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【発明の名称】 セラミックハニカム構造体の製造方法
【発明者】 【氏名】宮村 康史

【要約】 【課題】閉塞材を確実に配設することができるセラミックハニカム構造体の製造方法を提供すること。

【構成】ハニカム構造体本体の端面にフィルムを貼り付け、フィルムに貫通穴を明け、貫通穴を明けたセル端部に閉塞材を配置し、セラミックハニカム構造体を製造する。各セル端部111のフィルム2に貫通穴を明けるに当っては、セル端部111の輪郭に沿ってフィルム2に輪郭溝21を形成する輪郭溝形成工程を行い、次いで、セル端部111の重心付近のフィルム2を貫通させる重心貫通工程を行い、次いで、重心貫通工程において形成した重心貫通穴22を外側に向かって広げる穴拡張工程を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セル端部を端面において開口させたセラミック製のハニカム構造体本体を作製した後、少なくとも一部の上記セル端部を覆うように上記ハニカム構造体本体の上記端面にフィルムを貼り付け、次いで、閉塞すべきセル端部に位置する上記フィルムに貫通穴を明け、次いで、上記端面を閉塞材を含有するスラリーに浸漬させ、該スラリーを上記貫通穴を通じてセル端部に浸入させ、その後、上記スラリーを硬化させると共に残りの上記フィルムを除去することにより、上記セル端部の一部を閉塞してなるセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、
各セル端部のフィルムに上記貫通穴を明けるに当っては、上記セル端部の輪郭に沿って上記フィルムに輪郭溝を形成する輪郭溝形成工程を行い、
次いで、上記セル端部の重心付近のフィルムを貫通させる重心貫通工程を行い、
次いで、該重心貫通工程において形成した重心貫通穴を外側に向かって広げる穴拡張工程を行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項2】
請求項1において、上記穴拡張工程は上記重心貫通穴を略円形状に拡張し、上記穴拡張工程において形成された拡張穴よりも大きくかつ上記セル端部の形状の相似形を有する相似形穴を形成すると共に該相似形穴を外側へ向かって拡張する相似形穴形成工程を行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、排ガス浄化フィルタ等に用いられるハニカム構造体であって、一部のセル端部を閉塞したセラミックハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば自動車の排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ構造体としては、図13(a)(b)に示すごとく、多数のセル88を隔壁81により設けてなり、さらに一部のセル88のセル端部を交互に閉塞材83によって閉塞したセラミックハニカム構造体8がある。
この特殊な形状のセラミックハニカム構造体8を製造するにあたっては、セル88の両端のセル端部82を開口させた貫通状態のハニカム構造体本体80を作製し、その端面に開口したセル端部82に閉塞材83を詰めて閉塞する。
【0003】
閉塞材83を詰める方法として、特許文献1に示す方法がある。即ち、まず、ハニカム構造体本体80の端面にフィルムを貼り付ける。次いで、閉塞すべきセル端部82に位置する上記フィルムに貫通穴を明ける。次いで、上記端面を閉塞材を含有するスラリーに浸漬させ、該スラリーを上記貫通穴を通じてセル端部82に浸入させる。その後、上記スラリーを硬化させて閉塞材83となすと共に残りの上記フィルムを除去する。
これにより、上記セル端部82の一部を閉塞してなるセラミックハニカム構造体8を製造する。
【0004】
上記フィルムに貫通穴を明けるに当っては、フィルムの所定個所にレーザ光を照射することにより行う。このとき、画像処理手段によってハニカム構造体本体80の端面におけるセル端部82の位置情報を得て、これを基にレーザ光の照射位置を決定して穴明けを行う。
【0005】
そして、各セル端部82のフィルムに貫通穴を形成するに当っては、セル端部82の外周から、セル端部82の輪郭に沿って渦を巻くようにして徐々にセル端部82の重心位置に向かってレーザ光の照射位置を移動させていく。これにより、フィルムを溶融または焼却除去して、貫通穴を形成する。
【0006】
しかしながら、フィルムに貫通穴を形成する工程において、レーザ光を照射して溶融したフィルムや該フィルムの一方の面に塗布されていた接着剤が、セル88の隔壁81に付着することがある。そうすると、その後、スラリーを上記貫通穴を通じてセル端部82に浸入させて閉塞材83を配設すると、セル端部82におけるセル88の隔壁81に付着したフィルムや接着剤の溶融物の上から、閉塞材83が付着することとなる。そして、その後、ハニカム構造体の焼成時に、閉塞材83が硬化する一方で、閉塞材83とセル88の隔壁81との間のフィルムや接着剤が焼失し、閉塞材83と隔壁81との間に隙間が形成されるおそれがある。
これにより、閉塞材83の機能が阻害されることとなり、得られるセラミックハニカム構造体8が、例えば排気フィルタとしての機能を発揮できなくなるおそれがある。
【0007】
【特許文献1】特開2002−28915号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、閉塞材を確実に配設することができるセラミックハニカム構造体の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、セル端部を端面において開口させたセラミック製のハニカム構造体本体を作製した後、少なくとも一部の上記セル端部を覆うように上記ハニカム構造体本体の上記端面にフィルムを貼り付け、次いで、閉塞すべきセル端部に位置する上記フィルムに貫通穴を明け、次いで、上記端面を閉塞材を含有するスラリーに浸漬させ、該スラリーを上記貫通穴を通じてセル端部に浸入させ、その後、上記スラリーを硬化させると共に残りの上記フィルムを除去することにより、上記セル端部の一部を閉塞してなるセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、
各セル端部のフィルムに上記貫通穴を明けるに当っては、上記セル端部の輪郭に沿って上記フィルムに輪郭溝を形成する輪郭溝形成工程を行い、
次いで、上記セル端部の重心付近のフィルムを貫通させる重心貫通工程を行い、
次いで、該重心貫通工程において形成した重心貫通穴を外側に向かって広げる穴拡張工程を行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法にある(請求項1)。
【0010】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記セラミックハニカム構造体の製造方法においては、上記輪郭溝形成工程と上記重心貫通工程と上記穴拡張工程とを、順次行う。これにより、フィルムの溶融物がセル端部におけるセルの隔壁に付着することを防ぐことができる。
【0011】
即ち、上記輪郭溝形成工程においてはフィルムを貫通させず、輪郭溝の状態で加工することにより、この工程におけるフィルム溶融物がセルの内側に落下することを予防することができる。
また、上記重心貫通工程を行った後、重心貫通穴を外側に向かって広げる穴拡張工程を行うことにより、セル端部の重心位置からフィルムを外側に徐々に溶融させていくこととなる。それ故、フィルム溶融物は、未溶融のフィルムを伝うように外へ向かって移動していくこととなる。特にフィルム溶融物は未溶融のフィルムの上面を伝うようにして移動する。そして、最終的には、上記輪郭溝形成工程において形成した輪郭溝に、溶融物を配置することができる。これにより、フィルム溶融物をセルへ落さないようにして、貫通穴を開けることが可能となる。
その結果、フィルムに貫通穴を設けたセル端部におけるセルの隔壁にフィルム溶融部が付着することを抑制し、閉塞材を確実に配設することができる。
【0012】
以上のごとく、本発明によれば、閉塞材を確実に配設することができるセラミックハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明(請求項1)において、上記フィルムは、例えば、セロハン等のような天然素材や、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、ポリエステル等のような合成素材であってもよい。また、上記フィルムの一方の面には接着剤が配設されていることが好ましい。該接着剤としては、例えば、ゴム系の接着剤を用いることができる。
【0014】
また、上記セラミックハニカム構造体は、コージェライトからなることが好ましい。
また、上記フィルムの加工は、レーザ光等の高密度エネルギービームを用いて行うことが好ましい。
また、本発明の製造方法により得られるセラミックハニカム構造体は、例えば自動車の排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ構造体として用いることができる。
【0015】
また、上記穴拡張工程は上記重心貫通穴を略円形状に拡張し、上記穴拡張工程において形成された拡張穴よりも大きくかつ上記セル端部の形状の相似形を有する相似形穴を形成すると共に該相似形穴を外側へ向かって拡張する相似形穴形成工程を行うことが好ましい(請求項2)。
この場合には、貫通穴の形状をセル端部の形状に沿った形状にしやすく、閉塞材をより確実にセル端部に充填することが可能となる。
【0016】
また、上記輪郭溝形成工程と上記重心貫通工程と上記穴拡張工程とは、連続的に行うことが好ましい。即ち、各工程間において、例えば、レーザ光の発射を止めることなく、照射位置の移動経路を変更することにより、各工程間の移行を行うことが好ましい。
また、上記相似形穴形成工程も、上記穴拡張工程から連続して行うことが好ましい。
【実施例】
【0017】
本発明の実施例にかかるセラミックハニカム構造体の製造方法につき、図1〜図12を用いて説明する。
まず、図8に示すごとく、セル端部111を端面において開口させたセラミック製のハニカム構造体本体10を作製する。その後、少なくとも一部の上記セル端部111を覆うように上記ハニカム構造体本体10の端面101にフィルム2を貼り付ける。
【0018】
次いで、図9に示すごとく、閉塞すべきセル端部111に位置するフィルム2に貫通穴20を明ける。
次いで、図10、図11に示すごとく、上記端面101を閉塞材13を含有するスラリー130に浸漬させ、該スラリー130を貫通穴20を通じてセル端部111に浸入させる。
その後、上記スラリー130を硬化させると共に残りのフィルム2を除去する。
これにより、図12に示すごとく、セル端部111の一部を閉塞してなるセラミックハニカム構造体1を製造する。
【0019】
各セル端部111のフィルム2に貫通穴20を明けるに当っては、まず、図2に示すごとく、セル端部111の輪郭に沿ってフィルム2に輪郭溝21を形成する輪郭溝形成工程を行う。
次いで、図3に示すごとく、セル端部111の重心付近のフィルム2を貫通させる重心貫通工程を行う。
次いで、図4に示すごとく、重心貫通工程において形成した重心貫通穴22を外側に向かって広げる穴拡張工程を行う。
【0020】
上記穴拡張工程においては重心貫通穴22を略円形状に拡張する。
そして、その後、図5、図6に示すごとく、穴拡張工程において形成された拡張穴23よりも大きくかつセル端部111の形状の相似形を有する相似形穴24を形成すると共に該相似形穴24を外側へ向かって拡張する相似形穴形成工程を行う。
本例においては、セル端部111の形状は四角形であり、相似形穴24も四角形とする。
【0021】
以下、本例のセラミックハニカム構造体の製造方法の一例につき詳述する。
本例では、まず、上記ハニカム構造体本体10を押出し成形により作製する。具体的には、コーディエライトを形成するセラミック材料を用いて、四角形の多数のセル11を有する筒状の長尺のハニカム構造体を作製し、それを所定長さに切断することにより、図8に示すごとく、ハニカム構造体本体10を形成する。このハニカム構造体本体10のセル端部111はその両方の端面101においてすべて開口している。
【0022】
次に、図8、図9、図1に示すごとく、一方の端面101の全面に樹脂製のフィルム2を貼り付ける。フィルム2としては、例えば、図7に示すごとく、フィルム本体28の一方の面に接着剤29を塗布した総厚み110μmの熱可塑性樹脂製のフィルムを用いる。
次に、本例では、図9に示すごとく、貫通穴形成装置5を用いて、閉塞すべきセル端部111に位置するフィルム2を除去して貫通穴20を形成する。
【0023】
同図に示すごとく、貫通穴形成装置5は、上記端面101に貼り付けたフィルム2を透過して視覚的にセル端部111の位置を認識して位置情報を得る画像処理手段51と、フィルム2にレーザ光520を照射するレーザ照射手段52と、画像処理手段51からの位置情報に基づいてレーザ光520の照射位置を決定してレーザ照射手段52を操作する制御手段53とを有する。
【0024】
画像処理手段51は、上記端面101の画像を取り込むカメラ部511と、画像データを形成する画像処理部512とを有する。カメラ部511は、端面101の広さに応じて複数設置することもできる。
上記レーザ照射手段52は、CO2レーザ発射装置521とそのその制御部を内蔵した移動装置522とを有している。CO2レーザ発射装置521は、複数設置してもよい。
【0025】
また上記制御手段53は、上記画像処理手段51から受け取った画像データを基に各セル端部111の位置及び開口面積を演算し、閉塞すべきセル端部111の位置を求めて貫通穴20の形成位置を決定する。そして、この貫通穴形成位置の情報をレーザ照射手段52に指示してCO2レーザ発射手段521の移動及び照射制御を行わせるよう構成されている。
【0026】
このような構成の貫通穴形成装置5を用いることにより、まず、ハニカム構造体本体10の端面101を上記カメラ部511により撮影して画像データを作成する。次いで、制御手段53において上記貫通穴形成位置を算出する。本例では、図12に示すごとく、外周領域以外については、隣接するセル11が交互に開口と閉塞を繰り返す市松模様状に閉塞材13を配設するよう貫通穴形成位置を決定する。また、外周領域については、全てのセル11に閉塞材13を形成するよう貫通穴形成位置を決定する。
【0027】
そして、決定された貫通穴形成位置に対して、上記制御手段53の指示に基づいて、上記CO2レーザ発射手段521からレーザ光520を順次照射してフィルム2を溶融または焼却除去して、貫通穴20を形成する。レーザ光520の光径は、例えば0.2mmとすることができる。
【0028】
各セル端部111のフィルム2に上記貫通穴20を明けるに当っては、上述した輪郭溝形成工程、重心貫通工程、穴拡張工程、及び相似形穴形成工程を行う。
輪郭溝形成工程において形成する輪郭溝21は、例えば、図2に示すごとく、フィルム2の厚みの半分程度(フィルム本体28の厚みと同程度)であり、接着剤29の厚み分残すような状態で形成することもできる(図7参照)。
【0029】
また重心貫通工程(図3)においては、セル端部111の重心位置を算出して、その重心位置にレーザ光520を照射して重心貫通穴22を設ける。
そして、穴拡張工程(図4)においては、重心貫通穴22を起点にしてレーザ光520の照射位置を円形渦状に、徐々に外側に向かって広げることにより、拡張穴23を形成する。
【0030】
また、上記穴拡張工程においては重心貫通穴22を略円形状に拡張して、略円形状の拡張穴23を形成する。
そして、相似形穴形成工程においては、図5、図6に示すごとく、拡張穴23よりも大きくかつセル端部111の形状の相似形(四角形)を有する相似形穴24を形成すると共に該相似形穴24を外側へ向かって拡張する。即ち、図6に示すごとく、互いに異なる大きさの相似形(四角形)を例えば三重に描くようにして、レーザ光520をフィルム2に照射する。
最終的には、輪郭溝形成工程において形成した輪郭溝21の位置まで相似形穴24を広げる。
【0031】
これにより、ハニカム構造体本体10の端面101には、閉塞予定位置のセル端部111に位置する部分に貫通穴20を設けたフィルム2が配設された状態となる。
このようなフィルム2の貼り付けから貫通穴形成までの作業を、ハニカム構造体本体10の両方の端面101に対して同様に行う。このとき、図10に示すごとく、各セル11は、一方のセル端部111がフィルム2により閉止され、他方のセル端部111に貫通穴20を形成した状態とする。
【0032】
次に、図10、図11に示すごとく、一方の端面101を閉塞材13を含有するスラリー130に浸漬させ、該スラリー130を、貫通穴20を通じてセル端部111に浸入させる。
これにより、ハニカム構造体本体10の端面101においては、貫通穴20を設けたセル端部111からスラリー130が浸入し、付着する。
次に、同様の作業を、ハニカム構造体本体10の他方の端面101に対しても行い、スラリー130を所定のセル端部111に付着させる。
【0033】
次に、上記スラリー130をセル端部111に浸入させたハニカム構造体本体10を乾燥させた後、焼成する。
これにより、上記スラリー130が焼成して固化して閉塞材13となると共に、端面101に貼り付けられていたフィルム2が焼却除去される。これにより、一部のセル端部111を閉塞したセラミックハニカム構造体1が得られる。
上記セラミックハニカム構造体1は、例えば、自動車の排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ構造体として用いることができる。
【0034】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記セラミックハニカム構造体1の製造方法においては、図1〜図6に示すごとく、上記輪郭溝形成工程と上記重心貫通工程と上記穴拡張工程とを、順次行う。これにより、フィルム2の溶融物がセル端部111におけるセル11の隔壁12に付着することを防ぐことができる。
【0035】
即ち、図2に示すごとく、上記輪郭溝形成工程においてはフィルム2を貫通させず、輪郭溝21の状態で加工することにより、この工程におけるフィルム溶融物がセル11の内側に落下することを予防することができる。
【0036】
また、上記重心貫通工程を行った後、図3、図4に示すごとく、重心貫通穴22を外側に向かって広げる穴拡張工程を行うことにより、セル端部111の重心位置からフィルム2を外側に徐々に溶融させていくこととなる。それ故、図7(A)に示すごとく、フィルム溶融物209(フィルム本体28及び/又は接着剤29の溶融物)は、未溶融のフィルム2を伝うように外へ向かって移動していくこととなる。特にフィルム溶融物209は未溶融のフィルム2の上面を伝うようにして移動する。そして、最終的には、図7(B)に示すごとく、上記輪郭溝形成工程において形成した輪郭溝21に、フィルム溶融物209を配置することができる。これにより、フィルム溶融物209をセル11へ落さないようにして、貫通穴20を開けることが可能となる。
【0037】
その結果、フィルム2に貫通穴20を設けたセル端部111におけるセル11の隔壁12にフィルム溶融部209が付着することを抑制し、閉塞材13を確実に配設することができる。
【0038】
また、上記穴拡張工程は重心貫通穴22を略円形状に拡張し、更に上記相似形穴24を形成すると共に該相似形穴24を外側へ向かって拡張する相似形穴形成工程を行う。それ故、貫通穴20の形状をセル端部111の形状に沿った形状にしやすく、閉塞材13をより確実にセル端部111に充填することが可能となる。
【0039】
以上のごとく、本例によれば、閉塞材を確実に配設することができるセラミックハニカム構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】実施例における、フィルムを貼り付けたセル端部の断面図。
【図2】実施例における、輪郭溝形成工程後のフィルムの(A)平面図、(B)断面図。
【図3】実施例における、重心貫通工程後のフィルムの(A)平面図、(B)断面図。
【図4】実施例における、穴拡張工程後のフィルムの(A)平面図、(B)断面図。
【図5】実施例における、相似形穴形成工程途中のフィルムの(A)平面図、(B)断面図。
【図6】実施例における、相似形穴形成工程後のフィルムの(A)平面図、(B)断面図。
【図7】実施例における、フィルム溶融物の移動を説明する断面説明図。
【図8】実施例における、ハニカム構造体本体とフィルムの斜視図。
【図9】実施例における、貫通穴形成装置を用いた貫通穴形成方法の説明図。
【図10】実施例における、閉塞材のスラリーへのディッピングの説明図。
【図11】実施例における、セル端部に閉塞材のスラリーを付着させた状態の説明図。
【図12】実施例における、セラミックハニカム構造体の斜視説明図。
【図13】従来例における、セラミックハニカムの縦断面図及び端面正面図。
【符号の説明】
【0041】
1 セラミックハニカム構造体
10 ハニカム構造体本体
101 端面
11 セル
111 セル端部
12 隔壁
13 閉塞材
2 フィルム
20 貫通穴
21 輪郭溝
22 重心貫通穴
23 拡張穴
24 相似形穴
【出願人】 【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】 平成18年8月31日(2006.8.31)
【代理人】 【識別番号】100079142
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥泰

【識別番号】100110700
【弁理士】
【氏名又は名称】岩倉 民芳

【識別番号】100130155
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥起


【公開番号】 特開2008−55737(P2008−55737A)
【公開日】 平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願番号】 特願2006−234706(P2006−234706)