DE102020000250A1

DE102020000250A1 - Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102020000250A1
Application number: DE102020000250.1A
Authority: DE
Inventors: Yukari Komai; Shungo Nagai
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CN111718190A; JP7261627B2; JP2020152605A; US20200299201A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur, wobei das Verfahren: einen Verschlussschritt, in dem Enden von Zellen 11 auf einer von einer Seite einer ersten Endfläche 10a und einer Seite einer zweiten Endfläche 10b in jeder der Zellen 11 mindestens eines keramischen Wabenformkörpers 100 verschlossen werden, wobei der mindestens eine keramische Wabenformkörper 100 Trennwände 12 umfasst, die die Zellen 11 definieren, die von der ersten Endfläche 10a zur zweiten Endfläche 10b verlaufen; einen Regalplatten-Platzierungsschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper 100 mit der nach unten gerichteten ersten Endfläche 10a auf einer Regalplatte 20 platziert wird; einen Deckelanordnungsschritt, in dem mindestens ein Deckelbauteil 30 so auf der zweiten Endfläche 10b des mindestens einen keramischen Wabenformkörpers 100 angeordnet wird, dass es die zweite Endfläche 10b vollständig abdeckt; und einen Brennschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper 100 zusammen mit der Regalplatte 20 und dem Deckelbauteil 30 in einem Brennofen platziert wird und der mindestens eine keramische Wabenformkörper 100 gebrannt wird, umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur.
HINTERGRUNDTECHNIK
Eine Wabenstruktur aus Keramik (nachstehend als eine „keramische Wabenstruktur“ bezeichnet) wird verbreitet für eine breite Vielfalt von Anwendungen wie Katalysatorträger zum Reinigen von Automobilabgasen, Filter zum Entfernen von Benzinpartikeln (GPFs), Filter zum Entfernen von Dieselpartikeln (DPFs), Wärmespeicherkörper für Verbrennungsvorrichtungen und dergleichen verwendet.
Die keramische Wabenstruktur hat eine Struktur, die Trennwände umfasst, die mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen. Genauer gesagt, sind in der für GPFs, DPFs oder dergleichen verwendeten keramischen Wabenstruktur die Enden der Zellen auf einer von der Seite der ersten Endfläche oder der Seite der zweiten Endfläche in jeder der Zellen verschlossen, und die Trennwände fungieren als ein Filter.
Die keramische Wabenstruktur mit der obigen Struktur wird durch Extrudieren eines Formungsmaterials (eines Grünkörpers) in eine Wabenform unter Erzeugung eines keramischen Wabenformkörpers, Bearbeiten wie Schneiden und Trocknen und dann Füllen vorbestimmter Enden der Zellen mit einer Formungsaufschlämmung, Trocknen und Brennen desselben, gebildet (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
ZITATENLISTE
Patentliteratur
Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer Nr. 2015-178436 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
In den vergangenen Jahren waren bei einer keramischen Wabenstruktur mit Verschlussabschnitten oftmals interne Defekte in den Trennwänden um die Verschlussabschnitte im Verlauf einer Defektprüfung unter Anwendung eines Laserrauchverfahrens oder dergleichen zu finden. Die internen Defekte in den Trennwänden können zu einer Verminderung der Filterfunktion führen. Daher bestand der Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zur Lösung des Problems.
Die vorliegende Erfindung entstand zur Lösung der obigen Probleme. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur, mit welchem die Erzeugung von internen Defekten in Trennwänden um Verschlussabschnitte unterbunden werden kann.
Lösung des Problems
Im Ergebnis intensiver Studien zu den internen Defekten in den Trennwänden um die Verschlussabschnitte haben die betreffenden Erfinder herausgefunden, dass die internen Defekte während des Brennens erzeugt werden, ausgehend von Fremdstoffen, die während des Schrittes nach einem Verschlussschritt in die Zellen gelangen und auf den Verschlussabschnitten verbleiben. Basierend auf den Erkenntnissen, haben die betreffenden Erfinder herausgefunden, dass nach dem Verschließen ein starres Deckelbauteil auf der Endfläche angeordnet und dass Brennen durchgeführt wird, so dass das Eindringen von Fremdstoffen in die Zellen verhindert werden kann und die obigen Probleme gelöst werden können, und haben die vorliegende Erfindung vollendet.
Daher liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur, wobei das Verfahren:

einen Verschlussschritt, in dem Enden von Zellen auf einer von einer Seite einer ersten Endfläche und einer Seite einer zweiten Endfläche in jeder der Zellen mindestens eines keramischen Wabenformkörpers verschlossen werden, wobei der mindestens eine keramische Wabenformkörper Trennwände umfasst, die die Zellen definieren, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verlaufen;
einen Regalplatten-Platzierungsschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper mit der nach unten gerichteten ersten Endfläche auf einer Regalplatte platziert wird;
einen Deckelanordnungsschritt, in dem mindestens ein Deckelbauteil so auf der zweiten Endfläche des mindestens einen keramischen Wabenformkörpers angeordnet wird, dass es die zweite Endfläche vollständig abdeckt; und
einen Brennschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper zusammen mit der Regalplatte und dem Deckelbauteil in einem Brennofen platziert wird und der mindestens eine keramische Wabenformkörper gebrannt wird, umfasst.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur bereitgestellt werden, mit dem die Erzeugung interner Defekte in Trennwänden um Verschlussabschnitte unterbunden werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht parallel zu einer Verlaufsrichtung von Zellen eines verschlossenen keramischen Wabenformkörpers.
2 ist eine Vorderansicht einer ersten Endfläche eines verschlossenen keramischen Wabenformkörpers.
3 sind Ansichten zur Erläuterung eines Regalplatten-Platzierungsschrittes und eines Deckelanordnungsschrittes.
4 sind Ansichten zur Erläuterung eines Mechanismus zur Erzeugung interner Defekte von Trennwänden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen, die im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen werden, basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen eines Fachmanns vorgenommen werden können, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Verschlussschritt, einen Regalplatten-Platzierungsschritt, einen Deckelanordnungsschritt und einen Brennschritt. Die Reihenfolge der jeweiligen Schritte ist nicht besonders eingeschränkt, mit der Ausnahme, dass der Verschlussschritt zuerst ausgeführt wird und der Brennschritt zuletzt ausgeführt wird. Das heißt, nach der Ausführung des Regalplatten-Platzierungsschrittes unmittelbar nach dem Verschlussschritt, können der Deckelanordnungsschritt und der Brennschritt nacheinander ausgeführt werden, oder nach der Ausführung des Deckelanordnungsschrittes unmittelbar nach dem Verschlussschritt, können der Regalplatten-Platzierungsschritt und der Brennschritt nacheinander ausgeführt werden.
In dem Verschlussschritt werden Enden von Zellen auf einer von einer Seite einer ersten Endfläche oder einer Seite einer zweiten Endfläche in jeder der Zellen eines keramischen Wabenformkörpers, der Trennwände umfasst, die die Zellen definieren, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verlaufen, verschlossen.
Der zu verschließende keramische Wabenformkörper kann gebrannt werden oder nicht gebrannt werden, wird vorzugsweise aber gebrannt, da nur ein Brennschritt zur Herstellung der keramischen Wabenstruktur erforderlich ist. Das heißt, vorzugsweise befindet sich der zu verschließende keramische Wabenformkörper in einem Zustand, in dem Schneiden und Trocknen nach dem Extrudieren durchgeführt worden sind.
Hier zeigt 1 eine Querschnittsansicht parallel zu einer Richtung, in der die Zellen des verschlossenen keramischen Wabenformkörpers verlaufen. 2 ist eine Vorderansicht der ersten Endfläche des keramischen Wabenformkörpers. Wie in 1 gezeigt, umfasst der keramische Wabenformkörper 100 Trennwände 12, die mehrere Zellen 11 definieren, die von einer ersten Endfläche 10a zu einer zweiten Endfläche 10b verlaufen, und weist Verschlussabschnitte 13 an Enden der Zellen 11, entweder auf der Seite der ersten Endfläche 10a oder auf der Seite der zweiten Endfläche 10b auf. Die Verschlussabschnitte 13 sind vorzugsweise abwechselnd (in einem Karomuster) an den Enden der benachbarten Zellen 11 an der ersten Endfläche 10a und der zweiten Endfläche 10b ausgebildet. Das heißt, vorzugsweise weist eine Zelle 11 eine Öffnung an einem Ende und einen an dem anderen Ende ausgebildeten Verschlussabschnitt 13 auf, und eine andere Zelle 11 neben der Zelle 11 weist einen an einem Ende ausgebildeten Verschlussabschnitt 13 und eine Öffnung an dem anderen Ende auf.
Der keramische Wabenformkörper 100 wird durch Formen eines Grünkörpers hergestellt, der ein keramisches Rohmaterial, ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, einen Porenbildner, Wasser und dergleichen enthält.
Das keramische Rohmaterial umfasst, ist aber nicht speziell beschränkt auf Siliciumcarbid (SiC), Silicium-Siliciumcarbid- (Si-SiC-) -Verbundmaterialien, Cordierit-bildende Rohmaterialien, Cordierit (Cd), Mullit, Aluminiumoxid, Titandioxid, Spinell, Siliciumcarbid (SiC) -Cordierit (Cd)-basierte Verbundmaterialien, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat und Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden. Von diesen sind Cordierit-bildende Rohmaterialien bevorzugt.
Wie hierin verwendet, bezieht sich Cordierit-bildendes Rohmaterial auf ein keramisches Rohmaterial, das so formuliert ist, dass es eine chemische Zusammensetzung hat, die 42 bis 56 Masse-% Siliciumdioxid, 30 bis 45 Masse-% Aluminiumoxid und 12 bis 16 Masse-% Magnesiumoxid enthält, und nach dem Brennen in Cordierit umgewandelt wird. Wird andererseits das Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial verwendet, ist ein Gemisch aus Siliciumcarbidpulver und metallischem Siliciumpulver als das keramische Rohmaterial definiert.
Der Gehalt des keramischen Rohmaterials beträgt vorzugsweise 40 bis 90 Masse-%, basierend auf dem gesamten Formungsmaterial (Grünkörper), was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Beispiele für das Bindemittel umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Methylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden. Von diesen wird vorzugsweise Methylcellulose in Kombination mit Hydroxypropoxylcellulose verwendet.
Der Gehalt des Bindemittels beträgt vorzugsweise 3 bis 15 Masse-%, basierend auf dem gesamten Formungsmaterial (Grünkörper), was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Beispiele für das oberflächenaktive Mittel umfassen, sind aber nicht speziell beschränkt auf Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseifen und Polyalkohole. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Der Gehalt des oberflächenaktiven Mittels beträgt vorzugsweise 5 Masse-% oder weniger, basierend auf dem gesamten Formungsmaterial (Grünkörper), was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt, so lange er nach dem Brennen Poren bildet. Beispiele für den Porenbildner umfassen Stärke, Schaumharze, wasseraufnehmende Harze, Kieselgel und Kohlenstoff. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Der Gehalt des Porenbildners beträgt vorzugsweise 15 Masse-% oder weniger, basierend auf dem gesamten Formungsmaterial (Grünkörper), was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Der Gehalt an Wasser beträgt vorzugsweise 7 bis 45 Masse-%, basierend auf dem gesamten Formungsmaterial (Grünkörper), was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Der Grünkörper kann durch Mischen und Kneten der obigen Rohmaterialien erhalten werden. Das Verfahren zum Mischen und Kneten der Rohmaterialien ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann mittels eines in der Technik bekannten Verfahrens ausgeführt werden. Beispielsweise können das Mischen und Kneten der Rohmaterialien unter Verwendung einer Knetmaschine, einer Vakuumknetmaschine oder dergleichen ausgeführt werden.
Das Verfahren zum Formen des Grünkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann mittels eines in der Technik bekannten Verfahrens, beispielsweise Extrudieren ausgeführt werden.
Die Trennwände 12 des keramischen Wabenformkörpers 100 können vorzugsweise aus mindestens einer Keramik, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterialien, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterialien und Aluminiumtitanat, nach dem Brennen gebildet werden, was aber nicht speziell darauf beschränkt ist. Durch das Bilden der Trennwände 12 aus diesen Keramiken können die Festigkeit und Wärmebeständigkeit der keramischen Wabenstruktur verbessert werden.
Die Dicke jeder Trennwand 12 (die Dicke jeder Trennwand 12 in einem Querschnitt senkrecht zu einer Richtung, in der die Zellen 11 verlaufen) des keramischen Wabenformkörpers 100 ist derart, dass die Dicke jeder Trennwand 12 der keramischen Wabenstruktur nach dem Brennen (die Dicke jeder Trennwand 12 in einem Querschnitt senkrecht zu einer Richtung, in der die Zellen 11 verlaufen) vorzugsweise 0,10 bis 0,45 mm und stärker bevorzugt 0,10 bis 0,30 mm und noch stärker bevorzugt 0,12 bis 0,20 mm beträgt, was aber nicht speziell darauf beschränkt ist. Zur Regulierung der Dicke der Trennwände 12 nach dem Brennen innerhalb des obigen Bereiches kann die Dicke jeder Trennwand 12 des keramischen Wabenformkörpers 100 0,10 bis 0,50 mm betragen. Die Dicke jeder Trennwand 12 nach dem Brennen von 0,10 mm oder mehr kann die Festigkeit der keramischen Wabenstruktur sicherstellen. Ferner kann die Dicke jeder Trennwand 12 nach dem Berennen von 0,45 mm oder weniger eine Erhöhung des Druckabfalls unterbinden. Daher kann, wenn beispielsweise die keramische Wabenstruktur für GPFs, DPFs oder dergleichen verwendet wird, eine Verringerung der Motorleistung unterbunden werden.
Es sei angemerkt, dass die Dicke jeder Trennwand nach dem Brennen unter Verwendung eines Bildanalysegerätes (beispielsweise Produktname „NEXIV, VMR-1515“ von Nikon Corporation) im Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen 11 der keramische Wabenstruktur verlaufen, gemessen werden kann.
Das Verschlussverfahren ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein in der Technik bekanntes Verfahren angewandt werden. Genauer gesagt, werden die Endflächen des keramischen Wabenformkörpers 100 in eine einen Verschlussabschnitt bildende Aufschlämmung getaucht, während die Enden (Öffnungen) der Zellen 11, an denen kein Verschluss vorgenommen wird, maskiert werden, wodurch vorbestimmte Enden mit der den Verschlussabschnitt bildenden Aufschlämmung gefüllt werden. Die eingefüllte, einen Verschlussabschnitt bildende Aufschlämmung wird dann unter Bildung von Verschlussabschnitten 13 an den vorbestimmten Enden der Zellen 11 getrocknet.
Als die einen Verschlussabschnitt bildende Aufschlämmung kann eine Aufschlämmung mit derselben Zusammensetzung wie die des zur Herstellung des keramischen Wabenformkörpers 100 verwendeten Grünkörpers verwendet werden, was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
In dem Regalplatten-Platzierungsschritt, wie in 3(a) gezeigt, wird der keramische Wabenformkörper 100 mit der nach unten gerichteten ersten Endfläche 10a auf einer Regalplatte 20 platziert.
Die Regalplatte 20 ist eines von Bauteilen zum Brennen (ein Ofenwerkzeug) und ist ein Bauteil zum Platzieren mehrerer keramischer Wabenformkörper 100 auf der Regalplatte 20.
Der keramische Wabenformkörper 100 kann direkt auf der Regalplatte 20 platziert werden. Um jedoch zu verhindern, dass der keramische Wabenformkörper 100 an der Regalplatte 20 haftet, kann der keramische Wabenformkörper 100 indirekt über ein anderes Bauteil (beispielsweise eine Bodenplatte) platziert werden.
Das andere Bauteil ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Bauteil verwendet werden, dass als ein „Brenneinsatz“ bezeichnet wird. Beispiele für den Brenneinsatz umfassen ein scheibenförmiges Bauteil, erhalten durch Schneiden einer durch Brennen des keramischen Wabenformkörpers 100 erhaltenen keramischen Wabenstruktur auf eine vorbestimmte Dicke, und ein Bauteil, erhalten durch Pressen eines keramischen Materials in eine Scheibenform und Brennen dieser.
In dem Deckelanordnungsschritt, wie in 3(b) gezeigt, wird ein Deckelbauteil 30 auf der zweiten Endfläche 10b des keramischen Wabenformkörpers 100 so angeordnet, dass es die zweite Endfläche 10b vollständig abdeckt.
Wie hierin verwendet, ist unter dem Deckelbauteil 30 ein Bauteil zu verstehen, dass die Öffnungen der Zellen 11 an der zweiten Endfläche 10b schließen kann.
Das Deckelbauteil 30 ist vorzugsweise aus einem anorganischen Material gebildet. Die Verwendung des aus dem anorganischen Material gebildeten Deckelbauteils 30 kann ermöglichen, dass das Deckelbauteil einer Brenntemperatur in dem Brennschritt ausreichend standhält.
Das Deckelbauteil 30 ist vorzugsweise aus mindestens einer Keramik, ausgewählt aus der Gruppe von anorganischen Materialien, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterialien, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterialien und Aluminiumtitanat, gebildet. Durch die Auswahl eines solchen Materials ist das Material für das Deckelbauteil dasselbe wie das für den keramischen Wabenformkörper 100, wodurch das Risiko, dass Fremdstoffe, die interne Defekte der Trennwände 12 verursachen, in die Zellen 11 gelangen, verringert werden kann.
Die Form des Deckelbauteils 30 kann eine Form sein, die die zweite Endfläche 10b eines keramischen Wabenformkörpers 100 vollständig abdeckt, oder eine Form, die die zweiten Endflächen 10b mehrerer keramischer Wabenformkörper 100 vollständig abdeckt, was aber nicht speziell darauf beschränkt ist.
Als ein spezielles Beispiel für das Deckelbauteil 30 kann beispielsweise der obige Brenneinsatz verwendet werden. Wird jedoch das scheibenförmige Bauteil, erhalten durch Schneiden der durch Brennen des keramischen Wabenformkörpers 100 erhaltenen keramischen Wabenstruktur in eine vorbestimmte Dicke, verwendet, sollten alle Zellen 11 verschlossen werden. Der Grund hierfür ist, dass, wenn nicht alle Zellen 11 verschlossen werden, die Öffnungen der Zellen 11 an der zweiten Endfläche 10b nicht geschlossen werden können, so dass die Funktion als das Deckelbauteil 30 nicht erzielt werden kann.
Sowohl der Regalplatten-Montageschritt als auch der Deckelanordnungsschritt können vorher ausgeführt werden, vorzugsweise wird jedoch der Deckelanordnungsschritt zuerst ausgeführt, d. h. der Deckelanordnungsschritt wird unmittelbar nach dem Verschlussschritt ausgeführt. Der Grund hierfür ist, dass unmittelbar nach dem Verschlussschritt Fremdstoffe in die Zellen 11 gelangen können, so dass der Deckelanordnungsschritt so früh wie möglich ausgeführt wird, wodurch verhindert werden kann, dass Fremdstoffe in die Zellen 11 gelangen.
In dem Brennschritt wird der keramische Wabenformkörper 100 zusammen mit der Regalplatte 20 und dem Deckelbauteil 30 in einem Brennofen platziert und gebrannt. In dem Brennofen haften verschiedene Ablagerungen bei der Verwendung des Ofens an der Ofenwand, und die Ablagerungen können als Fremdstoffe während des Brennens abfallen. Ferner können mit zunehmender Alterung des Brennofens aus dem Brennofen stammende Fremdstoffe abfallen.
Bezogen auf 4 zeigt diese nunmehr Ansichten zur Erläuterung eines Mechanismus zur Erzeugung eines internen Defekts der Trennwand 12 ausgehend von dem obigen Fremdstoff. Wie in 4 gezeigt, wird, wenn der Fremdstoff 50 ausgehend von der zweiten Endfläche 10b in die Zelle 11 gelangt und auf dem Verschlussabschnitt 13 verbleibt, ausgehend von dem Fremdstoff 50 während des Brennens ein interner Defekt 60 in der Trennwand 12 erzeugt.
In dem Verfahren zur Herstellung der keramischen Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Deckelbauteil 30 an der zweiten Endfläche 10b des keramischen Wabenformkörpers 100 in dem Deckelanordnungsschritt so platziert, dass die Fremdstoffe 50 die Zellen 11 nicht infiltrieren, wodurch verhindert werden kann, dass ausgehend von den Fremdstoffen 50 während des Brennens interne Defekte 60 in den Trennwänden 12 erzeugt werden.
Die Brennbedingungen in dem Brennschritt können in Abhängigkeit des Materials für den keramischen Wabenformkörper 100 entsprechend angepasst werden und sind nicht besonders eingeschränkt.
Das Verfahren zur Herstellung der keramischen Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann neben den obigen Schritten ferner einen Defektprüfungsschritt zur Ausführung einer Defektprüfung mit Hilfe eines Laserrauchverfahrens nach dem Brennen des keramischen Wabenformkörpers 100 umfassen. Mittels der Ausführung des Defektprüfungsschrittes kann eine keramische Wabenstruktur, in der (ein) interne(r) Defekt(e) 60 an der/den Trennwand/Trennwänden 12 vorliegen, ausgesondert werden, so dass die Qualität der keramischen Wabenstruktur verbessert werden kann.
Wie hierin verwendet, bezieht sich die Defektprüfung mit Hilfe eines Laserrauchverfahrens auf ein Prüfverfahren, in dem Feinpartikel (Rauch oder Wasser), die von brennenden Räuchermaterialien erzeugt werden, unter Druck ausgehend von einer Endfläche der keramischen Wabenstruktur (dem gebrannten keramischen Wabenformkörper 100) eingeführt werden und ebenso die andere Endfläche mit Licht bestrahlt wird, um die Feinpartikel, die aus der Endfläche strömen, sichtbar zu machen. Beispielsweise weist die Trennwand 12 mit dem internen Defekt 60 eine geringere Durchdringungsbeständigkeit auf als die Trennwand 12 ohne den internen Defekt 60, so dass mehr Feinpartikel aus der Endfläche strömen werden. Die Bestrahlung der Endfläche mit Licht verändert die Leuchtdichte von Licht in Abhängigkeit der Anzahl an Feinpartikeln. Daher muss die Leuchtdichte des Lichtes erfasst werden, um die Anzahl an den Feinpartikeln einschätzen zu können, und der Bereich, in dem mehr Feinpartikel ausströmen, kann mit den internen Defekt in der Trennwand 12 aufweisend bewertet werden.
Überdies ist das Defektprüfverfahren mit Hilfe des Laserrauchverfahrens aus dem japanischen Patent Nr. 3839177 B , dem japanischen Patent Nr. 3904933 B und dem japanischen Patent Nr. 4913797 B bekannt, und diese Verfahren können angewandt werden.
BEISPIELE
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung speziell unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Herstellung eines keramischen Wabenformkörpers)
Als das keramische Rohmaterial wurde ein keramisches Rohmaterial durch Mischen von 51 Masse-% Siliciumdioxid (SiO₂), 36 Masse-% Aluminiumoxid (Al₂O₃) und 13 Masse-% Magnesiumoxid (MgO) hergestellt. Dem keramischen Rohmaterial wurde Methylcellulose als ein Bindemittel, ein wasseraufnehmendes Harz als ein Porenbildner und ebenso Wasser zugegeben, wodurch ein Formungsrohmaterial hergestellt wurde. Das resultierende Formungsrohmaterial wurde unter Erhalt eines Grünkörpers gemischt und geknetet. Der resultierende Grünkörper wurde dann unter Verwendung eines Extruders extrudiert und geschnitten und getrocknet. Der keramische Wabenformkörper wurde so angepasst, dass er nach dem Brennen einen Durchmesser von 118 mm, eine axiale Länge von 108 mm und eine Trennwanddicke von 0,20 mm hatte.
<Beispiel 1>
Es wurde eine keramische Wabenstruktur hergestellt, indem nacheinander die folgenden Schritte ausgeführt wurden.
(Verschlussschritt)
Eine Endfläche des oben erhaltenen keramischen Wabenformkörpers wurde in einem Karomuster maskiert. Die maskierte Endfläche wurde in eine einen Verschlussabschnitt bildende Aufschlämmung getaucht, um die nicht maskierten Enden mit der den Verschlussabschnitt bildenden Aufschlämmung zu füllen, und unter Bildung von Verschlussabschnitten getrocknet. Mit derselben Vorgehensweise wurden ebenso Verschlussabschnitte an der anderen Endfläche gebildet. Überdies wurde als die einen Verschlussabschnitt bildende Aufschlämmung eine Aufschlämmung mit derselben Zusammensetzung wie der Grünkörper, der zur Herstellung des keramischen Wabenformkörpers verwendet wurde, verwendet.
(Deckelanordnungsschritt)
Als das Deckelbauteil wurde ein scheibenförmiges Bauteil verwendet, das durch Schneiden der durch das Brennen des obigen keramischen Wabenformkörpers resultierenden keramischen Wabenstruktur auf eine vorbestimmte Dicke erhalten wurde (alle Zellen waren verschlossen).
Für den in dem Verschlussschritt erhaltenen keramischen Wabenformkörper wurde das Deckelbauteil auf der oberen Endfläche so angeordnet, dass die Verlaufsrichtung der Zellen auf die vertikale Richtung ausgerichtet war.
(Regalplatten-Platzierungsschritt)
Es wurde ein scheibenförmiges Bauteil, erhalten durch Schneiden der durch das Brennen des obigen keramischen Wabenformkörpers erhaltenen keramischen Wabenstruktur auf eine vorbestimmte Dicke (keine der Zellen war verschlossen), auf der Regalplatte angeordnet, auf der der keramische Wabenformkörper mit dem auf der oberen Endfläche abgelegten Deckelbauteil platziert war.
(Brennschritt)
Der auf der Regalplatte platzierte keramische Wabenformkörper wurde zusammen mit der Regalplatte und dem Deckelbauteil zum Brennen in einem Brennofen platziert.
(Defektprüfungsschritt)
Der keramische Wabenformkörper nach dem Brennen (keramische Wabenstruktur) wurde mit Hilfe des Laserrauchverfahrens auf Defekte geprüft. Das Laserrauchverfahren wurde ausgeführt, indem Rauch von einem Räucherstäbchen als Feinpartikel (durchschnittliche Teilchengröße 1 bis 10 (µm) mit einer Pumpe (1 bis 30 Pa) druckbeaufschlagt wurde und die Feinpartikel der keramischen Wabenstruktur zugeführt wurden und ebenso aus 3 mm über der Endfläche mit Spaltlicht aus einem Halbleiterlaser bestrahlt und ein Bild mit einer CCD-Kamera aufgenommen wurde. Die Prüfergebnisse wurden durch Analysieren des resultierenden Bildes bewertet, und die Anzahl defekter Produkte wurde bestimmt.
<Vergleichsbeispiel 1>
Eine keramische Wabenstruktur wurde mit derselben Vorgehensweise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass kein Deckelanordnungsschritt durchgeführt wurde.
Tabelle 1 zeigt die Prüfergebnisse im Defektprüfungsschritt der im Beispiel und Vergleichsbeispiel wie oben beschrieben erhaltenen keramischen Wabenstrukturen.
[Tabelle 1]

Anzahl Prüfungen Anzahl bestandener Produkte Anzahl defekter Produkte Defektquote (%)

Beispiel 1 40 40 0 0

Vergleichsbeispiel 1 715 681 34 4,8
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde in Beispiel 1, in dem der Deckelanordnungsschritt ausgeführt wurde, kein defektes Produkt erzeugt, und die Defektquote war im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1, in dem kein Deckelanordnungsschritt ausgeführt wurde, signifikant besser.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur bereitgestellt werden, mit dem die Erzeugung interner Defekte in Trennwänden um Verschlussabschnitte unterbunden werden kann.
Bezugszeichenliste

10a: erste Endfläche
10b: zweite Endfläche
11: Zelle
12: Trennwand
13: Verschlussabschnitt
20: Regalplatte
30: Deckelbauteil
50: Fremdstoff
60: interner Defekt
100: keramischer Wabenformkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015178436 A [0004]
JP 3839177 B [0031]
JP 3904933 B [0031]
JP 4913797 B [0031]

Claims

Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur, wobei das Verfahren: einen Verschlussschritt, in dem Enden von Zellen auf einer von einer Seite einer ersten Endfläche und einer Seite einer zweiten Endfläche in jeder der Zellen mindestens eines keramischen Wabenformkörpers verschlossen werden, wobei der mindestens eine keramische Wabenformkörper Trennwände umfasst, die die Zellen definieren, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verlaufen; einen Regalplatten-Platzierungsschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper mit der nach unten gerichteten ersten Endfläche auf einer Regalplatte platziert wird; einen Deckelanordnungsschritt, in dem mindestens ein Deckelbauteil so auf der zweiten Endfläche des mindestens einen keramischen Wabenformkörpers angeordnet wird, dass es die zweite Endfläche vollständig abdeckt; und einen Brennschritt, in dem der mindestens eine keramische Wabenformkörper zusammen mit der Regalplatte und dem Deckelbauteil in einem Brennofen platziert wird und der mindestens eine keramische Wabenformkörper gebrannt wird, umfasst.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei in dem Regalplatten-Platzierungsschritt ein Brenneinsatz zwischen der Regalplatte und der ersten Endfläche des keramischen Wabenformkörpers angeordnet wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Deckelbauteil aus einem anorganischen Material gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Deckelbauteil ein Brenneinsatz ist.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Deckelanordnungsschritt unmittelbar nach dem Verschlussschritt ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Defektprüfungsschritt, in dem eine Defektprüfung mit Hilfe eines Laserrauchverfahrens nach dem Brennen des keramischen Wabenformkörpers vorgenommen wird.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach dem Brennen die Trennwände aus mindestens einer Keramik, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterialien, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid-Cordierit-basierten Verbundmaterialien und Aluminiumtitanat, gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung mindestens einer keramischen Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Trennwände nach dem Brennen eine Dicke von 0,10 bis 0,45 mm hat.