JP2003136517A - ハニカム押出成形用口金及びこれを用いて作製されたハニカム構造体 - Google Patents
ハニカム押出成形用口金及びこれを用いて作製されたハニカム構造体Info
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Abstract
付与することができるハニカム押出成形用口金と、これ
を用いて作製されたセルを形成する隔壁が薄壁であるハ
ニカム構造体を提供する。 【解決手段】 成形原料を導入する裏孔16と、成形原
料を押し出すスリット12,14とを備えてなり、ハニ
カム構造体を押出成形する口金20である。内側スリッ
ト部22、外周スリット部24及び最外周スリット部2
6とからなり、外周スリット部24に配設されたスリッ
ト幅bが、内側スリット部22に配設されたスリット幅
aよりも大きく、且つ外周スリット部24と内側スリッ
ト部22との境界部25において、境界部25から内側
スリット部22にかけて、口金20の中心方向における
内側スリット部22のスリットを、外周スリット部24
のスリット幅bと同じにした延長スリット15を複数設
けてなる。
Description
形用口金及びハニカム構造体に関する。
セラミック製のハニカム担体(ハニカム構造体)の各セ
ル表面に触媒成分が担持されていわゆるハニカム触媒を
形成するが、その軸方向強度が断面(径)方向のそれよ
りも高いことから、ハニカム担体の軸方向で把持する構
造が採用されていた。この場合、その軸方向に把持する
際に外周部付近で破損することを防ぐため、外周部のセ
ル隔壁(リブ)を内部よりも厚くして、ハニカム担体の
軸方向の耐圧強度を高めていた。
化指向に伴うハニカム触媒での圧力損失の低減要求や、
排ガス規制強化に伴う触媒担体全体の有効利用の要請に
より、ハニカム触媒担体を軸方向把持するのではなく、
ハニカム触媒担体の外周面で主に把持する構造が採用さ
れ始めた。これは、排ガス規制強化により触媒容積が増
加して触媒質量が増加するため、エンジン振動に対して
軸方向把持では把持面積が少なくて十分に把持できなく
なったことも一因であった。
せるために、ハニカム担体のセル隔壁厚さを薄くしてハ
ニカム担体を軽量化することにより、触媒の熱容量を低
減して浄化性能の暖機特性を向上させる動きが始まって
いる。
担体の外周面からの外圧による破壊強度は一層低下する
傾向となっている。さらに、最近の排ガス規制の更なる
強化のため、エンジン燃焼条件の改善、触媒浄化性能の
向上を狙いとして、排気ガス温度が年々上昇してきてお
り、ハニカム担体に要求される耐熱衝撃性も厳しくなっ
てきている。このように、セル隔壁の薄壁化、ハニカム
担体の外周面把持採用、及び排ガス温度の上昇等によ
り、セル隔壁やハニカム外壁の厚さの設定及びハニカム
構造体のアイソスタティック強度向上並びに外形形状及
び隔壁形状の高精度化が大きな課題となってきている。
122においては、図6〜7に示すセラミック製ハニカ
ム構造体が提案されている。上記セラミック製ハニカム
構造体は、図6に示すように、複数のそれぞれ隣接した
セルの複合体を形成するセル隔壁(リブ)2と、このセ
ル複合体の最外周に位置する最外周セルを囲繞して保持
する外壁4とから構成されており、セル隔壁2により仕
切られた複数の貫通孔(セル)3の複合体からなってい
る。また、上記セラミック製ハニカム構造体は、図7に
示すように、境界線33を境にして、隔壁の厚さは2a
>2bとなっている。
構造体は、従来のものと比較して、圧力損失の増大及び
耐熱衝撃性の低下によるマイナス面とアイソスタティッ
ク強度の向上並びに隔壁形状及びハニカム構造体形状の
高精度化によるプラス面との調和をバランスよく実現す
ることができるため、自動車排気ガス浄化触媒用担体等
として期待されている。
する時に用いる口金は、例えば、図3に示すようなもの
であり、通常、口金加工は、内側スリット部の寸法で、
口金全体(22、24、26)のスリットを加工した
後、外周スリット部24のX軸、Y軸を加工するため、
Y軸方向に図3(a)に示すような砥石の軌跡40が残
る。
出成形をした場合、特に、セルブロックと、と
の間のX軸方向の押出速度と比較して、ブロックのY
軸方向の押出速度が遅くなることにより、セル欠損(図
4のC部)が生じ易かった。
ラミック製ハニカム構造体は、図5に示すように、外周
部6と内側部7との境界部32に、セル欠損欠陥30が
発生してしまうという問題点があった。
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、セル抜け不良等のセル形成不
良を防止することにより、より高い寸法精度と強度をハ
ニカム構造体に付与することができるハニカム押出成形
用口金と、これを用いて作製されたセルを形成する隔壁
が薄壁であるハニカム構造体を提供することにある。
れば、成形原料を導入する裏孔と、該成形原料を押し出
すスリットとを備えてなり、ハニカム構造体を押出成形
する口金であって、内側スリット部、外周スリット部及
び最外周スリット部とからなり、該外周スリット部に配
設されたスリット幅が、該内側スリット部に配設された
スリット幅よりも大きく、且つ該外周スリット部と該内
側スリット部との境界部において、該境界部から該内側
スリット部にかけて、口金の中心方向における該内側ス
リット部のスリット幅を、該外周スリット部のスリット
幅と同じにした延長スリットを複数設けてなることを特
徴とするハニカム押出成形用口金が提供される。
方向に垂直な断面形状が、円形であることが好ましい。
また、延長スリット部の口金の中心方向に対するスリッ
ト数は、1〜3であることが好ましく、更に、延長スリ
ット部の口金の円周方向に対するスリット数は、10〜
20であることが好ましい。
クのスリット加工深さが、少なくとも2/3以上である
ことが好ましい。
が、75μm以下であることが好ましい。
を有するハニカム構造体であって、内側部、外周部及び
外壁とからなり、該外周部に配設されたリブ厚が、該内
側部に配設されたリブ厚よりも大きく、且つ該外周部と
該内側部との境界部において、該境界部から該内側部に
かけて、ハニカム構造体の中心方向における該内側部の
リブ厚を、該外周部のリブ厚と同じである延長リブ部を
複数設けてなることを特徴とするハニカム構造体が提供
される。
に垂直方向の断面形状が、円形であることが好ましい。
また、延長リブ部のハニカム構造体の中心方向に対する
リブ数は、1〜3であり、更に延長リブ部のハニカム構
造体の円周方向に対するセル数が、10〜20であるこ
とが好ましい。
70μm以下であることが好ましい。
金は、成形原料を導入する裏孔と、成形原料を押し出す
スリットとを備えてなり、ハニカム構造体を押出成形す
る口金であって、内側スリット部、外周スリット部及び
最外周スリット部とからなり、外周スリット部に配設さ
れたスリット幅が、内側スリット部に配設されたスリッ
ト幅よりも大きく、且つ外周スリット部と内側スリット
部との境界部において、境界部から内側スリット部にか
けて、口金の中心方向における内側スリット部のスリッ
ト幅を、外周スリット部のスリット幅と同じにした延長
スリットを複数設けてなるものである。
用口金は、セル抜け不良を防止することができるため、
押出成形されたハニカム構造体に、より高い寸法精度と
強度を付与することができる。
いて詳細に説明する。図1は本発明の口金の一例を示す
ものであり、(a)は要部斜視図、(b)は要部正面
図、(c)は延長スリット部の配置状態を示す模式図で
ある。本発明の口金は、例えば、図1(a)に示すよう
に、成形原料の押出方向に垂直な断面形状が円形であ
り、成形原料を導入する裏孔16と、成形原料を押し出
すスリット12,14とを備え、且つ内側スリット部2
2、外周スリット部24及び最外周スリット部26とか
らなる口金20である。
1(b)に示すように、境界線25から内側スリット部
22にかけて、口金の中心方向における内側スリット部
22のスリット12の幅aを、外周スリット部24のス
リット14の幅bと同じにした延長スリット15からな
る延長スリット部28を設けることにある。
(a)に示すように、境界部25を形成するセルブロッ
クのY軸面のスリット深さtaが、少なくとも通常の
スリット深さtの2/3以上研削加工されていることに
ある。
カム構造体の押出成形をする場合、セルブロックにお
けるX軸方向とY軸方向との押出速度差を緩和すること
ができるため、セルブロックのY軸方向から押し出さ
れるリブの欠損を抑制できる。これにより、本発明の口
金は、例えば、図5に示すようなセル欠損欠陥30等の
セル形成不良を抑制することができるため、押出成形さ
れたハニカム構造体に高い寸法精度と強度を付与するこ
とができる。
24の範囲が、最外周部26から口金中心部に数セルの
範囲でが好ましく、寸法精度と強度を満足するように適
宜選べば良い。通常3〜10セルである。
界部25の位置は、例えばハニカム構造体の外形形状が
円形の場合、図1(c)に示すように、内側スリット部
22に外接する正方形50の各辺に相当する。
は、口金のY軸(中心)方向に対するスリット数cは、
1〜3であり、口金のX軸(円周)方向に対するスリッ
ト数dが10〜20であることが好ましい。
形状が、押出成形されるハニカム構造体の外形形状(例
えば、円形、楕円形、正方形等の四角形、三角形等)に
対し相似形が好ましく、外形形状によって、適宜選択す
ることができる。
ム構造体は、図2(a)(b)に示すように、複数のセ
ル通路3a,3bを有するハニカム構造体であって、内
側部7、外周部6及び外壁4とからなり、外周部6に配
設されたリブ厚gが、内側部7に配設されたリブ厚eよ
りも大きく、且つ外周部6と内側部7との境界線33に
おいて、ハニカム構造体のX軸(中心)方向に対する内
側部7のリブ厚fが、外周部7のリブ厚gと同じである
延長リブ部5を複数設けてなるものである。
ように、ハニカム構造体のY軸方向(中心)方向に対す
るセル数lが1〜3であり、ハニカム構造体のX軸方向
(円周)方向に対するセル数mが10〜20である。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制
限を受けるものではない。尚、押出成形用の成形原料
は、以下のように作製した。コージェライト組成粉末
(タルク、カオリン、アルミナ等をそれぞれ用いて調製
したもの)100質量%に、バインダー(ワックス:6
0質量%、EVA:35質量%、オレイン酸:5質量
%)を28.5部添加した後、加圧ニーダーで、100
℃×2hr、105Pa(1kg/cm2)の運転条件で
混練した。混練後、押出ホケ温度が65℃になるよう
に、各部の温度を設定した後、φ100土練機で、φ1
15×200Lの成形原料Aを作製した。尚、成形原料
Aは、真空パックした後、ウォーターバスで60℃の温
度で予備加熱した後、押出成形工程が行われる。
に示す通りである。 (口金1:図3参照) [外観形状]直径φ104mm、厚さ20mmの円形形
状。 [スリット形状]同心円になるように、内側スリット部2
2、外周スリット部24、最外周スリット部26が形成
されている。 内側スリット部22:直径φ80mmの範囲、スリッ
ト幅55μm、スリット深さ3mm。 外周スリット部24:幅10mmの範囲であって、内
側スリット部22の範囲を除いた範囲、スリット幅80
μm、スリット深さ3mm。 最外周スリット部26:幅2mmの範囲であって、内
側スリット部22と外周スリット部24の範囲を除いた
範囲、スリット幅80μm、スリット深さ3mm。 セル密度:600個/インチ2
内側スリット部22に外接する正方形の各辺の内側スリ
ット部22側に、外周スリット部24のスリット幅と同
じである延長スリット部28を配設したものである。こ
のとき、延長スリット部28の口金20の中心方向に対
するスリット数は、1であり、延長スリット部28の口
金20の円周方向に対するスリット数は、15であっ
た。
(比較例1)又は口金2(実施例1)に示す口金をそれ
ぞれ用い、横型30tonプランジャーで、6.0×1
05Pa(60kgf/cm2)の押出圧力で押出成形
し、自然放置(冷却)後、所望温度で焼成することによ
り、外周セル隔壁2aの厚さ:64μm、内周セル隔壁
2bの厚さ:50μm、外壁4の厚さ:0.2mm(図
7参照)であるコージェライト質ハニカム構造体φ94
mm×180mmLをそれぞれ作製した。
でハニカム構造体の押出成形をすることにより、図2に
示すような健全なコージェライト質ハニカム構造体を得
ることができた。一方、比較例は、従来の口金(図3)
でハニカム構造体の押出成形をすると、図5に示すよう
に、外周部6と内側部7との境界部32に、セル欠損欠
陥30が発生していた。
セル抜け不良等のセル形成不良を防止することにより、
より高い寸法精度と強度をハニカム構造体に付与するこ
とができるハニカム押出成形用口金と、これを用いて作
製されたセルを形成する隔壁が薄壁であるハニカム構造
体を提供することができる。
(a)は要部斜視図、(b)は要部正面図、(c)は延
長スリット部の配置状態を示す模式図である。
造体の一例を示すものであり、(a)はハニカム構造体
の部分拡大図であり、(b)は(a)のB部の拡大図で
ある。
は要部斜視図、(b)は要部正面図である。
体の一例を示す部分拡大図である。
式図である。
に示す説明図で、(a)は斜視図、(b)は平面図をそ
れぞれ示す。
…外周セル隔壁、2b…基本セル隔壁、3a,3b…セ
ル(セル通路)、4…外壁、5…延長リブ部、6…外周
部、7…内側部、8…最外周セル、9…最外周から2番
目のセル、12…スリット(内側スリット部)、14…
スリット(外周スリット部)、15…延長スリット(延
長スリット部)、16…裏孔、20…口金、22…内側
スリット部、24…外周スリット部、25…境界線、2
6…最外周スリット部、28…延長スリット部、30…
セル欠損欠陥、32…境界部、33…境界線、40…砥
石の軌跡、50…正方形。
Claims (11)
- 【請求項1】 成形原料を導入する裏孔と、該成形原料
を押し出すスリットとを備えてなり、ハニカム構造体を
押出成形する口金であって、 内側スリット部、外周スリット部及び最外周スリット部
とからなり、 該外周スリット部に配設されたスリット幅が、該内側ス
リット部に配設されたスリット幅よりも大きく、 且つ該外周スリット部と該内側スリット部との境界部に
おいて、 該境界部から該内側スリット部にかけて、口金の中心方
向における該内側スリット部のスリット幅を、該外周ス
リット部のスリット幅と同じにした延長スリットを複数
設けてなることを特徴とするハニカム押出成形用口金。 - 【請求項2】 成形原料の押出方向に垂直な断面形状
が、円形である請求項1に記載のハニカム押出成形用口
金。 - 【請求項3】 延長スリット部の口金の中心方向に対す
るスリット数が、1〜3である請求項2に記載のハニカ
ム押出成形用口金。 - 【請求項4】 延長スリット部の口金の円周方向に対す
るスリット数が、10〜20である請求項2又は3に記
載のハニカム押出成形用口金。 - 【請求項5】 該境界部のセルブロックのスリット加工
深さが、少なくとも2/3以上である請求項1〜4のい
ずれか1項に記載のハニカム押出成形用口金。 - 【請求項6】 該内周部のスリット幅が、75μm以下
である請求項1〜5のいずれか1項に記載のハニカム押
出成形用口金。 - 【請求項7】 複数のセル通路を有するハニカム構造体
であって、 内側部、外周部及び外壁とからなり、該外周部に配設さ
れたリブ厚が、該内側部に配設されたリブ厚よりも大き
く、 且つ該外周部と該内側部との境界部において、 該境界部から該内側部にかけて、ハニカム構造体の中心
方向における該内側部のリブ厚を、該外周部のリブ厚と
同じである延長リブ部を複数設けてなることを特徴とす
るハニカム構造体。 - 【請求項8】 複数のセル通路に垂直方向の断面形状
が、円形である請求項7に記載のハニカム構造体。 - 【請求項9】 延長リブ部のハニカム構造体の中心方向
に対するリブ数が、1〜3である請求項8に記載のハニ
カム構造体。 - 【請求項10】 延長リブ部のハニカム構造体の円周方
向に対するセル数が、10〜20である請求項8又は9
に記載のハニカム構造体。 - 【請求項11】 該内側部のリブ厚が、70μm以下で
ある請求項7〜10のいずれか1項に記載のハニカム構
造体。
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