JP2009190364A - セラミックハニカムの端面目封じ方法及び装置 - Google Patents

セラミックハニカムの端面目封じ方法及び装置 Download PDF

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【課題】均一厚さの目封じが可能であり、封止面の形状異常が発生せず、完全自動化が可能であり、しかも上面からの目封じが可能なセラミックハニカムの端面目封じ技術を提供する。
【解決手段】セルを限定するフィルムマスク4を端面に密着させたセラミックハニカムCの上方にスクリーン6を配置し、スクリーン6をギャップ形成部材13によりセラミックハニカムCの端面から所定高さだけ浮き上がらせた状態で、スクリーン上のスラリーをスキージ10で押圧し、フィルムマスク4とスクリーン6との間に所定厚さの目封じスラリー層を形成する。次にギャップ形成部材13をセラミックハニカムCの端面位置まで降下させたうえで、再びスクリーン6上でスキージ10を移動させ、目封じスラリー層をセラミックハニカムCの端面に圧入する。
【選択図】図4

Description

本発明は、端面が所定パターンで目封じされたセラミックハニカムを製造するために用いられるセラミックハニカムの端面目封じ方法及び装置に関するものである。
排ガス浄化用フィルタ等に使用されるセラミックハニカムは、両端面を交互に目封じすることにより、隣接するセル間の隔壁を排ガスのろ過面とした構造となっている。このようなセラミックハニカムは、押出し成形されたハニカム構造体の端面に目封じセルを限定するマスクを密着させ、このマスクを通じてセラミックスラリーを目的とするセルに進入させる方法で製造される。
このための具体的方法として特許文献1には、桶の内部に目封じ用のスラリーを入れ、端面に上記のマスクを密着させたセラミックハニカムをこの桶内に押し込み、セラミックスラリーを目封じしようとするセル内に圧入する方法が開示されている。しかしこの従来方法には次のような問題があった。
第1に、マスクの開口面積比が約30%であるため、桶内のスラリー液面深さの約3倍の高さまでスラリーが進入するが、桶内のスラリー液面深さにバラツキがあるとセル内へのスラリー進入深さのバラツキもその3倍に拡大される。目封じ用のスラリーは粘度が高いために桶内のスラリー液面深さを均一にすることは容易ではなく、その結果として目封じ厚さが場所によって大きく異なり、均一な目封じが容易ではない。
なお目封じ用のスラリーの水分比を高めて粘性を下げれば桶内のスラリー液面深さのバラツキは減少させることができるが、水分比の高いスラリーは焼成時の収縮(ヒケ)が大きくなって目封じが不十分となるおそれがあるため、この方法を採用することもできない。このように、従来法では均一厚さの目封じが容易ではなく、特に2〜3mm程度の浅目封じを均一に行うことは困難であった。
第2に、従来法では桶からセラミックハニカムを引き上げるときにセラミックハニカムの下面が真空となり、セル内に侵入したスラリーが吸い出されてしまい、スラリーの圧入面に凹みなどの表面形状以上が発生することがあった。またこの真空に抗してセラミックハニカムを引き上げるために大きな力が必要であった。このように従来法では封止面の形状異常が発生し易かった。
第3に、従来法では残留スラリーによる粘度変化を防止するために桶の内部を洗浄する必要があるが、この洗浄を自動的に行わせることは容易ではなく、装置が大掛かりなものとなる。従って人手による洗浄が必要となっていた。このように従来法では、完全自動化が困難であった。
第4に、従来法ではセラミックハニカムの下面からスラリーを進入させるのであるが、その前工程であるマスクへの穴あけはセラミックハニカムの上面から行われる。このためセラミックハニカムを反転させる必要であり、特に大型のセラミックハニカムでは安定に保持して反転させることが容易ではなかった。このように従来法では、マスク穴あけ工程と目封じ工程との間にセラミックハニカムの反転工程が必要であった。
特開2001-300922号公報
従って本発明の目的は、均一厚さの目封じが可能であり、封止面の形状異常が発生せず、完全自動化が可能であり、しかも上面からの目封じが可能であってセラミックハニカムを反転させる必要がないセラミックハニカムの端面目封じ方法及び装置を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明は、目封じされるセルを限定するフィルムマスクを端面に密着させたセラミックハニカムの上方に、スラリー層の圧入範囲を限定するスクリーンを配置し、これらのフィルムマスクとスクリーンとの間に所定厚さの目封じスラリー層を形成したのちに、この目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入することを特徴とするものである。
本発明においては請求項2のように、スクリーンをギャップ形成部材によりセラミックハニカムの端面から所定高さだけ浮き上がらせた状態で、スクリーン上のスラリーをスキージで押圧することにより、フィルムマスクとスクリーンとの間に所定厚さの目封じスラリー層を形成することが好ましい。また請求項3のように、ギャップ形成部材をセラミックハニカムの端面位置まで降下させたうえで、再びスクリーン上でスキージを移動させ、フィルムマスクとスクリーンとの間に形成された所定厚さの目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入することが好ましい。
またギャップ形成部材として、セラミックハニカムの両側に配置されたギャップ形成バーを用いることが好ましく、スクリーン上へのスラリーの供給をポンプにより行い、その後にスクレーパでスラリー厚さを均一化することが好ましい。
また本発明のセラミックハニカムの端面目封じ装置は、目封じされるセルを限定するフィルムマスクを端面に密着させたセラミックハニカムが載置される支持台と、この支持台上に載置されたセラミックハニカムの上方に位置し、スラリー層の圧入範囲を限定するスクリーンと、このスクリーン上に供給されたスラリーを押圧するスキージと、セラミックハニカムの側方に昇降可能に設けられ、スクリーンとセラミックハニカムの端面とのギャップを形成するギャップ形成部材とを備えたことを特徴とするものである。なお、スクリーンの上方にさらに、スラリー供給用のポンプと、供給されたスラリー厚さを均一化するスクレーパとを設けた構造とすることが好ましい。
本発明によれば、スクリーン印刷技術を利用し、フィルムマスクとスクリーンとの間に所定厚さの目封じスラリー層を形成したのちに、この目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入するようにしたので、一定厚さの目封じが可能であり、封止面の形状異常も発生しない。また従来のような桶を使用しないのでその洗浄が不要となり、自動化を図ることができる。さらに上面からの目封じが可能であるため、セラミックハニカムを反転させる必要がない。
その他の効果については、実施形態とともに説明する。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1は目封じ工程の全体平面図であり、図2はその要部であるA−B断面部分の正面図である。図1に示される載せステーションでセラミックハニカムCがパレット1上に垂直姿勢で載せられ、コンベヤ2によってフィルム貼りステーションに送られる。セラミックハニカムCの材質は特に限定されるものではなく、コージエライトであってもSiCであってもよい。
フィルム貼りステーションでセラミックハニカムCの目封じしようとする端面に図3に示されるようにフィルム3が貼り付けられ、次のフィルム穴あけステーションでレーザ加工により、フィルム上の目封じするセルに対応する位置に穴が明けられる。フィルム3としては強度が大きく、レーザ加工が可能なPPフィルムやPETフィルムを用いることができる。なお図3ではセルの数は少数であるが、実際には100〜30,000個のセルが形成されており、本発明は特に300個以上のセルを有するセラミックハニカムCに適している。
この穴あけは画像処理装置を用い、認識されたセル位置に基づいてセラミックハニカムCを載せたXYZステージを位置決めし、レーザ光線を照射することによって高速度で行われる。しかしこの穴あけ工程までは特許文献1にも開示されているように公知の技術であって、本発明の範囲に含まれるものではない。図3はフィルム穴あけステーションを出たセラミックハニカムCを示すもので、穴あけされたセルにのみスラリーを進入させることができ、穴あけされないセルにはスラリーは進入しない。このようにして穴あけされたフィルム3は目封じされるセルを限定するフィルムマスク4となる。
次のステーションには、図2に示されるように、セラミックハニカムCが載置される支持台5が設けられ、その上方位置にスクリーン6が配置されている。図4の斜視図に示すように、スクリーン6にはセラミックハニカムCの端面外形状に対応する透過部7を備えたレジスト膜が形成されており、これによってスラリー層の圧入範囲を限定するものである。スクリーン6としては開口率が30〜80%のものが適しており、例えば厚さが50μm程度のステンレス板をハニカム形状に加工したものなどを使用することができる。
さらにスクリーン6の上方には、スクリーン6上に目封じ用のスラリーを供給するスラリー供給用のポンプ8と、供給されたスラリー厚さを均一化するスクレーパ9と、スクリーン6上に供給されたスラリーを押圧するスキージ10とが設けられている。目封じ用のスラリーは粘度の高いスラリーであり、供給用のポンプ8としては例えばモーノポンプと呼ばれるスラリー圧送に適した1軸偏心ポンプを用いることができる。
スクレーパ9は金属等の硬質材料製であり、ポンプ8によりスクリーン6上に供給されたスラリー上を移動して均一厚さとする役割を持つ。またスキージ10は硬質ゴム製のもので、スクリーン6上に供給されたスラリーを透過部7からスクリーン6の下方に押出す役割を持つ。なおこれらのスクレーパ9とスキージ10とはそれぞれ昇降機構11、12によって昇降させることができ、前進時には下降させ、後退時には上昇させることができる。
また支持台5に支持されたセラミックハニカムCの側方には、スクリーン6とセラミックハニカムCの端面との間に所定のギャップを形成するギャップ形成部材13が設けられている。この実施形態ではギャップ形成部材13はセラミックハニカムCの両側に配置された一対のギャップ形成バーであるが、枠状のものであってもよい。
このギャップ形成部材13はセラミックハニカムCの端面から所定高さだけ浮き上がらせた状態と、セラミックハニカムCの端面位置まで降下させた状態とを取り得るものである。この実施形態ではギャップ形成部材13の高さは固定したまま、支持台5を昇降機構14によって昇降させているが、ギャップ形成部材13を昇降させても差し支えない。ギャップ形成部材13によるギャップの高さは、目的とする目封じスラリー層の厚さにより決定される。
以下にこの目封じステーションにおける目封じ方法を説明する。
先ず図5に示すように、スクリーン6上にポンプ8により目封じ用のスラリーを供給したうえ、図6に示すようにスクレーパ9により均一厚さとする。次に図7に示すようにギャップ形成部材13をセラミックハニカムCの端面から所定高さだけ浮き上がらせた状態でスキージ10を走行させ、スクリーン6上のスラリーをスキージ10で押圧する。これにより、目封じされるセルを限定するフィルムマスク4とスクリーン6との間に、所定厚さの目封じスラリー層Sが形成される。
この目封じスラリー層Sはスクリーン6の透過部7の下面にのみ形成される。また、ギャップ形成部材13をセラミックハニカムCの端面から所定高さだけ浮き上がらせてあるため、スラリーは抵抗を受けることなくスクリーン6を透過し、一定厚さの目封じスラリー層Sとなる。
次に、図8に示すようにギャップ形成部材13をセラミックハニカムCの端面位置まで降下させたうえで、再びスクリーン6上でスキージ10を移動させる。これによりフィルムマスク4とスクリーン6との間に形成されている目封じスラリー層SをセラミックハニカムCの端面に圧入する。目封じスラリー層Sは全体が一定の厚さであるのでセラミックハニカムCの端面へ圧入される深さも一定となる。ただしフィルムマスク4の開口率との関係で、目封じスラリー層Sの厚さよりもセラミックハニカムCの端面への進入深さは大きくなる。
スクリーン6とセラミックハニカムCの端面の間にはギャップがあるうえ、スキージ10とスクリーン6とは線接触となり、接触部(押圧部)がセラミックハニカムCの端面上を移動しながら圧入が行われる。このためスキージ10が通過後にスクリーン6は速やかにセラミックハニカムCの端面から離れ、桶を使用した場合のような封止面の形状異常も発生しない。なお、上記の工程により得られる目封じスラリー層Sの厚さが目的とする厚さよりも小さい場合には、図5〜図8に示される工程を複数回繰り返せばよい。
このようにして所望の厚さの目封じスラリー層SをセラミックハニカムCの端面に圧入した後、図1に示す卸しステーションでセラミックハニカムCはコンベヤ2上から降ろされ、従来と同様に焼成される。なお反対側の端面についても上記と同様の工程を繰り返すことにより、目封じが行われる。このようにして形成された目封じは全体が均一厚さであって形状異常もない、2〜3mm程度の浅目封じが可能である。
また、従来のように桶の洗浄は不要であるために自動化が可能である。なおスクリーン6の洗浄技術やスクリーン6上でスラリー粘度を一定に維持する技術はスクリーン印刷の技術分野で確立されており、それらを利用することができる。さらに本発明ではセラミックハニカムCを垂直に立てた姿勢で上面から目封じを行うことができるので、従来のようにマスク穴あけ工程と目封じ工程との間でセラミックハニカムCを反転させる必要がなく、大型のセラミックハニカムCの目封じも容易に行うことが可能である。
目封じ工程の全体平面図である。 図1のA−B断面部分の正面図である。 端面にフィルムマスクを密着させたセラミックハニカムの斜視図である。 スクリーン部分の斜視図である。 スラリー供給工程を示す断面図である。 スラリーを均一厚さとする工程を示す断面図である。 スクリーンの下面に目封じスラリー層を形成する工程を示す断面図である。 目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入する工程を示す断面図である。
符号の説明
1 パレット
2 コンベヤ
3 フィルム
4 フィルムマスク
5 支持台
6 スクリーン
7 透過部
8 スラリー供給用のポンプ
9 スクレーパ
10 スキージ
11 スクレーパの昇降機構
12 スキージの昇降機構
13 ギャップ形成部材
14 支持台の昇降機構
C セラミックハニカム
S 目封じスラリー層

Claims (7)

  1. 目封じされるセルを限定するフィルムマスクを端面に密着させたセラミックハニカムの上方に、スラリー層の圧入範囲を限定するスクリーンを配置し、これらのフィルムマスクとスクリーンとの間に所定厚さの目封じスラリー層を形成したのちに、この目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入することを特徴とするセラミックハニカムの端面目封じ方法。
  2. スクリーンをギャップ形成部材によりセラミックハニカムの端面から所定高さだけ浮き上がらせた状態で、スクリーン上のスラリーをスキージで押圧することにより、フィルムマスクとスクリーンとの間に所定厚さの目封じスラリー層を形成することを特徴とする請求項1記載のセラミックハニカムの端面目封じ方法。
  3. ギャップ形成部材をセラミックハニカムの端面位置まで降下させたうえで、再びスクリーン上でスキージを移動させ、フィルムマスクとスクリーンとの間に形成された所定厚さの目封じスラリー層をセラミックハニカムの端面に圧入することを特徴とする請求項2記載のセラミックハニカムの端面目封じ方法。
  4. ギャップ形成部材として、セラミックハニカムの両側に配置されたギャップ形成バーを用いることを特徴とする請求項2または3に記載のセラミックハニカムの端面目封じ方法。
  5. スクリーン上へのスラリーの供給をポンプにより行い、その後にスクレーパでスラリー厚さを均一化することを特徴とする請求項2または3に記載のセラミックハニカムの端面目封じ方法。
  6. 目封じされるセルを限定するフィルムマスクを端面に密着させたセラミックハニカムが載置される支持台と、この支持台上に載置されたセラミックハニカムの上方に位置し、スラリー層の圧入範囲を限定するスクリーンと、このスクリーン上に供給されたスラリーを押圧するスキージと、セラミックハニカムの側方に昇降可能に設けられ、スクリーンとセラミックハニカムの端面とのギャップを形成するギャップ形成部材とを備えたことを特徴とするセラミックハニカムの端面目封じ装置。
  7. スクリーンの上方にさらに、スラリー供給用のポンプと、供給されたスラリー厚さを均一化するスクレーパとを設けたことを特徴とする請求項6に記載のセラミックハニカムの端面目封じ装置。
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