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WO2011142293A1 - ハニカム構造体封口用マスク及びこれを用いたハニカム構造体の封口方法 - Google Patents

ハニカム構造体封口用マスク及びこれを用いたハニカム構造体の封口方法 Download PDF

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Publication number
WO2011142293A1
WO2011142293A1 PCT/JP2011/060551 JP2011060551W WO2011142293A1 WO 2011142293 A1 WO2011142293 A1 WO 2011142293A1 JP 2011060551 W JP2011060551 W JP 2011060551W WO 2011142293 A1 WO2011142293 A1 WO 2011142293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
honeycomb structure
mask
hole
cell
opening area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/060551
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康輔 魚江
照夫 小森
正春 森
大平　智嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to MX2012012892A priority Critical patent/MX2012012892A/es
Priority to US13/696,770 priority patent/US20130140736A1/en
Priority to CN2011800233646A priority patent/CN102869480A/zh
Priority to KR1020127029215A priority patent/KR20130069622A/ko
Priority to EP11780550.7A priority patent/EP2570244A4/en
Publication of WO2011142293A1 publication Critical patent/WO2011142293A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/02—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for attaching appendages, e.g. handles, spouts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
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    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/003—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles the shaping of preshaped articles, e.g. by bending
    • B28B11/006—Making hollow articles or partly closed articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
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    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/003—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles the shaping of preshaped articles, e.g. by bending
    • B28B11/006—Making hollow articles or partly closed articles
    • B28B11/007—Using a mask for plugging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture

Definitions

  • the present invention relates to a mask used for sealing a honeycomb structure and a method for sealing a honeycomb structure using the mask.
  • honeycomb filter structures have been widely known for DPF (Diesel particulate filter) and the like.
  • This honeycomb filter structure has a structure in which one end side of a part of cells of a cell structure including a large number of through holes is sealed with a sealing material, and the other end side of the remaining cells is sealed with a sealing material.
  • a mask is used to seal a predetermined cell among many cells of the honeycomb structure.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a method for sealing a honeycomb structure using a mask.
  • the mask of the type in which the through holes are provided in advance needs to be aligned with the honeycomb structure.
  • the honeycomb structure is a sintered body manufactured through a drying process or a firing process, such as DPF, or a green molded body before firing
  • the through-holes of the mask are caused by the shrinkage or deformation of the honeycomb structure in the manufacturing process.
  • the cell to be sealed become more difficult to align.
  • Some DPFs have a narrow cell pitch (for example, about 1.1 to 2.8 mm). Even if the through-holes of the mask can be appropriately arranged on a part of the end face of the honeycomb structure, the other parts are not displaced. It may occur.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can be easily aligned with the end face of the honeycomb structure, and uses a mask useful for reliably sealing a predetermined cell.
  • the purpose is to provide a sealing method.
  • the mask according to the present invention is used for sealing a cell of a honeycomb structure, and a plurality of first penetrations penetrating in the thickness direction of the mask in a region in contact with the end face of the honeycomb structure in use.
  • the first through hole has an opening area of 0.03 mm 2 or more and less than 90% of the opening area of the cell to be sealed by the first through hole.
  • the opening area of the first through-hole is less than 90% of the opening area of the cell to be sealed, the position of the first through-hole and the position of the cell opening are slightly shifted.
  • the sealing material can be supplied into the predetermined cell through the first through hole.
  • the opening area of the first through hole is 0.03 mm 2 or more, the sealing material can easily pass through the first through hole, and a predetermined amount of the sealing material can be easily supplied into the cell.
  • the mask according to the present invention has a plurality of second through-holes penetrating in the thickness direction of the mask in a portion in contact with the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure in a region in contact with the end face of the honeycomb structure in use. May further be included.
  • the second through holes are provided at an interval narrower than the cell pitch of the honeycomb structure, the opening area is 0.03 mm 2 or more, and the opening area of the cells to be sealed by the first through holes Is preferably less than 60%.
  • the shape of the cell may be different from other parts due to the presence of the outermost layer forming the side surface of the honeycomb structure.
  • the shape of the outermost layer is a cylindrical shape and cells having a square cross-sectional shape are provided therein, a complete cell having a square cross-sectional shape and an incomplete cell in the peripheral portion are formed.
  • the second through-hole is useful for completely sealing the incomplete cell as described above and, if necessary, the cell adjacent thereto. That is, the opening area of the second through-hole is limited to less than 60% of the opening area of the cell (complete cell) to be sealed by the first through-hole, while the arrangement of the second through-hole is limited to that of the honeycomb structure.
  • the sealing material can be appropriately supplied to the cell to be sealed through the second through hole. Further, by setting the opening area of the second through hole to 0.03 mm 2 or more, the sealing material can easily pass through the second through hole, and a predetermined amount of the sealing material can be easily supplied into the cell.
  • the present invention provides a method for sealing the opening of a predetermined cell of a honeycomb structure using the mask. That is, the present invention is a method for sealing cells of a honeycomb structure, (A) placing a mask on one end face of the honeycomb structure; (B) supplying a sealing material through the first through hole of the mask to the opening of the cell to be sealed on one end face of the honeycomb structure;
  • the mask has a plurality of first through holes penetrating in the thickness direction of the mask in a region contacting one end surface of the honeycomb structure, and the opening area of the first through holes is 0.
  • a sealing method that is 03 mm 2 or more and is less than 90% of the opening area of a cell to be sealed by the first through hole.
  • the sealing method can be configured as follows. That is, the mask further includes a plurality of second through-holes penetrating in the thickness direction of the mask in a portion that contacts the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure in a region that contacts one end face of the honeycomb structure. And the second through holes are provided at an interval narrower than the cell pitch of the honeycomb structure, the opening area is 0.03 mm 2 or more, and the opening area of the cell to be sealed by the first through holes It can be less than 60%.
  • the sealing material is supplied to the opening of the cell to be sealed at the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure through the second through hole of the mask.
  • the sealing method may further include a step of sealing the other end surface after the step of sealing one end surface of the honeycomb structure.
  • a honeycomb filter structure can be obtained by performing steps such as drying and firing as necessary. That is, the sealing method is (C) placing another mask on the other end face of the honeycomb structure; (D) A step of supplying a sealing material to the opening of the cell to be sealed on the other end face of the honeycomb structure through the third through hole of the other mask may be further provided.
  • the other mask has a plurality of third through holes penetrating in the thickness direction of the mask in a region in contact with the other end face of the honeycomb structure, and an opening area of the third through hole. Is preferably 0.03 mm 2 or more and less than 90% of the opening area of the cell to be sealed by the third through hole.
  • the sealing method can be configured as follows. That is, the other mask has a plurality of fourth penetrations penetrating in the thickness direction of the mask in a portion of the region contacting the other end face of the honeycomb structure and contacting the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure.
  • the fourth through-holes are provided at intervals narrower than the cell pitch of the honeycomb structure, the opening area is 0.03 mm 2 or more, and the cells to be sealed by the third through-holes are further provided.
  • a sealing material is supplied through the fourth through hole of the mask to the opening of the cell to be sealed at the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure.
  • alignment with the end face of the honeycomb structure can be easily performed, and a predetermined cell can be more reliably sealed as compared with the conventional case.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view showing an example of a honeycomb structure
  • FIG. 1 (b) is a partially enlarged view of FIG. 1 (a).
  • 2A is a perspective view showing an embodiment of a mask according to the present invention
  • FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sealing device.
  • FIG. 4 is a view taken along arrow IV-IV in FIG. 5A is a perspective view showing another embodiment of the mask according to the present invention
  • FIG. 5B is a partially enlarged view of FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a partial end view for explaining the operation of the sealing device of FIG. 3, and FIG. 6B is a partial cross-sectional view subsequent to FIG.
  • FIG. 7A is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 6B
  • FIG. 7B is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 7A
  • 8A is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 7B
  • FIG. 8B is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 8A
  • 9A is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 8B
  • FIG. 9B is a partial cross-sectional view subsequent to FIG. 9A.
  • the honeycomb structure 1 is a cylindrical body in which a large number of cells 1a are arranged substantially in parallel.
  • the cell 1a penetrates from one end face of the honeycomb structure 1 to the other end face.
  • the cross-sectional shape of the cell 1a is a square as shown in FIG.
  • the plurality of cells 1a are arranged in a square arrangement in the honeycomb structure 1 so that the central axis of the cells 1a is located at the apexes of the squares as viewed from the end face.
  • the size of the square of the cross section of the cell 1a can be, for example, 0.8 to 2.5 mm on a side, and the opening area is about 0.6 to 7.0 mm 2 (more preferably 0.8 to 6.0 mm). 2 ).
  • the cell pitch of the honeycomb structure 1 can be set to 1.1 to 2.8 mm. Note that the cell pitch means the distance between the centers of two adjacent cells, and in the honeycomb structure 1, is the length L shown in FIG.
  • the shape of the outermost layer 1c forming a side surface is a cylindrical shape, and as described above, the cell 1a having a square cross-sectional shape inside thereof (hereinafter referred to as “complete cell 1a” or simply “cell 1a”). .)
  • the honeycomb structure 1 has cells 1b (hereinafter referred to as “incomplete cells 1b” or simply “cells 1b”) whose cross-sectional shape is not square at the peripheral edge thereof. As shown in FIG. 1B, the shape of the incomplete cell 1b is not constant but varies depending on the location.
  • the length in the direction in which the through holes constituting the cells 1a and 1b of the honeycomb structure 1 extend is not particularly limited, but may be, for example, 40 to 350 mm.
  • the outer diameter of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, but may be, for example, 100 to 320 mm.
  • the material of the honeycomb structure 1 is not particularly limited, but a ceramic material is preferable from the viewpoint of high temperature resistance.
  • the ceramic material include alumina, silica, mullite, cordierite, glass, oxides such as aluminum titanate, silicon carbide, silicon nitride, and metal.
  • the aluminum titanate can further contain magnesium and / or silicon.
  • Such a honeycomb structure 1 is usually porous.
  • the honeycomb structure 1 may be a green molded body (unfired molded body) that becomes a ceramic material as described above by firing later.
  • a green molded object contains the inorganic compound source powder which is a ceramic raw material, organic binders, such as methylcellulose, and the additive added as needed.
  • the inorganic compound source powder includes an aluminum source powder such as ⁇ -alumina powder, and a titanium source powder such as anatase-type or rutile-type titania powder.
  • magnesium source powders such as magnesia powder and magnesia spinel powder and / or silicon source powders such as silicon oxide powder and glass frit can be included.
  • organic binder examples include celluloses such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyalkylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; and lignin sulfonate.
  • additives include a pore-forming agent, a lubricant, a plasticizer, a dispersant, and a solvent.
  • pore-forming agents include carbon materials such as graphite; resins such as polyethylene, polypropylene, and polymethyl methacrylate; plant materials such as starch, nut shells, walnut shells, and corn; ice; and dry ice.
  • Lubricants and plasticizers include alcohols such as glycerin; higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid and stearic acid; metal stearates such as Al stearate, polyoxyalkylene alkyl And ether (POAAE).
  • alcohols such as glycerin
  • higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid and stearic acid
  • metal stearates such as Al stearate, polyoxyalkylene alkyl And ether (POAAE).
  • dispersant examples include inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid; organic acids such as oxalic acid, citric acid, acetic acid, malic acid and lactic acid; alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ammonium polycarboxylate, poly Surfactants such as oxyalkylene alkyl ethers are listed.
  • solvent for example, alcohols such as methanol, ethanol, butanol and propanol; glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol and ethylene glycol; and water can be used.
  • a mask 5 shown in FIG. 2 is used for sealing predetermined cells of the honeycomb structure 1 shown in FIG.
  • the mask 5 is a circular plate-like member, and has a first through hole 5a and a second through hole 5b that penetrate in the thickness direction.
  • the material of the mask 5 is not specifically limited, For example, a metal and resin are mentioned.
  • an orientation flat 5c is formed on the mask 5, and the ring member 25 of the sealing device 100 shown in FIG. Corresponding protrusions 25b may be provided (see FIG. 4).
  • the outer diameter of the mask 5 is preferably larger than the inner diameter of the recess 10 d of the main body 10 of the sealing device 100.
  • the first through holes 5a are for supplying the sealing material to the complete cells 1a of the honeycomb structure 1.
  • the first through-hole 5a is provided in a portion that contacts the central portion (region other than the peripheral portion) of the end face of the honeycomb structure 1 when the mask 5 is used.
  • the cross-sectional shape of the first through hole 5a is a square corresponding to the cell 1a of the honeycomb structure 1 as shown in FIG. These first through-holes 5a are arranged in a staggered manner, and each first through-hole 5a is not adjacent to each other among the plurality of squarely arranged cells 1a in FIG. Are arranged to face only the plurality of cells 1a.
  • the shape of the first through hole 5a is not limited to a square, but is smaller than the opening of the cell 1a and is similar to the shape from the viewpoint of the filling property of the paste-like sealing material. It is preferable.
  • the first through hole 5a has an opening area of 0.03 mm 2 or more and less than 90% of the opening area of the cell 1a to be sealed by the first through hole 5a.
  • the opening area of the first through-hole 5a is preferably 0.05 mm 2 or more, more preferably 0.07 mm 2 or more, it may be 0.2 mm 2 or more.
  • the opening area of the first through-hole 5a is 90% or more of the opening area of the cell 1a, the position of the first through-hole 5a and the position of the opening of the cell 1a are slightly shifted and should be sealed. There is a risk of supplying the sealing material to the neighboring cell 1a.
  • the opening area of the first through-hole 5a is preferably less than 80% and more preferably less than 60% of the opening area of the cell 1a.
  • the second through hole 5b is for supplying the sealing material to the incomplete cell 1b of the honeycomb structure 1.
  • the second through-holes 5b are provided at intervals narrower than the cell pitch (length L in FIG. 1) of the honeycomb structure 1 at the portion that contacts the peripheral edge of the end face of the honeycomb structure 1 when the mask 5 is used. Preferably it is.
  • the interval between the second through holes 5b is preferably L / 10 to 3L / 4, and more preferably L / 5 to L / 2, from the viewpoint of reliably sealing all the cells 1b.
  • the shape of the second through-hole 5b may be any shape that can provide a large number of through-holes in a limited region regardless of the shape of the incomplete cell 1b.
  • the shape of the second through-hole 5b is For example, it may be circular or rectangular, but is preferably circular.
  • the mask 5 is formed with an annular band composed of a number of second through holes 5b.
  • the second through hole 5b has an opening area of 0.03 mm 2 or more and less than 60% of the opening area of the cell 1a to be sealed by the first through hole 5a.
  • the opening area of the second through hole 5b is preferably at 0.04 mm 2 or more, more preferably 0.05 mm 2 or more, it may be 0.2 mm 2 or more.
  • the opening area of the second through-hole 5b is 60% or more of the opening area of the complete cell 1a, the rigidity of the mask 5 tends to be insufficient, and the slight displacement of the mask 5 (b in FIG. There is a possibility that the sealing material leaks outside the outermost layer 1c shown in FIG. 3) or the sealing material is supplied to the neighboring cells 1a that should not be sealed.
  • the opening area of the second through hole 5b is preferably 50% or less, more preferably 40% or less of the opening area of the complete cell 1a.
  • the opening area of the through-holes 5a and 5b changes with the position of the thickness direction of the mask 5
  • the opening area here is a through-hole in the surface of the mask 5 on the side in contact with the end face of the honeycomb structure 1
  • the opening area of 5a, 5b is meant.
  • the first through-hole 5 a is made smaller than the opening of the cell 1 a, so that it can be easily aligned with the end face of the honeycomb structure 1, and is predetermined as compared with the conventional case.
  • the cell 1a can be sealed more reliably.
  • the sealing device 100 shown in FIG. 3 mainly includes a main body portion 10, an elastic plate 20, a pump 50, and a holding portion 80.
  • the main body 10 is made of a rigid material.
  • the rigid material include metals such as stainless steel and polymer materials such as fiber reinforced plastic.
  • a recess 10 d is formed on the upper surface 10 a of the main body 10.
  • the concave portion 10d has a cylindrical shape as shown in FIGS.
  • the side surface 10b of the recess 10d is perpendicular to the upper surface 10a of the main body 10 and the bottom surface 10c is parallel.
  • the diameter of the recess 10d can be set to 100 to 320 mm, for example.
  • the depth of the recess 10d can be set to 0.2 to 20 mm, for example.
  • the main body 10 is preferably provided with a vibrator 140 such as an ultrasonic vibrator.
  • the elastic plate 20 is disposed on the upper surface 10a of the main body 10 so as to cover the opening surface of the recess 10d.
  • the elastic plate 20 has elasticity and can be easily deformed.
  • a rubber plate is preferable.
  • the rubber include natural rubber, and synthetic rubber such as styrene butadiene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, fluorine rubber, silicone rubber, and urethane rubber.
  • the thickness of the elastic plate 20 is not particularly limited, but can be, for example, 0.3 to 3.0 mm.
  • the elastic plate 20 is fixed to the main body 10 by a ring member 25 and a bolt 31.
  • the ring member 25 has an opening 25a at a position corresponding to the concave portion 10d of the main body 10 and thereby has an annular shape.
  • the ring member 25 is arrange
  • Through-holes h are formed in the ring member 25 and the elastic plate 20, and screw holes j corresponding to the through-holes h are formed in the main body portion 10, and bolts 31 pass through these through-holes h.
  • the peripheral portion of the elastic plate 20 is fixed in close contact with the portion around the recess 10d on the upper surface 10a of the main body 10 by being screwed into the screw hole j and fixed.
  • the inner diameter of the opening 25 a of the ring member 25 is preferably larger than the inner diameter of the recess 10 d of the main body 10.
  • the main body 10 further has a communication passage 10e that opens to the bottom surface 10c of the recess 10d.
  • the communication path 10e opens to the bottom surface 10c of the recess 10d, but may be open to the inner surface of the recess 10d.
  • the communication path 10e may open to the side surface 10b of the recess 10d.
  • the shape and number of openings of the communication passage 10e are not particularly limited.
  • a pump 50 is connected to the communication path 10e via a connection pipe 14.
  • the pump 50 includes a cylinder 51, a piston 53 disposed in the cylinder 51, and a piston rod 54 connected to the piston 53.
  • a motor 55 that reciprocates the piston rod 54 in the axial direction is connected to the piston rod 54.
  • the piston rod 54 may be moved manually.
  • a closed space V formed by the main body 10, the connection pipe 14, and the cylinder 51 is formed between the elastic plate 20 and the piston 53, and a fluid is contained in the closed space V.
  • FL is filled.
  • the fluid FL is not particularly limited, and may be a gas such as air, but is preferably a liquid, and particularly preferably spindle oil or the like. Then, by moving the piston 53, the fluid FL can be discharged from the recess 10d of the main body 10, and the fluid FL can be supplied into the recess 10d.
  • a holding unit 80 is provided on the main body unit 10.
  • the holding unit 80 includes a holding tool 81 that holds the honeycomb structure 1 and a pneumatic cylinder 82 to which the holding tool 81 is connected.
  • the holder 81 holds the honeycomb structure 1 such that one end face faces the elastic plate 20 and the recess 10d as shown in FIG.
  • the pneumatic cylinder 82 has a cylinder 82a extending in the vertical direction and a piston 82b provided in the cylinder 82a. By adjusting the pressure supplied from the outside, the pressure on both the upper and lower sides of the piston 82b can be adjusted. It has become. As a result, the pneumatic cylinder 82 can move the holder 81 in the direction in which the honeycomb structure 1 and the elastic plate 20 approach each other and in the direction in which they move away from each other. Further, the pneumatic cylinder 82 can bring the honeycomb structure 1 into close contact with the mask 5 by pressing the holder 81 downward with a predetermined force according to the gas supply pressure before and after the piston 82b.
  • the pneumatic cylinder 82 can also permit the holder 81 to move freely in the vertical direction by releasing the pressure before and after the piston. That is, the holding unit 80 can switch between a state in which the honeycomb structure 1 held by the holder 81 can freely move upward and a state in which the honeycomb structure 1 is fixed to the main body 10. .
  • the sealing method according to the present embodiment is for sealing the opening of a predetermined cell of the honeycomb structure 1 using the mask 5. More specifically, this sealing method comprises the following steps: (A) the step of disposing the mask 5 on one end face of the honeycomb structure 1; and (b) the opening of the cell to be sealed on the one end face of the honeycomb structure 1 through the first through hole 5a of the mask 5. Supplying a sealing material;
  • the honeycomb structure 1 has incomplete cells 1b at the periphery as shown in FIG. Therefore, in the step (b), the sealing material is supplied to the incomplete opening of the cell 1b through the second through hole 5b of the mask 5.
  • the same sealing process is also applied to the other end face. That is, after the step (b), (C) placing another mask 5 ′ on the other end face of the honeycomb structure 1; and (d) a third mask 5 ′ at the opening of the cell to be sealed on the other end face of the honeycomb structure 1.
  • Supplying a sealing material through the through-hole 5a '; Are carried out sequentially.
  • the mask 5 ′ has third and fourth through holes 5 a ′ and 5 b ′ corresponding to the first and second through holes 5 a and 5 b of the mask 5, respectively.
  • the mask 5 ′ has the same configuration as the mask 5 except that the arrangement of the through holes 5 a ′ is a staggered arrangement opposite to the arrangement of the through holes 5 a of the mask 5.
  • the sealing material is inserted into the opening of the incomplete cell 1b through the fourth through hole 5b ′ of the mask 5 ′. Supply.
  • the pneumatic cylinder 82 is driven in advance and pulled up above the holder 81 that holds the honeycomb structure 1, and the mask 5 is removed from the elastic plate 20.
  • the fluid FL is discharged downward from the recess 10 d of the main body 10.
  • the elastic plate 20 is deformed and is brought into close contact with the side surface 10b and the bottom surface 10c of the concave portion 10d, thereby forming the concave portion 20d of the elastic plate 20.
  • the sealing material 130 is supplied into the recess 20 d of the elastic plate 20.
  • the surface of the sealing material 130 is flattened and defoamed by driving the vibrator 140.
  • the sealing material 130 is not particularly limited as long as it can close the ends of the cells 1a and 1b of the honeycomb structure 1, but is preferably liquid.
  • a slurry containing a ceramic material or a ceramic raw material, a binder, a lubricant, a pore former, and a solvent can be exemplified.
  • the ceramic material examples include the constituent materials of the above-described honeycomb structure and the raw materials thereof.
  • the amount of the ceramic material used can be, for example, 50 to 85 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the slurry.
  • binder examples include celluloses such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyalkylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; and organic binders such as lignin sulfonate.
  • the amount of binder used can be, for example, 0 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the slurry.
  • Lubricants include alcohols such as glycerin; higher fatty acids such as caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, arachidic acid, oleic acid and stearic acid; and stearic acid metal salts such as aluminum stearate.
  • the amount of lubricant used can be, for example, 0.5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the slurry.
  • pore-forming agents include carbon materials such as graphite; resins such as polyethylene, polypropylene, and polymethyl methacrylate; plant materials such as starch, nut shells, walnut shells, and corn; ice; and dry ice.
  • the amount of pore-forming agent used can be, for example, 0 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the slurry.
  • the solvent for example, alcohols such as methanol, ethanol, butanol and propanol; glycols such as propylene glycol, polypropylene glycol and ethylene glycol; and water can be used. Of these, water is preferable, and ion-exchanged water is more preferably used from the viewpoint of few impurities.
  • the amount of the solvent used can be, for example, 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the slurry.
  • the amount of the sealing material used for sealing one end face of the honeycomb structure 1 can be, for example, 3 to 5000 mL.
  • the mask 5 is set on the elastic plate 20 so as to cover the concave portion 10 d of the main body 10, and then the holding tool 81 is moved downward by the pneumatic cylinder 82.
  • the honeycomb structure 1 is brought into contact with the mask 5.
  • some of the cells 1a of the honeycomb structure 1 communicate with the first through holes 5a of the mask 5, and all the incomplete cells 1b of the honeycomb structure 1 and the second through holes of the mask 5 are communicated. Communicate with 5b.
  • the holding member 81 is pressed downward by the pneumatic cylinder 82 to fix the honeycomb structure 1 to the mask 5 and the main body 10 (step (a)).
  • the mask 5 may be arranged on the end face of the honeycomb structure 1 in advance so that the position of the cell 1 a to which the sealing material is to be introduced and the first through hole 5 a are aligned, and this may be attached to the sealing device 100.
  • the fluid FL is supplied into the recess 10d by moving the piston of the pump 50 upward, and as a result, the elastic plate 20 moves toward the mask 5 as shown in FIG. This step is performed until the elastic plate 20 comes into contact with the mask 5 and the deformation of the elastic plate 20 is eliminated, as shown in FIG.
  • the sealing material 130 is supplied into some cells 1a and all the cells 1b of the honeycomb structure 1 through the through holes 5a and 5b of the mask 5, thereby forming the sealing portion 1p (step (b)). ).
  • the top and bottom are turned over, and the honeycomb structure 1 is again held by the holder 81.
  • the same operation is performed using the mask 5 ′ in which the mask 5 and the first through-hole 5a are arranged in a zigzag arrangement opposite to each other (steps (c) and (d)).
  • the mask 5 ′ and the honeycomb structure 1 can be easily separated from the main body 10 and the elastic plate 20 by deforming the elastic plate 20 upward in the same manner as described above.
  • the honeycomb filter structure can be manufactured by drying and firing the honeycomb structure 1 that has been sealed at both ends.
  • the sealing method using the mask 5 and the mask 5 ' among the many complete cells 1a, only the cells 1a to be sealed can be sealed more reliably, and all the incomplete cells 1b can be sealed more reliably. Can be sealed. Further, according to the sealing device 100, as shown in FIGS. 8B and 9B, the elastic plate can be deformed into a convex shape, so that the honeycomb structure after the sealing material 130 is supplied 1 can be easily separated from the main body 10 and the elastic plate 20. Therefore, the production efficiency can be increased, and the sealed honeycomb structure can be manufactured at a low cost.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
  • the mask 5 having the first through-hole 5a and the second through-hole 5b is illustrated.
  • the incomplete cell 1b is not present in the honeycomb structure or the cell 1b is formed using the mask.
  • a mask having the first through hole 5a but not having the second through hole 5b may be used.
  • the shape and structure of the honeycomb structure 1 are not limited to the above.
  • the outer shape of the honeycomb structure 1 may not be a cylinder, and may be, for example, a rectangular column such as a quadrangular column or an elliptical column.
  • the opening area of the cell is about 0.6 to 7.0 mm 2 (more preferably about 0.8 to 6.0 mm 2 )
  • the cross-sectional shape of the cell is not limited to a square. It may be a quadrangle, a substantially hexagon, a substantially octagon, a substantially circle, or a combination thereof.
  • the arrangement of the cells may not be the square arrangement of the cells 1a, and may be, for example, a triangular arrangement or a hexagonal arrangement.

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Abstract

本発明に係るマスクは、ハニカム構造体のセルの封口に使用されるものであり、使用時においてハニカム構造体の端面と当接する領域に、マスクの厚さ方向に貫通する複数の第１の貫通孔を有する。第１の貫通孔は、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満である。

Description

ハニカム構造体封口用マスク及びこれを用いたハニカム構造体の封口方法
　本発明は、ハニカム構造体の封口に使用されるマスク及びこれを用いたハニカム構造体の封口方法に関する。
　従来より、ハニカムフィルタ構造体が、ＤＰＦ（Diesel　particulate　filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔からなるセル構造の一部のセルの一端側を封口材で封じると共に、残りのセルの他端側を封口材で封じた構造を有する。
　ハニカム構造体の多数のセルのうち、所定のセルを封口するのにマスクが使用される。このような用途のマスクとして２つのタイプがある。一方は封口すべきセルに対応する箇所に予め貫通孔が設けられているタイプである。他方は貫通孔が予め設けられていないタイプであり、ハニカム構造体の端面に貼り付けた後に封口すべきセルに対応する箇所にレーザー等で貫通孔を設けるものである。下記特許文献１，２には、マスクを用いてハニカム構造体を封口する方法が記載されている。
特開２００４－２９０７６６号公報 特開２００８－１３２７４９号公報
　ところで、予め貫通孔が設けられているタイプのマスクは、ハニカム構造体との位置合わせが必要である。特に、ハニカム構造体がＤＰＦのように、乾燥工程や焼成工程を経て製造される焼結体又は焼成前のグリーン成形体の場合、製造プロセスにおけるハニカム構造体の収縮や変形により、マスクの貫通孔と封口すべきセルとの位置合わせがより一層困難になる。ＤＰＦは、狭いセルピッチ（たとえば１．１～２．８ｍｍ程度）を有するものもあり、ハニカム構造体の端面の一部についてはマスクの貫通孔を適切に配置できても、他の部分ではずれが生じる場合もある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハニカム構造体の端面との位置合わせを容易に行うことができ、所定のセルを確実に封口するのに有用なマスク及びこれを用いた封口方法を提供することを目的とする。
　本発明に係るマスクは、ハニカム構造体のセルの封口に使用されるものであり、使用時においてハニカム構造体の端面と当接する領域に、マスクの厚さ方向に貫通する複数の第１の貫通孔を有する。第１の貫通孔は、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満である。
　上記マスクによれば、第１の貫通孔の開口面積を、封口すべきセルの開口面積の９０％未満としたことで、第１の貫通孔の位置とセルの開口の位置が多少ずれても第１の貫通孔を通じて封口材を所定のセル内に供給できる。また、第１の貫通孔の開口面積を０．０３ｍｍ２以上としたことにより、封口材が第１の貫通孔を通過しやすく、所定量の封口材をセル内に供給しやすい。
　本発明に係るマスクは、使用時においてハニカム構造体の端面と当接する領域のうち、ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、マスクの厚さ方向に貫通する複数の第２の貫通孔を更に有してもよい。この場合、第２の貫通孔は、ハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満であることが好ましい。
　ハニカム構造体の周縁部は、ハニカム構造体の側面をなす最外層の存在により、セルの形状が他の部分と異なる場合がある。たとえば、最外層の形状が円筒状であり、その内部に断面形状が正方形のセルが設けられたハニカム構造体の場合、断面形状が正方形の完全なセルと、周縁部の不完全なセルとが存在する。
　上記のような不完全なセル及び必要であればこれに隣接するセルを完全に封口するのに第２の貫通孔が有用である。すなわち、第２の貫通孔の開口面積を第１の貫通孔によって封口すべきセル（完全なセル）の開口面積の６０％未満と制限する一方、第２の貫通孔の配置をハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔にしてその数を十分に多くすることで、第２の貫通孔を通じて封口材を封口すべきセル内に適切に供給できる。また、第２の貫通孔の開口面積を０．０３ｍｍ２以上としたことにより、封口材が第２の貫通孔を通過しやすく、所定量の封口材をセル内に供給しやすい。
　本発明は上記マスクを用いてハニカム構造体の所定のセルの開口を封じる方法を提供する。すなわち、本発明はハニカム構造体のセルの封口方法であって、
　（ａ）ハニカム構造体の一方の端面上にマスクを配置する工程と、
　（ｂ）ハニカム構造体の一方の端面における封口すべきセルの開口にマスクが有する第１の貫通孔を通じて封止材を供給する工程と、
を備え、マスクはハニカム構造体の一方の端面と当接する領域に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第１の貫通孔を有し、第１の貫通孔の開口面積は、０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満である封口方法を提供する。
　上記封口方法によれば、ハニカム構造体の端面との位置合わせを容易に行うことができ、従来と比較して所定のセルをより確実に封口できる。
　ハニカム構造体の周縁部に不完全なセルが存在する場合、上記封口方法は、以下のような構成とすることができる。すなわち、上記マスクはハニカム構造体の一方の端面と当接する領域のうち、ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第２の貫通孔を更に有し、第２の貫通孔はハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満のものとすることができる。そして、上記（ｂ）工程において、ハニカム構造体の端面周縁部における封口すべきセルの開口に当該マスクの第２の貫通孔を通じて封止材を供給する。
　上記封口方法は、ハニカム構造体の一方の端面を封口処理する工程の後、他方の端面についても封口処理する工程を更に備えてもよい。ハニカム構造体の両方の端面を封口処理した後、必要に応じて乾燥や焼成等の工程を経ることで、ハニカムフィルタ構造体を得ることができる。すなわち、上記封口方法は、
　（ｃ）ハニカム構造体の他方の端面上に他のマスクを配置する工程と、
　（ｄ）ハニカム構造体の他方の端面における封口すべきセルの開口に上記他のマスクが有する第３の貫通孔を通じて封止材を供給する工程とを更に備えてもよい。この場合、上記他のマスクは、ハニカム構造体の他方の端面と当接する領域に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第３の貫通孔を有し、第３の貫通孔の開口面積は、０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第３の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満であることが好ましい。
　ハニカム構造体の周縁部に不完全なセルが存在し、他方の端面においても不完全なセルを封口する場合、上記封口方法は、以下のような構成とすることができる。すなわち、上記他のマスクは、ハニカム構造体の他方の端面と当接する領域のうち、ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第４の貫通孔を更に有し、第４の貫通孔はハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ第３の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満であり、上記（ｄ）工程において、ハニカム構造体の端面周縁部における封口すべきセルの開口に当該マスクの第４の貫通孔を通じて封止材を供給する。
　本発明によれば、ハニカム構造体の端面との位置合わせを容易に行うことができ、従来と比較して所定のセルをより確実に封口できる。
図１の（ａ）は、ハニカム構造体の一例を示す斜視図、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の部分拡大図である。 図２の（ａ）は、本発明に係るマスクの一実施形態を示す斜視図、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の部分拡大図である。 図３は、封口装置の一例を示す概略断面図である。 図４は、図３の封口装置IＶ－IＶ矢視図である。 図５の（ａ）は、本発明に係るマスクの他の実施形態を示す斜視図、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の部分拡大図である。 図６の（ａ）は、図３の封口装置の動作を説明する部分端面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に続く部分断面図である。 図７の（ａ）は、図６の（ｂ）に続く部分断面図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に続く部分断面図である。 図８の（ａ）は、図７の（ｂ）に続く部分断面図であり、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）に続く部分断面図である。 図９の（ａ）は、図８の（ｂ）に続く部分断面図であり、図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に続く部分断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明に係るマスクの説明に先立ち、ハニカム構造体について説明する。
（ハニカム構造体）
　図１の（ａ）に示すように、ハニカム構造体１は、多数のセル１ａが略平行に配置された円柱体である。セル１ａはハニカム構造体１の一方の端面から他方の端面にかけて貫通している。セル１ａの断面形状は、図１の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数のセル１ａは、ハニカム構造体１において、端面から見て、正方形配置、すなわち、セル１ａの中心軸が、正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている。セル１ａの断面の正方形のサイズは、たとえば、一辺０．８～２．５ｍｍとすることができ、その開口面積は０．６～７．０ｍｍ２程度（より好ましくは０．８～６．０ｍｍ２程度）とすることができる。ハニカム構造体１のセルピッチは、１．１～２．８ｍｍとすることができる。なお、セルピッチとは、隣接する２つのセルの中心間の距離を意味し、ハニカム構造体１にあっては図１の（ｂ）に示す長さＬである。
　ハニカム構造体１は、側面をなす最外層１ｃの形状が円筒状であり、上述の通り、その内部に断面形状が正方形のセル１ａ（以下、「完全なセル１ａ」又は単に「セル１ａ」という。）を有する。これに加え、ハニカム構造体１は、その周縁部に断面形状が正方形でないセル１ｂ（以下、「不完全なセル１ｂ」又は単に「セル１ｂ」という。）を有する。図１の（ｂ）に示す通り、不完全なセル１ｂの形状は一定ではなく、場所によって異なっている。
　ハニカム構造体１のセル１ａ，１ｂを構成する貫通孔が延びる方向の長さは特に限定されないが、たとえば、４０～３５０ｍｍとすることができる。また、ハニカム構造体１の外径も特に限定されないが、たとえば、１００～３２０ｍｍとすることできる。
　ハニカム構造体１の材料は特に限定されないが、高温耐性の観点から、セラミクス材料が好ましい。セラミクス材料としては、たとえば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。このような、ハニカム構造体１は通常多孔質である。
　また、ハニカム構造体１は、後で焼成することにより上述のようなセラミクス材料となるグリーン成形体（未焼成成形体）であってもよい。グリーン成形体は、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。
　たとえば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、さらに、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
　有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩が挙げられる。
　添加物としては、たとえば、造孔剤、潤滑剤、可塑剤、分散剤及び溶媒が挙げられる。
　造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；及びドライアイス等などが挙げられる。
　潤滑剤及び可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＰＯＡＡＥ）などが挙げられる。
　分散剤としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。
　溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；及び水などを用いることができる。
（ハニカム構造体封口用マスク）
　図２に示すマスク５は、図１に示すハニカム構造体１の所定のセルを封口するのに使用されるものである。マスク５は、円形の板状部材であり、厚さ方向に貫通する第１の貫通孔５ａ及び第２の貫通孔５ｂを有する。なお、マスク５の材料は特に限定されず、たとえば、金属や樹脂が挙げられる。また、マスク５の貫通孔５ａの位置決めを容易にすべく、マスク５には、オリエンテーションフラット５ｃが形成され、これに対応して図３に示す封口装置１００のリング部材２５にもオリエンテーションフラット５ｃに対応する突起２５ｂを設けてもよい（図４参照）。また、マスク５の外径は、封口装置１００の本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
　第１の貫通孔５ａはハニカム構造体１の完全なセル１ａに封止材を供給するためのものである。第１の貫通孔５ａは、マスク５の使用時においてハニカム構造体１の端面の中央部（周縁部以外の領域）と当接する部分に設けられている。
　第１の貫通孔５ａの断面形状は、図２の（ｂ）に示すように、ハニカム構造体１のセル１ａに対応する正方形である。これらの第１の貫通孔５ａは、千鳥配置されており、各第１の貫通孔５ａは、図１の（ｂ）の正方配置された複数のセル１ａのうち、互いに上下左右に隣接しない関係にある複数のセル１ａのみに対向して配置される。なお、第１の貫通孔５ａの形状は、正方形に限定されるものではないが、ペースト状の封口材の充填性の観点から、セル１ａの開口よりもひと回り小さく、その形状と相似形であることが好ましい。
　第１の貫通孔５ａは、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ第１の貫通孔５ａによって封口すべきセル１ａの開口面積の９０％未満である。第１の貫通孔５ａの開口面積が０．０３ｍｍ２未満であると、封口材が第１の貫通孔５ａを通過しにくくなり、所定量の封口材をセル１ａ内に供給できなくなる。第１の貫通孔５ａの開口面積は、０．０５ｍｍ２以上であることが好ましく、０．０７ｍｍ２以上であることがより好ましく、０．２ｍｍ２以上であってもよい。
　他方、第１の貫通孔５ａの開口面積がセル１ａの開口面積の９０％以上であると、第１の貫通孔５ａの位置とセル１ａの開口の位置が少しずれただけで、封口すべきでない近傍のセル１ａに封口材を供給するおそれがある。第１の貫通孔５ａの開口面積は、セル１ａの開口面積の８０％未満であることが好ましく、６０％未満であることがより好ましい。
　第２の貫通孔５ｂはハニカム構造体１の不完全なセル１ｂに封止材を供給するためのものである。第２の貫通孔５ｂは、マスク５の使用時においてハニカム構造体１の端面周縁部と当接する部分に、ハニカム構造体１のセルピッチ（図１の長さＬ）よりも狭い間隔で設けられていることが好ましい。第２の貫通孔５ｂの間隔は、全てのセル１ｂを確実に封口する観点から、Ｌ／１０～３Ｌ／４であることが好ましく、Ｌ／５～Ｌ／２であることがより好ましい。
　第２の貫通孔５ｂの形状は、不完全なセル１ｂの形状に関わらず、限られた領域に多数の貫通孔を設けることができる形状であればよく、第２の貫通孔５ｂの形状はたとえば円形もしくは矩形であってもよいが、好ましくは円形である。図２の（ａ）に示すように、マスク５には多数の第２の貫通孔５ｂからなる環状の帯が形成されている。
　第２の貫通孔５ｂは、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ第１の貫通孔５ａによって封口すべきセル１ａの開口面積の６０％未満である。第２の貫通孔５ｂの開口面積が０．０３ｍｍ２未満であると、封口材が第２の貫通孔５ｂを通過しにくくなり、所定量の封口材をセル１ｂ内に供給できなくなる。第２の貫通孔５ｂの開口面積は、０．０４ｍｍ２以上であることが好ましく、０．０５ｍｍ２以上であることがより好ましく、０．２ｍｍ２以上であってもよい。
　他方、第２の貫通孔５ｂの開口面積が完全なセル１ａの開口面積の６０％以上であると、マスク５の剛性が不十分となりやすく、またマスク５のわずかなズレで図１の（ｂ）に示す最外層１ｃの外側に封口材が漏れ出す、あるいは、封口すべきでない近傍のセル１ａに封口材を供給するおそれがある。第２の貫通孔５ｂの開口面積は、完全なセル１ａの開口面積の５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。
　なお、貫通孔５ａ，５ｂの開口面積がマスク５の厚さ方向の位置によって変化する場合、ここでいう開口面積とはハニカム構造体１の端面と当接させる側のマスク５の表面における貫通孔５ａ，５ｂの開口面積を意味する。
　マスク５によれば、第１の貫通孔５ａをセル１ａの開口よりも小さいサイズとしたことで、ハニカム構造体１の端面との位置合わせを容易に行うことができ、従来と比較して所定のセル１ａをより確実に封口できる。また、マスク５に多数の第２の貫通孔５ｂを設けたことで、不完全なセル１ｂをより確実に封口できる。
（封口装置）
　マスク５を用いてハニカム構造体１の封口を実施するのに好適な封口装置について説明する。図３に示す封口装置１００は、主として、本体部１０、弾性板２０、ポンプ５０及び保持部８０を備える。
　本体部１０は、剛性材料から形成されている。剛性材料としては、ステンレス等の金属や、繊維強化プラスチック等のポリマー材料が挙げられる。本体部１０の上面１０ａには、凹部１０ｄが形成されている。本実施形態では、凹部１０ｄの形状は、図３及び図４に示すように、円柱状とされている。そして、本体部１０の上面１０ａに対して、凹部１０ｄの側面１０ｂが垂直、かつ、底面１０ｃが平行とされている。凹部１０ｄの直径は、たとえば、１００～３２０ｍｍとすることができる。凹部１０ｄの深さは、たとえば、０．２～２０ｍｍとすることができる。なお、本体部１０には、超音波振動器等の加振器１４０が設けられていることが好ましい。
　弾性板２０は、凹部１０ｄの開口面を覆うように、本体部１０の上面１０ａ上に、配置されている。弾性板２０は、弾性を有し、容易に変形しうる。弾性板２０としては、ゴム板が好ましい。ゴムとしては、天然ゴムや、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ふっ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが挙げられる。弾性板２０の厚みは特に限定されないが、たとえば、０．３～３．０ｍｍとすることができる。
　弾性板２０は、リング部材２５、及び、ボルト３１により本体部１０に固定されている。リング部材２５は、本体部１０の凹部１０ｄに対応する位置に開口２５ａを有し、これにより環状形状をなしている。そして、リング部材２５は、弾性板２０における中央部（凹部１０ｄとの対向部）が露出するように弾性板２０上に配置されている。これにより、弾性板２０の周辺部が、本体部１０とリング部材２５とにより挟まれている。リング部材２５及び弾性板２０には貫通孔ｈがそれぞれ形成され、本体部１０には、これら貫通孔ｈに対応するねじ孔ｊが形成されており、ボルト３１がこれらの貫通孔ｈを貫通して配置され、ねじ孔ｊにねじ込まれて固定されることにより、本体部１０の上面１０ａにおける凹部１０ｄのまわりの部分に、弾性板２０の周辺部が密着して固定されている。
　図３及び図４に示すように、リング部材２５の開口２５ａの内径は、本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
　本体部１０は、さらに、凹部１０ｄの底面１０ｃに開口する連通路１０ｅを有している。なお、本実施形態では、連通路１０ｅは凹部１０ｄの底面１０ｃに開口しているが、凹部１０ｄの内面に開口していればよく、たとえば、凹部１０ｄの側面１０ｂに開口していてもよい。また、連通路１０ｅの開口の形状や数も特に限定されない。
　連通路１０ｅには、接続パイプ１４を介してポンプ５０が接続されている。
　ポンプ５０は、シリンダ５１、シリンダ５１内に配置されたピストン５３、及び、ピストン５３に接続されたピストンロッド５４を備える。ピストンロッド５４には、ピストンロッド５４を軸方向に往復移動させるモータ５５が接続されている。なお、ピストンロッド５４を手動で動かしてもよい。
　本実施形態では、弾性板２０と、ピストン５３と、の間には、本体部１０、接続パイプ１４、及び、シリンダ５１により形成される閉鎖空間Ｖが形成され、閉鎖空間Ｖ内には、流体ＦＬが充填されている。流体ＦＬは特に限定されず、空気等の気体でもよいが液体が好ましく、特に、スピンドルオイル等が好ましい。そして、ピストン５３を移動させることにより、本体部１０の凹部１０ｄ内から流体ＦＬを排出することができ、また、凹部１０ｄ内に流体ＦＬを供給することができる。
　本体部１０の上には、保持部８０が設けられている。保持部８０は、ハニカム構造体１を保持する保持具８１、及び保持具８１が接続された空気圧シリンダ８２を有する。
　保持具８１は、ハニカム構造体１を、図３に示すように、一方の端面が弾性板２０及び凹部１０ｄと対向するように保持する。
　空気圧シリンダ８２は、上下方向に延びるシリンダ８２ａと、シリンダ８２ａ内に設けられたピストン８２ｂとを有し、外部からの供給する圧力を調整することによりピストン８２ｂの上下両側での圧力を調節可能となっている。そして、これにより空気圧シリンダ８２は、保持具８１を、ハニカム構造体１と弾性板２０とが近づく方向及びこれらが互いに離れる方向にそれぞれ移動可能である。また、空気圧シリンダ８２は、ピストン８２ｂの前後のガスの供給圧力に応じて保持具８１を下方に所定の力で押圧することにより、ハニカム構造体１をマスク５に対して密着させることができる。さらに、空気圧シリンダ８２は、ピストンの前後の圧力を開放することにより、保持具８１が上下方向に自由に移動することを許可することもできる。すなわち、保持部８０は、保持具８１が保持したハニカム構造体１を上方向に自由に移動可能とする状態と、ハニカム構造体１を本体部１０に対して固定する状態とを切替え可能である。
（ハニカム構造体の封口方法）
　本実施形態に係る封口方法は、マスク５を用いてハニカム構造体１の所定のセルの開口を封止するためのものである。より具体的には、この封口方法は以下の工程を備える：
　（ａ）ハニカム構造体１の一方の端面上にマスク５を配置する工程；及び
　（ｂ）ハニカム構造体１の一方の端面における封口すべきセルの開口にマスク５の第１の貫通孔５ａを通じて封止材を供給する工程。
　この封口方法によれば、ハニカム構造体５の端面との位置合わせを容易に行うことができ、従来と比較して所定のセルをより確実に封口できる。
　ハニカム構造体１は周縁部に図１の（ｂ）に示すように不完全なセル１ｂが存在する。このため、上記（ｂ）工程において、不完全なセル１ｂの開口にマスク５の第２の貫通孔５ｂを通じて封止材を供給する。
　ハニカムフィルタ構造体を作製するには、ハニカム構造体１の一方の端面について封口処理を施した後、他方の端面に対しても同様の封口処理を施す。すなわち、上記（ｂ）工程後、
　（ｃ）ハニカム構造体１の他方の端面上に他のマスク５´を配置する工程；及び
　（ｄ）ハニカム構造体１の他方の端面における封口すべきセルの開口にマスク５´の第３の貫通孔５ａ´を通じて封止材を供給する工程；
を順次実施する。
　なお、図５に示すように、マスク５´は、マスク５の第１及び第２の貫通孔５ａ，５ｂにそれぞれ相当する第３及び第４の貫通孔５ａ´，５ｂ´を有する。マスク５´は貫通孔５ａ´の配置がマスク５の貫通孔５ａの配置と正反対の千鳥配置であることの他は、マスク５と同様の構成である。ハニカム構造体１の他の端面における不完全なセル１ｂを封口するには、上記（ｄ）工程において、不完全なセル１ｂの開口にマスク５´の第４の貫通孔５ｂ´を通じて封止材を供給する。
　以下、上述の封口装置１００及びマスク５を使用してハニカム構造体１を封口する方法について説明する。まず、図３の状態から、予め、空気圧シリンダ８２を駆動して、ハニカム構造体１を保持する保持具８１上方に引き上げておくと共に、マスク５を弾性板２０上から外しておく。次に、ポンプ５０のピストン５３を下方に引くことにより、本体部１０の凹部１０ｄから流体ＦＬを下方に排出させる。これにより、図６の（ａ）に示すように、弾性板２０が変形して凹部１０ｄの側面１０ｂ及び底面１０ｃに密着し、これによって、弾性板２０の凹部２０ｄが形成する。
　続いて、図６の（ｂ）に示すように、弾性板２０の凹部２０ｄ内に封口材１３０を供給する。必要に応じて、加振器１４０を駆動することにより、封口材１３０の表面の平坦化、脱泡を促す。
　封口材１３０は、ハニカム構造体１のセル１ａ，１ｂの端部を閉鎖できるものであれば特に限定されないが、液状であることが好ましい。たとえば、封口材として、セラミクス材料又はセラミクス原料と、バインダと、潤滑剤と、造孔剤と、溶媒とを含むスラリーが例示できる。
　セラミクス材料としては、上述のハニカム構造体の構成材料や、その原料が挙げられる。セラミクス材料の使用量は、たとえば、スラリー１００重量部に対して５０～８５重量部とすることができる。
　バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩等の有機バインダが挙げられる。バインダの使用量は、たとえば、スラリー１００重量部に対して０～３０重量部とすることができる。
　潤滑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸アルミニウムなどのステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤の使用量は、たとえば、スラリー１００重量部に対して０．５～２０重量部とすることができる。
　造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；及びドライアイス等などが挙げられる。造孔剤の使用量は、たとえば、スラリー１００重量部に対して０～２０重量部とすることができる。
　溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；及び水などを用いることができる。なかでも、水が好ましく、不純物が少ない点で、より好ましくはイオン交換水が用いられる。溶媒の使用量は、たとえば、スラリー１００重量部に対して１０～４０重量部とすることができる。
　ハニカム構造体１の一方の端面の封口に使用する封口材の量は、たとえば、３～５０００ｍＬとすることができる。
　続いて、図７の（ａ）に示すように、本体部１０の凹部１０ｄを覆うように弾性板２０上にマスク５をセットし、次いで、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に移動させてハニカム構造体１をマスク５に接触させる。これにより、ハニカム構造体１の一部のセル１ａとマスク５の第１の貫通孔５ａとを連通させると共に、ハニカム構造体１のすべての不完全なセル１ｂとマスク５の第２の貫通孔５ｂとを連通させる。さらに、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に押圧し、ハニカム構造体１をマスク５及び本体部１０に対して固定する（（ａ）工程）。あるいは、封口材を導入したいセル１ａと第１の貫通孔５ａの位置が合うように予めハニカム構造体１の端面にマスク５を配置し、これを封口装置１００に装着してもよい。
　次いで、ポンプ５０のピストンを上方に移動させることにより、凹部１０ｄ内に流体ＦＬを供給し、これによって、図７の（ｂ）に示すように、弾性板２０がマスク５に向かって移動する。この工程は、図８の（ａ）に示すように、弾性板２０がマスク５に接触し、弾性板２０の変形が解消するまで行なう。
　これにより、封口材１３０がマスク５の貫通孔５ａ，５ｂを介して、ハニカム構造体１の一部のセル１ａ及びすべてのセル１ｂ内に供給され、封口部１ｐが形成する（（ｂ）工程）。
　続いて、空気圧シリンダ８２によるハニカム構造体１の下方向への押圧を停止してハニカム構造体１が上方に自由に移動できるようした後、ピストン５３をさらに上昇させ弾性板２０と本体部１０との間にさらに流体ＦＬを供給する。これにより、図８の（ｂ）に示すように、弾性板２０は、上方向に凸状に変形し、マスク５及びハニカム構造体１が上方に移動する。このとき、凸状に変形する弾性板２０の周辺部はマスク５から離れるので、これにより、マスク５及びハニカム構造体１を、本体部１０から容易に引き離すことができる。
　続いて、ハニカム構造体１を保持具８１から外した後、天地をひっくり返したうえで再びハニカム構造体１を保持具８１に保持する。次いで、マスク５と第１の貫通孔５ａの配置が正反対の千鳥配置とされたマスク５´を用いて、同様の操作を行なう（（ｃ）工程及び（ｄ）工程）。これにより、図９の（ａ）に示すように、残りのセル１ａ及びすべての不完全なセル１ｂの他端側が封口材で封口され、封口部１ｐが形成する。続いて、上述と同様にして弾性板２０を上に凸状に変形させることにより、マスク５´及びハニカム構造体１を容易に本体部１０及び弾性板２０から引き離すことができる。
　そしてこのようにして、両端に対して封口処理が施されたハニカム構造体１を乾燥、焼成等することにより、ハニカムフィルタ構造体を製造することができる。
　マスク５及びマスク５´を使用した上記封口方法によれば、多数の完全なセル１ａのうち、封口すべきセル１ａのみをより確実に封口できると共に、不完全なセル１ｂの全てをより確実に封口できる。また、封口装置１００によれば、図８の（ｂ）及び図９の（ｂ）に示す通り、弾性板を凸状に変形させることができるので、封口材１３０を供給した後のハニカム構造体１に接しているマスク５を本体部１０や弾性板２０から容易に引き離すことができる。したがって、生産効率を高めることができ、封口されたハニカム構造体を低コスト化で製造することができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、第１の貫通孔５ａ及び第２の貫通孔５ｂを有するマスク５を例示したが、ハニカム構造体に不完全なセル１ｂがない場合やマスクを用いてセル１ｂを封口する必要がない場合などにあっては、第１の貫通孔５ａを有するが、第２の貫通孔５ｂを有しないマスクを使用してもよい。
　ハニカム構造体１の形状や構造も上述に限定されない。たとえば、ハニカム構造体１の外形形状も円柱でなくてもよく、たとえば、四角柱等の角柱や楕円柱でもよい。また、セルの開口面積が０．６～７．０ｍｍ２程度（より好ましくは０．８～６．０ｍｍ２程度）であれば、セルの断面形状は正方形に限られず、たとえば、略三角形、略四角形、略六角形、略八角形、略円形又はこれらの組み合わせであってもよい。更に、セルの配置もセル１ａ正方形配置でなくてもよく、たとえば、三角配置、六角配置等でも構わない。
　１…ハニカム構造体、１ａ…完全なセル、１ｂ…不完全なセル、５，５´…マスク、５ａ…第１の貫通孔、５ｂ…第２の貫通孔、５ａ´…第３の貫通孔、５ｂ´…第４の貫通孔。

Claims (8)

  1. 　ハニカム構造体のセルの封口に使用されるマスクであって、
    　使用時において前記ハニカム構造体の端面と当接する領域に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第１の貫通孔を有し、
    　前記第１の貫通孔の開口面積は、０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満であるマスク。
  2. 　使用時において前記ハニカム構造体の端面と当接する領域のうち、前記ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第２の貫通孔を更に有し、
    　前記第２の貫通孔は、前記ハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ前記第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満である、請求項１に記載のマスク。
  3. 　前記第１の貫通孔の開口面積は０．２ｍｍ２以上である、請求項１又は２に記載のマスク。
  4. 　前記第２の貫通孔の開口面積は０．２ｍｍ２以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載のマスク。
  5. 　ハニカム構造体のセルの封口方法であって、
    　（ａ）前記ハニカム構造体の一方の端面上にマスクを配置する工程と、
    　（ｂ）前記ハニカム構造体の前記一方の端面における封口すべきセルの開口に前記マスクが有する第１の貫通孔を通じて封止材を供給する工程と、
    を備え、
    　前記マスクは、前記ハニカム構造体の前記一方の端面と当接する領域に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の前記第１の貫通孔を有し、
    　前記第１の貫通孔の開口面積は、０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満である封口方法。
  6. 　前記マスクは、前記ハニカム構造体の前記一方の端面と当接する領域のうち、前記ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第２の貫通孔を更に有し、
    　前記第２の貫通孔は、前記ハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ前記第１の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満であり、
    　（ｂ）工程において、前記ハニカム構造体の端面周縁部における封口すべきセルの開口に当該マスクの前記第２の貫通孔を通じて封止材を供給する、請求項５に記載の封口方法。
  7. 　（ｃ）前記ハニカム構造体の他方の端面上に他のマスクを配置する工程と、
    　（ｄ）前記ハニカム構造体の前記他方の端面における封口すべきセルの開口に前記他のマスクが有する第３の貫通孔を通じて封止材を供給する工程と、
    を更に備え、
    　前記他のマスクは、前記ハニカム構造体の前記他方の端面と当接する領域に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の前記第３の貫通孔を有し、
    　前記第３の貫通孔の開口面積は、０．０３ｍｍ２以上であり且つ当該第３の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の９０％未満である、請求項５又は６に記載の封口方法。
  8. 　前記他のマスクは、前記ハニカム構造体の前記他方の端面と当接する領域のうち、前記ハニカム構造体の端面周縁部と当接する部分に、当該マスクの厚さ方向に貫通する複数の第４の貫通孔を更に有し、
    　前記第４の貫通孔は、前記ハニカム構造体のセルピッチよりも狭い間隔で設けられていると共に、開口面積が０．０３ｍｍ２以上であり且つ前記第３の貫通孔によって封口すべきセルの開口面積の６０％未満であり、
    　（ｄ）工程において、前記ハニカム構造体の端面周縁部における封口すべきセルの開口に当該マスクの前記第４の貫通孔を通じて封止材を供給する、請求項７に記載の封口方法。
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