JP3736986B2 - Manufacturing method of ceramic structure - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を除去するフィルタとして用いられるセラミック構造体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車、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が環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させるたとにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが種々提案されている。
【0003】
これらのセラミックフィルタを構成するセラミック構造体は、通常、一方向に多数の貫通孔が並設され、貫通孔同士を隔てる隔壁がフィルタとして機能するようになっている。
すなわち、セラミック構造体に形成された貫通孔は、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいずれかが充填材により目封じされ、一の貫通孔に流入した排気ガスは、必ず貫通孔を隔てる隔壁を通過した後、他の貫通孔から流出するようになっており、排気ガスがこの隔壁を通過する際、パティキュレートが隔壁部分で捕捉され、排気ガスが浄化される。
【0004】
このような排気ガスの浄化作用に伴い、セラミック構造体の貫通孔を隔てる隔壁部分には、次第にパティキュレートが堆積し、目詰まりを起こして通気を妨げるようになる。このため、このセラミックフィルタは、定期的にヒータ等の加熱手段を用いて目詰まりの原因となっているパティキュレートを燃焼除去して再生する必要がある。
【0005】
しかし、この再生処理においては、セラミック構造体の均一な加熱が難しく、パティキュレートの燃焼に伴う局部的な発熱が発生するため、大きな熱応力が発生する。また、通常の運転時においても、排気ガスの急激な温度変化が与える熱衝撃等によって、セラミック構造体の内部に不均一な温度分布が生じ、熱応力が発生する。
その結果、上記セラミック構造体が単一のセラミック部材から構成されている場合には、クラックが発生し、パティキュレートの捕集に重大な支障を与えるといった問題点があった。
【0006】
そのため、例えば、特開昭60−65219号公報には、セラミック構造体を複数個のセラミック部材に分割することにより、セラミック構造体に作用する熱応力を低減させたパティキュレートトラップが開示されている。
【0007】
また、実開平1−63715公報には、複数個のセラミック部材を結束させた際に、各部材の間に生じる隙間に、非接着性のシール材を介挿させ、セラミック構造体の隙間から排気ガスが漏れるのを防止した微粒子捕集フィルタが開示されている。
【0008】
しかし、この実開平1−63715公報に開示された微粒子捕集フィルタでは、熱応力に起因するクラックの発生や破壊を防止することはできるが、各セラミック部材を強固に接合することができないという問題点があった。
【0009】
このような問題を解決するため、特開平8−28246号公報には、各セラミック部材が耐熱性の無機繊維や無機バインダー等を含むシール材で強固に接合されたセラミック構造体が開示されている。
【0010】
このセラミック構造体は、耐熱性のセラミックバインダ等によりセラミック部材同士が強固に接合されており、シールも完全になされているため、セラミック部材間のシール不良に起因する排気ガスの漏れ等は存在しない。
しかしながら、このセラミック構造体は、セラミック部材を複数結束させたものであり、その周囲は円柱状等の形状になるように切断されているため、貫通孔の一部が露出している場合がある。そのため、排気ガスの通路となる金属部材の内部にセラミック構造体を設置すると、セラミック構造体の周囲に断熱材等を配置しても隙間が発生しやすく、この隙間から排気ガスが漏れるため、排気ガス中のパティキュレートを完全に捕集することができないという問題があった。
【0011】
【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、排気ガスの通路となる金属部材の内部に設置した後、長期間使用した場合においても排気ガスの漏れ等を防止することができるセラミック構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック構造体の製造方法は、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、上記セラミックブロックの外周部が少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材によりコーティングされているセラミック構造体の製造方法であって、シール材によるコーティングは、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たセラミックブロックを上記多孔質セラミック部材の長手方向で軸支して回転させ、上記セラミックブロックの外周部に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材ペーストを付着させた後、上記セラミックブロックの外周部近傍に配置した板状部材を上記シール材ペーストと接触させることにより行うものであり、上記板状部材と上記シール材ペーストとを接触させる際、上記板状部材の主面を上記セラミックブロックの上記板状部材との最近接部における略接線方向になるように設定し、かつ、上記板状部材を振動させることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミック構造体の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0015】
本発明に係る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ており、このセラミックブロックの外周部が少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材によりコーティングされている。
【0016】
図1は、上記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は上記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。
【0017】
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22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。
【0018】
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。
【0019】
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12を構成し、このセラミックブロック12の外周部の全体に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材13aがコーティングされてセラミック構造体10が構成されている。
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。
【0020】
このセラミック構造体10を構成する多数の貫通孔21は、図2に示したように、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、排気ガスが隔壁部分を通過する際に、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。
【0021】
上記セラミック構造体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。
また、接着層11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。この接着層11は、シール材13aと同じ材料により構成されていてもよい。
【0022】
コーティング層を構成するシール材13aは、無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含んでいる。
上記無機繊維としては、例えば、シリカーアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバー等が挙げられる。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。上記無機繊維のなかでは、シリカーアルミナファイバーが好ましい。
【0023】
上記無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。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。上記無機バインダーのなかでは、シリカゾルが好ましい。
【0024】
上記有機バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシセルロース等が挙げられる。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。上記有機バインダーのなかでは、カルボキシセルロースが好ましい。
【0025】
上記無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物等が挙げられ、具体的には、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等からなる無機粉末又はウィスカー等が挙げられる。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。上記無機粒子のなかでは、熱伝導性に優れる炭化珪素が好ましい。
【0026】
上記シール材中の上記無機繊維の含有量は、固形分で、10〜70重量%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。上記無機繊維の含有量が10重量%未満では、弾性が低下し、一方、70重量%を超えると、熱伝導性の低下を招くとともに、弾性体としての効果が低下する。
【0027】
上記シール材中の無機バインダーの含有量は、固形分で、1〜30重量%が好ましく、1〜15重量%がより好ましく、5〜9重量%がさらに好ましい。
上記無機バインダーの含有量が1重量%未満では、接着強度の低下を招き、一方、30重量%を超えると、熱伝導率の低下を招く。
【0028】
上記シール材中の上記有機バインダーの含有量は、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、0.4〜0.6重量%がさらに好ましい。
上記有機バインダーの含有量が0.1重量%未満では、シール材のマイグレーションを抑制するのが難しくなり、一方、5.0重量%を超えると、シール材が高温にさらされた場合に、有機バインダーが焼失し、接着強度が低下する。
【0029】
上記無機粒子の含有量は、固形分で、3〜80重量%が好ましく、10〜60重量%がより好ましく、20〜40重量%がさらに好ましい。
上記無機粒子の含有量が3重量%未満では、熱伝導率の低下を招き、一方、80重量%を超えると、シール材が高温にさらされた場合に、接着強度の低下を招く。
【0030】
上記無機繊維のショット含有量は、1〜10重量%が好ましく、1〜5重量%が好ましく、1〜3重量%がさらに好ましい。また、その繊維長は、1〜100mmが好ましく、1〜50mmがより好ましく、1〜20mmがさらに好ましい。
【0031】
ショット含有量を1重量%未満とするのは製造上困難であり、ジョット含有量が10重量%を超えると、多孔質セラミック部材の壁面を傷つけてしまう。また、繊維長が1mm未満では、弾性を有するセラミック構造体を形成することが難しく、100mmを超えると、毛玉のような形態をとりやすくなるため、無機粒子の分散が悪くなるとともに、シール材の厚みを薄くできないため、多孔質セラミック部材間の熱伝導性の低下を招く。
【0032】
上記無機粉末の粒径は、0.01〜100μmが好ましく、0.1〜15μmがより好ましく、0.1〜10μmがさらに好ましい。無機粒子の粒径が0.01μm未満では、コストが高くなり、一方、無機粒子の粒径が100μmを超えると、接着力及び熱伝導性の低下を招くことになる。
【0033】
シール材中には、上記無機繊維、上記無機バインダー、上記有機バインダー及び上記無機粒子のほかに、少量の水分や溶剤等を含んでいてもよいが、水分や溶剤等は、通常、シール材ペーストを塗布した後の加熱等により殆ど飛散する。
【0034】
本発明のセラミック構造部材は、セラミックブロック12の外周部が、シール材13aによりコーティングされているので、排気ガスの通路となる金属部材の内部に断熱材等を組み合わせて設置すると、金属部材とセラミック構造体との間に隙間が発生することはない。従って、排気ガスが発生した際も、この隙間から排気ガスが漏れることもなく、排気ガス中のパティキュレートを完全に捕集することができる。
また、上記シール材は、耐熱性に優れているので、高温の排気ガス等にさらされても変質したり、クラックが発生したりすることはなく、機密性を保持する。
【0035】
次に、上記セラミック構造部材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、上記したセラミック構造体の製造方法であって、シール材によるコーティングは、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たセラミックブロックを上記多孔質セラミック部材の長手方向で軸支して回転させ、上記セラミックブロックの外周部に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材ペーストを付着させた後、上記セラミックブロックの外周部近傍に配置した板状部材を上記シール材ペーストと接触させることにより行うものであり、上記板状部材と上記シール材ペーストとを接触させる際、上記板状部材の主面を上記セラミックブロックの上記板状部材との最近接部における略接線方向になるように設定し、かつ、上記板状部材を振動させることを特徴とするものである。
【0036】
図3は、本発明のセラミック構造体の製造方法を模式的に示した説明図であり、図3においては、セラミックブロック12を回転させながら、シール材ペースト13の層を形成している。
【0037】
本発明のセラミック構造体の製造方法においては、まず、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たセラミックブロック12を多孔質セラミック部材20の長手方向で軸支して回転させる。
用いるセラミックブロック12は、上記した本発明のセラミック構造体を構成するセラミックブロックと略同様に構成されており、その形状は円柱形状である。セラミックブロック12を軸支する方法は特に限定されないが、例えば、回転軸の先端に回転軸に垂直に平面部材が配設された2つの回転部材を、セラミックブロック12の正面側及び背面側から当接させてセラミックブロック12を軸支し、回転させる方法が挙げられる。セラミックブロック12の回転速度は、2〜10rpmが好ましい。
【0038】
次に、セラミックブロック12の外周部に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材ペースト13を塗布する。
このシール材ペースト13を構成する無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子については、上記セラミック構造体において説明したものを用いることができる。
【0039】
このシール材ペースト13中には、シール材を柔軟にし、流動性を付与して塗布しやすくするため、上記した無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子のほかに、およそ総重量の35〜65重量%程度の水分や他のアセトン、アルコール等の溶剤等が含まれている。このシール材ペースト13の粘度は、1万〜2万cps(cP)が好ましい。
【0040】
このシール材ペースト13を塗布する方法としては特に限定されず、例えば、シール材ペースト13をチューブ等を用いて輸送し、回転しているセラミックブロック12の上部に上記チューブより流出させてシール材ペースト13の塊を付着させる方法等が挙げられる。
【0041】
次に、セラミックブロック12の外周部近傍に、板状部材31を設置する。このとき、板状部材31の主面31aを、セラミックブロック12の板状部材31との最近接部における略接線方向になるように設定する。そして、板状部材31を振動させながら、シール材ペースト13と板状部材31とを接触させ、シール材ペースト13の層を形成する。
【0042】
板状部材31とシール材ペースト13とを接触させることにより、シール材ペースト13の層が形成されるが、このシール材ペースト13の層に凹凸が発生しないようにするためには、上記したように、板状部材31の主面31aを、セラミックブロック12の板状部材31との最近接部における略接線方向になるように設定し、かつ、この板状部材31をバイブレータ42等により振動させる必要がある。
板状部材31の振動数は、10000〜18000vpmが好ましい。また、板状部材31の材質は特に限定されるものではないが、30〜50程度のゴム硬度を有するポリウレタンが好ましい。
【0043】
図3に示したように、板状部材31の主面31aは、セラミックブロック12の板状部材31との最近接部における接線方向に対し、ほぼ10°の範囲内で反時計方向に傾斜していてもよい。
【0044】
板状部材31としては、左右の幅が、セラミックブロック12の外周部の幅よりも広く、かつ、下端部を残して、左右の端面に該端面に対して30〜60°の角度で切り込みが入れられたものを使用することが望ましい。
【0045】
図4は、上記形状の板状部材を模式的に示した斜視図である。
図4に示したように、この板状部材31では、下端部を残して左右の端面34a、34bには切り込み部32a、32bが形成されており、切り込み部32a、32bが形成されていない下端部分の左右は、ペースト逃がし部33a、33bとなっている。また、この板状部材31の左右の幅は、3〜10mm程度セラミックブロック12の外周部の幅よりも広く設定されている。
【0046】
切り込み部32a、32bの端面34a、34bに対する角度βは、30〜60°である。上記角度が30°未満であったり、60°を超えると、シール剤ペースト13を左右に逃がしにくくなる。
また、板状部材31には切り込み部32a、32bが形成されているため、主面31aの幅D自体は、セラミックブロック12の外周部の幅と同じか、又は、それよりも狭くなっている。
ペースト逃がし部33a、33bの幅dは特に限定されるものではないが、通常、3〜20mm程度が望ましい。
【0047】
この板状部材31を使用する際には、切り込み部32a、32bが形成されている主面31aをシール材ペースト13と接触させるほかは、上記した方法と同様の方法を使用することができる。ただし、板状部材31のシール材ペースト13に対する圧力を弱くして、なるべく、セラミックブロック12の端面にシール材ペースト13が付着しないようにすることが望ましい。
【0048】
単なる板状部材を使用した場合には、シール材ペースト13と板状部材を接触させた際、余分のシール材ペースト13がセラミックブロック12の外周部よりはみ出し、貫通孔が形成されている端面に付着してしまうことがある。従って、シール材ペースト13のセラミックブロック12の端面への付着を防止するためには、上記端面にフィルム等を接着させてカバーしておく必要がある。
【0049】
しかしながら、図4に示した板状部材31を使用すると、余分のシール材ペースト13は、ペースト逃がし部33a、33bより左右に分かれ、セラミックブロック12の端面には殆ど接触せず、下の設置されたシール材ペースト受け部(図示せず)に落下する。そのため、シール材ペースト13のセラミックブロック12端面への付着を防止することができ、セラミックブロック12端面へフィルムの接着等を行う必要がなくなる。
【0050】
上記工程において、シール材ペースト13の塊をセラミックブロック12の外周部の上部に付着させた後、シール材ペースト13と板状部材31とを接触させる前に、他の板状部材41を用いてシール材ペースト13の塊を外周部に擦りつけ、外周部の凹凸部分にしっかりとシール材ペースト13を充填しておいてもよい。
この場合には、図3に示したように、その主面41aがセラミックブロック12の板状部材41との最近接部における接線方向とほぼ45°(例えば、α=45±5°)の角度をなすように板状部材41を設置するのが好ましい。
【0051】
また、この場合には、図3に示した矢印の方向とは逆の方向にセラミックブロック12を回転させながら、シール材ペースト13をセラミックブロック12の外周部に付着させ、板状部材41により外周部の凹凸部分にシール材ペースト13を充填する。その後、セラミックブロック12を図3の矢印方向に回転させ、上記したように板状部材31を用いてシール材ペースト13の層を形成する。
セラミックブロック12の回転方向は、板状部材31、41の配置場所により決まり、常に上記した回転方向としなくてもよい。
上記工程の後、このシール材ペースト13の層を120℃程度の温度で乾燥させることにより、水分を蒸発させ、シール材13aの層とする。
【0052】
本発明のセラミック構造体の製造方法においては、セラミックブロックを回転させ、上記セラミックブロックの外周部に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材ペーストを付着させた後、上記セラミックブロックの外周部近傍に板状部材を設置し、その際、上記板状部材の主面を上記セラミックブロックの上記板状部材との最近接部における略接線方向になるように設定し、かつ、上記板状部材を振動させながら、上記シール材ペーストと上記板状部材とを接触させてシール材ペーストの層を形成するため、上記板状部材にシール材ペーストが付着せず、凹凸のない均一な厚さのシール材ペーストの層を形成することができる。
【0053】
また、このシール材ペーストを乾燥させることにより得られるシール材の層は、耐熱性に優れ、長期間高温の排気ガス等にさらされた場合にも、クラック等が発生することがないので、得られたセラミック構造体を排気ガスの通路となる金属部材の内部に設置した際にも、金属部材とセラミック構造体との間に隙間が発生することはなく、この隙間から排気ガスが漏れることもなく、長期間にわたって排気ガス中のパティキュレートを完全に捕集することができる。
【0054】
【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。
【0055】
実施例1
炭化珪素粉末に有機バインダー、水等を加えて混練した後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の生成形体を作製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図2に示すような平均気孔径が1〜40μmで、孔数が約170個/平方インチ、1平方インチ当たりのセル数が200個で、隔壁の厚さが0.3mmの多孔質セラミック部材を作製した。
【0056】
次に、この多孔質セラミック部材を、無機繊維や無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図1に示したような円柱形状のセラミックブロック12を作製した。次に、無機繊維としてアルミナシリケートからなるセラミックファイバー(ショット含有率:3%、繊維長:0.1〜100mm)23.3重量%、無機粒子として平均粒径0.3μmの炭化珪素粉末30.2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%、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%及び水39重量%を混合、混練してシール材ペーストを作製した。
【0057】
次に、板状部材として、図4に示したものを用い、上記発明の実施の形態において説明した方法により、シール材ペーストの層を形成し、120℃で乾燥して、図1に示したセラミック構造体10を製造した。
この際、シール剤ペーストのセラミックブロック端面への付着は、殆ど認められなかった。
【0058】
実施例2
無機繊維としてムライトからなるセラミックファイバー(ショット含有率:5%、繊維長:0.1〜100mm)25重量%、無機粒子として平均粒径1.0μmの窒化珪素粉末30重量%、無機バインダーとしてアルミナゾル(ゾル中のAl23 の含有量:20重量%)7重量%、有機バインダーとしてポリビニルアルコール0.5重量%及びアルコール37.5重量%を用いたほかは、実施例1と同様にしてセラミック構造体10を製造した。
【0059】
実施例3
無機繊維としてアルミナからなるセラミックファイバー(ショット含有率:4%、繊維長:0.1〜100mm)23重量%、無機粒子として平均粒径1.0μmの窒化珪素粉末35重量%、無機バインダーとしてアルミナゾル(ゾル中のAl23 の含有量:20重量%)8重量%、有機バインダーとしてエチルセルロース0.5重量%及びアセトン35.5重量%を用いたほかは、実施例1と同様にしてセラミック構造体10を製造した。
【0060】
比較例1
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(ショット含有率:2.7%、繊維長:30〜100mm)44.2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%)13.3重量%および水42.5重量%を用いたほかは、実施例1と同様にしてセラミック構造体を製造した。
本比較例においては、シール材ペーストの乾燥を行っている際、マイグレーションが発生した。
【0061】
上記実施例1〜3及び比較例1で製造したセラミック構造体を用い、0〜900℃のヒートサイクル試験を行った。
その結果、実施例1〜3において製造されたセラミック構造体10の外周部に形成されたシール材には、クラックや破損は観察されなかったが、比較例1において製造されたセラミック構造体においては、シール材にクラックが発生していた。
【0062】
また、実施例1〜3において製造されたセラミック構造体を、セラミックファイバーからなる断熱材を介して実際に排気ガスの通路となる金属部材の内部に設置し、金属部材とセラミック構造体との間に隙間が発生していないことを確認した。
また、このセラミックフィルタを用いてパティキュレートの捕集試験を行ったところ、隙間からの排気ガスの漏れは観察されず、長期間にわたって排気ガス中のパティキュレートを完全に捕集することができた。
【0064】
【発明の効果】
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、耐熱性に優れ、高温にさらされた場合にも、クラックや破損等が発生しないシール材の層をセラミックブロックの周囲に均一に形成することができる。
【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】本発明のセラミック構造体の製造方法を模式的に示した正面図である。
【図4】本発明のセラミック構造体の製造方法に用いる板状部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
10 セラミック構造体
11 接着層
12 セラミックブロック
13 シール材ペースト
13a シール材
20 多孔質セラミック部材
21 貫通孔
22 充填材
31 板状部材
31a 主面
32a、32b 切り込み部
33a、33b ペースト逃がし部
34a、34b 端面
41 板状部材
41a 主面
42 バイブレータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic structure used as a filter for removing particulates and the like in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Recently, it has become a problem that particulates contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles, buses, trucks and the like and construction machines cause harm to the environment and the human body.
Various ceramic filters for purifying exhaust gas by collecting particulates in exhaust gas by passing the exhaust gas through a porous ceramic have been proposed.
[0003]
In a ceramic structure constituting these ceramic filters, a large number of through holes are usually arranged in one direction, and a partition wall that separates the through holes functions as a filter.
That is, in the through hole formed in the ceramic structure, either the inlet side or the outlet side end portion of the exhaust gas is sealed with the filler, and the exhaust gas flowing into one through hole must always pass through the through hole. After passing through the partition walls, the gas flows out from the other through holes. When the exhaust gas passes through the partition walls, the particulates are captured by the partition walls and the exhaust gas is purified.
[0004]
With such an exhaust gas purification action, particulates gradually accumulate on the partition walls separating the through holes of the ceramic structure, causing clogging and hindering ventilation. For this reason, it is necessary to periodically regenerate the ceramic filter by burning and removing the particulate matter causing the clogging by using a heating means such as a heater.
[0005]
However, in this regeneration process, it is difficult to uniformly heat the ceramic structure, and local heat is generated due to the burning of the particulates, so that a large thermal stress is generated. Further, even during normal operation, due to a thermal shock or the like caused by a rapid temperature change of the exhaust gas, a non-uniform temperature distribution is generated inside the ceramic structure, and thermal stress is generated.
As a result, when the ceramic structure is composed of a single ceramic member, there is a problem in that cracks are generated and the particulate collection is seriously hindered.
[0006]
Therefore, for example, JP-A-60-65219 discloses a particulate trap in which the ceramic structure is divided into a plurality of ceramic members to reduce the thermal stress acting on the ceramic structure. .
[0007]
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-63715, when a plurality of ceramic members are bundled, a non-adhesive sealing material is inserted in a gap generated between the members, and exhausted from the gap of the ceramic structure. A particulate collection filter that prevents gas from leaking is disclosed.
[0008]
However, the fine particle collection filter disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 1-63715 can prevent the generation and destruction of cracks due to thermal stress, but cannot firmly bond ceramic members. There was a point.
[0009]
In order to solve such problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-28246 discloses a ceramic structure in which each ceramic member is firmly joined with a sealing material containing a heat-resistant inorganic fiber or an inorganic binder. .
[0010]
In this ceramic structure, the ceramic members are firmly bonded to each other by a heat-resistant ceramic binder or the like, and the seal is completely made. Therefore, there is no leakage of exhaust gas due to poor sealing between the ceramic members. .
However, this ceramic structure is formed by binding a plurality of ceramic members, and the periphery thereof is cut so as to have a columnar shape or the like, so that a part of the through hole may be exposed. . For this reason, when a ceramic structure is installed inside a metal member serving as an exhaust gas passage, a gap is likely to be generated even if a heat insulating material or the like is disposed around the ceramic structure, and exhaust gas leaks from this gap. There was a problem that the particulates in the gas could not be collected completely.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve these problems, and can prevent leakage of exhaust gas even when used for a long period of time after being installed inside a metal member serving as an exhaust gas passage. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic structure.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a ceramic structure of the present invention comprises a ceramic block in which a plurality of prismatic porous ceramic members each having a number of through holes arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween are bound together via an adhesive layer. The ceramic is configured such that the partition walls separating the through holes function as a particle collecting filter, and the outer peripheral portion of the ceramic block is coated with a sealing material containing at least inorganic fibers, inorganic binders, organic binders and inorganic particles. A structure manufacturing method, in which coating with a sealing material is performed by rotating and supporting a ceramic block in which a plurality of porous ceramic members are bound via an adhesive layer in the longitudinal direction of the porous ceramic member. At least the inorganic fiber, inorganic binder, organic binder and inorganic on the outer periphery of the ceramic block After attaching the sealing material paste containing the child, the plate-like member disposed in the vicinity of the outer periphery of the ceramic block is brought into contact with the sealing material paste, and the plate-like member and the sealing material paste When the contact is made, the main surface of the plate-like member is set to be in a substantially tangential direction at the closest portion of the ceramic block to the plate-like member, and the plate-like member is vibrated. To do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a ceramic structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
In the ceramic structure according to the present invention, a plurality of through-holes of prismatic porous ceramic members arranged in parallel in the longitudinal direction with a partition wall therebetween are bound together via an adhesive layer to constitute a ceramic block, The partition wall that separates the through holes is configured to function as a particle collecting filter, and the outer peripheral portion of the ceramic block is coated with a sealing material containing at least inorganic fibers, inorganic binders, organic binders, and inorganic particles.
[0016]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of the ceramic structure, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing a porous ceramic member constituting the ceramic structure.
[0017]
As shown in FIG. 2, a plurality of through holes 21 are formed in the porous ceramic member 20 constituting the ceramic structure, and one end of the porous ceramic member 20 having these through holes 21 is formed in a checkered pattern. The pattern is filled with a filler 22. Further, at the other end not shown, the filler is filled in the through hole 21 whose one end is not filled with the filler.
[0018]
FIG. 1 shows a ceramic structure 10 in which a plurality of porous ceramic members 20 shown in FIG. 2 are bundled. Further, in FIG. 1, the through holes 21 formed in the porous ceramic member 20 are omitted.
[0019]
In this ceramic structure 10, a plurality of porous ceramic members 20 are bound via an adhesive layer 11 to form a ceramic block 12, and at least an inorganic fiber, an inorganic binder, an organic binder are formed on the entire outer periphery of the ceramic block 12. A ceramic structure 10 is configured by coating a sealing material 13a containing a binder and inorganic particles.
The shape of the ceramic structure is not particularly limited, and may be a cylindrical shape or a prismatic shape, but a cylindrical shape is usually used as shown in FIG.
[0020]
As shown in FIG. 2, the large number of through-holes 21 constituting the ceramic structure 10 are filled with the filler 22 only at one end, so that one end of one open through-hole 21 is open. Exhaust gas that has flowed in from the section always passes through the porous partition walls that are separated from the adjacent through holes 21 and flows out through the other through holes 21.
When the exhaust gas passes through the partition wall, the particulates in the exhaust gas are captured.
[0021]
The material of the porous ceramic member constituting the ceramic structure 10 is not particularly limited, and examples thereof include various ceramics. Among these, heat resistance is large, mechanical properties are excellent, and thermal conductivity is also high. Large silicon carbide is preferred.
Moreover, although the material which comprises the contact bonding layer 11 is not specifically limited, What contains heat resistant materials, such as an inorganic fiber and an inorganic binder, is preferable. The adhesive layer 11 may be made of the same material as the sealing material 13a.
[0022]
The sealing material 13a constituting the coating layer includes inorganic fibers, an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles.
Examples of the inorganic fibers include ceramic fibers such as silica-alumina, mullite, alumina, and silica. These may be used alone or in combination of two or more. Of the inorganic fibers, silica-alumina fibers are preferred.
[0023]
Examples of the inorganic binder include silica sol and alumina sol. These may be used alone or in combination of two or more. Among the inorganic binders, silica sol is preferable.
[0024]
Examples of the organic binder include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxy cellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among the organic binders, carboxycellulose is preferable.
[0025]
Examples of the inorganic particles include carbides and nitrides, and specific examples include inorganic powders or whiskers made of silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, or the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of the inorganic particles, silicon carbide having excellent thermal conductivity is preferable.
[0026]
The content of the inorganic fiber in the sealing material is preferably 10 to 70% by weight, more preferably 10 to 40% by weight, and still more preferably 20 to 30% by weight in terms of solid content. When the content of the inorganic fiber is less than 10% by weight, the elasticity is lowered. On the other hand, when it exceeds 70% by weight, the thermal conductivity is lowered and the effect as an elastic body is lowered.
[0027]
The content of the inorganic binder in the sealing material is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 1 to 15% by weight, and still more preferably 5 to 9% by weight in terms of solid content.
When the content of the inorganic binder is less than 1% by weight, the adhesive strength is lowered. On the other hand, when it exceeds 30% by weight, the thermal conductivity is lowered.
[0028]
The content of the organic binder in the sealing material is a solid content, preferably 0.1 to 5.0% by weight, more preferably 0.2 to 1.0% by weight, and 0.4 to 0.6% by weight. % Is more preferable.
When the content of the organic binder is less than 0.1% by weight, it is difficult to suppress the migration of the sealing material. On the other hand, when the content exceeds 5.0% by weight, the organic material becomes organic when the sealing material is exposed to a high temperature. The binder is burned out and the adhesive strength is reduced.
[0029]
The content of the inorganic particles is preferably 3 to 80% by weight, more preferably 10 to 60% by weight, and still more preferably 20 to 40% by weight in terms of solid content.
When the content of the inorganic particles is less than 3% by weight, the thermal conductivity is lowered. On the other hand, when the content is more than 80% by weight, the adhesive strength is lowered when the sealing material is exposed to a high temperature.
[0030]
The shot content of the inorganic fiber is preferably 1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, and more preferably 1 to 3% by weight. The fiber length is preferably 1 to 100 mm, more preferably 1 to 50 mm, and still more preferably 1 to 20 mm.
[0031]
Setting the shot content to less than 1% by weight is difficult in production, and if the Giotto content exceeds 10% by weight, the wall surface of the porous ceramic member is damaged. Further, if the fiber length is less than 1 mm, it is difficult to form a ceramic structure having elasticity. If the fiber length exceeds 100 mm, it becomes easy to take a form like a pill, so that the dispersion of inorganic particles deteriorates and the sealing material Therefore, the thermal conductivity between the porous ceramic members is reduced.
[0032]
The particle size of the inorganic powder is preferably 0.01 to 100 μm, more preferably 0.1 to 15 μm, and further preferably 0.1 to 10 μm. If the particle size of the inorganic particles is less than 0.01 μm, the cost increases. On the other hand, if the particle size of the inorganic particles exceeds 100 μm, the adhesive force and the thermal conductivity are reduced.
[0033]
In addition to the inorganic fiber, the inorganic binder, the organic binder, and the inorganic particles, the sealing material may contain a small amount of moisture, solvent, etc. Mostly scattered by heating after coating.
[0034]
In the ceramic structural member of the present invention, since the outer peripheral portion of the ceramic block 12 is coated with the sealing material 13a, when the heat insulating material or the like is installed in the interior of the metal member serving as the exhaust gas passage, There is no gap between the structure. Therefore, when exhaust gas is generated, the exhaust gas does not leak from this gap, and the particulates in the exhaust gas can be completely collected.
Further, since the sealing material is excellent in heat resistance, it does not change in quality even when exposed to high-temperature exhaust gas or the like, and does not generate cracks, and maintains confidentiality.
[0035]
Next, a method for manufacturing the ceramic structural member will be described.
The method for producing a ceramic structure of the present invention is the above-described method for producing a ceramic structure, and the coating with a sealing material is performed by attaching a ceramic block in which a plurality of porous ceramic members are bound through an adhesive layer. The ceramic block is rotated while being supported in the longitudinal direction, and a sealant paste containing at least inorganic fibers, an inorganic binder, an organic binder and inorganic particles is attached to the outer periphery of the ceramic block, and then the outer periphery of the ceramic block. A plate-like member disposed in the vicinity is brought into contact with the sealing material paste, and when the plate-like member and the sealing material paste are brought into contact with each other, the main surface of the plate-like member is placed on the ceramic block. Set so as to be in a substantially tangential direction at the closest part to the plate member, and vibrate the plate member It is characterized in that to.
[0036]
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a method for manufacturing a ceramic structure of the present invention. In FIG. 3, a layer of the sealing material paste 13 is formed while the ceramic block 12 is rotated.
[0037]
In the method for manufacturing a ceramic structure of the present invention, first, a ceramic block 12 in which a plurality of porous ceramic members 20 are bound through an adhesive layer 11 is pivotally supported in the longitudinal direction of the porous ceramic member 20 and rotated. .
The ceramic block 12 to be used is configured in substantially the same manner as the ceramic block constituting the ceramic structure of the present invention described above, and the shape thereof is a cylindrical shape. The method of pivotally supporting the ceramic block 12 is not particularly limited. For example, two rotating members each having a planar member disposed at the tip of the rotating shaft perpendicular to the rotating shaft are applied from the front side and the rear side of the ceramic block 12. There is a method in which the ceramic block 12 is pivotally supported and rotated. The rotation speed of the ceramic block 12 is preferably 2 to 10 rpm.
[0038]
Next, a sealing material paste 13 containing at least an inorganic fiber, an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles is applied to the outer periphery of the ceramic block 12.
As the inorganic fiber, the inorganic binder, the organic binder, and the inorganic particles constituting the sealing material paste 13, those described in the ceramic structure can be used.
[0039]
In this sealing material paste 13, in order to soften the sealing material and impart fluidity to facilitate application, in addition to the above-described inorganic fiber, inorganic binder, organic binder, and inorganic particles, approximately 35 to 35% of the total weight. It contains about 65% by weight of water and other solvents such as acetone and alcohol. The viscosity of the sealing material paste 13 is preferably 10,000 to 20,000 cps (cP).
[0040]
The method of applying the sealing material paste 13 is not particularly limited. For example, the sealing material paste 13 is transported using a tube or the like, and is allowed to flow out from the tube onto the rotating ceramic block 12. For example, a method of attaching 13 lumps is mentioned.
[0041]
Next, the plate-like member 31 is installed in the vicinity of the outer peripheral portion of the ceramic block 12. At this time, the main surface 31 a of the plate-like member 31 is set so as to be in a substantially tangential direction at the closest portion with the plate-like member 31 of the ceramic block 12. Then, while the plate-like member 31 is vibrated, the sealing material paste 13 and the plate-like member 31 are brought into contact with each other to form a layer of the sealing material paste 13.
[0042]
By bringing the plate-like member 31 and the sealing material paste 13 into contact with each other, a layer of the sealing material paste 13 is formed. To prevent the sealing material paste 13 from being uneven, as described above, Further, the main surface 31a of the plate-like member 31 is set so as to be in a substantially tangential direction at the closest part to the plate-like member 31 of the ceramic block 12, and the plate-like member 31 is vibrated by the vibrator 42 or the like. There is a need.
As for the frequency of the plate-shaped member 31, 10000-18000vpm is preferable. The material of the plate member 31 is not particularly limited, but polyurethane having a rubber hardness of about 30 to 50 is preferable.
[0043]
As shown in FIG. 3, the main surface 31 a of the plate-like member 31 is inclined counterclockwise within a range of about 10 ° with respect to the tangential direction at the closest part to the plate-like member 31 of the ceramic block 12. It may be.
[0044]
As the plate-like member 31, the left and right widths are wider than the width of the outer peripheral portion of the ceramic block 12, and the left and right end surfaces are cut at an angle of 30 to 60 ° with respect to the end surfaces, leaving the lower end portions. It is desirable to use what has been put.
[0045]
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the plate-shaped member having the above shape.
As shown in FIG. 4, in this plate-like member 31, the left and right end surfaces 34a, 34b are formed with cut portions 32a, 32b, leaving the lower end portions, and the lower ends where the cut portions 32a, 32b are not formed. The left and right sides of the portion are paste escape portions 33a and 33b. Further, the left and right widths of the plate-like member 31 are set wider than the width of the outer peripheral portion of the ceramic block 12 by about 3 to 10 mm.
[0046]
An angle β of the cut portions 32a and 32b with respect to the end surfaces 34a and 34b is 30 to 60 °. If the angle is less than 30 ° or exceeds 60 °, it is difficult for the sealant paste 13 to escape from side to side.
Further, since the notches 32 a and 32 b are formed in the plate-like member 31, the width D itself of the main surface 31 a is the same as or narrower than the width of the outer peripheral portion of the ceramic block 12. .
The width d of the paste relief portions 33a and 33b is not particularly limited, but is usually about 3 to 20 mm.
[0047]
When using this plate-shaped member 31, a method similar to the above-described method can be used except that the main surface 31a in which the cut portions 32a and 32b are formed is brought into contact with the sealing material paste 13. However, it is desirable to reduce the pressure of the plate-like member 31 against the sealing material paste 13 so that the sealing material paste 13 does not adhere to the end face of the ceramic block 12 as much as possible.
[0048]
When a simple plate-like member is used, when the sealing material paste 13 and the plate-like member are brought into contact with each other, the excess sealing material paste 13 protrudes from the outer peripheral portion of the ceramic block 12 and is formed on the end surface where the through hole is formed. May stick. Therefore, in order to prevent the sealant paste 13 from adhering to the end face of the ceramic block 12, it is necessary to cover the end face by adhering a film or the like.
[0049]
However, when the plate-like member 31 shown in FIG. 4 is used, the excess sealing material paste 13 is divided into left and right parts from the paste escape portions 33a and 33b, hardly contacting the end face of the ceramic block 12, and installed below. It falls to the sealing material paste receiving part (not shown). Therefore, adhesion of the sealing material paste 13 to the end face of the ceramic block 12 can be prevented, and it is not necessary to adhere a film or the like to the end face of the ceramic block 12.
[0050]
In the above-described process, after the lump of the sealing material paste 13 is attached to the upper part of the outer peripheral portion of the ceramic block 12, before the sealing material paste 13 and the plate-like member 31 are brought into contact with each other, The lump of the sealing material paste 13 may be rubbed against the outer peripheral portion, and the uneven portion of the outer peripheral portion may be firmly filled with the sealing material paste 13.
In this case, as shown in FIG. 3, the main surface 41 a is at an angle of approximately 45 ° (for example, α = 45 ± 5 °) with the tangential direction at the closest part to the plate-like member 41 of the ceramic block 12. It is preferable to install the plate-like member 41 so that
[0051]
In this case, the sealing material paste 13 is attached to the outer periphery of the ceramic block 12 while rotating the ceramic block 12 in the direction opposite to the direction of the arrow shown in FIG. The uneven portion of the part is filled with the sealing material paste 13. Thereafter, the ceramic block 12 is rotated in the direction of the arrow in FIG. 3, and the layer of the sealing material paste 13 is formed using the plate-like member 31 as described above.
The rotation direction of the ceramic block 12 is determined by the place where the plate-like members 31 and 41 are arranged, and does not always have to be the rotation direction described above.
After the above process, the layer of the sealing material paste 13 is dried at a temperature of about 120 ° C., thereby evaporating the moisture and forming a layer of the sealing material 13a.
[0052]
In the method for producing a ceramic structure of the present invention, the ceramic block is rotated, and after the sealing material paste containing at least inorganic fiber, inorganic binder, organic binder and inorganic particles is attached to the outer peripheral portion of the ceramic block, A plate-like member is installed in the vicinity of the outer peripheral portion of the ceramic block, and the main surface of the plate-like member is set so as to be in a substantially tangential direction at the closest portion with the plate-like member of the ceramic block, and Since the sealing material paste is brought into contact with the plate-like member while the plate-like member is vibrated to form a layer of the sealing material paste, the sealing material paste does not adhere to the plate-like member and there is no unevenness. A layer of sealing material paste having a uniform thickness can be formed.
[0053]
In addition, the sealing material layer obtained by drying this sealing material paste has excellent heat resistance and does not generate cracks even when exposed to high-temperature exhaust gas for a long time. Even when the ceramic structure is installed inside a metal member that serves as an exhaust gas passage, there is no gap between the metal member and the ceramic structure, and exhaust gas may leak from this gap. In addition, the particulates in the exhaust gas can be completely collected over a long period of time.
[0054]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0055]
Example 1
After kneading by adding an organic binder, water and the like to the silicon carbide powder, extrusion molding is performed to produce a honeycomb-shaped formed body, followed by drying, degreasing, and firing to obtain an average as shown in FIG. A porous ceramic member having a pore diameter of 1 to 40 μm, a pore number of about 170 per square inch and 200 cells per square inch and a partition wall thickness of 0.3 mm was produced.
[0056]
Next, a number of this porous ceramic member is bound using a heat-resistant adhesive containing inorganic fibers, inorganic particles, etc., and then cut using a diamond cutter, as shown in FIG. A cylindrical ceramic block 12 was produced. Next, ceramic fibers made of alumina silicate as inorganic fibers (shot content: 3%, fiber length: 0.1 to 100 mm) 23.3% by weight, silicon carbide powder 30.30 having an average particle size of 0.3 μm as inorganic particles. 2% by weight, silica sol as inorganic binder (content of SiO 2 in sol: 30% by weight), 7% by weight, 0.5% by weight of carboxymethyl cellulose and 39% by weight of water as organic binder, mixed and kneaded to seal material paste Was made.
[0057]
Next, using the plate-like member shown in FIG. 4, a layer of the sealing material paste is formed by the method described in the embodiment of the invention, dried at 120 ° C., and shown in FIG. A ceramic structure 10 was manufactured.
At this time, adhesion of the sealing agent paste to the end face of the ceramic block was hardly recognized.
[0058]
Example 2
Ceramic fiber made of mullite as an inorganic fiber (shot content: 5%, fiber length: 0.1 to 100 mm) 25% by weight, silicon nitride powder having an average particle size of 1.0 μm as inorganic particles, alumina sol as an inorganic binder (Al 2 O 3 content in the sol: 20% by weight) 7% by weight, the same as in Example 1 except that 0.5% by weight of polyvinyl alcohol and 37.5% by weight of alcohol were used as the organic binder. A ceramic structure 10 was manufactured.
[0059]
Example 3
Ceramic fiber made of alumina as inorganic fiber (shot content: 4%, fiber length: 0.1 to 100 mm), 23% by weight of silicon nitride powder having an average particle diameter of 1.0 μm as inorganic particles, alumina sol as inorganic binder (Content of Al 2 O 3 in the sol: 20% by weight) Ceramics as in Example 1 except that 8% by weight, ethyl cellulose 0.5% by weight and acetone 35.5% by weight were used as the organic binder. A structure 10 was manufactured.
[0060]
Comparative Example 1
Ceramic fiber made of alumina silica as inorganic fiber (shot content: 2.7%, fiber length: 30 to 100 mm) 44.2% by weight, silica sol as inorganic binder (content of SiO 2 in sol: 30% by weight) A ceramic structure was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 13.3% by weight and 42.5% by weight of water were used.
In this comparative example, migration occurred when the sealing material paste was dried.
[0061]
Using the ceramic structures manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a heat cycle test at 0 to 900 ° C. was performed.
As a result, no crack or breakage was observed in the sealing material formed on the outer periphery of the ceramic structure 10 manufactured in Examples 1 to 3, but in the ceramic structure manufactured in Comparative Example 1, Cracks occurred in the sealing material.
[0062]
Moreover, the ceramic structure manufactured in Examples 1 to 3 is installed inside a metal member that actually becomes a passage for exhaust gas through a heat insulating material made of ceramic fiber, and between the metal member and the ceramic structure. It was confirmed that no gap was generated.
Further, when a particulate collection test was performed using this ceramic filter, no leakage of exhaust gas from the gap was observed, and particulates in the exhaust gas could be completely collected over a long period of time. .
[0064]
【The invention's effect】
Since the method for producing a ceramic structure of the present invention is as described above, it is excellent in heat resistance, and a layer of a sealing material that does not generate cracks or breakage even when exposed to high temperatures is uniformly formed around the ceramic block. Can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a ceramic structure of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a porous ceramic member constituting the ceramic structure of the present invention.
FIG. 3 is a front view schematically showing a method for producing a ceramic structure of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of a plate member used in the method for producing a ceramic structure of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ceramic structure 11 Adhesion layer 12 Ceramic block 13 Sealing material paste 13a Sealing material 20 Porous ceramic member 21 Through-hole 22 Filler 31 Plate-like member 31a Main surface 32a, 32b Cut-in part 33a, 33b Paste relief part 34a, 34b End surface 41 Plate-like member 41a Main surface 42 Vibrator

Claims (2)

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、前記セラミックブロックの外周部が少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材によりコーティングされているセラミック構造体の製造方法であって、
シール材によるコーティングは、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たセラミックブロックを前記多孔質セラミック部材の長手方向で軸支して回転させ、前記セラミックブロックの外周部に、少なくとも無機繊維、無機バインダー、有機バインダー及び無機粒子を含むシール材ペーストを付着させた後、前記セラミックブロックの外周部近傍に配置した板状部材を前記シール材ペーストと接触させることにより行うものであり、前記板状部材と前記シール材ペーストとを接触させる際、前記板状部材の主面を前記セラミックブロックの前記板状部材との最近接部における略接線方向になるように設定し、かつ、前記板状部材を振動させることを特徴とする。
A plurality of prismatic porous ceramic members each having a large number of through-holes arranged in parallel in the longitudinal direction across the partition walls are bound together via an adhesive layer to form a ceramic block, and the partition walls separating the through-holes collect particles. A ceramic structure that is configured to function as a filter for use, and wherein the outer periphery of the ceramic block is coated with a sealing material containing at least inorganic fibers, an inorganic binder, an organic binder, and inorganic particles ,
Coating with a sealing material is performed by rotating a ceramic block in which a plurality of porous ceramic members are bound together through an adhesive layer in the longitudinal direction of the porous ceramic member so that the outer periphery of the ceramic block is at least inorganic. After attaching a sealing material paste containing fibers, an inorganic binder, an organic binder and inorganic particles, a plate-like member disposed near the outer periphery of the ceramic block is brought into contact with the sealing material paste, When the plate-like member and the sealing material paste are brought into contact with each other, the main surface of the plate-like member is set so as to be in a substantially tangential direction at the closest part to the plate-like member of the ceramic block, and the plate The member is vibrated.
板状部材は、左右の幅が、セラミックブロックの外周部の幅よりも広く、かつ、下端部を残して、左右の端面に該端面に対して30〜60°の角度で切り込みが入れられたものであり、前記板状部材のシール材ペーストと接触させる面は、切り込みが入れられた主面である請求項記載のセラミック構造体の製造方法。The plate-like member has a left and right width wider than the width of the outer peripheral portion of the ceramic block, and the left and right end surfaces are cut at an angle of 30 to 60 ° with respect to the end surface, leaving the lower end portion. is intended, the surface contacting with the sealing material paste of the plate-like member, the manufacturing method of the ceramic structure according to claim 1, wherein a notch is placed the main surface.
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