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JP3484756B2 - Aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body and method for producing the same - Google Patents

Aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body and method for producing the same

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Publication number
JP3484756B2
JP3484756B2 JP09959894A JP9959894A JP3484756B2 JP 3484756 B2 JP3484756 B2 JP 3484756B2 JP 09959894 A JP09959894 A JP 09959894A JP 9959894 A JP9959894 A JP 9959894A JP 3484756 B2 JP3484756 B2 JP 3484756B2
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JP
Japan
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aluminum titanate
powder
thermal expansion
porous ceramic
sheet
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信二 和田
雄一 村野
幸則 池田
浩一 渡辺
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱膨張係数が小さく、
機械的強度が大きく、高温での結晶分解がなく、耐熱衝
撃性に優れ、高温触媒担体や高温用断熱剤、排ガスフィ
ルター等に特に好適なチタン酸アルミニウム質低熱膨張
性多孔質セラミック体及びその製造方法に関するもので
ある。
The present invention has a small coefficient of thermal expansion,
High mechanical strength, no crystal decomposition at high temperature, excellent thermal shock resistance, particularly suitable for high temperature catalyst carriers, high temperature heat insulating agents, exhaust gas filters, etc. Aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body and production thereof It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジン排ガス用フィ
ルターや高温触媒担体の素材としてムライト、アルミ
ナ、ジルコニアおよびこれらの混合物から成る多孔質セ
ラミックスが開発されている。これらは耐熱性や機械的
強度には優れているが、熱膨張係数が高く耐熱衝撃性が
劣るという問題点があった。これらの問題点を解決する
ものとして、特開平2−255576号公報にコージェ
ライト質多孔質セラミックスが開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, porous ceramics made of mullite, alumina, zirconia and mixtures thereof have been developed as materials for diesel engine exhaust gas filters and high temperature catalyst carriers. These are excellent in heat resistance and mechanical strength, but have a problem that they have high thermal expansion coefficients and poor thermal shock resistance. As a solution to these problems, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-255576 discloses cordierite porous ceramics.

【0003】また一方、ディーゼルエンジン用排気ガス
フィルターの製造方法として、例えば、特開平2−52
015号公報には、コージェライト質原料の押し出し成
形によりハニカム状のセラミックスを作製する技術が開
示されている。
On the other hand, as a method for manufacturing an exhaust gas filter for a diesel engine, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-52
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 015 discloses a technique for producing honeycomb-shaped ceramics by extrusion molding a cordierite material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、コージェライト質多孔質セラミックスは、
熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性に優れているが、ムライ
ト質多孔質セラミックスに比べ融点が低く1420゜C
を越えると急激に軟化溶融し焼成中の形状変化が発生し
易く、一方1370゜C未満ではまだ焼成が困難で最適
焼成温度範囲が非常に狭く、焼成体の機械的強度が小さ
いという問題点を有していた。また、押し出し成形によ
り製造されるハニカム状セラミックスは、機械的強度は
コージェライト質多孔質セラミックスよりも大きいが、
高圧力による押し出し成形のため、組織がち密化すると
同時に内部のポアーの直径が押し出し圧力に反比例して
小さくなり嵩密度が増加し、気孔率が低くフィルターと
した場合に圧力損失が大きく、かつ重量が重いという問
題点を有していた。また、このハニカムセラミックスを
高温触媒担体として使用した場合、気孔率が低いため触
媒活性物質及び触媒物質との付着性が悪くなり、使用中
に剥離が起こり易いという問題点を有していた。更に、
押し出し成形によるハニカムセラミックスの製造におい
て、乾燥及び焼成工程で亀裂が入り易く製造歩留りが悪
いという問題点も有していた。
However, in the above conventional structure, the cordierite-based porous ceramics are
It has a small thermal expansion coefficient and excellent thermal shock resistance, but its melting point is lower than that of mullite porous ceramics at 1420 ° C.
If the temperature exceeds 1 ° C, softening and melting abruptly and the shape change during firing tends to occur. On the other hand, if the temperature is lower than 1370 ° C, firing is still difficult and the optimum firing temperature range is very narrow, and the mechanical strength of the fired body is small. Had. Further, the honeycomb-shaped ceramics manufactured by extrusion molding has a mechanical strength higher than that of the cordierite porous ceramics,
Because of the extrusion molding by high pressure, the structure becomes dense, and at the same time the diameter of the internal pores decreases in inverse proportion to the extrusion pressure and the bulk density increases, and the porosity is low and the pressure loss is large when used as a filter. Had a problem of being heavy. Further, when this honeycomb ceramics is used as a high-temperature catalyst carrier, the porosity is low, so that the adhesion to the catalytically active substance and the catalytic substance is deteriorated, and there is a problem that peeling easily occurs during use. Furthermore,
In the production of honeycomb ceramics by extrusion molding, there is also a problem that cracks easily occur during the drying and firing steps and the production yield is poor.

【0005】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、熱膨張係数が小さく、機械的強度が大きく、高温で
の結晶分解がなく、耐熱衝撃性および耐熱性に優れ、か
つ最適焼成温度範囲が広く、焼成中軟化溶融による形状
変化が発生し難く、高温触媒担体やディーゼル排ガス用
フィルターとして機能するのに最適なポアーを有するチ
タン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体及
びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems. It has a small coefficient of thermal expansion, a large mechanical strength, no crystal decomposition at high temperatures, excellent thermal shock resistance and heat resistance, and an optimum firing temperature. An aluminum titanate low-thermal-expansion porous ceramic body having a wide range, which hardly causes shape change due to softening and melting during firing, and which has an optimal pore to function as a high-temperature catalyst carrier or a filter for diesel exhaust gas, and a method for producing the same. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1に記載のチタン酸アルミニウム質低
熱膨張性多孔質セラミック体は、チタン酸アルミニウム
系粉末とルチル系粉末の配合比を、チタン酸アルミニウ
ム系粉末を27.0wt%〜67.0wt%とし、ルチ
ル系粉末を、6.5wt%〜18.0wt%として生成
されたチタン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミ
ック体であって、結晶相の主成分がチタン酸アルミニウ
ム相から成り、かつ結晶相の副成分としてルチル相、ム
ライト相を有し、前記チタン酸アルミニウム相の化学組
成が、Al23が49.0〜56.0wt%、TiO2
が35.0〜46.0wt%、SiO2が4.0〜6.
0wt%、Fe23が1.0〜3.0wt%を有し、そ
の30〜800℃の間の熱膨張係数が1.0×10-6
℃以下であり、室温での曲げ強度が200Kg/cm2
以上であり、径が3〜29μmである多数のポアーを内
部に有する構成からなる。請求項2に記載のチタン酸ア
ルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体は、前記チ
タン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体で
あって、ディーゼル排ガス用フィルターとして用いられ
構成を有している。請求項3に記載の径が3〜29μ
mである多数のポアーを内部に有するチタン酸アルミニ
ウム質低熱膨張性多孔質セラミック体の製造方法は、
5.0〜55.0wt%の配合比のAl23−SiO2
系無機質ファイバーと、パルプと、27.0wt%〜6
7.0wt%のチタン酸アルミニウム系粉末と、6.5
wt%〜18.0wt%のルチル系粉末とを分散混合し
てスラリーを得るスラリー生成工程と、前記スラリーに
カチオン、アニオンまたはノニオン系の高分子凝集剤又
は前記高分子凝集剤と高電解質の無機凝集剤の混合物を
添加し、前記スラリーを凝集する凝集工程と、凝集後、
抄造法によりシートを得るシート生成工程と、必要に応
じて前記シートをコルゲート加工しハニカム状成形体又
は、シートを矩形加工し矩形状のシートを積層し積層成
形体を得る成形体生成工程と、1500℃〜1550℃
の焼成温度範囲において前記シート又は前記ハニカム状
成形体若しくは前記積層成形体を焼成する焼成工程とを
有する構成を備えている。
In order to achieve this object, the aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body according to claim 1 of the present invention is aluminum titanate.
The mixing ratio of the rutile powder to the rutile powder is aluminum titanate.
Ru-based powder to 27.0 wt% to 67.0 wt%
Generated as a powder of 6.5 to 18.0 wt%
Aluminum Titanate Low Thermal Expansion Porous Cerami
And a rutile phase and a mullite phase as sub-components of the crystal phase, and the chemical composition of the aluminum titanate phase is Al 2 O 3 Is 49.0 to 56.0 wt%, TiO 2
Of 35.0-46.0 wt% and SiO 2 of 4.0-6.
0 wt%, Fe 2 O 3 is 1.0 to 3.0 wt%, and its coefficient of thermal expansion between 30 to 800 ° C. is 1.0 × 10 −6 /
℃ or less, bending strength at room temperature is 200 Kg / cm 2
The above is the number of pores with a diameter of 3 to 29 μm.
It is composed of parts . Aluminum titanate porous low thermal expansion porous ceramic body according to claim 2, wherein the switch
Aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body
Therefore, it is used as a filter for diesel exhaust gas.
Has a configuration. The diameter according to claim 3 is 3 to 29 µ.
The method for producing an aluminum titanate low-thermal-expansion porous ceramic body having a large number of pores of m is 1
Al of 5.0~55.0Wt% mixing ratio 2 O 3 -SiO 2
Based inorganic fiber, pulp, 27.0 wt% to 6
7.0 wt% aluminum titanate-based powder, 6.5
a slurry producing step of dispersing and mixing a wt% to 18.0 wt% rutile powder to obtain a slurry, and a cationic, anionic or nonionic polymer flocculant in the slurry or the polymer flocculant and a high electrolyte inorganic A flocculating step of adding a mixture of flocculants and aggregating the slurry, and after aggregating,
A sheet generation step of obtaining a sheet by a papermaking method, and a honeycomb-shaped molded body obtained by corrugating the sheet as required, or a molded body generation step of obtaining a laminated molded body by laminating rectangular sheets and rectangular sheets of the sheet, 1500 ℃ ~ 1550 ℃
And a firing step of firing the sheet, the honeycomb-shaped formed body, or the laminated formed body in the firing temperature range .

【0007】ここで、チタン酸アルミニウム系粉末とし
て、酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムと二酸化
チタンの各粉末の混合物又はこの混合物を仮焼したも
の、また、ルチル系粉末として、二酸化チタンの粉末を
仮焼したものを用いるのが好ましい。これらを原料とす
ることにより、熱膨張係数が小さく耐熱性や耐熱衝撃性
に優れ、最適焼成温度範囲の広いチタン酸アルミニウム
質低熱膨張性多孔質セラミック体を得ることができる。
チタン酸アルミニウム系粉末とルチル系粉末の配合比
は、チタン酸アルミニウム系粉末が25.5wt%〜7
2.5wt%、好ましくは27.0wt%〜67.0w
t%が用いられる。27.0wt%未満では熱膨張係数
が大きくなる傾向が認められ、67.0wt%を越える
につれ、曲げ強度が弱くなる傾向が認められるのでいず
れも好ましくない。ルチル系粉末は、5.1wt%〜1
8.7wt%、好ましくは6.5wt%〜18.0wt
%が用いられる。6.5wt%未満では、曲げ強度が弱
くなる傾向が認められ、18.0wt%を越えるにつ
れ、熱膨張係数が大きくなる傾向が認められるのでいず
れも好ましくない。
Here, as the aluminum titanate-based powder, a mixture of powders of aluminum oxide or aluminum hydroxide and titanium dioxide or a mixture thereof is calcined, and as the rutile-based powder, titanium dioxide powder is calcined. It is preferable to use the above. By using these as raw materials, it is possible to obtain an aluminum titanate-based low thermal expansion porous ceramic body having a small thermal expansion coefficient, excellent heat resistance and thermal shock resistance, and a wide optimum firing temperature range.
The compounding ratio of the aluminum titanate-based powder and the rutile-based powder is such that the aluminum titanate-based powder is 25.5 wt% to 7%.
2.5 wt%, preferably 27.0 wt% to 67.0 w
t% is used. If it is less than 27.0 wt%, the thermal expansion coefficient tends to increase, and if it exceeds 67.0 wt%, the bending strength tends to weaken, which is not preferable. Rutile powder is 5.1 wt% to 1
8.7 wt%, preferably 6.5 wt% to 18.0 wt
% Is used. If it is less than 6.5 wt%, the bending strength tends to be weakened, and if it exceeds 18.0 wt%, the thermal expansion coefficient tends to increase, which is not preferable.

【0008】Al23 −SiO2 系無機質ファイバー
は、添加量は15.0wt%〜55.0wt%、好まし
くは19.0wt%〜53.0wt%が用いられる。1
5.0wt%未満では良好なフロックが得られ難く、抄
造が困難となり、その結果シートの強度が弱くなる傾向
が認められ、また、53.0wt%以上では無機質ファ
イバー自体の熱膨張係数が強く作用し、熱膨張係数が大
きくなる傾向があるのでいずれも好ましくない。パルプ
は、0.3wt%〜7.7wt%、好ましくは2.0w
t%〜7.5wt%が用いられる。2.0wt%より少
なくなるにつれ、抄造法によるシートに柔軟性がなく固
くなり、成形体生成が困難になる傾向が認められ、7.
5wt%を越えるにつれ、ポアーの分布が不均一になる
傾向が認められるのでいずれも好ましくない。スラリー
生成工程では、AlCl3・6H2OやNaOH等の水溶
液を添加すると良好なフロックの形成が得られるので好
ましい。高分子凝集剤としては、カチオン系としてはア
ミン結合ポリマー、アニオン系としてはポリアクリル酸
塩、ノニオン系としてはポリアクリルアミドが用いられ
るが、好適にはノニオンが用いられる。良好なフロック
の形成が得られるためである。高電解質の無機凝集剤と
しては、NaOH、KOH等が用いられる。高分子凝集
剤と無機凝集剤の混合比率は、高分子凝集剤に対して無
機凝集剤が3〜7、好ましくは4〜6が用いられる。無
機凝集剤を併用することにより強固なフロックが得られ
る。焼成温度は1500゜C〜1550゜C好ましくは
1520゜C〜1540゜Cが用いられる。1500゜
C未満では焼成不足の傾向があり、1550゜Cを越え
ると部分的に溶融する傾向が認められいずれも好ましく
ない。
The Al 2 O 3 —SiO 2 type inorganic fiber is added in an amount of 15.0 wt% to 55.0 wt%, preferably 19.0 wt% to 53.0 wt%. 1
If it is less than 5.0 wt%, it is difficult to obtain a good floc and it becomes difficult to make a paper. As a result, the strength of the sheet tends to be weak, and if it is 53.0 wt% or more, the thermal expansion coefficient of the inorganic fiber itself is strong. However, the thermal expansion coefficient tends to increase, which is not preferable. The pulp is 0.3 wt% to 7.7 wt%, preferably 2.0 w
t% -7.5 wt% is used. When the amount is less than 2.0 wt%, the sheet produced by the papermaking method tends to be rigid and hard, and it tends to be difficult to produce a molded body.
As it exceeds 5 wt%, the distribution of pores tends to become non-uniform, which is not preferable. In the slurry forming step, it is preferable to add an aqueous solution of AlCl 3 .6H 2 O, NaOH or the like because good floc formation can be obtained. As the polymer flocculant, an amine-bonded polymer is used as a cation type, a polyacrylic acid salt is used as an anionic type, and polyacrylamide is used as a nonionic type, but nonionic is preferably used. This is because good floc formation can be obtained. As the high-electrolyte inorganic coagulant, NaOH, KOH, or the like is used. The mixing ratio of the polymer coagulant and the inorganic coagulant is such that the inorganic coagulant is 3 to 7, and preferably 4 to 6 with respect to the polymer coagulant. A strong floc can be obtained by using an inorganic coagulant together. The firing temperature is 1500 ° C to 1550 ° C, preferably 1520 ° C to 1540 ° C. If it is less than 1500 ° C, there is a tendency for insufficient firing, and if it exceeds 1550 ° C, there is a tendency for partial melting, which is not preferable.

【0009】[0009]

【作用】この構成によって、Al23 −SiO2 系無
機質ファイバーを原料として用いたので、焼成中の軟化
溶融による形状変化を抑制し、焼成体の機械的強度を大
きくすることができる。チタン酸アルミニウム系粉末に
対しルチル系粉末を5.1wt%〜18.7wt%混合
したものを用いるので、熱膨張係数を小さくすることが
でき、耐熱衝撃性を向上させることができる。また、酸
化アルミニウム又は水酸化アルミニウムと二酸化チタン
より合成したチタン酸アルミニウム系粉末を使用するの
で、最適焼成温度を広げることができる。チタン酸アル
ミニウム系粉末は、化学組成としてAl23 ,TiO
2 の他に、少量のSiO2 ,Fe23 を含有している
ので、高温でのチタン酸アルミニウム結晶の分解を防ぐ
ことができる。また、ルチル系粉末は、焼成中に一部が
Al23 −SiO2 系無機質ファイバーと反応してチ
タン酸アルミニウム化することができる。さらに、Al
23 −SiO2 系無機質ファイバーとともに、パルプ
を添加したので、均一に分散した多数のポアーを形成す
ることができ、気孔率を上げるとともに嵩密度を小さく
しセラミック体を軽量化することができる。
With this structure, since the Al 2 O 3 —SiO 2 type inorganic fiber is used as the raw material, the change in shape due to the softening and melting during firing can be suppressed and the mechanical strength of the fired body can be increased. Since a mixture of 5.1 wt% to 18.7 wt% of rutile powder with aluminum titanate powder is used, the coefficient of thermal expansion can be reduced and the thermal shock resistance can be improved. Further, since the aluminum titanate-based powder synthesized from aluminum oxide or aluminum hydroxide and titanium dioxide is used, the optimum firing temperature can be widened. The aluminum titanate-based powder has a chemical composition of Al 2 O 3 and TiO 2.
In addition to 2 , a small amount of SiO 2 and Fe 2 O 3 are contained, so that decomposition of aluminum titanate crystals at high temperature can be prevented. Further, a part of the rutile powder can react with the Al 2 O 3 —SiO 2 inorganic fiber during firing to form aluminum titanate. Furthermore, Al
Since pulp was added together with 2 O 3 -SiO 2 based inorganic fibers, it is possible to form a large number of uniformly dispersed pores, which can increase the porosity, reduce the bulk density, and reduce the weight of the ceramic body. .

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明の一実施例について詳細に説明す
る。
EXAMPLES An example of the present invention will be described in detail below.

【0011】(実施例1)Al23 −SiO2 系無機
質ファイバー、パルプ、チタン酸アルミニウム粉末、ル
チル粉末を(表1)に示した比率になるように配合し、
水を加えて専用タンク内で分散混合しスラリーを得た。
(Example 1) Al 2 O 3 -SiO 2 based inorganic fibers, pulp, aluminum titanate powder, and rutile powder were blended in the proportions shown in (Table 1),
Water was added and dispersed and mixed in a dedicated tank to obtain a slurry.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】得られたスラリーを、専用の希釈タンクに
移送し水を加えて所定の体積とした後、AlCl3 ・6
2 O水溶液とNaOH水溶液を加えてPHを7.4〜
7.8に調整した。次に、カチオン、アニオンまたはノ
ニオン系の高分子凝集剤と高電解質の無機凝集剤を添加
してスラリーを凝集させAl23 −SiO2 系無機質
ファイバー、パルプ、チタン酸アルミニウム粉末、ルチ
ル粉末より成る良好なフロックを得た。
The resulting slurry was transferred to a dedicated dilution tank, water was added to make a predetermined volume, and then AlCl 3 .6 was added.
7.4 The PH and H 2 O added solution and NaOH solution
Adjusted to 7.8. Next, a cation, anion or nonionic polymer coagulant and a high electrolyte inorganic coagulant are added to coagulate the slurry, and Al 2 O 3 —SiO 2 based inorganic fiber, pulp, aluminum titanate powder, and rutile powder are used. I got good flock.

【0014】次に、抄造法によりAl23 −SiO2
系無機質ファイバー、パルプ、チタン酸アルミニウム粉
末、ルチル粉末より成るシートを作製した。そして、こ
のシートを1500〜1550゜Cの温度範囲内で焼成
して試料を得た。
Next, Al 2 O 3 --SiO 2 is formed by a papermaking method.
A sheet made of inorganic fiber, pulp, aluminum titanate powder, and rutile powder was prepared. Then, this sheet was fired within a temperature range of 1500 to 1550 ° C. to obtain a sample.

【0015】次いで、得られた試料について、粉末X線
による結晶層の同定、熱膨張係数の測定、機械的強度と
して曲げ強度の測定を行った。その結果を(表2)に示
した。
Then, for the obtained sample, the crystal layer was identified by powder X-rays, the thermal expansion coefficient was measured, and the bending strength as the mechanical strength was measured. The results are shown in (Table 2).

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】この(表2)から明らかな様に、本発明の
第1の実施例の試料は結晶相の主成分がチタン酸アルミ
ニウム相から成り、副成分としてルチル相、ムライト相
を含んでいることがわかった。また、その30〜800
゜Cの間の熱膨張係数が1.0×10-6/゜C以下で、
かつ、室温での曲げ強度が200Kg/cm2 以上有す
ることが明かとなった。それに対し、比較例のものは曲
げ強度が実施例の60%〜83%しかなく、熱膨張係数
はいずれも大きく実用上極めて問題を有していることが
わかった。
As is clear from this (Table 2), the sample of the first embodiment of the present invention has an aluminum titanate phase as the main component of the crystal phase, and a rutile phase and a mullite phase as sub-components. I understood it. Also, the 30-800
Coefficient of thermal expansion between ° C is 1.0 × 10 -6 / ° C or less,
Moreover, it was revealed that the bending strength at room temperature was 200 Kg / cm 2 or more. On the other hand, the bending strength of the comparative example was only 60% to 83% of that of the working example, and it was found that all of them had a large coefficient of thermal expansion and were extremely problematic in practical use.

【0018】Al23 −SiO2 系無機質ファイバー
が、15wt%以下では曲げ強度を低下させ、また、5
5wt%以上では熱膨張係数が大きくなる傾向が明かと
なった。次に、本実施例と比較例の試料について、走査
型電子顕微鏡写真法でポアーの分布を確認した。本実施
例では均一に分散した多数のポアーを内部に有している
ことがわかった。それに対し、比較例のものはポアーの
大きさ及び分布が不均一であった。
When the Al 2 O 3 —SiO 2 type inorganic fiber is 15 wt% or less, the bending strength is lowered, and
It has become clear that the thermal expansion coefficient tends to increase at 5 wt% or more. Next, with respect to the samples of this example and the comparative example, the distribution of pores was confirmed by a scanning electron micrograph. In this example, it was found that a large number of uniformly dispersed pores were contained inside. On the other hand, in the comparative example, the size and distribution of the pores were non-uniform.

【0019】以上のように本実施例によれば、熱膨張係
数が小さく、曲げ強度が大きく、均一に分散した多数の
内部ポアーを含有したチタン酸アルミニウム質低熱膨張
性多孔質セラミック体が得られることがわかった。この
チタン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体
は、以上のような優れた特質を有しているのでディーゼ
ルエンジン排気ガス用フィルターや高温触媒担体として
極めて有用であることがわかった。
As described above, according to this embodiment, an aluminum titanate-based low thermal expansion porous ceramic body having a small thermal expansion coefficient, a large bending strength, and a large number of uniformly dispersed internal pores can be obtained. I understood it. This aluminum titanate low-thermal-expansion porous ceramic body has the excellent properties as described above, and is thus extremely useful as a diesel engine exhaust gas filter and a high-temperature catalyst carrier.

【0020】(実施例2)実施例1と同様の方法で、A
23 −SiO2 系無機質ファイバー、パルプ、チタ
ン酸アルミニウム粉末、ルチル粉末より成るシートを作
製した。そして、このシートをコルゲート加工してハニ
カム状成形体、または矩形加工して積層成形体を作製し
た。このハニカム状成形体または、積層成形体を150
0〜1550゜Cの温度範囲内で焼成してディーゼルエ
ンジン排ガス用フィルターを得た。
Example 2 In the same manner as in Example 1, A
A sheet made of l 2 O 3 —SiO 2 based inorganic fiber, pulp, aluminum titanate powder, and rutile powder was prepared. Then, this sheet was corrugated to form a honeycomb-shaped formed body or a rectangular-shaped formed body to form a laminated formed body. This honeycomb-shaped molded body or laminated molded body
Firing was performed within a temperature range of 0 to 1550 ° C to obtain a diesel engine exhaust gas filter.

【0021】次いで、得られた該フィルターを用い、デ
ィーゼルエンジンの排ガス浄化テストを行った。その結
果、圧力損失が大きくなるのを防ぐため、内部ポアーの
径は3〜29μm、特に4〜25μmであることが望ま
しいことがわかった。
Then, an exhaust gas purification test of a diesel engine was conducted using the obtained filter. As a result, it has been found that the diameter of the inner pore is preferably 3 to 29 μm, particularly 4 to 25 μm in order to prevent the pressure loss from increasing.

【0022】また、最適焼成温度範囲について確認し
た。その結果を(表3)に示した。
The optimum firing temperature range was confirmed. The results are shown in (Table 3).

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】この(表3)の結果から明らかなように焼
成温度が1500〜1550゜Cで軟化溶融による形状
変化が発生しないことがわかった。
As is clear from the results shown in (Table 3), it was found that the shape change due to the softening and melting did not occur at the firing temperature of 1500 to 1550 ° C.

【0025】(実施例3)実施例1及び実施例2に記載
した本発明のチタン酸アルミニウム質低熱膨張多孔質セ
ラミックス及びディーゼルエンジン排ガス用フィルター
の結晶層であるチタン酸アルミニウム相の化学組成を、
粉末X線、蛍光X線により同定、定量したところ、Al
23 が49.0〜56.0wt%、TiO2 が35.
0〜46.0wt%、SiO2 が4.0〜6.0wt
%、Fe23 が1.0〜3.0wt%であることがわ
かった。また、Al23 、TiO2 が上記化学組成の
範囲外にある場合、熱膨張係数が大きくなり好ましくな
く、また、SiO2 、Fe2 3 を添加することによ
り、高温でのチタン酸アルミニウム結晶の分解を防ぐこ
とができるが、上記化学組成の範囲を超えると熱膨張係
数が大きくなると同時に耐熱性が損なわれることがわか
った。
(Example 3) Described in Examples 1 and 2.
The aluminum titanate low thermal expansion porous cell of the present invention
Ramix and diesel engine exhaust gas filters
The chemical composition of the aluminum titanate phase, which is the crystal layer of
When identified and quantified by powder X-ray and fluorescent X-ray, Al
2 O3 Is 49.0-56.0 wt%, TiO2 Is 35.
0-46.0wt%, SiO2 Is 4.0-6.0 wt
%, Fe2 O3 Is 1.0 to 3.0 wt%
won. Also, Al2 O3 , TiO2 Of the above chemical composition
If it is out of the range, the thermal expansion coefficient becomes large, which is not preferable.
Again, SiO2 , Fe2 O 3 By adding
To prevent decomposition of aluminum titanate crystals at high temperature.
However, if it exceeds the above chemical composition range, the thermal expansion coefficient
It can be seen that heat resistance is impaired as the number increases.
It was.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明は、Al23−S
iO2 系無機質ファイバーを15〜55wt%含み、結
晶相の主成分がチタン酸アルミニウム相から成り、かつ
結晶相の副成分としてルチル相、ムライト相を含み、3
0〜800゜Cの間の熱膨張係数が1.0×10-6/゜
C以下であり、室温での曲げ強度が200Kg/cm2
以上であり、耐熱衝撃性および耐熱性に優れ、かつ最適
焼成温度範囲が1500〜1550゜Cと広く、焼成中
の軟化溶融による形状変化がなく、製品得率を高めるこ
とができる。さらに、均一に分散した多数の内部ポアー
を有しているので、高温触媒担体やディーゼル排ガス用
フィルターとして機能するのに最適なチタン酸アルミニ
ウム質低熱膨張性多孔質セラミック体を実現することが
できるものである。
As described above, according to the present invention, Al 2 O 3 --S
It contains 15 to 55 wt% of io 2 inorganic fiber, the main component of the crystal phase is an aluminum titanate phase, and the rutile phase and the mullite phase are sub-components of the crystal phase.
The coefficient of thermal expansion between 0 and 800 ° C is 1.0 × 10 -6 / ° C or less, and the bending strength at room temperature is 200 Kg / cm 2
As described above, the heat shock resistance and heat resistance are excellent, the optimum firing temperature range is as wide as 1500 to 1550 ° C., there is no shape change due to softening and melting during firing, and the product yield can be improved. Further, since it has a large number of uniformly distributed internal pores, it is possible to realize an aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body which is optimal for functioning as a high temperature catalyst carrier or a diesel exhaust gas filter. Is.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 幸則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−26544(JP,A) 特開 平6−56551(JP,A) 特開 昭63−236759(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/42 - 35/51 C04B 38/00 - 38/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukinori Ikeda 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Koichi Watanabe 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-4-26544 (JP, A) JP-A-6-56551 (JP, A) JP-A-63-236759 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/42-35/51 C04B 38/00-38/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】チタン酸アルミニウム系粉末とルチル系粉
末の配合比を、チタン酸アルミニウム系粉末を27.0
wt%〜67.0wt%とし、ルチル系粉末を、6.5
wt%〜18.0wt%として生成されたチタン酸アル
ミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体であって、結
晶相の主成分がチタン酸アルミニウム相から成り、かつ
結晶相の副成分としてルチル相、ムライト相を有し、前
記チタン酸アルミニウム相の化学組成が、Al23が4
9.0〜56.0wt%、TiO2が35.0〜46.
0wt%、SiO2が4.0〜6.0wt%、Fe23
が1.0〜3.0wt%を有し、その30〜800℃の
間の熱膨張係数が1.0×10-6/℃以下であり、室温
での曲げ強度が200Kg/cm2以上であり、径が3
〜29μmである多数のポアーを内部に有することを特
徴とするチタン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラ
ミック体。
1. The compounding ratio of aluminum titanate powder and rutile powder is 27.0 for aluminum titanate powder.
wt% to 67.0 wt%, and the rutile powder to 6.5.
An aluminum titanate low-thermal-expansion porous ceramic body produced in an amount of 1% by weight to 18.0% by weight, wherein the main component of the crystal phase is the aluminum titanate phase, and the rutile phase and mullite are sub-components of the crystal phase. Phase, and the chemical composition of the aluminum titanate phase is Al 2 O 3 is 4
9.0-56.0 wt%, TiO 2 is 35.0-46.
0 wt%, SiO 2 4.0 to 6.0 wt%, Fe 2 O 3
Has a thermal expansion coefficient of 1.0 × 10 −6 / ° C. or less between 30 and 800 ° C., and a bending strength at room temperature of 200 Kg / cm 2 or more. Yes, diameter 3
An aluminum titanate-based low thermal expansion porous ceramic body having a large number of pores of 29 μm inside.
【請求項2】前記チタン酸アルミニウム質低熱膨張性多
孔質セラミック体であって、ディーゼル排ガス用フィル
ターとして用いられることを特徴とする請求項1に記載
のチタン酸アルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック
体。
2. The aluminum titanate low-thermal-expansion porous ceramic body according to claim 1, which is used as a diesel exhaust gas filter. .
【請求項3】15.0〜55.0wt%の配合比のAl
23−SiO2系無機質ファイバーと、パルプと、
7.0wt%〜67.0wt%のチタン酸アルミニウム
系粉末と、6.5wt%〜18.0wt%のルチル系粉
末とを分散混合してスラリーを得るスラリー生成工程
と、前記スラリーにカチオン、アニオンまたはノニオン
系の高分子凝集剤又は前記高分子凝集剤と高電解質の無
機凝集剤の混合物を添加し、前記スラリーを凝集する凝
集工程と、凝集後、抄造法によりシートを得るシート生
成工程と、必要に応じて前記シートをコルゲート加工し
ハニカム状成形体又は、シートを矩形加工し矩形状のシ
ートを積層し積層成形体を得る成形体生成工程と、15
00℃〜1550℃の焼成温度範囲において前記シート
又は前記ハニカム状成形体若しくは前記積層成形体を焼
成する焼成工程とを有することを特徴とする、径が3〜
29μmである多数のポアーを内部に有するチタン酸ア
ルミニウム質低熱膨張性多孔質セラミック体の製造方
法。
3. Al having a compounding ratio of 15.0 to 55.0 wt%.
2 O 3 —SiO 2 based inorganic fiber, pulp, 2
A slurry producing step of dispersing and mixing 7.0 wt% to 67.0 wt% aluminum titanate-based powder and 6.5 wt% to 18.0 wt% rutile-based powder, and a cation and anion in the slurry. Or a nonionic polymer coagulant or a mixture of the polymer coagulant and a high-electrolyte inorganic coagulant is added, and an aggregating step of aggregating the slurry, after aggregation, a sheet forming step of obtaining a sheet by a papermaking method, a molded body production step of obtaining the sheet corrugated honeycomb-shaped molded body or a sheet and rectangular processed by laminating rectangular sheet laminated molded body as necessary, 15
In the firing temperature range of 00 ° C. to 1550 ° C. and having a firing step of firing the sheet or the honeycomb molded body or the molded laminate, size 3
A method for producing an aluminum titanate low thermal expansion porous ceramic body having a large number of pores of 29 μm inside .
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