JP2001315114A - セラミック体の製造方法 - Google Patents

セラミック体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単に端面におけるセルの目封止ができ、しか
も、自動化にも対応しやすいセラミック体の製造方法を
提供する。 【解決手段】セラミックハニカム構造体の両端面でセル
2が交互に封止された構造のセラミック体10を、セラ
ミックハニカム成形体1の両端面における所定のセル2
に封止用スラリー7を充填して得るセラミック体の製造
方法において、セラミックハニカム成形体1の端面にお
ける開口させたいセル2に予め封止材3を充填し、マス
ク用封止材3を充填した面を封止用スラリー7に浸漬
し、マスク用封止材3の充填されていない所定のセル2
に封止用スラリー7を充填し、その後乾燥、焼成し、乾
燥または焼成時にマスク用封止材3を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックハニカ
ム構造体の両端面でセルが交互に封止された構造のセラ
ミック体を得るためのセラミック体の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、セラミックハニカム構造体の
両端面でセルが交互に封止された構造のセラミック体を
得るために、種々の製造方法が知られている。図15
(a)〜(c)はそのような従来のセラミック体の製造
方法の一例を説明するための図である。図15(a)〜
(c)に従って従来のセラミック体の製造方法の一例を
説明すると、まず、図15(a)に示すように、セラミ
ックハニカム成形体(焼成前のセラミックハニカム構造
体)51の端面において、目封止したいセル52の部分
のみ穴53を明けたゴム製のマスク54を準備し、マス
ク54を人手でセラミックハニカム成形体51の端面に
おける所定の位置にセットする。
【0003】次に、図15(b)に示すように、マスク
54を設けたセラミックハニカム成形体51の端面を、
目封止用のスラリー55中に浸漬し、セラミックハニカ
ム成形体51を上から加圧する事でマスク54の穴53
を介してセル52中にスラリー55を充填する。セラミ
ックハニカム成形体51の他端面についても、同様に所
定のセル52にスラリー55を充填する。その際、両端
面でセル52が交互に封止された構造を得るために、マ
スクとして上述したマスク54の穴53の部分が封止さ
れ穴53以外の部分が穴となる正反対の穴パターンを有
するマスクを使用する。以上の工程で、図15(c)に
その断面を示すように、セラミックハニカム成形体51
の両端面でセル52が交互に目封止用のスラリー55で
封止された構造のセラミックハニカム成形体51を得
る。最後に、得られたセラミックハニカム成形体51を
焼成することで、目的とするセラミック体を得ることが
できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセラミック体の製造方法では、所定の位置に穴
53を有するマスク54を作製すること、および、マス
ク54をセラミックハニカム成形体51の端面に正確に
セットすることが難しい問題があった。特に、近年要望
の高い直径300mm程度の大型のセラミック体では端
面のセル52の数が数万セルにも達し、さらに上述した
問題を難しくしていた。また、人手でマスク54をセラ
ミックハニカム成形体51の端面にセットしているた
め、作業者の熟練が必要で、時間がかかるとともに、自
動化に対応できない問題があった。さらに、マスク54
は再利用するため作業終了後にマスク54の清掃が必要
であるが、上述したようにマスク54は膨大なセル数を
有しているため、マスク54の清掃が大変となる問題も
あった。
【0005】本発明の目的は上述した課題を解消して、
簡単に端面におけるセルの目封止ができ、しかも、自動
化にも対応しやすいセラミック体の製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック体の
製造方法は、セラミックハニカム構造体の両端面でセル
が交互に封止された構造のセラミック体を、セラミック
ハニカム成形体の両端面における所定のセルに封止用ス
ラリーを充填して得るセラミック体の製造方法におい
て、セラミックハニカム成形体の端面における開口させ
たいセルに予め封止材を充填し、マスク用封止材を充填
した面を封止用スラリーに浸漬し、マスク用封止材の充
填されていない所定のセルに封止用スラリーを充填し、
その後乾燥、焼成し、乾燥または焼成時にマスク用封止
材を除去することを特徴とするものである。
【0007】本発明では、マスクを使用せず焼成時に除
去されて消失するマスク用封止材を使用してセラミック
ハニカム構造体の端面における目封止を実施すること
で、マスクの作製及びマスクのセラミックハニカム構造
体に対するセットをなくすことができる。また、後述す
る種々のマスク用封止材の充填操作は簡単に自動化でき
るため、本発明のセラミック体における目封止操作の自
動化にも対応することができる。
【0008】本発明の好ましい態様としては、セラミッ
クハニカム成形体と同じハニカム構造の吸着治具を準備
し、吸着治具の一端面に封止したいセルの位置に穴を明
けたマスクを貼り付け、マスクを貼り付けた面から吸引
することで、他端面の所定のセルに、セルの一辺の長さ
より若干大きい直径を有するパラフィン玉を吸着させ、
セラミックハニカム成形体のマスク用封止材を充填すべ
き端面に、パラフィン玉を吸着させた吸着治具をセット
し、吸引を止めることで、パラフィン玉を開口させたい
セルに整列後、整列したパラフィン玉を加圧してセル内
に押し込み、開口させたいセルにパラフィン玉をマスク
用封止材として充填する。また、セラミックハニカム成
形体の端面に貼り付けたシートの開口させたいセルに対
応した位置に穴を明けてセラミックハニカム成形体毎に
対応したマスクを作成し、マスクを貼り付けた面を液体
状のパラフィンに浸漬し、セラミックハニカム成形体を
加圧してマスクに明けられた穴からパラフィンをセル中
に充填することで、開口させたいセルにパラフィンをマ
スク用封止材として充填する。さらに、セラミックハニ
カム成形体の一端面を硬化前の光硬化樹脂に浸漬し、他
端面から開口させたいセルにのみ光が透過するマスクを
介して光を光硬化樹脂に照射して、光硬化樹脂を硬化さ
せることで、開口させたいセルに光硬化樹脂をマスク用
封止材として充填する。いずれの場合も、セラミックハ
ニカム構造体に対するマスク用封止材の充填を効果的に
実施することができるため、好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の最大の特徴は、セラミッ
クハニカム成形体の開口させたいセルに予めパラフィン
や光硬化樹脂等のマスク用封止材を充填し、マスク用封
止材が充填されていないセルに目封止用スラリーを充填
し、その後セラミックハニカム成形体を焼成し、この焼
成時にマスク用封止材を除去する点にある。セラミック
ハニカム成形体としては、従来から知られているコージ
ェライト等からなるセラミックハニカム成形体を好適に
使用できる。セラミックハニカム成形体は、原料を混合
後口金から押し出すことで従来と同様に作製することが
できる。以下、マスク用封止材の充填方法の相違に従っ
て、(1)パラフィン玉を埋め込む方法、(2)シート
に穴を明けてパラフィンを充填する方法、(3)光硬化
樹脂で埋める方法、の順に本発明の実施例を説明する。
【0010】(1)パラフィン玉を埋め込む方法につい
て: まず、図1(a)〜(c)に示すように、セラミック
ハニカム成形体1を構成するセル2の一辺の長さより大
きい直径を有するパラフィン玉3を作製し、セラミック
ハニカム成形体1の端面上の開口すべきセル2の位置に
パラフィン玉3が市松模様となるように整列させる。パ
ラフィン玉3の整列方法については以下に詳述する。な
お、図1(c)に示す図では、パラフィン玉3が判るよ
うに、パラフィン玉3を実際より大きく示している。
【0011】次に、片面を整列後、図2(a)、(b)
に示すように、パラフィン玉3を加圧してセル2内に押
し込む。この時点ではパラフィン玉3はセル2の壁で削
られたり変形したりしてパラフィン玉3とセル2の内壁
との間に隙間が生じるため、加熱することで図2
(c)、(d)に示すようにパラフィン玉3を軟化させ
てセル2の内壁に隙間無く馴染ませる。
【0012】次に、図3(a)に示すように、片面の
所定のセル2にパラフィン玉3を入れ終わったセラミッ
クハニカム成形体1のパラフィン玉3を入れた面を上に
して、上からセラミックハニカム成形体1の外周部分を
除く中心部分のみに真空引きが出来る様な形状の真空引
き装置4にセラミックハニカム成形体1をセットする。
その状態でパラフィン玉3を入れたトレー5に近づけて
真空引きする事によって、セラミックハニカム成形体1
の上面のパラフィン玉3が埋まっていないセル2のみに
真空が発生するため、下面側のセル2の所定の位置にパ
ラフィン玉3が吸着される。その後、上述したように、
パラフィン玉3をセル2内に充填することで、図3
(b)に示すように、セラミックハニカム成形体1の両
端面における開口させたいセル2に予めパラフィン玉3
をマスク用封止材として充填する。
【0013】次に、図4(a)に示すように、得られ
たセラミックハニカム成形体1の端面を容器6中の封止
用スラリー7に浸漬する。そして、図4(b)に示すよ
うに、セラミックハニカム成形体1を上から押圧手段8
で加工する事で、パラフィン玉3の充填されていない所
定のセル2に封止用スラリー7を充填する。他端面にも
同様の操作を繰り返すことで、図4(c)に示すよう
に、両端面のパラフィン玉3の充填されていないセル2
に封止用スラリー7を充填したセラミックハニカム成形
体1を得る。
【0014】次に、得られたセラミックハニカム成形
体1を通常通り乾燥して焼成する。この乾燥工程または
焼成工程においては、封止用スラリー7を乾燥、焼成し
てセル壁9と一体化させると同時に、パラフィン玉3を
溶かし出し除去する。その結果、図5に示すように、セ
ラミックハニカム構造体の両端面でセル2が交互に封止
された構造のセラミック体10を得ることができる。
【0015】以上でパラフィン玉を埋め込む方法は終
了するが、セラミックハニカム成形体1の端面におい
て、パラフィン玉3を所定のセル2に整列させるのに好
適な方法として、(a)栃(セラミックハニカム成形体
と同じハニカム構造の成形体)をパラフィン玉吸着治具
として利用する方法、(b)セラミックハニカム成形体
そのものをパラフィン玉吸着治具として利用する方法、
について説明する。
【0016】(a)栃をパラフィン吸着治具として利用
する方法(図6(a)、(b)):この方法では、セラ
ミックハニカム成形体1の成形と同時に栃21を作り、
吸着治具として利用する。栃21の上面には、製品とし
て封止したいセルに対応する位置に穴22を明けた市松
模様のマスク23を貼付する。マスク23はゴム、樹
脂、紙などで作製できる。マスク23を貼付した面を上
にして栃21を真空引き装置4にセットし、パラフィン
玉3を入れたトレー5に近づけて真空引きする事によっ
て、栃21の下面にパラフィン玉3が市松模様に吸い付
けられる。これを例えば画像処理装置によって位置を認
識し位置決めされたセラミックハニカム成形体1の端面
上にセットし、真空引き装置4による真空引きを止め
る。これにより、セラミックハニカム成形体1の端面に
おいて、パラフィン玉3を所定のセル2に整列させるこ
とができる。そして、他端面についても別のマスク23
を貼付した栃21を利用して同様の操作を行うことで、
両端面にパラフィン玉3を整列させることができる。
【0017】(b)セラミックハニカム成形体そのもの
をパラフィン玉吸着治具として利用する方法(図7
(a)〜(d)):この方法では、一端面のセル2にパ
ラフィン玉3を充填したセラミックハニカム成形体1
を、次のセラミックハニカム成形体1へパラフィン玉3
を充填させるための吸着治具として使用する。まず、1
個目のセラミックハニカム成形体1については、図7
(a)に示すように、一端面にマスク23を貼付したセ
ラミックハニカム成形体1−1を使用する。栃21をセ
ラミックハニカム成形体1−1とした以外は上述した例
と同様の方法で、次のセラミックハニカム成形体1−2
の端面において、パラフィン玉3を所定のセル2に整列
させる(図7(b))。その後、一端面にパラフィン玉
3を整列したセラミックハニカム成形体1−2を上述し
た栃21として使用し(図7(c))、上述した例と同
様の方法で、さらに次のセラミックハニカム成形体1−
3の端面において、パラフィン玉3を所定のセル2に整
列させる(図7(d))。以上の操作を繰り返すこと
で、両端面にパラフィン玉3を整列させることができ
る。
【0018】(2)シートに穴を明けてパラフィンを充
填する方法について:まず、図8に示すように、準備
したセラミックハニカム成形体1の一端面をカメラ31
で撮像し、撮像した画像を画像処理することで、端面に
おける全セル2の位置を認識する。 次に、図9(a)に示すように、セラミックハニカム
成形体1の端面とほぼ同じ形状のシート32を準備し、
図9(b)に示すように、セル位置を認識した面全体に
シート32を貼り付ける。シート32としては市販の粘
着シートを使用することができる。
【0019】次に、図10(a)、(b)に示すよう
に、画像処理により認識したセル位置に基づき、セラミ
ックハニカム成形体1の外径やセルピッチなどの諸仕様
ごとに設定された小ブロックの基準となる位置を計算
し、セラミックハニカム成形体1を載せたXYZθステ
ージで位置決めし、レーザ加工等の方法でシート32の
開口させたいセル位置に穴33を明ける。穴33を明け
たシート32がマスクの役目をする。穴33の形状は円
形であり、セル面積全体をセル2と同形状(四角形)に
明ける必要はない。このため、端面において多少のセル
ピッチの変動があっても、セル2に対して穴径が小さい
ので、セル壁や隣りのセルにまたがって穴33を明ける
心配がない。なお、穴33の穴径は、溶かして液体状の
パラフィンの粘性に応じて、粘性が低いときは小さめ
に、粘性が高いときは大きめに、適宜選択する。また、
上述したシート32に対する穴明け加工は、上述したよ
うに端面のセル2を複数の小ブロックに分割して小ブロ
ック毎に実施することが好ましいが、端面全体に対し一
度に行うこともできる。小ブロック毎に穴明け加工を実
施すれば、その領域内でのセル形状やセルピッチの変動
が少ないため、正確な穴明けを行うことができる。
【0020】次に、図11(a)〜(c)に示すよう
に、溶かした液体状のパラフィン34をシート32に明
けた穴33から充填する。すなわち、まず、図11
(a)に示すように、穴33を明けたシート32を貼付
した端面を容器35内の液体状のパラフィン34中に浸
漬する。そして、図11(b)に示すように、押圧手段
36を利用してセラミックハニカム成形体1を押すこと
で、パラフィン34をシート32の穴33を介してセル
2内に圧入して充填する。その後、図11(c)に示す
ように、シート32を端面から剥がすことで一端面に対
するパラフィンの充填を終了する。その後、同様のパラ
フィン充填を他の端面に対しても実施し、両端面の所定
のセル2にパラフィン34を充填したセラミックハニカ
ム成形体1を得る。
【0021】次に、上述した図4(a)〜(c)で説
明したように、従来通りの方法でパラフィン34(図4
におけるパラフィン3に対応)が充填されていないセル
2に、目封止用のスラリー7を充填する。その後、得ら
れたセラミックハニカム成形体1を乾燥、焼成すること
で、パラフィン34を溶かし出すとともに目封止用のス
ラリー7をセル壁と一体化し、図5に示すようなセラミ
ック体10を得ることができる。
【0022】(3)光硬化樹脂で埋める方法について:
まず、図12に示すように、硬化前の液体状の光硬化
樹脂41を適量入れたトレー42に、準備したセラミッ
クハニカム成形体1の一端面を浸漬してセットする。そ
して、セットしたセラミックハニカム成形体1の他端面
をカメラ43で撮像し、撮像した画像を画像処理するこ
とで、端面における全セル2の位置を認識する。なお、
光硬化樹脂41については従来から公知のもののいずれ
をも使用することができる。
【0023】次に、図13(a)に示すように、液晶
を利用したマスク44をセラミックハニカム成形体1の
セル位置を認識した端面に配置し、画像処理で求めた全
セル2の位置データから最終的に開口させたいセル2の
みに光が通る様に液晶マスク44を市松模様に変化させ
る。次に、図13(b)に示すように、液晶マスク44
を介して光源45から光をセラミックハニカム成形体1
の端面に照射する。光を当てることによって光の通った
セル2のみの光硬化樹脂41が硬化し、セラミックハニ
カム成形体1の端面は、図13(c)に示すように、硬
化した樹脂で目封止される。
【0024】反対側の端面についてはすでに目封止さ
れた樹脂41によって光が遮られマスクの役目をするた
め、図14(a)に示すように、反対側の端面をトレー
42中の光硬化樹脂41に浸漬してセットし、光源45
から光をセラミックハニカム成形体1の端面に照射する
ことで、図14(b)に示すように希望のセル2の光硬
化樹脂41が硬化する。なお、セラミックハニカム成形
体1の外周部分は全て目封止するため、図14(a)に
示すように、固定マスク46を使用して外周の光硬化樹
脂41には光が入らないようにする。
【0025】次に、上述した図4(a)〜(c)で説
明したように、従来通りの方法で光硬化樹脂41(図4
におけるパラフィン3に対応)が充填されていないセル
2に、目封止用のスラリー7を充填する。その後、得ら
れたセラミックハニカム成形体1を乾燥、焼成すること
で、光硬化樹脂41を燃焼させて除去するとともに目封
止用のスラリー7をセル壁と一体化し、図5に示すよう
なセラミック体10を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、マスクを使用せず焼成時に除去されて消失す
るマスク用封止材を使用してセラミックハニカム構造体
の端面における目封止を実施しているため、マスクの作
製及びマスクのセラミックハニカム構造体に対するセッ
トをなくすことができる。また、後述する種々のマスク
用封止材の充填操作は簡単に自動化できるため、本発明
のセラミック体における目封止操作の自動化にも対応す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)はそれぞれ本発明のセラミック
体の製造方法の一例としてパラフィン玉を埋め込む方法
の一工程を説明するための図である。
【図2】(a)〜(d)はそれぞれ図1に示す例におけ
る他の工程を説明するための図である。
【図3】(a)、(b)はそれぞれ図1に示す例におけ
るさらに他の工程を説明するための図である。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ図1に示す例におけ
るさらに他の工程を説明するための図である。
【図5】本発明におけるセラミック体の一例を示す図で
ある。
【図6】(a)、(b)はそれぞれ図1に示す例におけ
るパラフィン玉の整列方法の一例を示す図である。
【図7】(a)〜(d)はそれぞれ図1に示す例におけ
るパラフィン玉の整列方法の他の例を示す図である。
【図8】本発明のセラミック体の製造方法の他の例とし
てパラフィンを充填する方法の一工程を説明するための
図である。
【図9】(a)、(b)はそれぞれ図8に示す例におけ
る他の工程を説明するための図である。
【図10】(a)、(b)はそれぞれ図8に示す例にお
けるさらに他の工程を説明するための図である。
【図11】(a)〜(c)はそれぞれ図8に示す例にお
けるさらに他の工程を説明するための図である。
【図12】本発明のセラミック体の製造方法のさらに他
の例として光硬化樹脂で埋める方法の一工程を説明する
ための図である。
【図13】(a)〜(c)はそれぞれ図12に示す例に
おける他の工程を説明するための図である。
【図14】(a)、(b)はそれぞれ図12に示す例に
おけるさらに他の工程を説明するための図である。
【図15】(a)〜(c)はそれぞれ従来のセラミック
体の製造方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
1、1−1、1−2、1−3 セラミックハニカム成形
体、2 セル、3 パラフィン玉、4 真空引き装置、
5、42 トレー、6 容器、7 スラリー、8押圧手
段、9 セル壁、10 セラミック体、21 栃、2
2、33 穴、23、44 マスク、31、43 カメ
ラ、32 シート、34 パラフィン、41 光硬化樹
脂、45 光源、46 固定マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 好正 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 4G055 AA08 AB03 AC10 BA32

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックハニカム構造体の両端面でセル
    が交互に封止された構造のセラミック体を、セラミック
    ハニカム成形体の両端面における所定のセルに封止用ス
    ラリーを充填して得るセラミック体の製造方法におい
    て、セラミックハニカム成形体の端面における開口させ
    たいセルに予めマスク用封止材を充填し、マスク用封止
    材を充填した面を封止用スラリーに浸漬し、マスク用封
    止材の充填されていない所定のセルに封止用スラリーを
    充填し、その後乾燥、焼成し、乾燥または焼成時にマス
    ク用封止材を除去することを特徴とするセラミック体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】セラミックハニカム成形体と同じハニカム
    構造の吸着治具を準備し、吸着治具の一端面に封止した
    いセルの位置に穴を明けたマスクを貼り付け、マスクを
    貼り付けた面から吸引することで、他端面の所定のセル
    に、セルの一辺の長さより大きい直径を有するパラフィ
    ン玉を吸着させ、セラミックハニカム成形体のマスク用
    封止材を充填すべき端面に、パラフィン玉を吸着させた
    吸着治具をセットし、吸引を止めることで、パラフィン
    玉を開口させたいセルに整列後、整列したパラフィン玉
    を加圧してセル内に押し込み、開口させたいセルにパラ
    フィン玉をマスク用封止材として充填する請求項1記載
    のセラミック体の製造方法。
  3. 【請求項3】パラフィン玉を充填した一端面から吸引す
    ることで、他端面のセルにパラフィン玉を吸着させ、吸
    着したパラフィン玉を加圧してセル内に押し込み、他端
    面の開口させたいセルにパラフィン玉を充填する請求項
    2記載のセラミック体の製造方法。
  4. 【請求項4】一端面のセルにパラフィン玉を充填したセ
    ラミックハニカム成形体を、次のセラミックハニカム成
    形体へパラフィン玉を充填させるための吸着治具として
    使用する請求項2記載のセラミック体の製造方法。
  5. 【請求項5】セラミックハニカム成形体の端面に貼り付
    けたシートの開口させたいセルに対応した位置に穴を明
    けてセラミックハニカム成形体毎に対応したマスクを作
    成し、マスクを貼り付けた面を液体状のパラフィンに浸
    漬し、セラミックハニカム成形体を加圧してマスクに明
    けられた穴からパラフィンをセル中に充填することで、
    開口させたいセルにパラフィンをマスク用封止材として
    充填する請求項1記載のセラミック体の製造方法。
  6. 【請求項6】セラミックハニカム成形体の端面に貼付し
    たシートへの穴明けを、端面のセルを複数の小ブロック
    に分割して小ブロック毎に実施する請求項5記載のセラ
    ミック体の製造方法。
  7. 【請求項7】セラミックハニカム成形体の一端面を硬化
    前の光硬化樹脂に浸漬し、他端面から開口させたいセル
    にのみ光が透過するマスクを介して光を光硬化樹脂に照
    射して、光硬化樹脂を硬化させることで、開口させたい
    セルに光硬化樹脂をマスク用封止材として充填する請求
    項1記載のセラミック体の製造方法。
  8. 【請求項8】セラミックハニカム成形体の他端面を硬化
    前の光硬化樹脂に浸漬し、光硬化樹脂を充填した一端面
    から光を照射して、光硬化樹脂を硬化させることで、他
    端面の開口させたいセルにも光硬化樹脂をマスク用封止
    材として充填する請求項7記載のセラミック体の製造方
    法。
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