DE112018007411T5 - Abgedichtetes wabensegment und abgedichtete wabenstruktur - Google Patents

Abgedichtetes wabensegment und abgedichtete wabenstruktur Download PDF

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Abstract

Es wird ein abgedichtetes Wabensegment geschaffen, in dem der Druckverlust niedrig ist, Zellen weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn ein Katalysator geladen wird, und die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind. Das abgedichtete Wabensegment enthält ein Wabensegment 4 mit der Form eines quadratischen Prismas und einen Abdichtabschnitt 5, der an irgendeinem Ende jeder der Zellen 2 angeordnet ist, wobei eine Porosität einer Trennwand 130 bis 70 % ist, wobei die Zelle 2, die sich bei einem Außenumfang des Wabensegments 4 befindet, eine vollständige Zelle 2x mit derselben Form wie die von den Trennwänden 1 umgebene Zelle 2 und eine unvollständige Zelle 2y, in der ein Teil der Form der von den Trennwänden 1 umgebenen Zelle 2 durch eine Außenumfangswand 3 abgetrennt ist, enthält, und wobei unter der Annahme, dass eine Dicke der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y T1 (mm) ist, eine Dicke der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x T2 (mm) ist und eine Dicke jeder der Trennwände 1 WT (mm) ist, die Beziehungen des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllt sind.0,200 mm<T1<T2−(1/2⋅WT)T2≤0,700 mm.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein abgedichtetes Wabensegment und auf eine abgedichtete Wabenstruktur. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein abgedichtetes Wabensegment und auf eine abgedichtete Wabenstruktur, in denen der Druckverlust niedrig ist, Zellen weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn ein Katalysator geladen wird, und die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit (z. B. die Spannfestigkeit) ausgezeichnet sind.
  • Beschreibung des verwandten Gebiets
  • In den letzten Jahren wird unter dem Gesichtspunkt der Auswirkung auf die globale Umwelt und der Ressourceneinsparung eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen gefordert. Somit besteht die Tendenz, Brennkraftmaschinen mit hoher thermischer Effizienz wie etwa eine Direkteinspritzungs-Benzinkraftmaschine oder eine Dieselkraftmaschine als eine Leistungsquelle für Kraftfahrzeuge zu verwenden.
  • Andererseits ist in diesen Brennkraftmaschinen die Erzeugung eines verbrannten Rests, wenn Kraftstoff verbrannt wird, ein Problem. Aus Sicht der Atmosphärenumgebung ist es erforderlich, Maßnahmen zu ergreifen, um die Freisetzung von Schwebstoffen (hier gelegentlich als „PM“ bezeichnet) wie etwa Ruß und Asche in die Atmosphäre zu verhindern sowie im Abgas enthaltene giftige Komponenten zu entfernen.
  • Insbesondere besteht die Tendenz, dass Vorschriften hinsichtlich der Entfernung von aus Kraftfahrzeugkraftmaschinen emittierten PM weltweit verschärft werden. Angesichts dessen hat die Verwendung eines Abgasreinigungsfilters mit einer Wabenstruktur als ein Auffangfilter zum Entfernen von PM die Aufmerksamkeit auf sich gezogen und sind verschiedene Systeme vorgeschlagen worden. Üblicherweise ist der Abgasreinigungsfilter mit einer Wabenstruktur einer, in dem durch poröse Trennwände mehrere Zellen definiert und gebildet sind, die als Fluidströmungswege dienen, und weist er eine Struktur auf, bei der die Zellen abwechselnd abgedichtet sind, so dass die porösen Trennwände, die die Zellen bilden, als ein Filter fungieren. Eine Struktur mit einer Säulenform, in der durch poröse Trennwände mehrere Zellen definiert und gebildet sind, kann als eine „Wabenstruktur“ bezeichnet werden. Außerdem kann eine, in der offene Enden von in einer Wabenstruktur gebildeten Zellen durch Abdichtabschnitte abgedichtet sind, als eine „abgedichtete Wabenstruktur“ bezeichnet werden. Die abgedichtete Wabenstruktur wird als ein Gasreinigungsfilter umfassend verwendet. Wenn Abgas, das Schwebstoffe enthält, durch eine Einströmstirnfläche (erste Stirnfläche) der abgedichteten Wabenstruktur einströmt, werden die Schwebstoffe in dem Abgas zu der Zeit, zu der das Abgas durch Trennwände geht, gefiltert und wird durch eine Ausströmstirnfläche (zweite Stirnfläche) der abgedichteten Wabenstruktur gereinigtes Gas ausgestoßen.
  • Herkömmlich gibt es als die Form der Zellen der abgedichteten Wabenstruktur quadratische Zellen, sechseckige Zellen, HAC-Zellen (Zellen, in denen Achtecke und Quadrate kombiniert sind) und dergleichen. In letzter Zeit schreitet die Entwicklung neuer abgedichteter Wabenstrukturen, in denen Zellen mit verschiedenen Formen kombiniert sind und in denen Positionen der Abdichtung ersonnen werden, fort (siehe z. B. Patentdokument 1). In Übereinstimmung mit solchen abgedichteten Wabenstrukturen ist es möglich, die Erzeugung von Rissen während der PM-Verbrennung zu unterdrücken und an den Trennwänden eine große Menge Asche abzulagern, während sowohl der Druckverlust in der Anfangsphase der Verwendung als auch der Druckverlust zur Zeit der PM-Ablagerung verringert wird.
  • [Patentdokument 1] JP-A-2014-200741
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn eine abgedichtete Wabenstruktur in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen eingebaut und als ein Gasreinigungsfilter verwendet wird, ist es herkömmlich üblich, die abgedichtete Wabenstruktur als eine runde Säulenform mit einer spezifischen Größe herzustellen. Als eine solche abgedichtete Wabenstruktur ist z. B. eine abgedichtete Wabenstruktur mit einer segmentierten Struktur, in der mehrere Wabensegmente durch ein Verbindungsmaterial miteinander verbunden sind, vorgeschlagen worden.
  • Wenn die abgedichtete Wabenstruktur mit einer Zellenstruktur, wie sie in Patentdokument 1 beschrieben ist, als eine abgedichtete Wabenstruktur mit einer segmentierten Struktur verwendet wird, ist die Größe der offenen Enden davon für einige Zellen, die sich bei dem Außenumfangjedes Wabensegments befinden, um etwa 1/2 der Trennwanddicke verringert. Wie oben beschrieben wurde, gibt es ferner ein Problem, dass der Druckverlust der abgedichteten Wabenstruktur hoch wird, da die Größe der offenen Enden einiger Zellen, die sich bei dem Außenumfangjedes Wabensegments befinden, verringert ist.
  • Außerdem kann in der abgedichteten Wabenstruktur, die als ein Abgasreinigungsfilter verwendet wird, um eine vorgegebene Reinigungsleistungsfähigkeit zu erteilen, auf Trennwände, die so angeordnet sind, dass sie Zellen, die als Strömungswege dienen, umgeben, ein Katalysator zum Reinigen von Abgas geladen werden. Wie oben beschrieben wurde, gibt es ein Problem, dass der Katalysator in dem Wabensegment in den Zellen, deren offenes Ende eine verringerte Größe aufweist, leicht verstopft wird, wenn der Katalysator geladen wird, falls die Größe der offenen Enden einiger Zellen, die sich bei dem Außenumfang befinden, verringert ist. Ferner wird der Katalysator in einer Weise geladen, dass ein Katalysatorbrei, in dem der Katalysator in der Flüssigkeit suspendiert ist, von einer Stirnflächenseite der abgedichteten Wabenstruktur aufgesaugt wird. Allerdings gibt es ein Problem, dass keine gleichförmige Saugkraft erhalten wird und dass das Laden des Katalysators ungleichförmig wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts derartiger Probleme des Standes der Technik auf dem Gebiet gemacht. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein abgedichtetes Wabensegment und eine abgedichtete Wabenstruktur, in denen der Druckverlust niedrig ist, Zellen weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn ein Katalysator geladen wird, und die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind, geschaffen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgende abgedichtete Wabenstruktur und das folgende abgedichtete Wabensegment geschaffen.
    1. [1] Abgedichtetes Wabensegment, das enthält:
      • ein Wabensegment mit einer Form eines vierseitigen Prismas, das poröse Trennwände, die in der Weise angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen, die von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche verlaufen, umgeben, und eine Außenumfangswand, die bei einem Außenumfang angeordnet ist, enthält; und
      • einen Abdichtabschnitt, der an einem Ende auf der Seite der Einströmstirnfläche oder auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen angeordnet ist, wobei
      • eine Porosität jeder der Trennwände 30 bis 70 % ist,
      • die Zelle, in der der Abdichtabschnitt an einem Ende auf der Seite der Ausströmstirnfläche angeordnet ist, eine Einströmzelle ist und die Zelle, in der der Abdichtabschnitt an einem Ende auf der Seite der Einströmstirnfläche angeordnet ist, eine Ausströmzelle ist,
      • in einem Querschnitt orthogonal zu einer Verlaufsrichtung der Zellen eine Form der Einströmzelle, die von den Trennwänden umgeben ist, ein Sechseck ist
      • und eine Form der Ausströmzelle, die von den Trennwänden umgeben ist, ein Quadrat ist,
      • die mehreren Zellen abgesehen von einem Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments eine Struktur aufweisen, dass eine Ausströmzelle von vier Einströmzellen umgeben ist, so dass eine Seite einer vorgegebenen Einströmzelle und eine Seite einer angrenzenden Ausströmzelle dieselbe Länge aufweisen und parallel werden,
      • die Zelle, die sich bei dem Außenumfang des Wabensegments befindet, eine vollständige Zelle mit selben Form wie die von den Trennwänden umgebene Zelle und eine unvollständige Zelle, in der ein Teil einer Form der von den Trennwänden umgebenen Zelle durch die Außenumfangswand abgetrennt ist, enthält, und
      • unter der Annahme, dass eine Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der unvollständigen Zelle T1 (mm) ist, eine Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der vollständigen Zelle T2 (mm) ist und eine Dicke jeder der Trennwände WT (mm) ist, die Beziehungen des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllt sind: 0,200  mm < T1 < T2 − ( 1 / 2 ⋅ WT )
        Figure DE112018007411T5_0003
         T2 ≤ 0,700  mm .
        Figure DE112018007411T5_0004
    2. [2] Abgedichtetes Wabensegment nach [1], wobei sich die Außenumfangswand mit einer Dicke von T2 (mm) in einer Ecke einer Stirnfläche des Wabensegments befindet.
    3. [3] Abgedichtetes Wabensegment nach [1] oder [2], wobei die Dicke jeder der Trennwände 0,100 bis 0,450 mm ist.
    4. [4] Abgedichtetes Wabensegment nach einem von [1] bis [3], wobei eine Zellendichte 15 bis 78 Zellen/cm2 ist.
    5. [5] Abgedichtete Wabenstruktur, die enthält:
      • mehrere abgedichtete Wabensegmente nach einem von [1] bis [4];
      • eine Verbindungsschicht, die die Seitenflächen der mehreren abgedichteten Wabensegmente miteinander verbindet; und
      • eine Umfangswand des verbundenen Körpers, die so angeordnet ist, dass sie die Seitenflächen eines verbundenen Körpers der durch die Verbindungsschicht verbundenen abgedichteten Wabensegmente umgibt.
  • Das abgedichtete Wabensegment der vorliegenden Erfindung weist eine Wirkung auf, dass der Druckverlust niedrig ist, dass die Zellen weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn der Katalysator geladen wird, und dass die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind. Das heißt, T1 (mm), was die Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der unfertigen Zelle ist, wird so eingestellt, dass der obige Ausdruck (1) erfüllt ist, und T2 (mm), was die Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der fertigen Zelle ist, wird so eingestellt, dass der obige Ausdruck (2) erfüllt ist, so dass die Zunahme des Druckverlusts wirksam unterdrückt werden kann. Darüber hinaus werden die Zellen dadurch, dass sie in der Weise eingestellt werden, dass der obige Ausdruck (1) und der obige Ausdruck (2) erfüllt sind, weniger wahrscheinlich verstopft, wenn der Katalysator geladen wird, was zur Verbesserung der Temperaturanstiegseigenschaft und der isostatischen Festigkeit (z. B. der Spannfestigkeit) beiträgt. Darüber hinaus weist das abgedichtete Wabensegment der vorliegenden Erfindung außerdem eine Wirkung auf, dass die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht ausgezeichnet ist, wenn mehrere abgedichtete Wabensegmente durch die Verbindungsschicht verbunden sind.
  • Die abgedichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist eine abgedichtete Wabenstruktur, in der die mehreren abgedichteten Wabensegmente der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben sind, durch die Verbindungsschicht verbunden sind. Somit weist die abgedichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Wirkung auf, dass der Druckverlust niedrig ist, dass die Zellen weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn der Katalysator geladen wird, und dass die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind. Darüber hinaus weist die abgedichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Wirkung auf, dass die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht ausgezeichnet ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform eines abgedichteten Wabensegments der vorliegenden Erfindung, von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehen, zeigt.
    • 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Einströmstirnfläche des abgedichteten Wabensegments aus 1 zeigt.
    • 3 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Ausströmstirnfläche des abgedichteten Wabensegments aus 1 zeigt.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A-A' aus 2 zeigt.
    • 5 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 2 vergrößert ist.
    • 6 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Einströmstirnfläche einer anderen Ausführungsform des abgedichteten Wabensegments der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform einer abgedichteten Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehen, zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist. Somit sind selbstverständlich jene, die auf der Grundlage des Durchschnittswissens des Fachmanns auf dem Gebiet durch geeignetes Ändern und Verbessern der folgenden Ausführungsformen erhalten werden, ohne von dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ebenfalls in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung entha lten.
  • Abgedichtetes Wabensegment:
  • Eine Ausführungsform eines abgedichteten Wabensegments der vorliegenden Erfindung ist ein abgedichtetes Wabensegment 100, wie es in 1 bis 5 gezeigt ist. Das abgedichtete Wabensegment 100 enthält ein Wabensegment 4 in Form eines vierseitigen Prismas und Abdichtabschnitte 5. Das Wabensegment 4 ist hier in 1 als eine perspektivische Ansicht gezeigt, die schematisch die Ausführungsform des abgedichteten Wabensegments der vorliegenden Erfindung, von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehen, zeigt. 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Einströmstirnfläche des abgedichteten Wabensegments aus 1 zeigt. 3 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Ausströmstirnfläche des abgedichteten Wabensegments aus 1 zeigt. 4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Querschnitt entlang der Linie A-A' aus 2 zeigt. 5 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil von 2 vergrößert ist.
  • Das Wabensegment 4 enthält poröse Trennwände 1, die in der Weise angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen 2, die von einer Einströmstirnfläche 11 zu einer Ausströmstirnfläche 12 verlaufen, umgeben, und eine Außenumfangswand 3, die bei dem Außenumfang angeordnet ist. Das Wabensegment 4 ist eine Form eines vierseitigen Prismas mit der Einströmstirnfläche 11 und mit der Ausströmstirnfläche 12 als beide Stirnflächen und mit der Außenumfangswand 3 als Seitenflächen. Die Porosität der Trennwände 1, die das Wabensegment 4 bilden, ist 30 bis 70 %. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände 1 ist ein Wert, der durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessen wird. Die Messung der Trennwände 1 kann z. B. in derselben Weise wie die Messung der Porosität unter Verwendung eines durch Micromeritics hergestellten Autopore 9500 (Handelsname) ausgeführt werden.
  • Im Folgenden sind in dem Wabensegment 4 der vorliegenden Ausführungsform die Zellen 2, in denen die Abdichtabschnitte 5 an den Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche 12 angeordnet sind, als Einströmzellen 2a bezeichnet, und sind ferner die Zellen, in denen die Abdichtabschnitte 5 an den Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche 11 angeordnet sind, als Ausströmzellen 2b bezeichnet.
  • In der Wabenstruktur 4 der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Querschnitt orthogonal zu der Verlaufsrichtung der Zellen 2 die Form der Einströmzellen 2a, die von den Trennwänden 1 umgeben sind, ein Sechseck und die Form der Ausströmzellen 2b, die von den Trennwänden 1 umgeben sind, ein Quadrat. Außerdem weisen die mehreren Zellen 2 eine Struktur auf, bei der abgesehen von dem Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments 4 eine Ausströmzelle 2b von vier Einströmzellen 2a umgeben ist, so dass eine Seite einer vorgegebenen Einströmzelle 2a und eine Seite einer angrenzenden Ausströmzelle 2b dieselbe Länge aufweisen und parallel werden. Das heißt, in dem Wabensegment 4 sind Zellen 2 mit zwei Typen von Formen (d. h. Sechseck und Quadrat) gebildet, so dass sie in dem Querschnitt orthogonal zu der Verlaufsrichtung der Zellen 2 ein vorgegebenes sich wiederholendes Anordnungsmuster aufweisen. Das oben erwähnte „sich wiederholende Anordnungsmuster“ ist ein Anordnungsmuster, das aus einer Ausströmzelle 2b und vier Einströmzellen 2a zusammengesetzt ist, in dem in einem Wabensegment 4 zwei oder mehr Anordnungsmuster vorhanden sind. Im Folgenden kann die Form der Zellen 2 in dem Querschnitt orthogonal zu der Verlaufsrichtung der Zellen 2 als eine „Zellenform“, eine „Querschnittsform“ und eine „Form eines Querschnitts“ bezeichnet sein. Es wird angemerkt, dass in dem Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments 4 wegen der Außenumfangswand 3 ein Abschnitt vorhanden ist, der in Bezug auf die Struktur der Zellen 2 (mit anderen Worten in Bezug auf das sich wiederholende Anordnungsmuster) unvollständig ist. Deshalb bezieht sich die oben beschriebene Struktur der Zellen 2 des Wabensegments 4 auf das Gebiet, das das Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments 4 ausschließt.
  • Die bei dem Außenumfang des Wabensegments 4 befindlichen Zellen 2 enthalten vollständige Zellen 2x mit derselben Form wie die von den Trennwänden 1 umgebenen Zellen 2 und unvollständige Zellen 2y, in denen ein Teil der Form der von den Trennwänden 1 umgebenen Zellen 2 durch die Außenumfangswand 3 abgetrennt ist. Das heißt, die vollständigen Zellen 2x sind sechseckige Einströmzellen 2a oder quadratische Ausströmzellen 2b und die unvollständigen Zellen 2y sind nicht sechseckige Einströmzellen 2a oder nicht quadratische Ausströmzellen 2b.
  • Das abgedichtete Wabensegment 100 der vorliegenden Ausführungsform weist ein wichtiges technisches Merkmal auf, dass es die Beziehungen des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllt. Es wird angemerkt, dass in dem folgenden Ausdruck (1) und in dem folgenden Ausdruck (2) T1 (mm) die Dicke der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y repräsentiert. T2 (mm) repräsentiert die Dicke der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x. WT (mm) repräsentiert die Dicke der Trennwand 1. 0,200  mm < T1 < T2 − ( 1 / 2 ⋅ WT )
    Figure DE112018007411T5_0005
     T2 ≤ 0,700  mm .
    Figure DE112018007411T5_0006
    .
  • Das abgedichtete Wabensegment 100 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Wirkung auf, dass der Druckverlust niedrig ist, dass die Zellen 2 weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn ein Katalysator geladen wird, und dass die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind. Das heißt, die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y ist in der Weise eingestellt, dass sie den obigen Ausdruck (1) erfüllt, und die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x ist in der Weise eingestellt, dass sie den obigen Ausdruck (2) erfüllt, so dass die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y verhältnismäßig geringer als die Dicke T2 (mm) ist. Somit kann die Zunahme des Druckverlusts wirksam unterdrückt werden. Ferner ist die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y verhältnismäßig niedrig, d. h. ist die Fläche des offenen Endes der unvollständigen Zelle 2y verhältnismäßig groß, so dass die unvollständige Zelle 2y weniger wahrscheinlich verstopft wird, wenn der Katalysator geladen wird. Darüber hinaus ist es möglich, das Gewicht des abgedichteten Wabensegments 100 zu verringern und die Temperaturanstiegseigenschaft zu verbessern, da die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit den unvollständigen Zellen 2y verhältnismäßig niedrig ist.
  • Darüber hinaus weist das abgedichtete Wabensegment 100 der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls eine Wirkung auf, dass die Verbindungsfestigkeit einer Verbindungsschicht ausgezeichnet ist, wenn mehrere abgedichtete Wabensegmente durch die Verbindungsschicht verbunden sind. Das heißt, die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x ist auf 0,700 mm oder weniger eingestellt und die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y ist verhältnismäßig kleiner als die Dicke T2 (mm) eingestellt, so dass die Wasserabsorptionsmenge der Außenumfangswand 3 verringert sein kann. Falls die Wasserabsorptionsmenge der Außenumfangswand 3 zunimmt, sinkt wahrscheinlich das Verbindungsmaterial zum Bilden der Verbindungsschicht (wobei z. B. die Mitte des Verbindungsmaterials dazu neigt, spärlich zu werden) und nimmt die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht ab. In dem abgedichteten Wabensegment 100 der vorliegenden Ausführungsform sinkt das Verbindungsmaterial weniger wahrscheinlich und kann die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht verbessert sein.
  • Falls die Porosität der Trennwände 1 in dem abgedichteten Wabensegment 100 kleiner als 30 % ist, ist dies nicht bevorzugt, da der Druckverlust, nachdem der Katalysator geladen worden ist, hoch wird. Darüber hinaus ist es nicht bevorzugt, falls die Porosität der Trennwände 1 70 % übersteigt, da die mechanische Festigkeit (isostatische Festigkeit) niedrig wird. Vorzugsweise ist die Porosität der Trennwände 140 bis 65 %.
  • Falls die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y kleiner als 0,200 mm ist, nimmt die Festigkeit des abgedichteten Wabensegments 100 ab. Falls die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der unvollständigen Zelle 2y den Wert „T2 - (1/2 WT)“ übersteigt, wird der Druckverlust hoch und werden die Zellen 2 ferner weniger wahrscheinlich verstopft, wenn der Katalysator geladen wird.
  • Falls die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x 0,700 mm übersteigt, wird der Druckverlust hoch und verschlechtert sich ebenfalls die Temperaturanstiegseigenschaft. Vorzugsweise ist die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand 3 in Kontakt mit der vollständigen Zelle 2x 0,500 mm oder weniger.
  • In dem abgedichteten Wabensegment 100 der vorliegenden Ausführungsform ist es bevorzugt, dass sich die Außenumfangswand 3 mit der Dicke T2 (mm), wie in 2 und 4 gezeigt ist, in einer Ecke der Stirnfläche des Wabensegments 4 befindet. Mit einer solchen Konfiguration wird die Wirkung, dass der Druckverlust niedrig ist, dass die Zellen 2 weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn der Katalysator geladen wird, und dass die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind, leichter erzielt.
  • Es wird angemerkt, dass das abgedichtete Wabensegment der vorliegenden Erfindung z. B. eine wie in 6 gezeigt konfigurierte Zellenstruktur aufweisen kann. 6 ist hier eine Draufsicht, die schematisch eine Einströmstirnfläche einer anderen Ausführungsform des abgedichteten Wabensegments der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein in 6 gezeigtes abgedichtetes Wabensegment 200 ist in der Weise konfiguriert, dass die Anordnung der Zellen 2, die sich bei dem Außenumfang befinden, von der des in 1 bis 5 gezeigten abgedichteten Wabensegments 100 verschieden ist. In dem in 6 gezeigten abgedichteten Wabensegment 200 befindet sich die Außenumfangswand 3 mit der Dicke T2 (mm) nur in dem Abschnitt, der jeder Seite der Stirnfläche des Wabensegments 4 entspricht. In 6 sind dieselben Komponenten wie jene des in 1 bis 5 gezeigten abgedichteten Wabensegments 100 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und wird ihre Beschreibung weggelassen.
  • Die Dicke WT (mm) der Trennwand 1 ist vorzugsweise 0,100 bis 0,450 mm, bevorzugter 0,150 bis 0,310 mm und besonders bevorzugt 0,150 bis 0,210 mm. Wenn die Dicke WT (mm) der Trennwand 1 kleiner als 0,100 mm ist, kann die Festigkeit des abgedichteten Wabensegments 100 abnehmen. Wenn die Dicke WT (mm) der Trennwand 1 0,450 mm übersteigt, nimmt der Druckverlust zu und verschlechtert sich ebenfalls die Temperaturanstiegseigenschaft.
  • Die Zellendichte des Wabensegments 4 ist vorzugsweise 15 bis 78 Zellen/cm2, bevorzugter 15 bis 46 Zellen/cm2 und besonders bevorzugt 31 bis 46 Zellen/cm2. Falls die Zellendichte des Wabensegments 4 kleiner als 15 Zellen/cm2 ist, ist es nicht bevorzugt, da der Druckverlust hoch wird, wenn Schwebstoffe wie etwa Ruß an den Trennwänden anhaften. Falls die Zellendichte des Wabensegments 4 78 Zellen/cm2 übersteigt, ist es nicht bevorzugt, da der Anfangsdruckverlust leicht zunimmt und wegen Rußverstopfung leicht ein hoher Druckverlust auftritt.
  • Das Material, das die Trennwand 1 bildet, ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass das Material, das die Trennwand 1 bildet, wenigstens eine Art enthält, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Siliciumcarbid, Cordierit, einem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff, einem Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Aluminiumtitanat besteht. Das Material, das die Trennwand 1 bildet, ist ein Material, das die in der obigen Gruppe aufgeführten Materialien mit vorzugsweise 30 Masse-% oder mehr, bevorzugter 40 Masse-% oder mehr und besonders bevorzugt 50 Masse-% oder mehr enthält. Es wird angemerkt, dass der Silicium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff ein Verbundwerkstoff ist, der unter Verwendung von Siliciumcarbid als Aggregate und Silicium als ein Bindemittel gebildet ist. Ferner ist der Cordierit-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoff ein Verbundwerkstoff, der unter Verwendung von Siliciumcarbid als Aggregate und Cordierit als ein Bindemittel gebildet ist.
  • Das Material des Abdichtabschnitts 5 ist nicht besonders beschränkt. Es ist bevorzugt, dass das Material des Abdichtabschnitts 5 eine Art oder zwei oder mehr Arten enthält, die aus den verschiedenen oben als die bevorzugten Materialien des Wabensegments erwähnten Keramiken gewählt sind.
  • Die Größe des Wabensegments 4 ist nicht besonders beschränkt. Allerdings kann die Wirkung des Verhinderns des Auftretens von Rissen nicht ausreichend ausgeübt werden, falls die Größe eines Wabensegments 4 in einer durch Verbinden mehrerer abgedichteter Wabensegmente 100 hergestellten abgedichteten Wabenstruktur zu groß ist. Ferner kann die Verbindungsarbeit der Verbindungsschicht des Wabensegments 4 kompliziert sein, falls die Größe eines Wabensegments 4 zu klein ist.
  • Abgedichtete Wabenstruktur:
  • Nachfolgend wird anhand von 7 eine Ausführungsform einer abgedichteten Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Ausführungsform der abgedichteten Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung, von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehen, zeigt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, enthält die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform mehrere abgedichtete Wabensegmente 100, Verbindungsschichten 101 und eine Umfangswand 103 des verbundenen Körpers. Das heißt, die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sogenannte abgedichtete Wabenstruktur 300 mit einer segmentierten Struktur. An dem Umfang der abgedichteten Wabenstruktur 300 ist die Umfangswand 103 des verbundenen Körpers in der Weise angeordnet, dass sie die mehreren abgedichteten Wabensegmente 100 umgibt.
  • Das abgedichtete Wabensegment 100 weist dieselbe Struktur wie das in 1 bis 5 gezeigte abgedichtete Wabensegment 100 auf. In der abgedichteten Wabenstruktur 300 ist der verbundene Körper abgedichteter Wabensegmente 100 durch Verbinden der Seitenflächen der mehreren abgedichteten Wabensegmente 100 miteinander über die Verbindungsschicht 101 gebildet. Es wird angemerkt, dass unter den mehreren abgedichteten Wabensegmenten 100 die abgedichteten Wabensegmente 100, die in dem Umfangsabschnitt in Kontakt mit der Umfangswand 103 des verbundenen Körpers angeordnet sind, jeweils in einer Säulenform gebildet sind, in der ein Teil des in Form eines vierseitigen Prismas gebildeten abgedichteten Wabensegments 100 entlang der Form der Umfangswand 103 des verbundenen Körpers gruppiert ist.
  • Die Verbindungsschicht 101 ist aus einem Verbindungsmaterial hergestellt, das die Seitenflächen der mehreren abgedichteten Wabensegmente 100 miteinander verbindet. Der verbundene Körper, in dem die mehreren abgedichteten Wabensegmente 100 über die Verbindungsschichten 101 miteinander verbunden sind, kann als ein verbundener Körper 102 abgedichteter Wabensegmente bezeichnet werden.
  • Die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform kann geeignet als ein Auffangfilter zum Entfernen in Abgas enthaltener Schwebstoffe verwendet werden. Die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Wirkung auf, dass der Druckverlust niedrig ist, dass die Zellen 2 weniger wahrscheinlich verstopft werden, wenn der Katalysator geladen wird, und dass die Temperaturanstiegseigenschaft und die isostatische Festigkeit ausgezeichnet sind. Darüber hinaus weist die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls eine Wirkung auf, dass die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht 101 ausgezeichnet ist.
  • Die Gesamtform der abgedichteten Wabenstruktur 300 ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist die Gesamtform der in 7 gezeigten abgedichteten Wabenstruktur 300 eine runde Säulenform, in der eine Einströmstirnfläche 111 und eine Ausströmstirnfläche 112 eine Kreisform aufweisen. Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann die Gesamtform der abgedichteten Wabenstruktur außerdem eine Säulenform sein, in der die Einströmstirnfläche und die Ausströmstirnfläche im Wesentlichen eine Kreisform wie etwa eine elliptische Form, eine Rennbahnform oder eine ovale Form aufweisen. Ferner kann die Gesamtform der abgedichteten Wabenstruktur eine prismatische Säulenform sein, in der die Einströmstirnfläche und die Ausströmstirnfläche eine mehreckige Form wie etwa ein Quadrat und ein Sechseck aufweisen.
  • Die Dicke der Verbindungsschicht 101 ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel ist die Dicke der Verbindungsschicht 101 vorzugsweise 0,5 bis 2,0 mm, bevorzugter 0,5 bis 1,5 mm und besonders bevorzugt 0,5 bis 1,0 mm. Falls die Dicke der Verbindungsschicht 101 kleiner als 0,5 mm ist, ist es nicht bevorzugt, da die Wärmeschockbeständigkeit der abgedichteten Wabenstruktur 300 abnehmen kann. Falls die Dicke der Verbindungsschicht 101 2,0 mm übersteigt, ist es nicht bevorzugt, da der Druckverlust hoch werden kann.
  • Herstellungsverfahren für die abgedichtete Wabenstruktur:
  • Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für die abgedichtete Wabenstruktur 300 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn die abgedichtete Wabenstruktur 300 hergestellt wird, wird zunächst das wie in 1 bis 5 gezeigte abgedichtete Wabensegment 100 durch das folgende Verfahren hergestellt.
  • Zunächst wird ein plastisches Knetmaterial zum Herstellen eines Wabensegments vorbereitet. Das Knetmaterial zum Herstellen des Wabensegments kann durch geeignetes Zugeben eines Additivs wie etwa eines Bindemittels und von Wasser zu dem Ausgangsstoffpulver vorbereitet werden. Als das Ausgangsstoffpulver kann geeignet ein solches Ausgangsstoffpulver gewählt und verwendet werden, dass die Trennwand des Wabensegments zu dem geeigneten Material für die oben beschriebene Trennwand wird.
  • Nachfolgend wird durch Extrusion des auf diese Weise erhaltenen Knetmaterials ein Wabenformling mit einer Form eines vierseitigen Prismas gebildet, der Trennwände, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen umgeben, und eine Außenumfangswand, die bei dem Außenumfang angeordnet ist, enthält. Es werden mehrere Wabenformlinge hergestellt.
  • Abdichtabschnitte werden auf eine Weise gebildet, dass der erhaltene Wabenformling z. B. mit Mikrowellen und Warmluft getrocknet wird und dass offene Enden der Zellen mit demselben Material, wie es für die Herstellung des Wabenformlings verwendet wird, abgedichtet werden. Nachdem die Abdichtabschnitte gebildet worden sind, kann der Wabenformling weiter getrocknet werden.
  • Nachfolgend wird der Wabenformling mit den darin gebildeten Abdichtabschnitten gebrannt, um ein abgedichtetes Wabensegment zu erhalten. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre unterscheiden sich in Abhängigkeit von dem Ausgangsstoff und der Fachmann auf dem Gebiet kann die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre, die für das gewählte Material optimal sind, wählen. Nachfolgend werden mehrere abgedichtete Wabensegmente unter Verwendung eines Verbindungsmaterials miteinander verbunden und getrocknet und ausgehärtet und wird daraufhin der Umfang in der Weise verarbeitet, dass er eine gewünschte Form aufweist, so dass eine abgedichtete Wabenstruktur mit einer segmentierten Struktur erhalten werden kann.
  • Als das Verbindungsmaterial kann ein Material verwendet werden, das durch Zugeben eines flüssigen Mediums wie etwa Wasser zu einem Keramikmaterial, um einen Brei zu bilden, erhalten wird. Da die verarbeitete Fläche, nachdem der Umfang des verbundenen Körpers abgedichteter Wabensegmente verarbeitet worden ist, in einem Zustand ist, in dem die Zellen freiliegen, kann auf die verarbeitete Fläche ferner ein Umfangsbeschichtungsmaterial aufgetragen werden, um die wie in 7 gezeigte Umfangswand 103 des verbundenen Körpers zu bilden. Als das Material des Umfangsbeschichtungsmaterials kann z. B. dasselbe Material wie das Material des Verbindungsmaterials verwendet werden.
  • (Beispiele)
  • (Beispiel 1)
  • Als ein Keramikausgangsstoff wurde ein durch Mischen von Siliciumcarbidpulver (SiC-Pulver) und metallischem Siliciumpulver (Si-Pulver) in einem Masseverhältnis von 80:20 erhaltener gemischter Ausgangsstoff vorbereitet. Zu diesem gemischten Ausgangsstoff wurden Hydroxypropylmethylzellulose als ein Bindemittel und ein Wasser absorbierendes Harz als ein Porenbildner zugegeben und wurde außerdem Wasser zugegeben, um einen Formausgangsstoff vorzubereiten. Der erhaltene Formausgangsstoff wurde unter Verwendung eines Kneters geknetet, um ein Knetmaterial zu erhalten.
  • Nachfolgend wurde das erhaltene Knetmaterial unter Verwendung einer Vakuumextrusionsformmaschine geformt, um neunundvierzig Wabensegmente mit der Form eines vierseitigen Prismas und einem sich wiederholenden Anordnungsmuster ähnlich dem des in 2 gezeigten abgedichteten Wabensegments 100 herzustellen. Es wird angemerkt, dass das „sich wiederholende Anordnungsmuster ähnlich dem des in 2 gezeigten abgedichteten Wabensegments 100“ ein sich wiederholendes Anordnungsmuster bedeutet, in dem vier Einströmzellen mit einem sechseckigen Querschnitt in der Weise angeordnet sind, dass sie eine Ausströmzelle mit einem quadratischen Querschnitt umgeben.
  • Nachfolgend wurde das erhaltene Wabensegment durch eine dielektrische Hochfrequenzheizung getrocknet und daraufhin 2 Stunden unter Verwendung eines Warmlufttrockners bei 120 °C getrocknet. Es wird angemerkt, dass das Wabensegment zur Zeit des Trocknens in der Weise angeordnet wurde, dass die Ausströmstirnfläche des Wabensegments vertikal nach unten orientiert war, und getrocknet wurde.
  • An dem getrockneten Wabensegment wurden Abdichtabschnitte gebildet. Zunächst wurde auf die Einströmstirnfläche des Wabensegments eine Maske aufgetragen. Nachfolgend wurde der maskierte Endabschnitt (der Endabschnitt auf der Seite der Einströmstirnfläche) in einen Abdichtschlamm getaucht und wurden die offenen Enden der nicht maskierten Zellen (Ausströmzellen) mit dem Abdichtschlamm gefüllt. Auf diese Weise wurden die Abdichtabschnitte auf der Seite der Einströmstirnfläche des Wabensegments gebildet. Daraufhin wurden auf dieselbe Weise auf der Ausströmstirnfläche des getrockneten Wabensegments Abdichtabschnitte auf den Einströmzellen gebildet.
  • Daraufhin wurde das Wabensegment mit den Abdichtabschnitten entfettet und gebrannt, um ein abgedichtetes Wabensegment zu erhalten. Die Entfettungsbedingung waren 3 Stunden bei 550 °C und die Brennbedingung war für 2 Stunden bei 1450 °C unter einer Argonatmosphäre.
  • In dem hergestellten abgedichteten Wabensegment war ähnlich dem in 6 gezeigten abgedichteten Wabensegment 200 die Form einer Einströmzelle 2a ein Sechseck und die Form einer Ausströmzelle 2b ein Quadrat. Ferner war die Struktur derart, dass abgesehen von dem Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments 4 eine Ausströmzelle 2b von vier Einströmzellen 2a umgeben war, so dass eine Seite der Einströmzelle 2a und eine Seite der angrenzenden Ausströmzelle 2b dieselbe Länge aufwiesen und parallel wurden. Die Spalte „Zellenstruktur (Referenzzeichnung)“ in Tabelle 1 gibt eine Zeichnung zur Bezugnahme auf die Zellenform und die Zellenanordnung des abgedichteten Wabensegments an.
  • In dem hergestellten abgedichteten Wabensegment war der Querschnitt orthogonal zu der Axialrichtung ein Viereck und wies die Stirnfläche des Vierecks eine Seitenlänge von 39,0 mm und eine andere Seitenlänge von 39,0 mm auf. Ferner wies das Wabensegment eine Länge in der Axialrichtung von 254,5 mm auf.
  • Die Dicke der Außenumfangswand des abgedichteten Wabensegments unterschied sich zwischen einer Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit einer unvollständigen Zelle und einer Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit einer vollständigen Zelle. Ein derartiges abgedichtetes Wabensegment ist in der Spalte „Dicke der Außenumfangswand“ in Tabelle 1 als „ungleichförmig“ beschrieben. Es wird angemerkt, dass in der Spalte „Dicke der Außenumfangswand“ in Tabelle 1 „gleichförmig“ geschrieben ist, falls die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit der unvollständigen Zelle und die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit der vollständigen Zelle dieselben sind. Die Dicke T1 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit der unvollständigen Zelle war 0,400 mm. Die Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit der vollständigen Zelle war 0,700 mm. Ferner war der Wert von „T2 - (1/2 · WT)“ 0,611. Tabelle 1 zeigt jeden Wert. Ferner war die Außenumfangswand mit der Dicke T2 (mm) an einer Position, die eine Seite an der Stirnfläche des Wabensegments bildet, vorhanden.
  • Eine Dicke (WT (mm)) der Trennwand des abgedichteten Wabensegments war 0,178 mm. Die Zellendicke war 46 Zellen/cm2. Die Porosität der Trennwand war 48 %. Die Porosität der Trennwand wurde durch das von Micromeritics hergestellte Autopore 9500 (Handelsname) gemessen.
  • Neunundvierzig gebrannte abgedichtete Wabensegmente wurden in der Weise angeordnet, dass ihre Seitenflächen einander gegenüber lagen, durch Verbindungsmaterialien verbunden und 2 Stunden bei 140 °C getrocknet, um einen verbundenen Wabensegmentkörper zu erhalten. Nachdem der Umfang des erhaltenen verbundenen Wabensegmentkörpers in eine Zylinderform gruppiert wurde, wurde die Umfangsfläche davon mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet und getrocknet und 2 Stunden bei 700 °C getrocknet und ausgehärtet, um eine abgedichtete Wabenstruktur des Beispiels 1 herzustellen. Als das Verbindungsmaterial wurde ein Material verwendet, das als Hauptkomponenten anorganische Partikel und einen anorganischen Klebstoff und als Unterkomponenten ein organisches Bindemittel, ein Tensid, ein schäumbares Harz, Wasser und dergleichen enthielt. In der abgedichteten Wabenstruktur des Beispiels 1 war der Durchmesser der Stirnfläche 266,7 mm und war die Länge in der Zellenverlaufsrichtung 254 mm. Die Spalte „Größe der abgedichteten Wabenstruktur (mm × mm)“ in Tabelle 1 gibt den Durchmesser der Stirnfläche und die Länge in der Zellenverlaufsrichtung an.
  • [Tabelle 1]
    Dicke der Trennwand (WT) (mm) Zellendichte (Zellen/cm2) Zellenstruktur (Referenzzeichnung) Porosität (%) Größe der abgedichteten Wabenstruktur (mm x mm) Dicke der Außenumfangswand T1 (mm) T2 (mm) T2 - (1/2 · WT) Position von T2
    Vergleichsbeispiel 1 0,178 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,100 0,189 0,100 Seite
    Vergleichsbeispiel 2 0,178 46 6 48 266,7 x 254 gleichförmig 1,000 - - -
    Vergleichsbeispiel 3 0,100 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,100 0,189 0,139 Seite
    Beispiel 1 0,178 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,611 Seite
    Beispiel 2 0,178 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,300 0,500 0,411 Seite
    Beispiel 3 0,178 46 6 30 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,611 Seite
    Beispiel 4 0,178 46 6 70 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,611 Seite
    Beispiel 5 0,100 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,650 Seite
    Beispiel 6 0,450 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,475 Seite
    Beispiel 7 0,250 46 6 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,400 0,700 0,575 Seite
    Beispiel 8 0,178 46 2 48 266,7 x 254 ungleichförmig 0,300 0,500 0,411 Ecke
  • Die abgedichtete Wabenstruktur des Beispiels 1 wurde durch das folgende Verfahren auf „Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle“, „Spannfestigkeit“, „Druckverlust“ und „Verbindungsfestigkeit“ bewertet. Ferner wurde durch das vorliegende Verfahren auf der Grundlage der Bewertungsergebnisse von „Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle“, „Spannfestigkeit“, „Druckverlust“ und „Verbindungsfestigkeit“ eine umfassende Bewertung ausgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • (Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle)
  • Zunächst wurde durch das folgende Verfahren auf die abgedichtete Wabenstruktur ein Katalysator geladen, um einen Wabenkatalysatorkörper zu erhalten. Zu 100 g γ-Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 µm wurde ein kg Wasser zugegeben und es wurde mit einer Kugelmühle nassgemahlen. Durch Zugeben von 10 g Aluminiumoxidlösung als ein Bindemittel zu den erhaltenen zerkleinerten Partikeln wurde ein Katalysatorbrei vorbereitet. Dieser Katalysatorbrei wurde mit einer Viskosität von 5 mPa . s vorbereitet. Daraufhin wurde die abgedichtete Wabenstruktur in den erhaltenen Katalysatorbrei getaucht. Daraufhin wurde die abgedichtete Wabenstruktur aus dem Katalysatorbrei entnommen, 2 Stunden bei 120 °C getrocknet und 1 Stunde bei 550 °C gehärtet, um den Wabenkatalysatorkörper zu erhalten. Danach wurde ein Abschnitt des erhaltenen Wabenkatalysatorkörpers, bei dem die Abdichtabschnitte auf der Seite der Ausströmstirnfläche angeordnet waren, abgeschnitten, um ein Probenstück für die Katalysatorverstopfungsbewertung vorzubereiten. Von einer Stirnfläche des vorbereiteten Probenstücks wurde Licht übertragen und es wurde die Anzahl der verstopfenden Ausströmzellen unter den in dem Probenstück gebildeten Ausströmzellen gezählt. Daraufhin wurde auf der Grundlage der folgenden Bewertungskriterien eine Bewertung ausgeführt.
  • Bewertung „A“: Wenn es keine verstopfte Ausströmzelle gibt (wenn es keine Katalysatorverstopfung in der Ausströmzelle gibt).
  • Bewertung „B“: Wenn es eine verstopfte Ausgangszelle gibt und das Verhältnis der Anzahl der verstopften Ausströmzellen zu der Gesamtzahl der Ausströmzellen kleiner als 0,05 % ist.
  • Bewertung „C“: Wenn es eine verstopfte Ausströmzelle gibt und wenn das Verhältnis der Anzahl verstopfter Ausströmzellen zu der Gesamtzahl der Ausströmzellen 0,05 % oder mehr ist.
  • (Spannfestigkeit)
  • Zuerst wurde die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur gemessen. Die Messung der isostatischen Festigkeit wurde auf der Grundlage der durch M505-87, die ein von der Society of Automotive Engineers of Japan, Inc., ausgegebener Kraftfahrzeugstandard (JASO-Standard) ist, spezifizierten Prüfung der isostatischen Bruchfestigkeit ausgeführt. Genauer wurde die abgedichtete Wabenstruktur zunächst in einem zylindrischen Kautschukbehälter angeordnet und wurde der zylindrische Behälter durch eine Aluminiumplatte bedeckt. Daraufhin wurde der zylindrische Behälter in Wasser getan und ein isostatischer Druck ausgeübt. Die durch die Prüfung der isostatischen Bruchfestigkeit gemessene isostatische Festigkeit wird durch einen Druckwert (MPa), wenn die abgedichtete Wabenstruktur bricht, angegeben. Daraufhin wurde die Bewertung auf der Grundlage der folgenden Bewertungskriterien ausgeführt.
  • Bewertung „A“: Wenn in Bezug auf die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von +10 % oder mehr beobachtet wurde.
  • Bewertung „B“: Wenn in Bezug auf die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von +5 % oder mehr und weniger als 10 % beobachtet wurde.
  • Bewertung „C“: Wenn in Bezug auf die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von weniger als +5 % beobachtet wurde.
  • Bewertung „D“: Wenn in Bezug auf die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verringerung von weniger -40 % beobachtet wurde (es wird angemerkt, dass der Fall enthalten ist, dass die isostatische Festigkeit dieselbe ist).
  • Bewertung „E“: Wenn in Bezug auf die isostatische Festigkeit der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verringerung von -40 % oder mehr beobachtet wurde.
  • (Druckverlust)
  • Von der Seite der Einströmstirnfläche der abgedichteten Wabenstruktur wurde Luft in der Weise belüftet, dass die Durchflussmenge 15 Nm3/min war, und es wurde die Druckdifferenz zwischen der Seite der Einströmstirnfläche und der Seite der Ausströmstirnfläche der abgedichteten Wabenstruktur gemessen. Die gemessene Druckdifferenz wurde als der Druckverlust der abgedichteten Wabenstruktur verwendet und die Bewertung wurde auf der Grundlage der folgenden Bewertungskriterien ausgeführt.
  • Bewertung „A“: Wenn der Wert gleich oder kleiner als der Druckverlust der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 war.
  • Bewertung „B“: Wenn unter der Annahme, dass der Druckverlust der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1100 % ist, der Wert des Druckverlusts 100 % überstieg und kleiner als 130 % war.
  • Bewertung „C“: Wenn unter der Annahme, dass der Druckverlust der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1100 % ist, der Wert des Druckverlusts 130 % oder mehr war.
  • (Verbindungsfestigkeit)
  • Zunächst wurde die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht der abgedichteten Wabenstruktur durch das folgende Verfahren gemessen. Zunächst wurde eine durch Verbinden zweier Wabensegmente, die unter denselben Bedingungen wie die abgedichtete Wabenstruktur des Beispiels 1 verbunden wurden, erhaltene Messprobe vorbereitet. Nachfolgend wurde die vorbereitete Messprobe in dem folgenden Zustand an einer Scherbelastungsmessvorrichtung befestigt. Die Messprobe wurde an der Scherbelastungsmessvorrichtung in einem Zustand befestigt, in dem ein Wabensegment zwischen den zwei Wabensegmenten der Messprobe schwebte. Nachfolgend wurde in der gesamten Längsrichtung des Wabensegments von der Stirnfläche (d. h. von der Fläche, in der die Zellen offen sind) des Wabensegments in dem schwebenden Zustand eine Belastung angewendet und wurde bei dem Verbindungsabschnitt, wo die zwei Wabensegmente verbunden waren, die Bruchfestigkeit der Messprobe gemessen. Die derart gemessene Festigkeit wurde als die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht definiert. Daraufhin wurde auf der Grundlage der folgenden Bewertungskriterien eine Bewertung ausgeführt.
  • Bewertung „A“: Wenn in Bezug auf die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von +15 % oder mehr beobachtet wurde.
  • Bewertung „B“: Wenn in Bezug auf die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von +10 % oder mehr und weniger als 15 % beobachtet wurde.
  • Bewertung „C“: Wenn in Bezug auf die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von +5 % oder mehr und weniger als +10 % beobachtet wurde.
  • Bewertung „D“: Wenn in Bezug auf die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsschicht der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 1 eine Verbesserung von weniger als +5 % beobachtet wurde oder keine Verbesserung beobachtet wurde.
  • (Umfassende Bewertung)
  • Die folgende umfassende Bewertung wurde an der Summe der Ergebnisse jeder Bewertung unter der Annahme ausgeführt, dass hinsichtlich jedes Bewertungsergebnisses von „Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle“, „Spannfestigkeit“, „Druckverlust“ und „Verbindungsfestigkeit“ 5 Punkte A sind, 4 Punkte B sind, 3 Punkte C sind, 2 Punkte D sind und 1 Punkt E ist.
  • Bewertung „A“: Die Summe sind 20 Punkte.
  • Bewertung „B“: Die Summe sind 16 Punkte oder mehr und weniger als 19 Punkte.
  • Bewertung „C“: Die Summe sind 14 Punkte oder mehr und weniger als 16 Punkte.
  • Bewertung „D“: Die Summe sind weniger als 14 Punkte.
  • [Tabelle 2]
    Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle Spannfestigkeit Druckverlust Verbindungsfestigkeit Gesamtpunkte umfassende Bewertung
    Vergleichsbeispiel 1 A - - - - -
    Vergleichsbeispiel 2 C B B D 13 D
    Vergleichsbeispiel 3 A E A D 13 D
    Beispiel 1 A B A B 18 B
    Beispiel 2 A B A A 19 A
    Beispiel 3 A A C B 17 B
    Beispiel 4 A D A B 16 B
    Beispiel 5 A D A B 16 B
    Beispiel 6 B A C B 16 B
    Beispiel 7 B A B B 17 B
    Beispiel 8 A A A A 20 A
  • (Beispiele 2 bis 8)
  • Abgesehen davon, dass die Struktur des abgedichteten Wabensegments wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurde, wurden abgedichtete Wabenstrukturen in denselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Es wird angemerkt, dass in der abgedichteten Wabenstruktur des Beispiels 8 eine Außenumfangswand mit einer Dicke T2 (mm) an einer Position, die an einer Stirnfläche eines Wabensegments eine Ecke bildet, vorhanden war.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Abgesehen davon, dass die Struktur des abgedichteten Wabensegments wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurde, wurden abgedichtete Wabenstrukturen in denselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Abgesehen davon, dass die Struktur des abgedichteten Wabensegments wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurde, wurden abgedichtete Wabenstrukturen in demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Es wird angemerkt, dass in der abgedichteten Wabenstruktur des Vergleichsbeispiel 2 eine Dicke T1 (mm) einer Außenumfangswand in Kontakt mit einer unvollständigen Zelle und eine Dicke T2 (mm) der Außenumfangswand in Kontakt mit einer vollständigen Zelle dieselben waren.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Abgesehen davon, dass die Struktur des abgedichteten Wabensegments wie in Tabelle 1 gezeigt geändert wurde, wurden abgedichtete Wabenstrukturen in demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt.
  • Die abgedichteten Wabenstrukturen der Beispiele 2 bis 8 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 auf „Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle“, „Spannfestigkeit“, „Druckverlust“, „Verbindungsfestigkeit“ und „umfassende Bewertung“ bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • (Ergebnisse)
  • Die abgedichtete Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 8 waren in der Lage, in jeder von allen Bewertungen von „Katalysatorverstopfung der Ausströmzelle“, „Spannfestigkeit“, „Druckverlust“ und „Verbindungsfestigkeit“ gute Ergebnisse zu erhalten. Andererseits war die abgedichtete Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 2 in Bezug auf „Katalysatorverstopfung der Ausströmzellen“ und „Verbindungsfestigkeit“ äußerst schwach. Ferner war die abgedichtete Wabenstruktur des Vergleichsbeispiels 3 in Bezug auf „Spannfestigkeit“ und „Verbindungsfestigkeit“ äußerst schwach.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das abgedichtete Wabensegment und die abgedichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung können als ein Filter zum Reinigen von Abgas verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Trennwand,
    2
    Zelle,
    2a
    Einströmzelle,
    2b
    Ausströmzelle,
    2x
    vollständige Zelle,
    2y
    unvollständige Zelle,
    3
    Außenumfangswand,
    4
    Wabensegment,
    5
    Abdichtabschnitt,
    11
    Einströmstirnfläche,
    12
    Ausströmstirnfläche,
    100, 200
    abgedichtetes Wabensegment,
    101
    Verbindungsschicht,
    102
    verbundener Körper abgedichteter Wabensegmente,
    103
    Umfangswand des verbundenen Körpers,
    111
    Einströmstirnfläche,
    112
    Ausströmstirnfläche,
    300
    abgedichtete Wabenstruktur,
    T1
    Dicke (Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit unvollständiger Zelle),
    T2
    Dicke (Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit vollständiger Zelle),
    WT
    Dicke (Dicke der Trennwand).
  • 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 2014200741 A [0006]

Claims (5)

  1. Abgedichtetes Wabensegment, das Folgendes umfasst: ein Wabensegment mit einer Form eines vierseitigen Prismas, das poröse Trennwände, die in der Weise angeordnet sind, dass sie mehrere Zellen, die von einer Einströmstirnfläche zu einer Ausströmstirnfläche verlaufen, umgeben, und eine Außenumfangswand, die bei einem Außenumfang angeordnet ist, enthält; und einen Abdichtabschnitt, der an einem Ende auf der Seite der Einströmstirnfläche oder auf der Seite der Ausströmstirnfläche der Zellen angeordnet ist, wobei eine Porosität jeder der Trennwände 30 bis 70 % ist, die Zelle, in der der Abdichtabschnitt an einem Ende auf der Seite der Ausströmstirnfläche angeordnet ist, eine Einströmzelle ist und die Zelle, in der der Abdichtabschnitt an einem Ende auf der Seite der Einströmstirnfläche angeordnet ist, eine Ausströmzelle ist, in einem Querschnitt orthogonal zu einer Verlaufsrichtung der Zellen eine Form der Einströmzelle, die von den Trennwänden umgeben ist, ein Sechseck ist und eine Form der Ausströmzelle, die von den Trennwänden umgeben ist, ein Quadrat ist, die mehreren Zellen abgesehen von einem Gebiet des Außenumfangs des Wabensegments eine Struktur aufweisen, dass eine Ausströmzelle von vier Einströmzellen umgeben ist, so dass eine Seite einer vorgegebenen Einströmzelle und eine Seite einer angrenzenden Ausströmzelle dieselbe Länge aufweisen und parallel werden, die Zelle, die sich bei dem Außenumfang des Wabensegments befindet, eine vollständige Zelle mit selben Form wie die von den Trennwänden umgebene Zelle und eine unvollständige Zelle, in der ein Teil einer Form der von den Trennwänden umgebenen Zelle durch die Außenumfangswand abgetrennt ist, enthält, und unter der Annahme, dass eine Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der unvollständigen Zelle T1 (mm) ist, eine Dicke der Außenumfangswand in Kontakt mit der vollständigen Zelle T2 (mm) ist und eine Dicke jeder der Trennwände WT (mm) ist, die Beziehungen des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllt sind: 0,200  mm < T1 < T2 − ( 1 / 2 ⋅ WT )
    Figure DE112018007411T5_0007
     T 2 ≤ 0,700  mm .
    Figure DE112018007411T5_0008
  2. Abgedichtetes Wabensegment nach Anspruch 1, wobei sich die Außenumfangswand mit einer Dicke von T2 (mm) in einer Ecke einer Stirnfläche des Wabensegments befindet.
  3. Abgedichtetes Wabensegment nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke jeder der Trennwände 0,100 bis 0,450 mm ist.
  4. Abgedichtetes Wabensegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Zellendichte 15 bis 78 Zellen/cm2 ist.
  5. Abgedichtete Wabenstruktur, die Folgendes umfasst: mehrere abgedichtete Wabensegmente nach einem der Ansprüche 1 bis 4; eine Verbindungsschicht, die die Seitenflächen der mehreren abgedichteten Wabensegmente miteinander verbindet; und eine Umfangswand des verbundenen Körpers, die so angeordnet ist, dass sie die Seitenflächen eines verbundenen Körpers der durch die Verbindungsschicht verbundenen abgedichteten Wabensegmente umgibt.
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