JPH08187435A - ハニカム構造物の形成方法 - Google Patents
ハニカム構造物の形成方法Info
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- JPH08187435A JPH08187435A JP7086882A JP8688295A JPH08187435A JP H08187435 A JPH08187435 A JP H08187435A JP 7086882 A JP7086882 A JP 7086882A JP 8688295 A JP8688295 A JP 8688295A JP H08187435 A JPH08187435 A JP H08187435A
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- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/003—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles the shaping of preshaped articles, e.g. by bending
- B28B11/006—Making hollow articles or partly closed articles
- B28B11/007—Using a mask for plugging
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ハニカム構造物において、セルを閉塞したと
きの閉塞材料とセル壁との間の接触と結合を良好にす
る。 【構成】 容器を所望の深さまで閉塞材料８で満たす。
閉塞すべき第１の末端面の開放セル19に対応する孔を有
するマスク17を用意する。孔が第１の末端面の開放セル
19と一直線上にあるようにマスク17を第１の末端面上に
配置する。マスク17を配置した第１の末端面が下方に面
し、閉塞材料８と接するように、リング体13中にハニカ
ム構造物１を配置する。第２の末端面に矢印23の方向に
力を加えて、孔を通して閉塞材料８をセル19に押し込ん
でハニカム構造物１の開放セル19を閉塞する。ハニカム
構造物１を焼成して閉塞材料８をセル壁２に結合させ
る。
きの閉塞材料とセル壁との間の接触と結合を良好にす
る。 【構成】 容器を所望の深さまで閉塞材料８で満たす。
閉塞すべき第１の末端面の開放セル19に対応する孔を有
するマスク17を用意する。孔が第１の末端面の開放セル
19と一直線上にあるようにマスク17を第１の末端面上に
配置する。マスク17を配置した第１の末端面が下方に面
し、閉塞材料８と接するように、リング体13中にハニカ
ム構造物１を配置する。第２の末端面に矢印23の方向に
力を加えて、孔を通して閉塞材料８をセル19に押し込ん
でハニカム構造物１の開放セル19を閉塞する。ハニカム
構造物１を焼成して閉塞材料８をセル壁２に結合させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、閉塞セメント（pluggi
ng cement ）、およびハニカム構造物の開放セルまたは
開放チャンネルを選択的に閉塞するかまたはシールして
閉塞材料とセル壁との間の結合を強力にする方法に関す
るものである。
ng cement ）、およびハニカム構造物の開放セルまたは
開放チャンネルを選択的に閉塞するかまたはシールして
閉塞材料とセル壁との間の結合を強力にする方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】予め選択した開放セルを閉塞したハニカ
ム構造物は、例えば、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰ
Ｆ）等の多くの用途に有用である。ハニカム構造物の開
放チャンネルを塞ぐ工程には、様々な方法が用いられて
いる。閉塞したフィルタを製造する際には、押出ハニカ
ム構造物を乾燥させて焼結し、強くて凝集力を有する物
体を形成する。次いで焼結した物体に栓をして、乾燥し
た後、その構造物を再度焼成して栓を構成する閉塞材料
を焼結する。２番目の焼成または焼結工程中に、栓はセ
ル壁またはチャンネルと反応して結合する。焼成を行な
う際、セルが栓により完全には満たされていない場合、
閉塞材料が圧縮されて結合が弱くなることもある。ま
た、栓が弱くなるかまたは栓がなくなってしまうことも
ある。上記問題を緩和するために、ハニカム構造物およ
び閉塞材料を１つの焼成段階で焼成することが提案され
ている。
ム構造物は、例えば、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰ
Ｆ）等の多くの用途に有用である。ハニカム構造物の開
放チャンネルを塞ぐ工程には、様々な方法が用いられて
いる。閉塞したフィルタを製造する際には、押出ハニカ
ム構造物を乾燥させて焼結し、強くて凝集力を有する物
体を形成する。次いで焼結した物体に栓をして、乾燥し
た後、その構造物を再度焼成して栓を構成する閉塞材料
を焼結する。２番目の焼成または焼結工程中に、栓はセ
ル壁またはチャンネルと反応して結合する。焼成を行な
う際、セルが栓により完全には満たされていない場合、
閉塞材料が圧縮されて結合が弱くなることもある。ま
た、栓が弱くなるかまたは栓がなくなってしまうことも
ある。上記問題を緩和するために、ハニカム構造物およ
び閉塞材料を１つの焼成段階で焼成することが提案され
ている。
【０００３】最も一般的な手法においては、セルを塞ぐ
べき焼結ハニカム構造物の末端面が垂直に上方に面する
ように、この構造物を閉塞装置中に配置することにより
閉塞を行なっている。次いで、上方に面する末端面を覆
うようにセメントを施し、このセメントをセル中に押し
込む力を加えることにより、上方に面する末端面の予め
選択した構造物のセルを塞ぐ。栓をされていないセルま
たは栓がなくなったセルには、一度に１つずつ手で栓を
する。この手法は明らかに手がかかるだけでなく、閉塞
材料とセル壁との間の結合も良好なものとはなっていな
い。また、閉塞セメントを上方から下方に（すなわち、
トップダウン方向）施すので、重力によりセメントが下
方に引っ張られてセル壁から離れ、したがって、セル壁
に対する結合が弱いテーパー形状または弾丸形状の栓が
形成されてしまう。
べき焼結ハニカム構造物の末端面が垂直に上方に面する
ように、この構造物を閉塞装置中に配置することにより
閉塞を行なっている。次いで、上方に面する末端面を覆
うようにセメントを施し、このセメントをセル中に押し
込む力を加えることにより、上方に面する末端面の予め
選択した構造物のセルを塞ぐ。栓をされていないセルま
たは栓がなくなったセルには、一度に１つずつ手で栓を
する。この手法は明らかに手がかかるだけでなく、閉塞
材料とセル壁との間の結合も良好なものとはなっていな
い。また、閉塞セメントを上方から下方に（すなわち、
トップダウン方向）施すので、重力によりセメントが下
方に引っ張られてセル壁から離れ、したがって、セル壁
に対する結合が弱いテーパー形状または弾丸形状の栓が
形成されてしまう。
【０００４】栓をしたハニカム構造物を製造する方法が
いくつか提案されている。例えば、ハニカムの選択され
た開放セルが突起物に噛み合うように、突起物を有する
マスクをハニカム表面にはめ込み、突起物が選択された
セルに噛み合うまで、ハニカム構造物かまたはマスクの
いずれかを振動させて回転させることによりこのような
構造物に栓をすることが提案されている。別の手法にお
いては、ハニカム構造物の末端部分をシールスラリー混
合物中に浸漬し、続いてシールスラリーが施されたチャ
ンネルの末端に練ったペーストを流入させることが提案
されている。
いくつか提案されている。例えば、ハニカムの選択され
た開放セルが突起物に噛み合うように、突起物を有する
マスクをハニカム表面にはめ込み、突起物が選択された
セルに噛み合うまで、ハニカム構造物かまたはマスクの
いずれかを振動させて回転させることによりこのような
構造物に栓をすることが提案されている。別の手法にお
いては、ハニカム構造物の末端部分をシールスラリー混
合物中に浸漬し、続いてシールスラリーが施されたチャ
ンネルの末端に練ったペーストを流入させることが提案
されている。
【０００５】さらに、米国特許第4,455,180 号、および
再発行米国特許第31,405号に開示されているような閉塞
材料を構成する特定のバッチ組成物が提案されている。
これらの特許をここに引用する。
再発行米国特許第31,405号に開示されているような閉塞
材料を構成する特定のバッチ組成物が提案されている。
これらの特許をここに引用する。
【０００６】上述した方法によると、濃厚な水ベースの
コージエライト混合物をマスクを通じて上方から施し
て、ハニカム構造物の交互のセルに栓をしている。栓を
上方から下方に施すので、栓が広がってそれぞれのセル
を完全に満たすことを確実にする対抗力（opposing for
ce）がない。その結果、結合力が弱いので、漏れが生じ
たり栓が失われてしまうことがある。
コージエライト混合物をマスクを通じて上方から施し
て、ハニカム構造物の交互のセルに栓をしている。栓を
上方から下方に施すので、栓が広がってそれぞれのセル
を完全に満たすことを確実にする対抗力（opposing for
ce）がない。その結果、結合力が弱いので、漏れが生じ
たり栓が失われてしまうことがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ハニカム構造物に栓を
して閉塞材料とセル壁との間を良好に結合させる一層改
良された組成物および方法が引き続き求められている。
して閉塞材料とセル壁との間を良好に結合させる一層改
良された組成物および方法が引き続き求められている。
【０００８】本発明の目的は、ハニカム構造物のセルに
栓をして閉塞材料とセル壁との間の接触と結合を良好に
する方法および組成物を提供することにある。
栓をして閉塞材料とセル壁との間の接触と結合を良好に
する方法および組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ハニカ
ム構造物の第１および第２の対向する末端面の間を長さ
方向に互いに平行に延びる複数のセルを規定するセル壁
のマトリックスを有する焼結ハニカム構造物を提供し、
ベースプレートの外側にリングを搭載し、前記ハニカム
構造物に所望の深さまで栓をするのに十分な閉塞材料の
層で前記リングを満たし、少なくとも１つの孔または塞
ぐべきハニカム構造物の第１の対向する末端面の少なく
とも１つの開放セルに対応する開口部を有するマスクを
用意し、前記孔が前記第１の対向する末端面の開放セル
と一直線上にあるように該第１の対向する末端面の上に
前記マスクを配置し、マスクを配置した第１の末端面が
前記閉塞材料と接触するようにリング中にハニカム構造
物を配置し、第２の対向する末端面に力を加えて前記孔
を通じて前記閉塞材料を押し込んで前記ハニカム構造物
の開放セルを塞ぐことにより本発明の上記目的と他の目
的を達成することができる。その後、栓をしたハニカム
構造物を焼結して閉塞材料をセル壁に結合させる。
ム構造物の第１および第２の対向する末端面の間を長さ
方向に互いに平行に延びる複数のセルを規定するセル壁
のマトリックスを有する焼結ハニカム構造物を提供し、
ベースプレートの外側にリングを搭載し、前記ハニカム
構造物に所望の深さまで栓をするのに十分な閉塞材料の
層で前記リングを満たし、少なくとも１つの孔または塞
ぐべきハニカム構造物の第１の対向する末端面の少なく
とも１つの開放セルに対応する開口部を有するマスクを
用意し、前記孔が前記第１の対向する末端面の開放セル
と一直線上にあるように該第１の対向する末端面の上に
前記マスクを配置し、マスクを配置した第１の末端面が
前記閉塞材料と接触するようにリング中にハニカム構造
物を配置し、第２の対向する末端面に力を加えて前記孔
を通じて前記閉塞材料を押し込んで前記ハニカム構造物
の開放セルを塞ぐことにより本発明の上記目的と他の目
的を達成することができる。その後、栓をしたハニカム
構造物を焼結して閉塞材料をセル壁に結合させる。
【００１０】例えば、第１の末端面に上述したように栓
をした後、ディーゼル微粒子フィルタを形成することを
目的として、第１群のセルが第１の末端面で開いて、第
２の末端面では閉じており、第２群のセルが第１の末端
面で閉じて、第２の末端面では開いており、第１群のセ
ル各々が第２群のセルとセル壁を共有しているハニカム
構造物を形成するように第２の末端面に栓をするために
上述した工程を繰り返す。
をした後、ディーゼル微粒子フィルタを形成することを
目的として、第１群のセルが第１の末端面で開いて、第
２の末端面では閉じており、第２群のセルが第１の末端
面で閉じて、第２の末端面では開いており、第１群のセ
ル各々が第２群のセルとセル壁を共有しているハニカム
構造物を形成するように第２の末端面に栓をするために
上述した工程を繰り返す。
【００１１】別の実施態様において、本発明は、ベータ
スポジュメン粉末ガラスおよび発泡剤としての炭化ケイ
素からなる閉塞セメントを用いることにより交互のセル
に栓をする方法に関するものである。加熱をする際に、
ガラスが溶融し、炭化ケイ素によりガラスが発泡して膨
脹し、栓とセル壁との間の開放領域を塞ぐ。
スポジュメン粉末ガラスおよび発泡剤としての炭化ケイ
素からなる閉塞セメントを用いることにより交互のセル
に栓をする方法に関するものである。加熱をする際に、
ガラスが溶融し、炭化ケイ素によりガラスが発泡して膨
脹し、栓とセル壁との間の開放領域を塞ぐ。
【００１２】
【実施例】以下、図面に示す実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１３】図１に示す栓をしたハニカムフィルタ体
は、ハニカムフィルタ体の対向する末端面４および５の
間でハニカムフィルタ体を通して長さ方向に互いに平行
に延びる複数のセルまたはチャンネル３を規定する交差
セル壁のマトリックス２を有するセルラまたはハニカム
構造物１からなる。図示したように、一方の群のセル７
は一方の対向する末端面４で開いているが、他方の対向
する末端面５では閉塞材料８により閉じられるか、塞が
れるか、もしくは栓をされている。対向する末端面５で
開いている他方の群のセル10は、栓11により対向する末
端面４で閉じている。栓８および11の両方は、末端面４
および５から所望の距離だけ内側に入っている。したが
って、末端面４および５から見ると、交互に開いて閉じ
ているセルまたはチャンネルが格子模様かまたはチェッ
カー盤模様のいずれかにある。
は、ハニカムフィルタ体の対向する末端面４および５の
間でハニカムフィルタ体を通して長さ方向に互いに平行
に延びる複数のセルまたはチャンネル３を規定する交差
セル壁のマトリックス２を有するセルラまたはハニカム
構造物１からなる。図示したように、一方の群のセル７
は一方の対向する末端面４で開いているが、他方の対向
する末端面５では閉塞材料８により閉じられるか、塞が
れるか、もしくは栓をされている。対向する末端面５で
開いている他方の群のセル10は、栓11により対向する末
端面４で閉じている。栓８および11の両方は、末端面４
および５から所望の距離だけ内側に入っている。したが
って、末端面４および５から見ると、交互に開いて閉じ
ているセルまたはチャンネルが格子模様かまたはチェッ
カー盤模様のいずれかにある。
【００１４】次に図２を参照する。本発明の方法および
装置12は、閉塞工程中に閉塞材料８の流動を容易にする
バイブレータ（図示せず）に必要に応じて連結されたベ
ースプレートまたはプラットホーム15上に搭載されたリ
ング体13を含む。リング体13は好ましくは栓をすべきハ
ニカム構造物１の外径に適合する内径を有する。リング
体13を、図４に示すように、ハニカム構造物に栓をする
のに十分な閉塞材料８の層を所望の深さｘまで満たす。
構造物の一方の末端面で開いており、対向する末端面で
閉じている第１群のセルを形成するために、ハニカム構
造物の一方の末端面を、孔または開口部19が、開放セル
21を塞ぐべきハニカム構造物１の対向する末端面のいず
れかで少なくとも１つの対応する開放セル21上に位置す
るように、少なくとも１つの孔または開口部19を有する
マスク17により覆う。その結果、閉塞材料により塞ぐべ
きセルのみがマスク17の対応する孔と一直線上に位置す
る。図２において、その面上にマスク17が配置された末
端面５を、閉塞材料８と接するようにリング体13内に配
置した。閉塞材料を開放セル21中に押し込めるために、
ハニカム構造物の一方の対向する末端面４に対して、図
２に示す矢印23の方向に力を加えた。
装置12は、閉塞工程中に閉塞材料８の流動を容易にする
バイブレータ（図示せず）に必要に応じて連結されたベ
ースプレートまたはプラットホーム15上に搭載されたリ
ング体13を含む。リング体13は好ましくは栓をすべきハ
ニカム構造物１の外径に適合する内径を有する。リング
体13を、図４に示すように、ハニカム構造物に栓をする
のに十分な閉塞材料８の層を所望の深さｘまで満たす。
構造物の一方の末端面で開いており、対向する末端面で
閉じている第１群のセルを形成するために、ハニカム構
造物の一方の末端面を、孔または開口部19が、開放セル
21を塞ぐべきハニカム構造物１の対向する末端面のいず
れかで少なくとも１つの対応する開放セル21上に位置す
るように、少なくとも１つの孔または開口部19を有する
マスク17により覆う。その結果、閉塞材料により塞ぐべ
きセルのみがマスク17の対応する孔と一直線上に位置す
る。図２において、その面上にマスク17が配置された末
端面５を、閉塞材料８と接するようにリング体13内に配
置した。閉塞材料を開放セル21中に押し込めるために、
ハニカム構造物の一方の対向する末端面４に対して、図
２に示す矢印23の方向に力を加えた。
【００１５】マスクに使用する材料には、どのような適
切な材料を用いてもよい。例えば、プラスチックおよび
ライスペーパーがこの目的には有用であることが分かっ
ている。また、ベースプレートおよびリング体をどのよ
うな適切な材料から構成してもよいが、例えば、プレキ
シグラスのような、閉塞材料とは反応しない適切な材料
が好ましい。
切な材料を用いてもよい。例えば、プラスチックおよび
ライスペーパーがこの目的には有用であることが分かっ
ている。また、ベースプレートおよびリング体をどのよ
うな適切な材料から構成してもよいが、例えば、プレキ
シグラスのような、閉塞材料とは反応しない適切な材料
が好ましい。
【００１６】必要に応じて、栓をすべきセルを水または
閉塞材料の薄いスラリー中に浸漬することにより、閉塞
の前にセルを予めぬらしてもよい。非常に濃い閉塞材料
を用いる場合には、予めぬらすことは特に有用である。
理論により拘束するつもりはないが、セル壁に水または
スラリーがあると、ペーストまたは閉塞材料がぬれた状
態に維持され、そのペーストがセル壁に流動することに
よりセルが充填されてそれにより接触面積が増大する助
けになると考えられている。セル壁を予めぬらした後、
ハニカム構造物を部分的に乾燥して過剰の水を除去し、
閉塞材料のばらつきをなくすためにぬれのレベルを最大
にし、それから栓をした。濃いペーストの場合には、水
または薄いスラリー中の浸漬後に予めぬらしたハニカム
構造物の乾燥時間が短いほど、閉塞が良好となることが
分かった。
閉塞材料の薄いスラリー中に浸漬することにより、閉塞
の前にセルを予めぬらしてもよい。非常に濃い閉塞材料
を用いる場合には、予めぬらすことは特に有用である。
理論により拘束するつもりはないが、セル壁に水または
スラリーがあると、ペーストまたは閉塞材料がぬれた状
態に維持され、そのペーストがセル壁に流動することに
よりセルが充填されてそれにより接触面積が増大する助
けになると考えられている。セル壁を予めぬらした後、
ハニカム構造物を部分的に乾燥して過剰の水を除去し、
閉塞材料のばらつきをなくすためにぬれのレベルを最大
にし、それから栓をした。濃いペーストの場合には、水
または薄いスラリー中の浸漬後に予めぬらしたハニカム
構造物の乾燥時間が短いほど、閉塞が良好となることが
分かった。
【００１７】また、セルの充填をしやすくし接触を改良
するために、閉塞材料をセル中に押し込んでいるとき
に、振動力をベースプレートに加えてもよい。特に濃い
ペーストを用いる場合、振幅が小さいほど効果的であ
る。濃いペーストにおいては、振幅が大きいと、閉塞材
料を広げてセルを充填するというよりも、この閉塞材料
がセル内で弾んでしまうために、セルを充填して栓をす
るのを阻害するように思われる。
するために、閉塞材料をセル中に押し込んでいるとき
に、振動力をベースプレートに加えてもよい。特に濃い
ペーストを用いる場合、振幅が小さいほど効果的であ
る。濃いペーストにおいては、振幅が大きいと、閉塞材
料を広げてセルを充填するというよりも、この閉塞材料
がセル内で弾んでしまうために、セルを充填して栓をす
るのを阻害するように思われる。
【００１８】閉塞の質を高めるために制御して調節して
もよい工程の変数としては、閉塞材料のコンシステンシ
ーまたは濃さ、加える力の量と存続期間、振動力の振
幅、および閉塞に先立ってぬらした構造物の乾燥時間等
が挙げられる。濃いペーストはセル壁中で歪んで接触が
悪化する傾向にあり、一方で薄いペーストは栓の内側の
末端にくぼみを形成する傾向にある。極めて薄いペース
トの場合には、くぼみが深くなり一層はっきりして、と
きには図８に示したように栓を通過するトンネルが形成
されてしまう。
もよい工程の変数としては、閉塞材料のコンシステンシ
ーまたは濃さ、加える力の量と存続期間、振動力の振
幅、および閉塞に先立ってぬらした構造物の乾燥時間等
が挙げられる。濃いペーストはセル壁中で歪んで接触が
悪化する傾向にあり、一方で薄いペーストは栓の内側の
末端にくぼみを形成する傾向にある。極めて薄いペース
トの場合には、くぼみが深くなり一層はっきりして、と
きには図８に示したように栓を通過するトンネルが形成
されてしまう。
【００１９】閉塞材料をセル壁に結合させるために、栓
と一緒にハニカム構造物を乾燥して閉塞セメント中に含
まれる水を除去して、適切な焼結温度で焼結した。焼結
温度は、使用する閉塞材料に依存して変わる。例えば、
標準的なコージエライトセメントの栓は約1400℃の温度
で焼結でき、一方で本発明の発泡セメントは900 ℃から
1300℃の範囲の温度で焼結することができる。
と一緒にハニカム構造物を乾燥して閉塞セメント中に含
まれる水を除去して、適切な焼結温度で焼結した。焼結
温度は、使用する閉塞材料に依存して変わる。例えば、
標準的なコージエライトセメントの栓は約1400℃の温度
で焼結でき、一方で本発明の発泡セメントは900 ℃から
1300℃の範囲の温度で焼結することができる。
【００２０】第１群のセルが第１の末端面で開いて第２
の末端面で閉じており、第２群のセルが第１の末端面で
閉じて第２の末端面で開いており、第１群のセルの各々
が第２群のセルとセル壁を共有し、ディーゼル微粒子フ
ィルターのようなハニカム構造物を形成するために、第
１の対向する末端面に栓をした後に、すでに栓をした末
端面が上側となるようにハニカム構造物を回転させ、乾
燥工程と焼結工程の前に、上述した工程を繰り返して、
第２群のセルに対向する末端面で栓をした。
の末端面で閉じており、第２群のセルが第１の末端面で
閉じて第２の末端面で開いており、第１群のセルの各々
が第２群のセルとセル壁を共有し、ディーゼル微粒子フ
ィルターのようなハニカム構造物を形成するために、第
１の対向する末端面に栓をした後に、すでに栓をした末
端面が上側となるようにハニカム構造物を回転させ、乾
燥工程と焼結工程の前に、上述した工程を繰り返して、
第２群のセルに対向する末端面で栓をした。
【００２１】上述した方法、すなわち、図２に示すよう
に底面から上側に向かってハニカム構造物に栓をするこ
とにより、一層均一で結合が良好な栓が得られることが
分かった。このことは、従来技術のアップダウン（up-d
own ）閉塞方法を用いた図３に示した比較例と図４に示
した本発明の方法を比較すると分かりやすい。本発明の
ボトムアップ手法（bottom-up approach）を用いて孔に
栓をすることにより、従来技術の方法（アップダウン手
法）において重力により生じる図３に示したようなテー
パー現象が見られず、栓が弾丸形状とならずに、栓がセ
ル壁に良好に接触して結合する。また、上方から下方に
栓をした場合、濃い閉塞セメントは、セル中で曲がって
回転する（すなわち、ねじれる）みみず状の栓を形成す
る傾向にあり、そのため、図５に示すようにペーストと
セル壁との間の接触および接着が弱くなってしまう。こ
れとは対照的に、本発明の下方から上方への手法を用い
て同一の濃いペーストを使用してセルに栓をする場合、
図６に示すように結合と接触が著しく改良される。
に底面から上側に向かってハニカム構造物に栓をするこ
とにより、一層均一で結合が良好な栓が得られることが
分かった。このことは、従来技術のアップダウン（up-d
own ）閉塞方法を用いた図３に示した比較例と図４に示
した本発明の方法を比較すると分かりやすい。本発明の
ボトムアップ手法（bottom-up approach）を用いて孔に
栓をすることにより、従来技術の方法（アップダウン手
法）において重力により生じる図３に示したようなテー
パー現象が見られず、栓が弾丸形状とならずに、栓がセ
ル壁に良好に接触して結合する。また、上方から下方に
栓をした場合、濃い閉塞セメントは、セル中で曲がって
回転する（すなわち、ねじれる）みみず状の栓を形成す
る傾向にあり、そのため、図５に示すようにペーストと
セル壁との間の接触および接着が弱くなってしまう。こ
れとは対照的に、本発明の下方から上方への手法を用い
て同一の濃いペーストを使用してセルに栓をする場合、
図６に示すように結合と接触が著しく改良される。
【００２２】適しているものであればどのような閉塞材
料を用いても栓を形成することができる。セル壁に接着
でき、その熱特性が閉塞材料をハニカム構造物と同時に
焼結できるような熱特性を有する閉塞材料を、本発明の
方法に用いてもよい。好ましくは、ハニカム構造物を焼
結した後に閉塞セメントをセルに施す。ハニカム構造物
を焼結した後に閉塞を行なう場合には、ハニカム構造物
の焼結温度以下の温度で焼結できるものであればいかな
る閉塞材料を用いてもよい。コージエライトハニカム構
造物の場合には、米国特許第4,455,180 号および再発行
米国特許第31,405号に開示された閉塞材料を用いてもよ
い。
料を用いても栓を形成することができる。セル壁に接着
でき、その熱特性が閉塞材料をハニカム構造物と同時に
焼結できるような熱特性を有する閉塞材料を、本発明の
方法に用いてもよい。好ましくは、ハニカム構造物を焼
結した後に閉塞セメントをセルに施す。ハニカム構造物
を焼結した後に閉塞を行なう場合には、ハニカム構造物
の焼結温度以下の温度で焼結できるものであればいかな
る閉塞材料を用いてもよい。コージエライトハニカム構
造物の場合には、米国特許第4,455,180 号および再発行
米国特許第31,405号に開示された閉塞材料を用いてもよ
い。
【００２３】適切な発泡剤を加えた閉塞セメントを用い
ると、閉塞と結合を優れたものにできることが分かっ
た。特に、炭化ケイ素が発泡剤として加えられたベータ
スポジュメン粉末ガラスからなる閉塞セメントを用いる
ことにより閉塞を一層優れたものにできることが分かっ
た。焼成する際に、組成物が最初に溶融し、次いで結晶
化してベータスポジュメン相を形成する。炭化ケイ素に
より、溶融したガラスが発泡して膨脹し、栓とセル壁と
の間の空間を充填する。生成した構造物においては、図
７に示すように、結合と接触が優れている。その後、ベ
ータスポジュメン相が結晶化してベータスポジュメン構
造物または発泡セメント栓25を形成する。ベータスポジ
ュメン組成物が発泡してセルを充填した後、閉塞セメン
ト25がセル壁２と反応して結合する。発泡閉塞セメント
25は、気体が閉塞材料25を通過するのを制限するかまた
は実質的に妨げる独立気泡27からなる。
ると、閉塞と結合を優れたものにできることが分かっ
た。特に、炭化ケイ素が発泡剤として加えられたベータ
スポジュメン粉末ガラスからなる閉塞セメントを用いる
ことにより閉塞を一層優れたものにできることが分かっ
た。焼成する際に、組成物が最初に溶融し、次いで結晶
化してベータスポジュメン相を形成する。炭化ケイ素に
より、溶融したガラスが発泡して膨脹し、栓とセル壁と
の間の空間を充填する。生成した構造物においては、図
７に示すように、結合と接触が優れている。その後、ベ
ータスポジュメン相が結晶化してベータスポジュメン構
造物または発泡セメント栓25を形成する。ベータスポジ
ュメン組成物が発泡してセルを充填した後、閉塞セメン
ト25がセル壁２と反応して結合する。発泡閉塞セメント
25は、気体が閉塞材料25を通過するのを制限するかまた
は実質的に妨げる独立気泡27からなる。
【００２４】焼成の際に結晶化してベータスポジュメン
構造物を形成できる範囲であればどのような組成物を本
発明の実施に用いてもよいが、以下に示す組成物が特に
有用であることが分かった。
構造物を形成できる範囲であればどのような組成物を本
発明の実施に用いてもよいが、以下に示す組成物が特に
有用であることが分かった。
【００２５】 組 成 物 Ａ Ｂ ベータスポジュメンガラス粉末 80.32％ 80.43％ 酸化亜鉛（ＡＺＯ−６６） 4.45 13.84 酸化カルシウム 8.71 - 炭化ケイ素（600 グリット） 3.29 3.28 メトセル（登録商標）Ａ４Ｍ 3.23 2.46 水 必要量 必要量 直径が15.24 ｃｍ（６インチ）でありセル密度が15.5セ
ル平方センチメートル（100 セル平方インチ）であるい
くつかのコージエライトハニカム構造物を約1400℃の温
度で焼結し、上記組成物を用いて上述したように栓をし
た。ペーストの組成とハニカム構造物のサイズに応じて
36時間から42時間の範囲の焼成スケジュールを用いて、
組成物ＡおよびＢから形成した栓を有する構造物を次い
で焼成し、それぞれ1085℃および1176℃の温度で結晶化
させた。発泡した栓の外観は、図７に示した発泡セメン
トもしくはスポンジの外観と同様であった。栓25の多孔
度は50％より大きく、孔の構造は不規則なものであっ
た。セメントは非常にきつくセル壁に結合しており、ベ
ータスポジュメンからなる栓25とコージエライトからな
るセル壁２との間である反応を生じるように思われた。
さらに、気体が栓を通過するのを妨げる独立気泡27によ
り気孔（pore）が形成された。上述したように、焼成の
際に結晶化してベータスポジュメンを形成できるもので
あればいかなる組成物を本発明に用いてもよい。
ル平方センチメートル（100 セル平方インチ）であるい
くつかのコージエライトハニカム構造物を約1400℃の温
度で焼結し、上記組成物を用いて上述したように栓をし
た。ペーストの組成とハニカム構造物のサイズに応じて
36時間から42時間の範囲の焼成スケジュールを用いて、
組成物ＡおよびＢから形成した栓を有する構造物を次い
で焼成し、それぞれ1085℃および1176℃の温度で結晶化
させた。発泡した栓の外観は、図７に示した発泡セメン
トもしくはスポンジの外観と同様であった。栓25の多孔
度は50％より大きく、孔の構造は不規則なものであっ
た。セメントは非常にきつくセル壁に結合しており、ベ
ータスポジュメンからなる栓25とコージエライトからな
るセル壁２との間である反応を生じるように思われた。
さらに、気体が栓を通過するのを妨げる独立気泡27によ
り気孔（pore）が形成された。上述したように、焼成の
際に結晶化してベータスポジュメンを形成できるもので
あればいかなる組成物を本発明に用いてもよい。
【００２６】上述したような発泡セメントを用いると、
発泡によりセル壁と反応する可能性があり、十分に充填
がなされるために、従来の上方から下方への手法により
得られた閉塞の品質は著しく改良される。
発泡によりセル壁と反応する可能性があり、十分に充填
がなされるために、従来の上方から下方への手法により
得られた閉塞の品質は著しく改良される。
【００２７】発泡セメントを形成するのに必要とされる
水の量は、生成するペーストの所望の厚さまたはコンシ
ステンシーおよびそのペーストによりセルに栓をするの
に利用できるまたは所望の力量に依存して変化する。上
記組成物に関しては、水の含有量は、混合物に基づいて
24％から27％までかまたは固体に基づいて約33％であ
る。
水の量は、生成するペーストの所望の厚さまたはコンシ
ステンシーおよびそのペーストによりセルに栓をするの
に利用できるまたは所望の力量に依存して変化する。上
記組成物に関しては、水の含有量は、混合物に基づいて
24％から27％までかまたは固体に基づいて約33％であ
る。
【００２８】本発明の発泡セメントを使用すれば、栓を
上方から下方にセル中に挿入する従来の方法を用いてハ
ニカム構造物に栓をする場合でさえ、栓とセル壁との結
合が著しく高められることが分かった。これは、焼成中
に本発明の発泡セメントが膨脹してテーパー形状の栓と
セル壁との間の空間を満たし、したがって、そのような
栓を十分に塞ぐためである。
上方から下方にセル中に挿入する従来の方法を用いてハ
ニカム構造物に栓をする場合でさえ、栓とセル壁との結
合が著しく高められることが分かった。これは、焼成中
に本発明の発泡セメントが膨脹してテーパー形状の栓と
セル壁との間の空間を満たし、したがって、そのような
栓を十分に塞ぐためである。
【００２９】発泡特性を有するものであれば、どのよう
な閉塞セメントも本発明に使用することができる。例え
ば、理論により拘束するつもりはないが、コージエライ
トは結晶質であるので、発泡が生じたために形成される
どのような気体も補足できないと考えられている。しか
しながら、コージエライトに適切な添加剤を加えて、気
体の補足性を高めて発泡を生じることができれば、コー
ジエライトを用いてもよい。また、焼成スケジュールの
終りにガラスと反応してコージエライトを形成できる酸
化物を補うこと以外に、コージエライトの組成に近い低
共融ガラスを使用することも本発明には有用であろう。
ガラス相段階で、気体を補足して発泡を生じてセル壁と
の結合を良好なものとし、それに続いて結晶質相の反応
によりコージエライトを形成する。
な閉塞セメントも本発明に使用することができる。例え
ば、理論により拘束するつもりはないが、コージエライ
トは結晶質であるので、発泡が生じたために形成される
どのような気体も補足できないと考えられている。しか
しながら、コージエライトに適切な添加剤を加えて、気
体の補足性を高めて発泡を生じることができれば、コー
ジエライトを用いてもよい。また、焼成スケジュールの
終りにガラスと反応してコージエライトを形成できる酸
化物を補うこと以外に、コージエライトの組成に近い低
共融ガラスを使用することも本発明には有用であろう。
ガラス相段階で、気体を補足して発泡を生じてセル壁と
の結合を良好なものとし、それに続いて結晶質相の反応
によりコージエライトを形成する。
【００３０】栓とセル壁との間の接触量を増やすため
に、最初に栓をすべきセルを、閉塞の前に、水または好
ましくは閉塞材料の薄いスラリーによりぬらしてもよ
い。閉塞組成物が濃くなるほど、セルを予めぬらすこと
がより望ましくなるであろう。閉塞材料が薄くなるほ
ど、接触が良好になり、セルを塞ぐことが一層容易にな
る。しかしながら、上方から下方への手法を用いて閉塞
を行なう場合、非常に薄いペーストは、セル壁をつたっ
てたれるおよび／または上述したようにトンネルを形成
してしまうことがある。閉塞材料に適切する厚さは、数
ある中でハニカム構造物の壁厚およびセル密度のような
操作条件に依存して変わる。各々の用途に適する厚さを
実験により測定することができる。例えば、固体に基づ
いて50％までの水を有するコージエライト閉塞セメント
を本発明の方法にしたがって使用できることが分かっ
た。しかしながら、薄いペーストは栓とセル壁との間の
接触を良好なものとする傾向にあるが、そのようなペー
ストではトンネルきず、すなわち、図８に示したような
割れめ、開放通路または分離が生じてしまうことがあ
る。
に、最初に栓をすべきセルを、閉塞の前に、水または好
ましくは閉塞材料の薄いスラリーによりぬらしてもよ
い。閉塞組成物が濃くなるほど、セルを予めぬらすこと
がより望ましくなるであろう。閉塞材料が薄くなるほ
ど、接触が良好になり、セルを塞ぐことが一層容易にな
る。しかしながら、上方から下方への手法を用いて閉塞
を行なう場合、非常に薄いペーストは、セル壁をつたっ
てたれるおよび／または上述したようにトンネルを形成
してしまうことがある。閉塞材料に適切する厚さは、数
ある中でハニカム構造物の壁厚およびセル密度のような
操作条件に依存して変わる。各々の用途に適する厚さを
実験により測定することができる。例えば、固体に基づ
いて50％までの水を有するコージエライト閉塞セメント
を本発明の方法にしたがって使用できることが分かっ
た。しかしながら、薄いペーストは栓とセル壁との間の
接触を良好なものとする傾向にあるが、そのようなペー
ストではトンネルきず、すなわち、図８に示したような
割れめ、開放通路または分離が生じてしまうことがあ
る。
【図１】栓をしたハニカム構造物の部分切欠図
【図２】図１のハニカム構造物を形成するのに用いた本
発明の方法の一実施態様を示す部分切欠図
発明の方法の一実施態様を示す部分切欠図
【図３】従来技術により栓をしたハニカム構造物におい
て栓がテーパー形状であることおよび接触が悪いことを
示す比較断面図
て栓がテーパー形状であることおよび接触が悪いことを
示す比較断面図
【図４】本発明により栓をしたハニカム構造物のセル壁
と閉塞材料との間の接触と結合が改良され、栓が平で一
層均一となったことを示す断面図
と閉塞材料との間の接触と結合が改良され、栓が平で一
層均一となったことを示す断面図
【図５】ペーストとセル壁との間に空間がありその間の
接触が悪いことを示す、濃い閉塞ペーストを用いた従来
技術により栓をしたセルの写真
接触が悪いことを示す、濃い閉塞ペーストを用いた従来
技術により栓をしたセルの写真
【図６】ペーストとセル壁との間の接触が比較的良好
な、図５に用いたペーストと同一のペーストを用いた本
発明の一実施態様により栓をしたセルを示す写真
な、図５に用いたペーストと同一のペーストを用いた本
発明の一実施態様により栓をしたセルを示す写真
【図７】ペーストとセル壁との間の接触が良好な、本発
明の発泡セメントを用いて栓をしたハニカム構造物のセ
ルを示す写真
明の発泡セメントを用いて栓をしたハニカム構造物のセ
ルを示す写真
【図８】非常に薄い閉塞ペーストを用いた場合に生じ得
るトンネルきずを示す写真
るトンネルきずを示す写真
１ ハニカム構造物 ２ セル壁 ３ チャンネル ４、５ 末端面 ６ セル ８ 閉塞材料 11 栓 13 リング体 15 ベースプレート 17 マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャニー ラケル クラズィンスキー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14901 エルミラ ウォールナット ストリート 965 １／２
Claims (11)
- 【請求項１】 セルが閉塞されているハニカム構造物を
形成する方法であって、 ハニカム構造物の第１と第２の対向する末端面の間を通
る長さ方向に互いに平行に延びる複数のセルを規定する
セル壁のマトリックスを有する焼結ハニカム構造物を用
意し、 容器を所望の深さまで閉塞材料で満たし、 閉塞すべき前記ハニカム構造物の第１の対向する末端面
の少なくとも１つの開放セルに対応する少なくとも１つ
の孔または開口部を有するマスクを用意し、 少なくとも１つの孔が前記第１の対向する末端面の開放
セルと一直線上にあるように前記マスクを該第１の対向
する末端面上に配置し、 前記マスクを配置した第１の対向する末端面が下方に面
し、前記閉塞材料と接するように、前記容器中に前記ハ
ニカム構造物を配置し、 前記第２の対向する末端面に力を加えて、前記孔または
開口部を通して前記閉塞材料を前記セルに押し込んで前
記ハニカム構造物の前記開放セルを閉塞し、 前記ハニカム構造物を焼成して前記閉塞材料を前記セル
壁に結合させる、各工程からなることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記閉塞材料が閉塞セメントおよび発泡
剤からなることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記閉塞材料が、約80％のベータスポジ
ュメン粉末ガラス、約４％−15％の酸化亜鉛、約３％の
炭化ケイ素、約２％−４％のメチルセルロース結合剤、
およびペーストを形成するのに十分な量の水からなるこ
とを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記閉塞材料が約24％−27％の水を含む
ことを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記ハニカム構造物を1000℃から1250℃
の範囲の温度で焼成することを特徴とする請求項３記載
の方法。 - 【請求項６】 前記容器が、ベースプレートまたはプラ
ットホーム上に搭載されたリングであり、前記ハニカム
構造物に栓をするのに十分な閉塞材料で前記リングを所
望の深さまで満たし、前記力を加え前記ハニカム構造物
を焼成する前に、前記マスクを配した第１の対向する末
端面が前記閉塞材料と接触するように前記ハニカム構造
物を前記リング内に配置する各工程を含むことを特徴と
する請求項１から５いずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 前記第２の対向する末端面に力を加えな
がら前記ベースプレートを振動させて前記閉塞材料が前
記ハニカム構造物の前記開放セル中に流入しやすくする
工程を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記ハニカム構造物を前記リングから取
り出して、セルの一部を塞いだハニカム構造物を焼結し
て前記閉塞材料を前記セル壁に結合する各工程を含むこ
とを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項９】 前記マスクの少なくとも１つの開放孔が
前記第２の対向する末端面の少なくとも１つの開放セル
と一直線上にあり、そのセルが前記第１の対向する末端
面で開いているように前記マスクを前記第２の対向する
末端面に配置し、 前記マスクを配置した第２の対向する末端面が下方に面
し前記閉塞材料と接触するように前記ハニカム構造物を
配置して、 前記第１の対向する末端面に下方への力を加えて前記孔
または開口部を通して前記閉塞材料が前記セル中に押し
込められて、前記ハニカム構造物の少なくとも１つの開
放セルを塞ぐ、各工程を含むことを特徴とする請求項８
記載の方法。 - 【請求項１０】 前記マスクが、第１群のセルが前記第
１の対向する末端面で開いて前記第２の対向する末端面
で閉じており、第２群のセルが前記第１の対向する末端
面で閉じて前記第２の対向する末端面で開いており、前
記第１群のセルが前記第２群のセルとセル壁を共有する
ハニカム構造物を形成するように位置する複数の孔また
は開口部を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 前記ハニカム構造物のセルが閉塞工程
の前に最初に水または前記閉塞材料の薄いスラリーによ
りぬらされることを特徴とする請求項１から１１いずれ
か１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US22681794A | 1994-04-12 | 1994-04-12 | |
| US226817 | 1994-04-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08187435A true JPH08187435A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=22850543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086882A Pending JPH08187435A (ja) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | ハニカム構造物の形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0677498A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08187435A (ja) |
| KR (1) | KR100368883B1 (ja) |
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| WO2004085059A1 (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-07 | Ngk Insulators Ltd. | ハニカム触媒の製造方法 |
| JP2006116483A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Ngk Insulators Ltd | セラミックハニカム構造体及びその製造方法 |
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| JP2015199068A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-12 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカムフィルタの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002537100A (ja) * | 1999-02-17 | 2002-11-05 | コーニング インコーポレイテッド | マルチセルラフィルタの改良された製造方法 |
| JP4019732B2 (ja) * | 2001-03-26 | 2007-12-12 | 株式会社デンソー | セラミックハニカム成形体の栓詰め方法 |
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| CN100523446C (zh) * | 2001-09-13 | 2009-08-05 | 日立金属株式会社 | 陶瓷蜂窝状过滤器及其制造方法 |
| AU2003289014A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-06-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Sealed honeycomb structure body and method of producing the same |
| WO2005097446A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-20 | Liqtech A/S | Method for forming organic bonded bodies using ultrasonic energy |
| KR100721824B1 (ko) | 2005-12-22 | 2007-05-28 | 주식회사 포스코 | 허니컴 필터의 셀 플러깅 장치 및 그 방법 |
| KR20080095975A (ko) * | 2007-04-26 | 2008-10-30 | 주식회사 칸세라 | 하니컴 세라믹 필터용 탄화규소 세그먼트의 제조방법 |
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