WO2017163497A1 - 焼成用トチ、及び焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

焼成用トチ、及び焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a firing torch and a method for manufacturing a honeycomb structure using the firing torch. More specifically, in order to fire an unfired honeycomb formed body in a firing furnace, a firing torch laid under the honeycomb formed body, and a method for manufacturing a honeycomb structure using the firing torch (hereinafter, It is simply referred to as “honeycomb structure manufacturing method”).
  • a ceramic honeycomb structure (hereinafter simply referred to as a “honeycomb structure”) is prepared by preparing a molding material (kneaded material) and extruding it into a desired honeycomb shape using an extrusion molding machine. After finishing cutting, it is manufactured through a firing step of firing at a high temperature.
  • the honeycomb formed body is placed on a shelf board with one molded body end face facing downward, and is put into the firing furnace together with the shelf board. Is done.
  • a floor plate for firing called “tochi” is interposed between the shelf board and the honeycomb molded body to form the honeycomb molded body. The body and the shelf board are prevented from coming into direct contact.
  • a disk-shaped member obtained by cutting a honeycomb structure obtained by firing a honeycomb fired body with a predetermined thickness is used.
  • a torch called “press torch” obtained by press-molding a ceramic material and firing it may be used.
  • These tochis are collectively defined herein as “firing tochis”.
  • a material from extrusion molding to before firing is referred to as “honeycomb molded body”, and a material fired through the firing process is referred to as “honeycomb structure”.
  • the extruded honeycomb formed body is introduced into a firing furnace set at a predetermined firing temperature, and a firing process is performed.
  • firing shrinkage occurs along the longitudinal direction (axial direction) of the cells of the honeycomb formed body and the direction orthogonal to the longitudinal direction of the cells. Therefore, when the honeycomb formed body is placed on the firing torch, a firing shrinkage during firing causes a deviation between the upper surface of the firing torch (corresponding to the honeycomb placement surface) and the formed body end face of the honeycomb formed body. In some cases, defects such as “cell deformation” on the end face of the molded body and “break of partition walls” where the partition walls are divided may occur.
  • the occurrence of catching between the end face of the formed body and the honeycomb mounting surface does not cause uniform firing shrinkage, and the shape of the end face of the formed body may be distorted.
  • the “roundness” defect in which the shape of the end face of the formed body was not a perfect circle was obtained. It is known that the above-mentioned problems are particularly noticeable when the honeycomb formed body has thin partition walls or when firing a large honeycomb structure having a large honeycomb diameter.
  • the firing torch since the firing torch is repeatedly used over a plurality of times, it is gradually deformed by being exposed to a high firing temperature in the firing furnace, and irregularities are formed on the honeycomb mounting surface of the firing torch. There was. When the firing torch having these irregularities is used, the above-mentioned problems such as cell deformation tend to occur more remarkably. Further, like a honeycomb structure for GPF (Gasoline Particulate Filter) used as a particulate removal filter for gasoline vehicles, it is easily deformed depending on the material used, and the surface shape of the firing torch in contact with the honeycomb molded body is intact. There was a risk of being transferred to the end face of the molded product and deteriorating product quality.
  • GPF Gel Particulate Filter
  • a torch (firing slat) that has been proposed to suppress the catch between the firing torch and the honeycomb mounting surface that comes into contact with the honeycomb formed body and to reduce the contact area.
  • These tochis are formed between the honeycomb formed body and the firing torch in the firing process by flattening the honeycomb mounting surface (top surface of the torch) or by forming a curved surface that rises from the edge to the center. It is possible to manufacture a honeycomb structure in which the roundness defect is eliminated without the occurrence of firing shrinkage resistance or restraint and without causing cell deformation or partition breakage.
  • An object of the present invention is to provide a firing torch that can be eliminated and a method for manufacturing a honeycomb structure.
  • a torch for firing and a method for manufacturing a honeycomb structure that solve the above-mentioned problems.
  • the honeycomb mounting surface includes a flat portion in contact with the end surface of the formed body, a curved portion formed around the flat portion, and a convex curved surface that protrudes from the side surface of the main body portion to the outer edge of the flat portion.
  • a torch support portion that is provided below the torch main body portion and supports the torch main body portion, and the area of the honeycomb placement surface of the torch main body portion is determined by the torch support portion in contact with the torch main body portion.
  • a firing torch whose value divided by the area of the torch support surface is in the range of 1.5 to 20.0 is placed in a state where the torch support portion is opposed to the shelf board on the shelf board arranged.
  • the firing torch installation process to be installed The honeycomb molded body is placed on the firing torch with the body end surface facing downward, and the honeycomb molded body is placed in the firing furnace with the firing torch interposed between the honeycomb molded body and the shelf board.
  • a method for manufacturing a honeycomb structure using a firing torch comprising a honeycomb molded body placing step for placing the honeycomb molded body inside.
  • the firing torch according to the present invention can be used for solving the problems that occur during firing such as cell deformation and partition breakage, firing the honeycomb formed body, and manufacturing the honeycomb structure. Furthermore, according to the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is possible to prevent a decrease in yield at the time of manufacturing the honeycomb structure, to reduce a manufacturing cost, and to improve manufacturing efficiency.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows schematic structure of the torch for baking of this invention. It is a front view which shows schematic structure of the torch for baking. It is a disassembled perspective view which shows the honeycomb molded body before baking, the torch for baking, and a shelf board. It is explanatory drawing seen from the side which shows the torch for baking before baking, and a honeycomb molded object. It is sectional drawing seen from the side which shows the torch for firing after firing and the honeycomb structure.
  • a firing torch 1 according to an embodiment of the present invention is provided with a substantially disc-like torch main body 2 and a lower part of the torch main body 2 to support the torch main body 2. And a substantially cylindrical torch support portion 3.
  • the firing torch 1 is used in the firing step of the honeycomb structure manufacturing method in which the honeycomb formed body 100 is fired at a predetermined firing temperature to form a honeycomb structure (not shown).
  • the torch main body portion 2 of the firing torch 1 has a honeycomb mounting surface 4 located on the upper surface side of the torch main body portion 2 and at least partly in contact with one of the molded body end surfaces 101 of the honeycomb molded body 100 to be fired.
  • the main body lower surface 6 is provided on the lower surface side facing the honeycomb mounting surface 4 and in contact with the torch support surface 5 on the upper surface side of the torch support portion 3.
  • the honeycomb mounting surface 4 is formed in the substantially same range as the torch support surface 5 of the torch support portion 3, and is parallel to the flat portion 7 along the planar main body lower surface 6 of the torch main body portion 2.
  • a curved surface portion 10 formed of a convex curved surface formed around the flat portion 7 in a region deviated from the torch support surface 5 and raised from the main body portion side surface 8 of the torch main body portion 2 to the flat portion outer edge 9 of the flat portion 7; Have.
  • the diameter D2 of the circular honeycomb mounting surface 4 of the torch main body 2 is formed smaller than the diameter D1 (corresponding to the honeycomb diameter) of the circular molded body end surface 101 of the honeycomb molded body 100 to be mounted. Yes.
  • the torch support portion 3 includes a torch support surface 5 in contact with the torch main body portion 2 and a support portion lower surface 11 provided on the lower surface side facing the torch support surface 5 and in contact with the shelf plate 102.
  • the diameter D3 of the torch support surface 5 of the torch support portion 3 is formed smaller than the diameter D2 of the honeycomb mounting surface 4 of the torch main body portion 2 supported by the torch support portion 3 (D2> D3). .
  • the area S1 of the honeycomb mounting surface 4 is limited to a range of 1.5 times to 20.0 times the area S2 of the torch support surface 5.
  • the above-described area ratio can be calculated from the diameters D2 and D3 since the honeycomb mounting surface 4 and the torch support surface 5 are each circular.
  • the shapes of the honeycomb mounting surface 4 and the torch support surface 5 are not limited to the circular shape.
  • the honeycomb mounting surface and the torch support surface each have a polygonal shape.
  • the area ratio may be calculated based on the areas of the polygonal honeycomb mounting surface and the torch support surface, and the calculated value may be within the specified range.
  • the honeycomb mounting surface 4 of the torch main body portion 2 is shown as being configured from the flat portion 7 and the curved surface portion 10, but is not limited thereto. It may be configured only from a flat part without the curved part, or may be configured only from a curved part without a flat part. In the former case, the contact area between the formed body end surface 101 of the honeycomb formed body 100 and the honeycomb mounting surface of the torch main body portion is increased as long as the area ratio defined above is satisfied. In the latter case, the contact area of the honeycomb formed body 100 with the end surface 101 of the formed body is small, but the honeycomb formed body 100 may be greatly shaken and unstable due to movement in the firing furnace or the like. However, as long as these fluctuations are within an allowable range, a honeycomb mounting surface composed only of a curved surface portion may be used.
  • the height H3 from the lower surface 11 of the support portion in contact with the shelf board 102 to the torch support surface 5 is in the range of 0.5 mm to 5.0 mm, more preferably 1.0 mm. It is set in the range of ⁇ 4.0 mm. That is, when the torch main body portion 2 is placed on the torch support portion 3, the torch main body portion 2 has a clearance (clearance) of at least 0.5 mm or more from the upper surface of the shelf plate 102. Supported.
  • the firing torch 1 is configured using a conventionally known ceramic material. Therefore, the region of the curved surface portion 10 of the torch main body portion 2 is subjected to a creep phenomenon peculiar to a ceramic material by being exposed at a high firing temperature in a firing furnace, and is deformed while maintaining gentle fluidity. In particular, as described above, a gap is formed between the curved surface portion 10 and the shelf plate 102, and there is no force to support the curved surface portion 10 from below. Therefore, due to the creep phenomenon, a force that gradually hangs down in accordance with its own weight is generated in the region (region of the curved surface portion 10) that is detached from the torch support portion 3 of the torch main body portion 2 (see FIG. 5).
  • the honeycomb molded body 100 is deformed into a shape that protrudes upward in the axial direction (corresponding to the up and down direction in FIG. 5).
  • the height H3 from the shelf plate 102 to the torch support surface 5 within the above range, even if the main body side surface 8 moves downward, the unevenness on the surface of the shelf plate 102 is reduced.
  • the curved surface portion 10 can be kept in an optimum state without being affected. That is, an appropriate torch shape can be maintained by the creep phenomenon.
  • the height H1 in the axial direction of the honeycomb formed body 100 and the side surface of the main body are respectively shown. 8 from the upper end 8b to the lower end 8a, the height H4 from the upper end 8b of the body side surface 8 before firing to the molded body end surface 101, and the honeycomb structure 103 from the upper end 8b of the body side surface 8 after firing.
  • the height H5 to the structure end surface 104 is defined in this specification. As described above, when the honeycomb mounting surface of the torch main body portion does not have a curved surface portion, the height H4 from the upper end 8b before the firing to the molded body end surface 101 is 0 mm.
  • the firing torch 1 of the present embodiment is formed from a ceramic material as described above.
  • the material is not particularly limited, and for example, various materials used as a base material for a firing torch can be used. For example, it is possible to use a material that is converted into cordierite, silicon carbide, alumina, or the like by firing at a high temperature. Note that the firing torch 1 of the present embodiment uses a conventionally formed mullite material.
  • the method for forming the firing torch 1 is not particularly limited.
  • the honeycomb mounting surface can be cut to match the shape of the flat portion and the curved surface portion to obtain a firing torch having a desired shape. it can.
  • the firing torch used in the firing process is a large amount, and performing the above-described cutting process for each of them may lead to complication of the production process of the firing torch and an increase in production cost.
  • a press working mold formed in accordance with the shape of the firing torch is used, a ceramic material as a raw material is filled in the mold, and a desired press pressure is applied to form. It doesn't matter.
  • a torch for firing can be produced by firing the torch molded body that has been punched from the mold. Thereby, ceramic prestoches can be mass-produced and used as a firing torch of the present invention.
  • a torch for firing in which a torch main body portion and a torch support portion are integrally formed can be used. That is, in FIG. 3 etc., although the torch main-body part 2 and the torch support part 3 were each shown as a separate structure, you may not be limited to this. Moreover, after forming by a separate structure, the main body part lower surface 6 of the torch main body part 2 and the torch support surface 5 of the torch support part 3 may be joined with a desired joining material to form an integral structure. Thereby, the stability at the time of mounting the honeycomb molded object 100 and moving to a horizontal direction improves.
  • the firing torch 1 of the present embodiment is set so that the surface roughness (Ra) of the flat portion 7 of the honeycomb mounting surface 4 is 10 ⁇ m or less.
  • the surface roughness (Ra) is a value measured based on the measuring method described in JIS-B-0601.
  • the flat portion 7 is a portion that is in direct contact with the formed body end surface 101 of the honeycomb formed body 100. In other words, depending on the presence or absence of fine irregularities on the flat portion 7, in other words, due to the smoothness of the flat portion 7, Particularly, it is caught on the firing torch 1 to inhibit uniform firing shrinkage and to cause problems such as cell deformation.
  • the surface roughness (Ra) of the flat portion 7 is equal to or less than the above numerical value, it is possible to effectively avoid the occurrence of defects during firing.
  • the torch main body 2 is placed on the shelf board 102 with the torch support 3 interposed, and the honeycomb placing surface 4 of the torch main body 2 is further provided.
  • the substantially cylindrical honeycomb molded body 100 can be placed in an upright state by contacting at least a part of the molded body end surface 101 of the honeycomb molded body 100 (FIGS. 3 and 4).
  • the honeycomb mounting surface 4 includes the flat portion 7 and the curved surface portion 10
  • the mounting state when the honeycomb molded body 100 is mounted in an upright state is stable, and the honeycomb molded body 100 is molded.
  • the contact area with the body end surface 101 can be made as small as possible.
  • the horizontal movement in the baking furnace is stabilized.
  • the surface roughness (Ra) of the flat portion 7 to 10 ⁇ m or less the molded body end surface 101 can be prevented from being caught during firing shrinkage.
  • the occurrence of defects such as cell deformation and partition breakage is eliminated, uniform firing shrinkage is performed, and the roundness defect in the molded body end surface 101 does not occur.
  • the outer peripheral region including the main body side surface 8 of the torch main body 2 is It is separated from the shelf board 102.
  • the torch main body 2 formed from a ceramic material such as mullite or the like causes a creep phenomenon peculiar to the ceramic material, and compared with before firing. And a convex shape protruding upward.
  • the honeycomb formed body 100 As a result, as the honeycomb formed body 100 is fired, the flat portion 7 is gradually narrowed, and the occurrence of defects such as cell deformation and partition wall breakage due to contact with the firing torch 1 is low. Become. As a result, it is possible to suppress a decrease in yield during the manufacture of the honeycomb structure and to stably fire the honeycomb formed body.
  • the contact with the shelf board 102 is only the torch support portion 3 that is not in direct contact with the honeycomb molded body 100, the difference in firing shrinkage between the shelf board 102 and the firing torch 1 is the honeycomb molding. The firing of the body 100 is not affected.
  • the firing torch of the present invention will be described based on the following examples, but the firing torch of the present invention is not limited to these examples.
  • Honeycomb formed body A honeycomb formed body to be fired had a diameter D1 (honeycomb diameter) of 267 mm and an axial length H1 of 152 mm.
  • the honeycomb molded body of (1) was made the same firing conditions such as firing temperature, and the like.
  • Each firing step which is one step in the method for manufacturing a honeycomb structure, was performed.
  • the following items were evaluated for the honeycomb structure obtained by firing and the torch for firing.
  • the honeycomb formed body to be fired was obtained by extruding (molding process) a molding material (kneaded material) prepared at a predetermined blending ratio using a known extruder.
  • the honeycomb molded body placing step of placing the honeycomb molded body with the molded body end face facing downward is included.
  • a firing torch is interposed between the honeycomb formed body and the shelf board.
  • the honeycomb formed body is put into the firing furnace, and firing is performed.
  • the manufacturing of the honeycomb structure is completed (the manufacturing method of the honeycomb structure of the present invention).
  • the same baking process was repeatedly used 15 times for each torch for baking.
  • the torch for firing having no torch support portion can only withstand firing of the honeycomb formed body from one to several times. It was not possible to repeat the use 15 times or more like the firing torch of the present invention. In addition, partition wall breakage and cell deformation were frequently observed on the end face of the structure. As described above, by using the firing torch of the present invention, a honeycomb structure can be manufactured under stable conditions.
  • the firing torch of the present invention can be particularly usefully used in a firing step which is one step of a method for producing a honeycomb structure for producing a ceramic honeycomb structure used as a catalyst carrier for automobile exhaust gas purification. . Furthermore, the honeycomb structure can be stably manufactured from the honeycomb formed body by the method for manufacturing a honeycomb structure using the firing torch.

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Abstract

焼成用トチ１は、ハニカム成形体１００を焼成するために使用され、ハニカム成形体１００及び棚板１０２の間に介設され、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１と少なくとも一部が接するハニカム載置面４を有し、ハニカム載置面４の上にハニカム成形体１００を載置するトチ本体部２と、トチ本体部２の下方に設けられ、トチ本体部２支持するトチ支持部３とを備え、トチ本体部２のハニカム載置面４の面積Ｓ１を、トチ本体部２と接するトチ支持部３のトチ支持面５の面積Ｓ２で除した値が、１．５～２０．０の範囲である。

Description

焼成用トチ、及び焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法
　本発明は、焼成用トチ、及び焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法に関する。更に詳しくは、未焼成のハニカム成形体を焼成炉内で焼成するために、ハニカム成形体の下に敷設される焼成用トチ、及び当該焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法（以下、単に「ハニカム構造体の製造方法」と称する。）に関する。
　従来、セラミックス製ハニカム構造体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、或いは燃焼装置用蓄熱体等の広範な用途に使用されている。セラミックス製ハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と称す。）は、成形材料（坏土）を調製し、押出成形機を用いて所望のハニカム形状に押出成形し、生切断、乾燥、仕上げ切断した後、高温で焼成する焼成工程を経て製造されている。
　上記ハニカム構造体の製造方法で実施される焼成工程において、ハニカム成形体は、一方の成形体端面を下方に向けた状態で棚板の上に載置され、当該棚板とともに焼成炉内に投入される。このとき、ハニカム成形体が棚板に付着することを防止するために、棚板とハニカム成形体との間には、“トチ（栃）”と呼ばれる焼成用の敷板が介設され、ハニカム成形体と棚板とが直に接触することを防いでいる。トチには、例えば、ハニカム焼成体を焼成したハニカム構造体を所定の厚さで切断した円板状の部材が用いられる。また、繰り返し使用することで、トチが割れる不具合を防ぐため、セラミックス材料をプレス成形し、これを焼成した“プレストチ”と呼ばれるトチが用いられることもある。これらのトチを総称して、“焼成用トチ”と本明細書において定義する。また、押出成形から焼成前までのものを“ハニカム成形体”と呼称し、焼成工程を経て焼成されたものを“ハニカム構造体”と呼称する。
　押出成形されたハニカム成形体は、所定の焼成温度に設定された焼成炉内に導入され、焼成工程が実施される。このとき、ハニカム成形体のセルの長手方向（軸方向）及びセルの長手方向に直交する方向に沿って、焼成収縮が発生する。そのため、ハニカム成形体を焼成用トチに載置した場合、焼成時の焼成収縮によって、焼成用トチの上面（ハニカム載置面に相当）とハニカム成形体の成形体端面との間でズレを生じ、成形体端面における“セルの変形”や、隔壁が分断された“隔壁切れ”等の不具合を発生することがあった。
　更に、成形体端面とハニカム載置面との間に引っ掛かりが発生することで、焼成収縮が均等に行われず、成形体端面の形状に歪みが生じることがあった。その結果、円柱状のハニカム構造体の場合、成形体端面の形状が真円とならない“真円度”不良となった。上記不具合は、ハニカム成形体の隔壁が薄い場合や、ハニカム径の大きな大型ハニカム構造体の製造を行う焼成時に特に顕著となることが知られている。
　一般に、焼成用トチは、複数回に亘って繰り返し使用されるため、焼成炉内で高温の焼成温度に晒されることで、徐々に変形し、焼成用トチのハニカム載置面に凹凸が形成されることがあった。これらの凹凸の有る焼成用トチを使用すると、セルの変形等の上記不具合がより顕著に発生する傾向があった。更に、ガソリン車用の微粒子除去フィルタとして用いられるＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ）用のハニカム構造体のように、使用する材質によっては変形しやすく、ハニカム成形体と接した焼成用トチの表面形状がそのまま成形体端面に転写され、製品品質を低下させるおそれがあった。
　上記不具合を解消するために、ハニカム成形体と接触する焼成用トチのハニカム載置面との間の引っ掛かりを抑制し、接触面積を小さく抑えることが可能なトチ（焼成用敷板）が既に提案されている（例えば、特許文献１または２参照。）。これらのトチは、ハニカム載置面（トチ上面）を平坦化したり、辺縁部から中央部にかけて隆起する曲面で形成したりすることで、焼成工程におけるハニカム成形体と焼成用トチとの間の焼成収縮の抵抗や拘束の発生を回避し、セルの変形や隔壁切れ等が生じることなく、真円度不良を解消したハニカム構造体を製造することができる。
特開２０００－２７４９５４号公報 特開２００３－８２４０３号公報
　しかしながら、特許文献１及び２において開示したトチを用いて場合でも、焼成後のハニカム構造体には、焼成条件によっては、セルの変形や隔壁切れなどが依然として発生する場合があった。特に、ハニカム径の大きな大型ハニカム構造体を製造する場合、焼成条件の調整が困難となり、上記不具合の発生が多くなることがあった。
　そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、セラミックス材料に発生する特有のクリープ現象を応用し、ハニカム載置面の形状を維持し、セルの変形や隔壁切れ等の不具合を解消可能な焼成用トチ、及びハニカム構造体の製造方法の提供を課題とするものである。
　本発明によれば、上記課題を解決した焼成用トチ、及びハニカム構造体の製造方法が提供される。
［１］　ハニカム成形体を焼成するために使用され、前記ハニカム成形体及び棚板の間に介設される焼成用トチであって、前記ハニカム成形体の成形体端面と少なくとも一部が接するハニカム載置面を有し、前記ハニカム載置面の上に前記ハニカム成形体を載置するトチ本体部と、前記トチ本体部の下方に設けられ、前記トチ本体部を支持するトチ支持部とを備え、前記トチ本体部の前記ハニカム載置面の面積を、前記トチ本体部と接する前記トチ支持部のトチ支持面の面積で除した値が、１．５～２０．０の範囲である焼成用トチ。
［２］　前記トチ支持部は、前記棚板と接する支持部下面から前記トチ支持面までの高さが０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲である前記［１］に記載の焼成用トチ。
［３］　前記トチ本体部は、セラミックス製のプレストチである前記［１］または［２］に記載の焼成用トチ。
［４］　前記トチ本体部及び前記トチ支持部は、一体的に形成されている前記［１］～［３］のいずれかに記載の焼成用トチ。
［５］　前記ハニカム載置面は、前記成形体端面と接する平坦部と、前記平坦部の周囲に形成され、本体部側面から前記平坦部の外縁にかけて隆起する凸曲面で形成された曲面部とを有し、前記平坦部の表面粗さは、１０μｍ以下である前記［１］～［４］のいずれかに記載の焼成用トチ。
［６］　前記トチ本体部の前記ハニカム載置面及び前記トチ支持部の前記トチ支持面の少なくとも一方は、円形状を呈する前記［１］～［５］のいずれかに記載の焼成用トチ。
［７］　前記トチ本体部及び前記トチ支持部の少なくとも一方は、ムライト質である前記［１］～［６］のいずれかに記載の焼成用トチ。
［８］　成形材料からハニカム成形体を押出成形する成形工程と、前記成形工程によって得られた前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程とを具備し、前記焼成工程は、棚板を焼成炉内に配置する棚板配置工程と、前記ハニカム成形体の成形体端面と少なくとも一部が接するハニカム載置面を有し、前記ハニカム載置面の上に前記ハニカム成形体を載置可能なトチ本体部及び前記トチ本体部の下方に設けられ、前記トチ本体部を支持するトチ支持部を有し、前記トチ本体部の前記ハニカム載置面の面積を、前記トチ本体部と接する前記トチ支持部のトチ支持面の面積で除した値が、１．５～２０．０の範囲である焼成用トチを、配置された前記棚板の上に前記トチ支持部を前記棚板に対向させた状態で設置する焼成用トチ設置工程と、前記成形体端面を下方に向けた状態で前記焼成用トチの上に前記ハニカム成形体を載せ、前記ハニカム成形体及び前記棚板の間に前記焼成用トチを介設した状態で前記ハニカム成形体を前記焼成炉内に載置するハニカム成形体載置工程とを具備する焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法。
　本発明の焼成用トチによれば、セルの変形や隔壁切れ等の焼成時に発生する不具合を解消し、ハニカム成形体を焼成し、ハニカム構造体を製造するために使用することができる。更に、本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、ハニカム構造体の製造時における歩留まりの低下を防ぎ、製造コストの低減化を図り、製造効率を向上させることができる。
本発明の焼成用トチの概略構成を示す斜視図である。 焼成用トチの概略構成を示す正面図である。 焼成前のハニカム成形体、焼成用トチ、及び棚板を示す分解斜視図である。 焼成前の焼成用トチ及びハニカム成形体を示す側方から視た説明図である。 焼成後の焼成用トチ及びハニカム構造体を示す側方から視た断面図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の焼成用トチ、及び当該焼成用トチを用いた、ハニカム構造体の製造方法の実施の形態について詳述する。なお、本発明の焼成用トチ及びハニカム構造体の製造方法は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正、及び改良等を加え得るものである。
　本発明の一実施形態の焼成用トチ１は、図１～図５に示すように、略円板状のトチ本体部２と、トチ本体部２の下方に設けられ、トチ本体部２を支持する略円柱状のトチ支持部３とを主に備えている。焼成用トチ１は、ハニカム成形体１００を所定の焼成温度で焼成し、ハニカム構造体（図示しない）を形成するハニカム構造体の製造方法の焼成工程で使用されるものである。
　更に、焼成用トチ１のトチ本体部２は、焼成対象のハニカム成形体１００の一方の成形体端面１０１と少なくとも一部が接する、トチ本体部２の上面側に位置するハニカム載置面４と、ハニカム載置面４と対向する下面側に位置し、かつトチ支持部３の上面側のトチ支持面５と接する本体部下面６とを備えている。
　ここで、ハニカム載置面４は、トチ支持部３のトチ支持面５と略同一の範囲に形成され、トチ本体部２の平面状の本体部下面６に沿って平行な平坦部７と、トチ支持面５から外れた領域の平坦部７の周囲に形成され、トチ本体部２の本体部側面８から平坦部７の平坦部外縁９にかけて隆起する凸曲面で形成された曲面部１０とを有している。なお、トチ本体部２の円形状のハニカム載置面４の直径Ｄ２は、載置するハニカム成形体１００の円形状の成形体端面１０１の直径Ｄ１（ハニカム径に相当）よりも小さく形成されている。
　一方、トチ支持部３は、トチ本体部２と接するトチ支持面５と、トチ支持面５と相対する下面側に設けられ、棚板１０２と接する支持部下面１１とを備えている。ここで、トチ支持部３のトチ支持面５の直径Ｄ３は、トチ支持部３に支持されるトチ本体部２のハニカム載置面４の直径Ｄ２よりも小さく形成されている（Ｄ２＞Ｄ３）。
　更に、本実施形態の焼成用トチ１は、上記のハニカム載置面４及びトチ支持面５の面積比が規定されている。具体的に説明すると、それぞれ円形状のハニカム載置面４の直径Ｄ２及びトチ支持面５の直径Ｄ３に基づいて算出されたトチ本体部２のハニカム載置面４の面積Ｓ１（＝（Ｄ２／２）２×π）を、トチ支持部３のトチ支持面５の面積Ｓ２（＝（Ｄ３／２）２×π）で除した値が、１．５～２０．０の範囲、より好ましくは、１．８～１９．０の範囲となるように設定されている。これにより、トチ本体部２と、トチ本体部２を支持するトチ支持部３との面積比（＝Ｓ１／Ｓ２）が規定される（図４参照）。
　すなわち、トチ支持面５の面積Ｓ２に対して、ハニカム載置面４の面積Ｓ１が１．５倍から２０．０倍の範囲に制限される。ここで、上記の面積比は、ハニカム載置面４及びトチ支持面５がそれぞれ円形状であるため、それぞれの直径Ｄ２，Ｄ３から算出することができる。しかしながら、ハニカム載置面４及びトチ支持面５の形状は、円形状に限定されるものではない。例えば、トチ本体部及びトチ支持部をそれぞれ多角柱状体で形成した場合、ハニカム載置面及びトチ支持面は、それぞれ多角形状となる。この場合、それぞれの多角形状のハニカム載置面及びトチ支持面の面積に基づいて、上記面積比を算出し、算出した値が上記規定した範囲内のものであれば構わない。
　また、本実施形態の上記焼成用トチ１において、トチ本体部２のハニカム載置面４を、平坦部７及び曲面部１０から構成するものについて示したが、これに限定されるものではなく、当該曲面部を有しない、平坦部のみから構成されるもの、或いは、平坦部を有しない、曲面部のみから構成されるものであっても構わない。前者の場合、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１と、トチ本体部のハニカム載置面との接触面積が大きくなるものの、上記規定した面積比を満たすものであれば構わない。また、後者の場合、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１との接触面積が小さくなるが、焼成炉内の移動等によってハニカム成形体１００が大きく揺れ、不安定となる場合もある。しかしながら、これらの揺れが許容範囲のものであれば、曲面部のみからなるハニカム載置面を有するものであってもよい。
　更に、本実施形態の焼成用トチ１は、棚板１０２と接する支持部下面１１からトチ支持面５までの高さＨ３が、０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲、より好ましくは、１．０ｍｍ～４．０ｍｍの範囲に設定されている。すなわち、トチ支持部３の上にトチ本体部２を載せた場合、トチ本体部２は、棚板１０２の上面から少なくとも０．５ｍｍ以上の隙間（クリアランス）を空けた状態でトチ本体部２が支持される。
　焼成用トチ１は、従来から周知のセラミックス材料を用いて構成される。そのため、トチ本体部２の曲面部１０の領域は、焼成炉内で高温の焼成温度で晒されることによって、セラミックス材料特有のクリープ現象を発生し、緩やかな流動性を保ちながら変形する。特に、曲面部１０は、上記の通り、棚板１０２との間に隙間が形成されており、曲面部１０を下方から支持する力は存在していない。そのため、クリープ現象によって、トチ本体部２のトチ支持部３から外れた領域（曲面部１０の領域）は、自重に従って徐々に垂れ下がる力が発生する（図５参照）。その結果、ハニカム成形体１００の軸方向（図５における紙面上下方向に相当）に沿って上側に凸状に隆起した形状に変形する。このとき、棚板１０２からトチ支持面５までの高さＨ３を、上記の範囲に規定することで、本体部側面８が下方に移動した場合であっても、棚板１０２の表面の凹凸に影響されず、曲面部１０を最適な状態に保つ事ができる。すなわち、クリープ現象により適切なトチ形状を維持する事ができる。
　なお、図４及び図５に示すように、上述した直径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びトチ支持面５までの高さＨ３以外に、それぞれハニカム成形体１００の軸方向の高さＨ１、本体部側面８の上端８ｂから下端８ａまでの厚さＨ２、焼成前の本体部側面８の上端８ｂから成形体端面１０１までの高さＨ４、及び焼成後の本体部側面８の上端８ｂからハニカム構造体１０３の構造体端面１０４までの高さＨ５を、それぞれ本明細書において定義する。なお、先に述べたように、トチ本体部のハニカム載置面が曲面部を有しない場合、上記焼成前の上端８ｂから成形体端面１０１までの高さＨ４は、０ｍｍとなる。
　本実施形態の焼成用トチ１は、前述のようにセラミックス材料から形成される。その材質は、特に限定されるものではなく、例えば、焼成用トチの素地として使用される種々の材質を使用することができる。例えば、高温で焼成されることによって、コージェライト質、炭化珪素質、或いはアルミナ質等に変換される材料を用いることが可能である。なお、本実施形態の焼成用トチ１は、従来から周知のムライト質で形成されたものを使用している。
　加えて、焼成用トチ１を形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、一般的な円板状の焼成用トチを形成した後、ハニカム載置面を平坦部及び曲面部の形状に合わせて切削加工等することにより、所望の形状の焼成用トチとすることができる。しかしながら、焼成工程において使用する焼成用トチは大量であり、それぞれについて上記切削加工を施すことは、焼成用トチの製造工程の煩雑化、及び製造コストの上昇につながるおそれがある。
　そこで、例えば、焼成用トチの形状に応じて形成されたプレス加工用の成形型を使用し、原料となるセラミックス材料を成形型内に充填し、所望のプレス圧を加えて形成するものであっても構わない。プレス圧を加えた後、成形型から型抜きしたトチ成形体を焼成することにより、焼成用トチを製造することができる。これにより、セラミックス製のプレストチを大量生産することができ、本発明の焼成用トチとして使用することができる。
　なお、上記のプレス加工の場合、トチ本体部及びトチ支持部を一体的に形成した焼成用トチとすることもできる。すなわち、図３等において、トチ本体部２及びトチ支持部３をそれぞれ別体構成として示したが、これに限定されないものであっても構わない。また、別体構成で形成した後に、トチ本体部２の本体部下面６及びトチ支持部３のトチ支持面５を所望の接合材で接合し、一体的構成としてもよい。これにより、ハニカム成形体１００を載置し、水平方向に移動する際の安定性が向上する。
　また、本実施形態の焼成用トチ１は、ハニカム載置面４の平坦部７の表面粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下となるように設定されている。ここで、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ－Ｂ－０６０１に記載した測定方法に基づいて測定された値である。平坦部７は、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１と直に接する部位であり、当該平坦部７に微細な凹凸の有無によって、換言すると、平坦部７の平滑性によって、成形体端面１０１が焼成用トチ１に引っ掛かり、均等な焼成収縮を阻害し、セルの変形等の不具合を発生させることに特に影響を与える。平坦部７の表面粗さ（Ｒａ）を上記数値以下に規定することで、焼成時の不具合の発生を効果的に回避することができる。
　上記構成を採用した焼成用トチ１を用いることにより、トチ本体部２を棚板１０２の上にトチ支持部３を介設した状態で載置し、更にトチ本体部２のハニカム載置面４に、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１の少なくとも一部を当接させることで、略円柱状のハニカム成形体１００を直立した状態で載置することができる（図３及び図４）。
　特に、ハニカム載置面４が平坦部７と曲面部１０とから構成されるため、ハニカム成形体１００を直立状態で載置した際の載置状態が安定し、かつ、ハニカム成形体１００の成形体端面１０１との接触面積を可能な限り小さくすることができる。これにより、焼成炉内での水平移動が安定する。更に、平坦部７の表面粗さ（Ｒａ）を１０μｍ以下に抑えることにより、成形体端面１０１の焼成収縮時の引っ掛かりを防ぐことができる。その結果、セルの変形や隔壁切れ等の不具合の発生を解消し、均等な焼成収縮が行われ、成形体端面１０１における真円度の不良が発生することがない。
　特に、トチ支持部３のトチ支持面５の面積に対して、トチ本体部２のハニカム載置面４の面積を大きくしたことにより、トチ本体部２の本体部側面８を含む外周領域が、棚板１０２から離間している。この状態で高温の焼成炉内にハニカム成形体１００とともに導入されることで、ムライト質等のセラミックス材料から形成されたトチ本体部２は、セラミックス材料に特有なクリープ現象を生じ、焼成前と比べて上方に隆起した凸形状となる。その結果、ハニカム成形体１００の焼成に伴って、平坦部７が徐々に狭まることになり、焼成用トチ１との接触によるハニカム成形体１００のセルの変形や隔壁切れ等の不具合の発生が低くなる。これにより、ハニカム構造体の製造時の歩留まりの低下を抑制し、安定したハニカム成形体の焼成が可能となる。
　このとき、棚板１０２との接触は、ハニカム成形体１００と直に接していないトチ支持部３のみであるため、棚板１０２及び焼成用トチ１との間の焼成収縮の差が、ハニカム成形体１００の焼成に影響を及ぼすことがない。
　以下、本発明の焼成用トチについて、下記の実施例に基づいて説明するが、本発明の焼成用トチは、これらの実施例に限定されるものではない。
（１）ハニカム成形体
　焼成対象のハニカム成形体は、直径Ｄ１（ハニカム径）が２６７ｍｍ、軸方向の長さＨ１が１５２ｍｍのものをいずれも使用した。
（２）焼成用トチの作製
　ハニカム載置面の直径Ｄ２、及びトチ支持面の直径Ｄ３がそれぞれ異なり、Ｄ２／Ｄ３の面積比が本発明の範囲を満たす実施例１～１０の焼成用トチ、及び当該面積比が本発明の範囲を逸脱する比較例１，２の焼成用トチを作製した。なお、比較例３～５は、トチ支持部を有さない従来の焼成用トチである。そのため、Ｄ２／Ｄ３の面積比等の値は有さない。これらは、いずれもプレストチであり、その材質は、ムライト質である。
（３）焼成工程の実施
　上記実施例１～１０、及び比較例１～５の焼成用トチを用い、上記（１）のハニカム成形体を焼成温度等の焼成条件を同一にして、本発明のハニカム構造体の製造方法における一工程である焼成工程をそれぞれ行った。焼成によって得られたハニカム構造体、及び焼成用トチについて下記の項目について評価した。なお、焼成対象となるハニカム成形体は、所定の配合比率に調製された成形材料（坏土）を周知の押出成形機を用いて押出成形（成形工程）したものを用いた。焼成工程の中には、焼成炉内に棚板を配置する棚板配置工程、上記の通り作製した焼成用トチを当該棚板の上に設置する焼成用トチ設置工程、更にその上に、一方の成形体端面を下方に向けた状態でハニカム成形体を載せるハニカム成形体載置工程を含んでいる。これにより、ハニカム成形体及び棚板の間に焼成用トチが介設された状態となる。係る状態で焼成炉内にハニカム成形体が投入され、焼成が実施される。これにより、ハニカム構造体の製造が完了する（本発明のハニカム構造体の製造方法）。なお、それぞれの焼成用トチは、同一の焼成工程を１５回繰り返し使用した。それぞれ１回焼成後、５回焼成後、１５回焼成後におけるハニカム構造体の本体部側面の上端から構造体端面までの高さＨ５及び構造体端面のセルの変形や隔壁切れの有無についてそれぞれ評価した。以下に評価項目及び評価基準について詳細を示す。　
（４）焼成後の高さＨ５の評価
　各焼成回後おける本体部側面の上端から構造体端面までの高さＨ５は、１回焼成後の高さＨ５を基準値とし、５回焼成後及び１５回焼成後の高さＨ５と基準値との差（変化量）が０．１ｍｍ未満のものを“Ａ”、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲のものを“Ｂ”、及び０．５ｍｍ以上のものを“Ｃ”として評価した。
（５）構造体端面の評価
　各焼成回毎（１回、５回、１５回）のハニカム構造体の構造体端面の形状を目視によって確認し、焼成収縮の際に発生した、特に、隔壁切れの有無を判定した。なお、隔壁切れやセルの変形がない場合を“Ａ”、セルの変形が僅かなものは許容可能として“Ｂ”とし、大きな隔壁切れやセルの変形が有るものを“Ｃ”として、三段階の評価を行った。
　実施例１～１０、及び比較例１～５の焼成用トチの仕様、及び１回焼成後、５回焼成後、及び１５回焼成後の高さＨ５及びその変化量、構造体端面の評価結果を下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（考察：実施例１～１０）
　表１に示されるように、面積比が本発明の焼成用トチにおいて規定した範囲内の場合、５回焼成後、及び１５回焼成後の高さＨ５の変化量が、１回焼成後の高さＨ５に対して０．１ｍｍ以下であり、更に１回焼成後、５回焼成後、及び１５回焼成後のそれぞれのハニカム構造体の構造体端面に隔壁切れやセルの変形が存在せず“Ａ”の評価結果を得た（実施例１０を除く。）。これにより、本発明の焼成用トチを使用して焼成を行ったハニカム成形体は、焼成工程時に等方的な焼成収縮を行うことができることが確認された。更に、焼成用トチを繰り返し使用し、１５回の焼成を行った場合でも、ハニカム成形体の焼成を良好に行うことができ、十分な耐久性を有することが確認された。
　なお、支持部下面からトチ支持面までの高さＨ３が４ｍｍの焼成用トチの場合（実施例１０）、本体部側面の上端から成形体端面までの高さＨ４の値が、それ以外の実施例１～９の場合と比較して著しく大きな値であり、更に凹凸が大きかった。そのため、５回焼成後の高さＨ５の変化量の評価が“Ｃ”となるものの、実用上の問題とはならないことが示された。
（考察：比較例１～５）
　一方、面積比が本発明の焼成用トチにおいて規定した範囲外の場合（比較例１，２）の場合、いずれも５回焼成後の高さＨ５の変化量の評価が“Ｃ”となり、更に５回焼成後の構造体端面において隔壁切れが発生した。したがって、面積比を１．５～２０．０の範囲にすることの有効性が確認された。なお、５回焼成後の焼成用トチの高さＨ５の変化量が大きいため、それ以降の焼成を行っていない（表１中の“－”参照）。
　一方、本発明の焼成用トチにおけるトチ支持部の構成を有しない、すなわち、従来の焼成用トチの場合（比較例３，５）は、比較例１，２と同様に、５回焼成後の高さＨ５が“Ｃ”となり、構造体端面に隔壁切れが確認された。そのため、比較例１，２と同様に、それ以降の焼成を行っていない。また、比較例４の焼成用トチの場合、１回焼成後において構造体端面に隔壁切れが発生したため、それ以降の焼成を行っていない。
　上記示したように、面積比が本発明の範囲から逸脱している場合、或いはトチ支持部を有しない焼成用トチは、１回から数回程度のハニカム成形体の焼成にしか耐え得ることができず、本発明の焼成用トチのように、１５回以上の繰り返しの使用を行うことができなかった。また、構造体端面に隔壁切れやセルの変形の発生が多く認められた。上記示す通り本発明の焼成用トチを用いることで、安定した条件でハニカム構造体を製造することができる。
　本発明の焼成用トチは、自動車排ガス浄化用触媒担体等として使用されるセラミックスハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造方法の一工程である焼成工程において特に有用に使用することができる。更に、当該焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法により、ハニカム成形体からハニカム構造体を安定的に製造することが可能となる。
１：焼成用トチ、２：トチ本体部、３：トチ支持部、４：ハニカム載置面、５：トチ支持面、６：本体部下面、７：平坦部、８：本体部側面、８ａ：下端、８ｂ：上端、９：平坦部外縁、１０：曲面部、１１：支持部下面、１００：ハニカム成形体、１０１：成形体端面、１０２：棚板、１０３：ハニカム構造体、１０４：構造体端面、Ｄ１：成形体端面の直径、Ｄ２：ハニカム載置面の直径、Ｄ３：トチ支持面の直径、Ｈ１：ハニカム成形体の軸方向の長さ、Ｈ２：本体部側面の厚さ、Ｈ３：支持部下面からトチ支持面までの高さ、Ｈ４：焼成前の本体部側面の上端から成形体端面までの高さ、Ｈ５：焼成後の本体部側面の上端から構造体端面までの高さ、Ｓ１：ハニカム載置面の面積、Ｓ２：トチ支持面の面積。

Claims (8)

  1. 　ハニカム成形体を焼成するために使用され、前記ハニカム成形体及び棚板の間に介設される焼成用トチであって、
    　前記ハニカム成形体の成形体端面と少なくとも一部が接するハニカム載置面を有し、前記ハニカム載置面の上に前記ハニカム成形体を載置するトチ本体部と、
    　前記トチ本体部の下方に設けられ、前記トチ本体部を支持するトチ支持部と
    を備え、
    　前記トチ本体部の前記ハニカム載置面の面積を、前記トチ本体部と接する前記トチ支持部のトチ支持面の面積で除した値が、１．５～２０．０の範囲である焼成用トチ。
  2. 　前記トチ支持部は、
    　前記棚板と接する支持部下面から前記トチ支持面までの高さが０．５～５．０ｍｍの範囲である請求項１に記載の焼成用トチ。
  3. 　前記トチ本体部は、
    　セラミックス製のプレストチである請求項１または２に記載の焼成用トチ。
  4. 　前記トチ本体部及び前記トチ支持部は、
    　一体的に形成されている請求項１～３のいずれか一項に記載の焼成用トチ。
  5. 　前記ハニカム載置面は、
    　前記成形体端面と接する平坦部と、
    　前記平坦部の周囲に形成され、本体部側面から前記平坦部の外縁にかけて隆起する凸曲面で形成された曲面部と
    を有し、
    　前記平坦部の表面粗さは、
    　１０μｍ以下である請求項１～４のいずれか一項に記載の焼成用トチ。
  6. 　前記トチ本体部の前記ハニカム載置面及び前記トチ支持部の前記トチ支持面の少なくとも一方は、
    　円形状を呈する請求項１～５のいずれか一項に記載の焼成用トチ。
  7. 　前記トチ本体部及び前記トチ支持部の少なくとも一方は、
    　ムライト質である請求項１～６のいずれか一項に記載の焼成用トチ。
  8. 　成形材料からハニカム成形体を押出成形する成形工程と、
    　前記成形工程によって得られた前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と
    　を具備し、
    　前記焼成工程は、
    　棚板を焼成炉内に配置する棚板配置工程と、
    　前記ハニカム成形体の成形体端面と少なくとも一部が接するハニカム載置面を有し、前記ハニカム載置面の上に前記ハニカム成形体を載置可能なトチ本体部及び前記トチ本体部の下方に設けられ、前記トチ本体部を支持するトチ支持部を有し、前記トチ本体部の前記ハニカム載置面の面積を、前記トチ本体部と接する前記トチ支持部のトチ支持面の面積で除した値が、１．５～２０．０の範囲である焼成用トチを、配置された前記棚板の上に前記トチ支持部を前記棚板に対向させた状態で設置する焼成用トチ設置工程と、
    　前記成形体端面を下方に向けた状態で前記焼成用トチの上に前記ハニカム成形体を載せ、前記ハニカム成形体及び前記棚板の間に前記焼成用トチを介設した状態で前記ハニカム成形体を前記焼成炉内に載置するハニカム成形体載置工程と
    を具備する焼成用トチを用いたハニカム構造体の製造方法。
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