CN104926350A - 蜂窝成形体的制造方法以及蜂窝结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝成形体的制造方法以及蜂窝结构体的制造方法，其从规定量的成形原料在抑制产生不良制品的同时得到大量的蜂窝成形体及蜂窝结构体。本发明的蜂窝成形体的制造方法具有成形工序、切断工序和筛选工序，成形工序中，将在相互连结的2个成形原料块(11)中的至少1个成形原料块(11)的连结面上附着有着色材料(15)的成形原料连结块(19)从蜂窝成形体成形用金属模具(41)挤出成形，得到蜂窝形状的成形物(20)；切断工序中，将成形物(20)切断而得到多个蜂窝成形体；筛选工序中，将多个蜂窝成形体筛选为在切断面上显现着色材料的含着色材料的蜂窝成形体和在切断面上不显现着色材料的不含着色材料的蜂窝成形体。

Description

蜂窝成形体的制造方法以及蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及蜂窝成形体的制造方法以及蜂窝结构体的制造方法。详细地，涉及例如作为用于废气净化的过滤器或者催化剂载体来使用的蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
以陶瓷为主成分的蜂窝结构体作为用于废气净化的过滤器以及催化剂载体而被广泛使用。在制造蜂窝结构体时，实施将含有陶瓷原料的成形原料从具有切割成格子状的狭缝的金属模具(蜂窝成形体成形用金属模具)挤出成形的工序(成形工序)。
在上述的成形工序中采用如下方法，即准备多个含有陶瓷原料的成形原料的块(成形原料块)，边使这些多个成形原料块依次连结边连续地挤出成形(例如参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-289953号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，一旦进行挤出成形，在所得到的蜂窝成形体中，难以识别成形原料块彼此的连接部的部分，由包括连接部的部分的蜂窝成形体易于产生不良状况。虽然能够通过设法筛选、排除被认为是包括连接部的部分的蜂窝成形体来进行处置。但是，为了确实地排除包括连接部的部分的蜂窝成形体，就不能避免将不包含连接部的部分的蜂窝成形体多余地排除。因此，在现有技术中，难以从规定量的成形原料高效地得到优良的蜂窝成形体。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供从规定量的成形原料在抑制产生不良制品的同时得到大量的蜂窝成形体以及蜂窝结构体的技术。
用于解决课题的方法
本发明是如下所示的蜂窝成形体的制造方法以及蜂窝结构体的制造方法。
[1]一种蜂窝成形体的制造方法，包括：
成形工序，将成形原料连结块从蜂窝成形体成形用金属模具挤出成形来得到蜂窝形状的成形物，所述成形原料连结块是使含有陶瓷原料的多个成形原料块连结而成，并且在相互连结的2个所述成形原料块中的至少1个所述成形原料块的连结面上附着有着色材料；
切断工序，以形成相对于从所述蜂窝成形体成形用金属模具挤出的方向垂直的切断面的方式来切断所述成形物，得到多个蜂窝成形体；
筛选工序，将所述多个蜂窝成形体筛选为在所述切断面上显现所述着色材料的含着色材料的蜂窝成形体和在所述切断面上不显现所述着色材料的不含着色材料的蜂窝成形体。
[2]如上述[1]所述的蜂窝成形体的制造方法，其中，所述切断工序中，切断所述成形物的切断长度为83～360mm。
[3]一种蜂窝结构体的制造方法，具备所述[1]中记载的蜂窝成形体的制造方法，并仅对在所述筛选工序中筛选出的所述不含着色材料的蜂窝成形体进行烧成而得到蜂窝结构体。
[4]如上述[3]所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述切断工序中，切断所述成形物的切断长度为83～360mm。
发明效果
根据本发明的蜂窝成形体的制造方法，通过着色材料能够使来自成形原料块彼此的连结面的部分可视化。其结果，根据本发明的蜂窝成形体的制造方法，能够简单、高效地筛选不含来自成形原料块彼此的连结面的部分的蜂窝成形体。此外，根据本发明的蜂窝结构体，由于仅对不含来自成形原料块彼此的连结面的部分的蜂窝成形体进行筛选并烧成，因而能够从规定量的成形原料在抑制产生不良制品的同时得到大量的蜂窝结构体。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法中所使用的成形原料块的示意图。
图2是本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法中所使用的成形原料连结块的示意图。
图3是本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的成形工序的示意性说明图。
图4是由本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的成形工序得到的成形物的示意图。
图5是图4中的A-A’断面的示意图。
图6是图4中的B-B’断面的示意图。
图7是图4中的C-C’断面的示意图。
图8是图4中的D-D’断面的示意图。
图9是图4中的E-E’断面的示意图。
图10是由本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的制造方法得到的蜂窝结构体的示意图
符号说明
1：蜂窝结构体，3：第1端面，5：第2端面，7：孔格，9：隔壁，10：蜂窝结构部，11：成形原料块，13：(成形原料块的)连结面，15：着色材料，17：(成形原料块的)端面，19：成形原料连结块，20：成形物，21：切断面，21a～21e：切断面，30：蜂窝成形体，30a～30e：蜂窝成形体，31：外周壁，35：含着色材料的蜂窝成形体，37：不含着色材料的蜂窝成形体，41：蜂窝成形体成形用金属模具，43：缸体，44：锥形部，45：挤出成形机。
具体实施方式
以下，参见附图来说明本发明的实施方式。本发明并不限定于以下的实施方式，只要在不脱离本发明范围的限度内，可以加以变更、修正、改良。
1.蜂窝成形体的制造方法
本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法具有成形工序、切断工序和筛选工序。成形工序中，将使含有陶瓷原料的多个成形原料块11连结而成的成形原料连结块19从蜂窝成形体成形用金属模具41挤出成形，得到蜂窝形状的成形物20。另外，成形原料连结块19中，在相互连结的2个成形原料块11中的至少1个成形原料块11的连结面13上附着有着色材料15。切断工序中，以形成相对于从蜂窝成形体成形用金属模具41挤出的方向(以下称为“Z方向”)垂直的切断面21的方式切断成形物20，得到多个蜂窝成形体30。筛选工序中，将切断工序中得到的多个蜂窝成形体30筛选为含着色材料的蜂窝成形体35和不含着色材料的蜂窝成形体37。另外，所谓含着色材料的蜂窝成形体35是在切断面21上显现着色材料15的蜂窝成形体30。所谓不含着色材料的蜂窝成形体37是在切断面21上不显现着色材料15的蜂窝成形体30。
根据本实施方式的蜂窝成形体的制造方法，通过着色材料15能够使来自成形原料块11彼此的连结面13的部分可视化。其结果，根据本实施方式的蜂窝成形体的制造方法，通过筛选上述不含着色材料的蜂窝成形体37，能够简单、高效地筛选不含来自成形原料块11彼此的连结面13的部分的蜂窝成形体30(参见图4～图9)。而且，根据本实施方式的蜂窝成形体的制造方法，能够简单、高效地筛选含有来自成形原料块11彼此的连结面13的部分的蜂窝成形体30(含着色材料的蜂窝成形体35)，即易于产生不良制品的蜂窝成形体30。
图1是本实施方式的蜂窝成形体的制造方法中所使用的成形原料块11的示意图。图2是本实施方式的蜂窝成形体的制造方法中所使用的成形原料连结块19的示意图。成形原料块11如上所述至少含有陶瓷原料。作为陶瓷原料，可以列举堇青石化原料、堇青石、莫来石、氧化铝、二氧化钛、碳化硅(SiC)、硅-碳化硅系复合材料、氮化硅、钛酸铝等。而且，作为陶瓷原料，优选为从堇青石化原料、堇青石、莫来石、氧化铝、二氧化钛、碳化硅(SiC)、硅-碳化硅系复合材料及钛酸铝组成的组中选择的至少1种。另外，所谓“堇青石化原料”是指以使化学组成落入二氧化硅为42～56质量％、氧化铝为30～45质量％、氧化镁为12～16质量％的范围的方式配合而成的陶瓷原料，其被烧成而成为堇青石。所谓“硅-碳化硅系复合材料”是以碳化硅(SiC)为骨料且以硅(Si)为结合材而形成的复合材料。
作为可包含于成形原料块11中的上述陶瓷原料以外的原料，可以列举分散介质、有机粘合剂、无机粘合剂、造孔材、表面活性剂等。成形原料块中的各原料的组成比没有特别限定，只要是符合所要制作的蜂窝结构部的结构、材质等的组成比即可。
在获得成形原料块11时，可以通过将上述各种原料混练来得到坯土。作为形成坯土的方法，没有特别限定，可以列举例如使用捏合机、真空练泥机等的方法。
本实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的成形工序中，如上所述使多个成形原料块11连结来制作成形原料连结块19。在制作成形原料连结块19时，例如如图1所示，可以将成形原料块11预先形成为圆柱状。然后，在圆柱状的成形原料块11的端面17上，采用喷洒、喷雾、刷涂等方法附着着色材料15。然后，通过使2个成形原料块11的端面17彼此压接，从而可以得到成形原料连结块19。相互压接的成形原料块11的端面17就成为连结面13。这里，在一对将要压接的2个成形原料块11的端面17(一对成为连结面13的端面17)中，只要在至少1个端面17上附着着色材料15即可。
作为可用于本实施方式的着色材料15，可以列举通常的着色中所使用的颜料、染料。着色材料15可以具有在将蜂窝成形体30于高温烧成时颜色消失的性质，也可以具有在烧成后的蜂窝结构体1(参见图10)中颜色残留的性质。进而，着色材料15优选95质量％以上为可燃成分。例如，作为可用于本实施方式的着色材料15，可以列举偶氮染料、阳离子二氮杂次甲基系染料、噻嗪系染料、三苯甲烷系染料等。此外，为了易于将着色材料15涂布于成形原料块11的连结面13上，还可以适宜地调整用于溶解颜料、染料的溶剂种类以及溶剂量。
图3是本实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的成形工序的示意性说明图。如图所示，本实施方式中的成形工序中，将成形原料连结块19投入挤出成形机45，使用蜂窝成形体成形用金属模具41进行挤出成形，得到蜂窝形状的成形物20。蜂窝成形体成形用金属模具41可以使用以往的蜂窝成形体的制造方法中所使用的蜂窝成形体成形用金属模具。作为蜂窝成形体成形用金属模具41，为了得到具有所希望的孔格形状、隔壁厚度、孔格密度的蜂窝成形体，可以使用切割出格子状的狭缝的金属模具。作为蜂窝成形体成形用金属模具41的材质优选为难以磨损的超硬合金。此外，在如图3所示的挤出成形机45中，在缸体43的前端设置蜂窝成形体成形用金属模具41。此外，缸体43在前端部分具有锥形部44。锥形部44中，缸体43的内径随着靠近蜂窝成形体成形用金属模具41而逐渐变小。
图4是由本发明的一个实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的成形工序得到的成形物20的示意图。另外，图4中示意性地显示成形物20的外观轮廓以及成形物20内的着色材料15的分布状态。本实施方式的蜂窝成形体的制造方法中的切断工序中，以形成相对于Z方向垂直的切断面21的方式切断成形物20。通过以形成相对于Z方向垂直的切断面21的方式进行切断，将成形物20沿着Z方向分割开，可以得到多个蜂窝成形体30。图4中显示了以形成从A-A’断面至E-E’断面为止的5个切断面21a～21e的方式切断成形物20的状态。
图5～图9分别是图4中的A-A’断面～E-E’断面的示意图。另外，图5是来自图4中的成形物20的区域(I)的蜂窝成形体30a的切断面21a。图6是来自图4中的成形物20的区域(II)的蜂窝成形体30b的切断面21b。图7是来自图4中的成形物20的区域(III)的蜂窝成形体30c的切断面21c。图8是来自图4中的成形物20的区域(IV)的蜂窝成形体30d的切断面21d。图9是来自图4中的成形物20的区域(V)的蜂窝成形体30e的切断面21e。切断面21a～21e中，在切断面21b、切断面21c以及切断面21d上显现环状的着色材料15。另外，着色材料15的环的大小，随着从位于Z方向的前方侧的切断面21b越往位于后方侧的切断面21c、切断面21d而逐渐增大。在图3所示的挤出成形机45中，在缸体43的前端部分的锥形部44，缸体43的内径随着靠近蜂窝成形体成形用金属模具41而逐渐减小。由于这样的缸体43的锥形形状，通过锥形部44的中心部分的成形原料(坯土)的速度变得比通过锥形部44的外周部分的成形原料(坯土)的速度大。因此，即使是如图2所示，在挤出成形前的成形原料连结块19中，连结面13垂直于Z方向的情况下，也如图4所示，在成形物20中连结面13以中心部分向着Z方向突出的形状而显著形变。
将如图4所示的成形物20在切断面21a～21e(A-A’断面～E-E’断面)切断，得到分别来自成形物20的区域(I)～区域(VI)的蜂窝成形体30。这种情况下，在本实施方式中的筛选工序中，将来自区域(I)以及区域(VI)的蜂窝成形体30筛选为不含着色材料的蜂窝成形体37。此外，将来自区域(II)～区域(V)的蜂窝成形体30(蜂窝成形体30b～30e)筛选为含着色材料的蜂窝成形体35。不含着色材料的蜂窝成形体37中，由于不含有来自连结面13的部分，因此不会产生由连结面13引起的缺陷。所谓由连结面13引起的缺陷，可以列举例如隔壁中的针孔的产生、孔格形状的形变等。
2.蜂窝结构体的制造方法
本实施方式的蜂窝结构体的制造方法具有上述的蜂窝成形体的制造方法(本发明的蜂窝成形体的制造方法)，进而，仅将筛选工序中筛选出的不含着色材料的蜂窝成形体37进行烧成，得到蜂窝结构体1(参见图10)。
此外，在烧成蜂窝成形体30(正式烧成)之前，优选对该蜂窝成形体30进行预烧。预烧是为了脱脂而进行的，其方法没有特别限定，只要能将蜂窝成形体30中的有机物(有机粘合剂、分散剂、造孔材等)除去即可。一般来说，有机粘合剂的燃烧温度为100～300℃左右，造孔材的燃烧温度为200～800℃左右，因此作为预烧的条件，优选在氧化气氛中，在200～1000℃左右加热3～100小时左右。
蜂窝成形体30的烧成(正式烧成)是为了使构成预烧后的蜂窝成形体30的成形原料烧结而致密化，从而确保规定的强度而进行的。烧成条件(温度、时间、气氛)根据成形原料的种类不同而不同，因此，可以按照其种类来选择适当的条件。例如，在使用堇青石化原料时，烧成温度优选为1410～1440℃。此外，在使用堇青石化原料时，关于烧成时间，作为在最高温度的保持时间，优选为4～6小时。
图10是由本实施方式的蜂窝结构体的制造方法得到的蜂窝结构体1的示意图。蜂窝结构体1具有蜂窝结构部10。蜂窝结构部10具有划分形成多个孔格7的隔壁9，所述多个孔格7成为从一个端面即第1端面3贯通至另一端面即第2端面5的流体的流路。此外，如蜂窝结构体1那样，还可以具有包裹蜂窝结构部10外周的外周壁31。
实施例
以下，基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明不受这些实施例的限定。
实施例1
首先，使用含有陶瓷原料的成形原料，调制用于成形蜂窝成形体的坯土。作为陶瓷原料使用堇青石化原料。作为堇青石化原料，以形成MgO为13.5质量％、Al2O3为36.0质量％、SiO2为50.5质量％这一组成的方式来调和滑石、高岭土、氧化铝、二氧化硅。在堇青石化原料中添加分散介质、有机粘合剂、分散剂、造孔材，调制成形用坯土。分散介质的添加量相对于堇青石化原料100质量份为3质量份。有机粘合剂的添加量相对于堇青石化原料100质量份为5质量份。造孔材的添加量相对于堇青石化原料100质量份为10质量份。将所得的陶瓷成形原料用捏合机进行混练，得到多个坯土(成形原料块)。坯土(成形原料块)为圆柱状，长度为1250mm，端面的直径为300mm(参见表1)。
在多个坯土(成形原料块)上，分别在一个端面上涂布作为着色材料的Aizen亚甲蓝FZ(保土谷化学工业株式会社)。将上述坯土(成形原料块)投入到挤出成形机。在将坯土(成形原料块)投入挤出成形机中时，以使坯土(成形原料块)的长度方向与Z方向(挤出方向)一致，并使涂布了着色材料的端面成为Z方向(挤出方向)的前方侧，即靠近蜂窝成形体成形用金属模具的一侧的方式进行配置。进而，在投入到挤出成形机的坯土(成形原料块)的后方侧的端面，即没有涂布着色材料的端面上，压接另一坯土(成形原料块)的涂布了着色材料的端面。这样，在挤出成形机内，依次形成成形原料连结块。然后，使用挤出成形机进行挤出成形，得到圆柱状的蜂窝形状的成形物。
上述成形物在Z方向的长度为2880mm，垂直于Z方向的断面是直径281mm的圆形，隔壁的厚度为304.8μm，孔格密度为46.5个/cm2(参见表1)。
接着，将成形物沿着Z方向每360mm进行切断，得到8个蜂窝成形体(表1)。分别对于8个蜂窝成形体目视观察两端面，将至少任一个端面上显现着色材料的蜂窝成形体筛选为含着色材料的蜂窝成形体，将两端面上都没有显现着色材料的蜂窝成形体筛选为不含着色材料的蜂窝成形体。8个蜂窝成形体中，含着色材料的蜂窝成形体为2个，不含着色材料的蜂窝成形体为6个。
进而，将2个含着色材料的蜂窝成形体作为“不良制品候补”，将6个不含着色材料的蜂窝成形体作为“良好制品候补”(参见表1)。
将蜂窝成形体高频感应加热干燥后，用热风干燥机在120℃干燥2小时。之后，在1350～1450℃烧成10小时，得到蜂窝结构体。
比较例1、2
除了不在坯土(成形原料块)的端面涂布着色材料以外，与实施例1同样地得到8个蜂窝成形体。对于所得到的蜂窝成形体，依据经验法则筛选为“不良制品候补”和“良好制品候补”。比较例2中，由于较多地估计了“不良制品候补”，因此“不良制品候补”为3个，“良好制品候补”为5个。比较例3中，由于较少地估计了“不良制品候补”，因此“不良制品候补”为1个，“良好制品候补”为7个。接着，与实施例1同样地进行干燥以及烧成，得到蜂窝结构体。
实施例2
除了将各条件变更为如表1所示以外，与实施例1同样地制作蜂窝成形体，筛选“不良制品候补”以及“良好制品候补”的蜂窝成形体后，制作蜂结构体。
比较例3
除了将各条件变更为如表1所示以外，与比较例1同样地制作蜂窝成形体，筛选“不良制品候补”以及“良好制品候补”的蜂窝成形体后，制作蜂结构体。
比较例4
除了将各条件变更为如表1所示以外，与比较例2同样地制作蜂窝成形体，筛选“不良制品候补”以及“良好制品候补”的蜂窝成形体后，制作蜂结构体。
对于所得到的蜂窝结构体，进行针孔检查、孔格形状检查，进行不良制品和良好制品的判定。另外，所谓针孔检查是使烟从蜂窝结构体的一个端面流入到孔格内，根据从相反侧的端面流出的烟的分布状态来判断隔壁中是否有针孔的检查。评价由“不良制品候补”的蜂窝成形体得到的良好制品以及不良制品的数量、由“良好制品候补”的蜂窝成形体得到的良好制品以及不良制品的数量。结果示于表2。
表1
表2
考察
在实施例1、2中，全部“不良制品候补”在实际中被评价为不良制品，全部“良好制品候补”在实际中被评价为良好制品。比较例1、3中，由于较多地估计了“不良制品候补”，因此虽然在“良好制品候补”中没有混入实际为不良制品的制品，但在“不良制品候补”中混入了实际为良好制品的制品。即，比较例1、3中，得到的结果是，废弃了本来应该能得到良好制品的蜂窝成形体。比较例2、4中，由于较少地估计了“不良制品候补”，因此“良好制品候补”中混入了实际为不良制品的制品。因此，比较例2、4中，得到了将本来应该成为不良制品的蜂窝成形体特意进行烧成这样的浪费的结果。
工业上的利用可能性
本发明可以利用于制作用于废气净化的过滤器或者催化剂载体而使用的蜂窝结构体中。

Claims (4)

1.一种蜂窝成形体的制造方法，包括：
成形工序，将成形原料连结块从蜂窝成形体成形用金属模具挤出成形来得到蜂窝形状的成形物，所述成形原料连结块是使含有陶瓷原料的多个成形原料块连结而成，并且在相互连结的2个所述成形原料块中的至少1个所述成形原料块的连结面上附着有着色材料；
切断工序，以形成相对于从所述蜂窝成形体成形用金属模具挤出的方向垂直的切断面的方式来切断所述成形物，得到多个蜂窝成形体；
筛选工序，将所述多个蜂窝成形体筛选为在所述切断面上显现所述着色材料的含着色材料的蜂窝成形体和在所述切断面上不显现所述着色材料的不含着色材料的蜂窝成形体。
2.根据权利要求1所述的蜂窝成形体的制造方法，其中，所述切断工序中，切断所述成形物的切断长度为83～360mm。
3.一种蜂窝结构体的制造方法，其具备权利要求1所述的蜂窝成形体的制造方法，并仅对在所述筛选工序中筛选出的所述不含着色材料的蜂窝成形体进行烧成而得到蜂窝结构体。
4.根据权利要求3所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述切断工序中，切断所述成形物的切断长度为83～360mm。
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