JPS6240061B2 - - Google Patents

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JPS6240061B2
JPS6240061B2 JP54167666A JP16766679A JPS6240061B2 JP S6240061 B2 JPS6240061 B2 JP S6240061B2 JP 54167666 A JP54167666 A JP 54167666A JP 16766679 A JP16766679 A JP 16766679A JP S6240061 B2 JPS6240061 B2 JP S6240061B2
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Japan
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honeycomb
ceramic
ceramic honeycomb
aluminum titanate
producing
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JP54167666A
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Yasuhiko Endo
Takashi Mimori
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication of JPS6240061B2 publication Critical patent/JPS6240061B2/ja
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/478Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on aluminium titanates
    • B01J35/56
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149Honeycomb-like

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規かつ有用なセラミツクスハニカ
ム並びにその製造方法に関するものである。
自動車などの内燃機関の排ガス中には一酸化炭
素、炭化水素などの有害成分が含まれており、一
般の工業装置からの廃ガスとともに大気汚染の原
因となつており、公害防止の観点からこれらの有
害成分の無害化が必要であり、その一つとして触
媒装置が最も有効なものと考えられている。
この自動車などの排ガス浄化用触媒としては、
現在一般に大きく分けて、ペレツト(粒)状触媒
と、一方向又は二方向に多数のガス流通路が貫通
するようセラミツクスの薄壁で区画形成されたハ
ニカム状の一体型(モノリシツク)触媒のいずれ
かが実用的なものとして採用されており、なかで
も後者のハニカム状セラミツクス成形体は、排ガ
スの圧損が小さいこと、振動下での耐摩耗性が高
いこと、軽量かつ小型使用が可能なことなどの利
点を有しており、触媒の耐久性が向上して、近年
その使用が増大している。
しかし、これらのハニカムは、その構造上粒状
物に比較して熱衝撃に対する抵抗性が十分でない
ため、まず材質的には熱膨脹収縮の小さい低膨脹
で耐熱性のあるセラミツクスで形成されたもので
なければならず、このことはセラミツクスハニカ
ムがこの種用途に全面的に使用され得ない大きな
制限の一つになつている。
これまでにセラミツクスハニカムの材質として
広く知られているものとしては、アルミナ・シリ
カ(ムライト)、アルミナ、ジルコニア−アルミ
ナ、ジルコニア−マグネシア、ムライト、ジルコ
ニア−シリカ(ジルコン)、ジルコン−ムライ
ト、チタニア、マグネシア−アルミナスピネル、
ジルコニアなど或は特殊なものとして非酸化物の
セラミツクスからなる窒化珪素(Si3N4)、カーボ
ン(C)なども提案されたこともあるが、後述す
るマグネシア・アルミナ・シリカ(2MgO・
2Al2O3・5SiO2:コージエライト)、リチア・ア
ルミナ・シリカ(Li2O・Al2O3・nSiO2;n:2
−8,β−スポジウメンなど)質のものを除いて
ほとんど実用的に使用されたことはない。
その理由は、多くのものが熱膨脹率が大きすぎ
ることや高温で酸化消耗するなどのためであり、
これらに対する改良は、最近より厳しい使用条件
が要求されるにともなつてさらに重要視されてお
り、これらの観点からすればこれらの材質による
今後の期待はほとんどない。
これに対し、現在最も広く採用されているもの
は、前述したコージエライト質のものであり、こ
れはセラミツクスとしての低膨脹性の特質(熱膨
脹率1000℃で0.12〜0.3%)及び比較的良い高温
安定性(分解しにくい)を備えているものであ
る。
また、前述したβ−スポジウメン組成のもの
は、コージエライトより低い膨脹率(1000℃で−
0.1〜−0.2%)をもつものであるが、使用可能温
度が12000℃以下と低く、より高い耐熱性を要求
されている現在においてはほとんど採用されなく
なつているし、今後も可能性は低い。
このようにコージエライト質のハニカムは、現
在有用されているものであるが、いくつかの問題
点も有している。
まずその一つは、より高い耐熱性の要求であ
り、これはエンジンの改良或は瞬間的な高温の発
生(バツクフアイヤーなど)やより長期的な使用
にも耐える耐久性のためであり、他の一つは、よ
り大きな耐熱衝撃性に対する要求である。
一方、触媒担体となるセラミツクスハニカムと
して必要な成形体としての物性(材料特性)とし
ては次のことが要求される。
即ち、触媒担持のため高い気孔率が要求される
こと及び高価な触媒をより有効に使うためハニカ
ム壁厚がより薄いものが必要となる趨勢にあるこ
とから材料強度が大きいことがそれである。
この問題は、一般に高い気孔率を与えようとす
れば強度が低下する関係にあることから両者の性
質をともに満足することは難かしく、これまで望
ましい形で解決されていない。
本発明者らは、これらの観点から、従来の問題
点についてその全て或は大部分を同時に解決又は
改良しうるセラミツクスハニカムを開発すべく
種々検討、研究し、ほヾ満足しうる開発に成功し
たのである。
即ち、本発明は、端的にいうと、特に自動車排
ガス浄化用に使用するセラミツクスハニカムとし
て好適な、高耐熱性、高気化率、高圧縮強度、低
熱膨脹率という全ては両立し難い特性をうまく兼
備した新規かつ有用なセラミツクスハニカムを提
供するものである。
具体的に、本発明をのべると、本発明は、薄壁
で区画された多数のガス流通路を有する焼成され
たセラミツクスハニカムにおいて、ハニカムを形
成しているセラミツクスは化学成分として85重量
%以上のアルミニウムチタネートと4〜10重量%
のSiO2を含み、かつその材料特性が、ガス流通
路に沿つた方向の性質として、熱膨脹率が1000℃
で0.15%以下、開口率を0に換算したときの圧縮
強度が350Kg/cm2以上であり、さらに気孔率が35
%以上であることを特徴とするセラミツクスハニ
カムであり、このようなハニカムを特定のセラミ
ツクス可塑性組成物をダイス内を押出し成形する
ことにより製造することを要旨とするものであ
る。
本発明を以下詳しく説明するが、まず本発明で
いうセラミツクスハニカムとは及びその用途につ
いて説明する。
まず、本明細書において、ハニカムとは、薄壁
で区画された多数のガス流通路を有する焼成され
た蜂の巣状構造をもつものであり、ガス流通方向
に垂直なガス流通路の断面形状は6角形に限ら
ず、8角形、4角形、三角形、円形など種々の形
状のものが可能であり、開口部(流通路の大き
さ、薄壁の厚みなど)の典型的範囲については後
述する。
また、本発明セラミツクスハニカムは前述した
ような経緯からして自動車などの排ガス浄化用触
媒担体として最適なものとして開発されたもので
あるが、勿論工業装置からの排ガス浄化用にも或
は触媒担体以外の用途にも使用しうるものであ
る。例えば、熱交換用担体、バーナータイル、輻
射壁、ヒーター、サーマルリアクター、濾過器、
断熱構造体、高温流体用オリフイスなどがそれで
ある。
本発明ハニカムは、前述した如く、焼成された
セラミツクスの組成がアルミニウムチタネート
(Al2O3・TiO2)からなるものであつて、特定の材
料特性を備えているものである。
前述したこの本発明における材料特性は、通常
製造上両立し難いものであり、本発明の材質とし
て選択したアルミニウムチタネートにおいても例
外ではなかつた。例えば、アルミニウムチタネー
トにおいて通常熱膨脹率は焼結が進むにつれて小
さくなるが、気孔率の大きい充分に焼結が進んで
いない材質では熱膨脹率が大きくかつ強度も小さ
いものとなる。
本発明は、このような問題を主としてアルミニ
ウムチタネートの選択とその組成物中に特定量の
SiO2成分の配合とその押出し成形法により解決
したのである。
アルミニウムチタネート材料は焼結しないと強
度が出ず、通常焼結にはSiO2成分も効果のある
ものの一つであることは知られているが、アルミ
ニウムチタネートによるハニカムの成形について
は全くこれまで思いもよらないことであつたし、
SiO2を加えてもそのようなものが実用的に得ら
れるかなど考えられもしなかつた。このことは、
アルミニウムチタネートが今まで高温での安定性
に乏しく実用的な材料として注目されていなかつ
たことにもよるのであるが、本発明では、SiO2
量の特定などにより前述した特性の成形されたハ
ニカムの提供に成功したのである。
本発明ハニカムをもたらすSiO2量はこれまで
においては焼成されたハニカム中の化学成分とし
て重量%(以下、本明細書では特別の記載ない限
り同じ)で4〜10%、特には5〜8%が望まし
い。
これは、SiO2の配合量が少ないと強度が小さ
く、多いと熱膨脹率が大きくなり、アルミニウム
チタネートハニカムとしての特性を具現し得なく
なつてしまうなどのためである。
本発明のアルミニウムチタネートハニカムの物
性については詳しく後述するとして、ここでまず
そのようなハニカムをもたらす製造法についてこ
のSiO2の配合について特に配慮した望ましい製
造法を中心として説明する。
本発明の望ましい方法は、主成分としてのアル
ミニウムチタネート或は少くとも焼成によりアル
ミニウムチタネート組成を形成しうる原料を主原
料として含むセラミツクス可塑性組成物を、ハニ
カム形状に押出し成形できるダイス(型)内を押
し進めることにより、押出し方向に薄壁で区画さ
れた多数のガス流通路を形成した一体型のハニカ
ム構造体に成形し、この成形体を乾燥、焼成する
ことにより、焼成されたハニカムのセラミツクス
は化学成分として85%以上のアルミニウムチタネ
ートと4〜10%のSiO2を含み、その材料特性
が、押出し方向の特性として、熱膨脹率が1000℃
で0.15%以下、圧縮強度が開口率を0に換算して
350Kg/cm2以上及び気孔率が35%以上であるセラ
ミツクスハニカムを得ることを特徴とするセラミ
ツクスハニカムの製造法であり、まずセラミツク
スの可塑性組成物が調製される。
ここで、セラミツクス可塑性組成物とは、予め
合成されたアルミニウムチタネート或はハニカム
成形後焼成によりアルミニウムチタネートを生成
しうる原料を主原料とした耐火原料混合物を中心
としてつくられるもので、押出し成形ダイス内を
押し進めるように流動性のある組成物となつてい
るものである。この流動性即ち、可塑性を付与す
るには、粘度調節物質としての有機重合体、例え
ばメチルセルロースや澱粉などであつてもよい
し、また粘土に水を加えたものであつてもよい。
いずれにしても後述するように粘土の配合は本
発明ハニカムへの高強度をもたらすためにも望ま
しいことである。
また、可塑性組成物には、焼成されたハニカム
の熱膨脹率を小さくするためには、ある程度焼成
収縮を伴う焼結が不可避であり、気孔率が35〜45
%程度で、低膨脹かつ高強度の焼結体とするには
気孔率付与材の添加も通常必要とされる。
焼結材としては、前述の如く、高強度をもたら
すためのSiO2成分を可塑性組成物に混入するが
特に粘土を使うのが可塑性の付与にも好適である
し、またアルミニウムチタネートの高温における
分解を防ぐための目的もかねて、他の酸化物例え
ばFe2O3,Cr2O3,SnO2などが加えられることも
多いが、これらとしては通常アルミニウムチタネ
ートに対して0.5〜2%程度のY2O3,La2O3
CeO2などが特に有効なことが多い。
また、気孔率付与材としては、前述の粘度調節
物質として加えられるメチルセルロースも有効で
あるが、他にセルロースなどを混入する。
尚、これらの焼結材及び気孔率付与材は、後述
するアルミニウムチタネートを予め合成する際に
加えておいてもよく、特に熱分解防止剤について
は、アルミニウムチタネート合成時に加えておい
た方が有利でもある。
つぎにセラミツクス可塑性組成物の主原料をし
める耐火原料について説明すると、これはアルミ
ニウムチタネートを生成するアルミナ(Al2O3
原料であり、チタニア(TiO2)原料である。本発
明において望ましい方法は、このアルミニウムチ
タネートについては、セラミツクス可塑性組成物
に配合するときに、その全部又は多くを予め合成
された原料として用意しておくことである。
ここで、このアルミニウムチタネートの合成に
ついてふれると、これはアルミナ原料、チタニア
原料及び焼結材、熱分解防止剤、結合剤などの混
合物を適当な形に成形後焼成することで合成され
る。
アルミナ原料としては、アルミナ(Al2O3)粉
末、ボーキサイト粉末などでも使用できるが、特
には焼成により酸化物であるアルミナを生成する
水酸化アルミニウムを出発原料として用いるもの
が最も望ましい。これは水酸化アルミニウムの使
用が原料コストや原料の純度、合成の容易さ、な
どの点で有利であり、高い物性のハニカムを得や
すいからである。
チタニア原料としては、TiO2化合物として通
常アナターゼ型の合成TiO2が使用されるがルチ
ル砂の粉末でも良い。
これらの原料からの或いは合成したアルミニウ
ムチタネート材料の焼結にはSiO2の添加が必要
であり、その配合量及び配合方法には充分の配慮
がなされることにより本発明が有利にもたらされ
ることが見い出された。
即ち、前述した如く、焼成されたハニカムにお
けるSiO2成分の配合量は4〜10%とされるが、
特にこれらのSiO2成分のうちの一部、具体的に
は10〜60%を、予めセラミツクス可塑性組成物の
耐火原料として使うアルミニウムチタネート合成
原料の製造時に添加しておくのである。
即ち、SiO2成分は、アルミニウムチタネート
合成時に10〜60%を、残りの90〜40%を押出し用
のセラミツクス可塑性組成物の調合時に、合成さ
れたアルミニウムチタネートとは別に粘土などと
して配合することであり、このようにすることに
より、ハニカムとしての卓越した材料特性をすべ
て兼備したハニカムの提供が有利に可能となつた
ものである。さらにいえば、このようなSiO2
配分は、焼結体の強度に最もすぐれた効果をもた
らすことが見い出された。
このアルミニウムチタネート合成即ちアルミニ
ウムチタネートクリンカーを得るための焼成温度
は、あまり高くすると、クリンカー自体の熱膨脹
率にはあまり影響を与えないが、どういうわけか
焼成された製品ハニカムの熱膨脹率を大きくする
傾向を示し、低すぎてもアルミニウムチタネート
が充分に生成しないなどの点で好ましくないこと
が分つた。具体的には1450〜1600℃、好ましくは
1500〜1550℃がよい。
このようにして得たアルミニウムチタネートク
リンカーは、耐火原料としてなるべく微粉に粉砕
して使用することが好ましく、本発明ではその80
%以上を300メツシユ以下として使用するのがよ
い。この理由は、この程度の微粉としておくこと
が、特に壁厚の薄い(例えば0.15〜0.2mm)のハ
ニカムの安定な押出成形において有利であるから
である。
調合されたセラミツクス可塑性組成物を、つい
で公知の押出し成形装置に供給し、ハニカム形状
に成形するのであるが、可塑性組成物における耐
火原料の配合割合は、焼結ハニカムの化学分析値
としてアルミニウムチタネートが85%以上、
SiO2が4〜10%となる如くするのが望ましく、
その他の成分は通常10%以下望ましくは6%以下
としておくことである。
また、セラミツクス可塑性組成物中における耐
火原料の配合割合としては、合成アルミニウムチ
タネート85〜95%に対し粘土15〜5%、特には前
者90〜95%、後者10〜5%として調製しておくの
が有利である。
押出し装置の例は、特開昭47−42386号に示さ
れているような型式の2段階式のダイスがその典
型であり、このように押出し成形することにより
ハニカムの特に押出し方向に沿つた方向の熱膨脹
率を小さいものとして得られ易いし、これは押出
し方向がガスの流通方向と一致することから有利
である。
このような装置を押し出されて成形されたハニ
カムを、乾燥後ついで焼成するのであるが、この
焼成温度は1350〜1500℃好ましくは1380〜1450℃
とすることである。これは、温度が高すぎると触
媒担持用のハニカムに要求される気孔率が小さく
なり、低すぎても熱膨脹率が小さくならないから
である。
このような製造法により、従来には全く得られ
ていなかつたハニカムに適した物性を兼備した焼
成されたセラミツクスハニカムが得られたもので
以下その物性について説明する。
まず、本発明ハニカムはアルミニウムチタネー
トが85%以上からなる組成を有しているため従来
の典型例であるコージエライトハニカムより高い
融点の材質から本質的になるものであり、通常の
使用でも1400℃以上の高温での連続使用、瞬時で
あれば1650℃程度であつても充分耐用できるもの
で、コージエライトハニカムの安全使用温度1300
℃までと比較して充分優れた耐熱性を備えてい
る。
つぎに熱膨脹率は、ガス流通路に沿つた方向の
性質として、1000℃で0.15%以下という極めて低
いものとして得ることができコージエライトハニ
カムでの最も低い熱膨脹率0.12%のものと比較し
ても充分遜色のないものであるし、目的によつて
は0.1%以下或は0.09%以下のものを得ることも
出来る。
この性質は、自動車用の浄化用ハニカムとし
て、苛酷な熱衝撃のくり返しにも充分長期に耐用
できることを示している。
また、焼成されたハニカムの材料特性として、
本発明アルミニウムチタネートハニカムは、その
気孔率が35%以上という触媒担持に必要な充分な
る多孔性を有していながら圧縮強度(ガス流方向
で開口率0に換算して)も350Kg/cm2以上という
コージエライトハニカムと比べて耐熱性があつ
て、耐熱衝撃性の点でもより優れているなどの通
常両立し難い特性を兼ね備えているものである。
尚、ここで気孔率については、余り大きくなり
すぎては必要強度が低下することは否めないた
め、強度が低くても使用可能に自動車に保持でき
る保持方法の改良がなされないかぎり、或は強度
のあまり必要としない用途以外には使用し難いも
のとなるため45%以下にとどめておくのがよい。
このような性質を兼備する薄壁で区画された多
数のガス流通路を有するセラミツクスハニカム自
体の構造体としては次の範囲のものとして容易に
得ることが可能である。
即ち、薄壁の壁厚は0.08〜0.5mm、流通路の孔
数は1cm2あたり40〜200であり、かつガス流通方
向に垂直な断面開口率は50〜85%のものである。
これらは、現在使用されているハニカムの性質
と何ら遜色のないばかりか、通常の材質が800〜
1000℃でのハニカムの使用温度での強度が材質的
に低下するにもかかわらず、本発明アルミニウム
チタネートでは強度が常温より大きくなるという
特質もあつて、コージエライトハニカムなどより
使用時の耐久性には適したものとして得られ易い
性質ともなつている。
このように本発明は、高耐熱性、高気孔率、高
圧縮強度及び低膨脹性という触媒担体用セラミツ
クスハニカムに必要であるが、これまで全て両立
して付与し難かつた特性を兼備せしめたハニカム
を提供するものであり、その実用的価値は多大な
ものである。
以下、さらに実施例にて本発明を説明する。
実施例 1 水酸化アルミニウム、合成アナターゼ、粘土、
ベンガラ、酸化イツトリウム、メトローズ(信越
化学工業社製のメチルセルロースの商品名)、水
を混合、混練して60mmφの棒状体とし、乾燥後
1550℃で5時間焼成し、SiO23%,Fe2O32%,
Y2O31%残部ほぼAl2O3・TiO2からなる合成アル
ミニウムチタネートクリンカーを得た。この合成
クリンカーを300メツシユ以下に粉砕し、合成ア
ルミニウムチタネート原料とした。(以下合成ア
ルチタ原料という。) ついで、この合成アルチタ原料92%、粘土8
%の耐火原料100部に対し、外掛でセルロース粉
末10部、メチルセルロース5部に水を加えて混練
し、セラミツクス可塑性組成物を調製し、この組
成物を公知のハニカム成形用押出しダイス内を通
過せしめ、薄壁で区画されたガス流通路断面形状
が正方形である多数の流通路を有するハニカム形
状に成形した。この成形物を最高温度1400℃で焼
成し、次に示す性質のハニカムを得た。
Γ ハニカム材質の組成 Al2O3・TiO2 89.0% Y2O3 1.0% SiO2 6.5% その他 0.5% Fe2O3 2.0% Γ 材料特性 気孔率 38% 熱膨脹率 0.08%(押出し方向、1000℃) 圧縮強度 445Kg/cm2(押出し方向、開口率
73%では120Kg/cm2) 耐熱性(1) 1600℃以上 耐熱衝撃性(2) 900℃以上 Γ ハニカム自体の構造 壁 厚 0.15mm 流通路の孔数 95/cm2 断面開口率 73% (注1) 2cm角のサイコロ状ハニカム試料を
特定温度の炉中に3分間投入して特に変化
の認められない温度を測定 (注2) 100℃刻みで炉温を上げて特定温度
に保持し、この温度の炉中空冷を1サイ
クルとする操作を3回繰り返した温度差耐
久試験を行ない、異常を発生しない温度を
測定 尚、このような性質を備えたハニカムは、自動
車用触媒担体としての実用性を充分具備している
ものといえることは、現在市販され通常広く使用
されている典型的なコージエライトハニカムの代
表的性質を次に示すことで理解されよう。
気孔率 32%,熱膨脹率0.18%(1000℃) 圧縮強度 450Kg/cm2(開口率73%換算で121
Kg/cm2) 耐熱性(1) 1400℃以下 耐熱衝撃性(2) 600℃以下 実施例 2 実施例1における合成アルチタ原料をつくる
際、粘土をやや多く配合し、SiO2が6.5%となる
合成アルチタ原料aをつくり、この合成アルチ
タ原料a100部に対し粘土を加えずメチルセルロ
ース5部、セルロース粉末10部に水を加えてなる
セラミツクス可塑性組成物を調製し、実施例1と
同様方法により焼成されたハニカムを得た。
このハニカムの実施例1のものと対比して、多
くの性質はあまり変らなかつたが、圧縮強度がや
や低く約350Kg/cm2程度となり、本発明の目的に
使用条件によつては制限を受けざるを得ないもの
であつたが、目的によつては充分使用可能なもの
であつた。
比較例 1 合成アルチタ原料に粘土を多く加えて、あと
は実施例1と同じセラミツクス可塑性組成物か
ら、同様方法で焼成されたハニカム中のSiO2
分が12%となるハニカムを得た。
このハニカムの熱膨脹率は1000℃で0.22%で、
本発明の範囲のものとならず、(注2)記載の600
℃での温度差耐久試験でクラツクが数ケ所発生
し、かつ一部脱落現象もみられた。
比較例 2 合成アルチタ原料において、SiO2を加えな
い原料bをつくり、この原料bに粘土を加え
たセラミツクス可塑性組成物から、実施例1と同
様方法によりSiO2成分を3%含む焼成されたハ
ニカムを得た。
このハニカムの熱膨脹率は1000℃で0.05%と大
変低いものが得られたが圧縮強度が材料特性とし
て150Kg/cm2程度で目的を達成するものとはなら
なかつた。
比較例 3 実施例1でハニカム成形後の焼成温度を1320℃
で行つたところ、気孔率は大体45%前後と大きい
ものが得られたが、熱膨脹率が1000℃で0.20%と
大きくなるものが半数近く得られ、強度にもばら
つきが認められ、この温度での焼成はあまり好ま
しい方法とはいえないことが分つた。
実施例 3 実施例1において、水酸化アルミニウムの代り
にアルミナ粉(α−Al2O3で結晶粒度3μのも
の)を使用し、同じ条件で焼成ハニカムを作つ
た。
このハニカムの性質は、気孔率40%、熱膨脹率
0.14%(1000℃で)、圧縮強度380Kg/cm2(開口率
73%で102Kg/cm2)であつた。
実施例 4 実施例1でつくつた合成アルチタ原料60部に
対し、ハニカム成形後の焼成によりアルミニウム
チタネートとなるよう配合したアルミナ粉末とア
ナターゼ型チタニア粉末を合せて29部、粘土10
部、ベンガラ0.7部、Y2O30.3部からなる合計100
部に対して、実施例1と同じ割合でセルロース粉
末、メチルセルロース、水を加えて混練調製した
セラミツクス可塑性組成物から以下同様にしてハ
ニカムをつくつた。
得られたハニカムの性質は、気孔率36%、熱膨
脹率0.13%(1000℃)、圧縮強度450Kg/cm2(開口
率73%では122Kg/cm2)であつた。
比較例 4 実施例1において棒状体の焼成温度を1650℃と
したものを使つて得たハニカムの性質は、気孔率
40%、圧縮強度370Kg/cm2(開口率73%では100
Kg/cm2)であつたが、熱膨脹率は0.25%(1000
℃)と大きいもので目的に合わないものであつ
た。
実施例 5 ベンガラおよび酸化イツトリウムを配合しなか
つた点およびハニカム形状の成形物を最高温度
1500℃で焼成した点の他は実施例1と同様にして
ハニカムを得た。得られたハニカムの性質は、気
孔率38%、熱膨脹率0.14%(1000℃)、圧縮強度
450Kg/cm2(開口率73%で122Kg/cm2)であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 薄壁で区画された多数のガス流通路を有する
    焼成されたセラミツクスハニカムにおいて、ハニ
    カムを形成しているセラミツクスは化学成分とし
    て85重量%以上のアルミニウムチタネート4〜10
    重量%のSiO2を含み、その材料特性が、ガス流
    通路に沿つた方向の性質として、熱膨脹率が1000
    ℃で0.15%以下、開口率を0に換算した時の圧縮
    強度が350Kg/cm2以上であり、さらに気孔率が35
    %以上であることを特徴とするセラミツクスハニ
    カム。 2 気孔率が45%以上である特許請求の範囲第1
    項記載のセラミツクスハニカム。 3 熱膨脹率が0.1%以下である特許請求の範囲
    第1項記載のセラミツクスハニカム。 4 セラミツクスの化学成分として5〜8重量%
    のSiO2を含む特許請求の範囲第1項記載のセラ
    ミツクスハニカム。 5 焼成されたセラミツクスハニカム自体として
    の、ガス流通路を区画形成する薄壁の壁厚が0.08
    〜0.5mm、流通路の孔数が1cm2あたり40〜200であ
    り、かつガス流通方向に垂直な断面開口率が50〜
    85%である特許請求の範囲第1項乃至第4項のい
    ずれかに記載のセラミツクスハニカム。 6 主成分としてのアルミニウムチタネート或は
    少くとも焼成によりアルミニウムチタネート組成
    を形成しうる原料を主原料として含むセラミツク
    ス可塑性組成物を、ハニカム形状に押出し成形で
    きるダイス(型)内を押し進めることにより、押
    出し方向に薄壁で区画された多数のガス流通路を
    形成した一体型のハニカム構造体に成形し、この
    成形体を焼成することにより、焼成されたハニカ
    ムのセラミツクスは化学成分として85重量%以上
    のアルミニウムチタネートと4〜10重量%の
    SiO2を含み、その材料特性が、押出し方向の特
    性として、熱膨脹率が1000℃で0.15%以下、開口
    率を0に換算した時の圧縮強度が350Kg/cm2以上
    であり、さらに気孔率が35%以上であるセラミツ
    クスハニカムを得ることを特徴とするセラミツク
    スハニカムの製造法。 7 セラミツクス可塑性組成物の耐火原料が、予
    め合成して得られているアルミニウムチタネート
    を主原料として配合する特許請求の範囲第6項記
    載のセラミツクスハニカムの製造法。 8 耐火原料が予め合成されたアルミニウムチタ
    ネート85〜95%、粘土15〜5%、その他10%以下
    からなる特許請求の範囲第7項記載のセラミツク
    スハニカムの製造法。 9 予め合成されたアルミニウムチタネートとし
    ては、SiO2成分として、焼成されたセラミツク
    スハニカムに含有されるべきSiO2組成分のうち
    の10〜60%を含んでいるものを使用する特許請求
    の範囲第7項又は第8項記載のセラミツクスハニ
    カムの製造法。 10 予め合成されたアルミニウムチタネート
    は、その80%以上を、300メツシユ以下の微粉と
    して配合する特許請求の範囲第9項記載のセラミ
    ツクスハニカムの製造法。 11 アルミニウムチタネートは、アルミナ源と
    チタニア源を主原料とした調合物を1450℃〜1600
    ℃の温度で焼成することにより合成したものであ
    る特許請求の範囲第6項乃至第11項のいずれか
    に記載のセラミツクスハニカムの製造法。 12 アルミナ源として水酸化アルミニウムを使
    用する特許請求の範囲第11項記載のセラミツク
    スハニカムの製造法。 13 押出し成形されたハニカム成形体を1350℃
    〜1500℃の温度で焼成する特許請求の範囲第6項
    乃至第12項のいずれかに記載のセラミツクスハ
    ニカムの製造法。 14 セラミツクス可塑性組成物は気孔率付与材
    を含有してなる特許請求の範囲第6項乃至第13
    項のいずれかに記載のセラミツクスハニカムの製
    造法。 15 セラミツクス可塑性組成物は粘度調節物質
    を含有してなる特許請求の範囲第6項乃至第14
    項のいずれかに記載のセラミツクスハニカムの製
    造法。
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