JP6542549B2 - Method of manufacturing honeycomb structure - Google Patents

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本発明は、例えば排気ガス中の粒子状物質を捕捉するDPFや排気ガスを浄化する触媒に用いられるハニカム構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to, for example, a method of manufacturing a honeycomb structure used for a DPF that traps particulate matter in exhaust gas and a catalyst that purifies exhaust gas.

例えば特許文献1のように、ディーゼルエンジンの排気通路には、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するDPF(Diesel Particulate Filter)が搭載されている。DPFには、耐熱性に優れたセラミック製のハニカム構造体が用いられている。ハニカム構造体は、3次元的に連なる細孔を有する多孔質材からなり、筒状の外周壁と、外周壁の内側に一体的に形成されて複数のセルを区画する格子状のセル壁とを備える。ハニカム構造体は、セルの開口部分が選択的に封止されることでウォールフロー型のDPFとして機能する。ウォールフロー型のDPFにおいて排気ガスは、セル壁に形成された細孔内を流れることによりセル間を移動する。   For example, as in Patent Document 1, a DPF (Diesel Particulate Filter) for capturing particulate matter in exhaust gas is mounted in an exhaust passage of a diesel engine. For the DPF, a ceramic honeycomb structure excellent in heat resistance is used. The honeycomb structure is made of a porous material having three-dimensionally connected pores, and has a cylindrical outer peripheral wall, and a lattice-like cell wall integrally formed on the inner side of the outer peripheral wall to define a plurality of cells. Equipped with The honeycomb structure functions as a wall flow type DPF by selectively sealing the open part of the cell. In the wall flow DPF, exhaust gas moves between cells by flowing in pores formed in the cell walls.

特開2011−174383号公報JP, 2011-174383, A

ところで、排気通路における排気ガスの圧力損失が大きくなると、エンジンの出力が低下したり、燃費が悪化したりする。そのため、ハニカム構造体についてはセル壁における流路抵抗を小さくすることが望まれている。   By the way, when the pressure loss of the exhaust gas in the exhaust passage increases, the output of the engine may decrease or the fuel efficiency may deteriorate. Therefore, for the honeycomb structure, it is desired to reduce the flow path resistance in the cell wall.

本発明は、セル壁における流路抵抗を小さくすることを可能にしたハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb structure capable of reducing the flow path resistance in a cell wall.

上記課題を解決するハニカム構造体の製造方法は、複数のセルを区画するセル壁を有するハニカム構造体の製造方法であって、無機化合物粒子で構成される骨材、および、繊維で構成された造孔材を含む混合物を混練して坏土を調製する混練工程と、前記坏土を用いてハニカム構造を有する成形体を成形する成形工程と、前記成形体を焼成する焼成工程とを備える。   A method for manufacturing a honeycomb structure that solves the above-mentioned problems is a method for manufacturing a honeycomb structure having cell walls that partition a plurality of cells, and is made of an aggregate composed of inorganic compound particles, and fibers. The method includes a kneading step of kneading a mixture containing a pore forming material to prepare a clay, a molding step of molding a green body having a honeycomb structure using the clay, and a firing step of firing the green body.

上記構成によれば、ハニカム構造体のセル壁には、造孔材を構成する繊維によって直線状の細孔が形成されやすくなる。その結果、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁を貫通する連通孔が増加し、セル壁における流路抵抗を小さくできる。   According to the above configuration, linear pores are likely to be formed by the fibers constituting the pore forming material in the cell walls of the honeycomb structure. As a result, compared to the case where the pore forming material is formed of a particulate material, the number of communication holes penetrating the cell wall is increased, and the flow path resistance in the cell wall can be reduced.

上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の径が3μm以上20μm以下であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の径が3μm以上20μm以下であることで、セル壁における流路抵抗を小さくしつつ、機械的強度の低下を抑えることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure, it is preferable that the diameter of the fibers constituting the pore forming material is 3 μm or more and 20 μm or less.
According to the above configuration, when the diameter of the fiber forming the pore forming material is 3 μm or more and 20 μm or less, the decrease in mechanical strength can be suppressed while reducing the flow path resistance in the cell wall.

上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の長さが前記セル壁の設計厚さの0.2倍以上であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の長さがセル壁の設計厚さの0.2倍以上であることで、セル壁を貫通する連通孔が複数の繊維によって形成されるとしても細孔構造の複雑化を抑えることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure, it is preferable that a length of fibers constituting the pore forming material is 0.2 times or more as large as a design thickness of the cell wall.
According to the above configuration, the communication hole penetrating the cell wall is formed by the plurality of fibers by the length of the fiber constituting the pore forming material being 0.2 times or more the design thickness of the cell wall Can also reduce the complexity of the pore structure.

上記ハニカム構造体の製造方法は、前記造孔材を構成する繊維の長さが前記セル壁の設計厚さの1.2倍以下であることが好ましい。
上記構成によれば、造孔材を構成する繊維の長さがセル壁の設計厚さの1.2倍以下であることで、混練工程や成形工程において繊維同士が絡みにくくなる。その結果、細孔構造の複雑化を抑えることができる。また、セル壁の設計厚さよりも長い繊維が含まれていることによって、1つの繊維でセル壁を貫通する細孔を形成することも可能である。その結果、セル壁における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure, it is preferable that a length of fibers constituting the pore forming material is 1.2 times or less of a design thickness of the cell wall.
According to the above configuration, when the length of the fibers forming the pore forming material is 1.2 times or less of the design thickness of the cell wall, the fibers are less likely to be entangled in the kneading step or the forming step. As a result, the complication of the pore structure can be suppressed. Moreover, it is also possible to form the pore which penetrates a cell wall by one fiber by containing the fiber longer than the design thickness of a cell wall. As a result, the flow path resistance in the cell wall can be effectively reduced.

上記ハニカム構造体の製造方法は、前記骨材の嵩容積に対する前記造孔材の嵩容積の比が0.2以上、3.0以下であることが好ましい。
上記構成のように嵩容積の比が設定されることにより、ハニカム構造体の単位体積あたりにおけるセル壁の流路抵抗を小さくしつつ、気孔率に基づくハニカム構造体の強度低下を抑えることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure, the ratio of the bulk volume of the pore forming material to the bulk volume of the aggregate is preferably 0.2 or more and 3.0 or less.
By setting the volume ratio as in the above configuration, it is possible to suppress the decrease in strength of the honeycomb structure based on the porosity while reducing the flow path resistance of the cell wall per unit volume of the honeycomb structure. .

ハニカム構造体の一例の斜視構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the perspective view structure of an example of a honeycomb structure. ハニカム構造体の端面の平面構造を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the planar structure of the end surface of a honeycomb structure. 一実施形態のハニカム構造体の製造方法における製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process in the manufacturing method of the honeycomb structure of one Embodiment. セル壁の断面構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cross-section of a cell wall. ウォールフロー型のDPFの断面構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cross-section of wall flow type DPF. 触媒金属を担持したセル壁の断面構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the cross-section of the cell wall which carry | supported the catalyst metal.

図1〜図6を参照して、ハニカム構造体の製造方法の一実施形態について説明する。まず、図1および図2を参照して、ハニカム構造体の一例について説明する。
図1および図2に示すように、セラミック製のハニカム構造体10は、3次元的に連なる細孔を有する多孔質材によって形成されており、円筒形状を有する外周壁11と外周壁11の内側に一体的に形成されたセル壁12とを備える。セル壁12は、格子状に形成されており、ハニカム構造体10の両端部で開口し外周壁11の軸方向に沿って延びる複数のセル13を区画する。ハニカム構造体10は、両端部におけるセル13の開口が選択的に封止されることでウォールフロー型のDPFとして機能する。また、ハニカム構造体10は、触媒金属を担持することで触媒として機能する。DPFまたは触媒として機能するハニカム構造体10において、セル壁12の設計厚さtは、100μm以上500μm以下に設定される。なお、セル壁12は、格子状に形成されていればよく、図2のように矩形状の開口を有するセル13を区画する構成に限らず、例えば六角形状の開口を有するセルを区画する構成であってもよい。
One embodiment of a method for manufacturing a honeycomb structure will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, an example of a honeycomb structure will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the ceramic honeycomb structure 10 is formed of a porous material having three-dimensionally connected pores, and has an outer peripheral wall 11 having a cylindrical shape and an inner side of the outer peripheral wall 11. And an integrally formed cell wall 12. The cell walls 12 are formed in a lattice shape, and define a plurality of cells 13 which are open at both ends of the honeycomb structure 10 and extend along the axial direction of the outer peripheral wall 11. The honeycomb structure 10 functions as a wall flow type DPF by selectively sealing the openings of the cells 13 at both ends. In addition, the honeycomb structure 10 functions as a catalyst by supporting a catalyst metal. In the honeycomb structure 10 functioning as the DPF or the catalyst, the design thickness t of the cell wall 12 is set to 100 μm or more and 500 μm or less. The cell wall 12 may be formed in a lattice shape, and is not limited to the configuration in which the cell 13 having a rectangular opening is partitioned as shown in FIG. 2, for example, a configuration in which a cell having a hexagonal opening is partitioned. It may be

図3を参照して、上述したハニカム構造体10の製造方法の一例について説明する。ハニカム構造体10は、原材料を混練して坏土を調製する混練工程(ステップS11)、坏土を用いて成形体を成形する成形工程(ステップS12)、成形体を乾燥する乾燥工程(ステップS13)、乾燥した成形体を焼成する焼成工程(ステップS14)を経て製造される。   An example of a method of manufacturing the above-described honeycomb structure 10 will be described with reference to FIG. In the honeycomb structure 10, a kneading step (step S11) of kneading a raw material to prepare a clay, a molding step of molding a compact using a clay (step S12), and a drying step of drying the compact (step S13). ), And manufactured through a firing step (step S14) of firing the dried molded body.

混練工程では、骨材、バインダー、潤滑剤、および、造孔材等を含む混合物に水を添加し十分に混練することによって、ハニカム構造体10の坏土が調製される。骨材には、平均粒子径が1μm以上、10μm以下である無機化合物粒子が用いられる。この無機化合物粒子は、例えば、アルミナ、タルク、カオリンを用いると、焼成により耐熱性に優れたコージライト結晶が得られる。なお、無機化合物粒子には、焼成後に耐熱性に優れているもの、例えば、チタン酸アルミニウムや炭化ケイ素を用いることができる。   In the kneading step, the clay of the honeycomb structure 10 is prepared by adding water to a mixture containing an aggregate, a binder, a lubricant, a pore former and the like and sufficiently kneading the mixture. As the aggregate, inorganic compound particles having an average particle diameter of 1 μm or more and 10 μm or less are used. When, for example, alumina, talc or kaolin is used as this inorganic compound particle, a cordierite crystal having excellent heat resistance can be obtained by firing. As the inorganic compound particles, those which are excellent in heat resistance after firing, for example, aluminum titanate or silicon carbide can be used.

造孔材は、後の焼成工程において酸化によりガス化する繊維14で構成されている。造孔材を構成する繊維14は、径Dおよび長さLの細い糸状の形状を有しており、例えば、径Dに対する長さLの比(=L/D)が5以上である。また、径Dは、繊維14の横断面において最も幅が大きい部分の長さの平均値であり、例えば繊維14の横断面が円である場合はその円の直径である。この繊維14には、例えばナイロン(ポリアミド)、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の合成繊維を用いることができ、また、例えば木材パルプ等の植物繊維を用いることができる。造孔材が繊維14で構成されることにより、ハニカム構造体10のセル壁12には直線状の細孔が形成されやすくなる。その結果、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁12を貫通する連通孔が増加し、セル壁12における流路抵抗を小さくすることができる。   The pore-forming material is composed of fibers 14 that are gasified by oxidation in a later firing step. The fibers 14 constituting the pore forming material have a thin thread-like shape with a diameter D and a length L, and for example, the ratio of the length L to the diameter D (= L / D) is 5 or more. Further, the diameter D is an average value of the length of the largest width portion in the cross section of the fiber 14, and is, for example, the diameter of the circle when the cross section of the fiber 14 is a circle. For the fibers 14, synthetic fibers such as nylon (polyamide) and polyethylene terephthalate (PET) can be used, and vegetable fibers such as wood pulp can be used. When the pore forming material is composed of the fibers 14, linear pores are easily formed in the cell wall 12 of the honeycomb structure 10. As a result, compared to the case where the pore forming material is formed of a particulate material, the number of communication holes penetrating the cell wall 12 is increased, and the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced.

造孔材を構成する繊維14の径Dは、3μm以上20μm以下に設定される。これにより、ハニカム構造体10には、数μm〜数十μmの細孔径を有する細孔が形成される。繊維14の径Dが3μm以上に設定されることにより、細孔径が過度に小さくなることが抑えられる。一方、繊維14の径Dが20μm以下に設定されることにより、細孔径が過度に大きくなることが抑えられ、ハニカム構造体10の機械的強度の低下が抑えられる。   The diameter D of the fibers 14 constituting the pore forming material is set to 3 μm or more and 20 μm or less. Thereby, pores having a pore diameter of several μm to several tens of μm are formed in the honeycomb structure 10. By setting the diameter D of the fibers 14 to 3 μm or more, it is possible to suppress the pore diameter from being excessively reduced. On the other hand, by setting the diameter D of the fibers 14 to 20 μm or less, the pore diameter can be prevented from becoming excessively large, and the decrease in the mechanical strength of the honeycomb structure 10 can be suppressed.

また、繊維14の径Dが上述した範囲に設定されることにより、平均細孔径が35μm未満であるハニカム構造体10が得られる。これにより、ハニカム構造体10の用途がDPFである場合には、粒子状物質の十分な捕捉性能を得ることができる。なお、平均細孔径は、水銀圧入法を用いた細孔分布の測定結果に基づいて規定される値であって、例えばlog微分細孔容積のピークに対応する細孔径である。   Further, by setting the diameter D of the fibers 14 in the above-described range, the honeycomb structure 10 having an average pore diameter of less than 35 μm can be obtained. Thereby, when the application of the honeycomb structure 10 is DPF, sufficient capture performance of particulate matter can be obtained. In addition, an average pore diameter is a value prescribed | regulated based on the measurement result of pore distribution using the mercury intrusion method, Comprising: For example, it is a pore diameter corresponding to the peak of log differential pore volume.

繊維14の長さLは、セル壁12の設計厚さtに対して0.2倍以上1.2倍以下に設定される。繊維14の長さLが設計厚さtに対して0.2倍以上に設定されることにより、セル壁12を貫通する細孔が複数の繊維によって形成されるとしても細孔構造の複雑化が抑えられ、セル壁12における流路抵抗を小さくすることができる。また、セル壁12の設計厚さtよりも長い繊維14によって、セル壁12を貫通する細孔を1つの繊維14で形成することも可能である。そのため、セル壁12における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。また、繊維14の長さLが設計厚さtに対して1.2倍以下に設定されることにより、混練時および成形時に繊維14同士が絡みにくくなることで細孔径が過度に大きくなることと細孔構造の複雑化が抑えられる。セル壁12の設計厚さtが100μm以上500μm以下である場合、具体的な繊維14の長さLは、設計厚さtに対する0.2倍以上1.2倍以下の範囲において、50μm以上500μm以下に設定される。   The length L of the fibers 14 is set to 0.2 times or more and 1.2 times or less of the design thickness t of the cell wall 12. By setting the length L of the fibers 14 to be 0.2 times or more the design thickness t, the pore structure is complicated even if the pores penetrating the cell wall 12 are formed by a plurality of fibers. Thus, the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced. It is also possible to form pores penetrating the cell wall 12 with one fiber 14 by the fibers 14 longer than the design thickness t of the cell wall 12. Therefore, the flow path resistance in the cell wall 12 can be effectively reduced. Further, by setting the length L of the fiber 14 to 1.2 times or less of the design thickness t, the fibers 14 are less likely to be entangled during kneading and molding, whereby the pore diameter becomes excessively large. And the complexity of the pore structure can be suppressed. When the design thickness t of the cell wall 12 is 100 μm to 500 μm, the length L of the specific fiber 14 is 50 μm to 500 μm in the range of 0.2 times to 1.2 times the design thickness t. It is set to the following.

骨材の嵩容積V1に対する造孔材の嵩容積V2の比R(=V2/V1)は、0.2〜3.0に設定される。これにより、水銀圧入法によって測定される気孔率が40%以上75%以下のハニカム構造体10が得られる。気孔率が40%以上であることにより、ハニカム構造体10の単位体積あたりにおけるセル壁12の流路抵抗を小さくすることができるとともに、ハニカム構造体10の用途が触媒である場合には十分な比表面積が得られる。一方、気孔率が75%以下であることにより、ハニカム構造体10における機械的強度の低下が抑えられる。なお、嵩容積とは、タップ密度測定法と同等のタッピングを実施した場合の容積のことである。   The ratio R (= V2 / V1) of the bulk volume V2 of the pore forming material to the bulk volume V1 of the aggregate is set to 0.2 to 3.0. Thereby, the honeycomb structure 10 having a porosity of 40% or more and 75% or less measured by mercury porosimetry is obtained. When the porosity is 40% or more, the flow path resistance of the cell wall 12 per unit volume of the honeycomb structure 10 can be reduced, and sufficient when the application of the honeycomb structure 10 is a catalyst A specific surface area is obtained. On the other hand, when the porosity is 75% or less, the decrease in mechanical strength in the honeycomb structure 10 can be suppressed. In addition, a bulk volume is a volume at the time of implementing tapping equivalent to a tap density measurement method.

成形工程では、上述した坏土を押出成形機を用いて押出成形したものを所定の長さで切断することにより、焼成前のハニカム構造体10である成形体が成形される。
乾燥工程では、成形体を乾燥温度(例えば約120℃)に一定時間保持することで、成形体に含まれている水分を蒸発させる。乾燥工程は大気雰囲気下にて行われる。
In the forming step, the above-mentioned clay is extruded using an extrusion forming machine and cut at a predetermined length to form a formed body which is the honeycomb structure 10 before firing.
In the drying step, the moisture contained in the molded body is evaporated by holding the molded body at a drying temperature (for example, about 120 ° C.) for a certain period of time. The drying step is performed under the atmosphere.

焼成工程では、乾燥工程を経た成形体を例えば約20時間かけて焼成温度まで昇温させたのち、約1〜5時間程度、成形体を焼成温度に保持する。焼成工程では、成形体が昇温する過程、例えば150℃〜600℃において、造孔材を構成する繊維14が溶解するとともに繊維14の炭素等の成分が酸化し、成形体から繊維14が消失する。そして、焼成後の成形体が冷却されることで細孔を有するハニカム構造体10が製造される。   In the firing step, the shaped body that has undergone the drying step is heated to the firing temperature over, for example, about 20 hours, and then the shaped body is maintained at the firing temperature for about 1 to 5 hours. In the firing step, in the process of raising the temperature of the formed body, for example, at 150 ° C. to 600 ° C., the fiber 14 constituting the pore forming material is dissolved and the component such as carbon of the fiber 14 is oxidized and the fiber 14 disappears from the formed body Do. Then, the molded body after firing is cooled to manufacture a honeycomb structure 10 having pores.

焼成工程における雰囲気および焼成温度は骨材の材質に応じて設定される。ハニカム構造体10がコージライトである場合、大気雰囲気下において焼成工程が行われ、焼成温度は約1350℃〜1450℃である。ハニカム構造体10がチタン酸アルミニウムである場合、大気雰囲気下において焼成工程が行われ、焼成温度は約1500℃〜1600℃である。ハニカム構造体10が炭化ケイ素である場合、不活性ガス雰囲気下において焼成工程が行われ、その焼成温度は約2000℃〜2200℃である。   The atmosphere and the firing temperature in the firing step are set according to the material of the aggregate. When the honeycomb structure 10 is cordierite, the firing step is performed in the atmosphere, and the firing temperature is about 1350 ° C. to 1450 ° C. When the honeycomb structure 10 is aluminum titanate, the firing step is performed in the atmosphere, and the firing temperature is about 1500 ° C. to 1600 ° C. When the honeycomb structure 10 is silicon carbide, a firing step is performed under an inert gas atmosphere, and the firing temperature is about 2000 ° C. to 2200 ° C.

なお、焼成工程は、成形体が焼成温度まで昇温するまでの過程において、繊維14の融点近傍である溶解温度に成形体を一定時間保持する溶解工程を含んでいてもよい。また焼成工程は、造孔材の炭素成分が酸化する600℃近傍の仮焼成温度に成形体を一定時間保持する仮焼成工程を含んでいてもよい。こうした構成によれば、成形体に含まれている繊維14を確実に消失させたうえで成形体を焼成することができる。   The firing step may include a dissolving step of holding the shaped body at a melting temperature near the melting point of the fiber 14 for a certain period of time in the process until the shaped body is heated up to the firing temperature. The firing step may include a pre-firing step of holding the formed body at a pre-firing temperature near 600 ° C. at which the carbon component of the pore forming material is oxidized, for a certain period of time. According to such a configuration, it is possible to fire the formed body after the fibers 14 contained in the formed body are completely eliminated.

図4に示すように、上述した製造方法によって製造されたハニカム構造体10のセル壁12には、無機化合物粒子である骨材同士の隙間および繊維14が消失した空間によって三次元的に連なる細孔15が形成される。この細孔15は、セル壁12によって区画されたセル13を連通する。また、細孔15は、造孔材が繊維14で構成されることで直線状の部分の割合が高く、造孔材が粒子状の材料で構成される場合に比べてセル壁12を貫通する連通孔が増加する。そのため、ハニカム構造体10においては、セル壁12における流路抵抗を小さくすることができる。   As shown in FIG. 4, in the cell walls 12 of the honeycomb structure 10 manufactured by the above-described manufacturing method, a thin three-dimensionally connected thin line is formed by the gaps between aggregates which are inorganic compound particles and the space where the fibers 14 disappear. Holes 15 are formed. The pores 15 communicate the cells 13 partitioned by the cell walls 12. Moreover, the ratio of a linear part is high because the pore forming material is comprised with the fiber 14, and the pore 15 penetrates the cell wall 12 compared with the case where a pore forming material is comprised with a particulate-form material The communication holes increase. Therefore, in the honeycomb structure 10, the flow passage resistance in the cell wall 12 can be reduced.

そして、図5に示すように、上述したハニカム構造体10の用途がDPF16である場合、ハニカム構造体10は、例えば、セル13の開口部分を選択的に閉塞する樹脂製のマスクが端部に装着され、その端部がセラミック粒子等を含む目封止用スラリーに浸漬されることでマスクをしていないセル13の開口部分に目封止用スラリーが充填される。そして、充填された目封止用スラリーが乾燥・焼成されることにより、セルの開口を閉塞する目封止部17が形成される。こうした目封止部17が両端部に形成されることにより、ハニカム構造体10は、ウォールフロー型のDPFとしての機能が付与される。こうした構成のDPF16においては、セル壁12における流路抵抗が小さいことで排気ガスの圧力損失を低くすることができる。   And as shown in FIG. 5, when the application of the honeycomb structure 10 mentioned above is DPF 16, as the honeycomb structure 10, the resin mask which selectively obstruct | occludes the opening part of the cell 13, for example is an edge part. The opening portion of the unmasked cell 13 is filled with the plugging slurry by mounting and immersing the end portion thereof in the plugging slurry containing ceramic particles and the like. Then, the filled plugging slurry is dried and fired to form a plugged portion 17 that closes the cell opening. By forming the plugged portions 17 at both ends, the honeycomb structure 10 is provided with a function as a wall flow DPF. In the DPF 16 having such a configuration, the pressure loss of the exhaust gas can be reduced because the flow path resistance in the cell wall 12 is small.

また、図6に示すように、上述したハニカム構造体10の用途が触媒を担持したDPFである場合、ハニカム構造体10は、触媒金属18を含む触媒スラリーに浸漬される。この際、セル壁12における流路抵抗が小さいことで細孔15の細部にまで触媒スラリーを充填することができる。そして、触媒スラリーが乾燥・焼成されることにより、ハニカム構造体10に触媒機能が付与される。   Further, as shown in FIG. 6, when the application of the above-described honeycomb structure 10 is a DPF supporting a catalyst, the honeycomb structure 10 is immersed in a catalyst slurry containing a catalyst metal 18. At this time, since the flow resistance in the cell wall 12 is small, the catalyst slurry can be filled to the details of the pores 15. Then, the catalyst slurry is dried and fired to impart the catalyst function to the honeycomb structure 10.

ハニカム構造体を用いた触媒は、担持する触媒量が多いほど触媒性能が向上する一方でセルの開口面積が減少することで排気ガスの圧力損失が上昇する。この点、上述したハニカム構造体10を用いた触媒では、細孔15の細部にまで触媒スラリーが充填されることで、セル13の開口面積の減少を抑えつつ、より多くの触媒金属18を担持させることができる。そのため、排気ガスの圧力損失を抑えつつ、触媒性能を高めることができる。   In the catalyst using the honeycomb structure, as the amount of the catalyst carried is increased, the catalyst performance is improved, while the open area of the cell is decreased, whereby the pressure loss of the exhaust gas is increased. In this respect, in the catalyst using the honeycomb structure 10 described above, the catalyst slurry is filled up to the details of the pores 15 so that the reduction of the open area of the cells 13 is suppressed, and more catalyst metal 18 is supported. It can be done. Therefore, the catalyst performance can be enhanced while suppressing the pressure loss of the exhaust gas.

上述したハニカム構造体の製造方法によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)造孔材が繊維14で構成されることにより、ハニカム構造体10において直線状の部分の割合が高い細孔が形成されやすくなる。その結果、セル壁12を貫通する連通孔が増加し、セル壁12における流路抵抗を小さくすることができる。
According to the method for manufacturing a honeycomb structure described above, the following effects can be obtained.
(1) By forming the pore forming material with the fibers 14, pores having a high proportion of linear portions in the honeycomb structure 10 are easily formed. As a result, communication holes passing through the cell wall 12 increase, and the flow path resistance in the cell wall 12 can be reduced.

(2)繊維14の径Dが3μm以上に設定されることにより、細孔径が過度に小さくなることが抑えられる。そのため、ハニカム構造体10の用途が触媒である場合、ハニカム構造体10は、細孔15内に触媒金属を担持することができる。   (2) By setting the diameter D of the fibers 14 to 3 μm or more, it is possible to suppress the pore diameter from becoming excessively small. Therefore, when the application of the honeycomb structure 10 is a catalyst, the honeycomb structure 10 can support a catalyst metal in the pores 15.

(3)繊維14の径Dが20μm以下に設定されることにより、細孔径が過度に大きくなることが抑えられる。その結果、ハニカム構造体10の機械的強度の低下が抑えられる。また、ハニカム構造体10の用途がDPFである場合には粒子状物質の十分な捕捉性能が得られる。   (3) By setting the diameter D of the fibers 14 to 20 μm or less, the pore diameter can be prevented from becoming excessively large. As a result, the reduction in mechanical strength of the honeycomb structure 10 can be suppressed. In addition, when the application of the honeycomb structure 10 is DPF, sufficient capture performance of particulate matter can be obtained.

(4)繊維14の長さLがセル壁12の設計厚さtに対して0.2倍以上に設定されることにより、セル壁12を貫通する細孔15が複数の繊維14で形成されやすくなる。   (4) By setting the length L of the fiber 14 to be 0.2 times or more the design thickness t of the cell wall 12, the pores 15 penetrating the cell wall 12 are formed by the plurality of fibers 14 It will be easier.

(5)セル壁12の設計厚さtよりも長い繊維14が含まれることにより、セル壁12を貫通する細孔15を1つの繊維14で形成することも可能である。これにより、セル壁12における流路抵抗を効果的に小さくすることができる。   (5) By including the fiber 14 longer than the design thickness t of the cell wall 12, it is also possible to form the pore 15 penetrating the cell wall 12 with one fiber 14. Thereby, the flow path resistance in the cell wall 12 can be effectively reduced.

(6)繊維14の長さLがセル壁12の設計厚さtに対して1.2倍以下に設定されることにより、混練時および成形時に繊維14同士が絡みにくくなり、細孔径が過度に大きくなることと細孔構造の複雑化とが抑えられる。   (6) By setting the length L of the fiber 14 to 1.2 times or less of the design thickness t of the cell wall 12, the fibers 14 are less likely to be entangled during kneading and molding, and the pore diameter is excessive And the complication of the pore structure can be suppressed.

(7)骨材の嵩容積V1に対する造孔材の嵩容積V2の比Rが0.2以上に設定されることにより、ハニカム構造体の単位体積あたりにおけるセル壁12の流路抵抗を小さくすることができる。また、比Rが3.0以下に設定されることにより、気孔率に基づくハニカム構造体の機械的強度の低下を抑えることができる。   (7) The flow resistance of the cell wall 12 per unit volume of the honeycomb structure is reduced by setting the ratio R of the bulk volume V2 of the pore forming material to the bulk volume V1 of the aggregate to 0.2 or more. be able to. Further, by setting the ratio R to 3.0 or less, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the honeycomb structure based on the porosity.

(8)ハニカム構造体10を用いたDPFでは、粒子状の材料を造孔材としたハニカム構造体を用いたDPFと同等の捕捉性能を維持しつつ排気ガスの圧力損失を低減することができる。   (8) In the DPF using the honeycomb structure 10, the pressure loss of exhaust gas can be reduced while maintaining the capture performance equivalent to that of the DPF using the honeycomb structure using the particulate material as the pore forming material .

(9)ハニカム構造体10を用いた触媒では、粒子状の材料を造孔材としたハニカム構造体を用いた触媒に比べて、触媒性能を向上させつつ排気ガスの圧力損失を低減することができる。   (9) In the catalyst using the honeycomb structure 10, the pressure loss of exhaust gas can be reduced while the catalyst performance is improved, as compared with the catalyst using the honeycomb structure having the particulate material as the pore forming material. it can.

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・骨材の嵩容積V1に対する造孔材の嵩容積V2の比Rは、0.2未満であってもよいし、3.0よりも大きくてもよい。こうした構成によれば、圧力損失が抑えられたハニカム構造体を様々な気孔率のもとで製造することができる。
In addition, the said embodiment can also be changed suitably as follows and can also be implemented.
The ratio R of the volume V2 of the pore forming material to the volume V1 of the aggregate may be less than 0.2 or more than 3.0. According to such a configuration, it is possible to manufacture a honeycomb structure in which pressure loss is suppressed under various porosities.

・造孔材には、セル壁12の設計厚さtに対して0.2倍未満の長さLを有する繊維14が含まれていてもよいし、1.2倍よりも大きい長さLを有する繊維14が含まれていてもよい。こうした構成によれば、セル壁12における流路抵抗を抑えつつ、細孔構造の自由度を向上させることができる。   The pore-forming material may contain fibers 14 having a length L less than 0.2 times the design thickness t of the cell wall 12, or a length L greater than 1.2 times The fibers 14 may be included. According to such a configuration, it is possible to improve the freedom of the pore structure while suppressing the flow path resistance in the cell wall 12.

・造孔材には、3μm未満の径Dを有する繊維14が含まれていてもよいし、20μmよりも大きい径Dを有する繊維14が含まれていてもよい。こうした構成によれば、圧力損失が抑えられたハニカム構造体を様々な細孔径のもとで製造することができる。   The pore former may contain fibers 14 having a diameter D of less than 3 μm, or may contain fibers 14 having a diameter D of more than 20 μm. According to such a configuration, it is possible to manufacture a honeycomb structure in which pressure loss is suppressed under various pore sizes.

・乾燥工程は、焼成工程の一部であってもよい。すなわち、乾燥工程と焼成工程とが同一の炉内において連続して行われてもよい。
・ハニカム構造体10の用途がDPFである場合、成形工程と乾燥工程との間に目封止部が形成されてもよい。こうした場合、成形体の端部にマスクが装着され、その端部が目封止用スラリーに浸漬される。そして、充填された目封止用スラリーは、次の乾燥工程において乾燥され、その次の焼成工程において焼成される。
The drying step may be part of the firing step. That is, the drying step and the firing step may be performed continuously in the same furnace.
-When the application of the honeycomb structure 10 is DPF, plugged portions may be formed between the forming step and the drying step. In such a case, a mask is attached to the end of the compact, and the end is immersed in the plugging slurry. Then, the filled plugging slurry is dried in the next drying step and fired in the next firing step.

t…設計厚さ、10…ハニカム構造体、11…外周壁、12…セル壁、13…セル、14…繊維、15…細孔、16…DPF、17…目封止部。   t Design thickness, 10: honeycomb structure, 11: outer peripheral wall, 12: cell wall, 13: cell, 14: fiber, 15: pore, 16: DPF, 17: plugging portion.

Claims (1)

複数のセルを区画するセル壁が格子状に配置され、ウォールフロー型のDPF、あるいは、触媒金属を担持することによってウォールフロー型の触媒として機能可能なハニカム構造体の製造方法であって、
無機化合物粒子で構成される骨材、および、繊維で構成される造孔材を含む混合物を混練して坏土を調製する混練工程と、
前記坏土を用いてハニカム構造を有する成形体を成形する成形工程と、
前記成形体を焼成する焼成工程とを備え
前記セル壁の設計厚さが100μm以上500μm以下であり、
前記骨材は、平均粒子径が1μm以上10μm以下の無機化合物粒子であり、
前記造孔材を構成する繊維の径が3μm以上20μm以下であり、
前記造孔材を構成する繊維の長さが前記セル壁の設計厚さの0.2倍以上1.2倍以下の範囲内で50μm以上500μm以下に設定され、
前記骨材の嵩容積に対する前記造孔材の嵩容積の比が0.2以上3.0以下である
ハニカム構造体の製造方法。
A method for manufacturing a honeycomb structure capable of functioning as a wall flow type catalyst by arranging cell walls that partition a plurality of cells in a lattice and carrying a wall flow type DPF or a catalyst metal ,
Kneading a mixture comprising an aggregate composed of inorganic compound particles and a pore-forming material composed of fibers to prepare a clay;
A forming step of forming a formed body having a honeycomb structure using the clay;
And a firing step of firing the compact .
The design thickness of the cell wall is 100 μm to 500 μm,
The aggregate is inorganic compound particles having an average particle diameter of 1 μm to 10 μm,
The diameter of fibers constituting the pore forming material is 3 μm or more and 20 μm or less,
The length of the fibers constituting the pore forming material is set to 50 μm to 500 μm within the range of 0.2 times to 1.2 times the design thickness of the cell wall,
A method for manufacturing a honeycomb structure, wherein a ratio of a bulk volume of the pore forming material to a bulk volume of the aggregate is 0.2 or more and 3.0 or less .
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