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Info
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Abstract
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
押出成形して製造する方法に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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・2Al2O3 ・5SiO2 )を中心としたSi
O2 :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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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