JP2010201923A - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重量平均分子量(Mw)が、400万以上、500万以下で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が15以下であるメチルセルロースの使用により達成。
【選択図】なし
Description
本発明のハニカム構造体の製造方法は、重量平均分子量(Mw)が、400万以上、500万以下で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が15以下であるメチルセルロースを使用したハニカム構造体の製造方法である。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法に使用するメチルセルロースは、重量平均分子量(Mw)が、400万以上、500万以下で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が15以下であるメチルセルロースである。すなわち、所定の重量平均分子量と所定の平均分子量分布を持つメチルセルロースが得られるように製造条件を調整することにより、目的とする低分子量成分の量を所定の範囲内に制御したメチルセルロースを得ることができる。上記のメチルセルロースをハニカム成形体のバインダーとして使用することにより、乾燥工程中に水蒸気と共に低分子量の構成成分が蒸散することを防ぎ、結果として乾燥機が汚れたり、製品の汚染を防いだりすることができる。更に、火災の発生を防ぎ、生産効率や作業効率を向上させることができる。さらに、上述のメチルセルロースを用いることで、添加量を減らすことができるといった効果も得られる。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態について以下説明する。本発明のハニカム構造体の製造方法の一の実施形態では、まず、セラミック原料を含有する成形原料を成形して、例えば、構造体本体の水平方向に沿って設けられた複数の多孔質の隔壁と、その隔壁で囲まれて形成された複数のセルと、セルの外周部を覆うように形成された外周壁から構成されるハニカム構造体を製造することとなる。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により分子量を測定した。測定は、東ソー社製のGPC(商品名「HLC−8220GPC」、分離カラム「東ソー製 TSK GMPWXL」4本)を使用した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)の測定条件として、カラム温度:40℃、溶離液0.1M−CH3COONa、流量:0.8ml/minを採用した。試料は、バインダー試料を0.1質量%に調製し、0.45μmのフィルターを通し、測定に供した。検量線(校正曲線)は、Pullulan(昭和電工製)を標準品として使用し、作成した。
バインダー試料の20℃における2%水溶液を東機産業製TVB−10U型粘度計で測定した。
ハニカム構造体を乾燥させた後、目視によって乾燥機内部の汚れを以下の評価方法によって確認した。
良好:低分子量成分の付着がなく汚れていない。
不可:バインダー低分子量成分の付着があり汚れている。
成形時のハニカム外皮の状態を目視によって確認した。
良好:外皮にクラック、ササクレ状の欠陥、小孔等なし。
不可:外皮にクラック、ササクレ状の欠陥、小孔等の欠陥あり。
ハニカム構造体に歪みがないかをゲージを用いて測定した。具体的には、以下の各実施例、比較例、及び参考例の夫々のハニカムフィルタの成形寸法を基準にして、外周面に生じた歪みの度合いを示している。したがって、楕円形状に形成したハニカムに対しては、前述の「真円」という字句にとらわれずに、その楕円形ハニカムフィルタの成形寸法を基準にして、どれだけ歪みが生じているかを示している。
ハニカム構造体を焼成した際のクラックの有無を、目視によって以下のように評価した。
良好:クラックなし、不可:クラックあり。
まず、セラミック材料を含有するセラミック原料として、コージェライト理論組成点(2MgO・2Al2O3・5SiO2)を中心としたSiO2:42〜56質量%、好ましくは47〜53質量%、Al2O3:30〜45質量%、好ましくは32〜38質量%、MgO:12〜16質量%、好ましくは12.5〜15質量%の領域となるように、タルクを40質量%、カオリンを17質量%、仮焼カオリンを23質量%、シリカを1質量%、アルミナを10質量%、水酸化アルミニウムを8質量%用いて、コージェライト化原料を調整した。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)、表2に示される実施例2のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、実施例2のハニカム成形体を得た。なお、ここで使用したメチルセルロースDの積分分子量分布値と、分子量との関係は図1の符号Dに示される曲線の通りである。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が490万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が12であって、20℃における2%水溶液の粘度が11000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号F)、表2に示される実施例3のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、実施例3のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)、表2に示される実施例4のように、5質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、実施例4のハニカム成形体を得た。なお、ここで使用するメチルセルロースDの積分分子量分布値と、分子量との関係は図1の符号Dに示される曲線の通りである。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、(1)バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)表2に示される実施例5のように、2質量%添加するとともに、更に、(2)バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が460万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が14であって、20℃における2%水溶液の粘度が10000mPa・sであるヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)を(表1に示される符号H)、表2に示される実施例5のように、2質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。なお、混合には混合機を、混練には混練機を、土練には真空土練機を、押出成形には押出成形機を使用した。押出成形には押出成形機を使用した。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、実施例5のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、実施例2及び4で使用した、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)、表2に示される実施例2のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、長径229mm、短径191mm、長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の楕円形状からなる実施例6のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、実施例2及び4で使用した、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、600mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。このハニカム乾燥体の側面の湾曲は0.8mmであった。その後、所定の長さに切断し、5個の乾燥体を得た。このようにして得られたハニカム乾燥体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径103mm×長さ100mm、隔壁厚さ100μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の楕円形状からなる実施例7のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1、図1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が210万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が20であって、20℃における2%水溶液の粘度が2000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号Aを参照)、表2に示される比較例1のように、4質量%添加した。なお、ここで使用するメチルセルロースAの重量平均分子量と、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値の値の関係は、図1の符号Aに示される曲線の通りである。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が370万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が17であって、20℃における2%水溶液の粘度が4000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号B)、表2に示される比較例2のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、比較例2のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が430万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が19であって、20℃における2%水溶液の粘度が9000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号E)、表2に示される比較例3のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、比較例3のハニカム成形体を得た。なお、ここで使用するメチルセルロースEの積分分布値と、分子量との関係は図1の符号Eで示される曲線の通りである。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が520万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が12であって、20℃における2%水溶液の粘度が15000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号G)、表2に示される比較例4のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、比較例4のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、比較例1で使用した、重量平均分子量(Mw)が210万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が20であって、20℃における2%水溶液の粘度が2000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号Aを参照)、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、600mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。このハニカム乾燥体の側面の湾曲は1.5mmであった。その後、所定の長さに切断し、5個の乾燥体を得た。このようにして得られたハニカム乾燥体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径103mm×長さ100mm、隔壁厚さ100μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の楕円形状からなる比較例5のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、重量平均分子量(Mw)が460万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が14であって、20℃における2%水溶液の粘度が10000mPa・sであるヒドロキシプピルメチルセルロース(HPMC)を(表1に示される符号H)、表2に示される参考例1のように、4質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合・混練・土練した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、参考例1のハニカム成形体を得た。
まず、実施例1と同様にコージェライト化原料を調合し、このコージェライト化原料に、表1に示されるように、バインダーとして、実施例2及び4で使用した、重量平均分子量(Mw)が450万で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が13であって、20℃における2%水溶液の粘度が8000mPa・sであるメチルセルロース(MC)を(表1に示される符号D)、表2に示される参考例2のように、6質量%添加した。さらに、実施例1と同様に、分散媒、造孔材、界面活性剤を添加し、押出成形可能に可塑化したセラミックス坏土を混合した後押出成形し、乾燥前のハニカム成形体を得た。なお、混合には混合機を、混練には混練機を、土練には真空土練機を、押出成形には押出成形機を使用した。その後、実施例1と同様に、乾燥前のハニカム成形体を、誘電乾燥機を用いて乾燥させて、210mmの長さの乾燥後のハニカム成形体を得た。その後、所定の長さに切断した。このようにして得られた乾燥後のハニカム成形体を、1410〜1440℃で、8時間焼成し、直径229mm×長さ152mm、隔壁厚さ150μm、セル密度62セル/cm2(400cpsi)の、参考例2のハニカム成形体を得た。
表2に示されるように、実施例1〜6では、乾燥機の汚れもなく、成形状態も良好であった。真円度についても、1mm以下であり、焼成クラックも生じなかった。また、600mmの長尺品を乾燥した実施例7の乾燥体の湾曲は1.0mm以下と小さく、良好な結果であった。
Claims (6)
- 重量平均分子量が、400万以上、500万以下で、積分分子量分布曲線における、分子量10万以下の構成成分の積分分子量分布値が15以下であるメチルセルロースを少なくともバインダーの一部として使用するハニカム構造体の製造方法。
- 該メチルセルロースをハニカム成形体の原料の2〜5質量%使用する請求項1に記載の製造方法。
- 2質量%以下のヒドロキシプロピルメチルセルロースを、少なくとも2質量%であって、かつ、両者の使用量の合計が5質量%以下となるような量の該メチルセルロースに加える請求項1に記載の製造方法。
- 外径229mm以上で、真円度が1mm以下であるハニカム構造体を製造する方法である請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 乾燥体の長さが500mm以上で、湾曲が1mm以下であるハニカム構造体の製造する方法である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 誘電乾燥機を用いる請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
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