JP2010221575A - ハニカム成形体へのスリット形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一方向に長く先端部分2が最先端部3に向かうに従って漸次細くなり最先端部3が外側に凸の角部となっており最先端部3の角度θが90〜170°であるスリット形成用板状部材1を振動させながら、スリット形成用板状部材1の先端部分2を、流体の流路となる一方の端面11から他方の端面12まで延びる複数のセル13を区画形成する隔壁14を有するハニカム成形体15の一方の端面12に接触させ、スリット形成用板状部材1をハニカム成形体15の他方の端面12側に向かって移動させてハニカム成形体15の隔壁14を切断し、ハニカム成形体15にスリットを形成するハニカム成形体へのスリット形成方法。
【選択図】図1
Description
まず、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材(必要に応じて)、水等を添加して成形原料とする。セラミック原料としては、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、コージェライト化原料(焼成によりコージェライト化する、元の原料)、コージェライト、ムライト、アルミナ、チタニア、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、鉄−クロム−アルミニウム系合金からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの中でも、炭化珪素又は珪素−炭化珪素系複合材料が好ましい。珪素−炭化珪素系複合材料とする場合、炭化珪素粉末及び金属珪素粉末を混合したものをセラミック原料とする。セラミック原料の含有量は、成形原料全体に対して40〜90質量%であることが好ましい。
次に、図8A、図8Bに示すように、ハニカム成形体100に、一方の端面11側に開口するとともに、外周面及び他方の端面12には開口しないスリット16を形成して、スリット形成ハニカム成形体110を作製する。スリット16は、一方の端面11において2本のスリットが十字状に交差したパターン(形状)になるように形成している。
次に、スリット形成ハニカム成形体110を焼成することが好ましい。焼成の前に、バインダ等を除去するため、脱脂(仮焼成)を行うことが好ましい。仮焼成は大気雰囲気において、400〜500℃で、0.5〜20時間行うことが好ましい。仮焼成及び焼成の方法は特に限定されず、電気炉、ガス炉等を用いて焼成することができる。焼成条件は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気において、1300〜1500℃で、1〜10時間加熱することが好ましい。
次に、焼成後のスリット形成ハニカム成形体のスリット16に充填材を充填することにより、スリット16内に緩衝部18を形成してハニカム構造体120を得る。緩衝部が配設されたスリットは、その空間が緩衝部によって埋められた状態になる。緩衝部18は、スリット16により形成される空間の70%以上に配設されていることが好ましく、90%以上に配設されていることが更に好ましく、100%に配設されていることが特に好ましい。緩衝部18がスリットの空間の100%に配設されると、隣接する部分セグメントの、互いに対向する接合面全体に配設された状態となるため、接合強度が向上する点で好ましい。緩衝部18は、ハニカム構造体が熱膨張、熱収縮したときに、体積変化分を緩衝させる(吸収する)役割を果たす。
得られたハニカム構造体は、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有し、セルの延びる方向に平行に、一方の端面に開口部を有するとともに、外周面及び他方の端面に開口部を有しないスリットが形成され、スリットに緩衝部が配設されたものである。また、一方の端面における所定のセルの開口部と、他方の端面における残余のセルの開口部に目封止が施されたハニカム構造体(目封止ハニカム構造体)であることも好ましい。
(実施例1)
基部厚さ、最先端部の角度θ、切り屑対策、及び加工速度を表1に示すように変化させた以外は、実施例1と同様にして、ハニカム成形体にスリットを形成した。実施例1の場合と同様に、隔壁の切り屑の大きさ、切り屑によるセルの詰まり、スリット形成の可否、及び隔壁(スリットを挟んで隣接する隔壁)の破損の状態(隔壁破損)を確認した。結果を表1に示す。尚、表1において、「切り屑対策」の欄の「吸引」の記載は、集塵機で切り屑を排出することを意味する。また、表1において、「切り屑対策」の欄の「基部厚さ」の記載は、切り屑を排出する対策として、基部厚さを0.55mmと薄くしていることを意味する。
実施例4と同様の方法(スリット形成用板状部材の最先端部の角度θを150°)で、ハニカム成形体にスリットを形成した(スリット形成操作)後に、スリット拡張操作を複数回行うことにより、ハニカム成形体にスリットを形成した。スリットの合計長さが5250mmになるようにした。スリット拡張操作とは、「スリット形成用板状部材の先端部分を、ハニカム成形体の一方の端面に接触させ、スリット形成用板状部材をハニカム成形体の他方の端面側に向かって移動させてハニカム成形体の隔壁を切断し、ハニカム成形体に、ハニカム成形体の外周面及び他方の端面に開口せず、且つ既に形成されているスリットに連通するスリットを形成する」ことである。スリット拡張操作においても、スリット形成用板状部材を、周波数25kHzで超音波振動させながらハニカム成形体内を移動させて、隔壁を切断した。スリット形成操作及びスリット拡張操作において、スリット形成用板状部材の先端部分を、ハニカム成形体の一方の端面に接触させるときに、最先端部を、一のセルの中心に位置させるようにした。
各スリット拡張操作毎に、スリット形成用板状部材の最先端部が配置される位置を、一のセルの中心から0.05mmずつ順次ずらしたこと以外は、実施例13と同様にして、ハニカム成形体にスリットを形成した。実施例13の場合と同様にして、ハニカム成形体にスリットを形成した後の、スリット形成用板状部材の先端部分の摩耗量(摩耗の深さ(mm))を測定した。結果を表2に示す。
Claims (10)
- 一方向に長く先端部分が最先端部に向かうに従って漸次細くなり前記最先端部が外側に凸の角部となっており前記最先端部の角度が90〜170°であるスリット形成用板状部材を、前記スリット形成用板状部材の前記先端部分が、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体の一方の端面に接触するように配置し、前記スリット形成用板状部材を、振動させながら前記ハニカム成形体の他方の端面側に向かって移動させて前記ハニカム成形体の隔壁を切断し、前記ハニカム成形体にスリットを形成するハニカム成形体へのスリット形成方法。
- ハニカム成形体の中心軸方向に直交する断面において、隣接する前記隔壁の間に配置される前記隣接する隔壁に直交する隔壁を、前記隣接する隔壁を破損させることなく切断しながら前記隣接する隔壁の間にスリットを形成する請求項1に記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材を15kHz以上の高周波振動で振動させながら、前記ハニカム成形体の他方の端面側に向かって移動させて前記ハニカム成形体の隔壁を切断する請求項1又は2に記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材が、前記先端部分を含む加工部と前記加工部を除いた残りの部分である基部とからなり、前記スリット形成用板状部材の長手方向において、前記加工部の長さが前記スリット形成用板状部材の長さの1〜30%である請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材が、前記先端部分を含む加工部と前記加工部を除いた残りの部分である基部とからなり、前記加工部の厚さが前記基部の厚さより厚い請求項1〜4のいずれかに記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材が、前記先端部分を含む加工部と前記加工部を除いた残りの部分である基部とからなり、前記スリット形成用板状部材の長手方向において、前記加工部の長さが前記スリット形成用板状部材の長さの1〜30%であり、前記基部に少なくとも一の貫通孔が形成された請求項1〜5のいずれかに記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材を前記ハニカム成形体の一方の端面に接触させるときに、前記最先端部が、前記隣接する隔壁とこれらに直交する隔壁とにより形成される一のセルの中央部に位置するように前記スリット形成用板状部材を配置する請求項1〜6のいずれかに記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット形成用板状部材を、その先端部分が前記ハニカム成形体の一方の端面に接触するように配置し、前記スリット形成用板状部材を振動させながら前記ハニカム成形体の他方の端面側に向かって移動させて前記スリットを形成するスリット形成操作を行った後に、
前記スリット形成用板状部材の前記先端部分を、ハニカム成形体の一方の端面に接触させ、前記スリット形成用板状部材を振動させながら前記ハニカム成形体の他方の端面側に向かって移動させて前記ハニカム成形体の隔壁を切断し、前記ハニカム成形体に、既に形成されている前記スリットに連通するスリットを形成する、というスリット拡張操作を少なくとも一回行う請求項1〜7のいずれかに記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。 - 前記スリット拡張操作を行うときに、ハニカム成形体の中心軸方向に直交する断面において、既に形成された前記スリットを挟む前記隣接する隔壁の間に配置される前記隣接する隔壁に直交する隔壁を、前記スリット形成用板状部材により前記隣接する隔壁を破損させることなく切断しながら、前記隣接する隔壁の間にスリットを形成する請求項8に記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
- 前記スリット拡張操作において、前記スリット形成用板状部材を前記ハニカム成形体の一方の端面に接触させるときに、前記最先端部が、前記隣接する隔壁とこれらに直交する隔壁とにより形成される一のセルの中央部に位置するとともに、前記先端部分の隔壁に接触する位置が、前記スリット形成操作及び既に行った前記スリット拡張操作での前記先端部分の隔壁に接触する位置とは異なる位置となるように前記スリット形成用板状部材を配置する請求項8又は9に記載のハニカム成形体へのスリット形成方法。
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