WO2004085127A1 - セラミックス構造体の接合方法 - Google Patents

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Jun Fujita
Naoshi Masukawa
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Definitions

  • the present invention relates to a method of bonding ceramic structures, and more particularly to a method of bonding ceramic structures used as a particulate matter collection filter in an exhaust gas of an internal combustion engine, a boiler or the like, a catalyst carrier or the like.
  • a method has been disclosed in which a plurality of ceramic structures are bonded to one another by pressing another ceramic structure on the side surface of the ceramic structure on which the bonding material is applied and the bonding material is coated.
  • Reference 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 00 0 7 4 5 5
  • the gap amount of 3 ⁇ 4 coated joining material occurs less productivity is low.
  • the bonding material may excessively protrude to the end face of the laminate. Then, the bonding material that has been exposed to this excess causes generation of cracks in the surface and inside of the bonding material layer, resulting in a problem that the bonding strength between the ceramic structures is reduced.
  • a first feature of the present invention is a method of joining at least a first ceramic structure and a second ceramic structure, wherein (1) the first ceramic structure and the second ceramic structure In the state in which the bonding material layer is interposed between the two, the pressure is applied in the direction in which the first ceramic structure and the second ceramic structure approach each other, and (2) the pressure is applied, whereby the bonding material layer is formed.
  • the bonding material extruded to the end face of the laminate including the first ceramic structure and the second ceramic structure is removed from the surface, and (3) the end surface of the laminate is removed after the extruded bonding material is removed. After drying the bonding material in the vicinity, (4) the entire laminate is to be dried.
  • FIG. 1 shows the process flow of the bonding method in the present embodiment.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining the pressure of the laminate
  • FIG. 1B is a diagram for explaining the removal of the bonding material
  • FIG. 1C is a diagram for explaining the end face drying.
  • FIGS. 1B and 1C are side views of the laminate shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2 is an enlarged view of an end face portion for explaining bonding material removal and end face drying in the present embodiment.
  • Fig. 2A shows the state before removing the bonding material
  • Fig. 2B shows the state after removing the bonding material.
  • FIG. 3 is a diagram showing the flow of processing when a mask pasting step or the like is added in the present embodiment. Best Mode for Carrying Out the Invention
  • a method of joining at least a first ceramic structure 101 and a second ceramic structure 102 is described.
  • the pressure is applied in the direction in which the ceramic structure approaches 102 (FIG. 1A), and by applying pressure, the bonding material layer 110 to the first ceramic structure 101 and the second
  • the bonding material extruded on the end face of the laminate 120 including the ceramic structure 102 is removed after removing the bonding material “I 1 1 a (FIG. 1 B), and after removing the extruded bonding material 1 1 1 a
  • the entire laminate 120 is to be dried.
  • the direction in which the first ceramic structure 101 and the second ceramic structure 102 approach force is the direction indicated by the arrow in FIG. 1A.
  • the ceramic structure includes a filter for collecting particulates in exhaust gas from an internal combustion engine, a boiler, etc., and a honeycomb structure used as a catalyst carrier.
  • the bonding material includes, for example, a bonding material composed of silicon carbide powder, aluminosilicate fiber, colloidal silica, water and the like. These bonding materials are applied using an application means such as a mono pump, a spatula, or a brush.
  • Means for applying pressure in the direction in which a plurality of ceramic structures including the ceramic structure 101 and the ceramic structure 102 approach each other include a pressure cylinder, hydrostatic pressure, and the like.
  • the means for removing the laminate 1 2 0 extruded bonding material to the end face of the 1 1 1 a and the like up can ⁇ by 3 ⁇ 4 spatula or the like.
  • the member of the removal means in contact with the end face of the laminate 120 be a material having high adhesion to the end face of the laminate, such as rubber or plastic.
  • the removal means 130 is moved in the direction of the arrow in order to put the bonding material 1 1 1 a extruded on the end face of the laminate 120 (FIG. 2 A).
  • the end face of the laminated body is obtained. It is preferable to remove the extruded bonding material.
  • the bonding material in the bonding material removed by the removing means is naturally formed. Drying will cause cracks and cracks. For this reason, if the extruded bonding material is removed, cracks and cracks that have already occurred inside the bonding material before removal may be exposed.
  • the bonding material layer is interposed between the first ceramic structure and the second ceramic structure, in the direction in which the first ceramic structure and the second ceramic structure approach each other.
  • the bonding material extruded from the bonding material layer to the end face of the laminate including the first ceramic structure and the second ceramic structure is removed, and the bonded bonding is performed.
  • drying the bonding material near the end face of the laminate after removing the material it is possible to prevent generation of cracks in the bonding material of the end face by drying the entire laminate.
  • a masking material is attached to both end faces of the ceramic structure (S201), and a base is applied to the bonding surface of the ceramic structure.
  • S202 A spacer is formed on the bonding surface of the ceramic structure so that the distance between the ceramic structures is constant (S203), and thereafter the bonding material is applied to the bonding surface of the ceramic structure as described above.
  • the ceramic structures are laminated (S204), the ceramic structures are mutually pressed (S205), the bonding material extruded to the end face of the laminate is removed (S206), and the end face of the laminate is dried (S207). )
  • the entire stack may be dried (S208), and the masking material may be peeled off (S209).
  • a bonding material comprising 39% by weight of silicon carbide powder, 32% by weight of aluminosilicate fiber, 19% by weight of colloidal silica, and 10% by weight of water was used.
  • the viscosity was 35 Pascal seconds.
  • the experiment was conducted in a room with a temperature of 25 ° G and a humidity of 65%.
  • the bonding material extruded to the end face of the laminate is removed by pressing, the bonding material present in the vicinity of the end face of the laminate is dried, and then the entire laminate is dried. It is possible to prevent the generation of cracks in the bonding material layer.

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Abstract

少なくとも第１のセラミックス構造体（１０１）と第２のセラミックス構造体（１０２）とを接合する方法であって、まず、第１のセラミックス構造体（１０１）と第２のセラミックス構造体（１０２）との間に接合材層（１１０）を介在させた状態で、第１のセラミックス構造体（１０１）と第２のセラミックス構造体（１０２）とが接近する方向に圧力を加え（図１Ａ）、圧力を加えたことによって、接合材層（１１０）から第１のセラミックス構造体１０１と第２のセラミックス構造体（１０２）とを含む積層体１２０の端面に押出された接合材（１１１ａ）を除去し（図１Ｂ）、押出された接合材（１１１ａ）を除去した後に積層体（１２０）の端面付近の接合材（１１１ｂ）を乾燥し（図１Ｃ）、次いで積層体（１２０）の全体を乾燥する。

Description

明 細 書 セラミックス構造体の接合方法 技術分野
本発明は、 セラミックス構造体の接合方法に関し、 特に内燃機関、 ボイラー等 . の排ガス中の微粒子捕集フィルタ一や触媒担体等に使用されるセラミックス構造 体の接合方法に関する。 背景技術
¾来、 セラミックス構造体の被接合面に接合材を塗布 接合材を塗 ¾した側 面に他のセラミックス構造体を押し当てて 複数のセラミックス構造体を相互に 接合する方法が開示されている。
文献 1 ：特開 2 0 0 0— 7 4 5 5号公報
しかし ¾ 塗布された接合材の量が少ないと 発生した隙間を後の工程で埋めな ければならず 生産性が悪い。 また、 接合材の量が隙間を十分埋める以上に多す ぎると 接合材が積層体の端面に過剰にはみ出してしまうことがあった。 そして、 この過剰にはみ出してしまった接合材が接合材層の表面及び内部にヒケゃヒビを 発生させる原因となり、 セラミックス構造体相互間の接合力の低下を招くという 問題があった。
本発明は、 上記問題に鑑みてなされたものであり、 内燃機関、 ボイラー等の排 ガス中の微粒子捕集フィルタ一や触媒担体等に使用されるセラミックス構造体間 の接合材層の表面及び内部にヒケゃヒビが発生することを防止可能なセラミック ス構造体の接合方法を提供する。 発明の要旨 本発明の第 1の特徴は、 少なくとも第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミ ックス構造体とを接合する方法であって、 （1 ) 第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミックス構造体との間に接合材層を介在させた状態で、 第 1のセラミツ クス構造体と第 2のセラミックス構造体とが接近する方向に圧力を加え、 （ 2 ) 圧力を加えたことによって、 接合材層から第 1のセラミックス構造体と第 2のセ ラミックス構造体とを含む積層体の端面に押出された接合材を除去し、 ( 3 ) 押 出された接合材を除去した後に積層体の端面付近の接合材を乾燥した後、 ( 4 ) 積層体全体を乾燥することにある。
このような第 1の特徴によれば、 加圧によって押出された接合材を除去し、 除 去されずに残った積層体端面付近の接合材を乾燥した後に、 積層体全体を乾燥す ることによって ¾ 接合村層の表面にヒケゃヒピが発生することを防止できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態における接合方法の処理の流れを示す。 図 1 Aは積層体加 圧を説明し、 國 1 Bは接合材除去を説明し、 図1 Cは端面乾燥を説明するための 図である。 図 1 B及ぴ図 1 Cは、 図 1 Aに示す積層体を側面から見た図である。 図 2は、 本実施形態における接合材除去、 端面乾燥を説明するための端面部拡 大図である。 図 2 Aは接合材除去前を示し、 図 2 Bは接合材除去後を示す。 図 3は、 本実施形態におけるマスク貼リ工程等を付加した場合の処理の流れを 示す図である。 発明を実施するための最適な形態
以下、 本発明の実施形態を図面を参照しながら説明するが、 本発明はこれらの 実施の形態に限定されるものではない。
図 1に示すように本実施形態においては、 少なくとも第 1のセラミックス構造 体 1 0 1と第 2のセラミックス構造体 1 0 2とを接合する方法であって、 まず、 第 1のセラミックス構造体 1 0 1 と第 2のセラミックス構造体 1 0 2との間に接 合材層 1 1 0を介在させた状態で、 第 1のセラミックス構造体 1 0 1と第 2のセ ラミックス構造体 1 0 2とが接近する方向に圧力を加え （図 1 A) 、 圧力を加え たことによって、 接合材層 1 1 0から第 1のセラミックス構造体 1 0 1と第 2の セラミックス構造体 1 0 2とを含む積層体 1 2 0の端面に押出された接合材" I 1 1 aを除去し （図 1 B) 、 押出された接合材 1 1 1 aを除去した後に積層体 1 2 0の端面付近の接合材 1 1 1 bを乾燥した後 （図 1 C) 、 積層体 1 2 0の全体を 乾燥することにある。
第 1のセラミックス構造体 1 0 1と第 2のセラミックス構造体 1 0 2と力接近 する方向とは、 図 1 Aの矢印が示す方向である。
セラミックス構造体には 内燃機関、 ボイラー等の排ガス中の微粒子捕集フィ ルタ一や触媒担体等に使用されるハニカム構造体が含まれる。
接合材には、 例えば、 炭化珪素粉末、 アルミノシリケート繊維、 コロイダルシ リカ及び水等からなる接合材が含まれる。 これら接合材は、 モーノポンプ、 ヘラ、 刷毛などの塗布手段を用いて塗布される。
セラミックス構造体 1 0 1とセラミックス構造体 1 0 2とを含む複数のセラミ ックス構造体が相互に接近する方向に圧力を加える手段には、 加圧シリンダ、 静 水圧加圧などが含まれる。
積層体 1 2 0の端面に押出された接合材 1 1 1 aを除去する手段には ¾ ヘラ等 による搔き取りなどが含まれる。 接合材をきれいに除去するためには、 積層体 1 2 0の端面と接触する除去手段の部材は、 ゴムまたはプラスチックなど、 積層体 端面との密着性が高い材質であることが好ましい。
図 2に示すように、 積層体 1 2 0の端面に押出された接合材 1 1 1 aをするた めに除去手段 1 3 0を矢印方向に移動させ （図 2 A) 、 かかる除去手段 1 3 0を 用いて接合材 1 1 1 aを除去した後に （図 2 B)、 端面付近の接合材 1 1 1 bを 乾燥する （図 2 C) 。 積層体の 面に押出された接合材を除去せずに、 積層体全体の乾燥を開始して しまうと、 押出された状態のまま乾燥固化した接合材を削り取る際に、 削り取ら れずに端面付近に残る接合材の表面にヒビなどが発生してしまう。
また、 積層体の端面に接合材が押出された後であって、 第 1のセラミックス構 造体及び第 2のセラミックス構造体間の接合材層にヒケゃヒビが生じる前に、 積 層体端面に押出された接合材を除去することが好ましい。
接合材が加圧によって積層体端面に押出されてから、 この押出された接合材の 除去を開始するまでの時間が長いと、 除去手段によって除去される接合材ょリ内 部の接合材に自然乾燥によってヒケゃヒビが生じてしまう。 このため、 押出され た接合材が除去されると、 除去前に既に接合材内部に生じていたヒケゃヒビが、 露出してしまうことがあるからである。
さらに 押出された接合材を除去した後、 かかる接合材除去によって積層体端 面に表れる接合材面にヒケゃヒビが生じる前に、 接合材面を乾燥することが好ま しい。
押出された接合材が除去されてから 残った接合村の乾燥を闘始するまでの時 間が長いと 自然乾燥によって接合材の表面にヒケゃヒビが生じてしまうことが οδ カヽら dO'&o
前記の如く、 第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミックス構造体との間に 接合材層を介在させた状態で、 第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミックス 構造体とが接近する方向に圧力を加え、 圧力を加えたことによって、 接合材層か ら第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミックス構造体とを含む積層体の端面 に押出された接合材を除去し、 押出された接合材を除去した後に積層体の端面付 近の接合材を乾燥した後、 積層体の全体を乾燥することによって、 端面の接合材 にヒケゃヒビが発生することが防止可能となる。
なお、 図 3に示すように、 まず、 セラミックス構造体の両端面に、 マスキング 材を貼り付けてから （S 2 0 1 ) 、 セラミックス構造体の被接合面に下地を塗布 し （S202) 、 セラミックス構造体間隔が一定になるようにセラミックス構造 体の被接合面にスぺーサを形成し （S203) 、 その後に前記の如く、 接合材を セラミックス構造体の被接合面に塗布し （S204) 、 セラミックス構造体を積 層し、 かかるセラミックス構造体を相互に押しつけ （S205) 、 積層体端面に 押出された接合材を除去し （S206) 、 積層体端面を乾燥し （S207) 、 積 層体全体を乾燥し （S208)、 マスキング材を剥離する （S209) としても 良い。 このように積層体端面にマスキング材を貼り付けておくことによって、 積 層体端面に押出された接合材がセラミックス構造体の長手方向に形成されている 貫通孔の開口部を塞いでしまうことを防止できる。 卖脑
以下に実施例に基づいて本発明をよリ詳細に説明するが 本発明の範囲はこれ ら実施例によって限定されるものではない。
以下の実施例においては 炭化珪素粉末 39重量％、 アルミノシリケ一ト繊維 32重量％、 コロイダルシリカ 1 9重量％、 水 1 0重量％からなる接合材を使用 した。 粘度は 35パスカル秒であった。 実施倒"！〜 9及ぴ比較例 1 ~1 4は、 温 度 25 °G、 湿度 65 %の室内で行った。
(実施例 1〜 5及び比較例 1〜 1 1 )
積層体端面に下記の風を 1分間、 吹き付けた後、 室内に 5分間放置してから端 面のヒケの有無を確認した。
【表 1】 0
6
Figure imgf000008_0001
実施例 1〜 5はいずれもヒケを生じなかったが 比較例 1〜 1 1はいずれもヒ ケを生じてしまった。
(実施例 6~9及び比較例 1 2〜1 4)
実施例 6〜 9及ぴ比較例 1 2〜 1 4は ¾ 毎秒風速 1 0メートル ¾ 温度 1 00 °G の風を積層体端面に下記秒間 吹き付けた後 温度 25 、 湿度 65%の室内に 5分間放置してから端面のヒケの有無を確認した。
【表 2】
Figure imgf000008_0002
実施例 6-9はいずれもヒケを生じなかったが、 比較例 1 2〜"！ 4はいずれも ヒケを生じてしまった。 産業上の利用可能性
前記の如く、 本発明によれば、 加圧によって積層体端面に押出された接合材を 除去した後、 積層体端面付近に存在する接合材を乾燥した後、 積層体全体を乾燥 することによって、 接合材層にヒケゃヒビが発生することが防止可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 少なくとも第 1のセラミックス構造体と第 2のセラミックス構造体とを接 合する方法であって、
前記第 1のセラミックス構造体と前記第 2のセラミックス構造体との間に接合 材層を介在させた状態で、 前記第 1のセラミックス構造体と前記第 2のセラミツ クス構造体とが接近する方向に圧力を加え、
前記圧力を加えたことによって、 前記接合材層から前記第 1のセラミックス構 造体と前記第 2のセラミックス構造体とを含む積層体の端面に押出された前記接 合材を除去し、
前記押出された接合村を除去した後に前記積層体の端面付近の接合材を乾燥し 前記積層体全体を乾燥することを特徴とするセラミックス構造体の接合方法。
2. 前記圧力を加えた後であって、 前記接合材にヒケゃヒビが生じる前に、 前 記積層体端面に押出された接合树を除去することを特徵とする請求項 1に記載の セラミックス構造体の接合方法。
3. 前記押出された接合材を除去した後、 かかる接合材除去によって前記積層 体端面に表れる接合材面にヒケゃヒビが生じる前に、 前記接合材面を乾燥するこ とを特徴とする請求項 1又は 2に記載のセラミックス構造体の接合方法。
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