JPH0977573A - ハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents
ハニカム構造体及びその製造方法Info
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- JPH0977573A JPH0977573A JP8175864A JP17586496A JPH0977573A JP H0977573 A JPH0977573 A JP H0977573A JP 8175864 A JP8175864 A JP 8175864A JP 17586496 A JP17586496 A JP 17586496A JP H0977573 A JPH0977573 A JP H0977573A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B38/0006—Honeycomb structures
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高捕集率，低圧損，かつ低熱膨張率の特性を
合わせ持つコージェライトハニカム構造体及びその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，
Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％
よりなるコージェライトを主成分とするハニカム構造体
である。２５〜８００℃の間における熱膨張係数が０．
３×１０-6／℃以下，気孔率が５５〜８０％，平均細孔
径が２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は５〜
４０μｍの小孔と４０〜１００μｍの大孔とよりなり，
上記小孔の数は上記大孔の数の５〜４０倍である。
合わせ持つコージェライトハニカム構造体及びその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，
Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％
よりなるコージェライトを主成分とするハニカム構造体
である。２５〜８００℃の間における熱膨張係数が０．
３×１０-6／℃以下，気孔率が５５〜８０％，平均細孔
径が２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は５〜
４０μｍの小孔と４０〜１００μｍの大孔とよりなり，
上記小孔の数は上記大孔の数の５〜４０倍である。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，ディーゼル機関から排出される
パティキュレートを捕集するフィルタに用いるコージェ
ライト製のハニカム構造体及びその製造方法に関する。
パティキュレートを捕集するフィルタに用いるコージェ
ライト製のハニカム構造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】ディーゼル機関から排出されるパティキュ
レートを捕集するために，コージェライト製のハニカム
構造体を用いたフィルタが利用されている。従来のハニ
カム構造体９０は，図５，図６に示すごとく，円柱形状
であって，その長手方向に設けた多数の導入通路２及び
排出通路３とを有する。
レートを捕集するために，コージェライト製のハニカム
構造体を用いたフィルタが利用されている。従来のハニ
カム構造体９０は，図５，図６に示すごとく，円柱形状
であって，その長手方向に設けた多数の導入通路２及び
排出通路３とを有する。
【０００３】導入通路２は，図５，図６に示すごとく，
排出ガス導入側を開口しており，一方排出側を閉塞材４
２によって閉塞してある。また排出通路３は，排出ガス
導入側を閉塞材４３によって閉塞してあり，一方排出側
を開口してある。そして，導入通路２と排出通路３と
は，図５，図６に示すごとく，縦方向及び横方向に交互
に，いわゆる市松模様状に配置してある。また，上記導
入通路２及び排出通路３を構成する隔壁５は，多孔質で
あって，多数の細孔を有する。
排出ガス導入側を開口しており，一方排出側を閉塞材４
２によって閉塞してある。また排出通路３は，排出ガス
導入側を閉塞材４３によって閉塞してあり，一方排出側
を開口してある。そして，導入通路２と排出通路３と
は，図５，図６に示すごとく，縦方向及び横方向に交互
に，いわゆる市松模様状に配置してある。また，上記導
入通路２及び排出通路３を構成する隔壁５は，多孔質で
あって，多数の細孔を有する。
【０００４】次に，上記従来のハニカム構造体９０を用
いたフィルタによってパティキュレートを捕集する際に
は，図６に示すごとく，まずパティキュレートを含有し
た排出ガスが，上記導入通路２内に進入する。次いで，
進入してきた排出ガスは，上記導入通路２の排出側が閉
塞されているため，隔壁５を通過して上記排出通路３内
に進入する。このとき，上記隔壁５は，排出ガス中のパ
ティキュレートを捕獲し，排出ガスを浄化する。次い
で，浄化された排出ガスは排出通路３の開口端から排出
される。
いたフィルタによってパティキュレートを捕集する際に
は，図６に示すごとく，まずパティキュレートを含有し
た排出ガスが，上記導入通路２内に進入する。次いで，
進入してきた排出ガスは，上記導入通路２の排出側が閉
塞されているため，隔壁５を通過して上記排出通路３内
に進入する。このとき，上記隔壁５は，排出ガス中のパ
ティキュレートを捕獲し，排出ガスを浄化する。次い
で，浄化された排出ガスは排出通路３の開口端から排出
される。
【０００５】このようなハニカム構造体を用いたフィル
タにおいては，パティキュレートを高い捕集効率で捕集
する特性の他に，低圧損，低熱膨張率という特性が要求
されている。即ち，特に重要な特性として上記３つの要
求特性がある。これに対し，低熱膨張率化を狙ったもの
として，例えば特開平５−２５４９５８号公報に示され
たハニカム構造体がある。
タにおいては，パティキュレートを高い捕集効率で捕集
する特性の他に，低圧損，低熱膨張率という特性が要求
されている。即ち，特に重要な特性として上記３つの要
求特性がある。これに対し，低熱膨張率化を狙ったもの
として，例えば特開平５−２５４９５８号公報に示され
たハニカム構造体がある。
【０００６】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のハ
ニカム構造体においては，次の問題点がある。即ち，上
記公報に示されたハニカム構造体は，低熱膨張率である
ために耐熱衝撃性に優れ，また捕集効率も良好である。
しかし，気孔率が低いため圧損を低く抑えることができ
ない。
ニカム構造体においては，次の問題点がある。即ち，上
記公報に示されたハニカム構造体は，低熱膨張率である
ために耐熱衝撃性に優れ，また捕集効率も良好である。
しかし，気孔率が低いため圧損を低く抑えることができ
ない。
【０００７】また，その他の従来のハニカム構造体にお
いても，上記３つの要求特性を全て満たすものはなく，
いずれか２つの要求特性は満足するものの残り１つの要
求特性は満足しない。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたもので，高捕集率，低圧損，かつ低熱膨
張率の特性を合わせ持つハニカム構造体及びその製造方
法を提供しようとするものである。
いても，上記３つの要求特性を全て満たすものはなく，
いずれか２つの要求特性は満足するものの残り１つの要
求特性は満足しない。本発明は，かかる従来の問題点に
鑑みてなされたもので，高捕集率，低圧損，かつ低熱膨
張率の特性を合わせ持つハニカム構造体及びその製造方
法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，化学組成がＳｉ
Ｏ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，
ＭｇＯ１２〜１８重量％よりなるコージェライトを主成
分とするハニカム構造体であって，２５〜８００℃の間
における熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率
が５５〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，
かつ隔壁表面の細孔は５〜４０μｍの小孔と４０〜１０
０μｍの大孔とよりなり，上記小孔の数は上記大孔の数
の５〜４０倍であることを特徴とするハニカム構造体に
ある。
Ｏ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，
ＭｇＯ１２〜１８重量％よりなるコージェライトを主成
分とするハニカム構造体であって，２５〜８００℃の間
における熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率
が５５〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，
かつ隔壁表面の細孔は５〜４０μｍの小孔と４０〜１０
０μｍの大孔とよりなり，上記小孔の数は上記大孔の数
の５〜４０倍であることを特徴とするハニカム構造体に
ある。
【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率が５５
〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，かつ隔
壁表面の細孔は上記小孔の数が上記大孔の数の５〜４０
倍であることである。
記熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率が５５
〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，かつ隔
壁表面の細孔は上記小孔の数が上記大孔の数の５〜４０
倍であることである。
【００１０】上記熱膨張係数が０．３×１０-6／℃を越
える場合には，耐熱衝撃性が悪化するという問題があ
る。
える場合には，耐熱衝撃性が悪化するという問題があ
る。
【００１１】また，上記気孔率が５５％未満の場合に
は，圧損が高くなるという問題があり，さらに好ましく
は６２％以上がよい。一方，８０％を越える場合には，
捕集効率が低下するという問題があり，さらに好ましく
は７５％以下がよい。即ち，請求項２の発明のように，
上記気孔率は６２〜７５％であることが，さらに好まし
い。
は，圧損が高くなるという問題があり，さらに好ましく
は６２％以上がよい。一方，８０％を越える場合には，
捕集効率が低下するという問題があり，さらに好ましく
は７５％以下がよい。即ち，請求項２の発明のように，
上記気孔率は６２〜７５％であることが，さらに好まし
い。
【００１２】また，上記平均細孔径が２５μｍ未満の場
合には圧損が高くなるという問題があり，一方，４０μ
ｍを超える場合には捕集効率が低下するという問題があ
る。また，上記隔壁表面の細孔において，上記小孔の数
が大孔の数の５倍よりも少ない場合には捕集開始時の初
期の捕集効率が劣る。一方，４０倍を越える場合には全
体の捕集効率が低下すると共に製品強度が低下するとい
う問題がある。尚，その理由の詳細は，特開昭６１−１
２９０１５号公報に記載した通りである。
合には圧損が高くなるという問題があり，一方，４０μ
ｍを超える場合には捕集効率が低下するという問題があ
る。また，上記隔壁表面の細孔において，上記小孔の数
が大孔の数の５倍よりも少ない場合には捕集開始時の初
期の捕集効率が劣る。一方，４０倍を越える場合には全
体の捕集効率が低下すると共に製品強度が低下するとい
う問題がある。尚，その理由の詳細は，特開昭６１−１
２９０１５号公報に記載した通りである。
【００１３】また，上記ハニカム構造体は，例えば円柱
状の外形を有し，その長手方向に，排出ガスを導入，排
出するための，隔壁によって形成される多数の通路を有
する形状にすることができる。上記外形は，円柱状以外
に直方体，その他の形状にすることもできる。また，上
記通路の断面形状は，四角形にすることが構成上最も容
易であるが，六角形，三角形，その他の形状にしても問
題はない。
状の外形を有し，その長手方向に，排出ガスを導入，排
出するための，隔壁によって形成される多数の通路を有
する形状にすることができる。上記外形は，円柱状以外
に直方体，その他の形状にすることもできる。また，上
記通路の断面形状は，四角形にすることが構成上最も容
易であるが，六角形，三角形，その他の形状にしても問
題はない。
【００１４】次に，本発明における作用効果につき説明
する。本発明のハニカム構造体は，２５〜８００℃の間
における熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下である。
そのため，非常に優れた耐熱衝撃性を示し，急激な温度
変化が繰り返し発生しても，破損することはない。
する。本発明のハニカム構造体は，２５〜８００℃の間
における熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下である。
そのため，非常に優れた耐熱衝撃性を示し，急激な温度
変化が繰り返し発生しても，破損することはない。
【００１５】また，気孔率が５５〜８０％，平均細孔径
が２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は上記小
孔の数が上記大孔の数の５〜４０倍である。そのため，
高捕集率かつ低圧損を得ることができる。
が２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は上記小
孔の数が上記大孔の数の５〜４０倍である。そのため，
高捕集率かつ低圧損を得ることができる。
【００１６】即ち，低圧損化のためには，高気孔率化及
び平均細孔径の大径化が有利であるが，本発明の構成に
おいてはこれを十分に満足している。一方，高気孔率化
及び平均細孔径の大径化を進め過ぎると捕集効率を低下
させてしまうのが通常である。しかし，本発明において
は，上記隔壁表面の細孔における上記特定の大きさの小
孔と大孔との割合を，特定範囲内に規制している。その
ため，高気孔率で，かつ平均細孔径が大径であっても，
高捕集率を維持することができる。
び平均細孔径の大径化が有利であるが，本発明の構成に
おいてはこれを十分に満足している。一方，高気孔率化
及び平均細孔径の大径化を進め過ぎると捕集効率を低下
させてしまうのが通常である。しかし，本発明において
は，上記隔壁表面の細孔における上記特定の大きさの小
孔と大孔との割合を，特定範囲内に規制している。その
ため，高気孔率で，かつ平均細孔径が大径であっても，
高捕集率を維持することができる。
【００１７】したがって，本発明によれば，高捕集率，
低圧損，かつ低熱膨張率の特性を合わせ持つハニカム構
造体を提供することができる。
低圧損，かつ低熱膨張率の特性を合わせ持つハニカム構
造体を提供することができる。
【００１８】次に，上記ハニカム構造体を製造する方法
としては，以下の方法がある。即ち，請求項３の発明の
ように，化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2
Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％よりな
るコージェライトを主成分とし，２５〜８００℃の間に
おける熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率が
５５〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，か
つ隔壁表面の細孔は５〜４０μｍの小孔と４０〜１００
μｍの大孔とよりなり，上記小孔の数は上記大孔の数の
５〜４０倍であるハニカム構造体を製造する方法であっ
て，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１〜０．６重量％，Ｃａ
Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．３５重量％以
下であるタルクと，粒子径が０．５〜３μｍの小粒子と
粒子径が５〜１５μｍの大粒子とが全体の５０〜１００
重量％を占めると共に，上記小粒子に対する上記大粒子
の重量配合比が５／９５〜９５／５の範囲内である水酸
化アルミニウムと，平均粒子径が３０〜１００μｍ，Ｎ
ａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．０１重量％以下の溶
融シリカとを用い，上記タルクと上記水酸化アルミニウ
ムと上記溶融シリカとの混合物を焼成した時に，化学組
成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２
重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％となるように，上記タ
ルクと上記水酸化アルミニウムと上記溶融シリカとを混
合して基本原料とし，該基本原料に対して，１００℃以
下で発泡する有機発泡剤，又は焼成温度よりも低い温度
で燃焼する可燃性物質を合計５〜５０重量％加えて混練
し，次いでハニカム形状に成形後，乾燥し，次いで焼成
することを特徴とするハニカム構造体の製造方法があ
る。
としては，以下の方法がある。即ち，請求項３の発明の
ように，化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2
Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％よりな
るコージェライトを主成分とし，２５〜８００℃の間に
おける熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気孔率が
５５〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであり，か
つ隔壁表面の細孔は５〜４０μｍの小孔と４０〜１００
μｍの大孔とよりなり，上記小孔の数は上記大孔の数の
５〜４０倍であるハニカム構造体を製造する方法であっ
て，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１〜０．６重量％，Ｃａ
Ｏ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．３５重量％以
下であるタルクと，粒子径が０．５〜３μｍの小粒子と
粒子径が５〜１５μｍの大粒子とが全体の５０〜１００
重量％を占めると共に，上記小粒子に対する上記大粒子
の重量配合比が５／９５〜９５／５の範囲内である水酸
化アルミニウムと，平均粒子径が３０〜１００μｍ，Ｎ
ａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．０１重量％以下の溶
融シリカとを用い，上記タルクと上記水酸化アルミニウ
ムと上記溶融シリカとの混合物を焼成した時に，化学組
成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２
重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％となるように，上記タ
ルクと上記水酸化アルミニウムと上記溶融シリカとを混
合して基本原料とし，該基本原料に対して，１００℃以
下で発泡する有機発泡剤，又は焼成温度よりも低い温度
で燃焼する可燃性物質を合計５〜５０重量％加えて混練
し，次いでハニカム形状に成形後，乾燥し，次いで焼成
することを特徴とするハニカム構造体の製造方法があ
る。
【００１９】上記製造方法において最も注目すべきこと
は，上記タルクと上記水酸化アルミニウムと上記溶融シ
リカとを混合して基本原料とすることである。即ち，一
般的にコージェライトの原料として用いるカオリンなど
の粘土類やアルミナを基本原料として使用しないことで
ある。また，基本原料に対して，上記有機発泡剤，又は
上記可燃性物質を，上記特定範囲において添加すること
である。
は，上記タルクと上記水酸化アルミニウムと上記溶融シ
リカとを混合して基本原料とすることである。即ち，一
般的にコージェライトの原料として用いるカオリンなど
の粘土類やアルミナを基本原料として使用しないことで
ある。また，基本原料に対して，上記有機発泡剤，又は
上記可燃性物質を，上記特定範囲において添加すること
である。
【００２０】また，上記タルクにおいて，Ｆｅ2 Ｏ3 含
有量が上記限定範囲を外れた場合には以下の不具合があ
る。即ち，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１重量％未満の場合
には低熱膨張係数を得るための焼成温度範囲が狭くなる
という問題がある。一方，０．６重量％を越える場合に
は熱膨張係数が大きくなると共に焼き締まりが促進され
て高気孔率化が妨げられるという問題がある。また，Ｃ
ａＯ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏよりなる不純物の合計含有量が
０．３５重量％を越える場合には，熱膨張係数が高くな
るという問題がある。
有量が上記限定範囲を外れた場合には以下の不具合があ
る。即ち，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１重量％未満の場合
には低熱膨張係数を得るための焼成温度範囲が狭くなる
という問題がある。一方，０．６重量％を越える場合に
は熱膨張係数が大きくなると共に焼き締まりが促進され
て高気孔率化が妨げられるという問題がある。また，Ｃ
ａＯ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏよりなる不純物の合計含有量が
０．３５重量％を越える場合には，熱膨張係数が高くな
るという問題がある。
【００２１】また，上記水酸化アルミニウムにおいは，
粒子径が０．５〜３μｍの小粒子の水酸化アルミニウム
と粒子径が５〜１５μｍの大粒子の水酸化アルミニウム
とが，水酸化アルミニウム全体の５０〜１００％を占め
ている。そして，上記小粒子と上記大粒子のものが５０
％よりも少なくなった場合には，所望の気孔率や熱膨張
率を得ることが非常に困難になってしまう。即ち，本発
明における水酸化アルミニウムの粒子径分布は，例え
ば，図４に示すごとく，０．５〜３μｍの粒子係のもの
と５〜１５μｍの粒子径のものが他の粒子径のものより
も多く存在していることを特徴としている。
粒子径が０．５〜３μｍの小粒子の水酸化アルミニウム
と粒子径が５〜１５μｍの大粒子の水酸化アルミニウム
とが，水酸化アルミニウム全体の５０〜１００％を占め
ている。そして，上記小粒子と上記大粒子のものが５０
％よりも少なくなった場合には，所望の気孔率や熱膨張
率を得ることが非常に困難になってしまう。即ち，本発
明における水酸化アルミニウムの粒子径分布は，例え
ば，図４に示すごとく，０．５〜３μｍの粒子係のもの
と５〜１５μｍの粒子径のものが他の粒子径のものより
も多く存在していることを特徴としている。
【００２２】さらに，上記小粒子の水酸化アルミニウム
と上記大粒子の水酸化アルミニウムとの重量配合比が５
／９５未満の場合には，反応性が低下し熱膨張係数が大
きくなるという問題があり，好ましくは５／９５以上が
よい。一方，９５／５を越える場合には，細孔容積が大
きくできないという問題が生じる。そのため，本発明に
おいては，上記重量配合比が５／９５〜９５／５が良好
であり，この範囲に限定している。さらには，後述する
ごとく，５／９５〜５０／５０の範囲が特に好ましい。
と上記大粒子の水酸化アルミニウムとの重量配合比が５
／９５未満の場合には，反応性が低下し熱膨張係数が大
きくなるという問題があり，好ましくは５／９５以上が
よい。一方，９５／５を越える場合には，細孔容積が大
きくできないという問題が生じる。そのため，本発明に
おいては，上記重量配合比が５／９５〜９５／５が良好
であり，この範囲に限定している。さらには，後述する
ごとく，５／９５〜５０／５０の範囲が特に好ましい。
【００２３】また，上記溶融シリカにおいて，平均粒子
径が３０μｍ未満の場合には，隔壁表面に設けられる比
較的大きな孔の数が少なくなってしまうという問題があ
る。一方，１００μｍを越える場合にはハニカム構造体
の強度を低下させてしまうという問題がある。また溶融
シリカに含有されるＮａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏよりなる不純物の
合計含有量が０．０１重量％を越える場合には熱膨張係
数が高くなってしまうという問題がある。
径が３０μｍ未満の場合には，隔壁表面に設けられる比
較的大きな孔の数が少なくなってしまうという問題があ
る。一方，１００μｍを越える場合にはハニカム構造体
の強度を低下させてしまうという問題がある。また溶融
シリカに含有されるＮａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏよりなる不純物の
合計含有量が０．０１重量％を越える場合には熱膨張係
数が高くなってしまうという問題がある。
【００２４】また，上記基本原料には，１００℃以下で
発泡する有機発泡剤，又は上記焼成温度よりも低い温度
で燃焼する可燃性物質を加える。上記有機発泡剤，又は
可燃性物質の合計添加量は，基本原料に対して，５〜５
０重量％である。５重量％未満の場合には平均細孔径が
小さくなりすぎるという問題がある。一方，５０重量％
を越える場合には平均細孔径が大きくなりすぎるという
問題がある。
発泡する有機発泡剤，又は上記焼成温度よりも低い温度
で燃焼する可燃性物質を加える。上記有機発泡剤，又は
可燃性物質の合計添加量は，基本原料に対して，５〜５
０重量％である。５重量％未満の場合には平均細孔径が
小さくなりすぎるという問題がある。一方，５０重量％
を越える場合には平均細孔径が大きくなりすぎるという
問題がある。
【００２５】上記有機発泡剤としては，例えば松本油脂
製薬社製マイクロスフウエアーがある。また，１００℃
以下で発泡することが必要な理由は，上記乾燥工程にお
いて発泡させることを目的とするからであり，乾燥工程
の加熱温度に対応するものである。
製薬社製マイクロスフウエアーがある。また，１００℃
以下で発泡することが必要な理由は，上記乾燥工程にお
いて発泡させることを目的とするからであり，乾燥工程
の加熱温度に対応するものである。
【００２６】次に，上記基本原料のハニカム形状への成
形方法としては，例えば上記基本原料に水等を加えて混
練し，これを押出成形する方法がある。この方法によれ
ば，ハニカム形状に押出成形後，切断することにより，
容易に所望寸法のハニカム成形体を得ることができる。
形方法としては，例えば上記基本原料に水等を加えて混
練し，これを押出成形する方法がある。この方法によれ
ば，ハニカム形状に押出成形後，切断することにより，
容易に所望寸法のハニカム成形体を得ることができる。
【００２７】また，成形されたハニカム成形体の乾燥
は，上記水分等を蒸発させるために行い，例えば約８０
〜１００℃で加熱することにより行う。加熱時間は，ハ
ニカム成形体の大きさ等に合わせて適宜選択することが
好ましい。また，焼成は，従来と同様に例えば約１３０
０〜１５００℃の温度において５〜２０時間保持するこ
とにより行うことができる。ただし，焼成温度及び時間
は，ハニカム成形体の大きさ等によって適宜変更するこ
とが好ましい。尚，上記乾燥工程と焼成工程とは，別々
の工程として行ってもよいが，乾燥温度から連続的に焼
成温度に変更することによって，一つの工程にまとめる
こともできる。
は，上記水分等を蒸発させるために行い，例えば約８０
〜１００℃で加熱することにより行う。加熱時間は，ハ
ニカム成形体の大きさ等に合わせて適宜選択することが
好ましい。また，焼成は，従来と同様に例えば約１３０
０〜１５００℃の温度において５〜２０時間保持するこ
とにより行うことができる。ただし，焼成温度及び時間
は，ハニカム成形体の大きさ等によって適宜変更するこ
とが好ましい。尚，上記乾燥工程と焼成工程とは，別々
の工程として行ってもよいが，乾燥温度から連続的に焼
成温度に変更することによって，一つの工程にまとめる
こともできる。
【００２８】次に，上記製造方法の作用効果につき説明
する。上記ハニカム構造体の製造方法においては，上記
タルク，上記水酸化アルミニウム，及び上記溶融シリカ
を基本原料として用い，従来のようにカオリン等の粘土
類やアルミナを積極的に添加するということを行わな
い。そのため，従来はカオリン等の粘土類やアルミナに
よって比較的孔の少ない骨格部が形成されていたが，本
発明においては溶融シリカや水酸化アルミニウムによっ
て骨格部が従来よりも多孔質となる。
する。上記ハニカム構造体の製造方法においては，上記
タルク，上記水酸化アルミニウム，及び上記溶融シリカ
を基本原料として用い，従来のようにカオリン等の粘土
類やアルミナを積極的に添加するということを行わな
い。そのため，従来はカオリン等の粘土類やアルミナに
よって比較的孔の少ない骨格部が形成されていたが，本
発明においては溶融シリカや水酸化アルミニウムによっ
て骨格部が従来よりも多孔質となる。
【００２９】即ち，水酸化アルミニウムを用いることに
よって，その中に含まれる結晶水が蒸発し，多数の孔が
形成される。また，溶融シリカは燃焼過程で分解し，そ
の際の体積収縮により，その部分が気孔になる。それ
故，従来よりもさらに気孔率を高くすることができる。
よって，その中に含まれる結晶水が蒸発し，多数の孔が
形成される。また，溶融シリカは燃焼過程で分解し，そ
の際の体積収縮により，その部分が気孔になる。それ
故，従来よりもさらに気孔率を高くすることができる。
【００３０】また，上記水酸化アルミニウムにおいて
は，上記小粒子が主に０．３〜０．７μｍの孔を形成
し，一方上記大粒子が主に３〜７μｍの孔を形成する。
そのため，上記小粒子に対する上記大粒子の重量配合比
を５／９５〜９５／５の範囲で適宜選択することによっ
て，細孔を制御できる。
は，上記小粒子が主に０．３〜０．７μｍの孔を形成
し，一方上記大粒子が主に３〜７μｍの孔を形成する。
そのため，上記小粒子に対する上記大粒子の重量配合比
を５／９５〜９５／５の範囲で適宜選択することによっ
て，細孔を制御できる。
【００３１】また，基本原料には，上記有機発泡剤又は
可燃性物質を上記特定範囲において添加する。そして，
その添加量を調整することによっても，平均細孔径を制
御することができる。そのため，平均細孔径をさらに最
適な大きさにすることができる。
可燃性物質を上記特定範囲において添加する。そして，
その添加量を調整することによっても，平均細孔径を制
御することができる。そのため，平均細孔径をさらに最
適な大きさにすることができる。
【００３２】また，上記基本原料に用いる上記タルク
は，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１〜０．６重量％である。
そして，ＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ等の不純物の合計含
有量が０．３５重量％以下である。また，上記溶融シリ
カに含有されるＮａ2 Ｏ，Ｋ2Ｏ等の不純物の合計含有
量も０．０１重量％以下である。そのため，ハニカム構
造体の熱膨張係数は，極めて低い値にすることができる
と共に高気孔率化を促進することができる。
は，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１〜０．６重量％である。
そして，ＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏ等の不純物の合計含
有量が０．３５重量％以下である。また，上記溶融シリ
カに含有されるＮａ2 Ｏ，Ｋ2Ｏ等の不純物の合計含有
量も０．０１重量％以下である。そのため，ハニカム構
造体の熱膨張係数は，極めて低い値にすることができる
と共に高気孔率化を促進することができる。
【００３３】したがって，本発明における上記製造方法
においては，上記優れたハニカム構造体を製造する方法
を提供することができる。
においては，上記優れたハニカム構造体を製造する方法
を提供することができる。
【００３４】また，請求項４の発明のように，上記基本
原料に含有されるＦｅ2 Ｏ3 の量は０．７重量％以下で
あることが好ましい。即ち，上記タルク中のＦｅ2 Ｏ3
含有量を０．１〜０．６重量％に限定したとしても，基
本原料全体において０．７重量％を越える場合には，熱
膨張係数が高くなってしまうという問題がある。
原料に含有されるＦｅ2 Ｏ3 の量は０．７重量％以下で
あることが好ましい。即ち，上記タルク中のＦｅ2 Ｏ3
含有量を０．１〜０．６重量％に限定したとしても，基
本原料全体において０．７重量％を越える場合には，熱
膨張係数が高くなってしまうという問題がある。
【００３５】また，請求項５の発明のように，上記基本
原料に加える可燃性物質としては，例えば，カーボンを
用いることができる。
原料に加える可燃性物質としては，例えば，カーボンを
用いることができる。
【００３６】また，請求項６の発明のように，上記基本
原料中における，上記タルクと上記水酸化アルミニウム
と上記溶融シリカの合計重量は８０％以上を占めること
が好ましい。８０重量％未満の場合には，高気孔率を達
成することが困難となるおそれがある。
原料中における，上記タルクと上記水酸化アルミニウム
と上記溶融シリカの合計重量は８０％以上を占めること
が好ましい。８０重量％未満の場合には，高気孔率を達
成することが困難となるおそれがある。
【００３７】また，請求項７の発明のように，上記水酸
化アルミニウムにおける上記小粒子に対する上記大粒子
の重量配合比は５／９５〜５０／５０の範囲内であるこ
とが，特に好ましい。この場合には，さらに優れた特性
を有するハニカム構造体を得ることができる。
化アルミニウムにおける上記小粒子に対する上記大粒子
の重量配合比は５／９５〜５０／５０の範囲内であるこ
とが，特に好ましい。この場合には，さらに優れた特性
を有するハニカム構造体を得ることができる。
【００３８】
実施形態例 本発明の実施形態例にかかるハニカム構造体及びその製
造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。本例にお
いては，化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2
Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％よりな
るコージェライトを主成分とするハニカム構造体であっ
て，２５〜８００℃の間における熱膨張係数が０．３×
１０-6／℃以下，気孔率が５５〜８０％，平均細孔径が
２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は５〜４０
μｍの小孔と４０〜１００μｍの大孔とよりなり，上記
小孔の数は上記大孔の数の５〜４０倍であるハニカム構
造体を１０種類（試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０）製造した。
造方法につき，図１〜図３を用いて説明する。本例にお
いては，化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2
Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％よりな
るコージェライトを主成分とするハニカム構造体であっ
て，２５〜８００℃の間における熱膨張係数が０．３×
１０-6／℃以下，気孔率が５５〜８０％，平均細孔径が
２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は５〜４０
μｍの小孔と４０〜１００μｍの大孔とよりなり，上記
小孔の数は上記大孔の数の５〜４０倍であるハニカム構
造体を１０種類（試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０）製造した。
【００３９】そして，得られたハニカム構造体の熱膨張
係数，気孔率及び平均細孔径を測定すると共に，耐熱衝
撃性，捕集効率，圧損を調査した。また，その比較試料
も５種類準備し（試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ５），合わせて評
価した。
係数，気孔率及び平均細孔径を測定すると共に，耐熱衝
撃性，捕集効率，圧損を調査した。また，その比較試料
も５種類準備し（試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ５），合わせて評
価した。
【００４０】まず，上記ハニカム構造体を製造するに当
たっては，各試料ごとに，それぞれ表１に示した種類及
び量のコージェライト生成原料と可燃性物質等を準備す
る。これらの原料等の成分は表２に示した。次いで，上
記各コージェライト生成原料からなる基本原料と，上記
可燃性物質等とを混合し，適量の水を加えて混練する。
次いで，混練した原料を周知のハニカム押出成形機にて
押出成形し，所望の長さに切断する。
たっては，各試料ごとに，それぞれ表１に示した種類及
び量のコージェライト生成原料と可燃性物質等を準備す
る。これらの原料等の成分は表２に示した。次いで，上
記各コージェライト生成原料からなる基本原料と，上記
可燃性物質等とを混合し，適量の水を加えて混練する。
次いで，混練した原料を周知のハニカム押出成形機にて
押出成形し，所望の長さに切断する。
【００４１】そして，切断した成形体をを電子レンジに
より水分の８０％以上を蒸発させ，さらに８０℃の熱風
で１２時間乾燥させる。次いで，乾燥した成形体を１４
００℃で２０時間焼成してハニカム構造体を得た。
より水分の８０％以上を蒸発させ，さらに８０℃の熱風
で１２時間乾燥させる。次いで，乾燥した成形体を１４
００℃で２０時間焼成してハニカム構造体を得た。
【００４２】次に，上記試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０及びＣ
１〜Ｃ５すべてのハニカム構造体に対して，熱膨張率，
気孔率，平均細孔径の測定を行った。熱膨張率の測定
は，熱膨張計により行った。また気孔率及び平均細孔径
の測定は，ポロシメータを用いた水銀圧入法により細孔
容積を求めて行った。
１〜Ｃ５すべてのハニカム構造体に対して，熱膨張率，
気孔率，平均細孔径の測定を行った。熱膨張率の測定
は，熱膨張計により行った。また気孔率及び平均細孔径
の測定は，ポロシメータを用いた水銀圧入法により細孔
容積を求めて行った。
【００４３】測定した平均細孔径と気孔率を図１に示
す。図１は，横軸に平均細孔径，縦軸に気孔率を取っ
た。図１より知られるごとく，試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０
は本発明範囲内に分布したが，Ｃ１〜Ｃ５はいずれか一
方あるいは双方が上記範囲から外れた。
す。図１は，横軸に平均細孔径，縦軸に気孔率を取っ
た。図１より知られるごとく，試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０
は本発明範囲内に分布したが，Ｃ１〜Ｃ５はいずれか一
方あるいは双方が上記範囲から外れた。
【００４４】次に，耐熱衝撃性は，熱膨張係数の値で評
価し，これが０．３×１０-6／℃を越える場合には不合
格とした。捕集効率は，上記ハニカム構造体を用いたフ
ィルタを準備し，フィルタ通過によって減少したパティ
キュレート量が８０％を越えた場合を合格とした。ま
た，圧損は，２２００ｃｃディーゼルエンジンをエンジ
ン回転数２０００回転／分，トルク１００Ｎｍの運転条
件で，４時間運転後に１０ＫＰａ以下の圧力損失であれ
ば合格とした。
価し，これが０．３×１０-6／℃を越える場合には不合
格とした。捕集効率は，上記ハニカム構造体を用いたフ
ィルタを準備し，フィルタ通過によって減少したパティ
キュレート量が８０％を越えた場合を合格とした。ま
た，圧損は，２２００ｃｃディーゼルエンジンをエンジ
ン回転数２０００回転／分，トルク１００Ｎｍの運転条
件で，４時間運転後に１０ＫＰａ以下の圧力損失であれ
ば合格とした。
【００４５】結果を表２に示す。表２より知られるごと
く，本発明の製造方法における試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０
のハニカム構造体は，上記３つの要求特性全てを満足す
る優れた特性を示した。一方試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ５のハ
ニカム構造体は，それぞれ，いずれか一つの要求特性を
満たさなかった。
く，本発明の製造方法における試料Ｎｏ．Ｅ１〜Ｅ１０
のハニカム構造体は，上記３つの要求特性全てを満足す
る優れた特性を示した。一方試料Ｎｏ．Ｃ１〜Ｃ５のハ
ニカム構造体は，それぞれ，いずれか一つの要求特性を
満たさなかった。
【００４６】即ちＮｏ．Ｃ１は，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量の多
いタルクを使用したため，気孔率及び平均細孔径の値が
小さくなり，圧損が高くなった。Ｎｏ．Ｃ２は，粘土で
あるカリオン及びアルミナを基本原料として合計２０重
量％以上使用したため，Ｎｏ．Ｃ１と同様に気孔率及び
平均細孔径の値が小さくなり，圧損が高くなった。
いタルクを使用したため，気孔率及び平均細孔径の値が
小さくなり，圧損が高くなった。Ｎｏ．Ｃ２は，粘土で
あるカリオン及びアルミナを基本原料として合計２０重
量％以上使用したため，Ｎｏ．Ｃ１と同様に気孔率及び
平均細孔径の値が小さくなり，圧損が高くなった。
【００４７】Ｎｏ．Ｃ３は，平均粒径が１５０μｍと大
きい溶融シリカを用いたため，平均細孔径と熱膨張率が
大きくなり，耐熱衝撃性が悪化した。Ｎｏ．Ｃ４は，基
本原料に対する有機発泡剤と可燃性添加物の添加量が
３．２重量％以下と少ないため，平均細孔径が小さくな
り，圧損が高くなった。一方，Ｎｏ．Ｃ５は，基本原料
に対する有機発泡剤と可燃性添加物の添加量が５５重量
％と多いため，平均細孔径が大きくなり，捕集効率が低
くなった。
きい溶融シリカを用いたため，平均細孔径と熱膨張率が
大きくなり，耐熱衝撃性が悪化した。Ｎｏ．Ｃ４は，基
本原料に対する有機発泡剤と可燃性添加物の添加量が
３．２重量％以下と少ないため，平均細孔径が小さくな
り，圧損が高くなった。一方，Ｎｏ．Ｃ５は，基本原料
に対する有機発泡剤と可燃性添加物の添加量が５５重量
％と多いため，平均細孔径が大きくなり，捕集効率が低
くなった。
【００４８】次に，図２には，試料Ｎｏ．Ｅ１及びＣ２
における，上記ポロシメータを用いて測定した細孔直径
に対する累積細孔容積の測定結果例を示す。図２より知
られるごとく，本発明のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｅ１）
は，従来のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｃ２）に比べて累積
細孔容積が非常に大きく，気孔率が高いことが明白であ
る。
における，上記ポロシメータを用いて測定した細孔直径
に対する累積細孔容積の測定結果例を示す。図２より知
られるごとく，本発明のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｅ１）
は，従来のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｃ２）に比べて累積
細孔容積が非常に大きく，気孔率が高いことが明白であ
る。
【００４９】次に，上記試料Ｎｏ．Ｅ１とＣ２との圧力
損失を比較した結果を示す。図３より知られるごとく，
本発明のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｅ１）は，従来のハニ
カム構造体（Ｎｏ．Ｃ２）に比べて圧力損失が約３０％
も減少することがわかる。
損失を比較した結果を示す。図３より知られるごとく，
本発明のハニカム構造体（Ｎｏ．Ｅ１）は，従来のハニ
カム構造体（Ｎｏ．Ｃ２）に比べて圧力損失が約３０％
も減少することがわかる。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【図１】実施形態例における，平均細孔径と気孔率の関
係を示す説明図。
係を示す説明図。
【図２】実施形態例における，細孔直径と累積細孔容積
の関係を示す説明図。
の関係を示す説明図。
【図３】実施形態例における，圧力損失減少の効果を示
す説明図。
す説明図。
【図４】本発明における水酸化アルミニウムの粒子径分
布の一例を示す説明図。
布の一例を示す説明図。
【図５】従来例における，ハニカム構造体の正面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線矢視断面図。
２．．．導入通路， ３．．．排出通路， ４２，４３．．．閉塞材， ５．．．隔壁， ９０．．．ハニカム構造体，
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/195 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｃ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ // Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ Ｃ０４Ｂ 35/16 Ａ (72)発明者 小幡 隆 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，
Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％
よりなるコージェライトを主成分とするハニカム構造体
であって，２５〜８００℃の間における熱膨張係数が
０．３×１０-6／℃以下，気孔率が５５〜８０％，平均
細孔径が２５〜４０μｍであり，かつ隔壁表面の細孔は
５〜４０μｍの小孔と４０〜１００μｍの大孔とよりな
り，上記小孔の数は上記大孔の数の５〜４０倍であるこ
とを特徴とするハニカム構造体。 - 【請求項２】 請求項１において，上記気孔率は６２〜
７５％であることを特徴とするハニカム構造体。 - 【請求項３】 化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，
Ａｌ2 Ｏ3 ３３〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％
よりなるコージェライトを主成分とし，２５〜８００℃
の間における熱膨張係数が０．３×１０-6／℃以下，気
孔率が５５〜８０％，平均細孔径が２５〜４０μｍであ
り，かつ隔壁表面の細孔は５〜４０μｍの小孔と４０〜
１００μｍの大孔とよりなり，上記小孔の数は上記大孔
の数の５〜４０倍であるハニカム構造体を製造する方法
であって，Ｆｅ2 Ｏ3 含有量が０．１〜０．６重量％，
ＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．３５重量
％以下であるタルクと，粒子径が０．５〜３μｍの小粒
子と粒子径が５〜１５μｍの大粒子とが全体の５０〜１
００重量％を占めると共に，上記小粒子に対する上記大
粒子の重量配合比が５／９５〜９５／５の範囲内である
水酸化アルミニウムと，平均粒子径が３０〜１００μ
ｍ，Ｎａ2 Ｏ，Ｋ2 Ｏの合計含有量が０．０１重量％以
下の溶融シリカとを用い，上記タルクと上記水酸化アル
ミニウムと上記溶融シリカとの混合物を焼成した時に，
化学組成がＳｉＯ2 ４５〜５５重量％，Ａｌ2 Ｏ3 ３３
〜４２重量％，ＭｇＯ１２〜１８重量％となるように，
上記タルクと上記水酸化アルミニウムと上記溶融シリカ
とを混合して基本原料とし，該基本原料に対して，１０
０℃以下で発泡する有機発泡剤，又は焼成温度よりも低
い温度で燃焼する可燃性物質を合計５〜５０重量％加え
て混練し，次いでハニカム形状に成形後，乾燥し，次い
で焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項３において，上記基本原料に含有
されるＦｅ2 Ｏ3 の量は０．７重量％以下であることを
特徴とするハニカム構造体の製造方法。 - 【請求項５】 請求項３又は４において，上記可燃性物
質はカーボンであることを特徴とするハニカム構造体の
製造方法。 - 【請求項６】 請求項３〜５のいずれか１項において，
上記基本原料中における，上記タルクと上記水酸化アル
ミニウムと上記溶融シリカの合計重量は８０％以上を占
めることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 - 【請求項７】 請求項３〜６のいずれか１項において，
上記水酸化アルミニウムにおける上記小粒子に対する上
記大粒子の重量配合比は５／９５〜５０／５０の範囲内
であることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17586496A JP3806975B2 (ja) | 1995-07-12 | 1996-06-14 | ハニカム構造体の製造方法 |
| DE1996618862 DE69618862T2 (de) | 1995-07-12 | 1996-07-11 | Struktureller Wabenkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP19960111211 EP0753490B1 (en) | 1995-07-12 | 1996-07-11 | Honeycomb structural body and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-200424 | 1995-07-12 | ||
| JP20042495 | 1995-07-12 | ||
| JP17586496A JP3806975B2 (ja) | 1995-07-12 | 1996-06-14 | ハニカム構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0977573A true JPH0977573A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3806975B2 JP3806975B2 (ja) | 2006-08-09 |
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ID=26496988
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|---|---|---|---|
| JP17586496A Expired - Fee Related JP3806975B2 (ja) | 1995-07-12 | 1996-06-14 | ハニカム構造体の製造方法 |
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|---|---|
| EP (1) | EP0753490B1 (ja) |
| JP (1) | JP3806975B2 (ja) |
| DE (1) | DE69618862T2 (ja) |
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