JP2010247145A - ハニカムフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック原料を含有する坏土を、所定のセルの一方の端面における水力直径よりも、残余のセルの他方の端面における水力直径が小さくなるように成形してハニカム成形体を得、得られたハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部を目封止した後に焼成し、得られたハニカム焼成体の一方の端面側から、両端面が開口する残余のセル内に、触媒スラリーを流入して触媒を担持し、その後、他方の端面における残余のセルの開口部を目封止してハニカムフィルタを製造する。
【選択図】なし
Description
本発明のハニカムフィルタの一実施形態は、図1A及び図1Bに示すような、一方の端面11から他方の端面12まで貫通し流体の流路となる複数のセル2を区画形成する、多孔質のセラミックを主成分とする隔壁3を有するハニカム形状の多孔質基材1と、一方の端面11における所定のセル2aの開口部を塞ぐように配設された第1の目封止部21(21a)と、他方の端面12における残余のセル2bの開口部を塞ぐように配設された第2の目封止部21(21b)と、第2の目封止部21(21b)が配設されたセル2(残余のセル2b)内の隔壁3表面に配設された触媒層22とを備えたハニカムフィルタを製造する方法である。
成形工程は、図2に示すように、セラミック原料を含有する坏土を、一方の端面34から他方の端面35まで貫通し流体の流路となる複数のセル32を区画形成する隔壁33を有するハニカム状に成形して、ハニカム成形体31を形成する工程である。
次に、図2に示すように、得られたハニカム成形体31の一方の端面34における所定のセル32aの開口部に第1の目封止スラリーを充填し、この第1の目封止スラリーが充填されたハニカム成形体31を、焼成することにより第1の目封止スラリー及びハニカム成形体31を焼結させて、一方の端面34に第1の目封止部41を有する片側目封止ハニカム成形体36(即ち、一方の端面側が目封止されたハニカム成形体の焼成体)を形成する。
次に、図2に示すように、片側目封止ハニカム成形体36の第1の目封止部41が形成された一方の端面34側から、両端面が開口する残余のセル32b内に、触媒スラリーを流入させて、残余のセル32b内の隔壁33表面に触媒を塗工してハニカム触媒体37を形成する。
次に、図2に示すように、得られたハニカム触媒体37の残余のセル32bの、ハニカム触媒体37の第1の目封止部41が形成されていない他方の端面35側に開口する開口部に、第2の目封止スラリーを充填し、第2の目封止スラリーが充填されたハニカム触媒体37を、担持された触媒の劣化温度未満の温度で乾燥することにより第2の目封止スラリーを固化させて、第2の目封止部42を形成することによりハニカムフィルタ38を得る。
次に、本発明のハニカムフィルタの製造方法によって製造されるハニカムフィルタについて更に詳細に説明する。
内の隔壁3表面に担持された触媒層22を備えている。このような触媒層22を備えていることにより、隔壁3に捕集された粒子状物質を効果的に燃焼除去することが可能となる。また、第2の目封止部21bが配設されたセル2(残余のセル2b)内の隔壁3表面に触媒層を担持することにより、第1の目封止部21aが配設された一方の端面11側から排ガスを流入させると、第2の目封止部21bが配設されたセル2(残余のセル2b)の開口部から排ガスが流入し、第2の目封止部21bが配設されたセル2(残余のセル2b)の隔壁3表面に粒子状物質が堆積するため、触媒層22と粒子状物質とを効率的に接触させることができ、粒子状物質を効率的に燃焼除去することができる。
焼成によりコージェライトが得られるコージェライト化原料に水、バインダを加えて混合、混練し、押出成形することにより、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する、セラミックを主成分とする多孔質の隔壁を有するハニカム成形体を得た。ハニカム成形体の形状は、焼成後に、隔壁の厚さが300μmとなり、セル密度が46.5セル/cm2になる形状とし、底面の直径が143.8mm、長さが152.4mmの円筒状となるような形状とした。また、このハニカム成形体は、焼成後にセルの水力直径が、一方の端面において表1に記載の所定のセルと、セルの水力直径が、他方の端面において表1に記載の残余のセルと、が交互に配設されるようにした。押出成形時には、所定のセルも残余のセルもセルの水力直径が焼成後に1.16mmとなるように形成し、所定のセルの他方の端面に、その表面が滑らかで、且つ所定のセルの開口径よりも大きな、四角錐の天突き棒を押し当てることにより、残余のセルの他方の端面の水力直径を0.96mmとなるようにした。実施例1における水力直径の差は、0.2mmである。
得られたハニカムフィルタの外周に、把持材としてセラミック製非熱膨張性マットを巻き、SUS409製のキャニング用缶体に押し込んで、キャニング構造体とする。その後、ディーゼル燃料(軽油)の燃焼により発生させた粒子状物質を含む燃焼ガスを、フィルタの一方の端面(第1の目封止が形成された端面)より流入させ、他方の端面(第2の目封止が形成された端面)より流出させることによって、粒子状物質をハニカムフィルタ内にハニカムフィルタの容積1リットル当り5g堆積させる。そして、一旦室温まで冷却した後、ハニカムフィルタの上記一方の端面より、500℃で一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させ、ハニカムフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させる。表1に示す再生効率の測定結果は、上記方法により燃焼した粒子状物質の量を、試験前のハニカムフィルタに堆積した粒子状物質の量で除した値の百分率で示している。再生効率は80%以上であることが実用上好ましい。
得られたハニカムフィルタの他方の端面の第2の目封止部が完全に残る長さ以上で、ハニカムフィルタをセルの延びる方向に対し垂直に切断し、他方の端面側のハニカムフィルタの、切断した側の端面の残余のセル(第2の目封止部の有るセル)から、セルの開口径より細く、且つハニカムフィルタの長さ(切断した長さ)より長い、真直ぐで硬い棒を挿入する。棒が第2の目封止部と接触した位置で止め、その後、前記棒に、ロードセルにて荷重を測定しながら荷重を印加していき、目封止部が外れて荷重が増加しなくなった時点の荷重を測定する。表1に記載の目封止部の外れ強度は、荷重が増加しなくなった時点の荷重を第2の目封止部の断面積で除した圧力(MPa)で示している。測定は10箇所の目封止部で実施し、その平均値を求めた。第2の目封止部の外れ強度は5MPa以上であることが実用上好ましい。
ハニカムフィルタの押出成形時の形状を表1に記載の隔壁厚さ、セル密度とし、押出成形時には、実施例2においては、所定のセルも残余のセルもセルの水力直径が焼成後に1.49mmとなるように、実施例3においては、所定のセルも残余のセルもセルの水力直径が1.69mmとなるようにセルを形成し、所定のセルの他方の端面に、その表面が滑らかで、且つ所定のセルの開口径よりも大きな、四角錐の天突き棒を押し当てることにより、残余のセルの他方の端面の水力直径を表1に記載の値とし、更に、第2の目封止部の深さを表1に記載の値とした以外は、実施例1と同様の方法によってハニカムフィルタを製造した。得られた、ハニカムフィルタについて、実施例1の場合と同様の方法で、「再生効率」、及び「第2の目封止部の外れ強度」を測定した。また、このハニカムフィルタの耐目封止外れ係数を算出した。結果を表1に示す。
ハニカムフィルタの押出成形時に、残余のセルの他方の端面に、表面に溝を形成した四角錐の天突き棒を押し当てることにより、残余のセルの外周長を大きくして、残余のセルの他方の端面の水力直径を表1に記載の値とし、更に、第2の目封止部の深さを表1に記載の値とした以外は、実施例1と同様の方法によってハニカムフィルタを製造した。なお、天突き棒に形成した溝は、天突き棒の表面を、セルに押し当てる方向に平行に溝が形成されるように加工することによって形成した。
ハニカムフィルタの押出成形時から、予め所定のセルと残余のセルの水力直径を表1に記載の値とし、更に、第2の目封止部の深さを表1に記載の値とした以外は、実施例1と同様の方法によってハニカムフィルタを製造した。得られた、ハニカムフィルタについて、実施例1の場合と同様の方法で、「再生効率」、及び「第2の目封止部の外れ強度」を測定した。また、このハニカムフィルタの耐目封止外れ係数を算出した。結果を表1に示す。
所定のセルの水力直径と残余のセルの水力直径とが、一方の端面側と他方の端面側とで同じ大きさとなるようにハニカム成形体を形成した以外は、実施例1、2、3と同様の方法によってハニカムフィルタを製造した。得られた、ハニカムフィルタについて、実施例1の場合と同様の方法で、「再生効率」、及び「第2の目封止部の外れ強度」を測定した。また、このハニカムフィルタの耐目封止外れ係数を算出した。結果を表1に示す。
実施例1の場合と同様にして、片側目封止ハニカム成形体を作製し、触媒を担持する前に、残余のセルの第1の目封止部が形成されていない他方の端面側に、第2の目封止部を第1の目封止部と同じ方法で形成した。
Claims (7)
- セラミック原料を含有する坏土を、一方の端面から他方の端面まで貫通し流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム状に成形して、ハニカム成形体を形成する成形工程と、
得られた前記ハニカム成形体の一方の端面における所定のセルの開口部に第1の目封止スラリーを充填し、前記第1の目封止スラリーが充填されたハニカム成形体を、焼成することにより前記第1の目封止スラリー及び前記ハニカム成形体を焼結させて、一方の端面に第1の目封止部を有する片側目封止ハニカム成形体を形成する第1目封止工程と、
得られた前記片側目封止ハニカム成形体の前記第1の目封止部が形成された前記一方の端面側から、両端面が開口する残余のセル内に、触媒スラリーを流入させて、前記残余のセル内の隔壁表面に触媒を塗工してハニカム触媒体を形成する触媒担持工程と、
得られた前記ハニカム触媒体の前記残余のセルの、前記ハニカム触媒体の前記第1の目封止部が形成されていない前記他方の端面側に開口する開口部に、第2の目封止スラリーを充填し、前記第2の目封止スラリーが充填されたハニカム触媒体を、担持された触媒の劣化温度未満の温度で乾燥することにより前記第2の目封止スラリーを固化させて第2の目封止部を作製してハニカムフィルタを得る第2目封止工程と、を備え、
前記成形工程において、前記ハニカム成形体を、前記残余のセルの前記他方の端面における水力直径が、前記所定のセルの一方の端面における水力直径よりも小さくなる形状に形成するハニカムフィルタの製造方法。 - 前記成形工程において、前記ハニカム成形体を、少なくとも前記第2の目封止スラリーが充填される領域において、前記残余のセルの水力直径が前記他方の端面側に向けて漸減するような形状に形成する請求項1に記載のハニカムフィルタの製造方法。
- 前記成形工程において、前記ハニカム成形体を、前記所定のセルの中心軸に直交する断面の形状が略八角形であるとともに、前記残余のセルの中心軸に直交する断面の形状が略四角形となるような形状に成形する請求項1に記載のハニカムフィルタの製造方法。
- 前記成形工程において、前記ハニカム成形体を、前記第2の目封止スラリーが充填される領域において、前記残余のセルを区画形成する隔壁表面に凹凸を有する形状に形成する請求項1に記載のハニカムフィルタの製造方法。
- 前記第1目封止工程において、担持される触媒の劣化温度以上の温度で前記焼成を行う請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカムフィルタの製造方法。
- 前記第2目封止工程において、担持された触媒の劣化温度未満の温度で前記乾燥を行う請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカムフィルタの製造方法。
- 前記第2の目封止スラリーが、前記担持された触媒の劣化温度未満の温度で乾燥することにより固化するセラミックセメントである請求項6に記載のハニカムフィルタの製造方法。
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