JPH07138076A - セラミックス構造体の製造方法 - Google Patents

セラミックス構造体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】押出後の保形性を保ちつつ潤滑性の良いセラミ
ックス構造体押出用坏土を使用したセラミックス構造体
の製造方法を提供する。 【構成】セラミックス原料に0.2〜3重量%のエマル
ジョン化したワックスと2〜7重量%のメチルセルロー
スを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し、さらに好ましくはセ
ラミックス原料に更に石鹸系、エステル系、及びエーテ
ル系の界面活性剤のうちの少なくとも1種類を0.2〜
3重量%を添加し押出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス構造体を
押出成形して製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的にセラミックス構造体は、
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。
【0003】このセラミックス坏土形成のために使用す
る成形助剤として、従来からメチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の有機
バインダーや、界面活性剤、ワックス等のなかから用途
に合ったものを選択することが、例えば特開平2−25
5576号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、セラミッ
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、坏土と金属壁面
との摩擦抵抗により押し出された外周部表面が粗面とな
り表面がめくれたり、亀裂が生じたりする問題があっ
た。また、格子を構成するリブ(壁)が押出方向に向か
って波うつ現象が発生する問題もあった。さらに、リブ
同士の圧着が行われず格子状に成形できずそのまま押し
出される不具合も生じた。
【0005】これらの現象は、セラミックス坏土の硬度
が高く流動性(塑性変形)が悪い程顕著に発生すること
がわかっているが、流動性を向上させるためにただ単に
セラミックス坏土の硬度を低くすると、押出成形後のセ
ラミックス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等による外力により容易に
変形してしまう問題があった。
【0006】一方、上述したように従来固形のワックス
を添加することが知られているが、ワックスが水に溶解
せず、セラミックス坏土へ均一に分散させることが困難
であり、均質なセラミックス坏土を得ることができない
ため、十分な効果が得られなかった。
【0007】本発明の目的は上述した課題を解消して、
押出後の保形性を保ちつつ潤滑性の良いセラミックス構
造体押出用坏土を使用したセラミックス構造体の製造方
法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス構
造体の製造方法は、セラミックス原料に0.2〜3重量
%のエマルジョン化したワックスと2〜7重量%のメチ
ルセルロースを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し、さらに好
ましくはセラミックス原料に更に石鹸系、エステル系、
及びエーテル系の界面活性剤のうちの少なくとも1種類
を0.2〜3重量%を添加し押出成形することを特徴と
するものである。
【0009】
【作用】上述した構成において、本発明は、セラミック
ス構造体押出成形用のセラミックス坏土に添加する成形
助剤として、所定量のエマルジョン化したワックスと所
定量のメチルセルロースの添加が、押出後の保形性を保
ちつつ潤滑性の良いセラミックス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。
【0010】このうち、ワックスとして固形ワックスで
はなくエマルジョン化したワックスを使用することが特
に重要であり、またその使用量は、後述する実施例から
も明らかなように、0.2重量%未満では効果がなく外
壁表面にめくれや亀裂が発生したりリブが波うつ場合が
あるとともに、3重量%を超えると逆に保形性が悪くな
り自重や外力によって変形する場合があるため、0.2
〜3重量%と限定した。
【0011】
【実施例】本発明の製造方法を適用するセラミックスハ
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(2
MgO・2Al23 ・5SiO2 )を中心としたSi
2 :42〜56重量%、好ましくは47〜53重量
%、Al23 :30〜45重量%、好ましくは32〜
38重量%、MgO:12〜16重量%、好ましくは1
2.5〜15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
し、この混合物に0.2〜3重量%のエマルジョン化し
たワックスと2〜7重量%のメチルセルロースとを添加
し、更に好ましくは石鹸系、エステル系、及びエーテル
系の界面活性剤を少なくとも1種類0.2〜3重量%添
加して混合混練し押出成形可能に可塑化し、ハニカム構
造体に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。
【0012】以下、実際の例について説明する。まず、
以下の表1に示す組成のセラミックス坏土を混練して、
試料No.1〜13の特性の異なる坏土を準備した。こ
のうち、試料No.1〜5は比較例を、試料No.6〜
13は本発明の実施例を示す。
【0013】
【表1】
【0014】エマルジョン化したワックスとしては、パ
ラフィンワックス、ポリエチレンワックス、酸化ポリエ
チレンワックス、グリコール変性酸化ポリエチレンのエ
マルジョンの少なくとも1種類を使用する。また、使用
される界面活性剤としてはラウリン酸カリ石鹸、オレイ
ン酸ソーダ石鹸等の石鹸系、オレイン酸エステル、ソル
ビタンエステル系、ステアリン酸エステル等のエステル
系、およびラウリルエーテル、オレイルエーテル等のエ
ーテル系が好ましい。表1に示したセラミックス坏土の
試料No.1〜13の各種特性を表2に示す。
【0015】表2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。擬塑性指数
は、直径:5mm、長さ:15mmの円管を有する口金
に坏土を通過させ、その際の押出圧力と押出速度の関係
を両対数でグラフ化し、得られた直線の傾きを擬塑性指
数として求めた。擬塑性指数(直線の傾き)が小さい
程、押出圧力に対して押出速度の変化が少なく、より均
一に押し出される。
【0016】圧力損失指数は、直径:5mm、長さ:1
5mmの円管を有する口金と、直径:5mm、長さ:7
5mmの円管を有する口金のそれぞれに坏土を通過さ
せ、両口金の押出圧力と押出速度の関係から、押出速度
に対する双方の直線の傾きの差(押出圧力差)の関係を
グラフ化し、その際の直線の傾きを圧力損失指数として
求めた。圧力損失指数が小さい程、同じ押出速度での押
出圧力差が小さく、即ち坏土と口金の壁面との動摩擦が
小さい。
【0017】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◎、中程度のものを○、低いものを×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。
【0018】外壁表面は、坏土と金属壁面との摩擦抵抗
により生じた表面のめくれや亀裂が無いものを◎、少な
いものを○、多いものを×として表記した。リブ形状
は、押出方向に向かって波うつ現象が無いものを◎、少
ないものを○、多いものを×として表記した。さらに、
全体の判定は、外壁表面、リブ形状、保形性のいずれも
優れているものを◎、いずれか1つ○のあるものを○、
いずれか1つ×があるものを×として表記した。
【0019】
【表2】
【0020】以上の表1および表2の結果から、コージ
ェライト化原料を調合し、この混合物に0.2〜3重量
%のエマルジョン化したワックスと2〜7重量%のメチ
ルセルロースとを添加することにより、押出成形時の坏
土と金属壁面との摩擦抵抗による外壁表面のめくれや亀
裂が発生しにくく、良好な外壁が形性されることがわか
る。また、格子を構成するリブ(壁)の押出方向に向か
って波うつ現象も発生しにくく、良好なリブが形性され
た。これは、エマルジョン化したワックスを添加するこ
とにより圧力損失指数が低下して潤滑性が向上し、ま
た、擬塑性指数が低下することから、押出圧力に対して
より均一に坏土が押し出されるものと推測する。
【0021】エマルジョン化したワックスの添加量は、
0.2重量%未満の場合では潤滑性を向上する効果が得
られず、また、3重量%を超えると座屈強度が低下し、
保形性が低下するため、0.2重量%以上3重量%以下
である必要がある。また、石鹸系、エステル系、及びエ
ーテル系の界面活性剤を少なくとも1種類0.2〜3重
量%添加することにより、さらに前記効果が向上し、良
好な外壁及びリブを成形することができた。
【0022】結果として、擬塑性指数は2.5〜5の範
囲で、圧力損失指数は0.03〜0.06の範囲で外周
の外壁及びリブ形状が良好なセラミックハニカム構造体
を得ることができる。上述の効果はハニカム構造体のセ
ル壁厚が140μm 以下の場合より好ましくは120μ
m 以下の場合に特に顕著な効果を得ることができた。ま
た、比較例からわかるように、流動性を向上させるため
にただ単に坏土の硬度を低くすると、押出後のハニカム
構造体がその自重による変形やその後の工程で発生する
振動等による外力により容易に変形した。
【0023】固形のワックスを添加した場合、ワックス
が水に溶解しないため、坏土中で十分に分散せず、坏土
が口金を通過する際に格子状の坏土流路にワックスの塊
が引っ掛かり目詰まりが生じたため、ハニカム構造体の
押出成形ができなかった。特に、ハニカム構造体のセル
壁厚が140μm 以下の場合に、前述の不具合が生じ
た。また、ワックスの分散が不均一なため、潤滑性を向
上する効果を得ることができなかった。これに対し、エ
マルジョン化したワックス添加した場合、坏土への分散
性が良いため均質な坏土が得られ、潤滑性が向上する。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
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、坏土と口金の排出通路および送供通路の金属壁面と
の摩擦抵抗を低下せしめて、外周部表面がめくれたり、
亀裂が生じることを防止し、また、格子を構成するリブ
(壁)が押出方向に波うつ現象を防止できる。
【0025】さらに、本発明は保形性低下させることな
く、潤滑性を向上させることができるため、押出後の構
造体がその自重により変形したり、その後の工程で発生
する振動等による外力により変形することがない。従っ
て、本発明によれば外周部表面、リブ形状及び外形の良
好なセラミックス構造体を得ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックス原料に0.2〜3重量%のエ
    マルジョン化したワックスと2〜7重量%のメチルセル
    ロースを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セラミックス構
    造体の製造方法。
  2. 【請求項2】前記セラミックス原料に石鹸系、エステル
    系、及びエーテル系の界面活性剤のうちの少なくとも1
    種類を0.2〜3重量%添加する請求項1記載のセラミ
    ックス構造体の製造方法。
  3. 【請求項3】前記セラミックス構造体がハニカム状の構
    造体である請求項1または2記載のセラミックス構造体
    の製造方法。
  4. 【請求項4】前記ハニカム構造体のセル壁厚が140μ
    m 以下である請求項3記載のセラミックス構造体の製造
    方法。
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