(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有するハニカム状のフィルター基体と、前記フィルター基体の前記貫通孔が開口する端面に固着される封止部材とを備え、前記封止部材が、前記フィルター基体の前記複数の貫通孔を、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で前記一の端面で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止するハニカムフィルターであって、
前記フィルター基体及び前記封止部材が、配向コーディエライトを主結晶相とするセラミックスからなり、
前記封止部材が、厚さ３ｍｍ以下のシート状焼成体であるとともに、前記フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃以下であることを特徴とするハニカムフィルター。
【請求項２】
前記封止部材が、可塑性のシート状生成形体をハニカム状乾燥体に圧着、焼成することにより、前記フィルター基体に固着される請求項１に記載のハニカムフィルター。
【請求項３】
前記封止部材が、前記フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が０．５×１０-6／℃以下の接合材を介して、前記フィルター基体に固着される請求項１に記載のハニカムフィルター。
【請求項４】
平均粒径１〜１０μｍのカオリン０〜２０質量％、平均粒径５〜３０μｍのタルク３７〜４０質量％、平均粒径１〜１０μｍの水酸化アルミニウム１５〜４５質量％、平均粒径４〜８μｍの酸化アルミニウム０〜１５質量％、平均粒径２〜１００μｍの溶融シリカ又は石英１０〜２０質量％の組成物を主原料とするセラミックス材料を押出し成形して厚さ３ｍｍ以下のシート状生成形体及びハニカム状生成形体を形成し、
前記シート状生成形体に、前記ハニカム状生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて千鳥格子状に貫通孔を形成し、
前記シート状生成形体に形成した貫通孔が、前記ハニカム状乾燥体の貫通孔に対応する位置で、前記シート状生成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着し、
前記シート状生成形体が圧着されたハニカム状乾燥体を一体焼成することにより、シート状焼成体である封止部材とハニカム状焼成体であるフィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が０．５×１０-6／℃以下であるハニカムフィルターを得ることを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項５】
前記ハニカム状生成形体の貫通孔の形成と、前記シート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面への圧着を同時に行う請求項４に記載のハニカムフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハニカムフィルター及びその製造方法に関する。更に詳しくは、濾過効率が高く、かつ極めて耐熱衝撃性に優れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が大きく、かつ圧力損失が少ないハニカムフィルター及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題の関心の高まりとともに、ディーゼルエンジン等の排ガス中の微粒子（パティキュレート）を除去する為のハニカムフィルターが注目されている。
【０００３】
図４（イ）、（ロ）に示すように、このハニカムフィルターは、一般に、多孔質セラミックスからなるハニカム状のフィルター基体１２の両端面に開口する貫通孔１４ａ、１４ｂを、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔１４ａと異なる貫通孔１４ｂを千鳥格子状に封止した構造を主要部とするものであり、いずれか一の端面から導入された排ガス１７を、強制的に貫通孔間の隔壁１３を通過させることにより、排ガス１７中の微粒子（パティキュレート）を捕集、除去するものである。
【０００４】
従来、ハニカムフィルターは、セラミックスのスラリーを多孔質セラミックスからなるフィルター基体１２の貫通孔１４に圧入後、焼成して、フィルター基体１２の貫通孔１４に目封じ材１１を埋設したものが広く用いられている。この際、目封じ材１１は、各貫通孔間の隔壁１３に溶融反応により固着されるものではなく、圧入によりスラリーを隔壁１３の気孔に浸入させて焼成する結果、いわば嵌合の機構により固着するものである。
【０００５】
しかし、従来のハニカムフィルターでは、目封じ材１１とフィルター基体１２との熱膨張係数の差について特に考慮していなかったことから、目封じ材１１の熱膨張係数の方が大きい場合には、隔壁１３の気孔に浸入した目封じ材１１が熱膨張により隔壁１３に亀裂を生じさせ、目封じ材１１の熱膨張係数の方が小さい場合には、目封じ材１１が脱落するという問題を有していた。
【０００６】
これに対して、フィルター基体１２と、目封じ材１１のセラミックス材料を特定の組合せとすることにより、両者の４０〜８００℃における熱膨張係数の差を、３．５×１０-6／℃以下として、上述の問題を解消するハニカムフィルターが提案されている（特公平２−５３０８３号公報）。
【０００７】
しかし、このハニカムフィルターでは、構造上、フィルター基体１２の隔壁１３の一部が、目封じ材１１により覆われてしまうことから、排ガス１７が、目封じ材１１により覆われた部分を通過できず、フィルターとして機能が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、従来は、フィルター基体１２と目封じ材１１との固着面積を大きくして目封じ材１１の脱落等を防止する観点から、目封じ材１１を約１０〜１５ｍｍの厚さで貫通孔１４に埋設していたのが現状であった為、圧力損失が大きくエンジン出力が低下するという問題を有していた。
【０００９】
これに対して、図５に示すように、フィルター基体１２の貫通孔１４を、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止する封止板２１をフィルター基体１２の両端面に固着させたハニカムフィルターが提案されている（特開昭５５−１１４３２４号公報）。
【００１０】
このハニカムフィルターでは、封止板２１をフィルター基体１２の端面に固着させる構造である為、フィルター基体１２の隔壁の一部が、封止板２１により覆われてしまうことがなくフィルター機能を向上させることができるとともに、隔壁のクラックの発生を防止することができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このハニカムフィルターでは、封止板２１とフィルター基体１２とのセラミックス材料の差による熱膨張係数の差について全く考慮されていなかった為、封止板２１の剥離、脱落による排ガスの漏洩を生じてしまう等、実用上、耐熱衝撃性に問題を有していた。
【００１２】
また、このハニカムフィルターでは、封止板２１の厚さについても全く考慮されていない為、押出し成形によりセラミックス結晶を配向させた封止板２１を形成した場合、封止板２１の厚さによってはセラミックス結晶が充分配向しないことがあった。この結果、実際上、封止板２１とフィルター基体１２との熱膨張係数の差が大きくなり、これをフィルター基体１２に固着したハニカムフィルターでは、高温使用時、封止板２１の剥離、脱落による排ガスの漏洩を生じることがあった。また、圧力損失の増大によるエンジン出力の低下という従来の問題を何ら解決するものではなかった。
【００１３】
他方、ハニカムフィルターの製造は、従来、ハニカム状乾燥体を焼成したフィルター基体にセラミックスからなるスラリーを圧入後又は焼成前の板状生成形体を圧着後、焼成する方法が行われていた。
【００１４】
しかしながら、この従来の製造方法では、焼成工程が、ハニカム状乾燥体を焼成してフィルター基体とする工程と、スラリーを圧入後又は板状生成形体を圧着後、焼成してハニカムフィルターとする工程の２工程からなる為、ハニカムフィルターの高コスト化の主要な原因になっており、ハニカムフィルターの普及に対する大きな障害となっていた。
【００１５】
また、板状生成形体を圧着後焼成してハニカムフィルターとする場合には、既に焼成済みのフィルター基体と焼成前の板状生成形体とでは焼成による焼締りの程度が異なる為、圧着時には両者の貫通孔が対応していても焼成後にはズレを生じることがあった。
【００１６】
更には、フィルター基体に板状生成形体を圧着後焼成する製造方法では、フィルター基体と封止部材との接合強度が必ずしも充分ではなかった。
【００１７】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が高く、かつ圧力損失を小さくすることができるハニカムフィルターを提供することを第一の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が極めて高く、かつ圧力損失を小さくすることができるハニカムフィルターを、極めて低コストかつ精密に製造することができるハニカムフィルターの製造方法を提供することを第二の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、封止部材を、厚さ３ｍｍ以下のシート状焼成体とするとともに、封止部材とフィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差を特定の数値以下とすることにより上記第一の目的を達成できることを知見し、また、シート状生成形体をハニカム状乾燥体の端面に圧着した後、一体焼成することにより上記第二の目的を達成できることを知見し、本発明を完成させた。
【００２０】
即ち、本発明によれば、複数の貫通孔を有するハニカム状のフィルター基体と、このフィルター基体の貫通孔が開口する端面に固着される封止部材とを備え、封止部材が、フィルター基体の複数の貫通孔を、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔と異なる貫通孔を千鳥格子状に封止するハニカムフィルターであって、フィルター基体及び封止部材が、配向コーディエライトを主結晶相とするセラミックスからなり、封止部材が、厚さ３ｍｍ以下のシート状焼成体であるとともに、フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃以下であることを特徴とするハニカムフィルターが提供される。
【００２２】
また、封止部材は、可塑性のシート状生成形体をハニカム状乾燥体に圧着、焼成することにより、フィルター基体に固着されることが好ましく、又はフィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が０．５×１０-6／℃以下の接合材を介して、フィルター基体に固着されることが好ましい。
【００２３】
また、本発明によれば、平均粒径１〜１０μｍのカオリン０〜２０質量％、平均粒径５〜３０μｍのタルク３７〜４０質量％、平均粒径１〜１０μｍの水酸化アルミニウム１５〜４５質量％、平均粒径４〜８μｍの酸化アルミニウム０〜１５質量％、平均粒径２〜１００μｍの溶融シリカ又は石英１０〜２０質量％の組成物を主原料とするセラミックス材料を押出し成形して厚さ３ｍｍ以下のシート状生成形体及びハニカム状生成形体を形成し、該シート状生成形体に、該ハニカム状生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて、千鳥格子状に貫通孔を形成し、該シート状生成形体に形成した貫通孔が、該ハニカム状乾燥体の貫通孔に対応する位置で、該シート状生成形体を該ハニカム状乾燥体の端面に圧着し、該シート状生成形体が圧着されたハニカム状乾燥体を一体焼成することにより、シート状焼成体である封止部材とハニカム状焼成体であるフィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が０．５×１０-6／℃以下であるハニカムフィルターを得ることを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２５】
また、本発明のハニカムフィルターの製造方法においては、ハニカム状生成形体の貫通孔の形成と、シート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面への圧着を同時に行うことが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２７】
１．ハニカムフィルター
図１（イ）、（ロ）に示すように、本発明のハニカムフィルターは、複数の貫通孔４ａ、４ｂを有するハニカム状のフィルター基体２と、このフィルター基体２の貫通孔４ａ、４ｂが開口する端面に固着される特定の封止部材１とを備えるものである。
【００２８】
これにより、フィルター基体２の隔壁３の一部が、封止部材１により覆われてしまうことがなく、フィルター機能を向上させることができる。また、封止部材１の熱膨張によってフィルター基体２の隔壁３にクラックが発生することを防止することができる。
【００２９】
本発明におけるフィルター基体２の構成材としては、例えば、無配向コーディエライト、配向コーディエライト、ムライト−ジルコン、ムライト、ジルコン、コーディエライト−ムライト、ムライト−チタン酸アルミニウム、クレーボンド炭化ケイ素、及びジルコニア−スピネルからなる群より選ばれた１種を主結晶相とするセラミックスを挙げることができ、中でも、低熱膨張性の点で、配向コーディエライトが好ましい。
これらセラミックスは、１種単独又は２種以上を組合わせることができる。
【００３０】
ここで、「配向コーディエライト」とは、コーディエライト結晶のＣ軸が排ガスの流路方向に対して垂直に配向したコーディエライトを意味する。
【００３１】
具体的には、焼成によりコーディエライトが合成される原料粉末を押出し成形等で成形後、焼成することにより得ることができる。
【００３２】
フィルター基体２は、この他、例えば、インディアライト、ムライト、スピネル、サフィリン、コランダム、チタニア等を含有するものであってもよい。
【００３３】
フィルター基体２の形状としては、例えば、端面の形状が真円、楕円、トラックサークル等の円柱、端面の形状が三角、四角等の多角形である角柱、これらの円柱、角柱の側面がくの字に湾曲した形状等を挙げることができ、貫通孔の形状としては、例えば、断面形状が四角、八角等の多角形、真円、楕円等のものを挙げることができる。
【００３４】
フィルター基体２の成形は、例えば、押出し成形法、射出成形法、プレス成形法、セラミックス原料を円柱状に成形後貫通孔を形成する方法等により行うことができるが、連続成形が容易であるとともに、コーディエライト結晶を配向させて低熱膨張性にできる点で押出し成形法が好ましい。
【００３５】
本発明における封止部材１は、ハニカム状のフィルター基体２における複数の貫通孔４ａ、４ｂを、一の端面で千鳥格子状に封止し、かつ他の端面で一の端面で封止した貫通孔４ａと異なる貫通孔４ｂを千鳥格子状に封止するものである。
【００３６】
これにより、いずれか一の端面から導入された排ガス７を、強制的に貫通孔間の隔壁３を通過させることにより、排ガス７中の微粒子（パティキュレート）を捕集、除去することができる。
【００３７】
本発明においては、封止部材１と前述したフィルター基体２との４０〜８００℃における熱膨張係数の差を、０．５×１０-6／℃以下、好ましくは、０．３×１０-6／℃以下、より好ましくは、０．２×１０-6／℃以下とする。
【００３８】
４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃を超えると、ハニカムフィルターを高温で使用の際、固着部に大きな歪を生じ、封止部材１の剥離又は脱落を生じ、排ガス７が漏洩してフィルターとして機能しなくなってしまう。
【００３９】
ここで、本願明細書中「熱膨張係数」とは、一定圧力下、単位温度変化（℃）当たりのガス流路方向における寸法変化率（ΔＬ／Ｌ）を意味する。
【００４０】
４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃以下の構成材の組合せとしては、例えば、▲１▼同じ構成材、▲２▼ムライト−ジルコンとムライト、▲３▼コーディエライト−ムライトと無配向コーディエライト、等を挙げることができる。中でも、４０〜８００℃における熱膨張係数の差が小さくフィルター基体と封止部材の接合強度が大きい点で、▲１▼同じ構成材とすることが好ましく、特に、低熱膨張性である点で、何れの構成材も配向コーディエライトとすることが好ましい。
【００４１】
本発明における封止部材１は、厚さ３ｍｍ以下のシート状成形体、好ましくは厚さ２ｍｍ以下のシート状成形体、より好ましくは厚さ１ｍｍ以下のシート状成形体とする。
【００４２】
厚さ３ｍｍを超えると、ハニカムフィルターの圧力損失が増大し、エンジン出力が低下してしまう。また、押出し成形の際、セラミックス結晶の配向が不十分となる為、封止部材１とフィルター基体２との熱膨張係数の差が大きくなり、これをフィルター基体２に固着したハニカムフィルターでは、高温使用時に、封止部材１の剥離、脱落による排ガスの漏洩を生じてしまう。
【００４３】
本発明における封止部材１は、図２に示すように、フィルター基体２に直接的に固着されるもの、図３に示すように、接合材６を介して間接的に接合されるもの、いずれでもよい。
【００４４】
図２に示す封止部材１をフィルター基体２に直接的に固着する方法としては、例えば、可塑性を有するシート状生成形体をフィルター基体の貫通孔が開口する端面に圧着し、その後焼成する方法；可塑性を有するシート状生成形体を、ハニカム状乾燥体の貫通孔が開口する端面に圧着し、その後焼成する方法等を挙げることができる。
【００４５】
中でも、図１（イ）、（ロ）に示す封止部材１とフィルター基体２の貫通孔４、５の対応関係が焼成によりズレを生じないとともに、焼成工程の省略により大幅なコスト削減が可能となり、かつ封止部材１とフィルター基体２との接合強度を大きくすることができる点で、後者の方法が好ましい。
【００４６】
ここで、「ハニカム状乾燥体」とは、セラミックス材料を押出し成形等で成形した直後のハニカム状の生成形体を乾燥したものを意味し、「フィルター基体」とは、このハニカム状乾燥体を焼成したものを意味する。また、「シート状生成形体」とは、セラミックス材料を押出し成形等で成形したもので乾燥、焼成前のものを意味する。
【００４７】
図３に示す封止部材１を、接合材６を介してフィルター基体２に間接的に固着する方法としては、例えば、セラミックスを主成分とするスラリー（焼成後接合材となるもの）をフィルター基体２又はハニカム状乾燥体の端面に塗布した後、シート状封止部材又はシート状生成形体を圧着、焼成する方法等を挙げることができる。
【００４８】
接合材６は、フィルター基体２との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃以下であることが好ましい。
【００４９】
フィルター基体２との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．５×１０-6／℃を超えると、ハニカムフィルターを高温で使用の際、固着部の歪が大きくなり封止部材１が剥離又は脱落し、排ガスが漏洩することがある。
【００５０】
接合材６は、押出し成形等によりセラミックス結晶を配向させることにより熱膨張係数を調整することも可能ではあるが、調整工程が複雑になる為、原料の組成により調整することが好ましい。
【００５１】
具体的には、例えば、フィルター基体２が配向性コーディエライトからなる場合には、平均粒径２〜５μｍのカオリン０〜２０質量％、平均粒径８〜１５μｍのタルク３７〜４０質量％、平均粒径０．５〜３μｍの水酸化アルミニウム１５〜４５質量％、平均粒径２〜４μｍの酸化アルミニウム０〜１５質量％、平均粒径２〜１０μｍの溶融シリカ又は石英１０〜２０質量％の組成物を主原料とするセラミックス材料を焼成したものを挙げることができる。
【００５２】
２．ハニカムフィルターの製造方法
本発明のハニカムフィルターの製造方法は、セラミックス材料を押出し成形してシート状生成形体及びハニカム状生成形体を形成し、該シート状生成形体に、該ハニカム状生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて、千鳥格子状に貫通孔を形成し、該シート状生成形体に形成した貫通孔が、該ハニカム状乾燥体の貫通孔に対応する位置で、該シート状生成形体を該ハニカム状乾燥体の端面に圧着し、該シート状生成形体が圧着されたハニカム状乾燥体を一体焼成するものである。以下、各工程毎に詳細に説明する。
【００５３】
本発明のハニカムフィルターの製造方法では、まず、セラミックス材料を押出し成形してシート状生成形体及びハニカム状生成形体を形成する。
【００５４】
これにより、シート状生成形体及びハニカム状生成形体を構成する原料粒子が配向する為、焼成後得られる封止部材及びフィルター基体を伴に低熱膨張性とし、かつ両者の熱膨張係数の差を小さくすることができる。
【００５５】
セラミックス材料としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、コーディエライト化原料、チタン酸アルミニウム、サイアロン、カオリン、タルク、水酸化アルミニウム、溶融シリカ、及び石英からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを主原料とするものを挙げることができ、セラミックス材料は、これら主原料を１種単独で又は２種以上を組合わせたものを用いることができる。
【００５６】
より具体的には、ハニカム状生成形体の主原料としては、フィルター基体が低熱膨張性に優れる点で、平均粒径５〜１０μｍのカオリン０〜２０質量％、平均粒径１５〜３０μｍのタルク３７〜４０質量％、平均粒径  １〜１０μｍの水酸化アルミニウム１５〜４５質量％、平均粒径４〜８μｍの酸化アルミニウム０〜１５質量％、平均粒径３〜１００μｍの溶融シリカ又は石英１０〜２０質量％の組成物を主原料とするのが好ましい。
【００５７】
また、ハニカム状生成形体の主原料を上述の原料とした場合のシート状生成形体の主原料は、封止部材が低熱膨張性に優れ、かつフィルター基体との熱膨張係数の差が小さな点で、平均粒径２〜５μｍのカオリン０〜２０質量％、平均粒径８〜１５μｍのタルク３７〜４０質量％、平均粒径０．５〜３μｍの水酸化アルミニウム１５〜４５質量％、平均粒径２〜４μｍの酸化アルミニウム０〜１５質量％、平均粒径２〜１０μｍの溶融シリカ又は石英１０〜２０質量を主原料とするのが好ましい。
尚、同一の原料としないのは、押出し成形による配向の程度に差があること等を考慮した為である。
【００５８】
本発明においては、セラミックス材料に、必要に応じての所望の添加剤を添加することができる。
【００５９】
添加剤としては、バインダー、媒液への分散を促進する為の分散剤、気孔を形成する為の造孔材等を挙げることができる。
【００６０】
バインダーとしては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を挙げることができ、分散剤としては、例えば、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等を挙げることができ、造孔剤としては、例えば、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート等を挙げることができる。
これら添加剤は、目的に応じて１種単独又は２種以上組合わせて用いることができる。
【００６１】
セラミックス材料は、通常、上述した主原料及び必要に応じて添加される添加物からなる原料粉末１００重量部に対して、１０〜４０重量部程度の水を投入後、混練し、可塑性混合物とする。
【００６２】
押出し成形は、真空土練機、ラム式押出し成形機等を用いて行うことができる。
【００６３】
押出し成形により形成されるシート状生成形体は、厚さ３ｍｍ以下であることが好ましく、厚さ２ｍｍ以下であることがより好ましく、厚さ１ｍｍ以下であることが特に好ましい。
【００６４】
厚さ３ｍｍ以下とすると、ハニカムフィルターの圧力損失を減少させ、エンジン出力を向上することができる。また、押出し成形によりセラミックス結晶を充分配向させ、フィルター基体との熱膨張係数の差を小さくすることができる。
【００６５】
形成されるハニカム状生成形体の外形としては、例えば、端面の形状が真円又は楕円の円柱、端面の形状が三角、四角等の多角形である角柱、これらの円柱、角柱の側面がくの字に湾曲した形状等を挙げることができ、ハニカム状生成形体の貫通孔の形状としては、例えば、断面形状が四角、八角等の多角形、真円、楕円等を挙げることができる。
【００６６】
本発明のハニカムフィルターの製造方法では、次ぎに、シート状生成形体に、ハニカム状生成形体を乾燥したハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて千鳥格子状に貫通孔を形成する。
【００６７】
焼成前のハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて形成することにより、後に行う焼成による焼締りで両者の貫通孔にズレが生じることを防止することができる。
【００６８】
ハニカム状生成形体を乾燥する方法としては、特に制限はなく、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる。
【００６９】
ハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させて千鳥格子状に貫通孔を形成する方法としては、シート状生成形体の穴あけ位置をハニカム状乾燥体の貫通孔に対応させた後、パンチングで穴を開ける方法等を挙げることができる。但し、両者の貫通孔４、５をより正確に対応させることができ、かつハニカムフィルターの製造工程を簡略化できる点で、ハニカム状生成形体の貫通孔の形成と、後述するシート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面への圧着を同時に行うことが好ましい。
【００７０】
具体的には、例えば、ハニカム状乾燥体の端面にシート状生成形体を載置した後、シート状生成形体に対応する外延を有し、かつハニカム状乾燥体の貫通孔に対応して配設される穴あけ手段を有する板状部材を押圧して、貫通孔の形成と圧着を同時に行う方法を挙げることができる。
【００７１】
本発明のハニカムフィルターの製造方法では、次ぎに、シート状生成形体を、シート状生成形体に形成した貫通孔がハニカム状乾燥体の貫通孔に対応する位置で、ハニカム状乾燥体の端面に圧着する。
【００７２】
これにより、一方が焼成体のフィルター基体である場合に比べ、両者の接触がより緻密になる為、焼成後の封止シートとフィルター基体との接合強度が向上し、封止シートの剥離、脱落をより確実に防止することができる。
【００７３】
シート状生成形体のハニカム状乾燥体の端面への圧着は、シート状生成形体が可塑性を有する為、シート状生成形体をそのまま押し付ければよいが、セラミックス材料を主成分とするスラリーをハニカム状乾燥体に塗布してそこにシート状生成形体を押し付けてもよい。
【００７４】
本発明のハニカムフィルターの製造方法では、最後に、シート状生成形体が圧着されたハニカム状乾燥体を一体焼成する。
【００７５】
これにより、従来行われていたハニカム状乾燥体の焼成と、シート状生成形体を圧着したフィルター基体の焼成という２段階の焼成を１段階の焼成で行うことができる為、製造コストを大幅に削減することができるとともに、製造の大幅な迅速化を図ることができる。また、焼成後に、対応する貫通孔についてズレが生じることを防止することができる。
【００７６】
焼成温度は、封止シートとフィルター基体とをより密接に固着する点から、１４１０〜１４４０℃の温度で行うことが好ましい。
【００７７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００７８】
１．評価方法
（１）電気炉スポーリング試験
所定温度にした電気炉に、実施例及び比較例で得られた試験体を入れて３０分保持後、２５℃の室内に取り出し、耐火煉瓦の上に置き、冷却後、外観観察と打音により、クラックの有無を判定した。
【００７９】
電気炉の設定温度は、６５０℃からスタートし、クラックがない場合は、５０℃刻みで温度を上げ、クラックが発生しない最高温度を試験結果とした。
【００８０】
（２）圧力損失測定方法
フィルターに２５℃の、５Ｎｍ3／ｍｉｎの空気を流し、フィルター前後の圧力差を測定した。
【００８１】
（３）熱膨張係数
ハニカム状又はシート乾燥体を焼成後、ガス流路方向に沿ってサンプルを切り出し、４０〜８００℃の熱膨張係数（一定圧力下、単位温度変化（℃）当たりのガス流路方向における寸法変化率（ΔＬ／Ｌ））を測定した。スラリーの場合は、スラリーを乾燥、焼成後、サンプルを切り出し、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定した。
【００８２】
２．実施例及び比較例
実施例１
まず、表１に示す組成１のコーディエライト化原料１００重量部に対して、水３０重量部、造孔剤（グラファイト）３０重量部、バインダー（メチルセルロース）４重量部、分散剤（ラウリン酸カリウム）０．５重量部を混練したものを押出し成形した後、乾燥してハニカム状乾燥体（焼成前のもの）を得た。
【００８３】
次いで、表１に示す組成２のコーディエライト化原料１００重量部に対して、水３０重量部、造孔剤（グラファイト）３０重量部、バインダー（ポリエチレンテレフタレート）４重量部、分散剤（ラウリン酸カリウム）０．５重量部を混練したものを押出し成形して、乾燥前で可塑性を有する厚さ１．５ｍｍのシート状生成形体を得、このシート状生成形体を、ハニカム状乾燥体の複数の貫通孔に対応する部分をパンチングにより千鳥格子状に打ち抜き、ハニカム状乾燥体の貫通孔が開口する一の端面と他の端面とで異なる貫通孔が封止されるように、両端面に圧着した。
【００８４】
最後に、この状態で乾燥後、１４２０℃で焼成してハニカム状のフィルター基体（ハニカム状乾燥体の焼成後のもの）にシート状封止部材（シート状生成形体の乾燥、焼成後のもの）が固着されたコーディエライト質ハニカムフィルター（フィルター基体：気孔率６０％、平均細孔径２５μｍ、直径１４４ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、リブ厚さ３００μｍ、セル密度３００セル／ｉｎｃｈ2、全長：１５２ｍｍ）を得た。
【００８５】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、０．８×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、８００℃までクラックの発生が認められず、圧力損失も１３３ｍｍＨ2Ｏと低かった。評価結果をまとめて表２に示す。
【００８６】
実施例２
実施例１において、フィルター基体の長さを１４７ｍｍとし、シート状生成形体の厚さを２ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。
【００８７】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、０．９×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、８００℃までクラックの発生が認められず、圧力損失も１３７ｍｍＨ2Ｏと低かった。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００８８】
実施例３
実施例１において、フィルター基体の長さを１４９ｍｍとし、シート状生成形体の厚さを３ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。
【００８９】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、１．１×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、７５０℃までクラックの発生が認められず、圧力損失も１４０ｍｍＨ2Ｏと低かった。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００９０】
実施例４
実施例１において、表１に示す組成３のコーディエライト化原料を用いてスラリーを作製し、このスラリーをフィルター基体の貫通口が開口する両端面に塗布し、そこにシート状生成形体を圧着したこと以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。
【００９１】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、０．８×１０-6／℃であり、接合材（スラリー焼成後焼結体）は、１．１×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、８００℃までクラックの発生が認められず、圧力損失も１３５ｍｍＨ2Ｏと低かった。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００９２】
比較例１
実施例１において、フィルター基体の長さを１４５ｍｍとし、シート状生成形体の厚さを４ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。
【００９３】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、１．３×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、７００℃を超えるとクラックの発生が認められ、圧力損失も１４４ｍｍＨ2Ｏと高かった。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００９４】
比較例２
実施例１において、表１に示す組成１のコーディエライト化原料を用いてスラリーを作製し、このスラリーをフィルター基体の貫通口が開口する両端面に塗布し、そこにシート状生成形体を圧着したこと以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数を測定したところ、フィルター基体は、０．６×１０-6／℃であり、シート状封止部材は、０．８×１０-6／℃であり、接合材（スラリー焼成後焼結体）は、１．５×１０-6／℃であった。また、圧力損失は１３７ｍｍＨ2Ｏと低かったものの、電気炉スポーリング試験では、７００℃を超えるとクラックの発生が認めらた。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００９５】
比較例３、４
実施例１において、表１に示す組成１のコーディエライト化原料を用いてスラリーを作製し、それぞれ、このスラリーをフィルター基体の貫通口に深さ５、１０ｍｍで圧入、埋設したこと以外は実施例１と同様にしてコーディエライト質ハニカムフィルターを得た。
【００９６】
得られたハニカムフィルターについて、４０〜８００℃の熱膨張係数、及び圧力損失の測定、並びに電気炉スポーリング試験を行ったところ、比較例３のハニカムフィルターでは、４０〜８００℃の熱膨張係数が、フィルター基体で、０．６×１０-6／℃であり、封止部材（スラリーの乾燥、焼成後のもの）の４０〜８００℃における熱膨張係数は、１．５×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、７００℃を超えるとクラックの発生が認められ、圧力損失も１５０ｍｍＨ2Ｏと高かった。また、比較例４のハニカムフィルターでは、４０〜８００℃の熱膨張係数が、フィルター基体で、０．６×１０-6／℃であり、封止部材（スラリーの乾燥、焼成後のもの）の４０〜８００℃における熱膨張係数は、１．５×１０-6／℃であった。また、電気炉スポーリング試験では、６５０℃を超えるとクラックの発生が認められ、圧力損失も１７２ｍｍＨ2Ｏと更に高かった。用いた組成を表１に、評価結果を表２にまとめて示す。
【００９７】
【表１】
0004222588.tif 000002
【００９８】
【表２】
0004222588.tif 000003
【００９９】
３．評価
フィルター基体の４０〜８００℃における熱膨張係数と、封止用シート及び接合剤の４０〜８００℃における熱膨張係数との差が０．５×１０-6／℃以下であり、かつシート状封止部材の厚さが３ｍｍ以下である実施例１〜４では、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最低温度が７５０℃以上と良好な耐熱衝撃性が認められとともに、圧力損失が、１４０ｍｍＨ2Ｏ以下と低いことが認められた。
【０１００】
一方、シート状封止部材の厚さが４ｍｍで、４０〜８００℃における熱膨張係数が１．３×１０-6／℃と高く、フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．７×１０-6／℃と大きい比較例１のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最低温度が７００℃と耐熱衝撃性が低いことが認められるとともに、圧力損失が、１４４ｍｍＨ2Ｏと高いことが認められた。
【０１０１】
また、接合材（スラリー乾燥、焼成後のもの）の４０〜８００℃における熱膨張係数が、１．５×１０-6／℃と高く、フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．９×１０-6／℃と大きい比較例２のハニカムフィルターでは、圧力損失は１３７ｍｍＨ2Ｏと低いものの、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最低温度が７００℃と耐熱衝撃性が低いことが認められた。
【０１０２】
更に、４０〜８００℃における熱膨張係数が、１．５×１０-6／℃と高く、フィルター基体との４０〜８００℃における熱膨張係数の差が、０．９×１０-6／℃である封止部材（スラリー乾燥、焼成後のもの）を、フィルター基体の貫通孔に深さ５ｍｍで埋設した比較例３のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最低温度が７００℃と耐熱衝撃性が低いことが認められるとともに、圧力損失が、１５０ｍｍＨ2Ｏと高いことが認められた。また、４０〜８００℃における熱膨張係数が同様の封止部材を、フィルター基体の貫通孔に深さ１０ｍｍで埋設した比較例４のハニカムフィルターでは、電気炉スポーリング試験で、クラック発生最低温度が６５０℃と耐熱衝撃性が更に低いことが認められるとともに、圧力損失が、１７２ｍｍＨ2Ｏと更に高いことが認められた。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハニカムフィルターによれば、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が高く、かつ圧力損失を小さくすることができるハニカムフィルターを提供することができる。
また、本発明のハニカムフィルターの製造方法によれば、濾過効率が高く、かつ耐熱衝撃性にも優れるとともに、封止部材とフィルター基体との接合強度が極めて高く、かつ圧力損失を小さくすることができるハニカムフィルターを、極めて低コストかつ精密に製造することができるハニカムフィルターの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のハニカムフィルターの一の実施の形態を模式的に示すものであり、（イ）は、一部断面図、（ロ）は、平面図である。
【図２】  本発明のハニカムフィルターにおける封止部材とフィルター基体との固着の状態の一例を模式的に示す一部断面図である。
【図３】  本発明のハニカムフィルターにおける封止部材とフィルター基体との固着の状態の他の例を模式的に示す一部断面図である。
【図４】  従来のハニカムフィルターの一例を模式的に示すもので、（イ）は、一部断面図、（ロ）は、平面図である。
【図５】  従来のハニカムフィルターの他の例を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１…封止部材、２…フィルター基体、３…隔壁、４（４ａ、４ｂ）…貫通孔（フィルター基体）、５…貫通孔（封止部材）、６…接合材、７…排ガス、１１…目封じ材、１２…フィルター基体、１３…隔壁、１４（１４ａ、１４ｂ）…貫通孔（フィルター基体）、１５…貫通孔（封止板）、１７…排ガス、２１…封止板。
【図１】
0004222588.tif 000004
【図２】
0004222588.tif 000005
【図３】
0004222588.tif 000006
【図４】
0004222588.tif 000007
【図５】
0004222588.tif 000008