JP2010024072A - Honeycomb assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のハニカム分体が接合材層で接合されてなるハニカム集合体に関する。 The present invention relates to a honeycomb aggregate formed by bonding a plurality of honeycomb bodies with a bonding material layer.
内燃機関、ボイラー、化学反応機器、燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体、排ガス中のスス等の微粒子(特にディーゼルエンジンからの排気ガス中の微粒子物質(PM))の捕集フィルタ(以下、DPFという)等には、セラミックス製のハニカム構造体が用いられている。 Catalytic carrier utilizing catalytic action of internal combustion engine, boiler, chemical reaction equipment, fuel cell reformer, etc., particulates such as soot in exhaust gas (particularly particulate matter (PM) in exhaust gas from diesel engine) A ceramic honeycomb structure is used for a collection filter (hereinafter referred to as DPF).
セラミックス製のハニカム構造体は、一般に、多孔質のセラミックスよりなり、流体の流路となる複数のセルをセル壁で区画するハニカム体と、端面が市松模様状を呈するように隣接するセルが互いに反対側となる端部を封止するセラミックスよりなる封止部と、を有している。セラミックス製のハニカム構造体よりなるDPFは、ハニカム体のセルを区画するセル壁を排気ガスが通過するウォールフロー型の触媒として用いられている。ウォールフロー型の触媒は、セル壁に形成された連続した細孔を排気ガスが通過し、細孔を通過できない排気ガス中のPMを捕集する。 A honeycomb structure made of a ceramic is generally made of porous ceramics, and a honeycomb body in which a plurality of cells serving as fluid flow paths are partitioned by cell walls, and adjacent cells such that end faces form a checkered pattern are mutually connected. And a sealing portion made of ceramics for sealing the end portion on the opposite side. A DPF made of a ceramic honeycomb structure is used as a wall flow type catalyst in which exhaust gas passes through cell walls defining cells of the honeycomb body. The wall flow type catalyst collects PM in the exhaust gas through which the exhaust gas passes through the continuous pores formed in the cell wall and cannot pass through the pores.
このDPFを構成可能なセラミックス製のハニカム構造体は、たとえば、特許文献1〜2に開示されている。 A ceramic honeycomb structure which can constitute the DPF is disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2.
特許文献1には、多孔質セラミックスからなる柱状体のハニカム構造体であって、貫通孔(セル)の長手方向に垂直な断面の最長辺の長さl(mm)と、柱状体の長手方向の長さL(mm)とが、60≦L/l≦500であり、かつ、セルの内壁の面粗度Raが、Ra≦100μmであるハニカム構造体が記載されている。さらに、特許文献1には、ハニカム構造体のハニカム体を一体で形成すること、及びセラミックス部材(ハニカム分体)を組み合わせてハニカム体を形成すること、が記載されている。 Patent Document 1 discloses a columnar honeycomb structure made of porous ceramics having a length l (mm) of the longest side of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a through-hole (cell) and the longitudinal direction of the columnar body. Describes a honeycomb structure in which the length L (mm) of the cell is 60 ≦ L / l ≦ 500, and the surface roughness Ra of the inner wall of the cell is Ra ≦ 100 μm. Furthermore, Patent Document 1 describes that a honeycomb body of a honeycomb structure is integrally formed and that a honeycomb body is formed by combining ceramic members (honeycomb segments).
特許文献2には、多孔質セラミックス焼結体からなる複数の柱状ハニカムフィルタ(ハニカム分体)の外周面同士をセラミックス質シール材層を介して接着して一体化してなり、ハニカムフィルタの長さLと、断面積Sとの比L/Sが、0.06(mm/mm2)〜0.75(mm/mm2)であるセラミックスフィルタ集合体(ハニカム集合体)が記載されている。 In Patent Document 2, the outer peripheral surfaces of a plurality of columnar honeycomb filters (honeycomb halves) made of a porous ceramic sintered body are bonded and integrated with each other through a ceramic sealing material layer. A ceramic filter aggregate (honeycomb aggregate) in which a ratio L / S between L and a cross-sectional area S is 0.06 (mm / mm 2 ) to 0.75 (mm / mm 2 ) is described.
しかし、特許文献1に記載の一体で形成されたハニカム構造体は、その製造(成型)が困難であるという問題があった。さらに、熱による体積変化を生じたときに、外周部近傍では軸心部からの体積変化が蓄積されており、体積変化量が大きくなり、クラックが発生しやすくなっていた。 However, the integrally formed honeycomb structure described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to manufacture (mold) it. Further, when a volume change due to heat occurs, the volume change from the axial center is accumulated in the vicinity of the outer peripheral portion, and the volume change amount becomes large and cracks are likely to occur.
また、引用文献2に記載のハニカム集合体は、ハニカム分体の長さと断面積の範囲が規定されており、断面積の大きなハニカム集合体を製造しようとすると、多数のハニカム分体が必要となり、接合に要するコストが増加するとともに、接合材層が増加してDPFとしての有効面積が小さくなるという問題があった。具体的には、引用文献2の実施例では、20mm角の柱状のハニカム分体が記載されており、このサイズのハニカム分体からφ30.48cm(12インチ)のハニカム集合体を作成するためには、およそ225本のハニカム分体が必要となっている。 In addition, the honeycomb aggregate described in the cited document 2 defines the length of the honeycomb aggregate and the range of the cross-sectional area, and many honeycomb aggregates are required to manufacture a honeycomb aggregate having a large cross-sectional area. There is a problem that the cost required for bonding increases and the bonding material layer increases and the effective area as the DPF becomes small. Specifically, in the example of the cited document 2, a 20 mm square columnar honeycomb segment is described, and a honeycomb aggregate having a diameter of 30.48 cm (12 inches) is prepared from a honeycomb segment of this size. Requires about 225 honeycomb segments.
さらに、引用文献2に記載のハニカム集合体は、ハニカム分体の長さと断面積の範囲を規定することで、それぞれのハニカム分体内での温度ムラの発生が抑えられるが、さらなる特性の向上(ハニカム構造体(集合体)の耐熱衝撃性の向上)も求められている。
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、耐熱衝撃性に優れたハニカム集合体を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said actual condition, and makes it a subject to provide the honeycomb aggregate | assembly excellent in the thermal shock resistance.
上記課題を解決するために本発明者らは、ハニカム分体を接合してなるハニカム集合体に関して検討を重ねた結果本発明をなすに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made a study of the present invention as a result of repeated studies on a honeycomb aggregate formed by bonding honeycomb aggregates.
すなわち、本発明のハニカム集合体は、多孔質のセラミックスよりなり軸方向にのびる多数のセルが区画された略柱状のハニカム分体と、ハニカム分体を接合する接合材層と、を有し、多数のセルを区画するセル壁をガスが通過するウォールフロー型のハニカム集合体において、多孔質のセラミックスが、SiCよりなるセラミックス粉末と、セラミックス粉末を構成するSiC粒子同士を結合するSiCよりなる結合材と、を有し、略柱状のハニカム分体の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.01(mm/mm2)以上であることを特徴とする。 That is, the honeycomb aggregate of the present invention includes a substantially columnar honeycomb segment made of porous ceramics and having a plurality of cells extending in the axial direction, and a bonding material layer for joining the honeycomb segments, In a wall-flow type honeycomb assembly in which gas passes through cell walls that partition a large number of cells, the porous ceramic is a bond made of SiC that combines ceramic powder made of SiC and SiC particles constituting the ceramic powder. A ratio (L / S) of an axial length (L) of the substantially columnar honeycomb body and a cross-sectional area (S) in a cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body, It is 0.01 (mm / mm 2 ) or more.
本発明のハニカム集合体は、SiC粒子を、粒子と同じSiCよりなる結合材が結合した構成となっている。つまり、SiC粒子とSiC結合材とがネックを形成している。つまり、SiC粒子が焼結した場合にはSiC粒子同士の間のネックが異常粒成長の原因となっていたが、本発明ではこのような異常粒成長が生じないために、均一な組織となっている。この結果、本発明のハニカム集合体は、多孔質のセラミックスが強度に優れたものとなり、この結果、耐熱衝撃性に優れたものとなっている。 The honeycomb aggregate of the present invention has a configuration in which SiC particles are combined with a binder made of the same SiC as the particles. That is, the SiC particles and the SiC binding material form a neck. That is, when the SiC particles are sintered, the necks between the SiC particles cause abnormal grain growth. In the present invention, however, such abnormal grain growth does not occur, and thus a uniform structure is obtained. ing. As a result, in the honeycomb aggregate of the present invention, the porous ceramic has excellent strength, and as a result, has excellent thermal shock resistance.
また、本発明のハニカム集合体は、略柱状のハニカム分体が接合材層で接合されてなる。このような構成となることで、それぞれのハニカム分体で熱による体積変化が生じても、特定のハニカム分体にその体積変化が蓄積されないため、クラックが発生しなくなっている。さらに、ハニカム分体の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.01(mm/mm2)以上と規定されたことで、フィルタとして十分な性能を確保しつつ、かつ製造性に優れたハニカム集合体となっている。 Further, the honeycomb aggregate of the present invention is formed by joining substantially columnar honeycomb aggregates with a bonding material layer. With such a configuration, even if a volume change due to heat occurs in each honeycomb body, the volume change is not accumulated in the specific honeycomb body, so that cracks do not occur. Furthermore, the ratio (L / S) between the axial length (L) of the honeycomb body and the cross-sectional area (S) in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is 0.01 (mm / mm 2). ) By being defined as above, the honeycomb aggregate is excellent in manufacturability while ensuring sufficient performance as a filter.
本発明のハニカム集合体は、多孔質のセラミックスよりなり軸方向にのびる多数のセルが区画された略柱状のハニカム分体と、ハニカム分体を接合する接合材層と、を有し、多数のセルを区画するセル壁をガスが通過するウォールフロー型のハニカム集合体である。ウォールフロー型のハニカム集合体は、セルを区画するセル壁の細孔をガスが通過するときに、細孔径よりも大きな粒子が捕捉される。 The honeycomb aggregate of the present invention includes a substantially columnar honeycomb segment made of porous ceramics and having a plurality of cells extending in the axial direction, and a bonding material layer for joining the honeycomb segments, This is a wall flow type honeycomb aggregate in which gas passes through the cell walls defining the cells. In the wall flow type honeycomb aggregate, when the gas passes through the pores of the cell walls that define the cells, particles larger than the pore diameter are captured.
本発明のハニカム集合体は、ハニカム分体が接合材層で接合されており、大型のハニカム集合体を精度良く製造できる。さらに、本発明のハニカム集合体はハニカム分体が接合材層で接合されており、それぞれのハニカム分体が熱による体積変化を生じたときに、それぞれのハニカム分体の体積変化量が限定され、クラックが発生しなくなる。 In the honeycomb aggregate of the present invention, the honeycomb aggregate is bonded with the bonding material layer, and a large honeycomb aggregate can be manufactured with high accuracy. Further, in the honeycomb aggregate of the present invention, the honeycomb aggregates are bonded with the bonding material layer, and when the respective honeycomb aggregates undergo a volume change due to heat, the volume change amount of each honeycomb aggregate is limited. No cracks.
そして、本発明のハニカム集合体は、多孔質のセラミックスが、SiCよりなるセラミックス粉末と、セラミックス粉末を構成するSiC粒子同士を結合するSiCよりなる結合材と、を有する。 In the honeycomb aggregate of the present invention, the porous ceramic includes ceramic powder made of SiC, and a binder made of SiC that bonds SiC particles constituting the ceramic powder.
本発明のハニカム集合体は、隣接するSiC粒子が結合材で固定された構成となっている。このような構成となっていることにより、多孔質セラミックスにおける細孔設計の自由度が向上している。つまり、細孔となるセラミックス粒子間のすき間の大きさ及び分布を容易に制御できる。そして、この細孔を均一な状態でもつ多孔質セラミックスを得ることができる。 The honeycomb aggregate of the present invention has a configuration in which adjacent SiC particles are fixed with a binder. With such a configuration, the degree of freedom in pore design in the porous ceramic is improved. That is, the size and distribution of the gaps between the ceramic particles that become the pores can be easily controlled. And the porous ceramics which have this pore in a uniform state can be obtained.
本発明のハニカム集合体は、SiC粉末をSiC結合材で結合している。すなわち、粒子と結合材とが同じ材質となっており、SiC粒子と結合材との界面での剥離が生じにくくなり、接合性が向上している。すなわち、ハニカム分体を構成する多孔質のセラミックス自身の強度が向上し、耐熱衝撃性に優れたものとなっている。 In the honeycomb aggregate of the present invention, SiC powder is bonded with a SiC binder. That is, the particles and the binder are made of the same material, and peeling at the interface between the SiC particles and the binder is less likely to occur, and the bondability is improved. That is, the strength of the porous ceramic itself constituting the honeycomb body is improved and the thermal shock resistance is excellent.
さらに、本発明のハニカム集合体は、多数の微細な細孔を有しており、この細孔がハニカム集合体の熱膨張(収縮)時の体積変化を緩衝する。これにより、本発明のハニカム集合体は、さらに、セラミックス粒子の体積変化を緩衝することができる。 Furthermore, the honeycomb aggregate of the present invention has a large number of fine pores, and these pores buffer the volume change when the honeycomb aggregate is thermally expanded (contracted). Thereby, the honeycomb aggregate of the present invention can buffer the volume change of the ceramic particles.
そして、本発明のハニカム集合体では、略柱状のハニカム分体の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.01以上である。ハニカム分体の軸方向の長さと断面積との比が0.01(mm/mm2)以上となることで、耐熱性と製造性とに優れたハニカム集合体となる。なお、略柱状のハニカム分体とは、ハニカム分体の見かけ上の形状である。また、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積とは、見かけ上の断面積であって、軸方向に垂直な断面における外周部の内部の面積を示す。 In the honeycomb aggregate of the present invention, the ratio (L / S) between the axial length (L) of the substantially columnar honeycomb segment and the cross-sectional area (S) in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb segment. ) Is 0.01 or more. When the ratio of the axial length and the cross-sectional area of the honeycomb segment is 0.01 (mm / mm 2 ) or more, the honeycomb aggregate is excellent in heat resistance and manufacturability. In addition, the substantially columnar honeycomb segment is an apparent shape of the honeycomb segment. In addition, the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is an apparent cross-sectional area and indicates the area inside the outer peripheral portion in the cross section perpendicular to the axial direction.
ハニカム分体のL/Sが0.01(mm/mm2)未満となる(ハニカム分体の断面積が大きくなる)と、ハニカム分体の断面において部分的に温度差が大きくなり(温度ムラが発生し)、熱衝撃時等にクラックが発生しやすくなる。 When the L / S of the honeycomb body is less than 0.01 (mm / mm 2 ) (the cross-sectional area of the honeycomb body increases), the temperature difference partially increases in the cross section of the honeycomb body (temperature unevenness). And cracks are likely to occur during thermal shock.
ハニカム分体のL/Sは、0.01(mm/mm2)以上であればよく、その上限が限定されるものではないが、実用上、0.75(mm/mm2)以下であることが好ましい。ハニカム分体のL/Sが0.75(mm/mm2)を超える(ハニカム分体の断面積が小さくなる)と、所定の断面積のハニカム集合体を得るために要求されるハニカム分体の数が多くなり、ハニカム分体の接合に要するコストが増加する。さらに、フィルタとしての有効面積が小さくなり、微細な粒子を捕集しにくくなる。より好ましいハニカム分体のL/Sは、0.03〜0.25(mm/mm2)である。 The L / S of the honeycomb body may be 0.01 (mm / mm 2 ) or more, and the upper limit thereof is not limited, but is practically 0.75 (mm / mm 2 ) or less. It is preferable. When the L / S of the honeycomb body exceeds 0.75 (mm / mm 2 ) (the cross-sectional area of the honeycomb body becomes small), the honeycomb body required to obtain a honeycomb aggregate having a predetermined cross-sectional area Increases the cost required for joining the honeycomb segments. Furthermore, the effective area as a filter becomes small and it becomes difficult to collect fine particles. The L / S of the more preferable honeycomb segment is 0.03 to 0.25 (mm / mm 2 ).
ハニカム分体のL/Sは、Lが150mm以下の場合には、0.02〜0.05(mm/mm2)であることが好ましく、0.03〜0.05(mm/mm2)であることがより好ましい。また、ハニカム分体のL/Sは、Lが150mmを超える場合には、0.01〜0.04(mm/mm2)であることが好ましく、0.01〜0.03(mm/mm2)であることがより好ましい。 L / S of the honeycomb chromatid, if L is 150mm or less is preferably 0.02~0.05 (mm / mm 2), 0.03~0.05 (mm / mm 2) It is more preferable that The L / S of the honeycomb segment is preferably 0.01 to 0.04 (mm / mm 2 ) when L exceeds 150 mm, and preferably 0.01 to 0.03 (mm / mm). 2 ) is more preferable.
本発明において、ハニカム分体の形状は特に限定されるものではないが、製造の容易さ等から、軸方向に垂直な断面での外形が方形状の角柱状を有することが好ましい。軸方向に垂直な断面での外形が正方形状の角柱状を有することがさらに好ましい。 In the present invention, the shape of the honeycomb body is not particularly limited, but it is preferable that the outer shape in a cross section perpendicular to the axial direction has a rectangular column shape from the viewpoint of ease of manufacture. It is further preferable that the outer shape in a cross section perpendicular to the axial direction has a square columnar shape.
本発明において、ハニカム集合体が複数の断面形状の異なるハニカム分体を有する場合には、略柱状のハニカム分体の比(L/S)は、最も数が多いハニカム分体の断面積、全てのハニカム分体の平均断面積、軸心部に位置するハニカム分体の断面積、のいずれかひとつに基づいて求めることができる。所定の断面積のハニカム分体を複数製造し、それぞれを接合材で接合した後に外周形状を成形する場合には、所定の断面積のハニカム分体から比(L/S)を求めることができる。 In the present invention, when the honeycomb aggregate has a plurality of honeycomb segments having different cross-sectional shapes, the ratio of the substantially columnar honeycomb segments (L / S) is the cross-sectional area of the honeycomb segment having the largest number, It can be determined based on one of the average cross-sectional area of the honeycomb body and the cross-sectional area of the honeycomb body located at the axial center. When a plurality of honeycomb bodies having a predetermined cross-sectional area are manufactured and the outer peripheral shape is formed after each is joined with a bonding material, the ratio (L / S) can be obtained from the honeycomb bodies having a predetermined cross-sectional area. .
多孔質のセラミックスは、セラミックス粉末と、Si3N4粉末と、C粉末と、が混合した状態で熱処理が施されてなることが好ましい。Si3N4粉末のSi3N4とC粉末のCとが熱処理の熱により反応を生じ、結合材となるSiCを生成する。 The porous ceramic is preferably subjected to a heat treatment in a state where ceramic powder, Si 3 N 4 powder, and C powder are mixed. The Si 3 N 4 powder Si 3 N 4 and the C powder C react with each other by heat of heat treatment to generate SiC as a binder.
各粉末の混合粉末の熱処理温度は限定されるものではないが、SiCが焼結する温度(2300℃)よりも低い温度であることが好ましく、1500〜1850℃であることがより好ましい。1500〜1850℃で熱処理を施しても、セラミックス粉末は焼結せずに異常粒成長が生じない。熱処理温度が1500℃未満では、SiCの生成反応がほとんど進行せず、1850℃を超えるとSiC粉末の焼結が進行しやすくなる。 Although the heat processing temperature of the mixed powder of each powder is not limited, It is preferable that it is a temperature lower than the temperature (2300 degreeC) which SiC sinters, and it is more preferable that it is 1500-1850 degreeC. Even if heat treatment is performed at 1500 to 1850 ° C., the ceramic powder is not sintered and abnormal grain growth does not occur. When the heat treatment temperature is less than 1500 ° C., the SiC formation reaction hardly proceeds, and when it exceeds 1850 ° C., the sintering of the SiC powder easily proceeds.
本発明において、それぞれのハニカム分体に形成されたセルの大きさ(セル形状)は、同じであっても、異なっていても、いずれでもよい。それぞれのセラミックス分体のセルの大きさ(セル形状)は、同じであることが好ましい。 In the present invention, the size (cell shape) of the cells formed in each honeycomb body may be the same or different. The size (cell shape) of each ceramic segment cell is preferably the same.
本発明において、ハニカム分体を接合する接合材層についても、従来公知の接合材を用いて形成することができる。この接合材としては、たとえば、SiC系接合材を用いることができる。ハニカム分体を接合材で接合したときにハニカム分体の間に形成される接合材層は、0.5〜5mmの厚さで形成することが好ましい。 In the present invention, the bonding material layer for bonding the honeycomb bodies can also be formed using a conventionally known bonding material. As this bonding material, for example, a SiC-based bonding material can be used. The bonding material layer formed between the honeycomb bodies when the honeycomb bodies are bonded with the bonding material is preferably formed with a thickness of 0.5 to 5 mm.
本発明のハニカム集合体は、周方向の外周面上に、0.5mm以上の厚さの外周材層を有することが好ましい。外周材層をもつことで、ハニカム集合体をDPFなどに使用したときに生じる形状変化が抑えられる。具体的には、ハニカム集合体をDPFなどの用途に使用したときに、ハニカム集合体は高熱にさらされる。そして、ハニカム集合体は、熱膨張を生じる。外周材層をもつことでこの熱膨張を抑えることができる。外周材層を構成する材質は、従来公知の材質を用いることができる。たとえば、SiC、シリカ系化合物、チタン酸アルミニウムなどのアルミナ系化合物などを用いることができる。 The honeycomb aggregate of the present invention preferably has an outer peripheral material layer having a thickness of 0.5 mm or more on the outer peripheral surface in the circumferential direction. By having the outer peripheral material layer, the shape change that occurs when the honeycomb aggregate is used for a DPF or the like can be suppressed. Specifically, when the honeycomb aggregate is used for applications such as DPF, the honeycomb aggregate is exposed to high heat. And a honeycomb aggregate produces thermal expansion. This thermal expansion can be suppressed by having the outer peripheral material layer. A conventionally known material can be used as the material constituting the outer peripheral material layer. For example, SiC, silica compounds, alumina compounds such as aluminum titanate, and the like can be used.
また、外周材層は、ハニカム集合体の形状により異なるため、その厚さが一概に決定できるものではないが、たとえば、0.5mm以上の厚さで形成することが好ましい。さらに好ましくは、0.5〜5.0mmである。 In addition, since the thickness of the outer peripheral material layer varies depending on the shape of the honeycomb aggregate, the thickness of the outer peripheral material layer cannot be determined unconditionally. More preferably, it is 0.5-5.0 mm.
本発明のハニカム集合体は、DPFに用いることが好ましい。本発明のハニカム集合体は、隔壁部と封止部とを備えたことで、隔壁部のセルを区画するセル壁を排気ガス(気体)が通過するウォールフロー型のフィルタ触媒として用いることができ、このようなフィルタ触媒のうち特に、DPFとして用いることが好ましい。 The honeycomb aggregate of the present invention is preferably used for DPF. The honeycomb aggregate of the present invention includes a partition wall and a sealing portion, so that it can be used as a wall flow type filter catalyst through which exhaust gas (gas) passes through a cell wall that partitions the cells of the partition wall. Of these filter catalysts, it is particularly preferable to use as a DPF.
本発明のハニカム集合体をDPFとして用いるときに、少なくとも隔壁部の細孔表面に、アルミナ等よりなる多孔質酸化物、Pt,Pd,Rh等の触媒金属の少なくともひとつを担持したことが好ましい。これらの物質を担持したことで、DPFとしてパティキュレートなどの浄化性能が向上する。 When the honeycomb aggregate of the present invention is used as a DPF, it is preferable to support at least one of a porous oxide made of alumina or the like and a catalyst metal such as Pt, Pd, or Rh on at least the pore surfaces of the partition walls. By carrying these substances, purification performance such as particulates as DPF is improved.
本発明のハニカム集合体は、その外周形状が特に限定されるものではなく、従来公知の形状とすることができる。たとえば、断面が真円や楕円の略円柱状、断面が方形や多角形の角柱状とすることができ、より好ましくφ140mm、軸方向の長さが150mmの円柱形状である。 The outer peripheral shape of the honeycomb aggregate of the present invention is not particularly limited, and can be a conventionally known shape. For example, the cross section can be a substantially circular or elliptical columnar shape, and the cross section can be a square or polygonal prismatic shape, more preferably a cylindrical shape having a diameter of 140 mm and an axial length of 150 mm.
本発明のハニカム集合体の製造方法は、特に限定されるものではないが、たとえば、以下の製造方法で製造することができる。 Although the manufacturing method of the honeycomb aggregate of the present invention is not particularly limited, for example, it can be manufactured by the following manufacturing method.
まず、軸方向にセルが区画された略角柱状のハニカム分体を、従来公知の製造方法で製造する。そして、焼成したときにハニカム分体を構成するセラミックスを主成分とするセラミックスを形成できる粘土(スラリー)を調製し、この粘土をハニカム分体の接合体のセルの端部に注入する。この粘土の注入は、それぞれの端面が市松模様をなすようになされることが好ましい。このとき、さらに、ハニカム集合体の外周面を区画するセルには、その両端に粘土を注入することが好ましい。 First, a substantially prismatic honeycomb segment having cells partitioned in the axial direction is manufactured by a conventionally known manufacturing method. Then, clay (slurry) capable of forming ceramics mainly composed of ceramics constituting the honeycomb body when fired is prepared, and this clay is injected into the end of the cell of the bonded body of the honeycomb body. It is preferable that the clay is injected such that each end face has a checkered pattern. At this time, it is preferable that clay is injected into both ends of the cells that define the outer peripheral surface of the honeycomb aggregate.
粘土が注入された成形体を加熱焼成して、セルの端部に0.5mm以上の封止部を形成されたハニカム分体が製造する。 The formed body into which clay has been injected is heated and fired to produce a honeycomb body in which a sealing portion of 0.5 mm or more is formed at the end of the cell.
その後、成形体の外周面に従来公知の接合材(たとえば、SiC系接合材)を塗布し、塗布面に別のハニカム分体を貼り合わせていき、加熱焼成する。 Thereafter, a conventionally known bonding material (for example, SiC-based bonding material) is applied to the outer peripheral surface of the formed body, and another honeycomb segment is bonded to the coated surface, followed by heating and firing.
つづいて、焼成体の周方向の外周面を切削等の手段で成形する。この成形は、両端に封止部が形成されたセルが外周面を形成するようにすることが好ましい。 Subsequently, the outer peripheral surface in the circumferential direction of the fired body is formed by means such as cutting. In this molding, it is preferable that the cells having the sealing portions at both ends form the outer peripheral surface.
そして、周方向の外周面に、SiCを主成分とする外周材スラリーを塗布し、乾燥、焼成して外周材層を形成する。このようにして、本発明のハニカム集合体を製造できる。 And the outer peripheral material slurry which has SiC as a main component is apply | coated to the outer peripheral surface of the circumferential direction, and it dries and bakes and forms an outer peripheral material layer. Thus, the honeycomb aggregate of the present invention can be manufactured.
以下、実施例を用いて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described using examples.
本発明の実施例として、DPF用ハニカム集合体を製造した。 As an example of the present invention, a DPF honeycomb aggregate was manufactured.
(実施例1)
実施例のDPF用ハニカム集合体の製造方法を以下に示す。
Example 1
A method for manufacturing the DPF honeycomb aggregate of the example will be described below.
まず、平均粒径12μmのSiC粉末75重量部、平均粒径10μmのSi3N4粉末20重量部、平均粒径15μmのC粉末5重量部を秤量し、有機バインダとしてメチルセルロースを加えたものに水を加えて適度の粘性にしたものに界面活性剤を加えて混合、混練した。得られた粘土を所定の形状の開口部を備えた型を用いて押出成形法で成形し、乾燥した。この成形体は、断面が正方形の角柱状をなし、かつ断面が正方形状に区画されたセルをもつ。 First, 75 parts by weight of SiC powder having an average particle diameter of 12 μm, 20 parts by weight of Si 3 N 4 powder having an average particle diameter of 10 μm, and 5 parts by weight of C powder having an average particle diameter of 15 μm were weighed, and methyl cellulose was added as an organic binder. A surfactant was added to what was made moderate viscosity by adding water and mixed and kneaded. The obtained clay was molded by an extrusion method using a mold having an opening of a predetermined shape and dried. This molded body has a prismatic shape with a square cross section, and has cells with a square cross section.
乾燥後、成形体の製造に用いた粘土を、乾燥させた成形体の両端の端部から所定のセルに注入し、80℃で乾燥させた。ここで、所定のセルとは、粘土が注入されたセルが市松模様状をなすようにもうけられている。また、セルの一方の端部または他方の端部のみに粘土が注入された。 After drying, the clay used for the production of the molded body was poured into predetermined cells from both ends of the dried molded body and dried at 80 ° C. Here, the predetermined cell is formed so that the cell into which the clay is injected has a checkered pattern. Also, clay was injected only into one end or the other end of the cell.
その後、2300℃でセルにスラリーが注入された成形体を熱処理して成形体を焼成した。これにより、ハニカム分体2が製造できた。 Thereafter, the molded body in which the slurry was injected into the cell was heat-treated at 2300 ° C., and the molded body was fired. Thereby, the honeycomb segment 2 was manufactured.
製造されたハニカム分体2は、軸方向に垂直な断面が1辺:35mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):1225mm2)、軸方向長さ(L)が152mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体2のL/Sは0.12(mm/mm2)である。ハニカム分体2を図1に示した。 The manufactured honeycomb body 2 has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 35 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 1225 mm 2 ), and the axial length (L) is 152 mm. It is formed in a substantially prismatic shape. The L / S of the honeycomb segment 2 is 0.12 (mm / mm 2 ). The honeycomb body 2 is shown in FIG.
図1に示したように、製造されたハニカム分体2は、端面が市松模様状をなすように、封止材3が封入されている。 As shown in FIG. 1, the manufactured honeycomb body 2 is encapsulated with a sealing material 3 so that the end face has a checkered pattern.
そして、ハニカム分体2同士をSiC系接合材で接合した。このSiC系接合材は、平均粒径(D50)が38μmのSiC粉末(粗大粉末)(信濃電気製錬株式会社製、商品名:GP#400)35重量部、D50が1.0μmのSiC粉末(微細粉末)(信濃電気製錬株式会社製、商品名:SER−A10)29重量部、繊維長が1mm以下のムライトよりなる無機繊維(新日化サーマルセラミックス株式会社製、商品名:SC1260−A10)10重量部、1.5wt%でカルボキシルメチルセルロース(CMC)を含む水溶液よりなる有機バインダ(ダイセル化学工業株式会社製、商品名:DN400H)10重量部、コロイダルシリカよりなる無機バインダ(日産化学工業株式会社製、商品名:スノーテックスO)16重量部、を秤量し、混練して製造された。 Then, the honeycomb bodies 2 were bonded together with a SiC bonding material. This SiC-based bonding material is composed of 35 parts by weight of SiC powder (coarse powder) having an average particle diameter (D50) of 38 μm (trade name: GP # 400, manufactured by Shinano Denki Smelting Co., Ltd.) and SiC powder having D50 of 1.0 μm. (Fine powder) (Shinano Denki Smelting Co., Ltd., trade name: SER-A10) 29 parts by weight, inorganic fiber made of mullite with a fiber length of 1 mm or less (Shin Nikka Thermal Ceramics Co., Ltd., trade name: SC1260-) A10) 10 parts by weight, an organic binder made of an aqueous solution containing 1.5% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., trade name: DN400H), 10 parts by weight of an inorganic binder made of colloidal silica (Nissan Chemical Industries) 16 parts by weight manufactured by Co., Ltd. and trade name: Snowtex O) were weighed and kneaded.
接合材による接合は、厚さが1.0±0.5mmとなるように接合材をハニカム分体2の外周面に塗布した後、別のハニカム分体2をこの面にすりあわせて接合した。この接合を繰り返して、断面が正方形をなすように16個のハニカム分体2を接合し、80℃で乾燥した。ハニカム分体2の接合体の端面を図2に示した。 In the bonding with the bonding material, the bonding material was applied to the outer peripheral surface of the honeycomb body 2 so that the thickness was 1.0 ± 0.5 mm, and another honeycomb body 2 was then bonded to this surface. . This joining was repeated, and 16 honeycomb bodies 2 were joined so that the cross section was a square, and dried at 80 ° C. The end face of the joined body of the honeycomb segment 2 is shown in FIG.
そして、この接合体を電動ノコギリを用いて切削して外周形状を成形した。電動ノコギリによる切削は、両端部に封止材が形成されたセルが外周面を形成する略円柱状をなすようになされた。 Then, this joined body was cut using an electric saw to form an outer peripheral shape. The cutting with the electric saw was made so that the cell in which the sealing material was formed at both ends formed a substantially cylindrical shape forming the outer peripheral surface.
つづいて、外周材スラリーを調製した。外周材スラリーは、平均粒径20μmのSiC粉末50重量部、平均粒径1μmの球状シリカ粉末19重量部、バインダとして1.26wt%のCMC溶液25重量部、及び分散剤としてアニオン系分散剤1重量部、結合剤としてコロイダルシリ力5重量部、を十分に混合して調製された。 Subsequently, a peripheral material slurry was prepared. The outer peripheral material slurry was composed of 50 parts by weight of SiC powder having an average particle diameter of 20 μm, 19 parts by weight of spherical silica powder having an average particle diameter of 1 μm, 25 parts by weight of a 1.26 wt% CMC solution as a binder, and an anionic dispersant 1 as a dispersant. It was prepared by thoroughly mixing parts by weight and 5 parts by weight of colloidal shear force as a binder.
そして、研削後の焼成体に調製された外周材スラリーを、切削体の外周面に塗布し、80℃で乾燥した後に850℃で加熱して接合材及びスラリーを固化させた。これにより、外周面上に厚さが1.5mmの外周材層4が形成できた。 And the outer periphery material slurry prepared to the sintered body after grinding was apply | coated to the outer peripheral surface of the cutting body, and it dried at 80 degreeC, Then, it heated at 850 degreeC and solidified the joining material and slurry. Thereby, the outer peripheral material layer 4 having a thickness of 1.5 mm could be formed on the outer peripheral surface.
以上により、本実施例のハニカム集合体1を製造することができた。本実施例のハニカム集合体1をその端面で図3に示した。 As described above, the honeycomb aggregate 1 of this example could be manufactured. The honeycomb aggregate 1 of this example is shown in FIG. 3 at its end face.
本実施例のハニカム集合体1は、複数の断面正方形の略柱状のハニカム分体2が接合材層5を介して接合され、周方向の外周に外周材層4が形成されてなっている。そして、ハニカム分体2の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.12(mm/mm2)となっている。 In the honeycomb aggregate 1 of the present embodiment, a plurality of substantially columnar honeycomb aggregates 2 having a square cross section are bonded via a bonding material layer 5, and an outer peripheral material layer 4 is formed on the outer periphery in the circumferential direction. The ratio (L / S) between the axial length (L) of the honeycomb body 2 and the cross-sectional area (S) in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is 0.12 (mm / mm). 2 ).
(実施例2)
本実施例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、実施例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Example 2)
The present example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本実施例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:50mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):2500mm2)、軸方向長さ(L)が152mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.06(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 50 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 2500 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 152 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.06 (mm / mm 2 ).
(実施例3)
本実施例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、実施例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Example 3)
The present example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本実施例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:105mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):11025mm2)、軸方向長さ(L)が152mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.01(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 105 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 11025 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 152 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.01 (mm / mm 2 ).
(実施例4)
本実施例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、実施例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
Example 4
The present example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本実施例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:35mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):1225mm2)、軸方向長さ(L)が305mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.25(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 35 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 1225 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 305 mm. L / S of this honeycomb segment is 0.25 (mm / mm 2 ).
(実施例5)
本実施例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、実施例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Example 5)
The present example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本実施例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:50mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):2500mm2)、軸方向長さ(L)が305mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.12(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 50 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 2500 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 305 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.12 (mm / mm 2 ).
(実施例6)
本実施例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、実施例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Example 6)
The present example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本実施例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:105mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):11025mm2)、軸方向長さ(L)が305mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.03(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 105 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 11025 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 305 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.03 (mm / mm 2 ).
(比較例1)
まず、α型炭化珪素粉末51.5重量部とβ型炭化珪素粉末22重量部とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ(メチルセルロース)と水とをそれぞれ6.5重量部、20重量部ずつ加えて混練した。次に、混練物に可塑剤と潤滑剤とを少量加えてさらに混練したものを押出成形して、角柱状の成形体を得た。
(Comparative Example 1)
First, 51.5 parts by weight of α-type silicon carbide powder and 22 parts by weight of β-type silicon carbide powder were wet-mixed, and an organic binder (methyl cellulose) and water were added to 6.5 parts by weight and 20 parts by weight, respectively. Part by part was added and kneaded. Next, a mixture obtained by adding a small amount of a plasticizer and a lubricant to the kneaded product and further kneading was extruded to obtain a prismatic shaped product.
次に、この成形体をマイクロ波乾燥機を用いて乾燥した後、成形体のセルを多孔質SiCセラミックス製の封止用ペーストによって封止した。次いで、再び乾燥機を用いて封止用ペーストを乾燥させた。端面封止工程に続いて、この乾燥体を400℃で脱脂した後、さらにそれを常圧のアルゴン雰囲気下において2200℃で約3時間焼成した。その結果、多孔質SiCセラミックス製のハニカム分体を得た。 Next, after this molded body was dried using a microwave dryer, the cells of the molded body were sealed with a sealing paste made of porous SiC ceramics. Next, the sealing paste was dried again using a dryer. Following the end face sealing step, the dried body was degreased at 400 ° C., and then further baked at 2200 ° C. for about 3 hours in an atmospheric argon atmosphere. As a result, a honeycomb body made of porous SiC ceramics was obtained.
製造されたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:35mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):1225mm2)、軸方向長さ(L)が152mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体2のL/Sは0.12(mm/mm2)である。 The manufactured honeycomb segment has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 35 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 1225 mm 2 ), and the axial length (L) is 152 mm. It is formed in a substantially prismatic shape. The L / S of the honeycomb segment 2 is 0.12 (mm / mm 2 ).
つづいて、セラミックスファイバ(アルミナシリケートセラミックファイバ、ショット含有率3%、繊維長さ0.1mm〜100mm)23.3重量部、平均粒径0.3μmのSiC粉末30.2重量部、無機バインダとしてのシリカゾル(ゾルのSiO2の換算量は30%)7重量部、有機バインダとしてのCMC0.5重量部及び水39重量部を混合・混練した。この混練物を適当な粘度に調整することにより、接合材として使用される接合材ペーストを作製した。 Next, 23.3 parts by weight of ceramic fiber (alumina silicate ceramic fiber, shot content 3%, fiber length 0.1 mm to 100 mm), 30.2 parts by weight of SiC powder having an average particle size of 0.3 μm, as an inorganic binder 7 parts by weight of silica sol (conversion amount of SiO 2 in the sol was 30%), 0.5 part by weight of CMC as an organic binder and 39 parts by weight of water were mixed and kneaded. By adjusting the kneaded material to an appropriate viscosity, a bonding material paste used as a bonding material was produced.
次に、ハニカム分体の外周面に接合材ペーストを厚さが1.0±0.5mmとなるように均一に塗布するとともに、ハニカム分体の外周面同士を互いに密着させた状態で、50℃〜100℃×1時間の条件にて乾燥・硬化させる。そして、ハニカム分体同士を厚さ1.5mmの接合材層を介して接着し、ハニカム分体の集合体である本比較例のハニカム集合体が製造された。 Next, the bonding material paste was uniformly applied to the outer peripheral surface of the honeycomb body so as to have a thickness of 1.0 ± 0.5 mm, and the outer peripheral surfaces of the honeycomb body were in close contact with each other. Drying and curing is performed under the conditions of -100 ° C to 1 hour. Then, the honeycomb aggregates were bonded to each other via a bonding material layer having a thickness of 1.5 mm, and a honeycomb aggregate of this comparative example, which was an aggregate of honeycomb aggregates, was manufactured.
上記したように、本比較例は、特許文献2の実施例1に記載の製造方法により製造されたハニカム集合体である。 As described above, this comparative example is a honeycomb aggregate manufactured by the manufacturing method described in Example 1 of Patent Document 2.
本比較例のハニカム集合体1は、複数の断面正方形の略柱状のハニカム分体2が接合材層5を介して接合され、周方向の外周に外周材層4が形成されてなっている。そして、ハニカム分体2の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.12(mm/mm2)となっている。 In the honeycomb aggregate 1 of this comparative example, a plurality of substantially pillar-shaped honeycomb aggregates 2 having a square cross section are bonded via a bonding material layer 5, and an outer circumferential material layer 4 is formed on the outer periphery in the circumferential direction. The ratio (L / S) between the axial length (L) of the honeycomb body 2 and the cross-sectional area (S) in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is 0.12 (mm / mm). 2 ).
(比較例2)
本比較例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、比較例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Comparative Example 2)
This comparative example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本比較例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:105mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):11025mm2)、軸方向長さ(L)が152mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.01(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this comparative example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 105 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 11025 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 152 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.01 (mm / mm 2 ).
(比較例3)
本比較例は、ハニカム分体2の形状(サイズ)が異なること以外は、比較例1と同様にして製造されたハニカム集合体である。
(Comparative Example 3)
This comparative example is a honeycomb aggregate manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the shape (size) of the honeycomb segment 2 is different.
本比較例に用いられたハニカム分体は、軸方向に垂直な断面が1辺:105mmの正方形状をなし(軸方向に垂直な断面積(S):11025mm2)、軸方向長さ(L)が305mmの略角柱状に形成されている。このハニカム分体のL/Sは0.03(mm/mm2)である。 The honeycomb segment used in this comparative example has a square shape in which the cross section perpendicular to the axial direction is one side: 105 mm (cross sectional area perpendicular to the axial direction (S): 11025 mm 2 ), and the axial length (L ) Is formed in a substantially prismatic shape of 305 mm. The honeycomb segment has an L / S of 0.03 (mm / mm 2 ).
(評価)
各実施例及び比較例のハニカム集合体の評価を行った。
(Evaluation)
The honeycomb aggregates of the examples and comparative examples were evaluated.
(耐久試験)
まず、各実施例及び比較例のハニカム集合体をDPFとして、実際の車両の排気系に設置し、排気ガスを供給した後のクラックの発生状況を確認した。
(An endurance test)
First, the honeycomb aggregates of the examples and comparative examples were set as DPFs in an actual vehicle exhaust system, and the occurrence of cracks after supplying exhaust gas was confirmed.
具体的には、QD32ディーゼルエンジン(日産自動車)を搭載した車両の排気系にハニカム集合体を組み付け、エンジンの回転数を1000、1500、2000、2500、3000rpmにそれぞれ固定した状態でアクセル開度を60%、80%、100%の状態に開き、排気ガスを供給した。一定時間経過した後に集合体を取り出し、目視にてクラックの発生状況を確認した。結果を表1に示した。なお、表1においては、クラックが確認できなかった場合を○、クラックを確認できた場合を×とした。 Specifically, the accelerator opening is set with the honeycomb assembly assembled in the exhaust system of a vehicle equipped with a QD32 diesel engine (Nissan Motor) and the engine speed fixed at 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 rpm, respectively. The exhaust gas was supplied to 60%, 80% and 100%. After a certain period of time, the aggregate was taken out and the occurrence of cracks was confirmed visually. The results are shown in Table 1. In Table 1, the case where a crack was not confirmed was marked with ◯, and the case where a crack was confirmed was marked with x.
表1に示したように、各実施例のハニカム集合体(DPF)では、クラックの発生が確認できなかったが、比較例2〜3のハニカム集合体(DPF)では、ハニカム分体にクラックの発生が確認された。 As shown in Table 1, the occurrence of cracks could not be confirmed in the honeycomb aggregates (DPF) of each example, but in the honeycomb aggregates (DPF) of Comparative Examples 2 to 3, cracks were not observed in the honeycomb aggregate. Occurrence was confirmed.
(曲げ強度)
次に、実施例1及び比較例1のハニカム分体に、3点曲げ試験を施して、それぞれのハニカム分体の強度を測定した。
(Bending strength)
Next, the honeycomb bodies of Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to a three-point bending test, and the strength of each honeycomb body was measured.
3点曲げ試験は、JIS R1601に準拠し、支点間距離40mm、クロスヘッドスピード0.5mm/minで測定した。 The three-point bending test was measured according to JIS R1601 at a fulcrum distance of 40 mm and a crosshead speed of 0.5 mm / min.
実施例のハニカム分体の3点曲げ強度が72MPaだったのに対し、比較例では58MPaであった。このように、実施例1のハニカム分体は、比較例1に比べて、強固で堅牢なものであることが確認された。 The three-point bending strength of the honeycomb body of the example was 72 MPa, while that of the comparative example was 58 MPa. As described above, it was confirmed that the honeycomb segment of Example 1 was stronger and more robust than Comparative Example 1.
(SEM写真)
次に、実施例1及び比較例1のハニカム分体のSEM写真を撮影した。SEM写真を図4〜5に示した。
(SEM photo)
Next, SEM photographs of the honeycomb bodies of Example 1 and Comparative Example 1 were taken. SEM photographs are shown in FIGS.
実施例1及び比較例1のハニカム基材のSEM写真に示したように、実施例1のハニカム分体(を構成する多孔質のSiCセラミックス)は、SiC粒子が均一に残りながら、結合材によるしっかりとしたネックが形成されているのに対し、比較例1のハニカム分体(を構成する多孔質のSiCセラミックス)では、焼結が進むことによる異常粒成長により、不均一な箇所が存在するのが、SEM画像から確認できる。この不均一な箇所は、強度が低く、ハニカム分体(ハニカム集合体)の耐熱衝撃性などの低下の原因となっている。 As shown in the SEM photographs of the honeycomb substrates of Example 1 and Comparative Example 1, the honeycomb segment of Example 1 (the porous SiC ceramics constituting the honeycomb substrate) was formed by the binder while the SiC particles remained uniformly. Whereas a firm neck is formed, in the honeycomb segment of Comparative Example 1 (porous SiC ceramics constituting it), there are non-uniform portions due to abnormal grain growth due to the progress of sintering. This can be confirmed from the SEM image. This non-uniform location is low in strength and causes a decrease in the thermal shock resistance of the honeycomb aggregate (honeycomb aggregate).
さらに、実施例1のSiCセラミックスは、SiCの粒子径が、比較例1の場合よりも小さいことが確認できる。そして、実施例1のハニカム分体は、比較例1のハニカム分体よりも微細な細孔を有していることが確認できる。この微細な細孔により、実施例1は、より微細な粒子を捕捉できるフィルタとなっていることがわかる。 Furthermore, it can be confirmed that the SiC ceramic of Example 1 has a SiC particle size smaller than that of Comparative Example 1. It can be confirmed that the honeycomb segment of Example 1 has finer pores than the honeycomb segment of Comparative Example 1. It can be seen that with these fine pores, Example 1 is a filter that can capture finer particles.
このように、ハニカム分体2の軸方向の長さ(L)と、ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、規定の範囲内にある実施例のハニカム集合体は、フィルタとしての十分な性能を確保しつつ、かつ製造性に優れたハニカム集合体となっている。 Thus, the ratio (L / S) between the axial length (L) of the honeycomb body 2 and the cross-sectional area (S) in the cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is within the specified range. A honeycomb aggregate of a certain example is a honeycomb aggregate excellent in manufacturability while ensuring sufficient performance as a filter.
1:ハニカム集合体
2:ハニカム分体
3:封止材
4:外周材層
5:接合材層
1: Honeycomb aggregate 2: Honeycomb segment 3: Sealing material 4: Peripheral material layer 5: Bonding material layer
Claims (4)
多孔質の該セラミックスが、SiCよりなるセラミックス粉末と、該セラミックス粉末を構成するSiC粒子同士を結合するSiCよりなる結合材と、を有し、
略柱状の該ハニカム分体の軸方向の長さ(L)と、該ハニカム分体の軸方向に垂直な断面における断面積(S)との比(L/S)が、0.01(mm/mm2)以上であることを特徴とするハニカム集合体。 A cell wall that is made of porous ceramics and has a substantially columnar honeycomb body in which a large number of cells extending in the axial direction are partitioned, and a bonding material layer that joins the honeycomb body, and partitions the cells. In the wall flow type honeycomb aggregate through which gas passes,
The porous ceramic has ceramic powder made of SiC, and a binder made of SiC that bonds SiC particles constituting the ceramic powder,
A ratio (L / S) between the axial length (L) of the substantially honeycomb-shaped honeycomb body and the cross-sectional area (S) in a cross section perpendicular to the axial direction of the honeycomb body is 0.01 (mm) / Mm 2 ) or more.
残余の該セルの他方の端部を封止する封止材よりなる他端封止部と、
からなる封止部を有する請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム集合体。 One end sealing portion made of a sealing material for sealing one end portion of a predetermined cell among a number of the cells,
The other end sealing portion made of a sealing material for sealing the other end portion of the remaining cells,
The honeycomb aggregate according to any one of claims 1 to 3, further comprising a sealing portion made of
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WO2019128561A1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | 山东国瓷功能材料股份有限公司 | Honeycomb ceramic hole-plugging structure |
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JP2004223358A (en) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Tokyo Yogyo Co Ltd | Silicon carbide honeycomb structure and ceramic filter using the same |
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- 2008-07-16 JP JP2008185153A patent/JP2010024072A/en active Pending
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