WO2014208276A1 - ハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具 - Google Patents

ハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具 Download PDF

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WO2014208276A1
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sealing
jig
holes
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green honeycomb
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将志 井上
博之 井川
照夫 小森
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住友化学株式会社
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Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure and a jig for sealing a green honeycomb molded body, and a method for manufacturing a honeycomb structure that becomes a honeycomb structure by firing the green honeycomb molded body and the green honeycomb molded body This relates to a sealing jig.
  • a ceramic honeycomb hole structure having a plurality of through holes having a polygonal cross section is known.
  • Such a honeycomb structure is used for a particulate matter removing filter such as a diesel particulate filter (diesel particulate filter).
  • a ceramic raw material powder is formed by extrusion molding to produce a green honeycomb formed body.
  • a part of the through hole of the green honeycomb molded body is sealed at the end face.
  • a honeycomb structured body is manufactured by firing the green honeycomb molded body with the through holes sealed.
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing such a honeycomb filter.
  • each of the projections of the sealing jig having a plurality of quadrangular pyramidal projections is inserted into a part of the through hole of the green honeycomb molded body, and the ends of the partition walls defining the through hole are gathered together. By connecting the ends of these partition walls, the through holes are sealed.
  • Patent Document 1 has a drawback that if the number of through holes into which the sealing jig is inserted increases, it is difficult to remove the sealing jig after sealing the through holes.
  • the method of inserting a sealing jig with a small number of through-holes has the disadvantage that the number of through-holes that can be sealed simultaneously is reduced and the sealing efficiency is low.
  • One embodiment of the present invention is a method for manufacturing a honeycomb structure in which a plurality of holes partitioned by partition walls are opened at end faces of a pillar body, and a plurality of through holes partitioned by partition walls are formed at end faces of the pillar body.
  • a sealing step of joining partition walls to seal the through-holes by inserting a sealing jig into a part of the plurality of through-holes of the open green honeycomb molded body, and a part of the through-holes in the sealing step
  • the sealing jig inserted into the through-hole, and in the sealing process, the integrated sealing jig is simultaneously inserted into the plurality of through-holes.
  • This is a method for manufacturing a honeycomb structure, in which a part of the jig for sealing is separated and the separated sealing jig is removed from a part of the through hole into which the sealing jig is simultaneously inserted in the sealing step.
  • a method for manufacturing a honeycomb structure in which a plurality of holes partitioned by partition walls are opened at the end face of the column body, and a plurality of through holes partitioned by partition walls is opened at the end face of the column body.
  • a sealing step of joining the partition walls to seal the through hole by inserting a sealing jig into a part of the plurality of through holes of the green honeycomb molded body, and a part of the through hole in the sealing step A removal step of removing the inserted sealing jig from the through hole.
  • the sealing step since the integrated sealing jig is simultaneously inserted into the plurality of through holes, the plurality of through holes can be simultaneously sealed efficiently.
  • the honeycomb structure can be manufactured more efficiently and easily.
  • the partition walls in the sealing step, by inserting a sealing jig into a part of the through hole, the partition walls can be joined so as to be in parallel with each other over a predetermined length from the end face.
  • the partition walls are joined so as to be in parallel with each other over a predetermined length.
  • particulate matter removal filters such as a diesel particulate filter
  • the air resistance in the junction part of partition walls becomes small, and it becomes possible to reduce pressure loss.
  • chipping or the like can be made difficult to occur at the joined end portions.
  • the partition walls are joined so as to be parallel to each other over a predetermined length from the end face, the contact area between the partition walls and the sealing jig becomes large, and it becomes difficult to remove the sealing jig from the through hole.
  • a sealing jig for a green honeycomb molded body in which a plurality of through-holes partitioned by partition walls are opened on an end surface of a pillar body, the base and a plurality of base portions It is arranged at a position corresponding to a part of the through hole, and is inserted into a part of the plurality of through holes, respectively, thereby providing a plurality of sealing projections for joining the partition walls to seal the through hole, And a separation piece having a plurality of sealing projections arranged therein, the separation piece being capable of being integrated with the base and being separated from the base. It is a tool.
  • the honeycomb structure can be manufactured more efficiently and easily.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a portion corresponding to a portion A in FIG. 2 of a sealing jig for an outlet side of a green honeycomb molded body according to an embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of a portion corresponding to a portion A in FIG. 2 of a sealing jig for an outlet side of a green honeycomb molded body according to an embodiment. It is a side view showing the initial state of the sealing step on the inlet side of the green honeycomb molded body according to the embodiment. It is a side view which shows the state of the final stage of the sealing process of the entrance side of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the upper surface of the green honeycomb molded body at the initial stage of the inlet side sealing step shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the upper surface of the green honeycomb molded body in the middle stage of the inlet side sealing step shown in FIGS. 9 to 10.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the upper surface of the green honeycomb molded body at the initial stage of the inlet side sealing step shown in FIGS. 9 to 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the upper surface of the green honeycomb molded body at the end of the inlet side sealing step shown in FIG. 10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the upper surface of the green honeycomb molded body at the final stage of the inlet side sealing step shown in FIG. 10 when another form of sealing jig is used. It is sectional drawing in the lower surface of a green honeycomb molded object in the initial stage of the sealing process by the side of an exit. It is sectional drawing in the lower surface of a green honeycomb molded object in the middle stage of the sealing process by the side of an exit. It is sectional drawing in the lower surface of a green honeycomb molded object in the final stage of the sealing process by the side of an exit.
  • a green honeycomb molded body 70 has, for example, an upper surface 71a, a lower surface 71b, and side surfaces 71c, and a plurality of hexagonal through holes are formed on the upper surface 71a and the lower surface 71b.
  • a certain hexagonal cell 70h is a cylindrical body arranged substantially in parallel.
  • the green honeycomb formed body 70 is an unfired formed body that becomes a porous ceramic when fired later.
  • the length of the green honeycomb molded body 70 in the extending direction of the hexagonal cells 70h is not particularly limited, but may be, for example, 40 to 400 mm. Further, the outer diameter of the green honeycomb molded body 70 is not particularly limited, but may be, for example, 10 to 360 mm.
  • the hexagonal cells 70 h are separated by partition walls 70 ⁇ / b> W extending substantially parallel to the central axis of the green honeycomb molded body 70.
  • the thickness of the partition wall 70W can be 0.8 mm or less, 0.5 mm or less, and 0.1 mm or more.
  • the external shape of the green honeycomb molded body 70 is not limited to a cylindrical body, but is an elliptical column or a rectangular column (for example, a regular polygonal column such as a triangular column, a quadrangular column, a hexagonal column, or an octagonal column, a triangular column other than a regular polygonal column, or a rectangular column.
  • the green honeycomb molded body 70 is a cylindrical body
  • the green honeycomb molded body 70 having hexagonal cells 70h which are regular hexagonal through holes is given as an example.
  • hexagonal shapes other than regular hexagons or through holes having hexagonal shapes of different sizes are used.
  • a green honeycomb molded body 70 having a certain cell may be used.
  • Such a green honeycomb molded body 70 is manufactured by extruding a ceramic composition with an extruder.
  • a ceramic composition an inorganic compound source powder that is a ceramic raw material, an organic binder, a solvent, and an additive that is added as necessary are prepared.
  • the inorganic compound source powder includes two or more selected from the group consisting of aluminum source powder, magnesium source powder, silicon source powder and titanium source powder, or silicon carbide source powder, silicon nitride source powder and aluminum nitride What contains any 1 type or more among source powders is mentioned.
  • any one or more of a carbon source powder, a zirconium source powder, a molybdenum source powder, and a calcium source powder may be added to the inorganic compound source powder.
  • aluminum source powder, magnesium source powder, titanium source powder and silicon source powder are included, heat resistance can be improved.
  • organic binder examples include celluloses such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyalkylmethylcellulose, and sodium carboxymethylcellulose; alcohols such as polyvinyl alcohol; and lignin sulfonate.
  • the additive include a pore-forming agent, a lubricant and a plasticizer, a dispersant, and a solvent.
  • the prepared raw material is mixed by a kneader or the like to obtain a raw material mixture, and the obtained raw material mixture is extruded from an extruder having an outlet opening corresponding to the cross-sectional shape of the partition wall 70W, thereby forming the green honeycomb according to the present embodiment.
  • the body is manufactured.
  • sealing jig of this embodiment
  • an upper surface 71a serving as an exhaust gas supply side (inlet side) and an exhaust gas exhaust side (outlet side).
  • a sealing jig having a sealing protrusion different from that of the lower surface 71b is used.
  • a sealing jig for sealing the upper surface 71a on the exhaust gas supply side (inlet side) will be described.
  • the sealing jig 100 of the present embodiment includes a substantially flat base 150 and a sealing protrusion 110 a for sealing a plurality of upper surfaces 71 a arranged on the sealing surface 101 of the base 150.
  • the size of the sealing surface 101 is an area corresponding to the area of the upper surface 71a or the lower surface 71b of the green honeycomb molded body 70 to be sealed, or larger than the area of the upper surface 71a or the like. Therefore, by inserting the sealing jig 100 into the hexagonal cells 70h of the green honeycomb molded body 70 once, all the hexagonal cells 70h to be sealed on the upper surface 71a or the lower surface 71b can be sealed.
  • the base 150 is divided into a plurality of jig separation pieces 161 along a separation line 165. As will be described later, each of the plurality of jig separation pieces 161 constituting the base 150 can be integrated and separated while supporting the sealing projection 110a.
  • the sealing projection 110a has a triangular columnar base 111 and a triangular pyramidal tip 112.
  • the triangular columnar base 111 is located at the base of the sealing projection 110 a and protrudes from the sealing surface 101.
  • the triangular pyramidal tip 112 is the tip of the sealing projection 110 a and is located above the triangular prism base 111.
  • the triangular pyramid tip 112 has a triangular pyramid shape having a bottom surface corresponding to the upper surface of the triangular prism base 111.
  • the triangular prism base 111 includes a triangular prism side surface 113 on the side surface of the triangular prism and a round chamfered side portion 115 on the side of the triangular prism.
  • the rounded chamfered side portion 115 is rounded with a predetermined curvature for each side of the triangular prism.
  • the distance between the triangular prism side surface portions 113 of the adjacent sealing projections 110a is at least the distance from the sealing surface 101 to the upper end of the triangular prism side surface portion 113, or twice or more.
  • each of the sealing projections 110 a has a triangular pyramid tip 112 at the top of each hexagonal cell 70 h of the plurality of hexagonal cells 70 h of the green honeycomb molded body 70. It is arranged so as to be in a position corresponding to each of the six hexagonal cells 70h adjacent to each other. Further, each of the sealing projections 110a is arranged in such a direction that the round chamfered side portion 115 of the triangular columnar base 111 abuts against the partition wall 70W.
  • each of the triangular columnar base portions 111 is such that the length obtained by projecting the rounded chamfered side portion 115 onto the sealing surface 101 from directly above the sealing surface 101 is between the centers of adjacent hexagonal cells 70 h of the green honeycomb molded body 70.
  • the length corresponds to the length of.
  • each of the jig separation pieces 161 of the base 150 is integrated with a separation line 165 and fixed with screws 166.
  • FIG. 6 by removing the screws 166 from the screw holes 167, the jig separating pieces 161 can be separated from each other.
  • the entire sealing jig 100 is inserted into the hexagonal cells 70h of the green honeycomb molded body 70, and then the jig separating pieces 161 are separated every other one while the green honeycomb is separated. It can be removed from the molded body 70.
  • the sealing projection 110 b has a columnar base 121 and a conical tip 122.
  • the cylindrical base 121 includes a cylindrical side surface 123 that is a side surface of a cylinder.
  • the distance between the cylindrical side surfaces 123 of the adjacent sealing projections 110b is at least equal to or more than twice the distance from the sealing surface 101 to the upper end of the cylindrical side surface 123.
  • each of the sealing projections 110 b is surrounded by six adjacent hexagonal cells 70 h at the top of each of the hexagonal cells 70 h of the green honeycomb molded body 70. It is arranged so as to be in a position corresponding to one hexagonal cell 70h.
  • One hexagonal cell 70h in which the sealing projection 110b is located corresponds to one hexagonal cell 70h surrounded by six adjacent hexagonal cells 70h in the position corresponding to the sealing projection 110a on the upper surface 71a. This is cell 70h.
  • the sealing projection 110a is inserted into the six hexagonal cells 70h adjacent to each other around the hexagonal cell 70h, and on the lower surface 71b, the sealing projection 110a is inserted on the upper surface 71a.
  • the sealing projection 110b is inserted into one hexagonal cell 70h surrounded by six inserted hexagonal cells 70h.
  • the size of each of the sealing protrusions 110 b is such that the radius of the bottom surface of the sealing protrusion 110 b corresponds to the length between opposite sides of the hexagonal cell 70 h of the green honeycomb molded body 70.
  • each jig separation piece 161 is integrated as a sealing jig 100 with screws 166.
  • the sealing protrusion 110a of the sealing jig 100 is inserted into a part of the hexagonal cell 70h.
  • the partition walls 70W are pressure-bonded to each other.
  • a partition wall extension joint portion 75 in which the partition walls 70W are joined in parallel to each other over a predetermined length is formed.
  • the length of the partition extension joint 75 along the longitudinal direction of the green honeycomb molded body 70 can be at least equal to or greater than the thickness of the partition 70W, and can be twice or more the thickness of the partition 70W.
  • the sealing protrusions are formed on the six hexagonal cells 70h adjacent to each other around the hexagonal cell 70h.
  • a triangular pyramidal tip 112 of 110a is inserted.
  • the sealing projection 110a is further inserted into the hexagonal cell 70h, as shown in FIG. 12, the triangular columnar base 111 of the sealing projection 110a is inserted into the hexagonal cell 70h.
  • Each of the round chamfered side portions 115 of the triangular columnar base 111 is brought into contact with the partition wall 70W.
  • the sealing projections 110a are pressed so as to seal the hexagonal cells 70h into which the sealing projections 110a at the center of the six hexagonal cells 70h into which the sealing projections 110a are inserted are not inserted.
  • the thickness of the partition wall of the sealing portion is set as shown in FIG. 14 instead of FIG. It can be made almost uniform.
  • the green honeycomb molded body 70 is used as a particulate matter removing filter such as a diesel particulate filter after firing, in the sealing step of the lower surface 71b on the exhaust gas supply side (inlet side), as described later, After the jig 100 is removed from the green honeycomb molded body 70, sealing is performed in the same manner as described above using the sealing jig 100 provided with the sealing protrusions 110b on the sealing surface 101 described above.
  • a sealing projection 110b is formed on one hexagonal cell 70h surrounded by six adjacent hexagonal cells 70h. Is inserted.
  • the hexagonal cell 70h in which the sealing protrusion 110b is inserted on the lower surface 71b is the hexagonal cell 70h in which the sealing protrusion 110a is not inserted on the upper surface 71a.
  • the sealing protrusion 110b is further inserted into the hexagonal cell 70h, as shown in FIG. 16, the cylindrical side surface portion 123 of the sealing protrusion 110b is brought into contact with the partition wall 70W.
  • the sealing projection 110b is pressed so as to seal the hexagonal cell 70h in which the partitioning projection 110b is liquefied and the sealing projection 110b in the middle of the hexagonal cell 70h in which the sealing projection 410b is inserted is not inserted.
  • the partition walls 70W pressed by the cylindrical side surface 123 of the sealing projection 110b are integrally bonded as shown in FIG. Is done.
  • the partition wall extension joint 75 is formed between the columnar side surfaces 123 of the columnar base 121 and the sealing is completed.
  • the screw 166 is removed from the screw hole 167 as shown in FIG.
  • a tensile force is applied to the jig separating piece 170 to remove every other jig separating piece 161 from the upper surface 71a.
  • the remaining jig separation piece 161 is removed from the upper surface 71a.
  • the two or more jig separation pieces 161 can be removed from the upper surface 71a.
  • the removal of the jig separation piece 161 may be performed in three or more times.
  • the jig separating pieces 161 may be sequentially pulled out in one direction on the upper surface 71a, or the jig separating pieces 161 may be sequentially pulled out from the periphery of the upper surface 71a toward the center. The jig separating pieces 161 may be sequentially removed from the center of the upper surface 71a toward the periphery.
  • a honeycomb structure having the same shape as the green honeycomb molded body 70 after the sealing is manufactured through a firing step.
  • a plurality of hexagonal cells 70h that are partitioned by partition walls 70W are opened on the upper surface 71a and the lower surface 71b of the column body, and the honeycomb structure is obtained by firing.
  • the sealing jig 100 By inserting the sealing jig 100 into a part of the plurality of hexagonal cells 70h of the green honeycomb molded body 70, the partition walls 70W are joined together to seal the hexagonal cells 70h.
  • the inserted sealing jig is removed from the through hole. Since the integrated sealing jig 100 is simultaneously inserted into the plurality of hexagonal cells 70h, the plurality of hexagonal cells 70h can be simultaneously sealed efficiently.
  • a part of the integrated sealing jig 100 is separated, and at the same time, the separated jig separating piece 161 is removed from a part of the hexagonal cell 70h into which the sealing jig 100 is inserted.
  • the honeycomb structure can be manufactured more efficiently and easily.
  • the partition walls 70W are parallel to each other from the upper surface 71a or the lower surface 71b to the partition extension joints 75 that are parallel to each other.
  • particulate matter removal filters such as a diesel particulate filter
  • the air resistance in the junction part of partition 70W becomes small, and it becomes possible to reduce a pressure loss. Further, chipping or the like can be made difficult to occur at the joined end portions.
  • the sealed green honeycomb molded body 70 is sealed by pressure-bonding the partition walls 70W, but the embodiment of the present invention is not limited to this aspect.
  • the sealed green honeycomb molded body 70 includes those sealed by the partition walls 70 ⁇ / b> W being welded together by applying ultrasonic waves.
  • the sealed green honeycomb molded body 70 includes those sealed by pressure-bonding the partition walls 70 ⁇ / b> W by applying a vibration having a frequency lower than that of ultrasonic waves, for example, 1 kHz or less.
  • the cell shape of a through-hole is not limited to hexagonal shape, Other polygonal shape (for example, square, octagon etc.) A plurality of them may be combined.
  • the sealing jig may be a polygonal pyramid shape or a polygonal frustum shape according to the cell shape, and the jig shape may be different or the same on the inlet side and the outlet side. .
  • the honeycomb structure can be manufactured more efficiently and easily.
  • 70 Green honeycomb molded body, 71a ... Upper surface, 71b ... Lower surface, 71c ... Side surface, 70h ... Hexagonal cell, 70W ... Partition wall, 75 ... Partition extension joint, 100 ... Sealing jig, 101 ... Sealing surface, 110a, 110b: sealing projection, 111 ... triangular prism base, 112 ... triangular pyramidal tip, 113 ... triangular prism side, 115 ... round chamfered side, 121 ... cylindrical base, 122 ... conical tip, 123 ... cylindrical Side surface portion 150... Base portion 161 .. Jig separation piece 165... Separation line 166... Screw 167.

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Abstract

　柱体の上面及び下面に隔壁で区画された複数の六角形セルが開口しているグリーンハニカム成形体の六角形セルの一部に一体化された封口用治具を挿入し、隔壁同士を接合して六角形セルを封口する。一体化された封口用治具の一部を分離し、封口用治具を挿入した六角形セルの一部から分離された治具分離片を抜去する。

Description

ハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具
　本発明の一態様は、ハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具に関し、グリーンハニカム成形体を焼成することによりハニカム構造体となるハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具に関する。
　従来より、例えば、断面多角形の複数の貫通孔を有するセラミック製のハニカム孔構造体が知られている。このようなハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ディーゼル粒子フィルタ：Diesel　particulate　filter）等の粒子状物質除去フィルタ等に用いられる。このようなハニカム構造体の製造工程では、セラミック原料粉が押出成形により成形されて、グリーンハニカム成形体が製造される。このグリーンハニカム成形体の貫通孔の一部が端面で封口される。貫通孔を封口されたグリーンハニカム成形体が焼成されることにより、ハニカム構造体が製造される。特許文献１には、このようなハニカムフィルタを製造する方法が開示されている。特許文献１では、四角錐状の突起を複数個有する封口用治具の突起それぞれをグリーンハニカム成形体の貫通孔の一部に挿入し、貫通孔を区画する隔壁の端部同士を互いに寄せ集めてこれら隔壁の端部を接続することによって、貫通孔を封口している。
特表平８－５０８１９９号公報
　しかしながら、上記特許文献１の方法では、封口用治具が挿入される貫通孔が多くなると、貫通孔を封口した後に封口用治具を抜去することが難しくなる欠点がある。一方、少数の貫通孔ずつ封口用治具を挿入する方法では、同時に封口することができる貫通孔の数が少なくなり、封口の効率が低い欠点がある。
　本技術分野では、ハニカム構造体の製造をより効率良く且つ容易に行うことができるハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具が望まれている。
　本発明の一態様は、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、隔壁同士を接合して貫通孔を封口する封口工程と、封口工程で貫通孔の一部に挿入した封口用治具を貫通孔から抜去する抜去工程とを備え、封口工程では、一体化された封口用治具を複数の貫通孔に同時に挿入し、抜去工程では、一体化された封口用治具の一部を分離し、封口工程で同時に封口用治具を挿入した貫通孔の一部から、分離された封口用治具を抜去するハニカム構造体の製造方法である。
　この構成によれば、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、隔壁同士を接合して貫通孔を封口する封口工程と、封口工程で貫通孔の一部に挿入した封口用治具を貫通孔から抜去する抜去工程とを備える。封口工程では、一体化された封口用治具を複数の貫通孔に同時に挿入するため、複数の貫通孔を同時に効率良く封口することができる。一方、抜去工程では、一体化された封口用治具の一部を分離し、封口工程で同時に封口用治具を挿入した貫通孔の一部から、分離された封口用治具を抜去する。これにより、貫通孔から封口用治具を抜去することが容易となる。そのため、ハニカム構造体の製造をより効率良く且つ容易に行うことができる。
　この場合、封口工程では、貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、端面から所定の長さにわたって隔壁同士が互いに平行な状態になるように接合することができる。
　この方法によれば、封口工程では、貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、端面から所定の長さにわたって隔壁同士が互いに平行な状態になるように接合する。このため、ディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとして用いた場合に、隔壁同士の接合部における空気抵抗が小さくなり、圧力損失を低減させることが可能となる。また、接合された端部において、欠け等を生じにくくすることができる。端面から所定の長さにわたって隔壁同士が互いに平行な状態になるように接合すると、隔壁と封口用治具との接触面積が大きくなり、封口用治具を貫通孔から抜去し難くなる。しかし、この構成では、一体化された封口用治具の一部を分離し、封口工程で同時に封口用治具を挿入した貫通孔の一部から、分離された封口用治具を抜去する。このため、隔壁と封口用治具との接触面積が大きくなったとしても、容易に貫通孔から封口用治具を抜去することができる。
　また、本発明の他の態様は、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の封口用治具であって、基部と、基部の複数の貫通孔の一部に対応した位置に配置され、複数の貫通孔の一部にそれぞれ挿入されることにより、隔壁同士を接合して貫通孔を封口する複数の封口用突起とを備え、基部は、複数の封口用突起の一部が配置された分離片を有し、分離片は、基部との一体化が可能であり、且つ基部からの分離が可能であるグリーンハニカム成形体の封口用治具である。
　本発明の一態様のハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具によれば、ハニカム構造体の製造をより効率良く且つ容易に行うことができる。
（ａ）は封口前のグリーンハニカム成形体の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 実施形態に係るグリーンハニカム成形体の入口側用の封口用治具を示す斜視図である。 図２の部分Ａを拡大した斜視図である。 図２の部分Ａを拡大した平面図である。 図２の部分Ｂを拡大した斜視図である。 図５の封口用治具を分解した状態を示す斜視図である。 実施形態に係るグリーンハニカム成形体の出口側用の封口用治具の図２の部分Ａに対応する部位を拡大した斜視図である。 実施形態に係るグリーンハニカム成形体の出口側用の封口用治具の図２の部分Ａに対応する部位を拡大した平面図である。 実施形態に係るグリーンハニカム成形体の入口側の封口工程の初期の状態を示す側面図である。 図９の入口側の封口工程の終期の状態を示す側面図である。 図９に示す入口側の封口工程の初期においてグリーンハニカム成形体の上面における断面図である。 図９～図１０に示す入口側の封口工程の中期においてグリーンハニカム成形体の上面における断面図である。 図１０に示す入口側の封口工程の終期においてグリーンハニカム成形体の上面における断面図である。 別形態の封口用治具を用いた場合における、図１０に示す入口側の封口工程の終期においてグリーンハニカム成形体の上面における断面図である。 出口側の封口工程の初期においてグリーンハニカム成形体の下面における断面図である。 出口側の封口工程の中期においてグリーンハニカム成形体の下面における断面図である。 出口側の封口工程の終期においてグリーンハニカム成形体の下面における断面図である。 図１３に示す入口側の封口工程の終期において、封口用治具を分離して抜去する状態を示す側面図である。 図１８において残存している封口用治具を抜去する状態を示す側面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（グリーンハニカム成形体）
　まず、本発明の実施形態において加工の対象となるグリーンハニカム成形体について説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、例えば、上面７１ａ、下面７１ｂ及び側面７１ｃを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の六角形状の貫通孔である六角形セル７０ｈが略平行に配置された円柱体である。グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することにより多孔質のセラミックとなる未焼成成形体である。また、グリーンハニカム成形体７０の六角形セル７０ｈが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０～４００ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１０～３６０ｍｍとすることできる。
　六角形セル７０ｈそれぞれは、グリーンハニカム成形体７０の中心軸に略平行に延びる隔壁７０Ｗによって隔てられている。隔壁７０Ｗの厚さとしては、０．８ｍｍ以下にでき、０．５ｍｍ以下にでき、０．１ｍｍ以上にできる。なお、グリーンハニカム成形体７０の外形形状は円柱体に限定されず、楕円柱、角柱（例えば三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等の正多角柱や、正多角柱以外の三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等）等であっても良いが、本実施形態においては、グリーンハニカム成形体７０が円柱体である場合について説明する。また、本実施形態では例として正六角形状の貫通孔である六角形セル７０ｈを有するグリーンハニカム成形体７０を挙げるが、正六角形以外の六角形状や、異なる大きさの六角形状を有する貫通孔であるセルを有するグリーンハニカム成形体７０でも良い。
　このようなグリーンハニカム成形体７０は、セラミック組成物を押出成形機により押出成形することにより製造される。この場合、セラミック組成物を調製するために、セラミック原料である無機化合物源粉末と、有機バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。
　無機化合物源粉末は、アルミニウム源粉末、マグネシウム源粉末、ケイ素源粉末およびチタニウム源粉末からなる群から選択される二種以上を含むのもの、又は、炭化ケイ素源粉末、窒化ケイ素源粉末および窒化アルミニウム源粉末のうちいずれか一種以上を含むものが挙げられる。また、製品の耐熱性や機械的強度向上のため、前記無機化合物源粉末に炭素源粉末、ジルコニウム源粉末、モリブデン源粉末およびカルシウム源粉末のうちいずれか一種以上を添加しても良い。アルミニウム源粉末、マグネシウム源粉末、チタニウム源粉末及びケイ素源粉末を含むと耐熱性を向上させることができる。有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
　用意した原料を混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁７０Ｗの断面形状に対応する出口開口を有する押出成形機から押し出すことにより、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体が製造される。
（封口用治具）
　以下、本実施形態の封口用治具について説明する。本実施形態においては、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａと排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂとで異なる封口用突起を有する封口用治具が用いられるが、まず、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａを封口するための封口用治具から説明する。
　図２に示すように本実施形態の封口用治具１００は、略平板状の基部１５０と、基部１５０の封口面１０１に複数配置された上面７１ａを封口するための封口用突起１１０ａとを備えている。封口面１０１の大きさは、封口するグリーンハニカム成形体７０の上面７１ａあるいは下面７１ｂの面積に対応した面積か、上面７１ａ等の面積よりも大きい。したがって、封口用治具１００をグリーンハニカム成形体７０の六角形セル７０ｈに一回挿入することにより、上面７１ａあるいは下面７１ｂの封口すべき六角形セル７０ｈを全て封口することができる。
　基部１５０は、分離線１６５において複数個の治具分離片１６１に分割されている。後述するように、基部１５０を構成する複数の治具分離片１６１それぞれは封口用突起１１０ａを支持しつつ、一体化及び分離が可能となっている。治具分離片１６１の封口面１０１とは反対の面には、円柱状の金属棒である治具分離片桿１７０を有している。
　図２の部分Ａを拡大した図３及び図４に示すように、封口用突起１１０ａは、三角柱状基部１１１と三角錐状先端部１１２とを有している。三角柱状基部１１１は、封口用突起１１０ａの基部に位置し、封口面１０１から突出している。三角柱状基部１１１は、三角錐状先端部１１２は、封口用突起１１０ａの先端部であって三角柱状基部１１１の上部に位置する。三角錐状先端部１１２は、三角柱状基部１１１の上面に対応した大きさの底面を有する三角錐状をなす。
　三角柱状基部１１１は、三角柱の側面の三角柱側面部１１３と三角柱の側辺の丸み面取り側辺部１１５を含む。丸み面取り側辺部１１５には、三角柱の側辺それぞれに対して所定の曲率による丸み面取りがなされている。隣接する封口用突起１１０ａの三角柱側面部１１３同士の距離は、少なくとも封口面１０１から三角柱側面部１１３の上端に至るまでの距離以上か、２倍以上とされている。
　図４に示すように、封口用突起１１０ａそれぞれは、その三角錐状先端部１１２の頂部それぞれが、グリーンハニカム成形体７０の複数の六角形セル７０ｈの内の１つの六角形セル７０ｈを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈに対応した位置となるように配置されている。また、封口用突起１１０ａそれぞれは、その三角柱状基部１１１の丸み面取り側辺部１１５が隔壁７０Ｗに当接する向きに配置されている。三角柱状基部１１１それぞれの大きさは、丸み面取り側辺部１１５を封口面１０１の直上から封口面１０１上に投影した長さが、グリーンハニカム成形体７０の隣接する六角形セル７０ｈ同士の中心間の長さに対応した長さとなるようにしている。
　図２の部分Ｂを拡大した図５に示すように、基部１５０の治具分離片１６１それぞれは、分離線１６５で一体化されビス１６６により固定されている。図６に示すように、ビス１６６をビス孔部１６７から外すことにより、治具分離片１６１それぞれは、互いに分離することが可能である。本実施形態では、後述するように、封口用治具１００の全体をグリーンハニカム成形体７０の六角形セル７０ｈに挿入してから、治具分離片１６１を１つ置きに分離しつつ、グリーンハニカム成形体７０から抜去することが可能である。
　一方、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとした場合に、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂを封口するために封口面１０１に配置される封口用突起１１０ｂについて説明する。図７に示すように、封口用突起１１０ｂは、円柱状基部１２１と円錐状先端部１２２とを有する。円柱状基部１２１は、円柱の側面の円柱側面部１２３を含む。隣接する封口用突起１１０ｂの円柱側面部１２３同士の距離は、少なくとも封口面１０１から円柱側面部１２３の上端に至るまでの距離以上か、２倍以上とされている。
　図８に示すように、封口用突起１１０ｂそれぞれは、その頂部それぞれが、グリーンハニカム成形体７０の複数の六角形セル７０ｈの内で、その周囲をそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈに囲まれた１つの六角形セル７０ｈに対応した位置となるように配置されている。この封口用突起１１０ｂが対応した位置にある１つの六角形セル７０ｈは、上面７１ａにおいて封口用突起１１０ａが対応した位置にある隣接した６つの六角形セル７０ｈに周囲を囲まれた１つの六角形セル７０ｈである。
　したがって、上面７１ａでは、１つの六角形セル７０ｈを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈに対して封口用突起１１０ａが挿入され、下面７１ｂでは、上面７１ａで封口用突起１１０ａを挿入された隣接した６つの六角形セル７０ｈに周囲を囲まれた１つの六角形セル７０ｈに対して封口用突起１１０ｂが挿入される。封口用突起１１０ｂそれぞれの大きさは、封口用突起１１０ｂの底面の半径が、グリーンハニカム成形体７０の六角形セル７０ｈの対辺間の長さに対応した長さとなるようにしている。
（封口工程）
　以下、本実施形態のグリーンハニカム成形体７０の封口工程について説明する。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａの封口工程について説明する。
　図９に示すように、治具分離片１６１それぞれがビス１６６により封口用治具１００として一体化される。図中に矢印で示すように、封口用治具１００の封口用突起１１０ａが六角形セル７０ｈの一部に挿入される。図１０に示すように、封口用突起１１０ａが完全に六角形セル７０ｈに挿入されると、隔壁７０Ｗ同士は、互いに圧着される。隔壁７０Ｗ同士の接合部において、隔壁７０Ｗ同士が所定の長さに亘って互いに平行に接合された隔壁延長接合部７５が形成される。隔壁延長接合部７５のグリーンハニカム成形体７０の長手方向に沿った長さは、少なくとも隔壁７０Ｗの厚さ以上にでき、隔壁７０Ｗの厚さの２倍以上の厚さにできる。
　上面７１ａの封口において、図１１に示すように、図９の封口初期の状態では、１つの六角形セル７０ｈを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈに対して、封口用突起１１０ａの三角錐状先端部１１２が挿入される。封口用突起１１０ａがさらに六角形セル７０ｈに挿入されると、図１２に示すように、封口用突起１１０ａの三角柱状基部１１１が六角形セル７０ｈに挿入される。三角柱状基部１１１の丸み面取り側辺部１１５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起１１０ａは、それぞれ封口用突起１１０ａを挿入された６つの六角形セル７０ｈの中心の封口用突起１１０ａを挿入されていない六角形セル７０ｈを封口するように押し付けられる。
　図１０に示すように、封口用突起１１０ａがさらに六角形セル７０ｈに挿入されると、図１３に示すように、三角柱状基部１１１の丸み面取り側辺部１１５及び三角柱側面部１１３により六方向から押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に圧着される。圧着された隔壁７０Ｗの端部では、三角柱状基部１１１の三角柱側面部１１３同士の間で隔壁延長接合部７５が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａでは、その周囲をそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈに囲まれた１つの六角形セル７０ｈが封口される。
　なお、封口用治具１００の三角柱状基部１１１の三角柱側面部１１３が丸みを帯びずにほぼ平面形状である場合には、図１３に代えて図１４のように、封口部の隔壁の厚みをほぼ均一にすることができる。
　一方、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる下面７１ｂの封口工程においては、後述するようにして封口用治具１００をグリーンハニカム成形体７０から抜去した後に、上述した封口面１０１に封口用突起１１０ｂを備えた封口用治具１００を用いて上記と同様に封口が行われる。
　下面７１ｂの封口において、図１５に示すように、図９の封口初期の状態では、隣接した６つの六角形セル７０ｈに周囲を囲まれた１つの六角形セル７０ｈに対して、封口用突起１１０ｂが挿入される。上述したように、下面７１ｂにおいて封口用突起１１０ｂが挿入される六角形セル７０ｈは、上面７１ａにおいて封口用突起１１０ａが挿入されなかった六角形セル７０ｈである。封口用突起１１０ｂがさらに六角形セル７０ｈに挿入されると、図１６に示すように、封口用突起１１０ｂの円柱側面部１２３は、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起１１０ｂは、隔壁７０Ｗは液状化し、それぞれ封口用突起４１０ｂを挿入された六角形セル７０ｈの中間の封口用突起１１０ｂを挿入されていない六角形セル７０ｈを封口するように押し付けられる。
　図１０に示すように、封口用突起１１０ｂがさらに六角形セル７０ｈに挿入されると、図１７に示すように、封口用突起１１０ｂの円柱側面部１２３により押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に圧着される。圧着された隔壁７０Ｗの端部では、円柱状基部１２１の円柱側面部１２３同士の間で隔壁延長接合部７５が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂでは、上面７１ａで封口された１つの六角形セル７０ｈの周囲にそれぞれ隣接する６つの六角形セル７０ｈが封口される。
　このようにして、六角形セル７０ｈの封口が完了すると、図１８に示すように、ビス１６６をビス孔部１６７から取り外す。次に、図中に矢印で示すように治具分離片桿１７０に引張力を加えて治具分離片１６１を１つ置きに上面７１ａより抜去する。次に、図１９に示すように、残存した治具分離片１６１を上面７１ａより抜去する。この場合の抜去は、治具分離片１６１を２個以上置きに上面７１ａより抜去することもできる。治具分離片１６１の抜去は３回以上に分けて行っても良い。また、この場合の抜去は、上面７１ａの一方向に向けて治具分離片１６１を順次抜去しても良いし、上面７１ａの周辺から中心に向けて治具分離片１６１を順次抜去しても良いし、上面７１ａの中心から周辺に向けて治具分離片１６１を順次抜去しても良い。
　このようにして、上面７１ａ及び下面７１ｂでの封口が終了した後に、焼成工程を経て、上記の封口後のグリーンハニカム成形体７０と同様の形状を有するハニカム構造体が製造される。
　本実施形態では、ハニカム構造体の製造方法において、柱体の上面７１ａ及び下面７１ｂに互いに隔壁７０Ｗで区画された複数の六角形セル７０ｈが開口しており、焼成することによりハニカム構造体となるグリーンハニカム成形体７０の複数の六角形セル７０ｈの一部に封口用治具１００を挿入することにより、隔壁７０Ｗ同士を接合して六角形セル７０ｈを封口し、六角形セル７０ｈの一部に挿入した封口用治具を貫通孔から抜去する。一体化された封口用治具１００を複数の六角形セル７０ｈに同時に挿入するため、複数の六角形セル７０ｈを同時に効率良く封口することができる。一方、一体化された封口用治具１００の一部を分離し、同時に封口用治具１００を挿入した六角形セル７０ｈの一部から、分離された治具分離片１６１を抜去する。これにより、六角形セル７０ｈから封口用治具１００を抜去することが容易となる。そのため、ハニカム構造体の製造をより効率良く且つ容易に行うことができる。
　また、本実施形態では、六角形セル７０ｈの一部に封口用治具１００を挿入することにより、上面７１ａあるいは下面７１ｂから所定の長さにわたって隔壁７０Ｗ同士が互いに平行な隔壁延長接合部７５になるように接合する。このため、ディーゼル粒子フィルタ等の粒子状物質除去フィルタとして用いた場合に、隔壁７０Ｗ同士の接合部における空気抵抗が小さくなり、圧力損失を低減させることが可能となる。また、接合された端部において、欠け等を生じにくくすることができる。上面７１ａ及び下面７１ｂから所定の長さにわたって隔壁７０Ｗ同士が互いに平行な状態になるように接合すると、隔壁７０Ｗと封口用治具１００との接触面積が大きくなり、それに伴い接着力も大きくなるので封口用治具１００を六角形セル７０ｈから抜去し難くなる。また、接着力が弱い部分が先に抜去されてしまうことでハニカムの形状が崩れてしまう恐れがある。しかし、この構成では、一体化された封口用治具１００の一部を分離し、同時に封口用治具１００を挿入した六角形セル７０ｈの一部から、分離された封口用治具１００を抜去する。このため、隔壁７０Ｗと封口用治具１００との接触面積が大きくなったとしても、容易に六角形セル７０ｈから封口用治具１００を抜去することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、封口されたグリーンハニカム成形体７０は、隔壁７０Ｗ同士が圧着されることにより封口されていたが、本発明の実施形態は当該態様に限定されない。例えば、封口されたグリーンハニカム成形体７０は、超音波が印加されることにより隔壁７０Ｗ同士が溶着されることにより封口されものも含まれる。また、封口されたグリーンハニカム成形体７０は、超音波より低い周波数の例えば１ｋＨｚ以下の振動が印加されることにより隔壁７０Ｗ同士が圧着されることにより封口されたものも含まれる。
　また、上記実施形態では、貫通孔を六角形状にて記載しているが、貫通孔のセル形状は六角形状に限定されるものではなく、その他、多角形状（例えば、四角形や八角形など）でも、それらを複数組み合わせても良い。さらに、封口治具についても、セル形状に合わせて、多角錐形状や多角錐台形状でも可能であり、入口側と出口側で治具の形状を異なるものにしても、同じものにしても良い。
　本発明の一態様のハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の封口用治具によれば、ハニカム構造体の製造をより効率良く且つ容易に行うことができる。
７０…グリーンハニカム成形体、７１ａ…上面、７１ｂ…下面、７１ｃ…側面、７０ｈ…六角形セル、７０Ｗ…隔壁、７５…隔壁延長接合部、１００…封口用治具、１０１…封口面、１１０ａ，１１０ｂ…封口用突起、１１１…三角柱状基部、１１２…三角錐状先端部、１１３…三角柱側面部、１１５…丸み面取り側辺部、１２１…円柱状基部、１２２…円錐状先端部、１２３…円柱側面部、１５０…基部、１６１…治具分離片、１６５…分離線、１６６…ビス、１６７…ビス孔部、１７０…治具分離片桿。

Claims (3)

  1. 　柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、
    　前記柱体の前記端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の複数の前記貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、前記隔壁同士を接合して前記貫通孔を封口する封口工程と、
    　前記封口工程で前記貫通孔の一部に挿入した前記封口用治具を前記貫通孔から抜去する抜去工程と、を備え、
    　前記封口工程では、一体化された前記封口用治具を複数の前記貫通孔に同時に挿入し、
    　前記抜去工程では、一体化された前記封口用治具の一部を分離し、前記封口工程で同時に前記封口用治具を挿入した前記貫通孔の一部から、分離された前記封口用治具を抜去する、ハニカム構造体の製造方法。
  2. 　前記封口工程では、前記貫通孔の一部に前記封口用治具を挿入することにより、前記端面から所定の長さにわたって前記隔壁同士が互いに平行な状態になるように接合する、請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
  3. 　柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の封口用治具であって、
    　基部と、
    　前記基部の複数の前記貫通孔の一部に対応した位置に配置され、複数の前記貫通孔の一部にそれぞれ挿入されることにより、前記隔壁同士を接合して前記貫通孔を封口する複数の封口用突起と、を備え、
    　前記基部は、複数の前記封口用突起の一部が配置された分離片を有し、
    　前記分離片は、前記基部との一体化が可能であり、且つ前記基部からの分離が可能である、グリーンハニカム成形体の封口用治具。
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