JP2000302540A - コージェライト質セラミックスの製造方法 - Google Patents
コージェライト質セラミックスの製造方法Info
- Publication number
- JP2000302540A JP2000302540A JP11105982A JP10598299A JP2000302540A JP 2000302540 A JP2000302540 A JP 2000302540A JP 11105982 A JP11105982 A JP 11105982A JP 10598299 A JP10598299 A JP 10598299A JP 2000302540 A JP2000302540 A JP 2000302540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- average particle
- cordierite
- particle size
- temperature
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 31
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 2
- 102100032566 Carbonic anhydrase-related protein 10 Human genes 0.000 description 1
- 102100029777 Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit M Human genes 0.000 description 1
- 102100036738 Guanine nucleotide-binding protein subunit alpha-11 Human genes 0.000 description 1
- 101000867836 Homo sapiens Carbonic anhydrase-related protein 10 Proteins 0.000 description 1
- 101001012700 Homo sapiens Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit M Proteins 0.000 description 1
- 101100283445 Homo sapiens GNA11 gene Proteins 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コージェライト質ハニカムの原料に用いるタ
ルク、カオリン、及びアルミナの平均粒子径を規定する
ことにより焼成サイクルを短縮化し、低コストで得られ
る熱膨張係数の小さいコージェライト質セラミックスの
製造方法を提供する。 【解決手段】 タルクの平均粒子径を５μｍ〜１５μ
ｍ、カオリンの平均粒子径を２μｍ〜５μｍ、及びアル
ミナの平均粒子径を４μｍ以下と規定し、焼成での最高
温度１３４０℃〜１４５０℃に到達後ただちに降温する
ことにより低コストでハニカム構造の流路方向の４０℃
〜８００℃の間の熱膨張係数が６×１０-７/℃以下とな
るようコージェライト質セラミックスの製造方法を構成
する。
ルク、カオリン、及びアルミナの平均粒子径を規定する
ことにより焼成サイクルを短縮化し、低コストで得られ
る熱膨張係数の小さいコージェライト質セラミックスの
製造方法を提供する。 【解決手段】 タルクの平均粒子径を５μｍ〜１５μ
ｍ、カオリンの平均粒子径を２μｍ〜５μｍ、及びアル
ミナの平均粒子径を４μｍ以下と規定し、焼成での最高
温度１３４０℃〜１４５０℃に到達後ただちに降温する
ことにより低コストでハニカム構造の流路方向の４０℃
〜８００℃の間の熱膨張係数が６×１０-７/℃以下とな
るようコージェライト質セラミックスの製造方法を構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコージェライト質ハ
ニカム構造触媒担体、特に自動車排ガスの浄化用触媒担
体に用いられる低熱膨張性ハニカム構造触媒担体の製造
方法に関する。
ニカム構造触媒担体、特に自動車排ガスの浄化用触媒担
体に用いられる低熱膨張性ハニカム構造触媒担体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハニカム構造触媒担体、特に自動車排ガ
ス浄化装置に用いるセラミックハニカム触媒担体におい
てはヒートショック強度は重要な特性の一つであり、排
気ガス中の触媒反応による急激な発熱やエンジン始動時
の急熱、エンジン停止時の急冷により急激な温度変化を
受け、ハニカム構造体内に生じる温度差により誘発され
る熱応力に耐える高いヒートショック強度が要求されて
おり、特に今日触媒活性向上のためセラミックハニカム
触媒担体のエンジン近傍への設置及び高速運転に伴いそ
の要求が高い。ヒートショック強度は急熱急冷耐久温度
差で表わされ、耐久温度差はハニカムの熱膨張係数に反
比例することが明らかになっており、熱膨張係数が小さ
いほど耐久温度差が大きく、ヒートショック強度が高く
なる。自動車排ガス浄化用ハニカム構造触媒担体として
は、室温から８００℃までの熱膨張係数が６×１０-７/
℃以下であることを必要としている。
ス浄化装置に用いるセラミックハニカム触媒担体におい
てはヒートショック強度は重要な特性の一つであり、排
気ガス中の触媒反応による急激な発熱やエンジン始動時
の急熱、エンジン停止時の急冷により急激な温度変化を
受け、ハニカム構造体内に生じる温度差により誘発され
る熱応力に耐える高いヒートショック強度が要求されて
おり、特に今日触媒活性向上のためセラミックハニカム
触媒担体のエンジン近傍への設置及び高速運転に伴いそ
の要求が高い。ヒートショック強度は急熱急冷耐久温度
差で表わされ、耐久温度差はハニカムの熱膨張係数に反
比例することが明らかになっており、熱膨張係数が小さ
いほど耐久温度差が大きく、ヒートショック強度が高く
なる。自動車排ガス浄化用ハニカム構造触媒担体として
は、室温から８００℃までの熱膨張係数が６×１０-７/
℃以下であることを必要としている。
【０００３】このためハニカム構造触媒担体には、熱膨
張係数がセラミックスの中で最も小さいコージェライト
質セラミックスが一般的に用いられている。
張係数がセラミックスの中で最も小さいコージェライト
質セラミックスが一般的に用いられている。
【０００４】従来コージェライトが低熱膨張性を示すこ
とは公知であるが、公報では次のような内容が提案され
ている。特開昭５０-７５６１１号公報では、カオリン
等の板状粘土、積層粘土に起因する平面的配向により２
５℃〜１０００℃の間での熱膨張係数が少なくとも一方
向で５．６×１０-７/℃〜１１×１０-７/℃のコージェ
ライトセラミックスが知られている。しかしながら、焼
成の最高温度１３４０℃〜１４５０℃でコージェライト
相への実質的に完全な反応を行わせるためには保持時間
を６時間〜１２時間必要としていた。
とは公知であるが、公報では次のような内容が提案され
ている。特開昭５０-７５６１１号公報では、カオリン
等の板状粘土、積層粘土に起因する平面的配向により２
５℃〜１０００℃の間での熱膨張係数が少なくとも一方
向で５．６×１０-７/℃〜１１×１０-７/℃のコージェ
ライトセラミックスが知られている。しかしながら、焼
成の最高温度１３４０℃〜１４５０℃でコージェライト
相への実質的に完全な反応を行わせるためには保持時間
を６時間〜１２時間必要としていた。
【０００５】さらに特公平４-７００５３号公報には、
タルクの平均粒子径を７μｍ以下かつカオリンの平均粒
子径が２μｍ以下でかつカオリンの平均粒子径がタルク
の平均粒子径の１/３以下でアルミナ及び/または水酸化
アルミニウムの平均粒子径が２μｍ以下であることを特
徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体の製造方
法が開示されており、平均粒子径が７μｍ以下のタルク
と平均粒子径が２μｍ以下のカオリンとを組み合わせる
ことで熱膨張係数が８×１０-７/℃以下のコージェライ
トハニカム構造触媒担体を得ているが、焼成時における
最高温度１３５０℃〜１４２５℃での保持時間を６時間
〜２４時間必要としていた。
タルクの平均粒子径を７μｍ以下かつカオリンの平均粒
子径が２μｍ以下でかつカオリンの平均粒子径がタルク
の平均粒子径の１/３以下でアルミナ及び/または水酸化
アルミニウムの平均粒子径が２μｍ以下であることを特
徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体の製造方
法が開示されており、平均粒子径が７μｍ以下のタルク
と平均粒子径が２μｍ以下のカオリンとを組み合わせる
ことで熱膨張係数が８×１０-７/℃以下のコージェライ
トハニカム構造触媒担体を得ているが、焼成時における
最高温度１３５０℃〜１４２５℃での保持時間を６時間
〜２４時間必要としていた。
【０００６】さらに特公平２-１２８９８号公報には、
タルクの平均粒子径を５μｍ以下かつカオリンの平均粒
子径が２μｍ以下でかつカオリンの平均粒子径がタルク
の平均粒子径の１/３以下でアルミナ及び/または水酸化
アルミニウムの平均粒子径が２μｍ以下であることを特
徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体の製造方
法が開示されており、平均粒子径が５μｍ以下のタルク
とタルク平均粒子径の１/３以下の平均粒子径のカオリ
ンとを組み合わせることでコージェライト結晶の配向を
促進させ熱膨張係数が４×１０-７/℃〜８×１０-７/℃
のコージェライトハニカム構造触媒担体を得ているが、
焼成時における最高温度１４００℃〜１４１０℃での保
持時間を４時間〜１０時間必要としていた。
タルクの平均粒子径を５μｍ以下かつカオリンの平均粒
子径が２μｍ以下でかつカオリンの平均粒子径がタルク
の平均粒子径の１/３以下でアルミナ及び/または水酸化
アルミニウムの平均粒子径が２μｍ以下であることを特
徴とするコージェライトハニカム構造触媒担体の製造方
法が開示されており、平均粒子径が５μｍ以下のタルク
とタルク平均粒子径の１/３以下の平均粒子径のカオリ
ンとを組み合わせることでコージェライト結晶の配向を
促進させ熱膨張係数が４×１０-７/℃〜８×１０-７/℃
のコージェライトハニカム構造触媒担体を得ているが、
焼成時における最高温度１４００℃〜１４１０℃での保
持時間を４時間〜１０時間必要としていた。
【０００７】さらに特公平１-５７０７３号公報には、
アルミナの粒度分布を粒径３μｍ以下が重量基準で１７
％以下でかつ平均粒子径が４μｍ〜１５μｍを用いるコ
ージェライトセラミックスの製造法が開示されており、
平均粒子径が３μｍ未満であるとタルクとアルミナとの
反応が約１３００℃以下の比較的低い温度で進行するこ
とによりコージェライト生成のためのタルクとカオリン
の反応が阻害されてコージェライト結晶の配向性が劣化
するとあり、平均粒子径が１５μｍ以上であるとコージ
ェライト生成反応温度が高くなるため熱膨張係数が大き
くなるとされている。これらの理由によりアルミナの粒
度分布を規定し、４０℃〜８００℃の間で４．８〜７．
０×１０-７/℃の熱膨張係数を得ているが、焼成時にお
ける最高温度１３９５℃〜１４１０℃での保持時間を４
時間以上必要としていた。
アルミナの粒度分布を粒径３μｍ以下が重量基準で１７
％以下でかつ平均粒子径が４μｍ〜１５μｍを用いるコ
ージェライトセラミックスの製造法が開示されており、
平均粒子径が３μｍ未満であるとタルクとアルミナとの
反応が約１３００℃以下の比較的低い温度で進行するこ
とによりコージェライト生成のためのタルクとカオリン
の反応が阻害されてコージェライト結晶の配向性が劣化
するとあり、平均粒子径が１５μｍ以上であるとコージ
ェライト生成反応温度が高くなるため熱膨張係数が大き
くなるとされている。これらの理由によりアルミナの粒
度分布を規定し、４０℃〜８００℃の間で４．８〜７．
０×１０-７/℃の熱膨張係数を得ているが、焼成時にお
ける最高温度１３９５℃〜１４１０℃での保持時間を４
時間以上必要としていた。
【０００８】一方特開平５-８５８５６号公報には、コ
ージェライト質ハニカムで低熱膨張を得るための焼成条
件に関して、ゆっくりと焼成体の緻密化を進行させて低
熱膨張を達成させるために約１１００℃〜１２００℃間
の昇温速度を６０℃/ｈｒ．以下とし、液相反応による
望ましいコージェライトの晶出を阻害する固相反応によ
るコージェライトの晶出を抑制するために約１２００℃
〜１３００℃間の昇温速度を８０℃/ｈｒ．以上とし、
主反応である液相反応による望ましいコージェライトを
ゆっくり晶出させるために約１３００℃〜最高温度の間
の昇温速度を６０℃/ｈｒ．以下とするとしている。こ
れらの昇温速度の制御により、３．８〜５．２×１０
-７/℃の熱膨張係数を得ているが、焼成の最高温度１４
１０℃で４時間の保持をする必要があった。
ージェライト質ハニカムで低熱膨張を得るための焼成条
件に関して、ゆっくりと焼成体の緻密化を進行させて低
熱膨張を達成させるために約１１００℃〜１２００℃間
の昇温速度を６０℃/ｈｒ．以下とし、液相反応による
望ましいコージェライトの晶出を阻害する固相反応によ
るコージェライトの晶出を抑制するために約１２００℃
〜１３００℃間の昇温速度を８０℃/ｈｒ．以上とし、
主反応である液相反応による望ましいコージェライトを
ゆっくり晶出させるために約１３００℃〜最高温度の間
の昇温速度を６０℃/ｈｒ．以下とするとしている。こ
れらの昇温速度の制御により、３．８〜５．２×１０
-７/℃の熱膨張係数を得ているが、焼成の最高温度１４
１０℃で４時間の保持をする必要があった。
【０００９】また鈴木恵一朗ら 「旭硝子研究報告２９
［２］（１９７９）」によると、コージェライト相単味
の焼成体を得るために、焼成条件を最高温度１３５０℃
〜１４２０℃で保持時間を５時間としていた。
［２］（１９７９）」によると、コージェライト相単味
の焼成体を得るために、焼成条件を最高温度１３５０℃
〜１４２０℃で保持時間を５時間としていた。
【００１０】またアーウィン＝モリス＝ラッチマンら
「セラミックブュレティン６０（２）２０２（１９８
１）」によると、熱膨張係数７×１０-７/℃を得るため
の焼成条件は最高温度を１４００℃として６時間の保持
を行っていた。
「セラミックブュレティン６０（２）２０２（１９８
１）」によると、熱膨張係数７×１０-７/℃を得るため
の焼成条件は最高温度を１４００℃として６時間の保持
を行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術によれ
ば、４０℃〜８００℃の間で６×１０-７/℃以下の熱膨
張係数を得るためには焼成での最高温度である１３４０
℃〜１４５０℃の保持時間を少なくとも４時間以上とす
る必要があり、焼成サイクルが長くなることでコストア
ップとなる欠点があった。
ば、４０℃〜８００℃の間で６×１０-７/℃以下の熱膨
張係数を得るためには焼成での最高温度である１３４０
℃〜１４５０℃の保持時間を少なくとも４時間以上とす
る必要があり、焼成サイクルが長くなることでコストア
ップとなる欠点があった。
【００１２】本発明はこのような問題を解決し、低コス
トで低熱膨張係数のコージェライト質セラミックスを得
るための製造方法を提供するものである。
トで低熱膨張係数のコージェライト質セラミックスを得
るための製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるコージェ
ライト質セラミックスの製造方法は、主成分の化学組成
がコージェライト組成となるように平均粒子径５μｍ〜
１５μｍのタルクと平均粒子径２μｍ〜５μｍのカオリ
ン及び平均粒子径４μｍ以下のアルミナを含有するコー
ジェライト化原料を調合し、この調合物に有機溶剤及び
可塑剤を加えて混合、混練して押出成形可能に可塑化
し、ハニカム構造に押出成形後、焼成では１３４０℃〜
１４５０℃の最高温度まで昇温し、最高温度到達後ただ
ちに降温することにより、ハニカム構造流路方向での４
０℃〜８００℃の間の熱膨張係数が６×１０-７/℃以下
を得ることを特徴とするものである。
ライト質セラミックスの製造方法は、主成分の化学組成
がコージェライト組成となるように平均粒子径５μｍ〜
１５μｍのタルクと平均粒子径２μｍ〜５μｍのカオリ
ン及び平均粒子径４μｍ以下のアルミナを含有するコー
ジェライト化原料を調合し、この調合物に有機溶剤及び
可塑剤を加えて混合、混練して押出成形可能に可塑化
し、ハニカム構造に押出成形後、焼成では１３４０℃〜
１４５０℃の最高温度まで昇温し、最高温度到達後ただ
ちに降温することにより、ハニカム構造流路方向での４
０℃〜８００℃の間の熱膨張係数が６×１０-７/℃以下
を得ることを特徴とするものである。
【００１４】焼成では、特に１０００℃から最高温度ま
での温度域の昇温速度を５０℃/ｈｒ．以上とすること
が望ましい。
での温度域の昇温速度を５０℃/ｈｒ．以上とすること
が望ましい。
【００１５】
【作用】本発明において、低コストで熱膨張係数６×１
０-７/℃以下のコージェライト質セラミックスが得られ
るのは、原料粉末の平均粒子径を特定の範囲とすること
で焼成体の焼結性が向上し、焼成時に最高温度到達後た
だちに冷却できることを見出したことによる。
０-７/℃以下のコージェライト質セラミックスが得られ
るのは、原料粉末の平均粒子径を特定の範囲とすること
で焼成体の焼結性が向上し、焼成時に最高温度到達後た
だちに冷却できることを見出したことによる。
【００１６】本来、低熱膨張コージェライト質セラミッ
クスを得るためには焼成の条件を精密に制御することに
より、コージェライト結晶を十分成長させる必要がある
とされており、このため１３４０℃〜１４５０℃の間の
保持時間を十分に長くする必要があった。しかしなが
ら、本発明者らが綿密に検討を行った結果、タルクの平
均粒子径を５μｍ〜１５μｍ、カオリンの平均粒子径を
２μｍ〜５μｍ、及びアルミナの平均粒子径を４μｍ以
下とすることで焼結性が向上し、焼成で１３４０℃〜１
４５０℃の最高温度到達後直ちに冷却することが有効で
あることを見出したのである。これは特にアルミナの平
均粒子径を４μｍ以下としたことにより焼結性が向上
し、従来よりも低温側から望ましいコージェライトの析
出が始まり、従来よりも低温側でコージェライト結晶の
成長が完了することに起因する。以下、本発明における
数値限定の理由を詳記する。
クスを得るためには焼成の条件を精密に制御することに
より、コージェライト結晶を十分成長させる必要がある
とされており、このため１３４０℃〜１４５０℃の間の
保持時間を十分に長くする必要があった。しかしなが
ら、本発明者らが綿密に検討を行った結果、タルクの平
均粒子径を５μｍ〜１５μｍ、カオリンの平均粒子径を
２μｍ〜５μｍ、及びアルミナの平均粒子径を４μｍ以
下とすることで焼結性が向上し、焼成で１３４０℃〜１
４５０℃の最高温度到達後直ちに冷却することが有効で
あることを見出したのである。これは特にアルミナの平
均粒子径を４μｍ以下としたことにより焼結性が向上
し、従来よりも低温側から望ましいコージェライトの析
出が始まり、従来よりも低温側でコージェライト結晶の
成長が完了することに起因する。以下、本発明における
数値限定の理由を詳記する。
【００１７】調合後のコージェライト化原料の化学組成
に関して、コージェライト理論組成点（５SiO2・２Al2O3
・２MgO）を中心とした重量基準でSiO2４２％〜５６％、
好ましくは４７％〜５３％、Al2O3３０％〜４５％、好
ましくは３０％〜４５％、MgO１２％〜１６％、好まし
くは１２．５％〜１５％の領域と範囲を限定した理由
は、焼成で析出する結晶相が実質的にコージェライト相
となるために最高温度を１３４０℃〜１４５０℃とした
とき、上記主成分の領域外では熱膨張係数が大きくなる
からである。
に関して、コージェライト理論組成点（５SiO2・２Al2O3
・２MgO）を中心とした重量基準でSiO2４２％〜５６％、
好ましくは４７％〜５３％、Al2O3３０％〜４５％、好
ましくは３０％〜４５％、MgO１２％〜１６％、好まし
くは１２．５％〜１５％の領域と範囲を限定した理由
は、焼成で析出する結晶相が実質的にコージェライト相
となるために最高温度を１３４０℃〜１４５０℃とした
とき、上記主成分の領域外では熱膨張係数が大きくなる
からである。
【００１８】焼成の最高温度を１３４０℃〜１４５０℃
と限定した理由は、最高温度が１３４０℃未満であると
コージェライトの他にムライト等の熱膨張係数の大きな
結晶が析出するからであり、最高温度が１４５０℃を超
えるとコージェライトが融解するからである。
と限定した理由は、最高温度が１３４０℃未満であると
コージェライトの他にムライト等の熱膨張係数の大きな
結晶が析出するからであり、最高温度が１４５０℃を超
えるとコージェライトが融解するからである。
【００１９】タルクの平均粒子径を５μｍ〜１５μｍと
限定した理由は、平均粒子径が５μｍ未満或いは１５μ
mを超えると熱膨張係数が上昇するためである。
限定した理由は、平均粒子径が５μｍ未満或いは１５μ
mを超えると熱膨張係数が上昇するためである。
【００２０】カオリンの平均粒子径を２μｍ〜５μｍと
限定した理由は、平均粒子径が５μｍを超えると熱膨張
係数が上昇するとともに、平均粒子径が２μｍ未満であ
ると特公平４-７００５３及び特公平２-１２８９８で明
らかなように低熱膨張係数を得るための焼成での最高温
度の保持時間を長くする必要がありコストアップとなる
からである。
限定した理由は、平均粒子径が５μｍを超えると熱膨張
係数が上昇するとともに、平均粒子径が２μｍ未満であ
ると特公平４-７００５３及び特公平２-１２８９８で明
らかなように低熱膨張係数を得るための焼成での最高温
度の保持時間を長くする必要がありコストアップとなる
からである。
【００２１】アルミナの平均粒子径を４μｍ以下と限定
した理由は、微粒であると反応活性が高いためにコージ
ェライト生成のための主反応であるタルク、カオリンと
の液相反応が約１３００℃の比較的低い温度で生じ、望
ましくない固相反応によるコージェライト生成を抑制す
るため、低熱膨張となる。また、平均粒子径が４μｍを
超えると反応活性が比較的低下し、望ましいコージェラ
イト結晶の成長が完了するのに時間を要すため、平均粒
子径を４μｍ以下と限定した。
した理由は、微粒であると反応活性が高いためにコージ
ェライト生成のための主反応であるタルク、カオリンと
の液相反応が約１３００℃の比較的低い温度で生じ、望
ましくない固相反応によるコージェライト生成を抑制す
るため、低熱膨張となる。また、平均粒子径が４μｍを
超えると反応活性が比較的低下し、望ましいコージェラ
イト結晶の成長が完了するのに時間を要すため、平均粒
子径を４μｍ以下と限定した。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実際の実施例を説
明する。 （実施例）表１に使用した原料を示す。表中の粒度分布
測定には、セイシン企業製レーザー粒度分布測定装置を
用いた。図１にタルク原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。図２にカオリン原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。図３にアルミナ原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。原料粉末としてカオリン、仮焼カオリン、タル
ク、アルミナ、水酸化アルミニウム、またはシリカ及び
コロイダルシリカを用い、これらがコージェライト組成
となるよう配合し、これにバインダーとしてメチルセル
ロース、潤滑剤としてステアリン酸を添加し、水を加え
て混練し、押出し成形可能な杯土とした。
明する。 （実施例）表１に使用した原料を示す。表中の粒度分布
測定には、セイシン企業製レーザー粒度分布測定装置を
用いた。図１にタルク原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。図２にカオリン原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。図３にアルミナ原料Ｎｏ．Ａ及びＢの粒度分布を
示す。原料粉末としてカオリン、仮焼カオリン、タル
ク、アルミナ、水酸化アルミニウム、またはシリカ及び
コロイダルシリカを用い、これらがコージェライト組成
となるよう配合し、これにバインダーとしてメチルセル
ロース、潤滑剤としてステアリン酸を添加し、水を加え
て混練し、押出し成形可能な杯土とした。
【００２３】
【表１】
【００２４】表２に使用原料の調合割合を示す。次いで
それぞれのバッチの杯土を公知の押出し成形法によりリ
ブ厚１７０μｍ、１平方センチ当りのセル数６２個の四
角セル形状を有する直径３０ｍｍ、高さ１００ｍｍのハ
ニカム構造成形体を得た。ハニカム構造成形体を乾燥し
た後、バッチ式焼成炉にて１０００℃から最高温度１４
２５℃までの温度範囲を昇温速度１００℃/ｈｒ．で昇
温し、保持時間を０時間、４時間、８時間、１２時間と
して焼成を行い、試験Ｎｏ．１、２のコージェライト質
ハニカム構造体を得た。
それぞれのバッチの杯土を公知の押出し成形法によりリ
ブ厚１７０μｍ、１平方センチ当りのセル数６２個の四
角セル形状を有する直径３０ｍｍ、高さ１００ｍｍのハ
ニカム構造成形体を得た。ハニカム構造成形体を乾燥し
た後、バッチ式焼成炉にて１０００℃から最高温度１４
２５℃までの温度範囲を昇温速度１００℃/ｈｒ．で昇
温し、保持時間を０時間、４時間、８時間、１２時間と
して焼成を行い、試験Ｎｏ．１、２のコージェライト質
ハニカム構造体を得た。
【００２５】
【表２】
【００２６】表３に評価結果を示す。表３において、４
０℃〜８００℃までの熱膨張係数はハニカム構造の流路
方向の値を示す。また評価欄に関して、焼成での最高温
度における全ての保持時間について、熱膨張係数が６×
１０-７/℃以下を○、熱膨張係数が６×１０-７/℃を超
えるものを×としてそれぞれ表している。試験Ｎｏ．
１、２で焼成の最高温度で保持をしなくとも熱膨張係数
が６×１０-７/℃以下であり、保持時間を４時間以上に
長くしたときと同等の結果となった。
０℃〜８００℃までの熱膨張係数はハニカム構造の流路
方向の値を示す。また評価欄に関して、焼成での最高温
度における全ての保持時間について、熱膨張係数が６×
１０-７/℃以下を○、熱膨張係数が６×１０-７/℃を超
えるものを×としてそれぞれ表している。試験Ｎｏ．
１、２で焼成の最高温度で保持をしなくとも熱膨張係数
が６×１０-７/℃以下であり、保持時間を４時間以上に
長くしたときと同等の結果となった。
【００２７】
【表３】
【００２８】（比較例１）表１に使用したタルク原料Ｎ
ｏ．Ｃ及びＤを示す。図２にタルク原料Ｎｏ．Ｃ及びＤ
の粒度分布を示す。表２に使用原料の調合割合を示す。
実施例と同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方セ
ンチ当りのセル数６２個の四角セル形状を有する直径３
０ｍｍ、高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾
燥、焼成し、試験Ｎｏ．３、４のコージェライト質ハニ
カム構造体を得た。
ｏ．Ｃ及びＤを示す。図２にタルク原料Ｎｏ．Ｃ及びＤ
の粒度分布を示す。表２に使用原料の調合割合を示す。
実施例と同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方セ
ンチ当りのセル数６２個の四角セル形状を有する直径３
０ｍｍ、高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾
燥、焼成し、試験Ｎｏ．３、４のコージェライト質ハニ
カム構造体を得た。
【００２９】表３に評価結果を示す。試験Ｎｏ．３、４
で焼成の最高温度での保持時間を０時間から長くしても
熱膨張係数が６×１０-７/℃以上で一定となるため、タ
ルクの平均粒子径は５〜１５μｍであることが必要であ
る。実施例では熱膨張係数が６×１０-７/℃以下である
ため、本発明が有効であることを確認できる。
で焼成の最高温度での保持時間を０時間から長くしても
熱膨張係数が６×１０-７/℃以上で一定となるため、タ
ルクの平均粒子径は５〜１５μｍであることが必要であ
る。実施例では熱膨張係数が６×１０-７/℃以下である
ため、本発明が有効であることを確認できる。
【００３０】（比較例２）表１に使用したカオリン原料
Ｎｏ．Ｃを示す。図２にカオリン原料Ｎｏ．Ｃの粒度分
布を示す。表２に使用原料の調合割合を示す。実施例と
同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方センチ当り
のセル数６２個の四角セル形状を有する直径３０ｍｍ、
高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾燥、焼成
し、試験Ｎｏ．５のコージェライト質ハニカム構造体を
得た。
Ｎｏ．Ｃを示す。図２にカオリン原料Ｎｏ．Ｃの粒度分
布を示す。表２に使用原料の調合割合を示す。実施例と
同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方センチ当り
のセル数６２個の四角セル形状を有する直径３０ｍｍ、
高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾燥、焼成
し、試験Ｎｏ．５のコージェライト質ハニカム構造体を
得た。
【００３１】表３に評価結果を示す。焼成の最高温度で
の保持時間を０時間から長くしても熱膨張係数が６×１
０-７/℃以上で一定となっており、カオリンの平均粒子
径は２〜５μｍであることが必要である。実施例では熱
膨張係数が６×１０-７/℃以下であるため、本発明が有
効であることを確認できる。
の保持時間を０時間から長くしても熱膨張係数が６×１
０-７/℃以上で一定となっており、カオリンの平均粒子
径は２〜５μｍであることが必要である。実施例では熱
膨張係数が６×１０-７/℃以下であるため、本発明が有
効であることを確認できる。
【００３２】（比較例３）表１に使用したアルミナ原料
Ｎｏ．Ｃを示す。図１にアルミナ原料Ｎｏ．Ｃの粒度分
布を示す。第２表に使用原料の調合割合を示す。実施例
と同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方センチ当
りのセル数６２個の四角セル形状を有する直径３０ｍ
ｍ、高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾燥、焼
成し、試験Ｎｏ．６〜１０のコージェライト質ハニカム
構造体を得た。
Ｎｏ．Ｃを示す。図１にアルミナ原料Ｎｏ．Ｃの粒度分
布を示す。第２表に使用原料の調合割合を示す。実施例
と同様の方法によりリブ厚１７０μｍ、１平方センチ当
りのセル数６２個の四角セル形状を有する直径３０ｍ
ｍ、高さ１００ｍｍのハニカム構造体を成形、乾燥、焼
成し、試験Ｎｏ．６〜１０のコージェライト質ハニカム
構造体を得た。
【００３３】表３に評価結果を示す。熱膨張係数が６×
１０-７/℃以下となるには焼成で最高温度での保持時間
が少なくとも４時間以上必要であるため、アルミナの平
均粒子径は４μｍ以下であることが必要である。。実施
例では焼成の最高温度で保持を必要としなくとも熱膨張
係数は６×１０-７/℃以下であり、本発明が有効である
ことを確認できる。
１０-７/℃以下となるには焼成で最高温度での保持時間
が少なくとも４時間以上必要であるため、アルミナの平
均粒子径は４μｍ以下であることが必要である。。実施
例では焼成の最高温度で保持を必要としなくとも熱膨張
係数は６×１０-７/℃以下であり、本発明が有効である
ことを確認できる。
【００３４】（比較例４）実施例記載の原料粉末の平均
粒子径を特定した製造方法で得たハニカム構造成形体を
乾燥した後、バッチ式焼成炉にて１０００℃から最高温
度１４２５℃までの温度範囲を昇温速度７０℃/ｈ
ｒ．、５０℃/ｈｒ．、１５℃/ｈｒ．で昇温し、保持時
間を０時間、４時間、８時間、１２時間として焼成を行
い、試験Ｎｏ１１〜１３のコージェライト質ハニカム構
造体を得た。
粒子径を特定した製造方法で得たハニカム構造成形体を
乾燥した後、バッチ式焼成炉にて１０００℃から最高温
度１４２５℃までの温度範囲を昇温速度７０℃/ｈ
ｒ．、５０℃/ｈｒ．、１５℃/ｈｒ．で昇温し、保持時
間を０時間、４時間、８時間、１２時間として焼成を行
い、試験Ｎｏ１１〜１３のコージェライト質ハニカム構
造体を得た。
【００３５】表３に評価結果を示す。焼成の１０００℃
から最高温度までの昇温速度を変えると試験Ｎｏ１１、
１２の昇温速度５０℃/ｈｒ．以上で熱膨張係数が６×
１０- ７/℃以下となった。このため、１０００℃から最
高温度までの昇温速度を速くすることが可能であり、本
発明の目的とする焼成サイクルの短縮による低コスト化
に有効であることがわかった。
から最高温度までの昇温速度を変えると試験Ｎｏ１１、
１２の昇温速度５０℃/ｈｒ．以上で熱膨張係数が６×
１０- ７/℃以下となった。このため、１０００℃から最
高温度までの昇温速度を速くすることが可能であり、本
発明の目的とする焼成サイクルの短縮による低コスト化
に有効であることがわかった。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のコージェライトの製造方法によれば、原料であるタル
クとカオリン及びアルミナの平均粒子径を特定すること
により、６×１０-７/℃以下の低熱膨張係数を有しかつ
焼成の最高温度到達後ただちに降温するコージェライト
セラミック体を製造可能とするので、焼成時間が短くな
りコスト低減に寄与するところが大きい。
のコージェライトの製造方法によれば、原料であるタル
クとカオリン及びアルミナの平均粒子径を特定すること
により、６×１０-７/℃以下の低熱膨張係数を有しかつ
焼成の最高温度到達後ただちに降温するコージェライト
セラミック体を製造可能とするので、焼成時間が短くな
りコスト低減に寄与するところが大きい。
【図１】実施例および比較例で使用したタルク原料の粒
度分布を示すグラフである。
度分布を示すグラフである。
【図２】実施例および比較例で使用したカオリン原料の
粒度分布を示すグラフである。
粒度分布を示すグラフである。
【図３】実施例および比較例で使用したアルミナ原料の
粒度分布を示すグラフである。
粒度分布を示すグラフである。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA07 AA36 AA37 BA24 BA34 CA01 CA10 GA11 GA15 GA17 GA21 GA27 GA28 HA05 HA08 PA25 4G069 AA01 AA08 AA09 BA13A BA13B BA13C CA03 EA19 FB30 FB37 FB67 FC02 FC07 FC08 FC10
Claims (2)
- 【請求項１】 主成分の化学組成が重量基準でSiO2 ４
２％〜５６％、Al2O3３０％〜４５％、MgO１２％〜１６
％となるように平均粒子径５μｍ〜１５μｍのタルクと
平均粒子径２μｍ〜５μｍのカオリン及び平均粒子径４
μｍ以下のアルミナを含有するコージェライト化原料を
調合し、この調合物に有機溶剤及び可塑剤を加えて混
合、混練して押出成形可能に可塑化し、ハニカム構造に
押出成形後、焼成により１３４０℃〜１４５０℃の最高
温度まで昇温し、最高温度到達後ただちに降温すること
により、ハニカム構造の流路方向の４０℃〜８００℃の
間の熱膨張係数が６×１０-７/℃以下を得ることを特徴
とするコージェライト質セラミックスの製造方法。 - 【請求項２】 焼成時の１０００℃から最高温度の間の
昇温速度が５０℃/ｈｒ．以上であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のコージェライト質セラミッ
クスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11105982A JP2000302540A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | コージェライト質セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11105982A JP2000302540A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | コージェライト質セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000302540A true JP2000302540A (ja) | 2000-10-31 |
Family
ID=14421963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11105982A Pending JP2000302540A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | コージェライト質セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000302540A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004037745A1 (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Ngk Insulators, Ltd. | 多孔質ハニカム構造体の製造方法、及びハニカム成形体 |
| JP2006524175A (ja) * | 2003-03-19 | 2006-10-26 | アイメリーズ カオリン，インコーポレーテッド | 著しく狭い粒径分布の焼成カオリン |
| JP2008119663A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Denso Corp | 排ガス浄化フィルタの製造方法 |
| US7887897B2 (en) | 2007-08-31 | 2011-02-15 | Corning Incorporated | Cordierite honeycomb article and method of manufacture |
| JP5372494B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2013-12-18 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11105982A patent/JP2000302540A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004037745A1 (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Ngk Insulators, Ltd. | 多孔質ハニカム構造体の製造方法、及びハニカム成形体 |
| JP2006524175A (ja) * | 2003-03-19 | 2006-10-26 | アイメリーズ カオリン，インコーポレーテッド | 著しく狭い粒径分布の焼成カオリン |
| JP5372494B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2013-12-18 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
| JP2008119663A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Denso Corp | 排ガス浄化フィルタの製造方法 |
| US7887897B2 (en) | 2007-08-31 | 2011-02-15 | Corning Incorporated | Cordierite honeycomb article and method of manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6716512B2 (en) | Honeycomb structure and process for production thereof | |
| EP0278750B1 (en) | Cordierite honeycomb structural bodies | |
| EP1805112B1 (en) | Ceramic body based on aluminum titanate and including a glass phase | |
| EP0535872B1 (en) | Process for firing ceramic honeycomb structural bodies | |
| US6210626B1 (en) | Method of producing cordierite bodies utilizing substantially reduced firing times | |
| EP1337495B1 (en) | Lithium aluminosilicate ceramic | |
| JP4464568B2 (ja) | ハニカム構造体及びその製造方法 | |
| US4001028A (en) | Method of preparing crack-free monolithic polycrystalline cordierite substrates | |
| US7001861B2 (en) | Aluminum titanate-based ceramic article | |
| EP0037868B1 (en) | Method of producing low-expansion ceramic materials | |
| US8449644B2 (en) | Silicon carbide porous body | |
| US8187525B2 (en) | Method of firing green bodies into porous ceramic articles | |
| JPS602270B2 (ja) | コージエライト系セラミツクハニカムおよびその製法 | |
| JP3311650B2 (ja) | コージェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法 | |
| JP2004535909A (ja) | 低ｃｔｅを持つポルサイトベースのセラミック | |
| JP2000302540A (ja) | コージェライト質セラミックスの製造方法 | |
| US4033779A (en) | Non-equilibrium cordierite-alumina | |
| JPH0585813A (ja) | コージライト質セラミツクスの製造法 | |
| KR19980070463A (ko) | 베타-리티아휘석 바디의 제조방법 | |
| JPH0470053B2 (ja) | ||
| JP3928673B2 (ja) | コーディエライト質セラミックス焼結体、そのための組成物および製造方法 | |
| US6686305B1 (en) | Methods of making low thermal expansion calcium aluminate articles | |
| JPS61168563A (ja) | コ−ジエライト系セラミツクハニカムの製法 | |
| JPH0149664B2 (ja) |