JP4873326B2 - Honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム構造体に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure.
これまで、排ガス浄化フィルタ又は触媒担体として、長手方向に多数のセルが並設された柱状のハニカム焼成体を複数個組み合わせてなる集合型ハニカム構造体が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような集合型ハニカム構造体では、各ハニカム焼成体の側面に接着剤層が形成されており、上記接着剤層を介してハニカム焼成体同士が接着されている。
そして、このようなハニカム構造体においては、ハニカム焼成体を結束したハニカム構造体の形状が崩れることを防止するために、ハニカム焼成体同士は強固に接着されている。
Conventionally, as an exhaust gas purification filter or a catalyst carrier, an aggregated honeycomb structure formed by combining a plurality of columnar honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in the longitudinal direction is known (for example, see Patent Document 1). ). In such a collective honeycomb structure, an adhesive layer is formed on the side surface of each honeycomb fired body, and the honeycomb fired bodies are bonded to each other through the adhesive layer.
In such a honeycomb structure, the honeycomb fired bodies are firmly bonded to each other in order to prevent the shape of the honeycomb structure in which the honeycomb fired bodies are bundled from collapsing.
しかし、このようにハニカム焼成体同士が強固に接着された集合型ハニカム構造体においては、排ガス浄化フィルタとして使用し、再生処理を行った際に熱応力が加わることによってハニカム構造体の中心部にクラックが発生することがあり、問題となっていた。
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あり、再生処理等を行い、熱応力が加わった場合であっても、クラック等が発生することのないハニカム構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and provides a honeycomb structure in which cracks and the like are not generated even when a regeneration process is performed and thermal stress is applied. With the goal.
すなわち、請求項1に記載のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体が、接着剤層を介して複数個結束されてなるハニカム構造体であって、
上記ハニカム焼成体のうち上記ハニカム構造体を上記長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心部に位置する中心部ハニカム焼成体同士の、3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Aは0.02〜0.2MPaであり、かつ、
上記接着強度Aは、上記ハニカム焼成体のうち上記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体同士の3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Bよりも低いことを特徴とする。
In other words, the honeycomb structure according to claim 1 is a honeycomb structure in which a plurality of columnar honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall interposed therebetween are bound via an adhesive layer. Body,
Among the honeycomb fired bodies, the adhesive strength A measured by a three-point bending strength test between the central honeycomb fired bodies located at the center of the cut surface obtained by cutting the honeycomb structure along a cross section perpendicular to the longitudinal direction is: 0.02 to 0.2 MPa, and
The adhesive strength A is characterized by being lower than the adhesive strength B measured by a three-point bending strength test between outer peripheral honeycomb fired bodies constituting a part of the outer periphery of the honeycomb structure of the honeycomb fired bodies. To do.
請求項1に記載のハニカム構造体においては、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aを外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bよりも低くしている。
ハニカム構造体の再生処理の際には、ハニカム構造体の中心部は外周部に比べてより高温になりやすいため、外周部に比べてより大きな熱応力を受けるものと考えられるが、本発明のハニカム構造体では中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aを低くしているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力を接着剤層によって緩和することができ、ハニカム構造体の中心部にクラックが生じることを防止することができる。
さらに、本発明のハニカム構造体では、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bを高くしており、外周部ハニカム焼成体同士はハニカム構造体の形状を保持するために充分な接着強度で接着しているため、ハニカム構造体の形状が崩れること、又は、ハニカム焼成体の位置がずれることがない。
In the honeycomb structure according to the first aspect, the adhesive strength A between the central honeycomb fired bodies is set lower than the adhesive strength B between the peripheral honeycomb fired bodies.
At the time of regenerating the honeycomb structure, the central portion of the honeycomb structure is likely to be heated at a higher temperature than the outer peripheral portion, and therefore, it is considered that the honeycomb structure is subjected to a larger thermal stress than the outer peripheral portion. In the honeycomb structure, since the bonding strength A between the honeycomb fired bodies at the center is lowered, the thermal stress received by the fired bodies at the center can be reduced by the adhesive layer, and there is a crack at the center of the honeycomb structure. It can be prevented from occurring.
Further, in the honeycomb structure of the present invention, the bonding strength B between the peripheral honeycomb fired bodies is increased, and the peripheral honeycomb fired bodies are bonded with sufficient adhesive strength to maintain the shape of the honeycomb structure. Therefore, the shape of the honeycomb structure does not collapse, or the position of the honeycomb fired body does not shift.
また、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aを0.02MPa以上としているため、中心部ハニカム焼成体がハニカム構造体から抜けにくくなり、また、上記接着強度Aを0.2MPa以下としているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力が分散されやすくなり、クラック等が発生しにくくなる。 Further, since the adhesive strength A between the central honeycomb fired bodies is 0.02 MPa or more, the central honeycomb fired body is difficult to come off from the honeycomb structure, and the adhesive strength A is 0.2 MPa or less. The thermal stress received by the center honeycomb fired body is easily dispersed, and cracks are less likely to occur.
つまり、本発明のハニカム構造体では、従来のハニカム構造体のように全てのハニカム焼成体間の接着強度を均一に高くするのではなく、中心部のハニカム焼成体間同士の接着強度を特定範囲とし、更に外周部のハニカム焼成体間同士の接着強度と差を設けており、これによって、その形状を保持するのに充分な接着強度をもって形成され、かつ、再生処理時にクラックが生じないハニカム構造体とすることができる。 That is, in the honeycomb structure of the present invention, the adhesive strength between all the honeycomb fired bodies is not uniformly increased as in the conventional honeycomb structure, but the adhesive strength between the honeycomb fired bodies in the central portion is in a specific range. Further, the honeycomb structure is provided with a difference in adhesive strength between the honeycomb fired bodies at the outer peripheral portion, and thereby formed with sufficient adhesive strength to maintain the shape thereof, and cracks are not generated during the regeneration process. It can be a body.
請求項2に記載のハニカム構造体では、上記中心部ハニカム焼成体同士の3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Aと、上記外周部ハニカム焼成体同士の3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Bとの差(B−A)は、0.02〜0.2MPaである。 In the honeycomb structure according to claim 2, the adhesive strength A measured by a three-point bending strength test between the central honeycomb fired bodies and a three-point bending strength test between the outer peripheral honeycomb fired bodies were measured. The difference (B−A) from the adhesive strength B is 0.02 to 0.2 MPa.
請求項2に記載のハニカム構造体では、接着強度の差(B−A)をこのような範囲とすることによって、中心部とその周辺との接着剤層に関し、熱応力が分散され、再生処理時にクラック等が生じにくくなる。
上記接着強度の差(B−A)が、0.02MPa未満では、その差が小さいため、クラック等が発生しやすくなり、一方、上記接着強度の差(B−A)が0.2MPaを超えると、外周部の接着強度が強くなりすぎ、外周部に応力集中が発生してクラックが入りやすくなる。
In the honeycomb structure according to claim 2, by setting the difference in adhesive strength (B-A) in such a range, thermal stress is dispersed in the adhesive layer between the central portion and the periphery thereof, so that the regeneration treatment is performed. Sometimes cracks are less likely to occur.
If the difference in the adhesive strength (BA) is less than 0.02 MPa, the difference is small, so that cracks and the like are likely to occur. On the other hand, the difference in adhesive strength (BA) exceeds 0.2 MPa. Then, the adhesive strength of the outer peripheral portion becomes too strong, stress concentration occurs in the outer peripheral portion, and cracks are likely to occur.
請求項3に記載のハニカム構造体では、上記セルのいずれか一方の端部が封止されており、車両の排ガス中のパティキュレート等を除去する排ガス浄化フィルタとして機能することができる。 In the honeycomb structure according to a third aspect, any one end of the cell is sealed, and can function as an exhaust gas purification filter that removes particulates and the like in the exhaust gas of the vehicle.
請求項4に記載のハニカム構造体では、上記接着剤層の主成分が無機繊維と無機バインダ、無機粒子と無機バインダ、又は、無機繊維と無機粒子と無機バインダであるので、接着剤層を形成した際に応力を緩和しやすく、クラック等がより発生しにくくなる。 In the honeycomb structure according to claim 4, since the main components of the adhesive layer are inorganic fibers and an inorganic binder, inorganic particles and an inorganic binder, or inorganic fibers, an inorganic particle, and an inorganic binder, an adhesive layer is formed. When this occurs, it is easy to relieve stress and cracks are less likely to occur.
(第一実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を示した縦断面図であり、(b)は、該ハニカム構造体の斜視図であり、図2(a)は、図1(a)及び(b)に記載のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体13を示す斜視図であり、(b)は、そのA−A線断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment which is an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention, FIG. 1B is a perspective view of the honeycomb structure, and FIG. It is a perspective view which shows the honeycomb fired
実施形態に係るハニカム構造体10では、図2(a)に示すハニカム焼成体13を含むハニカム焼成体11、12、13が接着剤層14を介して複数個結束されてセラミックブロック15を構成し、さらに、このセラミックブロック15の外周にシール材層16が形成されている。
図1(a)及び(b)では、ハニカム焼成体11、12、13の輪郭のみが示されているが、ハニカム構造体10を構成するハニカム焼成体13等は、図2(b)に示すように、長手方向に多数のセル13aが並設され、セル13a同士を隔てるセル壁13bがフィルタとして機能するようになっている。
In the
In FIGS. 1 (a) and 1 (b), only the outlines of the honeycomb fired
そして、ハニカム焼成体13に形成されたセル13aは、図2(b)に示すように、排ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封止材13cにより目封じされ、一のセル13aに流入した排ガスは、セル13aを隔てるセル壁13bを通過した後、他のセル13aから流出するようになっており、排ガスがこのセル壁13bを通過する際、パティキュレートがセル壁13b部分で捕集され、排ガスが浄化される。なお、ハニカム焼成体13は、図2(a)に示したように四角柱形状であるが、ハニカム焼成体11、12は、ハニカム焼成体13が切削加工されることにより作製されたものである。
As shown in FIG. 2 (b), the
本発明のハニカム構造体において、中心部とは、ハニカム構造体を長手方向に垂直に切断した切断面における中心近傍の部位を指す。
従って、縦4個×横4個で計16個のハニカム焼成体11、12、13を結束してなるハニカム構造体10において、中心部ハニカム焼成体とは、図1(a)に示すように、その長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心の右上、右下、左上及び左下に存在する4個のハニカム焼成体13をいう。
In the honeycomb structure of the present invention, the center portion refers to a portion in the vicinity of the center on a cut surface obtained by cutting the honeycomb structure perpendicular to the longitudinal direction.
Therefore, in the
また、外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体とは、図1(a)においては、外周部に形成されたシール材層16に接している12個のハニカム焼成体11、12をいう。
Further, the outer peripheral honeycomb fired body constituting a part of the outer periphery in FIG. 1A refers to twelve honeycomb fired
従って、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aとは、接着剤層14aにより接着されているハニカム焼成体13同士の接着強度をいい、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bとは、接着剤層14bにより接着されているハニカム焼成体11、12又はハニカム焼成体12、12の接着強度をいう。
Therefore, the adhesive strength A between the honeycomb fired bodies at the center means the adhesive strength between the honeycomb fired
図3は、縦5個×横5個で25個のハニカム焼成体21、22、23、27を結束してなるハニカム構造体20の縦断面図である。
このようなハニカム構造体20における中心部ハニカム焼成体とは、切断面の中心に位置するハニカム焼成体並びにこのハニカム焼成体の上下左右、右上、右下、左上及び左下に存在する8個のハニカム焼成体、すなわち計9個のハニカム焼成体23をいう。なお、図3中、符号25は、セラミックブロックである。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a
The center-portion honeycomb fired body in such a
また、外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体とは、図3においては、外周部に形成されたシール材層26に接している16個のハニカム焼成体21、22、27をいう。
Moreover, the outer peripheral part honeycomb fired body which comprises a part of outer periphery means the 16 honeycomb fired
従って、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aとは、接着剤層24aにより接着されているハニカム焼成体23同士の接着強度をいい、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bとは、接着剤層24bにより接着されているハニカム焼成体21、22又はハニカム焼成体22、27の接着強度をいう。
Therefore, the adhesive strength A between the honeycomb fired bodies at the center means the adhesive strength between the honeycomb fired
以上に基づいて考えると、ハニカム焼成体の結束数が偶数個×偶数個である場合は、その数が16個を超えた場合であっても、結束数が縦4個×横4個のハニカム構造体の場合と同様に4個のハニカム焼成体が中心部ハニカム焼成体となり、ハニカム焼成体の結束数が奇数個×奇数個である場合は、その数が25個を超えた場合であっても、結束数が縦5個×横5個のハニカム構造体の場合と同様に9個のハニカム焼成体が中心部ハニカム焼成体となる。 Based on the above, when the number of bundles of the honeycomb fired bodies is an even number × even number, even if the number exceeds 16, the number of bundles is 4 × 4 horizontal As in the case of the structure, four honeycomb fired bodies become the central honeycomb fired body, and the number of bundles of the honeycomb fired bodies is an odd number × odd number is a case where the number exceeds 25. However, nine honeycomb fired bodies become the central honeycomb fired body as in the case of the honeycomb structure having a bundle number of 5 × 5.
そして、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aとは、上述したように、これらの4個又は9個のハニカム焼成体のうち隣接する任意の2個のハニカム焼成体についての3点曲げ試験によって測定された接着強度のことをいう。本発明において、上記接着強度Aは0.02〜0.2MPaであり、かつ、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bよりも低い。更に、上記接着強度Aは上記接着強度Bとの差(B−A)が0.02〜0.2MPaであることが好ましい。 And, as described above, the adhesive strength A between the honeycomb fired bodies at the center is determined by a three-point bending test on any two adjacent honeycomb fired bodies among the four or nine honeycomb fired bodies. Refers to the measured adhesive strength. In the present invention, the adhesive strength A is 0.02 to 0.2 MPa, and is lower than the adhesive strength B between the outer peripheral honeycomb fired bodies. Further, the adhesive strength A preferably has a difference (BA) from the adhesive strength B of 0.02 to 0.2 MPa.
また、外周部ハニカム焼成体とは、上述したように、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数に関わらず、ハニカム構造体の外周の一部を構成するハニカム焼成体のことであり、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bとは、隣接する任意の2個の外周部ハニカム焼成体についての3点曲げ試験によって測定された接着強度のことをいう。 Further, as described above, the outer peripheral honeycomb fired body is a honeycomb fired body that constitutes a part of the outer periphery of the honeycomb structure regardless of the number of honeycomb fired bodies constituting the honeycomb structure. The bond strength B between the two honeycomb fired bodies refers to the bond strength measured by a three-point bending test for any two adjacent peripheral honeycomb fired bodies.
上記接着強度は、JIS R 1601に準じた方法で行う3点曲げ試験により測定することができる。
すなわち、製造したハニカム構造体より、真ん中の部分の鉛直方向に接着剤層が存在するとともに、接着剤層を挟んだ両側に上述のハニカム焼成体が存在するようにサンプルを切り出し、接着剤層の部分に荷重点がくるように設定し、3点曲げを行う。
3点曲げ強さは、下記の(1)式により算出することができる。
σ=3P(L−L1)/2Bh2・・・(1)
上記(1)式において、σは3点曲げ強さ、Pは荷重、L−L1は支点間距離(単位mm)、Bは試験片の幅(単位mm)、hは試験片の厚さ(高さ、単位mm)である。
The adhesive strength can be measured by a three-point bending test performed by a method according to JIS R 1601.
That is, from the manufactured honeycomb structure, the sample was cut out so that the above-mentioned honeycomb fired body was present on both sides of the adhesive layer while the adhesive layer was present in the vertical direction of the middle part, Set so that the load point comes to the part, and bend three points.
The three-point bending strength can be calculated by the following equation (1).
σ = 3P (L−L 1 ) / 2Bh 2 (1)
In the above equation (1), σ is the three-point bending strength, P is the load, L-L 1 is the distance between the fulcrums (unit mm), B is the width of the test piece (unit mm), and h is the thickness of the test piece. (Height, unit mm).
本発明のハニカム焼成体同士を接着する接着剤層の主成分は、無機繊維と無機バインダ、無機粒子と無機バインダ、又は、無機繊維と無機粒子と無機バインダである。
各成分の割合に関し、無機繊維と無機バインダ又は無機粒子と無機バインダを主成分として含む場合、無機バインダの固形分5〜30重量部に対して、無機繊維又は無機粒子は、70〜95重量部が好ましく、無機繊維と無機粒子と無機バインダとを主成分として含む場合には、無機バインダの固形分5〜30重量部に対して、無機粒子35〜65重量部、無機繊維30〜60重量部が好ましい。
The main components of the adhesive layer for bonding the honeycomb fired bodies of the present invention are inorganic fibers and an inorganic binder, inorganic particles and an inorganic binder, or inorganic fibers and an inorganic particle and an inorganic binder.
Regarding the ratio of each component, when inorganic fiber and inorganic binder or inorganic particle and inorganic binder are contained as main components, the inorganic fiber or inorganic particle is 70 to 95 parts by weight with respect to the solid content of 5 to 30 parts by weight. In the case where inorganic fibers, inorganic particles, and an inorganic binder are included as main components, 35 to 65 parts by weight of inorganic particles and 30 to 60 parts by weight of inorganic fibers with respect to 5 to 30 parts by weight of the solid content of the inorganic binder. Is preferred.
上記接着剤層は、有機バインダを含んでいてもよいが、車両用排気ガスフィルタとして使用した場合には、高温となるため、分解消失しやすく、接着強度の変動の原因となるため、なるべく少ない量が含有されていることが望ましい。 The adhesive layer may contain an organic binder, but when used as an exhaust gas filter for a vehicle, it becomes high temperature, so that it easily decomposes and disappears and causes fluctuations in adhesive strength. It is desirable that the amount is contained.
上記無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。 Examples of the inorganic binder include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
無機繊維としては、例えば、シリカ−アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。 Examples of the inorganic fibers include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fibers are desirable.
無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。 Examples of inorganic particles include carbides and nitrides, and specific examples include inorganic powders made of silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide having excellent thermal conductivity is desirable.
接着剤層を挟んだハニカム焼成体同士の接着強度は、接着剤層における無機バインダの種類や含有量、無機粒子や無機繊維の種類及び接着剤層の密度に左右される。 The adhesive strength between the honeycomb fired bodies sandwiching the adhesive layer depends on the type and content of the inorganic binder in the adhesive layer, the type of inorganic particles and inorganic fibers, and the density of the adhesive layer.
また、ハニカム焼成体同士の接着強度を調整するためには、微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。接着剤層中に空隙が形成されるからである。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
Moreover, in order to adjust the adhesive strength between the honeycomb fired bodies, a pore forming agent such as balloons that are fine hollow spheres, spherical acrylic particles, or graphite may be added. This is because voids are formed in the adhesive layer.
The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
上記接着剤層の厚さは、0.5〜2.0mmが望ましい。
接着剤層の厚さが0.5mm未満では接着強度が大きく低下するおそれがあり、また、2.0mmを超えると、セルの開口率が低下するため、排気ガスフィルタとして使用する場合の機能が低下してしまう。また、シール材層の厚さが2.0mmを超えると、圧力損失が大きくなることがある。
The thickness of the adhesive layer is preferably 0.5 to 2.0 mm.
If the thickness of the adhesive layer is less than 0.5 mm, the adhesive strength may be greatly reduced, and if it exceeds 2.0 mm, the cell opening ratio will be reduced, so that the function when used as an exhaust gas filter is reduced. It will decline. Moreover, when the thickness of the sealing material layer exceeds 2.0 mm, the pressure loss may increase.
次に、複数のハニカム焼成体を結束させてハニカム構造体を製造する方法について説明する。
図4は、接着剤ペースト層を用いて複数のハニカム焼成体を結束させ、大きな角柱状のハニカム焼成体13の積層体を作製する様子を示す説明図である。
複数のハニカム焼成体を結束させてハニカム構造体10を製造するには、例えば、図4に示したように、ハニカム焼成体13が斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、上部の断面がV字形状に構成された台100の上に、ハニカム焼成体13を傾斜した状態で載置した後、上側を向いた2つの側面130a、130bに、接着剤層14となる接着剤ペーストを均一な厚さで塗布して接着剤ペースト層140を形成し、この接着剤ペースト層140の上に、順次他のハニカム焼成体13を積層する工程を繰り返し、所定の大きさの大きな角柱状のハニカム焼成体13の積層体を作製する。
Next, a method for manufacturing a honeycomb structure by binding a plurality of honeycomb fired bodies will be described.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a plurality of honeycomb fired bodies are bundled using an adhesive paste layer to produce a large prism-shaped honeycomb fired
In order to manufacture the
本発明では、その際に、中心部ハニカム焼成体同士を接着するための接着剤ぺーストとしては、接着強度が0.02〜0.2MPaとなるように調整した接着剤ペーストを用いて接着剤ペースト層を形成し、一方、外周部ハニカム焼成体同士を接着するための接着剤ぺーストとしては、上記中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着層よりも接着強度が高くなるように調整した接着剤ペーストを用いて接着剤ペースト層を形成する。 In the present invention, the adhesive paste for adhering the central honeycomb fired bodies to each other at that time is an adhesive paste adjusted to have an adhesive strength of 0.02 to 0.2 MPa. On the other hand, as the adhesive paste for bonding the outer peripheral honeycomb fired bodies to each other, the adhesive layer adjusted to have higher adhesive strength than the adhesive layer for bonding the central honeycomb fired bodies to each other is formed. An adhesive paste layer is formed using an adhesive paste.
中心部ハニカム焼成体と外周部ハニカム焼成体との間の接着剤層(図1(a)中14c、図3中24c参照)の接着強度は、特に限定されるものではないが、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aと同じであってもよいし、外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bと同じであってもよいし、両者の中間の接着強度であってもよい。 The adhesive strength of the adhesive layer (see 14c in FIG. 1 (a) and 24c in FIG. 3) between the central honeycomb fired body and the outer peripheral honeycomb fired body is not particularly limited. It may be the same as the adhesive strength A between the fired bodies, may be the same as the adhesive strength B between the outer peripheral honeycomb fired bodies, or may be an adhesive strength intermediate between them.
次に、このハニカム焼成体13の積層体を加熱して接着剤ペースト層140を乾燥、固化させて接着剤層14とし、その後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その外周部を図1(a)、(b)に示したような円柱形状に切削することで、セラミックブロック15を作製する。
Next, the laminated body of the honeycomb fired
そして、セラミックブロック15の外周に上記シール材ペーストを用いてシール材層16を形成することで、ハニカム焼成体11、12、13が接着剤層14を介して複数個結束されて構成されたハニカム構造体10を製造することができる。
Then, by forming the sealing
なお、上記接着剤層中に含まれる有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
Examples of the organic binder contained in the adhesive layer include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
続いて上記ハニカム構造体の全製造工程について説明する。
まず、セラミック原料として平均粒子径の異なる2種類の炭化ケイ素粉末と有機バインダとを乾式混合して混合粉末を調製するとともに、液状の可塑剤と潤滑剤と水とを混合して混合液体を調製し、続いて、上記混合粉末と上記混合液体とを湿式混合機を用いて混合することにより、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
Next, the entire manufacturing process of the honeycomb structure will be described.
First, as a ceramic raw material, two types of silicon carbide powders with different average particle sizes and an organic binder are dry mixed to prepare a mixed powder, and a liquid plasticizer, a lubricant and water are mixed to prepare a mixed liquid. Then, the mixed powder and the mixed liquid are mixed using a wet mixer to prepare a wet mixture for manufacturing a molded body.
上記炭化ケイ素粉末の粒径は特に限定されないが、後の焼成工程を経て作成されたハニカム焼成体がハニカム成形体に比べて小さくなる場合が少ないものが好ましく、例えば、0.1〜50μmの平均粒径を有する粉末100重量部と0.1〜1.0μmの平均粒径を有する粉末5〜65重量部とを組み合せたものが好ましい。 The particle size of the silicon carbide powder is not particularly limited, but it is preferable that the honeycomb fired body produced through the subsequent firing step is smaller than the honeycomb formed body, for example, an average of 0.1 to 50 μm A combination of 100 parts by weight of powder having a particle diameter and 5 to 65 parts by weight of powder having an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm is preferable.
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入する。
上記湿潤混合物を押出成形機に投入すると、湿潤混合物は押出成形により所定の形状のハニカム成形体となる。このハニカム成形体を、所定の長さに切断した後、乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥させたハニカム成形体とする。
Subsequently, the wet mixture is charged into an extruder.
When the wet mixture is charged into an extruder, the wet mixture becomes a honeycomb formed body having a predetermined shape by extrusion. The honeycomb formed body is cut to a predetermined length and then dried using a dryer to obtain a dried honeycomb formed body.
次いで、ガス流入側端面が開口するセル群のガス流出側の端部、及び、ガス流出側端面が開口するセルのガス流入側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。このセルの目封じの際には、例えば、ハニカム成形体の端面(すなわち切断工程後の切断面)に目封じ用のマスクを当てて、目封じの必要なセルにのみ封止材ペーストを充填する方法を用いることができる。
このような工程を経て、セル封止ハニカム成形体を作製する。
Next, a predetermined amount of a sealing material paste serving as a sealing material is applied to the gas outflow side end of the cell group in which the gas inflow end surface opens and the gas inflow end of the cell in which the gas outflow end surface opens. Fill and seal the cell. When sealing the cells, for example, a sealing mask is applied to the end face of the honeycomb formed body (ie, the cut surface after the cutting process), and only the cells that need to be sealed are filled with the sealing material paste. Can be used.
A cell-sealed honeycomb formed body is manufactured through such steps.
次に、セル封止ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
この後は、上述した方法を用い、ハニカム焼成体の側面に所定の接着強度となるように設定した接着剤ペーストを塗布して所定厚さの接着剤ペースト層を形成した後、その上に他のハニカム焼成体を積み重ねる工程を繰り返し、所定の大きさの角柱状のハニカム焼成体13の積層体を作製した後、乾燥し、円柱状にするための切削加工を行うことによりハニカム構造体を製造する。
Next, a degreasing process of heating the organic matter in the cell-sealed honeycomb molded body in a degreasing furnace is performed, and the honeycomb molded body is transported to the firing furnace and subjected to the firing process to produce a honeycomb fired body.
Thereafter, an adhesive paste set to have a predetermined adhesive strength is applied to the side surface of the honeycomb fired body by using the above-described method to form an adhesive paste layer having a predetermined thickness, and then another layer is formed thereon. A honeycomb structure is manufactured by repeating the step of stacking the honeycomb fired bodies to produce a laminated body of prism-shaped honeycomb fired
以下、本実施形態に係るハニカム構造体の作用効果について列挙する。
(1)ハニカム構造体の再生処理の際には、ハニカム構造体の中心部は外周部に比べてより高温になりやすいため、外周部に比べてより大きな熱応力を受けるものと考えられるが、第一実施形態に係るハニカム構造体では中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aを0.02〜0.2MPaと低くしているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力を接着剤層によって緩和することができ、ハニカム構造体の中心部にクラックが生じることを防止することができる。
Hereinafter, effects of the honeycomb structure according to the present embodiment will be listed.
(1) During the regeneration process of the honeycomb structure, the central portion of the honeycomb structure is likely to have a higher temperature than the outer peripheral portion, and thus is considered to receive a larger thermal stress than the outer peripheral portion. In the honeycomb structure according to the first embodiment, the adhesive strength A between the central honeycomb fired bodies is as low as 0.02 to 0.2 MPa, so that the thermal stress received by the central honeycomb fired body is reduced by the adhesive layer. It is possible to prevent cracks from occurring at the center of the honeycomb structure.
(2)さらに、第一実施形態に係るハニカム構造体では、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aと比べて外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bを高くしており、かつ、外周部ハニカム焼成体同士はハニカム構造体の形状を保持するために充分な接着強度を有しているため、ハニカム構造体の形状が崩れることや、ハニカム焼成体の位置がずれることがない。 (2) Furthermore, in the honeycomb structure according to the first embodiment, the adhesive strength B between the peripheral honeycomb fired bodies is higher than the adhesive strength A between the central honeycomb fired bodies, and the peripheral honeycomb Since the fired bodies have sufficient adhesive strength to maintain the shape of the honeycomb structure, the shape of the honeycomb structure does not collapse and the position of the honeycomb fired body does not shift.
(3)中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aを0.02MPa以上としているため、中心部ハニカム焼成体がハニカム構造体から抜けにくくなり、また、上記接着強度Aを0.2MPa以下としているため、中心部ハニカム焼成体の受ける熱応力が分散されやすくなり、クラック等が発生しにくくなる。 (3) Since the bonding strength A between the center honeycomb fired bodies is 0.02 MPa or more, the center honeycomb fired body is difficult to come off from the honeycomb structure, and the above bond strength A is 0.2 MPa or less. The thermal stress received by the central honeycomb fired body is easily dispersed, and cracks and the like are less likely to occur.
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Examples that more specifically disclose the first embodiment of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.
以下の実施例及び比較例では、上記実施形態による方法及び従来の方法によりハニカム構造体を製造し、得られたハニカム構造体の中心部ハニカム焼成体同士の接着強度A及び外周部ハニカム焼成体同士の接着強度BをJIS R 1601に準じた3点曲げ試験により測定した。また、サイクル運転(熱衝撃)に対する耐久性を試験した。 In the following examples and comparative examples, a honeycomb structure is manufactured by the method according to the above-described embodiment and the conventional method, and the bonding strength A between the honeycomb fired bodies at the center and the honeycomb fired bodies at the outer periphery are obtained. The adhesive strength B was measured by a three-point bending test according to JIS R 1601. In addition, durability against cycle operation (thermal shock) was tested.
(実施例1)
(1)平均粒径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを湿式混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日本油脂社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して混合組成物を得た後、押出成形を行い、図2(a)に示すハニカム焼成体13の形状と略同様の形状で、目封じされていない生のハニカム成形体を作製した。
なお、上記各組成は、得られる混合組成物に対する割合である。
Example 1
(1) Wet-mixing 52.8% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle size of 22 μm and 22.6% by weight of fine powder of silicon carbide having an average particle size of 0.5 μm with respect to the resulting mixture 2.1% by weight of acrylic resin, 4.6% by weight of organic binder (methyl cellulose), 2.8% by weight of lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation), 1.3% by weight of glycerin, and 13.8% by weight of water % And kneaded to obtain a mixed composition, followed by extrusion molding, and a raw honeycomb molded body that is substantially the same shape as the honeycomb fired
In addition, said each composition is a ratio with respect to the mixed composition obtained.
(2)次に、これらの生のハニカム成形体を、その長手方向の長さが150mmとなるように切断し、次いで、マイクロ波乾燥機等を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペーストを所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。 (2) Next, these raw honeycomb formed bodies are cut so that the length in the longitudinal direction is 150 mm, and then the raw honeycomb formed bodies are dried using a microwave dryer or the like, After forming the dried honeycomb molded body, a paste having the same composition as that of the generated molded body was filled in a predetermined cell, and dried again using a dryer.
(3)次に、乾燥させたハニカム成形体を400℃で脱脂し、常圧のアルゴン雰囲気下、2200℃、3時間の条件で焼成を行うことにより、ハニカム焼成体13を作製した。
製造した炭化珪素焼成体からなるハニカム焼成体13の大きさは、34.3mm×34.3mm×150mmであり、セル13aの数(セル密度)が46.5個/cm2、セル壁13aの厚さが0.25mm、気孔率45%であった。
(3) Next, the dried honeycomb formed body was degreased at 400 ° C., and fired in a normal pressure argon atmosphere at 2200 ° C. for 3 hours, thereby producing a honeycomb fired
The size of the honeycomb fired
(4)また、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペースト及び外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして、平均繊維長20μmのアルミナファイバ、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子、シリカゾル(ゾル中のシリカ含有率30重量%)、カルボキシメチルセルロース、セラミックバルーン及び水を表1に示した割合で含む耐熱性の接着剤ペーストa、接着剤ペーストb、接着剤ペーストc、接着剤ペーストd及び接着剤ペーストeを調製し、本実施例及び下記する実施例2〜5及び比較例1〜4で用いた。
本実施例では、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペースト及び外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして、表2に示したものをそれぞれ用い、図4に示したような方法で、その場所に応じた接着剤ペーストをハニカム焼成体13の側面に同じ厚さとなるように塗布し、ハニカム焼成体13を積み重ねていくことにより結束させ、大きな角柱状のハニカム焼成体13の積層体を作製し、120℃で乾燥させた。接着剤層の厚さは、1.0mmであった。なお、中心部ハニカム焼成体と外周部ハニカム焼成体とを接着する接着剤ペーストとしては、中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストと同じものを用いた。以下の実施例、比較例においても同様である。
(4) Further, as an adhesive paste for bonding the central honeycomb fired bodies and an adhesive paste for bonding the peripheral honeycomb fired bodies, alumina fibers having an average fiber length of 20 μm and silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 μm , Heat-resistant adhesive paste a, adhesive paste b, adhesive paste c, adhesive containing silica sol (silica content 30% by weight in sol), carboxymethylcellulose, ceramic balloon and water in the proportions shown in Table 1 Paste d and adhesive paste e were prepared and used in this example and Examples 2-5 and Comparative Examples 1-4 described below.
In this example, the adhesive paste for bonding the central honeycomb fired bodies and the adhesive paste for bonding the peripheral honeycomb fired bodies to each other shown in Table 2 were used, and the method shown in FIG. Then, an adhesive paste according to the place is applied to the side surface of the honeycomb fired
(5)次に、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより円柱状のセラミックブロック15を作製した。
(6)次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー(ショット含有率:3%、平均繊維長:100μm)23.3重量%、無機粒子として平均粒径0.3μmの炭化珪素粉末30.2重量%、無機バインダとしてシリカゾル(ゾル中のSiO2の含有率:30重量%)7重量%、有機バインダとしてカルボキシメチルセルロース0.5重量%及び水39重量%となるよう混合、混練してシール材ペーストを調製した。
(5) Next, the cylindrical
(6) Next, ceramic fiber made of alumina silicate as inorganic fiber (shot content: 3%, average fiber length: 100 μm) 23.3% by weight, silicon carbide powder 30. 30 μm in average particle diameter as inorganic particles. 2% by weight, silica sol as inorganic binder (content of SiO 2 in the sol: 30% by weight) 7% by weight, organic binder as 0.5% by weight of carboxymethyl cellulose and 39% by weight of water mixed, kneaded and sealed A material paste was prepared.
次に、上記シール材ペーストを用いて、セラミックブロック15の外周部に厚さ0.2mmのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を120℃で乾燥して、直径143.8mm×長さ150mmの円柱状のハニカム構造体10を製造した。
Next, a sealing material paste layer having a thickness of 0.2 mm was formed on the outer peripheral portion of the
(実施例2〜5)
(4)における中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストの組成と外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして表2に示したものを用いたほかは、実施例1と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(Examples 2 to 5)
In the same manner as in Example 1 except that the composition of the adhesive paste for bonding the central honeycomb fired bodies in (4) and the adhesive paste for bonding the peripheral honeycomb fired bodies shown in Table 2 were used. A honeycomb structure was manufactured.
(比較例1〜4)
(4)における中心部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストの組成と外周部ハニカム焼成体同士を接着する接着剤ペーストとして表2に示したものを用いたほかは、実施例1と同様にしてハニカム構造体を製造した。
(Comparative Examples 1-4)
In the same manner as in Example 1 except that the composition of the adhesive paste for bonding the central honeycomb fired bodies in (4) and the adhesive paste for bonding the peripheral honeycomb fired bodies shown in Table 2 were used. A honeycomb structure was manufactured.
(ハニカム焼成体同士の接着強度の測定)
上述したように、JIS R 1601に準じた方法で行う3点曲げ試験により、ハニカム焼成体同士の接着強度を測定した。
すなわち、得られたハニカム構造体から、真ん中の部分の鉛直方向に接着剤層が存在するとともに、接着剤層を挟んだ両側にハニカム焼成体が存在するようにサンプルを切り出し、接着剤層の部分に荷重点がくるように設定し、インストロン試験機(インストロン社製)を用いて3点曲げ試験を行い、下記の式(1)に基づいて曲げ強度を算出した。
(Measurement of adhesive strength between honeycomb fired bodies)
As described above, the adhesive strength between the honeycomb fired bodies was measured by a three-point bending test performed by a method according to JIS R 1601.
That is, from the obtained honeycomb structure, a sample was cut out so that there was an adhesive layer in the vertical direction of the middle part, and a honeycomb fired body was present on both sides of the adhesive layer. Was set so that the load point would be, and a three-point bending test was performed using an Instron testing machine (manufactured by Instron), and the bending strength was calculated based on the following equation (1).
σ=3P(L−L1)/2Bh2・・・(1)
式(1)において、σは、3点曲げ強さである。支点間距離(L−L1)は、57mm、試験片の幅Bは、34.3mm、試験片の厚さ(高さ)hは25mmである。結果を表2に示す。
σ = 3P (L−L 1 ) / 2Bh 2 (1)
In the formula (1), σ is a three-point bending strength. Support span (L-L 1) is, 57 mm, the width B of the specimen, 34.3 mm, the thickness (height) h of the test piece is 25 mm. The results are shown in Table 2.
(サイクル運転に対する耐久性)
まず、実施例1〜5及び比較例1〜4に係るハニカム構造体をそれぞれエンジンの排気通路に配置し、さらにハニカム構造体よりガス流入側に、市販の触媒担持体(直径:144mm、長さ:100mm、セル(セル密度):400セル/inch2、白金担持量:5g/L)を設置して排気ガス浄化装置とし、エンジンを回転数3000min−1、トルク50Nmでパティキュレートを7時間捕集した。パティキュレートの捕集量は、何れも8g/Lであった。
(Durability against cycle operation)
First, the honeycomb structures according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are respectively arranged in the exhaust passage of the engine, and further, a commercially available catalyst carrier (diameter: 144 mm, length) on the gas inflow side from the honeycomb structure. : 100 mm, cell (cell density): 400 cells / inch 2 , platinum carrying amount: 5 g / L) is used as an exhaust gas purification device, and the engine is caught at a rotational speed of 3000 min −1 and a torque of 50 Nm for 7 hours. Gathered. The amount of particulates collected was 8 g / L in all cases.
その後、エンジンを回転数1250min−1、トルク60Nmとし、フィルタの温度が一定となった状態で、1分間保持した後、ポストインジェクションを行い、ガス流入側にある酸化触媒を利用して排気温度を上昇させ、パティキュレートを燃焼させた。
上記ポストインジェクションの条件は、ポストインジェクションを開始して1分間後にハニカム構造体の中心温度が600℃でほぼ一定になるような条件に設定した。そして、上記工程を10回繰り返し、ハニカム構造体にクラック等が発生したか否かを観察した。結果を表2に示す。
After that, the engine was set at a rotational speed of 1250 min −1 and a torque of 60 Nm, and the filter temperature was kept constant for 1 minute, followed by post-injection, and using the oxidation catalyst on the gas inflow side to set the exhaust temperature. Raised and burned the particulates.
The post-injection conditions were set such that the center temperature of the honeycomb structure became substantially constant at 600 ° C. one minute after the start of post-injection. And the said process was repeated 10 times and it was observed whether the crack etc. generate | occur | produced in the honeycomb structure. The results are shown in Table 2.
表2に示した結果より明らかなように、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aが外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bよりも低い実施例1〜5に係るハニカム構造体は、サイクル運転を行ってもハニカム構造体にクラック等が観察されなかったのに対し、中心部ハニカム焼成体同士の接着強度Aが外周部ハニカム焼成体同士の接着強度Bよりも高いか同じである比較例1〜4に係るハニカム構造体には、接着剤層にクラックが観察された。 As is clear from the results shown in Table 2, the honeycomb structures according to Examples 1 to 5 in which the adhesive strength A between the central honeycomb fired bodies is lower than the adhesive strength B between the peripheral honeycomb fired bodies are cycled. Comparative Example 1 in which no cracks or the like were observed in the honeycomb structure even though the adhesion strength A between the central honeycomb fired bodies was higher than or the same as the adhesive strength B between the outer peripheral honeycomb fired bodies. In the honeycomb structure according to ˜4, cracks were observed in the adhesive layer.
(第二実施形態)
第一実施形態においては、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、セルのいずれか一端に封止材層が形成されたハニカム焼成体を用いたが、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体は、図2(a)に示したハニカム焼成体13と異なり、セル13aのいずれの端部にも封止材層13cが形成されていないハニカム焼成体であってもよい。
このようなハニカム焼成体からなるハニカム構造体は、触媒担体として好適に使用することが出来る。なかでも、貴金属等の触媒を担持することにより、排ガス中のCO、HC及びNOx等の有害なガス成分を浄化することができる。
(Second embodiment)
In the first embodiment, as the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure, a honeycomb fired body in which a sealing material layer is formed at either end of the cell is used. However, the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure is Unlike the honeycomb fired
A honeycomb structure made of such a honeycomb fired body can be suitably used as a catalyst carrier. Among these, by carrying a catalyst such as a noble metal, harmful gas components such as CO, HC and NOx in the exhaust gas can be purified.
この場合、ハニカム構造体に触媒担持層を形成した後、該触媒担持層上に触媒を担持させることが望ましい。
上記触媒担持層を形成する材料としては、比表面積が高く触媒を高分散させて担持させることのできる材料であることが望ましく、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等の酸化物セラミックが挙げられる。
これらの材料は、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
この中でも、250m2/g以上の高い比表面積を有するものを選択することが望ましく、γ−アルミナが特に望ましい。
In this case, it is desirable to form a catalyst support layer on the honeycomb structure and then support the catalyst on the catalyst support layer.
The material for forming the catalyst supporting layer is preferably a material having a high specific surface area and capable of supporting the catalyst in a highly dispersed state, and examples thereof include oxide ceramics such as alumina, titania, zirconia, and silica. .
These materials may be used alone or in combination of two or more.
Among these, it is desirable to select one having a high specific surface area of 250 m 2 / g or more, and γ-alumina is particularly desirable.
上記アルミナからなる触媒担持層を形成する方法は、特に限定されるものではなく、ハニカム構造体をアルミニウムを含有する金属化合物の溶液、例えば、硝酸アルミニウムの水溶液などに含浸して、ゾル−ゲル法によりセル壁にアルミナ膜を被膜させ、ハニカム構造体を乾燥、焼成する方法を用いてもよい。 The method for forming the catalyst support layer made of alumina is not particularly limited, and the honeycomb structure is impregnated with a solution of a metal compound containing aluminum, for example, an aqueous solution of aluminum nitrate. Alternatively, a method may be used in which an alumina film is coated on the cell wall, and the honeycomb structure is dried and fired.
上記触媒担持層の表面に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属や、酸化物触媒を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。 As the catalyst to be supported on the surface of the catalyst supporting layer, for example, a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like is desirable, and among these, platinum is more desirable. As other catalysts, for example, alkali metals such as potassium and sodium, alkaline earth metals such as barium, and oxide catalysts can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
(第三実施形態)
図5(a)〜(c)は、それぞれハニカム焼成体の一実施形態を示す斜視図である。
上記第一、二実施形態では、製造されるハニカム構造体10は、ハニカム焼成体11〜13が接着剤層14を介して接着されたものであり、外周にシール材層が形成されていた(図1(b)参照)が、本発明のハニカム構造体は、図5(a)〜(c)に示すようなハニカム焼成体31、32、33が接着剤層を介して接着されて円柱状の集合体を形成し、シール材層が形成されていないハニカム構造体であってもよい。
(Third embodiment)
Fig.5 (a)-(c) is a perspective view which shows one Embodiment of a honeycomb calcination body, respectively.
In the first and second embodiments, the
この場合には、ハニカム焼成体31が図1(b)に示したハニカム焼成体11に相当し、ハニカム焼成体32がハニカム焼成体12に相当するが、外周に相当する部分にも壁部が形成されているため、シール材層を特には必要としないのである。
また、このような構成のハニカム構造体では、ハニカム焼成体同士を接着することにより大きな四角柱状のハニカム焼成体の積層体を作製した後、切削加工を行って円柱状にする必要がなく、より効率的に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31、32、33を用いてハニカム構造体を製造した場合であっても、外周壁の強度を上げる等の必要に応じて、シール材層を形成してもよい。
In this case, the honeycomb fired
Further, in the honeycomb structure having such a structure, it is not necessary to cut a cylindrical body after cutting a large square pillar-shaped honeycomb fired body by bonding the honeycomb fired bodies together. A honeycomb structure can be manufactured efficiently.
Even when a honeycomb structure is manufactured using the honeycomb fired
(その他の実施形態)
本発明のハニカム構造体の形状は、図1(b)に示した円柱状に限定されるものではなく、楕円柱状、多角柱状等の任意の柱形状であればよい。
また、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の数は、上記実施形態のように、16個や25個に限定されるものではなく、その他の個数であってもよい。
(Other embodiments)
The shape of the honeycomb structure of the present invention is not limited to the columnar shape shown in FIG. 1B, and may be any column shape such as an elliptical column shape or a polygonal column shape.
Further, the number of honeycomb fired bodies constituting the honeycomb structure is not limited to 16 or 25 as in the above-described embodiment, but may be any other number.
本発明のハニカム構造体の気孔率は、30〜70%であることが望ましい。
上記ハニカム構造体の強度を維持することが可能であるとともに、排ガスがセル壁を通過する際の抵抗を低く保つことができるからである。
The porosity of the honeycomb structure of the present invention is desirably 30 to 70%.
This is because the strength of the honeycomb structure can be maintained and the resistance when the exhaust gas passes through the cell walls can be kept low.
これに対し、気孔率が30%未満であると、セル壁が早期に目詰まりを起こすことがあり、一方、上記気孔率が70%を超えるとハニカム構造体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
なお、上記気孔率は、例えば、水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕微鏡(SEM)による測定等、従来公知の方法により測定することができる。
On the other hand, if the porosity is less than 30%, the cell walls may be clogged at an early stage. On the other hand, if the porosity exceeds 70%, the strength of the honeycomb structure is lowered and easily broken. May be.
The porosity can be measured by a conventionally known method such as a mercury intrusion method, an Archimedes method, or a measurement using a scanning electron microscope (SEM).
上記ハニカム構造体の長手方向に垂直な断面におけるセル密度は特に限定されないが、望ましい下限は、31.0個/cm2(200個/in2)、望ましい上限は、93.0個/cm2(600個/in2)、より望ましい下値は、38.8個/cm2(250個/in2)、より望ましい上限は、77.5個/cm2(500個/in2)である。 The cell density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure is not particularly limited, but a desirable lower limit is 31.0 cells / cm 2 (200 cells / in 2 ), and a desirable upper limit is 93.0 cells / cm 2. (600 / in 2 ), more desirable lower value is 38.8 / cm 2 (250 / in 2 ), and more desirable upper limit is 77.5 / cm 2 (500 / in 2 ).
上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。
The main component of the constituent material of the honeycomb structure is not limited to silicon carbide, and other ceramic raw materials include, for example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, zirconium carbide, It may be a carbide ceramic such as titanium carbide, tantalum carbide or tungsten carbide, a composite of metal and nitride ceramic, a composite of metal and carbide ceramic, or the like.
In addition, ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is mixed with the above-described ceramics, and ceramics bonded with silicon or a silicate compound are also included as constituent materials.
上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素が特に望ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
また、炭化ケイ素に金属ケイ素が配合されたもの(ケイ素含有炭化ケイ素)も望ましい。
The main component of the constituent material of the honeycomb structure is particularly preferably silicon carbide. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like.
In addition, silicon carbide containing metal silicon (silicon-containing silicon carbide) is also desirable.
湿潤混合物を調製する際に使用する有機バインダは特に限定されず、例えば、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等が挙げられる。このなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。有機バインダの配合量は、通常、セラミック粉末100重量部に対して、1〜10重量部が望ましい。 The organic binder used when preparing the wet mixture is not particularly limited, and examples thereof include carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and polyethylene glycol. Of these, carboxymethylcellulose is desirable. In general, the blending amount of the organic binder is desirably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
湿潤混合物を調製する際に使用する可塑剤や潤滑材は、特に限定されず、可塑剤としては、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、湿潤混合物に含まれていなくてもよい。
The plasticizer and lubricant used when preparing the wet mixture are not particularly limited, and examples of the plasticizer include glycerin and the like. Examples of the lubricant include polyoxyalkylene compounds such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxypropylene alkyl ether.
Specific examples of the lubricant include polyoxyethylene monobutyl ether and polyoxypropylene monobutyl ether.
In some cases, the plasticizer and the lubricant may not be contained in the wet mixture.
また、湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水や、メタノール等のアルコール、ベンゼン等の有機溶媒等が挙げられる。
さらに、湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
In preparing the wet mixture, a dispersion medium liquid may be used. Examples of the dispersion medium liquid include water, alcohols such as methanol, and organic solvents such as benzene.
Furthermore, a molding aid may be added to the wet mixture.
The molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol and the like.
さらに、湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
Furthermore, a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the wet mixture as necessary.
The balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
また、湿潤混合物中の有機分の含有量は10重量%以下であることが望ましく、水分の含有量は8〜30重量%であることが望ましい。 In addition, the organic content in the wet mixture is desirably 10% by weight or less, and the moisture content is desirably 8 to 30% by weight.
セルを封止する封止材ペーストとしては特に限定されないが、後工程を経て製造される封止材の気孔率が30〜75%となるものが望ましく、例えば、湿潤混合物と同様のものを用いることができる。 Although it does not specifically limit as a sealing material paste which seals a cell, The thing from which the porosity of the sealing material manufactured through a post process becomes 30 to 75% is desirable, For example, the thing similar to a wet mixture is used. be able to.
セルのいずれかの端部が封止され、フィルタとして機能するハニカム構造体の場合にも、触媒を担持することができる。これにより、触媒担体の場合と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、セルの何れかの端部に封止材層が形成されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体に酸化物触媒等を担持することにより、パティキュレートの燃焼温度を低下させることができ、パティキュレートを効率良く燃焼させることができる。また、貴金属等の触媒を担持することにより、排ガス中のCO、HC及びNOx等の有害なガス成分を浄化することができる。 Even in the case of a honeycomb structure in which either end of the cell is sealed and functions as a filter, the catalyst can be supported. Thereby, the same effect as in the case of the catalyst carrier can be obtained. That is, by supporting an oxide catalyst or the like on a honeycomb structure including a honeycomb fired body in which a sealing material layer is formed at any end of the cell, the combustion temperature of the particulates can be lowered, Curate can be burned efficiently. In addition, by supporting a catalyst such as a noble metal, harmful gas components such as CO, HC and NOx in the exhaust gas can be purified.
10、20 ハニカム構造体
11、12、13、31、32、33 ハニカム焼成体
14(14a、14b、14c)、24(24a、24b、24c)、接着剤層
15、25 セラミックブロック
16、26 シール材層
13a、31a、32a、33a セル
13b、31b、32b、33b セル壁
13c 封止材
130a、130b 側面
10, 20
Claims (4)
前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体を前記長手方向に垂直な断面で切断した切断面の中心部に位置する中心部ハニカム焼成体同士の、3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Aは0.02〜0.2MPaであり、かつ、
前記接着強度Aは、前記ハニカム焼成体のうち前記ハニカム構造体の外周の一部を構成する外周部ハニカム焼成体同士の3点曲げ強さ試験により測定した接着強度Bよりも低いことを特徴とするハニカム構造体。 Columnar honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction across the cell wall are a honeycomb structure in which a plurality of cells are bound via an adhesive layer,
Among the honeycomb fired bodies, the adhesive strength A measured by a three-point bending strength test between the center-part honeycomb fired bodies located at the center of the cut surface obtained by cutting the honeycomb structure with a cross section perpendicular to the longitudinal direction is: 0.02 to 0.2 MPa, and
The adhesive strength A is lower than the adhesive strength B measured by a three-point bending strength test between the outer peripheral honeycomb fired bodies constituting part of the outer periphery of the honeycomb structure of the honeycomb fired bodies. Honeycomb structure.
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