JP2014064984A - ハニカム構造体の外周塗工方法 - Google Patents

ハニカム構造体の外周塗工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体の側面に、コート材を塗工する方法であるハニカム構造体の外周塗工方法を提供する。
【解決手段】リング状凸部101を備えたハニカム構造体100を回転させ、特定の切り込み部が一の側縁部に形成されるとともに切り込み部が形成された側縁部が塗工面側に傾く傾斜面である板状のヘラ2と、ヘラ2の側縁部に沿わせるように端部を曲げたときに端部の端面がヘラ2の裏面に平行な状態になるように端部に切り込みが形成されたゴムシート3とを備えた塗工部材1を、「ヘラ2の側縁部を、ゴムシート3を介して、ハニカム構造体100に押し付ける」ようにして、ハニカム構造体100の側面に接触させ、該側面に、スラリー状のコート材を供給して、塗工部材1のゴムシート3によってコート材を塗工する工程である塗工工程を有する、ハニカム構造体100の外周塗工方法。
【選択図】図1

Description

本発明は、「外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体」の側面に、コート材を均一に塗工することができるハニカム構造体の外周塗工方法に関する。
従来、エンジン等の排出ガスの排気系に用いられるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)、触媒担体等として、セラミック製のハニカム構造体が用いられている。このようなセラミック製のハニカム構造体は、例えば、ハニカムセグメント接合体の外周にコート材を塗工することにより、作製されている。
従来、例えば円筒状のハニカム構造体の外周にコート材を塗工する際には、側面(外周面)に供給されたコート材を、板状の均し手段で均す方法等が用いられていた(例えば、特許文献1を参照)。また、「ほぼ平らな中間部と整形された両端部を有する、面取り工具」を用いて、円筒状のハニカム構造体の側面にコート材を塗工する方法も開示されている(例えば、特許文献2を参照)。
一方で、セラミックハニカム構造体としては、外周にリング状の凸部が形成されたものが開示されている(例えば、特許文献3を参照)。
特開2004−141708号公報 特表2010−525965号公報 特開2005−125182号公報
引用文献3に記載のハニカム構造体に形成された凸部は、コート後の研削加工により形成されており、コート時に凸部を設ける事は困難であった。
引用文献3に記載のハニカム構造体に形成された凸部は、外周コート材だけで構成されている。そのため、凸部の高さが高くなると、塗工された外周コート材の厚さが不均一になり、凸部が剥離したり脱落したりする恐れがあった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。本発明は、「外周にリング状の凸部を有し、当該凸部がテーパー状に形成されているハニカム構造体」の側面に、コート材を均一に塗工することができるハニカム構造体の外周塗工方法を提供することを主目的とする。前記ハニカム構造体は、リング状凸部を備えることにより、クッション材を介して同構造体を金属容器内に把持した際に、同構造体が金属容器内で径方向/長さ方向に移動することを効果的に規制することができる。
上述の課題を解決するため、本発明は、以下のハニカム構造体の外周塗工方法を提供する。
[1] 被塗工体である円筒状のハニカム構造体を、中心軸を中心に回転させ、板状のヘラとゴムシートとを備えた塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させ、回転する前記ハニカム構造体の前記側面にスラリー状のコート材を供給して、前記ハニカム構造体の前記側面に供給された前記コート材を、前記塗工部材の前記ゴムシートによって前記ハニカム構造体の前記側面に塗工する工程である塗工工程を有するハニカム構造体の外周塗工方法。前記ハニカム構造体は、外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部を外周に備えたものである。前記板状のヘラは、一方の面である塗工面と他方の面である裏面とを有し前記ハニカム構造体の前記リング状凸部の形状に沿った形状の切り込み部が一の側縁部に形成されるとともに前記切り込み部が形成された前記側縁部が前記塗工面側に傾く傾斜面になっているものである。前記ゴムシートは、前記ヘラの前記塗工面側に取り付けられ前記ヘラの前記側縁部に沿わせるように端部を曲げたときに前記端部の端面が前記ヘラの前記裏面に平行な状態になるように前記端部に切り込みが形成されたものである。前記塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させるときに、前記ヘラの前記側縁部が前記ハニカム構造体の中心軸に平行になるようにするとともに前記ヘラの前記側縁部に沿わせるように前記ゴムシートの端部を曲げた状態で、前記ヘラの前記側縁部を前記ゴムシートを介してハニカム構造体に押し付けるようにして前記塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させる。回転する前記ハニカム構造体の前記側面にスラリー状のコート材を供給するときに、前記塗工部材の前記ゴムシートに隣接するように配置されたコート材供給部の供給孔から、スラリー状のコート材を供給する。
[2] 前記ゴムシートの硬度を30〜90とする[1]に記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
[3] 前記ハニカム構造体の前記リング状凸部に供給されるコート材の量が、前記ハニカム構造体の、前記リング状凸部を除く前記側面に供給されるコート材の量より、多い[1]又は[2]に記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
[4] 前記ハニカム構造体の前記リング状凸部が、他の部分よりも厚さの薄い平面状の平面部を有し、前記コート材が前記平面部に供給されるときの前記ハニカム構造体の回転速度を、前記コート材が前記平面部に供給されないときの前記ハニカム構造体の回転速度より遅くする[1]〜[3]のいずれかに記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
本発明のハニカム構造体の外周塗工方法は、上記のように、所定の形状の板状のヘラと、所定の形状のゴムシートとを備えた塗工部材を用いて、コート材をハニカム構造体の側面に塗工する方法である。本発明のハニカム構造体の外周塗工方法は、このような方法であるため、「外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体」の側面に、コート材を均一に塗工することができる。
本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成する板状のヘラを模式的に示す平面図である。 図4におけるA−A’断面を示す模式図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成するゴムシートを模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す側面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す正面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す平面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す正面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の他の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す正面図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成する板状のヘラを模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成するゴムシートを模式的に示す斜視図である。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態は、図1〜8に示されるように、塗工工程を有する方法である。塗工工程は、以下の通りである。被塗工体である円筒状のハニカム構造体100を、中心軸を中心に回転させる。板状のヘラ2とゴムシート3を備えた塗工部材1をハニカム構造体100の側面104に接触させる。ハニカム構造体100の回転と、塗工部材1のハニカム構造体100の側面104への接触とは、どちらを先に開始してもよい。そして、回転するハニカム構造体100の側面104にスラリー状のコート材を供給する。そして、ハニカム構造体100の側面104に供給されたコート材を、塗工部材1のゴムシート3によってハニカム構造体100の側面104に塗工する。ここで、ハニカム構造体100は、外周方向Rに沿ってリング状に形成されたリング状凸部101を外周に備えたものである。更に、板状のヘラ2は、一方の面である塗工面21と他方の面である裏面22とを有する。そして、板状のヘラ2は、ハニカム構造体100のリング状凸部101の形状に沿った形状の切り込み部23が一の側縁部24に形成されている。図13に示されるように、ヘラ2の側縁部24は、ヘラ2における「塗工面及び裏面を除いた」側面部分である。また、「切り込み部23が、一の側縁部24に形成されている」とは、図13に示されるように、ヘラ2の切り込み部23が、「一の側縁部24の一部から、内側に向かって切り込まれることにより形成された」構造になっていることを意味する。また、ヘラ2の「一の側縁部24」は、ヘラ2の外周部分の中の「塗工面(又は裏面)の一の辺」に相当する部分である。そして、板状のヘラ2は、切り込み部23が形成された側縁部24が塗工面21側に傾く傾斜面になっている。また、ゴムシート3は、ヘラ2の塗工面21側に取り付けられている。更に、ゴムシート3は、ヘラ2の側縁部24に沿わせるように端部31(ゴムシート3の端部)を曲げたときに「端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になる」ように、端部31に切り込み33が形成されたものである。そして、ゴムシート3は、ヘラ2の側縁部24に沿わせるように端部31を曲げたときに、「端部31の端面32がヘラ2の裏面22に、平行で略同一面上に存在する」ように、端部31に切り込み33が形成されたものであることが好ましい。ここで、図14に示されるように、ゴムシート3の幅方向(長さ方向及び厚さ方向の両方に直交する方向)における一方の端部が端部31である。そして、端部31における端面が端面32である。尚、端部31の「ゴムシート3の幅方向」における範囲は、特に限定されないが、少なくとも、ヘラ2の側縁部24に沿って曲がる範囲である。また、端部31の「ゴムシート3の幅方向」における長さは、特に限定されず、例えば、ゴムシート3の幅方向の長さの10〜35%程度である。そして、塗工部材1をハニカム構造体100の側面104に接触させるときには、以下のようにする。ヘラ2の側縁部24がハニカム構造体100の中心軸に平行になるようにする。そして、それとともに、ヘラ2の側縁部24に沿わせるようにゴムシート3の端部31を曲げた状態で、ヘラ2の側縁部24をゴムシート3を介してハニカム構造体100に押し付けるようにする。それによって、塗工部材1をハニカム構造体100の側面104に接触させる。回転するハニカム構造体100の側面104にスラリー状のコート材を供給するときに、塗工部材1のゴムシート3に隣接するように配置されたコート材供給部4の供給孔41から、スラリー状のコート材を供給する。
図1は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す斜視図である。図2は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す平面図である。図3は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態の塗工工程における、ハニカム構造体、塗工部材及びコート材供給部の配置を模式的に示す側面図である。図4は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成する板状のヘラを模式的に示す平面図である。図5は、図4におけるA−A’断面を示す模式図であり、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成する板状のヘラの断面を示す模式図である。図6は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成するゴムシートを模式的に示す平面図である。図7は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す側面図である。図8は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す正面図である。図1,2において、ハニカム構造体の隔壁は、省略されている。図13は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成する板状のヘラを模式的に示す斜視図である。図14は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態において、塗工工程で用いられる塗工部材を構成するゴムシートを模式的に示す斜視図である。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法は、上記のような構成であるため、「外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体」の側面に、コート材を、塗り残しなく塗工することができる。そして、「外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体」の側面に、コート材を、均一に塗工することができる。リング状凸部を備えたハニカム構造体の外周にコート材を塗工しようとすると、リング状凸部の部分に塗り残し(かすれ)が生じやすかったが、本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法によれば、この塗り残し(かすれ)をなくすことができる。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法は、塗工工程を有するものである。「外周にリング状の凸部を有するハニカム構造体」の側面に、コート材を塗工することにより、外周塗工壁が形成される。本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法は、塗工工程以外の工程を有してもよいが、塗工工程のみを有するものであってもよい。
塗工工程においては、「外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部101を外周103に備えた、被塗工体である円筒状のハニカム構造体100」を、中心軸を中心に回転させる。ハニカム構造体100を回転させる方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。また、ハニカム構造体100は、中心軸を鉛直方向に向けて配置することが好ましい。
ハニカム構造体の回転速度は、2〜20rpmが好ましく、4〜16rpmが更に好ましく、6〜12rpmが特に好ましい。2rpmより遅いと、コート材がリング状凸部下側斜面に供給されず、当該コート材がヘラを伝い下に落ちる事で塗り残しが生じると共に、塗工時間が長くなり生産性が悪化してしまうことがある。ここで、リング状凸部101を外周103に備えたハニカム構造体100を、円筒形状のハニカム構造体を研削して形成した場合、研削された部分において隔壁がハニカム構造体100の外周に露出した状態になる。そして、ハニカム構造体の回転速度が20rpmより速いと、コート材を、被塗工体の外周の隔壁内に塗りこむ事ができないことがある。それにより、隔壁とコート材の間にすき間ができてしまい、外周部の強度低下を引き起こしてしまうことがある。
そして、ヘラ2の側縁部24を「ゴムシート3を介して」ハニカム構造体100に押し付けるようにして、塗工部材1をハニカム構造体100の側面104に接触させた状態で、コート材供給部4の供給孔41から、スラリー状のコート材を供給する。尚、ゴムシートの磨耗を防止する観点から、ハニカム構造体100の側面104に接触させた後にコート材を供給し、その後にハニカム構造体100を回転させることが望ましい。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法において、塗工部材1は、板状のヘラ2と、ヘラ2の塗工面21側に取り付けられたゴムシート3とを備えるものである。そして、板状のヘラ2は、ハニカム構造体100のリング状凸部101の形状に沿った形状の切り込み部23が、一の側縁部24に形成されている。切り込み部23の「切り込み部深さa」は、「リング状凸部101の厚さ(高さ)z」の75〜125%が好ましく、85〜115%が更に好ましく、95〜105%が好ましい。75%より短いと、ハニカム構造体100の側面104の、リング状凸部101以外の部分のコート材が厚くなることがある。125%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。ハニカム構造体100のリング状凸部101の厚さzは、中心軸に直交する断面における、リング状凸部101の径方向(ハニカム構造体の中心から外側に向かう方向)における長さである。切り込み部23の「切り込み部開口幅b」は、リング状凸部101の「ハニカム基材102に接している部分の、中心軸方向長さ(リング状凸部の内周幅y)」の90〜110%が好ましく、95〜105%が更に好ましく、97〜103%が好ましい。90%より短いと、ハニカム構造体100の側面104の、リング状凸部101以外の部分のコート材が厚くなることがある。110%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。「切り込み部開口幅b」は、外周部分に開口するヘラ2の切り込み部23の、開口部分(入り口部分)の長さである。切り込み部23の「切り込み部底部幅c」は、「リング状凸部101の外周105の、中心軸方向長さ(リング状凸部の外周幅x)」の90〜110%が好ましく、95〜105%が更に好ましく、97〜103%が好ましい。90%より短いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。110%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。「切り込み部底部幅c」は、切り込み部23の、最も深い部分の長さ(当該「最も深い部分」の長手方向における長さ)である。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法において、板状のヘラ(箆)2は、切り込み部23が形成された側縁部24が、塗工面21側に傾く傾斜面になっている。ここで、「傾斜面」は、平面状の傾斜面、曲面状の傾斜面、又は、これらの組み合わせを意味する。そして、「平面状の傾斜面、曲面状の傾斜面、又は、これらの組み合わせ」の意味するところは、以下のとおりである。すなわち、これは、一の平面状の傾斜面、複数の平面の組み合わせ、一の曲面状の傾斜面、複数の曲面の組み合わせ、又は、「一以上の平面と一以上の曲面との組み合わせ」を意味する。また、側縁部24が、複数の平面、複数の曲面又は「平面と曲面の組み合わせ」である場合、塗工面側から裏面側に向かう方向に平面、曲面又は「平面及び曲面」が並ぶように、各傾斜面が配置されていることが好ましい。このように、板状のヘラ2の側縁部24が、塗工面側に傾く傾斜面であるため、ゴムシート3の端部31を、ヘラ2の側縁部24に沿わせるように曲げることが容易になる。特に、板状のヘラ2の側縁部24の切り込み部23の部分が、傾斜面になっていることにより、ゴムシート3の端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になり易い。ここで、「側縁部24が塗工面21側に傾く傾斜面である」というときは、側縁部24が、塗工面側に傾くように形成されていることを意味する。また、「側縁部24が、塗工面側に傾く」とは、塗工面と裏面とを対比したときに、側縁部24が、塗工面21の面積が小さくなるように傾斜していることを意味する。このとき、ヘラ2は、「塗工面21側からは側縁部24(傾斜面)を視認することができるが、裏面22側からは側縁部24(傾斜面)を視認することができない」形状である。
また、ヘラ2の大きさは、特に限定されない。板状のヘラ2の厚さは、特に限定されないが、2〜20mmが好ましく、4〜18mmが更に好ましく、6〜16mmが特に好ましい。2mmより薄いと、ヘラ2が変形し易くなるため、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。20mmより厚いと、ハニカム構造体に隣接させて配置し難くなることがあると共に、コート材をヘラの先端(切り込み部23が形成された側縁部24)まで供給することが困難になる。ヘラ2の、切り込み部が形成された側縁部の長さ(ヘラ2の長手方向長さ)は、ハニカム構造体の中心軸方向の長さの110〜200%であることが好ましく、120〜180%であることが更に好ましく、130〜160%であることが特に好ましい。110%より短いと、ハニカム構造体全体にコート材を塗工することが難しくなることがある。200%より長いと、操作性が悪くなり、スペースも余分に必要になることがある。また、ヘラ2の、厚さ方向及び長手方向に直交する方向(ヘラ2の幅方向)における長さ(ヘラ2の幅方向長さ)は、ヘラ2の「切り込み部深さa」の200〜1000%であることが好ましく、300〜800%であることが更に好ましく、400〜700%であることが特に好ましい。200%より短いと、ヘラとゴムシートの固定が困難になり、均一な塗工が難しくなることがある。1000%より長いと、操作性が悪くなり、スペースも余分に必要になることがある。ここで、「均一に塗工する」とは、コート材を、「溜まり」及び「かすれ」が生じないように塗工することを意味する。また、「均一に塗工する」範囲は、ハニカム基材の側面全体、及びリング状凸部の表面全体である。「溜まり」は、ハニカム基材及びリング状凸部の両方に生じ得る状態である。ハニカム基材においては、「溜まり」とは、ハニカム基材の鉛直方向下端部に、ハニカム基材の鉛直方向中央部におけるコート材の厚さより2mm以上厚くコート材が塗工された状態を意味する。リング状凸部においては、リング状凸部の鉛直方向下端部に、リング状凸部の鉛直方向中央部におけるコート材の厚さより2mm以上厚くコート材が塗工された状態を意味する。「かすれ」とは、ハニカム構造体の表面が露出した状態を意味する。
ヘラ2の材質としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミ合金等の金属や、PE、PP、ナイロン樹脂等の合成樹脂材料を挙げることができる。また、ヘラ2は、直方体の板に、傾斜面及び切り込み部が形成された形状であることが好ましい。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法において、ゴムシート3は、「ヘラ2の側縁部24に沿わせるように端部31を曲げたときに、端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になる」ように端部31に切り込み33が形成されている。ここで、「端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になる」とは、端面32と裏面22とが完全に平行な状態になること、又は、以下のような状態になることを意味する。すなわち、端面32の全部又は一部が歪んでいて、端面32が裏面22とは平行ではない又は平行ではない部分を有している場合、端面32が、裏面22に対して5°以内の角度の範囲内で傾いている状態になることを意味する。ゴムシート3の端面32は、ゴムシート3の表面及び裏面に対して直交する平面であることが好ましい。また、ゴムシート3は、「ヘラ2の側縁部24に沿わせるように端部31を曲げたときに、端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になる」ように、ヘラ2の塗工面21側に配設されていることが好ましい。また、ゴムシート3は、「ゴムシート3の一の面が、ヘラ2の塗工面21に接触(隣接)する」ように、ヘラ2の塗工面21に配設されていることが好ましい。また、ハニカム構造体100の側面104には、ゴムシート3の「ヘラ2の塗工面21側を向いている面」に対して反対側の面が、接触することが好ましい。
ゴムシート3の切り込み33の「切り込み深さd」は、ヘラ2の切込み部23の「切込み部深さa」の、20〜100%が好ましく、40〜80%が更に好ましく、50〜70%が特に好ましい。20%より短いと、「ゴムシート3の端部31の端面32がヘラ2の裏面22に平行な状態になる」ようにすることが困難になることがある。100%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。ゴムシート3の切り込み33の「切り込み開口幅e」は、ヘラ2の切込み部23の「切り込み部開口幅b」(長さ)の、80〜130%が好ましく、90〜120%が更に好ましく、100〜110%が特に好ましい。80%より短いと、ハニカム構造体100の側面104全体に、コート材が厚く塗工されることがある。130%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。ゴムシート3の切り込み33の「切り込み底部幅f」は、ヘラ2の切込み部23の「切り込み部底部幅c」(長さ)の、20〜80%が好ましく、30〜70%が更に好ましく、40〜60%が特に好ましい。20%より短いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。80%より長いと、リング状凸部101にコート材が厚く塗工されることがある。
また、ゴムシート3の大きさは、特に限定されない。ゴムシート3の厚さは、特に限定されないが、1〜4mmが好ましく、1.5〜3.5mmが更に好ましく、2〜3mmが特に好ましい。1mmより薄いと、ゴムシート3が必要以上に変形し易くなるため、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。4mmより厚いと、ゴムシート3が変形し難くなるため、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。ゴムシート3の、切り込みが形成された端部の長さ(ゴムシート3の長手方向長さ)は、ヘラ2の切り込み部が形成された側縁部の長さ(ヘラ2の長手方向長さ)と等しい事が望ましい。また、ゴムシート3の、厚さ方向及び長手方向に直交する方向(ゴムシート3の幅方向)における長さ(ゴムシート3の幅方向長さ)は、「ヘラ2の幅方向長さ」の60〜150%であることが好ましく、80〜130%であることが更に好ましく、100〜110%であることが特に好ましい。60%より短いと、ゴムシート3の端部31をヘラ2の側縁部24に沿って曲げ難くなることがある。150%より長いと、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。また、ゴムシート3は、直方体(長方形)のシートに、切り込みが形成された形状であることが好ましい。
ゴムシート3の材質としては、特に限定されないが、ネオプレンゴム、天然ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等を挙げることができる。ゴムシート3の硬度は、30〜90であることが好ましく、40〜80であることが更に好ましく、50〜70であることが特に好ましい。30より低いと、ゴムシート3が必要以上に変形し易くなるため、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。90より高いと、ゴムシート3が硬くなるため、ハニカム構造体を破損させることがある。ゴムシートの硬度は、ISO7619にて規定された「デュロメータ タイプA」を用いた方法で測定された値である。
「ゴムシートの端部をヘラの側縁部に沿わせるように曲げたときに、ゴムシートの端部が、ヘラの裏面から突き出した長さ」(ゴムシートの端部の突き出し量)は、−2〜2mmであることが好ましく、−1〜1mmであることが更に好ましく、0mmであることが特に好ましい。「ゴムシートの端部の突き出し量」がマイナスの値である場合は、ゴムシートの端部が、ヘラの裏面まで届いていない状態(凹んだ状態)であることを意味する。「ゴムシートの端部の突き出し量」が−2mmより少ないと、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。「ゴムシートの端部の突き出し量」が2mmより多いと、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。尚、「ゴムシートの端部をヘラの側縁部に沿わせるように曲げたときに、ゴムシートの端部の端面が、ヘラの裏面と同一面内に位置する」ように、ゴムシートをヘラに固定した状態は、ゴムシートの端部の突き出し量が0mmである。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法において、コート材供給部4は、コート材を移送するための供給管43と、供給管43に配設され供給孔41が形成された供給ノズル42とを備えるものである。そして、コート材供給部4は、供給孔41から、スラリー状のコート材を、ハニカム構造体の外周に供給する。
供給ノズル42は、供給管43の長さ方向に沿って延びるように形成されていることが好ましい。そして、コート材供給部4は、供給ノズル42の長手方向が、ハニカム構造体の中心軸方向に平行になるように、配置されることが好ましい。そして、コート材供給部4が、塗工部材のゴムシートに隣接するように配置された際に、供給ノズル42の上端部が、ハニカム構造体の上端部から鉛直方向上側に10〜30mmの位置になるようにすることが好ましい。また、供給ノズル42の下端部が、ハニカム構造体の下端部から鉛直方向下側に0〜20mmの位置になるようにすることが好ましい。尚、上記、上端部及び下端部については、ハニカム構造体の中心軸及び供給ノズル42の長手方向を、鉛直方向に向けた状態を想定している。
コート材供給部4の材質としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミ合金等を挙げることができる。
コート材供給部4からコート材を排出する際の、コート材の排出速度(供給速度)は、60〜600g/分であることが好ましく、200〜500g/分であることが更に好ましく、300〜400g/分であることが特に好ましい。60g/分より遅い(少ない)と、コート材が少な過ぎて、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。600g/分より速い(多いと)と、コート材が多過ぎて、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。
供給ノズル42は、図8に示されるように、長手方向に延びる細長い孔が形成されたものが好ましい。更に、供給ノズル42は、図11に示されるように、複数の孔が長手方向に並び、「リング状凸部にコート材を供給する位置、の孔」の数が多くなるように形成されたものが好ましい。これにより、リング状凸部に確実にコート材を塗工することが可能となる。このように、本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法においては、ハニカム構造体のリング状凸部に供給されるコート材の量が、ハニカム構造体の「リング状凸部を除く」側面に供給されるコート材の量より、多いことが好ましい。図11に示されるコート材供給部44は、供給ノズル42に円形の孔が形成されている。供給ノズル42は、「リング状凸部にコート材を供給する位置」における孔による開口率が、「リング状凸部にコート材を供給する位置」以外の位置における孔による開口率の1.3〜3.0倍であることが好ましい。また、「リング状凸部にコート材を供給する位置」における孔による開口率が、「リング状凸部にコート材を供給する位置」以外の位置における孔による開口率の1.5〜3.0倍であることが更に好ましく、1.5〜2.0倍であることが特に好ましい。1.3倍より少ないと、コート材をリング状凸部に塗工し難くなることがある。3.0倍より多いと、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。図11は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の他の実施形態において、塗工工程で用いられるコート材供給部を模式的に示す正面図である。
本実施形態のハニカム構造体の外周塗工方法において、ハニカム構造体100は、外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部101を外周103に備えたものである。ハニカム構造体100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多孔質の隔壁を有する円筒状のハニカム基材102と、外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部101とを備えるものであることが好ましい。更に、ハニカム構造体100は、図12に示されるように、ハニカムセグメント接合体であることが好ましい。ハニカムセグメント接合体は、複数のセラミックハニカムセグメント106の側面同士が接合材によって接合されて形成されたものである。また、リング状凸部101も、複数のセラミックハニカムセグメントが接合されて形成されたものであってもよい。また、リング状凸部101は、中心軸方向における両端部が、先端ほど外径が細くなるようにテーパー状に形成されている。また、ハニカム構造体100(セラミックハニカムセグメント106)の材質としては、特に限定されず、炭化珪素、珪素−炭化珪素複合材、窒化珪素等を挙げることができる。また、接合材の材質は、特に限定されないが、セラミックであることが好ましく、ハニカム構造体100(セラミックハニカムセグメント106)の材質と同じであることが更に好ましい。図12は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
ハニカム構造体の形状は、図9、10に示されるように、リング状凸部101に、「他の部分(リング状凸部の中の他の部分)よりも厚さの薄い平面状の平面部107」が形成された形状であってもよい。この場合、平面部107には、コート材が塗工され難い傾向がある。そのため、「リング状凸部101に平面部107が形成されたハニカム構造体」を塗工する際には、平面部107を塗工するときにはハニカム構造体の回転速度を遅くすることが好ましい。つまり、平面部107を塗工するときのハニカム構造体の回転速度を、その他の円弧状の部分を塗工するときのハニカム構造体の回転速度よりも遅くすることが好ましい。また、コート材が平面部に供給されるときハニカム構造体の回転速度を、コート材が平面部に供給されないときのハニカム構造体の回転速度より遅くすることが好ましいということもできる。平面部107以外の円弧状の部分を塗工するときのハニカム構造体の回転速度を、平面部107を塗工するときのハニカム構造体の回転速度の、1.5〜10倍とすることが好ましい。また、平面部107以外の円弧状の部分を塗工するときのハニカム構造体の回転速度を、平面部107を塗工するときのハニカム構造体の回転速度の、3〜8倍とすることが更に好ましく、5〜6倍とすることが特に好ましい。1.5倍より遅いと、コート材を平面部107に、多く塗工し過ぎることがある。10倍より速いと、平面部107に、コート材を均一に塗工することが難しくなることがある。図9は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す平面図である。図9において、ハニカム構造体の隔壁は、省略されている。図10は、本発明のハニカム構造体の外周塗工方法の一の実施形態によって、コート材が塗工されるハニカム構造体を模式的に示す正面図である。
コート材としては、アルミナ、マグネシア、チタニア、ムライト、タルク、シリカ、コージェライト、SiC等のセラミックス粉に、有機バインダー及び/又は無機バインダー、分散剤及び/又は「水等の分散媒」を添加したものが好ましい。コート材はスラリー状である。コート材の粘度(25℃)は、80〜180dPa・sが好ましく、100〜160dPa・sが更に好ましく、120〜140dPa・sが特に好ましい。80dPa・sより小さいと、粘度が低すぎて、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。180dPa・sより大きいと、粘度が高過ぎて、コート材をハニカム構造体の外周に均一に塗工し難くなることがある。また、コート材の材質は、特に限定されず、ハニカム構造体の材質、用途等によって、適宜決定することができる。
また、ハニカム構造体にコート材を塗工し、乾燥することにより、外周塗工ハニカム構造体を得ることができる。また、ハニカム構造体にコート材を塗工し、乾燥した後に、焼成することにより、外周塗工ハニカム構造体を作製してもよい。乾燥条件、焼成条件は、特に限定されず、公知の条件とすることができる。外周塗工ハニカム構造体は、ハニカム構造体の外周に、「コート材が乾燥又は焼成されて形成された外壁」が形成されたものである。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部を外周に備えた、被塗工体である円筒状のハニカム構造体に、板状のヘラとゴムシートとを供えた塗工部材を用いて、コート材を塗工した。コート材は、コート材供給部を用いて、ハニカム構造体の外周に供給した。
ハニカム構造体としては、図12に示されるような、ハニカムセグメント接合体であって、図9,10に示されるようにリング状凸部に平面部が形成された形状のハニカム構造体を用いた。セラミックハニカムセグメントの材質は、SiCであった。ハニカム構造体の中心軸方向の長さは、150mmであった。また、ハニカム構造体の端面の直径は、150mmであった。また、ハニカム構造体のリング状凸部の外周の直径は、160mmであった。つまり、ハニカム構造体のリング状凸部の厚さ(直径方向における長さ)は、5mmであった。また、ハニカム構造体のリング状凸部の外周の、中心軸方向における長さは、15mmであった。ハニカム構造体のリング状凸部の、ハニカム基材に接している部分の中心軸方向における長さは、40mmであった。
ヘラとしては、240mm(長さ)×30mm(幅)×10mm(厚さ)の板状のものを用いた。ヘラの材質は、ジュラルミンとした。板状のヘラの、長手方向に延びる一方の側縁部の中央に、切り込み部を形成した。切り込み部の「切り込み部深さa」(図4参照)は、5mmであった。切り込み部の「切り込み部開口幅b」(図4参照)は、40mmであった。切り込み部23の「切り込み部底部幅c」(図4参照)は、15mmであった。また、切り込み部23の側縁部を、傾斜角度20°の傾斜面とした。傾斜面は、1つの曲面及び3つの平面の組み合わせとした。各面の配置は、塗工面側から裏面側に向かって、曲面、平面、平面、平面の順番であった。「曲面」の幅(「ヘラの厚さ方向」における長さ)は、1.5mmであり、各「平面」の幅(「ヘラの厚さ方向」における長さ)はそれぞれ2.5mm、2.5mm、3.5mmであった。また、「曲面」の弧の長さは4.2mm、各「平面」の斜辺の長さはそれぞれ3.9mm、2.9mm、3.6mmであった。「曲面の弧の長さ」とは、ヘラの「長さ方向」に直交する断面における、「曲面」の長さ(表面に該当する部分の長さ)を意味する。また、「平面の斜辺の長さ」とは、ヘラの「長さ方向」に直交する断面における、「平面」の長さ(表面に該当する部分の長さ)を意味する。
ゴムシートとしては、240mm(長さ)×35mm(幅)×3mm(厚さ)の板状のものを用いた。ゴムシート材質は、ウレタンゴムとした。ゴムシート3の、長手方向に延びる一の側縁部分(幅方向における端部)の中央に、切り込み33を形成した(図6参照)。ゴムシート3の切り込み33の「切り込み深さd」(図6参照)は、3.5mmであった。切り込み33の「切り込み開口幅e」(図6参照)は、45mmであった。切り込み33の「切り込み底部幅f」(図6参照)は、8mmであった。
「ゴムシートの端部の突き出し量」(ゴム突き出し量)は、0mmであった。また、ゴムシートの硬度は、60であった。ゴムシートの硬度は、以下に示す「ゴム硬度測定」の測定方法によって測定した値である。
コート材供給部としては、図11に示されるような、「複数の孔が長手方向に並び、「リング状凸部にコート材を供給する位置に形成された孔」の数が多くなるように形成された」供給ノズル42を有するものを用いた。「リング状凸部にコート材を供給する位置」に形成された孔による開口率は、80%であった。また、「リング状凸部にコート材を供給する位置」以外の位置に形成された孔による開口率は、40%であった。従って、「リング状凸部にコート材を供給する位置」における孔による開口率は、「リング状凸部にコート材を供給する位置」以外の位置における孔による開口率の、2.0倍であった。供給ノズル42の長手方向における長さは、180mmとした。また、供給ノズル42の幅方向(コート材を吐出する方向)における長さは、20mmとした。コート材供給部の材質は、ステンレス鋼とした。
以下のようにして、ハニカム構造体にコート材を塗工した。
まず、ハニカム構造体を、中心軸を中心に回転させた。ハニカム構造体の中心軸は、鉛直方向を向くようにした。次に、塗工部材を、ヘラの側縁部(長手方向に平行な側縁部)がハニカム構造体の中心軸に平行になるように、配置した。そして、塗工部材を、「ヘラの側縁部に沿わせるようにゴムシートの端部を曲げた状態」で、ヘラの側縁部をゴムシートを介してハニカム構造体に押し付けるようにして、ハニカム構造体の側面に接触させた。そして、回転するハニカム構造体の側面に、塗工部材のゴムシートに隣接するように配置したコート材供給部の供給孔から、スラリー状のコート材を供給した。そして、ハニカム構造体の側面に供給されたコート材を、塗工部材のゴムシートによってハニカム構造体の側面に塗工した。尚、リング状凸部の平面部以外の円弧状の部分を塗工するときのハニカム構造体の回転速度を、リング状凸部の平面部を塗工するときのハニカム構造体の回転速度の、1.7倍とした。また、コート材の供給速度は、400g/分とした。
塗工後のハニカム構造体について、コート材の塗工状態を目視で確認した。結果を表1に示す。また、上記方法で、100個のハニカム構造体にコート材を塗工し、歩留りを算出した。「歩留り」は、作製したハニカム構造体全体に対する、「コート材の塗工状態が良好なハニカム構造体」の数の比率である。
表1において、「ゴム硬度」の欄は、ゴムシートの硬度を示す。また、「コート材供給量比」の欄は、コート材供給部の供給ノズルにおいて、「リング状凸部にコート材を供給する位置」における孔による開口率が、「リング状凸部にコート材を供給する位置」以外の位置における孔による開口率の何倍であるかを示す。また、「回転速度比」の欄は、「リング状凸部の平面部以外の円弧状の部分」を塗工するときのハニカム構造体の回転速度が、リング状凸部の平面部を塗工するときのハニカム構造体の回転速度の何倍であるかを示す。また、「ゴム突出し量」の欄は、ゴムシートの端部の突き出し量(裏面からの突き出し量)を示す。
(ゴム硬度測定)
ISO7619にて規定された方法に従い、「デュロメータ タイプA」を用いて測定する。
Figure 2014064984
(実施例2〜11)
各条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、円筒状のハニカム構造体にコート材を塗工した。実施例1の場合と同様にして、塗工後のハニカム構造体について、コート材の塗工状態を目視で確認した。結果を表1に示す。
また、実施例6の方法によって、合計50個のハニカム構造体にコート材を塗工した。そして、合計50個のハニカム構造体にコート材を塗工した後の、ゴムシートの状態を確認した。
(比較例1)
ゴムシートに「切り込み」を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして円筒状のハニカム構造体にコート材を塗工した。
(比較例2)
ゴムシートに「切り込み」を形成せず、更に、ヘラに「切り込み部」を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして円筒状のハニカム構造体にコート材を塗工した。
表1より、ゴム硬度:60、コート材供給量比:2、回転速度比1.7、ゴム突き出し量0mmとした場合(実施例1)、コート材を均一に塗工することができ、表面が均一な「コート状態(ハニカム構造体に塗工されたコート材の状態)」が得られた。また、ゴム硬度のコート状態への影響を調べるため、ゴム硬度を90とし、それ以外は実施例1と同じ条件にてコート材を塗工したところ(実施例2)、表面が均一なコート状態が得られた。また、ゴム硬度を70に変更し、コート材供給量比と回転速度比の影響を調べるため、コート材供給量比1.5、回転速度比1.5としてコートを実施したところ(実施例3)、この場合においても表面が均一なコート状態が得られた。また、「ゴム突き出し量」の影響を確認するため、実施例3の条件から「ゴム突き出し量」を「−2mm」としてコート材の塗工を行ったところ(実施例4)、表面が均一なコート状態が得られた。また、「ゴム突き出し量」を「+2mm」に変更してコート材の塗工を行ったところ(実施例5)、表面が均一なコート状態が得られた。
また、ゴム硬度を30に変更し、その他は実施例1と同じ条件にてコート材の塗工を行ったところ(実施例6)、表面が均一なコート状態が得られた。更に、合計50個のハニカム構造体にコート材を塗工した後の、ゴムシートの状態は、磨耗しており、それ以上使用することができなかった。51個目以降のハニカム構造体のコート状態は、表面が均一なコート状態ではなく、規定の寸法から外れてしまった。
また、ゴム硬度を100に変更し、その他は実施例1と同じ条件にてコートを行ったところ(実施例7)、ほぼ半数の割合でゴムシートとハニカム構造体が接触した際にハニカム構造体が破壊された。それにより、ハニカム構造体の外周部の形状が変化し、均一なコート状態を得ることができなかった。また、コート材供給量比を1.2とし、その他の条件は実施例3と同じ条件にてコートを行ったところ(実施例8)、ハニカム構造体のリング状凸部の下面にコート材が十分に供給されず、「部分的にコート材を塗工できない」ケースが発生した。また、回転速度比を1.2とし、その他の条件を実施例3と同じ条件にしてコート材を塗工したところ(実施例9)、ハニカム構造体のリング状凸部の一部にコート材を塗工することができないケースが発生した。また、ゴム突き出し量を「−3mm」とし、その他の条件を実施例3と同じ条件にしてコート材の塗工を行ったところ(実施例10)、ハニカム構造体のリング状凸部にスジ状の凹凸ができ、得られたハニカム構造体の形状が、規定形状から外れてしまうケースが発生した。また、「ゴム突出し量」を3mmとし、その他の条件を実施例3と同じ条件にしてコート材の塗工を行ったところ(実施例11)、ハニカム構造体のリング状凸部にスジ状の凹凸ができ、得られたハニカム構造体の形状が、規定形状から外れてしまうケースが発生した。
また、比較例1においては、ゴムシートに切り込みを形成しなかったため、全数においてリング状凸部のコートの厚みが増大し、全数が規定形状から外れてしまった。また、比較例2においては、ゴムシートに「切り込み」を形成せず、更に、ヘラに「切り込み部」を形成しなかったため、ヘラが凸部により邪魔されてしまい、リング状凸部の外周以外は全くコートができなかった。
本発明のハニカム構造体の外周塗工方法は、排出ガスの排気系に用いられるディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)、触媒担体等として使用されるセラミック製のハニカム構造体に、コート材を塗工する方法として利用することができる。
1:塗工部材、2:ヘラ、3:ゴムシート、4:コート材供給部、21:塗工面、22:裏面、23:切り込み部、24:側縁部、31:端部、32:端面、33:切り込み、41:供給孔、42:供給ノズル、43:供給管、44:コート材供給部、100,110:ハニカム構造体、101:リング状凸部、102:ハニカム基材、103:外周、104:側面、105:リング状凸部の外周、106:セラミックハニカムセグメント、107:平面部、a:切り込み部深さ、b:切り込み部開口幅、c:切り込み部底部幅、d:切り込み深さ、e:切り込み開口幅、f:切り込み底部幅、x:リング状凸部の外周幅、y:リング状凸部の内周幅、z:リング状凸部の厚さ、R:外周方向。

Claims (4)

  1. 被塗工体である円筒状のハニカム構造体を、中心軸を中心に回転させ、板状のヘラとゴムシートとを備えた塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させ、回転する前記ハニカム構造体の前記側面にスラリー状のコート材を供給して、前記ハニカム構造体の前記側面に供給された前記コート材を、前記塗工部材の前記ゴムシートによって前記ハニカム構造体の前記側面に塗工する工程である塗工工程を有し、
    前記ハニカム構造体は、外周方向に沿ってリング状に形成されたリング状凸部を外周に備えたものであり、
    前記板状のヘラは、一方の面である塗工面と他方の面である裏面とを有し前記ハニカム構造体の前記リング状凸部の形状に沿った形状の切り込み部が一の側縁部に形成されるとともに前記切り込み部が形成された前記側縁部が前記塗工面側に傾く傾斜面になっているものであり、
    前記ゴムシートは、前記ヘラの前記塗工面側に取り付けられ前記ヘラの前記側縁部に沿わせるように端部を曲げたときに前記端部の端面が前記ヘラの前記裏面に平行な状態になるように前記端部に切り込みが形成されたものであり、
    前記塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させるときに、前記ヘラの前記側縁部が前記ハニカム構造体の中心軸に平行になるようにするとともに前記ヘラの前記側縁部に沿わせるように前記ゴムシートの端部を曲げた状態で、前記ヘラの前記側縁部を前記ゴムシートを介してハニカム構造体に押し付けるようにして前記塗工部材を前記ハニカム構造体の側面に接触させ、
    回転する前記ハニカム構造体の前記側面にスラリー状のコート材を供給するときに、前記塗工部材の前記ゴムシートに隣接するように配置されたコート材供給部の供給孔から、スラリー状のコート材を供給するハニカム構造体の外周塗工方法。
  2. 前記ゴムシートの硬度を30〜90とする請求項1に記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
  3. 前記ハニカム構造体の前記リング状凸部に供給されるコート材の量が、前記ハニカム構造体の、前記リング状凸部を除く前記側面に供給されるコート材の量より、多い請求項1又は2に記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
  4. 前記ハニカム構造体の前記リング状凸部が、他の部分よりも厚さの薄い平面状の平面部を有し、
    前記コート材が前記平面部に供給されるときの前記ハニカム構造体の回転速度を、前記コート材が前記平面部に供給されないときの前記ハニカム構造体の回転速度より遅くする請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体の外周塗工方法。
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