-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Keramikstrukturen werden für verschiedene Anwendungen verwendet. Zum Beispiel wird eine wabenförmige Keramikstruktur mit Trennwänden, welche eine Vielzahl von Zellen definieren, die sich jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche erstrecken, für Katalysatorträger und für verschiedene Filter, wie Dieselpartikelfilter (DPFs) und Benzinpartikelfilter (GFPs) verbreitet verwendet.
-
Die Keramikstruktur wird hergestellt durch Extrudieren eines keramischen Formmaterials (Knetmaterial), das Keramikrohmaterialien enthält, um einen keramischen Formkörper zu erhalten, und dann Schneiden des keramischen Formkörpers, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen, Trocknen und Brennen desselben. Wie hier verwendet, bezieht sich der keramische Formkörper auf ein Material in einem Zustand vor dem Brennen, und die Keramikstruktur bezieht sich auf ein Material in einem Zustand nach dem Brennen.
-
In den letzten Jahren besteht ein Verbesserungsbedarf bei der Abmessungsgenauigkeit der Keramikstruktur vom Standpunkt der Erhöhung der Produktivität der Keramikstruktur oder dgl. Um diese Anforderung zu erfüllen, wurde ein Verfahren zur Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers vor dem Brennen vorgeschlagen. Die Patentliteratur 1 schlägt zum Beispiel ein Verfahren zur Regelung von Verfahrensparametern beim Extrusionsformen (z.B. einem Extrusionsdruck) vor, indem ein Formsignal einer äußeren peripheren Fläche eines keramischen Formkörpers erfasst wird, der durch Extrusionsformen erhalten wird, und indem in Echtzeit das Formsignal mit einem Referenzformsignal verglichen wird. Ferner schlägt die Patentliteratur 2 ein Verfahren zur Messung einer Abmessung eines keramischen Formkörpers vor, der extrudiert und getrocknet wurde, und zur Einstellung einer Menge an Flüssigkeit, die einem Knetmaterial auf der Basis des Messergebnisses zuzusetzen ist.
-
Weiterer relevanter Stand der Technik ist in folgenden Dokumenten zitiert:
WO 2016/085 781 A1 ,
US 2011/ 0 278 753 A1 ,
DE 10 2019 000 822 A1 ,
JP 2018- 199 616 A ,
JP 6 258 962 B2 ,
JP 2000- 153 514 A ,
JP 2003- 104 776 A ,
JP 2005- 280 086 A ,
JP 2007- 237 653 A ,
JP 2016- 193 590 A ,
JP 2017- 170 869 A ,
US 2011/ 0 049 741 A1 .
-
LITERATURLISTE
-
Patentliteratur
-
- [Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. JP 2017-536549 A
- [Patentliteratur 2] Japanisches Patent Nr. JP 6 436 928 B
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Von der Erfindung zu lösende Probleme
-
Wenn der keramische Formkörper, der durch Extrusionsformen erhalten wird, geschnitten wird, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen, kann die Form aufgrund der während des Extrusionsformens angesammelten Spannung verformt werden. Daher kann in dem von der Patentliteratur 1 geoffenbarten Verfahren, das die Extrusionsprozessparameter steuert, indem die Form unmittelbar nach dem Extrusionsformen gemessen wird, die Verformung, die durch das Schneiden verursacht wird, nicht berücksichtigt werden, und die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers kann nicht stabil verbessert werden.
-
Da das Trocknen des keramischen Formkörpers eine lange Zeitperiode erfordert, erfordert ferner das in der Patentliteratur 2 geoffenbarte Verfahren, das die Form des keramischen Formkörpers nach dem Trocknen misst und die Menge der Flüssigkeit steuert, die dem Knetmaterial zuzusetzen ist, eine lange Zeitperiode, bis die Einstellung Wirkung zeigt. Daher können in einigen Fällen die erzeugten keramischen Formkörper vergeudet werden, bis die Einstellung Wirkung zeigt.
-
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers bereitzustellen, das rasch und stabil die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers verbessern kann.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikstruktur bereitzustellen, das stabil die Abmessungsgenauigkeit der Keramikstruktur verbessern kann.
-
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen, um die obigen Probleme zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass eine Korrelation zwischen einer Abmessung eines keramischen Formkörpers, der in einem Schneideschritt geschnitten wird, und einer Temperatur eines Temperaturregelungsabschnitts in einem Formprozess besteht, und dass auf der Basis dessen die Abmessung des keramischen Formkörpers, der in dem Schneideschritt geschnitten wird, gemessen wird, und die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts in dem Formschritt wird auf der Basis der gemessenen Abmessung geregelt, wodurch die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers rasch und stabil verbessert werden kann, und sie haben die vorliegende Erfindung vollendet.
-
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems, gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers mit den Merkmalen von Anspruch 1 an.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
-
Effekte der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers bereitzustellen, das rasch und stabil die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers verbessern kann.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikstruktur bereitzustellen, das stabil die Abmessungsgenauigkeit der Keramikstruktur verbessern kann.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine schematische Struktur einer Extrusionsformmaschine veranschaulicht, welche für die Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
- 2 ist eine Vorderansicht einer Temperaturregelungstrommel, gesehen von einer Trommelseite;
- 3 ist ein Graph, der eine veranschaulichende Beziehung zwischen einer Temperatur eines Temperaturregelungsabschnitts und einer Abmessung eines keramischen Formkörpers zeigt; und
- 4 ist ein Graph, der eine Änderung der Abmessung des keramischen Formkörpers zeigt, die auf der Basis der Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts und der Abmessung des keramischen Formkörpers erzeugt wird, als Funktion der Zeit.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Hier im Nachstehenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung spezifisch beschrieben. Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, und jene, die Änderungen, Verbesserungen und dgl. zu den folgenden Ausführungsformen auf der Basis der Kenntnisse eines Fachmanns geeignet hinzugefügt haben, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, fallen in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
-
(1) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers
-
Ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Formschritt des Unterwerfens eines keramischen Formmaterials einem Extrusionsformen unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine, die mit einem Temperaturregelungsabschnitt ausgestattet ist, um einen keramischen Formkörper bereitzustellen; einen Schneideschritt des Schneidens des keramischen Formkörpers, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen; und einen Abmessungsmessschritt, um eine Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers zu messen.
-
(Formschritt)
-
Der Formschritt dient dazu, ein keramisches Formmaterial unter Verwendung einer Extrusionsformmaschine zu extrudieren, die mit einem Temperaturregelungsabschnitt ausgestattet ist, um einen keramischen Formkörper zu erhalten.
-
Die Extrusionsformmaschine ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie einen Temperaturregelungsabschnitt aufweist, und eine bekannte Maschine kann verwendet werden. Hier zeigt 1 eine schematische Ansicht, die eine schematische Struktur einer typischen Extrusionsformmaschine veranschaulicht.
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Extrusionsformmaschine 1: einen Extrusionsabschnitt 10; einen Formabschnitt 20, der mit dem Extrusionsabschnitt 10 verbunden ist; und einen Verteiler 30, der zwischen dem Extrusionsabschnitt 10 und dem Formabschnitt 20 angeordnet ist. Der Extrusionsabschnitt 10 hat eine Schnecke 11 und einen Zylinder 12, der die Schnecke 11 aufnehmen kann. Ferner umfasst der Formabschnitt 20 ein Ende und ein anderes Ende, und das eine Ende weist ein Formwerkzeug 21 auf, und das andere Ende ist mit einem Extrusionsport 13 des Extrusionsabschnitts 10 verbunden, und die stromaufwärtige Seite des Formwerkzeugs 21 ist mit einem Sieb (Filternetz) 23 und einem Temperaturregelungsabschnitt 24 verbunden.
-
Der Extrusionsabschnitt 10 ist nicht besonders eingeschränkt, solange er die Schnecke 11 und den Zylinder 12, der die Schnecke 11 aufnehmen kann, aufweist. Jedes bekannte Element kann verwendet werden.
-
Die Schnecke 11 hat vorzugsweise einen Schneckenschaft 14 und einen Klingenabschnitt 15, der spiralförmig entlang des Schneckenschafts 14 gebildet ist.
-
Ferner ist die Schnecke 11 vorzugsweise eine biaxiale Schnecke, die sich in dieselbe Richtung dreht, vom Standpunkt der Kneteigenschaften des keramischen Formmaterials, und vorzugsweise eine biaxiale Schnecke vom Eingreiftyp. In diesem Fall ist ein Paar von Schnecken 11 parallel innerhalb des Zylinders 12 angeordnet.
-
Ein Basisabschnitt der Schnecke 11 ist mit einer Antriebsvorrichtung 16 verbunden. Die Antriebsvorrichtung 16 umfasst einen Motor und ein Getriebe (nicht gezeigt), und steuert eine Drehzahl, um so einen vorherbestimmten Extrusionsdruck zu erhalten, und dreht die Schnecke 11.
-
Auf einer stromaufwärtigen Seite des Extrusionsabschnitts 10 ist ein Materialeinführabschnitt 17 bereitgestellt, um eine keramische Rohmaterialmischung in den Extrusionsabschnitt 10 einzuführen. Die keramische Rohmaterialmischung, die von dem Materialeinführabschnitt 17 eingeführt wird, wird von der Schnecke 11 geknetet, um ein keramisches Formmaterial zu bilden, das dem Formabschnitt 20 zugeführt wird.
-
Der Formabschnitt 20 weist eine Trommel 22 mit einem Raum darin auf. Ein Ende des Formabschnitts 20 hat ein Formwerkzeug 21, und das andere Ende ist mit dem Extrusionsport 13 des Extrusionsabschnitts 10 verbunden.
-
Eine Form der Trommel 22 ist nicht besonders eingeschränkt, und ein Teil der Trommel 22 kann einen Abschnitt mit verkleinertem Durchmesser oder einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweisen. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, hat die Trommel 22 einen Abschnitt mit verkleinertem Durchmesser auf der Seite des Extrusionsports 13. Die Trommel 22 mit einer solchen Struktur kann aus einem Element bestehen oder kann aus einer Vielzahl von Elementen bestehen. Wenn die Trommel 22 aus einer Vielzahl von Elementen besteht, kann die Trommel 22 erhalten werden, indem eine Trommel mit vergrößertem Durchmesser und eine gerade Trommel kombiniert werden.
-
Eine Form des Formwerkzeugs 21 ist nicht besonders eingeschränkt, und sie kann gemäß der Form des herzustellenden keramischen Formkörpers geeignet eingestellt werden. Wenn zum Beispiel ein keramischer Formkörper mit einer Wabenform hergestellt wird, wird das Formwerkzeug 21 mit Schlitzen entsprechend der Dicke der Trennwände in der Form einer Wabe verwendet.
-
Das Sieb 23 ist in der Trommel 22 (Formabschnitt 20) bereitgestellt, und ist aus einem Material in der Form eines Netzes gebildet. Das Sieb 23 kann grobe Partikel oder andere Verunreinigungen entfernen, die in das keramische Formmaterial gemischt sind, um das keramische Formmaterial zu stabilisieren, das dem Formwerkzeug 21 zugeführt wird.
-
Der Temperaturregelungsabschnitt 24 ist zwischen dem Sieb 23 und dem Formwerkzeug 21 angeordnet.
-
Der Temperaturregelungsabschnitt 24 ist nicht besonders eingeschränkt, solange er die Temperatur des keramischen Formmaterials regeln kann. Jede bekannte Temperaturregelung kann verwendet werden. Unter anderem wird es bevorzugt, eine Temperaturregelungstrommel, durch die ein Fluid strömen kann, als Temperaturregelungsabschnitt zu verwenden. Da die Temperaturregelungstrommel die Temperatur regeln kann, indem die Temperatur des Fluids eingestellt wird, ist es möglich, den Stromverbrauch verglichen mit einem Fall zu reduzieren, wo ein Heizmittel, wie ein Heizelement, verwendet wird. Zum Beispiel kann das keramische Formmaterial leicht und effizient erhitzt werden, indem heißes Wasser mit einer Temperatur, die unter Verwendung eines Kessels oder dgl. geregelt wird, durch die Temperaturregelungstrommel zirkuliert wird.
-
Hier zeigt 2 eine Vorderansicht der Temperaturregelungstrommel, gesehen von der Seite der Trommel 22. Wie in 2 gezeigt, hat die Temperaturregelungstrommel 25 einen Fluideinlassport 26 und einen Fluidauslassport 27, und bildet einen Fluidströmungsweg in der Umfangsrichtung. Obwohl nicht gezeigt, sind der Einlassport 26 und der Auslassport 27 mit einer Fluidzufuhrvorrichtung über ein Rohr oder dgl. verbunden. Durch das Zirkulieren des Fluids, während die Temperatur des Fluids durch diese Zufuhrvorrichtung geregelt wird, kann die Temperatur leicht geregelt werden.
-
Die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 wird auf der Basis von Ergebnissen der in dem Abmessungsschritt gemessenen Abmessung bestimmt. Insbesondere wird zuvor eine Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des keramischen Formkörpers erhalten, der geschnitten wird, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen (der hier im Nachstehenden als „geschnittener keramischer Formkörper“ abgekürzt werden kann). Auf der Basis der Beziehung wird eine geeignete Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 aus der Abmessung des keramischen Formkörpers berechnet, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wird, wie im Nachstehenden beschrieben, und der Temperaturregelungsabschnitt 24 wird auf die geeignete Temperatur geregelt.
-
Die Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers kann auf der Basis der früheren Daten erhalten werden, die durch die Herstellung der keramischen Formkörper gesammelt wurden. Ferner kann die Beziehung in Echtzeit optimiert werden, indem die Daten berücksichtigt werden, die durch das kontinuierliche Durchführen des Verfahrens zur Herstellung des keramischen Formkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
-
Die Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers kann in Abhängigkeit von Bedingungen variieren, wie einem Material und der Größe des keramischen Formkörpers und einem Typ der Extrusionsformmaschine 1. Daher wird es bevorzugt, dass die Beziehung bestimmt wird, indem jede dieser Bedingungen identisch ausgebildet wird.
-
Die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers, die verwendet wird, um die Beziehung zu erhalten, ist nicht besonders eingeschränkt und kann ein jedwedes Maß des geschnittenen keramischen Formkörpers sein. Ein Durchmesser einer Schnittfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers (zum Beispiel ein Radius oder Durchmesser, wenn der keramische Formkörper eine kreisförmigen Säulenform aufweist) wird vorzugsweise verwendet, und ein Wert (ΔR), der durch Subtrahieren eines zuvor definierten Referenzwerts eines Durchmessers einer Schnittfläche eines keramischen Referenzformköpers von dem gemessenen Wert des gemessenen Durchmessers der Schnittfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers erhalten wird, wird bevorzugter verwendet. Die Verwendung dieser Abmessungen kann gestatten, dass die Korrelation der Beziehung leicht erhalten wird.
-
Zusätzlich, wie hier verwendet, bezieht sich der „keramische Referenzformkörper“ auf einen keramischen Formkörper mit einer idealen (Ziel-) Abmessung.
-
Hier zeigt 3 ein Beispiel der Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers. Die Abmessung des keramischen Formkörpers, die verwendet wird, um die Beziehung wie in 3 gezeigt zu erhalten, verwendete den Wert ΔR, der durch Subtrahieren des zuvor definierten Referenzwerts des Radius der Schnittfläche des keramischen Referenzformköpers von dem gemessenen Wert des gemessenen Radius der Schnittfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers erhalten wird. Als geschnittener keramischer Formkörper wurde ein kreisförmiger säulenförmiger wabenförmiger keramischer Formkörper verwendet, der unter denselben Bedingungen hergestellt wurde, ausgenommen die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24. Der geschnittene keramische Formkörper wurde wie folgt hergestellt:
- Unter Verwendung eines Cordierit-bildenden Rohmaterials, das Aluminiumoxid, Kaolin und Talk, miteinander gemischt, als keramisches Rohmaterial enthält, wurde das Cordierit-bildende Rohmaterial mit einem Bindemittel gemischt, das ein organisches Bindemittel, ein wasserabsorbierendes Harz als Porenbildner und Wasser (42 Massen-%) als Dispersionsmedium umfasst, um eine keramische Rohmaterialmischung zu bilden, die dem Materialeinführabschnitt 17 der Extrusionsformmaschine 1 zugeführt wurde, wie in 1 gezeigt. Die keramische Rohmaterialmischung, die von dem Materialeinführabschnitt 17 eingeführt wurde, wurde in dem Extrusiosabschnitt 10 geknetet, um das keramische Formmaterial zu bilden, und das keramische Formmaterial wurde aus dem Formwerkzeug 21 des Formabschnitts 20 extrudiert, um einen keramischen Formkörper zu erhalten. Der erhaltene keramische Formkörper wurde geschnitten, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen, unter Verwendung eines Walzdrahts, der zwischen einem Paar von Spulen aufgehängt war, um einen geschnittenen keramischen Formkörper zu erhalten. Der geschnittene keramische Formkörper hat eine Wabenstruktur mit Trennwänden, die eine Vielzahl von Zellen definieren, welche sich von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche erstrecken, und hat eine viereckige Zellenform (einen Zellenform in einem Querschnitt orthogonal zu der Zellenausdehnungsrichtung). Ferner hat der keramische Formkörper einen Wassergehalt von 20 %.
-
Für den im Vorstehenden erhaltenen keramischen Formkörper wurde ein Radius einer oberen Hälfte der Schnittfläche gemessen, während die axiale Richtung des geschnittenen keramischen Formkörper in der horizontalen Richtung beibehalten wurde, wobei ein Verfahren verwendet wurde, das eine Endflächen-Inspektionsmaschine einsetzt, wie im Nachstehenden beschrieben. Der Wert (ΔR) wurde durch Subtrahieren des zuvor definierten Referenzwerts des Radius der Schnittfläche des keramischen Referenzformkörpers von dem gemessenen Wert des Radius der Schnittfläche des so gemessenen geschnittenen keramischen Formkörpers berechnet. Eine Vielzahl von geschnittenen keramischen Formkörpern wurde erzeugt, indem die Temperaturen des Temperaturregelungsabschnitts 24 geändert wurden, und die Beziehung zwischen den Temperaturen des Temperaturregelungsabschnitts 24 und den Abmessungen (ΔR) der geschnittenen keramischen Formkörper wurde erhalten. Ein Graph, der die Beziehung zeigt, ist in 3 gezeigt.
-
Der Wert von ΔR hat eine Beziehung, die sich, wie in 3 gezeigt, in Abhängigkeit von den Temperaturen des Temperaturregelungsabschnitts 24 ändert. Daher kann eine geeignete Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 aus der Abmessung (ΔR) des geschnittenen keramischen Formkörpers, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wurde, wie im Nachstehenden beschrieben, auf der Basis dieser Beziehung berechnet werden, und die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 kann geregelt werden. Wenn zum Beispiel die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 auf 25°C eingestellt wird, um den keramischen Formkörper herzustellen, kann die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 auf 30 °C geregelt werden, wenn es gewünscht wird, die Abmessung (ΔR) des geschnittenen keramischen Formkörpers, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wird, um 0,1 mm zu verkleinern, wie im Nachstehenden beschrieben. 4 zeigt einen Graphen, der eine Änderung (bezeichnet als „nach dem Schneiden“) der Abmessung (ΔR) des erzeugten geschnittenen keramischen Formkörpers veranschaulicht, indem so die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 geregelt wird, als Funktion der Zeit. Zusätzlich zeigt 4 auch, als Referenz, eine Änderung (bezeichnet als „vor dem Schneiden“) der Abmessung (ΔR) des geschnittenen keramischen Formkörpers als Funktion der Zeit, der erzeugt wurde, um dieselbe Beziehung zu bestimmen wie jene, die im Vorstehenden beschrieben wird, für den keramischen Formkörper vor dem Schneiden und Regeln der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24.
-
Wie in 4 gezeigt, wenn die geeignete Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 auf der Basis der Beziehung unter Verwendung der Abmessung (ΔR) des keramischen Formkörpers nach dem Schneiden (des geschnittenen keramischen Formkörpers) geregelt wurde, konnte die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers stabil verkleinert werden, verglichen mit einem Fall, wo die geeignete Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 auf der Basis der Beziehung unter Verwendung der Abmessung (ΔR) des keramischen Formkörpers vor dem Schneiden geregelt wurde. Daher kann die Abmessungsgenauigkeit des geschnittenen keramischen Formkörpers rasch und stabil verbessert werden, indem zuvor die Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers bestimmt wird, die geeignete Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 auf der Basis der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers geregelt wird, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wird, und die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 in dem Formschritt geregelt wird.
-
Gegebenenfalls kann ein Außenumfang der Trommel 22 (Formabschnitt 20) vorzugsweise mit einer Wärmeisolierschicht (nicht gezeigt) bedeckt werden. Eine solche Auslegung kann es gestatten, dass die Temperatur innerhalb der Trommel 22 auf einer vorherbestimmten Temperatur gehalten wird, so dass der Effekt der Verbesserung der Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers verstärkt werden kann.
-
Der Formschritt kann unter Verwendung der Formmaschine 1 mit der wie im Vorstehenden definierten Struktur durchgeführt werden. In dem Formschritt wird eine keramische Rohmaterialmischung von dem Materialeinführabschnitt 17 in das Innere des Zylinders 12 eingeführt. Die keramische Rohmaterialmischung wird geknetet, während sie einer Scherkraft durch die Drehung der Schnecke 11 ausgesetzt wird, um ein keramisches Formmaterial zu bilden, das zu der Seite des Extrusionsports 13 an der Oberseite des Zylinders 12 befördert wird. Das keramische Formmaterial, das von dem Extrusionsport 13 des Zylinders 12 extrudiert wird, geht durch die Durchgangslöcher des Verteilers 30 hindurch, und geht durch das Sieb 23 hindurch, um dem Formwerkzeug 21 zugeführt zu werden. Das keramische Formmaterial wird durch das Formwerkzeug 21 in eine gewünschte Form extrudiert.
-
Das keramische Formmaterial kann durch Kneten der keramischen Rohmaterialmischung erhalten werden.
-
Die keramische Rohmaterialmischung kann keramische Rohmaterialien und Wasser enthalten, obwohl sie darauf nicht besonders beschränkt ist.
-
Beispiele der keramischen Rohmaterialien, die verwendet werden können, umfassen, sind jedoch nicht besonders beschränkt auf Cordierit-bildende Rohmaterialien, Cordierit, Silciumcarbid, Silicium-Silicumcarbid-Verbundmaterialien, Mullit, Aluminiumtitanat und dgl. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Wie hier verwendet, bezieht sich das Cordierit-bildende Rohmaterial auf ein keramisches Rohmaterial, das derart formuliert wird, dass es eine chemische Zusammensetzung aufweist, in der Siliciumdioxid in einem Bereich von 42 bis 56 Massen-% liegt, Aluminiumoxid in einem Bereich von 30 bis 45 Massen-% liegt, und Magnesiumoxid in einem Bereich von 12 bis 16 Massen-% liegt. Das Cordierit-bildende Rohmaterial wird calciniert, um Cordierit zu bilden.
-
Zusätzlich zu den keramischen Rohmaterialien und Wasser kann die keramische Rohmaterialmischung auch ein anderes Dispersionsmedium als Wasser, ein Bindemittel (zum Beispiel ein organisches Bindemittel, ein anorganisches Bindemittel oder dgl.), einen Porenbildner, einen grenzflächenaktiven Stoff und dgl. enthalten. Jedes Rohmaterial hat ein beliebiges Zusammensetzungsverhältnis, und hat vorzugsweise ein Zusammensetzungsverhältnis gemäß der Struktur, dem Material und dgl. des herzustellenden keramischen Formkörpers.
-
Der keramische Formkörper, der durch Extrusionsformen erhalten wird, hat vorzugsweise einen Wassergehalt von 10 bis 50 %. Der keramische Formkörper mit dem Wassergehalt in einem solchen Bereich kann es gestatten, dass die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers durch das Verfahren zur Herstellung des keramischen Formkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stabil verbessert wird.
-
Wie hier verwendet, bezieht sich der Wassergehalt des keramischen Formkörpers auf einen Wassergehalt, der durch einen Feuchtigkeitsmesser vom Infrarot-Heiztyp gemessen wird.
-
(Schneideschritt)
-
Der Schneideschritt dient dazu, den keramischen Formkörper, der durch Extrusionsformen erhalten wird, zu schneiden, um eine vorherbestimmte Länge aufzuweisen.
-
Das Schneideverfahren ist nicht besonders eingeschränkt, und ein bekanntes Verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel kann der keramische Formkörper unter Verwendung eines Walzdrahts geschnitten werden, der zwischen einem Paar von Spulen aufgehängt ist.
-
Die Länge des keramischen Formkörpers, der zu schneiden ist, ist nicht besonders eingeschränkt, und der keramische Formkörper kann geschnitten werden, um eine geeignete Länge in Abhängigkeit von Anwendungen aufzuweisen.
-
Die Struktur des geschnittenen keramischen Formkörpers hat vorzugsweise eine Wabenstruktur mit Trennwänden, welche eine Vielzahl von Zellen definieren, die sich jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche erstrecken, obwohl sie nicht besonders darauf beschränkt ist.
-
Der keramische Formkörper mit einer Wabenstruktur (hier im Nachstehenden als „Wabenformkörper“ bezeichnet) kann eine nicht einschränkende Form aufweisen, umfassend eine kreisförmige Säulenform, eine elliptische Säulenform und eine polygonale Säulenform, mit Endflächen in der Form eines Quadrats, Rechtecks, Dreiecks, Fünfecks, Sechsecks, Achtecks und dgl.
-
Ferner kann der Wabenformkörper eine nicht einschränkende Zellenform aufweisen (eine Zellenform im Querschnitt orthogonal zu der Zellenausdehnungsrichtung), umfassend ein Dreieck, ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck, einen Kreis oder eine Kombination davon.
-
(Abmessungsmessschritt)
-
Der Abmessungsmessschritt dient dazu, die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers zu messen.
-
Das Verfahren zur Messung der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und ein bekanntes Verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel kann die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers unter Verwendung einer Endflächen-Inspektionsmaschine, einer Außendurchmesser-Messvorrichtung vom Laser-Typ oder dgl. gemessen werden.
-
Es wird jedoch bevorzugt, dass die Messmethode, die in dem Abmessungsmessschritt verwendet wird, gleich ist wie die Messmethode für die Abmessung des keramischen Formkörpers, die verwendet wird, um die Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers zu erhalten. Ferner ist die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wird, vorzugsweise gleich wie die Abmessung des keramischen Formkörpers, die verwendet wird, um die Beziehung zwischen der Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 und der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers zu erhalten.
-
Die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers, die in dem Abmessungsmessschritt gemessen wird, ist nicht besonders eingeschränkt. Ein Durchmesser einer Schnittfläche des geschnittenen Formkörpers (zum Beispiel ein Radius oder Durchmesser der Schnittfläche, wenn der keramische Formkörper eine kreisförmige Säulenform aufweist) wird vorzugsweise verwendet, und bevorzugter wird ein Wert (ΔR) verwendet, der durch Subtrahieren eines zuvor definierten Referenzwerts eines Durchmessers einer Schnittfläche eines keramischen Referenzformköpers von dem gemessenen Wert des gemessenen Durchmessers der Schnittfläche des keramischen Formkörpers erhalten wird. Der Durchmesser der Schnittfläche des keramischen Formkörpers kann berechnet werden, indem die Radii einer Vielzahl von Positionen nach einem Korrekturprozess einer zentralen Position, wie im Nachstehenden beschrieben, gemessen werden und die gemessenen Werte gemittelt werden.
-
Die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers kann an der Endfläche (Schnittfläche) oder der Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen werden.
-
Ferner kann die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers über die gesamte Endfläche oder die gesamte Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen werden, sie wird jedoch vorzugsweise an einem Teil der Endfläche oder der Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen.
-
Wenn die Abmessung der gesamten Endfläche oder der gesamten Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen wird, sollte eine axiale Richtung (Extrusionsformrichtung) des geschnittenen keramischen Formkörpers mit einer vertikalen Richtung übereingestimmt werden, so dass der geschnittene keramische Formkörper um 90° gedreht werden muss, um die Abmessung zu messen, was eine lange Zeitperiode erfordert. Daher wird es bevorzugt, die axiale Richtung (Extrusionsformrichtung) des geschnittenen keramischen Formkörpers in der horizontalen Richtung zu belassen und die Abmessung als Teil (zum Beispiel eine obere Hälfte) der Endfläche oder der Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers aus der oberen Richtung zu messen. Eine solche Messmethode kann es gestatten, dass eine Messzeit verkürzt wird. In diesem Fall wird es bevorzugt, einen Korrekturprozess der zentralen Position der gemessenen Form vorzunehmen, so dass ein Fehler aus einer Referenzform minimiert wird.
-
Wenn die Abmessung der Endfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen wird, wird ein Endflächenbild des geschnittenem keramischen Formkörpers von einer Aufnahmekamera der Endflächen-Inspektionsmaschine aufgenommen. Die Kontur des geschnittenen keramischen Formkörpers kann aus dem erhaltenen Endflächenbild durch eine Bildanalyse detektiert werden, und die Abmessung (Außendurchmesser, Radius) des geschnittenen keramischen Formkörpers kann berechnet werden.
-
Wenn die Abmessung der Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers gemessen wird, wird auf die Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers ein Laser von einem Laserverschiebungsmesser einer Außendurchmesser-Abmessungsmessvorrichtung vom Laser-Typ eingestrahlt. Der von dem Laserverschiebungsmesser oszillierte Laser erreicht die Seitenfläche des geschnittenen keramischen Formkörpers und wird reflektiert. Der reflektierte Laser kann durch ein Lichtempfangselement detektiert werden, und die Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers kann auf der Basis des Prinzips des Triangulationsbereichsverfahrens berechnet werden.
-
In dem Verfahren zur Herstellung des keramischen Formkörpers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das die obigen Schritte umfasst, wird die Temperatur des Temperaturregelungsabschnitts 24 in dem Formschritt auf die geeignete Temperatur auf der Basis des Messergebnisses der Abmessung des geschnittenen keramischen Formkörpers geregelt. Daher kann die Abmessungsgenauigkeit des keramischen Formkörpers rasch und stabil verbessert werden.
-
(2) Verfahren zur Herstellung einer Keramikstruktur
-
Das Verfahren zur Herstellung der Keramikstruktur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt des Trocknens des keramischen Formkörpers, der durch das Verfahren zur Herstellung des keramischen Formkörpers wie im Vorstehenden beschrieben erhalten wird, und einen Brennschritt des Brennens des getrockneten keramischen Formkörpers.
-
(Trocknungsschritt)
-
Der Trocknungsschritt dient dazu, den keramischen Formkörper zu trocknen.
-
Das Verfahren zum Trocknen des keramischen Formkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und ein bekanntes Verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel kann der keramische Formkörper auf eine Trocknungswiege platziert werden, zwischen einem Paar von Elektroden befördert werden, und einer dielektrischen Trocknung unterworfen werden, indem ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden geführt wird. Die dielektrische Trocknung dient dazu, Dipole von Wasser in dem keramischen Formkörper einer molekularen Bewegung durch eine Hochfrequenzenergie auszusetzen, die generiert wird, indem der elektrische Strom zwischen das Paar von Elektroden geführt wird, und den keramischen Formkörper durch Reibungswärme zu trocknen, die durch die molekulare Bewegung erzeugt wird.
-
Zusätzlich können als Trocknungsbedingungen bekannte Bedingungen gemäß der äußeren Form und dem Material der herzustellenden Wabenstruktur geeignet ausgewählt werden.
-
(Brennschritt)
-
Der Brennschritt dient dazu, den keramischen Formkörper zu brennen.
-
Das Verfahren zum Brennen des keramischen Formkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, und ein bekanntes Verfahren kann verwendet werden. Zum Beispiel kann der keramische Formkörper in einem Brennofen gebrannt werden.
-
Zusätzlich können als Brennbedingungen bekannte Bedingungen gemäß der äußeren Form und dem Material der herzustellenden Wabenstruktur geeignet ausgewählt werden. Ferner können organische Substrate, wie das Bindemittel, vor dem Brennen durch Calcinieren entfernt werden.
-
Da das Verfahren zur Herstellung der Keramikstruktur gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den obigen Schritten den keramischen Formkörper verwendet, der durch das Verfahren zur Herstellung des keramischen Formkörpers erhalten wird, wie im Vorstehenden beschrieben, kann die Abmessungsgenauigkeit der Keramikstruktur stabil verbessert werden.
-
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZAHLEN
-
- 1
- Extrusionsmaschine
- 10
- Extrusionsabschnitt
- 11
- Schnecke
- 12
- Zylinder
- 13
- Extrusionsport
- 14
- Schneckenschaft
- 15
- Klingenabschnitt
- 16
- Antriebsvorrichtung
- 17
- Materialeinführabschnitt
- 20
- Formabschnitt
- 21
- Formwerkzeug
- 22
- Trommel
- 23
- Sieb
- 24
- Temperaturregelungsabschnitt
- 25
- Temperaturregelungstrommel
- 26
- Einlassport
- 27
- Auslassport
