專利名稱：：陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種廢氣凈化用的陶瓷蜂窩過濾器等使用的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法。
背景技術(shù)：
：目前，考慮到保護(hù)地域環(huán)境或地球環(huán)境方面，在柴油機(jī)等排氣系部件中，使用了用于收集廢氣中大量包含的微粒狀物質(zhì)的蜂窩陶瓷過濾器。如圖1所示，蜂窩陶瓷過濾器10包括由形成許多流路2a、2b的多孔質(zhì)隔壁3和外周壁1構(gòu)成的蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)體11、將流路2a、2b的兩端面7、8交替填塞成方格紋樣的填塞部4、5。廢氣由流入側(cè)7未封閉的流路2a流入，通過隔壁3，從流出側(cè)8未封閉的流路2b排出。在廢氣通過隔壁3的時候，廢氣中的微粒狀物質(zhì)就被收集到隔壁表面及隔壁3內(nèi)部的小孔中。隔壁3上具有微小的小孔的蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)體11通過下列工序制成(1)將陶瓷原料(例如蓳青石粉末)、成形助劑、造孔材料等原料和水進(jìn)行混合及混煉制成坯土的工序；(2)從蜂巢形狀金屬口將坯土擠出，制成外周壁1和隔壁3—體形成的具有蜂巢結(jié)構(gòu)的陶瓷蜂窩成形體的工序；(3)對成形體進(jìn)行干燥及燒成的工序。為提高廢氣中的微粒狀物質(zhì)的收集效率和減少壓力損失，使用造孔材料控制隔壁的小孔徑和氣孔率是很有效的。尤其是在擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率和外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體的情況下，造孔材料采用充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂。將陶瓷坯土擠壓成形而制作成陶瓷蜂窩成形體時，成形體的成形性受陶瓷坯土的流變學(xué)特性影響。陶瓷坯土在擠出加工時，必須要確保其流動性，并且要確保成形后的成形體的保形性。據(jù)日本特開平6-279090號記載，對于作為陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的擠出用原料使用的坯土，在成形時的溫度條件下，測量給予了一定應(yīng)力值時的變形隨時間的變化(l)用與施加應(yīng)力同時產(chǎn)生的變形除其應(yīng)力值所得到的值:彈性0(Go:Pa);(2)用持續(xù)施加應(yīng)力時，變形隨時間的變化(剪切速度)達(dá)到大致恒定時的值除其應(yīng)力值所得到的值粘性0(Ti。:Pa'sec);(3)用自剪切速度為大致恒定時在時間軸o秒位置外插入其直線時的變形中減去通過上述(1)求出來的變形的值，除其應(yīng)力值所得到的值彈性1(G,:Pa);以及(4)自施加4秒應(yīng)力后產(chǎn)生的變形中減去通過上述(1)求出來的變形所得的值的4秒的平均剪切速度除其應(yīng)力值所得到的值粘性1(rn:Pa'Sec)。上面(l)(2)(3)(4)各值之間的關(guān)系為T)o/Go^05(sec)、"()/G。《70(sec)。該文獻(xiàn)明確指出滿足該關(guān)系的陶瓷坯土，可以保證良好的流動性和成形后的保形性。日本特開2000-302525公開有具有如下流變學(xué)特性的陶瓷坯土及使用該坯土進(jìn)行擠壓成形的方法作為蜂窩結(jié)構(gòu)體擠壓成形用原料所使用的坯土，在粘彈性特性試驗(yàn)中的儲能模量為1.5xl065.0xl06(Pa)、及復(fù)粘度為4.0xl049.0xl04(Pa.S)，并且在細(xì)管流變儀試驗(yàn)中的屈服值為5.0xl041.5xl05(Pa)、及塑性粘度為10.01000,0(PaS)。并記載有由于該陶瓷坯土的擠壓成形性良好，成形體上不易產(chǎn)生表面切痕及毛刺，所以尤其適合作為壁厚lOOpm以下的薄壁型蜂窩結(jié)構(gòu)體的擠壓成形用原料?！欢谑褂萌毡咎亻_平6-2790卯號及日本特開平2000-302525號記載的陶瓷坯土，擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率、外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體時，并不能充分確保擠壓成形時的陶瓷坯土的流動性，從而會產(chǎn)生流路壓壞、隔壁破損、流路波動等不利情況，或者不能確保擠壓成形后的成形體的保形性，從而產(chǎn)生自重帶來的變形。本發(fā)明的發(fā)明人等對此進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日本特開平6-279090號和日本特開平2000-302525號所記載的流變學(xué)特性的測定方法，雖然是適合用于形成氣孔率比較低的陶瓷材料的坯土的測定方法，但是并不適合氣孔率為50%以上的高氣孔率、外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的形成所使用的陶瓷坯土的情況，這些測定方法得不出最合適的流變學(xué)特性，難以確保保形性和流動性的平衡。尤其是使用包含大量充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂即造孔材料時，因?yàn)榘l(fā)泡材料各批次之間的粒度分布的變動，上述流變學(xué)特性的測定值也就變得不穩(wěn)定。因此，即便以日本特開平6-279090號和日本特開平2000-302525號所記載的方法測定的流變學(xué)特性為基礎(chǔ)制作坯土，有時也不能確保保形性和流動性的最佳平衡。日本特開2003-89575號公開了如下技術(shù)，在用將包含氧化鋁成分的堇青石原料、充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂、水和可塑劑混合而得到的可塑性的陶瓷坯土得到成形體的陶瓷結(jié)構(gòu)體的制造方法中，氧化鋁成分的一部分采用水硬性氧化鋁，由此來防止混煉時的發(fā)泡樹脂被壓壞及成形體在成形時發(fā)生變形。此外還記載有上述陶瓷坯土用由彈簧材料連結(jié)圓錐狀的前端和支持部而成的硬度計(jì)測定的硬度值優(yōu)選為1730mm。然而，測定用于得到氣孔率在50%以上的高氣孔率、且外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷坯土(由于添加了更多的造孔材料(充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂)，硬度變低)時，應(yīng)用日本特開2003-89575號所記載的裝置的方法，因圓錐狀的前端部和鞘部之間的接觸狀態(tài)不同而致使硬度的測定值產(chǎn)生偏差，從而難以得到正確的流變學(xué)特性。因此，有時不能確保保形性和流動性的最佳平衡。為了得到高氣孔率的蜂窩結(jié)構(gòu)體，尤其是在坯土中添加了大量的造孔材料(充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂)時，由于上述造孔材料各批次之間的粒度分布的變動等原因，使硬度的測定值變得更不穩(wěn)定，即使以使用了日本特開2003-89575號所記載的裝置的方法測定出來的特性為基礎(chǔ)，也很難確保陶瓷坯土的流動性和保形性的最佳平衡。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，該方法在擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率、且外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體時，控制為可以適當(dāng)?shù)卦u價(jià)陶瓷坯土的流變學(xué)特性，可以充分確保陶瓷坯土的流動性和成形體的保形性。艮P，本發(fā)明第一方面提供制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的第一方法，其特征為，具有將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料進(jìn)行混合及混煉而得到坯土的工序和將所得到的坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，所述坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623。本發(fā)明第二方面提供制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的第二方法，其特征為，具5有將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料混合及混煉而得到坯土的工序、對所得到的坯土的特性進(jìn)行管理的工序、將坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，在對所述坯土的特性進(jìn)行管理的工序中，坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623。優(yōu)選所述坯土在擠壓成形時表觀剪切速度為50007000/sec，表觀粘度為50300Pa'S。優(yōu)選所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率為5080%。根據(jù)本發(fā)明的制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的方法，由于可以對蜂窩坯土的流變學(xué)特性做出適當(dāng)?shù)脑u價(jià)，即使是擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率、且外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體的情況，也可以制備能夠確保其適當(dāng)?shù)牧鲃有院捅Ｐ涡缘奶沾膳魍?。圖1是表示陶瓷蜂窩過濾器的一個例子的剖面示意圖；圖2(a)是用以說明硬度計(jì)硬度的測定方法的示意圖；圖2(b)是用以說明硬度計(jì)硬度的測定方法的另一示意圖。具體實(shí)施方式[l]制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的第一方法的特征為，具有將包含陶瓷原料、成形助劑及造空材料的原料混合及混煉而得到坯土的工序及將所得到的坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，所述坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623。尤其是擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率、且外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體時，所使用的坯土中包含大量充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂即造孔材料。包含大量這種造孔材料的坯土的流變學(xué)特性，用通常的測定方法(用流變儀等進(jìn)行測定的方法)測定的偏差比較大并且再現(xiàn)性也比較差。對此，用C型硬度計(jì)(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))來測定坯土的硬度時，即便是包含充分發(fā)泡的發(fā)泡樹脂即造孔材料的坯土，也能夠以較小的偏差來測定其硬度。因此，通過使用C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623的坯土，可以確保坯土的流動性，并且能夠確保擠壓成形后的保形性，確保流動性和保形性的平衡。C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))不足16時，因坯土的硬度過低無法確保其保形性。另一方面，C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))超過23時，因坯土的硬度過高無法確保其流動性。C型硬度測定裝置由直徑2.54mm的半球形的壓針和與其壓針連接的彈簧構(gòu)成，其通過彈簧的力使壓針壓在坯土表面，使坯土發(fā)生變形，根據(jù)在坯土的抵抗力和彈簧的力均衡的狀態(tài)下的壓針的壓入深度來測定硬度。對于硬度，將壓入深度最大時設(shè)為O(點(diǎn))，將壓入深度是0時設(shè)為100(點(diǎn))，用在其間以等間距分配的值來表示。由于C型硬度計(jì)硬度的測定是將半球形的壓針壓入坯土而進(jìn)行，所以不會像日本特開2003-89575號所記載的硬度測定裝置那樣，因圓錐狀的前端部和鞘部之間的接觸狀態(tài)不同而導(dǎo)致測定值產(chǎn)生偏差，可以得到穩(wěn)定的硬度值。(2)第二方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的第二方法的特征為，具有將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料混合及混煉而得到坯土的工序、對所得到的坯土的特性進(jìn)行管理的工序、將坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，在對所述坯土的特性進(jìn)行管理的工序中，坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623。就得到所述坯土的工序、擠壓成形的工序及C型硬度計(jì)硬度的測定而言，同本發(fā)明的第一方法。在第二方法中，具有以下特征測定所得到的坯土的C型硬度計(jì)硬度，根據(jù)其測定值對坯土的流動性進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此實(shí)現(xiàn)對坯土的管理。例如，C型硬度計(jì)硬度不足16時，追加成形助劑(根據(jù)必要，陶瓷原料及造空材料)、再進(jìn)行混合及混煉實(shí)現(xiàn)對坯土的調(diào)節(jié)?；蛘?，C型硬度計(jì)硬度遠(yuǎn)小于16時，追加成形助劑等也不能調(diào)節(jié)好，即使再進(jìn)行混合及混煉，混煉也不充分，因此從最開始重新制作坯土。C型硬度計(jì)硬度超過23時，添加水再進(jìn)行混合及混煉而實(shí)現(xiàn)對坯土的調(diào)節(jié)。通過進(jìn)行這樣的調(diào)節(jié)，可以得到C型硬度計(jì)硬度為1623的坯土。(3)表觀剪切速度及表觀粘度在本發(fā)明的第一方法及第二方法中，優(yōu)選擠壓成形時的表觀剪切速度為50007000/sec、表觀粘度為50300Pa*S。通過具有這種流動特性，在擠壓成形作為氣孔率為50%以上的高氣孔率、外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的陶瓷蜂窩成形體的情況下，使擠壓成形后的成形體不易受自重影響而變形，能夠確保充分的保形性。坯土的表觀剪切速度不足5000/sec的情況下，坯土的硬度變高，不能確保流動性；另一方面，表觀剪切速度超過7000/sec時，就不能確保保形性。表觀粘度不足50Pa，S的情況下，不能確保保形性；另一方面，表觀粘度超過300Pa.S時，坯土的硬度變高，不能確保流動性。用C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為1623、優(yōu)選擠壓成形時的表觀剪切速度為50007000/sec、表觀粘度為50300Pa*S的坯土通過擠壓成形制造陶瓷蜂窩成形體的情況下，可以確保坯土的流動性，并且可以使成形體不易受自重影響而變形，因此可以得到氣孔率為50%以上、外徑超過200mm的大型陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。另外，陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率超過80%時，不僅強(qiáng)度降低，而且作為陶瓷蜂窩過濾器使用的情況下，對微粒狀物質(zhì)的收集性能會變差，所以優(yōu)選5080%。(2)實(shí)施例下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體地說明，但本發(fā)明不僅限定于這些實(shí)施例1~8、比較例1~3對將高嶺土、滑石、二氧化硅、氧化鋁及氫氧化鋁各粉末調(diào)整為Si0250質(zhì)量％、八120335質(zhì)量％、MgO15質(zhì)量％制成的陶瓷原料、作為成形助劑的甲基纖維素及羥丙基甲基纖維素、潤滑材料、作為造孔材料的微膠囊以及水，用混合機(jī)進(jìn)行混煉得到陶瓷坯土。實(shí)施例18、比較例13中僅變更水的量制作陶瓷坯土。測定這些陶瓷坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))，用流動試驗(yàn)儀測定表觀剪切速度及表觀粘度。測定結(jié)果如表1所示。陶瓷坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))通過以下方法得到。如圖2(a)所示，將混煉后的陶瓷坯土放入直徑22mm、深度30mm的容器21內(nèi)，對活塞23施加0.3kN載荷，作為壓入測定用的樣品20，如圖28(b)所示，使硬度計(jì)31(ASKERCL-150)的壓針32接觸到樣品，讀取240秒后的指針33，得到硬度值。表觀剪切速度和表觀粘度利用連接在島津制作所制作的流動試驗(yàn)儀(CFT-500D)上的、帶有直徑lmm的孔的金屬模將坯土擠出來測定。這些測定全部是在25。C條件下進(jìn)行的。使用混煉后的坯土，利用擠壓成形制作直徑267mm、長度300mm、隔壁厚度0.3mm及隔壁間距1.5mm的蜂窩成形體。該陶瓷蜂窩成形體經(jīng)干燥后在140(TC下燒成4小時，制作成陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。用水銀壓入法測定這種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率。結(jié)果如表l所示。用目測檢査陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路壓壞、隔壁破損及流路波動這些不利情況，按照以下的基準(zhǔn)來評價(jià)陶瓷坯土的擠壓成形時的流動性。流路壓壞、隔壁破損及流路波動存在…x流路壓壞、隔壁破損及流路波動存在但無實(shí)用上的問題...O未確認(rèn)流路壓壞、隔壁破損及流路波動...用目測檢査干燥后的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的變形，按照以下的基準(zhǔn)來評價(jià)擠壓成形后的保形性。產(chǎn)生變形不能使用…x產(chǎn)生變形但無實(shí)用上的問題...O未產(chǎn)生變形...表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>比較例22525480032058X◎比較例32230450038058x◎注(1):硬度計(jì)硬度為采用JISK7312標(biāo)準(zhǔn)測定所得到的值。如表1所示，得知本發(fā)明實(shí)施例18的陶瓷坯土，在擠壓成形中未確認(rèn)流路壓壞及隔壁破損、流路波動，或即使確認(rèn)但無實(shí)用上的問題，可確保流動性。另外得知，擠壓成形后的保形性也充分確保，從而可確保流動性和保形性的平衡。另一方面得知，比較例13的陶瓷坯土存在流動性或保形性的問題，不能確保流動性和保形性的平衡。權(quán)利要求1、一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，該方法包括將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料進(jìn)行混合及混煉而得到坯土的工序和將所得到的坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法的特征在于，所述坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))為16～23。2、一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，該方法包括將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料進(jìn)行混合及混煉而得到坯土的工序、對所得到的坯土的特性進(jìn)行管理的工序、將坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法的特征在于，在對所述坯土的特性進(jìn)行管理的工序中，坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))設(shè)定為1623。3、一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，在權(quán)利要求1或2所述的制造方法中，擠壓成形時的所述坯土的表觀剪切速度為50007000/sec，表觀粘度為50300PaS。4、一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，在權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的制造方法中，所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率為5080%。全文摘要本發(fā)明提供一種陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的制造方法，該方法具有將包含陶瓷原料、成形助劑及造孔材料的原料進(jìn)行混合及混煉而得到坯土的工序、對所得到的坯土的特性進(jìn)行管理的工序及將坯土擠壓成形為蜂窩狀的工序，其特征在于，在對所述坯土的特性進(jìn)行管理的工序中，坯土的C型硬度計(jì)硬度(JISK7312標(biāo)準(zhǔn))設(shè)定為16～23。文檔編號B01D39/20GK101678560SQ200880010274公開日2010年3月24日申請日期2008年1月30日優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日發(fā)明者岡崎俊二申請人:日立金屬株式會社