蜂窩結構體的制造方法與流程

本發明涉及蜂窩結構體的制造方法。更詳細地，涉及在未燒成的蜂窩成形體下鋪設燒成用墊板，通過燒成來制造蜂窩結構體的制造方法。

背景技術：

以往，陶瓷制蜂窩結構體被用于汽車廢氣凈化用催化劑載體、柴油機微粒除去過濾器或燃燒裝置用蓄熱體等廣泛的用途中。陶瓷制蜂窩結構體(以下簡稱為“蜂窩結構體”)如下制造，調制成形材料(坯土)，并使用擠出成形機擠出成形為所希望的蜂窩形狀，進行生坯切斷、干燥、精整切斷后，經過在高溫下進行燒成的燒成工序而制造。

上述燒成工序中，將蜂窩成形體以成形體的一個端面朝下的狀態載置在擱板上，與該擱板一起放入燒成爐內。此時，為了防止蜂窩成形體附著在擱板上，在擱板與蜂窩成形體之間，設置被稱為“墊板(トチ，栃)”的煅燒用承燒板，從而防止蜂窩成形體與擱板直接接觸。對于墊板，使用例如將蜂窩成形體燒成而得到蜂窩結構體并將該蜂窩結構體切斷成預定的厚度而得到的圓板狀的部件。此外，為了防止通過反復使用而導致墊板發生開裂的不良狀況，也可以使用將陶瓷材料沖壓成形并將其進行燒成而得到的所謂“沖壓墊板”。在本說明書中，將這些墊板統稱定義為“燒成用墊板”。此外，將從擠出成形至燒成之前的制品稱為“蜂窩成形體”，將經燒成工序燒成而得到的制品稱為“蜂窩結構體”。

擠出成形后的蜂窩成形體被導入到設定為預定的燒成溫度的燒成爐內，實施燒成工序。此時，沿著蜂窩成形體的孔格的長度方向(軸方向)以及與孔格的長度方向垂直的方向，會發生燒成收縮。因此，在將蜂窩成形體載置在燒成用墊板上時，因燒成時的燒成收縮而在燒成用墊板的上表面(相當于蜂窩載置面)與蜂窩成形體的成形體端面之間產生偏移，有時會產生在成形體端面上的“孔格的變形”、隔壁發生斷裂的“隔壁開裂”等不良狀況。

進而，由于在成形體端面與蜂窩載置面之間產生牽連，導致燒成收縮不能均勻，有時成形體端面的形狀會產生形變。其結果是，在圓柱狀的蜂窩結構體的情況下，成形體端面的形狀不能成為正圓，即“真圓度”不良。因使用燒成用墊板而引起的上述的不良狀況，在劃分形成多個孔格的隔壁厚度薄時、燒成蜂窩直徑大的大型蜂窩成形體時會特別顯著。

特別是在燒成隔壁厚度薄的蜂窩成形體時，有時使用將由與蜂窩成形體相同原料形成的未燒成的蜂窩成形體進行切斷而得到的“生坯墊板”。生坯墊板由于由相同原料來形成，因而產生與蜂窩成形體同等程度的燒成收縮，因而可以避免如上所述的在蜂窩成形體與生坯墊板的蜂窩載置面之間的牽連等。其結果是，能夠抑制產生隔壁開裂、真圓度不良的可能性。

另一方面，已經提出了一種墊板(煅燒用承燒板)，其能夠抑制與蜂窩成形體接觸的燒成用墊板的蜂窩載置面之間的牽連，將接觸面積抑制得小(例如參照專利文獻1或2)。對于這些墊板，通過使蜂窩載置面(墊板上表面)平坦化或用從邊緣部向中央部隆起的曲面來形成，從而能夠避免燒成工序中在蜂窩成形體與燒成用墊板之間產生燒成收縮的阻力、約束，能夠不產生孔格變形、隔壁開裂等而制造蜂窩結構體。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-274954號公報

專利文獻2：日本特開2003-82403號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

但是，很顯然，“生坯墊板”只能用于一次的燒成工序。因此，不能像以往的燒成用墊板那樣反復使用，存在蜂窩成形體的燒成所花費的成本增高的問題。其結果是，根據所制造的蜂窩結構體的種類，有時生坯墊板的使用被限制。而且，由于生坯墊板是未經燒成的，易于變形，因此與燒成用墊板相比需要更謹慎地操作。作業者的作業負擔增大，有時在作業效率方面造成問題。

而且，即使在使用專利文獻1和2所公開的墊板的情況下，燒成后的蜂窩結構體中依然有時會發生孔格變形、隔壁開裂等。特別是，在蜂窩直徑大的大型蜂窩結構體的情況下，難以調整燒成時的燒成條件，不良狀況的產生有增加的傾向。

因此，本發明鑒于上述情況而完成，其課題在于提供一種蜂窩結構體的制造方法，其使用不產生孔格變形、隔壁開裂等不良狀況的燒成用墊板。

用于解決課題的方法

根據本發明，提供解決上述課題的蜂窩結構體的制造方法。

[1]一種蜂窩結構體的制造方法，其具備將擠出成形的蜂窩成形體載置到設置在擱板上的燒成用墊板上的載置工序，以及將載置于所述燒成用墊板的狀態的所述蜂窩成形體進行燒成，從而形成蜂窩結構體的燒成工序；在所述載置工序中使用的燒成用墊板為:所述蜂窩成形體的成形體端面面積除以所述燒成用墊板的蜂窩載置面面積所得到的值為2.5～20.0的范圍，其中，所述蜂窩載置面與所述成形體端面對置且至少一部分與所述成形體端面接觸。

[2]如所述[1]中記載的蜂窩結構體的制造方法，其中，經所述燒成工序形成的所述蜂窩結構體具有因與所述燒成用墊板接觸而凹陷成凹狀的凹陷部，從所述蜂窩結構體的結構體端面至所述凹陷部的最深部的高度為3.0mm以下。

[3]如所述[2]中記載的蜂窩結構體的制造方法，其中，進一步具有對所述蜂窩結構體的所述結構體端面進行磨削的端面磨削工序。

[4]如所述[1]～[3]中任一項記載的蜂窩結構體的制造方法，其中，所述燒成用墊板使用陶瓷制的沖壓墊板。

[5]如所述[1]～[4]中任一項記載的蜂窩結構體的制造方法，其中，所述燒成用墊板的所述蜂窩載置面具有以凸曲面形成的曲面部，所述曲面部的外邊緣部至最頂部的高度為0.2mm～0.9mm的范圍。

[6]如所述[1]～[5]中任一項記載的蜂窩結構體的制造方法，所述燒成用墊板的截面呈圓形。

[7]如所述[1]～[6]中任一項記載的蜂窩結構體的制造方法，所述蜂窩載置面的表面粗糙度為10μm以下。

發明的效果

根據本發明的蜂窩結構體的制造方法，能夠不產生孔格變形、隔壁開裂等不良狀況而燒成蜂窩成形體，從而制造蜂窩結構體。特別是，能夠抑制使用生坯墊板時那樣的制造成本的升高，且能夠抑制制造蜂窩結構體時的成品率的下降。

附圖說明

圖1是顯示在本發明的蜂窩結構體的制造方法中所使用的燒成用墊板的概略結構的立體圖。

圖2是顯示燒成用墊板的概略結構的主視圖。

圖3是顯示燒成前的蜂窩成形體、燒成用墊板以及擱板的分解立體圖。

圖4是從側方觀察的顯示在燒成用墊板上載置了蜂窩成形體的狀態的說明圖。

圖5是從側方觀察的顯示燒成后的燒成用墊板和蜂窩結構體的截面圖。

圖6是從側方觀察的顯示燒成后的蜂窩結構體的結構體端面的一部分的放大截面圖。

符號說明

1：燒成用墊板、2：蜂窩載置面、3：墊板下表面、4：邊緣部、5：最頂部、6：曲面部、7：曲面部外邊緣、100：蜂窩成形體、101：成形體端面、102：擱板、103：蜂窩結構體、104：凹陷部、105：結構體端面、106：最深部、d1：成形體端面的直徑、d2：蜂窩載置面的直徑、h1：蜂窩成形體的軸方向的長度、h2：燒成用墊板的高度、h3：從曲面部外邊緣至最頂部的高度、h4：從結構體端面至凹陷部的最深部的高度、s1：成形體端面的面積、s2：蜂窩載置面的面積。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細說明本發明的蜂窩結構體的制造方法的實施方式。需說明的是，本發明的蜂窩結構體的制造方法并不限于以下的實施方式，在不脫離本發明的范圍的限度內，可以施加各種設計變更、修改及改良等。

本發明的一個實施方式的蜂窩結構體的制造方法，具備：使擠出成形的蜂窩成形體100的成形體端面101朝下，并載置于設置在擱板102上的燒成用墊板1上的載置工序，以及將直立地載置于燒成用墊板1上的狀態的蜂窩成形體100導入至燒成爐(未圖示)的內部，通過在預定的燒成條件下燒成來制造蜂窩結構體103的燒成工序(參照圖3等)。

這里，在蜂窩結構體的制造方法的上述載置工序和燒成工序中使用的燒成用墊板1，如圖1～圖5所示，呈大致圓柱狀，在燒成用墊板1的上表面側設置有截面為圓形狀的蜂窩載置面2，該蜂窩載置面2與燒成對象的蜂窩成形體100的成形體端面101對置且至少一部分與該成形體端面101相接觸；在燒成用墊板1的與蜂窩載置面2相對的下表面側設置有與擱板102相接觸的墊板下表面3。

蜂窩載置面2具有由從燒成用墊板1的邊緣部4向最頂部5隆起的凸曲面形成的曲面部6。需說明的是，燒成用墊板1的圓形狀的蜂窩載置面2的直徑d2，形成為比所載置的蜂窩成形體100的成形體端面101的直徑d1(相當于蜂窩直徑)小(d1＞d2)。

進而，對于燒成用墊板1，規定了上述蜂窩載置面2與所載置的蜂窩成形體100的成形體端面101之間的面積比。若具體說明，則將分別為圓形狀的成形體端面101的面積s1(＝(d1/2)²×π)除以燒成用墊板1的蜂窩載置面2的面積s2(＝(d2/2)²×π)所得到的值設定為2.5～20.0的范圍，更優選設定為3.0～14.0的范圍。由此，規定了蜂窩成形體100與燒成用墊板1的面積比(＝s1/s2)(參照圖3)。

即，相對于蜂窩載置面2的面積s2，成形體端面101的面積s1被限定在2.5倍至20.0倍的范圍內。這里，由于成形體端面101和蜂窩載置面2分別為圓形狀，因而上述面積比可以從各自的直徑d1、d2算出。但是，成形體端面101和蜂窩載置面2的形狀不限于圓形狀。例如，分別以多棱柱狀體形成蜂窩成形體和燒成用墊板時，成形體端面和蜂窩載置面就會分別成為多邊形。此時，基于各自的多邊形的成形體端面和蜂窩載置面的面積算出上述面積比，只要算出的值落入上述規定的范圍內即可。

此外，對于本實施方式的蜂窩結構體的制造方法中所使用的燒成用墊板1，顯示了在蜂窩載置面2上具有以凸曲面形成的曲面部6的情況，但不限于此，也可以沒有該曲面部而例如由平面狀的蜂窩載置面形成。這種情況下，雖然與成形體端面101的接觸面積會增大，但只要滿足上述規定的面積比即可。

進而，對于燒成用墊板1的蜂窩載置面2的曲面部6，將從該曲面部6的曲面部外邊緣7至最頂部5的高度h3設定為0.2mm～0.9mm的范圍。需說明的是，燒成用墊板1的整體高度(厚度)定義為高度h2(參照圖4)。即，在燒成用墊板1上載置蜂窩成形體100時，以如下的狀態載置，即，蜂窩成形體100的成形體端面101距擱板102的上表面至少隔著燒成用墊板1的高度h2以上的間隙(余隙)。進而，因蜂窩載置面2的曲面部6而使得成形體端面101與曲面部6的接觸面積減小。此時，需要按照燒成用墊板1的蜂窩載置面2與蜂窩成形體100的成形體端面101的各自的中央部相一致的方式進行載置。

進而，本實施方式的蜂窩結構體的制造方法中，經燒成工序而形成的蜂窩結構體103具有因與燒成用墊板1接觸而形成的凹陷成凹狀的凹陷部104。進而，自蜂窩結構體103的結構體端面105至上述凹陷部104的最深部106的高度h4設定為0.2mm～0.9mm(參照圖6)。如上所述，相對于燒成對象的蜂窩成形體100的成形體端面101的面積s1，載置其的燒成用墊板1的蜂窩載置面2的面積s2小，面積比設定為2.5～20.0的范圍。因此，在將未燒成的蜂窩成形體100載置于燒成用墊板1時，因蜂窩成形體100的自重，會成為燒成用墊板1的一部分埋入蜂窩成形體100的內部的狀態，從而形成如上所述的凹陷部104(參照圖5)。該凹陷部104的從結構體端面105至最深部106的高度h4設定在上述范圍內。

進而，本實施方式的蜂窩結構體的制造方法還可以具有對燒成后的蜂窩結構體103的結構體端面105進行磨削的端面磨削工序。由此，可以通過端面磨削作業除去經燒成工序而在結構體端面105形成的凹陷部104。此時，經端面磨削工序磨削的磨削量，至少設定為從結構體端面105至最深部106的高度h4以上。因此，蜂窩成形體100的軸方向的長度，要考慮上述磨削量而進行擠出成形。

燒成用墊板1由陶瓷材料形成。其材質沒有特別限定，例如可以使用以往用作燒成用墊板的原材料的各種材質。例如，可以使用通過高溫燒成而轉變為堇青石質、碳化硅質或氧化鋁質等的材料。需說明的是，本實施方式的燒成用墊板1使用以往所公知的由莫來石質形成的墊板。

此外，形成燒成用墊板1的方法沒有特別限定。例如，在形成普通的圓板狀燒成用墊板后，通過對蜂窩載置面按照凸曲面的形狀來進行切削加工等，從而能夠制造所希望的形狀的燒成用墊板。但是，燒成工序中所使用的燒成用墊板的量很大，如果分別實施上述切削加工，則可能會導致燒成用墊板的制造工序復雜化以及制造成本上升。

在此，例如，也可以使用按照燒成用墊板的形狀而形成的沖壓加工用的成形模具，將作為原料的陶瓷材料填充至成形模具中，施加所希望的沖壓壓力來形成。在施加沖壓壓力后，通過將從成形模具中脫模的墊板成形體進行燒成，從而能夠制造燒成用墊板。由此，能夠大量生產陶瓷制的沖壓墊板，用作本發明的燒成用墊板。

進而，對于燒成用墊板1，將蜂窩載置面2的表面粗糙度(ra)設定為10μm以下。表面粗糙度(ra)是基于jis-b-0601記載的測定方法所測定的值。蜂窩載置面2(曲面部6)是與蜂窩成形體100的成形體端面101直接接觸的部位，根據該蜂窩載置面2是否具有細微的凹凸，換而言之，根據蜂窩載置面2的平滑性的不同，成形體端面101受燒成用墊板1牽連，阻礙均勻的燒成收縮，特別是對孔格變形等不良狀況的產生造成影響。通過將蜂窩載置面2的表面粗糙度(ra)規定為上述數值以下，能夠有效地避免燒成時發生不良狀況。

將上述構成的燒成用墊板1載置于擱板102上，進而使蜂窩成形體100的成形體端面101的至少一部分抵接于蜂窩載置面2，從而能夠將大致圓柱狀的蜂窩成形體100以直立的狀態載置于蜂窩載置面2(圖3和圖4)。

特別是，通過規定蜂窩成形體100的成形體端面101的面積s1與燒成用墊板1的蜂窩載置面2的面積s2的面積比(＝s1/s2)的范圍，能夠盡可能地縮小與成形體端面101的接觸面積。進而，通過將蜂窩載置面2的表面粗糙度(ra)抑制在10μm以下，從而能夠防止成形體端面101在燒成收縮時受牽連。其結果是，能夠消除孔格變形、隔壁開裂等不良狀況的發生，可進行均勻的燒成收縮，不會發生成形體端面101的真圓度不良。

以下，基于下述實施例對本發明的蜂窩結構體的制造方法進行說明，但本發明的蜂窩結構體的制造方法不限于這些實施例。

實施例

(1)蜂窩成形體

作為燒成對象的蜂窩成形體，使用直徑d1(蜂窩直徑)為191mm～356mm的范圍，并且，軸方向的長度h1為152mm(實施例1、4)或203mm(其他的實施例和比較例1～6)的蜂窩成形體。

(2)燒成用墊板

實施例1～9的燒成用墊板使用直徑d2為88mm～147mm、燒成用墊板的高度h2為8mm、從外邊緣部至最頂部的高度h3為0.22mm～0.87mm的范圍的燒成用墊板。另一方面，比較例1～6的燒成用墊板使用直徑d2為68～356mm、燒成用墊板的高度h2為8mm或17mm、以及從外邊緣部至最頂部的高度h3為0.10mm～0.42mm的范圍的燒成用墊板。這里，任一種都是沖壓墊板，其材質是莫來石質。

(3)燒成工序的實施

按照上述實施例1～9以及比較例1～5的蜂窩成形體與燒成用墊板的各自的組合，使燒成溫度等燒成條件相同而分別進行燒成工序。對于經通過燒成所得的蜂窩結構體的從結構體端面至凹陷部的最深部的高度h4以及結構體端面有無隔壁開裂進行評價。

(4)對于從結構體端面至凹陷部的最深部的高度h4和結構體端面的評價

從結構體端面至凹陷部的最深部的高度h4小于2.0mm時評價為“a”、2.0mm～3.0mm時評價為“b”、3.0mm以上或通過目測可確認隔壁開裂時評價為“c”。

對于實施例1～9以及比較例1～6各自的蜂窩成形體與燒成用墊板的組合，將蜂窩成形體和燒成用墊板的各自的規格、面積比以及凹陷部的高度h4和結構體端面的評價結果示于下述表1。

表1

如上述表1所示，當蜂窩成形體的成形體端面的面積s1除以燒成用墊板的蜂窩載置面的面積s2所得到的值如實施例1～9所示為2.5～20.0的范圍時，確認到蜂窩結構體的變形度變小，從結構體端部至凹陷部的最深部的高度h4也變小，為小于3.0mm。進而，上述面積比(＝s1/s2)為14.0以下時，評價均為“a”。另一方面，面積比脫離上述范圍時(參照比較例1～6)，高度h4均為3.0mm以上，確認到在結構體端面產生了隔壁開裂等不良狀況。

產業上的可利用性

本發明的蜂窩結構體的制造方法，可以合適地用于制造能夠應用在汽車廢氣凈化用催化劑載體、柴油機微粒去除過濾器或燃燒裝置用蓄熱體等中的蜂窩結構體。