JP2020164336A - Method of producing honeycomb structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure.
バス、トラック等の車両又は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という場合がある)及びその他の有害成分が環境及び人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。 Particulates such as soot (hereinafter sometimes referred to as PM) and other harmful components contained in the exhaust gas emitted from vehicles such as buses and trucks or internal combustion engines such as construction machinery are harmful to the environment and the human body. Has recently become a problem.
そこで、排ガスを浄化するハニカムフィルタとして、多数のセルが多孔質のセル隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体が、複数個結束されたセラミックブロックからなるハニカムフィルタが提案されている。 Therefore, as a honeycomb filter for purifying exhaust gas, a honeycomb filter composed of a plurality of bonded ceramic blocks in which a large number of cells are arranged side by side in the longitudinal direction across a porous cell partition wall has been proposed. ..
特許文献1には、SiC製のフィルタを製造する方法が記載されており、α−SiC粗粒子の間にβ−SiCを生成させ、加熱してα−SiCに転換することが記載されている。 Patent Document 1 describes a method for producing a filter made of SiC, and describes that β-SiC is generated between α-SiC coarse particles and heated to be converted to α-SiC. ..
特許文献2には、炭化ケイ素粉末、有機添加物及びシリカを含む原料組成物を混合、成形し、脱脂、焼成してハニカムフィルタを得る方法が記載されている。
とくに、脱脂工程が完全不活性ガス雰囲気で行われることを特徴としている。
In particular, the degreasing step is performed in a completely inert gas atmosphere.
特許文献1では、生成させたβ−SiCを再加熱してα−SiCに転換させているが、β−SiCからα−SiCへ転換させ、さらにα−SiCを昇華させるための加熱温度は1900〜2300℃と記載されている。 In Patent Document 1, the generated β-SiC is reheated to convert it to α-SiC, but the heating temperature for converting β-SiC to α-SiC and further sublimating α-SiC is 1900. It is described as ~ 2300 ° C.
特許文献2では、脱脂工程でカーボンを残留させ、焼成工程でカーボンとシリカを反応させてSiCを合成する。焼成工程でのSiC合成反応を進行させるためには焼成温度を高くする必要があり、実施例においては2200℃での焼成がされている。
In
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高温での焼成を用いる必要のない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。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a honeycomb structure that does not require the use of firing at a high temperature.
本発明のハニカム構造体の製造方法は、SiC粉末、SiO2及びカーボン源を含む原料を混合して原料組成物を調製する原料組成物調製工程と、
上記原料組成物を押出成形することによりハニカム成形体を作製する成形体作製工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、からなるハニカム構造体の製造方法であって、
上記原料組成物にはさらにボロンとナトリウムを含み、
上記焼成工程における焼成温度が1620〜1800℃であることを特徴とする。
The method for producing a honeycomb structure of the present invention includes a raw material composition preparation step of mixing raw materials containing SiC powder, SiO 2 and a carbon source to prepare a raw material composition.
A molding body manufacturing step of manufacturing a honeycomb molded body by extrusion molding the above raw material composition, and
A method for producing a honeycomb structure, which comprises a firing step of firing the honeycomb molded body.
The raw material composition further contains boron and sodium.
The firing temperature in the firing step is 1620 to 1800 ° C.
本発明のハニカム構造体の製造方法では、焼成工程における焼成温度が1620〜1800℃であり、従来技術における焼成温度よりも低い温度での焼成を行う。
本発明で使用する原料組成物にはボロンとナトリウムが含まれており、これらはカーボンとSiO2の反応によるSiCの合成反応を促進するための助剤として働く。
そのため、焼成温度を低くしてもSiC粉末の粒子間において合成されたSiCによるネック部の形成が進み、充分な強度を備えたハニカム構造体を製造することができる。
In the method for producing a honeycomb structure of the present invention, the firing temperature in the firing step is 1620 to 1800 ° C., and firing is performed at a temperature lower than the firing temperature in the prior art.
The raw material composition used in the present invention contains boron and sodium, which act as an auxiliary agent for accelerating the synthesis reaction of SiC by the reaction of carbon and SiO 2 .
Therefore, even if the firing temperature is lowered, the formation of the neck portion by the SiC synthesized between the particles of the SiC powder proceeds, and a honeycomb structure having sufficient strength can be manufactured.
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記原料組成物において、上記ボロンは、B2O3換算量として上記SiO2に対して5〜20重量%含まれることが好ましい。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記原料組成物において、上記ナトリウムは、Na2O換算量として上記SiO2に対して2〜10重量%含まれることが好ましい。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記原料組成物において、上記ボロンのB2O3換算量と、上記ナトリウムのNa2O換算量と、上記SiO2の含有量との合計が、上記SiC粉末に対して2〜7重量%であることが好ましい。
ボロンの量、ナトリウムの量、ボロン、ナトリウム及びSiO2の合計量を上記の範囲に定めることで、ハニカム構造体の強度や気孔率、気孔径等を好ましい範囲に調整してハニカム構造体を製造することができる。
In the method for producing a honeycomb structure of the present invention, in the raw material composition, the boron is preferably contained in an amount of 5 to 20% by weight with respect to the SiO 2 in terms of B 2 O 3 .
Further, in the method for producing a honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the sodium is contained in the raw material composition in an amount of 2 to 10% by weight with respect to the SiO 2 in terms of Na 2 O.
Further, in the method for producing a honeycomb structure of the present invention, in the raw material composition, the sum of the B 2 O 3 equivalent amount of boron, the Na 2 O equivalent amount of sodium, and the SiO 2 content is , 2-7% by weight is preferable with respect to the above SiC powder.
By setting the amount of boron, the amount of sodium, and the total amount of boron, sodium, and SiO 2 in the above range, the strength, porosity, pore diameter, etc. of the honeycomb structure are adjusted to preferable ranges to manufacture the honeycomb structure. can do.
本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記SiO2はバルーン状であることが好ましい。SiO2がバルーン状であると、SiO2が造孔剤としても機能することができる。 In the method for producing a honeycomb structure of the present invention, the SiO 2 is preferably balloon-shaped. When SiO 2 has a balloon shape, SiO 2 can also function as a pore-forming agent.
(発明の詳細な説明)
以下、本発明のハニカム構造体の製造方法について説明する。本発明の説明に先立ち、本発明のハニカム構造体の製造方法で製造する対象物であるハニカム構造体の例について説明する。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, a method for producing the honeycomb structure of the present invention will be described. Prior to the description of the present invention, an example of the honeycomb structure, which is an object to be manufactured by the method for manufacturing the honeycomb structure of the present invention, will be described.
図1は、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に示した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)に示したハニカム焼成体のA−A線断面図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb structure.
FIG. 2A is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb fired body constituting the honeycomb structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a honeycomb fired body shown in FIG. 2A. It is sectional drawing of the body AA line.
図1に示すように、本発明のハニカム構造体10は、多孔質SiCからなるハニカム焼成体20が、接着材層11を介して複数個組み合わされて円柱状のセラミックブロック15を構成し、このセラミックブロック15の周囲にコート層12が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the
図1に示したハニカム構造体10では、セラミックブロックの形状は円柱状であるが、本発明において、セラミックブロックは、柱状であれば円柱状に限定されることはなく、例えば、楕円柱状や角柱状等任意の形状のものであってもよい。
In the
図2(a)及び図2(b)に示すハニカム焼成体20は、長手方向に多数のセル21が並設され、セル21のいずれかの端部が目封止されているため、セル21同士を隔てるセル隔壁23がフィルタとして機能するようになっている。即ち、ハニカム焼成体20に形成されたセル21は、図2(b)に示したように、排ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが封止材22により目封じされ、一のセル21に流入した排ガスは、必ずセル21を隔てるセル隔壁23を通過した後、他のセル21から流出するようになっている。
In the honeycomb fired
このように構成されたハニカム構造体では、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PMを捕集することにより、排ガスを浄化することができる。 In the honeycomb structure configured in this way, the exhaust gas can be purified by collecting PM such as soot contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
本発明のハニカム構造体の製造方法は、SiC粉末、SiO2及びカーボン源を含む原料を混合して原料組成物を調製する原料組成物調製工程と、
上記原料組成物を押出成形することによりハニカム成形体を作製する成形体作製工程と、
上記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、からなるハニカム構造体の製造方法であって、
上記原料組成物にはさらにボロンとナトリウムを含み、
上記焼成工程における焼成温度が1620〜1800℃であることを特徴とする。
The method for producing a honeycomb structure of the present invention includes a raw material composition preparation step of mixing raw materials containing SiC powder, SiO 2 and a carbon source to prepare a raw material composition.
A molding body manufacturing step of manufacturing a honeycomb molded body by extrusion molding the above raw material composition, and
A method for producing a honeycomb structure, which comprises a firing step of firing the honeycomb molded body.
The raw material composition further contains boron and sodium.
The firing temperature in the firing step is 1620 to 1800 ° C.
(原料組成物調製工程)
この原料組成物調製工程では、SiC粉末と、SiO2と、カーボン源とを含む原料を混合して原料組成物を調製する。
(Raw material composition preparation process)
In this raw material composition preparation step, a raw material containing SiC powder, SiO 2, and a carbon source is mixed to prepare a raw material composition.
SiC粉末の粒子径は、特に限定されるものではないが、平均粒子径の異なる2種類のSiC粉末を用いることが好ましい。平均粒子径の異なる2種類のSiC粉末としては、例えば、5〜15μmの平均粒子径を有するSiC粗粉末と0.1〜1.0μmの平均粒子径を有するSiC微粉末との組み合わせが挙げられる。 The particle size of the SiC powder is not particularly limited, but it is preferable to use two types of SiC powder having different average particle sizes. Examples of the two types of SiC powders having different average particle sizes include a combination of a SiC coarse powder having an average particle size of 5 to 15 μm and a SiC fine powder having an average particle size of 0.1 to 1.0 μm. ..
原料組成物中のSiC粉末の含有量は、原料組成物中に含まれる無機固形分中の85〜95重量%であることが好ましい。
また、SiC粗粉末の含有量が原料組成物中に含まれる無機固形分中の55〜65重量%であることが好ましい。
The content of the SiC powder in the raw material composition is preferably 85 to 95% by weight based on the inorganic solid content contained in the raw material composition.
Further, the content of the coarse SiC powder is preferably 55 to 65% by weight in the inorganic solid content contained in the raw material composition.
上記原料組成物中には、SiO2が含まれている。
SiO2を含む材料としてシリカ粉末を使用することができる。シリカ粉末は特に限定されるものでなく、例えば、市販されている種々のシリカの粉末を用いることができる。シリカ粉末の平均粒子径は、0.5〜40μmが好ましい。
シリカ粉末の平均粒子径が0.5μmより小さいと、後述するSiC合成の際に、カーボンとの接触確率が下がる可能性がある。一方、シリカ粉末の平均粒子径が40μmより大きいと、後述するSiC合成の際に、シリカ粒子内部がカーボンと接触できない可能性がある。
SiO 2 is contained in the raw material composition.
Silica powder can be used as the material containing SiO 2 . The silica powder is not particularly limited, and for example, various commercially available silica powders can be used. The average particle size of the silica powder is preferably 0.5 to 40 μm.
If the average particle size of the silica powder is smaller than 0.5 μm, the contact probability with carbon may decrease during the SiC synthesis described later. On the other hand, if the average particle size of the silica powder is larger than 40 μm, the inside of the silica particles may not come into contact with carbon during the SiC synthesis described later.
シリカ粉末は原料組成物中に造孔剤として添加することができる。
造孔剤としては、微小中空球体であるバルーンが挙げられ、具体的なバルーンとしては、例えば、シリカバルーン、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。このような造孔剤を使用することにより、製造されるハニカム構造体の気孔率を制御し易くなる。
原料組成物中にSiO2が含まれているのは、後の脱脂工程の後にハニカム成形体中に残留するカーボンと反応させ、SiCを合成するためである。
The silica powder can be added as a pore-forming agent in the raw material composition.
Examples of the pore-forming agent include balloons that are microhollow spheres, and specific balloons include silica balloons, glass microballoons, silas balloons, fly ash balloons (FA balloons), and mullite balloons. By using such a pore-forming agent, it becomes easy to control the porosity of the produced honeycomb structure.
The reason why SiO 2 is contained in the raw material composition is that SiC is synthesized by reacting with carbon remaining in the honeycomb molded body after the subsequent degreasing step.
上記の事情からSiO2はバルーン状であることが好ましい。SiO2がバルーン状であると、SiO2が造孔剤としても機能することができる。 From the above circumstances, SiO 2 is preferably balloon-shaped. When SiO 2 has a balloon shape, SiO 2 can also function as a pore-forming agent.
原料組成物中のSiO2の含有量は、原料組成物中に含まれる無機固形分中の1〜7重量%であることが好ましい。 The content of SiO 2 in the raw material composition is preferably 1 to 7% by weight of the inorganic solid content contained in the raw material composition.
カーボン源としては、カーボン粉末、炭素を含む有機添加物が挙げられる。
有機添加物としては、有機バインダが挙げられるほか、分散媒液、可塑剤、潤滑剤等が挙げられる。これらの有機添加物を製造途中で熱分解させることによりカーボンとすることができる。
有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、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、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのなかでは、メチルセルロースが好ましい。
Examples of the carbon source include carbon powder and organic additives containing carbon.
Examples of the organic additive include an organic binder, a dispersion medium, a plasticizer, a lubricant and the like. Carbon can be obtained by thermally decomposing these organic additives during production.
Examples of the organic binder include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, epoxy resin and the like. Of these, methyl cellulose is preferred.
分散媒液としては、例えば、メタノール等のアルコール、ベンゼン等の有機溶媒が挙げられる。また、有機添加物以外の分散媒液として水を含んでいてもよい。
可塑剤としては特に限定されず、例えば、グリセリン等が挙げられる。
Examples of the dispersion medium include alcohols such as methanol and organic solvents such as benzene. Further, water may be contained as a dispersion medium other than the organic additive.
The plasticizer is not particularly limited, and examples thereof include glycerin and the like.
潤滑剤としては特に限定されず、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。上記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。 The lubricant is not particularly limited, and examples thereof 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.
原料組成物中のカーボン源の含有量は、その合計量として熱分解後に1〜7重量%であることが好ましい。 The content of the carbon source in the raw material composition is preferably 1 to 7% by weight after thermal decomposition as the total amount.
原料組成物はさらにボロンとナトリウムを含む。
ボロンとナトリウムはボロンを含むボロン含有化合物、ナトリウムを含むナトリウム含有化合物の形で原料組成物に含まれる。
ボロン含有化合物、ナトリウム含有化合物はそれ自体を単独で原料組成物に加えてもよいし、他の成分中に含まれている成分であってもよい。
例えば、原料組成物中のSiO2がシリカバルーンである場合に、シリカバルーンに含まれることがあるボロン含有化合物、ナトリウム含有化合物を使用することもできる。
The raw material composition further comprises boron and sodium.
Boron and sodium are contained in the raw material composition in the form of a boron-containing compound containing boron and a sodium-containing compound containing sodium.
The boron-containing compound and the sodium-containing compound may be added to the raw material composition by themselves, or may be components contained in other components.
For example, when SiO 2 in the raw material composition is a silica balloon, a boron-containing compound or a sodium-containing compound that may be contained in the silica balloon can also be used.
原料組成物にはボロンとナトリウムが含まれており、これらはカーボンとSiO2の反応によるSiCの合成反応を促進するための助剤として働く。
そのため、焼成温度を低くしてもSiC粉末の粒子間において合成されたSiCによるネック部の形成が進み、充分な強度を備えたハニカム構造体を製造することができる。
The raw material composition contains boron and sodium, which act as an auxiliary agent for accelerating the synthesis reaction of SiC by the reaction of carbon and SiO 2 .
Therefore, even if the firing temperature is lowered, the formation of the neck portion by the SiC synthesized between the particles of the SiC powder proceeds, and a honeycomb structure having sufficient strength can be manufactured.
原料組成物において、ボロンは、B2O3換算量としてSiO2に対して5〜20重量%含まれることが好ましい。
また、原料組成物において、ナトリウムは、Na2O換算量としてSiO2に対して2〜10重量%含まれることが好ましい。
また、原料組成物において、ボロンのB2O3換算量と、ナトリウムのNa2O換算量と、SiO2の含有量との合計が、SiC粉末に対して2〜7重量%であることが好ましい。
ボロンの量、ナトリウムの量、ボロン、ナトリウム及びSiO2の合計量を上記の範囲に定めることで、ハニカム構造体の強度や気孔率、気孔径等を好ましい範囲に調整してハニカム構造体を製造することができる。
In the raw material composition, boron is preferably contained in an amount of 5 to 20% by weight based on SiO 2 in terms of B 2 O 3 .
Further, in the raw material composition, sodium is preferably contained in an amount of 2 to 10% by weight based on SiO 2 in terms of Na 2 O.
Further, in the raw material composition, the total of the B 2 O 3 conversion amount of boron, the Na 2 O conversion amount of sodium, and the content of SiO 2 is 2 to 7% by weight with respect to the SiC powder. preferable.
By setting the amount of boron, the amount of sodium, and the total amount of boron, sodium, and SiO 2 in the above range, the strength, porosity, pore diameter, etc. of the honeycomb structure are adjusted to preferable ranges to manufacture the honeycomb structure. can do.
原料組成物を調製する際には、SiC粉末、SiO2、カーボン源、ボロン含有化合物、ナトリウム含有化合物、及び、分散媒液である水を湿式混合機を用いて混合することにより原料組成物を調製することが好ましい。 When preparing the raw material composition, the raw material composition is prepared by mixing SiC powder, SiO 2 , carbon source, boron-containing compound, sodium-containing compound, and water as a dispersion medium using a wet mixer. It is preferable to prepare.
(成形体作製工程)
この成形体作製工程では、原料組成物を押出成形することによりハニカム成形体を作製する。
この工程では、得られた原料組成物を押出成形機に投入して、押出成形を行い、角柱形状の連続体を作製した後、所定の長さに切断することにより、長手方向に多数の貫通孔が並設されたハニカム成形体を作製する。このハニカム成形体を乾燥機により乾燥させ、ハニカム成形体の乾燥体とする。
(Molded body manufacturing process)
In this molded body manufacturing step, a honeycomb molded body is manufactured by extrusion molding the raw material composition.
In this step, the obtained raw material composition is put into an extrusion molding machine, extrusion molding is performed to produce a prismatic continuous body, and then the composition is cut to a predetermined length to penetrate a large number in the longitudinal direction. A honeycomb molded body in which holes are arranged side by side is produced. This honeycomb molded body is dried by a dryer to obtain a dried body of the honeycomb molded body.
次いで、ハニカム成形体の乾燥体を構成する貫通孔のいずれかの端部に、封止材ペーストを所定量充填し、セルを目封止する。セルを目封止する際には、例えば、ハニカム成形体の端面(すなわち両端を切断した後の切断面)にセル封止用のマスクを当てて、封止の必要なセルにのみ封止材ペーストを充填し、封止材ペーストを乾燥させる。このような工程を経て、セルの一端部が目封止されたハニカム成形体を作製する。 Next, a predetermined amount of a sealing material paste is filled in any end of the through holes constituting the dried body of the honeycomb molded product, and the cells are sealed. When sealing cells, for example, a mask for cell sealing is applied to the end surface of the honeycomb molded body (that is, the cut surface after cutting both ends), and the sealing material is applied only to the cells that need to be sealed. Fill the paste and allow the encapsulant paste to dry. Through such a process, a honeycomb molded body in which one end of the cell is sealed is produced.
(焼成工程)
次に、作製されたハニカム成形体を加熱することにより有機物を酸化分解させて除去する脱脂工程を行う。
脱脂工程は必須工程ではなく、後述する焼成工程と組み合わせて連続して行ってもよい。
また、脱脂工程における脱脂条件を調整して、セル隔壁にカーボンが残留する程度に脱脂を進める。
(Baking process)
Next, a degreasing step is performed in which the produced honeycomb molded body is heated to oxidatively decompose and remove organic substances.
The degreasing step is not an essential step and may be continuously performed in combination with the firing step described later.
In addition, the degreasing conditions in the degreasing step are adjusted to proceed with degreasing to the extent that carbon remains on the cell partition wall.
脱脂工程の後、焼成工程では、脱脂されたハニカム成形体を焼成する。
焼成温度は1620〜1800℃とする。
焼成時間(上記焼成温度での保持時間)は0.5〜5時間とすることが好ましい。
カーボンをセル隔壁に残留させ、さらにボロンとナトリウムを存在させておくことで、焼成温度を1620〜1800℃と低くしてもSiC粉末の粒子間においてカーボンとSiO2の反応による反応焼結SiCの合成反応が促進される。
また、ネック部において反応焼結SiCとカーボンが複合粒子を形成し、充分な強度を備えたハニカム構造体を製造することができる。
After the degreasing step, in the firing step, the degreased honeycomb molded body is fired.
The firing temperature is 1620 to 1800 ° C.
The firing time (holding time at the firing temperature) is preferably 0.5 to 5 hours.
By leaving carbon in the cell partition and further allowing boron and sodium to exist, even if the firing temperature is lowered to 1620 to 1800 ° C., the reaction sintered SiC by the reaction of carbon and SiO 2 between the particles of the SiC powder The synthetic reaction is promoted.
Further, the reaction sintered SiC and carbon form composite particles at the neck portion, and a honeycomb structure having sufficient strength can be manufactured.
上記工程により充分な強度を備えたハニカム構造体を製造することができる。
なお、得られたハニカム構造体をハニカム焼成体とみなし、ハニカム焼成体を複数組み合わせたハニカム構造体を製造する際には、上記ハニカム焼成体の側面に、シール材ペーストを塗布してシール材ペースト層を形成し、このシール材ペースト層を介して順次他のハニカム焼成体を積層する。この手順を繰り返して所定数のハニカム焼成体が結束されたハニカム焼成体の集合体を作製する。なお、シール材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機繊維及び/又は無機粒子とからなるものを使用することができる。
A honeycomb structure having sufficient strength can be produced by the above steps.
The obtained honeycomb structure is regarded as a honeycomb fired body, and when a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb fired bodies are combined is manufactured, a sealing material paste is applied to the side surface of the honeycomb fired body to apply a sealing material paste. A layer is formed, and another honeycomb fired body is sequentially laminated via the sealant paste layer. This procedure is repeated to prepare an aggregate of the honeycomb fired bodies in which a predetermined number of honeycomb fired bodies are bound. As the sealing material paste, for example, a paste composed of an inorganic binder, an organic binder, an inorganic fiber and / or an inorganic particle can be used.
次に、このハニカム焼成体の集合体を加熱してシール材ペースト層を乾燥、固化させてシール材層(接着材層)とする。その後、ダイヤモンドカッター等を用いてハニカム焼成体の集合体に切削加工を施してセラミックブロックとし、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て乾燥固化させることによりコート層を形成することにより、ハニカム構造体を製造することができる。 Next, the aggregate of the honeycomb fired bodies is heated to dry and solidify the sealing material paste layer to obtain a sealing material layer (adhesive material layer). After that, the aggregate of the honeycomb fired bodies is cut using a diamond cutter or the like to form a ceramic block, and a sealant paste is applied to the outer peripheral surface of the ceramic block and dried and solidified to form a coat layer. A honeycomb structure can be manufactured.
(実施例)
以下、本発明の実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、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。
(Example)
Hereinafter, examples in which the embodiments of the present invention are disclosed more specifically will be shown. The present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
(原料組成物調製工程)
まず、原料組成物調製工程として、平均粒子径11μmを有するSiCの粗粉末52.0重量%と、平均粒子径0.5μmのSiCの微粉末22.2重量%とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ(メチルセルロース)3.9重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.3重量%、グリセリン1.0重量%、シリカバルーンからなる造孔剤(平均粒子径40μm)3.5重量%、平均粒子径5μmのカーボン粒子2.1重量%及び、水13.0重量%を加えて混練して原料組成物を得た。
(Example 1)
(Raw material composition preparation process)
First, as a raw material composition preparation step, 52.0% by weight of a coarse SiC powder having an average particle size of 11 μm and 22.2% by weight of a fine powder of SiC having an average particle size of 0.5 μm were mixed and obtained. A pore-forming agent consisting of 3.9% by weight of organic binder (methyl cellulose), 2.3% by weight of lubricant (Unilube manufactured by Nichiyu Co., Ltd.), 1.0% by weight of glycerin, and silica balloon (average particle size 40 μm) with respect to the mixture. ) 3.5% by weight, 2.1% by weight of carbon particles having an average particle diameter of 5 μm, and 13.0% by weight of water were added and kneaded to obtain a raw material composition.
ここで使用したシリカバルーンはボロン及びナトリウムを含む組成のシリカバルーンである。シリカバルーン中のボロンの含有量はB2O3換算量としてSiO2に対して10重量%であり、シリカバルーン中のナトリウムの含有量はNa2O換算量としてSiO2に対して4重量%である。 The silica balloon used here is a silica balloon having a composition containing boron and sodium. The content of boron in the silica balloon is 10% by weight with respect to SiO 2 in terms of B 2 O 3 , and the content of sodium in the silica balloon is 4% by weight with respect to SiO 2 in terms of Na 2 O. Is.
(成形体作製工程)
この後、成形体作製工程として、得られた原料組成物を用いて押出成形を行い、生のハニカム成形体を得た。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ることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。
(Molded body manufacturing process)
Then, as a molding body manufacturing step, extrusion molding was performed using the obtained raw material composition to obtain a raw honeycomb molded body. Next, the raw honeycomb molded body was dried using a microwave dryer to prepare a dried honeycomb molded body.
その後、ハニカム成形体の乾燥体の所定のセルに封止材ペーストを充填してセルの封止を行い、目封止されたハニカム成形体を得た。なお、上記原料組成物を封止材ペーストとして使用した。セルの封止を行った後、封止材ペーストを充填したハニカム成形体の乾燥体を再び乾燥機を用いて乾燥させた。 Then, a predetermined cell of the dried body of the honeycomb molded product was filled with a sealing material paste to seal the cell, and a honeycomb molded product with a seal was obtained. The raw material composition was used as a sealing material paste. After sealing the cell, the dried body of the honeycomb molded product filled with the sealing material paste was dried again using a dryer.
(焼成工程)
続いて、乾燥させた複数のハニカム成形体を搬送部材の上に載置し、バッチ炉に搬入した後、窒素を導入し、常圧の窒素雰囲気中、400℃まで昇温させた後、加熱を停止することにより脱脂処理を行った。この後、脱脂処理の終わったハニカム成形体を移動させることなく、同じバッチ炉で、常圧の窒素雰囲気中、1650℃、1時間の条件で焼成処理を行い、ハニカム焼成体(ハニカム構造体)を製造した。
(Baking process)
Subsequently, a plurality of dried honeycomb compacts were placed on a transport member, carried into a batch furnace, introduced with nitrogen, heated to 400 ° C. in a nitrogen atmosphere at normal pressure, and then heated. The degreasing treatment was performed by stopping. After that, the honeycomb molded body after the degreasing treatment was fired in the same batch furnace in a nitrogen atmosphere at normal pressure at 1650 ° C. for 1 hour, and the honeycomb fired body (honeycomb structure) was fired. Manufactured.
得られたハニカム構造体は、多孔質SiCからなり、気孔率が62%、平均気孔径が11μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が54.3個/cm2(350個/inch2)、セル隔壁の厚さが0.28mm、外周壁の厚さが0.3mmであった。 The obtained honeycomb structure is made of porous SiC, has a porosity of 62%, an average pore diameter of 11 μm, a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, and a number of cells (cell density) of 54.3. The number of pieces / cm 2 (350 pieces / inch 2 ), the thickness of the cell partition wall was 0.28 mm, and the thickness of the outer peripheral wall was 0.3 mm.
(比較例1)
実施例1の焼成工程における焼成温度を1650℃から2200℃、1時間から2時間に変更した他は実施例1と同様にしてハニカム焼成体(ハニカム構造体)を作製した。
(Comparative Example 1)
A honeycomb fired body (honeycomb structure) was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature in the firing step of Example 1 was changed from 1650 ° C. to 2200 ° C. for 1 hour to 2 hours.
(比較例2)
シリカバルーンとして、ボロン及びナトリウムを含まない組成のシリカバルーンを使用した他は実施例1と同様にしてハニカム焼成体(ハニカム構造体)を作製した。
(Comparative Example 2)
A honeycomb fired body (honeycomb structure) was produced in the same manner as in Example 1 except that a silica balloon having a composition not containing boron and sodium was used as the silica balloon.
(評価)
[強度測定]
3点曲げ強度測定用サンプルとして、各実施例及び比較例と同じ配合で混合、混練した原料組成物を直方体に成形して、同条件で脱脂、焼成後に6mm×6mm×40mmに加工した部材を10本準備し、3点曲げ強度測定用サンプル(以下、サンプル)とした。サンプルの主面(サンプルの外周面のうち広い方の面)に対して垂直な方向に荷重を印加し、破壊荷重(サンプルが破壊した荷重)を測定した。10本の3点曲げ強度測定用サンプルについて破壊荷重を測定し、その平均値を曲げ強度とした。3点曲げ強度試験はJIS R 1601を参考に、インストロン5582を用い、スパン間距離:30mm、スピード1mm/minで行った。
3点曲げ強度は、実施例1で12.0MPa、比較例1で12.0MPa、比較例2で7.5MPaであった。
(Evaluation)
[Strength measurement]
As a sample for measuring the three-point bending strength, a member composed of a raw material composition mixed and kneaded with the same composition as in each example and comparative example was formed into a rectangular parallelepiped, degreased under the same conditions, and processed into 6 mm × 6 mm × 40 mm after firing. Ten samples were prepared and used as a sample for measuring the bending strength at three points (hereinafter referred to as a sample). A load was applied in a direction perpendicular to the main surface of the sample (the wider surface of the outer peripheral surface of the sample), and the breaking load (the load at which the sample was broken) was measured. The breaking load was measured for 10 samples for measuring the bending strength at three points, and the average value was taken as the bending strength. The three-point bending strength test was carried out using an Instron 5582 with reference to JIS R 1601 at a distance between spans of 30 mm and a speed of 1 mm / min.
The three-point bending strength was 12.0 MPa in Example 1, 12.0 MPa in Comparative Example 1, and 7.5 MPa in Comparative Example 2.
10 ハニカム構造体
11 接着材層
12 コート層
15 セラミックブロック
20 ハニカム焼成体
21 セル
22 封止材
23 セル隔壁
10
Claims (5)
前記原料組成物を押出成形することによりハニカム成形体を作製する成形体作製工程と、
前記ハニカム成形体を焼成する焼成工程と、からなるハニカム構造体の製造方法であって、
前記原料組成物にはさらにボロンとナトリウムを含み、
前記焼成工程における焼成温度が1620〜1800℃であることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 A raw material composition preparation step of mixing raw materials containing SiC powder, SiO 2 and a carbon source to prepare a raw material composition, and
A molding body manufacturing step of manufacturing a honeycomb molded body by extrusion molding the raw material composition, and
A method for producing a honeycomb structure, which comprises a firing step of firing the honeycomb molded body.
The raw material composition further contains boron and sodium.
A method for producing a honeycomb structure, wherein the firing temperature in the firing step is 1620 to 1800 ° C.
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