JPH0286847A - ハニカム構造体およびその製造法 - Google Patents

ハニカム構造体およびその製造法

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JPH0286847A
JPH0286847A JP63236595A JP23659588A JPH0286847A JP H0286847 A JPH0286847 A JP H0286847A JP 63236595 A JP63236595 A JP 63236595A JP 23659588 A JP23659588 A JP 23659588A JP H0286847 A JPH0286847 A JP H0286847A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の排ガス浄化用触媒および微粒子用
フィルタ、各種ガス・石油を燃料とする燃焼ガスの浄化
および／または脱臭用触媒の担体として用いられるセラ
ミックハニカム構造体およびその製造法に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来、一般に実用されている自動車搭載触媒コンバータ
は、使用中の激しい振動に耐えるように第４図の如く、
排気ガスが通過する貫通孔１１−１゜１１−２と直角方
向（以下「径方向」という）にはクツション性のある支
持材１２−１．１２−２　（以下クツション材という）
を介して圧力を加え、更に貫通孔方向には、クツション
材１２−１を介して圧力を加えるかまたは直接板材１３
で位置を固定し支持した構造をとっている。
しかしながら、上記構造の場合、貫通孔方向に当接され
たクツション材部分のハニカム構造体貫通孔１１−２に
は排気ガスが通過できずその部分の触媒が無駄となる。
そのため、第５図に示すように触媒貴金属の節約を目的
にセラミックマット等のクツション性のあるシール材１
４（以下シール材という）のみを全側面に用い径方向の
みで支持する方法も一部で実用化されている。
また、実開昭６２−１７９３１９号公報で開示されてい
るように、シール材の飛散防止のため、セラミックハニ
カム構造体外周面にシール材の少なくとも一方の端面に
隣接する位置に障壁を形成したものも知られている。
（発明が解決しようとする課題） ところが、一部で実用化されている径方向のみで支持す
る方法は、使用中の激しい振動にズレないよう径方向に
加える圧力を高くしなければならないため、セラミック
ハニカム構造体の隔壁の厚さが例えば０．３閣というよ
うな比較的厚く外圧強度が高い場合には径方向のみで支
持が可能であるが、隔壁の厚さが例えば０．１５ＩＩＩ
ＩＩＩ〜０．２０ｍｍというような比較的薄い場合には
外圧強度が低く適用できない問題点があった。
また、特開昭６２−１７９３１９号公報に開示された技
術では、周方向のズレ、即ち回転を防止するためには全
く役に立たないという問題点があった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、貫通孔方向の
ズレのみならず周方向の回転ズレをも防止して確実な支
持を可能とするセラミックハニカム構造体とその製造方
法を提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明のセラミックハニカム構造体は、外壁表面の少な
（とも一部を突出させるか凹ませることにより段差を設
け、かつ突出部または凹み部の面の粗さが他の外壁表面
より粗いことを特徴としており、あるいは突出部または
凹み部が不連続であるこζを特徴とするものである。
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造法は、
サンドブラストにより凹み部を得ることを、突出部を必
要としない部分をマスクした後セラミック原料泥漿を吹
き付けて突出部を得ることを、セラミック粒を混入した
セラミック原料泥漿を吹き付けて突出部を得ることを、
さらに、セラミック原料泥漿を吹き付けて乾燥する前に
セラミック粒またはセラミック原料粒を吹き付は接着さ
せて突出部を得ることを特徴とするものである。
（作　用） 上述した構成において、セラミックハニカム構造体外周
部にサンドブラストを施せばその部分の表面は粗く削ら
れ凹み部が形成される。そのため、得られたハニカム構
造体をシール材および／またはクツション材とともにコ
ンバータとして組み込むとシール材および／またはクツ
ション材が凹み部にくい込むことによりハニカム構造体
の支持力が高まり、径方向の支持のみでも貫通孔方向の
ズレおよび周方向の回転ズレを有効に防止することがで
きる。セラミック原料泥漿またはセラミック粒による突
出部が形成されたハニカム構造体も同様の作用がある。
また、表面が平滑で凹み部または突出部が連続している
場合には、ズレが発生し易くなるよう作用するため好ま
しくない。一方、凹み部または突出部が不連続である場
合、シール材および／またはクツション材が凹凸部によ
り堅固にくい込むよう作用するため好ましい。
また、上述のように径方向のみで支持が可能となり、従
来の貫通孔方向に当接されていたクツション材の部分の
触媒を省略できるよう作用するので、貴金属の無駄がな
くなるとともに、触媒の体積を削減できるのでコンバー
タの体積を削減できるよう作用する。
（実施例） 第１図（ａ）は、本発明のサンドブラストにより得られ
たハニカム構造体の一例を示す斜視図である。
この例では、ハニカム構造体１の外周壁の一部を全周に
わたって研磨材を混入した圧縮空気を吹き付け、表面を
粗らすことにより削れた加工部分２を設けた例を示して
いる。
この本発明のハニカム構造体を得るには、まず所定組成
の坏土からハニカム構造体ｌを押し出した後、乾燥・焼
成し焼成品を得る。次に、焼成品の外周壁の所定位置に
のみ研磨材が当たるよう他の部分はマスク等を施して研
磨材を混入した圧縮空気を吹き付けることにより、表面
の粗い段差のついたハニカム構造体を得ることができる
。
この場合、ハニカム構造体の外周壁は削られ薄くなるた
め、あらかじめ薄くなる分厚めに押し出すことが望まし
い。また、研磨材はメツシュ＃２０〜＃４００が、圧縮
空気は２〜５ｋｇ／Ｃｍ２が望ましい。また、サンドブ
ラストを施す前に、有機物（糊等）を点状前に不連続に
吹き付けておくと糊の付着していない部分が付着してい
る部分より早く削れ、表面粗さをより粗くできる。
第１図（ｂ）は、本発明のセラミック粒が形成されたハ
ニカム構造体の一例を示す斜視図である。この例では、
ハニカム構造体１の外周壁の一部に全周にわたってハニ
カム粒が形成された加工部分２を設けた例を示している
。
この本発明のハニカム構造体を得るには、まず所定組成
の坏土からハニカム構造体１を押し出した後、乾燥して
乾燥品を得る。次に、押し出したハニカム構造体と同一
の組成の坏土を水・バインダー等を加え泥状の接着材と
し、その中に粉砕整粒したセラミック粒あるいは同一組
成の坏土を造粒したものを混入し十分撹拌した後、塗布
または吹き付けあるいは転写等の方法で、所定位置にセ
ラミック粒の形成されたハニカム構造体を得ることがで
きる。所定位置以外にセラミック粒が形成されないよう
他の部分にはマスク等を施すことは第１図（ａ）の場合
と同様である。
接着材およびセラミック粒はハニカム構造体と同一の材
料が望ましいが、ハニカム構造体の焼成温度で悪性物質
となる反応を生じないもので熱膨張係数がほぼ同一なら
同一材料でなくてもかまわない。坏土を造粒したものを
用いる場合には、坏土を造粒の溶剤およびバインダーは
接着材に混入したとき、溶けない材料を用いることが必
要である。
また、セラミック粒あるいは同一の組成の坏土を造粒し
たものを混入しない接着材のみをまずハニカム構造体の
所定位置に塗布し、続いて乾燥する前、直ちにセラミッ
ク粒あるいは造粒坏土を吹き付は等で付着させた後焼成
する方法でも本発明のハニカム構造体を得ることができ
る。この場合、セラミック粒あるいは造粒坏土にあらか
じめ接着材を塗布し乾燥させたものを使用すれば、セラ
ミック粒はハニカム構造体本体により完全に接着がなさ
れ好ま９しい。
第１図（Ｃ）は、本発明のセラミック粒が不連続に形成
されたハニカム構造体の一例を示す斜視図である。この
例では、ハニカム構造体１の外周壁の一部を貫通孔方向
および貫通孔と直角の周方向にセラミック粒が不連続に
形成された加工部分２を設けた例を示している。
この本発明のハニカム構造体は、前述の第１図（ｂ）同
様の方法で得ることができる。
また、泥状化した接着材のみを所定の位置に所定の厚さ
になるようセラミック層を形成したものも本発明のハニ
カム構造体であり、やはり前述の第１図（ｂ）同様の方
法で、ただしセラミック粒あるいは造粒坏土を吹き付け
ないまま焼成すれば得ることができる。
以下に本発明の詳細な説明する。
叉隻拠 以下のように、本発明品１〜８および比較例１〜３を準
備した。
なお、本発明品１〜８および比較例１〜３は、特に記載
しない場合には貫通孔密度４６．５個／１２全長１００
−１隔壁厚さ０．２０ｍｍ、外周壁厚さ０．３　ｍｍで
ある。
■本発明品１：第１図（ａ）−に示すように、焼成した
場合コージェライトとなる原料（以下コージェライト原
料という）を押し出し成形し焼成して、外径１００　ａ
ｍ、外周壁厚さ約０．７ａ＋ｍのハニカム構造体を得た
。このハニカム構造体外周壁の各々の端面から２５閣の
部分を覆い中央の幅５０ｍｍの部分に研磨材を混入した
圧縮空気を吹き付けた０周囲−周約１分間を２回繰り返
したところ、その部分は外径９９１、表面粗さは１０点
平均で約１００μｍであった。
なお、この場合の研磨材は電融アルミナ＃６０を用い、
圧縮空気は３ｋｇ／ｃｍ”である。
■本発明品２：本発明品ｌと同様であるが、研磨材の吹
き付けを周囲−周約１分間１回に止どめたことのみこと
なり、外径９９．５ｍｍであった。
■本発明品３：第１図（ｂ）に示すように、コージェラ
イト原料を押し出し成形して、焼成した後５０−となる
外周壁中央部の全周に、押し出したハニカム構造体と同
一のコージェライト原料を泥状にしたものの中に、焼成
され５００〜７００μ醜に整粒されたコージェライトを
入れ吹き付けた後焼成した。得られたハニカム構造体は
、コージェライト粒が付着していない部分の外径９９ａ
ｍ＋、付着している部分の外径１００．２　ａｕｉであ
った。
■本発明品４：本発明品３と同様であるが、コージェラ
イト粒が３５０〜５００μｍに整粒されたものを用いた
。なお、コージェライト粒が付着している部分の外径は
９９．８ｍ＋ｓであった。
■本発明品５：第１図［有］）に示すように、コージェ
ライト原料を押し出し成形して、焼成し６た後５゜鵬と
なる外周壁中央部の全周に、押し出したハニカム構造体
と同一のコージェライト原料を泥状にしたものを塗布し
、直ちにコージェライト原料を直径約２５０μ鴎に造粒
乾燥した粒を吹き付は付着させた後焼成した。得られた
ハニカム構造体は、コージェライト粒が付着していない
部分の外径９９閣、付着している部分の外径９９．６ｍ
ｍであった。
■本発明品６：第１図（Ｃ）に示すように、貫通孔方向
および貫通孔と直角の周方向に不連続部分を設けたこと
以外は本発明品５と同様である。なお、この不連続部分
は、祇テープを貼りマスキングを施した後コージェライ
ト原料泥漿を塗布しコージェライト原料粒を吹ぎ付は付
着させてから紙テープをはがした。
■本発明品７：第１図（ｂ）に示すように、コージェラ
イト原料を押し出し成形して、焼成した後５゜閣となる
外周壁中央部の全周に、押し出したハニカム構造体と同
一のコージェライト原料を泥状化したものを所定の厚さ
になるよう吹き付けした後焼成した。得られたハニカム
構造体は、コージェライト層が付着していない部分の外
径９９ｍ、付着している部分の外径９９．６ａａであっ
た。
■本発明品８：第１図（Ｃ）に示すように、貫通孔方向
および貫通孔と直角の周方向に不連続部分を設けたこと
以外は本発明品７と同様である。なお、この不連続部分
の処理は、本発明品６と同様である。
■比較０例１〜３ニ一方、第２図に示すように、広く一
般に用いられているコージェライトのハニカム構造体を
準備した。比較例１．２は外径１００鴫であり、比較例
３は外径１００　ｍｍ、隔壁厚さ０．２３鵬である。
これら本発明品および比較例のハニカム構造体について
性能試験を実施したその結果を第１表・に示す。
第１表において、外圧強度試験は、ハニカム構造体の上
下端面に厚さ約０．５　ｍｍのウレタンシートを介して
約２０１１ＩＩ１１のアルミニウム板を当て、側面を厚
さ約０．５　ｍｍのウレタンチューブで包み密封し、水
を満たした圧力容器に入れ、圧力を徐々に上げて破壊音
が生じたときの圧力を測定した。なお本例における試験
供試個数は３個であった。
熱衝撃試験は、セラミックハニカム構造体を金網を敷い
た枠に載せ、８００°Ｃに保持された電気炉に入れ、１
時間経過後室内にとり出し目視にて外観を観察しながら
細い金属棒でハニカム構造体の外周壁を軽く打った。こ
のとき外観観察でクランクが発見されず、かつ打音が金
属音の場合、ハニカム構造体が室温に冷えるまで室内に
１時間保持して、更に５０°Ｃ高い温度に設定した電気
炉に入れ、この操作を破壊するまで繰り返し実施した。
破壊は、クランクを発見するか打音が濁音になったとき
とし、熱衝撃強度は破壊しない最高温度で表示した。な
お、本例における試験供試個数は２個で、その平均値の
温度で表示した。
キャンニング試験は、第３図（ａ）に示すように担体１
にクツション材としてセラミックマット５を巻き、それ
を出口部が鋼管の入口部とほぼ同じ内径を持ち入口部が
出口部より大きい内径を持ったテーパー状の治具の中に
入れ、治具出口部を鋼管の入口部に当てて担体を油圧ラ
ムで鋼管の中に押し込んだ後、鋼管から担体を押し出し
外観を観察した。セラミックマット５は厚さ４．９胴の
ものを使用するとともに、鋼管の内径は第３図に示すス
キマｇが２．２＋ｎｍになるよう調整した。なお本例に
おける試験供試個数は２個であった。
加熱振動試験は第３図（ａ）に示すクツション材を巻き
、そしてフランジが溶接されていて第１表に示す触媒と
容器のスキマとなる内径の鋼管に押し込んだ後、鋼管の
両端にメガホン形状のコーンをボルトで止め試験に供し
た。第３図（ｂ）〜（ｅ）にそれツレハニカム構造体を
試験したコンバータの構成を示す。
試験条件は、プロパンガスバ」すを加熱源とした８００
°Ｃの熱ガスを２分流し加熱した後、室温空気を２分流
して冷却することを１サイクルとして２００　Ｈｚ、０
〜２０Ｇの振動を加えなから５０サイクル実施した後、
コーンを外して鋼管から担体を押し出し外観を観察した
。なお、本例における試験供試個数は２個であった。
上記第１表から、ハニカム構造体の外周壁を本発明品の
ような加工を施しても外圧強度および耐熱衝撃性は損な
われることがなく、本発明品２゜５および７を除いて、
外圧強度（最小値）が２０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　２以下
の比較的弱いセラミックハニカム構造体を低い圧力で側
面からのみの支持であっても実使用条件を模擬した加熱
振動試験に耐えることがわかり、本発明の有効性が確認
できる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、本発明の加
工面の部分の大きさ、形状、面積は、その部分に当接す
るシール材またはクツション材の種類あるいは貫通孔方
向幅と実使用条件によって決定される設計要件であるの
で、本実施例に限定されるものではないことはいうまで
もない。
また、上述した実施例ではセラミック構造体の径方向の
断面形状を正円としたが、これに限定されることなく例
えば楕円形状のものでもよいことはいうまでもない。さ
らに、セルの形状は本実施例では正方形であるが、これ
に限定するものでないとともに、ハニカム構造体の材質
についても本実施例ではコージェライトを用いたがこれ
に限定するものでないことは明らかである。さらにまた
、本発明により得られたハニカム構造体として、両端面
の貫通孔が互い違いに閉塞された形状のものを使用でき
ることはいうまでもない。
（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
のセラミックハニカム構造体およびその製造法は、その
外周壁の少なくとも一部分を加工して突出部あるいは凹
み部を設けるハニカム構造体を簡単に得ることができる
ため、このハニカム構造体を使用した触媒コンバータは
、側面のみの保持が可能となり触媒外周部の貴金属の無
駄をなくすことができ、またコンバータの体積を小さく
でき、さらに貫通孔方向のズレおよび貫通孔に直角方向
の回転ズレを有効に防止でき触媒コンバータの信頬性を
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）（ｂ）および（Ｃ）は本発明のハニカム構
造体の一例の構成を示す斜視図、 第２図は実施例において使用した比較例のハニカム構造
体の構成を示す斜視図、 第３図（ａ）は実施例において使用したハニカム構造体
にシール材を巻いた一例の構成を示す斜視図、第３図（
ロ）（Ｃ）（ｄ）および（ｅ）は実施例において使用し
たハニカム構造体を試験したコンバータの構成を示す断
面図、 第４図および第５図はそれぞれ従来の触媒コンバータの
一例を示す断面図である。 １・・・ハニカム構造体　　２・・・加工部分３・・・
外壁　　　　　　　４・・・容器５・・・セラミックマ
ット 第１図 （ａ） ＜ｂ） 第３図 （ａ） （ｂ・） （Ｃ） 第３図 （ｄ） （ｅ） 第４図 第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、触媒担体用のセラミックハニカム構造体において、
    外壁表面の少なくとも一部を突出させるかあるいは凹ま
    せることにより段差を設け、かつ突出部または凹み部の
    面の粗さが他の外壁表面より粗いことを特徴とするセラ
    ミックハニカム構造体。 ２、触媒担体用のセラミックハニカム構造体において、
    外壁表面の少なくとも一部を突出させるかあるいは凹ま
    せることにより段差を設け、かつ突出部または凹み部が
    不連続であることを特徴とするセラミックハニカム構造
    体。 ３、触媒担体用のセラミックハニカム構造体の製造法に
    おいて、サンドブラストにより凹み部を得ることを特徴
    とするセラミックハニカム構造体の製造法。 ４、触媒担体用のセラミックハニカム構造体の製造法に
    おいて、突出部を必要としない部分をマスクした後、セ
    ラミック原料泥漿を吹き付けて突出部を得ることを特徴
    とするセラミックハニカム構造体の製造法。 ５、触媒担体用のセラミックハニカム構造体の製造法に
    おいて、セラミック粒を混入したセラミック原料泥漿を
    吹き付けて突出部を得ることを特徴とするセラミックハ
    ニカム構造体の製造法。 ６、触媒担体用のセラミックハニカム構造体の製造法に
    おいて、セラミック原料泥漿を吹き付けて乾燥する前に
    セラミック粒またはセラミック原料粒を吹き付けて突出
    部を得ることを特徴とするセラミックハニカム構造体の
    製造法。
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