JP2016067994A - Manufacturing method of honeycomb filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカムフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb filter.
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。 Soot and other particulates (hereinafter sometimes referred to as PM) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as buses, trucks, etc. or construction machinery, etc., and other harmful components harm the environment and human body This 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, there has been proposed a honeycomb filter composed of a ceramic block in which a plurality of honeycomb fired bodies in which a large number of cells are arranged in parallel in the longitudinal direction with a porous cell partition wall interposed therebetween. .
特許文献1には、このハニカムフィルタの製造方法が記載されており、炭化ケイ素粉末、有機バインダ等を含む原料組成物を混合して成形体用原料を調製した後、成形体用原料の押出形成を行い、ハニカム成形体を作製する。続いて、上記ハニカム成形体の脱脂、焼成を行って、ハニカム焼成体を得た後、複数のハニカム焼成体を接着してセラミックブロックを作製し、切削加工を施し、外周コート層を形成してハニカムフィルタを製造することが記載されている。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing this honeycomb filter. After a raw material composition containing silicon carbide powder, an organic binder and the like is mixed to prepare a raw material for a molded body, extrusion forming of the raw material for the molded body is performed. To prepare a honeycomb formed body. Subsequently, the honeycomb formed body is degreased and fired to obtain a honeycomb fired body, and then a plurality of honeycomb fired bodies are bonded to produce a ceramic block, which is cut to form an outer peripheral coat layer. The manufacture of honeycomb filters is described.
フィルタとしての特性に優れたハニカムフィルタを製造するために、従来は、原料として、高純度の炭化ケイ素粉末を主原料として使用していたが、高純度の炭化ケイ素粉末を得るためには、大きなエネルギーと精製工程とが必要となるため、原料の価格が高価になってしまうという問題があった。 In order to manufacture a honeycomb filter having excellent characteristics as a filter, conventionally, a high-purity silicon carbide powder has been used as a main material as a raw material. Since energy and a purification process are required, there is a problem that the price of the raw material becomes expensive.
このため、レンガ等の炉材に用いられる耐火物用の低純度炭化ケイ素を使用することが検討されているが、従来の方法では、ハニカム成形体の焼成時に原料である炭化ケイ素粒子が結合する際、ケイ素化合物が炭化ケイ素粒子同士の接触を妨害する場合があり、機械的特性に優れた多孔質の炭化ケイ素焼結体が製造されにくいという問題があった。また、不純物として含まれるシリカ等のケイ素化合物は、焼成時にフィルタから離脱しやすく、焼成炉の炉壁に付着するため、焼成工程において、付着物が製造物の移動の障害となる等、種々の不都合が発生し易いという問題があった。 For this reason, the use of low-purity silicon carbide for refractories used in furnace materials such as bricks has been studied, but in the conventional method, silicon carbide particles as raw materials are bonded when the honeycomb formed body is fired. However, the silicon compound may interfere with the contact between the silicon carbide particles, and there is a problem that a porous silicon carbide sintered body having excellent mechanical properties is difficult to manufacture. In addition, since silicon compounds such as silica contained as impurities are easily detached from the filter during firing and adhere to the furnace wall of the firing furnace, in the firing process, the deposits obstruct the movement of the product. There is a problem that inconvenience is likely to occur.
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、原料となる炭化ケイ素粉末が低純度で、ケイ素化合物を含んでいても、製造工程中において、不純物であるケイ素化合物を他の化合物に変換することにより、炭化ケイ素粒子同士の結合を促進することができ、フィルタとして充分な特性を有するハニカムフィルタを製造することが可能なハニカムフィルタの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Even if the silicon carbide powder as a raw material has a low purity and contains a silicon compound, the silicon compound which is an impurity in the production process is replaced with another compound. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a honeycomb filter, which can promote bonding between silicon carbide particles by converting to, and can manufacture a honeycomb filter having sufficient characteristics as a filter.
上記目的を達成するために、本発明のハニカムフィルタの製造方法は、ケイ素化合物からなる不純物を3重量%以上含む炭化ケイ素粉末、及び、少なくとも有機バインダを含む有機添加物を混合して成形体用原料を調製する成形体用原料調製工程と、調製した成形体用原料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、作製されたハニカム成形体を、完全不活性ガス雰囲気中において脱脂する脱脂工程と、脱脂されたハニカム成形体を焼成する焼成工程とからなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention includes a silicon carbide powder containing 3% by weight or more of an impurity composed of a silicon compound, and an organic additive containing at least an organic binder. A raw material preparation process for forming a molded body for preparing a raw material, a molded body manufacturing process for manufacturing a honeycomb molded body by extruding the prepared raw material for a molded body, and the manufactured honeycomb molded body in a completely inert gas atmosphere And a degreasing step for degreasing and a firing step for firing the degreased honeycomb formed body.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、脱脂工程は、完全不活性ガス雰囲気中で行われるので、有機バインダ等の有機添加物が酸化分解しにくく、主に熱分解することとなり、上記有機添加物は、炭素として残留し易い。本発明の場合、炭化ケイ素粉末は、ケイ素化合物からなる不純物を3重量%以上含んでおり、脱脂後のハニカム成形体中には、ケイ素化合物と炭素とが含まれることとなる。このハニカム成形体を焼成すると、ケイ素化合物と炭素とが反応し、炭化物が合成されることとなる。その結果、炭化ケイ素粒子同士の結合を阻害するものは存在しなくなり、炭化ケイ素粒子同士の結合を促進することができ、フィルタとして充分な特性を有するハニカムフィルタを製造することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter according to the present invention, the degreasing step is performed in a completely inert gas atmosphere, so that the organic additive such as an organic binder is hardly decomposed by oxidation and mainly thermally decomposed. Tends to remain as carbon. In the case of the present invention, silicon carbide powder contains 3% by weight or more of impurities composed of a silicon compound, and the honeycomb formed body after degreasing contains silicon compound and carbon. When this honeycomb formed body is fired, the silicon compound and carbon react to synthesize carbide. As a result, there is no thing inhibiting the bonding between the silicon carbide particles, the bonding between the silicon carbide particles can be promoted, and a honeycomb filter having sufficient characteristics as a filter can be manufactured.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、上記焼成工程は、完全不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。
上記のように、本発明のハニカムフィルタの製造方法では、焼成工程を不活性ガス雰囲気で行うことができるので、脱脂工程及び焼成工程を雰囲気ガスの種類を変化させずに行うことができる。このため、脱脂工程及び焼成工程を1つの炉で行うことができ、必要とする熱量を大きく削減することができ、より安価にハニカムフィルタを製造することができる。また、脱脂体を脱脂炉から取り出し、一旦冷却した後、焼成炉に運び込む必要がなく、工程を簡略化することができるとともに、運搬中に破損する可能性がなく、効率よく、ハニカムフィルタを製造することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the firing step is preferably performed in a completely inert gas atmosphere.
As described above, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the firing step can be performed in an inert gas atmosphere, and thus the degreasing step and the firing step can be performed without changing the type of the atmosphere gas. For this reason, the degreasing step and the firing step can be performed in one furnace, the required amount of heat can be greatly reduced, and the honeycomb filter can be manufactured at a lower cost. In addition, the degreased body is taken out from the degreasing furnace, once cooled, and then not carried into the firing furnace, the process can be simplified and the honeycomb filter can be efficiently manufactured without the possibility of breakage during transportation. can do.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、ケイ素化合物は、シリカであることが好ましい。
ケイ素化合物としてシリカを用いることにより、焼成工程で炭化ケイ素を合成することができ、シリカや炭素が焼成体中に殆ど残留しない。従って、良好な特性を有する多孔質の炭化ケイ素焼成体を製造することができ、製造されたハニカムフィルタは、ハニカムフィルタとしての性能を充分に発揮することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the silicon compound is preferably silica.
By using silica as the silicon compound, silicon carbide can be synthesized in the firing step, and almost no silica or carbon remains in the fired body. Therefore, a porous silicon carbide fired body having good characteristics can be produced, and the produced honeycomb filter can sufficiently exhibit performance as a honeycomb filter.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、上記脱脂工程後のハニカム成形体中のシリカと炭素とのモル比(炭素/シリカ)は、1〜3であることが好ましい。
脱脂工程後のハニカム成形体中のシリカと炭素とのモル比(炭素/シリカ)が、1〜3であると、焼成工程中、ハニカム成形体中のシリカと残留炭素とが反応して炭化ケイ素となり、シリカや炭素が焼成体中に殆ど残留しない。従って、良好な特性を有する多孔質の炭化ケイ素焼成体を製造することができ、製造されたハニカムフィルタは、ハニカムフィルタとしての性能を充分に発揮することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the molar ratio of carbon to silica (carbon / silica) in the honeycomb formed body after the degreasing step is preferably 1 to 3.
When the molar ratio (carbon / silica) of silica and carbon in the honeycomb formed body after the degreasing process is 1 to 3, the silica and residual carbon in the honeycomb formed body react during the firing process to form silicon carbide. Thus, almost no silica or carbon remains in the fired body. Therefore, a porous silicon carbide fired body having good characteristics can be produced, and the produced honeycomb filter can sufficiently exhibit performance as a honeycomb filter.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、上記脱脂工程及び上記焼成工程は、一のバッチ炉内にて行われることが好ましい。
上記のように、本発明のハニカムフィルタの製造方法では、脱脂工程及び焼成工程は、不活性ガス雰囲気で行うことができるので、一のバッチ炉で上記脱脂工程及び上記焼成工程を連続して行うことができ、ハニカムフィルタをより安価に、かつ、より効率よく製造することができる。
In the honeycomb filter manufacturing method of the present invention, the degreasing step and the firing step are preferably performed in one batch furnace.
As described above, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the degreasing step and the firing step can be performed in an inert gas atmosphere. Therefore, the degreasing step and the firing step are continuously performed in one batch furnace. The honeycomb filter can be manufactured more inexpensively and more efficiently.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、上記脱脂工程及び上記焼成工程は、一の連続炉内にて行われ、上記連続炉は、脱脂エリアと焼成エリアとを備えていることが好ましい。
上記のように、本発明のハニカムフィルタの製造方法では、脱脂工程及び焼成工程は、不活性ガス雰囲気で行うことができるので、上記脱脂工程及び上記焼成工程は、脱脂エリアと焼成エリアとを備えた一の連続炉内で行うことができ、ハニカム成形体を連続的に連続炉に供給、取り出ししながら、脱脂工程及び焼成工程を行うことができ、ハニカムフィルタをより安価に、かつ、より効率よく製造することができる。
In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the degreasing step and the firing step are preferably performed in one continuous furnace, and the continuous furnace preferably includes a degreasing area and a firing area.
As described above, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the degreasing step and the firing step can be performed in an inert gas atmosphere. Therefore, the degreasing step and the firing step include a degreasing area and a firing area. The degreasing step and the firing step can be performed while the honeycomb formed body is continuously supplied to and taken out from the continuous furnace, so that the honeycomb filter can be made cheaper and more efficient. Can be manufactured well.
(発明の詳細な説明)
以下、本発明のハニカムフィルタの製造方法について説明する。
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、ケイ素化合物からなる不純物を3重量%以上含む炭化ケイ素粉末、及び、少なくとも有機バインダを含む有機添加物を混合して成形体用原料を調製する成形体用原料調製工程と、調製した成形体用原料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、作製されたハニカム成形体を、完全不活性ガス雰囲気中において脱脂する脱脂工程と、脱脂されたハニカム成形体を焼成する焼成工程とからなることを特徴とする。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the manufacturing method of the honeycomb filter of the present invention will be described.
A method for manufacturing a honeycomb filter according to the present invention includes forming a raw material for a molded body by mixing a silicon carbide powder containing 3% by weight or more of an impurity composed of a silicon compound and an organic additive containing at least an organic binder. A preparation process, a molded body production process for producing a honeycomb molded body by extruding the prepared raw material for the molded body, a degreasing process for degreasing the produced honeycomb molded body in a completely inert gas atmosphere, and degreasing And a firing step of firing the formed honeycomb formed body.
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、成形体用原料調製工程と成形体作製工程と脱脂工程と焼成工程とからなる。以下、上記工程を含むハニカムフィルタの製造方法について、工程ごとに説明していく。 The manufacturing method of the honeycomb filter of the present invention includes a raw material preparation process for a molded body, a molded body manufacturing process, a degreasing process, and a firing process. Hereinafter, the manufacturing method of the honeycomb filter including the above steps will be described for each step.
(1)成形体用原料調製工程
この成形体用原料調製工程では、ケイ素化合物からなる不純物を3重量%以上含む炭化ケイ素粉末、及び、少なくとも有機バインダを含む有機添加物を混合して成形体用原料を調製する。
(1) Molded body raw material preparation step In this molded body raw material preparation step, a silicon carbide powder containing 3% by weight or more of an impurity composed of a silicon compound and an organic additive containing at least an organic binder are mixed to form a molded body. Prepare raw materials.
炭化ケイ素粉末の粒径等は、特に限定されるものではないが、平均粒子径の異なる2種類の炭化ケイ素粉末を用いることが好ましい。平均粒子径の異なる2種類の炭化ケイ素粉末としては、例えば、0.3〜50μmの平均粒径を有する炭化ケイ素粉末と0.1〜1.0μm程度の平均粒径を有する炭化ケイ素との組み合わせが挙げられる。多孔質の炭化ケイ素焼成体を製造し易いからである。 The particle size and the like of the silicon carbide powder are not particularly limited, but it is preferable to use two types of silicon carbide powders having different average particle sizes. As two types of silicon carbide powders having different average particle diameters, for example, a combination of silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.3 to 50 μm and silicon carbide having an average particle diameter of about 0.1 to 1.0 μm Is mentioned. This is because it is easy to produce a porous silicon carbide fired body.
原料として使用することができる炭化ケイ素粉末は、種々の種類が存在するが、耐火物用の低純度炭化ケイ素は、不純物として、ケイ素化合物等を3重量%以上含む。なお、炭化ケイ素中のシリカの含有量は、中和滴定法により測定することができる。
このような低純度の炭化ケイ素粉末を使用した場合であっても、本発明のハニカムフィルタの製造方法では、製造工程の途中で、ハニカム成形体中に炭素を残留させ、この炭素とケイ素化合物とを反応させることにより、原料段階でケイ素化合物を除去する高純度化処理等を行うことなく、ケイ素化合物の含有量の少なくハニカムフィルタを製造することができる。上記ケイ素化合物は特に限定されるものでないが、シリカが好ましい。
There are various types of silicon carbide powder that can be used as a raw material. Low-purity silicon carbide for refractories contains 3% by weight or more of a silicon compound or the like as an impurity. In addition, content of the silica in silicon carbide can be measured by the neutralization titration method.
Even when such low-purity silicon carbide powder is used, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, carbon is left in the honeycomb formed body in the course of the manufacturing process, and the carbon and silicon compound and By reacting with the above, a honeycomb filter with a small silicon compound content can be produced without performing a purification treatment or the like for removing the silicon compound in the raw material stage. The silicon compound is not particularly limited, but silica is preferable.
上記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。これらの有機添加剤を製造途中で熱分解させることにより炭素とする。
上記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。
As said organic additive, an organic binder is mentioned, A dispersion medium liquid, a plasticizer, a lubricant, etc. are mentioned. These organic additives are carbonized by thermal decomposition during the production.
Examples of the organic binder include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, and epoxy resin. Of these, methylcellulose is preferred.
上記分散媒液としては、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ほか、水が挙げられる。
上記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 liquid include alcohols such as methanol, organic solvents such as benzene, and water.
It does not specifically limit as said plasticizer, For example, glycerol etc. are mentioned.
上記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.
他の有機添加物として、製造するハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の気孔率を増加させるための有機造孔剤が挙げられる。上記有機造孔剤も、後述する脱脂工程で、その一部が炭素となり、ケイ素化合物と反応することにより、SiCが生成する。また、炭素がシリカと反応すると一部がCOとしてハニカム成形体から離脱するため、気孔が形成される。有機造孔剤としては、球状アクリル粒子、グラファイト等が挙げられる。 Another organic additive includes an organic pore forming agent for increasing the porosity of the honeycomb fired body constituting the honeycomb filter to be manufactured. Part of the organic pore-forming agent also becomes carbon in the degreasing step described later, and SiC is generated by reacting with the silicon compound. Further, when carbon reacts with silica, a part of the carbon is separated from the honeycomb formed body as CO, so that pores are formed. Examples of the organic pore former include spherical acrylic particles and graphite.
上記成形体用原料を調製する際には、上記した低純度の炭化ケイ素粉末、有機バインダ、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成形体用原料を調製する。その際、必要により、上記可塑剤、上記潤滑剤、上記有機造孔剤等を加えてもよい。 When preparing the raw material for the molded body, the raw material for the molded body is prepared by mixing the low-purity silicon carbide powder, the organic binder, and the water that is the dispersion medium liquid using a wet mixer. . In that case, you may add the said plasticizer, the said lubricant, the said organic pore making agent, etc. as needed.
(2)成形体作製工程
この成形体作製工程では、調製した成形体用原料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、得られた成形体用原料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。
(2) Molded body manufacturing process In this molded body manufacturing process, a honeycomb molded body is manufactured by extruding the prepared raw material for a molded body.
In this step, the raw material for the obtained molded body is put into an extrusion molding machine, and extrusion molding is performed to produce a prismatic continuous body. A honeycomb formed body having through holes arranged in parallel is manufactured. This honeycomb formed body is dried by a dryer to obtain a dried body of the honeycomb formed 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 plug material paste is filled in any one of the end portions of the through holes constituting the dried body of the honeycomb formed body, and the cells are plugged. When plugging the cells, for example, a cell sealing mask is applied to the end face of the honeycomb formed body (that is, the cut face after cutting both ends), and the sealing material is applied only to the cells that need to be sealed. Fill the paste and dry the encapsulant paste. Through such a process, a honeycomb formed body in which one end of the cell is plugged is manufactured.
図1(a)は、セルの一端部が目封止されたハニカム成形体を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示すハニカム成形体のA−A線断面図である。
図1(a)及び(b)に示すように、作製されたハニカム成形体200には、一端部が封止材220により目封止された多数のセル210が長手方向に併設されており、これらのセル210の間には壁部230が形成されている。
Fig.1 (a) is a perspective view which shows typically the honeycomb molded object by which the one end part of the cell was plugged, FIG.1 (b) is A- of the honeycomb molded object shown to Fig.1 (a). It is A sectional view.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the manufactured honeycomb molded
(3)脱脂工程
次に、脱脂工程として、作製されたハニカム成形体を、完全不活性ガス雰囲気中において脱脂する。
従来では、脱脂工程は、酸素含有雰囲気中、300〜650℃に加熱することにより、有機物を酸化分解させて完全に除去していた。しかし、本発明のハニカムフィルタの製造方法では、ハニカム成形体200を、完全不活性ガス雰囲気中、例えば、300〜650℃に加熱することにより脱脂を行う。
(3) Degreasing step Next, as the degreasing step, the produced honeycomb formed body is degreased in a completely inert gas atmosphere.
Conventionally, in the degreasing step, the organic matter is completely decomposed and removed by heating to 300 to 650 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. However, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, degreasing is performed by heating the honeycomb formed
上記完全不活性ガス雰囲気とは、全く酸素や水素等を含まない不活性ガス雰囲気をいい、例えば、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等が挙げられる。このような完全不活性ガス雰囲気中での加熱により、有機添加物を加熱分解させる。
このため、有機添加物が化合物中に水素や酸素を有する場合には、熱分解により炭化水素や酸化物の形でハニカム成形体200から離脱するが、有機添加物の一部は、炭素及び炭素化合物としてハニカム成形体200中に残留する。このように、完全不活性ガス雰囲気中での加熱では、有機添加物は、熱分解することとなるが、その一部は、脱脂されたハニカム成形体中に炭素として残留し易い。
The completely inert gas atmosphere refers to an inert gas atmosphere that does not contain oxygen or hydrogen at all, and examples thereof include an argon atmosphere and a nitrogen atmosphere. The organic additive is thermally decomposed by heating in such a completely inert gas atmosphere.
For this reason, when the organic additive has hydrogen or oxygen in the compound, it is separated from the honeycomb formed
(4)焼成工程
上記脱脂工程の後、焼成工程では、脱脂されたハニカム成形体を、完全不活性ガス雰囲気中において焼成する。焼成工程は、通常、1400〜2200℃で行われるが、完全不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。
上記脱脂工程及び上記焼成工程は、完全不活性ガス雰囲気中で行わるので、一のバッチ炉を用いて行うことができる。また、上記脱脂工程及び上記焼成工程は、完全不活性ガス雰囲気中で行わるので、脱脂エリアと焼成エリアとを備えた一の連続炉内にて行うことができる。
(4) Firing step After the degreasing step, in the firing step, the degreased honeycomb formed body is fired in a completely inert gas atmosphere. The firing step is usually performed at 1400 to 2200 ° C., but is preferably performed in a completely inert gas atmosphere.
Since the degreasing step and the firing step are performed in a completely inert gas atmosphere, they can be performed using one batch furnace. Moreover, since the said degreasing process and the said baking process are performed in a completely inert gas atmosphere, they can be performed in one continuous furnace provided with the degreasing area and the baking area.
そこで、上記脱脂工程及び上記焼成工程を、脱脂エリアと焼成エリアとを備えた一の連続炉内にて行う場合について説明する。
図2は、本発明に係る連続加熱炉を長手方向に沿って鉛直縦方向に切断した場合を模式的に示す縦断面図であり、図3は、本発明に係る連続加熱炉を長手方向に垂直な断面で切断した場合を模式的に示す断面図である。
Then, the case where the said degreasing process and the said baking process are performed in one continuous furnace provided with the degreasing | defatting area and the baking area is demonstrated.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a case where the continuous heating furnace according to the present invention is cut in the vertical vertical direction along the longitudinal direction, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the continuous heating furnace according to the present invention in the longitudinal direction. It is sectional drawing which shows typically the case where it cut | disconnects by a vertical cross section.
図2に示すように、本発明に係る連続加熱炉30には、入口方向から順次、脱気エリア41、脱脂エリア42、焼成エリア43、徐冷エリア44、冷却エリア45、脱気エリア46が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
脱気エリア41は、搬入するハニカム成形体200の内部や周囲の雰囲気を変えるために設けられており、ハニカム成形体200を搬送部材39等に載置して搬入した後、一旦、脱気エリア41を真空にし、続いて不活性ガスを導入することにより、ハニカム成形体200の内部や周囲の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。
The
脱脂エリア42では、加熱用ヒータを使用したり、焼成エリアの熱を利用したりしてハニカム成形体200の温度を上昇させて300〜650℃とし、ハニカム成形体200中の有機添加物の加熱分解を行う。脱脂エリア42内での加熱工程は、脱脂工程に相当する。
In the
次に、焼成エリア43でさらに650℃以上に温度を上昇させ、1400〜2200℃で焼成を行なう。この焼成エリア内での加熱工程は、焼成工程に相当する。徐冷エリア44では、焼成後のハニカム成形体200を徐々に冷却し、さらに冷却エリア45で室温に近い温度まで戻す。そして、脱気エリア46にハニカム成形体200を搬入した後、不活性ガスを抜いて空気を導入し、ハニカム成形体200を搬出することにより、ハニカム成形体200の脱脂、焼成処理を行う一連の流れが完了する。
Next, the temperature is further increased to 650 ° C. or more in the
次に、上記連続加熱炉の構成の一例を説明する。
図2及び図3に示したように、連続加熱炉30において、ハニカム成形体200の脱脂及び焼成を行う脱脂エリア42及び焼成エリア43は、ハニカム成形体200を収容する空間を確保するように形成された筒状のマッフル31と、マッフル31の上方及び下方に所定間隔で配設された加熱用ヒータ32と、マッフル31と加熱用ヒータ32とをその内部に含むように設けられた断熱材33と、断熱材33の外側に配設された炉材34とを備えており、炉材34により周囲の雰囲気と隔離されている。
Next, an example of the configuration of the continuous heating furnace will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, in the
図2に示すように、加熱用ヒータ32は、焼成エリア43、及び、必要に応じて脱脂エリア42に配設されている。
As shown in FIG. 2, the
マッフル31は、図示しない支持部材により床部分の全体が支持されており、ハニカム成形体200を移動させることができるように構成されている。マッフル31は、脱気エリア41、46を除いた全域に設けられている。マッフル31の内部にはコンベア等の輸送手段が設けられていてもよく、これにより、ハニカム成形体200の自動輸送が可能となる。
The
脱脂エリア42、焼成エリア43及び徐冷エリア44には、断熱材33が設置されており、焼成エリア43では、断熱材33は加熱用ヒータ32のさらに外側に設けられており、適宜固定部材により固定されている。そして、一番外側には、脱気エリア41を除いた全域にわたって炉材34が設けられている。この炉材34には、加熱炉内部の雰囲気を不活性ガス雰囲気で満たすためのガス導入管37と不活性ガスを排出するためのガス排気管38が設けられている。
A
上記脱脂工程及び上記焼成工程は、一のバッチ炉を用いても行うことができる。
加熱炉がバッチ炉である場合の構成は、連続炉の構成とは大きく変わらず、例えば、加熱炉を箱型の加熱炉となるように炉材34を構成し、連続加熱炉の焼成エリア43として使用した部分のみを内部に設置して、出し入れ口として開閉可能な扉等を取付け、また、炉材34の内部を断熱材等により包囲する等することにより、バッチ炉を構成することができる。
The degreasing step and the firing step can be performed using one batch furnace.
The configuration when the heating furnace is a batch furnace is not significantly different from the configuration of the continuous furnace. For example, the
そして、ハニカム成形体200をバッチ炉の内部に搬入した後、不活性ガスを炉内に導入し、次第に温度を上げて行って脱脂を行った後、さらに温度を上げて焼成を行えばよい。
上記脱脂工程及び上記焼成工程を、一のバッチ炉又は一の連続炉を用いて行う場合について説明したが、バッチ炉や連続炉は、上記した構成に限定されるものではなく、他の構成からなるバッチ炉や連続炉を用いてもよい。
Then, after the honeycomb formed
Although the said degreasing | defatting process and the said baking process were demonstrated about the case where it performs using one batch furnace or one continuous furnace, a batch furnace and a continuous furnace are not limited to an above-described structure, From other structures A batch furnace or a continuous furnace may be used.
有機物の全重量に対して、脱脂工程及びその後の焼成工程において、シリカ等と反応する前にハニカム成形体200中に残留した炭素の重量の割合(%)を残炭率ということとするが、有機物の種類により上記残炭率は異なる。従って、有機添加物の種類や量を選ぶことにより、ハニカム成形体200中に残存する炭素の量を調整することができる。
In the degreasing step and the subsequent firing step with respect to the total weight of the organic matter, the ratio (%) of the weight of carbon remaining in the honeycomb formed
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、脱脂工程後のハニカム成形体中に炭素が残留するとともに、炭化ケイ素粉末中に含まれていたケイ素化合物が残留している。実際には、ケイ素化合物の大部分は、シリカと考えられることから、以降では、ケイ素化合物は、シリカであるとして説明を進める。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, carbon remains in the honeycomb formed body after the degreasing step, and the silicon compound contained in the silicon carbide powder remains. Actually, since most of the silicon compound is considered to be silica, the following description will be given assuming that the silicon compound is silica.
このハニカム成形体中のシリカと炭素とのモル比(炭素/シリカ)は、1〜3であることが好ましい。
下記する反応式(1)で示されるように、1モルのシリカと3モルの炭素とは反応し、1モルのSiCが合成されるとともに、2モルのCOガスが発生する。
SiO2 + 3C = SiC + 2CO・・・(1)
従って、製造されたハニカムフィルタ中に、炭素やシリカが残留しないためには、上記反応式(1)に示すように、理想的に両者が反応するとすると、36gの炭素に対し、60gのシリカが存在することが好ましい。実際には、シリカと炭素とが反応して、一旦、比較的融点の低いSiOが生成し、このSiOが炭素と反応してSiCが生成することを考慮すると、シリカと炭素とのモル比(炭素/シリカ)は、1〜3であることが好ましい。
炭化ケイ素中の炭素の含有量は、JIS R 1616の全炭素量分析法に基づいて行うことができる。
The molar ratio of carbon to silica (carbon / silica) in the honeycomb formed body is preferably 1 to 3.
As shown in the following reaction formula (1), 1 mol of silica and 3 mol of carbon react to synthesize 1 mol of SiC and generate 2 mol of CO gas.
SiO 2 + 3C = SiC + 2CO (1)
Therefore, in order for carbon and silica not to remain in the manufactured honeycomb filter, as shown in the above reaction formula (1), when both react ideally, 60 g of silica is obtained for 36 g of carbon. Preferably it is present. Actually, when silica and carbon react to form SiO having a relatively low melting point once, and considering that this SiO reacts with carbon to produce SiC, the molar ratio of silica to carbon ( Carbon / silica) is preferably 1 to 3.
The carbon content in silicon carbide can be determined based on the total carbon content analysis method of JIS R 1616.
上記脱脂工程及び焼成工程を経ることにより、多孔質のハニカム焼成体を製造することができる。ハニカム焼成体の構造は、基本的に、図1に示したハニカム成形体200と同様である。
A porous honeycomb fired body can be manufactured through the degreasing step and the firing step. The structure of the honeycomb fired body is basically the same as that of the honeycomb formed
得られたハニカム焼成体を用いてハニカムフィルタを製造する際には、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。 When a honeycomb filter is manufactured using the obtained honeycomb fired body, a sealing material paste is applied to the side surface of the honeycomb fired body to form a sealing material paste layer, and sequentially through the sealing material paste layer. Another honeycomb fired body is laminated. This procedure is repeated to produce an aggregate of honeycomb fired bodies in which a predetermined number of honeycomb fired bodies are bundled. In addition, as a sealing material paste, what consists of an inorganic binder, an organic binder, an inorganic fiber, and / or an inorganic particle can be used, for example.
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、ハニカムフィルタを製造することができる。 Next, this aggregate of honeycomb fired bodies is heated to dry and solidify the sealing material paste layer to form a sealing material layer (adhesive layer). Then, by cutting the aggregate of honeycomb fired bodies using a diamond cutter or the like to form a ceramic block, by forming a coating layer by applying a sealing material paste to the outer peripheral surface of the ceramic block and drying and solidifying, A honeycomb filter can be manufactured.
図4は、本発明のハニカムフィルタの製造方法により製造されたハニカムフィルタを示す斜視図である。図5(a)は、図4に示した本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体の斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示したハニカム焼成体のB−B線断面図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a honeycomb filter manufactured by the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention. FIG. 5 (a) is a perspective view of the honeycomb fired body constituting the honeycomb filter of the present invention shown in FIG. 4, and FIG. 5 (b) is a B− of the honeycomb fired body shown in FIG. 5 (a). It is B line sectional drawing.
図4に示すように、本発明のハニカムフィルタ10は、炭化珪素からなる多孔質のハニカム焼成体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. 4, the
図4に示したハニカムフィルタ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
ハニカム焼成体20は、図1(a)及び(b)に示したハニカム成形体200が脱脂、焼成されることにより製造されたものであり、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5(b)に示したように、排気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に流入した排気ガスは、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。
The honeycomb fired
このように構成されたハニカムフィルタでは、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。
また、完全不活性ガス雰囲気中で脱脂処理することにより残留した炭素は、焼成工程において、シリカと反応することにより、炭化ケイ素に変換されており、合成された炭化ケイ素は、炭化ケイ素の粒子同士を結合するネック部に集まり易く、製造されたハニカム焼成体の機械的特性を改善する役割を果たす。
In the honeycomb filter configured as described above, the exhaust gas can be purified by collecting PM such as soot contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
In addition, carbon remaining by degreasing treatment in a completely inert gas atmosphere is converted to silicon carbide by reacting with silica in the firing step, and the synthesized silicon carbide is composed of silicon carbide particles. It is easy to gather in the neck part which couple | bonds, and it plays the role which improves the mechanical characteristic of the manufactured honeycomb fired body.
以上のように、本発明のハニカムフィルタの製造方法においては、脱脂工程及び焼成工程は、完全不活性ガス雰囲気中で行われるので、一の加熱炉で行うことができ、有機バインダ等の有機添加物が酸化分解しにくく、主に熱分解することとなり、上記有機添加物は、炭素として残留し易い。本発明の場合、炭化ケイ素粉末は、ケイ素化合物からなる不純物を3重量%以上含んでおり、脱脂後のハニカム成形体中には、ケイ素化合物と炭素とが含まれることとなる。このハニカム成形体を焼成すると、ケイ素化合物と炭素とが反応し、炭化物が合成されることとなる。その結果、炭化ケイ素粒子同士の結合を阻害するものは存在しなくなり、炭化ケイ素粒子同士の結合を促進することができ、フィルタとして充分な特性を有するハニカムフィルタを製造することができる。 As described above, in the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the degreasing step and the firing step are performed in a completely inert gas atmosphere, so that the heating can be performed in one heating furnace, and an organic additive such as an organic binder is added. The product is hardly oxidatively decomposed and is mainly thermally decomposed, and the organic additive is likely to remain as carbon. In the case of the present invention, silicon carbide powder contains 3% by weight or more of impurities composed of a silicon compound, and the honeycomb formed body after degreasing contains silicon compound and carbon. When this honeycomb formed body is fired, the silicon compound and carbon react to synthesize carbide. As a result, there is no thing inhibiting the bonding between the silicon carbide particles, the bonding between the silicon carbide particles can be promoted, and a honeycomb filter having sufficient characteristics as a filter can be manufactured.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、一のバッチ炉を用い、形成体をバッチ炉に搬入した後、逐次温度を上げていくことにより、脱脂工程と焼成工程とを連続して行うことができるので、短時間で脱脂、焼成を行うことができ、ハニカム成形体の破損のおそれがなく、エネルギーロスが少なく、効率よく、かつ、安価にハニカムフィルタを製造することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the degreasing step and the firing step can be continuously performed by using one batch furnace and sequentially raising the temperature after carrying the formed body into the batch furnace. Therefore, degreasing and firing can be performed in a short time, the honeycomb formed body can be prevented from being damaged, energy loss can be reduced, and a honeycomb filter can be produced efficiently and inexpensively.
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、脱脂エリアと焼成エリアを備えた連続炉で、ハニカム成形体を移動させながら、脱脂と焼成とを連続的に行うことができ、短時間で脱脂、焼成を行うことができ、ハニカム成形体の破損のおそれがなく、エネルギーロスが少なく、効率よく、かつ、安価にハニカムフィルタを製造することができる。なお、連続炉では、連続的にハニカム成形体の搬入、搬出が行われるため、炉を休ませることなく、使用することができ、より効率よく、かつ、安価にハニカムフィルタを製造することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, degreasing and firing can be performed continuously while moving the honeycomb formed body in a continuous furnace having a degreasing area and a firing area, and degreasing and firing can be performed in a short time. The honeycomb filter can be manufactured efficiently and inexpensively without any risk of damage to the honeycomb formed body. In the continuous furnace, since the honeycomb molded body is continuously carried in and out, it can be used without resting the furnace, and the honeycomb filter can be manufactured more efficiently and at a low cost. .
(実施例)
以下、本発明の第一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)
Examples that more specifically disclose the first embodiment of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
(実施例1)
(1)ハニカム焼成体の製造
まず、成形体用原料調製工程として、平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末54.5重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末23.4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)4.3重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.6重量%、グリセリン1.2重量%、及び、水14.0重量%を加えて混練して成形体用原料を得た。なお、本実施例で用いた炭化ケイ素粗粉末は、屋久島電工株式会社製のRM325Fの純度95%品(SiC純度:92.56重量%、シリカ含有量:3.48重量%)であり、炭化ケイ素微粉末は、屋久島電工株式会社製のGC−15(SiC純度:95.25重量%、シリカ含有量:3.59重量%)であった。両者の混合物のシリカ含有量は、3.51重量%となる。なお、実施例1、2及び比較例1、2において、炭化ケイ素中のシリカの含有量は、中和滴定法により測定した。
Example 1
(1) Manufacture of honeycomb fired body First, as a raw material preparation step for a molded body, 54.5% by weight of a coarse powder of silicon carbide having an average particle diameter of 22 μm and fine powder of silicon carbide having an average particle diameter of 0.5
この後、成形体作製工程として、得られた成形体用原料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。 Thereafter, as a formed body manufacturing step, extrusion molding was performed using the obtained raw material for a formed body to obtain a raw honeycomb formed body. Subsequently, the raw honeycomb formed body was dried using a microwave dryer, thereby manufacturing a dried body of the honeycomb formed 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、図1(a)及び(b)に示す目封止されたハニカム成形体を得た。なお、上記湿潤混合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。 Thereafter, the plugging material paste was filled in predetermined cells of the dried honeycomb molded body to seal the cells, and the plugged honeycomb molded body shown in FIGS. 1A and 1B was obtained. . The wet mixture was used as a sealing material paste. After sealing the cells, the dried honeycomb molded body filled with the plug paste was again dried using a dryer.
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、同じバッチ炉にアルゴンを導入して窒素ガスをアルゴンガスで置換した後、常圧のアルゴン雰囲気中、2200℃、3時間の条件で焼成処理を行い、ハニカム焼成体を製造した。 Subsequently, a plurality of dried honeycomb molded bodies are placed on a conveying member, and are loaded into a batch furnace. Then, nitrogen is introduced, and the temperature is raised to 400 ° C. in a normal-pressure nitrogen atmosphere. The degreasing process was performed by stopping. Then, without moving the honeycomb formed body after the degreasing treatment, after introducing argon into the same batch furnace and replacing the nitrogen gas with the argon gas, conditions of 2200 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere at normal pressure A honeycomb fired body was manufactured by performing a firing process.
得られたハニカム焼成体は、多孔質の炭化ケイ素焼結体からなり、気孔率が42%、平均気孔径が9μm、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が31個/cm2(200個/inch2)、セル隔壁の厚さが0.1016mm、外周壁の厚さが0.3mmであった。
得られたハニカム焼成体中にシリカは、検出されなかった。
The obtained honeycomb fired body is composed of a porous silicon carbide sintered body having a porosity of 42%, an average pore diameter of 9 μm, a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, and the number of cells (cell density). ) Was 31 cells / cm 2 (200 cells / inch 2 ), the cell partition wall thickness was 0.1016 mm, and the outer peripheral wall thickness was 0.3 mm.
Silica was not detected in the obtained honeycomb fired body.
(2)ハニカムフィルタの作製
上記工程により得られたハニカム焼成体を用いて、ハニカム構造体を作製した。
ハニカム焼成体の所定の側面に接着材ペーストを塗布し、この接着材ペーストを介して36個(縦6個×横6個)のハニカム焼成体を接着させることにより、ハニカム焼成体の集合体を作製した。
さらに、ハニカム焼成体の集合体を180℃、20分で接着材ペーストを乾燥固化させることにより、接着材層の厚さが1mmの角柱状のセラミックブロックを作製した。
(2) Production of honeycomb filter A honeycomb structure was produced using the honeycomb fired body obtained by the above-described process.
An adhesive paste is applied to a predetermined side surface of the honeycomb fired body, and 36 (6 vertical × 6 horizontal) honeycomb fired bodies are bonded through the adhesive paste, thereby forming an aggregate of the honeycomb fired bodies. Produced.
Furthermore, the aggregate of the honeycomb fired bodies was dried and solidified at 180 ° C. for 20 minutes to produce a prismatic ceramic block having an adhesive layer thickness of 1 mm.
その後、ダイヤモンドカッターを用いて、角柱状のセラミックブロックの外周を研削することにより、直径198mmの円柱状のセラミックブロックを作製した。 Then, the cylindrical ceramic block of diameter 198mm was produced by grinding the outer periphery of a prismatic ceramic block using a diamond cutter.
次に、円柱状のセラミックブロックの外周部に外周コート材ペーストを塗布し、外周コート材ペーストを120℃で加熱固化することにより、セラミックブロックの外周部に厚さ1.0mmの外周コート層を形成した。なお、上記接着材ペーストを外周コート材ペーストとして使用した。
以上の工程によって、直径200mm×長さ150mmのハニカムフィルタを作製した。
Next, the outer periphery coating material paste is applied to the outer periphery of the cylindrical ceramic block, and the outer periphery coating material paste is heated and solidified at 120 ° C., thereby forming an outer periphery coating layer having a thickness of 1.0 mm on the outer periphery of the ceramic block. Formed. In addition, the said adhesive material paste was used as an outer periphery coating material paste.
Through the above process, a honeycomb filter having a diameter of 200 mm and a length of 150 mm was produced.
(実施例2)
用いた炭化ケイ素粗粉末を、RM325Fの純度90%品(SiCの純度:87.1重量%、シリカ含有量:5.88重量%)に変えたほかは、実施例1と同様にして、ハニカム焼成体を製造し、これを用いてハニカムフィルタを製造した。なお、粗粉末と微粉末の混合物のシリカ含有量は、5.19重量%となる。
しかし、焼成工程を終了したハニカム焼成体のシリカ濃度を測定したところ、シリカは検出されなかった。
(Example 2)
A honeycomb was obtained in the same manner as in Example 1 except that the silicon carbide crude powder used was changed to a 90% pure product of RM325F (SiC purity: 87.1% by weight, silica content: 5.88% by weight). A fired body was manufactured, and a honeycomb filter was manufactured using the fired body. In addition, the silica content of the mixture of the coarse powder and the fine powder is 5.19% by weight.
However, when the silica concentration of the honeycomb fired body after the firing process was measured, no silica was detected.
(比較例1)
(1)ハニカム焼成体の製造
まず、平均粒子径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末54.5重量%と、平均粒子径0.5μmの炭化ケイ素の微粉末23.4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)4.3重量%、潤滑剤(日油社製 ユニルーブ)2.6重量%、グリセリン1.2重量%、及び、水14.0重量%を加えて混練して成形体用原料を得た。なお、本実施例では、実施例1と同じ炭化ケイ素粗粉末及び炭化ケイ素微粉末を用いた。
(Comparative Example 1)
(1) Production of honeycomb fired body First, 54.5% by weight of silicon carbide coarse powder having an average particle size of 22 μm and 23.4% by weight of fine powder of silicon carbide having an average particle size of 0.5 μm were mixed, To the resulting mixture, 4.3% by weight of organic binder (methylcellulose), 2.6% by weight of lubricant (Unilube, NOF Corporation), 1.2% by weight of glycerin, and 14.0% by weight of water In addition, kneading was performed to obtain a molded body raw material. In this example, the same silicon carbide coarse powder and silicon carbide fine powder as in Example 1 were used.
この後、得られた成形体用原料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。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、図1(a)及び(b)に示す目封止されたハニカム成形体を得た。なお、上記湿潤混合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, extrusion molding was performed using the obtained raw material for a molded body to obtain a raw honeycomb molded body. Subsequently, the raw honeycomb formed body was dried using a microwave dryer, thereby manufacturing a dried body of the honeycomb formed body. Thereafter, the plugging material paste was filled in predetermined cells of the dried honeycomb molded body to seal the cells, and the plugged honeycomb molded body shown in FIGS. 1A and 1B was obtained. . The wet mixture was used as a sealing material paste. After sealing the cells, the dried honeycomb molded body filled with the plug paste was again dried using a dryer.
次に、ハニカム成形体を搬送部材の上に載置して脱脂炉に搬入し、空気中、500℃で脱脂する脱脂処理を行った。脱脂炉中で、脱脂処理を行ったハニカム成形体を冷却した後、脱脂炉より搬出し、焼成炉に搬入した後、常圧のアルゴン雰囲気中、2200℃、3時間の条件で焼成処理を行い、これにより、ハニカム焼成体を製造した。
得られたハニカム焼成体のシリカ含有量を測定したところ、シリカ含有量は、1.22重量%であった。
Next, the honeycomb formed body was placed on a conveying member, carried into a degreasing furnace, and degreased by degreasing at 500 ° C. in air. After cooling the honeycomb formed body that has been degreased in a degreasing furnace, the honeycomb formed body is unloaded from the degreasing furnace, loaded into the firing furnace, and then fired in a normal pressure argon atmosphere at 2200 ° C. for 3 hours. Thus, a honeycomb fired body was manufactured.
When the silica content of the obtained honeycomb fired body was measured, the silica content was 1.22% by weight.
また、得られたハニカム焼成体は、多孔質の炭化ケイ素焼結体からなり、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が31個/cm2(200個/inch2)、セル隔壁の厚さが0.1015mm、外周壁の厚さが0.3mmであった。 The obtained honeycomb fired body is made of a porous silicon carbide sintered body, has a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, and the number of cells (cell density) is 31 cells / cm 2 (200 cells). / Inch 2 ), the cell partition wall thickness was 0.1015 mm, and the outer peripheral wall thickness was 0.3 mm.
(2)ハニカムフィルタの作製
上記工程により得られたハニカム焼成体を用い、実施例1と同様にしてハニカムフィルタを作製した。
(2) Production of Honeycomb Filter A honeycomb filter was produced in the same manner as in Example 1 using the honeycomb fired body obtained by the above process.
(比較例2)
実施例2と同じ炭化ケイ素粗粉末及び炭化ケイ素微粉末を用いたほかは、比較例1と同様にして、ハニカム焼成体を製造し、得られたハニカム焼成体を用いてハニカムフィルタを製造した。
また、得られたハニカム焼成体は、多孔質の炭化ケイ素焼結体からなり、大きさが34.3mm×34.3mm×150mm、セルの数(セル密度)が31個/cm2(200個/inch2)、セル隔壁の厚さが0.1015mm、外周壁の厚さが0.3mmであった。
焼成工程を終了したハニカム焼成体のシリカ含有量を測定したところ、シリカ含有量は、1.50重量%であった。
(Comparative Example 2)
A honeycomb fired body was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the same silicon carbide coarse powder and silicon carbide fine powder as in Example 2 were used, and a honeycomb filter was manufactured using the obtained honeycomb fired body.
The obtained honeycomb fired body is made of a porous silicon carbide sintered body, has a size of 34.3 mm × 34.3 mm × 150 mm, and the number of cells (cell density) is 31 cells / cm 2 (200 cells). / Inch 2 ), the cell partition wall thickness was 0.1015 mm, and the outer peripheral wall thickness was 0.3 mm.
When the silica content of the honeycomb fired body after the firing step was measured, the silica content was 1.50% by weight.
(評価)
比較例1及び比較例2を実施した脱脂炉では、炉内壁面に有機分解物等が付着して黒く汚れていたが、実施例1および実施例2を実施したバッチ炉では炉内壁面の汚れが軽微であった。これにより、実施例1および実施例2を実施したバッチ炉におけるメンテナンス頻度は、比較例1及び比較例2に比べて40%程度に低減された。
(Evaluation)
In the degreasing furnaces in which Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were performed, organic decomposition products and the like adhered to the furnace inner wall surface and were stained black. In the batch furnaces in which Example 1 and Example 2 were performed, the furnace inner wall surface was contaminated. Was minor. Thereby, the maintenance frequency in the batch furnace in which Example 1 and Example 2 were implemented was reduced to about 40% compared to Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
10 ハニカムフィルタ
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
30 連続加熱炉
31 マッフル
32 加熱用ヒータ
33 断熱材
34 炉材
37 ガス導入管
38 ガス排気管
39 搬送部材
41、46 脱気エリア
42 脱脂エリア
43 焼成エリア
44 徐冷エリア
45 冷却エリア
200 ハニカム成形体
210 セル
220 封止材
230 壁部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
調製した成形体用原料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、
作製されたハニカム成形体を、完全不活性ガス雰囲気中において脱脂する脱脂工程と、
脱脂されたハニカム成形体を焼成する焼成工程とからなることを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。 A molded body raw material preparation step of preparing a molded body raw material by mixing silicon carbide powder containing 3% by weight or more of an impurity composed of a silicon compound, and an organic additive containing at least an organic binder,
A molded body production step of producing a honeycomb molded body by extruding the prepared molded body raw material;
A degreasing step of degreasing the produced honeycomb formed body in a completely inert gas atmosphere;
A method for manufacturing a honeycomb filter, comprising: a firing step of firing the degreased honeycomb formed body.
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