JP4459164B2 - セラミック多孔体の製造方法 - Google Patents
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Description
(構成)
図1〜図6を参照して、本発明に基づく実施の形態1における3次元骨格構造セラミック多孔体について説明する。
本実施の形態における3次元骨格構造セラミック多孔体によれば、セラミック多孔体は、その設置面積すなわち真上から見たときに占める面積(以下「正射影面積」という。)に比べて表面積が大きくなるので圧力損失が小さくなり、なおかつ、表面積の拡大に伴って触媒担体としての性能も向上する。
上述の各セラミック多孔体を製造するには、以下の製造方法を用いることができる。内部連通空間を有する3次元骨格構造の板材状合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬してセラミックスラリーを付着させ、余剰スラリーを除去して所望量のセラミックスラリーが付着した合成樹脂発泡体(以下、「半成形体」と称する。)を得た後に、半成形体が所望の形状となる状態で乾燥して成形体を得、成形体を焼成する方法を採ればよい。ここで、合成樹脂発泡体としては、内部連通空間を有する3次元骨格構造の板材状合成樹脂発泡体であれば、いずれのものでも使用可能であるが、軟質ポリウレタンフォーム、特にセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に使用できる。
本実施の形態では、合成樹脂発泡体として、セル膜のない軟質ポリウレタンフォーム(株式会社ブリヂストン製エバーライトSF,商品名:HR−30)を用い、形状1〜4について、各々表1に示す寸法に裁断加工し、上述の製造方法によって、各々コーディエライトセラミック多孔体を得た。表1に示す寸法は、焼結体として出来上がった状態での各セラミック多孔体の占有するスペースを包含する最小の直方体の寸法が同等となるように計算されて設定されたものである。
(製造方法)
図7〜図10を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるセラミック多孔体の製造方法について説明する。
より具体的な実施例を以下に説明する。内部連通空間を有する3次元骨格構造の合成樹脂発泡体として、セル膜のない軟質ポリウレタンフォーム(株式会社ブリヂストン製エバーライトSF,商品名:HR−30、以下、「ウレタンフォーム」という。)を準備し、アルミナ:94重量%,蛙目粘土:3重量%,タルク:3重量%に調整したセラミックスラリーにこのウレタンフォームを浸漬してセラミックスラリーを付着させた。その後、このウレタンフォームを2本の円筒状ロールで両側から挟んで圧搾し、余剰スラリーを除去した後に、圧縮エアーブローによってウレタンフォームに付着するセラミックスラリーの量を所望量に調整して半成形体2を得た(図7参照)。次いで、半成形体を乾燥させて成形体を得る成形工程を行なった。ただし、この成形工程においては、半成形体2の形成以後、完全に乾燥して成形体となるまでの間、すなわち半成形体2が水分を保有して柔軟に形状を変化させることが可能な間に、予め半円筒状の曲面形状の溝を設置面31として加工しておいた焼成炉用の棚板または敷板に半成形体2を設置した。本実施例の場合、この焼成炉用の棚板または敷板(以下「セッター」という。)が成形型3に相当する(図8参照)。一般に、セッターは成形型の一種である。図10に示すように半成形体2を成形型3の設置面31の曲面形状に沿わせた状態で乾燥工程を行なった。さらに乾燥工程の結果得られた成形体も成形型3から動かすことなく、引き続き、成形体を焼成して焼結体を得る焼成工程を行なった。こうして、半円筒形状を有する3次元骨格構造セラミック多孔体1を得た(図1参照)。
この製造方法によれば、セラミック多孔体1に曲面形状を形成する際に特に問題となる、半成形体2の状態での合成樹脂発泡体に付着したセラミックスラリー重量による半成形体2の不所望な変形を抑制することができる。また、焼成工程、特に昇温時において、成形体の形状を維持している合成樹脂発泡体が焼失し、なおかつセラミックの焼結がまだ完全に進行していない状態であった場合に生じる自重による変形などを抑制することができる。発明者らの検討によれば、特許文献2に開示される曲面形状を有したセラミック多孔体では、ウレタンフォームで形成した元の形状との寸法差が±5〜10mm程度とならざるを得なかったのに対して、本実施の形態では、±3mm程度となり、形状精度良く半円筒形状を有したセラミック多孔体1を製造することができた。
上述の製造方法の変形例として、セッターとして、設置面に予め有機樹脂バインダー膜を形成したものを使用してもよい。以下にこの変形例を説明する。
(製造方法)
図8〜図12を参照し、本発明に基づく実施の形態3におけるセラミック多孔体の製造方法について説明する。本実施の形態におけるセラミック多孔体の製造方法は、図8に示したような成形型3の設置面31に半成形体2を設置するところまでは実施の形態2と同様である。成形型3の設置面31には図9に示したように有機樹脂バインダー膜4を予め形成しておいてもよい。
本実施の形態では、上からの押し付け力が加わることにより、乾燥工程および焼成工程における半成形体、成形体、焼結体の曲面形状を維持することができ、さらに形状精度良く曲面形状を有したセラミック多孔体を製造することができる。
(製造方法)
図13、図14を参照し、本発明に基づく実施の形態4におけるセラミック多孔体の製造方法について説明する。本実施の形態におけるセラミック多孔体の製造方法は、図8に示したような成形型3の設置面31に半成形体2を設置するところまでは実施の形態2と同様である。成形型3の設置面31には図9に示したように有機樹脂バインダー膜4を予め形成しておいてもよい。
加圧部材6として石膏型を用いて本実施の形態におけるセラミック多孔体の製造方法を実施してみたところ、実施の形態3とほぼ同じく、±1.0mm程度の形状精度を得ることができた。一方、乾燥工程は実施の形態3に比べて短縮された。
Claims (4)
- 内部連通空間を有する3次元骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬して前記セラミックスラリーを付着させる工程と、
余剰スラリーを除去して前記合成樹脂発泡体に前記セラミックスラリーが所望量だけ付着したものである半成形体を得る工程と、
前記半成形体を乾燥して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼成して焼結体を得る焼成工程とを含む、内部連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体の製造方法において、
前記成形工程は、
前記半成形体が水分を保有して柔軟に形状を変化させることが可能な間に、所望の曲面形状の設置面を有する成形型の前記設置面に前記半成形体を設置する工程と、
前記半成形体を前記設置面の前記曲面形状に沿わせた状態で乾燥させる乾燥工程とを含み、
前記焼成工程は、前記成形体を前記成形型に保持した状態で焼成する、セラミック多孔体の製造方法。 - 前記成形型としては、前記焼成工程で焼失する有機樹脂バインダー膜を前記設置面に予め形成したものを使用する、請求項1に記載のセラミック多孔体の製造方法。
- 前記成形型として、凹形状の前記設置面を有する第1成形型と、凸形状の前記設置面を有する第2成形型とを使用し、
前記乾燥工程は、前記第1成形型と前記第2成形型との間に前記半成形体を挟み込んだ状態で行ない、前記焼成工程は、前記第1成形型と前記第2成形型との間に前記成形体を挟み込んだ状態で行なう、請求項1または2に記載のセラミック多孔体の製造方法。 - 前記成形型として、凹形状の前記設置面を有する第1成形型と、凸形状の前記設置面を有する第2成形型とを使用し、前記第1成形型および前記第2成形型のうちの一方のみがセッターであり、前記乾燥工程は、前記第1成形型と前記第2成形型との間に前記半成形体を挟み込んだ状態で行ない、前記焼成工程は、前記第1成形型および前記第2成形型のうちセッターでない一方を前記成形体から外し、セッターである他方は残した状態で行なう、請求項1または2に記載のセラミック多孔体の製造方法。
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