JP2946598B2 - セラミックハニカムフィルタの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックハニカムフィルタの製造方法に
関し、例えば、内燃機関から排出されるパティキュレー
トを捕集するセラミックハニカムフィルタの製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、内燃機関の排出ガスを浄化するセラミックハニ
カムフィルタを製造するには、ろ過隔壁により区画され
両端面を連通する多数の通気孔をもつセラミック基体を
用い、このセラミック基体の一方の端面近傍において通
気孔を一つ置きに（市松模様に）閉塞し、他方の端面近
傍においていまだ閉塞されていない通気孔を一つ置きに
（市松模様に）閉塞して製造されている（特開昭57−72
15、59−54683号公報参照）。

上記各公報の製造方法において、通気孔を市松模様に
閉塞する孔端閉塞工程は、セラミック基体の一方の端面
を多数の小孔が規則的に設けられたフィルムにより被覆
し、フィルムの各小孔を介して通気孔にスラリー状又は
粘土状のセラミックス閉塞材の圧入し、上記一方の端面
側をすなわちフィルムに隣接する側の通気孔端部を閉塞
している。なお、上述したように、セラミック基体の両
端面を閉塞するので、セラミック基体１個当たり２枚の
フィルムが使用される。

なお、セラミック閉塞材は圧入後に乾燥又は加熱して
固化される。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上述の孔端閉塞工程では、使用されたフィル
ムがスラリー状又は粘土状のセラミック閉塞材から給水
して膨潤したり、あるいは貼付剥離に際してしわになっ
たり変形したりするために反復使用が困難であり、その
結果、フィルタの量産に当たって大量のフィルムが必要
となる。フィルムには多数の小孔を精密に設けねばなら
ないので、その費用は無視できないものとなる。

また、各セラミック基体の通気孔位置には製造上のば
らつきがあるので、フィルムに予め設けられた小孔位置
との位置合わせができず、閉塞不良となる場合もあっ
た。

更に、粘土状又はスラリー状の（すなわち粘性を有す
る）セラミックス閉塞材を通気孔に圧入しているので、
セラミックス閉塞材は固化後、フィルムの厚さだけセラ
ミック基体の圧入側端面から突出し、その結果として、
セラミック基体の両端面に多数の小突起が形成されてし
まう欠点があった。セラミック基体の両端面にこのよう
に多数の小突起が形成されると、セラミック基体を収容
ケースに装着する場合にこれら小突起が障害となる場合
があり、更に、パティキュレート燃焼用ヒータをセラミ
ック基体の端面に付設するに際してこれら小突起により
ヒータからセラミック基体への熱伝導性が低下する欠点
がある。

本発明は、上記問題を解決して、平坦な端面をもつと
ともに製造容易なセラミックハニカムフィルタの製造方
法を提供することを、その解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法は、
薄肉のろ過隔壁により区画され両端面を連通する多数の
通気孔をもつセラミック基体の第一端面に多孔シートを
被着し、該多孔シートの各小孔を介して前記通気孔中に
セラミックス閉塞材を送入し、送入された前記セラミッ
クス閉塞材を固化して前記通気孔の端部を閉塞する孔端
閉塞工程を包含するセラミックハニカムフィルタの製造
方法であって、 前記孔端閉塞工程が、前記セラミック基体の第二端面
に遮蔽シートを被着した後、前記多孔シートの前記小孔
を介して前記通気孔内の前記第二端面近傍に粉末状のセ
ラミックス閉塞材を送入し、前記通気孔を前記第二端面
側において閉塞することを特徴としている。

本発明の好適な態様におけるセラミックハニカムフィ
ルタの製造方法は、薄肉のろ過隔壁により区画され両端
面を連通する多数の通気孔をもつセラミック基体の第一
端面に多孔シートを被着し、該多孔シートの各小孔を介
して前記通気孔中にセラミックス閉塞材を送入し、送入
された前記セラミックス閉塞材を固化して前記通気孔の
端部を閉塞する孔端閉塞工程を包含するセラミックハニ
カムフィルタの製造方法であって、 前記孔端閉塞工程が、弾性シートからなる前記多孔シ
ートを被着してなされることを特徴としている。

［発明の効果］ 本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法は、
セラミック基体の第二端面に遮蔽シートを被着した後、
多孔シートの各小孔を介して通気孔内の第二端面近傍に
粉末状のセラミックス閉塞材を送入し、前記通気孔を前
記第二端面側において閉塞している。

したがって、この発明の製造方法によれば、以下の利
点が生じる。

まず第１に、粉末状のセラミックス閉塞材を送入して
いるので、多孔シートの吸水膨潤による変形がなく、多
孔シートの各小孔とセラミック基体の通気孔との位置が
狂って送入不良を起こすことがないので、多孔シートを
反復使用することができる。

第２に、従来のように固化したセラミックス閉塞材が
セラミック基体の圧入側端面から突出し、その結果とし
て、セラミック基体の両端面に多数の小突起が形成され
てしまうことがなく、セラミック基体の両端面を平滑に
形成することができるので、ケースに装着するに際しこ
れら小突起が障害となることがなく、更に、パティキュ
レート燃焼用ヒータをセラミック基体の端面に付設する
に際してこれら小突起によりヒータからセラミック基体
へ熱伝導性が低下する欠点がない。

第３に、上述の小突起の形成を考慮する必要がないた
め、多孔シートの厚さを充分に確保することができ、そ
のため多孔シートの形状安定性を向上させてその貼付剥
離に際してしわよったり変形したりするのを防止でき、
その結果として多孔シートの反復使用が可能となる。

第４に、多孔シートの被着により一方の端面を閉塞し
た後、残る他方の端面の閉塞に際しては、最早、多孔シ
ートの被着が不要となるので、多孔シートの使用回数が
減り、工程を短縮することができる。

以下の結果、平坦な端面をもつともに製造容易なセラ
ミックハニカムフィルタの製造が可能となる。

本発明の好適な態様におけるセラミックハニカムフィ
ルタの製造方法は、多孔シートとして弾性シートを用い
ている。

したがって、この発明の製造方法によれば、以下の利
点が生じる。

まず第１に、セラミック基体の通気孔位置が多孔シー
トの小孔に対して製造上のばらつきにより狂っても、多
孔シートが弾性をもつので、例えば孔位置修正針を多孔
シートの小孔を貫通してセラミック基体の通気孔に挿入
保持することにより、セラミックス閉塞材の送入不良が
生じない。

第２に、多孔シートがその貼付剥離に際して変形した
りしても、使用後にはその弾性により形状が復元するの
で、（形状復元性が優れているので）、多孔シートの反
復使用が可能となる。

以上の結果、各セラミック基体の通気孔位置のばらつ
きにもかかわらず、閉塞不良を防止することができ、か
つ、製造容易なセラミックハニカムフィルタの製造が可
能となる。

［実施例］ （第１実施例） 上記本発明の一実施例にかかるハニカムフィルタの製
造方法を第２図〜第４図を参照して説明する。

まず第２図及び第３図に示すように、円柱状のセラミ
ック基体１、多孔シート４及び遮蔽シート８を準備す
る。

セラミック基体１はコージェライト製で直径140mm、
軸長180mmである。セラミック基体１には一定ピッチで
長手方向に多数の流入通路２及び排出通路３（本発明で
いう通気孔）が碁盤目状に貫通しており、各通路２、３
の断面形状は一辺が1.4mmの正方形となっている。流入
通路２及び排出通路３は、厚さ0.4mmのろ過隔壁10によ
り区画されている。

多孔シート４は、1mmの厚さをもつシリコンゴムシー
トからなり、小孔40が市松模様に多数設けられている。
各小孔40の直径は約0.8mmでありレーザにて穴明されて
いる。各小孔40のピッチは流入通路２のピッチの２倍と
されている。

遮蔽シート８は、平坦なステンレス金属板からなる。

次に、セラミック基体１の一端面11が遮蔽シート８表
面に接するようにセラミック基体１を遮蔽シート８上に
設置する。

次に、セラミック基体１の他端面12を上としてその上
に多孔シート４を被着し、多孔シート４の小孔40と流入
通路２とを位置合わせし、多孔シート４をセラミック基
体１の外周近くにおいてピン５により固定する。

次に第３図に示すように、多孔シート４の小孔40を通
して、樹脂及びセラミックの混合粉末（本発明でいうセ
ラミック閉塞材）７を流入通路２内へ落下、投入する。
投入された混合粉末７は流入通路２内の下端部において
遮蔽シート８上に堆積する。

次に第４図に示すように、ヒータ９により遮蔽シート
８を介して混合粉末７を加熱する。これにより混合粉末
中の熱硬化性樹脂が硬化し、混合粉末７中のセラミック
粉末は樹脂中に封入され固定され、かつ、樹脂は強固に
ろ過隔壁10に密着している。

次に、第４図に示すようにセラミック基体１を上下逆
転して一端面11を上とし、他端面12をシート８に載置
し、排出通路３に混合粉末７を投入する。このとき、上
端面となったセラミック基体１の一端面11側において既
に流入通路２は全て閉塞されている。それ故、排出通路
３への混合粉末７に投入に際して多孔シート４は必要な
く、混合粉末７は多孔シート４なしに直接投入される。

次に、排出通路３内の下端部において遮蔽シート８上
に堆積した混合粉末７を加熱して混合粉末７中の熱硬化
樹脂を硬化させ、セラミック粉末は樹脂中に封入され固
定される。

次に、セラミック基体１をセラミック粉末の焼結温度
以上に加熱する。これにより、樹脂は消失し、セラミッ
ク粉末及びセラミック基体１がそれぞれ焼結すると共
に、両者が一体化される。

これにより、第１図に示す構造のセラミックハニカム
フィルタが得られる。

混合粉末７は、樹脂脂粉末としてエポキシ樹脂10重量
部と高密度ポリエチレン８重量部と発泡剤３重量部とを
有し、セラミック粉末としてタルク31重量部とシリカ16
重量部とアルミナ11重量部と水酸化アルミニウム21重量
部とを有する。

加熱温度は約150℃、10分間、焼結温度は約1400℃、3
00分間に設定されている。

なお、上記した多孔シート４の小孔40と各通路２、３
との位置合せにおいて、両者のピッチがずれている場合
には、多孔シート４の弾性を利用して、ピンを小孔40及
び各通路２、３に押込んで強制的に修正することができ
る。

以上説明したようにこの実施例では、排出通路３の閉
塞において、多孔シート４の使用及び上記位置あわせが
不要となるので、混合粉末７の投入は容易、正確とな
る。

上記実施例において、多孔シート４として、他のゴム
系などの弾性シートを用いることができる。なお、第１
発明を実施するだけであれば、多孔シート４の代わりに
多孔金属板などを採用してもよい。

混合粉末７は、重力による落下以外に、空気流などを
利用して各通路２、３内に送入してもよい。また、送入
時にセラミック基体１を振動させてもよい。

（第２実施例） この実施例は、上述の第１実施例に比較して、各通路
２、３に投入した混合粉末７に固化方法を変更したもの
である。

すなわちこの実施例では、混合粉末７中の樹脂粉末と
して水と反応して固化する可溶性樹脂バインダを用い、
遮蔽シート８として水が浸透可能な浸透性シートを用い
ている。

そして、混合粉末７を各通路２、３の端部において浸
透性シート上に堆積させ、次いで浸透シートを介して下
方から可溶性樹脂バインダを加湿して、可溶性樹脂バイ
ンダを硬化させ閉塞材組成セラミックス粉末を固定して
いる。

上記可溶性樹脂バインダとしてはメチルセルロース、
エチルセルロースなどを採用することができ、水が浸透
可能な遮蔽シート８としては、例えば多数の微小孔が形
成された金属メッシュなどを採用することができる。

上記可溶性樹脂バインダとしては水以外の他の溶媒に
可溶なものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方
法で製造されたセラミックハニカムフィルタの縦断面
図、第２図はその横断面図、第３図は多孔シート４を介
してセラミック基体の一端面側にセラミック閉塞材を送
入する状態を示す縦断面図、第４図は多孔シート４を介
さずにセラミック基体の他端面側にセラミック閉塞材を
送入する状態を示す縦断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20 B01D 46/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉のろ過隔壁により区画され両端面を連
   通する多数の通気孔をもつセラミック基体の第一端面に
   多孔シートを被着し、該多孔シートの各小孔を介して前
   記通気孔中にセラミックス閉塞材を送入し、送入された
   前記セラミックス閉塞材を固化して前記通気孔の端部を
   閉塞する孔端閉塞工程を包含するセラミックハニカムフ
   ィルタの製造方法であって、 前記孔端閉塞工程は、前記セラミック基体の第二端面に
   遮蔽シートを被着した後、前記多孔シートの前記小孔を
   介して前記通気孔内の前記第二端面近傍に粉末状のセラ
   ミックス閉塞材を送入し、前記通気孔を前記第二端面側
   において閉塞することを特徴とするセラミックスハニカ
   ムフィルタの製造法。
2. 【請求項２】請求項１記載のセラミックスハニカムフィ
   ルタの製造方法において、 前記孔端閉塞工程は、弾性シートからなる前記多孔シー
   トを被着してなされることを特徴とするセラミックハニ
   カムフィルタの製造法。