以下、本発明を具体的な実施形態に基づ� ��説明するが、本発明は、これに限定されて� ��釈されるものではなく、本発明の範囲を逸� ��しない限りにおいて、当業者の知識に基づ� ��て、種々の変更、修正、改良を加え得るも� ��である。

 本発明の接合体は、二つ以上の被接合物� ��接合材層を介して一体化されてなる接合体� ��あり、その重要な特徴の1つは、接合材層の フィラーとして従来用いられていた無機繊維 (ファイバー)の代わりに、層状ケイ酸塩を使� ��したことにある。

 まず、本発明の接合材組成物を機能的な� ��点で見た場合、ファイバーの代わりに層状� ��イ酸塩を用いたことで、接合体の接合曲げ� ��験における曲げヤング率を低くすることが� ��きる。これは接合材層の厚さ方向の引張ヤ� ��グ率が低いことを示しており、その結果、� ��合体に生じる熱応力を緩和することができ� ��。更に、一方向に配向させたファイバーの� ��わりにアスペクト比の高い層状ケイ酸塩を� ��いると、乾燥あるいは熱処理時における収� ��の方向性を緩和して、接合材組成物全体を� ��等に収縮させることができ、クラックやボ� ��ドなどの欠陥の発生を低減させることがで� ��る。

 次に、本発明の接合体をコスト面で見た� ��合、ファイバーを用いた接合材層において� ��その特性を制御するためには、ファイバー� ��径や長さを制御することが必要で、当該制� ��にコストがかかるのに対し、層状ケイ酸塩� ��用いた場合には、そのようなコストのかか� ��制御は必要としないので、安価で提供する� ��とが可能である。更に、人体に対する安全� ��で見た場合においても、ファイバーは呼吸� ��により体内に取り込まれた際に、必ずしも� ��害とは言えない面があるが、層状ケイ酸塩� ��あれば、健康面での問題が生じる恐れは低� ��。

 本発明の接合体においては、接合材層から� ��り出された試験片の下式(1)で規定される平� ��線熱膨張係数α _1000℃ と、下式(2)で規定される平均線熱膨張係数α _400℃ とが、下式(3)を満たすものであることが要求 される。
α _1000℃ =(l _1000℃ -l _40℃ )/{l _40℃ ×(1273.15K-313.15K)} (1)
(式中、l _1000℃ は1000℃における試験片の長さを、l _40℃ は40℃における試験片の長さをそれぞれ示す� ��)
α _400℃ =(l _400℃ -l _40℃ )/{l _40℃ ×(673.15K-313.15K)} (2)
(式中、l _400℃ は400℃における試験片の長さを、l _40℃ は40℃における試験片の長さをそれぞれ示す� ��)
|α _1000℃ -α _400℃ |≦2.0×10 ^-6 /K (3)

 本発明の接合体において、このような関� ��が要求されるのは、以下の理由による。す� ��わち、本発明の接合体において、接合材層� ��フィラーに用いられる層状ケイ酸塩は、そ� ��結晶構造内に水酸基を有しており、そのた� ��昇温時には、脱水酸基に伴う構造変化が起� ��り、その際には急激な熱膨張が起こる。し� ��がって、このような層状ケイ酸塩をフィラ� ��として含む接合材層は、脱水酸基が起こる� ��度以上(例えば、層状ケイ酸塩として白雲母 を用いた場合には、800℃以上)に昇温した場� �に、被接合物との間で熱膨張差が発生し、� �合体の一部に割れが発生したり、接合材層� �被接合物との界面で剥離が起こる可能性が� �る。そこで、本発明の接合体においては、� �状ケイ酸塩の結晶構造内に存在する水酸基� �脱離が起こる温度の前後で、急激な熱膨張� �変化が抑えられた接合材層を形成すべく、� �記のような関係を要求している。

 このような関係を成立させるための具体� ��な手段の1つとして、接合材層中の層状ケイ 酸塩を脱水酸基されたものとすることが挙げ られる。層状ケイ酸塩の熱膨張挙動の変化は 、水酸基の脱離(つまり脱水)に伴う構造の変� ��に起因している。そこで、脱水酸基するこ� ��により、層状ケイ酸塩の急激な熱膨張率の� ��化を使用する前に起こしておく。脱水酸基� ��た後の層状ケイ酸塩は、安定な熱膨張挙動� ��示すため、接合材層中の層状ケイ酸塩を脱� ��酸基されたものとすることにより、接合材� ��と被接合物との昇温時における熱膨張差の� ��大を抑制し、耐熱衝撃性を向上させること� ��できる。

 接合材層中の層状ケイ酸塩を脱水酸基さ� ��た状態とする方法としては、例えば、接合� ��層を形成するために使用する接合材組成物� ��調製する際に、予め脱水酸基が起こる温度� ��上の温度で熱処理した層状ケイ酸塩を原料� ��して使用するようにしても良いし、被接合� ��同士を接合面に塗布した接合材組成物を介� ��て一体的に組み合わせた後、それら全体を� ��やかな昇温条件にて脱水酸基が起こる温度� ��上の温度で熱処理し、接合材組成物を乾燥� ��化させると同時に脱水酸基を起こさせるよ� ��にしても良い。なお、同一種類の層状ケイ� ��塩においては、粒径が小さい、すなわち比� ��面積が大きいものほど、より脱水酸基が起� ��りやすいため、脱水酸基の容易さの観点か� ��は、粒径の小さい層状ケイ酸塩が好ましい� ��一方、接合材層の厚さ方向の圧縮ヤング率� ��引張ヤング率を低くするには、粒径が大き� ��方が好ましい。

 層状ケイ酸塩を脱水酸基するための熱処� ��温度としては、400℃以上であることが好ま� ��い。特に、層状ケイ酸塩が、白雲母(Muscovite )である場合には800℃以上が好ましく、カオ� �ナイトである場合には600℃以上が好ましく� �タルクである場合には900℃以上が好ましく� �パイロフィライトである場合には700℃以上� �好ましい。

 本発明の接合体では、接合材層の赤外線吸� ��スペクトルにおいて、3300~3800cm ^-1 に頂点を持ち、かつ、半値幅が350cm ^-1 以下である水酸基の伸縮振動に起因する吸収 ピークが、層状ケイ酸塩が脱水酸基されてい ない場合の30%以下のピーク高さであることが 好ましく、20%以下のピーク高さであることが より好ましく、10%以下のピーク高さであるこ とが更に好ましい。この吸収スペクトルが30% を超えるピーク高さの場合には、熱膨張率の 変化を抑制するために十分な量の脱水酸基が 起こっていない可能性があるため、好ましく ない。

 本発明の接合体において、接合材層は、� ��状ケイ酸塩を含むフィラーと無機接着剤と� ��主成分とするものであることが好ましい。� ��こで、「層状ケイ酸塩を含むフィラー」と� ��、「層状ケイ酸塩のみからなるフィラー」� ��、「層状ケイ酸塩及び層状ケイ酸塩以外の� ��ィラー(例えば後述するような粒子)からな� �フィラー」との両方を包括する概念である� �また、「層状ケイ酸塩を含むフィラーと無� �接着剤とを主成分とする」とは、層状ケイ� �塩を含むフィラーと無機接着剤とを合わせ� �量が、接合材層全体の55質量%以上であるこ� �を意味するものとする。

 接合材層に含まれる層状ケイ酸塩の含有� ��は、乾燥後の接合材層全体の8~37質量%であ� �ことが好ましく、9~36質量%であることがより 好ましい。層状ケイ酸塩に十分な脱水酸基が 起こっていない場合には、その含有量が少な い方が熱膨張の変化は小さくなる。しかし、 層状ケイ酸塩の含有量が接合材層全体の8質� �%未満では、接合材層の厚さ方向の圧縮ヤン� ��率及び引張ヤング率が高くなりすぎること� ��あり、また、37質量%を超えると、乾燥ある� ��は熱処理時における収縮の方向性が緩和で� ��なくなることがあるため、好ましくない。

 接合材層に含まれる層状ケイ酸塩の粒径� ��含有量は、十分な脱水酸基が起こっていな� ��場合には接合材層の急激な熱膨張の変化に� ��きな影響を与えるが、十分な脱水酸基が起� ��っている場合には熱膨張の変化に対する影� ��はない。

 接合材層に含まれる層状ケイ酸塩の種類� ��、コストや熱応力緩和効果の観点から、カ� ��リナイト、タルク、パイロフィライト及び� ��母よりなる群から選ばれた何れか1種以上の 層状ケイ酸塩であることが好ましく、特に、 白雲母(Muscovite)であることが好ましい。

 接合材層にマトリックスとして含まれる� ��機接着剤の割合は、接合材層の厚さ方向の� ��縮ヤング率及び引張ヤング率の制御と接合� ��度の観点から、接合材組成物の主成分全体� ��5~50質量%とすることが好ましく、10~45質量%� �することがより好ましい。無機接着剤の割� �が、主成分全体の5質量%未満であると、十分 な接合強度が得られないことがあり、また、 50質量%を超えると、接合材層の厚さ方向の圧 縮ヤング率及び引張ヤング率が高くなりすぎ ることがある。

 無機接着剤の具体的な材質としては、例� ��ば、コロイダルシリカ(シリカゾル)、コロ� �ダルアルミナ(アルミナゾル)、その他各種金 属酸化物ゾル、エチルシリケート、水ガラス 、シリカポリマー、リン酸アルミニウム等が 挙げられるが、接着力、フィラーとのなじみ やすさ、化学的安定性、耐熱性等に優れてい ることから、特に、コロイダルシリカを用い ることが好ましい。

 接合材層には、フィラーとして層状ケイ� ��塩以外の粒子を含ませることができる。接� ��材層にフィラーとして含まれる層状ケイ酸� ��以外の粒子の割合は、接合材層の厚さ方向� ��圧縮ヤング率及び引張ヤング率の制御と接� ��強度の制御の観点から、接合材組成物の主� ��分全体の30~70質量%とすることが好ましく、3 5~65質量%とすることがより好ましい。層状ケ� ��酸塩以外の粒子の割合が、主成分全体の30� �量%未満であると、十分な接合強度が得られ� ��い場合があり、また、70質量%を超えると、� ��合材層の厚さ方向の圧縮ヤング率及び引張� ��ング率が高くなりすぎることがある。

 層状ケイ酸塩以外の粒子の具体的な材質� ��しては、例えば、アルミナ、シリカ、ムラ� ��ト、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、窒� ��アルミニウム、窒化ホウ素、ガラスが好適� ��ものとして挙げられる。

 本発明の接合体において、接合材層に含ま� ��る層状ケイ酸塩が、脱水酸基された白雲母( Muscovite)である場合、前記接合材層のXRD回折� �ターンにおける2θ=29~31゜(CuKα)の領域に存在� ��るピークから算出される格子面間隔dが、前 記層状ケイ酸塩が脱水酸基されていない場合 の格子面間隔d ₀ との関係において、下式(4)を満たすものであ ることが好ましい。
d-d ₀ ≧0.02Å (4)

 このような関係が満たされていると、熱� ��張率の変化を抑制するために十分な量の脱� ��酸基が起こっているため、好ましい。

 本発明の接合体を構成する被接合物は、� ��に限定されるものではないが、例えば、セ� ��ミックス構造体を得るためのセラミックス� ��材が好適な被接合物として挙げられ、特に� ��ニカム構造体を得るためのハニカムセグメ� ��トが好適な被接合物として挙げられる。こ� ��ようなハニカムセグメントを接合して得ら� ��たハニカム構造体は、例えば、フィルター� ��再生処理時において過酷な熱環境に晒され� ��、ディーゼル排ガス浄化用フィルターなど� ��用途に好適に使用することができる。

 本発明の接合材組成物は、二つ以上の被接� ��物が接合材層を介して一体化されてなる接� ��体を製造するに際して、前記接合材層を形� ��するために使用される接合材組成物であっ� ��、層状ケイ酸塩を含み、乾燥硬化後の当該� ��合材組成物から切り出された試験片の下式( 5)で規定される平均線熱膨張係数α _1000℃ と、下式(6)で規定される平均線熱膨張係数α _400℃ とが、下式(7)を満たすものであることを、そ の特徴とする。
α _1000℃ =(l _1000℃ -l _40℃ )/{l _40℃ ×(1273.15K-313.15K)} (5)
(式中、l _1000℃ は1000℃における試験片の長さを、l _40℃ は40℃における試験片の長さをそれぞれ示す� ��)
α _400℃ =(l _400℃ -l _40℃ )/{l _40℃ ×(673.15K-313.15K)} (6)
(式中、l _400℃ は400℃における試験片の長さを、l _40℃ は40℃における試験片の長さをそれぞれ示す� ��)
|α _1000℃ -α _400℃ |≦2.0×10 ^-6 /K (7)

 この接合材組成物において、層状ケイ酸� ��を含むことによる効果及び上式の関係を満� ��すことが要求される理由は、前述の本発明� ��接合体における効果及び理由と同様である� ��接合体を製造するに際し、このような接合� ��組成物を使用して接合材層を形成すれば、� ��記のような効果を有する耐熱衝撃性に優れ� ��本発明の接合体が得られる。

 本発明の接合材組成物は、前記本発明の� ��合体における接合材層を形成するために使� ��されるものであるから、当該接合材層で好� ��とされる成分構成と同様の成分構成とする� ��とが好ましい。

 すなわち、本発明の接合材組成物は、層� ��ケイ酸塩を含むフィラーと無機接着剤とを� ��成分とするものであることが好ましく、フ� ��ラーとして層状ケイ酸塩以外の粒子を含ま� ��ることができる。層状ケイ酸塩、無機接着� ��、フィラーとして用いられる層状ケイ酸塩� ��外の粒子の好適な材質や量などは前述のと� ��りである。

 本発明の接合材組成物の製造方法は、主� ��分として、層状ケイ酸塩を含むフィラー及� ��無機接着剤が含まれる原料に、必要に応じ� ��、有機バインダー(例えば、メチルセルロー ス(MC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等)� �分散剤、造孔材(発泡樹脂等)、水等を加え、 それをミキサー等の混練機を使用して混合、 混練してペースト状にするものである。本製 造方法において、層状ケイ酸塩、無機接着剤 、フィラーとして用いられる層状ケイ酸塩以 外の粒子の好適な材質や量などは前述のとお りである。

 本発明の接合体の製造方法は、二つ以上� ��被接合物を、前記本発明の接合材組成物を� ��いて一体的に接合するものである。具体的� ��は、被接合物の外壁面に、本発明の接合材� ��成物を所望の厚さとなるように塗布し、そ� ��上に別の被接合物を載置する工程を繰り返� ��て、被接合物の積層体を作製し、適宜、外� ��より圧力を加えるなどして、全体を接合さ� ��た後、乾燥させる。また、乾燥後には、必� ��に応じて接合体の外周を所定形状に加工し� ��加工後の外周面にコーティング材を塗布し� ��再度乾燥させるようにしても良い。

 次に、本発明の接合体が複数のハニカム� ��グメント(被接合物)を接合してなるハニカ� �構造体である場合について、具体的な構成� �を挙げて説明する。

 図1及び図2に示すように、ハニカム構造� �1は、多孔質の隔壁6によって区画、形成され た流体の流路となる複数のセル5が中心軸方� �に互いに並行するように配設された構造を� �し、それぞれが全体構造の一部を構成する� �ともに、ハニカム構造体1の中心軸に対して� ��直な方向に組み付けられることによって全� ��構造を構成することになるハニカムセグメ� ��ト2が、本発明の接合材組成物から形成され た接合材層9によって一体的に接合されたハ� �カムセグメント接合体として構成されてな� �ものである。

 接合材層9によって一体的に接合されたハ ニカムセグメント2は、接合後、その全体の� �面形状が円形、楕円形、三角形、正方形、� �の他の所望の形状となるように研削加工さ� �、外周面がコーティング材4によって被覆さ� ��る。なお、このハニカム構造体1を、DPFとし て用いる場合には、図3及びそのA-A断面図で� �る図4に示すように、ハニカムセグメント2の 各セル5を、それぞれ一方の端部において、� �填材7により交互に目封じしておく。

 所定のセル5(流入セル)においては、図3、 4における左端部側が開口している一方、右� �部側が充填材7によって目封じされており、� ��れと隣接する他のセル5(流出セル)において� ��、左端部側が充填材7によって目封じされる が、右端部側が開口している。このような目 封じにより、図2に示すように、ハニカムセ� �メント2の端面が市松模様状を呈するように� ��る。

 図4においては、ハニカムセグメント2の� �側が排ガスの入口となる場合を示し、排ガ� �は、目封じされることなく開口しているセ� �5(流入セル)からハニカムセグメント2内に流� ��する。セル5(流入セル)に流入した排ガスは� ��多孔質の隔壁6を通過して他のセル5(流出セ� ��)から流出する。そして、隔壁6を通過する� �に排ガス中のスートを含む粒子状物質(パテ� ��キュレート)が隔壁6に捕捉される。このよ� �にして、排ガスの浄化を行うことができる� �このような捕捉によって、ハニカムセグメ� �ト2の内部にはスートを含むパティキュレー� ��が経時的に堆積して圧力損失が大きくなる� ��め、スート等を燃焼させる再生処理が定期� ��に行われる。なお、図2~4には、全体の断面� ��状が正方形のハニカムセグメント2を示すが 、三角形、六角形等の形状であっても良い。 また、セル5の断面形状も、三角形、六角形� �円形、楕円形、その他の形状であっても良� �。

 図2に示すように、接合材層9は、本発明� �接合材組成物から形成されており、ハニカ� �セグメント2の外周面に塗布されて、ハニカ� ��セグメント2同士を接合するように機能する 。接合材層9の塗布は、隣接しているそれぞ� �のハニカムセグメント2の外周面に行っても� ��いが、隣接したハニカムセグメント2の相互 間においては、対応した外周面の一方に対し てだけ行っても良い。このような対応面の片 側だけへの塗布は、接合材層9の使用量を節� �できる点で好ましい。接合材層9の塗布する� ��向は、ハニカムセグメント外周面内の長手� ��向、ハニカムセグメント外周面内の長手に� ��直な方向、ハニカムセグメント外周面に垂� ��な方向など、特に限定されるものではない� ��、ハニカムセグメント外周面内の長手方向� ��向かって塗布するのが好ましい。接合材層9 の厚さは、ハニカムセグメント2の相互間の� �合力を勘案して決定され、例えば、0.5~3.0mm� �範囲で適宜選択される。

 本実施形態に用いられるハニカムセグメ� ��ト2の材料としては、強度、耐熱性の観点か ら、炭化珪素(SiC)、炭化珪素(SiC)を骨材とし� �かつ珪素(Si)を結合材として形成された珪素- 炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージェラ イト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化 珪素-コージェライト系複合材、リチウムア� �ミニウムシリケート、チタン酸アルミニウ� �、Fe-Cr-Al系金属からなる群から選択される少 なくとも一種から構成された物を挙げること ができる。中でも、炭化珪素(SiC)又は珪素-炭 化珪素系複合材料から構成されてなるものが 好ましい。

 ハニカムセグメント2の作製は、例えば、 上述の材料から適宜選択したものに、メチル セルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロ ース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボ キシメチルセルロース、ポリビニルアルコー ル等のバインダー、造孔材、界面活性剤、溶 媒としての水等を添加して、可塑性の坏土と し、この坏土を上述の形状となるように押出 成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によっ て乾燥した後、焼結することにより行うこと ができる。

 セル5の目封じに用いる充填材7としては� �ハニカムセグメント2と同様の材料を用いる� ��とができる。充填材7による目封じは、例え ば、目封じをしないセル5をマスキングした� �態で、ハニカムセグメント2の端面をスラリ� ��状の充填材に浸漬することにより開口して� ��るセル5に充填することにより行うことがで きる。充填材7の充填は、ハニカムセグメン� �2の成形後における焼成前に行っても、焼成� ��に行っても良いが、焼成前に行う方が、焼� ��工程が1回で終了するため好ましい。

 以上のようなハニカムセグメント2の作製 の後、ハニカムセグメント2の外周面にペー� �ト状の接合材組成物を塗布し、接合材層9を� ��成して、所定の立体形状(ハニカム構造体1� �全体構造)となるように複数のハニカムセグ� ��ント2を組み付け、この組み付けた状態で圧 着した後、加熱乾燥する。このようにして、 複数のハニカムセグメント2が一体的に接合� �れた接合体が作製される。その後、この接� �体を上述の形状に研削加工し、外周面をコ� �ティング材4によって被覆し、加熱乾燥する� ��このようにして、図1に示すハニカム構造体 1が作製される。コーティング材4の材質とし� ��は、接合材層9と同様のものを用いることが できる。コーティング材4の厚さは、例えば� �0.1~1.5mmの範囲で適宜選択される。