JP2009242134A - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化物セラミック化原料の合計質量100質量部に対して3〜6質量部の、吸水倍率が10〜20倍である吸水性樹脂を含有する坏土を、ハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製し、前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製し、前記ハニカム乾燥体を焼成して体積15〜30リットル、気孔率55〜70%のハニカム構造体を得るハニカム構造体の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明のハニカム構造体の製造方法の一実施形態は、まず、酸化物セラミック化原料、水、及び吸水性樹脂を混合、混練して坏土を形成する。このとき、バインダ、界面活性剤等を合わせて混合、混練することが好ましい。酸化物セラミック化原料とは、焼成により酸化物セラミックとなる原料であり、コージェライト化原料、アルミニウムチタネート化原料等が好ましい。コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライトとなる原料を意味し、シリカ(SiO2)が42〜56質量%、アルミナ(Al2O3)が30〜45質量%、マグネシア(MgO)が12〜16質量%の範囲に入る化学組成となるように所定の原料が混合されたセラミック原料である。上記混合すべき「所定の原料」としては、タルク、カオリン、アルミナ源原料、シリカ等を挙げることができる。尚、アルミナ源原料とは、アルミニウム酸化物、水酸化アルミニウム、ベーマイト等、焼成により酸化物化し、コージェライトの一部を形成する原料のことを言う。アルミニウムチタネート化原料とは、焼成によりアルミニウムチタネートとなる原料を意味し、アルミナ(Al2O3)が53〜74質量%、チタン(TiO2)が14〜33質量%、シリカ(SiO2)が6〜20質量%の範囲に入る化学組成となるように所定の原料が混合されたセラミック原料である。
次に、得られた坏土を、ハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製する。ハニカム成形体は、得られた坏土を、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度等を有する口金とそれに応じた目開きのスクリーンを用いて、押出成形することにより作製することが好ましい。押出圧力は、押出金型が変形するのを防ぐため、著しく上昇しないのが好ましい。ハニカム成形体は、焼成してハニカム構造体を形成したときに後述する条件のハニカム構造体が得られるように、作製することが好ましい。
次に、得られたハニカム成形体を乾燥させて、ハニカム乾燥体を作製する。乾燥の方法は特に制限はなく、例えば、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、単独で或いは組み合わせて、用いることができる。中でも、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥することができる点で、誘電乾燥が好ましい。
次に、得られたハニカム乾燥体を焼成する前に仮焼することが好ましい。「仮焼」とは、ハニカム乾燥体中の有機物(バインダ、吸水性樹脂等)を燃焼させて除去する操作を意味する。一般に、バインダ(有機バインダ)の燃焼温度は100〜300℃程度、吸水性樹脂の燃焼温度は200〜800℃程度であるので、仮焼温度は200〜1000℃程度とすればよい。仮焼時間としては特に制限はないが、通常は、10〜100時間程度である。
次に、ハニカム乾燥体を焼成してハニカム構造体を作製する。焼成により、ハニカム乾燥体のセラミック原料を焼結させて緻密化し、所定の強度を確保することができる。酸化物セラミック化原料が、コージェライト化原料の場合、焼成条件(温度、時間)としては、1350〜1440℃で、3〜20時間程度焼成することが好ましい。また、酸化物セラミック化原料が、アルミニウムチタネート化原料の場合、焼成条件(温度、時間)としては、1550〜1700℃で、2〜15時間程度焼成することが好ましい。前述の仮焼と焼成は、連続した工程とすることも、時間的効率、エネルギー効率の面で好ましい。
コージェライト化原料(Cd)として、タルク41質量%、カオリン19質量%、アルミニウム酸化物25質量%、及びシリカ15質量%となるように混合したものを使用した。コージェライト化原料100質量部に、分散媒として水62質量部(水比)、バインダとしてメチルセルロース4質量部を、それぞれ添加し、コージェライト化原料の合計質量100質量部に対して4質量部となるように乾燥状態の吸水性樹脂を添加し、混合、混練して坏土を調製した。吸水性樹脂としては、吸水倍率が10.5倍で、吸水後の平均粒子径(吸水後平均粒径)が32μmのものを用いた。混合、混練はシグマニーダで行い、さらに真空土練機による混練を行って円筒状(底面の直径300mm)に押し出された坏土を得た。
隔壁の切れは、ハニカム構造体について端面から目視で確認し、亀裂が無い場合を切れ「無し」、亀裂が有る場合を切れ「有り」として、切れ「無し」のハニカム構造体を「合格」とする。作製したハニカム構造体の個数(製作数)に対する、合格したハニカム構造体の個数(合格数)の比率を「歩留り」とした。表1には、「隔壁の切れ」の評価結果として、「合格数」と「歩留り」とを示した。
吸水性樹脂として表1に示す吸水倍率及び吸水後平均粒径のものを用い、吸水性樹脂添加量(添加率)を表1に示す量とし、ハニカム構造体の気孔率及びサイズを表1に示す大きさとし、ハニカム構造体の製作個数を表1に示す個数とした以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
酸化物セラミック化原料としてアルミニウムチタネート化原料(AT)を用い、吸水性樹脂として表1に示す吸水倍率及び吸水後平均粒径のものを用い、吸水性樹脂添加量を表1に示す量とし、ハニカム構造体の気孔率を表1に示す大きさとし、ハニカム構造体の製作個数を表1に示す個数とした以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
吸水性樹脂として表1に示す吸水倍率及び吸水後平均粒径のものを用い、吸水性樹脂添加量を表1に示す量とし、ハニカム構造体の気孔率を表1に示す大きさとし、ハニカム構造体の製作個数を表1に示す個数とした以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
吸水性樹脂として表1に示す吸水倍率及び吸水後平均粒径のものを用い、吸水性樹脂添加量を表1に示す量とし、ハニカム構造体の気孔率を表1に示す大きさとし、ハニカム構造体の製作個数を表1に示す個数とした以外は、実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
Claims (4)
- 酸化物セラミック化原料の合計質量100質量部に対して3〜6質量部の、吸水倍率が10〜20倍である吸水性樹脂を含有する坏土を、ハニカム形状に成形してハニカム成形体を作製し、前記ハニカム成形体を乾燥してハニカム乾燥体を作製し、前記ハニカム乾燥体を焼成して体積15〜30リットル、気孔率55〜70%のハニカム構造体を得るハニカム構造体の製造方法。
- 前記吸水性樹脂の吸水後の平均粒子径が、5〜40μmである請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記ハニカム成形体を誘電乾燥してハニカム乾燥体を作製する請求項1又は2に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記酸化物セラミック化原料が、コージェライト化原料である請求項1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
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