KR100638236B1

KR100638236B1 - 허니컴 구조체

Info

Publication number: KR100638236B1
Application number: KR1020057007955A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 가네다; 나오시 마스카와; 슈이치 이치카와
Original assignee: 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2006-10-25
Also published as: US20090098336A1; US8039084B2; EP1559878A1; PL208868B1; EP1559878A4; KR20050084941A; US8039087B2; WO2004042205A1; US20060062961A1; PL375601A1; AU2003277599A1; JP4197425B2; JP2004154692A; EP1559878B1

Abstract

칸막이 벽(2)에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 가지며, 소정의 셀(4) 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉하여 되고, 또한 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 밀봉 부재의 영율이 칸막이 벽의 영율보다도 낮다. 밀봉부의 강도가 칸막이 벽의 강도보다도 낮다. 밀봉부의 기공율이 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상이다. 단부면에 크랙이 발생하기 어려워 내구성이 우수한 허니컴 구조체를 제공한다.

Description

허니컴 구조체{HONEYCOMB STRUCTURE}

본 발명은 허니컴 구조체에 관한 것이다. 보다 자세히 말하자면, 단부면에 크랙이 발생하기 어렵고, 내구성이 우수한 허니컴 구조체에 관한 것이다.

종래부터 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스와 같은 먼지 함유 유체 중에 포함되는 입자형 물질을 포집 제거하는 필터(예컨대, 디젤 미립자 필터 : DPF)로서, 소정의 셀을 밀봉 부재로 밀봉한 허니컴 구조체가 이용되고 있다(예컨대, 일본국특개평7-332064호 공보 참조). 그리고, 최근에는 이 허니컴 구조체로 배기 가스를 처리할 때의 압력 손실을 줄여서 보다 효율적으로 배기 가스를 처리하기 위해서, 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 고기공율화가 진행되고 있다(예컨대, 일본국특허공개2002-219319호 공보 참조). 그러나, 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 고기공율화가 진행함에 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이 허니컴 구조체(1)의 단부(단부면)의 칸막이 벽(2)에 크랙(5)이 생기기 쉬워진다고 하는 문제가 발생하게 되었다. 여기서, 도 2에 도시하는 허니컴 구조체(1)는 칸막이 벽(2)에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀(4)을 가지며, 소정의 셀(4)의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고[밀봉부(3)가 형성됨], 또한 나머지 셀(4)의 다른 쪽 단부(도시하지 않음)가 밀봉 부재에 의해 밀봉되는 허니컴 구조체이다.

본 발명은 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 단부면에 크랙이 발생하기 어렵고, 내구성이 우수한 허니컴 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명에 의해서 이하의 허니컴 구조체가 제공된다.

[1] 칸막이 벽에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 가지며, 소정의 상기 셀 한 쪽의 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 상기 밀봉 부재의 영율(young's modulus)은 상기 칸막이 벽의 영율보다도 낮은 것인 허니컴 구조체(본 발명의 제1 측면).

[2] 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 [1]에 기재된 허니컴 구조체.

[3] 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 [1]에 기재된 허니컴 구조체.

[4] 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[5] 상기 칸막이 벽의 두께는 400㎛ 이하인 것인 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[6] 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[7] 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[8] 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 양단부가 각각 체크 무늬형으로 밀봉되어 이루어지는 것인 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[9] 칸막이 벽에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 가지며, 소정의 상기 셀의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 상기 밀봉 부재의 강도는 상기 칸막이 벽의 강도보다도 낮은 것인 허니컴 구조체(본 발명의 제2 측면).

[10] 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 [9]에 기재된 허니컴 구조체.

[11] 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 [9]에 기재된 허니컴 구조체.

[12] 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 [9] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[13] 상기 칸막이 벽의 두께는 400㎛ 이하인 것인 [9] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[14] 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 [9] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[15] 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 [9] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[16] 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 양단부가 각각 체크 무늬형으로 밀봉되어 이루어지는 것인 [9] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[17] 칸막이 벽에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀을 가지며, 소정의 상기 셀의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 허니컴 구조체(본 발명의 제3 측면).

[18] 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 [17]에 기재된 허니컴 구조체.

[19] 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 [17] 또는 [18]에 기재된 허니컴 구조체.

[20] 상기 칸막이 벽의 두께는 400㎛ 이하인 것인 [17] 내지 [19] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[21] 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 [17] 내지 [20] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[22] 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 [17] 내지 [21] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

[23] 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 양단부가 각각 체크 무늬형으로 밀봉되어 이루어지는 것인 [17] 내지 [22] 중 어느 하나에 기재된 허니컴 구조체.

도 1은 본 발명의 허니컴 구조체의 한가지 실시 형태에 있어서의 하나의 단부면의 일부를 도시한 평면도이다.

도 2는 종래의 허니컴 구조체의 일례에 있어서의 하나의 단부면의 일부를 도시한 평면도이다.

도 3은 「밀봉 부재의 기공율/칸막이 벽의 기공율」과 「수율」과의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 허니컴 구조체는 밀봉 부재의 영율을 칸막이 벽의 영율보다 낮게 했기 때문에, 허니컴 구조체의 단부면에 응력이 가해졌을 때에 칸막이 벽이 변형되는 것과 마찬가지로 밀봉부도 변형됨으로써, 칸막이 벽의 부분적인 응력 집중이 완화되기 때문에, 칸막이 벽에 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다(본 발명의 제1 측면). 또한, 밀봉 부재의 강도를 칸막이 벽의 강도보다 낮게 하여, 허니컴 구조체의 단부면에 응력이 가해졌을 때에, 칸막이 벽의 강도가 높기 때문에 밀봉 부재에 의해 눌려 깨지는 일이 없고, 또한 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 전에 밀봉부가 변형되어, 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다(본 발명의 제2 측면). 또한, 밀봉 부재의 기공율을 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상으로 했기 때문에, 밀봉 부재의 영율이 칸막이 벽의 영율보다 낮아지고, 또한 밀봉 부재의 강도가 칸막이 벽의 강도보다 낮아지기 때문에, 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다(본 발명의 제3 측면).

이하, 본 발명(제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면)의 실시 형태를 도면을 참조하면서 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태로만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자의 통상의 지식에 기초하여 적절하게 설계의 변경, 개량 등이 가해지는 것을 이해해야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 측면의 허니컴 구조체(이하, 단지「제1 측면」이라고 하는 경우가 있음)의 한가지 실시 형태를 도시하고, 허니컴 구조체의 한 쪽 단부면의 일부를 확대한 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 칸막이 벽(2)에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀(4)을 가지며, 소정의 셀(4)의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고[밀봉부(3)가 형성됨], 또한 나머지 셀(4)의 다른 쪽 단부(도시하지 않음)가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 밀봉 부재의 영율이 칸막이 벽(2)의 영율보다도 낮은 허니컴 구조체(1)이다. 또한, 허니컴 구조체(1)의 한 쪽 단부면(6) 및 다른 쪽 단부면(도시하지 않음)에 있어서 체크 무늬가 형성되도록, 밀봉된 셀과 밀봉되어 있지 않은 셀이 교대로 늘어서 있다.

이와 같이, 밀봉 부재의 영율을 칸막이 벽(2)의 영율보다 낮게 하여, 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해졌을 때에 칸막이 벽(2)이 변형되는 것과 마찬가지로 밀봉부(3)도 변형됨으로써, 칸막이 벽(2)의 부분적인 응력 집중이 완화되기 때문에 칸막이 벽(2)에 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있어, 내구성을 향상시킬 수 있다. 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해지는 경우로는, 예컨대 허니컴 구조체를 가열하여 매연 재생하는 경우에 온도차 등에 의한 열 응력이 단부면에 가해지는 경우나, 제조 공정중의 소성 공정에서 소성로 내의 온도 분포나 기공 형성재등의 연소에 의한 발열의 영향으로 열응력이 단부면에 발생한 경우 등을 들 수 있다. 또한, 허니컴 구조체의 장축 방향을 수평 방향으로 하여 횡 배치로 한 상태로 소성한 경우에도, 밀봉부의 하중이 허니컴 구조체의 칸막이 벽에 걸려 단부면에 응력이 가해지는 경우가 있다.

본 발명의 제1 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 기공율이 46% 이상인 경우에 적합하게 사용된다. 즉, 제1 측면의 허니컴 구조체는 최근에 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 기공율이 높아졌기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워 졌다는 문제를 해결하기 위해서 이루어진 발명이며, 기공율이 46% 이상인, 크랙이 보다 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에서 보다 큰 효과를 가져오는 것이다. 또한, 제1 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 두께가 400 ㎛ 이하인 경우에 적합하게 사용된다. 칸막이 벽의 두께가 얇아지면 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워지기 때문에, 칸막이 벽의 두께가 400 ㎛ 이하인, 크랙이 보다 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에서 보다 큰 효과를 가져오는 것이다.

칸막이 벽(2)의 재질은, DPF 등의 필터로서 사용되기 때문에, 다공질 세라믹인 것이 바람직하다. 다공질 세라믹으로는, 코데라이트, 멀라이트, 알루미나, 스피넬, 탄화규소, 질화규소, 리튬알루미늄 실리케이트 및 티타늄산 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 세라믹 등을 사용할 수 있다. 열전도율 이 높고 방열하기 쉽다고 하는 점에서 탄화규소가 바람직하다.

허니컴 구조체의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대 도 1에 도시하는 단부면을 저면으로 하는 기둥형 구조이며, 허니컴 구조체의 기둥형 구조의 중심축에 수직인 단면 형상(저면의 형상)은 사각형 등의 다각형, 원형, 타원형, 장원형, 이형 등이다. 또한, 셀의 단면 형상도 특별히 한정되는 것이 아니라, 삼각형, 사각형, 육각형, 원형 등이다.

또한, 칸막이 벽에 의해 형성되는 셀의 셀 밀도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 셀 밀도가 지나치게 작으면 필터로서의 강도 및 유효 GSA(기하학적 표면적)가 부족하고, 셀 밀도가 지나치게 크면 피처리 유체가 흐르는 경우의 압력 손실이 커진다. 셀 밀도는 바람직하게는, 6 내지 2000 셀/평방 인치(0.9 내지 311 셀/㎠),더욱 바람직하게는 50 내지 1OOO 셀/평방 인치(7.8 내지 155 셀/㎠), 가장 바람직하게는 100 내지 400 셀/평방 인치(15.5 내지 62.0 셀/㎠)의 범위이다.

밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽(2)의 기공율의 97% 이상인 것이 바람직하다. 97% 보다 낮으면 밀봉 부재의 영율이 칸막이 벽(2)의 영율보다 높아지게 되는 경우가 있다. 또한, 본 발명을 보다 효과적으로 하기 위해서는 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽(2)의 기공율의 105% 이상인 것이 보다 바람직하다.

밀봉 부재의 재질은 칸막이 벽(2)의 재질과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 밀봉 부재의 재질을 탄화 규소질로 한 경우, 탄화 규소질 그 자체의 영율이 높아서, 허니컴 구조체의 단부면에 크랙이 발생하는 일이 있었다. 그러나, 기공율을 높게 하는 등에 의해 영율을 저하시켜 사용함으로써, 허니컴 구조체의 단부면에 크 랙이 발생하지 않도록 할 수 있다.

밀봉부(3)의 허니컴 구조체의 장축 방향의 길이(깊이)는 1 내지 20 mm가 바람직하다. 1 mm 보다 짧으면 밀봉 부재의 강도가 현저히 저하하고, 20 mm 보다 길면 필터로서의 압력 손실이 상승하여 버린다.

본 발명의 제1 측면의 허니컴 구조체의 제조 방법을 이하에 나타낸다.

세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 등을 혼합하고, 그 후 진공 토련기 등을 사용해서 반죽하여, 가소성 배토를 제작한다. 그리고, 이 배토를 압출 성형하여, 복수의 셀 구조(허니컴 구조)를 갖는 성형체를 제작한 후에 이 성형체를 건조하여 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 제작한다.

세라믹 원료의 종류는 원하는(허니컴 구조체를 형성함) 세라믹의 원료를 사용하여, 예컨대 탄화 규소의 허니컴 구조체를 제작하는 경우는 SiC 가루 및 금속 Si 가루의 혼합물을 사용할 수 있다.

기공 형성재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 그래파이트, 밀가루, 전분, 페놀 수지, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 발포수지, 시라스벌룬, 플라이애시벌룬 등을 들 수 있다. 이와 같은 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써, 세라믹 성형체의 칸막이 벽(허니컴 구조체의 칸막이 벽)의 기공율과 영율을 제어할 수 있다. 또한, 기공 형성재의 첨가량은 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 0.5 내지 30 질량부가 바람직하다.

계면활성제의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌글리콜, 덱스트린, 지방산 비누, 폴리알콜 등을 들 수 있다. 또한, 계면활성제의 첨가량은 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 0.1 내지 5 질량부가 바람직하다.

물의 첨가량은, 통상 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 25 내지 45 질량부 정도이다.

세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 이외에는 메틸셀룰로오스, 히드록시프로폭실메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌옥사이드, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜 등을 첨가할 수 있다.

압출 성형은, 예컨대 램식 압출 성형기와 2축 스크류식 연속 압출 성형 장치등을 이용하여 행할 수 있다. 압출 성형할 때에는 원하는 셀 형상, 칸막이 벽 두께 및 셀 밀도를 갖는 마우스 피스를 사용하여 원하는 허니컴 구조를 갖는 성형체를 제작할 수 있다.

압출 성형후의 성형체의 건조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 열풍 건조, 마이크로파 건조, 유전(誘電) 건조, 감압 건조, 진공 건조 및 동결 건조 등을 예로 들 수 있고, 그 중에서도 유전 건조, 마이크로파 또는 열풍 건조를 단독으로 또는 조합하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 건조 조건으로서는 80 내지 150℃에서 10분 내지 1시간 건조하는 것이 바람직하다.

밀봉 부재의 원료는 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 등을 혼합하여 슬러리형으로 하고, 그 후에 믹서 등을 사용하여 반죽함으로써 얻을 수 있다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 세라믹 원료의 종류는 원하는 밀봉 부재의 재질이 되는 것을 사용한다. 예컨대, 탄화 규소의 경우는 SiC 가루 및 금속 Si 가루 의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 제작할 때에 사용되는 세라믹 원료와 같은 것이다. 또한, 밀봉 부재의 원료로 사용하는 것으로는, 탄화 규소질을 사용할 수도 있다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 기공 형성재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 그래파이트, 밀가루, 전분, 페놀 수지, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 발포 수지, 시라스벌룬 및 플라이애시벌룬 등을 들 수 있다. 탈지시에 발열량이 적은 발포 수지, 플라이애시벌룬이 바람직하다. 이러한 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써 밀봉 부재의 기공율과 영율을 제어할 수 있다. 기공 형성재의 첨가량은 밀봉 부재의 원료로 사용하는 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 0.1 내지 20 질량부인 것이 바람직하다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 계면활성제의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌글리콜, 덱스트린, 지방산 비누, 폴리알콜 등을 들 수 있다.

밀봉 부재의 원료로는 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 이외에는 메틸셀룰로오스, 히드록시프로폭실메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌옥사이드, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜 등을 사용할 수 있다.

다음에, 얻어진 허니컴 구조의 세라믹 성형체의 한 쪽 단부면(허니컴 구조의 한 쪽 단부면)에 있어서, 일부의 셀에 마스크를 하여 그 단부면을 상기 밀봉 부재가 저류(貯留)된 저류 용기중에 침지하고 마스크를 하지 않은 셀에 밀봉 부재를 삽입하여 밀봉부를 형성한다. 그리고 허니컴 구조의 다른 쪽 단부면에 있어서, 상기 한 쪽 단부면에서 마스크를 하지 않은 셀(나머지 셀)에 마스크를 하여 그 단부면을 상기 밀봉 부재가 저류된 저류 용기중에 침지하고, 마스크를 하지 않은 셀에 밀봉 부재를 삽입하여 밀봉부를 형성한다. 이 때, 밀봉부를 형성한 셀과 밀봉부를 형성하지 않는 셀이 교대로 늘어서서, 양 단부면에서 체크 무늬를 형성하도록 하고 있다. 양 단부면은 체크 무늬를 형성하는 것이 바람직하지만, 체크 무늬를 형성하지 않는 경우에도, 본 발명의 허니컴 구조체의 효과는 발휘된다.

또한, 마스크의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 허니컴 구조체의 단부면 전체에 점착성 필름을 점착하고, 그 점착성 필름을 부분적으로 개공하는 방법 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 허니컴 구조체의 단부면 전체에 점착성 필름을 점착한 후에 밀봉부를 형성하고 싶은 셀에 해당하는 부분만을 레이저로 구멍을 뚫는 방법 등을 적합하게 이용할 수 있다. 점착성 필름으로는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 열경화성 수지 등의 수지로 이루어지는 필름의 한 쪽 표면에 점착제가 도포된 것 등을 적합하게 이용할 수 있다.

상기 양 단부면이 체크 무늬형으로 밀봉된 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 80 내지 150℃에서 5분 내지 2시간 동안 건조시킨다. 건조시킨 후, 대기 분위기하에서 200 내지 1000℃에서 1 내지 10시간 동안 탈지한다. 그 후, 아르곤 불활성 분위기하에서 1300 내지 2300℃에서 1 내지 5시간 동안 소성하여 밀봉 부재로 밀봉된 본 실시 형태의 허니컴 구조체를 제작한다.

상기 소성시에 허니컴 구조체의 밀봉 부재의 영율이 칸막이 벽의 영율보다 높으면, 소성시의 온도차 등에 의한 열응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생한 경 우에 칸막이 벽의 변형을 완화하지 않고, 칸막이 벽에 부분적인 응력 집중이 생기기 때문에, 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 영율을 칸막이 벽의 영율보다 낮게 해야 한다.

또한, 소성시의 밀봉 부재의 증감비가 칸막이 벽의 증감비 보다 작은 경우에도, 증감비의 차에 의한 응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생하여, 칸막이 벽에 부분적인 집중 응력이 생기기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 생기는 일이 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 영율을 칸막이 벽의 영율보다 낮게 해야 한다. 여기서, 증감비란 소성 전후에서의 팽창, 수축을 표현하는 값이며, (소성전의 길이)/(소성후의 길이)로부터 구할 수 있다.

본 실시 형태의 허니컴 구조체의 제조에 있어서 그 제조시의 수율에 관해서는 밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 105% 이상이다. 97%보다 낮으면 허니컴 구조체의 제조시의 수율이 낮아지는 경우가 있다.

다음에, 본 발명의 제2 측면의 허니컴 구조체(이하, 단순히「제2 측면」이라고 하는 경우가 있음)에 관해서 설명한다. 본 발명의 제2 측면의 일 실시 형태는, 제1 측면과 마찬가지로 도 1에서 도시할 수 있다. 제2 측면은 도 1에 도시한 바와 같이, 칸막이 벽(2)에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀(4)을 가지며, 소정의 셀(4)의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고[밀봉부(3)가 형성됨], 또한 나머지 셀(4)의 다른 쪽 단부(도시하지 않음)가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 밀봉 부재의 강도가 칸막이 벽(2)의 강도보다도 낮은 허니컴 구조체(1)이다. 또한, 허니컴 구조체(1)의 한 쪽 단부면(6) 및 다른 쪽 단부면(도시하지 않음)에 있어서 체크 무늬가 형성되도록, 밀봉된 셀과 밀봉되어 있지 않은 셀이 교대로 늘어서 있다.

이와 같이, 밀봉 부재의 강도를 칸막이 벽(2)의 강도보다 낮게 했기 때문에, 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해졌을 때에, 칸막이 벽의 강도가 높기 때문에 밀봉 부재에 의해 눌려 깨지는 일이 없고, 또한 칸막이 벽에 크랙이 생기기 전에 밀봉부가 변형되어, 칸막이 벽에 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다. 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해지는 경우로는, 예컨대 허니컴 구조체를 가열하여 매연 재생하는 경우에, 온도차 등에 의한 열 응력이 단부면에 가해지는 경우나, 제조 공정중 소성 공정에서 소성로 내의 온도 분포나 기공 형성재 등의 연소로 인한 발열의 영향으로 열 응력이 단부면에 발생한 경우 등을 들 수 있다. 또한, 허니컴 구조체의 장축 방향을 수평 방향으로 하여 횡 배치로 한 상태로 소성한 경우에도, 밀봉부의 하중이 허니컴 구조체의 칸막이 벽에 걸려, 단부면에 응력이 가해지는 일이 있다.

제2 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 기공율이 46% 이상인 경우에 적합하게 사용된다. 즉, 제2 측면의 허니컴 구조체는 최근 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 기공율이 높아졌기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워졌다는 문제를 해결하기 위해서 이루어진 발명이며, 기공율이 46% 이상인, 크랙이 보다 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에 있어서, 보다 큰 효과를 가져오는 것이다. 또한, 제2 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 두께가 4OO ㎛ 이하인 경우에 적합하게 사용된다. 칸 막이 벽의 두께가 얇아지면 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워지므로, 칸막이 벽의 두께가 4OO ㎛ 이하인, 크랙이 보다 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에서 보다 큰 효과를 가져오는 것이다.

칸막이 벽(2)의 재질은 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 것을 사용할 수 있다.

허니컴 구조체의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 제1 측면의 경우와 동일한 형상으로 할 수 있다.

또한, 칸막이 벽에 의해 형성되는 셀의 셀 밀도는 제1 측면의 경우와 동일한 셀 밀도로 할 수 있다.

밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽(2)의 기공율의 97% 이상인 것이 바람직하다. 97% 보다 낮으면 밀봉 부재의 강도가 칸막이 벽(2)의 강도보다 높아지게 되는 경우가 있다. 또한, 본 발명을 보다 효과적으로 하기 위해서는 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽(2)의 기공율의 105% 이상인 것이 보다 바람직하다.

밀봉 부재의 재질은 칸막이 벽(2)의 재질과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 밀봉 부재의 재질을 탄화 규소질로 한 경우, 탄화 규소질 그 자체의 강도가 높기 때문에 허니컴 구조체의 단부면에 크랙이 발생하는 일이 있었다. 그러나, 기공율을 높게 하는 등에 의해 강도를 저하시켜 사용함으로써, 허니컴 구조체의 단부면에 크랙이 발생하지 않도록 할 수 있다.

밀봉부(3)의 허니컴 구조체의 장축 방향의 길이(깊이)는 제1 측면의 경우와 동일한 길이로 할 수 있다.

본 발명의 제2 측면의 허니컴 구조체의 제조 방법을 하기한다.

본 발명의 제1 측면의 경우와 마찬가지로, 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제및 물 등을 혼합하고, 그 후에 진공 토련기 등를 사용해서 반죽하여 가소성 배토를 제작한다. 그리고, 이 배토를 압출 성형하여 복수의 셀 구조(허니컴 구조)를 갖는 성형체를 제작한 후, 이 성형체를 건조하여 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 제작한다.

세라믹 원료의 종류는 원하는(허니컴 구조체를 형성함) 세라믹의 원료를 사용하며, 예컨대 탄화규소의 허니컴 구조체를 제작하는 경우는 SiC 가루 및 금속 Si 가루의 혼합물을 사용할 수 있다.

기공 형성재의 종류와 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 종류와 첨가량으로 할 수 있다. 이와 같은 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써 세라믹 성형체의 칸막이 벽(허니컴 구조체의 칸막이 벽)의 기공율과 강도를 제어할 수 있다.

계면활성제의 종류와 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 종류와 첨가량으로 할 수 있다.

물의 첨가량은 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 첨가량으로 할 수 있다.

세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 이외의 첨가물은 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다.

압출 성형은 본 발명의 제1 측면의 경우와 마찬가지로, 예컨대 램식 압출 성형기, 2축 스크류식 연속 압출 성형 장치 등을 이용하여 행할 수 있다. 압출 성형 할 때에는 원하는 셀 형상, 칸막이 벽 두께 및 셀 밀도를 갖는 마우스 피스를 사용하여 원하는 허니컴 구조를 갖는 성형체를 제작할 수 있다.

압출 성형후의 성형체의 건조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다.

밀봉 부재의 원료는 본 발명의 제1 측면의 경우와 마찬가지로, 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 등을 혼합하여 슬러리형으로 하고, 그 후에 믹서 등을 사용하여 반죽함으로써 얻을 수 있다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 세라믹 원료의 종류는 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다. 또한, 밀봉 부재의 원료로 사용하는 것으로는, 탄화 규소질을 사용할 수도 있다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 기공 형성재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다. 이와 같은 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써 밀봉 부재의 기공율과 강도를 제어할 수 있다. 기공 형성재의 첨가량은 밀봉 부재의 원료에 사용하는 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 0.1 내지 20 질량부인 것이 바람직하다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 계면활성제의 종류는 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다.

밀봉 부재의 원료로는 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 이외에는 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 것을 사용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 방법으로 허니컴 구조체의 양 단 부면에 체크 무늬가 형성되도록 밀봉부를 형성한다. 양 단부면은 체크 무늬를 형성하는 것이 바람직하지만, 체크 무늬를 형성하지 않는 경우에도 본 발명의 허니컴 구조체의 효과는 발휘된다.

또한, 마스크의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 방법으로 마스크할 수 있다. 점착성 필름은 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 것을 적합하게 이용할 수 있다.

상기 양 단부면이 체크 무늬형으로 밀봉된 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 조건으로 건조, 탈지, 소성하여 밀봉 부재로 밀봉된 본 실시 형태의 허니컴 구조체를 제작한다.

상기 소성시에 허니컴 구조체의 밀봉 부재의 강도가 칸막이 벽의 강도보다 높으면, 소성시의 온도차 등에 의한 열 응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생한 경우에 칸막이 벽의 강도가 낮아지므로, 열 응력에 의해 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 강도는 칸막이 벽의 강도보다 낮게 해야 한다.

또한, 소성시의 밀봉 부재의 증감비가 칸막이 벽의 증감비보다 작은 경우에도, 증감비의 차에 의한 응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생하고, 칸막이 벽에 부분적인 집중 응력이 생기기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 강도는 칸막이 벽의 강도보다 낮게 해야 한다.

본 실시 형태의 허니컴 구조체의 제조에 있어서, 그 제조시의 수율에 관해서는 밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 105% 이상이다. 97% 보다 낮으면 허니컴 구조체의 제조시의 수율이 낮아지는 일이 있다.

다음에, 본 발명의 제3 측면의 허니컴 구조체(이하, 단순히「제3 측면」이라고 하는 경우가 있음)에 관해서 설명한다. 본 발명의 제3 측면의 한가지 실시 형태는 본 발명의 제1 측면과 마찬가지로 도 1에 도시할 수 있다. 제3 측면은 도 1에 도시한 바와 같이, 칸막이 벽(2)에 의해서 구획된 유체의 유로가 되는 복수의 셀(4)을 가지며, 소정의 셀(4)의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고[밀봉부(3)가 형성됨], 또한 나머지 셀(4)의 다른 쪽 단부(도시하지 않음)가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서, 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽(2)의 기공율의 97% 이상인 허니컴 구조체(1)이다. 또한, 허니컴 구조체(1)의 한 쪽 단부면(6) 및 다른 쪽 단부면(도시하지 않음)에서 체크 무늬가 형성되도록 밀봉된 셀과 밀봉되어 있지 않은 셀이 교대로 늘어서 있다.

이와 같이, 밀봉 부재의 기공율을 칸막이 벽(2)의 기공율의 97% 이상으로 했기 때문에 밀봉 부재의 영율을 칸막이 벽(2)의 영율보다 낮게 할 수 있고, 또한 밀봉 부재의 강도를 칸막이 벽(2)의 강도보다 낮게 할 수 있다. 이에 따라, 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해졌을 때에 제1 측면 및 제2 측면과 마찬가지로, 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명을 보다 효과적으로 하기 위해서는 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽(2)의 기공율의 105% 이상인 것이 바람직하다. 허니컴 구조체(1)의 단부면에 응력이 가해지는 경우로는, 예컨대 허니컴 구조체를 가열하여 매연 재생하는 경우에 온 도차 등에 의한 열 응력이 단부면에 가해지는 경우나, 제조 공정중 소성 공정에서 소성로 내의 온도 분포나 기공 형성재 등의 연소에 의한 발열의 영향으로 열 응력이 단부면에 발생한 경우 등을 들 수 있다. 또한, 허니컴 구조체의 장축 방향을 수평 방향으로 하여 횡배치로 한 상태로 소성한 경우에도, 밀봉부의 하중이 허니컴 구조체의 칸막이 벽에 걸려 단부면에 응력이 가해지는 일이 있다.

제3 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 기공율이 46% 이상인 경우에 적합하게 사용된다. 즉, 제3 측면의 허니컴 구조체는 최근 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 기공율이 높아졌기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워진다는 문제를 해결하기 위해서 이루어진 발명이며, 기공율이 46% 이상인, 크랙이 보다 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에서 보다 큰 효과를 가져오는 것이다. 또한, 제3 측면의 허니컴 구조체는 칸막이 벽의 두께가 400 ㎛ 이하인 경우에 적합하게 사용된다. 칸막이 벽의 두께가 얇아지면 칸막이 벽에 크랙이 발생하기 쉬워지므로, 칸막이 벽의 두께가 400 ㎛ 이하라는 보다 크랙이 발생하기 쉬운 허니컴 구조체에서 보다 큰 효과를 가져오는 것이다.

허니컴 구조체의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 형상으로 할 수 있다.

또한, 칸막이 벽에 의해 형성되는 셀의 셀 밀도는 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 셀 밀도로 할 수 있다.

밀봉 부재의 재질은 칸막이 벽(2)의 재질과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한, 밀봉 부재의 재질을 탄화 규소질로 한 경우, 기공율이 낮은 탄화 규소질을 사용하면 허니컴 구조체의 단부면에 크랙이 발생하는 일이 있었다. 그러나, 기공율을 높게 하여 사용함으로써, 허니컴 구조체의 단부면에 크랙이 발생하지 않도록 할 수 있다.

밀봉부(3)의 허니컴 구조체의 장축 방향의 길이(깊이)는 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 길이로 할 수 있다.

본 발명의 제3 측면의 허니컴 구조체의 제조 방법을 하기한다.

본 발명의 제1 측면의 경우와 마찬가지로, 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 등을 혼합하고, 그 후에 진공 토련기 등을 사용해서 반죽하여 가소성 배토를 제작한다. 그리고, 이 배토를 압출 성형하여 복수의 셀 구조(허니컴 구조)를 갖는 성형체를 제작한 후, 이 성형체를 건조하여 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 제작한다.

세라믹 원료의 종류는 원하는(허니컴 구조체를 형성함) 세라믹의 원료를 사용하며, 예컨대 탄화 규소의 허니컴 구조체를 제작하는 경우는 SiC 가루 및 금속 Si 가루의 혼합물을 사용할 수 있다.

기공 형성재의 종류와 첨가량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일한 종류와 첨가량으로 할 수 있다. 이와 같은 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써 세라믹 성형체의 칸막이 벽(허니컴 구조체의 칸막이 벽)의 기공율을 제어할 수 있다.

압출 성형은 본 발명의 제1 측면의 경우와 마찬가지로, 예컨대 램식 압출 성형기, 2축 스크류식 연속 압출 성형 장치 등을 이용하여 행할 수 있다. 압출 성형할 때에는 원하는 셀 형상, 칸막이 벽 두께, 셀 밀도를 갖는 다이를 사용하여 원하는 허니컴 구조를 갖는 성형체를 제작할 수 있다.

밀봉 부재의 원료로 사용하는 기공 형성재의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 제1 측면의 경우와 동일하게 할 수 있다. 이와 같은 기공 형성재의 종류나 첨가량을 변화시킴으로써 밀봉 부재의 기공율을 제어할 수 있다. 기 공 형성재의 첨가량은 밀봉 부재의 원료로 사용하는 세라믹 원료 100 질량부에 대하여 0.1 내지 20 질량부인 것이 바람직하다.

밀봉 부재의 원료로는 세라믹 원료, 기공 형성재, 계면활성제 및 물 이외에는, 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 것을 사용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 방법으로 허니컴 구조체의 양 단부면에 체크 무늬가 형성되도록 밀봉부를 형성한다. 양 단부면은 체크 무늬를 형성하는 것이 바람직하지만, 체크 무늬를 형성하지 않는 경우에도, 본 발명의 허니컴 구조체의 효과는 발휘된다.

상기 양 단부면이 체크 무늬형으로 밀봉된 허니컴 구조의 세라믹 성형체를 본 발명의 제1 측면의 경우와 같은 조건으로 건조, 탈지, 소성하여, 밀봉 부재로 밀봉된 본 실시 형태의 허니컴 구조체를 제작한다.

상기 소성시에 허니컴 구조체의 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽의 기공율의 97% 보다 낮으면, 소성시의 온도차 등에 의한 열 응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생한 경우에, 칸막이 벽의 영율 및 강도가 밀봉 부재의 영율 및 강도보다 낮아지기 때문에, 열 응력에 의해 칸막이 벽에 크랙이 발생하는 일이 있다. 이 때문에, 밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상으로 해야 한다.

또한, 소성시의 밀봉 부재의 증감비가 칸막이 벽의 증감비보다 작은 경우에도, 증감비의 차에 의한 응력이 허니컴 구조체의 단부면에 발생하여, 칸막이 벽에 부분적인 집중 응력이 생기기 때문에 칸막이 벽에 크랙이 생기기 쉬워진다. 이와 같은 칸막이 벽의 크랙의 발생을 방지하기 위해서도, 밀봉 부재의 기공율을 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상으로 할 필요가 있다.

본 발명의 제3 측면의 실시 형태의 허니컴 구조체의 제조에 있어서, 그 제조시의 수율을 향상시키기 위해서도, 밀봉 부재의 기공율은 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상이며, 바람직하게는 105% 이상이다. 97% 보다 낮으면 허니컴 구조체의 제조시의 수율이 낮아진다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

세라믹 원료로서, SiC 분말 및 금속 Si 분말을 혼합하여 그것에 기공 형성재로서 전분 및 발포 수지를 첨가하고, 또한 메틸셀룰로오스 및 히드록시프로폭실메틸셀룰로오스와, 계면활성제 및 물을 각각 첨가하여 표 1에 나타내는 조성의 혼합물을 제작하고, 이들 혼합물을 진공 토련기로 반죽하여 가소성 배토를 제작했다. 이 배토를 압출 성형기로 압출 성형하여 얻어진 성형체를 마이크로파 및 열풍으로 건조함으로써 허니컴 구조를 갖는 성형체(성형체 No.1 내지 3)를 얻었다. 얻어진 허니컴 구조를 갖는 성형체는 칸막이 벽의 두께가 310 ㎛, 셀 밀도가 46.5 셀/㎠ (300 셀/평방 인치), 단면의 한 변이 35 mm의 정방형, 길이가 152 mm 였다.

(표 1)

세라믹 원료로서, SiC 분말 및 금속 Si 분말을 혼합하여, 그것에 기공 형성재로서 발포 수지를 첨가하고, 또한 메틸셀룰로오스 및 폴리에틸렌옥사이드와 계면 활성제 및 물을 각각 첨가하여 표 2에 나타내는 조성의 혼합물을 제작하고, 이들 혼합물을 믹서를 이용하여 30 분간 반죽하여 밀봉 부재 No.A 내지 D 를 얻었다.

(표 2)

성형체 No.1 내지 3의 각각에 있어서, 한 쪽 단부가 밀봉된 셀과 다른 쪽 단 부가 밀봉된 셀이 교대로 배치되어, 양단부가 각각 체크 무늬형으로 밀봉되도록 밀봉 부재 A 내지 D로 소정의 셀을 밀봉한다(「성형체 No.1 내지 3」과 「밀봉 부재 A 내지 D」의 조합은 표 3에 나타냄). 그 후, 마이크로파 및 열풍으로 건조한 후에 대기 분위기하에서 약 4OO℃에서 탈지하고, 다음에 Ar 불활성 분위기하에서 약 1450℃에서 소성하여 Si 결합 SiC의 허니컴 구조체를 얻었다(실시예1 내지 10, 비교예 l, 2).

허니컴 구조체의 칸막이 벽의 기공율은 수은 압입법으로 측정하고, 밀봉 부재의 기공율은 아르키메데스(Archimedes)법으로 측정했다.

얻어진 허니컴 구조체의 단부면을 광학 현미경으로 관찰하여 크랙의 유무를 조사했다. 그 결과를 표 3에 나타냈다. 여기서, 칸막이 벽이란 허니컴 구조체의 칸막이 벽을 말한다.

「밀봉 부재 저」란 예컨대 영율의 경우, 칸막이 벽의 영율 값보다 밀봉 부재의 영율 값 쪽이 낮은 것을 나타내고, 「밀봉 부재 고」란 예컨대 영율의 경우, 칸막이 벽의 영율 값보다 밀봉 부재의 영율 값 쪽이 높은 것을 나타낸다. 「칸막이 벽에 대한 밀봉 부재의 기공율 비율(%)」이란 밀봉 부재의 기공율을 칸막이 벽의 기공율로 나눈 값을 100 배한 값이다. 또한, 도 1과 같은 상태가 확인된 경우에는 단부면에 크랙은 발생하지 않으며, 도 2와 같은 상태가 확인된 경우에는 단부면에 크랙이 발생하고 있는 것으로 했다. 그리고, 「단부면에서의 크랙 발생 빈도(n=1OO)」란 실시예 1 내지 10, 비교예 1, 2의 허니컴 구조체를 각각 100 개씩 제작했을 때의 단부면에서 크랙이 발생한 허니컴 구조체의 개수를 나타낸 것을 말한 다. 또한, 100 개씩 제작했을 때에 크랙이 발생하지 않은 허니컴 구조체의 개수를 수율[크랙이 발생하지 않은 허니컴 구조체의 개수를 제작한 허니컴 구조체의 총수 100으로 나눠 100 배한 값(%)]로 하여 도 3에 나타냈다. 또한, 도 3에는 실시예 6, 8 내지 10 및 비교예 1, 2에 관한 데이터를 나타냈다. 도 3에 있어서, 「밀봉 부재의 기공율/칸막이 벽의 기공율(%)」이란 밀봉 부재의 기공율을 칸막이 벽의 기공율로 나눠 100 배한 값이다.

(표 3)

표 3으로부터 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 영율보다 밀봉 부재의 영율 쪽이 낮고, 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 강도보다 밀봉 부재의 강도 쪽이 낮으며, 허니컴 구조체의 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상일 때, 허니컴 구조체의 단부면에서의 크랙 발생 빈도(n=1OO)가 낮아지는 것을 알 수 있다. 전술한 실시예에서는 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 영율보다 밀봉 부재의 영율 쪽이 낮은 것, 허니컴 구조체의 칸막이 벽의 강도보다 밀봉 부재의 강도의 쪽이 낮은 것, 및 허니컴 구조체의 밀봉 부재의 기공율이 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것의, 3가지 조건을 동시에 만족하고 있지만, 이들 3가지 조건 중 적어도 하나가 충족되면, 허니컴 구조체의 단부면에서의 크랙 발생 빈도를 낮게 할 수 있다.

도 3으로부터,「밀봉 부재의 기공율/칸막이 벽의 기공율(%)」이 97% 보다 낮은 경우(비교예 1, 2)에는 수율이 매우 낮지만, 97% 이상인 실시예 9, 10에서는 수율이 비약적으로 향상하고, 105% 이상인 실시예 6, 8에서는 수율이 더욱 향상하여 100% 였다. 또한, 실시예 1 내지 5, 7에서도 실시예 6, 8과 마찬가지로 수율은 100% 였다(도시하지 않음).

상술한 바와 같이, 본 발명의 허니컴 구조체(제1, 제2 및 제3 측면)에 따르면, 매연 재생시나 소성시에 단부면에 크랙이 발생하기 어려워 내구성이 우수한 것이 된다.

Claims

칸막이 벽에 의해서 둘러싸이고 유체의 유로로서 기능하는 복수의 셀을 포함하며, 소정의 상기 셀의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서,

상기 밀봉 부재의 영율은 상기 칸막이 벽의 영율보다도 낮은 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 두께는 400 ㎛ 이하인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 허니컴 구조체.
제1항에 있어서, 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 단부면이 체크 무늬를 이루는 것인 허니컴 구조체.
칸막이 벽에 의해서 둘러싸이고 유체의 유로로서 기능하는 복수의 셀을 포함하며, 소정의 상기 셀의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서,

상기 밀봉 부재의 강도는 상기 칸막이 벽의 강도보다도 낮은 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 두께는 400 ㎛ 이하인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 허니컴 구조체.
제9항에 있어서, 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 단부면이 체크 무늬를 이루는 것인 허니컴 구조체.
칸막이 벽에 의해서 둘러싸이고 유체의 유로로서 기능하는 복수의 셀을 포함하며, 소정의 상기 셀의 한 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되고, 나머지 상기 셀의 다른 쪽 단부가 밀봉 부재에 의해 밀봉되어 이루어지는 허니컴 구조체로서,

상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 97% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 기공율은 상기 칸막이 벽의 기공율의 105% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 기공율은 46% 이상인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 두께는 400㎛ 이하인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 상기 칸막이 벽의 재질은 다공질 세라믹인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 재질은 탄화 규소질인 것인 허니컴 구조체.
제17항에 있어서, 한 쪽 단부가 밀봉된 상기 소정의 셀과, 다른 쪽 단부가 밀봉된 상기 나머지 셀이 교대로 배치되어, 단부면이 체크 무늬를 이루는 것인 허니컴 구조체.