DE102018005815A1

DE102018005815A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102018005815A1
Application number: DE102018005815.9A
Authority: DE
Inventors: Daiki Kato
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2019-01-31
Also published as: JP6761382B2; US11135739B2; JP2019026514A; US20190030752A1; CN109318344A

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, in dem ein Wabenverbundkörper stabil gebildet werden kann, bei dem Dreiecksegmente in Ecken angeordnet sind, ohne dass Hilfselemente oder dergleichen erforderlich sind und die Herstellungseffizienz verringert oder die Kosten erhöht werden. Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur umfasst einen Formkörper-Bildungsschritt, einen Brennschritt, einen Dreiecksegment-Bildungsschritt, einen Verbundkörper-Bildungsschritt und einen Umfangsschleifschritt, und der Verbundkörper-Bildungsschritt umfasst ferner einen Pressschritt, in dem eine Pressanlage 50 verwendet wird, die eine Presse 52, umfassend einen Querschnitt mit einer Form analog der eines Dreieckquerschnitts 31 eines Dreiecksegments 30 und eine schräge Press-Seitenfläche P, die an eine schräge Seitenfläche F3 stoßen kann, und einen Pressenantriebsabschnitt 53, der die Presse 52 entlang einer Pressrichtung PD senkrecht zur ersten Seitenfläche oder zur zweiten Seitenfläche des Dreiecksegments 30 bewegt und so das Dreiecksegment presst, wenn die schräge Press-Seitenfläche P an die schräge Seitenfläche F3 stößt, umfasst.

Description

„Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP-2017-148146 , eingereicht am 31. Juli 2017 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.“
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, und genauer gesagt, bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, in dem mehrere Wabensegmente zur Bildung eines Wabenblockkörpers mit Formstabilität vereinigt werden können.
Beschreibung der verwandten Technik
In verschiedensten technologischen Bereichen der Auto-, Chemie-, Elektroenergie-, Eisen- und Stahlindustrie und anderen werden oftmals Wabenstrukturen aus Keramik und mit hervorragender Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit und dergleichen als ein Katalysatorträger für eine Katalysatorvorrichtung und einen Filter eingesetzt, die für Umweltschutzmaßnahmen, die Sammlung spezifischer Substanzen und dergleichen verwendet werden. Genauer gesagt, wurde in den letzten Jahren eine verschlossene Wabenstruktur hergestellt, bei der offene Zellenenden abwechselnd an beiden Enden verschlossen sind und die als ein Dieselpartikelfilter (DPF) zum Auffangen von Feinstaub (PM), der aus einem Dieselmotor oder dergleichen ausgestoßen wird, verwendet wird. Als ein Material für die obige Wabenstruktur zur Verwendung bei hohen Temperaturen und unter einer Atmosphäre eines korrosiven Gases wird geeigneterweise ein keramisches Material wie Siliciumcarbid (SiC), Cordierit, Aluminiumtitanat (AT) oder dergleichen, das über eine hervorragende Wärmebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit verfügt, verwendet.
Bekanntermaßen hat Siliciumcarbid in den obigen Keramikmaterialien einen vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Daher werden bei einer großen Wabenstruktur, bei der Siliciumcarbid in Aggregaten genutzt wird und der Wabendurchmesser groß ist, aufgrund des auf die Wabenstruktur während des Gebrauchs ausgeübten Wärmeschocks leicht Defekte wie Risse erzeugt. Ferner besteht in einem Brennschritt zum Brennen eines Wabenformkörpers bei einer hohen Brenntemperatur eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen einem Formkörperinnenabschnitt des Wabenformkörpers und seiner Umfangsfläche (der Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite) Defekte wie Verformung und Risse (Brandrisse) der Trennwände erzeugt werden. Um den obigen Nachteil auszuräumen, könnte die Zeit, die in einem Entfettungsschritt, einem Hauptbrennschritt oder dergleichen für die große Wabenstruktur benötigt wird, länger sein als die für eine gewöhnliche Wabenstruktur, deren Wabendurchmesser kleiner ist. In der Folge besteht das Problem, dass sich die Zeit zur Herstellung der Wabenstruktur verlängert, wodurch sich die Herstellungseffizienz verringert.
Um dieses Problem bei der Herstellung der großen Wabenstruktur auszuräumen, werden beispielsweise im Voraus mehrere viereckige prismatische säulenförmige Wabensegmente (gebrannte Wabenkörper) gebildet, diese Wabensegmente werden vereinigt und unter Verwendung eines Bindematerials unter Bildung eines großen Wabenverbundkörpers (eines Wabenblockkörpers) verbunden, und dann wird der Umfang des Wabenverbundkörpers grob bearbeitet und geschliffen, um so die Wabenstruktur mit der gewünschten Form wie einer runden Säulenform herzustellen (siehe Patentdokument 1). Es sei angemerkt, dass als die Wabensegmente mitunter verschlossene Wabensegmente verwendet werden, die mehrere Verschlussabschnitte umfassen.
Andererseits wurde eine Wabenstruktur vorgeschlagen, die durch Anordnen dreieckiger prismatischer säulenförmiger Wabensegmente (nachstehend einfach als „Dreiecksegmente“ bezeichnet) in Abschnitten, die im Querschnitt eines geformten Wabenverbundkörpers (nachstehend als „ein Verbundkörperquerschnitt“ bezeichnet) senkrecht zu einer Mittelachse (einer Wabenachse) „Ecken“ entsprechen, wenn mehrere viereckige prismatische säulenförmige Wabensegmente (nachstehend einfach als „Vierecksegmente“ bezeichnet) verbunden werden (siehe Patentdokumente 2 und 3), hergestellt wird.
Im Falle der in Patentdokument 1 beschriebenen Wabenstruktur werden beim Schleifen und Bearbeiten des Wabenverbundkörpers zu einer runden Form, einer elliptischen Form oder dergleichen nahezu alle Vierecksegmente, die in den „Ecken“ der Wabenstruktur angeordnet sind, abgekratzt, was zu dem Problem führt, dass sich die Rohmaterialausbeute der gesamten Wabenstruktur verringert.
Andererseits kann bei den in den Patentdokumenten 2 und 3 beschriebenen Wabenstrukturen die Verringerung der obigen Rohmaterialausbeute behoben werden, jedoch könnte ein Vereinigungsvorgang zum Vereinigen mehrerer Viereck- und Dreiecksegmente zur Bildung eines Wabenverbundkörpers schwierig werden. Im Speziellen muss beim Verbinden mehrerer Segmente, bis das Bindematerial getrocknet ist, ein Zustand gehalten werden, in dem der Wabenverbundkörper von einer Umfangsrichtung zur Mitte eines Wabenquerschnitts hin unter Druck gesetzt wird, während das Bindematerial auf einen Raum zwischen den jeweiligen Segmenten aufgebracht ist.
In diesem Fall können die Dreiecksegmente, die in den Ecken angeordnet sind, nur schwer mit einer stabilisierten Kraft unter Druck gesetzt werden, und die Breite des Bindematerials zwischen den jeweiligen Segmenten (Breite einer Bindeschicht) könnte nicht konstant werden. In der Folge könnte die Formstabilität beeinträchtigt werden. Beispielsweise bricht die Gesamtform des Wabenverbundkörpers zusammen.
Daher wurde im Falle der Bildung des Wabenverbundkörpers, bei dem die Dreiecksegmente in den Ecken angeordnet sind, ein Verfahren der Herstellung eines röhrenförmigen Hilfselements aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und mit derselben Form wie die Querschnittsform eines Dreiecksegments, Befestigung der Schrägseiten des Dreiecksegments und des Hilfselements aneinander unter Bildung eines viereckigen, prismatischen, säulenförmigen Pseudo-Wabensegments (eines Pseudosegments) und Anordnung dieser Pseudosegmente in den Ecken unter Bildung eines Wabenverbundkörpers vorgeschlagen (siehe Patentdokument 4).
In der Folge kann bei der Vereinigung mehrerer Segmente unter Bildung eines Wabenverbundkörpers die stabilisierte Kraft aus der Umfangsrichtung ausgeübt werden, die Breite des Bindematerials kann als konstant eingestellt werden, und das Auftreten des oben beschriebenen Nachteils, dass die Form zusammenbricht, kann ausgeräumt werden.
Danach wird das Hilfselement aus jedem Pseudosegment entfernt, und die Umfangsfläche des erhaltenen Wabenverbundkörpers wird beispielsweise geschliffen und bearbeitet, so dass eine Wabenstruktur mit einer beliebigen Form hergestellt werden kann. Überdies wird der Wabenverbundkörper, wenn die Hilfselemente befestigt sind, getrocknet, und dann werden die Hilfselemente entfernt. So kann der Effekt erzielt werden, dass die Erzeugung einer Verschiebung der Verbindung unter den jeweiligen Segmenten unterbunden werden kann. Ferner kann durch Verwendung eines Materials aus einem Metall wie Aluminium die Wärmekapazität des Hilfselements vermindert werden, und die Wärmeleitfähigkeit kann erhöht werden. In der Folge kann die Temperatursteigerungsgeschwindigkeit während des Trocknens steigen. Beispielsweise kann die Trocknungszeit verkürzt werden.

[Patentdokument 1] JP-A-2003-291054
[Patentdokument 2] JP-A-2000-7455
[Patentdokument 3] JP-A-2009-50849
[Patentdokument 4] JP 5097237

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie beschrieben, wird in einem Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, in dem ein wie in Patentdokument 4 beschriebenes Hilfselement verwendet wird, der Anteil eines mit Hilfe von Schleifbearbeitung zu schleifenden Umfangsabschnitts vermindert, wodurch die Rohmaterialausbeute verbessert werden kann. Ferner können Dreiecksegmente mit einer stabilisierten Kraft unter Druck gesetzt werden, und daher kann die Breite einer Bindeschicht zwischen den Segmenten als konstant eingestellt werden. In der Folge verfügt das Verfahren über hervorragende Eigenschaften. Beispielsweise kann ein Wabenverbundkörper mit einer hervorragenden Formstabilität gebildet werden.
Das Verfahren erfordert jedoch einen Schritt, in dem die Hilfselemente unter Bildung eines Pseudosegments an den in „Ecken“ angeordneten Dreiecksegmenten befestigt werden, und einen Schritt, in dem lediglich die Hilfselemente aus den Pseudosegmenten entfernt werden, nachdem die Segmente verbunden worden sind, und diese Vorgänge erfordern Zeit. In der Folge besteht nach wie vor die Gefahr, dass sich die Herstellungseffizienz verringert. Ferner könnte die Ausführung derartiger Vorgänge eine übermäßige Belastung für den Arbeiter darstellen. Überdies gab es das Problem, dass neue Materialkosten für das Hilfselement selbst oder beispielsweise ein Befestigungsmittel zum Befestigen der Dreiecksegmente an den Hilfselementen erforderlich waren, die die Herstellungskosten für die Wabenstruktur erhöhten.
Daher wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die obigen tatsächlichen Umstände entwickelt, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Wabenstruktur, mit der ein Wabenverbundkörper gebildet werden kann, der in Ecken angeordnete Dreiecksegmente umfasst und über eine hervorragende Formstabilität verfügt, ohne dass irgendwelche Hilfselemente erforderlich sind, und mit der es keine Probleme wie eine Steigerung der Herstellungskosten gibt.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur wie folgt vorgesehen.

[1] Ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend einen Formkörper-Bildungsschritt, in dem ein Formungsrohmaterial unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatischer, säulenförmiger Wabenformkörper, die Trennwände aufweisen, die mehrere Zellen definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden und von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen, und bei denen der Formkörperquerschnitt senkrecht zur Mittelachse rechteckig ist, extrudiert wird; einen Brennschritt, in dem die Wabenformkörper unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatisch-säulenförmiger Vierecksegmente gebrannt werden; einen Dreiecksegment-Bildungsschritt, in dem Teile der gebildeten Vierecksegmente entlang einer diagonalen Linie in einem viereckigen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse und parallel zur Mittelachse unter Bildung eines dreieckigen, prismatisch-säulenförmigen Dreiecksegments, das eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche senkrecht zur ersten Seitenfläche und eine schräge Seitenfläche zum Verbinden der Seitenenden der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche miteinander aufweist und bei dem der dreieckige Querschnitt senkrecht zur Mittelachse ein rechtwinkliges Dreieck ist, geschnitten werden; einen Verbundkörper-Bildungsschritt, in dem das Dreiecksegment so in einer Ecke angeordnet wird, dass die schräge Seitenfläche zum äußersten Umfang wird und dass die verbleibende erste und zweite Seitenfläche jeweils den Segmentseitenflächen der Vierecksegmente zugewandt sind und so eine temporäre Baueinheit konstruiert wird, in der mehrere Dreiecksegmente und die Vierecksegmente vereinigt sind, und eine Bindeschicht zwischen das Dreiecksegment und das Vierecksegment und zwischen die Vierecksegmente eingeschoben wird, so dass ein Wabenverbundkörper gebildet wird; und einen Umfangsschleifschritt, in dem der erhaltene Wabenverbundkörper getrocknet wird und dann eine Umfangsfläche des Wabenverbundkörpers geschliffen und bearbeitet und so die Wabenstruktur mit der gewünschten Form hergestellt wird, und der Verbundkörper-Bildungsschritt umfasst ferner einen Pressschritt, in dem das Dreiecksegment aus der Umfangsrichtung der temporären Baueinheit zu ihrer zentralen Richtung gepresst wird, unter Verwendung einer Pressanlage, umfassend eine Presse mit einem Querschnitt mit einer Form analog zu der des dreieckigen Querschnitts und einer schrägen Press-Seitenfläche, die an die schräge Seitenfläche stoßen kann, und einen Pressenantriebsabschnitt, der die Presse entlang einer Pressrichtung senkrecht zur ersten Seitenfläche oder zweiten Seitenfläche bewegt und so das Dreiecksegment presst, wenn die schräge Press-Seitenfläche an die schräge Seitenfläche stößt.
[2] Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur gemäß [1] oben, wobei die Pressanlage ferner einen bewegungsregulierenden Abschnitt umfasst, der aus einer Richtung senkrecht zur Pressrichtung an das Dreiecksegment und das Vierecksegment stößt, so dass Bewegungen des Dreiecksegments und des Vierecksegments aus der zentralen Richtung der temporären Baueinheit zu ihrer Umfangsrichtung reguliert werden.
[3] Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur gemäß [1] oder [2] oben, wobei in dem Pressschritt mindestens zwei Pressanlagen verwendet werden, das Dreiecksegment von einer ersten Presse von einer der Pressanlagen in eine erste Pressrichtung gepresst wird und das Dreiecksegment von einer zweiten Presse der anderen Pressanlage in eine zweite Pressrichtung senkrecht zur ersten Pressrichtung gepresst wird.
[4] Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [3] oben, wobei die Pressanlage ferner einen Abschnitt mit Schwenkmechanismus umfasst, der die Presse in eine Richtung senkrecht zur Pressrichtung schwenkt.
[5] Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur gemäß einem von [1] bis [4] oben, wobei die Pressanlage mehrere Pressenantriebsabschnitte umfasst, die unabhängig mehrere Pressen antreiben, die an den jeweiligen Pressenantriebsabschnitten befestigt sind.

Gemäß einem Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann ein Wabenverbundkörper gebildet werden, der Dreiecksegmente umfasst, die in Ecken angeordnet sind, und über eine hervorragende Formstabilität verfügt, und es kann eine Wabenstruktur mit einer geeigneten Form aus dem Wabenverbundkörper hergestellt werden. Genauer gesagt, sind beispielsweise keine Hilfselemente erforderlich, und daher wird das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur nicht verkompliziert und stellt für den Arbeiter keine übermäßige Belastung dar. Ferner kann eine Wabenstruktur hergestellt werden, mit der eine hohe Rohmaterialausbeute aufrechterhalten und die Herstellungskosten vermindert werden können.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Wabenverbundkörper zeigt, der in einem Verbundkörper-Bildungsschritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform gebildet wurde;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für einen extrudierten viereckigen, prismatisch-säulenförmigen Wabenformkörper oder ein viereckiges, prismatisch-säulenförmiges Vierecksegment zur Verwendung bei der Bildung des Wabenverbundkörpers zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein dreieckiges, prismatisch-säulenförmiges Dreiecksegment zur Verwendung bei der Bildung des Wabenverbundkörpers zeigt;
4 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine temporäre Baueinheit, in der Vierecksegmente und Dreiecksegmente vereinigt sind, und ein Beispiel für das Pressen mit einer Pressanlage zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für das Pressen des Dreiecksegments unter Verwendung der Pressanlage zeigt;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine bewegliche Richtung senkrecht zu einer Pressrichtung einer Presse der Pressanlage zeigt;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für das Pressen eines Dreiecksegments unter Verwendung von drei Pressanlagen zeigt;
8 ist eine Frontansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Wabenverbundkörper zeigt, der den Aufbau eines anderen Beispiels umfasst und in dem Verbundkörper-Bildungsschritt des Verfahrens zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung gebildet wurde;
9 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Pressvorrichtung zeigt, in der mehrere Pressanlagen zur Bildung des Wabenverbundkörpers von 8 verwendet werden; und
10 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch ein anderes Beispiel für die Pressvorrichtung zeigt, in der mehrere Pressanlagen zur Bildung des Wabenverbundkörpers verwendet werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einer Wabenstruktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, und verschiedenste Gestaltungsänderungen, Modifikationen, Verbesserungen und anderes vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus einem Formkörper-Bildungsschritt, in dem mehrere viereckige, prismatische, säulenförmige Wabenformkörper 10 gebildet werden, einem Brennschritt, in dem die Wabenformkörper 10 unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatisch-säulenförmiger Vierecksegmente 20 gebrannt werden (gebrannte Wabenkörper), einem Dreiecksegment-Bildungsschritt, in dem ein Dreiecksegment 30 aus dem Vierecksegment 20 gebildet wird, einem Verbundkörper-Bildungsschritt, in dem mehrere Vierecksegmente 20 und mehrere Dreiecksegmente 30 unter Bildung eines Wabenverbundkörpers 40 vereinigt werden, und einem Umfangsschleifschritt, in dem der Wabenverbundkörper 40 geschliffen und bearbeitet und die Wabenstruktur hergestellt wird.
Hierbei ist der Formkörper-Bildungsschritt ein Schritt, in dem ein Formungsrohmaterial (nicht gezeigt) unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatischer, säulenförmiger Wabenformkörper 10 (siehe 2), die gitterartige Trennwände 13 aufweisen, die mehrere Zellen 12 definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden und von einer Endfläche 11a zu der anderen Endfläche 11b verlaufen, und deren Formkörperquerschnitt 14 senkrecht zur Mittelachse CA rechteckig ist, extrudiert wird.
Die Form der Zellen 12 und Trennwände 13 der Wabenformkörper 10 bleibt in den Vierecksegmenten 20, den Dreiecksegmenten 30, einer temporären Baueinheit 41 und dem Wabenverbundkörper 40, die anschließend gebildet werden, erhalten. Daher ist zur Vereinfachung der Veranschaulichung die Beschaffenheit der Zellen 12 und Trennwände 13 in jedem von dem Vierecksegment 20, dem Dreiecksegment 30, der temporären Baueinheit 41 und dem Wabenverbundkörper 40, die nachstehend beschrieben werden, mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet, und ausführliche Beschreibungen sind weggelassen. Ferner zeigen die 1 bis 4 eine vereinfachte Beschaffenheit der Zellen 12 und Trennwände 13. Überdies lassen die 5 bis 7 die Veranschaulichung der Zellen 12 und Trennwände 13 weg. Des Weiteren zeigt 2 sowohl den extrudierten Wabenformkörper 10 als auch das nachstehend erwähnte gebrannte Vierecksegment 20 (gebrannter Wabenkörper).
In einem Brennschritt, in dem die Wabenformkörper 10 gebrannt werden, werden die im Formkörper-Brennschritt erhaltenen Wabenformkörper 10 bei einer hohen Brenntemperatur in einem Ofenraum eines Brennofens unter Luftatmosphäre, Inertgasatmosphäre oder dergleichen gebrannt. In der Folge werden mehrere viereckige, prismatisch-säulenförmige Vierecksegmente 20 gebildet (siehe 2). Es sei angemerkt, dass 2 die übliche Beschaffenheit des Wabenformkörpers 10 und des Vierecksegments 20 zeigt. In einem tatsächlichen Brennschritt werden jedoch Wasser, ein Bindemittel und anderes, das in dem Wabenformkörper 10 enthalten ist, entfernt, und daher weist das Vierecksegment 20 im Vergleich zum Wabenformkörper 10 eine leichte Brennschwindung auf. Daher ist das Vierecksegment 20 etwas kleiner als der ungebrannte Wabenformkörper 10.
Der Dreiecksegment-Bildungsschritt ist ein Schritt, in dem ein Segment aus den im Brennschritt gebildeten Vierecksegmenten 20 extrahiert und das Segment entlang einer diagonalen Linie DL (siehe gestrichelte Linie in 2) in einem viereckigen Querschnitt 21 (entsprechend einem Querschnitt eines gebrannten Körpers) senkrecht zur Mittelachse CA des Vierecksegments 20 und parallel zur Mittelachse CA unter Bildung des dreieckigen, prismatisch-säulenförmigen Dreiecksegments 30 geschnitten wird.
Hierbei weist das dreieckige, prismatisch-säulenförmige Dreiecksegment 30 eine erste Seitenfläche F1, eine zweite Seitenfläche F2 senkrecht zur ersten Seitenfläche F1 und eine schräge Seitenfläche F3 zum Verbinden der Seitenenden der ersten Seitenfläche F1 und der zweiten Seitenfläche F2 miteinander auf. Ferner ist ein dreieckiger Querschnitt 31 (Dreiecksegment-Querschnitt) senkrecht zur Mittelachse CA (siehe Vierecksegment 20 von 2) ein rechtwinkliges Dreieck. Hierbei ist der Dreieckquerschnitt 31 von einer ersten Seite 32a, die der ersten Seitenfläche F1 entspricht, einer zweiten Seite 32b, die der zweiten Seitenfläche F2 entspricht, und einer schrägen Seite 32c, die der schrägen Seitenfläche F3 entspricht, umgeben (siehe 3).
Der Verbundkörper-Bildungsschritt ist ein Schritt, in dem mehrere Vierecksegmente 20 und mehrere Dreiecksegmente 30, die jeweils in den obigen Schritten erhalten wurden, unter Bildung des Wabenverbundkörpers 40 vereinigt werden (siehe 1 und 4). Es sei angemerkt, dass in 4 die temporäre Baueinheit 41 unter Verwendung von zwölf Vierecksegmenten 20 und vier Dreiecksegmenten 30 zusammengesetzt wird, und ein zwischen die jeweiligen Segmente 20 und 30 gefülltes Bindematerial unter Bildung einer Bindeschicht 42 getrocknet wird, wobei der Wabenverbundkörper 40 gebildet wird.
Ferner sind insbesondere die Dreiecksegmente 30 jeweils in Ecken C1, C2, C3 und C4 (siehe 4) (Details werden später beschrieben) der temporären Baueinheit 41 (oder des Wabenverbundkörpers 40) so angeordnet, dass die schräge Seitenfläche F3 (die schräge Seite 32c), die die erste Seitenfläche F1 und die zweite Seitenfläche F2 des Dreiecksegments 30 in einem spitzen Winkel kreuzt, zum äußersten Umfang wird.
Als nächstes werden die Dreiecksegmente so angeordnet, dass die übrige erste Seitenfläche F1 (erste Seite 32a) und die übrige zweite Seitenfläche F2 (zweite Seite 32b) in dem Dreiecksegment 30 den Seitenflächen rechteckiger Segmente F4 der jeweiligen Vierecksegmente 20 zugewandt sind. In der Folge entsteht die temporäre Baueinheit 41, in der mehrere Dreiecksegmente 30 und Vierecksegmente 20 vereinigt sind. Hierbei wird bei der temporären Baueinheit 41 das Bindematerial zwischen die jeweiligen Segmente 20 und 30 gefüllt und unter Bildung der Bindeschicht 42 getrocknet. In der Folge wird der Wabenverbundkörper 40 in Form eines Blocks gebildet.
Andererseits ist der Umfangsschleifschritt ein Schritt, in dem der in dem obigen Verbundkörper-Bildungsschritt erhaltene Wabenverbundkörper 40 getrocknet und eine Umfangsfläche 45 des Wabenverbundkörpers 40 entlang einer vorgegebenen Schleiflinie GL (siehe gestrichelte Linie in 1) zur Herstellung der Wabenstruktur mit der gewünschten Form wie einer im Wesentlichen runden Säulenform geschliffen und bearbeitet wird. Es sei angemerkt, dass in 1 die Schleiflinie GL für einen runden Querschnitt um die Mittelachse CA gelegt wurde und die runde, säulenförmige Wabenstruktur hergestellt werden kann.
In dem obigen Verbundkörper-Bildungsschritt wird eine Pressanlage 50, umfassend eine dreieckige, prismatische, säulenförmige Presse 52, die einen dreieckigen Pressquerschnitt 51 analog dem dreieckigen Querschnitt 31 des Dreiecksegments 30 und eine schräge Press-Seitenfläche P, die an die schräge Seitenfläche F3 des Dreiecksegments 30 stößt, umfasst, und einen Pressenantriebsabschnitt 53, der die Presse 52 in eine Pressrichtung PD senkrecht zur ersten Seitenfläche F1 oder zur zweiten Seitenfläche F2 bewegt und so das Dreiecksegment 30 entlang der Pressrichtung PD presst, wenn die schräge Press-Seitenfläche P der Presse 52 an die schräge Seitenfläche F3 stößt (siehe 5) (Details werden später beschrieben).
In dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform wird eine Presse 52 verwendet, bei der der Pressquerschnitt 51 eine Form analog der des dreieckigen Querschnitts 31 des Dreiecksegments 30 hat. Hierbei haben der Dreieckquerschnitt 31 des Dreiecksegments 30 und der Pressquerschnitt 51 der Presse 52 eine analoge Form, wie in der vorliegenden Ausführungsform, oder können dieselbe Form haben. Wenn jedoch der Dreieckquerschnitt 31 und der Pressquerschnitt 51 dieselbe Form mit exakt derselben Größe haben, könnten die Querschnitte die Vierecksegmente 20 während des Pressens überlagern, wodurch wahrscheinlich das Dreiecksegment nicht stabil in Richtung der Pressrichtung PD gepresst werden kann. In der Folge eignet es sich besonders, die Presse 52 so zu konstruieren, dass sie einen Pressquerschnitt 51 mit der Form analog zu der des dreieckigen Querschnitts 31, der etwas kleiner ist als dieser, umfasst.
Das heißt, der Verbundkörper-Bildungsschritt umfasst einen Pressschritt, in dem das Dreiecksegment 30 unter Verwendung der Pressanlage 50 aus einer Umfangsrichtung der temporären Baueinheit 41 in ihre zentrale Richtung gepresst wird. Es sei angemerkt, dass in dem Pressschritt das Vierecksegment 20 zusammen mit dem Dreiecksegment 30 in die Pressrichtung PD gepresst werden kann.
Nachstehend werden weitere Details des Verfahrens zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Herstellung eines Wabenformkörpers (Formkörper-Bildungsschritt):
Zunächst werden zur Herstellung eines Formungsrohmaterials zur Extrusion einem keramische Rohmaterial ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein Porenbildner, Wasser und anderes zugegeben. Hierbei wird als das keramische Rohmaterial geeigneterweise mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, beispielsweise bestehend aus Siliciumcarbid (SiC), einem Silicium-Siliciumcarbid-basierten (Si-SiC-basierten) Verbundmaterial, einem Cordierit-bildenden Rohmaterial, Cordierit (Cd), Mullit, Aluminiumoxid, Titandioxid, Spinell, einem Siliciumcarbid- (SiC-) -Cordierit-(Cd-) -basierten Verbundmaterial, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat und einer Einsen-Chrom-Aluminium-basierten Legierung, verwendetet. Von diesen Beispielen sind Siliciumcarbid oder das Silicium-Siliciumcarbid-basierte Verbundmaterial besonderes geeignet.
Hierbei ist das Cordierit-bildende Rohmaterial das keramische Rohmaterial, gemischt in einer chemischen Zusammensetzung, enthaltend eine Siliciumdioxidkomponente in einem Bereich von 42 bis 56 Masse-%, eine Aluminiumoxidkomponente in einem Bereich von 30 bis 45 Masse-% und eine Magnesiumoxidkomponente in einem Bereich von 12 bis 16 Masse-%, und das Rohmaterial wird gebrannt und dann in Cordierit umgewandelt. Andererseits werden bei der Verwendung des Silicium-Siliciumcarbid-basierten Verbundmaterials Siliciumcarbidpulver und metallisches Siliciumpulver gemischt, und dieses Gemisch wird als das keramische Rohmaterial betrachtet. Hierbei beträgt der Gehalt des keramischen Rohmaterials geeigneterweise 40 bis 90 Masse-% des gesamten Formungsrohmaterials.
Andererseits können als das dem Formungsrohmaterial zuzugebende Bindemittel Methylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und andere aufgezählt werden. Von diesen Bindemitteln wird geeigneterweise Methylcellulose zusammen mit Hydroxypropoxylcellulose verwendet. Hierbei beträgt der Gehalt des Bindemittels geeigneterweise 3 bis 15 Masse-% des gesamten Formungsrohmaterials.
Ferner beträgt der Gehalt an Wasser geeigneterweise 7 bis 45 Masse-% des gesamten Formungsrohmaterials. Andererseits können als das oberflächenaktive Mittel Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseife, Polyalkohol oder dergleichen verwendet werden. Es kann eines der oberflächenaktiven Mittel allein verwendet werden, oder es kann irgendeine Kombination aus zwei oder mehr oberflächenaktiven Mitteln verwendet werden. Hierbei beträgt der Gehalt des oberflächenaktiven Mittels geeigneterweise 5 Masse-% oder weniger des gesamten Formungsrohmaterials.
Es gibt keine besonderen Einschränkungen für den Porenbildner, solange der gebrannte Porenbildner Poren bildet, und Beispiele für den Porenbildner können Stärke, ein verschäumbares Harz, ein Wasser aufnehmendes Harz, Kieselgel und Kohlenstoff umfassen. Der Gehalt des Porenbildners beträgt geeigneterweise 15 Masse-% oder weniger des gesamten Formungsrohmaterials.
Wie oben beschrieben, wird das hergestellte Formungsrohmaterial (nicht gezeigt) unter Verwendung eines Extruders unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatischer, säulenförmiger Wabenformkörper 10 so extrudiert, dass die Form jedes Formkörperquerschnitts 14 senkrecht zur Mittelachse CA rechteckig (genauer gesagt, ein Quadrat) ist (siehe 2). Hierbei gibt keine besonderen Einschränkungen für die Anzahl der zu formenden Wabenformkörper 10, sondern die Anzahl der Wabenformkörper kann beliebig entsprechend der Form, Größe oder dergleichen der herzustellenden Wabenstruktur bestimmt werden.
In dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform werden 14 viereckige prismatische, säulenförmige Wabenformkörper 10 hergestellt. Es sei angemerkt, dass der Formkörper-Bildungsschritt, in dem das Formungsrohmaterial unter Bildung der Wabenformkörper 10 extrudiert wird, allgemein bekannt ist und daher eine ausführliche Beschreibung weggelassen wird. Ferner ist beispielsweise auch ein Schritt, in dem jeder extrudierte Wabenformkörper 10 auf die gewünschte Wabenlänge geschnitten wird, allgemein bekannt, und daher wird eine ausführliche Beschreibung weggelassen.
Der Wabenformkörper 10, der direkt, nachdem der Körper extrudiert worden ist, zugeschnitten wurde, enthält sehr viel Wasser in dem Formungsrohmaterial und ist durch äußere Krafteinwirkung leicht verformbar. Um dieses Problem auszuräumen, wird der Wabenformkörper 10 mit Hilfe einer allgemein bekannten Wärmetrocknungsmethode wie Mikrowellenwärmetrocknung, elektromagnetischer Wärmetrocknung oder Heißlufttrocknung getrocknet. In der Folge dünstet das in dem Formungsrohmaterial enthaltene Wasser aus, und eine vorbestimmte Menge des in dem Wabenformkörper 10 enthaltenen Wassers wird entfernt. Diese Maßnahme dient dazu, die Erzeugung von Rissen wie Brandrissen während des Brennens zu verhindern.
An dem erhaltenen Wabenformkörper 10 können Verschlussabschnitte (nicht gezeigt) an offenen Zellenenden der vorbestimmten Zellen 12 in der einen Endfläche 11a bzw. offenen Enden der verbleibenden Zellen 12 in der anderen Endfläche 11b gebildet werden. Der Wabenformkörper (nicht gezeigt), in dem die Verschlussabschnitte gebildet wurden, wird zu einem verschlossenen Wabenformkörper, in dem die vorbestimmten Zellen 12, die auf der Seite der einen Endfläche 11a gebildete Verschlussabschnitte umfassen, und die verbleibenden Zellen 12, die auf der Seite der anderen Endfläche 11b gebildete Verschlussabschnitte umfassen, abwechselnd angeordnet sind, und in dem beispielsweise schachbrettartige Muster in beiden Endflächen 11a und 11b gebildet sind. Bei der Bildung eines solchen verschlossenen Wabenformkörpers wird die durch das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform erhaltene Wabenstruktur zu einer verschlossenen Wabenstruktur. Es sei angemerkt, dass ein Verfahren zur Bildung der Verschlussabschnitte in dem Wabenformkörper 10, ein zu verwendendes Verschlussmaterial und anderes bereits allgemein bekannt sind und daher hier nicht beschrieben werden.
Herstellung (Brennschritt) eines Vierecksegments (gebrannter Wabenkörper):
Der im Formkörper-Bildungsschritt erhaltene Wabenformkörper 10 wird bei einer vorgeschriebenen Brenntemperatur gebrannt, wobei das viereckige prismatisch-säulenförmige Vierecksegment 20 erhalten wird. Es sei angemerkt, dass in dem Brennschritt ein Entfettungsschritt (Kalzinierungsschritt) zum Entfernen eines organischen Materials wie des in dem Formungsrohmaterial enthaltenen Bindemittels als eine Vorstufe vor einem Hauptbrennschritt, in dem bei einer hohen Brenntemperatur gebrannt wird, durchgeführt wird.
Eine Entfettungsbehandlung (Kalzinierungsbehandlung) kann beispielsweise unter Sauerstoff enthaltender Luftatmosphäre erfolgen, und die Kalzinierungstemperatur, Kalzinierungszeit oder dergleichen können beliebig festgelegt werden. Der Wabenformkörper 10, aus dem das Bindemittel aus dem organischen Material oder dergleichen mittels Durchführung dieser Kalzinierungsbehandlung entfernt worden ist, wird dem Hauptbrennschritt bei der höheren Brenntemperatur unterzogen. Es sei angemerkt, dass die Brennbedingungen entsprechend der Art des Formungsrohmaterials oder dergleichen beliebig verändert werden können. Werden beispielsweise Siliciumcarbid oder das Silicium-Siliciumcarbid-basierte Verbundmaterial als eine Hauptkomponente des Formungsrohmaterials verwendet, kann die Brennatmosphäre als Inertgasatmosphäre aus Stickstoff, Argon oder dergleichen festgelegt werden, und das Brennen kann erfolgen, während der Wabenformkörper für etwa 1 Stunde bis 10 Stunden bei einer Brenntemperatur von 1.300 °C bis 1.500 °C gehalten wird.
Das in dem Brennschritt gebildete Vierecksegment 20 weist üblicherweise die porösen Trennwände 13 auf. Hierbei beträgt die Porosität der Trennwände wünschenswerterweise etwa 30 % bis 80 % und geeigneter 35 % bis 65 %. Wird die Porosität der Trennwände in dem obigen Bereich eingestellt, hat die herzustellende Wabenstruktur den Vorteil, dass ein Druckabfall unterbunden werden kann, während gleichzeitig ihre Festigkeit beibehalten bleibt. Ist andererseits die Porosität geringer als 30 %, kommt es zu dem Problem, dass der Druckabfall zunimmt, und übersteigt die Porosität 80 %, wird dadurch beispielsweise die Festigkeit verschlechtert und die Wärmeleitfähigkeit sinkt. Hierbei kann die Porosität mit Hilfe einer allgemein bekannten Methode wie der Archimedes-Methode gemessen werden.
Ferner beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände 13 des Vierecksegments 20 wünschenswerterweise 5 µm bis 50 µm und geeigneter 7 µm bis 35 µm. Wird der durchschnittliche Porendurchmesser in dem obigen Bereich eingestellt, hat die Wabenstruktur den Vorteil, dass die Auffangeffizienz für Feststoffteilchen (PM) erhöht werden kann. Ist andererseits der durchschnittliche Porendurchmesser kleiner als 5 µm, kommt es leicht zu einem Verstopfen mit den Feststoffteilchen, und übersteigt der durchschnittliche Porendurchmesser 50 µm, werden keine Feststoffteilchen aufgefangen, sondern durchqueren ohne Weiteres die Wabenstruktur. Hierbei kann der durchschnittliche Porendurchmesser mit Hilfe eines allgemein bekannten Quecksilber-Porosimeters oder dergleichen gemessen werden.
Genauer gesagt, beträgt, wenn die Hauptkomponente der das Vierecksegment 20 bildenden Trennwände 13 Siliciumcarbid ist, der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Siliciumcarbidteilchen vorzugsweise 5 bis 100 µm. Wird der durchschnittliche Teilchendurchmesser in diesem Bereich eingestellt, hat dies den Vorteil, dass die oben erwähnte Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände zur Verwendung als ein Filter leicht kontrolliert werden können. Ist andererseits der durchschnittliche Teilchendurchmesser kleiner als 5 µm, nehmen die Porendurchmesser übermäßig ab, und ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser größer als 100 µm, könnte sich die Porosität verringern. Sind die Porendurchmesser übermäßig klein, kommt es leicht zu einem Verstopfen mit den Feststoffteilchen (PM), und ist die Porosität übermäßig gering, könnte der Druckabfall zunehmen. Hierbei kann der durchschnittliche Teilchendurchmesser gemäß JIS R 1629 gemessen werden.
Ferner gibt es keine besonderen Einschränkungen für die Form (die Zellenform) der Zellen 12 des Vierecksegments 20, d. h. die Form der Zellen 12 im Querschnitt (viereckigen Querschnitt 21) senkrecht zur Mittelachse CA (entsprechend der Verlaufsrichtung der Zellen 12) (siehe 2). Beispielsweise kann die Form eine polygonale Form wie eine dreieckige Form, eine viereckige Form (genauer gesagt, ein Quadrat), eine sechseckige Form oder eine achteckige Form, eine gebogene Form wie eine runde Form oder eine elliptische Form oder ferner eine Kombination aus diesen Formen sein.
Es sei angemerkt, dass die Dicke jeder der Trennwände 13, die die obige Zellenform definieren, in einem Bereich von 50 µm bis 2.000 µm eingestellt werden kann. Ist die Dicke der Trennwände 13 kleiner als 50 µm, besteht die Gefahr, dass sich die Festigkeit der Wabenstruktur selbst verringern könnte, und ist die Dicke der Trennwände 13 größer als 2.000 µm, besteht das Problem, dass der Druckabfall zunimmt. Ferner gibt es keine besonderen Einschränkungen für die Zelldichte des Vierecksegments 20, sondern die Zelldichte beträgt geeigneterweise beispielsweise 0,9 bis 311 Zellen/cm² und noch geeigneter 7,8 bis 62 Zellen/cm².
Hierbei kann beispielsweise in dem viereckigen prismatisch-säulenförmigen Vierecksegment 20, das in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform gebildet wurde, das Hochformat x das Querformat x die Länge (Länge in Mittelachsenrichtung) beispielsweise auf einen Bereich von 30 mm × 30 mm × 80 mm bis 50 mm × 50 mm × 400 mm festgelegt werden.
Ferner beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient des Vierecksegments 20 geeigneterweise beispielsweise 1 × 10^-6/°C oder mehr und liegt noch geeigneter in einem Bereich von 2 × 10^-6/°C bis 7 × 10^-6/°C. In der Folge kann eine Wabenstruktur mit einer hervorragenden Wärmeschockbeständigkeit erhalten werden.
Herstellung eines Dreiecksegments (Dreiecksegment-Bildungsschritt):
Der Dreiecksegment-Bildungsschritt ist ein Schritt, in dem ein Segment aus mehreren geformten Vierecksegmenten 20 extrahiert und das Segment entlang einer diagonalen Linie DL im viereckigen Querschnitt 21 senkrecht zur Mittelachse CA und parallel zur Mittelachse CA unter Bildung des dreieckigen prismatisch-säulenförmigen Dreiecksegments 30 geschnitten wird. In der Folge kann ein Dreiecksegment 30 gebildet werden, das drei Seitenflächen F1, F2 und F3 umfasst und in dem der Dreieckquerschnitt 31 ein rechtwinkliges Dreieck ist. Es sei angemerkt, dass beim Schneiden des Segments entlang der diagonalen Linie DL und parallel zur Mittelachse CA zwei Dreiecksegmente 30 mit demselben Vollprofil aus einem Vierecksegment 20 erhalten werden können. Dabei wird eine Schnittfläche des Vierecksegments 20 parallel zur Mittelachse CA die schräge Seitenfläche F3 in dem Dreiecksegment 30.
Überdies werden in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform zwei Vierecksegmente 20 von den 14 gebildeten Vierecksegmenten 20 ausgewählt, und die Vierecksegmente 20 werden unter Erhalt von insgesamt vier dreieckigen prismatisch-säulenförmigen Dreiecksegmenten 30 zugeschnitten. „Das viereckige prismatisch-säulenförmige Vierecksegment 20 wird entlang der diagonalen Linie DL im viereckigen Querschnitt 21 senkrecht zur Mittelachse CA und parallel zur Mittelachse CA geschnitten“, und daher haben die beiden Dreiecksegmente 30, die aus dem einen Vierecksegment 20 gebildet wurden, dasselbe Vollprofil. Ferner haben die Dreieckquerschnitte 31, die jeweils die Form eines rechtwinkligen Dreiecks haben, senkrecht zur Mittelachse CA beispielsweise denselben Bereich, dieselbe Form und Größe.
Dabei kann beim Schneiden des Vierecksegments 20 entlang der Mittelachse CA unter Bildung der Dreiecksegmente 30 eine Schneidevorrichtung wie ein allgemein bekannter Diamantschneider verwendet werden. Ein solcher Diamantschneider umfasst eine runde oder lineare Schneideklinge, an der feine Diamantschleifkörner haften, und wird geeigneterweise zum Schneiden eines harten Materials wie Keramik zu einer beliebigen Form verwendet.
Bildung eines Wabenverbundkörpers (Verbundkörper-Bildungsschritt):
Aufbau der temporären Baueinheit:
Als nächstes werden zum Aufbau der temporären Baueinheit 41 zwölf Vierecksegmente 20 und vier Dreiecksegmente 30, erhalten in den obigen Schritten, vereinigt. Es sei angemerkt, dass es keine besonderen Einschränkungen für die Anzahl der Vierecksegmente 20 bzw. die Anzahl der Dreiecksegmente 30 gibt und diese Zahlen beliebig festgelegt werden können (siehe beispielsweise 8). Ferner kann in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform, wie schematisch in 4 gezeigt, eine Vorrichtung wie ein Führungsabschnitt 60 mit einem Unterseitenabschnitt 61, der an eine Baueinheit-Unterseite 41a der temporären Baueinheit 41 stößt, und einem Seitenflächenabschnitt 62, der an eine Baueinheit-Seitenfläche 41b der temporären Baueinheit 41 stößt und vertikal zum Unterseitenabschnitt 61 angeordnet ist, zur Unterstützung der Bildung des Wabenverbundkörpers 40 aus zwei Richtungen ihrer Unterseite und ihrer einen Seitenfläche verwendet werden. Dabei zeigt 4 eine Frontansicht der aufgebauten temporären Baueinheit 41, betrachtet aus einer Richtung eines Baueinheit-Querschnitts 43.
Hierbei sind im Baueinheit-Querschnitt 43 der temporären Baueinheit 41 die Dreiecksegmente 30 so angeordnet, dass die erste Seite 32a, umfassend die erste Seitenfläche F1, und die zweite Seite 32b, umfassend die zweite Seitenfläche F2, die senkrecht zueinander sind, jeweils Segmentseiten 22 zugewandt sind, die die Segmentseitenflächen F4 in den Vierecksegmenten 20 umfassen, und so, dass die schrägen Seiten 32c, die die schrägen Seitenflächen F3 in den Dreiecksegmenten 30 umfassen, zum äußersten Umfang werden. Ferner sind die vier Dreiecksegmente 30 im Baueinheit-Querschnitt 43 der temporären Baueinheit 41 (Verbundkörperquerschnitt 44 des Wabenverbundkörpers 40) jeweils in den vier Ecken C1, C2, C3 und C4 angeordnet.
Überdies sind zwei Vierecksegmente 20 horizontal (oder vertikal) zwischen zwei Dreiecksegmenten 30 in den jeweiligen Dreiecksegmenten, die in den Ecken C1, C2, C3 und C4 angeordnet sind, angeordnet. Folglich besteht ein Umfangsabschnitt der temporären Baueinheit 41 aus vier Dreiecksegmenten 30 und acht Vierecksegmenten 20. Ferner besteht ein zentraler Abschnitt im Baueinheit-Querschnitt 43 aus vier Vierecksegmenten 20, die zwei vertikal angeordnete Vierecksegmente und zwei horizontal angeordnete Vierecksegmente umfassen.
Dabei erfolgt der tatsächliche Aufbau der temporären Baueinheit 41 durch stufenweises Laminieren von Schichten, beispielsweise durch Bilden der untersten Schicht, bestehend aus zwei Dreiecksegmenten 30 und zwei Vierecksegmenten 20, und weiterhin Aufbauen einer oberen Schicht, bestehend aus vier Vierecksegmenten 20, wie in 4 gezeigt. Ferner wird das Bindematerial in einer vorgegebenen Breite (Dicke) zwischen die jeweiligen Segmente 20 und 30 gefüllt, wenn ein anderes Segment auf die Oberseite des Segments laminiert wird oder die Segmente parallel zueinander angeordnet sind. In der Folge werden das Dreiecksegment 30 und das Vierecksegment 20 miteinander verbunden, oder die Vierecksegmente 20 werden miteinander verbunden. Jedoch trocknet das Bindematerial, nachdem das Material eingefüllt wurde, noch nicht vollständig, sondern ist durch äußere Belastungen leicht verformbar. Überdies besteht die Möglichkeit, dass die Breite (Dicke) des Bindematerials durch die äußeren Belastungen leicht verändert wird und unter den jeweiligen Segmenten variiert.
Bildung eines Wabenverbundkörpers (Pressschritt):
Als nächstes wird die temporäre Baueinheit 41, die derart aufgebaut ist, dass zwei Flächen der Baueinheit-Unterseite 41a und der einen Baueinheit-Seitenfläche 41b von der Unterseite und der einen Seitenflächenrichtung aus (auf der Papierfläche in 4 links) von dem Führungsabschnitt 60 getragen werden, mit einer einheitlichen Kraft aus den verbleibenden beiden Richtungen (aufwärts und der anderen Seitenflächenrichtung (entgegengesetzt der einen Seitenflächenrichtung)) zum Verfestigen der temporären Baueinheit 41 vom äußersten Umfang aus zu ihrer Innenseite hin gepresst. In der Folge werden die Dreiecksegmente 30 und die Vierecksegmente 20 in Richtung des Unterseitenabschnitts 61 bzw. des Seitenflächenabschnitts 62 des Führungsabschnitts 60 gepresst. Dabei kann beim Pressen der Dreiecksegmente 30 und der Vierecksegmente 20 mit der einheitlichen Kraft die Breite der Bindeschicht 42 zwischen den Segmenten 20 und 30 konstant eingestellt werden. Im Ergebnis kann ein Wabenverbundkörper 40 mit einer hervorragenden Formstabilität erhalten werden. Ferner ist, anders als bei herkömmlichen Technologien, beispielsweise kein Hilfsmaterial aus Aluminium oder dergleichen und mit derselben Schnittform wie in dem Dreiecksegment erforderlich, und es muss kein Pseudo-Wabensegment unter Verwendung derartiger Hilfsmaterialien gebildet werden.
Mit anderen Worten, es kann ein Wabenverbundkörper 40 gebildet werden, „in dem die Dreiecksegmente 30 und die Vierecksegmente 20 vereinigt und verbunden sind, wenn die schrägen Seitenflächen F3 der vier Dreiecksegmente 30, die jeweils in den Ecken C1, C2, C3 und C4 angeordnet sind, den äußersten Umfang bilden und im Verbundkörperquerschnitt 44 senkrecht zur Mittelachse CA die erste Seitenfläche F1 und die zweite Seitenfläche F2 des Dreiecksegments 30 den Segmentseitenflächen F4 der viereckigen prismatisch-säulenförmigen Vierecksegmente 20 zugewandt sind“ (siehe 1 und 4).
Beim Vereinigen der Segmente kann, während die Segmentseitenflächen F4 der Vierecksegmente 20 und die Seitenflächen F1 und F2 der Dreiecksegmente 30 mit dem Bindematerial verbunden werden, beispielsweise ein Abklebeband oder dergleichen auf Regionen aufgebracht werden, auf denen vorzugswiese kein Bindematerial haften soll, beispielsweise Endflächen der Vierecksegmente 20 und der Dreiecksegmente 30, um die Endflächen und dergleichen vor dem Bindematerial zu schützen.
Dabei kann ein Beispiel für das Bindematerial zur Verwendung in dem Verbundkörper-Bildungsschritt eine Aufschlämmung sein, die durch Zugabe eines organischen Bindemittels, eines verschäumbaren Harzes, eines Dispergiermittels, Wasser und anderen zu einem Füllstoff wie anorganischen Fasern, kolloidalem Siliciumdioxid, Ton oder SiC-Teilchen, gefolgt von Kneten erhalten wurde. Dieses Bindematerial wird zwischen die Seitenflächen F1, F2 und F4 der jeweiligen Segmente 20 und 30 gefüllt und getrocknet, so dass eine Bindeschicht 42 gebildet wird, in der das Bindematerial härtet.
Pressanlage:
So werden die viereckigen prismatisch-säulenförmigen Vierecksegmente 20 und die Dreiecksegmente 30 vereinigt, während die Segmente verbunden werden, und die Segmente werden zum Verfestigen der Segmente vom äußersten Umfang zur Innenseite hin gepresst, wobei der Wabenverbundkörper 40 gebildet wird. In diesem Fall wird die in 4 bis 7 gezeigte Pressanlage 50 in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Die Pressanlage 50 umfasst die dreieckige prismatische säulenförmige Presse 52, die den dreieckigen Pressquerschnitt 51 analog zum Dreieckquerschnitt 31 des Dreiecksegments 30 und die schräge Press-Seitenfläche P aufweist, die an die schräge Seitenfläche F3 des Dreiecksegments 30 stoßen kann, und den Pressenantriebsabschnitt 53, der die Presse 52 entlang der Pressrichtung PD senkrecht zur ersten Seitenfläche F1 oder zur zweiten Seitenfläche F2 bewegt, wenn die schräge Press-Seitenfläche P an die schräge Seitenfläche F3 (auf der Papierfläche in 4 von rechts nach links) stößt und so die Segmente gepresst werden.
Dabei gibt es keine besonderen Einschränkungen für den Pressenantriebsabschnitt 53, solange beispielsweise durch einen Hydraulik-, pneumatischen oder elektrischen Zylinder ein vorbestimmter Druck (z. B. 10 kPa bis 200 kPa) auf die jeweiligen Segmente 20 und 30 ausgeübt werden kann. Ferner kann ein elastisches Material wie Kautschuk in der Presse 52 und einer Vierecksegment-Presse 55 (die später beschrieben wird), die an das Dreiecksegment 30 bzw. das Vierecksegment 20 stoßen, verwendet werden. Dabei sind zur Vereinfachung in 5 und 6 die Zellen und Trennwände, die in den jeweiligen Segmenten 20 und 30 erscheinen, nicht veranschaulicht.
Im Pressschritt wird zunächst die schräge Press-Seitenfläche P der Presse 52 so angeordnet, dass sie an die schräge Seitenfläche F3 des Dreiecksegments 30 stößt, das im Eckabschnitt C1 oder dergleichen angeordnet ist (siehe 5). Die Pressanlage 50 umfasst ferner einen bewegungsregulierenden Abschnitt 54, der unterbindet, dass das Dreiecksegment 30 und das Vierecksegment 20 durch Pressen aus einer zentralen Richtung hin zu einer Umfangsrichtung verlagert und angehoben werden (in 5 von unten nach oben). In der Folge wird selbst beim Pressen des Dreiecksegments 30 aus der Pressrichtung PD durch die Presse 52 die Aufwärtsbewegung des Dreiecksegments 30 und des Vierecksegments 20 neben diesem Dreiecksegment 30 reguliert. So kann die Lage eines Schnittpunktes der Segmentseitenfläche F4 des Vierecksegments 20 und der ersten Seitenfläche F1 und der schrägen Seitenfläche F3 des Dreiecksegments 30 ausgerichtet werden.
Ferner presst die Pressanlage 50 das Dreiecksegment 30 in der Pressrichtung PD mit Hilfe der Presse 52 und umfasst die Vierecksegment-Presse 55 zum Pressen des Vierecksegments 20, das sich unter dem Dreiecksegment 30 befindet, entlang der Pressrichtung PD. In der Folge kann das Vierecksegment 20 gleichzeitig mit dem Pressen des Dreiecksegments 30 gepresst werden. Überdies verändert sich die Relativlagebeziehung zwischen der Presse 52 und der Vierecksegment-Presse 55 nicht, und daher kann das zu pressende Maß des Dreiecksegments 30 und des Vierecksegments 20 (ihr zu pressendes Maß) quantifiziert werden.
Überdies kann die Pressanlage 50 zur Verwendung in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform einen Abschnitt mit Schwenkmechanismus 56 umfassen, der die Presse 52 entlang einer Schwenkrichtung SD (siehe 6) senkrecht zur Pressrichtung PD schwenken kann, wenn das Dreiecksegment 30 entlang der Pressrichtung PD mit Hilfe der Presse 52 gepresst wird, wie in 6 gezeigt. Das heißt, im Falle von 6, ist die Presse 52 entlang einer Aufwärts/Abwärts-Richtung leicht beweglich. Mit anderen Worten, die Presse kann entlang der Schwenkrichtung SD senkrecht zur Pressrichtung PD gleiten. Dabei kann der Abschnitt mit Schwenkmechanismus 56 so beschaffen sein, dass er mit Hilfe eines allgemein bekannten Gleitmechanismus oder dergleichen zum Pressenantriebsabschnitt 53 gleiten kann. Es sei angemerkt, dass die Schwenkrichtung SD der Presse 52 nicht auf die Aufwärts/Abwärts-Richtung beschränkt ist, sondern die Schwenkrichtung SD beispielsweise auch eine Rechts/Links-Richtung sein kann, wenn die Pressrichtung PD von oben nach unten gerichtet ist.
Wird das Bindematerial zwischen das Segment 20 und das Segment 30 gefüllt und die Segmente zum Verfestigen der Segmente aus der Umfangsrichtung in die zentrale Richtung gepresst, verringert sich die Breite der Bindeschicht 42. Im Ergebnis wird die Größe des Wabenverbundkörpers 40 zu Beginn des Pressens kleiner als die der temporären Baueinheit 41. Dabei wird die Presse 52 der Pressanlage 50 in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass sie in die Aufwärts/Abwärts-Richtung (oder Rechts/Links-Richtung) schwenkbar ist, und so kann das Dreiecksegment 30 in der Pressrichtung PD entsprechend der obigen Größenänderung stabil gepresst werden. Im Ergebnis kann beispielsweise der Nachteil vermieden werden, dass die Breite der Bindeschicht 42 zwischen den jeweiligen Segmenten 20 und 30 uneinheitlich wird. Dies ermöglicht das Pressen bei Pressbedingungen, bei denen die Breite jeder Bindeschicht 42 durch das Pressen quantifiziert wird, und es kann der Wabenverbundkörper 40 mit hervorragender Formstabilität gebildet werden. Insbesondere muss in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform kein röhrenförmiges Hilfselement mit derselben Form wie im Querschnitt des Dreiecksegments, wie in dem obigen Patentdokument 4 beschrieben, hergestellt werden, und ferner muss kein Pseudosegment gebildet werden, in dem das Dreiecksegment und das Hilfselement vereinigt sind. In der Folge können die für das Hilfselement und dergleichen erforderlichen Kosten gesenkt werden, und der Herstellungsprozess kann vereinfacht werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, in dem eine Pressanlage 50 für ein Dreiecksegment 30 verwendet wird. Das heißt, das eine Dreiecksegment 30 kann gleichzeitig aus mehreren Richtungen unter Verwendung von zwei Pressanlagen 50 oder drei Pressanlagen 50 gepresst werden (siehe z. B. 7). Es sei angemerkt, dass zur Vereinfachung 7 Zellen, Trennwände und ferner eine Teilbeschaffenheit eines Pressenantriebsabschnitts nicht veranschaulicht.
Nachstehend wird ein Beispiel für das Pressen des Dreiecksegments 30 unter Verwendung von drei Pressanlagen 50a, 50b und 50c, die in 7 gezeigt sind, beschrieben. Zunächst werden eine erste Presse 52a einer ersten Pressanlage 50a und eine dritte Presse 52c einer dritten Pressanlage 50c entlang einer Segment-Längenrichtung eines Dreiecksegments 30 entfernt voneinander angeordnet, und jeweilige schräge Press-Seitenflächen P1 und P3 werden so angeordnet, dass sie an eine schräge Seitenfläche F3 des Dreiecksegments 30 stoßen. In der Folge kann das Dreiecksegment 30 entlang einer ersten Pressrichtung PD1 (aus einer rechten schrägen Abwärtsrichtung zu einer linken schrägen Aufwärtsrichtung auf der Papierfläche von 7) mit der ersten Pressanlage 50a und der dritten Pressanlage 50c gepresst werden.
Andererseits ist eine zweite Presse 52b einer zweiten Pressanlage 50b so ausgebildet, dass sie das Dreiecksegment 30 entlang einer Richtung (einer zweiten Pressrichtung PD2: aus einer Aufwärtsrichtung zu einer Abwärtsrichtung auf der Papierfläche von 7) senkrecht zur ersten Pressrichtung PD1 mit der ersten und dritten Pressanlage 50a und 50c pressen kann, und die zweite Presse 52b ist so zwischen der ersten Presse 52a und der dritten Presse 52c eingefügt, dass die schräge Press-Seitenfläche P2 an eine schräge Seitenfläche P stößt.
Dann beginnt gleichzeitig mit dem Beginn des Pressens des Dreiecksegments 30 aus der ersten Pressrichtung PD1 mit der ersten Pressanlage 50a und der dritten Pressanlage 50c das Pressen des Dreiecksegments 30 aus der zweiten Pressrichtung PD2 senkrecht zur ersten Pressrichtung PD1 mit der zweiten Pressanlage 50b. In der Folge wird das Dreiecksegment 30 gleichzeitig aus zwei Richtungen (erste Pressrichtung PD1 und zweite Pressrichtung PD2) gepresst. Es sei angemerkt, dass, wenn auch nicht in 7 gezeigt, Vierecksegmente 20, die neben und unter dem Dreiecksegment 30 positioniert sind, jeweils gleichzeitig mit dem Pressen des Dreiecksegments 30 gepresst werden, so dass ein Wabenverbundkörper 40 mit einer stabileren Form gebildet werden kann. In 7 kann die oben erwähnte Beschaffenheit des bewegungsregulierenden Abschnitts 54 bereitgestellt werden.
Der in den oben erwähnten Schritten gebildete Wabenverbundkörper 40 wird bei einer vorbestimmten Trocknungstemperatur getrocknet. In der Folge trocknet die Bindeschicht 42, und so verfestigt sich die Verbindung der jeweiligen Segmente 20 und 30. Danach wird die Umfangsfläche 45 des Wabenverbundkörpers 40 entlang der vorgegebenen Schleiflinie GL (siehe 1) geschliffen und bearbeitet, wodurch die Herstellung der Wabenstruktur mit der gewünschten Form (z. B. der runden Säulenform) abgeschlossen wird. Es sei angemerkt, dass der Umfangsschleifschritt, in dem die Umfangsfläche 45 unter Verwendung einer Schleifscheibe oder dergleichen geschliffen wird, allgemein bekannt ist und daher hier nicht ausführlich beschrieben wird.
Beispielsweise wurde beschrieben, dass in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 und 4 gezeigt, der Wabenverbundkörper 40 (die Wabenstruktur) mit einer Struktur, bei der jeweils vier Dreiecksegmente 30 in den vier Ecken C1, C2, C3 und C4 angeordnet sind, unter Verwendung von zwölf Vierecksegmenten 20 und den vier Dreiecksegmenten 30 gebildet (oder hergestellt) wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Wie beispielsweise in 8 gezeigt, kann unter Verwendung von 24 Vierecksegmenten 20 und acht Dreiecksegmenten 30 ein Wabenverbundkörper 70 gebildet werden, in dem zwei Dreiecksegmente 30 schräg in jeder der Ecken C1, C2, C3 und C4 angeordnet sind, so dass die schrägen Seitenflächen F3 aller Dreiecksegmente 30 den äußersten Umfang bilden. Ferner wurde beschrieben, dass die vertikale und horizontale Länge des Verbundkörperquerschnitts 44 senkrecht zur Mittelachse CA gleich groß sind, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Wabenstruktur kann die Form eines Verbundkörperquerschnitts mit verschiedenen Verhältnissen zwischen dem Hochformat und dem Querformat (der Länge) haben. In 8 sind dieselben Beschaffenheiten wie in 1, 4 und anderen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
Überdies wurde beschrieben, dass in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung des Führungsabschnitts 60 die temporäre Baueinheit 41 gepresst wird, wenn die temporäre Baueinheit aus zwei Richtungen getragen wird, wie in 4 gezeigt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann bei der Bildung des Wabenverbundkörpers 70 von 8 wie oben beschrieben eine Pressvorrichtung 80 (siehe 9) zum Pressen aller Vierecksegmente 20 und Dreiecksegmente 30, die in einer Umfangsfläche 72 einer temporären Baueinheit 71 erscheinen, aus allen Richtungen aus einer Umfangsrichtung der temporären Baueinheit 71 zu ihrer Mitte hin verwendet werden. In diesem Fall führt ein Pressenantriebsabschnitt 84 die Steuerung so aus, dass mindestens zwei Pressen 82 an alle acht Dreiecksegmente 30, die am äußersten Umfang angeordnet sind, stoßen und so die Dreiecksegmente gleichzeitig aus zwei senkrecht zueinander verlaufenden Pressrichtungen (z. B. erste Pressrichtung PD1 und zweite Pressrichtung PD2) pressen. Ferner umfasst eine Pressanlage 81 Vierecksegment-Pressen 83 zum Pressen der Vierecksegmente 20, die am äußersten Umfang angeordnet sind. In der Folge werden gleichzeitig auch die Vierecksegmente 20 gepresst.
Im Falle der in 9 gezeigten Pressvorrichtung 80 werden die Dreiecksegmente 30 und die Vierecksegmente 20 auf der Seite einer linken Seitenfläche der temporären Baueinheit 71 aus einer dritten Pressrichtung PD3 (entsprechend einer Richtung von links nach rechts auf der Papierfläche in 9), die entgegengesetzt ist zur ersten Pressrichtung PD1 (entsprechend einer Richtung von rechts nach links auf der Papierfläche in 9), gepresst. Dem ähnlich, werden die Dreiecksegmente 30 und Vierecksegmente 20 auf der Seite einer Unterseite der temporären Baueinheit 71 aus einer vierten Pressrichtung PD4 (entsprechend einer Richtung von unten nach oben auf der Papierfläche in 9), die entgegengesetzt ist zur zweiten Pressrichtung PD2 (entsprechend einer Richtung von oben nach unten auf der Papierfläche n 9), gepresst. So wird die temporäre Baueinheit 71 gleichzeitig mit einer konstanten Kraft aus vier Richtungen (der ersten Pressrichtung PD1, der zweiten Pressrichtung PD2, der dritten Pressrichtung PD3 und der vierten Pressrichtung PD4) zur Mitte der temporären Baueinheit 71 hin gepresst, und daher wird die Kraft gleichmäßiger auf die Dreiecksegmente 30 und die Vierecksegmente 20 ausgeübt, wobei die Breite der Bindeschicht 42 zwischen den jeweiligen Segmenten 20 und 30 einheitlicher eingestellt wird. In der Folge kann ein Wabenverbundkörper 70 mit noch hervorragenderer Formstabilität gebildet werden, wie in 8 gezeigt.
Alternativ kann, wie in 10 gezeigt, eine Pressvorrichtung 90 verwendet werden, die eine Pressanlage 91 umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie aus allen Richtungen alle Vierecksegmente 20 und Dreiecksegmente 30, die in der Umfangsfläche 72 der temporären Baueinheit 71 erscheinen, aus der Umfangsrichtung der temporären Baueinheit 71 zu ihrer Mitte hin presst, und mehrere Pressenantriebsabschnitte 94 umfasst, die unabhängig die Pressen 92 und die Vierecksegment Pressen 93 so betreiben können, dass diese die jeweiligen Segmente 20 und 30 pressen. In diesem Fall führen die an den Pressen 92 befestigten Pressenantriebsabschnitte 94 die Steuerung so aus, dass mindestens zwei Pressen 92 an alle acht Dreiecksegmente 30, die am äußersten Umfang angeordnet sind, stoßen und so die Segmente aus zwei senkrecht zueinander verlaufenden Pressrichtungen gleichzeitig gepresst werden.
Dabei steuern die jeweiligen Pressenantriebsabschnitte 94 unabhängig die Pressen 92 und die Vierecksegment-Pressen 93 so, dass diese die Segmente in dieselbe Pressrichtung (z. B. die erste Pressrichtung PD1) pressen. In der Folge wird beim Pressen der Segmente letztlich das zu pressende Maß jedes der Dreiecksegmente 30 und Vierecksegmente 20 eingestellt. In der Folge wird die Maßgenauigkeit des Wabenverbundkörpers 70 besser. Es sei angemerkt, dass die mehrere Pressenantriebsabschnitte 94 umfassende Pressanlage 91 nicht auf das Beispiel beschränkt ist, in dem die temporäre Baueinheit 71 aus allen Richtungen gepresst wird, wie in 10 gezeigt, sondern in der Pressanlage Führungsabschnitte 60 (siehe 4) in zwei Richtungen der temporären Baueinheit 71 vorgesehen sein können. In 10 sind dieselben Beschaffenheiten wie in 1, 4, 9 und anderen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
Nachstehend werden Beispiele für das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben, das Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht speziell auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiele)
Herstellung eines Wabenformkörpers und eines Vierecksegments (gebrannter Wabenkörper):
Siliciumcarbidpulver und metallisches Siliciumpulver wurden in einem Masseverhältnis von 80 : 20 gemischt, und dieses Gemisch wurde als ein keramisches Rohmaterial betrachtet. Dann wurde das keramische Rohmaterial mit einem Porenbildner, einem Formungshilfsmittel und Wasser geknetet, und mit einem Vakuum-Tonkneter wurde ein rundes säulenförmiges geknetetes Material hergestellt. Dabei wurde ein verschäumbares Harz als der Porenbildner verwendet, und Methylcellulose wurde als das Formungshilfsmittel verwendet. 100 Masseteilen des keramischen Rohmaterials wurden jeweils 2 Masseteile des Porenbildners, 5 Masseteile des Formungshilfsmittels und 29 Masseteile Wasser zugemischt.
Das erhaltene runde säulenförmige geknetete Material wurde unter Verwendung eines Extruders in eine Wabenform gebracht, mit Hilfe von Hochfrequenzinduktionserwärmung getrocknet und dann bei 120 °C 5 Stunden unter Verwendung eines Heißlufttrockners getrocknet, und beide Endflächen wurden in dem vorbestimmten Maß zugeschnitten, wodurch ein viereckiger prismatischer säulenförmiger Wabenformkörper erhalten wurde. Bei dem erhaltenen Wabenformkörper betrug die Dicke der Trennwände 310 µm, die Zelldichte betrug 46,5 Zellen/cm² (300 Zellen/Quadratinch), die Unterseite war ein Quadrat von 35 mm × 35 mm, und die Länge betrug 152 mm. Es wurden 14 Wabenformkörper pro Beispiel hergestellt.
Was den erhaltenen Wabenformkörper betrifft, wurden Verschlussabschnitte an den Enden der Zellen so ausgebildet, dass gegenüberliegende Enden benachbarter Zellen verschlossenen wurden und beide Endflächen ein Schachbrettmuster aufwiesen. In einem Verschlussfüllstoff wurde ein ähnliches Material wie das für den Wabenformkörper verwendet. Die Tiefe der Verschlussabschnitt (Tiefe in der Zellenverlaufsrichtung) betrug 6 mm. Der Wabenformkörper wurde verschlossen, und dann wurde der verschlossene Wabenformkörper bei 120 °C 5 Stunden unter Verwendung des Heißlufttrockners getrocknet.
Danach wurden die Wabenformkörper in einem Atmosphärenofen mit einem Desodorans in Luftatmosphäre platziert, und die Temperatur wurde für etwa 20 Stunden auf 450 °C erhöht (genauer gesagt, wurde die Temperatur langsam in einem Bereich von 200 bis 300 °C, in dem sich organische Komponenten zersetzten, erhöht). Danach wurden die Wabenformkörper für 5 Stunden bei 450 °C gehalten, in dem Ofen für 5 Stunden natürlich auf 100 °C heruntergekühlt und dann entfettet (für 30 Stunden). Danach wurden die Wabenformkörper bei etwa 1.450 °C in inerter Argonatmosphäre 24 Stunden (Hauptbrennen) (10 Stunden für die Temperatursteigerung, 4 Stunden für das Halten und 10 Stunden für die Temperatursenkung) gebrannt, wodurch viereckige prismatische säulenförmige gebrannte Wabenkörper jeweils mit einer quadratischen Unterseite erhalten wurden. Bei den erhaltenen gebrannten Wabenkörpern waren die Trennwände porös. Der durchschnittliche Porendurchmesser der gebrannten Wabenkörper betrug 13 µm, und die Porosität betrug 41 %. Der durchschnittliche Porendurchmesser war ein Wert, gemessen mit einem Quecksilber-Porosimeter, und die Porosität war ein Wert, gemessen mit Hilfe der Archimedes-Methode.
Herstellung eines Dreiecksegments (Dreiecksegment-Bildungsschritt);
Die Details über ein Verfahren zur Herstellung von Dreiecksegmenten aus dem Vierecksegment (dem gebrannten Wabenkörper), das mit Hilfe des obigen Verfahrens erhalten wurde, wurden bereits beschrieben und werden daher weggelassen.
Bildung des Wabenverbundkörpers (Verbundkörper-Bildungsschritt):
Die Details über ein Verfahren zur Vereinigung von 12 Vierecksegmenten und 4 Dreiecksegmenten, die mit Hilfe des obigen Verfahrens zum Aufbau einer temporären Baueinheit und dann Bilden eines Wabenverbundkörpers erhalten wurden, wurden bereits beschrieben und werden daher weggelassen. Überdies wurden in dem vorliegenden Beispiel die jeweiligen Dreieck- und Vierecksegmente unter Verwendung einer Pressensteuerung mit einer Kraft von 20 kPa bis 100 kPa in eine vorbestimmte Pressrichtung gepresst.

Dabei umfasst bei einem Wabenverbundkörper von Beispiel 1 eine Presse zum Pressen jedes der Dreiecksegmente, die in vier Ecken einer temporären Baueinheit angeordnet sind, keinen Schwenkmechanismus (Gleitmechanismus), und mehrere Pressen und Vierecksegment-Pressen zum Pressen der Segmente in dieselbe Pressrichtung (z. B. eine erste Pressrichtung PD1 oder dergleichen) wurden einheitlich mit demselben Pressenantriebsabschnitt betrieben. In Beispiel 2 umfasste, anders als in Beispiel 1, eine Presse einen Schwenkmechanismus. Ferner umfasste in Beispiel 3 eine Presse keinen Schwenkmechanismus, und mehrere Pressen und Vierecksegment-Pressen zum Pressen von Segmenten in dieselbe Pressrichtung wurden jeweils unabhängig mit mehreren Pressenantriebsabschnitten betrieben. Die nachstehend aufgeführte Tabelle 1 zeigt eine Zusammenfassung der Bedingungen der oben aufgeführten Beispiele 1 bis 3. [Tabelle 1]

	Schwenkmechanismus der Presse	Pressenantriebsabschnitte	Breite der Bindeschicht/mm	Bewertung
Beispiel 1	keiner	integral betrieben (siehe 9)	1,9	B
Beispiel 2	vorhanden	integral betrieben (siehe 9)	1,1	A
Beispiel 3	keiner	unabhängig betrieben (siehe 10)	1,3	A

Jedes der Herstellungsverfahren für die Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 3 wurde basierend darauf, ob die Breite einer Bindeschicht zwischen den jeweiligen Dreieck- und Vierecksegmenten in einen vorgegebenen Bereich viel oder nicht, bewertet.
Dabei wird ein Beispiel, in dem die Breite der Bindeschicht in dem Wabenverbundkörper 0,5 mm oder mehr und weniger als 1,5 mm beträgt, mit „A“ bewertet, ein Beispiel, in dem die Breite „0,3 mm oder mehr und weniger als 0,5 mm“ oder „1,5 mm oder mehr und weniger als 2,0 mm“ beträgt, wird mit „B“ bewertet, und ein anderes als diese Beispiele wird mit „C“ bewertet. Beträgt die Breite der Bindeschicht weniger als 0,3 mm, verschlechtert sich der Puffereffekt jedes Segments, und beträgt die Breite der Bindeschicht 2,0 mm oder mehr, besteht die Gefahr, dass sich der Druckabfall der Wabenstruktur erhöht.
Messung der Breite der Bindeschicht:
Die Breite der Bindeschicht wurde mit Hilfe des folgenden Messverfahrens gemessen. Und zwar erfolgt eine Bearbeitung dahingehend, dass ein Bildbeurteilungssystem (z. B. das „CNC image measurement system NEXIV, hergestellt von Nikon Corporation“ oder dergleichen) ein Bild beider Endflächen des erhaltenen Wabenverbundkörpers erkennen, die Breiten von 12 Punkten der Bindeschicht (Bindungsbreiten) in jeder Endfläche messen und die erhaltenen Werte mitteln kann. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Messpunkte in der Endfläche insgesamt 12 ist, was 8 Punkte eines Umfangsabschnitts und 4 Punkte eines zentralen Abschnitts einschließt. Tabelle 1 zeigt die gemittelten Werte basierend auf den Messungen und die Bewertungsergebnisse.
Aus den oben in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen wird deutlich, dass in dem Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung geeignet der Wabenverbundkörper unter Verwendung der Presse mit dem Dreieckquerschnitt hergestellt werden kann und dass ferner die Bindungsbreite stabilisiert werden kann, insbesondere deswegen, weil ein Mechanismus vorgesehen ist, der die Presse senkrecht zur Pressrichtung schwenkt (schiebt). Ferner wird deutlich, dass auch, wenn die jeweiligen Pressen und Vierecksegment-Pressen zum Pressen der Segmente unabhängig mit Hilfe mehrerer Pressenantriebsabschnitte betrieben werden, ein geeignetes Ergebnis erhalten werden kann.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann bei der Herstellung einer Wabenstruktur verwendet werden, die geeignet als ein Träger für eine Katalysatorvorrichtung oder einen Filter genutzt werden kann, die für Umweltschutzmaßnahmen, die Sammlung spezifischer Substanzen und dergleichen in verschiedensten technologischen Bereichen der Auto-, Chemie-, Elektroenergie-, Eisen- und Stahlindustrie und anderen verwendet werden.
Bezugszeichenliste
10: Wabenformkörper, 11a: eine Endfläche, 11b: andere Endfläche, 12: Zelle, 13: Trennwand, 14: Formkörperquerschnitt, 20: Vierecksegment, 21: Viereckquerschnitt, 22: Segmentseite, 30: Dreiecksegment, 31: Dreieckquerschnitt, 32a: erste Seite, 32b: zweite Seite, 32c: schräge Seite, 40 und 70: Wabenverbundkörper, 41 und 71: temporäre Baueinheit, 41a: Baueinheit-Unterseite, 41b: Baueinheit-Seitenfläche, 42: Bindeschicht, 43: Baueinheit-Querschnitt, 44: Verbundkörperquerschnitt, 45 und 72: Umfangsfläche, 50, 50a, 50b, 50c, 81 und 91: Pressanlage, 51: Pressquerschnitt, 52, 82 und 92: Presse, 52a: erste Presse, 52b: zweite Presse, 52c: dritte Presse, 53, 84 und 94: Pressenantriebsabschnitt, 54: bewegungsregulierender Abschnitt, 55, 83 und 93: Vierecksegment-Presse, 56: Abschnitt mit Schwenkmechanismus, 60: Führungsabschnitt, 61: Unterseitenabschnitt, 62: Seitenflächenabschnitt, 80 und 90: Pressvorrichtung, C1, C2, C3 und C4: Ecke, CA: Mittelachse, DL: diagonale Linie, F1: erste Seitenfläche, F2: zweite Seitenfläche, F3: schräge Seitenfläche, F4: Segmentseitenfläche, GL: Schleiflinie, P, P1, P2 und P3: schräge Press-Seitenfläche, PD: Pressrichtung, PD1: erste Pressrichtung, PD2: zweite Pressrichtung, PD3: dritte Pressrichtung, PD4: vierte Pressrichtung und SD: Schwenkrichtung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017148146 [0001]
JP 2003291054 A [0012]
JP 2000007455 A [0012]
JP 2009050849 A [0012]
JP 5097237 [0012]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, umfassend: einen Formkörper-Bildungsschritt, in dem ein Formungsrohmaterial unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatischer, säulenförmiger Wabenformkörper, die Trennwände aufweisen, die mehrere Zellen definieren, die Durchgangskanäle für ein Fluid bilden und von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen, und bei denen der Formkörperquerschnitt senkrecht zur Mittelachse rechteckig ist, extrudiert wird; einen Brennschritt, in dem die Wabenformkörper unter Bildung mehrerer viereckiger, prismatisch-säulenförmiger Vierecksegmente gebrannt werden; einen Dreiecksegment-Bildungsschritt, in dem Teile der gebildeten Vierecksegmente entlang einer diagonalen Linie in einem viereckigen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse und parallel zur Mittelachse unter Bildung eines dreieckigen, prismatisch-säulenförmigen Dreiecksegments, das eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche senkrecht zur ersten Seitenfläche und eine schräge Seitenfläche zum Verbinden der Seitenenden der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche miteinander aufweist und bei dem der dreieckige Querschnitt senkrecht zur Mittelachse ein rechtwinkliges Dreieck ist, geschnitten werden; einen Verbundkörper-Bildungsschritt, in dem das Dreiecksegment so in einer Ecke angeordnet wird, dass die schräge Seitenfläche zum äußersten Umfang wird und dass die verbleibende erste und zweite Seitenfläche jeweils den Segmentseitenflächen der Vierecksegmente zugewandt sind und so eine temporäre Baueinheit konstruiert wird, in der mehrere Dreiecksegmente und die Vierecksegmente vereinigt sind, und eine Bindeschicht zwischen das Dreiecksegment und das Vierecksegment und zwischen die Vierecksegmente eingeschoben wird, so dass ein Wabenverbundkörper gebildet wird; und einen Umfangsschleifschritt, in dem der erhaltene Wabenverbundkörper getrocknet wird und dann eine Umfangsfläche des Wabenverbundkörpers geschliffen und bearbeitet und so die Wabenstruktur mit der gewünschten Form hergestellt wird, wobei der Verbundkörper-Bildungsschritt ferner umfasst: einen Pressschritt, in dem das Dreiecksegment aus der Umfangsrichtung der temporären Baueinheit zu ihrer zentralen Richtung gepresst wird, unter Verwendung einer Pressanlage, umfassend eine Presse mit einem Querschnitt mit einer Form analog zu der des dreieckigen Querschnitts und einer schrägen Press-Seitenfläche, die an die schräge Seitenfläche stoßen kann, und einen Pressenantriebsabschnitt, der die Presse entlang einer Pressrichtung senkrecht zur ersten Seitenfläche oder zweiten Seitenfläche bewegt und so das Dreiecksegment presst, wenn die schräge Press-Seitenfläche an die schräge Seitenfläche stößt.
Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Pressanlage ferner einen bewegungsregulierenden Abschnitt umfasst, der aus einer Richtung senkrecht zur Pressrichtung an das Dreiecksegment und das Vierecksegment stößt, so dass Bewegungen des Dreiecksegments und des Vierecksegments aus der zentralen Richtung der temporären Baueinheit zu ihrer Umfangsrichtung reguliert werden.
Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Pressschritt mindestens zwei Pressanlagen verwendet werden, das Dreiecksegment von einer ersten Presse von einer der Pressanlagen in eine erste Pressrichtung gepresst wird und das Dreiecksegment von einer zweiten Presse der anderen Pressanlage in eine zweite Pressrichtung senkrecht zur ersten Pressrichtung gepresst wird.
Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pressanlage ferner einen Abschnitt mit Schwenkmechanismus umfasst, der die Presse in eine Richtung senkrecht zur Pressrichtung schwenkt.
Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pressanlage mehrere Pressenantriebsabschnitte umfasst, die unabhängig mehrere Pressen antreiben, die an den jeweiligen Pressenantriebsabschnitten befestigt sind.