專利名稱：蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法及蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法及蜂巢狀結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
作為捕集除去柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣那樣的含塵流體中所含有的粒子狀物質(zhì)用的過(guò)濾器(柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器)、或載附用于凈化排氣中的有害物質(zhì)的催化劑成分(排氣凈化用)的催化劑載體，廣泛使用由形成有若干個(gè)分別鄰接的單元的復(fù)合體的單元隔壁(加強(qiáng)筋)、和位于該單元復(fù)合體的最外周的環(huán)繞保持最外周單元的蜂巢體外壁構(gòu)成的多孔質(zhì)的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，另外，作為其結(jié)構(gòu)材料，使用著耐火性的碳化硅(SiC)和堇青石等，或者它們的復(fù)合材料等。
另外，正在進(jìn)行采用在以往的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器上載附氧化催化劑、氧化和燃燒堆積的微粒從而連續(xù)再生的再生方式的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(催化劑再生用柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器)的開(kāi)發(fā)。
但是，作為經(jīng)濟(jì)地制造上述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的方法，由在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物(例如從干燥工序移往燒成工序時(shí)，因某種原因遺漏的未煅燒的成形體或其碎片等未燒成的干燥物(SiC的場(chǎng)合下也包含燒成品))，可以調(diào)制(再生)初始原料組合物，并作為再生原料再次用于成形體的成形，在提高成品率和降低費(fèi)用方面是令人滿意的。
對(duì)于堇青石和陶瓷體的場(chǎng)合，因?yàn)橐鳛樵偕鲜褂?，要是粉碎作為回收物的未燒成的干燥物，使用其粉碎粉末制造的堇青石和陶瓷體，在多數(shù)場(chǎng)合與用原來(lái)的初始原料制造的堇青石和陶瓷體相比，熱膨脹系數(shù)要大，耐熱沖擊性也下降，所以存在不能作為排氣凈化用蜂巢狀催化劑載體使用的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，分別提出了如下堇青石和陶瓷體及其制造方法的方案，例如，將作為回收物的未燒成的干燥物，經(jīng)過(guò)在粗粉碎工序中破碎、粉碎和分級(jí)，作為調(diào)制(再生)的再生原料使用(參閱特許第1703709號(hào)公報(bào))；從再生原料除去在未燒成的再生原料中所含的至少一部分粘合劑后，粉碎再生原料而制作成粉碎粉、在粉碎粉中加入水、粘合劑等，并且混煉，由此制作再生坯土，將再生坯土成形、燒成(參閱特開(kāi)2000-302533號(hào)公報(bào))；粉碎未燒成的再生原料、制成粉碎物，由此粉碎物除去直徑小于1mm的粉碎物，向剩余的粉碎物中加入水，并且混煉，由此制成再生粘土，將再生粘土成形、燒成(參閱特開(kāi)平8-119726號(hào)公報(bào))。
但是，在特許第1703709號(hào)公報(bào)的方法中，將上述再生原料的粒度粉碎到小于10μm的場(chǎng)合，不僅粉碎效率差、花費(fèi)費(fèi)用，而且粉碎設(shè)備的磨損會(huì)變大，并有可能雜質(zhì)的混入會(huì)增多。
在特開(kāi)2000-302533號(hào)公報(bào)的方法中，因?yàn)閷?duì)再生原料進(jìn)行熱處理等除去粘合劑，所以制造費(fèi)用高；在特開(kāi)平8-119726號(hào)公報(bào)的方法中，由于除去了小于等于1mm的再生原料，再生原料的收率差，再生原料也粗，所以混煉中的溶解不充分，蜂巢成形時(shí)可能發(fā)生堵塞等。
另外，在制造柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的場(chǎng)合，為了增大氣孔率，需要使用粗的原料。要是使用平均粒徑小于等于45μm的粒子超過(guò)20重量％、已粉碎的再生原料，會(huì)有得到的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的平均氣孔直徑變小的問(wèn)題。
進(jìn)而，制造柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的場(chǎng)合，要是使用平均粒徑大于等于2800μm的粒子超過(guò)10重量％、已粉碎的原料，在混煉、土煉工序中，再生原料就不能充分溶解，在成型時(shí)，堵塞噴嘴，得到的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體中有發(fā)生單元缺陷的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述已有的技術(shù)問(wèn)題而完成，其目的在于，在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中，使用回收的未燒成的再生原料(SiC的場(chǎng)合燒成物也可以)制造蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的時(shí)，提供具有和使用原來(lái)的初始原料的情況下同樣程度的低熱膨脹性和氣孔率、同時(shí)可以提高成品率與大幅度地削減費(fèi)用的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和蜂巢狀結(jié)構(gòu)體。
即，通過(guò)本發(fā)明提供蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物再生的再生原料作為初始原料的一部分，其特征在于，該再生原料被粉碎至平均粒徑為10～2000μm，且平均粒徑為2800～100000μm的粒子為0～10重量％。
此時(shí)，在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再生原料被粉碎至平均粒徑為100～1000μm，平均粒徑為0.1～45μm的粒子為1～20重量％，并且粒徑為1400～100000μm的粒子為0～10重量％。
另外，本發(fā)明中，上述回收物優(yōu)選是未燒成的干燥物，蜂巢狀結(jié)構(gòu)體優(yōu)選堇青石材質(zhì)。
進(jìn)而，本發(fā)明中，蜂巢狀結(jié)構(gòu)體優(yōu)選是交錯(cuò)地密封其兩端面成黑白格子狀的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，在使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物制造蜂巢狀結(jié)構(gòu)體時(shí)，具有與使用原來(lái)的初始原料的場(chǎng)合相同程度的低熱膨脹性和氣孔率，同時(shí)可以提高成品率和大幅度降低費(fèi)用。
本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，作為初始原料的一部分，使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自初始原料的回收物再生的再生原料，再生原料被粉碎至平均粒徑為10～2000μm，且平均粒徑為2800～100000μm的粒子為0～10重量％。
這是因?yàn)椋绻麑⒃偕戏鬯榈狡骄叫∮?0μm，不僅粉碎效率差，費(fèi)用增加，而且粉碎設(shè)備的磨耗會(huì)增大，并有可能雜質(zhì)的混入會(huì)增多。
另外，在再生原料內(nèi)，如果平均粒徑為2800～100000μm的粒子超過(guò)10重量％，在混煉、土煉工序中，再生原料不能充分溶解，成型時(shí)堵塞噴嘴，不僅在得到的蜂巢成形體中有可能產(chǎn)生單元缺陷，而且，燒成后得到的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體(燒成體)的熱膨脹率(CTE)變高。
此時(shí)，本發(fā)明中，更優(yōu)選再生原料的平均粒徑為50～1000μm，粒徑0.1～45μm的粒子為1～20重量％，并且粒徑1400～100000μm的粒子為0～10重量％。
這是由于，尤其是作為柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器基體的情況，在再生原料內(nèi)平均粒徑為0.1～45μm的粒子超過(guò)30重量％時(shí)，得到的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的平均氣孔直徑變小。
另外，本發(fā)明中，蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中的初始原料中，再生原料的含量?jī)?yōu)選為1～70重量％。
這是因?yàn)?，要是再生原料超過(guò)70重量％，由于粉碎原料粒子的反應(yīng)性變得異常，熱膨脹率可能會(huì)變大。
進(jìn)一步，本發(fā)明中，在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物，優(yōu)選是未燒成的干燥物。
這是因?yàn)?，在制造堇青石材質(zhì)的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體時(shí)，作為再生原料，使用堇青石化原料是必要的、不可缺少的。
另外，制造碳化硅材質(zhì)的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體時(shí)，再生原料，無(wú)論是未燒成的干燥物還是燒成物都沒(méi)有關(guān)系。
進(jìn)一步，上述回收物是未干燥物時(shí)，優(yōu)選充分干燥后使用。
由上述可知，本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，在使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物制造蜂巢狀結(jié)構(gòu)體時(shí)，具有與使用原來(lái)的初始原料時(shí)相同程度的低熱膨脹性和氣孔率，同時(shí)可以提高成品率和大幅度降低費(fèi)用。
另外，本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，不僅可以用作載附凈化排氣中的有害物質(zhì)的催化劑成分(排氣凈化用)的催化劑載體，也可以用作是將蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的兩端密封成黑白格子狀的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器。
本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，可以良好地適用于為捕集除去柴油機(jī)排氣那樣的含塵流體中所含有的粒子狀物質(zhì)的過(guò)濾器(柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器)、或作為載附用于凈化排氣中的有害物質(zhì)的催化劑成分(排氣凈化用)的催化劑載體的制造。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1～3、對(duì)照例1和對(duì)照例2、參考例1)用錘擊式粉碎機(jī)，粗粉碎使用了柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器用的堇青石化原料的蜂巢狀干燥體，用輥式破碎機(jī)粉碎，根據(jù)需要進(jìn)行過(guò)篩，分別得到表1中記載的再生原料。接著，相對(duì)于70重量％的堇青石化原料，分別準(zhǔn)備添加了30重量％再生原料的初始原料，加入粘合劑，用螺旋槳剪切混合器混合3分鐘，加入造孔材料，用螺旋槳攪拌混合器混合3分鐘，再噴霧添加水，混合3分鐘，用∑型捏合機(jī)混煉60分鐘，得到坯土。用真空土練機(jī)將得到的坯土、成形筒狀坯土，用活塞式擠出成形機(jī)成形為蜂巢形狀。微波干燥得到的蜂巢成形體，再熱風(fēng)干燥、得到蜂巢干燥體。將得到的蜂巢干燥體切斷為確定的尺寸，交錯(cuò)地密封使堇青石化原料漿料化的密封材料成黑白格子狀，在1420℃下燒成6小時(shí)，分別得到柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(單元結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋0.3mm、單元數(shù)47單元/cm3、尺寸Φ229mm×L254mm)。
另外，將100％的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器用的堇青石化原料作為初始原料，用與上述相同的制造方法得到柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器(參考例1)。表1表示得到的柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器的特性。
再者，柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器用的堇青石化原料，使用的是10～30重量％的平均粒徑為5～10μm的高嶺土、37～41重量％的平均粒徑為20～30μm的滑石、10～20重量％的平均粒徑為2～5μm的氫氧化鋁、10～20重量％的平均粒徑4～8μm為的氧化鋁、5～20重量％的平均粒徑為20～50μm的熔融二氧化硅或石英的組合物。
表1

(實(shí)施例4～6、對(duì)照例3和對(duì)照例4、參考例2)用輥式破碎機(jī)，粉碎使用了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化用的堇青石化原料的蜂巢干燥體，用破碎機(jī)粉碎，根據(jù)需要進(jìn)行過(guò)篩，分別得到表2中記載的再生原料。接著，相對(duì)于70重量％的堇青石化原料，分別準(zhǔn)備添加了30重量％再生原料的初始原料，加入粘合劑、用螺旋槳攪拌混合器混合5分鐘，再噴霧添加水，用螺旋槳攪拌混合器混合5分鐘，用雙軸連續(xù)成形機(jī)成形為蜂巢形狀。微波干燥得到的蜂巢狀成形體，再熱風(fēng)干燥、得到蜂巢狀干燥體。將得到的蜂巢狀干燥體切斷為確定的尺寸，在1420℃下燒成4小時(shí)，分別得到蜂巢狀結(jié)構(gòu)體(單元結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋0.05mm、單元數(shù)140單元/cm3、尺寸Φ103mm×L129mm)。
另外，將100％的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化用的堇青石化原料作為初始原料，用與上述相同的制造方法，得到蜂巢狀結(jié)構(gòu)體(參考例2)。表2表示得到的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的特性。
再者，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化用的堇青石化原料，使用的是0～40重量％的平均粒徑為2～10μm的高嶺土、37～41重量％的平均粒徑為5～20μm的滑石、0～25重量％的平均粒徑為0.5～5μm的氫氧化鋁、0～25重量％的平均粒徑為2～8μm的氧化鋁、0～25重量％的平均粒徑為3～20μm的熔融二氧化硅或石英的組合物。
表2

再生原料的粒度分布測(cè)定，用以下方法進(jìn)行。
對(duì)于大于等于45μm的粒子，根據(jù)JIS的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。
對(duì)于小于等于45μm的粒子，根據(jù)用激光反射法的粒度分布測(cè)定計(jì)(堀場(chǎng)製作所制製LA-910)測(cè)定。
另外，用以下所示的測(cè)定方法測(cè)定蜂巢特性(1)平均氣孔率用マィクロメリティックス社制的水銀壓入式氣孔測(cè)定計(jì)測(cè)定細(xì)孔分布、平均孔徑。
(2)氣孔率將堇青石的真比重定為2.52g/cc，從全部細(xì)孔的容積、計(jì)算氣孔率。
(3)熱膨脹系數(shù)將蜂巢狀燒成體在流動(dòng)方向切開(kāi)，測(cè)定40～800℃的熱膨脹系數(shù)。
(4)單元缺陷數(shù)連續(xù)整形50個(gè)蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，數(shù)出第51個(gè)蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的每一個(gè)的單元缺陷數(shù)。
(考察實(shí)施例1～3、對(duì)照例1和對(duì)照例2、參考例1)如表1所示，即使和參考例1相比，實(shí)施例1～3所得到的蜂巢特性也不遜色，良好。
另一方面，對(duì)照例1中，可以認(rèn)為因?yàn)閷⒉裼蜋C(jī)顆粒過(guò)濾器用原料微粉碎到平均粒徑至7μm，所以蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的平均氣孔直徑變得小到14μm。另外，其熱膨脹系數(shù)，變大到0.8×10-6/℃，可以認(rèn)為，由于微粉碎，原料粒子的反應(yīng)性變得異常的緣故。
對(duì)照例2中，因?yàn)樵偕鲜谴至?，所以在混煉、土煉中，再生原料不能充分溶解，平均氣孔直徑、氣孔率和熱膨脹系?shù)變大，發(fā)生單元缺陷。
(考察實(shí)施例4～6、對(duì)照例3和對(duì)照例4、參考例2)如表2所示，即使和參考例2相比，實(shí)施例4～6所得到的蜂巢特性也不遜色，良好。
另一方面，對(duì)照例3中，可以認(rèn)為，由于微粉碎引起設(shè)備的磨耗，磨耗粉混入而發(fā)生單元缺陷。另外，其熱膨脹系數(shù)，由于微粉碎，原料粒子的反應(yīng)性變得異常而增大。
對(duì)照例4中，因?yàn)榕c對(duì)照例2同樣地是再生原料粗粒，所以不能充分溶解，平均氣孔直徑、氣孔率和熱膨脹系數(shù)變大，發(fā)生單元缺陷。
權(quán)利要求
1.一種蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物再生的再生原料作為初始原料的一部分，其特征在于，該再生原料被粉碎至平均粒徑為10～2000μm，且平均粒徑為2800～100000μm的粒子為0～10重量％。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述再生原料被粉碎至平均粒徑為100～1000μm，平均粒徑為0.1～45μm的粒子為1～20重量％，并且粒徑為1400～100000μm的粒子為0～10重量％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述回收物是未燒成的干燥物。
4.如權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體是堇青石材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法，所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體是交錯(cuò)地密封其兩端面成黑白格子狀的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。
6.一種蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，其特征在于，以權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的制造方法制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和蜂巢狀結(jié)構(gòu)體。所述蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物再生的再生原料作為初始原料的一部分，該再生原料被粉碎至平均粒徑為10～2000μm，且平均粒徑為2800～100000μm的粒子為0～10重量％蜂巢狀結(jié)構(gòu)體蜂巢狀結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造方法和蜂巢狀結(jié)構(gòu)體，在使用在蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的制造過(guò)程中產(chǎn)生的來(lái)自蜂巢狀結(jié)構(gòu)體的初始原料的回收物制造蜂巢狀結(jié)構(gòu)體時(shí)，具有與使用原來(lái)的初始原料的場(chǎng)合相同程度的低熱膨脹性和氣孔率，同時(shí)可以提高成品率和大幅度降低費(fèi)用。
文檔編號(hào)C04B35/16GK1609417SQ20041007828
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者野口康 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社