JP2003285313A - セラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体 - Google Patents

セラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のセルを有するハニカム形状に形成した
セラミックハニカム体の両端面におけるセルの開口部を
封止する際に、封止すべきセルを容易に判別することが
できるセラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミ
ックハニカム構造体を提供する。 【解決手段】 複数のセルを有するハニカム形状に形成
したセラミックハニカム体１の両端面にシート４を貼付
し、シート４の、セル３の開口部に対応した位置に孔を
穿設し、孔５を介してセラミックハニカム体１の両端面
におけるセル３の開口部に封止用スラリーを充填した
後、焼成して、セル３の開口部が交互に封止されたセラ
ミックハニカム構造体を製造する方法であって、セラミ
ックハニカム体１を、他のセル３とは端面における開口
部の形状が異なる、少なくとも一の基準セル１０を有す
る形状に成形し、基準セル１０を基準点として、シート
４の、基準セル１０及び他のセル３の開口部に対応した
位置に孔５を穿設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
カム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体に
関する。さらに詳しくは、複数のセルを有するセラミッ
クハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに
際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる
基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを
容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程
において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミ
ックハニカム構造体を安価なものとすることができるセ
ラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニ
カム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来から、複数のセルを有するハニカ
ム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面のセル
を交互に封止して形成するセラミックハニカム構造体に
ついては、種々の製造方法が知られている。例えば、セ
ルの開口部に対応した位置に孔を穿設したマスクを用い
て、セラミックハニカム体の端面におけるセルの開口部
に封止用スラリーを充填し、焼成して形成するセラミッ
クハニカム構造体の製造方法が提案されている。具体的
には、図８（ａ）に示すように、セラミックハニカム体
２１の端面における封止するセル２２の開口部に対応し
た位置に孔２３を穿設したゴム又は、柔軟樹脂製のマス
ク２４、２５を作製し、このマスク２４、２５を手作業
でセラミックハニカム体２１の各端面に設置する。その
際、セラミックハニカム構造体を、セラミックハニカム
体２１の両端面においてセル２２を交互に封止した形
状、即ち、各セル２２の片方の端面側の開口部のみを封
止した形状に形成するために、マスク２４とマスク２５
とを、穿設された孔２３が正反対に配列するように形成
する。
【０００３】 次に、図８（ｂ）に示すように、マスク
２４を設置したセラミックハニカム体２１の一方の端面
を、封止用スラリー２６中に浸漬し、他方の端面側から
加圧することによって、孔２３（図８（ａ）参照）を介
してセル２２（図８（ａ）参照）の開口部に封止用スラ
リー２６を圧入充填する。セラミックハニカム体２１の
他方の端面についても、同様にマスク２５（図８（ａ）
参照）を設置し、セル２２（図８（ａ）参照）の開口部
に封止用スラリー２６を充填する。以上の工程で、図８
（ｃ）に示すように、セラミックハニカム体２１の両端
面における、封止すべきセル２２の開口部に封止用スラ
リー２６を充填した後、焼成することによって目的とす
るセラミックハニカム構造体を製造することができる。
【０００４】 しかしながら、上述したセラミックハニ
カム構造体の製造方法では、図８（ａ）に示すように、
セル２２の開口部に対応した位置に孔２３を有するマス
ク２４、２５を作製すること、及びマスク２４、２５を
セラミックハニカム体２１の各端面に正確に設置するこ
とが困難であるという不都合があった。特に、近年要望
の高い直径３００ｍｍ程度の大型品や、セル密度の高い
セラミックハニカム構造体では、端面におけるセル２２
の開口部の数が数万個にも達し、さらに上述したマスク
２４、２５の設置を難しくしていた。また、マスク２
４、２５をセラミックハニカム体２１の各端面に手作業
で設置しているため、作業者の熟練が必要となり、時間
が掛かるとともに、自動化に対応できないという不都合
があった。さらに、マスク２４、２５を再利用するため
には、作業終了後に清掃が必要であるが、上述したよう
に、マスク２４、２５には膨大な数の孔が穿設されてい
るために、清掃が大変で、時間が掛かるという不都合も
あった。
【０００５】 このような事情に鑑み、特開２００１−
３００９２２公報においては、複数のセルを有するハニ
カム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面にシ
ートを貼付し、シートの、セルの開口部に対応した位置
に孔を穿設し、孔を介してセラミックハニカム体の両端
面におけるセルの開口部に封止用スラリーを充填した
後、焼成して、セルの開口部が交互に封止されたセラミ
ックハニカム構造体を製造する方法が開示されている。
【０００６】 このように構成されたセラミックハニカ
ム構造体は、使い捨てのシートをセラミックハニカム体
の端面に貼付し、このシートに孔を穿設したものをマス
クの替わりとして用いているために、マスクを用いたセ
ラミックハニカム構造体の製造方法に比して、マスクの
代用となるシートをセラミックハニカム体に設置するこ
とが容易となるとともに、製造工程の自動化にも対応し
易くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上述
したセラミックハニカム構造体の製造方法においては、
大型のセラミックハニカム構造体を製造する際に、セラ
ミックハニカム構造体の数万個というセルの開口部に対
して、シートに穿設する孔の位置決めが極めて困難であ
るという問題があった。また、孔の位置決めが正確にさ
れなった場合は、両端面で同一セルに孔を穿設してしま
い、交互に封止する目的が達成できない問題もあった。
また、セラミックハニカム体が少しでも湾曲変形してい
る場合は、上述した問題をさらに困難なものとしてい
た。
【０００８】 本発明は、上述の問題に鑑みてなされた
ものであり、複数のセルを有するセラミックハニカム体
の端面に貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセ
ルとは端面における開口部の形状が異なる基準セルを基
準点とすることによって、孔の位置決めを容易にすると
ともに、セラミックハニカム体の穿設工程において、迅
速に孔の位置決めが行え、得られるセラミックハニカム
構造体を安価なものとすることができるセラミックハニ
カム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】 上述の目的を達成する
ために、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法
は、複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミ
ックハニカム体の両端面にシートを貼付し、前記シート
の、前記セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、前
記孔を介して前記セラミックハニカム体の両端面におけ
る前記セルの開口部に封止用スラリーを充填した後、焼
成して、前記セルの開口部が交互に封止されたセラミッ
クハニカム構造体を製造する方法であって、前記セラミ
ックハニカム体を、他の前記セルとは端面における開口
部の形状が異なる、少なくとも一の基準セルを有する形
状に成形し、前記基準セルを基準点として、前記シート
の、前記基準セル及び他の前記セルの開口部に対応した
位置に前記孔を穿設することを特徴とする。
【００１０】 このように複数のセルを有するセラミッ
クハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに
際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる
基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを
容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程
において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミ
ックハニカム構造体を安価なものとすることができる。
【００１１】 また、本発明のセラミックハニカム構造
体の製造方法は、前記シートを貼付した前記セラミック
ハニカム体の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理す
ることで、前記シートの、前記基準セルの開口部に対応
する位置を特定し、前記基準セルを基準点として前記孔
を穿設することが好ましい。このように構成することに
よって、製造工程の自動化にも対応することができる。
【００１２】 また、本発明のセラミックハニカム構造
体の製造方法は、前記孔を、レーザーマーカーを用いて
穿設することが好ましく、前記孔を、一本の針又は前記
セルの開口部のピッチ間隔に対応した剣山状の針を用い
て穿設するすることも好ましい。
【００１３】 本発明のセラミックハニカム構造体の製
造方法は、前記基準セルの開口部の隅部の形状を、他の
前記セルの開口幅に対して０．２５〜１．０倍の曲率半
径を有する湾曲形状に成形することが好ましい。この
際、前記セラミックハニカム体の、隣接する四個の前記
基準セルの対向する隅部を湾曲形状に成形し、四個の前
記基準セルを基準点として前記孔を穿設することが好ま
しい。このように構成することによって、基準セルの基
準点としての判別がさらに容易になる。
【００１４】 また、本発明のセラミックハニカム構造
体の製造方法は、前記セラミックハニカム体を、前記基
準セルの開口部の形状を有する口金から押出成形して成
形することが好ましい。このように構成することによっ
て、基準セルを有するセラミックハニカム体を、殊更、
特別な工程を経ずに形成することができる。
【００１５】 また、本発明のセラミックハニカム構造
体の製造方法は、他の前記セルを、前記基準セルを含む
ように複数のブロックに分割し、各前記ブロック毎に前
記孔を穿設することが好ましい。このようにブロックに
分割することによって、この領域内のセルの形状やセル
ピッチの間隔の変形が少ないため、シートへの孔の穿設
工程が容易になる。
【００１６】 さらに、本発明のセラミックハニカム構
造体の製造方法は、各前記孔の開口面積の、他の各前記
セルの端面における開口部の面積に対する割合が３０〜
７０％であることが好ましい。このように構成すること
によって、各セルを区画するセル壁や隣接するセルにま
たがって孔を穿設することを有効に防止することができ
る。
【００１７】 一方、本発明のセラミックハニカム構造
体は、前述した本発明のセラミックハニカム構造体の製
造方法のいずれかによって製造方法されることが好まし
い。このように構成された製造方法を用いることによっ
て、製造工程を簡略化するとともに、歩留まりを向上さ
せ、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものと
することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】 以下、本発明のセラミックハニ
カム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体の
実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１９】 本発明のセラミックハニカム構造体の製
造方法は、複数のセルを有するハニカム形状に形成した
セラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、シー
トの、セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、孔を
介してセラミックハニカム体の両端面におけるセルの開
口部に封止用スラリーを充填した後、焼成して、セルの
開口部が交互に封止されたセラミックハニカム構造体を
製造する方法であって、セラミックハニカム体を、他の
セルとは端面における開口部の形状が異なる、少なくと
も一の基準セルを有する形状に成形し、基準セルを基準
点として、シートの、基準セル及び他のセルの開口部に
対応した位置に孔を穿設することを特徴とする。
【００２０】 図１に示すように、本発明のセラミック
ハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態に用いられ
る未焼成セラミックハニカム成形体１としては、コージ
ェライトを原料として、セル３と基準セル１０との開口
部の形状を有する口金９を用いて、押出成形によって形
成することができる。本実施の形態においては、基準セ
ル１０の開口部の形状を、図２に示すように、未焼成セ
ラミックハニカム成形体１を、他のセル３の開口幅に対
して０．２５〜１．０倍の曲率半径を有する湾曲形状に
成形し、近接する四個の基準セル１０の、互いに対向す
る隅部１１を湾曲形状に成形することが好ましい。この
ように構成することによって、基準セル１０の基準点と
しての判別がさらに容易になる。
【００２１】 このように構成された未焼成セラミック
ハニカム成形体１を、図３に示すように、一端面をカメ
ラ２で撮像し、撮像した画像を画像処理することで、端
面における基準セル１０の開口部の位置を特定する。次
に、図４（ａ）に示すように、未焼成セラミックハニカ
ム成形体１の端面とほぼ同じ形状のシート４を、図４
（ｂ）に示すように、未焼成セラミックハニカム成形体
１の一方の端面にシート４を貼付する。シート４として
は市販の粘着シートを用いることができる。
【００２２】 次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、セル３を未焼成セラミックハニカム成形体１の外径
やセルピッチ等の諸仕様毎に複数のブロックに分割す
る。この際、画像処理により特定した基準セル１０の開
口部の位置が基準点となるように、各ブロックに少なく
とも一の基準セルを含むように分割する。この後、未焼
成セラミックハニカム成形体１を載せたＸＹＺθステー
ジを用いて、シート４に孔を穿設する位置を決め、レー
ザーマーカーを用いてブロックに分割した領域毎に、セ
ル３及び基準セル１０の開口部に対応した位置に孔５を
穿設する。
【００２３】 この孔５の口径は、セル３の端面におけ
る開口部の面積に対する割合の３０〜７０％が好まし
く、５０％程度がさらに好ましい。また、本実施の形態
においては、孔５の形状は円形であり、セル３の開口形
状（四角形）や、外周部の開口形状（三角形）と同一形
状である必要はない。このため、端面において多少のセ
ルの開口部の間隔に変動があっても、セル３の開口部に
対して孔５の口径が小さいので、セル３を構成するセル
壁や隣接するセル３にまたがって孔５を穿設することを
有効に防止することができる。なお、孔５の口径の大き
さは、セル３の開口部を封止する封止用スラリーの粘性
によって適宜選択する。例えば、粘性が低いときは小さ
くし、粘性が高いときは大きくする。
【００２４】 このように構成することによって、ブロ
ックに分割した領域内において、セル３の開口部の形状
及びピッチ間隔の変形が少ないため、正確に孔５を穿設
することができる。
【００２５】 また、本発明においては、上述したよう
にセルをブロックに分割せずに、セラミックハニカム体
の端面全体に対して一度に孔を穿設することもできる。
この場合は、複数の基準セルを画像処理により特定さ
せ、セラミックハニカム体の端面全体に対し、複数の基
準点を用いて穿設位置を決定すれば、一度に正確に孔を
穿設することができ、従来のセラミックハニカム構造体
の製造方法にあったような、セルの開口部の形状及びピ
ッチ間隔の変形による穿設位置の補正に時間が掛かり過
ぎるということも防止することができる。
【００２６】 次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、シート４の孔５を介して、未焼成又は焼成セラミッ
クハニカム体１の端面におけるセル３の開口部に封止用
スラリー６を充填する。まず、図６（ａ）に示すよう
に、孔５を穿設したシート４を貼付したセラミックハニ
カム体１の一方の端面を、容器７内の封止用スラリー６
の中に浸漬する。次に、図６（ｂ）に示すように、押圧
手段８を利用してセラミックハニカム体１を押圧するこ
とで、封止用スラリー６を、シート４の孔５を介してセ
ル３の開口部に圧入して充填する。その後、図６（ｃ）
に示すように、シート４を、セラミックハニカム体１の
一方の端面から剥がす。ただし、シート４を剥がさず、
焼成で燃焼させてもよい。
【００２７】 その後、図６（ａ）〜（ｃ）と同様にし
て、セラミックハニカム体の他の端面のセル３の開口部
に対しても封止用スラリー６を充填する。この際、セラ
ミックハニカム体１の両端面でセル３の開口部を交互に
封止するように、他の端面に貼付したシートに穿設する
孔は、一方の端面において孔が穿設されていないセル３
に対して行う。本実施の形態に用いられたセラミックハ
ニカム体１は、基準セルの開口部の形状を有する口金か
ら押出成形して形成されているために、基準セルは各端
面において、その位置がずれることがなく、信頼性の高
い基準点となる。
【００２８】 このような、セル３の開口部に封止用ス
ラリー６を充填したセラミックハニカム体１を焼成する
ことによって、両端面でセルの開口部が交互に封止され
た構造のセラミックハニカム構造体を得ることができ
る。このように構成された製造方法を用いることによっ
て、製造工程を簡略化するとともに、歩留まりを向上さ
せ、得られる本発明のセラミックハニカム構造体を安価
なものとすることができる。主に、このようにして製造
されたセラミックハニカム構造体は、ディーゼルエンジ
ンの黒鉛等を除去するために使用されるディーゼル・パ
ティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）として有効に利用
される。
【００２９】 なお、上述した実施の形態においては、
レーザーマーカーを用いて、セラミックハニカム体の端
面に貼付したシートに孔を穿設しているが、一本の針又
はセラミックハニカム体のセルの開口部のピッチ間隔に
対応した剣山状の針を用いて穿設することができる。こ
の際、針を加熱することによって、孔を容易に穿設する
ことができる。
【００３０】 また、図７に示すように、セラミックハ
ニカム体の端面に、隣接する四個の基準セル１０の対向
する隅部１１を湾曲形状に成形し、四個の基準セル１０
から構成される基準点１２ａ、１２ｂを二箇所又はそれ
以上有する場合、任意の位置にセラミックハニカム体を
配置しても穿設位置を特定することができる。
【００３１】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によっ
て、複数のセルを有するセラミックハニカム体の端面に
貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセルとは端
面における開口部の形状が異なる基準セルを基準点とす
ることによって、孔の位置決めを容易にするとともに、
セラミックハニカム体の穿設工程において、迅速に孔の
位置決めが行え、得られるセラミックハニカム構造体を
安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体を
形成する工程を示す斜視図である。
【図２】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態に用いられる、セラミックハニカム
体の端面を模式的に示す平面図である。
【図３】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体の
端面の画像処理を行う工程を示す平面図である。
【図４】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体の
端面に、シートを貼付する工程を工程順に示す斜視図
（ａ）及び（ｂ）である。
【図５】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態における、シートに孔を穿設する工
程を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図である。
【図６】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体を
構成するセルに、封止用スラリーを充填する工程を工程
順に示す断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図７】 本発明のセラミックハニカム構造体の製造方
法の他の実施の形態を示す平面図である。
【図８】 従来のセラミックハニカム構造体の製造方法
を工程順に示す説明図であって、（ａ）は斜視図、
（ｂ）及び（ｃ）は断面図である。
【符号の説明】
１…セラミックハニカム体（未焼成セラミックハニカム
成形体）、２…カメラ、３…セル、４…シート、５…
孔、６…封止用スラリー、７…容器、８…押圧手段、９
…口金、１０…基準セル、１１…隅部、１２ａ，１２ｂ
…基準点、２１…セラミックハニカム体、２２…セル、
２３…孔、２４，２５…マスク、２６…封止用スラリ
ー。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のセルを有するハニカム形状に形成
    したセラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、
    前記シートの、前記セルの開口部に対応した位置に孔を
    穿設し、前記孔を介して前記セラミックハニカム体の両
    端面における前記セルの開口部に封止用スラリーを充填
    した後、焼成して、前記セルの開口部が交互に封止され
    たセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、
    前記セラミックハニカム体を、他の前記セルとは端面に
    おける開口部の形状が異なる、少なくとも一の基準セル
    を有する形状に成形し、前記基準セルを基準点として、
    前記シートの、前記基準セル及び他の前記セルの開口部
    に対応した位置に前記孔を穿設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。
  2. 【請求項２】 前記シートを貼付した前記セラミックハ
    ニカム体の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理する
    ことで、前記シートの、前記基準セルの開口部に対応す
    る位置を特定し、前記基準セルを基準点として前記孔を
    穿設する請求項１に記載のセラミックハニカム構造体の
    製造方法。
  3. 【請求項３】 前記孔を、レーザーマーカーを用いて穿
    設する請求項１又は２に記載のセラミックハニカム構造
    体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記孔を、一本の針又は前記セルの開口
    部のピッチ間隔に対応した剣山状の針を用いて穿設する
    請求項１又は２に記載のセラミックハニカム構造体の製
    造方法。
  5. 【請求項５】 前記基準セルの開口部の隅部の形状を、
    他の前記セルの開口幅に対して０．２５〜１．０倍の曲
    率半径を有する湾曲形状に成形する請求項１〜４のいず
    れかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記セラミックハニカム体の隣接する四
    個の前記基準セルの対向する隅部を湾曲形状に成形し、
    四個の前記基準セルを基準点として前記孔を穿設する請
    求項５に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記セラミックハニカム体を、前記基準
    セルの開口部の形状を有する口金から押出成形して成形
    する請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックハニカ
    ム構造体の製造方法。
  8. 【請求項８】 他の前記セルを、前記基準セルを含むよ
    うに複数のブロックに分割し、各前記ブロック毎に前記
    孔を穿設する請求項１〜７のいずれかに記載のセラミッ
    クハニカム構造体の製造方法。
  9. 【請求項９】 各前記孔の開口面積の、他の各前記セル
    の端面における開口部の面積に対する割合が３０〜７０
    ％である請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックハ
    ニカム構造体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のセラ
    ミックハニカム構造体の製造方法によって製造されたセ
    ラミックハニカム構造体。
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