(57)【要約】第１の複数の壁部を含む内側ゾーン、および、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み第２の複数の壁部を含む外側ゾーンを含むハニカム構造物を有するハニカム体を提供する。ハニカム構造物は、Ｐｏより大きいＰｉ、および、ＭＰＳｏより大きいＭＰＳｉを有し、但し、Ｐｉは、第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである。様々なハニカム構造物、ハニカム押出成形装置、および、共押出成形方法を開示する。
2021525660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造物を含むハニカム体において、前記ハニカム構造物は、
第１の複数の壁部を含む内側ゾーンと、
前記内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンと
を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、前記第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、前記第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、該第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、該第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであるハニカム体。
【請求項２】
前記第１の複数の壁部、前記第２の複数の壁部、または、それらの両方のうち少なくとも１つの中の細孔に配置された触媒材料を、
更に含む、請求項１に記載のハニカム体。
【請求項３】
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間の移行ゾーンを、
更に含み、
前記移行ゾーンの壁部の平均バルク空隙率は、該移行ゾーン内で変化するものである、請求項１に記載のハニカム体。
【請求項４】
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間に中間ゾーンを、
更に含み、
Ｐｉ＞Ｐｉｎｔ＞Ｐｏであり、
但し、Ｐｉｎｔは、前記中間ゾーンの壁部の平均バルク空隙率である、請求項１に記載のハニカム体。
【請求項５】
ハニカム体の製造方法において、
第１の細孔形成剤を含む第１のバッチ混合物を、ハニカム押出成形ダイの第１のダイゾーンを通って押出成形して、ハニカム構造物の内側ゾーンを形成する工程と、
前記第１の細孔形成剤と異なる第２の細孔形成剤を含む第２のバッチ混合物を、前記第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲む前記ハニカム押出成形ダイの第２のダイゾーンを通って押出成形して、前記ハニカム構造物の外側ゾーンを形成する工程と、
未焼成ハニカム構造物を形成する工程と、
前記未焼成ハニカム構造物を焼成して、第１の複数の壁部を含む内側ゾーン、および、前記内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンを含む焼成されたハニカム構造物を形成する工程と
を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、前記第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、前記第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、該第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、該第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法第１１９条の下、米国仮特許出願第６２／６７８，７１３号の優先権の利益を主張し、その内容は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、マルチゾーンハニカム構造物を含むハニカム体、および、ハニカム体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄いウェブ厚さを有するセラミックハニカム体を、排気の後処理システムで用いることができる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、ハニカム構造物を含むハニカム体を提供し、ハニカム構造物は、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲む外側ゾーンの壁部に含まれる平均バルク空隙率および中央値細孔サイズより大きい値を有する壁部を内側ゾーンで有する。
【０００５】
本開示の実施形態は、ハニカム構造物を含むハニカム体の共押出成形製造方法も開示し、ハニカム構造物は、外側ゾーンの壁部と比べて大きい平均バルク空隙率および中央値細孔サイズを有する壁部を内側ゾーンで有する。
【０００６】
他の実施形態は、ハニカム構造物を含むハニカム体を提供する。ハニカム体は、第１の複数の壁部を含む内側ゾーンと、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンとを含むハニカム構造物を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである。
【０００７】
他の実施形態は、ハニカム構造物を含むハニカム体を開示し、ハニカム構造物は、第１の複数の壁部を含む内側ゾーンと、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンとを含み、
４０％≧Ｐｉ≧７０％、
０．９５Ｐｉ≧Ｐｏ、かつ、
０．９０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである。
【０００８】
更に他の実施形態は、ハニカム構造物を含むハニカム体を製造する共押出成形方法を開示する。ハニカム構造物を含むハニカム体の製造方法は、第１の細孔形成剤を含む第１のバッチ混合物を提供する工程と、第１の細孔形成剤と異なる第２の細孔形成剤を含む第２のバッチ混合物を提供する工程と、第１のバッチ混合物を、ハニカム押出成形ダイの第１のダイゾーンを通って押出成形して、湿ったハニカム構造物の内側ゾーンを形成する工程と、第２のバッチ混合物を、第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲むハニカム押出成形ダイの第２のダイゾーンを通って押出成形して、湿ったハニカム構造物の外側ゾーンを形成する工程と、未焼成ハニカム構造物を湿ったハニカム構造物から形成する工程と、未焼成ハニカム構造物を焼成して、第１の複数の壁部を含む内側ゾーン、および、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンを含む焼成されたハニカム構造物を形成する工程とを含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである。
【０００９】
他の実施形態は、ハニカム押出成形装置を開示する。ハニカム押出成形装置は、ハニカム構造物の内側ゾーンの壁部を形成するように構成された第１のダイゾーン、および、第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲み、ハニカム構造物の外側ゾーンの壁部を形成するように構成された第２のダイゾーンを含むハニカム押出成形ダイと、第１のバッチ混合物を第１のダイゾーンに供給するように構成された第１の押出成形部と、第２のバッチ混合物を第２のダイゾーンに供給するように構成された第２の押出成形部とを含む。
【００１０】
ハニカム構造物を含むハニカム体を、セラミック形成バッチ混合物を、押出成形ダイを通って押出成形し、ハニカム押出成形物を生成することによって製造し、それは、切断、乾燥、および、焼成されて、ハニカム構成物を含むセラミックハニカム体を生成し、ハニカム構造物は、軸方向に延伸する交差壁部のマトリックスを含み、軸方向に延伸する複数のチャネルを画定する複数のセルを形成しうる。
【００１１】
本開示の更なる特徴を、次の詳細な記載に示し、それは、その記載から明らかであるか、または、本開示を実施することによって分かるだろう。ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、例示的な実施形態を提供し、本開示の更なる説明を提供することを意図すると、理解すべきである。
【００１２】
添付の図面は、本開示の更なる理解のために含められ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成するものであり、本開示の例示的な実施形態を示しており、記載と共に、本開示の原理を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本明細書に開示の実施形態による押出成形部の前端部、および、押出成形物を、ハニカム構造物が押出成形されている状態で概略的に示している。
【図２】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物を含むハニカム体を概略的に示す斜視図である。
【図３】本明細書に開示の実施形態による異なる空隙率および異なる細孔サイズを有する２つ以上のゾーンの壁部を有するハニカム構造物を含むハニカム体の端面を概略的に示す平面図である。
【図４Ａ】本明細書に開示の実施形態による比較的高い空隙率および比較的大きい中央値細孔サイズを含むハニカム構造物の壁部の一部を概略的に示す拡大断面図である。
【図４Ｂ】本明細書に開示の実施形態による比較的低い空隙率および比較的小さい中央値細孔サイズを含むハニカム構造物の壁部の一部を概略的に示す断面図である。
【図５Ａ】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物の内側ゾーンおよび外側ゾーンでの空隙率をグラフで示し、第１の（急な）移行ゾーンを含んでいる。
【図５Ｂ】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物の内側ゾーンおよび外側ゾーンでの空隙率をグラフで示し、第２の（なだらかな）移行ゾーンを含んでいる。
【図５Ｃ】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物の内側ゾーンおよび外側ゾーンでの中央値細孔サイズをグラフで示し、第１の（急な）移行ゾーンを含んでいる。
【図５Ｄ】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物の内側ゾーンおよび外側ゾーンでの中央値細孔サイズをグラフで示し、第２の（なだらかな）移行ゾーンを含んでいる。
【図６】本明細書に開示の実施形態による異なる空隙率および異なる中央値細孔サイズを含む３つのゾーンの壁部を含むハニカム構造物の前面を概略的に示す平面図である。
【図７】本明細書に開示の実施形態による２つの領域またはゾーンを含むハニカム構造物を含むハニカム体を異なるバッチ混合物を介して押出成形するように構成された押出成形装置を概略的に示す横から見た断面図である。
【図８Ａ】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物を含むハニカム体を押出成形するように構成された押出成形ダイを概略的に示す前面図である。
【図８Ｂ】本明細書に開示の実施形態による図８Ａの押出成形ダイを図８Ａの８Ｂ−８Ｂ線に沿って概略的に示す部分断面図である。
【図９】本明細書に開示の実施形態によるハニカム構造物の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ハニカム体（基体）の高表面積ハニカム構造物上に支持された触媒材料を用いて、内燃エンジンからの排気ガスを処理しうるものであり、ディーセルエンジン、および、いくつかのガソリンエンジンの場合に、触媒を付与したか、または、触媒を付与しない微粒子フィルタを粒子の除去に用いうる。これらの利用例におけるフィルタおよび触媒基板は、好ましくは、耐火性で、耐熱衝撃性があり、あるｐＯ２条件範囲において安定で、触媒系と非反応性で、更に、排気ガス流に対する抵抗が低いものである。多孔性セラミックのフロースルー型ハニカム基板およびウォールフロー型ハニカムフィルタを、これらの利用例で用いうる。そのような基板およびフィルタは、相互接続した壁部のマトリックスを含むハニカム構造物を含むハニカム体から形成されうる。
【００１５】
ハニカム構造物を含むハニカム体は、無機および有機材料を含むバッチ混合物から形成されうる。例えば、適したバッチ混合物は、セラミック粒子、または、セラミック前駆体粒子、または、それら両方、有機バインダー、液体溶媒（例えば、脱イオン水）、並びに、任意で、流動性改質剤、細孔形成剤、および／または、他の添加剤を含みうる。バッチ混合物は焼成されると、多孔性セラミック材料、例えば、排気処理用に適した多孔性セラミックに変形または焼結される。多孔性セラミック材料は、菫青石、チタン酸アルミニウム、アルミナ、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素など、および、それらの組合せでありうる。
【００１６】
ハニカム構造物は、バッチ混合物を、ハニカム構造物を含むハニカム体に押出成形する押出成形処理によって形成されうるもので、次に、ハニカム体は乾燥焼成するように加熱されて、最終セラミックハニカム体を形成しうる。押出成形は、適した押出成形部を用いて行いうる。例えば、押出成形部は、水圧ラム押出成形押圧機、または、多数の連結した押出成形部を有し共押出成形を行う押出成形装置でありうる。
【００１７】
そのようなハニカム構造物を含むハニカム体を製造するのに用いられるハニカム押出成形ダイは、多数の構成要素からなるアセンブリでありうるもので、例えば、ウェブ形成ダイ本体を被膜形成マスクと組み合わせたものでありうる。例えば、米国特許第４，３４９，３２９号および米国特許第４，２９８，３２８号明細書は、被膜形成マスクを含む押出成形ダイ構造物の例を提供している。ダイ本体は、バッチ供給口を組み込みうるもので、バッチ供給口は、ダイ表面に形成されてバッチ混合物がそれを通って押出成形される排出スロットアレイに至り、それと交わりうる。押出成形されたバッチ混合物は、ハニカム構造物を形成する十字形に交差した薄いウェブ（交差セル壁部）の相互接続したアレイを形成する。被膜形成マスクを用いて、外周縁被膜をハニカム構造物の周りに形成しうるもので、マスクは、つば状などの環状の円周構造物で、ハニカム体の周縁部を画定しうる。ハニカム体の円周被膜層は、ハニカム構造物の壁部の外周縁部に隣接したバッチ混合物を押出成形することによって、共押出成形、つまり、交差壁部を含むハニカム構造物部分と共に形成されうる。
【００１８】
押出成形されたバッチ混合物から形成されたハニカム構造物は切断されて、エンジン製造会社の要求を満たす形状および大きさのハニカム体を生成しうる。その代わりに、ハニカム構造物は、共に接続または接合されて最終ハニカム構造アセンブリを形成する連結セグメントの形状でありうる。
【００１９】
湿ったハニカム構造物を押出成形する時に、被膜を含む外側の押出成形された表面部は、ハニカム体の長さに沿って提供されうる。湿った押出成形されたハニカム体は、次に、乾燥、および／または、焼成されうる。
【００２０】
ある実施形態、特に、非常に大きいハニカム体において、外側の表面部を除去するのが望ましくなることがありうる。例えば、乾燥したハニカム体を、押出成形された外側の表面部／被膜を除去することによって、望ましい外側形状および大きさに形成しうる。その代わりに、乾燥したハニカム体を焼成し、次に、外側の押出成形した表面部、および、多孔性の壁部構造物の任意の部分を望ましい形状および大きさを達成するのに必要なように除去することによって、望ましい外側形状および大きさに研削しうる。形成処理は、ハニカム体の外側の表面部／被膜を切断、研磨、または、研削して除去することを含む従来から知られた任意の手段で行い、望ましい外側形状および大きさにしうる。
【００２１】
ハニカムセグメントも、セグメントを最終ハニカム構造アセンブリに組立て一体化させる前に、押出成形された外側の表面部の一部または全てを除去することによって、望ましい形状および大きさに形成しうる。その代わりに、ハニカムセグメントを、組立て一体化させて、ハニカム構造アセンブリを形成し、次に、望ましい形状および大きさに形成しうる。
【００２２】
望ましい形状および大きさにした後に、被膜材料を、ハニカム構造物の外周縁部に塗布して、新しい外側の表面部または被膜を、ハニカム構造物の上に形成しうる。いくつかの実施形態において、ハニカム構造物の端部は、被膜材料で覆われない。微粒子フィルタなどの他の実施形態において、要求に応じて、ある通路は端部の一方または両方で閉鎖されうる。被膜組成物、および／または、閉鎖物をハニカム構造物に加えた後に、被膜組成物、および／または、閉鎖物を、乾燥、および／または、か焼しうる。いくつかの実施形態において、低温硬化セメント組成物を、ハニカム構造物に塗布しうる。いくつかの実施形態において、被膜セメントをその上に塗布するハニカム体は、焼成されたセラミック材料を含む。他の実施形態において、ハニカム体は、乾燥したハニカム体、または、か焼されたハニカム体である。いくつかの実施形態において、触媒処理中に、か焼されたハニカム構造物に更なる焼成を行いうる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、無機微粒子、並びに、貴金属、および／または、他の金属を含むウオッシュコートを、ハニカム構造物を形成する交差壁部に与えて、ハニカム構造物を、触媒コンバータ、または、触媒を付与した微粒子フィルタで用いることができるようにしうる。ウオッシュコートを、壁部によって形成されたセルチャネル内に塗布し、セルチャネルの水圧直径を削減し、それは、次に、ハニカム構造物を通る逆流圧を増加させうる。ハニカム構造物が、より高いセル密度を有するように製作される場合には、水圧直径の削減は、より大きくなる。例えば、ウオッシュコートは、セルチャネルの水圧直径を有意な量で削減するのに十分厚いもので、それは、逆圧を増加させて、ハニカム構造物を通る気体の流れを削減しうる。このことは、ある排気基準を満たすのに比較的多い付与量のウオッシュコートを含む選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒システムについて、特に重要である。
【００２４】
塗布したウオッシュコートがハニカム構造物のセルチャネルの水圧直径を削減してしまう問題を解決するために、ハニカム構造物の壁部を、より多孔性になるように製作して、ウオッシュコートが、壁部の外側ではなく、実質的に、または更に、主に壁部の細孔内に配置されるようにしうる。しかしながら、ハニカム構造物の壁部に更なる多孔性を提供すると、ハニカム構造物が弱くなり、いくつかの場合において、亀裂または破損を生じうる。例えば、キャニング中などに、ハニカム体に圧力を加えた場合、ハニカム構造物は、亀裂または破損しうる。更に、そのような高い空隙率の構造物は、他の操作中にも亀裂または破損しうる。
【００２５】
図１〜８Ｂに概略的に示したものなどのハニカム構造物は、従来のハニカム構造物と比べて、比較的高い空隙率の壁部、かつ、高い強度を提供しうる。本明細書に開示のハニカム構造物は、ハニカム構造物の内部などで、比較的高い空隙率および比較的大きい中央値細孔サイズを有する壁部を含む。いくつかの実施形態において、ハニカム構造物の外周縁部に、または、その近くに位置する壁部は、ハニカム構造物の内部に向かって位置する壁部より、空隙率が比較的低く、中央値細孔サイズが比較的小さい。外周縁部の近くの壁部で空隙率が比較的低く、中央値細孔サイズが比較的小さいことにより、全体として壁部の高い空隙率を提供しながら、ハニカム構造物の強度を改良しうる。
【００２６】
図１は、押出成形装置１００の前端部、および、そこから押出成形されているハニカム構造物を含む湿ったハニカム体押出成形物１０１を示している。押出成形部カートリッジ１０４は、押出成形部の前端部１０２に近接して位置し、押出成形ダイ（図１に不図示）および被膜形成マスク１０３などの押出成形ハードウェアを含みうる。ハニカム構造物を含む湿ったハニカム押出成形物１０１は、端面１１４を含み、押出成形部の前端部１０２と端面１１４の間に延伸する長さＬ１を有する。ハニカム構造物を含む湿ったハニカム押出成形物１０１は、複数のセルチャネル１０８、および、外周縁表面部１１０を含みうる。図示した実施形態において、示した外周縁表面部１１０は、押出成形被膜を含んでいるが、外周縁表面部１１０は、マトリックス壁部を含みうる。複数の交差壁部１２０は、ハニカム構造物を含む湿ったハニカム押出成形物１０１の長さＬ１に沿った軸方向１１１に延伸するセルチャネル１０８を形成する。例えば、交差壁部１２０は、軸方向１１１に延伸するセルチャネル１０８を形成し、例示のために、その１つを点線で示している。端面１１４の断面形状は、例えば、（図示したような）円形、楕円、レーストラック形状、正方形、非正方形の矩形、三角形または３つの突出部を含む形、非対称形、対称形、若しくは、他の望ましい形状、並びに、それらの組合せでありうる。
【００２７】
外周縁表面部１１０は、交差壁部１２０と一体に形成された押出成形された被膜でありうる。任意で、被膜は、後付け被膜として、後で塗布されうる。外周縁表面部１１０およびハニカム構造物を含む湿ったハニカム押出成形物１０１は、押出成形装置１００から軸方向１１１に出る時には、湿ったものでありうるが、押出成形ダイから出る時には、固まり硬化しうる。ハニカム構造物を含むハニカム押出成形物１０１を、切断または他の方法で、未焼成ハニカム体へと形成しうる。本明細書で用いるように、湿った、および／または、未焼成ハニカム体は、焼成前のハニカム押出成形物１０１、または、それから切断したハニカム体のことを称する。本明細書に更に記載するように、乾燥および焼成などの処理を、湿った、または、未焼成ハニカム体に行って、ハニカム構造物を含む最終ハニカム体を形成しうる。
【００２８】
図１では、押出成形を、水平方向に向けて示しているが、本開示は、それに限定されず、押出成形は、水平、垂直、または、垂直方向に対してある角度で傾斜して行いうる。
【００２９】
最終ハニカム体２００（図２）は、焼成後に、１平方インチ当たり約１００セル（ｃｐｓｉ）から１平方インチ当り１，５００セル（ｃｐｓｉ）（１平方センチメートル当たり約１５．５と２３２．５セルの間）の範囲のセル密度を有しうる。いくつかの実施形態において、交差壁部１２０は、約０．０３８ｍｍから約１．５２ｍｍ（約０．００１５インチから０．０６０インチ）の厚さを有する。例えば、最終ハニカム体２００のハニカム構造物の幾何学形状は、４００ｃｐｓｉ（１平方センチメートル当たり約６２セル）で、約０．００８インチ（約０．０２０ｃｍ）の厚さ（４００／８）か、または、約０．００６インチ（約０．０１５ｃｍ）の壁部厚さ（４００／６）を有しうる。ハニカム体２００のハニカム構造物の他の幾何学形状は、例えば、１００／１７、２００／１２、２００／１９、２７０／１９、６００／４、４００／４、６００／３、７５０／２．８、および、９００／２．８を含みうる。
【００３０】
図２は、湿ったハニカム体から形成されて、切断、乾燥、および、焼成、更に、他の処理（例えば、後付け被膜である被膜層を押出成形後に塗布）が行われた後でありうる例示的なハニカム体２００の斜視図を示している。図３は、ハニカム構造物を含むハニカム体２００の第１の端面２０２の平面図を示している。ハニカム体２００を、第１の端面２０２と第２の端面２１８の間に延伸する長さＬ２１に切断しうる。切断は、ワイヤ切断、バンドソー、または、レシプロソーなどのソー切断、若しくは、他の切断方法など、任意の適した方法で行いうる。
【００３１】
ハニカム体２００のハニカム構造物は、複数の壁部２２０を含む。壁部２２０は、複数の第２または垂直の壁部２２４と交差する複数の第１または水平の壁部２２２を含み、互いに隣接したセルチャネル２０８を形成しうる。セルチャネル２０８は、第１の端面２０２と第２の端面２１８の間に軸方向２１１に延伸して、ハニカムマトリックス２１６を形成する。軸方向２１１およびセルチャネル２０８は、第１の端面２０２に垂直に延伸しうる。２つの端面２０２、２１８は、互いに平行な平面でありうる。水平な壁部２２２と垂直な壁部２２４は、好ましくは、周縁の被膜２１０に交差する。ハニカム体２００の周縁の被膜２１０は、好ましくは、第１の端面２０２と第２の端面２１８の間に軸方向に延伸する。
【００３２】
図３に示した実施形態において、ハニカム構造物は、ハニカム構造物の物理的中心３２６から周縁の被膜２１０などでの最外周縁部２２７に延伸する半径３２３を有する。第１の端面２０２はハニカム体２００の入口面であり、第２の端面２１８はハニカム体２００の出口面あるか、または、その逆でありうる。
【００３３】
ハニカム体２００のハニカム構造物を、横断面で矩形セルチャネルを形成する水平な壁部２２２および垂直な壁部２２４を含むものとして図示し記載した。しかしながら、ハニカム体２００のハニカム構造物は、六角形、三角形、および、それらの組合せなど２つ以上の異なる形状のセルチャネル構造物、または、２つ以上の異なる大きさのセル密度、または、異なる形状のセルチャネル、および、異なるセル密度の両方を有するハニカム構造物の一部を含みうる。更に、いくつかの実施形態において、ハニカム構造物は、放射状に延伸する壁部を含み、したがって、放射状に延伸する壁部でありうる。いくつかの実施形態において、壁部２２０は、０．００６インチ（０．１５２ｍｍ）以下の厚さ、または、０．００４インチ（０．１０２ｍｍ）以下の厚さを有しうる。ハニカム構造物は、例えば、約４００セル／ｉｎ２（約６２セル／ｃｍ２）以上のセル密度、約６００セル／ｉｎ２（約９３セル／ｃｍ２）以上のセル密度、または、更に、約９００セル／ｉｎ２（約１３９．５セル／ｃｍ２）以上のセル密度を有しうる。
【００３４】
ハニカム構造物を形成する壁部２２０は、好ましくは、多孔性で、好ましくは、図４Ａ、４Ｂに示したような開口して相互接続した細孔を含む。ハニカム構造物のセルチャネル２０８を形成する壁部２２０は、１つ以上の異なる材料で被膜され、いくつかの実施形態において、材料は、主に壁部２２０の細孔内に配置されるように塗布されうる。例えば、ハニカム体２００を触媒コンバータで用いる場合、壁部２２０の細孔の少なくともいくつかは、触媒を受け付け、触媒は、ウオッシュコートとして塗布されうる。他の実施形態において、ハニカム体２００を、壁部２２０が排気を壁部２２０の厚さを横切って通過させるようにする場合など、微粒子フィルタとして用いうる。そのような実施形態において、壁部２２０は、排気流を流れる粒子をフィルタ除去しうる。
【００３５】
いくつかの実施形態において、壁部２２０の平均バルク空隙率は、２５％と７０％の間であるか、または、いくつかの実施形態において、４０％と７０％の間でありうる。他の実施形態において、平均バルク空隙率は、６０％と７０％の間でありうる。いくつかの実施形態において、壁部２２０の中央値細孔サイズは、１１．０μｍと２５．０μｍの間である。他の実施形態において、中央値細孔サイズは、１６．０μｍと２２．０μｍの間である。本明細書で用いるように、平均バルク空隙率は、壁部のゾーンなど、バルク材料部分の平均空隙率である。平均バルク空隙率、および、中央値細孔サイズは、水銀ポロシメトリで測定される。
【００３６】
図２および３は、ハニカム体２００のハニカム構造物内の異なるゾーンを示している。ゾーンは、各ゾーン内で異なる平均バルク空隙率および異なる中央値細孔サイズを有する壁部２２０を含む。図示したように、内側ゾーン３２５は、内側平均バルク空隙率Ｐｉおよび内側中央値細孔サイズＭＰＳｉを有する。外側ゾーン３３０は、外側平均バルク空隙率Ｐｏおよび外側中央値細孔サイズＭＰＳｏを有し、Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏである。いくつかの実施形態において、０．９５Ｐｉ≧Ｐｏである。他の実施形態において、０．６０Ｐｉ≧Ｐｏである。更に他の実施形態において、０．９５Ｐｉ≧Ｐｏ≧０．６０Ｐｉである。中央値細孔サイズについて、いくつかの実施形態において、０．８０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏである。他の実施形態において、０．７０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏである。更に他の実施形態において、０．９０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏである。内側平均バルク空隙率と外側平均バルク空隙率の間、および／または、内側中央値細孔サイズと外側中央値細孔サイズの間のＰｉ＞Ｐｏ、かつ、ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏである他の関係もありうる。 
【００３７】
周縁の被膜２１０に近接した外側ゾーン３３０の壁部２２０の平均バルク空隙率を低くすることで、同じ（または、一定の）平均バルク空隙率がマトリックスの全壁部に亘って存在するハニカム体と比べて、ハニカム体２００のハニカム構造物の強度を改良するのを助けうる。同様に、周縁の被膜２１０に近接した外側ゾーン３３０の壁部２２０の中央値細孔サイズを低くすることで、同じ（または、一定の）中央値細孔サイズがマトリックスの全壁部に亘って存在するハニカム体と比べて、ハニカム体２００のハニカム構造物の強度を改良するのを助けうる。
【００３８】
図２および３は、内側境界３３８と外側境界３４０の間に画定された移行ゾーン３３５を示している。内側境界３３８は、内側ゾーン３２５に当接、および／または、近接し、外側境界３４０は、外側ゾーン３３０に当接、および／または、近接しうる。移行ゾーン３３５は、内側ゾーン３２５の壁部２２０の内側平均バルク空隙率Ｐｉと、外側ゾーン３３０の壁部２２０の外側平均バルク空隙率Ｐｏの間の境界または移行領域として機能しうる。移行ゾーン３３５は、内側ゾーン３２５の壁部２２０の細孔の内側中央値細孔サイズＭＰＳｉと、外側ゾーン３３０の壁部２２０の細孔の外側中央値細孔サイズＭＰＳｏの間の境界または移行領域でありうる。
【００３９】
図示したように、内側ゾーン３２５は、外側ゾーン３３０の内側に位置する。内側ゾーン３２５は、図示したように、円筒状領域か、壁部２２０の集合であり、外側ゾーン３３０は、内側ゾーン３２５を囲む環状領域、または、壁部２２０をリング状に配置したものでありうる。移行ゾーン３３５は、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の配置された環状領域、または、壁部２２０をリング状に配置したものを含みうる。いくつかの実施形態において、壁部２２０の外側ゾーン３３０は、ハニカム体２００の周縁面（例えば、被膜２１０）から放射状に内側に向かって延伸する略一定の横断内側寸法を有しうる。
【００４０】
内側ゾーン３２５の壁部２２０の内側平均バルク空隙率Ｐｉ、および、壁部２２０の細孔の内側中央値細孔サイズＭＰＳｉは、内側ゾーン３２５（例えば、内側境界３３８の内側）に亘って一定または略一定でありうる。外側ゾーンの壁部２２０の外側平均バルク空隙率Ｐｏ、および、壁部２２０の細孔の外側中央値細孔サイズＭＰＳｏは、外側ゾーン３３０（例えば、外側境界３４０の外側）に亘って一定または略一定でありうる。移行ゾーン３３５の壁部２２０の平均バルク空隙率Ｐｔ、および、壁部２２０内の細孔の中央値細孔サイズＭＰＳｔは、内側境界３３８と外側境界３４０の間で変化しうる。
【００４１】
空隙率と細孔サイズの例を、図４Ａ、４Ｂに示している。図４Ａは、内側ゾーン３２５の壁部２２０の１つのセグメントの実施形態の断面図を示している。図４Ａの斜線部分は、壁部２２０の固体部分２２０Ｓ（例えば、セラミック部分）であり、図４Ａの空いたスペースは、細孔２２０Ｐである。図４Ａは、比較的高い空隙率、および、比較的大きい中央値細孔サイズであるハニカム体２００のハニカム構造物の壁部２２０を示している。図示したように、細孔２２０Ｐは、壁部２２０の断面の大部分を構成し、細孔２２０Ｐは、比較的大きい。
【００４２】
図４Ｂは、外側ゾーン３２０の壁部２２０の１つの実施形態の断面図を示している。図４Ｂの斜線部分は、壁部２２０の固体部分２２０Ｓ（例えば、セラミック部分）であり、図４Ｂの空いたスペースは、細孔２２０Ｐである。図４Ｂに示したように、外側ゾーン３３０の壁部２２０の空隙率および中央値細孔サイズは、内側ゾーン３２５の壁部２２０の空隙率および中央値細孔サイズより小さい。
【００４３】
図５Ａ、５Ｂは、壁部２２０の異なる空隙率を、ハニカム体２００の物理的中心から最外周縁部２２７への半径３２３の関数として、グラフで示している。図５Ｃ、５Ｄは、壁部２２０の中央値細孔サイズを、半径３２３の関数として表している。図５Ａのグラフは、空隙率が、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間の移行ゾーン３３５を通して、急に移行するのを示している。いくつかの実施形態において、急な移行は、階段関数、急峻線形関数、または、同様の関数でありうる。そのような実施形態において、内側境界３３８は、外側境界３４０に非常に近いか、または、１つであり、つまり、同じである。急な移行は、ハニカム構造物を押出成形するのに用いた押出成形装置および方法に起因しうる。例えば、押出成形処理または押出成形装置は、移行ゾーン３３５で、内側ゾーン３２５および外側ゾーン３３０を形成するのに用いられるバッチ混合物を実質的に混合しないことがありうる。
【００４４】
図５Ｂのグラフは、空隙率が、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間で、なだらかに移行するのを示している。なだらかに移行することで、そうではない図５Ａに示したような急な移行の場合にハニカム体２００のハニカム構造物内に存在する応力の拡散を促進しうる。例えば、応力は、図５Ａに示したように空隙率が内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０間で急に変化する場合に、移行ゾーン３３５に、多少集中しうる。いくつかの実施形態において、空隙率の内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間の移行は、少なくとも部分的には、ハニカム構造物を通って流れる排気流プロファイルに従いうる。
【００４５】
例えば、内側ゾーン３２５は、外側ゾーン３３０より高い排気流を有し、排気流プロファイルは、例えば、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間で指数関数に従いうる。指数関数は、移行ゾーン３３５に少なくとも部分的に存在しうる。他の実施形態において、バルク平均空隙率および中央値細孔サイズの両方について、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間での差は、他の関数に従いうる。バルク平均空隙率の内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間での移行は、押出成形処理中に、内側ゾーン３２５を形成する第１のバッチ混合物と、外側ゾーン３３０を形成する第２のバッチ混合物を、移行ゾーン３３５で混合することによって実現しうる。
【００４６】
外側ゾーン３３０のバルク平均空隙率および中央値細孔サイズを小さくすることで、外側ゾーン３３０の壁部２２０で、より緻密な細孔分布を生じる。このような緻密な細孔分布は、ハニカム体２００のハニカム構造物の強度（例えば、アイソスタティック強度）を、従来のハニカム構造物と比べて高めうる。内側ゾーン３２５のバルク平均空隙率および中央値細孔サイズを大きくすることで、内側ゾーン３２５の壁部２２０で、より疎密な細孔分布を生じる。疎密な細孔分布は、内側ゾーン３２５の平均バルク空隙率を高めて、そこでの排気流を大きくしうる。したがって、そのような実施形態における内側ゾーン３２５の壁部２２０は、ウオッシュコートまたは他の触媒含有材料を、外側ゾーン３３０の壁部２２０より多く保持することが可能である。いくつかの実施形態において、ウオッシュコートは、貴金属（例えば、白金およびパラジウム）を含み、それは、触媒コンバータまたは被膜フィルタにおける高コスト項目の１つでありうる。外側ゾーン３３０の緻密な細孔分布は、内側ゾーン３２５ほど多くのウオッシュコートを保持せず、ハニカム体２００を用いたものである被膜された装置（例えば、触媒コンバータまたは被膜フィルタ）は、製造コストが、従来のハニカム体を用いたそのような装置より低くなりうる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、ハニカム構造物は、平均バルク空隙率および／または中央値細孔サイズの性能が、ハニカム体のハニカム構造物の表面に亘って、排気流プロファイルに従うようにする３つ以上のゾーンを含みうる。図６は、複数の壁部６２０を含むハニカム体６００のハニカム構造物の前面を概略的に示している。前面は、幾何学的または物理的中心６２６から（例えば、周縁の被膜６１０で）外周縁部６２７に延伸する半径６２３を有する。図６に示したハニカム体６００のハニカム構造物は、３つのゾーンである内側ゾーン６２５、中間ゾーン６２９、および、外側ゾーン６３０を含む。ハニカム構造物は、１つより多くの中間ゾーン６２９を含みうる。内側ゾーン６２５は、内側平均バルク空隙率Ｐｉ、および、内側中央値細孔サイズＭＰＳｉを有する壁部６２０を含みうる。中間ゾーン６２９は、内側バルク平均空隙率Ｐｉより低い中間平均バルク空隙率Ｐｉｎｔを有する壁部６２０を含みうる。中間ゾーン６２９は、内側中央値細孔サイズＭＰＳｉより小さい中間中央値細孔サイズＭＰＳｉｎｔも有する細孔を含む壁部６２０を含みうる。外側ゾーン６３０は、中間平均バルク空隙率Ｐｉｎｔより低い外側平均バルク空隙率Ｐｏを有する壁部６２０を含みうる。外側ゾーン６３０の壁部６２０は、中間中央値細孔サイズＭＰＳｉｎｔより小さい外側中央値細孔サイズＭＰＳｏを有しうる。
【００４８】
図６に示したような実施形態において、第１の移行ゾーン６３５Ａは内側ゾーン６２５と中間ゾーン６２９の間に配置されて、したがって、内側ゾーン６２５と中間ゾーン６２９を離間または分離させる。第２の移行ゾーン６３５Ｂは中間ゾーン６２９と外側ゾーン６３０の間に配置されて、したがって、中間ゾーン６２９と外側ゾーン６３０を離間または分離させる。第１の移行ゾーン６３５Ａおよび第２の移行ゾーン６３５Ｂの壁部は、図５Ａ〜５Ｄに記載の空隙率および中央値細孔サイズを含みうる。例えば、第１の移行ゾーン６３５Ａおよび第２の移行ゾーン６３５Ｂは、少なくともハニカム体６００の排気プロファイルを示す幅、空隙率、および、中央値細孔サイズを有しうる。
【００４９】
ハニカム体２００、６００のハニカム構造物を記載したが、ここで、壁部２２０、６２０を製作するのに用いるバッチ混合物を記載する。ハニカム体２００のハニカム構造物の製造に用いるバッチ混合物に焦点を当てて記載する。しかしながら、本原理は、ハニカム体６００のハニカム構造物にも等しく適用しうるものである。第１のバッチ混合物を押出成形して、内側ゾーン３２５を形成し、第２のバッチ混合物を押出成形して、外側ゾーン３３０を形成しうる。いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物は、例えば、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物の一方または両方に含まれる細孔形成剤以外は、同じか、または、同様の無機成分を含みうる。例えば、いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物は、細孔形成剤を、第２のバッチ混合物の細孔形成剤と比べて、質量パーセントで多く（つまり、高い濃度で）含みうる。更に、第２のバッチ混合物中の細孔形成剤は、結果的に生じる外側ゾーン３３０が、第１のバッチ混合物中の細孔形成剤が内側ゾーン３２５で生じさせる中央値細孔サイズより小さい中央値細孔サイズを有するようにさせうる。いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物で用いられる細孔形成剤分布の中央値粒子サイズは、第２のバッチ混合物中の細孔形成剤分布の中央値粒子サイズより大きく、それは、内側ゾーン３２５における平均バルク空隙率および中央値細孔サイズを、外側ゾーン３３０におけるものより高くさせうる。いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物で用いられる細孔形成剤は、同じ種類で異なる量か、同じ種類で異なる中央値粒子サイズか、異なる中央値粒子サイズを有して異なる種類か、または、それらの組合せでありうる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、細孔形成剤は、デンプン材料（例えば、ピースターチ、サゴスターチ、コーンスターチ、ポテトスターチなど）、デンプン含有材料、または、他の有機材料（例えば、ポリマースフェロイドなどの樹脂）でありうる。いくつかの実施形態において、細孔形成剤は、異なる中央値粒子サイズの細孔形成剤の混合物を含みうる。例えば、第１および第２のバッチの中央値粒子サイズを、形成中などに異なる中央値粒子サイズを有する細孔形成剤（例えば、ポリマースフェロイド）を提供することによって、または、比較的疎密な部分と比較的緻密な部分に分けるように、粒子をふるいにかけることによって選択しうる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物は、いくつかの実施形態において菫青石を主な結晶相として含む最終結晶構造を、加熱により形成する成分を含む。バッチ混合物の無機セラミック形成成分は、例えば、タルク、粘土、アルミナ、および、シリカ源を含みうる。有機バインダー、潤滑剤、および、（例えば、異なる種類または大きさの）細孔形成剤も追加して、水などの液媒と、適した可塑性一貫性を実現するまで混合しうる。次に、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物を、以下に記載するように押出成形機に入れて、ハニカム体２００のハニカム構造物を形成しうる。
【００５２】
いくつかの実施形態において、第１のバッチ混合物および第２のバッチ混合物の無機バッチ成分は、略同じである。同じ無機成分を、第１のバッチ混合物と第２のバッチ混合物の間で維持することによって、内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の熱膨張率（ＣＴＥ）を、略同様か、ほぼ等しくさせうる。内側ゾーン３２５と外側ゾーン３３０の間でＣＴＥの差が小さいほど、ハニカム構造物が、加熱、冷却、および、関連した温度サイクル中に故障する尤度が低くなる。例えば、ハニカム体２００、６００を触媒コンバータとして用いる場合に、ハニカム体は、排気によって加熱される時、または、エンジンを停止した時の冷却中に、故障し難くなる。
【００５３】
以下の表１は、ハニカム構造物を有する第１のハニカム体の物性を示しており、ピースターチが細孔形成剤を、異なる質量パーセントで用いている。低い空隙率の例において、材料のデンプン含有量は、約１４質量％で、高い空隙率の例は、約３０質量％のデンプン含有量を含んだものだった。高い空隙率および低い空隙率の例を、個別のハニカム体として、更に、高い空隙率の内側ゾーン３２５および低い空隙率の外側ゾーン３３０を含むハニカム構造物を有する単一の共押出成形ハニカム体としても、押出成形した。表１に示すように、従来の低い空隙率の例は、５７．３％の平均バルク空隙率を有する壁部を生じ、従来の高い空隙率の例は、６５．９％の平均バルク空隙率を有する壁部を生じた。従来の低い空隙率の例の中央値細孔サイズは、約１６μｍで、従来の高い空隙率の例の中央値細孔サイズは、約２１．７μｍだった。
【００５４】
第１および第２のバッチ混合物を共押出成形して、ハニカム構造物を有するハニカム体２００を形成した場合、空隙率は、僅かに増加し、中央値細孔サイズは、略同じままだった。具体的には、内側ゾーン３２５の壁部２２０の平均バルク空隙率Ｐｉは、約６６．０％で、外側ゾーン３３０の壁部２２０の平均バルク空隙率Ｐｏは、約６１．０％だった。表１に示すように、ハニカム体２００のハニカム構造物のアイソスタティック強度は、高い平均バルク空隙率を有する壁部を含むハニカム構造物より高い。したがって、ハニカム構造物は、高い平均バルク空隙率の壁部、および、高いアイソスタティック強度を有する。
【００５５】
【表１】
2021525660.tif 000003
【００５６】
表２において、表１のハニカム構造物で用いた材料と僅かに異なる材料を用いた第２のハニカム体を記載している。表２に示すように、外側ゾーンの空隙率は、僅かに減少し、外側ゾーンの半径が削減された。外側ゾーンの半径が削減されても、アイソスタティック強度は、表１のハニカム構造物と比べて改良された。
【００５７】
【表２】
2021525660.tif 000004
【００５８】
本明細書に開示のハニカム構造物は、好ましくは、外側ゾーンが内側ゾーン３２５と同じ平均バルク空隙率を有する従来のハニカム構造物より高いアイソスタティック強度およびＭＯＲ強度を有する。更に、本明細書に開示のハニカム構造物は、好ましくは、内側ゾーン３２５と同じ平均バルク空隙率を有する従来のハニカム構造物と比べて、改良した耐欠け性を提供する。更に、本明細書に開示のハニカム構造物は、好ましくは、従来のハニカム構造物と略同等の耐熱衝撃性も提供する。本明細書に記載の改良点を、矩形（正方形および非正方形）セルチャネル、六角形セルチャネル、三角形セルチャネル、および、（三角形および六角形セル構造物の組合せを有するカゴメ格子を含む）それらの組合せを含む複数の異なる壁部構成に適用しうる。更に、本明細書に記載の改良点を、放射状および円周方向の壁部の組合せを有するハニカム構造物にも適用しうる。
【００５９】
図７は、２つの異なるバッチ混合物を押出成形するハニカム押出成形装置７００の断面図を示している。ハニカム押出成形装置７００は、第１の押出成形部７０２および第２の押出成形部７０４を含みうる。第１の押出成形部７０２は、第１のチェンバ７４０を含み、第１のチェンバ７４０は、その中に配置された第１のスクリュー機構７４２を含みうる。第１のチェンバ７４０は、押出成形されて（図３の内側ゾーン３２５に対応する）内側ゾーン７２５を形成するように調製された第１のバッチ混合物７４５を受け付けるように構成された第１の開口部７４４を含みうる。第１のスクリュー機構７４２は、第１のバッチ混合物７４５を、第１のチェンバ７４０を通って、ポート７４６から出て、円形断面を有する管でありうる内側チャネル７４８に入るようにさせる。内側チャネル７４８は、第１のバッチ混合物７４５を、（内側ゾーン３２５に対応する）内側ゾーン７２５を形成、押出成形するハニカム押出成形ダイ７５０の内側ゾーンに供給する。
【００６０】
第２の押出成形部７０４は、第２のチェンバ７５２を含み、第２のチェンバ７５２は、その中に配置された第２のスクリュー機構７５４を含みうる。第２のチェンバ７５２は、押出成形されて（図３の外側ゾーン３３０に対応する）外側ゾーン７３０を形成するように調製され第２のバッチ混合物７５８を受け付けるように構成された第２の開口部７５６を含みうる。第２のスクリュー機構７５４は、第２のバッチ混合物７５８を、第２のチェンバ７５２を通って、ポート７６０から出て、内側チャネル７４８を少なくとも部分的に囲みうる外側チャネル７６２に入るようにさせる。例えば、外側チャネル７６２は、横断面で環状の形状を有しうる。外側チャネル７６２は、第２のバッチ混合物７５８を、外側ゾーン７３０を形成するハニカム押出成形ダイ７５０の外側ゾーンに供給しうる。ハニカム押出成形ダイ７５０の外側ゾーン７３０は、内側ゾーン７２５を少なくとも部分的に囲みうる。
【００６１】
ハニカム押出成形装置７００の運転中に、第１のバッチ混合物７４５は、第１の開口部７４４に提供され、第２のバッチ混合物７５８は、第２の開口部７５６に提供される。第１のスクリュー機構７４２は回転して、第１のバッチ混合物７４５をハニカム押出成形ダイ７５０に入るようにさせ、そこで、押出成形されて内側ゾーン７２５を形成する。第２のバッチ混合物７５８は、第２の開口部７５６に提供される。第２のスクリュー機構７５４は回転して、第１のバッチ混合物７４５がハニカム押出成形ダイ７５０の内側ゾーンに提供されるのと同時に、第２のバッチ混合物７５８をハニカム押出成形ダイ７５０の外側ゾーンに入るようにさせる。第２のバッチ混合物７５８は、ハニカム押出成形ダイ７５０を通って押出成形されて、外側ゾーン７３０を形成する。押出成形ダイ７５０で、第１のバッチ混合物７４５と第２のバッチ混合物７５８がいくらか混合されて、（移行ゾーン３３５と相関する）移行ゾーンを形成しうる。図示したように、第１の駆動モータ７６４は、第１のスクリュー機構７４２を回転させ、第２の駆動モータ７６５は、第２のスクリュー機構７５４を回転させる。各回転速度を調節して、ハニカム押出成形ダイ７５０の内側および外側ゾーン７２５、７３０で互いに略同じ線形押出成形速度を実現しうる。
【００６２】
図８Ａは、ハニカム押出成形ダイ７５０（図７）の前面図を示し、図８Ｂは、ハニカム押出成形ダイ７５０の断面図を示している。ハニカム押出成形ダイ７５０は、ハニカム体２００のハニカム構造物（図２）、および、ハニカム体６００のハニカム構造物（図６）、更に、本開示の実施形態による他のハニカム構造物を製造するように構成されうる。例えば、ハニカム押出成形ダイ７５０の設計を変更して、図４Ａ、４Ｂ、図５Ａ〜５Ｄのグラフが表すハニカム構造物を製造しうる。
【００６３】
ハニカム体２００、６００を、第１および第２のバッチ混合物７４５、７５８を、ハニカム押出成形ダイ７５０を通って押出成形し、ハニカム押出成形物１０１（図１）を生成することによって形成しうる。上記のように、第１および第２のバッチ混合物７４５、７５８の細孔形成剤の質量％、大きさ、および／または、種類は、異なりうる。次に、ハニカム押出成形物１０１を切断して乾燥しうる。適した乾燥方法は、例えば、米国特許第９，０３８，２８４号、米国特許第９，３３５，０９３号、米国特許第７，５９６，８８５号、および、米国特許第６，２５９，０７８号の各明細書に記載されている。次に、乾燥した未焼成のハニカム体を、米国特許第９，４５２，５７８号、米国特許第９，４４６，５６０号、米国特許第９，００５，５１７号、米国特許第８，９７４，７２４号、米国特許第６，５４１，４０７号、および、米国特許第６，２２１，３０８号などの各明細書に記載されたように焼成し、本明細書に記載の内側ゾーン３２５、６２５および外側ゾーン３３０、６３０を含むハニカム体２００、６００の１つを形成しうる。
【００６４】
いくつかの実施形態において、ハニカム押出成形ダイ７５０は、ダイ本体８６９、可塑化された第１および第２のバッチ混合物７４５、７５８を、各々、内側ダイゾーン８５０ｉおよび外側ダイゾーン８５０ｏで受け付けるように構成されたダイ入口面８７０、および、ダイ入口面８７０の反対側で湿ったハニカム押出成形物１０１の形態の可塑化されたバッチを送り出すように構成されたダイ出口面８７２を含む。ハニカム押出成形ダイ７５０は、ハニカム押出成形装置７００（図７）に、その端部などで連結されうる。例えば、内側チャネル７４８は、ダイ本体８６９の内側ダイゾーン８５０ｉに連結され、外側チャネル７６２は、ダイ本体８６９の外側ダイゾーン８５０ｏに連結されうる。
【００６５】
ハニカム押出成形ダイ７５０は、ダイ入口面８７０からダイ本体８６９へと延伸し、（いくつかに符号を付した）スロット８７８のアレイと交わる（いくつかに符号を付した）複数の供給口８７５を含み、スロット８７８は、ダイ出口面８７２からダイ本体８６９へと延伸し、複数の供給口８７５と接続する。複数のピン８８０は、ピン８８０の間に位置するスロット８７８を画定する。供給口８７５は、第１および第２のバッチ混合物７４５、７５８をスロット８７８のアレイに供給する。図示した実施形態におけるスロット８７８の交わるアレイは、（図８Ａで、いくつかに符号を付した）水平スロット８７８Ｈ、および、（図８Ａで、いくつかに符号を付した）垂直スロット８７８Ｖを含む。
【００６６】
ハニカム押出成形ダイ７５０は、任意で、ダイ本体８６９に連結して被膜形成供給口８７５Ｓと接続した被膜形成マスク８８２（例えば、環状の物品）によって形成された被膜形成部分７５０Ｓを含み、周縁の被膜２１０（図２）を、押出成形法を行う間に形成された湿ったハニカム押出成形物１０１の上に形成しうる。
【００６７】
他の態様において、（例えば、ハニカム体２００について）ハニカム構造物の製造方法を、図９のフローチャート９００に示すように提供する。方法は、第１の細孔形成剤を有する第１のバッチ混合物（例えば、第１のバッチ混合物７４５）を提供する工程９０２、第１の細孔形成剤と異なる第２の細孔形成剤を有する第２のバッチ混合物（例えば、第２のバッチ混合物７５８）を提供する工程９０４を含む。更に、方法は、第１のバッチ混合物を、ハニカム押出成形ダイ（例えば、ハニカム押出成形ダイ７５０）を第１のダイゾーン（例えば、内側ダイゾーン８５０ｉ）を通って押出成形して、湿ったハニカム構造物の内側ゾーンを形成する工程９０６も含みうる。更に、方法は、第２のバッチ混合物を、第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲むハニカム押出成形ダイの第２のダイゾーン（例えば、外側ダイゾーン８５０ｏ）を通って押出成形して、湿ったハニカム構造物の外側ゾーンを形成する工程９０８も含みうる。方法は、未焼成の乾燥したハニカム構造物を、湿ったハニカム構造物から形成する工程９１０を含みうる。
【００６８】
方法は、未焼成ハニカム構造物を焼成して、第１の複数の壁部（例えば、壁部２２０）を有する内側ゾーン（例えば、内側ゾーン３２５）、および、内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み第２の複数の壁部を有する外側ゾーン（例えば、外側ゾーン３３０）を含む多孔性セラミックハニカム構造物を形成する工程９１２を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである。
【００６９】
当業者には、本開示の範囲を逸脱することなく、本開示に様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。したがって、添付の請求項は、本開示の変更および変形が添付の請求項および等価物の範囲である限りは、それらも含むことを意図する。
【００７０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７１】
実施形態１
ハニカム構造物を含むハニカム体において、前記ハニカム構造物は、
第１の複数の壁部を含む内側ゾーンと、
前記内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンと
を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、前記第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、前記第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、該第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、該第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであるハニカム体。
【００７２】
実施形態２
２５％≧Ｐｉ≧７０％である、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７３】
実施形態３
４０％≧Ｐｉ≧７０％である、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７４】
実施形態４
０．９５Ｐｉ≧Ｐｏである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７５】
実施形態５
０．７０Ｐｉ≧Ｐｏである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７６】
実施形態６
０．９５Ｐｉ≧Ｐｏ≧０．６０Ｐｉである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７７】
実施形態７
２μｍ≧ＭＰＳｉ≧２５μｍである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７８】
実施形態８
０．７０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００７９】
実施形態９
０．９０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８０】
実施形態１０
前記第１の複数の壁部、前記第２の複数の壁部、または、それらの両方のうち少なくとも１つの上に配置された触媒材料を
更に含む、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８１】
実施形態１１
前記第１の複数の壁部、前記第２の複数の壁部、または、それらの両方のうち少なくとも１つの中の細孔に配置された触媒材料を
更に含む、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８２】
実施形態１２
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間の移行ゾーンを、
更に含み、
前記移行ゾーンの壁部の平均バルク空隙率は、該移行ゾーン内で変化するものである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８３】
実施形態１３
前記移行ゾーンの壁部の平均バルク空隙率は、指数関数的に変化するものである、実施形態１２に記載のハニカム体。
【００８４】
実施形態１４
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間に中間ゾーンを、
更に含み、
Ｐｉ＞Ｐｉｎｔ＞Ｐｏであり、
但し、Ｐｉｎｔは、前記中間ゾーンの壁部の平均バルク空隙率である、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８５】
実施形態１５
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間に中間ゾーンを、
更に含み、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｉｎｔ＞ＭＰＳｏであり、
但し、ＭＰＳｉｎｔは、前記中間ゾーンの壁部の細孔の中央値細孔サイズである、実施形態１に記載のハニカム体。
【００８６】
実施形態１６
ハニカム構造物を含むハニカム体において、前記ハニカム構造物は、
第１の複数の壁部を含む内側ゾーンと、
前記内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンと
を含み、
４０％≧Ｐｉ≧７０％、
０．９５Ｐｉ≧Ｐｏ、かつ、
０．９０ＭＰＳｉ≧ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、前記第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、前記第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、該第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、該第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであるハニカム体。
【００８７】
実施形態１７
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンの間の移行ゾーンを、
更に含み、
壁部の平均バルク空隙率は、該移行ゾーン内で変化するものである、実施形態１６に記載のハニカム体。
【００８８】
実施形態１８
前記移行ゾーンの前記壁部の平均バルク空隙率は、指数関数的に変化するものである、実施形態１７に記載のハニカム体。
【００８９】
実施形態１９
ハニカム体の製造方法において、
第１の細孔形成剤を含む第１のバッチ混合物を、ハニカム押出成形ダイの第１のダイゾーンを通って押出成形して、ハニカム構造物の内側ゾーンを形成する工程と、
前記第１の細孔形成剤と異なる第２の細孔形成剤を含む第２のバッチ混合物を、前記第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲む前記ハニカム押出成形ダイの第２のダイゾーンを通って押出成形して、前記ハニカム構造物の外側ゾーンを形成する工程と、
未焼成ハニカム構造物を形成する工程と、
前記未焼成ハニカム構造物を焼成して、第１の複数の壁部を含む内側ゾーン、および、前記内側ゾーンを少なくとも部分的に囲み、第２の複数の壁部を含む外側ゾーンを含む焼成されたハニカム構造物を形成する工程と
を含み、
Ｐｉ＞Ｐｏ、かつ、
ＭＰＳｉ＞ＭＰＳｏであり、
但し、Ｐｉは、前記第１の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、Ｐｏは、前記第２の複数の壁部の平均バルク空隙率であり、ＭＰＳｉは、該第１の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズであり、ＭＰＳｏは、該第２の複数の壁部の細孔の中央値細孔サイズである方法。
【００９０】
実施形態２０
前記第１の細孔形成剤は、前記第２の細孔形成剤と異なる種類の細孔形成剤である、実施形態１９に記載の方法。
【００９１】
実施形態２１
前記第１の細孔形成剤の中央値粒子サイズは、前記第２の細孔形成剤の中央値粒子サイズより大きいものである、実施形態１９に記載の方法。
【００９２】
実施形態２２
前記第１の細孔形成剤は、前記第１のバッチ混合物に、前記第２のバッチ混合物の前記第２の細孔形成剤の第２の濃度より高い第１の濃度で存在するものである、実施形態１９に記載の方法。
【００９３】
実施形態２３
前記第１の濃度は、２５％から３５％である、実施形態２２に記載の方法。
【００９４】
実施形態２４
前記第２の濃度は、９％から１５％である、実施形態２２に記載の方法。
【００９５】
実施形態２５
ハニカム押出成形装置において、
ハニカム構造物の内側ゾーンの壁部を形成するように構成された第１のダイゾーン、および、前記第１のダイゾーンを少なくとも部分的に囲み、前記ハニカム構造物の外側ゾーンの壁部を形成するように構成された第２のダイゾーンを含むハニカム押出成形ダイと、
第１のバッチ混合物を前記第１のダイゾーンに供給するように構成された第１の押出成形部と、
第２のバッチ混合物を前記第２のダイゾーンに供給するように構成された第２の押出成形部と
を含む装置。
【００９６】
実施形態２６
前記第１の押出成形部、および、前記第２の押出成形部は、前記ハニカム構造物を製造するために、同時に動作するように構成されたものである、実施形態２５に記載のハニカム押出成形装置。
【符号の説明】
【００９７】
１００  押出成形装置
２００、６００  ハニカム体
２２０、６２０  壁部
３２５、７２５  内側ゾーン
３３０、７３０  外側ゾーン
３３５  移行ゾーン
６２９  中間ゾーン
７００  ハニカム押出成形装置
７５０  ハニカム押出成形ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2021525660.tif 000008
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2021525660.tif 000010
【図５Ｂ】
2021525660.tif 000011
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
2021525660.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2021525660.tif 000017
【図９】
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【国際調査報告】
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