JP5208836B2 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の製造方法によって製造されるハニカム構造体1の一例を斜視図にて表している。本発明の製造方法により製造されるハニカム構造体1は、小さなハニカム構造体である、セグメント31から構成されている。このハニカム構造体1は、複数のセグメント31が、接合部6を介して接合し、一体化された構造を有する。本明細書において、特に言及されないときには、ハニカム構造体1は、図1に示すように、複数のセグメント31から構成される接合型のハニカム構造体のことを指すものとする。
本発明の製造方法は、成形工程、切れ込み工程、焼成工程、切断工程、及び接合工程を有する。以下、本発明の製造方法の一実施形態の概略を表す、図6A〜6Fを参照しつつ、上述の各工程について順次詳しく説明する。
成形工程は、成形原料を押出成形して、流体の流路となる一方の端面4から他方の端面5まで延びる複数のセル2を区画形成する隔壁3を有するハニカム成形体11を形成する工程である。なお、ハニカム成形体11における、セル2及び隔壁3などの形状・配置は、最終的に製造されるハニカム構造体1と同じものである(図3を参照)。また、本発明の製造方法では、原料収率を向上させる観点からは、最終的に製造されるハニカム構造体1と同じ外観形状を有するように、ハニカム成形体11が形成されることが好ましい。例えば、図1に示す円柱形状の外観形状を有するハニカム構造体1を製造する場合、成形工程では、図6Aの斜視図に示すような円柱形状の外観形状を有するハニカム成形体11を形成するとよい。図6Aに示すハニカム成形体11では、所定のセル2の端部が目封止部7により目封止されている。目封止部7については図3を参照し、目封止部7の配置の方法については後述している。
図6Bの斜視図を参照し述べると、切れ込み工程は、ハニカム成形体11に、複数のセグメント31が区画形成されるように、一方の端面4からセルの延びる方向10に沿って延びかつ他方の端面5までは達しないように切り込まれた、複数の切れ込み部22を形成する。この工程により、最終的には、図6Cの斜視図にて示すような、セグメントの集合体21を形成する。
セグメントの集合体21は、複数のセグメント31、切れ込み部22、及び基底部25を有する。
2−2−2−1.切れ込み部の深さ:
図6Bを参照し述べると、セルの延びる方向10に沿った、切れ込み部22の深さ23は、最終的に得るハニカム構造体1のセルの延びる方向10に沿った長さに応じて決めることができる。切れ込み部22の深さ23の目安としては、切断工程においてセグメント31と基底部25とが切り離されるまでの間、未分離なセグメント29が折れて曲がるなどして基底部25から分離せず、あるいは、図6Cに示すように載置晩41上に他方の端面5を接触させてセルの延びる方向10が鉛直方向9に向けられて置かれたときにも、セグメントの集合体21が転倒などせずに安定して姿勢が保たれるような程度とするとよい。
同じく図6Bを参照し述べると、切れ込み部22の幅24は、最終的に得られるハニカム構造体1の接合部6の幅に応じて決めることができる。なお、接合部6については図1を参照されたい。
切れ込み部22の配置による区画から、セグメント31の大きさが決まる。セグメントの大きさは、セルの延びる方向10に直交する断面の面積が3〜16cm2であることが好ましく、7〜13cm2であることが更に好ましい。3cm2より小さいと、本発明の製造方法により最終的に得られるハニカム構造体11にガスが流通するときの圧力損失が大きくなることがあり、16cm2より大きいと、セグメント31の破損防止効果が小さくなることがある。
先に述べたような、切れ込み部22の深さ22、幅24、及び配置に基づき、切れ込み部22の形成には、円盤状マルチ砥石、マルチブレードソー、マルチワイヤーソー、超音波振動ブレード等の切れ込み形成装置を用いることが好ましい。
図6Cの斜視図を参照し述べると、焼成工程は、上述の切れ込み工程に続き、セルの延びる方向10が鉛直方向9に向かう状態にてセグメントの集合体21を焼成する工程である。
切断工程は、図6Dの斜視図にて表されるように、切断面30が切れ込み部20と交わりかつ一方の端面4に平行になるようにセグメントの集合体21を切り落とし、図6Eの斜視図に表されるように、セグメントの集合体21に含まれている複数のセグメント31が互いに分離するように切り離す工程である。
図6Fを参照し述べると、接合工程は、セグメントの集合体21の一方の端面4の形状と同一又はほぼ同一の形状の端面が形成されるように、セグメントの集合体21の切れ込み部22内に面していた接合面32同士を、接合部6を介して接合させつつ複数のセグメント31を組み合わせ、ハニカム構造体1を形成する工程である。
本発明の製造方法において、図3に示すような目封止部7をセル2の端部に有する、目封止ハニカム構造体1を製造する場合、セル2の端部を目封止部7にて目封止する工程の具体的な内容については特に制限されない。なお、目封止の構成材料としては、ハニカム成形体11の材料と同じものを用いることが好ましい。
目封止ハニカム構造体1を製造する場合、成形工程にてハニカム成形体11を作製後、ハニカム成形体11に対し、一方の端面4及び他方の端面5から所定のセル2の端部に目封止用スラリーを充填する方法を採用できる。
目封止ハニカム構造体1を製造する場合、切断工程によって基底部25が切り離され、分離したセグメント31の他方の端面5が現れた後に、目封止用スラリーを所定のセル2の端部に充填し、目封止スラリーが充填されたセグメント31を焼成することにより、図3に示すような、所定のセル2の端部に目封止部7が配置されたセグメント31を作製することもできる。
4−1.セグメントの作製:
(実施例1)
ハニカム成形体11の材料となる坏土は、セラミック原料にバインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して調製した。この坏土から、成形工程により、外径148mm、セルの延びる方向10に沿った長さ162mm、セル2の密度300セル/inch2、リブ厚0.31mmのハニカム成形体1を作製した。切れ込み工程では、超音波振動ブレードにより、図2に示すセグメント31の配置となるように、ハニカム成形体11に切れ込み部22を形成し、セグメントの集合体21を作製した。なお、図2中のセグメント31a及びセグメント31cに相当する、セグメントの集合体21の中心部にあるセグメント31におけるセルに延びる方向10に垂直な断面が36mm×36mmの正方形となるように、切れ込み部22を配置した。また、切れ込み部22の深さ23が152mm、切り込み分22の幅24が1.0mmとした。焼成工程では、基底部25がある他方の端面5を載置板41に合わせることにより、セグメントの集合体21のセルの延びる方向10を鉛直方向と一致させ、焼成した。続いて、切断工程は、丸鋸切断機により、他方の端面5から一方の端面4に向かって、10mmの位置を切断面30として切断し、セグメント31を分離させた。以上により、3個のセグメントの集合体20より実施例1のセグメント31(実施例1のサンプル番号1〜24)が得られた。
セルに延びる方向10に垂直な断面が、36mm×36mmの正方形であるハニカム成形体を作製した。このハニカム成形体は、図2に示すセグメント31a、31cと同一の形状である。続いて、このハニカム成形体における、両端面間をつなぐ4つの側面のうちの1面が載置板41に接触するように、載置板41上にハニカム成形体を寝かせて置き、実施例1と同じ焼成条件にて焼成をすることにより、24個の比較例1のセグメント(比較例1のサンプル番号1〜24)を得た。
実施例1により得られたセグメント31は、セグメントの集合体21の半分を構成する、図2中のセグメント31a〜31hに相当するものを、3個のセグメントの集合体20より8個ずつ、合計24サンプル選択した(実施例1のサンプル番号1〜24)。
実施例1では、成形工程により作製されたハニカム成形体11から、切れ込み工程により切れ込み部22が形成される部分、及び切断工程により基底部25が廃棄されることになる。実施例1の原料収率は、ハニカム成形体11をそのまま焼成して得られたハニカム構造体の質量に対する、1個の円柱形状のハニカム構造体1を得るために組み付けた実施例1の16個(16ピース)のセグメント31の合計質量の百分率比(%)と規定した。この規定による実施例1の原料収率は85%であった。
5:他方の端面、6:接合部、7:目封止部、8:外周壁、9:鉛直方向、10:セルの延びる方向、11:ハニカム成形体、12:肉厚部、20:側面、21:セグメントの集合体、22:切れ込み部、23:切れ込み部の深さ、24:切れ込み部の幅、25:基底部、29:未分離なセグメント、30:切断部、31:セグメント、31a〜31h:セグメント、32:接合面、33:外周面、40:側面、41:載置板、51:接合体、52:外周部、53:一方の端面、54:一方の端面。
Claims (1)
- 成形原料を押出成形して、流体の流路となる一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム成形体を形成する成形工程と、
前記ハニカム成形体に、複数のセグメントを区画形成するように、前記一方の端面からセルの延びる方向に沿って延びかつ前記他方の端面までは達しないように切り込まれた、複数の切れ込み部を形成することにより、セグメントの集合体を形成する切れ込み工程と、
前記セルの延びる方向が鉛直方向に向かう状態にて前記セグメントの集合体を焼成する焼成工程と、
切断面が前記切れ込み部と交わりかつ前記一方の端面に平行になるように前記セグメントの集合体を切り落とし、複数の前記セグメントが互いに分離するように切り離す切断工程と、
前記セグメントの集合体の前記一方の端面の形状と同一又はほぼ同一の形状の端面が形成されるように、前記セグメントの集合体の前記切れ込み部内に面していた接合面同士を、接合部を介して接合させつつ複数の前記セグメントを組み合わせ、ハニカム構造体を形成する接合工程と、を有するハニカム構造体の製造方法。
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