JP2016169127A - Method for producing honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば排気ガス中の粒子状物質を捕捉するＤＰＦや排気ガスを浄化する触媒に用いられるハニカム構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure used for, for example, a DPF that captures particulate matter in exhaust gas or a catalyst that purifies exhaust gas.
例えば特許文献１のように、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が搭載されている。ＤＰＦには、耐熱性に優れたセラミック製のハニカム構造体が用いられている。ハニカム構造体は、３次元的に連なる細孔を有する多孔質材からなり、筒状の外周壁と、外周壁の内側に一体的に形成されて複数のセルを区画する格子状のセル壁とを備える。ハニカム構造体は、セルの開口部分が選択的に封止されることでウォールフロー型のＤＰＦとして機能する。ウォールフロー型のＤＰＦにおいて排気ガスは、セル壁に形成された細孔内を流れることによりセル間を移動する。 For example, as disclosed in Patent Document 1, a DPF (Diesel Particulate Filter) that captures particulate matter in exhaust gas is mounted in an exhaust passage of a diesel engine. For the DPF, a ceramic honeycomb structure having excellent heat resistance is used. The honeycomb structure is made of a porous material having three-dimensionally continuous pores, and has a cylindrical outer peripheral wall, and a lattice-shaped cell wall that is integrally formed inside the outer peripheral wall and partitions a plurality of cells. Is provided. The honeycomb structure functions as a wall flow type DPF by selectively sealing the opening portions of the cells. In the wall flow type DPF, exhaust gas moves between the cells by flowing in the pores formed in the cell walls.
ところで、排気通路における排気ガスの圧力損失が大きくなると、エンジンの出力が低下したり、燃費が悪化したりする。そのため、ハニカム構造体についてはセル壁における流路抵抗を小さくすることが望まれている。 By the way, when the pressure loss of the exhaust gas in the exhaust passage increases, the output of the engine decreases or the fuel consumption deteriorates. Therefore, for the honeycomb structure, it is desired to reduce the flow resistance at the cell wall.
本発明は、セル壁における流路抵抗を小さくすることを可能にしたハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb structure that can reduce the flow path resistance in a cell wall.
上記課題を解決するハニカム構造体の製造方法は、複数のセルを区画するセル壁を有するハニカム構造体の製造方法であって、無機化合物粒子で構成される骨材、および、繊維で構成された造孔材を含む混合物を混練して坏土を調製する混練工程と、前記坏土を用いてハニカム構造を有する成形体を成形する成形工程と、前記成形体を焼成する焼成工程とを備える。 A method for manufacturing a honeycomb structure that solves the above problem is a method for manufacturing a honeycomb structure having a cell wall that partitions a plurality of cells, and includes an aggregate composed of inorganic compound particles and a fiber. A kneading step of kneading a mixture containing a pore former to prepare a clay, a molding step of molding a molded body having a honeycomb structure using the clay, and a firing step of firing the molded body.
上記構成によれば、ハニカム構造体のセル壁には、造孔材を構成する繊維によって直線状の細孔が形成されやすくなる。その結果、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁を貫通する連通孔が増加し、セル壁における流路抵抗を小さくできる。 According to the above configuration, linear pores are easily formed on the cell walls of the honeycomb structure by the fibers constituting the pore former. As a result, compared to the case where the pore former is made of a particulate material, the number of communication holes penetrating the cell wall is increased, and the flow path resistance in the cell wall can be reduced.
上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の径が３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の径が３μｍ以上２０μｍ以下であることで、セル壁における流路抵抗を小さくしつつ、機械的強度の低下を抑えることができる。
In the method for manufacturing the honeycomb structure, the diameter of the fibers constituting the pore former is preferably 3 μm or more and 20 μm or less.
According to the said structure, the diameter of the fiber which comprises a pore making material is 3 micrometers or more and 20 micrometers or less, and the fall of mechanical strength can be suppressed, making the flow-path resistance in a cell wall small.
上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の長さが前記セル壁の設計厚さの０．２倍以上であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の長さがセル壁の設計厚さの０．２倍以上であることで、セル壁を貫通する連通孔が複数の繊維によって形成されるとしても細孔構造の複雑化を抑えることができる。
In the method for manufacturing the honeycomb structure, the length of the fibers constituting the pore former is preferably 0.2 times or more the designed thickness of the cell wall.
According to the above configuration, the length of the fiber constituting the pore former is 0.2 times or more the design thickness of the cell wall, so that the communication hole penetrating the cell wall is formed by a plurality of fibers. Also, the complexity of the pore structure can be suppressed.
上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の長さが前記セル壁の設計厚さの１．２倍以下であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の長さがセル壁の設計厚さの１．２倍以下であることで、混練工程や成形工程において繊維同士が絡みにくくなる。その結果、細孔構造の複雑化を抑えることができる。また、セル壁の設計厚さよりも長い繊維が含まれていることによって、１つの繊維でセル壁を貫通する細孔を形成することも可能である。その結果、セル壁における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。
In the method for manufacturing the honeycomb structure, the length of the fibers constituting the pore former is preferably 1.2 times or less of the designed thickness of the cell wall.
According to the said structure, when the length of the fiber which comprises a pore making material is 1.2 times or less of the design thickness of a cell wall, it becomes difficult to entangle a fiber in a kneading | mixing process or a shaping | molding process. As a result, complication of the pore structure can be suppressed. In addition, by including fibers longer than the design thickness of the cell wall, it is possible to form pores penetrating the cell wall with one fiber. As a result, the channel resistance in the cell wall can be effectively reduced.
上記ハニカム構造体の製造方法は、前記骨材の嵩容積に対する前記造孔材の嵩容積の比が０．２以上、３．０以下であることが好ましい。
上記構成のように嵩容積の比が設定されることにより、ハニカム構造体の単位体積あたりにおけるセル壁の流路抵抗を小さくしつつ、気孔率に基づくハニカム構造体の強度低下を抑えることができる。
In the method for manufacturing the honeycomb structure, a ratio of a bulk volume of the pore former to a bulk volume of the aggregate is preferably 0.2 or more and 3.0 or less.
By setting the ratio of the bulk volume as in the above configuration, it is possible to suppress the decrease in the strength of the honeycomb structure based on the porosity while reducing the flow resistance of the cell wall per unit volume of the honeycomb structure. .
図１〜図６を参照して、ハニカム構造体の製造方法の一実施形態について説明する。まず、図１および図２を参照して、ハニカム構造体の一例について説明する。
図１および図２に示すように、セラミック製のハニカム構造体１０は、３次元的に連なる細孔を有する多孔質材によって形成されており、円筒形状を有する外周壁１１と外周壁１１の内側に一体的に形成されたセル壁１２とを備える。セル壁１２は、格子状に形成されており、ハニカム構造体１０の両端部で開口し外周壁１１の軸方向に沿って延びる複数のセル１３を区画する。ハニカム構造体１０は、両端部におけるセル１３の開口が選択的に封止されることでウォールフロー型のＤＰＦとして機能する。また、ハニカム構造体１０は、触媒金属を担持することで触媒として機能する。ＤＰＦまたは触媒として機能するハニカム構造体１０において、セル壁１２の設計厚さｔは、１００μｍ以上５００μｍ以下に設定される。なお、セル壁１２は、格子状に形成されていればよく、図２のように矩形状の開口を有するセル１３を区画する構成に限らず、例えば六角形状の開口を有するセルを区画する構成であってもよい。
With reference to FIGS. 1-6, one Embodiment of the manufacturing method of a honeycomb structure is described. First, an example of a honeycomb structure will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic honeycomb structure 10 is formed of a porous material having pores that are three-dimensionally connected, and has an outer peripheral wall 11 having a cylindrical shape and an inner side of the outer peripheral wall 11. And a cell wall 12 formed integrally therewith. The cell walls 12 are formed in a lattice shape, and define a plurality of cells 13 that open at both ends of the honeycomb structure 10 and extend along the axial direction of the outer peripheral wall 11. The honeycomb structure 10 functions as a wall flow type DPF by selectively sealing the openings of the cells 13 at both ends. Further, the honeycomb structure 10 functions as a catalyst by supporting a catalyst metal. In the honeycomb structure 10 functioning as a DPF or a catalyst, the design thickness t of the cell wall 12 is set to 100 μm or more and 500 μm or less. In addition, the cell wall 12 should just be formed in the grid | lattice form, and is not restricted to the structure which partitions the cell 13 which has a rectangular opening like FIG. 2, For example, the structure which partitions the cell which has a hexagonal opening It may be.
図３を参照して、上述したハニカム構造体１０の製造方法の一例について説明する。ハニカム構造体１０は、原材料を混練して坏土を調製する混練工程（ステップＳ１１）、坏土を用いて成形体を成形する成形工程（ステップＳ１２）、成形体を乾燥する乾燥工程（ステップＳ１３）、乾燥した成形体を焼成する焼成工程（ステップＳ１４）を経て製造される。 With reference to FIG. 3, an example of the manufacturing method of the honeycomb structure 10 mentioned above is demonstrated. The honeycomb structure 10 includes a kneading step (step S11) in which raw materials are kneaded to prepare a clay, a molding step (step S12) in which the green body is formed using the clay, and a drying step in which the green body is dried (step S13). ), And is manufactured through a firing step (step S14) of firing the dried molded body.
混練工程では、骨材、バインダー、潤滑剤、および、造孔材等を含む混合物に水を添加し十分に混練することによって、ハニカム構造体１０の坏土が調製される。骨材には、平均粒子径が１μｍ以上、１０μｍ以下である無機化合物粒子が用いられる。この無機化合物粒子は、例えば、アルミナ、タルク、カオリンを用いると、焼成により耐熱性に優れたコージライト結晶が得られる。なお、無機化合物粒子には、焼成後に耐熱性に優れているもの、例えば、チタン酸アルミニウムや炭化ケイ素を用いることができる。 In the kneading step, the clay of the honeycomb structure 10 is prepared by adding water to the mixture containing the aggregate, the binder, the lubricant, the pore former, and the like, and sufficiently kneading. For the aggregate, inorganic compound particles having an average particle diameter of 1 μm or more and 10 μm or less are used. As the inorganic compound particles, for example, when alumina, talc, or kaolin is used, cordierite crystals having excellent heat resistance can be obtained by firing. As the inorganic compound particles, those excellent in heat resistance after firing, for example, aluminum titanate or silicon carbide can be used.
造孔材は、後の焼成工程において酸化によりガス化する繊維１４で構成されている。造孔材を構成する繊維１４は、径Ｄおよび長さＬの細い糸状の形状を有しており、例えば、径Ｄに対する長さＬの比（＝Ｌ／Ｄ）が５以上である。また、径Ｄは、繊維１４の横断面において最も幅が大きい部分の長さの平均値であり、例えば繊維１４の横断面が円である場合はその円の直径である。この繊維１４には、例えばナイロン（ポリアミド）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の合成繊維を用いることができ、また、例えば木材パルプ等の植物繊維を用いることができる。造孔材が繊維１４で構成されることにより、ハニカム構造体１０のセル壁１２には直線状の細孔が形成されやすくなる。その結果、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁１２を貫通する連通孔が増加し、セル壁１２における流路抵抗を小さくすることができる。 The pore former is composed of fibers 14 that are gasified by oxidation in a subsequent firing step. The fibers 14 constituting the pore former have a thin thread shape with a diameter D and a length L, and, for example, the ratio of the length L to the diameter D (= L / D) is 5 or more. The diameter D is an average value of the lengths of the widest portions in the cross section of the fiber 14. For example, when the cross section of the fiber 14 is a circle, the diameter D is the diameter of the circle. Synthetic fibers such as nylon (polyamide) and polyethylene terephthalate (PET) can be used for the fibers 14, and plant fibers such as wood pulp can be used. When the pore former is composed of the fibers 14, linear pores are easily formed in the cell walls 12 of the honeycomb structure 10. As a result, compared to the case where the pore former is made of a particulate material, the number of communication holes penetrating the cell wall 12 is increased, and the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced.
造孔材を構成する繊維１４の径Ｄは、３μｍ以上２０μｍ以下に設定される。これにより、ハニカム構造体１０には、数μｍ〜数十μｍの細孔径を有する細孔が形成される。繊維１４の径Ｄが３μｍ以上に設定されることにより、細孔径が過度に小さくなることが抑えられる。一方、繊維１４の径Ｄが２０μｍ以下に設定されることにより、細孔径が過度に大きくなることが抑えられ、ハニカム構造体１０の機械的強度の低下が抑えられる。 The diameter D of the fibers 14 constituting the pore former is set to 3 μm or more and 20 μm or less. Thereby, pores having a pore diameter of several μm to several tens of μm are formed in the honeycomb structure 10. By setting the diameter D of the fiber 14 to 3 μm or more, it is possible to suppress the pore diameter from becoming excessively small. On the other hand, when the diameter D of the fibers 14 is set to 20 μm or less, an excessive increase in the pore diameter is suppressed, and a decrease in the mechanical strength of the honeycomb structure 10 is suppressed.
また、繊維１４の径Ｄが上述した範囲に設定されることにより、平均細孔径が３５μｍ未満であるハニカム構造体１０が得られる。これにより、ハニカム構造体１０の用途がＤＰＦである場合には、粒子状物質の十分な捕捉性能を得ることができる。なお、平均細孔径は、水銀圧入法を用いた細孔分布の測定結果に基づいて規定される値であって、例えばｌｏｇ微分細孔容積のピークに対応する細孔径である。 Further, by setting the diameter D of the fibers 14 in the above-described range, the honeycomb structure 10 having an average pore diameter of less than 35 μm is obtained. Thereby, when the use of the honeycomb structure 10 is DPF, sufficient capture | acquisition performance of a particulate matter can be obtained. The average pore diameter is a value defined based on the measurement result of the pore distribution using the mercury intrusion method, and is, for example, the pore diameter corresponding to the peak of the log differential pore volume.
繊維１４の長さＬは、セル壁１２の設計厚さｔに対して０．２倍以上１．２倍以下に設定される。繊維１４の長さＬが設計厚さｔに対して０．２倍以上に設定されることにより、セル壁１２を貫通する細孔が複数の繊維によって形成されるとしても細孔構造の複雑化が抑えられ、セル壁１２における流路抵抗を小さくすることができる。また、セル壁１２の設計厚さｔよりも長い繊維１４によって、セル壁１２を貫通する細孔を１つの繊維１４で形成することも可能である。そのため、セル壁１２における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。また、繊維１４の長さＬが設計厚さｔに対して１．２倍以下に設定されることにより、混練時および成形時に繊維１４同士が絡みにくくなることで細孔径が過度に大きくなることと細孔構造の複雑化が抑えられる。セル壁１２の設計厚さｔが１００μｍ以上５００μｍ以下である場合、具体的な繊維１４の長さＬは、設計厚さｔに対する０．２倍以上１．２倍以下の範囲において、５０μｍ以上５００μｍ以下に設定される。 The length L of the fiber 14 is set to be 0.2 to 1.2 times the design thickness t of the cell wall 12. By setting the length L of the fibers 14 to be 0.2 times or more the design thickness t, the pore structure is complicated even if the pores penetrating the cell walls 12 are formed by a plurality of fibers. And the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced. It is also possible to form the pores penetrating the cell wall 12 with one fiber 14 by the fibers 14 longer than the design thickness t of the cell wall 12. Therefore, the flow path resistance in the cell wall 12 can be effectively reduced. Further, when the length L of the fiber 14 is set to 1.2 times or less of the design thickness t, the pore diameter becomes excessively large because the fibers 14 are less likely to be entangled during kneading and molding. And the complexity of the pore structure can be suppressed. When the design thickness t of the cell wall 12 is 100 μm or more and 500 μm or less, the specific length L of the fiber 14 is 50 μm or more and 500 μm in the range of 0.2 times or more and 1.2 times or less with respect to the design thickness t. Set to:
骨材の嵩容積Ｖ１に対する造孔材の嵩容積Ｖ２の比Ｒ（＝Ｖ２／Ｖ１）は、０．２〜３．０に設定される。これにより、水銀圧入法によって測定される気孔率が４０％以上７５％以下のハニカム構造体１０が得られる。気孔率が４０％以上であることにより、ハニカム構造体１０の単位体積あたりにおけるセル壁１２の流路抵抗を小さくすることができるとともに、ハニカム構造体１０の用途が触媒である場合には十分な比表面積が得られる。一方、気孔率が７５％以下であることにより、ハニカム構造体１０における機械的強度の低下が抑えられる。なお、嵩容積とは、タップ密度測定法と同等のタッピングを実施した場合の容積のことである。 The ratio R (= V2 / V1) of the bulk volume V2 of the pore former to the bulk volume V1 of the aggregate is set to 0.2 to 3.0. Thereby, the honeycomb structure 10 having a porosity measured by a mercury intrusion method of 40% or more and 75% or less is obtained. When the porosity is 40% or more, the flow resistance of the cell wall 12 per unit volume of the honeycomb structure 10 can be reduced, and sufficient when the application of the honeycomb structure 10 is a catalyst. A specific surface area is obtained. On the other hand, when the porosity is 75% or less, a decrease in mechanical strength in the honeycomb structure 10 can be suppressed. The bulk volume is the volume when tapping equivalent to the tap density measurement method is performed.
成形工程では、上述した坏土を押出成形機を用いて押出成形したものを所定の長さで切断することにより、焼成前のハニカム構造体１０である成形体が成形される。
乾燥工程では、成形体を乾燥温度（例えば約１２０℃）に一定時間保持することで、成形体に含まれている水分を蒸発させる。乾燥工程は大気雰囲気下にて行われる。
In the forming process, the above-described kneaded material is extruded using an extruder and cut into a predetermined length, whereby a formed body that is the honeycomb structure 10 before firing is formed.
In the drying step, the moisture contained in the molded body is evaporated by holding the molded body at a drying temperature (for example, about 120 ° C.) for a certain time. The drying process is performed in an air atmosphere.
焼成工程では、乾燥工程を経た成形体を例えば約２０時間かけて焼成温度まで昇温させたのち、約１〜５時間程度、成形体を焼成温度に保持する。焼成工程では、成形体が昇温する過程、例えば１５０℃〜６００℃において、造孔材を構成する繊維１４が溶解するとともに繊維１４の炭素等の成分が酸化し、成形体から繊維１４が消失する。そして、焼成後の成形体が冷却されることで細孔を有するハニカム構造体１０が製造される。 In the firing step, the molded body that has undergone the drying step is heated to the firing temperature, for example, over about 20 hours, and then the molded body is held at the firing temperature for about 1 to 5 hours. In the firing step, in the process of raising the temperature of the molded body, for example, 150 ° C. to 600 ° C., the fibers 14 constituting the pore former are dissolved and the components such as carbon of the fibers 14 are oxidized and the fibers 14 disappear from the molded body. To do. And the honeycomb structure 10 which has a pore is manufactured by cooling the molded object after baking.
焼成工程における雰囲気および焼成温度は骨材の材質に応じて設定される。ハニカム構造体１０がコージライトである場合、大気雰囲気下において焼成工程が行われ、焼成温度は約１３５０℃〜１４５０℃である。ハニカム構造体１０がチタン酸アルミニウムである場合、大気雰囲気下において焼成工程が行われ、焼成温度は約１５００℃〜１６００℃である。ハニカム構造体１０が炭化ケイ素である場合、不活性ガス雰囲気下において焼成工程が行われ、その焼成温度は約２０００℃〜２２００℃である。 The atmosphere and firing temperature in the firing step are set according to the material of the aggregate. When the honeycomb structure 10 is cordierite, the firing step is performed in an air atmosphere, and the firing temperature is about 1350 ° C. to 1450 ° C. When the honeycomb structure 10 is aluminum titanate, the firing process is performed in an air atmosphere, and the firing temperature is about 1500 ° C. to 1600 ° C. When the honeycomb structure 10 is silicon carbide, the firing step is performed in an inert gas atmosphere, and the firing temperature is about 2000 ° C. to 2200 ° C.
なお、焼成工程は、成形体が焼成温度まで昇温するまでの過程において、繊維１４の融点近傍である溶解温度に成形体を一定時間保持する溶解工程を含んでいてもよい。また焼成工程は、造孔材の炭素成分が酸化する６００℃近傍の仮焼成温度に成形体を一定時間保持する仮焼成工程を含んでいてもよい。こうした構成によれば、成形体に含まれている繊維１４を確実に消失させたうえで成形体を焼成することができる。 Note that the firing step may include a melting step of holding the molded body for a certain period of time at a melting temperature in the vicinity of the melting point of the fibers 14 until the molded body is heated to the firing temperature. The firing step may include a temporary firing step of holding the molded body for a certain period of time at a temporary firing temperature in the vicinity of 600 ° C. at which the carbon component of the pore former is oxidized. According to such a configuration, the molded body can be fired after the fibers 14 contained in the molded body are surely lost.
図４に示すように、上述した製造方法によって製造されたハニカム構造体１０のセル壁１２には、無機化合物粒子である骨材同士の隙間および繊維１４が消失した空間によって三次元的に連なる細孔１５が形成される。この細孔１５は、セル壁１２によって区画されたセル１３を連通する。また、細孔１５は、造孔材が繊維１４で構成されることで直線状の部分の割合が高く、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁１２を貫通する連通孔が増加する。そのため、ハニカム構造体１０においては、セル壁１２における流路抵抗を小さくすることができる。 As shown in FIG. 4, the cell walls 12 of the honeycomb structure 10 manufactured by the above-described manufacturing method are finely connected in a three-dimensional manner by gaps between aggregates that are inorganic compound particles and spaces in which the fibers 14 have disappeared. A hole 15 is formed. The pores 15 communicate with the cells 13 defined by the cell walls 12. Further, the pore 15 has a high proportion of linear portions because the pore former is composed of fibers 14, and penetrates the cell wall 12 as compared with the case where the pore former is composed of a particulate material. Communication holes increase. Therefore, in the honeycomb structure 10, the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced.
そして、図５に示すように、上述したハニカム構造体１０の用途がＤＰＦ１６である場合、ハニカム構造体１０は、例えば、セル１３の開口部分を選択的に閉塞する樹脂製のマスクが端部に装着され、その端部がセラミック粒子等を含む目封止用スラリーに浸漬されることでマスクをしていないセル１３の開口部分に目封止用スラリーが充填される。そして、充填された目封止用スラリーが乾燥・焼成されることにより、セルの開口を閉塞する目封止部１７が形成される。こうした目封止部１７が両端部に形成されることにより、ハニカム構造体１０は、ウォールフロー型のＤＰＦとしての機能が付与される。こうした構成のＤＰＦ１６においては、セル壁１２における流路抵抗が小さいことで排気ガスの圧力損失を低くすることができる。 As shown in FIG. 5, when the above-described honeycomb structure 10 is used for the DPF 16, the honeycomb structure 10 has, for example, a resin mask that selectively closes the opening of the cell 13 at the end. The plugging slurry is filled in the opening portion of the cell 13 which is mounted and is immersed in a plugging slurry containing ceramic particles or the like so as not to be masked. And the plugging slurry 17 which closes the opening of a cell is formed by drying and baking the filled plugging slurry. By forming such plugging portions 17 at both ends, the honeycomb structure 10 is provided with a function as a wall flow type DPF. In the DPF 16 having such a configuration, the pressure loss of the exhaust gas can be reduced because the flow path resistance in the cell wall 12 is small.
また、図６に示すように、上述したハニカム構造体１０の用途が触媒を担持したＤＰＦである場合、ハニカム構造体１０は、触媒金属１８を含む触媒スラリーに浸漬される。この際、セル壁１２における流路抵抗が小さいことで細孔１５の細部にまで触媒スラリーを充填することができる。そして、触媒スラリーが乾燥・焼成されることにより、ハニカム構造体１０に触媒機能が付与される。 As shown in FIG. 6, when the use of the honeycomb structure 10 described above is a DPF carrying a catalyst, the honeycomb structure 10 is immersed in a catalyst slurry containing a catalyst metal 18. At this time, the catalyst slurry can be filled to the details of the pores 15 because the flow path resistance in the cell wall 12 is small. And a catalyst function is provided to the honeycomb structure 10 by drying and baking a catalyst slurry.
ハニカム構造体を用いた触媒は、担持する触媒量が多いほど触媒性能が向上する一方でセルの開口面積が減少することで排気ガスの圧力損失が上昇する。この点、上述したハニカム構造体１０を用いた触媒では、細孔１５の細部にまで触媒スラリーが充填されることで、セル１３の開口面積の減少を抑えつつ、より多くの触媒金属１８を担持させることができる。そのため、排気ガスの圧力損失を抑えつつ、触媒性能を高めることができる。 In the catalyst using the honeycomb structure, the catalyst performance is improved as the amount of the catalyst supported is increased, but the pressure loss of the exhaust gas is increased due to the reduction of the cell opening area. In this regard, in the catalyst using the honeycomb structure 10 described above, the catalyst slurry is filled to the details of the pores 15, thereby supporting a larger amount of the catalyst metal 18 while suppressing a reduction in the opening area of the cells 13. Can be made. Therefore, the catalyst performance can be enhanced while suppressing the pressure loss of the exhaust gas.
上述したハニカム構造体の製造方法によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）造孔材が繊維１４で構成されることにより、ハニカム構造体１０において直線状の部分の割合が高い細孔が形成されやすくなる。その結果、セル壁１２を貫通する連通孔が増加し、セル壁１２における流路抵抗を小さくすることができる。
According to the honeycomb structure manufacturing method described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the pore former is composed of the fibers 14, pores having a high proportion of linear portions in the honeycomb structure 10 are easily formed. As a result, the number of communication holes penetrating the cell wall 12 increases, and the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced.
（２）繊維１４の径Ｄが３μｍ以上に設定されることにより、細孔径が過度に小さくなることが抑えられる。そのため、ハニカム構造体１０の用途が触媒である場合、ハニカム構造体１０は、細孔１５内に触媒金属を担持することができる。 (2) By setting the diameter D of the fiber 14 to 3 μm or more, it is possible to suppress the pore diameter from becoming excessively small. Therefore, when the application of the honeycomb structure 10 is a catalyst, the honeycomb structure 10 can carry a catalyst metal in the pores 15.
（３）繊維１４の径Ｄが２０μｍ以下に設定されることにより、細孔径が過度に大きくなることが抑えられる。その結果、ハニカム構造体１０の機械的強度の低下が抑えられる。また、ハニカム構造体１０の用途がＤＰＦである場合には粒子状物質の十分な捕捉性能が得られる。 (3) By setting the diameter D of the fiber 14 to 20 μm or less, it is possible to prevent the pore diameter from becoming excessively large. As a result, a decrease in mechanical strength of the honeycomb structure 10 can be suppressed. Moreover, when the use of the honeycomb structure 10 is DPF, sufficient trapping performance of the particulate matter can be obtained.
（４）繊維１４の長さＬがセル壁１２の設計厚さｔに対して０．２倍以上に設定されることにより、セル壁１２を貫通する細孔１５が複数の繊維１４で形成されやすくなる。 (4) By setting the length L of the fibers 14 to be 0.2 times or more the design thickness t of the cell walls 12, the pores 15 penetrating the cell walls 12 are formed by the plurality of fibers 14. It becomes easy.
（５）セル壁１２の設計厚さｔよりも長い繊維１４が含まれることにより、セル壁１２を貫通する細孔１５を１つの繊維１４で形成することも可能である。これにより、セル壁１２における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。 (5) Since the fibers 14 longer than the design thickness t of the cell wall 12 are included, the pores 15 penetrating the cell wall 12 can be formed by one fiber 14. Thereby, the channel resistance in the cell wall 12 can be effectively reduced.
（６）繊維１４の長さＬがセル壁１２の設計厚さｔに対して１．２倍以下に設定されることにより、混練時および成形時に繊維１４同士が絡みにくくなり、細孔径が過度に大きくなることと細孔構造の複雑化とが抑えられる。 (6) When the length L of the fibers 14 is set to 1.2 times or less than the design thickness t of the cell wall 12, the fibers 14 are less likely to be entangled during kneading and molding, and the pore diameter is excessive. And the complication of the pore structure can be suppressed.
（７）骨材の嵩容積Ｖ１に対する造孔材の嵩容積Ｖ２の比Ｒが０．２以上に設定されることにより、ハニカム構造体の単位体積あたりにおけるセル壁１２の流路抵抗を小さくすることができる。また、比Ｒが３．０以下に設定されることにより、気孔率に基づくハニカム構造体の機械的強度の低下を抑えることができる。 (7) By setting the ratio R of the pore volume V2 to the aggregate volume V1 to 0.2 or more, the flow resistance of the cell wall 12 per unit volume of the honeycomb structure is reduced. be able to. In addition, by setting the ratio R to 3.0 or less, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the honeycomb structure based on the porosity.
（８）ハニカム構造体１０を用いたＤＰＦでは、粒子状の材料を造孔材としたハニカム構造体を用いたＤＰＦと同等の捕捉性能を維持しつつ排気ガスの圧力損失を低減することができる。 (8) In the DPF using the honeycomb structure 10, the pressure loss of the exhaust gas can be reduced while maintaining the same trapping performance as the DPF using the honeycomb structure using a particulate material as a pore forming material. .
（９）ハニカム構造体１０を用いた触媒では、粒子状の材料を造孔材としたハニカム構造体を用いた触媒に比べて、触媒性能を向上させつつ排気ガスの圧力損失を低減することができる。 (9) In the catalyst using the honeycomb structure 10, the pressure loss of the exhaust gas can be reduced while improving the catalyst performance as compared with the catalyst using the honeycomb structure using the particulate material as the pore former. it can.
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・骨材の嵩容積Ｖ１に対する造孔材の嵩容積Ｖ２の比Ｒは、０．２未満であってもよいし、３．０よりも大きくてもよい。こうした構成によれば、圧力損失が抑えられたハニカム構造体を様々な気孔率のもとで製造することができる。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
The ratio R of the pore volume V2 of the pore former to the aggregate volume V1 may be less than 0.2 or greater than 3.0. According to such a configuration, honeycomb structures with reduced pressure loss can be manufactured with various porosity.
・造孔材には、セル壁１２の設計厚さｔに対して０．２倍未満の長さＬを有する繊維１４が含まれていてもよいし、１．２倍よりも大きい長さＬを有する繊維１４が含まれていてもよい。こうした構成によれば、セル壁１２における流路抵抗を抑えつつ、細孔構造の自由度を向上させることができる。 The pore former may include fibers 14 having a length L that is less than 0.2 times the design thickness t of the cell wall 12, or a length L that is greater than 1.2 times. The fiber 14 which has may be contained. According to such a configuration, the degree of freedom of the pore structure can be improved while suppressing the flow path resistance in the cell wall 12.
・造孔材には、３μｍ未満の径Ｄを有する繊維１４が含まれていてもよいし、２０μｍよりも大きい径Ｄを有する繊維１４が含まれていてもよい。こうした構成によれば、圧力損失が抑えられたハニカム構造体を様々な細孔径のもとで製造することができる。 -The pore former may include fibers 14 having a diameter D of less than 3 μm, or fibers 14 having a diameter D greater than 20 μm. According to such a configuration, honeycomb structures with reduced pressure loss can be manufactured with various pore diameters.
・乾燥工程は、焼成工程の一部であってもよい。すなわち、乾燥工程と焼成工程とが同一の炉内において連続して行われてもよい。
・ハニカム構造体１０の用途がＤＰＦである場合、成形工程と乾燥工程との間に目封止部が形成されてもよい。こうした場合、成形体の端部にマスクが装着され、その端部が目封止用スラリーに浸漬される。そして、充填された目封止用スラリーは、次の乾燥工程において乾燥され、その次の焼成工程において焼成される。
-A drying process may be a part of baking process. That is, the drying step and the firing step may be continuously performed in the same furnace.
-When the use of the honeycomb structure 10 is DPF, a plugging portion may be formed between the forming step and the drying step. In such a case, a mask is attached to the end of the molded body, and the end is immersed in the plugging slurry. Then, the filled plugging slurry is dried in the next drying step and fired in the next firing step.
ｔ…設計厚さ、１０…ハニカム構造体、１１…外周壁、１２…セル壁、１３…セル、１４…繊維、１５…細孔、１６…ＤＰＦ、１７…目封止部。 t ... design thickness, 10 ... honeycomb structure, 11 ... outer peripheral wall, 12 ... cell wall, 13 ... cell, 14 ... fiber, 15 ... pore, 16 ... DPF, 17 ... plugging part.
Claims (5)
無機化合物粒子で構成される骨材、および、繊維で構成される造孔材を含む混合物を混練して坏土を調製する混練工程と、
前記坏土を用いてハニカム構造を有する成形体を成形する成形工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程とを備えるハニカム構造体の製造方法。 A method for manufacturing a honeycomb structure having a cell wall partitioning a plurality of cells,
A kneading step of preparing a clay by kneading a mixture including an aggregate composed of inorganic compound particles and a pore former composed of fibers;
A molding step of molding a molded body having a honeycomb structure using the clay;
A method for manufacturing a honeycomb structure, comprising a firing step of firing the formed body.
請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 1, wherein the diameter of the fibers constituting the pore former is 3 µm or more and 20 µm or less.
請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structured body according to claim 1 or 2, wherein the length of the fibers constituting the pore former is 0.2 times or more the design thickness of the cell wall.
請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structured body according to any one of claims 1 to 3, wherein a length of a fiber constituting the pore former is 1.2 times or less of a design thickness of the cell wall.
請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio of a bulk volume of the pore former to a bulk volume of the aggregate is 0.2 or more and 3.0 or less.
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