JPH10174885A - コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 - Google Patents
コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法Info
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- JPH10174885A JPH10174885A JP8355365A JP35536596A JPH10174885A JP H10174885 A JPH10174885 A JP H10174885A JP 8355365 A JP8355365 A JP 8355365A JP 35536596 A JP35536596 A JP 35536596A JP H10174885 A JPH10174885 A JP H10174885A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度で薄壁化による熱容量低減が可能であ
り、低熱膨張係数で耐熱衝撃性に優れるコーディエライ
トハニカム構造体を実現する。 【解決手段】 コーディエライトハニカム構造体の出発
原料として、中心粒径が７μｍを超え２０μｍ以下であ
り、含有するＣａＯが０．２重量％以下であるタルク
と、中心粒径が１μｍ以下であるカオリン等のコーディ
エライト原料を用い、これら出発原料をセル壁厚が１３
０μｍ以下となるように、成形、焼成することで、高強
度かつ優れた耐熱衝撃性を有する薄壁のハニカム構造体
を得る。
り、低熱膨張係数で耐熱衝撃性に優れるコーディエライ
トハニカム構造体を実現する。 【解決手段】 コーディエライトハニカム構造体の出発
原料として、中心粒径が７μｍを超え２０μｍ以下であ
り、含有するＣａＯが０．２重量％以下であるタルク
と、中心粒径が１μｍ以下であるカオリン等のコーディ
エライト原料を用い、これら出発原料をセル壁厚が１３
０μｍ以下となるように、成形、焼成することで、高強
度かつ優れた耐熱衝撃性を有する薄壁のハニカム構造体
を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車エンジン
等、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を担持する担体
として使用されるハニカム構造体、特にコーディエライ
トを主成分とするハニカム構造体とその製造方法に関す
る。
等、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を担持する担体
として使用されるハニカム構造体、特にコーディエライ
トを主成分とするハニカム構造体とその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気ガス浄化装置における触
媒担体として、従来よりコーディエライトハニカム構造
体が広く使用されている。ところが、従来のコーディエ
ライトハニカム構造体は、セル壁厚が、通常、１７０μ
m 程度と厚いため、熱容量が大きく、エンジン始動時か
ら触媒が活性化する温度に達するまでに時間を要し、そ
の間に排出される排気ガスを浄化することができないと
いう欠点があった。
媒担体として、従来よりコーディエライトハニカム構造
体が広く使用されている。ところが、従来のコーディエ
ライトハニカム構造体は、セル壁厚が、通常、１７０μ
m 程度と厚いため、熱容量が大きく、エンジン始動時か
ら触媒が活性化する温度に達するまでに時間を要し、そ
の間に排出される排気ガスを浄化することができないと
いう欠点があった。
【０００３】そこで、コーディエライトハニカム構造体
の熱容量を小さくし、触媒活性化までの時間を短縮させ
るために、セル壁厚を薄くすることが検討されている。
例えば、特公平４−７００５３号公報には、使用するタ
ルクとカオリンの粒径を制御することにより、気孔率３
０％以下というコーディエライトハニカム構造体が得ら
れることが記載されている。しかし、この方法では気孔
率１８％以上のハニカム構造体しか得られていないた
め、セル壁厚が７０μm 、或いは５０μm と更に薄くし
た場合に気孔率が大きく、強度不足となり、ケーシング
時の組付け荷重等によりハニカム構造体が破壊するおそ
れがある。また、このハニカム構造体は熱膨張係数が
０．８×１０-6／℃と大きなことから、以下のような問
題があった。
の熱容量を小さくし、触媒活性化までの時間を短縮させ
るために、セル壁厚を薄くすることが検討されている。
例えば、特公平４−７００５３号公報には、使用するタ
ルクとカオリンの粒径を制御することにより、気孔率３
０％以下というコーディエライトハニカム構造体が得ら
れることが記載されている。しかし、この方法では気孔
率１８％以上のハニカム構造体しか得られていないた
め、セル壁厚が７０μm 、或いは５０μm と更に薄くし
た場合に気孔率が大きく、強度不足となり、ケーシング
時の組付け荷重等によりハニカム構造体が破壊するおそ
れがある。また、このハニカム構造体は熱膨張係数が
０．８×１０-6／℃と大きなことから、以下のような問
題があった。
【０００４】コーディエライトハニカム構造体を、排気
ガス浄化装置用の触媒担体として使用した場合、排気ガ
ス中に存在する未燃焼炭化水素や一酸化炭素の酸化反応
による急激な発熱により、触媒担体内に温度差が発生す
る。この温度差により発生する熱応力は熱膨張係数に比
例するため、熱膨張係数が０．８×１０-6／℃と大きな
値では、触媒担体内に亀裂の発生や破壊が起こるおそれ
があり、耐熱衝撃性に問題がある。
ガス浄化装置用の触媒担体として使用した場合、排気ガ
ス中に存在する未燃焼炭化水素や一酸化炭素の酸化反応
による急激な発熱により、触媒担体内に温度差が発生す
る。この温度差により発生する熱応力は熱膨張係数に比
例するため、熱膨張係数が０．８×１０-6／℃と大きな
値では、触媒担体内に亀裂の発生や破壊が起こるおそれ
があり、耐熱衝撃性に問題がある。
【０００５】特開昭５３−８２８２２号公報には、タル
クの中心粒径を５〜１５０μm とすることにより、熱膨
張係数を１．６×１０-6／℃以下のコーディエライトセ
ラミックが得られることが記載されている。しかしなが
ら、このコーディエライトセラミックも、熱膨張係数が
最も小さい値で０．９×１０-6／℃程度と大きく、この
ため耐熱衝撃性が劣るという問題があった。
クの中心粒径を５〜１５０μm とすることにより、熱膨
張係数を１．６×１０-6／℃以下のコーディエライトセ
ラミックが得られることが記載されている。しかしなが
ら、このコーディエライトセラミックも、熱膨張係数が
最も小さい値で０．９×１０-6／℃程度と大きく、この
ため耐熱衝撃性が劣るという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明は、
熱容量を低減するためにセル壁を薄肉化した場合にも十
分高い強度を有し、しかも低熱膨張係数で耐熱衝撃性に
優れるコーディエライトハニカム構造体およびその製造
方法を提供することを目的とするものである。
熱容量を低減するためにセル壁を薄肉化した場合にも十
分高い強度を有し、しかも低熱膨張係数で耐熱衝撃性に
優れるコーディエライトハニカム構造体およびその製造
方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するために鋭意検討し、コーディエライトを主成分
とするハニカム構造体であって、中心粒径が７μm を超
え２０μm 以下であり、含有するＣａＯが０．２重量％
以下であるタルクと、中心粒径が１μm 以下であるその
他のコーディエライト原料を出発原料とし、これら出発
原料をセル壁厚が１３０μm 以下となるように、成形、
焼成してなるコーディエライトハニカム構造体が、高強
度かつ優れた耐熱衝撃性を示すことを見出した（請求項
１）。
解決するために鋭意検討し、コーディエライトを主成分
とするハニカム構造体であって、中心粒径が７μm を超
え２０μm 以下であり、含有するＣａＯが０．２重量％
以下であるタルクと、中心粒径が１μm 以下であるその
他のコーディエライト原料を出発原料とし、これら出発
原料をセル壁厚が１３０μm 以下となるように、成形、
焼成してなるコーディエライトハニカム構造体が、高強
度かつ優れた耐熱衝撃性を示すことを見出した（請求項
１）。
【０００８】本発明では、中心粒径が７μm を超え２０
μm 以下であり、ＣａＯ含有量が０．２重量％以下であ
るタルクと、中心粒径が１μm 以下であるその他のコー
ディエライト原料を出発原料とすることで、熱膨張係数
を０．５×１０-6／℃以下の小さな値とし、しかもハニ
カム構造の流路方向の圧壊強度を大幅に向上させること
ができる。従って、セル壁厚を１３０μm 以下と薄壁化
しても、十分な強度を確保できるので（セル壁厚７０μ
m でハニカム構造の流路方向（図１にＡ軸方向として示
す方向）の圧壊強度１５ＭＰａ以上）、ケーシング時の
組付け荷重等による破壊は発生しない。よって、強度と
耐熱衝撃性とを同時に確保しつつ、熱容量を低減するこ
とが可能であり、排気ガス浄化装置の触媒担体に利用す
ることにより、触媒の早期活性化が可能である。
μm 以下であり、ＣａＯ含有量が０．２重量％以下であ
るタルクと、中心粒径が１μm 以下であるその他のコー
ディエライト原料を出発原料とすることで、熱膨張係数
を０．５×１０-6／℃以下の小さな値とし、しかもハニ
カム構造の流路方向の圧壊強度を大幅に向上させること
ができる。従って、セル壁厚を１３０μm 以下と薄壁化
しても、十分な強度を確保できるので（セル壁厚７０μ
m でハニカム構造の流路方向（図１にＡ軸方向として示
す方向）の圧壊強度１５ＭＰａ以上）、ケーシング時の
組付け荷重等による破壊は発生しない。よって、強度と
耐熱衝撃性とを同時に確保しつつ、熱容量を低減するこ
とが可能であり、排気ガス浄化装置の触媒担体に利用す
ることにより、触媒の早期活性化が可能である。
【０００９】上記コーディエライト原料の中心粒径は、
好ましくは０．８μm 以下であり（請求項２）、緻密で
より高強度のハニカム構造体が得られる。
好ましくは０．８μm 以下であり（請求項２）、緻密で
より高強度のハニカム構造体が得られる。
【００１０】上記コーディエライト原料として、仮焼カ
オリンを用いる場合には、上記出発原料中の仮焼カオリ
ンの含有量を３６．５重量％以下とすることが望ましく
（請求項３）、コーディエライトハニカム構造体の強度
を十分高くすることができる。
オリンを用いる場合には、上記出発原料中の仮焼カオリ
ンの含有量を３６．５重量％以下とすることが望ましく
（請求項３）、コーディエライトハニカム構造体の強度
を十分高くすることができる。
【００１１】好ましくは、上記セル壁厚を１００μm 以
下とするのがよく（請求項４）、強度を確保しつつ薄壁
化により熱容量をさらに低減することが可能である。
下とするのがよく（請求項４）、強度を確保しつつ薄壁
化により熱容量をさらに低減することが可能である。
【００１２】本発明のハニカム構造体は、具体的には、
流路方向の熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下であ
り、かつ上記ハニカム構造体の気孔率が１８％未満であ
る（請求項５）。熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下
であることで耐熱衝撃性を確保し、気孔率が１８％未満
と緻密であるので高強度である。
流路方向の熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下であ
り、かつ上記ハニカム構造体の気孔率が１８％未満であ
る（請求項５）。熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下
であることで耐熱衝撃性を確保し、気孔率が１８％未満
と緻密であるので高強度である。
【００１３】上記ハニカム構造体の主成分であるコーデ
ィエライトは、重量組成でＳｉＯ2４９．０〜５３．０
％、Ａｌ2 Ｏ3 ３３．０〜３７．０％、ＭｇＯ１１．５
〜１５．５％で表される組成を有する（請求項６）。
ィエライトは、重量組成でＳｉＯ2４９．０〜５３．０
％、Ａｌ2 Ｏ3 ３３．０〜３７．０％、ＭｇＯ１１．５
〜１５．５％で表される組成を有する（請求項６）。
【００１４】本発明のコーディエライトハニカム構造体
は、中心粒径が７μm を超え２０μm 以下であり、含有
するＣａＯが０．２重量％以下であるタルクと、中心粒
径が１μm 以下であるその他のコーディエライト原料を
調合し、セル壁厚が１３０μm 以下のハニカム形状に成
形した後、焼成することにより製造することができる
（請求項５）。
は、中心粒径が７μm を超え２０μm 以下であり、含有
するＣａＯが０．２重量％以下であるタルクと、中心粒
径が１μm 以下であるその他のコーディエライト原料を
調合し、セル壁厚が１３０μm 以下のハニカム形状に成
形した後、焼成することにより製造することができる
（請求項５）。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のコーディエライトハニカム構造体は主成分とし
てコーディエライトを含有するハニカム構造体である。
コーディエライトは２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ
2 で表される理論組成を有し、通常、組成中にＳｉＯ2
を４９．０〜５３．０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を３３．０〜
３７．０重量％、ＭｇＯを１１．５〜１５．５重量％の
割合で含有する。
本発明のコーディエライトハニカム構造体は主成分とし
てコーディエライトを含有するハニカム構造体である。
コーディエライトは２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3 ・５ＳｉＯ
2 で表される理論組成を有し、通常、組成中にＳｉＯ2
を４９．０〜５３．０重量％、Ａｌ2 Ｏ3 を３３．０〜
３７．０重量％、ＭｇＯを１１．５〜１５．５重量％の
割合で含有する。
【００１６】本発明では、上記組成を有するコーディエ
ライトハニカム構造体を製造するに当たり、出発原料と
して、中心粒径が７μm を超え２０μm 以下であり、含
有するＣａＯが０．２重量％以下であるタルクを用い
る。タルクの中心粒径が７μm以下であると、押し出し
成形時のタルク粒子の配向が低下するため、熱膨張係数
が大きくなる。中心粒径が２０μm より大きくなると、
ハニカム構造体中に形成される気孔径が大きくなるた
め、ハニカム構造体の強度が低下する。また、ハニカム
構造体成形時に成形型が目詰まりし、ハニカム構造体の
成形が困難になる。
ライトハニカム構造体を製造するに当たり、出発原料と
して、中心粒径が７μm を超え２０μm 以下であり、含
有するＣａＯが０．２重量％以下であるタルクを用い
る。タルクの中心粒径が７μm以下であると、押し出し
成形時のタルク粒子の配向が低下するため、熱膨張係数
が大きくなる。中心粒径が２０μm より大きくなると、
ハニカム構造体中に形成される気孔径が大きくなるた
め、ハニカム構造体の強度が低下する。また、ハニカム
構造体成形時に成形型が目詰まりし、ハニカム構造体の
成形が困難になる。
【００１７】タルクに含まれるＣａは、焼成時にコーデ
ィエライト結晶中のＭｇと置換し、コーディエライトハ
ニカム構造体の熱膨張係数を大きくする。コーディエラ
イトハニカム構造体の熱膨張係数は、コーディエライト
結晶のａ、ｂ軸の熱膨張係数（正の値）とｃ軸の熱膨張
係数（負の値）の差によりハニカム構造体中に発生する
マイクロクラックの密度によって決まり、マイクロクラ
ック密度が高いほど、熱膨張係数は小さくなる。コーデ
ィエライト結晶のｃ軸の熱膨張係数の理論値は−１．５
×１０-6／℃であるが、ＣａがＭｇと置換すると熱膨張
係数は大きくなる。そのため、ＣａＯ含有量が０．２重
量％より多いタルクを用いると、コーディエライト結晶
のａ、ｂ軸の熱膨張係数とｃ軸の熱膨張係数の差が小さ
くなり、ハニカム構造体中に発生するマイクロクラック
密度が低くなって、ハニカム構造体の流路方向（Ａ軸方
向）の熱膨張係数が０．５×１０-6／℃より大きくな
る。
ィエライト結晶中のＭｇと置換し、コーディエライトハ
ニカム構造体の熱膨張係数を大きくする。コーディエラ
イトハニカム構造体の熱膨張係数は、コーディエライト
結晶のａ、ｂ軸の熱膨張係数（正の値）とｃ軸の熱膨張
係数（負の値）の差によりハニカム構造体中に発生する
マイクロクラックの密度によって決まり、マイクロクラ
ック密度が高いほど、熱膨張係数は小さくなる。コーデ
ィエライト結晶のｃ軸の熱膨張係数の理論値は−１．５
×１０-6／℃であるが、ＣａがＭｇと置換すると熱膨張
係数は大きくなる。そのため、ＣａＯ含有量が０．２重
量％より多いタルクを用いると、コーディエライト結晶
のａ、ｂ軸の熱膨張係数とｃ軸の熱膨張係数の差が小さ
くなり、ハニカム構造体中に発生するマイクロクラック
密度が低くなって、ハニカム構造体の流路方向（Ａ軸方
向）の熱膨張係数が０．５×１０-6／℃より大きくな
る。
【００１８】タルク以外のコーディエライト原料として
は、例えば、カオリン、カオリンの仮焼物（以下、仮焼
カオリンと呼ぶ）、アルミナ、水酸化アルミニウム等が
用いられる。これらタルク以外のコーディエライト原料
は、いずれも中心粒径が１μm 以下のものを用いる。こ
れによりハニカム構造体の気孔率が１８％未満と緻密化
し、強度が向上する。使用するコーディエライト原料の
うち、１種類でも中心粒径が１μm より大きいと、気孔
率が大きくなり、Ａ軸方向の圧壊強度が低下する。コー
ディエライト原料の中心粒径は、好ましくは０．８μm
以下、より好ましくは０．５μm 以下とするのがよい。
なお、図１にハニカム構造体のＡ軸方向、Ｂ軸方向を矢
印で示す。
は、例えば、カオリン、カオリンの仮焼物（以下、仮焼
カオリンと呼ぶ）、アルミナ、水酸化アルミニウム等が
用いられる。これらタルク以外のコーディエライト原料
は、いずれも中心粒径が１μm 以下のものを用いる。こ
れによりハニカム構造体の気孔率が１８％未満と緻密化
し、強度が向上する。使用するコーディエライト原料の
うち、１種類でも中心粒径が１μm より大きいと、気孔
率が大きくなり、Ａ軸方向の圧壊強度が低下する。コー
ディエライト原料の中心粒径は、好ましくは０．８μm
以下、より好ましくは０．５μm 以下とするのがよい。
なお、図１にハニカム構造体のＡ軸方向、Ｂ軸方向を矢
印で示す。
【００１９】タルク以外のコーディエライト原料として
仮焼カオリンを用いる場合には、全出発原料中の仮焼カ
オリンの重量割合を３６．５％以下とする。仮焼カオリ
ンの含有量が３６．５重量％より大きくなると、コーデ
ィエライト化の反応性が低下するためＡ軸圧壊強度が低
下する。また、ハニカム構造体中に発生するマイクロク
ラックの密度が低下し、流路方向（Ａ軸方向）の熱膨張
係数が０．５×１０-6／℃より大きくなる。気孔率も１
８％以上となって緻密化することができない。
仮焼カオリンを用いる場合には、全出発原料中の仮焼カ
オリンの重量割合を３６．５％以下とする。仮焼カオリ
ンの含有量が３６．５重量％より大きくなると、コーデ
ィエライト化の反応性が低下するためＡ軸圧壊強度が低
下する。また、ハニカム構造体中に発生するマイクロク
ラックの密度が低下し、流路方向（Ａ軸方向）の熱膨張
係数が０．５×１０-6／℃より大きくなる。気孔率も１
８％以上となって緻密化することができない。
【００２０】コーディエライト原料としては、上述した
ものに限らず、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ源としてこれらを含む
酸化物、水酸化物、塩化物等を用いることもできる。こ
の場合も、これら原料粉末の中心粒径は１μm 以下とす
るのがよい。
ものに限らず、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ源としてこれらを含む
酸化物、水酸化物、塩化物等を用いることもできる。こ
の場合も、これら原料粉末の中心粒径は１μm 以下とす
るのがよい。
【００２１】タルクおよびタルク以外の上記コーディエ
ライト原料を出発原料として、本発明のコーディエライ
トハニカム構造体を製造する場合には、これら出発原料
を、上述したコーディエライト組成となるように調合
し、バインダ等を加えて混練して粘土状とする。この粘
土を押し出し成形等により、セル壁厚１３０μm 以下の
ハニカム形状に成形し、焼成してハニカム構造体とす
る。ハニカム構造体のセル壁厚は、好ましくは１００μ
m 以下とし、熱容量をさらに低減することができる。
ライト原料を出発原料として、本発明のコーディエライ
トハニカム構造体を製造する場合には、これら出発原料
を、上述したコーディエライト組成となるように調合
し、バインダ等を加えて混練して粘土状とする。この粘
土を押し出し成形等により、セル壁厚１３０μm 以下の
ハニカム形状に成形し、焼成してハニカム構造体とす
る。ハニカム構造体のセル壁厚は、好ましくは１００μ
m 以下とし、熱容量をさらに低減することができる。
【００２２】
（実施例１〜１０）コーディエライトの出発原料とし
て、いずれも粉末状態のタルク、カオリン、アルミナ、
および水酸化アルミニウムを用い、これら出発原料を表
１に示す調合割合に従って調合して、主原料とした。こ
の時、使用したタルク中のＣａＯの含有量は０．１２〜
０．１３重量％であった。次いで、この主原料１００重
量部に対してバインダとしてメチルセルロース７．５重
量部、水を適量、保湿剤２．８重量部を加え、混練機に
より混練して粘土状とした。この粘土を押し出し成形機
により、セル壁厚７０μm 、１平方インチ当たりのセル
数が４００個、セル形状が正方形のハニカム形状に成形
した後、電気炉で大気中にて焼成した。
て、いずれも粉末状態のタルク、カオリン、アルミナ、
および水酸化アルミニウムを用い、これら出発原料を表
１に示す調合割合に従って調合して、主原料とした。こ
の時、使用したタルク中のＣａＯの含有量は０．１２〜
０．１３重量％であった。次いで、この主原料１００重
量部に対してバインダとしてメチルセルロース７．５重
量部、水を適量、保湿剤２．８重量部を加え、混練機に
より混練して粘土状とした。この粘土を押し出し成形機
により、セル壁厚７０μm 、１平方インチ当たりのセル
数が４００個、セル形状が正方形のハニカム形状に成形
した後、電気炉で大気中にて焼成した。
【００２３】得られたハニカム構造体の特性を評価する
ため、それぞれ流路方向（Ａ軸方向）の熱膨張係数と気
孔率、Ａ軸圧壊強度を測定して、結果を表１に併記し
た。なお、実施例１のコーディエライトハニカム構造体
の組成を調べたところ、ＳｉＯ2 ４９．６重量％、Ａｌ
2 Ｏ3 ３５．３重量％、ＭｇＯ１３．６重量％であっ
た。
ため、それぞれ流路方向（Ａ軸方向）の熱膨張係数と気
孔率、Ａ軸圧壊強度を測定して、結果を表１に併記し
た。なお、実施例１のコーディエライトハニカム構造体
の組成を調べたところ、ＳｉＯ2 ４９．６重量％、Ａｌ
2 Ｏ3 ３５．３重量％、ＭｇＯ１３．６重量％であっ
た。
【００２４】
【表１】
【００２５】（比較例１〜１２）比較のため、表２に示
すように、タルクまたはタルク以外のコーディエライト
原料のいずれかの中心粒径を本発明の範囲外とし、それ
以外は上記実施例１〜１０と同様の方法で原料を調合
し、成形、焼成を行ってハニカム構造体を得た（比較例
１〜８）。また、ＣａＯ含有量が０．２８重量％のタル
クを原料として用い、それ以外は同様の方法でハニカム
構造体を得た（比較例９〜１２）。得られたハニカム構
造体のそれぞれについて熱膨張係数、気孔率およびＡ軸
圧壊強度を測定し、結果を表２に併記した。
すように、タルクまたはタルク以外のコーディエライト
原料のいずれかの中心粒径を本発明の範囲外とし、それ
以外は上記実施例１〜１０と同様の方法で原料を調合
し、成形、焼成を行ってハニカム構造体を得た（比較例
１〜８）。また、ＣａＯ含有量が０．２８重量％のタル
クを原料として用い、それ以外は同様の方法でハニカム
構造体を得た（比較例９〜１２）。得られたハニカム構
造体のそれぞれについて熱膨張係数、気孔率およびＡ軸
圧壊強度を測定し、結果を表２に併記した。
【００２６】次に、表１、表２の結果について考察す
る。まず、表１の実施例２、５、８、１０より、タルク
の中心粒径を小さくすると、流路方向の熱膨張係数は大
きくなり、一方、気孔率は小さくなって、Ａ軸圧壊強度
が大きくなることがわかる。表２の比較例７、８のよう
に、タルクの中心粒径を７μm 以下とすると、Ａ軸圧壊
強度は大きくなるが、熱膨張係数は０．５×１０-6／℃
を超えてしまう。また、比較例１のようにタルクの中心
粒径を２０μm より大きくすると、熱膨張係数は小さく
なるが、気孔率が１８％より大きくなり、Ａ軸圧壊強度
が１０．２ＭＰａと低くなる。さらに、比較例９〜１２
よりタルクの中心粒径が本発明の範囲内であっても、タ
ルクに含有されるＣａＯが０．２重量％を超えると、熱
膨張係数が０．５×１０-6／℃より大きくなる。以上よ
り、原料として用いるタルクは、中心粒径が７μm より
大きく２０μm 以下であり、含有されるＣａＯが０．２
重量％以下であることが必要といえる。
る。まず、表１の実施例２、５、８、１０より、タルク
の中心粒径を小さくすると、流路方向の熱膨張係数は大
きくなり、一方、気孔率は小さくなって、Ａ軸圧壊強度
が大きくなることがわかる。表２の比較例７、８のよう
に、タルクの中心粒径を７μm 以下とすると、Ａ軸圧壊
強度は大きくなるが、熱膨張係数は０．５×１０-6／℃
を超えてしまう。また、比較例１のようにタルクの中心
粒径を２０μm より大きくすると、熱膨張係数は小さく
なるが、気孔率が１８％より大きくなり、Ａ軸圧壊強度
が１０．２ＭＰａと低くなる。さらに、比較例９〜１２
よりタルクの中心粒径が本発明の範囲内であっても、タ
ルクに含有されるＣａＯが０．２重量％を超えると、熱
膨張係数が０．５×１０-6／℃より大きくなる。以上よ
り、原料として用いるタルクは、中心粒径が７μm より
大きく２０μm 以下であり、含有されるＣａＯが０．２
重量％以下であることが必要といえる。
【００２７】
【表２】
【００２８】気孔率、Ａ軸圧壊強度については、実施例
１〜１０より、各原料の中心粒径が小さくなるのに伴
い、気孔率が小さく、Ａ軸圧壊強度が大きくなることが
わかる。比較例２〜６、１０〜１２のように、コーディ
エライト原料のうち一種類でも中心粒径が１μm より大
きくなると、気孔率が１８％以上となり、Ａ軸圧壊強度
は１５ＭＰａより小さくなる。以上より、タルク以外の
コーディエライト原料は、中心粒径が１μm 以下である
ことが必要であるといえる。
１〜１０より、各原料の中心粒径が小さくなるのに伴
い、気孔率が小さく、Ａ軸圧壊強度が大きくなることが
わかる。比較例２〜６、１０〜１２のように、コーディ
エライト原料のうち一種類でも中心粒径が１μm より大
きくなると、気孔率が１８％以上となり、Ａ軸圧壊強度
は１５ＭＰａより小さくなる。以上より、タルク以外の
コーディエライト原料は、中心粒径が１μm 以下である
ことが必要であるといえる。
【００２９】（実施例１１〜２２）出発原料として、タ
ルク、カオリン、仮焼カオリン、およびアルミナを用
い、これらの粉末を表３に示す調合割合で調合して、主
原料とした。この主原料を用いて、上記実施例１〜１０
と同様の方法で成形、焼成を行ってハニカム構造体を得
た。得られたハニカム構造体の熱膨張係数、気孔率およ
びＡ軸圧壊強度を測定し、結果を表３に併記した。
ルク、カオリン、仮焼カオリン、およびアルミナを用
い、これらの粉末を表３に示す調合割合で調合して、主
原料とした。この主原料を用いて、上記実施例１〜１０
と同様の方法で成形、焼成を行ってハニカム構造体を得
た。得られたハニカム構造体の熱膨張係数、気孔率およ
びＡ軸圧壊強度を測定し、結果を表３に併記した。
【００３０】（比較例１３〜２４）比較のため、表４に
示すように、タルクまたはタルク以外のコーディエライ
ト原料のいずれかの中心粒径を本発明の範囲外とし、そ
れ以外は、上記実施例１１〜２２と同様の方法で原料を
調合し、成形、焼成を行ってハニカム構造体を得た（比
較例１３〜１６、１８〜２１）。また、ＣａＯ含有量が
０．２８重量％であるタルクを原料として用いたもの
（比較例１７、２２）、仮焼カオリンの調合割合を本発
明の範囲外としたものについて、それぞれ同様の方法で
ハニカム構造体を得た（比較例２３、２４）。得られた
ハニカム構造体のそれぞれについて熱膨張係数、気孔率
およびＡ軸圧壊強度を測定し、結果を表４に併記した。
示すように、タルクまたはタルク以外のコーディエライ
ト原料のいずれかの中心粒径を本発明の範囲外とし、そ
れ以外は、上記実施例１１〜２２と同様の方法で原料を
調合し、成形、焼成を行ってハニカム構造体を得た（比
較例１３〜１６、１８〜２１）。また、ＣａＯ含有量が
０．２８重量％であるタルクを原料として用いたもの
（比較例１７、２２）、仮焼カオリンの調合割合を本発
明の範囲外としたものについて、それぞれ同様の方法で
ハニカム構造体を得た（比較例２３、２４）。得られた
ハニカム構造体のそれぞれについて熱膨張係数、気孔率
およびＡ軸圧壊強度を測定し、結果を表４に併記した。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】表３、表４より、原料として仮焼カオリン
を用いた場合においても、熱膨張係数に対するタルクの
中心粒径による効果は、実施例１２、１３と比較例１３
において、タルク中に含有されるＣａＯの重量割合の効
果は、実施例１２、１８と比較例１７、２２において明
らかな通り、同様の効果が確認できる。また、気孔率、
Ａ軸圧壊強度に対するコーディエライト原料の中心粒径
の効果についても、実施例１１〜２２と比較例１３〜１
６、１８〜２１を比較して明らかな通り、同様の効果が
みられる。
を用いた場合においても、熱膨張係数に対するタルクの
中心粒径による効果は、実施例１２、１３と比較例１３
において、タルク中に含有されるＣａＯの重量割合の効
果は、実施例１２、１８と比較例１７、２２において明
らかな通り、同様の効果が確認できる。また、気孔率、
Ａ軸圧壊強度に対するコーディエライト原料の中心粒径
の効果についても、実施例１１〜２２と比較例１３〜１
６、１８〜２１を比較して明らかな通り、同様の効果が
みられる。
【００３４】さらに、実施例１１、１２、１３、１５に
対して実施例１７、１８、２０、２１のように仮焼カオ
リンの調合割合を減少させると、熱膨張係数は小さくな
り、気孔率も小さく、Ａ軸圧壊強度は大きくなることが
わかる。また、比較例２３、２４のように、仮焼カオリ
ンの重量割合を３６．５％より増加させると、気孔率が
１８％を超え、Ａ軸圧壊強度が１５ＭＰａより小さくな
るとともに、熱膨張係数が０．５×１０-6／℃より大き
くなる。よって、コーディエライト原料として仮焼カオ
リンを使用する場合には、出発原料全体に対する重量割
合を３６．５％以下とすることが望ましい。
対して実施例１７、１８、２０、２１のように仮焼カオ
リンの調合割合を減少させると、熱膨張係数は小さくな
り、気孔率も小さく、Ａ軸圧壊強度は大きくなることが
わかる。また、比較例２３、２４のように、仮焼カオリ
ンの重量割合を３６．５％より増加させると、気孔率が
１８％を超え、Ａ軸圧壊強度が１５ＭＰａより小さくな
るとともに、熱膨張係数が０．５×１０-6／℃より大き
くなる。よって、コーディエライト原料として仮焼カオ
リンを使用する場合には、出発原料全体に対する重量割
合を３６．５％以下とすることが望ましい。
【００３５】なお、実施例１６、比較例１５について、
Ｂ軸（図１に矢印で示す）の熱膨張係数と圧壊強度を測
定した。その結果を参考として示すと、実施例１６にお
いて、熱膨張係数は０．６８×１０-6／℃、Ｂ軸圧壊強
度は１．３６ＭＰａであった。比較例１５においては、
熱膨張係数が０．６６×１０-6／℃、Ｂ軸圧壊強度は
１．２３ＭＰａであった。
Ｂ軸（図１に矢印で示す）の熱膨張係数と圧壊強度を測
定した。その結果を参考として示すと、実施例１６にお
いて、熱膨張係数は０．６８×１０-6／℃、Ｂ軸圧壊強
度は１．３６ＭＰａであった。比較例１５においては、
熱膨張係数が０．６６×１０-6／℃、Ｂ軸圧壊強度は
１．２３ＭＰａであった。
【００３６】図２は、Ａ軸圧壊強度を横軸、熱膨張係数
を縦軸とするグラフである。本発明実施例のものはいず
れも、熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下、セル壁厚
７０μm におけるＡ軸圧壊強度が１５ＭＰａ以上であ
り、本発明によって、低熱膨張係数と高強度の両方を同
時に確保できることがわかる。一方、図３は、気孔率を
横軸、熱膨張係数を縦軸とするグラフで、同様に、本発
明実施例のものはいずれも、熱膨張係数が０．５×１０
-6／℃以下、気孔率が１８％未満となっている。これに
対し、比較例のものは熱膨張係数が０．５×１０-6／℃
より大きいか、気孔率が１８％以上でＡ軸圧壊強度が１
５ＭＰａより小さくなっている。
を縦軸とするグラフである。本発明実施例のものはいず
れも、熱膨張係数が０．５×１０-6／℃以下、セル壁厚
７０μm におけるＡ軸圧壊強度が１５ＭＰａ以上であ
り、本発明によって、低熱膨張係数と高強度の両方を同
時に確保できることがわかる。一方、図３は、気孔率を
横軸、熱膨張係数を縦軸とするグラフで、同様に、本発
明実施例のものはいずれも、熱膨張係数が０．５×１０
-6／℃以下、気孔率が１８％未満となっている。これに
対し、比較例のものは熱膨張係数が０．５×１０-6／℃
より大きいか、気孔率が１８％以上でＡ軸圧壊強度が１
５ＭＰａより小さくなっている。
【００３７】このように、本発明によれば、タルクの中
心粒径とＣａＯ含有量、およびタルク以外のコーディエ
ライト原料の中心粒径を所定範囲とすることで、低熱膨
張で、薄壁かつ高強度なコーディエライトハニカム構造
体を実現することができる。
心粒径とＣａＯ含有量、およびタルク以外のコーディエ
ライト原料の中心粒径を所定範囲とすることで、低熱膨
張で、薄壁かつ高強度なコーディエライトハニカム構造
体を実現することができる。
【図１】ハニカム構造体におけるＡ軸方向およびＢ軸方
向を示す図である。
向を示す図である。
【図２】本発明実施例および比較例におけるＡ軸圧壊強
度と熱膨張係数の関係を示す図である。
度と熱膨張係数の関係を示す図である。
【図３】本発明実施例および比較例における気孔率と熱
膨張係数の関係を示す図である。
膨張係数の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳田 浩次郎 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (7)
- 【請求項１】 コーディエライトを主成分とするハニカ
ム構造体であって、中心粒径が７μm を超え２０μm 以
下であり、含有するＣａＯが０．２重量％以下であるタ
ルクと、中心粒径が１μm 以下であるその他のコーディ
エライト原料を出発原料とし、これら出発原料をセル壁
厚が１３０μm 以下となるように成形、焼成してなるこ
とを特徴とするコーディエライトハニカム構造体。 - 【請求項２】 上記コーディエライト原料の中心粒径が
０．８μm 以下である請求項１記載のコーディエライト
ハニカム構造体。 - 【請求項３】 上記コーディエライト原料が仮焼カオリ
ンを含み、上記出発原料中の仮焼カオリンの含有量が３
６．５重量％以下である請求項１または２記載のコーデ
ィエライトハニカム構造体。 - 【請求項４】 上記セル壁厚が１００μm 以下である請
求項１ないし３のいずれか一つに記載のコーディエライ
トハニカム構造体。 - 【請求項５】 上記ハニカム構造体の流路方向の熱膨張
係数が０．５×１０-6／℃以下であり、かつ上記ハニカ
ム構造体の気孔率が１８％未満である請求項１ないし４
のいずれか一つに記載のコーディエライトハニカム構造
体。 - 【請求項６】 上記ハニカム構造体の主成分であるコー
ディエライトは、重量組成でＳｉＯ2 ４９．０〜５３．
０％、Ａｌ2 Ｏ3 ３３．０〜３７．０％、ＭｇＯ１１．
５〜１５．５％である請求項１ないし５のいずれか一つ
に記載のコーディエライトハニカム構造体。 - 【請求項７】 中心粒径が７μm を超え２０μm 以下で
あり、含有するＣａＯが０．２重量％以下であるタルク
と、中心粒径が１μm 以下であるその他のコーディエラ
イト原料を調合し、セル壁厚が１３０μm 以下のハニカ
ム形状に成形した後、焼成することを特徴とするコーデ
ィエライトハニカム構造体の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35536596A JP3789579B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 |
| US08/991,244 US5997984A (en) | 1996-12-19 | 1997-12-16 | Cordierite honeycomb structural body and method for its production |
| DE19756517A DE19756517A1 (de) | 1996-12-19 | 1997-12-18 | Kordierit-Honigwabenstrukturkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35536596A JP3789579B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10174885A true JPH10174885A (ja) | 1998-06-30 |
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ID=18443511
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35536596A Expired - Fee Related JP3789579B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 |
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|---|---|
| US (1) | US5997984A (ja) |
| JP (1) | JP3789579B2 (ja) |
| DE (1) | DE19756517A1 (ja) |
Cited By (6)
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