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Title:
HONEYCOMB STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/105082
Kind Code:
A1
Abstract:
A honeycomb structure having a ceramic block composed of, bound together, multiple honeycomb fired bodies furnished at each cell circumference with an external wall and having, disposed on an outer circumferential surface of the ceramic block, a sealing material layer, wherein the strength of bonding between the sealing material layer and the ceramic block is so high that, even after repeated use as a filter for exhaust gas purification, detachment of the sealing material layer from the ceramic block is prevented. There is provided a honeycomb structure having a ceramic block composed of, bound together via an adhesive layer, multiple columnar honeycomb fired bodies wherein a multiplicity of cells are aligned parallelly in the longitudinal direction thereof with a cell wall interposed therebetween and wherein an external wall is disposed around the multiplicity of cells and having, disposed on an outer circumferential surface of the ceramic block, a sealing material layer, characterized in that among the external walls of the honeycomb fired bodies, the surface of one constituting part of the outer circumferential surface of the ceramic block is furnished with a projecting portion consisting of the same material as that of the external walls.

Inventors:
OHNO KAZUSHIGE (JP)
KUNIEDA MASAFUMI (JP)
ISHIKAWA SHIGEHARU (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/053770
Publication Date:
September 04, 2008
Filing Date:
February 28, 2007
Export Citation:
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Assignee:
IBIDEN CO LTD (JP)
OHNO KAZUSHIGE (JP)
KUNIEDA MASAFUMI (JP)
ISHIKAWA SHIGEHARU (JP)
International Classes:
B01D46/00; B01D39/20; B01J35/04; B28B3/20; B28B11/02; F01N3/02
Domestic Patent References:
WO2005009614A12005-02-03
WO2005099865A12005-10-27
WO2006137151A12006-12-28
WO2003031371A12003-04-17
Foreign References:
JP2001329836A2001-11-30
JP2003227327A2003-08-15
JP2004251518A2004-09-09
JP2001511065A2001-08-07
Attorney, Agent or Firm:
YASUTOMI, Yasuo et al. (5-36 Miyahara 3-chome, Yodogawa-ku, Osaka-sh, Osaka 03, JP)
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Claims:
多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、前記多数のセルの周囲に外壁を有する柱状のハニカム焼成体が接着剤層を介して複数個結束されたセラミックブロックの外周面に、シール材層が形成されてなるハニカム構造体であって、
前記ハニカム焼成体の前記外壁のうち、前記セラミックブロックの前記外周面の一部を構成するものの表面には、前記外壁と同一の材料からなる突起部が設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
一の前記ハニカム焼成体に設けられている前記突起部の数は、前記ハニカム焼成体の前記外壁とつながっているセル壁の数よりも少ない請求項1に記載のハニカム構造体。
前記ハニカム焼成体の前記セルのいずれか一方の端部が封止されている請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
前記突起部は、前記セラミックブロックの最外周に位置する前記ハニカム焼成体のうち、異なる4つ以上の前記ハニカム焼成体の各外壁の表面にそれぞれ設けられている請求項1~3のいずれかに記載のハニカム構造体。
前記突起部は、前記セラミックブロックの最外周に位置する前記ハニカム焼成体のうち、前記長手方向に垂直な方向に切断した際の断面形状が二本の直線と一本の曲線で囲まれた形状であるハニカム焼成体の、前記外壁の表面に設けられている請求項1~4のいずれかに記載のハニカム構造体。
前記突起部の形状は、前記長手方向に平行な長辺を有する略直方体形状であり、前記略直方体形状を前記長手方向に垂直な平面で切断してなる略矩形形状の幅及び高さはいずれも0.5~2mmである請求項1~5のいずれかに記載のハニカム構造体。
前記突起部の前記長辺の長さの、前記ハニカム構造体の前記長手方向の長さに対する割合は、70~100%である請求項6に記載のハニカム構造体。
Description:
ハニカム構造体

本発明は、ハニカム構造体に関する。

バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃 機関から排出される排ガス中に含有されるス ス等のパティキュレートが環境や人体に害を 及ぼすことが最近問題となっている。
そこで、排ガス中のパティキュレートを捕集 して、排ガスを浄化するフィルタとして多孔 質セラミックからなるハニカム構造体を用い たハニカムフィルタが種々提案されている。

図7は、このようなハニカム構造体の一例 模式的に示す斜視図であり、図8(a)は、上記 ニカム構造体を構成するハニカム焼成体を 式的に示す斜視図であり、(b)は、そのA-A線 面図である。

ハニカム構造体250では、図7に示すようにハ カム焼成体240が接着剤層254を介して複数個 束されてセラミックブロック255を構成し、 らに、このセラミックブロック255の外周面25 6にシール材層253が形成されている。
また、ハニカム焼成体240は、図8に示すよう 、長手方向(図8(a)中、矢印Bの方向)に多数の ル241が並設され、セル241同士を隔てるセル 242がフィルタとして機能するようになって る。

即ち、ハニカム焼成体240に形成されたセル 241は、図8(b)に示すように、排ガスの入口側 は出口側の端部のいずれかが封止材246によ 目封じされ、一のセル241に流入した排ガス 、必ずセル241を隔てるセル壁242を通過した 、他のセル241から流出するようになってお 、排ガスがこのセル壁242を通過する際、パ ィキュレートがセル壁242部分で捕捉され、 ガスが浄化される。

ここで、上記形状のハニカム構造体を製造 する際には、角柱形状のハニカム焼成体を複 数個組み合わせてより大きな角柱形状のハニ カム集合体を作製した後、上記ハニカム集合 体を円柱形状のセラミックブロックとするた めに外周を切削する工程を有するため、この 切削加工の際に切削した部分の材料は無駄と なってしまうという問題があった。

このような問題に対し、特許文献1には、 造時の切削加工による材料の無駄が生じな 構造のハニカムフィルタが開示されている 即ち、特許文献1に開示されているハニカム ィルタは、形状の異なる複数種類のハニカ 焼成体を接着剤層を介して組み合わせるこ により、切削加工工程を経ることなく作製 れるものであり、ハニカムフィルタの構造 このようにすることによって、材料の無駄 生じることを防止することができる。

特開2004-154718号公報

ここで、特許文献1に開示されている円柱状 ハニカムフィルタを構成するハニカム焼成 の一例を図9(a)~(c)に示す。
また、図9(a)~(c)に示すハニカム焼成体が組み わされてなるセラミックブロックの一例を 10に示す。
特許文献1に開示されたハニカムフィルタは 図9(a)~(c)に示すようなハニカム焼成体220、ハ ニカム焼成体230及びハニカム焼成体240を接着 剤層214を介して複数個組み合わせてセラミッ クブロック215(図10参照)を作製する工程を経 製造される。
図9(a)~(c)に示したハニカム焼成体220、230、240 、それぞれ多数のセル221、231、241を有して り、多数のセルの周囲には外壁223、233、243 有している。そして、セルの周囲に外壁を するハニカム焼成体を用いて作製したセラ ックブロック215の外周面216は段差の無い平 な曲面となる(図10参照)。

セラミックブロック215の外周面216には、ハニ カム構造体の外周部から排ガスが漏れ出すこ とを防止するために、周囲にシール材層を形 成することがある。
しかし、このようなセラミックブロック215に シール材層を形成した場合、排ガス浄化用の フィルタとして長時間使用した場合には、シ ール材層がセラミックブロックから剥離して しまうという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するために なされたものであり、セルの周囲に外壁を有 するハニカム焼成体が複数個結束されてなる セラミックブロックの外周面にシール材層が 形成されてなるハニカム構造体であって、排 ガス浄化用のフィルタとして繰り返し使用し た場合であってもシール材層がセラミックブ ロックから剥離しにくいハニカム構造体を提 供することを目的とする。

本発明のハニカム構造体は、多数のセルがセ ル壁を隔てて長手方向に並設され、上記多数 のセルの周囲に外壁を有する柱状のハニカム 焼成体が接着剤層を介して複数個結束された セラミックブロックの外周面に、シール材層 が形成されてなるハニカム構造体であって、
上記ハニカム焼成体の上記外壁のうち、上記 セラミックブロックの上記外周面の一部を構 成するものの表面には、上記外壁と同一の材 料からなる突起部が設けられていることを特 徴とする。

本発明のハニカム構造体において、一の上 記ハニカム焼成体に設けられている上記突起 部の数は、上記突起部が設けられている上記 外壁とつながっているセル壁の数よりも少な いことが望ましい。

本発明のハニカム構造体においては、上記 ハニカム焼成体の上記セルのいずれか一方の 端部が封止されていることが望ましい。

本発明のハニカム構造体において、上記突 起部は、上記セラミックブロックの最外周に 位置する上記ハニカム焼成体のうち、異なる 4つ以上の上記ハニカム焼成体の各外壁の表 にそれぞれ設けられていることが望ましい

本発明のハニカム構造体において、上記突 起部は、上記セラミックブロックの最外周に 位置する上記ハニカム焼成体のうち、上記長 手方向に垂直な方向に切断した際の断面形状 が二本の直線と一本の曲線で囲まれた形状で あるハニカム焼成体の、上記外壁の表面に設 けられていることが望ましい。

本発明のハニカム構造体において、上記突起 部の形状は、上記長手方向に平行な長辺を有 する略直方体形状であり、上記略直方体形状 を上記長手方向に垂直な平面で切断してなる 略矩形形状の幅及び高さはいずれも0.5~2mmで ることが望ましい。
また、上記突起部の上記長辺の長さの、上記 ハニカム構造体の上記長手方向の長さに対す る割合は、70~100%であることが望ましい。

本発明のハニカム構造体は、セルの周囲に外 壁を有するハニカム焼成体が結束されてセラ ミックブロックを形成してなり、上記外壁の うち上記セラミックブロックの外周面の一部 を構成するものの表面に突起部が設けられて おり、その周囲にシール材層が形成されてい る。
シール材層がこのように形成されていると、 シール材層とセラミックブロックとの間にア ンカー効果が働く。
そのため、図10に示したような突起部が設け れていないセラミックブロックの外周面に ール材層を形成したハニカム構造体と比較 て、排ガス浄化用のフィルタとして繰り返 使用した場合にシール材層がセラミックブ ックから剥離しにくいハニカム構造体とす ことができる。

以下、本発明のハニカム構造体について説明 する。
本発明のハニカム構造体は、多数のセルがセ ル壁を隔てて長手方向に並設され、上記多数 のセルの周囲に外壁を有する柱状のハニカム 焼成体が接着剤層を介して複数個結束された セラミックブロックの外周面に、シール材層 が形成されてなるハニカム構造体であって、
上記ハニカム焼成体の上記外壁のうち、上記 セラミックブロックの上記外周面の一部を構 成するものの表面には、上記外壁と同一の材 料からなる突起部が設けられていることを特 徴とする。
なお、本明細書において、「柱状」には、円 柱状や楕円柱状、多角柱状等の任意の柱の形 状を含む。

図1は、本発明のハニカム構造体の一例を模 的に示した斜視図である。
図1に示す本発明のハニカム構造体10は、炭化 ケイ素質セラミック等からなり、その長手方 向(図1中、矢印Cの方向)に垂直な断面形状が 本の直線と一本の曲線とで囲まれた形状で るハニカム焼成体(以下、A型ハニカム焼成体 ともいう)であって、上記断面形状が上記一 の曲線となる曲面に突起部24が設けられてい るハニカム焼成体20(図2参照)が1つ、A型ハニ ム焼成体であって、突起部が設けられてい いハニカム焼成体220(図9(a)参照)が3つ、上記 面形状が三本の直線と一本の曲線とで囲ま た形状であるハニカム焼成体(以下、B型ハ カム焼成体ともいう)であって、突起部が設 られていないハニカム焼成体230(図9(b)参照) 8つ、上記断面形状が四本の直線で囲まれた 形状であるハニカム焼成体(以下、C型ハニカ 焼成体ともいう)であって、突起部が設けら れていないハニカム焼成体240(図9(c)参照)が4 、接着剤層14を介して結束されてセラミック ブロック15を構成し、セラミックブロック15 外周面16にシール材層13が形成されている。

また、本発明のハニカム構造体10を構成する ニカム焼成体は、多数のセルの周囲に外壁 有する。なお、本発明において外壁とは、 ニカム焼成体の最外周に位置するセル壁を うこととする。
また、上記外壁はセル壁が切削等によって露 出したものではない。
ここで、本発明のハニカム構造体10を構成す A型ハニカム焼成体であって、セラミックブ ロック15の外周面16の一部を構成する外壁の 面に突起部が設けられているハニカム焼成 20について図面を用いて説明する。

図2は、本発明のハニカム構造体を構成するA ハニカム焼成体のうち、外壁の表面に突起 が設けられているものの一例を模式的に示 斜視図である。
ハニカム焼成体20には、多数のセル21がセル 22を隔てて長手方向に並設されており、最も 外側のセル21のさらに外側には外壁23を有し おり、セル21のいずれかの端部が封止材26で 止されたもので、セル壁22がフィルタとし 機能するようになっている。従って、一の ル21に流入した排ガスは、必ずセル21を隔て セル壁22を通過した後、他のセル21から流出 するようになっている。
そして、外壁23の表面のうち、セラミックブ ック15を形成した際にセラミックブロック 外周面16の一部を構成する曲面25に、外壁23 同一の材料からなる突起部24が設けられてい る。
この突起部24は、曲面25から突出している部 であり、ハニカム焼成体20においては、ハニ カム焼成体の長手方向と平行な方向に向かっ て連続して設けられている。

また、図2に示すハニカム焼成体20において 、セル21のその長手方向に垂直な断面形状は 正方形であり、上記断面において略等しい 法の略正方形が同間隔に並ぶようにセルの 置が設計されている。そして、このように ルの位置を設計した際に曲面25付近であっ 上記形状のセルの一部が曲面25と重なること となる部分にはセルが形成されていない。

図1に示した本発明のハニカム構造体10におい ては、突起部24が設けられたセラミックブロ ク15の外周面16にシール材層13が形成されて る。
シール材層13がこのように形成されていると シール材層13とセラミックブロック15との間 にアンカー効果が働く。そのため、本発明の ハニカム構造体10は、図10に示したような突 部が設けられていないセラミックブロック21 5の外周面216にシール材層を形成したハニカ 構造体と比較して、シール材層の剥離が起 りにくいハニカム構造体とすることができ 。

次に、突起部が設けられているA型ハニカム 成体の別の一例について説明する。
図3に示したようなハニカム焼成体120の外形 図2に示したハニカム焼成体20と略同様であ 、突起部124もハニカム焼成体20と略同様に外 壁123の上に設けられている。
ハニカム焼成体120においては、大部分のセル 121のその長手方向に垂直な断面形状は略正方 形状であるが、曲面125付近には、その断面形 状が略三角形状のセルが曲面125に沿って形成 されている。
このようなハニカム焼成体120も、ハニカム焼 成体20と同様に本発明のハニカム構造体を構 するA型ハニカム焼成体として用いることが できる。

なお、本発明のハニカム構造体を構成する ハニカム焼成体のうち、突起部が設けられた ハニカム焼成体の形状は、A型ハニカム焼成 20又はA型ハニカム焼成体120のような形状に に限定されるものではない。

図4(a)、(b)は、本発明のハニカム構造体を構 することのできるB型ハニカム焼成体のうち 外壁の表面に突起部が設けられているもの 一例を示す斜視図である。
図4(a)に示すB型ハニカム焼成体30には、多数 セル31がセル壁32を隔てて長手方向に並設さ ており、最も外側のセル31のさらに外側に 壁33を有している。
そして、外壁33の表面のうち、セラミックブ ック15を形成した際に外周面16の一部を構成 する曲面35に、外壁33と同一の材料からなる 起部34が設けられている。
また、B型ハニカム焼成体30においては、セル 31のその長手方向に垂直な断面形状は略正方 状であり、上記断面において略等しい寸法 略正方形状が同間隔に並ぶようにセルの位 が設計されている。そして、このようにセ の位置を設計した際に曲面35付近であって 記形状のセルの一部が曲面35と重なることと なる部分にはセルが形成されていない。

図4(b)に示すハニカム焼成体130は、突起部が けられているB型ハニカム焼成体の別の一例 ある。ハニカム焼成体130の外形は図4(a)に示 したハニカム焼成体30の外形と略同様であり 突起部134もハニカム焼成体30の場合と略同 に外壁133の上に設けられている。
ハニカム焼成体130においては、大部分のセル 131のその長手方向に垂直な断面形状は略正方 形状であるが、曲面135付近には、その断面形 状が略台形状や略三角形状のセルとなる部分 が曲面135に沿って形成されている。
このようなハニカム焼成体130も、ハニカム焼 成体30と同様に本発明のハニカム構造体を構 するB型ハニカム焼成体として用いることが できる。

本発明のハニカム構造体において、突起部の 設けられる位置は、セラミックブロックの外 周の一部を構成するハニカム焼成体の外壁の 表面上であれば特に限定されるものではなく 、A型ハニカム焼成体とB型ハニカム焼成体の 方の外壁の表面上に設けられていてもよい 、A型ハニカム焼成体の外壁の表面にのみ設 けられていてもよいし、B型ハニカム焼成体 外壁の表面にのみ設けられていてもよい。
また、ハニカム構造体を構成するA型ハニカ 焼成体、B型ハニカム焼成体はそれぞれ、一 のハニカム構造体内に突起部が設けられた のと設けられていないものが混在していて 良い。

また、一つのハニカム焼成体において突起 部の設けられる位置は、特に限定されるもの ではなく、図2、図3及び図4に示したように外 壁の表面の中央部付近であってもよいし、端 部付近(隣接する他のハニカム焼成体との間 接着剤層付近)であってもよい。

本発明のハニカム構造体において、ハニカ ム構造体を構成する一つのハニカム焼成体に 設けられる突起部の数は、一つに限定される ものでなく、一つのハニカム焼成体に二つ以 上の突起部が設けられていてもよいが、一つ の上記ハニカム焼成体に設けられる上記突起 部の数は、上記突起部が設けられている上記 外壁とつながっているセル壁の数よりも少な いことが望ましい。

本発明において、上記突起部の数は、ハニ カム焼成体の一方の端面から、外壁の表面上 でハニカム焼成体の長手方向に連続して伸び 、他方の端面に達している突起部について、 上記一方の端面から上記他方の端面まで伸び た突起部を1箇所として数えるものとし、上 一方の端面から上記他方の端面まで伸びた 記突起部が上記一方の端面から上記他方の 面までの間で複数部分に分断された形状で る場合でも、分断された各突起部を合計し 1箇所として数えるものとする。

図5は、図3に示したA型ハニカム焼成体をその 長手方向に垂直な断面で切断した断面図であ る。この図を用いて、ハニカム焼成体の外壁 とつながっているセル壁の数について説明す る。なお、図5においては、外壁の位置を明 にするため、外壁とセル及びセル壁との間 境界129を点線で示している。
図5に示すハニカム焼成体120においては、各 ル121の間を隔てて縦方向にセル壁122aが4本設 けられており、横方向にセル壁122bが4本設け れている。そして、各セル壁122a、122bは、 起部124が設けられている外壁123と境界129で ながっている。
従って、図4において突起部124が設けられて る外壁123と境界129でつながっているセル壁 数は、縦方向に伸びているセル壁122aが4本、 横方向に伸びているセル壁122bが4本あり、計8 本となる。このようにして外壁とつながって いるセル壁の数を、突起部が設けられている 外壁とつながっているセル壁の数とする。
図5に示すハニカム焼成体120においては、突 部124は1箇所設けられているため、その突起 の数は、突起部が設けられている外壁とつ がっているセル壁の数よりも少なくなって る。

また、本発明のハニカム構造体において、上 記突起部は、上記セラミックブロックの最外 周に位置する上記ハニカム焼成体のうち、異 なる4つ以上の上記ハニカム焼成体の各外壁 表面にそれぞれ設けられていることが望ま い。
このように突起部が4カ所以上に設けられて ると、シール材層がセラミックブロックか より剥離しにくいハニカム構造体とするこ ができる。

また、本発明のハニカム構造体において、 上記突起部は、上記セラミックブロックの最 外周に位置する上記ハニカム焼成体のうち、 上記長手方向に垂直な方向に切断した際の断 面形状が二本の直線と一本の曲線で囲まれた 形状であるハニカム焼成体(A型ハニカム焼成 )の、上記外壁の表面に設けられていること が望ましい。

また、本発明のハニカム構造体において、上 記突起部の形状は、特に限定されるものでは ないが、例えば、上記長手方向に平行な長辺 を有する略直方体形状、略半円柱形状、略三 角柱形状等が挙げられる。
この中では略直方体形状が望ましい。突起部 の作製が容易であり、上記略直方体形状を上 記長手方向に垂直な平面で切断してなる略矩 形形状の頂点の角度が好ましい範囲にあるた め、シール材層とセラミックブロックとの間 で剥離が生じることを防止する効果を高くす ることができるためである。
また、上記略直方体形状を上記長手方向に垂 直な平面で切断してなる略矩形形状の幅及び 高さはいずれも0.5~2mmであることが望ましい

ここで、ハニカム焼成体の外壁の表面に設け られた突起部の幅及び高さの規定方法につい て図5を参照して説明する。
図5に示すように、突起部124を上記長手方向 垂直な平面で切断してなる形状は、略矩形 状となるが、突起部の幅は、上記略矩形形 の上面の幅である、図5中にWで示す寸法とし 、突起部の高さは、突起部124の上面から外壁 123の表面までの高さである、図5中にHで示す 法とする。
また、突起部124の上面から外壁123の表面まで の寸法が上記略矩形形状の上面の両側で異な る場合、長い側の寸法を突起部の高さとする 。

上記略矩形形状の幅又は高さが0.5mm未満であ と、シール材層とセラミックブロックとの で剥離が生じることを防止する効果が小さ なることがある。
また、幅を2mmを超えると、幅をそれ以上大き くしても、剥離を防止する効果がそれ以上向 上しなくなる。
また、高さが2mmを超えるとシール材層の表面 から突起部が突出してしまいハニカム構造体 を排ガス浄化装置に設置する際の妨げとなる ことがあり、突起部を突出させないようにシ ール材層の厚さを厚くする必要がある。

また、本発明のハニカム構造体において、上 記突起部の上記長辺の長さの、上記ハニカム 構造体の上記長手方向の長さに対する割合は 、70~100%であることが望ましい。
突起部の長さが70%未満であると、シール材層 とセラミックブロックの間で剥離が生じるこ とを防止する効果が小さくなることがあり、 100%を超えると、突起部がハニカム構造体か 突出することとなるために突起部が破損し くなるためである。

また、突起部の表面は外壁の表面よりも粗 い表面であることが望ましい。シール材層と の接着におけるアンカー効果がより増大して 、シール材層とセラミックブロックとの間で 剥離が生じることを防止する効果がさらに高 くなるためである。

本発明のハニカム構造体において、ハニカム 焼成体の構成材料の主成分は、特に限定され ず、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素 、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミ ック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化 チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等 の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア 、コージェライト、ムライト、チタン酸アル ミニウム等の酸化物セラミック等が挙げられ る。
これらのなかでは、非酸化物セラミックが好 ましく、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性 、機械強度、熱伝導率等に優れるからである 。なお、上述したセラミックに金属ケイ素を 配合したケイ素含有セラミック、ケイ素やケ イ酸塩化合物で結合されたセラミック等のセ ラミック原料も構成材料として挙げられ、こ れらのなかでは、炭化ケイ素に金属ケイ素が 配合されたもの(ケイ素含有炭化ケイ素)が望 しい。
特に、炭化ケイ素を60wt%以上含むケイ素含有 化ケイ素質セラミックが望ましい。

上記ハニカム焼成体の気孔率は特に限定され ないが、35~60%であることが望ましい。
気孔率が35%未満であると、本発明のハニカム 構造体がすぐに目詰まりを起こすことがあり 、一方、気孔率が60%を超えると、ハニカム焼 成体の強度が低下して容易に破壊されること があるからである。

上記ハニカム焼成体の平均気孔径は5~30μmで ることが望ましい。
平均気孔径が5μm未満であると、パティキュ ートが容易に目詰まりを起こすことがあり 一方、平均気孔径が30μmを超えると、パティ キュレートが気孔を通り抜けてしまい、該パ ティキュレートを捕集することができず、フ ィルタとして機能することができないことが あるからである。

なお、上記気孔率及び気孔径は、例えば、 水銀圧入法、アルキメデス法、走査型電子顕 微鏡(SEM)による測定等の従来公知の方法によ 測定することができる。

上記ハニカム焼成体を製造する際に使用す るセラミック粒子の粒径としては特に限定さ れないが、後の焼成工程で収縮が少ないもの が望ましく、例えば、1.0~50μmの平均粒径を有 するセラミック粒子100重量部と、0.1~1.0μmの 均粒径を有するセラミック粒子5~65重量部と 組み合わせたものが望ましい。このように 上記粒径のセラミック粒子を上記配合で混 することにより、多孔質性を有するハニカ 焼成体を作製することができる。

本発明のハニカム構造体のセル壁の厚さは、 特に限定されないが、0.20~0.40mmが望ましい。
セル壁の厚さが0.20mm未満であると、ハニカム 構造を支持するセル壁の厚さが薄くなり、ハ ニカム構造体の強度を保つことができなくな るおそれがあり、一方、上記厚さが0.40mmを超 えると、圧力損失の上昇を引き起こす場合が あるからである。

また、本発明のハニカム構造体を構成する ハニカム焼成体が有する外壁の厚さは、特に 限定されるものではないが、セル壁の厚さと 同様に0.20~0.40mmであることが望ましい。また セル壁の厚さよりも厚くてもよい。外壁の みをセル壁の厚みより厚くした場合、外壁 分の強度を高くすることができる。

上記セルを封止する封止材は、多孔質セラミ ックからなるものであることが望ましい。
本発明のハニカム構造体において、上記ハニ カム焼成体は、多孔質セラミックからなるも のであるため、上記封止材を上記ハニカム焼 成体と同じ多孔質セラミックからなるものと することにより、両者の接着強度を高くする ことができる。また、封止材の気孔率を上述 したハニカム焼成体と同様に調整することに より、ハニカム焼成体の熱膨張率と封止材の 熱膨張率との整合を図ることができ、製造時 や使用時の熱応力によって封止材とセル壁と の間に隙間が生じたり、封止材や封止材に接 触する部分のセル壁にクラックが発生したり することを防止することができる。

上記封止材が多孔質セラミックからなる場 合、その材料としては特に限定されず、例え ば、上述したハニカム焼成体を構成するセラ ミック材料と同様の材料を挙げることができ る。

本発明のハニカム構造体においては、図1 示すように、接着剤層14は各ハニカム焼成体 間に形成され、シール材層13はセラミックブ ック15の外周面に形成されている。また、 述したようにシール材層13を形成しておくこ とで、ハニカム構造体の形状を整えることが でき、また、セルに流通させたガスが漏出す ることを防止することができる。

上記接着剤層及びシール材層を構成する材 料としては特に限定されず、例えば、無機バ インダ、有機バインダ、無機繊維、無機粒子 又はこれらの組み合わせからなるもの等を挙 げることができる。

なお、本発明のハニカム構造体において、 接着剤層とシール材層は、同じ材料からなる ものであってもよく、異なる材料からなるも のであってもよい。さらに、上記接着剤層と シ上記シール材層が同じ材料からなるもので ある場合、その材料の配合比は同じであって もよく、異なっていてもよい。

上記無機バインダとしては、例えば、シリ カゾル、アルミナゾル等を挙げることができ る。これらは、単独で用いてもよく、2種以 を併用してもよい。上記無機バインダのな では、シリカゾルが望ましい。

上記有機バインダとしては、例えば、ポリ ビニルアルコール、メチルセルロース、エチ ルセルロース、カルボキシメチルセルロース 等を挙げることができる。これらは、単独で 用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 記有機バインダのなかでは、カルボキシメ ルセルロースが望ましい。

上記無機繊維としては、例えば、シリカ- ルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等か なるセラミックファイバ等を挙げることが きる。これらは、単独で用いてもよく、2種 上を併用してもよい。上記セラミックファ バのなかでは、シリカ-アルミナファイバが 望ましい。

上記無機粒子としては、例えば、炭化物、 窒化物等を挙げることができ、具体的には、 炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等から なる無機粉末又はウィスカー等を挙げること ができる。これらは、単独で用いてもよく、 2種以上を併用してもよい。上記無機粒子の かでは、熱伝導性に優れる炭化ケイ素が望 しい。

また、接着剤層やシール材層は、緻密体から なるものであってもよく、多孔質体であって もよい。
また、シール材層の厚みは、0.5~2.5mmであるこ とが望ましく、突起部の厚みよりも大きいこ とが望ましい。突起部がシール材層の表面よ り突出しているとハニカム構造体を排ガス浄 化装置に設置する際に設置の妨げとなること があるためである。

また、本発明のハニカム構造体には、触媒が 担持されていてもよい。
本発明のハニカム構造体では、CO、HC及びNOx の排ガス中の有害なガス成分を浄化するこ が可能となる触媒を担持させることにより 触媒反応により排ガス中の有害なガス成分 充分に浄化することが可能となる。また、PM の燃焼を助ける触媒を担持させることにより 、PMをより容易に燃焼除去することが可能と る。

次に、上述した本発明のハニカム構造体の製 造方法の一例について説明する。
ここでは、図1に示すハニカム構造体10を製造 する場合の例について説明する。
まず、セラミック粉末とバインダとを含む原 料組成物を押出成形する押出成形工程と、上 記押出成形工程で作製した成形体を焼成する 焼成工程とを行う。

ハニカム構造体10は、4種類のハニカム焼成体 から構成されているため、本工程では4種類 ハニカム焼成体を作製する。
まず、外壁の表面に突起部が設けられている A型ハニカム焼成体20を作製する場合の手順に ついて説明する。

初めに、セラミック粉末とバインダとを含 む原料組成物に水分を加えて調整した湿潤混 合物を押出成形する押出成形工程を行う。

押出成形に用いられる原料組成物は、特に 限定されないが、製造後のハニカム焼成体の 気孔率が35~60%となるものが望ましく、例えば 、ハニカム焼成体の構成材料の主成分として 上述したようなセラミック粉末にバインダ及 び分散媒液を加えたもの等を挙げることがで きる。

上記バインダとしては特に限定されず、例え ば、メチルセルロース、カルボキシメチルセ ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポ リエチレングリコール等を挙げることができ る。
上記バインダの配合量は、通常、セラミック 粉末100重量部に対して、1~10重量部が望まし 。

上記分散媒液としては特に限定されず、例え ば、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等の アルコール、水等を挙げることができる。
上記分散媒液は、湿潤混合物の粘度が一定範 囲内となるように、適量配合される。

これらセラミック粉末、バインダ及び分散 媒液は、アトライター等で混合し、ニーダー 等で充分に混練した後、押出成形してハニカ ム成形体を作製する。

また、上記原料組成物には、必要に応じて、 成形助剤を添加してもよい。
上記成形助剤としては特に限定されず、例え ば、エチレングリコール、デキストリン、脂 肪酸石鹸、脂肪酸、ポリアルコール等を挙げ ることができる。

さらに、上記原料組成物には、必要に応じ て、球状アクリル粒子、グラファイト等の造 孔剤を添加してもよい。

この押出成形工程においては、押し出され た成形体の断面形状がA型ハニカム焼成体20と 同様の形状となる押出成形用のダイスを用い て、押出成形を行い、ハニカム成形体を作製 する。

次に、上記ハニカム成形体を所定の長さに 切断し、必要に応じてマイクロ波乾燥機、熱 風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾 燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させた後、 必要に応じて所定のセルに封止材となる封止 材ペーストを充填して上記セルを目封じする 封止処理を施す。

上記封止材ペーストとしては特に限定され ないが、製造後の封止材の気孔率が35~60%とな るものが望ましい。上記封止材ペーストとし ては、例えば、上記原料組成物と同様のもの を用いることができ、上記原料組成物として 用いたセラミック粉末に潤滑剤、溶剤、分散 剤及びバインダを添加したものであることが 望ましい。

次に、必要に応じて上記乾燥処理及び封止処 理を施したハニカム成形体に対し、所定の条 件で脱脂処理、焼成処理を行うことにより、 複数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設 されたハニカム焼成体を製造することができ る。
なお、上記ハニカム成形体の脱脂処理及び焼 成処理の条件等は、従来からハニカム焼成体 を製造する際に用いられている条件を適用す ることができる。

以上の工程によって、外壁の表面に突起部 が設けられているA型ハニカム焼成体20を製造 することができる。

そして、ハニカム構造体10を構成するハニ ム焼成体のうち、外周の表面に突起部が設 られていないA型ハニカム焼成体220、B型ハ カム焼成体230及びC型ハニカム焼成体240も、 出成形工程において押し出された成形体の 状と作製するハニカム焼成体の形状とが略 一となる押出成形用のダイスを用いて、押 成形を行ってハニカム成形体を作製し、そ 後は上述したA型ハニカム焼成体20の製造工 と同様の乾燥処理、封止処理、脱脂処理、 成処理を行うことで作製することができる

次に、各ハニカム焼成体の側面に接着剤ペ ーストを塗布して接着剤ペースト層を形成し 、ハニカム焼成体を順次結束させるか、又は 、作製するセラミックブロックの形状と略同 形状の型枠内に各ハニカム焼成体を仮固定し た状態とし、接着剤ペーストを各ハニカム焼 成体間に注入することによって、所定の大き さのハニカム集合体を形成し、このハニカム 集合体を加熱して接着剤ペースト層を乾燥、 固化させることによって接着剤層を介してハ ニカム焼成体同士が強固に接着されたセラミ ックブロック15を形成する結束工程を行う。

そして、セラミックブロック15の外周に上記 ール材ペーストを用いてシール材層13を形 する。この際、シール材ペーストが突起部 覆うようにシール材ペーストを付着させ、 起部の高さよりも厚いシール材層を形成す ことが望ましい。
以上の工程によって、複数のハニカム焼成体 が接着剤層14を介して複数個結束され、その 囲にシール材層13が形成されたハニカム構 体10を製造することができる。

その後、必要に応じて、ハニカム構造体に触 媒を担持させる。上記触媒の担持は集合体を 作製する前のハニカム焼成体に行ってもよい 。
触媒を担持させる場合には、ハニカム構造体 の表面に高い比表面積のアルミナ膜を形成し 、このアルミナ膜の表面に白金等の触媒を付 与することが望ましい。

以上、説明したハニカム構造体の製造方法 によって、本発明のハニカム構造体10を製造 ることができる。

これまで説明したハニカム構造体に設けられ ていたセルは、そのいずれか一方の端部が封 止されたものであり、このようなセルを備え たハニカム構造体は、排ガス浄化用のハニカ ムフィルタとして用いることができる。
また、本発明のハニカム構造体は、セルの端 部が封止材で封止されていないハニカム構造 体であってもよく、このような本発明のハニ カム構造体は、触媒担体として好適に使用す ることが可能となり、ハニカムフィルタとし て使用する場合と同様の本発明の効果を得る ことができる。

以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳しく 説明するが、本発明はこれら実施例のみに限 定されない。

(実施例1)
(突起部が設けられているA型ハニカム焼成体 作製)
平均粒径22μmを有する炭化ケイ素の粗粉末52.2 重量%と、平均粒径0.5μmの炭化ケイ素の微粉 22.4重量%とを湿式混合し、得られた混合物に 対して、アクリル樹脂4.8重量%、有機バイン (メチルセルロース)2.6重量%、潤滑剤(日本油 社製 ユニルーブ)2.9重量%、グリセリン1.3重 量%、及び、水13.8重量%を加えて混練して混合 組成物を得た後、押出成形を行い、図2に示 たA型ハニカム焼成体20の断面形状と略同様 断面形状である生のハニカム成形体を作製 た。
また、この生のハニカム成形体には、突起部 が設けられており、その突起部の形状はハニ カム焼成体の長手方向に平行な長辺を有する 略直方体形状であって、突起部の幅Wは0.5mm、 高さHは0.5mmであった。

次に、この生のハニカム成形体を、その長 手方向の長さが150mmとなるように切断し、ま 、突起部の一部を線状物を用いてそぎ落し 、突起部の長辺の長さのハニカム焼成体の 手方向の長さに対する割合(以下、長手方向 の長さに対する突起部長さの割合という)が80 %となるようにした。

次いで、マイクロ波乾燥機を用いて上記生 のハニカム成形体を乾燥させ、ハニカム成形 体の乾燥体とした後、上記生成形体と同様の 組成のペーストを所定のセルに充填し、再び 乾燥機を用いて乾燥させた。

乾燥させたハニカム成形体を400℃で脱脂し、 常圧のアルゴン雰囲気下2200℃、3時間の条件 焼成を行うことにより、ハニカム焼成体を 製した。
このようにして製造したハニカム焼成体は、 その外壁の表面に1箇所の突起部が設けられ いるA型ハニカム焼成体であり、その長手方 の長さは150mmであり、長手方向の長さに対 る突起部長さの割合は80%であった。

(突起部が設けられていないハニカム焼成体 作製)
上記混合組成物を用いて押出成形工程を行い 、図10(b)、(c)に示すハニカム焼成体230、ハニ ム焼成体240と同様の形状のハニカム成形体 作製し、その後は上述したハニカム焼成体 製造工程と同様の乾燥処理、封止処理、脱 処理、焼成処理を行って、突起部が設けら ていないB型ハニカム焼成体230及びC型ハニ ム焼成体240を作製した。

(セラミックブロックの作製)
次に、平均繊維長20μmのアルミナファイバー3 0重量%、平均粒径0.6μmの炭化ケイ素粒子21重 %、シリカゾル15重量%、カルボキシメチルセ ロース5.6重量%、及び、水28.4重量%を含む耐 性の接着剤ペーストを用いてA型ハニカム焼 成体20を4つ、B型ハニカム焼成体230を8つ、C型 ハニカム焼成体240を4つ接着させ、さらに、12 0℃で乾燥させることにより、接着剤層の厚 1mmの円柱状であり、外周面の4箇所に突起部 設けられているセラミックブロックを作製 た。

次に、上記接着剤ペーストと同様のシール 材ペーストを用いて、セラミックブロック15 外周面16に厚さ2.5mmのシール材ペースト層を 形成した。そして、このシール材ペースト層 を120℃で乾燥して、直径143.8mm×長さ150mmの円 状のハニカム構造体を製造した。

(実施例2~5)
突起部の幅W及び高さH並びに長手方向の長さ 対する突起部長さの割合を、表1に示すよう にした以外は実施例1と同様にしてハニカム 造体を製造した。

(実施例6~8)
図6(a)、(b)は、突起部が設けられているA型ハ カム焼成体の他の一例を模式的に示した斜 図である。
押出成形工程において成形するA型ハニカム 形体の形状を、図6(a)に示すような、その外 523の表面に突起部524が2カ所設けられている 形状として押出成形工程を行い、ハニカム成 形体を作製し、以降実施例1と同様にして突 部524が2カ所設けられたA型ハニカム焼成体520 を作製した。
このA型ハニカム焼成体520を4つ用いた以外は 施例1と同様にして、セラミックブロックの 外周面の8箇所に突起部が設けられているハ カム構造体を製造した。

(実施例9、10)
押出成形工程において成形するB型ハニカム 形体の形状を、図4(a)に示すような、その外 35の表面に突起部34が設けられている形状と して押出成形工程を行い、ハニカム成形体を 作製し、以降実施例1と同様にして突起部34が 設けられたB型ハニカム焼成体30を作製した。
このB型ハニカム焼成体30を8つ用いた以外は 施例1と同様にして、セラミックブロックの 周面の12箇所に突起部が設けられているハ カム構造体を製造した。

(参考例1)
押出成形工程において成形するA型ハニカム 形体の形状を、図6(b)に示すような、その外 623の表面に突起部624が4カ所設けられている 形状として押出成形工程を行い、ハニカム成 形体を作製し、以降実施例1と同様にして突 部624が4ヶ所設けられたA型ハニカム焼成体を 作製した。
また、図10(a)に示すような、突起部が設けら ていないA型ハニカム焼成体210の断面形状と 同様の形状のダイスを用いて押出成形工程を 行うことによりハニカム成形体を作製し、そ の後実施例1と同様にして、突起部が設けら ていないA型ハニカム焼成体210を作製した。
A型ハニカム焼成体として、突起部が設けら ていないハニカム焼成体210を3つ用い、外壁 表面に4箇所の突起部が設けられているハニ カム焼成体620を1つ用いた以外は実施例1と同 にして、セラミックブロックの外周面の4箇 所に突起部が設けられているハニカム構造体 を製造した。

(参考例2)
A型ハニカム焼成体として、参考例1で用いた のと同様の、突起部が設けられていないA型 ハニカム焼成体210を2つ用い、実施例6で用い ものと同様の、外壁の表面に2箇所の突起部 が設けられているA型ハニカム焼成体520を2つ いた以外は実施例1と同様にして、セラミッ クブロックの外周面の4箇所に突起部が設け れているハニカム構造体を製造した。

(参考例3~6)
突起部の幅W及び高さH並びに突起部長さの割 を、表1に示すようにした以外は実施例1と 様にしてハニカム構造体を製造した。

(比較例1)
A型ハニカム焼成体として、突起部が設けら ていないA型ハニカム焼成体210のみを4つ用い た以外は実施例1と同様にして、セラミック ロックの外周面に突起部が設けられていな ハニカム構造体を製造した。

(シール材層の剥がれやすさの評価)
このようにして作製した各ハニカム構造体に ついて、シール材層の剥がれやすさの評価を 行った。
剥がれやすさの評価装置としては、2Lのコモ レール式ディーゼルエンジンと、各ハニカ フィルタに接続されエンジンからの排ガス 流通する排ガス管と、金属ケーシング内に ハニカム構造体が収納されたハニカムフィ タとから構成されている装置を用いた。
この装置において、エンジンを回転数が2000mi n -1 、トルクが47Nmとなるように運転し、エンジ からの排ガスをハニカム構造体に流通させ 500km走行相当の運転ごとに10分間ポストイン ェクション方式によりハニカム構造体の再 処理を行い、これを1サイクルとした。
このサイクルを200サイクル、及び、400サイク ル繰り返した後にシール材層とセラミックブ ロックの外周面との間の剥離状況を目視で観 察した。その結果を表1に示した。
目視観察の結果シール材層とセラミックブロ ックの外周面との間に剥離又はズレが観察さ れたものを×と表記し、これらの異常が観察 れなかったものを○と表記した。

なお、表1には、各実施例、参考例及び比較 について、突起部が設けられているハニカ 焼成体の数を、「突起部のある焼成体数」 して示し、1つのハニカム構造体に設けられ いる突起部の数を「突起部数」として示し 。
また、突起部のサイズ、長手方向の長さに対 する突起部長さの割合をまとめて示した。

表1から明らかなように、各実施例及び各参 例に係るハニカム構造体においては、200サ クルの繰り返し試験後もシール材層とセラ ックブロックの外周面との間に異常が観察 れることがなく、シール材層とセラミック ロックの間が剥がれにくいことが明らかと った。これに対し、比較例に係るハニカム 造体では、200サイクルの繰り返し試験後に ール材層とセラミックブロックの間で剥離 生じていた。
また、突起部の幅及び高さが0.5mm以上である 合、突起部長さの割合が70%以上である場合 異なる4つのハニカム焼成体に4箇所以上の 起部が設けられている場合には、400サイク の繰り返し試験後にもシール材層とセラミ クブロックの外周面との間に剥離等の異常 観察されることがなく、シール材層とセラ ックブロックの間がより剥がれにくいこと 明らかとなった。
また、参考例5に示したハニカム構造体のよ に突起部の高さが3.0mmである場合、突起部が シール材層の表面より突出しており、排ガス 浄化装置に設置する際に突起部によって金属 ケーシングの内側に設置したマットが削れて しまうために、排ガス浄化装置への設置が難 しいハニカム構造体となっていた。
そのため、シール材層の厚みを厚くする必要 があった。

本発明のハニカム構造体の一例を模式 に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体を構成するA型 ハニカム焼成体のうち、外壁の表面に突起部 が設けられているものの一例を模式的に示す 斜視図である。 突起部が設けられているA型ハニカム焼 成体の別の一例を示す斜視図である。 (a)、(b)は、本発明のハニカム構造体を 成することのできるB型ハニカム焼成体のう ち、外壁の表面に突起部が設けられているも のの一例を示す斜視図である。 図3に示したA型ハニカム焼成体をその 手方向に垂直な断面で切断した断面図であ 。 (a)、(b)は、突起部が設けられているA型 ハニカム焼成体の他の一例を模式的に示した 斜視図である。 従来のハニカム構造体の一例を模式的 示した斜視図である。 (a)は、従来のハニカム構造体を構成す ハニカム焼成体の一例を模式的に示した斜 図であり、(b)は、そのA-A線断面図である。 (a)~(c)は、従来のハニカム構造体を構成 するハニカム焼成体の一例を模式的に示した 斜視図である。 図9(a)~(c)に示したハニカム焼成体が組 合わされてなるセラミックブロックの一例 模式的に示す斜視図である。

符号の説明

10、250ハニカム構造体
13、253 シール材層
14、214、254 接着剤層
15、215、255 セラミックブロック
16、216、256 外周面
20、30、120、130、220、230、240、520、620 ハニカ ム焼成体
21、31、121、131、221、231、241 セル
22、32、122、122a、122b、 セル壁
23、33、123、133、223、233、243、523、623 外壁
24、34、124、134、524、624 突起部