JPH0569065B2 - - Google Patents

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JPH0569065B2
JPH0569065B2 JP4942688A JP4942688A JPH0569065B2 JP H0569065 B2 JPH0569065 B2 JP H0569065B2 JP 4942688 A JP4942688 A JP 4942688A JP 4942688 A JP4942688 A JP 4942688A JP H0569065 B2 JPH0569065 B2 JP H0569065B2
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JP
Japan
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cordierite
mullite
aggregate
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temperature
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JP4942688A
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English (en)
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JPH01224282A (ja
Inventor
Yasuhito Nakajima
Takaaki Ito
Yukito Muraguchi
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Inax Corp
Original Assignee
Inax Corp
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は、高温排ガス中のダクト分離用フイ
ルター、燃焼触媒用担体等に使用し得る耐熱衝撃
性を有する多孔質セラミツクス及びその製造方法
に関するものである。 (従来技術及びその課題) 従来、耐熱衝撃性が要求される、例えば自動車
排ガス浄化用セラミツクス担体、高温排ガス中の
固体微粒子の分離用セラミツクス担体等の素材に
は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐化学的安定性等に優
れた、コーデイエライト(2MgO・2Al2O3
5SiO2)、炭化珪素(SiC)、ムライト(3Al2O3
2SiO2)が主に使用されている。 ここで、特に耐熱性が要求される排ガス浄化用
のセラミツクス担体等においては、前記コーデイ
エライトの素材によるものは、コーデイエライト
の融点が低く耐熱性に問題点があり、耐熱性、耐
熱衝撃性の点ではムライトの方が優れており、こ
のムライトを主成分としてセラミツクス担体を造
形しようとする時には、例えば良好な細孔を均一
に内部に形成させるために、平均粒子径が約3μ
m以上必要となり、このような約3μm以上の粒
径を有するムライトを骨材として強固に結合させ
ようとすれば1700℃以上の高温で焼成せねばなら
ず、窯等の耐火性の問題があり、自ずと高価なも
のとなつてしまうという問題点があつた。 (課題を解決するための手段) 本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したもの
であつて、低い温度で造形し得る耐熱衝撃性を有
する多孔質セラミツクスを提供せんことを目的と
し、その要旨は、ムライト(3Al2O3・2SiO2)骨
材に3〜50重量%のコーデイエライト(2MgO・
2Al2O3・5SiO2)を添加し、コーデイエライトを
溶融し得る焼成温度で焼成し、溶融したコーデイ
エライトにて前記ムライト骨材を結合したことで
ある。 又、その製造方法の要旨は、平均粒子直径約
3μm以上のムライト(3Al2O3・2SiO2)骨材に3
〜50重量%のコーデイエライト(2MgO・
2Al2O3・5SiO2)を添加し、コーデイエライトが
溶融し得る温度以上で焼成することである。 (作用) 耐熱性に優れたムライト骨材にコーデイエライ
トを添加したことにより、このコーデイエライト
はムライトよりも融点が低い(約1460℃)ため、
このコーデイエライトの融点である1460℃程度の
焼成温度で焼成すれば、焼成時にコーデイエライ
トが溶融して、この溶融したコーデイエライトが
ムライト粒子を強固に結合させるため、ムライト
粒子は良好に結合されて機械的強度の優れたセラ
ミツクスを得ることができ、ムライトの粒子間に
均一な細孔を良好に形成させることができ、骨材
であるムライトの粒径を適宜選択することによ
り、焼成体内に形成される細孔径を簡易に変更す
ることができる。 又、コーデイエライトはムライトよりも融点が
低いため、このコーデイエライトが溶融し得る程
度の焼成温度で焼成すれば良く、ムライト自身を
溶融させる必要がないため1400℃〜16000℃程度
の温度で安価に造形することができる。 さらに、骨材であるムライトの各粒子の結合部
には溶融したコーデイエライトが存在するため、
このコーデイエライトはムライトよりも熱膨張率
が小であり、耐熱衝撃性に優れた多孔質セラミツ
クスを得ることができる。 (実施例) 以下の実施例は、高温排ガス中のダスト分離用
フイルター、燃焼触媒用担体、燃焼用多孔体、焼
成用セツター等の用途に使用するための多孔質セ
ラミツクスに関するものである。 平均粒子直径20μmの電融ムライト80重量%と
合成コーデイエライト20重量%を混合して焼成し
た時の物性は、焼成温度1300℃である時に、細孔
直径は2.1μmであり、気孔率は43.4%であり、崇
密度は1.7g/cm2であり、曲げ強度は13Kgf/cm2
であつた。 又、1400℃の焼成温度で焼成したものでは、細
孔直径は2.9μmであり、気孔率は42.3%であり、
崇密度は1.7g/cm2であり、曲げ強度は63Kgf/
cm2であつた。 又、1500℃の焼成温度で焼成したものでは、細
孔直径は8μmであり、気孔率は34.6%であり、崇
密度は2.0g/cm2であり、曲げ強度は526Kgf/cm2
であつた。 さらに、1600℃の焼成温度で焼成したものにつ
いては、細孔直径が10μmであり、気孔率は25.1
%であり、崇密度は2.3g/cm2であり、曲げ強度
は758Kgf/cm2であつた。 又、上記各焼成温度における細孔径分布は第1
図に示す通りであつた。 このように、1400℃以下の焼成温度で焼成した
ものについては、コーデイエライトの融点が1460
℃であり、まだこの温度ではコーデイエライトは
溶融していないため、気孔率は大きいものの、骨
材であるムライト粒子間の隙間にコーデイエライ
ト粒子が存在している構造で、強度はあまりなく
細孔径もムライトとコーデイエライトの組合わせ
のものとなつている。 又、1500℃以上に焼成したものにおいては、コ
ーデイエライトが溶融しているため、コーデイエ
ライトが液相となつてムライト粒子の表面を覆
い、コーデイエライトがムライト粒子を互いに結
合させて強固な構造となつており、強度が急激に
増加している。又、細孔直径もムライト粒子間の
隙間により大径のものとなつている。 このように、コーデイエライトの融点以上の温
度で焼成した時には、曲げ強度等の機械的強度が
急激に増大するとともに、細孔直径が大となるこ
とが確認され、溶融したコーデイエライトを介し
てムライト粒子が強固に結合されたことが確認で
きる。 尚、第2図には1600℃で焼成した後に、これを
1100℃で約1時間再加熱した時の粉末回析X線パ
ターンを示す。 図から明らかなように、溶融したコーデイエラ
イトが再加熱により結晶化して晶出しており、ム
ライト粒子の表面に結晶化したコーデイエライト
が配置され、コーデイエライトを介して強固にム
ライト粒子が結合さた構造となる。 このようにコーデイエライトを再加熱して晶出
させても細孔径に変動はなく、耐熱衝撃性に優れ
た多孔質セラミツクスが作製される。 この再加熱した焼成体の熱膨張率は5.6×
10-6/℃で、1000℃からの水中急冷にも10回以上
耐えることができた。 尚、細孔径の選択は骨材であるムライトの粒子
径を選択して行なうことができ、ムライトの粒子
径分布は狭い方が均一化した細孔径を得ることが
できる。 又、ムライトとしては電融ムライト、ムライト
磁器粉砕物等があるが、何れの場合にもムライト
含有量の高い方がより良好な焼成物を得ることが
できる。 又、コーデイエライトは合成したコーデイエラ
イト(コーデイエライト磁気粉砕物)或いはコー
デイエライト組成調合物(タルク、水酸化マグネ
シウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、
オリビン、シリカ、カオリン、アルミナ、水酸化
アルミナ、粘土等を用いて調合されるコーデイエ
ライト組成物)を用いても良い。 又、コーデイエライトの粒子径は分散を良好化
させて細孔径を均一化させるためには、できる限
り小さい方が良く、骨材であるムライトの平均粒
子径の約1/2以下であれば良い。 さらに、コーデイエライトの添加量は多いほど
強度が増大するが、添加量の増大につれて気孔率
が減少することとなるため、添加量は3〜50重量
%が好ましい。 例えば骨材であるムライトの平均粒子径が200
〜400μmである時には、コーデイエライトの添
加量は20〜40重量%が適当であり、又、ムライト
の平均粒子径が20〜100μmの時には5〜30重量
%が適当であり、ムライトの平均粒子径が3〜
10μmの時には3〜20重量%程度が適当である。 尚、骨材であるムライトの粒子径が約3μm以
下になるとムライトの粒子自身が焼成時に焼結す
るため、コーデイエライトの添加は必要でなく、
気孔率を減少させることとなるので、ムライトが
3μm以下の粒子径ではコーデイエライトは添加
しないほうが良い。 尚、前述したコーデイエライトの晶出は、再加
熱でなく、一度目の焼成の過程における冷却時に
約1000℃以上の温度で保持しておくことよつても
晶出させることができる。 以下、具体的な実施例を説明すると、太平洋ラ
ンダム株式会社製の電融ムライトビーズ(100メ
ツシユ、平均粒子径200μm)、電融ムライト粉砕
品80F(平均粒子直径40μm)、電融ムライト粉砕
品325F(平均粒子径20μm)等を骨材として使用
することができ、又、コーデイエライトとして丸
ス釉薬株式会社製SS−200(平均粒子径3μm)を
使用することができ、又、コーデイエライト組成
混合物としてタルク、カオリン、アルミナを用い
て2MgO・2Al2O3・5SiO2となるよう調合したも
の、例えばタルク41.8重量%、カオリン43.9重量
%、アルミナ14.3重量%の原料を使用することが
できる。 上記した原料を用いて骨材であるムライト80重
量%とコーデイエライト或いはコーデイエライト
組成混合物20重量%を乾式で混合した後、バイン
ダーとしてPVA10重量%、水溶液を固形分に対
して6重量%添加したものを、約400Kgf/cm2
120mm×30mmの板状にプレス成形し、これを電気
炉で昇温速度約6℃/分で1500℃で1時間保持し
焼成した後、炉内で自然放冷して焼成体を作製
し、さらに電気炉で1300℃に5時間保持して熱処
理し多孔質のセラミツクスを得た。 この得られた多孔質セラミツクスの諸物性を以
下の表1に示す。又、このようにして得られた多
孔質セラミツクスを1000℃から水中急冷した結
果、10回以上繰り返しても破損しなかつた。
【表】 (発明の効果) 本発明の耐熱衝撃性を有する多孔質セラミツク
スは、ムライト(3Al2O3・2SiO2)骨材に3〜50
重量%のコーデイエライト(2MgO・2Al2O3
5SiO2)を添加し、コーデイエライトを溶融し得
る焼成温度で焼成し、溶融したコーデイエライト
にて前記ムライト骨材を結合してなるものであ
り、耐熱性が大で機械的強度も高く、かつ細孔径
を均一化させることができ、高温雰囲気内での使
用に供することができ、従来よりも高温域での使
用範囲が拡大される効果を有する。 又、製造方法は、平均粒子直径約3μm以上の
ムライト(3Al2O3・2SiO2)骨材に3〜50重量%
のコーデイエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2
を添加し、コーデイエライトが溶融し得る温度以
上で焼成することとしたため、コーデイエライト
を溶融させて骨材であるムライトを強固に結合さ
せることができ、製造コストを低減させた状態で
強固かつ耐熱性を有する多孔質セラミツクスが簡
易に得られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は平均粒子直径20μmの電融ムライト80
重量%、合成コーデイエライト20重量%を混合し
て焼成した時の各焼成温度による細孔径分布図、
第2図は1600℃で焼成した後に1100℃で約1時間
再加熱した時の粉末回析X線パターン図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ムライト(3Al2O3・2SiO2)骨材に3〜50重
    量%のコーデイエライト(2MgO・2Al2O3
    5SiO2)を添加し、コーデイエライトを溶融し得
    る焼成温度で焼成し、溶融したコーデイエライト
    にて前記ムライト骨材を結合してなる耐熱衝撃性
    を有する多孔質セラミツクス。 2 平均粒子径約3μm以上のムライト
    (3Al2O3・2SiO2)骨材に3〜50重量%のコーデ
    イエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)を添加
    し、コーデイエライトが溶融し得る温度以上で焼
    成することを特徴とする耐熱衝撃性を有する多孔
    質セラミツクスの製造方法。
JP4942688A 1988-03-02 1988-03-02 耐熱衝撃性を有する多孔質セラミックス及びその製造方法 Granted JPH01224282A (ja)

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EP0992467B1 (en) * 1998-10-01 2003-02-12 Corning Incorporated Production of porous mullite bodies
JP3756721B2 (ja) * 2000-03-24 2006-03-15 日本碍子株式会社 排ガス浄化用フィルター

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