JP2019162616A - Production method of honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
【課題】外周コート材の吐出速度を制御し、均一な厚さの外周コート層の形成が可能なハニカム構造体の製造方法の提供を課題とする。【解決手段】ハニカム構造体の製造方法１は、外周コート層形成工程Ｆ１を具備し、ハニカム構造体２の軸方向を鉛直方向に一致させ、軸方向を回転中心として、ハニカム構造体２を回転させる回転工程と、ハニカム構造体２の外周面３に相対する位置に配設された吐出ノズル４から外周コート材５を吐出し、回転するハニカム構造体２の外周面３に外周コート材５を塗布する塗布工程とを具備し、塗布工程は、吐出ノズルから吐出される下記式（１）により算出される外周コート材の吐出速度が５０〜１２０ｍｍ／ｓである。式（１） 吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝ 外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ２］）【選択図】図１An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb structure capable of controlling a discharge speed of an outer peripheral coating material and forming an outer peripheral coating layer having a uniform thickness. A method 1 of manufacturing a honeycomb structure includes an outer peripheral coat layer forming step F1, in which the axial direction of the honeycomb structure 2 is made to coincide with the vertical direction, and the honeycomb structure 2 is rotated around the axial direction as a center of rotation. Rotating step, and discharging the outer peripheral coating material 5 from a discharge nozzle 4 disposed at a position opposite to the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2, and applying the outer peripheral coating material 5 to the outer peripheral surface 3 of the rotating honeycomb structure 2. A coating step of coating, wherein in the coating step, the discharge speed of the outer peripheral coat material calculated from the following equation (1) discharged from the discharge nozzle is 50 to 120 mm / s. Formula (1) Discharge speed V [mm / s] = Supply amount of outer peripheral coating material q [g / s] ÷ (density ρ [g / mm3] of outer peripheral coating material × discharge port area S [mm2]) [selection diagram] FIG.
Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。更に詳しくは、外周面にスラリー状の外周コート材を塗布し、均一な厚さで表面平滑性に優れた外周コート層を備えたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）を製造するための製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure. More specifically, a manufacturing process for manufacturing a honeycomb structure (outer peripheral coated honeycomb structure) having an outer peripheral coating layer having a uniform thickness and excellent surface smoothness by applying a slurry outer peripheral coating material to the outer peripheral surface. Regarding the method.
従来、セラミックス製ハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、ガソリン微粒子除去フィルタ、或いは燃焼装置用蓄熱体等の種々の広範な用途に用いられている。ここで、セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す）は、ハニカム成形体製造装置を用いて、押出ダイ（口金）から押出成形することでハニカム成形体を得た後、更に焼成炉を用いて高温で焼成することにより製造されている。これにより、流体の流路を形成する一方の端面から他方の端面まで延びる、複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体を製造することができる。 Conventionally, ceramic honeycomb structures have been used in a wide variety of applications such as automobile exhaust gas purification catalyst carriers, diesel particulate removal filters, gasoline particulate removal filters, and combustion apparatus heat storage bodies. Here, the honeycomb structure made of ceramics (hereinafter simply referred to as “honeycomb structure”) is obtained by extrusion molding from an extrusion die (die) using a honeycomb molded body manufacturing apparatus, Furthermore, it is manufactured by firing at a high temperature using a firing furnace. As a result, a honeycomb structure including a porous partition wall defining a plurality of cells extending from one end face forming the fluid flow path to the other end face can be manufactured.
近年において、自動車エンジンの排ガス浄化用触媒担体や微粒子除去フィルタ等に用いられるハニカム構造体には、環境問題への配慮から、年々強化される排ガス規制に対応すべく、浄化性能の向上が求められている。この要求に対応するため、ハニカム構造体に担持された触媒の昇温速度を上げて早期に活性化させることを目的として、ハニカム構造体を軽量化することが求められている。 In recent years, honeycomb structures used in automobile engine exhaust gas purification catalyst carriers, particulate removal filters, and the like have been required to improve purification performance in order to comply with exhaust gas regulations that are being strengthened year by year in consideration of environmental issues. ing. In order to meet this demand, it is required to reduce the weight of the honeycomb structure for the purpose of increasing the temperature increase rate of the catalyst supported on the honeycomb structure and activating it at an early stage.
そのため、ハニカム構造体の多孔質の隔壁厚さを薄くする「薄壁化」とともに、多孔質の隔壁の気孔率を更に高める「高気孔率化」の開発が進められている。一方、ハニカム構造体の薄壁化や高気孔率化に伴うデメリットとして、ハニカム構造体自体の機械的強度が低下することがあった。すなわち、薄壁化や高気孔率化等のために、従来と比較して隔壁自体の機械的強度が低下することがあった。 For this reason, development of “high porosity” that further increases the porosity of the porous partition walls, as well as “thinning the wall” that reduces the thickness of the porous partition walls of the honeycomb structure is underway. On the other hand, the mechanical strength of the honeycomb structure itself may be lowered as a disadvantage associated with the thinning of the honeycomb structure and the increase in porosity. That is, the mechanical strength of the partition wall itself may be reduced as compared with the conventional case due to the thin wall and high porosity.
その結果、ハニカム構造体に外部から弱い衝撃が加わっただけでも、隔壁に亀裂や破損等が現れることがあった。このように、衝撃等によってハニカム構造体の隔壁に亀裂や欠け等が発生すると、自動車排ガス浄化用触媒担体等として使用した場合の基本的機能が損なわれる。そのため、ハニカム構造体の高気孔率化を図るとともに、実用上の十分な機械的強度を備えたハニカム構造体の開発が望まれている。 As a result, cracks or breakage may appear in the partition walls even when a weak impact is applied to the honeycomb structure from the outside. Thus, when cracks, chips, etc. are generated in the partition walls of the honeycomb structure due to impact or the like, the basic function when used as a catalyst carrier for automobile exhaust gas purification is impaired. Therefore, there is a demand for development of a honeycomb structure having a high practical porosity and a high porosity of the honeycomb structure.
また、種々の産業技術分野に対応したハニカム構造体を製造することがあり、通常よりも大きいハニカム径を有する大型ハニカム構造体が開発されている。当該大型ハニカム構造体を、押出成形によって一体的に形成しようとした場合、特に、外周辺縁の隔壁等の形状が安定せず、ハニカム構造体の製品形状や寸法精度が低下する可能性があった。 In addition, honeycomb structures corresponding to various industrial technical fields may be manufactured, and large honeycomb structures having a larger honeycomb diameter than usual have been developed. When an attempt is made to integrally form the large honeycomb structure by extrusion, the shape of partition walls on the outer peripheral edge may not be stable, and the product shape and dimensional accuracy of the honeycomb structure may be reduced. It was.
そこで、上記不具合を解消するために、押出成形されたハニカム構造体の外周面を研削砥石等で研削加工し、ハニカム径を一定に整えた後、粉末状のセラミックス原料を含有し、スラリー状に調製された外周コート材を、ハニカム構造体の外周面（研削加工面）に塗布し、乾燥または焼成させることで、外周コート層（外周壁）を設けることがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これにより、大きいハニカム径を有する大型ハニカム構造体であっても、製品形状等を安定させることができる。 Therefore, in order to eliminate the above problems, the outer peripheral surface of the extruded honeycomb structure is ground with a grinding wheel or the like, and after adjusting the honeycomb diameter to a constant value, the powdered ceramic raw material is contained and made into a slurry. The prepared outer peripheral coating material may be applied to the outer peripheral surface (grinding surface) of the honeycomb structure and dried or fired to provide an outer peripheral coating layer (outer peripheral wall) (for example, Patent Document 1 and Patent). Reference 2). As a result, the product shape and the like can be stabilized even with a large honeycomb structure having a large honeycomb diameter.
上記の通り、ハニカム構造体に外周コート層（外周壁）を設けたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）は、機械的強度が向上したものとなる。更に、予め外周面を研削加工し、ハニカム径を整えた後、外周コート材を塗布して外周コート層が形成されるため、上記の機械的強度の向上（耐衝撃性の向上）とともに、最終的な製品形状のサイズを一定にする寸法安定性にも優れた利点を有している。 As described above, the honeycomb structure (outer peripheral coat honeycomb structure) in which the outer peripheral coat layer (outer peripheral wall) is provided on the honeycomb structure has improved mechanical strength. Furthermore, after grinding the outer peripheral surface in advance and adjusting the honeycomb diameter, the outer peripheral coating material is applied to form the outer peripheral coating layer, so that the mechanical strength is improved (impact resistance is improved) and the final It also has the advantage of excellent dimensional stability that keeps the size of a typical product shape constant.
外周コート層を形成するための外周コート層形成工程は、例えば、図６に模式的に示される塗布装置１００を用いて主に行われている。塗布装置１００は、外周コート層１０１を形成する対象となるハニカム構造体１０２を載置し、軸方向を回転中心Ｃとして規定の回転方向Ａに等速度回転する回転台１０３（ターンテーブル）と、回転台１０３に載置されたハニカム構造体１０２の外周面１０４に近接し、更に当該外周面１０４に吐出口１０５を相対させた吐出ノズル１０６とを具備して主に構成されている。 The outer peripheral coat layer forming step for forming the outer peripheral coat layer is mainly performed using, for example, a coating apparatus 100 schematically illustrated in FIG. The coating apparatus 100 has a honeycomb structure 102 on which an outer peripheral coat layer 101 is to be formed, a turntable 103 (turntable) that rotates at a constant speed in a specified rotation direction A with an axial direction as a rotation center C, and It is mainly configured to include a discharge nozzle 106 that is close to the outer peripheral surface 104 of the honeycomb structure 102 placed on the turntable 103 and further has a discharge port 105 opposed to the outer peripheral surface 104.
吐出ノズル１０６は、外周コート材１０７を貯留するタンク（図示しない）や、外周コート材１０７に所定の吐出圧Ｐを加え、吐出口１０５から吐出させるための吐出機構（図示しない）等のその他構成と接続されている。これにより、吐出口１０５から外周コート材１０７をハニカム構造体１０２の外周面１０４に対して吐出できる。 The discharge nozzle 106 has other configurations such as a tank (not shown) for storing the outer periphery coating material 107, a discharge mechanism (not shown) for applying a predetermined discharge pressure P to the outer periphery coating material 107 and discharging it from the discharge port 105. Connected with. Thereby, the outer peripheral coating material 107 can be discharged from the discharge port 105 to the outer peripheral surface 104 of the honeycomb structure 102.
一方、回転台１０３に載置されたハニカム構造体１０２は、一定の回転方向Ａに等速度回転するため、ハニカム構造体１０２の外周面１０４と吐出ノズル１０６の吐出口１０５の相対的な位置関係は時々刻々変化する。そのため、回転したハニカム構造体１０２に対して、規定の吐出圧力で吐出された外周コート材１０７が一定量ずつ塗布される。更に乾燥を行うことで、均一な厚さの外周コート層１０１が形成され、当該外周コート層１０１を備えたハニカム構造体１０２が製造される。なお、図６において、ハニカム構造体１０２のセル及び隔壁等の構成については、簡略化のため図示を省略している。 On the other hand, since the honeycomb structure 102 placed on the turntable 103 rotates at a constant speed in a constant rotation direction A, the relative positional relationship between the outer peripheral surface 104 of the honeycomb structure 102 and the discharge port 105 of the discharge nozzle 106 Changes from moment to moment. Therefore, the outer peripheral coating material 107 discharged at a specified discharge pressure is applied to the rotated honeycomb structure 102 by a certain amount. By further drying, the outer peripheral coat layer 101 having a uniform thickness is formed, and the honeycomb structure 102 including the outer peripheral coat layer 101 is manufactured. In addition, in FIG. 6, about the structure of the cell of the honeycomb structure 102, a partition, etc., illustration is abbreviate | omitted for simplification.
上記の塗布装置による外周コート層の形成は、下記に掲げる不具合を生じることがあった。すなわち、ハニカム構造体の外周面への塗布に適するために、スラリー状の外周コート材の粘度の調整を行っていた。この場合、粘度の調整は、外周コート材の原料となる粉末状のセラミックス原料に対する水の添加量を変化させることで主に行っていた。更に具体的に説明すると、予め基準の粘度よりも高めになるようにセラミックス原料及び水等を混合し、混練したものを作成し、そこから徐々に水を添加することで、外周面の塗布に適する粘度まで微調整が行われていた。 The formation of the outer peripheral coat layer by the above-described coating apparatus sometimes causes the following problems. That is, in order to be suitable for application to the outer peripheral surface of the honeycomb structure, the viscosity of the slurry-like outer peripheral coating material has been adjusted. In this case, the viscosity is mainly adjusted by changing the amount of water added to the powdered ceramic raw material used as the raw material for the outer peripheral coating material. More specifically, the ceramic raw material and water are mixed in advance so as to be higher than the standard viscosity, and a kneaded one is created, and water is gradually added from there to apply the outer peripheral surface. Fine adjustment was made to a suitable viscosity.
外周コート材の粘度が高いと、ハニカム構造体の外周面に十分な量の外周コート材が塗布されず、外周コート層の厚さが薄くなったり、或いは外周面の一部に塗り残しが発生したりすることがあった。加えて、外周コート層の表面に大きな凹凸が発生する可能性があった。このような場合、外周コート層の厚さが不均一なものとなり、ハニカム構造体の寸法安定性が劣ることがあった。 If the viscosity of the outer periphery coating material is high, a sufficient amount of the outer periphery coating material is not applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure, and the thickness of the outer peripheral coating layer is reduced, or a part of the outer peripheral surface is left uncoated. There was also. In addition, there is a possibility that large irregularities occur on the surface of the outer peripheral coat layer. In such a case, the thickness of the outer peripheral coat layer becomes non-uniform, and the dimensional stability of the honeycomb structure may be inferior.
更に、外周コート材の塗布量が不均一となることで、乾燥時においてクラックが発生しやすいものとなった。また、外周コートハニカム構造体は、一般に製造後の製品管理を目的として、外周コート層の表面にバーコード印刷等を行うことがある。このような場合、外周コート層の厚さが不均一となることで、印刷されたバーコードが不鮮明となり、バーコードスキャナによる読み取り不良が多く発生する可能性があった。 Furthermore, since the coating amount of the outer periphery coating material becomes uneven, cracks are likely to occur during drying. Further, the outer periphery-coated honeycomb structure is generally subjected to barcode printing or the like on the surface of the outer periphery-coat layer for the purpose of product management after manufacture. In such a case, since the thickness of the outer peripheral coat layer is not uniform, the printed barcode becomes unclear, and there is a possibility that many reading defects by the barcode scanner occur.
一方、外周コート材の粘度が低いと、ハニカム構造体の外周面に塗布された外周コート材が重力によって垂れ落ちる可能性があった。そのため、外周コートハニカム構造体の一方の端面（上端側）及び他方の端面（下端側）で外周コート層の厚さが不均一となることがあった。その結果、粘度が高い場合と同様の問題が生じることがあった。 On the other hand, when the viscosity of the outer peripheral coating material is low, the outer peripheral coating material applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure may hang down due to gravity. For this reason, the thickness of the outer peripheral coat layer sometimes becomes uneven on one end face (upper end side) and the other end face (lower end side) of the outer peripheral coat honeycomb structure. As a result, the same problem as when the viscosity is high may occur.
また、粘度が低いことにより、外周コート材の供給量が多くなり、外周面に多くの外周コート材が塗布されることになる。この場合、吐出口の近傍に近接したヘラ等によって余剰の外周コート材は掻き取られる。そのため、外周コート材に係るコストが上昇することがあった。すなわち、外周コート材の粘度を適切な状態に保つように調整することは非常に困難であり、歩留まりの低下や外周コート材の使用量の増加に伴う加工コストの増大や、調整のために作業者に過大な負担を課すことになっていた。 Further, since the viscosity is low, the supply amount of the outer peripheral coating material is increased, and a large amount of the outer peripheral coating material is applied to the outer peripheral surface. In this case, surplus outer peripheral coating material is scraped off by a spatula or the like in the vicinity of the discharge port. Therefore, the cost related to the outer periphery coating material may increase. In other words, it is very difficult to adjust the viscosity of the outer periphery coating material to keep it in an appropriate state, and work for increasing the processing cost and adjusting due to a decrease in yield and an increase in the amount of outer periphery coating material used. Had to place an excessive burden on the person.
セラミックス粉末及び水を混合及び混練して形成されたスラリー状の外周コート材は、流速（吐出速度）に応じて粘度が変化する性状を有している。換言すれば、せん断速度が大きくなるに連れて、粘度（粘性）が低下し、塗布がしやすい状態となる。本願出願人は、スラリー状の外周コート材の上記特性に着目し、吐出ノズルから吐出される外周コート材の吐出速度（流速）を適宜制御することで、上記のような不具合を解消することができることを見出した。 The slurry-like outer periphery coating material formed by mixing and kneading ceramic powder and water has a property that the viscosity changes according to the flow rate (discharge speed). In other words, as the shear rate increases, the viscosity (viscosity) decreases and the coating becomes easy. The applicant of the present application pays attention to the above characteristics of the slurry-like outer periphery coating material, and can appropriately solve the above-mentioned problems by appropriately controlling the discharge speed (flow velocity) of the outer periphery coating material discharged from the discharge nozzle. I found out that I can do it.
すなわち、ハニカム構造体の外周面に外周コート材を塗布する場合には、粘度が低く、塗布性に優れるとともに、かつ、外周面の外周コート材の塗布が完了した段階では、粘度が高く、外周面から垂れ落ちることのない優れた状態に外周コート材をコントロールすることができる。 That is, when the outer peripheral coating material is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure, the viscosity is low, the applicability is excellent, and at the stage where the application of the outer peripheral coating material on the outer peripheral surface is completed, the viscosity is high. The outer periphery coating material can be controlled in an excellent state that does not sag from the surface.
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、外周コート材の吐出速度を制御し、均一な厚さの外周コート層の形成が可能なハニカム構造体の製造方法の提供を課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb structure capable of controlling the discharge rate of the outer peripheral coating material and forming an outer peripheral coating layer having a uniform thickness.
本発明によれば、以下に掲げるハニカム構造体の製造方法が提供される。 According to the present invention, the following method for manufacturing a honeycomb structure is provided.
［１］ セラミックス製のハニカム構造体の外周面に外周コート材を塗布し、外周コート層を形成するための外周コート層形成工程を具備するハニカム構造体の製造方法であって、前記外周コート層形成工程は、前記ハニカム構造体の軸方向を鉛直方向に一致させ、前記軸方向を回転中心として、前記ハニカム構造体を回転させる回転工程と、前記ハニカム構造体の前記外周面に相対する位置に配設された吐出ノズルから前記外周コート材を吐出し、回転する前記ハニカム構造体の前記外周面に前記外周コート材を塗布する塗布工程とを具備し、前記塗布工程は、前記吐出ノズルから吐出される下記式（１）により算出される前記外周コート材の吐出速度が５０〜１２０ｍｍ／ｓであるハニカム構造体の製造方法。
式（１） 吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝ 外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ２］）
[1] A method for manufacturing a honeycomb structure, comprising: an outer peripheral coat layer forming step for applying an outer peripheral coat material to an outer peripheral surface of a ceramic honeycomb structure and forming an outer peripheral coat layer, the outer peripheral coat layer In the forming step, the axial direction of the honeycomb structure is made to coincide with the vertical direction, and the rotation step of rotating the honeycomb structure around the axial direction as the rotation center, and the position facing the outer peripheral surface of the honeycomb structure. A coating step of discharging the outer peripheral coating material from the disposed discharge nozzle and applying the outer peripheral coating material to the outer peripheral surface of the rotating honeycomb structure, wherein the coating step is performed by discharging from the discharge nozzle. A method for manufacturing a honeycomb structured body, wherein the discharge rate of the outer peripheral coating material calculated by the following formula (1) is 50 to 120 mm / s.
Formula (1) Discharge speed V [mm / s] = Supply amount of outer periphery coating material q [g / s] ÷ (Density of outer periphery coating material ρ [g / mm 3 ] × Discharge port area S [mm 2 ])
［２］ 前記外周面に相対して開口した前記吐出ノズルの吐出口の吐出口面積が２００〜６００ｍｍ２の範囲である前記［１］に記載のハニカム構造体の製造方法。 [2] The method for manufacturing a honeycomb structure according to [1], wherein a discharge port area of the discharge nozzle that opens relative to the outer peripheral surface is in a range of 200 to 600 mm 2 .
［３］ 前記吐出ノズルの前記吐出口の形状は、台形状であり、上端幅に対し、下端幅が広く形成されている前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体の製造方法。 [3] The method for manufacturing a honeycomb structured body according to [1] or [2], wherein a shape of the discharge port of the discharge nozzle is a trapezoidal shape, and a lower end width is wider than an upper end width.
［４］ 前記回転工程における前記ハニカム構造体の回転数は、５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍの範囲である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。 [4] The method for manufacturing a honeycomb structure according to any one of [1] to [3], wherein the number of rotations of the honeycomb structure in the rotation step is in a range of 5 rpm to 15 rpm.
［５］ 前記塗布工程は、下記式（２）により算出される吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
式（２） 吐出量／塗布量比＝ 外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
ここで、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、前記外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］×塗布時間［ｓ］によって算出され、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後のハニカム構造体の質量［ｇ］−外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］によって算出される。
[5] The honeycomb according to any one of [1] to [4], wherein in the application step, a discharge amount / application amount ratio calculated by the following formula (2) is in a range of 1.1 to 3.5. Manufacturing method of structure.
Formula (2) Discharge amount / application amount ratio = discharge amount d [g] of outer periphery coating material / application amount c [g] of outer periphery coating material
Here, the discharge amount d [g] of the outer periphery coating material is calculated by the supply amount q [g / s] of the outer periphery coating material × the application time [s], and the application amount c [g] of the outer periphery coating material is It is calculated by the mass [g] of the honeycomb structure after applying the outer periphery coating material-the mass [g] of the honeycomb structure before applying the outer periphery coating material.
本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、外周コート材の水分量を変化させることなく、吐出速度を変化させることで外周面の塗布に適した粘度に外周コート材をすることができ、均一な厚さの外周コート層を形成することができる。 According to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, without changing the moisture content of the outer peripheral coating material, the outer peripheral coating material can be made to have a viscosity suitable for application to the outer peripheral surface by changing the discharge speed, An outer peripheral coat layer having a uniform thickness can be formed.
以下、図面を参照しつつ、本発明のハニカム構造体の製造方法の実施の形態について説明する。なお、本発明のハニカム構造体の製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良等を加え得るものである。 Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention is not limited to the following embodiment, and changes, modifications, improvements, and the like can be added without departing from the scope of the present invention.
本発明の一実施形態のハニカム構造体の製造方法１（以下、単に「製造方法１」と称す。）は、セラミックス製のハニカム構造体２の外周面３に外周コート材５を塗布し、所定の厚さの外周コート層７を形成するための外周コート層形成工程Ｆ１を具備するものである。 A honeycomb structure manufacturing method 1 (hereinafter, simply referred to as “manufacturing method 1”) according to an embodiment of the present invention is performed by applying an outer periphery coating material 5 to an outer peripheral surface 3 of a ceramic honeycomb structure 2. The outer peripheral coat layer forming step F1 for forming the outer peripheral coat layer 7 having a thickness of 5 mm is provided.
本実施形態の製造方法１における外周コート層形成工程Ｆ１は、図１等に示すように、ハニカム構造体２の軸方向を鉛直方向に一致させ、当該軸方向を回転中心（図６参照）として、所定の回転速度でハニカム構造体２を等速度回転運動させる回転工程と、ハニカム構造体２の外周面３に相対する位置に配設された吐出ノズル４から外周コート材５を吐出し、回転工程によって回転するハニカム構造体２の外周面３に沿って外周コート材５を塗布する塗布工程と更に含むものである。 In the outer peripheral coat layer forming step F1 in the manufacturing method 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1 and the like, the axial direction of the honeycomb structure 2 is made to coincide with the vertical direction, and the axial direction is set as the rotation center (see FIG. 6). , A rotating step of rotating the honeycomb structure 2 at a constant rotation speed at a predetermined rotation speed, and discharging the outer peripheral coating material 5 from the discharge nozzle 4 disposed at a position facing the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 It further includes an application step of applying the outer peripheral coating material 5 along the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 rotating in the process.
ここで、上記の回転工程及び塗布工程（外周コート層形成工程Ｆ１）は、既に説明した図６に示す塗布装置１００を用いて主に実施することができる。塗布装置１００は、塗布対象となるハニカム構造体２を載置するとともに、ハニカム構造体２の軸方向を回転中心Ｃとして規定の回転方向Ａに従って等速度回転運動させる回転台１０３と、ハニカム構造体２の外周面３に相対するように配設され、外周コート材５を吐出口６から吐出する吐出ノズル４とを主に具備して構成されている（図６参照）。 Here, the rotation step and the coating step (outer peripheral coat layer forming step F1) can be mainly performed using the coating apparatus 100 shown in FIG. The coating apparatus 100 mounts the honeycomb structure 2 to be coated, the rotary table 103 that rotates at a constant speed according to the specified rotation direction A with the axial direction of the honeycomb structure 2 as the rotation center C, and the honeycomb structure. 2 is disposed so as to be opposed to the outer peripheral surface 3 and mainly includes a discharge nozzle 4 for discharging the outer peripheral coating material 5 from the discharge port 6 (see FIG. 6).
なお、塗布装置１００におけるその他の構成及び外周コート層７の形成の詳細については、既に説明したため、ここでは詳細な説明は省略する。更に、以下の本明細書中において、「外周コート層を形成する前のハニカム構造体」及び「外周コート層を形成した後のハニカム構造体（＝外周コートハニカム構造体）」を便宜上、いずれも“ハニカム構造体２”として称する場合がある。なお、必要に応じて、「形成前のハニカム構造体２」及び「形成後のハニカム構造体２」とそれぞれ区別して呼称する場合もある。 In addition, since the other structure in the coating device 100 and the detail of formation of the outer periphery coating layer 7 were already demonstrated, detailed description is abbreviate | omitted here. Further, in the following specification, for the sake of convenience, both the “honeycomb structure before forming the outer peripheral coat layer” and the “honeycomb structure after forming the outer peripheral coat layer (= outer peripheral coat honeycomb structure)” are used for convenience. Sometimes referred to as “honeycomb structure 2”. In addition, as necessary, the “honeycomb structure 2 before formation” and the “honeycomb structure 2 after formation” may be distinguished from each other.
本実施形態の製造方法１において使用される外周コート材５は、周知のセラミックス原料を主成分として用いることができ、例えば、粒子状のコージェライト、炭化珪素、或いは酸化チタン等を使用するものであっても構わない。これらの粒子状のセラミックス原料に、造孔材、バインダ、界面活性剤、及び分散媒等の周知の材料を、所定の配合比率で混合することにより、ハニカム構造体２の外周面３への塗布に適したスラリー状の外周コート材５とすることができる。 The outer periphery coating material 5 used in the manufacturing method 1 of this embodiment can use a well-known ceramic raw material as a main component, for example, uses particulate cordierite, silicon carbide, titanium oxide, or the like. It does not matter. A known material such as a pore-forming material, a binder, a surfactant and a dispersion medium is mixed with these particulate ceramic raw materials at a predetermined blending ratio to apply to the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2. The slurry-like outer periphery coating material 5 suitable for the above can be obtained.
一方、外周コート材５の塗布されるハニカム構造体２は、セラミックス原料を所定の形状（略円柱状等）に押出成形し、焼成等の処理によって得られるものであり、上記外周コート材５と同様にコージェライトや炭化珪素等の周知のセラミックス原料を主成分として構成されるものである。ここで、ハニカム構造体２の構成及び製造方法については既に周知のものであるため、詳細な説明は省略する。 On the other hand, the honeycomb structure 2 to which the outer periphery coating material 5 is applied is obtained by extruding a ceramic raw material into a predetermined shape (substantially cylindrical shape, etc.) and processing such as firing. Similarly, a known ceramic material such as cordierite or silicon carbide is used as a main component. Here, since the structure and manufacturing method of the honeycomb structure 2 are already well-known, detailed description is abbreviate | omitted.
形成前のハニカム構造体２は、押出成形工程及び焼成工程を経た後、更に予め外周面３を研削加工することで、所定のハニカム径の範囲となるように、ハニカム構造体２のサイズが調整されている。これにより、一定量の外周コート材５を外周面３に塗布し、均一の厚さの外周コート層７を形成することができる。 The honeycomb structure 2 before being formed is subjected to an extrusion molding process and a firing process, and then the outer peripheral surface 3 is further ground in advance to adjust the size of the honeycomb structure 2 so as to be within a predetermined honeycomb diameter range. Has been. As a result, a certain amount of the outer peripheral coating material 5 can be applied to the outer peripheral surface 3 to form the outer peripheral coating layer 7 having a uniform thickness.
ここで、ハニカム構造体２の外周面３が予め研削加工されるため、図１に模式的に示すように、ハニカム構造体２のセル８を区画形成する隔壁９の一部が外周面３に露出したものとする。すなわち、四角形状でない不完全な形状のセル（不完全セル８ａ）が外周面３に現れたものとなる。この不完全セル８ａが現れたハニカム構造体２の外周面３に外周コート材５を塗布することで、不完全セル８ａのセル内部の空間に当該外周コート材５が充填され、外周コート層７として形成することができる。 Here, since the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 is ground in advance, as schematically shown in FIG. 1, a part of the partition walls 9 that partition the cells 8 of the honeycomb structure 2 are formed on the outer peripheral surface 3. It shall be exposed. That is, an incompletely shaped cell (incomplete cell 8 a) that is not a quadrangular shape appears on the outer peripheral surface 3. By applying the outer periphery coating material 5 to the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 in which the incomplete cells 8a appear, the outer periphery coating material 5 is filled into the space inside the cells of the incomplete cells 8a. Can be formed as
外周コート層形成工程Ｆ１において使用される塗布装置１００の吐出ノズル４（図１参照）の吐出口６の近傍には、吐出口６から吐出された外周コート材５の一部、換言すれば、上記不完全セル８ａのセル内部に充填されることなく、かつ所定の厚さの外周コート層７を形成しない、“余剰”の外周コート材５を外周面３から掻き取り、外周コート層７の層表面の平滑化を図るための掻き取りヘラ１０が設けられている。 In the vicinity of the discharge port 6 of the discharge nozzle 4 (see FIG. 1) of the coating apparatus 100 used in the outer periphery coat layer forming step F1, a part of the outer periphery coat material 5 discharged from the discharge port 6, in other words, The “surplus” outer peripheral coating material 5 that does not form the outer peripheral coating layer 7 having a predetermined thickness without being filled into the cells of the incomplete cell 8a is scraped off from the outer peripheral surface 3, and the outer peripheral coating layer 7 A scraping spatula 10 for smoothing the surface of the layer is provided.
この掻き取りヘラ１０は、吐出ノズル４と弾性変形可能なアーム１３によって連結され、ハニカム構造体２の外周面３に対して所定の力で押し付けられている。これにより、吐出口６から吐出された外周コート材５の一部を掻き取ることができる。そのため、外周面３には必要量の外周コート材５が残り、均一の厚さの外周コート層７を形成することができる。 The scraping spatula 10 is connected to the discharge nozzle 4 by an elastically deformable arm 13 and pressed against the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 with a predetermined force. Thereby, a part of the outer periphery coating material 5 discharged from the discharge port 6 can be scraped off. Therefore, a necessary amount of the outer peripheral coating material 5 remains on the outer peripheral surface 3, and the outer peripheral coating layer 7 having a uniform thickness can be formed.
塗布装置１００における吐出ノズル４の構成について詳述すると、図２及び図３に示されるように、吐出ノズル４は、略円筒状のノズル本体部１１と、ノズル本体部１１から凸設された断面略尖鋭状のノズル先端部１２とを具備している。更に、ノズル先端部１２の頂部には、ハニカム構造体２の外周面３に相対するように開口した細長いスリット状の吐出口６が設けられている。これにより、ノズル本体部１１の内部に一時的に貯留された外周コート材５は、吐出ポンプ等の周知の吐出機構によって吐出圧力が加えられることで、ノズル本体部１１からノズル先端部１２を経て、頂部の吐出口６から吐出ノズル４の外に吐出される。 The configuration of the discharge nozzle 4 in the coating apparatus 100 will be described in detail. As shown in FIGS. 2 and 3, the discharge nozzle 4 has a substantially cylindrical nozzle main body 11 and a cross-section projecting from the nozzle main body 11. The nozzle tip part 12 of the substantially sharp shape is comprised. Furthermore, an elongated slit-like discharge port 6 opened so as to face the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 is provided at the top of the nozzle tip 12. As a result, the outer peripheral coating material 5 temporarily stored in the nozzle body 11 is subjected to a discharge pressure by a known discharge mechanism such as a discharge pump, so that the nozzle body 11 passes through the nozzle tip 12. The ink is discharged from the discharge port 6 at the top to the outside of the discharge nozzle 4.
吐出ノズル４の吐出口６は、例えば、図３に示すように、長方形状を呈している。このとき、吐出口の幅Ｗに対して、吐出口の高さＨが著しく長い、細長のスリット状を呈している。ここで、吐出口の高さＨは、外周コート材５の塗布対象のハニカム構造体２の軸方向の長さ（ハニカム長さＬ）と同一若しくはそれ以上の長さとなるように形成されている。これにより、ハニカム構造体２の外周面３の全体に亘って外周コート材５を塗布することができる。 The discharge port 6 of the discharge nozzle 4 has, for example, a rectangular shape as shown in FIG. At this time, it has an elongated slit shape in which the height H of the discharge port is significantly longer than the width W of the discharge port. Here, the height H of the discharge port is formed to be equal to or longer than the axial length (honeycomb length L) of the honeycomb structure 2 to be coated with the outer peripheral coating material 5. . Thereby, the outer periphery coating material 5 can be apply | coated over the whole outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2. FIG.
なお、吐出ノズル４のノズル先端部１２及び吐出口６の形状は、上記図２及び図３に示したものに限定されるものではない。例えば、図４及び図５に示す、別例構成の吐出ノズル４ａのようなものであっても構わない。具体的に説明すると、吐出ノズル４ａのノズル先端部１２ａの頂部の形状が台形状を呈するものであってもよい。この場合、頂部に開口して設けられた吐出口６ａは、上端幅Ｗ１に対し、下端幅Ｗ２が広い台形状を呈している。外周コート材５を塗布する際には、図６に示すように、ハニカム構造体２の軸方向を鉛直方向に一致させ、外周面３に対して水平方向に外周コート材５を吐出する必要がある。 The shapes of the nozzle tip 12 and the discharge port 6 of the discharge nozzle 4 are not limited to those shown in FIGS. For example, a discharge nozzle 4a having another configuration shown in FIGS. 4 and 5 may be used. If it demonstrates concretely, the shape of the top part of the nozzle front-end | tip part 12a of the discharge nozzle 4a may exhibit trapezoid shape. In this case, the discharge port 6a provided open at the top has a trapezoidal shape with the lower end width W2 wider than the upper end width W1. When the outer periphery coating material 5 is applied, it is necessary to make the axial direction of the honeycomb structure 2 coincide with the vertical direction and discharge the outer periphery coating material 5 in the horizontal direction with respect to the outer peripheral surface 3 as shown in FIG. is there.
そのため、ハニカム構造体２の上側及び下側では、外周コート材５の自重によって吐出性及び塗布性が異なる。そこで、上記のように、ハニカム構造体２の上側の外周面３には、吐出性を良好とするために、細い上端幅Ｗ１で吐出口６ａを形成し、更に外周コート材５の自重が加わりやすく、吐出性が劣る下側の外周面３には多くの外周コート材５が吐出されるように、上端幅Ｗ１よりも広い下端幅Ｗ２で吐出口６ａを形成する。これにより、ハニカム構造体２の上側及び下側の外周面３での塗布性を良好にすることができる。 Therefore, on the upper side and the lower side of the honeycomb structure 2, the discharge property and the coating property differ depending on the weight of the outer peripheral coating material 5. Therefore, as described above, the discharge port 6a is formed with a narrow upper end width W1 on the outer peripheral surface 3 on the upper side of the honeycomb structure 2 in order to improve dischargeability, and the weight of the outer peripheral coating material 5 is further applied. The discharge port 6a is formed with a lower end width W2 wider than the upper end width W1 so that a large amount of the outer peripheral coating material 5 is discharged onto the lower outer peripheral surface 3 that is easy and has poor discharge properties. Thereby, the applicability | paintability in the outer peripheral surface 3 of the upper side and lower side of the honeycomb structure 2 can be made favorable.
本実施形態の製造方法１において、上記外周コート材５の吐出速度Ｖは、５０〜１２０ｍｍ／ｓの範囲に設定することができる。吐出速度Ｖをこの範囲とすることで、上記の通り、吐出ノズル４，４ａからの良好な吐出性とともに、塗布後の外周面３からの垂れ落ち等の不具合を生じることがない。後述する吐出口面積Ｓの数値限定範囲と、係る吐出速度Ｖの数値限定範囲を組み合わせることで、より安定した外周コート層７の形成が可能となる。 In the manufacturing method 1 of this embodiment, the discharge speed V of the said outer periphery coating material 5 can be set to the range of 50-120 mm / s. By setting the discharge speed V within this range, as described above, the discharge from the discharge nozzles 4 and 4a and the problems such as dripping from the outer peripheral surface 3 after application are not caused. By combining a numerical value limited range of the discharge port area S, which will be described later, and a numerical limited range of the discharge speed V, the outer peripheral coat layer 7 can be formed more stably.
吐出速度Ｖは、下記式（１）に基づいて算出することができる。
式（１） 吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝ 外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ２］）
The discharge speed V can be calculated based on the following formula (1).
Formula (1) Discharge speed V [mm / s] = Supply amount of outer periphery coating material q [g / s] ÷ (Density of outer periphery coating material ρ [g / mm 3 ] × Discharge port area S [mm 2 ])
ここで、外周コート材の供給量ｑは、１秒間当たりの外周コート材５の吐出量であり、吐出ポンプ等の吐出機構（図示しない）の吐出性能によって決定されるものである。また、外周コート材の密度は、外周コート材の体積及び質量から算出することが可能であり、周知の密度計を用いても求めることができる。一方、吐出口面積Ｓは、前述のように吐出口の幅（或いは、上端幅Ｗ１及び下端幅Ｗ２）、及び、吐出口の高さＨを計測することにより求められる。すなわち、吐出速度Ｖは、周知の計測及び算出方法により容易に求めることができる。 Here, the supply amount q of the outer periphery coating material is the discharge amount of the outer periphery coating material 5 per second, and is determined by the discharge performance of a discharge mechanism (not shown) such as a discharge pump. Further, the density of the outer periphery coating material can be calculated from the volume and mass of the outer periphery coating material, and can also be obtained using a known density meter. On the other hand, the discharge port area S is obtained by measuring the discharge port width (or the upper end width W1 and the lower end width W2) and the discharge port height H as described above. That is, the discharge speed V can be easily obtained by a known measurement and calculation method.
更に、本実施形態の製造方法１において、外周コート層形成工程Ｆ１で使用される塗布装置１００の吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓが２００〜６００ｍｍ２の範囲となるように設定されている（図２〜５におけるハッチング部分参照）。吐出口面積Ｓとは、吐出ノズル４，４ａのノズル先端部１２，１２ａの頂部に設けられた吐出口６，６ａの開口部分の面積である。 Furthermore, in the manufacturing method 1 of this embodiment, the discharge port area S of the discharge nozzles 4 and 4a of the coating apparatus 100 used in the outer peripheral coating layer forming step F1 is in the range of 200 to 600 mm 2. (See the hatched portion in FIGS. 2 to 5). The discharge port area S is the area of the opening portion of the discharge ports 6 and 6a provided at the tops of the nozzle tip portions 12 and 12a of the discharge nozzles 4 and 4a.
例えば、図２及び図３に示すように、吐出口６が長方形状を呈する場合、吐出口の幅Ｗ及び吐出口の高さＨを掛けることで求められる（吐出口面積Ｓ＝吐出口の幅Ｗ×吐出口の高さＨ）。一方、図４及び図５に示されるように、吐出口６ａが台形状を呈する場合、上端幅Ｗ１（＝上底に相当）と、下端幅Ｗ２（＝下底に相当）との和に、吐出口の高さＨを掛け、更に２で割ることで求められる（吐出口面積Ｓ＝（上端幅Ｗ１＋下端幅Ｗ２）×吐出口の高さＨ÷２）。 For example, as shown in FIGS. 2 and 3, when the discharge port 6 has a rectangular shape, the discharge port 6 is obtained by multiplying the width W of the discharge port and the height H of the discharge port (discharge port area S = discharge port width). W x discharge port height H). On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, when the discharge port 6a has a trapezoidal shape, the sum of the upper end width W1 (= corresponding to the upper base) and the lower end width W2 (= corresponding to the lower base) Multiply by the height H of the discharge port and further divide by 2 (discharge port area S = (upper end width W1 + lower end width W2) × discharge port height H / 2).
ここで、ハニカム径（製品径）が３０５ｍｍ、軸方向の長さ（ハニカム長さＬ）が１５２ｍｍのサイズのハニカム構造体を例にして説明を行う。この場合、長方形状の吐出口６を有する吐出ノズル４では、例えば、吐出口の幅Ｗを１．５ｍｍ、吐出口の高さＨを１７８ｍｍに設定すれば、吐出口面積Ｓを２６７ｍｍ２とすることができ、吐出口の高さＨを少なくともハニカム長さＬ以上とし、かつ吐出口面積Ｓを２００〜６００ｍｍ２の範囲内に抑えることができる。 Here, a honeycomb structure having a honeycomb diameter (product diameter) of 305 mm and an axial length (honeycomb length L) of 152 mm will be described as an example. In this case, in the discharge nozzle 4 having the rectangular discharge port 6, for example, if the discharge port width W is set to 1.5 mm and the discharge port height H is set to 178 mm, the discharge port area S is set to 267 mm 2 . The discharge port height H can be at least the honeycomb length L, and the discharge port area S can be suppressed within the range of 200 to 600 mm 2 .
これまでの外周コート層形成工程で使用されていた吐出ノズルは、前述したようにスラリー状の外周コート材の粘度を水分の添加量を調整することで行っていた。そのため、吐出ノズルの吐出口面積を変化させ、外周コート材の吐出性の調整を図る技術的な思想は全くされなかった。そのため、ハニカム構造体の外周面に対する外周コート材の吐出性や塗布性等を考慮して、吐出口面積が大きいもの、すなわち、６００ｍｍ２超に設定するものが多かった。 As described above, the discharge nozzle used in the outer peripheral coat layer forming process so far has been performed by adjusting the amount of moisture added to the viscosity of the slurry-like outer peripheral coat material. Therefore, there has been no technical idea for changing the discharge port area of the discharge nozzle to adjust the discharge performance of the outer peripheral coating material. For this reason, in consideration of the discharge performance and coating performance of the outer peripheral coating material with respect to the outer peripheral surface of the honeycomb structure, there are many cases where the discharge port area is large, that is, the discharge port area is set to more than 600 mm 2 .
これに対し、本実施形態の製造方法１の場合、吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓを上記の数値範囲に限定することで、従来の吐出ノズルよりも吐出速度Ｖを高くすることができる。その結果、セラミックス原料及び水を混合及び混練して形成されたスラリー状の外周コート材５において、流速（吐出速度Ｖ）に応じて粘度が変化する性状を利用することで、吐出口面積Ｓの調整により吐出速度Ｖを変化させることができる。これにより、吐出口６，６ａからの吐出時には粘度が低くなり、良好な吐出性を発揮するとともに、吐出口６，６ａから吐出され、外周面３に塗布された後は粘度が高くなり、外周面３から垂れ落ちることのない外周コート材５とすることができる。 On the other hand, in the manufacturing method 1 of the present embodiment, by limiting the discharge port area S of the discharge ports 6 and 6a of the discharge nozzles 4 and 4a to the above numerical range, the discharge speed V is higher than that of the conventional discharge nozzle. Can be high. As a result, in the slurry-like outer peripheral coating material 5 formed by mixing and kneading the ceramic raw material and water, by utilizing the property that the viscosity changes according to the flow rate (discharge speed V), the discharge port area S The discharge speed V can be changed by adjustment. As a result, the viscosity is lowered when discharged from the discharge ports 6 and 6a, and excellent discharge properties are exhibited. The viscosity is increased after being discharged from the discharge ports 6 and 6a and applied to the outer peripheral surface 3, and the outer periphery. It can be set as the outer periphery coating material 5 which does not drip from the surface 3.
更に、本実施形態の製造方法１における外周コート層形成工程Ｆ１は、塗布装置１００（図６参照）を用いたハニカム構造体２の回転工程における、当該ハニカム構造体２（及び回転台１０３）の回転数を５〜１５ｒｐｍの範囲とすることができる。 Furthermore, the outer peripheral coat layer forming step F1 in the manufacturing method 1 of the present embodiment is performed in the honeycomb structure 2 (and the turntable 103) in the rotation process of the honeycomb structure 2 using the coating apparatus 100 (see FIG. 6). The number of rotations can be in the range of 5 to 15 rpm.
すなわち、図６に示した塗布装置１００において、ハニカム構造体２を載置する回転台１０３の回転数を１分間当たり、５回転から１５回転程度の回転速度となるように設定することができる。ここで、ハニカム構造体２の回転数が高いと、吐出ノズル４，４ａから吐出される外周コート材５の吐出量（供給量）がハニカム構造体２の回転に追いつかず、十分な量の外周コート材５がハニカム構造体２の外周面３に塗布されない可能性がある。すなわち、外周面３に外周コート材５の塗り残しが発生する可能性がある。 That is, in the coating apparatus 100 shown in FIG. 6, the rotation speed of the turntable 103 on which the honeycomb structure 2 is placed can be set to a rotation speed of about 5 to 15 rotations per minute. Here, if the number of rotations of the honeycomb structure 2 is high, the discharge amount (supply amount) of the outer peripheral coating material 5 discharged from the discharge nozzles 4 and 4a cannot catch up with the rotation of the honeycomb structure 2, and a sufficient amount of outer periphery The coating material 5 may not be applied to the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2. That is, there is a possibility that an uncoated portion of the outer peripheral coating material 5 is generated on the outer peripheral surface 3.
一方、ハニカム構造体２の回転数が低いと、外周コート材５の吐出量が多すぎ、外周面３に多量の外周コート材５が塗布される可能性がある。この場合、上記示した掻き取りヘラ１０によって余剰の外周コート材５は掻き取られるものの、依然として多量の外周コート材５が外周面３に付着した状態となり、一部の外周コート材５は重力に従って垂れ落ちることがある。 On the other hand, when the rotational speed of the honeycomb structure 2 is low, the discharge amount of the outer peripheral coating material 5 is too large, and there is a possibility that a large amount of the outer peripheral coating material 5 is applied to the outer peripheral surface 3. In this case, although the excess outer peripheral coating material 5 is scraped off by the scraping spatula 10 shown above, a large amount of the outer peripheral coating material 5 is still attached to the outer peripheral surface 3, and a part of the outer peripheral coating material 5 is subjected to gravity. May sag.
上記のようにハニカム構造体２の回転数は、上記に示した吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓ、及び、外周コート材５の吐出速度Ｖとともに、外周面３に対する外周コート材５の塗布性に大きな影響を及ぼすことになる。そこで、上記吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖとの関係に加え、ハニカム構造体２の回転数を上記範囲に規定することで、寸法安定性に優れた外周コート層７の形成が可能となる。 As described above, the number of rotations of the honeycomb structure 2 with respect to the outer peripheral surface 3 is as well as the discharge port area S of the discharge ports 6 and 6a of the discharge nozzles 4 and 4a and the discharge speed V of the outer peripheral coating material 5 described above. This greatly affects the applicability of the outer periphery coating material 5. Therefore, in addition to the relationship between the discharge port area S and the discharge speed V, by defining the number of rotations of the honeycomb structure 2 within the above range, it is possible to form the outer peripheral coat layer 7 having excellent dimensional stability.
更に、本実施形態の製造方法１において、外周コート材の吐出量ｄを外周コート材の塗布量で除した値である吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲に設定することができる。吐出量／塗布量比をこの範囲とすることで、塗布後の外周面３からの垂れ落ち等の不具合を生じることなく、塗りムラや離脱痕（詳細は後述する）のない良好な外周コート層７を形成することが可能となる。更に、具体的に説明すると、吐出量／塗布量比が１．１未満の場合、外周コート材をハニカム構造体２の外周面３に均一に行き渡らせることができず、外周面３の一部に外周コート材が“塗れていない状態”、換言すれば、外周コート材の未塗布の部分が生じることがあった。一方、吐出量／塗布量比が３．５超の場合、外周コート材の供給が過剰となるため、掻き取りヘラ１０から外周コート材が離れていく過程で、ハニカム構造体２の外周面３に多量の外周コート材が残存する可能性があり、段差ができた状態（「離脱痕」）となることがあった。そのため、吐出量／塗布量比が上記した範囲から逸脱すると、ハニカム構造体２の形状精度が不安定となったり、或いは形成された外周コート層７にクラック等が生じ易くなったりすることがあった。 Furthermore, in the manufacturing method 1 of the present embodiment, the discharge amount / application amount ratio, which is a value obtained by dividing the discharge amount d of the outer peripheral coating material by the application amount of the outer peripheral coating material, is set in the range of 1.1 to 3.5. be able to. By setting the discharge amount / application amount ratio within this range, there is no problem such as dripping from the outer peripheral surface 3 after application, and there is no coating unevenness or separation trace (details will be described later). 7 can be formed. More specifically, when the discharge amount / coating amount ratio is less than 1.1, the outer peripheral coating material cannot be uniformly distributed to the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2, and a part of the outer peripheral surface 3 In some cases, the outer peripheral coating material was “not coated”, in other words, an uncoated portion of the outer peripheral coating material was generated. On the other hand, when the discharge amount / coating amount ratio is more than 3.5, the supply of the outer peripheral coating material becomes excessive, so that the outer peripheral surface 3 of the honeycomb structure 2 is in the process of separating the outer peripheral coating material from the scraping spatula 10. In some cases, a large amount of the outer peripheral coating material may remain, resulting in a stepped state (“detachment mark”). Therefore, if the discharge amount / application amount ratio deviates from the above range, the shape accuracy of the honeycomb structure 2 may become unstable, or cracks or the like may easily occur in the formed outer peripheral coat layer 7. It was.
吐出量／塗布量比は、下記式（２）に基づいて算出することができる。
式（２） 吐出量／塗布量比＝ 外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
上記式（２）において、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、上述した単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］に塗布時間［ｓ］を乗じることによって算出することができる。一方、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後の質量［ｇ］から外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］を減じることによって算出することができる。
The discharge amount / application amount ratio can be calculated based on the following equation (2).
Formula (2) Discharge amount / application amount ratio = discharge amount d [g] of outer periphery coating material / application amount c [g] of outer periphery coating material
In the above equation (2), the discharge amount d [g] of the outer periphery coating material is calculated by multiplying the supply amount q [g / s] of the outer periphery coating material per unit time by the application time [s]. Can do. On the other hand, the coating amount c [g] of the outer periphery coating material can be calculated by subtracting the mass [g] of the honeycomb structure before application of the outer periphery coating material from the mass [g] after application of the outer periphery coating material.
このように、本実施形態の製造方法１によれば、外周コート層形成工程Ｆ１において、外周コート材５を吐出する吐出ノズル４，４ａの吐出口６，６ａの吐出口面積Ｓを規定範囲とすることで、従来よりも吐出速度Ｖを高め、吐出性及び塗布性に優れた粘度の調整を図ることができる。これにより、従来のように外周コート材の粘度を水分の添加量によって調整する必要がなくなり、外周コート層７の形成時の不具合が生じる可能性が低くなる。また、吐出口面積Ｓの調整とともに、吐出速度Ｖ及びハニカム構造体２の回転数を調整することで、外周コート材５の吐出性及び塗布性をより安定させた外周コート層形成工程Ｆ１とすることができる。更に、吐出量／塗布量比を調整することで、形成される外周コート層７に塗りムラ等が生じることがない。 As described above, according to the manufacturing method 1 of the present embodiment, in the outer peripheral coat layer forming step F1, the discharge port area S of the discharge nozzles 6 and 6a for discharging the outer peripheral coat material 5 is defined as the specified range. By doing this, it is possible to increase the discharge speed V as compared with the conventional case, and to adjust the viscosity excellent in discharge property and application property. Thereby, it is not necessary to adjust the viscosity of the outer peripheral coating material according to the amount of moisture added as in the conventional case, and the possibility of occurrence of problems during the formation of the outer peripheral coating layer 7 is reduced. In addition, by adjusting the discharge speed V and the number of rotations of the honeycomb structure 2 along with the adjustment of the discharge port area S, the outer peripheral coat layer forming step F1 in which the discharge property and the applicability of the outer peripheral coat material 5 are further stabilized. be able to. Further, by adjusting the discharge amount / application amount ratio, uneven coating or the like does not occur in the outer peripheral coat layer 7 to be formed.
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明の製造方法は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention will be described based on the following examples, but the manufacturing method of the present invention is not limited to these examples.
ハニカム径及びハニカム長さの異なるハニカム構造体、ハニカム構造体の回転数及び塗布時間、単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ、吐出ノズルの吐出口面積Ｓ、吐出口形状、及び吐出速度Ｖをそれぞれ変化させ、実施例１〜８及び比較例１〜６の外周コート層の形成をハニカム構造体の外周面に対して行った。 Honeycomb structures having different honeycomb diameters and lengths, the number of revolutions and coating time of the honeycomb structure, the amount q of the outer peripheral coating material supplied per unit time, the discharge port area S of the discharge nozzle, the discharge port shape, and the discharge speed V The outer peripheral coating layers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 were formed on the outer peripheral surface of the honeycomb structure.
１．実施例１〜８、及び、比較例１〜６
ここで、実施例１〜３は、ハニカム径及びハニカム長さの同じハニカム構造体を用い、外周コート材の供給量ｑを同一にしたものである。実施例１は実施例２に対して回転速度及び塗布時間を変化させたものであり、実施例３は実施例２に対して吐出ノズルの吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものである。一方、実施例４は、実施例３の単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑ及び吐出速度Ｖを変化させ、その他の条件は実施例３と同一にしたものである。一方、実施例５及び実施例６は、実施例３の条件と略同一であり、塗布対象のハニカム構造体のハニカム径及びハニカム長さが異なるものである。実施例７は、実施例１と回転速度、塗布時間、及び単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑを同一にし、吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものであり、実施例８は、実施例２と回転速度、塗布時間、及び単位時間当たりの外周コート材の供給量ｑを同一にし、吐出口面積Ｓ及び吐出速度Ｖを変化させたものである。なお、実施例１〜６は吐出口形状が台形のものであり、実施例７，８は吐出口形状が長方形のものである。これらの実施例１〜８は、いずれも本発明において規定した吐出口面積、吐出速度、及び回転数の条件を満たすものである。一方、比較例１〜６は吐出口面積Ｓ及び吐出速度がいずれも本発明において規定する数値範囲から逸脱するものである。なお、比較例１〜５は吐出口形状が台形のものであり、比較例６は吐出口形状が長方形のものである。これらの条件をまとめたものを下記表１に示す。
1. Examples 1-8 and Comparative Examples 1-6
Here, in Examples 1 to 3, the honeycomb structures having the same honeycomb diameter and the same honeycomb length are used, and the supply amount q of the outer peripheral coating material is the same. In the first embodiment, the rotation speed and the coating time are changed with respect to the second embodiment, and in the third embodiment, the discharge port area S and the discharge speed V of the discharge nozzle are changed with respect to the second embodiment. is there. On the other hand, in the fourth embodiment, the supply amount q and the discharge speed V of the outer peripheral coating material per unit time of the third embodiment are changed, and other conditions are the same as those in the third embodiment. On the other hand, Example 5 and Example 6 are substantially the same as the conditions of Example 3, and the honeycomb structure and the honeycomb length of the honeycomb structure to be coated are different. Example 7 is the same as Example 1 except that the rotation speed, the application time, and the supply amount q of the outer peripheral coating material per unit time are the same, and the discharge port area S and the discharge speed V are changed. In this example, the rotation speed, the coating time, and the supply amount q of the outer peripheral coating material per unit time are the same as in Example 2, and the discharge port area S and the discharge speed V are changed. In Examples 1 to 6, the discharge port shape is trapezoidal, and in Examples 7 and 8, the discharge port shape is rectangular. All of Examples 1 to 8 satisfy the conditions of the discharge port area, the discharge speed, and the rotational speed defined in the present invention. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6, both the discharge port area S and the discharge speed depart from the numerical range defined in the present invention. Note that Comparative Examples 1 to 5 have a trapezoidal discharge port shape, and Comparative Example 6 has a rectangular discharge port shape. Table 1 below summarizes these conditions.
２．評価方法
前述した塗布装置（図６参照）を用い、実際にハニカム構造体の外周面に対して外周コート材を塗布し、乾燥後の外周コート層の層表面を目視にて確認した。なお、外周コート層の層厚さは、０．５〜１．５ｍｍの範囲とし、吐出及び塗布する外周コート材の含水率は２５〜２８％のものを用いた。ここで、実施例１〜８及び比較例１〜６における外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］及び外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］を算出し、吐出量／塗布量比をそれぞれ求めた。求めた結果を下記表２に示す。このとき、ハニカム構造体の外周面に対する外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は約２００〜約４００ｇであった。
2. Evaluation Method Using the above-described coating apparatus (see FIG. 6), the outer periphery coating material was actually applied to the outer peripheral surface of the honeycomb structure, and the layer surface of the outer peripheral coat layer after drying was visually confirmed. In addition, the layer thickness of the outer periphery coating layer was set to a range of 0.5 to 1.5 mm, and the water content of the outer periphery coating material to be discharged and applied was 25 to 28%. Here, the discharge amount d [g] of the outer periphery coating material and the application amount c [g] of the outer periphery coating material in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 were calculated, and the discharge amount / application amount ratio was obtained. . The obtained results are shown in Table 2 below. At this time, the coating amount c [g] of the outer peripheral coating material on the outer peripheral surface of the honeycomb structure was about 200 to about 400 g.
塗布装置による外周コート材の塗布後のハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）を確認し、塗りムラの有無、及び離脱痕の有無を確認し、総合的な評価を行った。その結果を下記の表２に示す。 The honeycomb structure (outer periphery coated honeycomb structure) after application of the outer periphery coating material by the coating apparatus was confirmed, and the presence or absence of coating unevenness and the presence or absence of separation marks were confirmed, and comprehensive evaluation was performed. The results are shown in Table 2 below.
塗りムラの評価は、ハニカム構造体の外周面が均一かつ完全に被覆されているものを“良”、ハニカム構造体の外周面の一部に不均一な部分が認められるものの、完全に被覆されており、実用上の問題のないものを“可”、及びハニカム構造体の外周面の全体に亘って不均一な部分が認められ、或いは、一部に被覆されていない部分があるものを“不可”と目視により判定した。 Evaluation of coating unevenness is “good” when the outer peripheral surface of the honeycomb structure is uniformly and completely coated, and a non-uniform portion is recognized on a part of the outer peripheral surface of the honeycomb structure, but it is completely covered. "No" for those having no practical problem, and "Non-uniform portions are recognized over the entire outer peripheral surface of the honeycomb structure", or "Parts that are not partially covered" It was visually judged as “impossible”.
一方、離脱痕（外周コート層に生じた段差）の評価は、外周面に塗布された外周コート層の層表面に認められる段差を計測し、その段差が１ｍｍ未満のものを「良」、１ｍｍ以上のものを「不可」として判定した。なお、段差の計測は、外周コート材を塗布し、乾燥後の外周コートハニカム構造体の外周コート層の層表面に対して垂直に定規を当て、段差が最大の箇所の値を読み取ることにより行った。 On the other hand, the evaluation of the detachment trace (the step generated in the outer peripheral coat layer) was performed by measuring the step observed on the outer peripheral coat layer applied to the outer peripheral surface, and determining that the step was less than 1 mm was “good”, 1 mm The above was judged as “impossible”. The step is measured by applying a peripheral coat material, applying a ruler perpendicular to the layer surface of the outer peripheral coat layer of the outer peripheral coat honeycomb structure after drying, and reading the value at the point where the step is the maximum. It was.
総合評価は、塗りムラの評価及び離脱痕の評価のいずれもが良のものを“良”とし、塗りムラの評価が可、離脱痕の評価が良のものを“可”とし、塗りムラの評価及び離脱痕の評価の少なくともいずれか一方に不可があるものを“不可”と判定した。 Comprehensive evaluation is “good” if both the evaluation of coating unevenness and the evaluation of separation marks are “good”, and evaluation of coating unevenness is possible, and the evaluation of separation marks is “good”. A case where there was an impossibility in at least one of the evaluation and the evaluation of the leaving trace was determined as “impossible”.
これによると、本発明において規定した吐出口面積Ｓの数値範囲、及び、吐出速度Ｖの数値範囲の条件等を満たす実施例１〜８は、いずれも良好な評価を得ることが確認された。すなわち、外周コート材の吐出速度Ｖが５０〜１２０ｍｍ／ｓのものであれば良好な評価を得ることができた。更に、吐出速度Ｖと連動し、加えて、吐出口面積Ｓが２００〜６００ｍｍ２の場合、良好な外周コート材の塗布が可能となることが示された。 According to this, it was confirmed that Examples 1-8 which satisfy | fill the conditions of the numerical range of the discharge outlet area S prescribed | regulated in this invention, the numerical range of the discharge speed V, etc. obtain favorable evaluation all. That is, good evaluation could be obtained if the outer peripheral coating material had a discharge speed V of 50 to 120 mm / s. Furthermore, it was shown that in combination with the discharge speed V, in addition, when the discharge port area S is 200 to 600 mm 2 , it is possible to apply a good outer periphery coating material.
一方、吐出口面積Ｓが６００ｍｍ２を超える場合、或いは吐出速度Ｖが５０ｍｍ／ｓ未満の場合は、比較例１〜５に示されるように、いずれも良好な評価を得ることができなかった。また、吐出口面積Ｓが２００ｍｍ２未満の場合、或いは吐出速度Ｖが１２０ｍｍ／ｓを超える場合は、比較例６に示されるように、良好な評価を得ることができなかった。したがって、本発明の製造方法における吐出口面積及び吐出速度に係る数値限定範囲は有効なものであることが確認された。 On the other hand, when the discharge port area S exceeded 600 mm 2 or the discharge speed V was less than 50 mm / s, none of the samples could be evaluated well as shown in Comparative Examples 1-5. In addition, when the discharge port area S was less than 200 mm 2 or when the discharge speed V exceeded 120 mm / s, good evaluation could not be obtained as shown in Comparative Example 6. Therefore, it was confirmed that the numerical limit range related to the discharge port area and the discharge speed in the manufacturing method of the present invention is effective.
本発明のハニカム構造体の製造方法は、外周面に外周コート層を備えたハニカム構造体（外周コートハニカム構造体）の製造に好適に使用することができる。 The method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention can be suitably used for manufacturing a honeycomb structure (outer peripheral coat honeycomb structure) having an outer peripheral coat layer on the outer peripheral surface.
１：製造方法（ハニカム構造体の製造方法）、２，１０２：ハニカム構造体、３，１０４：外周面、４，４ａ，１０６：吐出ノズル、５，１０７：外周コート材、６，６ａ，１０５：吐出口、７，１０１：外周コート層、８：セル、８ａ：不完全セル、９：隔壁、１０：掻き取りヘラ、１１：ノズル本体部、１２：ノズル先端部、１３：アーム、１００：塗布装置、１０３：回転台、Ａ：回転方向、Ｃ：回転中心、Ｆ１：外周コート層形成工程、Ｈ：吐出口の高さ、Ｐ：吐出圧、Ｓ：吐出口面積、Ｖ：吐出速度、Ｗ１：上端幅、Ｗ２：下端幅、ｑ：外周コート材の供給量、ρ：外周コート材の密度。 1: Manufacturing method (honeycomb structure manufacturing method), 2,102: Honeycomb structure, 3,104: Outer peripheral surface, 4, 4a, 106: Discharge nozzle, 5, 107: Outer coating material, 6, 6a, 105 : Discharge port, 7, 101: outer peripheral coating layer, 8: cell, 8a: incomplete cell, 9: partition, 10: scraper spatula, 11: nozzle body, 12: nozzle tip, 13: arm, 100: Coating device, 103: turntable, A: rotation direction, C: center of rotation, F1: outer peripheral coat layer forming step, H: discharge port height, P: discharge pressure, S: discharge port area, V: discharge speed, W1: Upper end width, W2: Lower end width, q: Supply amount of outer periphery coating material, ρ: Density of outer periphery coating material.
Claims (5)
前記外周コート層形成工程は、
前記ハニカム構造体の軸方向を鉛直方向に一致させ、前記軸方向を回転中心として、前記ハニカム構造体を回転させる回転工程と、
前記ハニカム構造体の前記外周面に相対する位置に配設された吐出ノズルから前記外周コート材を吐出し、回転する前記ハニカム構造体の前記外周面に前記外周コート材を塗布する塗布工程と
を具備し、
前記塗布工程は、
前記吐出ノズルから吐出される下記式（１）により算出される前記外周コート材の吐出速度が５０〜１２０ｍｍ／ｓであるハニカム構造体の製造方法。
式（１） 吐出速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］＝ 外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］÷（外周コート材の密度ρ［ｇ／ｍｍ３］×吐出口面積Ｓ［ｍｍ２］） A method for manufacturing a honeycomb structure comprising a peripheral coat layer forming step for applying a peripheral coat material to an outer peripheral surface of a ceramic honeycomb structure and forming a peripheral coat layer,
The outer peripheral coat layer forming step includes:
A rotating step of rotating the honeycomb structure with the axial direction of the honeycomb structure coincided with the vertical direction and the axial direction as a rotation center;
An application step of discharging the outer peripheral coating material from a discharge nozzle disposed at a position facing the outer peripheral surface of the honeycomb structure and applying the outer peripheral coating material to the outer peripheral surface of the rotating honeycomb structure; Equipped,
The coating process includes
A method for manufacturing a honeycomb structure, wherein a discharge speed of the outer peripheral coating material calculated by the following formula (1) discharged from the discharge nozzle is 50 to 120 mm / s.
Formula (1) Discharge speed V [mm / s] = Supply amount of outer periphery coating material q [g / s] ÷ (Density of outer periphery coating material ρ [g / mm 3 ] × Discharge port area S [mm 2 ])
前記外周面に相対して開口した前記吐出ノズルの吐出口の吐出口面積が２００〜６００ｍｍ２の範囲である請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。 The coating process includes
A method for manufacturing a honeycomb structure according to claim 1 discharge opening area of the discharge port of the discharge nozzle having an opening relative to the outer peripheral surface is in the range of 200~600mm 2.
台形状であり、上端幅に対し、下端幅が広く形成されている請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。 The shape of the discharge port of the discharge nozzle is:
The method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 1 or 2, wherein the honeycomb structure is trapezoidal and has a lower end width wider than an upper end width.
５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍの範囲である請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。 The number of rotations of the honeycomb structure in the rotation step is
The method for manufacturing a honeycomb structured body according to any one of claims 1 to 3, wherein the manufacturing range is 5 rpm to 15 rpm.
下記式（２）により算出される吐出量／塗布量比が１．１〜３．５の範囲である請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
式（２） 吐出量／塗布量比＝ 外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］／外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］
ここで、外周コート材の吐出量ｄ［ｇ］は、単位時間当たりの前記外周コート材の供給量ｑ［ｇ／ｓ］×塗布時間［ｓ］によって算出され、外周コート材の塗布量ｃ［ｇ］は、外周コート材塗布後のハニカム構造体の質量［ｇ］−外周コート材塗布前のハニカム構造体の質量［ｇ］によって算出される。
The coating process includes
The manufacturing method of the honeycomb structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a discharge amount / application amount ratio calculated by the following formula (2) is in a range of 1.1 to 3.5.
Formula (2) Discharge amount / application amount ratio = discharge amount d [g] of outer periphery coating material / application amount c [g] of outer periphery coating material
Here, the discharge amount d [g] of the outer periphery coating material is calculated by the supply amount q [g / s] of the outer periphery coating material per unit time × the application time [s], and the application amount c [ g] is calculated by the mass [g] of the honeycomb structure after applying the outer peripheral coating material−the mass [g] of the honeycomb structure before applying the outer peripheral coating material.
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