JPH01215765A

JPH01215765A - セラミックハニカム構造体の焼成法

Info

Publication number: JPH01215765A
Application number: JP63040599A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Miyahara; 一浩宮原
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1988-02-25
Publication date: 1989-08-29
Also published as: EP0362400A1; EP0362400B1; WO1989008087A1; EP0362400A4

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、セラミックハニカム構造体を焼成するのに好
適な焼成法に関するものである。

（従来の技術）従来、セラミック原料と成形助剤又は造孔剤とを混合し
て得たセラミック坏土を押し出してセラミックハニカム
構造体を作製した後、作製したセラミックハニカム構造
体を所定温度下で単独炉により焼成して最終的なセラミ
ックハニカム構造体を得ていた。

（発明が解決しようとする課題）かかるハニカム構造体の焼成においては、セラミック原
料に混合される、例えばメチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、ポリビニ−ルア゛ルコール、澱粉糊
、小麦粉、グリセリンなどの有機バインダーや界面活性
剤、ワックス等の成形助剤、又は、例えばグラファイト
、おがくず、澱粉等の造孔剤は、以下に述べる特異な性
質を有している。これら成形助剤又は造孔剤は、ハニカ
ム構造体の外部からの加熱では加熱されにくく、また−
旦燃焼すると急激に燃焼、発熱（しかもそれぞれの助剤
によって燃焼する温度が異なる）すると言う性質がある
。従って、上記成形助剤、造孔剤の急激な燃焼により、
このような温度差によりハニカム構造体の内部及び端面
にクラックが発生していた。

そのため従来ではクラックの発生を防止するため、昇温
速度を遅くし、内部の急激な発熱を抑えるようにしてい
たが、炉内への製品詰重量の変動により、成形助剤又は
造孔剤の燃焼する温度域における焼成雰囲気中の酸素濃
度が変化することで、製品内部における成形助剤又は造
孔剤の燃焼性が変化し、製品内外の温度差が大きくなる
場合や、小さくなる場合が生じていた。結果として、ク
ラックが発生したり、しなかったりして安定した生産が
実施できないという問題があった。

造孔剤は、焼成過程において、焼成雰囲気中の酸素成分
と接触することで所定の時間内に消失し、所望の細孔径
を得るためのものである。従って、造孔剤の焼失を見計
らい、所定時間にて焼成過程を終了することとしていた
。しかし、上記クランクが発生する場合、同様の詰重量
により造孔剤の燃焼する温度域で、焼成雰囲気中の酸素
濃度が変動すること、及び造孔剤の種類が変わることで
、造孔剤の燃焼性が変わり、製品内部における造孔剤が
完全焼失したり、完全焼失しなかったりして、製品内外
において所望の細孔径をもつ焼成品が安定に得ることが
できないという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、良好な製品を安
定に得ることができる焼成法を提供せんとするにある。

（課題を解決するための手段）本発明の焼成法は、特に、温度を検知する手段により前
記セラミックハニカム構造体の内部及び外側部の温度を
検知し、該検知温度に基づいてバーナーの燃焼を制御す
るようにしたことを特徴とする。

（作　用）本発明では、セラミックハニカム構造体の内部及び外側
部の温度を検知し、この検知温度に基づいて、内部温度
を基準にして外側部の温度を制御するために、セラミッ
クハニカム構造体の外側部から加熱するバーナーの燃焼
を制御する。例えば成形助剤又は造孔剤の２、激な燃焼
のために、内部温度が外側部の温度より高くなった場合
には、バーナーからの熱量を多くし、各側部温度を内部
温度に対応するように上昇及び下降させる。このような
制御を行うことにより、製品の詰重量、若しくは成形助
剤あるいは造孔剤により成形品の内外の温度差が変動す
る場合ヱあっても安定した焼成を行うことができる。

また、造孔剤においては、造孔剤が完全燃焼する場合に
第５図に示すように内部温度が外部温度と同等になるた
め、内外の温度を検知しつつ前記温度状態となるまでバ
ーナー条件を一定にする。

このような制御を行うことで、成形品の詰重量、若しく
は造孔剤の種類により造孔剤の燃焼性が変化しても、安
定した品質を得ることのできる焼成を行うことができる
。

（実施例）本発明のセラミックハニカム構造体を焼成するにあたっ
ては、まず、所定粒度の原料を混合し、この混合物に成
形助剤及び／又は造孔剤を加えて可塑化した変形可能な
バッチとし、この可塑化したバッチを押し出し成形法に
より成形後乾燥した成形品とする。次いで本発明により
、成形品の内部と外側部との温度差を測定しつつ、成形
品を加熱するバーナーの燃焼状態を制御し、これによっ
て成形助剤又は造孔剤の外側部の温度を内部の温−度に
適応させて、成形品を焼成して、所望のセラミックハニ
カム構造体を得ることができる。

この場合において、成形品の内部と外側部との温度差を
測定するため、特定の成形品に内部と外側部に少なくと
も２個の熱電対をそれぞれ配置する２二の熱電対によっ
てハニカム構造体の内部と外側部の温度差を測定する。

成形助剤又は造孔剤の燃焼温度領域では、これらの発熱
のため、一般にこの内外の温度差は大きくなっている。

このような温度差が発生する領域、及び造孔剤の完全焼
失状態（外側部と内部温度が同等となる）をとらえて、
バーナーの燃焼状態を制御する。ところで、造孔剤は、
ハニカム構造体の内部に含まれているため、焼成雰囲気
中の酸素との接触が少なく、燃焼しにくい七ともに一旦
燃焼すると今度はなかなか焼失しにくいため、焼成雰囲
気を過剰な酸素濃度にしておくのが良い。

尚、成形助剤としては、例えばメチルセルロース、カル
ボキシメチルセルロース、ポリビニールアルコール、澱
粉糊、小麦粉、グリセリンなどの有機バインダーや界面
活性剤、ワックス等のなかから用途に合ったものを選択
し、また造孔剤としては、例えばグラファイト、おがく
ず、澱粉等のなかから適合するものを選択するのが好ま
しい。

叉膳班上原料がカオリン、アルミナでムライト組成となるような
調合割合で混合し、この混合物に成形助剤としてメチル
セルロースを加えて可ヅ化し、成形し、乾燥した成形品
１０を準備する。なお、成形助剤として小麦粉を加えた
成形品も同じく準備した。

この成形品１０を第１図に示すような単独炉１１の炉内
を移動可能な台車１２の上の棚１３に載置して、表１に
示すような詰重量および平均昇温速度に夫々設定して昇
温する。また、この昇温は、両方の炉壁に挿入された燃
焼用バーナー１４にて行うが、成形品即ちセラミックハ
ニカム構造体１０に直火が当たらないように棚１３の外
側の支柱の間にムライト混入素地よりなる中実の直火防
止板１６を配置するのが良い。

単独炉ｌｌ内にｉｉｉされた成形品１０の中の一つに、
２個の熱電対１７をその内部と外側部とに配設し、さら
に炉内の雰囲気の酸素濃度を測定するため、酸素センサ
１８をその検知部が炉壁を貫通して単独炉１０の内部空
間に位置するように配設する。

好ましくは、ハニカム構造体１０の内部に雰囲気がいき
亙るように、棚板１５の各ハニカム構造体１０と対向す
る部分に棚板開口部１９を設け、台車１２を貫通して炉
底を経て外部の排気ブロワ２０に通じる排気通路２１を
設けてハニカム構造体の内部と外部との温度差を無くす
ようにしても良い。

このようにして昇温し最高温度が１４００°Ｃで温度を
一定にし、２．５時間保持した後、降温速度１５０”Ｃ
／Ｈｒで降下させた。

以上のようにして焼成を行った結果を表１に記す。

表１において、本発明による試料Ｎα１と従来の試料阻
２とを比べると、試料Ｎｏ、　２ではバーナーの燃焼状
態の制御を行わないため、第２図（ａ）に示すように、
温度領域２００°Ｃ〜３００℃で成形助剤の発熱のため
に成形体の内外の温度差ができ、これによりクラックが
発生していたが、試料ｋｌではこの温度領域でバーナー
の燃焼状態を内部の温度上昇及び降下に対応させたため
、第２図（ｂ）に示すように、内外の温度差も小さくな
り、クラックの発生も見られなかった。

１胤ｆＬＬ原料がタルク、カオリン、アルミナでコージェライト組
成となるような調合割合で混合し、この混合物に成形助
剤として澱粉糊を加え、さらに造孔剤としておがくずを
加えて可塑化し、成形し、乾燥した成形体を準備した。

なお、この他に造孔剤としてグラファイトを加えた成形
品も準備した。

この成形体を実施例１と同様にして単独炉１１の棚に載
置して表２に示す条件にて焼成を行った。

その後最高温度１３５０°Ｃで温度を一定とし、６時間
保持して降温した。この結果を表２に記す。

表２において、本発明による試料Ｎｏ、１と従来の試料
Ｎα４とを比較すると、試料Ｎｏ、　４ではバーナーの
燃焼状態の制御を行わないため、第３図（ａ）に示すよ
うに、昇温領域　２００〜３００℃、８００〜９００°
Ｃで内外に温度差が発生し、そのためにクラック発生率
が６０％と高かったところ、本発明による試料Ｎα１で
はバーナーからの熱量を内部の温度上昇及び降下に対応
して多くしたり少なくしたりしたため、第３図（ｂ）に
示すように、これらの昇温領域においてそれぞれ内外温
度差を小さくすることができ、このためクランク発生を
無くした。

実施盟主原料がタルク、カオリン、アルミナでコージェライト組
成となるような調合割合で混合し、この混合物に成形助
剤としてグリセリンを加え、さらに造孔剤としてグラフ
ァイトを加えて可塑化し、成形し、乾燥した成形体を準
備した。なお、この他に造孔剤としておがくずを加えた
成形品も準備した。

この成形体を実施例１と同様にして単独炉１１の棚に載
置して表３に示すような条件にて焼成を行った。その後
、最高温度１４１０℃で温度を一定とし、１０時間保持
して降温した。、この結果を表３に示す。

表３において、試料Ｎ０１１と試料Ｎα４とを比較する
と、試料Ｎｏ、　４ではバーナー燃焼状態の制御を行わ
ないため、第４図（ａ）に示すように、昇温領域２００
〜３２０℃で内外の温度差が発生して焼成過程を終了し
た。焼成後の焼成品をみるとクランクが発生し、又は製
品内部においては造孔剤の燃え残りが生じ、内部と外側
部の細孔径を測定すると、内部が５μ、外部が１５μと
大きな差が生じていたが、本発明の焼成法による試料Ｎ
α４では内部の温度上昇及び下降に対応し、バーナーか
ら発せられる熱量を多くしたり少なくしたりしたため、
第４図（ｂ）に示すように、上記昇温領域で内部と外側
部の温度差は小さくなり、また、前記８００〜９００″
Ｃにおいては、バーナー条件を一定とし、ヒートカーブ
上昇温度を一定とすることで、造孔剤の完全燃焼状態が
確認できた。

このような焼成を行った焼成品を目視検査により、クラ
ック発生率（％）を検査したがクランクは見られなかっ
た。また、造孔剤の焼失度においては、内部における造
孔剤の焼は残りもなく、内外の細孔径差は１〜２μ以内
となった。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、当業者
であれば、種々に変更可能である。

（発明の効果）以上詳細に説明しこところから明らかなように本発明の
セラミックハニカム構造体の焼成方法によれば、成形助
剤または造孔剤の燃焼温度領域において、これら助剤の
急激な発熱によりハニカム構造体の内部温度の上昇及び
降下に応じてバーナーからの熱量を増減し、したがって
ハニカム構造体の外側部温度を上昇及び降下させてその
内部温度と外側部温度との温度差をなくすようにし、造
孔剤の完全焼失状態を確認するまでバーナー条件を一定
とし、したがってハニカム構造体の内部、端部にクラン
クを発生させることがなく、かつ製品内外における造孔
剤の燃焼具合を均一にし、内外の細孔径の差のない良好
な品質を安定に得ることが可能な焼成を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焼成法を実施するために使用される単
独炉を示す断面図、第２図乃至第４図は実施例１〜３における従来及び本発
明の昇温中の成形品の内部及び外側部の温度を夫々示す
グラフ図、第５図は造孔剤の完全焼失状態を示すグラフ図である。１０・・・試料　　　　　　　　１１・・・単独炉１２
・・・台車　　　　　　　　１３・・・棚１４・・・燃
焼用バーナー　　　１５・・・棚板１６・・・直火防止
板　　　　　１７・・・熱電対１８・・・酸素センサ特許出願人　　日本碍子株式会社第１図第２図（ａ）（ｂ）晴間（Ｈｒ）第３図（ａ）（ｂン第４図（ａ）（ｂ） ’ｒ　Ｆｊｌ　　（Ｈｒ）第５図時間（Ｈｒ）手　　　続　　　補　　　正　　　書平成元年　３月　２日特許庁長官　　吉　　１）　　文　　毅　　殿１、事件
の表示昭和６３年特　許　間第　４０５９９　　号３、補正を
する者事件との関係　　特　許　出　願　人ニッ　　ポン　　カイ　　シ名称（４０６）日本碍子株式会社４、代理人１、明細書の特許請求の範囲を以下の通り訂正する。［２、特許請求の範囲１、　セラミックハニカム構造体を所定雰囲気、所定温
度の下でＵ炉により焼成する方法において、温度を検知する手段により前記セラミックハニカム構造
体の内部及び外側部の温度を検知し、該検知温度に基づ
いてバーナーの燃焼を制御するようにしたことを特徴と
するセラミックハニカム構造体の焼成法。」２、明細書
第２頁第１行、第７頁第１４行、第８頁第３行、第１０
頁第１８行、第１３頁第２０行、第１８頁第１行の「単
独炉」を「焼成炉Ｊと訂正する。３、同第８頁第６〜７行の「単独炉１０Ｊを「焼成炉１
１４と訂正する。４、同第１８頁第７〜１１行間を以下の通り訂正する。「１０・・・成形品　　　　１１・・・焼成炉１２・・
・台車　　　　　１３・・・棚１４・・・燃焼用バーナ
ー１５・・・柵板　　　　　１６・・・直火防止板１７・
・・熱電対　　　　１８・・・酸素センサ１９・・・棚
板開口部　　２０・・・排気プロワ２１・・・排気通路
　　　　　　　　　　　　　」５、図面中第１図を別紙
訂正図の通り訂正する。（訂正図）第１図

Claims

【特許請求の範囲】

１．セラミックハニカム構造体を所定雰囲気、所定温度
の下で単独炉により焼成する方法において、温度を検知する手段により前記セラミックハニカム構造体の内部及び外側部の温度を検知し、該検
知温度に基づいてバーナーの燃焼を制御するようにした
ことを特徴とするセラミックハニカム構造体の焼成法。