JP2014195783A - ハニカム構造体の製造方法およびハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コージェライト化原料(A)を含む坏土を押出成形して、ハニカム成形体を作製するハニカム成形体作製工程と、ハニカム成形体のセルの開口部に、コージェライト化原料(B)を含有する成形原料及び2〜15質量%の発泡樹脂を含み且つハニカム成形体との間の焼成変化率の差が−1.0〜+2.0%である目封止材を充填して目封止ハニカム成形体を作製する目封止ハニカム成形体作製工程と、目封止ハニカム成形体を焼成して、所定のセルの一方の端部及び残余のセルの他方の端部に多孔質の目封止部が配設されたハニカム構造体を作製するハニカム構造体作製工程と、を有するハニカム構造体の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態は、ハニカム成形体作製工程と、目封止ハニカム成形体作製工程と、ハニカム構造体作製工程とを有する。ハニカム成形体作製工程では、コージェライト化原料(A)を含有する成形原料を混練して得られる坏土をハニカム形状に押出成形する。この押出成形により、一方の端面である第1端面から他方の端面である第2端面まで貫通す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を作製する。目封止ハニカム成形体作製工程では、作製したハニカム成形体のセルの開口部に、コージェライト化原料(B)を含有する成形原料、水、結合剤、分散剤、界面活性剤および1.0〜15質量%の発泡樹脂を含み且つハニカム成形体との間の焼成変化率の差が−1.0〜+2.0%である目封止材を充填して目封止ハニカム成形体を作製する。ハニカム構造体作製工程では、作製した目封止ハニカム成形体を焼成して、複数のセルのうちの所定のセルである第1セルの第1端面側の端部および残余のセルである第2セルの第2端面側の端部に多孔質の目封止部が配設されたハニカム構造体を作製する。
ハニカム成形体作製工程では、成形原料を混練して得られた坏土をハニカム形状に押出成形してハニカム成形体を得る。
目封止ハニカム成形体作製工程で用いる目封止材は、コージェライト化原料(B)を含有する成形原料および1.0〜15質量%の発泡樹脂を含むものである。さらに、目封止ハニカム成形体作製工程で用いる目封止材は、ハニカム成形体との間の焼成変化率の差が−1.0〜+2.0%であるものである。
ハニカム構造体作製工程では、上述の目封止ハニカム成形体を焼成する。焼成温度は、ハニカム成形体の材質によって適宜決定することができる。例えば、ハニカム成形体の材質がコージェライトの場合、焼成温度は、1380〜1450℃が好ましく、1400〜1440℃が更に好ましい。また、焼成時間は、3〜10時間程度とすることが好ましい。
次に、上述の本実施形態のハニカム構造体の製造方法により得られるハニカム構造体について説明する。
隔壁5の気孔率は、30〜80%であることが好ましく、35〜75%であることが更に好ましく、40〜70%であることが特に好ましい。隔壁5の気孔率が上記範囲であると、圧力損失を低減した上で、隔壁5の構造的強度を保持できる。
目封止部8は、多孔質であるため目封止部8には複数の細孔が形成されている。
コージェライト化原料(A)として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、およびシリカを使用した。このコージェライト化原料100質量部に、造孔材を1質量部、分散媒を32質量部、有機バインダを6質量部、分散剤を1質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径40μmの発泡樹脂を使用した。有機バインダとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
実施例2〜4のハニカム構造体については、各条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に作製した。
比較例1,2のハニカム構造体については、各条件を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に作製した。
隔壁の気孔率(%)は、水銀ポロシメーター(水銀圧入法)によって測定した。水銀ポロシメーターとしては、Micromeritics社製、商品名:Auto Pore III 型式9405を用いた。
目封止部の気孔率(%)は、水銀ポロシメーター(水銀圧入法)によって測定した。水銀ポロシメーターとしては、Micromeritics社製、商品名:Auto Pore III 型式9405を用いた。
「端面と中央部との寸法差の比率」を下記式(I)により算出した。さらに、端面の直径と、上述の公称直径143.8mmとの差(表1中では「公称直径143.8mmとの差」)を算出した。
式(I):
端面と中央部との寸法差の比率(%)=(焼成後の端面部と中央部との直径差−焼成前(乾燥後)の端面部と中央部の直径差)/143.8×100
上述の「端面と中央部との寸法差の比率」が−0.35〜0.35%である場合を「外周コートの要否」が「否」、それ以外である場合を「外周コートの要否」が「要」と判定した。なお、「外周コートの要否」が「否」である場合とは、「端面と中央部との寸法差の比率」が0.00%およびその近傍に収まっているため、焼成後のハニカム構造体の外周研削をし、次いで外周コートをする必要がないことを意味する。
ハニカム構造体をDPFとして用い、順次、煤(スート)の堆積量を増加させて、再生(煤の燃焼)を行い、クラックが発生する限界を確認した。先ず、ハニカム構造体の外周に、保持材としてセラミック製非熱膨張性マットを巻き、ステンレス鋼(SUS409)製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とした。その後、ディーゼル燃料(軽油)の燃焼により発生させた煤を含む燃焼ガスを、ハニカム構造体の一方の端面(第1端面)より流入させ、他方の端面(第2端面)より流出させることによって、煤をハニカム構造体内に堆積させた。そして、一旦、室温(25℃)まで冷却した後、ハニカム構造体の第1端面より、650℃の燃焼ガスを流入させた。ここで、煤が燃焼することによりハニカム構造体の圧力損失が低下したときに、燃焼ガスの流量を減少させることによって、煤を急燃焼させた。前記急燃焼後に、ハニカム構造体におけるクラックの発生の有無を確認した。クラックの発生を確認しなかった場合には、再び、順次、煤(スート)の堆積量を増加させて再生(煤の燃焼)を行うことで、ハニカム構造体内部に発生する温度を上昇させていった。この一連の試験の中で、クラックが生じなかったもっとも高い温度を「耐熱衝撃温度」とした。また、「耐熱衝撃性の評価」における「評価」の欄は、耐熱衝撃温度が1260℃以上の場合を、「OK(合格)」とし、耐熱衝撃温度が1260℃未満の場合を、「NG(不合格)」とした。表1には、実施例1のハニカム構造体の耐熱衝撃温度との差を示す。
実施例1〜4は、外周コートの必要がなく、耐熱衝撃性も良好であった。これに対して、比較例1は、耐熱衝撃性に劣った。比較例2は、外周コートが必要であった。
Claims (6)
- コージェライト化原料(A)を含有する成形原料を混練して得られる坏土をハニカム形状に押出成形して、一方の端面である第1端面から他方の端面である第2端面まで貫通す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を作製するハニカム成形体作製工程と、
作製した前記ハニカム成形体の前記セルの開口部に、コージェライト化原料(B)を含有する成形原料および1.0〜15質量%の発泡樹脂を含み且つ前記ハニカム成形体との間の焼成変化率の差が−1.0〜+2.0%である目封止材を充填して目封止ハニカム成形体を作製する目封止ハニカム成形体作製工程と、
作製した前記目封止ハニカム成形体を焼成して、前記複数のセルのうちの所定のセルである第1セルの前記第1端面側の端部および残余のセルである第2セルの前記第2端面側の端部に多孔質の目封止部が配設されたハニカム構造体を作製するハニカム構造体作製工程と、を有するハニカム構造体の製造方法。 - 前記コージェライト化原料(B)は、アルミナおよび水酸化アルミニウムを含み、
前記コージェライト化原料(B)に含まれる前記アルミナの質量と前記水酸化アルミニウムの質量との合計に対する前記水酸化アルミニウムの質量の百分率比が20〜100%である請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。 - 前記コージェライト化原料(B)は、平均粒子径5〜30μmのタルクを含む請求項1または2に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記コージェライト化原料(B)は、シリカを5〜20質量%含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記コージェライト化原料(B)は、平均粒子径1〜5μmのシリカを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のハニカム構造体の製造方法を用いて得られるハニカム構造体。
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