JP2015148152A - honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、生産効率が良く、缶体に収納した際における周方向のずれが生じ難いハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure. More specifically, the present invention relates to a honeycomb structure that has high production efficiency and is less likely to be displaced in the circumferential direction when stored in a can body.
従来、車両や船舶の内燃機関等の排気ガス浄化用に触媒を担持して使用される触媒担体として、あるいは、集塵装置のフィルタエレメントとして、ハニカム状の内筒部(ハニカム基材)と、その内筒部の外周に形成されたフランジ部を備えたハニカム構造体が知られている(例えば、特許文献1,2を参照)。
Conventionally, as a catalyst carrier used by carrying a catalyst for purifying exhaust gas such as an internal combustion engine of a vehicle or a ship, or as a filter element of a dust collector, a honeycomb-shaped inner cylinder portion (honeycomb base material), A honeycomb structure having a flange portion formed on the outer periphery of the inner cylinder portion is known (see, for example,
特許文献1に記載のハニカム構造体は、縦スリットが2本以上形成されるために生産効率が低い。「縦スリット」は、ハニカム構造体のセルの延びる方向と同じ方向に延びるスリットのことである。また、特許文献1及び特許文献2に記載のハニカム構造体は、缶体に収納した際における周方向のずれを十分に防止することができない。特に、ハニカム構造体(ハニカム基材)の直径が200mmを超える場合、周方向にずれることによる問題が顕在化していた。
The honeycomb structure described in
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものである。本発明は、生産効率が良く、缶体に収納した際における周方向のずれが生じ難いハニカム構造体を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The present invention provides a honeycomb structure that has high production efficiency and is less likely to be displaced in the circumferential direction when stored in a can body.
[1] 流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム基材と、前記ハニカム基材の外周を取り囲み、前記ハニカム基材の外周から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部とを備え、前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心と、前記ハニカム基材の外周形状の重心であるハニカム基材重心と、が離間しているハニカム構造体。 [1] A columnar honeycomb base material having a porous partition wall that forms a plurality of cells serving as fluid flow paths, and an outer periphery of the honeycomb base material so as to protrude outward from the outer periphery of the honeycomb base material A solid flange portion formed, and an overall center of gravity that is the center of gravity of the overall outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb base material, and a honeycomb that is the center of gravity of the outer peripheral shape of the honeycomb base material A honeycomb structure in which the center of gravity of the substrate is separated.
[2] 前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、前記全体重心と前記ハニカム基材重心との距離が、0.3〜3.0mmである前記[1]に記載のハニカム構造体。 [2] The honeycomb structure according to [1], wherein a distance between the overall center of gravity and the center of gravity of the honeycomb substrate when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate is 0.3 to 3.0 mm. .
[3] 前記フランジ部の、少なくとも一方の端部の形状が、テーパー状である前記[1]又は[2]に記載のハニカム構造体。 [3] The honeycomb structure according to [1] or [2], wherein a shape of at least one end of the flange portion is a tapered shape.
[4] 前記フランジ部の、前記セルの延びる方向に直交する断面における厚さの最大値が、1〜40mmである前記[1]〜[3]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [4] The honeycomb structure according to any one of [1] to [3], wherein a maximum value of a thickness of the flange portion in a cross section orthogonal to the cell extending direction is 1 to 40 mm.
[5] 前記ハニカム基材が、前記ハニカム基材の外周面を形成するように配設された厚さ0.05〜8mmのハニカム基材コート層を有する前記[1]〜[4]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [5] Any of the above [1] to [4], wherein the honeycomb substrate has a honeycomb substrate coat layer having a thickness of 0.05 to 8 mm disposed so as to form an outer peripheral surface of the honeycomb substrate. A honeycomb structure according to any one of the above.
[6] 前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状と、前記ハニカム基材の外周形状と、が相似形である前記[1]〜[5]のいずれかに記載のハニカム構造体。 [6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the entire outer peripheral shape and the outer peripheral shape of the honeycomb base material are similar when viewed from the central axis direction of the honeycomb base material. Honeycomb structure.
本発明のハニカム構造体は、柱状のハニカム基材と、このハニカム基材の外周から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部とを備えている。そして、本発明のハニカム構造体は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心と、ハニカム基材の外周形状の重心であるハニカム基材重心と、が離間している。そのため、本発明のハニカム構造体は、生産効率が良く、缶体に収納した際における周方向のずれが生じ難くなる。 The honeycomb structure of the present invention includes a columnar honeycomb base material and a solid flange portion formed so as to protrude outward from the outer periphery of the honeycomb base material. The honeycomb structure of the present invention has an overall center of gravity that is the center of gravity of the entire outer peripheral shape, and a center of gravity of the honeycomb base that is the center of gravity of the outer peripheral shape of the honeycomb substrate when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate. Are separated. Therefore, the honeycomb structure of the present invention has good production efficiency and is less likely to be displaced in the circumferential direction when stored in a can body.
以下、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の形態に限定されるものではない。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づいて、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments are also included in the scope of the present invention based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It is.
(1)ハニカム構造体:
本発明のハニカム構造体の一実施形態は、図1〜図4に示すように、柱状のハニカム基材3と、このハニカム基材3の外周4を取り囲み、ハニカム基材3の外周4から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部23とを備えるハニカム構造体100である。ハニカム基材3は、流体の流路となる複数のセル2を区画形成する多孔質の隔壁1を有するものである。そして、ハニカム構造体100は、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心G1と、ハニカム基材3の外周形状の重心であるハニカム基材重心G2と、が離間しているものである。
(1) Honeycomb structure:
As shown in FIGS. 1 to 4, an embodiment of the honeycomb structure of the present invention surrounds a columnar
なお、「全体の外周形状の重心」は、ハニカム構造体全体の外周形状の重心を意味する。「ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心」及び「ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、ハニカム基材の外周形状の重心」は、別言すれば、それぞれ以下のようにして得られる投影図における重心である。即ち、ハニカム基材の中心軸の延長線上に光源を配置し、この光源からハニカム構造体を照らして、このハニカム構造体の投影図を得る。そして、得られたハニカム構造体の投影図における重心が「ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心」に相当する。また、ハニカム構造体においてフランジ部が無いとした場合(ハニカム基材のみ)を想定し、この「フランジ部が無いハニカム構造体」を上記光源で照らして投影図を得る。そして、得られた「フランジ部が無いハニカム構造体」の投影図における重心が「ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、ハニカム基材の外周形状の重心」に相当する。 Note that “the center of gravity of the entire outer peripheral shape” means the center of gravity of the outer peripheral shape of the entire honeycomb structure. "The center of gravity of the outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate" and "The center of gravity of the outer peripheral shape of the honeycomb substrate when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate" are different. For example, it is the center of gravity in the projection map obtained as follows. That is, a light source is arranged on the extended line of the central axis of the honeycomb base material, and the honeycomb structure is illuminated from the light source to obtain a projection view of the honeycomb structure. The center of gravity of the obtained honeycomb structure in the projected view corresponds to “the center of gravity of the entire outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate”. Further, assuming that there is no flange portion in the honeycomb structure (only the honeycomb base material), this “honeycomb structure without flange” is illuminated with the light source to obtain a projection view. The center of gravity of the obtained “honeycomb structure having no flange portion” in the projected view corresponds to “the center of gravity of the outer peripheral shape of the honeycomb substrate when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate”.
図1は、本発明のハニカム構造体の一実施形態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一実施形態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一実施形態を模式的に示す正面図である。図4は、本発明のハニカム構造体の一実施形態の、セルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing an embodiment of the honeycomb structure of the present invention. Fig. 3 is a front view schematically showing one embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section parallel to the cell extending direction of an embodiment of the honeycomb structure of the present invention.
本実施形態のハニカム構造体100は、上述の通り、柱状のハニカム基材3と、このハニカム基材3の外周4から外側に突き出るように形成された中実のフランジ部23を備えている。そして、本実施形態のハニカム構造体100は、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心G1と、ハニカム基材3の外周形状の重心であるハニカム基材重心G2と、が離間している。そのため、本実施形態のハニカム構造体100は、生産効率が良く、缶体に収納した際における(缶体に収納した後の)周方向のずれが生じ難くなる。具体的には、例えば特許文献1に記載のハニカム構造体は、外周にハニカム基材を配置し、更に2本以上の縦スリットを形成するため工程数が多くなる。一方、本実施形態のハニカム構造体100は、中実のフランジ部を形成するものであるため、上記のような無駄や工程数が多くなることが生じ難い。そのため、本実施形態のハニカム構造体100は、生産効率が良いことになる。
As described above, the
本実施形態のハニカム構造体100は、図1,2に示すように、セグメント型のハニカム構造体である。つまり、本実施形態のハニカム構造体100は、複数のハニカムセグメント焼成体12が接合材13で接合されたものである。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、ハニカムセグメント焼成体の材質と同じであることが更に好ましい。また、他の実施形態において、セグメント型ではなく1つのハニカム構造体からなる一体型でも良いことは言うまでもない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ハニカム構造体100は、上述した全体重心G1とハニカム基材重心G2との距離(重心のずれ(Z))が、0.3〜3.0mmであることが好ましく、0.5〜3.0mmであることが更に好ましい。上記重心のずれ(Z)が0.3mm未満であると、缶体に収納した際における周方向のずれを防止する効果が十分に得られないおそれがある。一方、3.0mm超であると、缶体に収納した際に缶体から受ける外圧が偏ってしまい、缶体に収納する際にハニカム構造体が破壊されてしまうおそれがある。
In the
ハニカム構造体100について、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状は、円形であるが、本発明のハニカム構造体の全体の外周形状は円形に限定されない。例えば、上記全体の外周形状としては、楕円形、略楕円形(トラック形状や卵形状を含む)、2つの円を重ね合わせた形状(二重円形状)、円の一部が切り取られた形状(異形円形状)、円と異形円形状とを重ね合わせた形状などを挙げることができる。なお、「トラック形状」は、四角形(正方形または長方形)の2組の「対向する一対の辺」のうちの一方(1組)が外方に突出した円弧状をなしている形状のことである。
The entire outer peripheral shape of the
具体的には、図5は、ハニカム基材3の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が略楕円形(トラック形状)であるハニカム構造体101を示している。図7は、ハニカム基材3の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が二重円形状であるハニカム構造体103を示している。図8は、ハニカム基材3の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が、異形円形状(特に、円の4箇所が切り取られている形状(特定異形円形状))であるハニカム構造体104を示している。図9,10は、ハニカム基材3の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が、円と異形円形状(特定異形円形状)とを重ね合わせた形状であるハニカム構造体105,106を示している。なお、図8に示すハニカム構造体104の全体の外周形状である「特定異形円形状」は、具体的には、以下のような形状ということができる。即ち、円の外周部を、この円の中心を挟んで対向する一対の直線(第1の一対の直線)によって切り取り、更に、この第1の一対の直線にそれぞれ直交する上記円の中心を挟んで対向する他の一対の直線(第2の一対の直線)によって切り取って得られる形状である。
Specifically, FIG. 5 shows a
図5は、本発明のハニカム構造体の他の実施形態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更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。図8は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。図9は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。図10は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view schematically showing another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 7 is a plan view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 8 is a plan view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 9 is a plan view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 10 is a plan view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention.
フランジ部23は、図2に示されるように、ハニカム基材3の外周4の周方向の全部に亘って配設されるリング状(連続的なリング形状)に形成されていることが好ましい。また、フランジ部は、上記「連続的なリング形状」の一部が切り欠かれた「断続的なリング形状」に形成されていることも好ましい。図6,7,9,10に示すハニカム構造体102,103,105,106は、それぞれ、フランジ部23が「断続的なリング形状」に形成されている例である。具体的には、図6,7,9に示すハニカム構造体102,103,105は、フランジ部23が、「連続的なリング形状」の1箇所が切り欠かれた「断続的なリング形状」に形成されている例である。図10に示すハニカム構造体106は、フランジ部23が、「連続的なリング形状」の3箇所が切り欠かれた「断続的なリング形状」に形成されている例である。図6は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。これらの「断続的なリング形状」のフランジ部23は、ハニカム基材3の外周4の周方向の1/2以上に形成されていることが、周方向のずれを良好に防止する点においてより好ましい。
As shown in FIG. 2, the
本発明のハニカム構造体は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が、直線を含まない形状(別言すれば、曲線のみによって描かれる形状)であることが好ましい。このように、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が、直線を含まない形状であると、ハニカム構造体を収納する缶体の製作が容易になるという利点がある。例えば、図2、6、7に示すハニカム構造体は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状が、直線を含まない形状である。 In the honeycomb structure of the present invention, the entire outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate is preferably a shape that does not include a straight line (in other words, a shape drawn only by a curve). . Thus, when the entire outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate is a shape that does not include a straight line, there is an advantage that it becomes easy to manufacture a can body that houses the honeycomb structure. . For example, in the honeycomb structures shown in FIGS. 2, 6, and 7, the overall outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate is a shape that does not include a straight line.
フランジ部23は、内部が中実な構造である。フランジ部23の内部が中実であると、外部からの衝撃等に対して破損し難いという利点がある。なお、「中実なフランジ部」には、その内部が、中空である場合や複数のセルが区画形成されたハニカム状である場合は含まれない。
The
ハニカム構造体100は、フランジ部23が、セル2の延びる方向における両端面がセル2の延びる方向と直行している。つまり、ハニカム構造体100において、フランジ部23は、セル2の延びる方向における両端面(25,25)が、セル2の延びる方向に直交するものである(図3,4参照)。このように、フランジ部の端面25,25が、セル2の延びる方向に直交すると、ハニカム構造体を排ガスの流路に固定し易く、更に、人手やロボットによってフランジ部を容易に掴むことができる。また、フランジ部23は、図12に示すように、セルの延びる方向における両端面がセルの延びる方向と直行しない形状であってもよい。即ち、セルの延びる方向における少なくとも一方の端部25の形状が、先端ほどセルの延びる方向における両端面間の距離が短くなる形状(テーパー状)(図12参照)であってもよい。セルの延びる方向における少なくとも一方の端部の形状が、テーパー状であることにより、フランジ部の破損を抑制することができる。
In the
ハニカム構造体100は、ハニカム基材3が、ハニカム基材3の外周面を形成するように配設された厚さ0.05〜8mmのハニカム基材コート層(外周壁)31(図4参照)を有することが好ましい。ハニカム基材コート層31の厚さは、0.2〜3mmであることが更に好ましい。上記ハニカム基材コート層31を有することにより、ハニカム構造体の構造的な強度が増加する。0.05mmより薄いと、外周面のカケ等が発生し易くなるという不具合が生じるおそれがある。8mmより厚いと、コート層が形成しにくくなるという不具合が生じるおそれがある。
The
ハニカム基材コート層31の材質は、「無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、SiC粒子等の無機原料」や「後述する目封止材料と同一のもの」に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材を加えたものに、水を加えて混練したもの等が好ましい。
The material of the honeycomb
ハニカム構造体100は、フランジ部23が、フランジ部23の表面を形成するように配設されたフランジ部コート層を有することができる。フランジ部コート層を有することにより、フランジ部の強度が増加する。
The
フランジ部コート層の厚さは、8mm以下であることが好ましく、0.2〜3mmであることが更に好ましい。8mmより厚いと、フランジ部コート層が形成し難くなるおそれがある。なお、強度などの問題が生じないのであればフランジ部コート層を形成しなくても良い。 The thickness of the flange coat layer is preferably 8 mm or less, and more preferably 0.2 to 3 mm. If it is thicker than 8 mm, it may be difficult to form the flange coat layer. If no problem such as strength occurs, the flange coat layer need not be formed.
フランジ部コート層の材質は、ハニカム基材コート層31や接合材13の材質と同じにすることができる。
The material of the flange coat layer can be the same as the material of the honeycomb
ハニカム構造体100は、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状と、ハニカム基材の外周形状と、が相似形であることが好ましい。このようにすると、ハニカム基材の外周形状を研削加工等で加工する時に加工し易くなる。具体的には、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、全体の外周形状と、ハニカム基材の外周形状と、が円形であることが好ましい。上記それぞれの外周形状が円形であると、外周形状の加工が容易になる。
In the
フランジ部23の、セル2の延びる方向に直交する断面における厚さ(フランジ部の厚さ、即ち、直径方向の長さ)の最大値H(図2参照)は、1〜40mmであることが好ましい。そして、フランジ部23の厚さの最大値Hは、1〜25mmであることが更に好ましく、1〜15mmであることが特に好ましい。フランジ部23の厚さの最大値Hが1mm未満であると、フランジ部が薄いためフランジ部の強度が低下するおそれがある。一方、40mm超であると、缶体に組付けにくくなったり、ハンドリングし難くなったりするおそれがある。
The maximum value H (see FIG. 2) of the thickness (the thickness of the flange portion, that is, the length in the diameter direction) in the cross section perpendicular to the extending direction of the
ハニカム基材3の中心軸を含む平面において、フランジ部23の端面25とハニカム基材3の側面(外周)4との角度α,βは、それぞれ、90〜160°が好ましく、90〜150°が更に好ましく、90〜140°が特に好ましい。更に、90〜135°が最も好ましい。角度αは、図3に示すように、ハニカム基材3の中心軸を含む平面において、フランジ部23の一方の端面25とハニカム基材3の側面4との角度のことである。角度βは、図3に示すように、ハニカム基材3の中心軸を含む平面において、フランジ部23の他方の端面25とハニカム基材3の側面4との角度のことである。なお、フランジ部の端面とハニカム基材の側面との角度α,βは、フランジ部の端面が、セルの延びる方向に直交する場合、90°であることになる。また、フランジ部の端面とハニカム基材の側面との角度α,βは、フランジ部の全周に亘って一定であってもよいし、一定でなくてもよい(即ち、順次変化してもよい)。上記角度α,βが一定でない場合、上記「角度α」及び「角度β」は、最大となる角度のことである。
In the plane including the central axis of the
図12は、フランジ部23が、ハニカム基材3の外周4の周方向の全部に亘って配設されたリング状(連続的なリング形状)に形成されたハニカム構造体201を示している。そして、図12に示すハニカム構造体201は、フランジ部23の端面25とハニカム基材3の側面4との角度α,βが、それぞれ、フランジ部23の全周に亘って順次変化している。図13,図14は、フランジ部23が、ハニカム基材3の外周4の周方向の全部に亘って配設されたリング状(連続的なリング形状)に形成されたハニカム構造体202,203を示している。そして、図13,図14に示すハニカム構造体202,203は、フランジ部23の端面25とハニカム基材3の側面4との角度α,βが、それぞれ、フランジ部23の全周に亘って一定である。
FIG. 12 shows a
図12は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す正面図である。図13は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す正面図である。図14は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す正面図である。 Fig. 12 is a front view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 13 is a front view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention. FIG. 14 is a front view schematically showing still another embodiment of the honeycomb structure of the present invention.
フランジ部23の幅Lは、ハニカム構造体100のセルの延びる方向の長さの1〜90%であることが好ましく、3〜50%であることが更に好ましく、5〜30%であることが特に好ましい。「フランジ部の幅L」は、フランジ部の、ハニカム構造体のセルの延びる方向における長さのことである。フランジ部23の幅Lが上記範囲であることにより、限られたスペースに、ハニカム構造体100を良好に固定することができる。また、フランジ部23が、大き過ぎないため、ハニカム構造体100を軽量化できる。フランジ部23の幅Lが1%未満であると、フランジ部の強度が低下することがある。90%超であると、ハニカム構造体100が大型化して、限られたスペースに、ハニカム構造体100を良好に固定することができなくなるおそれがある。なお、フランジ部の端部がテーパー状である場合、「フランジ部の幅L」は、図12に示すように、テーパー状の両端部の、両先端の間の距離である。フランジ部23の幅Lは、フランジ部の全周に亘って一定であってもよいし、一定でなくてもよい(即ち、順次変化してもよい)。図12,図13に示すハニカム構造体201,202は、フランジ部23の幅Lが、フランジ部23の全周に亘って一定である。図14に示すハニカム構造体203は、フランジ部23の幅Lが、フランジ部23の全周に亘って順次変化している(一定でない)。
The width L of the
フランジ部23は、セル2の延びる方向において、ハニカム基材3のどの位置に配置されていてもよい。例えば、ハニカム基材3の中央部に配設してもよいし、端部に配設してもよい。フランジ部23は、ハニカム基材3の中央部に配設されることが好ましい。なお、ハニカム基材の中央部は、ハニカム基材の、セルが延びる方向における中央部のことである。具体的には、ハニカム基材の一方の端面と、当該ハニカム基材の一方の端面と同じ方向を向くフランジ部の端面との最短の距離X(図3,14参照)は、1mm以上であることが好ましい。そして、上記最短の距離Xは、2mm以上であることが更に好ましく、3mm以上であることが特に好ましい。上記最短の距離Xが1mm未満であると、キャニング時に把持材(ハニカム構造体を把持して缶体内に固定するための部材)のセットがし難くなるおそれがある。「ハニカム基材の一方の端面と、当該ハニカム基材の一方の端面と同じ方向を向くフランジ部の端面と最短の距離」は、ハニカム基材の一方の端面を基準とする、フランジ部が形成された位置ということもできる。
The
フランジ部23の材質は、コージェライト、炭化珪素、ムライト、アルミニウムチタネート、ゼオライト、バナジウム及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とすることが好ましい。また、フランジ部23の材質は、コージェライト、炭化珪素、ムライト、アルミニウムチタネート、ゼオライト、バナジウム及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種である(不可避的に含有される不純物は含んでもよい)ことが更に好ましい。ここで、本明細書において「主成分」は、全体の中の50質量%を超える成分を意味する。
The material of the
本実施形態のハニカム構造体100において、隔壁1の平均細孔径は、5〜100μmが好ましく、7〜50μmが特に好ましい。平均細孔径が5μmより小さいと、圧力損失が大きくなることがある。平均細孔径が100μmより大きいと、ハニカム構造体の強度が低くなることがある。平均細孔径は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
In the
本実施形態のハニカム構造体100において、隔壁1の気孔率は、30〜80%が好ましく、35〜75%が特に好ましい。気孔率が30%より小さいと、圧力損失が大きくなることがある。気孔率が80%より大きいと、ハニカム構造体100の強度が低くなることがある。気孔率は、水銀ポロシメータによって測定した値である。
In the
隔壁1の厚さは、40〜600μmであることが好ましく、100〜400μmであることが特に好ましい。40μmより薄いと、ハニカム構造体100の強度が低くなることがある。600μmより厚いと、圧力損失が高くなることがある。
The thickness of the
本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム基材3の形状は、特に限定されない。ハニカム基材3の形状としては、円筒形状、端面が楕円形の筒形状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角形の筒形状、等が好ましい。図1〜図4に示すハニカム構造体100においては、ハニカム基材3の形状は円筒形状である。
In the
本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム基材3のセル形状(セルが延びる方向に直交する断面におけるセル形状)としては、特に制限はない。セル形状としては、三角形、四角形、六角形、八角形、円形、あるいはこれらの組合せを挙げることができる。四角形のなかでは、正方形又は長方形が好ましい。
In the
本実施形態のハニカム構造体100において、ハニカム基材3のセル密度については、特に制限はない。ハニカム基材3のセル密度は、15〜200セル/cm2であることが好ましく、30〜120セル/cm2であることが特に好ましい。セル密度が、15セル/cm2より低いと、排ガスを流通させたときに、短時間で圧力損失が大きくなったり、ハニカム構造体100の強度が低くなったりすることがある。セル密度が200セル/cm2より高いと、圧力損失が大きくなることがある。
In the
ハニカム基材3の材質は、コージェライト、炭化珪素、ムライト、アルミニウムチタネート、ゼオライト、バナジウム及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種を主成分とすることが好ましい。また、ハニカム基材3の材質は、コージェライト、炭化珪素、ムライト、アルミニウムチタネート、ゼオライト、バナジウム及びアルミナからなる群より選択される少なくとも一種である(不可避的に含有される不純物は含んでもよい)ことが更に好ましい。
The material of the
本実施形態のハニカム構造体100は、ハニカム基材3が、少なくとも一部のセル2の開口部に配設された目封止部5を有するものである。更に具体的には、本実施形態のハニカム構造体100は、一方の端面における所定のセル(第1のセル)の開口部及び他方の端面における残余のセル(第2のセル)の開口部に配設された目封止部5を備えている。そして、上記第1のセルと上記第2のセルとは、交互に並んでいる。そして、それによって、ハニカム構造体100の一方の端面11a及び他方の端面11bのそれぞれに、目封止部5と「セルの開口部」とにより、市松模様が形成されている。
In the
目封止部5の材質とハニカム基材の材質とは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。目封止部5の材質は、ハニカム基材(隔壁)の材質として好ましいとされた材質であることが好ましい。
The material of the plugging
また、目封止部5のセルの延びる方向における長さは、0.3〜8mmであることが好ましく、1〜7mmであることが更に好ましい。
In addition, the length of the plugged
なお、本発明のハニカム構造体は、ハニカム基材3に目封止部5が形成されていなくても良い。目封止部5が無いか或いは数が少ない場合、捕集効率が低下することがあるが、圧力損失が低くなるためエンジン出力のアップという点で好ましい。また、三元触媒等を担持して排ガス触媒担体として用いる場合は、多くの場合において目封止を形成しない。
In the honeycomb structure of the present invention, the plugged
本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態は、図11に示すハニカム構造体300のように、フランジ本体27が、フランジ本体27の表面を形成するように配設されたフランジ部コート層26を有している。そして、このハニカム構造体300は、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、フランジ部コート層26の厚さが部分的に異なっている。このようなハニカム構造体300は、フランジ部コート層26の厚さを変えることによって、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体重心とハニカム基材重心との間に距離をもたせることができる。図11は、本発明のハニカム構造体の更に他の実施形態を模式的に示す平面図である。
In another embodiment of the honeycomb structure of the present invention, as in the
本実施形態のハニカム構造体300は、上記構成になっていること以外は、上述した本発明のハニカム構造体の一実施形態(ハニカム構造体100(図1〜図4))と同様の構成であることが好ましい。
The
本実施形態のハニカム構造体300は、フランジ部23のフランジ部コート層26を除いた部分(フランジ本体27)とハニカム基材3とにおいては、これらの重心は離間していない。即ち、ハニカム基材3の中心軸方向D3から見たときの、フランジ本体27の外周形状の重心であるフランジ本体重心G3と、ハニカム基材3の外周形状の重心であるハニカム基材重心G2と、は、離間せずに一致している。つまり、本実施形態のハニカム構造体300は、フランジ部コート層26を、部分的に厚さが異なるようにすることによって、全体重心G1とハニカム基材重心G2とが離間した状態になっている。
In the
このようなハニカム構造体300は、以下のように製造することができる。即ち、まず、フランジ本体重心G3とハニカム基材重心G2とが一致する「フランジ部コート層の形成前のハニカム構造体」を作製する。その後、この「フランジ部コート層の形成前のハニカム構造体」に、部分的に厚さが異なるようにフランジ部コート層を形成する。このようにして、図11に示すようなハニカム構造体を製造することができる。
Such a
(2)ハニカム構造体の製造方法:
本発明のハニカム構造体は、以下の方法で製造することができる。即ち、本発明のハニカム構造体の製造方法は、ハニカム焼成体を複数個作製するハニカム焼成体作製工程を行う。次に、得られた複数のハニカムセグメント焼成体を接合材で接合して、ハニカムセグメント接合体を得る接合体作製工程を行う。次に、ハニカムセグメント接合体の外周にフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成するフランジ部形成工程を行う。このようにして、本発明のハニカム構造体を製造することができる。「ハニカム焼成体」は、流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミック原料が焼成されて形成された多孔質の隔壁を備えるハニカム焼成体のことである。
(2) Manufacturing method of honeycomb structure:
The honeycomb structure of the present invention can be manufactured by the following method. That is, in the method for manufacturing a honeycomb structured body of the present invention, a honeycomb fired body manufacturing step for manufacturing a plurality of honeycomb fired bodies is performed. Next, a joined body manufacturing step is performed in which the obtained plurality of honeycomb segment fired bodies are joined with a joining material to obtain a joined honeycomb segment joined body. Next, a flange portion forming step is performed in which a flange portion forming material is applied to the outer periphery of the joined honeycomb segment assembly to form a solid flange portion. In this way, the honeycomb structure of the present invention can be manufactured. The “honeycomb fired body” is a honeycomb fired body having porous partition walls formed by firing a ceramic raw material, which defines a plurality of cells serving as fluid flow paths.
なお、ハニカム構造体が目封止部を備える場合には、接合材で接合する前のハニカムセグメント焼成体に、あるいは、フランジ部を形成したハニカムセグメント接合体に目封止部を形成する目封止工程を行うことができる。また、ハニカム構造体を所望の形状とするためにハニカムセグメント接合体の外周部を研削する研削工程を行うことができる。なお、このハニカムセグメント接合体の外周部の研削は行わなくても良い。フランジ部コート層及びハニカム基材コート層からなる外周壁を形成するために、ハニカムセグメント接合体の外周に外周コート材を塗布する外周壁形成工程を行うことができる。 When the honeycomb structure includes a plugged portion, the plugged portion that forms the plugged portion in the honeycomb segment fired body before being bonded with the bonding material or in the honeycomb segment bonded body in which the flange portion is formed. A stopping process can be performed. Moreover, in order to make the honeycomb structure into a desired shape, a grinding step of grinding the outer peripheral portion of the joined honeycomb segment assembly can be performed. In addition, it is not necessary to grind the outer peripheral part of this bonded honeycomb segment assembly. In order to form an outer peripheral wall composed of the flange portion coat layer and the honeycomb substrate coat layer, an outer peripheral wall forming step of applying an outer peripheral coat material to the outer periphery of the joined honeycomb segment assembly can be performed.
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について、工程毎に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention will be described for each step.
(2−1)ハニカム焼成体作製工程:
ハニカム焼成体作製工程は、セラミック原料が焼成されて形成された多孔質の隔壁を備えたハニカム焼成体を作製する工程である。ハニカム焼成体を作製する方法は、特に限定されない。以下、ハニカム焼成体作製工程を、段階的に工程に分けて説明する。
(2-1) Honeycomb fired body manufacturing process:
The honeycomb fired body manufacturing process is a process of manufacturing a honeycomb fired body having porous partition walls formed by firing a ceramic raw material. The method for producing the honeycomb fired body is not particularly limited. Hereinafter, the honeycomb fired body manufacturing process will be described step by step.
(2−1−1)成形工程:
まず、成形工程において、セラミック原料を含有するセラミック成形原料を成形して、流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁(未焼成)を備えるハニカム成形体を形成することが好ましい。ハニカム成形体は、ハニカム構造の成形体である。
(2-1-1) Molding process:
First, in the forming step, it is preferable that a ceramic forming raw material containing a ceramic raw material is formed to form a honeycomb formed body having partition walls (unfired) that partition and form a plurality of cells that serve as fluid flow paths. The honeycomb formed body is a formed body having a honeycomb structure.
セラミック成形原料に含有されるセラミック原料としては、コージェライト化原料、コージェライト、炭化珪素、珪素−炭化珪素系複合材料、ムライト、チタン酸アルミニウム、ゼオライト、バナジウムからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。なお、コージェライト化原料とは、シリカが42〜56質量%、アルミナが30〜45質量%、マグネシアが12〜16質量%の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミック原料である。そして、コージェライト化原料は、焼成されてコージェライトになるものである。 The ceramic raw material contained in the ceramic forming raw material is at least one selected from the group consisting of a cordierite forming raw material, cordierite, silicon carbide, silicon-silicon carbide based composite material, mullite, aluminum titanate, zeolite, and vanadium. Is preferred. The cordierite forming raw material is a ceramic raw material blended so as to have a chemical composition that falls within the range of 42 to 56% by mass of silica, 30 to 45% by mass of alumina, and 12 to 16% by mass of magnesia. And the cordierite-forming raw material is fired to become cordierite.
また、セラミック成形原料は、上記セラミック原料に、分散媒、有機バインダ、無機バインダ、造孔材、界面活性剤等を混合して調製することが好ましい。各原料の組成比は、特に限定されず、作製しようとするハニカム構造体の構造、材質等に合わせた組成比とすることが好ましい。 The ceramic forming raw material is preferably prepared by mixing the ceramic raw material with a dispersion medium, an organic binder, an inorganic binder, a pore former, a surfactant and the like. The composition ratio of each raw material is not particularly limited, and is preferably a composition ratio in accordance with the structure and material of the honeycomb structure to be manufactured.
セラミック成形原料を成形する際には、まずセラミック成形原料を混練して坏土とし、得られた坏土をハニカム形状に成形することが好ましい。セラミック成形原料を混練して坏土を形成する方法としては特に制限はなく、例えば、ニーダー、真空土練機等を用いる方法を挙げることができる。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有するハニカム成形体が形成される「口金」を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。 When the ceramic forming raw material is formed, it is preferable to first knead the ceramic forming raw material to form a kneaded material, and the obtained kneaded material is formed into a honeycomb shape. The method for kneading the ceramic forming raw material to form the kneaded material is not particularly limited, and examples thereof include a method using a kneader, a vacuum kneader or the like. A method for forming a kneaded clay to form a honeycomb formed body is not particularly limited, and a known forming method such as extrusion molding or injection molding can be used. For example, a method of forming a honeycomb formed body by extrusion molding using a “die” that forms a honeycomb formed body having a desired cell shape, partition wall thickness, and cell density can be cited as a suitable example. As the material of the die, a cemented carbide which does not easily wear is preferable.
ハニカム成形体の形状としては、円柱状、楕円状、端面が「正方形、長方形、三角形、五角形、六角形、八角形等」の多角柱状、等を挙げることができる。 Examples of the shape of the honeycomb formed body include a cylindrical shape, an elliptical shape, and a polygonal column shape whose end face is “square, rectangular, triangular, pentagonal, hexagonal, octagonal, etc.”.
また、上記成形後に、得られたハニカム成形体を乾燥してもよい。乾燥方法は、特に限定されるものではない。例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。これらのなかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。 Further, after the above forming, the obtained honeycomb formed body may be dried. The drying method is not particularly limited. For example, hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying and the like can be mentioned. Among these, it is preferable to perform dielectric drying, microwave drying, or hot air drying alone or in combination.
(2−1−2)焼成工程:
次に、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する。
(2-1-2) Firing step:
Next, the honeycomb formed body is fired to produce a honeycomb fired body.
ハニカム成形体を焼成(本焼成)する前に、ハニカム成形体を仮焼することが好ましい。仮焼は、脱脂のために行うものである。ハニカム成形体を仮焼する方法は、特に限定されるものではなく、有機物(有機バインダ、界面活性剤、造孔材等)を除去することができればよい。一般に、有機バインダの燃焼温度は100〜300℃程度、造孔材の燃焼温度は200〜800℃程度である。そのため、仮焼の条件としては、酸化雰囲気において、200〜1000℃程度で、3〜100時間程度加熱することが好ましい。 Prior to firing (main firing) the honeycomb formed body, it is preferable to calcine the honeycomb formed body. Calcination is performed for degreasing. The method for calcining the honeycomb formed body is not particularly limited as long as organic substances (organic binder, surfactant, pore former, etc.) can be removed. Generally, the combustion temperature of the organic binder is about 100 to 300 ° C., and the combustion temperature of the pore former is about 200 to 800 ° C. Therefore, it is preferable to heat at about 200 to 1000 ° C. for about 3 to 100 hours in an oxidizing atmosphere as a condition for calcination.
ハニカム成形体の焼成(本焼成)は、仮焼したハニカム成形体を構成する成形原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するために行われる。焼成条件(温度、時間、雰囲気等)は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、コージェライト化原料を使用している場合には、焼成温度は、1410〜1440℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間として、4〜8時間が好ましい。仮焼、本焼成を行う装置としては、特に限定されないが、電気炉、ガス炉等を用いることができる。 The firing (main firing) of the honeycomb formed body is performed in order to sinter and densify the forming raw material constituting the calcined honeycomb formed body to ensure a predetermined strength. Since the firing conditions (temperature, time, atmosphere, etc.) vary depending on the type of the forming raw material, appropriate conditions may be selected according to the type. For example, when a cordierite forming raw material is used, the firing temperature is preferably 1410 to 1440 ° C. The firing time is preferably 4 to 8 hours as the keep time at the maximum temperature. An apparatus for performing calcination and main firing is not particularly limited, and an electric furnace, a gas furnace, or the like can be used.
(2−2)接合体作製工程:
接合体作製工程は、得られた複数のハニカム焼成体を接合材で接合して、ハニカムセグメント接合体を得る工程である。
(2-2) Assembly production process:
The joined body manufacturing step is a step of joining the obtained plurality of honeycomb fired bodies with a joining material to obtain a joined honeycomb segment body.
接合材の材質は、特に限定されないが、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、SiC粒子やコージェライト粒子などのセラミック粒子に、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等を加え、更に水を加えて混練したスラリー等が好ましい。 The material of the bonding material is not particularly limited, but an organic binder, a foamed resin, a dispersant, and the like are added to ceramic particles such as inorganic fibers, colloidal silica, clay, SiC particles and cordierite particles, and water is further added and kneaded. A slurry or the like is preferable.
接合材の厚さは、0.05〜3mmとすることができる。 The thickness of the bonding material can be 0.05 to 3 mm.
(2−3)目封止工程:
目封止部を備えるハニカム構造体を作製する場合には、接合材で接合する前のハニカムセグメント焼成体に目封止工程を行っても良いし、接合体作製工程の後に、下記目封止工程を行っても良い。また、接合体作製工程の後に下記目封止工程を行う場合は、後述の研削工程の前に目封止工程を行っても良いし、研削工程の後に目封止工程を行っても良い。この目封止工程において、ハニカムセグメント焼成体またはハニカムセグメント接合体の、一方の端面における「所定のセル」の開口部及び他方の端面における「残余のセル」の開口部に、目封止部を配設する。以下に具体的に説明する。
(2-3) Plugging step:
When a honeycomb structure including a plugged portion is manufactured, a plugging process may be performed on the honeycomb segment fired body before bonding with the bonding material, and the plugging described below may be performed after the bonded body manufacturing process. A process may be performed. Moreover, when performing the following plugging process after a conjugate | zygote preparation process, a plugging process may be performed before the below-mentioned grinding process, and a plugging process may be performed after a grinding process. In this plugging step, plugging portions are formed in the openings of “predetermined cells” on one end face and the “remaining cells” on the other end face of the honeycomb segment fired body or the bonded honeycomb segment assembly. Arrange. This will be specifically described below.
まず、ハニカムセグメント接合体(ハニカム基材)の一方の端面のセル開口部に目封止材料を充填する。一方の端面のセル開口部に目封止材料を充填する方法としては、マスキング工程と圧入工程とを有する方法が好ましい。マスキング工程は、ハニカムセグメント接合体の一方の端面にシートを貼り付け、シートにおける、「目封止部を形成しようとするセル」と重なる位置に孔を開ける工程である。圧入工程は、「ハニカムセグメント接合体の、シートが貼り付けられた側の端部」を目封止材料が貯留された容器内に圧入して、目封止材料をハニカムセグメント接合体のセル内に圧入する工程である。目封止材料をハニカムセグメント接合体のセル内に圧入する際には、目封止材料は、シートに形成された孔を通過し、シートに形成された孔と連通するセルのみに充填される。 First, the plugging material is filled into the cell opening on one end face of the joined honeycomb segment assembly (honeycomb substrate). As a method of filling the plugging material into the cell opening on one end face, a method having a masking step and a press-fitting step is preferable. The masking step is a step in which a sheet is attached to one end face of the joined honeycomb segment assembly, and a hole is formed in the sheet at a position overlapping with “cells for forming plugged portions”. The press-fitting process is performed by press-fitting “the end of the honeycomb segment bonded body on which the sheet is pasted” into a container in which the plugging material is stored, and the plugging material is inserted into the cells of the honeycomb segment bonded body. It is a process of press-fitting into When the plugging material is press-fitted into the cells of the joined honeycomb segment assembly, the plugging material passes through the holes formed in the sheet and is filled only in the cells communicating with the holes formed in the sheet. .
目封止材料は、上記セラミック成形原料の構成要素として挙げた原料を適宜混合して作製することができる。目封止材料に含有されるセラミック原料としては、隔壁の原料として用いるセラミック原料と同じであることが好ましい。 The plugging material can be prepared by appropriately mixing the raw materials listed as the constituent elements of the ceramic forming raw material. The ceramic raw material contained in the plugging material is preferably the same as the ceramic raw material used as the raw material for the partition walls.
次に、ハニカムセグメント接合体に充填された目封止材料を乾燥させることが好ましい。 Next, it is preferable to dry the plugging material filled in the joined honeycomb segment assembly.
ハニカムセグメント接合体の一方の端面において、目封止部が形成されたセルと目封止部が形成されていないセルとが交互に並ぶことが好ましい。この場合、目封止部が形成された一方の端面において、目封止部と「セルの開口部」とにより市松模様が形成されることになる。 It is preferable that cells having plugged portions and cells having no plugged portions are alternately arranged on one end face of the joined honeycomb segment assembly. In this case, a checkered pattern is formed by the plugged portion and the “cell opening” on one end face where the plugged portion is formed.
次に、ハニカムセグメント接合体の、他方の端面における「残余のセル」の開口部に、一方の端面の場合と同様にして、目封止部を配設することが好ましい。なお、目封止材料の乾燥は、ハニカムセグメント接合体の両端面において、目封止材料を充填した後に、行ってもよい。 Next, it is preferable to dispose a plugging portion in the opening portion of “remaining cells” on the other end face of the bonded honeycomb segment assembly in the same manner as in the case of one end face. The plugging material may be dried after filling the plugging material on both end faces of the joined honeycomb segment assembly.
なお、複数のハニカム焼成体を組み合わせるのではなく、1つのハニカム焼成体からハニカム構造体を構成する場合、ハニカム焼成体作製工程におけるハニカム成形体に目封止材料を充填した後に焼成工程を行ってもよい。 When a honeycomb structure is formed from one honeycomb fired body instead of combining a plurality of honeycomb fired bodies, the firing process is performed after filling the honeycomb formed body in the honeycomb fired body manufacturing process with a plugging material. Also good.
(2−4)研削工程:
研削工程は、ハニカム構造体を所望の形状とするためにハニカムセグメント接合体の外周部を研削する工程である。
(2-4) Grinding process:
The grinding step is a step of grinding the outer peripheral portion of the joined honeycomb segment assembly so that the honeycomb structure has a desired shape.
ハニカムセグメント接合体の外周部を研削する方法としては、ハニカムセグメント接合体を回転させながら、ダイヤモンドをまぶした砥石を、押し当てる手法を採用することができる。または、ハニカムセグメント接合体を固定しておいて、砥石のみを回転させ、ハニカムセグメント接合体の外周を研削しながらハニカムセグメント接合体の周囲を移動させて任意の形状を形成させても良い。 As a method for grinding the outer peripheral portion of the joined honeycomb segment assembly, a method of pressing a grindstone coated with diamond while rotating the joined honeycomb segment assembly can be employed. Alternatively, an arbitrary shape may be formed by fixing the honeycomb segment bonded body, rotating only the grindstone, and moving around the honeycomb segment bonded body while grinding the outer periphery of the honeycomb segment bonded body.
(2−5)フランジ部形成工程:
フランジ部形成工程は、ハニカムセグメント接合体の外周にフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成する工程である。フランジ部形成材料は、上述したセラミック成形原料と同じものを採用することができる。
(2-5) Flange portion forming step:
The flange portion forming step is a step of forming a solid flange portion by coating the flange portion forming material on the outer periphery of the joined honeycomb segment assembly. The same material as the ceramic forming raw material described above can be adopted as the flange portion forming material.
なお、フランジ部形成工程は、フランジ部形成材料を塗工することに代えて、ハニカムセグメント接合体を収納した型枠内にフランジ部形成材料を流し込み、乾燥させて中実のフランジ部を形成することとしてもよい。 In the flange part forming step, instead of coating the flange part forming material, the flange part forming material is poured into a mold frame containing the joined honeycomb segment assembly and dried to form a solid flange part. It is good as well.
また、所望の形状のフランジ部よりも大きな突出部を形成した後、この突出部を上記研削工程と同様の方法で研削して、所望の形状のフランジ部を形成してもよい。なお、突出部を形成したときには、全体重心とハニカム基材重心とは一致していてもよいし、離間していてもよい。全体重心とハニカム基材重心とが一致していた場合、突出部を研削する工程において、全体重心とハニカム基材重心とが離間するように突出部を研削する。 Moreover, after forming a protrusion part larger than the flange part of a desired shape, this protrusion part may be ground by a method similar to the above grinding step to form a flange part of a desired shape. When the protruding portion is formed, the overall center of gravity and the honeycomb substrate center of gravity may coincide with each other or may be separated from each other. When the total center of gravity and the honeycomb substrate center of gravity coincide with each other, in the step of grinding the protrusion, the protrusion is ground so that the entire center of gravity and the honeycomb substrate center of gravity are separated from each other.
(2−6)外周壁形成工程:
得られた「フランジ部を有するハニカムセグメント接合体」の外周(ハニカム基材の側面及びフランジ部の表面)に、外周コート材を塗布して外周壁を形成し、中実のフランジ部を有するハニカム構造体を作製することができる。外周壁を形成することにより、フランジ部が欠けてしまうことを防止できる。
(2-6) Outer peripheral wall forming step:
An outer peripheral coating material is applied to the outer periphery (side surface of the honeycomb substrate and the surface of the flange portion) of the obtained “bonded honeycomb segment assembly having a flange portion” to form an outer peripheral wall, and a honeycomb having a solid flange portion A structure can be manufactured. By forming the outer peripheral wall, the flange portion can be prevented from being chipped.
また、外周壁形成工程は、外周コート材を塗布することに代えて、「フランジ部を有するハニカムセグメント接合体」を収納した型枠内に外周コート材を流し込み、乾燥させて外周壁を形成することとしてもよい。 Further, in the outer peripheral wall forming step, instead of applying the outer peripheral coating material, the outer peripheral coating material is poured into a mold containing the “honeycomb segment joined body having a flange portion” and dried to form the outer peripheral wall. It is good as well.
つまり、「重心のずれ」は、フランジ部形成材料の塗工厚さを調節したり、外周壁の塗工厚さを調節したり、フランジ部形成材料や外周コート材を型枠内へ流し込む時の型枠の形状により調節することができる。また、必要に応じて、フランジ部を最終形状より大きめに作成しておいて、研削等によって形状を調節して最終的な形状としても良い。 In other words, “center-of-gravity shift” occurs when adjusting the coating thickness of the flange forming material, adjusting the coating thickness of the outer peripheral wall, or pouring the flange forming material or outer coating material into the mold. It can be adjusted according to the shape of the mold. Further, if necessary, the flange portion may be made larger than the final shape, and the final shape may be obtained by adjusting the shape by grinding or the like.
外周コート材としては、無機繊維、コロイダルシリカ、粘土、SiC粒子等の無機原料や目封止材料と同一のものに、有機バインダ、発泡樹脂、分散剤等の添加材を加えたものに水を加えて混練したものなどを挙げることができる。外周コート材を塗布する方法は、「フランジ部を有するハニカムセグメント接合体」をろくろ上で回転させながらゴムヘラなどでコーティングする方法等を挙げることができる。 As the outer periphery coating material, water is added to the same inorganic raw materials and plugging materials as inorganic fibers, colloidal silica, clay, SiC particles, etc. plus additives such as organic binder, foamed resin and dispersant. In addition, those kneaded can be mentioned. Examples of the method of applying the outer periphery coating material include a method of coating a “bonded honeycomb segment having a flange portion” with a rubber spatula or the like while rotating on a potter's wheel.
なお、外周壁の厚さを調節することにより、全体重心とハニカム基材重心との距離を調節することができる。この場合には、フランジ部の外周に塗布する外周コート材の量を適宜調節する。 Note that the distance between the overall center of gravity and the honeycomb substrate center of gravity can be adjusted by adjusting the thickness of the outer peripheral wall. In this case, the amount of the outer periphery coating material applied to the outer periphery of the flange portion is appropriately adjusted.
なお、本発明のハニカム構造体は、上述の通り、複数のハニカム焼成体を組み合わせるのではなく、1つのハニカム焼成体から構成してもよい。 Note that, as described above, the honeycomb structure of the present invention may be composed of a single honeycomb fired body instead of combining a plurality of honeycomb fired bodies.
1つのハニカム焼成体から構成する場合、研削は、ハニカム成形体の焼成前後のいずれでもよいが、焼成後に行うことが好ましい。焼成後に研削することにより、焼成によってハニカム焼成体が変形した場合でも、ハニカム焼成体の形状を研削によって整えることが可能となる。 In the case of a single honeycomb fired body, grinding may be performed before or after firing the honeycomb formed body, but is preferably performed after firing. By grinding after firing, even if the honeycomb fired body is deformed by firing, the shape of the honeycomb fired body can be adjusted by grinding.
また、1つのハニカム焼成体から構成する場合、外周壁(ハニカム基材コート層)を、ハニカム基材の隔壁と一体に押出成形することもできる。このように、ハニカム成形体がその最外周に外壁を有する状態で押出成形され、焼成された場合は、ハニカム焼成体の外周の研削は行わなくても良いし、ハニカム基材への外周コート材の塗布も行わなくても良い。但し、得られるハニカム構造体において全体重心とハニカム基材重心とが離間していることは必要である。 In the case of a single honeycomb fired body, the outer peripheral wall (honeycomb substrate coating layer) can be extruded integrally with the partition walls of the honeycomb substrate. As described above, when the honeycomb formed body is extruded and fired in the state having the outer wall on the outermost periphery, the outer periphery of the honeycomb fired body does not need to be ground, and the outer peripheral coating material for the honeycomb base material It is not necessary to perform the application. However, in the obtained honeycomb structure, it is necessary that the overall center of gravity and the honeycomb base material are separated from each other.
以下、本発明を、実施例により更に具体的に説明する。本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited in any way by these examples.
(実施例1)
SiC粉末80質量部と、金属Si粉末20質量部とを混合してセラミック原料とした。得られたセラミック原料に、造孔材、バインダ、界面活性剤、及び水を加えて、坏土を作製した。造孔材としては澱粉を用いた。また、バインダとしては、メチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロースを用いた。界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウムを用いた。得られた坏土を、ハニカム成形体成形用口金を用いて押出成形し、マイクロ波及び熱風で乾燥してハニカム乾燥体を得た。
Example 1
A ceramic raw material was prepared by mixing 80 parts by mass of SiC powder and 20 parts by mass of metal Si powder. A porcelain material, a binder, a surfactant, and water were added to the obtained ceramic raw material to prepare a clay. Starch was used as the pore former. As the binder, methyl cellulose and hydroxypropoxyl methyl cellulose were used. As the surfactant, sodium laurate was used. The obtained kneaded material was extruded using a die for forming a honeycomb formed body, and dried with microwaves and hot air to obtain a dried honeycomb body.
次に、得られたハニカム乾燥体について、大気雰囲気にて550℃で脱脂した。その後、脱脂したハニカム乾燥体を、アルゴン不活性雰囲気にて1450℃で焼成して、SiC結晶粒子をSiで結合させて、ハニカムセグメント焼成体を得た。 Next, the obtained dried honeycomb body was degreased at 550 ° C. in an air atmosphere. After that, the degreased honeycomb dried body was fired at 1450 ° C. in an argon inert atmosphere, and SiC crystal particles were bonded with Si to obtain a honeycomb segment fired body.
得られたハニカムセグメント焼成体は、セルの延びる方向に直交する断面が一辺45mmの正方形であり、セルの延びる方向における長さが254mmであった。また、セラミックハニカムセグメント焼成体は、セル密度が70セル/cm2であり、隔壁厚さが100μmであった。 The obtained honeycomb segment fired body had a square cross section perpendicular to the cell extending direction having a side of 45 mm, and the length in the cell extending direction was 254 mm. The ceramic honeycomb segment fired body had a cell density of 70 cells / cm 2 and a partition wall thickness of 100 μm.
得られた25個のハニカムセグメント焼成体について、それぞれの側面同士を接合材で接合し、乾燥させて、中心軸に直交する断面の形状が正方形の、ハニカムセグメント接合体(縦5個×横5個)を得た。接合材としては、アルミナ粉にシリカファイバー、有機バインダ及び水を添加したものを用いた。なお、各ハニカムセグメント焼成体間の接合材の厚さは1mmとなるようにした。 About the obtained 25 honeycomb segment fired bodies, the respective side surfaces are joined together with a bonding material, dried, and a honeycomb segment joined body (5 vertical × 5 horizontal) having a square cross section perpendicular to the central axis. Obtained). As the bonding material, alumina powder added with silica fiber, organic binder and water was used. In addition, the thickness of the bonding material between the honeycomb segment fired bodies was set to 1 mm.
次に、得られた四角柱状のハニカムセグメント接合体の外周部分を研削して円柱状のハニカムセグメント接合体とした。ハニカムセグメント接合体の外周部分を研削する方法としては、ハニカムセグメント接合体をその中心軸を中心に回転させながら、ダイヤモンドをまぶした砥石を回転させながら、ハニカムセグメント接合体の外周部に押し当てる方法とした。 Next, the outer peripheral portion of the obtained rectangular columnar honeycomb segment bonded body was ground to obtain a cylindrical honeycomb segment bonded body. As a method of grinding the outer peripheral portion of the bonded honeycomb segment assembly, a method of pressing the outer peripheral portion of the bonded honeycomb segment assembly while rotating the grindstone coated with diamond while rotating the bonded honeycomb segment assembly about its central axis. It was.
次に、得られた円柱状のハニカムセグメント接合体について、所定のセルの一方の端部と、残余のセルの他方の端部とに目封止部を形成した。なお、所定のセルと残余のセルとは、交互に(互い違いに)並ぶようにして、両端面に、セルの開口部と目封止部とにより市松模様が形成されるようにした。目封止用の充填材には、ハニカムセグメント焼成体と同様の原料を用いた。 Next, in the obtained cylindrical honeycomb segment bonded body, plugged portions were formed at one end portion of a predetermined cell and the other end portion of the remaining cells. The predetermined cells and the remaining cells are arranged alternately (alternately) so that a checkered pattern is formed on both end faces by the opening portions of the cells and the plugging portions. As the plugging filler, the same raw material as that for the honeycomb segment fired body was used.
その後、目封止されたハニカムセグメント接合体の外周にフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成した。このとき、フランジ部形成材料を、得られるハニカム構造体において全体重心とハニカム基材重心とが離間するように、周方向で厚さが異なるように塗工した。このようにして、中実ハニカムセグメント接合体を得た。フランジ部形成材料には、ハニカムセグメント焼成体と同様の原料を用いた。 Thereafter, a flange portion forming material was applied to the outer periphery of the plugged honeycomb segment bonded body to form a solid flange portion. At this time, the flange portion forming material was coated so that the thickness was different in the circumferential direction so that the entire center of gravity and the honeycomb base material were separated from each other in the obtained honeycomb structure. In this way, a solid honeycomb segment bonded body was obtained. The same raw material as that of the honeycomb segment fired body was used as the flange portion forming material.
その後、得られた中実ハニカムセグメント接合体の外周(ハニカム基材の側面、及びフランジ部の表面)に、外周コート材を塗布して外周壁(ハニカム基材コート層とフランジ部コート層)を形成し、中実のフランジ部を備えるハニカム構造体を得た。 Thereafter, an outer periphery coating material is applied to the outer periphery (side surface of the honeycomb substrate and the surface of the flange portion) of the obtained solid honeycomb segment joined body to form outer peripheral walls (the honeycomb substrate coat layer and the flange portion coat layer). A honeycomb structure having a solid flange portion was obtained.
その後、140℃で2時間の乾燥を行った。 Thereafter, drying was performed at 140 ° C. for 2 hours.
なお、必要に応じ、所望の形状となるようにフランジ部等を研削などの方法によって調整しても良い。 In addition, you may adjust a flange part etc. by methods, such as grinding, as needed so that it may become a desired shape.
得られたハニカム構造体のハニカム基材は、セルの延びる方向に直交する断面における直径が210mm、セルの延びる方向における長さが254mmの円柱状であった。 The honeycomb substrate of the obtained honeycomb structure had a cylindrical shape with a diameter of 210 mm in a cross section perpendicular to the cell extending direction and a length of 254 mm in the cell extending direction.
フランジ部の、フランジセルの延びる方向における長さ(フランジ部の幅)Lが、15 mmであった。フランジ部の、セルの延びる方向に直交する断面における最大の厚さ(フランジ部の厚さ;直径方向の長さ)Hは、7.8mmであった。フランジ部の、セルの延びる方向に直交する断面における最小の厚さ(フランジ部の厚さ;直径方向の長さ)hは、7.2mmであった。 The length L of the flange portion in the extending direction of the flange cell (width of the flange portion) L was 15 mm. The maximum thickness H of the flange portion in the cross section perpendicular to the cell extending direction (the thickness of the flange portion; the length in the diameter direction) was 7.8 mm. The minimum thickness h of the flange portion in the cross section orthogonal to the cell extending direction (thickness of the flange portion; length in the diameter direction) was 7.2 mm.
また、ハニカム基材の一方の端面と、このハニカム基材の一方の端面と同じ方向を向くフランジ部の端面との最短の距離(ハニカム基材の一方の端面を基準とする、フランジ部が形成された位置)Xは、60mmであった。 Further, the shortest distance between one end face of the honeycomb substrate and the end face of the flange portion facing in the same direction as the one end face of the honeycomb substrate (the flange portion is formed on the basis of the one end face of the honeycomb substrate). X) was 60 mm.
また、隔壁厚さは、100μmであった。また、セル密度は、70セル/cm2であった。また、ハニカム基材のセルの、セルの延びる方向に直交する断面の形状は、正方形であった。 The partition wall thickness was 100 μm. The cell density was 70 cells / cm 2 . Moreover, the shape of the cross section orthogonal to the cell extending direction of the cells of the honeycomb substrate was a square.
得られたハニカム構造体の全体の外周形状は、直径225mmの円形であった(図2参照)。「ハニカム構造体の全体の外周形状」は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、ハニカム構造体の全体の外周形状のことである。なお、本願における図面は、すべて模式的に示すものである。即ち、ハニカム構造体の構成の状態を示すものであって、例えばハニカムセグメントの正確な数を示すものではない。 The overall outer peripheral shape of the obtained honeycomb structure was a circle having a diameter of 225 mm (see FIG. 2). “The entire outer peripheral shape of the honeycomb structure” is the entire outer peripheral shape of the honeycomb structure as viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate. The drawings in the present application are all schematically shown. That is, it indicates the state of the structure of the honeycomb structure, and does not indicate the exact number of honeycomb segments, for example.
得られたハニカム構造体は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体重心とハニカム基材重心との距離(重心のずれ(Z))が、0.3mmであった。 The resulting honeycomb structure had a distance between the overall center of gravity and the center of gravity of the honeycomb substrate (shift of center of gravity (Z)) of 0.3 mm when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate.
外周壁の厚さ(即ち、ハニカム基材コート層とフランジ部コート層とのそれぞれの厚さ)は、1mmであった。 The thickness of the outer peripheral wall (that is, the thickness of each of the honeycomb substrate coat layer and the flange coat layer) was 1 mm.
得られたハニカム構造体について、以下に示す方法で、「加熱振動試験」を行った。結果を表1に示す。 The obtained honeycomb structure was subjected to a “heating vibration test” by the method shown below. The results are shown in Table 1.
(加熱振動試験)
まず、ハニカム構造体に、長さ110mmの非熱膨張性のセラミックマットを巻きつける。このセラミックマットは、フランジ部を中心に巻きつける。そして、セラミックマットが巻きつけられたハニカム構造体を、2分割されたステンレス製(SUS430)の缶体に収納した後、溶接して、缶体内にハニカム構造体を収納した試験用の缶体を組み立てる。次に、ハニカム構造体を収納した缶体(試験用の缶体)を加熱振動試験装置に取り付ける。次に、加熱振動試験装置によって、プロパンの燃焼ガスを、ハニカム構造体の入口端面におけるガス温度が950℃でガス流量が12Nm3/分となるように缶体内に連続して供給する。次に、上記燃焼ガスを缶体内に連続して供給した状態で、ハニカム構造体のセルの延びる方向に直交する方向の振動を缶体(ハニカム構造体)に与える。缶体に与える振動の条件は、200Hz、40Gの振動を10時間与え、その後、缶体(ハニカム構造体)を、その中心軸を中心にして90°回転させる。この操作を合計4回行う。即ち、試験時間は、10時間×4回で合計40時間である。試験後、ハニカム構造体における破損の有無、及びハニカム構造体の周方向のずれ(試験前後における缶体とハニカム構造体との周方向の位置関係のずれ)の有無を確認して、以下に示す基準で評価を行う。
(Heating vibration test)
First, a non-thermally expandable ceramic mat having a length of 110 mm is wound around the honeycomb structure. The ceramic mat is wound around the flange portion. Then, the honeycomb structure wound with the ceramic mat is accommodated in a stainless steel (SUS430) can divided into two parts, and then welded to obtain a test can that accommodates the honeycomb structure in the can. assemble. Next, the can body (can body for test) containing the honeycomb structure is attached to the heating vibration test apparatus. Next, propane combustion gas is continuously supplied into the can body by a heating vibration test apparatus so that the gas temperature at the inlet end face of the honeycomb structure is 950 ° C. and the gas flow rate is 12 Nm 3 / min. Next, in a state where the combustion gas is continuously supplied into the can body, vibration in a direction orthogonal to the cell extending direction of the honeycomb structure body is given to the can body (honeycomb structure body). The vibration condition applied to the can body is that 200 Hz, 40 G vibration is applied for 10 hours, and then the can body (honeycomb structure) is rotated by 90 ° about its central axis. This operation is performed four times in total. That is, the test time is 10 hours × 4 times for a total of 40 hours. After the test, the presence or absence of breakage in the honeycomb structure and the circumferential displacement of the honeycomb structure (deviation of the positional relationship in the circumferential direction between the can body and the honeycomb structure before and after the test) were confirmed. Evaluate by criteria.
なお、上記ステンレス製の缶体は、把持材(セラミックマットなど)の面圧がほぼ一定となるように、ハニカム構造体のフランジ部に対応する箇所の径を大きくした。 In the stainless steel can, the diameter of the portion corresponding to the flange portion of the honeycomb structure was increased so that the surface pressure of the gripping material (ceramic mat or the like) was substantially constant.
ハニカム構造体の周方向のずれ(移動量)が、ハニカム構造体のいずれかの端面の最外周部において0.2mm以下の場合に「A」、0.2mm超で0.4mm以下の場合に「B」、0.4mm超で0.6mm以下の場合に「C」とした。ハニカム構造体の周方向のずれが、0.6mm超の場合、または、ハニカム構造体に破損があった場合に「D」とした。なお、ハニカム構造体の周方向のずれ(移動量)が、0.6mm以下であれば実用上問題ないが、0.4mm以下が好ましい。 When the deviation (movement amount) in the circumferential direction of the honeycomb structure is 0.2 mm or less at the outermost peripheral portion of any end face of the honeycomb structure, “A”, and when it is more than 0.2 mm and 0.4 mm or less “B”, “C” when 0.4 mm or more and 0.6 mm or less. When the deviation in the circumferential direction of the honeycomb structure exceeded 0.6 mm, or when the honeycomb structure was damaged, “D” was given. In addition, there is no practical problem if the circumferential displacement (movement amount) of the honeycomb structure is 0.6 mm or less, but 0.4 mm or less is preferable.
なお、表1〜6中の「全体の外周形状」の欄は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、ハニカム構造体の全体の外周形状を示す。そして、「全体の外周形状」の欄の図面番号(例えば、図2)は、ハニカム構造体の全体の外周形状が、その図面番号の図に示すような外周形状であることを意味する。 In addition, the column of “total outer peripheral shape” in Tables 1 to 6 indicates the entire outer peripheral shape of the honeycomb structure when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate. And the drawing number (for example, FIG. 2) in the column of “overall outer peripheral shape” means that the entire outer peripheral shape of the honeycomb structure is an outer peripheral shape as shown in the drawing of the drawing number.
表1〜6において、「重心のずれ(Z)」の欄は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体重心とハニカム基材重心との距離(重心のずれ)を示す。「フランジ部距離(X)」の欄は、ハニカム基材の一方の端面と、このハニカム基材の一方の端面と同じ方向を向くフランジ部の端面との最短の距離(mm)を示す。「フランジ部長さ(L)」の欄は、フランジ部の、フランジセルの延びる方向における長さ(フランジ部の幅)(mm)を示す。「フランジ部厚さ(H)」の欄は、フランジ部の、セルの延びる方向に直交する断面における最大の厚さ(mm)を示す。「フランジ部傾斜角(α)」の欄は、フランジ部の一方の端面の傾斜角(フランジ部の一方の端面とハニカム基材の側面との角度)(°)を示す。「フランジ部傾斜角(β)」の欄は、フランジ部の他方の端面の傾斜角(フランジ部の他方の端面とハニカム基材の側面との角度)(°)を示す。 In Tables 1 to 6, the column “center-of-gravity shift (Z)” indicates the distance (center-of-gravity shift) between the overall center of gravity and the honeycomb base material center when viewed from the central axis direction of the honeycomb base material. The “flange portion distance (X)” column indicates the shortest distance (mm) between one end face of the honeycomb base material and the end face of the flange portion facing the same direction as the one end face of the honeycomb base material. The column “Flange length (L)” indicates the length of the flange portion in the direction in which the flange cell extends (the width of the flange portion) (mm). The column “Flange portion thickness (H)” indicates the maximum thickness (mm) of the flange portion in a cross section perpendicular to the cell extending direction. The column of “flange portion inclination angle (α)” indicates the inclination angle of one end surface of the flange portion (angle between one end surface of the flange portion and the side surface of the honeycomb substrate) (°). The column of “flange portion inclination angle (β)” indicates the inclination angle of the other end surface of the flange portion (angle between the other end surface of the flange portion and the side surface of the honeycomb substrate) (°).
(実施例2〜34、比較例1〜5)
表1〜表3に示すように条件を変更した以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体について、上記方法で「加熱振動試験」を行った。結果を表1〜表3に示す。
(Examples 2-34, Comparative Examples 1-5)
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the conditions were changed as shown in Tables 1 to 3. The obtained honeycomb structure was subjected to a “heating vibration test” by the above method. The results are shown in Tables 1 to 3.
各実施例及び比較例で作製したハニカム構造体の全体の外周形状は、表1〜3に示す通りである。なお、ハニカム構造体の全体の外周形状は、「ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状」のことである。具体的には、実施例2〜8,11〜14、22〜29、比較例1〜3のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径225mmの円形(図2及び図11参照)であった。実施例9のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径211mmの円形(図7参照)であった。実施例10のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径215mmの円形(図7参照)であった。実施例15〜21、比較例4、5のハニカム構造体は、全体の外周形状が、「直径225mmの円形の4箇所を直線状に削って得られる形状」(図8参照)であった。実施例30〜34のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径225mmの円形の1箇所を削り、かつフランジ部がハニカム基材の外周の一部にしかないような形状(図10参照)であった。 The overall outer peripheral shape of the honeycomb structure manufactured in each example and comparative example is as shown in Tables 1 to 3. The overall outer peripheral shape of the honeycomb structure is “the entire outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate”. Specifically, in the honeycomb structures of Examples 2 to 8, 11 to 14, 22 to 29, and Comparative Examples 1 to 3, the entire outer peripheral shape was a circle having a diameter of 225 mm (see FIGS. 2 and 11). It was. In the honeycomb structure of Example 9, the entire outer peripheral shape was a circle having a diameter of 211 mm (see FIG. 7). In the honeycomb structure of Example 10, the entire outer peripheral shape was a circle having a diameter of 215 mm (see FIG. 7). In the honeycomb structures of Examples 15 to 21 and Comparative Examples 4 and 5, the entire outer peripheral shape was “a shape obtained by cutting four circular portions having a diameter of 225 mm into a straight shape” (see FIG. 8). In the honeycomb structures of Examples 30 to 34, the entire outer peripheral shape is such that one circular portion having a diameter of 225 mm is cut and the flange portion is only part of the outer periphery of the honeycomb substrate (see FIG. 10). there were.
実施例6〜8,22〜29のハニカム構造体は、全体の外周形状が図2に示されるようなものであり、正面図が図13に示されるようなハニカム構造体であった。 In the honeycomb structures of Examples 6 to 8 and 22 to 29, the entire outer peripheral shape was as shown in FIG. 2, and the front view was a honeycomb structure as shown in FIG.
実施例2〜10、22〜29は、フランジ部形成材料の厚さを調節して、それぞれの重心のずれ(Z)を得た。 In Examples 2 to 10, 22 to 29, the thickness of the flange portion forming material was adjusted to obtain the deviation (Z) of the respective center of gravity.
実施例11〜14では、図11に示すようにフランジ部のコート層を厚塗りして、重心のずれ(Z)を0.2〜1.5mmにした。実施例15〜21、30〜34、比較例4、5では、予め作成しておいた型枠内へフランジ部形成材料を流し込むことによってそれぞれのフランジ部を作製した。 In Examples 11 to 14, as shown in FIG. 11, the coat layer of the flange portion was thickly coated so that the center of gravity shift (Z) was 0.2 to 1.5 mm. In Examples 15 to 21, 30 to 34, and Comparative Examples 4 and 5, each flange part was produced by pouring the flange part forming material into a previously formed mold.
なお、表1〜6中、「フランジ部配設範囲」の欄において「ハニカム基材の全周」は、フランジ部が、ハニカム基材の外周の周方向の全部に亘って配設されるリング状(連続的なリング形状)に形成されていることを示す。「ハニカム基材全周の50%、80%、90%」は、「連続的なリング形状」の一部が切り欠かれた「断続的なリング形状」であることを示している。 In Tables 1 to 6, in the “Flange portion arrangement range” column, “the entire circumference of the honeycomb substrate” is a ring in which the flange portion is arranged over the entire circumferential direction of the outer periphery of the honeycomb substrate. It shows that it is formed in a shape (continuous ring shape). “50%, 80%, 90% of the entire circumference of the honeycomb substrate” indicates “intermittent ring shape” in which a part of “continuous ring shape” is cut out.
(実施例35)
セラミック原料としてコージェライト化原料を用いてハニカム構造体を作製した。まず、コージェライト化原料100質量部に、分散媒である水を10質量部、造孔材であるグラファイトを12質量部、及び有機バインダ5質量部を添加して、成形原料を得た。コージェライト化原料として、シリカ、タルク、及びアルミナを使用した。有機バインダとしてはメチルセルロースを使用した。そして、成形原料を、混合、混練して円柱状の坏土を調製した。混合装置としては、レーディゲミキサーを使用し、混練装置としてはニーダー及び真空土練機を使用した。
(Example 35)
A honeycomb structure was produced using a cordierite forming raw material as a ceramic raw material. First, 10 parts by mass of water as a dispersion medium, 12 parts by mass of graphite as a pore former, and 5 parts by mass of an organic binder were added to 100 parts by mass of a cordierite forming raw material to obtain a forming raw material. Silica, talc and alumina were used as cordierite forming raw materials. Methylcellulose was used as the organic binder. The forming raw materials were mixed and kneaded to prepare a cylindrical clay. As the mixing device, a Laedige mixer was used, and as the kneading device, a kneader and a vacuum kneader were used.
得られた坏土を押出成形して、円柱状のハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体を、マイクロ波乾燥した。 The obtained kneaded material was extrusion-molded to obtain a cylindrical honeycomb formed body. The obtained honeycomb formed body was microwave-dried.
乾燥させたハニカム成形体を、最高温度1420℃、100時間の条件で焼成してハニカム焼成体を得た。次に、ハニカム焼成体の外周を砥石により研削して、直径208mmのハニカム焼成体を得た。 The dried honeycomb formed body was fired at a maximum temperature of 1420 ° C. for 100 hours to obtain a honeycomb fired body. Next, the outer periphery of the honeycomb fired body was ground with a grindstone to obtain a honeycomb fired body having a diameter of 208 mm.
得られたハニカム焼成体について、所定のセルの一方の端部と、残余のセルの他方の端部とに目封止部を形成した。なお、所定のセルと残余のセルとは、交互に(互い違いに)並ぶようにして、両端面に、セルの開口部と目封止部とにより市松模様が形成されるようにした。目封止用の充填材には、ハニカム焼成体と同様の原料を用いた。 About the obtained honeycomb fired body, plugged portions were formed at one end of a predetermined cell and the other end of the remaining cells. The predetermined cells and the remaining cells are arranged alternately (alternately) so that a checkered pattern is formed on both end faces by the opening portions of the cells and the plugging portions. The same raw material as that for the honeycomb fired body was used as the plugging filler.
その後、目封止されたハニカム焼成体の外周に、実施例1と同様にしてフランジ部形成材料を塗工して中実のフランジ部を形成した。このようにして、中実フランジハニカム焼成体を得た。フランジ部形成材料には、ハニカム焼成体と同様の原料を用いた。 Thereafter, a flange portion forming material was applied to the outer periphery of the plugged honeycomb fired body in the same manner as in Example 1 to form a solid flange portion. In this manner, a solid flange honeycomb fired body was obtained. The same raw material as that of the honeycomb fired body was used as the flange portion forming material.
その後、得られた中実フランジハニカム焼成体の外周(ハニカム基材の側面、及びフランジ部の表面)に、外周コート材を塗布して外周壁(ハニカム基材コート層とフランジ部コート層)を形成し、中実のフランジ部を備えるハニカム構造体を得た。 Thereafter, an outer peripheral coating material is applied to the outer periphery (side surface of the honeycomb substrate and the surface of the flange portion) of the obtained solid flange honeycomb fired body to form outer peripheral walls (the honeycomb substrate coat layer and the flange portion coat layer). A honeycomb structure having a solid flange portion was obtained.
得られたハニカム構造体のハニカム基材は、セルの延びる方向に直交する断面における直径が210mm、セルの延びる方向における長さが254mmの円柱状であった。 The honeycomb substrate of the obtained honeycomb structure had a cylindrical shape with a diameter of 210 mm in a cross section perpendicular to the cell extending direction and a length of 254 mm in the cell extending direction.
また、ハニカム基材の一方の端面と、当該ハニカム基材の一方の端面と同じ方向を向くフランジ部の端面と最短の距離(ハニカム基材の一方の端面を基準とする、フランジ部が形成された位置)Xは、60mmであった。フランジ部の、フランジセルの延びる方向における長さ(フランジ部の幅)Lが、15mmであった。フランジ部の、セルの延びる方向に直交する断面における最大の厚さ(フランジ部の厚さ;直径方向の長さ)Hは、7.8mmであった。フランジ部の、セルの延びる方向に直交する断面における最小の厚さ(フランジ部の厚さ;直径方向の長さ)hは、7.2mmであった。 Further, one end face of the honeycomb base material and the end face of the flange part facing in the same direction as the one end face of the honeycomb base material have a shortest distance (a flange part is formed with reference to one end face of the honeycomb base material). The position X was 60 mm. The length (width of the flange portion) L in the extending direction of the flange cell of the flange portion was 15 mm. The maximum thickness H of the flange portion in the cross section perpendicular to the cell extending direction (the thickness of the flange portion; the length in the diameter direction) was 7.8 mm. The minimum thickness h of the flange portion in the cross section orthogonal to the cell extending direction (thickness of the flange portion; length in the diameter direction) was 7.2 mm.
また、隔壁厚さは、100μmであった。また、セル密度は、70セル/cm2であった。また、ハニカム基材のセルの、セルの延びる方向に直交する断面の形状は、正方形であった。 The partition wall thickness was 100 μm. The cell density was 70 cells / cm 2 . Moreover, the shape of the cross section orthogonal to the cell extending direction of the cells of the honeycomb substrate was a square.
得られたハニカム構造体の全体の外周形状は、直径225mmの円形(例えば図2参照)であった。 The overall outer peripheral shape of the obtained honeycomb structure was a circle having a diameter of 225 mm (for example, see FIG. 2).
得られたハニカム構造体は、ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体重心とハニカム基材重心との距離(重心のずれ(Z))が、0.3mmであった。 The resulting honeycomb structure had a distance between the overall center of gravity and the center of gravity of the honeycomb substrate (shift of center of gravity (Z)) of 0.3 mm when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate.
外周壁の厚さ(即ち、ハニカム基材コート層とフランジ部コート層とのそれぞれの厚さ)は、1mmであった。 The thickness of the outer peripheral wall (that is, the thickness of each of the honeycomb substrate coat layer and the flange coat layer) was 1 mm.
得られたハニカム構造体について、上記の方法で「加熱振動試験」を行った。結果を表4に示す。 The obtained honeycomb structure was subjected to the “heating vibration test” by the above method. The results are shown in Table 4.
(実施例36〜68、比較例6〜10)
表4〜6に示すように条件を変更した以外は、実施例35と同様にしてハニカム構造体を得た。得られたハニカム構造体について、上記方法で「加熱振動試験」を行った。結果を表4〜6に示す。
(Examples 36 to 68, Comparative Examples 6 to 10)
A honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 35 except that the conditions were changed as shown in Tables 4-6. The obtained honeycomb structure was subjected to a “heating vibration test” by the above method. The results are shown in Tables 4-6.
各実施例及び比較例で作製したハニカム構造体の全体の外周形状は、表4〜6に示す通りである。具体的には、実施例36〜42,45〜48、56〜63、比較例6〜8のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径225mmの円形であった。実施例43のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径211mmの円形であった。実施例44のハニカム構造体は、全体の外周形状が、直径215mmの円形であった。実施例49〜55、比較例9、10のハニカム構造体は、全体の外周形状が、「直径225mmの円形の4箇所を直線状に削って得られる形状」であった。実施例64〜68のハニカム構造体は、直径225mmの円形の1箇所を削り、かつフランジ部がハニカム基材の外周の一部にしかないような形状であった。 The overall outer peripheral shape of the honeycomb structure manufactured in each example and comparative example is as shown in Tables 4-6. Specifically, the honeycomb structures of Examples 36 to 42, 45 to 48, 56 to 63, and Comparative Examples 6 to 8 had a circular outer shape with a diameter of 225 mm as a whole. The honeycomb structure of Example 43 had an overall outer peripheral shape of a circle having a diameter of 211 mm. In the honeycomb structure of Example 44, the entire outer peripheral shape was a circle having a diameter of 215 mm. In the honeycomb structures of Examples 49 to 55 and Comparative Examples 9 and 10, the entire outer peripheral shape was “a shape obtained by linearly cutting four circular portions having a diameter of 225 mm”. The honeycomb structures of Examples 64 to 68 were shaped such that one circular portion having a diameter of 225 mm was cut and the flange portion was only part of the outer periphery of the honeycomb substrate.
実施例40〜42,56〜63のハニカム構造体は、全体の外周形状が図2のようなものであり、正面図が図13のようなハニカム構造体であった。 In the honeycomb structures of Examples 40 to 42 and 56 to 63, the entire outer peripheral shape was as shown in FIG. 2, and the front view was a honeycomb structure as shown in FIG.
実施例35〜44、56〜63は、フランジ部形成材料の厚さを調節して、それぞれの重心のずれ(Z)を得た。 In Examples 35 to 44 and 56 to 63, the thickness of the flange portion forming material was adjusted to obtain the deviation (Z) of the respective center of gravity.
実施例45〜48では、図11に示すようにフランジ部のフランジ部コート層を厚塗りして、重心のずれ(Z)を0.2〜1.5mmにした。実施例49〜55、64〜68、比較例9、10では、予め作成しておいた型枠内へフランジ部形成材を流し込むことによってそれぞれのフランジ部を作製した。 In Examples 45 to 48, as shown in FIG. 11, the flange portion coat layer of the flange portion was thickly coated, and the deviation (Z) in the center of gravity was set to 0.2 to 1.5 mm. In Examples 49 to 55, 64 to 68, and Comparative Examples 9 and 10, each flange part was produced by pouring the flange part forming material into a previously formed mold.
表1〜6より、実施例1〜68のハニカム構造体は、比較例1〜10のハニカム構造体に比べて、加熱振動試験の評価が良好であり、缶体に収納した際における周方向のずれが生じ難いことが分かる。また、実施例1〜68のハニカム構造体は、生産効率が良い。 From Tables 1 to 6, the honeycomb structures of Examples 1 to 68 have a better evaluation of the heating vibration test than the honeycomb structures of Comparative Examples 1 to 10, and the circumferential structure when stored in a can body It can be seen that the shift is difficult to occur. In addition, the honeycomb structures of Examples 1 to 68 have good production efficiency.
本発明のハニカム構造体は、集塵装置のフィルタエレメントとして好適に利用することができる。 The honeycomb structure of the present invention can be suitably used as a filter element of a dust collector.
1:隔壁、2:セル、3:ハニカム基材、4:外周、5:目封止部、11a:一方の端面、11b:他方の端面、13:接合材、23:フランジ部、25:フランジ部の端面、26:フランジ部コート層、27:フランジ本体、31:ハニカム基材コート層、100,101,102,103,104,105,106,201,202,203,300:ハニカム構造体、D1:ハニカム基材のセルの延びる方向、D3:中心軸方向、G1:全体重心、G2:ハニカム基材重心、G3:フランジ本体重心、H:フランジ部の厚さの最大値、h:フランジ部の厚さの最小値、L:フランジ部の幅、l:フランジ部の側面の長さ、X:距離。 1: partition wall, 2: cell, 3: honeycomb substrate, 4: outer periphery, 5: plugged portion, 11a: one end surface, 11b: the other end surface, 13: bonding material, 23: flange portion, 25: flange 26: flange part coat layer, 27: flange main body, 31: honeycomb substrate coat layer, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 201, 202, 203, 300: honeycomb structure, D1: Cell extending direction of honeycomb substrate, D3: Center axis direction, G1: Overall gravity center, G2: Honeycomb substrate gravity center, G3: Flange body gravity center, H: Maximum thickness of flange portion, h: Flange portion L: the width of the flange portion, l: the length of the side surface of the flange portion, X: the distance.
Claims (6)
前記ハニカム基材の中心軸方向から見たときの、全体の外周形状の重心である全体重心と、前記ハニカム基材の外周形状の重心であるハニカム基材重心と、が離間しているハニカム構造体。 A columnar honeycomb substrate having a porous partition wall that forms a plurality of cells serving as fluid flow paths, and the outer periphery of the honeycomb substrate are formed so as to protrude outward from the outer periphery of the honeycomb substrate. With a solid flange,
A honeycomb structure in which the overall center of gravity, which is the center of gravity of the entire outer peripheral shape when viewed from the central axis direction of the honeycomb substrate, and the center of gravity of the honeycomb substrate, which is the center of gravity of the outer peripheral shape of the honeycomb substrate, are separated from each other body.
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