JP4079533B2 - Ceramic molding body sealing method, ceramic molded body sealing apparatus, porous ceramic member manufacturing method, and ceramic filter manufacturing method - Google Patents
Ceramic molding body sealing method, ceramic molded body sealing apparatus, porous ceramic member manufacturing method, and ceramic filter manufacturing method Download PDFInfo
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の貫通孔が長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の封口方法、前記セラミック成形体の封口装置、上記封口方法で封口したセラミック成形体を用いる多孔質セラミック部材の製造方法、及び、上記製造方法で得た多孔質セラミック部材を用いるセラミックフィルタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させることにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが種々提案されている。
【0003】
セラミックフィルタは、通常、図4に示したような多孔質セラミック部材30が複数個結束されてセラミックフィルタ40を構成している。また、この多孔質セラミック部材30は、図5に示したように、長手方向に多数の貫通孔31が並設され、貫通孔31同士を隔てる隔壁33がフィルタとして機能するようになっている。
【0004】
すなわち、多孔質セラミック部材30に形成された貫通孔31は、排気ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが充填材32により封口され、一の貫通孔31に流入した排気ガスは、必ず貫通孔31を隔てる隔壁33を通過した後、他の貫通孔31から流出するようになっており、排気ガスがこの隔壁33を通過する際、パティキュレートが隔壁33部分で捕捉され、排気ガスが浄化される。
【0005】
従来、このような多孔質セラミック部材30を製造する際には、まず、セラミック粉末とバインダーと分散媒液とを混合して成形体製造用の混合組成物を調製した後、この混合組成物の押出成形等を行うことにより、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体を作製し、所定の長さに切断する。
【0006】
次に、得られたセラミック成形体を乾燥し、水分を飛散させることにより、一定の強度を有し、取り扱いが容易なセラミック成形体の乾燥体とし、続いて、このセラミック成形体の貫通孔の端部を、セラミック成形体を構成するセラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口する。
この後、セラミック成形体を焼成処理することにより、多孔質セラミック部材30を製造していた。
【0007】
図6(a)は、従来の封口装置を模式的に示した断面図であり、(b)は、その一部を示す部分拡大断面図である。
上記封口工程において、従来は、図6に示したように、封口パターン状に開孔21aが形成されたマスク21が側面に設置され、その内部に攪拌片12を備え、かつ、その内部が封口用ペースト15で満たされた封口用ペースト吐出槽20を用いて、以下のような封口処理を行っていた。
【0008】
セラミック成形体1が、所定の運搬路等を通って封口用ペースト吐出槽20が設置されている部分まで移動してくると、まず、封口用ペースト吐出槽20を移動させることにより、マスク21をセラミック成形体1の端面1aに当接させる。このとき、開孔21aとセラミック成形体1の貫通孔2部分とは、ちょうど対向する位置関係となっている。
続いて、封口用ペースト15に若干の圧をかけながら、攪拌片12を上下に移動させて封口用ペースト15を攪拌すると、封口用ペースト15は流動し、封口用ペースト15がマスク21の開孔より吐出し、セラミック成形体1の貫通孔2の端部に封口用ペースト15が侵入する。
上記工程により封口用ペースト15の充填が終了すると、封口用ペースト吐出槽20を、初めと反対方向に移動させ、マスク21をセラミック成形体1の端面より離すことにより、封口工程を終了していた。
【0009】
しかし、封口用ペースト15は粘性が大きいため、マスク21をセラミック成形体1の端面より離す際に、封口用ペースト15はいわゆる糸引き状態となり、図7にAで示すようにセラミック成形体1の端面に突起が形成されたり、Bで示すように下向きの垂れが生じたりしていた。
【0010】
セラミック成形体1の端面に突起等が形成されると、焼成後の多孔質セラミック部材の端面にも、そのまま突起が形成されるため、以下のような問題があった。すなわち、多孔質セラミック部材は、この後、複数個が束ねられて接着され、図4に示すフィルタ40の形状に加工された後、その周辺にシール材42が塗布される。
シール材42を塗布する際には、フィルタ40の端面にシール材42が付着しないように、端面部分にフィルムを貼り付けるが、端面に突起が形成されていると、フィルムが完全に端面に密着せず、端面部分にシール材42が流れ込んでしまうという問題があった。
【0011】
さらに、図7にCで示すように、封口用ペースト15の垂れが大きい場合には、封口してはならないセラミック成形体の他の貫通孔2に封口用ペースト15が流れ込んで封口してしまうという問題もあった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、セラミック成形体の端面に、封口用ペーストからなる突起や垂れ等を形成させることなく、封口すべきでない貫通孔を封口してしまう等の問題を発生させることなく、適切に封口処理を行うことができるセラミック成形体の封口方法、上記セラミック成形体の封口処理に用いられる封口装置、上記封口方法で封口したセラミック成形体を用いる多孔質セラミック部材の製造方法、及び、上記製造方法で得た多孔質セラミック部材を用いるセラミックフィルタの製造方法を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを、上記セラミック成形体の端面に当接した後、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させ、次に、上記封口用ペーストの上記貫通孔の端面における断面積を減少させる操作を行った後、上記マスクを上記セラミック成形体の端面から引き離すことを特徴とするセラミック成形体の封口方法である。
【0014】
また、第二の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを、上記セラミック成形体の端面に当接した後、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させ、次に、上記封口用ペーストの上記貫通孔の端面近傍における容積を減少させる操作を行った後、上記マスクを上記セラミック成形体の端面から引き離すことを特徴とするセラミック成形体の封口方法である。
【0015】
また、第三の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するための封口装置であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクが側面に設置され、任意の方向に移動が可能なように構成された封口用ペースト吐出槽と、上記吐出槽内部に配設された攪拌片と、上記吐出槽内部のマスクから少し離れた位置に、それぞれの開孔に対向して配設され、上記開孔方向に移動することができるように構成された複数のピンとを備えたことを特徴とするセラミック成形体の封口装置である。
また、第四の本発明は、第一又は第二の本発明のセラミック成形体の封口方法で封口されたセラミック成形体を焼成処理することを特徴とする多孔質セラミック部材の製造方法である。
また、第五の本発明は、第四の本発明の多孔質セラミック部材の製造方法で製造した多孔質セラミック部材を複数個結束させることを特徴とするセラミックフィルタの製造方法である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミック成形体の封口方法及び封口装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
第一の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを、上記セラミック成形体の端面に当接した後、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させ、次に、上記封口用ペーストの上記貫通孔の端面における断面積を減少させる操作を行った後、上記マスクを上記セラミック成形体の端面から引き離すことを特徴とするセラミック成形体の封口方法である。
【0018】
第一の本発明で封口処理の対象となるセラミック成形体は、セラミック粉末及びバインダー等を主成分として形成されるものであり、これらを混合して成形体製造用の混合組成物を調製した後、この混合組成物の押出成形等を行った後、乾燥させることにより、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体を作製する。
【0019】
上記セラミック粉末としては特に限定されず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系セラミックの粉末;アルミナ、コージェライト、ムライト、シリカ、ジルコニア、チタニア等の酸化物系セラミックの粉末等を挙げることができる。
これらのなかでは、耐熱性に優れる炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等が好ましい。
【0020】
これらセラミック粉末の粒径も特に限定されるものではないが、後の焼成過程で収縮が少ないものが好ましく、例えば、0.3〜50μm程度の平均粒子径を有する粉末100重量部と0.1〜1.0μm程度の平均粒子径を有する粉末5〜65重量部とを組み合わせたものが好ましい。
【0021】
上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
上記バインダーの配合量は、通常、セラミック粉末100重量部に対して、1〜10重量部程度が好ましい。
上記混合組成物に流動性を与える分散媒液としては、例えば、ベンゼン等の有機溶媒;メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。
【0022】
第一の本発明では、まず、上記セラミック成形体の端面に、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを当接し、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる。
【0023】
マスクに形成された開孔は、封口の対象となるセラミック成形体の貫通孔の断面と同じ形状でもよく、それよりも小さい形状でもよい。上記貫通孔の断面よりも小さい形状とすることにより、突起や垂れは形成されにくくなるが、開孔が余り小さいと封口用ペーストの吐出量が少なくなり、完全に封口できないことがある。
従って、上記開孔の形状は、セラミック成形体の貫通孔の大きさや封口用ペーストの粘度等により、適宜決定される。
【0024】
上記封口用ペーストも特に限定されるものではないが、焼成した際にセラミック成形体と一体となりやすいものが好ましく、セラミック成形体を作製する際に使用するスラリーと略同じ成分のものか、又は、それらに、さらに分散媒が添加されたものが好ましい。
【0025】
上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる方法としては特に限定されず、例えば、上記マスクに封口用ペーストを一定量塗布することにより侵入させる方法等が挙げられるが、図1(a)に示したような、マスク11が側面に設置され、その内部に攪拌片12を備え、かつ、その内部が封口用ペースト15で満たされた封口用ペースト吐出槽10を用いる方法が、封口の効率もよいため好ましい。
【0026】
この場合、封口用ペースト15を開孔11aから貫通孔2の端部に侵入させる方法は、従来の場合と同じでよく、封口用ペースト15に若干の圧をかけながら、攪拌片12を上下に移動させて封口用ペースト15を流動させることにより、封口用ペースト15をマスク11の開孔より吐出させ、セラミック成形体1の貫通孔2の端部に侵入させる。
【0027】
この後、封口用ペースト15の貫通孔2の端面1aにおける断面積(以下、単にペースト断面積ともいう)を減少させる操作を行う。
このペースト断面積を減少させる操作としては、種々の方法が考えられるが、第一の方法としては、マスクをセラミック成形体の端面に沿ってずらす操作が挙げられる。
【0028】
図2(a)は、マスクをセラミック成形体1の端面1aに沿ってずらした後の状態を模式的に示す正面図であり、(b)は、(a)の状態をマスク側からみたときの一例を示す正面図であり、(c)は、(a)の状態をマスク側からみたときの他の一例を示す正面図である。
図2(b)に示すように、マスク11を上にずらしたり、図2(c)に示すように、マスク11を斜め上にずらすことにより、封口用ペースト15の貫通孔2の端部における断面積、すなわち、図2(b)、(c)におけるマスク11の開孔11aと貫通孔2の端面との重複部分の面積は小さくなる。
【0029】
この後、ペースト断面積を減少させたままの状態で、マスク11をセラミック成形体1の端面1aから引き離すと、封口用ペースト15は余り糸を引かず、セラミック成形体1の端面部分に突起が形成されたり、垂れが生じるのを防止することができる。
この方法では、マスク11をずらした後のペースト断面積が、マスク11をずらす前のペースト断面積に対し、50%程度に減少するまでマスク11をずらせることができる。
【0030】
ペースト断面積を減少させる第二の操作方法は、ピンを用い、このピンをマスクの開孔に侵入させる方法である。
図3の(b)は、このピンを用いてペースト断面積を減少させる方法を模式的に示した断面図である。
図3(b)に示したように、まず、実線で示したように、開孔11aから少し離れた開孔に対向する位置に、ピン23aを配置しておき、次に、一点鎖線で示すように、ピン23aをセラミック成形体1の端面1aに侵入させ、ペースト断面積を減少させる。
【0031】
この後、ペースト断面積を減少させたままの状態で、マスク11をセラミック成形体1の端面1aから引き離すと、封口用ペースト15は余り糸を引かず、セラミック成形体1の端面部分に突起が形成されたり、垂れが生じるのを防止することができる。
この方法においては、ピン23aを移動させた後のペースト容積が、ピン23aを移動させる前のペースト容積に対し、0%、すなわち完全に開孔11aを塞ぐまでピン23aを移動させることができる。
【0032】
ピン23aの形状は特に限定されない。また、その先端の形状も、図3(b)に示した円錐形状に限られず、球形状等のような曲面形状でもよく、円柱形状でもよい。
また、図3(b)では、マスク11にテーパーが形成されているが、このようなテーパーが形成されていなくてもよい。
【0033】
第二の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを、上記セラミック成形体の端面に当接した後、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させ、次に、上記封口用ペーストの上記貫通孔の端面近傍における容積を減少させる操作を行った後、上記マスクを上記セラミック成形体の端面から引き離すことを特徴とするセラミック成形体の封口方法である。
【0034】
第二の本発明において、封口処理の対象となるセラミック成形体、封口用ペースト、及び、マスクの開孔の形状は、第一の本発明と同様でよい。
また、封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる方法も、第一の本発明と同様でよい。
【0035】
この後、第二の本発明では、封口用ペーストの貫通孔の端面近傍における容積(以下、単にペースト容積ともいう)を減少させる操作を行う。
このペースト断面積を減少させる操作としては、例えば、ピンを用い、このピンをマスクの開孔に侵入させる方法等が挙げられる。
【0036】
図3(a)〜(c)は、ピンを用いてペースト容積を減少させる方法を模式的に示した断面図である。
図3(a)〜(c)に示したように、封口用ペースト15をマスク11の開孔11aから貫通孔2に侵入させる際には、まず、実線で示したように、ピン13a、23a、53aを開孔11aから離れた位置に配置しておき、この後、一点鎖線で示すように、ピン13a、23a、53aをマスク11の開孔11a内に侵入させ、ペースト容積を減少させる。図3(a)では、開孔11a内部の容積Vが減少する状態を示しているが、この容積Vに限られず、糸引きに関係する容積を減少させることができればよい。なお、第一の本発明の場合と同様に、ピン先端の形状は、特に限定されない。
【0037】
この後、ペースト容積を減少させたままの状態で、マスク11をセラミック成形体1の端面1aから引き離すと、封口用ペースト15は余り糸を引かず、セラミック成形体1の端面部分に突起が形成されたり、垂れが生じるのを防止することができる。
【0038】
第三の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封口するための封口装置であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスクが側面に設置され、任意の方向に移動が可能なように構成された封口用ペースト吐出槽と、上記吐出槽内部に配設された攪拌片と、上記吐出槽内部のマスクから少し離れた位置に、それぞれの開孔に対向して配設され、上記開孔方向に移動することができるように構成された複数のピンとを備えたことを特徴とするセラミック成形体の封口装置である。
【0039】
本発明のセラミック成形体の封口装置の対象となるセラミック成形体、封口用ペースト、及び、マスクの開孔の形状は、上記セラミック成形体の封口方法の場合と同様である。
図1(a)は、本発明のセラミック成形体の封口装置を模式的に示す断面図であり、(b)は、上記封口装置の一部を示す部分拡大断面図である。
封口用ペースト吐出槽10は、複数のピン13aを支持、固定したピン支持体13bが配設されており、このピン13aがマスク11の開孔11a方向に移動することができるように構成されているほかは、図6に示した従来の封口用ペースト吐出槽20と同様に構成されている。
【0040】
これらピン13aは、封口用ペースト吐出槽10内部のマスク11から少し離れた位置に、それぞれの開孔11aに対向して配設されており、ピン支持体13bを移動させることにより、上記したように、ピン13aがマスク11の開孔11a方向に移動するようになっている。
【0041】
本発明の封口装置を用いた封口方法は、上記第一の本発明及び第二の本発明の封口方法を使用した封口方法である。
すなわち、従来の封口装置と同様にして、封口用ペースト吐出槽10に設置されたマスク11をセラミック成形体1の端面1aに当接させ、封口用ペースト15に若干の圧をかけながら、攪拌片12で封口用ペースト15を攪拌して封口用ペースト15をマスク11の開孔より吐出させ、セラミック成形体1の貫通孔2の端部に封口用ペースト15を充填する。
【0042】
続いて、ピン支持体13bを移動させることにより、ピン13aをマスク11の開孔11a方向に移動させ、ピン13aをセラミック成形体1の端面1a内に侵入させ、ペースト断面積を減少させるか、又は、ピン13aをマスク11の開孔11a内に侵入させ、ペースト容積を減少させる。
この後、そのままの状態で、封口用ペースト吐出槽20を移動させ、マスク11をセラミック成形体1の端面より離すことにより、封口工程を終了する。
本発明の封口装置を用いて封口処理を行うことにより、セラミック成形体1の端面に封口用ペーストの突起が形成されたり、垂れが生じるのを防止することができる。
なお、マスクをセラミック成形体の端面に沿ってずらす操作は、第三の本発明の封口用ペースト吐出装置10を用いても、従来の封口用ペースト吐出装置20を用いても行うことができる。
【0043】
なお、本発明のセラミック成形体の封口装置は、マイクロコンピュータを内蔵する制御装置を備えており、この制御装置からの制御信号を受け、上記したセラミック成形体の移動や封口用ペースト吐出槽10、20の移動、ピン支持体13bの移動等を、自動的に行うことができるようになっている。
【0044】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【0045】
実施例1
平均粒子径30μmのα型炭化珪素粉末70重量部、平均粒子径0.28μmのβ型炭化珪素粉末30重量部、メチルセルロース5重量部、分散剤4重量部、水20重量部を配合して均一に混合することにより、原料の混合組成物を調製した。
この混合組成物を押出成形機に充填し、押出速度10cm/分にてセラミック成形体を作製した。このセラミック成形体は、その大きさが50mm×50mm×300mmで、貫通孔の数が324個、貫通孔の1辺の長さが1.5mmであった。
【0046】
次に、図1に示した封口用ペースト吐出装置を用い、図3(b)に示した形状のピンを使用し、封口用ペーストをセラミック成形体の貫通孔端部に侵入させた後、ピンを開孔に侵入させて、ペースト断面積を70%まで減少させた後、マスクをセラミック成形体の端面より引き離し、封口処理を終了した。
【0047】
この後、封口処理後のセラミック成形体を乾燥させ、封口処理した貫通孔の個数に対して、封口用ペースト乾燥体がセラミック成形体の端面より0.5mm以上突出しているものが何%存在するか(以下、突出率という)を測定した。
その結果、突出率は30%であった。
【0048】
実施例2
封口の対象となるセラミック成形体として、実施例1と同じセラミック成形体を使用した。また、封口用ペースト吐出装置として、図1に示した封口用ペースト吐出装置10を用い、封口用ペースト15をセラミック成形体1の貫通孔2の端部に侵入させた後、マスク11を斜め上にずらすことにより、ペースト断面積を60%まで減少させた後、マスク11をセラミック成形体1の端面1aより引き離し、封口処理を終了した。
この後、実施例1と同様にして、突出率を測定した結果、突出率は25%であった。
【0049】
実施例3
封口の対象となるセラミック成形体として、実施例1と同じセラミック成形体を使用した。また、封口用ペースト吐出装置として、図1に示した封口用ペースト吐出装置10を用い、また、図3(a)に示した形状のピン13aを使用し、封口用ペースト15をセラミック成形体1の貫通孔2端部に侵入させた後、ピン13aを開孔11aに侵入させ、図3(a)に示すマスク11の開孔部分11aの容積(V)を50%まで減少させた後、マスクをセラミック成形体の端面より引き離し、封口処理を終了した。
この後、実施例1と同様にして、突出率を測定した結果、突出率は20%であった。
【0050】
比較例1
封口の対象となるセラミック成形体として、実施例1と同じセラミック成形体を使用した。また、封口用ペースト吐出装置として、図6に示した従来の封口用ペースト吐出装置20を用い、封口用ペースト15をセラミック成形体1の貫通孔2の端部に侵入させた後、単にマスク21をセラミック成形体1の端面1aより引き離す従来の方法により、封口処理を行った。
この後、実施例1と同様にして、突出率を測定した結果、突出率は50%と大きかった。
【0051】
【発明の効果】
第一及び第二の本発明のセラミック成形体の封口方法は、上述の通りであるので、セラミック成形体の端面に、封口用ペーストからなる突起や垂れ等を形成させることなく、封口すべきでない貫通孔を封口してしまう等の問題を発生させることなく、適切に封口処理を行うことができる。
【0052】
また、本発明のセラミック成形体の封口装置は、上述の通りであるので、この封口装置を用いることにより、セラミック成形体の端面に、封口用ペーストからなる突起や垂れ等を形成させることなく、封口すべきでない貫通孔を封口してしまう等の問題を発生させることなく、適切に封口処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明のセラミック成形体の封口装置を模式的に示す断面図であり、(b)は、上記封口装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図2】(a)は、本発明のセラミック成形体の封口方法を模式的に示す断面図であり、(b)及び(c)は、本発明のセラミック成形体の封口方法を模式的に示す正面図である。
【図3】(a)〜(c)は、本発明のセラミック成形体の封口方法を模式的に示す断面図である。
【図4】セラミックフィルタを模式的に示した斜視図である。
【図5】(a)は、多孔質セラミック部材を模式的に示した斜視図であり、(b)は、(a)におけるA−A線断面図である。
【図6】(a)は、従来のセラミック成形体の封口装置を模式的に示す断面図であり、(b)は、上記封口装置の一部を示す部分拡大断面図である。
【図7】従来のセラミック成形体の封口方法を用いた際に問題となる状態を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
1 セラミック成形体
1a 端面
2 貫通孔
3 隔壁
10 封口用ペースト吐出槽
11 マスク
11a 開孔
12 攪拌片
13a、23a、53a ピン
13b ピン支持体
15 封口用ペースト
30 多孔質セラミック部材
31 貫通孔
32 充填材
33 隔壁
40 セラミックフィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is the production of a number of sealing methods of through holes longitudinally juxtaposed the columnar ceramic body, the ceramic molded body of the sealing device, the porous ceramic member using a sealing and ceramic molded bodies by the above sealing method The present invention relates to a method and a method for producing a ceramic filter using a porous ceramic member obtained by the above production method .
[0002]
[Prior art]
Recently, it has been a problem that particulates contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as vehicles such as buses and trucks and construction machines cause harm to the environment and the human body.
Various ceramic filters that purify exhaust gas by collecting particulates in the exhaust gas by passing the exhaust gas through a porous ceramic have been proposed.
[0003]
In general, a ceramic filter 40 includes a plurality of porous
[0004]
That is, in the through-
[0005]
Conventionally, when manufacturing such a porous
[0006]
Next, the obtained ceramic molded body is dried to disperse moisture, thereby obtaining a dried ceramic molded body having a certain strength and easy to handle, and subsequently, through holes of the ceramic molded body. The end portion is sealed with a sealing paste mainly composed of ceramic powder constituting the ceramic molded body.
Then, the porous
[0007]
FIG. 6A is a sectional view schematically showing a conventional sealing device, and FIG. 6B is a partially enlarged sectional view showing a part thereof.
In the sealing step, conventionally, as shown in FIG. 6, a
[0008]
When the ceramic molded
Subsequently, when the sealing
When the filling of the
[0009]
However, since the
[0010]
When protrusions and the like are formed on the end surface of the ceramic molded
When applying the
[0011]
Furthermore, as shown by C in FIG. 7, when the sag of the
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve these problems, and seals through holes that should not be sealed without forming protrusions or sagging made of a sealing paste on the end surface of the ceramic molded body. A sealing method for a ceramic molded body that can be appropriately sealed without causing problems such as, a sealing device used for sealing the ceramic molded body, and a porous body using a ceramic molded body sealed by the sealing method It is an object of the present invention to provide a method for producing a porous ceramic member and a method for producing a ceramic filter using the porous ceramic member obtained by the above production method .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, the end of the through-hole of the columnar ceramic molded body in which a large number of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween is sealed with a sealing paste containing ceramic powder as a main component. A method of sealing a ceramic molded body, wherein a mask having openings formed in a sealing pattern is brought into contact with an end surface of the ceramic molded body, and then the sealing paste is removed from the openings of the mask. Ceramic molding, wherein the mask is pulled away from the end face of the ceramic molded body after the operation of reducing the cross-sectional area of the end face of the through-hole of the sealing paste is performed. It is a body sealing method.
[0014]
The second aspect of the present invention is a sealing paste containing ceramic powder as a main component at the end of the through-hole of a columnar ceramic molded body in which a large number of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction across a partition wall. A method of sealing a ceramic molded body to be sealed, wherein a mask in which an opening is formed in a sealing pattern is brought into contact with an end surface of the ceramic molded body, and then the sealing paste is removed from the opening of the mask. Intruding into the through hole of the molded body, and then performing an operation of reducing the volume of the sealing paste in the vicinity of the end face of the through hole, and then separating the mask from the end face of the ceramic molded body. This is a method of sealing a ceramic molded body.
[0015]
Further, the third aspect of the present invention is a sealing paste containing ceramic powder as a main component at the end of the through-hole of the columnar ceramic molded body in which a large number of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction across the partition walls. A sealing device for sealing, wherein a mask in which openings are formed in a sealing pattern is installed on a side surface and configured to be movable in an arbitrary direction, and the above-mentioned discharge tank The stirring piece arranged inside and the position inside the discharge tank a little away from the mask are arranged to face each opening and configured to move in the opening direction. A sealing apparatus for a ceramic molded body comprising a plurality of pins.
Moreover, 4th this invention is a manufacturing method of the porous ceramic member characterized by baking the ceramic molded object sealed by the sealing method of the ceramic molded object of 1st or 2nd this invention.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a ceramic filter, comprising binding a plurality of porous ceramic members produced by the method for producing a porous ceramic member of the fourth aspect of the invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a sealing method and a sealing device for a ceramic molded body of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
In the first aspect of the present invention, the end of the through-hole of the columnar ceramic molded body in which a large number of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween is sealed with a sealing paste containing ceramic powder as a main component. A method of sealing a ceramic molded body, wherein a mask having openings formed in a sealing pattern is brought into contact with an end surface of the ceramic molded body, and then the sealing paste is removed from the openings of the mask. Ceramic molding, wherein the mask is pulled away from the end face of the ceramic molded body after the operation of reducing the cross-sectional area of the end face of the through-hole of the sealing paste is performed. It is a body sealing method.
[0018]
The ceramic molded body to be subjected to the sealing treatment in the first aspect of the present invention is formed with ceramic powder and a binder as main components, and after mixing these to prepare a mixed composition for manufacturing a molded body Then, after the extrusion of the mixed composition, etc., it is dried to produce a columnar ceramic molded body in which a number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween.
[0019]
The ceramic powder is not particularly limited, and examples thereof include non-oxide ceramic powders such as silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, and titanium carbide; alumina, cordierite, mullite, silica, zirconia, Examples thereof include oxide ceramic powders such as titania.
Of these, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, etc., which are excellent in heat resistance, are preferable.
[0020]
The particle size of these ceramic powders is not particularly limited, but those having less shrinkage in the subsequent firing process are preferred. For example, 100 parts by weight of powder having an average particle size of about 0.3 to 50 μm and 0.1 A combination of 5 to 65 parts by weight of powder having an average particle diameter of about 1.0 μm is preferable.
[0021]
The binder is not particularly limited, and examples thereof include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, and epoxy resin.
Usually, the amount of the binder is preferably about 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
Examples of the dispersion medium liquid that imparts fluidity to the mixed composition include organic solvents such as benzene; alcohols such as methanol, water, and the like.
[0022]
In the first aspect of the present invention, first, a mask having an opening formed in a sealing pattern is brought into contact with the end face of the ceramic molded body, and the sealing paste is passed from the opening of the mask to the through hole of the ceramic molded body. To invade.
[0023]
The opening formed in the mask may have the same shape as the cross section of the through hole of the ceramic molded body to be sealed, or may have a smaller shape. By making the shape smaller than the cross-section of the through-hole, it becomes difficult to form protrusions and sagging, but if the opening is too small, the discharge amount of the sealing paste may be reduced, and sealing may not be complete.
Therefore, the shape of the opening is appropriately determined depending on the size of the through hole of the ceramic molded body, the viscosity of the sealing paste, and the like.
[0024]
The sealing paste is not particularly limited, but is preferably one that is easily integrated with the ceramic molded body when fired, is substantially the same component as the slurry used when producing the ceramic molded body, or Those in which a dispersion medium is further added to them are preferable.
[0025]
The method for allowing the sealing paste to enter the through-hole of the ceramic molded body from the opening of the mask is not particularly limited, and examples thereof include a method for allowing the sealing paste to enter by applying a certain amount of the sealing paste to the mask. However, as shown in FIG. 1 (a), a
[0026]
In this case, the method of allowing the sealing
[0027]
Thereafter, an operation of reducing the cross-sectional area (hereinafter also simply referred to as “paste cross-sectional area”) at the
Various methods are conceivable as operations for reducing the paste cross-sectional area. The first method includes an operation of shifting the mask along the end face of the ceramic molded body.
[0028]
FIG. 2A is a front view schematically showing a state after the mask is displaced along the
As shown in FIG. 2B, the
[0029]
After that, when the
In this method, the
[0030]
A second operation method for reducing the paste cross-sectional area is a method of using a pin and allowing the pin to enter the opening of the mask.
FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing a method of reducing the paste cross-sectional area using this pin.
As shown in FIG. 3B, first, as shown by the solid line, the pin 23a is arranged at a position facing the opening slightly apart from the
[0031]
After that, when the
In this method, the pin 23a can be moved until the paste volume after the pin 23a is moved is 0% of the paste volume before the pin 23a is moved, that is, until the
[0032]
The shape of the pin 23a is not particularly limited. Further, the shape of the tip is not limited to the conical shape shown in FIG. 3B, but may be a curved shape such as a spherical shape or a cylindrical shape.
In FIG. 3B, the
[0033]
According to the second aspect of the present invention, the end of the through hole of the columnar ceramic molded body in which a large number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween is sealed with a sealing paste mainly composed of ceramic powder. A method of sealing a ceramic molded body, wherein a mask having openings formed in a sealing pattern is brought into contact with an end surface of the ceramic molded body, and then the sealing paste is removed from the openings of the mask. A ceramic molding characterized in that after the operation of reducing the volume of the sealing paste in the vicinity of the end face of the through hole is performed, the mask is pulled away from the end face of the ceramic molded body. It is a body sealing method.
[0034]
In the second aspect of the present invention, the shape of the ceramic molded body, the sealing paste, and the opening of the mask to be subjected to the sealing process may be the same as in the first aspect of the present invention.
Further, the method of allowing the sealing paste to enter the through hole of the ceramic molded body from the opening of the mask may be the same as in the first aspect of the present invention.
[0035]
Thereafter, in the second aspect of the present invention, an operation of reducing the volume in the vicinity of the end face of the through hole of the sealing paste (hereinafter also simply referred to as paste volume) is performed.
As an operation for reducing the paste cross-sectional area, for example, a method of using a pin and allowing the pin to enter the opening of the mask can be cited.
[0036]
3A to 3C are cross-sectional views schematically showing a method of reducing the paste volume using a pin.
As shown in FIGS. 3A to 3C, when the sealing
[0037]
Thereafter, when the
[0038]
According to a third aspect of the present invention, the ends of the through holes of the columnar ceramic molded body in which a large number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween are sealed with a sealing paste mainly composed of ceramic powder. A sealing device for sealing, in which a mask having openings formed in a sealing pattern is installed on a side surface and configured to be movable in an arbitrary direction, and inside the discharge tank A plurality of stirring pieces disposed at positions slightly apart from the mask inside the discharge tank, facing each opening, and configured to move in the opening direction. A sealing device for a ceramic molded body comprising a pin.
[0039]
The shape of the ceramic molded body, the sealing paste, and the opening of the mask, which are the objects of the ceramic molded body sealing device of the present invention, are the same as in the case of the ceramic molded body sealing method.
Fig.1 (a) is sectional drawing which shows typically the sealing apparatus of the ceramic molded body of this invention, (b) is the partial expanded sectional view which shows a part of said sealing apparatus.
The sealing
[0040]
These
[0041]
The sealing method using the sealing device of the present invention is a sealing method using the sealing method of the first and second aspects of the present invention.
That is, in the same manner as in the conventional sealing device, the
[0042]
Subsequently, by moving the
Thereafter, the sealing
By performing the sealing process using the sealing device of the present invention, it is possible to prevent the protrusion of the sealing paste from being formed on the end face of the ceramic molded
The operation of shifting the mask along the end face of the ceramic molded body can be performed using the sealing
[0043]
The sealing device for a ceramic molded body according to the present invention includes a control device incorporating a microcomputer, receives a control signal from the control device, and moves the ceramic molded body and
[0044]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0045]
Example 1
70 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 30 μm, 30 parts by weight of β-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.28 μm, 5 parts by weight of methylcellulose, 4 parts by weight of a dispersant, and 20 parts by weight of water are uniformly mixed. The mixed composition of the raw materials was prepared by mixing.
This mixed composition was filled in an extruder and a ceramic molded body was produced at an extrusion speed of 10 cm / min. This ceramic molded body had a size of 50 mm × 50 mm × 300 mm, the number of through holes was 324, and the length of one side of the through holes was 1.5 mm.
[0046]
Next, using the sealing paste discharging device shown in FIG. 1, using the pin having the shape shown in FIG. 3 (b), the sealing paste was made to enter the end of the through hole of the ceramic molded body, and then the pin Was made to enter the opening to reduce the paste cross-sectional area to 70%, and then the mask was pulled away from the end face of the ceramic molded body to complete the sealing process.
[0047]
After that, the ceramic molded body after the sealing treatment is dried, and the percentage of the dried paste for sealing projects 0.5 mm or more from the end face of the ceramic molded body with respect to the number of through-holes subjected to the sealing treatment. (Hereinafter referred to as the protrusion ratio).
As a result, the protrusion rate was 30%.
[0048]
Example 2
The same ceramic molded body as in Example 1 was used as the ceramic molded body to be sealed. Further, as the sealing paste discharging device, the sealing
Then, as a result of measuring the protrusion ratio in the same manner as in Example 1, the protrusion ratio was 25%.
[0049]
Example 3
The same ceramic molded body as in Example 1 was used as the ceramic molded body to be sealed. Further, as the sealing paste discharge device, the sealing
Then, as a result of measuring the protruding rate in the same manner as in Example 1, the protruding rate was 20%.
[0050]
Comparative Example 1
The same ceramic molded body as in Example 1 was used as the ceramic molded body to be sealed. Further, as the sealing paste discharge device, the conventional sealing
Then, as a result of measuring the protruding rate in the same manner as in Example 1, the protruding rate was as large as 50%.
[0051]
【The invention's effect】
Since the ceramic molded body sealing method of the first and second inventions is as described above, the ceramic molded body should not be sealed without forming protrusions or sagging made of a sealing paste on the end face of the ceramic molded body. The sealing process can be appropriately performed without causing a problem such as sealing the through hole.
[0052]
Further, since the sealing device of the ceramic molded body of the present invention is as described above, by using this sealing device, without forming protrusions or sagging made of a sealing paste on the end surface of the ceramic molded body, Sealing processing can be performed appropriately without causing problems such as sealing through-holes that should not be sealed.
[Brief description of the drawings]
1A is a sectional view schematically showing a sealing device for a ceramic molded body of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged sectional view showing a part of the sealing device.
2A is a cross-sectional view schematically showing a method for sealing a ceramic molded body of the present invention, and FIGS. 2B and 2C are views schematically showing a method for sealing a ceramic molded body of the present invention. FIG.
3A to 3C are cross-sectional views schematically showing a method for sealing a ceramic molded body of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a ceramic filter.
5A is a perspective view schematically showing a porous ceramic member, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5A.
6A is a cross-sectional view schematically showing a conventional sealing device for a ceramic molded body, and FIG. 6B is a partially enlarged cross-sectional view showing a part of the sealing device.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state that becomes a problem when a conventional ceramic molding body sealing method is used.
[Explanation of symbols]
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