JPH05208875A - コージエライト質セラミックスフィルタの製造方法 - Google Patents

コージエライト質セラミックスフィルタの製造方法

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JPH05208875A
JPH05208875A JP4038796A JP3879692A JPH05208875A JP H05208875 A JPH05208875 A JP H05208875A JP 4038796 A JP4038796 A JP 4038796A JP 3879692 A JP3879692 A JP 3879692A JP H05208875 A JPH05208875 A JP H05208875A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コージエライトに更に耐熱性及び耐衝撃性を付
与する。 【構成】カイヤナイト及び/またはムライトを46〜6
5重量%、シリカ22〜40重量%、アルミナ0〜12
重量%、マグネシア11〜16重量%からなる原料を1
350〜1440℃で0.1〜24時間焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コージエライト質セラ
ミックスフィルタの製造方法、特にディーゼル車の排ガ
ス浄化装置に用いる多孔質のコージエライト質セラミッ
クスフィルタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】排ガスの浄化装置、特にディーゼル車の
浄化装置に用いられているセラミックスフィルタとして
は耐熱性、特に急激な高温に耐え、かつ振動等の機械的
な衝撃に対しても十分耐えねばならない。
【0003】更に、排ガス中に含まれる未燃カーボンに
代表される粉塵を効率よく捕捉することが要求される。
前記条件に見合う材料として多孔質のセラミックスが知
られている。
【0004】ところで、かかる多孔質コージエライト
は、粉塵を効率よく捕捉するために特定の平均細孔直径
と気孔率を要し、これが高温で変化しないことを要す
る。従来、多孔質コージエライトを用いたフィルタは、
焼成の際に収縮するため、焼成中に変形や割れを起こし
た。また、平均最高直径や、気孔率は比較的小さく、そ
の範囲は極く狭いものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方平均細孔直径や気
孔率を比較的大きくする手段としてコージエライトにカ
イヤナイトを配合して多孔質のコージエライトを製造す
ることが知られている(特公昭62−42880公報参
照)。この方法は、コージエライトの多孔化を図るもの
であり、とりわけその大部分が10ミクロンより大きい
細孔直径の孔と気孔率の向上を図るようにしたものであ
る。
【0006】即ち、コージエライトの組成である35〜
45重量%の原滑石、30〜45重量%の粘土及び15
〜25重量%のアルミナのうち、粘土に代えてこれと同
じ量のカイヤナイトを用いるものである。
【0007】しかしながら、このようにして製造された
コージエライトは、平均細孔径は、10ミクロン以上と
大きいものの、焼成変形が大きいうえ、比較的強度が弱
く、機械的衝撃に対して割れ易い欠点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱や、機械的
衝撃に対し、強い強度を有し、しかも平均細孔直径や気
孔率をもコージエライト本来のものが有しているものよ
り大きくし得ることを目的として種々研究検討した結
果、カイヤナイトの使用量を従来のものより多くしたも
のである。
【0009】同時にカイヤナイトに代えてムライトも用
いることができ、本発明においては、カイヤナイト及び
/またはムライトを最終的に生成されるコージエライト
に対し、46〜65重量%用いることが要求される。
【0010】かくして本発明は、カイヤナイト及び/ま
たはムライト46〜65重量%、シリカ22〜40重量
%、アルミナ0〜12重量%、マグネシア11〜16重
量%からなる原料を1350〜1440℃で、0.1〜
24時間焼成することを特徴とするコージエライト質セ
ラミックスフィルタの製造方法を提供するにある。
【0011】本発明においてカイヤナイト及び/または
ムライトの使用量は、生成するコージエライトに対し、
46〜65重量%が必要である。使用量が46重量%に
満たないとカイヤナイトあるいはムライト以外の原料が
多くなり、焼成収縮が大きくなったり、気孔率や平均細
孔径が制御し難くなり、逆に65重量%を超えると、コ
ージエライトの組成からはずれてしまい、熱膨張率が高
くなるので不適当である。そしてこれらの範囲のうち、
生成するコージエライトに対して46〜57重量%を採
用する場合には焼成変形が少なく、コージエライトの理
論組成に近く、熱膨張率が低くなるので特に好ましい。
【0012】本発明に用いられるカイヤナイトの粒径
は、最大粒子直径で15〜149μmを採用するのが適
当である。最大粒子直径が前記範囲に満たない場合には
平均細孔径が8μmより小さくなり、逆に前記範囲を超
える場合にはカイヤナイトの粒子中央に未反応ムライト
が残ることとなるので何れも好ましくない。そしてこれ
ら範囲のうち最大粒子直径が30〜74μmを採用する
場合には、平均細孔直径が10〜30μmで未反応ムラ
イトが5重量%以下になるので特に好ましい。
【0013】また、ムライトを用いる場合には、その最
大粒子直径が20〜149μmを採用するのが適当であ
る。最大粒子直径が前記範囲に満たない場合には平均細
孔径が、5μmより小さくなり、逆に前記範囲を超える
場合には粒子中央に未反応ムライトが残ることとなるの
で何れも好ましくない。そしてこれら範囲のうち最大粒
子直径が35〜74μmを採用する場合には、平均細孔
直径が10〜30μmで未反応ムライトが5重量%以下
になるので特に好ましい。
【0014】カイヤナイトはムライトと共に任意の割合
で用いることができるが使用割合を、前者が80〜90
重量%、後者を20〜10重量%で用いると焼成変形を
小さくできる理由から特に好ましい。
【0015】次に本発明に用いられるシリカは最終的に
生成されるコージエライトに対し、22〜40重量%が
必要である。用いられる量が、前記範囲に満たない場合
には、スピネル等の不純物が生ずることとなり、逆に前
記範囲を超える場合には、ムライト、エンスタタイト、
クリストバライト等のコージエライト以外の結晶相が生
ずることとなるので不適当である。そしてこれら範囲の
うち最終的に生成するコージエライトに対し、27〜3
3重量%を採用するとコージエライトの理論組成に近く
コージエライト以外の結晶相の合計が10重量%以下と
なる理由から特に好ましい。
【0016】本発明に用いられるシリカの粒径は、平均
粒子直径で20μm以下のものを採用するのが適当であ
る。平均粒子直径が前記範囲を超える場合には未反応シ
リカが残ったり、組成の不均一が起こることとなるので
好ましくない。とりわけ、これら範囲のうち平均粒子直
径が5μm以下のものを採用する場合には、未反応シリ
カも残らず、組成の不均一も少ないため特に好ましい。
【0017】次に本発明に用いられるアルミナは最終的
に生成されるコージエライトに対し、0〜12重量%が
必要である。用いられる量が、前記範囲を超える場合に
はスピネル等のコージエライト以外の結晶相が生じるこ
ととなるので不適当である。そしてこれら範囲のうち最
終的に生成されるコージエライトに対し、2〜5重量%
を採用するとコージエライトの理論組成に近くコージエ
ライト以外の結晶相の合計が10重量%以下となる理由
から特に好ましい。
【0018】本発明に用いられるアルミナの粒径は、平
均粒子直径で20μm以下を採用するのが適当である。
平均粒子直径が前記範囲を超える場合には未反応アルミ
ナが残ったり、組成の不均一が起こることとなるので好
ましくない。とりわけ、これら範囲のうち平均粒子直径
が5μm以下を採用する場合には、未反応アルミナも残
らず、組成の不均一も少ないため特に好ましい。
【0019】次に本発明に用いられるマグネシアは最終
的に生成するコージエライトに対し、11〜16重量%
が必要である。用いられる量が、前記範囲に満たない場
合には、ムライト等のコージエライト以外の結晶相が生
ずることとなり、逆に前記範囲を超える場合には、スピ
ネル、エンスタタイト等のコージエライト以外の結晶相
を生ずることとなるので不適当である。そしてこれら範
囲のうち最終的に生成されるコージエライトに対し、1
2〜14重量%を採用するとコージエライトの理論組成
に近くコージエライト以外の結晶相の合計が10重量%
以下となる理由から特に好ましい。
【0020】本発明に用いられるマグネシアの粒径は、
平均粒子直径で10μm以下を採用するのが適当であ
る。平均粒子直径が前記範囲を超える場合には未反応マ
グネシアが残ったり、組成の不均一が起こるので何れも
好ましくない。とりわけ、これら範囲のうち平均粒子直
径が5μm以下を採用する場合には、未反応マグネシア
も残らず、組成の不均一も少ないため特に好ましい。
【0021】かくして調整された各原料は、十分に混合
して焼成されるが、この場合、水と焼結助剤が用いられ
る。用いられる水の量は30〜50重量%が適当であ
る。水の量が前記範囲に満たない場合には、原料杯土の
粘度が高く成形性が悪くなり、逆に前記範囲を超える場
合には粘度が低く成形できなくなるので何れも好ましく
ない。
【0022】一方焼結助剤としては、アルカリ金属及び
/またはアルカリ土類金属化合物が適当である。化合物
としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物、
例えば水酸化物、酸化物、硫酸塩、アルミナ化合物、シ
リカ化合物等が挙げられるが、これらはアルカリ金属及
び/またはアルカリ土類金属の2種以上が複合されたよ
うな化合物を用いることもできる。
【0023】アルカリ金属としてはナトリウム、カリウ
ム、リチウム等が、またアルカリ土類金属としては、カ
ルシウム、バリウム、マグネシウム、ベリリウム等を挙
げることができる。
【0024】これらの具体的な例としては、ソーダ長
石、灰長石等が挙げられ、これらは焼結助剤の融点と後
述する焼結助剤との関係から好ましい。焼結助剤の使用
量は、水を除く全原料に対し、1〜30重量%を採用す
るのが適当である。使用量が前記範囲に満たない場合に
は強度が低く、細孔径が小さくなり逆に前記範囲を超え
る場合には気孔率が10%以下となるので不適当であ
る。これら範囲のうち水を除く全原料に対し1〜10重
量%を使用するのが、強度が強いうえ、気孔率が25〜
45%及び平均細孔直径が15〜30μとなる理由で好
ましい。
【0025】本発明において、焼結は1350〜144
0℃で0.1〜24時間を採用するのが好ましい。焼結
温度が前記範囲よりも低く、また焼結時間が前記範囲に
満たない場合には未反応ムライト及びスピネルが残るこ
ととなり、逆に焼結温度が前記範囲より高く焼結時間が
前期範囲を超える場合には、緻密化をおこし気孔率が小
さくなったり、コージエライトが分解してムライト等が
生ずるため何れも好ましくない。更に本発明において、
原料に用いられるシリカ及びアルミナを一部または全部
カオリンやその他の粘土に代替することができ、また原
料に用いられるマグネシア及びシリカを一部若しくは全
部滑石に代替できる。
【0026】本発明において得られるコージエライトの
平均細孔直径は、5〜80μm、特に10〜40μmで
あり、気孔率も20〜45%であって、焼成収縮が殆ど
なく、また熱衝撃や機械的衝撃に対しても破壊を生じな
い。従って、本発明によるセラミックスフィルタは、例
えばディーゼルエンジンのパティキュレートトラップや
製鉄所の高炉、ボイラー等の各種排ガス浄化装置のフィ
ルタとして、或いは液体の高温殺菌時のフィルタとして
有用である。
【0027】
【実施例】
実施例1〜10 コージエライトを合成するように表1及び2に示したカ
イヤナイト、ムライト、カオリン、滑石、アルミナ,シ
リカ等の各原料を所定量混合し、この混合物100重量
%に対し、焼結助剤を0、3、5の各重量%及び水20
〜35重量%、セルロース7重量%を加え、混練機で十
分混練後、押し出し成形機を用いて押しだした。この押
し出し成形品を1400℃で5時間焼成することによ
り、得られたコージエライト質セラミックススの特性を
表3及び4に示す。なお、平均細孔直径は、水銀圧入式
ポロシメーターにより、また気孔率はアルキメデス法に
よりそれぞれ測定した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】
【作用】本発明は、コージエライトの平均細孔直径と気
孔率とをフィルタに適した値とし、しかもコージエライ
トが有する収縮を実質的に皆無としたものである。
【0033】
【発明の効果】本発明は、コージエライトにカイヤナイ
ト及び/またはムライトを特定量配合することによって
コージエライトの持つ耐熱性、特に急激な高温及び機械
的な衝撃に十分耐え得る。従って、自動車等の振動が多
く、かつ急激な高温にさらされる排ガス浄化装置に用い
られるフィルタとして最適である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カイヤナイト及び/またはムライトを46
    〜65重量%、シリカ22〜40重量%、アルミナ0〜
    12重量%、マグネシア11〜16重量%からなる原料
    を、1350〜1440℃で0.1〜24時間焼成する
    ことを特徴とするコージエライト質セラミックスフィル
    タの製造方法。
  2. 【請求項2】カイヤナイト及び/またはムライトの最大
    粒子直径が15〜149μmである請求項1のコージエ
    ライト質セラミックスフィルタの製造方法。
  3. 【請求項3】シリカは平均粒子直径が20μm以下であ
    る請求項1のコージエライト質セラミックスフィルタの
    製造方法。
  4. 【請求項4】アルミナは平均粒子直径が20μm以下で
    ある請求項1のコージエライト質セラミックスフィルタ
    の製造方法。
  5. 【請求項5】マグネシアは平均粒子直径が10μm以下
    である請求項1のコージエライト質セラミックスフィル
    タの製造方法。
  6. 【請求項6】シリカ及びアルミナはその少なくとも一部
    が粘土によって代替される請求項1のコージエライト質
    セラミックスフィルタの製造方法。
  7. 【請求項7】マグネシア及びシリカはその少なくとも一
    部が滑石によって代替される請求項1のコージエライト
    質セラミックスフィルタの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015513517A (ja) * 2012-02-29 2015-05-14 コーニング インコーポレイテッド アルミナ水和物の量によるセラミックハニカム構造物の寸法制御
CN114988894A (zh) * 2022-06-07 2022-09-02 湖南旗滨医药材料科技有限公司 一种轻质抗热震莫来石堇青石质旋转管及其制备方法

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