JP2002356386A - セラミックハニカム成形体の栓詰め方法 - Google Patents
セラミックハニカム成形体の栓詰め方法Info
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Abstract
ことがないセラミックハニカム成形体の栓詰め方法を提
供すること。 【解決手段】 多数のセル55を隔壁51により区画す
ると共にセル端部50を栓詰材によって栓詰めしたセラ
ミックハニカム成形体5を製造するに当り,セラミック
ハニカム成形体5の端面において上記栓詰材を設けない
セル端部50をマスキング材90により被覆した状態
で,上記セラミックハニカム成形体5の端面を栓詰材ス
ラリー1の中に浸漬して,その後乾燥,加熱する。上記
栓詰材スラリー1は,セラミックス粒子と発泡材と水も
しくは油性溶剤とを含有している。
Description
ートを捕集するためのセラミックハニカム成形体の栓詰
め方法に関する。
トを捕集するフィルタ構造体としては,後述する図3
(A)(B)に示すごとく,多数のセル55を隔壁51
により区画してなり,さらに一部のセル55のセル端部
50を交互に栓詰材10によって閉塞した閉塞部15を
設けたセラミックハニカム成形体5がある。
るにあたっては,たとえば特開平9−25180号公報
に開示されているように,まず,炭化珪素粉末に対し
て,バインダとしてのメチルセルロースと,水と,滑剤
としてのステアリン酸エマルジョンとを調合して混練物
とする。そして,これを押出成形等により成形して,セ
ル55の両端にセル端部50を開口させたセラミックハ
ニカム成形体を作製する。その後,両端面に開口してい
るセル端部50の一部分に,栓詰材10を詰めて閉塞す
る。
成形体5の各セル端部50に対してワックス等のマスキ
ング材90を,1つ置きに市松模様状(図3参照)に閉
塞する。そして,このセラミックハニカム成形体5の両
端部をそれぞれ栓詰材スラリーの中に浸漬してセル端部
50内に栓詰材スラリーを浸入させ,乾燥し,加熱す
る。これによって,セラミックハニカム成形体5におい
て,上記マスキング材90を施さなかったセル端部50
に栓詰材10が栓詰めされる。その後マスキング材90
を除去する。これにより,図3に示すごとく,排ガスの
入口14と出口16とが交互に形成された,セラミック
ハニカム成形体5が得られる。
ラミックハニカム成形体の栓詰め方法においては次の問
題がある。即ち,上記セラミックハニカム成形体5にお
いて,セル端部50を閉塞している栓詰材10は,本来
図6(A)に示すごとく,そのセル端部50を全部閉塞
している必要がある。しかし,上記栓詰材スラリーを上
記セル端部50内に浸入させ,その乾燥,加熱して,栓
詰材10とする際に,上記栓詰材スラリーが収縮する。
端部50を閉塞している栓詰材10の中で,一部のセル
端部50内の栓詰材10に間隙109が発生してしまう
ことがある。このように間隙109が発生すると,セラ
ミックハニカム成形体5のセル内に排ガスを導入したと
き,該排ガスがこの間隙109からショットパスしてし
まい,排ガス中のディーゼルパティキュレートを捕集す
ることができなくなってしまう。
端部を閉塞する栓詰材に間隙を発生することがないセラ
ミックハニカム成形体の栓詰め方法を提供しようとする
ものである。
壁により区画すると共にセル端部を栓詰材によって栓詰
めしたセラミックハニカム成形体を製造するに当り,セ
ラミックハニカム成形体の端面において上記栓詰材を設
けないセル端部をマスキング材により被覆した状態で,
上記セラミックハニカム成形体の端面を栓詰材スラリー
の中に浸漬して,上記セル端部を栓詰めする方法におい
て,上記栓詰材スラリーは,セラミックス粒子と,発泡
材と,水もしくは油性溶剤とを含有していることを特徴
とするセラミックハニカム成形体の栓詰め方法である。
が,セラミックス粒子と,発泡材と,水もしくは油性溶
剤とを含有している。そして,この栓詰材スラリーを上
記マスキング材により被覆していないセル端部に浸入さ
せ,このセル端部を閉塞する。そして,上記セル端部に
おける栓詰材スラリー中の発泡材を発泡させて,上記栓
詰材スラリーを膨張させることによって(図4),上記
セル端部における栓詰材を形成する。そのため,この栓
詰材は上記セル端部を完全に閉塞し,栓詰材に間隙を発
生することがない。
ルを隔壁により区画すると共にセル端部を栓詰材によっ
て栓詰めしたセラミックハニカム成形体を製造するに当
り,セラミックハニカム成形体の端面において上記栓詰
材を設けないセル端部をマスキング材により被覆した状
態で,上記セラミックハニカム成形体の端面を栓詰材ス
ラリーの中に浸漬して,上記セル端部を栓詰めする方法
において,上記栓詰材スラリーへの浸漬は複数回行なう
ことを特徴とするセラミックハニカム成形体の栓詰め方
法がある。
材スラリー中へ1回浸漬したのみでは,栓詰材に上記間
隙が発生する場合でも,浸漬を複数回行なうことによ
り,確実に栓詰材における間隙の発生を防止することが
できる。
する栓詰材に間隙を発生することがないセラミックハニ
カム成形体の栓詰め方法を提供することができる。
発明において,上記栓詰材スラリーの中に浸漬するセラ
ミックハニカム成形体としては,焼結を行う前のもので
あってもよいし,焼結を行った後のものであってもよ
い。上記セラミックハニカム成形体が焼結を行う前のも
のであるときには,焼結を行うと共に上記発泡材を発泡
させて上記栓詰材を形成することができる。また,上記
セラミックハニカム成形体が焼結を行った後のものであ
るときには,焼結を行ったセラミックハニカム成形体に
対して,上記セル端部における栓詰材スラリー中の発泡
材を発泡させて上記栓詰材を形成することができる。
発泡材としては,上記加熱により発泡する加熱発泡性発
泡材を用いることができる。加熱発泡性発泡材として
は,例えば80℃以上で発泡する材料を用いることが好
ましい。かかる加熱発泡性の発泡材としては,例えば熱
可塑性樹脂により,液化炭化水素系の発泡性剤を内包さ
せた発泡粒子がある。
性プラスチックよりなるポリマー殻の内部に,液状ガス
を内包して生成したものである。そして,上記加熱発泡
性発泡材は,加熱されたときに,上記ポリマー殻の内部
の液状ガスによるガス圧が増加すると共に上記ポリマー
殻が軟化することで体積が劇的に増え,中空球状粒子と
なるものである。
子100重量%に対して0.1〜5重量%含有されてい
ることが好ましい(請求項2)。この場合には,セル端
部に対して一層確実に栓詰材を充填,閉塞することがで
き,間隙の発生を防止することができる。上記発泡材が
0.1重量%未満の場合には,発泡材添加の効果が少な
い場合がある。また,5重量%を越えると,栓詰材スラ
リーの膨張が大きすぎて,栓詰材の緻密性が損なわれる
おそれがある。
はソルベントの1種以上であることが好ましい(請求項
3)。この場合には,焼成前の乾燥体にて栓詰めが可能
となるため,低コスト化の効果が得られる。なお,上記
ソルベントとしては,例えば,表屋石油(株)製のドラ
イソルベント(商品名)を用いることができる。
ス粒子100重量%に対して,上記発泡材を0.1〜5
重量%,バインダ0.1〜1重量%,水30〜40重量
%を含有していることが好ましい(請求項4)。この場
合には,より一層確実に栓詰材スラリーをセル端部内に
充填でき,また栓詰材の間隙の発生を防止できる。
ある。また,バインダが0.1重量%未満では栓詰材ス
ラリーを充分にセル端部内に浸入させることが困難であ
り,一方1%を越えると栓詰材スラリーの粘度が高くな
りすぎ,栓詰材スラリーがセル端部内へ浸入し難くなる
おそれがある。また,上記水が30重量%未満では栓詰
材スラリーの粘度が高くなりすぎ,栓詰材スラリーがセ
ル端部内へ浸入し難くなるおそれがある。一方,40重
量%を越えると栓詰材スラリーの粘度が低くなり,栓詰
材スラリーを充分にセル端部内に,保持させることが困
難となるおそれがある。
ミック粒子は,セラミックハニカム成形体と同種のもの
か,またはこれに近似した焼成収縮率,熱膨張係数を有
するものが好ましい。これにより,クラック発生を防止
することができる。セラミック粒子としては,たとえ
ば,コーディエライト,もしくはタルク,カオリン,ア
ルミナ等を所定の割合で混合したコーディエライト生成
材,ムライト,アルミナ,炭化珪素,窒化珪素などがあ
る。
士を接着する役目を果たす。かかるバインダとしては,
メチルセルロース,エチルセルロースなどのセルロース
類,アクリル系バインダ,ポリビニルアルコールなどを
用いることができる。栓詰材スラリー内のセラミック粒
子の材種と助剤との組合わせによっては,バインダを省
略することができる。
とすることが好ましい(請求項5)。上記発泡材の粒径
が5μm未満の場合には,発泡材による上記栓詰材スラ
リーの膨張率が小さくなり,上記間隙の発生を防止する
効果を減少させるおそれがある。一方,上記発泡材の粒
径が30μmを超える場合には,発泡材の1つ1つの気
孔が大きくなり,上記栓詰材に間隙を発生させてしまう
おそれがある。
明において,上記セラミックハニカム成形体は,上記端
面を上記栓詰材スラリーの中に浸漬した後,乾燥,加熱
を行うことにより,上記セル端部の栓詰めを行うことが
好ましい(請求項7)。この場合には,上記乾燥,加熱
により,上記セル端部における栓詰材スラリー中の発泡
材を発泡させて,上記セル端部における栓詰め材を形成
することができる。また,焼結前のセラミックハニカム
成形体に対しては,上記乾燥,加熱を行うことにより,
セラミックハニカム成形体の焼結を行うと共に上記発泡
材を発泡させて上記栓詰材を形成することができる。
ム成形体の栓詰め方法につき,図1〜図4を用いて説明
する。本例の栓詰め方法は,図1〜図3に示すごとく,
多数のセル55を隔壁51により区画すると共にセル端
部50を栓詰材10によって栓詰めしたセラミックハニ
カム成形体5を製造するに当り,セラミックハニカム成
形体5の端面において上記栓詰材10を設けないセル端
部50をマスキング材90により被覆した状態で,上記
セラミックハニカム成形体5の端面を栓詰材スラリー1
の中に浸漬して,その後乾燥,加熱することにより行な
う。そして,栓詰材スラリー1は,セラミックス粒子
と,発泡材と,水もしくは,アルコール,石油等の油性
溶剤とを含有している。
記栓詰材スラリーとしては,セラミックス粒子としての
溶融シリカ(SiO2)18重量%,タルク(MgO・
SiO2)38重量%及び水酸化アルミニウム44重量
%と,これらセラミックス粒子100重量%に対して発
泡材2重量%と水35重量%とを添加し,これらを混合
したものを用いた。
る性質の加熱発泡性の発泡材を用いた。このものは,液
化炭化水素系の発泡性剤を熱可塑性樹脂によって被覆し
たもので,その直径は約15μmであった。また,上記
のセラミックス粒子は,直径1〜40μmのものを用い
た。
は,セラミックス粒子とバインダとの混合物をハニカム
状に押出成形し,焼結したものである。そして,そのセ
ル端部50には,市松模様となるように(図3A,B参
照),1つ置きにマスキング材90を配置し,閉塞し
た。このマスキング材90としては,ワックスを用い
た。このようにして,隣り合うセル55が,マスキング
材90によりそのセル端部50を交互に閉塞したセラミ
ックハニカム成形体5を準備した。
塞するに当り,図1に示すごとく,容器3内に上記栓詰
材スラリー1を入れ,この中にセラミックハニカム成形
体5の一方の端部を浸漬した。これにより,セル端部5
0の中,マスキング材90によって閉塞されていない,
セル端部50の中に上記栓詰材スラリー1が浸入する。
上記浸漬操作を行なった後,セラミックハニカム成形体
5を栓詰材スラリー1から引き上げ,栓詰材スラリーを
約100℃で10分間乾燥させた。
ハニカム成形体5の上下を入れ替えて,他方の端部を栓
詰材スラリー1中に浸漬し,引き上げ,乾燥させた。こ
れにより,図2に示すごとく,マスキング材90によっ
て閉塞されていないセル端部50に対して,栓詰材スラ
リー1が浸入,充填されたセラミックハニカム成形体5
を得る。
加熱し,最終的に約1400〜1450℃に加熱し,栓
詰材スラリー中のセラミックス粒子1を焼結させ,栓詰
材10とする。これにより,栓詰材スラリー1から得ら
れた栓詰材10が,上記セル端部50を閉塞した,閉塞
部15を有するセラミックハニカム成形体5を得た(図
3A,B)。
0のワックスは蒸発除去されて,そのセル端部50は開
口する。上記のセラミックハニカム成形体5は,図3に
示すごとく,その端部が栓詰材10によって,1つ置き
に交互に市松模様に,閉塞された状態にある。上記栓詰
材10の浸入長さは約4mmであった。
51は,多孔質である。そのため,図3(A)に矢印で
示すごとく,セラミックハニカム成形体5の入口14か
ら入った排ガスは,そのセル55を通りながら,上記隔
壁51を通過して,出口16のある隣のセル55に入
り,その出口16から排出される。そして,その間に隔
壁51に,ディーゼルパティキュレートが捕集される。
栓詰材スラリー1がセラミックス粒子と発泡材と水もし
くはアルコール,石油等の油性溶剤とを含有しているこ
とである。そして,この栓詰材スラリー1をセル端部5
0に浸入させ,次いで乾燥し,上記セラミックス粒子の
焼結用の加熱をしたとき,上記セラミックス粒子は焼結
すると共にセラミックハニカム成形体の隔壁とも焼結
し,セル端部50を閉塞する。また,このとき,セラミ
ックス粒子と混合した発泡材が上記加熱により発泡し,
栓詰材スラリー1を膨張させ,その状態で上記焼結が進
行し,栓詰材となる。そのため,栓詰材10はセル端部
50を完全に閉塞し,栓詰材に間隙を発生することがな
い。
するときの状態を図4に示した。同図より知られるよう
に,栓詰材スラリー1は上記加熱時にその中の発泡材が
膨張し,外方へ押圧力(矢印)が働く。そのため,栓詰
材10に間隙が生ずることがないと共に,栓詰材10中
のセラミックス粒子と隔壁51とが密接するので,栓詰
材10と隔壁51との焼結強度も向上する。
上記発泡材を添加することなく,上記の浸漬を3回行な
った例である。上記の浸漬は,約80℃での乾燥工程を
中間に入れて行なった。本例によれば,上記の浸漬を3
回行なったので,セル端部50の中に充分に栓詰材スラ
リー1を浸入させることができ,間隙のない栓詰材10
を形成することができた。その他,実施例1と同様の効
果を得ることができる。
1における発泡材の添加量について,その最適な範囲を
確認する試験を行った。本例では,上記発泡材の添加量
を変化させたときの各セラミックハニカム成形体5にお
けるセル端部50に上記栓詰材10を形成し,この栓詰
材10の強度を測定すると共にこの栓詰材10に上記間
隙による欠陥がないかを検査した。また,本例の栓詰材
スラリー1は,セラミックス粒子と,発泡材と,油性溶
剤である表屋石油(株)製のドライソルベント(商品
名)とを含有している。その他は,上記実施例1のセラ
ミックハニカム成形体5の栓詰め方法と同様にして,上
記栓詰材10を形成した。
量%に対する上記発泡材の添加量を,0〜20重量%の
間で変化させて,上記栓詰材10を形成し,この栓詰材
10の強度を測定し,この栓詰材10に上記間隙による
欠陥がないかを検査した。上記発泡材の添加量と上記測
定を行った栓詰材10の強度との関係を図5に示す。同
図より,上記発泡材の添加量は多くなるほど,上記栓詰
材10の強度は低下することがわかる。そして,発泡材
の添加量が5重量%を超えるときには,上記栓詰材10
の強度は低く一定していることがわかった。
った栓詰材10の欠陥数との関係を表1に示す。なお,
同表における欠陥数は,1つのセラミックハニカム成形
体5について,多数のセル端部50における栓詰材10
のうち(本例のセラミックハニカム成形体5は,両端面
で約12000個のセル端部50を有しており,上記栓
詰材10は約6000個形成した。),何個の栓詰材1
0に間隙が発見されたかを示す。
全くないとき(0重量%のとき)に上記欠陥数が多く,
また,上記発泡材の添加量が10重量%以上のときにも
上記欠陥数が多いということである。すなわち,欠陥数
が少ないのは上記発泡材の添加量が0.1〜5重量%の
ときであった。それ故,上記強度の測定及び欠陥数の検
査より,上記発泡材の添加量は,0.1〜5重量%にす
ることが最適であることがわかる。
ックハニカム成形体の端部を浸漬する状態を示す説明
図。
ラリー中へセラミックハニカム成形体の端部を浸漬する
状態を示す説明図。
成形体の断面説明図,(B)セル端部が市松模様に閉塞
されたセラミックハニカム成形体の端部の説明図。
スラリーの膨張状態を示す説明図。
強度との関係を示すグラフ。
(B)間隙が発生した栓詰材の状態を示す説明図。
Claims (7)
- 【請求項1】 多数のセルを隔壁により区画すると共に
セル端部を栓詰材によって栓詰めしたセラミックハニカ
ム成形体を製造するに当り,セラミックハニカム成形体
の端面において上記栓詰材を設けないセル端部をマスキ
ング材により被覆した状態で,上記セラミックハニカム
成形体の端面を栓詰材スラリーの中に浸漬して,上記セ
ル端部を栓詰めする方法において,上記栓詰材スラリー
は,セラミックス粒子と,発泡材と,水もしくは油性溶
剤とを含有していることを特徴とするセラミックハニカ
ム成形体の栓詰め方法。 - 【請求項2】 請求項1において,上記発泡材は,上記
セラミックス粒子100重量%に対して0.1〜5重量
%含有されていることを特徴とするセラミックハニカム
成形体の栓詰め方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において,上記油性溶剤
はアルコール,石油又はソルベントの1種以上であるこ
とを特徴とするセラミックハニカム成形体の栓詰め方
法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
上記栓詰材スラリーは,セラミックス粒子100重量%
に対して,上記発泡材を0.1〜5重量%,バインダ
0.1〜1重量%,水30〜40重量%を含有している
ことを特徴とするセラミックハニカム成形体の栓詰め方
法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記発泡材の粒径は,5〜30μmとすることを特徴と
するセラミックハニカム成形体の栓詰め方法。 - 【請求項6】 多数のセルを隔壁により区画すると共に
セル端部を栓詰材によって栓詰めしたセラミックハニカ
ム成形体を製造するに当り,セラミックハニカム成形体
の端面において上記栓詰材を設けないセル端部をマスキ
ング材により被覆した状態で,上記セラミックハニカム
成形体の端面を栓詰材スラリーの中に浸漬して,上記セ
ル端部を栓詰めする方法において,上記栓詰材スラリー
への浸漬は複数回行なうことを特徴とするセラミックハ
ニカム成形体の栓詰め方法。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項において,
上記ハニカム成形体は,上記端面を上記栓詰材スラリー
の中に浸漬した後,乾燥,加熱を行うことにより,上記
セル端部の栓詰めを行うことを特徴とするセラミックハ
ニカム成形体の栓詰め方法。
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