JPH05254963A - セラミック構造体の目封じ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の貫通孔が並列して配列されかつ各貫通孔
の所定の開口端部が目封じされているセラミック構造体
において、高いダストシール性を保持した目封じを施し
てダストの捕集効率の向上と、耐久性の向上を図る。 【構成】目封じ材としてセラミック粉末、硅酸ソーダお
よび硅フッ化ソーダからなり、またはこれら３者を主体
とする目封じ材２１を採用することにより、目封じ材２
１の成分であるセラミック粉末自体および同セラミック
粉末とセラミック構造体の貫通孔の内壁との接着性を高
め、目封じ材２１における貫通孔内の中央部等での穴空
き部の発生を防止し、かつ充填された目封じ材２１内で
のクラックの発生を防止する。特に、目封じ材２１は高
温焼成が不要のため、焼成後のセラミック構造体に適用
した場合にはその後の焼成が不要であり、焼成時のクラ
ックの発生、構造体の変形を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックのハニカム構
造体、モノリス構造体、その他複数の貫通孔が互いに並
列して長手方向に延びる構造のセラミック構造体におけ
る各貫通孔の開口端部のうち、所定の開口端部を目封じ
材にて目封じするセラミック構造体の目封じ方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミックハニカム構造体で代表される
複数の貫通孔を並列して有するセラミック構造体は、車
両用排ガス、工場からの排ガス等排ガス処理のためのフ
ィルタとして使用される。この場合、セラミック構造体
は各貫通孔における一群の一端側開口部を目封じして被
処理ガスの流入孔とするとともに、残りの各貫通孔にお
ける一群の他端側開口部を目封じして処理済みガスの流
出孔とし、被処理ガスをこれら両群の貫通孔の隔壁を透
過させて処理する手段が採られる。従って、当該セラミ
ック構造体においては、各端部側の開口端部を被処理ガ
ス内のダストの漏洩を防止するに十分な目封じ（ダスト
シール性）を施すことが肝要であり、その一例が特公平
４−３２４４号公報に示されている。

【０００３】ところで、この種形式のセラミック構造体
の各貫通孔の開口端部の目封じは上記公報に示されてい
るように、目封じ材としてセラミック粉末、およびメチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチ
ルセルロース、澱粉、ポリエチレンオキサイド等のバイ
ンダーに水を添加してなる目封じ材を採用し、かかる目
封じ材のスラリーを調製してこのスラリーにセラミック
構造体の開口端部をディピングし、各貫通孔のうちの所
定の開口端部にスラリーを浸入させて同開口端部を目封
じした後焼成一体化する手段を採るのが一般的である。
また、この場合上記公報に開示されているように、目封
じ材の粘度を特定するとともに目封じ後の目封じ材の乾
燥、焼成条件を特定する手段が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した各
目封じ手段においては、スラリーはその粘着力や表面張
力等により貫通孔の内壁に沿って保持されて乾燥固化さ
れるものの、貫通孔の開口端部の中央部では完全には保
持し得ずに穴空き部が発生する場合があり、また保持さ
れたスラリーが乾燥、焼成する際の大きな収縮により固
化した目封じ部の内部にクラックが発生するため、全体
をダストシール性の高い目封じを行うことは難しく、開
口端部の中央部をかならずしも十分には目封じし得ない
おそれがある。このような現象は、貫通孔の開口端部が
大きくなるほど激しくなる傾向にある。また、この場合
目封じ材の粘度は目封じする機能として非常に重要な要
素ではあるが、セラミック構造体や目封じ材の材質、貫
通孔の開口部の形状や大きさ等が異なると、かならずし
も一義的には決定し得ないものであり、かかる手段を実
施することは難しい。さらにまた、セラミック構造体の
生産工程において、構造体本体と目封じ部との間に収縮
率に大きな差異がある場合には、目封じ部のみならず構
造体本体に変形等が発生してクラックが発生するおそれ
がある。

【０００５】従って、本発明の目的はセラミック構造体
の各貫通孔のうちの所定の開口端部を目封じする目封じ
方法において、目封じ部に乾燥収縮がなく、かつ焼成工
程が不要で焼成収縮が全くなくて、目封じ部にクラック
が発生することのない目封じ方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の貫通孔
が互いに並列して長手方向に延びるとともにこれら貫通
孔の開口端部のうちの所定の開口端部を目封じ材にて目
封じするセラミック構造体の目封じ方法において、前記
目封じ材としてセラミック粉末、硅酸ソーダおよび硅フ
ッ化ソーダからなり、またはこれら３者を主体とする目
封じ材を採用することを特徴とするものである。また、
本発明は上記したセラミック構造体の目封じ方法におい
て、前記目封じ材のセラミック粉末と硅酸ソーダと硅フ
ッ化ソーダとの重量比が１００：３８〜６８：３〜７の
範囲にあることを特徴とするものである。さらにまた、
本発明は上記したセラミック構造体の各目封じ方法にお
いて、前記セラミック構造体の所定の開口端部に前記目
封じ材を充填するに先立って、同開口端部の内壁面を、
セラミック粉末と硅酸ソーダとからなり前記目封じ材よ
り液比の高い前処理剤によって処理することを特徴とす
るものである。

【０００７】

【発明の作用・効果】本発明で採用する目封じ材は、目
封じ材の成分であるセラミック粉末自体および同セラミ
ック粉末とセラミック構造体の貫通孔の内壁との接着性
が極めて高く、かつ硬化収縮が殆どないため、目封じ材
は貫通孔内の中央部等にて穴空き部を発生させることが
なく、かつ充填された目封じ材内でのクラックの発生が
防止され、所定の開口端部を高いダストシール性にて確
実に目封じすることができる。特に、当該目封じ材は高
温焼成が不要のため、焼成後のセラミック構造体に適用
した場合にはその後の焼成が不要であり、従来の目封じ
方法のごとき焼成時のクラックの発生を確実に防止する
ことができるとともに、構造体本体でのクラックの発生
をも確実に防止することができる。

【０００８】なお、本発明の目封じ方法において、目封
じ材の液比を上記のごとく調製しまたは目封じ材の組成
を上記のごとく調製した場合には、目封じ材が貫通孔の
開口端部に的確に圧入されて開口端部の目封じが一層確
実になり、また目封じ材の圧入に先立って上記した前処
理剤で貫通孔の内壁面を処理すれば圧入される目封じ材
の内壁面に対する接着強度が一層高くなり、開口端部の
目封じが一層確実になる。

【０００９】

【実施例】

（セラミック構造体）図１および図２には、本発明に係
る目封じ方法を適用したセラミック構造体の一例である
セラミックハニカム構造体が示されている。当該セラミ
ックハニカム構造体はディーゼルエンジンから排出され
る排ガス浄化用のガスフィルタとして使用されるもので
あり、構造体本体１０は円柱形を呈していて内部に多数
の貫通孔を備えているとともに、多数の貫通孔は一端側
の開口端部（図２の図示右側）が目封じされた一群の流
入孔１１と、他端側の開口端部（同図の図示左側）が目
封じされた一群の流出孔１２の２種類に区分けされてい
る。かかる構造体本体１０における所定の開口端部は後
述する目封じ材２１にて目封じされている。構造体本体
１０はムライト、アルミナ、コーディエライト等適宜の
セラミック質の材料からなるもので、本実施例における
セラミックハニカム構造体の構造体本体１０はムライト
質にて形成されている。また、当該構造体本体１０は長
さ５００mm、外形１５０mm、各貫通孔の間隔１０mm、隔
壁の厚み１．０mmのもである。

【００１０】図１はセラミックハニカム構造体の他端側
（図２の図示左側）の正面図であり、構造体本体１０の
各貫通孔における開口端部のうち斜線部分が目封じされ
ている部分を示している。目封じされている開口端部は
千鳥配列状に設定されている。また、セラミックハニカ
ム構造体の他端側においては図２に示すように、一端側
において目封じされた貫通孔の開口端部は開放されてい
て流入孔１１となっており、一方目封じされていない貫
通孔の開口端部が目封じされて流出孔１２となってい
る。当該セラミックハニカム構造体においては、排ガス
処理装置の塔内に配設されてその他端側（図２の図示左
側）から被処理ガスが供給されるもので、被処理ガスは
各流入孔１１に流入してこの間に隔壁１３を透過して各
流出孔１２側へ流入し、その後各流出孔１２の開口端部
側（同図の図示右側）から排出されるものである。

【００１１】（目封じ材、前処理剤）本発明で採用され
る目封じ材２１はセラミック粉末、硅酸ソーダおよび硅
フッ化ソーダを成分とするもので、これらの重量比が１
００：３８〜６８：３〜７の範囲にある。本実施例では
目封じ材２１として、セラミック粉末と硅酸ソーダと硅
フッ化ソーダの重量比が１００：５４：４．５の組成の
ものを採用するとともに、当該組成を基本として硅酸ソ
ーダ／セラミック重量比（液比）を５４／１００，６０
／１００，７０／１００，４０／１００，３６／１００
に調製したものを採用した。また、前処理剤としてはセ
ラミック粉末と硅酸ソーダとの重量比が１：１の組成の
ものを採用した。

【００１２】（目封じ処理）目封じ処理するセラミック
構造体における構造体本体１０の各貫通孔の一端側の所
定の開口端部を樹脂製マスク２２にて閉塞するととも
に、他端側の所定の開口端部を樹脂製マスク２２にて閉
塞し、当該構造体本体１０を前処理剤を収容した容器に
一端側および他端側を浸漬し、次いで同構造体本体１０
を図３に示すように目封じ材２１を収容した容器２３に
一端側を高粘性の目封じ材２１の上方から適宜の速度で
押し込み、次いで構造体本体１０の他端側を同様に上方
から適宜の速度で押し込む。本実施例における押し込み
条件は５０kg／３０secである。かかる押し込み操作に
より目封じ材２１は所定の開口端部に圧入され、図４に
示す圧入状態を呈する目封じ材となる。構造体本体１０
の他端側も同様に処理する。その後構造体本体１０の両
端部から樹脂製マスク２２を除去して仕上げ作業を行
い、２０℃で７日間、その後４０℃で２日間養生した。

【００１３】（結果）構造体本体１０の各貫通孔の所定
の開口端部に圧入された目封じ材２１および構造体本体
の状態、目封じ材の接着強度は下記の通りである。但
し、目封じ材２１の強度は直径８mmの丸棒による押し抜
き強度の平均である。 目封じ材（液比） 強度（kg／セル） 目封じ材および構造体本体の状態 １００：５４ １９０ 両者良好 １００：６０ １７０ 両者良好 １００：７０ １３０ 目封じ材流出あり。構造体本体変形 １００：４０ １５０ 両者良好 １００：３６ １２０ 目封じ材内に気孔多数発生。

【００１４】以上の結果から目封じ材において液比が大
きくなると、構造体本体１０における押し込み後の目封
じ材が貫通孔から流出するとともに、充填された目封じ
材の収縮が大きくなって接着強度が低下する傾向にあ
る。また、これとは逆に液比が小さくなると目封じ材の
粘性が低下してカサカサの状態を呈し、充填された目封
じ材２１内に気孔が多数発生するとともに、接着強度の
低下をきたす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るセラミック構造体の他
端側の正面図である。

【図２】同セラミック構造体の一部切欠き側面図であ
る。

【図３】同セラミック構造体に目封じを施こす方法を示
す概略図である。

【図４】同セラミック構造体における開口端部の部分拡
大断面図である。

【符号の説明】

１０…構造体本体、１１，１２…貫通孔、１３…隔壁、
２１…目封じ材、２２…樹脂製マスク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の貫通孔が互いに並列して長手方向に
   延びるとともにこれら貫通孔の開口端部のうちの所定の
   開口端部を目封じ材にて目封じするセラミック構造体の
   目封じ方法において、前記目封じ材としてセラミック粉
   末、硅酸ソーダおよび硅フッ化ソーダからなり、または
   これら３者を主体とする目封じ材を採用することを特徴
   とするセラミック構造体の目封じ方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のセラミック構造体の目封
   じ方法において、前記目封じ材中のセラミック粉末と硅
   酸ソーダと硅フッ化ソーダとの重量比が１００：３８〜
   ６８：３〜７の範囲にあることを特徴とするセラミック
   構造体の目封じ方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のセラミック構造
   体の目封じ方法において、前記セラミック構造体の所定
   の開口端部に前記目封じ材を充填するに先立って、同開
   口端部の内壁面をセラミック粉末と硅酸ソーダからなり
   前記目封じ材より液比の高い前処理剤によって処理する
   ことを特徴とするセラミック構造体の目封じ方法。