WO2007111280A1 - ハニカム構造体 - Google Patents

ハニカム構造体 Download PDF

Info

Publication number
WO2007111280A1
WO2007111280A1 PCT/JP2007/056107 JP2007056107W WO2007111280A1 WO 2007111280 A1 WO2007111280 A1 WO 2007111280A1 JP 2007056107 W JP2007056107 W JP 2007056107W WO 2007111280 A1 WO2007111280 A1 WO 2007111280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
honeycomb structure
bonding material
material layer
honeycomb
porosity
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/056107
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Koichi Iwata
Naoshi Masukawa
Atsushi Watanabe
Shuichi Ichikawa
Original Assignee
Ngk Insulators, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ngk Insulators, Ltd. filed Critical Ngk Insulators, Ltd.
Priority to JP2008507480A priority Critical patent/JP5103378B2/ja
Priority to EP07739548A priority patent/EP1997790A4/en
Publication of WO2007111280A1 publication Critical patent/WO2007111280A1/ja
Priority to US12/233,321 priority patent/US8053054B2/en

Links

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2448—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the adhesive layers, i.e. joints between segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24495—Young's modulus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2455—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the whole honeycomb or segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2466—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the adhesive layers, i.e. joints between segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2478—Structures comprising honeycomb segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0016—Honeycomb structures assembled from subunits
    • C04B38/0019—Honeycomb structures assembled from subunits characterised by the material used for joining separate subunits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/08—Special characteristics of binders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2498—The honeycomb filter being defined by mathematical relationships
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00413—Materials having an inhomogeneous concentration of ingredients or irregular properties in different layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5228—Silica and alumina, including aluminosilicates, e.g. mullite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5264—Fibers characterised by the diameter of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6021—Extrusion moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/06—Oxidic interlayers
    • C04B2237/062—Oxidic interlayers based on silica or silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
    • C04B2237/083—Carbide interlayers, e.g. silicon carbide interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/365—Silicon carbide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2350/00—Arrangements for fitting catalyst support or particle filter element in the housing
    • F01N2350/02—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing
    • F01N2350/04—Fitting ceramic monoliths in a metallic housing with means compensating thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/28—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by using adhesive material, e.g. cement
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Definitions

  • the present invention relates to a honeycomb structure in which a plurality of honeycomb segments are integrally bonded by a bonding material layer. More specifically, it has excellent thermal shock resistance and is particularly useful as a collection filter for exhaust gas, especially a diesel particulate filter (DPF) that collects particulate matter (particulates) in exhaust gas from diesel engines.
  • DPF diesel particulate filter
  • the present invention relates to a honeycomb structure in which occurrence of defects such as cracks during regeneration is reliably suppressed.
  • the honeycomb structure is used as a collection filter for exhaust gas, for example, to capture and remove particulate matter (particulates) contained in exhaust gas from a diesel engine or the like.
  • DPF is used in the exhaust system of diesel engines.
  • a honeycomb structure for example, a plurality of cells that are partitioned and formed by porous partition walls made of silicon carbide (SiC) or the like and that serve as fluid flow paths are parallel to each other in the central axis direction.
  • the structure is arranged as described above.
  • the edges of adjacent cells are alternately plugged (in a checkered pattern). That is, one end of one cell is open at the other end and the other end is sealed, and the other end adjacent to this is sealed at one end and the other end is open. is doing.
  • the exhaust gas that has flowed into a predetermined cell (inflow cell) from one end is allowed to pass through a porous partition wall, thereby adjacent to the inflow cell (outflow cell).
  • the exhaust gas can be purified by allowing the particulate matter in the exhaust gas to be trapped by the partition when passing through the partition and passing through the partition.
  • Each of the honeycomb structures having such a divided structure has a shape that constitutes a part of the entire structure, and a shape that constitutes the entire structure by being assembled in a direction perpendicular to the central axis.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3121497
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and it collects particulate matter (particulates) and the like in exhaust gas collection filters, especially diesel engine exhaust gas.
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb structure that is useful as a diesel particulate filter (DPF) and has excellent thermal shock resistance, and in which the occurrence of defects such as cracks during filter regeneration is reliably suppressed.
  • DPF diesel particulate filter
  • the following honeycomb structure is provided.
  • a honeycomb cam assembly comprising a plurality of honeycomb segments integrally bonded to each other through a bonding material layer on a bonding surface, and a plurality of cells serving as fluid flow paths having a central axis
  • a honeycomb structure having a structure arranged so as to be parallel to each other in the direction, the outer portion of the bonding material layer (20% of the total layer thickness from the interface with the bonding surface of the knoid cam segment, respectively) (The portion up to a point separated by a corresponding length) is smaller than the porosity of the central portion located inward of the outer portion, and the compressive Young in the Z-axis direction of the bonding material layer.
  • a honeycomb structure having a rate of 5 to 100 (MPa).
  • the bonding material layer contains inorganic fibers, the inorganic fiber content is 20 to 45% by mass, the shot content is 10 to 50% by mass, and the average diameter in a cross section perpendicular to the major axis direction
  • the honeycomb structure according to any one of [1] to [8], wherein the value is:! To 20 ⁇ m and the average length in the long axis direction is 10 to 400 ⁇ m.
  • honeycomb segment is composed of silicon carbide (SiC), or silicon formed using the silicon carbide (SiC) as an aggregate and silicon (Si) as a binder.
  • SiC silicon carbide
  • SiC silicon carbide
  • Si silicon carbide
  • an exhaust gas collection filter that is excellent in thermal shock resistance and in which the occurrence of defects such as cracks at the time of filter regeneration is reliably suppressed, in particular, particulate matter in exhaust gas from a diesel engine.
  • a honeycomb structure useful as a diesel particulate filter (DPF) for collecting substances (particulates) and the like can be provided.
  • Fig. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a honeycomb structure of the present invention (the entire cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the central axis is circular).
  • FIG. 2 is a front view of a part of another embodiment of the honeycomb structure of the present invention (the entire cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the central axis is square) viewed from the end surface side.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a honeycomb segment used in another embodiment of the honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A_A in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the result of observing the distribution state of pores in the cross section of the porosity measuring sampnore obtained in Example with an SEM.
  • the honeycomb segment assembly 10 has a structure in which a plurality of cells 5 serving as fluid flow paths are arranged in parallel to each other in the central axis direction.
  • the porosity of the central segment located inward of the outer part is the porosity of the part between the interface with the joint surface of the honeycomb segment and the part separated by a length corresponding to 20% of the total layer thickness.
  • the compressive Young's modulus in the Z-axis direction of the bonding material layer 9 is 5 to 100 (MPa).
  • the honeycomb structure 1 is arranged so that a plurality of cells 5 which are the flow paths of the fluids partitioned and formed by the porous partition walls 6 are parallel to each other in the central axis direction of the honeycomb structure 1.
  • the entire structure is configured by being assembled in a direction perpendicular to the central axis of the honeycomb structure 1 and each having a shape that forms a part of the entire structure.
  • a plurality of honeycomb segments 2 having such a shape is configured as a joined honeycomb segment assembly 10 integrally joined by a joining material layer 9.
  • the entire cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the central axis of the two-cam structure 1 becomes a circle, an ellipse, a triangle, a square, and other shapes.
  • the outer peripheral surface is covered with the coating material 4.
  • each honeycomb segment 2 has a shape constituting a part of the entire structure of the honeycomb structure 1 (honeycomb segment bonded body 10) (see FIG. 1). It has a shape that constitutes the entire structure when assembled in the direction perpendicular to the central axis of structure 1 (see Fig. 1).
  • Cell 5 is honeycomb structure 1 They are arranged so as to be parallel to each other in the direction of the central axis, and the respective end portions of the adjacent cells 5 are alternately sealed with the fillers 7.
  • the left end side in Figs. 3 and 4 is open, while the right end side is sealed with the filler 7, and another cell 5 adjacent thereto is sealed.
  • the left end side is sealed by the filler 7, but the right end side is open. Due to such plugging, as shown in FIG. 2, the end face of the honeycomb segment 2 has a pine pattern.
  • FIG. 4 shows a case where the left side of the honeycomb segment 2 is an exhaust gas inlet, and the exhaust gas flows from the cell 5 (inflow cell) that is open without being sealed. 2 flows into.
  • the exhaust gas flowing into the cell 5 (inflow cell) passes through the porous partition wall 6 and flows out from the other cell 5 (outflow cell).
  • particulate matter (particulates) containing soot in the exhaust gas is captured by the partition walls 6. In this way, exhaust gas can be purified.
  • particulate matter containing particulates (particulates) containing soot accumulates with time in the honeycomb segment 2 and pressure loss increases, so that regeneration is performed by burning soot and the like.
  • the cross-sectional shape of the cell 5 may also be a triangle, a hexagon, a circle, an ellipse, or other shapes.
  • the honeycomb structure of the present invention has the above-described structure, and corresponds to the outer portion of the bonding material layer 9 (20% of the total layer thickness from the interface with the bonding surface of the honeycomb segment, respectively).
  • the porosity of the part up to the part separated by the length) is smaller than the porosity of the central part located inward from the outer part, and the bonding material layer 9 has a compressive Young's modulus in the Z-axis direction.
  • the compressive Young's modulus in the Z-axis direction is preferably 10 to 80 (MPa), and more preferably the compressive Young's modulus in the Z-axis direction is 15 to 50 (MPa).
  • the compressive Young's modulus in the Z-axis direction was calculated as follows. Samples having predetermined dimensions (10 ⁇ 10 mm to 30 ⁇ 30 mm, thickness 0.5 to 3 mm) were cut out and subjected to a compression test in the Z-axis direction. In addition, trial The material may have a base material. The compressive Young's modulus in the Z-axis direction was calculated from the following equation, using the slope in the stress-strain curve when the load was applied to the sample from 0 to 3 MPa as the Young's modulus.
  • the porosity of the outer portion of the bonding material layer used in the present embodiment is 5 to 40%, and the porosity of the central portion is 25 to 90%. More preferably, the porosity of the outer portion of the bonding material layer 9 is 10 to 30%, and the porosity of the central portion is 30 to 70%. If the porosity of the outer portion is less than 5%, the Young's modulus may increase and the stress relaxation function may not be fully exerted. If the porosity exceeds 40%, the joint strength of the segment / bonding material layer decreases Sometimes. If the porosity of the central part is less than 25%, If the polishing rate increases and exceeds 90%, the strength may decrease and cracks may occur.
  • the average porosity of the bonding material layer portion is 17 to 70%, more preferably 22 to 54%.
  • the honeycomb structure used in the present embodiment preferably has a ratio of length L to diameter D (L / D) satisfying the relationship of L / D ⁇ 4.0. LZD ⁇ 2. It is more preferable to satisfy the relationship of 5. It is particularly preferable to satisfy the relationship of L / D ⁇ 1.5. If the ratio of the length L to the diameter D (L / D) is 4.0 or more, the temperature difference between the center and the edge that occurs during regeneration with DPF will increase, and it may be damaged by sudden thermal stress.
  • the diameter D is defined as the diameter when the cross-sectional shape of the honeycomb structure is circular, the average value of the minor axis and the major axis in the case of an elliptical shape, and the diameter of the circumscribed circle in the case of other shapes.
  • the bonding material layer used in the present embodiment contains inorganic fibers.
  • inorganic fibers for example, an inorganic binder, an organic binder, inorganic particles, foamed particles, and the like are contained. Is preferred.
  • inorganic fibers include aluminosilicate, alumina, SiO ⁇
  • MgO-based and SiO-CaO1 MgO-based oxide fiber other fibers (eg SiC
  • Examples of the inorganic binder include silica sol, alumina sol, and clay.
  • Examples of the organic binder include polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), and methyl cellulose (MC).
  • Examples of the inorganic particles include ceramics such as silicon carbide, silicon nitride, cordierite, alumina, and mullite.
  • the bonding material constituting the bonding material layer can be the same material as the coating material described later.
  • the inorganic fiber content is 20 to 45 mass% (more preferably 30 to 40 mass%), the shot content is 10 to 50 mass%, and the average diameter value in the cross section perpendicular to the major axis direction is 1 to 20 ⁇ ⁇ (more preferably 2 to: 15 ⁇ m) and an average length in the long axis direction of 10 to 600 ⁇ m (more preferably 50 to 300 ⁇ m) are preferred.
  • the content of the inorganic fiber is less than 20% by mass, elasticity may not be imparted to the bonding material layer. If the content exceeds 45% by mass, a large amount of water is used to obtain a paste that can be applied. If necessary, the use of large amounts of water may cause cracks that cause significant shrinkage when the bonding material is dried. If the shot content is less than 10% by mass, a large amount of water is required to obtain a paste that can be applied, and the use of a large amount of water will cause cracks that cause significant shrinkage during drying of the bonding material. If it exceeds 50% by mass, elasticity may not be imparted to the bonding material layer.
  • the average diameter value in the cross section perpendicular to the long axis direction is less than 1 ⁇ m, elasticity may not be applied to the bonding material layer. If it exceeds 20 / im, the thickness of the bonding material may be affected. Due to the large size, it may be difficult to apply uniformly on the outer wall surface of the honeycomb segment. If the average length in the major axis direction is less than 10 xm, elasticity may not be imparted to the bonding material layer, and if it exceeds 600 zm, the coating thickness may decrease.
  • the bonding material layer 9 is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb segment 2 and functions to bond the honeycomb segment 2.
  • the bonding material layer 9 may be applied to the outer peripheral surface of each honeycomb segment 2 that is in P contact, but between adjacent honeycomb segments 2, only one of the corresponding outer peripheral surfaces is applied. You can go. Such application to only one side of the corresponding surface is preferable because the amount of the bonding material layer 9 used can be saved.
  • the thickness of the bonding material layer 9 is determined in consideration of the bonding force between the honeycomb segments 2 and is appropriately selected within the range of 0.5 to 3.0 mm, for example.
  • the material of the honeycomb segment 2 used in the present embodiment includes silicon carbide (SiC), silicon carbide (SiC) as an aggregate, and silicon (Si) as a binder from the viewpoint of strength and heat resistance.
  • silicon carbide (SiC) or silicon silicon carbide composite material is preferred.
  • the honeycomb segment 2 can be produced, for example, by selecting the above-mentioned material strength as appropriate, such as methinoresenorelose, hydroxy-poxenoresenorelose, hydroxyethenoresenorelose, force carboxymethylcellulose, polybulu alcohol, Binder, surfactant, water as a solvent are added to form a plastic clay, and this clay is extruded to the shape described above, and then dried by microwaves, hot air, etc. Thereafter, it can be performed by sintering.
  • material strength such as methinoresenorelose, hydroxy-poxenoresenorelose, hydroxyethenoresenorelose, force carboxymethylcellulose, polybulu alcohol, Binder, surfactant, water as a solvent are added to form a plastic clay, and this clay is extruded to the shape described above, and then dried by microwaves, hot air, etc. Thereafter, it can be performed by sintering.
  • the filler 7 used for plugging the cells 5 it is possible to use a material S similar to that of the honeycomb segment 2 as well. Sealing with filler 7 is the state in which cell 5 that is not sealed is masked Then, the end face of the honeycomb segment 2 can be opened by immersing it in the slurry-like filler 7 and filled in the cells 5 which are opened. Filling with the filler 7 may be performed before or after firing after the formation of the honeycomb segment 2, but is preferably performed before firing because the firing process is completed once. .
  • a slurry-like bonding material layer 9 is applied to the outer peripheral surface of the honeycomb segment 2 so that a predetermined three-dimensional shape (the entire structure of the honeycomb structure 1) is obtained.
  • a plurality of honeycomb segments 2 are assembled to each other, crimped in this assembled state, and then heated and dried. In this way, a joined body in which a plurality of honeycomb segments 2 are joined in a body-like manner is produced. Thereafter, the joined body is ground into the above-described shape, and the outer peripheral surface is covered with the coating material 4 and dried by heating. In this way, the honeycomb structure 1 shown in FIG. 1 is manufactured.
  • the coating material 4 the same material used for the bonding material layer 9 can be used.
  • the thickness of the coating material 4 is appropriately selected within the range of, for example, 0.1 to: 1.5 mm.
  • a diesel particulate filter that collects particulate matter (particulates) and the like in diesel engine exhaust gas.
  • a honeycomb structure that is useful and excellent in thermal shock resistance and in which the occurrence of defects such as cracks during filter regeneration is reliably suppressed.
  • Example 1 Preparation of honeycomb segment
  • SiC powder and metal Si powder were mixed at a mass ratio of 80:20, and starch and foamed resin were added as a pore former, Furthermore, methylcellulose and hydroxypropoxylmethylcellulose, a surfactant and water were added to prepare a plastic clay. This clay is extruded and dried with microwaves and hot air.
  • the partition wall thickness is 310 ⁇
  • the cell density is about 46.5 cells / cm 2 (300 cells / square inch)
  • the cross section is 35 mm on a side.
  • a honeycomb segment formed body having a regular square shape and a length of 152 mm was obtained.
  • honeycomb segment molded body was plugged at both end faces of the cells so that the end faces had a checkered pattern. That is, adjacent cell forces Sealing was performed so as to be sealed at the part.
  • the same material as the honeycomb segment material was used as the plugging material. Both ends of the cell are sealed and dried, then degreased at about 400 ° C in an air atmosphere, and then fired at about 1450 ° C in an Ar inert atmosphere to bond SiC crystal particles with Si.
  • a honeycomb segment having a porous structure was obtained.
  • Aluminosilicate fibers were used as inorganic fibers, and the shot ratios were all 50%. Water is added to a mixture of 22% by weight of colloidal silica and 1% by weight of clay as inorganic binder, and SiC as inorganic particles. In some cases, organic binders (CMC, PVA), foamed resin and dispersant are added. Then, the mixture was kneaded with a mixer for 30 minutes to obtain a paste-like bonding material. Specifically, joining materials (joining materials No .:! To 12) having different types and composition ratios were obtained under the conditions shown in Table 1.
  • the bonding material No. 1 was coated so as to have a thickness of about 1 mm to form a bonding material layer, and another honeycomb segment was formed thereon.
  • the mounting process was repeated to produce a honeycomb segment stack composed of 16 honeycomb segments, pressure was applied from the outside, the whole was joined, and then dried at 140 ° C for 2 hours to form a honeycomb segment joined body. Obtained. Thereafter, the outer periphery of the joined honeycomb segment assembly was cut into a cylindrical shape, and then a coating material was applied and dried and cured at 700 ° C. for 2 hours to obtain a honeycomb structure.
  • the obtained honeycomb structure is cut to cut out a predetermined porosity measurement sample, and after resin loading and polishing, the distribution of pores in the cross section of the porosity measurement sample is 10 to 40 times by SEM. Observed at a degree.
  • the porosity was measured by image analysis of the obtained photograph (Media Cybernetics, ImagePro (Ver. 5.0)).
  • Figure 5 shows the results of observation of the distribution of pores. In calculating the porosity, at least a region with a sample length of 3 mm or more was used. The results are shown in Table 2.
  • the porosity of the central part of the bonding material was 68%, and the porosity of the outer part was 37%.
  • Table 2 shows the results of the compressive Young's modulus in the Z-axis direction.
  • the compression hang rate in the Z-axis direction of the bonding material was 95 MPa.
  • Example 2 shows the results of various tests of the honeycomb structure bonding materials in the examples and comparative examples.
  • B-sp test Burner spalling test (rapid heating test): A temperature difference between the central part and the outer part is created by flowing air heated by a burner through the honeycomb structure. Test to evaluate thermal shock resistance at a temperature at which cracks do not occur in the two-cam structure (The higher the temperature, the higher the thermal shock resistance)
  • E-sp test electric furnace spalling test (rapid cooling test): the honeycomb structure was heated in an electric furnace at 500 ° C. for 2 hours, brought to a uniform temperature, taken out to room temperature, and then the honeycomb structure Test for evaluating thermal shock resistance based on the presence or absence of cracks
  • ⁇ / GJ test Engine test 1000 ° C: The particulates deposited for filter regeneration are burned, and the temperature at the center of the honeycomb center is 1000. Test for evaluating thermal shock resistance by the presence or absence of cracks in the two-cam structure under the conditions of C
  • the honeycomb structure of the present invention is a diesel particulate filter for capturing and removing particulate matter (particulates) contained in exhaust gas from a diesel engine or the like, for example, as a collection filter for exhaust gas. It is useful as a curate filter (DPF).
  • DPF curate filter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

　複数のハニカムセグメント２が接合材層９を介して互いの接合面で一体的に接合されたハニカムセグメント接合体１０を備え、流体の流路となる複数のセル５が中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有するハニカム構造体１である。このハニカム構造体１は、接合材層９の外側部分（ハニカムセグメントの接合面との界面からそれぞれ全体の層厚の２０％に相当する長さだけ離れた箇所までの部分）における気孔率が、外側部分より内方に位置する中心部分の気孔率よりも小であるとともに、接合材層９のＺ軸方向の圧縮ヤング率が５～１００（ＭＰａ）であるように構成されている。

Description

明 細 書
ハニカム構造体
技術分野
[0001] 本発明は、ハニカムセグメントの複数が接合材層によって一体的に接合されたハニ カム構造体に関する。さらに詳しくは、排ガス用の捕集フィルタ、中でも、ディーゼル エンジンの排ガス中の粒子状物質 (パティキュレート）等を捕集するディーゼルパティ キュレートフィルタ（DPF)として有用な、耐熱衝撃性に優れ、特にフィルタ再生時に おけるクラック等の欠陥の発生が確実に抑制されたハニカム構造体に関する。
背景技術
[0002] ハニカム構造体が、排ガス用の捕集フィルタとして、例えば、ディーゼルエンジン等 力 の排ガスに含まれている粒子状物質 (パティキュレート）を捕捉して除去するため に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF)として、ディーゼルエンジンの排気系 等に組み込まれて用レ、られてレ、る。
[0003] このようなハニカム構造体は、例えば、炭化珪素（SiC)等からなる多孔質の隔壁に よって区画、形成された流体の流路となる複数のセルが中心軸方向に互いに並行す るように配設された構造を有している。また、隣接したセルの端部は、交互に（市松模 様状に）目封じされている。すなわち、一のセルは、一方の端部が開口し、他方の端 部が目封じされており、これと隣接する他のセルは、一方の端部が目封じされ、他方 の端部が開口している。
[0004] このような構造とすることにより、一方の端部から所定のセル (流入セル）に流入させ た排ガスを、多孔質の隔壁を通過させることによって流入セルに隣接したセル (流出 セル)を経由して流出させ、隔壁を通過させる際に排ガス中の粒子状物質 (パティキ ュレート）を隔壁に捕捉させることによって、排ガスの浄化をすることができる。
[0005] このようなハニカム構造体（フィルタ）を長期間継続して使用するためには、フィルタ を再生させる必要がある。すなわち、フィルタ内部に経時的に堆積したパティキユレ ートによる圧力損失の増大を取り除くため、フィルタ内部に堆積したパティキュレート を燃焼させて除去する必要がある。このフィルタ再生時には大きな熱応力が発生し、 この熱応力がハニカム構造体にクラックや破壊等の欠陥を発生させるという問題があ つた。このような熱応力に対する耐熱衝撃性の向上の要請に対応して、複数のハニ カムセグメントを接合材層によって一体的に接合することによって熱応力を分散、緩 和する機能を持たせた分割構造のハニカム構造体が提案され、その耐熱衝撃性を ある程度改善することができるようになった。このような分割構造のハニカム構造体は 、それぞれが全体構造の一部を構成する形状を有するとともに、中心軸に対して垂 直な方向に組み付けられることによって全体構造を構成することになる形状を有する 複数のハニカムセグメントが、接合材層によって一体的に接合されて、中心軸に対し て垂直な平面で切断した全体の断面形状が円形等の所定の形状となるように成形さ れた後、その外周面がコーティング材により被覆された構造となっている。
[0006] しかし、近年、フィルタはさらに大型化の要請が高まり、再生時に発生する熱応力も 増大することになり、上述の欠陥を防止するため、構造体としての耐熱衝撃性の向上 が強く望まれるようになった。中でも、複数のハニカムセグメントを一体的に接合する ための接合材層には、優れた応力緩和機能と接合強度とを実現することによって耐 熱衝撃性に優れたハニカム構造体を実現することが望まれている。
[0007] このような問題に対応して、シール材 (接合材層）に、無機繊維や有機バインダーを 添加することにより、乾燥硬化の過程でのマイグレーションの発生を抑制し、上述の 欠陥の発生を抑制して、耐久性を向上させることを企図したセラミックス構造体 (ハニ カム構造体)が開示されてレ、る（特許文献 1参照)。
特許文献 1 :特許第 3121497号公報
発明の開示
[0008] し力、しながら、特許文献 1に開示されたセラミックス構造体 (ハニカム構造体）に用い られるシール材 (接合材層）において、構成する無機繊維と有機バインダーとが相互 に絡み合うことにより実現した均一な組織では、セグメント Z接合材層界面の接合強 度の確保と接合材層自体の応力緩和機能の確保との両立が難しいという問題があつ た。
[0009] 本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、排ガス用の捕集フィルタ、中 でも、ディーゼルエンジンの排ガス中の粒子状物質 (パティキュレート）等を捕集する ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF)として有用な、耐熱衝撃性に優れ、特に フィルタ再生時におけるクラック等の欠陥の発生が確実に抑制されたハニカム構造 体を提供することを目的とする。
[0010] 上記目的を達成するため、本発明によって、下記のハニカム構造体が提供される。
[0011] [1]複数のハニカムセグメントが接合材層を介して互いの接合面で一体的に接合さ れたハ二カムセグメント接合体を備え、流体の流路となる複数のセルが中心軸方向 に互いに並行するように配設された構造を有するハニカム構造体であって、前記接 合材層の外側部分 (ノヽ二カムセグメントの接合面との界面からそれぞれ全体の層厚 の 20%に相当する長さだけ離れた箇所までの部分）における気孔率が、外側部分よ り内方に位置する中心部分の気孔率よりも小であるとともに、前記接合材層の Z軸方 向の圧縮ヤング率が 5〜 100 (MPa)であるハニカム構造体。
[0012] [2]前記接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率が 10〜80 (MPa)である前記 [1]に記 載のハニカム構造体。
[0013] [3]前記接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率が 15〜50 (MPa)である前記 [1]に記 載のハニカム構造体。
[0014] [4]前記接合材層の前記外側部分の気孔率が 5〜40%であり、かつ前記中心部分 の気孔率が 25〜90%である前記 [1]〜 [3]のいずれかに記載のハニカム構造体。
[0015] [5]前記接合材層の前記外側部分の気孔率が 10〜30%であり、かつ前記中心部 分の気孔率が 30〜70%である前記 [1]〜 [3]のいずれかに記載のハニカム構造体
[6]ハニカム構造体の長さ L/直径 D<4. 0の関係を満たす [1]〜[5]のいずれか に記載のハニカム構造体。
[7]ハニカム構造体の長さ L/直径 D< 2. 5の関係を満たす [1]〜[5]のいずれか に記載のハニカム構造体。
[8]ハニカム構造体の長さ L/直径 D< 1. 5の関係を満たす [1]〜[5]のいずれか に記載のハニカム構造体。
[9]前記接合材層が無機繊維を含有してなり、前記無機繊維の含有率が 20〜45質 量％、ショット含有率が 10〜50質量％、長軸方向に垂直な断面における平均直径 値が:!〜 20 μ m及び長軸方向の平均長さが 10〜400 μ mである前記 [1]〜[8]の いずれかに記載のハニカム構造体。
[0016] [10]前記接合材層の厚さ力 0. 5〜3mmである前記 [1]〜[9]のいずれかに記載 のハニカム構造体。
[0017] [11]前記ハニカムセグメントが、炭化珪素（SiC)から構成されてなる力、、又は前記炭 化珪素（SiC)を骨材として、かつ珪素（Si)を結合材として形成された珪素—炭化珪 素系複合材料力 構成されてなる前記 [1]〜[： 10]のいずれかに記載のハニカム構 造体。
[0018] 本発明によれば、耐熱衝撃性に優れ、特にフィルタ再生時におけるクラック等の欠 陥の発生が確実に抑制される排ガス用の捕集フィルタ、中でも、ディーゼルエンジン の排ガス中の粒子状物質 (パティキュレート）等を捕集するディーゼルパティキュレー トフィルタ（DPF)として有用なハニカム構造体を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明のハニカム構造体の一の実施の形態（中心軸に対して垂直な平面で切 断した全体の断面形状が円形）を模式的に示す斜視図である。
[図 2]本発明のハニカム構造体の他の実施の形態（中心軸に対して垂直な平面で切 断した全体の断面形状が正方形）の一部を端面側から見た正面図である。
[図 3]本発明のハニカム構造体の他の実施の形態に用いられるハニカムセグメントを 模式的に示す斜視図である。
[図 4]図 3における A_A線断面図である。
[図 5]実施例において得られた気孔率測定用サンプノレの断面における気孔の分布状 況を SEMにて観察した結果を模式的に示す説明図である。
符号の説明
[0020] 1 :ハニカム構造体、 2 :ハニカムセグメント、 4 :コーティング材、 5 :セル、 6 :隔壁、 7 :
充填材、 9 :接合材層、 10 :ハニカムセグメント接合体。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明するが、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、改良等が加えられることが理解されるべ きである。
[0022] 図 1、 2に示すように、本発明の実施の形態におけるハニカム構造体 1は、複数のハ 二カムセグメント 2が接合材層 9を介して互いの接合面で一体的に接合されたハニカ ムセグメント接合体 10を備え、流体の流路となる複数のセル 5が中心軸方向に互い に並行するように配設された構造を有するものであり、接合材層 9の外側部分 (ハニ カムセグメントの接合面との界面からそれぞれ全体の層厚の 20%に相当する長さだ け離れた箇所までの部分）における気孔率が、外側部分より内方に位置する中心部 分の気孔率よりも小であるとともに、接合材層 9の Z軸方向の圧縮ヤング率が 5〜： 100 (MPa)であることを特徴とするものである。
[0023] まず、本発明の実施の形態におけるハニカム構造体 1の構造をさらに具体的に説 明する。本発明の実施の形態におけるハニカム構造体 1は、多孔質の隔壁 6によって 区画、形成された流体の流路となる複数のセル 5がハニカム構造体 1の中心軸方向 に互いに並行するように配設された構造を有し、それぞれが全体構造の一部を構成 する形状を有するとともに、ハニカム構造体 1の中心軸に対して垂直な方向に組み付 けられることによって全体構造を構成することになる形状を有する複数のハニカムセ グメント 2が、接合材層 9によって一体的に接合されたハニカムセグメント接合体 10と して構成されてなるものである。接合材層 9によるハニカムセグメント 2の接合の後、ハ 二カム構造体 1の中心軸に対して垂直な平面で切断した全体の断面形状が円形、楕 円形、三角形、正方形、その他の形状となるように研削加工され、外周面がコーティ ング材 4によって被覆される。このハニカム構造体 1を DPFとして用いる場合、ディー ゼルエンジンの排気系等に配置することにより、ディーゼルエンジン力 排出されるス ートを含む粒子状物質 (パティキュレート）を捕捉することができる。なお、図 1におい ては、一つのハニカムセグメント 2においてのみ、セル 5及び隔壁 6を示している。そ れぞれのハニカムセグメント 2は、図 3、 4に示すように、ハニカム構造体 1 (ハニカムセ グメント接合体 10) (図 1参照）の全体構造の一部を構成する形状を有するとともに、 ハニカム構造体 1 (図 1参照）の中心軸に対して垂直な方向に組み付けられることによ つて全体構造を構成することになる形状を有している。セル 5はハニカム構造体 1の 中心軸方向に互いに並行するように配設されており、隣接しているセル 5におけるそ れぞれの端部が交互に充填材 7によって目封じされている。
[0024] 所定のセル 5 (流入セル）においては、図 3、 4における左端部側が開口している一 方、右端部側が充填材 7によって目封じされており、これと隣接する他のセル 5 (流出 セル）においては、左端部側が充填材 7によって目封じされるが、右端部側が開口し ている。このような目封じにより、図 2に示すように、ハニカムセグメント 2の端面が巿松 模様状を呈するようになる。このような複数のハニカムセグメント 2が接合されたハニカ ム構造体 1を排ガスの排気系内に配置した場合、排ガスは図 4における左側から各 ハニカムセグメント 2のセル 5内に流入して右側に移動する。
[0025] 図 4におレ、ては、ハニカムセグメント 2の左側が排ガスの入口となる場合を示し、排 ガスは、 目封じされることなく開口しているセル 5 (流入セル）からハニカムセグメント 2 内に流入する。セル 5 (流入セル）に流入した排ガスは、多孔質の隔壁 6を通過して他 のセル 5 (流出セル)から流出する。そして、隔壁 6を通過する際に排ガス中のスート を含む粒子状物質 (パティキュレート）が隔壁 6に捕捉される。このようにして、排ガス の浄化を行うことができる。このような捕捉によって、ハニカムセグメント 2の内部には スートを含む粒子状物質 (パティキュレート）が経時的に堆積して圧力損失が大きくな るため、スート等を燃焼させる再生が行われる。なお、図 2〜4には、全体の断面形状 が正方形のハニカムセグメント 2を示す力 三角形、六角形等の形状であってもよい。 また、セル 5の断面形状も、三角形、六角形、円形、楕円形、その他の形状であって あよい。
[0026] 本発明のハニカム構造体は、上述の構造を有するものであり、接合材層 9の外側部 分 (ハニカムセグメントの接合面との界面からそれぞれ全体の層厚の 20%に相当す る長さだけ離れた箇所までの部分）における気孔率が、外側部分より内方に位置する 中心部分の気孔率よりも小であるとともに、接合材層 9は、その Z軸方向の圧縮ヤング 率が 5〜100 (MPa)、好ましくは、 Z軸方向の圧縮ヤング率が 10〜80 (MPa)、さら に好ましくは、 Z軸方向の圧縮ヤング率が 15〜50 (MPa)である。
[0027] Z軸方向の圧縮ヤング率は、次のように算出した。所定の寸法（10 X 10mm〜30 X 30mm,厚み 0. 5〜3mm)の試料を切り出し、 Z軸方向の圧縮試験を行った。尚、試 料には基材がついていてもかまわない。 Z軸方向の圧縮ヤング率は、荷重を 0〜3M Paまで試料に加えた時の応力—ひずみ曲線における傾きをヤング率として、下式よ り算出した。
[0028] [数 1] W t
E =— x——
S 厶 t
E ： ヤング率（MPa)
W ： 荷重（N)
S ： 試料面積（mm2)
t ： 試料厚み（mm)
A t ： 試料厚みの変化量 (mm)
[0029] 本実施の形態に用いられる接合材層の外側部分 (ハニカムセグメントの接合面との 界面からそれぞれ全体の層厚の 20%に相当する長さだけ離れた箇所までの部分） における気孔率が、外側部分より内方に位置する中心部分の気孔率以上であると、 外側部分ではセグメント/接合材層界面の接合強度を確保することができず、中心 部分の気孔率により接合材層のヤング率を低くすることができず、セグメント Z接合 材層界面の接合強度確保と接合材層の応力緩和機能との両立が不可能となる。
[0030] 本実施の形態に用いられる接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率力 5MPa未満で あると、セグメント中に温度分布を持ったときに、セグメント自体の変形が大きくなつて クラックが発生し、一方 lOOMPaより大きくなると、セグメント単体では問題なレ、が、複 数のハニカムセグメトが接合材層で一体化ハニカム構造体において、応力が緩和で きず、 DPFでの再生時に生じる急激な熱応力により外周部が破損することがある。
[0031] 本実施の形態に用いられる接合材層の外側部分の気孔率が 5〜40%であり、かつ 中心部分の気孔率が 25〜90%であることが好ましい。接合材層 9の外側部分の気 孔率が 10〜30%であり、かつ中心部分の気孔率が 30〜70%であることがさらに好 ましい。外側部分の気孔率が 5%未満であると、ヤング率が大きくなり応力緩和機能 を十分に発揮することができないことがあり、 40%を超えると、セグメント/接合材層 の接合強度が低減することがある。また、中心部分の気孔率が 25%未満であると、ャ ング率が大きくなり、 90%を超えると、強度が低減し、クラックが発生することがある。 接合材層部分の平均気孔率は 17〜70%で、更に好ましくは 22〜54%である。
[0032] 本実施の形態に用いられるハニカム構造体は、その長さ Lと直径 Dの比 (L/D)が L/D< 4. 0の関係を満たすことが好ましぐ LZD< 2. 5の関係を満たすことがさら に好ましぐ L/D< 1. 5の関係を満たすことが特に好ましい。長さ Lと直径 Dの比（L /D)が 4. 0以上であると DPFでの再生時に生じる中心部と端部の温度差が大きく なり、急激な熱応力により破損することがある。ここで、直径 Dは、ハニカム構造体の 断面形状が円形の場合はその直径、楕円形状の場合は短軸及び長軸の平均値、そ の他の形状の場合は外接円の直径で定義される。
[0033] また、本実施の形態に用いられる接合材層には、無機繊維が含有されるが、これ以 外に、例えば、無機バインダー、有機バインダー、無機粒子、発泡粒子等が含有され ることが好ましい。無機繊維としては、例えば、アルミノシリケート、アルミナ、 SiO -
2
MgO系及び SiO— Ca〇一 MgO系等の酸化物繊維、その他の繊維（例えば、 SiC
2
繊維）等を挙げることができる。無機バインダーとしては、例えば、シリカゾル、アルミ ナゾル、粘土等を挙げることができる。有機バインダーとしては、例えば、ポリビエルァ ノレコール（PVA)、カルボキシメチルセルローズ（CMC)、メチルセルロース（MC)等 を挙げることができる。無機粒子としては、例えば、炭化珪素、窒化珪素、コージエラ イト、アルミナ、ムライト等のセラミックスを挙げることができる。なお、接合材層を構成 する接合材は、後述するコーティング材と同じ材料を用いることができる。
[0034] 無機繊維の含有率は 20〜45質量％ (さらに好ましくは 30〜40質量％)、ショット含 有率が 10〜50質量％、長軸方向に垂直な断面における平均直径値が 1〜20 μ ΐη ( さらに好ましくは 2〜： 15 μ m)及び長軸方向の平均長さが 10〜600 μ m (さらに好ま しくは 50〜300 μ m)であることが好ましレ、。
[0035] 無機繊維の含有率が 20質量％未満であると、接合材層に弾力性を付与できないこ とがあり、 45質量％を超えると、塗布可能なペーストを得るために大量の水を必要と し、大量の水の使用は、接合材乾燥時の収縮が大きぐクラックが起きることがある。 ショット含有率が 10質量％未満であると、塗布可能なペーストを得るために大量の水 を必要とし、大量の水の使用は、接合材乾燥時の収縮が大きぐクラックが起きること があり、 50質量％を超えると、接合材層に弾力性を付与できないことがある。長軸方 向に垂直な断面における平均直径値が 1 μ m未満であると、接合材層に弾力性を付 与できないことがあり、 20 /i mを超えると、接合材の厚みに与える影響が大きいため 、ハニカムセグメントの外壁面上に均一に塗布することが困難となることがある。長軸 方向の平均長さが 10 x m未満であると、接合材層に弾力性を付与できないことがあ り、 600 z mを超えると、塗布生が低下することがある。
[0036] 図 2に示すように、接合材層 9は、ハニカムセグメント 2の外周面に塗布されて、ハニ カムセグメント 2を接合するように機能する。接合材層 9の塗布は、 P 接しているそれ ぞれのハニカムセグメント 2の外周面に行ってもよいが、隣接したハニカムセグメント 2 の相互間においては、対応した外周面の一方に対してだけ行ってもよレ、。このような 対応面の片側だけへの塗布は、接合材層 9の使用量を節約できる点で好ましい。接 合材層 9の厚さは、ハニカムセグメント 2の相互間の接合力を勘案して決定され、例え ば、 0. 5〜3. 0mmの範囲で適宜選択される。
[0037] 本実施の形態に用いられるハニカムセグメント 2の材料としては、強度、耐熱性の観 点から、炭化珪素 (SiC)、炭化珪素（SiC)を骨材としてかつ珪素（Si)を結合材として 形成された珪素 炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージエライト、ムライト、アルミ ナ、スピネル、炭化珪素 コージエライト系複合材、珪素 炭化珪素複合材、リチウ ムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、 Fe— Cr— A1系金属からなる群から 選択される少なくとも一種から構成された物を挙げることができる。中でも、炭化珪素 (SiC)又は珪素 炭化珪素系複合材料力 構成されてなるものが好ましい。
[0038] ハニカムセグメント 2の作製は、例えば、上述の材料力 適宜選択したものに、メチ ノレセノレロース、ヒドロキシプ口ポキシノレセノレロース、ヒドロキシェチノレセノレロース、力ノレ ボキシメチルセルロース、ポリビュルアルコール等のバインダー、界面活性剤、溶媒と しての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を上述の形状となるように押出 成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼結することにより行うこと ができる。
[0039] セル 5の目封じに用いる充填材 7としては、ハニカムセグメント 2と同様な材料を用い ること力 Sできる。充填材 7による目封じは、 目封じをしないセル 5をマスキングした状態 で、ハニカムセグメント 2の端面をスラリー状の充填材 7に浸漬することにより開口して レ、るセル 5に充填することにより行うことができる。充填材 7の充填は、ハニカムセグメ ント 2の成形後における焼成前に行っても、焼成後に行ってもよいが、焼成前に行うこ との方が、焼成工程が 1回で終了するため好ましい。
[0040] 以上のようなハニカムセグメント 2の作製の後、ハニカムセグメント 2の外周面にスラリ 一状の接合材層 9を塗布し、所定の立体形状 (ハニカム構造体 1の全体構造)となる ように複数のハニカムセグメント 2を組み付け、この組み付けた状態で圧着した後、加 熱乾燥する。このようにして、複数のハニカムセグメント 2がー体的に接合された接合 体が作製される。その後、この接合体を上述の形状に研削加工し、外周面をコーティ ング材 4によって被覆し、加熱乾燥する。このようにして、図 1に示すハニカム構造体 1が作製される。コーティング材 4の材質としては、接合材層 9と同様の用いられるの を用いることができる。コーティング材 4の厚さは、例えば、 0. 1〜： 1. 5mmの範囲で 適宜選択される。
[0041] 以上説明したように、本発明によって、排ガス用の捕集フィルタ、中でも、ディーゼ ルエンジンの排ガス中の粒子状物質 (パティキュレート）等を捕集するディーゼルパテ ィキュレートフィルタ（DPF)として有用な、耐熱衝撃性に優れ、特にフィルタ再生時に おけるクラック等の欠陥の発生が確実に抑制されたハニカム構造体が提供される。 実施例
[0042] 以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実 施例によっていかなる制限を受けるものではない。
[0043] (実施例 1) (ハニカムセグメントの作製）ハニカムセグメント原料として、 SiC粉末及 び金属 Si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、発泡樹脂を 加え、さらにメチルセルロース及びヒドロキシプロボ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 μ ΐη、セル密度が約 46. 5セル/ cm2 (30 0セル/平方インチ）、断面が一辺 35mmの正四角形、長さが 152mmのハニカムセ グメント成形体を得た。このハニ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、隣接するセル力 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、ハニ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。
[0044] (接合材の調製)無機繊維としてアルミノシリケート繊維を用レ、、ショット率は全て 50 %であつた。無機バインダーとしてコロイダルシリカを 22質量％及び粘土を 1質量％ 、無機粒子として SiCを混合したものにさらに水を加えて、場合によっては、有機バイ ンダー（CMC、 PVA)、発泡樹脂及び分散剤をカ卩えて、ミキサーにて 30分間混練を 行レ、、ペースト状の接合材を得た。具体的には、表 1に示す条件で、種類及び組成 比の異なる接合材 (接合材 No.：!〜 12)を得た。
[0045] (ハニカム構造体の作製）ハニカムセグメントの外壁面に、厚さ約 lmmとなるように 接合材 No. 1をコーティングして接合材層を形成し、その上に別のハニカムセグメン トを載置する工程を繰り返し、 16個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積 層体を作製し、外部より圧力を加え、全体を接合させた後、 140°C、 2時間乾燥して ハニカムセグメント接合体を得た。その後、ハニカムセグメント接合体の外周を円筒状 に切断後、コーティング材を塗布し、 700°C、 2時間乾燥硬化させ、ハニカム構造体 を得た。得られたハニカム構造体を切断して所定の気孔率測定用サンプルを切り出 し、樹脂坦め、研磨後、気孔率測定用サンプノレの断面における気孔の分布状況を S EMにて 10〜40倍程度で観察した。得られた写真の画像解析（Media Cyberneti cs社製、 ImagePro (Ver5. 0) )から気孔率を測定した。気孔の分布状況を観察した 結果を図 5に示す。気孔率を算出するにあたり、少なくとも試料長さ 3mm以上の領域 を用いた。結果を表 2に示す。接合材中心部分の気孔率は 68%で、外側部分の気 孔率は 37%であった。
[0046] 接合材 Z軸方向の圧縮ヤング率の結果を表 2に示す。接合材の Z軸方向の圧縮ャ ング率は 95MPaであった。
[0047] さらに、得られたハニカム構造体の急速加熱試験（バーナースポーリング試験 B_s
P)、急速冷却試験（電気炉スポーリング試験 E— sp)、エンジン試験 (E/G試験）を 行った。結果を表 2に示す。 [0048] (実施例 2〜9および比較例:!〜 3)実施例 2〜9は、実施例 1において、接合材を、 接合材 No. 2〜9に変えたこと以外は実施例 1と同様にした。また、比較例 1〜3は、 接合材 No. 10〜： 12に変えたこと以外は実施例 1と同様にした。各実施例及び比較 例における、ハニカム構造体の接合材の各種試験結果を表 2に示す。
[0049] [表 1]
Figure imgf000014_0001
[0050] [表 2]
Figure imgf000014_0002
「B— sp」試験：バーナースポーリング試験（急速加熱試験）：ハニカム構造体にバ ーナ一で加熱した空気を流すことにより中心部分と外側部分との温度差をつくり、ハ 二カム構造体のクラックの発生しない温度により耐熱衝撃性を評価する試験（温度が 高いほど耐熱衝撃性が高い）
[0052] 「E— sp」試験：電気炉スポーリング試験（急速冷却試験）：ハニカム構造体を電気 炉にて 500°C X 2h加熱し、均一な温度にした後、室温に取り出し、ハニカム構造体 のクラック発生の有無により耐熱衝撃性を評価する試験
[0053] ΓΕ/GJ試験：エンジン試験 1000°C：フィルタ再生のために堆積したパーティキュ レートを燃焼させ、ハニカム中心止部の温度が 1000。Cとなる条件にて、ノ、二カム構 造体のクラックの有無により耐熱衝撃性を評価する試験
[0054] 表 2中、〇はクラック発生なし、 Xはクラック発生ありを意味する。表 2の結果から分 かるように、接合材層の Z軸の圧縮ヤング率の値が 150MPaである接合材 No. 10 ( 比較例 1)や、接合材層の Z軸の圧縮ヤング率の値が 105MPaでかつ接合材層の中 心部分の気孔率が、外側部分の接合材の気孔率より小さい構造である No. 11 (比 較例 2)は、各種試験後、ハニカム構造体にクラックが発生した。更に、接合材層の Z 軸の圧縮ヤング率の値力 MPaでかつ接合材層の中心部分の気孔率力 S、外側部分 の接合材の気孔率より小さい構造である No. 12 (比較例 3)は、各種試験後、ハニカ ム構造体にクラックが発生した。接合材層が十分な弾性力を発揮できず、試験中に 発生する熱応力を緩和できなかったものと考えられる。一方、接合材層の Z軸方向の ヤング率の値が 5〜： !OOMPaの範囲内にあり、かつ、接合材層の中心部分の気孔率 が外側部分の接合材層の気孔率より大きい構造である接合材 No.：!〜 9 (実施例 1 〜9)は、各種試験後、ハニカム構造体にクラックは見られなかった。
産業上の利用可能性
[0055] 本発明のハニカム構造体は、排ガス用の捕集フィルタとして、例えば、ディーゼル エンジン等からの排ガスに含まれている粒子状物質 (パティキュレート）を捕捉して除 去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF)として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のハニカムセグメントが接合材層を介して互いの接合面で一体的に接合され たハニカムセグメント接合体を備え、流体の流路となる複数のセルが中心軸方向に 互いに並行するように配設された構造を有するハニカム構造体であって、
前記接合材層の外側部分 (ノヽ二カムセグメントの接合面との界面からそれぞれ全体 の層厚の 20%に相当する長さだけ離れた箇所までの部分）における気孔率が、外側 部分より内方に位置する中心部分の気孔率よりも小であるとともに、
前記接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率が 5〜： 100 (MPa)であるハニカム構造体
[2] 前記接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率が 10〜80 (MPa)である請求項 1に記載 のハニカム構造体。
[3] 前記接合材層の Z軸方向の圧縮ヤング率が 15〜 50 (MPa)である請求項 1に記載 のハニカム構造体。
[4] 前記接合材層の前記外側部分の気孔率が 5〜40%であり、かつ前記中心部分の 気孔率が 25〜90%である請求項 1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体。
[5] 前記接合材層の前記外側部分の気孔率が 10〜30%であり、かつ前記中心部分 の気孔率が 30〜70。/oである請求項 1〜3のいずれかに記載のハニカム構造体。
[6] 前記ハニカム構造体の長さ LZ直径 D< 4. 0の関係を満たす請求項 1〜5のいず れかに記載のハニカム構造体。
[7] 前記ハニカム構造体の長さ LZ直径 D< 2. 5の関係を満たす請求項 1〜5のいず れかに記載のハニカム構造体。
[8] 前記ハニカム構造体の長さ LZ直径 D< 1. 5の関係を満たす請求項 1〜5のいず れかに記載のハニカム構造体。
[9] 前記接合材層が無機繊維を含有してなり、前記無機繊維の含有率が 20〜45質量
%、ショット含有率が 10〜50質量％、長軸方向に垂直な断面における平均直径値 力 Sl〜20 μ m及び長軸方向の平均長さが 10〜600 μ mである請求項:!〜 8のいず れかに記載のハニカム構造体。
[10] 前記接合材層の厚さ力 0. 5〜3mmである請求項 1〜9のいずれかに記載のハニ カム構造体。
前記ハニカムセグメントが、炭化珪素（SiC)から構成されてなる力、又は前記炭化 珪素（SiC)を骨材として、かつ珪素（Si)を結合材として形成された珪素 炭化珪素 系複合材料力 構成されてなる請求項 1〜： 10のいずれかに記載のハニカム構造体。
PCT/JP2007/056107 2006-03-23 2007-03-23 ハニカム構造体 WO2007111280A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008507480A JP5103378B2 (ja) 2006-03-23 2007-03-23 ハニカム構造体
EP07739548A EP1997790A4 (en) 2006-03-23 2007-03-23 hONEYCOMB STRUCTURE
US12/233,321 US8053054B2 (en) 2006-03-23 2008-09-18 Honeycomb structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006081795 2006-03-23
JP2006-081795 2006-03-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/233,321 Continuation US8053054B2 (en) 2006-03-23 2008-09-18 Honeycomb structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007111280A1 true WO2007111280A1 (ja) 2007-10-04

Family

ID=38541197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/056107 WO2007111280A1 (ja) 2006-03-23 2007-03-23 ハニカム構造体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8053054B2 (ja)
EP (1) EP1997790A4 (ja)
JP (1) JP5103378B2 (ja)
KR (1) KR20090004935A (ja)
WO (1) WO2007111280A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013510791A (ja) * 2009-11-11 2013-03-28 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 熱衝撃抵抗性セラミックハニカム構造体を得るための改良されたセメントおよびそれらの作製方法
EP2644580A2 (en) 2012-03-28 2013-10-02 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb Structure
JP5317959B2 (ja) * 2008-05-20 2013-10-16 イビデン株式会社 ハニカム構造体

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008155856A1 (ja) 2007-06-21 2008-12-24 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体、及び、ハニカム構造体の製造方法
KR101715427B1 (ko) * 2009-06-29 2017-03-10 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 열 충격 저항성 세라믹 허니컴 구조물을 제조하기 위한 다중-모드형 섬유를 함유하는 접합제
JP6043286B2 (ja) * 2012-02-24 2016-12-14 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2016153955A1 (en) * 2015-03-23 2016-09-29 Corning Incorporated Exhaust gas treatment article and methods of manufacturing same
TWI579480B (zh) * 2016-05-19 2017-04-21 富利康科技股份有限公司 陶纖濾管強化方法及強化陶纖濾管
WO2018037637A1 (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 エヌ・イーケムキャット株式会社 ハニカム構造体、ハニカム構造型触媒および製造方法
JP6693477B2 (ja) * 2017-06-13 2020-05-13 株式会社デンソー 排ガス浄化フィルタ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005089901A1 (ja) * 2004-03-23 2005-09-29 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体及びその製造方法
WO2006098191A1 (ja) * 2005-03-16 2006-09-21 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3121497B2 (ja) 1994-07-14 2000-12-25 イビデン株式会社 セラミック構造体
EP1382442B1 (en) 1996-01-12 2013-04-24 Ibiden Co., Ltd. A filter for purifying exhaust gas
EP1974789B1 (en) * 2006-01-18 2011-08-03 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005089901A1 (ja) * 2004-03-23 2005-09-29 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体及びその製造方法
WO2006098191A1 (ja) * 2005-03-16 2006-09-21 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1997790A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5317959B2 (ja) * 2008-05-20 2013-10-16 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP2013510791A (ja) * 2009-11-11 2013-03-28 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 熱衝撃抵抗性セラミックハニカム構造体を得るための改良されたセメントおよびそれらの作製方法
EP2644580A2 (en) 2012-03-28 2013-10-02 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb Structure
US9138674B2 (en) 2012-03-28 2015-09-22 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure

Also Published As

Publication number Publication date
US20090029104A1 (en) 2009-01-29
EP1997790A1 (en) 2008-12-03
US8053054B2 (en) 2011-11-08
KR20090004935A (ko) 2009-01-12
EP1997790A4 (en) 2010-04-28
JP5103378B2 (ja) 2012-12-19
JPWO2007111280A1 (ja) 2009-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4927710B2 (ja) ハニカム構造体
JP5485546B2 (ja) 接合体、ハニカムセグメント接合体、及びそれを用いたハニカム構造体
JP5469305B2 (ja) 接合材とその製造方法、及びそれを用いたハニカム構造体
JP5367363B2 (ja) 接合体、接合材組成物、ハニカムセグメント接合体、並びにそれを用いたハニカム構造体
WO2007111280A1 (ja) ハニカム構造体
JP4434076B2 (ja) ハニカム構造体
US7473456B2 (en) Honeycomb structure
JP4607689B2 (ja) ハニカム構造体
JPWO2005047209A1 (ja) ハニカム構造体
JP4890857B2 (ja) ハニカム構造体
JP4997068B2 (ja) 接合体及びその製造方法
WO2013125713A1 (ja) ハニカム構造体
JP2003275522A (ja) セラミックフィルタ集合体
JP4616752B2 (ja) ハニカム構造体
JP2007252993A (ja) ハニカム構造体
JP5313878B2 (ja) ハニカムセグメントを用いたハニカム構造体
JPWO2008096569A1 (ja) Ｄｐｆ用ハニカムセグメント接合体及び該接合体用接合材組成物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07739548

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008507480

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007739548

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087024747

Country of ref document: KR