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CN107089826A - 封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法 - Google Patents

封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法 Download PDF

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CN107089826A
CN107089826A CN201710075215.3A CN201710075215A CN107089826A CN 107089826 A CN107089826 A CN 107089826A CN 201710075215 A CN201710075215 A CN 201710075215A CN 107089826 A CN107089826 A CN 107089826A
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CN
China
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sealing
hole
plugged honeycomb
honeycomb structure
structure portion
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CN201710075215.3A
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柴山卓芳
保浦雅树
阪本敬亨
末信宏之
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

本发明的课题在于提供一种不容易在端部产生裂纹，且具有充分的强度的耐久性优越的封孔蜂窝结构体。封孔蜂窝结构体(1)具有被隔壁(2)划分的成为流体流路的多个隔室(3)，预定的隔室(3)的一端部(4a)被封孔部件封孔，并且剩余的隔室(3)的另一端部(4b)被封孔部件封孔，隔壁(2)以堇青石成分为主要成分形成，将由隔壁(2)以及封孔部件形成的封孔结构部(10)的杨氏模量除以由隔壁(2)形成的隔室结构部(20)的杨氏模量所得的值在1.05～2.00的范围内。

Description

封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法。特别地，涉及使用于柴油微粒除去过滤器(DPF)等，能够进行由粒状物质构成的微粒的捕集以及除去的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
以往，陶瓷制蜂窝结构体使用于汽车废气净化用催化剂载体、柴油微粒除去过滤器、或者燃烧装置用蓄热体等的各种用途。例如，柴油微粒除去过滤器用于捕集从柴油发动机被排出的废气中的粒状物质，通常使用预定的隔室的一端部被封孔部件封孔，剩余的隔室的另一端部被封孔部件封孔的蜂窝结构体(封孔蜂窝结构体)。
上述封孔蜂窝结构体使用堇青石成分、碳化硅成分等陶瓷材料。为了实现封孔蜂窝结构体的压力损失的降低，正在推进构成封孔蜂窝结构体的隔壁的高孔隙率化(例如，参照专利文献1以及2。)。
若进行隔壁的高孔隙率化等，则封孔蜂窝结构体的机械强度必然降低。其结果，特别地，存在容易在隔室端部的隔壁部分产生裂纹的情况。为了消除上述的问题，提出了不容易在端部产生裂纹，并且耐久性优越的封孔蜂窝结构体的开发(例如，参照专利文献3。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－269132号公报
专利文献2：日本特开2011－189252号公报
专利文献3：日本特开2004－154692号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上述那样，公知有伴随着封孔蜂窝结构体的隔壁的高孔隙率化等，在隔室的端部的隔壁产生裂纹。若进一步具体地进行说明，则封孔蜂窝结构体如上述那样主要使用为DPF。此时，封孔蜂窝结构体经由缓冲材料收放于金属壳体内(封装)。在封装工序中，存在对封孔蜂窝结构体的外周面施加较强的压力(应力)的情况。
其结果，在由封孔部件形成的封孔部与隔壁的边界面产生剪切应力。此处，公知有剪切应力从封孔蜂窝结构体的中心朝向外周附近逐渐增强。其结果，若该应力超过隔壁的剪切强度，则在隔壁的边界面从外周朝向内侧产生裂纹，在封孔蜂窝结构体的角部(边缘部)产生封孔剥离等不良。
特别地，封孔部件的杨氏模量与隔壁的杨氏模量较大不同，从而上述的剪切应力增大，封孔部无法与隔壁的形变对应地形变，进而容易产生上述的局部的应力集中。其结果，在封孔部的杨氏模量显著地大于隔壁的杨氏模量的情况下，在与封孔部接触的隔壁容易产生破坏(裂纹)。专利文献3所公开的封孔蜂窝结构体着眼于封孔部件以及隔壁的各自的杨氏模量，通过使该封孔部件的杨氏模量小于隔壁的杨氏模量，有助于在一定程度内消除上述的不良情况。然而，无法充分地防止在隔室端部的隔壁部分产生裂纹。
因此，本申请申请人专心研究的结果，发现了在由隔壁以及封孔部件(封孔部)构成的“封孔结构部”与由隔壁构成的封孔蜂窝结构体的中央部分缓和产生于位于封孔结构部之间的“隔室结构部”的边界的剪切应力，由此能够更加可靠地抑制隔室的端部的裂纹的产生。
封孔结构部的杨氏模量大于隔室结构部的杨氏模量，因此当在上述封装工序中对封孔蜂窝结构体的外周面施加较强的压力(应力)的情况下，在封孔结构部与隔室结构部的边界产生剪切应力。在封孔结构部的杨氏模量显著地大于隔室结构部的杨氏模量的情况下，上述边界部的剪切应力超过隔室结构部的剪切强度，隔室的端部的裂纹产生于封孔结构部与隔室结构部的边界。
另一方面，在使用封孔蜂窝结构体时，在该封孔蜂窝结构体产生反复加热以及冷却的温度变化。因此，因上述温度变化，且因封孔结构部与隔室结构部的热膨胀系数的差以及杨氏模量的差，在封孔结构部与隔室结构部的边界反复产生剪切应力。其结果，公知有产生在封孔结构部与隔室结构部的边界形成有微小的裂纹的疲劳现象，边界附近的强度降低。其结果，在高温的流体高速地流入封孔蜂窝结构体的内部的情况下，往往产生封孔结构部的一部分在产生了疲劳现象的封孔结构部与隔室结构部的边界被高速的流体吹散的不良情况。
因此，仅靠使上述的封孔部件的杨氏模量小于隔壁的杨氏模量，存在无法充分地消除产生于封孔结构部与隔室结构部的边界的剪切应力的情况。因进一步重复的热冲击而在封孔部产生疲劳现象，无法消除从隔室脱落的不良情况。
将封孔结构部与隔室结构部的各自的杨氏模量的比率规定于预定范围，从而能够制造更加可靠地抑制隔室的端部的裂纹的产生的封孔蜂窝结构体。另外，规定封孔蜂窝结构体的封孔结构部以及隔室结构部的各自的孔隙率、平均孔隙直径以及热膨胀系数，能够制造不在端部产生裂纹，且不存在从封孔部的隔室脱落的封孔蜂窝结构体。
因此，本发明鉴于上述实际情况，其课题在于提供一种不容易在端部产生裂纹，并且具有充分的强度的耐久性优越，且不存在封孔部的脱落的封孔蜂窝结构体以及该封孔蜂窝结构体的制造方法。
根据本发明，提供一种解决上述课题的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法。
[1]一种封孔蜂窝结构体，其具有被隔壁划分的成为流体流路的多个隔室，预定隔室的一端部被封孔部件封孔，并且剩余隔室的另一端部被上述封孔部件封孔，其中，上述隔壁以堇青石成分为主要成分形成，将由上述隔壁以及上述封孔部件形成的封孔结构部的杨氏模量除以由上述隔壁形成的隔室结构部的杨氏模量所得的值在1.05～2.00的范围内。
[2]根据上述[1]所记载的封孔蜂窝结构体，上述封孔结构部的孔隙率为80％以下，上述隔室结构部的孔隙率在42％～70％的范围内，将上述封孔结构部的孔隙率除以上述隔室结构部的孔隙率所得的值在1.10～1.30的范围内。
[3]根据上述[1]或[2]所记载的封孔蜂窝结构体，上述封孔结构部的平均孔隙直径在10μm～30μm的范围内。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所记载的封孔蜂窝结构体，从上述封孔蜂窝结构体的与长轴方向正交的直径方向的上述封孔结构部的热膨胀系数减去上述隔室结构部的热膨胀系数所得的值在±0.3×10-6/K的范围内。
[5]一种封孔蜂窝结构体的制造方法，其用于制造上述[1]～[4]中任一项所记载的封孔蜂窝结构体，该封孔蜂窝结构体具有被隔壁划分的成为流体流路的多个隔室，预定隔室的一端部被封孔部件封孔，并且剩余隔室的另一端部被上述封孔部件封孔，其中，上述封孔部件构成为包含陶瓷原料、造孔材料、表面活性剂以及增稠剂，上述造孔材料相对于上述封孔部件的全部重量以1重量％～30重量％的比率混合，上述增稠剂相对于上述封孔部件的全部重量以0.1重量％～3.0重量％的比率混合。
本发明的效果如下。
根据本发明的封孔蜂窝结构体，将由隔壁以及封孔部件形成的封孔结构部的杨氏模量除以由隔壁形成的隔室结构部的杨氏模量所得的值设定于预先预定的范围(1.05～2.00)内，从而能够缩小施加应力的情况下的两者的形变的差，缓和局部的应力集中，进而抑制裂纹的产生。特别地，作为陶瓷材料使用堇青石成分，能够抑制进行高孔隙率化的封孔蜂窝结构体的强度的降低。另外，设定封孔结构部以及隔室结构部的各自的孔隙率，规定孔隙率比，规定封孔结构部的平均孔隙直径，规定封孔结构部以及隔室结构部的热膨胀系数的差，从而能够更加精度良好地抑制裂纹的产生。
根据本发明的封孔蜂窝结构体的制造方法，在使用的封孔部件中，造孔材料以及增稠剂相对于封孔部件的全部重量分别以预定的比率混合，赋予封孔部件相对于隔室的流动性，能够提高封孔蜂窝结构体的生产率。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的封孔蜂窝结构体的简要构成的立体图。
图2是示意性地表示封孔蜂窝结构体的简要构成的剖视图。
图3是表示封孔蜂窝结构体的隔室的一端部的简要构成的主视图。
图4是图3的局部放大主视图。
图5是示意性地表示杨氏模量的测定装置的一个例子的说明图。
图6是表示封孔结构部的孔隙率与杨氏模量比的关联关系的图表。
图中：
1—封孔蜂窝结构体，2—隔壁，3—隔室，4a—一端部，4b—另一端部，5a、5b—封孔部，6—蜂窝部，7—外周壁部，10—封孔结构部，20—隔室结构部，100—测定装置，101a、101b—试样支撑线，102a—一面，102b—另一面，A—长轴方向，B—直径方向，b—试样宽度，CA—封孔结构部的热膨胀系数，CB—隔室结构部的热膨胀系数，L—试样长度，PA—封孔结构部的孔隙率，PB—隔室结构部的孔隙率，S—测定试样，t—试样厚度，YA—封孔结构部的杨氏模量，YB—隔室结构部的杨氏模量。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法的实施方式进行详述。此外，本实施方式的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法不特别地限定于以下的实施方式，只要不脱离本发明的主旨，则能够施加各种设计的变更、修正以及改进等。
1.封孔蜂窝结构体
如图1～图4主要表示的那样，本实施方式的封孔蜂窝结构体1具备：具有由多孔质陶瓷制的格子状的隔壁2成为流体流路的多个四边形状的隔室3的蜂窝部6；以及覆盖蜂窝部6的外周部分的外周壁部7，并且具有：预定的隔室3的一端部4a被封孔部件封孔的多个封孔部5a；以及剩余的隔室3的另一端部4b被封孔部件封孔的多个封孔部5b。
封孔蜂窝结构体1使用为柴油微粒除去过滤器(DPF)等过滤器部件，构成封孔蜂窝结构体1的隔壁2使用作为多孔质陶瓷的一种的堇青石成分。由此，能够发挥低压力损失性。此处，封孔蜂窝结构体1的形状不被特别地限定，除了图1等所示的圆柱状以外，例如也可以为多棱柱状或者椭圆柱状等各种形状。另外，形成为流体流路的隔室3的剖面形状也不限定于上述那样的四边形状，也可以为四边形与八边形的组合、六边形。
被堇青石制的隔壁2划分的隔室3的隔室密度以及隔壁厚度不被特别地限定，能够在本发明的封孔蜂窝结构体1中采用通常的范围，例如能够使用85～400cpsi(13～93隔室/cm2)的隔室密度以及4～25mil(0.10～0.64mm)的隔壁厚度的隔室。此处，“cpsi(cell persquare inch)”表示每1平方英寸的面积所包含的隔室3的个数。
如图1～图4主要表示的那样，本实施方式的封孔蜂窝结构体1具有：在一端部4a及另一端部4b分别开口的多个隔室3；以及从该隔室3的端部4a、4b填充封孔部件而将该隔室3封孔的封孔部5a、5b。此处，封孔部5a、5b根据对端部4a、4b的隔室3分别逐一交替地进行封孔的配设基准而形成，呈图4所示的方格模样(或者棋盘图案)。上述的封孔部5a、5b的配设基准不被特别地限定，能够采用各种配设基准。
此外，在本实施方式的封孔蜂窝结构体1中，将包含由隔室3的各个端部4a、4b的隔壁2以及封孔部件形成的封孔部5a、5b的结构定义为“封孔结构部10”，另一方面，将由一对封孔结构部10之间的隔壁2构成的结构定义为“隔室结构部20”(参照图2)。
本实施方式的封孔蜂窝结构体1设定为相当于将上述的封孔结构部10(隔壁2+封孔部5a、5b)的封孔结构部的杨氏模量YA除以隔室结构部20(隔壁2)的隔室结构部的杨氏模量YB所得的值的杨氏模量比(＝YA/YB)成为1.05～2.00的范围。杨氏模量比优选在1.20～2.00的范围内，更加优选在1.50～2.00的范围内。
即，设定为表示封孔结构部的杨氏模量YA大于隔室结构部的杨氏模量YB的关系(YA＞YB)，并且封孔结构部的杨氏模量成为稍大的1.05倍以上～2.00倍以下。由此，即便在施加应力的情况下，封孔结构部10以及隔室结构部20之间的形变差也并不大，能够抑制封孔部5a、5b以及隔壁2的边界处的裂纹的产生。此处，封孔结构部以及隔室结构部的各自的杨氏模量YA、YB是测定封孔蜂窝结构体1的与长轴方向A正交的直径方向B(参照图2)的值所得的值。
将杨氏模量比限制于上述的范围内，从而即便在施加应力的情况下，封孔结构部10以及隔室结构部20之间的形变差也并不大，能够抑制封孔部5a、5b以及隔壁2的边界处的裂纹的产生。若进一步具体地进行说明，则在施加应力时，封孔结构部10以及隔室结构部20欲基于各自的杨氏模量YA、YB弹性变形。特别地，将杨氏模量比设为2.00倍以下，从而能够尽可能地缩小施加应力时的形变差，进而能够抑制裂纹等的产生。
另外，封孔蜂窝结构体1作为其他的特性，封孔结构部的孔隙率PA设定为80％以下，隔室结构部的孔隙率PB设定在42％～70％的范围内。而且，设定为将封孔结构部的孔隙率PA除以隔室结构部的孔隙率PB所得的值亦即孔隙率比(＝PA/PB)成为1.10～1.30的范围。
将封孔蜂窝结构体1的封孔结构部10以及隔室结构部20的各自的孔隙率PA、PB预定于上述范围，从而能够进行堇青石制的封孔蜂窝结构体1的高孔隙率化，进而能够通过高孔隙率化降低压力损失。特别地，将封孔结构部的孔隙率PA设为80％以下，从而能够有效地抑制封孔蜂窝结构体1的隔壁2等因混合于废气中的表面氧化层、表面附着物的剥离物而剥落，机械式地磨损的现象(侵蚀)的产生。
另外，封孔结构部10的平均孔隙直径设定于10μm～30μm的范围。由此，能够确保上述低压力损失性，并且发挥作为过滤器部件的封孔蜂窝结构体1的本来的微粒除去性能。另外，设定为从封孔蜂窝结构体1的与长轴方向A(参照图2)正交的直径方向B(参照图2)的封孔结构部的热膨胀系数CA减去径向B的隔室结构部的热膨胀系数CB所得的值亦即热膨胀系数差(＝CA－CB)成为±0.3×10-6/K的范围。
封孔结构部10以及隔室结构部20的各自的热膨胀系数CA、CB的差被抑制在上述范围内，从而能够相同程度地抑制高温的流体流入封孔蜂窝结构体1的内部时的封孔结构部10以及隔室结构部20的膨胀率。封孔部5a、5b本身不会经由在使用封孔蜂窝结构体1时反复产生的加热以及冷却而产生疲劳现象，不会产生该封孔部5a、5b因高速的流体等而从隔室3脱落的不良情况。
2.封孔蜂窝结构体的制造方法
以下，对用于制造上述封孔蜂窝结构体1的详细进行说明。首先，混合各种陶瓷原料、造孔材料、表面活性剂以及水等，混炼成预定的粘度，从而制成可塑性的坯土。然后，使用挤压成形机对该坯土进行挤压成形，从而形成具有多个隔室3的蜂窝结构的挤压成形体，进而能够经由干燥等处理获得蜂窝成形体。此外，在本实施方式中，使用的陶瓷原料如上所述，使用以堇青石成分为主要成分的原料。
造孔材料的种类不被特别地限定，但例如能够使用石墨、小麦粉、淀粉、酚醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、发泡树脂、白砂灰圈、烟灰圈等公知的材料。任意地调整上述的造孔材料的种类以及添加量，使其变化，从而能够将构成陶瓷成形体的隔壁(相当于烧制后的封孔蜂窝结构体1的隔壁2)的孔隙率、杨氏模量控制在上述预定的范围内。
另外，使用的表面活性剂不被特别地限定，但例如能够使用四溴乙烯、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。
另一方面，用于形成封孔部5a、5b的封孔部件的原料将陶瓷原料、造孔材料、表面活性剂以及水等混合，在形成浆液状后，使用搅拌机等进行混炼，从而能够获得。此外，成为封孔部件的原料的陶瓷原料也可以与在形成上述的蜂窝成形体时所使用的陶瓷原料相同。另外，也能够与造孔材料以及表面活性剂相同地，使用在形成蜂窝成形体时所使用的材料相同的材料。
作为上述以外的封孔部件的原料，例如能够使用甲基纤维素、羟丙氧基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素以及聚乙烯醇等。
特别地，在本实施方式的封孔蜂窝结构体1所使用的封孔部件中，使用聚环氧乙烷作为增稠剂。此处，将聚环氧乙烷作为增稠剂添加于封孔部件，向隔室3的端部4a、4b填充封孔部件，能够使形成封孔部5a、5b时的流动性变得良好。因此，在向隔室3的端部4a、4b根据预定的配设基准填充封孔部件，形成封孔部5a、5b时，能够迅速地送入封孔部件直至如上所述地形成的蜂窝成形体的内部。由此，能够提高封孔蜂窝结构体1的生产效率。
此处，在本实施方式的封孔蜂窝结构体1的制造方法中，添加于封孔部件的造孔材料相对于封孔部件的全部重量以1重量％～30重量％的比率混合，另外，增稠剂(聚环氧乙烷)相对于封孔部件的全部重量以0.1重量％～3.0重量％的比率混合。将造孔材料以及增稠剂的添加比例形成上述范围，从而能够使封孔部5a、5b的孔隙率(封孔结构部10的孔隙率PA)变得良好，并且能够实现封孔部5a、5b的形成时的作业效率的提高。
此外，封孔部5a、5b的形成通过下述的公知的工序实施。即，在对通过挤压成形以及干燥获得的蜂窝成形体的一端部(相当于烧制后的端部4a)的一部分的隔室实施掩模处理后，将该一端部朝向下方按压于配置调整为浆液状的封孔部件的容器。其结果，在未进行掩模处理的隔室的内部压入有封孔部件，另一方面，不向进行掩模处理的隔室压入该封孔部件。在将封孔部件压入至预定深度后，从配置封孔部件的容器捞起蜂窝成形体，从而根据预定的配设基准对一端部的隔室进行封孔。相同地，对蜂窝成形体的另一端部(相当于烧制后的另一端部4b)也进行与上述相同的处理。使压入隔室的内部的封孔部件干燥，从而形成封孔部5a、5b。
此外，对蜂窝成形体的一方或者另一端部的掩模处理的方法不被特别地限定，但例如，能够使用在蜂窝成形体的一端部(或者另一端部)的粘贴粘着性膜片，对该粘着性膜片实施局部的穿孔等的方法。此时，对粘着性膜片的穿孔能够使用仅向相当于形成封孔部5a、5b的隔室的部分照射激光的公知的技术。另外，粘着性膜片的材质不被特别地限定，例如能够任意地选择并使用聚酯、聚乙烯或者各种热固性树脂等各种树脂所形成的膜片。另外，为了使与蜂窝成形体的一端部(或者另一端部)的密接性变得良好，在粘着性膜片的一面涂覆粘着成分。
如上所述，在向蜂窝成形体的一端部以及另一端部分别压入封孔部件后，以80～150℃的干燥温度实施5分钟～2小时左右的干燥。在干燥后，以预定的烧制条件对蜂窝成形体进行烧制处理，从而本实施方式的封孔蜂窝结构体1完成。
以下，对本发明的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法的实施例进行说明，但本发明的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法不特别地限定于这些实施方式。
【实施例】
3.杨氏模量的测定方法
对用于预定本实施方式的封孔蜂窝结构体的封孔结构部以及隔室结构部的各自的杨氏模量YA、YB的值进行测定的杨氏模量的测定方法基于下述(1)～(8)的顺序，使用示意性地表示于图5的测定装置100来实施。
测定装置100使用基于共振法的测定原理对杨氏模量YA、YB进行测定。测定装置100的共振频率f的范围设定为300～10000Hz的范围，测定试样S的试样尺寸以试样长度L为40～120mm，试样宽度b为10～25mm以及试样厚度t为1～12mm的范围的方式从封孔蜂窝结构体1的封孔结构部10以及隔室结构部20分别切出。在该情况下，如上所述，杨氏模量的测定方向设为封孔蜂窝结构体1的直径方向B(参照图2)。
(1)使用内径千分尺或者游标卡尺测定从封孔蜂窝结构体被切出的各个测定试样S的试样宽度b以及试样厚度t直至0.01mm单位。此处，测定位置在测定试样S的中心位置以及测定试样S的两端附近的合计三处进行测定。
(2)接下来，使用游标卡尺对测定试样S的试样长度L进行测定。试样长度L也与上述(1)相同地测定至0.01mm单位。
(3)在根据需要实施角部研磨的确认等后，从测定试样S的两端向试样长度L的22.4％的位置(±0.5mm的允许差)分别进行试样支撑线101a、101b的对位用的标记(未图示)。
(4)向测定试样S的一面102a(下表面)吹送涂覆碳喷雾，赋予导电性。
(5)为了除去涂覆碳喷雾所包含的粘合剂成分，在设定为500℃的电炉内载置测定试样S，加热2小时。
(6)通过电子天秤测定从电炉取出并冷却后的测定试样S的重量M。此时，将有效数字定为4位。
(7)在测定装置100(参照图5)设置测定试样S。此时，以一对试样支撑线101a、101b位于上述(3)的标记部分的方式进行对位，成为通过一对试样支撑线101a、101b来悬架测定试样S的状态。此处，将涂覆了涂覆碳喷雾的测定试样S的一面102a侧朝向下方，从而能够在一对试样支撑线101a、101b之间确立经由测定试样S的导电性。
另外，在从测定试样S的一面102a分离0.2mm的下方位置以相对的方式配置电极103的电极面(未图示)。另外，在从测定试样S的另一面102b(上表面)分离2mm左右的上方位置设置传感器104。由此，在通过传感器104以及电极103从上方以及下方夹持板状的测定试样S的状态下，在测定装置100设置该测定试样S。此时，在电极103与测定试样S的一面102a和传感器104与测定试样S的另一面102b之间分别形成预定的空隙。即，电极103与传感器104不处于分别与测定试样S直接接触的状态。
(8)在测定试样S相对于测定装置100的设置结束后，使测定装置100为运转状态，从而进行共振频率f的计测。基于通过计测获得的共振频率f的值，计算杨氏模量YA、YB相对于各个测定试样S的值。此时，在杨氏模量YA、YB的计算中使用下述数学式(1)。此处，在下述数学式(1)中，E表示杨氏模量(Pa)，以下，分别表示共振频率f(Hz)、测定试样S的重量M(g)、试样厚度t(m)、试样宽度b(m)以及试样长度L(m)(括弧内表示单位。)。
【数学式1】
基于上述(1)～(8)的顺序，分别进行封孔结构部以及隔室结构部的杨氏模量的测定。另外，计算将封孔结构部的杨氏模量YA的值除以隔室结构部的杨氏模量YB的值所得的杨氏模量比(＝YA/YB)(参照表1)。
4.孔隙率的测定
封孔结构部以及隔室结构部的孔隙率PA、PB通过适当地使用以往公知的测定方法亦即水银压入法、或者阿基米德法而测定出。此外，省略孔隙率PA、PB的测定方法的详细说明。然后，计算出将测定的封孔结构部的孔隙率PA除以隔室结构部的孔隙率PB所得的孔隙率比(＝PA/PB)(参照表1)。
5.热膨胀系数的测定
使用差示检测型的热膨胀计，相对于封孔结构部以及隔室结构部的每一个，测定40℃～800℃的温度范围内的平均热膨胀系数而求出。若进一步具体地进行说明，则首先从封孔结构部以及隔室结构部制成纵5mm×横5mm×长50mm的测定试样。此外，热膨胀系数的测定方向与上述的杨氏模量的测定方向相同地，形成封孔蜂窝结构体1的直径方向B(参照图2)。基于分别获得的值，计算出热膨胀系数差(＝封孔结构部－隔室结构部)(参照表1)。
在实施例1～7以及比较例1～4的封孔蜂窝结构体中，封孔蜂窝结构体的隔壁的隔壁厚度、隔室密度、分别测定以及计算出的杨氏模量YA、YB以及杨氏模量比等的值归纳表示于下述表1。另外，图6表示封孔结构部的孔隙率PA与杨氏模量比的关联关系。另外，针对各个实施例1～7以及比较例1～4的封孔蜂窝结构体的结构体端部的裂纹的产生的有无以及封孔部从封孔结构部脱落的有无，通过目视观察进行确认。另外，针对压入封孔蜂窝结构体的封孔部的封孔深度也进行计测，并表示于表1。
【表1】
如表1所示，能够确认实施例1～7的封孔蜂窝结构体的杨氏模量比、封孔结构部的孔隙率、隔室结构部的孔隙率、孔隙率比、封孔结构部的平均孔隙直径、热膨胀系数差分别是在本发明中规定的范围内，由此，均未确认端部的裂纹以及封孔部的脱离。即，能够证明本发明的封孔蜂窝结构体不容易在端部产生裂纹，具有充分的强度的耐久性优越。
与此相对，能够确认杨氏模量比为2.00以上，并且孔隙率比小于1.10的封孔蜂窝结构体(比较例1～3)均在端部产生裂纹。即，考虑为施加应力时的形变差增大，产生了裂纹等。另外，认为热膨胀系数差为±0.3×10-6/K以上的封孔蜂窝结构体(比较例4)产生了封孔部的脱离。
6.基于造孔材料以及增稠剂的封孔部件的流动性的效果
将基于造孔材料相对于封孔部件的全部重量的使用比率以及增稠剂的使用比率的封孔部件的流动性的改善效果表示于下述的表2。此处，对于实施例8～实施例12的封孔蜂窝结构体而言，满足造孔材料相对于封孔部件的全部重量以1重量％～30重量％的比率混合，并且，增稠剂相对于封孔部件的全部重量以0.1重量％～3.0重量％的比率混合的条件。另一方面，对于比较例5的封孔蜂窝结构体而言，与造孔材料相关的必要条件虽满足(＝1重量％)，但增稠剂不满足该必要条件(＝0重量％)。另外，对于比较例6的封孔蜂窝结构体而言，与增稠剂相关的必要条件虽满足(＝0.2重量％)，但造孔材料不满足该必要条件(＝0重量％)。
【表2】
项目 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 比较例5 比较例6
造孔材料相对于封孔部件的全部重量的比率 重量％ 5 10 15 15 20 1 0
增稠剂相对于封孔部件的全部重量的比率 重量％ 0.2 0.2 0.2 0.8 1.5 0 0.2
增稠剂/造孔材料的质量比 - 0.04 0.02 0.01 0.05 0.07 0 -
封孔结构部的孔隙率(PA) ％ 55 62 69 65 71 52 52
封孔部材料的孔隙率 ％ 59 65 70 72 78 55 48
封孔深度(从端部的浸入深度) mm 8.0 6.2 5.2 9.0 10.0 2.0 10.0
由此，实施例8～12示出了封孔结构部的孔隙率以及封孔部件的孔隙率均高于比较例5、6。即，能够确认造孔材料的添加对封孔蜂窝结构体的高孔隙率化带来较大的影响。
封孔部件从端部开始的压入深度亦即“封孔深度”通常设定在2mm以上～11mm以下的范围内。即，若封孔深度小于2mm，则存在封孔部本身的强度不足，在使用时该封孔部从封孔结构部脱离的可能性。另一方面，若封孔深度超过11mm，则产生压力损失增大的不良情况。
如表2所示，能够确认伴随着造孔材料相对于封孔部件的全部重量的比率增加，在增稠剂的比率相同的情况下，封孔深度的值变小(参照实施例8～10)。即，封孔部件的流动性因造孔材料的添加而降低。与此相对，在将造孔材料的比率设为相同，变更增稠剂相对于封孔部件的全部重量的比率的情况下(实施例10、11)，能够确认增稠剂的比率较高的实施例11的封孔蜂窝结构体的封孔深度加深(5.2mm→9.0mm)。由此，能够确认即便在添加造孔材料的情况下，通过添加增稠剂，也能够改善封孔部件的流动性。另外，即便在将造孔材料的比率提高至20重量％的情况下(实施例12)，通过将增稠剂的比率设为1.5重量％，从而也能够表示与以往的不添加造孔材料的封孔蜂窝结构体相同程度的封孔深度，并且提高封孔结构部的孔隙率。
即，在本发明的蜂窝结构体的制造方法中，如规定的那样，将造孔材料相对于封孔部件的全部重量以1重量％～30重量％的比率混合，将增稠剂相对于封孔部件的全部重量以0.1重量％～3.0重量％的比率混合，从而能够确认能够实现封孔蜂窝结构体以及封孔结构部的高孔隙率化，并且使封孔部件的流动性稳定，具有不从封孔结构部脱离的充分的封孔部的强度，并且不存在产生压力损失的担忧。
工业上的利用可能性
本发明的封孔蜂窝结构体以及封孔蜂窝结构体的制造方法能够特别适用于具有高孔隙率化以及高开口率化的隔壁的封孔蜂窝结构体以及该封孔蜂窝结构体的制造方法。

Claims (5)

1.一种封孔蜂窝结构体，其具有被隔壁划分的成为流体流路的多个隔室，预定隔室的一端部被封孔部件封孔，并且剩余隔室的另一端部被所述封孔部件封孔，所述封孔蜂窝结构体的特征在于，
所述隔壁以堇青石成分为主要成分形成，
将由所述隔壁以及所述封孔部件形成的封孔结构部的杨氏模量除以由所述隔壁形成的隔室结构部的杨氏模量所得的值在1.05～2.00的范围内。
2.根据权利要求1所述的封孔蜂窝结构体，其特征在于，
所述封孔结构部的孔隙率为80％以下，
所述隔室结构部的孔隙率在42％～70％的范围内，
将所述封孔结构部的孔隙率除以所述隔室结构部的孔隙率所得的值在1.10～1.30的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的封孔蜂窝结构体，其特征在于，
所述封孔结构部的平均孔隙直径在10μm～30μm的范围内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的封孔蜂窝结构体，其特征在于，
从所述封孔蜂窝结构体的与长轴方向正交的直径方向的所述封孔结构部的热膨胀系数减去所述隔室结构部的热膨胀系数所得的值在±0.3×10-6/K的范围内。
5.一种封孔蜂窝结构体的制造方法，其用于制造权利要求1～4中任一项所述的封孔蜂窝结构体，该封孔蜂窝结构体具有被隔壁划分的成为流体流路的多个隔室，预定隔室的一端部被封孔部件封孔，并且剩余隔室的另一端部被所述封孔部件封孔，所述封孔蜂窝结构体的制造方法的特征在于，
所述封孔部件构成为包含陶瓷原料、造孔材料、表面活性剂以及增稠剂，
所述造孔材料相对于所述封孔部件的全部重量以1重量％～30重量％的比率混合，
所述增稠剂相对于所述封孔部件的全部重量以0.1重量％～3.0重量％的比率混合。
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