JPH07138077A - 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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Abstract
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
を提供する。 【構成】コージェライト原料に、粘度が2%水溶液中、
20℃で8000cP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
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
よりセラミックス構造体を得ることを特徴とし、さらに
2%濃度、20℃の水溶液の粘度が8000cP未満の
メチルセルロースを0.5重量%以上3重量%以下混合
し、メチルセルロースの総添加量を2〜7重量%とす
る。
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
つ補形成が良いだけでなく、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特徴とし、さら
に粘度が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%以下混合し、メチルセルロースの総添加量を2〜
7重量%と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
シルセルロースなどのアル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℃
であることが好ましい。
しくは2%水溶液中、20℃で8000cP〜2000
0cP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300
00cP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14
0μm 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。
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。
Claims (4)
- 【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】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%以下混合し、メチルセルロースの総添
加量を2〜7重量%とした請求項1記載のコージェライ
トハニカム構造体の製造方法。 - 【請求項3】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4】ハニカム構造体のセル壁厚が140μm 以
下である請求項1〜3のいずれかに記載のセラミックス
構造体の製造方法。
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1993
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