JPH05149196A - セラミツクポートライナーの成形方法 - Google Patents

セラミツクポートライナーの成形方法

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JPH05149196A
JPH05149196A JP4070772A JP7077292A JPH05149196A JP H05149196 A JPH05149196 A JP H05149196A JP 4070772 A JP4070772 A JP 4070772A JP 7077292 A JP7077292 A JP 7077292A JP H05149196 A JPH05149196 A JP H05149196A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 排泥鋳込成形法によりセラミック原料からセ
ラミックポートライナーを成形する方法であって、成形
時に、セラミック原料からなるスラリーを成形型内にお
いて5kg/cm2 以上に加圧するセラミックポートラ
イナーの成形方法である。 【効果】 変形や肉厚のバラツキの殆ど生じないセラミ
ックポートライナーの成形体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等におけるヘッドポート、エキマニ等
の排気ポートの内面をライニングするために用いられる
セラミックポートライナーの成形方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車排ガスによる環境汚染が重
要な社会問題となっている。その防止方法としては自動
車排ガス中の有害物質を触媒により除去する方法が主体
となっているが、この触媒として使用されているPt、
Rh等の貴金属は資源上、コスト上の問題から使用量の
削減が求められている。また、近年増加傾向にある4バ
ルブエンジンは、排ガス温度低下による触媒浄化性能低
下が問題となっている。これらの問題を解決する方法の
1つとして、エンジンの排気ポートの内面をセラミック
製のポートライナーによってライニングし、その断熱作
用により排ガス温度を上昇させることが従来から提案さ
れている。
【0003】このセラミックポートライナーは、通常石
膏型等を用いて排泥鋳込成形法により成形されている
が、図1〜2に示すような、2個のポート3a,3bと
単一の排気口4からなる排ガス流通孔2を内部に有する
二股形状のセラミックポートライナー1の場合には、型
割りの股部5において肉厚が薄くなる傾向があった。こ
のようなセラミックポートライナーは、鋳造する際ある
いは実使用時に、肉厚の薄い部分が破損する恐れが高
く、問題となっている。排泥鋳込成形法としては、加圧
鋳込成形法も従来から知られている技術であり、固形鋳
込を中心に採用されている技術であるが、排泥鋳込成形
法に適用すること、特に二股形状のセラミックポートラ
イナーへの適用はほとんどなされておらず、従って、セ
ラミックポートライナーを成形する際の適切な加圧力な
どについては全くといっていいほど検討されていなかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は種
々検討を重ねた結果、排泥鋳込成形法に加圧鋳込成形法
を適用し、かつその加圧力を適切にすることにより、は
じめて前述した従来の問題を解決し、鋳造あるいは実使
用時に破損のおそれのないセラミックポートライナーを
得ることができることを見出し、本発明に到達したもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、排泥鋳込成形法によりセラミック原料からセラミッ
クポートライナーを成形する方法であって、成形時に、
セラミック原料からなるスラリーを成形型内において5
kg/cm2 以上に加圧することを特徴とするセラミッ
クポートライナーの成形方法、が提供される。また本発
明においては、成形型の平均細孔径が、成形するセラミ
ック原料の平均粒子径の5〜75倍であることが、スラ
リーの成形型通過防止の上から好ましい。
【0006】
【作用】本発明のセラミックポートライナーの成形方法
においては、排泥鋳込成形に際し、その加圧力を規定し
たことに特徴を有する。すなわち、本発明では、排泥鋳
込成形法を用い、成形時に、スラリーを5kg/cm2
以上、好ましくは10kg/cm2 以上に加圧する。ス
ラリー加圧力が5kg/cm2 未満では成形体が変形
し、二股部分の肉厚が薄くなり、鋳ぐるみ時にクラック
が発生するおそれがある。
【0007】本発明において、成形に使用するスラリー
は水分13〜30重量%で、粘度が0.5〜10ポイズ
であることが好ましい。また、成形型としては多孔質樹
脂製あるいは多孔質セラミック製のものが好適に用いら
れる。成形型はセラミック原料と水等の媒体の混合物で
あるスラリー成分の媒体のみを濾過する機能を有してい
る必要があるため、通常使用するセラミック原料粉末の
平均粒子径と同等程度の平均細孔径を有する成形型が使
用されていた。しかし、このように濾過性能だけを考慮
した成形型を用いた場合、成形型の透水性に部分的な
ばらつきがあると成形体に肉厚ばらつきが発生するとい
う問題があることが指摘されていた。
【0008】これに対し、本発明では、成形型の成形面
の平均細孔径を使用するセラミック原料粉末の平均粒子
径の5〜75倍、好ましくは10〜50倍とすることに
より、上記の問題を一掃したのである。すなわち、成形
型の成形面の平均細孔径を使用するセラミック原料粉末
の平均粒子径の5〜75倍、好ましくは10〜50倍と
すれば、成形の初期段階においてセラミック原料粒子に
よって成形型の気孔を目詰まり状態にすることで実質的
に気孔径の小さい成形型にできることを見出したのであ
る。しかも、気孔の目詰まり状態は成形面のごく表面の
みであるので、気孔径の大きい状態での透水性が低下す
ることがなく、高い透水性が維持される。また、着肉し
たセラミック原料粉末の層を水等の媒体が通過する段階
が律速となるので、成形型の透水性にバラツキがあった
としても肉厚バラツキが発生しない。
【0009】なお、成形型の成形面の平均細孔径が使用
するセラミック原料粉末の平均粒子径の5倍未満では、
上記の問題が充分解消できず、一方、75倍より大きい
場合には、目詰まり状態が形成できずスラリーを加圧し
た際にスラリーが成形型を通過するおそれがある。ま
た、成形初期段階において、成形型の気孔に目詰まり状
態を形成するには、最初からスラリー圧力を高くするの
ではなく、セラミック原料の着肉層が生成するまでは2
kg/cm2 以下の低圧で行なうことが好ましい。
【0010】このような成形型の平均細孔径は、成形型
の成形面にのみ充填材を充填することにより調節するこ
とがさらに効果的である。充填材としては、ペイントの
如き顔料(固体粒子)と展色材(被膜形成材)からなる
ものが使用できるが、固体粒子あるいは被膜形成材のみ
でもよい。固体粒子としては、合成樹脂、カーボン、セ
ラミックス、金属等の粉末、被膜形成材としては、合成
樹脂、金属酸化物系ポリマー等が使用でき、このうち成
形型および成形原料に適したものを選ぶ。なお、セラミ
ックポートライナーの材質としては、チタン酸アルミニ
ウム、またはムライトなどを主成分とするセラミック材
料が用いられ、このうちチタン酸アルミニウムを主成分
とするセラミック材料が好ましい。より好ましくは、結
晶相としてチタン酸アルミニウムを65重量%以上含
み、その結晶の平均粒径が10μm以上であり、ヤング
率が50〜2000kgf/mm2 、曲げ強度が0.5
〜5.0kgf/mm2 、気孔率が5〜35%である材
料が用いられる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限られるものではない。 (実施例)Al23 49.0%、TiO2 45.5
%、Fe23 1.5%、SiO2 4.0%(いずれ
も重量%)の化学組成を有し、平均粒子径を表1のよう
に変えたチタン酸アルミニウム(AT)原料に、ポリカ
ルボン酸系解膠材0.5重量%と水分14重量%を加え
混合した後、アクリル樹脂系のバインダー4.5重量%
を加え、粘度3ポイズの泥漿(スラリー)を調製した。
このスラリーを、表1に示す平均細孔径を持つ多孔質樹
脂製成形型に、表1に示す圧力にて注入して一定時間着
肉させた後排泥する排泥鋳込成形法により、二股形状を
有する各種のテストピースを成形し、乾燥後焼成してセ
ラミックポートライナーテストピース(No.1〜8)
を作製した。なお、テストNo.1はテストNo.2よ
りも鋳込時間が12%長くなった。
【0012】得られたテストピースは曲げ強度が3.5
kgf/mm2 、ヤング率が2000kgf/mm2
気孔率が15%であった。このテストピースについて、
原料粒子の成形型通過防止程度、二股部分の薄肉化によ
る変形具合、および肉厚のバラツキを評価した。なお、
原料の平均粒子径はレーザー回折法(シーラス社製のシ
ーラス850を使用)を用いて測定した。また成形型の
平均細孔径は水銀圧入法(カルロエルバ社製のポロシメ
ーター、モデル2000)を用いて測定した。
【0013】さらに、原料粒子の成形型通過程度は成形
型で濾過された水を排水するための配管にスラリーが侵
入していないかどうかを調べ、濾過水の固形分が1%未
満であれば良好として○、1%以上3%未満であれば実
使用には耐えるがやや悪いとして△、3%以上であれば
不良として×とした。二股部分の薄肉化の評価について
は、二股部と通常部(最大肉厚部)との肉厚差で評価
し、0.5mm未満の場合は良好として○、0.5mm
以上1mm未満の場合は実使用には耐えるがやや悪いと
して△、1mm以上の場合は不良として×とした。肉厚
のバラツキの評価については、目視で薄肉部を確認した
上でその部分の肉厚を測定し、通常部(最大肉厚部)と
の肉厚差で評価し、0.5mm未満の場合は良好として
○、0.5mm以上1mm未満の場合は実使用には耐え
るがやや悪いとして△、1mm以上の場合は不良として
×とした。
【0014】
【表1】
【0015】表1から明らかなように、スラリーを5k
g/cm2 以上に加圧した場合には、変形や肉厚のバラ
ツキが殆どないのに対し、3kg/cm2 で加圧した場
合には、成形体が得られず評価できなかった。また、成
形型の平均細孔径が、成形するセラミック原料の平均粒
子径の5〜75倍の範囲では、原料粒子の成形型通過が
殆ど生じなかったが、2.5倍では肉厚のバラツキが大
きく、特に二股部分が薄く形成された。また、100倍
の場合には、原料粒子の成形型通過が生じ、成形体が得
られず評価できなかった。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クポートライナーの成形方法によれば、成形時にスラリ
ーを5kg/cm2 以上に加圧することにより、変形や
肉厚のバラツキが殆ど生じない成形体を得ることができ
る。また、成形型の平均細孔径をセラミック原料の平均
粒子径の5〜75倍とすると、肉厚バラツキの防止とと
もに、原料粒子の成形型通過を防止する点でさらに優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】セラミックポートライナーの一例を示す斜視図
である。
【図2】セラミックポートライナーの一例を示す平面図
である。
【符号の説明】
1 セラミックポートライナー 2 流通孔 3a,3b ポート 4 排気口 5 股部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排泥鋳込成形法によりセラミック原料か
    らセラミックポートライナーを成形する方法であって、
    成形時に、セラミック原料からなるスラリーを成形型内
    において5kg/cm2 以上に加圧することを特徴とす
    るセラミックポートライナーの成形方法。
  2. 【請求項2】 成形型の平均細孔径が、成形するセラミ
    ック原料の平均粒子径の5〜75倍であることを特徴と
    する請求項1記載のセラミックポートライナーの成形方
    法。
JP4070772A 1991-10-04 1992-03-27 セラミツクポートライナーの成形方法 Pending JPH05149196A (ja)

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