WO2005030364A1

WO2005030364A1 - セラミックハニカムフィルタ及びその製造方法、並びにセラミックハニカムフィルタ用目封止材

Info

Publication number: WO2005030364A1
Application number: PCT/JP2004/014273
Authority: WO
Inventors: Shinya Tokumaru
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2005-04-07
Also published as: EP1679109A1; EP1679109A4; KR20060093106A; US7691167B2; CN1859962A; KR101123173B1; CN1859962B; EP1679109B1; US20070039298A1

Abstract

　流路を区画する多孔質隔壁を有するセラミックハニカム焼成体と、所定の流路に形成された目封止部とを有し、前記多孔質隔壁を通過する排気ガスから微粒子を除去するセラミックハニカムフィルタであって、前記セラミックハニカム焼成体はコーディエライトを主成分とするセラミック材料からなり、前記目封止部の少なくとも一部はセラミック粒子及び非晶質酸化物マトリックスを含有し、前記非晶質酸化物マトリックスはコロイド状酸化物から形成されたセラミックハニカムフィルタ。

Description

明細書

セラミックハニカムフィルタ及びその製造方法、並びにセラミックハニカムフィルタ用目封止材

技術分野

[0001] 本発明はディーゼル機関の排気力微粒子を除去するためのセラミックハ-カムフィルタ及びその製造方法、並びに力かるセラミックハ-カムフィルタを製造するための目封止材に関する。

背景技術

[0002] ディーゼル機関の排気ガス力も微粒子を除去するため、セラミックハ-カム焼成体の隔壁を多孔質構造とし、その隔壁に微粒子を含んだ排気ガスを通過させる構造の微粒子捕集用セラミックハ-カムフィルタ、すなわち DPF (ディーゼルパティキュレートフィルタ）が開発され、実用化されている。セラミックハ-カムフィルタは、流路を形成する多孔質隔壁及び外周壁を有するセラミックハニカム焼成体と、流路の両端面を交互に封止する目封止部とからなる。セラミックハ-カムフィルタは使用時に高温に曝されるため、セラミックハ-カム焼成体には熱膨張係数の小さな耐熱性コーデイエライト質セラミックが使用され、目封止材にも、セラミックハ-カム焼成体との熱膨張差を小さくするため、ハ-カム構造体と同材質のコーディエライト質セラミックが使用されている。

[0003] このようなセラミックハ-カムフィルタに微粒子を含有する排気ガスが流入すると、排気ガス中の微粒子は、多孔質隔壁の細孔に捕集される。捕集された微粒子がセラミックハ-カムフィルタ内に過度に蓄積されると、フィルタの圧力損失が上昇し、ェンジンの出力低下を招くおそれがある。このため、定期的に捕集された微粒子を電気ヒータゃパーナ等の外部着火手段を用いて燃焼させ、セラミックハ-カムフィルタを再生する。通常一対のセラミックハ-カムフィルタが自動車に搭載され、一方のフィルタの再生中に他方のフィルタを使用する交互再生方式が採用されて!、る。

[0004] セラミックハ-カムフィルタの特性に関しては、エンジン性能を低下させないために圧力損失を低く抑えるとともに、再生時やエンジンの停止時等に急激な温度変化による熱衝撃に耐える耐熱衝撃性を有することが要求されている。そのため、セラミックハ-カムフィルタの目封止部に関して、今までに下記のような改良が提案されている

[0005] 特公昭 63-28875号は、セラミックハ-カム焼成体の開口端を目封止する方法として、焼成されたノヽ-カム構造体をコーディエライト質原料バッチにより目封止し、次いで 1300°C以上の温度で焼成してコーディエライト質原料バッチをコーデイエライトイ匕させる方法を開示している。この方法により、セラミックハ-カム焼成体の流路の所定の開口端を完全に封止でき、耐熱衝撃性に優れた信頼性の高いコーディエライト質ノヽ- カムフィルタが得られる。

[0006] 特開 2002-136817号は、焼成済み又は未焼成のセラミックハニカム焼成体の流路の所定の開口端を、セラミックハ-カム焼成体と同組成の焼成粉と未焼成粉力なる目封止材で封止し、 1400°Cの高温で加熱して目封止部を形成してなるセラミックハ- カムフィルタを開示している。このセラミックハ-カムフィルタでは、目封止材がセラミツクハ-カム焼成体と同組成の粉砕粉を含有するので、高温下でも目封止部やその付近のハ-カム構造体に熱膨張差に起因するクラックが発生することがなぐまた目封止部の剥離等の不具合の発生もな、。

[0007] し力しながら、上記従来技術のように目封止材をコ一ディエライトィ匕温度 (例えば

1300°C)以上に加熱してセラミックハ-カム焼成体に固着させると、コーディエライト質セラミックハ-カム構造体と目封止部の熱膨張係数を一致させるのは困難であることが分力つた。すなわち、セラミックハ-カム焼成体の原料であるコーディエライト質坏土の押出成形において、原料中の板状カオリン粒子は押出ダイの狭いスリットを通過するときに配向するので、焼成で生成されるコーディエライト結晶も配向し、得られるハニカム構造体の流路方向ゃ径方向の熱膨張係数は小さい。しかし、目封止材は押出ダイの狭いスリットを通過しないため、コーディエライト結晶の配向はランダムとなり、熱膨張係数は比較的大きい。そのため、ハニカム構造体と目封止部との熱膨張係数の差は大きい。

[0008] その上、 1300°C以上の固着温度では、目封止部とセラミックハ-カム焼成体との界面に大きな残留応力が生じる。大きな残留応力のため、自動車に取り付けた際の排気ガスによる熱衝撃や、エンジン振動や路面振動力の機械的衝撃により、目封止部又は目封止部とハニカム構造体の界面にクラックが発生したり、目封止部が脱落するおそれがあった。

[0009] 特公昭 63-24731号は、多孔質セラミックハ-カム構造体の開口端に貼ったフィルムの所定部位に穴を開け、それらの穴より流路内に目封止材を導入して所定の流路を封止する方法を開示している。この文献の実施例 3では、アルミナセメントとムライトの粉砕物を含有するスラリーを振動を加えながらセラミックハ-カム構造体の所定の流路に導入し、得られた目封止部を温度 55°C及び湿度 90%に 2時間保持して硬化させ、ハ-カム構造体と目封止部を一体ィ匕させている。この方法では、目封止部の固着温度は 55°Cと低いので、目封止部とセラミックハ-カム構造体との界面における残留応力は小さい。

[0010] しかし、コーディエライトハ-カム構造体の熱膨張係数は小さぐムライト及びアルミナセメントからなる目封止部の熱膨張係数は比較的大き!/、ので、自動車に取り付けた場合、排気ガスによる熱衝撃によりセラミックハ-カム構造体と目封止部との間にクラックが発生したり、目封止部が剥離して脱落するおそれがあることが分力つた。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 従って本発明の目的は、セラミックハ-カム焼成体の隔壁と目封止部との熱膨張係数の差が小さぐかつ目封止部の固着温度が低いために残留応力が少なぐ優れた耐熱衝撃性を有するセラミックハ-カムフィルタを提供することである。

[0012] 本発明のもう一つの目的は、力かるセラミックハ-カムフィルタを製造する方法を提供することである。

[0013] 本発明のさらにもう一つの目的は、力かるセラミックハ-カムフィルタを製造するのに用いる目封止材を提供することである。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明者らは、セラミックハ-カム焼成体をコーディエライトを主成分とする材料により形成するとともに、目封止部をセラミック粒子及びコロイド状酸化物を含有する目封止材により形成すると、低い温度での加熱であってもコロイド状酸化物は非晶質酸化物マトリックスになり、セラミックハ-カム焼成体と目封止部との熱膨張係数の差が小さぐかつ低温での目封止部の固着のために残留応力が少ないセラミックハ-カムフィルタが得られることを発見し、本発明に想到した。

[0015] すなわち、本発明のセラミックハ-カムフィルタは、流路を区画する多孔質隔壁を有するセラミックハニカム焼成体と、所定の流路に形成された目封止部とを有し、前記多孔質隔壁を通過する排気ガス力微粒子を除去するもので、前記セラミックハ-カム焼成体はコーディエライトを主成分とするセラミック材料力なり、前記目封止部の少なくとも一部はセラミック粒子及び非晶質酸ィ匕物マトリックスを含有し、前記非晶質酸化物マトリックスはコロイド状酸化物から形成されたことを特徴とする。

[0016] 前記セラミック粒子はコーディエライト粒子及び Z又は非晶質シリカ粒子であるのが好ま、。また前記セラミック粒子はセラミックハ-カム焼成体と同材質の粉砕粉からなるのが好まし!/、。前記コロイド状酸ィ匕物はコロイダルシリカ及び Z又はコロイダルアルミナであるのが好まし！/、。

[0017] 本発明の上記セラミックハニカムフィルタを製造する方法は、前記セラミックハニカム焼成体をコーディエライトを主成分とするセラミック材料により形成し、前記セラミツクハ-カム焼成体の所定の流路に充填した目封止材を 1000°C以下の温度に加熱することにより、前記セラミックハ-カム焼成体に固着した目封止部を形成することを特徴とする。

[0018] 前記目封止材の固着温度は 500°C以下であるのが好ましぐ 150°C以下であるのがより好まし、。

[0019] 前記目封止部の少なくとも一部をセラミック粒子及びコロイド状酸ィ匕物を含有する目封止材により形成するのが好まヽ。

[0020] 本発明のセラミックハ-カムフィルタ用目封止材は、セラミック粒子及びコロイド状酸化物を含有することを特徴とする。

発明の効果

[0021] (a) 目封止部がセラミック粒子を含有するために、目封止部とセラミックハ-カム焼成体との熱膨張係数の差が小さぐまた (b) 目封止部がコロイド状酸化物から形成された非晶質酸化物マトリックスを含有するために、目封止材のセラミックハ-カム焼成体への固着温度が低ぐセラミックハ-カム焼成体の残留応力が小さい。そのため、本発明のセラミックハ-カムフィルタは優れた耐熱衝撃性を有するとともに、製造コストが大幅に削減されている。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明のセラミックハ-カムフィルタの外観を示す斜視図である。

[図 2]本発明のセラミックハニカムフィルタの構造を示す概略断面図である。

[図 3(a)]セラミックハニカムフィルタの所定の流路に目封止部を形成する方法を示す概略断面図である。

[図 3(b)]セラミックハ-カムフィルタの所定の流路に目封止部を形成する方法を示す概略断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0023] 本発明のセラミックハ-カムフィルタは、コーディエライトを主成分とするセラミック材料力なるセラミックハ-カム焼成体と、前記セラミックハ-カム焼成体の所定の流路に形成された目封止部とからなり、前記目封止部の少なくとも一部はセラミック粒子とコロイド状酸化物とを含有する目封止材により形成される。目封止材をセラミックハ- カム焼成体の所定の流路に充填した後加熱することにより、コロイド状酸ィヒ物は非晶質酸ィ匕物マトリックスになり、目封止部とセラミックハ-カム焼成体との固着を強固なものとする。まず目封止部を形成する目封止材について説明し、次いでセラミックハ- カムフィルタ及びその製造方法を説明する。

[0024] [1] 目封止材

本発明のセラミックハ-カムフィルタ用目封止材中のセラミック粒子はコーデイエライト粒子及び Z又は非晶質シリカ粒子であるのが好ましい。これは、コーディエライト粒子及び非晶質シリカ粒子の熱膨張係数が小さ!/、ため、目封止部の熱膨張係数を小さくすることができ、目封止部とコーディエライト質セラミックハ-カム焼成体の熱膨張係数差を小さくできるためである。このようなセラミック粒子を含有する目封止部では、ハ-カム構造体の隔壁との固着に伴う残留応力が小さい。またコーディエライト粒子及び Z又は非晶質シリカ粒子の他に、ムライト質セラミックス等を配合することもできる。セラミック粒子の最大粒径は 200 m以下であるのが好ましぐ 100 /z m以下であるのがより好ましぐまた平均粒径は 5— 50 μ mであるのが好ましぐ 5— 15 μ mであるの力り好ましい。

[0025] 目封止部を構成するセラミック粒子は特にセラミックハ-カム焼成体と同材質の粉砕粉力もなるのが好ましい。これは、目封止部とコーディエライト質セラミックハ-カム焼成体の熱膨張係数差が小さいため、目封止部、又は目封止部とハ-カム構造体の界面に、クラックが発生したり、目封止部が脱落する問題を回避できるからである。この時、セラミック粒子はセラミックハ-カム焼成体と同材質の粉砕粉のみである必要はなぐコーディエライト粒子、あるいは非晶質シリカ粒子、ムライト質セラミックス粒子等が混合されていても良い。

[0026] 目封止部の非晶質酸化物マトリックスを形成するコロイド状酸化物はコロイダルシリ力及び Z又はコロイダルアルミナを主成分とするのが好ましい。これは、（a)コロイダルシリカ及び Z又はコロイダルアルミナ力なる目封止材の粘度を適切に調整できるため、目封止材を流路の角部にまで確実に充填することができ、隔壁と目封止部の密着力を高くできるとともに、 (b)セラミック粒子との接着性に優れ、高強度の目封止部が形成できるからである。

[0027] コロイド状酸ィ匕物は、セラミック粒子 100質量部に対し、固形分換算で 1一 50質量部の割合であるのが好ましい。コロイド状酸化物が固形分換算で 1質量部未満では、コロイド状酸化物から形成される非晶質酸化物マトリックスがセラミック粒子と結合する力が不十分であり、目封止部が脱落するおそれがある。一方、コロイド状酸化物が固形分換算で 50質量部を超えると、目封止部の熱膨張係数が大きくなりすぎ、目封止部が固着したセラミックハ-カムフィルタの耐熱衝撃性が悪ィ匕するおそれがある。コロイド状酸ィ匕物の固形分換算での配合割合は、セラミック粒子 100質量部に対して、より好ましくは 2— 35質量部であり、最も好ましくは 5— 20質量部である。

[0028] 本発明のセラミックハ-カムフィルタ目封止材は、セラミック粒子及びコロイド状酸ィ匕物以外に、必要に応じてセラミックファイバーやセメント等を含有しても良い。また目封止材の粘度を調整し作業性を良好にする目的で、メチルセルロース等の有機バインダ一、分散剤等を含有しても良い。

[0029] [2]セラミックハ-カムフィルタ図 1は本発明を適用し得るセラミックハ-カムフィルタの外観の一例を示す斜視図であり、図 2は図 1のセラミックハ-カムフィルタを排気ガス净ィ匕フィルタとして用いる場合の断面図である。図 1及び図 2に示すように、本発明を適用し得るセラミックハニカムフィルタ 1は、外周壁 1 laとその内側の多孔質隔壁 1 lbを有するセラミックハ-カム焼成体 11と、多孔質隔壁 l ibに囲まれた流路 11cの両側の開口端を交互に封止する目封止部 12a、 12bと力もなる。セラミックハ-カムフィルタ 1は金属製の収納容器 14に収納され、外周壁 11aは把持部材 13a、 13bで固定される。

[0030] 目封止部 12a、 12bにおける非晶質酸ィ匕物マトリックスの割合は、目封止材におけるコロイド状酸ィ匕物の割合と実質的に同じである。すなわち、セラミック粒子 100質量部に対し、非晶質酸ィ匕物マトリックスの含有量は 1一 50質量部が好ましぐ 2— 35質量部力り好ましぐ 5— 20質量部が最も好ましい。

[0031] 微粒子を含有する排気ガス 10aは、流入側の開口端から流路 11cに流入し、多孔質隔壁 l ibを通過した後、隣の流路 11cを経て、流出側の開口端力も浄ィ匕ガス 10bとして排出される。多孔質隔壁 l ibを通過する際、排気ガス 10aに含まれた微粒子は多孔質隔壁 l ibの細孔に捕集されるので、セラミックハ-カムフィルタ 1は排気ガス浄ィ匕フィルタとして機能する。

[0032] 本発明のセラミックハ-カムフィルタは交互再生方式に使用できるのは勿論のこと、貴金属触媒との組合せにより微粒子を連続的に燃焼させる連続再生方式にも使用できる。

[0033] [3]セラミックハ-カムフィルタの製造方法

本発明のセラミックハ-カムフィルタの製造方法は、コーディエライトを主成分とするセラミック材料力なるセラミックハ-カム焼成体の所定の流路に、セラミック粒子及びコロイド状酸化物を含有する目封止材を充填し、 1000°C以下の温度に加熱することを特徴とする。

[0034] 本発明では、コロイド状酸化物の存在により目封止材の固着温度を 1000°C以下と低くでき、従来のように 1300°C以上のコーデイエライトイ匕温度で焼成する必要がない。このため、セラミックハ-カム焼成体と目封止部の固着に伴う残留応力を小さくすることができる。残留応力を小さく押さえることによって、自動車に実装した場合の排気ガスによる熱衝撃や、エンジン振動や路面振動力の機械的衝撃によって、目封止部、又は目封止部とハ-カム構造体の界面に、クラックが発生したり、目封止部が脱落するという問題を回避することができる。また 1000°C以下の固着温度のために、加熱エネルギーコストを低減できる。

[0035] 目封止材中のコロイド状酸化物が 1000°C以下の温度で脱水されると、非可逆的に強固な固形状の非晶質酸化物マトリックスが得られ、セラミック粒子を強固に結合するとともに、セラミックハ-カム焼成体の隔壁と強固に固着する。目封止部がセラミック粒子及びコロイド状酸化物から形成された非晶質酸化物マトリックスを含有するため、目封止部の熱膨張係数が小さぐ低熱膨張係数を有するコーディエライト質セラミツクハ-カム焼成体との熱膨張係数差が小さい。そのため、本発明のセラミックハ-カムフィルタの残留応力は小さ!/、。

[0036] 隔壁と目封止部の固着温度を 1000°C以下にできるのは、目封止材中のコロイド状酸ィ匕物の水性コロイドが 1000°C以下で十分脱水され、非可逆的に強固な固形物、即ち、非晶質酸ィ匕物マトリックスが得られるからである。従って、 1000°C以下の温度でセラミック粒子を強固に結合するとともに、セラミックハ-カム焼成体の隔壁と強固に結合し、隔壁と目封止部が一体的に固着する。隔壁と目封止材を固着させる温度はコロイド状酸ィヒ物の脱水温度以上であれば良いが、その上限は一般に 1000°Cで良ぐ特に 500°C、さらに 150°Cでも良い。特に目封止部の固着温度が 500°C以下であると、ハ-カム構造体と目封止部の熱膨張係数差により生じる残留応力を更に小さくできるのとともに、固着に伴うエネルギーコストを低減することもできる。なお目封止部の固着温度の下限は 50°Cであるのが好ま、。

[0037] 本発明のセラミックハ-カムフィルタ用目封止材を用いて、 2つのセラミックハ-カム焼成体の所定の流路の開口端にそれぞれ目封止材を充填した後、両セラミックハニカム焼成体の目封止材同士を当接させ、 1000°C以下の温度に加熱することにより、目封止部を介して両セラミックハニカム焼成体が流路方向に一体的に固着されたセラミックハ-カムフィルタを得ることができる。この場合、上流側のセラミックハ-カム焼成体の下流側開口端のみに目封止部を形成することにより、流入側目封止部の上流側に空間を有するセラミックハ-カムフィルタを得ることができる。このような構造のセラミックハ-カムフィルタでは、流入側目封止部の上流側の空間に排気ガス中の微粒子が効果的に捕集される。フィルタ流入側に設けられた外部着火手段で捕集した微粒子を燃焼させることにより、フィルタを再生することができる。この場合でも、目封止部と両セラミックハ-カム焼成体の隔壁は強固に一体的に固着されているので、急激な温度変化による熱衝撃にも耐えられる。

[0038] 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

[0039] 実施例 1一 27、比例 1一 3、従例 1

(1)セラミックハニカム焼成体の作製

コーディエライト化原料を混練し、押出成形法によりハニカム構造の成形体を得た。この成形体を 1425°Cの温度で焼成し、外径 266.7 mm及び全長 304.8 mmのコーディエライト質セラミックハ-カム焼成体を得た。

[0040] (2) 目封止材スラリーの作製

表 1に示すセラミック粒子及びコロイド状酸ィ匕物を表 2の実施例 1一 27の欄に示す配合比で混合し、更にセラミック粒子 100質量部に対して有機バインダーとして 1.2質量部のメチルセルロース及び水を加えて、セラミックハ-カム焼成体を封止可能な実施例 1一 27の目封止材スラリーを得た。セラミック粒子として、実施例 1一 9では溶融シリ力 A、実施例 10— 12では溶融シリカ B、及び実施例 13— 27ではコーディエライト粉 (気孔率 65%のコーディエライトハ-カム構造体の粉砕粉)をそれぞれ使用した。またコロイド状酸化物として、実施例 1一 25ではコロイダルシリカを使用し、実施例 26及び 27ではコロイダルアルミナを使用した。

[0041] 表 3に示す比較例 1一 3の目封止材に、有機バインダーとして 1.2質量部のメチルセルロース及び水をカ卩えて混練し、セラミックハ-カム焼成体を封止可能な比較例 1一 3 の目封止材スラリーを得た。比較例 1及び 2では、表 1に示すコーディエライト粉 (気孔率 65%のコーディエライトハ-カム構造体の粉砕粉)と、コーディエライト質未焼成原料粉末 (質量基準でタルク 15%、仮焼タルク 24%、カオリン 20%、仮焼カオリン 26.5% 、及びアルミナ 14.5%からなる）を使用し、比較例 3ではコーディエライト質未焼成原料粉末のみを使用した。 [0042] 特公昭 63-28875号の実施例に記載の原料バッチ No. 1 (質量基準で仮焼タルク 38.2%、カオリン 20.0%、仮焼カオリン 21.8%、アルミナ 10.5%、及び水酸化アルミ- ゥム 9.5%)のコーディエライト質未焼成原料粉末 100質量部に対し、メチルセルロース 1質量部、グリセリン 9.25質量部、及び水 30質量部を加えて混練し、セラミックハニカム焼成体を封止可能な従来例 1の目封止材スラリーを得た。

[0043] (3) 目封止方法

図 3に示すように、セラミックハ-カム焼成体の所定の流路を目封止するために、開口部を形成した榭脂製マスク 21を準備した。マスク 21に開口部を形成するには、機械加工、加熱、パンチング法等を用いる。

[0044] 図 3(a)に示すように、ハ-カム構造体 11の一端側の流路 11cの開口端を、所定の開口端だけ榭脂製マスク 21で閉塞した状態で、容器 20に入れた各目封止材スラリー 12cに浸漬した。ハ-カム構造体 11の開口端力流路内に浸入したスラリーから水分が隔壁に吸収され、目封止部が形成された。図 3(b)に示すように、ハ-カム構造体 11を目封止材スラリー 12cから引き上げて目封止部 12aを乾燥させた。セラミックハ- カム焼成体 11の他端側の開口端に対しても同様の浸漬処理を行い、流路が交互に目封止されたハ-カム構造体を得た。

[0045] 目封止部をセラミックハ-カム焼成体 11の隔壁 l ibに固着させるため、表 2及び 3に示す温度で各ハ-カム構造体の目封止部を加熱した。得られたセラミックハ-カムフィルタの目封止部の深さは、耐熱衝撃性に及ぼす影響を考慮して、いずれも 10 mmとした。

[0046] (4)評価

得られた各セラミックハ-カムフィルタに対して、耐熱衝撃性及び目封止部の強度を評価した。

(a)耐熱衝撃性

各セラミックハニカムフィルタを電気炉内で室温から設定温度まで加熱し、設定温度で 2時間保持した後に電気炉外に取り出し、クラックの有無を観察した。耐熱衝撃性の評価基準は下記の通りである。

600°C以上でクラックが発生しな力つた場合：優 550°C以上 600°C未満でクラックが発生しなかった場合：良

500°C以上 550°C未満でクラックが発生しなかった場合：可

500°C未満でクラックが発生した場合：不良

500°C以上でクラックが発生しな力つた場合 (優一可）は合格であり、 500°C未満でクラックが発生した場合は不合格である。耐熱衝撃性の評価結果を表 2及び 3に示す。

[0047] (b) 目封止部の強度

先端が直径 1.0 mmの球状の圧子で各目封止部を押圧し、各目封止部の破壊強度を測定した。従来例 1の目封止部の強度を 1.0としたときの各目封止材の強度の相対値を表 2及び 3に示す。

[0048] [表 1]

表 1 (続き)

[0049] [表 2] 目封止材の組成 ω

No. セラミック粒子コロイド状酸ィ物種類質量部種類質量部実施例 1 溶融シリカ A 100 コロイダノレシリカ 12.5 実施例 2 溶融シリカ A 100 コロイダノレシリカ 12.5 実施例 3 溶融シリカ A 100 コロイダノレシリ力 12.5 実施例 4 溶融シリカ A 100 コロイダルシリカ 40.0 実施例 5 溶融シリカ A 100 コロイダルシリカ 35.0 実施例 6 溶融シリカ A 100 コロイダルシリカ 20.0 実施例 7 溶融シリカ A 100 コロイダルシリカ 5.0 実施例 8 溶融シリカ A 100 コロイダルシリ力 2.0 実施例 9 溶融シリカ A 100 コロイダノレシリカ 1.0 実施例 10 溶融シリカ B 100 コロイダノレシリカ 12.5 実施例 11 溶融シリカ B 100 コロイダルシリカ 20.0 実施例 12 溶融シリカ B 100 コロイダルシリカ 20.0 実施例 13 コーデイエライト 100 コロイダノレシリ力 12.5 実施例 14 コーデイエライト 100 コロイダノレシリ力 40.0 実施例 15 コーデイエライト 100 コロイダノレシリカ 35.0 実施例 16 コーデイエライト 100 コロイダノレシリカ 20.0 実施例 17 コーデイエライト 100 コロイダノレシリ力 5.0 実施例 18 コーデイエライト 100 コロイダルシリカ 12.5 実施例 19 コーデイエライト 100 コロイダルシリカ 5.0 実施例 20 コーデイエライト 100 コロイダルシリカ 2.0 実施例 21 コーデイエライト 100 コロイダ/レシリカ 35.0 実施例 22 コーデイエライト 100 コロイダノレシリカ 20.0 実施例 23 コーデイエライト 100 コロイダノレシリカ 5.0 実施例 24 コーデイエライト 100 コロイダ/レシリカ 2.0 実施例 25 コーデイエライト 100 コロイダルシリカ 1.0 実施例 26 コーデイエライト 100 コロイダノレアノレミナ 12.5 実施例 27 コーデイエライト 100 コロイダノレアノレミナ 12.5 注：（1)コロイダルシリカ及びコロイダルアルミナの配合比は固形物換算。表 2 (続き）目封止部の

No. 耐熱衝撃性目封止部の相対強度固着温度 (°C)

実施例 1 1000 可 1.5 実施例 2 850 可 1.5 実施例 3 500 可 1.6 実施例 4 500 可 2.0 実施例 5 150 可 1.9 実施例 6 150 良 1.9 実施例 7 150 良 1.9 実施例 8 500 良 1.7 実施例 9 500 良 1.5 実施例 10 850 可 1.5 実施例 11 500 可 1.5 実施例 12 150 可 1.9 実施例 13 1000 可 1.6 実施例 14 850 可 1.9 実施例 15 850 可 1.8 実施例 16 850 良 1.7 実施例 17 850 良 1.7 実施例 18 500 優 1.9 実施例 19 500 優 1.9 実施例 20 500 良 1.7 実施例 21 150 良 1.9 実施例 22 150 優 1.9 実施例 23 150 ft 1.9 実施例 24 150 良 1.7 実施例 25 150 良 1.5 実施例 26 850 良 1.5 実施例 27 150 良 1.4]

目封止材の組成

No. セラミック粒子コロイド状酸ィ物

種類質量部質量部未焼成コーディエラ

比較例 1 コーデイエライト 100

ィト粉末 50 未焼成コーディエラ

比較例 2 コーデイエライト 100

ィト粉末 50 未焼成コーディエラ

比較例 3 一一

ィト粉末 100 未焼成コーディエラ

従来例 1 ― ―

ィト粉末 100 表 3 (続き)

表 2及び 3に示すように、実施例 1一 27のセラミックハ-カムフィルタは、比較例 1一 3 及び従来例 1のセラミックハ-カムフィルタと比較して、耐熱衝撃性及び目封止部の強度が非常に優れていることが分かる。 1400°Cで目封止部の固着を行った比較例 2 及び従来例 1では、 500°C未満でセラミックハ-カムフィルタにクラックが発生した。一方、目封止部の固着温度が 1000°Cの実施例 1及び 13では、耐熱衝撃温度は 500°C 以上で、合格であった。また目封止部の固着温度が 150°C— 850°Cである実施例 2— 12及び 14一 27では、耐熱衝撃温度は 500°C以上であった。特に目封止部の固着温度を 500°C以下とし、セラミック粒子としてハ-カムフィルタ焼成体の粉砕粉を用い、コロイド状酸ィ匕物としてコロイダルシリカを固形分換算で 5— 20質量部以内の割合で使用した実施例 18、 19、 22及び 23では、セラミックハ-カムフィルタの耐熱衝撃温度は 600°Cと極めて高ぐ優れた耐熱衝撃性を示した。

Claims

請求の範囲

[1] 流路を区画する多孔質隔壁を有するセラミックハニカム焼成体と、所定の流路に形成された目封止部とを有し、前記多孔質隔壁を通過する排気ガスから微粒子を除去するセラミックハ-カムフィルタであって、前記セラミックハ-カム焼成体はコーデイエライトを主成分とするセラミック材料力なり、前記目封止部の少なくとも一部はセラミック粒子及び非晶質酸化物マトリックスを含有し、前記非晶質酸化物マトリックスはコロイド状酸ィ匕物力も形成されたことを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ。

[2] 請求項 1に記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記セラミック粒子がコーディエライト粒子及び Z又は非晶質シリカ粒子であることを特徴とするセラミックハ-カムフイノレタ。

[3] 請求項 1又は 2に記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記セラミック粒子がセラミックハ-カム焼成体と同材質の粉砕粉力なることを特徴とするセラミックハ-カムフイノレタ。

[4] 請求項 1一 3のいずれかに記載のセラミックハ-カムフィルタにおいて、前記コロイド状酸ィ匕物がコロイダルシリカ及び Z又はコロイダルアルミナであることを特徴とするセラミックハニカムフィルタ。

[5] 流路を区画する多孔質隔壁を有するセラミックハニカム焼成体と、所定の流路に形成された目封止部とを有し、前記多孔質隔壁を通過する排気ガスから微粒子を除去するセラミックハ-カムフィルタを製造する方法であって、前記セラミックハ-カム焼成体をコーディエライトを主成分とするセラミック材料により形成し、前記セラミックハ-カム焼成体の所定の流路に充填した目封止材を 1000°C以下の温度に加熱することにより、前記セラミックハニカム焼成体に固着した目封止部を形成することを特徴とする方法。

[6] 請求項 5に記載のセラミックハ-カムフィルタの製造方法にぉ、て、前記目封止材の固着温度を 500°C以下とすることを特徴とする方法。

[7] 請求項 5又は 6に記載のセラミックハ-カムフィルタの製造方法において、前記目封止部の少なくとも一部をセラミック粒子及びコロイド状酸ィ匕物を含有する目封止材により形成することを特徴とする方法。

[8] 請求項 5— 7のいずれかに記載のセラミックハ-カムフィルタの製造方法において、前記セラミック粒子がセラミックハ-カム焼成体と同材質の粉砕粉力もなることを特徴とする方法。

[9] セラミック粒子及びコロイド状酸ィ匕物を含有することを特徴とするセラミックハ-カムフィルタ用目封止材。