專利名稱：陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。更具體地說，涉及一種，壓力損失增大及耐熱沖擊性降低所產(chǎn)生的負(fù)面影響、與、等靜壓強(qiáng)度提高及分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀的高精度化所產(chǎn)生的正面影響二者可平衡良好地得到協(xié)調(diào)的、適合作為汽車廢氣凈化催化劑載體等使用的、陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。除此之外，本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，也適合在柴油細(xì)目過濾器等中作過濾之用，或者在燃料電池改性器用催化劑載體等各種化學(xué)反應(yīng)器、熱交換體等用途中使用。
背景技術(shù)：
過去，汽車廢氣凈化用催化劑，是由陶瓷制造的蜂窩狀載體(蜂窩狀結(jié)構(gòu)體)地各通孔表面承載催化劑成分而形成所謂的蜂窩催化劑的，而由于其軸向強(qiáng)度高于橫截面方向(徑向)的強(qiáng)度，因而采用的是沿蜂窩狀載體的軸向進(jìn)行支撐的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，為防止沿其軸向進(jìn)行支撐時在外周部分附近出現(xiàn)破損，將外周部分的通孔分隔壁(分隔筋)做得比內(nèi)部厚，以提高蜂窩狀載體的軸向抗壓強(qiáng)度。
而最近，隨著引擎在大馬力輸出方面的發(fā)展，要求蜂窩催化劑上的壓力損失要小，而隨著廢氣排放管理的強(qiáng)化，要求整個催化劑載體能夠得到有效利用，為此，開始采用一種，對蜂窩催化劑載體不是沿軸向進(jìn)行支撐，而是從蜂窩催化劑載體的外周面進(jìn)行支撐的結(jié)構(gòu)。其一個原因是，隨著對廢氣排放進(jìn)行強(qiáng)制性管理，催化劑容量提高因而催化劑質(zhì)量增加，故相對于引擎的振動，軸向支撐時的支撐面積較小而不能夠充分得到支撐。
另一方面，為了提高催化劑的凈化性能，開始出現(xiàn)這樣一種動向，即，將蜂窩狀載體的通孔分隔壁的厚度減薄以減輕蜂窩狀載體的重量，從而減小催化劑的熱容量以提高凈化性能的暖機(jī)性能。
因此，出現(xiàn)這樣一種傾向，即，由于通孔分隔壁的薄壁化，蜂窩狀載體耐受來自外周面的外部壓力破壞的強(qiáng)度進(jìn)一步降低。
此外，由于近來廢氣排放管理進(jìn)一步加強(qiáng)，為了改善引擎燃燒條件、提高催化劑凈化性能，廢氣溫度在逐年升高，對蜂窩狀載體的耐熱沖擊性要求也越來越嚴(yán)格。
隨著如上所述通孔分隔壁的薄壁化、采用蜂窩狀載體外周面支撐結(jié)構(gòu)、以及、廢氣溫度的提高等，如何設(shè)定通孔分隔壁和蜂窩外壁的厚度、提高蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的等靜壓強(qiáng)度、以及、實(shí)現(xiàn)外形形狀和分隔壁形狀的高精度化成為重要的課題。
鑒于以上情況，特開昭54-110189號公報(bào)中，提出一種沿著蜂窩狀載體橫截面的中心方向?qū)⒎指舯诤穸扔幸?guī)律地減薄的結(jié)構(gòu)，但對于這種結(jié)構(gòu)，不能夠?qū)⒎指舯谠谡麄€蜂窩狀載體的范圍內(nèi)減薄，因此，蜂窩狀載體質(zhì)量較大，出現(xiàn)暖機(jī)特性方面的問題。而且，從壓力損失上講，也不適宜。
此外，特開昭54-150406號公報(bào)和特開昭55-147154號公報(bào)中，提出一種外周部的通孔分隔壁比內(nèi)部的通孔分隔壁厚的結(jié)構(gòu)，但絲毫未涉及蜂窩狀載體的外壁厚度，對通孔分隔壁相互間具體的厚度關(guān)系也未特別提及。
此外，這些現(xiàn)有技術(shù)，是內(nèi)部分隔壁厚度為0.15mm以上的較厚的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，而且是軸向支撐，因此，外壁厚度不是問題。如果說有什么問題的話，無非是有人指出若其外壁厚度過厚則耐熱沖擊性降低。
此外，再公開特許(國際公開號WO98/05602)中，提出一種陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其分隔壁平均厚度T為0.05～0.13mm，周壁平均厚度大于T，分隔壁與周壁的平均接觸寬度W之間的關(guān)系為，W≥T，并且0.7≥-(T/4)+0.18。
但是，雖然這種陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，對于防止邊緣在搬運(yùn)時被碰傷具有一定的效果，但壓力損失大、耐熱沖擊性差，而且，在提高等靜壓強(qiáng)度以及實(shí)現(xiàn)分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀高精度化方面，未必能夠充分滿足要求。
特別是，就實(shí)現(xiàn)分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀的高精度化而言，現(xiàn)實(shí)狀況是迄今尚未進(jìn)行過深入的研究。即，作為陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，一般來說，是例如將堇青石陶瓷用原材料，采用加工有柵格狀孔隙的擠壓頭擠壓成形，經(jīng)過干燥、燒結(jié)而成為成品的；而象迄今為止那樣分隔壁厚度為較厚的0.15mm以上時不會出現(xiàn)問題，但當(dāng)分隔壁厚度變薄時，分隔壁將由于后述原因在擠壓成形時容易變形，因而所得到的燒結(jié)體其等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果不能令人滿意，盡管如此，目前仍未對其進(jìn)行過充分的研究。對于變形的分隔壁，很小的力即可使其變形部位損壞。這是由于，只要分隔壁未發(fā)生變形并高精度成形，當(dāng)從外周面作用有壓力時，理論上將形成壓縮應(yīng)力場，蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的破壞是由于分隔壁壓曲或外壁壓曲而引起；而分隔壁存在變形時，在其變形部位產(chǎn)生彎曲應(yīng)力(拉伸方向的應(yīng)力)，因而容易受到破壞。一般來說，材料的抗拉強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，特別是，作為陶瓷材料，抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比(約為1/10)同金屬材料(約為1/3)相比要小得多，一旦分隔壁變形，強(qiáng)度將變得比通常情況下低得多而容易破壞。
本發(fā)明是鑒于上述問題而創(chuàng)造出來的，其目的是，提供一種，壓力損失增大及耐熱沖擊性降低所產(chǎn)生的負(fù)面影響、與、等靜壓強(qiáng)度提高及分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀的高精度化所產(chǎn)生的正面影響二者可平衡良好地得到協(xié)調(diào)的、適合作為汽車廢氣凈化催化劑載體等使用的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。發(fā)明的公開
作為本發(fā)明人，為實(shí)現(xiàn)上述目的，在考慮到最近的蜂窩狀載體的分隔壁的薄壁化的情況下，進(jìn)行了包括后述的各種試驗(yàn)在內(nèi)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)象現(xiàn)有技術(shù)中所見到的那樣僅僅使形成外周部通孔的分隔壁加厚是不夠的，還必須考慮蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的擠壓成形特性，為此，不僅考慮最外周通孔的分隔壁厚度與內(nèi)部(基本)通孔的分隔壁厚度之間的關(guān)系，而且還考慮基本通孔分隔壁厚度以及外壁厚度，與此同時，著眼于，基本通孔分隔壁厚度，與，以最外周通孔為起點(diǎn)而由此向內(nèi)連續(xù)的特定范圍內(nèi)的外周通孔的某一個終點(diǎn)通孔為止的各個分隔壁厚度，之間的關(guān)系，進(jìn)行蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的設(shè)計(jì)，這樣便能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的；從而完成了本發(fā)明。
以往認(rèn)為，外壁厚度加厚可提高承受外周面壓力的強(qiáng)度，但實(shí)際上，對于外徑φ90mm、長度110mm、通孔形狀為正方形、分隔壁厚度0.11mm、通孔密度為9.3×105通孔/m2(分隔壁間隔1.04mm)的堇青石薄壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，制作出外壁厚度在0.1～0.9mm之間改變的試品實(shí)施等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果，如圖5所示，有這樣一種傾向，即，即使外壁厚度從0.4mm再加厚，強(qiáng)度不僅沒有提高反而降低。
只加厚外壁厚度其等靜壓強(qiáng)度也未得到提高的原因，可以認(rèn)為是由于，隨著外壁厚度加厚，作為擠壓成形剛剛結(jié)束時的成形體，其外周通孔的分隔壁(分隔筋)形狀的變形量增加，而且變形分隔壁的數(shù)量增加。關(guān)于這一點(diǎn)，雖然可以認(rèn)為是由于，在外壁厚度加厚的場合，擠壓成形時原料在流過擠壓頭的孔隙時，流過形成外壁的孔隙的原料流量增加，因而外周通孔的分隔筋被向外壁側(cè)拉動，外壁處原料的流動與分隔壁處原料的流動失衡；但作為其主要原因，可以認(rèn)為是由于，分隔壁自身因變薄而容易發(fā)生壓曲變形，以及，擠壓成形后對蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外周面以胎具進(jìn)行阻擋時蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的自重導(dǎo)致蜂窩狀結(jié)構(gòu)體變形從而使外壁及內(nèi)部的分隔壁、特別是外周部分隔壁的形狀變形?？梢哉J(rèn)為，這種影響，隨著分隔壁變薄以及隨著結(jié)構(gòu)體尺寸增大而增大。
根據(jù)材料力學(xué)，抗壓曲強(qiáng)度基本上如下式所示，與分隔壁厚度的平方成正比。由該式可知，分隔壁的薄壁化對蜂窩狀載體的強(qiáng)度具有非常大的影響。
抗壓曲強(qiáng)度P＝(kπ2E)×(t/L)2
(k系數(shù)，E楊氏模量，L分隔壁長度，t分隔壁厚度)
此外，如圖6所示，實(shí)施將分隔壁厚度為0.11mm的載體在電爐內(nèi)加熱既定時間使之溫度均勻后從爐內(nèi)取出的過冷卻耐熱沖擊性試驗(yàn)的結(jié)果，耐熱沖擊性隨著外壁厚度加厚而降低這一點(diǎn)得到確認(rèn)，而外壁厚度為0.7mm以上時耐熱沖擊性降低的傾向更為顯著?？梢哉J(rèn)為這是由于，外壁加厚使得外壁本身熱容量的影響也變大，外壁內(nèi)外的溫差增大。
如上述特開昭54-150406號公報(bào)所公開的那樣，在外壁上設(shè)置缺口以減小熱容量的想法，在外壁足夠厚時具有意義，但對于使用分隔壁厚度為0.12mm以下極薄的分隔壁的場合，如前所述，外壁無法隨意加厚，因此對缺口的效果不能寄托太大的期望。反而存在著使外壁剛性減小的危險(xiǎn)。
此外，如現(xiàn)有技術(shù)那樣，對外周部的分隔壁厚度比內(nèi)部(基本)的分隔壁厚的載體的強(qiáng)度進(jìn)行測定的結(jié)果表明，強(qiáng)度的確提高了，但其厚度過厚時，反而出現(xiàn)了強(qiáng)度降低的傾向。對最外周分隔壁厚度相當(dāng)厚的載體進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，最外周部的分隔壁的形狀已發(fā)生變形。可以認(rèn)為這是由于，與前述的、即使外壁厚度加厚等靜壓強(qiáng)度也未得到提高的原因相同的原因所致。與外壁同樣，隨意加厚外周部的分隔壁厚度未必有助于提高等靜壓強(qiáng)度。
圖7示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)，將由此起到第2～20個的某一個通孔為止的各個分隔壁厚度，從基本分隔壁厚度(75μm)依次分別加厚到100、150以及200μm而對等靜壓強(qiáng)度(％)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖7可知，即使將第1～4個為止的通孔的分隔壁厚度加厚，等靜壓強(qiáng)度提高的幅度仍較小，而加厚第5～15個的某一個通孔為止的各個分隔壁厚度時，發(fā)現(xiàn)等靜壓強(qiáng)度有顯著提高，還發(fā)現(xiàn)，即使將第5～20個通孔的分隔壁厚度加厚，提高幅度穩(wěn)定不變。第1～2個為止的壁厚加厚時完全未見強(qiáng)度提高，而從第3個以上開始出現(xiàn)提高的苗頭，從第5個起明顯提高。
此外，對蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的外形尺寸作各種改變而進(jìn)行研究的結(jié)果，作為直徑144mm以上或具有與之同等橫截面積的橢圓形等橫截面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，當(dāng)?shù)降?0～30個的某一個通孔為止的各個分隔壁厚度加厚時，其強(qiáng)度提高，而即使將第10～40個通孔分隔壁加厚，強(qiáng)度提高的幅度穩(wěn)定，即呈現(xiàn)出與前述同樣的傾向。
圖8示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第13個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr13)，在其與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.00～3.00之間的范圍內(nèi)依次加厚而對等靜壓強(qiáng)度(％)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖8可知，在與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.10處，等靜壓強(qiáng)度急劇提高，[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為2.5處，其提高的幅度穩(wěn)定下來。
圖9是圖8的局部放大圖。由圖9可知，等靜壓強(qiáng)度的急劇提高持續(xù)到[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.20之處，因此最好是，取[(Tr1～Tr13)/(Tc)]在1.20以上作為條件。


圖10示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第13個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr13)，在其與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.00～3.00的范圍內(nèi)依次加厚而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖10可知，從[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為3.00處起，壓力損失急劇增大，因此，作為[(Tr1～Tr13)/(Tc)]，通常取3.00以下為條件，實(shí)用上取2.50以下作為條件為宜，而最好是取1.60以下作為條件。
圖11分別示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第15個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr15)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr15)/(Tc)]為2.0而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形1)；在情形1的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使第16～20個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面呈倒置梯形的形狀且朝向內(nèi)方依次減薄，的狀況變化，并使其最薄部位的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同的場合(情形2)；在情形1的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使第16～20個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面呈繞線軸形狀且朝向內(nèi)方依次減薄，的狀況變化，并使其最薄部位的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同的場合(情形3)；最外周通孔的分隔壁厚度(Tr1)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1)/(Tc)]為2.0，并且使第2個以后的通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面呈倒置梯形的形狀且朝向內(nèi)方依次減薄，的狀況變化，并使其最薄部位的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形4)；最外周通孔的分隔壁厚度(Tr1)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1)/(Tc)]為2.0，并且使第2個之后的通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面呈繞線軸形狀且朝向內(nèi)方依次減薄，的狀況變化，并使其最薄部位的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形5)。由圖11可知，情形1～情形3的壓力損失大，因而在不希望壓力損失增大的場合，最好是，象情形4～情形5那樣，使最外周通孔內(nèi)方的通孔的分隔壁厚度依次減薄。
圖12示出，在圖11的場合下，替代壓力損失的測定而對耐熱沖擊性比(％)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖12可知，與情形1相比，在如情形2～5那樣，從既定位置的通孔起，使通孔分隔壁厚度朝向內(nèi)方依次減薄地變化的場合，可使耐熱沖擊性比得到提高。
圖13示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)，使由此到第30個為止的某一個通孔為止的各個通孔的分隔壁的厚度(Tr1～Tr30)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr30)/(Tc)]為2.0而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖13可知，從加厚的通孔數(shù)超過第20個之處起，壓力損失開始增大。
圖14示出，以最外周的通孔為起點(diǎn)，使由此到第20個為止的某一個通孔為止的各個通孔的分隔壁的厚度(Tr1～Tr20)，以，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr20)/(Tc)]＝1.60依次加厚而對外形輪廓度(mm)進(jìn)行測定的結(jié)果。由圖14可知，從加厚的通孔數(shù)超過第5個之處起外形輪廓度(尺寸精度)提高，在第15個通孔處，與厚度同分隔壁厚度不改變的基本通孔相同的場合相比，形狀精度為其一半?？梢哉J(rèn)為這是由于，通過外周部分隔壁的厚壁化，剛性得到提高，從結(jié)構(gòu)體成形到燒結(jié)的工序中其變形有效得到抑制。此外，也有助于提高成形的均勻性。
作為進(jìn)行上述研究的結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，可提供下述陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。作為一種由，形成多個彼此相鄰的通孔(貫通路徑)組成的復(fù)合體的通孔分隔壁(分隔筋)、以及、圍繞位于該通孔復(fù)合體最外周的最外周通孔對其進(jìn)行保持的蜂窩外壁，構(gòu)成的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，通孔分隔壁的基本壁厚(基本通孔分隔壁厚度)(Tc)為Tc≤0.12mm、蜂窩外壁厚度(Ts)為Ts≥0.05mm、以及、通孔的開口率(P)為P≥80％，并且，以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系。
在這里，所說的“向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔”，是指，以“第1起點(diǎn)通孔”為第1個，即，“第1起點(diǎn)通孔”也被賦予序號時的、第3～20個范圍內(nèi)的某一個通孔。后述的“第2終點(diǎn)通孔”及“第3終點(diǎn)通孔”也同樣。如上述[1]所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～15個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～15)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～15)/Tc≤3.00的關(guān)系。如上述[1]或[2]所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈以短邊作為厚度的長方形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該長方形的短邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的短邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。如上述[1]或[2]所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該倒置梯形的下底依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下底的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。如上述[1]或[2]所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。如上述[1]所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，最外周通孔的通孔分隔壁厚度(Tr1)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤Tr1/Tc≤3.00的關(guān)系，并且，以最外周通孔為第3起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第3終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面，呈以短邊作為厚度的長方形形狀、內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀、或者、內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀，并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁，該長方形的短邊、倒置梯形的下底、或者繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的短邊、下底、或者下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。如上述[1]～[6]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤2.50的關(guān)系。如上述[1]～[6]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.20≤(Tr1～Tr5～20)/Tc≤1.60的關(guān)系。如上述[1]～[8]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說通孔的截面形狀為三角形以上的多角形。如上述[1]～[9]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說蜂窩外壁的截面形狀，是圓、橢圓、長圓、梯形、三角形、四角形、六角形、或左右非對稱的異形形狀。如上述[1]～[10]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，在所說蜂窩外壁的截面形狀為圓形的場合，其直徑為144mm以上，在其截面面積為圓形以外的形狀的場合，具有與所說圓形的場合同等的截面面，并且，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，以由所說最外周通孔向內(nèi)方連續(xù)的第10～40個范圍內(nèi)的某一個通孔為所說第1終點(diǎn)通孔，各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr10～40)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr10～40)/Tc≤3.00的關(guān)系。如上述[1]～[10]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，在所說蜂窩外壁的截面形狀為圓形的場合，其直徑為144mm以上，在其截面面積為圓形以外的形狀的場合，具有與所說圓形的場合同等的截面面，并且，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，以由所說最外周通孔向內(nèi)方連續(xù)的第10～30個范圍內(nèi)的某一個通孔為所說第1終點(diǎn)通孔，各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr10～30)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr10～30)/Tc≤3.00的關(guān)系。如上述[1]～[12]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說通孔分隔壁和所說蜂窩外壁，是由從堇青石、礬土、莫來石、氮化硅、鋁鈦酸鹽(AT)、氧化鋯及碳化硅中選擇的至少一種材料形成。如上述[1]～[13]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，用作汽車廢氣凈化催化劑用載體。如上述[1]～[14]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，催化劑成分被載持在所說通孔分隔壁的表面，從所說蜂窩外壁的外周面進(jìn)行支撐而組裝在催化劑轉(zhuǎn)換器中。如上述[1]～[15]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，所說通孔的角部，具有不大于1.2mm的曲率半徑。
如上述[1]～[16]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，在所說通孔分隔壁與所說蜂窩外壁二者相交處，具有不大于1.2mm的曲率半徑。如上述[1]～[17]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體為有通孔變形的結(jié)構(gòu)體，在其直徑為120mm以下的場合，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔是第3～5個通孔，而在其直徑超過120mm的場合，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔是第6～20個通孔。關(guān)于“通孔變形”將在后面敘述。如上述[1]～[18]之一所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，從所說第1起點(diǎn)通孔到所說第1終點(diǎn)通孔為止、從所說第2起點(diǎn)通孔到所說第2終點(diǎn)通孔為止、或從所說第3起點(diǎn)通孔到所說第3終點(diǎn)通孔為止的通孔中，至少一組以上的彼此相鄰的通孔之間的邊界部，具有在通孔(貫通路徑)的形成方向上呈波形形狀的波型通孔分隔壁。
如以上所說明的，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種，壓力損失增大及耐熱沖擊性降低所產(chǎn)生的負(fù)面影響、與、等靜壓強(qiáng)度提高及分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀的高精度化所產(chǎn)生的正面影響二者可平衡良好地得到協(xié)調(diào)的、適合作為汽車廢氣凈化催化劑載體等使用的、陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。附圖的簡單說明
圖1(a)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的一個例子以示意方式加以展示的立體圖。圖1(b)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的一個例子以示意方式加以展示的俯視圖。圖2(a)是圖1(b)的A部的局部放大圖。圖2(b)是將圖2(a)進(jìn)一步放大的放大圖。圖3(a)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的這樣一個例子以示意方式加以展示的剖視圖，即，以在內(nèi)方與第1終點(diǎn)通孔相鄰的通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該倒置梯形的下底依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下底的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。圖3(b)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的這樣一個例子以示意方式加以展示的剖視圖，即，以在內(nèi)方與第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。圖3(c)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的這樣一個例子以示意方式加以展示的剖視圖，即，以在內(nèi)方與第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈以短邊作為厚度的長方形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該長方形的短邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的短邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。圖4是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(蜂窩狀載體)組裝在轉(zhuǎn)換器容器中的例子以示意方式加以展示的說明圖。圖5是對，外徑φ90mm、長110mm、通孔形狀為正方形、分隔壁厚度0.11mm、通孔數(shù)量600cpsi(分隔壁間隔1.04mm)的堇青石薄壁蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，制作出外壁厚度在0.1～0.9mm之間改變的試品實(shí)施等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果，加以展示曲線圖。圖6是對，實(shí)施將分隔壁厚度為0.11mm的載體在電爐內(nèi)加熱既定時間使之溫度均勻后從爐內(nèi)取出的過冷卻耐熱沖擊性試驗(yàn)的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖7是對，以最外周的通孔為起點(diǎn)，將由此起到第2～20個的某一個通孔為止的各個分隔壁厚度，從基本分隔壁厚度(75μm)依次分別加厚到100、150以及200μm而對等靜壓強(qiáng)度(％)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖8是對，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第13個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr13)，在其與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.00～3.00的范圍內(nèi)依次加厚而對等靜壓強(qiáng)度(％)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖9是圖8的局部放大圖。圖10是對，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第13個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr13)，在其與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr13)/(Tc)]為1.00～3.00的范圍內(nèi)依次加厚而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖11分別示出以下場合下的曲線以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第15個為止的通孔的各個分隔壁的厚度(Tr1～Tr15)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr15)/(Tc)]為2.0而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形1)；在情形1的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使第16～20個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該倒置梯形的下底依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下底的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同的場合(情形2)；在情形1的基礎(chǔ)上，進(jìn)而使第16～20個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同的場合(情形3)；最外周通孔的分隔壁厚度(Tr1)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1)/(Tc)]為2.0，并且使第2個以后的通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該倒置梯形的下底依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下底的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形4)；最外周通孔的分隔壁厚度(Tr1)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1)/(Tc)]為2.0，并且使第2個之后的通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的場合(情形5)。圖12是對，在圖11的場合下，替代壓力損失的測定而對耐熱沖擊性比(％)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖13是對，以最外周的通孔為起點(diǎn)，使由此到第30個為止的某一個通孔為止的各個通孔的分隔壁的厚度(Tr1～Tr30)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr30)/(Tc)]為2.0而對壓力損失(％)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖14是對，以最外周的通孔為起點(diǎn)，使由此到第20個為止的某一個通孔為止的各個通孔的分隔壁的厚度(Tr1～Tr20)，以與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比[(Tr1～Tr20)/(Tc)]＝1.60依次加厚而對外形輪廓度(mm)進(jìn)行測定的結(jié)果，加以展示的曲線圖。圖15是對通孔變形的概念以示意方式加以展示的說明圖。圖16是對陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的直徑與強(qiáng)度提高之間的關(guān)系加以展示的說明圖。圖17是對在通孔(貫通路徑)的形成方向上呈波形形狀的波型通孔分隔壁以模式方式加以展示的立體圖。圖18是對等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)中使用的試驗(yàn)裝置以示意方式加以展示的說明圖。圖19是對等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)方法中所使用的1200℃×循環(huán)的冷熱循環(huán)加以展示的說明圖。發(fā)明的最佳實(shí)施形式
下面，對本發(fā)明的最佳實(shí)施形式進(jìn)行具體的說明。
如上所述，本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，是由，形成多個彼此相鄰的通孔(貫通路徑)組成的復(fù)合體的通孔分隔壁(分隔筋)、以及、圍繞位于該通孔復(fù)合體最外周的最外周通孔對其進(jìn)行保持的蜂窩外壁，構(gòu)成的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，通孔分隔壁的基本壁厚(基本通孔分隔壁厚度)(Tc)為Tc≤0.12mm、蜂窩外壁厚度(Ts)為Ts≥0.05mm、以及、通孔的開口率(P)為P≥80％，并且，以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個的范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系。
如上所述，對于本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，在，其構(gòu)成蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的通孔分隔壁的基本通孔分隔壁厚度(Tc)為0.12mm以下，而最好是0.07mm以下，蜂窩外壁厚度(Ts)為0.05mm以上，而最好是0.1mm以上，基本通孔部分的開口率(P)為80％，的條件下，這樣進(jìn)行設(shè)定，即，以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～15個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁的厚度(Tr1～Tr3～15)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr3～15)/Tc≤3.00的關(guān)系，而最好是1.10≤(Tr1～Tr5～15)/Tc≤2.50，若為1.20≤(Tr1～Tr3～15)/Tc≤1.60則更好，從而使薄壁化的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其壓力損失增大所產(chǎn)生的負(fù)面影響和耐熱沖擊性提高所產(chǎn)生的正面影響二者能夠平衡良好地得到協(xié)調(diào)，同時，能夠?qū)崿F(xiàn)等靜壓強(qiáng)度的提高以及分隔壁形狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體外形形狀的高精度化。
下面，就本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的實(shí)施形式，結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1(a)是對本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的一個例子以示意方式加以展示的立體圖，圖1(b)是其俯視圖。陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體1，由以通孔分隔壁2分隔的多個貫通孔(通孔)3的復(fù)合體構(gòu)成。蜂窩外壁4圍繞位于通孔3的復(fù)合體的最外周位置上的最外周通孔對其進(jìn)行保持。
圖2(a)是圖1(b)的A部的局部放大圖，圖2(b)是將圖1(b)進(jìn)一步放大的放大圖。如圖2(a)、(b)所示，與外壁4最接近的有最外周通孔(第1起點(diǎn)通孔)8，由最外周通孔(第1起點(diǎn)通孔)8向內(nèi)方連續(xù)有第2個通孔9。最外周通孔(第1起點(diǎn)通孔)8的分隔壁厚度以Tr1表示，而第2個通孔9的分隔壁厚度以Tr2表示。同樣地，第3～15個范圍內(nèi)的某一個通孔(第1終點(diǎn)通孔)10的分隔壁的厚度以Tr3～15表示。通孔分隔壁2分為外周通孔分隔壁2a和基本通孔分隔壁2b兩大類。
本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，是以最外周通孔為起點(diǎn)，將由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～15個范圍內(nèi)的某一個終點(diǎn)通孔為止的、各個分隔壁厚度(Tr1～Tr3～15)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間的關(guān)系，定為1.10≤(Tr1～Tr3～15)/Tc≤3.00。
若該值[(Tr1～Tr3～15)/Tc]不足1.10，則等靜壓強(qiáng)度得不到改善，而超過3.00，壓力損失將增大。
如上所述，作為本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體1，從最外周通孔(第1個通孔)到向內(nèi)方連續(xù)的第3～15個的某一個通孔為止的、各個通孔分隔壁的厚度(Tr1～Tr3～15)，是與基本通孔分隔壁厚度(Tc)成特定的比例加厚的，但即使使第1～2個通孔的分隔壁厚度(Tr1～Tr2)以特定的比例加厚，等靜壓強(qiáng)度和外形輪廓度(分隔壁形狀精度)也未見改善，而當(dāng)將比第15個更靠內(nèi)方的通孔的分隔壁厚度以特定比例加厚時，不僅壓力損失增大，而且由于載體的質(zhì)量將大到既定值以上，熱容量也要增加，會對冷啟動時催化劑的暖機(jī)性能產(chǎn)生不良影響。
如圖3(a)～圖3(c)所分別示出的，作為本發(fā)明的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，最好是，以在內(nèi)方與第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁的厚度，以，各個分隔壁的、以與通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈以短邊作為厚度的長方形形狀(圖3(c))、內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀(圖3(a))、或者、內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀(圖3(b))，并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該長方形的短邊、倒置梯形的下底或繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化(變短的比例只要在1.10～3.00的范圍內(nèi)即可)，并使具有最短的短邊、下底或下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。這樣構(gòu)成，可減小壓力損失、提高耐熱沖擊性比。
此外，為了防止由于外周部通孔的分隔壁的厚壁化而使蜂窩狀載體的重量增加，也可以做成這樣，即，使蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的最外周通孔分隔壁與外壁二者相連接的部位突起(接點(diǎn)突起)，或者使相鄰的分隔壁，在其隨著分隔壁間隔變窄而與外壁連接的部位，至少在這些分隔壁之間向外壁的內(nèi)側(cè)突起(V形連接突起)，從而在保證上述分隔壁(分隔筋)形狀的高精度化、等靜壓強(qiáng)度提高等效果的情況下，將通孔分隔壁的厚度相對減薄。
具體地說，最好是，通孔的拐角部，具有不大于1.2mm的曲率半徑，此外，最好是，在通孔分隔壁與蜂窩外壁二者相交處，具有不大于1.2mm的曲率半徑。
此外，作為本發(fā)明，最好是，最外周通孔的通孔分隔壁厚度(Tr1)，與所示基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤Tr1/Tc≤3.00的關(guān)系，而且，以最外周通孔為第3起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第3終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁的厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系，并且以，各個分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面切開的截面，呈以短邊作為厚度的長方形形狀、內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀、或者內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并隨著成為通孔分隔壁該長方形的短邊、倒置梯形的下底或繞線軸形狀的下邊依次變短，的狀況變化，并使具有最短的短邊、下底或下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。這樣構(gòu)成，可減小壓力損失、提高耐熱沖擊性比。
此外，本發(fā)明中，還將各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間的關(guān)系，如上所述限定為，1.10≤(Tr1～Tr5～20)/Tc≤2.50、最好是1.20≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤1.60，取這樣的條件，對于需要考慮壓力損失的場合，具有實(shí)用效果。
此外，對于本發(fā)明中所采用的通孔的截面形狀并無特別限制，例如可列舉出做成三角形以上的多角形形狀的例子。其中，以正方形、長方形、以及六角形中的某一種為宜。
此外，作為本發(fā)明中所采用的蜂窩外壁的截面形狀，例如可列舉出圓、橢圓、長圓、梯形、三角形、四角形、六角形或左右非對稱的異形形狀。而其中，以圓、橢圓、長圓為宜。
此外，近年來，出現(xiàn)了蜂窩狀載體安裝在卡車等大型車輛中的機(jī)會也在增多的趨勢，出現(xiàn)了使用大型載體作為蜂窩狀載體的需求。在采用大型蜂窩狀載體的場合(蜂窩外壁的截面形狀為圓形時，其直徑為144mm以上，而其截面形狀為圓形之外的其它形狀時，以具有與圓形時同等的截面面積作為條件)，最好是這樣構(gòu)成，即，以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，而以由最外周通孔到向內(nèi)方連續(xù)的第10～40個而最好是第10～30個的范圍內(nèi)的某一個通孔為第1終點(diǎn)通孔，總體上使厚壁化部分延長，并使各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr10～40)而最好是(Tr1～Tr10～30)的、與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之比(Tr1～Tr10～40)/Tc而最好是(Tr1～Tr10～20)/Tc，在一般情況下為1.10～3.00、從實(shí)用上考慮為1.10～2.50、進(jìn)一步從實(shí)用上考慮為1.20～1.60。
此外，作為本發(fā)明中所使用的通孔分隔壁及蜂窩外壁，例如可列舉出，由從堇青石、礬土、莫來石、氮化硅、鋁鈦酸鹽(AT)、氧化鋯及碳化硅中選出的至少一種材料形成。
圖4是對本發(fā)明的蜂窩狀載體組裝在轉(zhuǎn)換器容器中的例子以示意方式加以展示的說明圖，蜂窩狀載體13是以外周面得到環(huán)12的支撐而組裝在轉(zhuǎn)換器容器11內(nèi)的。對于環(huán)12并無特別限制，但通常使用金屬網(wǎng)制作的環(huán)。另外，最好是，在轉(zhuǎn)換器容器11與蜂窩狀載體13的外周面之間，中介有墊、布等緩沖件14。
下面，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的任何限制。
對于由實(shí)施例獲得的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，以如下所示的方法對其性能進(jìn)行了評價。等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)
依據(jù)社團(tuán)法人自動車技術(shù)會發(fā)行的汽車標(biāo)準(zhǔn)JASO標(biāo)準(zhǔn)M505-87進(jìn)行試驗(yàn)和評價。表1中，分為“未提高”(與標(biāo)準(zhǔn)制品相比其性能未見有意義的差別的提高)、“稍有提高”、以及“提高”3個檔次進(jìn)行評價。耐熱沖擊性試驗(yàn)
屬于這樣一種試驗(yàn)，即，將室溫蜂窩狀載體放入保溫在比室溫高既定溫度的電爐內(nèi)并保持20分鐘后，將載體取出放在耐火磚上，觀察其外觀并以金屬棒輕輕敲擊載體外周部。若載體上未發(fā)現(xiàn)裂紋，并且敲擊時發(fā)出金屬聲而不是發(fā)悶的聲音則合格，將電爐爐內(nèi)溫度以50℃為一檔依次升高并每升高一檔進(jìn)行同樣的檢查直到變?yōu)椴缓细駷橹狗磸?fù)進(jìn)行。當(dāng)高于室溫950℃時變?yōu)椴缓细駮r，稱耐熱沖擊性為900℃之差。外形輪廓度試驗(yàn)
使用三維測定裝置對外周的輪廓度進(jìn)行測定。壓力損失試驗(yàn)
在2升4缸引擎上安裝具備帶催化劑蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的轉(zhuǎn)換器，測出轉(zhuǎn)換器入口和出口的壓力差作為壓力損失。實(shí)施例1～53、比較例1～25
作為試品，將由滑石、高嶺土、礬土、水、粘合劑混練而成的原料，擠壓成形后進(jìn)行燒結(jié)，制作出四角通孔結(jié)構(gòu)的、直徑106mm、長度155mm、蜂窩外壁厚度0.2mm、開口率80％以上的堇青石蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。此時，將通孔結(jié)構(gòu)、基本分隔壁厚度、外周厚壁化通孔數(shù)、外周厚壁化通孔的分隔壁厚度、厚壁化分隔壁厚度與基本分隔壁厚度之比等按表1加以改變而進(jìn)行制作。對所獲得的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體(載體)，實(shí)施等靜壓強(qiáng)度試驗(yàn)、耐熱沖擊性試驗(yàn)以及外形輪廓度試驗(yàn)。其結(jié)果示于表1～4。
實(shí)施例18是這樣一種實(shí)施例，即，以最外周的通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第15個為止的通孔的各個通孔的分隔壁厚度為0.150mm，并使第16～20個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面呈倒置梯形形狀并且朝向內(nèi)方依次變薄，的狀況變化，并使其最薄部的厚度與0.075mm的基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。實(shí)施例19中，其余與實(shí)施例18相同而以截面呈繞線軸形狀并且朝向內(nèi)方依次變薄地變化。實(shí)施例21和實(shí)施例22是這樣一種實(shí)施例，即，以最外周通孔為起點(diǎn)通孔，使由此到第20個通孔為止的、各個通孔的分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的截面為倒置梯形形狀或線軸形狀并且朝向內(nèi)方依次變薄，的狀況變化，并使其最薄部的厚度與0.075mm的基本通孔分隔壁厚度(Tc)相同。實(shí)施例50、51、52和53也同樣。
表1
表2
表3
表4
由表1～4可知，在本發(fā)明的重要條件得到滿足的場合，得到了良好的結(jié)果。此外，采用三角通孔、六角通孔等其它通孔結(jié)構(gòu)時，也得到同樣的結(jié)果。
另外，上述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體性能的評價，是在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體通孔無變形的情況下進(jìn)行的，但即使在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體通孔有變形的情況下，當(dāng)各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系時，仍能夠確認(rèn)其有效。
在這里，所謂“通孔變形”，是指如圖15所示，通孔分隔壁(分隔筋)相對于中心軸發(fā)生變形。此時，意味著變形量為通孔分隔壁(分隔筋)厚度的1.1～5.0倍。
此外，在陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體有“通孔變形”的情況下，在，其直徑為120mm以下時，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔為第3～5個的某一個通孔，其直徑為超過120mm時，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔為第6～20個的某一個通孔的場合，在強(qiáng)度方面獲得了滿意效果這一點(diǎn)得到確認(rèn)。即，如圖16所示，在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的直徑為120mm以下時，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔為第3～5個通孔的場合，與不采用增強(qiáng)性通孔的、具有一般通孔分隔壁的場合相比，得到了強(qiáng)度提高2倍這一令人滿意的效果；并且，在陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的直徑超過120mm時，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔為第6～20個通孔的場合，與不采用增強(qiáng)性通孔的、具有一般通孔分隔壁的場合相比，得到了強(qiáng)度提高2倍這一滿意的效果。在這里，在蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的直徑超過120mm時、即使第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔為第3～5個通孔的場合，與不采用增強(qiáng)性通孔的、具有一般通孔分隔壁的場合相比，仍得到了強(qiáng)度提高1.2倍這樣的效果。
此外，除了上述蜂窩狀結(jié)構(gòu)體性能的評價結(jié)果之外，還有一點(diǎn)得到了確認(rèn)，即，作為如圖17所示，從起點(diǎn)通孔到終點(diǎn)通孔的通孔中，在至少一組以上的彼此相鄰的通孔之間(圖17中，Rx和Ry的一組)的邊界部，具有在通孔(貫通路徑)的形成方向上具有呈波形形狀的波型通孔分隔壁這樣一種蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，與具備不具有波形形狀的普通通孔分隔壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體相比，具有優(yōu)異的耐熱沖擊性。也就是說，對于包括至少具有波形形狀的邊界部的部位，在后述的燃燒試驗(yàn)(觀察有無裂紋產(chǎn)生的試驗(yàn))中，進(jìn)行10次1200℃下加熱5分鐘、冷卻5分鐘的循環(huán)，通過該試驗(yàn)可以確認(rèn)，具有波型通孔分隔壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，與具備不具有波形形狀的普通通孔分隔壁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體相比，具有優(yōu)異的耐熱沖擊性(不易產(chǎn)生裂紋)。在這里，所采用的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的形狀，與實(shí)施例1中采用的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體的材質(zhì)、形狀相同。燃燒試驗(yàn)
使用圖18所示的試驗(yàn)裝置。該裝置是，瑪蒙特(マ-モント)型號No.3排氣模擬器或其同等裝置，或者是日本礙子(株式會社)制造的水壓式等靜壓試驗(yàn)裝置或其同等裝置。如圖18所示，該裝置由主燃燒嘴101、輔助燃燒嘴102、燃燒室103、旁路104、保持器105等構(gòu)成。向燃燒室103中供給LPG106和加熱用空氣107并以超級火花塞108點(diǎn)火使之燃燒。此外，將試品110設(shè)置在保持器105中，在試品110附近分別設(shè)置熱電偶109。另外，旁路104，是用來交替供給加熱用空氣107和冷卻用空氣111的，以對試品110實(shí)施冷熱循環(huán)。
其試驗(yàn)方法是，首先，將支撐件(未圖示)卷繞在試品110上，將試品110以其外側(cè)不會有氣體通過地設(shè)置在保持器105中。其次，從試品110的氣體入口側(cè)端面中心向上游離開5mm設(shè)置熱電偶109。之后，對試品110實(shí)施圖19所示的1200℃×10次冷熱循環(huán)。最后，觀察試品110上有無裂紋產(chǎn)生。加熱時的氣體流量為1.0Nm3/分。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
本發(fā)明的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，適合作為催化劑載體等，特別是，各種汽車的廢氣凈化催化劑載體等使用。此外，除了在上述催化劑載體等用途中使用之外，本發(fā)明的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體還適合在柴油細(xì)目過濾器等中作過濾之用、在燃料電池改質(zhì)器用催化劑載體等各種化學(xué)反應(yīng)器、熱交換體等用途中使用。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，由形成多個彼此相鄰的通孔(貫通路徑)組成的復(fù)合體的通孔分隔壁(分隔筋)、以及、圍繞位于該通孔復(fù)合體最外周的最外周通孔對其進(jìn)行保持的蜂窩外壁構(gòu)成，
通孔分隔壁的基本壁厚(基本通孔分隔壁厚度)(Tc)為Tc≤0.12mm、蜂窩外壁厚度(Ts)為Ts≥0.05mm、以及、通孔的開口率(P)為P≥80％，并且，
以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～15個范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～15)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～15)/Tc≤3.00的關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1或2所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈以短邊作為厚度的長方形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該長方形的短邊依次變短的狀況變化，并使具有最短的短邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)一致。
4.如權(quán)利要求1或2所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該倒置梯形的下底依次變短的狀況變化，并使具有最短的下底的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)一致。
5.如權(quán)利要求1或2所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，以在內(nèi)方與所說第1終點(diǎn)通孔相鄰的下一個通孔為第1第2起點(diǎn)通孔，使由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～5個范圍內(nèi)的某一個第2終點(diǎn)通孔為止的各個通孔分隔壁厚度，以，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面呈內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁該繞線軸形狀的下邊依次變短的狀況變化，并使具有最短的下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)一致。
6.如權(quán)利要求1所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，最外周通孔的通孔分隔壁厚度(Tr1)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤Tr1/Tc≤3.00的關(guān)系，并且，以最外周通孔為第3起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第3～20個范圍內(nèi)的某一個第3終點(diǎn)通孔為止的、各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤3.00的關(guān)系，各個通孔分隔壁的、以與所說通孔(貫通路徑)的形成方向相垂直的平面所切開的截面，呈以短邊作為厚度的長方形形狀、內(nèi)方一側(cè)具有短的下底作為厚度的倒置梯形形狀、或者、內(nèi)方一側(cè)具有短的下邊作為厚度的繞線軸形狀，并且隨著成為內(nèi)方的通孔分隔壁，該長方形的短邊、倒置梯形的下底、或者繞線軸形狀的下邊依次變短的狀況變化，并使具有最短的短邊、下底、或者下邊的通孔分隔壁的厚度與基本通孔分隔壁厚度(Tc)一致。
7.如權(quán)利要求1～6之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr3～20)/Tc≤2.50的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求1～6之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr3～20)，與所說基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.20≤(Tr1～Tr5～20)/Tc≤1.60的關(guān)系。
9.如權(quán)利要求1～8之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說通孔的截面形狀為三角形以上的多角形。
10.如權(quán)利要求1～9之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說蜂窩外壁的截面形狀，是圓、橢圓、長圓、梯形、三角形、四角形、六角形、或左右非對稱的異形形狀。
11.如權(quán)利要求1～10之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所說蜂窩外壁的截面形狀為圓形的場合，其直徑為144mm以上，在其截面面積為圓形以外的形狀的場合，具有與所說圓形的場合同等的截面面，并且，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，以由所說最外周通孔向內(nèi)方連續(xù)的第10～40個范圍內(nèi)的某一個通孔為所說第1終點(diǎn)通孔，各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr10～40)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr10～40)/Tc≤3.00的關(guān)系。
12.如權(quán)利要求1～10之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所說蜂窩外壁的截面形狀為圓形的場合，其直徑為144mm以上，在其截面面積為圓形以外的形狀的場合，具有與所說圓形的場合同等的截面面，并且，以所說最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，以由所說最外周通孔向內(nèi)方連續(xù)的第10～30個范圍內(nèi)的某一個通孔為所說第1終點(diǎn)通孔，各個通孔分隔壁厚度(Tr1～Tr10～30)與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間，有1.10≤(Tr1～Tr10～30)/Tc≤3.00的關(guān)系。
13.如權(quán)利要求1～12之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說通孔分隔壁和所說蜂窩外壁，是由從堇青石、礬土、莫來石、氮化硅、鋁鈦酸鹽(AT)、氧化鋯及碳化硅中選擇的至少一種材料形成。
14.如權(quán)利要求1～13之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，用作汽車廢氣凈化催化劑用載體。
15.如權(quán)利要求1～14之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，催化劑成分被載持在所說通孔分隔壁的表面，從所說蜂窩外壁的外周面進(jìn)行支撐而組裝在催化劑轉(zhuǎn)換器中。
16.如權(quán)利要求1～15之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，所說通孔的角部，具有不大于1.2mm的曲率半徑。
17.如權(quán)利要求1～16之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所說通孔分隔壁與所說蜂窩外壁二者相交處，具有不大于1.2mm的曲率半徑。
18.如權(quán)利要求1～17之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體為有通孔變形的結(jié)構(gòu)體，在其直徑為120mm以下的場合，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔是第3～5個通孔，而在其直徑超過120mm的場合，第1終點(diǎn)通孔或第3終點(diǎn)通孔是第6～20個通孔。
19.如權(quán)利要求1～18之一的權(quán)利要求所記載的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，其特征是，從所說第1起點(diǎn)通孔到所說第1終點(diǎn)通孔為止、從所說第2起點(diǎn)通孔到所說第2終點(diǎn)通孔為止、或從所說第3起點(diǎn)通孔到所說第3終點(diǎn)通孔為止的通孔中，至少一組以上的彼此相鄰的通孔之間的邊界部，具有在通孔(貫通路徑)的形成方向上呈波形形狀的波型通孔分隔壁。
全文摘要
一種由，形成多個彼此相鄰的通孔(貫通路徑)組成的復(fù)合體的通孔分隔壁(分隔筋)、以及、圍繞位于該通孔復(fù)合體最外周的最外周通孔對其進(jìn)行保持的蜂窩外壁，所構(gòu)成的陶瓷制蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。通孔分隔壁的基本壁厚(基本通孔分隔壁厚度)(Tc)為Tc≤0.12mm、蜂窩外壁厚度(Ts)為Ts≥0.05mm、以及、通孔的開口率(P)為P≥80％，并且，以最外周通孔為第1起點(diǎn)通孔，由此到向內(nèi)方連續(xù)的第5～20個的范圍內(nèi)的某一個第1終點(diǎn)通孔為止的、各個分隔壁厚度(Tr1～Tr5－20)，與基本通孔分隔壁厚度(Tc)之間有1.10≤(Tr1～Tr5－20)/Tc≤3.00的關(guān)系。
文檔編號B01J35/00GK1392803SQ0180300
公開日2003年1月22日 申請日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月3日
發(fā)明者市川結(jié)輝人, 近藤隆宏, 宮崎誠, 白井正宏 申請人:日本礙子株式會社