JPH07157377A - コージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方法 - Google Patents
コージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方法Info
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- JPH07157377A JPH07157377A JP5305111A JP30511193A JPH07157377A JP H07157377 A JPH07157377 A JP H07157377A JP 5305111 A JP5305111 A JP 5305111A JP 30511193 A JP30511193 A JP 30511193A JP H07157377 A JPH07157377 A JP H07157377A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
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- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、熱膨張係数が小さく、機械的強度
が大きく、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成
温度範囲が広く、焼成中の軟化溶融による形状変化の少
ない高温触媒担体やディーゼルエンジン排ガス用フィル
ターとして機能するのに最適なポアーを有するコージェ
ライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方
法の提供。 【構成】 本発明のコージェライト質低熱膨張性多孔質
セラミック体は、結晶相の主成分がコージェライト相か
らなり、かつ結晶相の副成分としてフォルステライト
相，ムライト相を有し、コージェライト相の化学組成
が、ＭｇＯが１１〜１５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が３２〜４１
wt％、ＳｉＯ2 が５６〜４３wt％、ＣａＯが０．６〜
０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3 が０．４〜０．２wt％を有し、
その３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９×１０-6
／℃以下で、室温での曲げ強度が７０kg／cm2以上で、
内部に多数のポアーを有する構成からなる。
が大きく、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成
温度範囲が広く、焼成中の軟化溶融による形状変化の少
ない高温触媒担体やディーゼルエンジン排ガス用フィル
ターとして機能するのに最適なポアーを有するコージェ
ライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方
法の提供。 【構成】 本発明のコージェライト質低熱膨張性多孔質
セラミック体は、結晶相の主成分がコージェライト相か
らなり、かつ結晶相の副成分としてフォルステライト
相，ムライト相を有し、コージェライト相の化学組成
が、ＭｇＯが１１〜１５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が３２〜４１
wt％、ＳｉＯ2 が５６〜４３wt％、ＣａＯが０．６〜
０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3 が０．４〜０．２wt％を有し、
その３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９×１０-6
／℃以下で、室温での曲げ強度が７０kg／cm2以上で、
内部に多数のポアーを有する構成からなる。
Description
【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、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、高温
触媒担体や高温用断熱材，排ガス用フィルター等に特に
好適なコージェライト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。
械的強度が大きく、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、高温
触媒担体や高温用断熱材，排ガス用フィルター等に特に
好適なコージェライト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。
【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，ジルコニア及びこれらの混合物からなる多孔質セラ
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。
ルターや高温触媒担体の素材としてムライト，アルミ
ナ，ジルコニア及びこれらの混合物からなる多孔質セラ
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。
【０００３】また一方、ディーゼルエンジン排ガス用フ
ィルターの製造方法として、例えば、特開平２−５２０
１５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。
ィルターの製造方法として、例えば、特開平２−５２０
１５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。
【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℃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や
すく、一方１３７０℃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、押し出し成形によっ
て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、組織が緻密化すると
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低下し、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。
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℃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や
すく、一方１３７０℃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、押し出し成形によっ
て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、組織が緻密化すると
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低下し、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。
【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、耐熱衝
撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成温度範囲が広く、
焼成中の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コージェライト質低熱膨張性
多孔質セラミック体を提供することを目的とする。
で、熱膨張係数が小さく、機械的強度が大きく、耐熱衝
撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成温度範囲が広く、
焼成中の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コージェライト質低熱膨張性
多孔質セラミック体を提供することを目的とする。
【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に記載のコージェライト質低熱膨張
性多孔質セラミック体は、結晶相の主成分がコージェラ
イト相からなり、かつ結晶相の副成分としてフォルステ
ライト相，ムライト相を有し、前記コージェライト相の
化学組成が、ＭｇＯが１１〜１５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が３
２〜４１wt％、ＳｉＯ2 が５６〜４３wt％、ＣａＯが
０．６〜０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3 が０．４〜０．２wt％
を有し、その３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９
×１０-6／℃以下であり、室温での曲げ強度が７０kg／
cm2 以上であり、内部に多数のポアーを有する構成から
なる。請求項２に記載のコージェライト質低熱膨張性多
孔質セラミック体は、請求項１において、前記フォルス
テライト相の化学組成が、ＭｇＯが５１〜５８wt％、Ｓ
ｉＯ2 が４１〜４８wt％、ＣａＯが０．５〜０．７wt
％、Ａｌ2 Ｏ3 が０．５〜０．３wt％、を有する構成を
有している。請求項３に記載のコージェライト質低熱膨
張性多孔質セラミック体は、請求項１において、前記ポ
アーの径が３〜２９μｍである構成を有している。請求
項４に記載のコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミ
ック体の製造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系無機質フ
ァイバーと、パルプと、コージェライト系粉末と、フォ
ルステライト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
又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、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、前記シートや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。請求項５に記載のコージェライト質低熱膨張性多
孔質セラミック体の製造方法は、請求項４において、前
記スラリー生成工程において、前記Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 系無機質ファイバーの配合量が１５〜５５wt％である
構成を有している。請求項６に記載のコージェライト質
低熱膨張性多孔質セラミック体の製造方法は、請求項４
又は５において、前記焼成工程の焼成温度が１３７０℃
〜１４２０℃の温度で行われる構成を有している。
に本発明の請求項１に記載のコージェライト質低熱膨張
性多孔質セラミック体は、結晶相の主成分がコージェラ
イト相からなり、かつ結晶相の副成分としてフォルステ
ライト相，ムライト相を有し、前記コージェライト相の
化学組成が、ＭｇＯが１１〜１５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が３
２〜４１wt％、ＳｉＯ2 が５６〜４３wt％、ＣａＯが
０．６〜０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3 が０．４〜０．２wt％
を有し、その３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９
×１０-6／℃以下であり、室温での曲げ強度が７０kg／
cm2 以上であり、内部に多数のポアーを有する構成から
なる。請求項２に記載のコージェライト質低熱膨張性多
孔質セラミック体は、請求項１において、前記フォルス
テライト相の化学組成が、ＭｇＯが５１〜５８wt％、Ｓ
ｉＯ2 が４１〜４８wt％、ＣａＯが０．５〜０．７wt
％、Ａｌ2 Ｏ3 が０．５〜０．３wt％、を有する構成を
有している。請求項３に記載のコージェライト質低熱膨
張性多孔質セラミック体は、請求項１において、前記ポ
アーの径が３〜２９μｍである構成を有している。請求
項４に記載のコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミ
ック体の製造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系無機質フ
ァイバーと、パルプと、コージェライト系粉末と、フォ
ルステライト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
又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、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、前記シートや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。請求項５に記載のコージェライト質低熱膨張性多
孔質セラミック体の製造方法は、請求項４において、前
記スラリー生成工程において、前記Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 系無機質ファイバーの配合量が１５〜５５wt％である
構成を有している。請求項６に記載のコージェライト質
低熱膨張性多孔質セラミック体の製造方法は、請求項４
又は５において、前記焼成工程の焼成温度が１３７０℃
〜１４２０℃の温度で行われる構成を有している。
【０００７】ここで、コージェライト系粉末として、カ
オリン，タルク，水酸化アルミニウムの各粉末の混合物
又はこの混合物を仮焼したもの、また、フォルステライ
ト系粉末として、シリカ，タルクの各粉末の混合物又は
この混合物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コージェ
ライト質低熱膨張性多孔質セラミック体を得ることがで
きる。
オリン，タルク，水酸化アルミニウムの各粉末の混合物
又はこの混合物を仮焼したもの、また、フォルステライ
ト系粉末として、シリカ，タルクの各粉末の混合物又は
この混合物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コージェ
ライト質低熱膨張性多孔質セラミック体を得ることがで
きる。
【０００８】コージェライト系粉末とフォルステライト
系粉末の配合比は、コージェライト系粉末が２５．５wt
％〜７２．５wt％、好ましくは２７．０wt％〜６７．０
wt％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。
系粉末の配合比は、コージェライト系粉末が２５．５wt
％〜７２．５wt％、好ましくは２７．０wt％〜６７．０
wt％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。
【０００９】フォルステライト系粉末は、５．１wt％〜
１８．７wt％、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。
１８．７wt％、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。
【００１０】Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー
は、添加量は１９〜５５wt％、好ましくは１５wt％〜５
３wt％が用いられる。１５wt％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、５３wt％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。
は、添加量は１９〜５５wt％、好ましくは１５wt％〜５
３wt％が用いられる。１５wt％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、５３wt％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。
【００１１】パルプは０．３wt％〜７．７wt％、好まし
くは２．０wt％〜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 ・６Ｈ2 Ｏ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。
くは２．０wt％〜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 ・６Ｈ2 Ｏ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。
【００１２】高電解質の無機凝集剤としては、ＮａＯ
Ｈ，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１に対して無機凝集剤が３
〜７好ましくは４〜６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１
３７０℃〜１４２０℃好ましくは１３９０℃〜１４１０
℃が用いられる。１３７０℃未満では焼成不足の傾向が
あり、１４２０℃を越えると溶融する傾向が認められい
ずれも好ましくない。
Ｈ，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１に対して無機凝集剤が３
〜７好ましくは４〜６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１
３７０℃〜１４２０℃好ましくは１３９０℃〜１４１０
℃が用いられる。１３７０℃未満では焼成不足の傾向が
あり、１４２０℃を越えると溶融する傾向が認められい
ずれも好ましくない。
【００１３】
【作用】この構成によって、Ａｌ2 Ｏ3 −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。コージェライト系粉末に対しフ
ォルステライト系粉末を５．１wt％〜１８．７wt％混合
してい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、カオリン，タルク，水酸化アルミニウムより合成し
たコージェライト系粉末を使用するので、最適焼成温度
範囲を広げることができる。コージェライト系粉末は、
化学組成としてＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 の他に、
少量のＣａＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 を含有しているので、耐熱性
を著しく向上させることができる。また、フォルステラ
イト系粉末は、焼成中に一部がＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系
無機質ファイバーと反応してコージェライト化すること
ができる。化学組成として主成分はＭｇＯ，ＳｉＯ2 で
あるが、これに少量のＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を含有させて
いるので、これが焼成中の軟化溶融による形状変化を効
果的に抑制することができる。Ａｌ2 Ｏ3 −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高めセラミック体を軽量化
することができる。
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。コージェライト系粉末に対しフ
ォルステライト系粉末を５．１wt％〜１８．７wt％混合
してい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、カオリン，タルク，水酸化アルミニウムより合成し
たコージェライト系粉末を使用するので、最適焼成温度
範囲を広げることができる。コージェライト系粉末は、
化学組成としてＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 の他に、
少量のＣａＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 を含有しているので、耐熱性
を著しく向上させることができる。また、フォルステラ
イト系粉末は、焼成中に一部がＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系
無機質ファイバーと反応してコージェライト化すること
ができる。化学組成として主成分はＭｇＯ，ＳｉＯ2 で
あるが、これに少量のＣａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 を含有させて
いるので、これが焼成中の軟化溶融による形状変化を効
果的に抑制することができる。Ａｌ2 Ｏ3 −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高めセラミック体を軽量化
することができる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の一実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１５】（実施例１）Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機
質ファイバー，パルプ，コージェライト粉末，フォルス
テライト粉末を（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。
質ファイバー，パルプ，コージェライト粉末，フォルス
テライト粉末を（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。
【００１６】
【表１】
【００１７】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
Ｈ2 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，アニオン又はノニ
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Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質フ
ァイバー，パルプ，コージェライト粉末，フォルステラ
イト粉末よりなる良好なフロックを得た。次に、抄造法
によりＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー，パル
プ，コージェライト粉末，フォルステライト粉末よりな
るシートを作製した。そして、このシートを１３７０〜
１４２０℃の温度範囲内で焼成して試料を得た。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。
移送し水を加えて所定の体積とした後、ＡｌＣｌ3 ・６
Ｈ2 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，アニオン又はノニ
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Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質フ
ァイバー，パルプ，コージェライト粉末，フォルステラ
イト粉末よりなる良好なフロックを得た。次に、抄造法
によりＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー，パル
プ，コージェライト粉末，フォルステライト粉末よりな
るシートを作製した。そして、このシートを１３７０〜
１４２０℃の温度範囲内で焼成して試料を得た。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。
【００１８】
【表２】
【００１９】この（表２）から明らかなように、本実施
例の試料は結晶相の主成分がコージェライト相からな
り、副成分としてフォルステライト相，ムライト相を含
んでいることがわかった。また、その３０〜８００℃の
間の熱膨張係数が１．９×１０ -6／℃以下で、かつ、室
温での曲げ強度が７０kg／cm2 以上有することが明らか
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３０％〜８９％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。
例の試料は結晶相の主成分がコージェライト相からな
り、副成分としてフォルステライト相，ムライト相を含
んでいることがわかった。また、その３０〜８００℃の
間の熱膨張係数が１．９×１０ -6／℃以下で、かつ、室
温での曲げ強度が７０kg／cm2 以上有することが明らか
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３０％〜８９％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。
【００２０】Ａｌ2 Ｏ3 −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、５５
wt％以上では熱膨張係数が大きくなる傾向が明らかとな
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。
が、１５wt％以下では曲げ強度を低下させ、また、５５
wt％以上では熱膨張係数が大きくなる傾向が明らかとな
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。
【００２１】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コージェライト質低熱膨張性多孔
質セラミック体が得られることがわかった。このコージ
ェライト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
ガス用フィルターやその他高温触媒担体として極めて有
用であることがわかった。
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コージェライト質低熱膨張性多孔
質セラミック体が得られることがわかった。このコージ
ェライト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
ガス用フィルターやその他高温触媒担体として極めて有
用であることがわかった。
【００２２】（実施例２）実施例１と同様の方法で、Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー，パルプ，コー
ジェライト粉末，フォルステライト粉末よりなるシート
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、又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又は、積層成形体を１３７
０〜１４２０℃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。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４〜２５μ
ｍであることが望ましいことがわかった。
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー，パルプ，コー
ジェライト粉末，フォルステライト粉末よりなるシート
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、又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又は、積層成形体を１３７
０〜１４２０℃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。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４〜２５μ
ｍであることが望ましいことがわかった。
【００２３】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。
た。その結果を（表３）に示した。
【００２４】
【表３】
【００２５】この（表３）の結果から明らかなように焼
成温度が１３７０〜１４２０℃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。
成温度が１３７０〜１４２０℃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。
【００２６】（実施例３）実施例１及び実施例２に記載
した本発明のコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミ
ックス及びディーゼル自動車用排気ガスフィルターの結
晶層であるコージェライト相の化学組成を、粉末Ｘ線、
蛍光Ｘ線により同定、定量したところＭｇＯ １１〜１
５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 ３２〜４１wt％、ＳｉＯ2 ５６
〜４３wt％、ＣａＯ ０．６〜０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3
０．４〜０．２wt％であることがわかった。また、Ｍ
ｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 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、ＣａＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 を添加することにより、焼成後
の曲げ強度が大きくなるが、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。次に、フォルステライト相の化学組
成を同定、定量したところＭｇＯ ５１〜５８wt％、Ｓ
ｉＯ2 ４１〜４８wt％，ＣａＯ ０．５〜０．７wt
％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜０．３wt％であることが望ま
しいことがわかった。ＭｇＯ，ＳｉＯ2 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、焼成中
の反応性が乏しくなり好ましくなく、また、ＣａＯ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 は焼結助剤として作用しているが上記化学組成
の範囲を超えると、逆に焼結を阻害することがわかっ
た。
した本発明のコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミ
ックス及びディーゼル自動車用排気ガスフィルターの結
晶層であるコージェライト相の化学組成を、粉末Ｘ線、
蛍光Ｘ線により同定、定量したところＭｇＯ １１〜１
５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 ３２〜４１wt％、ＳｉＯ2 ５６
〜４３wt％、ＣａＯ ０．６〜０．８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3
０．４〜０．２wt％であることがわかった。また、Ｍ
ｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 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、ＣａＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 を添加することにより、焼成後
の曲げ強度が大きくなるが、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。次に、フォルステライト相の化学組
成を同定、定量したところＭｇＯ ５１〜５８wt％、Ｓ
ｉＯ2 ４１〜４８wt％，ＣａＯ ０．５〜０．７wt
％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜０．３wt％であることが望ま
しいことがわかった。ＭｇＯ，ＳｉＯ2 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、焼成中
の反応性が乏しくなり好ましくなく、また、ＣａＯ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 は焼結助剤として作用しているが上記化学組成
の範囲を超えると、逆に焼結を阻害することがわかっ
た。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明は、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 系無機質ファイバーを１５〜５５wt％含み、結晶
相の主成分がコージェライト相からなり、かつ結晶相の
副成分としてフォルステライト相，ムライト相を含み、
３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９×１０-6／℃
以下であり、室温での曲げ強度が７０kg／cm2 以上であ
り、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成温度範
囲が１３７０〜１４２０℃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。更
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コージェライト質低熱膨張性多孔
質セラミック体を実現することができるものである。
ｉＯ2 系無機質ファイバーを１５〜５５wt％含み、結晶
相の主成分がコージェライト相からなり、かつ結晶相の
副成分としてフォルステライト相，ムライト相を含み、
３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９×１０-6／℃
以下であり、室温での曲げ強度が７０kg／cm2 以上であ
り、耐熱衝撃性及び耐熱性に優れ、かつ最適焼成温度範
囲が１３７０〜１４２０℃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。更
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コージェライト質低熱膨張性多孔
質セラミック体を実現することができるものである。
フロントページの続き (72)発明者 小川 誠 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
Claims (6)
- 【請求項１】結晶相の主成分がコージェライト相からな
り、かつ結晶相の副成分としてフォルステライト相，ム
ライト相を有し、前記コージェライト相の化学組成が、
ＭｇＯが１１〜１５wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が３２〜４１wt
％、ＳｉＯ2 が５６〜４３wt％、ＣａＯが０．６〜０．
８wt％、Ｆｅ2 Ｏ3 が０．４〜０．２wt％を有し、その
３０〜８００℃の間の熱膨張係数が１．９×１０-6／℃
以下であり、室温での曲げ強度が７０kg／cm2 以上であ
り、内部に多数のポアーを有することを特徴とするコー
ジェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体。 - 【請求項２】前記フォルステライト相の化学組成が、Ｍ
ｇＯが５１〜５８wt％、ＳｉＯ2 が４１〜４８wt％、Ｃ
ａＯが０．５〜０．７wt％、Ａｌ2 Ｏ3 が０．５〜０．
３wt％、を有することを特徴とする請求項１に記載のコ
ージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体。 - 【請求項３】前記ポアーの径が３〜２９μｍであること
を特徴とする請求項１に記載のコージェライト質低熱膨
張性多孔質セラミック体。 - 【請求項４】Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバー
と、パルプと、コージェライト系粉末と、フォルステラ
イト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，アニオン又はノニ
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、
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
るコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体の製
造方法。 - 【請求項５】前記スラリー生成工程において、前記Ａｌ
2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系無機質ファイバーの配合量が１５〜
５５wt％であることを特徴とする請求項４に記載のコー
ジェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体の製造方
法。 - 【請求項６】前記焼成工程の焼成温度が１３７０℃〜１
４２０℃の温度で行われることを特徴とする請求項４又
は５に記載のコージェライト質低熱膨張性多孔質セラミ
ック体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305111A JPH07157377A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | コージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305111A JPH07157377A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | コージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07157377A true JPH07157377A (ja) | 1995-06-20 |
Family
ID=17941235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5305111A Pending JPH07157377A (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | コージェライト質低熱膨張性多孔質セラミック体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07157377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002274974A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Sumitomo Chem Co Ltd | セラミックス球状多孔体およびその製造方法 |
| US7285214B2 (en) * | 2003-04-21 | 2007-10-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure and method of manufacturing the same |
-
1993
- 1993-12-06 JP JP5305111A patent/JPH07157377A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002274974A (ja) * | 2001-03-16 | 2002-09-25 | Sumitomo Chem Co Ltd | セラミックス球状多孔体およびその製造方法 |
| US7285214B2 (en) * | 2003-04-21 | 2007-10-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure and method of manufacturing the same |
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