WO2004106265A1 - ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体製造用炭化珪素粒子 - Google Patents

ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体製造用炭化珪素粒子 Download PDF

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Aiko Otsuka
Shuichi Ichikawa
Takashi Harada
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a filter for collecting fine particles in exhaust gas from an internal combustion engine, a boiler, etc., a honeycomb carrier used as a catalyst carrier for carrying a catalyst for purifying a harmful substance in the exhaust gas, etc.
  • the present invention relates to a structure manufacturing method and silicon carbide particles used for manufacturing such a honeycomb structure.
  • Silicon carbide particles excellent in heat resistance and chemical durability can be used as a raw material for producing a honeycomb structure used as a filter or a catalyst carrier as described above. In general, a honeycomb structure is formed. However, the silicon carbide honeycomb structure manufactured by the extrusion method, which is a method used in the manufacturing process, has problems such as high manufacturing costs.
  • the reason why the silicon carbide honeycomb structure is expensive is that the silicon carbide raw material is expensive in addition to the occurrence of defects.
  • Commonly used silicon carbide raw materials are used for abrasives, and as standardized in JIS R 6001, the particle size distribution width is narrow. In the silicon carbide raw material manufacturing process, a large amount of non-standard raw materials are produced after classification. Therefore, there is a problem that cost reduction is difficult.
  • the present invention is a powerful raw material that has not been conventionally used outside the standard while maintaining the fluidity of the raw material kneaded material, the occurrence rate of defects such as rib breakage and small holes, and the porosity.
  • the purpose of this is to reduce the manufacturing cost of the honeycomb structure made of silicon carbide with porosity.
  • the first feature of the present invention is a method for manufacturing a honeycomb structure, wherein (1) the average particle size is 2 ⁇ m or more and the honeycomb rib thickness is X 0.23 or less, and the logarithmic standard of the particle size distribution Water is added to silicon carbide particles having a deviation of 0.15 or more and 0.40 or less and kneaded to obtain a raw material kneaded product. (2) The raw material kneaded product is extruded by an extrusion molding method to obtain a honeycomb-shaped extruded product. (3) Extrusion The molded body is dried, calcined and fired.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a flow of processing in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the particle diameter ( ⁇ m) of silicon carbide particles used in this embodiment and the cumulative frequency (%).
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a mixer, an extruder, and a base portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the internal configuration of the base part shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the internal configuration of the base part shown in FIG. 3.
  • the average particle size is 2 zm or more, the honeycomb rib thickness X is 0.23 or less, and the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is 0.15 or more and 0.40.
  • Water is added to the silicon carbide particles and kneaded to obtain a raw material kneaded product (step S11), and then the raw material kneaded product is extruded by an extrusion molding method to form a honeycomb-like extruded product (step S12).
  • the extruded molded body is dried (step S13), further calcined (step S14), and fired (step S15).
  • a raw material mixture is prepared by adding water, an organic binder, or the like to silicon carbide particles and kneading.
  • the silicon carbide particles have an average particle size of 2 / im or more, a honeycomb rib thickness X of 0.23 or less, and a logarithmic standard deviation of the particle size distribution of 0.15 or more and 0.40 or less.
  • the silicon carbide particles may be one kind of raw material, and may include the case where several kinds of raw materials are mixed and adjusted so as to satisfy the above range.
  • FIG. 2 shows the relationship between the particle diameter (/ im) and the cumulative frequency (%) of the silicon carbide particles used in this embodiment, with the logarithm of the particle diameter as the X axis and the cumulative frequency as the y axis.
  • the relationship between the particle size and frequency of the silicon carbide particles used in this embodiment is a lognormal distribution, and the relationship between the particle size and the cumulative frequency is as shown in FIG. In Fig. 2, the shaded area is the logarithmic standard deviation of 0.15 or more and 0.4 or less. Table 1 shows the values of the elements that make up the two graphs shown in Fig. 2.
  • the organic binder includes, for example, a methylcellulose binder, an ethylcellulose binder, polyvinyl alcohol, and the like.
  • additives may be mixed into the raw material kneaded material as necessary.
  • examples of other additives include a dispersant for promoting dispersion of silicon carbide particles in water, a pore-forming agent for forming pores, and the like.
  • examples of the dispersant include ethylene glycol, dextrin, fatty acid sarcophagus, polyalcohol and the like.
  • examples of pore-forming agents include graphite, wheat flour, starch, phenolic resin, and polyethylene terephthalate.
  • the raw material kneaded product is extruded by an extrusion molding method to obtain a molded body.
  • a kneader such as a general kneader, a pressure kneader, a single-screw continuous extruder, a twin-screw continuous kneading extruder, or a vacuum kneader can be used without any particular limitation on the kneading method. For example, after forming into a cylinder with a vacuum kneader, it is formed into a honeycomb with a ram-type extruder.
  • a raw material force containing silicon carbide particles, water and the like is kneaded by an S mixer 21, and press-fitted into a base part 23 by an extruder 22 to form a molded body 24. Raised.
  • the raw material kneaded product is press-fitted from the mixer side (left side of FIG. 3) into a die 31 that is a part of the die part 23 (FIG. 3), and gradually forms a honeycomb structure on the outlet side. It is press-fitted into the slit 32 to be formed and spread in a cross shape. Adjacent raw material kneaded materials are compressed and united to form ribs 33, and an integral honeycomb structure is obtained as a whole.
  • the molded body is dried. Specifically, for example, it is dried by blowing hot air on the compact.
  • a drying method at least one drying method selected from the group consisting of microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, and freeze drying may be used.
  • a drying method in which hot air drying and microwave drying or dielectric drying are combined is preferable.
  • Calcination means an operation of burning and removing organic substances (binder, dispersant, pore-forming agent, etc.) in the molded body.
  • the combustion temperature of the binder is about 200 ° C
  • the combustion temperature of the pore former is about 300-900 ° C
  • the calcining temperature may be about 200-1000 ° C.
  • the calcining time is not particularly limited, but is usually about 1 to 10 hours.
  • the calcined body obtained as described above is fired to obtain a porous honeycomb structure.
  • the main firing is an operation for sintering and densifying the aggregate particle material in the calcined body to ensure a predetermined strength.
  • the firing temperature is about 1400-2400 ° C, the firing temperature holding time is about 0.5-5 hours, and a non-oxidizing atmosphere is preferable to prevent oxidation.
  • the reason why the average particle diameter of the silicon carbide particles is 2 ⁇ m or more, the honeycomb rib thickness X is 0.23 or less, and the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is 0.15 or more and 0.40 or less is as follows. is there.
  • the porosity of the ribs 33 of the honeycomb structure obtained by firing becomes less than 40% due to the effect of the fine particles filling the voids, and the particles are input to the honeycomb structure. This is not preferable because the pressure loss of the exhaust gas output relative to the exhaust gas increases and the heat capacity increases.
  • the average particle size is larger than the honeycomb rib thickness X 0.23, the raw material powder is clogged in the slits of the extrusion die, and the honeycomb ribs of the extruded product are cut, resulting in frequent defects such as small holes. Therefore, it is not preferable.
  • the average particle size is measured, for example, by a liquid phase sedimentation method using a stochastic method and an X-ray transmission type particle size distribution measuring device (for example, Cedigraph 5000-02 manufactured by Shimadzu Corporation). The value is 0% particle size.
  • the logarithmic standard deviation is less than 0.15, the flowability of the kneaded material injected into the extrusion die is deteriorated, and small shapes such as small holes are generated in the honeycomb rib or the honeycomb rib is deficient. Therefore, it is not preferable.
  • the logarithmic standard deviation is 0.17 or more.
  • the logarithmic standard deviation is larger than 0.4, that is, when the variation in particle size is large, small particles enter the gaps between the large particles and the large particles, and the pores of the honeycomb rib are trapped. This is not preferable because the porosity of the fired body is lowered.
  • the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is obtained, for example, as follows.
  • the particle size and the integrated frequency for each particle size are determined by laser diffraction, sedimentation, electrical resistance, and other methods.
  • the cumulative frequency is between 10% and 90%
  • 80% of the data is included, and according to the lognormal distribution table, 80% of the data is included between ⁇ 1.28 ⁇ centered on the average value. Therefore, if the particle size corresponding to the cumulative frequency 10% is D 10, the particle size corresponding to the cumulative frequency 90% is D 90, and the logarithmic standard deviation is SD,
  • the logarithmic standard deviation SD can be calculated from the measured values of D90 and D10.
  • the silicon carbide content is preferably 50% by weight or more.
  • a binder metal component or glass component
  • the honeycomb structure is excessively shrunk due to sintering, resulting in problems such as a decrease in porosity and a reduction in average pore diameter.
  • Other possible raw materials include silicon, clay, and glass used as binders, and B, C, Na, K, Al, Si, Ca, Cr, and Mn used as sintering aids.
  • the proportion of particles having a particle size of half or more of the honeycomb rib thickness is 5 wt% or less.
  • the proportion of the raw material powder having a diameter of more than half of the honeycomb rib thickness exceeds 5% by weight, the raw material powder force S is clogged and cut into the honeycomb rib, resulting in frequent occurrence of defects such as small holes. Because it will do.
  • Example 1 The average particle size is 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is 0.19, and the proportion of particles with a particle size more than half the rib thickness is 0% by weight.
  • Methyl cellulose as an organic binder, starch as a pore-forming agent, and an appropriate amount of water were added to those added by a heavy part, mixed with a vacuum kneader, and kneaded to prepare a raw material kneaded product.
  • this raw material kneaded product is formed into a honeycomb shape by extrusion using a die having a cell shape, a rib thickness, and a cell density, which will be described later, and then a combination of hot air drying and microwave drying.
  • the honeycomb formed body was obtained by drying by the method.
  • the overall shape of the obtained honeycomb molded body was a square with an end face (cell opening surface) shape of 35 mm x 35 mm, a length of 152 mm, a rib thickness force of 03 ⁇ , and a cell density of 300 cells / cell. It was a square inch.
  • the honeycomb formed body was calcined in the air at about 550 ° C for 3 hours in a non-oxidizing atmosphere.
  • the porous honeycomb structure was obtained by firing at about 1450 ° C. for 2 hours.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the logarithmic standard deviation of the particle size distribution of silicon carbide powder was 0.45.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the silicon carbide powder had an average particle size of 1.4 x m and a logarithmic standard deviation of the particle size distribution of 0.32.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the silicon carbide powder was 33 zm and the logarithmic standard deviation of the particle size distribution was 0.12.
  • Silicon carbide powder with an average particle size of 35 xm, logarithmic standard deviation of particle size distribution of 0.15, and a proportion of particles having a particle size of more than half the rib thickness is 0.3 wt%.
  • methyl cellulose as an organic binder, starch as a pore-forming agent, and an appropriate amount of water were added, mixed by a vacuum kneader, and kneaded to prepare a raw material kneaded product. .
  • this raw material kneaded product is formed into a honeycomb shape by extrusion using a die having a cell shape, rib thickness, and cell density, which will be described later, and then a combination of hot air drying and microwave drying.
  • the honeycomb formed body was obtained by drying by the method.
  • the overall shape of the obtained honeycomb molded body is a square whose end face (cell opening face) is a 35 mm x 35 mm square, a length of 152 mm, a rib thickness force of 305 / im, and a cell density of 300 cells / It was a square inch.
  • the honeycomb formed body was calcined in the air at about 550 ° C for 3 hours in a non-oxidizing atmosphere.
  • the porous honeycomb structure was obtained by firing at about 1450 ° C. for 2 hours.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 4 except that the logarithmic standard deviation of the particle size distribution was 0.12, and the proportion of particles having a particle size of more than half the rib thickness was 3 ⁇ 4 wt%.
  • Example 4 except that the average particle size of the silicon carbide powder is 1.4 xm, the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is 0.32, and the proportion of particles having a particle size more than half of the rib thickness is 0% by weight. In the same manner, a honeycomb structure was obtained.
  • the average particle size is 40 ⁇
  • the logarithmic standard deviation of the particle size distribution is 0.25
  • the proportion of particles with a particle size of more than half the rib thickness is 1.6% by weight of silicon carbide powder.
  • this raw material kneaded product is formed into a honeycomb shape by extrusion using a die having a cell shape, rib thickness, and cell density, which will be described later, and then a combination of hot air drying and microwave drying.
  • the honeycomb formed body was obtained by drying by the method.
  • the overall shape of the obtained honeycomb molded body was a square with an end face (cell opening face) of 35 mm x 35 mm, a length of 254 mm, a rib thickness force of 81 ⁇ m, and a cell density of 200 cells / cell. It was a square inch.
  • the honeycomb formed body was calcined in the atmosphere at about 550 ° C for 3 hours in a non-oxidizing atmosphere.
  • the porous honeycomb structure was obtained by firing at about 1450 ° C. for 2 hours.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 7 except that the proportion of particles having a particle size of more than half the rib thickness was 4.5% by weight.
  • silicon carbide powder with an average particle size of 12 ⁇ , logarithmic standard deviation of particle size distribution of 0.25, and a proportion of particles having a particle size of more than half the rib thickness.
  • methylcellulose, iron oxide, yttrium oxide as a sintering aid, starch as a pore-forming agent, and an appropriate amount of water were added, mixed with a vacuum kneader, and kneaded to prepare a raw material kneaded product.
  • this raw material kneaded product is formed into a honeycomb shape by extrusion using a die having a cell shape, rib thickness, and cell density, which will be described later, and then a combination of hot air drying and microwave drying.
  • the honeycomb formed body was obtained by drying by the method.
  • the overall shape of the obtained honeycomb molded body was a square with an end surface (cell opening surface) of 35 mm x 35 mm, a length of 254 mm, a rib thickness force of 81 ⁇ m, and a cell density of 200 cells / It was a square inch. [0064] Thereafter, the honeycomb formed body was calcined in the atmosphere at about 550 ° C for 3 hours in a non-oxidizing atmosphere.
  • the porous honeycomb structure was obtained by firing at about 2300 ° C. for 2 hours.
  • Silicon carbide powder with an average particle size of 35 ⁇ , logarithmic standard deviation of particle size distribution of 0.15, and a proportion of particles with a particle size of more than half the rib thickness is 0.3 wt% 80 parts by weight of glass frit and 20 wt%
  • methyl cellulose as an organic binder, starch as a pore-forming agent, and an appropriate amount of water were added, mixed with a vacuum kneader, and kneaded to prepare a raw material kneaded product.
  • this raw material kneaded product is formed into a honeycomb shape by extrusion using a die having a cell shape, rib thickness, and cell density, which will be described later, and then a combination of hot air drying and microwave drying.
  • the honeycomb molded body was obtained by drying by the method.
  • the overall shape of the resulting honeycomb molded body is a square with an end face (cell opening face) shape of 35 mm X 35 mm, and the length is The thickness of the rib was 305 / im, and the cell density was 300 cells / in 2.
  • the honeycomb formed body was calcined in the atmosphere at about 550 ° C for 3 hours, and in a non-oxidizing atmosphere.
  • the porous honeycomb structure was obtained by firing at about 1450 ° C. for 2 hours.
  • a honeycomb structure was obtained in the same manner as in Example 10, except that the logarithmic standard deviation of the particle size distribution was 0.12, and the proportion of particles having a particle size more than half of the rib thickness was 3 ⁇ 4% by weight.
  • the formability of the honeycomb formed bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 19 and the porosity of the porous honeycomb structure were evaluated.
  • the formability of the honeycomb molded body was evaluated visually, and the porosity of the porous honeycomb structure was evaluated by mercury porosimetry.
  • the results are shown in Table 2. Note that “Yes” (1) indicates frequent occurrence of defects due to clogging of the die and molding defects, and “(2)” indicates frequent occurrences of defects such as small holes and breakage due to poor fluidity of the kneaded material in the die.
  • honeycomb formed bodies of Examples 1-5 and 7, 9-10 had any shape defects or clogging of the die.
  • honeycomb formed bodies of Examples 6 and 8 did not cause a shape defect, and the clogging rate was as low as about 1%.
  • the honeycomb structures of Examples 1 and 10 all had a porosity of 40% or more.
  • honeycomb structures of Comparative Examples 4, 5, 10, 13, and 16 frequently had defects such as small holes due to poor fluidity of the kneaded material in the die during molding.

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Abstract

　ハニカム構造体の製造方法であって、（１）平均粒径が２μｍ以上、ハニカムリブ厚×０．２３以下であり、粒度分布の対数標準偏差が０．１５以上０．４０以下である炭化珪素粒子に水を添加し、混練して原料混練物とし（ステップＳ１１）、（２）原料混練物を押出し成形法によって、押出してハニカム状の押出し成形体とし（ステップＳ１２）、（３）押出し成形体を乾燥し（ステップＳ１３）、仮焼し（ステップＳ１４）、焼成する（ステップＳ１５）。

Description

明 細 書
ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体製造用炭化珪素粒子 技術分野
[0001] 本発明は、内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子を捕集するためのフィルター や、排ガス中の有害物質を浄化する触媒を担持するための触媒担体等として使用さ れるハ二カム構造体の製造方法及びそのようなハニカム構造体製造に用いられる炭 化珪素粒子に関する。
^景技術
[0002] 前記のようなフィルターや触媒担体等として使用されるハニカム構造体の製造原料 として、耐熱性や化学耐久性において優れた炭化珪素粒子が使用され得るが、一般 的にハニカム構造体を成形するときに用いられる方法である押出し成形法によって 製造される炭化珪素製ハニカム構造体は製造コストが高い等の問題がある。
[0003] これらの問題を回避するため、比較的低い焼成温度で焼結させることによって製造 コストを抑制する技術がある（例えば、 日本国特開 2002— 356383号公報、参照。）。
[0004] 炭化珪素製ハニカム構造体が高価になる理由として、原料混練物をダイスに注入 し、押出すことによって得られるハニカム構造体のリブに切れや小穴等の欠陥が発生 し易ぐ生産性が低いことがある。
[0005] また、炭化珪素製ハニカム構造体が高価になる理由として、欠陥発生等の他に炭 化珪素原料が高価であることが挙げられる。一般的に用いられる炭化珪素原料は研 磨剤用途で、 JIS R 6001で規格化されているように粒度分布幅が狭ぐ炭化珪素 原料の製造工程で分級後に多量の規格外原料ができてしまうため、低コスト化が難 しいという問題がある。
[0006] そこで、本発明は、原料混練物の流動性、リブの切れや小穴等の欠陥発生率や気 孔率等を好適に維持しつつ、従来は規格外として使用されていな力 た原料を使用 可能とすることによって、気孔率炭化珪素製ハニカム構造体の製造コストを削減する ことを目的とする。
発明の開示 [0007] 本発明の第 1の特徴は、ハニカム構造体の製造方法であって、 (1)平均粒径が 2 μ m以上、ハニカムリブ厚 X 0. 23以下であり、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15以上 0. 40以下である炭化珪素粒子に水を添加し、混練して原料混練物とし、（2)原料混 練物を押出し成形法によって、押出してハニカム状の押出し成形体とし、（3)押出し 成形体を乾燥し、仮焼し、焼成することにある。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。
[図 2]本実施形態にぉレ、て使用される炭化珪素粒子の粒子径（ μ m)と積算頻度（％ )との関係を示す図である。
[図 3]本発明の実施形態にかかるミキサー、押出機及び口金部の概略構成を示す斜 視図である。
[図 4]図 3に示す口金部の内部構成を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実 施の形態に限定されるものではない。
[0010] 図 1に示すように、本実施形態においては、まず平均粒径が 2 z m以上、ハニカムリ ブ厚 X 0. 23以下であり、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15以上 0. 40以下である 炭化珪素粒子に水を添加し、混練して原料混練物とし (ステップ S 11)、次に原料混 練物を押出し成形法によって、押出してハニカム状の押出し成形体とし (ステップ S1 2)、次に押出し成形体を乾燥し (ステップ S 13)、さらに仮焼し (ステップ S14)、焼成 する（ステップ S 15)。
[0011] (1)原料混練物の調整
まず、炭化珪素粒子に水や有機バインダ等を加えて、混練することによって原料混 練物を調整する。
[0012] 炭化珪素粒子は、平均粒径が 2 /i m以上、ハニカムリブ厚 X 0. 23以下であり、粒 度分布の対数標準偏差が 0. 15以上 0. 40以下とする。炭化珪素粒子は 1種類の原 料である場合もあるし、上記範囲を満たすように、数種類の原料を混合して調整する 場合も含まれる。 図 2に、本実施形態において使用される炭化珪素粒子の粒子径（/i m)と積算頻度 (%)との関係を、粒子径の対数を X軸、積算頻度を y軸として示す。本実施形態にお レ、て使用される炭化珪素粒子の粒子径と頻度との関係は対数正規分布であり、粒子 径と積算頻度との関係は図 2のようになる。図 2中、斜線部が対数標準偏差 0. 15以 上 0. 4以下の領域である。また、図 2に示す 2つのグラフを構成する各要素の値を表 1に示す。
[表 1]
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[0014] 有機バインダには、例えばメチルセルロース系バインダ、ェチルセルロース系バイ ンダ、ポリビニルアルコール等が含まれる。
[0015] 原料混練物には、必要に応じてその他の添加物を混合することができる。その他の 添加物としては、例えば、炭化珪素粒子の水への分散を促進するための分散剤、気 孔を形成するための造孔剤等が挙げられる。分散剤には、例えばエチレングリコール 、デキストリン、脂肪酸石鹼、ポリアルコールなどが含まれる。造孔剤には、例えばグ ラフアイト、小麦粉、澱粉、フエノール樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどが含まれる
[0016] (2)押出し成形
次に、原料混練物を押出し成形法によって押出して成形体を得る。混練方法に特 に制限は無ぐ一般的なニーダー、加圧ニーダー、一軸連続押出機、二軸連続混練 押出機、真空土練機等の混練機が使用できる。例えば真空土練機で、シリンダー状 に成形した後、ラム式押出し成型機でハニカム状に成形する。
[0017] 例えば、図 3に示すように、炭化珪素粒子、水等を含む原料力 Sミキサー 21によって 混練され、押出機 22によって口金部 23に圧入され、成形体 24となって口金部 23か ら甲出しされる。
[0018] 図 4に示すように、原料混練物は、ミキサー側（図 3の左側）から口金部 23 (図 3)の 一部であるダイス 31に圧入され、徐々に出口側のハニカム構造を形成するスリット 32 に圧入され、十文字状に広げられる。隣接する原料混練物同士が圧縮合体してリブ 33となり、全体で一体のハニカム構造体が得られる。
[0019] (3)乾燥
次に、成形体を乾燥する。具体的には、例えば成形体に熱風を吹き付けることによ つて乾燥させる。乾燥法としては、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、 凍結乾燥からなる群から選ばれる少なくとも 1種の乾燥法を用いても良レ、。迅速な乾 燥を行う場合は、熱風乾燥と、マイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥 方法が好ましい。
[0020] (4)仮焼
さらに、前記のようにして得られたハニカム成形体を仮焼することによって仮焼体と する。仮焼とは、成形体中の有機物 (バインダ、分散剤、造孔剤等)を燃焼させて除 去する操作を意味する。一般に、バインダの燃焼温度は 200°C程度、造孔剤の燃焼 温度は 300— 900°C程度であるから、仮焼温度は 200— 1000°C程度とすれば良い 。仮焼時間は特に限定されないが、通常は 1一 10時間程度である。
[0021] (5)本焼成
最後に、前記のようにして得られた仮焼体を本焼成することによって多孔質のハニ カム構造体を得る。本焼成とは、仮焼体中の骨材粒子原料を焼結させて緻密化し、 所定の強度を確保するための操作である。焼成温度は、 1400— 2400°C程度、焼成 温度保持時間は、 0. 5— 5時間程度で、酸化を防止するために非酸化雰囲気である ことが好ましい。
[0022] 炭化珪素粒子の平均粒径を 2 μ m以上、ハニカムリブ厚 X 0. 23以下とし、粒度分 布の対数標準偏差を 0. 15以上 0. 40以下とする理由は以下のとおりである。
[0023] 平均粒径が 2 μ mより小さいと、微粒子が空隙を埋める効果により、焼成して得られ るハニカム構造体のリブ 33の気孔率が 40%未満となり、ハニカム構造体に入力され る排気ガスに対する出力される排気ガスの圧力損失が大きくなつてしまうため、また 高熱容量化してしまうため、好ましくない。
[0024] また、平均粒径がハニカムリブ厚 X 0. 23より大きいと、原料粉体が押出しダイスの スリットに詰まり、押出し成形体のハニカムリブに切れ、小穴等の欠陥が多発してしま うため、好ましくない。
[0025] 平均粒径は、例えば、スト一タスの液相沈降法を測定原理とし、 X線透過式粒度分 布測定装置 (例えば、島津製作所製セディグラフ 5000— 02型など）により測定した 5 0%粒子径の値とする。
[0026] 対数標準偏差が 0. 15より小さいと、押出しダイスに注入される混練物の流動性が 悪くなり、ハニカムリブに小孔が発生したり、ハニカムリブが欠乏するなどの形状不良 が多発してしまうため、好ましくない。
[0027] さらに、対数標準偏差が 0. 17以上であることが好ましい。対数標準偏差を 0. 17以 上とすることによって、流動性の悪化や形状不良の発生をほとんど回避することがで きる。 [0028] 対数標準偏差が 0. 4より大きいと、つまり粒度のばらつきが大きいと、大きな粒子と 大きな粒子との隙間に小さな粒子が入り込んでしまレ、、ハニカムリブの細孔が坦めら れ、焼成体の気孔率が低下してしまうため、好ましくない。
[0029] 粒度分布の対数標準偏差は、例えば以下のようにして求める。
まず、レーザ回折法、沈降法、電気抵抗法などにより、粒度と各粒度に対する積算 頻度を求める。積算頻度が 10%から 90%の間には 80%のデータが含まれ、 80%の データは対数正規分布表によれば平均値を中心として ± 1 . 28 σの間に含まれる。 よって、積算頻度 10%に対応する粒径を D 10、積算頻度 90%に対応する粒径を D 90、対数標準偏差を SDとすると、
log (D 10) -log (D90) = 2 X 1. 28 X SD
が成立するので、
SD = (log(D 10)-log (D90) ) / (2 X 1. 28)
が成立する。
[0030] よって、 D90及び D10の測定値から、対数標準偏差 SDを算出することができる。
[0031] また、炭化珪素の含有量が 50重量％以上であることが好ましい。炭化珪素の含有 量が 50重量％未満となると、例えば他に含有されている原料力 S、骨材である炭化珪 素同士の結合材として使われる場合には結合材 (金属成分やガラス成分）が過剰と なり、ハニカム構造体が焼結により過度に収縮し、気孔率低下、平均細孔径縮小など の弊害が生じてしまうからである。他に含有される原料としては、結合材として使われ る珪素、粘土、ガラス等が考えられ、また焼結助剤として使われる B、 C、 Na、 K、 Al、 Si、 Ca、 Cr、 Mn、 Fe、 Ni、 Sr、 Y、 Zr、 Baの少なくともいずれ力 1種を含む原料が考 えられる。
[0032] さらに、ハニカムリブ厚の半分以上の粒径を有する粒子の割合が 5重量％以下であ ることが好ましい。ハニカムリブ厚（つまり、スリット幅）の半分以上の直径を有する原 料粉体の割合が 5重量％を超えると、原料粉体力 Sスリットに詰まり、ハニカムリブに切 れ、小穴等の欠陥が多発してしまうからである。
実施例
[0033] (実施例 1) 平均粒径が 2 μ ΐη、粒度分布の対数標準偏差が 0. 19、リブ厚の半分以上の粒径 を有する粒子の割合が 0重量％の炭化珪素粉 80重量部に結合材として珪素を 20重 量部加えたものに対して、有機バインダとしてメチルセルロース、造孔剤として澱粉、 及び適当量の水を添加して、真空土練機により混合し、混練して原料混練物を調整 した。
[0034] そして、この原料混練物を後述するセル形状、リブ厚さ、セル密度を有する口金を 用いて押出し成形することによって、ハニカム状に成形した後、熱風乾燥とマイクロ波 とを組み合わせた乾燥方法により乾燥して、ハニカム成形体を得た。
[0035] 得られたハニカム成形体の全体形状は、端面（セル開口面）形状が 35mm X 35mm の正方形、長さが 152mmであり、リブの厚さ力 03 μ πι、セル密度が 300セル/平方 インチであった。
[0036] その後、ハニカム成形体を、大気中、約 550°Cで 3時間、仮焼し、非酸化雰囲気中
、約 1450°Cで 2時間、焼成することによって、多孔質ハニカム構造体を得た。
[0037] (実施例 2)
炭化珪素粉の平均粒径が 10 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 28、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 0. 2%であること以外は、実施例 1と同様にし てハニカム構造体を得た。
[0038] (実施例 3)
炭化珪素粉の平均粒径が 20 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 40、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 1. 5重量％であること以外は、実施例 1と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0039] (比較例 1)
炭化珪素粉の粒度分布の対数標準偏差が 0. 45であること以外は、実施例 1と同 様にしてハニカム構造体を得た。
[0040] (比較例 2)
炭化珪素粉の平均粒径が 1. 4 x m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 32であること 以外は、実施例 1と同様にしてハニカム構造体を得た。
[0041] (比較例 3) 炭化珪素粉の平均粒径が 50 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 7. 0重量％であること以外は、実施例 1と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0042] (比較例 4)
炭化珪素粉の平均粒径が 33 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 12であること以 外は、実施例 1と同様にしてハニカム構造体を得た。
[0043] (実施例 4)
平均粒径が 35 x m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15、リブ厚の半分以上の粒径 を有する粒子の割合が 0. 3重量％の炭化珪素粉 80重量部に結合材として珪素 20 重量部をカ卩えたものに対して、有機バインダとしてメチルセルロース、造孔剤として澱 粉、及び適当量の水を添加して、真空土練機により混合し、混練して原料混練物を 調整した。
[0044] そして、この原料混練物を後述するセル形状、リブ厚さ、セル密度を有する口金を 用いて押出し成形することによって、ハニカム状に成形した後、熱風乾燥とマイクロ波 とを組み合わせた乾燥方法により乾燥して、ハニカム成形体を得た。
[0045] 得られたハニカム成形体の全体形状は、端面（セル開口面）形状が 35mm X 35mm の正方形、長さが 152mmであり、リブの厚さ力 305 /i m、セル密度が 300セル/平方 インチであった。
[0046] その後、ハニカム成形体を、大気中、約 550°Cで 3時間、仮焼し、非酸化雰囲気中
、約 1450°Cで 2時間、焼成することによって、多孔質ハニカム構造体を得た。
[0047] (実施例 5)
炭化珪素粉の平均粒径が 60 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 19、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 2. 8重量％であること以外は、実施例 4と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0048] (実施例 6)
炭化珪素粉の平均粒径が 70 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 17、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 5. 0重量％であること以外は、実施例 4と同様 にしてハニカム構造体を得た。 [0049] (比較例 5)
粒度分布の対数標準偏差が 0. 12、リブ厚の半分以上の粒径を有する粒子の割合 力 ¾重量％であること以外は、実施例 4と同様にしてハニカム構造体を得た。
[0050] (比較例 6)
炭化珪素粉の平均粒径が 72 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 17、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 6. 5重量％であること以外は、実施例 4と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0051] (比較例 7)
炭化珪素粉の平均粒径が 1. 4 x m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 32、リブ厚の 半分以上の粒径を有する粒子の割合が 0重量％であること以外は、実施例 4と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0052] (比較例 8)
炭化珪素粉の平均粒径が 32 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 44、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 4. 0重量％であること以外は、実施例 4と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0053] (実施例 7)
平均粒径が 40 μ ΐη、粒度分布の対数標準偏差が 0. 25、リブ厚の半分以上の粒径 を有する粒子の割合が 1. 6重量％の炭化珪素粉 80重量部に結合材として珪素 20 重量部をカ卩えたものに対して、有機バインダとしてメチルセルロース、造孔剤として澱 粉、及び適当量の水を添加して、真空土練機により混合し、混練して原料混練物を 調整した。
[0054] そして、この原料混練物を後述するセル形状、リブ厚さ、セル密度を有する口金を 用いて押出し成形することによって、ハニカム状に成形した後、熱風乾燥とマイクロ波 とを組み合わせた乾燥方法により乾燥して、ハニカム成形体を得た。
[0055] 得られたハニカム成形体の全体形状は、端面（セル開口面）形状が 35mm X 35mm の正方形、長さが 254mmであり、リブの厚さ力 81 μ m、セル密度が 200セル/平方 インチであった。
[0056] その後、ハニカム成形体を、大気中、約 550°Cで 3時間、仮焼し、非酸化雰囲気中 、約 1450°Cで 2時間、焼成することによって、多孔質ハニカム構造体を得た。
[0057] (実施例 8)
炭化珪素粉の平均粒径が 87 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 5. 0重量％であること以外は、実施例 7と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0058] (比較例 9)
炭化珪素粉の平均粒径が 90 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 16、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 10. 6重量％であること以外は、実施例 7と同 様にしてハニカム構造体を得た。
[0059] (比較例 10)
炭化珪素粉の平均粒径が 65 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 14、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 5. 0重量％であること以外は、実施例 7と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0060] (比較例 11) 炭化珪素粉の平均粒径が 36 / m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 4
3、リブ厚の半分以上の粒径を有する粒子の割合が 4. 5重量％であること以外は、実 施例 7と同様にしてハニカム構造体を得た。
[0061] (実施例 9)
平均粒径が 12 μ ΐη、粒度分布の対数標準偏差が 0. 25、リブ厚の半分以上の粒径 を有する粒子の割合が 0重量％の炭化珪素粉 100重量部に対して、有機バインダと してメチルセルロース、焼結助剤として酸化鉄、酸化イットリウム、造孔剤として澱粉、 及び適当量の水を添加して、真空土練機により混合し、混練して原料混練物を調整 した。
[0062] そして、この原料混練物を後述するセル形状、リブ厚さ、セル密度を有する口金を 用いて押出し成形することによって、ハニカム状に成形した後、熱風乾燥とマイクロ波 とを組み合わせた乾燥方法により乾燥して、ハニカム成形体を得た。
[0063] 得られたハニカム成形体の全体形状は、端面（セル開口面）形状が 35mm X 35mm の正方形、長さが 254mmであり、リブの厚さ力 81 μ m、セル密度が 200セル/平方 インチであった。 [0064] その後、ハニカム成形体を、大気中、約 550°Cで 3時間、仮焼し、非酸化雰囲気中
、約 2300°Cで 2時間、焼成することによって、多孔質ハニカム構造体を得た。
[0065] (比較例 12)
炭化珪素粉の平均粒径が 90 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 16、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 10. 6重量％であること以外は、実施例 9と同 様にしてハニカム構造体を得た。
[0066] (比較例 13)
炭化珪素粉の平均粒径が 65 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 14、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 5. 0重量％であること以外は、実施例 9と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0067] (比較例 14)
炭化珪素粉の平均粒径が 36 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 43、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 4. 5重量％であること以外は、実施例 9と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0068] (比較例 15)
炭化珪素粉の平均粒径が 1. 4 μ ΐη、粒度分布の対数標準偏差が 0. 32、リブ厚の 半分以上の粒径を有する粒子の割合が 0重量％であること以外は、実施例 9と同様 にしてハニカム構造体を得た。
[0069] (実施例 10)
平均粒径が 35 μ ΐη、粒度分布の対数標準偏差が 0. 15、リブ厚の半分以上の粒径 を有する粒子の割合が 0. 3重量％の炭化珪素粉 80重量部にガラスフリット 20重量 部をカ卩えたものに対して、有機バインダとしてメチルセルロース、造孔剤として澱粉、 及び適当量の水を添加して、真空土練機により混合し、混練して原料混練物を調整 した。
[0070] そして、この原料混練物を後述するセル形状、リブ厚さ、セル密度を有する口金を 用いて押出し成形することによって、ハニカム状に成形した後、熱風乾燥とマイクロ波 とを組み合わせた乾燥方法により乾燥して、ハニカム成形体を得た。得られたハニカ ム成形体の全体形状は、端面（セル開口面）形状が 35mm X 35mmの正方形、長さが 254mmであり、リブの厚さ力 305 /i m、セル密度が 300セル/平方インチであった。
[0071] その後、ハニカム成形体を、大気中、約 550°Cで 3時間、仮焼し、非酸化雰囲気中
、約 1450°Cで 2時間、焼成することによって、多孔質ハニカム構造体を得た。
[0072] (比較例 16)
粒度分布の対数標準偏差が 0. 12、リブ厚の半分以上の粒径を有する粒子の割合 力 ¾重量％であること以外は、実施例 10と同様にしてハニカム構造体を得た。
[0073] (比較例 17)
炭化珪素粉の平均粒径が 72 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 17、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 6. 5重量％であること以外は、実施例 10と同 様にしてハニカム構造体を得た。
[0074] (比較例 18)
炭化珪素粉の平均粒径が 32 z m、粒度分布の対数標準偏差が 0. 44、リブ厚の半 分以上の粒径を有する粒子の割合が 4. 0重量％であること以外は、実施例 10と同 様にしてハニカム構造体を得た。
[0075] [評価]
前記実施例 1一 10及び比較例 1一 19のハニカム成形体の成形性及び多孔質ハニ カム構造体の気孔率を評価した。ハニカム成形体の成形性は目視によって、多孔質 ハニカム構造体の気孔率は水銀圧入法によって、それぞれ評価し、その結果を表 2 に示す。なお、あり（1)とは、 口金詰まりによる切れ、成形不良の欠陥多発を示し、あ り（2)とは、 口金内の混練物の流動性不良による小穴、切れ等の欠陥多発を示す。
[表 2]
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Figure imgf000016_0001
ぁリ（1) :口金詰まりによる切れ、 成形不良の欠陥多発
あり（2):口金内の混練物の流動性不良による小穴、 切れ等の欠陥多発
実施例 1一 5及び 7、 9一 10のハニカム成形体は、いずれも形状不良も口金詰まりも 生じなかった。また、実施例 6及び 8のハニカム成形体は、形状不良を生じず、口金 詰まり発生率は 1%程度と極少であった。また、実施例 1一 10のハニカム構造体は、 いずれも気孔率が 40%以上であった。
[0077] これに対し、比較例 1、 2、 7、 8、 11， 14、 15、 18のハニカム構造体は気孔率が 30 一 34%まで低下してしまった。また、比較例 3、 6、 9、 12、 17のハニカム構造体は成 形時に口金詰りが発生し、切れ不良が多発した。
[0078] また、比較例 4, 5, 10、 13、 16のハニカム構造体は成形時の口金内の混練物の 流動性が悪ぐ小穴等の欠陥が多発してしまった。
産業上の利用可能性
[0079] 前記の如ぐ本発明によれば、平均粒径及び粒度分布の対数標準偏差を制御する ことによって、押出し成形体の形状不良や、ハニカムリブの気孔率の低下などを回避 すること力 Sできる。

Claims

請求の範囲
[1] 平均粒径が 2 x m以上、ハニカムリブ厚 X O. 23以下であり、粒度分布の対数標準 偏差が 0. 15以上 0. 40以下である炭化珪素粒子に水を添加し、混練して原料混練 物とし、
前記原料混練物を押出し成形法によって、押出してハニカム状の押出し成形体と し、
前記押出し成形体を乾燥し、仮焼し、焼成することを特徴とするハニカム構造体の 製造方法。
[2] 前記粒度分布の対数標準偏差が 0. 17以上 0. 40以下である請求項 1に記載のハ 二カム構造体の製造方法。
[3] 前記炭化珪素の含有量が 50重量％以上である請求項 1又は 2に記載のハニカム 構造体の製造方法。
[4] 前記ハニカムリブ厚の半分以上の粒径を有する粒子の割合が 5重量％以下である 請求項 1、 2又は 3のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。
[5] 押出し成形法によりハニカム構造体を製造するための炭化珪素粒子であって、 平均粒径が 2 μ m以上、ハニカムリブ厚 X 0. 23以下であり、粒度分布の対数標準 偏差が 0. 15以上 0. 40以下であるハニカム構造体製造用炭化珪素粒子。
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