JPS6153179A - セラミツク多孔体の製造方法 - Google Patents

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】 、桟上の利用分野 本発明は触媒担体、パーティキュレート捕捉材、通気性
断熱材等として好適に使用される内部連通空間を有づ゛
る三次元網状構造の耐熱ｍ撃性に優れたセラミック多孔
体を製造する方法に関するものである。

従来技術及びその、】。

従来より、内部連通空間を有する三次元網状構造の合成
樹脂発泡体、例えば軟質ポリウレタンフォームにセラミ
ック泥漿を付着し、これを乾燥焼成することにより得ら
れたセラミック多孔体を触媒担体、パーティキュレート
捕捉材、通気性断熱材等の用途に用いることが知られて
おり、またこの種のセラミック多孔体をコーディエライ
ト質にて形成することも知られている。このコーディエ
ライト（２１’Ｓｉ０　・２／Ｖｚ　９ｇ　・５ＳＬＯ
ｔ）　ハ、一般に熱膨張係数が小さく、急激な温度変化
を与えた時の熱衝撃に対して優れた抵抗性を有するため
、セラミック材質として温度が大きく変動する産業用用
途に対し有用性が高い。例えば、自動車排ガス浄化体な
どのように使用条件での温度範囲がおよそ一り０℃〜１
０００℃程度と広く、しかも温度の変化速度が大きい用
途にはコーディエライト材質は適しているといえる。

しかしながら、内部連通空間を有する三次元網状のコー
ディエライト質セラミック多孔体を製造する場合には以
下に述べるような問題点があった。

即ら、内８１５連通空間を有する三次元網状構造のセラ
ミック多孔体は、上述したように三次元網状構造の合成
樹脂発泡体を基材とし、これをセラミック粉末、結合剤
、解膠剤、その他の副原料を水に懸濁分散したセラミッ
ク泥漿中に浸漬して引き上げ、余剰の泥漿を遠心分離或
いは通気又はそれらを粗合せるなどの操作により除去し
、乾燥することにより、合成樹脂発泡体の表面にセラミ
ックを付着させ、必要ならばこの操作を繰り返して所定
量のセラミックを付着させ、次いで焼成して製造するの
が一般的な製造方法であるが、このような製造方法では
余剰の泥漿を除去する際に遠心力や通気の圧力の影響を
受け、未焼成品表面の骨格の撓みや挫折が発生しやすい
。また、未焼成品の取り扱い作業中における表面の摩擦
による荒れ、運搬作業中での振動による未焼成品表面の
荒れなどが発生しやすい。従って、このような未焼成品
をそのまま焼成しても得られたセラミック多孔体の三次
元網状構造を形成するセルの骨格に亀裂が残り、破損し
たセルの骨格の小片が取り扱い中にぼろぼろと剥離して
くるため、商品価値を落すという問題点があった。

この点を改良するため、より高温度で焼成して亀裂部分
を互いに溶着しようという試みもなされた。しかしなが
ら、コーディエライトは組織が緻密で高強度の磁器を得
るための好適な焼ＩＦｃ温度範囲が掘めて狭く、通常最
適温度の１２０℃以内であって、好ましい焼成温度範囲
より低高側では焼結が進まず、得られる製品強度は実用
上不満足であり、また好ましい焼成温度範囲より高揚側
では急激に焼結が進むが、焼結に伴なう収縮及び軟化に
よる変形がおこるため、所望の寸法精度を達成するのが
困難である。とりわけ、三次元網状骨格Ｍ造のセラミッ
ク多孔体の場合には骨格が細いため、特に焼結に伴なう
収縮および軟化による変形が顕著におこる。従って、一
旦亀裂の発生した部分を互いに溶着させるような高温度
での焼成を行なおうとすると、大巾な収縮や軟化による
変形が顕著におこり、安定した形状および寸法′Ｑ度を
得ることは困難である。このため、一旦焼成して得られ
たセラミック多孔体を再度セラミック泥漿に浸漬してミ
クロクラックの発生した箇所にセラミックを付着し、ク
ラックを補修し、再度焼成して表面のぼろぼろ感のない
セラミック多孔体を製造することも行なわれている。し
かしながら、このような方法では焼成を二度繰り返寸必
要があり、生産能率およびコストの面から必ずしも好ま
しい方法とはいえない。

及３１０ａａ一 本発明者らは、このような事情に鑑み、コーディエライ
ト材質の特徴である低熱膨張性の特性をできるだけ話か
しながら、前記のセラミック多孔体を溝成するセルの骨
格のぼろぼろと剥離して（る現象を配合原料面から焼結
を促進して改良すべく検討を行なった結果、三次元網状
構造のセラミック多孔体製造用セラミック原料としてコ
ーディエライト９７〜６０重量部にリチウム−アルミノ
珪酸塩３〜４０重層部を併用したものが、上記目的を効
果的に達成し得ることを知見した。

即ち、コーディエライトの材質の特徴である低膨張性を
損なわないためにコーディエライトより低融点で低熱膨
張性材料であるリチウム−アルミノ珪酸塩について検討
したところ、リチウム−アルミノ珪酸塩の配合量を多く
していくとりチウム−アルミノ珪酸塩単独系に近づいた
物性を示し、熱膨張係数は小さいが、軟化開度がコーデ
ィエライト単独系よりも低下すると共に、機械的強度も
コーディエライト単独系より低い結果が得られた。

また、リチウム−アルミノ珪酸塩が充分に溶化する高温
度焼成品では、リチウム−アルミノ珪酸塩の熱膨張係数
はコーディエライトの熱膨張係数より低いにもかかわら
ず耐熱衝撃性が不良になる傾向があり、リチウム−アル
ミノ珪酸塩の配合量が多いほど一層この傾向が強いこと
がわかった。しかしながら、本発明者らが更に検討を進
めた結果、コーディエライトの特性を大きく損なうこと
なく前記のぼろぼろ感を改良するには、リチウムーアル
ミノ珪酸塩の配合割合として３ｍ蚤部以上４０重足部以
下、好ましくは５重量部以上３０重量部以下、特に好ま
しくは１０ｍｆｆ１部以上２０重笛部以下の範囲が好適
であることを見い出し、リチウム−アルミノ珪酸塩をこ
の濃度範囲内でコーディエライトと併用する場合には、
コーディエライト単独系の場合に製造することが困難な
、ぼろぼろ感のないしかも低熱膨張性で耐熱′＃撃性に
優れた三次元網状構造のセラミック多孔体を簡単かつ確
実に製造し得ることを知見し、本発明をなすに至ったも
のである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

１１へ１１ 本発明に係るセラミック多孔体の製造方法は、内部連通
空間を有する三次元網状構造の合成樹脂発泡体を基材と
し、これをセラミックの泥炭に浸漬して、前記合成樹脂
発泡体にセラミックを付着ぜしめたのち、乾燥し焼成し
て三次元網状構造のセラミック多孔体を製造する方法に
おいて、前記セラミック泥漿の原料としてリチウム−ア
ルミノ珪酸塩３〜４０東市部をコーディエライト９７〜
６０１母部に配合したセラミック原料を使用するように
したものである。

ここで、セラミック多孔体原料となる合成樹脂発泡体と
しては、内部連通空間を有する三次元網状構造のもので
あればいずれのものでもよく、例えば軟質ポリウレタン
フォーム、特にセル膜のない軟質ポリウレタンフォーム
を好適に使用し得る。

本発明は、この合成樹脂発泡体をセラミック泥漿に浸漬
し、発泡体にセラミック泥漿を付着させるものであるが
、この場合セラミック泥漿の組成としてコーディエライ
ト粉末９７〜６０重量部に対し、リチウム−アルミノ珪
酸塩３〜４０東市部を添加して作成したセラミック原料
上を用いるものである。このセラミック泥漿は、水にこ
のセラミンク原料土を分散させるものであるが、セラミ
ック泥漿中にはポリビニルアルコール、カルボキシメチ
ルセルロースなどのバインダー、ケイ酸す　　　　　５
トリウムなどの解膠剤を配合することができる。

セラミック泥漿の粘度は、目的とするセラミック多孔体
のセルの大きさ等に応じ、水の添加Ｗを加減して調整す
ることができる。このセラミック泥漿に三次元網状構造
の合成樹脂発泡体を浸漬し、引き上げた俊、余剰の泥漿
を遠心力または通気などにより除去し、乾燥する。この
場合、所定分のセラミック泥漿が三次元網状構造の合成
樹脂発泡体に付着するまでこの操作を繰り返すことがで
きる。次に所定旦のセラミック泥漿を付着した合成樹脂
発泡体を乾燥した後、これを炉に入れ、１２２０〜１３
８０℃の間の好適な焼成温度で焼成することにより、前
記合成樹脂発泡体に対応したセル構造の内部連通空間を
有する三次元網状構造のセラミック多孔体を得ることが
できる。なお、焼成温度はりチウム−アルミノ珪酸塩の
配合ｍが多いほど焼成収縮が大きく、また軟化変形も起
りやすいため、リチウム−アルミノ珪Ｍ塩添加饋が多い
ぼど焼成温度を低く設定することが好適である。ここで
、リチウム−アルミノ珪酸塩としては、リチウムに対す
るアルミニウムの割合が酸化物換算の重量比として、Ａ
Ｒｚ　Ｏｓ／Ｌｉ　２０−３．０〜４６０、またシリカ
の割合が４５〜８５％のもの゛が好ましい。また、リチ
ウム−アルミノ珪酸塩としては、ペタライト、スポジュ
メン、ユークリプタイト等種々結晶型のものを使用する
ことができる。

尺」Ｌ欠刃」し 本発明のセラミック多孔体の製造方法によれば、上述し
たようにセラミック泥漿のセラミック原料としてリチウ
ム−アルミノ珪酸塩３〜４０ｍｆｆ１部をコーディエラ
イト９７〜６０１ｆｆｔ部に配合したものを使用したこ
とにより、高強度で寸法￥ｉ度に優れている上、低熱膨
張性で耐熱衝撃性に潰れたセラミック多孔体が簡単かつ
確実に製造し得、本発明により製造されたセラミック多
孔体は触媒担体、パティキュレート捕捉材、通気性断熱
材、その個使用条件での温度範囲が広く、しかも温度の
変化速度の大ぎい用途に好適に使用することができる。

以下、本発明の実施例と比較例を示すが、本発明は下記
の実施例に制限されるものではない。

［実施例１〜８．比較例１〜３］ 第１表に示す割合でコーディエライト微粉末にリチウム
−アルミノ珪酸塩を添加した混合物１００瓜ｍ部にポリ
ビニルアルコール４．５重量部、珪酸ナトリウム０．２
重量部、シリカゲル２重量部、及び適母の水を添加し、
低粘性のセラミック泥漿を作成した。１インチあたりセ
ル数が２０個の一辺が１０ｃｍの立方体形状を有するセ
ル膜のない三次元網状構造のポリウレタンフォームをこ
の泥炭に含浸した。

余分な泥漿を遠心分離機により除去し、十分に乾燥した
。適ｍのセラミックが付着するまでこの操作を繰り返し
た。次いで、１２５０℃±３０℃で１時間焼成を行なっ
てセラミック多孔体を得た。

焼成品から一辺が５ｃｍの立方体を切り出して風速３ｍ
／秒での圧力損失を測定した。また、同時に断面ｇ１１
．１３ｃｍの治具を用いてサンプルを圧縮し、サンプル
表面の局部的な表面強度を測定した。更に、−辺が１０
口の立方体形状の製品を一定渦度に保った電気炉に一時
間放置したのち取り出し、室温に放置する試験法により
耐熱衝撃性試験を実施した。その結果、壊れなかった場
合には、壊れるまでこの試験を繰り返し、２０回をこえ
て破損が起きなかったものは合格とした。これらの結果
を第１表に示した。また同様の試験をコーディエライト
単独系についても行ない、結果を第２表に示した。

第１表の結果から、リチウム−アルミノ珪酸塩を添加す
ると、セラミック多孔体の表面部分の骨格の損傷による
ぼろぼろ感が改善され、表面強度も向上することがわか
った。しかしながら、リチウム−アルミノ珪酸塩の配合
量が多くなるとコーディエライト単独系に比して熱的性
質が不良となる傾向があり、リチウム−アルミノ珪酸塩
配合向の好ましい範囲は４０重量部以下であることが認
められた。

［実施例９．１０．比較例４］ 前記実施例と同様にして、ただし焼成温度のみ１３５０
℃±３０℃にして１時間焼成してセラミック多孔体を作
成し、評価を行なった。その結果を＠３表に示した。比
較のためにコーディエライト単独系についてもサンプル
を作成して同様の評価試験を行なった。その結果を第４
表に示した。

この結果、高い焼成温度ではりチウム−アルミノ珪酸塩
の添加量の少ない領域でも耐熱困撃性が良く、ぼろぼろ
感のない表面強度の高い製品が得られることがわかった
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部連通空間を有する三次元網状構造の合成樹脂発
   泡体を基材とし、これをセラミツクの泥漿に浸漬して、
   前記合成樹脂発泡体にセラミツクを付着せしめたのち、
   乾燥し焼成して、三次元網状構造のセラミツク多孔体を
   製造する方法において、前記セラミツク泥漿の原料とし
   てリチウム−アルミノ珪酸塩３〜４０重量部をコーデイ
   エライト９７〜６０重量部に配合したセラミツク原料を
   使用したことを特徴とする耐熱衝撃性に優れたセラミツ
   ク多孔体の製造方法。