JPS6051676A - Cylindrical porous body and manufacture - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は目の粗さが連続的に変化した粗密な空隙を備え
たセラミックより成る円柱状多孔体とその製造方法に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cylindrical porous body made of ceramic having dense and dense voids in which the roughness changes continuously, and a method for manufacturing the same.

従来から、同一方向に多数の通孔が整列したセラミック
製のハニカム構造体が排気ガス中のカーボン粒子を補足
したり、あるいは白金を担持させたものにあっては通孔
を通る未燃焼成分に対する酸化触媒作用を行うなどの目
的で多（利用されていた。Traditionally, ceramic honeycomb structures with many holes aligned in the same direction have been used to capture carbon particles in exhaust gas, or in the case of platinum-supported structures, to capture unburned components that pass through the holes. It was used for many purposes such as catalyzing oxidation.

ところが、上記の如き通孔が同一方向に整列したハニカ
ム構造体では通過するガス体に対する流通抵抗は小さい
もののガスとの相互作用が小さいことから酸化触媒反応
も自ら限度がある。そのため、かかる如きハニカム構造
体に代わってセラミックより成る不定形の骨格構造をも
った三次元網目状体をフィルターや触媒担持体として利
用することがすでに提案されている。このように不定形
の連通した空隙をもった三次元網目状体は流通ガスと作
用する表面積が大きく、酸化反応やカーボン粒子に対す
る濾過（捕捉）率は比較的大きいが、例えばカーボン粒
子を補足すべく、それに最適の平均孔径をもった三次元
網目状体を用いた場合、ガス体が流入する部分や内部の
流通経路、排出部分などのすべての部分にわたって平均
孔径が同じ流通孔が分布しているため、流入部分でもっ
て粒子が捕捉されると流入部分の流通孔は捕捉された粒
子の存在によってさらに小さな粒子をも捕捉することと
なり流入部分においては早期に目詰まりを起し、流通経
路や排出部分は何ら機能を失っていないにもかかわらず
、濾過作用や触媒作用を行う機能が短期間のうちに低下
してしまうなど寿命の短いものとなる。However, in the honeycomb structure in which the through holes are arranged in the same direction as described above, although the flow resistance to the passing gas is small, the interaction with the gas is small, so that the oxidation catalytic reaction has its own limit. Therefore, instead of such a honeycomb structure, it has already been proposed to use a three-dimensional mesh body made of ceramic and having an amorphous skeleton structure as a filter or a catalyst carrier. In this way, a three-dimensional network with amorphous and connected voids has a large surface area that interacts with the circulating gas, and has a relatively high oxidation reaction and filtration (capturing) rate for carbon particles, but for example, it is difficult to capture carbon particles. Therefore, if a three-dimensional mesh body with the optimal average pore diameter is used, the distribution pores with the same average pore diameter will be distributed throughout all parts, such as the part where the gas flows in, the internal circulation route, and the discharge part. Therefore, when particles are captured in the inlet, the flow holes in the inlet will trap even smaller particles due to the presence of the captured particles, causing early clogging in the inlet and damaging the flow path. Even though the discharge part has not lost any of its functions, its filtration and catalytic functions deteriorate over a short period of time, resulting in a short lifespan.

そこで、目の密度、すなわち平均孔径の異なった三次元
網目状体同士を組合せて成るフィルターを製造するには
、従来から第°１法として、気泡膜を除去した気泡径の
異なるウレタンフオーム材を組合せ、密度差をもった円
柱を作成し、セラミックスラリ−を含侵させ、乾燥後焼
成して製作する方法のほか、第２法ｌして気泡膜を除去
した気泡径の異なるウレタンフオーム材を円柱状に切出
し、各々にセラミックスラリ−を含侵させ、乾燥後、焼
成したものを整形加工等を加えて組合せ一体化して製作
する方法などがある。Therefore, in order to manufacture a filter made by combining three-dimensional mesh bodies with different mesh densities, that is, average pore diameters, the first method has traditionally been to use urethane foam materials with different cell diameters from which the cell membrane has been removed. In addition to the method of combining cylinders with different densities, impregnating them with ceramic slurry, drying and firing them, and the second method, which removes the cell membrane and produces urethane foam materials with different cell diameters. There is a method of manufacturing by cutting into cylindrical shapes, impregnating each with ceramic slurry, drying, firing, and then combining and integrating the shapes.

ところが、上記の製法によれば、特に最も多く用いられ
る円柱形のフィルターを作るような場合、使用する合成
樹脂発泡体としてのウレタンフオーム材を円柱形状に切
り出す必要があるため、その切断工程を要するばかりで
なく、フオーム材を効率よく利用することができない。However, according to the above manufacturing method, especially when making cylindrical filters, which are the most commonly used filters, it is necessary to cut the urethane foam material used as the synthetic resin foam into a cylindrical shape, which requires a cutting process. Not only that, but the foam material cannot be used efficiently.

すなわち、円柱形状のものを切り出すことによる大量の
切屑が発生するほか、焼成後の整形加工を必要とするな
ど安価に作れず、しかも生産性がよいものとは言えなか
った。さらに重要なことには上記製法により作ったフィ
ルターでは目の密度の異なった部分がなだらかに変化せ
ず境界部分から急に変った密度のものとなるため、例え
ばカーボン粒子を捕捉したような場合、捕捉するフィル
ターの部位が偏ることになる。そのため、捕捉したカー
ボン粒子を焼成して除去すべくフィルターを再焼成する
ことが行われるが、この再焼成の際、カーボン粒子の存
在する部分の発熱が著しいことと相俟って目の密度すな
わち、骨格の存在密度の相異により大きな熱歪が発生し
、その結果破損し易すく、局部的発熱でもって溶融する
恐れがある。しかも上記製法によるものでは目の密な部
位と粗な部位との接合強度が小さいものとなり振動など
が加わると次第に境界部分から破損が進行していくなど
不都合が発生し易い。That is, in addition to generating a large amount of chips when cutting out a cylindrical shape, it also required shaping after firing, making it difficult to manufacture at a low cost and not having good productivity. More importantly, in the filter made by the above manufacturing method, the areas with different densities do not change gently, but the density changes suddenly from the boundary area, so when carbon particles are captured, for example, The part of the filter that captures the image will be biased. Therefore, the filter is re-fired to remove the captured carbon particles by firing, but during this re-firing, the part where the carbon particles are present generates a significant amount of heat, and the mesh density and , large thermal strain occurs due to the difference in the existing density of the skeleton, and as a result, it is easy to break and there is a risk of melting due to local heat generation. Moreover, with the above manufacturing method, the bonding strength between the densely woven portion and the coarsely woven portion is low, and when vibrations are applied, problems such as damage gradually progressing from the boundary portion are likely to occur.

本発明は上記の如き在来の三次元網目状体フィルターの
製法とその特性的及び強度的な切点に鑑みて開発したも
ので、すぐれた特性をもった三次元網目状体フィルター
を効率よ（製造せんとするものである。The present invention was developed in view of the above-mentioned conventional method for manufacturing three-dimensional mesh filters and their characteristics and strength points. (This is something that we do not intend to manufacture.

以下、実施例によって具体的に詳述する。Hereinafter, it will be specifically explained in detail using examples.

第１図は本発明に係る円柱状多孔体の製造方法における
概略の工程を説明する斜視図であり、１は合成樹脂発泡
体として最も多用されているポリウレタンフォーム材で
、このポリウレタンフォーム材１は予め気泡膜が除去さ
れ、板状をしたちのであって、作製される円柱状多孔体
の高さと直径にそれぞれ応じて所要の幅ｈ、長さｒをも
ったものが用いられる。このようなポリウレタンフォー
ム材１には第２図に示すように円柱形の中心軸を成す方
向に平行に等間隔もしくは中心軸に近い部位を成す箇所
はど分布を多くする如く切欠溝２が形成しである。この
ように複数個の切欠溝２が設けられたポリウレタンフォ
ーム材ｌは、第３図に示すように一端が円柱状体の中心
軸を構成し、切欠溝２を形成した面が内側となるように
巻き上げる。この場合、巻き上げた終端はポリウレタン
フォーム材１が元の板状体に復帰しないように接着剤で
もって貼着しておくか、合成樹脂製のクリップで固定し
ておく必要がある。FIG. 1 is a perspective view illustrating the outline of the steps in the method for producing a cylindrical porous body according to the present invention, and 1 is a polyurethane foam material that is most commonly used as a synthetic resin foam. The foam film is removed in advance and is shaped into a plate, which has the required width h and length r depending on the height and diameter of the cylindrical porous body to be produced. As shown in Fig. 2, such a polyurethane foam material 1 has notched grooves 2 formed at equal intervals parallel to the central axis of the cylindrical shape or in areas close to the central axis to increase the distribution. It is. As shown in FIG. 3, the polyurethane foam material l provided with a plurality of notched grooves 2 is shaped so that one end constitutes the central axis of the cylindrical body and the surface on which the notched grooves 2 are formed is on the inside. Roll it up. In this case, the end of the rolled up polyurethane foam material 1 must be attached with an adhesive or fixed with a synthetic resin clip to prevent the polyurethane foam material 1 from returning to its original plate shape.

叙上のように板状のポリウレタンフォーム材１がロール
ケーキの如く巻き上げられ所定の円柱状体となったもの
に対し、セラミックスラリ−を含侵させ、余分なスラリ
ーは除去した後、乾燥工程を経た後、１，３００−１，
６００　’ｃ　（Ｄ温度雰囲気中で４〜５時間程度焼成
することによりポリウレタンフオーム材１は焼失し、該
フオーム材１の骨格表面に付着していたセラミックが焼
結することによってセラミ、りより成る骨格でもった三
次元網目状体で構成された第４図に示す如き円柱状多孔
体Ａを製作することができる。なお、骨格を構成するセ
ラミックの原料としてはコージライト（２Ｍｇｏ、２Ａ
ＩＪＬ０３１５Ｓｉ　Ｏｊ　、ムライト（３＾ｘＬｏｊ
、　２Ｓ１０ＪＬ）、アルミナ（ＡＩ、０．）などが多
用される。As mentioned above, a plate-shaped polyurethane foam material 1 is rolled up like a roll cake to form a predetermined cylindrical body, which is impregnated with ceramic slurry, and after removing the excess slurry, a drying process is carried out. After 1,300-1,
By firing in an atmosphere at a temperature of 600'C (D) for about 4 to 5 hours, the polyurethane foam material 1 is burned out, and the ceramic adhering to the skeleton surface of the foam material 1 is sintered, resulting in ceramic and resin. It is possible to produce a cylindrical porous body A as shown in Fig. 4, which is composed of a three-dimensional network with a skeleton.The raw material for the ceramic that constitutes the skeleton is cordierite (2Mgo, 2A
IJL0315Si Oj, Mullite (3^xLoj
, 2S10JL), alumina (AI, 0.), etc. are often used.

ところで、上記の製法においては板状のポリウレタンフ
ォーム材ｌを巻き上げ前もって円柱状にしたものに対し
セラミックスラリ−を含浸させたが、何もこれに限らず
、ポリウレタンフォーム材ｌに予めセラミックスラリ−
を含浸させ、未乾燥の状態のものを円柱状に巻き上げた
後、乾燥工程を経て焼成することによって円柱状多孔体
Ａを製造することも可能である。By the way, in the above manufacturing method, a plate-shaped polyurethane foam material l is rolled up and made into a columnar shape in advance and impregnated with ceramic slurry, but the invention is not limited to this.
It is also possible to manufacture the cylindrical porous body A by impregnating the undried material with the material and rolling it up into a cylindrical shape, followed by a drying process and firing.

次に上記の本発明に係る製法によって作られる円柱状多
孔体Ａの有する空孔の大きさく平均孔径）すなわち目の
密度が所望のものであるためにはそれに応じた大きさの
空孔をもったポリウレタンフォーム材１を用いるか、フ
メーム材１を円柱状に巻き上げる場合の巻き付は圧力を
調整することによって目の粗さを適宜変えることが可能
である。Next, in order for the cylindrical porous body A produced by the above manufacturing method according to the present invention to have a desired size of pores (average pore diameter), that is, a desired density of pores, it is necessary to have pores of a corresponding size. When the polyurethane foam material 1 is used, or when the foam material 1 is rolled up into a cylindrical shape, the roughness can be changed as appropriate by adjusting the pressure.

以上のように本発明による円柱状多孔体は空隙率が小さ
く目の密な部分が中心軸に対し渦巻状に形成されている
ため機械強度が大きく目の密な部分と粗い部分が連続的
に交互に、かつ多重に存在することから効率よく瀘過作
用や触媒作用を行うことのできるフィルターを構成する
ことが可能となり、また板状のフオーム材をロールケー
キ状に巻き上げて円柱状体を作り、それを利用してセラ
ミックより成る円柱状多孔体を製造する本発明に係る製
造方法によれば、気泡膜を除去した板状のポリウレタン
など合成樹脂フオームを巻き上げ、丸めて円柱状となす
ことによってフオーム材にセラミックスラリ−を含浸、
担持したことによって目の粗密度がなだらかに連絡的に
変化した所望の円柱状多孔体を容易に製造することが可
能である。As described above, the cylindrical porous body according to the present invention has a small porosity and the densely woven part is formed in a spiral shape with respect to the central axis, so it has high mechanical strength and the densely woven part and the coarse part are continuous. Because they exist alternately and in multiple layers, it is possible to construct a filter that can efficiently perform filtration and catalytic actions, and it is also possible to create a cylindrical body by rolling up plate-shaped foam materials into a roll cake shape. According to the manufacturing method of the present invention, which utilizes the same to manufacture a cylindrical porous body made of ceramic, a sheet of synthetic resin such as polyurethane from which the bubble membrane has been removed is rolled up and rolled into a cylindrical shape. Impregnating foam material with ceramic slurry,
By supporting it, it is possible to easily produce a desired cylindrical porous body in which the rough density of the mesh changes smoothly and continuously.

すなわち、種々異なった気孔径の板状フオームを用いた
りするほか、該板状フオーム材の巻き上げ圧、あるいは
必要に応じて形成する切欠溝２の幅深さ、分布数等を適
宜設定しておくことによって所望の目の粗さをもった多
孔体を得ることができる。しかも円柱状に切出したフオ
ームを用いるのではなく板状のフオームを使用するため
、ウレタンフオームなどの材料に無駄を生しることなく
効率的に、且つ安価に多孔体を製造することができるな
ど多くの特徴をもっている。That is, in addition to using plate-shaped foams with various pore diameters, the winding pressure of the plate-shaped foam material, the width depth, the distribution number, etc. of the notched grooves 2 to be formed as necessary are set as appropriate. By doing this, a porous body with a desired mesh size can be obtained. Moreover, since a plate-shaped foam is used instead of a cylindrical-cut foam, porous bodies can be manufactured efficiently and at low cost without wasting materials such as urethane foam. It has many characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図乃至第３図は本発明による多孔体の製造法におけ
る中途工程を説明するためのフオーム材の斜視図である
。第４図は本発明製造法における中途工程のフオーム材
を巻き上げ完了状態を示す側面図を示したものである。 ｌ：板状のフオーム材　２：切欠溝 出願人　京　セ　ラ　株　式　会　社 代表者稲盛和夫 第４図1 to 3 are perspective views of a foam material for explaining intermediate steps in the method for manufacturing a porous body according to the present invention. FIG. 4 is a side view showing a completed state of winding up the foam material in the intermediate process in the manufacturing method of the present invention. 1: Plate-shaped foam material 2: Notch groove Applicant: Kyocera Corporation Representative: Kazuo Inamori Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ＋１１　円柱状を成したセラミック多孔体において、空
隙率が小さく目の密な部分が中心軸に対し渦巻状に形成
されていることを特徴とする円柱状多孔体。 （２）　気泡膜を除去した板状の合成樹脂フオーム材に
セラミックのスラリーを含浸させる工程と、スラリーを
含浸した板状の樹脂フオームを円柱状に捲回する工程を
経た後、乾燥、焼成することを特徴とする円柱状多孔体
の製造方法。 （３）　気泡膜が除去された板状の合成樹脂フオーム材
を捲回して円柱状と成した後、円柱状を成した合成樹脂
フオーム材セラミックのスラリーを含浸させ、乾燥、焼
成することを特徴とする円柱状多孔体の製造方法。[Scope of Claims] +11 A cylindrical porous body characterized in that a cylindrical ceramic porous body has a small porosity and a dense portion formed in a spiral shape with respect to a central axis. (2) After going through the steps of impregnating the plate-shaped synthetic resin foam material from which the bubble membrane has been removed with ceramic slurry, and winding the plate-shaped resin foam impregnated with the slurry into a cylindrical shape, it is dried and fired. A method for producing a cylindrical porous body, characterized in that: (3) The plate-shaped synthetic resin foam material from which the bubble membrane has been removed is wound into a cylindrical shape, and then impregnated with slurry of the cylindrical synthetic resin foam material ceramic, dried, and fired. A method for manufacturing a cylindrical porous body.