
  • Die Außenumfangsbeschichtungswand wird dann am Außenumfang des geschliffenen gebrannten Wabenkörpers ausgebildet und so eine Wabenstruktur erzeugt. Die Außenumfangsbeschichtungswand wird vorzugsweise durch Aufbringen eines Außenumfangsbeschichtungsmaterials auf den Außenumfang des geschliffenen gebrannten Wabenkörpers gebildet. Das Außenumfangsbeschichtungsmaterial ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein bekanntes Außenumfangsbeschichtungsmaterial verwendet werden. Das Verfahren zum Aufbringen des Außenumfangsbeschichtungsmaterials ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein bekanntes Verfahren angewandt werden.
  • Die Wabenstruktur kann einen Katalysator tragen. Daher ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Katalysator-getragenen Wabenstruktur vorgesehen, das einen Schritt umfasst, in dem ein Katalysator auf der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung getragen wird.
  • Der Schritt, in dem der Katalysator auf der Wabenstruktur getragen wird, umfasst beispielsweise ein Verfahren, in dem eine Aufschlämmung aus einer Katalysatorzusammensetzung mit der Wabenstruktur in Kontakt gebracht und diese dann getrocknet und gebrannt wird.
  • Die Aufschlämmung aus der Katalysatorzusammensetzung enthält in Abhängigkeit der Anwendungen vorzugsweise einen passenden Katalysator. Der Katalysator umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Oxidationskatalysatoren zur Entfernung von Schadstoffen wie Ruß, Stickoxid (NOx), löslichen organischen Komponenten (SOF), Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO); Reduktionskatalysatoren und Drei-Wege-Katalysatoren. Genauer gesagt, werden, wenn die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Filter wie ein DPF oder ein GPF verwendet wird, Feststoffteilchen (PM) wie Ruß und SOF im Abgas von dem Filter aufgefangen, so dass vorzugsweise Katalysatoren wie solche, die die Verbrennung der Feststoffteilchen unterstützen, getragen werden. Beispiele für den Katalysator umfassen Edelmetalle (Pt, Pd, Rh und dergleichen), Alkalimetalle (Li, Na, K, Cs und dergleichen), Erdalkalimetalle (Ca, Ba, Sr und dergleichen), Seltenerden (Ce, Sm, Gd, Nd, Y, Zr, Ca, La, Pr und dergleichen) und Übergangsmetalle (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sc, Ti, V, Cr und dergleichen).
  • BEISPIELE
  • Nachstehend werden Beispiele zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile veranschaulicht, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Siliciumdioxid, Talk und Aluminiumoxid wurden als Cordierit-bildende Rohmaterialien verwendet. 100 Masseteilen Cordierit-bildenden Rohmaterialien wurden 25 Masseteile Wasser als ein Dispersionsmedium, 10 Masseteile eines Porenbildners, 5 Masseteile eines organischen Bindemittels und 0,5 Masseteile eines Dispergiermittels zugegeben, und alles wurde gemischt und geknetet und so ein Grünkörper hergestellt. Koks wurde als der Porenbildner verwendet, Hydroxypropylmethylcellulose wurde als das organische Bindemittel verwendet, und eine Fettsäureseife wurde als das Dispergiermittel verwendet. Es wurde ein Porenbildner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 µm verwendet. Als der Mischapparat wurde ein Lödige-Mischer verwendet, und als ein Knetapparat wurden eine Knetmaschine und ein Entlüftungs-Tonkneter verwendet.
  • Der so erhaltene geknetete Grünkörper wurde durch eine vorbestimmte Düse extrudiert und dann getrocknet, wodurch ein Wabenformkörper mit der folgenden Struktur erhalten wurde:
    • - Gesamtform: zylindrisch (Durchmesser 267 mm x Höhe 203 mm);
    • - Zellenquerschnittsform: quadratisch;
    • - durchschnittlicher Zellenabstand: 1,27 mm;
    • - Zellendichte: 400 cpsi (etwa 62/cm2);
    • - Dicke der Trennwand: 6 mil (etwa 0,15 mm) (Nominalwert basierend auf der Spezifikation für die Düse);
    • - durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand: wie in Tabelle 1 gezeigt (es wurde eine Endfläche des Wabenformkörpers betrachtet, es wurden die Dicken der Außenumfangswand an vier Abschnitten, in denen ein Mittelpunktswinkel der benachbarten Messpunkte um 90° abwich, gemessen, und es wurde der Durchschnittswert berechnet).
  • Der Wabenformkörper wurde unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Das Brennen erfolgte in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 1.410 bis 1.440 °C für 5 Stunden, wobei eine Endfläche des Wabenformkörpers nach unten gerichtet auf einem Regalbrett platziert war.
  • Der gebrannte Wabenkörper wurde visuell auf vorhandene oder nicht vorhandene Risse und das Ausmaß der Risse untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertung erfolgte nach den folgenden Kriterien:
    1. A: kein Riss;
    2. B: ein oder mehrere Risse mit einer Tiefe von 5 mm oder weniger in radialer Richtung und
    3. C: ein oder mehrere Risse mit einer Tiefe von mehr als 5 mm in radialer Richtung.
  • (Beispiele 1 bis 7, Vergleichsbeispiele 2 bis 4)
  • Es wurde derselbe Grünkörper wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, durch die vorbestimmte Düse extrudiert und getrocknet, wodurch ein Wabenformkörper mit der folgenden Struktur gemäß den Testnummern hergestellt wurde:
    • - Gesamtform: zylindrisch (Durchmesser 267 mm x Höhe 203 mm);
    • - Zellenquerschnittsform: quadratisch;
    • - durchschnittlicher Zellenabstand: 1,27 mm;
    • - Zellendichte: 400 cpsi (etwa 62/cm2);
    • - Dicke der Trennwand: 6 mil (etwa 0,15 mm) (Nominalwert basierend auf der Spezifikation für die Düse);
    • - durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand (ohne spitz zulaufende Abschnitte):
      • wie in Tabelle 1 gezeigt (es wurde eine Endfläche des Wabenformkörpers betrachtet, es wurden die Dicken der Außenumfangswand an vier Abschnitten, in denen ein Mittelpunktswinkel der benachbarten Messpunkte um 90° abwich, gemessen, und es wurde der Durchschnittswert berechnet).
  • Für die Extrusion wurde eine ringförmige Schablone mit überstehenden Abschnitten an vier Stellen auf der Innenumfangsseite wie in 6 gezeigt vor der Düse installiert, so dass die Bildung der Außenumfangswand teilweise behindert wurde. Im Ergebnis sind vier Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände mit der Außenumfangswand abgedeckt waren, und vier Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, abwechselnd an jeweils vier Stellen in der Außenumfangsrichtung angeordnet. Die Außenumfangsabschnitte X bzw. die Außenumfangsabschnitte Y verlaufen über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers.
  • Bei Betrachtung des Wabenformkörpers in einem Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung sind die Außenumfangsabschnitte Y in vier Abschnitte unterteilt: einen Längenabschnitt LA, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; einen Längenabschnitt LB, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; einen Längenabschnitt LC, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; und einen Längenabschnitt LD, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist, in denen vier gerade Linien, die von einem Schwerpunkt einer quadratischen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle, die dem Schwerpunkt des Querschnitts am nächsten liegt, liegt, durch die vier Ecken der quadratischen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen, als die gerade Linie A (45°-Richtung), die gerade Linie B (135°-Richtung), die gerade Linie C (225°-Richtung) bzw. die gerade Linie D (315°-Richtung) definiert sind.
  • Die Längen von LA, LB, LC und LD und ihre Gesamtlänge wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, entsprechend der Testnummern variiert. Bei einer Testnummer war die Schablone so ausgelegt, dass LA, LB, LC und LD dieselbe Länge hatten. Bei dem tatsächlich erhaltenen Wabenformkörper traten aber einige Abweichungen entlang der Längsrichtung auf. Daher sind in Tabelle 1 die Längen für LA, LB, LC und LD und ihre Gesamtlänge in bestimmten Bereichen gezeigt. In Tabelle 1 bezieht sich „Umfangslänge“ auf die Außenumfangslänge des Wabenformkörpers, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand in dem Wabenformkörper vorliegt.
  • Die Wabenformkörper aller Testnummern waren an beiden Umfangsenden jedes Außenumfangsabschnitts X mit spitz zulaufenden Abschnitten versehen, wobei bei den spitz zulaufenden Abschnitten die Dicke der Außenumfangswand stufenweise abnahm, je näher sie einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y kam. Bei jedem der spitz zulaufenden Abschnitte veränderte sich jedoch die Länge S in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert war, in Abhängigkeit der Testnummern, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Länge S für jede Testnummer wurde als das Verhältnis zu jedem durchschnittlichen Zellenabstand ausgedrückt.
  • Der Wabenformkörper jeder Testnummer wurde unter denselben Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Der gebrannte Wabenkörper jeder Testnummer wurde visuell auf vorhandene oder nicht vorhandene Risse und das Ausmaß der Risse untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertungskriterien sind dieselben wie in Vergleichsbeispiel 1. Für jedes der Beispiele 1, 4 und 7 erfolgte dieselbe Bewertung an 100 Wabenformkörpern, die unter denselben Bedingungen hergestellt wurden, und im Ergebnis wurden keine Risse festgestellt.
  • (Vergleichsbeispiel 5)
  • Es wurde derselbe Grünkörper wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, durch die vorbestimmte Düse extrudiert und getrocknet, wodurch ein Wabenformkörper mit der folgenden Struktur gemäß den Testnummern hergestellt wurde:
    • - Gesamtform: zylindrisch (Durchmesser 267 mm x Höhe 203 mm);
    • - Zellenquerschnittsform: quadratisch;
    • - durchschnittlicher Zellenabstand: 1,27 mm;
    • - Zellendichte: 400 cpsi (etwa 62/cm2);
    • - Dicke der Trennwand: 6 mil (etwa 0,15 mm) (Nominalwert basierend auf der Spezifikation für die Düse);
    • - durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand (ohne spitz zulaufende Abschnitte):
      • wie in Tabelle 1 gezeigt (es wurde eine Endfläche des Wabenformkörpers betrachtet, es wurden die Dicken der Außenumfangswand an vier Abschnitten, in denen ein Mittelpunktswinkel der benachbarten Messpunkte um 90° abwich, gemessen, und es wurde der Durchschnittswert berechnet).
  • Für die Extrusion wurde eine ringförmige Schablone mit überstehenden Abschnitten an vier Stellen auf der Innenumfangsseite wie in 6 gezeigt vor der Düse installiert, so dass die Bildung der Außenumfangswand teilweise behindert wurde. Im Ergebnis sind vier Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände mit der Außenumfangswand abgedeckt waren, und vier Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, abwechselnd an jeweils vier Stellen in der Außenumfangsrichtung angeordnet. Die Außenumfangsabschnitte X bzw. die Außenumfangsabschnitte Y verlaufen über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers.
  • Bei Betrachtung des Wabenformkörpers in einem Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung sind die Außenumfangsabschnitte Y in vier Abschnitte unterteilt: einen Längenabschnitt LA, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; einen Längenabschnitt LB, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; einen Längenabschnitt LC, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; und einen Längenabschnitt LD, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist, in denen vier gerade Linien, die von einem Schwerpunkt einer quadratischen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle, die dem Schwerpunkt des Querschnitts am nächsten liegt, liegt, durch die vier Ecken der quadratischen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen, als die gerade Linie A (0°-Richtung), die gerade Linie B (90°-Richtung), die gerade Linie C (180°-Richtung) bzw. die gerade Linie D (270°-Richtung) definiert sind.
  • Die Gesamtlänge von LA', LB', LC' und LD' war wie in Tabelle 1 gezeigt. Überdies war die Düse so ausgelegt, dass LA', LB', LC' und LD' dieselbe Länge hatten. Es traten jedoch einige Abweichungen entlang der Längsrichtung auf, genau wie in den anderen experimentellen Beispielen.
  • Der Wabenformkörper war an beiden Umfangsenden jedes Außenumfangsabschnitts X mit spitz zulaufenden Abschnitten versehen, wobei bei den spitz zulaufenden Abschnitten die Dicke der Außenumfangswand stufenweise abnahm, je näher sie einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y kam. Bei jedem der spitz zulaufenden Abschnitte veränderte sich jedoch die Länge S in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert war, in Abhängigkeit der Testnummern, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Länge S für jede Testnummer wurde als das Verhältnis zu jedem durchschnittlichen Zeilenabstand ausgedrückt.
  • Der Wabenformkörper wurde unter denselben Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Der gebrannte Wabenkörper wurde visuell auf vorhandene oder nicht vorhandene Risse und das Ausmaß der Risse untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertungskriterien sind dieselben wie in Vergleichsbeispiel 1.
  • (Vergleichsbeispiel 6)
  • Es wurde derselbe Grünkörper wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, durch die vorbestimmte Düse extrudiert und getrocknet, wodurch ein Wabenformkörper mit der folgenden Struktur gemäß den Testnummern hergestellt wurde:
    • - Gesamtform: zylindrisch (Durchmesser 267 mm x Höhe 203 mm);
    • - Zellenquerschnittsform: quadratisch;
    • - durchschnittlicher Zeilenabstand: 1,27 mm;
    • - Zellendichte: 400 cpsi (etwa 62/cm2);
    • - Dicke der Trennwand: 6 mil (etwa 0,15 mm) (Nominalwert basierend auf der Spezifikation für die Düse);
    • - durchschnittliche Dicke der Außenumfangswand (ohne spitz zulaufende Abschnitte):
      • wie in Tabelle 1 gezeigt (es wurde eine Endfläche des Wabenformkörpers betrachtet, es wurden die Dicken der Außenumfangswand an vier Abschnitten, in denen ein Mittelpunktswinkel der benachbarten Messpunkte um 90° abwich, gemessen, und es wurde der Durchschnittswert berechnet).
  • Während der Extrusion war eine ringförmige Schablone mit überstehenden Abschnitten an drei Abschnitten an der Innenumfangsseite vor der Düse installiert, so dass die Bildung der Außenumfangswand teilweise behindert war. Im Ergebnis waren drei Außenumfangsabschnitte X, in den die Trennwände mit der Außenumfangswand abgedeckt waren, und drei Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, abwechselnd an drei Stellen in der Außenumfangsrichtung angeordnet. Die Außenumfangsabschnitte X bzw. die Außenumfangsabschnitte Y verliefen über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers.
  • Bei Betrachtung des Wabenformkörpers in einem Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung sind die Außenumfangsabschnitte Y in drei Abschnitte unterteilt: einen Längenabschnitt LA, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; einen Längenabschnitt LB, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; und einen Längenabschnitt LC, der bezogen auf einen Schnittabschnitt zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist; in denen drei gerade Linien von vier geraden Linien, die von einem Schwerpunkt einer quadratischen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle, die dem Schwerpunkt des Querschnitts am nächsten liegt, liegt, durch die vier Ecken der quadratischen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen, als die gerade Linie A (45°-Richtung), die gerade Linie B (135°-Richtung) bzw. die gerade Linie C (225°-Richtung) definiert sind.
  • Die Gesamtlänge von LA, LB und LC war wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Längen von LA, LB und LC waren dieselben.
  • Der Wabenformkörper war an beiden Umfangsenden jedes Außenumfangsabschnitts X mit spitz zulaufenden Abschnitten versehen, wobei bei den spitz zulaufenden Abschnitten die Dicke der Außenumfangswand stufenweise abnahm, je näher sie einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y kam. Bei jedem der spitz zulaufenden Abschnitte veränderte sich jedoch die Länge S in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert war, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Länge S für jede Testnummer wurde als das Verhältnis zu jedem durchschnittlichen Zellenabstand ausgedrückt.
  • Der Wabenformkörper wurde unter denselben Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 unter Erhalt eines gebrannten Wabenkörpers gebrannt. Der gebrannte Wabenkörper wurde visuell auf vorhandene oder nicht vorhandene Risse und das Ausmaß der Risse untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Bewertungskriterien sind dieselben wie in Vergleichsbeispiel 1.
  • [Tabelle 1-1]
    Anordnungsrichtung der Außenumfangsabschnitte Y Anzahl an Außenumfangsabschnitten Y Gesamtlänge von LA, LB, LC und LD (oder LA', LB', LC' und LD')/mm Länge von LA, LB, LC und LD (oder LA', LB', LC und LD')/mm
    Beispiel 1 45°135°225°315° 4 104 - 144 26 - 36
    Beispiel 2 45° 135°225°315° 4 232 - 272 58 - 68
    Beispiel 3 45°135°225°315° 4 400 - 440 100 - 110
    Beispiel 4 45°135°225°315° 4 104 - 144 26 - 36
    Beispiel 5 45°135°225°315° 4 232 - 272 58 - 68
    Beispiel 6 45°135°225°315° 4 232 - 272 58 - 68
    Beispiel 7 45° 135°225°315° 4 104 - 144 26 - 36
    Vergleichsbeispiel 1 - - - - - - - -
    Vergleichsbeispiel 2 45°135°225°315° 4 56 - 96 14 - 24
    Vergleichsbeispiel 3 45°135°225°315° 4 232 - 272 58 - 68
    Vergleichsbeispiel 4 45°135°225°315° 4 104 - 144 26 - 36
    Vergleichsbeispiel 5 0°90° 180°270° 4 400 - 440 100 - 110
    Vergleichsbeispiel 6 45°135°225° 3 232 - 272 58 - 68
  • [Tabelle 1-2]
    Verhältnis Gesamtlänge von LB', L8, LC und LD (oder LA', LB', LC' und LD') zu Umfangslänge / % Verhältnis Länge von LA, LB, LC und LD (oder LB', LB', LC' und LD') zu Umfangslänge / % Durchschnitt Dicke Außenumfangswand ohne spitz zulaufende Abschnitte / mm Länge S spitz zulaufender Abschnitt, in dem Dicke der Außenumfangswand halbiert ist Bewertung Risse
    Beispiel 1 12 - 17 3 - 4 1,3 1,5 Zellen A
    Beispiel 2 28 - 32 7 - 8 1,2 1 Zelle A
    Beispiel 3 48 - 52 12 - 13 1,3 1,5 Zellen A
    Beispiel 4 12 - 17 3 - 4 0,8 1,5 Zellen A
    Beispiel 5 28 - 32 7 - 8 1,3 1 Zelle A
    Beispiel 6 28 - 32 7 - 8 1,2 2 Zellen A
    Beispiel 7 12 - 17 3 - 4 1,5 1,5 Zellen B
    Vergleichsbeispiel 1 - - - - - - 1,0 - C
    Vergleichsbeispiel 2 7 - 11 2 - 3 1,1 1,5 Zellen C
    Vergleichsbeispiel 3 28 - 32 7 - 8 1,2 0,5 Zellen oder weniger C
    Vergleichsbeispiel 4 12 - 17 3 - 4 1,3 0,5 Zellen oder weniger C
    Vergleichsbeispiel 5 48 - 52 12 - 13 1,3 1,5 Zellen C
    Vergleichsbeispiel 6 28 - 32 7 - 8 1,2 1,5 Zellen C
  • (Erörterung)
  • In jedem der Beispiele 1 bis 7 wurden die Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, entsprechend an vier Abschnitten gebildet, und auch spitz zulaufende Abschnitte wurden entsprechend gebildet, so dass die Bildung von Rissen unterbunden wurde.
  • In Vergleichsbeispiel 1 wurden jedoch keine Außenumfangsabschnitte Y, in den die Trennwände freilagen, gebildet, so dass Risse erzeugt wurden.
  • In Vergleichsbeispiel 2 waren die Längen der vier Längenabschnitte LA, LB, LC und LD, die die Außenumfangsabschnitte Y bilden, nicht ausreichend, obwohl die vier Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, gebildet wurden, so dass Risse erzeugt wurden.
  • In Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4 war die Länge S jedes spitz zulaufenden Abschnitts in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert war, kürzer, obwohl die vier Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, gebildet wurden, so dass Risse erzeugt wurden. In Vergleichsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 4 musste im Vergleich zu den Beispielen 1 bis 7 der Wabenformkörper über etwa 10 bis 20 weitere Stunden langsam gebrannt werden, damit gebrannt werden konnte, ohne dass Risse erzeugt werden.
  • In Vergleichsbeispiel 5 war die Anordnungsrichtung der Außenumfangsabschnitte Y nicht passend, obwohl die vier Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, gebildet wurden, so das Risse erzeugt wurden.
  • In Vergleichsbeispiel 6 waren nur an drei Abschnitten Außenumfangsabschnitte vorgesehen, obwohl die Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freilagen, gebildet wurden, so das Risse erzeugt wurden.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 200, 400, 500
    Wabenformkörper
    110
    säulenförmige Wabenstruktur
    112
    Trennwand
    114
    erste Endfläche
    116
    zweite Endfläche
    118
    Zelle
    118a
    erste Zelle
    118b
    zweite Zelle
    120
    Außenumfangsabschnitt
    122
    Außenumfangswand
    124
    spitz zulaufender Abschnitt
    600
    Schablone
    602
    ringförmiger Rahmen
    604
    überstehender Abschnitt

Claims (9)

  1. Wabenformkörper, enthaltend ein Keramikrohmaterial, wobei der Wabenformkörper umfasst: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt mit mehreren rechteckigen Zellen, wobei die Zellen von Trennwänden definiert werden und von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen und Strömungswege bilden; einen Außenumfangsabschnitt, umfassend: Außenumfangsabschnitte X, in denen die Trennwände mit einer Außenumfangswand abgedeckt sind; und Außenumfangsabschnitte Y, in denen die Trennwände freiliegen; wobei der Wabenformkörper einen Querschnittsabschnitt aufweist, der die folgenden vier Bedingungen erfüllt: - die Außenumfangsabschnitte Y sind über vier Abschnitte angeordnet: einen Längenabschnitt LA von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger einer Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LB von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; einen Längenabschnitt LC von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; und einen Längenabschnitt LD von 3 % oder mehr und 14 % oder weniger der Außenumfangslänge, einschließlich eines Schnittabschnitts zwischen einer geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt, unter der Annahme, dass keine Außenumfangswand vorliegt; in denen bei Betrachtung des Wabenformkörpers im Querschnitt senkrecht zur Höhenrichtung die gerade Linie A, die gerade Linie B, die gerade Linie C bzw. die gerade Linie D vier gerade Linien darstellen, die ausgehend vom Schwerpunkt einer rechteckigen Zelle, wobei der Schwerpunkt an einer Stelle nahe des Schwerpunkts des Querschnitts liegt, durch vier Ecken der rechteckigen Zelle hin zum Außenumfang verlaufen; - die Außenumfangsabschnitte X und die Außenumfangsabschnitte Y sind abwechselnd in einer Außenumfangsrichtung angeordnet; - jeder der Außenumfangsabschnitte X umfasst einen spitz zulaufenden Abschnitt, wobei die Dicke der Außenumfangswand hin zu einem Grenzabschnitt mit einem benachbarten Außenumfangsabschnitt Y stufenweise abnimmt; und - der spitz zulaufende Abschnitt erfordert eine Länge gleich oder größer als einmal der durchschnittliche Zellenabstand in der Außenumfangsrichtung, bis die Dicke der Außenumfangswand halbiert ist.
  2. Wabenformkörper nach Anspruch 1, wobei der Querschnittsabschnitt, der die vier Bedingungen erfüllt, einen ersten Querschnittsabschnitt, der ausgehend von der ersten Endfläche über eine Länge von 10 % oder mehr der Höhe des Wabenformkörpers in der Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft; und einen zweiten Querschnittsabschnitt, der ausgehend von der zweiten Endfläche über eine Länge von 10 % oder mehr der Höhe des Wabenformkörpers in der Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft, umfasst.
  3. Wabenformkörper nach Anspruch 1, wobei der Querschnittsabschnitt, der die vier Bedingungen erfüllt, über die gesamte Höhenrichtung des Wabenformkörpers verläuft.
  4. Wabenformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Außenumfangswand ohne die spitz zulaufenden Abschnitte eine durchschnittliche Dicke von 1,5 mm oder weniger hat.
  5. Wabenformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für die Umfangsabschnitte Y der Längenabschnitt LA bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie A und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist, der Längenabschnitt LB bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie B und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist, der Längenabschnitt LC bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie C und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist und der Längenabschnitt LD bezogen auf den Schnittabschnitt zwischen der geraden Linie D und dem Außenumfangsabschnitt als Zentrum symmetrisch ausgebildet ist.
  6. Wabenformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der rechteckigen Zellen eine quadratische Zelle ist.
  7. Wabenformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wabenformkörper eine zylindrische Form hat.
  8. Wabenformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehreren rechteckigen Zellen eine erste Zelle, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verläuft, wobei die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; und eine zweite Zelle neben der ersten Zelle mit einer Trennwand dazwischen, wobei die zweite Zelle von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verläuft, wobei die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist, umfassen.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend die Schritte: Brennen des Wabenformkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines gebrannten Wabenkörpers; Schleifen einer Außenumfangswand des gebrannten Wabenkörpers zur Herstellung eines geschliffenen gebrannten Wabenkörpers und Bilden einer Außenumfangsbeschichtungswand am Außenumfang des geschliffenen gebrannten Wabenkörpers.
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