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JP2008173601A - Ceramic filter and end face sealing method thereof - Google Patents

Ceramic filter and end face sealing method thereof Download PDF

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JP2008173601A
JP2008173601A JP2007011076A JP2007011076A JP2008173601A JP 2008173601 A JP2008173601 A JP 2008173601A JP 2007011076 A JP2007011076 A JP 2007011076A JP 2007011076 A JP2007011076 A JP 2007011076A JP 2008173601 A JP2008173601 A JP 2008173601A
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ceramic filter
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic filter in which all parts including rib end faces, rib corners and end part inner faces of cells are surely sealed, and to provide an end face sealing method thereof. <P>SOLUTION: The ceramic filter is provided with a base material 10 composed of a ceramic porous body formed with a lot of cells 5 demarcated with the ribs 1, and filter membranes 7 formed on inner wall faces of the respective cell 5. A sealing layer 6 with an end face side thickness after firing of 0.2 mm or more and an intrusion depth into the inner wall faces of the cells of 0.5-3 mm is formed on the end face 2 of the base material 10. Slurry is preferably applied in two stages of applying by stamp and spraying. The applying by spraying is performed by spraying slurry toward two or more places of the end face of the base material from a spray gun, while rotating the base material 10 around an axis. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、水処理などの技術分野においてろ過の目的で用いられるセラミックスフィルタ及びその端面シール方法に関するものである。   The present invention relates to a ceramic filter used for the purpose of filtration in a technical field such as water treatment, and an end face sealing method thereof.

セラミックスフィルタは有機膜フィルタに比べて、物理的強度、化学的強度、耐久性などに優れているため、下水処理や上水処理を始めとする各種の技術分野において、各種流体のろ過のために広く用いられている。このセラミックスフィルタは、ろ過精度とろ過流量とを両立させるために、比較的大径のセラミック粒子を焼結したセラミック多孔質からなる基材の表面に、比較的小径のセラミック粒子を焼結した緻密なセラミック多孔質からなるろ過膜を形成したものである。特に基材にその一方の端面から対向する他方の端面まで貫通する多数のセルを形成しておき、各セルの内壁面にろ過膜を形成したモノリス型あるいはハニカム型のセラミックスフィルタは、単位体積当たりの膜面積を大きく取ることができる利点がある。   Ceramic filters are superior to organic membrane filters in physical strength, chemical strength, durability, and so on. For filtering various fluids in various technical fields including sewage treatment and clean water treatment. Widely used. In order to achieve both the filtration accuracy and the filtration flow rate, this ceramic filter has a dense structure in which relatively small-diameter ceramic particles are sintered on the surface of a porous ceramic substrate obtained by sintering relatively large-diameter ceramic particles. A filter membrane made of a porous ceramic material is formed. In particular, a monolith type or honeycomb type ceramic filter in which a large number of cells penetrating from one end surface to the opposite end surface are formed in the base material and a filtration membrane is formed on the inner wall surface of each cell is per unit volume. There is an advantage that a large film area can be obtained.

このようなセラミックスフィルタは、セルの内壁面をろ過面としており、原水を一方の端面から各セル内に供給してろ過し、ろ過水を基材の内部を通過させてフィルタの側面から外部に取り出すように使用するのが普通である。しかし少なくとも基材の原水側の端面が確実にシールされていないと、その部分から原水が基材の内部に進入し、ろ過水と入り混じってろ過性能を低下させるおそれがある。   Such a ceramic filter has the inner wall surface of the cell as a filtration surface, feeds raw water into each cell from one end surface and filters it, and passes the filtered water through the inside of the base material from the side surface of the filter to the outside. It is usually used to take out. However, if at least the end surface on the raw water side of the base material is not securely sealed, the raw water may enter the base material from that portion and mix with the filtered water to reduce the filtration performance.

そこで特許文献1に示すように、予めセルの内壁面にろ過膜を形成した基材の端面に、シール材のスラリーをスプレーにより塗布し、乾燥・焼成して無機質で非透水性のシール層を形成する方法が開発されている。この特許文献1には、基材をセルの長手方向の軸線回りに回転させつつ端面に向かって斜め方向からシール材をスプレーする方法が開示されている。この方法によれば、図1の上段(乾燥後形状)に示すように、リブ1の端面2上に大きい厚みのスラリー層3を形成することができるとともに、リブ角4の部分もスラリー層3により覆うことができる。   Therefore, as shown in Patent Document 1, a slurry of a sealing material is applied to an end face of a base material on which an inner wall surface of a cell has been formed in advance by spraying, dried and baked to form an inorganic, water-impermeable sealing layer. A method of forming has been developed. Patent Document 1 discloses a method in which a sealing material is sprayed from an oblique direction toward an end face while rotating a base material about an axis in the longitudinal direction of the cell. According to this method, as shown in the upper stage of FIG. 1 (the shape after drying), the slurry layer 3 having a large thickness can be formed on the end surface 2 of the rib 1, and the portion of the rib corner 4 is also formed in the slurry layer 3. Can be covered.

しかし、リブ角4を覆うために斜め方向から端面2に向けてスプレーされたシール材のスラリーはセル5の内部にほとんど進入せず、中でもスプレーガンに近い側のセル内面への進入深さはほぼゼロである。このため、焼成によりスラリー層3が溶融・固化して形成されたシール層6の断面形状は図1の下段(焼成後形状)のようになり、セル5の内部でシール層6が途切れてシール欠陥が発生することがあった。特にセル5の内面に形成されるろ過膜7の端部はろ過膜製膜後の基材切断により膜の脱落部があるため、シール層6の進入深さが不足すると上記のシール欠陥が発生し易くなる。なお、端面2に向けてスプレーする角度を大きくする事でセル内面への進入深さを大きくする事はできるが、端面から奥深くのセル内面までシール材が飛沫となって付着するという別の問題が発生していた。   However, the slurry of the sealing material sprayed from the oblique direction toward the end face 2 so as to cover the rib corner 4 hardly enters the inside of the cell 5, and in particular, the depth of entry into the cell inner surface on the side close to the spray gun is Nearly zero. For this reason, the cross-sectional shape of the seal layer 6 formed by melting and solidifying the slurry layer 3 by firing is as shown in the lower part of FIG. 1 (post-fired shape), and the seal layer 6 is interrupted and sealed inside the cell 5. Defects sometimes occurred. In particular, the end of the filtration membrane 7 formed on the inner surface of the cell 5 has a drop-off portion of the membrane by cutting the base material after forming the filtration membrane. Therefore, if the depth of penetration of the seal layer 6 is insufficient, the above seal defect occurs. It becomes easy to do. In addition, although the penetration depth to the cell inner surface can be increased by increasing the spray angle toward the end surface 2, another problem that the sealing material adheres as a droplet from the end surface to the deep cell inner surface. Had occurred.

このように、セラミックスフィルタの端面シールは、リブ1の端面2のみならず、ろ過膜7の端部をも含む領域全体をシール層6によって覆う必要がある。そこで特許文献2に示すように、シール材のスラリーをスポンジ状の弾性体に含浸させ、基材の端面2に押し付けるスタンプ法も開発されている。このスタンプ法によれば、シール材のスラリーをセル5の内面に均一に3mm程度まで深く押し込むことができる。   Thus, the end face seal of the ceramic filter needs to cover not only the end face 2 of the rib 1 but also the entire region including the end of the filtration membrane 7 with the seal layer 6. Therefore, as shown in Patent Document 2, a stamping method has been developed in which a slurry of a sealing material is impregnated into a sponge-like elastic body and pressed against the end surface 2 of the base material. According to this stamp method, the slurry of the sealing material can be uniformly pushed deeply into the inner surface of the cell 5 to about 3 mm.

しかし図2の上段に示すように、スタンプ法によると端面2におけるスラリー層3の厚みは薄くなり、0.2mm未満となる。このため、これを焼成するとスラリー層3が溶融したうえ表面張力により断面が球状化する結果、図2の下段に示すようにリブ角4の部分がシール層6から露出し、シール欠陥が発生し易くなるという別の問題が発生していた。なお、スタンプ法においても、塗布と乾燥を数回以上繰り返す事により、端面2におけるスラリー層3の厚みを0.2mm以上とする事は可能であるが、生産効率が悪くなるという問題があった。   However, as shown in the upper part of FIG. 2, according to the stamp method, the thickness of the slurry layer 3 on the end face 2 is reduced to less than 0.2 mm. For this reason, when this is fired, the slurry layer 3 is melted and the cross section is spheroidized by surface tension. As a result, the rib corner 4 is exposed from the seal layer 6 as shown in the lower part of FIG. Another problem was that it was easier. In the stamping method, it is possible to make the thickness of the slurry layer 3 on the end face 2 0.2 mm or more by repeating coating and drying several times or more, but there is a problem that the production efficiency deteriorates. .

上記したようにセラミックスフィルタの端面シールを完全に行うことは容易ではなく、リブ形状や基材の粒子径・粒子形状によっては、焼成時の溶融工程においてシール欠陥が発生し、ろ過性能が低下することがある。この問題を解決するために従来は焼成済みのセラミックスフィルタに対し、シール欠陥を修正するためのシール材をシール欠陥部に塗布して焼成する必要があり、多くの工数が必要となっていた。
特開2003−230808号公報 特開2005−219015号公報
As described above, it is not easy to completely seal the end face of the ceramic filter, and depending on the rib shape and the particle diameter / particle shape of the base material, a sealing defect may occur in the melting process at the time of firing, and the filtration performance will deteriorate. Sometimes. In order to solve this problem, conventionally, it has been necessary to apply a sealant for correcting a seal defect to the seal defect portion and fire it on the fired ceramic filter, which requires a lot of man-hours.
JP 2003-230808 A JP-A-2005-219015

従って本発明の目的は、シール材を塗布して焼成済みのセラミックスフィルタにさらにシール材を塗布して焼成するという追加の工程を必要とせず、リブの端面、リブ角、セルの端部内面を含む全ての部分が確実にシールされたセラミックスフィルタ及びその端面シール方法を提供することである。   Therefore, the object of the present invention is to eliminate the additional steps of applying a sealing material, applying a sealing material to a fired ceramic filter, and firing the ceramic filter. It is an object of the present invention to provide a ceramic filter and an end face sealing method in which all parts including the sealing member are securely sealed.

上記の課題を解決するためになされた本発明のセラミックスフィルタは、リブにより区画された多数のセルが形成されたセラミック多孔質体からなる基材と、各セルの内壁面に形成されたろ過膜とを備えたセラミックスフィルタであって、基材の端面に、焼成後における端面側厚みが0.2mm以上であり、かつセルの内壁面への進入深さが0.5〜3mmのシール層を形成することにより、リブ角とセル内部に発生するシール欠陥を防止したことを特徴とするものである。なお、基材のリブ角を、曲率半径0.2mm以上の曲面とすることが好ましい。   The ceramic filter of the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a base material made of a porous ceramic body in which a large number of cells partitioned by ribs are formed, and a filtration membrane formed on the inner wall surface of each cell. A sealing layer having an end face side thickness after firing of 0.2 mm or more and a depth of entry to the inner wall surface of the cell of 0.5 to 3 mm on the end face of the substrate. By forming, the rib angle and the seal defect generated inside the cell are prevented. The rib angle of the base material is preferably a curved surface having a curvature radius of 0.2 mm or more.

また本発明のセラミックスフィルタの端面シール方法は、リブにより区画された多数のセルが形成されたセラミック多孔質体からなる基材と、各セルの内壁面に形成されたろ過膜とを備えたセラミックスフィルタの端面のシール方法であって、シール材のスラリーを基材の端面に0.2mm以上の厚みで塗布し、その一部を端面に隣接する各セルの内壁面に0.5〜3mmの深さで進入させたうえ焼成することを特徴とするものである。   The method for sealing an end face of a ceramic filter of the present invention is a ceramic comprising a substrate made of a ceramic porous body in which a large number of cells partitioned by ribs are formed, and a filtration membrane formed on the inner wall surface of each cell. A method for sealing an end face of a filter, wherein a slurry of a sealing material is applied to an end face of a substrate with a thickness of 0.2 mm or more, and a part of the slurry is 0.5 to 3 mm on an inner wall face of each cell adjacent to the end face. It is characterized by firing at a depth.

なお、基材の端面へのスラリーの塗布を、スタンプによる塗布と、スプレーによる塗布との2段階で行うことが好ましく、その場合、スラリーのスプレーによる塗布を、基材を軸線の回りに回転させながら、スプレーガンから基材の端面の2箇所以上に向かってスラリーをスプレーする方法で行うことが好ましい。   In addition, it is preferable to apply the slurry to the end face of the base material in two stages: application by a stamp and application by spray. In that case, the application of the slurry by spraying is performed by rotating the base material around an axis. However, it is preferable to carry out the method by spraying the slurry from the spray gun toward two or more locations on the end face of the substrate.

本発明によれば、焼成後における端面側厚みが0.2mm以上であり、かつセルの内壁面への進入深さが0.5〜3mmのシール層が形成されたセラミックスフィルタが提供される。このように端面側厚みを0.2mm以上としたことによって、端面側のみならずリブ角のシール層の厚みをも確保することができ、リブ角のシール欠陥を防止することができる。なお、進入深さが3mmを越えると溶融時に球面化したスラリー層の厚さピーク位置が端面から奥に入り込み、リブ角のシール欠陥が発生し易くなるので好ましくない。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the end face side thickness after baking is 0.2 mm or more, and the ceramic filter in which the sealing layer whose penetration depth to the inner wall face of a cell is 0.5-3 mm was formed is provided. Thus, by setting the end face side thickness to 0.2 mm or more, not only the end face side but also the thickness of the rib corner seal layer can be ensured, and the rib corner seal defect can be prevented. If the depth of penetration exceeds 3 mm, the thickness peak position of the slurry layer spheroidized at the time of melting enters from the end face to the back, and it is not preferable because a rib corner seal defect is likely to occur.

特に請求項2のように基材のリブ角を、曲率半径0.2mm以上の曲面としておけば、シール欠陥をより確実に防止することが出来る。なおこのようなリブ角の面取り加工は、バフ研磨等の手段によって容易に行うことができる。   In particular, when the rib angle of the base material is a curved surface having a curvature radius of 0.2 mm or more as in claim 2, seal defects can be prevented more reliably. Such rib corner chamfering can be easily performed by means such as buffing.

また本発明のセラミックスフィルタの端面シール方法によれば、上記構成のセラミックスフィルタを製造することができる。なお前記したようにスタンプ法、スプレー法の何れの方法によっても、端面側厚みが0.2mm以上であり、かつセルの内壁面への進入深さが0.5〜3mmのシール層を一度に形成することは容易ではない。このためスタンプ法によってセル内面に0.5〜3mmの深さまでスラリー層を進入させ、乾燥させた後にスプレー法によって端面側に0.2mm以上のスラリー層を形成させることが好ましい。   Moreover, according to the ceramic filter end face sealing method of the present invention, the ceramic filter having the above-described configuration can be manufactured. Note that, as described above, the seal layer having an end face side thickness of 0.2 mm or more and a depth of entry to the inner wall surface of the cell of 0.5 to 3 mm can be formed at a time by either the stamp method or the spray method. It is not easy to form. For this reason, it is preferable that a slurry layer is made to enter the inner surface of the cell to a depth of 0.5 to 3 mm by the stamp method, and after drying, a slurry layer of 0.2 mm or more is formed on the end surface side by the spray method.

さらに単一のスプレーガンを用いた場合には、基材を軸線の回りに回転させながら、スプレーを行ったとしても、スプレーガンに近い側のセル内面にはスラリーを侵入させにくい。従って請求項5のように、基材を軸線の回りに回転させながらスプレーガンから基材の端面の2箇所以上に向かってスラリーをスプレーする方法を取れば、セルの内面に一様にスラリー層を形成し易くなる。   Further, when a single spray gun is used, even if spraying is performed while rotating the base material around the axis, it is difficult for the slurry to enter the cell inner surface near the spray gun. Therefore, if the method of spraying slurry from the spray gun toward two or more locations on the end face of the base material while rotating the base material around the axis as in claim 5, the slurry layer is uniformly applied to the inner surface of the cell. It becomes easy to form.

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図3は本発明のセラミックスフィルタの外観図であり、図4はその部分拡大断面図である。これらの図において、10はセラミック多孔質体からなる基材であり、その内部にはリブ1により区画された多数のセル5が形成されている。基材1は例えばアルミナ、ムライト、コージエライト、炭化珪素などのセラミック粒子を焼結したものであり、平均気孔径が1〜数百μmのものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
FIG. 3 is an external view of the ceramic filter of the present invention, and FIG. 4 is a partially enlarged sectional view thereof. In these figures, reference numeral 10 denotes a base material made of a ceramic porous body, and a large number of cells 5 partitioned by ribs 1 are formed therein. The base material 1 is obtained by sintering ceramic particles such as alumina, mullite, cordierite, and silicon carbide, and has an average pore diameter of 1 to several hundred μm.

セル5は基材10の一方の端面2から他方の端面まで貫通しており、各セル5の内壁面にはろ過膜7が形成されている。ろ過膜7は基材10を構成するセラミック粒子よりも平均粒子径の小さいセラミック粒子からなるものであり、ろ過膜形成用スラリーを基材10の各セル5の内面に付着させて製膜し、乾燥・焼成する方法で形成することができる。その平均粒子径はセラミックスフィルタの用途により異なるが、0.01〜1μm程度である。なお図4には単にろ過膜7として図示したが、実際には基材10とろ過膜7との間に中間膜を形成することが好ましい。図4に示すように、ろ過膜7(中間膜を含む)の端部はろ過膜形成後に基材切断される事によって膜の脱落部がある。前記したように、基材10のリブ角4は基材切断後、シール材のスラリー塗布前に予めバフ研磨等によって、曲率半径0.2mm以上の曲面としておくことが好ましい。   The cell 5 penetrates from one end surface 2 of the base material 10 to the other end surface, and a filtration membrane 7 is formed on the inner wall surface of each cell 5. The filtration membrane 7 is made of ceramic particles having an average particle size smaller than that of the ceramic particles constituting the substrate 10, and a membrane for forming a filtration membrane is attached to the inner surface of each cell 5 of the substrate 10 to form a film. It can be formed by a method of drying and baking. The average particle diameter varies depending on the use of the ceramic filter, but is about 0.01 to 1 μm. In FIG. 4, the filtration membrane 7 is shown as an example. However, in practice, it is preferable to form an intermediate membrane between the substrate 10 and the filtration membrane 7. As shown in FIG. 4, the end of the filtration membrane 7 (including the intermediate membrane) has a membrane drop-off portion by cutting the substrate after forming the filtration membrane. As described above, it is preferable that the rib corner 4 of the base material 10 is formed into a curved surface having a curvature radius of 0.2 mm or more by buffing or the like in advance after cutting the base material and before applying the slurry of the sealing material.

このようなセラミックスフィルタのリブ1の端面2、リブ角4、セル5の端部を含む部分は、図4に示すように非透水性のシール層6によって覆われ、端面2側から供給される原水が基材10の内部に進入することを防止している。非透水性のシール層6はガラスまたはその他の非透水性膜形成材料からなるもので、ガラスを用いる場合には平均粒子径が5〜50μm程度のガラス微粉末とその分散媒体とを含むシール材のスラリーを基材10の端面2に塗布し、乾燥・焼成する方法によって形成される。この場合、使用するガラスの融点は600〜1200℃の範囲とすることが好ましい。これは基材10及びろ過膜7の焼結温度以下でガラス微粉末を溶融させることにより、基材10及びろ過膜7に悪影響を及ぼすことなくシール層6を形成するためである。   The portion of the ceramic filter including the end face 2 of the rib 1, the rib corner 4, and the end of the cell 5 is covered with a water-impermeable seal layer 6 as shown in FIG. 4 and supplied from the end face 2 side. The raw water is prevented from entering the inside of the base material 10. The water-impermeable sealing layer 6 is made of glass or other water-impermeable film forming material, and when glass is used, it contains a glass fine powder having an average particle diameter of about 5 to 50 μm and a dispersion medium thereof. The slurry is applied to the end face 2 of the substrate 10 and dried and fired. In this case, the melting point of the glass to be used is preferably in the range of 600 to 1200 ° C. This is because the glass fine powder is melted at a temperature equal to or lower than the sintering temperature of the base material 10 and the filtration membrane 7 to form the seal layer 6 without adversely affecting the base material 10 and the filtration membrane 7.

本発明では、基材10の端面2に形成されるシール層6の、焼成後における端面側厚みAを0.2mm以上とし、かつセル5の内壁面への進入深さBを0.5〜3mmとし、このようなシール層6を形成することにより、リブ1の端面2を完全にシールするとともに、リブ角4とセル5の内部に発生するシール欠陥を防止する。   In the present invention, the end face side thickness A after firing of the seal layer 6 formed on the end face 2 of the substrate 10 is 0.2 mm or more, and the depth of penetration B into the inner wall surface of the cell 5 is 0.5 to 0.5. By forming such a seal layer 6 as 3 mm, the end face 2 of the rib 1 is completely sealed, and a seal defect occurring inside the rib corner 4 and the cell 5 is prevented.

端面側厚みAを0.2mm以上としたのは、これよりも薄い場合にはリブ角4におけるシール層6の厚みが不足し、シール欠陥が発生する恐れがあるためである。また進入深さBを0.5〜3mmとしたのは、これよりも浅い場合にはろ過膜7の端部を確実に覆うことができず、セル5の内部でシール欠陥が発生する恐れがあるためである。逆に進入深さBが3mmを越えると、溶融状態において表面張力により形成される曲面形状のピーク位置が端面2から離れ過ぎ、ろ過膜7の端部におけるシール層6の厚みが不足してセル5の内部でシール欠陥が発生する恐れがあるためである。   The reason why the end face side thickness A is 0.2 mm or more is that if it is thinner than this, the thickness of the seal layer 6 at the rib corner 4 is insufficient, and a seal defect may occur. Further, the depth of penetration B is set to 0.5 to 3 mm. If the depth of penetration is shallower than this, the end of the filtration membrane 7 cannot be reliably covered, and a seal defect may occur inside the cell 5. Because there is. On the contrary, if the penetration depth B exceeds 3 mm, the peak position of the curved surface formed by the surface tension in the molten state is too far from the end face 2, and the thickness of the seal layer 6 at the end of the filtration membrane 7 is insufficient. This is because a seal defect may occur in the interior of 5.

従来技術の項において述べたように、焼成後における端面側厚みAが0.2mm以上であり、かつセル5の内壁面への進入深さBが0.5〜3mmのシール層6を1回の焼成のみにより形成することは、従来法のスプレー塗布ではシール材飛沫がセル内奥深くに入り込む問題、スタンプ塗布では端面側厚みAが0.2mm以下となる問題が発生し困難であった。以下にこれを可能とした本発明のセラミックスフィルタの端面シール方法を説明する。   As described in the section of the prior art, once the sealing layer 6 having the end face side thickness A after firing of 0.2 mm or more and the depth of penetration B into the inner wall surface of the cell 5 of 0.5 to 3 mm is applied once. It is difficult to form by only baking of the conventional method by spray application of the conventional method, the problem that the spray of the sealing material penetrates deep inside the cell, and the problem of the end face side thickness A being 0.2 mm or less by the stamp application. The method for sealing the end face of the ceramic filter according to the present invention that enables this will be described below.

本発明では先ず、基材10の端面2にスタンプ法によってスラリー層3aを形成する。スタンプ法は特許文献2に示されたように、シール材のスラリーをスポンジ状の弾性体に含浸させ、基材の端面2に押し付ける方法である。シール材のスラリーとしては、上記した平均粒子径が5〜50μm程度のガラス微粉末とその分散媒体とを含むスラリーを用いることができる。この分散媒体としてはメチルセルロース及び水を用い、スタンプ法に適した粘度に調整しておくことが好ましい。   In the present invention, first, the slurry layer 3a is formed on the end face 2 of the substrate 10 by the stamp method. As shown in Patent Document 2, the stamp method is a method in which a slurry of a sealing material is impregnated in a sponge-like elastic body and pressed against the end surface 2 of the base material. As the slurry for the sealing material, a slurry containing the above-described fine glass powder having an average particle diameter of about 5 to 50 μm and a dispersion medium thereof can be used. It is preferable to use methylcellulose and water as the dispersion medium and adjust the viscosity to be suitable for the stamp method.

図5に示すように、このスタンプ法によって基材10の端面2に形成されたスラリー層3aは端面側厚みが0.2mmに達せず、リブ角4における厚みも不足するものであるが、適当なスポンジ厚,スラリー粘性,押付力を選ぶ事で、セル5の内壁面への進入深さBは0.5〜3mmとすることができる。このようにしてスタンプ法によって形成されたスラリー層3aを乾燥させた後、スラリー層3aのうえにスプレーによりスラリー層3bを塗布する。   As shown in FIG. 5, the slurry layer 3a formed on the end face 2 of the base material 10 by this stamp method does not reach the end face side thickness of 0.2 mm, and the thickness at the rib corner 4 is insufficient. By selecting an appropriate sponge thickness, slurry viscosity, and pressing force, the penetration depth B into the inner wall surface of the cell 5 can be set to 0.5 to 3 mm. After drying the slurry layer 3a formed by the stamp method in this way, the slurry layer 3b is applied on the slurry layer 3a by spraying.

スプレーによるスラリーの塗布は、図6(平面図)に示すように横起きした基材10を水平な軸線の回りに回転させながら、スプレーガン20から基材10の端面2に向かってシール材のスラリーをスプレーする方法で行う。図示のスプレー角度αは45°近傍が好ましく、スプレーガン20の先端と基材10の端面2との距離は200mm前後が好ましい。前記したようにスプレー法によれば、リブ1の端面2上に厚みのあるスラリー層3bを形成することができる。また基材10の端面2に向かって斜め方向からスプレーすることによって、リブ角4にもスラリー層3bを形成することができる。この実施形態ではスプレーは水平方向に行われるが、スプレー方向はこれに限定されるものではない。   As shown in FIG. 6 (plan view), the slurry is applied by spraying the sealing material from the spray gun 20 toward the end face 2 of the base material 10 while rotating the base material 10 that has been erected around the horizontal axis. This is done by spraying the slurry. The illustrated spray angle α is preferably around 45 °, and the distance between the tip of the spray gun 20 and the end face 2 of the substrate 10 is preferably around 200 mm. As described above, according to the spray method, the thick slurry layer 3 b can be formed on the end surface 2 of the rib 1. Further, the slurry layer 3 b can be formed also on the rib corner 4 by spraying from the oblique direction toward the end surface 2 of the substrate 10. In this embodiment, spraying is performed in the horizontal direction, but the spraying direction is not limited to this.

しかし基材10を軸線回りに回転させながら図7に示すD位置でリブ1の端面2にスプレーを行うと、図8に示すようにセル5内の外壁側にスラリー層3bが厚く形成され、中心側のスラリー層3bは薄くなる。また図7のA位置でリブ1の端面2にスプレーを行うと、図9に示すようにセル5内の基材中心に向かって左側の壁面にスラリー層3bが厚く形成され、B位置でスプレーを行うと、図10に示すようにセル5内の中心側の壁面にスラリー層3bが厚く形成される。   However, when spraying the end face 2 of the rib 1 at the position D shown in FIG. 7 while rotating the base material 10 around the axis, the slurry layer 3b is formed thick on the outer wall side in the cell 5, as shown in FIG. The slurry layer 3b on the center side becomes thin. When spraying is performed on the end surface 2 of the rib 1 at the position A in FIG. 7, a slurry layer 3b is formed thick on the left wall surface toward the center of the substrate in the cell 5 as shown in FIG. As shown in FIG. 10, a thick slurry layer 3b is formed on the central wall surface in the cell 5, as shown in FIG.

このように、スプレーを当てる位置によってセル5内のスラリー層3bの厚さ分布が異なることとなるので、スプレーガン20から基材10の端面2の2箇所以上に向かってスラリーをスプレーすることが好ましい。この実施形態ではA,B,C,Dの合計4位置でスプレーを行った。なお、各位置におけるスプレー角度αは一定とした。またスプレー量も一定とした。これにより図5に示したように、セル5内の全周にわたりほぼ均等な厚みのスラリー層3bを形成することができる。   Thus, since the thickness distribution of the slurry layer 3b in the cell 5 differs depending on the position where the spray is applied, the slurry can be sprayed from the spray gun 20 toward two or more locations on the end surface 2 of the base material 10. preferable. In this embodiment, spraying was performed at a total of four positions A, B, C, and D. The spray angle α at each position was constant. The spray amount was also constant. Thereby, as shown in FIG. 5, the slurry layer 3 b having a substantially uniform thickness can be formed over the entire circumference in the cell 5.

このようにしてリブ1の端面2上にスタンプ法によるスラリー層3aと、スプレー法によるスラリー層3bとを形成したうえ焼成すれば、図5の下段に示すような十分な厚さのシール層6が形成される。このシール層6は焼成後における端面側厚みAが0.2mm以上であり、かつセル5の内壁面への進入深さBが0.5〜3mmであり、リブ1の端面2、リブ角4、セル5の端部内面を含む全ての部分が確実にシールされたセラミックスフィルタを得ることができる。   Thus, if the slurry layer 3a by the stamp method and the slurry layer 3b by the spray method are formed and fired on the end surface 2 of the rib 1, the seal layer 6 having a sufficient thickness as shown in the lower part of FIG. Is formed. The sealing layer 6 has an end face side thickness A of 0.2 mm or more after firing, an intrusion depth B of 0.5 to 3 mm into the inner wall surface of the cell 5, the end face 2 of the rib 1, and the rib angle 4. A ceramic filter in which all portions including the inner surface of the end portion of the cell 5 are reliably sealed can be obtained.

アルミナ製の基材に形成されたセルの内面に、平均気孔径が1μmのろ過膜が製膜された円柱ハニカム状のセラミックスフィルタに対し、端面シールを行った。なお、基材の端面をバフ研磨することによって、リブ角には曲率半径が0.2mm程度の面取りを施した。使用したシール材は、平均粒子径が10μmのガラス粉末100質量部に、メチルセルロース2質量部を添加し、更に水を加えてスラリーとしたものである。先ずこのシール材のスラリーを厚さが5mmのスポンジに含浸させ、基材の端面にスタンプするようにして塗布した。これを乾燥させてスラリー層を形成した。   An end face seal was applied to a cylindrical honeycomb ceramic filter in which a filtration membrane having an average pore diameter of 1 μm was formed on the inner surface of a cell formed on an alumina substrate. In addition, the end surface of the base material was buffed to chamfer the rib corner with a radius of curvature of about 0.2 mm. The used sealing material is a slurry obtained by adding 2 parts by mass of methylcellulose to 100 parts by mass of glass powder having an average particle diameter of 10 μm and further adding water. First, this sealant slurry was impregnated into a sponge having a thickness of 5 mm, and applied to the end face of the substrate so as to be stamped. This was dried to form a slurry layer.

次に基材を水平に支持してその中心軸の回りにゆっくりと回転させながら、水平面内で基材の端面に対して斜めにセットしたスプレーガンを用いて、同一のシール材のスラリーを基材の端面へスプレーした。スプレー角度αは45°であり、端面までの距離は200mmとした。図7に示すA,B,C,D位置でスプレーを行った。各位置における単位時間当たりの吐き出し量は毎分10g,スプレー時間は10秒と同一とした。   Next, the slurry of the same sealant is prepared using a spray gun set horizontally and supported on the end surface of the substrate in a horizontal plane while slowly rotating around its central axis. Sprayed to the end face of the material. The spray angle α was 45 °, and the distance to the end face was 200 mm. Spraying was performed at positions A, B, C, and D shown in FIG. The discharge amount per unit time at each position was 10 g per minute, and the spray time was the same as 10 seconds.

その後にセラミックスフィルタを焼成し、スラリー層を溶融固化させてシール層を形成した。そのシール層の断面を光学顕微鏡を用いて観察し厚みを測定したところ、端面側の平均厚みは0.3mm、セルの内壁面への平均進入深さが2mmであり、リブの端面、リブ角、セルの端部内面を含む全ての部分が確実にシールされたセラミックスフィルタであることが確認できた。   Thereafter, the ceramic filter was fired, and the slurry layer was melted and solidified to form a seal layer. When the thickness of the sealing layer was observed using an optical microscope and the thickness was measured, the average thickness on the end face side was 0.3 mm, the average penetration depth to the inner wall surface of the cell was 2 mm, the end face of the rib, and the rib angle It was confirmed that the ceramic filter was surely sealed at all portions including the inner surface of the end portion of the cell.

スプレー法により形成されたスラリー層を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the slurry layer formed by the spray method. スタンプ法により形成されたスラリー層を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the slurry layer formed by the stamp method. 本発明のセラミックスフィルタの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the ceramic filter of this invention. 本発明のセラミックスフィルタの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the ceramic filter of this invention. 本発明方法により形成されたスラリー層を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the slurry layer formed by this invention method. スプレー状態を示す平面図である。It is a top view which shows a spray state. スプレー位置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a spray position. 図7のA位置でスプレーした場合のセル内へのスラリー付着状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the slurry adhesion state in the cell at the time of spraying in A position of FIG. 図7のB位置でスプレーした場合のセル内へのスラリー付着状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the slurry adhesion state in the cell at the time of spraying in the B position of FIG. 図7のC位置でスプレーした場合のセル内へのスラリー付着状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the slurry adhesion state in the cell at the time of spraying in the C position of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 リブ
2 端面
3 スラリー層
3a スタンプ法によるスラリー層
3b スプレー法によるスラリー層
4 リブ角
5 セル
6 シール層
7 ろ過膜
10 基材
20 スプレーガン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rib 2 End surface 3 Slurry layer 3a Slurry layer 3b by stamp method Slurry layer by spray method 4 Rib angle 5 Cell 6 Seal layer 7 Filtration membrane 10 Base material 20 Spray gun

Claims (5)

リブにより区画された多数のセルが形成されたセラミック多孔質体からなる基材と、各セルの内壁面に形成されたろ過膜とを備えたセラミックスフィルタであって、基材の端面に、焼成後における端面側厚みが0.2mm以上であり、かつセルの内壁面への進入深さが0.5〜3mmのシール層を形成することにより、リブ角とセル内部に発生するシール欠陥を防止したことを特徴とするセラミックスフィルタ。   A ceramic filter comprising a base material made of a ceramic porous body in which a large number of cells partitioned by ribs are formed, and a filtration membrane formed on the inner wall surface of each cell, and fired on the end face of the base material By forming a sealing layer with a thickness of 0.2 mm or more on the end face side and a depth of entry of 0.5 to 3 mm into the inner wall of the cell, it prevents rib defects and sealing defects occurring inside the cell. A ceramic filter characterized by that. 基材のリブ角を、曲率半径が0.2mm以上の曲面としたことを特徴とする請求項1記載のセラミックスフィルタ。   The ceramic filter according to claim 1, wherein the rib angle of the substrate is a curved surface having a curvature radius of 0.2 mm or more. リブにより区画された多数のセルが形成されたセラミック多孔質体からなる基材と、各セルの内壁面に形成されたろ過膜とを備えたセラミックスフィルタの端面のシール方法であって、シール材のスラリーを基材の端面に0.2mm以上の厚みで塗布し、その一部を端面に隣接する各セルの内壁面に0.5〜3mmの深さで進入させたうえ焼成することを特徴とするセラミックスフィルタの端面シール方法。   A sealing method for an end face of a ceramic filter comprising a base material made of a ceramic porous body in which a large number of cells partitioned by ribs are formed, and a filtration membrane formed on the inner wall surface of each cell, the sealing material The slurry is applied to the end face of the base material with a thickness of 0.2 mm or more, and a part thereof enters the inner wall surface of each cell adjacent to the end face at a depth of 0.5 to 3 mm and is fired. A method for sealing an end face of a ceramic filter. 基材の端面へのスラリーの塗布を、スタンプによる塗布と、スプレーによる塗布との2段階で行うことを特徴とする請求項3記載のセラミックスフィルタの端面シール方法。   4. The method for sealing an end face of a ceramic filter according to claim 3, wherein the application of the slurry to the end face of the substrate is carried out in two stages: application by a stamp and application by spray. スラリーのスプレーによる塗布を、基材を軸線の回りに回転させながら、スプレーガンから基材の端面の2箇所以上に向かってスラリーをスプレーする方法で行うことを特徴とする請求項4記載のセラミックスフィルタの端面シール方法。   5. The ceramic according to claim 4, wherein the application of the slurry by spraying is performed by a method of spraying the slurry toward two or more locations on the end face of the substrate while rotating the substrate around the axis. Filter end face sealing method.
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