JP2002292617A - ハニカム成形体の押出成形法 - Google Patents

ハニカム成形体の押出成形法

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JP2002292617A
JP2002292617A JP2001101147A JP2001101147A JP2002292617A JP 2002292617 A JP2002292617 A JP 2002292617A JP 2001101147 A JP2001101147 A JP 2001101147A JP 2001101147 A JP2001101147 A JP 2001101147A JP 2002292617 A JP2002292617 A JP 2002292617A
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Shigeki Kato
茂樹 加藤
Makoto Takegawa
誠 竹川
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 進直性及び形状精度に優れたハニカム成形体
を得ることができるハニカム成形体の押出成形法を提供
する。 【解決手段】 セラミックス粉末材料に熱可塑性材料を
混合、混練して成形用坏土を調製した後、この坏土を押
し出してハニカム成形体を成形する方法である。成形用
坏土を所定温度に予備加熱した後押出成形して、ハニカ
ム成形体を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明はハニカム成形体の
押出成形法に係り、特に、進直性、形状精度に優れたハ
ニカム成形体を得ることができるハニカム成形体の押出
成形法に関する。
【0002】
【従来の技術】 セラミックス粉末又は金属粉末の成形
体を押出成形、射出成形等により成形する場合には、成
形性を高めるために、粉末中にバインダーが添加され
る。使用するバインダーの成分は、目的とする成形体の
形状や材料、成形法等により決定され、2種以上の成分
からなるバインダーを用いることも少なくない。
【0003】 例えば、排ガス浄化用の触媒担体やディ
ーゼルパティキュレートフィルター等の製造に使用され
るハニカム形状の成形体の製造においては、ハニカム構
造体の隔壁の薄壁化(25〜100μm)に伴い、押出
成形時の高流動性と押出成形後の高保形性の要求が高ま
ったため、従来の水溶性の熱硬化性メチルセルロースに
代わって、バインダーとして、非水溶性のワックスと熱
可塑性樹脂とを混合した熱可塑性材料であるワックス系
材料が使用されるようになってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、本発
明者が鋭意検討したところ、バインダーとして熱可塑性
材料であるワックス系材料を用いた坏土を押出してハニ
カム成形体を成形する場合、ワックス系材料の材料温度
により成形時の押出速度が大きな影響を受けることを見
出した。また、押出成形時において、ハニカム成形体の
軸方向に直角な平面上での温度分布は、ハニカム成形体
の形状精度に大きな影響を与えることから、成形用坏土
の温度均一化が極めて重要であることも判明した。
【0005】 本発明は、上記した本発明者の知見に基
づきなされたものであり、その目的とするところは、進
直性及び形状精度に優れたハニカム成形体を得ることが
できるハニカム成形体の押出成形法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、セラミックス粉末材料に熱可塑性材料を混合、混練
して成形用坏土を調製した後、この坏土を押出してハニ
カム成形体を成形する方法において、前記成形用坏土を
所定温度に予備加熱した後押出成形して、ハニカム成形
体を成形することを特徴とするハニカム成形体の押出成
形法、が提供される。本発明においては、成形用坏土を
予備加熱する熱媒体が液体あるいは気体であることが好
ましく、この媒体が流動することが望ましい。また、坏
土の温度は所定温度に対し±0.5℃以内であることが
好ましく、±0.2℃以内であることがさらに好まし
い。本発明では、熱可塑性材料としては、ワックスと熱
可塑性樹脂を含むものであることが好ましい。本発明の
ハニカム成形体は、その壁厚が1〜4milと極めて薄
いものに対して有効である。
【0007】
【発明の実施の形態】 以下、本発明をその実施の形態
に沿って、さらに詳しく説明するが、本発明はこれらの
実施形態に限定されるものではない。上記したように、
本発明は、セラミックス粉末材料に熱可塑性材料を混
合、混練して成形用坏土を調製した後、この坏土を押出
してハニカム成形体を成形するにあたり、成形用坏土を
所定温度に予備加熱した後押出成形して、ハニカム成形
体を成形するものである。
【0008】 このように、成形用坏土を所定温度に予
備加熱した後に、押出成形することにより、進直性及び
形状精度に優れたハニカム成形体を得ることができる。
成形用坏土を予備加熱するための熱媒体としては、液体
あるいは気体を用いることができるが、温水等の液体を
用いることがより好ましい。成形用坏土を温水等の液体
中に浸漬することにより、成形用坏土の成形方向に直角
な平面上の温度分布が±0.5℃以内、さらに好ましく
は±0.2℃以内という範囲内に収まり、成形用坏土の
温度均一化を達成することができるからである。その結
果、この成形用坏土を用いて押出成形することにより、
進直性及び形状精度に優れたハニカム成形体を得ること
ができる。
【0009】 本発明では、熱可塑性材料を用いること
が好ましい。前述したように、近年になり、ハニカムの
薄壁化が急速に進んでおり、ハニカム成形体の流動性、
保形性の観点から、成形体のバインダーとして熱可塑性
材料を用いることが好ましい。
【0010】 本発明において、バインダーとして用い
る熱可塑性材料としては、エチレン/酢酸ビニル共重合
体(EVA)等の熱可塑性樹脂を含む材料が好ましい。
好適な熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポ
リプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリスチレン系
樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリレート、ポリ
メチルメタクリレートなどのアクリレート系樹脂、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの塩素含有樹脂、
ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオキシメチレン、ポ
リエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等の
ポリエーテル系樹脂、ジエン系樹脂、ポリカーボネート
系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ
フェニレンエーテル系樹脂、及びこれらの共重合体など
であり、これらの1種類又は2種類以上を用いることが
できる。好ましくは、エチレン/酢酸ビニル共重合体、
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート共重合体、エ
チレン/ビニルアルコール共重合体、ポリエチレン、ポ
リスチレン、エンジニアリングプラスチック類、例えば
ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリアルキレ
ンテレフタレート、ポリアミド、ポリフェニレンエーテ
ル、ポリイミド等、及び液晶ポリマー、例えば芳香族ポ
リエステル等の1種又は2種以上の組み合わせである。
もっとも好ましい熱可塑性樹脂はエチレン/酢酸ビニル
共重合体(EVA)である。エチレン/酢酸ビニル共重
合体(EVA)はガラス転移点が低く押出が容易であ
り、また、ワックスと併用する場合にはワックスとの相
溶性が良く、成形材料が容易に均質化され、安定した可
塑性、流動性及び形状保持性が発現される。
【0011】 本発明において好適に用いられるワック
スは、好ましくは融点が40〜80℃の範囲のワックス
である。好ましいワックスの種類は、例えばパラフィン
ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレ
ンワックス、モンタン酸ワックス、脂肪酸アミド系ワッ
クス、脂肪酸エステル系ワックス、複合エステル系ワッ
クス、高級アルコール系ワックス、グリセリン脂肪酸エ
ステル系ワックス、カルナバワックス、ライスワックス
等の1種又は2種以上の組み合わせであるが、パラフィ
ンワックスがより好ましい。融点又は軟化点の異なる2
種以上のワックスを組み合わせて用いることがさらに好
ましい。
【0012】 本発明では、バインダーとして用いる熱
可塑性材料として、ワックスと、エチレン/酢酸ビニル
共重合体(EVA)等の熱可塑性樹脂を混合して含有す
る混合材料が好ましい。このように、熱可塑性樹脂とワ
ックスを併用する場合において、熱可塑性樹脂とワック
スとの合計の添加量はセラミックス粉末100重量部に
対して、好ましくは18〜35重量部、さらに好ましく
は20〜31重量部、特に好ましくは22〜29重量部
である。
【0013】 本発明のワックス系材料には、さらに脂
肪酸を添加することが好ましい。脂肪酸は、セラミック
ス粉末と熱可塑性樹脂及び/又はワックスとの濡れ性を
向上させることができる。本発明に用いられる脂肪酸
は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよく、1価脂肪酸
でも多価脂肪酸でもよい。好ましい脂肪酸は炭素数が4
〜30の脂肪酸であって、例えばステアリン酸、オレイ
ン酸、パルミチン酸などが好ましい。本発明の成形用坏
土には、目的に応じてその他の成分、例えば合成油、カ
ップリング剤、分散剤、潤滑剤などを加えることもでき
る。
【0014】 本発明の成形用坏土に用いるセラミック
ス粉末の好適な例は、コージェライト粉末、アルミナ粉
末、ムライト粉末等の酸化物粉末、窒化珪素粉末、窒化
アルミニウム粉末等の窒化物粉末、炭化珪素粉末等の炭
化物粉末などであり、これらの中でもコージェライト粉
末は、熱膨張が小さく、触媒の担体などの特に薄肉化が
要求される用途に使用されるため好ましい。
【0015】 そして、本発明では、成形用坏土を予備
加熱するのであるが、予備加熱手段として、液体あるい
は気体などの熱媒体を用いることが好ましい。熱媒体の
温度は、ワックス、熱可塑性樹脂の種類により適宜設定
する。液体としては、簡便かつ経済的に適用できること
から、温水が好ましい。また、気体としても、簡便かつ
経済的に適用できることから、乾燥器などのオーブンが
好ましい。そのなかでも、ウォーターバス(湯漕)に貯
留され、所定温度に加温した温水等の液体中に浸漬する
方法が好ましい。また、成形用坏土は、そのまま液体中
に浸漬してもよいが、成形用坏土を真空パックなどによ
って包み込んでも良い。
【0016】 成形用坏土を熱媒体に浸漬することによ
り、成形用坏土の温度分布を±0.5℃以内、より好ま
しくは±0.2℃以内という極めて狭い範囲内に収める
ことが可能となり、成形用坏土の温度均一化を達成する
ことができる。
【0017】 また、熱媒体は、対流など流れを生じさ
せることが好ましい。媒体を流動させることにより、媒
体内に設置された成形用坏土の温度均一化をさらに向上
させることができるからである。
【0018】
【実施例】(実施例1〜3、比較例1)コージェライト
粉末100重量部に対し、バインダーを29重量部添加
混合した原料を、100℃で2時間、圧力1kgf/c
2の加圧ニーダーを用いて混練した。なお、バインダ
ーは、ワックス(パラフィンワックス)が60重量%、
EVAが35重量%、オレイン酸が5重量%であった。
次に、混練物を、押出坏土温度が65℃となるように各
部の温度が設定された、φ100mm土練機に通し、φ
115mm×200mm(長さ)の成形用坏土を調製し
た。
【0019】 次いで、得られた成形用坏土を、60℃
に保持され流動している温水を貯留したウォーターバス
(湯漕)(実施例1の場合)、60℃に保持されファン
により内部雰囲気を流動させたオーブン(実施例2の場
合)、及び60℃に保持されファンによる内部雰囲気流
動のないオーブン(実施例3の場合)のそれぞれに導入
し、予備加熱を行った。なお、実施例1で使用した成形
用坏土は真空パックにて包装して導入した。また、比較
例1として、実施例1〜3のような予備加熱を行わず、
成形シリンダー内で成形用坏土を直接加熱した。
【0020】 成形用坏土の温度分布(端面で2ヶ所
で、軸方向にさらに2ヶ所の計4ヶ所)を測定したとこ
ろ、図1(a)(b)(c)(d)に示すように、実施例1の場合に
は温度差0.2℃、実施例2の場合には温度差0.3
℃、実施例3の場合には温度差0.9℃という極めて狭
い範囲内であったのに対し、比較例1の場合には、温度
差3.3℃があった。
【0021】 そして、成形用坏土を、横型プランジャ
ーにて、押出圧力60kgf/cm2でハニカム形状に
押出成形した。なお、ハニカム壁厚は2mil(51μ
m)、セル密度は600セル/in2(93セル/c
2)であった。
【0022】 押出速度を測定したところ、実施例1〜
3の場合には、押出速度は18〜20mm/secで面
内速度が均一であったのに対し、比較例1の場合には、
押出速度は15〜20mm/secでばらついた。その
結果、実施例1〜3では、成形体が真っ直ぐで(実施例
3の場合、若干曲がり有り)、進直性及び形状精度に優
れたハニカム成形体が得られたが、比較例1では、成形
体に大きな曲がりが発生し、進直性及び形状精度に問題
が生じた。
【0023】 さらに、成形サイクルを考慮したとき、
実施例1〜3では、複数の成形用坏土を加熱することが
できるため、2本目を成形する際の加熱時間が不要にな
るのに比して、比較例1では、成形シリンダー内で加熱
するため、6時間のサイクルタイムを要した。
【0024】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明に係る押
出成形法によれば、進直性及び形状精度に優れたハニカ
ム成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 成形用坏土の温度分布を示す説明図で、(a)
は実施例1、(b)は実施例2、(c)は実施例3、(d)は比
較例1を示す。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G054 AA05 AB09 BD19

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス粉末材料に熱可塑性材料を
    混合、混練して成形用坏土を調製した後、この坏土を押
    し出してハニカム成形体を成形する方法において、 前記成形用坏土を所定温度に予備加熱した後押出成形し
    て、ハニカム成形体を成形することを特徴とするハニカ
    ム成形体の押出成形法。
  2. 【請求項2】 前記成形用坏土を予備加熱する熱媒体が
    液体である請求項1記載のハニカム成形体の押出成形
    法。
  3. 【請求項3】 前記成形用坏土を予備加熱する熱媒体が
    気体である請求項1記載のハニカム成形体の押出成形
    法。
  4. 【請求項4】 前記媒体が流動する請求項2又は3記載
    のハニカム成形体の押出成形法。
  5. 【請求項5】 前記坏土の温度が所定温度に対し±0.
    5℃以内である請求項1〜4のいずれか1項に記載のハ
    ニカム成形体の押出成形法。
  6. 【請求項6】 前記坏土の温度が所定温度に対し±0.
    2℃以内である請求項1〜4のいずれか1項に記載のハ
    ニカム成形体の押出成形法。
  7. 【請求項7】 前記熱可塑性材料が、ワックスと熱可塑
    性樹脂を含むものである請求項1〜6のいずれか1項に
    記載のハニカム成形体の押出成形法。
  8. 【請求項8】 前記ハニカム成形体の壁厚が1〜4mi
    lである請求項1〜7のいずれか1項に記載のハニカム
    成形体の押出成形法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007237653A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Ngk Insulators Ltd セラミックスハニカム構造体の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09118569A (ja) * 1995-09-22 1997-05-06 Corning Inc 水性混合物およびそれからなるボディの製造方法

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