JP5694033B2 - Manufacturing method of honeycomb structure - Google Patents
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Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。更に詳しくは、ハニカム構造体の捕集層を隔壁の表面に強固に固着させることができ、且つ、このような捕集層を比較的低温で形成することが可能な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. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure capable of firmly fixing a collection layer of a honeycomb structure to the surface of a partition wall and forming such a collection layer at a relatively low temperature. .
ディーゼルエンジン等の内燃機関、又は各種燃焼装置(以下、適宜「内燃機関等」という)から排出される排ガスにはスート(黒鉛)を主体とする粒子状物質(以下、適宜「パティキュレート・マター」、「パティキュレート」、或いは「PM」ともいう)が多量に含まれている。このパティキュレートがそのまま大気中に放出されると環境汚染を引き起こすため、内燃機関等からの排ガス流路には、パティキュレートを捕集するためのフィルタ(例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ:DPF。以下、「DPF」ともいう)が搭載されていることが一般的である。 Particulate matter mainly composed of soot (graphite) (hereinafter referred to as “particulate matter” as appropriate) is used as exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines or various combustion devices (hereinafter referred to as “internal combustion engines”). , “Particulate” or “PM”). When this particulate is released into the atmosphere as it is, environmental pollution is caused. Therefore, a filter for collecting particulates (for example, a diesel particulate filter: DPF; hereinafter referred to as an exhaust gas flow path from an internal combustion engine or the like) In general, it is also referred to as “DPF”.
このような目的で使用されるフィルタとしては、例えば、多数の細孔を有する多孔質セラミックスからなる隔壁によって、排ガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造の基体を有し、上記複数のセルの一方の開口端部(排ガス流入側の開口端部)と他方の開口端部(排ガス流出側の開口端部)とが目封止部によって、互い違いに目封じされてなるハニカム構造体(以下、「ハニカムフィルタ」ともいう)を挙げることができる(例えば、特許文献1〜3参照)。
As a filter used for such a purpose, for example, it has a honeycomb structure substrate in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are partitioned by partition walls made of porous ceramics having a large number of pores, A honeycomb in which one open end (open end on the exhaust gas inflow side) and the other open end (open end on the exhaust gas outflow side) of the plurality of cells are alternately plugged by plugging portions. Examples include structures (hereinafter also referred to as “honeycomb filters”) (see, for example,
例えば、図7に示されるハニカム構造体(ハニカムフィルタ101)は、多数の細孔を有する多孔質セラミックスからなる隔壁112によって、複数のセル111が区画形成されたハニカム構造体101(ハニカム基材)を備え、所定のセル111bの排ガス流入側の開口端部と残余のセル111aの排ガス流出側の開口端部とが目封止部113a,113bにより目封止されている。このようなハニカムフィルタ101は、一方の端部115aが開口したセル111a(以下、「流入セル」ということがある)から排ガスが流入すると、セル111aを区画形成する隔壁112の表面から隔壁112を通過して、他方の端部115bが開口したセル111bから排ガス(浄化ガス)が流出するように構成されている。即ち、セル111aに流入した排ガスは、隔壁112に形成された細孔を経由してセル111bに流出し、ハニカムフィルタ101の他方の端部115bから排出される。そして、上述したように排ガスが隔壁を通過する際に、排ガス中のパティキュレートが隔壁に捕集され、排ガスが浄化される。
For example, the honeycomb structure (honeycomb filter 101) shown in FIG. 7 has a honeycomb structure 101 (honeycomb substrate) in which a plurality of
しかし、DPFは上述のような構造を有するため、クリーンな状態からPMの捕集を開始すると、隔壁内部の細孔にPMが堆積し(深層ろ過)、急激に圧力損失(以下、「圧損」と記す場合がある)が増加してしまう場合がある。このような急激な圧力損失の増加は、エンジン性能を低下させる要因となる。このような急激な圧力損失の増加を抑制するため、また、PMの捕集効率を向上させるために、隔壁の流入側表面に捕集層を形成し、PMが隔壁内部へ侵入することを防止するDPFが開示されている(例えば、特許文献4参照)。 However, since the DPF has the structure as described above, when PM collection starts from a clean state, PM accumulates in pores inside the partition wall (depth filtration), and suddenly pressure loss (hereinafter referred to as “pressure loss”). May increase). Such a sudden increase in pressure loss is a factor that reduces engine performance. In order to suppress such a sudden increase in pressure loss and to improve the PM collection efficiency, a trapping layer is formed on the inflow side surface of the partition wall to prevent the PM from entering the partition wall. A DPF is disclosed (for example, see Patent Document 4).
また、捕集層を隔壁に固着させるために、捕集層を隔壁の流入側表面に塗布(製膜)するだけでなく、捕集層形成粒子や隔壁を構成する材料より融点が低い結合材(釉薬)を用いて、捕集層形成粒子や隔壁を構成する材料の融点よりも低く、且つ、結合材の融点より高い温度で焼成して結合材を溶融させ、捕集層構成粒子と隔壁とを固着させる捕集層形成方法が開示されている(例えば、特許文献5参照)。 In addition, in order to fix the collection layer to the partition wall, not only the collection layer is applied to the inflow side surface of the partition wall (film formation) but also a binder having a lower melting point than the material constituting the collection layer forming particles and the partition wall (Glue) is used to melt the binding material by firing at a temperature lower than the melting point of the material constituting the collection layer forming particles and the partition walls and higher than the melting point of the binding material. And a collecting layer forming method for fixing them (see, for example, Patent Document 5).
しかしながら、特許文献5に記載の捕集層形成方法では、用いる結合材の融点が高く、結合材を溶融させ、捕集層構成粒子を隔壁に固着させるためには、高温(1300〜1350℃)で焼成を行う必要があった。そのため、このような捕集層を有するDPFを工業的規模で大量に製造する際、1つ1つのDPFの製造に要する時間が長く、製造効率を上げることが困難であるという問題があった。
However, in the collection layer forming method described in
本発明は、このような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ハニカム構造体の捕集層を隔壁の表面に強固に固着させることができ、且つ、このような捕集層を比較的低温で形成することが可能なハニカム構造体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the problem is that the trapping layer of the honeycomb structure can be firmly fixed to the surface of the partition wall, and Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb structure capable of forming such a trapping layer at a relatively low temperature.
本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、捕集層の結合部形成原料として、比較的低温、例えば、700〜1000℃での熱処理により、捕集層構成粒子どうし、及び捕集層構成粒子と隔壁とを強固に固着する結合部を形成することができる物質、例えば、骨材粒子を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質や、融点又は軟化点が比較的低い物質を用いることによって、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the particles constituting the collection layer and the collection layer are formed by heat treatment at a relatively low temperature, for example, 700 to 1000 ° C. A substance capable of forming a bonding part that firmly fixes the layer-constituting particles and the partition walls, for example, a Lewis acid component that forms a salt by reacting with an acid-base reaction with a Lewis base component in ceramics constituting the aggregate particle. It has been found that the above problem can be achieved by using a substance that can be generated or a substance having a relatively low melting point or softening point, and has completed the present invention.
即ち、本発明によれば、以下に示すハニカム構造体の製造方法が提供される。 That is, according to the present invention, the following method for manufacturing a honeycomb structure is provided.
[1] 多孔質の隔壁によって排ガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の前記隔壁の表面に、セラミックスからなる骨材粒子と、ルイス塩基成分と、加熱されることにより前記ルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る結合部形成原料とを含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体を形成し、前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を得る原料供給工程と、得られた前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を700〜1000℃で熱処理することにより、前記ルイス塩基成分と、前記結合部形成原料中の前記ルイス酸成分とを酸塩基反応させて、前記酸塩基反応により生成したリン酸塩を含有する結合部によって前記骨材粒子どうし及び前記骨材粒子と前記隔壁とが固着された捕集層を形成する熱処理工程とを備えるハニカム構造体の製造方法であり、前記結合部形成原料として、リン酸二水素アンモニウムを用いると共に、前記骨材粒子として、コージェライトからなる微粒子を用いてなり、前記ハニカム基材としてコージェライトからなるものを用いるハニカム構造体の製造方法。 [1] By heating the surface of the partition walls of the honeycomb base material in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are defined by porous partition walls, ceramic particles and Lewis base components are heated. The collection layer precursor is formed by coating a collection layer forming raw material including a bond forming raw material capable of producing a Lewis acid component that generates a salt by reacting with the Lewis base component to form a salt, and forming the collection layer precursor, A raw material supplying step for obtaining a honeycomb substrate on which the precursor is formed , and heat treating the obtained honeycomb substrate on which the collection layer precursor is formed at 700 to 1000 ° C. The Lewis acid component in the bond forming raw material is subjected to an acid-base reaction, and the aggregate particles and the aggregate particles and the partition walls are fixed to each other by a bond containing phosphate generated by the acid-base reaction. Caught And a heat treatment step for forming a layered structure. The method for manufacturing a honeycomb structure includes using ammonium dihydrogen phosphate as the bonding portion forming raw material, and using fine particles of cordierite as the aggregate particles. A method for manufacturing a honeycomb structure using a honeycomb substrate made of cordierite.
[2] 前記原料供給工程において、前記骨材粒子100質量部に対して、50〜250質量部の前記結合部形成原料を含む前記捕集層形成原料を塗布して、前記捕集層前駆体を形成する前記[1]に記載のハニカム構造体の製造方法。 [ 2 ] In the raw material supplying step, the collection layer precursor is applied to 100 parts by mass of the aggregate particles, and the collection layer forming raw material containing 50 to 250 parts by mass of the binding part forming raw material is applied. The method for manufacturing a honeycomb structure according to the above [1] , wherein the structure is formed.
[3] 多孔質の隔壁によって排ガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の前記隔壁の表面に、コージェライトからなる骨材粒子と、融点又は軟化点が500〜1000℃である結合部形成原料とを含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体を形成し、前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を得る原料供給工程と、前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を熱処理することにより、前記結合部形成原料を溶融又は軟化させて、溶融又は軟化した前記結合部形成原料から形成される前記結合部により前記骨材粒子どうし及び前記骨材粒子と前記隔壁とが固着された捕集層を形成する熱処理工程とを備えるハニカム構造体の製造方法であり、前記結合部形成原料として、ガラス粉末を用いると共に、前記ハニカム基材としてコージェライトからなるものを用いるハニカム構造体の製造方法。 [ 3 ] On the surface of the partition wall of the honeycomb base material in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are defined by porous partition walls, aggregate particles made of cordierite and a melting point or softening point of 500 to 1000 ° C. A collecting layer forming raw material including a bonding portion forming raw material is formed to form a collecting layer precursor, and a raw material supplying step for obtaining a honeycomb substrate on which the collecting layer precursor is formed; By heat-treating the honeycomb base material on which the layered precursor is formed, the joint part forming raw material is melted or softened, and the aggregate particles are formed by the joint part formed from the joint part forming raw material that has been melted or softened. a What was and method for manufacturing a honeycomb structure and a heat treatment step of the said aggregate particles and the partition wall to form a trapping layer secured, as the coupling portion forming raw material, with a glass powder, the honeycomb Method for manufacturing a honeycomb structure used those made of cordierite as a base material.
[4] 前記熱処理を、前記結合部形成原料として用いられる物質の融点又は軟化点より0〜100℃高い温度で行う前記[3]に記載のハニカム構造体の製造方法。 [ 4 ] The method for manufacturing a honeycomb structured body according to [ 3], wherein the heat treatment is performed at a temperature higher by 0 to 100 ° C. than a melting point or a softening point of a substance used as the bonding portion forming raw material.
[5] 所定のセルの排ガス流入側の開口端部と残余のセルの排ガス流出側の開口端部とが目封止された前記ハニカム基材の前記排ガス流入側の端面側から前記捕集層形成原料を気流を介して搬送して、前記排ガス流入側の端面側が開口した前記残余のセルの開口部から前記捕集層形成原料を流入させ、前記残余のセル内の隔壁の表面に前記捕集層形成原料を付着させる前記[1]〜[4]のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。 [ 5 ] The collection layer from the exhaust gas inflow side end face side of the honeycomb base material in which the open end of the predetermined cell on the exhaust gas inflow side and the open end of the remaining cell on the exhaust gas outflow side are plugged. The forming raw material is conveyed through an air flow, and the trapping layer forming raw material is caused to flow from the opening of the remaining cell having an open end surface on the exhaust gas inflow side, and the trapping material is supplied to the surface of the partition wall in the remaining cell. The method for manufacturing a honeycomb structured body according to any one of [1] to [ 4 ], wherein a layer-forming material is attached.
本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、比較的低温で、隔壁に強固に固着した捕集層を作製することができる。結合部形成原料として、例えば、セラミックスからなる骨材粒子と、ルイス塩基成分と、加熱されることによりルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質(結合部形成原料)、又は融点又は軟化点が500〜1000℃である物質を用いることにより、比較的低温であっても、隔壁に強固に固着した捕集層を作製することができる。 According to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is possible to produce a collection layer that is firmly fixed to the partition walls at a relatively low temperature. Examples of raw materials for forming the bond portion include aggregate particles made of ceramics, a Lewis base component, and a substance capable of generating a Lewis acid component that generates a salt by heating and reacting with the Lewis base component upon heating (bond portion formation). By using a material having a melting point or softening point of 500 to 1000 ° C., it is possible to produce a collection layer firmly fixed to the partition even at a relatively low temperature.
即ち、本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、捕集層中に結合部が形成されるため、この結合部により骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とが固着され、隔壁に強固に固着した捕集層を作製することができる。 That is, according to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, since the joint portion is formed in the trapping layer, the aggregate particles and the aggregate particles and the partition wall are fixed to each other by the joint portion, so that the partition wall is strong. It is possible to produce a collection layer fixed to the substrate.
そして、本発明のハニカム構造体の製造方法では、結合部形成原料として、セラミックスからなる骨材粒子と、ルイス塩基成分と、加熱されることによりルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質(結合部形成原料)、又は融点若しくは軟化点が比較的低い物質を用いることにより、比較的低温でも、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とを固着することができる結合部を形成することができる。 And in the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention, the aggregate particles made of ceramics, the Lewis base component, and the Lewis base component react with the Lewis base component by heating to produce a salt as the bonding part forming raw material. By using a substance capable of producing a Lewis acid component (a raw material for forming a bonding portion) or a substance having a relatively low melting point or softening point, the aggregate particles and the aggregate particles can be fixed to each other even at a relatively low temperature. Possible joints can be formed.
また、結合部形成原料として、この結合部形成原料から生成したルイス酸成分と、ルイス塩基成分とが酸塩基反応したときに、骨材粒子より融点が高い塩を生成し得る物質を用いて、高融点の塩を含有する結合部を形成した場合、高温条件下でも捕集層が破損したり剥離したりすることがなく、耐熱性に優れた捕集層を形成することができる。 Further, as a bond forming raw material, when a Lewis acid component generated from the bond forming raw material and a Lewis base component undergo an acid-base reaction, a substance that can generate a salt having a melting point higher than that of aggregate particles is used. When the bonding portion containing a salt having a high melting point is formed, the collecting layer is not damaged or peeled off even under a high temperature condition, and a collecting layer having excellent heat resistance can be formed.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that modifications, improvements, and the like appropriately added to the embodiments described above fall within the scope of the present invention.
[1]ハニカム構造体の製造方法(1):
本発明(第一の発明)のハニカム構造体の製造方法は、多孔質の隔壁によって排ガスの流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム基材の上記隔壁の表面に、セラミックスからなる骨材粒子と、ルイス塩基成分と、加熱されることにより「上記ルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分」を生じ得る結合部形成原料とを含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体を形成し、「捕集層前駆体が形成されたハニカム基材」を得る原料供給工程と、得られた「捕集層前駆体が形成されたハニカム基材」を熱処理することにより、上記ルイス塩基成分と、上記結合部形成原料中のルイス酸成分とを酸塩基反応させて、酸塩基反応により生成した塩を含有する結合部によって骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とが固着された捕集層を形成する熱処理工程とを備える方法である。
[1] Manufacturing method (1) of honeycomb structure:
The method for manufacturing a honeycomb structure according to the present invention (first invention) includes a bone made of ceramics on the surface of the partition wall of the honeycomb substrate in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are defined by porous partition walls. A collection layer forming raw material is coated that includes material particles, a Lewis base component, and a bond forming raw material capable of producing a “Lewis acid component that generates a salt by acid-base reaction with the Lewis base component” upon heating. Then, a raw material supply step for forming a collection layer precursor and obtaining a “honeycomb substrate on which the collection layer precursor is formed”, and an obtained “honeycomb substrate on which the collection layer precursor is formed” By subjecting the Lewis base component and the Lewis acid component in the bond portion forming raw material to an acid-base reaction by heat treatment, the aggregate particles and the aggregate are joined by a bond portion containing a salt generated by the acid-base reaction. Particles and partition walls were fixed A method and a heat treatment step of forming a collector layer.
本実施形態のハニカム構造体の製造方法によれば、捕集層30中に結合部32が形成されるため、この結合部32が骨材粒子21どうしを固着するとともに骨材粒子21と隔壁12とを固着し、結果として隔壁12に強固に固着した捕集層30を形成することができる。
According to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present embodiment, since the
そして、本実施形態のハニカム構造体の製造方法では、ルイス塩基成分と、結合部形成原料22として「ルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質」と、を用いる。このような物質を反応物として用いることにより、比較的低温、例えば、700〜1000℃でも、酸塩基反応が進行し、生成物として反応物よりも融点が高い塩が生成される。結合部32は、このような塩を含有することにより、骨材粒子21どうし及び骨材粒子21と隔壁12とを強固に固着することができる。
And in the manufacturing method of the honeycomb structure of the present embodiment, the Lewis base component and “a substance capable of generating a Lewis acid component that generates a salt by reacting with the Lewis base component by acid-base reaction” as the bonding portion forming
セラミックスからなる骨材粒子と、ルイス塩基成分と、加熱されることにより「上記ルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分」を生じ得る結合部形成原料とを含む捕集層形成原料における、上記ルイス塩基成分としては、結合部形成原料が生成するルイス酸成分と酸塩基反応して塩を生成するものであれば特に制限はないが、例えば、マグネシア、アルミナなどを挙げることができる。 A collection layer comprising aggregate particles made of ceramics, a Lewis base component, and a bond forming raw material that can generate a “Lewis acid component that generates a salt by acid-base reaction with the Lewis base component” by heating. The Lewis base component in the forming raw material is not particularly limited as long as it forms a salt by an acid-base reaction with the Lewis acid component generated by the bond forming raw material, and examples thereof include magnesia and alumina. Can do.
第一の発明のハニカム構造体の製造方法においては、原料供給工程において、捕集層形成原料として、「ルイス塩基成分を含むセラミックスからなる骨材粒子」と、[「上記骨材粒子を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分」を、加熱されることにより生じ得る結合部形成原料]と、を含むものを用い、熱処理工程において、骨材粒子中のルイス塩基成分と、結合部形成原料中のルイス酸成分とを酸塩基反応させることが好ましい。このように、ルイス塩基成分を別途添加することなく、「ルイス塩基成分を含むセラミックスからなる骨材粒子」を用いることにより、より強固な固着状態の捕集層が得られるという利点がある。ルイス塩基成分を更に添加する手間が掛からないという利点がある。 In the method for manufacturing a honeycomb structured body according to the first aspect of the present invention, in the raw material supplying step, as the collection layer forming raw material, “aggregate particles made of ceramics containing a Lewis base component” and “ In the heat treatment step, in the aggregate particles, a material that includes a Lewis acid component that reacts with a Lewis base component in ceramics to form a salt by reacting with an acid base to generate a salt ” It is preferable to carry out an acid-base reaction between this Lewis base component and the Lewis acid component in the bond forming raw material. Thus, there is an advantage that a more firmly fixed collection layer can be obtained by using “aggregate particles made of ceramics containing a Lewis base component” without adding a Lewis base component separately. There is an advantage that it does not take time to add a Lewis base component.
本発明(第一の発明)のハニカム構造体の製造方法の一実施形態を図1〜図3Bを参照しながら説明する。図1は、第一の発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態において用いられるハニカム基材を模式的に示す断面図である。図2Aは、第一の発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態の原料供給工程において、捕集層前駆体を形成した後の状態を模式的に示す断面図である。図2Bは、図2A中のP2部の拡大図である。図3Aは、第一の発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態において製造されるハニカム構造体10cを模式的に示す断面図である。図3Bは、図3A中のP3部の拡大図である。なお、図1〜図3Bの断面図は、ハニカム構造体1(図4A参照)のセル11の延長方向に平行な断面を示す図である。なお、図3A及び図4C中、隔壁12の表面にのみ捕集層20を描いているが、ハニカム構造体の機能上、隔壁の表面以外に、目封止部の内側(目封止部のセル側の面)に形成されていてもよい。
One embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention (first invention) will be described with reference to FIGS. 1 to 3B. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a honeycomb substrate used in an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the first invention. FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing a state after the collection layer precursor is formed in the raw material supply step of the embodiment of the manufacturing method of the honeycomb structure of the first invention. Figure 2B is an enlarged view of P 2 parts in Figure 2A. FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing a
本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、図1〜図3Bに示すように、多孔質の隔壁12によって排ガスの流路となる複数のセル11が区画形成され、且つ、所定のセル11bの排ガス流入側の開口端部(一方の開口端部)と残余のセル11aの排ガス流出側の開口端部(一方の開口端部)とが目封止されたハニカム基材(目封止ハニカム基材10a)(図1参照)の、残余のセル11aを区画形成する隔壁12の残余のセル11a側の表面に、ルイス塩基成分を含むセラミックスからなる骨材粒子21と、「骨材粒子21を構成するセラミックス中の前記ルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分」を、加熱されることにより生じ得る結合部形成原料22と、を含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体20を形成し、捕集層前駆体20が形成されたハニカム基材(捕集層前駆体形成ハニカム基材10b)を得る原料供給工程(図2A、図2B参照)と、捕集層前駆体形成ハニカム基材10bを熱処理することにより、前記骨材粒子21中の前記ルイス塩基成分と、前記結合部形成原料22中の前記ルイス酸成分とを酸塩基反応させて、前記酸塩基反応により生成した塩を含有する結合部32によって前記骨材粒子21どうし及び骨材粒子21と隔壁12とが固着された捕集層30を形成する(捕集層30を形成して、捕集層30が形成されたハニカム構造体10cを得る)熱処理工程(図3A、図3B参照)とを備える方法である。このようにして、隔壁12の表面に捕集層30が形成されたハニカム構造体10cを製造することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3B, a plurality of
第一の発明のハニカム構造体の製造方法においては、結合部形成原料から生成したルイス酸成分と、ルイス塩基成分とが酸塩基反応したときに、酸塩基反応により骨材粒子より融点が高い塩を生成し得る物質を用いることが好ましい。具体的には、本実施形態においては、結合部形成原料22として、「骨材粒子21を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して融点が骨材粒子21の融点よりも高い塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質」を用いることが好ましい。結合部形成原料22として、「骨材粒子21を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して融点が骨材粒子21の融点よりも高い塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質」を用いた場合、高温条件下でも捕集層30が破損したり剥離したりすることがなく、耐熱性に優れた捕集層を形成することができる。なお、ここでいう「高温条件」とは、セラミックスからなる骨材粒子の融点、即ち、セラミックスの融点を超えない範囲で、高い温度のことである。
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the first aspect of the present invention, when the Lewis acid component generated from the bond forming raw material and the Lewis base component undergo an acid-base reaction, the salt having a melting point higher than that of the aggregate particles by the acid-base reaction. It is preferable to use a substance capable of producing. Specifically, in the present embodiment, as the bonding portion forming
なお、本明細書中、「塩」とは、ルイスの定義におけるルイス酸とルイス塩基との酸塩基反応により生成する塩(えん)のことである。 In the present specification, “salt” refers to a salt produced by an acid-base reaction between a Lewis acid and a Lewis base in the definition of Lewis.
また、本明細書中、「結合部」とは、捕集層の内部において骨材粒子どうしを結合し、更に捕集層中の骨材粒子とハニカム基材の隔壁とを結合する架橋部分のことである。捕集層は、これらの結合により、骨材粒子どうし、及び骨材粒子と隔壁との間を固着し、捕集層としての耐剥離性や耐熱性を発現するものである。 In the present specification, the “bonding portion” refers to a bridging portion that bonds the aggregate particles in the collection layer and further bonds the aggregate particles in the collection layer and the partition walls of the honeycomb substrate. That is. The collection layer adheres the aggregate particles and between the aggregate particles and the partition walls by these bonds, and expresses peeling resistance and heat resistance as the collection layer.
以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について、順を追って説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the honeycomb structure of the present embodiment will be described in order.
[1−1]ハニカム基材の作製:
図1に示すように、目封止ハニカム基材10aは、多孔質の隔壁12によって排ガスの流路となる複数のセル11が区画形成され、所定のセル11bの排ガス流入側の開口端部と残余のセル11aの排ガス流出側の開口端部とを目封止する目封止部13a,13bを有するものである。
[1-1] Production of honeycomb substrate:
As shown in FIG. 1, the plugged
ハニカム基材は、例えば、セラミックス粒子、水の他、所望により有機バインダ(ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、メチルセルロース等)、造孔材(グラファイト、澱粉、合成樹脂等)、界面活性剤(エチレングリコール、脂肪酸石鹸等)等を混合し、混練することによって坏土とし、その坏土を所望の形状に成形し、乾燥することによって成形体を得、その成形体を焼成することによって得ることができる。なお、上述したハニカム基材用のセラミックス粒子としては、捕集層を形成するための骨材粒子よりも平均粒子径が大きな粒子を用いることが好ましい。 Honeycomb base materials include, for example, ceramic particles, water, organic binders (hydroxypropoxyl methylcellulose, methylcellulose, etc.), pore formers (graphite, starch, synthetic resins, etc.), surfactants (ethylene glycol, fatty acid soap) Etc.) are mixed and kneaded to form a clay, the clay is molded into a desired shape, dried to obtain a molded body, and the molded body can be fired. In addition, it is preferable to use particles having an average particle size larger than the aggregate particles for forming the collection layer as the ceramic particles for the honeycomb substrate described above.
ハニカム基材の原料としては、特に制限はなく、セラミックスを形成し得る原料を好適に用いることができ、強度、耐熱性、耐食性等の観点から、コージェライト化原料、珪素−炭化珪素複合材料、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、窒化珪素等を挙げることができる。これらの原料の中でも、後述するように、捕集層の骨材粒子として好ましいコージェライトと熱膨張係数等が等しいため、コージェライト化原料が特に好ましい。 The raw material for the honeycomb substrate is not particularly limited, and a raw material capable of forming ceramics can be suitably used. From the viewpoint of strength, heat resistance, corrosion resistance, etc., a cordierite forming raw material, a silicon-silicon carbide composite material, Alumina, mullite, aluminum titanate, silicon nitride and the like can be mentioned. Among these raw materials, cordierite-forming raw materials are particularly preferable because they have the same thermal expansion coefficient and the like as cordierite preferable as aggregate particles in the collection layer, as will be described later.
ハニカム基材は、例えば、以下のような作製方法を一例として挙げることができる。但し、ハニカム基材の作製方法は、以下の作製方法に限定されることはなく、例えば、従来公知のハニカム基材(ハニカム構造体)の製造方法に準じて行うことができる。 As the honeycomb base material, for example, the following manufacturing method can be given as an example. However, the manufacturing method of the honeycomb substrate is not limited to the following manufacturing method, and can be performed, for example, according to a conventionally known manufacturing method of a honeycomb substrate (honeycomb structure).
まず、ハニカム基材の原料として、例えば、コージェライト化原料に、水等の分散媒、及び造孔材を加えて、更に、有機バインダ及び分散剤を添加して混練することによって、可塑性の坏土を得る。次に、得られた坏土を、所定の金型を用いて押出成形し、所望形状のハニカム成形体を成形する。次に、得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させる。 First, as a raw material for the honeycomb substrate, for example, a cordierite-forming raw material is added with a dispersion medium such as water and a pore former, and further an organic binder and a dispersant are added and kneaded, whereby a plastic soot is obtained. Get the soil. Next, the obtained clay is extruded using a predetermined mold to form a honeycomb molded body having a desired shape. Next, the obtained honeycomb formed body is dried with a microwave dryer, and further completely dried with a hot air dryer.
次に、図1に示すように、所定のセル11bの一方の開口部を、目封止部を形成するためのスラリーによって目封止して目封止部13bを形成する。次いで、残余のセル11aの他方の開口部も同様に上記スラリーによって目封止して目封止部13aを形成する。その後、目封止部13a,13bを形成したハニカム成形体を焼成(仮焼き)する。
Next, as shown in FIG. 1, one opening portion of a
上記した仮焼きは、脱脂のために行われるものであって、例えば、酸化雰囲気において550℃で、3時間程度で行うものが挙げられるが、これに限られるものではなく、ハニカム成形体中の有機物(有機バインダ、分散剤、造孔材等)に応じて行われることが好ましい。一般に、有機バインダの燃焼温度は100〜300℃程度、造孔材の燃焼温度は200〜800℃程度であるので、仮焼温度は200〜1000℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、3〜100時間程度である。 The calcining described above is performed for degreasing and includes, for example, one performed in an oxidizing atmosphere at 550 ° C. for about 3 hours, but is not limited thereto, and is not limited to this. It is preferably carried out according to organic substances (organic binder, dispersant, pore former, etc.). Generally, the combustion temperature of the organic binder is about 100 to 300 ° C., and the combustion temperature of the pore former is about 200 to 800 ° C. Therefore, the calcining temperature may be about 200 to 1000 ° C. Although there is no restriction | limiting in particular as a calcination time, Usually, it is about 3 to 100 hours.
更に、焼成(本焼成)を行う。この「本焼成」とは、仮焼体中の成形原料を焼結させて所定の強度を確保するための操作を意味する。焼成条件(温度・時間)は、成形原料の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すればよい。例えば、焼成温度は一般的には、約1400℃〜1500℃前後程度であるが、これに限定されるものではない。 Further, firing (main firing) is performed. The “main firing” means an operation for sintering the forming raw material in the calcined body to ensure a predetermined strength. Since the firing conditions (temperature and time) vary depending on the type of molding raw material, appropriate conditions may be selected according to the type. For example, the firing temperature is generally about 1400 ° C. to about 1500 ° C., but is not limited thereto.
以上のようにして、ハニカム基材を作製することができる。なお、上記作製方法においては、セルの開口部を目封止する目封止部を形成した後に、仮焼き、及び本焼成を行ってハニカム基材を作製する例について説明しているが、目封止部は、ハニカム成形体の焼成を行った後に、別途形成してもよい(例えば、後述するように、捕集層を配設した後に形成したものでもよい)。なお、目封止部の形成方法については、特に制限なく従来公知の形成方法を用いることができ、例えば、所定のセルの一方の開口部にマスクを配設し、残余のセルの開口部に目封止スラリーを充填し、その後、残余のセルの他方の開口部にマスクを配設し、所定のセルの開口部に目封止スラリーを充填する方法を挙げることができる。 As described above, a honeycomb substrate can be manufactured. In the above manufacturing method, an example is described in which a honeycomb substrate is manufactured by performing calcining and main firing after forming a plugged portion that plugs an opening of a cell. The sealing portion may be formed separately after firing the honeycomb formed body (for example, it may be formed after disposing the collection layer as described later). The plugging portion can be formed by any known method without particular limitation. For example, a mask is provided in one opening of a predetermined cell, and the remaining cell opening is formed. A method of filling the plugging slurry, then disposing a mask in the other opening of the remaining cells, and filling the opening of a predetermined cell with the plugging slurry can be mentioned.
目封止部の原料としては、ハニカム基材の原料と同様の原料を用いると、ハニカム基材と焼成時の膨張率を同じにでき、耐久性の向上につながるため好ましい。 As the raw material for the plugging portion, it is preferable to use the same raw material as the raw material for the honeycomb base material because the expansion coefficient at the time of firing can be the same as that of the honeycomb base material, leading to improvement in durability.
なお、本発明のハニカム構造体の製造方法においては、図1に示す目封止ハニカム基材10aのように、目封止部13a,13bを有するものを用いることが好ましいが、目封止部を有さないハニカム基材を用いてもよい。
In the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is preferable to use a plugged
例えば、目封止部を有さないハニカム基材を用いて、原料供給工程を行って、捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を得た後、熱処理工程を行い、捕集層が配設されたハニカム構造体を得る。その後、所定のセルの排ガス流入側の開口端部(一方の開口部)と残余のセルの排ガス流出側の開口端部(他方の開口部)とを目封止して目封止部を形成することもできる。目封止部を形成するには、従来公知の方法を適宜採用することができる。具体的には、まず、ハニカム構造体の一方の端面に、所定のセルの開口部に対応する部分に孔が形成されたマスクを貼り付けるとともに、他方の端面に、残余のセルの開口部に対応する部分に孔が形成されたマスクを貼り付ける。次に、一方の端部及び他方の端部を順次目封止スラリーに浸漬させることにより、所定のセル及び残余のセルの開口端部に目封止スラリーを充填する。次に、従来公知の条件にて、乾燥、焼成を行う。このようにして所定の位置に目封止部を配設したハニカム構造体を得ることができる。 For example, using a honeycomb substrate that does not have a plugging portion, a raw material supply step is performed to obtain a honeycomb substrate on which a collection layer precursor is formed, and then a heat treatment step is performed, and the collection layer is An arranged honeycomb structure is obtained. Thereafter, the opening end (one opening) on the exhaust gas inflow side of a predetermined cell and the opening end (the other opening) on the exhaust gas outflow side of the remaining cells are plugged to form a plugging portion. You can also In order to form the plugged portion, a conventionally known method can be appropriately employed. Specifically, first, a mask having a hole formed in a portion corresponding to an opening of a predetermined cell is attached to one end face of the honeycomb structure, and the remaining cell opening is attached to the other end face. A mask with holes formed in the corresponding portions is attached. Next, one end portion and the other end portion are sequentially immersed in the plugging slurry, thereby filling the opening end portions of the predetermined cells and the remaining cells with the plugging slurry. Next, drying and baking are performed under conventionally known conditions. In this way, it is possible to obtain a honeycomb structure in which plugging portions are arranged at predetermined positions.
なお、原料供給工程において、目封止部を有さないハニカム基材を用いる際には、予めその両端面に上記マスクを貼り付けておくことが好ましい。捕集層を配設する必要のないセルの表面(例えば、図3Aに示す所定のセル11bの表面)に捕集層を配設することを回避し、捕集層形成原料を無用に使用することを防止することができるためである。
In the raw material supply step, when using a honeycomb substrate that does not have a plugging portion, it is preferable that the mask is attached to both end faces in advance. Avoiding the provision of the collection layer on the surface of the cell that does not require the collection layer (for example, the surface of the
また、上記作製方法においては、ハニカム基材が、一体的に押出成形(一体成形)される場合の例について説明しているが、例えば、複数本のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント接合体からなるハニカム基材を作製し、このハニカム基材を用いてもよい。 Further, in the above production method, an example in which the honeycomb substrate is integrally extruded (integrated) is described. For example, the honeycomb substrate is formed of a bonded honeycomb segment structure including a plurality of honeycomb segments. A substrate may be prepared and this honeycomb substrate may be used.
また、上記作製方法においては、ハニカム基材の原料として、コージェライト化原料を用いた場合の例について説明しているが、例えば、ハニカム基材をSi−SiC複合材料によって作製する場合には、SiC粉末及び金属Si粉末を80:20の質量割合で混合し、これにメチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を加えて混練して坏土を調製することができる。 Further, in the above production method, an example in which a cordierite forming raw material is used as the raw material for the honeycomb base material has been described. For example, when the honeycomb base material is made of a Si-SiC composite material, A SiC powder and a metal Si powder can be mixed at a mass ratio of 80:20, and methyl cellulose, hydroxypropoxyl methyl cellulose, a surfactant and water can be added and kneaded to prepare a clay.
[1−2]捕集層の作製:
次に、本実施形態のハニカム構造体の製造方法における捕集層を作製する方法について図2A〜図3Bを参照しながら説明する。本実施形態のハニカム構造体の製造方法における捕集層30を作製する方法は、図2A、図2Bに示すように、上述の作製方法で得られた目封止ハニカム基材10aの、残余のセル11aを区画形成する隔壁12の残余のセル11a側の表面に、ルイス塩基成分を含むセラミックスからなる骨材粒子21と、「骨材粒子21を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分」を、加熱により生じ得る結合部形成原料22と、を含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体20を形成し、捕集層前駆体20が形成されたハニカム基材(捕集層前駆体形成ハニカム基材10b)を得る原料供給工程と、図3A、図3Bに示すように、捕集層前駆体形成ハニカム基材10bを熱処理することにより、骨材粒子21中のルイス塩基成分と、結合部形成原料22中のルイス酸成分とを酸塩基反応させて、酸塩基反応により生成した塩を含有する結合部32によって骨材粒子21どうし及び骨材粒子21と隔壁12とが固着された捕集層30を形成する(捕集層30を形成して、捕集層30が形成されたハニカム構造体10cを得る)熱処理工程とを備える方法である。
[1-2] Preparation of collection layer:
Next, a method for producing a collection layer in the method for manufacturing a honeycomb structure of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 3B. As shown in FIGS. 2A and 2B, the method for producing the
即ち、本実施形態のハニカム構造体の製造方法における捕集層30を作製する方法は、結合部形成原料22として、「骨材粒子21を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質」を用い、熱処理により、骨材粒子21中のルイス塩基成分と、結合部形成原料22中のルイス酸成分と、を酸塩基反応させて、塩を含有する結合部32により固着された捕集層30を形成する方法である。
That is, the method for producing the
本実施形態のハニカム構造体の製造方法では、骨材粒子21と結合部形成原料22との間で酸塩基反応を進行させて、骨材粒子21を固着させる結合部32中に塩を生成させることで捕集層30を形成させる。具体的には、結合部形成原料22として、骨材粒子21を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質とを用いることにより、比較的低温、例えば、700〜1000℃でも、骨材粒子21どうし及び骨材粒子21と隔壁12とを強固に固着する結合部32を形成することができる。即ち、ルイス塩基成分とルイス酸成分との酸塩基反応は、比較的低温でも進行するため、従来のような高い温度条件を必要とせず、結合部32を形成することができる。また、酸塩基反応の一方の反応物であるルイス塩基成分は、骨材粒子21を構成するセラミックス中に存在するものとすることができる。その場合、骨材粒子21と結合部32との界面において酸塩基反応が特に良好に進行し、塩が生成するため、骨材粒子21と結合部32との結合(固着)がより強固なものとなる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, an acid-base reaction is caused to proceed between the
[1−2−1]原料供給工程:
捕集層を構成する骨材粒子の材質は、結合部形成原料中のルイス酸成分との酸塩基反応においてルイス塩基として反応するルイス塩基成分を含む材質であれば、特に制限はなく、例えば、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、カルシア及び窒化硼素のうちのいずれかであることが好ましい。また、これらの骨材粒子の材料の中でも、結合部形成原料に含有されるルイス塩基と酸塩基反応するもの、例えば、コージェライト、アルミナ、ムライト、カルシアが更に好ましく、コージェライト、アルミナ、ムライトが特に好ましい。このような結合部形成原料に含有されるルイス塩基と酸塩基反応するものは、より高融点の塩を生成することが可能となる。なお、ルイス塩基成分は、酸塩基反応においてルイス塩基として反応する成分(化合物)である。
[1-2-1] Raw material supply process:
The material of the aggregate particles constituting the collection layer is not particularly limited as long as it includes a Lewis base component that reacts as a Lewis base in an acid-base reaction with a Lewis acid component in the bond forming raw material. Cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, aluminum titanate, calcia, and boron nitride are preferable. Among these aggregate particles, those that undergo acid-base reaction with the Lewis base contained in the bond forming raw material, such as cordierite, alumina, mullite, and calcia are more preferred, and cordierite, alumina, and mullite are preferred. Particularly preferred. Those having an acid-base reaction with a Lewis base contained in such a bond forming raw material can produce a salt having a higher melting point. The Lewis base component is a component (compound) that reacts as a Lewis base in an acid-base reaction.
また、骨材粒子の平均粒子径は、ハニカム基材の隔壁の細孔よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質の捕集層を形成することができるものであれば、特に制限されず、平均粒子径が、0.5〜15μmの粒子を用いることが好ましく、1〜10μmの粒子を用いることが更に好ましく、2〜5μmの粒子を用いることが特に好ましい。骨材粒子の平均粒子径が0.5μm未満であると、骨材粒子がハニカム基材の細孔内に入り込み圧力損失特性を悪化させることがあり、一方、15μmを超えると、捕集層の細孔径が大きくなり捕集効率や圧力損失特性が悪化することがある。 The average particle diameter of the aggregate particles is not particularly limited as long as it can form a porous collection layer having pores having an average pore diameter smaller than the pores of the partition walls of the honeycomb substrate. However, it is preferable to use particles having an average particle diameter of 0.5 to 15 μm, more preferably 1 to 10 μm, and particularly preferably 2 to 5 μm. If the average particle diameter of the aggregate particles is less than 0.5 μm, the aggregate particles may enter the pores of the honeycomb substrate and deteriorate the pressure loss characteristics. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 15 μm, The pore size may increase, and the collection efficiency and pressure loss characteristics may deteriorate.
本実施形態において、結合部形成原料としては、後述する熱処理の際、「骨材粒子を構成するセラミックス中のルイス塩基成分と酸塩基反応して塩を生成するルイス酸成分を生じ得る物質」を用いる。即ち、結合部形成原料は、熱処理により(熱を加えられると)、ルイス酸成分を生じる物質である。このような結合部形成原料としては、リン酸化合物、硫酸化合物、硝酸化合物、炭酸化合物、塩素酸化合物、シュウ酸化合物、及びヨウ素酸化合物からなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、リン酸化合物、硫酸化合物、及び炭酸化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含有していることが更に好ましく、リン酸化合物、及び硫酸化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含有していることが特に好ましい。 In the present embodiment, as the bonding part forming raw material, a “substance that can generate a Lewis acid component that generates a salt by an acid-base reaction with a Lewis base component in ceramics constituting the aggregate particles” during the heat treatment described below. Use. That is, the bond forming raw material is a substance that generates a Lewis acid component by heat treatment (when heat is applied). Such a bond-forming material is preferably at least one selected from the group consisting of a phosphoric acid compound, a sulfuric acid compound, a nitric acid compound, a carbonic acid compound, a chloric acid compound, an oxalic acid compound, and an iodic acid compound. It is more preferable to contain at least one selected from the group consisting of a sulfuric acid compound and a carbonate compound, and it is particularly preferable to contain at least one selected from the group consisting of a phosphoric acid compound and a sulfuric acid compound. preferable.
結合部形成原料として、更に具体的には、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸水素ナトリウムが好ましく、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウムが更に好ましく、リン酸二水素アンモニウム、硫酸水素アンモニウムが特に好ましい。このような結合部形成原料を用いることによって、後述する熱処理の際、骨材粒子中のルイス塩基成分と、酸塩基反応することにより、より高融点の塩を生成することができる。なお、ルイス酸成分は、酸塩基反応においてルイス酸として反応する成分(化合物)である。 More specifically, the bond forming raw material is preferably ammonium dihydrogen phosphate, sodium hydrogen phosphate, ammonium hydrogen sulfate, or sodium hydrogen sulfate, more preferably ammonium dihydrogen phosphate, sodium hydrogen phosphate, or ammonium hydrogen sulfate. Particularly preferred are ammonium dihydrogen phosphate and ammonium hydrogen sulfate. By using such a bond forming raw material, a salt having a higher melting point can be generated by an acid-base reaction with a Lewis base component in the aggregate particles during the heat treatment described later. The Lewis acid component is a component (compound) that reacts as a Lewis acid in an acid-base reaction.
捕集層形成原料中、骨材粒子と結合部形成原料との配合比は、骨材粒子100質量部に対して、結合部形成原料15〜250質量部であることが好ましく、20〜100質量部であることが更に好ましい。骨材粒子と結合部形成原料との配合比を上述の数値範囲内とすることにより、酸塩基反応を効率良く進行させ、酸塩基反応により生成する塩の含有率が高い結合部を形成することができ、骨材粒子をより強固に固着させることができる。なお、骨材粒子100質量部に対して、結合部形成原料が50質量部未満であると、上記酸塩基反応の進行が不十分となり、結合部が形成され難くなることがある。即ち、捕集層が剥離し易くなることがある。一方、骨材粒子100質量部に対して、結合部形成原料が250質量部超であると、骨材粒子の間隙が結合部によって充填され、捕集層の細孔が閉塞してしまうことがある。即ち、捕集層の気孔率が小さくなってしまうことがある。 In the collection layer forming raw material, the blending ratio of the aggregate particles and the joint forming raw material is preferably 15 to 250 parts by weight of the joint forming raw material with respect to 100 parts by weight of the aggregate particles. More preferably, it is part. By making the blending ratio of the aggregate particles and the bond forming raw material within the above-mentioned numerical range, the acid-base reaction is efficiently advanced, and a bond having a high content of salt generated by the acid-base reaction is formed. And aggregate particles can be more firmly fixed. In addition, when the bonding part forming raw material is less than 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aggregate particles, the progress of the acid-base reaction may be insufficient, and it may be difficult to form the bonding part. That is, the collection layer may be easily peeled off. On the other hand, if the bonding part forming raw material is more than 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the aggregate particles, the gaps of the aggregate particles are filled with the coupling parts, and the pores of the collection layer are blocked. is there. That is, the porosity of the collection layer may be reduced.
捕集層を作製する方法における原料供給工程において、捕集層形成原料を塗布する方法としては、特に制限はなく、例えば、気流法、スラリー法等の従来公知の方法を適宜用いることができる。本実施形態においては、薄く均一な捕集層前駆体を形成することができ、水溶性の結合部形成原料でも使用することができるため、気流法が特に好ましい。 In the raw material supply step in the method for producing the collection layer, the method for applying the collection layer forming raw material is not particularly limited, and conventionally known methods such as an air flow method and a slurry method can be appropriately used. In the present embodiment, the airflow method is particularly preferable because a thin and uniform collection layer precursor can be formed, and even a water-soluble bond forming material can be used.
ここで、気流法とは、所定のセルの排ガス流入側の開口端部と残余のセルの排ガス流出側の開口端部とが目封止されたハニカム基材の排ガス流入側の端面側から捕集層形成原料を気流を介して搬送して、排ガス流入側の端面側が開口した残余のセルの開口部から捕集層形成原料を流入させ、残余のセル内の隔壁の表面に捕集層形成原料を付着させる方法である。 Here, the air flow method refers to capturing from the end surface side of the exhaust gas inflow side of the honeycomb substrate in which the opening end portion on the exhaust gas inflow side of a predetermined cell and the opening end portion on the exhaust gas outflow side of the remaining cells are plugged. Condensation layer forming raw material is conveyed through an air flow, and the collection layer forming raw material is introduced from the opening of the remaining cell where the end surface on the exhaust gas inflow side is opened, and the collecting layer is formed on the surface of the partition wall in the remaining cell. This is a method of attaching a raw material.
また、スラリー法とは、ハニカム基材の一方の端面側から骨材粒子及び結合部形成原料を含有するスラリーを圧入して隔壁表面にスラリーを付着させ、その後、スラリーを排出し、隔壁表面に残存するスラリーを乾燥させることにより製膜する方法である。スラリーの分散媒としては、特に制限はなく、例えば、水等を用いることができ、これらの中でも水が好ましい。 In addition, the slurry method is a method in which a slurry containing aggregate particles and a bonding portion forming raw material is press-fitted from one end face side of a honeycomb substrate to adhere the slurry to the partition wall surface, and then the slurry is discharged to the partition wall surface. In this method, the remaining slurry is dried to form a film. There is no restriction | limiting in particular as a dispersion medium of a slurry, For example, water etc. can be used and water is preferable among these.
[1−2−2]熱処理工程:
捕集層を作製する方法における熱処理工程は、上述の原料供給工程において捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を、例えば、700〜1000℃で熱処理することにより、骨材粒子中のルイス塩基成分と結合部形成原料中のルイス酸成分との酸塩基反応が進行し、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とが結合部により固着された捕集層を形成する工程である。
[1-2-2] Heat treatment step:
In the heat treatment step in the method for producing the collection layer, the honeycomb substrate on which the collection layer precursor is formed in the above-described raw material supply step is heat treated at, for example, 700 to 1000 ° C. In this step, an acid-base reaction between the base component and the Lewis acid component in the bond forming raw material proceeds to form a collection layer in which the aggregate particles and the aggregate particles and the partition walls are fixed by the bond.
熱処理工程において、ルイス塩基成分と、結合部形成原料中のルイス酸成分とが酸塩基反応し、この反応生成物である塩が結合部に含有されることにより、骨材粒子どうし、及び骨材粒子とハニカム基材の隔壁とが強固に結合される。そして、この結合部に含有される塩の融点が、骨材粒子の融点よりも高い場合、高温条件下においても結合部が融解、又は軟化することがないため、高温にさらされることにより破損したり、隔壁から剥離したりすることがなく、耐熱性にも優れた捕集層を形成することができる。熱処理工程においては、結合部形成原料からルイス酸成分が生じるとともに、結合部形成原料から生じたルイス酸成分と骨材粒子中のルイス塩基成分とが酸塩基反応を起こす。なお、熱処理工程においては、設定温度によって、酸塩基反応が完結する(即ち、リン酸二水素アンモニウムの全てがリン酸アルミニウムになる)場合、酸塩基反応が完結せずに、リン酸二水素アンモニウムの一部が未反応で残っている(即ち、リン酸アルミニウムとリン酸二水素アンモニウムが共存している)場合が生じ得る。本発明においては、酸塩基反応が完結してもよいし、完結しなくてもよいが、酸塩基反応が完結するように温度を設定することが好ましい。 In the heat treatment step, the Lewis base component and the Lewis acid component in the bond portion forming raw material undergo an acid-base reaction, and a salt as a reaction product is contained in the bond portion. The particles and the partition walls of the honeycomb substrate are firmly bonded. If the melting point of the salt contained in the joint is higher than the melting point of the aggregate particles, the joint does not melt or soften even under high temperature conditions. In addition, the trapping layer having excellent heat resistance can be formed without being peeled off from the partition walls. In the heat treatment step, a Lewis acid component is generated from the bond forming raw material, and an acid-base reaction occurs between the Lewis acid component generated from the bond forming raw material and the Lewis base component in the aggregate particles. In the heat treatment step, when the acid-base reaction is completed depending on the set temperature (that is, when all of the ammonium dihydrogen phosphate is converted to aluminum phosphate), the acid-base reaction is not completed, and the ammonium dihydrogen phosphate. May be left unreacted (ie, aluminum phosphate and ammonium dihydrogen phosphate coexist). In the present invention, the acid-base reaction may or may not be completed, but it is preferable to set the temperature so that the acid-base reaction is completed.
熱処理工程における熱処理温度としては、700〜1000℃であることが好ましく、800〜1000℃であることが更に好ましく、900〜1000℃であることが特に好ましい。熱処理温度が700℃未満であると、骨材粒子中のルイス塩基成分と結合部形成原料中のルイス酸成分とが十分に反応することができず、骨材粒子どうしを強固に結合することができない場合がある。一方、熱処理温度が1000℃超であると、形成される結合部やハニカム基材自体が溶融し、捕集層の細孔が閉塞してしまう場合がある。 The heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 700 to 1000 ° C, more preferably 800 to 1000 ° C, and particularly preferably 900 to 1000 ° C. If the heat treatment temperature is less than 700 ° C., the Lewis base component in the aggregate particles and the Lewis acid component in the bond forming raw material cannot sufficiently react, and the aggregate particles can be firmly bonded together. There are cases where it is impossible. On the other hand, when the heat treatment temperature is higher than 1000 ° C., the formed bonded portion and the honeycomb substrate itself may be melted and the pores of the collection layer may be blocked.
また、熱処理に掛ける時間は、特に制限はないが、0.5〜72時間掛けて熱処理することが好ましく、1〜48時間掛けて熱処理することが更に好ましく、3〜24時間掛けて熱処理することが特に好ましい。熱処理時間が0.5時間未満であると、酸塩基反応が十分に進行しないことがある。一方、熱処理時間が72時間超であると、更なる酸塩基反応が進みにくく、熱処理におけるエネルギーコストが増大する傾向がある。 The time for the heat treatment is not particularly limited, but the heat treatment is preferably 0.5 to 72 hours, more preferably 1 to 48 hours, and more preferably 3 to 24 hours. Is particularly preferred. If the heat treatment time is less than 0.5 hours, the acid-base reaction may not sufficiently proceed. On the other hand, if the heat treatment time exceeds 72 hours, further acid-base reaction is difficult to proceed, and the energy cost in the heat treatment tends to increase.
[2]ハニカム構造体(1):
本発明(第一の発明)のハニカム構造体の製造方法の一実施形態において製造されるハニカム構造体1(10c)について、図4A〜図4Cを参照しながら説明する。ここで、図4Aは、本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態において製造されるハニカム構造体1の斜視図であり、図4Bは、図4Aに示すハニカム構造体1の一方の端面を模式的に示す平面図であり、図4Cは、図4B中のA−A’断面を模式的に示す断面図である。
[2] Honeycomb structure (1):
A honeycomb structure 1 (10c) manufactured in an embodiment of the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention (first invention) will be described with reference to FIGS. 4A to 4C. Here, FIG. 4A is a perspective view of the
図4A〜図4Cに示すように、本実施形態において製造されるハニカム構造体1は、排ガスの流路となる一方の端部15aから他方の端部15bまで延びる複数のセル11を区画形成する多孔質の隔壁12、及び、所定のセル11bの排ガス流入側の開口端部(一方の開口端部)と残余のセル11aの排ガス流出側の開口端部(他方の開口端部)とを目封止する目封止部13a,13bを有するハニカム基材(目封止ハニカム基材10a(図1参照))と、流入側の開口端部が開口した流入セル(残余のセル)11aを区画形成する側の隔壁12の表面に膜状に配設された、隔壁12の平均細孔径よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質の捕集層30と、を備えたハニカム構造体である。ハニカム基材は外周に外周壁14が形成されている。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the
本実施形態において製造されるハニカム構造体は、このように構成されることにより、排ガス中の粒子状物質の捕集を良好に行うことができるものである。即ち、ハニカム基材を構成する隔壁の表面に、隔壁の細孔よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質の捕集層が配設されているため、排ガス中の粒子状物質の隔壁の細孔内への侵入を有効に防止することができる。 The honeycomb structure manufactured in the present embodiment is configured as described above, so that the particulate matter in the exhaust gas can be collected well. That is, since a porous collection layer having pores having an average pore diameter smaller than the pores of the partition walls is disposed on the surfaces of the partition walls constituting the honeycomb substrate, the partition walls of the particulate matter in the exhaust gas are disposed. Intrusion into the pores can be effectively prevented.
そして、本実施形態において製造されるハニカム構造体の捕集層は、セラミックスからなる骨材粒子と、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とを結合する結合部と、を有するものである。 And the collection layer of the honeycomb structure manufactured in this embodiment has the aggregate particle | grains which consist of ceramics, and the coupling | bond part which couple | bonds aggregate particle | grains and aggregate particle | grains and a partition.
また、上記結合部には、骨材粒子のルイス塩基成分と、結合部形成原料中のルイス酸成分とを酸塩基反応させて生成される塩が含まれており、上記塩の融点が骨材粒子の融点よりも高いものであることが好ましい。本実施形態において製造されるハニカム構造体は、このような構成を有することにより、比較的低温で形成されたにも関わらず、骨材粒子どうしが強固に固着されているため、排ガス中の粒子状物質を効率良く除去することができると共に、高温条件下においても、捕集層が欠損、剥離等することがないという効果を奏するものである。 Further, the bond part contains a salt produced by an acid-base reaction between the Lewis base component of the aggregate particles and the Lewis acid component in the bond part forming raw material, and the melting point of the salt is the aggregate. It is preferably higher than the melting point of the particles. Since the honeycomb structure manufactured in the present embodiment has such a configuration, the aggregate particles are firmly fixed to each other even though the honeycomb structure is formed at a relatively low temperature. The particulate matter can be efficiently removed, and the trapping layer is not damaged or peeled off even under high temperature conditions.
[2−1]ハニカム基材:
本実施形態において製造されるハニカム構造体を構成するハニカム基材は、上述したように、目封止部が配設されたものであってもよいし、目封止部が配設されないものであってもよい。ハニカム基材は、図4A〜図4Cに示すように、排ガスの流路となる一方の端部15aから他方の端部15bまで延びる複数のセル11を区画形成する多孔質の隔壁12を有するものである。なお、本実施形態において製造されるハニカム構造体1は、所定のセル11bと残余のセル11aとが交互に隣接して配設され、目封止部13a,13bが、図4A〜図4Cに示すように、所定のセル11bの排ガス流入側の開口端部と残余のセル11aの排ガス流出側の開口端部とを交互に目封止するものであっても良い。即ち、目封止ハニカム基材10aの一方の端面におけるセルの開口部が市松模様状に目封止されたものであっても良い。
[2-1] Honeycomb substrate:
As described above, the honeycomb base material constituting the honeycomb structure manufactured in the present embodiment may be provided with a plugged portion or may not be provided with a plugged portion. There may be. As shown in FIGS. 4A to 4C, the honeycomb substrate has
ハニカム基材の全体形状については特に制限はなく、例えば、図4Aに示されるような円筒状の他、楕円形状、四角柱状、三角柱状等の形状を挙げることができる。このようなハニカム基材は、従来公知のハニカム構造体に用いられるハニカム基材を好適に用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular about the whole shape of a honeycomb base material, For example, shapes, such as elliptical shape, quadratic prism shape, triangular prism shape other than cylindrical shape as shown to FIG. 4A, can be mentioned. As such a honeycomb substrate, a honeycomb substrate used in a conventionally known honeycomb structure can be preferably used.
また、ハニカム基材に形成されたセルの形状(セルの貫通方向に対して垂直な断面におけるセル形状)としては、例えば、図4Bに示されるような四角形セルの他、六角形セル、八角セル、三角形セル等の形状を挙げることができる。但し、ハニカム基材に形成されたセルの形状としては、このような形状に限られるものではなく、公知のセルの形状を広く包含することができる。 In addition, as the shape of the cells formed on the honeycomb substrate (cell shape in a cross section perpendicular to the cell penetration direction), for example, a rectangular cell as shown in FIG. 4B, a hexagonal cell, an octagonal cell, etc. And a shape such as a triangular cell. However, the shape of the cells formed on the honeycomb substrate is not limited to such a shape, and can widely include known cell shapes.
また、ハニカム基材においては、異なるセル形状を組み合わせることもできる。隣接するセルの片側のセルを八角形とし、もう片側を四角形にすることで、片側セル(即ち、八角形セル)をもう片側セル(即ち、四角形セル)に比べ大きくすることができる。特に、アッシュの発生量が多いエンジンに用いられる場合には、ガス流入側のセル(流入セル)を大きくすることで、アッシュ堆積時の圧損上昇を抑制することができる。 In the honeycomb substrate, different cell shapes can be combined. By making the cell on one side of adjacent cells octagonal and making the other side square, the one side cell (that is, octagonal cell) can be made larger than the other side cell (that is, square cell). In particular, when used in an engine having a large amount of ash generated, an increase in pressure loss during ash deposition can be suppressed by increasing the cell (inflow cell) on the gas inflow side.
ハニカム基材のセル密度も特に制限はないが、本実施形態のようなハニカム構造体として用いる場合には、0.9〜233セル/cm2の範囲であることが好ましく、15.5〜62.0セル/cm2の範囲であることが更に好ましく、23.3〜45.0セル/cm2の範囲であることが特に好ましい。このような範囲とすることによって、流入セルに粒子状物質を溜める領域を良好に確保することができる。 The cell density of the honeycomb substrate is not particularly limited, but when used as a honeycomb structure as in the present embodiment, it is preferably in the range of 0.9 to 233 cells / cm 2 , and 15.5 to 62. more preferably in the range of 2.0 cells / cm 2, particularly preferably in the range of 23.3 to 45.0 cells / cm 2. By setting it as such a range, the area | region which accumulates a particulate matter in an inflow cell can be ensured favorably.
ハニカム基材を構成する隔壁の厚さは、20〜2000μmの範囲であることが好ましく、強度と圧損のバランスから、100〜635μmの範囲であることが更に好ましく、200〜500μmの範囲であることが特に好ましい。 The thickness of the partition walls constituting the honeycomb substrate is preferably in the range of 20 to 2000 μm, more preferably in the range of 100 to 635 μm, and in the range of 200 to 500 μm from the balance between strength and pressure loss. Is particularly preferred.
ハニカム基材の材質については特に制限はないが、セラミックスを好適に用いることができ、強度、耐熱性、耐食性等の観点から、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、窒化珪素、及び炭化珪素を骨材とし金属珪素を結合部形成原料として形成された珪素−炭化珪素系複合材料のうちのいずれかであることが好ましい。これらの材質の中でも、後述するように、捕集層の骨材粒子として好ましいコージェライトと熱膨張係数等が等しいため、コージェライトが特に好ましい。 There is no particular limitation on the material of the honeycomb substrate, but ceramics can be suitably used. From the viewpoint of strength, heat resistance, corrosion resistance, etc., cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, aluminum titanate, silicon nitride, and It is preferably one of silicon-silicon carbide based composite materials formed using silicon carbide as an aggregate and metal silicon as a bond forming material. Among these materials, cordierite is particularly preferable because it has the same thermal expansion coefficient as cordierite preferable as aggregate particles in the collection layer, as will be described later.
なお、本実施形態において製造されるハニカム構造体に用いられる目封止部は、従来の目封止ハニカム構造体(目封止部を有するハニカム構造体)に配設される目封止部と同様に構成されたものを用いることができる。 The plugged portions used in the honeycomb structure manufactured in the present embodiment are plugged portions disposed in a conventional plugged honeycomb structure (honeycomb structure having a plugged portion). Those similarly configured can be used.
ハニカム基材を構成する隔壁の細孔の平均細孔径としては、隔壁の細孔の平均細孔径が大きいと、捕集層の形成が難しく、一方、平均細孔径が小さいと、例えば、ハニカム構造体に捕集した粒子状物質を除去するための触媒(例えば、酸化触媒)を担持する際に、上記した触媒の担持が困難となる。このため、隔壁の細孔の平均細孔径としては、0.3〜150μmであることが好ましく、1〜60μmであることが更に好ましく、3〜30μmであることが特に好ましい。 As the average pore diameter of the pores of the partition walls constituting the honeycomb substrate, if the average pore diameter of the partition wall pores is large, it is difficult to form a trapping layer, whereas if the average pore diameter is small, for example, a honeycomb structure When supporting a catalyst (for example, an oxidation catalyst) for removing particulate matter collected in the body, it becomes difficult to support the catalyst. For this reason, the average pore diameter of the pores of the partition walls is preferably 0.3 to 150 μm, more preferably 1 to 60 μm, and particularly preferably 3 to 30 μm.
また、隔壁の気孔率は、30〜70%であることが好ましく、35〜60%であることが更に好ましい。隔壁の気孔率が30%未満であると、圧力損失が大きくなることがある。また、気孔率が70%を超えると、隔壁の強度が不足するために好ましくない。上記隔壁の気孔率は、捕集層を除く、ハニカム基材の隔壁本来の気孔率を示す。なお、本発明において、ハニカム基材を構成する隔壁(捕集層を形成する前)の「平均細孔径」、「気孔率」というときには、水銀圧入法により測定した平均細孔径、気孔率を意味するものとする。 Further, the porosity of the partition walls is preferably 30 to 70%, more preferably 35 to 60%. When the porosity of the partition wall is less than 30%, the pressure loss may increase. Moreover, when the porosity exceeds 70%, the strength of the partition walls is insufficient, which is not preferable. The porosity of the partition walls indicates the original porosity of the partition walls of the honeycomb substrate excluding the trapping layer. In the present invention, “average pore diameter” and “porosity” of the partition walls (before forming the trapping layer) constituting the honeycomb substrate mean the average pore diameter and porosity measured by the mercury intrusion method. It shall be.
[2−2]捕集層:
本実施形態において製造されるハニカム構造体は、排ガス流入側の開口端部が開口した流入セルを区画形成する側の隔壁の表面に膜状に配設された、隔壁の細孔よりも平均細孔径が小さい細孔を有する多孔質の捕集層を備えるものである。そして、本実施形態において製造されるハニカム構造体の捕集層は、セラミックスからなる骨材粒子と、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とを結合する結合部と、を有するものである。
[2-2] Collection layer:
The honeycomb structure manufactured in the present embodiment has an average finer than the pores of the partition walls arranged in the form of a film on the surface of the partition walls on the side that forms the inflow cells where the open ends on the exhaust gas inflow side are open. A porous collection layer having pores with small pore diameters is provided. And the collection layer of the honeycomb structure manufactured in this embodiment has the aggregate particle | grains which consist of ceramics, and the coupling | bond part which couple | bonds aggregate particle | grains and aggregate particle | grains and a partition.
捕集層は複層(即ち、二層以上の捕集層が積層された層)としてもよい。また、捕集層の細孔径又は粒子径は傾斜していてもよい。その場合、細孔径又は粒子径は、その表面に近い程小さい方が、隔壁の細孔内へのPM堆積を防止することができる上、圧損上昇も少なくすることができるため好ましい。 The collection layer may be a multilayer (that is, a layer in which two or more collection layers are stacked). Moreover, the pore diameter or particle diameter of the collection layer may be inclined. In that case, it is preferable that the pore diameter or particle diameter is smaller as it is closer to the surface because PM deposition in the pores of the partition walls can be prevented and an increase in pressure loss can be reduced.
また、隔壁の細孔の平均細孔径と捕集層の細孔の平均細孔径とを比較した場合、捕集層の細孔の平均細孔径は、隔壁の細孔の平均細孔径の1/1000〜9/10倍であることが好ましく、隔壁の細孔の平均細孔径の1/100〜1/2倍であることが更に好ましく、1/20〜1/5倍であることが特に好ましい。捕集層の細孔の平均細孔径が、隔壁の細孔の平均細孔径の1/1000倍未満であると、捕集層等の細孔が小さすぎてハニカム構造体の圧損が大きくなることがある。一方、捕集層等の平均細孔径が、隔壁の細孔の平均細孔径の9/10倍を超えると、捕集層の細孔が大きすぎて、隔壁の細孔との実質的な差異が無くなり、捕集層の細孔内に粒子状物質が侵入し、圧損が増大してしまうことがある。 Further, when the average pore diameter of the pores of the partition wall and the average pore diameter of the pores of the collection layer are compared, the average pore diameter of the pores of the collection layer is 1 / (average pore diameter of the partition wall pores). It is preferably 1000 to 9/10 times, more preferably 1/100 to 1/2 times the average pore diameter of the pores of the partition walls, and particularly preferably 1/20 to 1/5 times. . When the average pore size of the pores of the collection layer is less than 1/1000 times the average pore size of the pores of the partition walls, the pores of the collection layer and the like are too small and the pressure loss of the honeycomb structure increases. There is. On the other hand, if the average pore diameter of the collection layer or the like exceeds 9/10 times the average pore diameter of the pores of the partition walls, the pores of the collection layer are too large and are substantially different from the pores of the partition walls. May disappear, and particulate matter may enter the pores of the collection layer, increasing pressure loss.
本実施形態において製造されるハニカム構造体における捕集層の細孔の平均細孔径は、0.1〜30μmであることが好ましく、0.1〜15μmであることがより好ましく、0.9〜11μmであることが更により好ましく、1.5〜6μmであることが特に好ましい。このように構成することによって、捕集層による圧損の上昇を有効に抑制しつつ、捕集層の表面上にて粒子状物質を良好に捕集(即ち、ケーキ層状に捕集)することができる。平均細孔径が0.1μm未満であると、ガス透過性が小さくなり細孔の透過抵抗が急上昇しやすくなるため好ましくなく、30μmより大きいと捕集性能が低下し、PMエミッションが欧州規制のユーロ5規制値をオーバーし易くなり好ましくない。 The average pore diameter of the pores of the collection layer in the honeycomb structure manufactured in the present embodiment is preferably 0.1 to 30 μm, more preferably 0.1 to 15 μm, and 0.9 to It is still more preferable that it is 11 micrometers, and it is especially preferable that it is 1.5-6 micrometers. By configuring in this way, it is possible to effectively collect particulate matter on the surface of the collection layer (that is, collect in a cake layer) while effectively suppressing an increase in pressure loss due to the collection layer. it can. If the average pore diameter is less than 0.1 μm, the gas permeability becomes small and the permeation resistance of the pores tends to increase rapidly, which is not preferable. If it is larger than 30 μm, the collection performance decreases, and the PM emission is a European regulation Euro. 5 It is not preferable because the regulation value is easily exceeded.
本実施形態のハニカム構造体の捕集層の細孔の平均細孔径は、ハニカム構造体の隔壁断面のSEM(走査型電子顕微鏡)による画像から、以下の方法によって測定された値とする。まず、ハニカム構造体の隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨し、倍率1000倍の視野にてSEM(走査型電子顕微鏡)観察を行い、その断面の画像(SEM画像)を得る。このSEM画像は、1ピクセルが、縦0.261μm×横0.261μmの画像とする。次に、得られたSEM画像を二値化処理する。二値化処理により、上記SEM画像が、撮像された骨材粒子の実体部分と、各骨材粒子相互間の空隙とに分離される。二値化処理は、1ピクセルを最小単位として行われる。 The average pore diameter of the pores of the trapping layer of the honeycomb structure of the present embodiment is a value measured by the following method from an image obtained by SEM (scanning electron microscope) of the partition wall cross section of the honeycomb structure. First, a desired region of a cross section perpendicular to the axial direction of the partition walls of the honeycomb structure is resin-filled and polished, and observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 1000 times, and an image of the cross section (SEM image) ) This SEM image is an image in which one pixel is 0.261 μm long × 0.261 μm wide. Next, the obtained SEM image is binarized. By the binarization process, the SEM image is separated into the actual part of the captured aggregate particles and the gaps between the aggregate particles. The binarization process is performed with 1 pixel as a minimum unit.
次に、この二値化処理した画像において、骨材粒子の空隙隙間として認識された領域(以下、「空隙領域」ということがある)に、空隙領域内に納まる大きさの「円」を、直径が大きな円から、順次、各円が重ならないように描く。具体的には、まず、上記空隙領域に、最も直径が大きな円(以下、「内接円」ともいう)を描く。次に、この内接円が描かれている領域を、「空隙領域」から除く。このようにして得られた「内接円が描かれた領域が除かれた空隙領域」に、再度、この状態で最も直径が大きな内接円を描き、その後、この内接円(2回目の内接円)が描かれた領域を、更に「空隙領域」から除く。以下、「空隙領域(具体的には、各内接円が描かれた領域が除かれた空隙領域)」に、内接円を描くことができなくなるまで上記方法に従い内接円を描く。即ち、画像の最小単位である1ピクセルまで、空隙領域に内接円を描き続ける。SEM画像の二値化、及び空隙領域に内接円を描く画像処理は、市販の画像解析ソフト(例えば、MVtec Software GmbH社製の商品名「Halcon」など)を用いることができる。 Next, in this binarized image, in the region recognized as the void gap of the aggregate particle (hereinafter sometimes referred to as “void area”), a “circle” of a size that fits in the void area, Draw in order from circles with larger diameters so that the circles do not overlap. Specifically, first, a circle having the largest diameter (hereinafter, also referred to as “inscribed circle”) is drawn in the void area. Next, the area where the inscribed circle is drawn is excluded from the “gap area”. The inscribed circle having the largest diameter in this state is again drawn in the “void region excluding the region where the inscribed circle is drawn” thus obtained, and then this inscribed circle (the second inscribed circle) The area where the inscribed circle is drawn is further removed from the “gap area”. Hereinafter, the inscribed circle is drawn according to the above method until it becomes impossible to draw the inscribed circle in the “void area (specifically, the void area from which the inscribed circle is drawn)”. That is, the inscribed circle is continuously drawn in the void area up to 1 pixel which is the minimum unit of the image. Commercial image analysis software (for example, trade name “Halcon” manufactured by MVtec Software GmbH) can be used for binarization of the SEM image and image processing for drawing an inscribed circle in the void area.
次に、空隙領域内に描かれた全ての内接円の面積を、直径が大きな内接円から順次積算し、空隙領域内に描かれる全ての内接円の面積を積算した積算面積を算出する。そして、上記積算時において、総積算面積の50%に到達する際に加算される内接円の直径を、捕集層の細孔の平均細孔径とする。例えば、「総積算面積の50%に到達する際に加算される内接円の直径」は、上記内接円の直径と、積算面積とについて、横軸を内接円の直径とし、縦軸を積算面積としたグラフを作成し、このグラフにおける、総積算面積の50%に相当する、上記内接円の直径を求めることによって得ることができる。 Next, the area of all inscribed circles drawn in the void area is accumulated sequentially from the inscribed circle with the largest diameter, and the accumulated area is calculated by adding the areas of all inscribed circles drawn in the void area. To do. At the time of integration, the diameter of the inscribed circle added when reaching 50% of the total integrated area is set as the average pore diameter of the pores of the collection layer. For example, “the diameter of the inscribed circle to be added when reaching 50% of the total accumulated area” is the inscribed circle diameter and the accumulated area, the horizontal axis is the diameter of the inscribed circle, and the vertical axis Can be obtained by calculating a diameter of the inscribed circle corresponding to 50% of the total integrated area.
また、捕集層等を形成する微粒子の平均粒子径を測定する際には、隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨した断面、又は、破断面を、倍率100倍〜1000倍の視野にてSEM(走査型電子顕微鏡)観察を行い、捕集層を形成する微粒子の粒子径(最大径)を測定する。一視野内にて測定された全粒子径の平均を平均粒子径とする。 Further, when measuring the average particle diameter of the fine particles forming the collection layer, etc., a cross section obtained by resin filling and polishing a desired region of a cross section perpendicular to the axial direction of the partition wall, or a fractured surface is multiplied by 100 times. SEM (scanning electron microscope) observation is performed in a field of view of up to 1000 times, and the particle diameter (maximum diameter) of the fine particles forming the collection layer is measured. The average of all particle diameters measured within one field of view is defined as the average particle diameter.
また、捕集層の厚さは、隔壁の厚さの3/500〜1/2であることが好ましく、1/150〜1/5であることが更に好ましく、1/100〜1/10であることが特に好ましい。なお、捕集層の厚さが、隔壁の厚さの3/500未満であると、捕集層の厚さが薄すぎて、粒子状物質の捕集を十分に行うことができず、捕集層を粒子状物質の一部が容易に通過してしまうことがある。また、捕集層の厚さが、隔壁の厚さの1/2を超えると、捕集層による圧損上昇の影響が大きくなり、ハニカム構造体の初期の圧損を増大させてしまうことがある。 Further, the thickness of the collection layer is preferably 3/500 to 1/2 of the thickness of the partition wall, more preferably 1/150 to 1/5, and 1/100 to 1/10. It is particularly preferred. If the thickness of the trapping layer is less than 3/500 of the thickness of the partition wall, the trapping layer is too thin to sufficiently collect the particulate matter. Part of the particulate matter may easily pass through the collecting layer. Moreover, when the thickness of the collection layer exceeds 1/2 of the partition wall thickness, the influence of an increase in pressure loss due to the collection layer is increased, and the initial pressure loss of the honeycomb structure may be increased.
なお、本発明において、「捕集層の厚さ」とは、下記の方法によって測定される厚さのことを意味する。 In the present invention, “thickness of the collection layer” means a thickness measured by the following method.
(捕集層の厚さの測定方法)
まず、捕集層が形成されている隔壁を、セルの貫通方向に対して垂直に切断する。次に、得られた隔壁の断面における所望領域を、樹脂埋め研磨する。次に、樹脂埋め研磨した断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)によって500倍の倍率で撮像する。撮影したSEM写真を、横に100分割する直線を引き、この直線を、SEM写真の上から順に観察し、隔壁の表面に触れる直線のうち一番上の直線と、捕集層を形成する粒子に触れる直線のうち一番上の直線と、をそれぞれ決定する。決定された2本の直線間の幅を、その視野の(即ち、当該SEM写真における)膜厚とし、20視野の(即ち、同様の倍率で異なる部位を撮像した20枚のSEM写真における)平均値を、捕集層の厚さとする。
(Method for measuring the thickness of the collection layer)
First, the partition in which the collection layer is formed is cut perpendicular to the cell penetration direction. Next, a desired region in the cross section of the obtained partition wall is resin-filled and polished. Next, the cross section polished and filled with resin is imaged at a magnification of 500 times with a scanning electron microscope (SEM). Draw a straight line that divides the taken SEM picture into 100, and observe the straight line from the top of the SEM picture in order, and the top straight line that touches the surface of the partition wall and the particles that form the collection layer The top straight line among the straight lines touching is determined. The determined width between the two straight lines is the film thickness of the field of view (ie, in the SEM photograph), and the average of 20 fields of view (ie, in the 20 SEM photographs obtained by imaging different parts at the same magnification) The value is the thickness of the collection layer.
なお、より具体的な捕集層の厚さとしては、1〜100μmであることが好ましく、5〜60μmであることが更に好ましい。このように構成することによって、粒子状物質を良好に捕集することができるとともに、初期の圧損の増大を有効に抑制することができる。 In addition, as a more specific thickness of a collection layer, it is preferable that it is 1-100 micrometers, and it is still more preferable that it is 5-60 micrometers. By comprising in this way, a particulate matter can be collected favorably and the increase in an initial pressure loss can be suppressed effectively.
捕集層を構成する骨材粒子としては、例えば、コージェライト、炭化珪素、アルミナ、ムライト、アルミニウムチタネート、及び窒化珪素のうちのいずれかであることが好ましい。 The aggregate particles constituting the collection layer are preferably, for example, any one of cordierite, silicon carbide, alumina, mullite, aluminum titanate, and silicon nitride.
捕集層を構成する骨材粒子としては、上述の材料の中でも、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、ストロンチウム、及びバリウムからなる群より選択される少なくとも一種を含有する材料であることがより好ましく、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種を含有する材料であることが更に好ましい。より具体的には、コージェライト、アルミナ、ムライト、及びアルミニウムチタネートのうちのいずれかであることがより好ましく、コージェライト、アルミナ、ムライトのうちのいずれかであることが更に好ましい。捕集層を構成する骨材粒子が、上述のような材料から構成されることにより、結合部形成原料から供給されるルイス酸成分と酸塩基反応して、塩を含有する強固な結合部を形成し、更に、耐熱性にも優れた結合部を形成することができる。 Among the above-mentioned materials, the aggregate particles constituting the collection layer are more preferably materials containing at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium, calcium, sodium, potassium, strontium, and barium. A material containing at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium, calcium, and potassium is more preferable. More specifically, any one of cordierite, alumina, mullite, and aluminum titanate is more preferable, and any one of cordierite, alumina, and mullite is still more preferable. The aggregate particles constituting the trapping layer are composed of the above-described materials, so that the acid-base reaction with the Lewis acid component supplied from the bond forming raw material results in a strong bond containing a salt. In addition, it is possible to form a bonding portion having excellent heat resistance.
また、これらの骨材粒子は、ハニカム基材を構成する隔壁の材料と同じ材料であることも好ましい。例えば、隔壁がコージェライト材料によって構成されている場合には、この隔壁と同様のコージェライト材料からなる骨材粒子を用いて捕集層が形成されていることが好ましい。このように構成することによって、隔壁と捕集層との熱膨張率が同じとなり、ハニカム構造体の強制再生時における温度変化によって破損等を生じ難くすることができる。 These aggregate particles are also preferably the same material as the partition walls constituting the honeycomb substrate. For example, when the partition walls are made of cordierite material, the collection layer is preferably formed using aggregate particles made of the same cordierite material as the partition walls. By configuring in this way, the thermal expansion coefficients of the partition walls and the trapping layer are the same, and damage or the like can be made difficult to occur due to a temperature change during forced regeneration of the honeycomb structure.
捕集層を構成する結合部の融点は、700〜3000℃であることが好ましく、1000〜2500℃であることが更に好ましく、1200〜2300℃であることが特に好ましい。結合部の融点が700℃未満であると、結合部の一部が溶融してしまう可能性があり、捕集層の細孔を閉塞させてしまうことがある。結合部の融点が3000℃超であると、捕集層として使用できる原料が限られてきてしまい、捕集層の熱膨張などの諸特性を調整できる猶予が少なくなってしてしまうことがある。 The melting point of the bonding part constituting the collection layer is preferably 700 to 3000 ° C, more preferably 1000 to 2500 ° C, and particularly preferably 1200 to 2300 ° C. If the melting point of the bonding part is lower than 700 ° C., a part of the bonding part may be melted, and the pores of the collection layer may be blocked. If the melting point of the bonding portion exceeds 3000 ° C., the raw materials that can be used as the collection layer are limited, and there are cases where there is less time to adjust various characteristics such as thermal expansion of the collection layer. .
結合部は、骨材粒子中のルイス塩基成分と、結合部形成原料中に含まれるルイス酸成分と、が反応して生成した塩を含有していることが好ましい。 The binding portion preferably contains a salt formed by a reaction between a Lewis base component in the aggregate particle and a Lewis acid component contained in the binding portion forming raw material.
結合部に含有される塩としては、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、塩素酸塩、シュウ酸塩、及びヨウ素酸塩からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、リン酸塩、硫酸塩、及び炭酸塩からなる群より選択される少なくとも一種であることが更に好ましく、リン酸塩、及び硫酸塩からなる群より選択される少なくとも一種であることが特に好ましい。そして、捕集層を構成する結合部に含有される塩は、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム、ストロンチウム、及びバリウムからなる群より選択される少なくとも一種を含む塩であることが好ましく、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種を含む塩であることが更に好ましく、アルミニウム、マグネシウム、及びカルシウムからなる群より選択される少なくとも一種を含む塩であることが特に好ましい。 The salt contained in the bonding part is preferably at least one selected from the group consisting of phosphate, sulfate, nitrate, carbonate, chlorate, oxalate, and iodate. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of acid salts, sulfates, and carbonates, and particularly preferably at least one selected from the group consisting of phosphates and sulfates. And it is preferable that the salt contained in the binding part constituting the collection layer is a salt containing at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium, calcium, potassium, sodium, strontium, and barium, More preferred is a salt containing at least one selected from the group consisting of magnesium, calcium and potassium, and particularly preferred is a salt containing at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium and calcium. .
上述のような塩としては、具体的には、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムが好ましく、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウムが更に好ましく、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウムが特に好ましい。結合部に含有される塩が上述のような、生成温度が低く、融点が高い塩であることにより、捕集層の耐熱性を向上させることができる。 Specifically, as the salt as described above, aluminum phosphate, calcium phosphate, calcium sulfate and barium sulfate are preferable, aluminum phosphate, calcium phosphate and calcium sulfate are more preferable, and aluminum phosphate and calcium phosphate are particularly preferable. When the salt contained in the bonding portion is a salt having a low generation temperature and a high melting point as described above, the heat resistance of the collection layer can be improved.
捕集層の気孔率は40〜90%であることが好ましく、50〜80%であることが更に好ましい。捕集層の気孔率が、40%未満であると、圧力損失が大きくなるという問題が生じるおそれがあり、90%を超えると、捕集層の強度が不足するために、隔壁の表面から捕集層が剥離してしまうという問題が生じるおそれがあるため好ましくない。 The porosity of the collection layer is preferably 40 to 90%, and more preferably 50 to 80%. If the porosity of the trapping layer is less than 40%, there is a risk that the pressure loss will increase, and if it exceeds 90%, the strength of the trapping layer will be insufficient, so that the trapping surface will be trapped. This is not preferable because there is a possibility that a problem occurs in that the layer is peeled off.
なお、捕集層の気孔率を、隔壁の気孔率よりも5%以上大きく形成すると、捕集層における圧力損失(透過圧損)を小さくすることができるという利点があるため、好ましい。 Note that it is preferable to form the trapping layer with a porosity of 5% or more larger than the porosity of the partition wall because there is an advantage that the pressure loss (permeation pressure loss) in the trapping layer can be reduced.
ここで、捕集層の気孔率は、隔壁の軸方向に対して垂直な断面の所望領域を樹脂埋め研磨し、倍率100倍〜1000倍の視野にてSEM(走査型電子顕微鏡)観察を行い、得られた画像を二値化処理し、一視野内の空隙と粒子の面積比により測定することができる。 Here, the porosity of the collection layer is obtained by polishing and embedding a desired region of a cross section perpendicular to the axial direction of the partition wall, and performing SEM (scanning electron microscope) observation with a field of view of magnification 100 to 1000 times. The obtained image can be binarized and measured by the area ratio of the voids and particles in one field of view.
また、本実施形態において製造されるハニカム構造体における捕集層は、これまでに説明した隔壁の細孔内への粒子状物質の侵入を防止し、粒子状物質を事前に捕集する役割(機能)だけでなく、捕集層に、捕集したPMを酸化処理する役割(機能)が付与されていてもよい。 In addition, the collection layer in the honeycomb structure manufactured in the present embodiment prevents intrusion of the particulate matter into the pores of the partition walls described so far, and plays a role of collecting the particulate matter in advance ( In addition to (function), the collection layer may be provided with a role (function) for oxidizing the collected PM.
即ち、捕集層には酸化触媒が担持されていてもよい。このように構成することによって、PMを捕集する捕集層としての機能と、PMを酸化処理する機能とが相俟って、隔壁の流入側に形成された捕集層で良好にPMを捕集するとともに、捕集したPMを酸化処理することができる。 That is, an oxidation catalyst may be supported on the collection layer. By comprising in this way, the function as a collection layer which collects PM and the function which oxidizes PM are combined, and PM is satisfactorily obtained by the collection layer formed on the inflow side of the partition wall. While collecting, the collected PM can be oxidized.
このような酸化触媒としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)及び銀(Ag)等の貴金属が好適に用いられる。 As such an oxidation catalyst, noble metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) and silver (Ag) are preferably used.
なお、本実施形態において製造されるハニカム構造体においては、上記酸化触媒以外にも、他の触媒や浄化材が、更に担持されていてもよい。例えば、セリウム(Ce)やジルコニウム(Zr)の酸化物に代表される助触媒が担持されていてもよい。 In addition, in the honeycomb structure manufactured in the present embodiment, in addition to the oxidation catalyst, another catalyst or a purification material may be further supported. For example, a promoter represented by an oxide of cerium (Ce) or zirconium (Zr) may be supported.
なお、このような酸化触媒は、隔壁の細孔内部の少なくとも一部に更に担持してもよい。このように構成することによって、仮に、排ガス中のPMの一部が、捕集層によって捕集されず、捕集層を透過して隔壁の細孔内に侵入した場合であっても、そのPMを酸化触媒によって燃焼除去することができる。 Such an oxidation catalyst may be further supported on at least a part of the pores of the partition walls. By configuring in this way, even if a part of the PM in the exhaust gas is not collected by the collection layer and penetrates the collection layer and enters the pores of the partition wall, PM can be removed by combustion using an oxidation catalyst.
なお、このような酸化触媒のハニカム構造体の体積1Lあたり担持量については特に制限はないが、1〜34g/Lであることが好ましく、5〜30g/Lであることが更に好ましい。例えば、酸化触媒の担持量が1g/L未満であると、触媒による粒子状物質の燃焼性能が十分に得られなくなることがあり、一方、34g/Lを超えると、捕集層の細孔を塞ぎ、ススが堆積しない状態でも圧力損失が高くなることがある。粒子状物質は捕集層の部分にほとんど堆積するため、隔壁細孔内部への担持が不要となり、従来の担持量よりも減らすことができる。 In addition, there is no restriction | limiting in particular about the load per 1 L of volumes of the honeycomb structure of such an oxidation catalyst, However, It is preferable that it is 1-34 g / L, and it is still more preferable that it is 5-30 g / L. For example, if the supported amount of the oxidation catalyst is less than 1 g / L, sufficient combustion performance of the particulate matter by the catalyst may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 34 g / L, the pores of the collection layer may be reduced. The pressure loss may be high even if the soot is not blocked and soot is deposited. Since the particulate matter is almost deposited on the portion of the collection layer, it is not necessary to carry the particulate matter inside the partition pores, and the amount of particulate matter can be reduced from the conventional carrying amount.
[3]ハニカム構造体の製造方法(2):
次に、本発明(第二の発明)のハニカム構造体の製造方法の一実施形態について、図1〜図3Bを参照しながら説明する。
[3] Honeycomb structure manufacturing method (2):
Next, an embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention (second invention) will be described with reference to FIGS. 1 to 3B.
本実施形態のハニカム構造体の製造方法は、多孔質の隔壁12によって排ガスの流路となる複数のセル11が区画形成され、且つ、所定のセル11bの排ガス流入側の開口端部と残余のセル11aの排ガス流出側の開口端部とが目封止されたハニカム基材体(目封止ハニカム基材10a)(図1参照)の、残余のセル11aを区画形成する隔壁12の残余のセル11a側の表面に、セラミックスからなる骨材粒子21と、結合部形成原料23とを含む捕集層形成原料を塗布して、捕集層前駆体20を形成する原料供給工程(図2A、図2B参照)と、捕集層前駆体20が形成されたハニカム基材(捕集層前駆体形成ハニカム基材10b)を熱処理することにより、骨材粒子21どうしが結合部33により固着された捕集層30を形成する(捕集層30を形成して、捕集層30が形成されたハニカム構造体10cを得る)熱処理工程(図3A、図3B参照)とを備え、上記結合部形成原料23として融点又は軟化点が500〜1000℃である物質を用い、熱処理により結合部形成原料23を溶融又は軟化させて、結合部形成原料23から形成される結合部33により骨材粒子21どうし及び骨材粒子21と隔壁12とが固着された捕集層30を形成する方法である。
In the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment, a plurality of
本実施形態(第二の発明)のハニカム構造体の製造方法は、前述の第一の発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態における捕集層形成原料に代えて、「セラミックスからなる骨材粒子と、融点又は軟化点が500〜1000℃である結合部形成原料とを含む捕集層形成原料」を用いている。第一及び第二の両発明における捕集層形成原料は、いずれも、比較的低温でも捕集層(特に、結合部)を形成することができる原料である。 The method for manufacturing a honeycomb structure of the present embodiment (second invention) replaces the collection layer forming raw material in one embodiment of the method for manufacturing the honeycomb structure of the first invention described above with “bones made of ceramics”. The collecting layer forming raw material including the material particles and the bond forming raw material having a melting point or softening point of 500 to 1000 ° C. is used. The collection layer forming raw materials in both the first and second inventions are raw materials that can form a collection layer (particularly, a bonding portion) even at a relatively low temperature.
本実施形態では、結合部形成原料として融点又は軟化点が500〜1000℃である物質を用い、熱処理により結合部形成原料を溶融又は軟化させて、結合部形成原料から形成される結合部により固着された捕集層を形成することにより、比較的低温、例えば、500〜1000℃でも、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とを強固に固着する結合部を形成することができる。 In this embodiment, a material having a melting point or a softening point of 500 to 1000 ° C. is used as the bond forming raw material, and the bond forming raw material is melted or softened by heat treatment and fixed by the bond formed from the bond forming raw material. By forming the trapping layer, it is possible to form a bonded portion that firmly fixes the aggregated particles and the aggregated particles to the partition walls even at a relatively low temperature, for example, 500 to 1000 ° C.
本実施形態において、結合部形成原料として用いられる物質の融点又は軟化点は、500〜1000℃であり、550〜950℃であることが好ましく、600〜900℃であるであることが更に好ましく、650〜850℃であることが特に好ましい。結合部形成原料の融点又は軟化点が上述の温度範囲内であることにより、熱処理工程における熱処理温度を低く設定することができ、1つ1つのハニカム構造体の製造に要する時間を短縮し、製造効率を上げることができる。なお、結合部形成原料の融点又は軟化点が500℃未満であると、実際の使用環境における温度環境下で容易に溶融してしまう。結合部形成原料の融点又は軟化点が1000℃超であると、熱処理におけるエネルギーコストが高くなる。 In the present embodiment, the melting point or softening point of the substance used as the bond forming raw material is 500 to 1000 ° C., preferably 550 to 950 ° C., more preferably 600 to 900 ° C., It is especially preferable that it is 650-850 degreeC. When the melting point or softening point of the bonding portion forming raw material is within the above-described temperature range, the heat treatment temperature in the heat treatment step can be set low, and the time required for producing each honeycomb structure can be shortened. Efficiency can be increased. In addition, when the melting point or softening point of the bonding portion forming raw material is less than 500 ° C., the raw material is easily melted under a temperature environment in an actual use environment. When the melting point or softening point of the bond forming raw material exceeds 1000 ° C., the energy cost in the heat treatment increases.
このような結合部形成原料、即ち、融点又は軟化点が500〜1000℃である物質としては、捕集層形成後の結合部としての結合性能が良く、扱い易いという観点から、ガラス粉末(ガラスフリット)が好ましい。 As such a bond forming raw material, that is, a substance having a melting point or softening point of 500 to 1000 ° C., glass powder (glass Frit) is preferred.
本実施形態において、熱処理は、結合部形成原料として用いられる物質の融点又は軟化点より0〜100℃高い温度で行うことが好ましく、10〜80℃高い温度で行うことが更に好ましく、20〜50℃高い温度で行うことが特に好ましい。熱処理を上述の温度範囲内で行うことにより、余剰の加熱を行うことなく、効率良く捕集層を形成することができる。
In the present embodiment, the heat treatment is preferably performed at a
なお、本実施形態についてこれまで説明してきた結合部形成原料等に関すること以外は第一の発明と同様の説明をすることができる。例えば、ハニカム基材、捕集層を構成する骨材粒子等は、第一の発明で説明したものと同様のものを用いることができる。 In addition, the description similar to 1st invention can be performed except regarding the coupling | bond part formation raw material etc. which were demonstrated so far about this embodiment. For example, the honeycomb substrate, the aggregate particles constituting the collection layer, and the like can be the same as those described in the first invention.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
[ハニカム基材の作製]
コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用し、コージェライト化原料100質量部に、造孔材を13質量部、分散媒を35質量部、有機バインダを6質量部、分散剤を0.5質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒として水を使用し、造孔材としては平均粒子径10μmのコークスを使用し、有機バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
Example 1
[Preparation of honeycomb substrate]
As the cordierite forming raw material, alumina, aluminum hydroxide, kaolin, talc, and silica are used. The cordierite forming raw material is 100 parts by weight, the pore former is 13 parts by weight, the dispersion medium is 35 parts by weight, and the organic binder is 6 parts. 0.5 parts by mass of a part by mass and a dispersant were added, mixed and kneaded to prepare a clay. Water was used as the dispersion medium, coke having an average particle diameter of 10 μm was used as the pore former, hydroxypropylmethylcellulose was used as the organic binder, and ethylene glycol was used as the dispersant.
調製した坏土を押出成形し、ハニカム成形体を得た。得られたハニカム成形体をマイクロ波乾燥機を使用して乾燥し、更に熱風乾燥機を使用して完全に乾燥させた後、両端部を切断し、所定の寸法の長さのハニカム乾燥体を得た。次いで、隣接するセルが互い違いに目封止されるように、ハニカム乾燥体のセルの両端部に目封止部を形成した後、1410〜1440℃で5時間焼成することによって、目封止部が形成されたハニカム基材(目封止ハニカム基材)を得た。 The prepared clay was extruded to obtain a honeycomb formed body. The obtained honeycomb molded body was dried using a microwave dryer and further dried completely using a hot air dryer, and then both ends were cut to obtain a honeycomb dried body having a predetermined length. Obtained. Next, after forming plugged portions at both ends of the cells of the dried honeycomb body so that adjacent cells are alternately plugged, the plugged portions are fired at 1410 to 1440 ° C. for 5 hours. A honeycomb base material (plugged honeycomb base material) on which was formed was obtained.
得られた目封止ハニカム基材は、セル貫通方向に垂直な断面のセル形状が四角形であり、全体形状が四角柱形のものであった。また、セル貫通方向に垂直な断面(四角柱形の底面)における一辺の長さは36mmであり、セル貫通方向における長さ(四角柱形の高さ)は152.4mmであった。なお、セル密度は46.5セル/cm2であり、隔壁の厚さは356μmであり、隔壁の気孔率は48%であり、平均細孔径は12μmであった。 The obtained plugged honeycomb substrate had a quadrangular cell shape in the cross section perpendicular to the cell penetrating direction and a quadrangular prism shape as a whole. In addition, the length of one side in the cross section perpendicular to the cell penetration direction (the bottom surface of the quadrangular prism) was 36 mm, and the length in the cell penetration direction (the height of the quadrangular prism) was 152.4 mm. The cell density was 46.5 cells / cm 2 , the partition wall thickness was 356 μm, the partition wall porosity was 48%, and the average pore diameter was 12 μm.
[捕集層の作製]
骨材粒子として平均粒子径2.1μmのコージェライト粉末2.0質量部、結合部形成原料としてリン酸二水素アンモニウム1.5質量部を混合し、更に乳鉢を使用して混合し、捕集層形成原料を得た。なお、コージェライト粉末は、コージェライト製のハニカム基材等を作製する際に生じる廃材を平均粒子径が2.1μmとなるように粉砕し分級したもの(コージェライトセルベン)を用い、リン酸二水素アンモニウムは、和光純薬工業社製の商品名「リン酸二水素アンモニウム」を用いた。
[Production of collection layer]
Mix 2.0 parts by weight of cordierite powder with an average particle size of 2.1 μm as aggregate particles, 1.5 parts by weight of ammonium dihydrogen phosphate as a raw material for forming a binding part, and mix and collect using a mortar. A layer forming raw material was obtained. The cordierite powder is obtained by pulverizing and classifying the waste material produced when producing a cordierite honeycomb substrate or the like so as to have an average particle diameter of 2.1 μm (cordierite cerbene), and phosphoric acid. As the ammonium dihydrogen, a trade name “ammonium dihydrogen phosphate” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used.
次に、得られた上記捕集層形成原料を用いて捕集層前駆体を形成した(原料供給工程)。具体的には、図6に示すような捕集層作製装置を用いて捕集層を作製(製膜)した。まず、上記捕集層形成原料46を、原料供給器47に導入し、原料供給器47から一定量の捕集層形成原料46を、ハニカム基材40(目封止ハニカム基材10a)の流入側40aに設けられたエジェクタ48(真空発生器)を使用して飛散させる。この際、ハニカム基材40の流出側40bにおいては、ブロワ45によって400L/min(リットル/分)で吸引して、捕集層形成原料46を流入セル内に誘導する。このようにして、ハニカム基材40の流入セルを区画形成する隔壁の流入セル側の表面に、捕集層形成原料46を堆積させて、捕集層前駆体の作製を行った。なお、捕集層前駆体の作製は10秒掛けた(即ち、捕集層形成原料46を原料供給器47に導入した時から数えて10秒後に、ブロワ45による吸引を停止させた。)。
Next, the collection layer precursor was formed using the obtained collection layer forming raw material (raw material supply step). Specifically, a collection layer was produced (film formation) using a collection layer production apparatus as shown in FIG. First, the collection layer forming
ここで、図6は、実施例において、捕集層前駆体の作製に用いられた捕集層作製装置の構成を示す模式図である。なお、図6において、符号43は、エジェクタに導入される空気を示す。
Here, FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the collection layer preparation apparatus used for preparation of the collection layer precursor in the examples. In addition, in FIG. 6, the code |
その後、700℃で1時間熱処理することにより、骨材粒子どうし及び骨材粒子と隔壁とが結合部により固着された捕集層を形成し、ハニカム構造体を得た(熱処理工程)。形成された捕集層は、気孔率が65%であり、平均細孔径が3μmであった。 Thereafter, heat treatment was performed at 700 ° C. for 1 hour to form a collection layer in which the aggregate particles and the aggregate particles and the partition walls were fixed to each other by a joint portion, thereby obtaining a honeycomb structure (heat treatment step). The formed collection layer had a porosity of 65% and an average pore diameter of 3 μm.
得られたハニカム構造体について、以下に示す評価を行った。その結果、実施例1のハニカム構造体の捕集層の剥離率は「0(%)」であり、耐熱性は「良好」であった。エックス線回折による測定の結果、実施例1のハニカム構造体の捕集層には、結合部にリン酸アルミニウムが生成していることが確認できた。なお、エックス線回折装置として、パナリティカル(PANalytical)社製の商品名「X’Pert PRO MPD」を用いた。図5に、エックス線回折による測定の結果を示す。リン酸アルミニウムが生成していたことは、図5中の矢印が指し示すピーク(Al(PO4))が現れていたことにより確認した。なお、表1中の「結合部」には、エックス線回折により測定される結合部(即ち、ハニカム構造体の捕集層を構成する成分のうち骨材粒子以外の成分)の主成分を示す。なお、本明細書において「主成分」というときは、全成分の50%以上の成分のことを意味する。 The obtained honeycomb structure was evaluated as follows. As a result, the separation rate of the collection layer of the honeycomb structure of Example 1 was “0 (%)”, and the heat resistance was “good”. As a result of measurement by X-ray diffraction, it was confirmed that aluminum phosphate was generated at the joint in the collection layer of the honeycomb structure of Example 1. As an X-ray diffractometer, a trade name “X'Pert PRO MPD” manufactured by PANalytical was used. FIG. 5 shows the results of measurement by X-ray diffraction. The formation of aluminum phosphate was confirmed by the appearance of the peak (Al (PO 4 )) indicated by the arrow in FIG. Note that “bonding portion” in Table 1 indicates the main component of the bonding portion measured by X-ray diffraction (that is, components other than aggregate particles among the components constituting the trapping layer of the honeycomb structure). In the present specification, “main component” means 50% or more of all components.
[耐剥離性評価]
ハニカム構造体の流出側から、エアーガン(栗田製作所社製の商品名「エアーガン(AG50)」(噴出し口径3mm))を使用して0.4MPaに圧縮された空気を、ハニカム構造体の流出側端面の全体に吹きつけた。この際、エアーガンの噴出し口を、ハニカム構造体の流出側端面からの距離を20mmに固定して吹きつけた。
[Peeling resistance evaluation]
From the outflow side of the honeycomb structure, air compressed to 0.4 MPa using an air gun (trade name “Air Gun (AG50)” manufactured by Kurita Seisakusho Co., Ltd., 3 mm in diameter) is discharged from the outflow side of the honeycomb structure. Sprayed over the entire end face. At this time, the air gun outlet was sprayed with the distance from the outflow side end face of the honeycomb structure fixed to 20 mm.
ハニカム構造体の流入側端部から、粉末(剥離した捕集層)が排出されなくなるまで、上記吹きつけを実施した。なお、粉末が排出されているか否かは、ハニカム構造体の質量を計測し、吹きつけの前後で質量が変化するか否かによって、粉末が排出されているか否かを判断した。 The above spraying was performed until the powder (peeled collection layer) was not discharged from the inflow side end of the honeycomb structure. Whether or not the powder was discharged was determined by measuring the mass of the honeycomb structure and determining whether or not the powder was discharged based on whether or not the mass changed before and after spraying.
粉末が排出されなくなったこと、即ち、吹きつけの前後でハニカム構造体の質量に変化が無くなったことを確認した後、吹きつけを開始する前のハニカム構造体の質量と、粉末が排出されなくなった後のハニカム構造体の質量の差を剥離量とした。そして、下記式(1)で表されるような、製膜量に対する剥離量の比率(百分率)を剥離率(%)とした。なお、製膜量としては、原料供給工程において、製膜した後のハニカム構造体の質量(製膜後)と、ハニカム基材(製膜前)の質量との差を用いた。求めた剥離率(%)を表1に示した。
剥離率(%)=剥離量(g)/製膜量(g)×100 ・・・(1)
After confirming that the powder is no longer discharged, that is, no change in the mass of the honeycomb structure before and after spraying, the mass of the honeycomb structure before starting spraying and the powder is no longer discharged. The difference in the mass of the honeycomb structure after this was taken as the amount of peeling. And the ratio (percentage) of the peeling amount with respect to the film forming amount as represented by the following formula (1) was defined as the peeling rate (%). As the amount of film formation, the difference between the mass of the honeycomb structure after film formation (after film formation) and the mass of the honeycomb substrate (before film formation) was used in the raw material supply step. The obtained peel rate (%) is shown in Table 1.
Peeling rate (%) = peeling amount (g) / film forming amount (g) × 100 (1)
[耐熱性評価]
炉内温度が1000℃に設定された電子炉内で1分間加熱した。その後、捕集層の微細構造を走査型電子顕微鏡(SEM)(日立製作所社製の商品名「S−3200N」)を使用して観察し、上記熱サイクル試験の前後で、捕集層が維持されているものを「良好」と評価し、結合部が溶融し捕集層の細孔が閉塞したり、ハニカム基材の隔壁の細孔内へ浸透したりしている等、捕集層が維持されなかったものを「不良」と評価した。評価結果を表2に示した。なお、実施例3においては、若干変質が確認されたが、捕集層が維持されていたので「良好(若干変質あり)」と評価した。
[Heat resistance evaluation]
Heating was performed for 1 minute in an electronic furnace in which the furnace temperature was set to 1000 ° C. Thereafter, the microstructure of the collection layer was observed using a scanning electron microscope (SEM) (trade name “S-3200N” manufactured by Hitachi, Ltd.), and the collection layer was maintained before and after the thermal cycle test. The trapping layer is evaluated as “good” and the binding layer is melted and the pores of the trapping layer are clogged or penetrated into the pores of the partition walls of the honeycomb substrate. Those that were not maintained were evaluated as “bad”. The evaluation results are shown in Table 2. In Example 3, although slight alteration was confirmed, it was evaluated as “good (slightly altered)” because the collection layer was maintained.
(実施例2〜9、比較例1〜5)
捕集層形成原料として、表1に示す骨材粒子及び結合部形成原料を表1に示す配合量(質量部)で使用したものを用いたこと以外は、実施例1のハニカム構造体と同様にして、ハニカム構造体を作製し、その評価を実施した。評価結果を併せて表1に示した。なお、実施例2〜9、比較例1〜5で用いた結合部形成原料(表1中の結合部形成原料)は、以下に示す物質である。
(Examples 2-9, Comparative Examples 1-5)
The same as the honeycomb structure of Example 1, except that the collection layer forming raw material used was the aggregate particles shown in Table 1 and the joint portion forming raw material used in the blending amounts (parts by mass) shown in Table 1. Thus, a honeycomb structure was produced and evaluated. The evaluation results are also shown in Table 1. In addition, the coupling | bond part formation raw material (coupling | bond part formation raw material in Table 1) used in Examples 2-9 and Comparative Examples 1-5 is a substance shown below.
ガラス粉末(SiO2・B2O3・ZnO):旭硝子株式会社製の商品名「ASF1620B」(平均粒子径4.5μm)
ガラス粉末(SiO2・B2O3・R2O):旭硝子株式会社製の商品名「ASF102M」(平均粒子径3.5μm)
タルク:竹原化学工業株式会社製の商品名「ハイトロンA」(平均粒子3.0μm)
モンモリロナイト:株式会社ホージュン社製の商品名「ベンゲルHVP」
カオリン:竹原化学工業株式会社製の商品名「サテントンW」
高塩基性塩化アルミニウム:多木化学株式会社製の商品名「タキバイン#3000」
Glass powder (SiO 2 · B 2 O 3 · ZnO): trade name “ASF1620B” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (average particle size: 4.5 μm)
Glass powder (SiO 2 · B 2 O 3 · R 2 O): trade name “ASF102M” (average particle size 3.5 μm) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
Talc: Trade name “Hytron A” (average particle size: 3.0 μm) manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.
Montmorillonite: Product name “Benger HVP” manufactured by Hojun Co., Ltd.
Kaolin: Trade name “Satinton W” manufactured by Takehara Chemical Co., Ltd.
Highly basic aluminum chloride: trade name “Takibine # 3000” manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.
表1中、結合部の欄の「主成分」に記載されている「結合部が形成されていない(物質名)」とは、熱処理の温度が低温であるため結合部形成原料として使用した物質が結合部を形成していないことを意味する。即ち、例えば比較例1において「結合部が形成されていない(タルク)」とは、熱処理の温度が低温であるため結合部形成原料として使用した「タルク」が結合部を形成していないことを意味する。また、結合部の欄の「融点」に記載されている「(数値)」とは、結合部形成原料として使用した物質の融点を示している。即ち、例えば比較例1における「(1500)」とは、結合部形成原料として使用した「タルク」の融点を示している。なお、実施例4において、耐熱性と気孔率の評価結果が「−」であるのは、剥離率が20%以上のため評価していないことを意味する。 In Table 1, “No bond part formed (substance name)” described in “Main component” in the column of bond part is a substance used as a bond part forming raw material because the temperature of heat treatment is low. Means that no joint is formed. That is, for example, in Comparative Example 1, “no bond portion is formed (talc)” means that “talc” used as a bond portion forming raw material does not form a bond portion because the temperature of the heat treatment is low. means. In addition, “(numerical value)” described in “melting point” in the column of the bond portion indicates the melting point of the substance used as the bond portion forming raw material. That is, for example, “(1500)” in Comparative Example 1 indicates the melting point of “talc” used as the bond forming raw material. In Example 4, the evaluation result of heat resistance and porosity being “−” means that the evaluation is not performed because the peeling rate is 20% or more.
(考察)
表1の結果から明らかなように、骨材粒子中のルイス塩基成分と、結合部形成原料中のルイス酸成分とを酸塩基反応させて、塩を含有する結合部により固着された捕集層は、低温(700℃程度)での熱処理でも剥離率が小さく、隔壁に強固に固着するものであった。更に、結合部に高融点の塩が含有されている場合、捕集層は耐熱性にも優れるものであった(実施例1及び2)。
(Discussion)
As is clear from the results in Table 1, the trapping layer fixed by the salt-containing bond portion by the acid-base reaction of the Lewis base component in the aggregate particles and the Lewis acid component in the bond portion forming raw material. Has a low peeling rate even when heat treatment is performed at a low temperature (about 700 ° C.) and firmly adheres to the partition walls. Furthermore, when the high melting-point salt was contained in the joint part, the collection layer was also excellent in heat resistance (Examples 1 and 2).
また、結合部形成原料として融点又は軟化点が500〜800℃である物質を用いた捕集層は、低温(700℃程度)での熱処理でも剥離率が小さく、隔壁に強固に固着するものであった(実施例3及び4)。 In addition, the trapping layer using a substance having a melting point or softening point of 500 to 800 ° C. as a bonding part forming raw material has a low peeling rate even when heat-treated at a low temperature (about 700 ° C.) and is firmly fixed to the partition. (Examples 3 and 4).
実施例1、2、5〜8のうち、実施例1、5〜7は、剥離率が0%であり、耐熱性も良好であるため好ましいものであった。 Among Examples 1, 2, and 5 to 8, Examples 1 and 5 to 7 were preferable because the peeling rate was 0% and the heat resistance was good.
一方、比較例1〜4のハニカム構造体は、低温(700℃程度)では溶融又は骨材粒子に含有される成分との反応が起こらず、結合部が形成されなかったため、捕集層が剥離した(剥離率が高い)。比較例5のハニカム構造体には結合部形成原料が用いられていないため、低温(700℃程度)ではコージェライトからなる骨材粒子が溶融せず、結合部が形成されなかったため捕集層が剥離した。 On the other hand, the honeycomb structures of Comparative Examples 1 to 4 were not melted or reacted with the components contained in the aggregate particles at a low temperature (about 700 ° C.), and the bonded portion was not formed. (The peel rate is high). The honeycomb structure of Comparative Example 5 does not use the bonding portion forming raw material, and therefore, the aggregate particles made of cordierite did not melt at low temperatures (about 700 ° C.), and the bonding portion was not formed. It peeled.
本発明のハニカム構造体の製造方法によって製造されるハニカム構造体は、ディーゼルエンジン、普通自動車用エンジン、トラックやバス等の大型自動車用エンジンをはじめとする内燃機関、各種燃焼装置から排出される排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するためのフィルタとして好適に用いることができる。 The honeycomb structure manufactured by the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention includes diesel engines, ordinary automobile engines, internal combustion engines including engines for large vehicles such as trucks and buses, and exhaust gas discharged from various combustion apparatuses. It can be suitably used as a filter for collecting particulates contained therein.
1,10c:ハニカム構造体、10a:目封止ハニカム基材、10b:捕集層前駆体形成ハニカム基材、11:セル、11a:流入セル(残余のセル)、11b:流出セル(所定のセル)、12:隔壁、13a,13b:目封止部、14:外周壁、15a:一方の端部、15b:他方の端部、20:捕集層前駆体、21:骨材粒子、22,23:結合部形成原料、30:捕集層、32,33:結合部、40:ハニカム基材、40a:流入側(ハニカム基材の流入側)、40b:流出側(ハニカム基材の流出側)、43:空気、45:ブロワ、46:捕集層形成原料、47:原料供給器、48:エジェクタ、101:ハニカム構造体、111:セル、111a:流入セル、111b:流出セル、112:隔壁、113a,113b:目封止部、115a:一方の開口端部、115b:他方の開口端部。 1, 10c: Honeycomb structure, 10a: Plugged honeycomb substrate, 10b: Collection layer precursor-formed honeycomb substrate, 11: Cell, 11a: Inflow cell (remaining cell), 11b: Outflow cell (predetermined Cell), 12: partition wall, 13a, 13b: plugging portion, 14: outer peripheral wall, 15a: one end portion, 15b: the other end portion, 20: collection layer precursor, 21: aggregate particle, 22 , 23: raw material for forming a joint part, 30: collection layer, 32, 33: joint part, 40: honeycomb substrate, 40a: inflow side (inflow side of honeycomb base material), 40b: outflow side (outflow of honeycomb base material) Side), 43: air, 45: blower, 46: collection layer forming raw material, 47: raw material feeder, 48: ejector, 101: honeycomb structure, 111: cell, 111a: inflow cell, 111b: outflow cell, 112 : Partition wall, 113a, 113b: plugging portion, 1 15a: one open end, 115b: the other open end.
Claims (5)
得られた前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を700〜1000℃で熱処理することにより、前記ルイス塩基成分と、前記結合部形成原料中の前記ルイス酸成分とを酸塩基反応させて、前記酸塩基反応により生成したリン酸塩を含有する結合部によって前記骨材粒子どうし及び前記骨材粒子と前記隔壁とが固着された捕集層を形成する熱処理工程とを備えるハニカム構造体の製造方法であり、
前記結合部形成原料として、リン酸二水素アンモニウムを用いると共に、
前記骨材粒子として、コージェライトからなる微粒子を用いてなり、
前記ハニカム基材としてコージェライトからなるものを用いるハニカム構造体の製造方法。 On the surface of the partition wall of the honeycomb substrate in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are formed by porous partition walls, aggregate particles made of ceramics, a Lewis base component, and the Lewis base are heated. A collecting layer forming raw material comprising a bond forming raw material that can generate a Lewis acid component that generates a salt by reacting with an acid base to form a collecting layer precursor, and the collecting layer precursor is A raw material supply step for obtaining a formed honeycomb substrate; and
The resulting honeycomb base material on which the collection layer precursor is formed is heat-treated at 700 to 1000 ° C. to cause the Lewis base component to react with the Lewis acid component in the bond forming raw material. And a heat treatment step for forming a collection layer in which the aggregate particles and the aggregate particles and the partition walls are fixed to each other by a bonding portion containing a phosphate produced by the acid-base reaction. Is a manufacturing method of
As the bonding part forming raw material, using ammonium dihydrogen phosphate,
As the aggregate particles, fine particles made of cordierite are used,
A method for manufacturing a honeycomb structure, wherein the honeycomb substrate is made of cordierite.
前記捕集層前駆体が形成されたハニカム基材を熱処理することにより、前記結合部形成原料を溶融又は軟化させて、溶融又は軟化した前記結合部形成原料から形成される前記結合部により前記骨材粒子どうし及び前記骨材粒子と前記隔壁とが固着された捕集層を形成する熱処理工程とを備えるハニカム構造体の製造方法であり、
前記結合部形成原料として、ガラス粉末を用いると共に、
前記ハニカム基材としてコージェライトからなるものを用いるハニカム構造体の製造方法。 Bonded with aggregate particles made of cordierite and a melting point or softening point of 500-1000 ° C. on the surface of the partition walls of the honeycomb substrate in which a plurality of cells serving as exhaust gas flow paths are defined by porous partition walls A raw material supplying step of applying a collecting layer forming raw material containing a part forming raw material to form a collecting layer precursor, and obtaining a honeycomb substrate on which the collecting layer precursor is formed;
The honeycomb base material on which the collection layer precursor is formed is heat-treated to melt or soften the joint portion forming raw material, and the bone is formed by the joint portion formed from the melted or softened joint portion forming raw material. And a heat treatment step of forming a trapping layer in which the aggregated particles and the aggregate particles and the partition walls are fixed, and a manufacturing method of a honeycomb structure,
While using glass powder as the bonding part forming raw material,
A method for manufacturing a honeycomb structure, wherein the honeycomb substrate is made of cordierite.
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