JP4745963B2 - ハニカム構造体の製造方法及びハニカム成形体 - Google Patents
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Description
本発明のハニカム構造体の製造方法は、コーディエライト形成材料及び有機バインダを含有する成形原料を混練、成形して、ハニカム形状の成形体(ハニカム成形体)を作製し、作製されたハニカム成形体を焼成して、コーディエライトを主成分とするハニカム形状の構造体(ハニカム構造体)を得るハニカム構造体の製造方法であって、成形原料として、コーディエライト形成材料及び有機バインダに加えて、層電荷(X)が0.2<X≦2である層状粘土鉱物をさらに含有したものを用い、層状粘土鉱物に含まれる、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一の元素の総量を、酸化物換算で、コーディエライト形成材料との合計に対して0.5質量%以下とし、かつ、有機バインダの含有割合を、コーディエライト形成材料及び層状粘土鉱物の合計100質量部に対して5質量部以下とすることを特徴とするものである。
コーディエライト形成材料としてのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、層状粘土鉱物としての合成ヘクトライト(Na型)と、有機バインダとしてのメチルセルロースとを添加、混合して成形原料とした。なお、これらの成分の含有割合は、合成ヘクトライトの場合、コーディエライト形成材料との合計に対して2質量%とし、コーディエライト組成に近くなるようその他(カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカ)の量を調整した。また、メチルセルロースの場合、コーディエライト形成材料及び合成ヘクトライトの合計100質量部に対し4質量部とし、これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し35質量部)を添加して混練することによって練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られたハニカム成形体をマイクロ波および熱風にて乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であった。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は1.2×10-6/Kであり、比較例1と同程度であった。ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は4MPaであり、比較例1よりやや大きな値であった。また、焼成時の重量減少は10%であり、比較例1より小さかった。
層状粘土鉱物としての合成ヘクトライト(Na型)を5質量%のスラリーとなるような割合で温水中に分散させ、一晩静置し、合成ヘクトライト分散液を調製した。コーディエライト形成材料としてのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、有機バインダとしてのメチルセルロースと、合成ヘクトライト分散液とを添加して混合した。なお、これらの成分の含有割合は、合成ヘクトライトの場合、コーディエライト形成材料との合計に対して1質量%とし、コーディエライト組成に近くなるようその他(カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカ)の量を調整した。また、メチルセルロースの場合、コーディエライト形成材料及び合成ヘクトライトの合計100質量部に対し2質量部とし、これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し合成ヘクトライト分散液中の水分量と合わせて33質量部)を添加して混練することによって、練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られた成形体をマイクロ波および熱風にて乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であった。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は1.0×10-6/Kであり、比較例1と同程度であった。ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は6MPaであり、比較例1より大きな値であった。また、焼成時の重量減少は8%であり、比較例1より小さかった。
層状粘土鉱物としての合成ヘクトライト(Na型)を、0.25mol/lの塩化マグネシウム(MgCl2)溶液中で分散させ、5時間攪拌後、遠心分離機にて、固液分離し、適度に水洗浄をして、Mgイオン交換したヘクトライトを調製した。コーディエライト形成材料としてのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、有機バインダとしてのメチルセルロースと、Mgイオン交換ヘクトライトとを添加して、混合した。なお、これらの成分の含有割合は、Mgイオン交換ヘクトライトの場合、コーディエライト形成材料との合計に対して6質量%とし、コーディエライト組成に近くなるようその他(カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカ)の量を調整した。また、メチルセルロースの場合、コーディエライト形成材料及びMgイオン交換ヘクトライトの合計100質量部に対し2質量部とし、これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し38質量部)を適量添加して混練することによって、練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られた成形体をマイクロ波および熱風にて乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であった。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は0.9×10-6/Kであり、比較例1と同程度であった。ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は6MPaであり、比較例1より大きな値であった。また、焼成時の重量減少は9%であり、比較例1より小さかった。
コーディエライト形成材料としてのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、層状粘土鉱物としての合成ヘクトライト(Na型)を添加、混合して成形原料とした。なお、これらの成分の含有割合は、合成ヘクトライトの場合、コーディエライト形成材料との合計に対して2質量%とし、コーディエライト組成に近くなるようその他(カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカ)の量を調整した。また、これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し35質量部)を添加して混練することによって練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られたハニカム成形体を徐々に雰囲気の湿度を下げることで乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であった。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は1.2×10-6/Kであり、比較例1と同程度であった。ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は8MPaであり、比較例1より大きな値であった。また、焼成時の重量減少は6%であり、比較例1より大幅に小さかった。
コーディエライト形成材料としてのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、有機バインダとしてのメチルセルロースを添加して、混合した。なお、メチルセルロースの含有割合は、コーディエライト形成材料100質量部に対して8質量部とした。これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し33質量部)を添加して混練することによって練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られた成形体をマイクロ波および熱風にて乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であった。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は0.9×10-6/Kであり、ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は3MPaであった。また、焼成時の重量減少は13%であった。
コーディエライト形成材料としのカオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカに、層状粘土鉱物としての合成ヘクトライト(Na型)と、有機バインダとしてのメチルセルロースとを添加して、混合した。なお、これらの成分の含有割合は、合成ヘクトライトの場合、コーディエライト形成材料との合計に対して30質量%とし、コーディエライト組成に近くなるようその他(カオリン、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム及びシリカ)の量を調整した。また、メチルセルロースの場合、コーディエライト形成材料及び合成ヘクトライトの合計100質量部に対し2質量部とし、これに界面活性剤(成形原料100質量部に対し1質量部)及び水(成形原料100質量部に対し40質量部)を添加して混練することによって練土(坏土)の圧密体を得た。これを押出成形機にてハニカム形状に成形したところ、口金のつまりや成形不良を発生させることなく、成形することができた。得られた成形体をマイクロ波および熱風にて乾燥させ、1420℃で7時間焼成した。得られたハニカム構造体の結晶相をX線回折により同定したところ、コーディエライトが主相であったが、ガラス相の存在を示唆するハローが認められた。得られたコーディエライトハニカム構造体の熱膨張係数は3.1×10-6/Kであり、比較例1より大きな値となった。ハニカム構造体のアイソスタティック破壊強度は8MPaであり、比較例1より大きな値であった。また、焼成時の重量減少は10%であり、比較例1より小さかった。
Claims (7)
- コーディエライト形成材料及び有機バインダを含有する成形原料を混練、成形して、ハニカム形状の成形体(ハニカム成形体)を作製し、作製された前記ハニカム成形体を焼成して、コーディエライトを主成分とするハニカム形状の構造体(ハニカム構造体)を得るハニカム構造体の製造方法であって、
前記成形原料として、前記コーディエライト形成材料及び前記有機バインダに加えて、スメクタイトを予め水に分散させた分散液の状態でさらに含有したものを用い、
前記スメクタイトに含まれる、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一の元素の総量を、酸化物換算で、前記コーディエライト形成材料との合計に対して0.5質量%以下とし、かつ、
前記有機バインダの含有割合を、前記コーディエライト形成材料及び前記スメクタイトの合計100質量部に対して5質量部以下とするハニカム構造体の製造方法。 - 前記スメクタイトとして、層間陽イオンがナトリウムイオン又はカルシウムイオンであるNa型スメクタイト又はCa型スメクタイトを用いる請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記Na型スメクタイト又はCa型スメクタイトとして、前記層間陽イオンである前記ナトリウムイオン又はカルシウムイオンをマグネシウムイオンにイオン交換したイオン交換スメクタイトを用いる請求項2に記載のハニカム構造体の製造方法。
- コーディエライト形成材料及び有機バインダを含有する成形原料を混練、成形して、ハニカム形状の成形体(ハニカム成形体)を作製し、作製された前記ハニカム成形体を焼成して、コーディエライトを主成分とするハニカム形状の構造体(ハニカム構造体)を得るハニカム構造体の製造方法であって、
前記成形原料として、前記コーディエライト形成材料及び前記有機バインダに加えて、スメクタイトをさらに含有したものを用い、
前記スメクタイトとして、層間陽イオンがナトリウムイオン又はカルシウムイオンであるNa型スメクタイト又はCa型スメクタイトを用いるとともに、
前記スメクタイトに含まれる、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一の元素の総量を、酸化物換算で、前記コーディエライト形成材料との合計に対して0.5質量%以下とし、かつ、
前記有機バインダの含有割合を、前記コーディエライト形成材料及び前記スメクタイトの合計100質量部に対して5質量部以下とするハニカム構造体の製造方法。 - 前記Na型スメクタイト又はCa型スメクタイトとして、前記層間陽イオンである前記ナトリウムイオン又はカルシウムイオンをマグネシウムイオンにイオン交換したイオン交換スメクタイトを用いる請求項4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、1300〜1500℃で焼成する請求項1〜5のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の方法によって得られるハニカム成形体。
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