JPS6261645A - ハニカムフオ−ム担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば内燃機関のパティキュレートトラッパ担
体あるいは排気ガス浄化用触媒担体に用いるハニカムフ
オーム担体に関スる。

〔従来の技術〕

従来公知のこの種の、例えば上記パティキュレートトラ
ッパ担体は特開昭５８−１６１９６２号公報に記載され
たごとく、全体が三次元網目状骨格を有した多孔質セラ
ミックより成り、内部を貫いて伸びる多数の入口通路、
出口通路を有している。これら入口通路と出口通路との
間には隔壁が位置しており、入口通路に入った排気ガス
は隔壁を経て出口通路に流れ出るように構成されている
。

上記隔壁は上記のごとき構造の多孔質セラミックより成
るので、該隔壁における三次元網目状骨格にパティキユ
レートが衝突捕集されるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる構成を有したいわゆるハニカムフオーム担体はケ
ース内に収容されて、内燃機関の排気管に接続されるが
、該担体の端面がケース収容時やあるいは搬送時に破損
しやすい、つまり、三次元網目状骨格の間に連通部が形
成されているため、特に（Ｕ体の端面は該骨格が直接に
露呈しているので、該骨格の破）員を招きやすいのであ
る。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、上記の不具合を解決しようとするもので、三
次元網目状骨格を有した多孔質セラミ。

りより成り、かつ内部に伸びる多数の、互いに隔置され
た通路を有したハニカムフオーム担体において、前記通
路が開口した端面のうち該通路を除く壁部の部分におけ
る３次元網目状骨格に囲まれて形成されている連通部を
セラミック材料によって充填し、端面補強層を形成した
ことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、上記のように、担体の端面が端面補強
層で覆われるため、比較的強度の低い三次元網目状骨格
を保護することが可能となり、小さな力による骨格の欠
けを回避することができる。

（発明の効果〕 従って、本発明は担体の端面における機械的強度を向上
させることができるのである。

〔実施例〕

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第１
図（ａ＋〜（ｅｌにおいて、担体１は、例えば外径１０
７ｍｍ、長さ７８ｍｍの円柱形状であって、例えばコー
ジェライト系のセラミック材料で構成されている。該担
体１は全体が三次元網目状骨格を有した多孔質セラミッ
クより成り、第１図（Ｃ１のごとく、上記骨格６の間に
は連通部７を有している。

該担体ｌの内部には、一端で開口し他端で閉鎖された入
口通路２、および上記一端で閉鎖され上記他端で開口し
た出口通路３が伸びている。これら両通路２．３は互い
に平行となっており、かつ隔壁４で隔てである。なお、
本実施例では、上記入口、出口通路２．３はそれぞれ１
１３個形成してあり、担体１の横断面積に占める割合は
全体で約２０％となっている。

本発明では、担体１の両端面の・うち各通路２゜３の開
口部分を除く壁部８において、その三次元用目状骨格６
により囲まれて形成されている連通部７をセラミック材
料によって充填しく第１図（ｅ））臣審な構造となった
端面補強層５が形成されている。このセラミック層５の
深さ１０は例えば約５ｍｍである。

なお、図中９は担体１の外周部に緻密に形成した外周補
強層である。

第１図（ａｌ〜ｔｅｌにおいて、パティキュレートを含
む排気ガスを入口通路２より導入する。これにより、排
気ガスは隔壁４の、前記網目状骨格６にて囲まれた連通
部７を通って出口通路３に出る。この過程で、排気ガス
中のパティキュレートは骨格６０表面に衝突捕集される
。

ここで、本発明の担体１の製造方法を説明する。

−ａに二次元網目状構造の隔壁を有する担体を得るには
、同様な三次元網目構造を有するポリウレタンフォーム
などの有機化合物を骨材として使用し、この骨材の表面
にセラミック材料を固着し、これを焼成すると母材たる
有機化合物が燃焼飛散し、周囲のセラミック材が母材と
同様の構造となることを利用する。

第２図は成形型容器部を図示したものであり第２図（ａ
）は平面図、第２図（ｂｌは軸断面図である。成形型容
器部１０は基盤状に区画した１”つ置きの区画において
その区画面積よりも小さな正方形断面を有する柱状部材
１１を垂直に固着した端面１２と側壁１３とからなり、
他の端面ば開口されている。一方、第３図は、成形型蓋
部を図示したものであり、第３図（ａ）は平面図、第３
図（ｂｌは軸断面図である。成形型蓋部２０は、前記の
成形型容器部１０と同様に柱状部材２１を垂直に固着し
た平板蓋２２からなり、柱状部材２１の取付位置は、成
形型容器部ｌＯにおいて柱状部材２１が取付けられてな
い格子状区画に取付ける。また成形型蓋部２０の平板に
は各区画に連通孔２３が設けられ、平板の側周にはねし
孔２４が設けられている。そして成形型容器部１０と成
形型蓋部２０とを組み合わせて成形型を作成する。第４
図は組み合わされた成形型の軸断面を示したものである
。成形型の内部は製造されるべきハニカム型多孔賞セラ
ミックと同一形状のキャビティ３０が形成される。

成形型蓋部２０と成形形容器部１０とは所定の組み合わ
せがなされるべく成形型蓋部２０の側面に設けたねし孔
２４を通してビス４０によってねじ孔１４に取外し自在
に固着される。

次に、ウレタンフオームの成形法を説明すると、キャビ
キイ３０内面には予めワックス系離型剤を成形型の離型
剤の融点以上に加熱しておき、スプレーまたはへヶ塗り
によって塗布する０次に成形型を３０℃〜５０℃に調整
しておき、成形型容器部１０に有機イソシアネート、ポ
リオール、整泡剤、発泡剤および触媒を混合したウレタ
ンフオーム原料混合液を攪拌混合しながら注入し、成形
型蓋部２０を閉じる。ここで、前記有機イソシアネート
としては、トリレンジイソシアネート、またはメチレン
ジイソシアネートまたは両者の混合物、前記ポリオール
としては、ポリエーテルポリオールおよび、またはポリ
エステル系ポリオールとからなる重合体ポリオール、ま
たはこれとポリエーテルポリオールとの混合物、前記発
泡剤としては、水または、ハロゲン言換脂肪族炭化水素
系発泡剤（トリクロロモノフロロメタンなどのフロン類
）、または両者の混合物、前記整泡剤としては、アルコ
ール変性シリコーン整泡剤、前記触媒としては、樹脂化
反応を促進する触媒としてアルコールとイソシアネート
との反応触媒として有効に用いられる３級アミンおよび
その有機酸塩類、発泡反応を促進する触媒としては、水
とイソシアネートとの反応触媒として有効に用いられる
モルホリン、エタノールアミン等を用いた。ウレタンフ
オーム原料混合液はキャビティ３０内で発泡し型内の空
気を押した後、穴２３より溢れるので栓をする０発泡後
１００℃〜１２０℃で２０〜６０分間加熱硬化させる。

硬化後に容器部１０と蓋部２０とを分離させればウレタ
ンフオーム成形体が得られる。

次に、このウレタンフオーム成形体にセラミックスラリ
−を含浸させた後、ポリウレタンを焼成し担体工を得る
方法について詳述する。含浸に使用されるセラミックス
スラリーの原料は、焼成によりコージェライト組成とな
る酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　、７’７Ｌ／ミナＣＡ
ｌｘ　Ｏｘ　）　、ケイ酸（ＳｉＯｘ）を含む混合粉末
、あるいは上記混合粉末を加熱しコージェライト系セラ
ミックにし、これを粉末化した合成コージェライト粉末
、あるいは両者の混合物にメチルセルロース、ポリビニ
ルアルコール等のバインダ、および水を加えた・もので
ある、前記ウレタンフオームをこのスラリーに含浸した
後、エアガンや遠心分離装置を用いて余分なスラリーを
除去し、８０℃〜１２０℃の乾燥炉の中で２〜３時間乾
燥する。以上の含浸から乾燥までの操作を２〜３回繰り
返し、必要量のセラミックスラリ−をウレタンフオーム
発泡体骨格表面に付着させる。

ここで、外周補強層９と端面の緻密セラミック層５とを
形成する。両者の形成はどちらを先に行なっても良いの
であるが、ここでは外周補強層９を先に説明する。

まず前記のウレタンフオーム発泡体骨格表面に前記セラ
ミックが付着した状態で、先のスラリーと同一材料のス
ラリーをウレタンフオーム外周部に２ｍｍの厚さになる
ように刷毛で塗り込み、８０〜１２０℃の乾燥炉中で２
〜３時間乾燥する。

次に、ウレタンフオームの両端部を先のスラリー中に５
ｍｍの深さだけ含浸する。その後、入口通路２の開口部
、または出口通路３の開口部内に残った余剰スラリーを
除去し、端面部の三次元網状骨格の連通孔のみがスラリ
ーで満たされるようにし、１２０℃の乾燥炉で３０分乾
燥する。これを入口側、出口側の端面について行なう。

その後、焼成温度１３００〜１４７０℃で５〜６時間焼
成処理を行なう。

以上のような方法によって担体１が得られる。

次に、本発明担体の作用効果について述べる。

従来の担体ではケースへの圧入時に荷重が１ケ所にかか
ると、担体の端面のその部分が欠けてしまっていたが、
本発明の担体においては、端面部が緻密なセラミック層
で形成されているために、圧入時にかかる荷重が全体に
分散され端面部の欠けが生じなくなった。

また端面部の端面補強層５が梁の役を果しており、第５
図のごとく、全壊までの強度も従来品の約２倍となった
。

ここで、圧壊強度の測定法について説明する。

まず、使用する担体の外形寸法であるが、直径１０７ｍ
ｍ、長さ７１３ｍｍである。

次に、第６図に示す如く、合板上に担体ｌの直径と同じ
内径寸法の鉄製のケース５０を置き、両端面を１ｍｍ厚
のウレタンシート６０で押さえた担体１をその中に入れ
、さらに担体１の直径と同じ寸法の２０ｍｍ厚さのアル
ミニウム製の上板７０を置き、上から徐々に荷重をかけ
、担体が破壊した時の荷重を圧壊強度として測定した。

本発明は上述の実施例に限定されず、次のごとく種々の
変形が可能である。

（１）前記実施例では担体の入口側及び出口側の両端面
に端面補強層５を形成したが、これは必ずしも両端面に
施す必要はなく、必要な側のみに施しても良い。

例えば担体をケースへ圧入する際に入口側の端面を押す
のであれば、力のかかる入口側のみに上記端面補強層５
を形成しても担体圧入時の破壊を防ぐことができる。

（２）前記実施例では端面補強層５を形成する際にウレ
タンフオームの端面をスラリー中に含浸したわけである
が、端面の三次元網状骨格の連通孔をセラミックスラリ
−で埋めることが可能であればどのような方法でも良く
、例えば ｆａｔ所望の深さまでスラリーを刷毛塗りする。

ｃｂ）所望の深さまでスラリーをスプレー塗布する。

の方法があり、上記の方法によって作製した担体の強度
は前記実施例による担体の強度と差異はなかった。

（３）前記実施例では端面補強層５を形成するスラリー
として、三次元網目状骨格に使用するセラミックスラリ
−と同一のスラリーとしたが、異なる原料を変えても勿
論良い。

（４）前記実施例では端面補強層５の深さを５ｍｍとし
たが、強度向上の効果が得られるのは端面補強１ｉ５の
深さがＱ、５ｍｍ以上である。また端面補強層５の深さ
を増すと、担体の圧力損失が上昇してくるため、深さの
最大値は圧力損失の上昇が許容される範囲（任意）であ
る。

なお、入口通路３．出口通路４の開口部の形状をラッパ
状に拡開し、その端面に端面補強層を形成することで圧
力損失の上昇の殆どないようにすることが可能である（
第７図参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｔ〜ｔｅｌは本発明の担体の一実施例を示す
もので、第１図ｔａ＋は斜視図、第１図山）は断面図、
第１図（ＣＩは骨格部分を模式的に示す斜視図、第１図
ｆｄ）は第１図（ａｌの側面図、第１図（ｅ）は端面補
強層部分を模式的に示す断面図、第２図（ａｌ、　（ｂ
）は本発明担体の製造方法に供する成型形容器部を示す
もので、第２図（ａｌは平面図、第２図（ｂｌは第２図
（ａ）のＸ−Ｘ断面図、第３図（ａ）　、　ｌｂ）は本
発明担体の製造方法に供する成形型蓋部を示すもので、
第３図（ａｌは平面図、第３図（′ｂ）は第３図（ａｌ
のＹ−Ｙ断面図、第４図は第２図と第３図との成形型部
を組合せた状態を示す断面図、第５図および第６図は本
発明の作用効果の説明に供する図、第７図は本発明の他
の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・担体、２・・・入口通路、３・・・出口通路、
４・・・隔壁、５・・・端面補強層、６・・・骨格、７
・・・連通部。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ｂ） （Ｃ） １１１１図 （ｄ） （ｅ） 第１図 （也） （ｂ） 第２図 （＆） （ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三次元網目状骨格を有した多孔質セラミックより成り、
   かつ内部に伸びる多数の、互いに隔置された通路を有し
   たハニカムフォーム担体において、前記通路が開口した
   端面のうち該通路を除く壁部の部分における３次元網目
   状骨格に囲まれて形成されている連通部をセラミック材
   料によって充填し、端面補強層を形成したことを特徴と
   するハニカムフォーム担体。