WO2011135683A1 - ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure and a honeycomb structure.
- honeycomb structure formed by combining a plurality of columnar honeycomb fired bodies having a large number of cells arranged in the longitudinal direction.
- the honeycomb structure has a ceramic block made of a honeycomb fired body and a coat layer disposed on the outer periphery thereof.
- the ceramic block is formed by fixing a plurality of columnar honeycomb fired bodies via an adhesive layer formed on a side surface.
- a method for manufacturing a honeycomb structure a method of forming an adhesive layer and a coat layer in separate steps is known.
- a plurality of honeycomb fired bodies are bonded using a sealing material paste, and the sealing material paste is dried and solidified to form an adhesive layer.
- a ceramic block in which the honeycomb fired bodies are firmly bonded to each other is obtained.
- a sealing material paste is applied around the ceramic block and dried and solidified to form a coat layer, thereby forming a honeycomb structure.
- Patent Documents 1 to 3 disclose a method in which the adhesive layer and the coat layer are integrally formed so that there is no boundary surface that separates the two. Specifically, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, first, a plurality of honeycomb fired bodies are assembled into a predetermined shape while maintaining a certain interval by using an assembling apparatus, and this shape is assembled using a formwork. Fix it. Next, a sealing material paste is injected between the honeycomb fired body and between the honeycomb fired body and the mold. Then, by drying and solidifying the sealing material paste, the adhesive layer and the coating layer are integrally formed so that there is no boundary surface that separates the two. In Patent Document 3, when assembling a honeycomb fired body into a predetermined shape, the honeycomb fired body is held at a constant interval using a spacing member, and the adhesive layer and the coat layer are integrally formed using a mold. A method of forming is disclosed.
- a honeycomb structure in which the adhesive layer and the coat layer are integrally formed so that there is no boundary that separates the two tends to be slightly inferior in the strength of the coat layer itself and the surface strength of the coat layer. Therefore, a honeycomb structure excellent in the strength of the coat layer itself and the surface strength of the coat layer is required.
- the present invention has been made in view of the above situation, and a honeycomb structure manufacturing method capable of easily manufacturing a honeycomb structure having a uniform strength of the entire coat layer and a high surface strength of the coat layer, Another object of the present invention is to provide a honeycomb structure in which the strength of the entire coating layer is uniform and the surface strength of the coating layer is high.
- a method for manufacturing a honeycomb structure in which a coating layer is provided around a block, the forming step of extruding a honeycomb formed body having cell walls formed on the outer peripheral portion, and firing the honeycomb formed body by firing the honeycomb formed body A firing step of forming a body, a fixing step of fixing a plurality of honeycomb fired bodies in a mold, and a filling step of filling a gap between the mold and honeycomb fired bodies and a gap between the honeycomb fired bodies with a sealing material paste And a drying step of drying and solidifying the sealing material paste to form the adhesive layer and the coating layer, and the sealing material paste includes inorganic particles and / or inorganic fibers, And / or the inner surface side of the mold is an air permeable ventilation part, and
- the air containing water vapor is not only discharged to the outside through the pores formed in the honeycomb fired body, but also the ventilation portion. It is discharged to the outside through. That is, the moisture contained in the sealing material paste forming the coating layer moves not only to the honeycomb fired body side but also to the ventilation portion side, so that the movement of moisture that is biased toward the honeycomb fired body side can be mitigated. Occurrence of migration of inorganic fibers and / or inorganic particles contained in the sealing material paste can be suppressed.
- the obtained coating layer has a uniform strength throughout the coating layer and excellent surface strength of the coating layer.
- the mold is formed of a dense metal, a mold formed of a porous metal, a plurality of recesses and / or on the inner surface side.
- a mold formed of a dense metal is provided with a ventilation portion having air permeability on the inner surface side of the mold. Since the mold formed of the porous metal has air permeability, the mold itself becomes the ventilation portion.
- a ventilation portion having air permeability may be further provided on the inner surface side of a mold formed of a porous metal.
- a mold made of a dense metal having a plurality of recesses and / or projections formed on the inner surface side is not air permeable in the mold itself, but a sealing material paste is used between the honeycomb fired body and the mold.
- the gap can be used as a ventilation portion. That is, it can be said that the mold made of a dense metal having a plurality of concave portions and / or convex portions formed on the inner surface side is a ventilation portion on the inner surface side having air permeability. In this case, it is good also as a structure which provided the ventilation part which has air permeability further in the inner surface side of a formwork.
- the ventilation portion provided on the inner surface side of the mold is at least one selected from paper, a nonwoven fabric, a mesh member, a porous resin layer, and a porous carbon layer. Consists of. These may be used alone to form a ventilation part, or a plurality of these may be combined to form a ventilation part.
- the ventilation portion has an average pore diameter of 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- air permeability can be ensured while suppressing the movement of the inorganic particles and / or inorganic fibers contained in the sealing material paste.
- the air permeability of the ventilation portion is 0.05 cc / cm 2 / sec or more.
- the ventilation portion has such air permeability, migration of inorganic particles and / or inorganic fibers contained in the sealing material paste can be sufficiently eliminated.
- the ventilation portion is made of a mold made of a porous metal and paper or a nonwoven fabric disposed on the inner surface of the mold. According to this, air permeability can be imparted by the porous metal and paper or non-woven fabric, and good releasability is obtained when the honeycomb structure is released by contacting the paper or non-woven fabric with the sealing material paste. It is done. Further, when the air permeability or releasability of the paper or nonwoven fabric is reduced due to adhesion of the sealing material paste or the like, the paper or nonwoven fabric can be easily replaced.
- the ventilation portion is made of paper or non-woven fabric disposed on the inner surface of a mold made of a dense metal. According to this, air permeability can be imparted by the porous metal and paper or non-woven fabric, and good releasability is obtained when the honeycomb structure is released by contacting the paper or non-woven fabric with the sealing material paste. It is done. Further, when the air permeability or releasability of the paper or nonwoven fabric is reduced due to adhesion of the sealing material paste, the paper or nonwoven fabric can be easily replaced.
- the paper is craft paper or glassine paper subjected to silicon processing.
- craft paper or glassine paper that has been subjected to silicon processing is one in which the surface of kraft paper or glassine paper is coated with a silicon resin material, or kraft paper or glassine paper impregnated with a silicon resin material Say.
- Kraft paper or glassine paper subjected to silicon processing can be easily peeled off from the dried and solidified sealing material paste.
- the porous metal or the dense metal constituting the mold is copper, nickel, stainless steel, or an alloy using at least one of these metals.
- the nonwoven fabric is a polyester nonwoven fabric containing polyester fibers.
- the porous resin layer includes a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, fluorinated ethylene, tetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride, and And at least one selected from polypropylene.
- a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, fluorinated ethylene, tetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride, and And at least one selected from polypropylene.
- the formwork can be separated into a plurality of members, and the plurality of members are used in combination in the fixing step.
- the plurality of honeycomb fired bodies are fixed by further using an interval holding member that holds the honeycomb fired bodies at regular intervals.
- the honeycomb fired body in the fixing step, is fixed by holding both end faces of the honeycomb fired body. According to this, the honeycomb fired body can be easily held in a predetermined shape.
- the sealing material paste has a ratio of inorganic particles and / or inorganic fibers on the surface side of the coat layer in the ceramic block of the coat layer.
- the sealing material paste is dried and solidified so as to be substantially the same as the existing ratio of inorganic particles and / or inorganic fibers on the side. According to this, the strength is uniform throughout the coat layer, the surface of the coat layer has no unevenness due to uneven dispersion of inorganic particles and / or inorganic fibers, the surface strength is high, and the surface of the coat layer is powdery. No honeycomb structure is obtained.
- the presence ratio of inorganic particles and / or inorganic fibers refers to the presence ratio of inorganic particles in the sealing material paste when only the inorganic particles are contained in the sealing material paste. Is included, it means the presence ratio of inorganic fibers. Moreover, when the inorganic particle and the inorganic fiber are contained in the sealing material paste, it refers to the abundance ratio of both the inorganic particle and the inorganic fiber. Therefore, when both the inorganic particles and the inorganic fibers are included in the sealing material paste, the inorganic particles on the surface side of the coat layer and the inorganic fibers on the surface side of the coat layer in the drying step are the inorganic particles on the ceramic block side of the coat layer.
- the presence ratio of the inorganic fibers is substantially the same as the presence ratio of either the inorganic particles or the inorganic fibers is not substantially the same on the surface side of the coat layer and the ceramic block side of the coat layer. And the proportion of both inorganic fibers are substantially the same.
- honeycomb structure wherein a plurality of columnar honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in a longitudinal direction with a cell wall therebetween are bound around a ceramic block formed by bonding a plurality of adhesive layers.
- a honeycomb structure provided with a coating layer, wherein the adhesive layer and the coating layer include inorganic particles and / or inorganic fibers, and the adhesive layer and the coating layer are integrally formed.
- the presence ratio of inorganic particles and / or inorganic fibers on the surface side of the coat layer is the ratio of inorganic particles and / or inorganic fibers on the ceramic block side of the coat layer. Is almost the same.
- the inorganic particles and / or the inorganic fibers contained in the coat layer are almost uniformly dispersed on the surface side and the ceramic block side. can get.
- the surface of the coat layer is not uneven due to dispersion of inorganic particles and / or inorganic fibers, the honeycomb structure has a high surface strength and is not powdery.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
- 2 (a), 2 (b), and 2 (c) are perspective views schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention. is there.
- FIG. 3 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
- 2 (a), 2 (b), and 2 (c) are perspective views schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention. is there.
- FIG. 5A is a cross-sectional view taken along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing the state of the mold with the supply device attached thereto in the first embodiment of the present invention.
- Fig. 5 (b) is a cross-sectional view along a direction parallel to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing the state of the mold frame equipped with the supply device in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6A is a cross-sectional view taken along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the mold material is filled with the sealing material paste in the first embodiment of the present invention. .
- FIG. 6 (b) is a cross-sectional view along a direction parallel to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which a mold material is filled with a sealing material paste in the first embodiment of the present invention.
- Fig.7 (a) is the perspective view which showed typically the state of the formwork in drying process (S5) in 1st embodiment of this invention.
- FIG. 7B is a longitudinal view of the honeycomb fired body for schematically illustrating the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold in the drying step (S5) in the first embodiment of the present invention. It is a partial sectional view along a direction perpendicular to the direction.
- FIG. 8A is a perspective view schematically showing the state of the mold in the drying step (S5) of Comparative Example 1.
- FIG. 8 (b) shows a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically showing the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the drying step (S5) of Comparative Example 1.
- FIG. 9A is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the second embodiment of the present invention. is there.
- FIG. 9B schematically shows the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the second embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. 10 (a) is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the third embodiment of the present invention. is there.
- FIG.10 (b) is the perspective view which showed typically the state of the formwork in drying process (S5) in 3rd embodiment of this invention.
- FIG. 11 (a) shows a third embodiment of the present invention in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically illustrating the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold.
- FIG. 11B schematically shows the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the fourth embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. Fig. 11 (c) shows a movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the fifth embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. 12 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold according to the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 13A is a perspective view schematically showing the state of the mold in the drying step (S5) in the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 13 (b) shows a vertical direction of the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically showing the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold in the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 14 (a), 14 (b), 14 (c), 14 (d), and 14 (e) illustrate a fixing process of the honeycomb fired body according to the seventh embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body with respect to the arrangement of the honeycomb fired body in the mold.
- FIG. 15 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is disposed inside the mold according to the eighth embodiment of the present invention.
- FIG. 16 schematically shows a state in which a honeycomb fired body is arranged inside a mold that can be divided into two mold members in the ninth embodiment of the present invention, perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body. It is sectional drawing which follows an arbitrary direction.
- the conventional honeycomb structure in which the adhesive layer and the coat layer are integrally formed so that there is no boundary that separates the two is compared with the conventional honeycomb structure in which the adhesive layer and the coat layer are separately formed.
- the strength of the coat layer itself and the surface strength of the coat layer tend to be slightly inferior.
- the inventors of the present invention have made various studies on the honeycomb structure in which the adhesive layer and the coat layer are integrally formed so that there is no boundary surface that separates the two. It was found that this was caused by the drying treatment of the sealing material paste as a layer.
- the adhesive layer and the coat layer are fired from a plurality of honeycombs assembled in a mold. It is formed by filling a sealing material paste between the bodies and between the honeycomb fired body and the mold and heating and drying the sealing material paste.
- the moisture in the sealing material paste filled between the honeycomb fired bodies to form the adhesive layer becomes water vapor by heating to the honeycomb fired body which is a porous body provided on both sides of the sealing material paste. And move. Thereby, the inorganic particles and the inorganic fibers contained in the sealing material paste also move to the side of the honeycomb fired body provided on both sides.
- the moisture in the sealing material paste filled between the honeycomb fired body and the mold for forming the coat layer can be moved to the honeycomb fired body when it becomes water vapor by heating. Cannot move to the side.
- the dense layer formed of a dense metal as a mold is used. This is because a solid metal mold, a mold having a fluororesin layer formed on the inner surface side of the dense metal mold for the purpose of improving the releasability of the honeycomb structure, and the like are used.
- the moisture in the sealing material paste as a coating layer is inevitably on the side of the mold.
- inorganic fibers, inorganic particles, and the like contained in the sealing material paste move from the mold side to the honeycomb fired body side.
- dispersion unevenness occurs in the inorganic particles and the inorganic fibers in the sealing material paste, and so-called migration occurs in which the inorganic particles and the inorganic fibers are unevenly present.
- the overall strength of the coating layer varies.
- fine irregularities are generated on the surface of the coating layer due to uneven dispersion of inorganic particles and inorganic fibers, which makes the surface of the coating layer easy to scrape or peel off, and the surface of the coating layer is in a powdery state.
- the coat layer is in such a state, when the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification filter or a catalyst carrier, cracks due to expansion and contraction of the honeycomb structure when exposed to a high temperature such as a regeneration treatment are obtained. It is thought that it will lead to outbreak.
- the present inventors move inorganic particles and inorganic fibers of the coating layer by moving moisture in the sealing material paste that moves toward the honeycomb fired body to the mold side. It was thought that it could be uniformly dispersed on the surface. Therefore, when the mold and / or the inner surface side of the mold (including the inner surface of the mold) is configured to have air permeability that allows air containing water vapor to pass therethrough, It has been found that moisture can be moved not only to the honeycomb fired body side but also to the mold side, and the present invention has been achieved.
- the sealing material paste includes inorganic fibers and inorganic particles.
- the reason why migration occurs is the same when only one of the inorganic fibers and the inorganic particles is included.
- air permeability refers to a property that allows air containing moisture (water vapor) contained in a sealing material paste forming a coating layer to pass therethrough.
- Air permeability (also referred to as air permeability) is measured according to the measurement method described in JIS L1096 (Method A).
- the ventilation part in the present invention is not particularly limited as long as it can transmit air containing moisture (water vapor), and the air permeability is 0.05 cc / cm 2 / sec or more. desirable.
- the upper limit of the air permeability is not necessary to particularly specify, the air permeability is preferably in the range of 0.05cc / cm 2 / sec ⁇ 100cc / cm 2 / sec, 1cc / cm 2 / sec ⁇ 100cc / A range of cm 2 / sec is more desirable, and a range of 5 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is even more desirable. However, even if the air permeability exceeds 100 cc / cm 2 / sec, the effect is not impaired.
- the ventilation portion having air permeability refers to a portion through which air containing moisture (water vapor) contained in the sealing material paste forming the coating layer can be transmitted.
- the mold part and / or the inner surface side of the mold form is an air permeable ventilation part means that the mold form itself has air permeability, the mold form itself has air permeability, and the inner surface of the mold form.
- Another member having air permeability is further disposed on the side, and the mold itself is not air permeable, but another member having air permeability is disposed on the inner surface side of the mold.
- the mold itself does not have air permeability, but the recesses and / or protrusions are formed on the inner surface side, so that a gap having air permeability is formed when the sealing material paste is injected. Say either.
- the inner surface of the mold frame is the surface of the mold frame on the honeycomb fired body side, and the ventilation portion is on the inner surface side of the mold frame means that a member having air permeability is integrally or separable on the inner surface of the mold frame. It is arranged.
- the mold itself has no air permeability, but a ventilation portion is provided on the inner surface side of the mold.
- the mold is a mold formed of a dense metal, and a ventilation portion is provided on the inner surface side of the mold.
- the ventilation part provided on the inner surface side of the mold may be formed integrally with the mold or may be configured to be separable.
- the mold and the inner surface side ventilation portion are separable, the mold is formed of a dense metal, and a paper or non-woven fabric is disposed on the inner surface. The thing which was done is mentioned.
- the mold is formed of a dense metal, and a porous resin layer is formed on the inner surface.
- a porous carbon layer and the like formed thereon.
- the formwork itself has air permeability
- the aspect by which another ventilation part was provided in the inner surface side of this formwork is mentioned.
- the mold is an air permeable mold formed of a porous metal, and an air permeable ventilation portion is further provided on the inner surface side of the mold.
- the ventilation part provided on the inner surface side of the mold may be formed integrally with the mold or may be configured to be separable.
- the mold and the inner surface side ventilation portion are separable
- the mold is formed of a porous metal, and paper, nonwoven fabric, stainless steel is formed on the inner surface. The thing which arranged either of the mesh is mentioned.
- the mold and the inner surface side ventilation portion are integrally formed, the mold is formed of a porous metal, and a porous resin layer or The thing in which the porous carbon layer was formed is mentioned.
- the formwork itself (the whole formwork) has air permeability, and the form in which a formwork itself comprises a ventilation part is mentioned.
- An example of such an embodiment is one in which the mold is formed of a porous metal.
- both the second and third aspects of the present invention can be suitably used because the mold itself has air permeability, but the coat layer can be peeled off (releasability of the honeycomb structure).
- the second aspect of the present invention is desirable.
- the aspect in which the mold and the ventilation part provided on the inner surface side of the mold are separable is caused by the adhesion of the sealing material forming the coat layer, etc. This is desirable from the viewpoint of workability because the ventilation part can be easily replaced when the air permeability of the ventilation part provided on the inner surface side of the air-conditioning part decreases.
- the thickness of the ventilation portion disposed on the inner surface side of the mold is preferably 1/10 to 3/4 of the thickness of the mold. It is more desirable to be / 5 to 1/2.
- the thickness of the ventilation portion is appropriately set according to the material of the mold, the porosity of the ventilation portion, and the like in consideration of the required air permeability and the strength of the mold.
- a mold formed of a porous metal is an air permeable mold formed of a metal such as copper, nickel, and stainless steel.
- a mold formed of a dense metal is an air-permeable, copper, nickel, stainless steel or an alloy using at least one of these.
- a formwork formed by Of these, a form made of stainless steel is desirable.
- a fluororesin layer or the like may be formed on the inner surface in consideration of the peelability of the coat layer (the releasability of the honeycomb structure).
- the adhesive layer and the coat layer are integrally formed using the mold and / or the mold having the ventilation portion provided on the inner surface side (including the inner surface) of the mold.
- the resulting honeycomb structure does not have a boundary between the adhesive layer and the coat layer to separate them, so even when used as an exhaust gas purification filter for vehicles, the honeycomb structure is between the adhesive layer and the coat layer. Not only is the peeling and the like difficult to occur, but the strength of the coating layer is uniform throughout, so that cracks are less likely to occur in the coating layer and the durability is excellent.
- the mold layer and / or the mold frame having a ventilation portion on the inner surface side of the mold frame is integrally formed so that there is no boundary surface that separates the adhesive layer and the coat layer.
- a method for manufacturing such a honeycomb structure will be specifically described.
- the honeycomb structure according to the present invention in which the occurrence of migration is suppressed and the inorganic fibers and the inorganic particles are uniformly dispersed in the coat layer will be specifically described.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
- the honeycomb structure 100 includes a cylindrical ceramic block 101 and a coat layer 102 provided around the ceramic block 101.
- the ceramic block 101 is formed by binding a plurality of columnar honeycomb fired bodies 110 with an adhesive layer 103 interposed therebetween.
- the columnar honeycomb fired body 110 is made of a porous ceramic.
- the honeycomb fired body 110 three types of honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 having different cross-sectional shapes when viewed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction are used. The details of the honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 will be described below with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c).
- FIG. 2 (a), 2 (b), and 2 (c) schematically show an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. It is the shown perspective view. 2 (a), 2 (b), and 2 (c), the direction parallel to the cell indicated by the double-headed arrow A is referred to as the longitudinal direction, the surface from which the cell is exposed is referred to as the end surface, and other than the end surface. Is called the side.
- the side surface of the honeycomb fired body 111 shown in FIG. 2A is composed of two planes and one curved surface.
- the honeycomb fired body 111 has a configuration in which a large number of cells 111a are juxtaposed in the longitudinal direction (the direction of a double-headed arrow A) with a cell wall 111b interposed therebetween.
- a sealing material 111c In the honeycomb fired body 111, either one end of the cell 111a is sealed with a sealing material 111c.
- the side surface of the honeycomb fired body 112 shown in FIG. 2B is composed of three planes and one curved surface.
- the honeycomb fired body 112 has a configuration in which a large number of cells 112a are arranged in parallel in the longitudinal direction (direction of a double arrow A) with the cell wall 112b interposed therebetween. Further, in the honeycomb fired body 112, either one end of the cell 112a is sealed with a sealing material 112c. Furthermore, the side surface of the honeycomb fired body 113 shown in FIG. 2C is constituted by four planes. Similarly to the honeycomb fired body 111, the honeycomb fired body 113 has a configuration in which a large number of cells 113a are arranged in parallel in the longitudinal direction (direction of a double arrow A) with a cell wall 113b interposed therebetween. Further, in the honeycomb fired body 113, either one end of the cell 113a is sealed with a sealing material 113c.
- the honeycomb structure 100 using the honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 in which one of the ends of the cells 111a, 112a, and 113a is sealed with the sealing materials 111c, 112c, and 113c is an exhaust gas.
- It can be used as a honeycomb filter for purification.
- the exhaust gas that has flowed into the cell 111a always flows out of the other cell 111a after passing through the cell wall 111b.
- the particulates contained in the exhaust gas are captured by the cell wall 111b. Thereby, exhaust gas can be purified.
- a plurality of the honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 described above are bundled through the adhesive layer 103 to form a cylindrical ceramic block 101.
- the adhesive layer 103 and the coat layer 102 are integrally formed of the same sealing material paste, and the two are divided. There is no boundary surface.
- the honeycomb structure 100 having such a configuration is used as a filter for exhaust gas purification, peeling or cracking or the like occurs between the adhesive layer 103 and the coat layer 102 even when used in a high temperature atmosphere. Disappears.
- the adhesive layer 103 and the coat layer 102 include inorganic fibers and inorganic particles.
- the adhesive layer 103 and the coat layer 102 may include either one of inorganic fibers or inorganic particles, but it is desirable from the viewpoint of strength to include both inorganic fibers and inorganic particles.
- the abundance ratio of the inorganic fibers and the inorganic particles on the surface side of the coat layer 102 is the abundance ratio of the inorganic fibers and the inorganic particles on the ceramic block 101 side of the coat layer 102. Is almost the same.
- the strength of the coat layer 102 itself is uniform, the surface strength of the coat layer 102 is high, and there is no powderiness.
- Examples of the inorganic particles contained in the adhesive layer 103 and the coat layer 102 include inorganic powder made of carbide such as silicon carbide, nitride such as silicon nitride or boron nitride, and the like. Among these, a powder made of silicon carbide is preferable because of its excellent thermal conductivity. These may be used alone or in combination of two or more.
- the average particle size of the inorganic particles is desirably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more desirably 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
- Examples of the inorganic fibers contained in the adhesive layer 103 and the coat layer 102 include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica.
- inorganic fibers made of alumina are desirable. These may be used alone or in combination of two or more.
- the average fiber diameter of the inorganic fibers is preferably in the range of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably in the range of 5 ⁇ m to 40 ⁇ m.
- the average fiber length of the inorganic fibers is desirably in the range of 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more desirably in the range of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- FIG. 3 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
- the manufacturing process of the honeycomb structure 100 according to the first embodiment of the present invention includes a forming process for forming a honeycomb formed body (step S1), and firing the honeycomb formed body to form a honeycomb fired body. Firing step (step S2), fixing step (step S3) for placing and fixing the honeycomb fired body in the mold, filling step (step S4) for filling the mold with the sealing material paste, and the filled seal A drying step (step S5) for drying and solidifying the material paste is provided.
- the cylindrical honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 can be manufactured without performing post-processing such as cutting.
- a honeycomb formed body is manufactured.
- the shape of the honeycomb formed body is not particularly limited as long as it is a columnar shape, but in this embodiment, in order to manufacture the columnar honeycomb structure 100 shown in FIG. 1, FIGS. Since the three types of honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 shown in FIG. 2B and FIG. 2C are manufactured, 3 having substantially the same shape as these honeycomb fired bodies in consideration of heat shrinkage and the like.
- Various types of honeycomb molded bodies are produced.
- the honeycomb formed body is manufactured by extrusion molding using a raw material composition containing ceramic powder and a binder.
- a wet mixture prepared as follows that is, a silicon carbide powder having a different average particle diameter is used as a ceramic powder, an organic binder is used as a binder, a silicon carbide powder, an organic binder, a liquid A wet mixture in which a plasticizer, a lubricant, and water are mixed can be applied.
- the particle size of the ceramic powder is not particularly limited, but for example, 100 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle size of 1.0 ⁇ m to 50 ⁇ m and an average particle size of 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m A combination of 5 to 65 parts by weight of silicon carbide powder is exemplified.
- the wet mixture as the raw material composition prepared as described above becomes a honeycomb formed body of various shapes by extrusion molding using an extruder.
- the extruded honeycomb formed body is dried using a dryer.
- a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a vacuum dryer, a vacuum dryer, a freeze dryer, or the like can be used.
- the dried honeycomb formed body is cut into a desired length using a cutting device. Then, a predetermined amount of a sealing material paste is filled into one of the end portions of the cell to seal the cell.
- a method of applying a sealing mask to the end face (cut cut surface) of the honeycomb formed body and filling the sealing material paste only into the cells that need to be sealed is used. It can.
- the plugged honeycomb formed body is heated and degreased in a degreasing furnace.
- the degreasing conditions are not particularly limited, and are appropriately selected depending on the type and amount of organic matter contained in the honeycomb formed body. For example, a degreasing treatment of about 2 hours at a temperature of about 400 ° C. can be mentioned.
- the honeycomb formed body produced in the forming step (S1) is fired in a firing furnace to produce three types of honeycomb fired bodies 111, 112, and 113.
- the firing conditions are not particularly limited, but the firing temperature is preferably in the range of 2000 ° C. to 2200 ° C.
- FIGS. 2A, 2B, and 2C a large number of cells 111a, 112a, and 113a are arranged in the longitudinal direction across the cell walls 111b, 112b, and 113b.
- Columnar honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 having various shapes arranged side by side are obtained. Note that the pore diameters and the like of the honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 can be set to desired values by adjusting the particle diameter of the ceramic powder contained in the raw material composition.
- FIG. 4 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the first embodiment of the present invention.
- a mold 411 is a dense metal mold without air permeability.
- the mold 411 is formed of copper, nickel, stainless steel, or an alloy using at least one of these metals. Therefore, it has sufficient strength to fix the honeycomb fired body.
- the mold 411 has a cylindrical shape in which a space for arranging the honeycomb fired body 110 (111, 112, 113) is formed.
- the inner surface of the mold 411 is desirably subjected to a coating process for the purpose of improving releasability.
- a ventilation portion is provided on the inner surface 411a side of the mold 411.
- the ventilation part is provided in order to suppress migration of inorganic fibers or the like on the surface of the coat layer as described above. Therefore, it is desirable to provide the ventilation portion on the entire surface in contact with the sealing material paste that becomes the coating layer.
- the ventilation portion is made of paper 412.
- the paper 412 is not particularly limited as long as it has air permeability, but the air permeability (air permeability) measured by JIS L 1096 (Method A) is 0.05 cc / cm 2 / sec or more. Desirably, it is preferably in the range of 0.05 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec, more preferably in the range of 1 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec. A range of 5 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is particularly desirable.
- the thickness is preferably 0.06 mm to 0.12 mm and is preferably 0.08 mm to 0.12 mm because the workability is good and the paper 412 can be suitably used. More preferably, it is 0.10 mm.
- the paper 412 preferably has an average pore diameter of 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the paper surface is subjected to a coating treatment or the like.
- the paper subjected to the coating treatment include craft paper or glassine paper subjected to silicon processing.
- Kraft paper or glassine paper subjected to silicon processing is one obtained by coating the surface of kraft paper or glassine paper with a silicon resin material, or kraft paper or glassine paper impregnated with a silicon resin material.
- paper having a release layer containing silicon formed on the surface of kraft paper or glassine paper can be suitably used. Since the paper subjected to the coating treatment or the like has good releasability, it is possible to improve the releasability of the honeycomb structure during release.
- the paper 412 is detachably attached to the mold 411.
- Examples of a method of attaching the paper 412 to the inner surface 411a side of the mold 411 include a method of sticking the paper 412 to the inner surface 411a of the mold 411 using a double-sided tape.
- the paper 412 as the ventilation portion is detachably attached to the mold 411, the paper can be easily attached to the inner surface of the mold 411, and the honeycomb structure 100. It is possible to easily replace or discard the paper after releasing the mold. Therefore, for example, when the paper 412 becomes dirty due to adhesion of a sealing material paste or the like, the next honeycomb structure 100 can be easily manufactured by simply replacing the paper 412 without cleaning the mold 411. it can.
- the paper may be discarded or reused after the honeycomb structure is released through a drying step (S5) described later.
- a plurality of honeycomb fired bodies 110 are interposed in a mold 411 provided with paper 412 as a ventilation portion on the inner surface 411 a side through spacers 405 so that the honeycomb fired bodies 110 (111, 112, 113) are cylindrical.
- the thickness d1 of the spacer 405 is substantially the same as the thickness of the adhesive layer 103 to be formed in a subsequent process, and is substantially the same as the distance d2 of the gap 210 between the side surfaces of the assembled honeycomb fired body 110.
- the gap d3 of the gap 220 between the honeycomb fired body 110 assembled in a cylindrical shape and the paper 412 is substantially the same as the thickness of the coat layer 102 formed in a subsequent process.
- the material of the spacer 405 is not particularly limited, and examples thereof include those made of cardboard, fiber paper, non-woven fabric, or inorganic filled paper.
- the sealing material paste is filled into the gap 210 between the side surfaces of the honeycomb fired body 110 and the gap 220 between the paper 412 and the side surface of the honeycomb fired body 110.
- the method for filling the sealing material paste is not particularly limited, but in the present embodiment, an example in which the sealing material paste supply device is attached to the mold 411 will be described.
- FIG. 5A is a cross-sectional view taken along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing the state of the mold with the supply device attached thereto in the first embodiment of the present invention.
- Fig. 5 (b) is a cross-sectional view along a direction parallel to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing the state of the mold frame equipped with the supply device in the first embodiment of the present invention.
- the mold 411 is equipped with a supply device 500 for filling a sealant paste.
- the supply device 500 includes a paste chamber 510 for containing the sealing material paste, and an extrusion mechanism 520 for extruding the sealing material paste from the paste chamber 510 into the mold 411.
- a sealing material paste injection port 401 is formed at a connection portion with the supply device 500, and the sealing material paste is filled through the injection port 401. Further, a plurality of openings 470 are formed in the mold frame 411 on both end face sides of the honeycomb fired body 110.
- FIG. 6A is a cross-sectional view taken along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the mold material is filled with the sealing material paste in the first embodiment of the present invention.
- Fig. 6 (b) is a cross-sectional view along a direction parallel to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which a mold material is filled with a sealing material paste in the first embodiment of the present invention.
- the sealing material paste is supplied to the paste chamber 510 of the supply device 500 shown in FIGS. 5A and 5B, and as shown in FIGS. 6A and 6B, the sealing material paste 600 is supplied.
- the sealing material paste 600 is filled in the gap 220 between the paper 412 and the honeycomb fired body 110 arranged on the inner surface 411a side of the mold 411 and the gap 210 between the honeycomb fired bodies 110.
- the sealing material paste 600 serving as a coating layer filled in the gap 220 between the paper 412 and the honeycomb fired body 110 is also referred to as a sealing material paste 600a.
- the sealing material paste 600 that is filled in the gap 210 between the honeycomb fired bodies 110 and serves as an adhesive layer is also referred to as a sealing material paste 600b.
- the sealing material paste 600 includes the above-described inorganic particles and inorganic fibers.
- the sealing material paste 600 containing inorganic particles and inorganic fibers has a reduced viscosity by containing a large amount of moisture in the sealing material paste 600. Thereby, the fluidity of the sealing material paste 600 is increased, and the gap 210 between the honeycomb fired bodies 110 and the gap 220 between the honeycomb fired body 110 and the inner surface 411a of the mold 411 can be satisfactorily filled. it can.
- Examples of the moisture contained in the sealing material paste 600 include those derived from an organic binder.
- Examples of the organic binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among organic binders, carboxymethylcellulose is desirable.
- the mold 411 filled with the sealing material paste 600 is heated.
- the drying conditions are not particularly limited. For example, heating is performed at a temperature of 100 ° C. to 150 ° C. for 1 hour. As a result, the sealing material paste 600 a is solidified to become the coat layer 102, and the sealing material paste 600 b is solidified to become the adhesive layer 103.
- heating of the sealing material paste 600a is performed in a state where the sealing material paste 600a is in contact with the paper 412 serving as a ventilation portion.
- the coating layer 102 formed by suppressing the migration of inorganic fibers or the like contained in the sealing material paste 600 and solidifying the sealing material paste 600a has the presence of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side.
- the ratio and the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the ceramic block side are substantially the same. The reason for this will be described below with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).
- FIG. 7 (a) is the perspective view which showed typically the state of the formwork in drying process (S5) in 1st embodiment of this invention.
- FIG. 7B is a longitudinal view of the honeycomb fired body for schematically illustrating the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold in the drying step (S5) in the first embodiment of the present invention. It is a partial sectional view along a direction perpendicular to the direction.
- the inner surface side of the mold in contact with the sealing material paste is paper 412.
- an arrow P indicates the movement direction of moisture contained in the sealing material paste 600 (600a, 600b)
- an arrow S indicates the movement direction of moisture contained in the sealing material paste 600a.
- the arrow Q and the arrow R show the moving direction of the water
- the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a is schematically shown as a black circle. The portion with a large number of black circles has a large amount of moisture, and the portion with a small amount has a small amount of moisture. It shows that.
- the sealing material paste 600 When the sealing material paste 600 is heated in the drying step (S5), the moisture contained in the sealing material paste 600 becomes water vapor.
- the moisture contained in the sealing material paste 600b filled between the gaps 210 between the honeycomb fired bodies 110 becomes water vapor, the moisture moves to the honeycomb fired body 110 side.
- air containing water vapor passes through the honeycomb fired body 110 which is a porous body, and is discharged from the end face of the honeycomb fired body 110 to the outside as indicated by an arrow P in FIG.
- the mold 411 has an opening 470 for discharging air containing water vapor to the outside on the end face side of the honeycomb fired body 110. Is formed.
- the water vapor 710b that has moved to the paper 412 side is held by the paper 412, or is released from the end surface of the paper 412 to the outside together with the air containing the water vapor 710b, as indicated by the arrow S in FIG. .
- the sealing material paste 600 a contains not only moisture 710 but also inorganic fibers 720 and inorganic particles 730.
- the inorganic fibers 720 and a part of the inorganic particles 730 are accompanied accordingly. Moves to the honeycomb fired body 110 side.
- the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a becomes the water vapor 710b and moves to the paper 412 side indicated by the arrow Q, a part of the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 are also associated with the mold 411 side. Move to.
- the moisture 710 in the sealing material paste 600a moves not only to the honeycomb fired body 110 side but also to the paper 412 side, so that the inorganic fibers 720 contained in the sealing material paste 600a. And the so-called migration in which the inorganic particles 730 are biased toward the honeycomb fired body 110 can be alleviated.
- the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 included in the sealing material paste 600a are easily dispersed evenly on the paper 412 side, uniform strength can be obtained over the entire coating layer obtained after release. At the same time, the surface of the coat layer can be smoothed.
- the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 included in the sealing material paste 600a are desirably dispersed uniformly, but only one of the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 is biased toward the honeycomb fired body. Also by suppressing, the strength in the coat layer can be made uniform, and the surface smoothness of the coat layer can be improved.
- the inorganic particles are transferred to the surface of the coat layer as the inorganic particles containing the water vapor 710b move. Jumping out can be prevented and a coat layer with a smoother surface can be obtained.
- an adhesive layer of the double-sided tape for fixing the paper 412 may exist on the inner surface side of the mold 411.
- This adhesive layer As described above, since it melts and volatilizes when heated at a temperature of 100 ° C. to 150 ° C., the air permeability of the paper is not impaired. However, in consideration of the air permeability of the paper 412, it is desirable that the double-sided tape for fixing the paper 412 to the mold 411 is provided in as few ranges as possible.
- the honeycomb structure 100 is released and the paper 412 is peeled off. Thereby, the honeycomb structure 100 in which the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 are uniformly dispersed on the surface side of the coat layer 102 is obtained.
- the strength of the coat layer 102 is uniform throughout, and the surface of the coat layer 102 is excellent in surface strength without dusting.
- a thermal cycle such as a regeneration process is performed for a long period of time.
- the honeycomb structure 100 according to the first embodiment of the present invention can be suitably used as an exhaust gas purification filter.
- a method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment includes a forming step of extruding a honeycomb formed body having cell walls formed on the outer periphery, and a firing step of forming the honeycomb fired body by firing the honeycomb formed body.
- a drying step of solidifying to form an adhesive layer and a coating layer, and the inner surface side of the mold is a ventilation portion, and in the drying step, the sealing material paste is brought into contact with the ventilation portion to dry and solidify the sealing material paste.
- the moisture contained in the sealing material paste is not only discharged as water vapor through the pores formed in the honeycomb fired body, but also to the outside of the mold frame. It moves to the side of the ventilation part provided in the side.
- the moisture contained in the sealing material paste moves toward the side of the ventilation portion provided on the inner surface side of the mold and the side of the honeycomb fired body, so that the inorganic fibers and the inorganic particles contained in the sealing material paste. Occurrence of migration can be suppressed. This makes it possible to easily manufacture a honeycomb structure in which the strength of the entire coat layer is uniform and the surface strength of the coat layer is excellent.
- the mold itself does not have air permeability, but the ventilation portion arranged on the inner surface side of the mold is made of paper. This paper can provide air permeability.
- a plurality of honeycomb fired bodies are fixed by further using an interval holding member that holds the honeycomb fired bodies at regular intervals. To do.
- the thickness of the adhesive paste is substantially the same as the width of the space between the honeycomb fired bodies. . Therefore, the thickness variation of the adhesive paste can be reduced, and a honeycomb structure with high dimensional accuracy can be manufactured.
- the honeycomb fired body is positioned at a predetermined position before the adhesive paste filling step, even if the position of one honeycomb fired body is shifted, the position of the other honeycomb fired body is not shifted. Not affected. Therefore, a honeycomb structure with high dimensional accuracy can be manufactured as the whole honeycomb structure.
- a plurality of columnar honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall interposed therebetween are provided via an adhesive layer.
- the presence ratio of the inorganic fibers and the inorganic particles on the surface side of the coat layer is substantially the same as the presence ratio of the inorganic fibers and the inorganic particles on the ceramic block side of the coat layer. It is.
- the inorganic fibers and the inorganic particles contained in the coat layer are almost uniformly dispersed on the surface side and the ceramic block side, so that uniform strength can be obtained throughout the coat layer. .
- distribution nonuniformity of an inorganic fiber and an inorganic particle has not arisen on the surface of a coating layer, it becomes a honeycomb structure with high surface strength and no powderiness. Note that not only an example in which the bias toward the honeycomb fired body is suppressed for both the inorganic fibers and the inorganic particles contained in the coat layer, but also when the coat layer contains only one of the inorganic fibers or the inorganic particles. Further, by suppressing the bias of inorganic fibers or inorganic particles toward the honeycomb fired body, it is possible to achieve uniform strength and improved surface smoothness in the above-described coat layer.
- Example 1 and Comparative Example 1 the cylindrical honeycomb structure shown in FIG. 1 was manufactured, and the obtained honeycomb structure was subjected to the following procedure for the presence or absence of migration and the presence or absence of dusting on the surface of the coat layer. evaluated.
- a sample is prepared by cutting the prepared honeycomb structure in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and the surface side of the coat layer and the state of the honeycomb fired body are observed with a scanning electron microscope (SEM).
- SEM scanning electron microscope
- the presence or absence of dusting on the surface of the coat layer was observed by visually observing the surface of the coat layer and touching the surface of the coat layer with a finger to visually observe the presence or absence of powder adhesion.
- Example 1 Manufacture of honeycomb molded body
- a silicon carbide coarse powder of 52.8% by weight having an average particle diameter of 22 ⁇ m and a silicon carbide fine powder of 22.6% by weight having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m were mixed.
- 13.8% by weight of water was added and kneaded to obtain a mixed composition.
- Extrusion molding was performed using this mixed composition, and the honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c) had substantially the same shape, Each raw honeycomb formed body without cell sealing was prepared.
- the raw honeycomb molded body was dried using a microwave dryer to obtain a dried honeycomb molded body.
- a predetermined cell was filled with a paste having the same composition as the above mixed composition in the dried body of the honeycomb formed body. And the drying process was again performed using the microwave dryer.
- the dried body of the honeycomb formed body is degreased at 400 ° C., and fired under conditions of 2200 ° C. and 3 hours under an atmospheric pressure of argon atmosphere, whereby FIG. 2 (a), FIG. 2 (b), and A honeycomb fired body having the shape shown in FIG.
- the obtained honeycomb fired body has a porosity of 45%, an average pore diameter of 15 ⁇ m, a number of cells (cell density) of 300 / inch 2 , and a cell wall thickness of 0.25 mm (10 mil).
- a honeycomb fired body made of a silicon sintered body.
- a mold having the shape shown in FIG. 4 and having a paper as a ventilation portion arranged on the inner surface of a mold made of a dense stainless steel was used as the mold.
- the paper was attached to the inner surface of the mold with double-sided tape.
- the mold made of a dense stainless steel has an outer diameter of 158 mm, an inner diameter of 142.8 mm, and a thickness of 7.6 mm.
- glassine paper with silicon processing was used as the paper.
- This paper is a paper in which a release layer containing silicon is formed on the surface of glassine paper, has an air permeability of 6.0 cc / cm 2 / sec, and has a thickness of 0.075 mm.
- 16 honeycomb fired bodies were assembled into a columnar shape through spacers inside the mold.
- the 16 assembled honeycomb fired bodies were aligned so as to be parallel to the longitudinal direction and to form the same plane on both end faces.
- the distance between the assembled honeycomb fired body and the inner surface of the mold was 1.0 mm, and the distance between the assembled honeycomb fired body and paper (d3 in FIG. 4) was 0.925 mm.
- the sealing material paste supply device shown in FIGS. 5A and 5B was mounted on a mold, and the sealing material paste was put into the paste chamber of the filling device. Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, the gap between the mold frame and the honeycomb fired body and the gap between the honeycomb fired bodies were filled with the sealing material paste.
- the sealing material paste includes 30% by weight of alumina fibers having an average fiber length of 20 ⁇ m, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 ⁇ m, 15% by weight of silica sol (solid content 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose. % And a heat-resistant sealing material paste containing 28.4% by weight of water was used.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger. As a result, no dusting on the surface of the coat layer was observed. Furthermore, when the coating layer was observed by SEM, the presence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the presence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- Comparative Example 1 In this comparative example, a mold having no vent on the inner surface was used. Specifically, a mold made entirely of a stainless steel dense body was used. However, in order to improve the releasability, the inner surface of the mold was subjected to fluororesin processing. Except for this, a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1. When the coating layer of the obtained honeycomb structure was observed, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was less than the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer, and migration Has occurred. In addition, dusting occurred on the surface of the coat layer. The reason for this will be described below with reference to FIGS. 8A and 8B. In addition, about the thing which makes the same structure as Fig.7 (a) and FIG.7 (b), the same code
- FIG. 8A is a perspective view schematically showing the state of the mold in the drying step (S5) of Comparative Example 1.
- FIG. 8 (b) shows a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically showing the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the drying step (S5) of Comparative Example 1.
- FIG. 8B arrows R1 and R2 indicate the movement direction of moisture contained in the sealing material paste 600a.
- the entire mold 800 has a structure without air permeability.
- moisture contained in the sealing material paste 600b filled between the gaps 210 between the honeycomb fired bodies 110 is released from the end face of the honeycomb fired body 110 to the outside as in the first embodiment. (In the direction of arrow P).
- the moisture contained in the sealing material paste 600a filled in the gap between the inner surface of the mold 800 and the honeycomb fired body 110 moves as follows. As shown in FIG. 8B, the water vapor 710a that has moved to the honeycomb fired body 110 side is released to the outside through the honeycomb fired body 110 as indicated by an arrow R1.
- the water vapor 710b trying to move to the mold 800 side cannot move through the mold 800 as indicated by an arrow R2, and therefore moves to the honeycomb fired body 110 side. Therefore, the entire moisture contained in the sealing material paste 600a moves to the honeycomb fired body 110 side. Then, along with this, the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 move to the honeycomb fired body 110 side, and the inorganic fibers 720 and the inorganic particles 730 in the sealing material paste 600a are biased. Migration occurs.
- FIG. 9A is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the second embodiment of the present invention. is there.
- the formwork 411 which has the structure similar to said 1st embodiment equips the inner surface side with the nonwoven fabric 413 as a ventilation part.
- the nonwoven fabric 413 is fixed to the inner surface side of the mold 411 with a double-sided tape.
- the nonwoven fabric 413 is a member that is excellent in dimensional stability, hardly stretches and shrinks even if it absorbs water (moisture absorption), and does not easily wrinkle. Accordingly, the surface of the obtained coating layer is less likely to be uneven.
- the nonwoven fabric 413 is a member having both a large pore diameter and a high porosity, and since it has open pores that communicate with few closed pores, high air permeability (air permeability) is obtained. It is suitable as a ventilation part according to the present invention.
- Air permeability of the nonwoven fabric 413 is desirably at 0.05cc / cm 2 / sec or more, and more preferably in the range of 0.05cc / cm 2 / sec ⁇ 100cc / cm 2 / sec, 1cc / cm A range of 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is further desirable, and a range of 5 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is particularly desirable.
- the pore diameter of the nonwoven fabric 413 is desirably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more desirably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the average pore diameter of the nonwoven fabric 413 is desirably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more desirably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the average pore diameter means the diameter when the pores are circular, and means the maximum diameter of the pores when the pores are not circular.
- polyester fiber material constituting the nonwoven fabric 413 examples include polyester, acrylic, polypropylene, polyethylene, polyester, polyolefin, aramid, vinylon, or rayon.
- polyester fiber nonwoven fabric which consists of polyester fibers can be used conveniently.
- FIG. 9B schematically shows the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the second embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. 9B when the moisture 710 in the sealing material paste 600a becomes water vapor by heating, a part of the water vapor 710a moves to the honeycomb fired body 110 side as indicated by an arrow R, thereby It is discharged from the end face of the fired body 110 to the outside.
- a part of the water vapor 710b moves toward the nonwoven fabric 413 and is held by the nonwoven fabric 413, or is released to the outside from the end face of the nonwoven fabric 413 together with air containing water vapor. Therefore, also in the second embodiment of the present invention, the movement direction of the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a is not biased. Therefore, as in the first embodiment of the present invention, the sealing material paste is dried. The occurrence of migration can be suppressed.
- the nonwoven fabric constituting the ventilation portion has an air permeability of 6.0 cc / cm 2 / sec, a thickness of 0.09 mm, and an average pore diameter.
- a wet nonwoven fabric (product number PY120-03, manufactured by Awa Paper Co., Ltd.) having a polyester fiber of 14.2 ⁇ m and an average fiber diameter of 28 ⁇ m was disposed.
- the distance between the assembled honeycomb fired body and the inner surface of the mold is 1.0 mm, and the distance between the assembled honeycomb fired body and the nonwoven fabric (corresponding to the length indicated by d3 in FIG. 9A) is 0. .91 mm. Otherwise, a honeycomb structure having the shape shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger, and no dusting on the surface of the coat layer was observed. Further, when the coating layer was observed by SEM, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- a third embodiment which is an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, will be described.
- paper as a ventilation part is further arranged on the inner surface of a mold formed of a porous metal having air permeability. That is, in the present embodiment, both the entire mold and the paper disposed on the inner surface side serve as a ventilation portion.
- positioned at the inner surface side of a formwork also plays the role which suppresses the movement of the inorganic particle and inorganic fiber which are contained in a coat layer, and improves the surface smoothness of a coat layer.
- the entire formwork is a ventilation part means that the main part of the formwork holding the assembled honeycomb structure has air permeability, for example, a connection part with a sealant paste supply device As long as the effect of the present embodiment is not hindered, there may be a portion without air permeability.
- the honeycomb structure manufactured in the present embodiment has the same configuration as that of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted. Also, components having the same configuration as those of the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- FIG. 10 (a) is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold in the third embodiment of the present invention. is there.
- a mold 421 is a porous metal mold that is entirely formed of a porous metal.
- the porous metal include foam metal and metal nonwoven fabric.
- a description will be given by taking as an example a mold formed of foam metal.
- a metal nonwoven fabric can be made into a formwork shape by laminating a plurality of sheets and spot welding, and can have strength as a formwork.
- the pore diameter of the porous metal is desirably 50 ⁇ m to 600 ⁇ m, and more desirably 300 ⁇ m to 600 ⁇ m.
- the porous metal has such fine pores (continuous pores), and the porosity is desirably 80% to 97%, and more desirably 94% to 97%.
- Specific materials for the porous metal include copper, nickel, stainless steel, or an alloy using at least one of these metals. Since the mold 421 has fine holes as described above, the entire mold 421 including the inner surface 421a side of the mold 421 has air permeability. In addition, since the mold 421 having such a configuration is formed of a porous metal, it has sufficient strength for fixing the honeycomb fired body. Therefore, the formwork 421 according to the third embodiment of the present invention has both air permeability and strength.
- Paper 412 is disposed on the inner surface side of the formwork 421.
- the paper 412 can be the same as that of the first embodiment described above, and is affixed to the inner surface 421a of the mold 421 with a double-sided tape, for example.
- FIG.10 (b) is the perspective view which showed typically the state of the formwork in drying process (S5) in 3rd embodiment of this invention.
- FIG. 11 (a) shows a third embodiment of the present invention in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically illustrating the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold.
- the moving direction of the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a does not deviate, so that the sealing is performed as in the first embodiment of the present invention. Occurrence of migration during the drying process of the material paste can be suppressed.
- the mold 421 formed of a porous metal has strength as a mold for fixing the honeycomb fired body, but has air permeability, and thus serves as a ventilation part. Play a role. Therefore, even if it is only the formwork 421, generation
- the pore diameter of the porous metal is usually considerably larger than the average particle diameter of the inorganic particles contained in the coat layer and the average fiber diameter of the inorganic fibers.
- paper having an average pore diameter relatively smaller than the pore diameter of the porous metal is disposed on the inner surface side of the mold made of the porous metal.
- the paper 412 allows air (water vapor) smaller than the pore diameter to pass therethrough and move to the mold side, but makes it difficult for the inorganic particles and inorganic fibers to pass therethrough. The movement can be suppressed.
- corrugation by an inorganic particle and / or an inorganic fiber is eliminated, and the coating layer excellent in surface smoothness is realizable. Further, since the paper 412 has good releasability, it can be easily peeled off from the honeycomb structure when released, and the releasability of the honeycomb structure can be improved.
- the effects (1), (3), and (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- the ventilation portion is made of a mold frame made of a porous metal and paper disposed on the inner surface of the mold frame. Air permeability can be imparted by the formwork and paper.
- Example 3 a mold made of a porous metal having the shape shown in FIG. 10A was used as the mold.
- the porous metal is a stainless steel foam metal (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, standard porosity of 95% to 97%).
- the mold has an outer shape of 158 mm, an inner diameter of 142.8 mm, and a thickness of 7.6 mm, and has an air permeability of 6.0 cc / cm 2 / sec.
- the same paper as in Example 1 was used as the paper disposed on the inner surface of the mold.
- the distance between the assembled honeycomb fired body and the inner surface of the mold is 1.0 mm, and the distance between the assembled honeycomb fired body and the paper (corresponding to the length indicated by d3 in FIG. 10A) is 0. 925 mm.
- the other conditions were the same as in Example 1, and a honeycomb structure having the shape shown in FIG. 1 was produced.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger, and no dusting on the surface of the coat layer was observed. Further, when the coating layer was observed by SEM, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- a fourth embodiment which is an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention will be described.
- This embodiment has a configuration in which the paper in the third embodiment of the present invention is changed to a non-woven fabric. Since the other configuration is the same as that of the third embodiment of the present invention, detailed description is omitted. Also, components having the same configuration as those of the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the nonwoven fabric is the same as that of the second embodiment of the present invention described above. The nonwoven fabric is affixed to the inner surface side of the mold with a double-sided tape.
- the mold formed of a porous metal has strength as a mold for fixing the honeycomb fired body, while having air permeability, and thus functions as a ventilation part. Fulfill. That is, in this embodiment, a formwork and a nonwoven fabric comprise a ventilation part together. Moreover, the nonwoven fabric arrange
- the nonwoven fabric transmits air (water vapor) smaller than its pore diameter and moves to the mold side, but the inorganic particles and inorganic fibers are difficult to permeate. Movement can be suppressed. Therefore, in this embodiment, the surface unevenness
- FIG. 11B schematically shows the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the fourth embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. 11 (b) when the moisture 710 in the sealing material paste 600a becomes water vapor by heating, a part of the water vapor 710a moves toward the honeycomb fired body 110 as indicated by an arrow R, and the It is discharged from the end face of the fired body 110 to the outside. Further, a part of the water vapor 710b moves through the nonwoven fabric 432 and the mold 421 in the direction of the arrow Q and is released to the outside.
- the effects (1), (3), and (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- the ventilation portion is made of a mold frame made of a porous metal and a nonwoven fabric disposed on the inner surface of the mold frame. Air permeability can be imparted by the formwork and the nonwoven fabric.
- Example 4 In this example, the same porous metal mold as in Example 3 was used as the mold. The same nonwoven fabric as in Example 2 was used as the nonwoven fabric disposed on the inner surface of the mold. The distance between the assembled honeycomb fired body and the inner surface of the formwork is 1.0 mm, and the distance between the assembled honeycomb fired body and the nonwoven fabric (corresponding to the length indicated by d3 in FIG. 10A) is 0. .91 mm. Otherwise, a honeycomb structure having the shape shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger, and no dusting on the surface of the coat layer was observed. Further, when the coating layer was observed by SEM, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- Examples of the mesh member as the ventilation portion include a metal mesh or a resin mesh.
- Examples of the metal mesh include those formed of stainless steel, nickel, titanium, copper, zinc, and the like. Among these, a stainless steel mesh formed of stainless steel is desirable because it is not easily rusted and is easily available.
- Examples of the resin mesh include those formed of PA (polyamide), PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PE (polyethylene), PPS (polyphenylene sulfide), fluorine resin, and the like. In the present embodiment, it is desirable to use a resin mesh having heat resistance higher than the drying temperature of the coat layer.
- Air permeability of the mesh member is desirably 0.05cc / cm 2 / sec or more, and more preferably in the range of 0.05cc / cm 2 / sec ⁇ 100cc / cm 2 / sec, 1cc / cm A range of 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is further desirable, and a range of 5 cc / cm 2 / sec to 100 cc / cm 2 / sec is particularly desirable.
- the mesh member preferably has a small mesh opening, and for example, a mesh member having a mesh size of 325 to 795 can be used.
- the mesh member includes punching metal.
- the punching metal is a member in which a large number of holes are formed in a fixed arrangement in a metal plate, and the shape, pitch, opening diameter, etc. of the holes are not particularly limited as long as they have the above air permeability. .
- the stainless steel mesh is formed in a cylindrical shape having an inner diameter slightly smaller than the inner diameter of the mold in consideration of its thickness so as to come into contact with the inner surface of the mold when arranged on the inner surface side of the mold. Since the stainless mesh having such a shape has a self-supporting property, the ventilation portion can be configured only by being disposed on the inner surface of the mold.
- the mold formed of a porous metal has strength as a mold for fixing the honeycomb fired body, while having air permeability, and thus functions as a ventilation portion. Fulfill. That is, in the present embodiment, the mold and the stainless mesh together form a ventilation part.
- the stainless steel mesh disposed on the inner surface of the mold has an effect of improving the releasability while serving as a ventilation portion.
- the mesh opening of the stainless mesh is relatively smaller than the pore diameter of the porous metal, air (water vapor) is permeated and moved to the mold side when the sealing material paste is dried. Particles and inorganic fibers can be made hard to permeate to suppress their movement. Therefore, in this embodiment, the surface unevenness
- Fig. 11 (c) shows a movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface of the mold in the fifth embodiment of the present invention, along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body.
- FIG. 11C when the moisture 710 in the sealing material paste 600a becomes water vapor by heating, a part of the water vapor 710a moves to the honeycomb fired body 110 side as indicated by an arrow R, and the It is discharged from the end face of the fired body 110 to the outside. Further, a part of the water vapor 710b moves in the direction of arrow Q through the stainless steel mesh 442 and the mold 421, and is released to the outside.
- the moving direction of the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a is not biased, so that the sealing is performed in the same manner as in the first embodiment of the present invention. Occurrence of migration during the drying process of the material paste can be suppressed.
- the effects (1), (3), and (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- the ventilation portion is composed of a mold frame made of porous metal and a mesh member disposed on the inner surface of the mold frame, Air permeability can be imparted by the metal mold and the mesh member.
- Example 5 In this example, the same porous metal mold as in Example 3 was used as the mold. A stainless mesh was placed on the inner surface of the mold. The stainless steel mesh has 795 mesh, a wire diameter of 0.016 mm, an aperture of 0.016 mm, an aperture ratio of 24.9%, and an air permeability of 0.05 cc / cm 2 / sec or more. The distance between the assembled honeycomb fired body and the inner surface of the mold is 1.0 mm, and the distance between the assembled honeycomb fired body and the stainless mesh (corresponding to the length indicated by d3 in FIG. 9A) is It was 0.984 mm. Otherwise, a honeycomb structure having the shape shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger, and no dusting on the surface of the coat layer was observed. Further, when the coating layer was observed by SEM, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- the ventilation portion is composed of a mold made of porous metal and paper, non-woven fabric, or stainless mesh placed on the inner surface side.
- the ventilation portion is configured only by a mold made of a porous metal. Since other configurations are the same as those of the third to fifth embodiments of the present invention, detailed description thereof is omitted. Also, components having the same configuration as those of the above embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- FIG. 12 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is arranged inside the mold according to the sixth embodiment of the present invention.
- a mold 421 is a porous metal mold that is entirely formed of a porous metal.
- the mold 421 formed of a porous metal has strength as a mold for fixing the honeycomb fired body, and has air permeability, so that it serves as a ventilation part. Play a role.
- FIG. 13A is a perspective view schematically showing the state of the mold in the drying step (S5) in the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 13 (b) shows a vertical direction of the longitudinal direction of the honeycomb fired body for schematically showing the movement of moisture contained in the sealing material paste in contact with the inner surface side of the mold in the sixth embodiment of the present invention.
- a part of the water vapor 710b moves in the direction of arrow Q through the mold 421 and is released to the outside. Therefore, also in the sixth embodiment of the present invention, the movement direction of the moisture 710 contained in the sealing material paste 600a is not biased. Therefore, as in the first embodiment of the present invention, during the drying treatment of the sealing material paste The occurrence of migration can be suppressed.
- the effects (1), (3), and (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- air permeability can be imparted by the porous metal mold.
- Example 6 a metal mold made of foam metal having the same configuration as in Example 3 was used except that the inner diameter was different. Otherwise, a honeycomb structure having the shape shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1. The interval between the assembled honeycomb fired body and the formwork (corresponding to d3 in FIG. 12) was 0.925 mm.
- the surface of the coat layer was visually observed and touched with a finger, and no dusting on the surface of the coat layer was observed. Further, when the coating layer was observed by SEM, the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the surface side of the coating layer was substantially the same as the existence ratio of inorganic fibers and inorganic particles on the honeycomb fired body side of the coating layer. The occurrence of migration was not seen.
- a seventh embodiment which is an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, will be described.
- the honeycomb fired body is fixed by holding both end faces of the honeycomb fired body. Since the honeycomb structure manufactured in the present embodiment has the same configuration as that of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted. Also, the same components as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
- the honeycomb fired body 110 when the honeycomb fired body 110 is assembled into a columnar shape, the honeycomb fired body 110 is fixed using the spacers 405 as shown in FIG. 4, but in this embodiment, the honeycomb fired body 110 is fixed. Both end faces of 110 are fixed using fixing pins.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body with respect to the arrangement of the honeycomb fired body in the mold.
- the formwork is the formwork 411 according to the first embodiment, and the paper 412 is disposed on the inner surface thereof.
- honeycomb fired bodies 111 and two honeycomb fired bodies 112 are disposed inside a mold 411 in which paper 412 is disposed on the inner surface 411a side, and the honeycomb fired body 112 is a honeycomb fired body. It arrange
- the honeycomb fired bodies 111 and 112 are transported and arranged using, for example, a robot arm or a transport member having a mounting surface on which four honeycomb fired bodies 110 can be placed at a time.
- both end faces of the honeycomb fired bodies 111 and 112 arranged in the mold 411 are fixed with fixing pins 700 as holding members.
- the fixing pin 700 holds the honeycomb fired bodies 111 and 112 so that the end faces of the honeycomb fired bodies 111 and 112 are aligned on the same plane.
- honeycomb fired bodies 112 and two honeycomb fired bodies 113 are sandwiched between the honeycomb fired bodies 112 on the inner surface side of the mold 411. To be arranged. In the same manner as described above, both end faces of the honeycomb fired bodies 112 and 113 are fixed by the fixing pins 700.
- the two honeycomb fired bodies 112 and the two honeycomb fired bodies 113 are arranged in the same manner as described above and fixed by the fixing pins 700. Further, as shown in FIG. 14 (e), the two honeycomb fired bodies 111 and the two honeycomb fired bodies 112 are arranged in the same manner as described above and fixed by the fixing pins 700.
- the 16 honeycomb fired bodies 111, 112, and 113 constituting the honeycomb structure can be arranged so as to be parallel to the length direction and have the same end faces.
- the effects (1) to (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- the honeycomb fired body in the fixing step, is fixed by holding both end faces of the honeycomb fired body. Easy to hold in shape.
- a holding member configured to be able to hold each honeycomb fired body is used, but the holding member includes a plurality of honeycomb fired bodies. You may be comprised so that it may contact
- an eighth embodiment which is an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention will be described.
- each embodiment has been described with specific examples of the ventilation portion.
- a metal member formed with a plurality of recesses and / or protrusions is also provided. It can be used as a ventilation part.
- the ventilation part is configured by a plurality of recesses formed on the inner surface side of the mold and the mold is used will be described as an example. Since the honeycomb structure manufactured in the present embodiment has the same configuration as that of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted. Also, the same components as those in the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
- FIG. 15 is a cross-sectional view along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body, schematically showing a state in which the honeycomb fired body is disposed inside the mold according to the eighth embodiment of the present invention.
- a plurality of recesses 462 are formed on the inner surface 461a of a mold 461 made of a dense metal.
- the depth and width of the recess 462 are not particularly limited, and can be appropriately set according to desired air permeability.
- the mold 461 is made of a dense metal having no air permeability.
- the concave portion is formed on the inner surface of the mold.
- the present embodiment is not limited to this, and a convex portion is formed on the inner surface of the mold in place of the concave. It may be.
- both the recessed part and the convex part may be formed in the inner surface of a formwork. Even with such a configuration, a space is created by a concave portion or a convex portion between the sealing material paste for forming the coat layer and the inner surface of the mold, so that moisture contained in the sealing material paste can be transferred through this space. Can contribute.
- the resulting honeycomb structure may have unevenness on the surface of the coat layer.
- a holding sealing material (mat made of inorganic fibers) is wound around the outer peripheral surface of the coat layer and inserted into a metal case.
- the holding sealing material fits into the concave portion or the holding sealing material fits into the convex portion, so that the honeycomb structure comes off from the metal case during use. It can be difficult.
- the surface of the coat layer may be flattened by performing a polishing process or the like.
- a mesh member or the like may be arranged on the inner surface side of the mold having irregularities formed on the inner surface side as described above, as in the first to fifth embodiments of the present invention.
- the ventilation portion is made of a metal member having a plurality of concave portions and / or convex portions formed on the inner surface side. Air permeability can be imparted by the convex portion.
- the ninth embodiment which is an embodiment of the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, will be described below.
- an integrally formed mold was used as a mold for fixing the assembled honeycomb fired body.
- a mold that can be divided into two is used. explain.
- FIG. 16 schematically shows a state in which a honeycomb fired body is arranged inside a mold that can be divided into two mold members in the ninth embodiment of the present invention, perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body. It is sectional drawing which follows an arbitrary direction.
- the formwork 470 includes a pair of formwork members 470a and a formwork member 470b.
- the fixing step (S3) the honeycomb fired body is pumped into a desired shape inside the mold member 470a. Then, the formwork member 470b is combined with the formwork member 470a, and both are fixed using the bolt 471 and the nut 472.
- the mold member 470a and the mold member 470b can be divided after the sealing material paste is hardened to some extent by heat treatment or the like. It can be easily taken out. Then, the taken-out honeycomb structure is moved to another place, and the sealing material paste can be further dried at a predetermined temperature.
- the formwork is not particularly limited as long as the assembled honeycomb fired body can be held inside, and various forms such as a formwork that can be divided into a plurality of members can be applied as necessary.
- the method of dividing the formwork is not particularly limited, and it may be divided into a plurality of parts in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure, or may be divided into a plurality of parts in a direction parallel to the longitudinal direction.
- the material forming the mold may be a dense metal or a porous metal.
- the effects (1) to (4) described in the first embodiment of the present invention can be exhibited, and the following effects can be exhibited.
- the mold frame can be separated into a plurality of members. Therefore, the mold material is separated and the sealing material paste is completely cured. Since the manufactured honeycomb structure can be taken out from the mold before, the heated honeycomb structure can be cooled in a short time. Thereby, the hardening time of a sealing material paste can be shortened and the productivity of a honeycomb structure can be improved.
- the mold has a coating layer formed on the inner surface of either the above-described mold made of dense metal or metal mold made of porous metal.
- a coating layer formed on the inner surface of either the above-described mold made of dense metal or metal mold made of porous metal.
- the releasability of the honeycomb structure can be improved.
- the coating layer has good releasability, when a ventilation part is further provided on the inner surface of the mold, the ventilation part can be easily peeled off when the ventilation part needs to be replaced due to clogging or the like. It is possible to improve workability.
- the mold is not limited to the above-described mold made of a dense metal or a metal mold made of a porous metal, but a dense metal layer whose outer surface is formed of a dense metal.
- a formwork or the like in which the inner surface side is formed of a porous metal layer formed of a porous metal and both are integrally formed can also be applied.
- the ratio between the dense metal layer and the porous metal layer may be appropriately set in consideration of the strength as a mold and the air permeability of the porous metal layer serving as the ventilation portion.
- the ventilation portion is not limited to the ventilation portion described in each of the above embodiments, and various types can be applied.
- various types can be applied.
- a ventilation part can be constituted.
- a ventilation part can also be comprised by combining several paper, a nonwoven fabric, a mesh member, a porous resin layer, or a porous carbon layer. These combinations and arrangements are not particularly limited, and may be appropriately set in consideration of air permeability, peelability, pore diameter, and the like.
- the porous resin layer is not particularly limited.
- the porous resin layer is selected from fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, ethylene fluoride, tetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride, and polypropylene. Formed of at least one kind.
- the porosity, the hole diameter, etc. of a porous resin layer are set suitably.
- a polypropylene film manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., microporous film having an average pore diameter of 0.3 ⁇ m can be mentioned.
- This polypropylene film is a porous film composed of polypropylene and an organic filler, and has both air permeability and waterproofness. Moreover, a tetrafluoroethylene resin porous membrane (manufactured by Nitto Denko Corporation, trade name Temisch) having an average pore diameter of 0.6 ⁇ m is mentioned.
- the porous resin layer can be formed, for example, by applying the above-described resin to the inner surface of a mold made of a porous metal. In this case, since the porous resin layer is integrally formed on the inner surface of the mold, the mold made of porous metal and the porous resin layer can be said to be a mold.
- the shape of the honeycomb structure obtained by the manufacturing method of the present invention is not limited to the columnar shape shown in FIG. 1, but may be any columnar shape such as an elliptical column shape or a polygonal column shape. Further, the number of honeycomb fired bodies constituting the honeycomb structure is not limited to 16 as in the above embodiment, and may be more or less than 16.
- honeycomb fired body is assembled inside a mold
- the present invention is not limited to this, and a plurality of honeycomb fired bodies are assembled in a predetermined shape.
- the honeycomb fired body may be disposed inside the mold frame in a state where both end faces of the honeycomb fired body are held and fixed by holding members or the like.
- the porosity of the honeycomb fired body obtained by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention is preferably 30% to 70% when used as a honeycomb filter.
- the porosity can be measured by a conventionally known method such as mercury intrusion method, Archimedes method, or SEM measurement.
- the cell density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body is not particularly limited, but the desirable lower limit is 31.0 / cm 2 (200.0 / in 2 ), and the desirable upper limit is 93.0 / cm 2 (600.0 pieces / in 2 ), the more desirable lower limit is 38.8 pieces / cm 2 (250.0 pieces / in 2 ), and the more desirable upper limit is 77.5 pieces / cm 2 (500.0). Pieces / in 2 ).
- the main component of the constituent material of the honeycomb fired body is not limited to silicon carbide, and other ceramic raw materials include, for example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, zirconium carbide, It may be a carbide ceramic such as titanium carbide, tantalum carbide or tungsten carbide, a composite of metal and nitride ceramic, a composite of metal and carbide ceramic, or the like.
- ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is mixed with the above-described ceramics, and ceramics bonded with silicon or a silicate compound are also included as constituent materials.
- honeycomb structure used as a filter for exhaust gas purification in which a cell at one end is sealed with a sealing material
- the honeycomb structure according to the present invention is not limited thereto. It is not limited.
- the honeycomb structure may be a honeycomb structure in which none of the end portions of the cells are sealed with a sealing material.
- Such a honeycomb structure can be used as a catalyst carrier for supporting a catalyst on a cell wall.
- honeycomb structure 101 ceramic block 102 coat layer 103 adhesive layer 110 (111, 112, 113) honeycomb fired body 111a (112a, 113a) cell 111b (112b, 113b) cell wall 210 (220) gap 411 (420, 421) , 431, 441, 451, 460, 461) Form 411a (420a, 421a, 431a, 441a, 460a, 461a, 470, 470a, 470b) Inner surface 600 of the form (600a, 600b) Sealing material paste
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Abstract
本発明は、コート層全体の強度が均一で、しかもコート層の表面強度が高いハニカム構造体を容易に実現できるハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体を提供することを目的とするものであり、本発明のハニカム構造体の製造方法は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体の製造方法であって、外周部にセル壁が形成されたハニカム成形体を押出成形する成形工程と、上記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程と、型枠内に複数のハニカム焼成体を固定する固定工程と、上記型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填する充填工程と、上記シール材ペーストを乾燥固化させて上記接着材層及び上記コート層を形成する乾燥工程とを備え、上記シール材ペーストは、無機粒子及び/又は無機繊維を含み、上記型枠及び/又は上記型枠の内面側は空気透過性を有する通気部であり、上記乾燥工程では、上記シール材ペーストを上記通気部の少なくとも一部に接触させて上記シール材ペーストの乾燥固化を行うことを特徴とする。
Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体に関する。
排ガス浄化用フィルタや触媒担体として、長手方向に多数のセルが並設された柱状のハニカム焼成体を複数個組み合わせてなるハニカム構造体が知られている。ハニカム構造体は、ハニカム焼成体からなるセラミックブロックと、その外周に配置されたコート層とを有する。セラミックブロックは、複数の柱状のハニカム焼成体が側面に形成された接着材層を介して固定されることにより形成される。
ハニカム構造体の製造方法としては、接着材層とコート層とを別々の工程で形成する方法が知られている。この方法では、まず、複数のハニカム焼成体をシール材ペーストを用いて接着し、このシール材ペーストを乾燥固化させることにより接着材層を形成する。これによりハニカム焼成体同士が強固に接着されたセラミックブロックが得られる。次いで、セラミックブロックの周囲にシール材ペーストを塗布して乾燥固化させることによりコート層が形成され、ハニカム構造体となる。
しかしながら上記の方法では、接着材層とコート層とが別々の工程で形成されるため、接着材層とコート層との間に両者を区分けする境界面が形成される。このようなハニカム構造体を、例えば、車両用の排ガス浄化フィルタとして使用すると、運転開始時の急激な温度上昇に曝されたり、車両の運転からフィルタの再生処理という熱サイクルが長期間にわたって繰り返されること等によって、接着材層とコート層との間の界面に剥離や破壊等が生じる。
そこで、特許文献1~3には、接着材層とコート層とを、両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成する手法が開示されている。具体的には、特許文献1、2に記載の方法では、まず、組み立て装置を用いて複数のハニカム焼成体を一定の間隔を保持して所定の形状に組み立て、この形状を型枠を用いて固定する。次いで、ハニカム焼成体の間隙及びハニカム焼成体と型枠との間にシール材ペーストを注入する。そして、このシール材ペーストを乾燥・固化することにより、接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成している。特許文献3では、ハニカム焼成体を所定の形状に組み立てる際に、間隔保持部材を用いてハニカム焼成体を一定の間隔に保持し、型枠を用いて接着材層とコート層とを一体的に形成する方法が開示されている。
しかしながら、接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成したハニカム構造体は、コート層自体の強度やコート層の表面強度にやや劣る傾向がある。そのために、コート層自体の強度やコート層の表面強度に優れたハニカム構造体が求められている。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、コート層全体の強度が均一で、しかもコート層の表面強度が高いハニカム構造体を容易に製造することができるハニカム構造体の製造方法、及び、コート層全体の強度が均一で、しかもコート層の表面強度が高いハニカム構造体を提供することを目的とするものである。
請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体の製造方法であって、外周部にセル壁が形成されたハニカム成形体を押出成形する成形工程と、上記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程と、型枠内に複数のハニカム焼成体を固定する固定工程と、上記型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填する充填工程と、上記シール材ペーストを乾燥固化させて上記接着材層及び上記コート層を形成する乾燥工程とを備え、上記シール材ペーストは、無機粒子及び/又は無機繊維を含み、上記型枠及び/又は上記型枠の内面側は空気透過性を有する通気部であり、上記乾燥工程では、上記シール材ペーストを上記通気部の少なくとも一部に接触させて上記シール材ペーストの乾燥固化を行うことを特徴とする。
上記製造方法によると、乾燥工程において、シール材ペーストに含まれる水分が水蒸気となると、水蒸気を含む空気は、ハニカム焼成体に形成された気孔を通って外部へ排出されるだけでなく、通気部を通って外部へ排出される。すなわち、コート層を形成するシール材ペーストに含まれる水分は、ハニカム焼成体の側だけでなく通気部の側にも移動するため、ハニカム焼成体側へ偏っていた水分の移動を緩和でき、これによりシール材ペーストに含まれる無機繊維及び/又は無機粒子のマイグレーションの発生を抑制できる。得られたコート層は、コート層全体の強度が均一で、しかもコート層の表面強度にも優れたものとなる。
請求項2に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記型枠は、緻密質金属にて形成された型枠、多孔質金属にて形成された型枠、内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠のいずれかである。
緻密質金属にて形成された型枠には、型枠の内面側に空気透過性を有する通気部が設けられている。
多孔質金属にて形成された型枠は、空気透過性を有するため、型枠そのものが通気部となる。本発明のハニカム構造体の製造方法においては、多孔質金属にて形成された型枠の内面側に更に空気透過性を有する通気部を設けた構成としてもよい。
内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠は、型枠自体には空気透過性はないが、ハニカム焼成体と型枠との間にシール材ペーストを注入した際に、凹部及び/又は凸部によって隙間が生じると、この隙間を通気部として利用できる。すなわち、内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠は、内面側が空気透過性を有する通気部であるとも言える。この場合、型枠の内面側に更に空気透過性を有する通気部を設けた構成としてもよい。
緻密質金属にて形成された型枠には、型枠の内面側に空気透過性を有する通気部が設けられている。
多孔質金属にて形成された型枠は、空気透過性を有するため、型枠そのものが通気部となる。本発明のハニカム構造体の製造方法においては、多孔質金属にて形成された型枠の内面側に更に空気透過性を有する通気部を設けた構成としてもよい。
内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠は、型枠自体には空気透過性はないが、ハニカム焼成体と型枠との間にシール材ペーストを注入した際に、凹部及び/又は凸部によって隙間が生じると、この隙間を通気部として利用できる。すなわち、内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠は、内面側が空気透過性を有する通気部であるとも言える。この場合、型枠の内面側に更に空気透過性を有する通気部を設けた構成としてもよい。
請求項3に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記型枠の内面側に設けられた通気部は、紙、不織布、メッシュ部材、多孔性樹脂層、及び、ポーラスカーボン層から選ばれる少なくとも一種からなる。これらは単独で用いて通気部としてもよいし、複数組み合わせて通気部を構成してもよい。
請求項4に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記通気部は、0.1μm~50μmの平均気孔径を有する。
通気部がこのような平均気孔径を有すると、シール材ペースト中に含まれる無機粒子及び/又は無機繊維の移動を抑制しつつ、空気透過性を確保することができる。
通気部がこのような平均気孔径を有すると、シール材ペースト中に含まれる無機粒子及び/又は無機繊維の移動を抑制しつつ、空気透過性を確保することができる。
請求項5に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記通気部の空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上である。
通気部がこのような空気透過性を有すると、シール材ペースト中に含まれる無機粒子及び/又は無機繊維のマイグレーションを充分に解消できる。
通気部がこのような空気透過性を有すると、シール材ペースト中に含まれる無機粒子及び/又は無機繊維のマイグレーションを充分に解消できる。
請求項6に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記通気部は、多孔質金属からなる型枠と、上記型枠の内面上に配置された紙又は不織布とからなる。これによると、多孔質金属及び紙又は不織布によって空気透過性を付与できるとともに、紙又は不織布とシール材ペーストとが接触することで、ハニカム構造体を離型する際に良好な離型性が得られる。また、シール材ペーストの付着等によって紙又は不織布の空気透過性や離型性が低下した場合には、容易に紙又は不織布を交換できる。
請求項7に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記通気部は、緻密質金属からなる型枠の内面上に配置された紙又は不織布からなる。これによると、多孔質金属及び紙又は不織布によって空気透過性を付与できるとともに、紙又は不織布とシール材ペーストとが接触することで、ハニカム構造体を離型する際に良好な離型性が得られる。また、シール材ペーストの付着等によって紙又は不織布の空気透過性や離型性が低下した場合には、容易に紙又は不織布を交換できる。
請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記紙は、シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙である。
本明細書においてシリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙とは、クラフト紙又はグラシン紙の表面にシリコン樹脂材料をコーティング処理したものや、クラフト紙又はグラシン紙にシリコン樹脂材料を含浸させたものをいう。シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙は、乾燥固化したシール材ペーストから容易に剥離することができる。
本明細書においてシリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙とは、クラフト紙又はグラシン紙の表面にシリコン樹脂材料をコーティング処理したものや、クラフト紙又はグラシン紙にシリコン樹脂材料を含浸させたものをいう。シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙は、乾燥固化したシール材ペーストから容易に剥離することができる。
請求項9に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記型枠を構成する多孔質金属又は緻密質金属は、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金である。
請求項10に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記不織布は、ポリエステル繊維を含むポリエステル不織布である。
請求項11に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記多孔性樹脂層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化エチレン、四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、及び、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも一種からなる。
請求項12に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記型枠は、複数の部材に分離可能であって、上記固定工程では、複数の各部材を一体に組み合わせて使用する。
請求項13に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記固定工程では、ハニカム焼成体同士を一定の間隔で保持する間隔保持部材を更に用いて複数の上記ハニカム焼成体を固定する。
請求項14に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記固定工程では、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定する。これによると、ハニカム焼成体を所定の形状に容易に保持できる。
請求項15に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記シール材ペーストは、上記乾燥工程では、上記コート層の表面側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合が、上記コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合と略同一になるように、上記シール材ペーストを乾燥固化する。これによると、コート層の全体にわたって強度が均一で、コート層の表面に無機粒子及び/又は無機繊維の分散ムラによる凹凸がないため表面強度が高く、しかもコート層の表面に粉っぽさのないハニカム構造体が得られる。
なお、本明細書において無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合とは、シール材ペースト中に無機粒子のみが含まれている場合には、無機粒子の存在割合を、シール材ペースト中に無機繊維のみが含まれている場合には、無機繊維の存在割合をいう。
また、シール材ペースト中に無機粒子及び無機繊維が含まれている場合には、無機粒子及び無機繊維の両方の存在割合をいう。したがって、シール材ペースト中に無機粒子と無機繊維の両方が含まれている場合に、乾燥工程においてコート層の表面側における無機粒子及び無機繊維の存在割合が、コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び無機繊維の存在割合と略同一になるとは、コート層の表面側及びコート層のセラミックブロック側において、無機粒子又は無機繊維のいずれか一方の存在割合が略同一になるのではなく、無機粒子及び無機繊維の両方の存在割合が略同一になることをいう。
なお、本明細書において無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合とは、シール材ペースト中に無機粒子のみが含まれている場合には、無機粒子の存在割合を、シール材ペースト中に無機繊維のみが含まれている場合には、無機繊維の存在割合をいう。
また、シール材ペースト中に無機粒子及び無機繊維が含まれている場合には、無機粒子及び無機繊維の両方の存在割合をいう。したがって、シール材ペースト中に無機粒子と無機繊維の両方が含まれている場合に、乾燥工程においてコート層の表面側における無機粒子及び無機繊維の存在割合が、コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び無機繊維の存在割合と略同一になるとは、コート層の表面側及びコート層のセラミックブロック側において、無機粒子又は無機繊維のいずれか一方の存在割合が略同一になるのではなく、無機粒子及び無機繊維の両方の存在割合が略同一になることをいう。
請求項16に記載のハニカム構造体では、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体であって、上記接着材層及び上記コート層は、無機粒子及び/又は無機繊維を含み、上記接着材層と上記コート層とは一体的に形成されており、両者を区分けする境界面が存在せず、上記コート層の表面側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合は、上記コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合と略同一である。
このような構成を有するハニカム構造体は、コート層に含まれる無機粒子及び/又は無機繊維が、表面側とセラミックブロック側においてほぼ均一に分散しているため、コート層の全体にわたって均一な強度が得られる。また、コート層の表面には、無機粒子及び/又は無機繊維の分散ムラによる凹凸が生じていないため、表面強度が高く、粉っぽさのないハニカム構造体となる。
接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成した従来のハニカム構造体は、接着材層とコート層とを別々に形成した従来のハニカム構造体に比べて、コート層自体の強度やコート層の表面強度にやや劣る傾向がある。本発明者らは、接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成したハニカム構造体について種々検討したところ、コート層における上記のような傾向は、コート層となるシール材ペーストの乾燥処理に起因することを見いだした。
接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成したハニカム構造体を製造するに際し、接着材層及びコート層は、型枠内に組み上げた複数のハニカム焼成体の間及びハニカム焼成体と型枠との間にシール材ペーストを充填して、このシール材ペーストを加熱して乾燥することで形成される。
接着材層を形成するためにハニカム焼成体の間に充填されたシール材ペースト中の水分は、加熱により水蒸気となって、シール材ペーストの両側に設けられた多孔質体であるハニカム焼成体へと移動する。これにより、シール材ペーストに含まれる無機粒子及び無機繊維も両側に設けられたハニカム焼成体の側へと移動する。
一方で、コート層を形成するためにハニカム焼成体と型枠との間に充填されたシール材ペースト中の水分は、加熱により水蒸気となると、ハニカム焼成体の側へは移動できるものの、型枠の側へは移動できない。これは、接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成する従来のハニカム構造体の製造方法においては、型枠として緻密質金属にて形成された緻密質金属型枠や、この緻密質金属型枠の内面側に、ハニカム構造体の離型性の向上を目的としてフッ素樹脂層が形成された型枠等が使用されているためである。
接着材層を形成するためにハニカム焼成体の間に充填されたシール材ペースト中の水分は、加熱により水蒸気となって、シール材ペーストの両側に設けられた多孔質体であるハニカム焼成体へと移動する。これにより、シール材ペーストに含まれる無機粒子及び無機繊維も両側に設けられたハニカム焼成体の側へと移動する。
一方で、コート層を形成するためにハニカム焼成体と型枠との間に充填されたシール材ペースト中の水分は、加熱により水蒸気となると、ハニカム焼成体の側へは移動できるものの、型枠の側へは移動できない。これは、接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成する従来のハニカム構造体の製造方法においては、型枠として緻密質金属にて形成された緻密質金属型枠や、この緻密質金属型枠の内面側に、ハニカム構造体の離型性の向上を目的としてフッ素樹脂層が形成された型枠等が使用されているためである。
上記した従来の型枠は、空気透過性がなく、加熱により発生した水蒸気を含む空気を透過させることができないため、コート層となるシール材ペースト中の水分は、必然的に、型枠の側からハニカム焼成体の側へと移動する。この水分の移動に伴って、シール材ペーストに含まれる無機繊維や無機粒子等は、型枠の側からハニカム焼成体の側へと移動する。これにより、シール材ペースト中において無機粒子及び無機繊維に分散ムラが生じ、無機粒子及び無機繊維がそれぞれ偏って存在する、いわゆるマイグレーションが発生する。
マイグレーションが発生すると、得られたコート層は、無機粒子及び無機繊維が、表面側とセラミックブロック側において均一に分散していないために、コート層の全体の強度にばらつきが生じる。また、コート層の表面には無機粒子及び無機繊維の分散ムラによって微細な凹凸が生じ、これによりコート層の表面が削れやすくなったり剥離しやすくなって、コート層の表面が粉っぽい状態となる。コート層がこのような状態であると、ハニカム構造体を排気ガス浄化用フィルタや触媒担体として利用した場合に、再生処理等の高温に曝された際にハニカム構造体の膨張及び収縮によるクラックの発生に繋がることが考えられる。
マイグレーションが発生すると、得られたコート層は、無機粒子及び無機繊維が、表面側とセラミックブロック側において均一に分散していないために、コート層の全体の強度にばらつきが生じる。また、コート層の表面には無機粒子及び無機繊維の分散ムラによって微細な凹凸が生じ、これによりコート層の表面が削れやすくなったり剥離しやすくなって、コート層の表面が粉っぽい状態となる。コート層がこのような状態であると、ハニカム構造体を排気ガス浄化用フィルタや触媒担体として利用した場合に、再生処理等の高温に曝された際にハニカム構造体の膨張及び収縮によるクラックの発生に繋がることが考えられる。
上記現象を考慮して、本発明者らは、ハニカム焼成体の側に向かって移動するシール材ペースト中の水分を型枠の側にも移動させることで、無機粒子及び無機繊維をコート層の表面に均一に分散できると考えた。そこで、型枠及び/又は型枠の内面側(型枠の内面を含む部分)が水蒸気を含んだ空気を透過できる空気透過性を有するように構成したところ、コート層となるシール材ペースト中の水分を、ハニカム焼成体の側だけでなく型枠の側へも移動させることができることを見いだし、本発明に到達した。
なお、上記説明では、シール材ペーストに無機繊維及び無機粒子が含まれる場合について説明したが、無機繊維又は無機粒子のいずれか一方のみが含まれる場合も、マイグレーションが発生する理由は同様である。
また、マイグレーションの発生を抑制するためには、型枠を外した後にシール材ペーストを乾燥固化させることも考えられるが、シール材ペーストが未硬化の状態で型枠を外すとシール材ペーストの表面に窪みや変形が生じて、やはり得られたコート層の表面には凹凸が生じるため望ましくない。
また、マイグレーションの発生を抑制するためには、型枠を外した後にシール材ペーストを乾燥固化させることも考えられるが、シール材ペーストが未硬化の状態で型枠を外すとシール材ペーストの表面に窪みや変形が生じて、やはり得られたコート層の表面には凹凸が生じるため望ましくない。
本発明において空気透過性とは、コート層を形成するシール材ペーストに含まれた水分(水蒸気)を含む空気を透過できる性質をいう。
空気透過性(通気度ともいう)は、JIS L1096(A法)に記載の測定方法に準じて測定する。本発明における通気部は、水分(水蒸気)を含む空気を透過できればよく、空気透過性について特に限定されるものではないが、空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましい。空気透過性の上限は特に設ける必要はないが、空気透過性は、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましい。ただし、空気透過性が100cc/cm2/secを超えたとしても、その効果が損なわれるものではない。
空気透過性を有する通気部とは、上記したコート層を形成するシール材ペーストに含まれた水分(水蒸気)を含む空気が透過できる部分をさす。
型枠及び/又は型枠の内面側が空気透過性を有する通気部であるとは、型枠自体が空気透過性を有すること、型枠自体が空気透過性を有し、かつ、型枠の内面側に更に空気透過性を有する別の部材が配置されていること、型枠自体には空気透過性はないが、型枠の内面側に空気透過性を有する別の部材が配置されていること、型枠自体には空気透過性はないが、内面側に凹部及び/又は凸部が形成されていることで、シール材ペーストを注入した際に空気透過性を有する隙間が形成されることのいずれかをいう。
型枠の内面とは、型枠のハニカム焼成体側の面であり、型枠の内面側に通気部があるとは、型枠の内面上に一体に又は分離可能に空気透過性を有する部材が配置されていることをいう。
空気透過性(通気度ともいう)は、JIS L1096(A法)に記載の測定方法に準じて測定する。本発明における通気部は、水分(水蒸気)を含む空気を透過できればよく、空気透過性について特に限定されるものではないが、空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましい。空気透過性の上限は特に設ける必要はないが、空気透過性は、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましい。ただし、空気透過性が100cc/cm2/secを超えたとしても、その効果が損なわれるものではない。
空気透過性を有する通気部とは、上記したコート層を形成するシール材ペーストに含まれた水分(水蒸気)を含む空気が透過できる部分をさす。
型枠及び/又は型枠の内面側が空気透過性を有する通気部であるとは、型枠自体が空気透過性を有すること、型枠自体が空気透過性を有し、かつ、型枠の内面側に更に空気透過性を有する別の部材が配置されていること、型枠自体には空気透過性はないが、型枠の内面側に空気透過性を有する別の部材が配置されていること、型枠自体には空気透過性はないが、内面側に凹部及び/又は凸部が形成されていることで、シール材ペーストを注入した際に空気透過性を有する隙間が形成されることのいずれかをいう。
型枠の内面とは、型枠のハニカム焼成体側の面であり、型枠の内面側に通気部があるとは、型枠の内面上に一体に又は分離可能に空気透過性を有する部材が配置されていることをいう。
型枠及び/又は型枠の内面側に通気部を有する型枠としては、例えば、以下のような態様のものが挙げられる。
本発明の第1の態様としては、型枠自体には空気透過性はないが、型枠の内面側に通気部を設けた態様が挙げられる。
このような態様の一例としては、型枠が緻密質金属にて形成された型枠であって、この型枠の内面側に通気部が設けられた例が挙げられる。型枠の内面側に設けられる通気部は、型枠と一体的に形成されていてもよいし、分離可能に構成されていてもよい。
本発明の第1の態様において、型枠とその内面側の通気部とが分離可能に形成された例としては、型枠が緻密質金属にて形成され、その内面上に紙又は不織布を配置したものが挙げられる。
本発明の第1の態様において、型枠とその内面側の通気部とが一体的に形成された例としては、型枠が緻密質金属にて形成され、その内面上に多孔質樹脂層、ポーラスカーボン層等が形成されたものが挙げられる。
このような態様の一例としては、型枠が緻密質金属にて形成された型枠であって、この型枠の内面側に通気部が設けられた例が挙げられる。型枠の内面側に設けられる通気部は、型枠と一体的に形成されていてもよいし、分離可能に構成されていてもよい。
本発明の第1の態様において、型枠とその内面側の通気部とが分離可能に形成された例としては、型枠が緻密質金属にて形成され、その内面上に紙又は不織布を配置したものが挙げられる。
本発明の第1の態様において、型枠とその内面側の通気部とが一体的に形成された例としては、型枠が緻密質金属にて形成され、その内面上に多孔質樹脂層、ポーラスカーボン層等が形成されたものが挙げられる。
本発明の第2の態様としては、型枠自体(型枠の全体)が空気透過性を有し、かつ、この型枠の内面側に別の通気部が設けられた態様が挙げられる。すなわち、型枠が多孔質金属にて形成された空気透過性を有する型枠であって、この型枠の内面側に、更に空気透過性を有する通気部を設けた態様である。型枠の内面側に設けられる通気部は、型枠と一体的に形成されていてもよいし、分離可能に構成されていてもよい。
本発明の第2の態様において、型枠とその内面側の通気部とが分離可能に形成された例としては、型枠が多孔質金属にて形成され、その内面上に紙、不織布、ステンレスメッシュのいずれかを配置したものが挙げられる。
本発明の第2の態様において、型枠とその内面側の通気部とが一体的に形成された例としては、型枠が多孔質金属にて形成され、その内面上に多孔質樹脂層又はポーラスカーボン層が形成されたものが挙げられる。
本発明の第2の態様において、型枠とその内面側の通気部とが分離可能に形成された例としては、型枠が多孔質金属にて形成され、その内面上に紙、不織布、ステンレスメッシュのいずれかを配置したものが挙げられる。
本発明の第2の態様において、型枠とその内面側の通気部とが一体的に形成された例としては、型枠が多孔質金属にて形成され、その内面上に多孔質樹脂層又はポーラスカーボン層が形成されたものが挙げられる。
本発明の第3の態様としては、型枠自体(型枠の全体)が空気透過性を有し、型枠そのものが通気部を構成する態様が挙げられる。このような態様の一例としては、型枠が多孔質金属にて形成されたものが挙げられる。
上記本発明の第2の態様及び第3の態様は、いずれも型枠自体が空気透過性を有しているので好適に使用できるが、コート層の剥離性(ハニカム構造体の離型性)を考慮すると、本発明の第2の態様が望ましい。本発明の第2の態様の中でも、型枠と型枠の内面側に設けられた通気部とが分離可能である態様は、コート層を形成するシール材の付着等に起因して、型枠の内面側に設けられた通気部の空気透過性が低下した時等に、この通気部を容易に交換できるため、作業性の観点からも望ましい。
上記本発明の第1の態様及び第2の態様において、型枠の内面側に配置される通気部の厚さは、型枠の厚みの1/10~3/4であることが望ましく、1/5~1/2であることがより望ましい。通気部の厚みは、必要とする空気透過性や型枠の強度等を勘案して、型枠の材質や通気部の気孔率等に応じて適宜設定される。
本発明において、多孔質金属にて形成された型枠(以下、多孔質金属型枠とも称す)とは、空気透過性を有し、銅、ニッケル、ステンレス等の金属にて形成された型枠をいう。
本発明において、緻密質金属にて形成された型枠(以下、緻密質金属型枠とも称す)とは、空気透過性がなく、銅、ニッケル、ステンレス又はこれらの少なくとも一種を用いてなる合金にて形成された型枠をいう。なかでも、ステンレスにて形成された型枠が望ましい。
本発明において、緻密質金属にて形成された型枠(以下、緻密質金属型枠とも称す)とは、空気透過性がなく、銅、ニッケル、ステンレス又はこれらの少なくとも一種を用いてなる合金にて形成された型枠をいう。なかでも、ステンレスにて形成された型枠が望ましい。
多孔質金属型枠及び緻密質金属型枠には、内面上にコート層の剥離性(ハニカム構造体の離型性)を考慮して、フッ素樹脂層等が形成されていてもよい。
上記のように型枠及び/又は型枠の内面側(内面を含む部分)に通気部が設けられた型枠を使用して、接着材層とコート層とを一体的に形成する方法により得られたハニカム構造体は、接着材層とコート層との間に両者を区分けする境界面が存在しないため、車両用の排ガス浄化フィルタとして使用しても、接着材層とコート層との間で剥離等が生じにくいだけでなく、コート層の強度が全体にわたって均一になることから、コート層にクラックが発生しにくくなり、耐久性にも優れたものとなる。
以下、型枠及び/又は型枠の内面側に通気部を有する型枠を用いて接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成する、本発明に係るハニカム構造体の製造方法について具体的に説明する。また、マイグレーションの発生が抑制され、コート層に無機繊維及び無機粒子が均一に分散した、本発明に係るハニカム構造体についても具体的に説明する。
(第一実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について説明する。
本実施形態では、緻密質金属型枠の内面側に通気部を設けた型枠を用いて接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成するハニカム構造体の製造方法について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。
図1において、ハニカム構造体100は、円柱形状のセラミックブロック101と、セラミックブロック101の周囲に設けられたコート層102とを備える。セラミックブロック101は、柱状のハニカム焼成体110が接着材層103を介して複数個結束されてなる。
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について説明する。
本実施形態では、緻密質金属型枠の内面側に通気部を設けた型枠を用いて接着材層とコート層とを両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成するハニカム構造体の製造方法について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。
図1において、ハニカム構造体100は、円柱形状のセラミックブロック101と、セラミックブロック101の周囲に設けられたコート層102とを備える。セラミックブロック101は、柱状のハニカム焼成体110が接着材層103を介して複数個結束されてなる。
柱状のハニカム焼成体110は、多孔質セラミックからなる。ここでは、ハニカム焼成体110として、長手方向に垂直な断面を見たときにその断面形状がそれぞれ異なる3種類のハニカム焼成体111、112、113が用いられる。以下に、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)を用いて、ハニカム焼成体111、112、113の詳細を説明する。
図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)は、図1に示した本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示した斜視図である。図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)において、両矢印Aで示したセルに平行な方向を長手方向といい、セルが露出した面を端面といい、端面以外の面を側面という。
図2(a)に示したハニカム焼成体111の側面は、2つの平面と1つの曲面により構成される。ハニカム焼成体111は、多数のセル111aがセル壁111bを隔てて長手方向(両矢印A方向)に並設された構成を有する。ハニカム焼成体111は、セル111aのいずれか一方の端部が封止材111cによって封止されている。
図2(b)に示したハニカム焼成体112の側面は、3つの平面と1つの曲面により構成される。ハニカム焼成体112もハニカム焼成体111と同様に、多数のセル112aがセル壁112bを隔てて長手方向(両矢印A方向)に並設された構成を有する。また、ハニカム焼成体112は、セル112aのいずれか一方の端部が封止材112cによって封止されている。
更に、図2(c)に示すハニカム焼成体113の側面は、4つの平面により構成される。ハニカム焼成体113もハニカム焼成体111と同様に、多数のセル113aがセル壁113bを隔てて長手方向(両矢印A方向)に並設された構成を有する。また、ハニカム焼成体113は、セル113aのいずれか一方の端部が封止材113cによって封止されている。
図2(b)に示したハニカム焼成体112の側面は、3つの平面と1つの曲面により構成される。ハニカム焼成体112もハニカム焼成体111と同様に、多数のセル112aがセル壁112bを隔てて長手方向(両矢印A方向)に並設された構成を有する。また、ハニカム焼成体112は、セル112aのいずれか一方の端部が封止材112cによって封止されている。
更に、図2(c)に示すハニカム焼成体113の側面は、4つの平面により構成される。ハニカム焼成体113もハニカム焼成体111と同様に、多数のセル113aがセル壁113bを隔てて長手方向(両矢印A方向)に並設された構成を有する。また、ハニカム焼成体113は、セル113aのいずれか一方の端部が封止材113cによって封止されている。
上記のようにセル111a、112a、113aのいずれか一方の端部が封止材111c、112c、113cによって封止されたハニカム焼成体111、112、113を用いてなるハニカム構造体100は、排ガス浄化用のハニカムフィルタとして使用できる。例えば、セル111aに流入した排ガスは、必ずセル壁111bを通過した後に、他のセル111aから流出する。排ガスがこのセル壁111bを通過する際には、排ガス中に含まれるパティキュレートがセル壁111bで捕捉される。これにより、排ガスを浄化することができる。他のセル112a、113aについても同様である。
上記したハニカム焼成体111、112、113は、接着材層103を介して複数個が結束され、円柱形状のセラミックブロック101となる。
上記したハニカム焼成体111、112、113は、接着材層103を介して複数個が結束され、円柱形状のセラミックブロック101となる。
ここで、図1に示した本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100は、接着材層103及びコート層102が同一のシール材ペーストによって一体的に形成されており、両者を区分けする境界面が存在しない。このような構成を有するハニカム構造体100を排ガス浄化用のフィルタとして用いた場合には、高温雰囲気下で利用しても接着材層103とコート層102との間で剥離又はクラック等が生じることがなくなる。
また、接着材層103及びコート層102は、無機繊維及び無機粒子を含む。接着材層103及びコート層102は、無機繊維又は無機粒子のいずれか一方を含めばよいが、無機繊維及び無機粒子の両方を含んでいることが、強度の観点から望ましい。
本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100においては、コート層102の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層102のセラミックブロック101側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一である。このような構成を有するハニカム構造体100は、コート層102自体の強度が均一で、しかもコート層102の表面強度が高く、粉っぽさのない状態となる。
本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100においては、コート層102の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層102のセラミックブロック101側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一である。このような構成を有するハニカム構造体100は、コート層102自体の強度が均一で、しかもコート層102の表面強度が高く、粉っぽさのない状態となる。
接着材層103及びコート層102に含まれる無機粒子としては、例えば、炭化ケイ素等の炭化物、窒化ケイ素又は窒化ホウ素等の窒化物等からなる無機粉末等が挙げられる。中でも、熱伝導性に優れることから、炭化ケイ素からなる粉末が望ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機粒子の平均粒子径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~1.0μmであることがより望ましい。
接着材層103及びコート層102に含まれる無機繊維としては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバが挙げられる。中でも、アルミナからなる無機繊維が望ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機繊維の平均繊維径は、1μm~50μmの範囲であることが望ましく、5μm~40μmの範囲であることがより望ましい。無機繊維の平均繊維長は、10μm~200μmの範囲であることが望ましく、20μm~100μmの範囲であることがより望ましい。
無機粒子の平均粒子径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~1.0μmであることがより望ましい。
接着材層103及びコート層102に含まれる無機繊維としては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバが挙げられる。中でも、アルミナからなる無機繊維が望ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
無機繊維の平均繊維径は、1μm~50μmの範囲であることが望ましく、5μm~40μmの範囲であることがより望ましい。無機繊維の平均繊維長は、10μm~200μmの範囲であることが望ましく、20μm~100μmの範囲であることがより望ましい。
以下に、上記のように構成された本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100の製造方法について説明する。
図3は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の製造工程を説明するフローチャート図である。
図3に示すように、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100の製造工程は、ハニカム成形体を形成する成形工程(ステップS1)、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程(ステップS2)、ハニカム焼成体を型枠内に配置して固定する固定工程(ステップS3)、型枠内にシール材ペーストを充填する充填工程(ステップS4)、及び、充填したシール材ペーストを乾燥固化させる乾燥工程(ステップS5)を備える。これらの工程により、切削加工等の後加工等を行うことなく、図1に示した円柱形状のハニカム構造体100を製造できる。
図3は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の製造工程を説明するフローチャート図である。
図3に示すように、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100の製造工程は、ハニカム成形体を形成する成形工程(ステップS1)、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程(ステップS2)、ハニカム焼成体を型枠内に配置して固定する固定工程(ステップS3)、型枠内にシール材ペーストを充填する充填工程(ステップS4)、及び、充填したシール材ペーストを乾燥固化させる乾燥工程(ステップS5)を備える。これらの工程により、切削加工等の後加工等を行うことなく、図1に示した円柱形状のハニカム構造体100を製造できる。
以下に各工程の詳細について説明する。
まず、成形工程(S1)では、ハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体の形状は柱状であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、図1に示した円柱形状のハニカム構造体100を製造するために、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示した3種類のハニカム焼成体111、112、113を作製することから、熱収縮等を考慮しつつ、これらのハニカム焼成体とほぼ同じ形状の3種類のハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、セラミック粉末及びバインダを含む原料組成物を用いて押出成形により作製する。
まず、成形工程(S1)では、ハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体の形状は柱状であれば特に限定されるものではないが、本実施形態では、図1に示した円柱形状のハニカム構造体100を製造するために、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示した3種類のハニカム焼成体111、112、113を作製することから、熱収縮等を考慮しつつ、これらのハニカム焼成体とほぼ同じ形状の3種類のハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、セラミック粉末及びバインダを含む原料組成物を用いて押出成形により作製する。
原料組成物には、例えば、以下のように調整した湿潤混合物、すなわち、セラミック粉末として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末を用い、バインダには有機バインダを用いて、炭化ケイ素粉末、有機バインダ、液状の可塑剤、潤滑剤、及び、水を混合した湿潤混合物が適用できる。
セラミック粉末の粒径等は特に限定されるものではないが、例えば、1.0μm~50μmの平均粒子径を有する炭化ケイ素粉末100重量部と、0.1μm~1.0μmの平均粒子径を有する炭化ケイ素粉末5重量部~65重量部とを組み合わせたものが挙げられる。
上記のように調製した原料組成物としての湿潤混合物は、押出成形機を用いて押出成形することで各種形状のハニカム成形体となる。押出成形されたハニカム成形体は、乾燥機を用いて乾燥する。
乾燥処理には、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いることができる。
乾燥させたハニカム成形体は、切断装置を用いて所望の長さに切断する。
そして、セルのいずれか一方の端部に、所定量の封止材ペーストを充填してセルを目封じする。セルの目封じに際しては、例えば、ハニカム成形体の端面(切断した切断面)に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する方法を用いることができる。
目封じしたハニカム成形体は、脱脂炉中で加熱して脱脂する。脱脂条件は特に限定されるものではなく、ハニカム成形体に含まれる有機物の種類や量によって適宜選択する。例えば、約400℃の温度で、2時間程度の脱脂処理が挙げられる。
乾燥処理には、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、又は、凍結乾燥機等を用いることができる。
乾燥させたハニカム成形体は、切断装置を用いて所望の長さに切断する。
そして、セルのいずれか一方の端部に、所定量の封止材ペーストを充填してセルを目封じする。セルの目封じに際しては、例えば、ハニカム成形体の端面(切断した切断面)に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する方法を用いることができる。
目封じしたハニカム成形体は、脱脂炉中で加熱して脱脂する。脱脂条件は特に限定されるものではなく、ハニカム成形体に含まれる有機物の種類や量によって適宜選択する。例えば、約400℃の温度で、2時間程度の脱脂処理が挙げられる。
次いで、焼成工程(S2)では、成形工程(S1)で作製したハニカム成形体を焼成炉内で焼成して、3種類のハニカム焼成体111、112、113を作製する。
焼成条件は、特に限定されるものではないが、焼成温度は、2000℃~2200℃の範囲であることが望ましい。
これにより、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示したように、多数のセル111a、112a、113aがセル壁111b、112b、113bを隔てて長手方向に並設された各種形状の柱状のハニカム焼成体111、112、113が得られる。
なお、ハニカム焼成体111、112、113の気孔径等は、原料組成物に含まれるセラミック粉末の粒径を調節することで所望の値とすることができる。
焼成条件は、特に限定されるものではないが、焼成温度は、2000℃~2200℃の範囲であることが望ましい。
これにより、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示したように、多数のセル111a、112a、113aがセル壁111b、112b、113bを隔てて長手方向に並設された各種形状の柱状のハニカム焼成体111、112、113が得られる。
なお、ハニカム焼成体111、112、113の気孔径等は、原料組成物に含まれるセラミック粉末の粒径を調節することで所望の値とすることができる。
次いで、固定工程(S3)では、得られた3種類のハニカム焼成体111、112、113を円柱形状となるように組み上げて、型枠(筒状治具)内に配置して固定する。
図4は、本発明の第一実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図4は、本発明の第一実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図4において、型枠411は、空気透過性のない緻密質金属型枠である。
型枠411は、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金等にて形成される。したがって、ハニカム焼成体を固定するために充分な強度を有する。
型枠411は、内部にハニカム焼成体110(111、112、113)を配置するための空間が形成された円筒形状である。
型枠411の内面には、離型性の向上等を目的としてコーティング処理が施されていることが望ましい。
型枠411は、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金等にて形成される。したがって、ハニカム焼成体を固定するために充分な強度を有する。
型枠411は、内部にハニカム焼成体110(111、112、113)を配置するための空間が形成された円筒形状である。
型枠411の内面には、離型性の向上等を目的としてコーティング処理が施されていることが望ましい。
型枠411の内面411a側には、通気部が設けられている。
通気部は、上記のようにコート層の表面における無機繊維等のマイグレーションを抑制するために設けるものである。したがって、通気部は、コート層となるシール材ペーストと接触する全面に設けることが望ましい。型枠の内面側にこのような通気部を有することで、後述する乾燥工程(S5)において、シール材ペースト中に含まれる無機繊維及び無機粒子のマイグレーションの発生を抑制することができる。
通気部は、上記のようにコート層の表面における無機繊維等のマイグレーションを抑制するために設けるものである。したがって、通気部は、コート層となるシール材ペーストと接触する全面に設けることが望ましい。型枠の内面側にこのような通気部を有することで、後述する乾燥工程(S5)において、シール材ペースト中に含まれる無機繊維及び無機粒子のマイグレーションの発生を抑制することができる。
本実施形態において、通気部は紙412で構成されている。紙412は、空気透過性を有するものであれば特に限定されるものではないが、JIS L 1096(A法)で測定した空気透過性(通気度)が0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましく、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが特に望ましい。
また、紙412は、型枠411の内面上に配置することを考慮すると、作業性がよく、好適に使用できることから、厚みが0.06mm~0.12mmであることが望ましく、0.08mm~0.10mmであることがより望ましい。
また、紙412は、平均気孔径が0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。
また、紙412は、型枠411の内面上に配置することを考慮すると、作業性がよく、好適に使用できることから、厚みが0.06mm~0.12mmであることが望ましく、0.08mm~0.10mmであることがより望ましい。
また、紙412は、平均気孔径が0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。
また、後述する乾燥工程(S5)後のハニカム構造体の離型性を考慮すると、紙の表面にはコーティング処理等が施されていることが望ましい。
コーティング処理等が施された紙としては、シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙が挙げられる。シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙とは、クラフト紙又はグラシン紙の表面にシリコン樹脂材料をコーティング処理したものや、クラフト紙又はグラシン紙にシリコン樹脂材料を含浸させたものである。本明細書においては、クラフト紙又はグラシン紙の表面に、シリコンを含む剥離層が形成された紙が好適に使用できる。コーティング処理等が施された紙は、剥離性が良いため、離型時におけるハニカム構造体の離型性の向上が図れる。
コーティング処理等が施された紙としては、シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙が挙げられる。シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙とは、クラフト紙又はグラシン紙の表面にシリコン樹脂材料をコーティング処理したものや、クラフト紙又はグラシン紙にシリコン樹脂材料を含浸させたものである。本明細書においては、クラフト紙又はグラシン紙の表面に、シリコンを含む剥離層が形成された紙が好適に使用できる。コーティング処理等が施された紙は、剥離性が良いため、離型時におけるハニカム構造体の離型性の向上が図れる。
紙412は、型枠411に対して着脱自在に取り付けられている。紙412を型枠411の内面411a側に取り付ける方法としては、両面テープを用いて紙412を型枠411の内面411a側に貼る方法等が挙げられる。
上記のように、通気部としての紙412を型枠411に対して着脱自在に取り付けた構成であると、型枠411の内面に紙を容易に装着することができ、また、ハニカム構造体100を離型した後における紙の交換や廃棄等を容易に行うことができる。したがって、例えば、シール材ペーストの付着等によって紙412が汚れた場合に、型枠411の洗浄を行うことなく、紙412を交換するだけで容易に次のハニカム構造体100の製造を行うことができる。
上記のように、通気部としての紙412を型枠411に対して着脱自在に取り付けた構成であると、型枠411の内面に紙を容易に装着することができ、また、ハニカム構造体100を離型した後における紙の交換や廃棄等を容易に行うことができる。したがって、例えば、シール材ペーストの付着等によって紙412が汚れた場合に、型枠411の洗浄を行うことなく、紙412を交換するだけで容易に次のハニカム構造体100の製造を行うことができる。
なお、紙は、後述する乾燥工程(S5)を経てハニカム構造体を離型した後に、廃棄してもよいし、再利用してもよい。
図4において、内面411a側に通気部としての紙412が設けられた型枠411の内部には、複数のハニカム焼成体110(111、112、113)が円筒状になるようにスペーサ405を介して組み上げられている。
スペーサ405の厚さd1は、後工程で形成する接着材層103の厚さとほぼ同じ厚さであり、組み上げられたハニカム焼成体110の側面間の隙間210の間隔d2とほぼ同じである。
円筒状に組み上げられたハニカム焼成体110と紙412との間の隙間220の間隔d3は、後工程で形成するコート層102の厚みとほぼ同じである。
スペーサ405の材質は特に限定されるものではないが、ボール紙、繊維紙、不織布又は無機充填紙等からなるものが挙げられる。
スペーサ405の厚さd1は、後工程で形成する接着材層103の厚さとほぼ同じ厚さであり、組み上げられたハニカム焼成体110の側面間の隙間210の間隔d2とほぼ同じである。
円筒状に組み上げられたハニカム焼成体110と紙412との間の隙間220の間隔d3は、後工程で形成するコート層102の厚みとほぼ同じである。
スペーサ405の材質は特に限定されるものではないが、ボール紙、繊維紙、不織布又は無機充填紙等からなるものが挙げられる。
次いで、充填工程(S4)では、ハニカム焼成体110の側面間の隙間210及び紙412とハニカム焼成体110の側面との間の隙間220にシール材ペーストを充填する。シール材ペーストの充填方法は特に限定されるものではないが、本実施形態では、型枠411にシール材ペーストの供給装置を装着して行う例を挙げて説明する。
図5(a)は、本発明の第一実施形態において、供給装置を装着した型枠の状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。図5(b)は、本発明の第一実施形態において、供給装置を装着した型枠の状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に平行な方向に沿う断面図である。
図5(a)及び図5(b)に示すように、型枠411には、シール材ペーストを充填するための供給装置500が装着されている。供給装置500は、シール材ペーストを収容するためのペースト室510と、シール材ペーストをペースト室510から型枠411内に押し出すための押出機構520とを備える。
型枠411には、供給装置500との接続部分にシール材ペーストの注入口401が形成されており、この注入口401を介してシール材ペーストの充填が行われる。また、型枠411には、ハニカム焼成体110の両端面側に複数の開口部470が形成されている。
図5(a)及び図5(b)に示すように、型枠411には、シール材ペーストを充填するための供給装置500が装着されている。供給装置500は、シール材ペーストを収容するためのペースト室510と、シール材ペーストをペースト室510から型枠411内に押し出すための押出機構520とを備える。
型枠411には、供給装置500との接続部分にシール材ペーストの注入口401が形成されており、この注入口401を介してシール材ペーストの充填が行われる。また、型枠411には、ハニカム焼成体110の両端面側に複数の開口部470が形成されている。
図6(a)は、本発明の第一実施形態において、型枠内にシール材ペーストを充填した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。図6(b)は、本発明の第一実施形態において、型枠内にシール材ペーストを充填した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に平行な方向に沿う断面図である。
図5(a)及び図5(b)に示した供給装置500のペースト室510にシール材ペーストが供給され、図6(a)及び図6(b)に示したように、シール材ペースト600が押出機構520により矢印B方向に加圧されると、注入口401を介してペースト室510から型枠411の内部へと供給される。これにより、型枠411の内面411a側に配置された紙412とハニカム焼成体110との隙間220及びハニカム焼成体110同士の隙間210にシール材ペースト600が充填される。
以下、紙412とハニカム焼成体110との隙間220に充填された、コート層となるシール材ペースト600をシール材ペースト600aとも称す。また、ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填された、接着材層となるシール材ペースト600をシール材ペースト600bとも称す。
図5(a)及び図5(b)に示した供給装置500のペースト室510にシール材ペーストが供給され、図6(a)及び図6(b)に示したように、シール材ペースト600が押出機構520により矢印B方向に加圧されると、注入口401を介してペースト室510から型枠411の内部へと供給される。これにより、型枠411の内面411a側に配置された紙412とハニカム焼成体110との隙間220及びハニカム焼成体110同士の隙間210にシール材ペースト600が充填される。
以下、紙412とハニカム焼成体110との隙間220に充填された、コート層となるシール材ペースト600をシール材ペースト600aとも称す。また、ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填された、接着材層となるシール材ペースト600をシール材ペースト600bとも称す。
本発明の第一実施形態において、シール材ペースト600には、上記した無機粒子及び無機繊維を含むものが用いられる。無機粒子及び無機繊維を含むシール材ペースト600は、シール材ペースト600中に多くの水分を含ませることによって粘度を低下させている。これにより、シール材ペースト600の流動性が高くなり、ハニカム焼成体110間の隙間210及びハニカム焼成体110と型枠411の内面411aとの隙間220にシール材ペースト600を良好に充填することができる。
シール材ペースト600に含まれる水分としては、有機バインダに由来するもの等が挙げられる。有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、又は、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。
続く乾燥工程(S5)では、シール材ペースト600が充填された状態の型枠411を加熱する。乾燥条件は、特に限定されるものではないが、例えば、100℃~150℃の温度で、1時間の加熱を行う。これにより、シール材ペースト600aは固化してコート層102となり、シール材ペースト600bは、固化して接着材層103となる。
ここで、シール材ペースト600aの加熱は、シール材ペースト600aが通気部としての紙412に接触した状態で行われる。このような構成とすることで、シール材ペースト600に含まれる無機繊維等のマイグレーションが抑制されて、シール材ペースト600aが固化してなるコート層102は、表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合とセラミックブロック側における無機繊維及び無機粒子の存在割合とが略同一となる。この理由について、図7(a)及び図7(b)を用いて以下に説明する。
ここで、シール材ペースト600aの加熱は、シール材ペースト600aが通気部としての紙412に接触した状態で行われる。このような構成とすることで、シール材ペースト600に含まれる無機繊維等のマイグレーションが抑制されて、シール材ペースト600aが固化してなるコート層102は、表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合とセラミックブロック側における無機繊維及び無機粒子の存在割合とが略同一となる。この理由について、図7(a)及び図7(b)を用いて以下に説明する。
図7(a)は、本発明の第一実施形態において、乾燥工程(S5)における型枠の状態を模式的に示した斜視図である。図7(b)は、本発明の第一実施形態において、乾燥工程(S5)における型枠の内面側と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示すためのハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。図7(b)において、シール材ペーストと接する型枠の内面側とは、具体的には紙412である。
図7(a)において、矢印Pは、シール材ペースト600(600a、600b)に含まれる水分の移動方向を示し、矢印Sは、シール材ペースト600aに含まれる水分の移動方向を示す。
図7(b)において、矢印Q及び矢印Rは、シール材ペースト600aに含まれる水分の移動方向を示す。また、図7(b)において、シール材ペースト600aに含まれる水分710は模式的に黒色の丸で示しており、この黒色の丸が多い部分は水分量が多く、少ない部分は水分量が少ないことを示す。
図7(a)において、矢印Pは、シール材ペースト600(600a、600b)に含まれる水分の移動方向を示し、矢印Sは、シール材ペースト600aに含まれる水分の移動方向を示す。
図7(b)において、矢印Q及び矢印Rは、シール材ペースト600aに含まれる水分の移動方向を示す。また、図7(b)において、シール材ペースト600aに含まれる水分710は模式的に黒色の丸で示しており、この黒色の丸が多い部分は水分量が多く、少ない部分は水分量が少ないことを示す。
乾燥工程(S5)においてシール材ペースト600の加熱が行われると、シール材ペースト600に含まれる水分が水蒸気となる。
ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填されたシール材ペースト600bに含まれる水分は、水蒸気となると、ハニカム焼成体110の側へと移動する。そして、水蒸気を含む空気は、多孔質体であるハニカム焼成体110を通って、図7(a)において矢印Pで示したように、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。なお、ここでは図示されていないが、型枠411には、図6(b)に示したように、ハニカム焼成体110の端面側に、水蒸気を含む空気を外部に排出するための開口部470が形成されている。
一方、型枠411の内面411a側に配置された紙412とハニカム焼成体110との隙間220に充填されたシール材ペースト600aに含まれる水分については、図7(b)に示したように、水蒸気となった水分710が紙412の側及びハニカム焼成体110の側へと移動する。ハニカム焼成体110の側へ移動した水蒸気710aは、矢印Rで示すようにハニカム焼成体110を通って、図7(a)において矢印Pで示すように、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。
紙412の側へ移動した水蒸気710bは、紙412に保持される、又は、図7(a)において矢印Sで示すように、水蒸気710bを含む空気とともに紙412の端面から外部へと放出される。
ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填されたシール材ペースト600bに含まれる水分は、水蒸気となると、ハニカム焼成体110の側へと移動する。そして、水蒸気を含む空気は、多孔質体であるハニカム焼成体110を通って、図7(a)において矢印Pで示したように、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。なお、ここでは図示されていないが、型枠411には、図6(b)に示したように、ハニカム焼成体110の端面側に、水蒸気を含む空気を外部に排出するための開口部470が形成されている。
一方、型枠411の内面411a側に配置された紙412とハニカム焼成体110との隙間220に充填されたシール材ペースト600aに含まれる水分については、図7(b)に示したように、水蒸気となった水分710が紙412の側及びハニカム焼成体110の側へと移動する。ハニカム焼成体110の側へ移動した水蒸気710aは、矢印Rで示すようにハニカム焼成体110を通って、図7(a)において矢印Pで示すように、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。
紙412の側へ移動した水蒸気710bは、紙412に保持される、又は、図7(a)において矢印Sで示すように、水蒸気710bを含む空気とともに紙412の端面から外部へと放出される。
ここで、シール材ペースト600a中には、水分710だけでなく、無機繊維720及び無機粒子730が含まれている。
上記のようにシール材ペースト600aに含まれる水分710が水蒸気710aとなって、矢印Rで示したようにハニカム焼成体110の側へ移動すると、それに伴って無機繊維720及び無機粒子730の一部はハニカム焼成体110の側へと移動する。
また、シール材ペースト600aに含まれる水分710が水蒸気710bとなって、矢印Qで示した紙412の側へ移動すると、それに伴って無機繊維720及び無機粒子730の一部も型枠411の側へと移動する。
このように本実施形態においては、シール材ペースト600a中の水分710がハニカム焼成体110の側だけでなく、紙412の側へも移動することで、シール材ペースト600a中に含まれる無機繊維720及び無機粒子730がハニカム焼成体110の側へ偏る、いわゆるマイグレーションを緩和できる。
また、シール材ペースト600a中に含まれる無機繊維720及び無機粒子730は、紙412の側においても偏りなく分散しやすくなることから、離型後に得られるコート層の全体にわたって均一な強度が得られるとともに、コート層の表面を平滑にすることができる。
上記のようにシール材ペースト600aに含まれる水分710が水蒸気710aとなって、矢印Rで示したようにハニカム焼成体110の側へ移動すると、それに伴って無機繊維720及び無機粒子730の一部はハニカム焼成体110の側へと移動する。
また、シール材ペースト600aに含まれる水分710が水蒸気710bとなって、矢印Qで示した紙412の側へ移動すると、それに伴って無機繊維720及び無機粒子730の一部も型枠411の側へと移動する。
このように本実施形態においては、シール材ペースト600a中の水分710がハニカム焼成体110の側だけでなく、紙412の側へも移動することで、シール材ペースト600a中に含まれる無機繊維720及び無機粒子730がハニカム焼成体110の側へ偏る、いわゆるマイグレーションを緩和できる。
また、シール材ペースト600a中に含まれる無機繊維720及び無機粒子730は、紙412の側においても偏りなく分散しやすくなることから、離型後に得られるコート層の全体にわたって均一な強度が得られるとともに、コート層の表面を平滑にすることができる。
なお、シール材ペースト600a中に含まれる無機繊維720及び無機粒子730は、均一に分散していることが望ましいが、無機繊維720又は無機粒子730のいずれか一方のみのハニカム焼成体側への偏りを抑制することによっても、コート層における強度の均一化を図ることができ、また、コート層の表面平滑性を高めることができる。
更に、紙の平均気孔径がシール材ペースト600a中に含まれる無機粒子の平均粒子径よりも小さいものであると、水蒸気710bを含んだ無機粒子の移動に伴って無機粒子がコート層の表面に飛び出すことを防止でき、より表面が平滑なコート層を得ることができる。
なお、両面テープを用いて紙412を型枠411に固定する場合には、型枠411の内面側に紙412を固定するための両面テープの粘着層が存在することがあるが、この粘着層は、上記のように100℃~150℃の温度で加熱されることで溶融して、揮発するため、紙の空気透過性を損なうことはない。しかしながら、紙412の空気透過性を考慮すると、紙412を型枠411に固定するための両面テープは、できるだけ少ない範囲に設けることが望ましい。
上記乾燥工程が終了すると、ハニカム構造体100を離型し、紙412を剥離する。これにより、コート層102の表面側において無機繊維720及び無機粒子730が均一に分散されたハニカム構造体100が得られる。このハニカム構造体100は、コート層102の強度が全体にわたって均一で、しかもコート層102の表面に粉ふき等のない表面強度に優れたものとなる。
また、ハニカム構造体100は、接着材層103とコート層102とが、両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成されているため、再生処理のような熱サイクルを長期間に渡って繰り返した場合であっても、接着材層103とコート層102との間での破壊(剥離又はクラック等)を防止することができる。
上記特徴を有することから、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100は、排気ガス浄化用フィルタとして好適に使用できる。
また、ハニカム構造体100は、接着材層103とコート層102とが、両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成されているため、再生処理のような熱サイクルを長期間に渡って繰り返した場合であっても、接着材層103とコート層102との間での破壊(剥離又はクラック等)を防止することができる。
上記特徴を有することから、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体100は、排気ガス浄化用フィルタとして好適に使用できる。
なお、上記説明では、乾燥工程(S5)において、シール材ペーストの乾燥処理のみを行ったが、乾燥工程の後に、乾燥処理よりも高温での脱脂処理や焼成処理等を更に行ってもよい。
以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、外周部にセル壁が形成されたハニカム成形体を押出成形する成形工程と、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程と、型枠内に複数のハニカム焼成体を固定する固定工程と、型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填する充填工程と、シール材ペーストを乾燥固化させて接着材層及びコート層を形成する乾燥工程とを備え、型枠の内面側は通気部であり、乾燥工程では、シール材ペーストを通気部に接触させて上記シール材ペーストの乾燥固化を行う。
(1)本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、外周部にセル壁が形成されたハニカム成形体を押出成形する成形工程と、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程と、型枠内に複数のハニカム焼成体を固定する固定工程と、型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填する充填工程と、シール材ペーストを乾燥固化させて接着材層及びコート層を形成する乾燥工程とを備え、型枠の内面側は通気部であり、乾燥工程では、シール材ペーストを通気部に接触させて上記シール材ペーストの乾燥固化を行う。
このような製造方法であると、乾燥工程において、シール材ペーストに含まれる水分は、水蒸気となってハニカム焼成体に形成された気孔を通って外部へ排出されるだけでなく、型枠の内面側に設けられた通気部の側へと移動する。このようにシール材ペーストに含まれる水分は、型枠の内面側に設けられた通気部の側及びハニカム焼成体の側へ向かって移動することから、シール材ペーストに含まれる無機繊維及び無機粒子のマイグレーションの発生を抑制できる。これにより、コート層全体の強度が均一で、しかもコート層の表面強度にも優れたハニカム構造体を容易に製造することができる。
(2)また、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、型枠自体には空気透過性はないが、型枠の内面側に配置された通気部が紙からなるため、この紙によって空気透過性を付与できる。
(3)また、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体の製造方法における固定工程では、ハニカム焼成体同士を一定の間隔で保持する間隔保持部材を更に用いて複数のハニカム焼成体を固定する。
このような固定を行うと、位置決めしたハニカム焼成体の間の空間に充填工程において接着材ペーストを注入するため、接着材ペーストの厚みは、ハニカム焼成体の間の空間の幅と略同一になる。そのため、接着材ペーストの厚みばらつきを小さくすることができ、寸法精度の高いハニカム構造体を製造することができる。
また、接着材ペーストの充填工程前にハニカム焼成体を所定の位置に位置決めしているため、一つのハニカム焼成体の位置がずれた場合であっても他のハニカム焼成体の位置はそのずれの影響を受けることがない。そのため、ハニカム構造体全体としても寸法精度の高いハニカム構造体を製造することができる。
また、接着材ペーストの充填工程前にハニカム焼成体を所定の位置に位置決めしているため、一つのハニカム焼成体の位置がずれた場合であっても他のハニカム焼成体の位置はそのずれの影響を受けることがない。そのため、ハニカム構造体全体としても寸法精度の高いハニカム構造体を製造することができる。
(4)また、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体であって、接着材層及びコート層は、無機繊維及び無機粒子を含み、接着材層とコート層とは、両者を区分けする境界面が存在しないように一体的に形成されており、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のセラミックブロック側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一である。
このような構成を有するハニカム構造体は、コート層に含まれる無機繊維及び無機粒子が、表面側とセラミックブロック側においてほぼ均一に分散しているため、コート層の全体にわたって均一な強度が得られる。また、コート層の表面には、無機繊維及び無機粒子の分散ムラによる凹凸が生じていないため、表面強度が高く、粉っぽさのないハニカム構造体となる。
なお、コート層に含まれる無機繊維及び無機粒子の両方についてハニカム焼成体側への偏りが抑制されている例に限らず、コート層に無機繊維又は無機粒子のいずれか一方のみが含まれる場合においても、無機繊維又は無機粒子のハニカム焼成体側への偏りを抑制することによって、上記したコート層における強度の均一化や表面平滑性の向上を図ることができる。
なお、コート層に含まれる無機繊維及び無機粒子の両方についてハニカム焼成体側への偏りが抑制されている例に限らず、コート層に無機繊維又は無機粒子のいずれか一方のみが含まれる場合においても、無機繊維又は無機粒子のハニカム焼成体側への偏りを抑制することによって、上記したコート層における強度の均一化や表面平滑性の向上を図ることができる。
以下に、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。実施例1及び比較例1では、図1に示した円柱形状のハニカム構造体を製造し、得られたハニカム構造体について、以下の手順によりマイグレーションの有無、コート層の表面における粉ふきの有無を評価した。
コート層におけるマイグレーションの有無は、作製したハニカム構造体を長手方向に垂直な方向に切断したサンプルを作製し、コート層の表面側及びハニカム焼成体側の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することにより確認した。
また、コート層の表面における粉ふきの有無は、コート層の表面を目視にて観察するとともに、コート層の表面を指で触れて、粉の付着の有無を目視にて観察した。
コート層におけるマイグレーションの有無は、作製したハニカム構造体を長手方向に垂直な方向に切断したサンプルを作製し、コート層の表面側及びハニカム焼成体側の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することにより確認した。
また、コート層の表面における粉ふきの有無は、コート層の表面を目視にて観察するとともに、コート層の表面を指で触れて、粉の付着の有無を目視にて観察した。
(実施例1)
(ハニカム成形体の製造)
平均粒子径が22μmである炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径が0.5μmである炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合した。得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して混合組成物を得た。この混合組成物を用いて押出成形を行い、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示したハニカム焼成体111、112、113とほぼ同じ形状であって、セルの目封じをしていない、生のハニカム成形体をそれぞれ作製した。
(ハニカム成形体の製造)
平均粒子径が22μmである炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径が0.5μmである炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを混合した。得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して混合組成物を得た。この混合組成物を用いて押出成形を行い、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示したハニカム焼成体111、112、113とほぼ同じ形状であって、セルの目封じをしていない、生のハニカム成形体をそれぞれ作製した。
(ハニカム焼成体の製造)
マイクロ波乾燥機を用いて生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした。このハニカム成形体の乾燥体に、上記混合組成物と同様の組成のペーストを所定のセルに充填した。そして、再びマイクロ波乾燥機を用いて乾燥処理を行った。
マイクロ波乾燥機を用いて生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした。このハニカム成形体の乾燥体に、上記混合組成物と同様の組成のペーストを所定のセルに充填した。そして、再びマイクロ波乾燥機を用いて乾燥処理を行った。
ハニカム成形体の乾燥体を400℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下で、2200℃、3時間の条件で焼成処理を行うことにより、図2(a)、図2(b)、及び、図2(c)に示す形状のハニカム焼成体を作製した。得られたハニカム焼成体は、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、セルの数(セル密度)が300個/inch2、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)であり、炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体であった。
(ハニカム焼成体の組み上げと固定)
本実施例では、型枠として、図4に示す形状であって、ステンレスの緻密体からなる型枠の内面に通気部としての紙を配置した型枠を用いた。紙は、両面テープにて型枠の内面に取り付けた。
ステンレスの緻密体からなる型枠は、外径158mm×内径142.8mm×厚さ7.6mmである。紙としては、シリコン加工が施されたグラシン紙を用いた。この紙は、グラシン紙の表面に、シリコンを含む剥離層が形成された紙であり、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有し、厚みが0.075mmである。
本実施例では、型枠として、図4に示す形状であって、ステンレスの緻密体からなる型枠の内面に通気部としての紙を配置した型枠を用いた。紙は、両面テープにて型枠の内面に取り付けた。
ステンレスの緻密体からなる型枠は、外径158mm×内径142.8mm×厚さ7.6mmである。紙としては、シリコン加工が施されたグラシン紙を用いた。この紙は、グラシン紙の表面に、シリコンを含む剥離層が形成された紙であり、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有し、厚みが0.075mmである。
そして、型枠の内部に、図4に示したように、16個のハニカム焼成体をスペーサを介して円柱形状に組み上げた。組み上げた16個のハニカム焼成体は、長手方向に平行で、かつ、両端面が同じ平面を構成するように整列させた。組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と紙との間隔(図4中のd3)は、0.925mmであった。
(シール材ペーストの充填)
図5(a)及び図5(b)に示すシール材ペーストの供給装置を型枠に装着して、充填装置のペースト室にシール材ペーストを投入した。そして、図6(a)及び図6(b)に示したように、型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填した。
シール材ペーストには、平均繊維長が20μmのアルミナ繊維30重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル(固形分30重量%)15重量%、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を含む耐熱性のシール材ペーストを用いた。
図5(a)及び図5(b)に示すシール材ペーストの供給装置を型枠に装着して、充填装置のペースト室にシール材ペーストを投入した。そして、図6(a)及び図6(b)に示したように、型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填した。
シール材ペーストには、平均繊維長が20μmのアルミナ繊維30重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル(固形分30重量%)15重量%、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を含む耐熱性のシール材ペーストを用いた。
(シール材ペーストの乾燥)
次いで、シール材ペーストが充填された型枠を120℃で加熱処理して、シール材ペーストを乾燥した。シール材ペーストが固化した後、型枠を分離した。これにより、図1に示した円柱形状のハニカム構造体が得られた。
次いで、シール材ペーストが充填された型枠を120℃で加熱処理して、シール材ペーストを乾燥した。シール材ペーストが固化した後、型枠を分離した。これにより、図1に示した円柱形状のハニカム構造体が得られた。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは観察されなかった。更に、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(比較例1)
本比較例では、内面に通気部がない型枠を用いた。具体的には、全体がステンレスの緻密体からなる型枠を用いた。ただし、離型性が良くなるように、型枠の内面にフッ素樹脂加工が施されているものを用いた。そしてそれ以外は、上記実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体のコート層を観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合よりも少なく、マイグレーションが生じていた。また、コート層の表面には粉ふきが生じていた。この理由について、図8(a)及び図8(b)を用いて以下に説明する。なお、図7(a)及び図7(b)と同一の構成をなすものについては、同一の符号を付けて説明を省略する。
本比較例では、内面に通気部がない型枠を用いた。具体的には、全体がステンレスの緻密体からなる型枠を用いた。ただし、離型性が良くなるように、型枠の内面にフッ素樹脂加工が施されているものを用いた。そしてそれ以外は、上記実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体のコート層を観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合よりも少なく、マイグレーションが生じていた。また、コート層の表面には粉ふきが生じていた。この理由について、図8(a)及び図8(b)を用いて以下に説明する。なお、図7(a)及び図7(b)と同一の構成をなすものについては、同一の符号を付けて説明を省略する。
図8(a)は、比較例1の乾燥工程(S5)における型枠の状態を模式的に示した斜視図である。図8(b)は、比較例1の乾燥工程(S5)において型枠の内面と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示すためのハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。図8(b)において、矢印R1及び矢印R2は、シール材ペースト600aに含まれる水分の移動方向を示す。
本比較例1では、全体がステンレスの緻密体にて形成された型枠800を用いているので、型枠800の全体が空気透過性のない構成となっている。
乾燥工程(S5)において、ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填されたシール材ペースト600bに含まれる水分は、上記第一実施形態と同様にハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される(矢印P方向)。
しかしながら、型枠800の内面とハニカム焼成体110との隙間に充填されたシール材ペースト600aに含まれる水分は、以下のように移動する。図8(b)に示したように、ハニカム焼成体110の側へと移動した水蒸気710aは、矢印R1で示すようにハニカム焼成体110を通って外部へ放出される。一方で、型枠800の側へ移動しようとした水蒸気710bは、矢印R2で示すように、型枠800を通過できないため、ハニカム焼成体110の側へと移動する。したがって、シール材ペースト600aに含まれる水分は、全体がハニカム焼成体110の側へと移動する。そして、これに伴って無機繊維720及び無機粒子730がハニカム焼成体110の側へと移動し、シール材ペースト600a中における無機繊維720及び無機粒子730に偏りが生じるため、得られたコート層内にマイグレーションが発生する。
乾燥工程(S5)において、ハニカム焼成体110同士の隙間210の間に充填されたシール材ペースト600bに含まれる水分は、上記第一実施形態と同様にハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される(矢印P方向)。
しかしながら、型枠800の内面とハニカム焼成体110との隙間に充填されたシール材ペースト600aに含まれる水分は、以下のように移動する。図8(b)に示したように、ハニカム焼成体110の側へと移動した水蒸気710aは、矢印R1で示すようにハニカム焼成体110を通って外部へ放出される。一方で、型枠800の側へ移動しようとした水蒸気710bは、矢印R2で示すように、型枠800を通過できないため、ハニカム焼成体110の側へと移動する。したがって、シール材ペースト600aに含まれる水分は、全体がハニカム焼成体110の側へと移動する。そして、これに伴って無機繊維720及び無機粒子730がハニカム焼成体110の側へと移動し、シール材ペースト600a中における無機繊維720及び無機粒子730に偏りが生じるため、得られたコート層内にマイグレーションが発生する。
以上の結果から、シール材ペーストの乾燥時において、シール材ペーストと当接する型枠の内面側に通気部を設けることで、シール材ペースト中の水分をハニカム焼成体の側だけでなく通気部からも外部へ放出することができ、これにより、マイグレーションの発生を抑え、表面強度にも優れたハニカム構造体を得られることが明らかとなった。
(第二実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態では、上記本発明の第一実施形態において通気部を構成する紙に代えて、通気部として不織布を配置した例を挙げて説明する。
なお、本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態では、上記本発明の第一実施形態において通気部を構成する紙に代えて、通気部として不織布を配置した例を挙げて説明する。
なお、本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
図9(a)は、本発明の第二実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図9(a)において、上記第一実施形態と同様の構成を有する型枠411は、その内面側に通気部としての不織布413を備える。不織布413は、型枠411の内面側に両面テープで固定されている。
図9(a)において、上記第一実施形態と同様の構成を有する型枠411は、その内面側に通気部としての不織布413を備える。不織布413は、型枠411の内面側に両面テープで固定されている。
不織布413は、寸法安定性に優れ、吸水(吸湿)しても伸び縮みしにくく、しわになりにくい部材である。したがって、得られたコート層の表面には、凹凸が生じにくい。また、不織布413は、大きな気孔径と高い気孔率とを兼ね備えた部材であり、また、閉塞した気孔が少なく連通する開気孔を有するため、高い空気透過性(通気度)が得られることから、本発明に係る通気部として好適である。
不織布413の空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましく、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが特に望ましい。
不織布413の気孔径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。
不織布413の平均気孔径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。平均気孔径は、気孔が円形の場合は直径を意味し、円形以外の場合は気孔の最大径を意味する。
不織布413の空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましく、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが特に望ましい。
不織布413の気孔径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。
不織布413の平均気孔径は、0.1μm~50μmであることが望ましく、0.1μm~5μmであることがより望ましい。平均気孔径は、気孔が円形の場合は直径を意味し、円形以外の場合は気孔の最大径を意味する。
不織布413を構成する繊維材料としては、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、アラミド、ビニロン、又は、レーヨン等が挙げられる。
本実施形態においては、ポリエステル繊維からなるポリエステル繊維不織布が好適に使用できる。
本実施形態においては、ポリエステル繊維からなるポリエステル繊維不織布が好適に使用できる。
図9(b)は、本発明の第二実施形態において、型枠の内面と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。
図9(b)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、矢印Qで示すように、不織布413の側へ移動し、不織布413に保持される、又は、水蒸気を含む空気とともに不織布413の端面から外部へと放出される。
したがって、本発明の第二実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
図9(b)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、矢印Qで示すように、不織布413の側へ移動し、不織布413に保持される、又は、水蒸気を含む空気とともに不織布413の端面から外部へと放出される。
したがって、本発明の第二実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)~(4)を発揮することができる。
以下に、本発明の第二実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例2)
本実施例では、図9(a)に示した型枠において、通気部を構成する不織布として、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有し、厚さ0.09mm、平均気孔径14.2μm、平均繊維径28μmであるポリエステル繊維100%の湿式不織布(阿波製紙社製、品番PY120-03)を配置した。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と不織布との間隔(図9(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.91mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
(実施例2)
本実施例では、図9(a)に示した型枠において、通気部を構成する不織布として、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有し、厚さ0.09mm、平均気孔径14.2μm、平均繊維径28μmであるポリエステル繊維100%の湿式不織布(阿波製紙社製、品番PY120-03)を配置した。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と不織布との間隔(図9(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.91mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは、観察されなかった。また、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(第三実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態では、空気透過性を有する多孔質金属にて形成された型枠の内面に、更に通気部としての紙を配置した例を挙げて説明する。すなわち、本実施形態では、型枠全体及びその内面側に配置された紙の両方が通気部としての役割を果たす。また、型枠の内面側に配置された紙は、コート層に含まれる無機粒子及び無機繊維の移動を抑制して、コート層の表面平滑性を高める役割も果たす。
なお、型枠の全体が通気部であるとは、組み上げたハニカム構造体を保持する型枠の本体部分が空気透過性を有するということであり、例えば、シール材ペーストの供給装置との接続部分等のように、本実施形態の効果を妨げない限りにおいて、空気透過性のない部分があってもよい。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態では、空気透過性を有する多孔質金属にて形成された型枠の内面に、更に通気部としての紙を配置した例を挙げて説明する。すなわち、本実施形態では、型枠全体及びその内面側に配置された紙の両方が通気部としての役割を果たす。また、型枠の内面側に配置された紙は、コート層に含まれる無機粒子及び無機繊維の移動を抑制して、コート層の表面平滑性を高める役割も果たす。
なお、型枠の全体が通気部であるとは、組み上げたハニカム構造体を保持する型枠の本体部分が空気透過性を有するということであり、例えば、シール材ペーストの供給装置との接続部分等のように、本実施形態の効果を妨げない限りにおいて、空気透過性のない部分があってもよい。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
図10(a)は、本発明の第三実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図10(a)において型枠421は、全体が多孔質金属にて形成された多孔質金属型枠である。
多孔質金属としては、例えば発泡金属又は金属不織布等が挙げられる。ここでは、発泡金属にて形成された型枠を例に挙げて説明する。なお、金属不織布は、複数枚を積層して、スポット溶接することで型枠形状とすることができるとともに、型枠としての強度を有することができる。
多孔質金属の孔径は、50μm~600μmであることが望ましく、300μm~600μmであることがより望ましい。多孔質金属は、このような微細な孔(連続した孔)を有し、その気孔率は、80%~97%が望ましく、94%~97%であることがより望ましい。
多孔質金属の具体的な材質としては、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金が挙げられる。
型枠421は、上記のように微細な孔を有するため、型枠421の内面421a側を含めて型枠421の全体が空気透過性を有する。また、このような構成を有する型枠421は、多孔質金属にて形成されているため、ハニカム焼成体を固定するために充分な強度を有する。したがって、本発明の第三実施形態に係る型枠421は、空気透過性と強度とを兼ね備えたものとなる。
図10(a)において型枠421は、全体が多孔質金属にて形成された多孔質金属型枠である。
多孔質金属としては、例えば発泡金属又は金属不織布等が挙げられる。ここでは、発泡金属にて形成された型枠を例に挙げて説明する。なお、金属不織布は、複数枚を積層して、スポット溶接することで型枠形状とすることができるとともに、型枠としての強度を有することができる。
多孔質金属の孔径は、50μm~600μmであることが望ましく、300μm~600μmであることがより望ましい。多孔質金属は、このような微細な孔(連続した孔)を有し、その気孔率は、80%~97%が望ましく、94%~97%であることがより望ましい。
多孔質金属の具体的な材質としては、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金が挙げられる。
型枠421は、上記のように微細な孔を有するため、型枠421の内面421a側を含めて型枠421の全体が空気透過性を有する。また、このような構成を有する型枠421は、多孔質金属にて形成されているため、ハニカム焼成体を固定するために充分な強度を有する。したがって、本発明の第三実施形態に係る型枠421は、空気透過性と強度とを兼ね備えたものとなる。
型枠421の内面側には、紙412が配置されている。紙412は、上記した第一実施形態と同様のものが適用でき、例えば、両面テープにて、型枠421の内面421aに貼り付けられる。
図10(b)は、本発明の第三実施形態において、乾燥工程(S5)における型枠の状態を模式的に示した斜視図である。図11(a)は、本発明の第三実施形態において、型枠の内面側と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示すためのハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。
図10(b)、図11(a)に示すように、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、矢印Pで示すように、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、紙412及び型枠421を通って、矢印Qで示すように外部へ放出される。また、紙412の側へ移動した一部の水蒸気710bは、矢印Sで示すように紙412の端面から外部へ放出される。
したがって、本発明の第三実施形態に係る型枠421を用いても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
したがって、本発明の第三実施形態に係る型枠421を用いても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
本発明の第三実施形態においては、多孔質金属にて形成された型枠421がハニカム焼成体を固定するための型枠としての強度を有する一方で、空気透過性を有するため通気部としての役割を果たす。したがって、型枠421のみであっても、上記した本発明の第一実施形態及び第二実施形態と同様にコート層におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
しかしながら、多孔質金属の孔径は、通常は、コート層に含まれる無機粒子の平均粒子径及び無機繊維の平均繊維径よりもかなり大きくなる。したがって、上記したシール材ペーストの乾燥時に、コート層に含まれる水分の移動によって無機粒子及び無機繊維がコート層の表面側に移動した際に、コート層の表面に若干の凹凸が生じる。
ここで、本実施形態では、多孔質金属からなる型枠の内面側に、多孔質金属の孔径よりも比較的小さな平均気孔径を有する紙を配置している。これにより、シール材ペーストの乾燥時において、紙412は、その気孔径よりも小さい空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
更に、紙412は、剥離性も良いものであるため、離型した際に、容易にハニカム構造体から剥離することができ、ハニカム構造体の離型性を高めることもできる。
しかしながら、多孔質金属の孔径は、通常は、コート層に含まれる無機粒子の平均粒子径及び無機繊維の平均繊維径よりもかなり大きくなる。したがって、上記したシール材ペーストの乾燥時に、コート層に含まれる水分の移動によって無機粒子及び無機繊維がコート層の表面側に移動した際に、コート層の表面に若干の凹凸が生じる。
ここで、本実施形態では、多孔質金属からなる型枠の内面側に、多孔質金属の孔径よりも比較的小さな平均気孔径を有する紙を配置している。これにより、シール材ペーストの乾燥時において、紙412は、その気孔径よりも小さい空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
更に、紙412は、剥離性も良いものであるため、離型した際に、容易にハニカム構造体から剥離することができ、ハニカム構造体の離型性を高めることもできる。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)、(3)、及び(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(5)本発明の第三実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、通気部が多孔質金属からなる型枠と、型枠の内面上に配置された紙とからなるため、多孔質金属型枠及び紙によって空気透過性を付与できる。
以下に、本発明の第三実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例3)
本実施例では、型枠として、図10(a)に示す形状であって、全体が多孔質金属製の型枠を用いた。多孔質金属は、ステンレス製の発泡金属(三菱マテリアル社製、標準気孔率95%~97%)である。型枠は、外形158mm×内径142.8mm×厚さ7.6mmであり、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有するものである。
型枠の内面に配置される紙は、実施例1と同様のものを用いた。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と紙との間隔(図10(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.925mmであった。
そして、それ以外の条件については実施例1と同様にして、図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
(実施例3)
本実施例では、型枠として、図10(a)に示す形状であって、全体が多孔質金属製の型枠を用いた。多孔質金属は、ステンレス製の発泡金属(三菱マテリアル社製、標準気孔率95%~97%)である。型枠は、外形158mm×内径142.8mm×厚さ7.6mmであり、6.0cc/cm2/secの空気透過性を有するものである。
型枠の内面に配置される紙は、実施例1と同様のものを用いた。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と紙との間隔(図10(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.925mmであった。
そして、それ以外の条件については実施例1と同様にして、図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは、観察されなかった。また、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(第四実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第四実施形態について説明する。
本実施形態は、上記本発明の第三実施形態における紙を不織布に変更した構成である。それ以外の構成については、上記本発明の第三実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
不織布は、上記した本発明の第二実施形態と同様である。不織布は、両面テープにて、型枠の内面側に貼り付けられている。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第四実施形態について説明する。
本実施形態は、上記本発明の第三実施形態における紙を不織布に変更した構成である。それ以外の構成については、上記本発明の第三実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
不織布は、上記した本発明の第二実施形態と同様である。不織布は、両面テープにて、型枠の内面側に貼り付けられている。
本発明の第四実施形態においては、多孔質金属にて形成された型枠がハニカム焼成体を固定するための型枠としての強度を有する一方で、空気透過性を有するため通気部としての役割を果たす。すなわち、本実施形態では、型枠と不織布とがともに通気部を構成する。
また、型枠の内面に配置された不織布は、通気部としての役割を有するとともに、離型性を向上させるという効果を奏する。更に、不織布の気孔径は、多孔質金属の孔径よりも比較的小さな平均気孔径を有する。これにより、シール材ペーストの乾燥時において、不織布は、その気孔径よりも小さい空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
更に、不織布は、剥離性も良いものであるため、離型した際に、容易にハニカム構造体から剥離することができ、ハニカム構造体の離型性を高めることもできる。
また、型枠の内面に配置された不織布は、通気部としての役割を有するとともに、離型性を向上させるという効果を奏する。更に、不織布の気孔径は、多孔質金属の孔径よりも比較的小さな平均気孔径を有する。これにより、シール材ペーストの乾燥時において、不織布は、その気孔径よりも小さい空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
更に、不織布は、剥離性も良いものであるため、離型した際に、容易にハニカム構造体から剥離することができ、ハニカム構造体の離型性を高めることもできる。
図11(b)は、本発明の第四実施形態において、型枠の内面と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。
図11(b)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、不織布432及び型枠421を通って、矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。また、不織布432の側へ移動した一部の水蒸気710bは、上記第三実施形態に係る紙の端面から放出される水蒸気と同様に、不織布432の端面から外部へ放出される。
したがって、本発明の第四実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第三実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
図11(b)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、不織布432及び型枠421を通って、矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。また、不織布432の側へ移動した一部の水蒸気710bは、上記第三実施形態に係る紙の端面から放出される水蒸気と同様に、不織布432の端面から外部へ放出される。
したがって、本発明の第四実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第三実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)、(3)、及び(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(6)本発明の第四実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、通気部が多孔質金属からなる型枠と、型枠の内面上に配置された不織布とからなるため、多孔質金属型枠及び不織布によって空気透過性を付与できる。
以下に、本発明の第四実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例4)
本実施例では、型枠として、実施例3と同様の多孔質金属型枠を用いた。
型枠の内面に配置される不織布は、実施例2と同様のものを用いた。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と不織布との間隔(図10(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.91mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
(実施例4)
本実施例では、型枠として、実施例3と同様の多孔質金属型枠を用いた。
型枠の内面に配置される不織布は、実施例2と同様のものを用いた。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体と不織布との間隔(図10(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.91mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは、観察されなかった。また、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(第五実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第五実施形態について説明する。
本実施形態では、上記本発明の第三実施形態において紙をメッシュ部材に変更した構成である。それ以外の構成については、上記本発明の第三実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第五実施形態について説明する。
本実施形態では、上記本発明の第三実施形態において紙をメッシュ部材に変更した構成である。それ以外の構成については、上記本発明の第三実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
通気部としてのメッシュ部材としては、金属メッシュ又は樹脂メッシュ等が挙げられる。
金属メッシュとしては、ステンレス、ニッケル、チタン、銅、亜鉛等にて形成されたものが挙げられる。これらの中でも、サビにくく、入手しやすいことから、ステンレスにて形成されたステンレスメッシュが望ましい。
樹脂メッシュとしては、PA(ポリアミド)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、フッ素系樹脂等にて形成されたものが挙げられる。本実施形態においては、コート層の乾燥温度よりも高い耐熱性を備えた樹脂メッシュを用いることが望ましい。
金属メッシュとしては、ステンレス、ニッケル、チタン、銅、亜鉛等にて形成されたものが挙げられる。これらの中でも、サビにくく、入手しやすいことから、ステンレスにて形成されたステンレスメッシュが望ましい。
樹脂メッシュとしては、PA(ポリアミド)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、フッ素系樹脂等にて形成されたものが挙げられる。本実施形態においては、コート層の乾燥温度よりも高い耐熱性を備えた樹脂メッシュを用いることが望ましい。
メッシュ部材の空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上であることが望ましく、0.05cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることがより望ましく、1cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが更に望ましく、5cc/cm2/sec~100cc/cm2/secの範囲であることが特に望ましい。
メッシュ部材としては、目開きが小さいものが望ましく、例えば、325メッシュ~795メッシュのものが使用できる。一例として、ステンレスメッシュの場合には、綾織又は平織のいずれであっても良く、線径0.015mm~0.035mm、目開き0.016mm~0.062mm、開口率24.9%~60.0%のものが好適に使用できる。
なお、本明細書においてメッシュ部材には、パンチングメタルも含まれることとする。
パンチングメタルは、金属板に一定の配列で多数の孔を開けた部材であり、上記した空気透過性を有するものであれば、孔の形状、ピッチ、開口径等は特に限定されるものではない。
メッシュ部材としては、目開きが小さいものが望ましく、例えば、325メッシュ~795メッシュのものが使用できる。一例として、ステンレスメッシュの場合には、綾織又は平織のいずれであっても良く、線径0.015mm~0.035mm、目開き0.016mm~0.062mm、開口率24.9%~60.0%のものが好適に使用できる。
なお、本明細書においてメッシュ部材には、パンチングメタルも含まれることとする。
パンチングメタルは、金属板に一定の配列で多数の孔を開けた部材であり、上記した空気透過性を有するものであれば、孔の形状、ピッチ、開口径等は特に限定されるものではない。
以下、メッシュ部材としてステンレスメッシュを用いる場合を例に挙げて説明する。
ステンレスメッシュは、型枠の内面側に配置した際に型枠の内面と接するように、その厚みを考慮して型枠の内径よりもやや小さい内径の円筒形状に形成されている。このような形状のステンレスメッシュは、自立性を有するため、型枠の内面に配置するだけで通気部を構成することができる。
ステンレスメッシュは、型枠の内面側に配置した際に型枠の内面と接するように、その厚みを考慮して型枠の内径よりもやや小さい内径の円筒形状に形成されている。このような形状のステンレスメッシュは、自立性を有するため、型枠の内面に配置するだけで通気部を構成することができる。
本発明の第五実施形態においては、多孔質金属にて形成された型枠がハニカム焼成体を固定するための型枠としての強度を有する一方で、空気透過性を有するため通気部としての役割を果たす。すなわち、本実施形態では、型枠とステンレスメッシュとがともに通気部を構成する。
また、型枠の内面に配置されたステンレスメッシュは、通気部としての役割を有するとともに、離型性を向上させるという効果を奏する。更に、ステンレスメッシュの目開きが多孔質金属の孔径よりも比較的小さいものであると、シール材ペーストの乾燥時において、空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
また、型枠の内面に配置されたステンレスメッシュは、通気部としての役割を有するとともに、離型性を向上させるという効果を奏する。更に、ステンレスメッシュの目開きが多孔質金属の孔径よりも比較的小さいものであると、シール材ペーストの乾燥時において、空気(水蒸気)は透過させて型枠の側へと移動させるが、無機粒子及び無機繊維は透過させにくくしてその移動を抑制することができる。
したがって、本実施形態においては、無機粒子及び/又は無機繊維による表面凹凸が解消され、表面平滑性に優れたコート層を実現できる。
図11(c)は、本発明の第五実施形態において、型枠の内面と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。
図11(c)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、ステンレスメッシュ442及び型枠421を通って、矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。
したがって、本発明の第五実施形態に係る型枠421を用いても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
図11(c)において、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、ステンレスメッシュ442及び型枠421を通って、矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。
したがって、本発明の第五実施形態に係る型枠421を用いても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)、(3)、及び(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(7)本発明の第五実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、通気部が多孔質金属からなる型枠と、型枠の内面上に配置されたメッシュ部材とからなるため、多孔質金属型枠及びメッシュ部材によって空気透過性を付与できる。
以下に、本発明の第五実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例5)
本実施例では、型枠として、実施例3と同様の多孔質金属型枠を用いた。
型枠の内面には、ステンレスメッシュを配置した。ステンレスメッシュは、795メッシュ、線径0.016mm、目開き0.016mm、開口率24.9%、空気透過性0.05cc/cm2/sec以上である。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体とステンレスメッシュとの間隔(図9(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.984mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
(実施例5)
本実施例では、型枠として、実施例3と同様の多孔質金属型枠を用いた。
型枠の内面には、ステンレスメッシュを配置した。ステンレスメッシュは、795メッシュ、線径0.016mm、目開き0.016mm、開口率24.9%、空気透過性0.05cc/cm2/sec以上である。
組み上げたハニカム焼成体と型枠の内面との間隔は、1.0mmであり、組み上げたハニカム焼成体とステンレスメッシュとの間隔(図9(a)中のd3で示す長さに対応)は、0.984mmであった。
そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは、観察されなかった。また、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(第六実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第六実施形態について説明する。
上記本発明の第三~第五実施形態では、通気部を、多孔質金属からなる型枠と、その内面側に配置された紙、不織布、又は、ステンレスメッシュで構成していたが、本実施形態では、通気部を、多孔質金属からなる型枠のみで構成した例を挙げて説明する。それ以外の構成については、上記本発明の第三~第五実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第六実施形態について説明する。
上記本発明の第三~第五実施形態では、通気部を、多孔質金属からなる型枠と、その内面側に配置された紙、不織布、又は、ステンレスメッシュで構成していたが、本実施形態では、通気部を、多孔質金属からなる型枠のみで構成した例を挙げて説明する。それ以外の構成については、上記本発明の第三~第五実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。また、上記各実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
図12は、本発明の第六実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図12において型枠421は、全体が多孔質金属にて形成された多孔質金属型枠である。
図12において型枠421は、全体が多孔質金属にて形成された多孔質金属型枠である。
本発明の第六実施形態においては、多孔質金属にて形成された型枠421がハニカム焼成体を固定するための型枠としての強度を有する一方で、空気透過性を有するため通気部としての役割を果たす。
図13(a)は、本発明の第六実施形態において、乾燥工程(S5)における型枠の状態を模式的に示した斜視図である。図13(b)は、本発明の第六実施形態において、型枠の内面側と接するシール材ペーストに含まれる水分の移動を模式的に示すためのハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う一部の断面図である。
図13(a)、図13(b)に示すように、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、型枠421を通って矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。
したがって、本発明の第六実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
図13(a)、図13(b)に示すように、加熱によりシール材ペースト600a中の水分710が水蒸気となると、その一部の水蒸気710aは、矢印Rで示すように、ハニカム焼成体110の側へと移動して、ハニカム焼成体110の端面から外部へと放出される。また、一部の水蒸気710bは、型枠421を通って矢印Q方向へと移動して外部へと放出される。
したがって、本発明の第六実施形態においても、シール材ペースト600aに含まれる水分710の移動方向が偏ることがないため、上記本発明の第一実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)、(3)、及び(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(8)本発明の第六実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、多孔質金属型枠によって空気透過性を付与できる。
以下に、本発明の第六実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例6)
本実施例では、型枠として、内径が異なる以外は実施例3と同様の構成を有する発泡金属製の型枠を用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。組み上げたハニカム焼成体と型枠の間隔(図12中のd3に対応)は、0.925mmであった。
(実施例6)
本実施例では、型枠として、内径が異なる以外は実施例3と同様の構成を有する発泡金属製の型枠を用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして図1に示した形状のハニカム構造体を作製した。組み上げたハニカム焼成体と型枠の間隔(図12中のd3に対応)は、0.925mmであった。
得られたハニカム構造体について、コート層の表面を目視にて観察し、また、指で触れて確認したところ、コート層の表面における粉ふきは、観察されなかった。また、コート層をSEMにより観察したところ、コート層の表面側における無機繊維及び無機粒子の存在割合は、コート層のハニカム焼成体側における無機繊維及び無機粒子の存在割合と略同一であり、コート層内のマイグレーションの発生は見られなかった。
(第七実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第七実施形態について説明する。
本実施形態では、固定工程(S3)において、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定する。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第七実施形態について説明する。
本実施形態では、固定工程(S3)において、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定する。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
上記本発明の第一実施形態では、ハニカム焼成体110を円柱形状に組み上げるに際し、図4に示したようにスペーサ405を用いてハニカム焼成体110を固定したが、本実施形態では、ハニカム焼成体110の両端面を固定ピンを用いて固定する。
図14(a)、図14(b)、図14(c)、図14(d)、及び、図14(e)は、本発明の第七実施形態に係るハニカム焼成体の固定工程を説明する工程図であり、型枠内におけるハニカム焼成体の配置について、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う状態を模式的に示した断面図である。型枠は、上記第一実施形態に係る型枠411であって、その内面に紙412が配置されている。
図14(a)において、内面411a側に紙412が配置された型枠411の内側に、2個のハニカム焼成体111と2個のハニカム焼成体112とを、ハニカム焼成体112がハニカム焼成体111で挟まれるように配置する。ハニカム焼成体111とハニカム焼成体112との間、ハニカム焼成体111、112と型枠411の内面411aとの間は、後工程においてシール材ペーストを充填できるように、一定の間隔を空けておく。
ハニカム焼成体111、112の搬送及び配置は、例えば、ロボットアームや一度に4個のハニカム焼成体110を載置できる載置面を備えた搬送部材等を用いて行われる。
ハニカム焼成体111、112の搬送及び配置は、例えば、ロボットアームや一度に4個のハニカム焼成体110を載置できる載置面を備えた搬送部材等を用いて行われる。
次いで、図14(b)に示したように、型枠411内に配置されたハニカム焼成体111、112の両端面を保持部材としての固定ピン700で固定する。固定ピン700は、ハニカム焼成体111、112の端面が同一平面上に揃うように、ハニカム焼成体111、112を保持する。
次いで、図14(c)に示したように、型枠411の内面側に、2個のハニカム焼成体112と2個のハニカム焼成体113とを、ハニカム焼成体113がハニカム焼成体112で挟まれるように配置する。そして、上記と同様に、各ハニカム焼成体112、113の両端面を固定ピン700で固定する。
次いで、図14(d)に示したように、2個のハニカム焼成体112と2個のハニカム焼成体113を、上記と同様に配置して固定ピン700で固定する。更に、図14(e)に示したように、2個のハニカム焼成体111と2個のハニカム焼成体112を、上記と同様に配置して固定ピン700で固定する。
このようにして、ハニカム構造体を構成する16個のハニカム焼成体111、112、113を、長さ方向に平行で、かつ、両端面が同じ平面を構成するように配置することができる。
上記説明では、複数のハニカム焼成体110を所定の位置に位置決めし、その両端面を保持部材としての固定ピン700で挟んで保持する方法等について説明したが、組み上げられたハニカム焼成体111の保持の方法は、保持部材で挟んで保持する方法に限定されるものではなく、ハニカム焼成体110の両端面を保持部材で引っ掛けて保持する方法も適用できる。
また、上記説明では、型枠として本発明の第一実施形態に係る型枠を例に挙げて説明したが、他の実施形態に係る型枠についても本実施形態は適用できる。
また、上記説明では、型枠として本発明の第一実施形態に係る型枠を例に挙げて説明したが、他の実施形態に係る型枠についても本実施形態は適用できる。
本発明の第七実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)~(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(9)本発明の第七実施形態に係るハニカム構造体の製造方法においては、固定工程において、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定するため、ハニカム焼成体を所定の形状に容易に保持できる。
(9)本発明の第七実施形態に係るハニカム構造体の製造方法においては、固定工程において、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定するため、ハニカム焼成体を所定の形状に容易に保持できる。
なお、上記した本発明の第七実施形態においては、それぞれのハニカム焼成体を保持することが可能なように構成された保持部材を使用していたが、保持部材は、複数のハニカム焼成体の端面に当接して、上記複数のハニカム焼成体を一括して保持することが可能なように構成されていてもよい。
(第八実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第八実施形態について説明する。
上記第一~第六の実施形態では、通気部の具体例を挙げて各実施形態を説明したが、本発明ではこれらの他にも複数の凹部及び/又は凸部が成形された金属部材も通気部として利用できる。本実施形態では、通気部を型枠の内面側に形成された複数の凹部で構成して型枠を用いる場合を例に挙げて説明する。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第八実施形態について説明する。
上記第一~第六の実施形態では、通気部の具体例を挙げて各実施形態を説明したが、本発明ではこれらの他にも複数の凹部及び/又は凸部が成形された金属部材も通気部として利用できる。本実施形態では、通気部を型枠の内面側に形成された複数の凹部で構成して型枠を用いる場合を例に挙げて説明する。
本実施形態で製造するハニカム構造体は、本発明の第一実施形態に係るハニカム構造体と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。また、上記本発明の第一実施形態と同一の構成をなすものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
図15は、本発明の第八実施形態において、型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図15において、緻密質金属からなる型枠461の内面461aには、複数の凹部462が形成されている。凹部462の深さや幅は特に限定されるものではなく、所望の空気透過性に応じて適宜設定できる。型枠461を構成する金属材料としては、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金等が適用できる。
型枠461は、空気透過性のない緻密質金属からなるが、内面側に複数の凹部462が形成されていることで、シール材ペーストを乾燥する際には、この凹部462に水蒸気を逃がすことができる。すなわち、複数の凹部462は、通気部とみなすことができる。
上記のように構成された型枠460を用いても、シール材ペーストに含まれる水分の移動方向が偏ることがないため、上記第一~第六実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
図15において、緻密質金属からなる型枠461の内面461aには、複数の凹部462が形成されている。凹部462の深さや幅は特に限定されるものではなく、所望の空気透過性に応じて適宜設定できる。型枠461を構成する金属材料としては、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金等が適用できる。
型枠461は、空気透過性のない緻密質金属からなるが、内面側に複数の凹部462が形成されていることで、シール材ペーストを乾燥する際には、この凹部462に水蒸気を逃がすことができる。すなわち、複数の凹部462は、通気部とみなすことができる。
上記のように構成された型枠460を用いても、シール材ペーストに含まれる水分の移動方向が偏ることがないため、上記第一~第六実施形態と同様にシール材ペーストの乾燥処理時におけるマイグレーションの発生を抑制できる。
なお、上記説明では型枠の内面に凹部が形成された例を挙げて説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、型枠の内面に凹部に代えて凸部が形成されていてもよい。また、型枠の内面に凹部と凸部の両方が形成されていてもよい。このような構成によっても、コート層を形成するためのシール材ペーストと型枠の内面との間に凹部や凸部によって空間が生じるため、この空間を通じてシール材ペースト中に含まれる水分の移動に寄与できる。
本発明の第八実施形態に係る型枠は、内面側に凹部及び/又は凸部が形成されているため、得られたハニカム構造体は、コート層の表面に凹凸が形成されることがある。
ハニカム構造体を排ガス浄化装置に用いるときには、例えば、コート層の外周面に保持シール材(無機繊維からなるマット)を巻き付けて金属ケースに挿入して使用する。このとき、上記のようにコート層の表面に凹凸が形成されていると、凹部に保持シール材がはまり込む又は凸部に保持シール材が嵌まるため、使用時にハニカム構造体が金属ケースから抜けにくくなるようにすることができる。
また、コート層の表面に凸部が形成された場合には、研磨処理等を行ってコート層の表面を平坦化してもよい。
ハニカム構造体を排ガス浄化装置に用いるときには、例えば、コート層の外周面に保持シール材(無機繊維からなるマット)を巻き付けて金属ケースに挿入して使用する。このとき、上記のようにコート層の表面に凹凸が形成されていると、凹部に保持シール材がはまり込む又は凸部に保持シール材が嵌まるため、使用時にハニカム構造体が金属ケースから抜けにくくなるようにすることができる。
また、コート層の表面に凸部が形成された場合には、研磨処理等を行ってコート層の表面を平坦化してもよい。
本発明の第八実施形態においては、上記のように内面側に凹凸が形成された型枠の内面側に、本発明の上記第一~第五実施形態と同様に、紙、不織布、又は、メッシュ部材等を配置してもよい。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)~(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(10)本発明の第七実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、通気部が内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された金属部材からなるため、複数の凹部及び/又は凸部によって空気透過性を付与できる。
(10)本発明の第七実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、通気部が内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された金属部材からなるため、複数の凹部及び/又は凸部によって空気透過性を付与できる。
(第九実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第九実施形態について説明する。
上記各実施形態では、組み上げたハニカム焼成体を固定する型枠として、一体的に形成された型枠を用いたが、本発明の第九実施形態においては、2個に分割可能な型枠について説明する。
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第九実施形態について説明する。
上記各実施形態では、組み上げたハニカム焼成体を固定する型枠として、一体的に形成された型枠を用いたが、本発明の第九実施形態においては、2個に分割可能な型枠について説明する。
図16は、本発明の第九実施形態において、2個の型枠部材に分割可能な型枠の内部にハニカム焼成体を配置した状態を模式的に示した、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な方向に沿う断面図である。
図16において、型枠470は、一対の型枠部材470a及び型枠部材470bで構成される。
固定工程(S3)では、型枠部材470aの内部にハニカム焼成体を所望の形状に汲み上げる。そして、型枠部材470aに型枠部材470bを組み合わせて、ボルト471及びナット472を用いて両者を固定する。
このような構成を有する型枠470を用いることで、加熱処理等により、シール材ペーストがある程度固まった後に、型枠部材470aと型枠部材470bを分割することができるため、ハニカム構造体100を容易に取り出すことができる。そして、取り出したハニカム構造体を他の場所に移動させて、所定の温度で更にシール材ペーストの乾燥を行うことができる。
図16において、型枠470は、一対の型枠部材470a及び型枠部材470bで構成される。
固定工程(S3)では、型枠部材470aの内部にハニカム焼成体を所望の形状に汲み上げる。そして、型枠部材470aに型枠部材470bを組み合わせて、ボルト471及びナット472を用いて両者を固定する。
このような構成を有する型枠470を用いることで、加熱処理等により、シール材ペーストがある程度固まった後に、型枠部材470aと型枠部材470bを分割することができるため、ハニカム構造体100を容易に取り出すことができる。そして、取り出したハニカム構造体を他の場所に移動させて、所定の温度で更にシール材ペーストの乾燥を行うことができる。
なお、上記説明では、2個に分割できる型枠を例に挙げて説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、型枠は、組み上げたハニカム焼成体を内部に保持できるものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて複数の部材に分割できる型枠等、各種のものが適用できる。また、型枠の分割の仕方も特に限定されるものではなく、ハニカム構造体の長手方向に垂直な方向に複数分割されていてもよいし、長手方向に平行な方向に複数分割されていてもよい。また、型枠を構成する材質は、緻密質金属であってもよいし、多孔質金属であってもよい。
本実施形態では本発明の第一実施形態において説明した効果(1)~(4)を発揮することができるとともに、以下の効果を発揮することができる。
(11)本発明の第九実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、型枠が、複数の部材に分離可能であるため、この型枠を分離して、シール材ペーストが完全に硬化する前に、作製したハニカム構造体を型枠から取り出すことができるため、加熱したハニカム構造体の冷却を短時間で行うことができる。これにより、シール材ペーストの硬化時間を短縮でき、ハニカム構造体の生産性を高めることができる。
(11)本発明の第九実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、型枠が、複数の部材に分離可能であるため、この型枠を分離して、シール材ペーストが完全に硬化する前に、作製したハニカム構造体を型枠から取り出すことができるため、加熱したハニカム構造体の冷却を短時間で行うことができる。これにより、シール材ペーストの硬化時間を短縮でき、ハニカム構造体の生産性を高めることができる。
(その他の実施形態)
本発明において型枠は、上記した緻密質金属からなる型枠又は多孔質金属からなる金属型枠のいずれにおいても、内面上に、コーティング層が形成されていることが望ましい。このようなコーティング層が形成されていると、ハニカム構造体の離型性を高めることができる。また、コーティング層は、剥離性が良いため、型枠の内面上に更に通気部が設けられている場合には、目詰まり等によって通気部の交換が必要な場合に、容易に通気部を剥離することができ、作業性を高めることができる。
本発明において型枠は、上記した緻密質金属からなる型枠又は多孔質金属からなる金属型枠のいずれにおいても、内面上に、コーティング層が形成されていることが望ましい。このようなコーティング層が形成されていると、ハニカム構造体の離型性を高めることができる。また、コーティング層は、剥離性が良いため、型枠の内面上に更に通気部が設けられている場合には、目詰まり等によって通気部の交換が必要な場合に、容易に通気部を剥離することができ、作業性を高めることができる。
また、本発明において型枠は、上記した緻密質金属からなる型枠又は多孔質金属からなる金属型枠のみに限定されるものではなく、外面側が緻密質金属にて形成された緻密質金属層からなり、内面側が多孔質金属にて形成された多孔質金属層からなり、両者が一体的に構成された型枠等も適用できる。緻密質金属層と多孔質金属層との割合は、型枠としての強度と通気部となる多孔質金属層の通気度とを勘案して、適宜設定すればよい。
また、本発明において通気部は、上記各実施形態で説明した通気部に限定されるものではなく、各種のものが適用できる。例えば、型枠の内面側に、紙、不織布、又は、メッシュ部材を配置するだけでなく、型枠の内面側に多孔性樹脂層を形成する、又は、ポーラスカーボン層を形成すること等によっても通気部を構成できる。更に、紙、不織布、メッシュ部材、多孔性樹脂層、又は、ポーラスカーボン層を複数組み合わせて通気部を構成することもできる。これらの組み合わせや配置は特に限定されるものではなく、空気透過性、剥離性、気孔径等を考慮して適宜設定すればよい。
多孔性樹脂層は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化エチレン、四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、及び、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも一種にて形成される。また、多孔性樹脂層の気孔率や孔径等は適宜設定される。
多孔性樹脂層の一例として、平均気孔径が0.3μmであるポリプロピレン製フィルム(住友スリーエム社製、マイクロポーラスフィルム)が挙げられる。このポリプロピレン製フィルムは、ポリプロピレンと有機フィラーで構成された多孔質フィルムであり、空気透過性と防水性とを兼ね備えるものである。また、平均気孔径が0.6μmである四フッ化エチレン樹脂多孔膜(日東電工社製、商品名テミッシュ)が挙げられる。
多孔性樹脂層は、例えば、上記した樹脂を多孔質金属からなる型枠の内面に塗布することで形成できる。この場合、型枠の内面上に多孔性樹脂層が一体的に形成されていることから、多孔質金属からなる型枠と多孔性樹脂層とを合わせて型枠といえる。
多孔性樹脂層の一例として、平均気孔径が0.3μmであるポリプロピレン製フィルム(住友スリーエム社製、マイクロポーラスフィルム)が挙げられる。このポリプロピレン製フィルムは、ポリプロピレンと有機フィラーで構成された多孔質フィルムであり、空気透過性と防水性とを兼ね備えるものである。また、平均気孔径が0.6μmである四フッ化エチレン樹脂多孔膜(日東電工社製、商品名テミッシュ)が挙げられる。
多孔性樹脂層は、例えば、上記した樹脂を多孔質金属からなる型枠の内面に塗布することで形成できる。この場合、型枠の内面上に多孔性樹脂層が一体的に形成されていることから、多孔質金属からなる型枠と多孔性樹脂層とを合わせて型枠といえる。
本発明の製造方法により得られるハニカム構造体の形状は、図1に示した円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。
また、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数は、上記実施形態のように、16個に限定されるものではなく、16個よりも多くても少なくてもよい。
また、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数は、上記実施形態のように、16個に限定されるものではなく、16個よりも多くても少なくてもよい。
また、上記各実施形態では、型枠の内部でハニカム焼成体を組み上げる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のハニカム焼成体を所定の形に組み上げて、更に、ハニカム焼成体の両端面を保持部材等で保持して固定した状態で、型枠の内部に配置してもよい。
本発明のハニカム構造体の製造方法により得られるハニカム焼成体の気孔率は、ハニカムフィルタとして使用する場合は、30%~70%であることが望ましい。このような気孔率を有することで、ハニカム構造体の強度を維持することができるとともに、排ガスがセル壁を通過する際の抵抗を低く保つことができる。気孔率が30%未満であると、セル壁が早期に目詰まりを起こすことがあり、一方、上記気孔率が70%を超えるとハニカム焼成体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、SEMによる測定等、従来公知の方法により測定することができる。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、SEMによる測定等、従来公知の方法により測定することができる。
上記ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、31.0個/cm2(200.0個/in2)、望ましい上限は、93.0個/cm2(600.0個/in2)、より望ましい下限は、38.8個/cm2(250.0個/in2)、より望ましい上限は、77.5個/cm2(500.0個/in2)である。
上記ハニカム焼成体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。
また、上記各実施形態では、いずれか一端のセルがシール材で封止された排ガス浄化用のフィルタとして使用するハニカム構造体の製造方法について説明したが、本発明に係るハニカム構造体はこれに限定されるものではない。ハニカム構造体は、セルの端部がいずれも封止材で封止されていないハニカム構造体であってもよい。このようなハニカム構造体は、セル壁に触媒を担持させる触媒担体として用いることができる。
100 ハニカム構造体
101 セラミックブロック
102 コート層
103 接着材層
110(111、112、113) ハニカム焼成体
111a(112a、113a) セル
111b(112b、113b) セル壁
210(220) 隙間
411(420、421、431、441、451、460、461) 型枠
411a(420a、421a、431a、441a、460a、461a、470、470a、470b) 型枠の内面
600(600a、600b) シール材ペースト
101 セラミックブロック
102 コート層
103 接着材層
110(111、112、113) ハニカム焼成体
111a(112a、113a) セル
111b(112b、113b) セル壁
210(220) 隙間
411(420、421、431、441、451、460、461) 型枠
411a(420a、421a、431a、441a、460a、461a、470、470a、470b) 型枠の内面
600(600a、600b) シール材ペースト
Claims (16)
- 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体の製造方法であって、
外周部にセル壁が形成されたハニカム成形体を押出成形する成形工程と、
前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を形成する焼成工程と、
型枠内に複数のハニカム焼成体を固定する固定工程と、
前記型枠とハニカム焼成体との隙間及びハニカム焼成体間の隙間にシール材ペーストを充填する充填工程と、
前記シール材ペーストを乾燥固化させて前記接着材層及び前記コート層を形成する乾燥工程とを備え、
前記シール材ペーストは、無機粒子及び/又は無機繊維を含み、
前記型枠及び/又は前記型枠の内面側は空気透過性を有する通気部であり、
前記乾燥工程では、前記シール材ペーストを前記通気部の少なくとも一部に接触させて該シール材ペーストの乾燥固化を行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 - 前記型枠は、緻密質金属にて形成された型枠、多孔質金属にて形成された型枠、内面側に複数の凹部及び/又は凸部が成形された緻密質金属からなる型枠のいずれかである請求項1記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記型枠の内面側に設けられた通気部は、紙、不織布、メッシュ部材、多孔性樹脂層、及び、ポーラスカーボン層から選ばれる少なくとも一種からなる請求項1又は2記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記通気部は、0.1μm~50μmの平均気孔径を有する請求項3記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記通気部の空気透過性は、0.05cc/cm2/sec以上である請求項1~4のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記通気部は、多孔質金属からなる型枠と、前記型枠の内面上に配置された紙又は不織布とからなる請求項1記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記通気部は、緻密質金属からなる型枠の内面上に配置された紙又は不織布からなる請求項1記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記紙は、シリコン加工が施されたクラフト紙又はグラシン紙である請求項3、6、7のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記型枠を構成する多孔質金属又は緻密質金属は、銅、ニッケル、ステンレス、又は、これらの金属の少なくとも一種を用いてなる合金である請求項2、6、7のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記不織布は、ポリエステル繊維を含むポリエステル不織布である請求項3、6、7のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記多孔性樹脂層は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化エチレン、四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂、及び、ポリプロピレンから選ばれる少なくとも一種からなる請求項3記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記型枠は、複数の部材に分離可能であって、前記固定工程では、複数の各部材を一体に組み合わせて使用する請求項1~11のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記固定工程では、ハニカム焼成体同士を一定の間隔で保持する間隔保持部材を更に用いて複数の前記ハニカム焼成体を固定する請求項1~12のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記固定工程では、ハニカム焼成体の両端面を保持することによりハニカム焼成体を固定する請求項1~12のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記乾燥工程では、前記コート層の表面側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合が、前記コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合と略同一になるように、前記シール材ペーストを乾燥固化する請求項1~14のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着材層を介して複数個結束されてなるセラミックブロックの周囲にコート層が設けられたハニカム構造体であって、
前記接着材層及び前記コート層は、無機粒子及び/又は無機繊維を含み、
前記接着材層と前記コート層とは一体的に形成されており、両者を区分けする境界面が存在せず、
前記コート層の表面側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合は、
前記コート層のセラミックブロック側における無機粒子及び/又は無機繊維の存在割合と略同一であることを特徴とするハニカム構造体。
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