JP2001179720A

JP2001179720A - コージェライト質ハニカム構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2001179720A
Application number: JP36445399A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yokoyama; 茂樹横山; Hirohisa Suwabe; 博久諏訪部; Masanao Suzuki; 雅直鈴木
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時に隔壁の波打ち、特に外周壁近くの隔壁
の波打ちが発生しない薄壁のコージェライト質ハニカム
構造体の製造方法を提供すること。【解決手段】ソルビタン脂肪酸エステルを外配で０．１
〜６．０質量％添加したセラミックス坏土を押出成形す
ることによりコージェライト質ハニカム構造体を製造す
る。この時、ソルビタン脂肪酸エステルはソルビタンモ
ノカプリル酸エステルであることが好ましい。また、メ
チルセルロースを外配で２．０〜１０．０質量％、エマ
ルジョンワックスを外配で３．０質量％以下添加させて
も良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコージェライト質ハ
ニカム構造体を押出成形して製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】コージェライト質ハニカム構造体は、自
動車及び産業用の排ガス浄化触媒担体、フィルター、熱
交換体等として利用されている。特に、近年の排ガス規
制の強化への対応を目的として、浄化性能、圧力損失の
低減、熱交換効率の向上のためハニカム構造体の隔壁の
薄壁化が行われている。

【０００３】一般にコージェライトハニカム構造体を製
造する際にはセラミックス坏土を、格子状のスリットか
らなる排出通路とこのスリットの交点に坏土を供給する
通路を備える押出用口金を通過させることにより成形す
る押出成形法が用いられている。そして、押出性の向上
のためセラミックス原料に有機バインダー、界面活性
剤、潤滑剤、可塑剤等の成形助剤を混合、混練して得た
セラミックス坏土が使用されていた。

【０００４】このように、セラミックス坏土を上述した
口金を通過させることにより押出成形する場合、上述し
た従来のセラミックス坏土を使用すると、坏土と口金ス
リット壁面との摩擦抵抗により押出された外周部表面が
粗面となり、外周部表面にめくれや亀裂が生じる問題が
あった。また隔壁が押出方向に向かって波打つ現象が発
生する問題もあった。更に隔壁同士の圧着が行われず、
ハニカム状に成形されない不具合もあった。

【０００５】上記問題を解決するため、特開平７−１３
８０７６号公報ではセラミックス原料に０．２〜３質量
％のエマルジョン化したワックスと２〜７質量％のメチ
ルセルロースを添加して押出成形可能に可塑化したセラ
ミックス坏土を使用することにより、坏土の潤滑性が向
上して外周部表面のめくれや亀裂の発生が抑えられ、か
つ押出速度の押出圧力依存性が少なくなるため、より均
一に押し出され、隔壁の波打ちの発生を抑える技術が開
示されている。

【０００６】また特許登録２７５６０８１号公報では、
コージェライト化原料バッチ中に親水基と疎水基との重
量比で定義されるＨＬＢが１０以上のポリオキシエチレ
ンオレイルエーテルまたはポリオキシレンラウリルエー
テル（非イオン系界面活性剤）を添加することにより、
押出圧力のばらつきに対し坏土の押出速度のばらつきが
少なく、押出ダイスと坏土との摩擦を低減でき、成形
時、乾燥時のクラック発生もない、隔壁厚の薄いハニカ
ム構造体を得る技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが本発明者が特
開平７−１３８０７６号公報及び特許登録２７５６０８
１号公報で開示されている技術を適用してハニカム構造
体の押出成形を行うと、ハニカム構造の隔壁が押出方向
に向かって波打つ現象を抑える効果は認められるものの
十分ではなく、隔壁の波打ちを完全に防ぐことは困難で
あった。この隔壁の波打ちは外周壁近くの隔壁で発生し
やすい傾向があり、しかも隔壁の厚さが薄くなると顕著
に現れる傾向があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は上述した
従来技術の課題を解決し、成形時に隔壁の波打ち、特に
外周壁近くの隔壁の波打ちが発生しない薄壁のコージェ
ライト質ハニカム構造体の製造方法を提供するものであ
る。本発明者らが鋭意検討した結果、セラミックス坏土
への所定量のソルビタン脂肪酸エステルの添加が、成形
時の隔壁の波打ち、特に外周近傍の隔壁の波打ち発生防
止に有効である知見を得、本発明に至った。

【０００９】本発明のコージェライト質ハニカム構造体
の製造方法は、ソルビタン脂肪酸エステルを外配で０．
１〜６．０質量％添加して押出可能にしたセラミックス
坏土を押出成形することを特徴とするものである。さら
にバインダーとしてメチルセルロースを外配で２．０〜
１０．０質量％添加することが好ましい。またソルビタ
ン脂肪酸エステルとしてはソルビタンモノカプロン酸エ
ステル、ソルビタンモノカプリル酸エステル、ソルビタ
ンモノカプリン酸エステル、ソルビタンモノラウリン酸
エステル等多くのものを使用することができるが、中で
も特にソルビタンモノカプリル酸エステルであることが
好ましい。またエマルジョンワックスを外配で３．０質
量％以下添加することが好ましい。更に押出成形時に、
スリット幅が０．１５ｍｍ以下の押出用口金を使用する
ことが好ましい。

【００１０】ここで、ソルビタン脂肪酸エステルの添加
量を０．１〜６．０質量％と限定した理由は、ソルビタ
ン脂肪酸エステルの添加量が０．1質量％未満では外周
近傍の隔壁の波打ちが発生し、6．０質量％を越えると
坏土の粘着力が低下して外周部表面の一部が切れて亀裂
が発生するためである。また、メチルセルロースの添加
量を２．０〜１０．０質量％に限定した理由は、メチル
セルロースの添加量が２．０質量％未満では、保形性が
悪くなり、自重や外力で変形する場合があり、１０．０
質量％を越えると脱バインダー時に割れが発生しやすく
なるためである。さらに、エマルジョンワックスの添加
量を３．０質量％以下に限定した理由は、エマルジョン
ワックスの添加量が３．０質量％を越えると、保形性が
低下するためである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法を適用するコー
ジェライト質ハニカム構造体は以下のようにして得るこ
とができる。表１に示すように配合したカオリン、タル
ク、アルミナ等のコージェライト化原料にソルビタン脂
肪酸エステルを外配で０．１〜６．０質量％、メチルセ
ルロースを外配で２．０〜１０．０質量％添加して押出
可能に可塑化し、ハニカム構造体に押出成形後に乾燥し
てコージェライトハニカム構造体を得ることができる。

【００１２】

【表１】

【００１３】以下実施例について説明する。表１に示し
たコージェライト化原料１００質量％に対して以下の表
２に示す配合の成形助剤を外配で添加して混練し、Ｎ
ｏ．１〜９の特性の異なるセラミック坏土を作製した。
また比較例として表３に示す配合の成形助剤を用いてＮ
ｏ．１０〜１６の特性の異なるセラミック坏土を作製し
た。Ｎｏ．１０、１１はソルビタン脂肪酸エステルを添
加しない配合、Ｎｏ．１２、１３はソルビタン脂肪酸エ
ステルの添加量が０．１〜６．０質量％の範囲外の配
合、Ｎｏ．１４、１５はメチルセルロースの添加量が
２．０〜１０．０質量％の範囲外の配合、Ｎｏ．１６
はエマルジョンワックスの添加量を３．０質量％より多
くした。さらに従来例として表３に示す配合の成形助剤
を用いてＮｏ．１７〜１９の特性の異なるセラミック坏
土を作製した。Ｎｏ．１７は特許登録２７５６０８１
号公報記載のもので、ポリオキシエチレンラウリルエー
テル（ＨＬＢが１０以上の非イオン系界面活性剤）、ス
テアリン酸、メチルセルロースを添加した配合。Ｎ
ｏ．１８、１９は特開平７−１３８０７６号公報記載の
もので、エマルジョンワックス及びメチルセルロースを
添加した配合である。

【００１４】これらのセラミック坏土からスリット幅
０．１２５ｍｍ、ピッチ１．３５ｍｍの押出用口金を使
用して、直径１０５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円形ハニカ
ム状の成形体を押出成形し、高周波乾燥機を用いて乾燥
した乾燥成形体について、隔壁の波打ちの有無、成形時
に外周部表面の一部が切れて発生する亀裂の有無、成形
後の自重による断面の変形の有無の評価を行った。ま
た、乾燥成形体を昇温速度７．５℃／分で５００℃まで
加熱して脱バインダーした後、自然冷却させた場合の割
れの発生の有無の評価を行った。

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】表２、表３に示したセラミックス坏土を用
いて成形した乾燥成形体の評価結果及びセラミックス坏
土の擬塑性指数を表４に示す。隔壁の波打ちは、発生し
なかったものを〇、発生したものを×として表記した。
外周部表面の亀裂は、発生しなかったものを〇、発生し
たものを×として表記した。断面の変形は、断面の最大
径と最小径の差が０．５ｍｍ未満を〇、０．５ｍｍ以上
を×として表記した。脱バインダー時の割れは、発生し
なかったものを〇、発生したものを×として表記した。
擬塑性指数は特開平７−１３８０７６で採用されている
坏土特性であり、直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの円管を有
する口金に坏土を通過させ、その際の押出圧力と押出速
度の関係を両対数でグラフ化し、得られた直線の傾きを
擬塑性指数として求めた。擬塑性指数（直線の傾き）が
小さいほど、押出速度の押出圧力依存性が少なくなり、
押出圧力に対する押出速度の変化が少なく、より均一に
押し出される。

【００１８】

【表４】

【００１９】表４の結果から０．１〜６．０質量％のソ
ルビタン脂肪酸エステルと２．０〜１０．０質量％のメ
チルセルロースを添加することにより、ハニカム構造体
を構成する隔壁が押出方向に向かって波打つ現象が発生
せず、良好な隔壁を持つハニカム構造体が成形された。
これはソルビタン脂肪酸エステルを添加したものでは、
擬塑性指数が低い値となっていることから、押出圧力に
対して押出速度の変化が少なく、より均一に坏土が押し
出されたことがわかる。またＮｏ．８、９においてエマ
ルジョンワックスを添加することにより擬塑性指数がさ
らに低下したことから、押出速度の押出圧力依存性がさ
らに少なくなっていることがわかる。

【００２０】次に比較例において、ソルビタンモノカプ
リル酸エステルを添加しないＮｏ．１０、１１では隔壁
の波打ちが発生した。またソルビタンモノカプリル酸エ
ステルの添加量が０．０５質量％であるＮｏ．１２では
隔壁の波打ちが発生し、７．０質量％であるＮｏ．１３
では外周部表面の亀裂が発生した。さらに、メチルセル
ロースの添加量が１．０質量％であるＮｏ．１４では、
断面が自重で変形し、１２．０質量％であるＮｏ．１５
では脱バインダー時の割れが発生した。そしてエマルジ
ョンワックスの添加量が４．０質量％であるＮｏ．１６
では、断面が自重で変形した。

【００２１】また特許登録２７５６０８１号公報と特開
平７−１３８０７６号公報の公知例に記載されていたよ
うに、ソルビタン脂肪酸エステルを全く添加せず、ポリ
オキシエチレンラウリルエーテル（ＨＬＢが１０以上の
非イオン系界面活性剤）やエマルジョンワックスを添加
した従来例のＮｏ．１７〜１９の配合では隔壁の波打ち
が発生した。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、セラミックス坏土の組成を限定することによって、
押出圧力の変化に対して押出速度の変化を小さくせし
め、隔壁が押出方向に波打つ現象を防止できる。従って
本発明によれば外周部表面、隔壁形状、及び外径の良好
なセラミックス構造体を得ることが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 CA01 4G054 AA05 AB09 AC00 BD00 BD19 4G069 AA01 AA08 AA09 BA13A BA13B BA21C BA29C BE01C BE09C CA02 CA03 EA19 EB10 EB14Y EB15X EB15Y FB67 FC05 FC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出成形によるコージェライト質ハニカム
構造体の製造方法において、コージェライト化原料にソ
ルビタン脂肪酸エステルを外配で０．１〜６．０質量％
添加したセラミックス坏土を押出成形することを特徴と
するコージェライト質ハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】コージェライト化原料にメチルセルロース
を外配で２．０〜１０．０質量％添加した請求項１に記
載のコージェライト質ハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】ソルビタン脂肪酸エステルがソルビタンモ
ノカプリル酸エステルである請求項１乃至２に記載のコ
ージェライト質ハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】コージェライト化原料にエマルジョンワッ
クスを外配で３．０質量％以下添加した請求項１乃至３
に記載のコージェライト質ハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】押出成形時に、スリット幅が０．１５ｍｍ
以下の押出用口金を使用する請求項１乃至４に記載のコ
ージェライト質ハニカム構造体の製造方法。