CN107226701A - 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结构体的制造方法，其使用不产生孔格变形、隔壁开裂等不良状况的烧成用垫板。蜂窝结构体的制造方法具备：将挤出成形的蜂窝成形体(100)载置于设置在搁板(102)上的烧成用垫板(1)上的载置工序，以及将载置于烧成用垫板(1)的状态的蜂窝成形体(100)进行烧成而形成蜂窝结构体的烧成工序，在载置工序中使用的烧成用垫板(1)为:将蜂窝成形体(100)的成形体端面(101)面积(S1)除以烧成用垫板(1)的蜂窝载置面(2)面积(S2)所得到的值为2.5～20.0的范围，其中，所述蜂窝载置面(2)与成形体端面(101)对置且至少一部分与成形体端面(101)接触。

Description

蜂窝结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体的制造方法。更详细地，涉及在未烧成的蜂窝成形体下铺设烧成用垫板，通过烧成来制造蜂窝结构体的制造方法。
背景技术
以往，陶瓷制蜂窝结构体被用于汽车废气净化用催化剂载体、柴油机微粒除去过滤器或燃烧装置用蓄热体等广泛的用途中。陶瓷制蜂窝结构体(以下简称为“蜂窝结构体”)如下制造，调制成形材料(坯土)，并使用挤出成形机挤出成形为所希望的蜂窝形状，进行生坯切断、干燥、精整切断后，经过在高温下进行烧成的烧成工序而制造。
上述烧成工序中，将蜂窝成形体以成形体的一个端面朝下的状态载置在搁板上，与该搁板一起放入烧成炉内。此时，为了防止蜂窝成形体附着在搁板上，在搁板与蜂窝成形体之间，设置被称为“垫板(トチ，栃)”的煅烧用承烧板，从而防止蜂窝成形体与搁板直接接触。对于垫板，使用例如将蜂窝成形体烧成而得到蜂窝结构体并将该蜂窝结构体切断成预定的厚度而得到的圆板状的部件。此外，为了防止通过反复使用而导致垫板发生开裂的不良状况，也可以使用将陶瓷材料冲压成形并将其进行烧成而得到的所谓“冲压垫板”。在本说明书中，将这些垫板统称定义为“烧成用垫板”。此外，将从挤出成形至烧成之前的制品称为“蜂窝成形体”，将经烧成工序烧成而得到的制品称为“蜂窝结构体”。
挤出成形后的蜂窝成形体被导入到设定为预定的烧成温度的烧成炉内，实施烧成工序。此时，沿着蜂窝成形体的孔格的长度方向(轴方向)以及与孔格的长度方向垂直的方向，会发生烧成收缩。因此，在将蜂窝成形体载置在烧成用垫板上时，因烧成时的烧成收缩而在烧成用垫板的上表面(相当于蜂窝载置面)与蜂窝成形体的成形体端面之间产生偏移，有时会产生在成形体端面上的“孔格的变形”、隔壁发生断裂的“隔壁开裂”等不良状况。
进而，由于在成形体端面与蜂窝载置面之间产生牵连，导致烧成收缩不能均匀，有时成形体端面的形状会产生形变。其结果是，在圆柱状的蜂窝结构体的情况下，成形体端面的形状不能成为正圆，即“真圆度”不良。因使用烧成用垫板而引起的上述的不良状况，在划分形成多个孔格的隔壁厚度薄时、烧成蜂窝直径大的大型蜂窝成形体时会特别显著。
特别是在烧成隔壁厚度薄的蜂窝成形体时，有时使用将由与蜂窝成形体相同原料形成的未烧成的蜂窝成形体进行切断而得到的“生坯垫板”。生坯垫板由于由相同原料来形成，因而产生与蜂窝成形体同等程度的烧成收缩，因而可以避免如上所述的在蜂窝成形体与生坯垫板的蜂窝载置面之间的牵连等。其结果是，能够抑制产生隔壁开裂、真圆度不良的可能性。
另一方面，已经提出了一种垫板(煅烧用承烧板)，其能够抑制与蜂窝成形体接触的烧成用垫板的蜂窝载置面之间的牵连，将接触面积抑制得小(例如参照专利文献1或2)。对于这些垫板，通过使蜂窝载置面(垫板上表面)平坦化或用从边缘部向中央部隆起的曲面来形成，从而能够避免烧成工序中在蜂窝成形体与烧成用垫板之间产生烧成收缩的阻力、约束，能够不产生孔格变形、隔壁开裂等而制造蜂窝结构体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-274954号公报
专利文献2：日本特开2003-82403号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，很显然，“生坯垫板”只能用于一次的烧成工序。因此，不能像以往的烧成用垫板那样反复使用，存在蜂窝成形体的烧成所花费的成本增高的问题。其结果是，根据所制造的蜂窝结构体的种类，有时生坯垫板的使用被限制。而且，由于生坯垫板是未经烧成的，易于变形，因此与烧成用垫板相比需要更谨慎地操作。作业者的作业负担增大，有时在作业效率方面造成问题。
而且，即使在使用专利文献1和2所公开的垫板的情况下，烧成后的蜂窝结构体中依然有时会发生孔格变形、隔壁开裂等。特别是，在蜂窝直径大的大型蜂窝结构体的情况下，难以调整烧成时的烧成条件，不良状况的产生有增加的倾向。
因此，本发明鉴于上述情况而完成，其课题在于提供一种蜂窝结构体的制造方法，其使用不产生孔格变形、隔壁开裂等不良状况的烧成用垫板。
用于解决课题的方法
根据本发明，提供解决上述课题的蜂窝结构体的制造方法。
[1]一种蜂窝结构体的制造方法，其具备将挤出成形的蜂窝成形体载置到设置在搁板上的烧成用垫板上的载置工序，以及将载置于所述烧成用垫板的状态的所述蜂窝成形体进行烧成，从而形成蜂窝结构体的烧成工序；在所述载置工序中使用的烧成用垫板为:所述蜂窝成形体的成形体端面面积除以所述烧成用垫板的蜂窝载置面面积所得到的值为2.5～20.0的范围，其中，所述蜂窝载置面与所述成形体端面对置且至少一部分与所述成形体端面接触。
[2]如所述[1]中记载的蜂窝结构体的制造方法，其中，经所述烧成工序形成的所述蜂窝结构体具有因与所述烧成用垫板接触而凹陷成凹状的凹陷部，从所述蜂窝结构体的结构体端面至所述凹陷部的最深部的高度为3.0mm以下。
[3]如所述[2]中记载的蜂窝结构体的制造方法，其中，进一步具有对所述蜂窝结构体的所述结构体端面进行磨削的端面磨削工序。
[4]如所述[1]～[3]中任一项记载的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述烧成用垫板使用陶瓷制的冲压垫板。
[5]如所述[1]～[4]中任一项记载的蜂窝结构体的制造方法，其中，所述烧成用垫板的所述蜂窝载置面具有以凸曲面形成的曲面部，所述曲面部的外边缘部至最顶部的高度为0.2mm～0.9mm的范围。
[6]如所述[1]～[5]中任一项记载的蜂窝结构体的制造方法，所述烧成用垫板的截面呈圆形。
[7]如所述[1]～[6]中任一项记载的蜂窝结构体的制造方法，所述蜂窝载置面的表面粗糙度为10μm以下。
发明的效果
根据本发明的蜂窝结构体的制造方法，能够不产生孔格变形、隔壁开裂等不良状况而烧成蜂窝成形体，从而制造蜂窝结构体。特别是，能够抑制使用生坯垫板时那样的制造成本的升高，且能够抑制制造蜂窝结构体时的成品率的下降。
附图说明
图1是显示在本发明的蜂窝结构体的制造方法中所使用的烧成用垫板的概略结构的立体图。
图2是显示烧成用垫板的概略结构的主视图。
图3是显示烧成前的蜂窝成形体、烧成用垫板以及搁板的分解立体图。
图4是从侧方观察的显示在烧成用垫板上载置了蜂窝成形体的状态的说明图。
图5是从侧方观察的显示烧成后的烧成用垫板和蜂窝结构体的截面图。
图6是从侧方观察的显示烧成后的蜂窝结构体的结构体端面的一部分的放大截面图。
符号说明
1：烧成用垫板、2：蜂窝载置面、3：垫板下表面、4：边缘部、5：最顶部、6：曲面部、7：曲面部外边缘、100：蜂窝成形体、101：成形体端面、102：搁板、103：蜂窝结构体、104：凹陷部、105：结构体端面、106：最深部、D1：成形体端面的直径、D2：蜂窝载置面的直径、H1：蜂窝成形体的轴方向的长度、H2：烧成用垫板的高度、H3：从曲面部外边缘至最顶部的高度、H4：从结构体端面至凹陷部的最深部的高度、S1：成形体端面的面积、S2：蜂窝载置面的面积。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的蜂窝结构体的制造方法的实施方式。需说明的是，本发明的蜂窝结构体的制造方法并不限于以下的实施方式，在不脱离本发明的范围的限度内，可以施加各种设计变更、修改及改良等。
本发明的一个实施方式的蜂窝结构体的制造方法，具备：使挤出成形的蜂窝成形体100的成形体端面101朝下，并载置于设置在搁板102上的烧成用垫板1上的载置工序，以及将直立地载置于烧成用垫板1上的状态的蜂窝成形体100导入至烧成炉(未图示)的内部，通过在预定的烧成条件下烧成来制造蜂窝结构体103的烧成工序(参照图3等)。
这里，在蜂窝结构体的制造方法的上述载置工序和烧成工序中使用的烧成用垫板1，如图1～图5所示，呈大致圆柱状，在烧成用垫板1的上表面侧设置有截面为圆形状的蜂窝载置面2，该蜂窝载置面2与烧成对象的蜂窝成形体100的成形体端面101对置且至少一部分与该成形体端面101相接触；在烧成用垫板1的与蜂窝载置面2相对的下表面侧设置有与搁板102相接触的垫板下表面3。
蜂窝载置面2具有由从烧成用垫板1的边缘部4向最顶部5隆起的凸曲面形成的曲面部6。需说明的是，烧成用垫板1的圆形状的蜂窝载置面2的直径D2，形成为比所载置的蜂窝成形体100的成形体端面101的直径D1(相当于蜂窝直径)小(D1＞D2)。
进而，对于烧成用垫板1，规定了上述蜂窝载置面2与所载置的蜂窝成形体100的成形体端面101之间的面积比。若具体说明，则将分别为圆形状的成形体端面101的面积S1(＝(D1/2)2×π)除以烧成用垫板1的蜂窝载置面2的面积S2(＝(D2/2)2×π)所得到的值设定为2.5～20.0的范围，更优选设定为3.0～14.0的范围。由此，规定了蜂窝成形体100与烧成用垫板1的面积比(＝S1/S2)(参照图3)。
即，相对于蜂窝载置面2的面积S2，成形体端面101的面积S1被限定在2.5倍至20.0倍的范围内。这里，由于成形体端面101和蜂窝载置面2分别为圆形状，因而上述面积比可以从各自的直径D1、D2算出。但是，成形体端面101和蜂窝载置面2的形状不限于圆形状。例如，分别以多棱柱状体形成蜂窝成形体和烧成用垫板时，成形体端面和蜂窝载置面就会分别成为多边形。此时，基于各自的多边形的成形体端面和蜂窝载置面的面积算出上述面积比，只要算出的值落入上述规定的范围内即可。
此外，对于本实施方式的蜂窝结构体的制造方法中所使用的烧成用垫板1，显示了在蜂窝载置面2上具有以凸曲面形成的曲面部6的情况，但不限于此，也可以没有该曲面部而例如由平面状的蜂窝载置面形成。这种情况下，虽然与成形体端面101的接触面积会增大，但只要满足上述规定的面积比即可。
进而，对于烧成用垫板1的蜂窝载置面2的曲面部6，将从该曲面部6的曲面部外边缘7至最顶部5的高度H3设定为0.2mm～0.9mm的范围。需说明的是，烧成用垫板1的整体高度(厚度)定义为高度H2(参照图4)。即，在烧成用垫板1上载置蜂窝成形体100时，以如下的状态载置，即，蜂窝成形体100的成形体端面101距搁板102的上表面至少隔着烧成用垫板1的高度H2以上的间隙(余隙)。进而，因蜂窝载置面2的曲面部6而使得成形体端面101与曲面部6的接触面积减小。此时，需要按照烧成用垫板1的蜂窝载置面2与蜂窝成形体100的成形体端面101的各自的中央部相一致的方式进行载置。
进而，本实施方式的蜂窝结构体的制造方法中，经烧成工序而形成的蜂窝结构体103具有因与烧成用垫板1接触而形成的凹陷成凹状的凹陷部104。进而，自蜂窝结构体103的结构体端面105至上述凹陷部104的最深部106的高度H4设定为0.2mm～0.9mm(参照图6)。如上所述，相对于烧成对象的蜂窝成形体100的成形体端面101的面积S1，载置其的烧成用垫板1的蜂窝载置面2的面积S2小，面积比设定为2.5～20.0的范围。因此，在将未烧成的蜂窝成形体100载置于烧成用垫板1时，因蜂窝成形体100的自重，会成为烧成用垫板1的一部分埋入蜂窝成形体100的内部的状态，从而形成如上所述的凹陷部104(参照图5)。该凹陷部104的从结构体端面105至最深部106的高度H4设定在上述范围内。
进而，本实施方式的蜂窝结构体的制造方法还可以具有对烧成后的蜂窝结构体103的结构体端面105进行磨削的端面磨削工序。由此，可以通过端面磨削作业除去经烧成工序而在结构体端面105形成的凹陷部104。此时，经端面磨削工序磨削的磨削量，至少设定为从结构体端面105至最深部106的高度H4以上。因此，蜂窝成形体100的轴方向的长度，要考虑上述磨削量而进行挤出成形。
烧成用垫板1由陶瓷材料形成。其材质没有特别限定，例如可以使用以往用作烧成用垫板的原材料的各种材质。例如，可以使用通过高温烧成而转变为堇青石质、碳化硅质或氧化铝质等的材料。需说明的是，本实施方式的烧成用垫板1使用以往所公知的由莫来石质形成的垫板。
此外，形成烧成用垫板1的方法没有特别限定。例如，在形成普通的圆板状烧成用垫板后，通过对蜂窝载置面按照凸曲面的形状来进行切削加工等，从而能够制造所希望的形状的烧成用垫板。但是，烧成工序中所使用的烧成用垫板的量很大，如果分别实施上述切削加工，则可能会导致烧成用垫板的制造工序复杂化以及制造成本上升。
在此，例如，也可以使用按照烧成用垫板的形状而形成的冲压加工用的成形模具，将作为原料的陶瓷材料填充至成形模具中，施加所希望的冲压压力来形成。在施加冲压压力后，通过将从成形模具中脱模的垫板成形体进行烧成，从而能够制造烧成用垫板。由此，能够大量生产陶瓷制的冲压垫板，用作本发明的烧成用垫板。
进而，对于烧成用垫板1，将蜂窝载置面2的表面粗糙度(Ra)设定为10μm以下。表面粗糙度(Ra)是基于JIS-B-0601记载的测定方法所测定的值。蜂窝载置面2(曲面部6)是与蜂窝成形体100的成形体端面101直接接触的部位，根据该蜂窝载置面2是否具有细微的凹凸，换而言之，根据蜂窝载置面2的平滑性的不同，成形体端面101受烧成用垫板1牵连，阻碍均匀的烧成收缩，特别是对孔格变形等不良状况的产生造成影响。通过将蜂窝载置面2的表面粗糙度(Ra)规定为上述数值以下，能够有效地避免烧成时发生不良状况。
将上述构成的烧成用垫板1载置于搁板102上，进而使蜂窝成形体100的成形体端面101的至少一部分抵接于蜂窝载置面2，从而能够将大致圆柱状的蜂窝成形体100以直立的状态载置于蜂窝载置面2(图3和图4)。
特别是，通过规定蜂窝成形体100的成形体端面101的面积S1与烧成用垫板1的蜂窝载置面2的面积S2的面积比(＝S1/S2)的范围，能够尽可能地缩小与成形体端面101的接触面积。进而，通过将蜂窝载置面2的表面粗糙度(Ra)抑制在10μm以下，从而能够防止成形体端面101在烧成收缩时受牵连。其结果是，能够消除孔格变形、隔壁开裂等不良状况的发生，可进行均匀的烧成收缩，不会发生成形体端面101的真圆度不良。
以下，基于下述实施例对本发明的蜂窝结构体的制造方法进行说明，但本发明的蜂窝结构体的制造方法不限于这些实施例。
实施例
(1)蜂窝成形体
作为烧成对象的蜂窝成形体，使用直径D1(蜂窝直径)为191mm～356mm的范围，并且，轴方向的长度H1为152mm(实施例1、4)或203mm(其他的实施例和比较例1～6)的蜂窝成形体。
(2)烧成用垫板
实施例1～9的烧成用垫板使用直径D2为88mm～147mm、烧成用垫板的高度H2为8mm、从外边缘部至最顶部的高度H3为0.22mm～0.87mm的范围的烧成用垫板。另一方面，比较例1～6的烧成用垫板使用直径D2为68～356mm、烧成用垫板的高度H2为8mm或17mm、以及从外边缘部至最顶部的高度H3为0.10mm～0.42mm的范围的烧成用垫板。这里，任一种都是冲压垫板，其材质是莫来石质。
(3)烧成工序的实施
按照上述实施例1～9以及比较例1～5的蜂窝成形体与烧成用垫板的各自的组合，使烧成温度等烧成条件相同而分别进行烧成工序。对于经通过烧成所得的蜂窝结构体的从结构体端面至凹陷部的最深部的高度H4以及结构体端面有无隔壁开裂进行评价。
(4)对于从结构体端面至凹陷部的最深部的高度H4和结构体端面的评价
从结构体端面至凹陷部的最深部的高度H4小于2.0mm时评价为“A”、2.0mm～3.0mm时评价为“B”、3.0mm以上或通过目测可确认隔壁开裂时评价为“C”。
对于实施例1～9以及比较例1～6各自的蜂窝成形体与烧成用垫板的组合，将蜂窝成形体和烧成用垫板的各自的规格、面积比以及凹陷部的高度H4和结构体端面的评价结果示于下述表1。
表1
如上述表1所示，当蜂窝成形体的成形体端面的面积S1除以烧成用垫板的蜂窝载置面的面积S2所得到的值如实施例1～9所示为2.5～20.0的范围时，确认到蜂窝结构体的变形度变小，从结构体端部至凹陷部的最深部的高度H4也变小，为小于3.0mm。进而，上述面积比(＝S1/S2)为14.0以下时，评价均为“A”。另一方面，面积比脱离上述范围时(参照比较例1～6)，高度H4均为3.0mm以上，确认到在结构体端面产生了隔壁开裂等不良状况。
产业上的可利用性
本发明的蜂窝结构体的制造方法，可以合适地用于制造能够应用在汽车废气净化用催化剂载体、柴油机微粒去除过滤器或燃烧装置用蓄热体等中的蜂窝结构体。

Claims (7)

1.一种蜂窝结构体的制造方法，具有：
将挤出成形的蜂窝成形体载置于设置在搁板上的烧成用垫板上的载置工序，以及
将载置于所述烧成用垫板的状态的所述蜂窝成形体进行烧成而形成蜂窝结构体的烧成工序；
在所述载置工序中使用的所述烧成用垫板为：所述蜂窝成形体的成形体端面面积除以所述烧成用垫板的蜂窝载置面面积所得到的值为2.5～20.0的范围，其中，所述蜂窝载置面与所述成形体端面对置且至少一部分与所述成形体端面接触。
2.如权利要求1所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
经所述烧成工序形成的所述蜂窝结构体具有因与所述烧成用垫板接触而凹陷成凹状的凹陷部，
从所述蜂窝结构体的结构体端面至所述凹陷部的最深部的高度为3.0mm以下。
3.如权利要求2所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
进一步具有对所述蜂窝结构体的所述结构体端面进行磨削的端面磨削工序。
4.如权利要求1～3中任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
所述烧成用垫板使用陶瓷制的冲压垫板。
5.如权利要求1～4中任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
所述烧成用垫板的所述蜂窝载置面具有以凸曲面形成的曲面部，
从所述曲面部的外边缘部至最顶部的高度为0.2mm～0.9mm的范围。
6.如权利要求1～5中任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
所述烧成用垫板的截面呈圆形状。
7.如权利要求1～6中任一项所述的蜂窝结构体的制造方法，其中，
所述蜂窝载置面的表面粗糙度为10μm以下。
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