KR20140143387A

KR20140143387A - 세라믹 허니컴체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140143387A
Application number: KR1020147028042A
Authority: KR
Inventors: ？지 오카자키
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-12-16
Also published as: JPWO2013150919A1; CN104220222A; EP2835239B1; CN104220222B; US20150052757A1; JP6011613B2; EP2835239A1; WO2013150919A1; US9962770B2; EP2835239A4; KR102013760B1

Abstract

격벽에 의해 에워싸인 축 방향으로 연장되는 다수의 유통공(流通孔)을 가지고, 외주부가 제거 가공된 세라믹 허니컴체의 제조 방법으로서,
세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에 회전 가능하게 유지하고, 주축을 중심으로 하여 회전시키고, 그 외주부를 공구로 제거 가공하는 공정을 포함하고,
선반은, 주축 상에 배치된, 제1 고정 지그와, 제1 고정 지그와 대략 대향하는 제2 고정 지그를 가지고,
제1 및 제2 고정 지그는, 서로 대향하는 측의 단부에, 세라믹 허니컴체의 단면의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부(當接部)와, 상기 맞닿음부의 단면에 형성되고, 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면을 가지고,
세라믹 허니컴체의 유지는, 제1 및 제2 고정 지그의 상기 맞닿음면을, 각각 세라믹 허니컴체의 양 단면에, 세라믹 허니컴체의 중심축이 선반의 주축과 대략 일치하도록 접촉시켜, 세라믹 허니컴체를 그 양 단면에서 압압(押壓)하여 행하는 것을 특징으로 하는 세라믹 허니컴체의 제조 방법.

Description

세라믹 허니컴체의 제조 방법{CERAMIC HONEYCOMB BODY FABRICATION METHOD}

본 발명은, 자동차 등의 엔진으로부터 배출하는 배기 가스에 포함되는 유해 물질의 정화에 사용되는 세라믹 허니컴 구조체나 세라믹 허니컴 필터가 되는 세라믹 허니컴체의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 등의 엔진으로부터 배출하는 배기 가스에 포함되는 유해 물질을 정화하기 위하여, 세라믹 허니컴 구조체를 사용한 배기 가스 정화용 촉매 컨버터나, 미립자 포집용 필터로서, 도 1에 나타낸 바와 같은 세라믹 허니컴 구조체(1)가 사용되고 있다.

세라믹 허니컴 구조체의 제조는, 예를 들면, 코디어라이트(cordierite) 생성 원료 분말 등의 세라믹 분말에, 바인더, 조공제(造孔劑), 물 등을 혼합하고, 혼련하여 세라믹 배토를 얻는 공정, 얻어진 세라믹 배토를 압출(押出) 성형용 금형을 통해 압출 성형하고, 외주벽(11)과 격벽(3)에 의해 에워싸인 유통공(流通孔)(4)을 가지는 허니컴 구조의 세라믹 허니컴 성형체를 얻는 공정, 얻어진 세라믹 허니컴 성형체 중의 수분 등을 건조시키는 공정, 및 소성로(燒成爐)에 의해 소성하는 공정에 의해 행한다. 상기 소성 공정에 있어서, 성형체 중의 바인더 등의 성형 조제(助劑) 등이 제거되고, 소정의 형상과 강도를 가지고, 격벽에 미세한 세공을 가지는 세라믹 허니컴 구조체를 얻을 수 있다.

150 ㎜ 이상의 외경 및 150 ㎜ 이상의 길이를 가지는 대형 세라믹 허니컴 구조체나, 0.2 ㎜ 이하의 두께의 격벽으로 이루어지는 세라믹 허니컴 구조체를 제조하는 경우, 성형체의 강도가 불충분하므로 압출 성형시에 성형체의 자중(自重)에 의해 외피의 둘레부의 격벽이 찌부러지거나 변형되어, 소성 후에 소정의 강도를 얻을 수 없게 되는 문제가 있다.

이와 같은 문제에 대하여, 일본공개특허 제2004-148791호는, 세라믹 배토를 압출 성형하고, 건조하고, 소성하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 건조 후의 세라믹 허니컴체의 외주부를 제거 가공하고, 소성 후, 제거 가공된 외주면에 외피를 코팅하는 방법에 대하여 개시되어 있고, 상기 제거 가공은, 선반에 파지된 세라믹 허니컴 건조체를 260 rpm으로 회전시키면서 절삭 공구대에 장착한 초경(超硬) 바이트로 절입 5 ㎜및 이송 속도 1.0 ㎜/초의 조건 하에서 행하는 것으로 기재하고 있다. 일본공개특허 제2004-148791호는, 가공에 의해 격벽의 일부가 제거되고, 세라믹 허니컴체의 외주면으로 개구되는 홈이 형성되므로, 소성 시의 균열이 진전하기 어렵고, 외피와 허니컴 본체가 박리하기 어렵고, 우수한 아이소스태틱(issostatic) 강도를 가지는 허니컴 구조체를 얻을 수 있는 것으로 기재하고 있다.

WO2004/078674호는, 세라믹 배토를 압출 성형하고, 건조하고, 소성하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 성형체를 건조한 후, 양 단면으로 개구되는 셀의 한쪽 단부(端部) 또는 다른 쪽 단부를 교호적으로 봉지(封止)하고, 소성한 후, 외주부(외주벽 및 격벽의 일부를 포함함)를 선반에서 제거 가공하고, 제거 가공된 외주면에 외피를 코팅하여 세라믹 허니컴 구조체로 하는 제조 방법에 대하여 기재하고 있다. WO2004/078674호는, 이와 같이 하여 얻어진 세라믹 허니컴 구조체는, 캐닝(canning)시의 파손을 방지할 수 있는 동시에, 내열 충격성도 우수한 것으로 기재하고 있다.

일본공개특허 제2004-148791호 및 WO2004/078674호에 기재된 세라믹 허니컴 구조체의 제조 방법에서는, 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반 가공하는 공정에 대하여 기재되어 있지만, 그 상세한 조건에 대한 기재는 없다. 일반적으로, 세라믹 허니컴체과 같은 원통형상의 외주부를 가공하는 경우, 도 12a에 나타낸 바와 같이, 세라믹 허니컴체(10)의 한쪽 단부(19)를 척(chuck) 장치(91)로 선반(90)에 고정하고, 외주부(12)(사선으로 나타내는 부분)의 제거 가공을 행한 후, 도 12b에 나타낸 바와 같이, 척킹하고 있었기 때문에 제거 가공되지 않았던 상기 단부(19)를, 도 12b의 점선으로 나타낸 위치 A에서 절단하여 소정 길이로 하는 방법을 취하고 있다.

그러나, 배기 가스의 정화에 사용되는 세라믹 허니컴체는, 일반적으로 다공질체로 이루어지는 격벽에 의해 형성된 셀 구조를 가지고 있고, 공간이 많고 강도가 낮기 때문에, 척 장치에서 고정한 상태로 외주부의 제거 가공을 행하면, 가공 시의 부하로 척부의 세라믹 허니컴체가 파손되는 경우가 있다. 특히 고기공율의 허니컴체의 경우, 보다 강도가 낮기 때문에 파손되기 쉽다. 또한 세라믹 허니컴체를 소성하면 소성 전의 성형체 중에 존재하고 있던 바인더가 소실되어 강도가 저하되므로, 소성 전에 비해 더욱 파손이 생기기 쉽게 된다. 또한, 척 장치에서 고정시키는 방법으로 제거 가공을 행한 경우, 척킹한 것에 의해 가공할 수 없는 개소(箇所)가 발생하여, 그 부분을 절단할 필요가 있으므로, 수율이 좋지 못한 문제가 있다.

일본공개특허 제2004-148791호 WO2004/078674호

따라서 본 발명의 목적은, 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공을 행할 때, 파손이 쉽게 생기지 않아, 양호한 수율로 세라믹 허니컴체를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 감안하여 예의(銳意) 연구한 결과, 본 발명자는, 세라믹 허니컴체의 양 단면을, 상기 단면의 외형 보다 작은 외형 형상의 맞닿음부를 가지는 고정 지그에 의해 압압(押壓) 유지하고, 상기 세라믹 허니컴체를 회전시키면서 그 외주부를 제거 가공하는 방법에 의해, 상기 세라믹 허니컴체에 파손이 쉽게 생기지 않게 되고, 또한 높은 수율로 외주부를 제거 가공한 세라믹 허니컴체를 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

즉, 격벽에 의해 에워싸인 축 방향으로 연장되는 다수의 유통공을 가지고, 외주부가 제거 가공된 세라믹 허니컴체를 제조하는 본 발명의 방법은,

상기 세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에 회전 가능하게 유지하고, 상기 유지된 세라믹 허니컴체를, 상기 주축을 중심으로 하여 회전시키고, 상기 회전하는 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구로 제거 가공하는 공정을 포함하고,

상기 선반은, 상기 주축 상에 배치된, 제1 고정 지그와, 상기 제1 고정 지그와 대략 대향하는 제2 고정 지그를 가지고,

상기 제1 고정 지그 및 제2 고정 지그는, 서로 대향하는 측의 단부에, 상기 세라믹 허니컴체의 단면의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부와, 상기 맞닿음부의 단면(端面)에 형성되고, 상기 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면을 가지고,

상기 세라믹 허니컴체의 유지는, 상기 제1 및 제2 고정 지그의 상기 맞닿음면을, 각각 상기 세라믹 허니컴체의 양 단면에, 상기 세라믹 허니컴체의 중심축이 상기 선반의 주축과 대략 일치하도록 접촉시켜, 상기 세라믹 허니컴체를 그 양 단면에서 압압하여 행하는 것을 특징으로 한다.

상기 맞닿음부는 상기 고정 지그로부터 분리 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 맞닿음부의 재질은 비금속인 것이 바람직하다.

상기 맞닿음부의 상기 주축과 직교하는 단면적(斷面績)에 대한 상기 맞닿음면의 면적의 비율은, 30%∼100%인 것이 바람직하다.

상기 맞닿음면은 10㎛∼500㎛의 표면 거칠기(최대 높이 Rz)를 가지는 것이 바람직하다.

상기 선반의 주축은 대략 수직 방향인 것이 바람직하다.

상기 제거 가공은, 주속(周圍速) 1m/s∼10m/s로 회전시킨 세라믹 허니컴체를, 축 방향으로 이송량 0.1㎜/rev∼1㎜/rev로 이송하면서 절삭함으로써 행하는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 허니컴체는 소성체라도 된다.

상기 외주부를 제거 가공한 후의 세라믹 허니컴체의 외주면에, 코팅재를 도포하여 세라믹 허니컴 구조체로 만드는 공정을 더 포함하고 있어도 된다.

상기 외주부의 제거 가공은,

상기 공구를, 상기 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면으로부터 제2 단면을 향해 이송하면서, 제2 단면으로부터 1 ㎜ 이상 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면 측의 단부에 가공하지 않은 외주부를 남기고 상기 공구의 이송을 정지하고, 또한 상기 세라믹 허니컴체의 회전을 정지하고,

상기 세라믹 허니컴체의 유지를 해제하여 상기 선반으로부터 상기 세라믹 허니컴체를 분리하고,

상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면과 제2 단면이 서로 반대로 되도록 하여, 상기 세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에, 중심축이 상기 선반의 주축과 대략 일치하도록 회전 가능하게 유지하고, 상기 유지된 세라믹 허니컴체를, 상기 주축을 중심으로 하여 회전시키고,

상기 공구를, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제2 단면으로부터 제1 단면을 향해 이송하면서, 상기 가공하지 않은 외주부를 제거 가공함으로써 행하는 것이 바람직하다.

상기 외주부의 제거 가공은,

상기 공구를, 상기 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면으로부터 제2 단면을 향해 이송하면서, 제2 단면으로부터 1 ㎜ 이상 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면 측의 단부에 가공하지 않은 외주부를 남기고 상기 공구의 이송을 정지하고, 또한 상기 공구를 상기 세라믹 허니컴체로부터 회피시키고,

상기 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제2 단면으로부터 제1 단면을 향해 이송하면서, 상기 가공하지 않은 외주부를 제거 가공함으로써 행하는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구로 제거 가공하기 전에, 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면 및 제2 단면의 둘레부를 모따기하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법은, 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 제거 가공을 행할 때, 유지부의 파손이 쉽게 생기지 않아 수율이 양호하므로, 높은 품질의 세라믹 허니컴체를 제공할 수 있는 동시에, 제조 비용를 낮게 억제할 수 있다.

도 1a는 세라믹 허니컴체의 일례를 모식적으로 나타낸 축 방향으로 평행한 단면도이다.
도 1b는 세라믹 허니컴체의 일례를 모식적으로 나타낸 축 방향으로 수직인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 태양을 나타낸 상면으로부터 본 모식도이다.
도 2b는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 태양을 나타낸 측면으로부터 본 모식도이다.
도 3a는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 다른 태양를 나타낸 상면으로부터 본 모식도이다.
도 3b는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 다른 태양를 나타낸 측면으로부터 본 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 4b는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 방법에서 사용하는 선반의 맞닿음부의 일례를 나타낸 측면으로부터 본 모식도이다.
도 5b는 본 발명의 방법에서 사용하는 선반의 맞닿음부의 일례를 나타낸 축 방향으로부터 본 모식도이다.
도 5c는 본 발명의 방법에서 사용하는 선반의 맞닿음부의 다른 일례를 나타낸 축 방향으로부터 본 모식도이다.
도 5d는 본 발명의 방법에서 사용하는 선반의 맞닿음부의 또 다른 일례를 나타낸 축 방향으로부터 본 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 방법에서 사용하는 선반의 맞닿음부의 또 다른 일례를 나타낸 축 방향으로부터 본 모식도이다.
도 6b는 도 6a의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 방법에 있어서, 세라믹 허니컴체의 외주부를 가공하기 위한, 주축(Z축)이 수직 방향인 선반의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 7b는 본 발명의 방법에 있어서, 세라믹 허니컴체의 외주부를 가공하기 위한, 주축(Z축)이 수직 방향인 선반의 다른 일례를 나타낸 모식도이다.
도 8a는 위치 결정 지그를 사용하여 세라믹 허니컴체의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z를 대략 일치시키는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 8b는 위치 결정 지그를 사용하여 세라믹 허니컴체의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z를 대략 일치시키는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 8c는 위치 결정 지그를 사용하여 세라믹 허니컴체의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z를 대략 일치시키는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 8d는 위치 결정 지그를 사용하여 세라믹 허니컴체의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z를 대략 일치시키는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 9a는 세라믹 허니컴체의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 축 방향으로 평행한 단면도이다.
도 9b는 세라믹 허니컴체의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 축 방향으로 평행한 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 10b는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 10c는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 11a는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 11b는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 11c는 본 발명의 방법에 의해 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 또 다른 태양을 나타낸 모식도이다.
도 12a는 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 종래의 방법을 나타내는 모식도이다.
도 12b는 세라믹 허니컴체의 외주부를 선반에서 가공하는 종래의 방법을 나타내는 모식도이다.

이하에서, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 당업자의 통상적인 지식에 기초하여, 설계 변경, 개량 등이 적절하게 가해질 수도 있다.

[1] 세라믹 허니컴체의 제조 방법

세라믹 허니컴체를 제조하는 본 발명의 방법은, (a) 세라믹 원료에, 바인더, 물, 필요에 따라 조공제 등을 혼합하고, 혼련하여 세라믹 배토를 얻는 공정, (b) 얻어진 세라믹 배토를, 압출 성형용 금형을 통해 압출 성형하고, 외주부와 격벽에 의해 둘러싸이고 있던 축 방향으로 연장되는 다수의 유통공을 가지는 허니컴 구조의 성형체를 얻는 공정, (c) 얻어진 성형체를 열풍 건조로, 마이크로파 건조로 등에서 건조시켜, 건조체를 얻는 공정, (d) 건조한 세라믹 허니컴체에, 소정 길이가 되도록, 또한 양 단면이 대략 평면으로 되도록 절단 가공을 행하는 공정, (e) 절단한 세라믹 허니컴체를 선반으로 유지하여, 회전시키면서, 상기 외주부를 제거 가공하는 공정, 및 (f) 외주부를 제거 가공한 세라믹 허니컴체를 소성로에 의해 소정 온도 하에서 가열하고, 바인더 등의 제거 및 소성을 행하고, 소성된 세라믹 허니컴체를 얻는 공정을 포함한다. 소성된 세라믹 허니컴체는, 소정 길이가 되도록, 또한 양 단면이 대략 평면으로 되도록 또한 절단 가공할 수도 있다. 그리고, 전술한 방법에서는, 상기 외주부의 제거 가공은 소성 전의 세라믹 허니컴체에 대하여 행하고 있지만, 소성 후의 세라믹 허니컴체에 대하여 행할 수도 있다.

또한 외주부를 제거 가공한 세라믹 허니컴체의 외주면에, 코팅재를 도포하는 공정을 추가할 수도 있고, 소성 전 또는 소성 후에, 양 단면으로 개구되는 셀의 한쪽 단부 또는 다른 쪽의 단부를 교호적으로 봉지하는 공정을 추가할 수도 있다.

(1) 세라믹 원료

세라믹 원료로서는, 코디어라이트, 코디어라이트화 원료, 탄화규소, 규소-탄화규소계 복합 재료, 질화규소, 멀라이트, 알루미나, 스피넬, 탄화규소 코디어라이트계 복합 재료, 리튬 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 코디어라이트화 원료가 바람직하다. 코디어라이트화 원료란, 소성에 의해 코디어라이트가 되는 원료를 의미하고, 42∼56 질량%의 SiO₂, 30∼45 질량%의 Al₂O₃, 및 12∼16 질량%의 MgO로 이루어지는 화학 조성이 되도록 배합된 세라믹 원료이다. 구체적으로는 탈크, 카올린, 하소(calcining) 카올린, 알루미나, 수산화 알루미늄, 및 실리카 중에서 선택된 복수의 무기 원료를 상기 화학 조성의 비율로 포함하는 것을 예로 들 수 있다.

(2) 외주부의 제거 가공

세라믹 허니컴체의 외주부의 제거 가공은, 소성 전 또는 소성 후의 세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에 회전 가능하게 유지하고, 상기 유지된 세라믹 허니컴체를, 상기 주축을 중심으로 하여 회전시키고, 상기 회전하는 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구로 절삭함으로써 행한다.

상기 제1 고정 지그 및 제2 고정 지그는, 서로 대향하는 측의 단부에, 상기 세라믹 허니컴체의 단면의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부와, 상기 맞닿음부의 단면에 형성되고, 상기 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면을 가지고,

상기 세라믹 허니컴체의 유지는, 상기 제1 및 제2 고정 지그의 상기 맞닿음면을, 각각 상기 세라믹 허니컴체의 양 단면에, 상기 세라믹 허니컴체의 중심축이 상기 선반의 주축과 일치하도록 접촉시켜, 상기 세라믹 허니컴체를 그 양 단면에서 압압하여 행한다.

(a) 세라믹 허니컴체의 유지

도 2a 및 도 2b는, 주축 Z가 수평 방향으로 되도록 배치된 선반(30)을 사용하여 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하는 태양을 나타낸다. 격벽에 의해 에워싸인 축 방향으로 연장되는 다수의 유통공을 가지는 세라믹 허니컴체(10)를, 선반(30)의 주축 상에 배치된 고정 지그(21, 22)에 의해 회전 가능하게 유지한다. 선반(30)은, 주축 Z 상에 배치된, 제1 고정 지그(21)와, 상기 제1 고정 지그(21)과 대략 대향하도록, 심(心) 가압대(35)에 장착된 제2 고정 지그(22)를 가지고 있다. 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)의 서로 대향하는 측의 단부에는, 각각 상기 세라믹 허니컴체(10)의 축 방향 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부(210) 및 맞닿음부(220)를 가지고 있고, 상기 맞닿음부(210) 및 맞닿음부(220)의 단면에는, 각각 상기 주축 Z과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면(211) 및 맞닿음면(221)이 형성되어 있다.

상기 세라믹 허니컴체(10)의 유지는, 상기 제1 및 제2 고정 지그(21, 22)의 맞닿음부(210, 220)의 단면에 형성된 맞닿음면(211, 221)에, 각각 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 상기 주축 Z와 대략 일치하도록 접촉시켜, 상기 심 가압대(35)에 장착된 제2 고정 지그(22)를 상기 다른 쪽 고정 지그(21) 방향으로 이동시키면서 가압하고, 상기 고정 지그(21, 22)의 맞닿음면(211, 221)에서 상기 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압하여 행한다.

전술한 세라믹 허니컴체(10)를 양 단면(5a, 5b)으로부터 압압 유지하는 방법은, 세라믹 허니컴체(10)의 단부를 척 장치에서 직접 파지 고정시키는 종래의 방법과는 달리, 가공 후에 세라믹 허니컴체(10)의 단부의 척킹한 가공하지 않은 개소를 절단하는 공정이 불필요하게 되므로, 양호한 수율로 세라믹 허니컴체(10)를 제조할 수 있는 동시에, 가공 시의 부하에 의한 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손이 쉽게 일어나지 않는다.

(b) 제거 가공

양 단면(5a, 5b)을 압압 유지한 상기 세라믹 허니컴체(10)를 상기 고정 지그(21, 22)와 함께 주축 Z 주위에 회전시키고, 이송대(42) 상에 고정된 공구(41)를 이송 나사(43)에 의해 축과 평행한 방향으로 이동시키면서, 회전하고 있는 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)에 닿게 하여 그 제거 가공을 행한다.

세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 가공할 때, 상기 고정 지그(21, 22)의 맞닿음부(210, 220)가, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지고 있으므로, 공구(41)를, 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a)으로부터 제2 단면(5b)까지의 전체 길이에 걸쳐서 이송할 수 있어, 세라믹 허니컴체(10)의 모든 외주면을 가공하는 것이 가능하게 된다.

세라믹 허니컴체(10)는 다공질의 격벽으로 이루어지는 셀 구조를 가지고 있고 취성(脆性)이 높으므로, 제1 단면(5a)으로부터 제2 단면(5b)을 향해 공구(41)를 이송하면면서 외주부(12)의 제거 가공을 행한 경우, 가공이 종료될 때(상기 공구(41)가 제2 단면(5b)에 가까워졌을 때) 상기 제2 단면(5b)의 둘레부가 파손되는 경우가 있다. 이와 같은 파괴를 회피하기 위하여, 가공 방향을 도중에 역회전시켜 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a) 및 제2 단면(5b)의 양쪽으로부터 가공이 개시되도록 하여 세라믹 허니컴체(10) 외주부(12)의 제거 가공을 행하는 것이 바람직하다.

즉, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 제1 고정 지그(21)의 맞닿음면(211) 및 제2 고정 지그(22)의 맞닿음면(221)에, 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 및 제1 단면(5b)을, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 선반(30)의 주축 Z와 대략 일치하도록 맞닿게 하여, 세라믹 허니컴체를 회전 가능하게 그 양 단면에서 압압 유지하고,

상기 유지된 세라믹 허니컴체(10)를, 상기 주축 Z를 중심축으로 하여 회전시키고,

공구(41)를, 상기 회전하는 상기 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 이송하면서, 제2 단면(5a)에서 1 ㎜ 이상 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 남기고 상기 공구(41)의 이송을 정지하고, 또한 상기 세라믹 허니컴체(10)의 회전을 정지하고,

상기 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지하고 있는 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)의 유지를 해제하여, 상기 세라믹 허니컴체(10)를 상기 선반(30)으로부터 분리하고,

상기 선반(30)으로부터 분리한 세라믹 허니컴체(10)를, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 제1 단면(5b)과 제2 단면(5a)을 반대로 하여, 즉 상기 제1 고정 지그(21)의 맞닿음면(211) 및 제2 고정 지그(22)의 맞닿음면(221)에 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b) 및 제2 단면(5a)을 맞닿게 하여, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 선반(30)의 주축 Z와 대략 일치하도록, 그 양 단면(5a, 5b)에서 회전 가능하게 압압 유지하고,

상기 유지된 세라믹 허니컴체(10)를, 상기 주축 Z를 중심으로 하여 회전시키고,

상기 공구(14)를, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향해 이송하면서, 상기 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하는 것이 바람직하다.

또한 다른 방법으로서, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 공구(41)를, 회전하는 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 이송하면서, 제2 단면(5a)에서 1 ㎜ 이상 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 남기고 상기 공구(41)의 이송을 정지하고,

이송대(42)를 주축 Z에 대하여 수직 방향으로 움직여 상기 공구(41)를 세라믹 허니컴체(10)으로부터 회피시키고, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 측으로 공구(41)를 이동시키고, 회전하는 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향해 상기 공구(41)를 이송하면서, 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하는 방법을 들 수 있다.

상기 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 공구(14)로 제거 가공하기 전에, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b) 및 제2 단면(5a)의 둘레부를 모따기함으로써, 가공이 종료할 때의 단면의 둘레부의 파손의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명에 있어서 세라믹 허니컴체의 외주부의 제거 가공에 사용되는 선반은, 이른바 범용 선반일 필요는 없으며, 회전하는 주축에 세라믹 허니컴체를 장착하여 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구를 사용하여 가공할 수 있는 구조를 가지는 것이면 어떠한 것이라도 된다. 또한 주축의 방향은, 수평 방향, 수직 방향, 수평과 수직의 중간 방향 등 어느 것이라도 된다.

도구로서는, 연삭 공구, 절삭 공구 등을 사용할 수 있다. 연삭 도구로서는, 알루미나질계 연마 입자, 탄화규소질계 연마 입자, 다이아몬드 연마 입자의 숫돌(grindstone) 등의 재료 종류, 절삭 도구로서는, 초경합금(超硬合金), 세라믹, 다이아몬드, 다이아몬드 소결체, CBN 소결체 등의 재료 종류의 바이트를 사용할 수 있다.

(c) 맞닿음부의 구조

여기서, 맞닿음부(210, 220)가, 맞닿는 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지고 있다는 것은, 예를 들면, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 맞닿음부(210)(220)의 축 방향과 직교하는 단면이 대략 원인 경우, 상기 맞닿음부(210)(220)의 단면이, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a)(5b)의 직경보다 작은 직경을 가지고 있다는 의미이다. 즉, 맞닿음부(210)(220)의 축 방향과 직교하는 단면의 면적 A에 대한, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a)(5b)의 면적 B의 비율 A/B가, 1 미만인 것을 의미한다. 이 때, 상기 맞닿음부(210)의 축 방향과 직교하는 단면의 중심이, 선반의 주축 상에 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 맞닿음부(210)의 축 방향과 직교하는 단면의 외형은, 맞닿음면(211, 221)의 외형과 거의 같은 것이 바람직하다.

맞닿음부(210, 220)의 축 방향과 직교하는 단면의 형상은, 도 5b에 나타낸 바와 같은 원형으로 한정되지 않고, 예를 들면, 도 5c에 나타낸 사각형, 도 5d에 나타낸 육각형, 그 외에 다양한 형상으로 할 수 있다. 이와 같이 맞닿음부(210, 220)의 축 방향과 직교하는 단면의 형상이 원형이 아닌 다각형인 경우, 맞닿음부(210, 220)가, 맞닿는 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지고 있다는 것은, 상기 다각형을 내부에 포함하는 최소의 원이, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 직경보다 작은 직경을 가지고 있다는 의미이다. 즉, 상기 다각형을 내부에 포함하는 최소의 원의 면적 A에 대한, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 면적 B의 비율 A/B가, 1 미만인 것을 의미한다. 세라믹 허니컴체(10)가 고정 지그(21, 22)에 확실하게 유지되기 위해서는, 상기 비율 A/B는, 0.3 이상인 것이 바람직하고, 0.5 이상인 것이 더욱 바람직하다.

맞닿음부(210, 220)가, 맞닿는 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지고 있으면, 고정 지그(21, 22)의 맞닿음부(210, 220)가 아닌 부위는, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 반드시 작은 외형을 가지고 있을 필요는 없다. 예를 들면, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 고정 지그(21, 22)의 맞닿음부(210, 220)가 아닌 부위가, 맞닿음부(210, 220)의 외형보다 큰 외형을 가지고 있어도 된다. 또한 도 4b에 나타낸 바와 같이, 고정 지그(21, 22)의 맞닿음부(210, 220)가 아닌 부위가, 맞닿음부(210, 220)의 외형보다 작은 외형을 가지고 있어도 된다.

맞닿음부(210, 220)는, 상기 고정 지그(21, 22)로부터 분리 가능하게 구성할 수도 있다. 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)과 맞닿는 대략 평탄한 맞닿음면(211, 221)을 가지고, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부(210, 220)를 고정 지그(21, 22)로부터 분리 가능한 별개의 부재로 하고, 고정 지그(21, 22)에 볼트, 나사, 접착 등으로 고정시킬 수도 있다. 이와 같이 분리 가능한 별개의 부재로 함으로써, 맞닿음부(210, 220)를 고정 지그(21, 22)와 상이한 재질로 할 수 있고, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압했을 때의 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다. 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손을 효과적으로 방지하기 위해서는, 맞닿음부(210, 220)가, 예를 들면, 수지, 목재 등의 비금속 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 수지로 이루어지는 것이 특히 바람직하다.

고정 지그(21, 22)가, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 확실하게 유지하기 위해서는, 맞닿음부(210, 220)의 축 방향과 직교하는 단면의 면적 A에 대한, 상기 맞닿음면(211, 221)의 면적 C의 비율이 30%∼100%인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 상기 맞닿음부(210, 220)의 축 방향과 직교하는 단면의 외형은, 맞닿음면(211, 221)의 외형과 대략 같은 것이 바람직하므로, 면적 A에 대한 면적 C의 비율을 30%∼100%로 하기 위해서는, 예를 들면, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 맞닿음면(211)에 오목부(24)를 형성함으로써 가능하게 된다. 이 때, 도 6a의 사선부가 맞닿음면(211)의 면적 C이다. 이 면적 비율(면적 C/면적 A)은, 바람직하게는 50%∼100%이며, 더욱 바람직하게는 70%∼100%이다.

세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 확실하게 유지하기 위해서는, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)과 맞닿는 상기 맞닿음면(211, 221)의 표면 거칠기(최대 높이 Rz)가, 10㎛∼500㎛인 것이 바람직하다. 상기 표면 거칠기가 10㎛ 미만인 경우, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 유지가 불충분하게 되어, 가공시의 부하에 의해 세라믹 허니컴체(10)가 어긋나서, 유지 부분이 파손되는 경우가 있다. 한편, 상기 표면 거칠기가 500㎛를 초과하면, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지할 때, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)에 부하가 걸려, 단면(5a, 5b)가 파손되는 경우가 있다. 상기 표면 거칠기는, 바람직하게는 50㎛∼400㎛이며, 더욱 바람직하게는, 80㎛∼350㎛이다.

(d) 주축이 수직 방향인 선반

상기 선반(30)을 사용하여 150 ㎜ 이상의 외경 및 150 ㎜ 이상의 길이를 가지는 대형 세라믹 허니컴체(10)를 가공하는 경우, 그 자중을 떠받치기 위해서는, 세라믹 허니컴체(10)를 유지하는 힘을 더욱 크게 할 필요가 있다. 그러나, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)에 인가하는 압력을 지나치게 높이면, 상기 단면(5a, 5b)이 파손되는 경우가 있다. 그래서, 예를 들면, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 주축이 대략 수직 방향으로 되도록 선반(50)을 구성하고, 세라믹 허니컴체(10)를 축 방향이 대략 수직 방향으로 되도록 배치함으로써, 비교적 낮은 압압력(押壓力)에 의해서도, 상기 대형 세라믹 허니컴체(10)를 확실하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 주축이 대략 수직 방향의 선반(50)을 사용한 가공 방법에 대하여 이하에서 상세하게 설명한다.

선반(50)은, 주축 Z가 대략 수직 방향이며, 주축 Z 상에 배치된, 제1 고정 지그(21)와, 상부 고정부(55)에 장착되고, 상기 제1 고정 지그(21)와 대략 대향하는 제2 고정 지그(22)를 가진다. 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)는, 서로 대향하는 측의 단부에, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부(210, 220)와, 상기 맞닿음부(210, 220)의 단면(5a, 5b)에 형성되고, 상기 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면(211, 221)을 가지고 있다.

상기 세라믹 허니컴체(10)의 유지는, 상기 제1 및 제2 고정 지그(21, 22)의 상기 맞닿음면(211, 221)을, 각각 상기 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)에, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 상기 선반(50)의 주축 Z와 대략 일치하도록 접촉시켜, 상기 상부 고정부(55)에 장착된 제2 고정 지그(22)를 수직 방향으로 이동시키면서 가압함으로써, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압하여 행한다.

양 단면(5a, 5b)을 압압 유지한 상기 세라믹 허니컴체(10)를 상기 고정 지그(21, 22)와 함께 주축 Z 주위에 회전시키고, 이송대(62) 상에 고정된 공구(61)를 이송 나사(63)에 의해 주축 Z와 평행한 방향으로 이동시키면서, 회전하고 있는 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)에 닿게 하여 그 제거 가공을 행한다.

이와 같이, 주축 Z가 대략 수직 방향인 선반(50)을 사용함으로써, 150 ㎜ 이상의 외경 및 150 ㎜ 이상의 길이를 가지는 대형 세라믹 허니컴체(10)라도, 비교적 낮은 압압력으로, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 더욱 확실하게 유지할 수 있으므로, 외주부(12)의 제거 가공 시에 큰 부하가 걸리는 경우라도, 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손을 방지할 수 있다. 또한 비교적 작은 압력으로도 세라믹 허니컴체(10)를 더욱 확실하게 유지할 수 있으므로, 가공 시의 부하에 의한 세라믹 허니컴체(10)의 어긋남이 쉽게 일어나지 않게 되어, 가공 중에 세라믹 허니컴체(10)가 어긋나서 외주면이 파손되는 트러블을 방지할 수 있다. 또한, 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a)으로부터 제2 단면(5b)까지 외주부(12)를 전체면에 걸쳐서 제거 가공할 수 있으므로, 척 부를 절단 제거하는 공정이 불필요하며, 양호한 수율로 세라믹 허니컴체(10)를 제조할 수 있다.

(e) 위치 결정 지그

제1 고정 지그(21)의 맞닿음부(210)의 맞닿음면(211)에, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 면(5a)을 맞닿게 한 후, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 중심축과, 상기 선반의 주축 Z를 대략 일치시킴으로써, 세라믹 허니컴체(10)의 외주부를 양호한 정밀도로 가공할 수 있다. 세라믹 허니컴체(10)의 중심축과 선반의 주축 Z는, 도 8a에 나타낸 바와 같은, 주축 Z와 직교하고, 주축 Z를 지나는 축(도면의 X축) 상에 배치된 위치 결정 지그(81, 82)를 사용하여 간단하게 일치시킬 수 있다. 상기 위치 결정 지그(81)(82)는, 축이 X축 방향과 일치하도록 배치된 봉형 부재(81c)(82 c)와, 상기 봉형 부재(81c)(82 c)의 선단으로부터, X축에 대하여 각각 각도 θ로 양다리 모양으로 벌어진 접촉 부재(81a) 및 접촉 부재(81b)(접촉 부재(82a) 및 접촉 부재(82b))로 이루어지고, 위치 결정 지그(81) 및 위치 결정 지그(82)가, 세라믹 허니컴체(10)를 협지하여 각각의 양다리부(접촉 부재(81a, 81b) 및 접촉 부재(82a, 82b))가 서로 대향하도록 X축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있고, 상기 접촉 부재(81a, 81b, 82a, 82b)를 세라믹 허니컴체(10)의 외주면에서 4점에서 접촉시켜, 세라믹 허니컴체(10)를 고정시킬 수 있다.

세라믹 허니컴체(10)의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z를 일치시키려면, 사전에 세라믹 허니컴체(10)의 중심축 ZH가 주축 Z와 일치할 때의 세라믹 허니컴체(10)의 외주면의 위치를 그 외경 치수로부터 산출하고, 상기 접촉 부재(81a, 81b) 및 상기 접촉 부재(82a, 82b)가 그 외주면의 위치에 일치하도록 상기 위치 결정 지그(81, 82)의 정지 위치를 설정해 둔다. 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 중심축 ZH가 선반의 주축 Z과 일치하지 않는 상태로 탑재된 세라믹 허니컴체(10)에, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 한쪽 위치 결정 지그(81)를 접근시켜 사전에 설정한 정지 위치까지 X축을 따라 이동시켜 고정시킨다. 이 때 상기 세라믹 허니컴체(10)의 초기 위치에 따라서는, 상기 접촉 부재(81a, 81b)의 이동에 따라 함께 이동시켜도 된다.

이어서, 도 8d에 나타낸 바와 같이, 다른 한쪽의 위치 결정 지그(82)를, 사전에 설정한 정지 위치를 향해 X축을 따라 이동시키면서, 접촉 부재(82a, 82b)에 의해 상기 세라믹 허니컴체(10)를 이동시킨다. 위치 결정 지그(82)를 X축 방향으로 이동시키고 있을 때, 접촉 부재(82a, 82b) 중 어느 하나가 세라믹 허니컴체(10)에 접촉함으로써, 세라믹 허니컴체(10)를 X축을 따라 이동시키고, 또한 Y축 방향으로도 이동시키므로, X축 방향의 어긋남 및 Y축 방향의 어긋남이 교정된다. 상기 위치 결정 지그(82)를, 사전에 설정한 정지 위치까지 이동시킴으로써, 세라믹 허니컴체(10)는 상기 접촉 부재(81a, 81b) 및 접촉 부재(82a, 82b)에 의해 4점에서 고정되고, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z가 대략 일치한다.

(f) 제거 가공 조건

세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공은, 세라믹 허니컴체(10)를 주속 1m/s∼10m/s로 회전시키고, 축 방향의 이송량 0.1㎜/rev∼1㎜/rev로 이송하면서 절삭함으로써 행하는 것이 바람직하다. 주속이 1 m/s 미만인 경우, 외주부(12)의 제거 가공이 충분히 행해지지 않아 미가공부가 남는 경우가 있으며, 한편 10 m/s를 초과하면, 가공 시에 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)에 걸리는 부하가 커져서, 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분이 파손되는 경우가 있다. 이송량이 0.1 ㎜/rev 미만인 경우, 가공에 시간을 요하므로, 효율이 좋지 못하고, 한편 1 ㎜/rev를 초과하면, 가공 시의 부하가 커져서, 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분이 파손되는 경우가 있다.

본 발명의 방법은, 미소성의 세라믹 허니컴 건조체의 외주부의 가공, 및 소성된 세라믹 허니컴체의 외주부의 가공의 양쪽에 적용할 수 있다. 소성된 세라믹 허니컴체는, 미소성의 세라믹 허니컴체에 비해 성형체 중에 존재하고 있던 바인더가 소실되어 강도가 저하되므로, 외주부를 선반 가공할 때 세라믹 허니컴체의 유지 부분에 파손이 발생하기 쉽다. 특히 고기공율의 허니컴체의 경우, 그 경향이 현저하게 된다. 따라서, 본 발명의 방법은, 특히 소성된 세라믹 허니컴체 및 고기공율의 허니컴체에 대하여 적용했을 때 보다 효과적이다.

(3) 그 외의 공정

외주부가 제거 가공된 세라믹 허니컴체의 외주면에, 코팅재를 도포하고, 건조하고, 필요에 따라 소성함으로써, 세라믹 허니컴 구조체로 만들 수 있다. 코팅재는, 세라믹 원료, 콜로이달(colloidal) 실리카 또는 콜로이달 알루미나, 바인더, 물, 필요에 따라 분산제 등을 혼련하여, 페이스트상으로 한 것을 사용할 수 있다. 세라믹 원료는, 세라믹 허니컴체과 동일한 재질이라도 되지만, 상이한 재질이라도 된다. 예를 들면, 세라믹 원료로서, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트, 실리카, 티탄산 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 또한, 코팅재에는, 세라믹 원료에 더하여, 세라믹 섬유를 포함할 수도 있고, 또한 무기 바인더나 유기 바인더를 포함할 수도 있다.

외주부가 제거 가공된 세라믹 허니컴체의 유통공의 한쪽 단부 또는 다른 쪽 단부를 봉지재로 교호적으로 봉지하고, 소성하고, 세라믹 허니컴체의 외주면에 상기 코팅재를 도포하여, 세라믹 허니컴 필터로 만들 수 있다. 상기 봉지의 형성 및 소성은, 상기 외주부를 제거 가공하기 전에 행할 수도 있다. 상기 봉지재는, 세라믹 원료, 콜로이달 실리카 또는 콜로이달 알루미나, 바인더, 물, 필요에 따라 분산제 등으로 구성할 수 있고, 세라믹 원료는, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트, 실리카, 티탄산 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 또한, 세라믹 허니컴체와 동일한 재질이라도 되지만, 상이한 재질이라도 된다.

외주부를 제거 가공했을 때, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 가장 외주에 위치하는 유통공(4a) 및 그보다 내부에 위치하는 소정수의 유통공(4b)의 한쪽 단부가, 외주면(11a)으로 개구된 구조를 가지는 세라믹 허니컴체(10)에 있어서, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 상기 외주면(11a)에 코팅재를 도포하여 외주벽(11)을 형성해도 된다. 이와 같은 구조를 가지는 경우, 가장 외주의 유통공(4a) 및 그보다 내부 방향에 위치하는 소정수의 유통공(4b)의 한쪽 단부가, 상기 외주벽(11)에 의해 차폐됨으로써, 단열 효과를 발휘하고, 운전 개시로부터의 온도 상승 시간이 단축되어 촉매를 담지했을 때 단시간에 촉매 활성을 높게 할 수 있다.

본 발명을 이하의 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

[2] 실시예

실시예 1

(a) 세라믹 허니컴체의 제조

카올린, 탈크, 실리카 및 알루미나 분말을 조정하여, 50 질량%의 SiO₂, 36 질량%의 Al₂O₃, 및 14 질량%의 MgO를 포함하는 코디어라이트 생성 원료 분말로 만들고, 이 원료 분말에 바인더로서 합계 8 질량%의 메틸셀룰로오스 및 하이드록시 프로필메틸셀룰로오스를 첨가하고, 또한 윤활제, 및 조공재로서 7.0 질량%의 발포된 수지(평균 입자 직경: 40㎛)를 첨가하고, 건식으로 충분히 혼합한 후, 물을 첨가하여 충분한 혼련을 행하고, 가소화(可塑化)한 세라믹 배토를 제작하였다. 이 세라믹 배토를, 압출 성형하고, 소정 길이로 절단하여, 외경 125 ㎜ 및 길이 150 ㎜의 허니컴 구조를 가지는 성형체를 제작하고, 마이크로파 건조기로 20분간 건조하여 건조된 세라믹 허니컴체를 얻었다.

(b) 외주부의 제거 가공

얻어진 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 선반(30)(선반 A)으로 하기와 같이 행하였다. 상기 선반 A는, 그 주축 Z 상에 배치된, 제1 고정 지그(21)와, 상기 제1 고정 지그(21)와 대향하도록, 심 가압대(35)에 장착된 제2 고정 지그(22)를 가지고, 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)의 서로 대향하는 측의 단부에는, 각각 상기 주축 Z와 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면(211) 및 맞닿음면(221)이 형성된 맞닿음부(210) 및 맞닿음부(220)를 가지고 있다. 상기 맞닿음부(210) 및 맞닿음부(220)는, 축 방향 단면이 직경 90 ㎜의 원형(도 5a 및 도 5b를 참조)이며, 재질은 강(鋼)이며, 상기 맞닿음부(210, 220)에 대한 상기 맞닿음면(211, 221)의 비율이 100%이며, 상기 맞닿음면(211, 221)의 표면 거칠기(최대 높이 Rz)가 200㎛였다.

상기 맞닿음부(210, 220)의 맞닿음면(211, 221)에, 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 및 제1 단면(5b)을, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 상기 주축 Z와 대략 일치하도록 접촉시켜, 심 가압대(35)에 장착된 제2 고정 지그(22)에 의해 가압함으로써, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지하였다. 이 유지한 세라믹 허니컴체(10)를, 5 m/s의 주속으로 주축 Z 주위에 회전시키고, 이송대(42) 상에 고정된 초경 바이트(공구(41))를 2 ㎜의 절입량 및 0.5 ㎜/rev의 이송량으로 이송하면서, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)까지의 전체 길이에 걸쳐서 상기 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다.

가공 종료 후, 세라믹 허니컴체(10)를 고정 지그(21, 22)로부터 분리하고, 세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손의 유무, 외주면의 파손의 유무, 및 수율의 평가를 행하였다.

평가 후의 세라믹 허니컴체(10)를, 소성로에서 8일간의 스케줄로 최고 온도 1410℃에서 소성하고, 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 제거 가공된 외주면에, 코디어라이트 분말과 바인더와 물로 이루어지는 코팅재를, 두께 1 ㎜로 코팅하고, 건조하여 세라믹 허니컴 구조체로 만들었다.

세라믹 허니컴체(10)의 유지 부분의 파손의 유무는, 가공 후의 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)을 육안 관찰로 확인하였고,

파손이 생기지 않은 것을 「우수(◎)」,

0.5 ㎜ 미만의 파손이 생긴 것을 「양호(○)」,

0.5 ㎜ 이상 1 ㎜ 미만의 파손이 생긴 것을 「가능(△)」, 및

1 ㎜ 이상의 파손이 생긴 것을 「불가(×)」

로서 평가했다. 결과를 표 1에 나타내었다.

세라믹 허니컴체(10)의 외주면의 파손의 유무는, 가공 후의 세라믹 허니컴체(10)의 외주면을 육안 관찰로 확인하였고,

파손이 생기지 않은 것을 「우수(◎)」,

0.5 ㎜ 미만의 파손이 생긴 것을 「양호(○)」,

0.5 ㎜ 이상 1 ㎜ 미만의 파손이 생긴 것을 「가능(△)」, 및

1 ㎜ 이상의 파손이 생긴 것을 「불가(×)」

로서 평가했다. 결과를 표 1에 나타내었다.

수율은, 외주 가공 전의 세라믹 허니컴체(10)의 질량에 대하여, 가공 완료 후의 세라믹 허니컴체(10)의 질량의 비율을 수율로 하고,

수율이 95% 이상인 경우를 「양호(◎)」,

수율이 90% 이상 95% 미만인 경우를 「양호(○)」, 및

수율이 90% 미만인 경우를 「불가(×)」

로서 평가했다. 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2∼7

실시예 1과 동일한 방법에 의해 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 선반(30)(선반 B)을 사용하여, 맞닿음부(210, 220)의 부재 및 가공 조건(주속 및 이송량)을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 건조된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하였다. 여기서 사용한 선반 B는, 고정 지그(21, 22)와는 별개의 맞닿음부(210, 220)가, 상기 고정 지그(21, 22)에 볼트로 고정되어 있고, 맞닿음부(210, 220) 만을 교체할 수 있고, 그 이외의 구조에 대해서는 실시예 1에서 사용한 선반 A와 동일하다. 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하고, 또한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 소성 및 외주면으로의 코팅재의 도포를 행하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제작하였다.

실시예 8∼10

실시예 1과 동일하게, 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 이 건조체를 소성로에서 8일간의 스케줄로 최고 온도 1410℃에서 소성하여, 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다. 이 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를, 맞닿음부(210, 220)의 부재 및 가공 조건(주속 및 이송량)을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 점 이외에는, 실시예 2∼7과 동일한 방법에 의해 제거 가공하였다. 그리고, 실시예 9에서 사용한 접촉 부재는, 축 방향 단면이 사각형이며(도 5c 참조), 실시예 10에서 사용한 접촉 부재는, 축 방향 단면이 육각형이었다(도 5d 참조). 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하고, 또한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 소성 및 외주면으로의 코팅재의 도포를 행하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제작하였다.

실시예 11

실시예 10과 동일한 방법에 의해 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 가공 방향을 도중에 역회전시켜 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a) 및 제2 단면(5b)의 양쪽으로부터 가공이 개시되도록 변경한 점 이외에는 실시예 10과 동일한 방법에 의해, 상기 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하였다.

먼저 실시예 1과 동일한 방법에 의해 상기 세라믹 허니컴체(10)를 유지하고, 표 1에 나타낸 가공 조건(주속 및 이송량)으로, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 초경 바이트(공구(41))를 이송하면서 외주부(12)의 제거 가공을 개시하고, 제2 단면(5a)에서 5 ㎜ 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 5 ㎜ 남기고 상기 초경 바이트(공구(41))의 이송을 정지하고, 또한 상기 세라믹 허니컴체(10)의 회전을 정지하고, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지하고 있던 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)의 유지를 해제하여, 상기 세라믹 허니컴체(10)를 상기 선반(30)으로부터 분리했다. 다음으로, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 제1 단면(5b)과 제2 단면(5a)을 반대로 하여, 즉 상기 제1 고정 지그(21)의 맞닿음면(211) 및 제2 고정 지그(22)의 맞닿음면(221)에 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b) 및 제2 단면(5a)을 맞닿게 하여, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 선반(30)의 주축 Z와 대략 일치하도록, 그 양 단면(5a, 5b)에서 회전 가능하게 압압 유지하고, 상기 주축 Z를 중심으로 하여 상기 세라믹 허니컴체(10)를 회전시키고, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향하여, 전술한 바와 동일한 조건 하에서 상기 초경 바이트(공구(41))를 이송하면서 상기 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하였다.

가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하고, 또한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 소성 및 외주면으로의 코팅재의 도포를 행하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제작하였다.

실시예 12

실시예 10과 동일한 방법에 의해 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 세라믹 허니컴체(10)의 방향을 가공 도중에 역회전시키는 대신, 이하에서 설명하는 바와 같이, 초경 바이트(공구(41))의 이송 방향을 가공 도중에 역회전시켜, 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a) 및 제2 단면(5b)의 양쪽으로부터 가공이 개시되도록 한 점 이외에는 실시예 11과 동일한 방법에 의해, 상기 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하였다.

먼저 실시예 11과 동일하게, 표 1에 나타낸 가공 조건(주속 및 이송량)으로, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 초경 바이트(공구(41))를 이송하면서 외주부(12)의 제거 가공을 개시하고, 제2 단면(5a)에서 5 ㎜ 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 5 ㎜ 남기고 상기 초경 바이트(공구(41))의 이송을 정지하였다. 다음으로, 이송대(42)를 주축 Z에 대하여 수직 방향으로 움직여서 공구(41)를 세라믹 허니컴체(10)로부터 회피시키고, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 측으로 공구(41)를 이동시키고, 회전하는 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향하여, 전술한 바와 동일한 조건 하에서 상기 초경 바이트(공구(41))를 이송하면서, 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하였다.

실시예 13

압출 성형에 의해 제작한 허니컴 구조를 가지는 성형체의 크기를 외경 270 ㎜ 및 길이 300 ㎜으로 한 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다. 얻어진 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을, 도 7a에 나타낸 주축이 수직 방향인 선반(50)(선반 C)을 사용하여, 다음과 같이 하여 행하였다.

선반(50)(선반 C)은, 주축 Z가 대략 수직 방향이며, 주축 Z 상에 배치된, 제1 고정 지그(21)와, 상부 고정부(55)에 장착되고, 상기 제1 고정 지그(21)와 대략 대향하는 제2 고정 지그(22)를 가진다. 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)는, 서로 대향하는 측의 단부에, 세라믹 허니컴체(10)의 단면(5a, 5b)의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부(210, 220)와, 상기 맞닿음부(210, 220)의 단면(5a, 5b)에 형성되고, 상기 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면(211, 221)을 가지고 있다. 상기 맞닿음부(210) 및 맞닿음부(220)은, 축 방향 단면이 직경 200 ㎜의 원형이며, 재질은 강이며, 상기 맞닿음부(210, 220)에 대한 상기 맞닿음면(211, 221)의 비율이 100%이며, 상기 맞닿음면(211, 221)의 표면 거칠기(최대 높이 Rz)가 200㎛였다.

상기 맞닿음부(210, 220)의 맞닿음면(211, 221)에, 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 및 제1 단면(5b)을, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 상기 선반(50)(선반 C)의 주축 Z와 대략 일치하도록 접촉시키고, 상기 상부 고정부(55)에 장착된 제2 고정 지그(22)를 수직 방향으로 이동시키면서 가압함으로써, 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지하였다. 이 유지한 세라믹 허니컴체(10)를, 5 m/s의 주속으로 주축 Z 주위에 회전시키고, 이송대(62) 상에 고정된 초경 바이트(공구(61))를 2 ㎜의 절입량 및 0.5 ㎜/rev의 이송량으로 이송하면서, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)까지의 전체 길이에 걸쳐서 상기 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다.

그리고, 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 선반으로 유지할 때의 상기 세라믹 허니컴체(10)의 위치 결정은, 도 8a에 나타낸 바와 같은 위치 결정 지그(81, 82)를 사용하여 이하에 나타낸 바와 같이 행하였다. 먼저 세라믹 허니컴체(10)의 외경 치수(270 ㎜)로부터, 그 중심축 ZH가 주축 Z에 일치할 때의 세라믹 허니컴체(10)의 외주면의 위치를 산출하고, 상기 접촉 부재(81a, 81b) 및 상기 접촉 부재(82a, 82b)가 그 외주면의 위치에 일치하도록 상기 위치 결정 지그(81, 82)의 정지 위치를 설정하였다. 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 중심축 ZH가 선반의 주축 Z와 일치하지 않는 상태에서 탑재된 세라믹 허니컴체(10)에, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 한쪽 위치 결정 지그(81)를 접근시켜 사전에 설정한 정지 위치까지 X축을 따라 이동시켜 고정하였다.

이어서, 도 8d에 나타낸 바와 같이, 다른 한쪽의 위치 결정 지그(82)를, X축을 따라 이동시키면서, 접촉 부재(82a, 82b)에 의해 상기 세라믹 허니컴체(10)를 이동시켰다. 위치 결정 지그(82)를 X축 방향으로 이동시키고 있을 때, 접촉 부재(82a, 82b) 중 어느 하나가 세라믹 허니컴체(10)에 접촉함으로써, 세라믹 허니컴체(10)를 X축을 따라 이동시키고, 또한 Y축 방향으로도 이동시키므로, X축 방향의 어긋남 및 Y축 방향의 어긋남이 교정되었다. 상기 위치 결정 지그(82)를, 사전에 설정한 정지 위치까지 이동시킴으로써, 세라믹 허니컴체(10)는 상기 접촉 부재(81a, 81b) 및 접촉 부재(82a, 82b)에 의해 4점에서 고정되고, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축 ZH와 선반의 주축 Z가 대략 일치했다.

실시예 14∼19

도 7b에 나타낸 주축이 수직 방향인 선반(50)(선반 D)을 사용하여, 맞닿음부(210, 220)의 부재 및 가공 조건(주속 및 이송량)을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 점 이외에는, 실시예 13과 동일한 방법에 의해 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 그 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다. 여기서 사용한 선반 D는, 고정 지그(21, 22)와는 별개의 맞닿음부(210, 220)가, 상기 고정 지그(21, 22)에 볼트로 고정되어 있고, 맞닿음부(210, 220)만을 교체할 수 있고, 그 이외의 구조에 대해서는 실시예 13에서 사용한 선반 C와 동일하다. 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하고, 또한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 소성 및 외주면으로의 코팅재의 도포를 행하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제작하였다.

실시예 20∼22

실시예 13과 동일하게, 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 이 건조체를 소성로에서 8일간의 스케줄로 최고 온도 1410℃에서 소성하여, 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다. 이 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를, 맞닿음부(210, 220)의 부재 및 가공 조건(주속 및 이송량)을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 점 이외에는 실시예 14∼19와 동일한 방법에 의해 제거 가공하였다. 그리고, 실시예 21에서 사용한 접촉 부재는, 축 방향 단면이 사각형이며(도 5c 참조), 실시예 22에서 사용한 접촉 부재는, 축 방향 단면이 육각형이었다(도 5d 참조). 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하고, 또한 실시예 1과 동일한 방법에 의해 소성 및 외주면으로의 코팅재의 도포를 행하여, 세라믹 허니컴 구조체를 제작하였다.

실시예 23

실시예 22와 동일한 방법에 의해 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 가공의 방향을 도중에 역회전시켜 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a) 및 제2 단면(5b)의 양쪽으로부터 가공이 개시되도록 변경한 점 이외에는 실시예 22와 동일한 방법에 의해, 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하였다.

먼저 실시예 13과 동일한 방법에 의해 상기 세라믹 허니컴체(10)를 유지하고, 표 1에 나타낸 가공 조건(주속 및 이송량)으로, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 초경 바이트(공구(61))를 이송하면서 외주부(12)의 제거 가공을 개시하고, 제2 단면(5a)에서 5 ㎜ 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 5 ㎜ 남기고 상기 초경 바이트(공구(61))의 이송을 정지하고, 또한 상기 세라믹 허니컴체(10)의 회전을 정지하고, 상기 세라믹 허니컴체(10)의 양 단면(5a, 5b)을 압압 유지하고 있던 상기 제1 고정 지그(21) 및 제2 고정 지그(22)의 유지를 해제하여, 상기 세라믹 허니컴체(10)를 상기 선반(30)으로부터 분리하였다. 다음으로, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 제1 단면(5b)과 제2 단면(5a)을 반대로 하여, 즉 상기 제1 고정 지그(21)의 맞닿음면(211) 및 제2 고정 지그(22)의 맞닿음면(221)에 각각 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5b) 및 제2 단면(5a)을 맞닿게 하여, 세라믹 허니컴체(10)의 중심축이 선반(30)의 주축 Z와 대략 일치하도록, 그 양 단면(5a, 5b)에서 회전 가능하게 압압 유지하고, 상기 주축 Z를 중심으로 하여 회전시키고, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향하여, 전술한 바와 동일한 조건 하에서 상기 초경 바이트(공구(61))를 이송하면서 상기 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하였다.

실시예 24

실시예 22와 동일한 방법에 의해 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 세라믹 허니컴체(10)의 방향을 가공 도중에 역회전시키는 대신, 이하에서 설명하는 바와 같이, 초경 바이트(공구(41))의 이송 방향을 가공 도중에 역회전시켜, 세라믹 허니컴체(10)의 제1 단면(5a) 및 제2 단면(5b)의 양쪽으로부터 가공이 개시되도록 한 점 이외에는 실시예 23과 동일한 방법에 의해, 상기 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)를 제거 가공하였다.

먼저 실시예 23와 동일하게, 표 1에 나타낸 가공 조건(주속 및 이송량)으로, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 단면(5b)으로부터 제2 단면(5a)을 향해 초경 바이트(공구(61))를 이송하면서 외주부(12)의 제거 가공을 개시하고, 제2 단면(5a)에서 5 ㎜ 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면(5a) 측의 단부에 가공하지 않은 외주부(12a)를 5 ㎜ 남기고 상기 초경 바이트(공구(61))의 이송을 정지하였다. 다음으로, 이송대(62)를 주축 Z에 대하여 수직 방향으로 움직여서 공구(61)를 세라믹 허니컴체(10)로부터 회피시키고, 도 11c에 나타낸 바와 같이, 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a) 측으로 공구(61)를 이동시키고, 회전하는 세라믹 허니컴체(10)의 제2 단면(5a)으로부터 제1 단면(5b)을 향하여, 전술한 바와 동일한 조건 하에서 상기 초경 바이트(공구(41))를 이송하면서, 가공하지 않은 외주부(12a)를 제거 가공하였다.

비교예 1

전체 길이 170 ㎜의 길이로 성형한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 제작하고, 125 ㎜의 외경 및 170 ㎜의 길이를 가지는 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다.

도 12a에 나타낸 선반(90)(선반 E)을 사용하여, 얻어진 건조된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다. 상기 선반 E의 주축 Z 상에 배치된 외조(outside jaw) 스크롤 척(91)에 의해 세라믹 허니컴체(10)의 한쪽 단부를 파지하여, 세라믹 허니컴체(10)를 상기 선반 E에 고정하였다. 고정한 세라믹 허니컴체(10)를, 5 m/s의 주속으로 주축 Z 주위에 회전시키고, 이송 테이블 상에 고정된 초경 바이트(도시하지 않음)를 2 ㎜의 절입량 및 0.5 ㎜/rev의 이송량으로 이송하면서, 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다.

외주부(12)의 제거 가공 후, 척(91)으로 고정되어 있던 측의 단부를 단면으로부터 20 ㎜의 위치 A에서 절단하여, 125 ㎜의 외경 및 150 ㎜의 길이를 가지는 세라믹 허니컴체(10)로 하였다. 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.

비교예 2

비교예 1와 동일한 방법에 의해 제작한 건조된 세라믹 허니컴체(10)를 소성로에서 8일간의 스케줄로 최고 온도 1410℃에서 소성을 행하여, 125 ㎜의 외경 및 170 ㎜의 길이를 가지는 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다.

도 12a에 나타낸 선반 E를 사용하여, 비교예 1과 동일한 방법에 의해 얻어진 소성된 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다.

외주부(12)의 제거 가공 후, 척(91)으로 고정되어 있던 측의 단부를 단면으로부터 20 ㎜의 위치 A에서 절단하여, 125 ㎜의 외경 및 150 ㎜의 길이를 가지는 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다. 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.

비교예 3

실시예 1과 동일한 방법에 의해 제작한 건조된 세라믹 허니컴체(10)를, 소성로에서 8일간의 스케줄로 최고 온도 1410℃에서 소성하여, 소성된 세라믹 허니컴체(10)를 얻었다. 선반 A를 사용하여, 맞닿음부(210, 220)를 외형이 직경 150 ㎜의 원형의 부재로 변경한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법에 의해 세라믹 허니컴체(10)의 외주부(12)의 제거 가공을 행하였다. 가공 종료 후, 실시예 1과 동일한 평가를 행하였다.

[표 1]

주 (1): 접촉 부재의 축 방향과 직교하는 단면의 외형이다.

주 (2): 단면의 외형을 내부에 포함하는 최소의 원의 직경이다.

[표 1](계속)

주 (3): 맞닿음부의 축 방향과 직교하는 단면의 면적 A에 대한 맞닿음면의 면적 C의 비율(C/A)이다.

[표 1](계속)

표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명의 실시예 1∼24는, 세라믹 허니컴체를 척 장치에서 한쪽 단부를 고정하여 유지하는 대신, 고정 지그에 의해 양 단면을 압압하여 유지하므로, 외주부의 제거 가공 시에 걸리는 부하가 분산되어, 세라믹 허니컴체의 유지 부분의 파손의 발생이 낮게 억제되어 수율이 양호했다. 한편, 비교예 1 및 비교예 2는, 세라믹 허니컴체의 단부를 척 장치에서 고정하여 유지하므로 세라믹 허니컴체의 유지 부분의 파손이 발생하고, 또한 수율도 매우 좋지 못하였다. 비교예 3은, 접촉 부재의 맞닿음면의 외형이, 세라믹 허니컴체의 외형보다 크기 때문에, 세라믹 허니컴체의 외주부를 가공할 때, 세라믹 허니컴체의 단부 근처의 제거 가공을 행할 수 없었으므로, 미가공 부분을 절단할 필요가 있어, 수율이 좋지 못하였다.

Claims

격벽에 의해 에워싸인, 축 방향으로 연장되는 다수의 유통공(流通孔)을 가지고, 외주부가 제거 가공된 세라믹 허니컴체의 제조 방법으로서,
상기 세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에 회전 가능하게 유지하고, 상기 유지된 세라믹 허니컴체를, 상기 주축을 중심으로 하여 회전시키고, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구로 제거 가공하는 공정을 포함하고,
상기 선반은, 상기 주축 상에 배치된 제1 고정 지그와, 상기 제1 고정 지그와 대략 대향하는 제2 고정 지그를 가지고,
상기 제1 고정 지그 및 제2 고정 지그는, 서로 대향하는 측의 단부(端部)에, 상기 세라믹 허니컴체의 단면(端面)의 외형보다 작은 외형을 가지는 맞닿음부와, 상기 맞닿음부의 단면에 형성되고, 상기 주축과 직교하는 대략 평탄한 맞닿음면을 가지고,
상기 세라믹 허니컴체의 유지는, 상기 제1 고정 지그 및 상기 제2 고정 지그의 상기 맞닿음면을, 각각 상기 세라믹 허니컴체의 양 단면에, 상기 세라믹 허니컴체의 중심축이 상기 선반의 주축과 대략 일치하도록 접촉시키고, 상기 세라믹 허니컴체를 상기 양 단면에서 압압(押壓)하여 행하는,
세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 맞닿음부가, 상기 고정 지그로부터 분리 가능하게 구성되는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 맞닿음부의 재질이 비금속인, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 맞닿음부의 상기 주축과 직교하는 단면적(斷面績)에 대한 상기 맞닿음면의 면적의 비율이, 30%∼100%인, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 맞닿음면이 10㎛∼500㎛의 표면 거칠기(최대 높이 Rz)를 가지는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선반의 주축이 대략 수직 방향인, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제6항에 있어서,
상기 제거 가공은, 주속(周速) 1m/s∼10m/s로 회전시킨 세라믹 허니컴체를, 축 방향으로 이송량 0.1㎜/rev∼1㎜/rev로 이송하면서 절삭함으로써 행하는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 허니컴체가 소성체인, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외주부를 제거 가공한 후의 세라믹 허니컴체의 외주면에, 코팅재를 도포하여 세라믹 허니컴 구조체로 만드는 공정을 더 포함하는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외주부의 제거 가공은,
상기 공구를, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면(端面)으로부터 제2 단면을 향해 이송하면서, 제2 단면으로부터 1 ㎜ 이상 앞쪽(front) 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면 측의 단부에 가공하지 않은 외주부를 남기고 상기 공구의 이송을 정지하고, 또한 상기 세라믹 허니컴체의 회전을 정지하고,
상기 세라믹 허니컴체의 유지를 해제하여 상기 선반으로부터 상기 세라믹 허니컴체를 분리하고,
상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면과 제2 단면이 서로 반대로 되도록 하여, 상기 세라믹 허니컴체를 선반의 주축 상에, 중심축이 상기 선반의 주축과 대략 일치하도록 회전 가능하게 유지하고,
유지된 상기 세라믹 허니컴체를, 상기 주축을 중심으로 하여 회전시키고,
상기 공구를, 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제2 단면으로부터 제1 단면을 향해 이송하면서, 상기 가공하지 않은 외주부를 제거 가공함으로써 행하는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항 있어서,
상기 외주부의 제거 가공은,
상기 공구를, 상기 회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면으로부터 제2 단면을 향해 이송하면서, 제2 단면으로부터 1 ㎜ 이상 앞쪽 위치까지 제거 가공한 후, 제2 단면 측의 단부에 가공하지 않은 외주부를 남기고 상기 공구의 이송을 정지하고, 또한 상기 공구를 상기 세라믹 허니컴체로부터 회피시키고,
회전하는 상기 세라믹 허니컴체의 제2 단면으로부터 제1 단면을 향해 이송하면서, 상기 가공하지 않은 외주부를 제거 가공함으로써 행하는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 허니컴체의 외주부를 공구로 제거 가공하기 전에, 상기 세라믹 허니컴체의 제1 단면 및 제2 단면의 둘레부를 모따기하는, 세라믹 허니컴체의 제조 방법.