蜂窩過濾器及其製造方法
2023-10-17 09:53:39 5
專利名稱：蜂窩過濾器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩過濾器及其製造方法。更詳細地講，涉及過濾效率高，且耐熱衝擊性極好，同時密封構件與過濾器基體的接合強度大、且壓力損失小的蜂窩過濾器及其製造方法。
如圖4(a)、(b)所示，該蜂窩過濾器，其主要部分結構是把在多孔陶瓷所構成蜂窩狀過濾器基體12的兩端面進行開口的貫通孔14a、14b，在其中一個端面封成交錯格子狀，且把另一個端面與前述一個端面封住貫通孔14a不同的貫通孔14b封成交錯格子狀，採用強制地使從任何一個端面導入的排氣17通過貫通孔間的隔板13的方法，捕集、除去排氣17中的微粒子。
過去，蜂窩過濾器廣泛採用把陶瓷糊壓入多孔陶瓷所構成過濾器基體12的貫通孔14中後，進行燒成，在過濾器基體12的貫通孔14中埋設封孔材料11。此時，封孔材料不是用熔融反應與各貫通孔間的隔板13粘合，而是通過壓入使陶瓷糊浸入隔板13的氣孔進行燒成，結果可以說是利用嵌合機理固定。
然而，過去的蜂窩過濾器，因為沒有特別考慮有關封孔材料11與過濾器基體12的熱膨脹係數的差別，所以封孔材料11的熱膨脹係數大時，浸入隔板13的氣孔中的封孔材料11由於熱膨脹使隔板13產生龜裂，封孔材料11的熱膨脹係數小時，存在封孔材料11脫落之類的問題。
對此，提出了通過將過濾器基體12與封孔材料11的陶瓷材料進行特定的組合，使兩者在40～800℃的熱膨脹係數之差為3.5×10-6/℃以下，解決上述問題的蜂窩過濾器(特公平2-53083號公報)。
然而，這種蜂窩過濾器，在結構上因為過濾器基體12的隔板13的一部分被封孔材料11覆蓋，所以排氣17不能通過被封孔材料11所覆蓋的部分，存在過濾器功能降低的問題。
另外，過去，從增大過濾器基體12與封孔材料11的粘合面積，防止封孔材料11脫落的觀點考慮，目前封孔材料11埋設在貫通孔中的厚度是約10～15mm，所以壓力損失大存在發動機輸出功率降低的問題。
對此，提出了如圖5所示，將一個端面上過濾器基體12的貫通孔14封成交錯格子狀，且把另一個端面與前述一個端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯格子狀的密封板21固定在過濾器基體12的兩個端面上的蜂窩過濾器(特開昭55-114324號公報)。
這種蜂窩過濾器，因為是使密封板21固定在過濾器基體12的端面的結構，所以過濾器基體12的一部分隔板沒有被密封板21覆蓋，不能使過濾器功能提高，同時不能防止隔板的龜裂發生。
然而，這種蜂窩過濾器，因為完全沒有考慮熱膨脹係數因密封板21和過濾器基體12的陶瓷材料的不同而有差別，所以由於密封板21的剝離，脫落而產生排氣的洩漏等，在實用上、耐熱衝擊性方面有問題。
另外，這種蜂窩過濾器，因為也沒完全考慮密封板21的厚度，所以採用擠出成型製成使陶瓷結晶取向的密封板21時，由於密封板21的厚度導致陶瓷結晶有時不充分取向。結果，實際上密封板21與過濾器基體12的熱膨脹係數之差增大，過濾器基體12上固定密封板的蜂窩過濾器，在高溫使用時因密封板21的剝離、脫落而有時產生排氣的洩漏。另外，發動機輸出功率因壓力損失增大而降低的老問題絲毫沒有解決。
此外，過去蜂窩過濾器的製造，採用將陶瓷組成的糊壓入燒成蜂窩狀乾燥體的過濾器基體後、或壓接固定燒成前的板狀生成型體後進行燒成的方法。
然而，這種過去的製造方法，其燒成工序因為由蜂窩狀乾燥體燒成成為過濾器基體的工序、和壓入陶瓷糊後或壓接固定板狀生成型體後、進行燒成製成蜂窩過濾器工序的2個工序組成，所以成為蜂窩過濾器高成本化的主要原因，成為對蜂窩過濾器普及的一大障礙。
另外，壓接固定板狀生成型體後燒成製成蜂窩過濾器時，已經燒成好的過濾器基體與燒成前的板狀生成型體，其燒結的程度因燒成而不同，所以壓接固定時即使兩者的貫通孔對置，燒成後有時也產生錯位。
此外，將板狀生成型體與過濾器基體壓接後進行燒成的製造方法，過濾器基體與密封構件的接合強度不一定充分。
本發明是鑑於上述的問題而完成的研究，第一個目的是提供過濾效率高、且耐熱衝擊性也好、同時密封構件與過濾器基體的接合強度高、且可使壓力損失小的蜂窩過濾器。
另外，本發明的第二個目的是提供可成本極低且精密地製造過濾效率高、且耐熱衝擊性也好，同時密封構件與過濾器基體的接合強度極高、且可使壓力損失小的蜂窩過濾器的製造方法。
即，根據本發明提供一種蜂窩過濾器，其特徵是具備具有許多貫通孔的蜂窩狀的過濾器基體，和固定在該過濾器基體的貫通孔進行開口端面的密封構件，密封構件在其中的一個端把過濾器基體的許多貫通孔封成交錯格子狀，而在另一個端將與前述一個端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯格子狀的蜂窩過濾器，密封構件是厚3mm以下的片狀燒成體，同時與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差是0.5×10-6/℃以下。
本發明的蜂窩過濾器，其過濾器基體及密封構件優選由取向的堇青石為主結晶相的陶瓷構成。
另外，密封構件優選通過將塑性的片狀生成型體壓接固定，燒成成為蜂窩狀乾燥體固定在過濾器基體上，或者利用與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差0.5×10-6/℃以下的接合材料固定在過濾器基體上。
另外，根據本發明，提供蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於把陶瓷材料擠出成型製成片狀生成型體及蜂窩發生成型體，在該片狀生成型體上，使之與該蜂窩狀生成型乾燥成的蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成交錯格子狀貫通孔。在該片狀生成型體上形成的貫通孔與該蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應的位置，把該片狀生成型體壓接固定在該蜂窩狀乾燥體的端面，將壓接固定該片狀生成型體的蜂窩狀乾燥體進行一體燒成。
本發明的蜂窩過濾器的製造方法中，陶瓷材料優選平均粒徑1～10μm的高嶺土0～20質量％、平均粒徑5～30μm的滑石37～40質量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質量％、平均料徑2～100μm的溶融氧化矽或石英10～20質量％的組成物為主原料，片狀生成型體優選厚度3mm以下。
另外，本發明的蜂窩過濾器的製造方法，優選同時進行蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和片狀生成型體與蜂窩狀乾燥體端面的壓接固定。
圖2是模式地表示本發明蜂窩過濾器的密封構件與過濾器基體的固定安裝狀態一個例子的部分截面圖。
圖3是模式地表示本發明蜂窩過濾器的密封構件與過濾器基體的固定安裝狀態另一個例子的部分截面圖。
圖4(a)(b)是表示過去的蜂窩過濾器一個例子的模式圖，圖4(a)是部分截面圖、圖4(b)是平面圖。
圖5是模式地表示過去的蜂窩過濾器另一個例子的側面圖。
因此，過濾器基體2的隔板3的一部分沒有被密封構件1覆蓋，能使過濾器功能提高。另外，由於密封構件1的熱膨脹而能防止過濾器基體2的隔板3產生龜裂。
作為本發明的過濾器基體2的構成材料例如，可列舉無取向堇青石、取向堇青石、莫來石-鋯石、莫來石、鋯石、堇青石-莫來石、莫來石-鈦酸鋁、粘土粘結碳化矽、及氧化鋯-尖晶石組成群中選出的1種為主結晶相的陶瓷，其中，在低熱膨脹性方面優選取向堇青石。
這些陶瓷，可以單獨用1種或2種以上組合用。
這裡，所謂「取向堇青石」，意味著堇青石結晶的C軸與排氣的流路方向垂直地取向的堇青石。
具體地，可通過將經燒成合成堇青石的原料粉末採用擠出成型等成型後，進行燒成製得。
過濾器基體2，除此之外，也可以含有例如，印度石(indialite)、莫來石、尖晶石、假藍寶石、剛玉、二氧化鈦等。
作為過濾器基體2的形狀，例如，可列舉端面的形狀是圓形、橢圓形、軌道圓等的圓柱、端面的形狀是三角、四角等的多角形的稜柱、這些的圓柱、稜柱的側面成「＜」字(人字)的彎曲形狀等，作為貫通孔的形狀，例如，可列舉截面形狀為四角，八角等的多角形、圓形、橢圓等。
過濾器基體2的成型，可採用例如擠出成型法、注射成型法、加壓成型法，把陶瓷原料加工成圓柱狀成型品後形成貫通孔的方法進行，但從連續成型容易，同時可使堇青石結晶取向形成低熱膨脹性的觀點考慮優選擠出成型法。
本發明的密封構件1是把蜂窩狀的過濾器基體2的許多貫通孔4a、4b，在其中一個端面封成交錯格子狀，且在另一端面與前述一個端面封住貫通孔4a不同的貫通孔4b封成交錯格子狀的結構。
因此，採用強制地使從任何一個端面導入的排氣7通過貫通孔間的隔板3，捕集、除去排氣7中的微粒子。
本發明中，密封構件1與前述過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹係數之差是0.5×10-6/℃以下，優選是0.3×10-6/℃以下，更優選是0.2×10-6/℃以下。
40～800℃的熱膨脹係數之差超過0.5×10-6/℃時，在高溫下使用蜂窩過濾器時，在固定部分產生大的變形，發生密封構件1的剝離或脫落，排氣7洩漏後作為過濾器失去功能。
這裡，本申請說明書中所謂「熱膨脹係數」，意味著一定壓力下，每單位溫度變化(℃)的氣體流路方向的尺寸變化率(ΔL/L)。
作為40～800℃的熱膨脹係數之差為0.5×10-6/℃以下的構成材料的組合，例如，可列舉①相同的構成材料、②莫來石-鋯石和莫來石、③堇青石-莫來石和無取向堇青石等。其中，在40～800℃的熱膨脹係數之差小，過濾器基體與密封構件的接合強度大的方面，優選①相同的構成材料，尤其是在低熱膨脹性方面，任何的構成材料均優選為取向堇青石。
本發明的密封構件1為厚度3mm以下的片狀成型體，優選為2mm以下的片狀成型體，更優選為1mm以下的片狀成型體。
厚度超過3mm時，蜂窩過濾器的壓力損失增大，發動機輸出功率降低。另外，擠出成型時，由於陶瓷結晶的取向不充分，所以密封構件1與過濾器基體2的熱膨脹係數之差增大，過濾器基體2上固定這種密封構件的蜂窩過濾器，在高溫使用時因密封構件1的剝離、脫落而產生排氣的洩漏。
本發明的密封構件1，如圖2所示，可以是直接固定在過濾器基體2上，如圖3所示，也可利用接合材料6間接地接合的任一種方法。
作為圖2所示密封構件1直接與過濾器基體2進行固定的方法，例如，可列舉有塑性的片狀生成型體與過濾器基體的貫通孔進行開口的端面壓接固定，然後進行燒成的方法，有塑性的片狀生成型體與蜂窩狀乾燥體的貫通孔進行開口的端面壓接固定，然後進行燒成的方法。
其中，從
圖1(a)(b)所示的密封構件1與過濾器基體2的貫通孔4、5的對應關係不因燒成而產生錯位、同時通過省去燒成工序可大幅度降低成本且可增大密封構件1與過濾器基體2的接合強度的觀點考慮，優選後者的方法。
這裡，所謂「蜂窩狀乾燥體」，意味著用擠出成型等把陶瓷材料剛成型後的蜂窩狀的生成型體乾燥的蜂窩狀乾燥體，所謂「過濾器基體」意味把該蜂窩狀乾燥體進行燒成後的燒成物。另外，所謂「片狀生成型體」意味著是用擠出成型等把陶瓷材料加工成型的成型品，乾燥、燒成前的製品。
作為利用接合材料6把圖3所示的密封構件1間接地與過濾器基體2固定的方法，例如，可列舉把陶瓷為主成的糊(燒成後成為接合材料的原料)塗布在過濾器基體2或蜂窩狀乾燥體的端面後，壓接固定片狀密封構件或片狀生成型體、進行燒成的方法。
接合材料6與過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹系之差優選是0.5×10-6/℃以下。
與過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹系之差超過0.5×10-6/℃時，在高溫下使用蜂窩過濾器的時候，固定部分的變形增大，密封構件1產生剝離或脫落，有時發生排氣洩漏。
雖然接合材料6也可通過用擠出成型等使陶瓷結晶取向調節熱膨脹係數，但因為調節工序複雜，所以優選用原料的組成進行調節。
具體地，例如可列舉過濾器基體2由取向性堇青石組成時，把平均粒徑2～5μm的高嶺土0～20質量％、平均粒徑8～15μm的滑石37～40質量％、平均粒徑0.5～3μm的氫氧化鋁15～45質量％、平均粒徑2～4μm的氧化鋁0～15質量％、平均粒徑2～10μm的熔融氧化矽或石英10～20質量％的組成物為主原料的陶瓷材料進行燒成的材料。2.蜂窩過濾器的製造方法本發明的蜂窩過濾器的製造方法是將陶瓷材料擠出成型製成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體，在該片狀生成型體上，使之與該蜂窩狀生成型體乾燥成的蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成交錯格子狀貫通孔，在該片狀生成型體上形成的貫通孔與該蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應的位置，將該片狀生成型體壓接固定在該蜂窩狀乾燥體的端面，將壓接固定該片狀生成型體的蜂窩狀乾燥體進行一體燒成。以下，對每個工序詳細地進行說明。
本發明的蜂窩過濾器的製造方法，首先，將陶瓷材料擠出成型製成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體。
由此，由於構成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體的原料粒子進行取向，燒成後製得的密封構件及過濾器基體均為低熱膨脹性，且縮小兩者的熱膨脹係數之差。
作為陶瓷材料，例如，可列舉含有從矽、鈦、鋯、碳化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化矽、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、莫來石、堇青石化原料、鈦酸鋁、塞龍、高嶺土、滑石、氫氧化鋁、熔融氧化矽及石英組成群中選出的至少1種為主原料的陶瓷，陶瓷材料可將這些主原料單獨用1種或將2種以上組合使用。
更具體地，作為蜂窩狀生成型體的主原料，從過濾器基體低熱膨脹性好的觀點考慮，優選平均粒徑5～10μm的高嶺土0～20質量％、平均粒徑15～30μm的滑石37～40質量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質量％，平均粒徑3～100μm的熔融氧化矽(矽石)或石英10～20質量％的組成物為主原料的陶瓷。
另外，蜂窩狀生成型體的主原料作為上述原料時的片狀生成型體的主原料，從密封構件低熱膨脹性好、且與過濾器基體的熱膨脹係數之差的觀點考慮，優選平均粒徑2～5μm的高嶺土0～20質量％、平均粒徑8～15μm的滑石37～40質量％、平均粒徑0.5～3μm的氫氧化鋁15～45質量％、平均粒徑2～4μm的氧化鋁0～15質量％、平均粒徑2～10μm的熔融氧化矽或石英10～20質量％為主原料。
再者，不是相同的原料是因為考慮擠出成型取向的程度有差別等的緣故。
本發明，在陶瓷材料中可以添加根據需要所期望的添加劑。
作為添加劑，可列舉粘合劑、促進向媒液分散用的分散劑、形成氣孔用的造孔材料等。
作為粘合劑，例如，可列舉羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等。作為分散劑，例如，可列舉乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。作為造孔劑，例如，可列舉石墨、小麥粉、澱粉、酚醛樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯等。
這些添加劑，可根據目的要求單獨用1種或2種以上組合用。
陶瓷材料，通常相對於上述的主原料及根據需要添加的添加物組成的原料粉末100重量份，投入10～40重量份左右的水後，進行混煉製成塑性混合物。
擠出成型可以用真空和泥機，活塞式擠出成型機等。
擠出成型製成的片狀生成型體，優選厚度是3mm以下，更優選厚度是2mm以下，最優選厚度是1mm以下。
厚度為3mm以下時，可使蜂窩過濾器的壓力損失減少，提高發動機輸出功率。另外，可利用擠出成型使陶瓷結晶充分取向，縮小與過濾器基體的熱膨脹係數之差。
作為所形成的蜂窩狀生成型體的外形，例如，可列舉端面的形狀是圓形或橢圓的圓柱，端面的形狀是三角，四角等的多角形的稜柱，這些的圓柱、稜柱的側面彎成「＜」字形的形狀等，作為蜂窩狀生成型體的貫通孔的形狀，例如，可列舉截面形狀四角、八角等的多角形、圓形、橢圓等。
本發明的蜂窩過濾器的製造方法，然後，在片狀生成型體上使之與蜂窩狀生成型體乾燥成的蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成交錯格子狀貫通孔。
通過與燒成前的蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成，然後再採用進行燒成的燒結可防止兩者的貫通孔產生錯位。
作為乾燥蜂窩狀生成型體的方法，沒有特殊限制，例如，可列舉熱風乾燥，微波乾燥、感應乾燥、減壓乾燥、真空乾燥、冷凍乾燥等。
作為與蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成交錯格子狀貫通孔的方法，可列舉使片狀生成型體的開孔位置與蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應後，用脈衝開孔的方法等。但，從可更準確地使兩者的貫通孔4、5相對應，且可簡化蜂窩過濾器的製造工序的觀點考慮，優選同時進行蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和後述的片狀生成型體對峰窩狀乾燥體端面的壓接固定。
具體地，例如，可列舉在蜂窩狀乾燥體的端面載置片狀生成型體後，擠壓具有與片狀生成型體相對應的外延，且具有與蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應配設的開孔手段的板狀構件，可同時進行貫通孔的形成和壓接固定的方法。
本發明的蜂窩過濾器的製造方法，然後，在片狀生成型體上形成的貫通孔與蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對的位置，將片狀生成型體與蜂窩狀乾燥體的端面進行壓接固定。
由此，與一方是燒成體的過濾器基體的情況相比，由於兩者的接觸更緻密，所以燒成後的密封片與過濾器基體的接合強度提高，可更可靠地防止密封片的剝離、脫落。
片狀生成型體對蜂窩狀乾燥體端面的壓接固定，因為片狀生成型體具有塑性，所以可直接按壓片狀生成型體，也可以把陶瓷為主成分的糊塗布在蜂窩狀乾燥體上，然後按壓片狀生成型體。
本發明的蜂窩過濾器的製造方法，最後，將壓接固定有片狀生成型體的蜂窩狀乾燥體進行一體燒成。
由此，因為可用一步的燒成進行過去所進行的蜂窩狀乾燥體的燒成和壓接固定有片狀生成型體的過濾器基體燒成的二步燒成，所以可大幅度地降低製造成本，同時可謀求大幅度高速化製造。另外，燒成後可防止相對應的貫通孔產生錯位。
燒成溫度，從更牢固地固定密封片與過濾器基體的觀點考慮，優選在1410～1440℃的溫度下進行。
以下，通過實施例更具體地說明本發明，但本發明不受這些實施例的任何限定。1.評價方法(1)電爐散裂試驗在設定好溫度的電爐中放入實施例及比較例製得的試驗體保持30分鐘後，在25℃的室內取出放在耐火磚的上面，冷卻後，通過外觀觀察和打音判斷有無龜裂。
電爐的設定溫度從650℃開始，在沒有龜裂的情況下，按50℃刻度升高溫度，不發生龜裂的最高溫度作為試驗結果。
(2)壓力損失測定方法在過濾器中通入25℃的5Nm3/min的空氣，測定過濾器前後的壓力差。
(3)熱膨脹係數把蜂窩狀或片狀乾燥體燒成後，沿氣體流路方向切出樣品，測定40～800℃的熱膨脹係數(一定壓力下，每單位溫度變化(℃)的氣體流路方向的尺寸變化率(ΔL/L)。糊的場合，將糊乾燥、燒成後，切出樣品，測定40～800℃的熱膨脹係數。2.實施例及比較例實施例1首先，相對於表1所示組成1的堇青石化原料100重量份，將水30重量份、造孔劑(石墨)30重量份、粘合劑(甲基纖維素)4重量份、分散劑(月桂酸鉀)0.5重量份進行混煉的組合物擠出成型後，進行乾燥製得蜂窩狀乾燥體(燒成前的乾燥體)。
然後，相對於表1所示組成的堇青石化原料100重量份，將水30重量份、造孔劑(石墨)30重量份、粘合劑(聚對苯二甲酸乙二醇酯)4重量份、分散劑(月桂酸鉀)0.5重量份進行混煉的組合物進行擠出成型，製得乾燥前有塑性的厚1.5mm的片狀生成型體，用脈衝把該片狀生成型體與蜂窩狀乾燥體的許多貫通孔相對應的部分打穿成交錯格子狀，壓接固定在兩端面使之在蜂窩狀乾燥體的貫通孔進行開口的一個端面和另一個端面封住不同的貫通孔。
最後，在該狀態下乾燥後，在1420℃進行燒成，製得在蜂窩狀的過濾器基體(蜂窩狀乾燥體燒成後的燒成體)上固定在片狀密封構件(片狀生成型體乾燥，燒成後的燒成體)的堇青石質蜂窩過濾器(過濾器基體氣孔率60％、平均細孔徑25μm、直徑144mm、長度150mm、筋條厚度300μm、孔密度300孔/英寸2、總長152mm)。
對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃，片狀密封構件是0.8×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗達到800℃沒發生龜裂，壓力損失也低達133mm H2O。將評價結果歸納於表2。
對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構件是0.9×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗達到800℃沒發生龜裂，壓力損失也低達137mm H2O。將所用的組成示於表1，將評價結果歸納示於表2。
對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構件是1.1×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗達到750℃沒有發生龜裂，壓力員失也低達140mm H2O。將所用組成示於表1，將評價結果歸納示於表2。
對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構件是0.8×10-6/℃、接合材料(糊燒成後燒結體)是1.1×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗達到800℃沒發生龜裂、壓力損失也低達135mm H2O。將所用組成示於表1，將評價結果歸納示於表2。比較例1在實施例1中，除了過濾器基體的長度為145mm，片狀生成型體的厚度為4mm以外，其他與實施例1同樣地製得堇青石質蜂窩過濾器。
對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構件是1.3×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗超過700℃時發生龜裂，壓力損失也高達144mm H2O。將所用組成示於表1，將評價結果歸納示於表2。比較例2在實施例1中，除了用表1所示組成1的堇青石化原料製作糊，把該糊塗布在過濾器基體的貫通孔進行開口的兩端面，然後壓接固定片狀生成型體以外，其他與實施例1同樣地製得堇青石質蜂窩過濾器。對製得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹係數，結果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構件是0.8×10-6/℃、接合材料(糊燒成後燒結體)是1.5×10-6/℃。另外，壓力損失雖低達137mm H2O，但電爐散裂試驗超過700℃時發生龜裂。將所用組成示於表1，將評價結果歸納示於表2。
比較例3、4在實施例1中，除了用表1所示組成1的堇青石化原料製作糊，分別按深度5、10mm將該糊壓入過濾器基體的貫通孔進行埋設以外，其他與實施例1同樣地製得堇青石質蜂窩過濾器。
對製得的蜂窩過濾器，進行40～800℃的熱膨脹係數、和壓力損失的測定以及電爐散裂試驗，結果比較例3的蜂窩過濾器，40～800℃的熱膨脹係數過濾器基體是0.6×10-6/℃，密封構件(糊乾燥、燒成後的燒結體)的40～800℃的熱膨脹係數是1.5×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗超過700℃時發生龜裂，壓力損失也高達150mm H2O。而，比較例4的蜂窩過濾器，過濾器基體40～800℃的熱膨脹係數是0.6×10-6/℃，密封構件(糊乾燥、燒成後的燒結體)的40～800℃的熱膨脹係數是1.5×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗超過650℃時發生龜裂，壓力損失也還高達172mm H2O。將所用組成示於表1、將評價結果歸納示於表2。
表1調合組成
表2.試驗結果
3.評價過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數，和密封用片及接合劑在40～800℃的熱膨脹係數之差是0.5×10-6/℃以下，且片狀密封構件的厚度是3mm以下的實施例1～4，其電爐散裂試驗中發生龜裂最低溫度為750℃以上確認有良好的耐熱衝擊性，同時確認壓力損失低達140mmH2O。
另外，片狀密封構件的厚度是4mm，在40～800℃的熱膨脹係數高達1.3×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差高達0.7×10-6/℃的比較例1的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗中，發生龜裂最低溫度為700℃確認耐熱衝擊性低，同時確認壓力損失高達144mmH2O。
而，接合材料(糊乾燥，燒成後的燒結體)在40～800℃的熱膨脹係數高達1.5×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差高達0.9×10-6/℃的比較例2的蜂窩過濾器，雖然壓力損失低達137mmH2O，但電爐散裂試驗中，發生龜裂最低溫度為700℃，確認耐熱衝擊性低。
此外，把40～800℃的熱膨脹係數高達1.5×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差是0.9×10-6/℃的密封構件(糊乾燥、燒成後的燒結體)按深度5mm埋設在過濾器基體的貫通孔中的比較例3的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗中，發生龜裂最低溫度為700℃確認耐熱衝擊性低，同時確認壓力損失高達150mm H2O。另外，把40～800℃的熱膨脹係數相同的密封構件，按深度10mm埋設在過濾器基體的貫通孔中的比較例4的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗中，發生龜裂最低溫度為650℃確認耐熱衝擊性更低，同時確認壓力損失又高達172mm H2O。
產業上利用的可能性如以上所說明，根據本發明的蜂窩過濾器，可提供過濾效果高，且耐熱衝擊性也好，同時密封構件與過濾器基體的接合程度高，且可縮小壓力損失的蜂窩過濾器。
另外，根據本發明的蜂窩過濾器的製造方法，可提供成本極低地且精密地製造過濾效率高，且耐熱衝擊性也好，同時密封構件與過濾器基體的接合強度極高、且可縮小壓力損失的蜂窩過濾器的製造方法。
權利要求
1.蜂窩過濾器，其特徵在於，具備有多個貫通孔的蜂窩狀的過濾器基體、和在前述過濾器基體的前述貫通孔進行開口的端面固定安裝的密封構件，前述密封構件在其中一個端面把前述過濾器基體的前述許多貫通孔封成交錯格子狀，且在另一端面把與前述一個端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯格子狀的蜂窩過濾器，前述密封構件是厚度3mm以下的片狀燒成體，並與前述過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差是0.5×10-6/℃以下。
2.權利要求1所述的蜂窩過濾器，其特徵在於前述過濾器基體及前述密封構件由取向堇青石為主結晶相的陶瓷構成。
3.權利要求1或2所述的蜂窩過濾器，其特徵在於前述密封構件通過將塑性片狀生成型體與蜂窩狀乾燥體進行壓接固定、燒成，固定安裝在前述過濾器基體上。
4.權利要求1或2所述的蜂窩過濾器，其特徵在於前述密封構件利用與前述過濾器基體在40～800℃的熱膨脹係數之差0.5×10-6/℃以下的接合材料，固定安裝在前述過濾器基體上。
5.蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於將陶瓷材料擠出成型製成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體，在前述片狀生成型體上，與前述蜂窩狀生成型體乾燥成的蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應地形成交錯格子狀貫通孔，在前述片狀生成型體上形成的貫通孔，在與前述蜂窩狀乾燥體的貫通孔相對應的位置，將前述片狀生成型體壓接固定在蜂窩狀乾燥體的端面上，將壓接固定有前述片狀生成型體的蜂窩狀乾燥體進行一體燒成。
6.權利要求5所述的蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於前述陶瓷材料將平均粒徑1～10μm的高嶺土0～20質量％、平均粒徑5～30μm的滑石37～40質量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質量％、平均粒徑2～100μm的熔融氧化矽或石英10～20質量％的組成物作為主原料。
7.權利要求5或6所述的蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於前述片狀生成型體厚度是3mm以下。
8.權利要求5～7的任一項所述的蜂窩過濾器的製造方法，其特徵在於同時進行前述蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和前述片狀生成型體對蜂窩狀乾燥體端面的壓接固定。
全文摘要
本發明是具備有許多貫通孔(4a、4b)的蜂窩狀的過濾器基體(2)、和在過濾器基體(2)的貫通孔(4a、4b)進行開口的端面固定的密封構件(1)，密封構件(1)在其中一個端面把過濾器基體(2)的許多貫通孔(4a、4b)封成交錯格子狀，且在另一個端面把與前述一個端面封住的貫通孔(4a)不同的貫通孔(4b)封成交錯格子狀的蜂窩過濾器。使密封構件(1)成為厚3mm以下的片狀燒成體，同時使與過濾器基體(2)在40～800℃的熱膨脹係數之差為0.5×10
文檔編號F01N3/02GK1476345SQ01819425
公開日2004年2月18日 申請日期2001年10月3日 優先權日2000年11月24日
發明者浜中俊行, 野口康 申請人:日本礙子株式會社