JPH0513102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に
優れ、かつ比表面積が大きいセラミツクス、例え
ば排ガス浄化用触媒に利用されるセラミツクスの
製造法に関する。 従来の技術 従来、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れ
たセラミツクスとしては、コーデイエライトセラ
ミツクス、リチア系セラミツクス、チタン酸アル
ミニウムセラミツクス等がよく知られている。コ
ーデイエライトセラミツクスとは、MgO―Al₂O₃
―SiO₂系からなるセラミツクスである。コーデ
イエライトは、タルクとカオリンおよびアルミナ
（Al₂O₃）を任意の比率で調合し、混合、脱水、
成形、乾燥、焼結して製造される。ちなみに焼結
温度は、約1400℃で４〜５日間である（特公昭54
−1564号公報、特公昭51−20358号公報）。また、
チタン酸アルミニウムセラミツクスとは、酸化チ
タン（アナターゼ型）と純度のよいα―Al₂O₃を
原料として、等モル調合物を1600〜1700℃で焼成
して製造される（窯業工学ハンドブツク
P.1274）。比表面積は、いずれも１m²／ｇ以下で
ある。 発明が解決しようとする問題点 このような従来の耐熱衝撃性セラミツクスで
は、高温焼結を不可決としており、また合成され
たセラミツクスからは緻密な焼結体が得られなか
つたり、構成結晶の熱膨張の大きな異方性によつ
てできる粒界の亀裂等より、耐熱衝撃性に問題を
有していた。さらには、比表面積を必要とする用
途、例えば、排ガス浄化用触媒等には使用できな
かつた。本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、耐熱衝撃性に優れ、比表面積の大きいセラミ
ツクスを提供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、少なくと
もアルミナゾルとチタン酸アルカリ塩および溶融
シリカの三成分を少なくとも必須成分とする混合
物を1000〜1300℃で〓焼してセラミツクスを得る
ものである。 作 用 本発明により耐熱衝撃性に優れ、比表面積の大
きなセラミツクスが得られる。 本発明に用いられるアルミナゾルとは、水を分
散媒としたアルミナ水和物（ベーマイト系）のコ
ロイド液であり、安定剤としてNO^- ₃，Cl^-，
CH₃COO^-等が一般的に使用されるものである。 次にチタン酸アルカリ塩とは、一般式M₂O・
nTiO₂（式中Ｍは、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム、バリウム、ストロ
ンチウム、カルシウムから選ばれるアルカリ金属
原子を表わし、ｎは１以上の整数である）で示さ
れる物質である。 次に溶融シリカは、熱膨張係数が0.5×10^-6／
deg（常温〜1000℃）と物質中もつとも小さく、
熱膨張を低減させる材料として一般的に知られて
いる。しかしながら溶融シリカはガラス形成酸化
物でもあり、他の物質、例えば、ナトリウム、カ
リウム、カルシウム等のアルカリ成分、アルミ
ナ、チタニア等との共存下で、1000℃以上の温度
で熱処理されると、クリストバライト、あるいは
トリジマナイト等の結晶物を生成し、熱膨張係数
も４〜５×10^-6／deg（常温〜500℃）と激増し、
この点から、従来、耐熱衝撃性耐火物としては使
用に供されなかつた。 前記のアルミナゾル、チタン酸アルカリ塩、溶
融シリカの他、成形助剤として、たとえば、カル
ボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポ
リビニルアルコール等を添加したり、グリセリ
ン、ワセリン等の可塑剤を添加することもでき
る。 実施例 以下本発明の実施例を説明する。 実施例 １ アルミナ分が20重量％であるアルミナゾル（日
産化学(株)のＡ−520）50重量部、チタン酸カリウ
ム（K₂O・6TiO₂）５重量部、溶融シリカ85重量
部、さらに成形助剤としてメチルセルロース４重
量部および可塑剤としてグリセリン２重量部を加
える。この混合物をスクリユーニーダを用い10分
間混練後、スクリユー型押し出し成形機に供給
し、外形が直径100mm、長さ80mmの円柱状で、壁
厚0.25mm、一辺1.5mmの正方形開口を有するハニ
カム状に成形した。この成形体を100℃／時間の
昇温速度で1200℃まで昇温し、1200℃で１時間〓
焼した。このようにして得られたハニカム構造体
の物性を第１表に示す。また、比較のため、アル
ミナゾルの代りにα―Al₂O₃粉末を使用した比較
例Ａ、再和性アルミナを使用した比較例Ｂ、チタ
ン酸カリウムの代りに酸化チタン（アナターゼ型
TiO₂）を使用した比較例Ｃ、溶融シリカの代り
にコーデイエライト粉末を使用した比較例Ｄにつ
いても実施例と同様にしてハニカム状セラミツク
スを製造した。また市販のコーデイエライト系触
媒担体を比較例Ｅとする。これらの物性も第１表
に示す。 さらに、このようにして得られたハニカム状セ
ラミツクスを触媒担体とし、白金およびロジウム
を触媒担体１当り各々1.0gおよび200mg担持し
て触媒を調製した。なお、白金は塩化白金酸、ロ
ジウムは硝酸ロジウムを使用し、両者の混合溶液
を担体に含浸し、乾燥後窒素を含む水素雰囲気下
で500℃で熱処理して排ガス浄化用触媒とした。
触媒は下記により評価した。 (1) 上記排ガス浄化用触媒を用いて、触媒温度
200℃、空間速度20000hr^-1、CO入口濃度600ppm
（空気中）の条件下で、初期のCO浄化率と触媒
を電気炉中1000℃で50時間熱処理後のCO浄化
率を測定した。 (2) 2800c.c.エンジン搭載自動車の排ガス経路に各
排ガス浄化用触媒を設置し、空熱比を14.0〜
15.5の範囲内で0.1の幅で変化させ、CO、炭化
水素（HC）、窒素酸化物（NO_x）の浄化率を
50時間ベンチ耐久試験後につき測定した。 評価法(1)による結果を第２表に、また評価法(2)
の結果を第３表に示す。なお第３表は評価法(2)か
ら得られる第２図の代表的グラフから求め、
NO_xの曲線とCO、HCの曲線が交差する点の浄
化率Ａ，Ｂおよび浄化率80％でのNO_x―CO，
NO_x――HCのいずれかの空燃比巾（ウインドウ
巾）Ｃ，Ｄの狭い方で評価した。

【表】

【表】

【表】 第１表から明らかなように、アルミナゾル、チ
タン酸アルカリ塩及び溶融シリカから得たもの以
外の比較例Ａ〜Ｅは熱膨張係数が大で耐熱衝撃性
が悪く、比表面積が小さい。 また、第２表より明なかなように、比較例の触
媒は、実施例の触媒に比べ熱劣化が極度に大き
い。同様に第３表に示したエンジンベンチ耐久試
験結果においても、比較例触媒Ａ〜Ｅは、CO，
HC，NO_x各成分ガス浄化率および、ウインドウ
巾に対しても実施例の触媒より劣つている。 実施例 ２ 実施例１と同様の組成で同一形状のハニカム状
成形体を得た。これらを950℃，、1000℃、1200
℃、1300℃または1350℃の各温度に、100℃／時
間の昇温速度で昇温し、さらに１時間〓焼し試料
を調製した。これらの試料について耐圧強度、熱
衝撃温度、比表面積を測定した結果を第４表に示
す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくともアルミナゾルとチタン酸アルカリ
   塩と溶融シリカからなる混合物を1000〜1300℃で
   〓焼することを特徴とする耐熱衝撃性セラミツク
   スの製造法。 ２ 前記混合物中における固形分の割合が、アル
   ミナゾルに含まれるアルミナ５〜30重量％、チタ
   ン酸アルカリ塩１〜10重量％、溶融シリカ60〜94
   重量％である特許請求の範囲第１項記載の耐熱衝
   撃性セラミツクスの製造法。 ３ チタン酸アルカリ塩がチタン酸カリウムであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の耐熱
   衝撃性セラミツクスの製造法。 ４ チタン酸アルカリ塩がウイスカーである特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の耐熱衝撃性
   セラミツクスの製造法。