JP4054811B2 - 多孔質構造体の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、多孔質構造体の検査方法に関する。

化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理をはじめとする様々な分野において、公害防止等の環境対策、高温ガスからの製品回収等の用途で用いられる集塵用のフィルタとして、耐熱性、耐食性に優れるセラミックハニカム構造体が用いられている。例えば、ディーゼル機関から排出されるパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等は、高温、腐食性ガス雰囲気下という過酷な条件下で使用されるものであるため、セラミックハニカム構造体が好適に用いられている。

特に、近年にあっては、集塵用フィルタの処理能力を向上させる必要から、圧力損失が低い、高気孔率かつ集塵性能に合わせた平均細孔径、細孔容積のセラミックハニカム構造体が求められている。このような高気孔率のセラミックハニカム構造体（多孔質ハニカム構造体）の製造方法としては、コージェライト化原料等の骨材粒子原料、水の他、バインダ（メチルセルロース等の有機バインダ）及び造孔剤（グラファイト等の有機物質）等を混練し、可塑性とした可塑性原料を成形し、乾燥し、焼成する多孔質ハニカムフィルターの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、下水などに含まれる細菌・廃棄物の微粒子などを除去し浄化するために、セラミックスのフィルタ−が用いられている。例えば、浄水場などで飲料水を浄化するための最終工程でセラミック多孔体が好適に用いられている。飲料水の浄化においても、ろ過処理量を向上させるべく高気孔率、且つろ過能力に合わせた平均細孔径、細孔容積のセラミックフィルタ−が求められている。

通常、製品である多孔質構造体が所定の細孔特性（気孔率、平均細孔径、全細孔容積）になるように、押出成形で得られた成形体の細孔特性の検査が行われ、その検査は、アルキメデス法や水銀圧入式ポロキシメーター等の測定方法による抜き取り検査が主に行われてきた。

しかしながら、押出成形で得られる成形体において、抜き取り検査の場合、万が一で細孔特性不良品の流出の可能性があった。例えば、押出成形中に、成形条件が微妙に変化するなど、突発的なトラブルが発生した場合（例えば、土練機の運転状態に起因する）、その割合が非常に高くなってしまうという問題点があった。

また、アルキメデス法や水銀圧入式ポロシメーター等の測定方法は、特殊な装置や技術を要するだけでなく、手間やコストも掛かるため、全数検査をすることが現実的に困難であった。

更に、抜き取り検査後、成形体の両端面を（例えば、千鳥格子状に互い違いに）目封じが行われるため、抜き取り検査から漏れた不良品にも不必要な目封じが行われてしまい、コストが嵩む要因となっていた。
特開２００２−２１９３１９号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多孔質構造体の細孔特性（気孔率、平均細孔径、全細孔容積）の検査を、特殊な装置や技術を要することなく、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体の重量の検査で簡便に行うことができるとともに、全数検査も容易に行うことができる多孔質構造体の検査方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、以下の多孔質構造体の検査方法を提供するものである。

［１］多孔質構造体の製造方法であって、成形乾燥し、所定の形状の成形体を焼成し得られる焼成体の細孔特性と前記成形体の重量との関係を予め測定し、前記焼成体の細孔特性の規格値と、前記成形体の重量の規格値をそれぞれ設定した後、それぞれの規格値に基づいて前記成形体の重量から前記焼成体の細孔特性の検査を行う多孔質構造体の検査方法。

［２］焼成体の細孔特性の規定値が、予め作成された焼成体の細孔特性と成形体の重量との関係を示した検量線又は近似式から算出又は設定される規格値を用いて、成形体の重量から焼成体の細孔特性の検査を行う［１］に記載の多孔質構造体の検査方法。

［３］成形体の重量の規格値が、予め生産品全てを測定する前に成形体の重量を測定し、その平均値を算出し、平均値に基づいて上限しきい値及び下限しきい値を付与したものである［１］又は［２］に記載の多孔質構造体の検査方法。

［４］焼成体の細孔特性の規格値が、焼成体の気孔率の上限しきい値及び下限しきい値により規定される［１］〜［３］のいずれかに記載の多孔質構造体の検査方法。

［５］焼成体の細孔特性の規格値が、焼成体の細孔径の上限しきい値及び下限しきい値により規定される［１］〜［４］のいずれかに記載の多孔質構造体の検査方法。

［６］焼成体の細孔特性の規格値が、焼成体の細孔容積の上限しきい値及び下限しきい値により規定される［１］〜［５］のいずれかに記載の多孔質構造体の検査方法。

［７］検量線又は近似式が、成形体又は焼成体のサイズ又はロットを変更する毎に作成される［１］〜［６］のいずれかに記載の多孔質構造体の検査方法。

［８］多孔質構造体が、多孔質ハニカム構造体である［１］〜［７］のいずれかに記載の多孔質構造体の検査方法。

本発明の多孔質構造体の検査方法は、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体の細孔特性（気孔率、平均細孔径、全細孔容積）の検査を、特殊な装置や技術を要することなく、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体の重量の検査で簡便に行うことができるとともに、全数検査も容易に行うことができる。

以下、本発明の多孔質構造体の検査方法の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明の多孔質構造体の検査方法の主な特徴は、多孔質構造体の製造方法であって、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体を焼成し得られる焼成体の細孔特性と成形体の重量との関係を予め測定し、焼成体の細孔特性と成形体の重量の規格値をそれぞれ設定した後、それぞれの規格値に基づいて成形体の重量から焼成体の細孔特性の検査を行うことができることにある。

これにより、本発明では、特殊な装置や技術を要する焼結体の気孔率、平均細孔径、全細孔容積等の細孔特性の検査で行われるアルキメデス法や水銀圧入式ポロシメーター等の測定方法を要することなく、手間やコストを大幅に軽減して、焼成体の細孔特性（気孔率、平均細孔径、全細孔容積）の確認を、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体の重量の全数検査を行うことで簡便に行うことができるため、突発的なトラブルが発生した場合でも迅速に対応することができるとともに、不良品を瞬時に判別することができるため、焼成などの次工程に流すことを防止することができ、歩留まりの向上に寄与することができる。

次に、本発明の多孔質構造体の検査方法のプロセスについて説明する。
（１）まず、成形乾燥し所定の寸法加工した成形体を焼成し得られる焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積と成形体の重量との関係を予め測定し、検量線又は近似式を予め作成する。例えば、予め測定された成形体の重量データと、前記成形体を焼成した時における焼結体の気孔率、細孔径及び細孔容積率のデータから、成形体の重量データに基づく検量線をそれぞれ作成する（図１〜３参照）。

前記成形体の重量の規格値は、予め生産品全てを測定する前の重量を測定し、その平均値を算出し、前記平均値に基づいて上限しきい値及び下限しきい値を付与する。尚、成形体の重量の規格値におけるしきい値は焼成品に要求される細孔特性により設定される。

（２）それぞれの検量線（図１〜３参照）から、成形体の重量の規格値に基づいて、焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積率の規格値を算出することができる。

（３）（１）で得られた検量線と、焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積率の規格値に基づいて、例えば、実際の製造工程（押出工程）で、成形乾燥し所定の寸法に加工した成形体の重量を測定するだけで、焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積率の検査が行われ、成形体の良品、不良品の選別がされる。

ここで、成形体の重量の規格値は、予め生産品全てを測定する前に数個〜数十個の成形体の重量を測定し、その平均値を算出し、前記平均値に基づいて上限しきい値及び下限しきい値を付与したものである。また、上限しきい値及び下限しきい値の幅は、平均値に±３％の許容範囲が付与されたものであることが好ましい。前記平均値は、例えば、気孔率の狙いを５０％品（測定重量３２０１ｇ）から６０％品（測定重量３３９９ｇ）に設定した場合に平均の５５％品（測定重量３３００ｇ）の変動幅として平均重量（３３００ｇ）±３％設定される。このときの細孔径と細孔容積を測定し、狙いとする気孔率、細孔径及び細孔容積の上限しきい値と下限しきい値との幅から、最終的な成形体の重量の規格値を設定することが好ましい。

また、本発明の多孔質構造体の検査方法では、基準値の許容範囲が、焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積の上限しきい値及び下限しきい値により規定されることが好ましい。尚、多孔質構造体は、多孔質ハニカム構造体であることがより好ましい。

更に、本発明の多孔質構造体の検査方法は、検量線又は近似式が、成形体又は焼成体のサイズ又はロットの変更する毎に作成されることが好ましい。ここで、ロットとは、成形前原料調合毎、成形日毎、乾燥日毎、焼成毎又は、それらの数調合分、数日間分又は、所定個数例えば数個から数万個である。

以下、本発明を多孔質ハニカム構造体に基づいて実施例で、更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例）
気孔率５０〜６０％（φ２００ｍｍ×２８０ｍｍＬ、隔壁厚１.５ｍｍ、セル密度１５セル／ｃｍ²、外周壁厚２ｍｍ）の多孔質ハニカム構造体（成形体）を土練機から口金で押出成形し、長さ２８０ｍｍに切断した成形体の乾燥重量が異なるもの（乾燥成形体）を７個用意し、次に焼成した７個の焼成体から気孔率、細孔径及び細孔容積をそれぞれ測定した。次に得られたそれぞれのデータから、乾燥成形体重量と焼成体の気孔率、細孔径及び細孔容積との関係を示す検量線をそれぞれ作成した（図１〜３参照）。検量線を作成するためには、焼成体の数は多いほどよいが、２個から５０個、好ましくは３個から１０個が良い。

得られた図１〜３に示す検量線から、成形体の重量の規格値を３３０±９９ｇ、焼成体の気孔率の規格値を５０〜６０％、焼成体の細孔径の規格値：２０〜３０μｍ、焼成体の細孔容積の規格値：３５〜６０％に決定した。

次に、得られたそれぞれの規格値に基づいて、上記同様に押出成形を行い、焼成体の重量を測定することにより、焼成体の気孔率の全数検査（５００個）を行い、良品、不良品の選別を行った。その一例を図４に示す。

（比較例）
実施例と同様の多孔質ハニカム構造体を焼成した後、焼成体５００個中３個を適宜、抜き取り検査を行った。このとき、気孔率、細孔径及び細孔容積の測定には、水銀圧入式ポロシメーターを用いた。

（まとめ）
実施例では、長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量規格外れ品が２．４％発生しており、比較例の抜き取り検査では焼成品の気孔率は設定値内にありロットとして合格となっているが、実際には気孔率、細孔径及び細孔容積不良品が２．４％含まれたままの合格となっている。また、長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量規格外れ品を焼成して焼成品の気孔率、細孔径及び細孔容積を確認した結果、気孔率５０％未満、細孔径２０μｍ未満、細孔容積３５％未満と規格値を外れていた。本発明は、長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量を全数測定することで比較例では検出できなかった気孔率、細孔径、細孔容積不良品を全数排除できた。本発明はハニカム構造成形の成形時に勃発的なトラブルが発生した場合であっても、良品、不良品の選別を確実且つ簡単に行うことができた。

比較例では、気孔率、細孔径、細孔容積の不良発生率を１％程度であったが、水銀圧入式ポロシメーターを用いているため、検査に手間がかかった。また、突発的なトラブルが発生した場合、良品、不良品の確実な選別ができなかった。

本発明の多孔質構造体の検査方法は、多孔質構造体の気孔率、細孔径及び細孔容積の全数検査に好適に用いることができる。

多孔質ハニカム構造体（成形体）の焼成品における気孔率と長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量変化率との関係及び多孔質ハニカム構造体（成形体）の検量線と規格値を示したグラフである。 多孔質ハニカム構造体（成形体）の焼成品における細孔径と長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量変化率との関係及び多孔質ハニカム構造体（成形体）の検量線と規格値を示したグラフである。 多孔質ハニカム構造体（成形体）の焼成品における細孔容積と長さ２８０ｍｍに切断した成形の乾燥重量変化率との関係及び多孔質ハニカム構造体（成形体）の検量線と規格値を示したグラフである。 本発明の多孔質構造体の検査方法における適用例（多孔質ハニカム構造体）を説明したグラフである。

Claims (8)

1. 多孔質構造体の製造方法であって、成形乾燥し、所定の形状の成形体を焼成し得られる焼成体の細孔特性と前記成形体の重量との関係を予め測定し、前記焼成体の細孔特性の規格値と、前記成形体の重量の規格値をそれぞれ設定した後、それぞれの規格値に基づいて前記成形体の重量から前記焼成体の細孔特性の検査を行う多孔質構造体の検査方法。
2. 前記焼成体の細孔特性の規定値が、予め作成された前記焼成体の細孔特性と前記成形体の重量との関係を示した検量線又は近似式から算出又は設定される規格値を用いて、前記成形体の重量から前記焼成体の細孔特性の検査を行う請求項１に記載の多孔質構造体の検査方法。
3. 前記成形体の重量の規格値が、予め生産品全てを測定する前に成形体の重量を測定し、その平均値を算出し、前記平均値に基づいて上限しきい値及び下限しきい値を付与したものである請求項１又は２に記載の多孔質構造体の検査方法。
4. 前記焼成体の細孔特性の規格値が、前記焼成体の気孔率の上限しきい値及び下限しきい値により規定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の多孔質構造体の検査方法。
5. 前記焼成体の細孔特性の規格値が、前記焼成体の細孔径の上限しきい値及び下限しきい値により規定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔質構造体の検査方法。
6. 前記焼成体の細孔特性の規格値が、前記焼成体の細孔容積の上限しきい値及び下限しきい値により規定される請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔質構造体の検査方法。
7. 前記検量線又は前記近似式が、前記成形体又は前記焼成体のサイズ又はロットを変更する毎に作成される請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質構造体の検査方法。
8. 前記多孔質構造体が、多孔質ハニカム構造体である請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔質構造体の検査方法。

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