JPH06279090A - セラミックス構造体用坏土 - Google Patents
セラミックス構造体用坏土Info
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- JPH06279090A JPH06279090A JP5067896A JP6789693A JPH06279090A JP H06279090 A JPH06279090 A JP H06279090A JP 5067896 A JP5067896 A JP 5067896A JP 6789693 A JP6789693 A JP 6789693A JP H06279090 A JPH06279090 A JP H06279090A
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B17/00—Details of, or accessories for, apparatus for shaping the material; Auxiliary measures taken in connection with such shaping
- B28B17/02—Conditioning the material prior to shaping
- B28B17/026—Conditioning ceramic materials
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- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 押出後の保形性を保ちつつ流動性の良いセラ
ミックス構造体押出用坏土を提供する。 【構成】 押出用原料として使用する坏土であって、成
形温度で２０００Ｐａの一定応力を与えた場合の歪の時
間変化を測定した場合の、(1) その応力値を応力を加え
ると同時に発生する歪で割った値：弾性０（Ｇ0 ）、
(2) その応力値を応力を加え続けた時に歪の時間変化
（以下、せん断速度と略す）が概ね一定になった時の値
で割った値：粘性０（η0 ）、(3) その応力値をせん断
速度が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外
挿した時の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値で割っ
た値：弾性１（Ｇ1 ）、(4) その応力値を応力を４秒間
加えた後の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値の４秒
間平均せん断速度で割った値：粘性１（η1 ）、の関係
が、η0 ／Ｇ0 ≦１０５、η1 ／Ｇ1 ≦７０とする。
ミックス構造体押出用坏土を提供する。 【構成】 押出用原料として使用する坏土であって、成
形温度で２０００Ｐａの一定応力を与えた場合の歪の時
間変化を測定した場合の、(1) その応力値を応力を加え
ると同時に発生する歪で割った値：弾性０（Ｇ0 ）、
(2) その応力値を応力を加え続けた時に歪の時間変化
（以下、せん断速度と略す）が概ね一定になった時の値
で割った値：粘性０（η0 ）、(3) その応力値をせん断
速度が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外
挿した時の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値で割っ
た値：弾性１（Ｇ1 ）、(4) その応力値を応力を４秒間
加えた後の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値の４秒
間平均せん断速度で割った値：粘性１（η1 ）、の関係
が、η0 ／Ｇ0 ≦１０５、η1 ／Ｇ1 ≦７０とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス構造体の押
出用原料として使用する坏土に関し、特に押出後の保形
性を保ちつつ流動性の良好なセラミックス構造体用坏土
に関するものである。
出用原料として使用する坏土に関し、特に押出後の保形
性を保ちつつ流動性の良好なセラミックス構造体用坏土
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的にセラミックス構造体は、
格子状の溝からなる排出流路とこの溝の交点に坏土を分
割供給する送給流路とを備えた構造を有するセラミック
ス構造体押出用口金を使用して、セラミックス原料、バ
インダー、溶媒と必要に応じて界面活性剤、可塑剤及び
繊維状物質を混練して得た坏土を押し出して形成してい
た。
格子状の溝からなる排出流路とこの溝の交点に坏土を分
割供給する送給流路とを備えた構造を有するセラミック
ス構造体押出用口金を使用して、セラミックス原料、バ
インダー、溶媒と必要に応じて界面活性剤、可塑剤及び
繊維状物質を混練して得た坏土を押し出して形成してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようにセラミック
ス構造体用坏土を上述した格子状の溝からなる排出流路
とこの溝の交点に坏土を分割供給する送給流路とを備え
た口金を通過させることにより成形する場合、口金構造
及び押出圧力が一定ならば坏土の流動性（塑性変形性）
が悪いと圧着は行われずハニカム状に成形できずそのま
ま押し出されるか又は押出された表面がザラザラの粗面
となる一方、坏土の流動性が良いと十分に圧着され均一
なハニカム状となって押し出される。しかしながら、圧
着強度を向上させるためにただ単に流動性を向上させる
と、押出後の構造体がその自重により変形するか又はそ
の後の工程で発生する振動等による外力により容易に変
形してしまう問題があった。
ス構造体用坏土を上述した格子状の溝からなる排出流路
とこの溝の交点に坏土を分割供給する送給流路とを備え
た口金を通過させることにより成形する場合、口金構造
及び押出圧力が一定ならば坏土の流動性（塑性変形性）
が悪いと圧着は行われずハニカム状に成形できずそのま
ま押し出されるか又は押出された表面がザラザラの粗面
となる一方、坏土の流動性が良いと十分に圧着され均一
なハニカム状となって押し出される。しかしながら、圧
着強度を向上させるためにただ単に流動性を向上させる
と、押出後の構造体がその自重により変形するか又はそ
の後の工程で発生する振動等による外力により容易に変
形してしまう問題があった。
【０００４】また、セラミックス構造体押出時の口金内
における坏土の圧着強度を向上させるために、口金の坏
土排出流路の上流側の格子形性流路と下流側の応力緩和
流路とからなる２段構造とし、その溝幅を格子形成流路
＜応力緩和流路とする方法が特開平１−１３０９０６号
公報において、またその排出流路の格子形成流路と圧力
緩和流路、さらに必要であれば応力緩和流路からなる多
段構造とし、その流路面粗さを個々に設定する方法が特
開平２−６０７１３号公報においてそれぞれ開示されて
いる。しかしながら、口金の坏土排出流路の溝幅を部分
的に変更することや、その面粗さを個々に設定して口金
を加工することは多くの工程を要し、さらにその溝幅が
５００μm 以下となると加工が極めて困難となる問題が
あった。
における坏土の圧着強度を向上させるために、口金の坏
土排出流路の上流側の格子形性流路と下流側の応力緩和
流路とからなる２段構造とし、その溝幅を格子形成流路
＜応力緩和流路とする方法が特開平１−１３０９０６号
公報において、またその排出流路の格子形成流路と圧力
緩和流路、さらに必要であれば応力緩和流路からなる多
段構造とし、その流路面粗さを個々に設定する方法が特
開平２−６０７１３号公報においてそれぞれ開示されて
いる。しかしながら、口金の坏土排出流路の溝幅を部分
的に変更することや、その面粗さを個々に設定して口金
を加工することは多くの工程を要し、さらにその溝幅が
５００μm 以下となると加工が極めて困難となる問題が
あった。
【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
口金の構造を制御するのではなく坏土そのものを制御す
ることにより、押出後の保形性を保ちつつ流動性の良い
セラミックス構造体押出用坏土を提供しようとするもの
である。
口金の構造を制御するのではなく坏土そのものを制御す
ることにより、押出後の保形性を保ちつつ流動性の良い
セラミックス構造体押出用坏土を提供しようとするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス構
造体押出用坏土は、セラミックス構造体の押出用原料と
して使用する坏土であって、成形する際の温度において
一定応力を与えた場合の歪の時間変化を測定した場合
の、(1) その応力値を応力を加えると同時に発生する歪
で割った値：弾性０（Ｇ0 ：Ｐａ）、(2) その応力値を
応力を加え続けた時に歪の時間変化（以下、せん断速度
と略す）が概ね一定になった時の値で割った値：粘性０
（η0 ：Ｐａ・ｓｅｃ）、(3) その応力値をせん断速度
が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外挿し
た時の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値で割った
値：弾性１（Ｇ1 ：Ｐａ）、(4) その応力値を応力を４
秒間加えた後の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値の
４秒間の平均せん断速度で割った値：粘性１（η1 Ｐａ
・ｓｅｃ）、の関係が、 η0 ／Ｇ0 ≦１０５（ｓｅｃ）、 η1 ／Ｇ1 ≦７０（ｓｅｃ）、 であることを特徴とするものである。
造体押出用坏土は、セラミックス構造体の押出用原料と
して使用する坏土であって、成形する際の温度において
一定応力を与えた場合の歪の時間変化を測定した場合
の、(1) その応力値を応力を加えると同時に発生する歪
で割った値：弾性０（Ｇ0 ：Ｐａ）、(2) その応力値を
応力を加え続けた時に歪の時間変化（以下、せん断速度
と略す）が概ね一定になった時の値で割った値：粘性０
（η0 ：Ｐａ・ｓｅｃ）、(3) その応力値をせん断速度
が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外挿し
た時の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値で割った
値：弾性１（Ｇ1 ：Ｐａ）、(4) その応力値を応力を４
秒間加えた後の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値の
４秒間の平均せん断速度で割った値：粘性１（η1 Ｐａ
・ｓｅｃ）、の関係が、 η0 ／Ｇ0 ≦１０５（ｓｅｃ）、 η1 ／Ｇ1 ≦７０（ｓｅｃ）、 であることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】セラミックス構造体用坏土を格子状の溝からな
る排出流路とこの溝の交点に坏土を分割供給する複数の
送給流路とを備えた口金を通過させることにより成形す
る場合、坏土が送給流路から格子溝に流入する時に、口
金構造が一定ならば、坏土の流動性が悪いと圧着は行わ
れずに押し出され、坏土の流動性が良いと流入と同時に
格子状に変形するとともに圧着され、この圧着点に圧力
が加わる時間が長くなるために圧着強度は向上する。し
かし、単に圧着強度を向上するために坏土の流動性を向
上すると、押し出された構造体がその自重により変形す
るか又はたとえ自重により変形しなくても以後の工程で
取扱い時の振動等により外力が与えられた場合に容易に
変形する可能性がある。本発明はこれらの相反する流動
性と保形性を高次元でバランスさせるための坏土特性を
得るためのものであり、上述したように各パラメーター
の比を一定値より低くすることで達成している。
る排出流路とこの溝の交点に坏土を分割供給する複数の
送給流路とを備えた口金を通過させることにより成形す
る場合、坏土が送給流路から格子溝に流入する時に、口
金構造が一定ならば、坏土の流動性が悪いと圧着は行わ
れずに押し出され、坏土の流動性が良いと流入と同時に
格子状に変形するとともに圧着され、この圧着点に圧力
が加わる時間が長くなるために圧着強度は向上する。し
かし、単に圧着強度を向上するために坏土の流動性を向
上すると、押し出された構造体がその自重により変形す
るか又はたとえ自重により変形しなくても以後の工程で
取扱い時の振動等により外力が与えられた場合に容易に
変形する可能性がある。本発明はこれらの相反する流動
性と保形性を高次元でバランスさせるための坏土特性を
得るためのものであり、上述したように各パラメーター
の比を一定値より低くすることで達成している。
【０００８】すなわち、坏土が送給流路から格子溝に流
入する時の広がりやすさ及び押出後の外力による変形に
対する抵抗力は、応力が与えられた時の歪の発生しやす
さ及びその発生した歪が応力除去後に回復しない（粘性
による塑性変形）か回復する（弾性変形）かによって決
定される。坏土が格子溝に流入した時の広がりやすさ
は、与えられた応力が歪として残りやすいほど、つまり
粘性が低いほど良いため圧着しやすい。また、回復する
歪が大きいほどつまり弾性が小さいほど復元する歪が多
いため圧着しにくい。よって、圧着強度を向上させるた
めには粘性を低く、かつ弾性を高くする必要があり、塑
性変形を起こすのはη0 であるから、η0／Ｇ0 を一定
値以下に小さくする必要がある。また、送給流路又は格
子溝に流入した時に全体の変形に占める弾性変形を少な
くするために早く塑性変形状態に成った方が良いために
η1 ／Ｇ1 も一定値以下に小さくする必要がある。
入する時の広がりやすさ及び押出後の外力による変形に
対する抵抗力は、応力が与えられた時の歪の発生しやす
さ及びその発生した歪が応力除去後に回復しない（粘性
による塑性変形）か回復する（弾性変形）かによって決
定される。坏土が格子溝に流入した時の広がりやすさ
は、与えられた応力が歪として残りやすいほど、つまり
粘性が低いほど良いため圧着しやすい。また、回復する
歪が大きいほどつまり弾性が小さいほど復元する歪が多
いため圧着しにくい。よって、圧着強度を向上させるた
めには粘性を低く、かつ弾性を高くする必要があり、塑
性変形を起こすのはη0 であるから、η0／Ｇ0 を一定
値以下に小さくする必要がある。また、送給流路又は格
子溝に流入した時に全体の変形に占める弾性変形を少な
くするために早く塑性変形状態に成った方が良いために
η1 ／Ｇ1 も一定値以下に小さくする必要がある。
【０００９】一方、押出後の外力による変形に対する抵
抗力（＝保形性）は、与えられた応力が歪として残りに
くいほど、つまり粘性が高いほど大きく、また歪が発生
しにくいほどつまり弾性が大きいほど大きい。よって、
保形性を向上させるためには、この場合の外力は押出時
に受ける力より小さいと考えられるので、押出後の坏土
のη0 、Ｇ0 があるレベル以上になるように押出前坏土
のη0 ／Ｇ0 を設定すれば良いのである。
抗力（＝保形性）は、与えられた応力が歪として残りに
くいほど、つまり粘性が高いほど大きく、また歪が発生
しにくいほどつまり弾性が大きいほど大きい。よって、
保形性を向上させるためには、この場合の外力は押出時
に受ける力より小さいと考えられるので、押出後の坏土
のη0 、Ｇ0 があるレベル以上になるように押出前坏土
のη0 ／Ｇ0 を設定すれば良いのである。
【００１０】なお、押出後の保形性については、押出時
に力が加わり粘性、弾性ともに低下する傾向が認められ
るが、押出後の坏土は同じ傾向のクリープ特性を示し、
粘性、弾性はη0 、η1 、Ｇ0 、Ｇ1 に分解することが
でき、これらのパラメーターをもとに保形性を保つため
に必要な粘性弾性は押出前の特性で、個々に概ねη0＝
１．０×１０7 、η1 ＝３．０×１０6 、Ｇ0 ＝１．０
×１０5 、Ｇ1 ＝１．０×１０5 であり、かつη0 ／Ｇ
0 、η1 ／Ｇ1 が本発明の範囲内であれば十分な圧着性
を示し、保形性と圧着性のバランスを取ることができ
る。
に力が加わり粘性、弾性ともに低下する傾向が認められ
るが、押出後の坏土は同じ傾向のクリープ特性を示し、
粘性、弾性はη0 、η1 、Ｇ0 、Ｇ1 に分解することが
でき、これらのパラメーターをもとに保形性を保つため
に必要な粘性弾性は押出前の特性で、個々に概ねη0＝
１．０×１０7 、η1 ＝３．０×１０6 、Ｇ0 ＝１．０
×１０5 、Ｇ1 ＝１．０×１０5 であり、かつη0 ／Ｇ
0 、η1 ／Ｇ1 が本発明の範囲内であれば十分な圧着性
を示し、保形性と圧着性のバランスを取ることができ
る。
【００１１】また、これらの各パラメーターはバインダ
ー水溶液の特性についてもあてはめることができ、重合
度４０００の１０％水溶液は、測定温度２０℃、応力２
０Ｐａにてη0 ＝３．９×１０4 Ｐａｓ、η1 ＝４．２
×１０3 Ｐａｓ、Ｇ0 ＝２．５×１０3 Ｐａ、Ｇ1 ＝
５．３×１０2 Ｐａとなり、重合度１０万の１０％水溶
液は、η0 ＝５．０×１０5 Ｐａｓ、η1 ＝４．０×１
０4 Ｐａｓ、Ｇ0 ＝６．７×１０3 Ｐａ、Ｇ1 ＝４．０
×１０3 Ｐａであった。この場合、圧着強度の向上のた
めには坏土の流動性を向上することが必須であるが、坏
土のベタツキ（＝粘着性）は原料、水、バインダーの置
換基及びその置換度及び重合度、又は界面活性剤によっ
ても変化し、これらの最適化により若干の圧着強度向上
は可能である。これらの項目について様々な組み合わせ
について、さらに混練条件を加味し、従来はη0 ／Ｇ
0 、η1 ／Ｇ1 は本発明の範囲外であったが最適な組成
及び調製法を見いだして圧着強度の向上を達成した。当
然のことながら、押出速度を適切な範囲にするために
は、各パラメーターをある範囲内にする必要がある。
ー水溶液の特性についてもあてはめることができ、重合
度４０００の１０％水溶液は、測定温度２０℃、応力２
０Ｐａにてη0 ＝３．９×１０4 Ｐａｓ、η1 ＝４．２
×１０3 Ｐａｓ、Ｇ0 ＝２．５×１０3 Ｐａ、Ｇ1 ＝
５．３×１０2 Ｐａとなり、重合度１０万の１０％水溶
液は、η0 ＝５．０×１０5 Ｐａｓ、η1 ＝４．０×１
０4 Ｐａｓ、Ｇ0 ＝６．７×１０3 Ｐａ、Ｇ1 ＝４．０
×１０3 Ｐａであった。この場合、圧着強度の向上のた
めには坏土の流動性を向上することが必須であるが、坏
土のベタツキ（＝粘着性）は原料、水、バインダーの置
換基及びその置換度及び重合度、又は界面活性剤によっ
ても変化し、これらの最適化により若干の圧着強度向上
は可能である。これらの項目について様々な組み合わせ
について、さらに混練条件を加味し、従来はη0 ／Ｇ
0 、η1 ／Ｇ1 は本発明の範囲外であったが最適な組成
及び調製法を見いだして圧着強度の向上を達成した。当
然のことながら、押出速度を適切な範囲にするために
は、各パラメーターをある範囲内にする必要がある。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の坏土に対する２０℃において
２０００Ｐａの一定応力をかけた時の時間と歪との関係
を示すグラフであり、以下図１に従って本発明の坏土を
特定するために使用する各パラメーターについて説明す
る。なお、各パラメーターη0,η1,Ｇ0,Ｇ1 は応力によ
らず約４０００Ｐａ程度までは、概ね一定と判断できる
レベルであり、η0 ／Ｇ0 , η1 ／Ｇ1 は約６０００Ｐ
ａ程度までは個々のパラメータが変化しても概ね一定と
判断できるベレルであった。又、応力の下限は装置の歪
分解能との重ね合いで決定される。
２０００Ｐａの一定応力をかけた時の時間と歪との関係
を示すグラフであり、以下図１に従って本発明の坏土を
特定するために使用する各パラメーターについて説明す
る。なお、各パラメーターη0,η1,Ｇ0,Ｇ1 は応力によ
らず約４０００Ｐａ程度までは、概ね一定と判断できる
レベルであり、η0 ／Ｇ0 , η1 ／Ｇ1 は約６０００Ｐ
ａ程度までは個々のパラメータが変化しても概ね一定と
判断できるベレルであった。又、応力の下限は装置の歪
分解能との重ね合いで決定される。
【００１３】図１において、その応力値を応力を加える
と同時に発生する歪で割った値を弾性０（Ｇ0 ：Ｐ
ａ）、その応力値を応力を加え続けた時に歪の時間変化
（以下、せん断速度と略す）が概ね一定になった時の値
で割った値を粘性０（η0 ：Ｐａ・ｓｅｃ）、せん断速
度が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外挿
した時の歪から応力を加えると同時に発生する歪を引い
た値で割った値を弾性１（Ｇ1 ：Ｐａ）、その応力値を
応力を４秒間加えた後の歪から応力を加えると同時に発
生する歪を引いた値の４秒間の平均せん断速度で割った
値を粘性１（η1 ：Ｐａ・ｓｅｃ）としている。そし
て、これらのパラメーターの関係が、η0 ／Ｇ 0 ≦１０
５（ｓｅｃ）、η1 ／Ｇ1 ≦７０（ｓｅｃ）を満たした
坏土を、本発明のセラミックス構造体用坏土としてい
る。
と同時に発生する歪で割った値を弾性０（Ｇ0 ：Ｐ
ａ）、その応力値を応力を加え続けた時に歪の時間変化
（以下、せん断速度と略す）が概ね一定になった時の値
で割った値を粘性０（η0 ：Ｐａ・ｓｅｃ）、せん断速
度が概ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外挿
した時の歪から応力を加えると同時に発生する歪を引い
た値で割った値を弾性１（Ｇ1 ：Ｐａ）、その応力値を
応力を４秒間加えた後の歪から応力を加えると同時に発
生する歪を引いた値の４秒間の平均せん断速度で割った
値を粘性１（η1 ：Ｐａ・ｓｅｃ）としている。そし
て、これらのパラメーターの関係が、η0 ／Ｇ 0 ≦１０
５（ｓｅｃ）、η1 ／Ｇ1 ≦７０（ｓｅｃ）を満たした
坏土を、本発明のセラミックス構造体用坏土としてい
る。
【００１４】以下、実際の例について説明する。実施例 まず、坏土を以下の表１に示す組成および混練条件で混
練して、試料No.1-1〜4-3 の特性の異なる坏土を準備し
た。なお、表１中、コージェライト原料と界面活性剤と
は、試料のうち１、２の系統と、３、４の系統とで異な
る種類のものを使用した。
練して、試料No.1-1〜4-3 の特性の異なる坏土を準備し
た。なお、表１中、コージェライト原料と界面活性剤と
は、試料のうち１、２の系統と、３、４の系統とで異な
る種類のものを使用した。
【００１５】
【表１】
【００１６】次に、得られた試料No. １−１〜４−３の
坏土の各々に対し、２０℃で２０００Ｐａ負荷、サンプ
ル厚み：３〜５ｍｍの条件でφ１５パラレルプレートの
ローター構成を有するドイツのハーケ社のＲＳ１００を
測定装置として使用しクリープ試験を行い上述したパラ
メーターη0 、η1 、Ｇ0 、Ｇ1 を求めるとともに、こ
れらのパラメーターの値からη0 ／Ｇ0 の比およびη1
／Ｇ1 の比を求めた。そして、それぞれの坏土を同一の
口金を使用して同一押出速度となるようハニカム構造体
を押し出し、押し出したハニカム構造体の圧着強度と保
形性を評価するとともに、全体の判定を行った。口金の
構造は、裏穴１個の断面積／裏穴１個が受けもつ成形溝
面積比が１．３３であり、成形溝深さ／成形溝幅は１
２．５０であった。
坏土の各々に対し、２０℃で２０００Ｐａ負荷、サンプ
ル厚み：３〜５ｍｍの条件でφ１５パラレルプレートの
ローター構成を有するドイツのハーケ社のＲＳ１００を
測定装置として使用しクリープ試験を行い上述したパラ
メーターη0 、η1 、Ｇ0 、Ｇ1 を求めるとともに、こ
れらのパラメーターの値からη0 ／Ｇ0 の比およびη1
／Ｇ1 の比を求めた。そして、それぞれの坏土を同一の
口金を使用して同一押出速度となるようハニカム構造体
を押し出し、押し出したハニカム構造体の圧着強度と保
形性を評価するとともに、全体の判定を行った。口金の
構造は、裏穴１個の断面積／裏穴１個が受けもつ成形溝
面積比が１．３３であり、成形溝深さ／成形溝幅は１
２．５０であった。
【００１７】圧着強度は、圧着強度とセラミックハニカ
ム構造体を同一条件で焼成後の３点曲げ強度とはほぼ比
例するため、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、焼成後
のセラミックハニカム構造体の流路に垂直な方向および
流路方向の３点曲げ強度を求め、この値が高いものを
◎、中程度のものを○、低いものを△として表記した。
また、保形性は、一定の長さにハニカム構造体（壁厚：
１５０μｍ、セル密度４００セル／ｉｎ2 、直径：１０
５ｍｍ）を押し出し、その長さの中央部に荷重を与え、
一定時間後の変形量より求め、この値が高いものを◎、
中程度のものを○、低いものをΔ、悪いものを×として
表記した。さらに、全体の判定は、圧着強度と保形性と
もに○または◎のものを◎、いずれかが△のものを○、
両者が△のものを△、特性評価ができないものを×とし
て表記した。結果を表２に示す。
ム構造体を同一条件で焼成後の３点曲げ強度とはほぼ比
例するため、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、焼成後
のセラミックハニカム構造体の流路に垂直な方向および
流路方向の３点曲げ強度を求め、この値が高いものを
◎、中程度のものを○、低いものを△として表記した。
また、保形性は、一定の長さにハニカム構造体（壁厚：
１５０μｍ、セル密度４００セル／ｉｎ2 、直径：１０
５ｍｍ）を押し出し、その長さの中央部に荷重を与え、
一定時間後の変形量より求め、この値が高いものを◎、
中程度のものを○、低いものをΔ、悪いものを×として
表記した。さらに、全体の判定は、圧着強度と保形性と
もに○または◎のものを◎、いずれかが△のものを○、
両者が△のものを△、特性評価ができないものを×とし
て表記した。結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】以上の結果から、η0 ／Ｇ0 の比が１０５
以下でかつη1 ／Ｇ1 の比が７０以下のものが圧着強度
および保形性とも良好であるのに対し、いずれかの比が
以上の範囲外の試料は圧着強度または保形性のいずれか
の点で十分でないことがわかる。
以下でかつη1 ／Ｇ1 の比が７０以下のものが圧着強度
および保形性とも良好であるのに対し、いずれかの比が
以上の範囲外の試料は圧着強度または保形性のいずれか
の点で十分でないことがわかる。
【００２０】なお、上述した実施例における口金の構造
は、裏穴１個の断面積／裏穴１個が受けもつ成形溝面積
比を１．３３、成形溝深さ／成形溝幅１３．７５とした
が、口金の構造についてもこれらの口金パラメーターを
変更することにより最適な粘弾性領域が存在し、特に成
形溝幅の薄い構造の場合はη0 ／Ｇ0 、η1 ／Ｇ1 がで
きる限り小さい方が良く、圧着強度を大きくするために
単にこれらの口金パラメータを大きくすると押出速度の
押出圧力依存性が大きくなり、わずかな押出圧力の変
化、又は口金面粗さの変化により押出速度が大きく変化
するため成形が困難になり、この依存性を小さくするた
めに押出圧力を低下させれば押出速度が低下し、つまり
生産性が低下し、粘性、弾性を低下させれば保形性が劣
化する。又、逆にこれらの口金のパラメータを大きく低
下させることにより押出圧力依存性は小さくなるが、坏
土が圧着不十分のまま押出され都合が悪い。また、使用
する口金構造については、供給路とスリットの交点が全
ケ所又は１つ飛びでもよく、メッキ、ＣＶＤ等の方法に
よりコーティングされていてもよく、セル構造は３角、
４角、６角等いずれの構造でもよく、口金に応じて坏土
特性を調整すれば良い。
は、裏穴１個の断面積／裏穴１個が受けもつ成形溝面積
比を１．３３、成形溝深さ／成形溝幅１３．７５とした
が、口金の構造についてもこれらの口金パラメーターを
変更することにより最適な粘弾性領域が存在し、特に成
形溝幅の薄い構造の場合はη0 ／Ｇ0 、η1 ／Ｇ1 がで
きる限り小さい方が良く、圧着強度を大きくするために
単にこれらの口金パラメータを大きくすると押出速度の
押出圧力依存性が大きくなり、わずかな押出圧力の変
化、又は口金面粗さの変化により押出速度が大きく変化
するため成形が困難になり、この依存性を小さくするた
めに押出圧力を低下させれば押出速度が低下し、つまり
生産性が低下し、粘性、弾性を低下させれば保形性が劣
化する。又、逆にこれらの口金のパラメータを大きく低
下させることにより押出圧力依存性は小さくなるが、坏
土が圧着不十分のまま押出され都合が悪い。また、使用
する口金構造については、供給路とスリットの交点が全
ケ所又は１つ飛びでもよく、メッキ、ＣＶＤ等の方法に
よりコーティングされていてもよく、セル構造は３角、
４角、６角等いずれの構造でもよく、口金に応じて坏土
特性を調整すれば良い。
【００２１】また、圧着強度と焼成後３点曲げ強度は、
上述したようにある範囲内で正の相関が認められ、ある
範囲以上では無相関である。例えば、η0 ／Ｇ0 ≦１０
５、η1 ／Ｇ1 ≦７０の坏土を用いた３点曲げの強度
（平均値）は、１０×１０×５０ｍｍの試験片に対しヘ
ッド下降速度２ｍｍ／分の条件で、以下の表３に示す結
果であった。なお、破壊点は荷重を伝えるための板の下
にある十字の部分からであり、十字と十字との中間で破
壊するものはほとんどなかった。これらの荷重を伝える
ための板、及び荷重を受ける板は、５０mmの長さ方向に
おいて２セル相当分の寸法とした。又、これらの強度は
製品の焼成スケジュール及び製品の材料特性である気孔
率により変わるが、本測定は最も３点曲げ強度が弱くな
る焼成条件で通常焼成条件で気孔率４３％品となる坏土
を焼成した時の平均である。また、η0 ／Ｇ0 ≦１０
５、η1 ／Ｇ1 ≦７０の範囲外であると本強度より極端
に弱い値を示した。
上述したようにある範囲内で正の相関が認められ、ある
範囲以上では無相関である。例えば、η0 ／Ｇ0 ≦１０
５、η1 ／Ｇ1 ≦７０の坏土を用いた３点曲げの強度
（平均値）は、１０×１０×５０ｍｍの試験片に対しヘ
ッド下降速度２ｍｍ／分の条件で、以下の表３に示す結
果であった。なお、破壊点は荷重を伝えるための板の下
にある十字の部分からであり、十字と十字との中間で破
壊するものはほとんどなかった。これらの荷重を伝える
ための板、及び荷重を受ける板は、５０mmの長さ方向に
おいて２セル相当分の寸法とした。又、これらの強度は
製品の焼成スケジュール及び製品の材料特性である気孔
率により変わるが、本測定は最も３点曲げ強度が弱くな
る焼成条件で通常焼成条件で気孔率４３％品となる坏土
を焼成した時の平均である。また、η0 ／Ｇ0 ≦１０
５、η1 ／Ｇ1 ≦７０の範囲外であると本強度より極端
に弱い値を示した。
【００２２】
【表３】
【００２３】さらに、本発明において坏土を作る工程
は、混練、土練、押出とするバッチ工程でも、連続した
工程でも良く、装置も１軸または多軸の装置をいずれも
使用できる。また、押出温度も溶媒の乾燥、バインダー
類のゲル化、軟化、硬化の程度が異なっていても押出可
能であれば何度でも良く、その温度での坏土特性が本発
明の範囲内に入っていれば良い。
は、混練、土練、押出とするバッチ工程でも、連続した
工程でも良く、装置も１軸または多軸の装置をいずれも
使用できる。また、押出温度も溶媒の乾燥、バインダー
類のゲル化、軟化、硬化の程度が異なっていても押出可
能であれば何度でも良く、その温度での坏土特性が本発
明の範囲内に入っていれば良い。
【００２４】さらにまた、粘弾性のパラメーターを上述
した実施例ではクリープ試験のパラメーターとして求め
たが、他にオシレーション試験でも求めることができ
る。例えば、クリープ試験において、η0 ＝２．２×１
０8 〜８．４×１０8 （Ｐａ・ｓｅｃ）、η1 ＝１．５
×１０7 〜６．５×１０7 （Ｐａ・ｓｅｃ）、Ｇ0 ＝
５．４×１０6 〜２．４×１０7 （Ｐａ）、Ｇ1 ＝１．
３×１０6 〜７．２×１０ 6 （Ｐａ）、η0 ／Ｇ0 ＝８
〜６４（ｓｅｃ）、η1 ／Ｇ1 ＝４〜１７（ｓｅｃ）の
坏土を、フレケンシースイープおよびストレインスイー
プによるオシレーション試験で測定すると、以下のよう
になる。
した実施例ではクリープ試験のパラメーターとして求め
たが、他にオシレーション試験でも求めることができ
る。例えば、クリープ試験において、η0 ＝２．２×１
０8 〜８．４×１０8 （Ｐａ・ｓｅｃ）、η1 ＝１．５
×１０7 〜６．５×１０7 （Ｐａ・ｓｅｃ）、Ｇ0 ＝
５．４×１０6 〜２．４×１０7 （Ｐａ）、Ｇ1 ＝１．
３×１０6 〜７．２×１０ 6 （Ｐａ）、η0 ／Ｇ0 ＝８
〜６４（ｓｅｃ）、η1 ／Ｇ1 ＝４〜１７（ｓｅｃ）の
坏土を、フレケンシースイープおよびストレインスイー
プによるオシレーション試験で測定すると、以下のよう
になる。
【００２５】(1) フレケンシースイープ (a) ω（角速度）＝０．１（ｒａｄ／ｓ） Ｇ′＝９．０×１０5 〜３．４×１０6 （Ｐａ）、Ｇ″
＝４．８×１０5 〜１．９×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．０×１０6 〜３．９×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．５４〜０．６３ (b) ω＝１００（ｒａｄ／ｓ） Ｇ′＝２．２×１０6 〜７．１×１０6 （Ｐａ）、Ｇ″
＝６．２×１０5 〜１．３×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．５×１０6 〜７．２×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．１９〜０．２９ (b) ／(a) Ｇ′＝１．６０〜２．４３、Ｇ″＝０．６９〜１．２
８、Ｇ* ＝１．００〜２．２１、ｔａｎδ＝０．３３〜
０．５４
＝４．８×１０5 〜１．９×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．０×１０6 〜３．９×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．５４〜０．６３ (b) ω＝１００（ｒａｄ／ｓ） Ｇ′＝２．２×１０6 〜７．１×１０6 （Ｐａ）、Ｇ″
＝６．２×１０5 〜１．３×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．５×１０6 〜７．２×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．１９〜０．２９ (b) ／(a) Ｇ′＝１．６０〜２．４３、Ｇ″＝０．６９〜１．２
８、Ｇ* ＝１．００〜２．２１、ｔａｎδ＝０．３３〜
０．５４
【００２６】(2) ストレインスイープ (a) γ（歪）＝０．０１（％） Ｇ′＝２．４×１０6 〜７．０×１０6 （Ｐａ）、Ｇ″
＝５．６×１０5 〜１．４×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
２．４×１０6 〜７．１×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．１６〜０．２９ (b) γ＝１０（％） Ｇ′＝９．９×１０4 〜１．６×１０5 （Ｐａ）、Ｇ″
＝５．７×１０4 〜９．４×１０4 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．３×１０5 〜１．８×１０5 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．４２〜０．８０ (b) ／(a) Ｇ′＝０．０１７〜０．０５４、Ｇ″＝０．０５７〜
０．１０３、Ｇ* ＝０．０２１〜０．０５７、ｔａｎδ
＝１．４５〜５．１９
＝５．６×１０5 〜１．４×１０6 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
２．４×１０6 〜７．１×１０6 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．１６〜０．２９ (b) γ＝１０（％） Ｇ′＝９．９×１０4 〜１．６×１０5 （Ｐａ）、Ｇ″
＝５．７×１０4 〜９．４×１０4 （Ｐａ）、Ｇ* ＝
１．３×１０5 〜１．８×１０5 （Ｐａ）、ｔａｎδ＝
０．４２〜０．８０ (b) ／(a) Ｇ′＝０．０１７〜０．０５４、Ｇ″＝０．０５７〜
０．１０３、Ｇ* ＝０．０２１〜０．０５７、ｔａｎδ
＝１．４５〜５．１９
【００２７】この場合のオシレーション試験は、アメリ
カのレオメトリックス社のＲＤＡ−IIを使用して以下の
条件で実施した。 測定温度：２３℃ ローター構成：φ２５パラルプレート、２πラジアン＝
１Ｈｚ サンプル厚み：３〜５ｍｍ 条件：フレケンシースイープ：γ＝０．０５％ ストレインスイープ：ω＝６．２８ラジアン／ｓｅｃ
カのレオメトリックス社のＲＤＡ−IIを使用して以下の
条件で実施した。 測定温度：２３℃ ローター構成：φ２５パラルプレート、２πラジアン＝
１Ｈｚ サンプル厚み：３〜５ｍｍ 条件：フレケンシースイープ：γ＝０．０５％ ストレインスイープ：ω＝６．２８ラジアン／ｓｅｃ
【００２８】以上の結果から、クリープ試験のη0 ／Ｇ
0 、η1 ／Ｇ1 はオシレーション試験のｔａｎδに相当
すると考えられる。また、流動性と保形性の観点から、
ストレインスイープの (b) ／(a) の比をとることも変
形、保形の度合いとの関係があると思われる。なお、オ
シレーション試験において、Ｇ′は貯蔵弾性率であり弾
性による変形に対する抵抗を表しＧ′＝Ｇ* ・ｃｏｓδ
であり、Ｇ″は損失弾性率であり粘性による変形に対す
る抵抗を表しＧ″＝Ｇ* ・ｓｉｎδであり、Ｇ * は複素
弾性率であり変形に対する粘性と弾性の総抵抗を表しＧ
* ≒τ0 ／γ0、ここにγ0 ：与えられた歪、τ0 ：発
生した応力であり、ｔａｎδは損失正接でありＧ″／
Ｇ′で求められる。
0 、η1 ／Ｇ1 はオシレーション試験のｔａｎδに相当
すると考えられる。また、流動性と保形性の観点から、
ストレインスイープの (b) ／(a) の比をとることも変
形、保形の度合いとの関係があると思われる。なお、オ
シレーション試験において、Ｇ′は貯蔵弾性率であり弾
性による変形に対する抵抗を表しＧ′＝Ｇ* ・ｃｏｓδ
であり、Ｇ″は損失弾性率であり粘性による変形に対す
る抵抗を表しＧ″＝Ｇ* ・ｓｉｎδであり、Ｇ * は複素
弾性率であり変形に対する粘性と弾性の総抵抗を表しＧ
* ≒τ0 ／γ0、ここにγ0 ：与えられた歪、τ0 ：発
生した応力であり、ｔａｎδは損失正接でありＧ″／
Ｇ′で求められる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、口金の構造を制御するのではなく坏土そのも
のの流動性をクリープ試験における粘性、弾性を規定す
ることにより制御しているため、口金における坏土の可
塑性を増すことにより圧着強度向上させるとともに、成
形時に発生するセルのよれや外表面に発生するクラック
を減少させることにより外力に対する抵抗を増して保形
性を向上させ、ハンドリング性の向上および焼成時の圧
着点のキレを防止でき、セラミックス構造体を成形する
のに最適な坏土を得ることができる。
によれば、口金の構造を制御するのではなく坏土そのも
のの流動性をクリープ試験における粘性、弾性を規定す
ることにより制御しているため、口金における坏土の可
塑性を増すことにより圧着強度向上させるとともに、成
形時に発生するセルのよれや外表面に発生するクラック
を減少させることにより外力に対する抵抗を増して保形
性を向上させ、ハンドリング性の向上および焼成時の圧
着点のキレを防止でき、セラミックス構造体を成形する
のに最適な坏土を得ることができる。
【図１】本発明の坏土に対する２０℃において２０００
Ｐａの一定応力をかけたときの時間と歪との関係を示す
グラフである。
Ｐａの一定応力をかけたときの時間と歪との関係を示す
グラフである。
【図２】本発明におけるハニカム構造体の３点曲げ試験
の状態を示す図である。
の状態を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【実施例】図１は本発明の坏土に対する２０℃において
２０００Ｐａの一定応力をかけた時の時間と歪との関係
を示すグラフであり、以下図１に従って本発明の坏土を
特定するために使用する各パラメーターについて説明す
る。なお、各パラメーターη0,η1,Ｇ0,Ｇ1 は応力によ
らず約４０００Ｐａ程度までは、概ね一定と判断できる
レベルであり、η0 ／Ｇ0 , η1 ／Ｇ1 は約６０００Ｐ
ａ程度までは個々のパラメータが変化しても概ね一定と
判断できるレベルであった。よって、η0 ／Ｇ0 , η1
／Ｇ1 は、応力と各パラメーターη0 ，η1 ，Ｇ0 , Ｇ
1 の関係が一定である直線領域のみならず、応力により
各パラメーターη0 ，η1 ，Ｇ0 , Ｇ 1 が変化する非直
線領域であっても一定の値を示し、坏土の直線領域の有
無又はその広さに関係なく任意の応力により測定するこ
とができる。又、応力の下限は装置の歪分解能との重ね
合いで決定される。
２０００Ｐａの一定応力をかけた時の時間と歪との関係
を示すグラフであり、以下図１に従って本発明の坏土を
特定するために使用する各パラメーターについて説明す
る。なお、各パラメーターη0,η1,Ｇ0,Ｇ1 は応力によ
らず約４０００Ｐａ程度までは、概ね一定と判断できる
レベルであり、η0 ／Ｇ0 , η1 ／Ｇ1 は約６０００Ｐ
ａ程度までは個々のパラメータが変化しても概ね一定と
判断できるレベルであった。よって、η0 ／Ｇ0 , η1
／Ｇ1 は、応力と各パラメーターη0 ，η1 ，Ｇ0 , Ｇ
1 の関係が一定である直線領域のみならず、応力により
各パラメーターη0 ，η1 ，Ｇ0 , Ｇ 1 が変化する非直
線領域であっても一定の値を示し、坏土の直線領域の有
無又はその広さに関係なく任意の応力により測定するこ
とができる。又、応力の下限は装置の歪分解能との重ね
合いで決定される。
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス構造体の押出用原料として
使用する坏土であって、成形する際の温度において一定
応力値を与えた場合の歪の時間変化を測定した場合の、
(1) その応力値を応力を加えると同時に発生する歪で割
った値：弾性０（Ｇ0 ：Ｐａ）、(2) その応力値を応力
を加え続けた時に歪の時間変化（以下、せん断速度と略
す）が概ね一定になった時の値で割った値：粘性０（η
0 ：Ｐａ・ｓｅｃ）、(3) その応力値をせん断速度が概
ね一定になった時にその直線を時間軸０秒に外挿した時
の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値で割った値：弾
性１（Ｇ1 ：Ｐａ）、(4) その応力値を応力を４秒間加
えた後の歪から上記(1) で求めた歪を引いた値の４秒間
の平均せん断速度で割った値：粘性１（η1 ：Ｐａ・ｓ
ｅｃ）、の関係が、 η0 ／Ｇ0 ≦１０５（ｓｅｃ）、 η1 ／Ｇ1 ≦７０（ｓｅｃ）、 であることを特徴とするセラミックス構造体用坏土。 - 【請求項２】 前記粘性０、粘性１、弾性０、弾性１の
１０℃から３０℃の温度係数が３．０％／℃以下である
請求項１記載のセラミックス構造体用坏土。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06789693A JP3415188B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス構造体用坏土 |
| BE9400319A BE1009101A3 (fr) | 1993-03-26 | 1994-03-25 | Lot de matiere ceramique pour des corps structurels ceramiques. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06789693A JP3415188B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス構造体用坏土 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279090A true JPH06279090A (ja) | 1994-10-04 |
| JP3415188B2 JP3415188B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=13358123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06789693A Expired - Lifetime JP3415188B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス構造体用坏土 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415188B2 (ja) |
| BE (1) | BE1009101A3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126450A1 (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Hitachi Metals, Ltd. | セラミックハニカム構造体の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5029613A (ja) * | 1973-07-14 | 1975-03-25 | ||
| US4551295A (en) * | 1984-04-26 | 1985-11-05 | Corning Glass Works | Process for mixing and extruding ceramic materials |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP06789693A patent/JP3415188B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-25 BE BE9400319A patent/BE1009101A3/fr not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126450A1 (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Hitachi Metals, Ltd. | セラミックハニカム構造体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1009101A3 (fr) | 1996-11-05 |
| JP3415188B2 (ja) | 2003-06-09 |
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