WO2002081058A1 - Filtre en ceramique a structure en nid d'abeilles - Google Patents

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WO2002081058A1
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honeycomb
filter
type ceramic
wall thickness
partition wall
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PCT/JP2002/002972
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Yasushi Noguchi
Hideaki Nishi
Hiroyuki Suenobu
Original Assignee
Ngk Insulators,Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S55/10—Residue burned
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/30—Exhaust treatment

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb-type ceramic film filter having a honeycomb shape. More specifically, even if the collection efficiency of fine particles (particulates) is sacrificed to some extent, the pressure loss is kept at a predetermined level even if it is used for a long period of time by extracting the ash generated by the oil combustion of diesel engine from pores.
  • the present invention relates to a honeycomb-type ceramic filter which is designed not to be large. Background art
  • a device for removing particulates in exhaust gas it has a structure in which a plurality of through holes opened at the exhaust gas inflow side end face and the exhaust gas discharge side end face are alternately sealed at both end faces.
  • a porous honeycomb-type ceramic filter is used, which forcibly passes the exhaust gas through partition walls (having a plurality of pores) between the through holes, and collects and removes fine particles in the exhaust gas.
  • the present invention is to maintain the predetermined collection efficiency and extract the ash generated by the oil combustion of diesel engine from the pores, so that the pressure loss is larger than the predetermined even if it is used for a long time
  • the present invention is to provide a honeycomb type ceramic filter which is designed not to Disclosure of the invention
  • the honeycomb-type ceramic film is characterized in that the average pore diameter X (/ xm) of the filter and the partition wall thickness W (m) satisfy the following relationship:
  • a honeycomb type ceramic filter is provided.
  • the porosity is preferably 55 to 75%, and as the ceramic, one having cordierite and no or carbon carbide as a main component is desirable.
  • the thermal expansion coefficient at 40 to 800 ° C. is preferably 1.0 ⁇ 10 6 Zt: or less.
  • the film of the present invention preferably has a honeycomb shape having a partition wall thickness W of 350 or less and a cell density of 250 cells Z in 2 or more.
  • the present invention is configured by controlling the pore size and the partition thickness such that the average pore diameter X (m) of the filter and the partition thickness W (urn) satisfy the relationship of 10 ⁇ WZX. It is a two cam type ceramic filter.
  • the collection efficiency is somewhat reduced, the pressure loss when collecting fine particles can be reduced, and furthermore, the ash accumulated in the pores formed inside the partition can be extracted from the pores, and as a result,
  • the present inventors have found that it is possible to obtain a honeycomb-type ceramic filter which can function stably for a long time without the pressure loss becoming larger than a predetermined value even when used for a long time.
  • the exhaust gas when the relationship between the average pore diameter X ( ⁇ m) of the filter 1 and the partition thickness W ( ⁇ ) WZX is larger than 10, the exhaust gas hardly passes through the partition, and the ash content accumulated in the pores Can not be extracted from the pores.
  • the relationship between the average pore diameter X (m) and the partition wall thickness W ( ⁇ m) is preferably 7 W WZ X 3 3 in order to achieve the above pores, 5 5 WZ X ⁇ 3 Is more preferred.
  • the average pore diameter X is usually 20 to 7 ° im and 30 to 70.
  • the partition wall thickness W is preferably 350 m or less, and more preferably in the range of 200 m to 300 m.
  • the main component of the ceramic filter of the present invention is not particularly limited, and any type of ceramic material can be used.
  • cordierite and Z or carbon dioxide are main components. .
  • co-dayerite any of orientation, non-orientation, polycrystalline, and] crystalline may be used.
  • carbon dioxide any of polycrystalline,] 3 crystalline and the like may be used.
  • the eight-cam filter of the present invention preferably has a porosity of 55 to 75%, and more preferably 60 to 70%, from the viewpoint of reduction of pressure loss and collection efficiency. I like it. In terms of improvement in thermal shock resistance at high temperatures used, it is preferably 4 0-8 0 0 Contact Keru thermal expansion coefficient of 1. Or less 0 X 1 0- 6 Z ° C , 0. 8 X 1 0 It is further preferable that it is 6 or less.
  • the ceramic film of the present invention is usually a honeycomb type having a structure in which a plurality of through holes opened in the exhaust gas inflow side end surface and the exhaust gas discharge side end surface are alternately sealed at both end faces.
  • the shape of the honeycomb filter is not particularly limited. For example, a cylinder whose end surface is a true circle or an ellipse, a prism whose end surface is a polygon such as a triangle or a square, a side surface of these cylinders or prisms The shape may be curved, etc.
  • the shape of the through hole is not particularly limited, and, for example, the cross sectional shape may be any shape such as a polygon having tetragonal or octagonal shape, a perfect circle, or an ellipse. It is the cell density of the filter of all, from the viewpoint of collection performance of the exhaust gas, preferably 2 5 0 cells in 2 or more, more preferably in the range of 3 0 0-4 0 0 cells in 2.
  • honeycomb type ceramic film of the present invention can be manufactured by the method described below.
  • the cordierite-forming raw material contains each component so as to have the theoretical composition of cordierite crystal, so silica (S i 0 2 ) the source component and kaolin, magnesium ⁇ (M g O) source components such as talc, aluminum oxide, it is necessary to blend the alumina (a 1 2 ⁇ 3> source component such as aluminum hydroxide.
  • the alumina (A 1 2 0 3) source component is preferably one containing either one or both of aluminum oxide Niumu or aluminum hydroxide in that less impurities, those containing inter alia aluminum hydroxide preferred .
  • the alumina (A 1 2 0 3) source raw material, in the cordierite-forming raw material, hydroxide ⁇ Rumi two ⁇ beam is preferably contained 1 5-4 5 mass%, aluminum oxide 0-2 0 weight It is preferable to contain%.
  • magnesia (MgO) source component for example, talc, magnesite and the like can be mentioned, and among them, talc is preferable.
  • Talc is a cordierite
  • the content of 37 to 40% by mass in the filler is preferable, and the particle diameter of talc is preferably 5 to 40 from the viewpoint of lowering the thermal expansion coefficient, and more preferably 10 to 30 ixm.
  • the magnesia (MgMg) source component such as talc used in the present invention may contain Fe 2 O 3 , CaO, Na 2 0, K 2 0, etc. as impurities.
  • the content of Fe 2 O 3 is preferably 0.1 to 2.5 % by mass in the magnesia (MgO) source component. If the content is in this range, the thermal expansion coefficient is low. High porosity can be obtained.
  • the content of CaO, Na 2 O, and K 2 0 should be less than 0.35 mass% in total of these magnesia (Mg)) source components, from the viewpoint of lowering the thermal expansion coefficient. preferable.
  • carbon dioxide as the main component as a starting material for the filter.
  • the case where the main component is kerosene carbide includes both the case where the carbon dioxide (SiC) is used or both the carbon dioxide (SiC) and the metal silicon (Si) are main components.
  • various additives can be added to the cordierite-forming material and / or the starting material mainly composed of kerosene as required,
  • a foamed resin, a binder, a dispersing agent for promoting dispersion in a liquid medium, and a pore forming material for forming pores can be mentioned.
  • the foamed resin include acrylic microcapsules
  • the binder include hydroxypropyl methylcellulose, methyl cellulose, hydroxyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol and the like.
  • the dispersant for example, ethylene glycol, dextrin, fatty acid stone, polyalcohol and the like can be mentioned.
  • the pore forming agent include grafite, flour, starch, phenol resin, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyethylene terephthalate and the like.
  • additives can be used singly or in combination of two or more depending on the purpose.
  • the honeycombs are produced in the following production steps. It is possible to produce mold ceramic filler Yuichi.
  • molding of the plastic raw material can be performed by extrusion molding method, injection molding method, press molding method, a method of molding the ceramic raw material into a cylindrical shape and then forming a through hole, etc. Among them, continuous molding is easy. In addition to this, it is preferable to carry out by the extrusion molding method, for example, in that it can lower the thermal expansion by orienting the co-nodelite crystal.
  • drying of the formed form can be carried out by hot air drying, microwave drying, dielectric drying, reduced pressure drying, vacuum drying, lyophilization, etc. Among them, the whole can be dried rapidly and uniformly. It is preferable to carry out in a drying step combining hot air drying with microwave drying or dielectric drying.
  • firing of the dry molded product usually depends on the size of the dry molded product, but in the case of a co-deialitized material, it is usually at 140 ° C to 140 ° C in the atmosphere. It is preferable to bake at a temperature for 3 to 7 hours.
  • firing is carried out in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 or Ar to prevent oxidation of SiC.
  • the firing temperature is a temperature at which the silicon nitride powder softens when SiC is bonded with silicon nitride or the like, and firing is preferably performed at a temperature of 1550 to 200 ° C. Yes.
  • honeycomb-type ceramic filters obtained in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5 described later were evaluated by the following methods.
  • Average pore diameter The average pore size was measured with a mercury intrusion porosimeter manufactured by Micromeritics.
  • the true specific gravity of Koji Eirai was 2.52 g / cm 3, and the porosity was calculated from the total pore volume. In the case of S i C, the true specific gravity is set to 3.05 g / cm 3 .
  • a honeycomb type ceramic filter sheet of ⁇ 144 mm ⁇ 152 mm (length) was held at the front and back of the honeycomb filter with a ring with an inner diameter of 130 mm, and the measurement was carried out substantially at an inner diameter of ⁇ 130 mm.
  • the soot generator was used to generate soot, and 10 g of soot was collected by the honeycomb filter. In that state, air of 2. 27 Nm 3 min was flowed, and the pressure difference across the filter was measured. (Examples 1 to 12).
  • the main raw material and the pore forming material were mixed at the average particle diameter and blending ratio shown in Table 1 to prepare various cordierite-forming raw materials. ⁇ Then, add 4 g of hydroxypropyl methylcellulose, 0.5 g of potassium laurate test, and 0.5 g of water to each of 100 g of these various co-dealitized raw materials, and knead them to make them plastic
  • the plastic raw material was formed into a cylindrical clay using a vacuum clay kneader, and was introduced into an extrusion molding machine to form a honeycomb.
  • each of the obtained molded articles was dielectric-dried and then completely dried by hot-air drying, and both end surfaces were cut into predetermined dimensions. Then, the through holes in the dried honeycomb-like body were alternately sealed at both end faces where the through holes were opened with a slurry made of a cordierite-forming material of the same composition.
  • honeycomb filter was fired at 1420 ° C. for 4 hours to obtain a honeycomb ceramic filter of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 5 and having a size of ⁇ 144 mm ⁇ 152 mm (length).
  • drying and sealing are carried out in the same manner as in Examples 1 to 12. Firing is carried out at atmospheric pressure and oxidation until 400.
  • the atmosphere was 400 T: The above was fired at a maximum temperature of 1450 ° C. for 1 hour in an atmospheric pressure argon atmosphere to obtain a honeycomb-type ceramic filter having a size: ⁇ 144 mm ⁇ 152 mm (length).
  • the value obtained by dividing the partition wall thickness by the average pore diameter has a correlation with the collection efficiency
  • the value obtained by dividing the partition wall thickness by the average pore diameter is controlled. You can freely control the collection efficiency.
  • the soot collection efficiency is considered to be correlated with the ash collection efficiency, according to the present invention, the ash collection is achieved even when used for a long period while maintaining a predetermined collection efficiency. It is possible to provide a honeycomb ceramic filter in which the pressure loss does not increase beyond a predetermined level.

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Description

明 細 書 ハニカム型セラミックス質フィルター 技術分野
本発明は、 ハニカム形状を有するハニカム型セラミックス質フィル夕一に関す る。 さらに詳しくは、 微粒子 （パティキュレート） 等の捕集効率を多少犠牲にし ても、 ディ一ゼルェンジンのオイル燃焼により発生す 灰分を気孔から抜き出す ことで、 長期間使用しても圧力損失が所定以上に大きくならないようにしたハニ カム型セラミックス質フィルターに関する。 背景技術
近年、 排ガス中の微粒子を除去する装置として、 排ガス流入側端面と排ガス排 出側端面に開口する複数の貫通孔を、両端面で互い違いに目封じした構造を有し、 排ガス流入側端面から流入した排ガスを、 強制的に各貫通孔間の隔壁 （複数の細 孔を有する） を通過させ、 排ガス中の微粒子を捕集、 除去する多孔質のハニカム 型セラミックス質フィルターが用いられている。
このセラミックス質フィルターでは、 排ガス中の微粒子の粒径との関係で、 各 貫通孔間の隔壁に形成される細孔の気孔径をどの程度とするかにより捕集効率、 圧力損失等の性能が異なることに鑑み、 従来から、 セラミックス質フィルターと して、 微粒子 （煤など） の捕集効率の高いものを得るべく開発が進められてきた。 しかしながら、 捕集効率を高くしたフィルタ一は、 フィルターの気孔径が小さ いため、 ディ一ゼルエンジンのオイル燃焼により発生する灰分がフィルターの気 孔内に蓄積し、 長期間の使用により、 圧力損失が所定以上に高くなつてしまうと いう問題があった。 また、 気孔径の小さいフィルターの場合、 微粒子 （煤など） 捕集に際して圧力損失が高く、 その低減が望まれていた。
ところで、 近年のディーゼルエンジンの改良により、 エンジンから発生する煤 などの微粒子は、 以前に比べて相当量低減している。 そこで、 本発明者が鋭意検 討したところ、 将来の排ガス基準の規制値をクリアするためには、 極端に高い捕 集効率を達成する必要はなく、 逆に、 灰分の気孔内への蓄積に起因する圧力損失 の上昇を防止するためには、 排ガスが隔壁から通り抜けることができる程度に気 孔径を大きくすることが重要であることを見出し、本発明に到達したものである。 したがって、 本発明の目的は、 所定の捕集効率を維持しつつ、 ディーゼルェン ジンのオイル燃焼により発生する灰分を気孔から抜き出すことにより、 長期間使 用しても圧力損失が所定以上に大きくならないようにしたハニカム型セラミック ス質フィルターを提供することにある。 発明の開示
即ち、 本発明によれば、 ハニカム型セラミックス質フィル夕一であって、 前記 フィルタ一の平均気孔径 X (/xm) と隔壁厚 W ( m) が、 以下の関係を満足す ることを特徴とするハニカム型セラミックス質フィルター、 が提供される。
1 0≥w/x
本発明のセラミックス質フィルターにおいては、 前記フィルターの平均気孔径
X (urn) と隔壁厚 W ( m) 力 7 ^WZX^ 3となる関係を満足することが 好ましく、 前記フィルタ一の平均気孔径 X (/xm) と隔壁厚 W ( πι) 力 5≥ WZX≥ 3の関係を満足することがより好ましい。
また、 本発明のセラミックス質フィルターでは、 その気孔率が 5 5〜7 5 %で あることが好ましく、 セラミックスとしては、 コーデイエライ卜及びノ又は炭化 ゲイ素を主成分とするものが望ましい。 さらに、 本発明のセラミックス質フィル 夕一においては、 40〜8 0 0°Cにおける熱膨張係数が、 1. 0 X 1 0—6Zt:以 下であることが好ましい。 本発明のフィル夕一は、 その隔壁厚 Wが 3 5 0 以 下で、セル密度が 2 5 0セル Z i n2以上のハニカム形状を有することが好ましい。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施形態を、 具体的に説明するが、 本発明はこれらの実施形態 に限定されるものではない。
本発明は、 フィルターの平均気孔径 X ( m) と隔壁厚 W (urn) が、 1 0≥ WZX、 という関係を満足するように、 気孔径と隔壁厚さを制御して構成したハ 二カム型のセラミックス質フィルタ一である。
上記したように、 本発明者は、 灰分の気孔内への蓄積に起因する圧力損失の上 昇を防止するために、 排ガスが隔壁から通り抜けることができる程度に気孔径を 大きくすることが重要であることを見出した。 具体的にいえば、 本発明者が、 気 孔径と隔壁厚さとの関係について鋭意検討したところ、 ハニカム構造体の隔壁厚 さに対して気孔径を所定以上に大きくすることによって、 煤など微粒子の捕集効 率は多少低くなるものの、 微粒子を捕集する時の圧力損失を低減でき、 しかも、 隔壁内部に形成されている気孔内に蓄積した灰分を当該気孔から抜き出すことが でき、 その結果、 長期間使用しても圧力損失が所定以上に大きくならず、 長期間 安定して機能できるハニカム型のセラミックス質フィルターを得ることができる ことを見出したのである。
本発明において、 フィル夕一の平均気孔径 X ( ^ m) と隔壁厚 W ( ΠΊ) の関 係 WZXが 1 0より大きい場合には、 排ガスが隔壁を通り抜けにくくなり、 気孔 内に蓄積した灰分を当該気孔から抜き出すことができない。
本発明では、 平均気孔径 X ( m) と隔壁厚 W ( ^ m) の関係が、 7≥WZ X ≥ 3となることが上記気孔を達成するために好ましく、 5≥WZX≥3であるこ とがより好ましい。
また、 本発明のハニカム型セラミックス質フィルターにおいては、 上記した本 発明の目的を達成する上で、 その平均気孔径 Xは、 通常 2 0〜7◦ i mであり、 3 0〜7 0 であることがさらに好ましく、 また、 隔壁厚 Wについては、 3 5 0 z m以下が好ましく、 2 0 0〜3 0 0 mの範囲であることがより好ましい。 本発明のセラミックス質フィルターの主成分としては、 特に限定されず、 セラ ミックス質であればいずれの種類も使用することができる力 コーディェライト、 及び Z又は炭化ケィ素を主成分とすることが好ましい。 コ一デイエライトとして は、 配向、 無配向、 ひ結晶質、 ]3結晶質等のいずれでもよい。 炭化ケィ素として は、 ひ結晶質、 ]3結晶質等のいずれでもよい。
また、 ムライ ト、 ジルコン、 チタン酸アルミニウム、 クレーボンド炭化ケィ素、 ジルコニァ、 スピネル、 インディアライト、 サフィリン、 コランダム、 チタニア 等の他の成分を含有するものであってもよい。 本発明の八二カムフィルタ一は、 圧力損失の低減化及び捕集効率の点から、 気 孔率が 5 5〜7 5 %であることが好ましく、 6 0〜7 0 %であることがさらに好 ましい。 高温使用時における耐熱衝撃性の向上という点で、 4 0〜8 0 0 にお ける熱膨張係数が 1 . 0 X 1 0— 6Z°C以下であることが好ましく、 0 . 8 X 1 0— 6 以下であることがさらに好ましい。
また、 本発明のセラミックス質フィル夕一は、 通常、 排ガス流入側端面と排ガ ス排出側端面に開口する複数の貫通孔を、 両端面で互い違いに目封じした構造を 有するハニカム型であるが、 ハニカム型フィルターの形状について特に制限はな く、 例えば、 端面の形状が真円又は楕円の円柱、 端面の形状が三角、 四角等の多 角形である角柱、 これらの円柱、 角柱の側面がくの字に湾曲した形状等いずれで もよい。 また、 貫通孔の形状についても特に制限はなく、 例えば、 断面形状が四 角、 八角等の多角形、 真円、 楕円等いずれでもよい。 フィルタ一のセル密度とし ては、 排ガスの捕集性能の点から、 2 5 0セル i n 2以上が好ましく、 3 0 0〜 4 0 0セル i n 2の範囲がさらに好ましい。
本発明のハニカム型セラミックス質フィル夕一は、 次に述べる方法等で製造す ることができる。
まず、 フィルターの出発原料としてコーディエライト化原料を用いる場合、 こ のコーデイエライト化原料は、 コーデイエライト結晶の理論組成となるように各 成分を配合する為、 シリカ （S i 02) 源成分及びカオリン、 タルク等のマグネシ ァ （M g O) 源成分、 酸化アルミニウム、 水酸化アルミニウム等のアルミナ （A 1 2〇3〉 源成分等を配合する必要がある。
アルミナ （A 1 203) 源成分としては、 不純物が少ないという点で酸化アルミ ニゥム又は水酸化アルミニウムのいずれか一種又はこれら両方を含有するものが 好ましく、 中でも水酸化アルミニウムを含有するものが好ましい。
また、 アルミナ （A 1 203) 源原料は、 コーディエライト化原料中、 水酸化ァ ルミ二ゥムは 1 5〜4 5質量％含有させることが好ましく、 酸化アルミニウムは 0〜2 0質量％含有させることが好ましい。
マグネシア （M g O) 源成分としては、 例えば、 タルク、 マグネサイト等を挙 げることができ、 中でも、 タルクが好ましい。 タルクは、 コーディエライト化原 料中 37〜40質量％含有させることが好ましく、 タルクの粒径は、 熱膨張係数 を低くする点から 5〜40 が好ましく、 10〜30 ixmがより好ましい。 また、 本発明に用いるタルク等のマグネシア （Mg〇） 源成分は、 不純物とし て F e 203、 C aO、 Na20、 K2〇等を含有してもよい。 但し、 Fe203の含有 率は、 マグネシア （MgO) 源成分中、 0. 1〜2. 5質量％とするのが好まし レ^ この範囲の含有率であれば、 熱膨張係数を低くすることができるとともに、 高い気孔率を得ることができる。
また、 CaO、 Na20、 K20の含有率は、 熱膨張係数を低くするという点か ら、 マグネシア （Mg〇） 源成分中、 これら合計で 0. 35質量％以下とするこ とが好ましい。
なお、 本発明においては、 フィルターの出発原料として炭化ケィ素を主成分と することもできる。 炭化ケィ素を主成分とする場合としては、 炭化ケィ素 （S i C) を、 又は炭化ケィ素 （S i C) と金属シリコン （S i) を主成分とする場合 の双方を含む。
本発明のフィルターを製造するに際しては、 コーディエライト化原料、 及び/ 又は炭化ケィ素を主成分とする出発原料に、 必要に応じて種々の添加剤を配合す ることができ、 添加剤としては、 例えば、 発泡樹脂、 バインダー、 媒液への分散 を促進するための分散剤、 気孔を形成する為の造孔材等を挙げることができる。 発泡樹脂としては、 例えば、 アクリル系マイクロカプセル等を挙げることがで き、 バインダーとしては、 例えば、 ヒドロキシプロピルメチルセルロース、 メチ ルセルロース、 ヒドロキシェチルセルロース、 カルボキシルメチルセルロース、 ポリビニルアルコール等を挙げることができる。 また、 分散剤としては、 例えば、 エチレングリコール、 デキストリン、 脂肪酸石験、 ポリアルコール等を挙げるこ とができる。 また、 造孔剤としては、 例えば、 グラフアイト、 小麦粉、 澱粉、 フ ェノール樹脂、 ポリメタクリル酸メチル、 ポリエチレン、 ポリエチレンテレフ夕 レート等を挙げることができる。
これら添加剤は、 目的に応じて 1種単独又は 2種以上組み合わせて用いること ができる。
本発明においては、 上記した出発原料を用い、 以下に示す製造工程でハニカム 型セラミックス質フィル夕一を製造することができる。
まず、 上述した出発原料 1 0 0重量部に対して、 バインダー 3〜5重量部、 造 孔剤 3〜4 0重量部、 分散剤 0 . 5〜 2重量部、 水 1 0〜4 0重量部を投入後、 混練し、 可塑性とする。
次いで、 可塑性原料の成形は、 押出し成形法、 射出成形法、 プレス成形法、 セ ラミックス原料を円柱状に成形後貫通孔を形成する方法等で行うことができ、 中 でも、 連続成形が容易であるとともに、 例えばコ一ディエライト結晶を配向させ て低熱膨張性にできる点で押出し成形法で行うことが好ましい。
次いで、 生成形体の乾燥は、 熱風乾燥、 マイクロ波乾燥、 誘電乾燥、 減圧乾燥、 真空乾燥、 凍結乾燥等で行うことができ、 中でも、 全体を迅速かつ均一に乾燥す ることができる点で、 熱風乾燥とマイクロ波乾燥又は誘電乾燥とを組み合わせた 乾燥工程で行うことが好ましい。
最後に、 乾燥成形体の焼成は、 乾燥成形体の大きさにもよるが、 通常、 コ一デ イエライト化原料の場合には、 大気雰囲気下、 1 4 1 0〜 1 4 4 0 °Cの温度で、 3〜7時間焼成することが好ましい。 また、 炭化ケィ素を主成分とする原料の場 合には、 S i Cの酸化を防止するために N 2、 A r等の非酸化性雰囲気下で焼成を 行う。 焼成温度としては、 S i Cを窒化珪素等で結合する場合には、 窒化珪素粉 末が軟化する温度であり、 1 5 5 0〜2 0 0 0 °Cの温度で焼成することが好まし い。 再結晶法で S i C粒子同士を結合する場合には、 少なくとも 1 8 0 0 以上 の温度で焼成することが必要である。 さらに、 S i Cと S iを主成分とする場合 には、 N2、 A r等の非酸化性雰囲気下、 1 4 0 0〜 1 8 0 0 °Cの温度で焼成する ことが好ましい。 なお、 乾燥工程と焼成工程を連続して行ってもよい。 以下、 本発明を実施例により具体的に説明するが、 本発明はこれら実施例に限 定されるものではない。
1 . 評価方法
後述する実施例 1〜 1 3及び比較例 1〜 5で得られたハニカム型セラミックス 質フィルターについて以下に示す方法で評価を行った。
( 1 ) 平均気孔径 マイクロメリティックス社製の水銀圧入式ポロシメーターで平均気孔径を測定 した。
(2) 気孔率
コーデイエライ卜の真比重を 2. 52 g/cm3とし、 全細孔容積から、 気孔率 を計算した。 S i Cの場合は、 真比重を 3. 05 g/cm3と'した。
(3) 捕集効率
スートジェネレータ一により煤を発生させた排ガスを、 サイズ： φ 144mm X I 52 mm (長さ） で、 表 2に示す平均気孔径 X、 隔壁厚 W、 気孔率、 セル密 度、 及び熱膨張係数を有するフィルターに、 2分間流入して、 フィルター通過後 の排ガスに含まれる煤を濾紙で捕集し、 煤の重量 （W を測定した。 また、 同じ 時間、 煤を発生させた排ガスを、 フィルターに流入せずに濾紙で捕集し、 煤の重 量 （W2) を測定した。 次いで、 得られた各重量 （W,) (W2) を以下に示す式に代 入して捕集効率を求めた。
(W2-W,) / (W2) X 100
(4) スート捕集圧損評価
サイズ： φ 144mmX 1 52mm (長さ） のハニカム型セラミックス質フィ ル夕一を用レ 内径 Φ 130mmのリングでハニカムフィルタ一の前後を押さえ、 測定は、 実質上内径 φ 130mmで行った。 ス一トジェネレータ一により、 スー トを発生させ、 ハニカムフィルターに 10 gスー卜を捕集させた。 その状態で、 2. 27 Nm3 m i nの空気を流し、 フィルタ一前後の圧力差を測定した。 (実施例 1〜 12 ).
表 1に示す平均粒径、 配合割合で主原料と造孔材を混合して各種のコーデイエ ライト化原料を調製した。 · 次いで、 これら各種のコ一ディエライト化原料 100 gそれぞれに対して、 ヒ ドロキシプロピルメチルセルロース 4 g、 ラウリン酸カリ石験 0. 5 g、 水 30 gを投入、 混練して可塑性とし、 この可塑性の原料を、 真空土練機でシリンダー 状の坏土を成形し、 押出し成形機に投入してハニカム状に成形した。
次いで、 得られた各種の成形体を、 誘電乾燥の後、 熱風乾燥で絶乾し、 所定の 寸法に両端面を切断した。 次いで、 このハニカム状の乾燥体における貫通孔を、 同様の組成のコーデイエ ライト化原料からなるスラリーで、 貫通孔が開口する両端面で互い違いに目封じ した。
最後に、 1420°Cで 4時間焼成して実施例 1〜12、 比較例 1〜5の、 サイ ズ： φ 144mmX 152mm (長さ） のハニカム型セラミックス質フィルター を得た。
(実施例 Ί 3)
表 1に示す主原料 （S i Cと S i ) と造孔材を用いて、 乾燥、 目封じまでは、 実施例 1〜12と同じ方法で行い、 焼成は、 400 までは、 大気圧酸化雰囲気 で、 400T:以上は、 大気圧アルゴン雰囲気で、 最高温度 1450°Cで 1時間焼 成して、 サイズ： φ 144mmX 152 mm (長さ） のハニカム型セラミックス 質フィルタ一を得た。
実施例 1〜 1 3及び比較例 1〜 5のそれぞれの評価結果をまとめて表 2に示す。
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
産業上の利用可能性
以上説明したように、 隔壁厚を平均気孔径で除した値は、 捕集効率と相関があ ることから、本発明によれば、隔壁厚を平均気孔径で除した値を制御することで、 自由に捕集効率を制御できる。 また、 スートの捕集効率は、 灰分の捕集効率と相 関があると考えられるため、 本発明によれば、 所定の捕集効率を維持しつつ、 長 期間使用しても灰分の蓄積による圧力損失が所定以上に大きくならないハニカム 型セラミックス質フィルターを提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ハニカム型セラミックス質フィルタ一であって、
前記フィル夕一の平均気孔径 X ( τη) と隔壁厚 W (^m) が、 以下の関係を 満足することを特徴とするハニカム型セラミックス質フィルター。
1 0≥w/x
2. 前記フィルターの平均気孔径 X (am) と隔壁厚 W ( ) が、 以下の関 係を満足する請求項 1に記載のハニカム型セラミックス質フィルター。
7≥W/X≥ 3
3. 前記フィルターの平均気孔径 X (^m) と隔壁厚 W (urn) が、 以下の関 係を満足する請求項 1に記載のハニカム型セラミックス質フィル夕一。
5≥W/X≥ 3
4. 気孔率が 5 5〜7 5 %である請求項 1〜3のいずれか 1項に記載のハニカ ム型セラミックス質フィル夕一。
5. セラミックスが、 コーディエライト及びノ又は炭化ケィ素を主成分とする 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のハニカム型セラミックス質フィルタ一。
6. 40〜 8 0 0°Cにおける熱膨張係数が、 1. 0 X 1 O-6/^以下である請 求項 1〜 5のいずれか 1項に記載のハニカム型セラミックス質フィル夕一。
7. 隔壁厚 Wが 3 5 0 xm以下である請求項 1〜6のいずれか 1項に記載のハ 二カム型セラミックス質フィルター。
8. セル密度が 2 5 0セル i n 2以上である請求項 1〜7のいずれか 1項に記 載のハニカム型セラミックス質フィル夕一。
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