JP2003191216A - セラミックハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

セラミックハニカム構造体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形のない、寸法精度の良い大型のセラミッ
クハニカム構造体を安定して得る。 【解決手段】 押出し成形機から口金を介して押出され
るセラミック成形体を下方向に押出し成形する方法にお
いて、セラミック成形体の押出し速度が1mm/s〜1
00mm/s、若しくは、押出されるセラミック成形体
を保持している支持手段に、押出し成形機の口金から排
出される成形体質量の90%〜110%の荷重を上方向
に負荷することを特徴とするセラミックハニカム構造体
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックハニカ
ム構造体となるセラミック成形体を下方向に精度良く押
出し成形する製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地域環境や地球環境の保全面から、自動
車などのエンジンから排出される排気ガスに含まれる有
害物質の削減が求められ、これに応えるため排気ガス浄
化用として、触媒コンバータや微粒子捕集用フィルタに
セラミックハニカム構造体が使用されている。このよう
なセラミックハニカム構造体は、セラミック坏土を押出
し成形機にて押出し成形され、切断、乾燥、焼成して得
られる。従来、セラミック坏土を押出し成形する際、そ
の後工程におけるセッティング等が便利であるので、セ
ラミック成形体を横方向に押出し成形していた。しかし
ながら、直径が150mmを越えるか、横方向への押出
し成形時の高さが150mmを越えるような大型のセラ
ミックハニカム成形体の場合、自重による変形を生じ易
く寸法精度が悪くなるという問題があった。
【0003】これを解決しようと、特開昭63−230
304号公報には、セラミックハニカム成形体を下方向
に押出し成形する方法において、下方向に押出されるセ
ラミック成形体を保持し、セラミック成形体の押出し長
さまたは押出し長さに比例する計量値を計測しつつその
押出し長さに比例した力と保持力とを合わせた反力を付
与することにより、自重による成形体の変形を防止した
セラミックハニカム構造体を得ることができるとしてい
る。また、その公報中には、成形体長さに比例した力及
び保持力は、所定長さの成形体の重量の5倍を越えない
範囲にすることが好ましいと記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においても、外径が150mm以上の大型のセラ
ミックハニカム構造体においては、押出し成形時の自重
による変形を防ぐことは困難であり、寸法精度が悪くな
るという問題を完全に解消することはできなかった。す
なわち、セラミックハニカム構造体の外径が150mm
以上に大きくなると、押出し成形時の金型への負荷が大
きくなることから、押出し成形に使用するセラミック杯
土の硬度を低下させる必要があるが、この場合、成形体
の保形性が低下するという悪影響も生じる為に、セラミ
ック成形体の押出し成形時の反力付与の制御を行っても
自重による変形の発生を充分には抑えることは出来なか
った。特に、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれる微
粒子捕集に用いられるフィルターの場合には、外径が1
90.5mm以上の大型となるため、上記の従来技術に
おいて精度良く製造することは非常に困難であった。こ
のため、成形体を保持する支持手段の負荷荷重が小さい
場合は図3(a)に示すような変形が発生し、逆に、押
出される成形体を保持する支持手段の負荷荷重が大きい
場合は図3(b)に示すような変形が発生するので、押
出し成形時に成形体の自重による変形を抑えることは難
しく、寸法精度の良い製品が得られなかった。
【0005】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、変形の小さい、寸法精度の良い、外径が15
0mm以上の大型のセラミックハニカム構造体を安定し
て得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意検討を行った結果、押出し成形時
の押出し速度や押出される成形体を支持する手段に負荷
する荷重を適切な範囲とすることにより、大型のセラミ
ックハニカム構造体においても自重による変形を防ぐこ
とができることを見出し本発明に想到した。
【0007】すなわち、本発明は、押出し成形機から口
金を介して押出されるセラミック成形体を下方向に押出
し成形する方法において、セラミック成形体の押出し速
度が1mm/s〜100mm/sであるセラミックハニ
カム構造体の製造方法である。また本発明の別の発明
は、押出し成形機から口金を介して押出されるセラミッ
ク成形体を下方向に押出し成形する方法において、押出
されるセラミック成形体を保持している支持手段に、押
出し成形機の口金から排出される成形体質量の90%〜
110%の荷重を上方向に負荷するセラミックハニカム
構造体の製造方法である。さらに、押出し成形機から口
金を介して押出されるセラミック成形体を下方向に押出
し成形する方法において、セラミック成形体の押出し速
度が1mm/s〜100mm/sであり、押出し成形機
の口金から押出されるセラミック成形体を保持している
支持手段に、押出し成形機の口金から排出される成形体
質量の90〜110%の荷重を上方向に負荷するセラミ
ックハニカム構造体の製造方法である。
【0008】押出し成形機から口金を介して押出される
セラミック成形体を下方向に押出しする押出し速度を1
mm/s〜100mm/sとすることにより、変形のな
い成形体を得ることができる。セラミック成形体の押出
し速度とは、押出し成形機の口金から排出される成形体
の押出し方向の1秒間当りの長さを言う。セラミック成
形体の乾燥は通常、マイクロ波乾燥法や誘電乾燥法を行
うことにより乾燥割れを防いでいるが、押出し速度が1
mm/s未満の場合、押出し成形が完了するまでの時間
が長く、押出し成形が完了する前に、すなわち乾燥炉に
投入する前に、成形体表面が乾燥してしまい割れが生じ
るからである。一方、セラミック成形体の押出し速度が
100mm/sを超えるように押出圧力を高くすると、
押出されるセラミック成形体を保持している支持手段
に、押出し成形機の口金から押出される成形体を上方向
に負荷する荷重の制御が困難となり成形体が変形してし
まうとともに、口金に作用する負荷が大きくなり口金が
変形してしまうからである。セラミック成形体の押出し
速度は好ましくは、5mm/s〜70mm/sである。
更に好ましくは7mm/s〜40mm/sである。
【0009】また、押出し成形機から口金を介して押出
されるセラミック成形体を下方向に押出し成形する方法
において、押出されるセラミック成形体を保持している
支持手段に、押出し成形機の口金から押出される成形体
質量の90%〜110%の荷重を上方向に負荷すること
により自重による変形の小さい成形体を得ることが出来
る。通常、押出し成形機の口金から排出される成形体質
量と同じ荷重を成形体を保持する支持手段に負荷すれ
ば、押出された成形体に変形は生じ難い。しかしなが
ら、押出される成形体の質量を測定し、その質量と同じ
負荷を支持手段から成形体に与えるには、高度な測定装
置、計算手段、支持装置の微小制御装置と非常に高度な
装置が必要となる。しかしながら、本発明者が本当にそ
のような正確な負荷を与える必要があるのか検討した。
その結果、押出し成形機の口金から排出される成形体質
量よりも10%程度少ない負荷を与えた場合でも、押し
出された成形体の変形量が十分小さいことを見出した。
さらに、押出し成形機の口金から排出される成形体質重
の10%程度を余分に負荷を与えた場合でも、同様に成
形体の変形を十分防ぐことができる。よって、本発明に
おいては押出されるセラミック成形体を保持している支
持手段に、押出し成形機の口金から押出される成形体質
量の90%〜110%の荷重を負荷することで変形の無
い成形体を得ることが出来る。より好ましくは範囲は9
5〜105%である。
【0010】本発明の製造方法は、セラミックハニカム
構造体のセル壁厚が0.1〜0.5mmで、坏土が口金
を通過する際に口金への負荷が大きい場合や、セラミッ
クハニカム構造体の気孔率が60〜80%で、セラミッ
ク成形体の強度が低い場合や、例えば外径150mm以
上特に250mm以上等の大型のハニカム構造体の場合
には、特に好適である。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例に基づき説
明する。
【0012】(実施例)図1に示すハニカム構造体11
を以下のようにして製造した。カオリン、タルク、シリ
カ、水酸化アルミ、アルミナなどの粉末を、質量比でS
iO2 :42〜56%、Al23:30〜45%、Mg
O:12〜16%となるよう調整した。尚、CaO、N
2O 、K2O、TiO2、Fe23、PbO、P25
どの不可避的に混入する成分を全体で2.5%以下の範
囲を含んでも良い。このコージェライト生成原料粉末
に、メチルセルロース等のバインダーや潤滑剤からなる
成形助剤と造孔剤を添加し、規定量の水を注入して更に
十分な混合を行い、ハニカム構造に押出成形可能な坏土
を調整した。次に、図2に示すように、押出し成形機2
1に押出成形用金型22を用いて表1に示す押出し速度
と、口金から押出されるセラミック成形体の先端端面を
保持している支持手段23に、押出し成形機の口金から
排出される成形体質量に比例した荷重を負荷させながら
押出成形し、図1に示すような外周壁とセル壁とが一体
に形成された、外径267mm、長さ305mm、セル
壁厚さ0.3mm、1cmあたりのセル数45ケのハ
ニカム構造を有する成形体を得た。
【0013】そして、押出し成形時の成形体の自重によ
る変形状況を評価した。その結果を表1に示す。成形体
の変形状況は、自重による変形量xが成形体直径の0.
5%未満であったものを(○)、自重による変形量が成
形体直径の0.3%以下の好適な結果であったものを
(◎)、自重による変形量が成形体直径の0.5%以上
で実使用上問題のあるものを(×)で示した。また、成
形時の成形体の割れの状況についてもあわせて評価し
た。
【0014】
【表1】
【0015】表1に示すように、本発明例1〜10の成
形体は、成形体の押出し速度と、支持手段に負荷する荷
重と排出成形体質量比が本発明の範囲内であるので、変
形の小さい寸法精度の良いセラミックハニカム構造体を
得ることができた。これに対し、比較例の成形体は、成
形体の押出し速度、排出成形体質量と支持手段に負荷す
る荷重比のいずれかが本発明の範囲を外れているので、
変形が発生したセラミックハニカム構造体となった。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば高度な測定装置等を用いることなく、変形の小さい
寸法精度の良い外径が150mm以上の大型のセラミッ
クハニカム構造体を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハニカム構造体の斜視図である。
【図2】本発明の実施例である押出し成形を示した図で
ある。
【図3】(a)口金から押出された成形体の変形状況を
示した図である。 (b)口金から押出された成形体の別の変形状況を示し
た図である。
【符号の説明】
10:ハニカム成形体 11:ハニカム構造体 11a:外周壁 11b:セル壁 11c:セル 21:押出し成形機 22:口金 23:支持手段 x:変形量
フロントページの続き Fターム(参考) 4G054 AA05 AB09 BD19 BD28 4G055 AA08 AB03 AC10 CB17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出し成形機から口金を介して押出され
    るセラミック成形体を下方向に押出し成形する方法にお
    いて、セラミック成形体の押出し速度が1mm/s〜1
    00mm/sであることを特徴とするセラミックハニカ
    ム構造体の製造方法。
  2. 【請求項2】 押出し成形機から口金を介して押出され
    るセラミック成形体を下方向に押出し成形する方法にお
    いて、押出されるセラミック成形体を保持している支持
    手段に、押出し成形機の口金から排出される成形体質量
    の90%〜110%の荷重を上方向に負荷することを特
    徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  3. 【請求項3】 押出し成形機から口金を介して押出され
    るセラミック成形体を下方向に押出し成形する方法にお
    いて、セラミック成形体の押出し速度が1mm/s〜1
    00mm/sであり、押出し成形機の口金から押出され
    るセラミック成形体を保持している支持手段に、押出し
    成形機の口金から排出される成形体質量の90〜110
    %の荷重を上方向に負荷することを特徴とするセラミッ
    クハニカム構造体の製造方法。
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