JP6749853B2 - ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体 - Google Patents
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-
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-
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-
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Description
本発明のハニカム構造体の製造方法は、成形工程と、スラリー塗布工程と、焼成工程とを有すものである。以下、これらの工程について順に説明する。
この工程では、コージェライト化原料を含有する坏土を用いて、ハニカム成形体を一体的に成形する。ここで、「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、シリカが40〜60質量%、アルミナが15〜45質量%、マグネシアが5〜30質量%の範囲に入る化学組成となるように配合されたセラミックス原料である。具体的にはタルク、カオリン、仮焼カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシリカの中から選ばれた複数の無機原料を前記化学組成となるような割合で含むものが挙げられる。コージェライト化原料を含有する坏土を用いることにより、耐熱性に優れたコージェライト質のハニカム構造体を製造することができる。
この工程では、成形工程で成形されたハニカム成形体1を乾燥させた後、ハニカム成形体1の外周壁4の外側表面である外周面5のうちの特定の部位に、コージェライト化原料を含有するコート層形成用のスラリー(以下、単に「スラリー」と言う場合が有る。)を塗布する。
この工程では、スラリー塗布工程でスラリー7が塗布されたハニカム成形体1を焼成する。焼成温度は、1350〜1440℃が好ましい。また、焼成時間は、最高温度でのキープ時間が、3〜10時間となるようにすることが好ましい。このような条件で焼成することにより、ハニカム成形体1とスラリー7とにそれぞれ含まれているコージェライト化原料が効率良く反応し、当該コージェライト化原料からコージェライトが形成される。
本発明のハニカム構造体は、上述した本発明のハニカム構造体の製造方法によって製造されるものである。したがって、本発明のハニカム構造体は、当該製造方法によって製造されたことを示す特徴を有する。
コージェライト化原料として、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク及びシリカを使用した。このコージェライト化原料100質量部に、造孔材を1質量部、分散媒を32質量部、有機バインダーを6質量部、分散剤を1質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。分散媒としては水を使用し、造孔材としては平均粒子径40μmの発泡樹脂を使用した。有機バインダーとしてはヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用し、分散剤としてはエチレングリコールを使用した。
A:クラック無し。
B:コート層にクラックが有ったが、ハニカム構造体本体にはクラック無し。
C:コート層及びハニカム構造体本体にクラック有り。
xを表1に示す値に変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
焼成を経てコート層になったときの厚さが、表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布した以外は、実施例2と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
xを表1に示す値に変更し、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布し、コート層の気孔率が表1に示す値となるようにスラリー中の発泡樹脂の量を変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
ハニカム成形体にスラリーを塗布しなかった以外は実施例1と同様にして、コート層の無いハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
スラリーを塗布する部位を変更するとともに、焼成を経てコート層になったときの厚さが、表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。スラリーを塗布する部位は、図10に示すように、セル2の延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心Gを通ってセル2の配列方向に延びる2本の直線L5,L6を基準として定めた。具体的には、ハニカム成形体21の外周壁4の外側表面である外周面5のうち、この2本の直線L5,L6を、それぞれ重心Gを回転中心として±15°の範囲で回転させたときの回転領域に存在する4つの部位26a,26b,26c,26dにスラリー7を塗布した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
xを表1に示す値に変更し、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
xを表1に示す値に変更し、スラリーを塗布する部位の数を表1に示す数に変更し、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
xを表1に示す値に変更し、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにスラリーを塗布し、コート層の気孔率が表1に示す値となるようにスラリー中の発泡樹脂の量を変更した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
スラリーの代わりに酢酸マグネシウム溶液を用い、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるように酢酸マグネシウム溶液を塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
スラリーの代わりにアルミナゾルを用い、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにアルミナゾルを塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
スラリーの代わりにコロイダルシリカを用い、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにコロイダルシリカを塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
スラリーの代わりにエポキシ樹脂を用い、焼成を経てコート層になったときの厚さが表1に示す厚さとなるようにエポキシ樹脂を塗布した以外は、実施例1と同様にして、ハニカム構造体を作製した。得られたハニカム構造体について、実施例1と同様の基準で評価を行い、その評価結果を表1に示した。
表1に示すとおり、本発明の実施例である実施例1〜15は、評価が「A」又は「B」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生したものは無かった。これに対し、ハニカム成形体にスラリーを塗布しなかった比較例1や、本発明で特定する部位とは異なる部位にスラリーを塗布した比較例2は、評価が「C」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生していた。xの値が7未満である比較例3も、評価が「C」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生していた。本発明で特定する4つの部位の全てにスラリーを塗布しなかった比較例4及び5も、評価が「C」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生していた。コート層の気孔率が、ハニカム構造体本体の気孔率と同一であるか、ハニカム構造体本体の気孔率よりも低い比較例6〜9も、評価が「C」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生していた。スラリーの代わりに、酢酸マグネシウム溶液、アルミナゾル、コロイダルシリカ又はエポキシ樹脂を塗布した比較例10〜13も、評価が「C」であり、ハニカム構造体本体にクラックが発生していた。
Claims (14)
- コージェライト化原料を含有する坏土を用いて、一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁と、前記隔壁を取り囲む外周壁とを有し、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記複数のセルが、直交する2方向に配列しており、前記複数のセルのうちの少なくとも一部が、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルであり、前記四角形セルのうちの少なくとも20%が、その対角線の延びる方向が同一となるような向きで配置された主要四角形セルであるハニカム成形体を一体的に成形する成形工程と、
前記成形工程で成形された前記ハニカム成形体を乾燥させた後、前記ハニカム成形体の前記外周壁の外側表面である外周面のうち、前記セルの延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心を通って前記主要四角形セルの対角線方向に延びる2本の直線を、それぞれ前記重心を回転中心として±x°の範囲で回転させたときの回転領域に存在する4つの部位に、コージェライト化原料を含有するコート層形成用のスラリーを塗布するスラリー塗布工程と、
前記スラリー塗布工程で前記コート層形成用のスラリーが塗布された前記ハニカム成形体を焼成して、前記ハニカム成形体に由来するハニカム構造体本体と、前記コート層形成用のスラリーに由来するコート層とを有するハニカム構造体を製造する焼成工程と、を有し、
前記xが、7〜45の範囲の値であり、
前記スラリー塗布工程で使用される前記コート層形成用のスラリーが、前記焼成工程における焼成を経て前記コート層となった後において、前記ハニカム構造体本体の気孔率よりも5%以上高い気孔率を有するものであるハニカム構造体の製造方法。 - 前記スラリー塗布工程で塗布される前記コート層形成用のスラリーの厚さが、前記焼成工程における焼成を経て前記コート層となった後において、0.1〜3.0mmの厚さとなるような厚さである請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記xが、10〜45の範囲の値である請求項1又は2に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記スラリー塗布工程で使用される前記コート層形成用のスラリーが、前記焼成工程における焼成を経て前記コート層となった後において、前記ハニカム構造体本体の気孔率よりも5〜50%高い気孔率を有するものである請求項1〜3の何れか一項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の前記外周壁の厚さが、前記焼成工程における焼成を経た後において、0.1〜4.0mmである請求項1〜4の何れか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記複数のセルの全てが、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルである請求項1〜5の何れか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記複数のセルが、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルと、八角形を呈する八角形セルとからなり、前記四角形セルと前記八角形セルとが、交互に配列されている請求項1〜5の何れか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁と、前記隔壁を取り囲む外周壁とを有し、前記セルの延びる方向に直交する断面において、前記複数のセルが、直交する2方向に配列しており、前記複数のセルのうちの少なくとも一部が、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルであり、前記四角形セルのうちの少なくとも20%が、その対角線の延びる方向が同一となるような向きで配置された主要四角形セルであるハニカム構造体本体と、
前記外周壁の外側表面である外周面のうち、前記セルの延びる方向に直交する断面において、当該断面の重心を通って前記主要四角形セルの対角線方向に延びる2本の直線を、それぞれ前記重心を回転中心として±x゜の範囲で回転させたときの回転領域に存在する4つの部位に形成されたコート層と、を有し、
前記xが、7〜45の範囲の値であり、
前記コート層の気孔率が、前記ハニカム構造体本体の気孔率よりも5%以上高く、前記ハニカム構造体本体と前記コート層とが、コージェライト質であるハニカム構造体。 - 前記コート層の厚さが、0.1〜3.0mmである請求項8に記載のハニカム構造体。
- 前記xが、10〜45の範囲の値である請求項8又は9に記載のハニカム構造体。
- 前記コート層の気孔率が、前記ハニカム構造体本体の気孔率よりも5〜50%高い請求項8〜10の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記外周壁の厚さが、0.1〜4.0mmである請求項8〜11の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記複数のセルの全てが、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルである請求項8〜12の何れか一項に記載のハニカム構造体。
- 前記複数のセルが、前記セルの延びる方向に直交する断面において、四角形を呈する四角形セルと、八角形を呈する八角形セルとからなり、前記四角形セルと前記八角形セルとが、交互に配列されている請求項8〜12の何れか一項に記載のハニカム構造体。
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