JPH03192176A - セラミックスの接着方法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水蒸気や３０８などの酸性物質を含む温度の高
い燃焼廃ガスや、ディーゼルエンジンの排気ガス中で使
用される時安定した接着強度を示すセラミックス接着用
組成物とセラミックスの接着方法に関する。

［従来の技術］ セラミックスには固有の特徴として耐熱性、耐腐食性が
あり、古くから磁器や煉瓦として利用されている。近年
においては、特に省エネルギーや公害防止技術の開発に
有用な材料として構造材料用セラミックスの利用が試み
られているが、セラミックスで複雑な形状を作ることが
容易でないことから、接着剤で接合したいという強い要
求がある。

例えば特に強度を必要としない煉瓦の目地材としてセメ
ントモルタルなどが使われているが、構造材料用には不
適であり、高温における強度はもちろん、耐腐食性や耐
久性、信頼性が要求されるようになった。

この目的のために、現在種々のセラミックス用接着材が
開発され、市販もされているが、耐腐食性、耐久性、信
頼性については今のところ検討が不十分であり開発の余
地が多く残されているのが現状である。

無機質の接着材に関しては、工業材料第２９巻（昭和５
６年）３月号第８５〜９１頁に代表的な無機接着剤であ
るシリケート（珪酸塩）系とホスフェート（燐酸塩）系
についての解説がある。

即ち、接着剤は通常、結合材、硬化剤と骨材のほかに必
要に応じて顔料、分散安定剤を加えて構成され、結合剤
には、アルカリ金属シリケート、コロイダルシリカ、ア
ルキルシリケート、酸性金属ホスフェートなどがある。

アルカリ金属シリケートには更に珪酸ナトリウム、珪酸
カリウム、珪酸リチウムなどがあり、この系の接着剤に
あっては珪酸塩のモノマーおよびポリマーが水に溶解ま
たは分散しており、接着力はシラノール基の脱水縮合に
より発現し、接着剤の接着強度や耐水性はアルカリ金属
の種類、ＳｉＯ＊／ＲａＯのモル比などによって変化す
るとしている。また、アルカリ金属シリケートの硬化剤
としては、酸化マグネシウム、駿化亜鉛などの金属駿化
物、水酸化マグネシウム、水酸化物、珪フッ化ナトリウ
ムなどの珪フッ化物、燐酸塩化合物、はう酸塩化合物な
どが使用でき、化学的反応および物理的作用で低温硬化
、耐水性向上などの効果をもたらし、無機接着剤のもう
一つの主要成分である骨材は骨材粒子の形状、粒径とと
もに接着層の耐熱性、接着強度、耐水性、熱膨張率など
に影響すると述べており、東亜合成化学工業（株）製の
無機接着剤であるアロンセラミックについてその特性を
説明している。

また特開昭５８−９８８３には、水溶性または水分散性
である珪酸リチウムやシリカゾルなどに耐熱性の骨材で
あるアルミナなどを混ぜ、必要に応じて、硬化剤を加λ
た無機接着剤をガラス繊維などの無機繊維とともに用い
ることにより、厚さのある接着層を発泡などのトラブル
なく形成できることが示されている。

本発明者はディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる
カーボンを主成分とする微粒子（パティキュレート）を
除去するパティキュレートトラップをコーディエライト
質のセラミックス製フィルタを用いて実現するため、セ
ラミックス製フィルタ板の接着に種々の接着剤の利用を
試みた。その結果、第１図に示すフィルタ板の接着にお
いて、厚さ３ｍｍの接着部とし、３ｍｍ幅のスリットを
形成するには、従来の流れ易い無機接着剤を使用する場
合、第２図に示すような厚さ１〜２ｍｍのセラミックス
スペーサをはさみ込んで隣り合うセラミックス部材を間
接的に接着する必要があり、３＋ａｍの厚さを無機接着
剤のみで形成することは不可能であることがわかった。

その理由は、従来の無機接着剤は保水性が充分ないため
、無機接着剤のセラミックス部材に対する濡れ性を改善
しようとして含水量を多くすると、無機接着剤をセラミ
ックス部材１こ塗布した際に、無機接着剤が水平方向に
流れてしまい、厚さが保持できなくなり、また含水量を
少くすると、厚さを３１１ＩＩＩｌとすることができて
も濡れ性が低下して、セラミックス部材を接着すること
が困難になるということである。また、従来の無機接着
剤をセラミックス部材に一度塗布したのち、さらにもう
−度塗布して、厚さを３ｆｆｉｍ以上とする方法は手間
と時間がかかり、また常に一定の厚さに塗布することが
難しかった。また、無機接着剤などのスラリーの保水性
を向上させる方法として、従来よりメチルセルロースな
どの樹脂や、粘土を加えることが行われているが、この
類の添加物を加えても、接着後に加熱して乾燥した後の
接着剤の強度が小さいため、セラミックス製フィルタ板
の接着には適さないものであった。なお、フィルタ板の
合わせ目のスリットの幅は、０．５〜５ｍａ＋の範囲内
にあると、パティキュレートトラップとして用いる時セ
ラミックス製フィルタ上へ付着堆積したパティキュレー
トをエアーで逆洗して除去することが容易であることが
わかっているが、特に、スリットの幅が約３ｍｍ、すな
わち接着剤厚さ約３ｍｍであることがフィルタとしては
より好ましいがこのような構成とするためにはスペーサ
を必要とし手間も多くかかっていた。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明はパティキュレートトラップに用いるセラミック
ス製フィルタ板を接着する時、スペーサを用いなくても
接着部の厚さを３ａ＋ｍ程度まで厚（することができ、
しかも耐酸、耐水蒸気、耐久性と充分の強度のあるセラ
ミックス接着用組成物およびこれを用いるセラミックス
の接着方法を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ 本発明は前述の問題点を解決すべく成されたものであり
、本発明のセラミックス接着用組成物は、ケイ酸ナトリ
ウムを主成分とするアルカリ金属シリケートと粒径０．
ｌμｍ以下の無定形シリカ粉末から主としてなり、アル
カリ金属シリケートを８０〜９５ｗｔ％、粒径０．１μ
ｍ以下の無定形シリカ粉末を５〜２０ｗｔ％含む結合成
分１０〜５０重量部に対してセラミックス骨材粉末を５
０〜９０重量部配合されていることを特徴とする。

本発明のセラミックス接着用組成物の好ましい態様では
、結合成分中のアルカリ金属シリケートが珪酸ナトリウ
ムである。

本発明のセラミックス接着用組成物の他の好ましい態様
では、結合成分中のアルカリ金属シリケートが８５〜９
０ｗｔ％、粒径０．１ｕａ＋以下の無定形シリカ粉末が
１０〜１５ｗｔ％である。

本発明のセラミックス接着用組成物の他の好ましい態様
では、セラミックス接着用組成物に、更に適当量の水を
加え、剪断速度１０ｓｅｃ−’に右ける粘度が１０３〜
１０’ボイスであるペース、ト状とされている。

本発明のセラミックス接着用組成物の他の好ましい態様
では、配合する骨材の粒度が１００メツシュよりも細か
いものである。

本発明のセラミックス接着用組成物の他の好ましい態様
では、セラミックス骨材粉末がコーディエライトである
。

本発明のセラミックスの接着方法は、隣りあうセラミッ
クス部材の合わせ目に、ケイ酸ナトリウムを主成分とす
るアルカリ金属シリケートと粒径０．１μｍ以下の無定
形シリカ粉末から主としてなり、アルカリ金属シリケー
トを８０〜９５ｗｔ％、粒径０．１μｍ以下の無定形シ
リカ粉末を５〜２０ｗｔ％含む結合成分１０〜５０重量
部に対して、セラミックス骨材粉末を５０〜９０重量部
配合されているセラミックス接着用組成物を配置し、４
００〜１２００℃に加熱して硬化せしめることを特徴と
する。

本発明のセラミックスの接着方法の好ましい態様では、
隣りあうセラミックス部材とセラミックス骨材粉末がい
ずれもコーディエライト質である。

本発明のセラミックスの接着方法の他の好ましい態様で
は、隣りあうセラミックス部材が多孔質の板状フィルタ
である。

本発明のセラミックスの接着方法の他の好ましい態様で
は、隣りあうセラミックス部材の合わせ目の面間の距離
が０．５〜５ｍｍとなるようにセラミックス接着用組成
物を配置し、４００〜１２００℃に加熱して硬化せしめ
る。

本発明のセラミックスの接着方法の他の好ましい態様で
は、セラミックス接着用組成物を押出成形等の方法によ
り予めシート状に成形したものを、隣りあうセラミック
ス部材の合わせ目に配置し、４００〜１２００℃に加熱
して硬化せしめる。

ここにおいてアルカリ金属シリケートおよび無定形シリ
カ粉末の重量％は水分を除いた量で示されている。また
、結合成分とセラミックス骨材粉末を合わせた量は概略
１００重量部になるものとして示されているが、硬化剤
を加える場合にはその分が更にプラスされた量となる。

本発明のセラミックス接着用組成物において、粒径０．
１μｍ以下の無定形シリカ粉末としては、具体的には、
例えば日本アエロジル社からアエロジルという商品名で
販売されているフユームドシリ力が使用できる。フユー
ムドシリ力は、セラミックス誌の第２０巻（昭和６０年
）４月号第２８０〜２８５頁に記載されているように、
アモルファスシリカのうち、シリカ微粒子と呼ばれる一
群を構成するものであり、その中でも特に乾式法で製造
されるものがフユームドシリ力と呼ばれている。フユー
ムドシリ力のうち、アエロジルは四塩化珪素の酸水素炎
中での加水分解によって製造され、０．００６〜０、０
４１μｍの粒径を有するいくつかの品種が市販されてい
る。またエルケム社は金属溶融過程での副産物であるフ
ユームドシリ力を販売しているが、粒径が０．１１１ｍ
以上であり、理由は今の所よく分っていないが本発明の
目的には適さないものである。フユームドシリ力のうち
、アルカリ金属シリケート水溶液と混ぜるとゲル化しチ
クソトロピー性を示すものは、粒径が０．１μｍ以下の
ものである。湿式法により製造される無定形のシリカ粉
末であるホワイトカーボンは通常粒径が約５μ僧であり
、アルカリ金属シリケート水溶液と混合してもゲル化を
起こさない。アルカリ金属シリケートと無定形シリてい
るが、口、１μｍの粒径の無定形シリカ粉末をアルカリ
金属シリケート水溶液と混合し、核磁気共鳴吸収法で調
べてみるとＯＨ基が１〜３個結合したＳｉ原子が減少し
、全＜ＯＨ基が結合しないＳｉ原子が増加していること
が認められているため、無定形シリカ粉末の一部分はア
ルカリ金属シリケート水溶液中でアルカリ金属シリケー
トと反応し結合していると考えられる。また、シラノー
ル基は水素結合によって相互に結びつきゲル化する性質
をもち、この水素結合はわずかな力を加えたり、解除し
たりすることによって結合が生じたり、結合が切れたり
するので、無定形シリカ粉末の微粒子が加えられた混合
物はチキソトロピー性を有していると考えられる。接着
剤組成物にチキソトロピー性があると、接着剤組成物を
押出成形等の方法によりシート状に成形することが可能
となり、押出成形後も接着剤組成物は良好な柔軟性と濡
れ性を保持する。一方、微細な無定形シリカ粉末を添加
しない接着剤組成物は、水分のみにより流動、性を付与
されているため、セラミックス部材に対する濡れ性を改
善しようとして含水量を多くすると、接着剤組成物をセ
ラミックス部材に塗布した際に、接着剤組成物が水平方
向に広がって流れてしまい、厚さが薄くなってしまう。

また逆に含水量を少（すると、厚さを例えば３ｍｍ以上
とすることができるが、濡れ性が低下して、セラミック
ス部材を接着することが困難となる。

［実施例］ アルカリ金属シリケートと粒径０．１１．ＬＩ１１以下
の無定形シリカ粉末との最適混合比を決定するために、
結晶水の形で２５ｗｔ％の水分を保有している珪酸ナト
リウム粉末（ＮａｘＯ・ｎ５ｉＯ＊）５３重量部（水分
を除くと４２．７５重量部となる）にイオン交換水４７
重量部を加えた珪酸ナトリウム水溶液に粒径０．１μｍ
以下の無定形シリカ粉末として日本アエロジル社製のア
エロジル２ＱＱ　　（粒径０．０１２　μｍ　）を２．
４．６．８．　１０ｇｒ加えて混合した。

この混合された懸濁溶液の見掛粘度に及ぼすアエロジル
２００の添加量の影響を示したのが第３図である。見掛
粘度はりオン社製のビスコスターＶＴＯ４を用いて、測
定した。但し、簡易型の粘度計であるため測定における
剪断速度は３０ｐｏｉｓｅ以下では４６ｓｅｃ−’　、
３０〜１００ｐｏＬｓｅでは１３ｓｅｃ−’　、　１０
０ｐｏｉｓｅ以上では４ｓｅｃ−’である。

第３図に示されているようにアエロジル２００を４ｇｒ
以上加える時顕著な増粘効果が得られることがわかった
。上記の珪酸ナトリウム水溶液は水を５７．２５％含み
ｐ）ｌが約１３である。この水溶液には３０ｗｔ％まで
のアエロジル２００を加えても完全にペースト化できた
。次に、上記の珪酸ナトリウム水溶液とアエロジル２０
０とを混合した懸濁溶液３９重量部（水分を除いた量）
に対してコーディエライト粉末（１００メツシュ以下）
を６１重量部を加えて混練したペースト状の接着用組成
物の見掛粘度を押出粘度計を用いて測定したところ、標
準的な押出成形に利用されている剪断速度１０ｓｅｃ−
’では、アエロジル２００の結合成分中（但し水分を除
いて）の割合が５ｗｔ％以下では粘度が１０３ボイズ以
下となって接着剤の保形性がな（，２０ｗｔ％以上では
１０６ボイズを超えるため押出成形が困難となった０以
上の事実から結合成分中のアエロジル２００と珪酸ナト
リウムとの適当な混合比は、無定形シリカ粉末であるア
エロジル２００が５〜２０ｗｔ％とされた。

次に、接着用組成物を用いてセラミックスを接着する場
合の加熱条件を決めるために以下の検討を行った。珪酸
ナトリウム粉末（ＮａｚＯ・ｎＳｉＯｘ　、　２５％の
結晶水含む）５３重量部（水分を除（と４２．７５重量
部となる）に、４７重量部のイオン交換水を加えて３９
．７５ｗｔ％の珪酸ナトリウム水溶液を作製し、この珪
酸ナトリウム水溶液９３重量部に対して、７重量部（１
６ｗｔ％に相当）のアエロジル２００および１６０重量
部のコーディエライト粉末（水を除いた結合成分では２
１．６重量部に対して骨材７８．４重量部に相当）を加
えて混練しペースト状とした接着用組成物によって３０
Ｘ　１６Ｘ　１０ｍｍのコーディエライト質のセラミッ
クス片を接着して約ｅｏｘ　１５ｘ　１０＋ａａ＋の曲
げ試験片を作製した。この曲げ試験片を夫々４００〜１
２００℃の各温度に１．５時間保持して加熱硬化させた
場合、試験片の接合部の４点曲げ強度は、全ての試験片
で１５０　ｋｇｆ／ｃｍ”以上（即ち接合部以外の箇所
で折損した）であった、更に試験片を１００℃、ｐＨ１
（、Ｏ，ＩＮ）のＨ，Ｓ０４溶液に３時間浸漬した後の
４点曲げ強度の測定結果を第４図に示した。また、試験
片を１００℃の水に３時間浸漬した後の４点曲げ強度を
測定し。

その結果を第５図に示した。測定結果から、８００℃で
１．５時間加熱硬化させると耐酸性が最も良好になるこ
とが判明した。また、各温度で３時間以上保持して加熱
硬化させると１００℃、ｐＨ１のＨ，ＳＯ，溶液に３時
間浸漬した後の４点曲げ強度、および１００℃の水に３
時間浸漬した後の４点曲げ強度はいずれも１．５時間加
熱硬化した場合よりも低下し、１．５時間程度の加熱硬
化時間が好ましいことがわかった。なお、１００°Ｃ，
ｐＨ１のＨ，ＳＯ，と１００℃の水への浸漬の条件は、
パティキュレートトラップによりディーゼルエンジン・
の排気ガス中のパティキュレートを除去する際、特にエ
ンジンがアイドリンク状態にある場合を想定して設定し
た条件である。

粒径０．１μｍ以下の無定形シリカ粉末としてアエロジ
ル２００の代わりにアエロジルＣＯに８４を使用した場
合、セラミックス接着用組成物の性能には変化は無かっ
た。アエロジルＣＯＫ　８４はシリカの他にアルミナを
２０ｗｔ％含むフユームドシリ力である。また、日本ア
エロジル社のフユームドシリ力の他の品種の中に、シラ
ノール基を疎水化した品種があるが、このフユームドシ
リ力をアエロジル２００の代わりに使用しても、セラミ
ックス接着用組成物の性能には変化がなかった。

セラミックス接着用組成物の結合成分中のアルカリ金属
シリケートとしては珪酸ナトリウムを使用するのが最も
好ましいが、アルカリ金属シリケートの５０ｗｔ％未満
を珪酸リチウムおよび／または珪酸カリウムで置換して
もほぼ同程度の接着強度を得ることができる。しかし、
珪酸ナトリウムを５０重量％以上置換すると、接着強度
が顕著に低下する。

珪酸ナトリウムには、ＳｉＯｘ／ＮａｘＯモル比の異る
種々の品種があるが、粒径０．１μｍ以下の無定形シリ
カ粉末を添加せず、低モル比の珪酸ナトリウムを高モル
比の珪酸ナトリウムに代えるだけでは、セラミックス接
着用組成物は増粘せず、チキソトロピー性も得られなか
った。

本発明のセラミックス接着用組成物の結合成分中に酸化
亜鉛、珪フッ化ナトリウム等の硬化剤を外かけで１６ｗ
ｔ％以下添加すると接着強度は若干低下するが実質上充
分な性能のセラミックス接着用組成物が得られる。

結合成分の１０〜５０重量部に対してセラミックス骨材
粉末を５０〜９０重量部加える理由は、結合成分が多過
ぎると接着剤の乾燥に伴って生じる収縮が大きくなり接
着層中に亀裂を生じたり、加熱して乾燥する場合には水
分の蒸発によるふくれを生じるため、結果的に強度の低
下をもたらす。特に接着層をやや厚（するような場合に
この傾向が強くなる。またセラミックス骨材粉末の最大
添加量を９０重量部としたのは、セラミックス骨材粉末
が９０重量部より多いと接着層を形成した時に骨材の間
に気孔が多く残り、結果として接着強度の低下をもたら
すためである。またセラミックス骨材粉末の粒度は１０
０メツシュより細かいものを用いることにより強度はよ
り向上し、１００メツシュの篩を通した粉末と３２５メ
ツシュの篩を通した粉末を混ぜて用いることにより更に
強度が向上する。またセラミックス骨材粉末の利用は接
着するセラミックス部材との間の熱膨張率を合わせるの
に都合が良（、熱膨張率を合わせることにより接着体が
温度変化を受けても熱応力の発生によるセラミックス部
材間の接着強度の低下を回避できる。また少々熱膨張率
に差のあるセラミックス部材間の接着に用いる場合には
接着層の熱膨張率を両者の中間に調整することにより、
温度変化に対して安定した接着強度を確得でき更に好ま
しい。なお、本発明のセラミックス接着用組成物に配合
する原料中に多少の不純物が含まれていても、接着層の
特性に影響しない量であれば特に問題はなく、原料によ
っては水ガラスなど水分を含む状態の原料を用いるのは
組成物の分散状態を良くする上で好ましい。

本発明のセラミックス接着組成物は、特に高温で使用す
るセラミックスの接着に適したものであり、骨材にコー
ディエライトを用いることにより、熱膨張率が小さく耐
熱衝撃性の良°１コーディエライトセラミックスの接着
用に適したものとなる。

本発明のセラミックスの接着方法では保水性と同時に濡
れ性の良いセラミックス接着用組成物を用いるので多孔
質のセラミックスの接着にも使用でき、かつ厚さのある
接着層が容易に形成できる。また硬化剤を使用しな（て
も耐駿腐食性、耐水性、耐熱性のいずれについてもすぐ
れたセラミックスの接着層が形成できる。

以下実施例により本発明のセラミックス接着用組成物お
よびセラミックスの接着方法を更に具体的に例示する。

第１表と第２表に示すセラミックス接着用組成物を調製
した。ここにおいてコーディエライト（２Ｍｇ０・２Ａ
ｌ＊Ｏｓ・５ＳｉＯ＊　）骨材およびアルミナ（α−Ａ
ｌｔｏｓ　）骨材はいずれも１００メツシュの篩を通し
たものを用い、珪酸ナトリウム２号は３５〜４５ｗｔ％
の水溶液である水硝子（Ｎａ、０・ｎ５ｉ０２．ｎ＝２
．３５〜２．６５）を使用し、珪酸カリウムは４０ｗｔ
％の水溶液（ＫｔＯ・ｎ　５ｉｆ２．　ｎ　崎２　）を
使用し、珪酸リチウムは２２ｗｔ％の水溶液（ＬｉａＯ
・ｎ５ｉｏ、、　ｎ’＝４．５　）を使用した。また硬
化剤として用いた酸化亜鉛（ＺｎＯ）　、珪フッ化ナト
リウム（Ｎａ＊５ｉＦｓ）は何れも試薬として市販され
ている微粉末状のものを用いた。使用したアエロジル２
００はフユームドシリ力の一般的な品種であり、アエロ
ジルＲ９７４は、フユームドシリ力をメチル基で疎水化
した品種であり、アエロジルＣ０Ｋ８４は、フユームド
シリヵ１００重量部中に、アルミナを約２０重量部含む
品種のものである。

第２表には比較例であるセラミックス接着用組成物が示
しである。比較例の結合成分中に用いた、有機系増粘剤
のメチルロースは、信越化学社製のハイメトローズ６５
ＳＨ４０００であり、ＣＭＣすなわち、カルボキシルメ
チルセルロースナトリウム塩（繊維素ゲルコール酸ナト
リウム）は、出隅国策バルブ社製のサンローズＡＰＰ８
４Ｇであり、デンプンは試薬として市販されている微粉
末状のものである。比較例の結合成分中に用いた無機系
増粘剤のシリカゾルは、触媒化成社製力タロイド−５−
３０Ｈであり、ホワイトカーボンは、ジオツギ製薬社製
カープレックス＃８゜であり、ベントナイトは試薬とし
て市販されている微粉末状のものである。また珪酸ナト
リウム３号は３７〜４０ｗｔ％の水溶液である水硝子（
ＮａｚＯ・ｎ　５ｉＯａ、　ｎ　＝　３〜３．３）であ
り、珪酸ナトリウム４号は２９〜３２ｗｔ％の水溶液で
ある水硝子（ＮａｚＯ・ｎ５ｉＯｘ、　ｎ　：３．７〜
３．９　）である。第２表の接着用組成物中の０では、
メチルセルロースに水を加えて混合してから、珪酸ナト
リウム水溶液およびコーディエライトと混合したが、メ
チルセルロースと珪酸ナトリウムとが反応して、沈澱を
生じた。また、ＰでもＣＭＣに水を加えて混合してから
、珪酸ナトリウム水溶液およびコーディエライトと混合
したが、Ｐの場合は沈澱は生じなかった。Ｓでは、シリ
カゾルを添加しても増粘効果は認められなかった。Ｔで
はホワイトカーボンは、珪酸ナトリウム水溶液中に懸濁
しなかった。従って第２表の接着剤組成物の中で、押出
成形により、３ｍｍＸ１０ｍｍの断面のテープ状に成形
できたものは、Ｐ、Ｑ、Ｒ，Ｘ、Ｙ、　β、γであった
。　Ｓ、　ＴはＵ、Ｖ、Ｚ、αは、テープ状となって押
出用金型から出たとたんに形が崩れ、Ｗは、粘度が高す
ぎて押出すことができなかった。また第１表の接着用組
成物では全て上記のテープ状に成形できた。第１表の接
着用組成物の見掛粘度な押出粘度形で測定したところ、
剪断速度１０ｓｅｃ−’において、ＩとＭが最高の１０
３　ｐｏｉｓｅ、ＨとＬが最低の１０３　ｐｏｉｓｅで
あった。

第３表には得られた上記形状のテープ状接着用組成物の
成形体を１５ｍｍの長さに切断してテープ状の接着剤と
し、コーディエライト質セラミックス（見掛気孔率約４
０％のもの）とアルミナ質セラミックス（見掛気孔率約
４０％のもの）を被接着体として接着試験を行なった結
果を示す、試験に供した被接着体の寸法は３０Ｘ　１５
Ｘ１０ｍｍであり、１５Ｘ　１０ｍｍの面に１５Ｘ　Ｉ
ＯＸ　３　ｍｍのテープ状成形体をはさみ、接着面に約
１ｋｇの荷重を乗せた状態で１．５時間８００℃に加熱
して硬化せしめたものについて夫々そのままのもの、５
００℃に加熱した状態から室温の水中に急冷却したもの
、１００℃ｐＨ１（０，１Ｎ）のＨ，ＳＯ４中に３時間
浸漬したものおよび１００℃の沸騰水中に３時間浸漬し
たものについて夫々４点曲げ強度の測定を行った。夫々
の曲げ強度の値は夫々いずれも１０個の測定値の平均値
である。またＡについては、１．５時間８００℃に加熱
して硬化せしめた後、５００℃、６００℃、７００℃の
温度下で４点曲げ試験を行ないその結果を第４表に示し
た。夫夫の曲げ強度の値は夫々いずれも１０個の測定値
の平均値である。

Ａのセラミックス接着用組成物を用いた接着試験を加熱
硬化の条件として、２００℃で１．５時間、６００℃で
１．５時間、８００℃で１．５時間の３条件で行ったも
のについて、接着部分の切断面を光学顕微鏡および電子
顕微鏡で観察したところ、１．５時間２００℃で加熱硬
化したものでは、コーディエライト粒の粒間にガラスの
様な表面を示す組織が観察され、１．５時間６００℃で
加熱硬化したものでは、コーディエライト粒の粒間の組
織中にファイバー状の組織が観察され、１．５時ｐ　ｇ
ｏｏ℃で加熱硬化したものでは、このファイバー状の組
織がコーディエライト粒と融合して、コーディエライト
粒と粒間の組織との境界の区別がつかなくなっていた。

またＡの条件で第１図に示す形状の多孔質のコーディエ
ライト質フィルタ板（２１０Ｘ１２０　Ｘ８）の接着を
行い、パティキュレートトラップ用のフィルタを作成し
た。このフィルタの概略寸法は２１０　Ｘ　２４０　Ｘ
　５４０ｍｍであり、これをディーゼルエンジンの排気
ガスのバティキ↓レートの除去に供試した所、合計試験
時間１０００時間後においても問題なく使用されており
１本発明の接着用組成物およびセラミックスの接着方法
が耐久性と信頼性が十分なレベルにあることが実証され
た。

第４表 ［発明の効果］ 本発明のセラミックス接着用組成物は、フィルタ中に堆
積するパティキュレートの除去、即ちフィルタの再生が
容易である合わせ目の隙間が約３ｍｍのパティキュレー
トトラップフィルタの接着にセラミックススペーサの使
用を必要とせず性能的にも好適であり、セラミックスの
スペーサを省略するためコストダウンを図ることができ
る他、表面に若干の凹凸のあるセラツミスの接着も問題
なく可能となり、更に単純な動作をするロボットによる
無人作業化も容易である。また、必要にして十分な接着
強度を有することは勿論、耐水性、耐酸腐食性、耐熱性
等においても従来の接着剤に優るとも劣らない性能を有
しており、特に酸化物系のセラミックス構造用材料の接
着に好適なものであり、この接着用組成物を接着に用い
ることによりフィルタ装置は勿論、その他のシステム全
体の耐久性と信頼性の向上に寄与するのでその工業上の
利用価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミックス接着用組成物とセラミッ
クスの接着方法を応用して試作したパティキュレートト
ラップ用のコーディエライト質セラミックスフィルタの
斜視図であり、図において１はフィルタ板、２はフィル
タ板の合せ目に形成された接着層である。またＡはパテ
ィキュレートを含むディーゼルエンジンの排気ガスの入
口、Ｂは清浄化された排気ガスの出口である。 第２図はフィルタ板の間にセラミックススペーサをはさ
んで接着することにより試作した従来のパティキュレー
トトラップ用のコーディエライト質セラミックスフィル
タの斜視図であり、図において３は薄いコーディエライ
ト板からなるセラミックススペーサである。 第３図は、結晶水の形で２５ｗｔ％の水分を有する珪酸
ナトリウム粉末（Ｎａ、０・ｎ　Ｓｉｎ、）　５３重量
部（水分を除（と４２．７５重量部となる）にイオン交
換水４７重量部を加えて混練して作製した珪酸ナトリウ
ム水溶液１５０ｇｒに粒径０．１μｍ以下の無定形シリ
カ粉末である日本アエロジル社製のアエロジル２００を
夫々２　ｇ、　４　ｇ、　６　ｇ、　８　ｇおよびｌｏ
ｇ加えて混練した懸濁溶液の見掛粘度をリオン社製の簡
易型粘度計であるビスコテスターＶＴ−０４を用いて測
定した結果である。 第４図は第１表の接着用組成物Ａを用いてコーディエラ
イト質の試験片を接着し、種々の温度で加熱硬化させ、
さらに沸騰水に３時間浸漬させた後の接着強度を４点曲
げで測定した結果を示しており、黒丸１点が夫々１個の
試料の強度を示す。 第５図は第１表の接着用組成物Ａを用いてコーディエラ
イト質の試験片を接着し、種々の温度で加熱硬化させ、
さらに１００℃、ｐＨ１のＨＩＳＯ４溶液に３時間浸漬
した後の試験片の接着強度を４点曲げで測定した結果を
示しており、黒丸１点が夫々１個の試料の強度を示す。 菊 ！ 図 拓 目 ２に介１ド訃いζ示靜フ１１ヘトシリカ求トカロ量砺 圀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ケイ酸ナトリウムを主成分とするアルカリ金属シ
   リケートと粒径０．１μｍ以下の無定形シリカ粉末から
   主としてなり、アルカリ金属シリケートを８０〜９５ｗ
   ｔ％、粒径０．１μｍ以下の無定形シリカ粉末を５〜２
   ０ｗｔ％含む結合成分１０〜５０重量部に対して、セラ
   ミックス骨材を５０〜９０重量部配合されていることを
   特徴とするセラミックス接着用組成物。 （２）請求項１において、結合成分中のアルカリ金属シ
   リケートが珪酸ナトリウムである接着用組成物。 （３）請求項１または２において、結合成分中のアルカ
   リ金属シリケートが８５〜９０ｗｔ％、粒径０．１μｍ
   以下の無定形シリカ粉末が１０〜１５ｗｔ％であるセラ
   ミックス接着用組成物。 （４）請求項１〜３のいずれか１つにおいて、セラミッ
   クス接着用組成物に、更に適当量の水を加え、剪断速度
   １０ｓｅｃ＾−＾１における粘度が１０＾３〜１０＾６
   ポイズのペースト状とされているセラミックス接着用組
   成物。 （５）請求項１〜４のいずれか一つにおいて、配合する
   骨材の粘度が１００メッシュより細かいものであるセラ
   ミックス接着用組成物。 （６）請求項１〜５のいずれか一つにおいて、セラミッ
   クス骨材粉末がコーディエライトであるセラミックス接
   着用組成物。 （７）隣りあうセラミックス部材の合わせ目に、主とし
   てアルカリ金属シリケートと粒径 ０．１μｍ以下の無定形シリカ粉末からなり、アルカリ
   金属シリケートを８０〜９５ｗｔ％、粒径０．１μｍ以
   下の無定形シリカ粉末を５〜２０ｗｔ％含む結合成分１
   ０〜５０重量部に対してセラミックス骨材粉末を５０〜
   ９０重量部配合されているセラミックス接着用組成物を
   配置し、 ４００〜１２００℃に加熱して硬化せしめることを特徴
   とするセラミックスの接着方法。 （８）請求項７において、隣りあうセラミックス部材お
   よびセラミックス骨材がいずれもコーディエライト質で
   あるセラミックスの接着方法。 （９）請求項７又は８において、隣りあうセラミックス
   部材が多孔質の板状フィルタであるセラミックスの接着
   方法。 （１０）請求項７〜９のいずれか一つにおいて、隣りあ
   うセラミックス部材の合わせ目の面間の距離が０．５〜
   ５ｍｍとなるようにセラミックス接着用組成物を配置し
   、４００〜１２００℃に加熱して硬化せしめるセラミッ
   クスの接着方 法。 （１１）請求項７〜１０のいずれか一つにおいて、セラ
   ミックス接着用組成物を押出成形等の方法により予めシ
   ート状に成形したものを、隣りあうセラミックス部材の
   合わせ目に配置し、４００〜１２００℃で加熱して硬化
   せしめるセラミックスの接着方法。