JPH04300252A

JPH04300252A - セラミックスハニカム構造体の焼成方法

Info

Publication number: JPH04300252A
Application number: JP3085833A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Yamaguchi; 正文山口; Hideya Maekawa; 前川　英哉; Yukihisa Wada; 幸久和田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-23
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JP2599838B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、セラミックスハニカ
ム成形体を上下に重ねて焼成炉で焼くことにてセラミッ
クスハニカム構造体の焼成効率を高める場合に用いて好
適な焼成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述の如き場合に従来は通常、図５に示
すように、焼成台であるトチ１上に、二個のセラミック
スハニカム成形体２を、潰れ防止のため剛性の高い向き
である各々内部通路が上下方向に延在する向きで直接上
下に重ねて載置し、その状態でトチ１を焼成炉としての
連続炉もしくは単独炉内に入れて、それらのセラミック
スハニカム成形体２を焼き、セラミックスハニカム構造
体を焼成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の直接重ねて焼成する方法にあっては、焼成中、主と
して下側のセラミックスハニカム成形体２の上端部に、
また時には上側のセラミックスハニカム成形体２の下端
部にも縦切れＡが発生し、この結果として製品であるセ
ラミックスハニカム構造体が端部に縦切れを持つ不具合
品になってしまうという問題があった。

【０００４】そして、かかる縦切れの発生原因につき、
本出願人が焼成実験の結果に基づいて解析した結果、焼
成中、成形体２はハニカム素体の化学組成の相転移等を
原因として収縮および膨張するが、これとともにハニカ
ム素体中の成形助剤が分解してガスとなりながら燃焼し
、その高温のガスが成形体２の直接の重なり合いにより
成形体２の内部にこもり易くなって、セラミックスハニ
カム成形体２の内部と外表面との間に大きな温度差を生
じさせ、この温度差が、内部と外表面の前記膨張収縮量
に差を生じさせて、強度が低くかつ重なりによって開放
端部でなく実質的に中間部となる互いに対向する上下端
部、特に、ガスが抜けにくいため熱がこもり易い下側の
成形体の上端部に縦切れを発生させるということが判明
した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記解析結
果に鑑みて前記従来方法の課題を有利に解決した焼成方
法を提供することを目的とするものであり、この発明の
セラミックスハニカム構造体の焼成方法は、複数のセラ
ミックスハニカム成形体を各々内部通路が上下方向に延
在する向きで上下に重ねて焼成炉で焼き、セラミックス
ハニカム構造体を焼成するに際し、前記セラミックスハ
ニカム成形体の互いに対向する上下端面間にスペーサを
挿入することによりそれらの上下端面間に間隙を空けた
状態で、前記セラミックスハニカム成形体を前記焼成炉
内に配置して焼くことを特徴とするものである。なお好
ましくは、前記スペーサの材質を前記セラミックスハニ
カム構造体と実質的に同一のものとしても良く、また前
記スペーサを棒状もしくはハニカム状としても良い。

【０００６】

【作用】かかる焼成方法によれば、セラミックスハニカ
ム成形体の互いに対向する上下端面間にスペーサを挿入
することによりそれらの上下端面間に間隙を空けた状態
でセラミックスハニカム成形体を焼くので、焼成中、成
形助剤が分解してガスとなりながら燃焼することにより
発生する高温のガスがそれらの上下端面間の間隙から外
部へ逃げ、かつそれらの上下端面も放熱し易くなり、こ
のことにて成形体の内部に熱がこもらなくなるので、成
形体の内部と外表面との間の温度差が小さくなる。

【０００７】従ってこの発明の方法によれば、セラミッ
クスハニカム成形体の内部と外表面との前記膨張収縮量
の差を小さくし得て、セラミックスハニカム形成体の端
部における縦切れの発生を有効に防止することができ、
ひいては良好な品質のセラミックスハニカム構造体を焼
成することができる。なお、スペーサの材質をセラミッ
クスハニカム構造体と実質的に同一のものとすれば、焼
成中スペーサーと成形体との間にも温度差が生じにくい
ため、縦切れの発生防止上有利であり、またスペーサを
棒状もしくはハニカム状とすれば、上側の成形体を確実
に支持して成形体の崩れを有効に防止し得るとともに、
成形体の対向する端面を充分開放しかつ上下端面間の間
隙を充分確保し得て排ガス効果および放熱効果を充分な
らしめることができる。

【０００８】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１（ａ）および（ｂ）は、この発明の
セラミックスハニカム構造体の焼成方法の第１実施例を
示す斜視図および、その実施例に用いるスペーサを示す
斜視図であり、図中１はトチ、２はセラミックスハニカ
ム形成体、３はスペーサをそれぞれ示す。

【０００９】ここにおけるセラミックスハニカム成形体
２は、主成分の化学組成が重量基準でＳｉＯ２　：４２
〜５６％、Ａｌ２　Ｏ３　：３０〜４５％、ＭｇＯ：１
２〜１６％であり、結晶相の主成分がコージェライトか
らなるようにタルク、カオリンおよび他のコージェライ
ト化原料を調合し、成形助剤としてメチルセルロース、
カルボキシルセルロース、ポリビニルアルコール等の有
機バインダーや界面活性剤、ワックス等を混合した坏土
をハニカム状に押し出し成形して形成した、例えば図１
（ａ）に示すように長径　１５０ｍｍ、短径８０ｍｍ、
高さ９０ｍｍの寸法を持つ楕円柱状のものであり、また
ここにおけるスペーサ３は、上記セラミックスハニカム
成形体２と同一材質の棒を焼成して形成した、例えば図
１（ｂ）に示すように幅１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ
８ｍｍの寸法を持つ角棒状のものである。なお、ここにおけるトチ１は、例えば上記セラミックス
ハニカム成形体２と同一材質の板を焼成してなる平板状
の焼成台である。

【００１０】この実施例の方法では上記トチ１上に、図
１（ａ）に示すように二個の上記セラミックスハニカム
成形体２を、潰れ防止のため剛性の高い向きである各々
内部通路が上下方向に延在する向きで上下に重ねて置き
、さらにそれらのセラミックスハニカム成形体２の互い
に対向する上下端面間、すなわち下側の成形体２の上端
面と上側の成形体２の下端面との間に、上記スペーサ３
をその厚さ方向が上下方向となる向きで数本挿入して、
それらの成形体２の互いに対向する上下端面間に間隙を
空ける。そしてここでは、それら二個の成形体２を乗せ
た状態でトチ１を焼成炉としての連続炉もしくは単独炉
内に入れて、それらのセラミックスハニカム成形体２を
焼き、セラミックスハニカム構造体を焼成する。

【００１１】また、図２（ａ）および（ｂ）は、この発
明の焼成方法の第２実施例を示す斜視図およびその実施
例に用いるスペーサを示す斜視図であり、図中４はスペ
ーサを示す。ここにおけるスペーサ４は、上記セラミッ
クスハニカム成形体２と同一材質の坏土をハニカム状に
押し出し成形し、乾燥後、そのまま（非焼成）でも良い
がここではそれを焼成して形成した、例えば図２（ｂ）
に示すように直径３０ｍｍ、厚さ７ｍｍの寸法を持つと
ともにそのセルの目開きが１５セル／ｃｍ２　の、円盤
状のハニカム構造体であり、この実施例の方法では、か
かるスペーサ４を数個、先の実施例と同様に、図２（ａ
）に示す如くトチ１上に重ね置きした二個のセラミック
スハニカム成形体２の上下端面間に介挿して、それらの
端面間に間隙を設け、その状態でトチ１を焼成炉として
の連続炉もしくは単独炉内に入れて、それらのセラミッ
クスハニカム成形体２を焼き、セラミックスハニカム構
造体を焼成する。

【００１２】上述の如くしてセラミックスハニカム構造
体を焼成するこの発明の二つの実施例の方法によれば、
いずれの場合も、焼成中、成形助剤が分解してガスとな
りながら燃焼することにより発生する高温のガスが、成
形体２の互いに対向する上下端面間の、スペーサ３もし
くは４によりもたらされる間隙から外部へ逃げ、かつそ
れらの上下端面も放熱し易くなり、このことにて成形体
２の内部に熱がこもらなくなるので、成形体２の内部と
外表面との間の温度差が小さくなる。

【００１３】図３は、図４に示すように二個重ねたセラ
ミックスハニカム成形体２の、上側の成形体２の上端部
Ｐ１　と、下側の成形体２の上端部Ｐ２　と、下側の成
形体２の下端部Ｐ３　との三箇所にそれぞれ中心部まで
到る孔を空けて、それらの孔の突き当たりまで熱電対を
挿入した後、それらの成形体２を電気炉に入れて焼き、
焼成中における成形体２の中心部の温度変化を測定した
結果を示すグラフであり、図３（ａ）は従来方法の如く
二個の成形体２を直接重ねた場合、同図（ｂ）は二個の
成形体２の互いに対向する上下端面の間にスペーサ３も
しくは４を介挿して間隙を空けた場合についてそれぞれ
示す。

【００１４】これらの測定結果を比較してみると、前記
二つの実施例の方法では、下側の成形体２の上端部Ｐ２
　における中心部温度ＴＰ２　と他の二箇所Ｐ１　，Ｐ
３　における中心部温度ＴＰ１　，ＴＰ３　との差が、
従来の焼成方法の場合よりも小さくなることが判明し、
このことから前記二つの実施例の方法では、成形体２の
内部と外表面との間の温度差も従来の焼成方法の場合よ
り小さくなっていることが推定される。

【００１５】また表１は、前記二つの実施例の方法の他
、それらの実施例に対し占有面積比のみ多少変更した第
３実施例および第４実施例の方法と、それらで使用した
と同様の棒状およびハニカム状のスペーサであって占有
面積比をさらに変更したり厚さを異ならせたりしたもの
を使用した四つの比較例の方法と、従来例の方法とで前
記電気炉による焼成を行った際の、温度差ＴＰ２　−Ｔ
Ｐ１　，　ＴＰ２　−ＴＰ３　の最大値および縦切れ発
生率を示しており、ここで占有面積比とは、セラミック
スハニカム形成体２の、内部通路の開口面積も含む上ま
たは下端面の面積を１としたときの、スペーサ３，４が
それらの端面上で占める（端面を覆う）面積の割合をい
い、スペーサ４については形成体２と同様内部通路の開
口面積も含む。

【００１６】

【表１】

【００１７】この表１から明らかなように、占有面積比
０．２４かつ厚さ８ｍｍの棒状スペーサ３を使用する上
記第１実施例（実施例１）および占有面積比０．１５か
つ厚さ７ｍｍのハニカム状スペーサ４を使用する上記第
２実施例（実施例２）や、占有面積比のみ多少変更した
第３実施例（実施例３）および第４実施例（実施例４）
では、縦切れ発生率は０パーセントとなるが、従来例で
は縦切れ発生率は３３％と悪化する。そして厚さ８ｍｍ
の棒状スペーサでも占有面積比が０．５５とさらに幅広
のものを使用した比較例１や厚さ７ｍｍのハニカム状ス
ペーサでも占有面積比が０．６０とさらに大きいものを
使用した比較例２では縦切れ発生率が２５％および３３
％と悪化するが、これは成形体２の端面をスペーサが覆
うためそれらの間隙からの高温ガスの抜けが悪くなるこ
とが原因と推定され、また占有面積比が０．１６の棒状
スペーサでも厚さが４ｍｍの薄いものを使用した比較例
３や占有面積比が０．１５のハニカム状スペーサでも厚
さが３ｍｍの薄いものを使用した比較例４でも上記比較
例１，２と同様に縦切れ発生率が２５％および３３％と
悪化するが、この場合は成形体２の上下端面間の間隙が
少なすぎて充分な排ガス効果や排熱効果が得られないこ
とが原因と推定される。

【００１８】すなわち上記の結果から、スペーサの厚さ
が５ｍｍ未満の場合は高温のガスが成形体２の上下端面
間の間隙が抜けにくく、成形体内部の温度差がスペーサ
を挿入しない従来方法とあまり変わらないので、縦切れ
防止効果がほとんど得られず、またスペーサの占有面積
比が０．５　を越えると高温のガスがそれらの対向する
端面から抜けにくいので、この場合も縦切れ防止効果が
ほとんど得られないということが判明した。一方、上記
第１〜第４実施例では問題なかったが、スペーサの厚さ
が２０ｍｍを越える場合や、スペーサの占有面積比が０
．１　未満の場合には、複数の成形体２を重ねると不安
定になって崩れ易くなるという不具合があった。

【００１９】従って上述した第１〜第４実施例の方法に
よれば、セラミックスハニカム成形体２の内部と外表面
との温度差を従来の焼成方法の場合より小さくできるの
で、それらの間の膨張収縮量の差を小さくし得て、セラ
ミックスハニカム形成体２の端部における縦切れの発生
を有効に防止することができ、ひいては良好な品質のセ
ラミックスハニカム構造体を焼成することができる。し
かもこれらの実施例では、スペーサ３，４の材質をセラ
ミックスハニカム構造体と実質的に同一のものとしたの
で、焼成中、スペーサー３，４と成形体２との間にも温
度差が生じにくいため、縦切れの発生防止上有利であり
、またスペーサとして適当な厚さおよび占有面積比の棒
状のスペーサ３もしくはハニカム状のスペーサ４を用い
たので、上側の成形体２を確実に支持して成形体２の崩
れを有効に防止し得るとともに、成形体２の対向する上
下端面を充分開放しかつ上下端面間の間隙を充分確保し
得て排ガス効果および放熱効果を充分ならしめることが
できる。

【００２０】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、スペー
サの厚さは５〜２０ｍｍであれば良く、スペーサの占有
面積比Ｓも０．１　≦Ｓ≦０．５　であれば良い。そし
てスペーサの形状は、四角形や楕円形等上記例以外の形
状でも良く、スペーサのセルの目開きも０．８　〜３１
０　セル／ｃｍ２　（５〜２０００セル／ｉｎ２　）で
あれば良い。またスペーサの材質も上記例のものには限
定されない。

【００２１】

【発明の効果】かくしてこの発明の焼成方法によれば、
セラミックスハニカム成形体の内部と外表面との前記膨
張収縮量の差を小さくし得て、セラミックスハニカム形
成体の端部における縦切れの発生を有効に防止すること
ができ、ひいては良好な品質のセラミックスハニカム構
造体を焼成することができる。なお、スペーサの材質を
セラミックスハニカム構造体と実質的に同一のものとす
れば、焼成中スペーサーと成形体との間にも温度差が生
じにくいため、縦切れの発生防止上有利であり、またス
ペーサを棒状もしくはハニカム状とすれば、上側の成形
体を確実に支持して成形体の崩れを有効に防止し得ると
ともに、成形体の対向する端面を充分開放しかつ上下端
面間の間隙を充分確保し得て排ガス効果および放熱効果
を充分ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明のセラミックスハニカム構造
体の焼成方法の第１実施例を示す斜視図であり、（ｂ）
はその実施例に用いるスペーサを示す斜視図である。

【図２】（ａ）はこの発明のセラミックスハニカム構造
体の焼成方法の第２実施例を示す斜視図であり、（ｂ）
はその実施例に用いるスペーサを示す斜視図である。

【図３】（ａ）は二個の成形体を直接重ねた場合の焼成
中における成形体の中心部の温度変化を測定した結果を
示すグラフであり、（ｂ）は二個の成形体の互いに対向
する上下端面の間にスペーサを介挿して間隙を空けた場
合の焼成中における成形体の中心部の温度変化を測定し
た結果を示すグラフである。

【図４】図３に示す焼成中におけるセラミックスハニカ
ム成形体の中心部の温度変化を測定するための熱電対の
挿入位置を示す説明図である。

【図５】従来の焼成方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１　　トチ２　　セラミックスハニカム成形体３　　スペーサ４　　スペーサＡ　　縦切れ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数のセラミックスハニカム成形体を
各々内部通路が上下方向に延在する向きで上下に重ねて
焼成炉で焼き、セラミックスハニカム構造体を焼成する
に際し、前記セラミックスハニカム成形体の互いに対向
する上下端面間にスペーサを挿入することによりそれら
の上下端面間に間隙を空けた状態で、前記セラミックス
ハニカム成形体を前記焼成炉内に配置して焼くことを特
徴とする、セラミックスハニカム構造体の焼成方法。
【請求項２】　　前記スペーサの材質を前記セラミック
スハニカム構造体と実質的に同一のものとすることを特
徴とする、請求項１記載のセラミックスハニカム構造体
の焼成方法。
【請求項３】　　前記スペーサを棒状もしくはハニカム
状とすることを特徴とする、請求項１もしくは２記載の
セラミックスハニカム構造体の焼成方法。