JPH08238432A - ハニカム構造体の成形方法およびハニカム構造成形体 - Google Patents

ハニカム構造体の成形方法およびハニカム構造成形体

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JPH08238432A
JPH08238432A JP7043258A JP4325895A JPH08238432A JP H08238432 A JPH08238432 A JP H08238432A JP 7043258 A JP7043258 A JP 7043258A JP 4325895 A JP4325895 A JP 4325895A JP H08238432 A JPH08238432 A JP H08238432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
extrusion
channel
paste
honeycomb structure
supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP7043258A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshifumi Mukai
利文 向井
Shigeru Tominaga
成 冨永
Takeshi Hirota
健 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Publication of JPH08238432A publication Critical patent/JPH08238432A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26Extrusion dies
    • B28B3/269For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無機繊維を触媒ペースト中に混合したものを
ハニカム成形押出機の口金から押し出して所定寸法、形
状のハニカム構造体を作る際のセル欠損を防止すること
ができるハニカム構造体の成形方法を提供する。 【構成】 押出成形用口金の前面から後面側に対して一
定深さにわたって一定の幅の格子状の多数の溝からなる
排出流路2を設け、この口金の後面側から前面側に対し
て互いに独立した多数の供給流路1を設け、これら供給
流路の前面を前記格子状の溝の交点部に連結させるとと
もに、供給流路の上流入口部から前記排出流路に到達す
るまでの押出し方向流路の全区間または一部区間をテー
パ状に形成してそのテーパ角αを、2゜<α<20゜と
して構成し、この押出口金をハニカム押出機の押出し口
に、前記格子状押出溝が前面出口側となるように取付け
て、繊維添加ペースト1を押し出し材料として押出し口
金から連続して押し出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハニカム構造体の成形
方法およびハニカム構造成形体に係り、特にセラミック
スや触媒をハニカム状に押出し成形する成形方法および
成形体であって成形時の欠損防止に好適なハニカム構造
体の成形方法および成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】火力発電用や各種工場から排出される窒
素酸化物を除去するには、アンモニア等の還元剤と反応
を促進させる脱硝触媒によって無害化する方法が一般に
採用されている。この触媒形状としては板状、粒状また
はハニカムがあり、排ガス性状によって使い分けられて
いる。中でも単位体積当たりの表面積を大きくすること
が可能なハニカム形状は、ダストを含まないクリーンな
窒素酸化物含有排ガスに対しては有効である。
【0003】ハニカムを成形するには、無機粒子を主成
分とするペーストを複数流路からなる口金と押出機によ
り押出成形するのが能率的であり、製法の手法となって
いる。ただ脱硝触媒ハニカムのような非焼結体の場合に
は、一般の焼結ハニカムと較べて強度発現のための工夫
が必要となる。これには触媒のペースト調製時に、触媒
の強度部材としてガラス繊維のような無機繊維が添加さ
れ、押出成形に供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した触媒ペースト
中の無機繊維は投入時に長さ数mmであるが、混練工程で
ほとんどの繊維が折れ、平均的には数十〜数百μmとな
りアスペクト比としては10〜20程度となることが発
明者によって確認されているが、中には混練機の壁面に
付着したペーストや何らかの理由で繊維が折れずに10
00μm程度の長さで残っているものもある。また一方
では、触媒を高強度化するために、成形後の繊維長をで
きる限り長く残しておきたいという要求もある。
【0005】このようなペーストを従来構造のハニカム
口金によって狭ピッチ薄肉リブハニカムを成形する場合
にはセル欠損が大きな問題となる。セル欠損には次の2
つの形態がある。1つは流路が完全に詰まってセルが貫
通して抜けてしまう場合、もう1つは間欠的または単発
的に欠損が発生し、見掛け上欠損の位置が変化する場合
が経験的に知られている。前者の原因は、ペースト中に
混在する粗大ゴミや極端に長い繊維が流路を塞ぐことに
よって発生するものと考えられ、特開昭53−1372
60号公報、特開昭56−127411号公報で開示さ
れているように、ストレーナによるペースト中のゴミ除
去によって欠損発生を回避することができる。一方後者
の欠損は、ハニカム口金の流路内で繊維の配向状態によ
って成形速度が微妙に変化し、一時的な欠損が発生する
ものと推定される。
【0006】本発明は、狭ピッチ薄肉リブ脱硝ハニカム
の成形で頻発するセル欠損の問題を解決するためになさ
れたものであって、特にセル欠損の低減に好適なハニカ
ム構造体の成形方法および成形体に関するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 (1)押出成形用口金の前面側から後面側に対して一定
深さにわたって一定幅の格子状の多数の溝からなる排出
流路を設け、この口金の後面側より前面側に対して互い
に独立して多数の供給流路を設け、これら供給流路の前
面を前記格子状溝の交点部に開口連結させるとともに、
供給流路の上流入口部から前記排出流路に到達するまで
の押出方向流路の全区間または一部区間をテーパ状に形
成してそのテーパ角度αを、 2°<α<20° として構成し、この押出口金をハニカム押出機押出口に
前記格子状排出溝が前面出口側となるように取着して、
繊維添加ペーストを押出材料として上記押出口金から連
続して押出すことを特徴とするハニカム構造体の成形方
法。
【0008】(2)押出成形用口金の前面側から後面側
に対して一定深さにわたって一定幅の格子状の多数の溝
からなる排出流路を設け、この口金の後面側より前面側
に対して互いに独立して多数の供給流路を設け、これら
供給流路の前面を前記格子状溝の交点部に開口連結させ
るとともに、供給流路の上流入口部から前記排出流路に
到達するまでの押出方向流路の全区間または一部区間を
テーパ状に形成してそのテーパ角度αを、 2°<α<20° として構成し、この押出口金をハニカム押出機押出口に
前記格子状排出溝が前面出口側となるように取着して、
繊維添加ペーストを押出材料として上記押出口金から押
出すことにより、供給流路から排出流路に到達したペー
スト中の繊維が押出方向に配向されて排出流路に供給さ
れ、排出流路出口から連続した成形体とし押出されたこ
とを特徴とするハニカム構造成形体。
【0009】
【作用】ペースト中の成形の配向に関しては幾つかの文
献で公開されており、要約すると次の3種の配向パター
ンとなる。 縮流部では流れ方向に配向する。 拡大部では流れ方向に対して直角に配向する。
【0010】 滑りがない場合の単純剪断流では流れ
方向に配向する。 本発明の口金部の流路は、このような繊維の配向現象を
利用して縮流部入口におけるペースト中の繊維をスムー
ズに通過させようとするものである。まず図3および図
4の従来口金流路を用いて、ペーストの流れと繊維の配
向状態を説明する。
【0011】押出機により口金上流端に供給されたペー
スト4は、一旦分割され個々の供給流路内1に流入す
る。この流入部では縮流に伴う上記の流れ方向の配向
が生じるが、この部分では断面積減少率が50%前後で
あり、完全な配向が得られない。その後、供給流路の平
行部を通過中に流路近傍の剪断が加わる部分で上記の
流路面に沿った繊維の配向が生じる。しかし、中心軸付
近ではペーストが塊となって移動するため、流路近傍と
較べて繊維が不規則な方向となっている。次いで供給流
路1を通過したペーストは、該供給流路の下流端に結合
されている十字断面に一旦縮流され、隣接流路と連結さ
れて格子状溝をなす排出流路2へ広がりながら流入す
る。この供給流路から排出流路へ移行する十字断面部に
おいて、流路断面積が最小となる。流路における詰まり
の発生については、この流路の喉部での繊維の配向状態
が重要なポイントになる。残念ながら従来口金ではこの
喉部での配向が不充分で、特に流路の中心軸付近で一時
的な詰まりが発生する可能性がある(図5参照)。
【0012】これに対して本発明である図1および図2
の流路においては次の繊維配向状態となる。本発明は供
給流路が2°〜20°の末細りテーパとしているところ
に特徴がある。すなわち末細り流路とすることによって
流路壁面での滑りを抑え、流路中心軸付近まで剪断を与
える効果があり、上記の配向パターンにより配向が流
路全域において流れ方向に繊維を配向させることができ
る(図6参照)。このことから流路断面積が最小値とな
る喉部においてもペーストがスムーズに流動し、欠損が
生じる確率も少なくなる。
【0013】これらの繊維配向制御による欠損発生の抑
制効果を最大限発揮させるために、発明者は種々実験を
繰返した結果、テーパ角度αを2°<α<20°、特に
5°<α<15°に設定すればよいという結論に達し
た。すなわちテーパ角をα<20°の急勾配にすると繊
維の配向が促進されるが、流路壁面にペーストが付着し
低水分化した特異ペーストが発生することがある。その
ため付着ペーストが流路を塞いだり、何らかの原因で剥
離し流れ出した場合、流路詰まりによるセル欠損を引き
起こすことになる。一方これとは逆にテーパ角度がα<
2°の小さな角度であれば、流路全域において繊維を配
向させる効果が減少し、従来の口金と成形状態が何ら変
わらなくなる。テーパ角度αが5°<α<15°であれ
ば、低水分化した特異ペーストが発生することもなく、
また、流路全域において繊維を配向させる効果が得られ
る。
【0014】
【実施例】以下、具体的実施例により本発明を詳細に説
明する。 実施例1 図1および図2に示した構造で次の寸法形状の口金を試
作した。 セルピッチ :3.5mm リブ厚さ :0.5mm 供給流路入口穴径:3.3mmφ 供給流路出口穴径:2.0mmφ 供給流路深さ :14.5mm(テーパ頂度6°、テー
パ部12.4mm) 排出流路深さ :5.0mm 下流端面取り辺長さ:1.0mm 面取り深さ :1.5mm 口金厚さ :19.0mm 送給流路下流部の平行流路と排出流路の交差重複部深
さ:0.5mm セル数 :44×44セル(外形155.0mm×1
55.0mm) ここで供給流路はドリルとテーパリーマ、排出流路はB
N砥石で加工した。
【0015】この口金とスクリュ押出機を用いて、Ti
2 系粉末/ガラス繊維/メチルセルロース/水をニー
ダにより30分間混練した脱硝触媒ペーストを成形し
た。その結果、成形圧力P=45〜50kg/cm2 、流速
V=200〜250mm/minで、欠損のほとんどな
く、曲がりもないセル相互の圧着も良好な成形体が得ら
れた。セル断面のコーナ部に若干肉盛りしたような形状
となった。次いで、この成形体を85℃×70%の条件
下でダンボール治具で覆って乾燥し、割れのない健全な
乾燥体を得ることができた。さらにこれを40℃/hで
昇温し、550℃×6h保持した後、約10hで室温ま
で降温した。その結果、焼成時にもほとんど割れのない
焼成体を得ることができた。これらの結果は、四角錐状
の電極を用いて頂点を面取りした場合も同様であった。
【0016】実施例2 供給流路の入口出口の径を実施例1と同様とし、テーパ
角を20°(テーパ部3.7mm)として成形実験を行っ
た。その結果、欠損のほとんどなく、曲がりもないセル
相互の圧着も良好な成形体が得られた。 実施例3 供給流路の入口径を3.3mmφ、出口径を2.8mmφと
し、テーパ角を2°として実施例1と同様に成形実験を
行った。その結果、欠損のほとんどなく、曲がりもない
セル相互の圧着も良好な成形体が得られた。
【0017】比較例1 上記実施例に対して従来構造の口金(図3、図4)によ
り成形実験を行った。 セルピッチ :3.5mm リブ厚さ :0.5mm 供給流路穴径:2.8mmφ 供給流路平行部深さ:14.5mm(テーパ角0°) 排出流路深さ :5.0mm 下流端面取り辺長さ:1.0mm 面取り深さ :1.5mm 口金厚さ :19.0mm 送給流路下流部の平行流路と排出流路の交差重複部深
さ:0.5mm セル数 :44×44セル(外形155.0mm×1
55.0mm) ここで供給流路はドリルとテーパリーマ、排出流路はB
N砥石で加工した。
【0018】この口金と上記スクリュ押出機と脱硝触媒
ペーストを用いて成形した。その結果、成形圧力P=4
0〜45kg/cm2 、流速V=200〜250mm/min
で曲がりのないセル相互の圧着も良好な成形体が得られ
たが、若干セル欠損が発生した。ここで発生した欠損
は、成形体断面において決まった位置ではなかった。 比較例2 供給流路の入口出口の径を実施例1と同様とし、テーパ
角を30°(テーパ部2.4mm)として実施例1と同様
の成形実験を行った。その結果比較例1よりも欠損が発
生し易いということが明らかとなった。特に混練時間の
短いペーストや硫酸根の多いペーストを用いた場合に
は、欠損が多発することがわかった。これは供給流路の
テーパ部でペーストのよどみが生じ、その部分の水分が
搾られ堆積した変質ペーストが流路を塞ぎ、欠損を発生
させたものと考えられる。
【0019】
【発明の効果】本発明のハニカム構造体の成形方法によ
れば、成形時の欠損防止に有効であることが明らかとな
った。このため品質の安定はもとより、成形時の詰まり
口金の取替え洗浄の頻度も低減され、工数低減につなが
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる口金の流路断面図。
【図2】本発明で用いる口金のピン構造図。
【図3】従来の一般的な口金の流路断面図。
【図4】従来の一般的な口金のピン構造図。
【図5】一般的な口金の平行供給流路にペーストが流れ
た場合の繊維配向図。
【図6】本発明で用いる口金の末細り供給流路にペース
トが流れた場合の繊維配向図。
【符号の説明】
1…供給流路、2…排出流路、3…ピン、4…ペース
ト。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出成形用口金の前面側から後面側に対
    して一定深さにわたって一定幅の格子状の多数の溝から
    なる排出流路を設け、この口金の後面側より前面側に対
    して互いに独立して多数の供給流路を設け、これら供給
    流路の前面を前記格子状溝の交点部に開口連結させると
    ともに、供給流路の上流入口部から前記排出流路に到達
    するまでの押出方向流路の全区間または一部区間をテー
    パ状に形成してそのテーパ角度αを、 2°<α<20° として構成し、この押出口金をハニカム押出機押出口に
    前記格子状排出溝が前面出口側となるように取着して、
    繊維添加ペーストを押出材料として上記押出口金から連
    続して押出すことを特徴とするハニカム構造体の成形方
    法。
  2. 【請求項2】 押出成形用口金の前面側から後面側に対
    して一定深さにわたって一定幅の格子状の多数の溝から
    なる排出流路を設け、この口金の後面側より前面側に対
    して互いに独立して多数の供給流路を設け、これら供給
    流路の前面を前記格子状溝の交点部に開口連結させると
    ともに、供給流路の上流入口部から前記排出流路に到達
    するまでの押出方向流路の全区間または一部区間をテー
    パ状に形成してそのテーパ角度αを、 2°<α<20° として構成し、この押出口金をハニカム押出機押出口に
    前記格子状排出溝が前面出口側となるように取着して、
    繊維添加ペーストを押出材料として上記押出口金から押
    出すことにより、供給流路から排出流路に到達したペー
    スト中の繊維が押出方向に配向されて排出流路に供給さ
    れ、排出流路出口から連続した成形体とし押出されたこ
    とを特徴とするハニカム構造成形体。
JP7043258A 1995-03-02 1995-03-02 ハニカム構造体の成形方法およびハニカム構造成形体 Pending JPH08238432A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008146367A1 (ja) * 2007-05-29 2008-12-04 Ibiden Co., Ltd. ハニカムフィルタ
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JP2010188611A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体成形用口金

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