JP3227039B2 - コージェライトハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
コージェライトハニカム構造体の製造方法Info
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Description
ム構造体を押出成形して製造する方法に関するものであ
る。
構造体は、格子状の溝からなる排出通路とこの溝の交点
にセラミックス坏土を分割供給する送供通路とを備えた
構造を有するセラミックス構造体押出用口金を使用し
て、セラミックス原料、溶媒、有機バインダーや界面活
性剤等の成形助剤を必要に応じて混合、混練して得たセ
ラミックス坏土を押出成形していた。
ルクを含有するコージェライト組成のセラミックス坏土
を押出成形によってコージェライトハニカム構造体とし
た場合、カオリン、タルク等の板状結晶が押出成形時に
せん断応力を受けて配向し、この配向した原料にコージ
ェライト結晶が生成されるため、きわめて熱膨張係数の
小さいハニカム構造体が製造できる。このように熱膨張
係数の小さいコージェライト組成の押出成形ハニカム構
造体は、耐熱衝撃性が必要な自動車排ガスや火力発電所
等の排ガスの浄化用触媒担体として使用されている。
る成形助剤として、粘度が25000〜100000c
psで高温でゲル化できる有機バインダーを添加するこ
とが、例えば特開昭60−239207号公報において
開示されている。
クス坏土を、上述した格子状の溝からなる排出通路とこ
の溝の交点に坏土を分割供給する送供通路とを備えた口
金を通過させることにより押出成形する場合、上述した
従来のセラミックス坏土を使用すると、押出後のハニカ
ム構造体がその自重により変形するか、または、その後
の工程で発生する振動などによる外力により容易に変形
してしまう問題があった。
が低い程顕著に発生する。しかし、ただ単にセラミック
ス坏土の硬度を高くすると、流動性が低下するため外周
部表面が粗面となり表面がめくれたり、亀裂が生じてし
まう問題があった。また、成形した構造体を乾燥する際
に水分蒸発による収縮が不均一となり、ハニカム構造体
の内部と外周部とで収縮差によりクラックが生じる問題
があった。
セラミックス坏土が口金を通過する際の流動性を保ちつ
つ保形性が良いだけでなく、乾燥時にクラックが発生し
ないコージェライトハニカム構造体の製造方法を提供し
ようとするものである。
ハニカム構造体の製造方法は、コージェライト原料に、
粘度が2%水溶液中、20℃で8000センチポイズ
(cP)以上で、グルコース環単位中の水酸基がメトキ
シル基で置換された平均個数(DS)からグルコース環
単位当たりに付加したヒドロキシプロポキシル基のモル
数(MS)を引いた数が1.5以上となるヒドロキシプ
ロポキシルメチルセルロース1.5重量%以上4重量%
以下と、粘度が2%水溶液中、20℃で8000センチ
ポイズ (cP)未満のメチルセルロースを0.5重量%
以上3重量%以下とを混合し、メチルセルロースとヒド
ロキシプロポキシルメチルセルロースを総添加量で2〜
7重量%添加して、押出成形可能に可塑化したセラミッ
クス坏土を押出成形することを特徴とするものである。
造体の製造方法は、コージェライト原料に、粘度が2%
水溶液中、20℃で8000センチポイズ (cP)以上
で、熱ゲル化温度が65℃以下であるアルコキシセルロ
ースを2〜7重量%添加して、押出成形可能に可塑化し
たセラミックス坏土を押出成形することを特徴とするも
のである。なお、アルコキシセルロースとは、メチルセ
ルロース、エチルセルロースなどの他、ヒドロキシプロ
ポキシルメチルセルロースなどのアルコキシセルロース
誘導体を含む。
イトハニカム構造体押出用のセラミックス坏土に添加す
る成形助剤として、所定の特性のアルコキシセルロース
を所定量使用することで、セラミックス坏土が口金を通
過する際の流動性を保ちつつ保形性が良いだけでなく、
乾燥時にクラックが発生しないコージェライトハニカム
構造体を得ることができることを見い出したことによ
る。
ハニカム構造体は、以下のようにして得ることができ
る。まず、従来から低熱膨張コージェライトセラミック
スの組成として知られているコージェライト理論組成点
(2MgO・2Al 2 O3 ・5SiO2 )を中心とした
SiO2 :42〜56重量%、好ましくは47〜53重
量%、Al2 O3 :30〜45重量%、好ましくは32
〜38重量%、MgO:12〜16重量%、好ましくは
12.5〜15重量%の領域となるように、タルク、カ
オリン、アルミナ、及び他のコージェライト化原料を調
合する。
中、20℃で8000センチポイズ (cP)以上で、グ
ルコース環単位中の水酸基がメトキシル基で置換された
平均個数(DS)からグルコース環単位当たりに付加し
たヒドロキシプロポキシル基のモル数(MS)を引いた
数が1.5以上となるヒドロキシプロポキシルメチルセ
ルロースを2〜7重量%添加して、押出成形可能に可塑
化したセラミックス坏土を押出成形後に乾燥してセラミ
ックスハニカム構造体を得ている。そして、2〜7重量
%のヒドロキシプロポキシルメチルセルロースの一部
を、粘度が2%水溶液中、20℃で8000センチポイ
ズ (cP)未満のメチルセルロース0.5重量%以上3
重量%以下と混合して、押出成形可能に可塑化したセラ
ミックス坏土を調整する。
以下の表1に示す有機バインダーをセラミック原料に混
合混練して特性の異なるセラミックス坏土を準備した。
試料NO.1〜9は比較例を、試料NO.10〜15は
本発明の実施例を示す。また、表2は2種類のバインダ
ーを混合した本発明の実施例を示す。なお、粘度は、2
%水溶液の20℃で東機産業製BL型粘度計で測定し
た。熱ゲル化温度は、2%水溶液の粘度、温度を低温か
ら高温に上昇させながら測定し、増粘開始温度を熱ゲル
化温度と定義した。
の試料NO.1〜18の各種特性を表3に示す。表3に
示す各種特性のうち、進入抵抗は直径5mmの円球を一
定時間坏土に進入させたときの抵抗値をレオメータによ
り測定したものである。保形性は、一定の長さにハニカ
ム構造体(壁厚:140μm 、セル密度:400セル/
in2 、30mm角)を押し出し、その長さの中央部に
荷重を与え、その変形抵抗を座屈強度として求め、この
値が高いものを○、悪いものを×として表記した。従っ
て、座屈強度の低いもの程、自重や外力により変形しや
すいものである。
により生じた表面のめくれや亀裂が無いものを○、多い
ものを×として表記した。乾燥クラックは外周部表面及
び内部セルにクラックが無いものを○、多いものを×と
して表記した。さらに、全体の判定は、保形性、外壁表
面、乾燥クラックのいずれも優れているものを○、いず
れか1つでも×のあるものを×として表記した。
調合しこの混合物に2%濃度の水溶液中、20℃で粘度
が8000センチポイズ(cP)以上で、グルコース環
単位中の水酸基がメトキシル基で置換された平均個数
(DS)からグルコース環単位当たりに付加したヒドロ
キシプロポキシル基のモル数(MS)を引いた数が1.
5以上となるヒドロキシプロポキシルメチルセルロース
を2〜7重量%添加して、押出成形可能に可塑化したセ
ラミックス坏土を押出成形することにより、外壁表面の
めくれや亀裂が発生することなく、保形性を向上するこ
とができ、また、乾燥時に乾燥クラックが発生すること
なく良好なコージェライトハニカム構造体を得ることが
できることがわかる。DS−MSの値は好ましくは1.
5以上3以下である。
うに、保形性を向上させるために、ただ単に硬度を高く
すると、セラミックス坏土と金属壁面との摩擦抵抗によ
り表面のめくれや亀裂が生じることがわかった。さら
に、グルコース環単位中の水酸基がメトキシル基で置換
された平均個数(DS)からグルコース環単位当たりに
付加したヒドロキシプロポキシル基のモル数(MS)を
引いた数が1.5未満の場合、乾燥時に乾燥クラックが
発生した。これは、バインダーとしてのヒドロキシプロ
ポキシルメチルセルロースのゲル化温度が高いため、ゲ
ル化による固化が完全に進む前に、水分蒸発に伴う収縮
が生じ、セラミックス構造体の外周部と内部に収縮差が
生じたことによる。従って、混練した押出成形用混練物
の熱ゲル化温度は65℃以下であることが好ましい。
ルロースの粘度は、好ましくは2%水溶液中、20℃で
8000cP〜20000cPの範囲であるとさらに保
形性が良く、乾燥クラックが発生せず、良好なコージェ
ライトハニカム構造体を得ることができる。粘度が2%
水溶液中20℃で30000cPを超えると混練素地が
硬くなり、金属壁面との摩擦抵抗により表面のめくれや
亀裂が生じる。
の粘度が1500cP以上8000cP以下のメチルセ
ルロースを0.5重量%以上3重量%以下添加して、メ
チルセルロースとヒドロキシプロポキシルメチルセルロ
ースの総添加量を2〜7重量%とした場合、外壁表面の
めくれや亀裂が発生することなく、保形性を向上するこ
とができ、さらに乾燥クラックも発生しなかった。上述
の効果は、ハニカム構造体のセル壁厚が140μm 以下
の場合により好ましくは120μm以下の場合に顕著に
得ることができた。また、ヒドロキシプロポキシル基が
付加されることにより、粘性が増加する傾向にあり、さ
らに保水性が向上するため坏土への分散性が良くなる。
によれば、セラミックス坏土の組成を限定することによ
って、コージェライトハニカム構造体の外壁表面がめく
れたり亀裂が発生することなく、保形性を向上すること
ができ、さらに、乾燥時に乾燥クラックが発生すること
なく、良好なコージェライトハニカム構造体を得ること
ができる。
Claims (3)
- 【請求項1】コージェライト原料に、粘度が2%水溶液
中、20℃で8000センチポイズ (cP)以上で、グ
ルコース環単位中の水酸基がメトキシル基で置換された
平均個数(DS)からグルコース環単位当たりに付加し
たヒドロキシプロポキシル基のモル数(MS)を引いた
数が1.5以上となるヒドロキシプロポキシルメチルセ
ルロース1.5重量%以上4重量%以下と、粘度が2%
水溶液中、20℃で8000センチポイズ (cP)未満
のメチルセルロースを0.5重量%以上3重量%以下と
を混合し、メチルセルロースとヒドロキシプロポキシル
メチルセルロースを総添加量で2〜7重量%添加して、
押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を押出成形
することを特徴とするコージェライトハニカム構造体の
製造方法。 - 【請求項2】コージェライト原料に、粘度が2%水溶液
中、20℃で8000センチポイズ (cP)以上で、熱
ゲル化温度が65℃以下であるアルコキシセルロースを
2〜7重量%添加して、押出成形可能に可塑化したセラ
ミックス坏土を押出成形することを特徴とするコージェ
ライトハニカム構造体の製造方法。 - 【請求項3】ハニカム構造体のセル壁厚が140μm 以
下である請求項1または2記載のセラミックス構造体の
製造方法。
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JP28663893A JP3227039B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | コージェライトハニカム構造体の製造方法 |
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-
1993
- 1993-11-16 JP JP28663893A patent/JP3227039B2/ja not_active Expired - Lifetime
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