WO2011121712A1 - ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 Download PDF

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金井勝紀
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Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure and a method for manufacturing a honeycomb structure.
  • Particulates such as soot (hereinafter also referred to as PM) and other harmful components contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as buses, trucks, etc. and construction machinery may cause harm to the environment and the human body. It has become a problem recently. Therefore, a honeycomb structure made of a porous ceramic as a honeycomb filter that collects PM in exhaust gas and purifies the exhaust gas, and as a catalyst carrier that purifies harmful components in the exhaust gas by passing the exhaust gas through the inside thereof Various proposals have been made.
  • Patent Documents 1 to 4 disclose that the thickness of the adhesive layer is kept constant. Spacers (spacing members) as described are used.
  • Patent Document 1 first, an adhesive paste layer is formed on the side surface of the honeycomb fired body, a spacer made of cardboard is placed on the adhesive paste layer, and then the adhesive paste layer and the spacer are placed. Another method is disclosed in which another honeycomb fired body is placed on top of each other, and the spacers are sandwiched between two honeycomb fired bodies so that the thickness of the adhesive layer is kept constant and the honeycomb fired bodies are bonded to each other. Yes.
  • Patent Document 2 discloses a spacer in which an inorganic material having almost the same composition as that of the adhesive is used.
  • Patent Document 3 discloses a spacer having a Young's modulus of 0.1 to 1.5 GPa and a porosity.
  • a honeycomb structure using a spacer made of a porous ceramic with 35 to 90% is disclosed.
  • Patent Document 4 is made of a nonflammable material having a Young's modulus of the spacer of 0.001 to 0.07 GPa.
  • a honeycomb structure using a spacer is disclosed.
  • the honeycomb structure When the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification filter, after being used for a certain period of time, a regeneration process for regenerating the honeycomb structure is performed by burning and removing the collected PM.
  • the regenerated honeycomb structure is repeatedly used as an exhaust gas purification filter. In this regeneration process, the honeycomb structure is exposed to a high temperature by burning PM.
  • the spacer disclosed in Patent Document 1 has a problem that the spacer disappears when the honeycomb structure is exposed to a high temperature in a regeneration process or the like, and a hole is formed in the above-described adhesive layer. Since the spacers disclosed in Patent Documents 2 to 4 use an inorganic material, it is possible to prevent the above-described problem that the above-mentioned spacer disappears and a hole is formed in the above-described adhesive layer. Further, since the spacers described in Patent Documents 1 to 4 are intended to keep the distance between the adhesive layers constant, they are arranged so as to be embedded in the adhesive layer with an appropriate size.
  • the amount of adhesive paste is equal to the thickness of the spacer when the honeycomb fired bodies are bonded to each other through the adhesive layer. Is applied to the side surfaces of the honeycomb fired bodies in order to adhere the honeycomb fired bodies to each other through the adhesive layer.
  • the adhesive paste may be pushed out to the end face side, and the adhesive paste may adhere to the end face.
  • the adhesive paste adheres to the end face, there is a problem that cells that should not be sealed are sealed.
  • a method of attaching the film to the end face of the honeycomb fired body and completing the bonding between the plurality of honeycomb fired bodies is also conceivable. Becomes complicated and the manufacturing cost increases.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and it is difficult to cause a sealing failure or the like of the end surface due to the adhesive paste being pushed to the end surface side, and the heat treatment condition such as a regeneration process is high.
  • An object is to provide an easy method for manufacturing a honeycomb structure.
  • the honeycomb structure according to claim 1 is a method for manufacturing a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged side by side in the longitudinal direction with cell walls interposed therebetween are bound through an adhesive layer.
  • the honeycomb structure is configured to include the adhesive layer and the end face member disposed on the side surface of the honeycomb fired body,
  • the side surface in contact with the adhesive layer of the honeycomb fired body has a side A in contact with the end face of the honeycomb fired body,
  • the end face member is made of an inorganic material and has a substantially quadrangular prism shape having a side X having the same width as the side A, and the end face member is arranged so that the side X is close to the end face of the honeycomb fired body. It is characterized by.
  • the side X of the end face member is substantially the same as the width of the side face of the honeycomb fired body, and is disposed so as to be close to the end face of the honeycomb fired body.
  • the adhesive paste flows out beyond the member, and the sealing failure of the end face portion due to the adhesive paste adhering to the end face of the honeycomb fired body, that is, the portion (cell) that should not be sealed is sealed. It is possible to prevent the adhesive paste from adhering to the cells that should not be sealed. Therefore, the honeycomb structure of the present invention is a honeycomb structure that can sufficiently function as a filter that collects PM in the exhaust gas and purifies the exhaust gas.
  • the end face member of the present application is also referred to as a flow preventing material because it can prevent the adhesive paste from flowing out as described above.
  • the end face member is made of an inorganic material, the end face member does not disappear even in a regeneration process or the like, and a space or the like is provided in a portion where the end face member or the adhesive layer is disposed. No defects will occur. For this reason, the honeycomb fired body, the end face member, and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process, etc., start from the space present in the portion where the end face member or the adhesive layer is disposed. Generation of defects such as cracks can be prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A is an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure shown in FIG.
  • FIG. 2B is a schematic perspective view
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA of the honeycomb fired body shown in FIG.
  • FIG. 3 (a) is a perspective view schematically showing a state in which an adhesive layer and an end face member are provided on the side surface of the honeycomb fired body shown in FIG. 2 (a)
  • FIG. 3 (a) is an enlarged perspective view schematically showing the vicinity of an end face member in FIG. 3 (a), and shows only the lower honeycomb fired body.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A is an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure shown in FIG.
  • FIG. 2B is a schematic perspective view
  • honeycomb structure 100 shown in FIG. 1 a plurality of honeycomb fired bodies 110 having a structure as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are bound together via an adhesive layer 101 to form a ceramic block 103.
  • a coat layer 102 is formed on the outer periphery of the ceramic block 103.
  • a large number of cells 111 are arranged side by side in the longitudinal direction (direction a in FIG. 2 (a)) with a cell wall 113 therebetween.
  • One end of the cell 111 is sealed with a sealing material 112. Therefore, the exhaust gas G that has flowed into the cell 111 with one end face opened always flows out from the other cell 111 with the other end face open after passing through the cell wall 113 separating the cells 111. Therefore, the cell wall 113 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • an adhesive layer 101 is provided between a side surface 110a of a prismatic honeycomb fired body 110A shown by a solid line in FIG. 3A and a side surface 110a of a prismatic honeycomb fired body 110B shown by a dotted line.
  • the two honeycomb fired bodies 110A and 110B are bonded to each other by the adhesive layer.
  • the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 has a substantially rectangular shape having a side A in contact with the end face 110b of the honeycomb fired body 110 and a side B perpendicular to the side A.
  • the two end surface members 10 are disposed on the side surface 110a.
  • the two end surface members 10 have a substantially quadrangular prism shape, and have a side X having the same width as the side A of the side surface 110a, a side Y in the width direction, and a side Z in the thickness direction, and the XY plane is in contact with the side surface 110a.
  • the sides X are arranged so as to be close to the both end faces 110b of the honeycomb fired body 110, respectively.
  • the substantially quadrangular prism shape means that the range approximates a quadrangular prism shape.
  • a rectangular shape formed when the end face member 10 is cut along a plane parallel to the side surface 110a to which the end face member 10 is bonded is also formed into a substantially quadrangular prism shape.
  • the side X of the end face member 10 is preferably within a distance of 3 mm from the side A (end face 110b) shared by the side face 110a, more preferably within a distance of 1 mm from the end face (end face 110b). It is further desirable to be in contact with (end face 110b). From the viewpoint of the strength of the honeycomb structure, the distance is preferably within 3 mm from the side A (end face 110b).
  • the distance is within 1 mm from the end face (end face 110b) because the deterioration of the performance of the honeycomb structure such as pressure loss does not occur within 1 mm from the end face (end face 110b).
  • the end face member 10 may be provided in order to make the thickness of the adhesive layer 101 constant. In this case, it is desirable that the thickness of the adhesive layer 101 is substantially the same as the thickness of the end face member 10. Thus, when the end face member 10 can keep the thickness of the adhesive layer in a predetermined range, the end face member 10 can also have a function as a spacer (interval holding member).
  • the end face member 10 of the present invention may be a solidified adhesive paste. That is, approximately the same paste as the adhesive paste may be applied to the vicinity of the end face of the side face 110a of the honeycomb fired body 110 and solidified as shown in FIG.
  • the degree of solidification is not particularly limited.
  • the end face member 10 does not flow and adhere to the end face of the honeycomb fired body 110, and adhesion that is applied later. It is only necessary to prevent the material paste from flowing out to the end face side of the honeycomb fired body.
  • the end face member 10 of the present invention is made of a nonflammable material, and a material that can be used as an adhesive paste is applied to the main surface of a sheet-like material having a substantially quadrangular prism shape as shown in FIG.
  • the honeycomb fired body 110A may be attached to the vicinity of the end face of the side surface 110a via the adhesive paste.
  • the end face member 10 of the present invention is made of the same material as the honeycomb fired body 110, and is formed in the vicinity of the end face of the side face 110a of the honeycomb molded body 110 so as to have the shape of the end face member, and then integrated with the honeycomb fired body by firing. It may be formed automatically.
  • the end face member 10 of the present invention is a paste having a higher viscosity than the above-described adhesive paste, and flows when the end face member 10 is formed in the vicinity of the end face of the side surface of the honeycomb formed body and adheres to the end face.
  • it may be in the form of a paste that sufficiently serves to prevent the adhesive paste from flowing out, and may have a substantially quadrangular prism shape as shown in FIG.
  • the end face member 10 of the present invention is interposed between the two honeycomb fired bodies 110A and 110B, but the end face member 10 and a spacer (interval holding member) may be used in combination.
  • the end face member 10 and the spacer (interval holding member) are arranged at different positions and arranged so as not to overlap at the same position.
  • the timing at which the end face member and the adhesive are solidified is different, so that a boundary line is formed between the end face member and the adhesive.
  • a cross-cut is performed in the longitudinal direction of the honeycomb fired body in which the end face member and the adhesive layer are formed, and an SEM photograph of a cross section of the honeycomb fired body in which the end face member and the adhesive layer is formed is taken. The end face member and the adhesive layer are bonded, but a boundary line can be confirmed.
  • the side X of the end face member is disposed so as to be in contact with both end faces of all side faces of the honeycomb fired body on which the adhesive layer is disposed.
  • honeycomb structure according to claim 2 since the end face member is disposed so that the side X is in contact with both end faces of all side faces of the honeycomb fired body on which the adhesive layer is disposed, Honeycomb that does not cause poor sealing or the like in the end face portion, has all the cells to be opened, and can fully exhibit the function as a filter that collects PM in the exhaust gas and purifies the exhaust gas It becomes a structure. Since the formed end surface member is in contact with the end surface, the entire end surface of the honeycomb structure becomes a flatter surface. For this reason, the performance of the honeycomb structure such as pressure loss is hardly deteriorated.
  • the end face member includes inorganic fibers and inorganic particles A. Therefore, the end face member has elasticity, and cracks are formed in the end face member or the adhesive layer due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Or the like can be prevented, and the honeycomb structure is excellent in mechanical characteristics as a whole honeycomb structure.
  • the end face member further contains a solid content of an inorganic binder. Therefore, it becomes easy to maintain the shape as an end face member, it becomes easy to produce an end face member, and it becomes easy to arrange an end face member on the side surface of the honeycomb fired body. Moreover, it can be set as the end surface member excellent in the adhesive force of an end surface member and a honeycomb fired body.
  • the end face member has substantially the same composition as the adhesive layer. Therefore, it has almost the same mechanical properties as the adhesive layer, and the end face member or the adhesive layer is formed by expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end surface member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Even when thermal stress is generated, a honeycomb structure in which cracks or the like hardly occur in the end face member or the adhesive layer.
  • the end face member further contains inorganic particles B or a layered inorganic material.
  • honeycomb fired body located at the outer peripheral portion of the honeycomb structure according to claim 7 has an outer peripheral wall at the outer peripheral portion. Therefore, by using these honeycomb fired bodies, it is possible to obtain a honeycomb structure having a predetermined shape by simply bonding and solidifying the honeycomb fired body with an adhesive and omitting the cutting process.
  • the honeycomb structure includes an end face member made of an inorganic material and the adhesive layer disposed on a side surface of the honeycomb fired body, On the side surface of the honeycomb fired body having the side A in contact with the end face of the honeycomb fired body, an end face member having a substantially quadrangular prism shape having the side X substantially the same width as the side A is used, and the side X of the end face member is the side X
  • the adhesive paste is not extruded to the end face side of the honeycomb fired body beyond the end face member, and the end face of the honeycomb fired body It becomes difficult for the cells to be opened to be filled with the adhesive paste and the poor sealing of the end face caused by the adhesion.
  • the end face member is made of an inorganic material, and therefore the end face member does not disappear even when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like.
  • the honeycomb aggregate manufacturing step includes Adhesive material applying step of applying an adhesive paste to the side surface of the honeycomb fired body on which the end face member is disposed, and the side surfaces of other honeycomb fired bodies are bonded on the adhesive paste formed on the side surface of the honeycomb fired body And the step of producing the honeycomb aggregate by repeating the bonding step.
  • the honeycomb aggregate is produced by repeating the adhesive application step and the adhesion step. At this time, the adhesive paste exceeds the end face member and the honeycomb fired body is produced. The cells are not pushed out to the end face side, and the adhesive paste that is attached to the end face of the honeycomb fired body is filled with the adhesive paste in the cells to be opened or the end face is poorly sealed due to the adherence. It becomes difficult.
  • the honeycomb aggregate manufacturing step includes A honeycomb bonded body manufacturing step of manufacturing a honeycomb bonded body in which a plurality of honeycomb fired bodies are bonded through the end face member by bonding the plurality of honeycomb fired bodies in which the end face members are disposed through the end face member. And the above-mentioned honeycomb bonded body is accommodated in a bonded body container that constitutes an adhesive filling device, and an adhesive paste is filled in a gap formed between the honeycomb fired bodies of the honeycomb bonded body to form an adhesive layer An adhesive layer filling step of forming a layer.
  • the honeycomb fired bodies are bonded and bonded at a constant distance to form a honeycomb structured body, and then the honeycomb structured body is collectively formed.
  • the gap formed between the fired bodies can be filled with an adhesive paste to form an adhesive layer, so that the above-described sealing failure of the end face of the honeycomb fired body is unlikely to occur, and the honeycomb is efficiently produced.
  • a structure can be manufactured.
  • the honeycomb aggregate manufacturing step includes: A honeycomb bonded body manufacturing step of manufacturing a honeycomb bonded body in which a plurality of honeycomb fired bodies are bonded through the end face member by bonding the plurality of honeycomb fired bodies in which the end face members are disposed through the end face member.
  • a bonded body container that constitutes the adhesive filling device, when the honeycomb bonded body is stored, a size that allows a gap of a predetermined width to be formed between the honeycomb bonded body and the bonded body container, A honeycomb bonded body is accommodated in a bonded body container, a gap having a predetermined width is formed between the honeycomb bonded body and the bonded body container, and a void portion between the honeycomb fired bodies of the honeycomb bonded body and the honeycomb bonded body And an adhesive layer and a coating layer filling step of filling the gap between the bonded body container and the adhesive paste and forming a layer to be an adhesive and a coating layer on the honeycomb bonded body.
  • the honeycomb fired bodies are bonded (adhered) with a constant distance between the honeycomb fired bodies to form a honeycomb structured body, and then collectively.
  • the gap formed between the honeycomb fired bodies is filled with the adhesive paste to form the adhesive layer, and the coat layer can be formed by pouring the adhesive paste into the outer periphery.
  • the adhesive paste that becomes the coat layer is solidified when the adhesive paste is solidified, the coat layer can be formed at the same time in the adhesive layer filling step, and the honeycomb structure can be manufactured more efficiently. Can do.
  • the end face member is arranged so that the side C is in contact with both end faces of all side faces of the honeycomb fired body on which the adhesive layer is arranged. Therefore, adhesion of the adhesive paste to the end face of the honeycomb fired body does not occur in all the end face portions, and the obtained honeycomb structure has all the cells to be opened, and adheres to the cells to be opened. Since the material paste is not filled or adhered, the honeycomb structure can sufficiently exhibit the function as a filter for collecting PM in the exhaust gas and purifying the exhaust gas. Further, since the formed end face member is in contact with the end face, the entire end face of the resulting honeycomb structure becomes a flatter surface. For this reason, the performance of the honeycomb structure such as pressure loss is hardly deteriorated.
  • the end face member is bonded to the side surface of the honeycomb fired body through the adhesive paste. Therefore, the end face member can be satisfactorily bonded to the side face of the honeycomb fired body, and the bottom face of the end face member and the side face of the honeycomb fired body are bonded via the adhesive paste. It is possible to prevent deviation.
  • a high-viscosity paste-like end face member is used. Since the end face member is in a paste form having a high viscosity, the end face member can be favorably bonded to the side face of the honeycomb fired body, and the end face member can be easily arranged on the side face of the honeycomb fired body. Moreover, even if the end face member is in a paste form, the adhesive paste can be prevented from flowing out to the end face of the honeycomb fired body due to the adhesive force between the side face of the honeycomb fired body and the end face member in the form of a high-viscosity paste.
  • the end face member includes inorganic fibers and inorganic particles A. Therefore, the end face member has elasticity, and the end face member and the adhesive layer are cracked due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Or the like, and the honeycomb structure having excellent mechanical characteristics as the whole honeycomb structure can be manufactured.
  • the end face member further contains an inorganic binder. Therefore, it becomes easy to maintain the shape as an end face member, it becomes easy to produce an end face member, and it becomes easy to arrange an end face member on the side surface of the honeycomb fired body. Moreover, it can be set as the end surface member excellent in the adhesive force of an end surface member and a honeycomb fired body.
  • the end face member is manufactured with substantially the same composition as the raw material of the adhesive layer. Therefore, it has almost the same mechanical properties as the adhesive layer, and the end face member and the adhesive layer are formed by expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end surface member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Even when thermal stress occurs, it is possible to manufacture a honeycomb structure in which cracks and the like are unlikely to occur in the end face member and the adhesive layer.
  • the end face member further contains inorganic particles B or a layered inorganic material.
  • the honeycomb fired body positioned at the outer peripheral portion of the honeycomb structured body has an outer peripheral wall at the outer peripheral portion. Therefore, by using these honeycomb fired bodies, it is possible to obtain a honeycomb structure having a predetermined shape by simply bonding and solidifying the honeycomb fired bodies with an adhesive and omitting the cutting process.
  • the outer peripheral portion is cut after the adhesive layer is solidified. By this cutting process, a honeycomb structure having a desired shape can be manufactured.
  • a coat layer is further formed on the outer periphery after the cutting.
  • the end face member is in a paste form having a viscosity of 60 to 100 Pa ⁇ s, the end face member can be easily fixed to the side surface of the honeycomb fired body, Further, since the positional deviation of the end face member is less likely to occur due to the adhesive force between the bottom face of the end face member and the side surface of the honeycomb fired body, the assembly of the honeycomb aggregate is facilitated.
  • the end face member is a solidified product or a fired product having a predetermined shape.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention.
  • Fig.2 (a) is a perspective view which shows typically an example of the honeycomb fired body which comprises the honeycomb structure which concerns on one Embodiment of this invention shown in FIG. 1,
  • FIG.2 (b) is FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the honeycomb fired body shown in a) along the AA line.
  • Fig.3 (a) is a perspective view which shows typically a mode that the adhesive material layer and the end surface member were provided in the side surface of the honeycomb fired body shown to Fig.2 (a)
  • FIG.3 (b) is a figure (a).
  • 2] is an enlarged perspective view schematically showing the vicinity of the end face member.
  • FIGS. 4A to 4D are explanatory views schematically showing an example of the manufacturing process of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5E to 5H are explanatory views schematically showing an example of the manufacturing process of the honeycomb structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the fifth embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 (a) is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure of the present invention shown in Fig. 6, and
  • Fig. 7 (b) is a honeycomb shown in Fig. 7 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the fired body taken along the line AA.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the fired body taken along the line AA.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing how an end face member and an adhesive paste layer are formed on a honeycomb fired body using a V-shaped table according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb structure according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 11A to 11H are explanatory views schematically showing an example of the manufacturing process of the honeycomb structure according to the sixth embodiment of the present invention.
  • 12 (i) to 12 (l) are explanatory views schematically showing an example of the manufacturing process of the honeycomb structure according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged side view of the joined honeycomb body shown in FIG.
  • the end surface member contains at least one of inorganic particles, an inorganic binder, an organic binder, inorganic fibers, whiskers, and a scale-like or layer-like inorganic material.
  • Examples of the inorganic binder contained in the end face member include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
  • the lower limit of the content of the inorganic binder is preferably 1% by weight and more preferably 5% by weight in terms of solid content.
  • the upper limit of the content of the inorganic binder is preferably 30% by weight and more preferably 15% by weight in terms of solid content.
  • Examples of the organic binder contained in the end face member include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among organic binders, carboxymethylcellulose is desirable.
  • the lower limit of the content of the organic binder is preferably 0.1% by weight and more preferably 0.2% by weight in terms of solid content.
  • the upper limit of the content of the organic binder is preferably 5.0% by weight and more preferably 1.0% by weight in terms of solid content.
  • inorganic fibers contained in the end face member examples include silica-alumina, mullite, alumina, silica and the like.
  • the inorganic fiber may be a soluble fiber. These may be used alone or in combination of two or more.
  • alumina fibers are desirable.
  • the lower limit of the content of the inorganic fiber is preferably 10% by weight and more preferably 20% by weight in terms of solid content.
  • the upper limit of the content of the inorganic fibers is preferably 70% by weight and more preferably 40% by weight in terms of solid content.
  • whisker examples include alumina, silica, silicon carbide, silica alumina, glass, potassium titanate, aluminum borate, silicon nitride, boron nitride and the like.
  • scale-like or layered inorganic materials include graphite; smectite group clay minerals such as montmorillonite and saponite; layered phosphates such as kaolinite clay mineral and layered zirconium phosphate; layered transition metal oxyacid salts; hydrotalcite Lamellar double hydroxides such as magadiaite, kanemite, etc .; mica minerals such as muscovite, biotite, phlogopite, alumino ceradonite, roscow mica, soda mica, eastnite; metal phosphates, etc. Is mentioned.
  • a scale-like or layered inorganic material may be used independently and may use 2 or more types together.
  • Examples of the inorganic particles contained in the end face member include carbides and nitrides, and specific examples include inorganic powders made of silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride.
  • the inorganic particles may be particles of a scaly or layered inorganic material. These may be used alone or in combination of two or more.
  • silicon carbide having excellent thermal conductivity is desirable.
  • the lower limit of the content of the inorganic particles is desirably 3% by weight, and more desirably 10% by weight.
  • the upper limit of the content of the inorganic particles is desirably 80% by weight, and more desirably 60% by weight.
  • a pore-forming agent such as a balloon that is a fine hollow sphere containing an oxide ceramic as a component, spherical acrylic particles, or graphite may be added to the end face member as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • the end face on the side surface of the honeycomb fired body so that the paste having substantially the same composition as the above-described adhesive paste has a substantially quadrangular prism shape shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). After being applied using a metal mask in the vicinity or by a nozzle or the like, it is dried and solidified to form the end face member 10.
  • the substantially square prism-shaped end face member 10 (solidified paste) having the side X having substantially the same width as the side A of the side surface 110a is disposed, and therefore a honeycomb structure (honeycomb aggregate) to be described later
  • a honeycomb structure honeycomb aggregate
  • the adhesive paste is applied to the end face at the time of manufacturing, it can be prevented that the adhesive paste flows over the end face member 10 to the end face side of the honeycomb fired body and adheres to the end face of the honeycomb fired body. Sealing failure of the end face portion due to adhesion of the end face of the honeycomb fired body of the adhesive paste, that is, the portion (cell) that should not be sealed is sealed, or the adhesive paste is applied to the cell that should not be sealed.
  • the honeycomb structure 100 that does not adhere and can reliably function as a filter that collects PM in the exhaust gas and purifies the exhaust gas can be obtained.
  • the adhesive paste is the same as the paste for the end face member, and the composition thereof is the same as the composition of the end face member. That is, the paste constituting the end face member and the adhesive material layer has substantially the same composition, and the timing for drying and solidifying the paste is different.
  • the end face member and the adhesive layer have substantially the same composition, the end face member or the adhesive layer is caused by expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Thus, cracks and the like are hardly generated, and no adhesive paste is attached to the end face of the honeycomb fired body, so that a highly reliable honeycomb structure can be obtained.
  • the end face member 10 is a solidified paste containing an inorganic material, and therefore the end face member 10 does not disappear even when the honeycomb structure is exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Therefore, no defect such as a space is formed in a portion where the end face member or the adhesive layer is disposed inside the honeycomb structure 100. That is, defects such as cracks originated from the space existing in the end face member or the adhesive layer due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Can be prevented.
  • silicon carbide powder having a different average particle size, an organic binder, a plasticizer, a lubricant, water and the like are mixed as a ceramic raw material to prepare a wet mixture for manufacturing a molded body.
  • a molding process is performed in which the wet mixture is put into an extruder and extrusion molding is performed, and a honeycomb molded body having a predetermined shape is manufactured.
  • a cutting process is performed in which both ends of the honeycomb formed body are cut using a cutting device, the honeycomb formed body is cut into a predetermined length, and the cut honeycomb formed body is dried using a dryer.
  • a sealing material paste as a sealing material is placed on the gas outflow side end of the cell group where the gas inflow end surface opens and the gas inflow end of the cell group where the gas outflow end surface opens. Fill in a fixed amount and seal the cell.
  • a wet mixture is used as the sealing material paste.
  • a cell-sealed honeycomb formed body is manufactured through such steps.
  • a degreasing process of heating the organic matter in the cell-sealed honeycomb molded body in a degreasing furnace is performed, and the honeycomb molded body is transported to the firing furnace and subjected to the firing process to produce a honeycomb fired body.
  • an end face member having a substantially quadrangular prism shape having the side X substantially the same width as the side A, and the side X of the end face member on the side A An end face member arranging step of arranging so as to be close, An adhesive application step of applying an adhesive paste to the side surface of the honeycomb fired body in which the end face member is disposed; A plurality of honeycomb fired bodies were bonded via the adhesive paste layer by repeating the bonding step of bonding the side surfaces of other honeycomb fired bodies on the adhesive paste formed on the side surfaces of the honeycomb fired bodies.
  • a honeycomb aggregate production process for producing the honeycomb aggregate; An adhesive layer forming step for solidifying the adhesive layer is performed.
  • FIGS. 5 (e) to 5 (h) are explanatory views schematically showing an embodiment of the present invention when the above steps are performed.
  • the substantially square prism-shaped end surface member 10 having the side X substantially the same width as the side A is disposed on the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 having the side A in contact with the end surface 110b of the honeycomb fired body 110.
  • An end face member arranging step is performed in which X is arranged so as to be close to side A.
  • the four honeycomb fired bodies 110 are aligned and arranged at a predetermined interval, and then the metal mask 55 is formed on the side surface 110a of the three honeycomb fired bodies 110. Is placed.
  • the mask 55 is wider than the area of the side surface 110a, and an opening 55a is formed at a place where the end face member 10 is to be formed. Therefore, an end face member paste layer to be the end face member 10 is formed (arranged) in the opening 55a of the mask 55, and the end face member 10 is formed by drying and solidifying for a predetermined time (end face member arranging step).
  • an end surface member coating apparatus 50 having a tank 51 for storing end surface member paste, a cylinder 52 having a function of extruding the end surface member paste, a supply pipe 53, and a coating jig 54.
  • an end face member paste layer to be the end face member 10 containing inorganic particles, inorganic fibers, an inorganic binder, an organic binder, and the like is applied and formed in the opening 55a of the mask 55 as described above.
  • heat treatment is performed at 105 to 130 ° C. for about 30 minutes to 2 hours to solidify the end face member paste layer to obtain the end face member 10.
  • the width corresponding to the side Y of the end face member 10 is preferably 3 to 15 mm, and the thickness corresponding to Z is preferably 5 to 10 mm (see FIG. 3B).
  • an adhesive material applicator 60 having an adhesive paste storage tank 61, a cylinder 62 having a function of extruding the adhesive material paste, a supply pipe 63, and an application jig 64 is provided.
  • the bonding material applying step of applying and forming the bonding material paste layer 101a on the entire surface of the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 where the end surface member 10 is not disposed is performed.
  • the three honeycomb fired bodies 110 on which the end face member 10 and the adhesive paste layer are formed are rotated by 90 ° about the longitudinal method, and the end faces of the honeycomb fired bodies 110 are rotated.
  • the surface on which the member 10 is arranged and the adhesive paste 101a is formed is made to face the side surface 110a of the adjacent honeycomb fired body 110 where the adhesive paste or the like is not formed.
  • a bonding process is performed in which the honeycomb fired bodies 110 are bonded to each other so that the honeycomb fired bodies 110 are bonded to each other via the adhesive paste layer and the end face member 10. Do. At this time, since the adhesive paste 101a flows out to the upper side surface 110a, the attached adhesive paste may be scraped off using a scraping plate (not shown).
  • the end face member paste layer is arranged so that the portions that continuously become the end face members 10 are arranged over the entire end portions of the honeycomb fired bodies arranged in four rows. It is desirable to form. Thereby, the end face member 10 is formed on the entire end face of the honeycomb fired body 110, and the adhesive paste hardly flows out from the end face portion of the honeycomb fired body 110. In this case, an end face member paste layer that becomes the end face member 10 may be formed only on the side face 110a of each honeycomb fired body 110, and the end face member 10 may be solidified.
  • FIG. 5 g
  • the produced four rows of honeycomb fired bodies 110 are bonded to the lower four rows of honeycomb fired bodies 110 via the adhesive paste 101a and the end face member 10.
  • the bonded one is placed and bonded via the end face member 10 and the adhesive paste layer.
  • 5G shows a case where the end face member is formed not only on the side face 110 a of the honeycomb fired body 110 but also on the adhesive layer and / or the end face member existing between the honeycomb fired bodies 110. .
  • the end face member may not be formed on the adhesive layer between the honeycomb fired bodies and / or the end face member. Even in such a case, the cross-sectional area of the portion where the end face member is not formed is small, the possibility that the adhesive paste flows out from the opening portion is small, and the sealing failure where the adhesive paste adheres to the end face of the honeycomb fired body 110 However, it is desirable to form (arrange) the end face member also on the adhesive layer and / or the end face member.
  • honeycomb fired bodies 110 bonded to each other with an adhesive paste are stacked in four stages via the end face member and the adhesive paste.
  • a honeycomb aggregate production process for producing the aggregate 100a is performed. In the step of bonding the honeycomb fired bodies 110 to each other or the step of stacking the four rows of honeycomb fired bodies 110 bonded to each other on the four rows of honeycomb fired bodies 110, the vicinity of the end face of the side surface 110a of the honeycomb fired body 110, etc.
  • the end face member 10 contains an inorganic binder, inorganic fibers, and inorganic particles. Therefore, the end face member does not disappear when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like. Defects such as cracks are less likely to occur inside the adhesive layer or the end face member due to the disappearance of the member.
  • the honeycomb aggregate is heated under conditions of 50 to 150 ° C. for 1 hour to dry and solidify the adhesive paste layer to form an adhesive layer, whereby a ceramic in which a plurality of honeycomb fired bodies 110 are bundled.
  • An adhesive layer forming step for forming a block is performed.
  • the outer periphery grinding process which grinds the outer periphery of a ceramic block using a diamond cutter etc. to make a substantially cylindrical ceramic block is performed. Further, a coating layer forming step is performed in which the sealing material paste is applied to the outer peripheral surface of the substantially cylindrical ceramic block, and the sealing material paste is dried and solidified to form a coating layer.
  • a paste similar to the adhesive paste can be used as the sealing material paste. A honeycomb structure is manufactured through the above steps.
  • the effects of the honeycomb structure of the present embodiment and the method for manufacturing the honeycomb structure will be listed.
  • the end face member contains an inorganic material, regeneration when the adhesive layer is dried and solidified or when the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification device.
  • the end face member is not lost, no space is formed in the end face member and the adhesive layer, and the honeycomb fired body, the end face member, and / or the adhesion when exposed to a high temperature in the regeneration treatment or the like Even if thermal stress is applied to the end face member and / or the adhesive layer due to expansion or contraction of the material layer, a honeycomb structure in which defects such as cracks do not occur inside the end face member and / or the adhesive layer It can be.
  • the side surface of the honeycomb fired body that is in contact with the adhesive layer has a side A that is in contact with the end surface of the honeycomb fired body, and the end surface member is substantially the same as the side A.
  • the end face member formed on the honeycomb fired body has a substantially quadrangular prism shape having sides X having the same width, and the end face member is disposed so that the side X is close to the end face of the honeycomb fired body.
  • honeycomb structure that can sufficiently exhibit the function as a filter that collects PM in the exhaust gas and purifies the exhaust gas without adhering the adhesive paste to the substrate is obtained.
  • honeycomb structure As the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure, and the end face member 10 is a sheet-like material having a substantially quadrangular prism shape made of a nonflammable material.
  • a spacer (interval holding member) coated with an adhesive paste usable on the main surface is used, and this is attached to the vicinity of the end surface of the side surface 110a of the honeycomb fired body 110A via the adhesive paste. The case where what was used is used is used is demonstrated.
  • the nonflammable sheet material for the end face member 10 is preferably made of fiber paper or inorganic filled paper.
  • fiber paper is processed into a sheet-like form of paper, mat, or felt with inorganic fibers as the main component, and the inorganic-filled paper is formed into a sheet with inorganic particles and / or fine fibers as the main components. It has been processed.
  • the fiber it is desirable to use at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, alumina-silica, silica, glass, calcium silicate, magnesium silicate, rock wool, glass wool, mineral fiber, and synthetic fiber.
  • the inorganic particles include at least one selected from the group consisting of silica, titania, alumina, zirconia, spinel, magnesia, aluminum hydroxide, calcium carbonate, talc, calcium silicate, magnesium silicate, perlite, permiculite, and diatomaceous earth. It is desirable to use it.
  • inorganic fibers such as MgO, CaO and feldspar, organic matter such as wood pulp and organic binder, and inorganic fillers other than the inorganic particles may be added to the fibers, the inorganic particles, or the fibers and the inorganic particles. Good.
  • the nonflammable sheet material for the end face member 10 preferably has a density of 0.8 to 2.0 g / cm 3 .
  • the density of the non-combustible sheet is 0.8 to 2.0 g / cm 3 , the pressure applied to the portion of the side surface of the honeycomb fired body that is in contact with the end surface member 10 can be further reduced. It is possible to prevent the honeycomb fired body from being damaged.
  • Such a nonflammable sheet-like material for the end face member 10 is cut into the shape of a desired end face member, and applied to the main surface of the cut adhesive paste described in the first embodiment of the present invention,
  • the end face member 10 is formed by pasting in the vicinity of both end faces of the side face 110a of the honeycomb fired body 110A.
  • the end face member having the side X having substantially the same width as the side of the side face is disposed, when the adhesive paste is applied to the end face during the manufacture of the honeycomb structure described later, the adhesive paste is It flows out to the end face side of the honeycomb fired body beyond the end face member, and the adhesive paste does not adhere to the end face of the honeycomb fired body.
  • a filter that collects PM in exhaust gas and purifies exhaust gas without sealing the portion (cell) that should not be sealed with adhesive paste or adhering adhesive paste to cells that should not be sealed As a honeycomb structure, the function can be fully exhibited.
  • the end face member includes an incombustible inorganic material
  • the end face member does not disappear even when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like of the honeycomb structure, and the end face member and / or adhesion inside the honeycomb structure is not lost. No defects such as spaces are formed in the material layer. Therefore, due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member, and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like, a defect such as a crack starts from the space existing inside the end face member or the adhesive layer. Can be prevented.
  • the method for manufacturing the honeycomb formed body and the method for manufacturing the honeycomb fired body are the same as those in the first embodiment of the present invention.
  • an end face member having a substantially quadrangular prism shape having the side X substantially the same width as the side A, and the side X of the end face member is set to the side A
  • a plurality of honeycomb fired bodies were bonded via the adhesive paste layer by repeating the bonding step of bonding the side surfaces of other honeycomb fired bodies on the adhesive paste formed on the side surfaces of the honeycomb fired bodies.
  • An adhesive layer forming step for solidifying the adhesive layer is performed.
  • the adhesive application step, the honeycomb aggregate production step, and the adhesive layer formation step are substantially the same as those in the first embodiment of the present invention described above. Therefore, first, an end face member arranging step that is different from the first embodiment of the present invention will be described.
  • an end face member is provided near the end face of the side face 110a of the honeycomb fired body 110A.
  • the nonflammable sheet-like material for the end face member 10 having the shape of 10 is attached via an adhesive paste.
  • the bottom surface of the end face member 10 and the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 are bonded to each other, and the adhesive strength is such that the adhesive paste is fired when the honeycomb fired body is assembled by combining the honeycomb fired bodies.
  • the adhesive paste does not flow out to the end face of the honeycomb fired body, and the positional displacement of the end face member is less likely to occur.
  • the sheet-like material for the end face member 10 may be bonded to the side face 110a of the honeycomb fired body 110 by drying and solidifying after bonding the sheet-like material through the adhesive paste. By fixing the end face member, the end face member is less likely to be displaced.
  • honeycomb fired bodies in which the end face member 10 and the adhesive paste layer are formed are substantially the same as in the case of the first embodiment of the present invention (similar to the method shown in FIG. 4C).
  • the end face member 10 of the honeycomb fired body 110 is disposed and the surface of the honeycomb fired body 110 on which the adhesive paste 101a is formed is formed by the adhesive paste or the like of the adjacent honeycomb fired body 110. It is made to oppose the side surface 110a which is not made.
  • the honeycomb fired bodies 110 are brought close to each other and bonded to each other, and the adhesive paste layer and the end face member The bonding process is performed so that the honeycomb fired bodies 110 are bonded to each other through 10.
  • a sheet-like material for the end face member 10 is bonded to the side face 110a of the honeycomb fired body 110A. Paste through. At this time, the sheet-like material for the end face member 10 is pasted through the adhesive paste layer so that the end face member 10 is continuously arranged over the entire end portions of the honeycomb fired bodies arranged in four rows. . As described above, instead of continuously attaching the end face member 10 to the entire end portion of the honeycomb fired body, the sheet-like material for the end face member 10 is bonded only to the side surface 110a of each honeycomb fired body 110. You may affix via a paste layer.
  • honeycomb fired bodies 110 are processed by the same method as described above, and four honeycomb fired bodies 110 are bonded to each other at the side surfaces 110a. Subsequently, in the same manner as in the case of the first embodiment of the present invention (substantially similar to the method shown in FIGS. 5 (g) to (h)), four rows of honeycomb fired bodies 110 are stacked in four stages to form a honeycomb assembly. The body 100a is produced. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment of the present invention, an adhesive layer forming step for solidifying the adhesive paste layer is performed, and then a peripheral grinding step and a coat layer forming step are performed to manufacture a honeycomb structure. .
  • the end face member is a non-combustible material containing an inorganic material. Therefore, when the adhesive layer is dried and solidified, or the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification device. In the regeneration treatment when used, the end face member is not lost, no space is formed in the adhesive layer, and the honeycomb fired body, the end face member, and / or when exposed to a high temperature in the regeneration treatment or the like Alternatively, due to expansion or contraction of the adhesive layer, a honeycomb structure in which defects such as cracks are hardly generated starting from a space existing in the end face member or the adhesive layer can be obtained.
  • the side surface of the honeycomb fired body that is in contact with the adhesive layer has a side A that is in contact with the end surface of the honeycomb fired body, and the end surface member is substantially the same as the side A.
  • the end face member has a substantially quadrangular prism shape having sides X having the same width, and the end face member is disposed so that the side X is close to the end face of the honeycomb fired body, so that the adhesive layer extends beyond the end face member. Sealing failure of the end face part due to adhering to the end face of the fired body, that is, the part (cell) that should not be sealed is not sealed, and the adhesive paste does not adhere to the cell.
  • a honeycomb structure that can sufficiently function as a filter that collects PM and purifies exhaust gas is obtained.
  • porous silicon carbide is used as the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure, and a wet mixture made of substantially the same material as the honeycomb fired body 110 is used as the end face member 10 on the side surface 110a of the honeycomb molded body 110.
  • a case will be described in which the honeycomb fired body and the end face member are integrally formed by firing after forming the end face member in the vicinity of the end face.
  • the wet mixture for the end face member 10 substantially the same material as the constituent material of the honeycomb structure can be used.
  • the wet mixture may be any material that can be integrally formed with the honeycomb fired body, and is not limited to substantially the same material as the constituent material of the honeycomb fired body.
  • the honeycomb structure according to the present embodiment is A honeycomb structure in which a plurality of honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged side by side in the longitudinal direction across the cell wall is bound via an adhesive layer, the honeycomb structure being the honeycomb fired body
  • the side surface in contact with the layer has a side A in contact with the end face of the honeycomb fired body
  • the convex portion has a substantially quadrangular prism shape having a side X having substantially the same width as the side A, and the convex portion has a side It can also be described that X is arranged so as to be close to the end face of the honeycomb fired body.
  • the convex portion corresponds to an end face member described below.
  • the main component of the wet mixture for the end face member is silicon carbide.
  • the main component of the constituent material of the honeycomb structure is not limited to silicon carbide, and other ceramic raw materials include, for example, aluminum nitride.
  • Nitride ceramics such as silicon nitride, boron nitride and titanium nitride, carbide ceramics such as zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide and tungsten carbide, composites of metal and nitride ceramic, composites of metal and carbide ceramic, etc. May be.
  • ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is mixed with the above-described ceramics, and ceramics bonded with silicon or a silicate compound are also included as constituent materials.
  • the main components of the wet mixture made of the constituent material of the honeycomb structure and the wet mixture for the end face member are desirably substantially the same. This is because cracks are unlikely to occur in the end face member due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like.
  • silicon carbide or silicon-containing silicon carbide is particularly desirable. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like.
  • the organic binder that is a component of the wet mixture for the end face member is not particularly limited, and examples thereof include carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and polyethylene glycol.
  • the blending amount of the organic binder is usually preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
  • the plasticizer and lubricant used in preparing the wet mixture for the end face member are not particularly limited, and examples of the plasticizer include glycerin and the like.
  • examples of the lubricant include polyoxyalkylene compounds such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxypropylene alkyl ether.
  • Specific examples of the lubricant include polyoxyethylene monobutyl ether and polyoxypropylene monobutyl ether. In some cases, the plasticizer and the lubricant may not be contained in the wet mixture for the end face member.
  • a dispersion medium liquid may be used.
  • the dispersion medium liquid include water, an organic solvent such as benzene, and an alcohol such as methanol.
  • a molding aid may be added to the wet mixture for the end face member.
  • the molding aid is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol and the like.
  • a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide-based ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the wet mixture for the end face member as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable. Since the wet mixture for the honeycomb fired body is substantially the same as the wet mixture for the end face member, the description thereof is omitted. “Substantially the same” means that the main components are the same. If the main component is the same, the composition ratio of the main component may be different, and materials other than the main component may be different.
  • the end face member having the side X having substantially the same width as the side of the side face is disposed, when an adhesive paste is applied to the end face of the honeycomb fired body at the time of manufacturing the honeycomb structure described later, The adhesive paste flows beyond the end face member to the end face side of the honeycomb fired body, and does not adhere to the end face of the honeycomb fired body. Sealing failure, that is, the part (cell) that should not be sealed is not sealed, or the adhesive paste does not adhere to the cell, and functions as a filter that collects PM in the exhaust gas and purifies the exhaust gas Is a honeycomb structure that can sufficiently exhibit the above.
  • the end face member is formed of substantially the same raw material as the wet mixture of the honeycomb fired body, the end face member does not disappear even when exposed to a high temperature in a regeneration process of the honeycomb structure, and is exposed to a high temperature in the regeneration process. Even when thermal stress is generated in the end face member or the adhesive layer due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member and / or the adhesive layer when the crack is generated in the end face member or the adhesive layer, etc. Is unlikely to occur.
  • the same composition as in the first embodiment of the present invention is used, and a wet mixture having the above composition is applied to the vicinity of the end face of the side surface of the honeycomb molded body, as shown in FIG.
  • a wet mixture layer having the shape of the end face member is formed, and thereafter, the honeycomb formed body on which the wet mixture layer is formed is dried, degreased, and fired, whereby the honeycomb fired body 110 and the end face member 10 are manufactured simultaneously.
  • the method for manufacturing a honeycomb structure according to the present embodiment is a method for manufacturing a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall interposed therebetween are bound via an adhesive layer.
  • the honeycomb structure includes an end face member made of an inorganic material and the adhesive layer disposed on a side surface of the honeycomb fired body, A substantially quadrangular prism-shaped end surface member having a side X substantially the same width as the side A is provided on a plurality of side surfaces of the honeycomb formed body having a side A in contact with the end surface of the honeycomb formed body, and the side X of the end surface member is An end face member arranging step of arranging so as to be close to the side A; A firing step of firing the honeycomb formed body on which the end face member is disposed to produce a honeycomb fired body on which the end face member is disposed; An adhesive paste layer forming step of forming an adhesive paste layer in a portion where the end face member of the honeycomb fired body is not disposed; A honeycomb aggregate production step of producing a honeycomb aggregate in which a plurality of the honeycomb fired bodies are bonded via the adhesive paste layer; An adhesive layer forming step of solidifying the adhesive paste layer.
  • a cell-sealed honeycomb formed body is manufactured in the same manner as in the first embodiment of the present invention.
  • the end face member is arranged on the side surface of the honeycomb fired body.
  • the end face member is arranged on the side surface of the honeycomb formed body. The same method as the first embodiment of the present invention can be used as the method for arranging the end face members.
  • an end surface member having a substantially quadrangular prism shape having the side X having substantially the same width as the side A is disposed on the end surface member.
  • An end face member arrangement step is performed in which the side X is arranged so as to be close to the side A.
  • the above honeycomb is used in the vicinity of the end face of the side surface of the honeycomb molded body using a mask or the like.
  • the wet mixture layer for the end face member having the shape of the end face member is formed on the plurality of side surfaces of the honeycomb formed body by the above-described method. That is, the end face members necessary for manufacturing the honeycomb aggregate are first arranged on the side surface of the honeycomb formed body.
  • a degreasing process is performed in which the organic matter in the honeycomb formed body in which the wet mixture layer for the end surface member is formed in the vicinity of the end of the side surface is heated in a degreasing furnace, conveyed to the firing furnace, and the firing process is performed. A fired body is produced.
  • a honeycomb fired body in which end face members made of substantially the same material as the honeycomb fired body are formed on a plurality of side surfaces of the honeycomb fired body is manufactured. Thereafter, an adhesive paste layer forming step of forming an adhesive paste layer in a portion where the end face member of the honeycomb fired body is not formed is performed.
  • the adhesive paste layer can be formed by a method similar to the method described in the first embodiment of the present invention (a method substantially similar to the method shown in FIG. 4B).
  • the four honeycomb fired bodies 110 are bonded to the end face member and the adhesive paste. Furthermore, in the same manner as in the first embodiment of the present invention (similar to the method shown in FIGS. 5 (e) to (h)), the end face member is made of the same material as the honeycomb fired body. The honeycomb fired body is formed, and the four rows of honeycomb fired bodies 110 are stacked in four stages via the end face member and the adhesive paste to perform a honeycomb aggregate manufacturing process for manufacturing the honeycomb aggregate 100a.
  • an adhesive layer forming step for solidifying the adhesive paste by heating and drying is performed.
  • the manufacture of the honeycomb structure is completed by performing the outer peripheral grinding step and the coat layer forming step.
  • a sheet-shaped dried body or fired body having a predetermined shape is prepared in advance, and the sheet-shaped dried body or fired body is disposed on the side surface of the honeycomb molded body, or necessary. Accordingly, the dried body or the fired body may be disposed through the wet mixture for the honeycomb fired body, and then the honeycomb formed body may be fired.
  • the end face member which is a sheet-like fired product having a predetermined shape
  • the sheet The shaped fired product may be adhered to the vicinity of the end of the side face of the honeycomb fired body through an adhesive paste.
  • the adhesive paste can be prevented from flowing out to the end face of the honeycomb fired body, and the sheet-like fired product does not disappear even when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like.
  • the effects of the honeycomb structure of the present embodiment and the method for manufacturing the honeycomb structure will be listed.
  • the honeycomb structure of the present embodiment since the end face member is substantially the same material as the honeycomb fired body, the end face is exposed even when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like when the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification device. The member does not disappear, and no space is formed in the adhesive layer. Accordingly, the honeycomb fired body, the end face member, and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like causes a crack or other defect starting from the space existing inside the end face member or the adhesive layer. It can be set as the honeycomb structure which does not generate
  • the side surface of the honeycomb fired body that is in contact with the adhesive layer has a side A that is in contact with the end surface of the honeycomb fired body, and the end surface member is substantially the same as the side A.
  • the end face member has a substantially quadrangular prism shape having sides X having the same width, and the end face member is disposed so that the side X is close to the end face of the honeycomb fired body, so that the adhesive layer extends beyond the end face member. Sealing failure of the end face part due to adhering to the end face of the fired body, that is, the part (cell) that should not be sealed is not sealed, and the adhesive paste does not adhere to the cell.
  • a honeycomb structure that can sufficiently function as a filter that collects PM and purifies exhaust gas is obtained.
  • the paste used as the end face member in the present embodiment contains inorganic particles A and inorganic fibers.
  • the end face member layer obtained by solidifying the end face member has elasticity, and the honeycomb fired body and end face when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like This is because cracks and the like due to expansion or contraction of the member and / or the adhesive layer are unlikely to occur, and the honeycomb structure has excellent mechanical characteristics as the entire honeycomb structure.
  • the paste for forming the end face member has substantially the same composition as the adhesive paste, and is preferably a paste having a higher viscosity than the adhesive paste.
  • a paste used as an end face member (a paste for forming the end face member) is simply referred to as an end face member.
  • Examples of the inorganic fibers contained in the end face member include alumina, zirconia, alumina-silica, silica, glass, calcium silicate, magnesium silicate, carbon, or mineral fibers (rock wool, glass wool, etc.). . These may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the inorganic particles A contained in the end face member include silica, titania, alumina, zirconia, spinel, magnesia, aluminum hydroxide, calcium carbonate, talc, calcium silicate, magnesium silicate, perlite, permiculite, and diatomaceous earth. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the solid content of the inorganic binder may be contained in the end face member. This is because an excellent honeycomb structure is obtained due to the adhesive strength between the honeycomb fired bodies.
  • the inorganic binder include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
  • the end surface member may include inorganic particles B, scale-like or layered inorganic materials in addition to the inorganic fibers, the inorganic particles A, and the inorganic binder.
  • the inorganic particles B are inorganic particles of a compound other than the inorganic particles A, and include ceramic balloons. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the ceramic balloon include an alumina balloon and a silica balloon. This is because the coatability (fillability) of the end face member is improved.
  • the scale-like or layer-like inorganic material contained in the end face member is a compound that is not used for inorganic fibers, inorganic particles A, and inorganic particles B.
  • graphite smectite group clay minerals such as montmorillonite and saponite; kaolinite clay Layered phosphates such as minerals and layered zirconium phosphate; layered transition metal oxyacid salts; layered double hydroxides such as hydrotalcite; layered silicates such as magadiite and kanemite; muscovite, biotite, phlogopite And mica minerals such as aluminoceradone, Roscoe mica, soda mica, and yeastite; metal phosphates and the like. These are usually charged as particles, but may be fibrous.
  • a layered inorganic material may be used independently and may use 2 or more types together.
  • organic substances such as an organic binder
  • organic binder examples include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio of each component in the end face member is 10 to 70% by weight of inorganic fibers, 3 to 80% by weight of inorganic particles A, 1 to 30% by weight of an inorganic binder (solid content concentration), and 5 to 20% by weight of a solvent such as water. desirable.
  • the amount is preferably 0 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic fibers, the inorganic particles A, and the inorganic binder, and when adding a scaly or layered inorganic material, 0 to 40 parts by weight is preferred.
  • the end face member is preferably a high-viscosity paste, and the viscosity is desirably 60 to 100 Pa ⁇ s, more desirably 70 to 100 Pa ⁇ s, and 80 to 100 Pa ⁇ s. More desirable. This is because if the viscosity of the paste as the end face member is less than 60 Pa ⁇ s, the function of preventing the flow of the adhesive paste becomes insufficient. If the viscosity of the paste as the end face member exceeds 100 Pa ⁇ s, it is difficult to prepare the paste because the viscosity is too high, and even if the paste can be prepared, it is difficult to form the end face member.
  • the viscosity of the adhesive paste is preferably 30 Pa ⁇ s or more and less than 60 Pa ⁇ s, more preferably 40 to 50 Pa ⁇ s. This is because when the viscosity of the adhesive paste is in the above range, the adhesiveness as the adhesive paste is good, and it is difficult for the adhesive paste to flow out to the end face of the honeycomb fired body beyond the end face member.
  • For the adhesive paste and the paste as the end face member use a spiral viscometer (PL-1TL manufactured by Malcolm) type A, and immerse the viscometer sensor in the paste of the container into which the paste has been poured. And a value obtained when measured at a rotational speed of 10 rpm.
  • the end face member of the present embodiment is in a paste form, and after the plurality of honeycomb fired bodies are bonded to form a honeycomb aggregate, the end face member is solidified. Therefore, the end face member plays a role of preventing the adhesive paste from flowing out to the end face of the honeycomb fired body rather than a role as a spacer (a spacing member).
  • the end face member and the spacer It is desirable to use (spacing holding member) together.
  • the spacer is arranged at a position different from the end face member on the side surface of the honeycomb fired body, and the interval between the honeycomb fired bodies is set to a predetermined interval.
  • the end face member 10 may be prepared with substantially the same composition as the raw material of the adhesive layer. However, the end face member 10 needs to be dammed so that the adhesive paste having fluidity does not flow out to the end face. Thus, it is desirable to change the composition so as to obtain a high viscosity (60 to 100 Pa ⁇ s).
  • the adhesive paste is It flows out to the end face side beyond the end face member and does not adhere to the end face of the honeycomb fired body, and the sealing of the end face portion due to adhesion of the end face of the honeycomb fired body of this adhesive paste, that is, it should not be sealed
  • a honeycomb structure capable of sufficiently functioning as a filter that collects PM in exhaust gas and purifies exhaust gas without sealing a portion (cell) or adhering adhesive paste to the cell; It has become.
  • the end face member contains an inorganic material, the end face member does not disappear even when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like of the honeycomb structure, and the honeycomb fired body or end face when exposed to a high temperature in the regeneration process or the like It is possible to prevent occurrence of cracks or the like in the end face member or the adhesive layer due to expansion or contraction of the member and / or the adhesive layer.
  • a honeycomb fired body is manufactured in the same manner as in the first embodiment of the present invention. Subsequently, on the side surface of the honeycomb fired body having the side A in contact with the end face of the honeycomb fired body, an end face member having a substantially quadrangular prism shape having the side X substantially the same width as the side A, and the side X of the end face member is set to the side A An end face member arranging step of arranging so as to be close, An adhesive application step of applying an adhesive paste to the side surface of the honeycomb fired body in which the end face member is disposed; A plurality of honeycomb fired bodies were bonded via the adhesive paste layer by repeating the bonding step of bonding the side surfaces of other honeycomb fired bodies on the adhesive paste formed on the side surfaces of the honeycomb fired bodies. A honeycomb aggregate production process for producing the honeycomb aggregate; An adhesive layer forming step for solidifying the adhesive layer is performed.
  • the viscosity including the inorganic particles A, the inorganic fibers, the inorganic binder and the like as the end face member paste is 60 to
  • the first embodiment of the present invention except that a high-viscosity paste of 100 Pa ⁇ s is used and applied so as to have the shape shown in FIGS. 3A and 3B, and the end face member 10 is not particularly dried and solidified.
  • the above-described steps are performed in the same manner as in the form to produce a honeycomb aggregate.
  • the formed end face member is a paste having a higher viscosity than the adhesive paste, it also has a function as an adhesive, and can be favorably bonded when the honeycomb fired bodies are bonded to each other.
  • a spacer for adjusting the interval of the honeycomb fired body is also disposed.
  • a honeycomb structure is manufactured by performing a peripheral grinding step and a coat layer forming step.
  • the effects of the honeycomb structure of the present embodiment and the method for manufacturing the honeycomb structure will be listed.
  • the end face member contains an inorganic material, regeneration when the adhesive layer is dried and solidified or when the honeycomb structure is used as an exhaust gas purification device.
  • the end face member does not disappear, and no space is formed in the adhesive layer. Therefore, even when thermal stress is applied due to expansion or contraction of the honeycomb fired body, the end face member, and / or the adhesive layer when exposed to a high temperature in a regeneration process or the like, it exists inside the end face member and / or the adhesive layer.
  • a honeycomb structure in which defects such as cracks due to the space hardly occur can be obtained.
  • the side surface of the honeycomb fired body that is in contact with the adhesive layer has a side A that is in contact with the end surface of the honeycomb fired body, and the end surface member is substantially the same as the side A. Since the end face member is arranged so that the side X is close to the end face of the honeycomb fired body, the adhesive paste passes through the end face member to form a honeycomb. Sealing failure of the end face part due to adhering to the end face of the fired body, that is, the part (cell) that should not be sealed is not sealed, and the adhesive paste does not adhere to the cell.
  • a honeycomb structure that can sufficiently function as a filter that collects PM and purifies exhaust gas is obtained.
  • Example 1 (Honeycombusted body manufacturing process) A silicon carbide coarse powder of 52.8% by weight having an average particle size of 22 ⁇ m and a silicon carbide fine powder of 22.6% by weight of an average particle size of 0.5 ⁇ m were wet-mixed. 2.1% by weight of resin, 4.6% by weight of organic binder (methyl cellulose), 2.8% by weight of lubricant (Unilube manufactured by NOF Corporation), 1.3% by weight of glycerin, and 13.8% by weight of water were added. A raw honeycomb molded body having a shape substantially the same as the shape shown in FIG. 2 (a), in which a wet mixture is obtained after kneading to obtain a wet mixture, and having no cell sealing Was made.
  • the raw honeycomb molded body is dried using a microwave dryer to obtain a dried honeycomb molded body, and then a predetermined cell is filled with a paste (wet mixture) having the same composition as the generated molded body, It was dried again using a dryer.
  • a degreasing process of degreasing the dried honeycomb molded body at 400 ° C. is performed under a normal pressure argon atmosphere at 2200 ° C. for 3 hours.
  • the porosity is 45%
  • the average pore diameter is 15 ⁇ m
  • the size is large.
  • FIG. 4A A honeycomb aggregate was produced by the same process and method as described with reference to FIGS. 4 (a) to (d) and FIGS. 5 (e) to (h).
  • three honeycomb fired bodies 110 are formed by applying and filling a paste in the openings 55 a of the mask 55 using the mask 55 and the application jig 53 of the end face member application device 50.
  • the end face member 10 having a substantially quadrangular prism shape having the side X having the same width as the side A is disposed on the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 having the side A in contact with the end face. And dried and solidified by heating at 110 ° C. for 1 hour.
  • the length corresponding to the side X of the end face member 10 formed by the above process was 34.3 mm, the width corresponding to the side Y was 8 mm, and the thickness corresponding to the side Z was 1.0 mm. (See FIG. 3B).
  • an adhesive material applying step of applying the adhesive material paste 101a to a portion of the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 where the end surface member 10 is not disposed was performed. Subsequently, as shown in FIG. 4 (c), the honeycomb fired body 110 is rotated by 90 ° about the longitudinal method, and then, as shown in FIG. 4 (d), the honeycomb fired body 110 is passed through an adhesive paste or the like. After bonding the fired bodies, the adhesive paste that flowed out to the upper surface was scraped off.
  • FIG. 5 (g) a similar shape in which another four honeycomb fired bodies 110 are bonded to each other at the side surface 110 a is placed on the lower four honeycomb fired bodies 110. And glued. Thereafter, as described in the first embodiment, the same steps as described above were repeated, and the four rows of honeycomb fired bodies 110 bonded to each other with an adhesive paste were stacked in four stages to produce a honeycomb aggregate 100a.
  • the thickness of the solidified adhesive paste (interval between the honeycomb fired bodies) was 1.0 mm which is the thickness of the end face member 10.
  • the honeycomb aggregate 100a was heated at 150 ° C. to solidify the adhesive paste layer to form an adhesive layer, thereby obtaining a ceramic block (see FIG. 5 (h)).
  • the viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • Example 2 First, a honeycomb fired body was produced in the same manner as in Example 1, and then an adhesive paste was prepared.
  • a glass fiber was the main component, glass fiber, wood pulp, feldspar, and aluminum hydroxide were placed in water, and the agitated slurry was made and dehydrated into a sheet. Further, this sheet was dried to produce a sheet having a thickness of 1.0 mm. Subsequently, punching was performed using a mold to produce a sheet-like material for an end face member having a length of 34.3 mm, a width of 8 mm, and a thickness of 1.0 mm.
  • the end face member 10 is attached to the side surface 110a of the honeycomb fired body 110 using the above-described method, and then an adhesive paste is applied to the end face member 10 to form an adhesive paste layer.
  • the honeycomb fired body 110 on which the adhesive paste layer or the like was formed was bonded to produce three pieces in which four honeycomb fired bodies were bonded via the end face member 10 and the adhesive paste layer.
  • FIG. 5G these were bonded via the end face member 10 and the adhesive paste layer, and a ceramic block was produced in the same manner as in Example 1.
  • the viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • Example 3 a cell-sealed honeycomb molded body was produced in the same manner as in Example 1. Next, using the wet mixture prepared for manufacturing the honeycomb formed body, the wet mixture is applied to the vicinity of the end face of the side surface of the honeycomb formed body through the same mask 55 as in Example 1, and the like. As a result, a wet mixture layer having the shape of the end face member 10 shown in FIGS. 3A and 3B was formed. By repeating this step a plurality of times, a solidified product of the wet mixture layer was formed on a plurality of end faces of the honeycomb formed body.
  • the number of side surfaces of the honeycomb formed body on which the solidified product of the wet mixture layer is formed is determined at which position the honeycomb fired body is disposed when the honeycomb aggregate 100a (see FIG. 5 (h)) is manufactured. For example, when the honeycomb fired body comes inside the honeycomb aggregate 100a, it is necessary to form the solidified product of the wet mixture layer on all four side surfaces of the honeycomb formed body, and the honeycomb fired body is located outside. In some cases, it is necessary to form a solidified product of the wet mixture layer on three or two side surfaces of the honeycomb formed body.
  • the degreasing step and the firing step are performed in the same manner as in Example 1, and an end face member made of the same material as the honeycomb fired body is formed in the vicinity of the end faces of the plurality of side faces, the porosity is 44%, and the average pore diameter is 16 ⁇ m.
  • an adhesive paste was prepared in the same manner as in Example 1, and a honeycomb aggregate 100a was produced in the same manner as in Example 1, and the adhesive paste layer was solidified by heating to form an adhesive layer. And it was set as the ceramic block. Thereafter, the outer peripheral grinding step and the coating layer forming step were performed in the same manner as in Example 1 to manufacture a cylindrical honeycomb structure having a diameter of 132.5 mm and a length of 150 mm. The viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • Example 4 First, a honeycomb fired body was produced in the same manner as in Example 1 to prepare an adhesive paste.
  • end face member paste 35% by weight of alumina fiber having an average fiber length of 20 ⁇ m, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 ⁇ m, 15% by weight of silica sol (fixed component concentration: 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose, and water
  • a paste for an end face member was prepared by mixing and kneading 18.5% by weight.
  • the viscosity of the paste for the end face member was 81 Pa ⁇ s.
  • a honeycomb fired body was produced in the same manner as in Example 1, and the paste for the end face member prepared as described above was used to form a paste layer (end face member) in the vicinity of the end face of the side face of the honeycomb fired body. Solidification was not performed. Subsequently, in the same manner as in Example 1, an adhesive paste was prepared, and an adhesive coating step, a honeycomb assembly manufacturing step, and an adhesive layer forming step were performed to manufacture a honeycomb block. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a peripheral grinding step and a coat layer forming step were performed to manufacture a cylindrical honeycomb structure having a diameter of 132.5 mm and a length of 150 mm. The viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • end face member paste 25% by weight of alumina fiber having an average fiber length of 20 ⁇ m, 21% by weight of silicon carbide particles having an average particle diameter of 0.6 ⁇ m, 15% by weight of silica sol (fixed component concentration: 30% by weight), 5.6% by weight of carboxymethyl cellulose, and water
  • a paste for an end face member was prepared by mixing and kneading 50% by weight.
  • the viscosity of the paste for the end face member was 56 Pa ⁇ s.
  • a paste layer (end face member) was formed in the vicinity of the end face on the side face of the honeycomb fired body, and heating and solidification were not performed.
  • the prepared adhesive paste was used to perform an adhesive application step, a honeycomb aggregate production step, and an adhesive layer formation step, thereby producing a honeycomb block.
  • a peripheral grinding step and a coat layer forming step were performed to manufacture a cylindrical honeycomb structure having a diameter of 132.5 mm and a length of 150 mm.
  • the viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • a ceramic block was prepared in the same manner as in Example 1 except that the adhesive paste layer was formed on the entire side face of the honeycomb fired body and the spacer was attached to the side face in the above manner.
  • a layer forming step was performed to manufacture a cylindrical honeycomb structure having a diameter of 132.5 mm and a length of 150 mm.
  • the viscosity of the adhesive paste was 49 Pa ⁇ s.
  • honeycomb structures manufactured in Examples 1 to 4 did not have any sealing failure or flow of adhesive paste.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 7A is a honeycomb fired structure constituting the honeycomb structure of the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA of the honeycomb fired body shown in FIG. 7A.
  • a honeycomb structure 200 shown in FIG. 6 includes 36 honeycomb fired bodies 210 having a shape as shown in FIGS. 7A and 7B, which are bonded together via an adhesive layer 201 to form a ceramic block 204.
  • a coat layer 202 is formed on the outer periphery of the ceramic block 204.
  • the ceramic block 204 is cut into a shape shown in FIG. 6 after the honeycomb fired body 210 is bound.
  • the honeycomb fired body 210 constituting the honeycomb structure 200 has a large number of cells 211 across the cell walls 213 in the longitudinal direction (FIG. 7 ( a) in the a direction), and either end of the cell 211 is sealed with a sealing material 212. Accordingly, the exhaust gas G that has flowed into the cell 211 having one open end face always passes through the cell wall 213 separating the cells 211 and then flows out from the other cell 211 having the other end face open. Therefore, the cell wall 213 functions as a filter for collecting PM and the like.
  • the end face member and the adhesive layer are disposed and formed between the honeycomb fired bodies, and the coating layer is formed on the outer periphery thereof. Is formed.
  • the material, shape, formation position (arrangement), etc. of the end face member those described in the first embodiment to the fourth embodiment of the present invention can be used. To do.
  • the manufacturing method of the honeycomb structure is different from that in the first embodiment of the present invention, and thus will be described below.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing how the end face member and the adhesive paste layer are formed on the honeycomb fired body using a table having a V-shaped cross section.
  • the honeycomb fired body 210 is inclined on a table 230 having a V-shaped upper cross section so that the honeycomb fired body 210 can be stacked in an inclined state. Place in the state.
  • the side face 210a of the honeycomb fired body 200 has a rectangular shape having a side A in contact with the end face 210b of the honeycomb fired body 210 and a side B perpendicular to the side A, and the two side faces 210a face upward (FIG. 3 (a ) And (b)).
  • the end surface member application device 50 shown in FIGS. 4 and 5 is used to perform an end surface member arranging step of forming two end surface members 20 on the two side surfaces 210a facing upward.
  • the two end surface members 20 formed are substantially rectangular columnar like the end surface member 10 shown in FIG. 3, and the side X having the same length as the side A of the side surface 210a, the side Y in the width direction, and the thickness direction
  • the side Z is disposed, the XY plane is in contact with the side surface 210 a, and the side X is disposed so as to be close to both end faces 210 b of the honeycomb fired body 210.
  • an adhesive material applying process is performed in which an adhesive paste layer is applied and formed on the side surface 210a where the end face member 20 is not formed, using the adhesive material applying device 60.
  • honeycomb fired body 210 is sequentially laminated on the adhesive paste layer and the end face member 20 formed on the side surface of the honeycomb fired body 210 in this manner, and the adhesive paste layer and the end face member 20 are laminated on the side face 210a.
  • a honeycomb aggregate in which the adhesive paste layer and the end face member 20 are formed between the 36 honeycomb fired bodies 210 is manufactured.
  • honeycomb aggregate is heated at 50 to 150 ° C. for 1 hour to solidify the adhesive paste layer to form an adhesive layer, and the outer periphery of the ceramic block is ground using a diamond cutter to form a substantially cylindrical shape.
  • a honeycomb structure is manufactured by applying a coating layer forming step in which a ceramic block is further applied, and a sealing material paste is applied to the outer peripheral surface of a substantially cylindrical ceramic block, and the sealing material paste is dried and solidified to form a coating layer.
  • This embodiment has the same effects as the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the present embodiment
  • FIG. 10 schematically shows an example of the honeycomb fired body disposed in the outer peripheral portion of the honeycomb structure of the present embodiment. It is a perspective view shown.
  • a honeycomb structure 300 shown in FIG. 9 is made of porous silicon carbide, and a honeycomb fired body 310 having a structure similar to that of the honeycomb fired body 110 shown in FIGS.
  • a plurality of the honeycomb fired bodies 310 and the honeycomb fired bodies 320 are bound together through the adhesive layer 301 to form a ceramic block 303, and a coat layer 302 is formed on the outer periphery of the ceramic block 303. .
  • the honeycomb fired body 320 shown in FIG. 10 a large number of cells 321 are arranged in parallel in the longitudinal direction (direction a in FIG. 7A) with a cell wall 323 interposed therebetween, and any end portion of the cell 321. Is sealed with a sealing material 322. Therefore, the exhaust gas G that has flowed into the cell 321 with one end face opened always flows out from the other cell 321 with the other end face open after passing through the cell wall 323 separating the cells 321. Therefore, the cell wall 323 functions as a filter for collecting PM and the like. The same applies to the honeycomb fired body 310.
  • the honeycomb structure 300 differs from the honeycomb structure 100 of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that the honeycomb fired body 320 used in the outer peripheral portion is formed by cutting as shown in FIG. This is a honeycomb fired body having an outer peripheral wall 324 around it and having cells 321 formed therein. A plurality of honeycomb fired bodies 320 having the same shape (specifically, 8) to form the outer peripheral portion.
  • the end face 320e of the honeycomb fired body 320 has a shape surrounded by three sides 320a1, 320b1, 320c1 and one arc 320d1 shared by both end faces and side faces of the honeycomb fired body 320.
  • a substantially fan-shaped unit, and two corners formed by two of the three line segments are respectively 90. ° and 135 °.
  • eight honeycomb fired bodies 320 are arranged around the four substantially square pillar-shaped honeycomb fired bodies 310 and bonded via the end face member 30 and the adhesive layer 301, thereby forming a cylindrical honeycomb structure 300. It becomes.
  • the end face member 30 is the same end face member as the end face member 10 described in the first embodiment of the present invention, except for its dimensions. That is, with respect to the honeycomb fired body 310, as in the case of the honeycomb fired body 110 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the side X of the end face member 30 is on the side surface of the honeycomb fired body 320 shown in FIG. It arrange
  • each side X is a side of the honeycomb fired body 320. It is the same length as 320a1, 320b1, 320c1, and is arranged so as to be close to the sides 320a1, 320b1, 320c1.
  • the honeycomb structure 300 can sufficiently function as a filter for purifying exhaust gas.
  • the material, shape, formation position (arrangement), and the like of the end face member can be the same as those described in the first to fourth embodiments of the present invention, and will not be described. How to use it will be described in the explanation section regarding the manufacturing method below.
  • a wet mixture for producing a honeycomb formed body is prepared, and the wet mixture is put into an extrusion molding machine to perform an extrusion process, and a honeycomb formed body is formed.
  • a cutting step is performed in which both ends of the substrate are cut using a cutting device, the honeycomb formed body is cut into a predetermined length, and the cut honeycomb formed body is dried using a dryer.
  • a sealing material prepared by using a wet mixture at the gas outflow side end of the cell group in which the gas inflow end face opens and the gas inflow end of the cell group in which the gas outflow end face opens.
  • a predetermined amount of the sealing material paste is filled to seal the cells.
  • a cell-sealed honeycomb formed body is manufactured through such steps.
  • a degreasing process of heating the organic matter in the cell-sealed honeycomb molded body in a degreasing furnace is performed, and the honeycomb molded body is transported to the firing furnace and subjected to the firing process to produce a honeycomb fired body.
  • the bonded body container is sized such that when the honeycomb bonded body is stored, a gap having a predetermined width is formed between the honeycomb bonded body and the bonded body container, and the honeycomb bonded body is placed in the bonded body container.
  • a gap having a predetermined width is formed between the honeycomb bonded body and the bonded body container, and a void portion between the honeycomb fired bodies of the honeycomb bonded body and a gap portion between the honeycomb bonded body and the bonded body container are formed.
  • An adhesive layer and a coating layer filling step of filling an adhesive paste and forming a layer to be an adhesive layer and a coating layer on the honeycomb bonded body; An adhesive layer forming step for solidifying the adhesive layer is performed.
  • FIGS. 11 (a) to 11 (h) and FIGS. 12 (i) to 12 (l) are explanatory views schematically showing the above-described process as an example of the manufacturing process of the honeycomb structured body according to the sixth embodiment of the present invention. .
  • both end faces of the honeycomb fired body 320 are formed on the side surfaces 320c of the honeycomb fired body 320 disposed on the outer periphery of the honeycomb structure 320 shown in FIG.
  • Two substantially quadrangular prism-shaped end face members 30 having sides X having substantially the same width as the side 320c1 are formed so as to be close to the side 320c1 of 320e (end face member arranging step).
  • the end surface member one having excellent adhesiveness is preferable, and for example, the end surface members described in the second embodiment and the fourth embodiment of the present invention are preferable.
  • the end face member can be bonded (joined) to another honeycomb fired body by applying an adhesive paste.
  • the honeycomb fired bodies can be bonded (bonded) to each other through the end face member by using a method of applying an adhesive paste.
  • the same side surface 320c faces the honeycomb fired body 320 in which the end face member 30 is disposed at two locations and the honeycomb fired body 320 in which the end face member 30 is not disposed, Further, the two side surfaces 320 c face each other so as to completely overlap, and are bonded (joined) via the end surface member 30.
  • FIG. 11 (b) although the adhesive paste is not applied, two honeycomb fired bodies 320 are bonded (joined) through the end face member 30. Honeycomb bonded body production process). Thereafter, the two bonded honeycomb fired bodies 320 are fixed to the fixing base 60 so that the side surface 320d having the curved surface of the honeycomb fired body 320 faces down.
  • the side surfaces 310a of the two rectangular pillar-shaped honeycomb fired bodies 310 are bonded (joined) via the end face member 30, and then FIG. 11 (d).
  • four end face members 30 are formed on the upper side surface 320b of the two fixed honeycomb fired bodies 320, and the honeycomb fired bodies 310 bonded (joined) via the two end face members 30 are formed.
  • it is placed on the two honeycomb fired bodies 320 so that the side surface 310 a and the side surface 320 b completely overlap each other and bonded (joined) via the end surface member 30.
  • the end face member 30 is similarly formed on the side surfaces 320a and 320b of the two honeycomb fired bodies 320, and the side surfaces 320a of the honeycomb fired bodies 320 bonded (bonded) to each other.
  • the honeycomb fired body 320 is bonded (bonded) to the side surface 310 a of the honeycomb fired body 310 via the end face member 30.
  • a honeycomb joined body having a half columnar shape is formed.
  • the same method as the conventional method is used.
  • the end surface member 30 is formed using a method.
  • two honeycomb fired bodies 320 are disposed on both sides of the two honeycomb fired bodies 310 bonded (joined) via the end face member 30 via the end face member 30.
  • a bonded (bonded) member is produced, and bonded (bonded) to the honeycomb bonded body shown in FIG. 11 (f) via the end face member 30 (FIG. 11 (h)).
  • the two honeycomb fired bodies 320 each having the end face member 30 formed on the side face 320a and the side face 320b are replaced with the end face member 30 on the honeycomb joined body shown in FIG.
  • the cylindrical bonded honeycomb body 300a is completed by bonding (bonding) to each other (FIG. 12 (j)).
  • the completed honeycomb joined body 300a is accommodated in a joined body accommodation container 70 constituting the adhesive filling device, and as shown in FIG. 12 (l), the honeycomb joined body is accommodated.
  • An annular lid 72 is placed so that the adhesive paste does not overflow from the gaps formed in 300a and the joined body container 70.
  • an adhesive paste is injected into the bonded body container 70 via the paste inflow pipe 71, and bonded to the gap portion where the end face member 30 between the bonded honeycomb bonded bodies 310 and 320 is not formed.
  • the adhesive paste is also filled between the honeycomb joined body 300a and the joined body storage container 70 in the outer peripheral portion to produce a honeycomb aggregate (adhesive layer filling process).
  • the manufactured honeycomb aggregate is taken out from the bonded container 70 and heated at 50 to 150 ° C. for 1 hour to solidify the adhesive paste layer, thereby forming the adhesive layer and the coating layer simultaneously.
  • a honeycomb structure is manufactured.
  • the honeycomb bonded body is manufactured using the method shown in FIGS. 11A to 11H and FIGS. 12I to 12J.
  • the present invention is limited to the above method.
  • a honeycomb bonded body in which a plurality of honeycomb fired bodies are first bonded (bonded) via an end surface member is prepared in advance, and these are further bonded (bonded) via an end surface member. You may make a body.
  • FIG. 13 is an enlarged side view of the honeycomb joined body 300a shown in FIG. 12 (j).
  • the end face member 30 having the same width as the side face of the honeycomb fired bodies 310 and 320 is provided on the end face. It is formed in the vicinity, and the end face member 30 is not formed only in the cross-shaped central portion V1 where the corner portions of the honeycomb fired bodies 310 and 320 are gathered and the Y-shaped central portion V2, which are extremely small. Because of the area, the adhesive paste having a predetermined viscosity is difficult to flow out, and the adhesive paste injection operation can be performed without blocking the end face portion even in the above-described adhesive paste injection step.
  • the end face member when the end face member is formed on the side surface of the honeycomb fired bodies of the plurality of examples in which the plurality of honeycomb fired bodies are bonded (joined), the end face member continuous to the end portion By forming this layer, it is possible to completely prevent the adhesive paste from flowing out to the end face (see FIGS. 5F and 5G).
  • the honeycomb structure according to the seventh embodiment of the present invention is the same as the honeycomb structure according to the sixth embodiment of the present invention, and the method for manufacturing the honeycomb structure according to the sixth embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 12 (k), except that the joined body container 70 has the same size as the outer shape of the honeycomb aggregate, the paste inflow pipe 71 is provided in the joined body container 70 in the same manner as in the sixth embodiment of the present invention. Then, the adhesive paste is injected, and the gap between the bonded (joined) honeycomb fired bodies 310 and 320 where the end face member 30 is not formed is filled with the adhesive paste (adhesive layer filling step).
  • the honeycomb aggregate produced from the bonded body container 70 is taken out and heated at 50 to 150 ° C. for 1 hour to solidify the adhesive paste layer to obtain an adhesive layer.
  • the manufacture of the honeycomb structure is completed with this.
  • a coat layer is formed on the outer periphery of the honeycomb structure, since the coat layer is not formed on the outer periphery of the honeycomb aggregate in which the adhesive layer is formed, a sealing material paste is applied to the outer peripheral portion to The manufacturing of the honeycomb structure is completed by performing a coating layer forming step of drying and solidifying the material paste to form a coating layer.
  • the method for forming the end face member and the method for forming the adhesive paste layer are not particularly limited to the methods described in the first to seventh embodiments of the present invention, and various methods can be used. .
  • the coat layer is formed on the outer periphery of the honeycomb structure 300, but the coat layer may not be formed. In this case, instead of the bonded body container, a sheet or the like is wound around the honeycomb bonded body so that the adhesive paste does not flow out from the outer peripheral portion, and the adhesive paste is injected into the inside.
  • the shape of the honeycomb structure of the present invention is not limited to the columnar shape shown in FIG. 1, but is substantially elliptical columnar, substantially long columnar, or substantially triangular columnar (for example, the apex portion of the triangle is an arc.
  • the shape of an arbitrary column such as a triangular column) or a substantially polygonal column may be used.
  • the cells of the honeycomb fired body constituting the honeycomb structure may be composed of large-capacity cells and small-capacity cells.
  • a honeycomb fired body composed of large-capacity cells and small-capacity cells refers to a cell composed of two types of cells, a cell having a relatively large cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction and a cell having a relatively small cross-sectional area.
  • the cross-sectional shapes of the large-capacity cell and the small-capacity cell are not particularly limited, but the cross-sectional shape perpendicular to the length direction of the large-capacity cell is a substantially octagon, and the length of the small-capacity cell
  • the cross-sectional shape perpendicular to the direction may be substantially square
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the large-capacity cell is substantially square
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the small-capacity cell is It may be substantially square.
  • the cross-sectional shape of each side of the cell may be configured by a curve.
  • the end portions of the cells may not be sealed.
  • Such a honeycomb structure can be used as a catalyst carrier.
  • the main component of the constituent material of the honeycomb structure is not limited to silicon carbide, and other ceramic raw materials include, for example, nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride, zirconium carbide, It may be a carbide ceramic such as titanium carbide, tantalum carbide or tungsten carbide, a composite of metal and nitride ceramic, a composite of metal and carbide ceramic, or the like.
  • ceramic raw materials such as silicon-containing ceramics in which metallic silicon is mixed with the above-described ceramics, and ceramics bonded with silicon or a silicate compound are also included as constituent materials.
  • silicon carbide or silicon-containing silicon carbide is particularly desirable. It is because it is excellent in heat resistance, mechanical strength, thermal conductivity and the like.
  • the material of the adhesive paste is not particularly limited, but preferably contains at least one of inorganic particles, an organic binder, inorganic fibers, whiskers, and scale-like or layer-like inorganic substances.
  • inorganic binder contained in the adhesive paste include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic binders, silica sol is desirable.
  • organic binder contained in the adhesive paste examples include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among organic binders, carboxymethylcellulose is desirable.
  • the inorganic fibers contained in the adhesive paste include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Among inorganic fibers, alumina fibers are desirable. The inorganic fiber may be a soluble fiber.
  • inorganic particles contained in the adhesive paste include carbides and nitrides, and specific examples include inorganic powders composed of silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic particles, silicon carbide having excellent thermal conductivity is desirable.
  • a pore-forming agent such as balloons that are fine hollow spheres containing oxide-based ceramics, spherical acrylic particles, and graphite may be added to the adhesive paste as necessary.
  • the balloon is not particularly limited, and examples thereof include an alumina balloon, a glass micro balloon, a shirasu balloon, a fly ash balloon (FA balloon), and a mullite balloon. Of these, alumina balloons are desirable.
  • a catalyst may be supported on the honeycomb structure.
  • a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like is desirable, and among these, platinum is more desirable.
  • alkali metals such as potassium and sodium, and alkaline earth metals such as barium can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.

Abstract

本発明は、接着材ペーストが端面側に押し出されることがなく、端面の封止不良等が発生しにくいハニカム構造体を提供することを目的とするものであり、本発明のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された複数のハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体であって、上記ハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体の側面に配置された上記接着材層及び端面部材を含んで構成され、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記端面部材は、無機材料からなり、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されていることを特徴とする。

Description

ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法
本発明は、ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法に関する。
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中に含有されるスス等のパティキュレート(以下、PMともいう)やその他の有害成分が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。そこで、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するハニカムフィルタとして、また、その内部に排ガスを通過させることにより排ガス中の有害成分を浄化する触媒担体として、多孔質セラミックからなるハニカム構造体が種々提案されている。
ハニカム構造体として、複数のハニカム焼成体が接着材層を介して接合されたハニカム構造体が提案されている。
このようなハニカム構造体を製造する工程中、ハニカム焼成体同士を接着してセラミックブロックを作製する結束工程においては、接着材層の厚さを一定に保持するために、特許文献1~4に記載されているようなスペーサ(間隔保持部材)が用いられる。
特許文献1には、まず、ハニカム焼成体の側面に接着材ペースト層を形成し、接着材ペースト層の上にボール紙からなるスペーサを載置し、次に、上記接着材ペースト層及び上記スペーサの上に他のハニカム焼成体を載置し、上記スペーサを2つのハニカム焼成体によって挟むことによって接着材層の厚さを一定に保持しつつ、ハニカム焼成体同士を接着する方法が開示されている。
特許文献2には、スペーサとして接着材とほぼ同じ組成の無機材料が用いられたものが開示されており、特許文献3には、スペーサのヤング率を0.1~1.5GPaとし、気孔率を35~90%とした多孔質セラミックからなるスペーサを用いたハニカム構造体が開示されており、特許文献4には、スペーサのヤング率が0.001~0.07GPaである不燃性材料からなるスペーサを用いたハニカム構造体が開示されている。
特開2002-102627号公報 国際公開第2003/031371号パンフレット 特開2004-283669号公報 国際公開2008/155856号パンフレット
ハニカム構造体を排ガス浄化フィルタとして使用する場合には、一定期間使用した後、捕集したPMを燃焼させて除去することによってハニカム構造体を再生する再生処理が行われる。そして再生されたハニカム構造体は排ガス浄化フィルタとして繰り返し使用される。なお、この再生処理の際にはPMの燃焼によってハニカム構造体は高温に晒されることとなる。
特許文献1に開示されたスペーサは、再生処理等において、ハニカム構造体が高温に晒された際に、スペーサが消失し、上述した接着材層に穴が空くという問題を有しているが、特許文献2~4に開示されたスペーサは、無機材料を用いているので、上記したスペーサが消失し、上述した接着材層に穴が空くという問題等を防止することができる。
また、特許文献1~4に記載のスペーサは、接着材層の間隔を一定に保持することを目的としているため、適当な大きさで接着材層中に埋設されるように配置される。
通常のハニカム構造体の製造方法において、接着材ペーストは、接着材層を介してハニカム焼成体同士が接着された際に、スペーサの厚さと同じ厚さになるような量をハニカム焼成体の側面に塗布した後、接着材層を介してハニカム焼成体同士を接着するためにハニカム焼成体の側面に塗布される。しかしながら、厳密にスペーサの厚さと同じになるように、接着材ペーストの量を調整して塗布するのは難しく、少なめに塗布した場合には、接着材層中に空隙が発生してしまうことがあるため、少し多めの量の接着材ペーストをハニカム焼成体の側面に塗布している。
そのため、接着材層を介してハニカム焼成体同士を接着した際、端面側に接着材ペーストが押し出されることがあり、端面に接着材ペーストが付着することがある。端面に接着材ペーストが付着すると、封止されるべきでないセルが封止されてしまうという問題がある。
また、端面への接着材の付着を防止するために、ハニカム焼成体の端面にフィルムを貼り付け、複数のハニカム焼成体同士の接着が完了した後に、上記フィルムをはがす方法も考えられるが、工程が複雑になり、製造コストが増大してしまう。
本発明は、このような問題を解決するためにされたものであり、接着材ペーストが端面側に押し出されることに起因する端面の封止不良等が発生しにくく、再生処理等の高熱条件下でも配置した部材(端面部材)が消失することのないハニカム構造体を提供すること、及び、接着材ペーストが端面側に押し出されることがなく、端面の封止不良等が発生しにくく、安価で容易な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。
すなわち、請求項1に記載のハニカム構造体は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体の製造方法であって、
上記ハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体の側面に配置された上記接着材層及び端面部材を含んで構成され、
上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、
上記端面部材は、無機材料からなり、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されていることを特徴とする。
請求項1に記載のハニカム構造体では、上記端面部材の辺Xは、ハニカム焼成体の側面の幅と略同じであり、上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されており、上記端面部材を越えて接着材ペーストが流れ出し、該接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に付着することに起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、封止されるべきでないセルに接着材ペーストが付着することを防止することができる。このため、本発明のハニカム構造体は、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。なお、本願の端面部材は、上述したように、接着材ペーストが流れ出すのを防止することができるため、流れ防止材ともいう。
また、請求項1に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、無機材料からなるので、再生処理等においても消失することがなく、端面部材又は接着材層が配設された部分に空間等の欠陥が発生することがない。そのため、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層が配設された部分に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生するのを防止することができる。
以下、上記端面部材について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(a)は、図1に示すハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示すハニカム焼成体のA-A線断面図である。
また、図3(a)は、図2(a)に示すハニカム焼成体の側面に接着材層及び端面部材を設けた様子を模式的に示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)における端面部材近傍を模式的に示す拡大斜視図であり、下側のハニカム焼成体のみを描いている。
図1に示すハニカム構造体100では、図2(a)、(b)に示すような構造のハニカム焼成体110が接着材層101を介して複数個結束されてセラミックブロック103を構成し、さらに、このセラミックブロック103の外周にコート層102が形成されている。
図2(a)、(b)に示すハニカム焼成体110には、多数のセル111がセル壁113を隔てて長手方向(図2(a)中、aの方向)に並設されており、セル111のいずれかの端部が封止材112で封止されている。従って、一方の端面が開口したセル111に流入した排ガスGは、必ずセル111を隔てるセル壁113を通過した後、他方の端面が開口した他のセル111から流出するようになっている。
従って、セル壁113がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
このハニカム構造体100では、図3(a)に実線で示す角柱状のハニカム焼成体110Aの側面110aと点線で示した角柱状のハニカム焼成体110Bの側面110aとの間に接着材層101が形成され、この接着材層により2つのハニカム焼成体110A、110Bが接着されている。
図3(a)、(b)に示すように、このハニカム焼成体110の側面110aは、ハニカム焼成体110の端面110bと接する辺Aと辺Aに垂直な辺Bを有する略矩形状であり、この側面110a上に2個の端面部材10が配置されている。この2つの端面部材10は、略四角柱形状で、側面110aの辺Aと略同じ幅の辺Xと幅方向の辺Yと厚さ方向の辺Zを有し、XY面が側面110aと接するとともに、辺Xがハニカム焼成体110の両端面110bにそれぞれ近接するように配置されている。
上記略四角柱形状とは、四角柱形状と近似した形状を、その範囲として含んでいることを意味する。例えば、端面部材10を端面部材10が接着されている側面110aと平行な平面で切断した場合に形成される四角形状の角部が曲線又は直線で面取りされた形状のものも略四角柱形状に含まれるものとする。
端面部材10の辺Xは、側面110aが端面と共有する辺A(端面110b)から3mm以内の距離にあることが望ましく、端面(端面110b)から1mm以内の距離にあることがより望ましく、端面(端面110b)と接していることがさらに望ましい。
ハニカム構造体の強度の観点から辺A(端面110b)から3mm以内の距離にあることが望ましい。端面(端面110b)から1mm以内の距離にあることがより望ましいのは、端面(端面110b)から1mm以内であれば、圧力損失等のハニカム構造体の性能の悪化が発生しないからである。また、触媒担体として使用する場合には、端面と接していることが望ましい。
端面部材10は、接着材層101の厚さを一定にするために設けられていてもよい。この場合、接着材層101の厚さは、略端面部材10の厚さと同じ一定の厚さとなっているこことが望ましい。このように、端面部材10により、接着材層の厚さを所定範囲に保つことが可能である場合、端面部材10は、スペーサ(間隔保持部材)としての機能を併せ持つことができる。
本発明の端面部材10は、接着材ペーストが固化されたものであってもよい。すなわち、接着材ペーストと略同様のものを、図3(a)に示すように、ハニカム焼成体110の側面110aの端面近傍に塗布し、固化させたものであってもよい。固化の程度は、特に限定されるものではなく、ハニカム焼成体110A、110Bを接着させた際、端面部材10が流れてハニカム焼成体110の端面に付着することなく、かつ、後で塗布する接着材ペーストがハニカム焼成体の端面側に流れ出すのを防止することができればよい。
また、本発明の端面部材10は、不燃性の材料からなり、図3(a)に示すような略四角柱形状を有するシート状物の主面に接着材ペーストとして使用可能なものを塗布し、ハニカム焼成体110Aの側面110aの端面近傍に該接着材ペーストを介して貼り付けたものであってもよい。
また、本発明の端面部材10は、ハニカム焼成体110と同じ材料からなり、ハニカム成形体110の側面110aの端面近傍に端面部材の形状となるように形成した後、焼成によりハニカム焼成体と一体的に形成したものであってもよい。
さらに、本発明の端面部材10は、上記した接着材ペーストと比較すると、より高粘度のペーストであり、ハニカム成形体の側面の端面近傍に端面部材10を形成した際に流れて端面に付着したりすることはなく、接着材ペーストが流れ出すのを防止する役割を充分に果たすペースト状で、図3(a)に示すような略四角柱形状のものであってもよい。
本発明の端面部材10は2つのハニカム焼成体110A、110Bの間に介在するものであるが、端面部材10とスペーサ(間隔保持部材)とを併用してもよい。この場合には、端面部材10とスペーサ(間隔保持部材)とを別々の位置に配置し、同じ位置に重複しないように配置する。
端面部材として高粘度ペーストを用いる以外の場合には、端面部材と接着材との固化するタイミングが異なるため、端面部材と接着材との間に境界線が形成される。具体的には、端面部材と接着材層とが形成されたハニカム焼成体の長手方向にクロスカットを行い、端面部材と接着材層とが形成されたハニカム焼成体の断面のSEM写真をとると、端面部材と接着材層とは接着しているが、境界となる線を確認することができる。
請求項2に記載のハニカム構造体では、上記端面部材の辺Xが、上記接着材層が配置されたハニカム焼成体の全ての側面の両端面に接するように配置されている。
請求項2に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、上記接着材層が配置されたハニカム焼成体の全ての側面の両端面に上記辺Xが接するように配置されているので、全ての端面部分に封止不良等が発生せず、開口されるべきセルは全て開口されており、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとしての機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。形成された端面部材が端面に接しているので、ハニカム構造体の端面全体がより平坦な面となる。
そのため、圧力損失等のハニカム構造体の性能が悪くなりにくくなる。
請求項3に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、無機繊維と無機粒子Aとを含んでいる。そのため、端面部材は、弾性を有し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部にクラック等が発生するのを防止することができ、ハニカム構造体全体としての機械的特性にも優れたハニカム構造体となる。
請求項4に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、さらに無機バインダーの固形分を含んでいる。そのため、端面部材としての形状を維持しやすくなり、端面部材を作製しやすくなり、ハニカム焼成体の側面に端面部材を配置しやすくなる。また、端面部材とハニカム焼成体との接着力に優れた端面部材とすることができる。
請求項5に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、上記接着材層の組成と略同じである。そのため、接着材層とほぼ同じ機械的特性を有し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により端面部材又は接着材層に熱応力が発生した場合であっても、端面部材又は接着材層の内部にクラック等が発生しにくいハニカム構造体となる。
請求項6に記載のハニカム構造体では、上記端面部材は、さらに無機粒子B又は層状の無機材料を含んでいる。
請求項7に記載のハニカム構造体の外周部に位置するハニカム焼成体は、外周部分に外周壁を有する。
そのため、これらのハニカム焼成体を使用することにより、ハニカム焼成体を接着材を介して接着、固化するのみで切削加工を省略して、所定形状のハニカム構造体とすることができる。
請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体の製造方法であって、
上記ハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体の側面に配置された上記接着材層及び無機材料からなる端面部材を含んで構成され、
上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有する上記ハニカム焼成体の側面に、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、上記端面部材の上記辺Xが上記辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、端面部材が配置された複数の上記ハニカム焼成体が接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
上記接着材ペースト層を固化する接着材層形成工程とを含むことを特徴とする。
請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法では、ハニカム集合体を作製する際に、接着材ペーストが端面部材を越えてハニカム焼成体の端面側に押し出されることがなく、ハニカム焼成体の端面に付着した接着材ペーストにより開口すべきセルに接着材ペーストが充填されたり、付着することに起因する端面の封止不良が発生しにくくなる。
また、得られたハニカム構造体では、端面部材は、無機材料からなるため、再生処理等において高温に晒されても、端面部材は消失することがない。そのため、端面部材の消失に起因し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生するのを防止することができる。
請求項9に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム集合体作製工程は、
上記端面部材が配置されたハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布する接着材塗布工程と、上記ハニカム焼成体の側面に形成された接着材ペースト上に、他のハニカム焼成体の側面を接着させる接着工程とを繰り返して上記ハニカム集合体を作製する工程からなる。
請求項9に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記接着材塗布工程と上記接着工程とを繰り返して上記ハニカム集合体を作製するが、このとき接着材ペーストが端面部材を越えてハニカム焼成体の端面側に押し出されることはなく、ハニカム焼成体の端面に付着した接着材ペーストにより開口すべきセルに接着材ペーストが充填されたり、付着することに起因する端面の封止不良等が発生しにくくなる。
請求項10に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム集合体作製工程は、
上記端面部材が配置された複数のハニカム焼成体を上記端面部材を介して接合することにより、複数のハニカム焼成体が上記端面部材を介して接合されたハニカム接合体を作製するハニカム接合体作製工程と、上記ハニカム接合体を接着材充填装置を構成する接合体収容容器内に収容し、ハニカム接合体のハニカム焼成体間に形成された空隙部分に接着材ペーストを充填し、接着材層となる層を形成する接着材層充填工程とを含む。
請求項10に記載のハニカム構造体の製造方法では、端面部材を用いることにより、ハニカム焼成体同士の距離を一定にして接着、接合し、ハニカム構造体の形としておき、その後、一括してハニカム焼成体同士の間に形成された空隙に接着材ペーストを充填し、接着材層を形成することができるので、上記のようなハニカム焼成体の端面の封止不良が発生しにくく、効率よくハニカム構造体を製造することができる。
請求項11に記載のハニカム構造体の製造方法では上記ハニカム集合体作製工程は、
上記端面部材が配置された複数のハニカム焼成体を上記端面部材を介して接合することにより、複数のハニカム焼成体が上記端面部材を介して接合されたハニカム接合体を作製するハニカム接合体作製工程と、接着材充填装置を構成する接合体収容容器を、上記ハニカム接合体を収容した際、上記ハニカム接合体と上記接合体収容容器との間に所定幅の空隙が形成される大きさとし、上記ハニカム接合体を接合体収容容器内に収容し、上記ハニカム接合体と上記接合体収容容器との間に所定幅の空隙を形成し、ハニカム接合体のハニカム焼成体間の空隙部分及びハニカム接合体と接合体収容容器との空隙部分に接着材ペーストを充填し、ハニカム接合体に接着材及びコート層となる層を形成する接着材層及びコート層充填工程を含む。
請求項11に記載のハニカム構造体の製造方法では、端面部材を用いることにより、ハニカム焼成体同士の距離を一定にして接合(接着)し、ハニカム構造体の形としておき、その後、一括してハニカム焼成体同士の間に形成された空隙に接着材ペーストを充填し、接着材層を形成するとともに、外周にも接着材ペーストを流し込んでコート層を形成することがことができるので、上記のようなハニカム焼成体の端面の封止不良が発生することはなく、より効率よくハニカム構造体を製造することができる。
また、接着材ペーストを固化する際にコート層となる接着材ペーストも固化されるので、接着材層充填工程で、同時にコート層を形成することができ、より効率よくハニカム構造体を製造することができる。
請求項12に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記接着材層が配置されるハニカム焼成体の全ての側面の両端面に上記辺Cが接するように、上記端面部材を配置する。
そのため、全ての端面部分において接着材ペーストのハニカム焼成体の端面への付着が発生せず、得られたハニカム構造体は、開口されるべきセルは全て開口されており、開口すべきセルに接着材ペーストが充填されたり、付着することもないので、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとしての機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。また、形成された端面部材が端面に接しているので、得られるハニカム構造体の端面全体がより平坦な面となる。
そのため、圧力損失等のハニカム構造体の性能が悪くなりにくくなる。
請求項13に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記接着材ペーストを介して上記端面部材をハニカム焼成体の側面に接着する。そのため、端面部材を良好にハニカム焼成体の側面に接着することができ、端面部材の底面とハニカム焼成体の側面とが接着材ペーストを介して接着しているため、端面部材が所定の位置からずれることを防止することができる。
請求項14に記載のハニカム構造体の製造方法では、高粘度ペースト状の端面部材を用いる。端面部材が高粘度のペースト状であるので、端面部材を良好にハニカム焼成体の側面に接着することができ、ハニカム焼成体の側面への端面部材の配置を容易に行うことができる。また、端面部材がペースト状であっても、ハニカム焼成体の側面と高粘度ペースト状の端面部材との接着力によって、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に流れ出ることを防止することができる。
請求項15に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、無機繊維と無機粒子Aとを含んでいる。そのため、そのため、端面部材は、弾性を有し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材及び接着材層にクラック等が発生しにくくなり、ハニカム構造体全体としての機械的特性にも優れたハニカム構造体を製造することができる。
請求項16に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、さらに無機バインダーを含んでいる。そのため、端面部材としての形状を維持しやすくなり、端面部材を作製しやすくなり、ハニカム焼成体の側面に端面部材を配置しやすくなる。また、端面部材とハニカム焼成体との接着力に優れた端面部材とすることができる。
請求項17に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、上記接着材層の原料と略同じ組成で作製されている。そのため、接着材層とほぼ同じ機械的特性を有し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により端面部材及び接着材層に熱応力が発生した場合であっても、端面部材及び接着材層にクラック等が発生しにくいハニカム構造体を製造することができる。
請求項18に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、さらに無機粒子B又は層状の無機材料を含んでいる。
請求項19に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記ハニカム構造体の外周部に位置するハニカム焼成体は、外周部分に外周壁を有する。そのため、これらのハニカム焼成体を使用することにより、ハニカム焼成体を接着材を介して接着、固化するのみで、切削加工を省略して、所定形状のハニカム構造体とすることができる。
請求項20に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記接着材層を固化した後、外周部分の切削加工を行う。この切削加工により、所望の形状を有するハニカム構造体を作製することができる。
請求項21に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記切削加工後、さらに外周にコート層を形成する。このコート層の形成により、外周部分にガス漏れ等が発生しないハニカム構造体を製造することができる。
請求項22に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、粘度が60~100Pa・sのペースト状であるので、上記端面部材のハニカム焼成体の側面への固定が容易になり、また、端面部材の底面とハニカム焼成体の側面との接着力により、端面部材の位置ずれが発生しにくくなるので、ハニカム集合体の組み立てが容易になる。
請求項23に記載のハニカム構造体の製造方法では、上記端面部材は、所定形状の固化物又は焼成物である。
図1は、本発明の一実施形態に係るハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。 図2(a)は、図1に示す本発明の一実施形態に係るハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示すハニカム焼成体のA-A線断面図である。 図3(a)は、図2(a)に示すハニカム焼成体の側面に接着材層及び端面部材を設けた様子を模式的に示す斜視図であり、図3(b)は、図(a)において、端面部材近傍を模式的に示す拡大斜視図である。 図4(a)~(d)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体の製造工程の一例を模式的に示す説明図である。 図5(e)~(h)は、本発明の第一実施形態のハニカム構造体の製造工程の一例を模式的に示す説明図である。 図6は、本発明の第五実施形態のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。 図7(a)は、図6に示す本発明のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)に示すハニカム焼成体のA-A線断面図である。 図8は、本発明の第五実施形態に係る断面がV字状の台を用いてハニカム焼成体に端面部材及び接着材ペースト層を形成する様子を模式的に示す断面図である。 図9は、本発明の第六実施形態のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。 図10は、本発明の第六実施形態のハニカム構造体の外周部分に配置されたハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。 図11(a)~(h)は、本発明の第六実施形態のハニカム構造体の製造工程の一例を模式的に示す説明図である。 図12(i)~(l)は、本発明の第六実施形態のハニカム構造体の製造工程の一例を模式的に示す説明図である。 図13は、図12(j)に示したハニカム接合体を拡大した側面図である。
(第一実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第一実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、多孔質の炭化ケイ素を用い、端面部材10として、接着材ペーストと略同じ組成のものを固化して用いる場合について説明する。
この場合、端面部材は、無機粒子、無機バインダ、有機バインダ、並びに、無機繊維、ウイスカ及び鱗片状又は層状の無機材料のうちの少なくとも一つを含んでいることが好ましい。
端面部材に含まれる無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。上記無機バインダーの含有量の下限は、固形分で、1重量%が望ましく、5重量%がさらに望ましい。一方、上記無機バインダーの含有量の上限は、固形分で、30重量%が望ましく、15重量%がより望ましい。
端面部材に含まれる有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。上記有機バインダーの含有量の下限は、固形分で、0.1重量%が望ましく、0.2重量%がより望ましい。一方、上記有機バインダーの含有量の上限は、固形分で、5.0重量%が望ましく、1.0重量%がより望ましい。
端面部材に含まれる無機繊維としては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等が挙げられる。無機繊維は、溶解性ファイバであってもよい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。上記無機繊維の含有量の下限は、固形分で、10重量%が望ましく、20重量%がより望ましい。一方、上記無機繊維の含有量の上限は、固形分で、70重量%が望ましく、40重量%がより望ましい。
ウィスカとしては、例えば、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素等が挙げられる。
鱗片状又は層状の無機材料としては、例えば、グラファイト;モンモリロナイト、サポナイト等のスメクタイト族粘土鉱物;カオリナイト粘土鉱物、層状リン酸ジルコニウム等の層状リン酸塩;層状遷移金属酸素酸塩;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;マガディアイト、カネマイト等の層状ケイ酸塩;白雲母、黒雲母、金雲母、アルミノセラドン石、ロスコー雲母、ソーダ雲母、イーストナイト等の雲母鉱物;金属リン酸塩等が挙げられる。鱗片状又は層状無機材料は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
端面部材に含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。無機粒子は、鱗片状又は層状の無機材料を粒子形状にしたものであってもよい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。上記無機粒子の含有量の下限は、3重量%が望ましく、10重量%がより望ましい。一方、上記無機粒子の含有量の上限は、80重量%が望ましく、60重量%がより望ましい。
さらに、端面部材には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
本実施形態に係るハニカム構造体では、上記の接着材ペーストと略同じ組成からなるペーストを図3(a)及び(b)に示す略四角柱形状となるように、ハニカム焼成体の側面の端面付近に金属マスクを用いて又はノズル等により塗布した後、乾燥、固化し、端面部材10とする。
本実施形態では、側面110aの辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材10(ペーストの固化物)を配置しているので、後述するハニカム構造体(ハニカム集合体)の製造時に端面に接着材ペーストを塗布等した際、接着材ペーストが端面部材10を越えてハニカム焼成体の端面側に流れ出し、ハニカム焼成体の端面に付着することを防止することができる。この接着材ペーストのハニカム焼成体の端面付着に起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、封止されるべきでないセルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を確実に発揮することができるハニカム構造体100とすることができる。
なお、本実施形態において、接着材ペーストは、端面部材用のペーストと同じものを使用しており、その組成は、上記端面部材の組成と同じである。即ち、端面部材と接着材層とを構成するペーストは、略同じ組成であり、ペーストを乾燥、固化するタイミングが異なる。端面部材用のペーストを先に乾燥、固化しておくことで、ハニカム焼成体を組み合わせてハニカム集合体を作製する際に、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面から流れ出るのを防止することができる。その後に接着材ペーストを乾燥、固化する。
端面部材と接着材層とが略同じ組成であるので、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層にクラック等が発生しにくく、ハニカム焼成体の端面に接着材ペーストの付着もないので、信頼性の高いハニカム構造体とすることができる。
本実施形態において、端面部材10は、無機材料を含んだペーストの固化物であるので、ハニカム構造体が再生処理等において高温に晒される場合においても、端面部材10は、消失することがない。そのため、ハニカム構造体100の内部の端面部材又は接着材層が配設された部分に空間等の欠陥が形成されることがない。すなわち、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生するのを防止することができる。
以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。
まず、セラミック原料として平均粒子径の異なる炭化ケイ素粉末、有機バインダ、可塑剤、潤滑剤、水等とを混合して、成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
続いて、上記湿潤混合物を押出成形機に投入して押出成形する成形工程を行い、所定の形状のハニカム成形体を作製する。
次に、ハニカム成形体の両端を切断装置を用いて切断する切断工程を行い、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、切断したハニカム成形体を乾燥機を用いて乾燥する。次いで、ガス流入側端面が開口するセル群のガス流出側の端部、及び、ガス流出側端面が開口するセル群のガス流入側の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。なお、封止材ペーストとしては、湿潤混合物を用いる。
このような工程を経て、セル封止ハニカム成形体を作製する。
次に、セル封止ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
続いて、ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有するハニカム焼成体の側面に、辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、端面部材の辺Xが辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、
上記端面部材が配置されたハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布する接着材塗布工程と、
上記ハニカム焼成体の側面に形成された接着材ペースト上に他のハニカム焼成体の側面を接着させる接着工程とを繰り返して、複数の上記ハニカム焼成体が上記接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
上記接着材層を固化する接着材層形成工程とを行う。
図4(a)~(d)及び図5(e)~(h)は、上記工程を実施する際の本発明の一実施形態を模式的に示す説明図である。
まず、ハニカム焼成体110の端面110bと接する辺Aを有するハニカム焼成体110の側面110aに、辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材10を、端面部材10の辺Xが辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程を行う。
4個のハニカム焼成体110を、図4(a)に示すように、一定の間隔を空けて整列配置し、次に、3個のハニカム焼成体110の側面110a上に、金属製のマスク55を載置する。マスク55は、側面110aの面積よりも広く、端面部材10を形成すべき場所に開口55aが形成されている。そこで、マスク55の開口55aに端面部材10となる端面部材ペースト層を形成(配置)し、所定時間乾燥させて固化することにより端面部材10とする(端面部材配置工程)。
まず、図4(a)に示すように、端面部材用ペースト貯蔵用のタンク51と端面部材用ペーストを押し出す機能を有するシリンダ52と供給パイプ53と塗布治具54とを有する端面部材塗布装置50を用い、上述したように、マスク55の開口55aの内部に、無機粒子、無機繊維、無機バインダ、有機バインダ等を含む端面部材10となる端面部材ペースト層を塗布、形成する。この後、105~130℃で30分~2時間程度加熱処理を行い、端面部材ペースト層を固化し、端面部材10とする。
端面部材10の辺Yに相当する幅は、3~15mmが好ましく、Zに相当する厚さは、5~10mmが好ましい(図3(b)参照)。
次に、図4(b)に示すように、接着材ペースト貯蔵用のタンク61と接着材ペーストを押し出す機能を有するシリンダ62と供給パイプ63と塗布治具64とを有する接着材塗布装置60を用い、ハニカム焼成体110の側面110aの端面部材10が配置されていない部分の全面に、接着材ペースト層101aを塗布、形成する接着材塗布工程を行う。
続いて、図4(c)に示すように、端面部材10及び接着材ペースト層が形成された3個のハニカム焼成体110を長手方法を軸にして90°回転させ、ハニカム焼成体110の端面部材10が配置され、接着材ペースト101aが形成されている面を、隣りのハニカム焼成体110の接着材ペースト等が形成されていない側面110aと対向するようにする。
次に、図4(d)に示すように、ハニカム焼成体110同士を近づけて接着させ、接着材ペースト層と端面部材10とを介してハニカム焼成体110同士が接着するようにする接着工程を行う。この際、接着材ペースト101aが上側の側面110aに流れ出るので、付着した接着材ペーストを掻き取り板(図示せず)を用いて掻き取ってもよい。
次に、図5(e)に示すように、4個のハニカム焼成体110の端面部材10が配置されていない側面110a上に、端面部材形成部分に開口56aを有する大面積のマスク56を側面110a全体を覆うように載置し、開口56aの内部に端面部材ペースト層を塗布、形成し、加熱、乾燥して固化を行う。続いて図5(f)に示すように、図4(b)に示した場合と同様に接着材ペースト101aを塗布し、4個の接着されたハニカム焼成体110の上面に端面部材及び接着材ペースト層が形成されたものを作製する。このとき、図5(e)、(f)に示すように、4列に並んだハニカム焼成体の端部全体に連続的に端面部材10となる部分が配置されるように、端面部材ペースト層を形成することが望ましい。これにより、ハニカム焼成体110の端面全体に端面部材10が形成され、接着材ペーストがハニカム焼成体110の端面部分より流れ出にくくなるからである。
なお、この場合、個々のハニカム焼成体110の側面110aの上にのみ、端面部材10となる端面部材ペースト層を形成し、固化させて端面部材10としてもよい。
次に、別の4個のハニカム焼成体110を、図4(a)~(d)を用いて説明した方法と同様の方法で処理し、4個のハニカム焼成体110が互いに側面110aで接着されたものを作製する。続いて、図5(g)に示すように、接着された下の4列のハニカム焼成体110の上に、作製した4列のハニカム焼成体110が接着材ペースト101a及び端面部材10を介して接着されたものを載置し、端面部材10及び接着材ペースト層を介して接着する。これにより、4列のハニカム焼成体110が2段に積み重ねられたハニカム集合体を作製する。図5(g)は、ハニカム焼成体110の側面110aの上のみでなく、ハニカム焼成体110間に存在する接着材層及び/又は端面部材の上にも端面部材を形成する場合を示している。
ハニカム焼成体間の接着材層及び/又は端面部材の上には、端面部材を形成しなくてもよい。そのような場合でも、端面部材が形成されていない部分の断面積は小さく、その開口部分から接着材ペーストが流れ出る可能性は小さく、ハニカム焼成体110の端面に接着材ペーストが付着する封止不良は、発生しにくいと考えられるが、接着材層及び/又は端面部材の上にも端面部材を形成(配置)することが望ましい。
その後、図5(h)に示すように、上記と同じ工程を繰り返し、互いに接着材ペーストで接着された4列のハニカム焼成体110を端面部材及び接着材ペーストを介して4段に積み重ね、ハニカム集合体100aを作製するハニカム集合体作製工程を行う。
上述したハニカム焼成体110同士を接着する工程や4列のハニカム焼成体110の上に、4列の互いに接着されたハニカム焼成体110を積み重ねる工程等において、ハニカム焼成体110の側面110aの端面近傍は、端面部材10でふさがれており、接着材ペーストが端面部材10を越えてハニカム焼成体110の端面側に押し出されることはなく、ハニカム焼成体110の端面に付着した接着材ペーストにより端面の封止不良等は発生しにくい。
また、得られたハニカム構造体では、端面部材は、無機バインダ、無機繊維及び無機粒子を含んでいるので、再生処理等において高温に晒された際に、端面部材が消失することはなく、端面部材の消失に起因して接着材層又は端面部材の内部にクラック等の欠陥が発生しにくい。
次に、このハニカム集合体を50~150℃、1時間の条件で加熱して接着材ペースト層を乾燥、固化させて接着材層とすることによって、複数のハニカム焼成体110が結束されたセラミックブロックとする接着材層形成工程を行う。
その後、ダイヤモンドカッター等を用いてセラミックブロックの外周を研削して略円柱状のセラミックブロックとする外周研削工程を行う。
さらに、略円柱状のセラミックブロックの外周面にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥、固化させてコート層を形成するコート層形成工程を行う。
なお、上記シール材ペーストとしては、上記接着材ペーストと同様のペーストを使用することができる。
以上の工程によって、ハニカム構造体を製造する。
以下、本実施形態のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体においては、端面部材は無機材料を含んでいるので、接着材層を乾燥、固化させた際、又は、ハニカム構造体を排ガス浄化装置として使用する際の再生処理において、端面部材が消失することがなく、端面部材及び接着材層中に空間が形成されることがなく、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により端面部材及び/又は接着材層に熱応力が加わった場合でも、端面部材及び/又は接着材層の内部にクラック等の欠陥の発生が発生することのないハニカム構造体とすることができる。
(2)本実施形態のハニカム構造体では、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記端面部材は、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されているので、上記ハニカム焼成体上に形成された端面部材を越えて接着材層がハニカム焼成体の端面に付着することに起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、封止されるべきでないセルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。
(第二実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態に係るハニカム構造体では、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、多孔質の炭化ケイ素を用い、端面部材10として、不燃性の材料からなる略四角柱形状を有するシート状物の主面に接着材ペーストとして使用可能なものを塗布したスペーサ(間隔保持部材)を使用し、これをハニカム焼成体110Aの側面110aの端面近傍に接着材ペーストを介して貼り付け、端面部材10としたものを用いる場合について説明する。
端面部材10用の不燃性のシート状物は、繊維紙又は無機充填紙からなるものであることが望ましい。特に繊維と無機粒子からなるものであることが望ましい。
上記繊維紙は無機繊維を主成分として、ペーパー状、マット状、フェルト状のいわゆるシート状に加工したものであり、上記無機充填紙は無機粒子及び/又は微細繊維を主成分として、シート状に加工したものである。
上記繊維としては、アルミナ、ジルコニア、アルミナ-シリカ、シリカ、ガラス、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ロックウール、グラスウール、鉱物繊維、合成繊維からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることが望ましい。
上記無機粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、スピネル、マグネシア、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、パーライト、パーミキュライト、珪藻土からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることが望ましい。
また、上記繊維、上記無機粒子、又は、上記繊維及び上記無機粒子に、MgO、CaO、長石等の無機粒子、木質パルプ、有機バインダー等の有機物、上記無機粒子以外の無機充填材を加えてもよい。
また、端面部材10用の不燃性のシート状物は、密度が0.8~2.0g/cmであることが望ましい。不燃性のシート状物の密度が0.8~2.0g/cmであると、ハニカム焼成体の側面のうち端面部材10と接触している部分に加わる圧力をより小さくすることができ、ハニカム焼成体に傷がつくことを防止することができる。
このような端面部材10用の不燃性のシート状物を、所望の端面部材の形状にカットし、本発明の第一の実施形態で説明した接着材ペーストをカットしたものの主面に塗布し、ハニカム焼成体110Aの側面110aの両端面近傍に貼り付けることにより、端面部材10とする。
本実施形態においても、側面の辺と略同じ幅の辺Xを有する端面部材を配置しているので、後述するハニカム構造体の製造時に端面に接着材ペーストを塗布等した際、接着材ペーストが端面部材を越えてハニカム焼成体の端面側に流れ出し、ハニカム焼成体の端面に接着材ペーストが付着することはなく、この接着材ペーストの端面付着に起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が接着材ペーストで封止されたり、封止されるべきでないセルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となっている。
また、端面部材は、不燃性である無機材料を含んでいるので、ハニカム構造体の再生処理等において高温に晒されても消失することがなく、ハニカム構造体の内部の端面部材及び/又は接着材層に空間等の欠陥が形成されることがない。
そのため、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生するのを防止することができる。
以下、上記記載に基づき、さらに、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。
本実施形態において、ハニカム成形体の作製方法及びハニカム焼成体の作製方法は、本発明の第一実施形態と同様である。
続いて、ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有するハニカム焼成体の側面に、辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、端面部材の辺Xが辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、
上記端面部材が配置されたハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布する接着材塗布工程と、
上記ハニカム焼成体の側面に形成された接着材ペースト上に他のハニカム焼成体の側面を接着させる接着工程とを繰り返して、複数の上記ハニカム焼成体が上記接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
上記接着材層を固化する接着材層形成工程とを行う。
本実施形態においては、上記接着材塗布工程、上記ハニカム集合体作製工程及び上記接着材層形成工程は、上記した本発明の第一実施形態と略同様である。そこで、最初に、本発明の第一実施形態とその方法が異なる端面部材配置工程について説明することとする。
本実施形態においては、図4(a)に示すような本発明の第一実施形態のマスクを用いた端面部材ペースト層の形成に代わり、ハニカム焼成体110Aの側面110aの端面近傍に、端面部材10の形状をした端面部材10用の不燃性のシート状物を接着材ペーストを介して貼り付ける。
端面部材10の底面とハニカム焼成体110の側面110aとが接着されており、その接着力は、ハニカム焼成体を組み合わせてハニカム集合体を作製するハニカム焼成体の組み立て時に、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面から流れ出ようとする力より強いため、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に流れ出ず、端面部材の位置ずれが発生しにくくなる。
このとき、例えば、端面部材10用のシート状物を上から押さえて充分に接着させることにより、端面部材10の位置ずれは発生しにくくなる。また、端面部材10用のシート状物を接着材ペーストを介して接着した後、乾燥、固化させることにより、ハニカム焼成体110の側面110aにしっかりと固定してもよい。端面部材を固定することにより、端面部材の位置ずれは発生しにくい。
この後、本発明の第一実施形態の場合と略同様に(図4(b)に示した方法と略同様に)、ハニカム焼成体110の側面110aの端面部材10が配置されていない部分の全面に、接着材ペースト層101aを塗布、形成する接着材塗布工程を行う。
この後、本発明の第一実施形態の場合と略同様に(図4(c)に示した方法と略同様に)、端面部材10及び接着材ペースト層が形成された3個のハニカム焼成体110を長手方法を軸にして90°回転させ、ハニカム焼成体110の端面部材10が配置され、接着材ペースト101aが形成されている面を、隣りのハニカム焼成体110の接着材ペースト等が形成されていない側面110aと対向するようにする。
次に、本発明の第一実施形態の場合と略同様に(図4(d)に示した方法と略同様に)、ハニカム焼成体110同士を近づけて接着させ、接着材ペースト層と端面部材10を介してハニカム焼成体110同士が接着するようにする接着工程を行う。
次に、図5(e)に示す本発明の第一実施形態の端面部材10の配置方法に代わり、ハニカム焼成体110Aの側面110aに、端面部材10用のシート状物を接着材ペースト層を介して貼り付ける。このとき、4列に並んだハニカム焼成体の端部全体に連続的に端面部材10となる部分が配置されるように、端面部材10用のシート状物を接着材ペースト層を介して貼り付ける。上記のように、ハニカム焼成体の端部全体に連続的に端面部材10を貼り付ける代わりに、個々のハニカム焼成体110の側面110aの上のみに、端面部材10用のシート状物を接着材ペースト層を介して貼り付けてもよい。
次に、別の4個のハニカム焼成体110を、上述の方法と同様の方法で処理し、4個のハニカム焼成体110が互いに側面110aで接着されたものを作製する。続いて、本発明の第一実施形態の場合と同様にし(図5(g)~(h)に示した方法と略同様に)、4列のハニカム焼成体110を4段に積み重ね、ハニカム集合体100aを作製する。
この後、本発明の第一実施形態と同様にして、接着材ペースト層を固化させる接着材層形成工程を行い、続いて、外周研削工程及びコート層形成工程を行ってハニカム構造体を製造する。
以下、本実施形態のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体においては、端面部材は無機材料を含んでいる不燃性材料であるので、接着材層を乾燥、固化させた際、又は、ハニカム構造体を排ガス浄化装置として使用する際の再生処理において、端面部材が消失することがなく、接着材層中に空間が形成されることがなく、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生しにくいハニカム構造体とすることができる。
(2)本実施形態のハニカム構造体では、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記端面部材は、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されているので、上記端面部材を越えて接着材層がハニカム焼成体の端面に付着することに起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。
(第三実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態では、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、多孔質の炭化ケイ素を用い、端面部材10として、ハニカム焼成体110と略同じ材料からなる湿潤混合物をハニカム成形体110の側面110aの端面近傍に、端面部材の形状となるように形成した後、焼成によりハニカム焼成体と端面部材とを一体的に形成する場合について説明する。
端面部材10用の湿潤混合物は、ハニカム構造体の構成材料と略同じものを用いることができる。湿潤混合物は、ハニカム焼成体と一体的に形成できる材料であればよく、ハニカム焼成体の構成材料と略同じものに限定されない。
本実施形態では、端面部材は、ハニカム焼成体と一体的に形成されているので、本実施形態に係るハニカム構造体は、
多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された複数のハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体であって、上記ハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体の側面に配置された上記接着材層、及び、上記ハニカム焼成体の側面の端部に上記ハニカム焼成体と一体的に形成された凸部を含んで構成され、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記凸部は、前記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記凸部は、辺Xが前記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されていると記載することもできる。
上記ハニカム構造体では、上記凸部が以下に説明する端面部材に相当する。
上記端面部材用の湿潤混合物の主成分として、炭化ケイ素が挙げられるが、ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。
ハニカム構造体の構成材料からなる湿潤混合物と端面部材用の湿潤混合物との主成分は、略同じものであることが望ましい。再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により端面部材にクラックが発生しにくいからである。
上記端面部材用の湿潤混合物の主成分としては、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素が特に望ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
上記端面部材用の湿潤混合物の成分である有機バインダは特に限定されず、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等が挙げられる。有機バインダの配合量は、通常、セラミック粉末100重量部に対して、1~10重量部が望ましい。
上記端面部材用の湿潤混合物を調製する際に使用する可塑剤や潤滑材は、特に限定されず、可塑剤としては、例えば、グリセリン等が挙げられる。また、潤滑剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系化合物等が挙げられる。
潤滑剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンモノブチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノブチルエーテル等が挙げられる。
なお、可塑剤、潤滑剤は、場合によっては、上記端面部材用の湿潤混合物に含まれていなくてもよい。
また、上記端面部材用の湿潤混合物を調製する際には、分散媒液を使用してもよく、分散媒液としては、例えば、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール等が挙げられる。
さらに、上記端面部材用の湿潤混合物中には、成形助剤が添加されていてもよい。
成形助剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられる。
さらに、上記端面部材用の湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
ハニカム焼成体用の湿潤混合物は、端面部材用の湿潤混合物と略同じであるので、説明は省略する。略同じとは、主成分が同じであることをいう。主成分が同じであれば、主成分の組成割合が異なっていてもよく、また、主成分以外の材料が異なっていてもよい。
本実施形態においても、側面の辺と略同じ幅の辺Xを有する端面部材を配置しているので、後述するハニカム構造体の製造時にハニカム焼成体の端面に接着材ペーストを塗布等した際、接着材ペーストが端面部材を越えてハニカム焼成体の端面側に流れ出し、ハニカム焼成体の端面に付着することはなく、この接着材ペーストのハニカム焼成体の端面付着に起因するハニカム焼成体の端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することはなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となっている。
また、端面部材は、ハニカム焼成体の湿潤混合物と略同じ原料で形成されているので、ハニカム構造体の再生処理等において高温に晒されても消失することがなく、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により端面部材又は接着材層に熱応力が発生した場合であっても、端面部材又は接着材層の内部にクラック等が発生しにくい。
本実施形態に係るハニカム構造体では、本発明の第一実施形態と同様のマスク等を用い、ハニカム成形体の側面の端面近傍に、上記組成の湿潤混合物を塗布することにより、図3に示す端面部材の形状の湿潤混合物層を形成し、この後、湿潤混合物層が形成されたハニカム成形体の乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、ハニカム焼成体110と端面部材10とを同時に製造する。
以下、上記記載に基づいて本実施形態のハニカム構造体の製造方法について詳細に説明する。
本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法は、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体の製造方法であって、
上記ハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体の側面に配置された上記接着材層及び無機材料からなる端面部材を含んで構成され、
ハニカム成形体の端面と接する辺Aを有する前記ハニカム成形体の複数の側面に、前記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、前記端面部材の前記辺Xが前記辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、
前記端面部材が配置されたハニカム成形体を焼成して、端面部材が配置されたハニカム焼成体を作製する焼成工程と、
前記ハニカム焼成体の端面部材が配置されていない部分に接着材ペースト層を形成する接着材ペースト層形成工程と、
複数の前記ハニカム焼成体が前記接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
前記接着材ペースト層を固化する接着材層形成工程とを含むことを特徴とする。
上記焼成工程により、ハニカム焼成体の側面に端面部材が配置されるが、ハニカム焼成体の側面に上述した凸部が形成されると考えることもできる。
まず、本発明の第一実施形態の場合と同様にして、セル封止ハニカム成形体を作製する。
本発明の第一実施形態では、ハニカム焼成体の側面に端面部材を配置するが、本実施形態では、ハニカム成形体の側面に端面部材を配置する。端面部材の配置方法は、本発明の第一実施形態と同様の方法を用いることができる。
最初に、ハニカム成形体の端面と接する辺Aを有する前記ハニカム成形体の複数の側面に、前記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、前記端面部材の前記辺Xが前記辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程を行う。
本実施形態では、本発明の第一実施形態の場合と同様に(図4(a)に示した方法と略同様に)、マスク等を用い、ハニカム成形体の側面の端面近傍に、上記ハニカム焼成体の湿潤混合物と略同じ組成の湿潤混合物を塗布することにより、図3に示す端面部材の形状の端面部材用の湿潤混合物層を形成する。
ハニカム成形体の複数の側面に、上記の方法により端面部材の形状の端面部材用の湿潤混合物層を形成する。すなわち、ハニカム集合体を作製する際に必要となる端面部材を、最初にハニカム成形体の側面に全て配置しておくのである。
次に、端面部材用の湿潤混合物層が側面の端部近傍に形成されたハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
上記工程により、ハニカム焼成体の複数の側面に、ハニカム焼成体と略同じ材質の端面部材が形成されたハニカム焼成体が製造される。
この後、ハニカム焼成体の端面部材が形成されていない部分に接着材ペースト層を形成する接着材ペースト層形成工程を行う。接着材ペースト層の形成は、本発明の第一実施形態に記載した方法と同様の方法(図4(b)に示す方法と略同様の方法)で行うことができる。
次に、本発明の第一実施形態の場合と略同様に(図4(c)、(d)に示した方法と略同様に)、4個のハニカム焼成体110を端面部材及び接着材ペーストを介して接着し、さらに、本発明の第一実施形態の場合と略同様に(図5(e)~(h)に示した方法と略同様に)、ハニカム焼成体と同じ材質の端面部材が形成されたハニカム焼成体を用いて、4列のハニカム焼成体110を端面部材及び接着材ペーストを介して4段に積み重ね、ハニカム集合体100aを作製するハニカム集合体作製工程を行う。
この後、加熱、乾燥により、接着材ペーストを固化する接着材層形成工程を行う。この後、本発明の第一実施形態と同様に、外周研削工程及びコート層形成工程を行うことによりハニカム構造体の製造を終了する。
ハニカム焼成体用の湿潤混合物を用いて、所定形状のシート状の乾燥体又は焼成体を予め作製しておき、ハニカム成形体の側面にシート状の乾燥体又は焼成体を配置し、又は、必要に応じて、ハニカム焼成体用の湿潤混合物を介して乾燥体又は焼成体を配置し、その後、ハニカム成形体の焼成を行ってもよい。
上記説明では、ハニカム焼成体と端面部材とを同時に作製する方法について説明したが、ハニカム焼成体用の湿潤混合物を用いて所定形状のシート状の焼成物である端面部材を作製しておき、シート状の焼成物を接着材ペーストを介してハニカム焼成体の側面の端部近傍に接着させてもよい。このような方法であっても、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に流れ出ることを防止することができ、シート状の焼成物は、再生処理等において高温に晒された際にも消失しないので、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生するのを防止することができる。
以下、本実施形態のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体においては、端面部材はハニカム焼成体と略同じ材質であるので、ハニカム構造体を排ガス浄化装置として使用する際の再生処理等において高温に晒されても端面部材が消失することがなく、接着材層中に空間が形成されることがない。従って、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により、端面部材又は接着材層の内部に存在する空間を起点としてクラック等の欠陥が発生しにくいハニカム構造体とすることができる。
(2)本実施形態のハニカム構造体では、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記端面部材は、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されているので、上記端面部材を越えて接着材層がハニカム焼成体の端面に付着することに起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。
(第四実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第四実施形態について説明する。
本実施形態では、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体として、多孔質の炭化ケイ素を用い、端面部材10として、接着材ペーストより高粘度であるペーストを用いて、ハニカム成形体の側面の端面近傍に形成しても流れることのない端面部材とした場合について説明する。
本実施形態で端面部材として用いるペーストは、無機粒子Aと無機繊維とを含んでいることが望ましい。耐熱性を有することは勿論、無機繊維を多く含んでいる場合には、端面部材が固化した端面部材層は、弾性を有し、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮によるクラック等が発生しにくく、ハニカム構造体全体としての機械的特性にも優れたハニカム構造体となるからである。
端面部材を形成するペーストとしては、接着材ペーストと略同じような組成であり、接着材ペーストよりも高粘度のペーストであることが望ましい。以下、端面部材として用いるペースト(端面部材を形成するペースト)のことを単に端面部材ということとする。
上記端面部材に含まれる無機繊維としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、アルミナ-シリカ、シリカ、ガラス、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭素、又は、鉱物繊維(ロックウール、グラスウール等)等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記端面部材に含まれる無機粒子Aとしては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、スピネル、マグネシア、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、パーライト、パーミキュライト、珪藻土等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、端面部材には、無機バインダーの固形分が含まれていてもよい。ハニカム焼成体同士の接着力により優れたハニカム構造体となるからである。無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダの中では、シリカゾルが望ましい。
端面部材は、無機繊維と無機粒子A、無機バインダのほかに、無機粒子B、鱗片状又は層状の無機材料を含んでいてもよい。
無機粒子Bとしては、上記無機粒子A以外の化合物の無機粒子であり、セラミックバルーン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
セラミックバルーンとしては、アルミナバルーン、シリカバルーン等が挙げられる。端面部材の塗布性(充填性)がよくなるからである。
端面部材に含まれる鱗片状又は層状の無機材料としては、無機繊維、無機粒子A、無機粒子Bに用いられない化合物であり、例えば、グラファイト;モンモリロナイト、サポナイト等のスメクタイト族粘土鉱物;カオリナイト粘土鉱物、層状リン酸ジルコニウム等の層状リン酸塩;層状遷移金属酸素酸塩;ハイドロタルサイト等の層状複水酸化物;マガディアイト、カネマイト等の層状ケイ酸塩;白雲母、黒雲母、金雲母、アルミノセラドン石、ロスコー雲母、ソーダ雲母、イーストナイト等の雲母鉱物;金属リン酸塩等が挙げられる。これらは、通常粒子として投入するが、繊維状のものであってもよい。層状の無機材料は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、端面部材中に有機バインダー等の有機物が含まれていてもよい。上記有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記端面部材中の各成分の割合は、無機繊維10~70重量%、無機粒子A3~80重量%、無機バインダ(固形分濃度)1~30重量%、水等の溶媒5~20重量%が望ましい。また、無機粒子Bを添加する場合には、上記無機繊維、無機粒子A及び無機バインダ100重量部に対し、0~40重量部が好ましく、鱗片状又は層状の無機材料を添加する場合には、0~40重量部が好ましい。
端面部材は、高粘度のペースト状のものが好ましく、その粘度は、60~100Pa・sであることが望ましく、70~100Pa・sであることがより望ましく、80~100Pa・sであることがさらに望ましい。端面部材としてのペーストの粘度が60Pa・s未満であると、接着材ペーストの流れを防止する機能が不充分となるためである。端面部材としてのペーストの粘度が100Pa・sを超えると、粘度が高すぎるため、ペーストを調製することが難しく、ペーストを調製することができたとしても、端面部材の形成が難しくなる。
なお、接着材ペーストの粘度は、30Pa・s以上、60Pa・s未満が望ましく、40~50Pa・sがより望ましい。接着材ペーストの粘度が上記範囲にあると、接着材ペーストとしての接着性が良好となり、端面部材を越えてハニカム焼成体の端面に流れ出ることも発生しにくいからである。接着材ペースト及び端面部材としてのペーストの粘度は、スパイラル粘度計(マルコム社製のPL-1TL)のAタイプのものを用い、ペーストが注ぎ込まれた容器のペースト中に上記粘度計のセンサを浸漬し、回転数10rpmで測定した際に得られる値である。
本実施形態の端面部材は、ペースト状であり、複数のハニカム焼成体同士を接着させてハニカム集合体とした後に、端面部材は固化される。そのため、端面部材は、スペーサ(間隔保持部材)としての役割よりも、接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に流れ出ることを防止する役割を果たしており、本実施形態の場合には、端面部材とスペーサ(間隔保持部材)とを併用することが望ましい。
すなわち、上記端面部材又は上記接着材ペーストを形成する前、又は、後に、スペーサを、ハニカム焼成体の側面上の端面部材とは異なる位置に配置し、ハニカム焼成体同士の間隔を所定の間隔となるように設定する。
また、端面部材10は、接着材層の原料と略同じ組成で調製されていてもよいが、流動性を有する接着材ペーストが端面に流れ出さないように堰き止める必要があり、上記機能に適したように組成を変え、高粘度(60~100Pa・s)とすることが望ましい。
本実施形態においても、側面の辺と略同じ幅の辺Xを有する端面部材を配置しているので、後述するハニカム構造体の製造時に端面に接着材ペーストを塗布等した際、接着材ペーストが端面部材を越えて端面側に流れ出し、ハニカム焼成体の端面に付着することはなく、この接着材ペーストのハニカム焼成体の端面付着に起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となっている。
また、端面部材は、無機材料を含んでいるので、ハニカム構造体の再生処理等において高温に晒されても消失することがなく、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮による端面部材又は接着材層の内部にクラック等が発生するのを防止することができる。
以下、上記記載に基づいて本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。
まず、本発明の第一実施形態と同様にして、ハニカム焼成体を製造する。
続いて、ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有するハニカム焼成体の側面に、辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、端面部材の辺Xが辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、
上記端面部材が配置されたハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布する接着材塗布工程と、
上記ハニカム焼成体の側面に形成された接着材ペースト上に他のハニカム焼成体の側面を接着させる接着工程とを繰り返して、複数の上記ハニカム焼成体が上記接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
上記接着材層を固化する接着材層形成工程とを行う。
上記端面部材配置工程、上記接着材塗布工程、上記ハニカム集合体作製工程及び上記接着材層形成工程では、端面部材用のペーストとして、無機粒子A、無機繊維、無機バインダ等を含む粘度が60~100Pa・sの高粘度ペーストを用い、図3(a)、(b)に示す形状となるように塗布し、特に乾燥、固化することなく端面部材10とするほかは、本発明の第一実施形態と同様に上記工程を行って、ハニカム集合体を作製する。形成された端面部材は、接着材ペーストよりも高粘度のペーストであるので、接着材としての機能も有し、ハニカム焼成体同士を貼り合わせる際に、良好に貼り合わせを行うことができる。
ハニカム焼成体の側面には、端面部材としてのペーストのほかに、ハニカム焼成体の間隔を調節するスペーサ(間隔保持部材)を併せて配置する。
次に、本発明の第一実施形態と同様にして、外周研削工程及びコート層形成工程を行うことによりハニカム構造体を製造する。
以下、本実施形態のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の作用効果について列挙する。
(1)本実施形態のハニカム構造体においては、端面部材は無機材料を含んでいるので、接着材層を乾燥、固化させた際、又は、ハニカム構造体を排ガス浄化装置として使用する際の再生処理等において、高温に晒されても、端面部材が消失することがなく、接着材層中に空間が形成されることがない。そのため、再生処理等において高温に晒された際のハニカム焼成体、端面部材及び/又は接着材層の膨張又は収縮により熱応力が加わった場合でも端面部材及び/又は接着材層の内部に存在する空間に起因するクラック等の欠陥が発生しにくいハニカム構造体とすることができる。
(2)本実施形態のハニカム構造体では、上記ハニカム焼成体の上記接着材層と接する側面は、上記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、上記端面部材は、上記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、上記端面部材は、辺Xが上記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されているので、上記端面部材を越えて接着材ペーストがハニカム焼成体の端面に付着することに起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体となる。
以下、本発明の第一実施形態~第四実施形態をより具体的に開示した実施例を示すが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
(ハニカム焼成体の作製工程)
平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.8重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末22.6重量%とを湿式混合し、得られた混合物に対して、アクリル樹脂2.1重量%、有機バインダ(メチルセルロース)4.6重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.8重量%、グリセリン1.3重量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する押出成形工程を行い、図2(a)に示す形状と略同様の形状であって、セルの目封じをしていない生のハニカム成形体を作製した。
次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とした後、上記生成形体と同様の組成のペースト(湿潤混合物)を所定のセルに充填し、再び乾燥機を用いて乾燥させた。
ハニカム成形体の乾燥体を400℃で脱脂する脱脂工程を行い、常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件で焼成工程を行い、気孔率が45%、平均気孔径が15μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が300個/inch、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)の炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。
(接着材ペーストの調製)
接着材ペーストとして、平均繊維長20μmのアルミナファイバ30重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル15重量%(固形分濃度:30重量%)、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を混合、混練して接着材ペーストを調製した。
(端面部材の調製)
端面部材用ペーストとしては、上記した接着材ペーストと同様の組成のものを用いた。
(結束工程)
図4(a)~(d)及び図5(e)~(h)により説明した工程と同様の工程及び方法により、ハニカム集合体を作製した。
まず、図4(a)に示すように、マスク55及び端面部材塗布装置50の塗布治具53を用い、マスク55の開口55aにペーストを塗布、充填することにより、3個のハニカム焼成体110の端面と接する辺Aを有するハニカム焼成体110の側面110aに、辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材10を、端面部材10の辺Xが辺Aに近接するように形成し、110℃で1時間加熱することにより乾燥、固化させた。
上記工程により形成された端面部材10の辺Xに相当する長さは、34.3mm、辺Yに相当する幅は、8mm、辺Zに相当する厚さは、1.0mmであった。(図3(b)参照)。
次に、図4(b)に示すように、ハニカム焼成体110の側面110aの端面部材10が配置されていない部分に、接着材ペースト101aを塗布する接着材塗布工程を行った。
続いて、図4(c)に示すように、ハニカム焼成体110を長手方法を軸にして90°回転させ、続いて、図4(d)に示すように、接着材ペースト等を介してハニカム焼成体同士を接着させた後、上面に流れ出た接着材ペーストを掻き取った。
次に、図5(e)に示すように、マスク56を用い、端面部材10が配置されていない側面110aに、開口56aにペーストを塗布し、充填した後、110℃で1時間加熱して乾燥、固化することにより、端面部材10を形成した。続いて、図5(f)に示すように、両端面部材10の間に接着材ペーストを塗布し、接着剤ペースト層101aを形成した。
次に、図5(g)に示すように、別の4個のハニカム焼成体110が互いに側面110aで接着された同様の形状のものを、下の4個のハニカム焼成体110上に載置、接着させた。
その後、実施形態1に記載したように、上記と同じ工程を繰り返し、互いに接着材ペーストで接着された4列のハニカム焼成体110を4段に積み重ね、ハニカム集合体100aを作製した。この際、固化した接着材ペーストの厚さ(ハニカム焼成体同士の間隔)は、端面部材10の厚さである1.0mmとなった。
さらに、このハニカム集合体100aを150℃で加熱して接着材ペースト層を固化させて接着材層を形成し、セラミックブロックとした(図5(h)参照)。
なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(外周研削工程及びコート層形成工程)
次に、セラミックブロックの外周をダイヤモンドカッターを用いて円柱状に研削した。
続いて、上記接着材ペーストと同じ材料からなるシール材ペーストを用いて、セラミックブロックの外周部に厚さ0.2mmのシール材ペースト層を形成した。そして、このシール材ペースト層を120℃で乾燥して、外周にコート層が形成された直径132.5mm×長さ150mmの円柱状のハニカム構造体を製造した。
(実施例2)
まず、実施例1と同様にしてハニカム焼成体を作製し、続いて、接着材ペーストを調製した。
(端面部材用シート状物の作製)
ガラス繊維を主成分とし、水中にガラス繊維、木材パルプ、長石、水酸化アルミニウムを入れ、攪拌を行ったスラリーを抄造し、脱水してシート化した。
さらに、このシートを乾燥して、厚さ1.0mmのシートを作製した。
続いて、金型を用いて打ち抜き加工を行い、縦34.3mm、横8mm、厚さは、1.0mmの端面部材用シート状物を作製した。
(結束工程)
この端面部材用のシート状物の一主面に、実施例1と同様にして調製した接着材ペーストを塗布し、図3(a)に示した態様となるように、ハニカム焼成体110の側面110aの端面近傍に貼り付けて端面部材10とした。
次に、実施例1と同様に端面部材10が形成されていない部分に接着剤ペースト層を形成し、その後、端面部材10の上面にも接着剤ペーストを塗布し、図4(d)に示すように、接着材ペースト等を介して4個のハニカム焼成体同士を接着させた。
続いて、他のハニカム焼成体について、端面部材10を上述の方法を用いてハニカム焼成体110の側面110aに貼り付け、その後、端面部材10に接着剤ペーストを塗布し、接着剤ペースト層を形成し、接着剤ペースト層等が形成されたハニカム焼成体110を接着させて4個のハニカム焼成体が端面部材10及び接着材ペースト層を介して接着されたものを3個作製した。続いて、図5(g)に示すように、これらのものを端面部材10及び接着材ペースト層を介して接着し、実施例1と同様にして、セラミックブロックを作製した。なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(外周研削工程及びコート層形成工程)
実施例1と同様に、外周研削工程及びコート層形成工程を行い、直径132.5mm×長さ150mmの円柱形状のハニカム構造体を製造した。
(実施例3)
まず、実施例1と同様にしてセル封止ハニカム成形体を作製した。
次に、ハニカム成形体を作製するために調製した湿潤混合物を用い、実施例1と同様のマスク55等を介して、ハニカム成形体の側面の端面近傍に、上記湿潤混合物を塗布して、乾燥させることにより、図3(a)、(b)に示す端面部材10の形状の湿潤混合物層を形成した。この工程を複数回繰り返すことにより、ハニカム成形体の複数の端面に湿潤混合物層の固化物を形成した。なお、ハニカム成形体の幾つの側面に湿潤混合物層の固化物を形成するかについては、ハニカム集合体100a(図5(h)参照)を作製した際に、ハニカム焼成体がどの位置に配置されるかにより決まり、例えば、ハニカム焼成体がハニカム集合体100aの内部にくる場合には、ハニカム成形体の4つの側面の全てに湿潤混合物層の固化物を形成する必要があり、外側に位置する場合には、ハニカム成形体の3つの側面又は2つの側面に湿潤混合物層の固化物を形成する必要がある。
この後、実施例1と同様に脱脂工程及び焼成工程を行い、複数の側面の端面近傍にハニカム焼成体と同様の材質からなる端面部材が形成され、気孔率が44%、平均気孔径が16μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が300個/inch、セル壁の厚さが0.25mm(10mil)の炭化ケイ素焼結体からなるハニカム焼成体を製造した。なお、端面部材10の辺Xに相当する長さは、34.3mm、辺Yに相当する幅は、8mm、辺Zに相当する厚さは、1.0mmであった。
続いて、実施例1と同様にして、接着材ペーストを調製し、実施例1と同様にしてハニカム集合体100aを作製し、加熱することにより接着材ペースト層を固化させて接着材層を形成し、セラミックブロックとした。
この後、実施例1と同様に外周研削工程及びコート層形成工程を行い、直径132.5mm×長さ150mmの円柱形状のハニカム構造体を製造した。なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(実施例4)
まず、実施例1と同様にしてハニカム焼成体を作製し、接着材ペーストを調製した。
(端面部材用ペーストの調製)
平均繊維長20μmのアルミナファイバ35重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル15重量%(固定分濃度:30重量%)、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水18.5重量%を混合、混練して端面部材用のペーストを調製した。この端面部材用のペーストの粘度は、81Pa・sであった。
実施例1と同様にしてハニカム焼成体を作製し、上記のようにして調製した端面部材用のペーストを用い、ハニカム焼成体の側面の端面近傍にペースト層(端面部材)を形成し、加熱、固化は行わなかった。続いて、実施例1と同様に、接着材ペーストの調製を行い、接着材塗布工程、ハニカム集合体作製工程、及び接着材層形成工程を行い、ハニカムブロックを作製した。その後、実施例1と同様に、外周研削工程及びコート層形成工程を行って、直径132.5mm×長さ150mmの円柱形状のハニカム構造体を製造した。なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(比較例1)
まず、実施例1と同様にしてハニカム焼成体を作製し、接着材ペーストを調製した。
(端面部材用ペーストの調製)
平均繊維長20μmのアルミナファイバ25重量%、平均粒子径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重量%、シリカゾル15重量%(固定分濃度:30重量%)、カルボキシメチルセルロース5.6重量%、及び、水50重量%を混合、混練して端面部材用のペーストを調製した。この端面部材用のペーストの粘度は、56Pa・sであった。
上記のようにして調製した端面部材用のペーストを用い、ハニカム焼成体の側面の端面近傍にペースト層(端面部材)を形成し、加熱、固化は行わなかった。続いて、実施例1と同様に、調製した接着材ペーストを用い、接着材塗布工程、ハニカム集合体作製工程、及び接着材層形成工程を行い、ハニカムブロックを作製した。その後、実施例1と同様に、外周研削工程及びコート層形成工程を行って、直径132.5mm×長さ150mmの円柱形状のハニカム構造体を製造した。なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(比較例2)
まず、実施例1と同様にしてハニカム焼成体を作製し、接着材ペーストを調製した。
(端面部材用シート状物の作製)
実施例2と同様にして、縦8.0mm、横5.0mm、厚さは、1.0mmのスペーサをを作製した。
(結束工程)
ハニカム焼成体の側面に端面部材を成形する工程は行わず、ハニカム焼成体の側面の全面に接着剤ペーストを用いて接着材ペースト層を形成した。
次に、上記のようにして調製したスペーサ(間隔保持材)を用い、接着材ペースト層が形成されたハニカム焼成体の側面の4隅近傍に1個ずつ、計4個貼り付けた。具体的には、スペーサの外周部分とハニカム焼成体の側面の隅が形成する2辺との最短距離がともに4.5mmとなる位置に上記スペーサを貼り付けた。
このようにハニカム焼成体の側面全体に接着剤ペースト層を形成し、スペーサを上記態様で側面に貼り付けた以外は、実施例1と同様にして、セラミックブロックを作製し、外周研削工程及びコート層形成工程を行い、直径132.5mm×長さ150mmの円柱形状のハニカム構造体を製造した。なお、接着材ペーストの粘度は、49Pa・sであった。
(接着材ペーストの流れ出しの有無)
各実施例及び比較例において、端面部材が形成されたハニカム焼成体に接着材ペーストを塗布し、接着材ペースト及び端面部材を有するハニカム焼成体を接着し、ハニカム集合体とする際、接着材ペーストが端面部材を越えて流れ出しているか否かを、目視で観察した。
(ハニカム構造体端面の封止不良の測定)
光漏れ検査機を用い、各実施例及び比較例で得られたハニカム構造体中の封止されるべきでないセルが封止されているか否か(光漏れのないセルが存在するか否か)を測定し、封止されるべきでないセルで光漏れのないセルが存在するものを封止不良とし、封止されるべきでないセルで光漏れがきちんと確認できたものを封止良好とした。
光漏れ検査は、ハニカム構造体の一方の端面に光漏れ検査機の光源からの光を当て、セルを通って漏れてくる光をカメラを用いて画面に写し、封止されるべきでないセルから光が漏れてきているか否かを目視で判断することにより行った。
その結果、実施例1~4で製造したハニカム構造体は、封止不良や接着材ペーストの流れ出しは全く発生していなかった。
これに対し、比較例1のように端面部材用のペーストの粘度が小さいものは、接着材ペーストの流れ出しが発生し、封止不良が発生した。また、比較例2のように、従来からのスペーサ(間隔保持部材)のみを用いたものは、接着材ペーストの流れ出しを防止する機能がないので、接着材ペーストの流れ出しが発生し、封止不良が発生した。
(第五実施形態)
以下、本発明のハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第五実施形態について図面を参照しながら説明する。
図6は、本発明の第五実施形態のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図7(a)は、本発明の第五実施形態のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)に示すハニカム焼成体のA-A線断面図である。
図6に示すハニカム構造体200は、図7(a)及び(b)に示すような形状のハニカム焼成体210が接着材層201を介して36個結束されてセラミックブロック204を構成し、さらに、このセラミックブロック204の外周にコート層202が形成されている。なお、セラミックブロック204は、ハニカム焼成体210が結束された後、切削加工されて図6に示す形状となっている。
ハニカム構造体200を構成するハニカム焼成体210には、図2(a)、(b)に示すハニカム焼成体110と同様に、多数のセル211がセル壁213を隔てて長手方向(図7(a)中、aの方向)に並設されており、セル211のいずれかの端部が封止材212によって封止されている。従って、一方の端面が開口したセル211に流入した排ガスGは、必ずセル211を隔てるセル壁213を通過した後、他方の端面が開口した他のセル211から流出するようになっている。
従って、セル壁213がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
図6に示すハニカム構造体200では、本発明の第一実施形態の場合と全く同様に、ハニカム焼成体同士の間に端面部材及び接着材層が配置、形成されており、その外周にコート層が形成されている。端面部材の材料、形状、形成位置(配置)等は、本発明の第一実施形態~第四実施形態で説明したものを用いることができるので、ここでは、端面部材に関する説明を省略することとする。
本発明の第五実施形態に係るハニカム構造体では、ハニカム構造体の製造方法が本発明の第一実施形態の場合と異なるので、以下に説明する。
図8は、断面がV字状の台を用いてハニカム焼成体に端面部材及び接着材ペースト層を形成する様子を模式的に示す断面図である。
まず、図8に示すように、ハニカム焼成体210が斜めに傾斜した状態で積み上げることができるように、上部の断面がV字形状に構成された台230の上に、ハニカム焼成体210を傾斜した状態で載置する。ハニカム焼成体200の側面210aは、ハニカム焼成体210の端面210bと接する辺Aと辺Aに垂直な辺Bを有する矩形状であり、2つの側面210aが上向きになっている(図3(a)、(b)参照)。
本実施形態では、図4、5で示した端面部材塗布装置50を用い、この上向きになった2つの側面210a上に、それぞれ2個の端面部材20を形成する端面部材配置工程を行う。
形成された2つの端面部材20は、図3に示した端面部材10と同様、略四角柱形状で、側面210aの辺Aと同じ長さの辺Xと幅方向の辺Yと厚さ方向の辺Zを有し、XY面が側面210aと接するとともに、辺Xがハニカム焼成体210の両端面210bにそれぞれ近接するように配置されている。
次に、端面部材20が形成されていない側面210aに、接着材塗布装置60を用い、接着材ペースト層を塗布、形成する接着材塗布工程を行う。
そして、このようにしてハニカム焼成体210の側面に形成した接着材ペースト層及び端面部材20の上に、順次他のハニカム焼成体210を積層し、側面210aに接着材ペースト層及び端面部材20を形成する工程を繰り返すことによって、36個のハニカム焼成体210の間に接着材ペースト層及び端面部材20が形成されてなるハニカム集合体を作製する。
この後、ハニカム集合体を50~150℃、1時間の条件で加熱して接着材ペースト層を固化させて接着材層とし、ダイヤモンドカッターを用いてセラミックブロックの外周を研削して略円柱状のセラミックブロックとし、さらに、略円柱状のセラミックブロックの外周面にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥、固化させてコート層を形成するコート層形成工程を行うことによりハニカム構造体の製造を完了する。
本実施形態は、本発明の第一実施形態と同様の作用効果を奏する。
(第六実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第六実施形態について説明する。
図9は、本実施形態のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図10は、本実施形態のハニカム構造体の外周部分に配置されたハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図である。
図9に示すハニカム構造体300は、多孔質炭化ケイ素からなり、図2(a)、(b)に示すハニカム焼成体110と同様の構造のハニカム焼成体310が中心部分に配置され、図10に示すような長手方向に垂直な断面形状が略扇形形状のハニカム焼成体320が外周部分に配置されている。
そして、これらハニカム焼成体310とハニカム焼成体320とが接着材層301を介して複数個結束されてセラミックブロック303を構成し、さらに、このセラミックブロック303の外周にコート層302が形成されている。
図10に示すハニカム焼成体320は、多数のセル321がセル壁323を隔てて長手方向(図7(a)中、aの方向)に並設されており、セル321のいずれかの端部が封止材322で封止されている。従って、一方の端面が開口したセル321に流入した排ガスGは、必ずセル321を隔てるセル壁323を通過した後、他方の端面が開口した他のセル321から流出するようになっている。従って、セル壁323がPM等を捕集するためのフィルタとして機能する。
ハニカム焼成体310の場合も同様である。
ハニカム構造体300が図1に示す本発明の第一実施形態のハニカム構造体100と異なるのは、図10に示したように、外周部分に用いたハニカム焼成体320は、切削加工により形成されたものではなく、その周囲に外周壁324を有し、内部にセル321が形成されたハニカム焼成体である点にあり、このような同一形状のハニカム焼成体320を複数個(具体的には、8個)用いて外周部分を構成している。
すなわち、ハニカム焼成体320の端面320eは、図10に示すように、ハニカム焼成体320の両端面と側面とが共有する3つの辺320a1、320b1、320c1と1つの円弧320d1とで囲まれる形状をなす略扇形ユニットであり、この3つの線分のうちの2つの線分よりなる2つの角(辺320b1と辺320c1とが成す角、及び、辺320a1と辺320b1とが成す角)がそれぞれ90°と135°である。従って、4個の略四角柱形状のハニカム焼成体310の周囲にハニカム焼成体320を8個配置し、端面部材30及び接着材層301を介して接着することにより、円柱形状のハニカム構造体300となる。
端面部材30は、その寸法を除いて本発明の第一実施形態で説明した端面部材10と同様の端面部材が用いられている。すなわち、ハニカム焼成体310に関しては、図2(a)、(b)に示すハニカム焼成体110の場合と同様に、図10に示すハニカム焼成体320の側面に、端面部材30の辺Xが側面310のハニカム焼成体320の端面と接する辺Aに近接するように配置されている。
また、ハニカム焼成体320に関しては、6個の寸法の異なる端面部材30の底面がハニカム焼成体320の側面320a、320b、320cと接触し、かつ、それぞれの辺Xは、ハニカム焼成体320の辺320a1、320b1、320c1と同じ長さであり、かつ、辺320a1、320b1、320c1と近接するように配置されている。
そのため、後述するハニカム構造体の製造時に端面に接着材ペーストを塗布等した際、接着材ペーストが端面部材20を越えて流れ出し、ハニカム焼成体の端面に付着することはなく、この接着材ペーストの端面付着に起因する端面部分の封止不良、すなわち封止されるべきでない部分(セル)が封止されたり、セルに接着材ペーストが付着することがなく、排ガス中のPMを捕集して排ガスを浄化するフィルタとして機能を充分に発揮することができるハニカム構造体300となる。
端面部材の材料、形状、形成位置(配置)等は、本発明の第一実施形態~第四実施形態で説明したものを用いることができるので、説明を省略する。どのように用いるかについては、下記の製造方法に関する説明部分で記載することとする。
以下、本実施形態のハニカム構造体の製造方法について説明する。
まず、本発明の第一実施形態の場合と同様にして、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製し、上記湿潤混合物を押出成形機に投入して押出成形する成形工程を行い、ハニカム成形体の両端を切断装置を用いて切断する切断工程を行い、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、切断したハニカム成形体を乾燥機を用いて乾燥する。次いで、ガス流入側端面が開口するセル群のガス流出側の端部、及び、ガス流出側端面が開口するセル群のガス流入側の端部に、湿潤混合物を使用して調製した封止材となる封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封じする。
このような工程を経て、セル封止ハニカム成形体を作製する。
次に、セル封止ハニカム成形体中の有機物を脱脂炉中で加熱する脱脂工程を行い、焼成炉に搬送し、焼成工程を行ってハニカム焼成体を作製する。
続いて、ハニカム焼成体310、320の端面と接する辺A等を有するハニカム焼成体の側面に、辺A等と略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、端面部材の辺Xが辺A等に近接するように形成、配置する端面部材配置工程と、
上記端面部材が配置された複数のハニカム焼成体を上記端面部材を介して接合することにより、複数のハニカム焼成体が上記端面部材を介して接合されたハニカム接合体を作製するハニカム接合体作製工程と、
接合体収容容器を、ハニカム接合体を収容した際、上記ハニカム接合体と上記接合体収容容器との間に所定幅の空隙が形成される大きさとし、上記ハニカム接合体を接合体収容容器内に収容し、上記ハニカム接合体と上記接合体収容容器との間に所定幅の空隙を形成し、ハニカム接合体のハニカム焼成体間の空隙部分及びハニカム接合体と接合体収容容器との空隙部分に接着材ペーストを充填し、ハニカム接合体に接着材層及びコート層となる層を形成する接着材層及びコート層充填工程と、
上記接着材層を固化する接着材層形成工程とを行う。
図11(a)~(h)及び図12(i)~(l)は、本発明の第六実施形態のハニカム構造体の製造工程の一例である上記工程を模式的に示す説明図である。
まず、本発明の第一実施形態で用いた端面部材塗布装置50を用い、図10に示すハニカム構造体320の外周に配置されるハニカム焼成体320の側面320cに、ハニカム焼成体320の両端面320eの辺320c1に近接するように、辺320c1と略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材30を2箇所形成する(端面部材配置工程)。この場合、端面部材としては、接着性に優れたものが好ましく、例えば、本発明の第二実施形態及び第四実施形態で説明した端面部材が好ましい。本発明の第一実施形態及び第三実施形態で示した端面部材の場合には、端面部材に接着材ペースト塗布することにより、他のハニカム焼成体と接着(接合)させることもできる。以下に説明する工程においても、接着材ペーストを塗布する方法を用いることにより、端面部材を介してハニカム焼成体同士を接着(接合)することもできる。
次に、図11(a)に示すように、2箇所に端面部材30が配置されたハニカム焼成体320と端面部材30が配置されていないハニカム焼成体320とを、同じ側面320cが対向し、かつ、両者の側面320cが完全に重なり合うように向かい合わせ、端面部材30を介して、接着(接合)する。これにより、図11(b)に示すように、接着材ペーストは塗布されていないものの、2個のハニカム焼成体320が端面部材30を介して、接着(接合)されたものが作製される(ハニカム接合体作製工程)。
この後、固定台60に、ハニカム焼成体320の曲面を有する側面320dが下になるように、接着(接合)された2個のハニカム焼成体320を固定する。
次に、2個の四角柱形状のハニカム焼成体310の側面310a同士を、図11(c)に示すように、端面部材30を介して接着(接合)させ、続いて、図11(d)に示すように、固定された2個のハニカム焼成体320の上側の側面320bに端面部材30を4個形成し、2個の端面部材30を介して接着(接合)されたハニカム焼成体310を、側面310aと側面320bとが完全に重なるように2個のハニカム焼成体320の上に載置し、端面部材30を介して接着(接合)させる。
次に、図11(e)に示すように、2個のハニカム焼成体320の側面320a、320bに、同様に端面部材30を形成し、接着(接合)されたハニカム焼成体320の側面320aとハニカム焼成体310の側面310aとに、ハニカム焼成体320を、端面部材30を介して接着(接合)する。これにより、図11(f)に示すように、円柱の半分の形状のハニカム接合体が形成されるが、続いて、この半円柱状のハニカム接合体の上面に、今までの方法と同様の方法を用いて端面部材30を形成する。
この後、図11(g)に示すように、端面部材30を介して接着(接合)された2個のハニカム焼成体310の両側にそれぞれ2個のハニカム焼成体320が端面部材30を介して接着(接合)されたものを作製し、図11(f)に示すハニカム接合体に端面部材30を介して接着(接合)させる(図11(h))。
最後に、図12(i)に示すように、側面320a、側面320bに端面部材30が形成された2個のハニカム焼成体320を、図11(h)で示すハニカム接合体に端面部材30を介して接着(接合)させることにより、円柱形状のハニカム接合体300aを完成させる(図12(j))。
次に、図12(k)に示すように、この完成したハニカム接合体300aを接着材充填装置を構成する接合体収容容器70に収容し、図12(l)に示すように、ハニカム接合体300aと接合体収容容器70に形成された空隙部分から接着材ペーストが溢れ出ないように円環形状の蓋72をかぶせる。
続いて、接合体収容容器70内にペースト流入管71を介して接着材ペーストを注入し、接着(接合)されたハニカム焼成体310、320間の端面部材30が形成されていない空隙部分に接着材ペーストを充填させるとともに、外周部分のハニカム接合体300aと接合体収容容器70との間にも接着材ペーストを充填させ、ハニカム集合体を作製する(接着材層充填工程)。
この後、接合体収容容器70から作製されたハニカム集合体を取り出し、50~150℃、1時間の条件で加熱して接着材ペースト層を固化させて接着材層及びコート層を同時に形成することによって、ハニカム構造体を製造する。
本実施形態では、図11(a)~(h)及び図12(i)~(j)に示した方法を用いてハニカム接合体を作製しているが、本発明では、上記方法に限定されず、例えば、最初に複数個のハニカム焼成体が端面部材を介して接着(接合)されたものを、予め作製しておき、これらをさらに端面部材を介して接着(接合)することによりハニカム接合体を作製してもよい。
図13は、図12(j)に示すハニカム接合体300aを拡大した側面図であるが、このハニカム接合体300aでは、ハニカム焼成体310、320の側面の幅と同じ幅の端面部材30が端面近傍に形成されており、端面部材30が形成されていないのは、ハニカム焼成体310、320の角部が集合した十字形状の中心部分V1やY字形状の中心部分V2のみであり、極めて小さな面積であるので、所定の粘度を有する接着材ペーストは流れ出にくく、上述した接着材ペーストの注入工程においても、端面部分を特に塞ぐことなしに接着材ペーストの注入作業を行うことができる。
また、本発明の第一実施形態で説明したように、複数のハニカム焼成体が接着(接合)された複数例のハニカム焼成体の側面に端面部材を形成する際、端部に連続した端面部材の層を形成することにより、接着材ペーストが端面に流れ出すのを完全に防止することができる(図5(f)、(g)参照)。
本発明の第六実施形態のハニカム構造体及び該ハニカム構造体の製造方法によれば、本発明の第一実施形態と同様の効果を有する。
(第七実施形態)
本発明の第七実施形態に係るハニカム構造体は、本発明の第六実施形態に係るハニカム構造体と同様であり、上記ハニカム構造体の製造方法は、本発明の第六実施形態において、図12(k)に示した接合体収容容器70をハニカム集合体の外形と同じ大きさとするほかは、本発明の第六実施形態と同様にして、接合体収容容器70内にペースト流入管71を介して接着材ペーストを注入し、接着(接合)されたハニカム焼成体310、320間の端面部材30が形成されていない空隙部分に接着材ペーストを充填させる(接着材層充填工程)。
この後、接合体収容容器70から作製されたハニカム集合体を取り出し、50~150℃、1時間の条件で加熱して接着材ペースト層を固化させて接着材層とする。ハニカム構造体の外周にコート層を形成しない場合は、これでハニカム構造体の製造を完了する。ハニカム構造体の外周にコート層を形成する場合、内部に接着材層が形成されたハニカム集合体の外周には、コート層が形成されていないので、外周部分にシール材ペーストを塗布し、シール材ペーストを乾燥、固化させてコート層を形成するコート層形成工程を行うことによりハニカム構造体の製造を完了する。
本発明の第七実施形態のハニカム構造体及び該ハニカム構造体の製造方法によれば、本発明の第六実施形態と同様の効果を有する。
(他の実施形態)
端面部材を形成する方法や接着材ペースト層を形成する方法は、本発明の第一実施形態~第七実施形態において説明した方法に特に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。また、本発明の第六実施形態では、ハニカム構造体300の外周にコート層を形成しているが、コート層を形成しなくてもよい。この場合、接合体収容容器に代わり、シート等をハニカム接合体の周囲に巻き付けて、外周部分より接着ペーストが流れ出ないようにし、内部に接着材ペーストを注入すればよい。
本発明のハニカム構造体の形状は、図1に示した円柱状に限定されるものではなく、略楕円柱状、略長円柱状、略三角柱状(例えば、三角形の頂点部分が円弧となっている三角柱)、略多角柱状等の任意の柱の形状であればよい。
本発明の実施形態のハニカム構造体において、ハニカム構造体を構成するハニカム焼成体のセルは、大容量セルと小容量セルとからなるものであってもよい。大容量セルと小容量セルとからなるハニカム焼成体とは、長手方向に垂直な断面積が相対的に大きいセルと断面積が相対的に小さいセルとの2種類のセルからなるものをいう。
この場合、大容量セルと小容量セルとの断面形状は、特に限定されるものではないが、大容量セルの長さ方向に垂直な断面形状が略八角形であり、小容量セルの長さ方向に垂直な断面形状が略四角形であってもよく、また、大容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であり、小容量セルの上記長手方向に垂直な断面の形状は略四角形であってもよい。また、セルの各辺の断面形状が曲線により構成されていてもよい。
本発明の実施形態のハニカム構造体を構成するハニカム焼成体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このようなハニカム構造体は、触媒担持体として使用することができる。
上記ハニカム構造体の構成材料の主成分は、炭化ケイ素に限定されるわけではなく、他のセラミック原料として、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、金属と窒化物セラミックの複合体、金属と炭化物セラミックの複合体等であってもよい。
また、上述したセラミックに金属ケイ素を配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケイ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセラミック原料も構成材料として挙げられる。
上記ハニカム構造体の構成材料の主成分としては、炭化ケイ素又はケイ素含有炭化ケイ素が特に望ましい。
耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
接着材ペーストの材料は特に限定されるものではないが、無機粒子、有機バインダ、並びに、無機繊維、ウィスカー及び鱗片状もしくは層状の無機物質うちの少なくとも1つを含んでいることが好ましい。
接着材ペーストに含まれる無機バインダとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機バインダのなかでは、シリカゾルが望ましい。
接着材ペーストに含まれる有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。有機バインダのなかでは、カルボキシメチルセルロースが望ましい。
接着材ペーストに含まれる無機繊維としては、例えば、シリカ-アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等を挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機繊維のなかでは、アルミナファイバが望ましい。無機繊維は、溶解性ファイバであってもよい。
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等を挙げることができ、具体的には、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素からなる無機粉末等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望ましい。
さらに、接着材ペーストには、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、球状アクリル粒子、グラファイト等の造孔剤を添加してもよい。バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン(FAバルーン)、ムライトバルーン等が挙げられる。これらのなかでは、アルミナバルーンが望ましい。
ハニカム構造体には、触媒が担持されていてもよい。ハニカム構造体に担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、このなかでは、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
10、20、30 端面部材
100、200、300 ハニカム構造体
101、201、301 接着材層
101a 接着材ペースト層
102、102、302 コート層
103、103、303 セラミックブロック
110、210、310、320 ハニカム焼成体
110a、210a、310a、320a、320b、320c、320d 側面
110b、210b、310b、320e 端面
111、211、311 セル
112、212、322 封止材
113、213、323 セル壁
G 排ガス

Claims (23)

  1. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された複数のハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体であって、
    前記ハニカム構造体は、前記ハニカム焼成体の側面に配置された前記接着材層及び端面部材を含んで構成され、
    前記ハニカム焼成体の前記接着材層と接する側面は、前記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有し、
    前記端面部材は、無機材料からなり、前記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状であり、前記端面部材は、辺Xが前記ハニカム焼成体の端面に近接するように配置されていることを特徴とするハニカム構造体。
  2. 前記端面部材の辺Xが、前記接着材層が配置されたハニカム焼成体の全ての側面の両端面に接するように配置されている請求項1に記載のハニカム構造体。
  3. 前記端面部材は、無機繊維と無機粒子Aとを含んでいる請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
  4. 前記端面部材は、さらに無機バインダーの固形分を含んでいる請求項1~3のいずれかに記載のハニカム構造体。
  5. 前記端面部材は、前記接着材層の組成と略同じである請求項1~4のいずれかに記載のハニカム構造体。
  6. 前記端面部材は、さらに無機粒子B又は層状の無機材料を含んでいる請求項1~5のいずれかに記載のハニカム構造体。
  7. 前記ハニカム構造体の外周部に位置するハニカム焼成体は、外周部分に外周壁を有する請求項1~6に記載のハニカム構造体。
  8. 多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体が接着材層を介して複数個結束されたハニカム構造体の製造方法であって、
    前記ハニカム構造体は、前記ハニカム焼成体の側面に配置された前記接着材層及び無機材料からなる端面部材を含んで構成され、
    前記ハニカム焼成体の端面と接する辺Aを有する前記ハニカム焼成体の側面に、前記辺Aと略同じ幅の辺Xを有する略四角柱形状の端面部材を、前記端面部材の前記辺Xが前記辺Aに近接するように配置する端面部材配置工程と、
    端面部材が配置された複数の前記ハニカム焼成体が接着材ペースト層を介して接着されたハニカム集合体を作製するハニカム集合体作製工程と、
    前記接着材ペースト層を固化する接着材層形成工程とを含むことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
  9. 前記ハニカム集合体作製工程は、
    前記端面部材が配置されたハニカム焼成体の側面に接着材ペーストを塗布する接着材塗布工程と、
    前記ハニカム焼成体の側面に形成された接着材ペースト上に、他のハニカム焼成体の側面を接着させる接着工程とを繰り返して前記ハニカム集合体を作製する工程からなる請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法。
  10. 前記ハニカム集合体作製工程は、
    前記端面部材が配置された複数のハニカム焼成体を前記端面部材を介して接合することにより、複数のハニカム焼成体が前記端面部材を介して接合されたハニカム接合体を作製するハニカム接合体作製工程と、
    前記ハニカム接合体を接着材充填装置を構成する接合体収容容器内に収容し、ハニカム接合体のハニカム焼成体間に形成された空隙部分に接着材ペーストを充填し、接着材層となる層を形成する接着材層充填工程とを含む請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法。
  11. 前記ハニカム集合体作製工程は、
    前記端面部材が配置された複数のハニカム焼成体を前記端面部材を介して接合することにより、複数のハニカム焼成体が前記端面部材を介して接合されたハニカム接合体を作製するハニカム接合体作製工程と、
    接着材充填装置を構成する接合体収容容器を、前記ハニカム接合体を収容した際、前記ハニカム接合体と前記接合体収容容器との間に所定幅の空隙が形成される大きさとし、
    前記ハニカム接合体を接合体収容容器内に収容し、前記ハニカム接合体と前記接合体収容容器との間に所定幅の空隙を形成し、ハニカム接合体のハニカム焼成体間の空隙部分及びハニカム接合体と接合体収容容器との空隙部分に接着材ペーストを充填し、ハニカム接合体に接着材及びコート層となる層を形成する接着材層及びコート層充填工程を含む請求項8に記載のハニカム構造体の製造方法。
  12. 前記接着材層が配置されるハニカム焼成体の全ての側面の両端面に前記辺Cが接するように、前記端面部材を配置する請求項8~11のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  13. 前記接着材ペーストを介して前記端面部材をハニカム焼成体の側面に接着する請求項8~12のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  14. 高粘度ペースト状の端面部材を用いる請求項8~13のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  15. 前記端面部材は、無機繊維と無機粒子Aとを含んでいる請求項8~14のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  16. 前記端面部材は、さらに無機バインダーを含んでいる請求項8~15のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  17. 前記端面部材は、前記接着材層の原料と略同じ組成で作製されている請求項8~16のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  18. 前記端面部材は、さらに無機粒子B又は層状の無機材料を含んでいる請求項8~17のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  19. 前記ハニカム構造体の外周部に位置するハニカム焼成体は、外周部分に外周壁を有する請求項8~18に記載のハニカム構造体の製造方法。
  20. 前記ハニカム集合体の接着材層を固化した後、外周部分の切削加工を行う請求項8~10及び12~19のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  21. 前記切削加工後、さらに外周にコート層を形成する請求項10又は20に記載のハニカム構造体の製造方法。
  22. 前記端面部材は、粘度が60~100Pa・sのペースト状である請求項8~21のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
  23. 前記端面部材は、所定形状の固化物又は焼成物である8~21のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
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