(57)【要約】      （修正有）【課題】所望の流路端部を目封止する構造の高気孔率セラミックハニカムフィルタにおいて、本来目封止が必要でない流路端部に目封止材スラリーが漏洩して形成された残留物により流路を狭められることにより、フィルタの圧力損失が上昇することを防ぐセラミックハニカムフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】隔壁２で仕切られた多数の流路を有するセラミックハニカム構造体の端面において、一部の流路をマスクで覆い、前記セラミックハニカム構造体のマスクの形成された端面を目封止材スラリーに浸漬し、マスクで覆われていない流路に前記目封止材スラリーを導入し、その後前記スラリーを乾燥させた後、目封止材を焼成して所望の流路端部が目封止されたセラミックハニカムフィルタを得る方法であって、前記セラミックハニカムフィルタの両端面１５を除去加工して、前記隔壁及び前記目封止の端部とともに流路端部に形成された残留物５１の除去を行なう。【選択図】図５
2009195905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁で仕切られた多数の流路を有するセラミックハニカム構造体の端面において、一部の流路をマスクで覆い、前記セラミックハニカム構造体のマスクの形成された端面を目封止材スラリーに浸漬し、マスクで覆われていない流路に前記目封止材スラリーを導入し、その後前記スラリーを乾燥させた後、目封止材を焼成して所望の流路端部が目封止されたセラミックハニカムフィルタを得る方法であって、前記セラミックハニカムフィルタの両端面を除去加工して、前記隔壁及び前記目封止の端部とともに流路端部に形成された残留物の除去を行なうことを特徴とするセラミックハニカムフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質を浄化するのに好適な、多数の流路のうち、セラミックハニカム構造体の所望の流路端部が目封止されたセラミックハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、自動車の排気ガス中の粒子状物質を捕集するセラミックハニカムフィルタの一例の模式図を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。一般に、セラミックハニカムフィルタ１１は、セラミックハニカム構造体１の隔壁２により仕切られ、一方の端面である流入側端面１２からもう一方の流出側端面１３まで貫通する流路３を複数有し、隣接する流路が互いに反対側となる端面において目封止部５で目封止された構造を有する。
【０００３】
このような構造のセラミックハニカムフィルタを製造する方法として、特許文献１に記載の発明では、セラミックハニカム成形体の端面に貼り付けたシートの所定流路に対応した位置に孔を空けてハニカム成形体毎に対応したマスクを作成し、マスクを貼りつけた面を封止用スラリーに浸漬し、マスクに明けられた孔から封止用スラリーを流路内に充填する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の発明では、セラミックハニカム構造体の端面における一部の流路端部を閉塞するにあたり、前記流路端部の少なくとも一部を覆うように前記セラミックハニカム構造体の前記端面にフィルムを貼り付け、次いで、閉塞すべき流路端部に位置する前記フィルムを熱により溶融或いは焼却除去して貫通穴を形成し、次いで、前記端面を端面閉塞材を含有するスラリーに浸漬させ、該スラリーを前記貫通穴を通じて流路端部に浸入させ、その後前記スラリーを硬化させると共に、前記フィルムを除去する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３に記載の発明では、セラミックハニカム構造体の端面に膜を形成した後に、目封止しない流路に当たる部分の膜に穴を開け、封止材スラリーの溶媒に難溶解性で加熱により燃焼または分解する粉体を含むスラリー（仮封止材スラリー）をこの穴より充填し、乾燥後に前記膜を端面より剥離し、その後目封止する流路の端部に封止材スラリーを充填した後に、焼成を行って、目封止材を焼成すると共に、仮封止材を分解する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３００９２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９１５号公報
【特許文献３】特開平９−２９０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載された目封止部形成方法を本発明者らが、やってみると、図２に示すように、流路端部内に導入された目封止材スラリーが、隔壁端面とシート或いはフィルムの貼り付け面を経由して、本来目封止部を形成すべきでない隣接する流路端部に漏洩することがあった。即ち、上記技術では、ハニカム構造のセラミック成形体或いは焼成体（セラミックハニカム構造体）端面にシート或いはフィルム６を貼り付け（図２（ａ））後、このシート或いはフィルムの所望部位に貫通孔７を開け（図２（ｂ））て、このセラミックハニカム構造体端面１２を目封止材スラリー８が配置された容器９内に浸漬(図２（ｃ）)し、貫通穴７を通じて目封止材スラリーを流路端部に導入（図２（ｄ））し、目封止材スラリー乾燥後、シート或いはフィルムを除去(図２（ｅ）)する。この、シート或いはフィルム６に開けられた貫通孔７からのスラリーの流路端部への導入は、セラミックハニカム構造体のもう一方の端面１３から加圧手段１０により圧力を加えることによって行われる。このとき、セラミックハニカム構造体では、隔壁厚さが例えば０．１〜０．５ｍｍ程度の薄い隔壁端面とシート或いはフィルムを貼り付けねばならず、且つ隔壁が多孔質体であることから、シート或いはフィルムとの貼り付け力が十分確保できないという問題を有していた。このため、セラミックハニカム構造体のもう一方の端面１３から加圧手段１０により圧力を加えると、流路端部に導入されたスラリ−の圧力が上昇するため、セラミックハニカム構造体端面とシート或いはフィルムとが貼り付けられた接着面に空間が生じ、この空間を経由して、目封止材スラリーが隣接する流路端部に漏洩して残留物５１を形成することがあった。また、近年、このセラミックハニカムフィルタ１１は、隔壁２に触媒物質を担持し、排気ガス中の粒子状物質を、より低温で燃焼させる技術が適用検討されるようになったことから、この隔壁２にはセラミックハニカムフィルタの圧力損失が上昇しないように、従来以上に高気孔率を有する材料、例えば５５〜８０％の気孔率を有する材料が採用されるようになっている。このため、このような高気孔率を有する隔壁になると、図３に示すように隔壁端部で欠落部２１が生じやすく、この欠落部２１を経由して目封止材スラリーが隣接する流路端部に漏洩することもあった。通常、目封止スラリー材は、セラミックス粒子、有機バインダーなどの成形助剤、水を含んでおり、隣接する流路に漏洩した目封止材スラリーは隣接する流路の隔壁に固着して残留物５１を形成するようになる。このような目封止材スラリーの目封止すべきでない流路端部への漏洩による残留物５１がある状態で、目封止材の焼成を行うと、目封止材自体の焼成反応と共に、隔壁と残留物５１の焼成反応が進み、目封止すべきでない流路端部の隔壁表面に残留物５１が固着して、図４に模式的に示すような、残留物５１により狭められた流路を有するセラミックハニカムフィルタが得られる。このため、セラミックハニカムフィルタの圧力損失が大きくなると言う問題があった。また、排気ガス中の粒子状物質が流路に存在する残留物５１に堆積して、流路が閉塞され、セラミックハニカムフィルタの圧力損失が短時��で上昇するという問題につながることがあった。
【０００８】
また、特許文献３の発明に記載された目封止部形成方法では、予め目封止部が必要でない流路端部内を、目封止材スラリーの溶媒に難溶解性である仮封止材スラリーによりマスクした後に開口した貫通孔に直接目封止材スラリーを充填することができるため、目封止部が必要でない流路端部に、目封止材スラリーが漏洩して、上記のような圧力損失上昇の問題につながることはない。しかしながら、仮封止材スラリーの導入の際には、上記特許文献１及び２の技術と同様、セラミックハニカム構造体端面にフィルムを貼りつけた後に目封止しない流路にあたる部分に孔を開けて、仮封止用スラリーを導入するため、逆に、本来目封止部を形成すべき隣接する流路に、仮封止材スラリーが漏洩することになる。従って、目封止部を形成すべき流路への目封止材スラリーの導入が不完全となり、セラミックハニカムフィルタに必要な隔壁と目封止材との接着強度が得られないという問題につながることもあった。また、スラリーの導入作業が２回必要なため、経済的ではないという問題も有している。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題を解消して、流路端面における目封止が確実に行え、低圧力損失特性が得られるセラミックハニカムフィルタの製造方法を提供しようと言うものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法は、隔壁で仕切られた多数の流路を有するセラミックハニカム構造体の端面において、一部の流路をマスクで覆い、前記セラミックハニカム構造体のマスクの形成された端面を目封止材スラリーに浸漬し、マスクで覆われていない流路に前記目封止材スラリーを導入し、その後前記スラリーを乾燥させた後、目封止材を焼成して所望の流路端部が目封止されたセラミックハニカムフィルタを得る方法であって、前記セラミックハニカムフィルタの両端面を除去加工して、前記隔壁及び前記目封止の端部とともに流路端部に形成された残留物の除去を行なうことを特徴とする。
【００１１】
次に、本発明の作用効果について説明する。
本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法は、隔壁で仕切られた多数の流路を有するセラミックハニカム構造体の端面において、一部の流路をマスクで覆い、前記セラミックハニカム構造体のマスクの形成された端面を目封止材スラリーに浸漬し、マスクで覆われていない流路に前記目封止材スラリーを導入し、その後前記スラリーを乾燥させた後、目封止材を焼成して所望の流路端部が目封止されたセラミックハニカムフィルタを得る方法であって、前記セラミックハニカムフィルタの両端面を除去加工して、前記隔壁及び前記目封止の端部とともに流路端部に形成された残留物の除去を行なうことを特徴とする。すなわち、図２に模式的に示すセラミックハニカムフィルタの製造方法において発生することがあった隣接する流路への目封止材スラリーの漏洩によって形成された本来目封止材が必要でない流路端部に形成された残留物５１を、除去することから、残留物５１が流路端部に残留してセラミックハニカムフィルタの圧力損失を上昇させたり、本残留物５１に粒子状物質が堆積して流路を閉塞し、早期に圧力損失が上昇して、使用できなくなると言った問題点を解消できる。
【００１２】
上記、残留物５１を除去する方法は、残留物は主として流路端部に形成されていることから、図５の模式図に示すように、セラミックハニカムフィルタの両端面（図５（ａ）に示す除去加工面１５より両端側）を除去加工して隔壁２及び目封止部５の端部と共に残留物５１を除去して、図５（ｂ）に示す形態のセラミックハニカムフィルタとする方法である。また、上記残留物除去は、残留物５１が除去できれば、目封止材の焼成を行う前、或いは焼成を行った後のいずれであっても構わない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法によれば、目封止部を形成する際に、目封止材スラリーが隣接する流路に漏洩して、本来目封止が必要でない流路端部に残留物が残留することを防ぐことができるため、特に気孔率が５５〜８０％であるような高気孔率の隔壁を有するセラミックハニカムフィルタで発生し易かった、目封止材スラリーの残留物によるセラミックハニカムフィルタの圧力損失の上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セラミックハニカムフィルタの一例の模式図を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】セラミックハニカムフィルタの製造方法の一例の模式図を示すものである。
【図３】セラミックハニカムフィルタの隔壁端部で発生する欠落部を示す模式図である。
【図４】従来のセラミックハニカムフィルタの製造方法により製造されたセラミックハニカムフィルタの一例を示す模式図である。
【図５】本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法の一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法の１例を、図２及び図５を用いて説明する。セラミックス原料粉末を調合して、これを混合、混練し、押出成形によって、ハニカム構造の成形体を得た。得られた成形体に対して、焼成を行い、隔壁により囲まれた多数の流路を有するセラミックハニカム構造体を得た。その後、図２に示すように、セラミックハニカム構造体の端面に樹脂製フィルム６を貼り付け（図２（ａ））後、このフィルムに対して流路が市松模様になるようレーザ加工等により燃焼させて貫通孔７を開け（図２（ｂ））て、このセラミックハニカム構造体端面１２を目封止用スラリー８が配置された容器９内に浸漬(図２（ｃ）)し、セラミックハニカム構造体のもう一方の端面１３から加圧手段１０により圧力を加えることにより、貫通穴７を通じて目封止材スラリーを流路端部に導入（図２（ｄ））する。このとき、一部の流路では、セラミックハニカム構造体端面とフィルムとの接着された接着面に生じた空間、或いは隔壁端面の欠落部を経由して目封止材スラリーが隣接する流路端部に漏洩し、この目封止材スラリーの残留物５１により端部を狭められた本来目封止材が必要でない流路が発生し、フィルムを除去後、乾燥させて図２（ｅ）に示す形態のセラミックハニカム構造体を得る。次いで、もう一方の端面に対しても同様に目封止部を形成した後、目封止部５の焼成を行うと共に、目封止部５と隔壁２を一体化せしめて、図５（ａ）に示すようなセラミックハニカムフィルタを得る。その後、除去加工面１５の端面側部分を除去加工して、隔壁２の端部、目封止部５の端部と共に、残留物５１を除去することにより、図５（ｂ）に示すような、本来必要とする箇所にのみ目封止部５が形成され、本来必要としない流路端部への目封止材の残留物５１がないセラミックハニカムフィルタが得られる。
【００１６】
上記の例では、目封止部の焼成を行った後に、セラミックハニカムフィルタの両端面を除去加工する例を示したが、目封止材の焼成の前に、除去加工を行っても同様の効果が得られる。また、上記の例では焼成済みのセラミックハニカム構造体に対して、目封止を行う例を示したが、焼成前のセラミックハニカム構造体に対して、目封止を行っても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１７】
本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミ、アルミナなどのコージェライト化原料粉末を、質量比で、ＳｉＯ2 ：４７〜５３％、Ａｌ2Ｏ3：３２〜３８％、になるよう調合してコージェライト生成原料粉末を得た後に、メチルセルロースとヒドロキシプロピルメチルセルロース等の成形バインダー及びグラファイト及び有機発泡剤からなる造孔剤を添加し、規定量の水を注入して充分な混合、混練を行い、可塑化可能な坏土を作製した。  次に、公知の構造の押出成形用金型を用いて、押出成形、乾燥後、１４００℃で焼成を行って、外径２６７ｍｍ、長さ３１４ｍｍ、隔壁のピッチ１．５５ｍｍ、隔壁の厚さ０．３２ｍｍ、流路の断面形状が略四角形であって、隔壁の気孔率が６３％のコージェライト質セラミックハニカム構造体を作製した。
【００１８】
その後、図２に示すように、セラミックハニカム構造体の端面に樹脂製フィルム６を貼り付け（図２（ａ））後、このフィルムに対して流路が市松模様になるようレーザ加工で溶融させて貫通孔７を開け（図２（ｂ））て、このセラミックハニカム構造体端面１２をコージェライト質の目封止材スラリー８が配置された容器９内に浸漬(図２（ｃ）)し、目封止部長さ約１５ｍｍが得られるように、セラミックハニカム構造体のもう一方の端面１３から加圧手段１０により圧力を加えることにより、貫通穴７を通じて目封止材スラリーを流路端部に導入（図２（ｄ））した。このとき、一部の流路では、セラミックハニカム構造体端面とフィルムとの接着された接着面に生じた空間、或いは隔壁端面の欠落部を経由して目封止材スラリーが隣接する流路端部に漏洩し、残留物５１により端部を狭められた本来目封止材が必要でない流路が発生し、フィルムを除去後、乾燥させて図２（ｅ）に示す形態のセラミックハニカム構造体を得た。
【００１９】
次いで、もう一方の端面に対しても同様に目封止部を形成した後、目封止部５の焼成を１４００℃で行うと共に、目封止部５と隔壁２を一体化せしめて、図５（ａ）に示すようなセラミックハニカムフィルタを得た。その後、平面研削盤による研削加工により両端面から各々５ｍｍの部分に存在する隔壁２の端部、目封止部５の端部を除去すると共に、主として流路端部に存在していた残留物５１を除去することにより、図５（ｂ）に示すような、本来必要とする流路端部にのみ目封止部５が形成され、本来必要としない流路端部への目封止材の残留物５１がない、長さ３０４ｍｍ、目封止部長さ約１０ｍｍの実施例１のセラミックハニカムフィルタを得た。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同様の方法により、外径２６７ｍｍ、長さ３０４ｍｍ、隔壁のピッチ１．５５ｍｍ、隔壁の厚さ０．３２ｍｍ、流路の断面形状が略四角形であって、隔壁の気孔率が６３％のコージェライト質セラミックハニカム構造体を作製した後、長さ約１０ｍｍの目封止部を形成して、残留物５１により端部を狭められた流路を有する形態とした上で、目封止材の焼成を行って、図５（ａ）に示す形態を有する所望の流路端部が目封止されていると共に、目封止が必要でない流路端部に残留物５１が残留した状態の比較例１のセラミックハニカムフィルタを作製した。
【００２１】
得られた実施例１及び比較例１のセラミックハニカムフィルタに対して、圧力損失及び粒子状物質の捕集率の測定を行って、フィルタ性能の評価を行った。圧力損失は、圧力損失テストスタンドにて、空気流量１５Ｎｍ３／ｍｉｎの時のセラミックハニカムフィルタ入口側と出口側の差圧を圧力損失として評価を行った。捕集率は、セラミックハニカムフィルタに対して、微粒子発生器により空気流量１０Ｎｍ3 ／ｍｉｎで、粒径０．０４２μｍのカーボン粉を３ｇ／ｈで２時間投入した際の、セラミックハニカムフィルタが捕集したカーボン粉の重量と投入したカーボン粉の重量から、捕集率を算出した。
【００２２】
圧力損失と捕集率の測定結果を表１に示す。圧力損失の測定結果は実施例１のセラミックハニカムフィルタの測定結果を１として、相対値で示した。
【００２３】
【表１】
2009195905.tif 000003
【００２４】
実施例１のセラミックハニカムフィルタは、目封止材の焼成後に流路端部の残留物を除去していることから、本来目封止が必要でない流路端部に残留物が残留している比較例１のセラミックハニカムフィルタに比べ、圧力損失が小さくなっており、捕集率も実用上問題ない９５％以上が得られた。
【符号の説明】
【００２５】
１：セラミックハニカム構造体
２：隔壁
２１：隔壁端部の欠落部
３：流路
３１：流路断面の最大径
４：外周壁
５：目封止部
５１：隣接する流路端部に目封止材スラリーが漏洩して形成された残留物
５２：流路内に遊離した残留物
６：シート或いはフィルム
７：貫通孔
８：目封止材スラリー
９：容器
１０：加圧手段
１１：セラミックハニカムフィルタ  
１２：排気ガス流入側端面
１３：排気ガス流出側端面
１５：除去加工面
【図１】
2009195905.tif 000004
【図２】
2009195905.tif 000005
【図３】
2009195905.tif 000006
【図４】
2009195905.tif 000007
【図５】
2009195905.tif 000008