JP2003175310A - 排気ガス後処理フィルタ用プリフォーム、その製造方法及びフォーミング装置 - Google Patents

排気ガス後処理フィルタ用プリフォーム、その製造方法及びフォーミング装置

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JP2003175310A
JP2003175310A JP2002223537A JP2002223537A JP2003175310A JP 2003175310 A JP2003175310 A JP 2003175310A JP 2002223537 A JP2002223537 A JP 2002223537A JP 2002223537 A JP2002223537 A JP 2002223537A JP 2003175310 A JP2003175310 A JP 2003175310A
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preform
less
wall
filter
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JP2002223537A
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English (en)
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Robert K Miller
ケイ． ミラー ロバート
Z Gerald Liu
ジェラルド リウ ゼット．
William C Haberkamp
シー． ハーバーカンプ ウイリアム
Barry M Verdegan
エム．ベルデガン バリー
Murray R Schukar
アール． シューカー マーレイ
A Caner Demirdogen
キャナー デミルドゲン エイ．
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Cummins Filtration Inc
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Fleetguard Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化プリフ
ォーム、プリフォームの製造方法及びそのためのフォー
ミング装置を提供すること。 【解決手段】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化プ
リフォーム10は、再生可能なフィルタ媒体の第１、第２
シート12,14を含み、第２シートは、第１シートととも
にひだを形成し、軸方向に伸びる流路32,80,81を形成す
る。この流路は、２つの隣接する角度を含む横断面形状
を有し、前記角度の各々は、４５°より大きく７５°よ
り小さい角度である。流路は、厚さが０．８ｍｍ未満、
多孔度が８０％を超え、ひだチップ間に１０ｍｍ未満の
延長部を有する壁セグメント18,20で形成されている。
フォーミング装置およびその形成方法が与えられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン排気フィルタとして特に使用される、高温度用複合セ
ラミックフィルタ、ならびにこのフィルタの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年規制官庁がディーゼルエンジンの排
ガス中の微粒子排出を少なくするように要請してきたの
で、ディーゼルエンジン用の排気ガスフィルタの開発が
ますます盛んになっている。一般的な排気フィルタは、
排気流中に含まれる微粒子物質を捕捉し、また、フィル
タが詰まって、増加した背圧のためにエンジンにかかる
負荷の増加を防ぐために、フィルタからの微粒子物質を
燃焼させる。
【０００３】ディーゼルエンジンの排気フィルタは、高
温抵抗性および耐久性を有するものでなければならない
ので、フィルタ媒体としてセラミック材料を利用するこ
とが提案されている。例えば、ガスタービンエンジンに
使用するためのセラミックフィルタは、米国特許第４，
０１７，３４７号明細書に記載されている。この特許で
は、セラミックテープまたはシートが、セラミック粒子
を含むスラリーおよび熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂
よりなる２つの樹脂結合剤システムから製造される。前
記テープはフィルタ構造物に形成され、このフィルタ構
造物はセラミック粒子を燃焼して焼結させ、そして有機
成分を燃え切らせて、このように焼結されたセラミック
セル状構造物を製造する。
【０００４】米国特許第５，３２２，５３７号明細書に
は、ディーゼルエンジン用の排気ガスフィルタが開示さ
れ、このガスフィルタは、例えばアルミノ−シリケート
(alumina-silicate)繊維等のセラミック繊維と、セラミ
ック繊維の軟化温度よりも低い軟化温度を有する無機結
合剤とから構成される、。
【０００５】米国特許第４，６５２，２８６号明細書に
は、ディーゼルエンジン用の排気ガスフィルタを開示
し、このフィルタは、セラミック繊維および耐火粘土結
合剤よりなるシートから作られた波形またはハニカム構
造を有する。
【０００６】ディーゼルエンジンの排ガス放出を制御す
るために、押出成形されたモノリシック構造、及び波形
螺旋構造を含む種々の構造が用いられる。これらは、特
定の構造による高熱量、高い制約、低容量、及び弱い耐
久性を含む種々の欠点を有している。
【０００７】ディーゼルエンジンの排ガス制御フィルタ
（ＤＥＣＦ）は、ディーゼル用微粒子フィルタ（ＤＰ
Ｆ）、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）、および他の種
類の流動フィルタ及び壁面流フィルタを含んでおり、一
般的に円筒形状で、排ガスが流路を介して軸方向に流
れ、また、軸方向に向かうようになっている。軸方向の
流路を作り出すために、ディーゼル用排ガス制御フィル
タ要素は、押出成形されたモノリシックハニカム構造、
またはひだ付きフィルタ媒体と平坦なフィルタ媒体を有
する交互層からなる螺旋巻取構造とすることができる。
【０００８】本発明の親出願の発明は、特に、ディーゼ
ルエンジンの排ガス用フィルタとして使用される高温度
用複合セラミックフィルタ、及びこのフィルタの製造方
法に向けられており、この発明を達成するために、ラン
ダムな長さのセラミック繊維、有機繊維および水溶性熱
可塑性結合剤を含む水性スラリーが、最初に作られる。
このセラミック繊維は、アルミナ等の１０００℃より高
い温度で安定である、高温抵抗性を有する。有機繊維
は、天然または合成材料のいずれの形態であってもよ
い。
【０００９】このスラリーは通常の製紙技術によって紙
状シートに形成され、さらにこのシートは水を蒸発させ
て乾燥し、そして乾燥した可撓性シートを作り出す。こ
のシートは、フィルタ作用に適当な生の(green)三次元
製品に形成される。好ましくは、最終の形状は、スパイ
ラル状に巻かれた、ハニカム状の要素の形状であり、こ
のシートを相接する領域に沿って一緒に結合する接着剤
として使用されるセラミック材料のコロイド溶液を用い
て、平面層と波形層から構成される。ハニカム構造内の
交互に配置された流路の対向する端部は高温度用セメン
トによってシールされている。
【００１０】親出願の発明の特徴として、生のフィルタ
構造物はその温度安定性を高めるため中間結合剤で被覆
されている。この発明の一つの実施態様では、中間結合
剤はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂のような未硬化
の熱硬化性樹脂の溶剤溶液からなる。次いで被覆された
部分はエアで乾燥され、そして通常約１５０℃ないし２
５０℃の範囲の温度に加熱して樹脂を架橋させ、さら
に、この構造物を硬質にする。この構造物を、次いで有
機成分、即ち有機繊維および熱可塑性結合剤をカーボン
チャーに転化するために不活性雰囲気または非酸化性雰
囲気中で通常９００℃ないし１０００℃の範囲の温度で
熱分解する。不活性雰囲気中の構造物の燃焼は有機成分
のガス発生を排除し、そして最終的に結合剤を適用する
ために適当な部分を与える。
【００１１】次いで炭化けい素の最終被膜が従来の化学
蒸着法を使用して前記フィルタ構造物に適用される。炭
化けい素は無作為に配置されたセラミック繊維、ならび
に該繊維間の接合部または交差部をコーティングする。
得られた構造物は炭化けい素でコーティングされたセラ
ミック繊維、無機結合剤およびカーボンチャー(carbon
char)よりなる複合材料である。
【００１２】この発明の変形例においては、生のフィル
タ構造物はアルミナまたはアルミノシリケート結合剤の
ような無機材料の水性コロイド溶液でコーティングされ
る。次いでこの部分をエアで乾燥する。そして約２００
℃ないし３００℃の温度に加熱して溶媒を除去しおよび
コロイド材料を脱水し、次いで空気中で９００℃ないし
１１００℃の温度で燃焼して有機成分を除去する。この
処理の後、炭化けい素の最終コーティングが化学蒸着法
を使用して行われる。
【００１３】フィルタ構造物の多孔度が不利に影響せ
ず、および８０％以上の気孔率の値を維持するように、
炭化けい素コーティングの厚さは約０．５ないし１．５
ミクロンの水準で調節される。炭化けい素コーティング
により、得られた複合フィルタは６０００kPa以上を有
することが示される、改善された機械的強度を持ち、そ
れは繊維のみを結合または焼結することにより達成でき
る強度よりも５０ないし１００％高い。加えて構造物中
の細孔隙の重大な崩壊または損失がなく、その結果、ガ
ス流に対する抵抗を最小にする。
【００１４】この発明の方法では、生の状態の部分は生
産可能な方法により製造され、この部分の形状寸法は高
温セラミック複合材料に転化の間ずっと維持され、そし
て汚染されたフィルタを再生利用するのに必要な約６５
０℃ないし７００℃の高められた温度においても、この
形状寸法は保持されるであろう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、排気ガス後
処理フィルタ用の生の未硬化プリフォーム、およびこの
プリフォームを製造する方法を提供することを目的とし
ている。
【００１６】更に、本発明の目的は、上述したプリフォ
ームを形成するためのフォーミング装置を提供し、この
プリフォームを形成しかつ形作る方法を提供することで
ある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した親出
願に関連する開発努力を続けたことにより、導かれたも
のである。本発明は、生の未硬化のプリフォームを与え
るもので、その後に生じる製造工程、即ち、キュアリン
グ及び硬化によって、使用するのに好ましい排気ガス後
処理フィルタとなり、例えば、ディーゼル用微粒子、亜
酸化窒素（ＮＯＸ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および／ま
たは他の炭化水素放出を制御する。
【００１８】このプリフォームは、好ましくは、円筒
状、多孔性の、平坦層とひだ付き層の繊維質媒体の交互
層を有するセラミック構造である。適当な接着剤を用い
て平坦層に繊維媒体のひだ付き層を合わせて巻き付ける
ことにより形成される。製造および取り扱いを容易に
し、完成したフィルタの構造的な完成度を確かなものに
する。巻き取られたひだ付き層と平坦層との間に形成さ
れる流路は、プリフォームの軸方向にその長さに沿って
円筒状に延びる。より弱い制限とより強い構造的強度が
与えられる。完成品における構成要素を包装しかつスリ
ーブとするために好ましいクラッシュ強さを有する。特
定の形状によって、その性能を改善することができる。
【００１９】プリフォームの壁は、多孔度が80％を超
え、繊維質のフィルタ媒体により作られる。この生の未
硬化状態において、ひだ付き層及び平坦層を有するフィ
ルタ媒体は、80重量％以上含み、排ガスの温度と条件に
対する適切な耐温度性および耐薬品性を備え、アルミ
ナ、アルミナ−シリカ、及び炭化けい素を含んでいる。
このフィルタ媒体は、中間結合剤と同様に、20％より少
ない一過性の他の材料及び繊維を有しており、湿潤強さ
を与え、引裂抵抗および切断抵抗を増加させ、製造中の
フィルタ媒体の柔軟性及び可撓性を増加させる。これら
の一過性の他の材料は、特に、ケブラー（登録商標）、
セルロース、アクリル、アセテート、ポリプロピレン、
ポリエステル、およびナイロン等の合成繊維、微細繊
維、および／またはパルプ；アクリル、ビニール、塩化
物、ニトリル、ポリビニールアセテート、または熱硬化
性材料、フェノール樹脂またはエポキシ等の有機エマル
ジョンポリマー樹脂；主として、二酸化ケイ素（ＳｉＯ
2）である無機ガラスマイクロファイバー；ｐＨを制御
しかつ分散を助けるための、硫酸アルミニウム(alum)等
の種々の薬品；カルボキシメチルセルロースを含むコロ
イド状のセルロース；およびアルミナ、アルミナ−シリ
カ、炭化けい素、希土類および／または混合金属酸化物
等の無機微粒子またはコロイド状材料；を含むことがで
きる。
【００２０】これらの材料のいくつかは、最終のフィル
タ製品の多孔度を増加するために、焼却またはキュア操
作中に形成される物理的性質を変えることができる。フ
ィルタ媒体の厚さは、0.8ｍｍ未満である。そして、理
想的には、制限を減らすために、0.5ｍｍまたはそれ以
下が望ましい。
【００２１】さらに、製品の熱量を減少させるためにフ
ィルタ媒体の多孔度を高め、かつフィルタ媒体の壁を薄
くすることは、押し出されたモノリシック構造に対し
て、フィルタを加熱しそして再生することを容易にす
る。
【００２２】上記プリフォームは、ディーゼル用排ガス
フィルタの中で処理されると、壁面流モードで、閉塞さ
れた流路の互い違いの端部に作用して、フィルタの多孔
性壁を通る排ガスの流れを抑える。この閉塞された物質
は、フィルタ媒体に固着して流路の両端部を塞ぎ、さら
に、排気状態を持続させる。
【００２３】一般的に、フィルタ媒体と両立する特性を
有し、かつ炭化けい素を有するかまたは含まない金属酸
化物を含んでいるサスペンションが用いられる。ＮＯ
Ｘ，ＣＯおよび／または炭化水素の排出物を取り除くた
めに、触媒としての基材が用いられるとき、両端部は、
塞がらず、プリフォームの多孔性壁構造は、化学薬品の
反応に対して有効な表面積を増加する。
【００２４】本発明は、更に、上述したプリフォームを
形成するためのフォーミング装置を提供し、このプリフ
ォームを形成し形作る方法を提供する。ディーゼル排気
ガス用の制御フィルタの形状とフィルタ媒体の特性によ
り、通常のひだ付き及び波形の代わりに、ディーゼル排
気制御フィルタの特性を最適化することが必要である。
好ましい形態では、特に、このディーゼル排気ガス用の
制御フィルタは、正弦波形状の断面積を有する波形媒体
よりも、三角形または台形のいずれかの断面積を有する
ひだ付き媒体を用いることが望ましい。
【００２５】この差異によって、より強力で、安定性が
あり、かつ構造的にも完全性を有するものになる。これ
は、フィルタ要素をシールしかつ保持するために、力が
一般的に半径方向に働くので、本発明の排気ガス後処理
フィルタの利用において、特に好ましい。ひだの高さ
は、１０ｍｍ未満であり、好ましくは６ｍｍ未満であ
る。
【００２６】折り目を付けたロール状(score-roll)のひ
だ及び波形形状を含む従来の方法では、所望の形状及び
構造を有するフィルタ媒体を製造することができない。
フィルタ媒体に折り目を付ける凹凸形状のスロット及び
スパイクを有する２つのローラの間にフィルタ媒体を通
過させるスコアローリング法によって、一般的に、ひだ
が作られる。このフィルタ媒体は、押圧力を受けてフィ
ルタ媒体を供給する下流のギャザリングホイールを通過
する。フィルタ媒体の固有のかたさによって折り目ライ
ンに沿ってフィルタ媒体が折り畳まれてひだが作られ
る。このために、スコアロールによるひだ形成は、上述
した公知のディーゼル排気ガスを制御するフィルタに使
用するセラミック媒体等の不十分な堅さを有するしなや
かな媒体に対して不適当である。他の制限として、望ま
しい高さの小さいひだ、即ち、１０ｍｍ未満のひだ高さ
は、公知のスコアロールによるひだ形成法によってを得
ることができない。さらに、公知の折り目ラインに沿っ
て折り目を付けることは、ディーゼル排気ガスを制御す
るフィルタに使用されるいくつかのタイプのフィルタ媒
体では、フィルタ媒体のひだチップを損傷する。
【００２７】別の可能性として、ディーゼル排気ガス用
の制御フィルタを作るために波形を使用することができ
る。この方法では、波形ロールが使用され、他のひだ形
成法でなされるフィルタ媒体に折り目をつけて折り畳む
代わりに、フィルタ媒体にその形状を押印する。公知の
波形ロール法では、ひだが三角形または台形状ではなく
正弦波形状の断面をするという制限がある。上述したよ
うに、より層流の流れを与えかつ構造的に安定する断面
形状として、三角形または台形状の縦溝または通路が望
ましい。
【００２８】本発明の他の実施形態では、星形ギアによ
るひだ形成法が用いられ、ディーゼルエンジン制御フィ
ルタ用のひだ付きフィルタ媒体のプリフォームが作られ
る。特に望ましいインターロック式ギアでは、フィルタ
媒体が、一方のギアの歯に設けた１つまたはそれ以上の
尖端と対向するギアの歯底との間を通過する。この歯
は、修正することが可能で、三角形または台形形状のひ
だを作ることができる。ギアは、フィルタ媒体を押しつ
ぶすことなく折り畳み、ギャザーを寄せることができ、
また、最終のフィルタ製品の性能に不利な影響を与えな
い。
【００２９】フィルタ媒体がインターロック式ギアから
解放されると、フィルタ媒体は、前進してギアの外側に
出て、ガイドバーにより、ギアの後に続くフィルタ媒体
に気を配ることなく、そして、フィルタ媒体が損傷する
ことを防止する。本発明の方法は、フィルタ媒体の堅さ
によらず折り目をつけて折り畳むことができ、その結
果、よりしなやかなフィルタ媒体に使用でき、ひだチッ
プを損傷することがない。フィルタ媒体は、ギアのかみ
合う歯間で部分的に集められかつ折り畳まれ、部分的な
ギャザー寄せによって、望ましくない引っ掛かり、また
は逆方向のひだ付けをなくし、一般的なスコアロール法
によるひだ形成での欠点を取り除く。
【００３０】本発明の方法及びフォーミング装置は、よ
り短い高さのひだを形成するとともに、フィルタ媒体を
傷めることなく、あるいはその繊維を破ることなくより
早くひだを形成することができる。波形のひだと比較し
て、本発明の技術は、直線的に三角形または台形形状の
ひだを作ることができる。また、本発明は、ディーゼル
排気ガスの制御フィルタ用としての押出成形のセラミッ
クモノリス(ceramic monoliths)を用いる必要をなく
す。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本願における親
出願に示された図である。この発明の実施においては、
最初に、セラミック繊維、有機繊維、熱可塑性結合剤お
よび液体担体、好ましくは水、よりなるスラリーが製造
される。
【００３２】セラミック繊維は、約１２００℃までの温
度に耐え得る材料から構成されおよびアルミナ、アルミ
ノシリケート、アルミノボロシリケート、ムライト等の
形態をとることができる。セラミック繊維は通常１ない
し２０ミクロン、および好ましくは２ないし７ミクロン
の範囲にある直径を有し、および０．１ないし１０mmの
範囲の長さを有する。通常、長さ対直径の比は１００よ
り大きいことが望ましい。固形分ベースで、セラミック
繊維は通常スラリーの５０重量％ないし８０重量％、お
よび好ましくは約７０重量％ないし８０重量％からな
る。このセラミック繊維は、好ましくは５％未満のシリ
カおよび他の不純物を含む、サフィル（Saffil)のよう
な高純度アルミナである。
【００３３】有機繊維は木材繊維または麻のような天然
繊維、またはナイロン、レーヨン、ポリエステル、ポリ
プロピレン、ポリエチレン、アラミド、アクリル系等の
合成繊維であり得る。固形分ベースで、有機繊維はスラ
リーの固形成分の約１０重量％ないし５０重量％、好ま
しくは１５重量％ないし２５重量％からなる。本発明の
好ましい形態では、有機成分は約１０重量％ないし１５
重量％の木材パルプ繊維および１０重量％ないし１５重
量％の合成アラミド繊維、たとえばポリ−パラフェニレ
ンテレフタルアミド（登録商標ケブラー（Kevlar））の
組合せより構成することができる。北部の軟材繊維のよ
うな木材パルプ繊維は、製紙機において形成されるよう
に、シートの湿潤ウェブ強度を改善する。
【００３４】合成有機繊維成分は、好ましくは、高度に
精錬されるかまたはフィブリル化した(fibrillated)タ
イプ、例えばケブラーウェットパルプのようなものであ
り、セラミック線維の機械的な絡み合いを与え、そして
切断または引き裂きに対するシートの抵抗を著しく改善
して、損傷なしにひだ付けまたは折り曲げることを可能
にする。ケブラーのような有機成分は続いて添加され得
る熱硬化性樹脂結合剤を硬化するために必要とされる高
められた温度においてその結合性を維持する。ケブラー
繊維はまた不活性雰囲気下で高炭素含有物に炭化し、そ
れは本発明を実施する方法の１つの利点である。
【００３５】熱可塑性結合剤は、好ましくは水溶性ラテ
ックス、例えばアクリル系ラテックス、Hycar２６１３
８（BF Goodrich)等、でありおよびスラリー中、固形分
の２重量％ないし２０重量％の量、好ましくは２重量％
ないし１０重量％の範囲で使用される。熱可塑性結合剤
は、通常の室温より上の、２５℃以上のガラス転移温度
を有し、そして続いてシートが三次元形態に形成できる
ように可撓性を与える。さらに、ラテックスがより容易
に繊維に結合するように、スラリーにｐＨ調整剤を加え
水性スラリーのｐＨを低下させることが好ましい。代表
的な材料は、ミョウバン（アンモニウムアルミニウムサ
ルフェート）であるが、他の材料も、約５．５ないし
６．５のｐＨにするのに使用できる。
【００３６】スラリーに使用される水の量は、重要では
なく、そして、薄いシートまたはウェブを提供する従来
の方法で、従来の製紙機械のヘッドボックスから多孔性
の移動ベルトまたは支持材上に容易に送ることのできる
稠度のスラリーを提供するようにすべきである。上記シ
ートは多孔性のベルトの上で減圧乾燥し、および次いで
加熱乾燥して残留する水または担体を除去できる。得ら
れた乾燥シートは、熱可塑性樹脂によって結合された、
無作為に配置されたセラミック繊維および有機繊維から
なる。この乾燥シートは可撓性で、折り曲げまたは変形
可能であり、約１０ないし１５ミクロンの平均フロー細
孔径で通常８０％ないし９５％の範囲の多孔度を有す
る。シートは一般的に１平方メートルあたり約１２５な
いし１７５グラムの重量および約０．７５ないし１．０
ｍｍの厚みを有する。乾燥シートの引張り強度は１５０
０ｋＰａよりも大きく、それは高速のひだ加工（ひだ付
き）または波形加工に適している。
【００３７】この乾燥シートまたはウェブは次にフィル
タのために適したどのような所望の三次元製品にも形成
することができる。好ましい形態は、交互に平坦および
ひだをつけられた部分からなるスパイラル状に巻かれた
要素の形態であり、その結果ハニカム構造を提供するも
のである。さらに特別には、乾燥シートの第一部分が折
り曲げられまたは溝をつけられて平行なひだまたは波形
を与えるものである。そうでなければ、部分は角形のひ
だよりもむしろシヌソイド（正弦波）形である。好まし
い方法では、ひだ断面は正三角形に形成される。
【００３８】形成された層または部分は、次に平坦なシ
ート部分に積層されおよび無機結合剤または混合した有
機／無機結合剤が折れ曲がり部分または縦溝(flute)の
先端に適用されて層間の接合を増加させる。無機結合剤
は、コロイドのアルミナもしくはアルムノシリケートの
高粘度、高固形分懸濁液の形態をとることができ、完成
したフィルタに要求される高温耐性を与える。結合剤中
の有機成分はアクリルラテックス、ポリ塩化ビニル、ポ
リビニルアルコールまたはデンプンの形態をとることも
できる。有機成分は接着剤の粘着性および表面付着性を
高めるように作用する。
【００３９】二層が積層されると、ひだの付けられたシ
ートの一方の縁部におけるひだまたは縦溝で定められた
流路の端部は、次いで高温セメントまたはシーラント、
例えばアルミナまたは他の高温材料の粒子を含むことの
できるアルミナ複合体を使用して封止される。シーラン
トはまた、粘着性を高めるため少量の有機材料、例えば
アクリルラテックス、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアル
コールまたはデンプン、および、該シートでのその濡れ
を増加させるための界面活性剤をも含むことができる。
【００４０】複合材料構造物は、次いで、図１に図示す
るように、スパイラル様式に巻かれて生のフィルタ構造
物を形成することができ、そしてひだ付けされたシート
の反対側の縁部における流路の端部は同様の方法により
封止され対向流路をなし、このため、ガス流を最終製品
のシート材料を通して押し進める。
【００４１】本発明によれば、次に中間結合剤が生のフ
ィルタに適用されその熱安定性を高めている。本発明の
１つの形態は、液体、未硬化の熱硬化性樹脂を、好まし
くは液体中に該構造物を浸漬することによって生の構造
物に適用される。中間結合剤として種々の熱硬化性樹脂
例えばフェノールホルムアルデヒド、尿素ホルムアルデ
ヒド、エポキシ等が使用できる。中間結合剤は溶媒溶液
として適用され、そして未硬化フェノールホルムアルデ
ヒド樹脂をアルコール中の２重量％ないし５重量％溶液
で使用することが好ましい。
【００４２】未硬化の熱硬化性樹脂の適用の後、構造物
は風乾されてアルコールまたは担体を除去され、次いで
樹脂を完全に架橋させるために、約１５０℃ないし２５
０℃の温度で硬化される。得られた構造物は、もはや性
質的に熱可塑性樹脂でなく、および高められた剛性を有
するので、変形なしに容易に取り扱うことができる。
【００４３】熱硬化性樹脂の適用に続いて、構造物は不
活性のまたは非酸化的雰囲気で熱分解されて有機成分を
完全に還元させてカーボンチャーにする。不活性雰囲気
は窒素のような雰囲気であって良く、そして熱分解は一
般に約９００℃ないし１１００℃の温度で行われる。カ
ーボンチャーは、結合剤として働き、比較的弱いが熱安
定性を有するフィルタ構造物の完全性を維持するように
作用する。
【００４４】熱分解による有機成分の除去の後、炭化け
い素のコーティングが従来の化学蒸着法を使用して構造
物に適用される。蒸着は約１００℃の高められた温度に
おいて真空付近で成し遂げられる。蒸着法は、Vapor De
position, edited by Powell, C. F., J. H. Oxley, &
J. M. Blocker, Wiley, New York(1966)に記載されるよ
うな従来の形式である。
【００４５】得られた構造物は、繊維、結合剤および繊
維間の交差部を完全に被覆する炭化けい素を伴う、無作
為に配置されたセラミック繊維、無機結合剤および残留
するカーボンチャーよりなる複合材料である。最終的な
構造物の顕微鏡写真を図２に図示する。炭化けい素の蒸
着はマトリックス全体に適用され、そして約０．５ない
し１．５ミクロンの厚さに調整される。この厚さによ
り、シートの多孔度が調整され、代表的には約８０％以
上の気孔率である。シートの孔隙の最小限の閉塞または
詰まりが炭化けい素の蒸着により起こる。
【００４６】主にセラミック繊維および炭化けい素から
構成される得られた複合フィルタ構造物は、微粒子物質
で汚染されたフィルタの再生利用に必要な約６５０℃な
いし７００℃の高められた温度で安定である。
【００４７】炭化けい素コーティングは構造物を硬質に
し、その結果、構造物の生の状態からの形状寸法が維持
される。フィルタを通る流れの制限を最小にするため
に、ひだは２ないし６ｍｍの範囲の三角形の辺の長さお
よび７ないし４２ｃｍの範囲の流路の長さにある一般的
に正三角形断面をもつ。完成された構造物の効率および
制限は、また、規定された流路の幾つかの部分を未封止
にしておくかまたは、同様に巻かれた構造の中心のより
大きい穴または流路を開いたままとしておくことにより
調整できる。また、中心コアは機械的な支持機構のため
の利点を与える。
【００４８】フィルタ媒体は流れの方向に対抗する程度
のテクスチャ(texture)を有し、そしてさらに該フィル
タ媒体の外側の直径上に無機セメント材料の添加により
さらにテクスチャ化することができ、このためフィルタ
と、該フィルタの汚染物質が集積するように遭遇させた
高圧の急降下に有利なその取付けシステムとの間の摩擦
を改善することができる。
【００４９】このフィルタ構造物は、また集められた汚
染物質の酸化またはガス状種における反応を改善するた
めに触媒物質を添加するのに適する。本発明の複合セラ
ミックフィルタは、高多孔度、一般的に８０％をこえる
気孔率を有し、それはエンジンの制約を減少させる。
【００５０】繊維状のフィルタは、粒子捕捉効率を改善
しおよび、高い気孔含有率、増加した表面積および荷重
深さ（depth loading)のため高められた汚染物保持能力
を有する。さらに、フィルタは高温耐性およびその複合
材料の特性による回復力を有する。
【００５１】図１はスパイラル状に巻かれたハニカム構
造物としてのフィルタを示すが、このフィルタはまた、
平坦なシートと波形にされたシートを交互に積み重ねた
ような他の形態をとることもできる。
【００５２】実施例I以下の実施例は、複合セラミック
フィルタを製造する方法を説明する。１０．５ｇの平均
繊維径３ミクロンおよび長さ約０．０１ないし１０．０
ｍｍのアルミナ繊維を、水５０００ｇに分散させてスラ
リーまたは懸濁液を形成した。１．８ｇの木繊維をワー
リングブレンダー（Waring blender)に入った水１００
０ｇ中の１．８ｇのケブラーウエット−パルプ繊維と一
緒に混合し、次いでアルミナ繊維に加えた。この懸濁液
にはさらに２ｇの固形分５０％を含むアクリルラテック
ス結合剤が加えられた。ｐＨは水性ミョウバンの添加に
よって６．０に低下された。この懸濁液はさらに１５０
００ｇの水で稀釈された。スラリーは次いで、従来の１
２インチ×１２インチ（３０．４８ｃｍ×３０．４８ｃ
ｍ）四方の製紙成形機(paper making mold machine)を
使用して、紙状シートに形成された。シートは１５０℃
の温度で乾燥されそして得られた乾燥シートは９０％の
多孔度、平均フロー細孔径１２ミクロン、１平方メート
ル当り１５０ｇの重量および０．９５ｍｍの厚みを持っ
ていた。
【００５３】紙の多層シートをそれぞれ７．５ｃｍの幅
寸法を有する部分に切り分けた。１つのストリップは、
従来のひだ／波形加工機(pleating/corrugating machin
e)で波形にするかまたはひだをつけ、そして波形の頂部
を、アルミナおよびラテックス接着剤の高粘性コロイド
懸濁液よりなる接着剤によって、平面ストリップ部分に
接着した。波形にされたシートの一縁部における波形ひ
だにより規定される流路の端部を次いでアルミナ複合体
セメントによって封止した。次いでこの結合された層は
スパイラル形態に巻かれそして波形にされたシートの反
対側の縁部における流路の端部は同様に封止して対向流
路を作成した。
【００５４】この生のスパイラル状に巻かれたフィルタ
構造物は、次にアルコール中のフェノールホルムアルデ
ヒド樹脂の２重量％中に浸漬される。次いで、この構造
物は風乾されて溶媒を蒸発させ、そして１７５℃の温度
に加熱されて樹脂を完全に架橋させた。
【００５５】熱硬化性樹脂コーティングを含むフィルタ
構造物は、次いで７２時間の間に、窒素雰囲気下で、温
度１０００℃までゆっくり加熱され、有機成分をカーボ
ンチャーに転化させた。
【００５６】熱分解に続いて、この構造物に従来の化学
蒸着法を使用して炭化けい素のコーティングを適用し
た。この方法では、フィルタ構造物は、真空付近で約１
０００℃の温度に保持された。この方法によって平均厚
さ０．８ミクロンの炭化けい素のコーティングが上記フ
ィルタの繊維状構造に適用された。
【００５７】得られたフィルタ構造物は、９０%の多孔
度を有し、無作為に配置されたセラミック繊維、無機結
合剤、カーボンチャーおよび炭化けい素の被膜から構成
されていた。
【００５８】実施例II 生のフィルタ構造物が、実施例Iに記載したように製造
された。フィルタ構造物は、次に７重量％のアルミナの
コロイド懸濁液に浸漬し、次いでこの部分を風乾し、次
に２５０℃の温度まで加熱して全ての溶媒を除去し、そ
して水分を脱水した。続いて上記部分を空気中で１１０
０℃で燃焼させて全ての有機成分を除去し、この結果、
主に無作為に配置されたセラミック繊維および無機結合
剤からなる構造物が得られた。前記フィルタ構造物は、
実施例Iに記載されるように、化学蒸着法にかけられて
炭化けい素のコーティングで前記繊維と繊維間の交差部
が被覆された。
【００５９】本発明 本発明は、図１に示すように、排気ガス後処理制御フィ
ルタ用としての生の未硬化のプリフォーム１０を提供す
る。このプリフォームは、上述したように、再生可能な
フィルタ材料である第１、第２シート１２、１４を含ん
でいる。シート１４は、図１，３に示すように、軸方向
に伸びた折曲げラインでひだチップ２２,２４,２６等の
間にジグザグ状に延びる壁セグメント１８，２０等によ
って形成される、複数のひだ１６を有する。
【００６０】シート１４の一側面上のひだチップ（ひだ
端部）２２，２６は、シート１２に接触する関係にあ
り、好ましくは上述したように、無機結合剤で接着され
ている。これにより、軸方向の流路２８を形成する。シ
ート１２，１４は、必ずしも必要ではないが、好ましく
は、図１に示すように螺旋状に巻き取られる。螺旋状に
巻かれた、または、他の多層の積層体において、シート
１４の他面側のひだチップ２４が、図３で、参照番号１
２ａで示すように、次の層のシート１２に係合する。
【００６１】１つの実施形態では、生の未硬化のプリフ
ォームは、硬化及び固化するために第２段階の製造業者
に供給される。このプリフォームは、上述したように、
硬化されかつ固化され、ディーゼルエンジン３０から軸
方向３２に通過して流れるエンジン排気ガスのための排
気ガス後処理フィルタとなる。この硬化されかつ固化さ
れたフィルタは、エンジン排気ガスから集められた汚染
粒子を焼き払うための熱により再生可能である。このプ
リフォームは、ゾル・ゲル法、化学蒸着浸透法、セラミ
ックボンドフェース法、炭化けい素または他の適当な方
法を用いて固化することができる。
【００６２】プリフォームの流路２８は、２つの隣接す
る角度が、各々４５°より大きく７５°より小さい角度
を有する横断面形状を有する。シート１２，１４は、壁
セグメント１８，２０を有し、この壁セグメントは、厚
さが０．８ｍｍ未満、多孔度が８０％を超え、ひだチッ
プ間に１０ｍｍ未満の延長部ｂを有する。好ましい実施
形態では、この厚さは、０．５ｍｍ未満であり、多孔度
は、８５％を超え、延長部即ち長さｂは、６ｍｍ未満で
ある。
【００６３】２つの隣接する角度は、図３で示すよう
に、第１角度３４が、第２シート１４の壁セグメント１
８と第１シート１２の間にあり、第２角度３６が、第２
シート１４の壁セグメント２０と第１シート１２の間に
ある。上述したように、各角度３４，３６は、それぞれ
４５°より大きく７５°より小さい角度を有する。図３
の実施形態では、流路２８の横断面形状は、３つのひだ
チップ２２，２４，２６からなり、それらの角度は、３
４，３６，３８で示されている。第３角度３８は、第
１、第２の壁セグメント１８，２０の間にある。好まし
い形態では、流路２８の横断面形状は、二等辺三角形で
あり、第１、第２の壁セグメント１８，２０の間の第３
角度３８をθとし、ひだチップ２４，２６間の壁セグメ
ント２０と、ひだチップ２２，２４間の壁セグメント１
８、すなわち、第１、第２の壁セグメント１８，２０の
各々の長さをｂ（図３の壁の内側寸法）とすると、以下
の関係式 ４５°＜θ＜７５° 0.5ｍｍ＜（2ｂ・sin(1/2)θ・cos(1/2)θ)/(1＋sin(1/
2)θ）＜2.9ｍｍ が成り立つ
【００６４】図５は、別の実施形態を示しており、理解
を容易にするために同一の参照番号を用いている。図５
において、流路４６の横断面形状は、４つのひだチップ
４８，５０，５２，５４と４つの角度５６，５８，６
０，６２から成る。第１、第２の各角度５６，５８は、
それぞれ４５°より大きく７５°より小さい角度を有す
る。第３、第４の各角度６０，６２は、９０°より大き
い。
【００６５】横断面形状は、壁セグメント６８，７０に
よって与えられ、互いに傾斜して対向する第１、第２の
対辺６４，６６を有する台形である。この台形は、対辺
６４，６６間に横方向に平行に伸びる第１、第２のベー
ス面７２，７４とを有する。第１ベース面７２は、第２
ベース面７４より長い。第２シート１４の第１壁セグメ
ント６８は、台形の第１辺６４を与え、第２シート１４
の第２壁セグメント７０は、台形の第２辺６６を与え、
第１シート１２は、台形の第１ベース面７２を与え、第
２シート１４は、第１、第２の壁セグメント６８，７０
を跨いでいる切り取った壁セグメント７６を有して台形
の第２ベース面７４を与える。第１ベース面７２と第２
ベース面７４との長さの比は、０．２７より小さい。
【００６６】図５の横断面の台形形状の流路は、４つの
壁を有し、第１壁は、第１ベース面７２に沿う前記第１
シート１２によって与えられ、第２壁は、第１の対辺６
４に沿う第２シート１４の第１壁セグメント６８によっ
て与えられ、第３壁は、第２ベース面７４に沿う第２シ
ート１４の切り取った壁セグメント７６によって与えら
れかつ第２ベース面７４に沿って螺旋形状となる第１シ
ート１２ａの次の層１８の一部分によって与えられ、第
４壁は、第２の対辺６６に沿う第２シート１４の第２壁
セグメント７０によって与えられる。
【００６７】第１、第２、第４の壁７２，６４，６６は
単一シート厚さを有する。第３壁７４は二重のシート厚
さを有する。第１壁の単一シート厚さは、第１シート１
２によって与えられて０．８ｍｍ未満であり、第２壁の
単一シート厚さは、第２シート１４によって与えられて
０．８ｍｍ未満であり、第３壁の二重シート厚さは、第
１、第２シート１２，１４によって与えられて１．６ｍ
ｍ未満である。第４壁の単一シートの厚さは、第２シー
ト１４によって与えられて０．８ｍｍ未満になってい
る。
【００６８】第１、第２の壁７２，６４は、第１のひだ
チップ４８で合致して第１角度５６を形成する。第２、
第３の壁６４，７４は、第３のひだチップ５２で合致し
て第３角度６０を形成し、第３、第４の壁７４，６６
は、第４のひだチップ５４で合致して第４角度６２を形
成する。第４、第１の壁６６，７２は、第２のひだチッ
プ５０で合致して第２角度５８を形成する。
【００６９】第１、第３ひだチップの第１壁セグメント
６８に沿う第２の壁６４の長さまたは高さは、１０ｍｍ
未満であり、好ましくは６ｍｍ未満である。第２、第４
ひだチップ５０，５４間の第２壁セグメント７０に沿う
第２壁６６の長さも１０ｍｍ未満であり、好ましくは６
ｍｍ未満である。
【００７０】図４の好ましい実施形態において、次式の
関係式が成立する。 ４５°＜θ＜７５° 0.5ｍｍ＜（2ｂ・[w - b・sin(1/2)θ]・cos(1/2)θ)/
(b＋ｗ−b・sin(1/2)θ）＜2.9ｍｍ ここで、 θは、第１、第２の壁セグメント６８，７０
の投影した交差部分の間の包囲角度であり、ｂは、図
５，６で内側寸法に沿って測定される、台形の第１、第
２の対辺６４，６６の各々の長さであり、ｗは、図５，
６で内側寸法に沿って測定される、前記台形の第１ベー
ス面の長さである。
【００７１】１つの実施形態において、壁セグメント
は、図１で示す上流組の第１プラグ７８によって互いに
交互にシールされ、プラグ７８によって閉鎖される第１
組の流路８０を形成する。また、第２組の流路８１が、
第１組の流路８０と組み合わされかつ開放した上流端を
有する。壁セグメントは、図１において破線で図示する
ように、第２組の流路８１を閉鎖する下流組の第２プラ
グ８２によって交互にシールされる。第１組の流路８０
は、開放した下流端を有する。
【００７２】これは、ディーゼルエンジンからの排気ガ
スをフィルタ媒体の壁セグメントを通って流れるように
する。即ち、流路８１の開放した上流端に流れてフィル
タ媒体の壁セグメントを横断し、流路８０の開放した下
流端に流れる。他の実施形態では、上述したように、フ
ィルタ媒体の上に触媒材料を配置し、公知の閉塞剤(plu
gging)を併用するか否かにかかわらず、公知の触媒反応
を与えることができる。
【００７３】図７は、上述したプリフォームのためのフ
ォーミング装置を示す。第１、第２の星型ギア８３，８
４には、それぞれ複数の歯８５，８６が設けられ、複数
の歯底８８，９０でかみ合う。各ギアは、他のギアの歯
底に一方のギアがかみ合って回転する。ギア８３は、回
転軸９４を中心に矢印９２で示すように時計回りに回転
する。ギア８４は、回転軸９８を中心に矢印９６で示す
ように反時計回りに回転する。ギア８３，８４は、その
間に第２シート１４を通過させ、そして、第２シート１
４をひだチップ２６，２８，３０等の位置に折り畳んだ
ひだのラインを形成し、軸方向に伸びる折曲げラインを
作る。各歯底９０は、一対の歯８６，１０２を分離する
その間を跨ぐ内側ハブ表面１００に沿う弓状の所定長さ
を有する。この歯は、歯底ハブ表面１００を跨いで対向
する弓状端部から半径方向外側に伸びる側面１０４，１
０６を有する。側面１０４は、第１結合点１１０の第１
角度１０８で歯底ハブ表面１００に合致する。側面１０
６は、第２結合点１１４の第２角度１１２で、所定長さ
の弓状端部の位置において歯底ハブ表面１００に合致す
る。第１、第２結合点１１０，１１４は、歯底ハブ表面
１００の弓状の所定長さによって互いから分離されてい
る。各角度１０８，１１２は、９０°より大きい。
【００７４】少なくとも１つのギアの各歯は、歯の頂点
１１６を有する外端部を有し、この頂点は、それぞれ歯
底に伸びており、第１の三角形状ギャップによって第１
結合点１１０から離間し、第２の三角形状ギャップによ
って第２結合点１１４から離間している。好ましい実施
形態では、各ギアの歯は、それぞれ外側端部に頂点１１
６，１１８を有する。他の実施形態では、少なくとも一
方のギアのそれぞれの歯が１２０の破線で示すように平
頭形状となった外端部を有し、各歯底に伸びる第１、第
２の尖端１２２，１２４を有する。更に別の実施形態で
は、他方のギアの歯を、破線１２６で示すように、各歯
底に伸びる第１、第２の尖端１２８，１３０を有する平
頭形状にすることもできる。
【００７５】歯底ハブ表面１００の弓状の所定長さは、
第２ベース７４を形成する。歯の側面１０４，１０６
は、歯底ハブ表面１００から半径方向外側に伸び、互い
から離れて第１ベース７２を形成する第２の弓状の所定
長さに沿う外側端部の位置で互いに分離されているの
で、互いに離れる方向に伸びている。好ましい形態で
は、歯の側面、たとえば、歯８５の側面１３２，１３４
は、歯の外端部から、歯の両側面上で離れたそれぞれの
歯底に対して半径方向内側に伸びるように凸状に湾曲し
ている。
【００７６】一対の平行ガイドバー１４０，１４２が離
間配置されている。、ギア８３，８４がかみ合っている
対向面上で離間している。バー１４０、１４２は、ギア
を介して第２シート４２の行路１４４の方向に分離され
ている。このバーは、移動方向１４４に対して直交する
方向に沿って及びギアの回転軸９４，９８に直交する方
向に沿って互いから１０ｍｍ未満のギャップだけ離れ
る。
【００７７】バーは、ひだ２０を受け入れ、ひだチップ
２６，２８，３０等に係合する。シート４２は、入口領
域１４８から出口領域１５０へギアを介して図７で左側
へ、前方に供給される。ガイドバーは、それぞれギアが
ある上流端部１５２，１５４と出口領域１５０にあって
２つのギアから左側に離れている下流端部１５６，１５
８を有する。好ましくは、ガイドバーの上流端部１５
２，１５４は、回転軸９４，９８の上流にある。即ち、
図７の回転軸の右側にある。
【００７８】図７の配置では、ガイドバーは、破線で示
すようにギアの背後に離れて配置されている。フォーミ
ング装置は、プリフォームを形成し形作る好ましい方法
を提供する。螺旋状に巻かれた形状では、流路の断面形
状は、中心から始まるひだの複数の第１層は結合してい
ない。
【００７９】本発明は、添付の特許請求の範囲内で、種
々の同等物、代替物、及び変更が可能である。たとえ
ば、螺旋状の巻物体、環状体、同心体等が含まれ、円筒
状、長円(ｋ)、およびレーストラック形状等の形状を含
むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の親出願に用いられ、かつ本発
明の方法に従うプリフォームの斜視図である。
【図２】図２は、本発明のプリフォームにおける繊維の
性質を示す顕微鏡写真である。
【図３】図３は、図１の一部分の拡大横断面図である。
【図４】図４は、壁厚さ寸法を含む図３の一部分を示す
断面図である。
【図５】図５は、図３と同様の他の実施形態を示す一部
拡大横断面図である。
【図６】図６は、壁厚さ寸法を含む図５の一部分を示す
断面図である。
【図７】図７は、本発明に従うフォーミング装置を示す
側面図である。
【符号の説明】
１０ プリフォーム １２ 第１シート １４ 第２シート １６ ひだ １８，２０，６８，７０ 壁セグメント ２２，２４，２６、４８，５０，５２，５４ ひだチッ
プ ２８、８０,８１ 流路 ３４、５６ 第１角度 ３６、５８ 第２角度 ３８、６０ 第３角度 ６２ 第４角度 ７２ 第１ベース面 ７４ 第２ベース面 ８３,８４ ギア １００ 歯底ハブ表面 １４０，１４２ ガイドバー
【手続補正書】
【提出日】平成１４年９月１８日（２００２．９．１
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゼット． ジェラルド リウ アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53717 マディソン トラモア ティーアール. 917 (72)発明者 ウイリアム シー． ハーバーカンプ アメリカ合衆国 テネシー 38501−2631 クックビル ノース デキシー アベニ ュー 511 (72)発明者 バリー エム．ベルデガン アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53589 スタウトン クリスチィアンセン ウエ イ 606 (72)発明者 マーレイ アール． シューカー アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53711 フィッチバーグ メルリン ストリート 5710 (72)発明者 エイ． キャナー デミルドゲン アメリカ合衆国 テネシー 38506 クッ クビル ヒラリー コート 444 Ｆターム(参考） 3G090 AA02 4D019 AA01 BA05 BA12 BA13 BA16 BB01 BB20 BD01 CA01 CB04 CB06 4G055 AA08 AC09 AC10 BA01 BA42

Claims (68)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化プ
    リフォームであって、 再生可能なフィルタ媒体の第１、第２のシートを含み、
    第２シートは、軸方向に伸びる折曲げラインに位置する
    ひだチップ間にジグザグ状に伸びる壁セグメントによっ
    て形成される複数のひだを有し、前記第２シートの一面
    側のひだチップは、軸方向の流路を形成するために前記
    第１シートに接触関係にあり、前記流路は、２つの隣接
    する角度を含む横断面形状を有し、前記角度の各々は、
    ４５°より大きく７５°より小さい角度であることを特
    徴とするプリフォーム
  2. 【請求項２】前記壁セグメントは、厚さが０．８ｍｍ未
    満、多孔度が８０％を超え、ひだチップ間に１０ｍｍ未
    満の延長部を有することを特徴とする請求項１記載のプ
    リフォーム。
  3. 【請求項３】前記フィルタ媒体が、複数のランダムに配
    置されたセラミック繊維を含む高温度複合セラミックフ
    ィルタ媒体からなることを特徴とする請求項２記載のプ
    リフォーム。
  4. 【請求項４】前記セラミック繊維は、長さが０．０１〜
    １０.０ｍｍの範囲で、平均直径が１〜２０ミクロンの
    範囲にあることを特徴とする請求項３記載のプリフォー
    ム。
  5. 【請求項５】前記セラミック繊維は、５％より少ないシ
    リカおよびその他の不純物を有する高純度アルミナであ
    ることを特徴とする請求項３記載のプリフォーム。
  6. 【請求項６】前記フィルタ媒体は、ランダムに配置され
    たセラミック繊維と有機繊維、およびこれらの繊維に結
    合した熱可塑性樹脂との混合物からなることを特徴とす
    る請求項２記載のプリフォーム。
  7. 【請求項７】前記フィルタ媒体は、セラミック繊維が５
    ０〜８０重量％、有機繊維が１０〜５０重量％、および
    熱可塑性樹脂が２〜２０重量％からなることを特徴とす
    る請求項６記載のプリフォーム。
  8. 【請求項８】前記フィルタ媒体は、多孔度が８０〜９５
    ％、平均フロー細孔径が５〜１５ミクロンであることを
    特徴とする請求項７記載のプリフォーム。
  9. 【請求項９】前記セラミック繊維は、高純度アルミナか
    らなることを特徴とする請求項６記載のプリフォーム。
  10. 【請求項１０】前記有機繊維は、木材繊維およびフィブ
    リル化した有機繊維の組合せからなることを特徴とする
    請求項６記載のプリフォーム。
  11. 【請求項１１】前記フィブリル化した繊維は、アラミド
    樹脂パルプからなることを特徴とする請求項１０記載の
    プリフォーム。
  12. 【請求項１２】前記シートの各々は、複数のランダム配
    置されたセラミック繊維を含み、前記第１シートに前記
    第２シートのひだチップを結合する無機結合剤を含んで
    いることを特徴とする請求項２記載のプリフォーム。
  13. 【請求項１３】前記シートの各々は、複数の有機繊維
    と、この有機繊維を結合する熱可塑性樹脂とを含んでい
    ることを特徴とする請求項１２記載のプリフォーム。
  14. 【請求項１４】前記プリフォームは、焼却可能な材料が
    ２０重量％未満であることを特徴とする請求項２記載の
    プリフォーム。
  15. 【請求項１５】前記第１、第２シートの各々は、セラミ
    ック繊維及び無機繊維からなるグループから選択された
    繊維を８０重量％以上含んでいることを特徴とする請求
    項２記載のプリフォーム。
  16. 【請求項１６】前記第１、第２シートの各々は、厚さが
    ０．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項２記載の
    プリフォーム。
  17. 【請求項１７】前記第１、第２シートの各々は、多孔度
    が８５％を超えていることを特徴とする請求項２記載の
    プリフォーム。
  18. 【請求項１８】前記壁セグメントは、前記第２シートに
    沿ってひだチップ間に６ｍｍ未満の延長部を有すること
    を特徴とする請求項２記載のプリフォーム。
  19. 【請求項１９】前記２つの隣接する角度は、前記第２シ
    ートの第１壁セグメントと前記第１シートとの間の第１
    角度と、前記第２シートの第２壁セグメントと前記第１
    シートとの間の第２角度からなり、前記第１、第２角度
    の各々は、４５°より大きく７５°より小さい角度であ
    ることを特徴とする請求項１記載のプリフォーム。
  20. 【請求項２０】前記流路の横断面形状は、３つのひだチ
    ップと３つの角度を有し、３つの角度は、第１角度、第
    ２角度、および前記第１、第２の壁セグメント間の第３
    角度からなることを特徴とする請求項１９記載のプリフ
    ォーム。
  21. 【請求項２１】前記横断面形状は、二等辺三角形であ
    り、前記第１、第２の壁セグメントの間の前記第３角度
    をθとし、前記第１、第２の壁セグメントの各々の長さ
    をｂとすると、以下の関係式 ４５°＜θ＜７５° 0.5ｍｍ＜（2ｂ・sin(1/2)θ・cos(1/2)θ)/(1＋sin(1/
    2)θ）＜2.9ｍｍ が成り立つことを特徴とする請求項２０記載のプリフォ
    ーム。
  22. 【請求項２２】前記流路の横断面形状は、４つのひだチ
    ップと４つの角度を有することを特徴とする請求項１９
    記載のプリフォーム。
  23. 【請求項２３】前記横断面形状は、二等辺三角形である
    ことを特徴とする請求項２２記載のプリフォーム。
  24. 【請求項２４】前記二等辺三角形は、互いに等しい２つ
    の鋭角と、互いに等しい２つの鈍角と、長さの等しい２
    つの辺を有することを特徴とする請求項２３記載のプリ
    フォーム。
  25. 【請求項２５】前記横断面形状は、互いに傾斜して対向
    する第１、第２の対辺と、前記対辺間に平行に伸びる第
    １、第２のベース面とを有する台形からなり、前記第１
    ベース面は、第２ベース面より長く、前記第２シートの
    前記第１壁セグメントは、前記台形の第１辺を与え、前
    記第２シートの前記第２壁セグメントは、前記台形の第
    ２辺を与え、前記第１シートは、前記台形の第１ベース
    面を与え、前記第２シートは、前記第１、第２の壁セグ
    メントを跨いでいる切り取った壁セグメントを有して前
    記台形の第２ベース面を与え、前記第１ベース面の長さ
    に対する前記第２ベース面の長さの比は、０．２７より
    小さいことを特徴とする請求項２２記載のプリフォー
    ム。
  26. 【請求項２６】前記シートは、螺旋状に巻かれ、かつ前
    記流路の横断面台形形状は、４つの壁を有し、第１壁
    は、前記第１ベース面に沿う前記第１シートによって与
    えられ、第２壁は、前記第１の対辺に沿う前記第２シー
    トの第１壁セグメントによって与えられ、第３壁は、前
    記第２ベース面に沿う前記第２シートの切り取った壁セ
    グメントによって与えられかつ前記第２ベース面に沿っ
    て螺旋状となる前記第１シートの次の層の一部分によっ
    て与えられ、第４壁は、前記第２の対辺に沿う前記第２
    シートの前記第２壁セグメントによって与えられてお
    り、前記第１、第２、第４の壁は、単一シート厚さを有
    し、前記第３壁は、二重のシート厚さを有し、前記第１
    壁の単一シート厚さは、前記第１シートによって与えら
    れて０．８ｍｍより小さく、前記第２壁の単一シートの
    厚さは、前記第２シートによって与えられて０．８ｍｍ
    より小さく、前記第３壁の二重シート厚さは、第１、第
    ２シートによって与えられて１．６ｍｍより小さく、前
    記第４壁の単一シートの厚さは、前記第２シートによっ
    て与えられて０．８ｍｍより小さくなっており、前記第
    １、第２の壁は、第１のひだチップで合致して第１角度
    を形成し、前記第２、第３の壁は、第３のひだチップで
    合致して第３角度を形成し、前記第３、第４の壁は、第
    ４のひだチップで合致して第４角度を形成し、前記第
    ４、第１の壁は、第２のひだチップで合致して第２角度
    を形成し、前記第１のひだチップにおける前記第１角度
    は、４５°より大きくて７５°より小さく、前記第２の
    ひだチップにおける前記第２角度は、９０°より大き
    く、前記第３のひだチップにおける第３角度は、９０°
    より大きく、前記第４のひだチップにおける第４角度
    は、４５°より大きくて７５°より小さくなっており、
    前記第１、第２のひだチップ間における前記第２壁の長
    さが１０ｍｍより小さく、前記第３、第４のひだチップ
    間における前記第４壁の長さが１０ｍｍより小さいこと
    を特徴とする請求項２５記載のプリフォーム。
  27. 【請求項２７】前記横断面形状は、互いに傾斜した対向
    する第１、第２の対辺と、前記対辺間に平行に伸びる第
    １、第２のベース面とを有する台形からなり、前記第１
    ベース面は、第２ベース面より長く、前記第２シートの
    前記第１壁セグメントは、前記台形の第１辺を与え、前
    記第２シートの前記第２壁セグメントは、前記台形の第
    ２辺を与え、前記第１シートは、前記台形の第１ベース
    面を与え、前記第２シートは、前記第１、第２の壁セグ
    メントを跨いでいる切り取った壁セグメントを形成する
    前記台形の第２ベース面を与えており、前記第１、第２
    の壁セグメントの投影した交差部分の間の包囲角度をθ
    とし、前記台形の第１、第２の対辺の各々の長さをｂと
    し、前記台形の第１ベース面の長さをｗすると、以下の
    関係式 ４５°＜θ＜７５° 0.5ｍｍ＜（2ｂ・[w - b・sin(1/2)θ]・cos(1/2)θ)/
    (b＋ｗ−b・sin(1/2)θ）＜2.9ｍｍ が成り立つことを特徴とする請求項２２記載のプリフォ
    ーム。
  28. 【請求項２８】前記プリフォームの前記シートは、螺旋
    状に巻かれていることを特徴とする請求項２記載のプリ
    フォーム。
  29. 【請求項２９】前記プリフォームの前記シートは、軸方
    向に貫通して流れるエンジン排気ガスを濾過するための
    排気ガス後処理フィルタに対して、硬化可能でありかつ
    固化可能であり、前記フィルタは、前記エンジン排気ガ
    スからの汚染粒子を焼き払うための熱により再生可能で
    あることを特徴とする請求項２記載のプリフォーム。
  30. 【請求項３０】前記プリフォームは、ゾル・ゲル法を用
    いて固化可能であることを特徴とする請求項２９記載の
    プリフォーム。
  31. 【請求項３１】前記プリフォームは、化学蒸着浸透法を
    用いて固化可能であることを特徴とする請求項２９記載
    のプリフォーム。
  32. 【請求項３２】前記プリフォームは、セラミックボンド
    フェース法を用いて固化可能である有することを特徴と
    する請求項２９記載のプリフォーム。
  33. 【請求項３３】前記プリフォームは、炭化けい素を用い
    て固化可能である有することを特徴とする請求項２９記
    載のプリフォーム。
  34. 【請求項３４】前記壁セグメントは、互いに上流組の第
    １プラグによって交互にシールされ、前記プラグによっ
    て閉鎖される第１組の流路を形成し、第２組の流路が、
    前記第１組の流路と組み合わされかつ開放した上流端を
    有し、前記壁セグメントは、前記第２組の流路を閉鎖す
    る下流組の第２プラグによって交互にシールされ、前記
    第１組の流路が開放した下流端を有することを特徴とす
    る請求項２記載のプリフォーム。
  35. 【請求項３５】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化
    プリフォームを製造する方法であって、 再生可能なフィルタ材料の第１、第２のシートを設け、 前記第２シート内に、軸方向に伸びる折曲げラインに位
    置するひだチップ間にジグザグ状に伸びる壁セグメント
    によって形成される複数のひだを成形し、 軸方向の流路を形成するために、前記第２シートの一面
    側のひだチップを前記第１シートに接合し、 ４５°より大きく７５°より小さい２つの隣接する包囲
    角度を含む横断面形状を有している前記流路を形成す
    る、各工程を有することを特徴とするプリフォーム製造
    方法。
  36. 【請求項３６】厚さが０．８ｍｍ未満、多孔度が８０％
    を超え、ひだチップ間に１０ｍｍ未満の延長部を有する
    前記壁セグメントを設けることを特徴とする請求項３５
    記載の製造方法。
  37. 【請求項３７】複数のランダムに配置されたセラミック
    繊維を含む高温度複合セラミックフィルタ媒体からなる
    前記第１、第２シートの各々を設けることを特徴とする
    請求項３５記載の製造方法。
  38. 【請求項３８】前記セラミック繊維は、長さが０．０１
    〜１０.０ｍｍの範囲で、平均直径が１〜２０ミクロン
    の範囲にあることを特徴とする請求項３７記載の製造方
    法。
  39. 【請求項３９】前記セラミック繊維は、５％より少ない
    シリカおよびその他の不純物を有する高純度アルミナで
    あることを特徴とする請求項３８記載の製造方法。
  40. 【請求項４０】前記シートの各々は、セラミック繊維が
    ５０〜８０重量％、有機繊維が１０〜５０重量％、およ
    び熱可塑性樹脂が２〜２０重量％からなることを特徴と
    する請求項３５記載の製造方法。
  41. 【請求項４１】前記第１、第２の各シートは、多孔度が
    ８０〜９５％、平均フロー細孔径が５〜１５ミクロンで
    あることを特徴とする請求項３５記載の製造方法。
  42. 【請求項４２】さらに、前記シートを螺旋状に巻く工程
    を含むことを特徴とする請求項３５記載の製造方法。
  43. 【請求項４３】さらに、前記プリフォームを排気ガス後
    処理フィルタに硬化しかつ固化させる工程を含み、エン
    ジン排気ガスを軸方向に通過させて濾過し、前記フィル
    タは、前記エンジン排気ガスからの汚染粒子を焼き払う
    ための熱により再生可能であることを特徴とする請求項
    ３５記載の製造方法。
  44. 【請求項４４】ゾル・ゲル法を用いて前記プリフォーム
    を固化する工程を含むことを特徴とする請求項４３記載
    の製造方法。
  45. 【請求項４５】化学蒸着浸透法を用いて前記プリフォー
    ムを固化する工程を含むことを特徴とする請求項４３記
    載の製造方法。
  46. 【請求項４６】セラミックボンドフェース法を用いて前
    記プリフォームを固化する工程を含むことを特徴とする
    請求項４３記載の製造方法。
  47. 【請求項４７】炭化けい素を用いて前記プリフォームを
    固化する工程を含むことを特徴とする請求項４３記載の
    製造方法。
  48. 【請求項４８】前記壁セグメントを、互いに上流組の第
    １プラグによって交互にシールし、前記プラグによって
    閉鎖される第１組の流路を形成し、第２組の流路が、前
    記第１組の流路と組み合わされかつ開放した上流端を有
    し、前記壁セグメントを、前記第２組の流路を閉鎖する
    下流組の第２プラグによって交互にシールされ、前記第
    １組の流路が開放した下流端を有することを特徴とする
    請求項３５記載の製造方法。
  49. 【請求項４９】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化
    プリフォームを形成するためのフォーミング装置であっ
    て、 前記プリフォームは、再生可能なフィルタ媒体の第１、
    第２のシートを含み、第２シートは、軸方向に伸びる折
    曲げラインに位置するひだチップ間にジグザグ状に伸び
    る壁セグメントによって形成される複数のひだを有し、
    前記第２シートの一面側のひだチップは、軸方向の流路
    を形成するために前記第１シートに隣接関係にあり、前
    記流路は、２つの隣接する角度を含む横断面形状を有
    し、前記角度の各々は、４５°より大きく７５°より小
    さい角度であり、 前記フォーミング装置は、複数の歯底と組み合う複数の
    歯を有する第１、第２の星形ギアを含み、これらのギア
    は、一方のギアの歯が他方のギアの歯底とかみ合い関係
    で回転し、その間を前記第２シートが通過し、前記ギア
    が前記第２シートを前記ひだチップ上の折れ目ラインに
    沿って寄せ集めて折り畳み、前記折り目ラインは軸方向
    に伸びる折曲げラインを与えることを特徴とするフォー
    ミング装置。
  50. 【請求項５０】前記壁セグメントは、厚さが０．８ｍｍ
    未満、多孔度が８０％を超え、ひだチップ間に１０ｍｍ
    未満の延長部を有することを特徴とする請求項４９記載
    のフォーミング装置。
  51. 【請求項５１】前記歯底は、それぞれ歯の間を跨ぐ内側
    ハブ表面に沿う弓形状の所定長さを有し、各一対の歯
    は、前記歯底のハブ表面の対向する弓状端部から半径方
    向外側に伸びる側面を有し、前記一方の側面は、前記ハ
    ブ表面の第１弓状端部に合致してその第１結合点に第１
    角度を形成し、前記他方の側面は、前記ハブ表面の第２
    弓状端部に合致してその第２結合点に第２角度を形成
    し、前記第１、第２結合点は、前記弓形状の所定長さだ
    け互いに離れていることを特徴とする請求項４９記載の
    フォーミング装置。
  52. 【請求項５２】前記第１、第２角度は、それぞれ９０°
    よりも大きいことを特徴とする請求項５１記載のフォー
    ミング装置。
  53. 【請求項５３】前記ギアの少なくとも１つの各歯が、各
    歯底に伸びる尖端を有する外端部を備え、前記尖端は、
    第１の三角形状ギャップだけ前記第１結合点から離れ、
    かつ第２の三角形状ギャップだけ前記第２結合点から離
    れていることを特徴とする請求項５１記載のフォーミン
    グ装置。
  54. 【請求項５４】前記両方のギアの各歯が、各歯底に伸び
    る尖端を有する外端部を備え、前記尖端は、第１の三角
    形状ギャップだけ前記第１結合点から離れ、かつ第２の
    三角形状ギャップだけ前記第２結合点から離れているこ
    とを特徴とする請求項５１記載のフォーミング装置。
  55. 【請求項５５】前記ギアの一方の各歯が、各歯底に伸び
    る第１、第２の尖端を有する外端部を備えることを特徴
    とする請求項５１記載のフォーミング装置。
  56. 【請求項５６】前記ギアの他方の各歯が、各歯底に伸び
    る尖端を有する外端部を備え、前記尖端は、第１の三角
    形状ギャップだけ前記第１結合点から離れ、かつ第２の
    三角形状ギャップだけ前記第２結合点から離れているこ
    とを特徴とする請求項５５記載のフォーミング装置。
  57. 【請求項５７】前記弓形状の所定長さは、第２ベースを
    形成し、前記第１、第２側面が、前記歯底ハブ表面から
    外側に伸びるように互いに離れて、かつ第１ベース面を
    形成する第２の弓形状の所定長さに沿う外端部で互いか
    ら離間し、前記第１ベース面に対する前記第２ベース面
    の長さの比は、０．２７より小さいことを特徴とする請
    求項５５記載のフォーミング装置。
  58. 【請求項５８】前記各歯は、１つの外端部と、この外端
    部から前記歯の両側に間隔を置いた歯底に向けて半径方
    向内側に伸びる、凸形状の湾曲した一対の側面とを有す
    ることを特徴とする請求項４９記載のフォーミング装
    置。
  59. 【請求項５９】前記ギアがかみ合う対向面に離間配置さ
    れる一対の平行なガイドバーを含み、これらのガイドバ
    ーは、前記ギア間を通過する第２シートの移動方向に平
    行に伸び、かつ前記ガイドバーは、前記第２シートの移
    動方向に直交しかつギアの回転軸に直交する方向に沿っ
    て１０ｍｍ未満のギャップで互いに離れており、更に、
    前記ガイドバー間に前記ひだを受け入れかつ前記ひだチ
    ップが前記ガイドバーに係合することを特徴とする請求
    項４９記載のフォーミング装置。
  60. 【請求項６０】前記第２シートは、入口領域から出口領
    域へ前記ギア間を通過して前進するように供給され、前
    記ギアを前記ガイドバーの上流端に、また下流端に前記
    ギアから離れて前記出口領域を設けることを特徴とする
    請求項５９記載のフォーミング装置。
  61. 【請求項６１】前記ギアは、それぞれ回転軸の回りに回
    転し、前記ガイドバーの上流端は、前記回転軸の上流に
    あることを特徴とする請求項６０記載のフォーミング装
    置。
  62. 【請求項６２】前記壁セグメントは、互いに上流組の第
    １プラグによって交互にシールされ、前記プラグによっ
    て閉鎖される第１組の流路を形成し、第２組の流路が、
    前記第１組の流路と組み合わされかつ開放した上流端を
    有し、前記壁セグメントは、前記第２組の流路を閉鎖す
    る下流組の第２プラグによって交互にシールされ、前記
    第１組の流路が開放した下流端を有することを特徴とす
    る請求項４９記載のフォーミング装置。
  63. 【請求項６３】排気ガス後処理フィルタ用の生の未硬化
    プリフォームを形成しかつ形作るための方法であって、 前記プリフォームは、再生可能なフィルタ媒体の第１、
    第２のシートを含み、第２シートは、軸方向に伸びる折
    曲げラインに位置するひだチップ間にジグザグ状に伸び
    る壁セグメントによって形成される複数のひだを有し、
    前記第２シートの一面側のひだチップは、軸方向の流路
    を形成するために前記第１シートに隣接関係にあり、前
    記流路は、２つの隣接する角度を含む横断面形状を有
    し、前記角度の各々は、４５°より大きく７５°より小
    さい角度であり、 前記方法は、複数の歯底と組み合う複数の歯をそれぞれ
    有する第１、第２の星形ギア間を通過して前記第２シー
    トを供給し、一方のギアの歯が他方のギアの歯底とかみ
    合い関係で回転し、前記ギア間を通過した前記第２シー
    トを前記ひだチップ上の折れ目ラインに沿って寄せ集め
    て折り畳み、前記折り目ラインが、軸方向に伸びる折曲
    げラインを形成することを特徴とする形成方法。
  64. 【請求項６４】前記壁セグメントは、厚さが０．８ｍｍ
    未満、多孔度が８０％を超え、ひだチップ間に１０ｍｍ
    未満の延長部を有することを特徴とする請求項６３記載
    の方法。
  65. 【請求項６５】前記ギア間を通過して一対のガイドバー
    に第２シートを供給し、前記ガイドバーを前記ギアが互
    いにかみ合う対向位置に離間して配置することを特徴と
    する請求項６３記載の方法。
  66. 【請求項６６】前記ギア間を通過する第２シートの移動
    方向に平行に前記ガイドバーが伸び、前記ガイドバー
    は、前記シートの移動方向に直交しかつギアの回転軸に
    直交する方向に沿って１０ｍｍ未満のギャップで互いに
    離れており、更に、前記ガイドバー間に前記ひだを受け
    入れかつ前記ひだチップが前記ガイドバーに係合するこ
    とを特徴とする請求項６５記載の方法。
  67. 【請求項６７】前記第２シートを入口領域から出口領域
    へ前記ギア間を通過して前進するように供給し、前記ギ
    アを前記ガイドバーの上流端に、また下流端に前記ギア
    から離れて前記出口領域を設けることを特徴とする請求
    項６６記載の方法。
  68. 【請求項６８】前記壁セグメントを、互いに上流組の第
    １プラグによって交互にシールし、前記プラグによって
    閉鎖される第１組の流路を形成し、第２組の流路が、前
    記第１組の流路と組み合わされかつ開放した上流端を有
    し、前記壁セグメントを、前記第２組の流路を閉鎖する
    下流組の第２プラグによって交互にシールし、前記第１
    組の流路が開放した下流端を有することを特徴とする請
    求項６３記載の方法。
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