JP2000280222A - セラミック成形体の封口方法 - Google Patents

セラミック成形体の封口方法

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JP2000280222A JP11086686A JP8668699A JP2000280222A JP 2000280222 A JP2000280222 A JP 2000280222A JP 11086686 A JP11086686 A JP 11086686A JP 8668699 A JP8668699 A JP 8668699A JP 2000280222 A JP2000280222 A JP 2000280222A
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彰浩 出村
Eiji Sumiya
英司 角谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック成形体の端面に、封口用ペースト
からなる突起や垂れ等を形成させることなく、適切に封
口処理を行うことができるセラミック成形体の封口方法
を提供する。 【解決手段】 多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
並設された柱状のセラミック成形体の前記貫通孔の端部
を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封
口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パタ
ーン状に開孔が形成されたマスクを、前記セラミック成
形体の端面に当接し、前記封口用ペーストを前記マスク
の開孔から前記セラミック成形体の貫通孔に侵入させた
後、前記セラミック成形体を前記マスクより上にした状
態で、前記セラミック成形体と前記マスクとを引き離す
ことを特徴とするセラミック成形体の封口方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の貫通孔が長
手方向に並設された柱状のセラミック成形体の封口方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】乗用車、バス、トラック等の車両や建設
機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有され
るパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最
近問題となっている。この排気ガスを多孔質セラミック
を通過させるたとにより、排気ガス中のパティキュレー
トを捕集して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが
種々提案されている。
【0003】セラミックフィルタは、通常、図3に示し
たような多孔質セラミック部材30が複数個結束されて
セラミックフィルタ40を構成している。また、この多
孔質セラミック部材30は、図4に示したように、長手
方向に多数の貫通孔31が並設され、貫通孔31同士を
隔てる多孔質の隔壁33がフィルタとして機能するよう
になっている。
【0004】すなわち、図4(b)に示したように、多
孔質セラミック部材30に形成された貫通孔31は、排
気ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが充填材3
2により封口され、一の貫通孔31に流入した排気ガス
は、必ず貫通孔31を隔てる隔壁33を通過した後、他
の貫通孔31から流出するようになっており、排気ガス
がこの隔壁33を通過する際、パティキュレートが隔壁
33部分で捕捉され、排気ガスが浄化される。
【0005】従来、このような多孔質セラミック部材3
0を製造する際には、まず、セラミック粉末とバインダ
ーと分散媒液とを混合して成形体製造用の混合組成物を
調製した後、この混合組成物の押出成形等を行うことに
より、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設され
た柱状のセラミック成形体を作製し、所定の長さに切断
する。
【0006】次に、得られたセラミック成形体を乾燥
し、分散媒液を飛散させることにより、一定の強度を有
し、取り扱いが容易なセラミック成形体の乾燥体とし、
続いて、このセラミック成形体の貫通孔の端部を、セラ
ミック成形体を構成するセラミック粉末を主成分とする
封口用ペーストで封口する。この後、セラミック成形体
を焼成処理することにより、多孔質セラミック部材30
を製造していた。
【0007】図5(a)は、この封口装置を模式的に示
した断面図であり、(b)は、その一部を示す部分拡大
断面図である。上記封口工程において、従来は、図5に
示したように、封口パターン状に開孔11aが形成され
たマスク11が側面に設置され、その内部に攪拌片12
を備え、かつ、その内部が封口用ペースト13で満たさ
れた封口用ペースト吐出槽10を用いて、以下のような
封口処理を行っていた。
【0008】セラミック成形体21が、所定の運搬路等
を通って封口用ペースト吐出槽10が設置されている部
分まで移動してくると、まず、封口用ペースト吐出槽1
0を移動させることにより、マスク11をセラミック成
形体21の端面21aに当接させる。このとき、開孔1
1aとセラミック成形体21の貫通孔22部分とは、ち
ょうど対向する位置関係となっている。続いて、封口用
ペースト13に若干の圧をかけながら、攪拌片12を上
下に移動させて封口用ペースト13を攪拌すると、封口
用ペースト13は流動し、封口用ペースト13がマスク
11の開孔11aより吐出し、図5(b)に示したよう
に、セラミック成形体21の貫通孔22の端部に封口用
ペースト13が侵入する。上記工程により封口用ペース
ト13の充填が終了すると、マスク11の主面及びセラ
ミック成形体21の端面21aを垂直状態にしたまま、
封口用ペースト吐出槽10を移動させ、マスク11をセ
ラミック成形体21の端面21aより引き離すことによ
り、槽内の封口用ペースト13と貫通孔22内部の封口
用ペースト13とを切り離し、封口工程を終了してい
た。
【0009】しかし、図6に示すように、封口用ペース
ト13は粘性が大きいため、マスク11をセラミック成
形体21の端面より離す際に、封口用ペースト13はい
わゆる糸引き状態となり、しかも、糸引き部分の中央が
細くなった後、その中央部分で封口用ペースト13が切
れるため、図7にAで示すようにセラミック成形体21
の端面に突起が形成されたり、Bで示すように下向きの
垂れが生じたりしていた。
【0010】セラミック成形体21の端面に突起等が形
成されると、焼成後の多孔質セラミック部材の端面に
も、そのまま突起が形成されるため、以下のような問題
があった。すなわち、多孔質セラミック部材は、この
後、複数個が束ねられて接着され、図3に示すフィルタ
40の形状に加工された後、その周辺にシール材42が
塗布される。
【0011】シール材42を塗布する際には、フィルタ
40の端面にシール材42が付着しないように、端面部
分にフィルムを貼り付けるが、端面に突起が形成されて
いると、フィルムが完全に端面に密着せず、端面部分に
シール材42が流れ込んでしまうという問題があった。
【0012】さらに、図7にCで示すように、封口用ペ
ースト13の垂れが大きい場合には、封口してはならな
いセラミック成形体21の他の貫通孔22に封口用ペー
スト13が流れ込んで封口してしまうという問題もあっ
た。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解決するためになされたもので、セラミック成形体
の端面に、封口用ペーストからなる突起や垂れ等を形成
させることなく、封口すべきでない貫通孔を封口してし
まう等の問題を発生させることなく、適切に封口処理を
行うことができるセラミック成形体の封口方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】第一の本発明は、多数の
貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラ
ミック成形体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を
主成分とする封口用ペーストで封口するセラミック成形
体の封口方法であって、封口パターン状に開孔が形成さ
れたマスクを、上記セラミック成形体の端面に当接し、
上記封口用ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミ
ック成形体の貫通孔に侵入させた後、上記セラミック成
形体を上記マスクより上にした状態で、上記セラミック
成形体と上記マスクとを引き離すことを特徴とするセラ
ミック成形体の封口方法である。
【0015】また、第二の本発明は、多数の貫通孔が隔
壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形
体の上記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とす
る封口用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方
法であって、封口パターン状に開孔が形成されたマスク
を、上記セラミック成形体の端面に当接し、上記封口用
ペーストを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体
の貫通孔に侵入させた後、上記マスクを上記セラミック
成形体より上にした状態で、上記セラミック成形体と上
記マスクとを引き離すことを特徴とするセラミック成形
体の封口方法である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック成形体
の封口方法の実施形態について、図面を参照しながら説
明する。
【0017】第一の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔
てて長手方向に並設された柱状のセラミック成形体の上
記貫通孔の端部を、セラミック粉末を主成分とする封口
用ペーストで封口するセラミック成形体の封口方法であ
って、封口パターン状に開孔が形成されたマスクを、上
記セラミック成形体の端面に当接し、上記封口用ペース
トを上記マスクの開孔から上記セラミック成形体の貫通
孔に侵入させた後、上記セラミック成形体を上記マスク
より上にした状態で、上記セラミック成形体と上記マス
クとを引き離すことを特徴とするセラミック成形体の封
口方法である。
【0018】第一の本発明で封口処理の対象となるセラ
ミック成形体は、セラミック粉末及びバインダー等を主
成分として形成されるものであり、これらを混合して成
形体製造用の混合組成物を調製した後、この混合組成物
の押出成形等を行った後、乾燥させることにより、多数
の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセ
ラミック成形体を作製する。
【0019】上記セラミック粉末としては特に限定され
ず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、
窒化硼素、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系セラ
ミックの粉末;アルミナ、コージェライト、ムライト、
シリカ、ジルコニア、チタニア等の酸化物系セラミック
の粉末等を挙げることができる。これらのなかでは、耐
熱性に優れる炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等
が好ましい。
【0020】これらセラミック粉末の粒径も特に限定さ
れるものではないが、後の焼成過程で収縮が少ないもの
が好ましく、例えば、0.3〜50μm程度の平均粒子
径を有する粉末100重量部と0.1〜1.0μm程度
の平均粒子径を有する粉末5〜65重量部とを組み合わ
せたものが好ましい。
【0021】上記バインダーとしては特に限定されず、
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、エポキシ樹脂等を挙げることが
できる。上記バインダーの配合量は、通常、セラミック
粉末100重量部に対して、1〜10重量部程度が好ま
しい。上記混合組成物に流動性を与える分散媒液として
は、例えば、ベンゼン等の有機溶媒;メタノール等のア
ルコール、水等を挙げることができる。
【0022】第一の本発明では、まず、上記セラミック
成形体の端面に、封口パターン状に開孔が形成されたマ
スクを当接し、上記封口用ペーストを上記マスクの開孔
から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる。
【0023】マスクに形成された開孔は、封口の対象と
なるセラミック成形体の貫通孔の断面と同じ形状でもよ
く、それよりも小さい形状でもよい。上記貫通孔の断面
よりも小さい形状とすることにより、突起や垂れは形成
されにくくなるが、開孔が余り小さいと封口用ペースト
の吐出量が少なくなり、完全に封口できないことがあ
る。従って、上記開孔の形状は、セラミック成形体の貫
通孔の大きさや封口用ペーストの粘度等により、適宜決
定される。
【0024】上記封口用ペーストも特に限定されるもの
ではないが、焼成した際にセラミック成形体と一体とな
りやすいものが好ましく、セラミック成形体を作製する
際に使用するスラリーと略同じ成分のものか、又は、そ
れらに、さらに分散媒が添加されたものが好ましい。第
一の本発明では、この封口用ペーストの粘度が下記する
一定範囲にあるため、第一の本発明の封口方法を用いる
ことにより、封口用ペースト13がセラミック成形体2
1の端面21aから余り突出しないという効果を奏す
る。
【0025】上記封口用ペーストを上記マスクの開孔か
ら上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる方法とし
ては特に限定されず、例えば、上記マスクに封口用ペー
ストを一定量塗布することにより侵入させる方法等が挙
げられるが、図5(a)に示したような、マスク11が
側面に設置され、その内部に攪拌片12を備え、かつ、
その内部が封口用ペースト13で満たされた封口用ペー
スト吐出槽10を用いる方法が、封口の効率もよいため
好ましい。
【0026】封口用ペースト13を開孔11aから貫通
孔22の端部に侵入させる方法は、従来の場合と同様で
よい。すなわち、封口用ペースト13に若干の圧をかけ
ながら、攪拌片12を上下に移動させて封口用ペースト
13を流動させることにより、封口用ペースト13をマ
スク11の開孔より吐出させ、セラミック成形体21の
貫通孔22の端部に侵入させる。
【0027】第一の本発明では、この後、セラミック成
形体をマスクより上にした状態で、上記セラミック成形
体と上記マスクとを引き離す操作を行う。図1(a)〜
(c)は、この工程を模式的に示した断面図である。図
1(a)に示すように、まず、セラミック成形体21が
マスク11より上にある状態にする。すなわち、マスク
11をセラミック成形体21の端面21aに密着させた
まま、セラミック成形体21がマスク11より上にあ
り、かつ、マスク11の主面がほぼ水平状態になるよう
に、封口用ペースト吐出槽10とセラミック成形体21
とを回転させる。
【0028】封口用ペースト吐出槽10を、このように
回転させるためには、この封口用ペースト吐出槽10を
含む封口装置は、モータ等を用いた回転機構を備えてい
ることは勿論であるが、封口用ペースト13がこぼれた
り、一旦セラミック成形体21の端部に侵入した封口用
ペースト13が槽側に逆戻りしないように、槽自体が完
全に密閉されている。また、セラミック成形体21と封
口用ペースト吐出槽10とは、一体化された状態で回転
するようになっている。
【0029】上記工程の後、図1(b)に示すように、
セラミック成形体21のみを上に移動させるか、封口用
ペースト吐出槽10のみを下に移動させるか、又は、両
方を同時に反対方向に移動させることにより、セラミッ
ク成形体21とマスク11とを引き離す。なお、図5に
示す封口装置では、セラミック成形体21の両端面にマ
スク11が当接しているので、引き離し操作を順次行
い、例えば、右側の封口用ペースト吐出槽10を上記状
態で引き離した後、左側の封口用ペースト吐出槽10を
上記状態で引き離す。
【0030】上記引き離し操作の際、封口用ペースト1
4の粘度が、室温において、5000〜8000cP程
度であると、セラミック成形体21とマスク11とを引
き離した際、図1(b)に示すように、封口用ペースト
13の糸引き部分の上部が細くなり、そのため、上部で
封口用ペースト13が切れる。その結果、引き離し工程
が終了した後の封口用ペースト13は、図1(c)に示
したように、余りセラミック成形体21の端面から突出
せず、乾燥工程を終了した後も、ほぼ同様の形状を保持
する。
【0031】このように、第一の本発明の封口方法を用
いることにより、セラミック成形体の端面部分に封口用
ペーストからなる突起が形成されたり、垂れが生じるの
を防止することができる。なお、セラミック成形体21
とマスク11とを引き離す際、マスク11の主面及びセ
ラミック成形体21の端面21aは、完全に水平である
必要はなく、±45°程度まで傾いていてもよい。
【0032】次に、第二の本発明について説明する。第
二の本発明は、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
並設された柱状のセラミック成形体の上記貫通孔の端部
を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封
口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パタ
ーン状に開孔が形成されたマスクを、上記セラミック成
形体の端面に当接し、上記封口用ペーストを上記マスク
の開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させた
後、上記マスクを上記セラミック成形体より上にした状
態で、上記セラミック成形体と上記マスクとを引き離す
ことを特徴とするセラミック成形体の封口方法である。
【0033】第二の本発明で封口処理の対象となるセラ
ミック成形体は、第一の本発明で対象としたものと全く
同様である。第二の本発明においても、まず、上記セラ
ミック成形体の端面に、封口パターン状に開孔が形成さ
れたマスクを当接し、上記封口用ペーストを上記マスク
の開孔から上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させ
る。
【0034】マスクに形成された開孔は、第一の本発明
と同様に、封口の対象となるセラミック成形体の貫通孔
の断面と同じ形状でもよく、それよりも小さい形状でも
よい。上記開孔の形状は、セラミック成形体の貫通孔の
大きさや封口用ペーストの粘度等により、適宜決定され
る。
【0035】上記封口用ペーストの組成も、第一の本発
明と同様に、特に限定されるものではないが、その粘度
は、室温において、5000〜8000cPである必要
がある。
【0036】上記封口用ペーストを上記マスクの開孔か
ら上記セラミック成形体の貫通孔に侵入させる方法とし
ては特に限定されないが、例えば、図5に示した封口用
ペースト吐出槽10を用いる方法が、封口の効率もよい
ため好ましい。また、封口用ペースト13を開孔11a
から貫通孔22の端部に侵入させる方法は、第一の本発
明の場合と同様でよい。
【0037】第二の本発明では、この後、マスクをセラ
ミック成形体より上にした状態で、上記セラミック成形
体と上記マスクとを引き離す操作を行う。図2(a)〜
(c)は、この工程を模式的に示した断面図である。図
2(a)に示すように、まず、マスク11がセラミック
成形体21より上にある状態にする。すなわち、マスク
11をセラミック成形体21の端面21aに密着させた
まま、マスク11がセラミック成形体21より上にあ
り、かつ、マスク11の主面がほぼ水平状態になるよう
に、封口用ペースト吐出槽10とセラミック成形体21
とを回転させる。封口用ペースト吐出槽10を、このよ
うに回転させるためには、封口装置は、第一の本発明で
説明した装置と同様に構成されている必要がある。
【0038】この後、図2(b)に示すように、セラミ
ック成形体21のみを下に移動させるか、封口用ペース
ト吐出槽10のみを上に移動させるか、又は、両方を同
時に反対方向に移動させることにより、セラミック成形
体21とマスク11とを引き離す。
【0039】封口用ペースト14の粘度が、室温におい
て、5000〜8000cP程度であると、セラミック
成形体21とマスク11とを引き離した際、図2(b)
に示すように、封口用ペースト13の糸引き部分の下部
が細くなり、そのため、下部で封口用ペースト13が切
れる。そのため、引き離し工程が終了した後の封口用ペ
ースト13は、図2(c)に示したように、余りセラミ
ック成形体21の端面から突出せず、乾燥工程を終了し
た後も、ほぼ同様の形状を保持する。
【0040】このように、第二の本発明の方法を用いる
ことにより、セラミック成形体の端面部分に封口用ペー
ストからなる突起が形成されたり、垂れが生じるのを防
止することができる。なお、第一の本発明の場合と同
様、セラミック成形体21とマスク11とを引き離す
際、マスク11の主面及びセラミック成形体21の端面
21aは、完全に水平である必要はなく、45°程度ま
で左右どちらかに傾いていてもよい。
【0041】以上のように、セラミック成形体に封口処
理を行う際、封口用ペーストの粘度を測定して封口用ペ
ーストの粘度値を得、その粘度値に基づいて上記第一の
本発明の封口方法を使用するか、又は、上記第二の本発
明の封口方法を使用することにより、セラミック成形体
の端面部分に封口用ペーストからなる突起が形成された
り、垂れが生じるのを防止することができる。
【0042】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0043】実施例1 平均粒子径30μmのα型炭化珪素粉末70重量部、平
均粒子径0.28μmのβ型炭化珪素粉末30重量部、
メチルセルロース5重量部、分散剤4重量部、水20重
量部を配合して均一に混合することにより、原料の混合
組成物を調製した。この混合組成物を押出成形機に充填
し、押出速度2cm/分にてセラミック成形体を作製し
た。このセラミック成形体は、その大きさが50mm×
50mm×300mmで、貫通孔の数が324個、貫通
孔の1辺の長さが1.5mmであった。
【0044】次に、図5に示した封口用ペースト吐出槽
10を用い、第一の本発明で説明した方法(図1に示し
た方法)により、封口処理を行った。このとき、α型炭
化珪素粉末を含有し、分散溶媒として、グリコールエー
テル系溶媒を使用した封口用ペーストの粘度は、室温で
6000cPであり、40℃において、4000cPで
あった。
【0045】この後、封口処理後のセラミック成形体を
乾燥させ、封口処理した貫通孔の個数に対して、封口用
ペースト乾燥体がセラミック成形体の端面より0.5m
m以上突出しているものが何%存在するか(以下、突出
率という)を測定した。その結果、突出率は15%であ
った。
【0046】比較例1 封口の対象となるセラミック成形体として、実施例1と
同じセラミック成形体を使用した。また、封口装置とし
て、図5に示した封口用ペースト吐出槽10を用い、封
口用ペースト13をセラミック成形体21の貫通孔22
の端部に侵入させた後、図6に示したように、マスク1
1の主面及びセラミック成形体21の端面21aを垂直
状態にしたまま、セラミック成形体21と封口用ペース
ト吐出槽10とを引き離した。この後、実施例1と同様
にして、突出率を測定した結果、突出率は50%と大き
かった。
【0047】
【発明の効果】第一及び第二の本発明のセラミック成形
体の封口方法は、上述の通りであるので、セラミック成
形体の端面に、封口用ペーストからなる突起や垂れ等を
形成させることなく、封口すべきでない貫通孔を封口し
てしまう等の問題を発生させることなく、適切に封口処
理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は、第一の本発明のセラミック
成形体の封口方法における一部の工程を模式的に示した
断面図である。
【図2】(a)〜(c)は、第二の本発明のセラミック
成形体の封口方法における一部の工程を模式的に示した
断面図である。
【図3】セラミックフィルタを模式的に示した斜視図で
ある。
【図4】(a)は、多孔質セラミック部材を模式的に示
した斜視図であり、(b)は、(a)におけるA−A線
断面図である。
【図5】(a)は、セラミック成形体の封口装置を模式
的に示す断面図であり、(b)は、上記封口装置の一部
を示す部分拡大断面図である。
【図6】従来の封口方法において、セラミック成形体か
ら封口用ペースト吐出槽を引き離したときの封口用ペー
ストの状態を模式的に示した断面図である。
【図7】従来のセラミック成形体の封口方法を用いた際
に問題となる状態を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
10 封口用ペースト吐出槽 11 マスク 11a 開孔 12 攪拌片 13 封口用ペースト 21 セラミック成形体 21a 端面 22 貫通孔 23 隔壁 30 多孔質セラミック部材 31 貫通孔 32 充填材 33 隔壁 40 セラミックフィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
    並設された柱状のセラミック成形体の前記貫通孔の端部
    を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封
    口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パタ
    ーン状に開孔が形成されたマスクを、前記セラミック成
    形体の端面に当接し、前記封口用ペーストを前記マスク
    の開孔から前記セラミック成形体の貫通孔に侵入させた
    後、前記セラミック成形体を前記マスクより上にした状
    態で、前記セラミック成形体と前記マスクとを引き離す
    ことを特徴とするセラミック成形体の封口方法。
  2. 【請求項2】 多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
    並設された柱状のセラミック成形体の前記貫通孔の端部
    を、セラミック粉末を主成分とする封口用ペーストで封
    口するセラミック成形体の封口方法であって、封口パタ
    ーン状に開孔が形成されたマスクを、前記セラミック成
    形体の端面に当接し、前記封口用ペーストを前記マスク
    の開孔から前記セラミック成形体の貫通孔に侵入させた
    後、前記マスクを前記セラミック成形体より上にした状
    態で、前記セラミック成形体と前記マスクとを引き離す
    ことを特徴とするセラミック成形体の封口方法。
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