JPH0253083B2 - - Google Patents

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JPH0253083B2
JPH0253083B2 JP55117736A JP11773680A JPH0253083B2 JP H0253083 B2 JPH0253083 B2 JP H0253083B2 JP 55117736 A JP55117736 A JP 55117736A JP 11773680 A JP11773680 A JP 11773680A JP H0253083 B2 JPH0253083 B2 JP H0253083B2
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、排気中の浮遊微粒子などをとり除く
ハニカム構造を基体とするセラミツクフイルタに
関するものである。 従来、フイルタには吸着材等の充填材を介装し
たもの、スチールウール、セラミツクフアイバ、
多孔質材料などが利用されている。微粒子の除去
を目的としたものでは捕集効率を高めるため、目
を細かくする手段がとられてきたがこれによつて
逆に高い濾過速度を要求する場合に圧力の損失が
大になるなどの欠点があつた。また、従来のフイ
ルタでは、その構造がシート状、板状または円筒
状のものでフイルタ面積を大きくするために波
型、二重円筒、積層などの比較的単純な構造のも
のが多く、フイルタ面積の飛躍的な増大は望めな
かつた。 一方、ハニカム構造体は自動車排ガス用触媒担
体や熱交換体等に広く利用されてきており、一定
形状の貫通孔が均一に多数配列し、その貫通孔が
平行で直線的であるため、流体の圧力損失が小さ
く、単位体積当りの表面積が大きく、また貫通孔
を仕切る隔壁が薄いため、ヒートアツプが容易に
行なえるなどの利点があり、注目されてきた。し
かし、これまでは熱交換体や触媒担体などの用途
に限定されていた。 第１図および第２図に示すようなセラミツクハ
ニカム構造体の貫通孔の一部を封じたセラミツク
ハニカムフイルタは、第３図に示すように含塵ガ
ス流に対して貫通孔方向が平行になるように配置
され、ガス入口側端面の開孔部２ａより貫通孔中
に流入したガス流は、貫通孔の封じ材４により他
端面が封じられているため貫通孔の隔壁３を通過
して出口側の開孔部２ｂより排出される。すなわ
ち、貫通孔を形成する多孔質隔壁が、フイルタの
役目をしてガス流中の浮遊微粒子を濾過するもの
である。 したがつて、そこに用いられる封じ材はフイル
タ部分を通過しない含塵ガスが、そのまま排出さ
れることのないよう、隔壁と緊密に接着している
必要があり、さらに高温下で用いられる場合には
ハニカム構造体とともに封じ材の耐熱性が高いこ
とも必要である。また比較的耐熱性の高い封じ材
としてセラミツクハニカム構造体を焼成する温度
でもほとんど溶融相を形成しないような適正なセ
ラミツク材料を選定することが必要である。 このような封じ材は貫通孔への接着が溶融反応
を主体としておこるのではなく、第４図に示すよ
うな隔壁３に存在する開気孔５に封じ材４が埋め
こまれて接合する機構と貫通孔への嵌合の機構が
主体となるため特定の封じ材を用いない場合に
は、焼成し、冷却するときに第５図および第６図
に一例として示すような隔壁３に亀裂６が入つた
り、第７図おたび第８図に一例として示すように
隔壁３と封じ材４の間に間隙７を生じて封じ材が
脱落するようなことが、冷却中の隔壁と封じ材の
収縮の不均衡によつて起こることがあつた。 本発明はこのような欠点をなくするためになさ
れたものでセラミツクハニカム構造体の所定の貫
通孔の端部を封じ材にて封じるセラミツクハニカ
ムフイルタにおいてセラミツクハニカム構造体と
封じ材の接触部に見掛け上反応相を介在させない
場合に使用する封じ材の選択についての規則性を
それぞれの材料の熱膨脹係数の関係から規定した
もので、セラミツクハニカム構造体の40℃から
800℃までの熱膨脹係数が０から8.0×10-6／℃の
範囲においてセラミツクハニカム構造体および封
じ材の40℃から800℃までの熱膨脹係数をそれぞ
れαAおよびαBとしたときそれらに ｜αA−αB｜≦3.5×10-6／℃ の関係があれば良好なセラミツクハニカムフイル
タが得られ、更に好ましくは ｜αA−αB｜≦2.5×10-6／℃ の関係にある材料の組み合せとしたものである。 セラミツクハニカム構造体の製造法には種々の
方法がある。例えば、有機多孔質シートにセラミ
ツク泥漿を含浸させハニカム構造体をつくり、こ
れを焼成する方法、多数のパイプを結束する方
法、ダイスより押出す一体成形法、プレス成形等
などである。これらのうち、押出しによる一体成
形法を例にあげ更に詳しく説明すると、コージエ
ライト、ムライト、窒化珪素あるいは炭化珪素な
どのセラミツク原料の粉末に結合剤、可塑剤およ
び水などを加えてより練り、これを貫通孔の形状
が三角形、四角形、六角形あるいは円形などの形
状になるように設計されたダイスより押し出し一
体構造となしたのち乾燥焼成することによつてセ
ラミツクハニカム構造体を得る方法である。 このようなハニカム構造体の隔壁が大きいこと
および単位体積当りの表面積が格段に大きいこと
により、多孔質材料よりなる多数の貫通孔を有す
るハニカム構造体の所定の貫通孔の一端面を封じ
るとともに、残りの貫通孔の他端面を封じること
によつて貫通孔の隔壁をフイルタとするフイルタ
有効面積の非常に大きな、したがつて小型化でき
圧力損失の小さいセラミツクフイルタを作ること
ができる。 次に本発明の内容を詳細に説明する。 40℃から800℃までの熱膨脹係数が０から8.0×
10-6／℃まで段階的に異る各種材料からなるセラ
ミツクハニカム構造体と、同様に熱膨脹係数の段
階的に異るセラミツク材料からなる封じ材を系統
的に組み合せて実施例に示す方法に従つてセラミ
ツクハニカムフイルタを作り焼成後の封じ部近傍
の状態を観察したところ、第２表および第９図に
示すようにセラミツクハニカム構造体の熱膨脹係
数よりも封じ材の熱膨脹係数が小さく、その差が
3.5×10-6／℃以上となると隔壁部に亀裂が入る
場合が多く、また逆にセラミツクハニカム構造体
の熱膨脹係数よりも封じ材の熱膨脹係数が大き
く、その差が3.5×10-6／℃以上となると、隔壁
と封じ材の間に間隙を生じ極端な場合に封じ材が
脱落することがあつた。また、得られたセラミツ
クハニカムフイルタが高温下で使用される場合を
想定し、上記のセラミツクハニカムフイルタの健
全なものについて1200℃で６時間熱処理を行なつ
たところセラミツクハニカム構造体と封じ材の上
記のような欠陥を生じない良好な組み合せはセラ
ミツクハニカム構造体の熱膨脹係数と封じ材の熱
膨脹係数の差が絶対値として2.5×10-6／℃以内
の組み合せが好ましい。 このようなハニカム構造体とその封じ材の熱膨
脹係数の相関関係により、たとえばあらかじめ焼
成するセラミツクハニカム構造体の焼成温度と、
その封じ材を封じた後に焼成する封じ材の焼成温
度とを変えるような場合でもそれぞれの焼成温度
で焼成したそれぞれの材料の熱膨脹係数を前もつ
て知つておけば、セラミツクハニカムフイルタを
焼成して作らなくても、その材料の組み合せの可
否を決定することが可能であり、また、封じ作業
の作業上の理由や封じ材の気孔率を限定するなど
の理由によつて、セラミツクハニカム構造体と異
る封じ材材料を選択する場合にも適合の判断の指
標とすることが可能である。 以下に本発明の実施例を示す。実施例に用いた
材料は熱膨脹係数を段階的に変化させるために用
いたもので、本発明はここにあげた材料に限定さ
れるものではない。 実施例 第１表に示す熱膨脹係数のそれぞれ異る９種類
のセラミツク材料の原料調合物を用いて焼成後の
寸法が直径120mm、長さ150mmで貫通孔の隔壁の厚
さが0.30mm、１平方インチ当りの貫通孔の数が約
200個となるようなハニカム構造体を押し出しに
より一体成形し乾燥の後1400℃で６時間焼成して
セラミツクフイルタを作るためのセラミツクハニ
カム構造体を作成した。
【表】 第１表において無配向コージエライトとは、一
度焼成されたコージエライトセラミツクスの粉末
を用いて成形・焼成したものであり、配向コージ
エライトとは焼成によりコージエライトが合成さ
れる原料粉末を成形、焼成したものであつて、両
者の熱膨脹係数の違いはセラミツクハニカム構造
体内のコージエライト結晶の配向性の有無に起因
するものである。 次に、第１表に示した材料のうち配向コージエ
ライトを除く８種類のセラミツクスを乾式粉砕
し、149μｍ（100メツシユ）以下に分級し、これ
に結合剤としてポリビニルアルコールと水を加え
ペースト状の封じ材を作つた。 一方のセラミツクハニカム構造体には、その開
孔一端面に紙を貼り、封じ部分が市松模様（チエ
ツカーフラツグパターン）になるように貫通孔に
あわせて針で紙に穴をあけ、そこに先の封じ材ペ
ーストを押し込み乾燥させた。封じ残した貫通孔
は、他の開孔端面で封じられるように同じ作業を
行い、1400℃で焼成した。焼成中に紙は焼却され
目的とするセラミツクハニカムフイルタを得た。
セラミツクハニカム構造体と封じ材は全ての組み
合せの関係を求めるため合計72通りのセラミツク
ハニカムフイルタサンプルを作つた。 焼成後窒出ししたサンプルは、封じ部近傍の状
態を観察し、隔壁に亀裂がなく、隔壁と封じ材の
間に間隙を生じていない健全なものについては、
さらに1200℃、６時間の熱処理を行い再び封じ部
近傍の状態を観察した。これらの観察結果は第２
表において、焼成後及び熱処理後の観察結果で欠
陥の認められないものをＡ、欠陥の認められたも
のをＣで示す。また、第２表及び第９図におい
て、〇印、△印および×印は総合評価を示すもの
であつて×印は封じ後の焼成によつて欠陥が認め
られたもの、△印は封じ後の焼成では健全であつ
たが、1200℃の熱処理によつて欠陥が認められた
もの、〇印はいずれの場合にも健全であつたもの
を示す。 これらの結果から、セラミツクハニカム構造体
の40℃から800℃までの熱膨脹係数が０から8.0×
10-6／℃の範囲のとき、その熱膨脹係数と封じ材
の熱膨脹係数の差が絶対値で3.5×10-6／℃以内
の範囲の組み合せで、さらに好ましくは2.5×
10-6／℃以内の範囲の組み合せで健全なセラミツ
クハニカムフイルタが得られる。
【表】
【表】
【表】
【表】 〓 総合評価では適用不可のもの
〓
以上の実施例で明らかなように、本発明のセラ
ミツクハニカムフイルタは、封じ材が貫通孔を緊
密に封じることができ、さらに、封じ材が溶融反
応成分を含まないためにセラミツクハニカム構造
体を変質させてその耐熱性を低下させることがな
いので、フイルタの効果の高く、かつ、耐熱性の
高いセラミツクハニカムフイルタを得ることがで
き、ジーゼルエンジンその他の内燃機関の高温排
気中の微粉炭塵の除去等に極めて有効である。こ
の場合フイルタ部に捕集されたカーボンダスト等
の微粒子は燃焼させてCO又はHC、（NOx）とす
ることができ他の三元除去触媒で浄化することが
できるので本発明のセラミツクハニカムフイルタ
は洗浄を必要とせず継続使用できる利点があり、
本発明は産業の発達に寄与する。
【図面の簡単な説明】
第１図はセラミツクハニカムフイルタの一例を
示す正面図、第２図はその一部切欠き側面図、第
３図は本発明のフイルタの説明図、第４図は封じ
材の接着状態を示す封じ部近傍の拡大断面図、第
５図〜第８図は封じ部近傍の欠陥状態を示す図で
ある。また第９図は実施例の結果を示す図であ
る。 １……ハニカム構造体、２……貫通孔、３……
隔壁、４……封じ材、５……隔壁中の開気孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクハニカム構造体の所定の貫通孔の
    端部を封じ材にて端面からハニカム構造体のセル
    ピツチ以上の深さに封入したセラミツクハニカム
    フイルタにおいて、セラミツクハニカム構造体の
    40℃から800℃までの熱膨張係数αAが０から8.0×
    10-6／℃の範囲にあり、149μｍ以下のセラミツク
    粉末からなる封じ材の40℃から800℃までの熱膨
    張係数αBとの関係が ｜αA−αB｜≦3.5×10-6／℃ であつて、封じ部が、ハニカム構造体の隔壁に存
    在する開気孔に封じ材が埋め込まれて接合する機
    構と、貫通孔への嵌合の機構とよりなり、セラミ
    ツクハニカム構造体と封じ材の接触部に実質的に
    反応相を介在させないことを特徴とするセラミツ
    クハニカムフイルタ。 ２ αAとαBとの関係が ｜αA−αB｜≦2.5×10-6／℃ である特許請求の範囲第１項記載のセラミツクハ
    ニカムフイルタ。 ３ セラミツクハニカム構造体の材料がコージエ
    ライト質セラミツクスであり、封じ材の材料がコ
    ージエライト質セラミツク材料およびムライト質
    セラミツク材料よりなる群より選ばれた少なくと
    も１種である特許請求の範囲第１項または第２項
    記載のセラミツクハニカムフイルタ。 ４ セラミツクハニカム構造体の材料がムライト
    質であり封じ材の材料がコージエライト質セラミ
    ツク材料およびムライト質セラミツク材料よりな
    る群より選ばれた少なくとも１種である特許請求
    の範囲第１項または第２項記載のセラミツクハニ
    カムフイルタ。
JP55117736A 1980-06-16 1980-08-28 Ceramic honeycomb filter Granted JPS5742316A (en)

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EP81302704A EP0042302B1 (en) 1980-06-16 1981-06-16 Method for producing ceramic honeycomb filters
DE8181302704T DE3167174D1 (en) 1980-06-16 1981-06-16 Method for producing ceramic honeycomb filters

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JP55117736A JPS5742316A (en) 1980-08-28 1980-08-28 Ceramic honeycomb filter

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