JPH0828246A - セラミック構造体 - Google Patents

セラミック構造体

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JPH0828246A
JPH0828246A JP6161938A JP16193894A JPH0828246A JP H0828246 A JPH0828246 A JP H0828246A JP 6161938 A JP6161938 A JP 6161938A JP 16193894 A JP16193894 A JP 16193894A JP H0828246 A JPH0828246 A JP H0828246A
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ceramic structure
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和也 成瀬
Tetsushi Ono
哲史 大野
Koji Shimado
幸二 島戸
Hiroshi Okazoe
弘 岡添
Masaki Iwahiro
政器 岩広
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UD Trucks Corp
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Ibiden Co Ltd
UD Trucks Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温時および高温時におけるシール材の接着
性等の材料特性を改善し、セラミック構造体の耐久性を
向上させること。 【構成】 長手方向に沿って並列する複数の貫通孔を有
し、かつ、これらの貫通孔の各端面は、それぞれ市松模
様状に目封じされていると共に、ガスの入側と出側とで
は開閉が逆の関係にあり、そして、これらの貫通孔の隣
接するものどうしは、多孔質な隔壁を通じて互いに通気
可能にしたセラミック部材２，３を、複数個結束させて
集合体としたセラミック構造体において、前記各セラミ
ック部材２，３の相互間を、少なくとも無機繊維，無機
バインダー，有機バインダーおよび無機粒子からなり、
かつ三次元的に交錯する前記無機繊維と無機粒子とを、
前記の無機バインダーおよび有機バインダーを介して互
いに結合してなる弾性質素材のシール材４を介在させ
て、一体に接着したことを特徴とするセラミック構造体
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミック構造体に
関し、特に、セラミック製のハニカム構造体、モノリス
構造体、その他部材の長手方向に沿って複数の貫通孔を
並列して穿孔してなるセラミック構造体の新規な構造に
ついて提案する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、長手方向に沿って複数の貫通孔
を並列して設けてなるセラミック製ハニカム構造体など
は、車両用排気ガスや工場からの排気ガスなどを浄化処
理するためのフィルタとして使われている。このセラミ
ック構造体は、その端面における貫通孔の開−封状態が
市松模様状（隣接する貫通孔どうしが互いに他と異なる
ように開−封状態となっている状態）を呈するようにな
っている。即ち、これらの貫通孔はいずれか一方の端面
のみが目封じされており、しかも隣接する貫通孔どうし
は、互いに異なる開成状態か閉止状態となっていて市松
模様状の目封じとなっている。従って、１つの貫通孔は
一方の端面が開なら他端面は閉となり、これに隣接する
貫通孔は逆に一方の端面は閉で他端面は開となる。そし
て、このセラミック構造体は、上記各貫通孔のいずれか
一方の端面から被処理ガスを流入させると、他端に向か
う途中において多孔質な隔壁を抜けて、隣接する貫通孔
に入って他端面から処理済ガスを流出させるようになっ
ている。なお、このセラミック構造体は、多孔質体であ
り、それ故に各貫通孔を隔てる隔壁を通じて互いに通気
が可能で、該構造体の中で容易に他の貫通孔へ入る。こ
のことのために、ガスの入側と出側とでは、異なる貫通
孔を流通していくことになる。このようなセラミック構
造体に排気ガスを通気すると、上記のようにして一方の
端面から流入した排気ガスは、隔壁を通過して流出口に
向かう間に、排気ガス中の粒子状物質（パティキュレー
ト）がこの隔壁部分に捕促され浄化される。なお、この
排気ガスの上記浄化作用に伴い、とくに流入口側の隔壁
には前記パティキュレートが捕集され堆積するため、次
第に目詰まりを起こして通気を妨げるようになる。その
ため、このセラミック構造体は、定期的に、バーナーや
ヒーターといった加熱手段によって目詰まりの原因とな
る隔壁に堆積したパティキュレートを燃焼除去する処理
（以下、単に「再生」という）が必要となる。
【０００３】ところが、上記セラミック構造体では、か
かる再生において、不均一な加熱過程やパティキュレー
トの異常燃焼に伴う局部的な発熱、排気ガスの急激な温
度変化が与える熱衝撃などによって、構造体内部に不均
一な温度分布が生じ、熱応力が作用する。その結果、上
記セラミック構造体は、クラックの発生や溶損を招き、
ひいては破壊に到らしめてパティキュレートの捕集に支
障を与えるという問題があった。
【０００４】これに対し従来、上記問題を解決する手段
として、例えば、セラミック構造体を、その軸線に垂直
な面やその軸線に平行な面で、複数個のセラミック部材
に分割することにより、前記セラミック構造体に作用す
る熱応力を低減させる方法が提案されている（特開昭60
−65219 号公報参照）。さらに、この分割形のセラミッ
ク構造体（以下、「分割セラミック構造体」という）の
セラミック部材相互間に生じる隙間に、非接着性のシー
ル材を介挿させることにより、排気ガスのシール性を改
善した分割セラミック構造体が提案されている（実開平
１−63715 号公報参照）。
【０００５】上記各提案によれば、分割セラミック構造
体は、前記シール材を採用したことによって、一体型の
セラミック構造体で見られるような熱応力を開放するこ
とができる。しかしながら、上記シール材は非接着性で
あるため、各セラミック部材を強固に接合できない。そ
のため、上記従来技術にかかる分割セラミック構造体
は、セラミック部材を結束させて一構造体としての形態
を維持するための拘束力が必要であった。この拘束力を
付与する手段として、従来、熱膨張性断熱材を最外周部
に設けたり、あるいは熱膨張性断熱材を内部シール材と
して適用している。
【０００６】しかしながら、上記の非接着性シール材や
熱膨張性断熱材は、再生時の熱や、内燃機関から発生す
る振動の繰り返しに対する耐久性が低く、そのために、
シール材は、体積収縮や強度の劣化が進みシール性が低
下してしまう一方、熱膨張性断熱材も、体積膨張後の復
元力が急激に低下するという問題があった。従って、上
記分割セラミック構造体は、それを構成する複数個のセ
ラミック部材を支持する力を失い、排気ガスの圧力によ
り分解，飛散してしまうことがあった。しかも、たとえ
ガスの流出口側端面に補強部材を設けてもシール材の劣
化を防止することは難しく、耐久性の改善が望まれてい
た。
【０００７】とくに、大型の分割セラミック構造体を形
造るには、さらに大きな拘束力が必要であり、従来の非
接着性シール材や熱膨張性断熱材の組合せでは、初期の
段階から対応できなくなり、実用に耐え得るものが得ら
れていない。
【０００８】このような実情に鑑み、発明者らは、先
に、従来技術が抱える上記問題を克服するための手段と
して、分割セラミック構造体を構成するシール材を改良
し、セラミックファイバー，炭化珪素粉末および無機バ
インダーとからなるシール材を用いた「排気ガス浄化装
置およびその構成体」を提案した（特願平５−204242号
公報参照）。この提案によれば、シール材が複数個のセ
ラミック部材を相互に接合させているので、分割セラミ
ック構造体の耐久性をある程度改善することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記シ
ール材は、セラミック部材相互間に充填され硬化する際
に、マイグレーション（溶媒の乾燥除去に伴ってバイン
ダーが移動する現象をいう）を起こし易い傾向があっ
た。そのため、シール材を硬化することにより形成され
るシール層が脆弱なものとなる。つまり、上記シール材
を構成する無機バインダーは、セラミック部材とシール
層とを、強固に接合するとともに、前記シール層の応力
緩衝機能の発現に重要な要素となる三次元的に交錯した
セラミックファイバーの交錯点を接合する作用がある。
ところが、この無機バインダーは、乾燥硬化の過程で起
こるマイグレーションによってシール層内部からセラミ
ック部材との接合面に移動し、前記交錯点の接合力が低
下して、ひいてはセラミック構造体自体の強度低下を招
くので、所望の耐久性を満足させることができなかっ
た。また、上記シール材を構成する炭化珪素粉末も同様
に上記マイグレーションに伴って移動し、熱伝導率の低
下や不均一を招き、ひいてはセラミック構造体の再生効
率低下の原因となった。
【００１０】これに対して、上記マイグレーションを抑
制することによって、構造体の耐久性を改善する方法も
考えられる。しかし、この方法は、シール材の乾燥硬化
に長時間を要して生産性を悪くするため好ましくない。
以上説明したように、上記従来の分割セラミック構造体
は、セラミック構造体としての耐久性等に関し、依然と
して改善の余地が残されていた。
【００１１】この発明は、従来技術が抱えている上述し
た種々の問題を解消するためになされたものであり、そ
の主たる目的は、セラミック構造体の耐久性を向上させ
ることにある。
【００１２】この発明の他の目的は、常温時および高温
時におけるシール材の接着性等の材料特性を改善するこ
とにある。
【００１３】この発明のさらに他の目的は、弾性と耐熱
性を維持しつつ、常温時および高温時におけるシール材
の接着性ならびに熱伝導性を改善することにより、分割
セラミック構造体の耐久性と再生効率の両方を同時に向
上させることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的の実現に向け、
発明者らは鋭意研究を続けた結果、以下に示す内容を要
旨構成とする発明を見出した。すなわち、この発明は、
長手方向に沿って並列する複数の貫通孔を有し、かつ、
これらの貫通孔の各端面は、それぞれ市松模様状に目封
じされていると共に、ガスの入側と出側とでは開閉が逆
の関係にあり、そして、これらの貫通孔の隣接するもの
どうしは、多孔質な隔壁を通じて互いに通気可能にした
セラミック部材を、複数個結束させて集合体としたセラ
ミック構造体において、前記各セラミック部材の相互間
を、少なくとも無機繊維，無機バインダー，有機バイン
ダーおよび無機粒子からなり、かつ三次元的に交錯する
前記無機繊維と無機粒子とを、前記の無機バインダーお
よび有機バインダーを介して互いに結合してなる弾性質
素材のシール材を介在させて、一体に接着したことを特
徴とするセラミック構造体である。
【００１５】ここで、前記シール材は、無機繊維とし
て、シリカ−アルミナ，ムライト，アルミナおよびシリ
カから選ばれる少なくとも１種以上のセラミックファイ
バーを用い、無機バインダーとして、シリカゾルおよび
アルミナゾルから選ばれる少なくとも１種以上のコロイ
ダルゾルを用い、有機バインダーが、ポリビニルアルコ
ール，メチルセルロース，エチルセルロースおよびカル
ボメトキシセルロースから選ばれる少なくとも１種以上
の多糖類を用い、そして無機粒子として、炭化珪素，窒
化珪素および窒化硼素から選ばれる少なくとも１種以上
の無機粉末またはウィスカーを用いた弾性質素材である
ことが望ましい。
【００１６】具体的には、上記シール材は、下記に述べ
る構成を具えることがより好ましい。 ．セラミックファイバーのうち、シリカ−アルミナセ
ラミックファイバーの含有量は、固形分で、10〜70wt
％，好ましくは10〜40wt％，より好ましくは20〜30wt％
であることが望ましい。この理由は、含有量が10wt％未
満では弾性体としての効果が低下し、一方、70wt％を超
えると熱伝導率の低下を招くと共に、弾性体としての効
果が低下するからである。
【００１７】．コロイダルゾルのうち、シリカゾルの
含有量は、固形分で、１〜30wt％，好ましくは１〜15wt
％，より好ましくは５〜９wt％であることが望ましい。
この理由は、含有量が１wt％未満では接着強度の低下を
招き、一方、30wt％を超えると熱伝導率の低下を招くか
らである。
【００１８】．多糖類のうち、カルボキシメチルセル
ロースの含有量は、固形分で、0.1〜5.0 wt％，好まし
くは 0.2〜1.0 wt％，より好ましくは0.4 〜0.6 wt％で
あることが望ましい。この理由は、含有量が0.1 wt％未
満ではマイグレーションを抑制できず、一方、5.0 wt％
を超えると高温の熱履歴により有機バインダーが焼失
し、強度が低下するからである。
【００１９】．無機粉末またはウィスカーのうち、炭
化珪素粉末の含有量は、固形分で、３〜80wt％，好まし
くは10〜60wt％，より好ましくは20〜40wt％であること
が望ましい。この理由は、含有量が３wt％未満では、熱
伝導率の低下を招き、一方、80wt％を超えると高温時で
の接着強度の低下を招くからである。
【００２０】．上記シール材を構成するセラミックフ
ァイバーのうち、シリカ−アルミナセラミックファイバ
ーは、そのショット含有量が１〜10wt％，好ましくは１
〜５wt％，より好ましくは１〜３wt％で、繊維長が１〜
100mm，好ましくは１〜50mm，より好ましくは１〜20mm
であることが望ましい。この理由は、ショット含有量を
１wt％未満にするのは製造上困難であり、ショット含有
量が50wt％を超えると、被シール材（セラミック部材）
の壁を傷つけるからである。一方、繊維長は、１mm未満
では弾性構造体を形成することができず、 100mmを超え
ると、毛玉のようになって無機微粒子の分散を悪くする
と共に、シール材の厚みを薄くできないために被シール
材間の熱伝導性の低下を招くからである。
【００２１】．上記シール材を構成する無機粉末また
はウィスカーのうち、炭化珪素粉末は、その粒径が0.01
〜100 μｍ，好ましくは0.1 〜15μｍ，より好ましくは
0.1〜10μｍであることが望ましい。この理由は、粒径
が 100μｍを超えると、接着力（強度）および熱伝導性
の低下を招き、一方、0.01μｍ未満ではコスト高になる
からである。
【００２２】
【作用】この発明にかかるセラミック構造体の特徴は、
複数個のセラミック部材を一体に接合して結束できるシ
ール材の構成にある。具体的には、まず第１に、シール
材を構成する無機繊維と有機バインダーが相互に絡み合
うことにより、組織の均一性と低温領域での接合性を改
善し、セラミック構造体の耐久性を向上させた点にあ
る。つまり、早期に乾燥硬化する有機バインダーを採用
することによって、従来のシール材で見られるようなマ
イグレーションの発生を抑制し、無機繊維どうしの三次
元的な結合の維持と、無機繊維への無機粒子の固定化を
可能とした点に特徴がある。これにより、シール材を、
組織的に均一で、かつ接着性，弾性および強度に優れる
弾性質素材とすることができ、その結果、このようなシ
ール材によって複数個のセラミック部材を一体に結束し
たセラミック構造体は、外部からの拘束力を与えなくて
も十分な接着強度を有し、同時に熱応力を開放すること
ができる。
【００２３】第２の特徴は、シール材を構成する無機繊
維と無機バインダーとの絡み合いの効果で、高温領域で
の接着強度を維持できる点にある。その理由は、高温領
域では、有機バインダーは焼成除去されてしまうが、無
機バインダーが加熱によってセラミック化され、このセ
ラミックスが、無機繊維どうしの交錯点に存在し、無機
繊維どうしおよびセラミック部材との接合に寄与するも
のと考えられている。一方で、この無機バインダーは、
乾燥および加熱により低温領域でも接着強度を保持でき
る。
【００２４】従って、シリカ−アルミナなどのセラミッ
クファイバーとシリカゾルなどの無機バインダーの絡み
合いによる上記の効果と、前記有機バインダーとの相乗
効果により、低温域および高温域での接着強度に優れる
セラミック構造体とすることができる。
【００２５】第３の特徴は、無機粒子が、無機繊維の表
面や無機バインダーの表面及び内部に介在して、セラミ
ック構造体の熱伝導率を改善する点にある。特に、窒化
物や炭化物の無機粒子は、窒化物もしくは炭化物の持つ
高熱伝導特性により、熱伝導率を著しく向上させること
ができる。
【００２６】従って、上記無機粒子を含むシール材は、
熱伝導率に優れ、例えば、排気ガス浄化装置用フィルタ
に用いると、複数のセラミック部材を組み合わせたとき
にできる空隙を埋めると同時に、再生時に温度ピーク現
象を招くことなく、セラミック構造体の破損を有効に防
止することができる。しかも、熱サイクルによるクラッ
クの発生が低減され、フィルタ外周のエッジ部の加熱も
比較的短時間ででき、再生効率を向上させることができ
る。
【００２７】以下、この発明のセラミック構造体につい
て詳細に説明する。セラミック構造体は、排気ガス浄化
装置用フィルタとして用いる場合には、それを構成する
シール材が、耐熱性のほかに、弾性、熱伝導性、接合性
および強度等を備えていることが必要である。弾性に優
れていると、加熱によってフィルタに熱応力が加わるよ
うなときでも、その熱応力を確実に開放することができ
るからである。また、熱伝導性に優れていると、発熱体
の熱が構造体全体に速やかにかつムラなく伝導し、排気
ガス浄化装置内部の温度差も小さくなるからである。ま
た、接合性および強度に優れたものであると、隣接して
結束されているセラミック部材同士の接着性が優れ、セ
ラミック構造体自体の耐久性も優れるものとなるからで
ある。
【００２８】この発明は、上記物性を示すシール材の構
成として、無機繊維，無機バインダー，有機バインダー
および無機粒子を用い、かつ、三次元的に交錯する前記
無機繊維と無機粒子とを、前記の無機バインダーおよび
有機バインダーを介して互いに結合して弾性構造体とし
たことを特徴とする。
【００２９】ここで、無機繊維としては、シリカ−アル
ミナセラミックファイバー、ムライトファイバー、アル
ミナファイバーおよびシリカファイバーがあるが、特に
シリカ−アルミナセラミックファイバーが望ましく、弾
性に優れると共に熱応力を吸収する作用を示す。
【００３０】無機バインダーとしては、コロイダルゾル
が望ましく、例えば、アルミナゾル、シリカゾルがある
が、特にシリカゾルが望ましく、接着剤（無機バインダ
ー）として作用する。このシリカゾルは、入手しやす
く、焼成により容易にＳｉＯ2 となるため高温領域での
接着剤として好適であり、しかも、絶縁性に優れてい
る。
【００３１】有機バインダーとしては、親水性有機高分
子が望ましく、特に多糖類がより好ましい。具体的に
は、ポリビニルアルコールやメチルセルロース、エチル
セルロース、カルボキシメチルセルロースなどがある
が、特にカルボキシメチルセルロースが望ましく、組立
時の流動性を確保し（作業性向上に寄与し）、常温領域
での優れた接着性を示す。
【００３２】無機粒子としては、炭化物および／または
窒化物の無機粒子が望ましく、例えば炭化珪素、窒化珪
素および窒化硼素がある。これらの炭化物や窒化物は、
熱伝導率が非常に大きく、セラミックファイバー表面や
コロイダルゾルの表面および内部に介在して熱伝導性の
向上に寄与する。例えば、炭化珪素の熱伝導率は0.19ca
l／cm・sec ・℃、窒化硼素の熱伝導率は 0.136 cal／c
m・sec ・℃、これに対してアルミナの熱伝導率は0.08
cal／cm・sec ・℃程度であり、特に炭化物や窒化物
は、熱伝導率の改善に効果的であることが判る。これら
の炭化物および窒化物の無機粒子のうち、特に炭化珪素
は熱伝導の点で最適である。窒化硼素は、セラミックフ
ァイバーとのなじみが炭化珪素より低いからである。す
なわち、接着性、耐熱性、耐水性および熱伝導率を総て
兼ね備えているのが炭化珪素であることがその理由であ
る。
【００３３】
【実施例】以下に、この発明のセラミック構造体をディ
ーゼルエンジンに取り付けられる排気ガス浄化装置用フ
ィルタに具体化した実施例を図１〜図５に基づき詳しく
説明する。図１は、この発明のセラミック構造体を用い
た排気ガス浄化装置用フィルタ１を示す図であり、図２
は、このフィルタの部分断面拡大図である。これらの図
において、排気ガス浄化装置用フィルタ１は、８本の角
柱状のセラミック部材２と４本の断面直角二等辺三角形
状のセラミック部材３を、部材相互間に弾性質素材から
なるシール材（厚さ1.5 〜3.0mm ）４を介在させて一体
に接着して構成されている。図３〜５は、排気ガス浄化
装置用フィルタ１の一部分を構成しているセラミック部
材２を示す図である。これらの図において、角柱状（33
mm×33mm×150mm ）のセラミック部材２には、断面略正
方形状の貫通孔2aがその軸線方向に沿って規則的に穿設
されている。これらの貫通孔2aは、厚さ0.3mm の多孔質
な隔壁2bによって互いに隔てられている。各貫通孔2aの
排気ガス流入側または流出側のいずれかの一端は、多孔
質焼結体製の封止片2cによって市松模様状に封止されて
いる。その結果、セラミック部材２の流入側または流出
側のいずれか一方のみに開口するセルC1，C2が形成され
た状態となっている。なお、セルC1，C2の隔壁2bには、
白金族元素やその他の金属元素およびその酸化物等から
なる酸化触媒を担持してもよい。担持するとパティキュ
レートの着火温度が低下するためである。また、セラミ
ック部材３は、断面形状が直角二等辺三角形状であるこ
とを除いてセラミック部材２と同様の構成を有してい
る。そして、本実施例の排気ガス浄化装置用フィルタ１
を構成するセラミック部材２，３の場合、平均気孔径が
10μｍ、気孔率が43％、セル壁の厚さが0.3mm 、セルピ
ッチが1.8mm に設定されている。本実施例は、以上説明
したような構成にある排気ガス浄化装置用フィルタ１を
作製して、そのフィルタの性能評価を行ったものであ
る。
【００３４】（実施例１） (1) α型炭化珪素粉末51.5重量％とβ型炭化珪素粉末22
重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ
ー（メチルセルロース）と水とをそれぞれ6.5重量％、2
0重量％ずつ加えて混練した。次に、可塑剤と潤滑剤を
少量加えてさらに混練し、この混練物を押出成形するこ
とにより、ハニカム状の生成形体を得た。 (2) 次に、この生成形体をマイクロ波による乾燥機を用
いて乾燥し、その後、成形体の貫通孔2aを多孔質焼結体
製の封止片2c形成用のペーストによって封止した後、再
び乾燥機を用いて封止片2c用ペーストを乾燥させた。そ
して、この乾燥体を400 ℃で脱脂した後、更にそれをア
ルゴン雰囲気下にて2200℃で焼成し、多孔質でハニカム
状のセラミック部材２，３を得た。 (3) セラミックファイバー（アルミナシリケートセラミ
ックファイバー、ショット含有率３％、繊維長さ0.1 〜
100 mm）23.3重量％、平均粒径0.3 μｍの炭化珪素粉末
30.2重量％、無機バインダーとしてのシリカゾル（ゾル
のSiO2の換算量は30％）７重量％、有機バインダーとし
てのカルボキシメチルセルロース 0.5重量％および水39
重量％を混合し、混練したものをペースト状にしてシー
ル材を作成した。 (4) セラミック部材２、３相互間に前記シール材を充填
し、50〜100 ℃×１時間にて乾燥，硬化して、セラミッ
ク部材２、３とシール材４とを接合して一体化した，図
１に示すようなフィルタ１を作製した。 なお、上記シール材は、マイグレーションを引き起こす
ことなく乾燥，硬化することができた。
【００３５】（実施例２）本実施例は、基本的に実施例
１と同様であるが、シール材を実施例１にあるものに代
えて次のものとした。セラミックファイバー（ムライト
ファイバー、ショット含有率５％ 繊維長さ0.1 〜100
mm）25重量％、平均粒径1.0 μｍの窒化珪素粉末30重量
％、無機バインダとしてのアルミナゾル（アルミナゾル
の換算量は20％）７重量％、有機バインダーとしてのポ
リビニルアルコール0.5 重量％およびアルコール37.5重
量％を混合し、混練したものを使用した。なお、上記シ
ール材は、マイグレーションを引き起こすことなく乾
燥，硬化することができた。
【００３６】（実施例３）本実施例は、基本的に実施例
１と同様であるが、シール材を実施例１にあるものに代
えて次のものとした。セラミックファイバー（アルミナ
ファイバー、ショット含有率４％ 繊維長さ0.1 〜100
mm）23重量％、平均粒径１μｍの窒化硼素粉末35重量
％、無機バインダとしてのアルミナゾル（アルミナゾル
の換算量は20％）８重量％、有機バインダーとしてのエ
チルセルロース0.5 重量％およびアセトン35.5重量％を
混合し、混練したものを使用した。なお、上記シール材
は、マイグレーションを引き起こすことなく乾燥，硬化
することができた。
【００３７】（比較例１）本実施例は、基本的に実施例
１と同様であるが、シール材を実施例１にあるものに代
えて従来のシール材である以下のものとし、さらに、最
後に、フィルタ１の最外周部をセラミックファイバーの
断熱材（セラミックファイバー63重量％、α−セピオラ
イト７重量％、未膨張バーミキュライト20重量％および
有機結合剤10重量％）で被覆した。セラミックファイバ
ー（アルミナ−シリカファイバー、ショット含有率2.7
％、繊維長さ30〜100 mm）44.2重量％、無機バインダー
としてのシリカゾル13.3重量％および水42.5重量％を混
合し、混練したものをペースト状またはシート状にして
使用した。なお、上記シール材は、乾燥，硬化する際
に、マイグレーションを引き起こした。
【００３８】実施例１〜３および比較例１で作製したフ
ィルタ１の性能評価を以下に示す方法にて実施した。 （初期およびヒートサイクル後の接着強度の測定）図６
に示すように、フィルタ１から、セラミック部材３個分
をテストピースとして切出し、中心のセラミック部材に
荷重をかけ、剥がれが生じた時の荷重を測定した。ま
た、実際の使用では、常温から900 ℃までの急熱、急冷
が予想されるため、室温〜 900℃のヒートサイクルテス
トを行ったものについても評価した。表１には、フィル
タ１を構成するセラミック部材２、３相互間の初期およ
びヒートサイクル後（100 回後）の接着強度の測定結果
を示した。
【００３９】
【表１】 なお、ヒートサイクル後の方が強度が向上する理由は、
900 ℃の加熱によるシリカの焼結作用のためであると推
定される。
【００４０】（熱伝導率の測定）図７に示すように、セ
ラミック部材４個分をテストピースとして切出し、外周
を断熱材で囲い、ヒーター６の上に設置して20分間加熱
する。この時のT1とT2の温度差を測定した。表２には、
図７に示すT1とT2の温度差を各実施例１〜３および比較
例について測定した結果を示した。
【００４１】
【表２】
【００４２】以上の結果から明らかなように、この発明
のセラミック構造体を用いたフィルタは、高温、常温で
も非常に高い接着強度を有し、熱サイクル特性にも優れ
ることから、フィルタとしての耐久性に優れることを確
認した。しかも、このセラミック構造体は、熱伝導性に
も優れるので、フィルタ内部に位置するセラミック部材
でのピーク温度の発生を低減でき、エッジ部分に位置す
るセラミック構造体の昇温時間を短縮させることができ
ることから、再生効率の向上を同時に実現させることが
できる。
【００４３】なお、この発明のセラミック構造体が適用
されるフィルタ１の構成は、上記実施例に記載のものに
限定されることはなく、以下のような構成に変更するこ
とが可能である。例えば、 （ａ）セラミック部材の組み合わせ数は前記実施例のよ
うに12個でなくても良く、任意の数にすることが可能で
ある。この場合、サイズ・形状等の異なるセラミック部
材を適宜組み合わせて使用することも勿論可能である。
なお、セラミック部材を複数個組み合わせた構成を採る
ことは、大型の排気ガス浄化装置用フィルタを作製する
ときに特に有利である。 （ｂ）前記実施例のフィルタ１は、いわば１つの大きな
フィルタが軸線方向に沿って複数個に分割された状態に
なっているとも捉えることができる。そこで、例えばフ
ィルタをドーナツ状に分割した状態、軸線方向に垂直に
分割した状態などにするというような変形例も考えられ
る。 （ｃ）前記実施例にて示したようなハニカム状のセラミ
ック部材２，３のみに限られず、例えば三次元網目構
造、フォーム状、ヌードル状、ファイバー状等を採用す
ることが勿論可能である。また、セラミック部材２，３
用の材料として、炭化珪素以外のものを選択しても勿論
良い。 （ｄ）フィルタ１を構成する場合、セラミック部材２，
３相互間にヒータを設けてなる構成としてもよい。この
場合、ヒータは金属線であることのみに限定されない。
つまり、ヒータは、金属メタライズ、導体ペーストの印
刷、スパッタリング等といった方法によって作製したも
のであってもよい。
【００４４】本実施例においては、この発明のセラミッ
ク構造体を、ディーゼルエンジンに取り付けられる排気
ガス浄化装置用フィルタに具体化した例について説明し
たが、このセラミック構造体は、排気ガス浄化装置用フ
ィルタ以外にも、例えば、熱交換器用部材、あるいは高
温流体，高温蒸気の濾過フィルタとして使用することが
できる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明のセラミッ
ク構造体は、温度に関係なく接着強度に優れ、しかも熱
伝導率にも優れるので、例えば、排気ガス浄化装置用フ
ィルタに適用すると、再生時間の短縮、再生効率や耐久
性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のセラミック構造体を用いた排気ガス
浄化装置用フィルタを示す斜視図である。
【図２】この発明のセラミック構造体を用いた排気ガス
浄化装置用フィルタの部分拡大断面図である。
【図３】この発明にかかる排気ガス浄化装置用フィルタ
のセラミック部材を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における一部破断拡大断面図で
ある。
【図５】図４のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
【図６】接着強度の測定試験の説明図である。
【図７】熱伝導率の測定試験の説明図である。
【符号の説明】
１ 排気ガス浄化装置用フィルタ ２，３ セラミック部材 ４ シール材 ５ 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 35/04 ＺＡＢ ３０１ Ｊ Ｃ０４Ｂ 35/565 35/584 35/583 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０３ Ｍ (72)発明者 島戸 幸二 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１−１ イビデ ン株式会社内 (72)発明者 岡添 弘 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 岩広 政器 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向に沿って並列する複数の貫通孔
    を有し、かつ、これらの貫通孔の各端面は、それぞれ市
    松模様状に目封じされていると共に、ガスの入側と出側
    とでは開閉が逆の関係にあり、そして、これらの貫通孔
    の隣接するものどうしは、多孔質な隔壁を通じて互いに
    通気可能にしたセラミック部材を、複数個結束させて集
    合体としたセラミック構造体において、 前記各セラミック部材の相互間を、少なくとも無機繊
    維，無機バインダー，有機バインダーおよび無機粒子か
    らなり、かつ三次元的に交錯する前記無機繊維と無機粒
    子とを、前記の無機バインダーおよび有機バインダーを
    介して互いに結合してなる弾性質素材のシール材を介在
    させて、一体に接着したことを特徴とするセラミック構
    造体。
  2. 【請求項２】 前記シール材は、無機繊維として、シリ
    カ−アルミナ，ムライト，アルミナおよびシリカから選
    ばれる少なくとも１種以上のセラミックファイバーを用
    い、無機バインダーとして、シリカゾルおよびアルミナ
    ゾルから選ばれる少なくとも１種以上のコロイダルゾル
    を用い、有機バインダーとして、ポリビニルアルコー
    ル，メチルセルロース，エチルセルロースおよびカルボ
    メトキシセルロースから選ばれる少なくとも１種以上の
    多糖類を用い、そして無機粒子として、炭化珪素，窒化
    珪素および窒化硼素から選ばれる少なくとも１種以上の
    無機粉末またはウィスカーを用い、これらを互いに混合
    してなる弾性質素材であることを特徴とする請求項１に
    記載のセラミック構造体。
  3. 【請求項３】 前記シール材は、固形分で、10〜70wt％
    のシリカ−アルミナセラミックファイバー、１〜30wt％
    のシリカゾル、 0.1〜5.0 wt％のカルボメトキシセルロ
    ースおよび３〜80wt％の炭化珪素粉末からなることを特
    徴とする請求項２に記載のセラミック構造体。
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