JP2529403B2

JP2529403B2 - ハニカムセラミックスの製造方法

Info

Publication number: JP2529403B2
Application number: JP1198947A
Authority: JP
Inventors: 浩直沼本; 西野　　敦; 之良小野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPH0375272A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は一般に家電住設機器、自動車等から発生する
炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）および窒素酸化物
（NOx）を無害化するために使用されている排ガス浄化
用等のハニカムセラミックスの製造方法に関する。

従来の技術現在では、触媒担体用基体としてハニカム構造を有す
るセラミックスが広く応用されている。この理由はペレ
ットタイプのものに比べて、圧力損失が小さく、かつ熱
容量も小さくできるという長所を持つためである。

ハニカムセラミックスの製造工程は、一般に押出成形
という方法で成形されたハニカム成形体を適当な長さに
切断し、耐熱治具上に載せて焼成を行う。その後、所望
の寸法に切断する。この時、ハニカムセラミックスは非
常に堅く、脆い状態にあるためにチッピングと呼ばれる
現象を越こす。このチッピングというのはハニカムセラ
ミックス格子表面に一部格子の欠けができ凸凹を発生す
ることである。したがって、その後さらに簡単な表面研
磨でハニカムセラミックス格子表面を平に補正し、最終
的な製品としていた。

この原因は、以下のように考えられる。

ハニカム成形体を置き治具で焼成した時に、成形体は
組成によって異なるがだいたい５〜30％程度収縮する。
この時にハニカム成形体は自重の力で格子面と置かれた
治具の表面とを摩擦する関係となり、どうしてもハニカ
ムセラミックス格子が歪んだり、よれたりし易かった。
また、近年ハニカム成形体のリブ厚と呼ばれる格子壁の
厚みは0.15から0.20mm程度という非常に薄いものまで利
用されるようになってきているため、ハニカム格子はさ
らに歪み易い傾向にある。

このことがハニカム成形体を焼成後、即製品となるよ
うに製造工程を簡素化することを困難としていた。

発明が解決しようとする課題したがって、上記従来の製造方法では製造工程上、工
数がかかり、コストの低減を図れない。

また、切断によるムダな部分も必要としていたため、
材料歩留まりを悪くし、材料コストが高くついていた。

課題を解決するための手段本発明は、上記問題点を解消するため、ハニカム成形
体を所定の寸法に切断後、ハニカム成形体の格子面方向
で耐熱治具上に載せて焼成する際、ハニカム成形体と耐
熱治具との間に、無機耐熱粉末が40〜60wt％、Ｃが20〜
40wt％、バインダーが10〜30wt％からなるシートを介在
せしめ、焼成することを特徴とする。

好ましくは、上記シート中の無機耐熱粉末がAl₂O₃か
らなり、Al₂O₃の平均粒径が0.1〜５μｍのものが用いら
れる。さらに、上記ハニカム成形体として、Al₂O₃が５
〜34wt％、SiO₂が65〜90wt％、TiO₂が0.8〜8wt％、K₂O
が0.2〜2.0wt％の組成を有するものが好ましい。

作用本発明は上記構成により、ハニカム成形体を焼成した
時点でハニカムセラミックスの製品とするため、切断に
よるムダな部分をなくすとともに、製造の工程削減も達
成し、生産コスト低減に大きな効果がある。

具体的には、ハニカム成形体の格子面方向で耐熱治具
上に載せて焼成する際、ハニカム成形体と耐熱治具との
間に、無機耐熱粉末が40〜60wt％、Ｃが20〜40wt％、バ
インダーが10〜30wt％からなるシートを介在せしめる。

このシートは焼成時に燃焼し、その後耐熱治具上に均
一な粉末粒子の層を形成し、その層が成形体と耐熱治具
との間でころの働きをするわけである。したがって、シ
ート中に無機耐熱粉末として使用されるのは耐熱性、汎
用性等を鑑み、Al₂O₃粉末が一般的に選択されるが、こ
れに限定されるわけではなく、同様にすべり性がよく、
ころの働きをできるものであればよい。たとえば、Ti
O₂、ZrO₂等でもよい。また、そのAl₂O₃粉末は平均粒径
が5.0μｍ以下の時、ころとして充分な働きができる。
しかし、0.1μｍ以下のものを安価に入手することは困
難であるので、Al₂O₃の平均粒径は0.1〜5.0μｍの範囲
とするのが好ましい。また、シート中のＣとしては活性
炭繊維が好ましい。この理由は本発明のシートが燃焼し
た時における収縮率が小さく、その後に均一な無機耐熱
粉末の層を形成するのに適しているからである。さらに
シートの状態でも繊維状態のほうがある程度の機械的強
度を保持できるためである。また、バインダーは前記活
性炭繊維の補強材として使用されるのでなるべく少な目
にするのがよい。また、このバインダーからの灰分もハ
ニカムセラミックス製品の品質に影響するのでアルカリ
分等が少ないものを選択する必要がある。以上のことを
鑑みて、無機耐熱粉末が40〜60wt％、Ｃが20〜40wt％、
バインダーが10〜30wt％からなるシートを使用した時、
耐熱治具上に目的とする均一な無機耐熱粉末の層を形成
することができる。

本発明はハニカム成形体を焼成して目的とするハニカ
ムセラミックスを得る場合に、成形体が収縮し、置き治
具との摩擦が原因でハニカム格子が歪んだり、よれたり
するのを上述したシートの作用により防止するものであ
る。したがって、本発明で効果があるのは一般に押出成
形で製造されたハニカム成形体であり、特にそのハニカ
ム格子壁の厚みが0.3mm程度以下の非常に薄いハニカム
成形体に効果が大である。また、ハニカム成形体の容積
が大きく、成形方向に長いものほど焼成時に自重の影響
を受け易いので、本発明の効果が大である。さらに、収
縮の小さなものは本発明のような焼成方法を必要としな
いので、収縮率のある程度大きなものにおいて本発明は
大きな効果を発揮する。

実施例以下本発明の一実施例におけるハニカムセラミックス
の製造方法について説明する。

（実施例１）タルク、カオリン、アルミナを使用し、焼成後に理論
的にコーディェライト組成となるよう配合し、適量の成
形バインダーと水と添加し、混練後、押出成形し、下記
仕様の図に示すようなハニカム成形体１を得た。

ハニカム面直径 105mm 長さ 100mm セルピッチ 1.5mm セル壁厚 0.20mm その後、耐熱基板３上にAl₂O₃（平均粒径１μｍ）が6
0wt％、Ｃが30wt％、バインダ−が10wt％からなるシー
ト２を載せ、さらにその上に上記ハニカム成形体１を載
せて1350℃で１日間焼成した。この時ハニカム成形体１
の収縮率は15％であった。

その結果、ハニカムセラミックスは格子に歪み、よれ
のないものが得られた。

（実施例２）アルミナとシリカを使用し、焼成後に理論的にムライ
ト組成となるよう配合し、適量の成形バインダ−と水と
添加し、混練後、押出成形し、実施例１と同様なハニカ
ム成形体を得た。

その後、耐熱基板上に実施例１と同様なシートを載
せ、さらにその上に上記ハニカム成形体を載せて1500℃
で１日間焼成した。この時ハニカム成形体の収縮率は15
％であった。

（実施例３）再水和性アルミナ、溶融シリカ、チタン酸カリウムを
使用し、焼成後に第１表の組成となるよう配合し、適量
の成形バインダーと水と添加し、混練後、押出成形し、
実施例１と同様なハニカム成形体（No.1〜42）を得た。

その後、耐熱基板上に実施例１と同様なシートを載
せ、さらにその上に上記ハニカム成形体を載せて1200℃
で１時間焼成した。

その結果、ハニカムセラミックスの格子に歪みおよび
よれが生じるのはハニカム成形体の収縮率の大きな時
で、収縮率が30％以上になると格子の歪みおよびよれがひどくなった。また、収縮率が５％
以下のものについては本発明のような焼成方法を使用し
なくても充分なハニカムセラミックスは得られた。

したがって、本発明の効果が得られる範囲は、ハニカ
ム成形体の収縮率を５〜30％にする範囲であり、Al₂O₃
が５〜34wt％、SiO₂が65〜90wt％、TiO₂が0.8〜8wt％、
K₂Oが0.2〜2.0wt％の組成で表されることがわかった。

（実施例４）実施例３と同様にして得たハニカム成形体（Al₂O₃が1
3wt％、SiO₂が81wt％、TiO₂が5wt％、K₂Oが1wt％）に対
し、シート中のAl₂O₃の平均粒径をそれぞれ0.1、0.5、
1.0、3.0、5.0、7.0μｍのもの（第２表、No.1〜18）に
換えて1200、125 ０、1300℃で１時間焼成した。

その結果、第２表に示すように、シート中のAl₂O₃粉
末が小さなものほど、ハニカムセラミックスの格子に歪
み、よれのないものが得られた。しかし、0.1μｍ以下
のアルミナ粉末を安価に入手することは容易ではない。
また、Al₂O₃粉末が0.5μｍ以上になると本発明での効果
が期待できなかった。したがって、シート中のAl₂O₃粉
末は平均粒径0.1〜5.0μｍが好ましいことが明らかとな
った。

発明の効果本発明によれば、ハニカム成形体を焼成した時点で即
ハニカムセラミックスの製品とできる。そのため、従来
の切断によるムダな部分をなくすとともに、製造の工数
削減も達成し、生産コスト低減に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例におけるハニカム成形体を耐熱基
板およびシート上に載せた状態の模式的斜視図である。１……ハニカム成形体、２……シート、３……耐熱基
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−202870（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−49188（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−171960（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハニカム成形体を所定の寸法に切断後、ハ
ニカム成形体の格子面方向で耐熱治具上に載せて焼成す
る際、ハニカム成形体と耐熱治具との間に、無機耐熱粉
末が40〜60wt％、Ｃが20〜40wt％、バインダーが10〜30
wt％からなるシートを介在せしめ、焼成することを特徴
とするハニカムセラミックスの製造方法。
【請求項２】Ｃが活性炭繊維であることを特徴とする請
求項１記載のハニカムセラミックスの製造方法。
【請求項３】無機耐熱粉末がAl₂O₃で、その平均粒径が
0.1〜５μｍであることを特徴とする請求項２記載のハ
ニカムセラミックスの製造方法。
【請求項４】ハニカム成形体は、Al₂O₃が５〜34wt％、S
iO₂が65〜90wt％、TiO₂が0.8〜8wt％、K20が0.2〜2.0wt
％の組成を有することを特徴とする請求項３記載のハニ
カムセラミックスの製造方法。