JPS63242981A - セラミツクス構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれて
いるパティキュレートを捕集するフィルタ、あるいは排
気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、　−酸化炭素（ＣＯ）、
窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害ガス成分を除去する触媒
担体などに用いて好都合なセラミックス構造体の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 従来より内燃機関より排出される有害物質、具体的には
、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のカー
ボンを主体とするパティキュレートや、内燃機関の排気
ガス中より排出されるＨＣ。

ＣＯ，ＮＯｘ等の有害ガスの除去のためにセラミックス
構造体が検討されている。前者の例は特開昭５８−１６
１９６２号公報に、また後者の例は特開昭６１−５７２
４４号公報に提案されている。

この多孔質セラミックス構造体は、三次元網目状骨格を
有するために、排気ガスの拡散が充分行われ、排気ガス
が骨格に衝突するので、パティキュレートの捕集や、有
害ガスの反応、除去が効率的に行われるという特長を持
つ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の方法では排気ガスの拡散が行われるため
に、逆に圧力損失が高くなるという欠点を持ち合わせて
いた。

そこで本発明者らは、この多孔質セラミックス構造体を
構成しているセル構造の個々のセルを長細い形状、具体
的には、第１図において平均長径すと平均短径ａとの比
ｂ　／　ａを少なくとも１．５とすることで、浄化性能
を維持しかつ圧力損失を低下させることができた。しか
しながら、セルを長細くさせるためには、円筒状の大き
な樹脂発泡体を引伸さなくてはいけないため、非常に大
きな力が必要であり、また樹脂発泡体全体を均一に引伸
すことでは容易ではなく、長細い形状のセルを持つ多孔
質セラミックス構造体を製作する上で大きな問題点とな
っていた。

本発明は以上の問題点を鑑みたものであり、圧力損失の
少ない長細い形状のセルを持つ多孔質セラミックス構造
体のより容易な製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明では、三次元網目状骨格を持つ樹脂発泡体を薄い
板状に作成し、その後この板状の相対する端を固定し、
一方向に引伸した状態で保持する。

そして、薬品などで処理することにより個々のセルが長
細く引伸された板状の樹脂発泡体を作成する。その後、
この板状の樹脂発泡体を任意の大きさに切断し、板状の
樹脂発泡体を巻きつけたり重ねたりするなどの方法によ
り積層することによって必要とする構造体の体格形状に
作成し、三次元網目状骨格を持つ母体を得る。そしてこ
の母体の骨格表面にセラミックス泥漿を付着し、高温雰
囲気によってこのセラミックス泥漿をセラミックス体に
焼結するとともに、母体の骨格を消失させることによっ
て、平均長径すと平均短径ａとの比ｂ／ａが少なくとも
１．５である長細い形状のセルより構成される多孔質セ
ラミックス構造体を製造するという製造方法を採用する
。

〔発明の効果〕

本発明方法を採用することによって円筒状の大きな樹脂
発泡体を引伸すのに比べて、薄い板状の樹脂発泡体は容
易にかつ均一に引伸すことができる。また、薄い板状の
樹脂発泡体を巻きつけたり重ねたりなどの方法により積
層するために、多孔質セラミックス構造体を構成するセ
ル形状は、使用用途に応じて容易に変形させることがで
き、また平均長径すと平均短径ａとの比ｂ　／　ａも容
易に変化させることができる。

〔実施例〕

（第１実施例） 第２図は本発明によって製造された多孔質セラミックス
構造体１０である。この多孔質セラミックス構造体１０
は、体格形状直径１０７ｍｍ、長さ８０印の円柱状であ
る。また多孔質セラミックス構造体１０は多孔質部１５
および壁部１７よりなる。多孔質部１５は、内部連通空
間を有する三次元網目状の骨格を備えたセル構造をなし
ている。

このセル構造の単一のセル２０は第１図に示す如く長細
い形状であり、三次元網目状の骨格２２は多面体の稜線
を構成している。なお、内部連通空間を２４で示す。

そして、多孔質セラミックス構造体１０の多孔質部１５
では、多孔質部１５を構成するセル２０の軸Ａ−Ａ　（
第１図参照）が円柱軸に一致している。また、セラミッ
クス材料はコーディエライトセラミックスである。壁部
１７は、多孔質セラミックス構造体１０の最外周に、こ
のコーディエライトセラミックスによって緻密な層とし
て設けられている。

また、セル２０の多面体の長軸Ａ−Ａ方向の長さｂと短
軸Ｂ−Ｂ方向の長さａとの比は、平均でｂ　／　ａ　＝
　３であり、ｂの長さは平均で約１０［Ｅｌである。

次に、このセラミックス構造体の製造方法を説明する。

気泡膜を除去した連通気孔を有する樹脂発泡体であるポ
リウレタンフォームのバルクを用意し、このバルクをカ
ッター等を用いて厚さ１０ｍｍの板状にスライスした。

この厚さ１０ｍｍの板状としたポリウレタンフォームの
両端をチャックした後、一方向に引張った状態を保持し
、熱処理を施した。

ここで使用したポリウレタンフォームは平均セル径が５
．５　ｍｍのものである。また上記の熱処理条件は１６
０℃で６０分とした。熱処理により得られた板状ポリウ
レタンフォームの伸び率は約５０％であり、セルの形状
は第１図と類似形であり、平均長径すと平均短径ａとの
比ｂ　／　ａが３．０（平均値）、そして長径すの長さ
が１０ｍ（平均値）であった。

以上の方法によって得られた板状ポリウレタンフォーム
を引伸した方向に長さ８０ｍｍでカッター等により切断
し、幅８０ｍｍの板状ポリウレタンフォームを第３図の
ように渦状に巻きつけこのポリウレタンフォームの端部
を、ウレタン系の接着剤によって固定し直径約１０７ｍ
ｍ、長さ８０旧の円柱状の三次元網目状骨格を持つ母体
３０を作成した。なお、セルの長袖方向は円柱軸と一致
している。

次にこの母体３０にセラミックスラリ−（セラミックス
泥漿）を含浸させ、エアガンや遠心分離装置を用いて余
分なスラリーを除去した後、５０〜８０°Ｃで乾燥させ
母体３０にセラミックス泥漿を付着させた。その後、こ
の母体３０の最外周に母体に含浸させたセラミックスス
ラリーよりも高粘度に調整したセラミックススラリーを
塗布し、１０００〜１４００°Ｃで約１７時間焼成する
ことによって三次元網目状構造を有し、かつ壁部１７が
設けられた円筒形状の多孔質セラミックス構造体１０を
得た。なおここでスラリーの原料は、焼成によりコーデ
ィエライト組織となる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、ア
ルミナ（Ａｊ！ｚ　０３　）　、シリカ（ＳｉＯ□）を
含む混合粉末、および上記混合粉末を焼成してコーディ
エライト系セラミックとし、これを粉末化した合成コー
ディエライト粉末に対してメチルセルロース、ポリビニ
ルアルコール等のバインダ５〜１０−ｔ％、界面活性剤
分散剤等を２〜３ｗｔ％：水５０〜１００ｗｔ％を加え
撹拌混合したものである。また壁部１７に使用したスラ
リーもまた上記の成分とほぼ同様とした。

比較例として、多孔質セラミックス構造体を構成するセ
ルが長細（成形されていない従来構造のものを上述と全
く同様の方法に沿って作成した。

この従来例の体格形状は、第１実施例と同様な直径１０
７ａａ、長さ８０ｍｍであり、また平均セル径が５．５
Ｍであった。

次に、第１実施例と従来例とを比較するためにこれらの
円筒軸方向に空気を流して圧力損失の測定を行った。な
お空気を３ｒｒｒ／ｍｉｎ流すことによって測定した。

この結果、第１実施例の圧力損失は４．５　ｍｍＨｇで
あり、また従来例の圧力損失は５．９皿Ｈｇであった。

これにより明らかなように、本発明方法によって得られ
た多孔質セラミックス構造体は従来の多孔質セラミック
ス構造体と比較して圧力損失を小さくすることができた
。

（第２実施例） 第１実施例では板状ポリウレタンフォームを巻きつける
ことによって円柱状の母体を形成したが、第２実施例で
はまず第４図および第５図に示す如く、引伸したポリウ
レタンフォームを引伸した方向に長さ８０ｍｍで切断し
た後に、引伸した方向と直角方向に適当な長さに切断す
る。そして、それぞれの板状ポリウレタンフォームを重
ね合わせて円柱状の母体４０．５０を作成し他は第１実
施例と全く同様の方法によって多孔質セラミックス構造
体を得た。この多孔質セラミックス構造体もまだ第１実
施例と同様の長細い形状のセルより構成されている多孔
質セラミックス構造体であり、従来の多孔質セラミック
ス構造体と比較して浄化性能を維持しながら圧力損失を
低下させることができた。

上記実施例では樹脂発泡体としてポリウレタンフォーム
を用いたが、樹脂発泡体はこれに限られるものではなく
、ポリ塩化ビニルフオーム、ポリエチレンフオーム等種
々の熱可塑性フオーム、熱硬化性フオームを用いてもよ
い。

第１実施例では板状ポリウレタンフォームを母体形状と
するためウレタン系接着剤によりポリウレタンフォーム
を固定したが、母体形状とするには接着剤による固定手
段に限らず、例えば、はりがね、シート等によって母体
外周を巻きつけるなど、母体が形成されればどのような
手段でもよい。

第１．第２実施例では、多孔質セラミックス構造体の体
格形状を円柱形としたが、本発明は円柱形に限られるも
のでなく、板状樹脂発泡体を巻きつけたり、重ね合わせ
るなどの積層状態とすることにより、楕円柱形状、四角
柱、六角柱等の多角形柱形状、また第６図に示すような
中央部がつき出た円柱状の母体６０等、どのような形状
でもよくまた本発明はそれら様々な形状に容易に作成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によって製造されたセラミックス構
造体を構成するセルの形状を示す模式図、第２図はセラ
ミックス構造体の構造を示す断面図、第３図ないし第５
図は本発明方法によって製造されたセラミックス構造体
の母体の形状を示す模式図、第６図は本発明方法によっ
て製造された多孔質セラミックス構造体の他の実施例の
形状を示す断面図である。 ２０・・・セル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂発泡体を板状に形成し、 この板状の樹脂発泡体を一方向に引伸し、この引伸した
   樹脂発泡体を積層させることによって三次元網目状骨格
   母体を形成し、 この母体の骨格表面にセラミックス泥漿を付着し、前記
   セラミックス泥漿を焼結するとともに、前記母体の骨格
   を消失させることによってセラミックス構造体を構成す
   るセルの平均長径ｂと平均短径ａとの比ｂ／ａが少なく
   とも１．５である長細い形状とすることを特徴とするセ
   ラミックス構造体の製造方法。
2. （２）前記母体は、前記板状の樹脂発泡体を巻きつけて
   積層することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   セラミックス構造体の製造方法。
3. （３）前記母体は前記板状の樹脂発泡体を重ね合わせて
   積層することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   セラミックス構造体の製造方法。