JPS5845934B2 - 触媒担持用ハニカム成形体の製造方法およびその方法に使用する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミナ質、特に水利性アルミナの本捏ペー
ストを押出成形して触媒担持用ハニカム成形体を製造す
る方法わよびその押出成形に使用する押出用ダイス装置
に関するものである。

近時、自動車などの排気ガスの浄化のためにアルミナ、
コージェライトのようなセラミンクス質原料粉末を使用
し、例えば特開昭４８−５５９６０号公報に示されてい
るような押出用ダイスを使用して、ハニカム状に押出成
形した後、これを高温に加熱焼結したものを担体とし、
これに触媒成分を担持させたものが用いられている。

しかして、このようなセラミック質焼結体に触媒成分を
担持させるためには、一般に担体表面に活性アルミナ質
のコーテング層を施し、この活性アルミナ層に触媒成分
を担持させて使用されているのであるが、このような活
性アルミナのコーティング層に触媒成分を担持させる方
法によるときは、車体の烈しい振動、衝撃などによって
、コーティング層が担体からの剥離を起し易く、このた
め触媒性能が低下するなどの欠点があった。

本発明者らは、このような欠点のない活性アルミナ質の
ハニカム状触ｆＪｊＨｆＥ体を得べく、アルミナ、シリ
カ、ジルコニヤのようなセラミンクス質粉末に適宜量の
水利性アルミナを混合し、この混合物に水を加えて混捏
した本捏ペーストを押出成形して得た成形体を水熱処理
することによって、水和硬化さそたー・ニカム状の触媒
担持用成形体を得ることについて研究を行った。

このような水和性アルミナを使用して得られた成形体は
、従来のセラミック質焼結体の表面に活性アルミナによ
る触媒成分担持層を施した担体とは異なり、成形体その
ものに触媒担持能力を付与することができるものである
から、車体の振動、衝撃などによる触媒担持層の剥離に
よる触媒性能の低下がなく、普た、触媒成分の担持力に
勢いても優れたものなのであるが、水和性アルミナの本
捏ペーストは、常温に卦いても高い押圧力を受けること
によって水和か促進される性質があり、このために単純
な形状のものの押出成形は、比較的容易に行うことがで
きるのであるが、ハニカム体のごとき複雑な形状のもの
を高い押出圧をもって成形するときは、著しく困難を伴
うものであることが判った。

すなわち、従来のセラミックス原料のみを使用した−・
ニカム材の押出成形［チーいては、例えば、特開昭４８
−５５９．６０号公報に示されているように、押出ダイ
スのポート部におけるペーストのたて方向の流れの一部
をマンドレル部において強制的に阻止して、これをマン
ドレル部に設けられたハニカム状の狭い壁溝内に高い押
圧力によって押拡げて直接所定の形状をもった・・ニカ
ム体を形成させ、これをたて方向に押下げてダイスの押
出口からダイス外に排出させる方法が採られている。

しかしながら、多くの実験の結果から、本発明における
水利性アル□すを原料として使用し、これの本捏ペース
トを上記のととくして押出しを行い、・・三カム成形す
るとき、次のごとき困難を生ずることを知り得た。

すなわち、水利性アルミナの本捏物は、上述のように、
高い圧力を受けると水利反応が促進される性質がある。

したがって、これを従来のセラミックス質ハニカム体の
押出成形におけるととく、ダイス内において高い押圧力
をもってたて方向に移動する流れの一部を阻止して、よ
こ方向の狭い壁溝内に強制的に押拡げて直接所定の形状
のハニカム体を形成させようとすると、ペーストは高い
押圧力による水利反応を伴った状態で強度のそ性愛形を
受けるために、その後の成形物の水熱処理によっても、
水利による十分な強度の向上が見られず、オた、押出し
に際して、水和物の生成によってダイスが閉塞されて、
押出作業の継続が困難になるなどの好１しくない現象が
見出された。

本発明は、水利性アルミナの本捏物を使用して、上記欠
点のない・・ニカム成形体を押出成形する方法に関する
ものである。

すなわち、本発明は、セラミックス質粉末に水和性アル
ミナ粉末を混合し、この混合物に水を加えて０．３〜２
．０ ｋｇ／ｃｒ？＋の剪断応力を有する本捏ペースト
とし、このペーストを開口率が４１係より大きな複数個
の供給口を有する金型ダイス内に圧入し、ダイス内にお
いてペーストを最終ハニカム成形体の壁厚より厚い壁肉
厚を有する中間形状のハニカム体にそ性愛形させ、しか
る後、ダイスの押出口付近において該中間ハニカム体の
壁厚を所定肉厚に１で圧縮変形する活性アルミナ質触媒
担持用ハニカム成形体の製造方法と、その押出成形に使
用する押出用ダイスの構造である。

本発明の方法によるときは、水利性アルミナの本捏ペー
ストが押出過程におけるそ性愛形中に水和することが少
なく、したがって、水和したペーストによってダイスの
溝が閉塞されることがなく、長時間に渉って押出作業を
継続することができ、筐た、押出成形後の水熱処理によ
って、十分な機械的強度を発揮する良質な押出成形体を
得ることができる。

以下、本発明について更に具体的に説明する。

本発明は、セラミックス粉末と水利性アルミナ粉との混
合物に水を加えて混捏し、この本捏ペーストを・・ニカ
ム状に押出成形するのであるが、本発明の方法に使用す
るセラミックス粉末としては、アルミナ、シリカ、ジル
コニヤその他の耐熱性粉末を使用することができる。

筐た、本発明にいう水和性アルミナとは、バイヤー法に
よってつくられた水酸化アルミニウムを５００〜１００
０℃の熱気流［０，１〜５秒間程度の短時間接触させ、
部分的に脱水して得られたＸ（カイ）−アルミナないし
ρ（Ｏつ）−アルミナのような遷移アルミナを主成分と
するアルミナであって、このものの本捏成形体は水熱処
理によって再水和して硬化する性質を有するものである
。

本発明の方法における上記水和性アルミナとセラミック
ス粉末との混合割合は、混合物に対して水利性アルミナ
が２５〜７５重量係程度に多柱ようにすることが適当で
ある。

混合物の本捏における水の添加量は、得られたペースト
の剪断応力が０．３〜２．０＠／−程度の範囲になるよ
うＶＣ，調節することが望せしい。

水の添加量が少ないときは、押出作業中のペーストの固
化により作業が困難となったり、押出後の成形体の水熱
処理による強度の向上が不十分となり、また、水の添加
量が多過ぎるときは押出成形体の形状の保持が難しくな
る。

より好ましくば、ペーストの剪断応力が０．５〜１．５
ｋｇ／ｃｒ？ｉの範囲にあるように水量を調節するこ
とである。

また、本捏べ一ストに数％程ｉのカルボキシメチルセル
ローズのような有機酊そ剤を添加するととは、押出成形
体の形状を正常に保つ上から車重しいことである。

次に、上記のとと〈調整されたセラミックス粉末と水利
性アルミナ粉の混合物の本捏ペーストを押出成形して・
・二カム体とするのであるが、本発明の方法に、、ｌ＝
−いては、押出成形に、％＝いて、筐ず本捏ペーストを
最終的・・ニカム体の壁厚より厚い壁肉厚を有する中間
・・ニカム体に、成形した後、この中間・・ニカム体の
壁肉厚を所定の肉厚に１で圧縮成形して最終・・二カム
体とすることによって行われる。

このような押出成形は、通常この種の押出成形に使用さ
れているスクリュ一方式の押出装置に、次のごとき構造
のダイスを使用して行うことができる。

図は、本発明の方法に使用する押出用ダイスの構造を例
示したものである。

第１図は、ダイス本体の平面図、第２図は、ダイスの部
分拡大平面図、第３図は、第２図の■−■縦断面図、第
４図は、他の態様を示す部分拡大平面図、第５図は、第
４図のｖ−■縦断面図を示したものである。

図ＶＣわいて、１ば、ダイス本体であって、ダイス本体
１ば、金型用鋼材でつくられている。

３はダイス本体１の上面２に設けられた複数個のペース
ト供給口であって、ペースト供給口３ば、ダイス上面の
開口部面積に対して開口率４１係以上の比較的大きな開
口率となるように設けられている。

５は、ダイス本体１の下面４に設けられた成形体の押出
口であって、押出口５は、ダイス下面４の縁８，８によ
って狭められ、最終・・ニカム成形体の断面形状にほぼ
合致する形状となっている。

７ば、供給口３からダイス１内に圧入された本捏ペース
トを最終−・ニカム戒形体の壁厚より原い壁肉厚を有す
る中間・・ニカム成形体を形成するごとく［内壁６．６
ｖ？ｃ、よってダイス本体１内に形成されたー・ニカム
状の内腔であって、内腔７はダイス下面４の成形体押出
口５に連結し、内腔７内に形成された中間−・ニカム成
形体が押出口５を通過する間Ｖ？−、ａ ８、８ Ｋ−
よってその壁面が所定の厚さに１で圧縮変形されるごと
き構造となっている。

第２図ち−よび第３図に例示した押出用ダイスにおいて
は、内腔７にも・いて形成された本捏ペーストの中間ハ
ニカム成形体を、その瞥１の形状でダイス下面４の押出
口５捷で移行させ、押出口５において所定の壁肉厚Ｋま
で圧縮変形させるととく内腔７を形成する壁面６，６は
垂直に平行して設けているが、第４図ち゛よび第５図に
示した態様にふ・いては、内壁面６，６を下方に、ツー
いて接近するごとくに傾斜させ、これによって最終−・
ニカム体の壁面の圧縮成形を緩慢に行わせるととくに構
成したものである。

なち・、上記例示した押出用ダイスは、いずれも押出成
形によって断面四角形の・・ニカム孔を有する成形体を
得るものであるが、内腔７および押出口５の形状を適宜
変形することによって、丸形、六角形その他の断面形状
をもった・・ニカム孔を有する押出成形体を同様にして
得ることができる。

本発明の方法にち・いては、上記したような４１係以上
の大きな開口率をもった押出ダイスを使用し、かつ、ダ
イス内にかいて一度最終／・二カム戒形体の壁厚より厚
い壁肉厚をもった中間・・二カム体を形成させた後、こ
の中間成形体の壁厚を所定の厚さｌｃｔで圧縮成形して
最終形状の押出成形体を得るのであるが、この場合の中
間・・ニカム成形体の壁厚ば、押出成形に際してダイス
内におけるペーストの水利を防止する上から、最終押出
成形体の壁肉厚の１．５〜３．５倍、車重しくばｉ、８
〜３．２倍度度にすることが適当である。

本発明の方法によるときは、ダイスのポート部における
たて方向のペーストの廊れの一部を阻止して、これを高
い押圧力をもって最終壁厚をもった・・ニカム体の形状
に直接押し拡げて成形する従来の方法に比べて、成形に
際してダイス内におけるペーストにかかる押圧力が遥か
に小さく、普た、ダイス内においてベース１［無理なそ
性愛形を与えることがないので、成形時にち−いてペー
ストの水和によってダイスの白基りを起すことも少なく
、継続して押出成形を行うことができ、しかも押出成形
時に水和反応を起すことが少ないので、その後の水熱処
理によって十分な強度を発揮するごとき・・ニカム成形
体を得ることができる。

実施例 バイヤー法水酸化アルミニウムを８００℃の熱気流に０
．２秒間接触させ脱水したものを平均粒径８μに粉砕し
て水和性アルミナ粉末とした。

粒径２μのバイヤー法アルミナ４０部に、上記水利性ア
ルミナ６０部を加えて混合し、これにカカポキシルメチ
ルセルローズ２部と水３５部を加えて、よく混捏してペ
ーストとした。

このペーストの剪断応力は０．８にり／−であった。

上記のごとく調製した本捏ペーストを、第２図先・よび
第３図に例示したごとき形状の鋼製ダイス（ダイスの直
径７０閣）を装着した内径７０ｍのコンテナをもったス
クリュ一方式押出成形機によって、一辺１．８ｍの正方
形のハニカム孔を有するハニカム体の押出成形を行った
。

なお、ダイスにおけるペースト供給口の開口率は約５０
％、、最終押出成形体の壁厚ば０．３ｍｍ、中間・・二
カム成形体の壁厚ば０．７５ｍｍ（最終−・ニカム体の
壁厚の２．５培）とした。

押出速度１．８ｋｖ／ｓｅｃで押出を行ったところ、全
押出圧ば４５Ａｙ／ａＩｌであった。

押出成形体は、正常なハニカム形を保ち、押出成形に際
してダイスの白基りはなく、継続して１時間以上の押出
が可能であった。

比較例 中間−・ニカム成形部を有さないダイスを装着した押出
装置によって、実施例と同様の水利性アルミナの本捏ペ
ーストを使用して、実施例と同様の形状の・・ニカム体
の押出成形を行ったところ、押出しの初期においては、
全押出圧ば１０４ ｋｇ／ｃｒａであったが、１０分後
には１７８に９／−になり、１３分後にはダイスの白基
りを起して押出しが不能となった。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の方法に使用するダイスの構造を示したも
のであって、第１図は、ダイス本体の平面図、第２図は
、その部分拡大平面図、第３図は、第２図の縦断面図、
第４図は、他の態様を示す部分拡大平面図、第５図は、
第４図の縦断面図である。 図において、符号３ばペースト供給口、５は成形体押出
口、６は内壁面、７ば・・ニカム状内腔、８は押出口の
縁である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミンクス質粉末に水利性アルミナ粉末を混合し
   、この混合物に水を加えて０．３〜２．０ｋｉｃｒａの
   剪断応力を有する本捏ペーストとし、このペーストを開
   口率が４１優より大きな複数個の供給口を有する金型ダ
   イス内に圧入し、ダイス内においてペーストを最終・・
   ニカム成形体の壁厚より厚い壁肉厚を有する中間形状の
   ハニカム体にそ性愛形させ、しかる後、その中間ハニカ
   ム体の壁厚を所定肉厚に１で圧縮変形することを特徴と
   する触媒担持用・・ニカム成形体の製造方法。 ２ 上面に４１係より大きい開口率をもった複数個のペ
   ースト供給口を有し、下面に最終ハニカム成形体の形状
   にほぼ合致する形状の押出口を有し、かつ、該供給口と
   押出口とを圧入ペーストが最終・・ニカム体ノ菱厚より
   厚−笠肉厚を有する中間ハニカム体を形成するごとき形
   状の内腔によって連結した構造を有する特許請求の範囲
   第１項記載の方法に使用するダイス装置。