WO2007111056A1

WO2007111056A1 - ハニカム構造体及びその製造方法

Info

Publication number: WO2007111056A1
Application number: PCT/JP2007/052786
Authority: WO
Inventors: Naoshi Masukawa; Atsushi Watanabe; Shuichi Ichikawa
Original assignee: Ngk Insulators, Ltd.
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP2006264A1; JP5103377B2; US20090029105A1; EP2006264A4; JPWO2007111056A1; KR20090007723A; US7947103B2; EP2006264B1; PL2006264T3

Abstract

　層状粘土鉱物が０．１～１０質量％含まれる接合材にて接合されたハニカム構造体である。さらに、有機バインダーが０．１～１０質量％含まれる接合材、キャッソン降伏値が６Ｐａ以上の接合材にて接合されたハニカム構造体である。またはそのハニカム構造体の製造方法である。

Description

ハニカム構造体及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、ハ-カム構造体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、内燃機関、ボイラー、化学反応機器及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体又は排ガス中の微粒子捕集フィルタ一等に好適に用ヽることができるハ-カム構造体、及びその製造方法に関し、更に詳しくは、例えば大型でありながらも、複数個のハ-カムセグメントどうしの接合が確実になされて、るハ-カム構造体、及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 内燃機関、ボイラー、化学反応機器、及び燃料電池用改質器等の触媒作用を利用する触媒用担体、又は排ガス中の微粒子、特にディーゼル微粒子の捕集フィルター (以下、 DPFという）等に、セラミックス力もなるハ-カム構造体が用いられている。

[0003] この種のセラミックハ-カム構造体は、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ノヽ-カムセグメントが接着剤層を介して複数個結束されて構成されている（例えば、特許文献 1参照)。すなわち、セラミックハ-カム構造体、四角柱形状の多孔質ノヽ-カムセグメントを、複数列組み合わせて接着剤層を介して互いに接合することによって構成されている。このときの接合は、多孔質ノヽ-カムセグメントの被接着面間に接着剤層を介在させた後、前記ハ-カムセグメントに押圧力を加えつつ振動を付与することにより行う。すなわち、接合工程は、まず被接着面に下地層を形成した第 1の多孔質ノヽ-カムセグメントを支持治具の切れ込み部の最下部に載置する。次に、 1個の被接着面に下地層を形成し、さらに下地層の上に接着剤を塗布した第 2の多孔質ノヽ-カムセグメントを、第 1のハ-カムセグメントと被接着面同士が接着剤を挟んで対向するようにして密接配置される。この状態で、 2個のハ-カムセグメントの端面を押圧プレートで押圧して予め位置決めしておく。さらに、後のハ二カムセグメントに押圧治具を当接させて鉛直方向に押圧すると共に、被接着面を相互にずれる方向に振動を付与する。これにより第 1、第 2のハ-カムセグメントを接合することができる。

[0004] 次に、 1個の被接着面に下地層を形成し、さらに下地層の上に接着剤を塗布した第 3の多孔質ノヽ-カムセグメントを、第 1のハ-カムセグメントの他の被接着面と被接着面同士が接着剤を挟んで対向するようにして密接配置する。この状態で第 2のハ二カムセグメントと同様にして、第 3のハ-カムセグメントを第 1のハ-カムセグメントに接合することができる。さらに、 2個の被接着面に下地層を形成し、さらに下地層の上に接着剤を塗布した第 4の多孔質ノヽ-カムセグメントを、第 2および第 3のハ-カムセグメント間に密接配置する。この状態で第 2および第 3のハ-カムセグメントと同様にして、第 4のハ-カムセグメントを第 2および第 3のハ-カムセグメント間に接合することがでさる。

[0005] し力しながら、従来の接合方法は、各多孔質ノヽ-カムセグメント毎に押圧と振動を付与して順次接合して!/ヽくものであるから、積層順位の早、下部のセグメントは最後のハ-カムセグメントの接合終了まで振動と加圧力が伝達されることになり、この伝達力は相互に接合しているハ-カムセグメントに対して剥がす力となって作用するため、下部のハ-カムセグメントを接合している接着剤層が剥離し、ひいては部分的に接着強度の低下を招ぐという課題を有している。

[0006] かかる問題解決のため、各多孔質ノヽ-カムセグメントの積層順位に拘わらず各ハ- カムセグメントを接合してヽる接着剤層を積層時のままの状態に維持して、全体のハ二カムセグメントを所望の接着強度で均一に接合することを目的として、隔壁により仕切られ軸方向に貫通する多数の流通孔を有する多孔質ノヽ-カムセグメントが、接着剤層を介して複数個結束されて構成されるセラミックハ-カム構造体の接合方法であつて、前記多孔質ノヽ-カムセグメントの各々は、各々の被接着面間に前記接着剤層を介在させて積層されると共に、所定の個数を積層後、最外層に位置する前記多孔質ノヽ-カムセグメントを介して全体を同時に本加圧することにより接合されることを特徴とするセラミックハ-カム構造体の接合方法が提案されている (例えば、特許文献 2 参照)。

[0007] しかし、両者とも荷重を印加して接合材を押し延ばすため、接合材に流動性が必要である。それゆえ、接着力ゝら接合部の強度を発現する（両者とも熱をかける)までの間に接合材の収縮による接合幅の不均一、あるいは接合部がずれる等の不具合があつた。接合幅の不均一、接合部のずれは実使用中に応力集中を起こし、クラックが入る等の不具合が発生し、ハ-カム構造体の耐久性を低下させるおそれがあった。

[0008] 特許文献 1 :特開 2000— 7455号公報

特許文献 2：特開 2004— 262670号公報

発明の開示

[0009] 本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数個のハ-カムセグメントどうし力これらの接合部においてクラックやずれ等の接合不具合を生ずることなく確実に接合されてなるハ-カム構造体、及びこのような特性を有するハ-カム構造体の製造方法を提供することにある。

[0010] [1]多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された多孔質の外壁とを備えたハ-カムセグメントの複数個が、これらの前記外壁どうしが接合材で接合されることにより一体ィ匕されてなる、セラミックス力もなるハ-カム構造体であって、前記接合材は、層状粘土鉱物を 0. 1〜10質量％含むことを特徴とするハ-カム構造体。

[0011] [2]前記接合材は、有機バインダーを 0. 1〜10質量％含む前記 [1]記載のハ-カム構造体。

[0012] [3]前記接合材のキャッソン降伏値が 6Pa以上である前記 [ 1]または [2]記載のハ二カム構造体。

[0013] [4]前記接合材は、剪断速度を段階的に上昇、下降させた際の、上昇過程の面積を A、下降過程の面積を Bとしたとき、無次元ヒステリシス面積 (A— B)Z(A+B)が 0 . 01〜0. 3である前記 [1]〜[3]のいずれかに記載のハ-カム構造体。

[0014] [5]前記接合材は、室温放置での収縮率が 3%以下である前記 [1]〜[4]のいずれかに記載のハ-カム構造体。

[0015] [6]前記接合材は、無機バインダー、セラミックス質骨材、セラミックス質ファイバーの！、ずれかを含む前記 [1]〜 [5]の、ずれかに記載のハニカム構造体。

[0016] [7]多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された多孔質の外壁とを備えたハ-カムセグメントの複数個を、これらの前記外壁どうしを接合材で接合することにより一体ィ匕する接合工程を含む、セラミックス力もなるハ-カム構造体の製造方法であって、層状粘土鉱物が 0. 1〜： L0質量％含まれる接合材を使用して、ハ-カムセグメントに荷重を印加し接合するハニカム構造体の製造方法。

[0017] [8]前記接合材は、有機バインダーを 0. 1〜10質量％含む前記 [7]記載のハ-カム構造体の製造方法。

[0018] [9]前記接合材のキャッソン降伏値が 6Pa以上である前記 [7]または [8]記載のハ二カム構造体の製造方法。

[0019] [10]前記接合材は、剪断速度を段階的に上昇、下降させた際の、上昇過程の面積を A、下降過程の面積を Bとしたとき、無次元ヒステリシス面積 (A—B)Z(A+B) が 0. 01-0. 3である前記 [7]〜 [9]のいずれかに記載のハ-カム構造体の製造方法。

[0020] [11]前記接合材は、室温放置での収縮率が 3%以下である前記 [7]〜[10]のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[0021] [12]前記接合材は、無機バインダー、セラミックス質骨材、セラミックス質ファイバーの！、ずれかを含む前記 [7]〜 [11]の、ずれかに記載のハニカム構造体の製造方法

[0022] [13]振動を付与しながら接合する前記 [7]〜 [ 12]の、ずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[0023] [ 14]積層した最外層のハ-カムセグメントを加圧して接合する前記 [7]〜 [ 13]の

V、ずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[0024] [ 15]ハニカムセグメントの隙間に接合材を充填して接合する前記 [7]〜 [ 14]のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[0025] 本発明によれば、接合幅のばらつきや接合ずれを抑制することができ、複数個のハ二カムセグメントどうし力、これらの接合部においてクラックや剥離等の接合不具合を生ずることなく確実に接合されてなるハ-カム構造体、及びこのような特性を有するハニカム構造体の製造方法が得られる。図面の簡単な説明 [0026] [図 1(a)]本発明のハ-カム構造体の一実施形態を説明する図面であり、ハニカムセグメントの斜視図を示す。

[図 1(b)]本発明のハ-カム構造体の一実施形態を説明する図面であり、ハ-カム構造体の斜視図を示す。

[図 1(c)]本発明のハ-カム構造体の一実施形態を説明する図面であり、ハ-カム構造体の上面図を示す。

[図 2(a)]本発明のハ-カム構造体の製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。

[図 2(b)]本発明のハ-カム構造体の製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。

[図 2(c)]本発明のハ-カム構造体の製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

[0027] 1：ハ-カム構造体、 2：隔壁、 3：セル、 5：セル構造体、 7：外壁、 8：接合層、 12：ハ- カムセグメント、 36 :接合体、 42 :ダイヤモンドツール、 43 :コーティング材、 44 :均し板、 45 :シャフト、 46 :ハンドル、 47 :押当て治具、 48 :外周コート機、 50 :外周壁。発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に含まれることが理解されるべさである。

[0029] 図 1は、本発明のハニカム構造体の一実施形態を説明する図面であり、図 1 (a)はノ、二カムセグメントの斜視図、図 1 (b)はハニカム構造体の斜視図、図 1 (c)はハニカム構造体を上面図に示す。本実施形態のハニカム構造体 1は、多孔質の隔壁 2によつて区画された流体の流路となる複数のセル 3を有するセル構造体 5と、セル構造体 5の外周に配設された多孔質の外壁 7とを備えたノヽ-カムセグメント 12の複数個が、これらの外壁 7どうしが接合材 8で接合されることにより一体ィ匕されてなるものである。

[0030] 粘土とは、一般には、適量の水を含んでいるときに粘性と可塑性を示す微粒の天然物と定義されている。粘土は、その大部分が結晶で、岩石の中の雲母などと基本的には同じ様な整然とした層状構造をもった含水ケィ酸塩鉱物が主体となっている。その化学成分は、主にケィ酸 ·アルミナ ·水であり、ほかに、 Fe、 Mg、 Ca、 Na、 Kなどである。粘土中に微粒の鉱物として広く含まれる層状粘土鉱物は、カオリン鉱物、雲母粘土鉱物、スメクタイト (モンモリロナイト)の三種類及び混合層鉱物と呼ばれる種類のものと分類されている。

[0031] カオリン鉱物は、一般には、カオリナイト、デイツカイト、ナクライト、ノ、ロイサイトと、う 4つの鉱物が含まれる。主成分のカオリナイトはシリカとアルミナと水で構成されて!ヽる。 800°C以上で焼成すると再結晶が起こり、カオリナイトはムライトとシリカに変わるという特徴がある。雲母型粘土鉱物には、例えば、イライト、海緑石、セラドナイト、セリサイト、白雲母等がある。スメクタイトには、例えば、モンモリロナイト、パイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ヘクトナイト等がある。

[0032] 本発明は、層状粘土鉱物が 0. 1〜10質量％含まれる接合材にて接合されたノヽ- カム構造体である。層状粘土鉱物が 0. 1〜10質量％含まれる接合材にて接合すると、ハ-カムセグメントが加圧接着された後に、層状粘土鉱物は膨潤した状態で配向される。このため、粘土粒子の動きが抑制されることになり、接合材とハ二カムセグメント表面との接着力が得られ、位置ズレしなヽ接合部が形成される。

[0033] 本発明は、前記例示の層状粘土鉱物を目的に合わせて用いることができる。流動性抑制の効果は、層状粘土鉱物の膨潤能によるところが大きい為、特に好ましくは、モンモリロナイト、ノイデライト、ノントロナイト、ヘクトナイト、バーミキユライト等である。これらの層状粘土鉱物が接合材中に含まれる量は、 0. 1〜10質量％が好ましぐ 0. 5〜7質量％が特に好ましい。

[0034] 本発明は、さら〖こ、有機バインダーが 0. 1〜10質量％含まれる接合材にて接合されたノ、二カム構造体である。層状粘度鉱物が接合材の流動性を抑制するのに対し、有機バインダーは接合材に流動性を付与する性質がある。有機ノインダ一が 0. 1〜 10質量％含まれる接合材を使用してハ-カムセグメントを接合すると、強、荷重をかけた際の流動性を確保できるとともに、ハ-カムセグメント表面との接着力を得られるので、位置ズレしなヽ接合部が得られるとヽぅ効果がある。 [0035] 有機ノインダ一とは、一般には、有機物である結合剤を、、結合剤とは、同種又は異種固体を結合あるいは固定して、材料や製品などを形成するのに用いる素材をいう。セラミック製造の場合には、有機バインダーは、セラミックス原料粉末を成形可能にし、その形状維持に必要な強度を与えるために加えられる各種有機化合物を意味している。従って、代表的な有機バインダーとして、天然由来のデンプン、ゼラチン、寒天、半合成のアルキルセルロース（例えば、メチルセルロース）、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビュルアルコール、ポリアクリル酸系ポリマ一、ポリアクリルアミド、ポリエチレンォキシド等の合成系の水溶性高分子等を例示することができる。本発明では、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビュルアルコール等の有機バインダーを用いることが好ましい。これらの有機バインダーの量は、接合材に 0. 1〜： LO質量％含まれることが好ましぐ 0. 1〜10質量⁰ /₀含まれることがより好ましい。ノ、二カムセグメントの接合部が位置ズレしな、と、う効果が得られる。

[0036] 本発明は、さらに、キャッソン降伏値が 6Pa以上の接合材にて接合されたハ-カム構造体である。キャッソン降伏値は、接合材が流動するために必要な圧力を示す指標であり、その数値が 6Pa以上であると、接合材が流動し難くなるため、強い荷重をかけなければ各ハ-カムセグメントが動かなくなる。即ち、位置ズレしない接合部を有するハ-カム構造体が得られる。

[0037] 本発明は、さらに、剪断速度を段階的に上昇、下降させた際の、上昇過程の面積を A、下降過程の面積を Bとしたとき、無次元ヒステリシス面積 (A— B)Z(A+B)が 0 . 01-0. 3である接合材にて接合されたハ-カム構造体である。 JIS R1665に準拠して測定した (A— B) / (A+B)値が小さ、ほど、接合材の構造回復が早くなる。すなわち、接合材のスラリーが、つたん流動性をもったあと流動性を失うまでの時間が短いことを示している。この値が 0. 3以下であるスラリーを使用して接合することにより、接合材が流動性を失いやすぐ位置ズレしない接合部が得られる。

[0038] 本発明は、さらに、室温放置での収縮率が 3%以下である接合材にて接合されたハ-カム構造体である。接合材の収縮率が 3%以下であると、接合材の流動性が小さいことになる。すなわち、収縮率が 3%以下である接合材を用いて接合することにより、位置ズレ、剥離のない接合部が得られる。接合材の収縮率の測定方法としては、撥水性の φ 100mm,高さ 20mmのカップに接合材スラリーを充填し、 25°Cにて 48 時間放置した後の、乾燥体の直径、高さを測定し、収縮率を求める。

[0039] 本発明は、さらに、無機バインダー、セラミックス質骨材、セラミックス質ファイバーの V、ずれかを含む接合材にて接合されたノヽ-カム構造体である。本発明の無機バインダ一には、好ましくは、コロイド状酸化物が使用される。例えば、シリカゾル、アルミナゾル、コロイダルシリカまたはコロイダルアルミナ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよぐ 2種以上を併用してもよい。特に好ましくは、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。セラミックス質骨材としては、例えば、炭化珪素（SiC)、窒化珪素 (SiNx)、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコユア、燐酸ジルコニウム、アルミ- ゥムチタネート、チタ-ァ及びこれらの組み合わせよりなる群力も選ばれるセラミックス、または Fe Cr— A1系金属、ニッケル系金属、もしくは金属珪素（Si)—炭化珪素（ SiC)複合材等が挙げられる。セラミックス質ファイバ一としては、例えば、ムライト、ァルミノシリケート、アルミナ、 SiO— MgO系、 SiO— CaO— MgO系等が挙げられる

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[0040] 本発明は、さらに、前記の接合材を使用して、ハ-カムセグメントに荷重を印加し接合するハ-カム構造体の製造方法である。さらに、前記接合材を使用して、振動を付与しながら接合するハ-カム構造体の製造方法である。さらに、前記接合材を使用して、積層した最外層のハ-カムセグメントを加圧することで、全体に加圧力を与えるハ二カム構造体の製造方法である。さらに、前記接合材を使用して、一定の隙間をあけて並べたハ-カムセグメントの隙間に、接合材を充填するハ-カム構造体の製造方法である。

[0041] 本発明のハ-カム構造体は、ハ-カムセグメントを接合材にて接合することによって製造される。ハ-カムセグメントは、原料として、例えば、炭化珪素や、炭化珪素金属珪素複合物を形成するための炭化珪素粉及び金属珪素粉、その他のセラミックス原料に、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のバインダー、界面活性剤、水等を添加し、これを混練して可塑性の坏土を形成する。次に、得られた坏土を成形工程において押出成形することにより、隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するハニカム形状の成形体を成形する。押出成形にはプランジャ型の押出機や二軸スクリュー型の連続押出機などを用いることができる。二軸スクリュー型の連続押出機を用いると、坏土ィ匕工程と成形工程を連続的に行うことができる。得られたハニカム成形体を、例えばマイクロ波、誘電及び Z又は熱風等で乾燥した後、焼成して、ハ-カム焼成体を得ることができる。

[0042] 本発明にお、て、ノ、二カムセグメントのセル密度 (流路と直交する単位断面積当りのセルの数）は、特に制限はないが、セル密度が小さすぎると、幾何学的表面積が不足し、大きすぎると圧力損失が大きくなりすぎて好ましくない。セル密度は、 0. 9〜31 0セル Zcm² (6〜2000セル Z平方インチ）であることが好ましい。また、セルの断面（流路と直交する断面)形状にも特に制限はなぐ三角形、四角形、及び六角形等の多角形、円形、楕円形、又はコルゲート等のあらゆる形状とすることができるが、製作上の観点から、三角形、四角形、又は六角形であることが好ましい。また、隔壁の厚さにも特に制限はないが、隔壁の厚さが薄すぎるとハ-カムセグメントとしての強度が不足し、厚すぎると圧力損失が大きくなりすぎて好ましくない。隔壁の厚さは、 50〜2 000 μ mの範囲であることが好ましい。

[0043] また、ハ-カムセグメントの形状にも特に制限はなぐあらゆる形状とすることができる。例えば、図 1 (a)に示すような四角柱を基本形状として、これを図 1 (b)に示すように接合一体ィ匕させるとともに、ハ-カム構造体 1の最外周面を構成するハ-カムセグメント 12の形状を、ハ-カム構造体 1の外周形状に合わせることが好ましい。また、各ハニカムセグメントの、流路と直交する断面の形状を扇形状とすることもできる。

[0044] また、ハニカム構造体の、流路と直交する断面の形状に特に制限はなぐ真円形、楕円形、長円形等の円形や、三角形、四角形、五角形等の多角形、又は無定形等のあらゆる形状とすることができる。更に、本発明のハ-カム構造体を、内燃機関、ボイラ一、化学反応機器、燃料電池用改質器等に組み込まれる触媒担体として用いる場合には、ハ-カム構造体に触媒能を有する金属を担持することも好ましい。触媒能を有する金属の代表的なものとしては、白金 (Pt)、パラジウム (Pd)、ロジウム (Rd)等を挙げることができ、これらのうちの少なくとも一種をノ、二カム構造体に担持することが好ましい。 [0045] 一方、本発明のハ-カム構造体を、 DPF等の、排気ガス中に含まれる粒子状物質 (スート）を捕集除去するためのフィルタ一として用いる場合、所定のセルの開口部が一の端面にぉ、て目封じされ、残余のセルの開口部が他の端面にぉ、て目封じされており、端面が市松模様状を呈するように、隣接するセルが互いに反対側となる一方の端部で目封じされていることが好ましい。このように目封じされていることにより、例えば、ハ-カム構造体の一の端面側力流入した、スートを含む排気ガスは隔壁を通って他の端面側力流出するが、排気ガスが隔壁を通る際に多孔質の隔壁がフィルターの役目をはたし、スートを捕集することができる。なお、捕集されたスートが隔壁上に堆積してくると圧力損失が上昇するためにエンジンに負担がかかり、燃費、ドライバビリティが低下するので、定期的にヒーター等の加熱手段によってスートを燃焼除去し、フィルター機能を再生させるようにする。この再生時における燃焼を促進させるため、ハ-カム構造体に、触媒能を有する前述の金属を担持してもよい。

[0046] なお、ハ-カムセグメントを接合して形成したノヽ-カム構造体 (接合体)の外周の少なくとも一部を、必要に応じて除去してもよい。具体的には図 2 (a)に示すように、例えば最外周から 2セル分以上のセル 3を除去することが好ましく、 2〜4セル分のセル 3 を除去することが更に好ましい。ここで、セルを除去するとは、そのセルを形成する隔壁の少なくとも一部を除去して、隔壁により四方が完全に囲繞されていない状態とすることを意味する。除去は、例えば接合体 36をその外周から、ダイヤモンドツール 42 等の研削手段を用いて研削し、複数のセル 3を含む除去部 41を取り除くことにより行うことができる。

[0047] 前述の接合体 36の外周の少なくとも一部を除去した場合には、図 2 (b)、図 2 (c)に示すように、その部分にコーティング材 43を塗布して、ハ-カム構造体 1の外周壁 50 を形成する。コーティング材 43は、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、セラミックス繊維、及びセラミックス粒子の中の少なくとも一種を含むものであることが好ましい。セラミックス粒子としては、例えば、炭化珪素等の粒子を挙げることができる。

[0048] コーティング材の塗布に際しては、図 2 (b)に示すような外周コート機 48を使用することにより、均一な壁厚を有する外周壁を形成することができる。具体的には、外周の一部を除去した接合体 36の両端面を、ナイロン、塩ィ匕ビ二ル等カもなる押当て治具 47でマスキングするとともに、その一端に回転用のハンドル 46が取り付けられたシャフト 45で接合体 36を保持 '固定する。次いで、ハンドル 46を回転させるとともに、接合体 36の外周に、均し板 44で均一にコーティング材 43を塗布することができる。なお、形成される外周壁の厚みは、接合体 36のサイズに対する押当て部材 47のサイズを適宜調整することにより設定することができる。

実施例

[0049] 以下、本発明について実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな、。

[0050] 1. ノヽ-カムセグメントの製造

ノ、二カムセグメント原料として、炭化珪素粉末及び珪素粉末を 80 : 20の質量割合で混合し、これに造孔剤として澱粉、発泡榭脂を加え、さらにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形し、マイクロ波及び熱風で乾燥して隔壁の厚さが 310 ^ m,セル密度が約 46. 5セル Zcm² (300セル Z平方インチ）、断面が一辺 35 mmの正四角开、長さが 152mmのハ-カムセグメント成形体を得た。このハ-カムセグメント成形体を、端面が市松模様状を呈するように、セルの両端面を目封じした。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封じを行った。目封じ材としては、ハ-カムセグメント原料と同様な材料を用いた。セルの両端面を目封じし、乾燥させた後、大気雰囲気中約 400°Cで脱脂し、その後、 Ar不活性雰囲気で約 1450°Cで焼成して、 SiC結晶粒子を Siで結合させた、多孔質構造を有するハニカムセグメントを得た。

[0051] 2.接合材の調製と特性

一方、無機粒子として SiC粉末、無機バインダーとしてシリカゲル 40質量％水溶液、セラミックス質ファイバ一としてアルミノシリケート質ファイバーを 40： 30： 30の質量比で添加し、さらに層状粘土鉱物としてモンモリロナイト、有機バインダーとしてポリビ -ルアルコールを表 1に示す質量比にて混合し、水をカ卩えてミキサーを用いて 30分間混練を行い、表 1に示す組成の接合材 A〜Fを得た。得られた接合材のスラリー特性は、円錐一平板形回転粘度計 (東機産業 (株)製)を使用して評価し、キャッソンプロットを得た。また、ヒステリシスの測定および無限ヒステリシス面積 (A— B) / (A+B ) i¾iIS R1665に従い算出した。

[0052] [表 1]

[0053] 3. ノヽ-カムセグメントの接合と評価

次に、表 1に示す接合材を用いてハ-カムセグメントを 16本接合し、 200°C、 2時間乾燥した後に、外周部を円筒状に研削し、そこにコーティング材を施し 500°Cにて 2 時間熱処理することにより、ハニカム構造体を得た。このハニカム構造体の 24箇所の接合部を目視にて観察し、接合部に 5mm以上のずれがある箇所の数を数えた。実用上、ずれの箇所が観察箇所の概ね 20%以下 (5箇所以下)であると合格品となる。好ましくは、 3箇所以下であり、観察箇所の 10%以下（2箇所以下)であることが特に好ましい。

また、これらのハ-カム構造体をディーゼルエンジンの排気管に取り付け、スートを lOgZL貯め、ハ-カム構造体の中心部が 1300°Cとなるようなスート再生を行なった。試験後のハ-カム構造体に対し、接合層の外観を光学顕微鏡にて観察して、クラックの有無を調べた。これらの観察結果を表 2に示す。

[0054] [表 2] 降伏値キソンャッ

ず接合外観 [箇所] ()/ ()層れAABB+- 無実施例ククラ 1ッ

無実施例ククラ 2ッ

無実施例ククラ 3ッ

無実施例ククラ 4ッ

卜

較例比ククラ.1ッ

^ '

較例比 2

卜

[0055] 表 2から、層状粘土鉱物を添加することにより、接着から接合強度を発現するまでの間に接合部がずれる不具合を抑制することができ、ハ-カム構造体の耐久性を向上させることがゎカゝる。

[0056] また、表 2から、接合材に含まれる層状粘土鉱物の量は、 0. 3質量％以上が好ましいことがわかる。また、 0. 6質量％以上が特に好ましいことがわかる。さらに、接合材に含まれる層状粘土鉱物の量が 2質量％の場合は、クラックの発生もなく接合部がずれる不具合もなヽことがわかる。

[0057] また、表 2から、層状粘土鉱物が 0. 1質量％以上含まれ、有機ノインダ一が 0. 1質量％以上含まれる接合材にて接合されたノヽ-カム構造体は、クラックの発生もなく接合部がずれる不具合もなヽことがわかる。

[0058] また、表 2から、キャッソン降伏値が 6. 2Pa以上の接合材にて接合されたハ-カム構造体ノヽ-カム構造体はクラックの発生がないことがわかる。また、キャッソン降伏値が 7. 3Pa、 8. 5Pa、 10. 2Paと大きな値になるにつれ、接合部がずれる箇所も 2, 1, 0となることがわかる。すなわち、キャッソン降伏値が 6. OPa以上の接合材にて接合されたノヽ-カム構造体が好まし、ことがわかる。

産業上の利用可能性

[0059] 本発明のハ-カム構造体及びその製造方法は、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等に好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された多孔質の外壁とを備えたハ-カムセグメントの複数個が、これらの前記外壁どうしが接合材で接合されることにより一体化されてなる、セラミックス力もなるハ-カム構造体であって、

前記接合材は、層状粘土鉱物を 0. 1〜10質量％含むことを特徴とするハ-カム構造体。

[2] 前記接合材は、有機バインダーを 0. 1〜10質量％含む請求項 1記載のハ-カム構造体。

[3] 前記接合材のキャッソン降伏値が 6Pa以上である請求項 1または 2記載のハ-カム構造体。

[4] 前記接合材は、剪断速度を段階的に上昇、下降させた際の、上昇過程の面積を A 、下降過程の面積を Bとしたとき、無次元ヒステリシス面積 (A—B)Z(A+B)が 0. 01 〜0. 3である請求項 1〜3のいずれかに記載のハ-カム構造体。

[5] 前記接合材は、室温放置での収縮率が 3%以下である請求項 1〜4のいずれかに記載のハニカム構造体。

[6] 前記接合材は、無機バインダー、セラミックス質骨材、セラミックス質ファイバーのヽずれかを含む請求項 1〜5のいずれかに記載のハ-カム構造体。

[7] 多孔質の隔壁によって区画された流体の流路となる複数のセルを有するセル構造体と、前記セル構造体の外周に配設された多孔質の外壁とを備えたハ-カムセグメントの複数個を、これらの前記外壁どうしを接合材で接合することにより一体ィ匕する接合工程を含む、セラミックス力なるハ-カム構造体の製造方法であって、

層状粘土鉱物が 0. 1〜10質量⁰ /₀含まれる接合材を使用して、ノ、二カムセグメントに荷重を印加し接合するハニカム構造体の製造方法。

[8] 前記接合材は、有機バインダーを 0. 1〜10質量％含む請求項 7記載のハ-カム構造体の製造方法。

[9] 前記接合材のキャッソン降伏値が 6Pa以上である請求項 7または 8記載のハ-カム構造体の製造方法。

[10] 前記接合材は、剪断速度を段階的に上昇、下降させた際の、上昇過程の面積を A 、下降過程の面積を Bとしたとき、無次元ヒステリシス面積 (A—B)Z(A+B)が 0. 01 〜0. 3である請求項 7〜9の、ずれかに記載のハ-カム構造体の製造方法。

[11] 前記接合材は、室温放置での収縮率が 3%以下である請求項 7〜 10のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[12] 前記接合材は、無機バインダー、セラミックス質骨材、セラミックス質ファイバーのヽずれかを含む請求項 7〜： L 1のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[13] 振動を付与しながら接合する請求項 7〜 12のいずれかに記載のハ-カム構造体の製造方法。

[14] 積層した最外層のハ-カムセグメントを加圧して接合する請求項 7〜 13のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。

[15] ハ-カムセグメントの隙間に接合材を充填する請求項 7〜14のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。