JPH0327251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は複層セラミツクスフイルタの製造法に
関する。 〔従来技術〕 セラミツクスフイルタはその耐熱性を利用して
高温雰囲気中のダスト等微粒浮遊物を捕集する目
的で使用されることが多いが、目詰り等により圧
損失が大きくなるため低圧損化が要求される。 これに対処するには、フイルタの主成分である
骨材の粒子を大きくして平均気孔径を大きくする
ことが考えられるが、低圧損化が達成される反面
微粒浮遊物を捕集する機能を損なう。このため、
一般には平均気孔径を相違させた捕集機能の異な
る複数のフイルタ層を備えたセラミツクスフイル
タ、すなわち所定の平均気孔径を有するセラミツ
クス製の筒状の第１のフイルタ層と、この第１の
フイルタ層の外周または内周に貼着され同フイル
タ層の平均気孔径より小さい平均粒径の骨材を主
成分とし同フイルタ層の平均気孔径より小さい平
均気孔径を有するセラミツクス製の第２のフイル
タ層を備えたセラミツクスフイルタが使用されて
いる。以下、かかるセラミツクスフイルタを複層
セラミツクスフイルタという。 しかして、上記した複層セラミツクスフイルタ
を製造する場合第１のフイルタ層に第２のフイル
タ層を貼着する手段として、第２のフイルタ層の
原料である主成分の骨材およびこれを結合するた
めの無機または有機の結合材をスラリー状に調整
し、このスラリー状原料を第１のフイルタ層に刷
毛塗りまたは吹付けするか、同原料中に第１のフ
イルタ層を浸漬する手段が採られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、かかる複層セラミツクスフイルタに
おいては、第１のフイルタ層の平均気孔径に比し
第２のフイルタ層の平均気孔径が小さいことか
ら、同フイルタ層の原料中主成分である骨材とし
て第１のフイルタ層の平均気孔径より小さい粒径
のものが用いられる。このため、原料をスラリー
状にして第１のフイルタ層に付与すると、(1)骨材
が第１のフイルタ層内に侵入して同フイルタ層の
平均気孔径を変化させるとともに、意図した第２
のフイルタ層が形成されない。また、(2)スラリー
中に溶解または分散している結合材は第１のフイ
ルタ層の平均気孔径に関係なく毛細管現象により
同フイルタ層内に吸着され、第２のフイルタ層の
形成に悪影響を及ぼす。 これらの問題に対処するため、第１のフイルタ
層の部位に溶融塩、有機物等を一時的に付与して
マスキングした後、上記したスラリー状原料を当
該部位に付与して第２のフイルタ層を形成し、そ
の後マスキング材を除去する手段が提案されてい
る。かかる手段を採用すれば、上記した(1)、(2)の
問題点は解決されるものの、両フイルタ層間の結
合力が弱いため高温雰囲気での使用中の耐熱衝撃
性が低くなるという新たな問題が生じる。 従つて、本発明の主たる目的は、上記した(1)、
(2)の問題点を解決するとともに両フイルタ層の結
合力が大きくて耐熱衝撃性の優れた複層セラミツ
クスフイルタを提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はかかる目的を達成すべく上記した複層
セラミツクスフイルタの製造法において、前記第
１のフイルタ層の外周または内周に少くとも一対
の所定厚みを有する凸部を同フイルタ層の長手方
向に離間して設け、一方前記第２のフイルタ層の
原料を100ポイズ以上の粘度の流動体に調整して
前記第１のフイルタ層における前記両凸部間に付
与して、同原料を前記第１のフイルタ層に均一な
厚みに貼着させることを特徴とするものである。 本発明において前記凸部はテープ、リング等に
より形成されるが、テープを使用する場合には同
テープは第１のフイルタ層の外周または内周の所
定の部位に容易に貼着されかつ容易に剥離される
ものであることが好ましく、プラスチツク製、紙
製、セロフアン製等各種材質の接着テープが使用
される。また、テープの幅、テープの巻回厚み、
各テープの巻回部位の間隔等は何等限定されるも
のではないが、第１のフイルタ層の長手方向の少
くとも２箇所に巻介することが必要である。但
し、これら各テープの巻回厚みは略同一であるこ
とが必要である。また、リングについては前記テ
ープと同様の材質のものまたは金属製のもので、
その幅、厚み、間隔等は何等限定されるものでは
ない。 第１図には、第１のフイルタ層（以下第１フイ
ルタ層１１という）の長手方向の２箇所にテープ
１２ａ，１２ｂを巻回した状態が示されており、
各テープ１２ａ，１２ｂの幅は後処理等を考慮す
れば狭い方がよく、好ましくは10〜30mmである。
各テープ１２ａ，１２ｂの巻回厚みt₁は第２図、
第３図に示す第２のフイルタ層（以下第２フイル
タ層１３という）の厚みt₂により一定の値（t₁≒
t₂）に決定されるが、巻回厚みt₁が0.1mm未満の場
合は第２フイルタ層１３の厚みt₂のバラツキが大
きくなるため、巻回厚みt₁は0.1mm以上好ましく
は0.3mm以上である。隣接する各テープ１２ａ，
１２ｂの巻回部位の間隔ｌは第１フイルタ層１１
の長手方向の曲り度合に関係し、曲りの程度が無
視し得る範囲に間隔ｌを決定する。外径50〜200
mm、長さ1000〜2000mm程度の通常の第１フイルタ
層においては、例えば各テープの巻回部位の間隔
ｌを約300mmとし３〜７箇所にテープを巻回する。 第２フイルタ層１３を形成する原料は第１フイ
ルタ層１１の主成分と同様アルミナ、シリカーア
ルミナ、ムライト、コージエライト、ジルコニア
等からなる骨材を主成分とし、これに骨材間を結
合させるフリツト等無機結合材、原料の可塑性を
調整するメチルセルロース等有機結合材および水
を加えて混練して作製する。かかる原料におい
て、骨材の平均粒径は第２フイルタ層１３の平均
気孔径に密度に関係し、同平均気孔径との関係で
第１フイルタ層１１の平均気孔径より小さい粒径
のものが使用される。本発明において原料の粘度
は極めて重要な要因であり、第１フイルタ層１１
へ原料を付与したとき同原料中の各成分が第１フ
イルタ層１１内へ多数侵入するのを阻止し、かつ
所定の厚みの第２フイルタ層１３を形成するに
は、少くとも100ポイズの粘度の流動体であるこ
とが必要である。但し、粘度が3000ポイズを越え
ると原料が硬くなりすぎて第１フイルタ層１１に
均一に付与し得なくなるため、原料の粘度は100
〜3000ポイズの範囲であることが好ましい。 このように作製した原料１３Ａは、第１フイル
タ層１１における各テープの巻回部位間１１ａに
付与される。この場合、第１フイルタ１１を回転
可能に支持して手動または自動的に回転させ、こ
の状態で第２図に示すように原料１３Ａを付与
し、かつ第１フイルタ層１１の長手方向に沿つて
延びるスクレーパ１４を両テープ１２ａ，１２ｂ
上に摺接させる。これにより、スクレーパ１４は
付与された原料１３Ａを第１フイルタ層１１の巻
回部位間１１ａの周面に圧着し、余分の原料１３
Ａを掻き取つて第３図に示すように両テープ１２
ａ，１２ｂの巻回厚みt₁と約同じ厚みの第２フイ
ルタ層１３を形成する。その後各テープ１２ａ，
１２ｂを取除けば第１フイルタ層１１における第
２フイルタ層１３の両側部１１ｂ，１１ｃが露呈
する。その後、第３図に示す複層構造物を加熱乾
燥して第２フイルタ層１３を硬化すればそれ自体
フイルタとして使用することができ、また第１フ
イルタ層１１の両側部１１ｂ，１１ｃにさらに原
料１３Ａを上記と同様に付与し、スクレーパ１４
で処理した後加熱乾燥すれば、第１フイルタ層１
１の全外周に第２フイルタ層１３が貼着されたフ
イルタとして使用することができ、さらにまたこ
れら各フイルタを常法により焼成してフイルタと
してもよい。なお、第１フイルタ層１１の内孔１
１ｄが大径である場合には、同フイルタ層１１の
内周に第２フイルタ層１３を貼着することが可能
である。 なお、第４図にはテープ１２ａ，１２ｂに換え
て一対のリング１２ｃ，１２ｄを第１フイルタ層
１１の外周に嵌装してフイルタを製造する例を示
し、第５図にはスクレーパ１４に換えてローラー
１５を採用した例を示し、また第６図には他のス
クレーパ１６を採用した例を示している。このス
クレーパ１６においては、その一側縁部に所定幅
で所定深さの凹所１６ａを備えている。 〔発明の作用・効果〕 このような製造法を採用すれば、第１フイルタ
層に第２のフイルタ層の原料を付与した場合同原
料中の各成分が第１フイルタ層内に侵入すること
がなく、第１フイルタ層の平均気孔径が変化する
ことがないとともに意図した第２フイルタ層が形
成される。また、第１フイルタ層に付与された原
料をスクレーパ、ローラーで処理する際同スクレ
ーパからの圧力により第１フイルタ層と原料中の
骨材がこれらの接触境界にて互いに絡み合つて密
着強度を高めるため、第１フイルタ層と第２フイ
ルタ層との結合力が高く耐熱衝撃性の高いフイル
タとなる。 〔実施例〕 コージエライトを骨材とし平均気孔径400μｍ
を有する外径120mm、内径100mm、長さ1000mmの円
筒状セラミツクスを第１フイルタ層とし、同フイ
ルタ層の長手方向の曲り度合をゲージで測定して
最大曲り0.1mmの範囲を間隔ｌとする。本実施例
においては、第１フイルタ層の長手方向の５箇所
の部位に幅20mmのテープを0.3mmの厚みになるよ
う巻回した。一方、第２フイルタ層の原料として
骨材である平均粒径120μｍのコージエライト55
Kg、無機結合材である平均粒径5μのフリツト10
Kg、有機結合材であるメチルセルローズ４Kgを用
い、これらに水を30Kgを加えて混練して粘度を
700ポイズに調整した。この原料を図面に示す手
段により第１フイルタ層における各テープの巻回
部位の間に付与してスクレーパで処理し、各テー
プを取除いて120℃で30分間加熱乾燥した。次い
で、各テープを取除いた部位に上記と同様に原料
を付与してスクレーパで処理し、加熱乾燥後常法
により焼成して複層セラミツクスフイルタを得
た。これを本発明品と称する。 また、第２フイルタ層の原料として上記原料と
同じ組成でスラリー状に作製したものを用い、こ
のスラリー状原料を上記した第１フイルタ層の外
周に浸漬法により付与して厚さ0.3mmの第２フイ
ルタ層を形成し、その後常法により加熱乾燥、焼
成して複層セラミツクスフイルタを得た。これを
従来品（）と称する。また、かかる方法におい
て、第１フイルタ層を予じめ有機結合材でマスキ
ングした状態でスラリー状原料を付与し、その後
上記と同様にしてセラミツクスフイルタを得た。
これを従来品（）と称する。 このようにして、製造された３種類の試料につ
いて圧損失および耐熱衝撃性の試験を行い、第１
表に示す結果を得た。圧損失試験は常温の空気を
６ｍ／秒の流速で濾過することにより行ない、ま
た耐熱衝撃性試験は常温下800℃の熱風を急激に
５分間透過させることを２回繰返すことにより行
ない、クラツク発生の有（×）、無（○）をチエ
ツクした。

【表】 この結果を参照すれば、従来品（）において
は耐熱衝撃性は問題ないが圧損失に問題があり、
また従来品（）においては圧損失は問題ないが
耐熱衝撃性に問題があるのに対して、本発明品に
おいては圧損失、耐熱衝撃性ともに問題がないこ
とが明らかである。 実施例 ２ 第２フイルタ層の原料中骨材の粒径および粘度
を変更しかつ同フイルタ層の厚みを変更した点を
除き、第１実施例における本発明品と同じ方法に
より７種類の複層セラミツクスフイルタを得、こ
れらのフイルタについて第１実施例と同じ試験を
行つた。この結果を第２表に示す。なお、同表中
試料１のものは第１実施例の本発明品に該当す
る。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は外周にテープを巻回した状態の第１フ
イルタ層の斜視図、第２図は同フイルタ層に第２
フイルタ層の原料を付与している状態の概略斜視
図、第３図は第１フイルタ層の外周に部分的に第
２フイルタ層を貼着してなるフイルタの斜視図、
第４図はテープに換えてリングを採用した場合の
第２図に対応する斜視図、第５図はスクレーパに
換えてローラーを採用した場合の第２図に対応す
る斜視図、第６図は他のスクレーパを採用した場
合の第２図に対応する斜視図である。 符号の説明、１１……第１フイルタ層、１２
ａ，１２ｂ……テープ、１２ｃ，１２ｄ……リン
グ、１３……第２フイルタ層、１４，１６……ス
クレーパ、１５……ローラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の平均気孔径を有するセラミツクス製の
   筒状の第１のフイルタ層と、この第１のフイルタ
   層の外周または内周に貼着され同フイルタ層の平
   均気孔径より小さい平均粒径の骨材を主成分とし
   同フイルタ層の平均気孔径より小さい平均気孔径
   を有するセラミツクス製の第２のフイルタ層を備
   えたセラミツクスフイルタの製造法において、前
   記第１のフイルタ層の外周または内周に少くとも
   一対の所定厚みを有する凸部を同フイルタ層の長
   手方向に離間して設け、一方前記第２のフイルタ
   層の原料を100ポイズ以上の粘度の流動体に調整
   して前記第１のフイルタ層における前記両凸部間
   に付与して、同原料を前記第１のフイルタ層に均
   一な厚みに貼着させることを特徴とする複層セラ
   ミツクスフイルタの製造法。 ２ 前記凸部が前記第１のフイルタ層の外周また
   は内周にテープを巻回して形成される特許請求の
   範囲第１項に記載の製造法。 ３ 前記凸部が前記第１のフイルタ層の外周また
   は内周にリングを嵌装して形成される特許請求の
   範囲第１項に記載の製造法。 ４ 前記第１のフイルタ層の長手方向に沿つて延
   びるスクレーパを前記両凸部上を相対的に摺動さ
   せて前記原料を貼着させる特許請求の範囲第１
   項、第２項または第３項に記載の製造法。 ５ 前記第１のフイルタ層の長手方向に沿つて延
   びるローラーを前記両凸部上を相対的に回転させ
   て前記原料を貼着させる特許請求の範囲第１項、
   第２項または第３項に記載の製造法。