WO2004018174A1 - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

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wall reinforcing
honeycomb structure
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silicone oil
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NGK Insulators Ltd
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    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure and a honeycomb structure obtained by the method. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb structure that can obtain a honeycomb structure in which partition walls existing at the cell opening end and the like are strengthened by one firing. Background art
  • the 82 cam structure which is widely used as a catalyst carrier for exhaust gas purification, is required to have higher purification performance in order to comply with the stricter exhaust gas regulations year by year. Due to demands for higher power and higher output, reduction of pressure loss is also required.
  • the aperture ratio at the cell opening end face of the honeycomb structure is increased to reduce the pressure loss, and the heat capacity of the partition walls is reduced to reduce the engine capacity.
  • a honeycomb structure base material containing a cordierite forming raw material as a main component is fired, and then the cordierite forming raw material is applied to the partition wall present at the cell opening end of the base material.
  • a method of attaching a slurry dispersed in a dispersion medium, followed by drying and firing is known (the same publication).
  • this manufacturing method has a problem that the strength, porosity, and the like of the formed partition reinforcing portion are likely to be nonuniform, and a honeycomb structure having a desired erosion resistance cannot be stably obtained.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of stably manufacturing a honeycomb structure having desired isostatic strength and erosion resistance. Disclosure of the invention
  • the present inventor has conducted intensive studies in view of the above problems, and as a result, has found that Using a mixed liquid in which a partition wall reinforcing material is dispersed in a medium containing an amphiphilic liquid compound having both a water group and a hydrophobic group as a main component, the partition wall is strengthened without dissolving or swelling the organic binder. They found that the dispersibility of the material was improved, and completed the present invention.
  • a honeycomb-shaped formed body having a plurality of partition walls is prepared using a clay mainly composed of a ceramic raw material, and is provided at at least one cell opening end of the obtained formed body.
  • a method of manufacturing a honeycomb structure comprising: attaching a partition wall reinforcing agent to a plurality of partition walls to be fired; and firing the honeycomb structure, wherein the partition wall reinforcing material is an amphiphilic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group.
  • the partition wall reinforcing material is an amphiphilic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group.
  • the amphiphilic liquid compound is preferably a nonionic amphiphilic liquid compound, and more preferably a modified silicone oil into which a hydrophilic organic group has been introduced.
  • the modified silicone oil one or a mixture of a polyether-modified silicone oil and a hydrophilic specially-modified silicone oil is preferable.
  • the partition wall reinforcing material is preferably a cordierite melting point lowering material composed of one or a mixture of two or more of silica, magnesia, talc, and dextrin.
  • the effect is particularly large when the kneaded clay contains a water-soluble organic binder in addition to the ceramic raw material as a main component.
  • a water-soluble organic binder include hydroxypropyl. Mention may be made of at least one selected from the group consisting of methylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, and polypinylacetal.
  • the production method of the present invention comprises the steps of: A honeycomb-shaped formed body having partition walls is prepared, and a plurality of partition walls existing at the cell opening ends of at least one cell of the formed body are filled with a partition wall reinforcing material by an amphiphilic liquid having both a hydrophilic group and a hydrophobic group. A partition reinforcing agent mixed with a dispersion medium containing a compound as a main component is adhered, followed by firing.
  • the partition wall reinforcing agent is mainly composed of an amphiphilic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group such as a modified silicone oil into which a hydrophilic organic group is introduced, the partition wall reinforcing agent is used as a partition wall.
  • the water-soluble organic binder does not dissolve and swell, and an 82-cam structure having desired isostatic strength without partition deformation such as cell distortion can be obtained.
  • partition wall reinforcing material such as talc
  • a dispersion medium mainly composed of an amphiphilic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group
  • the dispersibility of the partition wall reinforcing material becomes extremely high.
  • a certain amount of the partition wall reinforcing material can always be stably adhered to each partition wall, and a honeycomb structure having a desired erosion resistance can be stably manufactured.
  • each step will be specifically described.
  • a molded body having an 82-cam structure having a plurality of partition walls is manufactured using a clay mainly composed of a ceramic raw material.
  • the ceramic raw material is not particularly limited, and examples thereof include, for example, gay carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, gay nitride, boron nitride, aluminum nitride, alumina, zirconia, mullite, cordierite-forming raw material, At least one selected from the group consisting of aluminum titanate and sialon can be used.
  • additives may be contained in the clay as needed, for example, a binder, a crystal growth aid, a dispersant, or a pore-forming agent.
  • the binder include water-soluble organic binders such as hydroxypropylmethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, propyloxylmethylcellulose, polyvinyl alcohol, and polyvinyl acetal.
  • the crystal growth aid include magnesia and silicon.
  • dispersant include ethylene glycol, dextrin, fatty acid test, and polyalcohol.
  • the pore-forming agent include graphite, wheat flour, starch, phenol resin, and polyethylene terephthalate.
  • the partition wall reinforcing agent a material obtained by mixing a partition wall reinforcing material with a dispersion medium containing an amphiphilic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group as a main component is used. Therefore, when adhered to the partition, the water-soluble organic binder does not dissolve and swell, and the partition does not deform such as cell distortion. Therefore, it can be particularly preferably applied to the production method in which the water-soluble organic binder is contained in the clay.
  • the kneaded material may be prepared by a usual method. For example, a predetermined amount of water or the like is mixed with a material obtained by adding an additive such as a water-soluble organic binder to a ceramic raw material, and other additives are added as necessary. , And then kneaded with a soda, a pressurized soda, a vacuum kneader or the like.
  • extrusion is preferable in terms of excellent mass productivity.
  • a ram-type extrusion molding apparatus or a twin-screw continuous extrusion is preferable. It is preferable to perform extrusion molding using an extrusion molding device such as a molding device.
  • the partition wall thickness, the cell density, the cell shape, and the like of the honeycomb structure there is no particular limitation on the partition wall thickness, the cell density, the cell shape, and the like of the honeycomb structure.
  • the partition wall thickness is set to 0.05 mm or less, a desired value can be obtained without causing deformation of the partition walls.
  • a honeycomb structure can be obtained.
  • a plurality of partitions existing at the cell opening end of the obtained honeycomb structure molded body have a partition reinforcing material and a parent having both a hydrophilic group and a hydrophobic group.
  • a barrier agent prepared by mixing a dispersion medium mainly composed of a liquid medium compound is attached.
  • partition wall reinforcing material in the present invention those which lower the melting point of the constituent material of the molded body at the time of firing by adhering to the molded body, or that the partition wall surface further comprises ceramics And the like, in which a barrier layer is formed to make the partition wall thicker than a general part.
  • the former partition wall reinforcing material for example, when the molded body is made of a cordierite-forming raw material, it is selected from the group consisting of talc, silica, magnesia, and kaolin, which are components that lower the melting point of cordierite. Or a mixture thereof, the composition ratio of which differs from the theoretical cordierite composition value.
  • the latter partition wall reinforcing material a material having the same composition as the ceramic raw material constituting the molded body can be exemplified.
  • the dispersion medium mainly comprising an amphipathic liquid compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group in the present invention depending on the type of the hydrophilic group, for example, a nonionic amphiphilic liquid compound, an anion amphiphilic Examples thereof include a liquid compound, a cationic amphipathic liquid compound, and a dispersion medium containing a zwitterion amphiphilic liquid compound as a main component.
  • a dispersion medium containing a nonionic amphiphilic liquid compound as a main component is preferable because the partition wall reinforcing material is excellent in dispersibility and has little influence on dissolution and swelling in a water-soluble organic binder.
  • nonionic amphiphilic liquid compound includes all amphiphilic liquid compounds having a nonionic hydrophilic group. Among them, the dispersibility of the partition wall reinforcing material and the effect on the water-soluble organic binder. Introduce hydrophilic organic groups from the viewpoint of power
  • Modified silicone oil is preferred.
  • modified silicone oil refers to a dialkyl silicone oil obtained by adding another organic group to a part of the alkyl group or substituting a part of the alkyl group.
  • an alkoxyl group such as C 2 H 4 —, C 3 H 60 — is added to a part of the alkyl group of the silicone oil, or (Poly) ether-modified silicone oil having a structure in which an alkyl group is partially substituted with the alkoxyl group, amino-modified silicone oil having a structure in which a part of an alkyl group in a silicone oil is substituted with an aminoalkyl group, alkyl in a silicone oil Structure in which a part of the group is substituted with a hexoxy group Substituted carboxyl modified silicone oil, and C 2 H 4 ⁇ -, adding an alkoxyl group of C 3 H 6 0-, etc.
  • a typical example of the “alkyl group” constituting the silicone oil is a methyl group, and other examples include an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group.
  • modified silicone oils at least selected from the group consisting of polyether-modified silicone oils and hydrophilic specially-modified silicone oils, which are particularly excellent in dispersibility and insolubility with respect to a water-soluble organic binder. And one or a mixture thereof is particularly preferred.
  • the modified silicone oil preferably has an HLB (hydrophilicity / lipophilic balance) in the range of 8 to 16 and an HLB (hydrophilicity) in view of both properties required for the dispersion medium described above.
  • HLB hydrophilicity / lipophilic balance
  • Those having a lipophilic balance in the range of 10 to 14 are more preferable, and those having an HLB (hydrophilic / lipophilic balance) in the range of 11 to 13 are particularly preferable.
  • the absolute viscosity of the dispersion medium itself is l 10001000 mPa s is preferred, and 10-300 mPa s is more preferred.
  • the dispersion medium in the present invention may be composed of only the amphiphilic liquid compound as the main component, but may contain other components such as a binder, a dispersant, an antifoaming agent, or a diluent. You can also.
  • the partition wall reinforcing agent in the present invention preferably has an absolute viscosity of 1 to 1000 OmPas, and 10 to 1000 mPa's. s is more preferred.
  • the partition wall reinforcing agent is adhered to the partition walls in the present invention, the honeycomb structure can be easily immersed in the partition wall reinforcing agent from the cell opening end surface to a desired height. This is preferable because a reinforcing agent can be attached thereto and the region where the partition wall reinforcing portion is provided can be easily controlled arbitrarily.
  • the partition wall reinforcing agent in order to uniformly apply the partition wall reinforcing agent, it is preferable to remove the excessively attached partition wall reinforcing agent with compressed air or the like after immersion. It is possible to apply the partition wall reinforcing agent evenly by spray coating, but it is difficult to arbitrarily control the area where the partition wall reinforcing portion is provided.
  • the base material having the honeycomb structure to which the partition wall reinforcing agent is adhered is fired simultaneously with the formation of the partition wall reinforcing portion in one firing step.
  • the molded body to which the partition wall reinforcing agent is adhered is dried in advance, and examples of the drying method include blast drying, hot air drying, and microwave drying.
  • the molded body is mainly composed of a cordierite-forming material, and the partition wall reinforcing agent is a partition wall reinforcing agent.
  • a melting point lowering component such as talc is contained as a reinforcing material, it may be fired at 130 to 150 ° C.
  • the manufacturing method of the present invention has been described for each step.
  • the manufacturing method of the present invention is capable of stably manufacturing a honeycomb structure having excellent static strength and erosion resistance. It is. Also, despite such a high-precision manufacturing method, a honeycomb structure can be manufactured in a single firing step, and high productivity and significant cost reduction of products can be achieved.
  • honeycomb structures obtained in each of the examples and comparative examples were evaluated as follows.
  • the partition wall reinforced portion was cut out within a range of 70 cm 2 , which is almost the entire end face of the honeycomb structure, and used as a measurement sample.
  • the pore volume of each sample was measured with a mercury porosimeter, and the true specific gravity of cordierite was set to 2.52 g Z cc.
  • the average value and standard deviation of the porosity of the 10 honeycomb structures obtained in each of the examples and comparative examples was set to 2.52 g Z cc.
  • a metal plate having the same diameter as the honeycomb structure covers both ends of the honeycomb structure, and a rubber tube having the same diameter as the honeycomb structure covers the entire outer peripheral portion of the honeycomb structure. Then, it was sealed so that water as a pressure medium did not enter.
  • the honeycomb structure was immersed in water, the water pressure was increased until the honeycomb structure was broken, and the broken water pressure value was evaluated as an isoscillistic strength.
  • the evaluation was performed on the five honeycomb structures obtained in each example and each comparative example.
  • a partition wall reinforcing agent was prepared by mixing Si 2 15% by mass, and the obtained molded body was immersed in the partition wall reinforcing agent at a depth of 5 mm in the axial direction from the cell opening end face, and formed.
  • the partition wall reinforcing agent was attached to the partition wall existing at the cell opening end of the body. Immediately thereafter, compressed air at room temperature was blown to remove excessively attached partition wall reinforcing agent.
  • a base material having an 82-cam structure in which a partition wall reinforcing agent is attached to a partition wall present at the cell opening end is baked at 1400 ° C. for 4 hours to obtain a partition wall thickness of 50 m, a diameter of 100 mm, and a height of 100 mm.
  • a polyether-modified silicone resin having a different absolute viscosity manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KF 355 A, HLB: 12, absolute viscosity: 140 mPa * s
  • KF 355 A trade name: KF 355 A
  • HLB 12
  • absolute viscosity 140 mPa * s
  • Example 1 Water is used as a dispersion medium for the partition wall reinforcing agent, and an alkyl acetalized polyvinyl alcohol (trade name: ELEC KW-3, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) is used as a dispersant.
  • ELEC KW-3 alkyl acetalized polyvinyl alcohol
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the parts by mass were added.
  • Kerosene is used as a dispersion medium for the partition wall reinforcing agent, and 0.5 parts by mass of a polyoxyalkylene-based polymer (manufactured by NOF Corporation, trade name: Mariarim AKM-0531) is added as a dispersant to 100 parts by mass of the dispersion medium.
  • a honeycomb structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • the average porosity of the obtained honeycomb structure was 20.9 to 21.2% in the partition wall reinforced portion, which was compared with the porosity of the general portion of 28%.
  • the porosity was reduced by about 7%.
  • the silica (S i 0 2) the production method of Comparative Example 1 in which the powder used was dispersed in water
  • the partition walls of the obtained honeycomb structure significant enough to clearly be confirmed with the naked eye deformation was observed
  • the fracture strength of the molded body before sintering is 0. 5 k gZcm 2 below
  • polyether-modified silicone for oil to disperse silica (S i 0 2) sedimentation start time of the powder, very slow and about 55 minutes, eighty-two cam structure porosity of the partition wall reinforcing portions of the (fired body) between The variance was extremely small, with a standard deviation of 0.42% or less.
  • Table 1 summarizes the partition wall reinforcing agents used and the evaluation results for each of the examples and comparative examples.
  • alkyl acetalized polyvinyl alcohol manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd .: Rec KW-3
  • Rec KW-3 Rec KW-3
  • a polyoxyalkylene-based polymer (Mariarim II-0531 manufactured by NOF Corporation) was used as a dispersant,

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Abstract

セラミックス原料を主成分とした坏土を用いて、複数の隔壁を備えるハニカム状の成形体を作製し、この成形体の少なくとも一方のセル開口端部に存在する複数の隔壁に、隔壁強化材料と親水基と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒とを混合した隔壁強化剤を付着させた後、焼成する。この方法によれば、生産性の向上及び製品の低コスト化を大幅に改善しながら、アイソスタティック強度、及び耐エロージョン性に優れるハニカム構造体を安定して得ることができる。

Description

明 細 書
八二カム構造体の製造方法 技術分野
本発明は、 ハニカム構造体の製造方法、 及びそれにより得られるハニカム構造 体に関する。 より詳しくは、 1回の焼成で、 セル開口端部等に存在する隔壁を強 化したハニカム構造体が得られるハニカム構造体の製造方法に関する。 背景技術
排ガス浄化用の触媒担体等に広く用いられている八二カム構造体にあっては、 年々強化される排ガス規制に対応すべく、 より高い浄化性能が求められており、 その一方で、 低燃費化、 高出力化等の要請から、 圧力損失の低減も求められてい る。
このような状況下、 ハニカム構造体の隔壁の厚さをいつそう薄くすることで、 ハニカム構造体のセル開口端面における開口率を高めて圧力損失を低減し、 かつ 隔壁の熱容量を低減してェンジン始動後に早期に触媒を活性化させ、 浄化性能を 向上させる動きが強まっている。
他方、 このようなハニカム構造体の薄壁化の進展にともない、 排ガス中に混入 する種々の異物が、 ハニカム構造体のセル開口端部に存在する隔壁に衝突して隔 壁が破損するエロ一ジョン現象が、 新たな問題となっている。
もっとも、 この問題に対しても、 既にセル開口端部に存在する隔壁に、 他の隔 壁部よりも強度を向上させた隔壁強化部を設けた八二カム構造体が提案されてお り （特開 2 0 0 0 - 5 1 7 1 0公報等） 、 隔壁強化部を設ける方法についても種 々検討されている。
従来、 隔壁強化部を設ける方法としては、 コ一ジエライト化原料を主成分とす るハニカム構造の基材を焼成した後、 当該基材のセル開口端部に存在する隔壁に 、 コージエライト化原料を分散媒に分散させたスラリーを付着させ、 その後、 乾 燥、 焼成する方法が知られている （同号公報等） 。
しかし、 この方法は、 長時間を要する焼成工程が、 基材の焼成と、 隔壁強化部 を設けるための焼成という 2段階で必要となり、 生産効率、 製造コスト等の点で 大きな課題を残すものであった。
これに対し、 八二カム構造の基材を焼成する前の成形体の段階で、 セル開口端 部に存在する隔壁に、 隔壁強化材料を分散媒に分散させたスラリーを付着させ、 その後、 乾燥、 焼成することにより、 1回の焼成で、 基材の焼成と隔壁強化部の 形成を行う方法が示唆されている （同号公報） 。
しかし、 この方法については、 現在のところ、 焼成前の基材と焼成後の基材に おける材料組成の相違に関し、 具体的な検討は何らなされていないのが現状であ る （同号公報） 。 特に、 焼成前の基材では、 通常、 隔壁の強度を向上する等の目 的で添加される有機バインダ一等が存在しているが、 この有機バインダ一の多く が、 メチルセルロース等の水溶性化合物である点については何ら者慮されていな かった。
このため、 隔壁強化材料を水に分散したスラリーを用いて、 従来の焼成後に行 つていた隔壁強化部形成工程をそのまま焼成前に行ったのでは、 有機バインダー が溶解、 膨潤して、 得られるハニカム構造体の隔壁等に変形を生じてしまい、 ァ イソスタティック強度の低下等により実用に耐え得ないのが現状であった。 一方、 タルク等の隔壁強化材料を灯油等の非水溶性分散媒に分散させたスラリ —を用いると、 隔壁に変形等が発生する問題は解決されるものの、 タルク等の隔 壁強化材料の分散性が悪く、 沈降、 凝集し易い為、 一定量の隔壁強化材料を安定 して隔壁に付着することが困難であった。 このため、 この製造方法では、 形成さ れる隔壁強化部の強度、 気孔率等が不均一となり易く、 安定して所望の耐エロー ジョン性を有するハニカム構造体が得られないという問題があつた。
本発明は、 上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、 そ の目的とするところは、 生産性の向上及び製品の低コスト化を大幅に改善しなが ら、 所望のアイソスタティック強度及び耐エロ一ジョン性を有するハニカム構造 体を安定して製造することができる製造方法を提供することにある。 発明の開示
本発明者は、 上述の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、 隔壁強化剤として、 親 水基と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主成分とする媒体に隔壁強化 材料を分散させた混合液を用いたところ、 有機バインダーの溶解、 膨潤等を生じ ることなく、 隔壁強化材料の分散性が向上することを見出し、 本発明を完成する に至った。
即ち、 本発明によれば、 セラミックス原料を主成分とした坏土を用いて、 複数 の隔壁を備えるハニカム状の成形体を作製し、 得られた成形体の少なくとも一方 のセル開口端部に存在する複数の隔壁に、 隔壁強化剤を付着させた後、 焼成する ハニカム構造体の製造方法であって、 隔壁強化剤として、 隔壁強化材料を親水基 と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主成分 （ 「分散性に最も寄与する 成分」 という意味である。 以下同様である。 ） とする分散媒に混合した分散液を 用いることを特徴とする八二カム構造体の製造方法が提供される。
本発明においては、 両親媒性液状化合物が、 非イオン両親媒性液状化合物であ ることが好ましく、 親水性有機基を導入した変性シリコーンオイルであることが より好ましい。
また、 当該変性シリコーンオイルとしては、 ポリエーテル変性シリコーンオイ ル、 若しくは親水性特殊変性シリコーンオイルの 1種、 又は混合物が好ましい。 また、 本発明においては、 隔壁強化材料が、 シリカ、 マグネシア、 タルク、 若 しくは力オリンの 1種又は 2種以上の混合物からなるコ一ジェライト融点低下材 料であることが好ましい。
また、 本発明においては、 坏土に、 主成分であるセラミックス原料に加え、 水 溶性有機バインダーを含有させる場合に、 特にその効果が大きく、 具体的な水溶 性有機バインダーとしては、 例えば、 ヒドロキシプロピルメチルセルロース、 メ チルセルロース、 ヒドロキシェチルセルロース、 カルボキシルメチルセルロース 、 ポリビエルアルコール、 及びボリピニルァセタールよりなる群から選ばれる少 なくとも 1種からなるものを挙げることができる。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を、 具体的に説明する。
本発明の製造方法は、 セラミックス原料を主成分とした坏土を用いて、 複数の 隔壁を備えるハニカム状の成形体を作製し、 その成形体の少なくとも一方のセル 開口端部に存在する複数の隔壁に、 隔壁強化材料を、 親水基と疎水基の両方を有 する両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒に混合した隔壁強化剤を付着し、 その後、 焼成するものである。
本発明では、 1回の焼成により、。成形体自体の焼成と、 隔壁強化部の形成を同 時に行うことができるため、 生産性の向上及び製品の低コスト化を大幅に改善す ることができる。 加えて、 隔壁強化剤の分散媒が、 親水性有機基を導入した変性 シリコーンオイル等の親水基と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主成 分とするため、 隔壁強化剤を隔壁に付着した際に、 水溶性有機バインダーが溶解 及び膨潤することがなく、 セルよれ等の隔壁変形のない所望のアイソスタティッ ク強度を有する八二カム構造体が得られる。
更に、 タルク等の隔壁強化材料を、 親水基と疎水基の両方を有する両親媒性液 状化合物を主成分とする分散媒に混合することで、 隔壁強化材料の分散性が非常 に高くなり、 常に、 一定量の隔壁強化材料を安定して各隔壁に付着させることが でき、 所望の耐エロ一ジョン性を有するハニカム構造体を安定して製造すること ができる。 以下、 各工程毎に具体的に説明する。
本発明においては、 まず、 セラミックス原料を主成分とする坏土を用いて、 複 数の隔壁を備える八二カム構造の成形体を作製する。
本発明においては、 セラミックス原料について特に制限はなく、 例えば、 炭化 ゲイ素、 炭化ホウ素、 炭化チタン、 炭化ジルコニウム、 窒化ゲイ素、 窒化ホウ素 、 窒化アルミニウム、 アルミナ、 ジルコニァ、 ムライト、 コ一ジエライト化原料 、 チタン酸アルミニウム、 及びサイアロンよりなる群から選ばれる少なくとも 1 種を用いることができる。
本発明においては、 必要に応じて他の添加物を坏土に含有させてもよく、 例え ば、 バインダー、 結晶成長助剤、 分散剤、 又は造孔剤等を含有させてもよい。 ま た、 バインダ一としては、 例えば、 ヒドロキシプロピルメチルセルロース、 メチ ルセルロース、 ヒドロキシェチルセルロース、 力ルポキシルメチルセルロース、 ポリビエルアルコール、 又はポリビニルァセタール等の水溶性有機バインダーを 挙げることができる。 また、 結晶成長助剤としては、 例えば、 マグネシア、 シリ 力、 イットリア、 又は酸化鉄等を挙げることができ、 分散剤としては、 例えば、 エチレングリコール、 デキストリン、 脂肪酸石験、 又はポリアルコール等を挙げ ることができる。 また、 造孔剤としては、 例えば、 グラフアイト、 小麦粉、 澱粉 、 フエノール榭脂、 又はポリエチレンテレフタレ一ト等を挙げることができる。 なお、 これら添加物は、 目的に応じて 1種又は 2種以上混合させて含有させるこ とができる。
また、 本発明では、 既に述べたように隔壁強化剤として、 隔壁強化材料を、 親 水基と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒に混合し たものを用いるため、 隔壁に付着した際に、 水溶性有機バインダーが溶解及び膨 潤することがなく、 セルよれ等の隔壁変形を生じることはない。 従って、 上記水 溶性有機バインダーを杯土に含有させる製造方法に特に好ましく適用することが できる。
また、 坏土は、 通常の方法で作製すればよく、 例えば、 セラミックス原料に水 溶性有機バインダー等の添加物を添加したものに、 水等を所定量混合し、 必要に 応じて他の添加物を加えた後、 二一ダ一、 加圧二一ダー、 真空土練機等で混練し て得ることができる。
本発明においては、 ハニカム状の成形体を作製する方法についても特に制限は ないが、 量産性に優れる点で、 押出成形が好ましく、 例えば、 ラム式押 成形装 置、 又は 2軸スクリュー式連続押出成形装置等の押出成形装置を用いて、 押出成 形することが好ましい。
また、 ハニカム構造体の隔壁厚さ、 セル密度、 セル形状等についても特に制限 はなく、 例えば、 隔壁厚さを 0 . 0 5 mm以下としても、 隔壁に変形を生じさせ ることなく、 所望のハニカム構造体を得ることができる。
次に、 本発明においては、 焼成前の段階で、 得られたハニカム構造の成形体に おけるセル開口端部に存在する複数の隔壁に、 隔壁強化材料と親水基と疎水基の 両方を有する両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒とを混合して調製した隔 壁強化剤を付着させる。
本発明における隔壁強化材料としては、 成形体への付着により、 焼成時におけ る成形体構成材料の融点を低下させるもの、 又は隔壁表面に更にセラミックスか らなる層を形成し、 隔壁を一般部より厚肉化するもの等を挙げることができる。 また、 前者の隔壁強化材料としては、 例えば、 成形体をコ一ジエライト化原料 で作製した場合には、 コ一ジエライトの融点を下げる成分であるタルク、 シリカ 、 マグネシア、 及びカオリンからなる群から選ばれる少なくとも 1種、 又はその 混合物であって、 その組成比が、 コージエライト理論組成値と異なるものを挙げ ることができる。 また、 後者の隔壁強化材料としては、 成形体を構成するセラミ ックス原料と同一組成の材料を挙げることができる。
他方、 本発明における親水基と疎水基の両方を有する両親媒性液状化合物を主 成分とする分散媒としては、 親水性基の種類によって、 例えば、 非イオン両親媒 性液状化合物、 ァニオン両親媒性液状化合物、 カチオン両親媒性液状化合物、 又 は両ィォン両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒を挙げることができる。 中でも、 隔壁強化材料の分散性に優れ、 水溶性有機バインダーに対して溶解、 膨潤等の影響が小さい点で、 非イオン両親媒性液状化合物を主成分とする分散媒 が好ましい。 また、 非イオン両親媒性液状化合物としては、 親水性基が非イオン 性の両親媒性液状化合物が総て含まれるが、 中でも、 上記の隔壁強化材料の分散 性と水溶性有機パインダ一に対する影響力という観点から、 親水性有機基を導入
(置換、 付加等の総ての導入態様を含む。 ） した変性シリコーンオイルが好まし い。
ここで、 「変性シリコーンオイル」 とは、 ジアルキルシリコーンオイルのアル キル基の一部に他の有機基を付加したもの、 又は当該アルキル基の一部を置換し たものをいい、 本発明においては、 親水性有機基の 1種、 又は 2種以上をシリコ ーンオイルのアルキル基の一部に付加した構造のもの、 又は当該親水性有機基の 1種、 又は 2種以上で、 アルキル基の一部を置換した構造のものを用いる。 本発明において用いられる親水性有機基を導入した変性シリコーンオイルとし ては、 C2H4〇—、 C 3H60—等のアルコキシル基をシリコーンオイルのアルキ ル基の一部に付加、 若しくは当該アルコキシル基でアルキル基の一部を置換した 構造を有する （ポリ） エーテル変性シリコーンオイル、 シリコーンオイルのアル キル基の一部をァミノアルキル基で置換した構造を有するァミノ変性シリコーン オイル、 シリコーンオイルのアルキル基の一部を力ルポキシル基で置換した構造 を有するカルボキシル変性シリコーンオイル、 及び C2H4〇―、 C3H60—等の アルコキシル基をシリコーンオイルのアルキル基の一部に付加、 若しくは当該ァ ルコキシル基でアルキル基の一部を置換するとともに、 更に、 シリコーンオイル のアルキル基の一部をァミノアルキル基、 エポキシ基、 脂肪酸エステル、 又はス ルホン酸ナトリゥムの少なくとも 1種で置換若しくは付加した構造を有する親水 性特殊変性シリコ一ンオイルからなる群より選ばれる 1種又は 2種以上を含むも のが好ましい。
なお、 シリコーンオイルを構成する 「アルキル基」 の代表例としては、 メチル 基を挙げることができ、 その他のものとして、 ェチル基、 プロピル基、 イソプロ ピル基、 又はブチル基等を挙げることができる。
本発明においては、 これら変性シリコーンオイルの中でも、 分散性及び水溶性 有機バインダ一に対する非溶解性等で特に優れる、 ポリエーテル変性シリコーン オイル、 及び親水性特殊変性シリコーンオイルからなる群から選ばれる少なくと も 1種、 又はその混合物が特に好ましい。
本発明において、 上記変性シリコーンオイルは、 前述した分散媒に求められる 両特性の点で、 HL B (親水性 ·親油性パランス） が 8〜 16の範囲のものが好 ましく、 HLB (親水性 .親油性バランス） が 10〜14の範囲のものがより好 ましく、 H L B (親水性 ·親油性バランス） が 1 1〜 13の範囲のものが特に好 ましい。
また、 分散媒の粘度が大きいと最終的に調製される隔壁強化剤の粘度も大きく なり、 隔壁に隔壁強化剤を均一に付着させることが困難になるので、 分散媒自体 の絶対粘度は、 l〜1000mP a ' sが好ましく、 10〜300mP a ' sが より好ましい。
本発明における分散媒は、 主成分たる両親媒性液状化合物のみで構成してもよ いが、 その他の成分として、 例えば、 結合剤、 分散剤、 消泡剤、 又は希釈剤等を 含有させることもできる。
また、 本発明における隔壁強化剤は、 隔壁強化剤を隔壁に効率的に均一の厚さ で付着するためには、 絶対粘度が 1〜1000 OmP a · sのものが好ましく、 10〜1000mP a ' sのものがより好ましい。 本発明において隔壁強化剤を隔壁へ付着する際には、 隔壁強化剤中にハニカム 構造体をセル開口端面から所望の高さまで浸漬して行うことが、 簡単に総ての隔 壁に均一に隔壁強化剤を付着することができ、 しかも隔壁強化部を設ける領域を 任意にコントロールすることが容易な点で好ましい。 但し、 均一に隔壁強化剤を 付着するためには、 浸漬後、 過剰に付着した隔壁強化剤を圧縮空気等により、 除 去することが好ましい。 なお、 スプレー塗布でも隔壁強化剤の均質塗布は可能で あるが、 隔壁強化部を設ける領域を任意にコントロールすることが難しい。 次に、 本発明においては、 隔壁強化剤を付着したハニカム構造の基材を、 1回 の焼成工程により、 基材の焼成と隔壁強化部の形成を同時に行う。
本発明においては、 焼成に際して、 隔壁強化剤を付着した成形体を予め乾燥し ておくことが好ましく、 乾燥方法としては、 送風乾燥、 熱風乾燥、 又はマイクロ 波乾燥等を挙げることができる。
また、 焼成する際の条件については、 基材及び隔壁強化剤の種類により適宜所 望の条件を選択することが好ましく、 例えば、 成形体がコージエライト化材料を 主成分とし、 隔壁強化剤が、 隔壁強化材料としてタルク等の融点低下成分を含有 する場合は、 1 3 0 0〜1 5 0 0 °Cで焼成すればよい。
以上、 本発明の製造方法について各工程毎に説明したが、 本発明の製造方法は 、 ァイソスタティック強度、 及び耐エロ一ジョン性に優れるハニカム構造体を、 安定して製造することができるものである。 また、 このような高精度の製造方法 ながらも、 1回の焼成工程でハニカム構造体の製造を可能としており、 高生産性 及び製品の大幅な低コスト化を達成できるものである。
以下、 本発明を実施例により更に具体的に説明するが、 本発明はこれらの実施 例によって何ら限定されるものではない。 なお、 各実施例及び各比較例で得られ たハニカム構造体について、 以下のようにして評価した。
( 1 ) 隔壁強化部における気孔率の平均値及び標準偏差
各実施例及び各比較例により得られたハニカム構造体各 1 0個について、 その 隔壁強化部を、 ハニカム構造体端面のほぼ全面である 7 0 cm2の範囲で切出し測 定用試料とした。 次いで、 各試料について水銀ポロシメータ一により細孔容積を 測定し、 コージエライトの真比重を 2 . 5 2 g Z c cとして、 各隔壁強化部全体 の気孔率を算出するとともに、 各実施例及び各比較例により得られた 1 0個のハ 二カム構造体における気孔率の平均値及び標準偏差を求めた。
( 2 ) アイソスタティック強度
ハニカム構造体と同径の金属製の板で、 ハニカム構造体の両端部を覆い、 更に 、 ハニカム構造体と同径のゴムチューブで、 ハニカム構造体全体の外周部を覆つ て、 ハニカム構造体に、 圧媒である水が入らないように密閉した。
次に、 この状態で、 ハニカム構造体を水中に沈め、 ハニカム構造体が破損する まで水圧を上昇させ、 破損した水圧値をアイソス夕ティック強度として評価した 。 なお、 評価は、 各実施例及び各比較例で得られたハニカム構造体 5個について 行った。
( 3 ) 隔壁強化材料の沈降開始時間
各実施例及び各比較例で用いた隔壁強化剤 2 0 0 c cをメスシリンダーに入れ た後、 放置して、 隔壁強化材料と分散媒が分離開始 （隔壁強化材料の沈降開始） する時間を目視観察し、 評価した。
( 4 ) 隔壁強化剤付着後における成形体の破壊強度
各実施例及び各比較例で用いた隔壁強化剤中に、 1 2 mmx 1 2 mm X 1 2 m mのブロック状に切り出した八二カム成形体を 1分間浸漬した直後、 圧縮試験機 を用いて、 複数の隔壁に対する直角方向より荷重を加え、 ハニカム成形体の破壊 強度を評価した。 なお、 測定は、 ブロック状に切り出したハニカム成形体各 5個 について実施し、 平均値を算出した。
(実施例 1 )
コ一ジェライ卜化原料からなるセラミックス原料 1 0 0重量部に対して、 メチ ルセルロース 8重量部、 ラウリン酸カリ石鹼 0 . 5重量部、 ポリエ一テル 2重量 部、 水 2 8重量部を混合したものを、 連続押出し成形機に投入し、 ハニカム状の 成形体を作製した。
次に、 ポリエーテル変性シリコーンオイル （信越化学工業株式会社製、 商品名 ： K F 6 1 8、 H L B : 1 1、 絶対粘度： 2 O m P a · s ) からなる分散媒 8 5 質量％に、 S i〇2 1 5質量％混合して隔壁強化剤を調製し、 当該隔壁強化剤に 、 得られた成形体を、 セル開口端面から軸方向に 5 mmの深さで浸漬して、 成形 体のセル開口端部に存在する隔壁に隔壁強化剤を付着させた。 また、 その直後、 室温の圧縮空気を送風して、 過剰に付着した隔壁強化剤を排除した。
次に、 セル開口端部に存在する隔壁に隔壁強化剤を付着させた八二カム構造の 基材を、 1400°Cで 4時間焼成して、 隔壁厚さ 50 ; m、 直径 100mm、 高 さ 100mmで、 四角セルを 140セル/ cm2の密度で有する、 開口率 88% の円柱状のハニカム構造体 （焼成体） を製造した。
(実施例 2)
隔壁強化剤の分散媒として、 絶対粘度の異なるポリエーテル変性シリコーンォ ィル （信越化学工業株式会社製、 商品名： KF 355 A、 HLB： 12、 絶対粘 度： 140mP a * s) を用いたこと以外は実施例 1と同様にして、 ハニカム構 造体を製造した。
(比較例 1 )
隔壁強化剤の分散媒として水を用い、 分散剤としてアルキルァセタール化ポリ ビニルアルコール （積水化学工業株式会社製、 商品名：エレック KW— 3) を分 散媒 100質量部に対して 0. 5質量部添加したこと以外は実施例 1と同様にし て、 ハニカム構造体を製造した。
(比較例 2)
隔壁強化剤の分散媒として灯油を用い、 分散剤としてポリオキシアルキレン基 高分子 （日本油脂株式会社製、 商品名：マリアリム AKM— 0531) を分散媒 100質量部に対して 0. 5質量部添加したこと以外は実施例 1と同様にして、 ハニカム構造体を製造した。
(評価）
各実施例及び各比較例の何れの製造方法でも、 得られたハニカム構造体の隔壁 強化部で、 平均気孔率が 20. 9〜21. 2%となり、 一般部の気孔率 28 %に 比較して約 7 %気孔率が低下していた。
但し、 隔壁強化剤として、 シリカ （S i 02) 粉末を水に分散したものを用い た比較例 1の製造方法では、 得られたハニカム構造体の隔壁に、 肉眼ではっきり 確認できる程度の著しい変形が認められ、 焼成前の成形体の破壊強度が 0. 5 k gZcm2以下、 焼成後のハニカム構造体 （焼成体） のァイソスタティック強度 が、 5 kgZcm2以下と何れも極めて小さかった。 また、 水に分散したシリカ (S i 02) 粉末の沈降開始時間が約 25分と早く、 10個のハニカム構造体間 で、 隔壁強化部における平均気孔率の標準偏差が 0. 84%とばらつきが大きか つた。
また、 隔壁強化剤として、 シリカ （S i〇2) 粉末を灯油に分散したものを用 いた比較例 2の製造方法では、 隔壁の変形は認められず、 ハニカム構造体 （焼成 体） のァイソスタティック強度についても実用上問題のない強度が得られた。 伹 し、 灯油に分散したシリカ （S i 02) 粉末の沈降開始時間が 1分以下と非常に 早く、 八二カム構造体 （焼成体） 間における隔壁強化部の平均気孔率の標準偏差 が 1. 46%と、 ばらつきが非常に大きかった。
これに対して、 隔壁強化剤として、 シリカ （S i〇2) 粉末をポリエーテル変 性シリコーンオイルに分散したものを用いた実施例 1、 2の製造方法では、 隔壁 の変形がなく、 隔壁強化剤 付着した成形体の破壊強度が 7 k g/cm2以上、 焼成後のハニカム構造体 （焼成体） のァイソスタティック強度が、 22 kgZc m2以上と実用上全く問題はなかった。 また、 ポリエーテル変性シリコーンオイ ルに分散したシリカ （S i 02) 粉末の沈降開始時間は、 約 55分と非常に遅く 、 八二カム構造体 （焼成体） 間における隔壁強化部の気孔率の標準偏差が 0. 4 2%以下と、 'ばらつきが極めて小さかった。 各実施例及び各比較例について、 用 いた隔壁強化剤及び評価結果を表 1にまとめて示す。
隔壁強化剤の主な組成 隔壁強化部の気孔率 （％) アイソス夕テ 隔壁強化材料の成形体の破壊強度
n=10 ィック強度の 沈降開始時間 の平均値
平均値最大値最小値 標準偏差平均値 (kg/ cm2)
(kg/cm2) n 5
n=5
実施例 1 KF618*1 (85%) /Si02 (15%) 20.9 21.4 20.5 0.33 23.5 約 55分 7.0
実施例 2 KF355A*2 (85%) /Si02 (15%) 20.9 21.7 20.4 0.42 22.2 約 60分 7.5
比較例 1 水 *3 (85%) /Si02 (15%) 20.9 22.0 19.9 0.84 5.0 以下 約 25分 0.5 以下
比較例 2 灯油 *4 (85%) /Si02 (15%) 21.2 23.5 19.2 1.46 22.9 1分以下 7.0
to
*1 KF618は、 ポリエーテル変性シリコーンオイル （信越化学工業株式会社製） /HLB11である。
は、 ポリエーテル変性シリコーンオイル （信越化学工業株式会社製） /HLB12である。
分散剤として、 アルキルァセタール化ポリビニルアルコール （積水化学工業株式会社製： レック KW- 3) を、 水 1 0 0 質量部に対して 0. 5質量部を含有している。
： 分散剤として、 ポリオキシアルキレン基高分子 （日本油脂株式会社製マリアリム ΑΚΜ- 0531) を、 灯油 0 0質 j 部 対
して 0. 5質量部を含有している。
産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の製造方法によれば、 生産性の向上及び製品の低 コスト化を大幅に改善しながら、 ァイソスタティック強度、 及び耐エロージョン 性に優れるハニカム構造体を安定して得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . セラミックス原料を主成分とした坏土を用いて、 複数の隔壁を備えるハニ カム状の成形体を作製し、 該成形体の少なくとも一方のセル開口端部に存在する 該複数の隔壁に、 隔壁強化剤を付着させた後、 焼成する八二カム構造体の製造方 法であって、
該隔壁強化剤として、 隔壁強化材料を、 親水基と疎水基の両方を有する両親媒 性液状化合物を主成分とする分散媒に混合した分散液を用いることを特徴とする ハニカム構造体の製造方法。
2 . 前記両親媒性液状化合物が、 非ィォン両親媒性液状化合物である請求項 1 に記載の八二カム構造体の製造方法。
3 . 前記両親媒性液状化合物が、 親水性有機基を導入した変性シリコーンオイ ルである請求項 1又は 2に記載の八二カム構造体の製造方法。
4. 前記変性シリコーンオイルが、 ポリエーテル変性シリコ一ンオイル、 及び 親水性特殊変性シリコ一ンオイルからなる群から選ばれる少なくとも 1種、 又は その混合物である請求項 3に記載のハニカム構造体の製造方法。
5 . 前記隔壁強化材料が、 シリカ、 マグネシア、 タルク、 及びカオリンからな る群から選ばれる少なくとも 1種、 又はその混合物からなるコージェライト融点 低下材料である請求項 1〜 4のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法
6 . 前記セラミックス原料を主成分とした坏土が、 水溶性有機バインダーを含 '有する請求項 1〜 5のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
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