JP2014069159A - Ceramic honeycomb structure and its manufacturing method, and mold for molding ceramic honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの内燃機関の排気ガス中に含まれる有害物質を削減するために用いられるセラミックハニカム構造体に関するものである。 The present invention relates to a ceramic honeycomb structure used for reducing harmful substances contained in exhaust gas of an internal combustion engine such as an automobile.
自動車などの内燃機関の排気ガス中に含まれる有害物質を削減するため、セラミックハニカム構造体を使用した排気ガス浄化用の触媒コンバータや微粒子捕集用のフィルタとして、セラミックハニカム構造体が使用されている。
図５は、セラミックハニカム構造体80の模式概観図である。図５に示すように、セラミックハニカム構造体80は、外周壁81と、この外周壁81の内周側に各々直交する隔壁83により形成されたセル82を有する。このようなセラミックハニカム構造体80は、流体の流路となる複数のセルを有する多孔質体からなる、ハニカム形状のセル構造体を備えてなるものである。また、このセル構造体を構成する複数のセルの隔壁に触媒を担持させて、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等を浄化する触媒体としても用いることができる。そして、隔壁に触媒を担持させて触媒体として用いる場合、触媒と排気ガスとの反応性や、触媒によってセル断面積が狭窄することによる圧力損失の上昇を抑えることが必要となる。
In order to reduce harmful substances contained in exhaust gas of internal combustion engines such as automobiles, ceramic honeycomb structures are used as catalytic converters for exhaust gas purification using ceramic honeycomb structures and filters for collecting particulates. Yes.
FIG. 5 is a schematic overview of the
特許文献１には、セラミックハニカム構造体の端面のセルの形状が三角形であるとともに、隔壁の厚さが5.5mil（0.14mm）以下で、かつ、セルの密度が230セル/平方インチ（35セル／cm2）以上であるセラミックハニカム構造体が記載されている。本発明によれば、触媒と排気ガスとの接触面積を増やすために、セル密度を高くした場合であっても、熱応力による破損に対する耐久性に優れたセラミックハニカム構造体を得ることができるとしている。 In Patent Document 1, the shape of the cell on the end face of the ceramic honeycomb structure is triangular, the partition wall thickness is 5.5 mil (0.14 mm) or less, and the cell density is 230 cells / square inch (35 cells). / Cm 2 ) or more is described. According to the present invention, even when the cell density is increased in order to increase the contact area between the catalyst and the exhaust gas, it is possible to obtain a ceramic honeycomb structure having excellent durability against damage due to thermal stress. Yes.
また、特許文献２には、所定のセルの一方の端部を封じ、残余のセルの他方の端部を封じたセラミックハニカム構造体で、セルが三角形の断面形状を有するとともに、セルの密度が54.3セル/cm2（350セル/平方インチ）未満であるセラミックハニカム構造体が記載されている。本発明によれば、使用時に局所的に高温となっても、熱応力の発生が小さく、クラックが発生しない耐久性を有するセラミックハニカム構造体を得ることができるとしている。 Patent Document 2 discloses a ceramic honeycomb structure in which one end portion of a predetermined cell is sealed and the other end portion of the remaining cell is sealed. The cell has a triangular cross-sectional shape, and the cell density is low. Ceramic honeycomb structures are described that are less than 54.3 cells / cm 2 (350 cells / in 2 ). According to the present invention, a ceramic honeycomb structure having durability in which generation of thermal stress is small and cracks do not occur even when the temperature is locally high during use can be obtained.
近年、セラミックハニカム構造体で、排気ガスを処理する時の圧力損失を低減し、より効率的に排気ガスを処理するために、セラミックハニカム構造体の隔壁の高気孔率化が進んでいる。
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、圧力損失の上昇を抑え、かつ、触媒と排気ガスとの接触面積を増やすために、隔壁を高気孔率化して、隔壁内部の細孔にも触媒を担持させて触媒反応を向上させようとしても、隔壁の厚さが薄いため、強度が不足する問題があった。
In recent years, in the ceramic honeycomb structure, in order to reduce the pressure loss when processing the exhaust gas and to process the exhaust gas more efficiently, the porosity of the partition walls of the ceramic honeycomb structure has been increased.
However, in the invention described in Patent Document 1, in order to suppress an increase in pressure loss and increase the contact area between the catalyst and the exhaust gas, the porosity of the partition wall is increased so that the catalyst is also applied to the pores inside the partition wall. Even if it was attempted to improve the catalytic reaction by carrying it, there was a problem that the strength was insufficient because the partition walls were thin.
また、特許文献２に記載の発明では、圧力損失の上昇を抑えることが難しく、さらに、強度が不足する問題があった。 Moreover, in the invention described in Patent Document 2, it is difficult to suppress an increase in pressure loss, and there is a problem that strength is insufficient.
したがって、本発明は、高気孔率の隔壁に触媒が担持された触媒体であっても、触媒と排気ガスとの反応性が良好で、圧力損失の上昇が抑えられ、強度が向上したセラミックハニカム構造体を得ることにある。 Therefore, the present invention provides a ceramic honeycomb in which the reactivity between the catalyst and the exhaust gas is good, the increase in pressure loss is suppressed, and the strength is improved, even if the catalyst is supported on the partition wall having a high porosity. It is to obtain a structure.
本発明のセラミックハニカム構造体は、多孔質の隔壁によって区画された流体の流通路となる複数のセルを有する筒状のセラミックハニカム構造体であって、
前記流体の流通方向に略垂直な断面において、前記セルの断面形状が３つの隔壁で構成された三角形セルであり、
前記セルの断面において、前記３つの隔壁のうちの２つの隔壁の長さが略同一であり、かつ、
前記長さが略同一の２つの隔壁が略直角に交差した形状であり、かつ、
前記３つの隔壁の各隔壁を共有して構成される３つのセルにおいて、前記隔壁を共有している１対のセルの断面形状が、共有する隔壁に対して略線対称であるとともに、
前記隔壁の厚さが0.15〜0.40mmで、かつ、
前記セルの密度が35セル／cm2以上
であることを特徴とする。
The ceramic honeycomb structure of the present invention is a cylindrical ceramic honeycomb structure having a plurality of cells serving as fluid flow paths partitioned by porous partition walls,
In a cross-section substantially perpendicular to the fluid flow direction, the cross-sectional shape of the cell is a triangular cell composed of three partition walls,
In the cross section of the cell, the length of two of the three partition walls is substantially the same, and
Two partition walls having substantially the same length intersect each other at a substantially right angle; and
In three cells configured to share each of the three partition walls, a cross-sectional shape of a pair of cells sharing the partition wall is substantially line symmetric with respect to the shared partition wall,
The partition wall has a thickness of 0.15 to 0.40 mm, and
The density of the cells is 35 cells / cm 2 or more.
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記長さが略同一の２つの隔壁の厚さが、前記３つの隔壁のうちの残りの１つの隔壁の厚さよりも厚いことが好ましい。 In the ceramic honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the two partition walls having substantially the same length are thicker than the remaining one partition wall among the three partition walls.
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記隔壁の気孔率が50〜80%であることが好ましい。 In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the partition wall preferably has a porosity of 50 to 80%.
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記長さが略同一の２つの隔壁の厚さが、0.18〜0.30mmであることが好ましい。 In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the thickness of the two partition walls having substantially the same length is preferably 0.18 to 0.30 mm.
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記セルの密度が35〜62セル／cm2であることが好ましい。 In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the density of the cells is preferably 35 to 62 cells / cm 2 .
本発明のセラミックハニカム構造体において、前記セルの開口面積率が60%以上であることが好ましい。 In the ceramic honeycomb structure of the present invention, the cell open area ratio is preferably 60% or more.
本発明のラミックハニカム構造体成形用金型は、成形溝と、前記成形溝と連通する坏土供給孔とを有し、坏土を前記坏土供給孔から前記成形溝へ押出成形するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、
前記成形溝は、第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝を有し、
前記第３の成形溝は、前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の交差部を連通するように形成され、
前記第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝の３つの成形溝で区画され、前記押出方向に略垂直な断面が三角形状の成形ブロックにおいて、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の長さが略同一であり、かつ、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝とが略直交に形成され、
前記３つの成形溝の各成形溝を共有して構成される３つの成形ブロックにおいて、前記成形溝を共有している１対の成形ブロックの形状が、共有する成形溝に対して略線対称であることを特徴とする。
The die for forming a honeycomb structure of the present invention has a forming groove and a clay supply hole communicating with the forming groove, and the ceramic honeycomb is formed by extruding the clay from the clay supply hole to the forming groove. A mold for forming a structure,
The molding groove has a first molding groove, a second molding groove, and a third molding groove,
The third molding groove is formed so as to communicate with an intersection of the first molding groove and the second molding groove,
In the molding block that is partitioned by three molding grooves, the first molding groove, the second molding groove, and the third molding groove, and the cross section substantially perpendicular to the extrusion direction is a triangular shape,
The lengths of the first molding groove and the second molding groove are substantially the same, and
The first molding groove and the second molding groove are formed substantially orthogonally,
In the three molding blocks configured by sharing each molding groove of the three molding grooves, the shape of the pair of molding blocks sharing the molding groove is substantially line symmetrical with respect to the sharing molding groove. It is characterized by being.
本発明のセラミックハニカム構造体成形用金型において、前記第３の成形溝は、前記成形ブロックにおける前記第３の成形溝の長さ方向の略中央部から、前記前記坏土供給孔側へ漸次深くなる形状を有していることが好ましい。 In the mold for forming a ceramic honeycomb structure of the present invention, the third forming groove is gradually from the substantially central portion in the length direction of the third forming groove in the forming block toward the clay supply hole side. It preferably has a deepened shape.
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、成形溝と、前記成形溝と連通する坏土供給孔とを有し、坏土を前記坏土供給孔から前記成形溝へ押出成形するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、
前記成形溝は、第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝を有し、
前記第３の成形溝は、前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の交差部を連通するように形成され、
前記第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝の３つの成形溝で区画され、前記押出方向に略垂直な断面が三角形状の成形ブロックにおいて、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の長さが略同一であり、かつ、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝とが略直交に形成され、
前記３つの成形溝の各成形溝を共有して構成される３つの成形ブロックにおいて、前記成形溝を共有している１対の成形ブロックの形状が、共有する成形溝に対して略線対称であることを特徴とするセラミックハニカム構造体成形用金型を用いて、成形体を形成し、前記成形体を焼成してセラミックハニカム構造体を製造することを特徴とする。
The method for manufacturing a ceramic honeycomb structure of the present invention includes a ceramic honeycomb structure having a forming groove and a clay supply hole communicating with the forming groove, and extruding the clay from the clay supply hole to the forming groove. A body molding mold,
The molding groove has a first molding groove, a second molding groove, and a third molding groove,
The third molding groove is formed so as to communicate with an intersection of the first molding groove and the second molding groove,
In the molding block that is partitioned by three molding grooves, the first molding groove, the second molding groove, and the third molding groove, and the cross section substantially perpendicular to the extrusion direction is a triangular shape,
The lengths of the first molding groove and the second molding groove are substantially the same, and
The first molding groove and the second molding groove are formed substantially orthogonally,
In the three molding blocks configured by sharing each molding groove of the three molding grooves, the shape of the pair of molding blocks sharing the molding groove is substantially line symmetrical with respect to the sharing molding groove. A ceramic honeycomb structure is manufactured by forming a formed body using a ceramic honeycomb structure forming mold, and firing the formed body.
本発明によれば、高気孔率の隔壁に触媒が担持された触媒体であっても、触媒と排気ガスとの反応性が良好で、圧力損失の上昇が抑えられ、強度が向上したセラミックハニカム構造体を得ることができる。 According to the present invention, even in a catalyst body in which a catalyst is supported on a high porosity partition wall, the reactivity of the catalyst and the exhaust gas is good, the increase in pressure loss is suppressed, and the strength is improved. A structure can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基いて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
本発明のセラミックハニカム構造体は、
前記流体の流通方向に略垂直な断面において、前記セルの断面形状が３つの隔壁で構成された三角形セルであり、
前記セルの断面において、前記３つの隔壁のうちの２つの隔壁の長さが略同一であり、かつ、
前記長さが略同一の２つの隔壁が略直角に交差した形状であり、かつ、
前記３つの隔壁の各隔壁を共有して構成される３つのセルにおいて、前記隔壁を共有している１対のセルの断面形状が、共有する隔壁に対して略線対称であるとともに、
前記隔壁の厚さが0.15〜0.40mm（6〜15mil）で、かつ、
セル密度が35セル／cm2（230セル/平方インチ）以上
であることを特徴とする。
図１に本発明のセラミックハニカム構造体1を示す。図１(a)は、本発明のセラミックハニカム構造体の概観を示した模式斜視図である。図１(b)は、図１(a)で流体の流通方向に略垂直なＸＸ断面を示した模式図である。流体の流通方向に略垂直な断面において、セル12の断面形状が３つの隔壁13、14、15で構成された三角形セルであり、
前記セル12の断面において、前記３つの隔壁のうちの２つの隔壁（第１の隔壁13、第２の隔壁14）の長さが略同一で、
前記長さが略同一の２つの隔壁（第１の隔壁13、第２の隔壁14）が略直角に交差した形状であり、
前記３つの隔壁13、14、15の各隔壁を共有して構成される３つのセルにおいて、前記隔壁を共有している１対のセルの断面形状が、共有する隔壁に対して略線対称となっている。これにより、隔壁の厚さが0.15〜0.40mmである場合でも、強度確保することが可能となる。そして、セルの密度が35セル／cm2以上であっても、触媒と排気ガスとの反応性が良好で、圧力損失の上昇が抑えられたセラミックハニカム構造体を提供することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 4, but the present invention is not limited to the following embodiments, and does not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that, based on ordinary knowledge of a person skilled in the art, the following embodiments are appropriately modified, improved, and the like, within the scope of the present invention.
The ceramic honeycomb structure of the present invention,
In a cross-section substantially perpendicular to the fluid flow direction, the cross-sectional shape of the cell is a triangular cell composed of three partition walls,
In the cross section of the cell, the length of two of the three partition walls is substantially the same, and
Two partition walls having substantially the same length intersect each other at a substantially right angle; and
In three cells configured to share each of the three partition walls, a cross-sectional shape of a pair of cells sharing the partition wall is substantially line symmetric with respect to the shared partition wall,
The partition wall has a thickness of 0.15 to 0.40 mm (6 to 15 mil), and
The cell density is 35 cells / cm 2 (230 cells / square inch) or more.
FIG. 1 shows a ceramic honeycomb structure 1 of the present invention. Fig. 1 (a) is a schematic perspective view showing an overview of a ceramic honeycomb structure of the present invention. FIG. 1 (b) is a schematic diagram showing an XX cross section substantially perpendicular to the fluid flow direction in FIG. 1 (a). In a cross section substantially perpendicular to the fluid flow direction, the cross-sectional shape of the
In the cross section of the
The two partition walls (the
In the three cells configured to share each of the three
ここで、３つの隔壁13、14、15の各隔壁を共有して構成される３つのセルにおいて、前記隔壁を共有している１対のセルの断面形状が、共有する隔壁に対して略線対称であることについて説明する。図１(c)は、図１(b)でのセル断面の拡大図である。図１(c)に示すように任意のセルＡは、３つの隔壁13A、14A、15Aで構成される。これら３つの隔壁13A、14A、15Aを共有する３つのセル3Ａ、4Ａ、5Ａが構成される。そして、隔壁13Aを共有している１対のセルは、セルＡとセル3Ａ。隔壁14Aを共有している１対のセルは、セルＡとセル4Ａ。隔壁15Aを共有している１対のセルは、セルＡとセル5Ａである。そして、隔壁13Aを共有している１対のセルであるセルＡとセル3Ａの断面形状が、共有する隔壁13Aに対して略線対称の形態となっていることである。同様に、隔壁14Aを共有している１対のセルであるセルＡとセル4Ａの断面形状が、共有する隔壁14Aに対して略線対称、隔壁15Aを共有している１対のセルであるセルＡとセル5Ａの断面形状が、共有する隔壁15Aに対して略線対称の形態となっていることである。
Here, in the three cells configured to share each of the three
隔壁の厚さが0.15mm未満の場合、セラミックハニカム構造体の強度が不足する。一方、0.40mmを超えると、排気ガスが流通する際の抵抗が大きくなって圧力損失が上昇する。好ましくは、0.18〜0.30mm（7〜12mil）である。 If the partition wall thickness is less than 0.15 mm, the strength of the ceramic honeycomb structure is insufficient. On the other hand, if it exceeds 0.40 mm, the resistance when the exhaust gas flows increases and the pressure loss increases. The thickness is preferably 0.18 to 0.30 mm (7 to 12 mil).
セルの密度が35セル/cm2未満の場合、排気ガスが触媒と接触する面積が小さくなるため、触媒の反応性が低下する。一方、セル密度が大きくなり過ぎると、排気ガスが流通する際の抵抗が大きくなって圧力損失が上昇するので、好ましくは62セル/cm2（400セル／平方インチ）以下である。 When the cell density is less than 35 cells / cm 2 , the area where the exhaust gas comes into contact with the catalyst becomes small, and the reactivity of the catalyst is lowered. On the other hand, if the cell density is too high, the resistance when exhaust gas flows is increased and the pressure loss is increased. Therefore, the cell density is preferably 62 cells / cm 2 (400 cells / square inch) or less.
また、排気ガスが流通する際の圧力損失の上昇を抑えるためには、前記３つの隔壁のうちの残りの１つの隔壁（第３の隔壁）15の厚さが、長さが略同一の２つの隔壁（第１、第２の隔壁）13、14の厚さよりも薄いことが好ましい。残りの１つの隔壁（第３の隔壁）15の厚さは、長さが略同一の２つの隔壁（第１、第２の隔壁）13、14の厚さに対して、90％以下であることが好ましい。ただし、残りの１つの隔壁（第３の隔壁）15の厚さが薄くなり過ぎると、強度が不足するので、好ましくは30％以上である。 Further, in order to suppress an increase in pressure loss when exhaust gas flows, the remaining one of the three partitions (third partition) 15 has a thickness that is substantially the same 2. It is preferable that the thickness of the two partition walls (first and second partition walls) 13 and 14 is smaller. The thickness of the remaining one partition wall (third partition wall) 15 is 90% or less with respect to the thickness of two partition walls (first and second partition walls) 13 and 14 having substantially the same length. It is preferable. However, if the thickness of the remaining one partition wall (third partition wall) 15 becomes too thin, the strength is insufficient, so that it is preferably 30% or more.
隔壁の気孔率が50〜80％であることで、隔壁内部の細孔にも触媒が担持され、触媒の反応性が良好となる。50％未満では、触媒との反応性が不十分となり、80％を超えると、強度が不十分となる。好ましくは、55〜75％である。 When the porosity of the partition walls is 50 to 80%, the catalyst is supported on the pores inside the partition walls, and the reactivity of the catalyst is improved. If it is less than 50%, the reactivity with the catalyst becomes insufficient, and if it exceeds 80%, the strength becomes insufficient. Preferably, it is 55 to 75%.
隔壁に担持される触媒との反応性が良好となり、さらに圧力損失の上昇が抑えられるには、セルの開口面積率が60％以上であることが好ましい。さらに好ましくは、65%以上である。 In order to improve the reactivity with the catalyst supported on the partition walls and to suppress an increase in pressure loss, the cell open area ratio is preferably 60% or more. More preferably, it is 65% or more.
本発明のセラミックハニカム構造体は次のように製造することができる。
セラミックス粉末として、例えば、カオリン、タルク、シリカ、アルミナ粉末を調整し、質量比で、SiO2:48〜52%、Al2O3:33〜37%、MgO:12〜15%となるコーディエライト質のセラミックハニカム構造体形成用セラミックス原料を準備し、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのバインダー、潤滑剤、造孔材を添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化したセラミック坏土を作製する。
The ceramic honeycomb structure of the present invention can be manufactured as follows.
As the ceramic powder, for example, kaolin, talc, silica, alumina powder is prepared, and the mass ratio is SiO 2 : 48 to 52%, Al 2 O 3 : 33 to 37%, MgO: 12 to 15%. Prepare a ceramic raw material for forming a light-quality ceramic honeycomb structure, add a binder such as methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose, a lubricant, and a pore former, and mix thoroughly in a dry process, and then add a specified amount of water. Thoroughly knead to produce a plasticized ceramic clay.
次に、図２〜４に示す押出成形用金型を用いて坏土を押出し成形する。
図２(a)は、押出成形用金型の概観斜視図であり、図２(b)は、押出成形用金型の成形溝側の坏土出口側からの外観模式図である。図２(a)(b)に示す押出成形用金型20は、第１の隔壁形成用の第１の成形溝21と第２の隔壁形成用の第２の成形溝22とが略直交に形成され、該成形溝の交差部に坏土供給孔24が設けられている。坏土供給孔24は、成形溝の交差部全てに形成しても良いが、１つおきに形成しても良い。
そして、第１の成形溝21と第２の成形溝22の交差部を連通するように、第３の隔壁形成用の第３の成形溝23が形成されている。
そして、第１の成形溝21、第２の成形溝22、第３の成形溝23で区画され、押出方向に略垂直な断面が三角形状の成形ブロックＢにおいて、第１の成形溝21Bと第２の成形溝22Bの長さが略同一である。
そして、３つの成形溝21B、22B、23Bの各成形溝を共有して構成される３つの成形ブロック1Ｂ、2Ｂ、3Ｂにおいて、前記成形溝21B、22B、23Bを共有している１対の成形ブロックの形状が、共有する成形溝21B、22B、23Bに対して略線対称の形態となっている。つまり、図２(c)（図２(b)での成形ブロックの拡大図）に示すように、成形溝21Bを共有している１対の成形ブロックは、成形ブロックＢと成形ブロック1Ｂであり、共有する成形溝21Bに対して、成形ブロックＢと成形ブロック1Ｂは略線対称の形態となっている。同様に、成形溝22Bを共有している１対の成形ブロックは、成形ブロックＢと成形ブロック2Ｂであり、共有する成形溝22Bに対して、成形ブロックＢと成形ブロック2Ｂは略線対称の形態となっており、成形溝23Bを共有している１対の成形ブロックは、成形ブロックＢと成形ブロック3Ｂであり、共有する成形溝23Bに対して、成形ブロックＢと成形ブロック3Ｂは略線対称の形態となっている。
Next, the clay is extruded by using an extrusion mold shown in FIGS.
FIG. 2 (a) is a schematic perspective view of the extrusion mold, and FIG. 2 (b) is a schematic external view from the clay outlet side of the molding groove side of the extrusion mold. 2 (a) and 2 (b), the
And the 3rd shaping | molding groove |
Then, in the molding block B which is partitioned by the
A pair of moldings sharing the
ここで、第３の成形溝23は、図３に示すように、成形ブロックにおける第３の成形溝23の長さ方向の略中央部cから、坏土供給孔側へ漸次深くなる２つの溝231、232が形成されている。そして、金型の最上面において２つの溝231、232は接する構成となっている。尚、図４に示すように、２つの溝231、232が接する位置は、金型の最上面部でなく、金型内であっても良い。
Here, as shown in FIG. 3, the third forming
次に、この金型で押出成形後所定長さに切断し、ハニカム構造を有する成形体を作製する。この成形体を、例えばマイクロ波乾燥機で20分間乾燥した後、焼成炉で例えば、8日間のスケジュールで最高温度1410℃で焼成を行いコーディエライト質のセラミックハニカム構造体を得る。 Next, after extrusion molding with this mold, it is cut into a predetermined length to produce a molded body having a honeycomb structure. This molded body is dried for 20 minutes in a microwave dryer, for example, and then fired in a firing furnace at a maximum temperature of 1410 ° C., for example, on a schedule of 8 days to obtain a cordierite ceramic honeycomb structure.
（実施例１〜９、比較例１〜３）
カオリン、タルク、シリカ、アルミナ粉末を調整し、質量比で、SiO2:48〜52%、Al2O3:33〜37%、MgO:12〜15%となるコーディエライト質のセラミックハニカム構造体形成用セラミックス原料を準備し、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのバインダーをセラミックス原料に対して8%、潤滑剤、発泡済み中空樹脂の造孔材を7.0％添加し、乾式で十分混合した後、規定量の水を添加、十分な混練を行って可塑化したセラミック坏土を作製した。
次に、図２に示す金型を用いて、表１に示す隔壁厚さとセル密度で、坏土を押出し成形し、所定長さに切断し、外径266.7mm、長さ150ｍｍのハニカム構造を有する成形体を作製した。
この成形体を、マイクロ波乾燥機で20分間乾燥した後、焼成炉で8日間のスケジュールで最高温度1410℃で焼成を行い実施例１〜９、比較例１〜３のセラミックハニカム構造体各２個を得た。
(Examples 1-9, Comparative Examples 1-3)
Cordierite-type ceramic honeycomb structure in which kaolin, talc, silica, and alumina powder are prepared and the mass ratio is SiO 2 : 48 to 52%, Al 2 O 3 : 33 to 37%, MgO: 12 to 15% Prepare body forming ceramic raw material, and add binder such as methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, etc. to ceramic raw material 8%, lubricant, foamed hollow resin pore-forming material 7.0%, and dry-mix well Thereafter, a specified amount of water was added and sufficient kneading was performed to produce a plasticized ceramic clay.
Next, by using the mold shown in FIG. 2, the clay is extruded and formed into a predetermined length with the partition wall thickness and cell density shown in Table 1, and a honeycomb structure having an outer diameter of 266.7 mm and a length of 150 mm is obtained. A formed body was prepared.
This molded body was dried for 20 minutes with a microwave dryer, and then fired at a maximum temperature of 1410 ° C. in a firing furnace for 8 days in a firing furnace. Each of the ceramic honeycomb structures of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 2 I got a piece.
（比較例４）
比較例４では、実施例と同様に坏土を作製し、従来技術の四角形セルの金型を用いて、同様に押出成形、乾燥、焼成し、外径266.7mm、長さ150ｍｍの比較例４、５のセラミックハニカム構造体各２個を得た。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, a kneaded material was prepared in the same manner as in Example, and similarly, extrusion, drying, and firing were performed using a square cell mold of the prior art, and Comparative Example 4 having an outer diameter of 266.7 mm and a length of 150 mm. Two ceramic honeycomb structures of 5 were obtained.
（比較例５）
比較例５では、実施例と同様に坏土を作製し、従来技術の三角形セルの金型を用いて、同様に押出成形、乾燥、焼成し、外径266.7mm、長さ150ｍｍの比較例５のセラミックハニカム構造体２個を得た。
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, a clay was prepared in the same manner as in the Example, and similarly extruded, dried, and fired using a conventional triangular cell mold. Comparative Example 5 having an outer diameter of 266.7 mm and a length of 150 mm Two ceramic honeycomb structures were obtained.
（比較例６）
比較例６では、実施例と同様に坏土を作製し、従来技術の正三角形セルの金型を用いて、同様に押出成形、乾燥、焼成し、外径266.7mm、長さ150ｍｍの比較例６のセラミックハニカム構造体２個を得た。
(Comparative Example 6)
In Comparative Example 6, a kneaded material was prepared in the same manner as in the Example, and a comparative example having an outer diameter of 266.7 mm and a length of 150 mm was similarly extruded, dried, and fired using a conventional triangle cell mold. Two ceramic honeycomb structures 6 were obtained.
実施例、比較例で得られたセラミックハニカム構造体の圧力損失、アイソスタティック強度、NOx浄化率を評価した。
（圧力損失）
圧力損失の評価は、圧力損失テストスタンドに固定したセラミックハニカム構造体に、空気を流量10 Nm3/minで送り込み、流入側と流出側との差圧（圧力損失）で表した。圧力損失が、
1.0 kPaを越える場合を(×)、
0.8 kPaを超え1.0 kPa以下の場合を(△)、
0.6 kPaを超え0.8 kPa以下の場合を(○)、及び
0.6 kPa以下の場合を(◎)
として評価した。
The pressure loss, isostatic strength, and NOx purification rate of the ceramic honeycomb structures obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated.
(Pressure loss)
The evaluation of the pressure loss was expressed by the pressure difference (pressure loss) between the inflow side and the outflow side by feeding air into the ceramic honeycomb structure fixed to the pressure loss test stand at a flow rate of 10 Nm 3 / min. Pressure loss is
When exceeding 1.0 kPa (×),
(0.8) when 0.8 kPa and 1.0 kPa
(0.6) when 0.6 kPa and 0.8 kPa
When the pressure is 0.6 kPa or less (◎)
As evaluated.
（アイソスタティック強度）
アイソスタティック強度試験は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格(JASO)M505-87に基づいて行った。セラミックハニカム構造体の軸方向両端面に厚さ20 mmのアルミ板を当接して両端を密閉するとともに、外壁部表面を厚さ2 mmのゴムで密着したものを圧力容器に入れ、圧力容器内に水を注入して、外壁部表面から静水圧を加え、破壊したときの圧力を測定して、アイソスタティック強度とした。アイソスタティック強度の評価は以下の基準で行った。
2 MPaの圧力でも破損しなかったものを（◎）
1.5 MPaの圧力でも破損しなかったもの（○）
1.0 MPaの圧力でも破損しなかったもの（△）
1.0 MPa未満の圧力で破損したもの・・・×
(Isostatic strength)
The isostatic strength test was performed based on the automobile standard (JASO) M505-87 published by the Japan Society for Automotive Engineers. A 20 mm thick aluminum plate is in contact with both ends of the ceramic honeycomb structure in the axial direction to seal both ends, and the outer wall surface with 2 mm thick rubber is placed in a pressure vessel. Water was poured into the surface, and hydrostatic pressure was applied from the outer wall surface, and the pressure at the time of destruction was measured to obtain isostatic strength. The isostatic strength was evaluated according to the following criteria.
Those that did not break even at a pressure of 2 MPa (◎)
No damage even at 1.5 MPa pressure (○)
Those that were not damaged even at a pressure of 1.0 MPa (△)
Damaged by pressure less than 1.0 MPa
（NOx浄化率）
NOx浄化率の評価は、上記で得られたセラミックハニカム構造体に、活性金属として白金を担持して、排気ガス温度300℃、NOxを400ppm含む排気ガスを導入し、排気ガス中のNOx量と同量のディーゼル燃料（ＨＣ）を添加し、ＳＣＲ触媒出口での排気ガス中NOx量を測定して、NOx浄化性能を測定した。その結果、
NOx浄化率が70％以上であったものを（◎）、
NOx浄化率が50％以上70％未満であったものを（○）、
NOx浄化率が50％未満であったものを（×）
として評価した。
(NOx purification rate)
The NOx purification rate is evaluated by supporting platinum as an active metal in the ceramic honeycomb structure obtained above, introducing exhaust gas temperature of 300 ° C, exhaust gas containing 400ppm NOx, and the amount of NOx in the exhaust gas. The same amount of diesel fuel (HC) was added, and the amount of NOx in the exhaust gas at the SCR catalyst outlet was measured to measure the NOx purification performance. as a result,
NOx purification rate was over 70% (◎),
NOx purification rate is 50% or more and less than 70% (○),
NOx purification rate was less than 50% (×)
As evaluated.
表１から、本発明の実施例１〜９のセラミックハニカム構造体は、触媒と排気ガスとの反応性が良好で、圧力損失の上昇が抑えられ、強度が向上したセラミックハニカム構造体が得られたことがわかる。一方、比較例はのセラミックハニカム構造体は、触媒と排気ガスとの反応性が悪く、圧力損失の上昇が抑えられていないことがわかる。 From Table 1, the ceramic honeycomb structures of Examples 1 to 9 of the present invention have a good reactivity between the catalyst and the exhaust gas, a rise in pressure loss is suppressed, and a ceramic honeycomb structure with improved strength is obtained. I understand that. On the other hand, it can be seen that the ceramic honeycomb structure of the comparative example has poor reactivity between the catalyst and the exhaust gas, and the increase in pressure loss is not suppressed.
１：セラミックハニカム構造体
１１：外周壁
１２：セル（流通路）
１３、１３Ａ：第１の隔壁
１４、１４Ａ：第２の隔壁
１５、１５Ａ：第３の隔壁
２０：押出成形用金型
２１、２２：第１、第２の隔壁形成用の成形溝
２３：第３の隔壁形成用の成形溝
２３１、２３２：成形溝23を構成する２つの溝
２４：坏土供給孔
８０：従来技術のセラミックハニカム構造体
８１：外周壁
８２：セル
８３：隔壁
Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ：任意のセル
Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ：成形ブロック
ｃ：第３の成形溝の長さ方向の略中央部
1: Ceramic honeycomb structure 11: Outer peripheral wall 12: Cell (flow passage)
13, 13A:
Claims (9)
前記流体の流通方向に略垂直な断面において、前記セルの断面形状が３つの隔壁で構成された三角形セルであり、
前記セルの断面において、前記３つの隔壁のうちの２つの隔壁の長さが略同一であり、かつ、
前記長さが略同一の２つの隔壁が略直角に交差した形状であり、かつ、
前記３つの隔壁の各隔壁を共有して構成される３つのセルにおいて、前記隔壁を共有している１対のセルの断面形状が、共有する隔壁に対して略線対称であるとともに、
前記隔壁の厚さが0.15〜0.40mmで、かつ、
前記セルの密度が35セル／cm2以上
であることを特徴とするセラミックハニカム構造体。 A ceramic honeycomb structure having a plurality of cells serving as fluid flow paths partitioned by porous partition walls,
In a cross-section substantially perpendicular to the fluid flow direction, the cross-sectional shape of the cell is a triangular cell composed of three partition walls,
In the cross section of the cell, the length of two of the three partition walls is substantially the same, and
Two partition walls having substantially the same length intersect each other at a substantially right angle; and
In three cells configured to share each of the three partition walls, a cross-sectional shape of a pair of cells sharing the partition wall is substantially line symmetric with respect to the shared partition wall,
The partition wall has a thickness of 0.15 to 0.40 mm, and
A ceramic honeycomb structure, wherein the density of the cells is 35 cells / cm 2 or more.
前記成形溝は、第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝を有し、
前記第３の成形溝は、前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の交差部を連通するように形成され、
前記第１の成形溝、第２の成形溝、第３の成形溝の３つの成形溝で区画され、前記押出方向に略垂直な断面が三角形状の成形ブロックにおいて、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝の長さが略同一であり、かつ、
前記第１の成形溝と前記第２の成形溝とが略直交に形成され、
前記３つの成形溝の各成形溝を共有して構成される３つの成形ブロックにおいて、前記成形溝を共有している１対の成形ブロックの形状が、共有する成形溝に対して略線対称であることを特徴とするセラミックハニカム構造体成形用金型。 A mold for forming a ceramic honeycomb structure having a forming groove and a clay supply hole communicating with the forming groove, and extruding the clay from the clay supply hole to the forming groove,
The molding groove has a first molding groove, a second molding groove, and a third molding groove,
The third molding groove is formed so as to communicate with an intersection of the first molding groove and the second molding groove,
In the molding block that is partitioned by three molding grooves, the first molding groove, the second molding groove, and the third molding groove, and the cross section substantially perpendicular to the extrusion direction is a triangular shape,
The lengths of the first molding groove and the second molding groove are substantially the same, and
The first molding groove and the second molding groove are formed substantially orthogonally,
In the three molding blocks configured by sharing each molding groove of the three molding grooves, the shape of the pair of molding blocks sharing the molding groove is substantially line symmetrical with respect to the sharing molding groove. A mold for forming a ceramic honeycomb structure.
A method for manufacturing a ceramic honeycomb structure, comprising: forming a molded body using the mold according to claim 7 or 8; and firing the molded body to manufacture a ceramic honeycomb structure.
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|---|---|---|---|---|
| JP2018030124A (en) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 神鋼アクテック株式会社 | Deodorization filter |
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