JP2003129112A - 金属製ハニカムおよびその製造方法 - Google Patents
金属製ハニカムおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒や各種フィルタ等に用いられる多孔質金属
製ハニカムを簡単に製造する。 【解決手段】金属粉末に有機バインダーを加え、混練し
たコンパウンドを、押出成型機にてハニカム成形体を成
形し、これを脱脂・焼結して金属製ハニカムを製造する
方法において、バインダーに熱ゲル化性樹脂及び造孔材
である非水溶性物質を含むことを特徴とする多孔質金属
製ハニカムの製造方法
製ハニカムを簡単に製造する。 【解決手段】金属粉末に有機バインダーを加え、混練し
たコンパウンドを、押出成型機にてハニカム成形体を成
形し、これを脱脂・焼結して金属製ハニカムを製造する
方法において、バインダーに熱ゲル化性樹脂及び造孔材
である非水溶性物質を含むことを特徴とする多孔質金属
製ハニカムの製造方法
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハニカム構
造触媒担体、特にはディーゼルエンジン排ガスの浄化用
触媒担体等に用いられる金属製ハニカムおよびその製造
方法に関する。
造触媒担体、特にはディーゼルエンジン排ガスの浄化用
触媒担体等に用いられる金属製ハニカムおよびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、多孔性無機物質の開発用途が急速
に展開され、その形状もペレット状、ビーズ状、リング
状更にはハニカム状と多岐に亘っている。これらの形状
は、用途に応じて最適なものを選択しているが、特にハ
ニカム状のものは、（1）圧損が小さい、（2）比表面積
が大きい、（3）取り扱いやすい（4）磨耗が小さい、等
の利点を有しているので重要な役割を果すようになって
きた。従って、従来より用いられているハニカム状成形
体としてはセラミックスを押出ししたものが主流を占め
るようになってきている。
に展開され、その形状もペレット状、ビーズ状、リング
状更にはハニカム状と多岐に亘っている。これらの形状
は、用途に応じて最適なものを選択しているが、特にハ
ニカム状のものは、（1）圧損が小さい、（2）比表面積
が大きい、（3）取り扱いやすい（4）磨耗が小さい、等
の利点を有しているので重要な役割を果すようになって
きた。従って、従来より用いられているハニカム状成形
体としてはセラミックスを押出ししたものが主流を占め
るようになってきている。
【０００３】しかし、これらの成形体では上記のような
触媒分野における要求特性を十分に満足しているとは言
い難い。即ち、触媒担体においては （Ａ）多孔質であると共に、コーティング剤や触媒の付
着性が良好であること （Ｂ）強度が十分であって破壊し難いこと （Ｃ）化学的に安定であって、触媒活性に影響を及ぼさ
ないこと 等の特性が要求されるが、セラミックス担体の場合、強
度を満足する為の焼結条件と多孔質性を満足する為の焼
結条件が矛盾することとなる。また、セラミックス自体
が脆弱である為、衝撃及びエンジンの振動等により破損
しやすい等の問題がある。
触媒分野における要求特性を十分に満足しているとは言
い難い。即ち、触媒担体においては （Ａ）多孔質であると共に、コーティング剤や触媒の付
着性が良好であること （Ｂ）強度が十分であって破壊し難いこと （Ｃ）化学的に安定であって、触媒活性に影響を及ぼさ
ないこと 等の特性が要求されるが、セラミックス担体の場合、強
度を満足する為の焼結条件と多孔質性を満足する為の焼
結条件が矛盾することとなる。また、セラミックス自体
が脆弱である為、衝撃及びエンジンの振動等により破損
しやすい等の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これら問題を解決する
為の従来の他の改良技術として、特開昭５７−５７８０
３号に記載の金属製ハニカムが提案されている。しかし
ながら、前述の発明においては、具体的には熱硬化性樹
脂をバインダーとして使用することが記載されている。
熱硬化性樹脂を使用した場合には、熱硬化性樹脂自体の
流動性が悪い為に成形し難いという問題がある。例え
ば、軽量化のために壁面が薄肉のハニカムを製造する場
合に流動性が悪い為、金型中のスリット部ヘ流れ難いと
いう問題がある。
為の従来の他の改良技術として、特開昭５７−５７８０
３号に記載の金属製ハニカムが提案されている。しかし
ながら、前述の発明においては、具体的には熱硬化性樹
脂をバインダーとして使用することが記載されている。
熱硬化性樹脂を使用した場合には、熱硬化性樹脂自体の
流動性が悪い為に成形し難いという問題がある。例え
ば、軽量化のために壁面が薄肉のハニカムを製造する場
合に流動性が悪い為、金型中のスリット部ヘ流れ難いと
いう問題がある。
【０００５】また、熱硬化性樹脂は加熱によって一旦溶
融して流動性を示すが、更に一定温度での加熱を続ける
と、これと並行的に加熱に伴う化学反応により、樹脂の
分子量が増大すると共に分子構造の網状化が進み、逆に
次第に流動性を失い、最後には硬化してまったく流動し
なくなるという現象も起こる。さらに、この時の加熱温
度が高い程、溶融するのも速いが、同時に網状化の進行
による効果も速くなり、粘度を保っている時間も短くな
る。すなわち、製造可能時間が短く作業性が悪いという
問題もある。
融して流動性を示すが、更に一定温度での加熱を続ける
と、これと並行的に加熱に伴う化学反応により、樹脂の
分子量が増大すると共に分子構造の網状化が進み、逆に
次第に流動性を失い、最後には硬化してまったく流動し
なくなるという現象も起こる。さらに、この時の加熱温
度が高い程、溶融するのも速いが、同時に網状化の進行
による効果も速くなり、粘度を保っている時間も短くな
る。すなわち、製造可能時間が短く作業性が悪いという
問題もある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決し、金属製
ハニカムおよびその製造方法を提供するものである。
ハニカムおよびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる金属製ハ
ニカムの製造方法は、上記目的を達成する為に熱ゲル化
性樹脂及び水を使用することで成形材に流動性を与え、
容易にハニカムを製造することを特徴としている。即
ち、金属粉末及び熱ゲル化性樹脂を含む混練物を押出ダ
イスから押出して、ハニカム状成形体を得、乾燥、脱脂
後、焼結することを特徴とする金属製ハニカムの製造方
法である。さらに、前記混練物に造孔材である非水溶性
物質を添加し押出ダイスから押出して、ハニカム状成形
体を得、乾燥、脱脂後、焼結して多孔質体とすることを
特徴とする金属製ハニカムの製造方法である。また、前
述の金属粉末がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金であることを特徴
とする金属製ハニカムの製造方法であり、前記記載の製
造方法により製造した多孔質金属部分が通気性を有する
ことを特徴とする金属製ハニカムである。
ニカムの製造方法は、上記目的を達成する為に熱ゲル化
性樹脂及び水を使用することで成形材に流動性を与え、
容易にハニカムを製造することを特徴としている。即
ち、金属粉末及び熱ゲル化性樹脂を含む混練物を押出ダ
イスから押出して、ハニカム状成形体を得、乾燥、脱脂
後、焼結することを特徴とする金属製ハニカムの製造方
法である。さらに、前記混練物に造孔材である非水溶性
物質を添加し押出ダイスから押出して、ハニカム状成形
体を得、乾燥、脱脂後、焼結して多孔質体とすることを
特徴とする金属製ハニカムの製造方法である。また、前
述の金属粉末がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金であることを特徴
とする金属製ハニカムの製造方法であり、前記記載の製
造方法により製造した多孔質金属部分が通気性を有する
ことを特徴とする金属製ハニカムである。
【０００８】熱ゲル化性樹脂としてはメチルセルロース
等が挙げられる。この樹脂は、室温程度の温度において
流動性が良いという特徴を持つ。従って、前述の熱硬化
樹脂と違い、室温において良い流動性が確保できる。
等が挙げられる。この樹脂は、室温程度の温度において
流動性が良いという特徴を持つ。従って、前述の熱硬化
樹脂と違い、室温において良い流動性が確保できる。
【０００９】ハニカム状の押出成形を行うに当っては金
属粉末と熱ゲル化性バインダーのみからなる混合物を用
いるのも良いが、他の成分として脱脂・焼結によって焼
失する物質で、しかも非水溶性物質を造孔材として添加
することがより好ましい。このような非水溶性物質は混
練物の状態では非水溶性であるためにバインダーに固溶
せずに存在しているが、一旦燃焼すると焼失し、その跡
に小空隙を残すことによって触媒担持等に好ましい多孔
質性を向上させる。非水溶性物質としてはパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス
類、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＥＶＡ等の熱可塑
性の樹脂類が挙げられる。
属粉末と熱ゲル化性バインダーのみからなる混合物を用
いるのも良いが、他の成分として脱脂・焼結によって焼
失する物質で、しかも非水溶性物質を造孔材として添加
することがより好ましい。このような非水溶性物質は混
練物の状態では非水溶性であるためにバインダーに固溶
せずに存在しているが、一旦燃焼すると焼失し、その跡
に小空隙を残すことによって触媒担持等に好ましい多孔
質性を向上させる。非水溶性物質としてはパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス等のワックス
類、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＥＶＡ等の熱可塑
性の樹脂類が挙げられる。
【００１０】本発明に使用する粉末としては、用途に応
じて組成を選択することが可能であるが、コーティング
剤や触媒の付着性が良好である観点からＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金を使用するのが好ましい。
じて組成を選択することが可能であるが、コーティング
剤や触媒の付着性が良好である観点からＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金を使用するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴は熱ゲル化性樹脂をバインダーとして採用したこと
にある。以下、製造工程および具体例に従って要点を記
載する。 （混合・混練）：金属粉末、熱ゲル化性樹脂あるいは、
さらに非水溶性樹脂を混合し、ついで可塑剤、分散剤等
及び水を添加し、ミキサーにて混練し、押出し成形可能
な混練物とする。
特徴は熱ゲル化性樹脂をバインダーとして採用したこと
にある。以下、製造工程および具体例に従って要点を記
載する。 （混合・混練）：金属粉末、熱ゲル化性樹脂あるいは、
さらに非水溶性樹脂を混合し、ついで可塑剤、分散剤等
及び水を添加し、ミキサーにて混練し、押出し成形可能
な混練物とする。
【００１２】（成形・乾燥）：この混練物を押出し成型
機により、室温にて成形を行う。この際、速やかに加熱
を行い、硬化処理を行う。熱ゲル化性、即ち加熱により
高粘度化するバインダーを使用した成形体であるので、
熱風による加熱処理を行うことにより、より効果があ
る。
機により、室温にて成形を行う。この際、速やかに加熱
を行い、硬化処理を行う。熱ゲル化性、即ち加熱により
高粘度化するバインダーを使用した成形体であるので、
熱風による加熱処理を行うことにより、より効果があ
る。
【００１３】（脱脂）：焼結粉末として、酸化され易い
金属を使用しているので、不活性ガス雰囲気下または還
元性ガス雰囲気下で行うのが最適である。
金属を使用しているので、不活性ガス雰囲気下または還
元性ガス雰囲気下で行うのが最適である。
【００１４】（焼結）：脱脂した成形体を焼結する場合
には非酸化性雰囲気で焼結する必要がある。この非酸化
性雰囲気として、真空雰囲気あるいは水素、アルゴン、
窒素ガス雰囲気あるいは前記パーシャル雰囲気で焼結す
ることが必要である。
には非酸化性雰囲気で焼結する必要がある。この非酸化
性雰囲気として、真空雰囲気あるいは水素、アルゴン、
窒素ガス雰囲気あるいは前記パーシャル雰囲気で焼結す
ることが必要である。
【００１５】
【実施例】（実施例１）実施例１として、ガスアトマイ
ズによって得られた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ合金粉末と熱ゲル化樹脂としてメチルセルロ
ース及び水を配合比（ｗｔ％）７７．５：２．５：２０
の割合で混合を行った。これに、可塑剤、分散剤等を若
干量添加し、ミキサーにより混練し、押出成形可能な混
練物を作製した。この混練物を押出し成形し、ハニカム
成形体を得た。図１に本発明に係るハニカム成形体の斜
視図を示す。本ハニカム成形体１は、四角セル２形状を
有する直径３０ｍｍ、高さ１００ｍｍの大きさであり、
セル数は１６個／ｃｍ２で、セル壁３の肉厚は約０．４
ｍｍである。この際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ
／秒、成形圧：３０ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、前
記成形体を乾燥した後、Ａｒ雰囲気にて脱脂、真空雰囲
気にて焼結を行い、金属製ハニカムを得た。
ズによって得られた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−
Ｃｒ−Ａｌ合金粉末と熱ゲル化樹脂としてメチルセルロ
ース及び水を配合比（ｗｔ％）７７．５：２．５：２０
の割合で混合を行った。これに、可塑剤、分散剤等を若
干量添加し、ミキサーにより混練し、押出成形可能な混
練物を作製した。この混練物を押出し成形し、ハニカム
成形体を得た。図１に本発明に係るハニカム成形体の斜
視図を示す。本ハニカム成形体１は、四角セル２形状を
有する直径３０ｍｍ、高さ１００ｍｍの大きさであり、
セル数は１６個／ｃｍ２で、セル壁３の肉厚は約０．４
ｍｍである。この際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ
／秒、成形圧：３０ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、前
記成形体を乾燥した後、Ａｒ雰囲気にて脱脂、真空雰囲
気にて焼結を行い、金属製ハニカムを得た。
【００１６】（実施例２）実施例２として、多孔質金属
製ハニカムを得るために、ガスアトマイズによって得ら
れた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
粉末と非水溶性樹脂として平均粒径約１００μｍである
ポリプロピレンを配合比（ｗｔ％）９０：１０の割合と
し、これに熱ゲル化樹脂としてメチルセルロース、さら
に水を加えて混合を行った。さらに、可塑剤、分散剤等
を若干量添加し、ミキサーにより混練し、押出成形可能
な混練物を作製した。ついで、この混練物を実施例１と
同じ押出ダイスを使用してハニカム成形体を得た。この
際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ／秒、成形圧：３
０ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、前記成形体を乾燥し
た後、Ａｒ雰囲気にて脱脂、真空雰囲気にて焼結を行
い、多孔質金属製ハニカムを得た。
製ハニカムを得るために、ガスアトマイズによって得ら
れた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
粉末と非水溶性樹脂として平均粒径約１００μｍである
ポリプロピレンを配合比（ｗｔ％）９０：１０の割合と
し、これに熱ゲル化樹脂としてメチルセルロース、さら
に水を加えて混合を行った。さらに、可塑剤、分散剤等
を若干量添加し、ミキサーにより混練し、押出成形可能
な混練物を作製した。ついで、この混練物を実施例１と
同じ押出ダイスを使用してハニカム成形体を得た。この
際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ／秒、成形圧：３
０ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、前記成形体を乾燥し
た後、Ａｒ雰囲気にて脱脂、真空雰囲気にて焼結を行
い、多孔質金属製ハニカムを得た。
【００１７】（比較例）比較例として、前述の実施例と
同じ押出ダイスを使用し、ガスアトマイズによって得ら
れた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
粉末と熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂およびメタノ
ールを合金粉末とバインダーの比が実施例１とほぼ同様
の割合で混合し、押出し成形にて成形してハニカム成形
体を得た。この際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ／
秒、成形圧：１００ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、乾
燥、脱脂および焼結は実施例と同様のことを施した。
同じ押出ダイスを使用し、ガスアトマイズによって得ら
れた平均粒径が約６０μｍであるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
粉末と熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂およびメタノ
ールを合金粉末とバインダーの比が実施例１とほぼ同様
の割合で混合し、押出し成形にて成形してハニカム成形
体を得た。この際の成形条件は、成形速度：１０ｍｍ／
秒、成形圧：１００ｋｇ／ｃｍ２であった。続いて、乾
燥、脱脂および焼結は実施例と同様のことを施した。
【００１８】実施例１については、比較例に比べ成形圧
が非常に低く、容易に成形できることが判った。また、
比較例については、成形数が増すに従って、四角セル内
部に押出し傷が残り、成形圧も次第に上昇するようにな
った。さらに、実施例２の非水溶性樹脂であるポリプロ
ピレンを添加したハニカム構造焼結体自体は通気度を有
していた。ポリプロピレンの添加については、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金粉末を代替する形で行っており、焼結後の
空洞が通気度に寄与しているが、成形圧については実施
例１と同等で問題は発生しなかった。
が非常に低く、容易に成形できることが判った。また、
比較例については、成形数が増すに従って、四角セル内
部に押出し傷が残り、成形圧も次第に上昇するようにな
った。さらに、実施例２の非水溶性樹脂であるポリプロ
ピレンを添加したハニカム構造焼結体自体は通気度を有
していた。ポリプロピレンの添加については、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金粉末を代替する形で行っており、焼結後の
空洞が通気度に寄与しているが、成形圧については実施
例１と同等で問題は発生しなかった。
【００１９】実施例１、実施例２及び比較例について
は、一例を示したものでハニカム成形体の形状について
は問わないことは、言うまでもない。さらに、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金粉末、熱ゲル化樹脂及び非水溶性樹脂等の
混合割合については、成形するハニカム構造体の大き
さ、セル数などにより変化する。
は、一例を示したものでハニカム成形体の形状について
は問わないことは、言うまでもない。さらに、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金粉末、熱ゲル化樹脂及び非水溶性樹脂等の
混合割合については、成形するハニカム構造体の大き
さ、セル数などにより変化する。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属粉末
に有機バインダーを加え、混練したコンパウンドを押出
成形する方法において、熱硬化性樹脂と比較して、流動
性の良い混錬物（コンパウンド）が得られる。従って、
成形が簡単な多孔質金属製ハニカムが得られる。
に有機バインダーを加え、混練したコンパウンドを押出
成形する方法において、熱硬化性樹脂と比較して、流動
性の良い混錬物（コンパウンド）が得られる。従って、
成形が簡単な多孔質金属製ハニカムが得られる。
【図１】本発明に係るハニカム成形体の斜視図である。
１．ハニカム成形体
２．四角セル
３．セル壁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 細田 成己
島根県安来市安来町2107番地２ 日立金属
株式会社冶金研究所内
(72)発明者 伊達 賢治
島根県安来市安来町2107番地２ 日立金属
株式会社冶金研究所内
Ｆターム(参考） 4K018 AA28 CA09 CA32 HA01 KA22
Claims (4)
- 【請求項１】 金属粉末及び熱ゲル化性樹脂を含む混練
物を押出ダイスから押出して、ハニカム状成形体を得、
乾燥、脱脂後、焼結することを特徴とする金属製ハニカ
ムの製造方法。 - 【請求項２】 前記混練物に造孔材である非水溶性物質
を添加し押出ダイスから押出して、ハニカム状成形体を
得、乾燥、脱脂後、焼結して多孔質体とすることを特徴
とする金属製ハニカムの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載する金属粉末が
Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金であることを特徴とする金属製ハ
ニカムの製造方法。 - 【請求項４】 多孔質金属部分が通気性を有することを
特徴とする請求項２または請求項３記載の製造方法によ
り製造した金属製ハニカム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329112A JP2003129112A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 金属製ハニカムおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329112A JP2003129112A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 金属製ハニカムおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003129112A true JP2003129112A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19145064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329112A Pending JP2003129112A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 金属製ハニカムおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003129112A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021110828A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Grundfos Holding A/S | Method of extruding a powder metallurgical component |
| WO2021110830A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Grundfos Holding A/S | Method of manufacturing of a powder-metallurgical component, including drying with gas flow before sintering |
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001329112A patent/JP2003129112A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021110828A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Grundfos Holding A/S | Method of extruding a powder metallurgical component |
| WO2021110830A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Grundfos Holding A/S | Method of manufacturing of a powder-metallurgical component, including drying with gas flow before sintering |
| CN114746199A (zh) * | 2019-12-04 | 2022-07-12 | 格兰富控股公司 | 一种粉末冶金部件的挤出方法 |
| US20220410258A1 (en) * | 2019-12-04 | 2022-12-29 | Grundfos Holding A/S | Method of extruding a powder metallurgical component |
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