JP3321041B2 - コージェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

コージェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法

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JP3321041B2
JP3321041B2 JP22235397A JP22235397A JP3321041B2 JP 3321041 B2 JP3321041 B2 JP 3321041B2 JP 22235397 A JP22235397 A JP 22235397A JP 22235397 A JP22235397 A JP 22235397A JP 3321041 B2 JP3321041 B2 JP 3321041B2
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cordierite
honeycomb structure
ceramic honeycomb
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extrusion molding
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恭子 牧野
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/14Silica and magnesia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite

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
質セラミックハニカム構造体を押出成形して製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】 コージェライト質セラミックハニカム
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。これらコ
ージェライト質セラミックハニカム構造体は、浄化性
能、圧力損失の低減、熱交換効率の向上のため、隔壁の
薄壁化が行われている。一般に、コージェライト質セラ
ミックハニカム構造体は、量産性を向上するために押出
成形が行われており、押出性の向上のため、押出成形用
のセラミック原料バッチ中にバインダー、界面活性剤等
の成形助剤を添加している。
【0003】 しかしながら、近年行われているような
薄壁のコージェライト質セラミックハニカム構造体を押
出成形しようとすると、押出中に坏土の一部が凝集し、
押出性および保形性が低下するだけでなく、圧着面積が
小さくなるといった問題点があった。また、これらの問
題を解消するため、バインダー、界面活性剤の添加量を
増加すると、乾燥工程の不具合によってクラックが発生
したり、焼成時脱灰のため、予熱体を広くする必要性が
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 従って、本発明は上
記した従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、押出成形時における成形性(特に、
流動性および保形性)を向上させることにより、量産に
適し、かつ隔壁厚の薄いハニカム構造体にも対応できる
コージェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法
を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、押出成形によるコージェライト質セラミックハニ
カム構造体の製造方法であって、押出成形用のコージェ
ライト化原料バッチ中に、多価アルコールにエチレンオ
キシドとプロピレンオキシドを、エチレンオキシド/プ
ロピレンオキシド(重量比)が10/90〜100/0
の範囲で付加させ、且つその分子量が400〜6000
である非イオン系ポリエーテル滑剤を外配で0.1〜2
重量%添加することを特徴とするコージェライト質セラ
ミックハニカム構造体の製造方法が提供される。
【0006】 また、本発明で用いた多価アルコール
が、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリ
トール、ソルビトールのいずれかであることが好まし
い。
【0007】 更に、本発明で用いた非イオン系ポリエ
ーテル滑剤は、主鎖炭素数(官能基数)が6以下であ
り、非イオン系ポリエーテル滑剤の末端基がヒドロキシ
エチル基であることが好ましい。
【0008】 尚、押出成形時に、スリット幅が110
μm以下の押出ダイスを使用することが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】 本発明のコージェライト質セラ
ミックハニカム構造体の製造方法は、押出成形用のコー
ジェライト化原料バッチ中に、多価アルコールにエチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドを、エチレンオキシド
/プロピレンオキシド(重量比)が10/90〜100
/0の範囲で付加させ、且つその分子量が400〜60
00である非イオン系ポリエーテル滑剤を外配で0.1
〜2重量%添加することを特徴とするものである。
【0010】 これにより、押出成形時における成形性
(特に、流動性および保形性)を向上させることによ
り、量産に適し、かつ隔壁厚の薄いハニカム構造体を得
ることができる。
【0011】 また、本発明のコージェライト質セラミ
ックハニカム構造体の製造方法の主な特徴としては、多
価アルコールにエチレンオキシド、又はエチレンオキシ
ドとプロピレンオキシドを添加して縮重合させた非イオ
ン系ポリエーテル滑剤を用いたことにある。
【0012】 次に、本発明で用いた非イオン系ポリエ
ーテル滑剤について更に詳細に説明する。本発明で用い
た非イオン系ポリエーテル滑剤は、多価アルコールに、
エチレンオキシドとプロピレンオキシドを、エチレンオ
キシド/プロピレンオキシド(重量比)が10/90〜
100/0の範囲になるように添加して縮重合させたも
のである。このとき、上記非イオン系ポリエーテル滑剤
の平均分子量は、押出成形時の流動性を向上させるた
め、400〜6000であることが重要である。即ち、
本発明で用いた非イオン系ポリエーテル滑剤には、エチ
レンオキシドとプロピレンオキシドのモル比に対応した
オキシエチレン基とオキシプロピレン基が存在してい
る。
【0013】 これにより、オキシエチレン基が多い非
イオン系ポリエーテル滑剤は、押出成形時の圧縮強度
(kgf)が十分であることから、特に、保形性に優れ
ている。また、オキシプロピレン基が多い非イオン系ポ
リエーテル滑剤は、押出成形時の押出圧力(kgf)を
抑制することができるため、流動性をより向上させるこ
とができる。しかしながら、オキシエチレン基が少なす
ぎる非イオン系ポリエーテル滑剤(オキシエチレン基が
10%未満)は、流動性には優れているが、保形性が不
十分であるため、少なくとも10%以上のオキシエチレ
ン基を存在させることが、保形性を補完する上で重要で
ある。
【0014】 また、上記非イオン系ポリエーテル滑剤
を外配で0.1〜2重量%添加すると限定した理由とし
ては、0.1重量%未満であると、滑剤の効果が発現せ
ず完全な成形体を得ることができないとともに、2重量
%を超過すると、乾燥時に滑剤の濃度差が生じ易く、滑
剤濃度が高い部分で切れ(クラック)が発生するためで
ある。
【0015】 以上のことから、隔壁厚の薄いハニカム
構造体のスリット幅に応じて、適宜、エチレンオキシド
とプロピレンオキシドの割合を変化させることにより、
成形性(特に、流動性および保形性)を適切に向上させ
ることができるため、110μm以下のスリット幅であ
る隔壁厚の薄いハニカム構造体を好適に製造することが
できるとともに、焼成後のハニカム構造体のアイソスタ
ティック強度(静水圧破壊強度:[kg/cm2])も
10kg/cm2以上にすることができる。
【0016】 尚、本発明で用いた多価アルコールは、
特に限定されないが、エチレングリコール、グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、ソルビトールのいずれかで
あることが、低分子量化することで流動性をより向上さ
せることができるため好ましい。
【0017】 更に、非イオン系ポリエーテル滑剤の末
端基が、ヒドロキシエチル基であることが、親水性の向
上により保形性をより向上させることができるため、よ
り好ましい。
【0018】
【0019】
【実施例】 本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。
【0020】(実施例1〜8、比較例1〜3)主原料で
あるコージェライト化原料として、従来から低熱膨張コ
ージェライトセラミックスの組成として知られているコ
ージェライト理論組成点(2MgO・2Al23・5S
iO2)を中心としたSiO2:42〜56重量%、好ま
しくは47〜53重量%、Al23:30〜45重量
%、好ましくは32〜38重量%、MgO:12〜16
重量%、好ましくは、12.5〜15重量%の領域とな
るようにタルク、カオリン(粘土鉱物)、アルミナ、水
酸化アルミニウム、シリカをそれぞれ用いて調製したも
のを用いた。そして、得られたコージェライト化原料
に、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロ
ースを外配で5重量%添加したものをコージェライト化
原料バッチとした。
【0021】 更に、得られたコージェライト化原料バ
ッチに、後掲の表1に示す非イオン系ポリエーテル滑剤
を外配で1重量%添加し、混練水を加え混合・混練を行
って、坏土を得た。混練条件は、直径5mmの円球を一
定速度2cm/minで坏土に進入させた時の抵抗値が
1200±20gとなるように行った。
【0022】 尚、非イオン系ポリエーテル滑剤は、後
掲の表1に示すように、多価アルコールを出発基とし、
エチレンオキシド(EO)とプロピレンオキシド(P
O)を、所定の割合で添加し、所定の平均分子量となる
ように縮重合させたものである。
【0023】
【表1】
【0024】 次に、得られた坏土を用いて、ハニカム
成形体及びハニカム焼成体を作製し、押出圧力、圧縮強
度及びアイソスタティック強度(静水圧破壊強度:[k
g/cm2])の測定を、以下の条件でそれぞれ行っ
た。以上の結果を表2に示す。
【0025】 (押出圧力の測定方法)得られた坏土
を、押出スリット:110μm、セル密度:60セル/
cm2の押出ダイスを用い、直径:20mmの円筒形ハ
ニカム成形体を30cm/secの押出スピードで成形
するために必要な押出機の圧力(kgf)を測定した。
【0026】 (圧縮強度の測定方法)得られた坏土
を、押出スリット:920μm、セル密度:4セル/c
2の押出ダイスに通して成形した75×75×60m
3のハニカム成形体を、40×60mm2の平板を用
い、一定速度2cm/minで圧縮した場合に生じる最
大抵抗値(kgf)を測定した。
【0027】 (アイソスタティック強度(静水圧破壊
強度:[kg/cm2])の測定方法)得られた坏土
を、押出スリット:110μm、セル密度:60セル/
cm2の押出ダイスに通して成形した直径:100m
m、高さ:150mmの円筒形ハニカム成形体を、乾燥
後、1400℃以上で焼成してハニカム焼成体を作製し
た。次に、得られたハニカム焼成体が、静水圧中で破壊
された時の圧力(kg/cm2)を測定した。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明のコージ
ェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法は、押
出成形時における成形性(特に、流動性および保形性)
を向上させることにより、量産に適し、かつ隔壁厚の薄
いハニカム構造体を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28B 3/20 B28B 3/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出成形によるコージェライト質セラミ
    ックハニカム構造体の製造方法であって、押出成形用の
    コージェライト化原料バッチ中に、多価アルコールにエ
    チレンオキシドとプロピレンオキシドを、エチレンオキ
    シド/プロピレンオキシド(重量比)が10/90〜1
    00/0の範囲で付加させ、且つその分子量が400〜
    6000である非イオン系ポリエーテル滑剤を外配で
    0.1〜2重量%添加することを特徴とするコージェラ
    イト質セラミックハニカム構造体の製造方法
JP22235397A 1997-08-19 1997-08-19 コージェライト質セラミックハニカム構造体の製造方法 Expired - Lifetime JP3321041B2 (ja)

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DE69803149T DE69803149T2 (de) 1997-08-19 1998-08-18 Verfahren zur Herstellung von keramischen Honigwabenstrukturen aus Cordierit
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