JP5964205B2 - グリーンハニカム成形体用受台及びディーゼルパティキュレートフィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係るグリーンハニカム成形体用受台(以下、「受台」という。)は、図8に示されるように、円柱状のグリーンハニカム成形体70の側面をグリーンハニカム成形体70の長手方向を水平にした状態で支持するものである。グリーンハニカム成形体とは、ディーゼルパティキュレートフィルタ等に用いられるハニカム構造体の製造における中間体である。グリーンハニカム成形体は、セラミックスの原料粉末を含むペースト状の混合物を押出成形することにより形成されるため、柔らかく、傷付き易く、変形し易い。なお、グリーンハニカム成形体70の長手方向とは、円柱状のグリーンハニカム成形体70の円状の断面の中心を通る軸(中心軸)の方向と言い換えられる。
図1は、本発明に係る受台の第一の態様(受台1A)の断面図である。図1に示されるように、受台1Aは、可撓性を有するゴム、スポンジ等の材質からなる本体部3を備えている。可撓性とは、曲げや撓みが生じうる性質をいう。本体部3は、その上部にグリーンハニカム成形体70の側面を支持する溝部7を有し、溝部7の下方に空洞部5を有する。
図4は、本発明に係る受台の第二の態様(受台1B)の断面図である。受台1Bが第一の態様(受台1A)と異なる点は、溝部が側面部を有しない点、及び、空洞部の断面形状が異なる点である。
図5は、本発明に係る受台の第三の態様(受台1C)の断面図である。受台1Cが第一の態様(受台1A)と異なる点は、溝部が側面部を有しない点、及び、空洞部の断面形状が異なる点である。
以下、本発明に係るグリーンハニカム成形体用受台の第四の態様(受台1D及び受台1E)について説明する。図6(a)に示されるように、受台1Dは、可撓性を有する材質からなる本体部63を備えている。本体部63は、その上部に溝部67を有し、溝部67の下方に空洞部65を有する。
本発明に係るグリーンハニカム成形体用受台の第五の態様(受台1F及び受台1G)について説明する。図11(a)に示す受台1Fは、空洞部80の位置及び形状を除いて、上記の第四の態様(受台1D)とほぼ同じものである。受台1Fによれば、上記の受台1Dと略同様の作用及び効果が達成される。図11(b)、図12(a)及び図12(b)に示す受台1Gは、空洞部80の位置及び形状を除いて、上記の第四の態様(受台1E)とほぼ同じものである。そして、受台1Gによれば、上記の受台1Eと略同様の作用及び効果が達成される。以下では、第五の態様に固有の特徴(第五の態様の第四の態様との相違点)についてのみ説明する。
(原料混合物の調製工程)
セラミックスの原料粉末、有機バインダ及び添加物等を混練機等により混合して、原料混合物を調製する。
上述の原料混合物を押出成形機のダイから水平方向に押し出すことにより、長尺の円柱体を形成する。ダイは格子状の開口部を有するため、円柱体にはその長尺方向に延びる複数の貫通孔が形成される。なお、押出成形機内で原料混合物を混練してもよい。押出成形機から押し出された円柱体を受台(上記受台1A、1B、1C、1D,1E、1F又は1G)で支持する。つまり、円柱体の下側の側面の一部を受台の溝部で支持する。円柱体をその長手方向に垂直に切断して、受台で支持されたグリーンハニカム成形体70を形成する。受台で支持されたグリーンハニカム成形体を、受台とともに乾燥機へ搬送する。搬送中に、グリーンハニカム成形体を受台から搬送板に移して、搬送板上に載置した状態でグリーンハニカム成形体を搬送してもよい。搬送されたグリーンハニカム成形体70を熱風やマイクロウエーブ等により乾燥して溶媒を除去する。さらに、グリーンハニカム成形体70の寸法を正確に調整するための切断工程を実施してもよい。また、切断後のグリーンハニカム成形体70の除塵を行ってもよい。
封口工程では、グリーンハニカム成形体70において複数の貫通孔70aの一方の開口部が位置する第一端面に第一マスクを貼り付ける。第一マスクでは、貫通孔70aと略同様の寸法を有するマスク部と複数の開口部とが千鳥状に配置されている。各貫通孔70aと各マスク部及び開口部とが重なるように、グリーンハニカム成形体70の第一端面に第一マスクを貼り付ける。また、グリーンハニカム成形体70において第一端面とは反対側の第二端面に、第二マスクを貼り付ける。第二マスクが有する開口部とマスク部の配置関係は第一マスクとは真逆である。したがって、第一端面側で第一マスクのマスク部に塞がれた貫通孔70aは、第二端面側で第二マスクの開口部と重なる。第二端面側で第二マスクのマスク部に塞がれた貫通孔70aは、第一端面側で第一マスクの開口部と重なる。したがって、グリーンハニカム成形体70に形成された複数の貫通孔70aのいずれも、第一端面又は第二端面のいずれか一方において開いており、他方においてマスク部で塞がれる。
封口工程後、グリーンハニカム成形体70を仮焼き(脱脂)し、且つ焼成する。以上の工程によって、多孔質のセラミックスからなるディーゼルパティキュレートフィルタ170を得ることができる(図14参照。)。
ディーゼルパティキュレートフィルタ170では、第一端面側で封口部70bに塞がれた貫通孔70aは、第二端面側に開口部を有する。第二端面側で封口部70bに塞がれた貫通孔70aは、第一端面側に開口部を有する(図14参照。)。貫通孔70aの隔壁表面に、アルミナ等の担体に担持された白金系金属触媒や、セリア又はジルコニア等の助触媒を付着させてもよい。
(実施例1)
押出成形機の出口の口金の内周径を153mmとした押出成形機から連続的に押し出されるグリーンハニカム成形体を、図1に示す受台で支持し、240mmの切断長設定にて切断した。合計32本のグリーンハニカム成形体を受台で支持した。受台の寸法は、b3=155mm,b4=67.5mm,b5=290mm,b6=145mm,b7=155mm,b8=45mm,b9=77.5mm,d1=200mm,d2=130mm,d3=35mm,d4=45mm,d5=50mm,d6=25mm,d7=25mm,d8=25mmであった。
押出成形機の出口の口金の内周径を153mmとした押出成形機から連続的に押し出されるグリーンハニカム成形体を、図2に示す受台で支持し、240mmの切断長設定にて切断した。合計20本のグリーンハニカム成形体を受台で支持した。受台の材質は、実施例1で用いたものと同一である。受台の寸法は、b3=155mm,b4=67.5mm,b5=290mm,b7=155mm,b9=77.5mmであった。
実施例1及び比較例1において、受台で支持したグリーンハニカム成形体の各種寸法を測定した。ここで、グリーンハニカム成形体を長手方向から見たときの鉛直方向の直径(グリーンハニカム成形体の端面の鉛直方向の直径)を「高さ寸法」とした。グリーンハニカム成形体を長手方向から見たときの水平方向の直径(グリーンハニカム成形体の端面の水平方向の直径)を「幅寸法」とした。また、幅寸法となる直径の一端の位置を0°の位置とし、そこからグリーンハニカム成形体の側面を下方へ回り、鉛直方向最下部となる位置を90°の位置とし、そこから側面を上方へ回り、0°の位置と正反対の位置を180°の位置とし、そこから更に側面を上方へ回り、側面の最上部となる位置を270°の位置とした。このとき、45°に相当する位置から225°に相当する位置を結ぶ直径を「対角寸法」とした。
表3に示すデータから、実施例1は比較例1に比べて、支持したグリーンハニカム成形体の高さ寸法、幅寸法及び対角寸法が互いに接近した値となっており、断面形状がより真円に近い形状となっていることが分かった。また、各ロット間の寸法のばらつきが小さいことも分かった。つまり、図1に示された形状の受台を用いることにより、従来の受台に比べてグリーンハニカム成形体の寸法精度の低下が抑制されたことが分かったる。
(実施例2)
押出成形機の出口の口金の内周径を163mmとした押出成形機から連続的に押し出されるグリーンハニカム成形体を、図1に示す受台で支持し、300mmの切断長設定にて切断した。合計75本のグリーンハニカム成形体を受台で支持した。受台の寸法は、b3=164mm,b4=63mm,b5=290mm,b6=145mm,b7=155mm,b8=30mm,b9=73mm,d1=200mm,d2=130mm,d3=35mm,d4=45mm,d5=45mm,d6=25mm,d7=25mm,d8=10mmであった。
押出成形機の出口の口金の内周径を166mmとした押出成形機から連続的に押し出されるグリーンハニカム成形体を、図2に示す受台で支持し、220mmの切断長設定にて切断した。合計80本のグリーンハニカム成形体を受台で支持した。受台の寸法は、b3=167mm,b4=61.5mm,b5=290mm,b7=152mm,b9=68.5mmであった。
実施例2及び比較例2において、受台で支持したグリーンハニカム成形体の各種寸法を測定した。測定結果を図15及び図16に示す。「高さ寸法」、「幅寸法」及び「対角寸法」の定義は実施例1及び比較例1と同様である。
図15及び図16のグラフから、実施例2は比較例2に比べて、支持したグリーンハニカム成形体の高さ寸法、幅寸法及び対角寸法が互いに接近した値となっており、断面形状がより真円に近い形状となっていることが分かった。また、各ロット間の寸法のばらつきが小さいことも分かった。つまり、図1に示された形状の受台を用いることにより、従来の受台に比べてグリーンハニカム成形体の寸法精度の低下が抑制されたことが分かった。
以下、本発明の実施例3について説明する。本体部63として表1のNo.9の材質を使用し、内張り部73として表2のNo.17の材質を使用した図6(b)に示す受台1Eを構成した。この受台1Eでグリーンハニカム成形体70を約8分間支持したところ、図10に示されるように、グリーンハニカム成形体70の側面には傷がついていなかった。
Claims (13)
- 押出成形後の円柱形状のグリーンハニカム成形体の側面を前記グリーンハニカム成形体の長手方向を水平にした状態で支持するためのグリーンハニカム成形体用受台であって、
可撓性を有する本体部を備え、
前記本体部は、前記本体部の上部に前記グリーンハニカム成形体の前記側面を支持する溝部を有し、
前記本体部の前記溝部の下方に空洞部が形成されており、
前記空洞部は、前記溝部が延びる方向に前記本体部を貫通している、
グリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部は、前記グリーンハニカム成形体の前記側面の下部半周分が当接する曲面部と、前記曲面部の両縁から上方に向かって延びる一対の側面部と、を有する、
請求項1に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部及び前記空洞部が延びる方向に直交する鉛直面における前記溝部及び前記空洞部の断面形状は、互いに共通する鉛直方向の対称軸について線対称であり、
前記鉛直面における前記空洞部の断面形状は、
少なくとも一部が水平かつ互いに平行である対辺を有し、
前記対辺のうち少なくとも上辺は、その両側において上方に向かって傾斜した傾斜部を有し、
前記上辺の水平部の長さとその両側の前記傾斜部の水平方向の長さとの合計からなる前記上辺の両端部間の水平距離は、前記鉛直面における前記溝部の幅よりも長い、
請求項1又は2に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部及び前記空洞部が延びる方向に直交する鉛直面における前記溝部及び前記空洞部の断面形状は、互いに共通する鉛直方向の対称軸について線対称であり、
前記鉛直面における前記空洞部の断面形状は、
上辺が下辺よりも短く且つ前記下辺の長さが前記鉛直面における前記溝部の幅以下である仮想の台形形状の頂点を少なくとも辿る線からなる形状であり、
前記線のうち、前記上辺側の頂点間を辿る線は、
前記上辺側の頂点の位置よりも下方の位置で前記対称軸と交差し、
前記頂点側から前記対称軸側に向けて下方に傾斜した傾斜部を含む、
請求項1又は2に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部及び前記空洞部が延びる方向に直交する鉛直面における前記溝部及び前記空洞部の断面形状は、互いに共通する鉛直方向の対称軸について線対称であり、
前記鉛直面における前記空洞部の断面形状は、
水平方向の上辺及び下辺の長さが前記鉛直面における前記溝部の幅よりも長い仮想の長方形形状の頂点を少なくとも辿る線からなる形状であり、
前記線のうち、前記上辺側の頂点間を辿る線は、
前記上辺側の頂点の位置よりも下方の位置で前記対称軸と交差し、
前記頂点側から前記対称軸側に向けて下方に傾斜した2対以上の下方傾斜部と、前記下方傾斜部の間で前記頂点側から前記対称軸側に向けて上方に傾斜した上方傾斜部と、を含む、
請求項1又は2に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部の前記曲面部は、前記溝部が延びる方向から見て半円状であり、
前記空洞部は、前記曲面部全体の下方に位置し、
前記空洞部は、水平な底面、前記底面に対向する上面、及び対向する一対の鉛直な側面によって囲まれており、
前記上面において前記溝部が延びる方向に平行な両端部が、前記曲面部に向かって折れ曲がっている、
請求項2に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記溝部の前記曲面部は、前記溝部が延びる方向から見て半円状であり、
前記空洞部の底面、及び前記底面に対向する前記空洞部の上面は、前記曲面部全体に沿って曲がった曲面であり、
前記空洞部は前記底面及び前記上面の2つの曲面のみによって囲まれている、
請求項2に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記曲面部と前記上面との間における前記本体部の厚さは均一である、
請求項7に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 可撓性を有し、前記溝部の表面を覆う内張り部を備え、
前記内張り部は、前記本体部よりも可撓性が高い材質からなり、
前記溝部は、前記内張り部を介して、前記グリーンハニカム成形体の前記側面を支持する、
請求項1〜8のいずれか一項に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記内張り部の厚さは、前記グリーンハニカム成形体の円状の断面の半径に対して0.05〜0.2倍である、
請求項9に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記内張り部は、前記本体部よりも硬さが小さい材質からなる、
請求項9又は10に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - 前記内張り部は、前記本体部よりも反発弾性が小さい材質からなる、
請求項9〜11のいずれか一項に記載のグリーンハニカム成形体用受台。 - セラミックスの原料粉末を含む混合物を押出成形機から水平方向に押し出すことにより、長尺の円柱体を形成する工程と、
前記円柱体の下側の側面を請求項1〜12のいずれか一項に記載のグリーンハニカム成形体用受台の前記溝部で支持し、前記円柱体を前記円柱体の長手方向に垂直に切断して、前記グリーンハニカム成形体用受台で支持された前記グリーンハニカム成形体を形成する工程と、
前記グリーンハニカム成形体用受台で支持された前記グリーンハニカム成形体を、前記グリーンハニカム成形体用受台とともに搬送する工程と、
を備える、
ディーゼルパティキュレートフィルタの製造方法。
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