JP2009256175A - Method for producing honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure.
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中に含有されるパティキュレートマター（以下、単にパティキュレート又はＰＭともいう）が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
そこで、排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスを浄化することができるフィルタとして、多孔質セラミックからなるハニカムフィルタ（ハニカム構造体）が種々提案されている。
A recent problem is that particulate matter (hereinafter also simply referred to as particulates or PM) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as buses and trucks and construction machinery and the like causes harm to the environment and the human body. It has become.
Accordingly, various honeycomb filters (honeycomb structures) made of porous ceramics have been proposed as filters capable of collecting particulates in exhaust gas and purifying the exhaust gas.
このようなハニカム構造体としては、多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体が提案されている。
そして、多孔質炭化ケイ素からなるハニカム構造体の製造方法として、特許文献１には、炭化ケイ素粉末を出発原料とし、必要により結晶成長助剤を添加し混合物を得る第１工程と、該混合物に成形用結合剤を添加しハニカム形状に成形後乾燥して乾燥体とし、これを規定以上の温度に上昇しないような切断速度で切断・加工する第２工程と、該加工処理後に、必要に応じて脱脂を行い、その後酸化雰囲気で脱炭を行い、連続して不活性ガス雰囲気下において、２０００〜２４００℃の温度範囲で焼結する第３工程とからなることを特徴とする多孔質炭化ケイ素ハニカム焼結体の製造方法が開示されている。
As such a honeycomb structure, a honeycomb structure made of a porous silicon carbide sintered body has been proposed.
As a method for producing a honeycomb structure made of porous silicon carbide, Patent Document 1 discloses a first step in which silicon carbide powder is used as a starting material and a crystal growth aid is added as necessary to obtain a mixture; A second step of adding a molding binder and then drying into a honeycomb shape to obtain a dried body, which is cut and processed at a cutting speed that does not increase to a temperature higher than a specified temperature, and after the processing, if necessary Porous silicon carbide comprising: a third step of degreasing, decarburizing in an oxidizing atmosphere, and subsequently sintering in a temperature range of 2000 to 2400 ° C. in an inert gas atmosphere A method for manufacturing a honeycomb sintered body is disclosed.
特許文献１に開示されたような、炭化ケイ素粉末を出発材料として多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体を製造する方法では、２０００〜２４００℃の高温で焼成処理を施す工程を避けることが出来なかった。
そのため、特許文献１に開示された製造方法は、高温焼成炉を必要とし、さらに多大な電力を要するため不利であった。
In the method of manufacturing a honeycomb structure made of a porous silicon carbide sintered body using silicon carbide powder as a starting material as disclosed in Patent Document 1, avoid the step of performing a firing process at a high temperature of 2000 to 2400 ° C. I couldn't.
Therefore, the manufacturing method disclosed in Patent Document 1 is disadvantageous because it requires a high-temperature firing furnace and further requires a large amount of power.
そこで、本発明者らは鋭意検討を行い、特許文献１に開示されたハニカム構造体の製造方法とは、全く異なる技術的思想に基づいて、新規なハニカム構造体の製造方法を完成した。 Accordingly, the present inventors have intensively studied and completed a novel method for manufacturing a honeycomb structure based on a technical idea completely different from the method for manufacturing a honeycomb structure disclosed in Patent Document 1.
請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法は、炭化ケイ素原料組成物を成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製した後、上記ハニカム成形体を脱脂処理することによりハニカム脱脂体を作製し、さらに、上記ハニカム脱脂体を焼成処理することにより多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法であって、
上記炭化ケイ素原料組成物は、少なくともシリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含むことを特徴とする。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 1, after forming a silicon carbide raw material composition, a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall therebetween is produced. Manufacturing a honeycomb structure by producing a honeycomb degreased body by degreasing the honeycomb formed body and further producing a honeycomb structure comprising a porous silicon carbide sintered body by firing the honeycomb degreased body A method,
The silicon carbide raw material composition includes at least silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer.
上記焼成処理において、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との下記反応式（１）に示す反応が右側に進行することにより、炭化ケイ素が生じるともに、カーボンの一部がガスとして消失するため、多孔質炭化ケイ素焼結体が生成する。 In the above firing treatment, the reaction shown in the following reaction formula (1) between silica (SiO 2 ) and carbon (C) proceeds to the right side, so that silicon carbide is generated and part of the carbon is lost as a gas. A porous silicon carbide sintered body is produced.
そして、反応式（１）に示した反応は、１７００℃以上で行えば、右側に進行するため、従来の炭化ケイ素粉末を出発材料とするハニカム構造体の製造方法に比べて、焼成温度を低く抑えることができ、焼成炉の消費電力を低く抑えることができると考えられる。
また、焼成途中でシリカが消費され、一旦、ＳｉＯガスが発生するため、ＳｉＯ２が存在していた部分は、空孔となりやすく、開孔を有する多孔質炭化ケイ素焼結体を容易に製造することができる。
The reaction shown in the reaction formula (1) proceeds to the right when performed at 1700 ° C. or higher. Therefore, the firing temperature is lower than in the conventional method for manufacturing a honeycomb structure using silicon carbide powder as a starting material. It is possible to suppress the power consumption of the firing furnace.
Further, since silica is consumed during firing and SiO gas is once generated, the portion where SiO 2 was present easily becomes pores, and a porous silicon carbide sintered body having pores is easily manufactured. be able to.
請求項２に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム脱脂体に含まれるシリカに対するカーボンの重量比率が、０．４〜１．５である。
上記ハニカム脱脂体に含まれるシリカとカーボンとの重量比率が上記範囲内にあると、焼成処理において、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応が確実に進行しやすい。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to
When the weight ratio of silica and carbon contained in the honeycomb degreased body is within the above range, the reaction between silica (SiO 2 ) and carbon (C) easily proceeds reliably in the firing treatment.
請求項３に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記炭化ケイ素原料組成物に、さらにバインダが含まれている。
このように、上記炭化ケイ素原料組成物にバインダが含まれていると、炭化ケイ素原料組成物を成形してハニカム成形体を作製する際に、所望の形状のハニカム成形体を作製するのが容易となる。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 3, the silicon carbide raw material composition further contains a binder.
As described above, when the silicon carbide raw material composition contains a binder, it is easy to produce a honeycomb formed body having a desired shape when forming the silicon carbide raw material composition to form a honeycomb formed body. It becomes.
請求項４に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記炭化ケイ素原料組成物に、さらに造孔剤が含まれている。
このように、造孔剤が配合された炭化ケイ素原料組成物を用いることにより、製造したハニカム構造体において、所望の気孔が確実に形成されることとなる。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 4, the silicon carbide raw material composition further contains a pore forming agent.
Thus, by using the silicon carbide raw material composition in which the pore-forming agent is blended, desired pores are surely formed in the manufactured honeycomb structure.
請求項５に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記シリカ粉末の平均粒子径が、１０〜５００μｍである。
上記シリカ粉末の平均粒子径が１０〜５００μｍである場合には、比較的密度の高い炭化ケイ素原料組成物が作製されるため、得られる多孔質炭化ケイ素焼結体の密度が低くなりすぎず、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されたハニカム構造体を得ることができるからである。
これに対して、上記シリカ粉末の平均粒子径が１０μｍ未満では、シリカが嵩高くなりすぎるため、ハンドリングできる程度の機械的特性を有する成形体を作製しにくく、一方、上記シリカ粉末の平均粒子径が５００μｍを超えると、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応が進行しづらく、強度が不充分になる場合がある。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 5, an average particle diameter of the silica powder is 10 to 500 µm.
When the average particle size of the silica powder is 10 to 500 μm, since a relatively high density silicon carbide raw material composition is produced, the density of the obtained porous silicon carbide sintered body does not become too low, This is because it is possible to obtain a honeycomb structure having a desired porosity and pore diameter and having sufficient strength.
On the other hand, when the average particle diameter of the silica powder is less than 10 μm, the silica becomes too bulky, so that it is difficult to produce a molded product having mechanical properties that can be handled, while the average particle diameter of the silica powder is When the thickness exceeds 500 μm, the reaction between silica (SiO 2 ) and carbon (C) hardly proceeds, and the strength may be insufficient.
請求項６に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記シリカ粉末として、平均粒子径の異なるシリカ微粉末とシリカ粗粉末とを配合されている。
請求項７に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記シリカ微粉末の平均粒子径が０．１〜５μｍであり、上記シリカ粗粉末の平均粒子径が１０〜５００μｍである。
請求項６、７に記載のハニカム構造体の製造方法では、シリカ粉末として、平均粒子径の異なるシリカ微粉末とシリカ粗粉末とが配合しているため、カーボン粉末とシリカ粉末の配合状態が良好となり、製造したハニカム構造体において、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されることとなるからである。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 6, silica fine powder and silica coarse powder having different average particle diameters are blended as the silica powder.
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 7, the average particle diameter of the silica fine powder is 0.1 to 5 μm, and the average particle diameter of the silica coarse powder is 10 to 500 μm.
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claims 6 and 7, since silica fine powder and coarse silica powder having different average particle diameters are blended as silica powder, the blending state of carbon powder and silica powder is good. This is because the manufactured honeycomb structure has a desired porosity and pore diameter, and sufficient strength is ensured.
請求項８に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記炭化ケイ素原料組成物は、少なくともカーボン粉末を含んでおり、上記カーボン粉末の平均粒子径が、１〜４０μｍである。 In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 8, the silicon carbide raw material composition contains at least carbon powder, and the carbon powder has an average particle diameter of 1 to 40 µm.
請求項８に記載のハニカム構造体の製造方法によれば、カーボン粉末の平均粒子径が１〜４０μｍであるため、比較的緻密な炭化ケイ素原料組成物を調製することができ、両者の接触面積が増加するため、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応がより確実に進行し、製造したハニカム構造体において、適切な気孔径を備えるとともに、高い強度を備えることとなる。
これに対して、カーボン粉末の平均粒子径が１μｍ未満では、気孔径が充分に大きくならないことがあり、４０μｍを超えると、シリカ粒子とカーボン粉末とが接触しにくくなるため、両者の反応が進行しにくく、製造したハニカム構造体において、充分な強度を確保しにくくなる。
According to the method for manufacturing a honeycomb structure according to claim 8, since the average particle diameter of the carbon powder is 1 to 40 μm, a relatively dense silicon carbide raw material composition can be prepared, and the contact area between the two Therefore, the reaction between silica (SiO 2 ) and carbon (C) proceeds more reliably, and the manufactured honeycomb structure has an appropriate pore diameter and high strength.
On the other hand, when the average particle diameter of the carbon powder is less than 1 μm, the pore diameter may not be sufficiently large. When the average particle diameter exceeds 40 μm, the silica particles and the carbon powder are difficult to come into contact with each other, and thus the reaction of both proceeds. It is difficult to secure sufficient strength in the manufactured honeycomb structure.
請求項９に記載のハニカム構造体の製造方法では、焼成処理を１７００〜２０００℃で行う。
請求項９に記載のハニカム構造体の製造方法によれば、１７００〜２０００℃で焼成処理を行っても、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応が確実に進行し、炭化ケイ素焼結体が製造されるのは勿論のこと、焼成炉における消費電力を低く抑えることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 9, the firing process is performed at 1700 to 2000 ° C.
According to the method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 9, even if the firing treatment is performed at 1700 to 2000 ° C., the reaction between silica (SiO 2 ) and carbon (C) proceeds reliably, and the silicon carbide firing is performed. The power consumption in the firing furnace can be kept low as well as the production of the bonded body.
請求項１０に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記炭化ケイ素原料組成物は、少なくとも炭素源ポリマーを含んでおり、
炭素源ポリマーは、フェノール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、スチレン−ブタジエン共重合樹脂、アクリルニトリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、及び、塩化ビニル樹脂のうちの少なくとも１種である。
これらの樹脂を炭素源ポリマーとして使用することにより、脱脂工程を経た後であっても、カーボンが原料組成物中に残留し、上記ハニカム脱脂体中に確実にカーボンを供給することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to
The carbon source polymer is at least one of phenol resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-butadiene copolymer resin, acrylonitrile resin, styrene resin, polyethylene, furan resin, polyimide resin, and vinyl chloride resin. is there.
By using these resins as a carbon source polymer, carbon remains in the raw material composition even after the degreasing step, and carbon can be reliably supplied into the honeycomb degreased body.
請求項１１に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記多孔質炭化ケイ素焼結体は、平均気孔径が５〜２０μｍであり、気孔率が３０〜６０％である。
このような平均気孔径及び気孔率を備えた多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体は、ハニカムフィルタや触媒担持体として好適に使用することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to
A honeycomb structure made of a porous silicon carbide sintered body having such an average pore diameter and porosity can be suitably used as a honeycomb filter or a catalyst carrier.
請求項１２に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム構造体が、一つの上記多孔質炭化ケイ素焼結体からなるか、又は、複数個の上記多孔質炭化ケイ素焼結体が接着剤層を介して結束してなる。
The method for manufacturing a honeycomb structured body according to
本発明は、炭化ケイ素原料組成物を成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製した後、上記ハニカム成形体を脱脂処理することによりハニカム脱脂体を作製し、さらに、上記ハニカム脱脂体を焼成処理することにより多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法であって、
上記炭化ケイ素原料組成物は、少なくともシリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含むことを特徴とする。
In the present invention, by forming a silicon carbide raw material composition, a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall therebetween is formed, and then the honeycomb formed body is degreased. A honeycomb structure manufacturing method for manufacturing a honeycomb structure comprising a porous silicon carbide sintered body by firing a honeycomb degreased body according to the above and further firing the honeycomb degreased body,
The silicon carbide raw material composition includes at least silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer.
（第一実施形態）
第一実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、最初に、炭化ケイ素原料組成物を成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製するが、炭化ケイ素原料組成物は、少なくともシリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含んでいる。
(First embodiment)
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the first embodiment, first, a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall is formed by forming a silicon carbide raw material composition. Although produced, the silicon carbide raw material composition contains at least silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer.
上記シリカ粉末としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリカサンド（ケイ砂）、シリカゲル、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、超微粒子状無水シリカ等が挙げられる。
上記シリカ粉末としては、全体の平均粒子径が、１０〜５００μｍのものを使用することが望ましい。上記粒径のシリカ粉末を使用すると、比較的密度の高い炭化ケイ素原料組成物が作製されるため、得られる多孔質炭化ケイ素焼結体の密度が低くなりすぎず、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されたハニカム構造体を得ることができる。
The silica powder is not particularly limited, and examples thereof include silica sand (silica sand), silica gel, colloidal silica, white carbon, and ultrafine anhydrous silica.
As said silica powder, it is desirable to use a thing with the whole average particle diameter of 10-500 micrometers. When silica powder having the above particle diameter is used, a silicon carbide raw material composition having a relatively high density is produced. Therefore, the density of the obtained porous silicon carbide sintered body does not become too low, and a desired porosity and pore diameter are obtained. In addition, a honeycomb structure with sufficient strength can be obtained.
カーボン粉末とシリカ粉末とが反応する場合、最初に下記（２）式の反応が右側に進行し、沸点が比較的低く、反応温度では、ガスとして存在するＳｉＯが発生し、ガス化したＳｉＯとカーボン（Ｃ）が下記（３）式の反応が右側に進行することにより、ＳｉＣとなる。 When carbon powder and silica powder react, first, the reaction of the following formula (2) proceeds to the right, the boiling point is relatively low, and at the reaction temperature, SiO present as a gas is generated, and the gasified SiO and Carbon (C) becomes SiC as the reaction of the following formula (3) proceeds to the right side.
従って、カーボンがＳｉＯと反応することにより、カーボンが粒成長する可能性があり、これにより気孔径が変化する可能性はあるものの、炭化ケイ素原料組成物中でシリカ粉末が存在していた部分は、気孔となりやすく、逆に言えば、シリカ粉末の粒径を制御することにより、ある程度、気孔の径を制御することが可能となる。 Therefore, when carbon reacts with SiO, there is a possibility that carbon may grow and thereby the pore diameter may change, but the portion where silica powder was present in the silicon carbide raw material composition is In other words, the pore diameter can be controlled to some extent by controlling the particle size of the silica powder.
第一実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、シリカ粉末として、全体の平均粒子径が、１０〜５００μｍのものを使用することにより、平均気孔径が５〜２０μｍの多孔質炭化ケイ素焼結体を製造することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to the first embodiment, porous silicon carbide sintered having an average pore diameter of 5 to 20 μm by using silica powder having an overall average particle diameter of 10 to 500 μm. The body can be manufactured.
上記カーボン粉末としては、特に限定されるものではなく、例えば、活性炭、アセチレンブラック、カーボンブラック等が挙げられる。
また、上記炭素源ポリマーは、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、スチレン−ブタジエン共重合樹脂、アクリルニトリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、及び、塩化ビニル樹脂のうちの少なくとも１種であることが望ましい。フェノール樹脂は、ノボラックタイプでもレゾールタイプでもよい。
The carbon powder is not particularly limited, and examples thereof include activated carbon, acetylene black, and carbon black.
Further, the carbon source polymer is not particularly limited. For example, phenol resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-butadiene copolymer resin, acrylonitrile resin, styrene resin, polyethylene, furan resin, polyimide It is desirable to be at least one of a resin and a vinyl chloride resin. The phenolic resin may be a novolac type or a resol type.
ハニカム脱脂体に含まれるシリカに対するカーボンの重量比率は、０．４〜１．５であることが望ましい。
シリカに対するカーボンの重量比率が０．４未満であると、カーボン量が少ないため、未反応のシリカが焼成体中に残留し、焼成体の強度が低下しやすく、一方、シリカに対するカーボンの重量比率が１．５を超えると、今度は、カーボン量が多すぎるため、焼成体中に炭素が残留し、焼成体の強度が低下してしまう。
The weight ratio of carbon to silica contained in the honeycomb degreased body is desirably 0.4 to 1.5.
When the weight ratio of carbon to silica is less than 0.4, since the amount of carbon is small, unreacted silica remains in the fired body, and the strength of the fired body tends to decrease, whereas the weight ratio of carbon to silica If the value exceeds 1.5, the amount of carbon is too large, so that carbon remains in the fired body and the strength of the fired body decreases.
ハニカム脱脂体に含まれるカーボンとしたのは、ハニカム成形体の脱脂過程では、酸素を含む雰囲気中で加熱するため、カーボン粉末が一部、分解消去するため、実質的に反応に関与するカーボンの量を基準値としたためである。従って、カーボン粉末を含有させる場合には、一部が分解消去することを見込んでカーボンの含有量を決定する必要がある。 The carbon contained in the honeycomb degreased body was used because the honeycomb powder body was heated in an atmosphere containing oxygen during the degreasing process, and part of the carbon powder was decomposed and erased. This is because the amount was used as a reference value. Therefore, when the carbon powder is contained, it is necessary to determine the carbon content in anticipation of partial decomposition and elimination.
上記カーボン粉末を使用する場合には、上記カーボン粉末のうち、９０％が脱脂後も残留すると考えられる。基本的に、脱脂工程における酸素濃度を調節することにより、カーボンの残留量を調節することが可能である。 When the carbon powder is used, 90% of the carbon powder is considered to remain after degreasing. Basically, it is possible to adjust the residual amount of carbon by adjusting the oxygen concentration in the degreasing process.
上記炭素源ポリマーは、炭化ケイ素原料組成物に添加する際には、炭素ではなく、脱脂過程で炭化し、カーボン粉末となるものであるので、脱脂の際と同じ条件で加熱を行い、例えば、所定量のフェノール樹脂の何重量％がカーボン粉末になるかを確認しておき、脱脂後に目標の量となるようにフェノール樹脂を添加するのである。フェノール樹脂の場合、脱脂後に元の重量の３０〜６０重量％がカーボンになると考えられる。 When the carbon source polymer is added to the silicon carbide raw material composition, it is not carbon but carbonized in a degreasing process to become a carbon powder, and is heated under the same conditions as in degreasing, for example, It is confirmed how much wt% of the predetermined amount of phenol resin becomes carbon powder, and the phenol resin is added so as to reach a target amount after degreasing. In the case of a phenol resin, it is considered that 30 to 60% by weight of the original weight becomes carbon after degreasing.
本発明では、上述のように、上記炭化ケイ素原料組成物は、少なくともシリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含むが、脱脂後に両者が所定の比率となるように計算して、カーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーを添加する。 In the present invention, as described above, the silicon carbide raw material composition contains at least silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer. Add powder and / or carbon source polymer.
上記炭化ケイ素原料組成物に含まれるカーボン粉末の平均粒子径は、１〜４０μｍであることが望ましく、１〜１０μｍがより望ましい。
カーボン粉末の平均粒子径が１μｍ未満では、気孔径が充分に大きくならないことがあり、４０μｍを超えると、シリカ粒子とカーボン粉末とが接触しにくくなるため、両者の反応が進行しにくく、製造したハニカム構造体において、充分な強度を確保しにくくなる。
The average particle size of the carbon powder contained in the silicon carbide raw material composition is preferably 1 to 40 μm, and more preferably 1 to 10 μm.
When the average particle diameter of the carbon powder is less than 1 μm, the pore diameter may not be sufficiently large. When the average particle diameter exceeds 40 μm, the silica particles and the carbon powder are difficult to come into contact with each other. In the honeycomb structure, it becomes difficult to ensure sufficient strength.
また、第一実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、炭化ケイ素原料組成物中にバインダを添加することが望ましい。
上記炭化ケイ素原料組成物中のバインダとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。
上記バインダの配合量は、炭化ケイ素粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部が望ましい。
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the first embodiment, it is desirable to add a binder to the silicon carbide raw material composition.
The binder in the silicon carbide raw material composition is not particularly limited, and examples thereof include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and polyethylene glycol.
As for the compounding quantity of the said binder, 1-10 weight part is desirable with respect to 100 weight part of silicon carbide powder.
上記炭化ケイ素原料組成物には、必要に応じて、水分としての分散媒液を加えてもよい。上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、メタノール等のアルコール、ベンゼン等の有機溶媒、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、湿潤混合物の粘度が一定範囲内となるように、適量配合される。
You may add the dispersion medium liquid as a water | moisture content to the said silicon carbide raw material composition as needed. The dispersion medium liquid is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, organic solvents such as benzene, and water.
An appropriate amount of the dispersion medium liquid is blended so that the viscosity of the wet mixture falls within a certain range.
さらに、上記炭化ケイ素原料組成物には、必要に応じて、酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。 Furthermore, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the silicon carbide raw material composition as necessary.
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）及びムライトバルーン等を挙げることができる。これらのなかでは、フライアッシュバルーンが望ましい。 The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Among these, a fly ash balloon is desirable.
また、上記炭化ケイ素原料組成物には、必要に応じて、成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、脂肪酸、ポリアルコール等を挙げることができる。
Moreover, you may add a shaping | molding adjuvant to the said silicon carbide raw material composition as needed.
The molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid soap, fatty acid, polyalcohol and the like.
上記炭化ケイ素原料組成物中のシリカ粉末の含有量は、２５〜７０重量％が望ましい。また、炭化ケイ素原料組成物中に、炭素源ポリマーを含有させず、カーボン粉末のみを含有量させる場合、その含有量は、２０〜６０重量％が望ましい。カーボン粉末と炭素源ポリマーとを共存させる場合には、置換するカーボン粉末の重量を炭素源ポリマーの重量に換算して添加すればよい。 As for content of the silica powder in the said silicon carbide raw material composition, 25 to 70 weight% is desirable. Moreover, when not containing a carbon source polymer in a silicon carbide raw material composition but containing only carbon powder, the content is desirably 20 to 60% by weight. When the carbon powder and the carbon source polymer coexist, the weight of the carbon powder to be replaced may be added in terms of the weight of the carbon source polymer.
次に、上述した組成の炭化ケイ素原料組成物を、アトライター等で混合し、ニーダー等で充分に混練した後、金型等を用いて押出成形し、所定の長さに切断した後、乾燥を行うことにより多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製する。
上述した混合、混練、押出成形、切断、乾燥等は、多孔質炭化ケイ素焼結体を製造する際に、従来から行われている方法を採用することができる。
Next, after mixing the silicon carbide raw material composition having the above-described composition with an attritor or the like, and kneading sufficiently with a kneader or the like, it is extruded using a mold or the like, cut into a predetermined length, and then dried. As a result, a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall is manufactured.
The mixing, kneading, extrusion molding, cutting, drying, and the like described above can employ conventional methods when producing a porous silicon carbide sintered body.
次に、ハニカム成形体の所定のセルに封止材ペーストを充填して、乾燥を行うことによりセルを封止する。
なお、封止材ペーストは、上記炭化ケイ素原料組成物と同じ組成であってもよいし、異なった組成であってもよい。
また、上記セルの封止は、ハニカム構造体を作製した後に行ってもよい。
Next, a predetermined cell of the honeycomb formed body is filled with a sealing material paste and dried to seal the cell.
The sealing material paste may have the same composition as the silicon carbide raw material composition or a different composition.
The sealing of the cells may be performed after the honeycomb structure is manufactured.
次に、セルの封止を行ったハニカム成形体を脱脂処理することにより、ハニカム脱脂体を作製する。
上記脱脂処理は、通常、ハニカム成形体を脱脂用治具に載置した後、脱脂炉に搬入し、酸素含有雰囲気下、３００〜６５０℃に加熱することにより行う。これにより、上記バインダ等の大部分が揮散するとともに、分解、消失する。添加したカーボン粉末は、所定量減少し、炭素源ポリマーは、所定の割合でカーボンとなる。
Next, the honeycomb degreased body is manufactured by degreasing the honeycomb formed body after cell sealing.
The degreasing treatment is usually performed by placing the honeycomb formed body on a degreasing jig, then carrying it in a degreasing furnace, and heating to 300 to 650 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. Thereby, most of the binder and the like are volatilized and decomposed and disappeared. The added carbon powder decreases by a predetermined amount, and the carbon source polymer becomes carbon at a predetermined ratio.
この後、上記ハニカム脱脂体を焼成用治具の上に載置し、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、１７００〜２０００℃に加熱することで焼成し、反応により炭化ケイ素粉末を発生させるとともに、該炭化ケイ素粉末を適度に焼結させ、多孔質炭化ケイ素焼結体を製造する。
本実施の形態に係る発明では、シリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含む炭化ケイ素原料組成物を焼成し、シリカとカーボンとを反応させることにより多孔質炭化ケイ素焼結体を製造するため、炭化ケイ素粉末を原料する場合に比べて焼成温度を低下させることができる。
Thereafter, the honeycomb degreased body is placed on a firing jig, fired by heating to 1700 to 2000 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, and silicon carbide powder is generated by reaction. At the same time, the silicon carbide powder is appropriately sintered to produce a porous silicon carbide sintered body.
In the invention according to the present embodiment, a porous silicon carbide sintered body is manufactured by firing a silicon carbide raw material composition containing silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer, and reacting silica and carbon. Therefore, the firing temperature can be lowered as compared with the case of using silicon carbide powder as a raw material.
なお、脱脂工程から焼成工程に至る一連の工程では、焼成用治具上に上記ハニカム成形体を載せ、そのまま、脱脂工程及び焼成工程を行うことが好ましい。脱脂工程及び焼成工程を効率的に行うことができ、また、載せ代え等において、ハニカム成形体が傷つくのを防止することができるからである。 In a series of steps from the degreasing step to the firing step, it is preferable to place the honeycomb formed body on a firing jig and perform the degreasing step and the firing step as they are. This is because the degreasing step and the firing step can be efficiently performed, and the honeycomb formed body can be prevented from being damaged during the replacement.
このように、炭化ケイ素原料組成物を成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム成形体を作製した後、上記ハニカム成形体を脱脂処理することによりハニカム脱脂体を作製し、さらに、上記ハニカム脱脂体を焼成処理することにより、多孔質炭化ケイ素焼結体を得ることができる。 In this way, by forming a silicon carbide raw material composition, after producing a columnar honeycomb formed body in which a large number of cells are arranged in the longitudinal direction across the cell wall, the honeycomb formed body is degreased. A honeycomb degreased body is produced by the above, and further, the honeycomb degreased body is fired to obtain a porous silicon carbide sintered body.
得られた多孔質炭化ケイ素焼結体は、平均気孔径が５〜２０μｍであり、気孔率が３０〜６０％であることが望ましい。
このような平均気孔径及び気孔率を備えた多孔質炭化ケイ素焼結体からなるハニカム構造体は、ハニカムフィルタや触媒担持体として好適に使用することができるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定等の従来公知の方法により測定することができる。
The obtained porous silicon carbide sintered body preferably has an average pore diameter of 5 to 20 μm and a porosity of 30 to 60%.
This is because a honeycomb structure made of a porous silicon carbide sintered body having such an average pore diameter and porosity can be suitably used as a honeycomb filter or a catalyst carrier.
The porosity and pore diameter can be measured by a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
次に、製造された多孔質炭化ケイ素焼結体の側面に、接着剤層となる接着剤ペーストを均一な厚さで塗布して接着剤ペースト層を形成し、この接着剤ペースト層の上に、順次他の多孔質炭化ケイ素焼結体を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの多孔質炭化ケイ素焼結体の集合体を作製する。 Next, an adhesive paste serving as an adhesive layer is applied to the side surface of the manufactured porous silicon carbide sintered body with a uniform thickness to form an adhesive paste layer, and the adhesive paste layer is formed on the adhesive paste layer. Then, the step of sequentially laminating other porous silicon carbide sintered bodies is repeated to produce an aggregate of porous silicon carbide sintered bodies having a predetermined size.
上記接着剤ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機繊維及び／又は無機粒子とからなるもの等が挙げられる。
上記無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。
As said adhesive paste, what consists of an inorganic binder, an organic binder, an inorganic fiber, and / or an inorganic particle etc. are mentioned, for example.
Examples of the inorganic binder include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic binders, silica sol is desirable.
上記有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。 Examples of the organic binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among the organic binders, carboxymethyl cellulose is desirable.
上記無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。 Examples of the inorganic fiber include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic fibers, alumina fibers are desirable.
上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れ、多孔質炭化ケイ素焼結体と同じ材料である炭化ケイ素が望ましい。 Examples of the inorganic particles include carbides and nitrides, and specific examples include inorganic powders made of silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide, which is excellent in thermal conductivity and is the same material as the porous silicon carbide sintered body, is desirable.
さらに、上記接着剤ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
上記バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等を挙げることができる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
Furthermore, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the adhesive paste as necessary.
The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
次に、この多孔質炭化ケイ素焼結体の集合体を加熱して接着剤ペースト層を乾燥、固化させて接着剤層とする。
次に、ダイヤモンドカッター等を用い、多孔質炭化ケイ素焼結体が接着剤層を介して複数個接着された多孔質炭化ケイ素焼結体の集合体に切削加工を施し、円柱形状のセラミックブロックを作製する。
Next, this aggregate of porous silicon carbide sintered bodies is heated to dry and solidify the adhesive paste layer to form an adhesive layer.
Next, using a diamond cutter or the like, the aggregate of porous silicon carbide sintered bodies in which a plurality of porous silicon carbide sintered bodies are bonded via an adhesive layer is subjected to a cutting process to form a cylindrical ceramic block. Make it.
そして、セラミックブロックの外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層を形成することで、多孔質炭化ケイ素焼結体が接着剤層を介して複数個接着された円柱形状のセラミックブロックの外周部にシール材層が設けられたハニカム構造体とすることができる。
なお、多孔質炭化ケイ素焼結体を複数個接着させることなく、１個の多孔質炭化ケイ素焼結体を用いてハニカム構造体としてもよい。
And by forming the sealing material layer on the outer periphery of the ceramic block using the sealing material paste, the outer peripheral portion of the cylindrical ceramic block in which a plurality of porous silicon carbide sintered bodies are bonded via the adhesive layer A honeycomb structure provided with a sealing material layer can be obtained.
In addition, it is good also as a honeycomb structure using one porous silicon carbide sintered compact, without adhering several porous silicon carbide sintered bodies.
その後、必要に応じて、ハニカム構造体に触媒を担持させる。上記触媒の担持は集合体を作製する前の炭化ケイ素焼結体に行ってもよい。
触媒を担持させる場合には、ハニカム構造体の表面に高い比表面積のアルミナ層等を形成し、このアルミナ膜の表面に助触媒、及び、白金等の触媒を付与することが望ましい。
Thereafter, if necessary, a catalyst is supported on the honeycomb structure. The catalyst may be supported on the silicon carbide sintered body before producing the aggregate.
When the catalyst is supported, it is desirable to form an alumina layer or the like having a high specific surface area on the surface of the honeycomb structure, and to apply a promoter such as platinum and a catalyst such as platinum to the surface of the alumina film.
図１は、上記構成からなるハニカム構造体の一例を模式的に示した斜視図である。また、図２（ａ）は、図１に示したハニカム構造体を構成する多孔質炭化ケイ素焼結体の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、そのＢ−Ｂ線断面図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure having the above structure. 2A is a perspective view schematically showing an example of a porous silicon carbide sintered body constituting the honeycomb structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a BB line thereof. It is sectional drawing.
図１に示したように、ハニカム構造体１０は、多孔質炭化ケイ素焼結体２０が、接着剤層１１を介して複数個結束されてセラミックブロック１５を構成し、このセラミックブロック１５の周囲にシール材層１２が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、この多孔質炭化ケイ素焼結体２０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、長手方向に多数のセル２１が並設され、セル２１同士を隔てるセル壁２３がフィルタとして機能するようになっている。即ち、多孔質炭化ケイ素焼結体２０に形成されたセル２１は、図２（ｂ）に示したように、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが封止材２２により目封じされ、一のセル２１に流入した排気ガスは、必ずセル２１を隔てるセル壁２３を通過した後、他のセル２１から流出するようになっている。
本発明により製造されるハニカム構造体の形状は、円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。
In addition, as shown in FIGS. 2A and 2B, the porous silicon carbide sintered
The shape of the honeycomb structure manufactured according to the present invention is not limited to a columnar shape, and may be any columnar shape such as an elliptical column shape or a polygonal column shape.
上記ハニカム構造体のセル壁の厚さは、特に限定されないが、０．２〜０．４ｍｍが望ましい。
セル壁の厚さが０．２ｍｍ未満であると、ハニカム構造を支持するセル壁の厚さが薄くなり、ハニカム構造体の強度を保つことができなくなるおそれがあり、一方、上記厚さが０．４ｍｍを超えると、圧力損失の上昇を引き起こす場合があるからである。
The thickness of the cell wall of the honeycomb structure is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 0.4 mm.
If the thickness of the cell wall is less than 0.2 mm, the thickness of the cell wall supporting the honeycomb structure may become thin, and the strength of the honeycomb structure may not be maintained. This is because if it exceeds 4 mm, the pressure loss may increase.
また、上記ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体が有する外壁（外周壁）の厚さは、特に限定されるものではないが、セル壁の厚さと同様に０．２〜０．４ｍｍであることが望ましい。 Further, the thickness of the outer wall (outer peripheral wall) of the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure is not particularly limited, but is 0.2 to 0.4 mm like the cell wall thickness. Is desirable.
また、ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、望ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい下値は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。 The cell density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure is not particularly limited, but the desirable lower limit is 31.0 cells / cm 2 (200 cells / inch 2 ), and the desirable upper limit is 93.0 cells / cm. 2 (600 pieces / inch 2 ), a more desirable lower value is 38.8 pieces / cm 2 (250 pieces / inch 2 ), and a more desirable upper limit is 77.5 pieces / cm 2 (500 pieces / inch 2 ). .
以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、シリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを原料（炭化ケイ素原料組成物）としているので、１７００〜２０００℃と比較的低温で焼成処理を行っても、適度の気孔率、平均気孔径を有する多孔質炭化ケイ素焼結体を製造することができる。
Hereinafter, effects of the manufacturing method of the honeycomb structure of the present embodiment will be listed.
(1) In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, silica powder and carbon powder and / or carbon source polymer are used as raw materials (silicon carbide raw material composition). Even if the firing treatment is performed, a porous silicon carbide sintered body having an appropriate porosity and average pore diameter can be produced.
（２）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、ハニカム脱脂体に含まれるシリカに対するカーボンの重量比率を０．４〜１．５に設定しているので、焼成処理において、シリカとカーボンとの反応が確実に進行しやすくなる。 (2) In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, the weight ratio of carbon to silica contained in the honeycomb degreased body is set to 0.4 to 1.5. The reaction with will surely proceed easily.
（３）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、上記シリカ粉末の平均粒子径が１０〜５００μｍであるので、比較的密度の高い炭化ケイ素原料組成物が作製され、得られる多孔質炭化ケイ素焼結体の密度が低くなりすぎず、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されたハニカム構造体を得ることができる。 (3) In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, since the average particle diameter of the silica powder is 10 to 500 μm, a silicon carbide raw material composition having a relatively high density is produced, and the porous carbonization obtained A density of the silicon sintered body does not become too low, and a honeycomb structure having a desired porosity and pore diameter and sufficient strength can be obtained.
（４）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、カーボン粉末の平均粒子径が１〜４０μｍであるため、比較的緻密な炭化ケイ素原料組成物を調製することができ、両者の接触面積が増加するため、シリカ（ＳｉＯ２）とカーボン（Ｃ）との反応がより確実に進行し、製造したハニカム構造体において、適切な気孔径を備えるとともに、高い強度を備えることとなる。 (4) In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, since the average particle diameter of the carbon powder is 1 to 40 μm, a relatively dense silicon carbide raw material composition can be prepared, and the contact area between the two Therefore, the reaction between silica (SiO 2 ) and carbon (C) proceeds more reliably, and the manufactured honeycomb structure has an appropriate pore diameter and high strength.
（５）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、炭素源ポリマーを使用することにより、脱脂工程を経た後であっても、カーボンが原料組成物中に残留し、上記ハニカム脱脂体中に確実にカーボンを供給することができる。 (5) In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, by using the carbon source polymer, carbon remains in the raw material composition even after the degreasing step, It is possible to reliably supply carbon.
（６）本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、炭化ケイ素原料組成物にバインダが含まれているので、炭化ケイ素原料組成物を成形してハニカム成形体を作製する際に、所望の形状のハニカム成形体を作製するのが容易となる。 (6) In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to the present embodiment, since the silicon carbide raw material composition contains a binder, when forming the honeycomb molded body by forming the silicon carbide raw material composition, a desired structure is obtained. It becomes easy to produce a honeycomb formed body having a shape.
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
（１）平均粒径２２μｍのシリカ粉末１００重量部と、平均粒径３μｍのカーボン粉末４０重量部とを混合し、得られた混合物１６０重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を１０重量部、水を２０重量部加えて混練して混合組成物（炭化ケイ素原料組成物）を得た。
次に、上記混合組成物に可塑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）を１０重量部、潤滑剤として（グリセリン）を５重量部加えてさらに混練した後、押出成形を行い、図２に示したものと同形状の角柱形状のハニカム状生成形体を作製した。
Example 1
(1) 100 parts by weight of silica powder having an average particle diameter of 22 μm and 40 parts by weight of carbon powder having an average particle diameter of 3 μm are mixed, and 10 parts by weight of an organic binder (methylcellulose) is added to 160 parts by weight of the resulting mixture. Then, 20 parts by weight of water was added and kneaded to obtain a mixed composition (silicon carbide raw material composition).
Next, 10 parts by weight of a plasticizer (Unilube manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) and 5 parts by weight of (glycerin) as a lubricant were added to the above mixed composition, followed by further kneading, and then extrusion molding. A honeycomb-shaped shaped product having the same shape as a prism was produced.
（２）次に、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生成形体を乾燥させ、ハニカム成形体とした。次に、平均粒径２２μｍのα型炭化ケイ素粉末７００重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化ケイ素粉末３００重量部とを混合し、得られた混合物１０００重量部に対して、有機バインダー（メチルセルロース）を５７重量部、水を１７７重量部加えて混練して混合組成物を得た。そして、上記混合組成物に可塑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）を３３重量部、潤滑剤としてグリセリンを１５重量部加えて封止材ペーストとし、この封止材ペーストをハニカム成形体の所定のセルに充填した。 (2) Next, the generated shaped body was dried using a microwave dryer or the like to obtain a honeycomb formed body. Next, 700 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle size of 22 μm and 300 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle size of 0.5 μm are mixed, and 1000 parts by weight of the resulting mixture is organically mixed. 57 parts by weight of a binder (methylcellulose) and 177 parts by weight of water were added and kneaded to obtain a mixed composition. Then, 33 parts by weight of a plasticizer (Unilube manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) and 15 parts by weight of glycerin as a lubricant are added to the above mixed composition to form a sealing material paste. Filled.
（３）次いで、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下１８００℃、３時間で焼成を行うことにより、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セル２１の数が２８個／ｃｍ２、実質的に全てのセル壁２３の厚さが０．３０ｍｍの多孔質炭化ケイ素焼結体２０を製造した。
(3) Next, after drying again using a drier, degreasing is performed at 400 ° C., and firing is performed at 1800 ° C. for 3 hours under an atmospheric pressure of argon, so that the size is 34.3 mm × 34. A porous silicon carbide sintered
（４）繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル（固形分含有量：３０重量％）１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着剤ペーストを用いて多孔質炭化ケイ素焼結体２０を多数接着させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱状のセラミックブロック１５を作製した。
(4) 30% by weight of alumina fiber having a fiber length of 20 μm, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 μm, 15% by weight of silica sol (solid content: 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose, A large number of porous silicon carbide sintered
（５）次に、無機繊維としてアルミナシリケートファイバー（繊維長：０．１〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化ケイ素粉末３０．２重量％、シリカゾル（固形分含有量：３０重量％）７重量％、カルボキシメチルセルロース０．５重量％、及び、水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。 (5) Next, as inorganic fiber, alumina silicate fiber (fiber length: 0.1 to 100 μm) 23.3% by weight, silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.3 μm 30.2% by weight, silica sol (solid content) 30 wt%) 7 wt%, carboxymethyl cellulose 0.5 wt%, and water 39 wt% were mixed and kneaded to prepare a sealing material paste.
次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロック１５の外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状のハニカム構造体１０を製造した。
上述した製造条件を表１に示す。
Next, a sealing material paste layer having a thickness of 0.2 mm was formed on the outer peripheral portion of the
Table 1 shows the manufacturing conditions described above.
（比較例１）
（１）平均粒径１１μｍのα型炭化ケイ素粉末（ＳｉＣ粗粉）７０重量部と、平均粒径０．５μｍのα型炭化ケイ素粉末３０重量部とを湿式混合し、得られた混合物１００重量部に対して、平均粒子径が４０μmのアクリル粒子を１０重量部、有機バインダー（メチルセルロース）を５．７重量部、水を２６．６重量部加えて混練して混合組成物を得た。
次に、上記混合組成物に可塑剤（日本油脂社製 ユニルーブ）を２重量部、潤滑剤としてグリセリンを５重量部加えてさらに混練した後、押出成形を行い、図２に示した角柱形状のハニカム状生成形体を作製した。なお、上記アクリル粒子は、気孔を形成するための造孔剤として添加している。
(Comparative Example 1)
(1) 70 parts by weight of α-type silicon carbide powder (SiC coarse powder) having an average particle diameter of 11 μm and 30 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.5 μm are wet-mixed, and the resulting mixture has 100 weights. 10 parts by weight of acrylic particles having an average particle size of 40 μm, 5.7 parts by weight of an organic binder (methylcellulose), and 26.6 parts by weight of water were added to and kneaded to obtain a mixed composition.
Next, 2 parts by weight of a plasticizer (Unilube manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) and 5 parts by weight of glycerin as a lubricant were added to the above mixed composition and further kneaded, and then extrusion molding was performed. A honeycomb-shaped shaped body was produced. The acrylic particles are added as a pore-forming agent for forming pores.
（２）次に、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生成形体を乾燥させ、ハニカム成形体とした後、上記生成形体と同様の組成の封止材ペーストをハニカム成形体の所定のセルに充填した。
次いで、再び乾燥機を用いて乾燥させた後、４００℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下２２５０℃、３時間で焼成を行うことにより、平均気孔径が２０μｍ、大気孔の気孔径が９０μｍ、気孔率６０％、その大きさが３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１５０ｍｍ、セル２１の数が２８個／ｃｍ２、実質的に全ての壁部２３の厚さが０．３０ｍｍの多孔質炭化ケイ素焼結体２０を製造した。
(2) Next, the generated shaped body is dried using a microwave dryer or the like to form a honeycomb formed body, and then a predetermined paste cell of the honeycomb formed body is filled with a sealing material paste having the same composition as the generated formed body did.
Next, after drying again using a dryer, degreasing is performed at 400 ° C., and firing is performed at 2250 ° C. for 3 hours under an atmospheric pressure of argon atmosphere, so that the average pore diameter is 20 μm and the pore diameter of the air holes is 90 μm. Porous carbonization having a porosity of 60%, a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, a number of
（３）繊維長２０μｍのアルミナファイバー３０重量％、平均粒径０．６μｍの炭化ケイ素粒子２１重量％、シリカゾル（固形分含有量：３０重量％）１５重量％、カルボキシメチルセルロース５．６重量％、及び、水２８．４重量％を含む耐熱性の接着剤ペーストを用いて多孔質炭化ケイ素焼結体２０を多数接着させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、円柱状のセラミックブロック１５を作製した。
(3) 30% by weight of alumina fiber having a fiber length of 20 μm, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 μm, 15% by weight of silica sol (solid content: 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose, A large number of porous silicon carbide sintered
（４）次に、無機繊維としてアルミナシリケートファイバー（繊維長：０．１〜１００μｍ）２３．３重量％、平均粒径０．３μｍの炭化ケイ素粉末３０．２重量％、シリカゾル（固形分含有量：３０重量％）７重量％、カルボキシメチルセルロース０．５重量％、及び、水３９重量％を混合、混練してシール材ペーストを調製した。 (4) Next, as inorganic fiber, alumina silicate fiber (fiber length: 0.1 to 100 μm) 23.3% by weight, silicon carbide powder having an average particle size of 0.3 μm 30.2% by weight, silica sol (solid content) 30 wt%) 7 wt%, carboxymethyl cellulose 0.5 wt%, and water 39 wt% were mixed and kneaded to prepare a sealing material paste.
次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロック１５の外周部に厚さ０．２ｍｍのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を１２０℃で乾燥して、直径１４３．８ｍｍ×長さ１５０ｍｍの円柱状の集合体型ハニカム構造体１０を製造した。
Next, a sealing material paste layer having a thickness of 0.2 mm was formed on the outer peripheral portion of the
（実施例２〜９、比較例２及び３）
ハニカム状生成形体を作製する際、表１に示したような各成分を混合して混合組成物（炭化ケイ素原料組成物）を形成し、押出成形によりハニカム状生成形体を作製したほかは、実施例１と同様にしてハニカム構造体１０を製造した。製造条件を表１に示す。
(Examples 2 to 9, Comparative Examples 2 and 3)
In producing the honeycomb-shaped shaped body, the components shown in Table 1 were mixed to form a mixed composition (silicon carbide raw material composition), and the honeycomb-shaped shaped body was produced by extrusion molding. A
（実施例１０及び１１、比較例４及び５）
（１）において、カーボン粉末の代わりにフェノール樹脂を表１に示す重量部添加し、他の成分の重量部を表１に示した量となるように調節したほかは、実施例１と同様にして、多孔質炭化ケイ素焼結体２０を製造し、ハニカム構造体を製造した。製造条件を表１に示す。
(Examples 10 and 11, Comparative Examples 4 and 5)
(1) In the same manner as in Example 1, except that phenol resin was added in weight parts shown in Table 1 instead of carbon powder, and the weight parts of other components were adjusted to the amounts shown in Table 1. Thus, a porous silicon carbide sintered
（評価）
（１）平均気孔径の測定
各実施例及び比較例に係る多孔質炭化ケイ素焼結体につき、水銀圧入法によるポロシメーター（島津製作所社製、オートポアＩＩＩ ９４２０）を用い、水銀圧入法により細孔直径０．１〜３６０μｍの範囲で細孔分布を測定し、平均気孔径を求めた。その結果を表２に示す。
(Evaluation)
(1) Measurement of average pore diameter For porous silicon carbide sintered bodies according to the respective examples and comparative examples, a porosimeter by a mercury intrusion method (manufactured by Shimadzu Corporation, Autopore III 9420) was used, and a pore diameter was measured by a mercury intrusion method. The pore distribution was measured in the range of 0.1 to 360 μm, and the average pore diameter was determined. The results are shown in Table 2.
（２）平均気孔率の測定
各実施例及び比較例に係る多孔質炭化ケイ素焼結体につき、アルキメデス法により平均気孔率を測定した。その結果を表２に示す。
(2) Measurement of average porosity About the porous silicon carbide sintered compact which concerns on each Example and a comparative example, the average porosity was measured by the Archimedes method. The results are shown in Table 2.
（３）パティキュレート捕集前後の圧力損失の測定
各実施例及び比較例に係るハニカム構造体をエンジンの排気通路に配設して排気ガス浄化装置とし、上記エンジンを回転数３０００ｍｉｎ−１、トルク５０Ｎｍで１００分間運転し、パティキュレート捕集量と圧力損失との関係を測定した。初期の圧力損失及び過渡圧力損失（パティキュレートを８ｇ／Ｌ捕集した際の圧力損失）のデータを下記の表２に示す。
(3) Measurement of pressure loss before and after particulate collection The honeycomb structures according to the respective examples and comparative examples are arranged in the exhaust passage of the engine to form an exhaust gas purification device, and the engine is rotated at 3000 min −1 , torque The operation was performed at 50 Nm for 100 minutes, and the relationship between the amount of particulates collected and the pressure loss was measured. Table 2 below shows data of initial pressure loss and transient pressure loss (pressure loss when 8 g / L of particulate was collected).
（４）基材強度の測定
インストロン５５８２を用い、スパン間距離：１３５ｍｍ、スピード１ｍｍ／ｍｉｎで３点曲げ試験を行い、各実施例及び比較例に係る多孔質炭化ケイ素焼結体の曲げ強度を測定した。そして、得られた結果から断面２次モーメントを計算して、セル構造を含まない基材としての強度に換算したものを、基材強度とした。その結果を表２に示す。
(4) Measurement of substrate strength Using Instron 5582, a three-point bending test was performed at a span distance of 135 mm and a speed of 1 mm / min, and the bending strength of the porous silicon carbide sintered bodies according to the examples and comparative examples was measured. Was measured. And the cross-sectional secondary moment was calculated from the obtained result, and it converted into the intensity | strength as a base material which does not contain a cell structure was made into base-material strength. The results are shown in Table 2.
表２に示したように、実施例１〜１１に係るハニカム構造体の特性は、比較例１に係るハニカム構造体とその特性はほぼ同等であり、シリカ粉末とカーボン粉末等を原料として使用し、反応により炭化ケイ素焼結体を得ることとした場合であっても、従来から行われている炭化ケイ素粉末を使用した場合と同等の特性を有するハニカム構造体を得ることが可能であることが判明した。
比較例２のように、カーボン粉末の量が多すぎた場合には、初期圧損や過渡圧損が高くなりすぎるとともに基材強度も低下し、一方、比較例３のように、カーボン粉末の量が少なすぎた場合には、基材強度が低下してしまった。
比較例４のように、シリカ粉末の平均粒子径が小さすぎた場合には、初期圧損や過渡圧損が高くなりすぎ、一方、比較例５のように、シリカ粉末の平均粒子径が大きすぎた場合には、基材強度が低下してしまった。
As shown in Table 2, the characteristics of the honeycomb structures according to Examples 1 to 11 are almost the same as those of the honeycomb structure according to Comparative Example 1, and silica powder and carbon powder are used as raw materials. Even when it is decided to obtain a silicon carbide sintered body by reaction, it may be possible to obtain a honeycomb structure having characteristics equivalent to those obtained when a conventional silicon carbide powder is used. found.
When the amount of the carbon powder is too large as in Comparative Example 2, the initial pressure loss and the transient pressure loss are too high and the base material strength is reduced. On the other hand, as in Comparative Example 3, the amount of the carbon powder is When the amount was too small, the base material strength was lowered.
When the average particle size of the silica powder was too small as in Comparative Example 4, the initial pressure loss and the transient pressure loss were too high, whereas the average particle size of the silica powder was too large as in Comparative Example 5. In such a case, the base material strength has decreased.
（第二実施形態）
第二実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、炭化ケイ素原料組成物として１種類のシリカ粉末を使用する代わりに、平均粒子径の異なるシリカ微粉末とシリカ粗粉末とを配合した。すなわち、上記シリカ微粉末の平均粒子径は、０．１〜５μｍであり、上記シリカ粗粉末の平均粒子径は、１０〜５００μｍであることが望ましい。
このようにシリカ微粉末とシリカ粗粉末とを配合することにより、カーボン粉末とシリカ粉末の配合状態が良好となり、製造したハニカム構造体において、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されることとなるからである。
(Second embodiment)
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the second embodiment, instead of using one type of silica powder as the silicon carbide raw material composition, silica fine powder and silica coarse powder having different average particle diameters were blended. That is, the average particle diameter of the silica fine powder is preferably 0.1 to 5 μm, and the average particle diameter of the silica coarse powder is preferably 10 to 500 μm.
By blending the silica fine powder and the silica coarse powder in this way, the blended state of the carbon powder and the silica powder is improved, and the manufactured honeycomb structure has a desired porosity and pore diameter and sufficient strength. This is because it is ensured.
上記シリカ粉末としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリカサンド（ケイ砂）、シリカゲル、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、超微粒子状無水シリカ等が挙げられる。
平均粒子径が０．１〜５μｍのシリカ微粉末と、平均粒子径が１０〜５００μｍのシリカ粗粉末の混合重量比（シリカ微粉末／シリカ粗粉末）は、１／９〜９／１であることが望ましい。
The silica powder is not particularly limited, and examples thereof include silica sand (silica sand), silica gel, colloidal silica, white carbon, and ultrafine anhydrous silica.
The mixing weight ratio (silica fine powder / silica coarse powder) of the silica fine powder having an average particle diameter of 0.1 to 5 μm and the silica coarse powder having an average particle diameter of 10 to 500 μm is 1/9 to 9/1. It is desirable.
上記以外の事項については、第一実施形態と同様であるので、ここでは、その他の説明を省略することとする。 Since matters other than those described above are the same as those in the first embodiment, other description will be omitted here.
（実施例１２〜１７）
（１）において、平均粒径２２μｍのシリカ粉末１００重量部の代わりに、表３に示す重量部のシリカ粗粉末及びシリカ微粉末を使用し、他の成分の重量部を表３に示す量となるように調節したほかは、実施例１と同様にして、多孔質炭化ケイ素焼結体２０を製造し、ハニカム構造体を製造した。製造条件を表３に示す。
(Examples 12 to 17)
In (1), instead of 100 parts by weight of silica powder having an average particle size of 22 μm, parts by weight of silica coarse powder and silica fine powder shown in Table 3 were used, and parts by weight of other components were as shown in Table 3. Except for the adjustment, the porous silicon carbide sintered
（評価）
平均気孔径の測定、気孔率等の測定、パティキュレート捕集前後の圧力損失の測定及び基材強度の測定に関し、実施例１と同様に測定を行った。その結果を表４に示す。
(Evaluation)
The measurement was performed in the same manner as in Example 1 with respect to the measurement of the average pore diameter, the measurement of the porosity, the measurement of the pressure loss before and after the particulate collection, and the measurement of the substrate strength. The results are shown in Table 4.
表４に示したように、実施例１２〜１７に係るハニカム構造体の特性は、比較例１に係るハニカム構造体とその特性はほぼ同等であり、シリカ粗粉末及びシリカ微粉末とカーボン粉末等を原料として使用し、反応により炭化ケイ素焼結体を得ることとした場合であっても、従来から行われている炭化ケイ素粉末を使用した場合と同等の特性を有するハニカム構造体を得ることが可能であることが判明した。
また、シリカ粗粉末及びシリカ微粉末とカーボン粉末等を原料として使用した実施例１２〜１７のハニカム構造体の特性と、１種類の粒径のシリカ粉末及びカーボン粉末を使用した実施例１〜１１のハニカム構造体の特性とを比較した場合、両者に特に特性の差は見られなかった。
As shown in Table 4, the characteristics of the honeycomb structures according to Examples 12 to 17 are substantially the same as the characteristics of the honeycomb structure according to Comparative Example 1, such as silica coarse powder, silica fine powder, and carbon powder. Can be obtained as a raw material, and even if it is decided to obtain a silicon carbide sintered body by reaction, it is possible to obtain a honeycomb structure having characteristics equivalent to those obtained when a conventional silicon carbide powder is used. It turned out to be possible.
Further, the characteristics of the honeycomb structures of Examples 12 to 17 using silica coarse powder, silica fine powder, carbon powder and the like as raw materials, and Examples 1 to 11 using silica powder and carbon powder of one kind of particle diameter. When the characteristics of the honeycomb structure were compared, no difference in characteristics was found between the two.
本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法においても、第一実施形態のハニカム構造体と同様の効果（１）〜（２）及び（４）〜（５）を発揮することができる。 Also in the manufacturing method of the honeycomb structure according to the present embodiment, the same effects (1) to (2) and (4) to (5) as the honeycomb structure of the first embodiment can be exhibited.
また、本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法においては、シリカ微粉末とシリカ粗粉末とを配合し、シリカ微粉末の平均粒子径が０．１〜５μｍであり、シリカ粗粉末の平均粒子径が１０〜５００μｍであるので、カーボン粉末とシリカ粉末の配合状態が良好となり、製造したハニカム構造体において、所望の気孔率及び気孔径を備えるとともに、充分な強度が確保されることとなる。 Further, in the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, silica fine powder and silica coarse powder are blended, the silica fine powder has an average particle diameter of 0.1 to 5 μm, and the silica coarse powder average particle Since the diameter is 10 to 500 μm, the blended state of the carbon powder and the silica powder is good, and the manufactured honeycomb structure has a desired porosity and pore diameter, and sufficient strength is ensured.
１０ ハニカム構造体
１１ 接着剤層
１２ シール材層
１５ セラミックブロック
２０ 多孔質炭化ケイ素焼結体
２１ セル
２２ 封止材
２３ セル壁
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記炭化ケイ素原料組成物は、少なくともシリカ粉末とカーボン粉末及び／又は炭素源ポリマーとを含むことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 A honeycomb degreased body is obtained by forming a columnar honeycomb formed body in which a number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with cell walls being separated by molding a silicon carbide raw material composition, and then degreasing the honeycomb formed body A honeycomb structure manufacturing method for manufacturing a honeycomb structure comprising a porous silicon carbide sintered body by firing the honeycomb degreased body,
The method for manufacturing a honeycomb structure, wherein the silicon carbide raw material composition includes at least silica powder and carbon powder and / or a carbon source polymer.
前記カーボン粉末の平均粒子径は、１〜４０μｍである請求項１〜７のいずれか１に記載のハニカム構造体の製造方法。 The silicon carbide raw material composition contains at least carbon powder,
The method for manufacturing a honeycomb structure according to any one of claims 1 to 7, wherein an average particle diameter of the carbon powder is 1 to 40 µm.
上記炭素源ポリマーは、フェノール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、スチレン−ブタジエン共重合樹脂、アクリルニトリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエチレン、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、及び、塩化ビニル樹脂のうちの少なくとも１種である請求項１〜９のいずれか１に記載のハニカム構造体の製造方法。 The silicon carbide raw material composition includes at least a carbon source polymer,
The carbon source polymer is at least one of phenol resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, styrene-butadiene copolymer resin, acrylonitrile resin, styrene resin, polyethylene, furan resin, polyimide resin, and vinyl chloride resin. The method for manufacturing a honeycomb structured body according to any one of claims 1 to 9.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016052459A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052467A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052457A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052461A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| CN116120069A (en) * | 2022-12-28 | 2023-05-16 | 大莲电瓷（福建）有限公司 | Silicon carbide honeycomb ceramic and preparation method thereof |
| CN116120069B (en) * | 2022-12-28 | 2024-04-26 | 大莲电瓷（福建）有限公司 | Silicon carbide honeycomb ceramic and preparation method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190779A (en) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | カネボウ株式会社 | Manufacture of silicon carbide porous body |
| JPH1052618A (en) * | 1995-08-22 | 1998-02-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Honeycomb structure, its manufacture and application, and heating device |
| WO2005082809A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
-
2008
- 2008-10-31 JP JP2008281308A patent/JP2009256175A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190779A (en) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | カネボウ株式会社 | Manufacture of silicon carbide porous body |
| JPH1052618A (en) * | 1995-08-22 | 1998-02-24 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Honeycomb structure, its manufacture and application, and heating device |
| WO2005082809A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016052459A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052467A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052457A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| WO2016052461A1 (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | イビデン株式会社 | Method for producing honeycomb filter |
| JP2016069208A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | イビデン株式会社 | Method for manufacturing honeycomb filter |
| JP2016067992A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | イビデン株式会社 | Manufacturing method of honeycomb filter |
| JP2016067993A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | イビデン株式会社 | Manufacturing method of honeycomb filter |
| JP2016067994A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | イビデン株式会社 | Manufacturing method of honeycomb filter |
| CN116120069A (en) * | 2022-12-28 | 2023-05-16 | 大莲电瓷（福建）有限公司 | Silicon carbide honeycomb ceramic and preparation method thereof |
| CN116120069B (en) * | 2022-12-28 | 2024-04-26 | 大莲电瓷（福建）有限公司 | Silicon carbide honeycomb ceramic and preparation method thereof |
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