JP2002105432A

JP2002105432A - 接着剤、セラミック構造体及びその製造方法

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Publication number: JP2002105432A
Application number: JP2000294393A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Shibata; 俊明柴田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-10
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP4641605B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多孔質セラミックからなる多孔質セラミック
部材との馴染みがよく、上記多孔質セラミック部材同士
を良好な接着強度を保った状態で接合することができる
接着剤を提供する。【解決手段】多孔質セラミックから構成される多孔質
セラミック部材を接合するために用いられる接着剤であ
って、少なくともヒドロキシル基を有する直鎖型高分子
化合物、上記直鎖型高分子化合物以外の有機バインダ
ー、無機バインダー及び無機繊維を含むことを特徴とす
る接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質セラミック
からなる多孔質セラミック部材を接合するための接着
剤、該接着剤を用いた粒子捕集用フィルタとして用いら
れるセラミック構造体、及び、該セラミック構造体の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、バス、トラック等の車両や建設機
械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有される
パティキュレートを捕集するためのセラミック構造体
（セラミックフィルタ）、熱交換器用部材、高温流体、
高温蒸気の濾過フィルタ等の様々な用途に、多孔質セラ
ミックからなるセラミック製品が製造されている。

【０００３】このようなセラミック構造体を製造する際
には、まず、原料であるセラミック粒子の他に溶剤やバ
インダー等を含む混合組成物を調製し、この混合組成物
を用いて押出成形等を行い、セラミック成形体を作製す
る。そして、このセラミック成形体に乾燥、脱脂、焼成
の各処理を施すことで、多孔質セラミック部材を製造し
た後、この多孔質セラミック部材を接着剤を介して積層
することによりセラミックブロックを組み上げ、所定形
状に切削することによりセラミック構造体を製造してい
た。

【０００４】上記セラミック構造体の製造工程におい
て、多孔質セラミック部材を積層することにより組み上
げたセラミックブロックは、その形状を保ち、その後の
切削工程やセラミックフィルタとして使用中に、上記多
孔質セラミック部材がばらばらに崩れることがないよう
に、各多孔質セラミック部材同士がしっかりと接合され
ている必要がある。

【０００５】そこで、本発明者らは、先に、特開平８−
２８２４６号公報に開示されているような、各多孔質セ
ラミック部材が耐熱性の無機繊維や無機バインダー、有
機バインダー及び無機粒子等を含むシール材（接着層）
で接合されたセラミック構造体を開発した。

【０００６】このセラミック構造体中のシール材（接着
層）は、そのなかに含まれる無機繊維と有機バインダ
ー、及び、無機繊維と無機バインダーとの絡み合いの効
果により、ある程度の接着強度を有するとともに、熱伝
導率を確保することができるものであった。

【０００７】しかしながら、このシール材（接着層）
は、多孔質セラミック部材との馴染みが良好なものでは
なく、多孔質セラミック部材とシール材（接着層）との
間で、剥離が起きてしまう場合があり、その接着力は未
だ充分といえるものではなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題を解決するためになされたもので、多孔質セラミック
からなる多孔質セラミック部材との馴染みがよく、上記
多孔質セラミック部材同士を高い接着強度で強固に接合
するとともに、優れた熱伝導率を有する接着剤を提供す
ることにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、接着層の接着
強度が大きいため、振動や熱応力等により上記接着層に
クラック等が生ずることがない耐久性に優れるセラミッ
ク構造体、及び、その製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第一の本発明の接着剤
は、多孔質セラミックから構成される多孔質セラミック
部材を接合するために用いられる接着剤であって、少な
くともヒドロキシル基を有する直鎖型高分子化合物、上
記直鎖型高分子化合物以外の有機バインダー、無機バイ
ンダー及び無機繊維を含むことを特徴とするものであ
る。

【００１１】第二の本発明の接着剤は、多孔質セラミッ
クから構成される多孔質セラミック部材を接合するため
に用いられる接着剤であって、少なくともヒドロキシル
基を有する直鎖型高分子化合物、上記直鎖型高分子化合
物以外の有機バインダー、無機バインダー、無機繊維及
び無機粒子を含むことを特徴とするものである。

【００１２】本発明のセラミック構造体は、多数の貫通
孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔
質セラミック部材が接着層を介して複数個結束されてセ
ラミックブロックを構成し、上記貫通孔を隔てる隔壁が
粒子捕集用フィルタとして機能するように構成されたセ
ラミック構造体であって、上記接着層は、第一又は第二
の本発明の接着剤を用いて形成されてなることを特徴と
する。

【００１３】本発明のセラミック構造体の製造方法は、
上記セラミック構造体の製造方法であって、多孔質セラ
ミックから構成される多孔質セラミック部材の側面に、
第一又は第二の本発明の接着剤を塗布し、上記接着剤の
上に他の多孔質セラミック部材を積層する工程を繰り返
して、セラミックブロックを組み上げる工程を含むこと
を特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、第一及び第二の本発明の接
着剤、本発明のセラミック構造体及びその製造方法につ
いて説明する。

【００１５】初めに、第一の本発明の接着剤について説
明する。第一の本発明の接着剤は、多孔質セラミックか
ら構成される多孔質セラミック部材を接合するために用
いられる接着剤であって、少なくともヒドロキシル基を
有する直鎖型高分子化合物（以下、ヒドロキシ含有化合
物ともいう）、上記直鎖型高分子化合物以外の有機バイ
ンダー（以下、他の有機バインダーともいう）、無機バ
インダー及び無機繊維を含むことを特徴とするものであ
る。

【００１６】このような組成からなる第一の本発明の接
着剤は、多孔質セラミックからなる多孔質セラミック部
材との馴染みがよく、接着強度が優れたものとなる。こ
の理由は明確ではないが、以下の通りであると考えられ
る。

【００１７】第一の本発明の接着剤は、２種類の有機バ
インダー、即ち、上記ヒドロキシ含有化合物と、上記他
の有機バインダーとを含むものである。

【００１８】上記ヒドロキシ含有化合物は、親水基であ
るヒドロキシル基を有するとともに直鎖型であるため、
第一の本発明の接着剤中で上記ヒドロキシ含有化合物と
接着剤中の水分子とが水素結合を形成していると考えら
れる。そして、多孔質セラミックから構成される多孔質
セラミック部材上に、第一の本発明の接着剤で接着層を
形成すると、接着層中の水分子が、毛細管現象により多
孔質セラミック部材表面に存在する多数の開放気孔に吸
引されるが、その際に、水分子と強固な水素結合を形成
している上記ヒドロキシ含有化合物も水とともに吸引さ
れる。その結果、上記多孔質セラミック部材の開放気孔
中、及び、その界面近傍に、多数のヒドロキシ含有化合
物（有機バインダー）が存在することになるものと考え
られる。

【００１９】一方、上記他の有機バインダーは、その性
状が親油性であるものが多く、上記他の有機バインダー
は、通常、接着剤中の水分子と親和性が低いと考えられ
る。従って、上記多孔質セラミック部材上に、第一の本
発明の接着剤で接着層を形成しても、上記他の有機バイ
ンダーの大部分は、この多孔質セラミック部材の開放気
孔中に吸収されず、多孔質セラミック部材の間に存在す
る接着層中に残っていると考えられる。

【００２０】従って、第一の本発明の接着剤は、上記ヒ
ドロキシ含有化合物が、接着剤と多孔質セラミック部材
との馴染みを良好なものとし、上記他の有機バインダー
が、接着剤中の無機バインダー等との接着力を確保する
ことで、第一の本発明の接着剤全体の接着力が良好なも
のになると考えられる。

【００２１】ここで、従来の接着剤も、その組成中に有
機バインダーを含むものであったが、このような従来の
接着剤に使用されていた有機バインダーは、ポリビニル
アルコールのような親水性の化合物とその他の化合物と
を併用していなかった。そのため、接着剤と多孔質セラ
ミック部材との馴染みが良好とは言えず、多孔質セラミ
ック部材を高い接着強度で接着することができなかっ
た。

【００２２】上記ヒドロキシ含有化合物は、ポリビニル
アルコールであることが好ましい。水分子と良好な水素
結合を形成し、また、汎用されているので、安価であ
る。

【００２３】上記ポリビニルアルコールの添加量は、固
形分で０．２〜２．０重量％であることが好ましい。上
記添加量が０．２重量％未満であると、接着剤と多孔質
セラミック部材との界面での馴染みが低下してしまう。
一方、上記添加量が２．０重量％を超えると、後の脱脂
工程で、分解、除去される有機バインダーの量が多くな
りすぎ、接着強度の低下を招く。

【００２４】上記ヒドロキシ含有化合物のその他の例と
しては、例えば、ポリグリセリン、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール等を挙げることができ
る。これらの化合物の添加量は、各分子量及びその親水
性等を考慮して適宜調整されるが、添加される化合物中
のヒドロキシル基の数は、上記ポリビニルアルコールの
ヒドロキシル基の数と概ね同数となるように調整される
ことが望ましい。

【００２５】上記他の有機バインダーとしては、例え
ば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース等の環状化合物等を挙げることができ
る。上記他の有機バインダーの添加量は、固形分で、
０．１〜５．０重量％が好ましく、０．２〜１．０重量
％がより好ましく、０．４〜０．８重量％がさらに好ま
しい。他の有機バインダーの含有量が０．１重量％未満
であると、接着層中のその他の成分を均一に分散させる
ことが困難となり、一方、５．０重量％を超えると、接
着層が高温に曝された場合に、有機バインダーが焼失
し、接着強度が低下する。

【００２６】上記無機バインダーとしては、例えば、シ
リカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これ
らは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよ
い。これらのなかでは、シリカゾルが好ましい。上記無
機バインダーの添加量は、固形分で、１〜４０重量％が
好ましく、１〜２０重量％がより好ましく、５〜１５重
量％がさらに好ましい。無機バインダーの添加量が１重
量％未満であると、接着層の接着強度の低下を招き、一
方、４０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招く。

【００２７】上記無機繊維としては、例えば、シリカ−
アルミナ、ムライト、アルミナ及びシリカから選ばれる
少なくとも１種以上のセラミックファイバー等を挙げる
ことができる。このような無機繊維は、上記有機バイン
ダーや無機バインダーと絡み合うことで、接着層の接着
強度をより向上させることができる。

【００２８】上記無機繊維がシリカ−アルミナセラミッ
クファイバーである場合、そのショット含有率は１〜１
０重量％であることが好ましく、１〜５重量％であるこ
とがより好ましく、１〜３重量％であることが最も好ま
しい。ショット含有率を１重量％未満にすることは、製
造上困難であり、一方、１０重量％を超えると、被接着
面である多孔質セラミック部材表面を傷つける恐れがあ
る。その繊維長は１〜１００μｍであることが好まし
く、１〜５０μｍであることがより好ましく、１〜２０
μｍであることが最も好ましい。繊維長が１μｍ未満で
あると、その性質が粒子に近くなり接着強度の低下を招
く。一方、１００μｍを超えると、接着層中に均一に分
散させることが困難となり、やはり接着強度の低下を招
く。

【００２９】また、その繊維径は、３〜１５μｍである
ことが好ましい。繊維径が３μｍ未満であると、その強
度が低下し容易に切断されてしまうため、接着強度の低
下を招く。一方、１５μｍを超えると、有機バインダー
や無機バインダーとの絡み合いが阻害され、やはり接着
強度の低下を招く。上記シリカ−アルミナセラミックフ
ァイバーの添加量は、固形分で、１０〜７０重量％であ
ることが好ましく、１０〜４０重量％がより好ましく、
２０〜３０重量％がさらに好ましい。その添加量が１０
重量％未満であると、接着層の接着強度の低下を招く。
一方、７０重量％を超えると、熱伝導率の低下を招く。

【００３０】また、第一の本発明の接着剤において、上
記無機繊維の代わりに、上記炭化珪素繊維を添加しても
よい。接着強度とともに、熱伝導率を高いレベルで維持
することができるからである。

【００３１】これは、接着層中の炭化珪素繊維と無機バ
インダー、及び、炭化珪素繊維と上記ヒドロキシ含有化
合物及び上記他の有機バインダーとが絡み合うことによ
り、接着層の接着強度の向上を図ることができるととも
に、無機粒子を添加するのに比べ、接着層中で炭化珪素
繊維同士が絡み合うことでその接触面積が増加し、熱伝
導率が向上するものと考えられる。

【００３２】上記炭化珪素繊維の繊維長は、２０〜３０
０μｍであることが好ましく、５０〜２００μｍである
ことがより好ましい。繊維長が２０μｍ未満であると、
その性質が粒子に近くなり接着強度の低下を招く場合が
ある。一方、３００μｍを超えると、接着層中に均一に
分散させることが困難となり、やはり接着強度の低下を
招く場合がある。また、その繊維径は、３〜１５μｍで
あることが好ましい。繊維径が３μｍ未満であると、炭
化珪素繊維の強度が低下し容易に切断されてしまうため
接着強度の低下を招く場合があり。一方、１５μｍを超
えると、シリカゾルとの絡み合いが阻害され、接着強度
の低下を招く場合があり、また、このような太い炭化珪
素繊維を得ること自体が困難であり原料コストの高騰を
招く。

【００３３】接着層中に上記炭化珪素繊維を添加する場
合、接着層中の炭化珪素繊維の含有量は、固形分で、３
〜８０重量％が好ましく、１０〜７０重量％がより好ま
しく、４０〜６０重量％がさらに好ましい。炭化珪素繊
維の含有量が３重量％未満であると、熱伝導率の低下を
招き、一方、８０重量％を超えると、接着層１１が高温
に曝された場合に、接着強度の低下を招く。

【００３４】上述の通り、第一の本発明の接着剤は、多
孔質セラミック部材上に接着層を形成した際、該接着剤
と多孔質セラミック部材との界面近傍では、水分子と水
素結合を形成したヒドロキシル基を有する直鎖型高分子
化合物が有機バインダーとして機能し、その他の部分で
は、上記直鎖型高分子化合物以外の有機バインダーが機
能するため、多孔質セラミック部材と接着層との馴染み
がよく、優れた接着力を有するものとなる。

【００３５】次に、第二の本発明の接着剤について説明
する。第二の本発明の接着剤は、多孔質セラミックから
構成される多孔質セラミック部材を接合するために用い
られる接着剤であって、少なくともヒドロキシル基を有
する直鎖型高分子化合物、上記直鎖型高分子化合物以外
の有機バインダー、無機バインダー、無機繊維及び無機
粒子を含むことを特徴とするものである。

【００３６】第二の本発明の接着剤においては、第一の
本発明の接着剤で説明したヒドロキシ含有化合物、他の
有機バインダー、無機バインダー及び無機繊維を含むと
ともに、さらに、無機粒子を含むものである。このよう
に、上記無機粒子を含むことで、第二の本発明の接着剤
は、多孔質セラミック部材と接着層との馴染みがよく、
接着強度が優れたものとなるとともに、その熱伝導率に
優れたものとなる。

【００３７】上記多孔質セラミック部材と接着層との馴
染みがよく、接着強度が優れたものとなる理由は、上述
した第一の本発明の接着剤において説明したので、ここ
では、その説明を省略する。また、上記無機粒子を添加
することで、熱伝導率が優れたものとなる理由は、上記
無機粒子が上記無機繊維の表面や上記無機バインダーの
表面及び内部に介在するためであると考えられる。

【００３８】また、上記ヒドロキシ含有化合物、他の有
機バインダー、無機バインダー及び無機繊維について
は、上記第一の本発明の接着剤において説明したものと
同様のものであるため、ここでは、その説明を省略す
る。

【００３９】上記無機粒子としては、例えば、炭化珪
素、窒化珪素及び窒化硼素から選ばれる少なくとも１種
以上の無機粉末又はウィスカーが挙げられる。また、上
記無機粒子の平均粒径は０．０１〜１００μｍであるこ
とが好ましく、０．１〜１５μｍであることがより好ま
しく、０．１〜１０μｍであることが最も好ましい。平
均粒径が０．０１μｍ未満であると、ある程度の熱伝導
率を確保するためには大量の無機粒子が必要となり、ま
た、このような粒径の小さな無機粒子を得ること自体が
困難で、製造コストの高騰を招く。一方、平均粒径が１
００μｍを超えると、逆に接着力及び熱伝導率の低下を
招く。

【００４０】上記無機粒子が炭化珪素である場合、その
添加量は、固形分で、３〜８０重量％であることが好ま
しく、１０〜６０重量％がより好ましく、２０〜４０重
量％が最も好ましい。その添加量が３重量％未満である
と、熱伝導率の低下を招き、一方、８０重量％を超える
と、高温時での接着強度の低下を招く。

【００４１】また、第二の本発明の接着剤においては、
上記無機繊維及び無機粒子の代わりに、上記炭化珪素繊
維を使用してもよい。上述した通り、上記無機繊維は、
接着層の接着強度を向上させる目的で添加され、上記無
機粒子は、接着層の熱伝導率を向上させる目的で添加さ
れるものである。しかしながら、上記無機粒子は、接着
層の接着強度を減退させる傾向があるため、接着層の接
着強度及び熱伝導率の両方を高いレベルで確保するには
一定の限界がある。しかしながら、上記無機繊維及び無
機粒子の代わりに上記炭化珪素繊維を使用することで、
接着層の接着強度と熱伝導率とを高いレベルで確保する
ことができるようになる。

【００４２】上述の通り、第二の本発明の接着剤は、上
記第一の本発明の接着剤と同様に、多孔質セラミック部
材と接着層との馴染みがよく、優れた接着力を有すると
ともに、その組成中の無機粒子が、無機繊維の表面や無
機バインダーの表面及び内部に介在することで熱伝導率
が優れたものとなる。

【００４３】次に、本発明のセラミック構造体について
説明する。本発明のセラミック構造体は、多数の貫通孔
が隔壁を隔てて長手方向に並設された角柱形状の多孔質
セラミック部材が接着層を介して複数個結束されてセラ
ミックブロックを構成し、上記貫通孔を隔てる隔壁が粒
子捕集用フィルタとして機能するように構成されたセラ
ミック構造体であって、上記接着層は、第一又は第二の
本発明の接着剤を用いて形成されてなることを特徴とす
る。

【００４４】図１は、本発明のセラミック構造体の一実
施形態を模式的に示した斜視図であり、図２は本発明の
セラミック構造体を構成する多孔質セラミック部材を模
式的に示した斜視図である。

【００４５】図２に示したように、セラミック構造体を
構成する多孔質セラミック部材２０には、多数の貫通孔
２１が形成されており、これら貫通孔２１を有する多孔
質セラミック部材２０の一端部は、市松模様に充填材２
２が充填されている。また、図示しない他の端部におい
ては、一端部に充填材が充填されていない貫通孔２１に
充填材が充填されている。

【００４６】このセラミック部材２０を構成する多数の
貫通孔２１は、いずれか一端部のみに充填材２２が充填
されているため、開口している一の貫通孔２１の一端部
より流入した排気ガスは、隣接する貫通孔２１との間を
隔てる多孔質の隔壁２３を必ず通過し、他の貫通孔２１
を通って流出する。そして、排気ガスが隔壁２３を通過
する際に、排気ガス中のパティキュレートが捕捉される
ことになる。

【００４７】図１は、図２に示した多孔質セラミック部
材２０を複数個結束させたセラミック構造体１０を示し
ている。また、図１においては、多孔質セラミック部材
２０に形成された貫通孔２１を省略している。

【００４８】このセラミック構造体１０では、多孔質セ
ラミック部材２０が接着層１１を介して複数個結束され
てセラミックブロックを構成し、この接着層１１は、少
なくとも無機バインダー、有機バインダー及び炭化珪素
繊維を含むものである。また、セラミックブロックの外
周部の全体に、シール材１２がコーティングされてセラ
ミック構造体１０が形成されている。上記セラミック構
造体の形状は特に限定されず、円柱形状でも角柱形状で
も構わないが、通常、図１に示したように円柱形状のも
のがよく用いられている。

【００４９】セラミック構造体１０を構成する多孔質セ
ラミック部材の材質は特に限定されず、種々のセラミッ
クが挙げられるが、これらのなかでは、耐熱性が大き
く、機械的特性に優れ、かつ、熱伝導率も大きい炭化珪
素が好ましい。

【００５０】これらのセラミックの粒径も特に限定され
るものではないが、後の焼成工程で収縮が少ないものが
好ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を
有する粉末１００重量部と０．１〜１．０μｍ程度の平
均粒径を有する粉末５〜６５重量部とを組み合わせたも
のが好ましい。また、シール材１２を構成する材料も特
に限定されるものではないが、無機繊維、無機バインダ
ー等の耐熱性の材料を含むものが好ましい。シール材１
２は、接着層１１と同じ材料により構成されていてもよ
い。

【００５１】接着層１１を構成する材料は、上述した第
一又は第二の本発明の接着剤であるのでここでは、その
説明は省略する。

【００５２】上述の通り、本発明のセラミック構造体
は、複数のセラミック部材を結束する接着層に、第一又
は第二の本発明の接着剤を用いたものであるため、多孔
質セラミック部材と接着層との馴染みがよく、また、そ
の接着強度、又は、その接着強度及び熱伝導率の両方に
優れたものとなる。従って、本発明のセラミック構造体
は、振動や排気ガスの圧力等により接着層にクラックが
生ずることはなく、耐久性に優れたものとなり、また、
耐久性に優れるとともに、その再生処理において、堆積
したパティキュレートを完全に燃焼除去することができ
る。

【００５３】次に、本発明のセラミック構造体の製造方
法について説明する。本発明のセラミック構造体の製造
方法は、上記セラミック構造体の製造方法であって、多
孔質セラミックから構成される多孔質セラミック部材の
側面に、第一又は第二の本発明の接着剤を塗布し、上記
接着剤の上に他の多孔質セラミック部材を積層する工程
を繰り返して、セラミックブロックを組み上げる工程を
含むことを特徴とするものである。

【００５４】本発明のセラミック構造体の製造方法で
は、初めに、セラミック成形体を作製する。この工程に
おいては、セラミック粉末とバインダーと分散媒液とを
混合して成形体製造用の混合組成物を調製した後、この
混合組成物の押出成形を行うことにより、多数の貫通孔
が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のセラミック
成形体を作製し、この後、この成形体を乾燥させること
により分散媒液を蒸発させ、セラミック粉末と樹脂とを
含むセラミック成形体を作製する。なお、このセラミッ
ク成形体には、少量の分散媒液が含まれていてもよい。

【００５５】このセラミック成形体の外観の形状は、図
２に示した多孔質セラミック部材２０とほぼ同形状であ
るほか、楕円柱状や三角柱状等であってもよい。なお、
本工程では、充填材２２に相当する部分は空洞となって
いる。

【００５６】上記バインダーとしては特に限定されず、
例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコ
ール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることが
できる。上記バインダーの配合量は、通常、上記セラミ
ック粉末１００重量部に対して、１〜１０重量部程度が
好ましい。

【００５７】上記分散媒液としては特に限定されず、例
えば、ベンゼン等の有機溶媒；メタノール等のアルコー
ル、水等を挙げることができる。上記分散媒液は、上記
樹脂の粘度が一定範囲内となるように、適量配合され
る。

【００５８】次に、封口工程として、作製されたセラミ
ック成形体の上記貫通孔を充填ペーストにより封口パタ
ーン状に封口する工程を行う。この際には、セラミック
成形体の貫通孔に、封口パターン状に開孔が形成された
マスクを当接し、充填ペーストを上記マスクの開孔から
上記貫通孔に侵入させることにより、充填ペーストで一
部の貫通孔を封口する。

【００５９】上記充填ペーストとしては、セラミック成
形体の製造の際に使用した混合組成物と同様のものか、
又は、上記混合組成物にさらに分散媒を添加したものが
好ましい。

【００６０】次に、脱脂工程として、上記工程により作
製されたセラミック成形体中の樹脂を熱分解する工程を
行う。この脱脂工程では、通常、上記セラミック成形体
を脱脂用治具上に載置した後、脱脂炉に搬入し、酸素含
有雰囲気下、４００〜６５０℃に加熱する。これによ
り、バインダー等の樹脂成分が揮散するとともに、分
解、消失し、ほぼセラミック粉末のみが残留する。

【００６１】次に、焼成工程として、脱脂したセラミッ
ク成形体を、焼成用治具上に載置して焼成する工程を行
う。この焼成工程では、窒素、アルゴン等の不活性ガス
雰囲気下、２０００〜２２００℃で脱脂したセラミック
成形体を加熱し、セラミック粉末を焼結させることによ
り、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された
柱状のセラミック焼結体を製造する。

【００６２】なお、脱脂工程から焼成工程に至る一連の
工程では、焼成用治具上に上記炭化珪素成形体を載せ、
そのまま、脱脂工程及び焼成工程を行うことが好まし
い。脱脂工程及び焼成工程を効率的に行うことができ、
また、載せ代え等において、セラミック成形体が傷つく
のを防止することができるからである。

【００６３】このようにして、多数の貫通孔が隔壁を隔
てて長手方向に並設され、上記隔壁がフィルタとして機
能するように構成された多孔質セラミック焼結体を製造
した後、この多孔質炭化珪素焼結体の結束工程として、
多孔質セラミック焼結体の外壁部分に上述した接着層を
形成し、所定の大きさになるように上記多孔質セラミッ
ク焼結体を複数個結束してセラミックブロックを作製す
る。

【００６４】この多孔質セラミック部材の結束工程にお
いては、図３に示したように、断面がＶ字形状に構成さ
れた台６０の上に、斜めに傾斜した状態で載置した多孔
質セラミック部材２０の上側を向いた２つの側面２０
ａ、２０ｂに、第一又は第二の本発明の接着剤を、例え
ば、刷毛、スキージ、ロール等を用いて印刷して、所定
の厚さの接着層６１を形成する。

【００６５】次に、この接着層６１の上に他の多孔質セ
ラミック部材２０を積層する。そして、このような多孔
質セラミック部材２０の側面に接着層６１を形成してか
ら、他の多孔質セラミック部材２０を積層する工程を繰
り返して行い、所定の大きさの角柱状のセラミックブロ
ックを作製する。

【００６６】その後、このセラミックブロックを５０〜
１００℃、１時間の条件で加熱して乾燥、硬化させ、そ
の後、例えば、ダイヤモンドカッター等を用いて、その
外周部を図１に示したセラミック構造体１０とほぼ同様
に切削した後、その外周部にシール材１２を形成するこ
とにより、本発明のセラミック構造体の製造を終了す
る。

【００６７】以上説明した各工程を実施することで、各
セラミック部材の接着強度に優れ、熱伝導率も高いセラ
ミック構造体を製造することができる。

【００６８】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００６９】実施例１Ａ．接着剤の調製ＰＶ−５（マルバン社製、ポリビニルアルコール含有率
１０重量％）６．４重量％、カルボキシメチルセルロー
ス０．４重量％、シリカゾル（シリカ含有率３０重量
％）２４．２重量％、シリカ−アルミナセラミックファ
イバー４８．２重量％、トリエタノールアミン１．２重
量％、スチレン無水マレイン酸共重合アルキルエステル
アンモニウム塩水溶液（ＥＬＦＡｔｏｃｈｅｍＮｏ
ｒｔｈＡｍｅｒｉｃａＩｎｃ製、ＳＭＡ）０．１重
量％及び水１９．５重量％を混合、混練し、多孔質セラ
ミック部材接着用の接着剤Ａを調製した。

【００７０】Ｂ．多孔質セラミック部材の製造平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末７０重量部、平均
粒径０．７μｍのβ型炭化珪素粉末３０重量部、メチル
セルロース５重量部、分散剤４重量部、水２０重量部を
配合して均一に混合することにより、原料の混合組成物
を調製した。この混合組成物を押出成形機に充填し、押
出速度２ｃｍ／分にてハニカム形状の生成形体を作製し
た。この生成形体は、図２に示した多孔質セラミック部
材２０とほぼ同様であり、その大きさは３３ｍｍ×３３
ｍｍ×３００ｍｍで、平均気孔径が１〜４０μｍ、貫通
孔の数が３１／ｃｍ² で、隔壁の厚さが０．３５ｍｍで
あった。

【００７１】この生成形体の乾燥体に、上記混合組成物
と同成分の充填剤ペーストを用いて、炭化珪素焼結体の
貫通孔の所定箇所に充填剤を充填した後、４５０℃で脱
脂し、さらに、２２００℃で加熱焼成することで、その
大きさが３３ｍｍ×３３ｍｍ×３００ｍｍの多孔質炭化
珪素部材を製造した。

【００７２】次に、上記Ｂで製造した多孔質炭化珪素部
材の一の外周面に上記Ａで調製した接着剤Ａを貼着し、
接着層を形成した。そして、この接着層の上に他の多孔
質炭化珪素部材を載置し、１００℃、１時間で乾燥、硬
化させ、３つの多孔質炭化珪素部材が連続して結合した
多孔質炭化珪素部材の結合体を作製した。

【００７３】実施例２Ａ．接着剤の調製ＰＶ−５（マルバン社製、ポリビニルアルコール含有率
１０重量％）５．０８重量％、カルボキシメチルセルロ
ース０．３２重量％、シリカゾル（シリカ含有率３０重
量％）１８．９３重量％、シリカ−アルミナセラミック
ファイバー３７．８６重量％、炭化珪素粉末（屋久島電
工社製、ＧＣ−１５）２４．５７重量％、トリエタノー
ルアミン０．９７重量％、スチレン無水マレイン酸共重
合アルキルエステルアンモニウム塩水溶液（ＥＬＦＡ
ｔｏｃｈｅｍＮｏｒｔｈＡｍｅｒｉｃａＩｎｃ
製、ＳＭＡ）０．０８重量％及び水１２．１９重量％を
混合、混練し、多孔質セラミック部材接着用の接着剤Ｂ
を調製した。

【００７４】Ｂ．多孔質セラミック部材の製造平均粒径１０μｍのα型炭化珪素粉末７０重量部、平均
粒径０．７μｍのβ型炭化珪素粉末３０重量部、メチル
セルロース５重量部、分散剤４重量部、水２０重量部を
配合して均一に混合することにより、原料の混合組成物
を調製した。この混合組成物を押出成形機に充填し、押
出速度２ｃｍ／分にてハニカム形状の生成形体を作製し
た。この生成形体は、図２に示した多孔質セラミック部
材２０とほぼ同様であり、その大きさは３３ｍｍ×３３
ｍｍ×３００ｍｍで、平均気孔径が１〜４０μｍ、貫通
孔の数が３１／ｃｍ² で、隔壁の厚さが０．３５ｍｍで
あった。

【００７５】この生成形体の乾燥体に、上記混合組成物
と同成分の充填剤ペーストを用いて、炭化珪素焼結体の
貫通孔の所定箇所に充填剤を充填した後、４５０℃で脱
脂し、さらに、２２００℃で加熱焼成することで、その
大きさが３３ｍｍ×３３ｍｍ×３００ｍｍの多孔質炭化
珪素部材を製造した。

【００７６】次に、上記Ｂで製造した多孔質炭化珪素部
材の一の外周面に上記Ａで調製した接着剤Ｂを貼着し、
接着層を形成した。そして、この接着層の上に他の多孔
質炭化珪素部材を載置し、１００℃、１時間で乾燥、硬
化させ、３つの多孔質炭化珪素部材が連続して結合した
多孔質炭化珪素部材の結合体を作製した。

【００７７】比較例１有機バインダーとしてＰＶ−５（マルバン社製、ポリビ
ニルアルコール含有率１０重量％）１１．７３重量％、
無機繊維としてアルミナシリカからなるセラミックファ
イバー５９．１３重量％、無機バインダーとしてシリカ
ゾル（ゾル中のＳｉＯ₂ の含有量：３０重量％）１６．
１９重量％および水１２．９５重量％を用いて多孔質セ
ラミック部材用接着剤を調製したほかは、実施例１と同
様にして多孔質炭化珪素部材の結合体を作製した。

【００７８】比較例２有機バインダーとしてカルボキシメチルセルロース０．
５重量％、無機繊維としてシリカ−アルミナセラミック
ファイバー２３．３重量％、無機バインダーとしてシリ
カゾル（ゾル中のＳｉＯ₂ の含有量：３０重量％）７重
量％、平均粒径０．３μｍの炭化珪素粉末３０．２重量
％、及び、水３９重量％を調製して、多孔質セラミック
部材用接着剤を調製したほかは、実施例１と同様にして
多孔質炭化珪素部材の結合体を作製した。

【００７９】実施例１〜２及び比較例１〜２で製造した
多孔質炭化珪素部材の結合体の性能評価を以下に示す方
法にて測定した。

【００８０】評価方法（１）接着強度の測定図４に示すように、台の上に２個の角柱状部材を配置
し、続いて、上記結合体を、両端の多孔質炭化珪素部材
が上記角柱状部材の上に載るように載置し、中心の多孔
質炭化珪素部材に荷重をかけ、接着層に剥がれが生じた
時の荷重を測定し、その曲げ強度を求めた。また、実際
の使用では、室温〜９００℃程度までの急熱、急冷が予
想されるため、室温〜９００℃のヒートサイクル試験
（１００回）を行った後のものについても同様の評価を
行った。その結果を下記の表１に示す。

【００８１】（２）熱伝導率の測定図５に示すように、上記結合体を積み重ねるように載置
した後、その外周を断熱材３０で囲い、ヒータ３１の上
に設置して６００℃で３０分間加熱することにより、上
部の温度Ｔ_１と下部の温度Ｔ_２との温度差を測定した。
その結果を表１に示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】表１に示した結果から明らかなように、実
施例１〜２に係る多孔質炭化珪素部材の結合体の接着層
の代表的な接着強度は０．７〜０．８ＭＰａであり、そ
の上端と下端との温度差は１５０〜１７０℃であるが、
比較例１〜２に係る多孔質炭化珪素部材の結合体の接着
層の代表的な接着強度は０．１〜０．２ＭＰａ、その温
度差は２５０〜２６０℃といずれも、実施例に係る多孔
質炭化珪素部材の結合体よりも劣ったものであった。な
お、本実施例及び比較例においては、多孔質炭化珪素部
材を３個だけ連続して結合したものを使用して、その接
着強度及び熱伝導率を測定したが、実際のセラミック構
造体には、多数の多孔質炭化珪素部材を結合するため、
接着強度及び熱伝導率の値の差はさらに顕著なものとな
る。

【００８４】

【発明の効果】第一の本発明の接着剤は、上述の通りで
あるので、多孔質セラミックからなる多孔質セラミック
部材と接着層との馴染みがよく、上記多孔質セラミック
部材同士を高い接着強度で強固に接合することができ
る。

【００８５】また、第二の本発明の接着剤は、上述の通
りであるので、多孔質セラミックからなる多孔質セラミ
ック部材と接着層との馴染みがよく、上記多孔質セラミ
ック部材同士を高い接着強度で強固に接合することがで
きるとともに、上記接着層の熱伝導率を高いレベルで維
持することができる。

【００８６】本発明のセラミック構造体は、上述の通
り、第一又は第二の本発明の接着剤を用いて形成されて
いるので、多孔質セラミック部材と接着層との馴染みが
よく、接着強度及び熱伝導率に優れたものとなる。

【００８７】本発明のセラミック構造体の製造方法は、
上述の通りであるので、多孔質セラミック部材と接着層
との馴染みがよく、接着強度及び熱伝導率に優れたセラ
ミック構造体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック構造体の一実施形態を模式
的に示した斜視図である。

【図２】本発明のセラミック構造体を構成する多孔質セ
ラミック部材を模式的に示した斜視図である。

【図３】セラミックブロックを作製する様子を模式的に
示した説明図である。

【図４】接着強度の測定試験の説明図である。

【図５】熱伝導率の測定試験の説明図である。

【符号の説明】

１０セラミック構造体１１接着層１２シール材２０多孔質セラミック部材２１貫通孔２２充填材２３隔壁３０断熱材３１ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質セラミックから構成される多孔質
セラミック部材を接合するために用いられる接着剤であ
って、少なくともヒドロキシル基を有する直鎖型高分子
化合物、前記直鎖型高分子化合物以外の有機バインダ
ー、無機バインダー及び無機繊維を含むことを特徴とす
る接着剤。
【請求項２】多孔質セラミックから構成される多孔質
セラミック部材を接合するために用いられる接着剤であ
って、少なくともヒドロキシル基を有する直鎖型高分子
化合物、前記直鎖型高分子化合物以外の有機バインダ
ー、無機バインダー、無機繊維及び無機粒子を含むこと
を特徴とする接着剤。
【請求項３】少なくともヒドロキシル基を有する直鎖
型高分子化合物は、ポリビニルアルコールである請求項
１又は２記載の接着剤。
【請求項４】ポリビニルアルコールの添加量は、０．
２〜２．０重量％である請求項３記載の接着剤。
【請求項５】多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接着層を
介して複数個結束されてセラミックブロックを構成し、
前記貫通孔を隔てる隔壁が粒子捕集用フィルタとして機
能するように構成されたセラミック構造体であって、前
記接着層は、請求項１〜４のいずれか１記載の接着剤を
用いて形成されてなることを特徴とするセラミック構造
体。
【請求項６】多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に
並設された角柱形状の多孔質セラミック部材が接着層を
介して複数個結束されてセラミックブロックを構成し、
前記貫通孔を隔てる隔壁が粒子捕集用フィルタとして機
能するように構成されたセラミック構造体の製造方法で
あって、前記多孔質セラミック部材の側面に、請求項１
〜４のいずれか１に記載の接着剤を塗布し、前記接着剤
の上に他の多孔質セラミック部材を積層する工程を繰り
返して、セラミックブロックを組み上げる工程を含むこ
とを特徴とするセラミック構造体の製造方法。