JPH07118976B2

JPH07118976B2 - セラミックスの製造方法

Info

Publication number: JPH07118976B2
Application number: JP1084463A
Authority: JP
Inventors: 浩直沼本; 西野　　敦; 之良小野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH02261606A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は新規性のある形状を有するセラミックスの製造
方法に関するものであり、利用分野としては触媒担体用
基体あるいは一般用構造材として使用できる。

従来の技術従来、触媒担体用基体としてはコーディェライトが一般
的であり、また、本発明者らが提案している再水和性ア
ルミナと溶融シリカと６チタン酸カリウムを焼結させた
セラミックス等があった。

しかし、これら従来の触媒担体用基体の製造方法は押し
出し成形法であり、その方法から得られる成形体はハニ
カム構造を有するセラミックスであった。その理由は触
媒性能を向上させるためには大きな幾何学的表面積を有
するハニカムセラミックスが、大きな空間速度に対して
も圧力損失が小さく、有利となるからであった。

発明が解決しようとする課題しかし、このような製造方法から得られたハニカムセラ
ミックスは平板状ものであった。また、ハニカム構造の
ものは、大きな容積が必要とされる用途では最適である
が、湾曲、波形等の形状をした自由度の大きな触媒ある
いは応用範囲の広い触媒への展開を図ることは困難であ
った。

課題を解決するための手段本発明の特徴は、（１）無機耐熱材料製のグリーンシートにパンチング加
工で穴空けし、所定の形状をした薄板構造体とした後、
この薄板構造体を熱処理して得られること。

（２）無機耐熱材料製のグリーンシートにパンチング加
工で切り起こし突部を設け、所定の形状をした薄板構造
体とした後、この薄板構造体を熱処理して得られるこ
と。

（３）請求項１または２記載の発明において、無機耐熱
材料がAl₂O₃ 5〜15wt％、SiO₂ 84〜94wt％、TiO₂ 0.8〜
5.0wt％、K2O 0.2〜1.2wt％の組成を有すること。セラ
ミックスの製造方法、である。

なお、グリーンシートの成形方法は、押出成形法、ドク
ターブレート法などが好適である。

作用本発明は上記手段により、湾曲、波形等の所定の形状を
した薄板セラミックスやあるいはそれを複合化させるこ
とにより様々な形状のセラミックスを容易な方法で製造
することができる。そのことにより、用途展開あるい
は、従来ハニカムセラミックスが利用されていた触媒担
体などの分野での特性改善が期待できる。

また、湾曲、波形等の形状をした薄板セラミックスを製
造する加工性、生産性においても非常に優れている。

実施例以下本発明の実施例について説明する。

（実施例１）再水和性アルミナ８重量部、溶融シリカ88重量部、６チ
タン酸カリウム４重量部と、適量の成形バインダーとし
てセルロース繊維および油脂と、水とを混練して、押出
成形し、幅80mm,厚さ2.0mmのグリーンシートを得、それ
を135mmの長さに切断した。その後パンチング加工で、
ピッチ7.0mm、角4.5mmの穴空けを行って、第１図（ａ）
に示すような薄板構造体１を得た。さらにこの薄板構造
体１を湾曲した治具２、３によって両面から挟み、曲率
半径60mmの曲面状となるようにした（第１図（ｂ））。
その後120℃で１時間乾燥した後、1200℃で１時間熱処
理し、第１図（ｃ）に示すように、湾曲した薄板ハニカ
ムセラミックス４を得た。

上記薄板セラミックス４にAl₂O₃・CeO₂(Al₂O₃：CeO₂＝1
0:5.16重量比、比表面積130m²/g）1000g、アルミナ含有
率10wt％のウォッシュコートバインダー1000g、硝酸ア
ルミニウム九水塩100g、水700gからなるスラリー（粘度
300cps）を使用して活性アルミナ層を2g被覆形成した。
その後、塩化白金酸、塩化パラジウム混合水溶液に含浸
後、500℃で１時間熱処理し、Pt、Pdをそれぞれ6mg、3m
g担持した湾曲状触媒体５を得た。

この触媒体５を使用して３個合わせて１つの円筒（内径
120mm、高さ70mm）とし、第２図および第３図に示すよ
うに、これらの触媒体５の上下端面にリング状の支持金
具６、７を配置して触媒体５を上下から挟み、支持金具
６、７を架橋金具８で連結固定することにより円筒状触
媒体Ａを得た。

（実施例２）実施例１におけるパンチング加工で穴空けされたグリー
ンシートを波形をした治具によって挟み、その後120℃
で１時間乾燥した後、1200℃で１時間熱処理し、波形を
した薄板ハニカムセラミックスを得た。

上記薄板セラミックスに実施例１と同様なスラリーを使
用して活性アルミナ層を2g被覆形成し、その後、Pt、Pd
をそれぞれ6mg、3mg担持した波形状触媒体９を得た。

この触媒体９を使用して２個の連結させて、第４図に示
すように、両触媒体９、９の間に連結用支持金具10を配
置し、また両端に固定用支持金具11をそれぞれ配置する
ことにより平板状触媒体Ｂを得た。

（実施例３）実施例１におけるパンチング加工で穴空けされたグリー
ンシートを75℃の温水に浸漬し、グリーンシートに柔軟
性を発現させ、その後この薄板構造体を湾曲した治具上
に載せ、曲率半径60mmの曲面状となるようにした。その
後120℃で１時間乾燥した後、1200℃で１時間熱処理し
た。その結果、実施例１と同様な湾曲した薄板セラミッ
クスが得られた。

本実施例ではグリーンシートを温水中に浸漬し、成形体
を軟化させるので、実施例１のように湾曲した治具で挟
まなくても、湾曲した治具上に載せるだけで、湾曲加工
が可能であった。

（実施例４）再水和性アルミナ８重量部、溶融シリカ88重量部、６チ
タン酸カリウム４重量部と、適量の成形バインダーとし
てポリビニルブチラールおよびフタル酸−ジ・ｎ−ブチ
ルと、トルエン−エタノール混合液を混練し、ドクター
ブレート法で、実施例１と同様なグリーンシートを得、
その後パンチング加工で穴空けを行った。さらにこの薄
板構造体を湾曲した治具によって挟み、曲率半径60mmの
曲面状となるようにした。その後100℃で１時間乾燥し
た後、1200℃で１時間加熱処理した。その結果、実施例
１と同様な湾曲した薄板セラミックスが得られた。

（実施例５）実施例１で得られたグリーンシートを使用し、パンチン
グ加工で切り起こし突部12aを設け、その後、このグリ
ーンシートを75℃の温水に浸漬し、グリーンシートに柔
軟性を発現させて第５図（ａ）に示すような薄板構造体
12を得た後、この薄板構造体12を凸状に湾曲した治具13
上に載せ（第５図（ｂ））、曲率半径60mmの曲面状とな
るようにした。その後120℃で１時間乾燥した後、1200
℃で１時間熱処理した。その結果、第５図（ｃ）に示す
ように、切り起こし突部12aを有する湾曲した薄板ハニ
カムセラミックス14を得られた。

上記薄板セラミックス14に実施例１と同様なスラリーを
使用して活性アルミナ層を2g被覆形成し、その後、Pt、
Pdをそれぞれ6mg、3mg担持した湾曲状触媒体を得た。

この触媒体を使用して３個合わせて実施例１と同様な構
成で、円筒状触媒体Ｃを得た。

（実施例６）実施例５と同様な切り起こし突部を設ける加工をした
後、このグリーンシートを75℃の温水に浸漬し、グリー
ンシートに柔軟性を発現させて薄板構造体12（第６図
（ａ））を得、その後この薄板構造体12を凹状に湾曲し
た治具15上に載せ第６図（ｂ）、曲率半径60mmの曲面状
となるようにした。その後120℃で１時間乾燥した後、1
200℃で１時間熱処理した。その結果、第６図（ｃ）に
示すように、切り起こし突部12aを有する湾曲した薄板
ハニカムセラミックス16が得られた。

上記薄板セラミックス16に実施例１と同様なスラリーを
使用して活性アルミナ層を2g被覆形成し、その後、Pt、
Pdをそれぞれ6mg、3mg担持した湾曲状触媒体を得た。

この触媒体を使用して３個合わせて実施例１と同様な構
成で、円筒状触媒体Ｄを得た。

実施例１、２、５、６から得られた触媒体A,B,C,Dおよ
び、比較例として触媒無しのものについて、その触媒性
能を次のように評価した。

円筒状触媒体A,C,Dについては、第７図に示すように、
石油ポータブルストーブの天板部下面側に設置し、排ガ
スの浄化性能を1200Kcal/hの弱燃焼状態にし、天板上20
0mmの所でCO濃度を測定した。

平板状触媒体Ｂについては、第８図に示すように、石油
ポータブルストーブの天板部下面側の前面解放部に設置
し、上述と同様な燃焼状態で評価した。

以上の結果を、次表に示す。

本実施例と比較例とを比較すると、実施例のような触媒
体を設置することにより、石油ストーブからの排ガスを
浄化できることが明らかである。また、実施例１と実施
例２との差は実施例１のものは円筒形状であり、排ガス
の補集効率が実施例２に比べ優れていた。また、実施例
５、６は実施例１に切り起こし突部12aを設けたもので
あり、それにより排ガスとの接触面積を増加している。
その結果、触媒特性はさらに向上した。

また、２次的な効果として、本実施例の触媒体を設置し
たことにより、触媒体からの熱輻射（特に遠赤外線）に
より暖房効率も向上していることがわかった。

実施例１〜６では再水和性アルミナ、溶融シリカ、６チ
タン酸カリウムからなるセラミックスを用いたがこの三
成分系セラミックスは溶融シリカが母体となり、そのす
きまを再水和性アルミナと６チタン酸カリウムの液相が
結合させるセラミックスとなっている。そして、焼結温
度1200℃での収縮率が約５％とかなり小さいので、本発
明のようにグリーンシートを目的とする形状（湾曲、波
形等）に加工する場合には、塑性変形への差が小さく、
好ましい組成と言える。この再水和性アルミナ、溶融シ
リカ、６チタン酸カリウムからなるセラミックスはAl₂O
₃ ５〜15wt％、SiO₂ 84〜94wt％、TiO₂ 0.8〜5.0wt
％、K2O 0.2〜1.2wt％の組成を有するものが収縮率が小
さく、得られたセラミックスの機械的強度等も充分であ
った。

発明の効果本発明によれば、湾曲、波形等の所定の形状をしたセラ
ミックスあるいはそれを複合化させることにより様々な
形状のセラミックスを加工性、生産性よく、低コストで
製造することができる。このことにより、例えば触媒担
体の分野では補集効率のよい排ガス浄化用触媒担体用基
体を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１における湾曲
した薄板ハニカムセラミックスの製造工程図、第２図は
実施例１における円筒状触媒体のの分解斜視図、第３図
はその一部を破断した外観図、第４図は本発明の実施例
２における波形状をした平板状触媒体の外観図、第５図
（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例５における外方向に切
り起こし突部を有する湾曲した薄板ハニカムセラミック
スの製造工程図、第６図（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施
例６における内方向に切り起こし突部を有する湾曲した
薄板ハニカムセラミックスの製造工程図、第７図は円筒
状触媒体を評価するための石油ポータブルストーブの正
面図、第８図は平板状触媒体を評価するための石油ポー
タブルストーブの正面図である。１……薄板ハニカム構造体、３……押え治具、４、14、
16……薄板ハニカムセラミックス、５……湾曲状触媒
体、９……波形状触媒体、12……薄板構造体、Ａ、Ｃ、
Ｄ……円筒状触媒体、Ｂ……平板状触媒体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機耐熱材料製のグリーンシートにパンチ
ング加工で穴空けし、所定の形状をした薄板構造体とし
た後、この薄板構造体を熱処理して得られるセラミック
スの製造方法。
【請求項２】無機耐熱材料製のグリーンシートにパンチ
ング加工で切り起こし突部を設け、所定の形状をした薄
板構造体とした後、この薄板構造体を熱処理して得られ
るセラミックスの製造方法。
【請求項３】無機耐熱材料がAl₂O₃ 5〜15wt％、SiO₂ 84
〜94wt％、TiO₂ 0.8〜5.0wt％、K₂O 0.2〜1.2wt％の組
成を有する請求項１または２記載のセラミックスの製造
方法。