WO2006033392A1 - コーディエライト質ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

コーディエライト質ハニカム構造体の製造方法 Download PDF

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Yasushi Noguchi
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a cordierite clay-cam structure. More details
  • the present invention relates to a method for producing a cordierite-like two-cam structure capable of obtaining a cordierite-like no-cam structure with reduced pressure loss.
  • DPF diesel particulate filter
  • Such a cordierite-like noble-cam structure is obtained, for example, by using a cordierite-forming raw material containing an alumina source raw material as an alumina source, and the obtained clay is formed into a honeycomb shape.
  • a cordierite-forming raw material containing an alumina source raw material as an alumina source To obtain a hard cam molded body in which a plurality of cells are defined by partition walls, and then drying the obtained non-cam molded body to obtain a honeycomb dried body, and firing the obtained non-nickum dried body.
  • the her cam filter using the her cam structure manufactured as described above is used by being mounted on an exhaust system of a diesel engine, the engine performance can be sufficiently exerted. Thus, reduction of the pressure loss is required.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-40687
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and is a cordierite honeycomb capable of obtaining a cordierite no-cam structure with reduced pressure loss.
  • a method for manufacturing a structure is provided.
  • an alumina source raw material contained in a cordierite forming raw material used in a conventional method for producing a hard cam structure is Particles with a relatively low degree of circularity, i.e., composed of a relatively large number of flat particles, and when extruded using such clay, the flat particles are formed into a honeycomb.
  • the fact that the pores of the porous body are not formed sufficiently on the surface of the body partition walls is the cause that hinders the reduction of the pressure loss of the hard cam structure as the final product. I found out.
  • the present invention has been completed by conceiving that the above problems can be solved by using an alumina source material containing alumina source material particles having a predetermined shape in a predetermined ratio. That is, according to the present invention, the following method for producing a cordierite-like no-cam structure is provided.
  • An alumina source raw material, a silica source raw material, and a magnesia source raw material are added to obtain a cordierite raw material, and a clay is obtained using the obtained cordierite raw material.
  • a clay is obtained using the obtained cordierite raw material.
  • a cordierite-containing material is obtained by adding 10% by mass or more of the first alumina source material having an average particle diameter of 1 to LOm to the total mass of the cordierite material.
  • [0010] [2] The method for producing a cordierite-like two-cam structure according to the above [1], wherein alumina and Z or aluminum hydroxide hydroxide are used as the first alumina source material. [3] The method for producing a cordierite-like knot-cam structure according to [1] or [2], wherein the first alumina source raw material has a circularity of 0.80 or more.
  • An alumina source raw material, a silica source raw material, and a magnesia source raw material are added to obtain a cordierite rice bran raw material, and a clay is obtained using the obtained cordierite forming raw material.
  • a clay is obtained using the obtained cordierite forming raw material.
  • a cordierite-like no-cam structure obtained by calcining the dried hermum body, wherein the cordierite raw koji raw material has at least a circularity of 0.70 or more as the alumina source raw material.
  • cordierite-like hardcomb obtained by adding 10% by mass or more of the first alumina source material having an average particle size of 1 to L0 m to the total mass of the cordierite raw material. Structure.
  • the cordierite-like two-cam structure is a porous body, and the partition wall constituting the cordierite-nominee-cam structure has a flat surface.
  • cordierite with reduced pressure loss is formed by forming a large number of pore openings on the surface of the partition walls.
  • a quality-cam structure can be obtained. This makes it possible to reduce the pressure loss while maintaining the composition and porosity of the cordierite hard structure as a product, and it is excellent in impact resistance and heat resistance. You can get cordierite quality cam-structure. Further, when the obtained cordierite-like hard structure is used as a catalyst carrier, it can be suitably used because the catalyst is easily supported on the surface of the partition wall.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a method for producing a cordierite-like knot-cam structure according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of a cordierite-like nodule-cam structure obtained as a result.
  • a cordierite raw material is obtained by adding an alumina source raw material, a silica source raw material and a magnesia source raw material.
  • a cordierite cake material was used to obtain a clay, and the resulting clay was extruded into a honeycomb shape to obtain a hard cam molded body in which a plurality of cells were partitioned by partition walls.
  • the nonicum molded body was dried to obtain a honeycomb dried body, and the obtained nonicum dried body was fired to produce a cordierite hard structure (hereinafter, simply referred to as “nanocam structure”).
  • a cordierite-like knob-cam structure for producing an alumina source material having at least a circularity of 0.70 or more (that is, a circularity of 0.70 to a perfect circularity). 1 to 1.00) and the average particle size is 1 ⁇
  • a cordierite-based kneaded material obtained by adding 10% by mass (ie, 10 to: L00% by mass) or more of the first alumina source material of LO / zm to the total mass of the cordierite-forming material.
  • the aluminum source material constituting the cordierite forming raw material for obtaining the clay is particles having a relatively low degree of circularity, that is, relatively flat.
  • the relatively flat surface of the extruded hard cam formed on the partition wall is used.
  • the aluminum source material particles were arranged, the pores were not formed so much on the surface of the partition walls.
  • At least an alumina source raw material has a circularity of 0.70 or more. (Ie, 0.70 ⁇ : L.00) and the first alumina source having an average particle diameter of 1 ⁇ 10 / ⁇ ⁇ Since the raw material is used in an amount of 10% by mass or more (that is, 10-100% by mass) with respect to the total mass of the cordierite rice bran raw material, the curvature of the particle surface is reduced when the alumina source material particles are arranged on the surface of the partition wall. Thus, a gap is formed, and this gap becomes an opening of the pore, and the pressure loss of the cordierite-like nodule-cam structure obtained can be reduced.
  • the alumina source raw material particles are particles that can function particularly effectively as an aggregate, with many of the cordierite rice bran raw materials having a relatively high melting point.
  • the pressure loss can be reduced even if the composition and porosity of the cordierite-like honeycomb structure as a product are maintained. Therefore, it is possible to obtain a cordierite nano-cam structure which is excellent in impact resistance and heat resistance.
  • the catalyst when used as a catalyst carrier, since there are many pore openings on the surface of the partition wall, the catalyst can be used easily and easily.
  • circularity in the present specification is an index indicating how much the shape of a target particle when viewed in plan is deviated from a perfect circle, and is a flow particle image analyzer.
  • FPIA-2000 manufactured by Sysmettas Co., Ltd., etc.
  • the projected area S and the perimeter L of the particle are measured, and the circularity calculated based on the following formula (1) It means SD.
  • the circularity of 1.00 is a perfect circle, and the smaller the value, the greater the deviation from the perfect circle.
  • the term "average particle size” refers to an X-ray transmission type particle size distribution measuring apparatus that uses a liquid phase sedimentation method of a stowage as a measurement principle and performs detection by an X-ray transmission method.
  • the measurement range of Cedigraph 5000-02 is 0.1 to 300 ⁇ m.
  • a cordierite-like nodule-cam structure produced by the cordierite-like two-cam structure producing method of the present embodiment includes a plurality of porous partition walls 2 as shown in FIG. This is a cordierite nodule-cam structure 1 in which the cells 3 of FIG.
  • this cordierite noble-cam structure 1 is composed of an alumina source material and silica.
  • the clay is obtained, and the obtained clay is extruded into a no-cam shape, A no-cam molded body in which a plurality of cells are partitioned by partition walls is obtained, and the resulting hard-molded body is dried to obtain a honeycomb dried body, and the obtained honeycomb dried body is fired.
  • cordierite rice bran raw material has at least a circularity of 0.70 or more as an alumina source raw material (i.e., circularity from 0.70 to perfect circularity) 1.00) and an average particle size of 1 to: LO / zm of the first alumina source material is 10% by mass or more with respect to the total mass of the cordierite potato raw material (that is, 10 to: L00 mass%) ) In addition.
  • the overall shape of the resulting cordierite clay-cam structure 1 is not particularly limited.
  • the cell shape (cell shape in a cross section perpendicular to the cell 3 formation direction) is not particularly limited.
  • a hexagonal cell, a triangular cell, a circular cell, etc. The shape of a cell etc. can be mentioned.
  • Such a cordierite nose-cam structure can be used as a catalyst carrier by, for example, supporting a catalyst on the surface of porous partition walls or pores.
  • one opening portion and the other opening portion of a plurality of cells are alternately plugged and used as a filter.
  • the cordierite nose-cam structure manufactured by the cordierite hard cam structure manufacturing method of the present embodiment constitutes a cordierite nose-cam structure.
  • the ratio of the area of the pore openings formed on the surface of the partition wall to the total area when the partition wall surface is a flat body (hereinafter simply referred to as “the ratio of the pore opening area”)
  • the force is preferably 30 to 50%.
  • the ratio of the opening area of the pores is within the above-described range, the pressure loss is reduced while maintaining sufficient mechanical strength for use in a filter or the like.
  • the ratio of the opening area of the above-mentioned pores is determined by imaging the surface of the partition wall of the obtained cordierite nodule-cam structure with a scanning electron microscope (SEM), and obtaining the obtained image by image processing.
  • SEM scanning electron microscope
  • the surface of the partition is made flat, It can be calculated by obtaining the opening area of the pores formed on the surface and obtaining the obtained value force ratio.
  • an alumina source raw material, a silica source raw material and a magnesia source raw material which are alumina sources, silica sources, and magnesia sources in the dielite composition
  • a cordierite rice bran raw material Add a dispersion medium such as water to the raw material and mix and knead to obtain a clay.
  • the term “dielite raw material” means a substance that can be converted into dielite by firing, and specifically, is a mixture containing the above-mentioned silica source material, alumina source material, and magnesia source material.
  • these raw material particles are mixed so that the composition after firing becomes the theoretical composition of dielite (2MgO'2AlO'5SiO), specifically, the silica source raw material
  • the method for producing the dielite-cam structure of the present embodiment has a circularity of 0.70 or more (that is, 0.70 to L00) and an average particle size as at least an alumina source material. It is characterized by adding cordierite rice bran raw material by adding 10 mass% or more (ie 10-: L00 mass%) of the first alumina source material with a force of ⁇ 10 / zm to the total mass of the dieliteized raw material. And
  • the alumina source material may be particles such as alumina, a composite oxide containing alumina, or a substance that is converted to alumina by firing. However, it is preferable to use alumina or aluminum hydroxide (Al (OH)) particles, which are commercially available with few impurities.
  • Al (OH) aluminum hydroxide
  • lumina and aluminum hydroxide aluminum particles it is more preferable to use lumina and aluminum hydroxide aluminum particles in combination.
  • particles such as force line (Al 2 O 2 SiO 2 ⁇ ⁇ ) and mullite (3A1 2 O 2SiO) are separated from the alumina source and silica.
  • the alumina source material contains more than a predetermined ratio of the first alumina source material having the above-mentioned shape, other alumina source materials necessary to realize the theoretical composition of dielite.
  • the circularity of the first alumina source material is preferably 0.80 to: L 0 0, and particularly preferably 0.85 to: L 00. .
  • the circularity of the first alumina source material becomes higher, that is, as the first alumina source material becomes more spherical, more pore openings are formed on the partition wall surface, and the resulting cordier is obtained.
  • the effect of reducing the pressure loss of the light quality two-cam structure can be obtained.
  • particles having a high degree of circularity are preferable in that they are stably present up to a high temperature during firing and the pore diameter can be easily controlled. If the circularity of the first alumina source material is less than 0.70, pore openings are not formed so much on the partition wall surface, and the effect of reducing pressure loss cannot be obtained. If the circularity of the first alumina source material is less than 0.80, the effect of reducing pressure loss may be reduced.
  • the higher the degree of circularity of the first alumina source material the better.
  • the maximum circularity of the first alumina source material is preferably 0.90.
  • the circularity of the first anoremina source material is 0.70-0.90. 80 to 0.90 is more preferable, and 0.85 to 90 is particularly preferable.
  • a method for obtaining particles having a circularity as described above a method of heat-treating predetermined alumina source material particles at a temperature equal to or higher than the melting point thereof may be mentioned.
  • predetermined alumina source raw material particles By heat-treating predetermined alumina source raw material particles at a temperature equal to or higher than their melting point, spherical particles (first alumina source raw material) having a melted surface and few edge portions can be obtained.
  • the melting point of alumina is 2050 ° C, it can be easily spheroidized by a method such as heat treatment in a flame of 2050 ° C or higher, and the circularity is 0.70 or higher (ie, 0.70 ⁇ : L 00) first alumina source raw material particles can be easily obtained.
  • the temperature during the heat treatment is preferably from the melting point of the target substance to 300 ° C higher than the melting point. For this reason, when the alumina source raw material particles are subjected to the above heat treatment, it is preferable to perform the heat treatment in a flame at 2050 to 2350 ° C.
  • a method of pulverizing predetermined alumina source raw material particles with a jet stream can also be suitably used.
  • Predetermined alumina source material particles are pulverized by a jet stream.
  • the surface of the predetermined alumina source raw material particles is worn, and spherical particles with few edge portions can be obtained.
  • a device such as a jet mill
  • a predetermined alumina source material particle is pressurized and injected from a nozzle together with a high-pressure gas such as air or nitrogen, and the friction or collision of the predetermined alumina source material particle itself is used.
  • a method of pulverizing is used.
  • the above-mentioned first alumina source material is 10% by mass or more with respect to the total mass of the cordierite koji raw material (that is, 10- 100 mass%)
  • the first alumina source material is added to the total mass of the cordierite rice bran raw material. It is preferable to add 15% by mass or more (that is, 15 to: L00% by mass). It is particularly preferable to add 20% or more (that is, 20 to: L00% by mass).
  • the first alumina source material is less than 10% by mass with respect to the total mass of the cordierite rice bran raw material, the first alumina source material is too small, and the effect of reducing the pressure loss is sufficient. Can't get the first alumina source material
  • the alumina source material there is a particle that is preferably not spheroidized! /.
  • a particle that is preferably not spheroidized! /.
  • kaolin and the like it may be preferable not to spheroidize. This is because when a honeycomb-shaped formed body is obtained by extrusion molding from a die having a shape complementary to the partition to be formed, talc or kaolin linker, which is a plate-like crystal, or a slit in the die is formed. This is because the film is oriented when it passes through, so that the cordierite nodule-cam structure finally obtained has a preferable effect of reducing the thermal expansion.
  • the upper limit of the first alumina source material is preferably 33% by mass. That is, when considering the preferable upper limit of the first alumina source material, it is preferable to add 10 to 33% by mass of the first alumina source material with respect to the total mass of the cordierite rice bran raw material. It is particularly preferable to add 20 to 33% by mass.
  • the average particle size of the first alumina source raw material used in the method for producing the cordierite-like nodule-cam structure of the present embodiment is 1 to: force 1 to 5 / ⁇ that is LO / zm. ⁇ is preferred and 2 to 5 m is particularly preferred.
  • the first alumina source raw material spherical particles with such an average particle size are very suitable as aggregate particles for cordierite rice bran raw material. In addition, by arranging these particles, it is possible to satisfactorily form a space that becomes the pore opening of the porous body.
  • the first alumina source material is particles having a particle diameter of 5 ⁇ m or more (that is, the first alumina source source to be used). All particles having a particle diameter of 5 ⁇ m or more in the material) are contained in an amount of 10% by mass or more (that is, 10 to: L00% by mass) with respect to the total mass of the first alumina source material. More preferably, it is more preferably 10 to 76% by mass.
  • alumina source materials with a particle size of 5 ⁇ m or more are suitable as aggregates and pore openings.
  • the material for forming the space is also particularly suitable.
  • the maximum particle size of the first alumina source raw material to be used is 300 m.
  • the particles having a particle size of 5 to 300 ⁇ m are contained 10 to L00% by mass with respect to the total mass of the first alumina source material.
  • the maximum particle size of the first alumina source material to be used is 300 ⁇ m, and 10 to 100% by mass of particles having a particle size of 5 to 300 ⁇ m is contained, while maintaining the above-mentioned effects, the quality It is possible to produce cordierite-like hard structure having excellent properties.
  • the clay for forming the cordierite noble-cam structure becomes more homogeneous, and extrusion molding of the hard cam compact Is also easier.
  • the maximum particle size of the first alumina source material used in this way is 300 ⁇ m
  • particles having a particle size of 5 to 300 ⁇ m are added to the total mass of the first alumina source material. It is more preferable to include 10 to 76% by mass, because, as described above, in the first alumina source material, there are also particles that are preferably not subjected to the spherical soot treatment. Particles having a particle size of 5 m or more and particles having a particle size of 5 to 300 ⁇ m can be obtained, for example, by passing through a sieve having an opening corresponding to the particle size. .
  • silica source material particles such as silica, a composite oxide containing silica, or a substance that can be converted into silica by firing can be used.
  • silica Si 0
  • silica such as quartz, kaolin (AI O -2SiO ⁇ 2 ⁇ ⁇ ), talc (3MgO '4SiO ⁇ HO), or mullite ( 3A1 O -2SiO) and the like.
  • the particles as the silica source material may contain sodium oxide (Na 0), potassium oxide (K 2 O), and the like as impurities. However, increase in thermal expansion coefficient
  • the ratio of the total mass of the impurities to the total mass of the silica source raw material particles is 0.01 mass% or less (that is, 0 to 0.01 mass%).
  • the kaolin particles may contain mica, quartz and the like as impurities.
  • the ratio of the total mass of the impurities to the total mass of the kaolin particles is 2% by mass or less (that is, 0 to 2% by mass). preferable.
  • the average particle diameter of the silica source raw material particles is not particularly limited, but is 5 to 50 ⁇ m for quartz particles, 2 to 10 ⁇ m for kaolin particles, 5 to 40 ⁇ m for talc particles, In the case of mullite particles, particles of about 2 to 20 ⁇ m are preferably used.
  • the magnesia source material may be particles such as magnesia, a composite oxide containing magnesia, or a substance that is converted to magnesia by firing.
  • particles such as talc or magnesite (MgCO 3), among which talc particles are preferable.
  • magnesia source particles include impurities such as iron oxide (Fe 2 O 3), acid calcium (CaO), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K
  • the mass ratio of iron oxide to the total mass of the magnesia source material particles is 0.1-2.
  • the ratio of the total mass of calcium oxide, sodium oxide, and potassium oxide to the total mass of the magnesia source raw material particles is preferably 0.35 mass% or less (ie, 0 to 0). 35% by mass).
  • the average particle size of the magnesia source raw material particles is not particularly limited, but if it is talc particles,
  • the silica source raw material particles and the magnesia source raw material particles may be spheroidized by the same method (heating treatment or pulverization by a jet stream) as the alumina source raw material particles described above.
  • the dispersion medium added to the cordierite rice bran raw material include water or a mixed solvent of water and an organic solvent such as alcohol, and water is particularly preferably used.
  • additives such as a pore former, an organic binder, and a dispersant are further added to prepare the obtained clay. Also good.
  • the pore-forming material is an additive for obtaining a cordierite nodule-cam structure having a high porosity by increasing the porosity by burning out and forming pores when the molded body is fired. It is.
  • the pore former must be a combustible substance that burns away when the molded body is fired.
  • carbon such as graphite, wheat flour, starch, phenol resin, polymethyl methacrylate, polyethylene, or polyethylene Forces including terephthalate and the like
  • Microcapsules made of organic resin such as acrylic resin can be particularly preferably used.
  • a high-porosity honeycomb structure can be obtained with a small amount of addition that has a high pore-forming effect per unit mass, and thermal stress that generates less heat during firing is generated. There is an advantage that can be reduced.
  • the organic binder imparts fluidity to the clay at the time of molding, becomes a gel in the Hercum dried body before firing, and serves as a reinforcing agent that maintains the mechanical strength of the dried body. It is an additive. Therefore, as the binder, for example, hydroxypropylmethylcellulose, methenoresenorelose, hydroxyethinoresenorelose, strong levoxino retinorenorose, polyhydric alcohol and the like can be suitably used.
  • the dispersant is an additive for promoting the dispersion of each particle or the like constituting the cordierite raw material into a dispersion medium and obtaining a homogeneous clay. Therefore, as the dispersing agent, a substance having a surface active effect, such as ethylene glycol, dextrin, fatty acid sarcophagus, and polar coll can be preferably used.
  • the cordierite kite raw material and the dispersion medium are mixed and kneaded in accordance with a known mixing and kneading method.
  • the mixing is performed by a method in which a stirring blade is rotated at a high speed of 500 rpm or more (preferably lOOO rpm or more) and a stirring device is used while stirring and applying a shear force. It is preferable.
  • a stirring blade is rotated at a high speed of 500 rpm or more (preferably lOOO rpm or more) and a stirring device is used while stirring and applying a shear force. It is preferable.
  • the upper limit of the rotational speed in the above apparatus is currently about lOOOOrpm. That is, in the present invention, the rotational speed of the stirring blade is preferably 500 to 10,000 rpm, and more preferably 1000 to 5 OOOrpm.
  • the mixing can be performed by a conventionally known mixer such as a sigma-kinder or a ribbon mixer.
  • the kneading can be carried out by a conventionally known kneader, for example, a sigma kinder, a banner mixer, a screw type extrusion kneader or the like.
  • a kneading machine such as a vacuum vacuum kneader or a biaxial continuous kneading extrusion molding machine
  • a vacuum decompression device for example, a vacuum pump
  • the kneaded material obtained in this way is extruded to obtain a honeycomb formed body in which a plurality of cells are partitioned by partition walls.
  • the method of extrusion molding is not particularly limited, and a method of extrusion molding using a die having a desired cell shape, partition wall thickness, and cell density can be suitably used.
  • the obtained two-cam molded body is dried to obtain a Hercam dry body.
  • the drying method is not particularly limited, and a conventionally known drying method such as hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, freeze drying, or the like can be used.
  • a drying method combining hot air drying with microwave drying or dielectric drying is preferred because it can be uniformly dried.
  • the obtained knob-cam dried body is fired to produce a cordierite nose-cam structure.
  • This firing means an operation for sintering and densifying each raw material particle (alumina source raw material particle, silica source raw material particle, and magnesia source raw material particle) to ensure a predetermined strength.
  • the firing conditions temperature 'time
  • an appropriate condition may be selected according to the type. For example, baking at a temperature of 1410 to 1440 ° C. for 3 to 10 hours is preferable.
  • the firing condition (temperature 'time) is less than the above range, cordierite crystallization of the aggregate raw material particles may be insufficient. This is not preferable in that cordierite may melt.
  • an operation (calcination) for burning and removing organic substances (pore-forming material, organic binder, dispersant, etc.) in the dried Hercum is performed before firing or in the temperature raising process of firing. And I like it because it can promote the removal of organic matter more.
  • the burning temperature of the organic binder is about 200 ° C
  • the burning temperature of the pore former is about 300 to 1000 ° C
  • the calcining temperature should be about 200 to: LOOO ° C.
  • the calcining time is not particularly limited, but is usually about 10 to 100 hours.
  • the cordierite nodule-cam structure manufactured in this way has more pore openings formed on the surface of the partition wall than the conventional her cam structure, so that the pressure loss is reduced. It has been. In particular, even if the composition and porosity are maintained, the pressure loss is reduced, so that it is excellent in impact resistance and heat resistance.
  • the obtained cordierite nodule-cam structure is not particularly limited in terms of its pore diameter (sometimes referred to as pore diameter), porosity, etc. Is preferably 10 to 40 ⁇ m, more preferably 15 to 30 ⁇ m. Further, the porosity is preferably 40 to 70%, more preferably 50 to 65%.
  • the pore diameter described above is a value obtained by a mercury intrusion method, and can be measured, for example, by a mercury intrusion porosimeter.
  • the porosity described above is the total pore volume V of the porous material obtained by the mercury intrusion method described above and the true specific gravity d of the constituent material of the porous material d (2.52 gZcm in the case of cordierite). From 3 ), it means the porosity P calculated based on the following formula (2).
  • the obtained cordierite noble-cam structure is used as a dust collecting filter, it is plugged differently between one opening and the other opening of the cell. A plugging portion is further provided.
  • the method for forming the plugging portion for example, an adhesive sheet is attached to one end face of the cordierite-type hard cam structure, and image processing is performed. Drill holes only in the part of the adhesive sheet corresponding to the cells to be plugged by using laser Then, the end face of the cordierite-like noble-cam structure with the mask attached is dipped in the ceramic slurry, and the cordierite-like noble-cam structure is sealed with the ceramic to the cells to be plugged.
  • a plugging portion is formed by filling a rally, and the same process is performed on the other end face of the cordierite-type two-cam structure, and then the plugging portion is dried and fired. Can be mentioned.
  • the plugged portion may be formed into a two-cam ceramic dried body, and the ceramic dried body and the plugged portion may be fired simultaneously.
  • the ceramic slurry can be prepared by mixing at least raw material particles (aggregate raw material particles) as an aggregate and a dispersion medium (eg, water). Further, if necessary, additives such as a binder and a dispersant may be added.
  • a binder it is preferable to use a resin such as polybutyl alcohol or methylcellulose, and as the dispersant, a special carboxylic acid type polymer surfactant is used.
  • the viscosity of the ceramic slurry is preferably adjusted in the range of 5 to 50 Pa's, more preferably in the range of 10 to 3 OPa's. If the viscosity of the ceramic slurry is too low, sink defects tend to occur.
  • the viscosity of the slurry can be adjusted by, for example, the ratio of the aggregate raw material particles and the dispersion medium (for example, water) or the amount of the dispersant.
  • the cordierite nodule-cam structure is a cordierite type nodule-cam structure further provided with a plugging portion that plugs one cell opening portion and the other opening portion.
  • a two-cam structure (no two-cam filter) was manufactured. The specific manufacturing process, or not a, talc (average particle size 21 m, circularity 0.72) 42 wt%, kaolin (average particle diameter 11 m, circularity 0.68) 20 mass 0/0, alumina A (average particle size 2.4 / ⁇ ⁇ , circularity 0.71) 25% by mass, silica (average particle size 25 m, circularity 0.84) 13% by mass, mixed with cordierite raw material was prepared.
  • alumina A is the first alumina source material.
  • the largest particles The first alumina source material was sieved and the separated material was used so that the particle diameter of the particles was 300 ⁇ m or less.
  • the obtained kneaded material is put into a vacuum kneader and kneaded to produce a cylindrical kneaded material, and the kneaded material is put into an extrusion molding machine, and a plurality of cells are formed by partition walls.
  • a honeycomb formed body was obtained by forming into a honeycomb-shaped section.
  • the obtained honeycomb formed body was subjected to induction drying and then completely dried by hot air drying, and both end surfaces were cut into predetermined dimensions to obtain a honeycomb dried body.
  • one of the cells of the obtained nonicum dried body and the other opening are filled with a slurry having the same composition as the cordierite rice bran raw material described above and having the same cordierite rice bran raw material strength. And plugged.
  • Particles (alumina A) as the alumina source material constituting the cordierite rice bran raw material used in this example (alumina A) circularity, average particle diameter m), particle diameter of 5 ⁇ m or more (maximum particle Since the diameter is 300 ⁇ m, the proportion of particles (substantially 5 to 300 ⁇ m) is included in the total mass of the particles (hereinafter referred to as “a proportion of 5 ⁇ m or more (mass%)”).
  • Table 1 shows the percentage (hereinafter referred to as “content ratio (mass%)”) in which the particles as the alumina source material are contained with respect to the total mass of the cordierite forming raw material.
  • the ratio of the area of the pore opening formed on the surface of the partition wall to the total area when the surface of the partition wall is flat (hereinafter referred to as "the pore size”).
  • Open area ratio (%) pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), pore diameter m), and coefficient of thermal expansion (X 10V ° O)
  • KPa pressure loss
  • MPa compressive strength
  • porosity %
  • pore diameter m coefficient of thermal expansion
  • the compressive strength of the resulting Hercam filter was obtained by penetrating the resulting Hercam filter into a circular shape with an end face of 25.4 mm and a length of 25.4 mm, and extending in the length direction. was the measured value.
  • a hard cam filter using a cordierite hard cam structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that alumina B to F shown in Table 1 were used instead of alumina A.
  • alumina B to F shown in Table 1 were used instead of alumina A.
  • the ratio of the pore opening area (%), pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), pore diameter (m), and thermal expansion coefficient (X) The measurement results are shown in Table 1.
  • the measurement methods are the same as in Example 1.
  • the largest particles of alumina B to F The raw material obtained by sieving the alumina source raw material was used so that the particle diameter of the particle was 300 m or less.
  • a cordierite knot-cam structure was used in the same manner as in Example 1 except that 10% by mass of alumina C and 15% by mass of alumina G described in Table 1 were used instead of alumina A. Obtained a two-cam filter, and in the resulting her cam filter, the pore area ratio (%), pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), and pore diameter m ) And heat The expansion coefficient (x io— b Z ° c) was measured. Table 1 shows the measurement results. Each measurement method is the same as in Example 1. In this embodiment, alumina C is the first alumina source material.
  • a hard cam filter using a cordierite hard cam structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that alumina H shown in Table 1 was used instead of alumina A.
  • alumina H shown in Table 1 was used instead of alumina A.
  • the ratio (%) of pore opening area, pressure loss (KPa), compression strength (MPa), porosity (%), pore diameter m), and thermal expansion coefficient (X 10 “V ° C.” was measured.
  • the measurement results are shown in Table 1.
  • the measurement methods are the same as in Example 1.
  • Example 1 In the same manner as in Example 1 except that 5% by mass of alumina C and 20% by mass of alumina G shown in Table 1 were used in place of alumina A, a cordierite no-cam structure was used. A cam filter was obtained, and in the resulting Hercam filter, the ratio of the opening area of the pores (%), pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), and pore diameter m) The thermal expansion coefficient (XIO— 6 Z ° C) was measured. Table 1 shows the measurement results. Each measuring method is the same as in Example 1. For alumina H and alumina G, raw materials obtained by sieving and separating the alumina source material were used so that the largest particle size would be 300 m or less.
  • cordierite rice bran raw material was talc (average particle size 21 m, circularity 0.72) 37% by mass, kaolin (average particle size 11 m, circularity 0.68) 19% by mass, water Prepared by mixing aluminum oxide A (average particle size 2.8 / ⁇ ⁇ , circularity 0.72) 33% by mass, silica (average particle size 25 111, circularity 0.84) 11% by mass.
  • a nodule-cam filter using a cordierite nodule-cam structure was obtained in the same manner as in Example 1, and in the obtained honeycomb filter, the ratio (%) of pore opening area and pressure loss ( KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), pore diameter m), and coefficient of thermal expansion (X 10V ° O) are shown in Table 1.
  • KPa pore opening area and pressure loss
  • MPa compressive strength
  • porosity %
  • pore diameter m pore diameter
  • X 10V ° O coefficient of thermal expansion
  • Table 1 For each measurement method The same as in Example 1.
  • hydroxyaluminum A is the first alumina source material.
  • aluminum hydroxide A a raw material obtained by sieving the alumina source raw material so that the particle size of the largest particle was 300 ⁇ m or less was used.
  • the ratio of the pore opening area (%), pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), and pore diameter m) was measured and a thermal expansion coefficient (X 1 0- 6 Z ° C ). Table 1 shows the measurement results. Each measurement method is the same as in Example 1.
  • Talc (average particle size 21 m, circularity 0.72) 42 wt%, respectively of the force Orin (kaolin A through C) 20 Weight 0/0 according to Table 2, alumina (average particle diameter 4. 5 / ⁇ ⁇ Example 1 except that a cordierite raw material was prepared by mixing at a ratio of circularity 0.65) 25% by mass and silica (average particle size 25 m, circularity 0.84) 13% by mass. Similarly, a Hercam filter using a cordierite hard cam structure was obtained.
  • Example 9 Kaolin A 0.72 4.8 43 20 31 5.5 2.0 62 21 0.5
  • Example 10 Kaolin B 0.81 4.7 41 20 34 5.2 2.0 63 21 0.6
  • Example 11 Kasai phosphorus C 0.88 4.5 38 20 39 4.9 2.0 63 22 0.7
  • Comparative Example 4 Kaolin D 0.61 4.9 47 20 20 6.3 2.0 62 20 0.4
  • a hard cam filter using a cordierite-like knob-cam structure was obtained in the same manner as in Example 9 except that kaolin D shown in Table 2 was used instead of kaolin A.
  • the pore area ratio (%), pressure loss (KPa), compressive strength (MPa), porosity (%), pore diameter m), and thermal expansion coefficient (X 10 "V The measurement results are shown in Table 2. The measurement methods are the same as in Example 1.
  • Example 1 ⁇ The nozzle-cam filter obtained by L1 had a high ratio of pore opening area, and its pressure loss was low.
  • Comparative Example 1 since the average particle diameter of alumina H having a circularity of 0.9 was too small, 0.5 m, adjacent particles were packed and arranged, and the obtained no-cam In the filter, the pressure loss was high as the ratio of the pore opening area was low.
  • Comparative Example 2 the content ratio of the alumina C having a circularity of 0.9 was as low as 5% by mass, so that the effect of reducing the pressure loss could not be obtained.
  • Comparative Example 3 and Comparative Example 4 as well, the circularity of hydroxyaluminum A is small at 0.62, and the circularity of kaolin D is small at 0.61, so the ratio of pore opening area is low. Pressure loss was getting higher.
  • the Hercam filters obtained in the example and the comparative example showed no significant difference in the porosity and the pore diameter, and the pressure was maintained even while maintaining these characteristics. It has been found that loss can be reduced.
  • the No-cam filter obtained in Example 6 has a large average particle diameter of alumina F of 9 m, and the cordierite-forming reactivity is slightly reduced. Therefore, the thermal expansion coefficient is 0.9 X and summer somewhat larger and 10- 6 / ° C. Although the ratio of the open area of the pores is large and the pressure loss is low, the thermal shock resistance may be inferior.
  • the average particle size of the alumina source material is preferably 1 to 5 / zm.
  • the method for producing a cordierite hard cam structure of the present invention it is possible to obtain a cordierite hard cam structure with reduced pressure loss that is preferably used as a filter or the like. Further, the cordierite-like two-cam structure obtained can be used as a suitable catalyst carrier because a catalyst or the like is easily carried on the surface of the partition wall.

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Abstract

　アルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーディエライト化原料を得、得られたコーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた坏土をハニカム形状に押出し成形してハニカム成形体を得、得られたハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得られたハニカム乾燥体を焼成してコーディエライト質ハニカム構造体を製造するコーディエライト質ハニカム構造体の製造方法であって、少なくともアルミナ源原料として、円形度０．７０以上、且つ平均粒子径が１～１０μｍの第一アルミナ源原料を、コーディエライト化原料の全質量に対して１０質量％以上加えてコーディエライト化原料を得るコーディエライト質ハニカム構造体の製造方法。

Description

明 細 書
コーディエライト質ハニカム構造体の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、コーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法に関する。さらに詳しくは
、圧力損失が低減されたコーディエライト質ノヽ-カム構造体を得ることが可能なコー ディエライト質ノ、二カム構造体の製造方法に関する。 背景技術
[0002] 内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮し て排ガス中から除去する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジン力も排出さ れる微粒子 (以下「PM」ということがある）の除去に関する規制は世界的に強化される 傾向にあり、 PMを除去するための捕集フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ 、以下「DPF」 t\、うことがある）としてハ-カム構造体からなるフィルタ（ハ-カムフィ ルタ）の使用が注目され、種々のシステムが提案されている。上記 DPFは、通常、多 孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたものであり、セ ルを交互に目封じすることで、セルを構成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果た す構造である。また、 DPFの材質としては、熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性が高いコ 一ディエライトが好適に使用されている。
[0003] このようなコーディエライト質ノヽ-カム構造体は、例えば、アルミナ源となるアルミナ 源原料を含むコーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた坏土をハニカム形 状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハ-カム成形体を 得、得られたノヽニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得られたノヽニカム乾燥 体を焼成することによって製造されている（例えば、特許文献 1)。
[0004] このようにして製造されたハ-カム構造体を用いたハ-カムフィルタは、ディーゼル エンジンの排ガス系に装着されて使用されるため、エンジンの性能を十分に発揮さ せることができるように、その圧力損失の低減が求められて 、る。
[0005] 特許文献 1 :特開 2003— 40687号公報
発明の開示 [0006] し力しながら、従来の製造方法にお!、ては、得られるコーディエライト質ノヽ-カム構 造体の圧力損失を効果的に低減することができず、特に、得られるコーディエライト 質の組成や気孔率を維持したままで、その圧力損失を低減することができず問題と なっていた。
[0007] 本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、圧力損失が 低減されたコーディエライト質ノヽ-カム構造体を得ることが可能なコーディエライト質 ハニカム構造体の製造方法を提供する。
[0008] 本発明者らは、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、従来のハ-カム構 造体の製造方法において使用されるコーディエライト化原料に含まれるアルミナ源原 料が、円形度の比較的に低い粒子、即ち、比較的に扁平な粒子を多く含んで構成さ れたものであり、このような坏土を用いて押出し成形した場合に、この扁平な粒子が ハニカム成形体の隔壁の表面に配列し、多孔質体の気孔の開口部が十分に形成さ れない、ということが、最終製品としてのハ-カム構造体の圧力損失の低減を妨げて いる原因であることを見出した。そして、所定の形状のアルミナ源原料粒子を所定の 割合で含むアルミナ源原料を用いることにより、上記課題を解決し得ることに想到し て、本発明を完成させた。即ち、本発明によれば、以下のコーディエライト質ノヽ-カム 構造体の製造方法が提供される。
[0009] [1]アルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーデイエライトイ匕 原料を得、得られた前記コーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた前記坏 土をノヽ-カム形状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたノヽ 二カム成形体を得、得られた前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、 得られた前記ハニカム乾燥体を焼成してコーディエライト質ハニカム構造体を製造す るコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法であって、少なくとも前記アルミナ源 原料として、円形度 0. 70以上、且つ平均粒子径が 1〜： LO mの第一アルミナ源原 料を、前記コーディエライト化原料の全質量に対して 10質量％以上加えて前記コー ディエライト化原料を得るコーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法。
[0010] [2]前記第一アルミナ源原料として、アルミナ及び Z又は水酸ィ匕アルミニウムの粒 子を用いる前記 [ 1 ]に記載のコーディエライト質ノ、二カム構造体の製造方法。 [0011] [3]前記第一アルミナ源原料力 円形度 0. 80以上のものである前記 [1]又は [2] に記載のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法である。
[0012] [4]前記第一アルミナ源原料が、粒子径が 5 μ m以上の粒子を前記第一アルミナ 源原料の全質量に対して 10質量％以上含むものである前記 [1]〜 [3]の 、ずれか に記載のコーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法。
[0013] [5]アルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーデイエライトイ匕 原料を得、得られた前記コーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた前記坏 土をノヽ-カム形状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたノヽ 二カム成形体を得、得られた前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、 得られた前記ハ-カム乾燥体を焼成して得られた、コーディエライト質ノヽ-カム構造 体であって、前記コーデイエライトイ匕原料が、少なくとも前記アルミナ源原料として、円 形度 0. 70以上、且つ平均粒子径が 1〜： L0 mの第一アルミナ源原料を、前記コー ディエライトィ匕原料の全質量に対して 10質量％以上力卩えて得られたものであるコー ディエライト質ハ-カム構造体。
[0014] [6]前記コーディエライト質ノ、二カム構造体を構成する前記隔壁が多孔質体であり 、前記コーディエライト質ノヽ-カム構造体を構成する前記隔壁の表面を平面とした場 合における全面積に対する、前記隔壁の表面に形成された気孔の開口部の面積の 割合が、 30〜50%である前記 [5]に記載のコーディエライト質ノヽ-カム構造体。
[0015] 本発明のコーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法によれば、多孔質体の気 孔の開口部を隔壁の表面に多く形成することにより、圧力損失が低減されたコーディ エライト質ノヽ-カム構造体を得ることがきる。これにより、製品としてのコーディエライト 質ハ-カム構造体の組成や気孔率を維持したままで、その圧力損失を低減すること が可能となり、耐衝撃性や耐熱性にぉ 、ても優れたコーディエライト質ノヽ-カム構造 体を得ることがきる。また、得られたコーディエライト質ハ-カム構造体を触媒担体とし て使用した場合には、その隔壁の表面に触媒が担持し易ぐ好適に用いることができ る。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法の一の実施の形態によ つて得られるコーディエライト質ノヽ-カム構造体の一例を示す斜視図である。
符号の説明
[0017] 1：コーディエライト質ハ-カム構造体、 2：隔壁、 3：セル。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するが、本発明は、こ れに限定されて解釈されるものではなぐ本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、 当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良をカ卩ぇ得るものである。
[0019] 本発明のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法の一の実施の形態は、ァ ルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーディエライトィヒ原料を 得、得られたコーデイエライトイ匕原料を用いて坏土を得、得られた坏土をハニカム形 状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたハ-カム成形体を 得、得られたノヽニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得られたノヽニカム乾燥 体を焼成してコーディエライト質ハ-カム構造体 (以下、単に「ノヽ二カム構造体」と 、う ことがある）を製造するコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法であって、少な くともアルミナ源原料として、円形度 0. 70以上 (即ち、円形度 0. 70から真円の円形 度である 1. 00まで）、且つ平均粒子径が 1〜： LO /z mの第一アルミナ源原料を、コー ディエライト化原料の全質量に対して 10質量％ (即ち、 10〜： L00質量％)以上加え てコーデイエライトイ匕原料を得るコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法である
[0020] 従来のハ-カム構造体の製造方法においては、坏土を得るためのコーディエライト 化原料を構成するアルミニウム源材料は、円形度の比較的に低い粒子、即ち、比較 的に扁平な粒子を多く含んだものを用いていたため、多孔質のコーディエライト質ノヽ 二カム構造体を製造した場合に、押出し成形したハ-カム成形体の隔壁の表面に、 その比較的に平坦なアルミニウム源原料の粒子が配列してしま 、、隔壁の表面に気 孔の開口部があまり形成されな力つた。
[0021] 本実施の形態のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法においては、上述し たようにコーデイエライトイ匕原料を得る際に、少なくともアルミナ源原料として、円形度 0. 70以上（即ち、 0. 70〜： L . 00)、且つ平均粒子径が 1〜10 /ζ πιの第一アルミナ源 原料を、コーデイエライトイ匕原料の全質量に対して 10質量％以上 (即ち、 10-100 質量％)用いるため、アルミナ源原料の粒子が隔壁の表面に配列する際に、粒子表 面の曲率によって隙間ができ、この隙間が、気孔の開口部となって、得られるコーデ イエライト質ノヽ-カム構造体の圧力損失を低減することが可能となる。
[0022] なお、アルミナ源原料の粒子は、コーデイエライトイ匕原料の中では比較的融点の高 いものが多ぐ骨材として特に有効に機能し得る粒子である。また、本実施の形態の コーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法によれば、製品としてのコーデイエライ ト質ハ二カム構造体の組成や気孔率を維持したままでも、その圧力損失を低減する ことができるため、耐衝撃性や耐熱性にぉ 、ても優れたコーディエライト質ノヽ-カム 構造体を得ることがきる。また、触媒担体として使用した場合には、隔壁の表面に気 孔の開口部が多いため、触媒が担持し易ぐ好適に用いることができる。
[0023] なお、本明細書における「円形度」とは、対象となる粒子を平面視した際の形状が、 真円からどの程度ズレているのかを示す指標であり、フロー式粒子像分析装置 (例え ば、商品名： FPIA— 2000、シスメッタス (株)製等）を用いて、その粒子の投影面積 S 、及び周囲長 Lを測定し、下記式（1)に基づいて算出される円形度 SDを意味するも のとする。この指標では円形度 1. 00が真円であり、値が小さくなる程、真円とのズレ が大きいことを示す。
SD =4 SZL2 ( 1)
(但し、 SD :円形度、 S :投影面積、 L :周囲長）
[0024] また、本明細書において「平均粒子径」というときは、スト一タスの液相沈降法を測 定原理とし、 X線透過法により検出を行う、 X線透過式粒度分布測定装置 (例えば、 商品名：セディグラフ 5000— 02型、（株）島津製作所製等）により測定した 50%粒子 径の値を意味するものとする。なお、セディグラフ 5000— 02型の測定範囲は、 0. 1 〜300 μ mである。
[0025] 本実施の形態のコーディエライト質ノ、二カム構造体の製造方法によって製造させる コーディエライト質ノヽ-カム構造体は、図 1に示すような、多孔質の隔壁 2によって複 数のセル 3が区画形成されたコーディエライト質ノヽ-カム構造体 1である。
[0026] このコーディエライト質ノヽ-カム構造体 1は、上述したように、アルミナ源原料とシリ 力源原料とマグネシア源原料とを加えてコーデイエライトイ匕原料を得、得られたコーデ イエライトイ匕原料を用いて坏土を得、得られた坏土をノヽ-カム形状に押出し成形して 、隔壁によって複数のセルが区画形成されたノヽ-カム成形体を得、得られたハ-カ ム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得られたハニカム乾燥体を焼成して得ら れた、コーディエライト質ノ、二カム構造体であって、コーデイエライトイ匕原料が、少なく ともアルミナ源原料として、円形度 0. 70以上 (即ち、円形度 0. 70から真円の円形度 である 1. 00まで）、且つ平均粒子径が 1〜： LO /z mの第一アルミナ源原料を、コーデ イエライトイ匕原料の全質量に対して 10質量％以上 (即ち、 10〜： L00質量％)加えて 得られたものである。
[0027] なお、得られるコーディエライト質ノヽ-カム構造体 1の全体形状については特に限 定されるものではなぐ例えば、図 1に示すような円筒状の他、四角柱状、三角柱状 等の形状を挙げることができる。また、セル形状 (セル 3の形成方向に対して垂直な 断面におけるセル形状）についても特に限定はされず、例えば、図 1に示すような四 角形セルの他、六角形セル、三角形セル、円形セル等の形状を挙げることができる。 なお、このようなコーディエライト質ノヽ-カム構造体は、例えば、多孔質の隔壁表面や 気孔中に触媒を担持させて、触媒担体として用いることができる。また、複数のセル の一方の開口部と、他方の開口部とを互い違いに目封止して、フィルタとして用いる ことちでさる。
[0028] なお、本実施の形態のコーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法によって製造 されるコーディエライト質ノヽ-カム構造体においては、コーディエライト質ノヽ-カム構 造体を構成する隔壁が多孔質体であり、この隔壁の表面を平面とした場合における 全面積に対する、隔壁の表面に形成された気孔の開口部の面積の割合 (以下、単に 「気孔の開口面積の割合」ということがある）力 30〜50%であることが好ましい。気 孔の開口面積の割合が上述した範囲であると、フィルタ等に用いるために十分な機 械的強度を保持しつつ、圧力損失が低減されたものとなる。
[0029] 上述した気孔の開口面積の割合は、得られたコーディエライト質ノヽ-カム構造体の 隔壁の表面を走査型電子顕微鏡 (SEM)によって撮像し、得られた画像を画像処理 によって二値ィ匕処理して、隔壁の表面を平面とした場合における全面積と、隔壁の 表面に形成された気孔の開口面積とを得、得られた値力 その割合を求めて算出す ることがでさる。
[0030] 以下、本実施の形態の ディエライト質 -カム構造体の製造方法の実施の形 態について、各工程毎にさらに詳細に説明する。まず、 ディエライト組成におけ るアルミナ源、シリカ源、及びマグネシア源となる、アルミナ源原料とシリカ源原料とマ グネシァ源原料とを加えてコーデイエライトイ匕原料を得、得られたコーデイエライトイ匕 原料に、水等の分散媒を加え、混合'混練することによって坏土を得る。この ディ エライトィ匕原料とは、焼成により ディエライトに変換され得る物質を意味し、具体 的には、上述したシリカ源原料、アルミナ源原料、及びマグネシア源原料を含む混合 物である。通常は、これら原料の粒子を、焼成後の組成が ディエライトの理論組 成（2MgO ' 2Al O ' 5SiO )となるように混合したもの、具体的には、シリカ源原料の
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粒子をシリカ換算で 47 53質量 アルミナ源原料の粒子をアルミナ換算で 32 3 8質量 マグネシア源原料の粒子をマグネシア換算で 12 16質量％の比率で混 合したものが好適に用いられる。このような原料の粒子は、多孔質構造の骨材となる ものである。上述したように本実施の形態の ディエライト質 -カム構造体の製 造方法は、少なくともアルミナ源原料として、円形度 0. 70以上 (即ち、 0. 70〜： L 00 )、且つ平均粒子径力^〜 10 /z mの第一アルミナ源原料を、 ディエライト化原料 の全質量に対して 10質量％以上 (即ち、 10〜： L00質量％)加えてコーデイエライトイ匕 原料を得ることを特徴とする。
[0031] アルミナ源原料は、アルミナ、アルミナを含む複合酸化物、又は焼成によりアルミナ に変換される物質等の粒子であればよい。但し、不純物が少ない市販品を入手でき る、アルミナ、又は水酸ィ匕アルミニウム (Al(OH) )の粒子を用いることが好ましぐァ
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ルミナ、及び水酸ィ匕アルミニウムの粒子を併用することがさらに好ましい。また、力オリ ン（Al O - 2SiO · 2Η Ο)やムライト（3A1 O - 2SiO )等の粒子は、アルミナ源とシリ
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力源との役割を果たす物質であることから、アルミナ源原料としても用いることができ る。なお、アルミナ源原料が、上述した形状の第一アルミナ源原料を所定の割合以 上含んで!/ヽる場合には、 ディエライトの理論組成を実現するために必要な他のァ ルミナ源原料粒子の形状や粒子径については特に制限はない。 [0032] さらに、本実施の形態においては、第一アルミナ源原料の円形度は、 0. 80〜： L 0 0であることが好ましぐ 0. 85〜： L 00であることが特に好ましい。このように、第一ァ ルミナ源原料の円形度がより高くなる、即ち、第一アルミナ源原料がより球状に近づく につれて、隔壁表面に形成される気孔の開口部が多くなり、得られるコーディエライト 質ノ、二カム構造体の圧力損失を低減する効果をより得ることができる。また、円形度 が高い粒子は、焼成時に高温まで安定して存在し、気孔径の制御が容易である点に おいても好ましい。なお、第一アルミナ源原料の円形度が 0. 70未満であると、隔壁 表面に気孔の開口部があまり形成されないため、圧力損失を低減する効果を得るこ とができない。また、第一アルミナ源原料の円形度が 0. 80未満であると、圧力損失 を低減する効果が低下することがある。
[0033] なお、本発明の効果を得るためには、第一アルミナ源原料の円形度が高いほど好 ましいが、生産性'製造コスト等の面では不利となる場合がある。このような観点から は、第一アルミナ源原料の円形度の最大値としては、 0. 90であることが好ましい。す なわち、本実施の形態のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法においては、 第一ァノレミナ源原料の円形度は、 0. 70-0. 90であること力 S好ましく、 0. 80〜0. 9 0であることがさらに好ましぐ 0. 85-0. 90であることが特に好ましい。
[0034] 上記のような円形度の粒子を得る方法 (球状化処理）としては、所定のアルミナ源原 料粒子を、その融点以上の温度で加熱処理する方法が挙げられる。所定のアルミナ 源原料粒子をその融点以上の温度で加熱処理することにより、その表面が溶融し、 エッジ部分が少な 、球状の粒子 (第一アルミナ源原料)を得ることができる。例えば、 アルミナの融点は 2050°Cであるから、 2050°C以上の火炎中で加熱処理する方法 等により容易に球状化処理を行い、円形度が 0. 70以上 (即ち、 0. 70〜： L 00)の第 一アルミナ源原料粒子を簡便に得ることができる。なお、加熱処理の際の温度は、対 象とする物質の融点から、その融点よりも 300°C高 、温度までとすることが好ま U、。 このため、アルミナ源原料粒子を上記加熱処理する場合には、 2050〜2350°Cの火 炎中で加熱処理することが好まし ヽ。
[0035] また、所定のアルミナ源原料粒子をジェット気流により粉砕処理する方法も好適に 用いることができる。所定のアルミナ源原料粒子をジェット気流により粉砕処理するこ とにより、所定のアルミナ源原料粒子の表面が摩滅し、エッジ部分が少ない球状の粒 子を得ることができる。具体的には、ジェットミル等の装置を用いて、空気や窒素等の 高圧ガスとともに所定のアルミナ源原料粒子をノズルから加圧噴射し、所定のアルミ ナ源原料粒子自体の摩擦や衝突を利用して粉砕処理を行う方法等が挙げられる。
[0036] また、本実施の形態にお!ヽては、アルミナ源原料として、上述した第一アルミナ源 原料を、コーデイエライトイ匕原料の全質量に対して 10質量％以上 (即ち、 10-100 質量％)加えてコーデイエライトイ匕原料を得る必要があるが、圧力損失低減の効果を より確実に得るためには、第一アルミナ源原料を、コーデイエライトイ匕原料の全質量 に対して 15質量％以上（即ち、 15〜： L00質量％)加えることが好ましぐ 20質量％以 上 (即ち、 20〜： L00質量％)加えることが特に好ましい。なお、第一アルミナ源原料が 、コーデイエライトイ匕原料の全質量に対して 10質量％未満である場合には、第一ァ ルミナ源原料が少なく過ぎて、圧力損失を低減する効果を十分に得ることができな 、
[0037] また、例えば、アルミナ源原料の種類によっては、球状化処理を行わな!/、方が好ま しい粒子も存在する。例えば、カオリン等については、球状化処理を行わない方が好 ましいことがある。これは、形成すべき隔壁と相補的な形状のスリットを有する口金か ら押し出す押出成形を用いてハニカム形状の成形体を得る場合等には、板状結晶 であるタルクやカオリンカ、口金のスリットを通過する際に配向するため、最終的に得 られるコーディエライト質ノヽ-カム構造体を低熱膨張化させるという好ましい効果を奏 するためである。
[0038] このため、第一アルミナ源原料の上限としては 33質量％とすることが好ましい。即ち 、第一アルミナ源原料の好ましい上限を考慮した場合には、第一アルミナ源原料を、 コーデイエライトイ匕原料の全質量に対して 10〜33質量％加えることが好ましぐ 15〜 33質量％加えることがさらに好ましぐ 20〜33質量％加えることが特に好ましい。
[0039] また、本実施の形態のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法に用いられる 第一アルミナ源原料の平均粒子径は、 1〜： LO /z mである力 1〜5 /ζ πιであることが 好ましぐ 2〜5 mであることが特に好ましい。このような平均粒子径の第一アルミナ 源原料球状粒子は、コーデイエライトイ匕原料の骨材粒子として非常に適した大きさで あるとともに、これらの粒子が配列することにより、多孔質体の気孔の開口部となる空 間を良好に形成することができる。
[0040] なお、本実施の形態のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法において、第 一アルミナ源原料は、粒子径が 5 μ m以上の粒子 (即ち、使用する第一アルミナ源原 料のうちの、粒子径が 5 μ m以上の全ての粒子）を、この第一アルミナ源原料の全質 量に対して 10質量％以上（即ち、 10〜： L00質量％)含むものであることが好ましいく 、 10〜76質量％含むことがさらに好ましい。使用する第一アルミナ源原料のうち粒子 径が 5 μ m以上のアルミナ源原料 (粒子径が 5 μ m以上の全ての粒子）は、骨材とし ても、また、気孔の開口部として適した空間を形成する材料としても、特に好適なもの である。
[0041] さらに、本実施の形態のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法においては 、使用する第一アルミナ源原料の最大粒子径を 300 mとし、この第一アルミナ源原 料において、粒子径が 5〜300 μ mの粒子を、第一アルミナ源原料の全質量に対し て 10〜： L00質量％含むことがさらに好ましい。このように、使用する第一アルミナ源 原料の最大粒子径を 300 μ mとし、粒子径が 5〜300 μ mの粒子を 10〜100質量％ 含むことにより、上述した効果を維持しつつ、品質に優れたコーディエライト質ハ-カ ム構造体を製造することができる。第一アルミナ源原料の最大粒子径を 300 mとす ることにより、コーディエライト質ノヽ-カム構造体を成形するための坏土がより均質なも のとなり、ハ-カム成形体の押し出し成形も容易となる。
[0042] このように使用する第一アルミナ源原料の最大粒子径を 300 μ mとした場合には、 粒子径が 5〜300 μ mの粒子を、第一アルミナ源原料の全質量に対して 10〜76質 量％含むことがさらに好ましい、これは、上記したように、第一アルミナ源原料におい ては、球状ィ匕処理を行わない方が好ましい粒子も存在するためである。粒子径が 5 m以上の粒子や、粒子径が 5〜300 μ mの粒子は、例えば、この粒子径に相当する 大きさの目開きの篩を通過させて篩い分けすることによって得ることができる。
[0043] シリカ源原料は、シリカ、シリカを含む複合酸化物、又は焼成によりシリカに変換さ れる物質等の粒子を用いることができる。具体的には、石英をはじめとするシリカ（Si 0 )、カオリン (AI O - 2SiO · 2Η Ο)、タルク（3MgO '4SiO · H O)、又はムライト（ 3A1 O - 2SiO )等の粒子が挙げられる。
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[0044] 上記のシリカ源原料としての粒子 (シリカ源原料粒子）は、不純物として酸化ナトリウ ム (Na 0)、酸ィ匕カリウム (K O)等を含有していてもよい。但し、熱膨張係数の上昇を
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防止し、耐熱性を向上させる観点から、シリカ源原料粒子の全質量に対する上記不 純物の合計質量の比率が 0. 01質量％以下（即ち、 0〜0. 01質量％)であることが 好ましい。また、カオリン粒子は、不純物として雲母、石英等を含有してもよい。但し、 熱膨張係数の上昇を防止し、耐熱性を向上させる観点から、カオリン粒子の全質量 に対する上記不純物の合計質量の比率が 2質量％以下 (即ち、 0〜2質量％)である ことが好ましい。
[0045] シリカ源原料粒子の平均粒子径は特に限定されないが、石英粒子であれば 5〜50 μ m、カオリン粒子であれば 2〜10 μ m、タルク粒子であれば 5〜40 μ m、ムライト粒 子であれば 2〜20 μ m程度のものが好適に用いられる。
[0046] マグネシア源原料は、マグネシア、マグネシアを含む複合酸ィ匕物、又は焼成により マグネシアに変換される物質等の粒子であればよい。具体的には、タルク、又はマグ ネサイト（MgCO )等の粒子が挙げられるが、中でも、タルク粒子が好ましい。
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[0047] これらのマグネシア源原料としての粒子（マグネシア源原料粒子）には、不純物とし て酸化鉄 (Fe O )、酸ィ匕カルシウム（CaO)、酸化ナトリウム (Na O)、酸化カリウム (K
2 3 2 o)等を含有していてもよい。但し、熱膨張係数の上昇を防止し、耐熱性を向上させ
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る観点から、マグネシア源原料粒子の全質量に対する酸化鉄の質量比率が 0. 1〜2
. 5質量％であることが好ましぐ同じくマグネシア源原料粒子の全質量に対する酸ィ匕 カルシウム、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムの合計質量の比率が 0. 35質量％以 下（即ち、 0〜0. 35質量％)であることが好ましい。
[0048] マグネシア源原料粒子の平均粒子径は特に限定されないが、タルク粒子であれば
5〜40 m (好ましくは 10〜30 μ m)、マグネサイト粒子であれば 4〜8 μ m程度のも のが好適に用いられる。
[0049] なお、シリカ源原料粒子やマグネシア源原料粒子においても、上述したアルミナ源 原料粒子と同様の方法 (加熱処理やジェット気流により粉砕処理)の球状化処理を行 つてもよい。 [0050] コーデイエライトイ匕原料に加える分散媒としては、水、或いは水とアルコール等の有 機溶媒との混合溶媒等が挙げられ、特に、水が好適に用いられる。
[0051] また、コーディエライト化原料と分散媒とを混合'混練する際には、造孔材、有機バ インダ、分散剤等の添加物をさらに加えて、得られる坏土を調製してもよい。
[0052] 造孔材は、成形体を焼成する際に焼失して気孔を形成させることによって、気孔率 を増大させ、高気孔率のコーディエライト質ノヽ-カム構造体を得るための添加剤であ る。造孔材としては、成形体を焼成する際に焼失する可燃性物質である必要があり、 例えば、グラフアイト等のカーボン、小麦粉、澱粉、フエノール榭脂、ポリメタクリル酸メ チル、ポリエチレン、又はポリエチレンテレフタレート等が挙げられる力 アクリル榭脂 等の有機榭脂からなるマイクロカプセルを特に好適に用いることができる。マイクロ力 プセルは中空粒子であるために、単位質量当たりの造孔効果が高ぐ少量の添加で 高気孔率のハニカム構造体を得られることに加え、焼成時の発熱が少なぐ熱応力 の発生を低減することができるという利点がある。
[0053] 有機バインダは、成形時に坏土に流動性を付与し、焼成前のハ-カム乾燥体にお いてゲル状となり、乾燥体の機械的強度を維持する補強剤としての機能を果たす添 加剤である。従って、バインダとしては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース 、メチノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、力ノレボキシノレメチノレセノレロース、ポ リビュルアルコール等を好適に用いることができる。
[0054] 分散剤は、コーディエライトィヒ原料を構成するそれぞれの粒子等の分散媒への分 散を促進し、均質な坏土を得るための添加剤である。従って、分散剤としては、界面 活性効果を有する物質、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹼、ポ リアルコ一ル等を好適に用いることができる。
[0055] なお、坏土を得るためにコーデイエライトイ匕原料と分散媒とを混合'混練する際には 、公知の混合 ·混練方法に準じて行うことができる。但し、混合については、撹拌羽根 を 500rpm以上 (好ましくは lOOOrpm以上）の高速で回転させることが可能な、撹拌 力'分散力に優れた混合機を用い、剪断力を加えながら撹拌する方法により行うこと が好ましい。このような混合方法により、得られるハニカム構造体の内部欠陥の原因 となる、それぞれの原料粒子中に含まれる微粒子の凝集塊を粉砕し消失させることが できる。
[0056] 混合の際に撹拌羽根を高速で回転させるほど凝集塊を粉砕する効果は高いが、現 状、前記の装置における回転速度の上限は lOOOOrpm程度である。即ち、本発明に おいては撹拌羽根の回転速度は 500〜10000rpmであることが好ましぐ 1000〜5 OOOrpmであることがさらに好ましい。
[0057] なお、混合にっ 、ては、従来公知の混合機、例えば、シグマ-一ダ、リボンミキサ等 により行うことができる。混練については、従来公知の混練機、例えば、シグマ-一ダ 、バンノリーミキサ、スクリュー式の押出し混練機等により行うことができる。特に、真 空減圧装置 (例えば、真空ポンプ等)を備えた混練機 ( ヽゎゆる真空土練機や二軸 連続混練押出し成形機等)を用いると、欠陥が少なぐ成形性の良好な坏土を得るこ とができる点にぉ 、て好まし!/、。
[0058] 次に、このようにして得られた坏土を押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区 画形成されたハニカム成形体を得る。押出し成形の方法は、特に限定されるもので はなぐ所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出し成形する 方法を好適に用いることができる。
[0059] 次に、得られたノ、二カム成形体を乾燥してハ-カム乾燥体を得る。乾燥の方法も特 に限定されず、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾 燥等の従来公知の乾燥法を用いることができるが、中でも、成形体全体を迅速且つ 均一に乾燥することができる点で、熱風乾燥とマイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み 合わせた乾燥方法が好ま 、。
[0060] 次に、得られたノヽ-カム乾燥体を焼成してコーディエライト質ノヽ-カム構造体を製 造する。この焼成とは、それぞれの原料粒子 (アルミナ源原料粒子、シリカ源原料粒 子、及びマグネシア源原料粒子)を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保するた めの操作を意味する。焼成条件 (温度'時間）は、ハニカム成形体を構成するそれぞ れの原料粒子の種類により異なるため、その種類に応じて適当な条件を選択すれば よい。例えば、 1410〜1440°Cの温度で、 3〜10時間焼成することが好ましい。焼成 条件 (温度 '時間）が上記範囲未満であると、骨材原料粒子のコーディエライト結晶化 が不十分となるおそれがある点において好ましくなぐ上記範囲を超えると、生成した コーディエライトが溶融するおそれがある点において好ましくない。
[0061] なお、焼成の前、或いは焼成の昇温過程において、ハ-カム乾燥体中の有機物（ 造孔材、有機バインダ、分散剤等)を燃焼させて除去する操作 (仮焼)を行うと、有機 物の除去をより促進させることができる点にぉ 、て好ま 、。有機バインダの燃焼温 度は 200°C程度、造孔材の燃焼温度は 300〜1000°C程度であるので、仮焼温度は 200〜： LOOO°C程度とすればよい。仮焼時間は特に限定されないが、通常は、 10〜 100時間程度である。
[0062] このようにして製造されたコーディエライト質ノヽ-カム構造体は、隔壁の表面に形成 された気孔の開口部が、従来のハ-カム構造体より多いことから、圧力損失が低減さ れている。特に、その組成や気孔率を維持したままでも、圧力損失が低減されるため に、耐衝撃性や耐熱性にぉ 、ても優れて 、る。
[0063] なお、得られたコーディエライト質ノヽ-カム構造体にぉ 、て、その気孔径 (細孔径と いうこともある）や気孔率等については特に制限はないが、例えば、気孔径は、 10〜 40 μ mであることが好ましぐ 15-30 μ mであることがさらに好ましい。また、気孔率 は、 40〜70%であることが好ましぐ 50〜65%であることがさらに好ましい。
[0064] なお、上述した気孔径は、水銀圧入法によって得られた値のことであり、例えば、水 銀圧入式ポロシメーターによって測定することができる。また、上述した気孔率は、上 記水銀圧入法により得られる多孔質体の全気孔容積 Vと、その多孔質体の構成材料 の真比重 d (コーディエライトの場合であれば、 2. 52gZcm3)とから、下記式（2)に 基づいて算出される気孔率 Pを意味するものとする。
P =V/ (V+ l/d ) X 100 (2)
(但し、 P：気孔率、 V：全細孔容積、 d：真比重）
[0065] また、得られたコーディエライト質ノヽ-カム構造体を、集塵用フィルタとして用いる場 合には、セルの一方の開口部と他方の開口部と互 、違いに目封止する目封止部を さらに備えたものとする。
[0066] 目封止部を形成する方法につ!、ては特に限定されな 、が、例えば、コーデイエライ ト質ハ-カム構造体の一方の端面に、粘着シートを貼着し、画像処理を利用したレー ザカ卩ェ等によりその粘着シートの目封止すべきセルに対応する部分のみに孔開けを してマスクとし、そのマスクが貼着されたコーディエライト質ノヽ-カム構造体の端面を セラミックスラリー中に浸漬し、コーディエライト質ノヽ-カム構造体の目封止すべきセ ルにセラミックスラリーを充填して目封止部を形成し、これと同様の工程をコーデイエ ライト質ノ、二カム構造体の他方の端面についても行った後、 目封止部を乾燥し、焼成 する方法が挙げられる。また、この目封止部をノ、二カム形状のセラミック乾燥体に形 成し、セラミック乾燥体の焼成と目封止部の焼成を同時に行ってもよい。
[0067] セラミックスラリーは、少なくとも骨材としての原料粒子 (骨材原料粒子)と分散媒 (例 えば、水等）とを混合することにより調製することができる。さらに、必要により、バイン ダ、分散剤等の添加剤を加えてもよい。骨材原料粒子の種類は特に限定されないが 、上述したコーデイエライトイ匕原料を構成する粒子を好適に用いることができる。バイ ンダとしては、ポリビュルアルコール、メチルセルロース等の榭脂、分散剤としては、 特殊カルボン酸型高分子界面活性剤を用いることが好ま 、。
[0068] セラミックスラリーの粘度は 5〜50Pa' sの範囲内に調製することが好ましぐ 10〜3 OPa' sの範囲に調製することがより好ましい。セラミックスラリーの粘度が低すぎると、 ヒケ欠陥が発生し易くなる傾向がある。スラリーの粘度は、例えば、骨材原料粒子と分 散媒 (例えば、水等)との比率、或いは分散剤の量等によって調製することができる。 実施例
[0069] 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定 されるものではない。
[0070] (実施例 1)
本実施例においては、コーディエライト質ノヽ-カム構造体として、セルの一方の開 口部と他方の開口部と互 、違いに目封止する目封止部をさらに備えたコーディエラ イト質ノ、二カム構造体 (ノ、二カムフィルタ）を製造した。具体的な製造方法としては、ま ず、タルク（平均粒子径 21 m、円形度 0. 72) 42質量％、カオリン（平均粒子径 11 m、円形度 0. 68) 20質量0 /0、アルミナ A (平均粒子径 2. 4 /ζ πι、円形度 0. 71) 25 質量％、シリカ（平均粒子径 25 m、円形度 0. 84) 13質量％の割合で混合してコ 一ディエライトィ匕原料を調製した。本実施例においては、アルミナ Aが第一アルミナ 源原料である。なお、本実施例の第一アルミナ源原料においては、最も大きな粒子 の粒子径が 300 μ m以下となるように、第一アルミナ源原料を篩 、分けした原料を用 いた。
[0071] 次に、このコーデイエライトイ匕原料 100質量部に対して、カーボン (グラフアイト）（平 均粒子径 53 μ m) 10. 0質量部、発泡榭脂（平均粒子径 50 μ m) 2. 0質量部、バイ ンダ 4質量部、界面活性剤 0. 5質量部、水 31質量部を混練機に投入し、 60分混練 し坏土を得た。
[0072] 次に、得られた坏土を真空土練機に投入、混練して、シリンダー状の坏土を作製し 、この坏土を押出し成形機に投入して、隔壁によって複数のセルが区画形成された ハニカム状に成形してハニカム成形体を得た。次に、得られたハニカム成形体を、誘 電乾燥の後、熱風乾燥で絶乾し、所定の寸法に両端面を切断してハニカム乾燥体を 得た。
[0073] 次に、得られたノヽニカム乾燥体のセルの一方の開口部と他方の開口部とに、上述 したコーデイエライトイ匕原料と同様の組成のコーデイエライトイ匕原料力もなるスラリーを 充填して目封止した。
[0074] 次に、最高温度 1420°Cで 7時間保持、 120時間の焼成スケジュールで焼成して、 円筒状のコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いたノヽ-カムフィルタを製造した。ハ 二カムフィルタの全体形状は、端面 (セル開口面)形状が 229. Omm φの円形、長さ 力 ^305. Ommであり、隔壁の厚さ力 300 m、セノレ密度力46. 5 X 10— 2セノレ/ mm2 ( 300セル/ inch2)。
[0075] 本実施例に用いられたコーデイエライトイ匕原料を構成するアルミナ源原料としての 粒子 (アルミナ A)の円形度、その平均粒子径 m)、粒子径が 5 μ m以上 (最大の 粒子径が 300 μ mであることから、実質的には、 5〜300 μ m)の粒子がその粒子の 全質量に対して含まれる割合 (以下、「5 μ m以上割合 (質量％)」と!、う）、及び、その アルミナ源原料としての粒子がコーディエライト化原料の全質量に対して含まれる割 合 (以下、「含有割合 (質量％)」という）を表 1に示す。
[0076] [表 1]
Figure imgf000019_0001
[0077] また、得られたノヽニカムフィルタにおいて、その隔壁の表面を平面とした場合にお ける全面積に対する、隔壁の表面に形成された気孔の開口部の面積の割合 (以下、 「気孔の開口面積の割合 (％)」という）と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強度 (MPa)と、 気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 10V°Oとを測定した。それぞれ の測定結果を表 1に示す。なお、気孔の開口面積の割合、気孔率、及び気孔径につ いては、上述した本発明の一の実施の形態において説明した方法によって測定を行 つた o
[0078] 圧力損失の測定方法としては、まず、得られたノ、二カムフィルタの両端面に、内径 φ 215mmのリングを圧接し、スートジェネレーターで発生させたスートを、このハ-カ ムフィルタの端面に圧接したリングの内側（ φ 215. Ommの範囲内）に導入して捕集 させた。そして、合計 33gのスートを捕集させた状態のハ-カムフィルタに、 6. 2Nm3 Zminの空気を流し、ハニカムフィルタの前後での圧力差を求めて圧力損失を測定 した。
[0079] また、圧縮強度は、得られたハ-カムフィルタを、端面が 25. 4mm φの円形で、長 さが 25. 4mmの柱状に夸 !Jり貫き、その長さ方向の圧縮強度を測定した値とした。
[0080] (実施例 2〜6)
アルミナ Aに変えて、表 1記載のアルミナ B〜Fを用いたこと以外は、実施例 1と同様 にしてコーディエライト質ハ-カム構造体を用いたハ-カムフィルタを得、得られたノヽ 二カムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合（％)と、圧力損失 (KPa)と、圧縮 強度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径（ m)と、熱膨張係数（ X 10"V°C)とを測定 した。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、それぞれの測定方法については、 実施例 1と同様である。また、アルミナ B〜Fについても、最も大きな粒子の粒子径が 300 m以下となるように、アルミナ源原料を篩い分けした原料を用いた。
[0081] (実施例 7)
アルミナ Aに変えて、表 1記載のアルミナ Cを 10質量％及びアルミナ Gを 15質量％ 用いたこと以外は、実施例 1と同様にしてコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いた ノ、二カムフィルタを得、得られたハ-カムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合（ %)と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱 膨張係数（x io— bZ°c)とを測定した。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、そ れぞれの測定方法については、実施例 1と同様である。本実施例においては、アルミ ナ Cが第一アルミナ源原料である。
[0082] (比較例 1)
アルミナ Aに変えて、表 1記載のアルミナ Hを用いたこと以外は、実施例 1と同様に してコーディエライト質ハ-カム構造体を用いたハ-カムフィルタを得、得られたハ- カムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合 (％)と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強 度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 10"V°C)とを測定し た。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、それぞれの測定方法については、実 施例 1と同様である。
[0083] (比較例 2)
アルミナ Aに変えて、表 1記載のアルミナ Cを 5質量％及びアルミナ Gを 20質量％用 いたこと以外は、実施例 1と同様にしてコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いたハ 二カムフィルタを得、得られたハ-カムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合（％ )と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨 張係数（X IO— 6Z°C)とを測定した。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、それ ぞれの測定方法については、実施例 1と同様である。なお、アルミナ H及びアルミナ Gについても、最も大きな粒子の粒子径が 300 m以下となるように、アルミナ源原 料を篩 、分けした原料を用いた。
[0084] (実施例 8)
本実施例においては、コーデイエライトイ匕原料を、タルク（平均粒子径 21 m、円形 度 0. 72) 37質量％、カオリン（平均粒子径 11 m、円形度 0. 68) 19質量％、水酸 化アルミニウム A (平均粒子径 2. 8 /ζ πι、円形度 0. 72) 33質量％、シリカ（平均粒子 径 25 111、円形度 0. 84) 11質量％の割合で混合して調製した以外は、実施例 1と 同様にしてコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いたノヽ-カムフィルタを得、得られ たハニカムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合（％)と、圧力損失 (KPa)と、圧 縮強度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 10V°Oとを測 定した。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、それぞれの測定方法については 、実施例 1と同様である。本実施例においては、水酸ィ匕アルミニウム Aが第一アルミナ 源原料である。なお、水酸ィ匕アルミニウム Aについても、最も大きな粒子の粒子径が 3 00 μ m以下となるように、アルミナ源原料を篩!、分けした原料を用いた。
[0085] (比較例 3)
水酸ィ匕アルミニウム Aに変えて、表 1記載の水酸ィ匕アルミニウム Bを用いたこと以外 は、実施例 1と同様にしてコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いたハ-カムフィル タを得、得られたノヽ-カムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合（％)と、圧力損 失 (KPa)と、圧縮強度 (MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 1 0— 6Z°C)とを測定した。それぞれの測定結果を表 1に示す。なお、それぞれの測定方 法については、実施例 1と同様である。
[0086] (実施例 9〜： L 1)
タルク（平均粒子径 21 m、円形度 0. 72) 42質量％、表 2に記載のそれぞれの力 ォリン (カオリン A〜C) 20質量0 /0、アルミナ（平均粒子径 4. 5 /ζ πι、円形度 0. 65) 25 質量％、シリカ（平均粒子径 25 m、円形度 0. 84) 13質量％の割合で混合してコ 一ディエライトィ匕原料を調製したこと以外は、実施例 1と同様にしてコーディエライト質 ハ-カム構造体を用いたハ-カムフィルタを得、得られたハ-カムフィルタにお 、て、 気孔の開口面積の割合 (％)と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強度 (MPa)と、気孔率(％ )と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 10V°Oとを測定した。それぞれの測定結果 を表 2に示す。なお、それぞれの測定方法については、実施例 1と同様である。本実 施例においては、カオリン A〜Cが第一アルミナ源原料である。
[0087] [表 2]
気孔の開口面積の
平均粒子径 5μπι以上割合 含有割合 圧力損失 圧縮強度 気孔率 気孔径 熱膨張係数 原料 円形度
(μ m) 割合
(質量％) (質量％) (KPa) (MPa) (%) (μ m) (X10"6/°C)
(%)
実施例 9 カオリン A 0.72 4.8 43 20 31 5.5 2.0 62 21 0.5 実施例 10 カオリン B 0.81 4.7 41 20 34 5.2 2.0 63 21 0.6 実施例 11 カ才リン C 0.88 4.5 38 20 39 4.9 2.0 63 22 0.7 比較例 4 カオリン D 0.61 4.9 47 20 20 6.3 2.0 62 20 0.4
[0088] (比較例 4)
カオリン Aに変えて、表 2記載のカオリン Dを用いたこと以外は、実施例 9と同様にし てコーディエライト質ノヽ-カム構造体を用いたハ-カムフィルタを得、得られたハ-カ ムフィルタにおいて、気孔の開口面積の割合 (％)と、圧力損失 (KPa)と、圧縮強度（ MPa)と、気孔率 (％)と、気孔径 m)と、熱膨張係数（ X 10"V°C)とを測定した。 それぞれの測定結果を表 2に示す。なお、それぞれの測定方法については、実施例 1と同様である。
[0089] なお、上記した水酸化アルミニウム B、及び、カオリン A〜Dについても、最も大きな 粒子の粒子径が 300 m以下となるように、アルミナ源原料を篩い分けした原料を用 いた。
[0090] 実施例 1〜： L 1によって得られたノヽ-カムフィルタは、気孔の開口面積の割合が高く 、その圧力損失は低くなつていた。それに対し、比較例 1においては、円形度が 0. 9 のアルミナ Hの平均粒子径が 0. 5 mと小さ過ぎたため、隣接する粒子同士が詰ま つて配列してしまい、得られたノヽ-カムフィルタにおいては、気孔の開口面積の割合 が低ぐ圧力損失は高くなつていた。また、比較例 2においては、円形度が 0. 9のァ ルミナ Cの含有割合が 5質量％と低いため、圧力損失を低減する効果を得ることがで きな力つた。比較例 3及び比較例 4においても、水酸ィ匕アルミニウム Aの円形度が 0. 62と小さぐまた、カオリン Dの円形度が 0. 61と小さいため、気孔の開口面積の割合 が低ぐ圧力損失は高くなつていた。
[0091] また、実施例と比較例とで得られたハ-カムフィルタにおいては、その気孔率や気 孔径につ 、ては特に大きな違いは見られず、これらの特性を維持したままでも圧力 損失を低減できることが判明した。なお、実施例 6によって得られたノヽ-カムフィルタ は、アルミナ Fの平均粒子径が 9 mと大きいため、コーディエライト化反応性が若干 減少することから、熱膨張係数が、 0. 9 X 10— 6/°Cと多少大きくなつている。気孔の 開口面積の割合は大きく圧力損失は低いものであるが、耐熱衝撃性に劣る可能性が ある。高い耐熱衝撃性が必要である場合は、アルミナ源原料の平均粒子径は、 1〜5 /z mが好ましい。
産業上の利用可能性 本発明のコーディエライト質ハ-カム構造体の製造方法によれば、フィルタ等として 好適に用いられる圧力損失が低減されたコーディエライト質ハ-カム構造体を得るこ と力 る。また、得られるコーディエライト質ノ、二カム構造体は、隔壁の表面に触媒等 が担持し易 ヽことから、好適な触媒担体として用いることもできる。

Claims

請求の範囲
[1] アルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーデイエライトイ匕原 料を得、得られた前記コーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた前記坏土 をノヽ-カム形状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたノヽ- カム成形体を得、得られた前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得 られた前記ハニカム乾燥体を焼成してコーディエライト質ハニカム構造体を製造する コーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法であって、
少なくとも前記アルミナ源原料として、円形度 0. 70以上、且つ平均粒子径が 1〜1 0 mの第一アルミナ源原料を、前記コーデイエライトイ匕原料の全質量に対して 10質 量％以上加えて前記コーデイエライトイ匕原料を得るコーディエライト質ノヽ-カム構造 体の製造方法。
[2] 前記第一アルミナ源原料として、アルミナ及び Z又は水酸ィ匕アルミニウムの粒子を 用いる請求項 1に記載のコーディエライト質ノ、二カム構造体の製造方法。
[3] 前記第一アルミナ源原料が、円形度 0. 80以上のものである請求項 1又は 2に記載 のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法である。
[4] 前記第一アルミナ源原料が、粒子径が 5 μ m以上の粒子を前記第一アルミナ源原 料の全質量に対して 10質量％以上含むものである請求項 1〜3のいずれかに記載 のコーディエライト質ノヽ-カム構造体の製造方法。
[5] アルミナ源原料とシリカ源原料とマグネシア源原料とを加えてコーデイエライトイ匕原 料を得、得られた前記コーディエライト化原料を用いて坏土を得、得られた前記坏土 をノヽ-カム形状に押出し成形して、隔壁によって複数のセルが区画形成されたノヽ- カム成形体を得、得られた前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を得、得 られた前記ハ-カム乾燥体を焼成して得られた、コーディエライト質ノヽ-カム構造体 であって、
前記コーデイエライトイ匕原料が、少なくとも前記アルミナ源原料として、円形度 0. 70 以上、且つ平均粒子径力^〜 10 mの第一アルミナ源原料を、前記コーディエライト 化原料の全質量に対して 10質量％以上力卩えて得られたものであるコーディエライト 質ハニカム構造体。 前記コーディエライト質ノヽ-カム構造体を構成する前記隔壁が多孔質体であり、前 記コーディエライト質ノ、二カム構造体を構成する前記隔壁の表面を平面とした場合に おける全面積に対する、前記隔壁の表面に形成された気孔の開口部の面積の割合 力 30〜50%である請求項 5に記載のコーディエライト質ノヽ-カム構造体。
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