專利名稱：廢氣凈化用蜂窩式過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作去除從柴油發(fā)動機等內(nèi)燃機排出的廢氣中的微粒等的過濾器的廢氣凈化用蜂窩式過濾器(honeycomb filter)。
背景技術(shù)：
從汽車、卡車等車輛或建筑機械等內(nèi)燃機排出的廢氣中含有的微粒，給環(huán)境和人體帶來危害已成為近來的問題。
因此，提出各種陶瓷過濾器，使這種廢氣通過多孔質(zhì)陶瓷，捕集廢氣中的微粒，從而可以凈化廢氣。
作為這種陶瓷過濾器，例如將由碳化硅等構(gòu)成的、隔著隔壁在長度方向并列設置多個貫通孔的柱狀的蜂窩狀部件，通過密封材料層捆束多個而構(gòu)成的蜂窩式過濾器已被公知(參照特開2001-96117號公報、特開2001-190916號公報)。
這種結(jié)構(gòu)的蜂窩式過濾器耐熱性極好，也容易進行再生處理(再生処理)等，所以被用于各種大型車輛或安裝了柴油發(fā)動機的車輛等。
上述的蜂窩式過濾器被設置在內(nèi)燃機的排氣通道中，從內(nèi)燃機排出的廢氣中的微粒，在通過該蜂窩式過濾器時被隔壁捕捉，從而廢氣得到凈化。并且，伴隨該廢氣的凈化作用，在蜂窩式過濾器的隔著貫通孔的隔壁部分逐漸堆積微粒，產(chǎn)生孔眼堵塞并妨礙通氣，所以在蜂窩式過濾器中，需要定期使用加熱器等加熱裝置，使成為孔眼堵塞原因的微粒燃燒掉，進行再生處理(再生処理)。
但是，如果使用這種以往的蜂窩式過濾器長期進行廢氣凈化時，在廢氣流入側(cè)的蜂窩式過濾器的端面，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層因廢氣而風蝕。特別是在蜂窩式過濾器的廢氣流入側(cè)端面，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層交叉的部分即交叉部因廢氣而有集中遭受風蝕的趨勢，有時在該交叉部形成較大的凹陷。
這樣，如果密封材料層被風蝕，特別是使用在密封材料層的交叉部形成有較大凹陷的蜂窩式過濾器進行廢氣凈化時，在上述密封材料層的交叉部的較大凹陷中將堆積大量的微粒。
并且，如果進行這種狀態(tài)的蜂窩式過濾器的再生處理，則堆積在上述凹陷中的微粒燃燒，較大的熱應力作用于上述密封材料層的局部，在上述密封材料層產(chǎn)生裂紋等致命缺陷，致使蜂窩式過濾器損壞。
另外，在特開2001-206780號公報中公開的方柱狀的陶瓷結(jié)構(gòu)體，使方柱狀的陶瓷燒結(jié)體組塊(segment)形成為一體，使上述組塊之間的密封材料層的寬度不一定且不均等。
但是，即使使用這種方柱狀的陶瓷結(jié)構(gòu)體，防止密封材料層的交叉部的風蝕的效果也不充分，而且在賦予(付與)了催化劑或催化劑承載膜(擔持膜)的情況下，密封材料層的密封性和粘接性不充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決這些問題而提出的，其目的在于，提供一種在賦予催化劑時或在廢氣凈化裝置長期反復使用時，在密封材料層的交叉部不會產(chǎn)生裂紋等的耐久性良好的廢氣凈化用蜂窩式過濾器。
本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器構(gòu)成為，將隔著隔壁在長度方向并列設置多個貫通孔的方柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件，通過密封材料層被捆束多個而構(gòu)成陶瓷體，在上述陶瓷體的外周部也形成密封材料層，隔著上述貫通孔的隔壁起到顆粒捕集用過濾器的作用，其特征在于，與上述陶瓷體的上述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，上述密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是上述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
另外，在本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器中，與上述陶瓷體的上述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，上述密封材料層的交叉部的最大寬度L是上述密封材料層的最小寬度l的1.5～3倍，這是指將各密封材料層的交叉部的最大寬度L進行平均時，其平均值是密封材料層的最小寬度l的1.5～3倍，而在所有密封材料層的交叉部中，優(yōu)選最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.5～3倍。
并且，本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器優(yōu)選形成為長度方向的外周面具有曲面的形狀。
并且，本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器優(yōu)選被賦予了催化劑、催化劑承載膜。在本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器中，催化劑可以被賦予到多孔質(zhì)陶瓷部件中，也可以賦予到密封材料層中。同樣，在本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器中，催化劑承載膜可以被賦予到多孔質(zhì)陶瓷部件中，也可以賦予到密封材料層中。


圖1是示意表示本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器的一例的立體圖。
圖2(a)是示意表示構(gòu)成圖1所示的蜂窩式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷部件的一例的立體圖，圖2(b)是沿圖2(a)所示的多孔質(zhì)陶瓷部件的A-A線的剖面圖。
圖3(a)是示意表示構(gòu)成圖1和圖2所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的一例的部分放大剖面圖，圖3(b)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的其他示例的部分放大剖面圖，圖3(c)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的另外其他示例的部分放大剖面圖。
圖4(a)是示意表示本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器的一例的部分放大剖面圖，圖4(b)是示意表示本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器的其他示例的部分放大剖面圖，圖4(c)是的示意表示本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器的另外其他示例的部分放大剖面圖。
圖5是示意表示制造本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖6(a)是示意表示以往的陶瓷體外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的一例的部分放大剖面圖，圖6(b)是示意表示以往的陶瓷體外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的其他示例的部分放大剖面圖，圖6(c)是示意表示以往的陶瓷體外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的另外其他示例的部分放大剖面圖。
圖7是表示實施例1～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器的、形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和密封材料層的交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
圖8是表示實施例16～30及比較例7～12涉及的蜂窩式過濾器的、形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和密封材料層的交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
圖9是表示比較例13～19涉及的蜂窩式過濾器的、形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和密封材料層的交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
圖10是表示試驗例1～21涉及的蜂窩式過濾器的、形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和密封材料層的交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
符號說明10蜂窩式過濾器；11交叉部；13密封材料層；14密封材料層；15陶瓷體；20多孔質(zhì)陶瓷部件；21貫通孔；22填充材料；23隔壁。
本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器構(gòu)成為，隔著隔壁在長度方向并列設置多個貫通孔的方柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件，通過密封材料層被捆束多個而構(gòu)成陶瓷體，在上述陶瓷體的外周部也形成密封材料層，隔著上述貫通孔的隔壁起到顆粒捕集用過濾器的作用，其特征在于，與上述陶瓷體的上述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，上述密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是上述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
圖1是示意表示本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器(以下簡單地稱為本發(fā)明的蜂窩式過濾器)的一例的立體圖，圖2(a)是示意表示構(gòu)成圖1所示的蜂窩式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷部件的一例的立體圖，圖2(b)是沿圖2(a)所示的多孔質(zhì)陶瓷部件的A-A線的剖面圖。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的蜂窩式過濾器的結(jié)構(gòu)可以列舉和以往的蜂窩式過濾器大致相同的結(jié)構(gòu)。
即，通過密封材料層14將多孔質(zhì)陶瓷部件20捆束多個而構(gòu)成陶瓷體15，在該陶瓷體15的周圍也形成密封材料層13。并且，該多孔質(zhì)陶瓷部件20的外周角部被加工了圓角(加工圓角R)，在其長度方向并列設置多個貫通孔21，隔著各個貫通孔21的隔壁23起到過濾器的作用。
另外，關(guān)于形成于多孔質(zhì)陶瓷部件20的外周角部上的圓角，將在后面說明。
即，如圖2(b)所示，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件20的貫通孔21在廢氣的入口側(cè)或出口側(cè)端部中的任一方被填充材料22密封孔眼，流入一個貫通孔21的廢氣一定在通過隔開貫通孔21的隔壁23后，從其他貫通孔23流出。
設置密封材料層13的目的在于，在把蜂窩式過濾器10設置在內(nèi)燃機的排氣通道中時，防止廢氣從陶瓷體15的外周部泄漏。另外，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，通過使密封材料層13形成于陶瓷體的外周部，可以提高蜂窩式過濾器的強度等，同時與不形成密封材料層13時相比，可以降低密封材料層的交叉部的風蝕。這被推測認為是，如果在陶瓷體的外周部形成密封材料層13，向蜂窩式過濾器整體施加朝向內(nèi)側(cè)的壓縮力，密封材料層的交叉部變硬壓縮且變得堅固，從而，相對風蝕、裂紋的耐久性提高，抗振動性增強。
因此，本發(fā)明的蜂窩式過濾器，在陶瓷體的外周部形成密封材料層的情況下，為了進一步降低密封材料層的交叉部的風蝕，把密封材料層的形成條件設計成最佳條件。
本發(fā)明的蜂窩式過濾器，與陶瓷體的多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面(以下簡單地稱為陶瓷體的斷面)中的、密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是上述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
另外，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，所述“密封材料層的交叉部”是指在本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中，密封材料層由彼此相鄰的多孔質(zhì)陶瓷部件的彼此平行的外周夾持的區(qū)域以外的區(qū)域。
如果上述密封材料層的交叉部的最大寬度L小于上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍，則廢氣過度集中于上述交叉部，較大的熱應力容易起作用，因此在上述交叉部產(chǎn)生較大的凹陷。如果長期使用這種蜂窩式過濾器，微粒大量堆積在該較大凹陷中，在蜂窩式過濾器的再生處理中，較大的熱應力起作用，使得密封材料層產(chǎn)生裂紋。
并且，上述密封材料層不是完全的致密體，其內(nèi)部流入廢氣，如果上述密封材料層的交叉部的最大寬度L超過上述密封材料層的最小寬度l的3倍，在蜂窩式過濾器的使用中，流入上述交叉部的廢氣量增多，因此較大的熱應力作用于上述交叉部，在產(chǎn)生較大凹陷的同時，容易產(chǎn)生裂紋。并且，在上述密封材料層的交叉部的最大寬度L超過上述密封材料層的最小寬度l的3倍的蜂窩式過濾器中，其端面中可以進行廢氣凈化的面積減少，廢氣的凈化效率降低。
因此，本發(fā)明的蜂窩式過濾器通過使上述密封材料層的交叉部的最大寬度L為上述密封材料層的最小寬度l的1.5～3倍，即使在陶瓷體的外周部形成密封材料層，也能夠防止較大的熱應力作用于上述密封材料層的交叉部，防止因風蝕而產(chǎn)生較大的凹陷。
并且，本發(fā)明的蜂窩式過濾器的形狀不限于圖1所示的圓柱狀，例如，可以列舉橢圓柱狀或方柱狀等任意形狀。其中，特別優(yōu)選圓柱狀、橢圓柱狀等的長度方向的外周面具有曲面的形狀。通常，安裝了廢氣凈化用蜂窩式過濾器的內(nèi)燃機的排氣通道形成為在過濾器正前面擴大成圓錐狀(taper狀)的形狀，廢氣相對過濾器并不是全部都平行地流入，而是在過濾器的正前面的空間產(chǎn)生各種氣流而流入過濾器。此時，本發(fā)明的蜂窩式過濾器的形狀不是方柱形狀，只要是長度方向的外周面具有曲面的形狀，廢氣的氣流在過濾器的斷面方向容易形成漩渦，容易使廢氣相對過濾器呈螺旋狀流入，所以容易均勻地捕集微粒，而且使風蝕不集中于交叉部，而整體上分布均勻，降低風蝕。并且，在向本發(fā)明的蜂窩式過濾器的密封材料層賦予催化劑或催化劑承載膜的情況下，如后面所述，雖然密封材料層容易變得不均勻而惡化密封性和粘接性，但如果是長度方向上的外周面具有曲面的過濾器，與方柱狀的過濾器相比，可以均勻地進行干燥，因此能夠防止密封材料層產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象。
圖6(a)是示意表示以往的陶瓷體的外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的一例的部分放大剖面圖，圖6(b)是示意表示以往的陶瓷體的外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的其他示例的部分放大剖面圖，圖6(c)是示意表示以往的陶瓷體的外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的另外其他示例的部分放大剖面圖。
如圖6所示，在以往的陶瓷體的外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器中，交叉部61(圖6(a))、交叉部610(圖6(b))在陶瓷體的斷面中呈正方形，這些蜂窩式過濾器的交叉部61和610的最大寬度L’通常為密封材料層的最小寬度l’的21/2倍，并且，交叉部611(圖6(c))在陶瓷體的斷面中呈正三角形，該蜂窩式過濾器的交叉部611的最大寬度L’通常為密封材料層的最小寬度l’的1倍。
即，如圖6所示的以往的陶瓷體的外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器的交叉部61、610和611，其密封材料層的交叉部的最大寬度L’均小于密封材料層的最小寬度l’的1.5倍，不滿足上述的本發(fā)明的蜂窩式過濾器的密封材料層的交叉部的最大寬度L和密封材料層的最小寬度l的關(guān)系。
因此，在本發(fā)明中，在構(gòu)成蜂窩式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向的斷面類似以往的陶瓷體外周部具有密封材料層的蜂窩式過濾器那樣的正方形、長方形或正六邊形的情況下，如圖3(a)～圖3(c)所示，在多孔質(zhì)陶瓷部件的外周角部進行倒角，使密封材料層的交叉部的最大寬度L為密封材料層的最小寬度l的1.5～3倍。
圖3(a)是示意表示構(gòu)成圖1和圖2所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器10的陶瓷體15的斷面的一例的部分放大剖面圖，圖3(b)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的其他示例的部分放大剖面圖，圖3(c)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的另外其他示例的部分放大剖面圖。
另外，在以下的圖3(a)～圖3(c)的說明中，在與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，單純地把相當于多孔質(zhì)陶瓷部件的外周的部分稱為外周，并且，在與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，單純地把相當于形成于多孔質(zhì)陶瓷部件的外周角部的R面(C面)的部分稱為R面(C面)。
并且，在圖3(a)～圖3(c)中，省略形成于多孔質(zhì)陶瓷部件的貫通孔和隔壁等。
在圖3(a)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器10中，與多孔質(zhì)陶瓷部件20的長度方向垂直的斷面形狀為其外周角部被加工了圓角R的大致正方形或長方形，交叉部11形成為密封材料層14被彼此相鄰的4個多孔質(zhì)陶瓷部件20的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層14被形成于在左右方向和上下方向彼此相鄰的兩個多孔質(zhì)陶瓷部件20的外周角部的R面中、由連接靠近的一方R面的各個端部的線劃分的區(qū)域。
因此，這種交叉部11的最大寬度L1(mm)，如圖3(a)所示，形成為傾斜地彼此相鄰的多孔質(zhì)陶瓷部件20中相面對的R面的相距較遠的端部之間的距離，具體而言，如果把密封材料層14的最小寬度設為l1(mm)，把圓角大小設為R1(mm)，則可以根據(jù)下述公式1求出。
公式1L1=(l1+2×R1)2+l12···(1)]]>并且，在圖3(b)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與多孔質(zhì)陶瓷部件200的長度方向垂直的斷面形狀為其外周角部被加工了圓角C的大致正方形或長方形，交叉部110形成為密封材料層140被彼此相鄰的4個多孔質(zhì)陶瓷部件200的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層140被在左右方向和上下方向彼此相鄰的兩個多孔質(zhì)陶瓷部件200的外周角部所形成的C面中、由連接靠近的C面的各個端部的線劃分的區(qū)域。
因此，這種交叉部110的最大寬度L2(mm)，如圖3(b)所示，形成為傾斜地彼此相鄰的多孔質(zhì)陶瓷部件200中相面對的C面的較遠的端部之間的距離，具體而言，如果把密封材料層140的最小寬度設為l2(mm)，把圓角大小設為C(mm)，則可以根據(jù)下述公式2求出。
公式2L2=(l2+2×C)2+l22···(2)]]>另外，在圖3(c)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與多孔質(zhì)陶瓷部件201的長度方向垂直的斷面形狀為其外周角部被加工了圓角R的大致正六邊形，交叉部111形成為密封材料層141被彼此相鄰的3個多孔質(zhì)陶瓷部件201的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層141被彼此相鄰的兩個多孔質(zhì)陶瓷部件201的外周所形成的R面中、由連接靠近的R面的各個端部的線劃分的區(qū)域。
因此，這種交叉部111的最大寬度L3(mm)，如圖3(c)所示，形成為彼此相鄰的多孔質(zhì)陶瓷部件200的R面的較遠的端部之間的距離，具體而言，如果把密封材料層141的最小寬度設為l3(mm)，把圓角大小設為R2(mm)，則可以根據(jù)下述公式3求出。
公式3L3＝l3+R2……(3)在這些圖3(a)～圖3(c)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，調(diào)整圓角大小R1、C和R2，以使交叉部11、110和111的最大寬度L(L1～L3)均為密封材料層14、140和141的最小寬度l(l1～l3)的1.5～3倍。
例如，在圖3(a)所示的蜂窩式過濾器中，如果上述l1為1.0mm，則根據(jù)上述公式(1)，通過把圓角大小R1調(diào)整為0.059～0.91mm，可以使上述L1為1.5～3.0mm。
并且，在圖3(b)所示的蜂窩式過濾器中，例如，如果上述l2為1.0mm，根據(jù)上述公式(2)，通過把圓角大小C調(diào)整為0.059～0.91mm，可以使上述L2為1.5～3.0mm。
另外，在圖3(c)所示的蜂窩式過濾器中，例如，如果上述l3為1.0mm，根據(jù)上述公式(3)，通過把圓角大小R2調(diào)整為0.5～2.0mm，可以使上述L3為1.5～3.0mm。
并且，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面形狀為其外周角部被加工了圓角的正方形或長方形時，上述多孔質(zhì)陶瓷部件如圖3(a)或圖3(b)所示，不必在上下方向和左右方向均等地排列捆束，可以在上下方向或左右方向偏移的狀態(tài)下捆束。
圖4(a)是示意表示構(gòu)成多孔質(zhì)陶瓷部件在左右方向偏移的狀態(tài)下被捆束的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的一例的部分放大剖面圖。
另外，在以下圖4(a)的說明中，在與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，單純地把相當于多孔質(zhì)陶瓷部件的外周的部分稱為外周，并且，在與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，單純地把相當于在多孔質(zhì)陶瓷部件的外周角部形成的R面的部分稱為R面。
并且，在圖4(a)中，省略形成于多孔質(zhì)陶瓷部件的貫通孔和隔壁等。
在圖4(a)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與多孔質(zhì)陶瓷部件202的長度方向垂直的斷面形狀為其外周角部被加工了圓角R的大致正方形或長方形，交叉部112形成為密封材料層142被彼此相鄰的3個多孔質(zhì)陶瓷部件202的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層142被形成于在左右方向彼此相鄰的兩個多孔質(zhì)陶瓷部件202的外周的R面中、連接靠近的R面的各個端部的線和被從上述R面的相距較遠的端部朝向彼此相鄰的另一個多孔質(zhì)陶瓷部件202的外周下垂的兩條垂線所劃分出的區(qū)域。
因此，如圖4(a)所示，這種交叉部112的最大寬度L4(mm)為從作為一條垂線的起點的多孔質(zhì)陶瓷部件202的R面的端部到另一條垂線和多孔質(zhì)陶瓷部件202的外周所接觸的點的距離，具體而言，如果把密封材料層142的最小寬度設為l4(mm)，把圓角大小設為R3(mm)，則可以根據(jù)下述公式4求出。
公式4L4=(l4+2×R3)2+l42···(4)]]>在這種圖4(a)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，調(diào)整圓角的大小R3，使交叉部112的最大寬度L4為密封材料層142的最小寬度l4的1.5～3倍。
具體而言，例如，如果上述l4為1.0mm，根據(jù)上述公式(4)，通過把圓角大小R3調(diào)整為0.059～0.91mm，可以使上述L4為1.5～3.0mm。
并且，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向的斷面形狀如圖4(b)、圖4(c)所示，也可以是菱形或三角形。
圖4(b)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的一例的部分放大剖面圖，圖4(c)是示意表示構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面的其他示例的部分放大剖面圖。
另外，在以下圖4(b)、(c)的說明中，在與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，單純地把相當于多孔質(zhì)陶瓷部件的外周的部分稱為外周。
并且，在圖4(b)、(c)中，省略形成于多孔質(zhì)陶瓷部件的貫通孔和隔壁等。
在圖4(b)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與其長度方向垂直的斷面形狀為菱形的多孔質(zhì)陶瓷部件203通過密封材料層143被捆束多個，交叉部113形成為密封材料層143被彼此相鄰的4個多孔質(zhì)陶瓷部件203的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層143被連接彼此相鄰的4個多孔質(zhì)陶瓷部件203的外周的各個角部的線劃分后的菱形的區(qū)域。
因此，這種交叉部113的最大寬度L5(mm)，如圖4(b)所示，形成為菱形的交叉部113的較長一方的對角線，具體而言，如果把密封材料層143的最小寬度設為l5(mm)，把在與多孔質(zhì)陶瓷部件203的長度方向垂直的斷面中的銳角的頂點角度設為α，則可以根據(jù)下述公式5求出。
公式5L5=l5sinα2(1+cosα)···(5)]]>在這種圖4(b)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，通過調(diào)整與多孔質(zhì)陶瓷部件203的長度方向垂直的斷面中的銳角的頂點角度α，使交叉部113的最大寬度L5為密封材料層143的最小寬度l5的1.5～3倍。
具體而言，例如，如果密封材料層143的最小寬度l5為1.0mm，則根據(jù)將上述公式(5)變形得到的cosα＝1-2l52/L52，通過把多孔質(zhì)陶瓷部件203的銳角的頂點角度α調(diào)整為38.9～83.6°，可以使交叉部113的最大寬度L5為1.5～3.0mm。
另外，在圖4(b)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，對多孔質(zhì)陶瓷部件203的外周角部實施R圓角或C圓角等的倒角處理并不是必須條件，但如果多孔質(zhì)陶瓷部件203的外周角部是尖狀的，則熱應力集中作用于該部分，容易產(chǎn)生裂紋，所以優(yōu)選加工成圓角。
另外，在圖4(c)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，與其長度方向垂直的斷面形狀為三角形的多孔質(zhì)陶瓷部件204通過密封材料層144被捆束多個，交叉部114形成為密封材料層144被相鄰的6個多孔質(zhì)陶瓷部件204的彼此平行的外周所夾持的區(qū)域以外的區(qū)域，即，密封材料層144被連接彼此相鄰的6個多孔質(zhì)陶瓷部件204的外周的各個角部的線劃分后的正六邊形的區(qū)域。
因此，這種交叉部114的最大寬度L6(mm)，如圖4(c)所示，形成為通過交叉部114而傾斜面對的多孔質(zhì)陶瓷部件204的角部的距離，具體而言，如果把密封材料層144的最小寬度設為l6(mm)，則可以根據(jù)下述公式6求出。
公式6L6＝2×l6……(6)在這種圖4(c)所示的蜂窩式過濾器中，交叉部114的最大寬度L6通常為密封材料層144的最小寬度l6的2倍。
具體而言，例如，如果密封材料層144的最小寬度l6為1.0mm，根據(jù)上述公式(6)，上述L6為2.0mm。
另外，在圖4(c)所示的本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，對多孔質(zhì)陶瓷部件204的外周角部實施R圓角或C圓角等的倒角處理并不是必須條件，但如果多孔質(zhì)陶瓷部件204的外周角部是尖狀的，則熱應力集中作用于該部分，容易產(chǎn)生裂紋，所以優(yōu)選加工成圓角。
這樣，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，在多孔質(zhì)陶瓷部件的外周角部實施倒角處理不是必須條件，根據(jù)與上述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面形狀，沒有必要對其外周角部加工成圓角。
此處，在日本特開2001-96117號公報中，公開了在蜂窩式過濾器的外周面角部形成0.3～2.5mm的圓弧面的陶瓷過濾器聚集體。
并且，在日本特開2001-190916號公報中，公開了蜂窩狀組塊斷面形狀的角部形成為曲率半徑大于等于0.3mm的圓角、或者被實施了大于等于0.5mm的倒角處理的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體。
這些公報中記載的陶瓷過濾器聚集體和蜂窩狀結(jié)構(gòu)體，關(guān)于把蜂窩式過濾器或蜂窩狀組塊的外周角部作成圓角或?qū)嵤┑菇翘幚恚m然一部分與上述本發(fā)明的蜂窩式過濾器相同，但在這些公報中沒有記載在外周部形成密封材料層的內(nèi)容，而且，完全沒有記載在構(gòu)成蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中，限定密封材料層的交叉部的最大寬度L和該密封材料層的最小寬度l的關(guān)系的內(nèi)容。
即，上述文獻記載的發(fā)明和本發(fā)明的蜂窩式過濾器，其結(jié)構(gòu)是不同的，這些文獻對本發(fā)明的蜂窩式過濾器的新穎性或創(chuàng)造性不能形成任何障礙。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，雖然對作為陶瓷體的斷面中的密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)沒有特別限定，但優(yōu)選為0.2～9mm左右。如果小于0.2mm，則密封材料層的厚度非常薄，不能合適地將各個多孔質(zhì)陶瓷部件捆束，另一方面，如果超過9mm，則密封材料層非常厚，為了充分確保蜂窩式過濾器的可過濾面積，需要非常大的蜂窩式過濾器。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，對作為蜂窩狀陶瓷部件的材料沒有特別限定，例如，可以列舉氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦等氮化物陶瓷，碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等碳化物陶瓷，氧化鋁、氧化鋯、堇青石(cordierite)、莫來石等氧化物陶瓷，其中優(yōu)選耐熱性好、機械特性良好、而且熱傳導率大的碳化硅。另外，也可以使用向上述陶瓷中調(diào)配了金屬硅的含硅陶瓷、利用硅或硅酸鹽化合物結(jié)合的陶瓷。
并且，對多孔質(zhì)陶瓷部件的氣孔率沒有特別限定，但優(yōu)選為40～80％左右。如果氣孔率小于40％，則本發(fā)明的蜂窩式過濾器有時會馬上產(chǎn)生孔眼堵塞，而如果氣孔率超過80％，則多孔質(zhì)陶瓷部件的強度降低，有時容易損壞。
另外，上述氣孔率可以利用例如水銀壓入法、阿基米德法和使用掃描型電子顯微鏡(SEM)的測定等以往公知的方法進行測定。
并且，上述多孔質(zhì)陶瓷部件的平均氣孔直徑優(yōu)選5～100μm。如果平均氣孔直徑小于5μm，微粒容易引起孔眼堵塞。另一方面，如果平均氣孔直徑超過100μm，微粒從氣孔中穿過，不能捕集該微粒，不能起到過濾器的作用。
制造這種多孔質(zhì)陶瓷部件時使用的陶瓷的粒徑?jīng)]有特別限定，但優(yōu)選在后面燒成工序中收縮小的陶瓷，例如，優(yōu)選將具有平均粒徑約為0.3～50μm的粉末100重量份(重量部)和具有平均粒徑約為0.1～1.0μm的粉末5～65重量份組合而得的陶瓷。通過按上述配比混合上述粒徑的陶瓷粉末，可以制造多孔質(zhì)陶瓷部件。
在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，將這種多孔質(zhì)陶瓷部件通過密封材料層捆束多個構(gòu)成陶瓷體，在該陶瓷體的外周也形成密封材料層。
即，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，密封材料層形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間及陶瓷體的外周，形成于上述多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層起到將多個多孔質(zhì)陶瓷部件捆束的粘接劑層的作用，另一方面，形成于陶瓷體外周的密封材料層在把本發(fā)明的蜂窩式過濾器安裝于內(nèi)燃機的排氣通道中時，起到防止廢氣從陶瓷體外周泄漏的密封材料的作用。
對作為構(gòu)成上述密封材料層的材料沒有特別限定，例如可以列舉由無機粘接劑、有機粘接劑、無機纖維及無機顆粒構(gòu)成的密封材料層等。
另外，如上所述，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，密封材料層形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間及陶瓷體的外周，這些密封材料層可以用相同材料構(gòu)成，也可以用不同材料構(gòu)成。并且，在上述密封材料層用相同材料構(gòu)成的情況下，其材料的配比可以相同也可以不同。
作為上述無機粘接劑，例如可以列舉硅溶膠、鋁溶膠等。這些粘接劑可以單獨使用也可以混合兩種或兩種以上使用。在上述無機粘接劑中優(yōu)選硅溶膠。
作為上述有機粘接劑，例如可以列舉聚乙烯醇、甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素等。這些粘接劑可以單獨使用，也可以把兩種或兩種以上混合使用。在上述有機粘接劑中優(yōu)選羧甲基纖維素。
作為上述無機纖維，例如可以列舉硅酸鋁(silica alumina)、莫來石、氧化鋁、硅等陶瓷纖維等。這些無機纖維可以單獨使用，也可以將兩種或兩種以上混合使用。在上述無機纖維中優(yōu)選硅酸鋁纖維(silicaalumina fiber)。
作為上述無機顆粒，例如可以列舉碳化物、氮化物等，具體而言，可以列舉由碳化硅、氮化硅、氮化硼等構(gòu)成的無機粉末或金屬須等。這些無機顆粒可以單獨使用，也可以將兩種或兩種以上混合使用。在上述無機顆粒中優(yōu)選熱傳導性好的碳化硅。
并且，在本發(fā)明的蜂窩式過濾器中，優(yōu)選賦予催化劑。通過承載(擔持)催化劑，本發(fā)明的蜂窩式過濾器可以在發(fā)揮捕集廢氣中的微粒的過濾器的作用的同時，發(fā)揮凈化廢氣中含有的上述CO、HC、及NOx等的催化劑載體的作用。
作為上述催化劑，只要是可以凈化廢氣中的CO、HC、及NOx等的催化劑就沒有特別限定，例如可以列舉白金、鈀、銠等貴金屬等。并且，有時也在貴金屬的基礎(chǔ)上添加堿金屬(元素周期表1族)、堿土金屬(元素周期表2族)、稀土族元素(元素周期表3族)。
并且，在向本發(fā)明的蜂窩式過濾器賦予上述催化劑時，優(yōu)選預先在其表面形成催化劑承載膜后賦予上述催化劑。這樣，可以增大比表面積，提高催化劑的分散度，增加催化劑的反應部位。并且，可以利用催化劑承載膜防止催化劑金屬的結(jié)塊，所以也提高催化劑的耐熱性。另外，可以降低壓力損耗。
作為上述催化劑承載膜只要是比表面積大的承載膜就沒有特別限定，例如可以列舉由氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、二氧化硅等構(gòu)成的膜。
另外，上述催化劑可以賦予到多孔質(zhì)陶瓷部件中，也可以賦予到密封材料層。同樣，上述催化劑承載膜可以賦予到多孔質(zhì)陶瓷部件中，也可以賦予到密封材料層。即，上述催化劑和上述催化劑承載膜可以賦予到本發(fā)明的蜂窩式過濾器整體中，也可以不賦予到本發(fā)明的蜂窩式過濾器整體中。
作為向本發(fā)明的蜂窩式過濾器賦予上述催化劑和上述催化劑承載膜的方法沒有特別限定，例如可以列舉利用浸漬在漿狀溶液(分散液)中并干燥的方法或溶膠凝膠法等向多孔質(zhì)陶瓷部件賦予催化劑或催化劑承載膜后，使用該多孔質(zhì)陶瓷部件制造陶瓷體的方法，或利用浸漬在漿狀溶液中并干燥的方法或溶膠凝膠法等向陶瓷體賦予催化劑或催化劑承載膜的方法等。在前者的方法中，不向密封材料層賦予催化劑或催化劑承載膜，而在后者的方法中，向密封材料層賦予催化劑或催化劑承載膜。
作為上述漿狀溶液，只要是構(gòu)成催化劑或催化劑承載膜的材料或含有其原料的溶液就沒有特別限定，例如在形成由氧化鋁構(gòu)成的催化劑承載膜時，可以使用向溶劑中分散了γ-Al2O3粉末的分散液等。
另外，使用向陶瓷體賦予催化劑或催化劑承載膜的方法制造方柱狀的本發(fā)明的蜂窩式過濾器時，有時密封材料層容易變得不均勻，導致密封性和粘接性惡化。這是因為陶瓷體由組分不同的多孔質(zhì)陶瓷部件和密封材料層構(gòu)成，在多孔質(zhì)陶瓷部件和密封材料層的溶劑吸收率等不同，因此推測在浸漬在漿狀溶液中并干燥的方法或溶膠凝膠法等的干燥工序中，角部的密封材料層接觸多孔質(zhì)陶瓷部件的部分(表層部)急劇干燥，溶劑從角部的密封材料層未接觸多孔質(zhì)陶瓷部件的部分(內(nèi)層部)被急劇奪取，結(jié)果，在角部的密封材料層的內(nèi)層部產(chǎn)生疏松，在密封材料層的密度分布上容易產(chǎn)生偏差。
承載了上述催化劑的本發(fā)明的蜂窩式過濾器發(fā)揮著和以往公知的帶催化劑的DPF(柴油微粒過濾器)相同的氣體凈化裝置的作用。因此，此處省略本發(fā)明的蜂窩式過濾器發(fā)揮催化劑載體的作用時的詳細說明。
如上所述，本發(fā)明的蜂窩式過濾器，具有與陶瓷體的所述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中的密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是所述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍的關(guān)系。
因此，本發(fā)明的蜂窩式過濾器在使用過程中，上述密封材料層的交叉部不會因廢氣而遭受集中的風蝕，并且流入上述交叉部的廢氣量減少，所以即使長期反復使用時，在上述密封材料層的交叉部不會產(chǎn)生較大的凹陷，或不會因流入該交叉部的廢氣等引起的熱應力而產(chǎn)生裂紋，所以耐久性良好。
下面，說明上述的本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法的一例。另外，在以下說明中，使構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向的斷面形狀形成為圖3(a)所示的、在其外周角部加工了圓角R的大致正方形。因此，在以下說明中適當參照圖1、圖2和圖3(a)進行說明。
要制造本發(fā)明的蜂窩式過濾器，首先，制造作為陶瓷體15的陶瓷層壓體。
該陶瓷層壓體是將隔著隔壁在長度方向并列設置多個貫通孔、并且其外周進行了倒角處理的柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件20，通過密封材料層14捆束多個而構(gòu)成的大致方柱結(jié)構(gòu)。
要制造多孔質(zhì)陶瓷部件20，首先，向上述的陶瓷粉末添加粘接劑和分散溶液，調(diào)制混合組合物。
作為上述粘接劑沒有特別限定，例如可以列舉甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。
上述粘接劑的配比量通常優(yōu)選相對100重量份的陶瓷粉末約為1～10重量份。
作為上述分散溶液沒有特別限定，例如可以列舉苯等有機溶劑，甲醇等酒精、水等。
上述分散溶液被適當配比成使混合組成物的粘度在一定范圍以內(nèi)。
這些陶瓷粉末、粘接劑及分散溶液在利用磨碎機(attritor)等混合后，用混合機等充分攪拌，利用擠壓成形法等制造方柱形狀的生成體。
然后，使用微波干燥機等使上述生成體干燥，形成陶瓷干燥體，然后對上述陶瓷干燥體的外周加工倒角(圓角R)。
作為上述圓角的大小沒有特別限定，在制造后的蜂窩式過濾器的斷面中，使形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)適當調(diào)整為所述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。另外，也可以在上述陶瓷干燥體外周不進行倒角處理，而在擠壓成形上述生成體時，預先制造上述生成體，使其外周成為圓角，并且，也可以在進行后述的脫脂、燒成工序制造燒結(jié)體后，對該燒結(jié)體的外周角部進行倒角處理。
然后，向加工了上述倒角的陶瓷干燥體的規(guī)定貫通孔實施填充封口材料的封口處理，再次利用微波干燥機等進行干燥處理。
作為上述封口材料沒有特別限定，例如可以列舉和上述混合組成物相同的材料。
然后，將經(jīng)過上述封口處理的生成體在含氧氛圍下加熱到約400～650℃進行脫脂，使粘接劑等揮發(fā)并分解消失，大概僅剩下陶瓷粉末。
然后，在實施了上述脫脂處理后，在氮氣、氬氣等惰性氣體氛圍下加熱到約1400～2200℃進行燒成，制造多孔質(zhì)陶瓷部件20。
然后，按照圖5所示，制造陶瓷層壓體。
即，首先，將多孔質(zhì)陶瓷部件20以傾斜狀態(tài)堆積起來，將多孔質(zhì)陶瓷部件20以傾斜狀態(tài)放置在斷面為V字形的臺30上，然后向朝向上側(cè)的兩個側(cè)面20a、20b以均勻厚度涂覆作為密封材料層14的密封材料膏(paste)，形成密封材料膏層31，在該密封材料膏層31上反復進行順序?qū)訅浩渌亩嗫踪|(zhì)陶瓷部件20的步驟，制造規(guī)定大小的方柱狀陶瓷層壓體。此時，也可以在接觸陶瓷層壓體四角的多孔質(zhì)陶瓷部件20上使用易剝離的雙面膠帶等，使四角柱狀的多孔質(zhì)陶瓷部件切割成兩個部分而得到的三角柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件20c、和形狀與三角柱狀的多孔質(zhì)陶瓷部件20c相同的樹脂部件32粘貼在一起，完成多孔質(zhì)陶瓷部件20的層壓后，將構(gòu)成陶瓷層壓體四角的樹脂部件32全部去掉，使陶瓷層壓體形成斷面為多角柱狀。由此，可以減少在將陶瓷層壓體的外周部切削加工制造陶瓷體后而廢棄的由多孔質(zhì)陶瓷部件構(gòu)成的廢棄物的量。
除上述圖5所示方法以外，作為制造斷面為多角柱狀的陶瓷層壓體的方法，也可以根據(jù)制造的蜂窩式過濾器的形狀，例如，使用省略四角的多孔質(zhì)陶瓷部件的方法、組合三角柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件的方法等。并且，當然也可以制造四角柱狀的陶瓷層壓體。
并且，將該陶瓷層壓體在50～100℃下加熱約1小時，使上述密封材料膏層干燥、固化，形成密封材料層14，然后使用金剛石刀具等切削上述陶瓷層壓體的外周部，由此制造圓柱狀的陶瓷體15。
作為構(gòu)成密封材料層14的材料沒有特別限定，例如，可以使用上述的無機粘接劑、有機粘接劑、無機纖維和含有無機顆粒的粘接劑膏。
并且，在上述密封材料膏中可以含有少量的水分和溶劑等，這些水分和溶劑等，通常通過在涂覆密封材料膏以后進行加熱等，幾乎全部揮發(fā)掉。
并且，上述無機粘接劑的含量的下限優(yōu)選是固體成分的1重量％(百分比)，更優(yōu)選5重量％。另一方面，上述無機粘接劑的含量的上限優(yōu)選是固體成分的30重量％，更優(yōu)選15重量％，最優(yōu)選9重量％。如果上述無機粘接劑的含量小于1重量％，則導致粘接強度的降低，而如果超過30重量％，則導致熱傳導率的降低。
上述有機粘接劑的含量的下限優(yōu)選是固體成分的0.1重量％，更優(yōu)選0.2重量％，最優(yōu)選0.4重量％。另一方面，上述有機粘接劑的含量的上限優(yōu)選是固體成分的5.0重量％，更優(yōu)選1.0重量％，最優(yōu)選0.6重量％。如果上述有機粘接劑的含量小于0.1重量％，則難以抑制密封材料層14的移動，而如果超過5.0重量％，則在密封材料層14曝露于高溫下時，造成有機粘接劑燒損，粘接強度降低。
上述無機纖維的含量的下限優(yōu)選是固體成分的10重量％，更優(yōu)選20重量％。另一方面，上述無機纖維的含量的上限優(yōu)選是固體成分的70重量％，更優(yōu)選40重量％，最優(yōu)選30重量％。如果上述無機纖維的含量小于10重量％，則導致彈性及強度的降低，而如果上述無機纖維的含量超過70重量％，則導致導熱性能降低，并且作為彈性體的效果降低。
上述無機顆粒的含量的下限優(yōu)選是固體成分的3重量％，更優(yōu)選10重量％，最優(yōu)選20重量％。另一方面，上述無機顆粒的含量的上限優(yōu)選是固體成分的80重量％，更優(yōu)選60重量％，最優(yōu)選40重量％。如果上述無機顆粒的含量小于3重量％，則導致熱傳導率降低，而如果超過80重量％，則在密封材料層14曝露于高溫下時，導致粘接強度降低。
并且，上述無機纖維的顆粒(shot)含量的下限優(yōu)選是1重量％，上限優(yōu)選是10重量％，更優(yōu)選5重量％，最優(yōu)選3重量％。并且，其纖維長度的下限優(yōu)選是1mm，上限優(yōu)選是100mm，更優(yōu)選50mm，最優(yōu)選20mm。
如果顆粒含量小于1重量％則難以制造，如果顆粒含量超過10重量％，則導致多孔質(zhì)陶瓷部件20的壁面損傷。并且，如果纖維長度小于1mm，則難以形成具有彈性的蜂窩式過濾器，如果超過100mm，則容易形成類似毛球狀，惡化無機顆粒的分散，同時密封材料層14的厚度不能變薄。
上述無機粉末的顆粒大小的下限優(yōu)選是0.01μm，更優(yōu)選0.1μm。另一方面，上述無機顆粒的顆粒大小的上限優(yōu)選是100μm，更優(yōu)選15μm，最優(yōu)選10μm。如果無機顆粒的顆粒大小小于0.01μm，則成本升高，而如果無機顆粒的顆粒大小超過100μm，填充率變差，導致粘接力和熱傳導性的降低。
在該密封材料膏中，為了使密封材料膏柔軟，并賦予流動性使其容易涂覆，除上述無機纖維、無機粘接劑、有機粘接劑及無機顆粒外，也可以含有大致為總重量的35～65重量％左右的水分和其他丙酮、乙醇等溶劑，該密封材料膏的粘度優(yōu)選15～25Pa·s(1萬～2萬cps(cP))。
然后，進行在這樣制造的陶瓷體15的周圍形成密封材料層13的層的密封材料形成工序。
在該密封材料形成工序中，首先使陶瓷體15由其長度方向軸支撐著旋轉(zhuǎn)。
對陶瓷體15的旋轉(zhuǎn)速度沒有特別限定，但優(yōu)選為2～10min-1。
然后，使密封材料膏附著在旋轉(zhuǎn)的陶瓷體15的外周部。作為上述密封材料膏沒有特別限定，可以列舉上述的密封材料膏。
然后，使這樣形成的密封材料膏層在120℃左右的溫度下進行干燥，使水分蒸發(fā)形成密封材料層13，完成在陶瓷體15的外周形成有密封材料層13的本發(fā)明的蜂窩式過濾器10的制造。
以上，作為本發(fā)明的蜂窩式過濾器的制造方法，說明了如圖3(a)所示的與多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面形狀，但構(gòu)成本發(fā)明的蜂窩式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷部件的斷面形狀不限于此，例如，可以是具有圖3(b)、圖3(c)所示的斷面形狀的多孔質(zhì)陶瓷部件，并且，也可以是具有圖4(a)～圖4(c)所示的斷面形狀的多孔質(zhì)陶瓷部件。
具體實施例方式
以下根據(jù)實施例更加詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
(實施例1)(1)將60重量％的平均顆粒大小為5μm的α型碳化硅粉末和40重量％的平均顆粒大小為0.5μm的β型碳化硅粉末進行濕式混合，向所得的100重量份混合物中添加5重量份的有機粘接劑(甲基纖維素)和10重量份的水，進行攪拌得到混合組成物。然后，向上述混合組成物添加少量的可塑劑和潤滑劑進行攪拌后，進行擠壓成形，制造了生成體。
然后，使用微波干燥機將上述生成體干燥形成陶瓷體，然后切削該陶瓷干燥體的外周角部并進行圓角處理，在各個角部形成R＝0.0059mm的R面。
然后，向規(guī)定的貫通孔填充組分與上述生成體相同的膏，再次使用干燥機進行干燥，然后在400℃下脫脂，在常壓的氬氣氛圍、2200℃條件下燒成3小時，由此制造了其大小為33mm×33mm×300mm、貫通孔數(shù)目為31個/cm2、隔壁厚度為0.3mm的由碳化硅燒結(jié)體構(gòu)成的多孔質(zhì)陶瓷部件。
(2)使用含有30重量％的纖維長度為0.2mm的氧化鋁纖維、21重量％的平均顆粒大小為0.6μm的碳化硅顆粒、15重量％的硅溶膠、5.6重量％的羧甲基纖維素、及28.4重量％的水的耐熱性密封材料膏，利用參照圖5說明的方法將上述多孔質(zhì)陶瓷部件捆束成縱5個×橫5個，然后使用金剛石刀具進行切割，由此制造了直徑為165mm的圓柱狀陶瓷體。
此時，進行調(diào)整使捆束上述多孔質(zhì)陶瓷部件的密封材料層的厚度為0.1mm。
然后，混合23.3重量％的作為無機纖維的由氧化鋁硅構(gòu)成的陶瓷纖維(顆粒含有率為3％，纖維長度為0.1～100mm)、30.2重量％的作為無機顆粒的平均顆粒大小為0.3μm的碳化硅粉末、7重量％的作為無機粘接劑的硅溶膠(溶膠中的SiO2含有率為30重量％)、0.5重量％的作為有機粘接劑的羧甲基纖維素、及39重量％的水進行攪拌，調(diào)制了密封材料膏。
然后，使用上述密封材料膏，在上述陶瓷體的外周部形成厚度為1.0mm的密封材料膏層。并且，將該密封材料膏層在120℃下進行干燥，制造了圓柱形狀的蜂窩式過濾器。
本實施例1涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖3(a)所示大致相同，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L為0.15mm，上述密封材料層的最小寬度l為0.10mm，上述交叉部的最大寬度L是上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍。
(實施例2～15、比較例1～6)按照下述表1所示，設定形成于陶瓷干燥體的外周角部的圓角大小R，除此以外和實施例1的(1)相同，制造了多孔質(zhì)陶瓷部件。
使用該多孔質(zhì)陶瓷部件，并且按照下述表1所示，設定形成于該多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的厚度，除此以外和實施例1的(2)相同，制造了蜂窩式過濾器。
本實施例2～15涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖3(a)所示大致相同。另外，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L、上述密封材料層的最小寬度l、以及上述交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率如下述表1所示。
(評價試驗1)以1g/L的比率向?qū)嵤├?～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器賦予作為用于承載催化劑的基底的氧化鋁層，再以2g/L的比率賦予作為廢氣凈化用催化劑的白金。另外，實施例1～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器的吸水率為相對干燥后的密封材料100g是25g，相對干燥后的多孔質(zhì)陶瓷部件100g是23g。
把賦予催化劑后的實施例1～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器設置在發(fā)動機的排氣通道中，使上述發(fā)動機在空載狀態(tài)下以最高轉(zhuǎn)數(shù)(3700rpm、0Nm)運轉(zhuǎn)100小時。在運轉(zhuǎn)結(jié)束后，取出各個蜂窩式過濾器，測定在廢氣流入側(cè)的端面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的風蝕情況。
(評價試驗2)把評價試驗1后的實施例1～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器設置在發(fā)動機的排氣通道中，將廢氣加熱并使其流入，進行了使堆積的微粒燃燒并去除的再生處理。在進行再生處理后，取出各個蜂窩式過濾器，確認在廢氣流入側(cè)的端面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層是否產(chǎn)生裂紋。
把氧化鋁層的賦予量變更為20g/L、60g/L，進行了相同的評價試驗。另外，氧化鋁層的賦予量是通過變更向1，3-丁二醇分散了γ-Al2O3粉末的分散液的γ-Al2O3濃度、及蜂窩式過濾器在分散液中的浸漬次數(shù)而進行調(diào)整的。
評價試驗的結(jié)果如下述表1及圖7所示。
另外，圖7是表示關(guān)于評價試驗1的結(jié)果中，實施例1～15及比較例1～6涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和上述交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
表1

注1) l密封材料層的最小寬度。
注2) L密封材料層交叉部的最大寬度。
如表1所示，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.5～3.0倍的實施例1～15的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均小于等于4mm，沒過分形成凹陷。
另一方面，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L小于上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍或超過3倍的比較例1～6的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均超過4mm，在上述密封材料層的交叉部形成較大的凹陷。
另外，在實施例1～15的蜂窩式過濾器中，在再生處理后，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層根本沒有產(chǎn)生裂紋等。
另一方面，在比較例1～6的蜂窩式過濾器中，在廢氣流入側(cè)的端面中，以在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部形成的凹陷為中心產(chǎn)生裂紋。
(實施例16)在制造陶瓷體時，利用密封材料膏把多孔質(zhì)陶瓷部件捆束成縱3個×橫6個，并切割成長軸直徑為198mm、短軸直徑為99mm的橢圓柱狀，取代前面實施例的捆束成縱5個×橫5個并切割成圓柱狀，除此以外和實施例1相同，制造了橢圓柱狀的蜂窩式過濾器。
本實施例16涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖3(a)所示大致相同，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L為0.15mm，上述密封材料層的最小寬度l為0.10mm，上述交叉部的最大寬度L是上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍。
(實施例17～30、比較例7～12)按照下述表2所示，設定形成于陶瓷干燥體的外周角部的圓角大小R，除此以外和實施例16相同，制造了多孔質(zhì)陶瓷部件。
使用該多孔質(zhì)陶瓷部件，并且按照下述表2所示設定形成于該多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的厚度，除此以外和實施例16一樣，制造了蜂窩式過濾器。
本實施例16～30涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖3(a)所示大致相同。另外，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L、上述密封材料層的最小寬度l、以及上述交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率如下述表2所示。
使用實施例16～30及比較例7～12涉及的蜂窩式過濾器，進行了上述的評價試驗1和2。
評價試驗結(jié)果如下述表2和圖8所示。
另外，圖8是表示關(guān)于評價試驗1的結(jié)果中，實施例16～30及比較例7～12涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和上述交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
表2

注1) l密封材料層的最小寬度。
注2) L密封材料層交叉部的最大寬度。
如表2所示，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.5～3.0倍的實施例16～30的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均小于等于4.0mm，沒過分形成凹陷。
另一方面，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L小于上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍或超過3倍的比較例7～12的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均大于等于4.3mm，在上述密封材料層的交叉部形成較大的凹陷。
另外，在實施例16～30的蜂窩式過濾器中，在進行再生處理后，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層根本沒有產(chǎn)生裂紋等。
另一方面，在比較例7～12的蜂窩式過濾器中，在廢氣流入側(cè)的端面中，以在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部形成的凹陷為中心產(chǎn)生裂紋。
(比較例13～19)按照下述表3所示，設定形成于陶瓷干燥體的外周角部的圓角大小R，除此以外和實施例1的(1)相同，制造了多孔質(zhì)陶瓷部件。
使用該多孔質(zhì)陶瓷部件，使形成于該多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的厚度為1.0mm，在陶瓷體的外周部不形成密封材料膏層，除此以外和實施例l的(2)相同，制造了蜂窩式過濾器。
本比較例13～19涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖6(a)大致相同。另外，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L、上述密封材料層的最小寬度l、以及上述交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率如下述表3所示。
使用比較例13～19涉及的蜂窩式過濾器，進行了上述的評價試驗1和2。
評價試驗結(jié)果如下述表3和圖9所示。
另外，圖9是表示關(guān)于評價試驗1的結(jié)果中，比較例13～19涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和上述交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
表3

注1) l密封材料層的最小寬度。
注2) L密封材料層交叉部的最大寬度。
如表3所示，在蜂窩狀陶瓷體的外周部未形成密封材料膏層的比較例13～19的蜂窩式過濾器中，不管形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是否是密封材料層的最小寬度l的1.5～3.0倍，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均大于等于7.0mm，在上述密封材料層的交叉部形成較大的凹陷。
另外，在比較例13～19的蜂窩式過濾器中，在廢氣流入側(cè)的端面中，以在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部形成的凹陷為中心產(chǎn)生裂紋。
即，可以判明，特開2001-96117號公報記載的發(fā)明是產(chǎn)生裂紋等的薄弱的蜂窩式過濾器。
(試驗例1～21)按照下述表4所示，設定形成于陶瓷干燥體的外周角部的圓角大小R，除此以外和實施例1的(1)相同，制造了多孔質(zhì)陶瓷部件。
使用該多孔質(zhì)陶瓷部件，按照下述表4所示，設定形成于該多孔質(zhì)陶瓷部件的密封材料層的厚度，不切斷陶瓷體的外周而在陶瓷體外周部形成密封材料膏層，除此以外和實施例1的(2)相同，制造了以一邊為165mm的正方形為底面的方柱(長方體)形狀的蜂窩式過濾器。
本試驗例1～21涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面形狀和圖3(a)或圖6(a)所示大致相同。另外，在上述陶瓷體的端面中，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L、上述密封材料層的最小寬度l、以及上述交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率如下述表4所示。
使用試驗例1～21涉及的蜂窩式過濾器，進行了上述的評價試驗1和2。
評價試驗的結(jié)果如下述表4和圖10所示。
另外，圖10是表示關(guān)于評價試驗1的結(jié)果中，試驗例1～21涉及的蜂窩式過濾器的陶瓷體的斷面中形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L相對上述密封材料層的最小寬度l的倍率(L/l)和上述交叉部的風蝕深度的關(guān)系的曲線圖。
表4

注1) l密封材料層的最小寬度。
注2) L密封材料層交叉部的最大寬度。
如表4所示，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.5～3.0倍的試驗例1～15的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均小于等于5.3mm，未形成比較大的凹陷。
另一方面，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L小于上述密封材料層的最小寬度l的1.5倍或超過3倍的試驗例16～21的蜂窩式過濾器中，上述密封材料層的交叉部的風蝕深度均大于等于5.5mm，在上述密封材料層的交叉部形成較大的凹陷。
另外，在試驗例1～15的蜂窩式過濾器中，在氧化鋁層的賦予量為1g/L或20g/L的情況下，在進行再生處理后，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層根本沒有產(chǎn)生裂紋等。在氧化鋁層的賦予量為60g/L的情況下，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.6～2.5倍的試驗例2～4、7～9、12～14的蜂窩式過濾器中，在進行再生處理后，形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層根本沒有產(chǎn)生裂紋等，但是，在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部的最大寬度L是密封材料層的最小寬度l的1.5倍或3.0倍的試驗例1、5、6、10、11、15的蜂窩式過濾器中，在廢氣流入側(cè)的端面中，以在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部形成的凹陷為中心產(chǎn)生裂紋。
另一方面，在試驗例16～21的蜂窩式過濾器中，與氧化鋁層的賦予量無關(guān)，在廢氣流入側(cè)的端面中，以在形成于多孔質(zhì)陶瓷部件之間的密封材料層的交叉部形成的凹陷為中心產(chǎn)生裂紋。
本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器如上所述，在賦予催化劑時或在廢氣凈化裝置中長期反復使用時，在密封材料層的交叉部不會產(chǎn)生裂紋等，耐久性良好。
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其構(gòu)成為，將隔著隔壁在長度方向并列設有貫通孔的多個方柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件，通過密封材料層被捆束多個而構(gòu)成陶瓷體，在所述陶瓷體的外周部也形成密封材料層，隔著所述貫通孔的隔壁起到捕集顆粒用過濾器的作用，其特征在于，在與所述陶瓷體的所述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中，所述密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是所述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，長度方向的外周面具有曲面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，在與陶瓷體的多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中的所有密封材料層的交叉部中，所述密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是所述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，多孔質(zhì)陶瓷部件中設置了催化劑承載膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，多孔質(zhì)陶瓷部件中設置了催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，密封材料層中設置了催化劑承載膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項所述的廢氣凈化用蜂窩式過濾器，其特征在于，密封材料層中設置了催化劑。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種在賦予催化劑時或在廢氣凈化裝置長期反復使用時，在密封材料層的交叉部不會產(chǎn)生裂紋等的耐久性良好的廢氣凈化用蜂窩式過濾器。本發(fā)明的廢氣凈化用蜂窩式過濾器構(gòu)成為，將隔著隔壁在長度方向并列設置多個貫通孔的方柱狀多孔質(zhì)陶瓷部件，通過密封材料層被捆束多個而構(gòu)成陶瓷體，在上述陶瓷體的外周部也形成密封材料層，隔著上述貫通孔的隔壁起到捕集顆粒用過濾器的作用，其特征在于，與上述陶瓷體的上述多孔質(zhì)陶瓷部件的長度方向垂直的斷面中上述密封材料層的交叉部的最大寬度L(mm)是上述密封材料層的最小寬度l(mm)的1.5～3倍。
文檔編號F01N3/022GK1646204SQ03808019
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者山田啟二 申請人:揖斐電株式會社