JP2002159811A - ハニカムフィルター及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度
が大きく、かつ圧力損失が少ないハニカムフィルター及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の貫通孔4a、4bを有するハニカ
ム状のフィルター基体2と、フィルター基体2の貫通孔
4a、4bが開口する端面に固着される封止部材1とを
備え、封止部材1が、フィルター基体2の複数の貫通孔
4a、4bを、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他
の端面で一の端面で封止した貫通孔4aと異なる貫通孔
4bを千鳥格子状に封止するハニカムフィルターで、封
止部材1を、厚さ3mm以下のシート状焼成体とすると
ともに、フィルター基体との40〜800℃における熱
膨張係数の差を、0.5×10-6/℃以下とする。
Description
ター及びその製造方法に関する。更に詳しくは、濾過効
率が高く、かつ極めて耐熱衝撃性に優れるとともに、封
止部材とフィルター基体との接合強度が大きく、かつ圧
力損失が少ないハニカムフィルター及びその製造方法に
関する。
に、ディーゼルエンジン等の排ガス中の微粒子(パティ
キュレート)を除去する為のハニカムフィルターが注目
されている。
ハニカムフィルターは、一般に、多孔質セラミックスか
らなるハニカム状のフィルター基体12の両端面に開口
する貫通孔14a、14bを、一の端面で千鳥格子状に
封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔14
aと異なる貫通孔14bを千鳥格子状に封止した構造を
主要部とするものであり、いずれか一の端面から導入さ
れた排ガス17を、強制的に貫通孔間の隔壁13を通過
させることにより、排ガス17中の微粒子(パティキュ
レート)を捕集、除去するものである。
クスのスラリーを多孔質セラミックスからなるフィルタ
ー基体12の貫通孔14に圧入後、焼成して、フィルタ
ー基体12の貫通孔14に目封じ材11を埋設したもの
が広く用いられている。この際、目封じ材11は、各貫
通孔間の隔壁13に溶融反応により固着されるものでは
なく、圧入によりスラリーを隔壁13の気孔に浸入させ
て焼成する結果、いわば嵌合の機構により固着するもの
である。
は、目封じ材11とフィルター基体12との熱膨張係数
の差について特に考慮していなかったことから、目封じ
材11の熱膨張係数の方が大きい場合には、隔壁13の
気孔に浸入した目封じ材11が熱膨張により隔壁13に
亀裂を生じさせ、目封じ材11の熱膨張係数の方が小さ
い場合には、目封じ材11が脱落するという問題を有し
ていた。
目封じ材11のセラミックス材料を特定の組合せとする
ことにより、両者の40〜800℃における熱膨張係数
の差を、3.5×10-6/℃以下として、上述の問題を
解消するハニカムフィルターが提案されている(特公平
2−53083号公報)。
構造上、フィルター基体12の隔壁13の一部が、目封
じ材11により覆われてしまうことから、排ガス17
が、目封じ材11により覆われた部分を通過できず、フ
ィルターとして機能が低下してしまうという問題があっ
た。
封じ材11との固着面積を大きくして目封じ材11の脱
落等を防止する観点から、目封じ材11を約10〜15
mmの厚さで貫通孔14に埋設していたのが現状であっ
た為、圧力損失が大きくエンジン出力が低下するという
問題を有していた。
ルター基体12の貫通孔14を、一の端面で千鳥格子状
に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔と
異なる貫通孔を千鳥格子状に封止する封止板21をフィ
ルター基体12の両端面に固着させたハニカムフィルタ
ーが提案されている(特開昭55−114324号公
報)。
1をフィルター基体12の端面に固着させる構造である
為、フィルター基体12の隔壁の一部が、封止板21に
より覆われてしまうことがなくフィルター機能を向上さ
せることができるとともに、隔壁のクラックの発生を防
止することができるものである。
ハニカムフィルターでは、封止板21とフィルター基体
12とのセラミックス材料の差による熱膨張係数の差に
ついて全く考慮されていなかった為、封止板21の剥
離、脱落による排ガスの漏洩を生じてしまう等、実用
上、耐熱衝撃性に問題を有していた。
止板21の厚さについても全く考慮されていない為、押
出し成形によりセラミックス結晶を配向させた封止板2
1を形成した場合、封止板21の厚さによってはセラミ
ックス結晶が充分配向しないことがあった。この結果、
実際上、封止板21とフィルター基体12との熱膨張係
数の差が大きくなり、これをフィルター基体12に固着
したハニカムフィルターでは、高温使用時、封止板21
の剥離、脱落による排ガスの漏洩を生じることがあっ
た。また、圧力損失の増大によるエンジン出力の低下と
いう従来の問題を何ら解決するものではなかった。
来、ハニカム状乾燥体を焼成したフィルター基体にセラ
ミックスからなるスラリーを圧入後又は焼成前の板状生
成形体を圧着後、焼成する方法が行われていた。
は、焼成工程が、ハニカム状乾燥体を焼成してフィルタ
ー基体とする工程と、スラリーを圧入後又は板状生成形
体を圧着後、焼成してハニカムフィルターとする工程の
2工程からなる為、ハニカムフィルターの高コスト化の
主要な原因になっており、ハニカムフィルターの普及に
対する大きな障害となっていた。
ニカムフィルターとする場合には、既に焼成済みのフィ
ルター基体と焼成前の板状生成形体とでは焼成による焼
締りの程度が異なる為、圧着時には両者の貫通孔が対応
していても焼成後にはズレを生じることがあった。
を圧着後焼成する製造方法では、フィルター基体と封止
部材との接合強度が必ずしも充分ではなかった。
のであり、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れる
とともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が高
く、かつ圧力損失を小さくすることができるハニカムフ
ィルターを提供することを第一の目的とする。
耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止部材とフィルター
基体との接合強度が極めて高く、かつ圧力損失を小さく
することができるハニカムフィルターを、極めて低コス
トかつ精密に製造することができるハニカムフィルター
の製造方法を提供することを第二の目的とする。
題を解決するべく鋭意研究した結果、封止部材を、厚さ
3mm以下のシート状焼成体とするとともに、封止部材
とフィルター基体との40〜800℃における熱膨張係
数の差を特定の数値以下とすることにより上記第一の目
的を達成できることを知見し、また、シート状生成形体
をハニカム状乾燥体の端面に圧着した後、一体焼成する
ことにより上記第二の目的を達成できることを知見し、
本発明を完成させた。
有するハニカム状のフィルター基体と、このフィルター
基体の貫通孔が開口する端面に固着される封止部材とを
備え、封止部材が、フィルター基体の複数の貫通孔を、
一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端
面で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止
するハニカムフィルターであって、封止部材が、厚さ3
mm以下のシート状焼成体であるとともに、フィルター
基体との40〜800℃における熱膨張係数の差が、
0.5×10-6/℃以下であることを特徴とするハニカ
ムフィルターが提供される。
は、フィルター基体及び封止部材が、配向コーディエラ
イトを主結晶相とするセラミックスからなることが好ま
しい。
成形体をハニカム状乾燥体に圧着、焼成することによ
り、フィルター基体に固着されることが好ましく、又は
フィルター基体との40〜800℃における熱膨張係数
の差が0.5×10 -6/℃以下の接合材を介して、フィ
ルター基体に固着されることが好ましい。
料を押出し成形してシート状生成形体及びハニカム状生
成形体を形成し、該シート状生成形体に、該ハニカム状
生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応さ
せて、千鳥格子状に貫通孔を形成し、該シート状生成形
体に形成した貫通孔が、該ハニカム状乾燥体の貫通孔に
対応する位置で、該シート状生成形体を該ハニカム状乾
燥体の端面に圧着し、該シート状生成形体が圧着された
ハニカム状乾燥体を一体焼成することを特徴とするハニ
カムフィルターの製造方法が提供される。
においては、セラミックス材料が、平均粒径1〜10μ
mのカオリン0〜20質量%、平均粒径5〜30μmの
タルク37〜40質量%、平均粒径1〜10μmの水酸
化アルミニウム15〜45質量%、平均粒径4〜8μm
の酸化アルミニウム0〜15質量%、平均粒径2〜10
0μmの溶融シリカ又は石英10〜20質量%の組成物
を主原料とすることが好ましく、シート状生成形体は、
厚さ3mm以下であることが好ましい。
造方法においては、ハニカム状生成形体の貫通孔の形成
と、シート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面への圧
着を同時に行うことが好ましい。
図面を参照しつつ具体的に説明する。
ィルターは、複数の貫通孔4a、4bを有するハニカム
状のフィルター基体2と、このフィルター基体2の貫通
孔4a、4bが開口する端面に固着される特定の封止部
材1とを備えるものである。
の一部が、封止部材1により覆われてしまうことがな
く、フィルター機能を向上させることができる。また、
封止部材1の熱膨張によってフィルター基体2の隔壁3
にクラックが発生することを防止することができる。
材としては、例えば、無配向コーディエライト、配向コ
ーディエライト、ムライト−ジルコン、ムライト、ジル
コン、コーディエライト−ムライト、ムライト−チタン
酸アルミニウム、クレーボンド炭化ケイ素、及びジルコ
ニア−スピネルからなる群より選ばれた1種を主結晶相
とするセラミックスを挙げることができ、中でも、低熱
膨張性の点で、配向コーディエライトが好ましい。これ
らセラミックスは、1種単独又は2種以上を組合わせる
ことができる。
は、コーディエライト結晶のC軸が排ガスの流路方向に
対して垂直に配向したコーディエライトを意味する。
トが合成される原料粉末を押出し成形等で成形後、焼成
することにより得ることができる。
インディアライト、ムライト、スピネル、サフィリン、
コランダム、チタニア等を含有するものであってもよ
い。
ば、端面の形状が真円、楕円、トラックサークル等の円
柱、端面の形状が三角、四角等の多角形である角柱、こ
れらの円柱、角柱の側面がくの字に湾曲した形状等を挙
げることができ、貫通孔の形状としては、例えば、断面
形状が四角、八角等の多角形、真円、楕円等のものを挙
げることができる。
出し成形法、射出成形法、プレス成形法、セラミックス
原料を円柱状に成形後貫通孔を形成する方法等により行
うことができるが、連続成形が容易であるとともに、コ
ーディエライト結晶を配向させて低熱膨張性にできる点
で押出し成形法が好ましい。
状のフィルター基体2における複数の貫通孔4a、4b
を、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一
の端面で封止した貫通孔4aと異なる貫通孔4bを千鳥
格子状に封止するものである。
された排ガス7を、強制的に貫通孔間の隔壁3を通過さ
せることにより、排ガス7中の微粒子(パティキュレー
ト)を捕集、除去することができる。
たフィルター基体2との40〜800℃における熱膨張
係数の差を、0.5×10-6/℃以下、好ましくは、
0.3×10-6/℃以下、より好ましくは、0.2×1
0-6/℃以下とする。
が、0.5×10-6/℃を超えると、ハニカムフィルタ
ーを高温で使用の際、固着部に大きな歪を生じ、封止部
材1の剥離又は脱落を生じ、排ガス7が漏洩してフィル
ターとして機能しなくなってしまう。
は、一定圧力下、単位温度変化(℃)当たりのガス流路
方向における寸法変化率(ΔL/L)を意味する。
が、0.5×10-6/℃以下の構成材の組合せとして
は、例えば、同じ構成材、ムライト−ジルコンとム
ライト、コーディエライト−ムライトと無配向コーデ
ィエライト、等を挙げることができる。中でも、40〜
800℃における熱膨張係数の差が小さくフィルター基
体と封止部材の接合強度が大きい点で、同じ構成材と
することが好ましく、特に、低熱膨張性である点で、何
れの構成材も配向コーディエライトとすることが好まし
い。
m以下のシート状成形体、好ましくは厚さ2mm以下の
シート状成形体、より好ましくは厚さ1mm以下のシー
ト状成形体とする。
ターの圧力損失が増大し、エンジン出力が低下してしま
う。また、押出し成形の際、セラミックス結晶の配向が
不十分となる為、封止部材1とフィルター基体2との熱
膨張係数の差が大きくなり、これをフィルター基体2に
固着したハニカムフィルターでは、高温使用時に、封止
部材1の剥離、脱落による排ガスの漏洩を生じてしま
う。
すように、フィルター基体2に直接的に固着されるも
の、図3に示すように、接合材6を介して間接的に接合
されるもの、いずれでもよい。
2に直接的に固着する方法としては、例えば、可塑性を
有するシート状生成形体をフィルター基体の貫通孔が開
口する端面に圧着し、その後焼成する方法;可塑性を有
するシート状生成形体を、ハニカム状乾燥体の貫通孔が
開口する端面に圧着し、その後焼成する方法等を挙げる
ことができる。
部材1とフィルター基体2の貫通孔4、5の対応関係が
焼成によりズレを生じないとともに、焼成工程の省略に
より大幅なコスト削減が可能となり、かつ封止部材1と
フィルター基体2との接合強度を大きくすることができ
る点で、後者の方法が好ましい。
ラミックス材料を押出し成形等で成形した直後のハニカ
ム状の生成形体を乾燥したものを意味し、「フィルター
基体」とは、このハニカム状乾燥体を焼成したものを意
味する。また、「シート状生成形体」とは、セラミック
ス材料を押出し成形等で成形したもので乾燥、焼成前の
ものを意味する。
してフィルター基体2に間接的に固着する方法として
は、例えば、セラミックスを主成分とするスラリー(焼
成後接合材となるもの)をフィルター基体2又はハニカ
ム状乾燥体の端面に塗布した後、シート状封止部材又は
シート状生成形体を圧着、焼成する方法等を挙げること
ができる。
〜800℃における熱膨張係数の差が、0.5×10-6
/℃以下であることが好ましい。
おける熱膨張係数の差が、0.5×10-6/℃を超える
と、ハニカムフィルターを高温で使用の際、固着部の歪
が大きくなり封止部材1が剥離又は脱落し、排ガスが漏
洩することがある。
ックス結晶を配向させることにより熱膨張係数を調整す
ることも可能ではあるが、調整工程が複雑になる為、原
料の組成により調整することが好ましい。
が配向性コーディエライトからなる場合には、平均粒径
2〜5μmのカオリン0〜20質量%、平均粒径8〜1
5μmのタルク37〜40質量%、平均粒径0.5〜3
μmの水酸化アルミニウム15〜45質量%、平均粒径
2〜4μmの酸化アルミニウム0〜15質量%、平均粒
径2〜10μmの溶融シリカ又は石英10〜20質量%
の組成物を主原料とするセラミックス材料を焼成したも
のを挙げることができる。
ス材料を押出し成形してシート状生成形体及びハニカム
状生成形体を形成し、該シート状生成形体に、該ハニカ
ム状生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対
応させて、千鳥格子状に貫通孔を形成し、該シート状生
成形体に形成した貫通孔が、該ハニカム状乾燥体の貫通
孔に対応する位置で、該シート状生成形体を該ハニカム
状乾燥体の端面に圧着し、該シート状生成形体が圧着さ
れたハニカム状乾燥体を一体焼成するものである。以
下、各工程毎に詳細に説明する。
では、まず、セラミックス材料を押出し成形してシート
状生成形体及びハニカム状生成形体を形成する。
カム状生成形体を構成する原料粒子が配向する為、焼成
後得られる封止部材及びフィルター基体を伴に低熱膨張
性とし、かつ両者の熱膨張係数の差を小さくすることが
できる。
イ素、チタン、ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ
素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化
ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウム、ムライト、コーディエライト化原料、チタ
ン酸アルミニウム、サイアロン、カオリン、タルク、水
酸化アルミニウム、溶融シリカ、及び石英からなる群よ
り選ばれる少なくとも1種を含むものを主原料とするも
のを挙げることができ、セラミックス材料は、これら主
原料を1種単独で又は2種以上を組合わせたものを用い
ることができる。
主原料としては、フィルター基体が低熱膨張性に優れる
点で、平均粒径5〜10μmのカオリン0〜20質量
%、平均粒径15〜30μmのタルク37〜40質量
%、平均粒径 1〜10μmの水酸化アルミニウム15
〜45質量%、平均粒径4〜8μmの酸化アルミニウム
0〜15質量%、平均粒径3〜100μmの溶融シリカ
又は石英10〜20質量%の組成物を主原料とするのが
好ましい。
述の原料とした場合のシート状生成形体の主原料は、封
止部材が低熱膨張性に優れ、かつフィルター基体との熱
膨張係数の差が小さな点で、平均粒径2〜5μmのカオ
リン0〜20質量%、平均粒径8〜15μmのタルク3
7〜40質量%、平均粒径0.5〜3μmの水酸化アル
ミニウム15〜45質量%、平均粒径2〜4μmの酸化
アルミニウム0〜15質量%、平均粒径2〜10μmの
溶融シリカ又は石英10〜20質量を主原料とするのが
好ましい。尚、同一の原料としないのは、押出し成形に
よる配向の程度に差があること等を考慮した為である。
に、必要に応じての所望の添加剤を添加することができ
る。
分散を促進する為の分散剤、気孔を形成する為の造孔材
等を挙げることができる。
シプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール等を挙げることができ、分散
剤としては、例えば、エチレングリコール、デキストリ
ン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を挙げることがで
き、造孔剤としては、例えば、グラファイト、小麦粉、
澱粉、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート等
を挙げることができる。これら添加剤は、目的に応じて
1種単独又は2種以上組合わせて用いることができる。
原料及び必要に応じて添加される添加物からなる原料粉
末100重量部に対して、10〜40重量部程度の水を
投入後、混練し、可塑性混合物とする。
し成形機等を用いて行うことができる。
成形体は、厚さ3mm以下であることが好ましく、厚さ
2mm以下であることがより好ましく、厚さ1mm以下
であることが特に好ましい。
ルターの圧力損失を減少させ、エンジン出力を向上する
ことができる。また、押出し成形によりセラミックス結
晶を充分配向させ、フィルター基体との熱膨張係数の差
を小さくすることができる。
しては、例えば、端面の形状が真円又は楕円の円柱、端
面の形状が三角、四角等の多角形である角柱、これらの
円柱、角柱の側面がくの字に湾曲した形状等を挙げるこ
とができ、ハニカム状生成形体の貫通孔の形状として
は、例えば、断面形状が四角、八角等の多角形、真円、
楕円等を挙げることができる。
では、次ぎに、シート状生成形体に、ハニカム状生成形
体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて千
鳥格子状に貫通孔を形成する。
応させて形成することにより、後に行う焼成による焼締
りで両者の貫通孔にズレが生じることを防止することが
できる。
ては、特に制限はなく、例えば、熱風乾燥、マイクロ波
乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙
げることができる。
千鳥格子状に貫通孔を形成する方法としては、シート状
生成形体の穴あけ位置をハニカム状乾燥体の貫通孔に対
応させた後、パンチングで穴を開ける方法等を挙げるこ
とができる。但し、両者の貫通孔4、5をより正確に対
応させることができ、かつハニカムフィルターの製造工
程を簡略化できる点で、ハニカム状生成形体の貫通孔の
形成と、後述するシート状生成形体のハニカム状乾燥体
の端面への圧着を同時に行うことが好ましい。
の端面にシート状生成形体を載置した後、シート状生成
形体に対応する外延を有し、かつハニカム状乾燥体の貫
通孔に対応して配設される穴あけ手段を有する板状部材
を押圧して、貫通孔の形成と圧着を同時に行う方法を挙
げることができる。
では、次ぎに、シート状生成形体を、シート状生成形体
に形成した貫通孔がハニカム状乾燥体の貫通孔に対応す
る位置で、ハニカム状乾燥体の端面に圧着する。
基体である場合に比べ、両者の接触がより緻密になる
為、焼成後の封止シートとフィルター基体との接合強度
が向上し、封止シートの剥離、脱落をより確実に防止す
ることができる。
端面への圧着は、シート状生成形体が可塑性を有する
為、シート状生成形体をそのまま押し付ければよいが、
セラミックス材料を主成分とするスラリーをハニカム状
乾燥体に塗布してそこにシート状生成形体を押し付けて
もよい。
では、最後に、シート状生成形体が圧着されたハニカム
状乾燥体を一体焼成する。
状乾燥体の焼成と、シート状生成形体を圧着したフィル
ター基体の焼成という2段階の焼成を1段階の焼成で行
うことができる為、製造コストを大幅に削減することが
できるとともに、製造の大幅な迅速化を図ることができ
る。また、焼成後に、対応する貫通孔についてズレが生
じることを防止することができる。
体とをより密接に固着する点から、1410〜1440
℃の温度で行うことが好ましい。
するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定される
ものではない。
試験体を入れて30分保持後、25℃の室内に取り出
し、耐火煉瓦の上に置き、冷却後、外観観察と打音によ
り、クラックの有無を判定した。
ートし、クラックがない場合は、50℃刻みで温度を上
げ、クラックが発生しない最高温度を試験結果とした。
し、フィルター前後の圧力差を測定した。
沿ってサンプルを切り出し、40〜800℃の熱膨張係
数(一定圧力下、単位温度変化(℃)当たりのガス流路
方向における寸法変化率(ΔL/L))を測定した。ス
ラリーの場合は、スラリーを乾燥、焼成後、サンプルを
切り出し、40〜800℃の熱膨張係数を測定した。
0重量部に対して、水30重量部、造孔剤(グラファイ
ト)30重量部、バインダー(メチルセルロース)4重
量部、分散剤(ラウリン酸カリウム)0.5重量部を混
練したものを押出し成形した後、乾燥してハニカム状乾
燥体(焼成前のもの)を得た。
ライト化原料100重量部に対して、水30重量部、造
孔剤(グラファイト)30重量部、バインダー(ポリエ
チレンテレフタレート)4重量部、分散剤(ラウリン酸
カリウム)0.5重量部を混練したものを押出し成形し
て、乾燥前で可塑性を有する厚さ1.5mmのシート状
生成形体を得、このシート状生成形体を、ハニカム状乾
燥体の複数の貫通孔に対応する部分をパンチングにより
千鳥格子状に打ち抜き、ハニカム状乾燥体の貫通孔が開
口する一の端面と他の端面とで異なる貫通孔が封止され
るように、両端面に圧着した。
で焼成してハニカム状のフィルター基体(ハニカム状乾
燥体の焼成後のもの)にシート状封止部材(シート状生
成形体の乾燥、焼成後のもの)が固着されたコーディエ
ライト質ハニカムフィルター(フィルター基体:気孔率
60%、平均細孔径25μm、直径144mm、長さ1
50mm、リブ厚さ300μm、セル密度300セル/
inch2、全長:152mm)を得た。
40〜800℃の熱膨張係数を測定したところ、フィル
ター基体は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止
部材は、0.8×10-6/℃であった。また、電気炉ス
ポーリング試験では、800℃までクラックの発生が認
められず、圧力損失も133mmH2Oと低かった。評
価結果をまとめて表2に示す。
とし、シート状生成形体の厚さを2mmとした以外は実
施例1と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィル
ターを得た。
40〜800℃の熱膨張係数を測定したところ、フィル
ター基体は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止
部材は、0.9×10-6/℃であった。また、電気炉ス
ポーリング試験では、800℃までクラックの発生が認
められず、圧力損失も137mmH2Oと低かった。用
いた組成を表1に、評価結果を表2にまとめて示す。
とし、シート状生成形体の厚さを3mmとした以外は実
施例1と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィル
ターを得た。
40〜800℃の熱膨張係数を測定したところ、フィル
ター基体は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止
部材は、1.1×10-6/℃であった。また、電気炉ス
ポーリング試験では、750℃までクラックの発生が認
められず、圧力損失も140mmH2Oと低かった。用
いた組成を表1に、評価結果を表2にまとめて示す。
ト化原料を用いてスラリーを作製し、このスラリーをフ
ィルター基体の貫通口が開口する両端面に塗布し、そこ
にシート状生成形体を圧着したこと以外は実施例1と同
様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得
た。
40〜800℃の熱膨張係数を測定したところ、フィル
ター基体は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止
部材は、0.8×10-6/℃であり、接合材(スラリー
焼成後焼結体)は、1.1×10-6/℃であった。ま
た、電気炉スポーリング試験では、800℃までクラッ
クの発生が認められず、圧力損失も135mmH2Oと
低かった。用いた組成を表1に、評価結果を表2にまと
めて示す。
とし、シート状生成形体の厚さを4mmとした以外は実
施例1と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィル
ターを得た。
40〜800℃の熱膨張係数を測定したところ、フィル
ター基体は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止
部材は、1.3×10-6/℃であった。また、電気炉ス
ポーリング試験では、700℃を超えるとクラックの発
生が認められ、圧力損失も144mmH2Oと高かっ
た。用いた組成を表1に、評価結果を表2にまとめて示
す。
ト化原料を用いてスラリーを作製し、このスラリーをフ
ィルター基体の貫通口が開口する両端面に塗布し、そこ
にシート状生成形体を圧着したこと以外は実施例1と同
様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得
た。得られたハニカムフィルターについて、40〜80
0℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体
は、0.6×10-6/℃であり、シート状封止部材は、
0.8×10-6/℃であり、接合材(スラリー焼成後焼
結体)は、1.5×10-6/℃であった。また、圧力損
失は137mmH2Oと低かったものの、電気炉スポー
リング試験では、700℃を超えるとクラックの発生が
認めらた。用いた組成を表1に、評価結果を表2にまと
めて示す。
ト化原料を用いてスラリーを作製し、それぞれ、このス
ラリーをフィルター基体の貫通口に深さ5、10mmで
圧入、埋設したこと以外は実施例1と同様にしてコーデ
ィエライト質ハニカムフィルターを得た。
40〜800℃の熱膨張係数、及び圧力損失の測定、並
びに電気炉スポーリング試験を行ったところ、比較例3
のハニカムフィルターでは、40〜800℃の熱膨張係
数が、フィルター基体で、0.6×10-6/℃であり、
封止部材(スラリーの乾燥、焼成後のもの)の40〜8
00℃における熱膨張係数は、1.5×10-6/℃であ
った。また、電気炉スポーリング試験では、700℃を
超えるとクラックの発生が認められ、圧力損失も150
mmH2Oと高かった。また、比較例4のハニカムフィ
ルターでは、40〜800℃の熱膨張係数が、フィルタ
ー基体で、0.6×10-6/℃であり、封止部材(スラ
リーの乾燥、焼成後のもの)の40〜800℃における
熱膨張係数は、1.5×10-6/℃であった。また、電
気炉スポーリング試験では、650℃を超えるとクラッ
クの発生が認められ、圧力損失も172mmH 2Oと更
に高かった。用いた組成を表1に、評価結果を表2にま
とめて示す。
と、封止用シート及び接合剤の40〜800℃における
熱膨張係数との差が0.5×10-6/℃以下であり、か
つシート状封止部材の厚さが3mm以下である実施例1
〜4では、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最
低温度が750℃以上と良好な耐熱衝撃性が認められと
ともに、圧力損失が、140mmH2O以下と低いこと
が認められた。
で、40〜800℃における熱膨張係数が1.3×10
-6/℃と高く、フィルター基体との40〜800℃にお
ける熱膨張係数の差が、0.7×10-6/℃と大きい比
較例1のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリング
試験で、クラック発生最低温度が700℃と耐熱衝撃性
が低いことが認められるとともに、圧力損失が、144
mmH2Oと高いことが認められた。
もの)の40〜800℃における熱膨張係数が、1.5
×10-6/℃と高く、フィルター基体との40〜800
℃における熱膨張係数の差が、0.9×10-6/℃と大
きい比較例2のハニカムフィルターでは、圧力損失は1
37mmH2Oと低いものの、電気炉スポーリング試験
で、クラック発生最低温度が700℃と耐熱衝撃性が低
いことが認められた。
数が、1.5×10-6/℃と高く、フィルター基体との
40〜800℃における熱膨張係数の差が、0.9×1
0-6/℃である封止部材(スラリー乾燥、焼成後のも
の)を、フィルター基体の貫通孔に深さ5mmで埋設し
た比較例3のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリ
ング試験で、クラック発生最低温度が700℃と耐熱衝
撃性が低いことが認められるとともに、圧力損失が、1
50mmH2Oと高いことが認められた。また、40〜
800℃における熱膨張係数が同様の封止部材を、フィ
ルター基体の貫通孔に深さ10mmで埋設した比較例4
のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリング試験
で、クラック発生最低温度が650℃と耐熱衝撃性が更
に低いことが認められるとともに、圧力損失が、172
mmH2Oと更に高いことが認められた。
ムフィルターによれば、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃
性にも優れるとともに、封止部材とフィルター基体との
接合強度が高く、かつ圧力損失を小さくすることができ
るハニカムフィルターを提供することができる。また、
本発明のハニカムフィルターの製造方法によれば、濾過
効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止
部材とフィルター基体との接合強度が極めて高く、かつ
圧力損失を小さくすることができるハニカムフィルター
を、極めて低コストかつ精密に製造することができるハ
ニカムフィルターの製造方法を提供することができる。
態を模式的に示すものであり、(イ)は、一部断面図、
(ロ)は、平面図である。
材とフィルター基体との固着の状態の一例を模式的に示
す一部断面図である。
材とフィルター基体との固着の状態の他の例を模式的に
示す一部断面図である。
示すもので、(イ)は、一部断面図、(ロ)は、平面図
である。
に示す斜視図である。
a、4b)…貫通孔(フィルター基体)、5…貫通孔
(封止部材)、6…接合材、7…排ガス、11…目封じ
材、12…フィルター基体、13…隔壁、14(14
a、14b)…貫通孔(フィルター基体)、15…貫通
孔(封止板)、17…排ガス、21…封止板。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の貫通孔を有するハニカム状のフィ
ルター基体と、前記フィルター基体の前記貫通孔が開口
する端面に固着される封止部材とを備え、前記封止部材
が、前記フィルター基体の前記複数の貫通孔を、一の端
面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で前記一の端面
で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止す
るハニカムフィルターであって、 前記封止部材が、厚さ3mm以下のシート状焼成体であ
るとともに、前記フィルター基体との40〜800℃に
おける熱膨張係数の差が、0.5×10-6/℃以下であ
ることを特徴とするハニカムフィルター。 - 【請求項2】 前記フィルター基体及び前記封止部材
が、配向コーディエライトを主結晶相とするセラミック
スからなる請求項1に記載のハニカムフィルター。 - 【請求項3】 前記封止部材が、可塑性のシート状生成
形体をハニカム状乾燥体に圧着、焼成することにより、
前記フィルター基体に固着される請求項1又は2に記載
のハニカムフィルター。 - 【請求項4】 前記封止部材が、前記フィルター基体と
の40〜800℃における熱膨張係数の差が0.5×1
0-6/℃以下の接合材を介して、前記フィルター基体に
固着される請求項1又は2に記載のハニカムフィルタ
ー。 - 【請求項5】 セラミックス材料を押出し成形してシー
ト状生成形体及びハニカム状生成形体を形成し、前記シ
ート状生成形体に、前記ハニカム状生成形体を乾燥した
ハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて千鳥格子状に貫
通孔を形成し、 前記シート状生成形体に形成した貫通孔が、前記ハニカ
ム状乾燥体の貫通孔に対応する位置で、前記シート状生
成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着し、 前記シート状生成形体が圧着されたハニカム状乾燥体を
一体焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製
造方法。 - 【請求項6】 前記セラミックス材料が、平均粒径1〜
10μmのカオリン0〜20質量%、平均粒径5〜30
μmのタルク37〜40質量%、平均粒径1〜10μm
の水酸化アルミニウム15〜45質量%、平均粒径4〜
8μmの酸化アルミニウム0〜15質量%、平均粒径2
〜100μmの溶融シリカ又は石英10〜20質量%の
組成物を主原料とする請求項5に記載のハニカムフィル
ターの製造方法。 - 【請求項7】 前記シート状生成形体が、厚さ3mm以
下である請求項5又は6に記載のハニカムフィルターの
製造方法。 - 【請求項8】 前記ハニカム状生成形体の貫通孔の形成
と、前記シート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面へ
の圧着を同時に行う請求項5〜7のいずれか一項に記載
のハニカムフィルターの製造方法。
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