JPS58135169A - コ−ジェライト質セラミック組成物 - Google Patents

コ−ジェライト質セラミック組成物

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JPS58135169A
JPS58135169A JP57018576A JP1857682A JPS58135169A JP S58135169 A JPS58135169 A JP S58135169A JP 57018576 A JP57018576 A JP 57018576A JP 1857682 A JP1857682 A JP 1857682A JP S58135169 A JPS58135169 A JP S58135169A
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JP
Japan
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cordierite
filter
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porous
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JP57018576A
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和幸 伊藤
福谷 正徳
啓司 伊藤
直人 三輪
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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】 本発明はフィルタとか触媒担体に使用する多孔質セラミ
ックの原料組成tこ関するものである。
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる固体粒子を
除去したり、触媒を担持する担体として蜂の巣状の多数
のセルを形成したセラミック製のハiカム構造体が知ら
れている。このようなセラミlりは多数のセルをもつば
かりでなくセルを形成する隔壁自体がポーラスで多孔質
である。そしてセラミックのフィルタ作用、触媒作用は
主として隔壁自体の多孔質表面でなされる。セフtvり
の隔壁自体が多孔質であるため、従来のコージェライト
系の多孔質セラミックは機械的強喫が十分でないといっ
た問題かあった。
本発明は従来のコーリz’)イト系の多孔質上ラミック
の機械的強度を高めるもので、従来のコージェライト系
の多孔質令ラミックの原料組成に少量の窒化珪素、炭化
珪素を添加することにより得られる多孔質セフミックの
機械的強度が向上することを発見したことに基づく。す
なわち、本発明は、焼成によりコージェライト組成とな
るMgOlAlmσ1siost−含む混合粉末、合成
コージェライト粉末の1種または8種100重量部と窒
化珪素、炭化珪素のlI[または8暑05〜8重量部と
よりなり、成形および焼成により多孔質セラミックが得
られるセフミック組成物である。
ここで焼成によりコージェライト組成となるMgO,A
 I! Os 、S io*を含む混合粉末とは、化学
組成がMg014重量%、A I! Os 35重量%
、S’10251重量%を中心とする化学組成をもつ、
カオリン、タルク、アルミナ分(アルミナとか水酸化ア
ルミニウム等)等の混合粉末をいう。このような混合粉
末は焼成時に反応しコージェライト、あるいはコージェ
ライトを主要成分とするセラミックとなる。合成コージ
ェライト粉末とは、MgO。
A Is Os 、 S ioxかう加11!してコー
ジェライト系セラミックとしこれを粉末化したものであ
る。これら混合粉末と合成コージェライト粉末は単独で
も両者を混合して使用してもよい。また、不純物として
含まれるMgO,A h Os 、 S ioz以外の
成分も含み得る。
本発明の特色をなす添加成分は窒化珪素(SisNJ炭
化珪素(SiC)の1種または2種である。この添加成
分の作用は明確ではないが、焼成時に高温において酸化
され、窒化珪素、炭化珪素共に微細なa−クリストパフ
イト(SiOi)となり、これがコージェライトの主特
性に影響を与えないで、コージェライト粒子間に液相と
して存在し、コージェライト粒子間の結合強度を向上さ
せるか、あるいは、コージエライトが合成される時に関
与し、コージェライト結晶間の結合強度に影響を与える
ものと考えられる。添加成分の量は、コージエライトを
形成する原料組成100重量部に対し05〜8重量部が
適当である。α6重量部tこ満たない場合は機械的強度
向上の効果が少い。逆に8重量部をこえる場合、熱膨張
係数等の他の特性が悪化する。
本発明の組成物憧従来の組成原料と同一方法により成形
、焼成し、多孔質セラミックが得らnる。
すなわち、組成物を構成する各原料粉末はその粒径ヲサ
プ1クロンから数十ミクロン程度とし、メチルセルロー
ス等のバインダ、水郷の液体を加工、二一〆等の混練機
で“混練し押出材料を調製する。
この押出材料を真空押出機でハニカム形状に押出成形す
る。押出成形された成形体は加熱下で乾燥する。その後
1870℃〜1450℃の温度IC8〜20時間加熱、
焼成し、コージェライトを生成させつつ焼結し、多孔質
セラミックを製造する。
なお、成形は押出成形に限らず、本発明の組成物に比較
的多量の液体を加えペーストを調製する。
このペーストをデプスチックの多孔質体の孔中に導入し
、その後乾燥するとともtこ、プラスチックを分解除去
しプラスチック発泡体をこ似た多孔質成形体を作り、こ
れを焼成して多孔質セラミックとすることもできる。
多孔質セラミックの形状は押8成形で得られるハニカム
形状、泡状のセルをもつブロック等で、外観形状には限
定されない。ハニカムの貫通孔、屈伏のセル等を形成す
る隔壁が多孔質である多孔質セラミックが本発明の組成
物に最適である。隔#における空間容積としては0,8
〜α666/f程度のものに適している。な鉛、隔壁の
孔の大ぎさは20〜!30μ程度のもめに適している。
以下、実施例により説明する。
実施例1 化学組成がMgO−14重量部(以下、部は重量部を示
す)、A l貢Ox f35部5iOt51部となるよ
うに市販のカオリン(平均粒径6μ> 89.6部、タ
ルク(平均粒径50 p ) 8 & 2部、水酸化ア
ルミニウム(平均粒径4μ)g72部および添加剤とし
て窒化珪素(平均粒径1Bμ)15部を配合し、本発明
組成物を調製した。次ぎに、この組成物ニパインダーと
してメチルセルロース6部、水20部を加えニーダ−で
充分混合し、その後混練機で混線し押出材料を得た。こ
の押出材料を真空押出様で第1図に示す、断面正方形の
格子状の貫通孔を有するハニカム形状に押出し、成形し
た。
これを乾燥したのち所定長さに切断し、第1図の成形体
を得た。つぎに、平均粒径lOμのコージェライト粉末
を上記したのと同様にバインダー、水を加え可塑化した
。この材料を、第1図の成形体のまず一端面に隣接する
開口端の各々1個を開口の状態で保持し、次に隣接する
各開口端に深さ約5鍵まで充填し、一つおぎの開口端を
コージェライト粉末で密閉した。その後他端面について
、開口端が密閉されなかった貫通孔の各開口端にコ−ジ
ェライト粉末を深さ約5mまで充填し、充分に乾燥した
。これを焼結炉に入れ1480℃で5時間焼成し、第2
図に示すコーリえライトセフミックフイ/I/−を得た
。このフィルタは外径921M長さ100■の円柱状で
断面正方形の貫通孔よりなるセルの特性は、セル数10
0個/インチ信、セルピッチ約R54jセル隔壁厚さα
40麿であった。また、このフィルタの機械的強度とし
て静水圧強度、フィルタ特性として隔壁の平均細孔径と
細孔容積を求めた。静水圧強度は次のようにして求める
。まず上記フィルタの両端面に同じ外径をもつ厚さ20
8Mのアルミニウム板をあて、側面には厚さ1mのウレ
タンシートを巻きつけ、次に、これらを厚さ1mのゴム
チェープの中に挿入し、ゴムチ為−プの両端を閉じ、水
が浸入しないようにする。次に、これを水圧容器内の水
中に入れ容器を密閉し、水圧をかける。、、、。水圧が
増大し、フィルタはある水圧で破壊する。この破壊時の
耐水圧強度を静水圧強度とする。本実施例のフィルタの
静水圧強度は5個の平均で約50幻/dであった。隔壁
の平均細孔径および細孔容積は静水圧試験の破片を試料
とし、水銀圧入式のポロシメータを用いて測定した。平
均細孔径は21μ、細孔容積はα8@so/j+であっ
た。
なお、比較の゛ために、第1表に示す試料41〜雇9に
ついて窒化珪素の添加量をOから60部までか走た9種
類の厚料組成のものについて実施例1と同様にしてセラ
ミックフィルタを製造し、各セラミックフィルタの静水
圧強度、平均細孔径、細孔容積を求めた。試料水準は5
ンした。なお、試料層6は実施例1と同じものである。
得られた静水圧強度を第8図1こ示す線図に示す。第8
図の横軸は窒化珪素添加量(部)、縦軸は静水圧強度(
kg/d)を示す。なお図中矢印の長さは測定結果の範
囲を示す。また、平均細孔径、細孔容積については第1
表に合せて示す。
第   1   表 本実施例のフィルタはその一部断面を拡大して第4図に
示すようにフィルタの一端の開口からセル内にディーゼ
ルエンジン等の排気ガスを導入し、セルを形成する隔壁
の細孔を通して排気ガスを隣接するセA/#c送り、そ
のセルの他端開口から排気ガスを導出する。そして排気
ガヌが隔壁の細孔な通過する際に排*ffス°中の微細
固体粒子を隔壁の表面に付着させて取り除くものである
本実施例のフィルタに(電化珪票添加量L5部)@8図
より明らかなように従来の窒化珪素添加量0部のものに
比較し静水圧強度が2倍となり機械的強度が高い。なお
、第8図より窒化珪素の添加量か増すと静水圧強度が増
加するが、8部以上になると熱膨張係数9増大が無視で
きず#熱衝撃性等が低下する。またフィルタ特性を示す
平均細孔径、細孔容積は窒化珪素の添加量に大きな影響
を与えない。従って、本実施例の組成物は従来の組成物
に比ψし、フィルタ特性を変えるこきなく機械的強度が
高いフィルタを与える・ 実施例8 実施例1の窒化珪素に代えて、平均粒径L8μの炭化珪
素を用い、カオリン89.6部、タルク8ag部、水酸
化アルミニウムgフ2部、炭化珪素16部の本発明の組
成物を調製した。この組成物から実施例1とまったく同
じ方法でハニカム状のコーシ、5イ?フィルタを製造し
た。このフィル夕の静水圧強度はbokti/d、平均
細孔径は28it、細孔容積はα89ee/gであった
。この結果廣化珪素が窒化珪素と同様にフィルタの静水
圧強度を高める二2が確認された。
実施例8 実施例1で用いたのと同じ、カオリン89.6部、タル
ク8&2部、水酸化アルミニウム271部に平均粒径L
2μの窒化珪素10部、平均粒径L8μの膨化珪素10
部を添加し、本発明の組成物を得た。この組成物を用い
、実施例1と同様にノー二カム状のコージェライトフィ
ルタを製造シた。このフィルタの静水圧強度は、56に
9/d、平均細孔径は24μ、細孔容積はα39 ce
/Iであった。
実施例4−9 市販の平均粒径80μの合成コージェライト粉末100
部に第2表に示す、平均粒径L2μの窒化珪素、平均粒
径L8μの択化珪素を添加し、6種類の本発明の組成物
を調製した。
第   8   表 これら組成物を用い、実り例1と同様にハニカム状のコ
ージェライトフィルタを製造した。参考までに合成コー
ジェライト粉末のみで、同様にコージェライトフィルタ
を製造した。これらのフィルタの静水圧強度、゛平均細
孔径、細孔容積を第2表に合せて示す。
第2表より明らかなように合成コージェライトと窒化珪
素、膨化珪素の組成物もフィルタ特性を低下させること
なく機械的強度が高いコージェライトフィルタを与える
ことが明らかになった。
以上述べた実施例において多孔質体として第1図に示し
た断面正方形のセル形状を有する74ルタを用いたが、
惠発明の組成物は第1図に示すもの−こ限らず、断面が
長方形、三角形、ひし形、六角形等どのようなセル形状
をもつものでもよい。
また第5図に示すように三角形と六角形の2種類の断面
形状をもつものでもよい。この場合、排気が不導入開口
を六角形のセルの開口とし、排気ガスの導出開口を三角
形のセル開口とする。
さらにはハニカム状のものに限らず、板状、ブロック伏
とすることもできる。用途もフィルタに隔らず触謀担体
等他のものに使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
@1図は本発明の組成物が用いられるセラミックフィル
タの成形体を示す斜視図、第2図は完成したセラミック
フィルタの斜視図、第88!iIは窒化珪素添加量と得
らnるセラミックフィルタの静水圧強度との関係を示す
線図、t$4図は第2図に示す七ラミックフィルタの部
分拡大断面図、第5図は他のフィルタ形状を示す部分拡
大図である。 特許出願人 日本電装株式会社′ 代理人 弁理士 大 川   宏 第1図 第2図 第3図 窒化珪素添加量 (郁) 第4図 449−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1+  焼成によりコージェライト組成となるMgO
    1A hos 、 S iOmを含む混合粉末、合成コ
    ージェライト粉末の1ullまたは2種100重量部と
    窒化珪素、炭化珪素の1種または8種α6〜8電量部と
    よりなり、成形および焼成により多孔質セフミックが得
    らjる多孔質セラミック組成物
JP57018576A 1982-02-08 1982-02-08 コ−ジェライト質セラミック組成物 Granted JPS58135169A (ja)

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JP57018576A JPS58135169A (ja) 1982-02-08 1982-02-08 コ−ジェライト質セラミック組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5194078A (en) * 1990-02-23 1993-03-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
US6284188B1 (en) 1998-07-07 2001-09-04 Denso Corporation Process for producing cordierite honeycomb structural body and honeycomb structural body molding aid

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