DE19935124A1

DE19935124A1 - Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur

Info

Publication number: DE19935124A1
Application number: DE19935124A
Authority: DE
Inventors: Takasi Obata; Yosiyasu Andou; Kazuhiko Yasuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: US6309590B1; JP4453117B2; US20020050669A1; BE1014388A3; JP2000167818A; DE19935124B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur (8), das für eine niedrige Deformation von hexagonalen Zellen (80) sorgt. Dieses Verfahren weist einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formstücken (7) auf, bei dem Trennwände (71; 81) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix durch Extrudierformen eines gemischten Rohmaterials unter Verwendung eines horizontalen Extruders (1), der eine Extruderdüse (2) hat, die mit Schlitzen (21) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix versehen ist und wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die horizontale Richtung ist, geschaffen werden, einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formstücke (7) und einen Backschritt zum Backen der Formstücke (7). Der Extrudierschritt wird so durchgeführt, daß eine c-Achse (200; 700), die parallel zu zwei parallelen Seiten (702; 201) und (705; 204) der sechs Seiten (701; 201) bis (706; 206) eines jeden Sechsecks, daß durch Trennwände (71; 81) der Formstücke (7) erzeugt werden, im wesentlichen vertikal hinsichtlich der horizontalen Ebene ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungs verfahren einer hexagonalen Wabenstruktur, die als Katalysator träger usw. beispielsweise in einer Fahrzeugemissionsreinigungs vorrichtung verwendet wird.

Wabenstrukturen, die aus Keramiken hergestellt werden, deren Hauptkomponente beispielsweise Kordierit ist, sind weit verbrei tet, beispielsweise als Träger für Fahrzeugemissionsreinigungs katalysatoren. In den letzten Jahren wurde die Trennwanddicke der Wabenstruktur dünner gemacht, um die thermische Kapazität des Trägers zum Zwecke der Verbesserung der Emissionsreinigungs fähigkeit zu reduzieren. Um die Haltbarkeit der gesamten Waben struktur aufrechtzuerhalten, wenn die Trennwanddicke reduziert wird, ist es vorteilhaft, die Zellen, die die Wabe bilden, hexagonal zu gestalten. Folglich wurde die Entwicklung einer hexagonalen Wabenstruktur 8, bei der die Form der Zellen 80 und der Trennwände 81 hexagonal ist, fortgeführt, wie in Fig. 2 ge zeigt und später beschrieben wird.

Diese hexagonale Wabenstruktur kann durch Extrudierformen von gemischten Rohmaterialien unter Verwendung eines Extruders erzeugt werden, gefolgt von einer Trocknung und einem Backen in derselben Art und Weise wie bei einer herkömmlichen quadrati schen Wabenstruktur.

Jedoch hat das Herstellungsverfahren der oben beschriebenen hexagonalen Wabenstruktur aus dem Stand der Technik die nachste hend beschriebenen Probleme.

Im Falle der Durchführung eines jeden der oben beschriebenen Herstellungsschritte, also das Extrudierformen, Trocknen und Backen in dem Zustand, in dem die Längsrichtung der Wabenstruk tur horizontal ausgerichtet ist, wie dies in der Vergangenheit getan wurde, ist nämlich die Zellendeformation im Falle der hexagonalen Gestalt größer als im Falle einer quadratischen Ge stalt. Folglich wird die gesamte Dimensionsgenauigkeit der hexagonalen Wabenstruktur verringert.

In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur zu schaf fen, die eine geringe Deformation der hexagonalen Zellen bietet.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur, bei der eine große Zahl an hexagonalen Zellen vorgesehen ist, die von Trennwänden in der Gestalt einer hexagonalen Matrix umgeben ist und das die folgenden Schritte aufweist:
Einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formen oder Formstücken, bei denen Trennwände in Gestalt einer hexagonalen Matrix durch Extrudierformen eines gemischten Rohmaterials unter Ver wendung eines horizontalen Extruders, der eine Extudierdüse hat, die mit Schlitzen in der Gestalt einer hexagonalen Matrix verse hen ist, und wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die ho rizontale Richtung ist, vorgesehen sind,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formen, und
einen Backschritt zum Backen der Formen,
wobei zwei der sechs Seiten eines jeden Hexagonals in einem Querschnitt, in dem die Trennwände der extrudierten Formen in dem oben beschriebenen Extrudierschritt geformt sind und die senkrecht zur Extrudierrichtung der Wabenstruktur stehen, paral lel sind, und wobei eine c-Achse, die parallel zu diesen Seiten ist, im wesentlichen vertikal hinsichtlich dieser horizontalen Ebene ist.

Das am meisten bemerkenswerte in diesem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, das in dem oben beschriebene Extru dierprozeß die Richtung der Anordnung der oben beschriebenen c- Achse der extrudierten Formen im wesentlichen auf die Vertikal richtung begrenzt ist, wie oben beschrieben wurde.

Um die Richtung der Anordnung der Trennwände der Formen bei diesem Extrudierschritt, der vorstehend beschrieben wurde, zu begrenzen, ist es notwendig, in ähnlicher Weise die Ausrichtung der Extrudierdüse in dem vorstehend beschriebenen horizontalen Extruder zu begrenzen. Genauer gesagt ist der oben beschriebene Extruder so angeordnet, daß die zwei Seiten, die die Sechsecke der vorstehend beschriebenen Schlitze bilden, parallel sind und im wesentlichen in die Vertikalrichtung gerichtet sind.

In der vorliegenden Erfindung ist die Richtung der vorste hend erwähnten c-Achse der Formen, die aus dem vorstehend er wähnten Extrudierschritt erhalten werden, im wesentlichen die vertikale Richtung. Folglich kann die Zellenform der Formen sta bilisiert werden und eine Deformation kann verhindert werden, im Vergleich zu dem Fall der Ausführung der Extrudierformung ohne der oben erwähnten durchgeführten Begrenzung.

Wenn man nämlich den Fall berücksichtigt, daß eine Kraft von außerhalb auf die Seiten wirkt, die die Sechsecke bilden, wird vermutet, daß die Deformation des Sechseckes aufgrund einer Än derung des Scheitelwinkels zwischen zwei Seiten stattfindet, oh ne einer Deformation der Seite selbst. Wie in Fig. 1B gezeigt ist, unterliegt folglich in dem Fall, in dem eine Kraft F auf das Sechseck 6 in der Richtung senkrecht zu zwei parallelen Sei ten 61 und 64 wirkt (Richtung, senkrecht zur vorstehend be schriebenen c-Achse 600), der gesamte Abschnitt L1 zwischen die sen zwei Seiten 61 und 64 einer Deformation.

Im Gegensatz dazu, wie in Fig. 1A gezeigt ist, unterliegt in dem Fall, in dem eine Kraft F parallel zu zwei parallelen Seiten 62 und 65 (parallel zur vorstehend erwähnten Achse c 600) auf das Sechseck 6 wirkt, nur der Abschnitt der anders als die oben beschriebenen zwei Seiten 62 und 65 ist, nämlich der Abschnitt, der gleich der halben Gesamtlänge des Sechsecks in der Richtung ist, in der die Kraft wirkt (L2 + L3), einer Deformation. Folg lich vermutet man, daß der Umfang der Deformation in der Rich tung parallel zu diesen zwei Seiten in diesem Sechseck kleiner ist als in dem Fall von anderen Richtungen.

Wenn diese während dem Extrudierformen auf die oben erwähn ten Formen aufgebracht wird, wirkt eine Schwerkraft in der Rich tung senkrecht zu der Längsrichtung (Extrudierrichtung), nämlich in der Richtung, die das Sechseck von außerhalb zusammendrückt, da die Formen in der horizontalen Richtung extrudiert werden, wie vorstehend beschrieben wurde.

Hier in der vorliegenden Erfindung ist die Richtung der An ordnung der Schlitze der Extrudierdüse wie vorstehend beschrie ben begrenzt und die Richtung der oben erwähnten c-Achse der re sultierenden Formen ist im wesentlichen die vertikale Richtung relativ zur horizontalen Ebene.

Folglich sind die Trennwände der oben beschriebenen Formen in einem Zustand angeordnet, in dem der Umfang der Deformation in bezug auf die Schwerkraft am niedrigsten ist. Aus diesem Grund kann eine Zellengestalt stabilisiert und eine Deformation verhindert werden, im Vergleich zu dem Fall der Nichtbeschrän kung der Richtung der Anordnung der Trennwände in den Formen. Aus diesem Grund kann die gesamte Abmessungsgenauigkeit der re sultierenden sechseckigen Wabenstruktur stabilisiert werden.

Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur geschaf fen werden, das für eine geringe Deformation der sechseckigen Zellen sorgt.

Es ist vorteilhaft, wenn die vorstehend erwähnte c-Achse der Formen, die aus dem vorstehend beschriebenen Extrudierschritt erhalten werden, im Bereich von ± 10° von der Vertikalrichtung aus liegt. Im Falle der Überschreitung von ± 10° aus der Verti kalrichtung besteht das Problem, daß der Deformationsverhinde rungseffekt der vorstehend beschriebenen Zellen nicht wirksam realisiert werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn zusätzlich zu dem wenigstens einen der Schritte des vorstehend beschriebenen Trocknungsschritts und/oder des Backschritts, die horizontal ausgeführt werden wäh rend die Längsrichtung der vorstehend erwähnten Formen im we sentlichen in der Horizontalrichtung beibehalten wird, die vor stehend erwähnte c-Achse der vorstehend erwähnten Formen in die im wesentlichen vertikale Richtung relativ zur horizontalen Ebe ne zeigt.

Unter jedem der Herstellungsschritte bei dem vorstehend be schriebenen Herstellungsverfahren sind nämlich die Formen in dem vorstehend erwähnten Extrudierschritt am weichesten und es herrscht die größte Anfälligkeit bezüglich einer Deformation in diesem Schritt. In dem Fall jedoch, in dem die Formen so beibe halten werden, daß deren Längsrichtung im wesentlichen in der Horizontalrichtung liegt (in dem sie horizontal plaziert sind), ebenso in den nachfolgenden Schritten, besteht jedoch ein noch größeres Risiko des Auftretens einer Deformation. Folglich ist es in dem Fall der horizontalen Plazierung der Formen im Trock nungs- oder Backschritt vorteilhaft, die Richtung der vorstehend erwähnten c-Achse der Formen auf die im wesentlichen senkrechte Richtung zu begrenzen, wie vorstehend beschrieben wurde. Dadurch wird es möglich, den Umfang der Zellendeformation weiter zu ver hindern.

Beim Transport oder der Lagerung der vorstehend erwähnten Formen zwischen einem jeden der vorstehend erwähnten Schritte, dem Extrudierschritt, dem Trocknungsschritt oder dem Back schritt, zusammen mit dem Plazieren der Formen horizontal, so daß die Längsrichtung der vorstehend beschriebenen Formen im we sentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird, ist es vorteilhaft, wenn die vorstehend erwähnte c-Achse der oben er wähnten Formen in die im wesentlichen senkrechte Richtung rela tiv zur horizontalen Ebene zeigt. In diesem Fall kann eine Zel lendeformation, die während dem Transport auftritt, verhindert werden und eine Dimensionsgenauigkeit der hexagonalen Waben struktur kann weiter verbessert werden.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur, bei der eine große Anzahl an hexagonalen Zellen geschaffen wird, die von Trennwänden in der Gestalt einer hexagonalen Matrix umgeben sind, das folgendes aufweist:
einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formen, bei denen Trennwände in der Form einer hexagonalen Matrix durch Extrudier formen eines gemischten Rohmaterials unter Verwendung eines auf rechtstehenden Extruders, der eine Extrudierdüse hat, die mit Schlitzen in der Gestalt einer hexagonalen Matrix ausgerüstet ist und wobei die Richtung des Extrudierens im wesentlichen die vertikale Richtung ist, geschaffen werden,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formen, und
einen Backschritt zum Backen der Formen,
wobei zumindest ein Schritt des Trocknungsschrittes und/oder des Backschritts zusätzlich horizontal angeordnet wird, so daß die Längsrichtung der Formen im wesentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird, wobei zwei der sechs Seiten eines je den Sechseckes in einem Querschnitt, bei dem die Trennwände der extrudierten Formen erzeugt werden und der senkrecht zur Rich tung der Extrudierung der Wabenstruktur ist, parallel ausgebil det sind und die parallel zu diesen Seiten verlaufende c-Achse im wesentlichen senkrecht hinsichtlich der horizontalen Ebene verläuft.

Das bemerkenswerteste in diesem Aspekt ist, daß in dem Fall der Durchführung dieses Extrudierschrittes unter Verwendung des vorstehend erwähnten aufrechtstehenden Extruders, die Richtung der Anordnung der vorstehend erwähnten c-Achse der obigen er wähnten Formen in zumindest einem der zwei nachfolgenden Schrit te, dem Trocknungsschritt oder der Backschritt, auf die vorste hend erwähnte spezifische Richtung begrenzt ist.

In diesem Fall kann eine Zellendeformation verhindert wer den, für die das Risiko des Auftretens im Falle der Plazierung der Formen horizontal, dem Extrudierschritt folgend, besteht, wodurch es möglich gemacht wird, die Abmessungsgenauigkeit der hexagonalen Wabenstruktur zu verbessern.

Beim Transport oder der Lagerung der oben erwähnten Formen zwischen einem jeden der oben erwähnten Schritte, also dem Ex trudierschritt, dem Trocknungsschritt oder dem Backschritt, zu sammen mit dem horizontalen Plazieren der Formen, so daß die Längsrichtung der oben erwähnten Formen im wesentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird, ist es vorteilhaft, wenn die vorstehend erwähnte c-Achse der vorstehend erwähnten Formen in die im wesentlichen vertikale Richtung relativ zur horizonta len Ebene zeigt. Auch in diesem Fall kann eine Zellendeformati on, die während dem Transport auftritt, in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben verhindert werden, und eine Ab messungsgenauigkeit der hexagonalen Wabenstruktur kann weiter verbessert werden.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur, bei der eine große Anzahl hexagonaler Zellen vorgesehen ist, die von Trennwänden in der Gestalt einer hexagonalen Matrix umgeben ist, das folgende Schritte aufweist:
einen Extrudierschritt zum Erhalten von Formen, bei denen Trennwände in der Gestalt einer hexagonalen Matrix vorgesehen sind, indem ein gemischtes Rohmaterial unter Verwendung eines horizontalen Extruders extrudiergeformt wird, der eine Extru dierdüse hat, die mit Schlitzen in der Gestalt einer hexagonalen Matrix versehen ist, wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die horizontale Richtung ist,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formen, und
einen Backschritt zum Backen der Formen,
wobei zwei der Seiten eines jeden Sechsecks in dem Quer schnitt, in dem die Trennwände der extrudierten Formen in dem vorstehend beschriebenen Extrudierschritt ausgebildet werden und der senkrecht zur Extrudierrichtung der Wabenstruktur steht, parallel sind, und wobei die Ausrichtung der parallel zu diesen Seiten verlaufenden c-Achse eine Richtung ist, die um 60 bis 120° von der Ausrichtung der c-Achse derjenigen Formen abweicht, für den Fall der horizontalen Anordnung der Formen in zumindest einem der Schritte des Trocknungsschritts und/oder des Back schritts, so daß die Längsrichtung der Formen im wesentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird.

Was am bemerkenswertesten in diesem dritten Aspekt der vor liegenden Erfindung ist, ist, daß die Orientierung der oben be schriebenen c-Achse der Formen, die in dem vorstehend beschrie benen Extrudierschritt erhalten wurden, und die Ausrichtung der c-Achse der vorstehend beschriebenen Formen in zumindest einem der Schritte des oben erwähnten Trocknungsschritts und/oder des Backschritts vorsätzlich auf unterschiedliche Richtungen verän dert werden und die Zellendeformation der hexagonalen Waben struktur vorsätzlich steuern.

Genauer gesagt ist beispielsweise in dem Fall, in dem die Orientierung der vorstehend erwähnten c-Achse der Formen, die in dem Extrudierschritt erhalten wurden, so gewählt ist, daß sie im wesentlichen in die vertikale Richtung zeigt, die Richtung der oben erwähnten c-Achse der oben erwähnten Formen im nachfolgen den Trocknungsschritt oder Backschritt so gewählt, daß sie in eine Richtung zeigt, die anders als die im wesentlichen vertika le Richtung ist, beispielsweise wird die oben erwähnte c-Achse so ausgerichtet, daß sie in die horizontale Richtung weist (die zwei Seiten sind in der horizontalen Richtung).

Zusätzlich ist die Ausrichtung der c-Achse der oben erwähn ten Formen in dem oben beschriebenen Extrudierschritt und dessen nachfolgenden Schritten auf 60° bis 120° festgelegt. Wenn sie weniger als 60° oder mehr als 120° beträgt, besteht das Problem von Auswirkungen, daß die korrekte Zellendeformation, die wäh rend dem Extrudierschritt auftritt, nicht vollständig darge stellt wird. Die Ausrichtung beträgt vorzugsweise 90°. In diesem Fall kann im Falle des Extrudierschrittes und der nachfolgenden Schritte eine Deformation in Richtungen, die sich von 90° unter scheiden, hervorgerufen werden, was hinsichtlich der Steuerung der Zellendeformation äußerst wirksam ist.

In dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Ausrichtung der vorstehend genannten c-Achse der vorstehend er wähnten Formen im Extrudierschritt und den nachfolgenden Schrit ten wie vorstehend beschrieben im Bereich von 60° bis 120° geän dert. Folglich sind die Richtungen der Deformation, die in der Lage sind, beim Extrudierschritt und dessen nachfolgenden Schritten aufzutreten, solche, daß sie die Deformation wechsel seitig auslöschen. Aus diesem Grund kann eine Deformation in ei ne Richtung aufgebracht werden, in der eine Zellendeformation, die beim Extrudierschritt auftritt, vorsätzlich reduziert werden kann.

Als ein Ergebnis können Korrekturen anstelle einer einfachen Verhinderung des Deformationsumfangs vorsätzlich so durchgeführt werden, daß die Deformation im Falle einer Deformation, die als ein Ergebnis des Extrudierschrittes auftritt, reduziert wird.

Somit schafft die vorliegende Erfindung gemäß diesem dritten Aspekt ebenso ein Herstellungsverfahren einer hexagonalen Waben struktur, bei der die Deformation einer hexagonalen Zelle redu ziert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung, die den Zustand ei ner hexagonalen Deformation im Fall einer Belastung zeigt, die parallel zur c-Achse wirkt (Fig. 1A), und im Fall einer Bela stung, die senkrecht zur c-Achse wirkt (Fig. 1B).

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der hexagonalen Wa benstruktur des Ausführungsbeispiels 1.

Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung, die den Aufbau ei nes horizontalen Extruders 1 aus dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt.

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht, die die Anordnung der Schlitze in einer Extrudierdüse im Ausführungsbeispiel 1 zeigt.

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht, die die Anordnung der von Trennwänden der Formen zeigt, die in einem Extrudierschritt im Ausführungsbeispiel 1 erhalten wurden.

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die die Anordnung der Schlitze in einer Extrudierdüse zur Ausbildung des Vergleichsge genstandes C1 im Ausführungsbeispiel 2 zeigt.

Fig. 7 ist eine Querschnittansicht, die die Anordnung von Trennwänden in Formen zeigt, die in dem Extrudierschritt des Vergleichsbeispiels C1 im Ausführungsbeispiel 2 erhalten werden.

Fig. 8 ist eine erläuternde Darstellung, die jeweils die Stellen der Außendurchmessermessung von der Seite (Fig. 8A) und von vorne (Fig. 8B) im Ausführungsbeispiel 2 zeigt.

Fig. 9 ist eine erläuternde Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Meßstelle und äußeren Durchmesserabmessungen des Ausführungsbeispiels E1 der vorliegenden Erfindung im Ausfüh rungsbeispiel 2 zeigt.

Fig. 10 ist eine erläuternde Darstellung, die das Verhältnis zwischen einer Meßstelle und äußeren Durchmesserabmessungen ei nes Vergleichsgegenstandes C1 im Ausführungsbeispiel 2 zeigt.

Fig. 11 ist eine erläuternde Darstellung, die den Verschie bewinkel θ der vorstehend erwähnten c-Achse aus der vertikalen Richtung bei Formen zeigt, die aus einem Extrudierschritt im Ausführungsbeispiel 3 erhalten wird.

Fig. 12 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Ver schiebewinkel θ und dem Betrag der Zellendeformation im Ausfüh rungsbeispiel 3 zeigt.

Ausführungsbeispiel 1

Im folgenden erfolgt eine Erläuterung des Herstellungsver fahrens einer hexagonalen Wabenstruktur in einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Fig. 2 bis 5.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist dieses Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Wabenstruktur 8 auf, bei der eine große Anzahl hexagonaler Zellen 80 vorgesehen ist, die von Trennwänden 81 in der Gestalt einer hexagonalen Ma trix umgeben sind. Ferner ist die Zellengröße zum Zwecke der Er läuterung in Fig. 2 vergrößert (und in ähnlicher Weise ist sie in den Fig. 4 bis 7 vergrößert).

Wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, wurden folgende Schrit te ausgeführt: ein Extrudierschritt, bei dem ein Formstück 7 er halten wird, das mit Trennwänden in der Gestalt einer hexagona len Matrix versehen ist, durch Extrudierformen von gemischten Rohmaterialien unter Verwendung eines horizontalen Extruders 1, der eine Extrudierdüse 2 hat, die mit Schlitzen in Gestalt einer hexagonalen Matrix versehen ist, und bei der die Extrudierrich tung im wesentlichen die horizontale Richtung ist, ein Trocknungsschritt zum Trocknen des vorstehend beschriebenen Formstücks 7 und ein Backschritt zum Backen des vorstehend be schriebenen Formstücks 7.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wurde der oben beschriebene Ex trudierschritt ausgeführt, wobei eine c-Achse 700, die parallel zu zwei parallelen Seiten 702 und 705 der sechs Seiten 701 bis 706 eines jeden Sechsecks verläuft, das durch die oben erwähnten Trennwände 71 des resultierenden Formstücks 7 gebildet wird, im wesentlichen in die vertikale Richtung V hinsichtlich der hori zontalen Ebene zeigt.

Dies wird nachfolgend detailliert erläutert.

Eine hexagonale Wabenstruktur 8, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, verwendet als dessen Hauptkom ponente Kordierit, das eine theoretische Zusammensetzung hat, die durch 2MgO2Al₂O₃5SiO₂ dargestellt wird. Normalerweise enthält Kordierit SiO₂ im Verhältnis von 49,0-53,0 Gew.-%, Al₂O₃ im Ver hältnis von 33,0 bis 37,0 Gew.-% und MgO im Verhältnis von 11,5 bis 15,5 Gew.-%.

Ein Rohmaterial, dem ein Formgebungshilfsmittel zugefügt und mit dem Kordierit Rohmaterial vermischt wird, das eingestellt ist, um die gewünschte Kordieritzusammensetzung zu haben, wird für das Rohmaterial dieser hexagonalen Wabenstruktur verwendet.

Beispiele an Kordieritrohmaterialien enthalten Talk (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂), Kaolin (Al₂Si₂O₅(OH)₄), Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃). Zusätzlich können Oxide, Hydroxide und Chloride, die als Quellen von Mg, Al und Si dienen, verwen det werden, wobei Beispiele davon Serpentin (Mg₃Si₂O₅(OH)₄), Pyro ferrit (Al₂Si₄O₁₀(OH)₂) und Brucit (Mg(OH)₂) enthalten.

Zusätzlich können normalerweise verwendete Schmiermittel, Feuchtigkeitsbeibehaltungshilfsmittel und Bindemittel als Form hilfsmittel verwendet werden, die den Kordieritrohmaterialien zugegeben werden. Beispiele an Schmiermitteln und Feuchtigkeits haltemitteln enthalten Wachs, wasserlösliche, mehrwertige Alko holderivative und Oberflächenaktivierungsmittel. Beispiele der oben erwähnten Bindemittel enthalten Methylcellulose und Po lyvinylalkohol.

Als nächstes werden das oben erwähnte Kordieritrohmaterial und die Formhilfsmittel durch einen Mischer 3 vermischt und in einem Extrudierschritt unter Verwendung des horizontalen Extru ders 1 extrudiert.

Wie in der gleichen Zeichnung gezeigt ist, hat der horizon tale Extruder 1 eine Rohmaterialladeöffnung 11, die dem Mischer 3 gegenüberliegt, der oberhalb vorgesehen ist, zusammen mit ei ner Oberstufenschraube 12 und eine Unterstufenschraube 15 darun ter. Zwischen der Oberstufenschraube 12 und der Unterstufen schraube 15 sind Vakuumkammern 13 und gezahnte Walzen 14 vorge sehen. Ein Filternetz 16 ist vor der Unterstufenschraube 15 vor gesehen, um die Strömung des Rohmaterials gleichmäßig zu machen, und eine Extrudierdüse 2 ist vor dem Filternetz 16 angeordnet. Schwammige Aufnahmekissen 17 sind vor der Extrudierdüse 2 vorge sehen, um die Seiten der extrudierten Formstücke zu lagern.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat die Extrudierdüse 2 im vor liegenden Ausführungsbeispiel Schlitze 21 in der Form einer hexagonalen Matrix. Wie in der gleichen Zeichnung zu sehen ist, wurde diese Extrudierdüse 2 auf einem horizontalen Extruder 1 installiert, so daß die c-Achse 200, die parallel zu zwei paral lelen Seiten 202 und 205 der sechs Seiten 201 bis 206 eines je den Sechsecks, daß durch Schlitze 21 gebildet wird, ist, im we sentlichen in die vertikale Richtung zeigt.

Die Breite W der Schlitze 21 betrug 0,15 mm und eine Stufung P eines jeden Sechsecks betrug 1,36 mm.

Ein (nicht gezeigter) Führungsring, der die Abmessungen ei nes Außendurchmessers des Formstücks 7 bildet, wurde auf einer Extrudierdüse 2 vorgesehen. Sein innerer Durchmesser betrug 138 mm im vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Beim Ausführen eines Extrudierschrittes unter Verwendung dieses horizontalen Extruders 1 wird Rohmaterial von dem vorste hend beschriebenen Mixer 3 in die Rohmaterialbeladeöffnung 11 eingefüllt. Anschließend wird dieses mit Hilfe einer Unterdruck kammer 13 und einer gezahnten Walze 14 durch Antriebskraft, die von der Drehung der Oberstufenschraube 12 erzeugt wird, zur Un terstufenschraube 15 geliefert. Schließlich wird das Formstück 7 durch die Antriebskraft, die durch die Drehung der Unterstufen schraube 15 erzeugt wird, aus der Extrudierdüse 16 extrudiert. Das extrudierte Formstück 7 wird zur Vorderseite gebracht, wäh rend es von den vorstehend erwähnten schwammigen Aufnahmekissen 17 gelagert wurde.

Hier hat das Formstück 7, das bei diesem Extrudierschritt extrudiert wurde, eine Gestalt, bei der die Form der Schlitze der Extrudierdüse 2 kopiert wurde. Folglich zeigt die c-Achse, die parallel zu den zwei parallelen Seiten 702 und 705 der sechs Seiten 701 bis 706 eines jeden Sechsecks, das durch die Trenn wände 71 gebildet wird, verläuft, im wesentlichen in die verti kale Richtung V.

Als nächstes wird das vorstehend erwähnte Formstück 7 nach dem Extrudierschritt auf eine vorbestimmte Länge abgeschnitten, während es auf den vorstehend erwähnten schwammigen Aufnahmekis sen 17 gelagert wird. Es wird jedem vereinzelten Formstück 7 zu gestanden, eine Stunde zu stehen, während es noch auf den schwammigen Aufnahmekissen 7 gehalten wird. Zusätzlich zu dem horizontalen Plazieren des Formstücks 7, so daß die Längsrich tung des Formstücks 7 im wesentlichen in der horizontalen Rich tung beibehalten wurde, wurde nämlich ein Trocknungsschritt für eine Stunde durchgeführt, wobei die vorstehend erwähnte c-Achse 700 des Formstücks 7 im wesentlichen in die vertikale Richtung V zeigt.

Als nächstes wurde nach der Beendigung des Trocknungsschrit tes das Formstück 7, das auf den schwammigen Aufnahmekissen 17 angeordnet ist, zu einem Backofen transportiert, wo ein Backvor gang ausgeführt wurde. Das Backen wurde unter den Bedingungen der Beibehaltung einer Temperatur von 1400°C für fünf Stunden ausgeführt.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Transport- und Back schritte horizontal ausgeführt wurden, wurde die Ausrichtung der sechs Ecken, die durch die Trennwände 71 erzeugt wurden, des weiteren nicht gesteuert, sondern dem Zufall überlassen. Zusätz lich wurde ferner die Orientierung der Trennwände des Formstücks 7 nach dem Backschritt nicht kontrolliert, sondern dem Zufall überlassen.

In der Folge der Beendigung des Backschrittes wurde ein Fi nishing-Schritt ausgeführt, der beispielsweise das Entfernen der abgeschnittenen Enden eines jeden Formstücks 7 enthält, um eine hexagonale Wabenstruktur 8 zu erhalten.

Bei dem Herstellungsverfahren des vorliegenden Ausführungs beispieles ist die Richtung der Anordnung der c-Achse 700 des Formstücks 7, das an die vorstehend beschriebenen Extrudier- und Trocknungsschritte geliefert wird, auf die im wesentlichen ver tikale Richtung v begrenzt. In diesen zwei Schritten nämlich zeigen die zwei Seiten 702 und 705 der sechs Seiten 701 bis 706 eines jeden Sechsecks, das durch die Trennwände 71 des Form stücks 7 ausgebildet ist, im wesentlichen in die vertikale Rich tung V.

Folglich wurde während der Extrudierformung die Arbeit in dem Zustand ausgeführt, in dem der Umfang der Zellendeformation hinsichtlich der Schwerkraft, die auf das Formstück 7 wirkt, am niedrigsten ist. Aus diesem Grund kann die Zellendeformation beim Extrudierschritt zuverlässig verhindert werden, im Ver gleich zu dem Fall der Nichtbeschränkung der Richtung der Anord nung der Trennwände des Formstücks in jeglicher Art.

Als nächstes kann die Zellendeformation stabilisiert und die Deformation verhindert werden, im Vergleich zu dem Fall der Nichtbeschränkung der Richtung der Anordnung der Trennwände des Formstücks in jeglicher Art ebenso in dem Trocknungsschritt aus dem gleichen Grunde wie in dem Fall des vorstehend beschriebenen Extrudierschritts.

Als ein Ergebnis des vorsätzlichen Handhabens der Richtung der Anordnung des Formstücks wies die resultierende hexagonale Wabenstruktur 8 im Vergleich zum Stand der Technik eine geringe re Deformation auf.

Des weiteren wurde im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Richtung der Anordnung der Trennwände der Formstücke in den Schritten, die dem Trocknungsschritt folgen, nicht gesteuert. Da diese Schritte jedoch ausgeführt worden waren, nachdem sich die Formstücke im vorstehend erwähnten Trocknungsschritt verfestigt hatten, wird angenommen, daß dies keine große Auswirkung hat.

Ausführungsbeispiel 2

In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine hexagonale Waben struktur 8 (Ausführungsbeispiel E1 der vorliegenden Erfindung) in der gleichen Art und Weise beim Ausführungsbeispiel 1 er zeugt. Es wurde ein vergleichbarer Gegenstand C1 hergestellt, bei dem ein Abschnitt des Herstellungsverfahrens geändert wurde, und die Abmessungen eines jeden Teils wurden gemessen, um die Auswirkungen von Ausführungsbeispiel 1 mengenmäßig abzuschätzen.

Hinsichtlich des Vergleichsgegenstandes C1 wurde die Extru dierdüse 2 in dem horizontalen Extruder 1 hergestellt, indem die Richtung der Anordnung der c-Achse 200 der Schlitze 21 in der Gestalt einer hexagonalen Matrix um 90° geändert wurde, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Genauer gesagt wurde die Extrudierdüse 2 im Falle des Vergleichsgegenstandes C1 in dem horizontalen Extruder 1 so eingebaut, daß zwei parallele Seiten 201 und 204 der sechs Seiten 201 bis 206 eines jeden Sechsecks, das durch die Schlitze 21 erzeugt wird, in die im wesentlichen horizontale Richtung zeigen, wie in Fig. 6 gezeigt ist.

Beim Extrudierschritt wurde die Extrudierung so ausgeführt, daß die oben erwähnte c-Achse 700 des extrudierten Formstücks 7 in die im wesentlichen horizontale Richtung zeigt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Zusätzlich wurde, diese Änderung begleitend, der nachfolgende Trocknungsschritt ferner so durchgeführt, daß die c-Achse 700 des Formstücks 7 in die im wesentlichen horizontale Richtung zeigt. Andere Aspekte waren dieselben wie im Ausfüh rungsbeispiel 1 (Ausführungsbeispiel E1 der vorliegenden Erfin dung).

Die Ergebnisse der Abmessungen des Ausführungsbeispiels E1 der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsgegenstandes C1 sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt.

Die Fig. 8A und 8B zeigen die Stellen, an denen die oben ge nannten Abmessungen gemessen wurden. Wie aus Fig. 8A hervorgeht, wurden die Messungen an drei Stellen (vorderer Abschnitt, mitt lerer Abschnitt und hinterer Abschnitt) in der Extrudierrichtung (Längsrichtung) der hexagonalen Wabenstruktur 1 durchgeführt. In dieser Zeichnung werden mit den Bezugszeichen F, C und R jeweils die vorderen, mittleren und hinteren Abschnitte bezeichnet. Wie aus Fig. 8B hervorgeht, wurden Messungen an vier Stellen in der Umfangsrichtung in der Horizontalrichtung A, der Vertikalrich tung B, der Richtung 45° zu dem Rechten C, von vorne gesehen, und in der Richtung 45° zum Linken D, von der Vorderseite aus gesehen, auf der Basis des im Extrudierschritt angeordneten Zu standes durchgeführt.

Es wurden 20 Muster eines jeden Ausführungsbeispiels E1 der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsgegenstandes C1 vorbe reitet und jede Messung wurde zwanzig Mal durchgeführt.

Der Durchschnitt der Meßergebnisse (n = 20) wird für das Ausführungsbeispiel E1 der vorliegenden Erfindung in Fig. 9 und für den Vergleichsgegenstand C1 in Fig. 10 gezeigt. In diesen Zeichnungen werden die Meßstellen auf der horizontalen Achse ausgedruckt, während der Außendurchmesser (mm) auf der vertika len Achse ausgedruckt wird. Die Bezugszeichen (F), (C) und (H) auf der horizontalen Achse stellen jeweils den vorderen Ab schnitt, den mittleren Abschnitt und den hinteren Abschnitt in der gleichen Art und Weise wie vorhin beschrieben dar.

Wie aus diesen Zeichnungen entnommen werden kann, ist der Unterschied im Außendurchmesser zwischen der horizontalen Rich tung A und der vertikalen Richtung B beim Ausführungsbeispiel E1 der vorliegenden Erfindung kleiner als beim Vergleichsgegenstand C1.

Wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, ist der Unterschied bei den Durchschnittswerten zwischen der horizontalen Richtung A und der vertikalen Richtung B in dem Fall des Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung beträchtlich kleiner. Das Deformations verhältnis (%) in Tabelle 1 zeigt das Deformationsverhältnis (%), das einen Durchschnittswert des Deformationsumfangs A hin sichtlich des inneren Durchmessers von 138 mm des Führungsrings in der Extrudierdüse 2 - dem Durchschnittswert des Deformation sumfangs B hinsichtlich des inneren Durchmessers von 138 mm des Führungsrings in der Extrudierdüse 2 angibt.

Tabelle 1

Auf der Basis der obigen Ergebnisse wurde das Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die c-Achse 700 des Formstücks 7, das in dem oben genannten Extrudierschritt und Trocknungsschritt erhalten wurde, im wesentlichen in die verti kale Richtung V zeigt, so bestimmt, daß es den Umfang der Zel lendeformation im Vergleich zum Vergleichsgegenstand C1, bei dem die c-Achse 700 des Formstücks 7 in die im wesentlichen horizon tale Richtung zeigt, merklich verhindert.

Ausführungsbeispiel 3

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in Fig. 11 gezeigt ist, wurde das Deformationsverhältnis der Zellenform hinsicht lich eines Verschiebewinkels θ gemessen, im Falle des Verschie bens der Richtung der c-Achse 700 des Sechsecks, das durch die Trennwände 71 des vorstehend erwähnten Formstücks 7 erzeugt wird (gleiche Richtung wie die Seite 705), beim Extrudierschritt und Trocknungsschritt des Ausführungsbeispiels 1 aus der vertikalen Richtung V.

Die Meßergebnisse sind in einem Diagramm in Fig. 12 gezeigt. In diesem Diagramm wurde der oben erwähnte Verschiebewinkel θ (°) auf der horizontalen Achse ausgedruckt, während das oben erwähn te Deformationsverhältnis (%) auf der vertikalen Achse ausge druckt wurde. Die gemessenen Werte des Deformationsverhältnisses werden durch die Kurve H dargestellt.

Wie anhand des oben genannten Diagramms zu sehen ist, ver bleibt die Zellendeformation im Falle des oben erwähnten Ver schiebewinkels von ± 10° stabil und auf einem niedrigen Niveau.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur, das für eine niedrige Defor mation von hexagonalen Zellen sorgt. Dieses Verfahren weist ei nen Extrudierschritt zum Erhalt von Formstücken 7 auf, bei dem Trennwände 71 in der Gestalt einer hexagonalen Matrix durch Ex trudierformen eines gemischten Rohmaterials unter Verwendung ei nes horizontalen Extruders 1, der eine Extrudierdüse 2 hat, die mit Schlitzen 21 in der Gestalt einer hexagonalen Matrix verse hen ist und wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die ho rizontale Richtung ist, geschaffen werden, einen Trocknungs schritt zum Trocknen der Formstücke 7 und einen Backschritt zum Backen der Formstücke 7. Der Extrudierschritt wird so durchge führt, daß eine c-Achse 700, die parallel zu zwei parallelen Seiten 702 und 705 der sechs Seiten 701 bis 706 eines jeden Sechsecks, das durch Trennwände 71 der Formstücke 7 erzeugt wird, im wesentlichen vertikal hinsichtlich der horizontalen Ebene ist.

Claims

1. Herstellungsverfahren für eine hexagonale Wabenstruktur (8), bei der eine große Anzahl hexagonaler Zellen (80) geschaf fen wird, die von Trennwänden (71; 81) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix umgeben sind, das die folgenden Schritte auf weist:
einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formstücken (7), bei denen die Trennwände in der Gestalt einer hexagonalen Matrix durch Extrudierformen eines gemischten Rohmaterials unter Ver wendung eines horizontalen Extruders (1), der eine Extrudierdüse (2) hat, die mit Schlitzen (21) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix versehen ist und wobei die Extrudierrichtung im wesentli chen die horizontale Richtung ist, geschaffen werden,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formstücke (7), und
einen Backschritt zum Backen der Formstücke (7),
dadurch gekennzeichnet, daß zwei (201, 204; 702, 705) der sechs Seiten (201-206; 701-706) eines jeden Sechsecks in einem Querschnitt, in dem die Trennwände (71; 81) der extrudierten Formstücke (7) in dem oben erwähnten Extrudierschritt erzeugt werden, wobei die Extrudierrichtung der Wabenstruktur (8) senk recht ist, parallel sind und eine zu diesen Seiten parallele c- Achse (200, 700) im wesentlichen vertikal hinsichtlich der hori zontalen Ebene ist.

2. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur ge mäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die c-Achse (200, 700) der Formstücke (7), die in dem Extrudierschritt erhalten wurden, in dem Bereich von ± 10° bezüglich der vertikalen Rich tung liegt.

3. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur (8) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu wenigstens einem der Schritte des Trocknungs schrittes oder des Backschrittes, die horizontal durchgeführt werden während die Längsrichtung der Formstücke im wesentlichen in der Horizontalrichtung verbleibt, die c-Achse (200; 700) der Formstücke (7) in die im wesentlichen vertikale Richtung hin sichtlich der horizontalen Ebene zeigt.

4. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur (8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Formstücke (7) transportiert oder gelagert wer den, zwischen irgend einem der Schritte des Extrudierschrittes des Trocknungsschrittes oder des Backschrittes, zusammen mit dem horizontalen Anordnen der Formstücke (7), so daß die Längsrich tung der Formstücke im wesentlichen in der Horizontalrichtung beibehalten wird, die c-Achse (200; 700) der Formstücke (7) in die im wesentlichen vertikale Richtung hinsichtlich der horizon talen Ebene zeigt.

5. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur (8), bei der eine große Anzahl hexagonaler Zellen geschaffen wird, die von Trennwänden (71; 81) in der Gestalt einer hexago nalen Matrix umgeben sind, das die folgenden Schritte aufweist:
einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formstücken (7), bei dem die Trennwände (71) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix durch Extrudierformen eines gemischten Rohmaterials unter Ver wendung eines aufrechtstehenden Extruders (1), der eine Extru dierdüse (2) hat, die mit Schlitzen (21) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix versehen ist, und wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die vertikale Richtung ist, geschaffen werden,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formstücke (7), und
einen Backschritt zum Backen der Formstücke (7),
dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der Schritte des Trocknungsschrittes oder des Backschrittes, zusätzlich zum horizontalen Anordnen, damit die Längsrichtung der Formstücke im wesentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird, zwei (201, 204; 702, 705) der sechs Seiten (201, 206; 701, 706) eines jeden Sechseckes in einem Querschnitt, in dem die Trennwände (71) der extrudierten Formstücke (7) erzeugt werden und der senkrecht zur Extrudierrichtung der Wabenstruktur (8) ist, par allel sind und eine c-Achse, die parallel zu diesen Seiten ist, im wesentlichen vertikal hinsichtlich der horizontalen Ebene ist.

6. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur (8) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Transportie ren oder Lagern der Formstücke (7) zwischen einem der Schritte des Extrudierschrittes des Trocknungsschrittes oder des Back schrittes zusammen mit dem horizontalen Plazieren der Formstücke, damit die Längsrichtung der Formstücke im wesentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird, die c-Achse (200; 700) der Formstücke (7) in die im wesentlichen vertikale Rich tung hinsichtlich der horizontalen Ebene zeigt.

7. Herstellungsverfahren einer hexagonalen Wabenstruktur (8), bei der eine große Zahl hexagonaler Zellen geschaffen wird, die von Trennwänden (71; 81) in der Gestalt einer hexagonalen Matrix umgeben wird, das die folgenden Schritte aufweist:
einen Extrudierschritt zum Erhalt von Formstücken (7), bei dem die Trennwände (71; 81) in der Gestalt einer hexagonalen Ma trix geschaffen werden, indem ein gemischtes Rohmaterial unter Verwendung eines horizontalen Extruders (1), der eine Extrudier düse (2) hat, die mit Schlitzen (21) in der Gestalt eines hexagonalen Matrix versehen ist und wobei die Extrudierrichtung im wesentlichen die horizontale Richtung ist, extrudiergeformt wird,
einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Formstücke (7), und
einen Backschritt zum Backen der Formstücke (7),
dadurch gekennzeichnet, daß zwei (201, 204; 702, 706) der Seiten (201-206; 701-706) eines jeden Sechsecks in einem Quer schnitt, in dem die Trennwände (71; 81) der extrudierten Form stücke (7) in dem oben erwähnten Extrudierschritt erzeugt werden und der senkrecht zur Extrudierrichtung der Wabenstruktur (8) ist, parallel sind und die Ausrichtung der c-Achse (200; 700), die parallel zu diesen Seiten liegt, eine Richtung ist, die um 60 bis 120° von der Ausrichtung der c-Achse der Formstücke (7) abweicht, im Falle des horizontalen Plazierens der Formstücke in wenigstens einem der Schritte des Trocknungsschrittes oder des Backschrittes, so daß die Längsrichtung der Formstücke im we sentlichen in der horizontalen Richtung beibehalten wird.