Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4473438B2 - コージェライトハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

コージェライトハニカム構造体及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4473438B2
JP4473438B2 JP2000311399A JP2000311399A JP4473438B2 JP 4473438 B2 JP4473438 B2 JP 4473438B2 JP 2000311399 A JP2000311399 A JP 2000311399A JP 2000311399 A JP2000311399 A JP 2000311399A JP 4473438 B2 JP4473438 B2 JP 4473438B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cordierite
honeycomb structure
face
powder
opening end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000311399A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002121085A (ja
Inventor
和彦 熊澤
邦和 浜口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2000311399A priority Critical patent/JP4473438B2/ja
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to AU2001292281A priority patent/AU2001292281A1/en
Priority to PCT/JP2001/008491 priority patent/WO2002030567A1/ja
Priority to EP01972554A priority patent/EP1354629B1/en
Priority to DE60134341T priority patent/DE60134341D1/de
Priority to US10/168,082 priority patent/US6726977B2/en
Publication of JP2002121085A publication Critical patent/JP2002121085A/ja
Priority to ZA200204424A priority patent/ZA200204424B/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4473438B2 publication Critical patent/JP4473438B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885—Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5024—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車排ガス浄化用の触媒担体として好適に用いられるコージェライトハニカム構造体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車排ガス浄化用の触媒は担体に担持した形で使用することが一般的であり、このような触媒担体としてはコージェライトからなるハニカム構造体が利用されてきた。特に近年では排ガス規制が強化される傾向にあるため、これに対応して触媒の浄化性能を向上させるべく、隔壁の厚さを従来と比較して極端に薄く構成した薄壁型のハニカム構造体が提案されている。
【０００３】
壁厚１００μｍ以下に構成され、端面の開口率が８３％以上に及ぶものもある薄壁型ハニカム構造体は、▲１▼熱容量が低く暖気効率が高いため、エンジン始動後の早期に触媒を活性化できる、▲２▼開口率が高いため、排ガスが触媒担体を通過する際の圧力損失を低減可能である等、触媒担体として好ましい種々の特性を備えており、今後の利用が期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、薄壁型ハニカム構造体は、上記構造上の特徴に起因して、エンジンから排出される高圧の排ガスに曝される開口端面の摩耗が激しいという問題点があった。特に近年、処理能力の向上を目的として、触媒（即ち触媒担体）をエンジンの至近に配置するようになっていることが、開口端面の摩耗を加速させる要因となっている。
【０００５】
かかる問題を解決する手段としては、例えばハニカム構造体の開口端面近傍の隔壁のみを肉厚にする方法（特開2000-51710号公報）、ハニカム構造の基材の開口端面に釉薬、水ガラス等のガラス成分を塗布・焼成する方法、同様にコージェライト化原料のうちの特定成分を塗布・焼成する方法（同号公報）等が検討されている。
【０００６】
しかしながら、開口端面近傍を肉厚にする方法は、開口端面の耐摩耗性は向上するものの、ハニカム構造体の端面開口率を低下させることになり、圧力損失が低いという薄壁型ハニカム構造体のメリットを減殺する点において好ましくない。また、釉薬等のガラス成分を塗布・焼成する方法は、塗布部分が緻密化され強度は向上するものの、当該部分がガラス化するために却って脆くなってしまい耐摩耗性を十分に向上させることができなかった。
【０００７】
また、コージェライト化原料（焼成等の熱処理によりコージェライトとなる原料、例えばタルク、アルミナ、カオリンの混合物等を意味する。）のうちの特定成分を塗布・焼成する方法は、当該部分の緻密化を進行させることは可能であるが、塗布部分の化学組成がコージェライトの化学量論的組成からはずれ、熱膨張率が高くなるために、耐熱衝撃性を損なう点において好ましくない。また、この方法により開口端面近傍を緻密化するのみでは耐磨耗性の面でも不十分であった。
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、圧力損失が低い等の薄壁型ハニカム構造体としてのメリットを減殺せず、かつ、開口端面の耐摩耗性に優れたハニカム構造体、及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意検討した結果、コージェライトからなるハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を形成することにより、上記従来技術の問題点を解決できることを見出して本発明を完成した。
【００１０】
即ち、本発明によれば、コージェライトからなるハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を有することを特徴とするコージェライトハニカム構造体が提供される。
【００１２】
本発明のコージェライトハニカム構造体は、基材の開口端面及び当該開口端面からセル形成方向に１０ｍｍ以内の部分にのみ補強部を有するものが好ましく、基材の隔壁が厚さ１００μｍ以下である場合に特にその効果を発揮する。
【００１３】
また、本発明によれば、コージェライト或いはコージェライト化原料からなり、焼成された若しくは未焼成のハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、コージェライト粉末とコロイダルセラミックを含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成することを特徴とするコージェライトハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００１４】
本発明の製造方法においては、コージェライト粉末とコロイダルセラミックを含むスラリーを付着させることに代えて、コージェライト粉末と釉薬を含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成してもよく、コージェライト粉末と酸化チタンを含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のコージェライトハニカム構造体は、コージェライトからなるハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を有するものである。
本発明によれば、圧力損失が低い等の薄壁型ハニカム構造体としてのメリットを減殺せず、かつ、開口端面の耐摩耗性に優れたハニカム構造体が提供される。
以下、本発明のコージェライトハニカム構造体について詳細に説明する。
【００１６】
本発明のコージェライトハニカム構造体（以下、単に「ハニカム構造体」と記す。）は、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を有することを特徴とする。このような補強部は、コージェライト粉末が基材となるコージェライトハニカム構造体壁面の大気孔を埋めるとともに焼成工程を経ることにより溶着し、他の部分に比して緻密で気孔率が低くなるため、当該部分の耐摩耗性が向上することに加え、補強部が基材と同一材質であるコージェライト粉末を担持せしめたものであるため、補強部と基材との熱膨張率差が小さく耐熱衝撃性が低下することがない。
【００１７】
本発明にいう「コージェライト粉末」は、字義通り、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）の粉末を意味し、化学組成がＳｉＯ2：４８〜５４質量％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８質量％、ＭｇＯ：１２〜１８質量％の範囲内のものであって、主な結晶相がコージェライトであるものをいう。
但し、特開2000-51710号公報に記載されるような「コージェライト化原料」を基材に付着せしめた後、熱処理によりコージェライト化したものについては、「コージェライト粉末」を担持したものとはいえないため、本発明の効果を得ることができない。具体的には、塗布部分の隔壁の厚みが増加し、圧力損失が増加するのみで耐磨耗性の改善効果が認められない。
【００１８】
本発明にいう「基材」とは、ハニカム構造、即ち複数の隔壁によって区分された多数のセル（貫通孔）を有する筒状の構造体を意味し、その全体形状、サイズ、セルの数や形状等は特に限定されないが、本発明は開口端面の耐摩耗性が低い、隔壁が厚さ１００μｍ以下の薄壁型ハニカム構造体において特に効果を発揮する。
【００１９】
「補強部」は基材の少なくとも一方の開口端面に有していれば足り、必ずしも双方の開口端面に有している必要はない。エンジン側に向けて配置され高圧の排ガスに曝されるのは一方の開口端面のみであるため、その部分の耐摩耗性さえ向上させれば良いからである。但し、配置の際の方向を問わない点において双方の開口端面に補強部を有しているものの方が好ましい。
【００２０】
「補強部」は他の部分に比して緻密で気孔率が低くなるため、あまりに広範囲に形成されていると触媒の担持量が減少する点において好ましくない。従って、耐摩耗性向上の効果を発揮できる最低限の部分、即ち、ハニカム構造体の開口端面全体及び、開口端面からセル形成方向に１０ｍｍ以内の部分にのみ補強部を有するものが好ましい。
【００２１】
本発明にいう「担持」とは、コージェライト粉末が基材と何らかの形で固着している状態を意味し、担持された後のコージェライトが粉末状を呈している必要はない。例えばコージェライト粉末を熱処理により基材に担持せしめる場合、その温度によってはコージェライト粉末の一部がガラス状となってガラス相を介して基材に融着したり、或いは完全に溶融して基材と一体化する場合もあるが、本発明にいう「担持」にはこのような状態も全て包含される。
【００２２】
一般に、基材は押出成形により製造されたものを使用するが、スラリーを付着せしめる時点においては、それがコージェライトからなるものであってもコージェライト化原料からなるものであってもよく、また、基材が焼成されたもの（以下、「焼成体」と記す。）であると未焼成のもの（押出成形後に未だ焼成しておらず乾燥のみ行ったもの。以下、「乾燥体」と記す。）であるとも問わない。但し、コージェライト化原料からなるもの、乾燥体については担持後の焼成は必須となる。
【００２３】
コージェライト粉末を担持せしめる方法については特に限定されず、例えばスプレー法、刷毛塗り法、或いはスポンジ等にスラリーを含浸させ塗布する方法等が挙げられるが、特に、コージェライト粉末を含むスラリーに基材を浸漬し、スラリーを付着させた後、乾燥し、焼成する方法（いわゆるディッピング法）を用いることが好ましい。ディッピング法は簡便に、均一な担持状態が得られるからである。
【００２４】
ディッピング法で担持を行う場合には、スラリーを安定化させ均質な担持を可能とするため、レーザー法で測定した平均粒子径が１０μｍ以下のコージェライト粉末を使用してスラリーを調製することが好ましい。
スラリーの分散媒としては例えば水を用いることができるが、スラリー濃度については特に限定されない。但し、均質で沈殿物が少ないスラリーを調製するべく１０〜６０質量％程度の固形分濃度とすることが好ましい。
【００２５】
上記スラリーには、所望により通常のスラリー調製に用いられる界面活性剤等の添加剤を添加しても良い。
更には、コロイダルセラミック、釉薬等、コージェライト粉末と基材との固着を強固にするための添加剤を添加する。
【００２６】
本発明にいう「コロイダルセラミック」とは平均粒子径０．２μｍ以下のコロイド状のセラミック粒子を意味するが、これをコージェライト粉末とともにスラリーに添加した場合には、コージェライト粉末の均一な担持が可能となるとともに乾燥、或いは焼成等の熱処理によりコロイダル物の水分が蒸発し、強力な接着効果が発現する点において好ましい。
【００２７】
この方法においては、基材が焼成体であれば、スラリーを付着せしめた後、焼成を行わず１００〜２００℃程度の比較的低温で乾燥するのみでも耐摩耗性向上の効果を得ることができる。
但し、本発明においては、コージェライト粉末とコロイダルセラミックを含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成する。このような方法は、コージェライトの融点（１４５０℃）近傍の１４００℃程度まで昇温して焼成することにより、コージェライト粉末の一部がガラス状となってガラス相を介して基材に融着し、強固に固着するため、より耐摩耗性が向上する点において好ましい。
【００２８】
コロイダルセラミックのセラミック種は特に限定されないが、市販品を容易に入手できるコロイダルシリカ、コロイダルアルミナを用いることが好ましい。コージェライト粉末とコロイダルセラミックとの固形分比率については、コロイダルセラミックが熱処理の過程で結晶化乃至ガラス化する際の大きな収縮による影響を回避するため、５：９５〜２０：８０程度の質量比であることが好ましい。
【００２９】
本発明にいう「釉薬」とは焼成後に珪酸塩化合物のガラスを形成する調合物を意味する。
これをコージェライト粉末とともにスラリーに添加した場合には、コロイダルセラミックと同様にコージェライト粉末の均一な担持が可能となる。また、コージェライトの融点を低下させる効果を有するため、比較的容易にコージェライト粉末を基材に融着させ、或いはコージェライト粉末を溶融して基材と一体化させることが可能であり、より簡便に強固な固着状態が得られる。
なお、釉薬は、コロイダルセラミックとは異なり、焼成し、ガラス化させてはじめて強固な接着効果を発揮する点に留意すべきである。即ち、釉薬の場合には、焼成せず乾燥させたのみでは上記効果を得ることができない。
【００３０】
釉薬を構成する成分については特に限定されないが、基材の釉薬付着部分の融点を著しく低下させないよう、ガラス化温度が１２５０℃以上となる長石系の釉薬を用いることが好ましく、釉薬の熱膨張率を低下せしめるべく、予めコージェライトを３０〜４０質量％程度配合したコージェライト系の釉薬を用いることが更に好ましい。
【００３１】
上記コージェライト系釉薬は、例えば、基材に担持せしめるコージェライト粉末を釉薬原料である長石、シリカ、粘土等とともにトロンメルで湿式粉砕し、混合することにより調製することができる。
この場合、釉薬中のコージェライト粉末は、基材に担持せしめるコージェライト粉末と同材質のものであるが、非常に微細な粉末である点において異なり、ガラス化成分の一部を構成することになる。
【００３２】
コージェライト粉末と釉薬との比率については、釉薬により生成されるガラス成分が多くなると脆くなり易く、耐磨耗性が低下する。従って、コージェライト系釉薬の場合には、コージェライト粉末と釉薬との比率が、概ね１：１程度であることが好ましい。
【００３３】
上述のようにスラリーを付着せしめた基材は、乾燥し、焼成することにより、補強部を形成することができる。
ここにいう「乾燥」とは１００〜２００℃程度の比較的低温でスラリー中の分散媒を除去し、基材に対しスラリー中のコージェライト粉末等を固着させる操作を意味する。これに対し「焼成」とは５００〜１４００℃程度の比較的高温で熱処理することにより、スラリー中のコージェライト粉末等を基材に対し、焼結、融着、溶融・一体化する操作を意味する。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３５】
（１）サンプルの作製
実施例、比較例においては、直径１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒状、隔壁厚さ９０μｍであって、四角セルを６２セル／ｃｍ2の比率で有する、開口率８６％のハニカム構造であって、コージェライトからなる焼成体、若しくはコージェライト化原料からなる乾燥体を基材として使用した。
【００３６】
まず、表１に記載の組成を有する水を分散媒とするスラリーを調製した。このうち一部のものについては全スラリー質量に対して１質量％相当のノニオン系の界面活性剤を添加した。
【００３７】
上記スラリーに上記基材の開口端面側からセル形成方向に５ｍｍまでの部分のみを浸漬し、引き上げた。次いで、１５０℃で送風乾燥することによりスラリー中の水分等を除去し、更に一部のものについては１４００℃で焼成することにより、基材に対してコージェライト粉末を担持し、補強部を有するハニカム構造体とした（実施例１〜５、比較例１〜９）。
【００３８】
【表１】
Figure 0004473438
【００３９】
（２）評価方法
実施例及び比較例のハニカム構造体サンプルについては、耐摩耗性、熱膨張係数、気孔率、及び平均細孔径を測定し、その性能を評価した。
【００４０】
耐磨耗性については、以下の試験を行った後におけるサンプルの摩耗部分の体積により評価した。
【００４１】
まず、直列４気筒、排気量２．２リットルのガソリンエンジンの排気ポートに、補強部がエンジン側に向くようにサンプルが収容された金属ケースを接続した。即ち、サンプルをエンジンの直近に配置した。この際、サンプルの補強部とエンジンとの間の空間に直径１．７ｍｍの鉄球を５個投入した。このような方法によれば、実使用環境で発生する酸化スケールに対する耐摩耗性の評価ができることに加え、耐摩耗性の改善効果を短時間に評価可能である。
なお、鉄球の直径は基材の四角セルを透過しない大きさという観点から決定したものである。
【００４２】
次いで、エンジンを６８００ｒｐｍで５分間稼動した後、５分間の暖気運転を行う操作を１サイクルとし、当該操作を連続して３００サイクル実施した。その後、金属ケースからサンプルを取り出し、鉄球により磨耗したサンプルの摩耗部分の体積を測定した。体積の測定は直径１．５ｍｍのビーズを磨耗部分に充填し、そのビーズ数から簡易的に算出した。
【００４３】
熱膨張係数（以下、「ＣＴＥ」と記す。）については、サンプルのセル形成方向に対し垂直な方向における線熱膨張係数を測定し、１．０×１０-6／℃以下であるものを◎、１．２×１０-6／℃以下であるものを○、１．２×１０-6／℃超であるサンプルを×として評価した。
【００４４】
測定は示差式熱膨張計を用い、４０〜８００℃におけるサンプルと標準資料との熱膨張の差を算出することにより行った。
なお、気孔率及び平均細孔径は実施例及び比較例のハニカム構造体サンプルから補強部の一部を切り出し、当該切り出し部について水銀圧入法により測定した値により評価した。
【００４５】
（３）結果
表１から明らかなように、コージェライト粉末を担持せしめた実施例１〜５のサンプルについてはいずれも摩耗部分の体積が未処理品の４０体積％以下となっており、耐摩耗性の改善が認められた。また、ＣＴＥについても全て１．０×１０−６／℃以下と良好であった。
特に、コロイダルシリカを添加し、焼成を行った実施例５のサンプルについては摩耗部分の体積が未処理品の１０体積％以下と耐摩耗性が顕著に改善されており、ＣＴＥも殆ど上昇していない点において極めて良好な結果を示した。
【００４６】
一方、コージェライトの融点降下成分のみを担持した比較例１〜５のサンプルについては、気孔率の値が低下し緻密化が認められるものの、摩耗部分の体積は低いものでも未処理品の５０％程度であり、耐摩耗性の改善は未だ不十分であった。また、比較例５のサンプルについては融点降下が大き過ぎたためサンプルが溶解してしまった。
【００４７】
更に、比較例２を除くサンプルについては、耐摩耗性の改善効果が低いことに加え、ＣＴＥの値が著しく上昇しており、耐熱衝撃性が劣るものと推定された。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハニカム構造体は少なくとも一方の開口端面に、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を形成したので、圧力損失が低い等の薄壁型ハニカム構造体としてのメリットが減殺されず、かつ、開口端面の耐摩耗性に優れる。

Claims (6)

  1. コージェライトからなるハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、ガラス相を介してコージェライト粉末を担持せしめた補強部を有することを特徴とするコージェライトハニカム構造体。
  2. 基材の開口端面及び当該開口端面からセル形成方向に１０ｍｍ以内の部分にのみ補強部を有する請求項１に記載のコージェライトハニカム構造体。
  3. 基材の隔壁が厚さ１００μｍ以下である請求項１又は２に記載のコージェライトハニカム構造体。
  4. コージェライト或いはコージェライト化原料からなり、焼成された若しくは未焼成のハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、コージェライト粉末とコロイダルセラミックを含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成することを特徴とするコージェライトハニカム構造体の製造方法。
  5. コージェライト或いはコージェライト化原料からなり、焼成された若しくは未焼成のハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、コージェライト粉末と釉薬を含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成することを特徴とするコージェライトハニカム構造体の製造方法。
  6. コージェライト或いはコージェライト化原料からなり、焼成された若しくは未焼成のハニカム構造の基材の少なくとも一方の開口端面に、コージェライト粉末と酸化チタンを含むスラリーを付着させた後、乾燥し、焼成することを特徴とするコージェライトハニカム構造体の製造方法。
JP2000311399A 2000-10-12 2000-10-12 コージェライトハニカム構造体及びその製造方法 Expired - Lifetime JP4473438B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000311399A JP4473438B2 (ja) 2000-10-12 2000-10-12 コージェライトハニカム構造体及びその製造方法
PCT/JP2001/008491 WO2002030567A1 (fr) 2000-10-12 2001-09-28 Element structural de cordierite en nid d'abeille et son procede de fabrication
EP01972554A EP1354629B1 (en) 2000-10-12 2001-09-28 Cordierite honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body
DE60134341T DE60134341D1 (de) 2000-10-12 2001-09-28 Cordierit-honigwabenstruktur und verfahren zu ihrer herstellung
AU2001292281A AU2001292281A1 (en) 2000-10-12 2001-09-28 Cordierite honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body
US10/168,082 US6726977B2 (en) 2000-10-12 2001-09-28 Cordierite honeycomb structure and manufacturing method thereof
ZA200204424A ZA200204424B (en) 2000-10-12 2002-06-03 Cordierite honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000311399A JP4473438B2 (ja) 2000-10-12 2000-10-12 コージェライトハニカム構造体及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002121085A JP2002121085A (ja) 2002-04-23
JP4473438B2 true JP4473438B2 (ja) 2010-06-02

Family

ID=18791172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000311399A Expired - Lifetime JP4473438B2 (ja) 2000-10-12 2000-10-12 コージェライトハニカム構造体及びその製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6726977B2 (ja)
EP (1) EP1354629B1 (ja)
JP (1) JP4473438B2 (ja)
AU (1) AU2001292281A1 (ja)
DE (1) DE60134341D1 (ja)
WO (1) WO2002030567A1 (ja)
ZA (1) ZA200204424B (ja)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003095768A (ja) * 2001-09-18 2003-04-03 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びその製造方法
JP2003103181A (ja) * 2001-09-28 2003-04-08 Ngk Insulators Ltd ハニカム触媒、ハニカム中間体及びハニカム触媒の製造方法
JP4172986B2 (ja) * 2002-10-10 2008-10-29 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法並びに当該ハニカム構造体を用いた排ガス浄化システム
WO2004106702A1 (ja) * 2003-05-06 2004-12-09 Ibiden Co. Ltd. ハニカム構造体
JP4805676B2 (ja) * 2003-07-25 2011-11-02 日本碍子株式会社 セラミックス多孔質体及びその透過性能評価方法
WO2005030364A1 (ja) * 2003-09-29 2005-04-07 Hitachi Metals, Ltd. セラミックハニカムフィルタ及びその製造方法、並びにセラミックハニカムフィルタ用目封止材
EP1699554A4 (en) * 2003-12-31 2007-12-26 Corning Inc CERAMIC STRUCTURES WITH HYDROPHOBIC COATINGS
US20080110147A1 (en) * 2005-03-28 2008-05-15 Beall Douglas M Low thermal expansion articles
WO2006126278A1 (ja) * 2005-05-27 2006-11-30 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
DE102006014999A1 (de) * 2005-09-06 2007-03-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Filterelements und einer Trägerstruktur für einen Katalysator mit verbesserter Beständigkeit gegen Alkali- und Erdalkaliionen
US8242038B2 (en) * 2007-10-31 2012-08-14 Corning Incorporated Low thermal expansion high strength honeycomb cement and method therefor
US8143180B2 (en) * 2007-11-30 2012-03-27 Corning Incorporated Honeycomb cement with ceramic-forming crystallizable glass and method therefor
WO2009073092A2 (en) * 2007-11-30 2009-06-11 Corning Incorporated Compositions for applying to honeycomb bodies
WO2009141890A1 (ja) * 2008-05-20 2009-11-26 イビデン株式会社 ハニカム構造体および排ガス浄化装置
JP6238791B2 (ja) * 2014-03-03 2017-11-29 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
JP2021535068A (ja) 2018-08-31 2021-12-16 コーニング インコーポレイテッド コーディエライト‐インディアライト‐擬板チタン石構造セラミック体、バッチ組成物混合物、及びこれらからセラミック体を製造する方法
JP7379248B2 (ja) 2020-03-27 2023-11-14 日本碍子株式会社 多孔質セラミック構造体および多孔質セラミック構造体の製造方法
JP7379247B2 (ja) * 2020-03-27 2023-11-14 日本碍子株式会社 多孔質セラミック構造体および多孔質セラミック構造体の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5426978A (en) * 1977-08-03 1979-02-28 Sakai Chem Ind Co Ltd Catalyst and catalytic reactor
JPS60141667A (ja) * 1983-12-28 1985-07-26 日本碍子株式会社 セラミックハニカム構造体を接合若しくはコーティングまたは封着するためのセラミック材料組成物
JPS63162028A (ja) * 1986-12-26 1988-07-05 Ube Tokuto:Kk 排煙脱硝装置用固形触媒の摩耗防止方法
US5629067A (en) * 1992-01-30 1997-05-13 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic honeycomb structure with grooves and outer coating, process of producing the same, and coating material used in the honeycomb structure
US5846276A (en) * 1995-07-05 1998-12-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exhaust gas filter
JP3867439B2 (ja) 1998-06-03 2007-01-10 株式会社デンソー ハニカム構造体及びその製造方法
JP3803853B2 (ja) * 1999-12-17 2006-08-02 日立造船株式会社 触媒端部の硬化処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002121085A (ja) 2002-04-23
EP1354629B1 (en) 2008-06-04
ZA200204424B (en) 2003-06-03
AU2001292281A1 (en) 2002-04-22
EP1354629A4 (en) 2004-11-10
US20030026944A1 (en) 2003-02-06
EP1354629A1 (en) 2003-10-22
WO2002030567A1 (fr) 2002-04-18
US6726977B2 (en) 2004-04-27
DE60134341D1 (de) 2008-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4473438B2 (ja) コージェライトハニカム構造体及びその製造方法
JP4426083B2 (ja) 炭化珪素質多孔体及びその製造方法
US7473464B2 (en) Porous material and method for production thereof
EP0278750B1 (en) Cordierite honeycomb structural bodies
US6815038B2 (en) Honeycomb structure
JP4394343B2 (ja) 炭化珪素質多孔体及びその製造方法、並びにハニカム構造体
EP1264971B1 (en) Method for manufacturing an exhaust gas purifying filter
WO2008032391A1 (fr) Procédé de production d'une structure en nid d'abeille et composition de matière première pour nid d'abeille calciné
JPH0345030B2 (ja)
PL214868B1 (pl) Porowata ksztaltka z weglika krzemu i sposób jej wytwarzania
PL207122B1 (pl) Struktura komórkowa plastra pszczelego oraz sposób wytwarzania struktury komórkowej plastra pszczelego
KR100739409B1 (ko) 탄화규소질 촉매체 및 그 제조 방법
CN102471173B (zh) 用于制备胶接的和表皮化的针状莫来石蜂窝结构体的方法
JP4457338B2 (ja) セラミックハニカム構造体、その製造方法及びそのためのコート材
JP2006514912A (ja) 酸化物層を有する炭化ケイ素セラミック部材
WO2015056673A1 (ja) 排気ガスセンサー及び排気ガスセンサーの製造方法
JPH0558773B2 (ja)
JPH06165939A (ja) コージェライトハニカム構造体
JP2002316877A (ja) 電子部品用焼成治具
JP3936007B2 (ja) 焼成治具
JP3215390B2 (ja) 電子部品焼成用セッター及びその製造方法
JPH0360714A (ja) パティキュレート捕集用フィルタ
JPS6360000B2 (ja)
JPS59102837A (ja) 耐アルカリ性溶融石英質成形体及びその製造方法
JPH07120168A (ja) 焼成治具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060825

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100302

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4473438

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4