KR20140000234A

KR20140000234A - 허니컴 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140000234A
Application number: KR1020137010769A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 모리; 잉 공
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2014-01-02
Also published as: JP4960490B2; WO2012066916A1; US20130228952A1; EP2641643A1; MX2013005027A; CN103201009A; JP2012106167A

Abstract

봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경 변화에 유연하게 대응할 수 있어, 봉구 불량을 발생시키지 않고 원하는 관통공이 봉구된 허니컴 구조체를 용이하게 제조할 수 있는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공한다. 복수의 관통공 (71) 을 갖는 원기둥상의 허니컴 성형체 (70) 의 끝면에, 복수의 개구 (171) 를 갖는 마스크 (170) 를, 복수의 개구 (171) 가 각각 허니컴 성형체 (70) 의 복수의 관통공 (71) 과 대향하도록 배치하고, 마스크 (170) 의 허니컴 성형체 (70) 측과는 반대측의 면에, 허니컴 성형체 (70) 의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는 링 (270) 을, 허니컴 성형체 (70) 의 외주보다 외측에 위치하는 마스크 (170) 의 개구 (171) 를 덮도록 배치하는 공정과, 링 (270) 의 내측에 봉구재를 공급하고, 마스크 (170) 의 개구 (171) 를 통하여 허니컴 성형체 (70) 의 관통공 (71) 에 봉구재를 충전하는 공정을 갖는 허니컴 구조체의 제조 방법.

Description

허니컴 구조체의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING HONEYCOMB STRUCTURES}

본 발명은, 허니컴 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 허니컴 필터 구조체가 DPF (Diesel particulate filter) 용 등으로서 널리 알려져 있다. 이 허니컴 필터 구조체는, 다수의 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 일단면 (一端面) 으로부터 일부의 관통공을 봉구재 (plugging material) 로 봉함과 함께, 허니컴 성형체의 타단면 (他端面) 으로부터 나머지 관통공을 봉구재로 봉함으로써 제조된다.

허니컴 성형체의 끝면의 원하는 관통공만을 봉구재에 의해 봉할 때, 봉구해야 할 관통공에 대응하는 지점에 개구가 형성된 마스크를 사용한다. 하기 특허문헌 1, 2 에는, 마스크를 사용하여 허니컴 성형체를 봉구하는 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2004-290766호 일본 공개특허공보 2008-132749호

일반적으로 허니컴 성형체는 압출 성형에 의해 형성되는데, 얻어지는 허니컴 성형체의 외경은 반드시 일정한 것은 아니다. 또, 허니컴 성형체의 외경은 압출 불량의 발생, 압출 조건의 변화, 구성 재료의 변화 등에 따라 용이하게 변동된다. 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경이 변화하면, 봉구시에 봉구재가 비어져 나오는 것이나 허니컴 성형체의 외벽으로의 봉구재의 부착, 혹은 봉구재의 주입 불균일이나 봉구해야 할 관통공이 봉구되지 않는 것과 같은 봉구 불량이 발생한다.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경 변화에 유연하게 대응할 수 있어, 봉구 불량이 잘 발생하지 않고, 원하는 관통공이 봉구된 허니컴 구조체를 용이하게 제조할 수 있는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 복수의 관통공을 갖는 원기둥상의 허니컴 성형체의 끝면에, 복수의 개구를 갖는 마스크를, 상기 복수의 개구가 각각 상기 허니컴 성형체의 복수의 관통공과 대향하도록 배치하고, 상기 마스크의 상기 허니컴 성형체측과는 반대측의 면에, 상기 허니컴 성형체의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는 링을 상기 허니컴 성형체의 외주보다 외측에 위치하는 상기 마스크의 개구를 덮도록 배치하는 공정과, 상기 링의 내측에 봉구재를 공급하고, 상기 마스크의 개구를 통하여 상기 허니컴 성형체의 상기 복수의 관통공에 상기 봉구재를 충전하는 공정을 갖는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공한다.

상기 방법에 의하면, 봉구시에 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는 링을 마스크와 조합하여 사용한다. 이로써, 사용하는 링의 형상을 선택함으로써, 허니컴 성형체의 외경 변화에 대응하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 허니컴 성형체의 외경 변화에 따라 마스크를 변경할 필요는 없다. 상기 방법에서는, 사용하는 링의 내경을 조정함으로써, 봉구시에 봉구재가 비어져 나오는 것이나 허니컴 성형체의 외벽으로의 봉구재의 부착, 혹은 봉구재의 주입 불균일의 발생이나 봉구해야 할 관통공이 봉구되지 않는 것과 같은 봉구 불량을 억제할 수 있고, 원하는 관통공이 봉구된 허니컴 구조체를 용이하게 제조할 수 있다.

또, 다수의 개구를 갖는 마스크에 비해 간이한 구조인 링은 제조 비용이 매우 저렴하기 때문에, 허니컴 성형체의 외경 변화에 따라 마스크 자체를 변경하는 경우와 비교하여, 허니컴 구조체의 제조 비용을 저렴하게 할 수 있다. 또한, 링은 용이하게 또한 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 내경이 상이한 다수의 링을 준비해 둘 수 있어, 허니컴 성형체의 외경 변화에 유연하게 대응할 수 있다.

또, 마스크 상에 링을 배치하면, 링의 두께만큼의 단차가 생긴다. 이 단차에 의해, 링의 내측에 공급된 봉구재의 누출 (확산) 이 억제되어 봉구재의 낭비가 없어지고, 충전 효율이 높아진다는 효과가 얻어진다. 또한, 마스크 강도가 링에 의해 보강됨으로써 향상되기 때문에, 마스크 본체를 얇게 경량화할 수 있다. 이 때문에, 수지판이나 수지 필름을 마스크 본체에 사용할 수 있다. 또, 링의 배치에 의해 마스크의 표리 판별이 용이해진다.

또, 본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 마스크의 둘레 가장자리부에는 상기 허니컴 성형체의 관통공과 동일한 배열로 개구가 형성되어 있고, 상기 마스크를 상기 마스크의 상기 둘레 가장자리부가 상기 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부와 대향하도록 배치하는 것이 바람직하다.

허니컴 성형체가 갖는 다수의 관통공 중, 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부에 있어서의 측벽 근방의 관통공의 형상은, 허니컴 성형체의 측벽의 영향을 받는다. 따라서, 허니컴 성형체의 측벽 근방의 관통공은, 허니컴 성형체의 중앙부에 형성되는 관통공보다 개구의 단면적이 작아지는 경우가 있다. 이와 같은, 허니컴 성형체의 측벽 근방에 있고, 허니컴 성형체의 중앙부에 형성되는 관통공보다 개구의 단면적이 작은 관통공의 단면 (斷面) 형상을, 단면이 불완전한 형상이라고 표현한다. 이와 같은 단면이 불완전한 형상인 관통공 및 이것에 인접하는 관통공을 완전하게 봉구하는 데에 상기와 같이 둘레 가장자리부의 개구가 허니컴 성형체의 관통공과 동일한 배열로 형성된 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 마스크의 둘레 가장자리부의 개구의 위치와 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부의 관통공의 위치가 전부 일치함으로써, 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부에 있는 단면이 불완전한 형상인 관통공 및 이것에 인접하는 관통공을 전부 봉구할 수 있다.

또, 상기 서술한 배열의 개구를 둘레 가장자리부에 갖는 마스크는, 상기 서술한 링과 병용됨으로써 그 효과가 유효하게 발현된다. 즉, 봉구시에 마스크의 둘레 가장자리부의 개구는 부분적으로 링으로 덮이게 되는데, 링의 내경이 허니컴 성형체의 외경과 거의 동일하기 때문에, 마스크의 둘레 가장자리부에 있어서 링에 덮이지 않는 개구의 형상이, 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부에 있는 단면이 불완전한 형상인 관통공의 단면 형상과 거의 동일해진다. 그 때문에, 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부에 있는 단면이 불완전한 형상인 관통공 및 이것에 인접하는 관통공을 봉구하기 쉬워진다. 또한, 마스크의 둘레 가장자리부의 개구의 형상을 미리 허니컴 성형체의 단면이 불완전한 관통공의 형상에 맞도록 가공해 둘 필요가 없고, 또 허니컴 성형체의 외경이 변동되어도 링의 선택에 의해 상기 효과를 항상 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경 변화에 유연하게 대응할 수 있어, 봉구 불량이 잘 발생하지 않고, 원하는 관통공이 봉구된 허니컴 구조체를 용이하게 제조할 수 있는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 제조 방법에 있어서 봉구하는 허니컴 성형체의 사시도, 도 1 의 (b) 는 도 1 의 (a) 의 끝면의 A 의 부분 확대도이다.
도 2 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 제조 방법에 있어서 사용하는 마스크의 사시도, 도 2 의 (b) 는 도 2 의 (a) 의 끝면의 B 의 부분 확대도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 제조 방법에 있어서 사용하는 링의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 제조 방법에 있어서의 허니컴 성형체, 마스크 및 링의 배치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 5 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 제조 방법에 있어서 허니컴 성형체의 끝면에 마스크 및 링을 배치한 상태를 나타내는 사시도, 도 5 의 (b) 는 도 5 의 (a) 의 끝면의 C 의 부분 확대도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 사용하기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 기초한 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되는 것은 아니다.

도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체 (70) 는, Z 방향으로 연장되는 다수의 관통공 (71) 이 Z 방향에 대하여 거의 평행하게 배치된 원기둥체이다. 허니컴 성형체 (70) 는 측면을 형성하는 측벽 (70c) 의 형상이 원통상이고, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 중앙부에는 단면 형상이 정방형인 다수의 (예를 들어, 100 개 이상의) 표준 형상 관통공 (71a) 을 갖고, 직경 방향 최외주부에는 단면 형상이 정방형이 아니라 불완전한 형상인 복수의 특수 형상 관통공 (71b) 을 갖는다.

표준 형상 관통공 (71a) 은, 허니컴 성형체 (70) 에 있어서, Z 축 방향의 끝면 (70e) 에서 봤을 때 정방형 배치 (square configuration), 즉, 표준 형상 관통공 (71a) 의 중심축이 정방형의 정점에 각각 위치하고 또한 인접하는 변끼리가 평행이 되도록 허니컴 성형체 (70) 의 끝면 (70e) 에 있어서의 중앙부에 매트릭스상으로 다수 배치되어 있다. 표준 형상 관통공 (71a) 의 단면의 정방형의 사이즈는, 예를 들어, 한 변 0.8 ∼ 2.5 ㎜ 로 할 수 있는데, 본 실시형태에서는, 표준 형상 관통공 (71a) 의 정방형의 사이즈 및 단면적은 서로 거의 동일하게 되어 있다.

특수 형상 관통공 (71b) 은, 상기한 불완전한 형상의 관통공에 상당하는 것이다. 특수 형상 관통공 (71b) 은 허니컴 성형체 (70) 의 측벽 (70c) 을 따라 복수 배치되어 있고, 다수의 표준 형상 관통공 (71a) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 특수 형상 관통공 (71b) 은 그 일부가 측벽 (70c) 에 의해 형성되어 있기 때문에, 그 단면 형상은 정방형이 아닌 것에 추가하여, 측벽 (70c) 의 형상이나 위치에 의존하여 서로 일정하지 않고, 장소에 따라 상이하다. 그러나, 통상적으로는 어느 특수 형상 관통공 (71b) 이라도, 그 단면적은 표준 형상 관통공 (71a) 보다 작다.

표준 형상 관통공 (71a) 사이, 특수 형상 관통공 (71b) 사이, 및 표준 형상 관통공 (71a) 과 특수 형상 관통공 (71b) 사이의 격벽 (70w) 의 두께는, 예를 들어, 0.05 ∼ 0.5 ㎜ 로 할 수 있다. 또, 측벽 (70c) 의 두께는 격벽 (70w) 의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하고, 예를 들어, 0.1 ∼ 3.0 ㎜ 로 할 수 있다.

도 1 의 (a) 에 있어서, 허니컴 성형체 (70) 의 관통공 (71) 이 연장되는 Z 방향의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 40 ∼ 350 ㎜ 로 할 수 있다.

허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 100 ∼ 320 ㎜ 로 할 수 있다. 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 은 그 제조시의 다양한 요인에 의해 변동된다. 예를 들어, 외경 (d1) 이 160 ㎜ 인 허니컴 성형체를 양산하고자 한 경우에도, 154 ∼ 166 ㎜ (목표값에 대하여 ±3.8 ％) 정도의 범위에서 외경 (d1) 에 편차가 발생한다. 또, 압출 조건을 변경하거나 구성 재료를 변경하거나 한 경우에도, 외경 (d1) 은 변동된다.

허니컴 성형체 (70) 의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 고온 내성의 관점에서 세라믹스 재료가 바람직하다. 예를 들어, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 코디어라이트, 유리, 티탄산알루미늄 등의 산화물, 실리콘카바이드, 질화규소, 금속 등을 들 수 있다. 또한, 티탄산알루미늄은 추가로 마그네슘 및/또는 규소를 포함할 수 있다. 이와 같은 허니컴 성형체 (70) 는 통상적으로 다공질이다.

또, 허니컴 성형체 (70) 는 이후에 소성함으로써 상기 서술한 바와 같은 세라믹 재료가 되는 그린 성형체 (미소성 성형체) 여도 된다. 그린 성형체는 세라믹스 원료인 무기 화합물원 분말 및 메틸셀룰로오스 등의 유기 바인더, 및 필요에 따라 첨가되는 첨가제를 함유한다.

예를 들어, 티탄산알루미늄의 그린 성형체인 경우, 무기 화합물원 분말은 α 알루미나 분말 등의 알루미늄원 분말 및 아나타제형이나 루틸형의 티타니아 분말 등의 티타늄원 분말을 포함하고, 필요에 따라 추가로 마그네시아 분말이나 마그네시아스피넬 분말 등의 마그네슘원 분말 및/또는 산화규소 분말이나 유리 프릿 등의 규소원 분말을 포함할 수 있다.

유기 바인더로는, 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 하이드록시알킬메틸셀룰로오스, 나트륨카르복실메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류 ; 폴리비닐알코올 등의 알코올류 ; 리그닌술폰산염을 예시할 수 있다.

첨가물로는, 예를 들어, 조공제 (pore-forming agent), 윤활제 및 가소제, 분산제, 용매를 들 수 있다.

조공제로는, 그래파이트 등의 탄소재 ; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메타크릴산메틸 등의 수지류 ; 전분, 너트 껍질, 호두 껍질, 콘 등의 식물 재료 ; 얼음 ; 및 드라이아이스 등등을 들 수 있다.

윤활제 및 가소제로는, 글리세린 등의 알코올류 ; 카프릴산, 라우르산, 팔미트산, 아라키드산, 올레산, 스테아르산 등의 고급 지방산 ; 스테아르산 Al 등의 스테아르산 금속염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등을 들 수 있다.

분산제로는, 예를 들어, 질산, 염산, 황산 등의 무기산 ; 옥살산, 시트르산, 아세트산, 말산, 락트산 등의 유기산 ; 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알코올류 ; 폴리카르복실산암모늄 등의 계면 활성제 등을 들 수 있다.

용매로는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올 등의 알코올류 ; 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 글리콜류 ; 및 물 등을 사용할 수 있다.

허니컴 성형체 (70) 는, 상기 서술한 재료를 혼합한 원료 혼합물을 압출 성형함으로써 제조할 수 있다. 압출 성형은, 원료 혼합물을 격벽 (70w) 의 단면 형상에 대응하는 출구 개구를 갖는 압출기로부터 압출하고, 필요에 따라 건조를 하고, 원하는 길이로 자름으로써 얻을 수 있다.

도 2 의 (a) 및 (b) 에 나타내는 마스크 (170) 는, 도 1 에 나타내는 허니컴 성형체 (70) 의 원하는 관통공 (71) 을 봉구하는 데에 사용되는 것이다. 마스크 (170) 는 원형의 판상 부재이며, 두께 방향으로 관통하는 개구 (171) 를 복수 갖는다. 또한, 마스크 (170) 의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속이나 수지를 들 수 있다. 마스크의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.1 ∼ 3.0 ㎜ 가 바람직하다.

개구 (171) 의 형상은, 허니컴 성형체 (70) 의 표준 형상 관통공 (71a) 에 대응하는 정방형이다. 개구 (171) 는 마스크 (170) 의 중앙부 영역 (R1) 에서는 지그재그 배치 (zigzag configuration) 되어 있고, 마스크 (170) 가 허니컴 성형체 (70) 의 끝면 상에 위치 결정되어 배치된 상태에서, 정방형 배치된 복수의 관통공 (71) 중 서로 상하 좌우로 인접하지 않는 관계에 있는 복수의 관통공 (71) 에만 대향하여 배치된다. 개구 (171) 는 마스크 (170) 의 둘레 가장자리부 영역 (R2) 에서는 허니컴 성형체 (70) 의 관통공 (71) 과 동일한 배열로 세밀 배치 (minute configuration) 되어 있고, 마스크 (170) 가 허니컴 성형체 (70) 의 끝면 상에 위치 결정되어 배치된 상태에서, 정방형 배치된 복수의 관통공 (71) 의 각각에 대향하여 배치된다. 또한, 개구 (171) 의 형상은 정방형에 한정되는 것은 아니지만, 페이스트상의 봉구재의 충전성의 관점에서, 표준 형상 관통공 (71a) 의 형상과 상사 (相似) 하고 또한 이것보다 작은 형상인 것이 바람직하다.

마스크 (170) 에 있어서, 개구 (171) 가 지그재그 배치되는 중앙부 영역 (R1) 의 직경 (d3) 은 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 보다 작게 한다. 이것은, 개구 (171) 가 세밀 배치되는 둘레 가장자리부 영역 (R2) 의 적어도 일부를 허니컴 성형체 (70) 의 둘레 가장자리부와 대향시켜, 허니컴 성형체 (70) 의 특수 형상 관통공 (71b) 전부를 봉구하기 쉽게 하기 위해서이다. 또, 마스크 (170) 에 있어서, 개구 (171) 가 세밀 배치되는 둘레 가장자리부 영역 (R2) 도 포함하는 개구 (171) 가 형성되어 있는 전체 영역의 직경 (d4) 은 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 이상이다. 둘레 가장자리부 영역 (R2) 에 배치된 개구 (171) 중 허니컴 성형체 (70) 의 외주보다 외측에 위치하는 개구 (171) 는, 봉구재가 들어가지 않도록 봉구시에는 링으로 덮여진다.

개구 (171) 는 개구 면적이 0.2 ㎟ 이상이고 또한 개구 (171) 에 의해 봉구해야 할 표준 형상 관통공 (71a) 의 개구 면적의 90 ％ 미만인 것이 바람직하다. 개구 (171) 의 개구 면적이 0.2 ㎟ 미만이면, 봉구재가 개구 (171) 를 통과하기 어려워져, 소정량의 봉구재를 관통공 (71) 내에 공급할 수 없는 경우가 있다. 개구 (171) 의 개구 면적은 0.2 ㎟ 이상인 것이 바람직하고, 0.25 ㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다.

한편, 개구 (171) 의 개구 면적이 표준 형상 관통공 (71a) 의 개구 면적의 90 ％ 이상이면, 개구 (171) 의 위치와 관통공 (71) 의 개구의 위치가 조금 어긋나기만 해도, 봉구재를 소정의 관통공 (71) 내에 공급할 수 없고, 봉구해서는 안되는 근방의 관통공 (71) 에 공급하는 경우가 있다. 개구 (171) 의 개구 면적은 표준 형상 관통공 (71a) 의 개구 면적의 80 ％ 미만인 것이 바람직하고, 60 ％ 미만인 것이 보다 바람직하다.

또한, 개구 (171) 의 개구 직경이 마스크 (170) 의 두께 방향으로 변화하는 경우, 예를 들어, 개구 직경이 허니컴 성형체 (70) 의 끝면에 가까워질수록 서서히 작아지는 테이퍼 형상인 경우 등에는, 여기서 말하는 개구 면적이란 허니컴 성형체 (70) 의 끝면과 맞닿는 측의 마스크 (170) 의 표면에 있어서의 개구 (171) 의 개구 면적을 의미한다.

개구 (171) 의 윤곽의 애스펙트비는 1.5 이하인 것이 바람직하고, 1.2 이하인 것이 바람직하다. 윤곽의 애스펙트비란, 개구의 윤곽을 외접하는 최소 면적의 장방형 (정방형을 포함한다) 으로 둘러싼 경우의 장변 길이/단변 길이로 정의된다.

도 3 에 나타내는 링 (270) 은 봉구시에 허니컴 성형체 (70) 의 외주보다 외측에 위치하는 마스크 (170) 의 개구 (171) 를 덮도록 마스크 (170) 상에 배치된다. 링 (270) 은 원고리형의 판상 부재이다. 링 (270) 의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 금속이나 수지를 들 수 있다. 링 (270) 의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.05 ∼ 5.0 ㎜ 가 바람직하다.

링 (270) 은 마스크 (170) 의 표면에 밀착되도록 고정시키는 것이 바람직하다. 링 (270) 의 고정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 접착제나 점착제에 의한 점접착으로 고정시키는 방법, 점착 테이프를 사용하여 고정시키는 방법, 지그를 사용하여 고정시키는 방법 등을 사용할 수 있다.

링 (270) 의 내경 (d5) 은 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 과 거의 동일하게 한다. 여기서, 거의 동일하다는 것은, 봉구시에 봉구재가 허니컴 성형체 (70) 의 외주보다 외측으로 비어져 나오지 않고, 또한 허니컴 성형체 (70) 의 측벽 근방의 봉구해야 할 관통공 (71) 에 봉구재를 공급할 수 있을 정도로 링 (270) 의 내경 (d5) 과 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 이 일치하고 있음을 의미한다. 예를 들어, 링 (270) 의 내경 (d5) 과 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 의 차이가 2.5 ㎜ 이내이면, 봉구시에 봉구재가 허니컴 성형체 (70) 의 외주보다 외측으로 비어져 나오지 않고, 또한 허니컴 성형체 (70) 의 측벽 근방의 봉구해야 할 관통공 (71) 에 봉구재를 공급할 수 있다. 동일한 이유에 의해, 링 (270) 의 내경 (d5) 과 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 의 차이는 1.5 ㎜ 이내가 보다 바람직하다. 링 (270) 은, 내경 (d5) 이 상이한 링을 복수 준비해 두고, 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1) 에 따라 적절한 링을 선택하여 사용하면 된다.

링 (270) 의 외경 (d6) 은 특별히 한정되지 않지만, 마스크 (170) 의 개구 (171) 가 형성되어 있는 전체 영역의 직경 (d4) 이상인 것이 바람직하고, 마스크 (170) 의 외경 (d2) 이하인 것이 바람직하다.

도 4 는 허니컴 성형체 (70), 마스크 (170) 및 링 (270) 의 배치 관계를 나타내는 사시도이다. 또, 도 5 의 (a) 는 도 4 에 나타낸 배치 관계에 의해 허니컴 성형체 (70) 의 끝면에 마스크 (170) 및 링 (270) 을 배치한 상태를 나타내는 사시도이다. 허니컴 성형체 (70) 의 끝면에 마스크 (170) 를 배치할 때, 허니컴 성형체 (70) 에 대한 마스크 (170) 의 위치 결정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 마스크 (170) 의 개구로부터 육안 등에 의해 허니컴 성형체 (70) 의 격벽, 관통공, 측벽 등을 보면서 실시하면 된다. 또, 링 (270) 은 그 내주와 허니컴 성형체 (70) 의 외주가 일치하도록 배치하면 된다. 또한, 링 (270) 을 마스크 (170) 에 고정시키고 나서, 그것들을 허니컴 성형체 (70) 의 끝면에 배치해도 된다.

도 5 의 (b) 는 도 5 의 (a) 의 끝면의 C 의 부분 확대도이다. 마스크 (170) 의 중앙부 영역 (R1) 의 직경 (d3) 을 허니컴 성형체 (70) 의 외경 (d1), 즉 링 (270) 의 내경 (d5) 보다 작게 함으로써, 도 5 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 마스크 (170) 의 개구 (171) 가 세밀 배치되는 둘레 가장자리부 영역 (R2) 의 적어도 일부가 링 (270) 에 덮이지 않고 노출된다. 이 노출된 둘레 가장자리부 영역 (R2) 이 허니컴 성형체 (70) 의 둘레 가장자리부와 대향하기 때문에, 허니컴 성형체 (70) 의 특수 형상 관통공 (71b) 이 봉구되기 쉬워진다.

상기와 같이 허니컴 성형체 (70), 마스크 (170) 및 링 (270) 을 배치한 상태에서, 링 (270) 의 내측에 봉구재를 공급하고, 마스크 (170) 의 개구 (171) 를 통하여 허니컴 성형체 (70) 의 관통공 (71) 에 봉구재를 충전한다. 봉구재를 관통공 (71) 에 충전하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 마스크 (170) 상에 공급한 봉구재를 스퀴지 (squeegee) 를 사용해서 개구 (171) 를 통하여 관통공 (71) 내에 밀어넣어도 되고, 피스톤에 의해 밀어넣어도 된다.

봉구재는 허니컴 성형체 (70) 의 관통공 (71) 의 단부를 폐쇄할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 액상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 봉구재로서, 세라믹스 재료 또는 세라믹스 원료와 바인더와 윤활제와 용매를 함유하는 슬러리를 예시할 수 있다.

세라믹스 재료로는, 상기 서술한 허니컴 성형체의 구성 재료나 그 원료를 들 수 있다.

바인더로는, 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 하이드록시알킬메틸셀룰로오스, 나트륨카르복실메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류 ; 폴리비닐알코올 등의 알코올류 ; 리그닌술폰산염 등의 유기 바인더를 예시할 수 있다. 바인더의 사용량은, 봉구재를 100 질량％ 로 하였을 때, 예를 들어, 0.1 ∼ 10 질량％ 로 할 수 있다.

윤활제로는, 글리세린 등의 알코올류, 카프릴산, 라우르산, 팔미트산, 아라키드산, 올레산, 스테아르산 등의 고급 지방산, 스테아르산 Al 등의 스테아르산 금속염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등을 들 수 있다. 윤활제의 첨가량은, 봉구재의 100 질량％ 에 대하여 통상적으로 0 ∼ 10 질량％ 이며, 바람직하게는 1 ∼ 10 질량％, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 질량％ 이다.

용매로는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올 등의 알코올류 ; 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 글리콜류 ; 및 물 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 물이 바람직하고, 불순물이 적은 점에서 보다 바람직하게는 이온 교환수가 사용된다. 용매의 사용량은, 봉구재를 100 질량％ 로 하였을 때, 예를 들어, 15 ∼ 40 질량％ 로 할 수 있다.

상기 방법으로 허니컴 성형체 (70) 의 일방의 끝면 (제 1 끝면) 의 봉구를 실시한 후, 반대측의 끝면 (제 2 끝면) 에 대해서도 동일한 방법으로 봉구를 실시한다. 이 때, 제 2 끝면의 봉구에 사용하는 마스크는 제 1 끝면의 봉구에 사용한 마스크 (170) 와 동일 패턴의 마스크를 사용하면 된다. 제 2 끝면에 있어서, 마스크는 중앙부 영역 (R1) 의 제 1 끝면측에서 봉구되지 않은 관통공 (71) 에 대향하는 부분에 마스크의 개구 (171) 가 오도록 배치된다. 이로써, 제 1 끝면측에서 봉구된 관통공 (71) 이 제 2 끝면측에서 열려 있고, 제 2 끝면측에서 봉구된 관통공 (71) 이 제 1 끝면측에서 열린 구조를 갖는 허니컴 성형체가 얻어진다. 이 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부의 특수 형상 관통공 (71b) 및 경우에 따라 그 근방의 표준 형상 관통공 (71a) 은, 제 1 및 제 2 끝면의 양방에서 봉구된다.

그리고, 이와 같이 하여 관통공 (71) 의 단부가 봉구된 허니컴 성형체 (70) 를 건조, 소성 등 함으로써, 허니컴 구조체 (허니컴 필터 구조체) 를 제조할 수 있다. 얻어진 허니컴 구조체는, 연삭 가공 등에 의해 원하는 형상으로 가공할 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형 양태가 가능하다. 예를 들어, 허니컴 성형체 (70) 의 표준 형상 관통공 (71a) 의 배치는 정방형 배치가 아니어도 되며, 예를 들어, 삼각 배치, 지그재그 배치 등이어도 상관없다. 이 경우, 표준 형상 관통공 (71a), 및 이것을 둘러싸는 특수 형상 관통공 (71b) 의 배치에 맞춰 마스크 (170) 의 개구 (171) 의 수나 위치도 변경할 수 있다.

또, 허니컴 성형체 (70) 의 표준 형상 관통공 (71a) 의 단면 형상은 정방형이 아니어도 되며, 예를 들어, 장방형, 삼각형, 다각형, 원형 등이어도 된다. 또, 이들이 혼재하고 있어도 상관없다. 예를 들어, 허니컴 성형체 (70) 의 표준 형상 관통공 (71a) 이 원형이고, 이들이 정삼각형 배열되어 있어도 되고, 즉, 표준 형상 관통공 (71a) 의 중심이 가상적인 정삼각형의 정점에 각각 배치되어 있어도 된다. 또, 표준 형상 관통공 (71a) 에 면적이 상이한 것이 혼재하고 있어도 된다.

또, 마스크 (170) 의 외형 형상은 원에 한정되지 않으며, 임의의 형상이 가능하다. 예를 들어, 타원이나, 사각형, 삼각형, 육각형 등의 다각형을 취할 수 있다. 특히 정방형, 정삼각형, 정육각형 등의 정다각형이 바람직하다.

동일하게, 링 (270) 의 외형 형상도 원에 한정되지 않으며, 마스크 (170) 와 동일한 임의의 형상이 가능하다. 단, 링 (270) 의 내주의 형상은 허니컴 성형체 (70) 의 외형 형상과 일치시킬 필요가 있다.

또, 마스크 (170) 의 둘레 가장자리부 영역 (R2) 의 개구 (171) 는 반드시 세밀 배치로 할 필요는 없으며, 중앙부 영역 (R1) 과 동일하게 지그재그 배치로 해도 된다.

본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 허니컴 구조체는, 예를 들어, 디젤 엔진, 가솔린 엔진 등의 내연 기관의 배기 가스 정화에 사용되는 배기 가스 필터나, 촉매 담체, 맥주 등의 음식물의 여과에 사용하는 여과 필터, 석유 정제시에 생성되는 가스 성분, 예를 들어 일산화탄소, 이산화탄소, 질소, 산소 등을 선택적으로 투과시키기 위한 선택 투과 필터 등의 세라믹스 필터 등에 바람직하게 적용할 수 있다.

산업상 이용가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 봉구해야 할 관통공을 갖는 허니컴 성형체의 외경 변화에 유연하게 대응할 수 있어, 봉구 불량이 잘 발생하지 않고, 원하는 관통공이 봉구된 허니컴 구조체를 용이하게 제조할 수 있는 허니컴 구조체의 제조 방법을 제공할 수 있다.

70 … 허니컴 성형체, 71 … 관통공, 71a … 표준 형상 관통공, 71b … 특수 형상 관통공, 70c … 측벽, 70w … 격벽, 170 … 마스크, 171 … 개구, 270 … 링.

Claims

복수의 관통공을 갖는 원기둥상의 허니컴 성형체의 끝면에, 복수의 개구를 갖는 마스크를, 상기 복수의 개구가 각각 상기 허니컴 성형체의 복수의 관통공과 대향하도록 배치하고, 상기 마스크의 상기 허니컴 성형체측과는 반대측의 면에, 상기 허니컴 성형체의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는 링을 상기 허니컴 성형체의 외주보다 외측에 위치하는 상기 마스크의 개구를 덮도록 배치하는 공정과,
상기 링의 내측에 봉구재를 공급하고, 상기 마스크의 개구를 통하여 상기 허니컴 성형체의 관통공에 상기 봉구재를 충전하는 공정을 갖는 허니컴 구조체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크의 둘레 가장자리부에는 상기 허니컴 성형체의 관통공과 동일한 배열로 개구가 형성되어 있고, 상기 마스크를, 상기 마스크의 상기 둘레 가장자리부가 상기 허니컴 성형체의 둘레 가장자리부와 대향하도록 배치하는 허니컴 구조체의 제조 방법.