專利名稱：蜂窩過濾器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩過濾器及其制造方法。更詳細(xì)地講，涉及過濾效率高，且耐熱沖擊性極好，同時(shí)密封構(gòu)件與過濾器基體的接合強(qiáng)度大、且壓力損失小的蜂窩過濾器及其制造方法。
如圖4(a)、(b)所示，該蜂窩過濾器，其主要部分結(jié)構(gòu)是把在多孔陶瓷所構(gòu)成蜂窩狀過濾器基體12的兩端面進(jìn)行開口的貫通孔14a、14b，在其中一個(gè)端面封成交錯(cuò)格子狀，且把另一個(gè)端面與前述一個(gè)端面封住貫通孔14a不同的貫通孔14b封成交錯(cuò)格子狀，采用強(qiáng)制地使從任何一個(gè)端面導(dǎo)入的排氣17通過貫通孔間的隔板13的方法，捕集、除去排氣17中的微粒子。
過去，蜂窩過濾器廣泛采用把陶瓷糊壓入多孔陶瓷所構(gòu)成過濾器基體12的貫通孔14中后，進(jìn)行燒成，在過濾器基體12的貫通孔14中埋設(shè)封孔材料11。此時(shí)，封孔材料不是用熔融反應(yīng)與各貫通孔間的隔板13粘合，而是通過壓入使陶瓷糊浸入隔板13的氣孔進(jìn)行燒成，結(jié)果可以說是利用嵌合機(jī)理固定。
然而，過去的蜂窩過濾器，因?yàn)闆]有特別考慮有關(guān)封孔材料11與過濾器基體12的熱膨脹系數(shù)的差別，所以封孔材料11的熱膨脹系數(shù)大時(shí)，浸入隔板13的氣孔中的封孔材料11由于熱膨脹使隔板13產(chǎn)生龜裂，封孔材料11的熱膨脹系數(shù)小時(shí)，存在封孔材料11脫落之類的問題。
對此，提出了通過將過濾器基體12與封孔材料11的陶瓷材料進(jìn)行特定的組合，使兩者在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差為3.5×10-6/℃以下，解決上述問題的蜂窩過濾器(特公平2-53083號公報(bào))。
然而，這種蜂窩過濾器，在結(jié)構(gòu)上因?yàn)檫^濾器基體12的隔板13的一部分被封孔材料11覆蓋，所以排氣17不能通過被封孔材料11所覆蓋的部分，存在過濾器功能降低的問題。
另外，過去，從增大過濾器基體12與封孔材料11的粘合面積，防止封孔材料11脫落的觀點(diǎn)考慮，目前封孔材料11埋設(shè)在貫通孔中的厚度是約10～15mm，所以壓力損失大存在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率降低的問題。
對此，提出了如圖5所示，將一個(gè)端面上過濾器基體12的貫通孔14封成交錯(cuò)格子狀，且把另一個(gè)端面與前述一個(gè)端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯(cuò)格子狀的密封板21固定在過濾器基體12的兩個(gè)端面上的蜂窩過濾器(特開昭55-114324號公報(bào))。
這種蜂窩過濾器，因?yàn)槭鞘姑芊獍?1固定在過濾器基體12的端面的結(jié)構(gòu)，所以過濾器基體12的一部分隔板沒有被密封板21覆蓋，不能使過濾器功能提高，同時(shí)不能防止隔板的龜裂發(fā)生。
然而，這種蜂窩過濾器，因?yàn)橥耆珱]有考慮熱膨脹系數(shù)因密封板21和過濾器基體12的陶瓷材料的不同而有差別，所以由于密封板21的剝離，脫落而產(chǎn)生排氣的泄漏等，在實(shí)用上、耐熱沖擊性方面有問題。
另外，這種蜂窩過濾器，因?yàn)橐矝]完全考慮密封板21的厚度，所以采用擠出成型制成使陶瓷結(jié)晶取向的密封板21時(shí)，由于密封板21的厚度導(dǎo)致陶瓷結(jié)晶有時(shí)不充分取向。結(jié)果，實(shí)際上密封板21與過濾器基體12的熱膨脹系數(shù)之差增大，過濾器基體12上固定密封板的蜂窩過濾器，在高溫使用時(shí)因密封板21的剝離、脫落而有時(shí)產(chǎn)生排氣的泄漏。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率因壓力損失增大而降低的老問題絲毫沒有解決。
此外，過去蜂窩過濾器的制造，采用將陶瓷組成的糊壓入燒成蜂窩狀干燥體的過濾器基體后、或壓接固定燒成前的板狀生成型體后進(jìn)行燒成的方法。
然而，這種過去的制造方法，其燒成工序因?yàn)橛煞涓C狀干燥體燒成成為過濾器基體的工序、和壓入陶瓷糊后或壓接固定板狀生成型體后、進(jìn)行燒成制成蜂窩過濾器工序的2個(gè)工序組成，所以成為蜂窩過濾器高成本化的主要原因，成為對蜂窩過濾器普及的一大障礙。
另外，壓接固定板狀生成型體后燒成制成蜂窩過濾器時(shí)，已經(jīng)燒成好的過濾器基體與燒成前的板狀生成型體，其燒結(jié)的程度因燒成而不同，所以壓接固定時(shí)即使兩者的貫通孔對置，燒成后有時(shí)也產(chǎn)生錯(cuò)位。
此外，將板狀生成型體與過濾器基體壓接后進(jìn)行燒成的制造方法，過濾器基體與密封構(gòu)件的接合強(qiáng)度不一定充分。
本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的研究，第一個(gè)目的是提供過濾效率高、且耐熱沖擊性也好、同時(shí)密封構(gòu)件與過濾器基體的接合強(qiáng)度高、且可使壓力損失小的蜂窩過濾器。
另外，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供可成本極低且精密地制造過濾效率高、且耐熱沖擊性也好，同時(shí)密封構(gòu)件與過濾器基體的接合強(qiáng)度極高、且可使壓力損失小的蜂窩過濾器的制造方法。
即，根據(jù)本發(fā)明提供一種蜂窩過濾器，其特征是具備具有許多貫通孔的蜂窩狀的過濾器基體，和固定在該過濾器基體的貫通孔進(jìn)行開口端面的密封構(gòu)件，密封構(gòu)件在其中的一個(gè)端把過濾器基體的許多貫通孔封成交錯(cuò)格子狀，而在另一個(gè)端將與前述一個(gè)端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯(cuò)格子狀的蜂窩過濾器，密封構(gòu)件是厚3mm以下的片狀燒成體，同時(shí)與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差是0.5×10-6/℃以下。
本發(fā)明的蜂窩過濾器，其過濾器基體及密封構(gòu)件優(yōu)選由取向的堇青石為主結(jié)晶相的陶瓷構(gòu)成。
另外，密封構(gòu)件優(yōu)選通過將塑性的片狀生成型體壓接固定，燒成成為蜂窩狀干燥體固定在過濾器基體上，或者利用與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差0.5×10-6/℃以下的接合材料固定在過濾器基體上。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于把陶瓷材料擠出成型制成片狀生成型體及蜂窩發(fā)生成型體，在該片狀生成型體上，使之與該蜂窩狀生成型干燥成的蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成交錯(cuò)格子狀貫通孔。在該片狀生成型體上形成的貫通孔與該蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)的位置，把該片狀生成型體壓接固定在該蜂窩狀干燥體的端面，將壓接固定該片狀生成型體的蜂窩狀干燥體進(jìn)行一體燒成。
本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法中，陶瓷材料優(yōu)選平均粒徑1～10μm的高嶺土0～20質(zhì)量％、平均粒徑5～30μm的滑石37～40質(zhì)量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質(zhì)量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質(zhì)量％、平均料徑2～100μm的溶融氧化硅或石英10～20質(zhì)量％的組成物為主原料，片狀生成型體優(yōu)選厚度3mm以下。
另外，本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，優(yōu)選同時(shí)進(jìn)行蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和片狀生成型體與蜂窩狀干燥體端面的壓接固定。
圖2是模式地表示本發(fā)明蜂窩過濾器的密封構(gòu)件與過濾器基體的固定安裝狀態(tài)一個(gè)例子的部分截面圖。
圖3是模式地表示本發(fā)明蜂窩過濾器的密封構(gòu)件與過濾器基體的固定安裝狀態(tài)另一個(gè)例子的部分截面圖。
圖4(a)(b)是表示過去的蜂窩過濾器一個(gè)例子的模式圖，圖4(a)是部分截面圖、圖4(b)是平面圖。
圖5是模式地表示過去的蜂窩過濾器另一個(gè)例子的側(cè)面圖。
因此，過濾器基體2的隔板3的一部分沒有被密封構(gòu)件1覆蓋，能使過濾器功能提高。另外，由于密封構(gòu)件1的熱膨脹而能防止過濾器基體2的隔板3產(chǎn)生龜裂。
作為本發(fā)明的過濾器基體2的構(gòu)成材料例如，可列舉無取向堇青石、取向堇青石、莫來石-鋯石、莫來石、鋯石、堇青石-莫來石、莫來石-鈦酸鋁、粘土粘結(jié)碳化硅、及氧化鋯-尖晶石組成群中選出的1種為主結(jié)晶相的陶瓷，其中，在低熱膨脹性方面優(yōu)選取向堇青石。
這些陶瓷，可以單獨(dú)用1種或2種以上組合用。
這里，所謂「取向堇青石」，意味著堇青石結(jié)晶的C軸與排氣的流路方向垂直地取向的堇青石。
具體地，可通過將經(jīng)燒成合成堇青石的原料粉末采用擠出成型等成型后，進(jìn)行燒成制得。
過濾器基體2，除此之外，也可以含有例如，印度石(indialite)、莫來石、尖晶石、假藍(lán)寶石、剛玉、二氧化鈦等。
作為過濾器基體2的形狀，例如，可列舉端面的形狀是圓形、橢圓形、軌道圓等的圓柱、端面的形狀是三角、四角等的多角形的棱柱、這些的圓柱、棱柱的側(cè)面成“＜”字(人字)的彎曲形狀等，作為貫通孔的形狀，例如，可列舉截面形狀為四角，八角等的多角形、圓形、橢圓等。
過濾器基體2的成型，可采用例如擠出成型法、注射成型法、加壓成型法，把陶瓷原料加工成圓柱狀成型品后形成貫通孔的方法進(jìn)行，但從連續(xù)成型容易，同時(shí)可使堇青石結(jié)晶取向形成低熱膨脹性的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選擠出成型法。
本發(fā)明的密封構(gòu)件1是把蜂窩狀的過濾器基體2的許多貫通孔4a、4b，在其中一個(gè)端面封成交錯(cuò)格子狀，且在另一端面與前述一個(gè)端面封住貫通孔4a不同的貫通孔4b封成交錯(cuò)格子狀的結(jié)構(gòu)。
因此，采用強(qiáng)制地使從任何一個(gè)端面導(dǎo)入的排氣7通過貫通孔間的隔板3，捕集、除去排氣7中的微粒子。
本發(fā)明中，密封構(gòu)件1與前述過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差是0.5×10-6/℃以下，優(yōu)選是0.3×10-6/℃以下，更優(yōu)選是0.2×10-6/℃以下。
40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差超過0.5×10-6/℃時(shí)，在高溫下使用蜂窩過濾器時(shí)，在固定部分產(chǎn)生大的變形，發(fā)生密封構(gòu)件1的剝離或脫落，排氣7泄漏后作為過濾器失去功能。
這里，本申請說明書中所謂「熱膨脹系數(shù)」，意味著一定壓力下，每單位溫度變化(℃)的氣體流路方向的尺寸變化率(ΔL/L)。
作為40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差為0.5×10-6/℃以下的構(gòu)成材料的組合，例如，可列舉①相同的構(gòu)成材料、②莫來石-鋯石和莫來石、③堇青石-莫來石和無取向堇青石等。其中，在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差小，過濾器基體與密封構(gòu)件的接合強(qiáng)度大的方面，優(yōu)選①相同的構(gòu)成材料，尤其是在低熱膨脹性方面，任何的構(gòu)成材料均優(yōu)選為取向堇青石。
本發(fā)明的密封構(gòu)件1為厚度3mm以下的片狀成型體，優(yōu)選為2mm以下的片狀成型體，更優(yōu)選為1mm以下的片狀成型體。
厚度超過3mm時(shí)，蜂窩過濾器的壓力損失增大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率降低。另外，擠出成型時(shí)，由于陶瓷結(jié)晶的取向不充分，所以密封構(gòu)件1與過濾器基體2的熱膨脹系數(shù)之差增大，過濾器基體2上固定這種密封構(gòu)件的蜂窩過濾器，在高溫使用時(shí)因密封構(gòu)件1的剝離、脫落而產(chǎn)生排氣的泄漏。
本發(fā)明的密封構(gòu)件1，如圖2所示，可以是直接固定在過濾器基體2上，如圖3所示，也可利用接合材料6間接地接合的任一種方法。
作為圖2所示密封構(gòu)件1直接與過濾器基體2進(jìn)行固定的方法，例如，可列舉有塑性的片狀生成型體與過濾器基體的貫通孔進(jìn)行開口的端面壓接固定，然后進(jìn)行燒成的方法，有塑性的片狀生成型體與蜂窩狀干燥體的貫通孔進(jìn)行開口的端面壓接固定，然后進(jìn)行燒成的方法。
其中，從

圖1(a)(b)所示的密封構(gòu)件1與過濾器基體2的貫通孔4、5的對應(yīng)關(guān)系不因燒成而產(chǎn)生錯(cuò)位、同時(shí)通過省去燒成工序可大幅度降低成本且可增大密封構(gòu)件1與過濾器基體2的接合強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選后者的方法。
這里，所謂「蜂窩狀干燥體」，意味著用擠出成型等把陶瓷材料剛成型后的蜂窩狀的生成型體干燥的蜂窩狀干燥體，所謂「過濾器基體」意味把該蜂窩狀干燥體進(jìn)行燒成后的燒成物。另外，所謂「片狀生成型體」意味著是用擠出成型等把陶瓷材料加工成型的成型品，干燥、燒成前的制品。
作為利用接合材料6把圖3所示的密封構(gòu)件1間接地與過濾器基體2固定的方法，例如，可列舉把陶瓷為主成的糊(燒成后成為接合材料的原料)涂布在過濾器基體2或蜂窩狀干燥體的端面后，壓接固定片狀密封構(gòu)件或片狀生成型體、進(jìn)行燒成的方法。
接合材料6與過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹系之差優(yōu)選是0.5×10-6/℃以下。
與過濾器基體2在40～800℃的熱膨脹系之差超過0.5×10-6/℃時(shí)，在高溫下使用蜂窩過濾器的時(shí)候，固定部分的變形增大，密封構(gòu)件1產(chǎn)生剝離或脫落，有時(shí)發(fā)生排氣泄漏。
雖然接合材料6也可通過用擠出成型等使陶瓷結(jié)晶取向調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)，但因?yàn)檎{(diào)節(jié)工序復(fù)雜，所以優(yōu)選用原料的組成進(jìn)行調(diào)節(jié)。
具體地，例如可列舉過濾器基體2由取向性堇青石組成時(shí)，把平均粒徑2～5μm的高嶺土0～20質(zhì)量％、平均粒徑8～15μm的滑石37～40質(zhì)量％、平均粒徑0.5～3μm的氫氧化鋁15～45質(zhì)量％、平均粒徑2～4μm的氧化鋁0～15質(zhì)量％、平均粒徑2～10μm的熔融氧化硅或石英10～20質(zhì)量％的組成物為主原料的陶瓷材料進(jìn)行燒成的材料。2.蜂窩過濾器的制造方法本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法是將陶瓷材料擠出成型制成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體，在該片狀生成型體上，使之與該蜂窩狀生成型體干燥成的蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成交錯(cuò)格子狀貫通孔，在該片狀生成型體上形成的貫通孔與該蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)的位置，將該片狀生成型體壓接固定在該蜂窩狀干燥體的端面，將壓接固定該片狀生成型體的蜂窩狀干燥體進(jìn)行一體燒成。以下，對每個(gè)工序詳細(xì)地進(jìn)行說明。
本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，首先，將陶瓷材料擠出成型制成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體。
由此，由于構(gòu)成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體的原料粒子進(jìn)行取向，燒成后制得的密封構(gòu)件及過濾器基體均為低熱膨脹性，且縮小兩者的熱膨脹系數(shù)之差。
作為陶瓷材料，例如，可列舉含有從硅、鈦、鋯、碳化硅、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、氮化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、莫來石、堇青石化原料、鈦酸鋁、塞龍、高嶺土、滑石、氫氧化鋁、熔融氧化硅及石英組成群中選出的至少1種為主原料的陶瓷，陶瓷材料可將這些主原料單獨(dú)用1種或?qū)?種以上組合使用。
更具體地，作為蜂窩狀生成型體的主原料，從過濾器基體低熱膨脹性好的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選平均粒徑5～10μm的高嶺土0～20質(zhì)量％、平均粒徑15～30μm的滑石37～40質(zhì)量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質(zhì)量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質(zhì)量％，平均粒徑3～100μm的熔融氧化硅(硅石)或石英10～20質(zhì)量％的組成物為主原料的陶瓷。
另外，蜂窩狀生成型體的主原料作為上述原料時(shí)的片狀生成型體的主原料，從密封構(gòu)件低熱膨脹性好、且與過濾器基體的熱膨脹系數(shù)之差的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選平均粒徑2～5μm的高嶺土0～20質(zhì)量％、平均粒徑8～15μm的滑石37～40質(zhì)量％、平均粒徑0.5～3μm的氫氧化鋁15～45質(zhì)量％、平均粒徑2～4μm的氧化鋁0～15質(zhì)量％、平均粒徑2～10μm的熔融氧化硅或石英10～20質(zhì)量％為主原料。
再者，不是相同的原料是因?yàn)榭紤]擠出成型取向的程度有差別等的緣故。
本發(fā)明，在陶瓷材料中可以添加根據(jù)需要所期望的添加劑。
作為添加劑，可列舉粘合劑、促進(jìn)向媒液分散用的分散劑、形成氣孔用的造孔材料等。
作為粘合劑，例如，可列舉羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等。作為分散劑，例如，可列舉乙二醇、糊精、脂肪酸皂、多元醇等。作為造孔劑，例如，可列舉石墨、小麥粉、淀粉、酚醛樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯等。
這些添加劑，可根據(jù)目的要求單獨(dú)用1種或2種以上組合用。
陶瓷材料，通常相對于上述的主原料及根據(jù)需要添加的添加物組成的原料粉末100重量份，投入10～40重量份左右的水后，進(jìn)行混煉制成塑性混合物。
擠出成型可以用真空和泥機(jī)，活塞式擠出成型機(jī)等。
擠出成型制成的片狀生成型體，優(yōu)選厚度是3mm以下，更優(yōu)選厚度是2mm以下，最優(yōu)選厚度是1mm以下。
厚度為3mm以下時(shí)，可使蜂窩過濾器的壓力損失減少，提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。另外，可利用擠出成型使陶瓷結(jié)晶充分取向，縮小與過濾器基體的熱膨脹系數(shù)之差。
作為所形成的蜂窩狀生成型體的外形，例如，可列舉端面的形狀是圓形或橢圓的圓柱，端面的形狀是三角，四角等的多角形的棱柱，這些的圓柱、棱柱的側(cè)面彎成“＜”字形的形狀等，作為蜂窩狀生成型體的貫通孔的形狀，例如，可列舉截面形狀四角、八角等的多角形、圓形、橢圓等。
本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，然后，在片狀生成型體上使之與蜂窩狀生成型體干燥成的蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成交錯(cuò)格子狀貫通孔。
通過與燒成前的蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成，然后再采用進(jìn)行燒成的燒結(jié)可防止兩者的貫通孔產(chǎn)生錯(cuò)位。
作為干燥蜂窩狀生成型體的方法，沒有特殊限制，例如，可列舉熱風(fēng)干燥，微波干燥、感應(yīng)干燥、減壓干燥、真空干燥、冷凍干燥等。
作為與蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成交錯(cuò)格子狀貫通孔的方法，可列舉使片狀生成型體的開孔位置與蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)后，用脈沖開孔的方法等。但，從可更準(zhǔn)確地使兩者的貫通孔4、5相對應(yīng)，且可簡化蜂窩過濾器的制造工序的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選同時(shí)進(jìn)行蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和后述的片狀生成型體對峰窩狀干燥體端面的壓接固定。
具體地，例如，可列舉在蜂窩狀干燥體的端面載置片狀生成型體后，擠壓具有與片狀生成型體相對應(yīng)的外延，且具有與蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)配設(shè)的開孔手段的板狀構(gòu)件，可同時(shí)進(jìn)行貫通孔的形成和壓接固定的方法。
本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，然后，在片狀生成型體上形成的貫通孔與蜂窩狀干燥體的貫通孔相對的位置，將片狀生成型體與蜂窩狀干燥體的端面進(jìn)行壓接固定。
由此，與一方是燒成體的過濾器基體的情況相比，由于兩者的接觸更致密，所以燒成后的密封片與過濾器基體的接合強(qiáng)度提高，可更可靠地防止密封片的剝離、脫落。
片狀生成型體對蜂窩狀干燥體端面的壓接固定，因?yàn)槠瑺钌尚腕w具有塑性，所以可直接按壓片狀生成型體，也可以把陶瓷為主成分的糊涂布在蜂窩狀干燥體上，然后按壓片狀生成型體。
本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，最后，將壓接固定有片狀生成型體的蜂窩狀干燥體進(jìn)行一體燒成。
由此，因?yàn)榭捎靡徊降臒蛇M(jìn)行過去所進(jìn)行的蜂窩狀干燥體的燒成和壓接固定有片狀生成型體的過濾器基體燒成的二步燒成，所以可大幅度地降低制造成本，同時(shí)可謀求大幅度高速化制造。另外，燒成后可防止相對應(yīng)的貫通孔產(chǎn)生錯(cuò)位。
燒成溫度，從更牢固地固定密封片與過濾器基體的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在1410～1440℃的溫度下進(jìn)行。
以下，通過實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的任何限定。1.評價(jià)方法(1)電爐散裂試驗(yàn)在設(shè)定好溫度的電爐中放入實(shí)施例及比較例制得的試驗(yàn)體保持30分鐘后，在25℃的室內(nèi)取出放在耐火磚的上面，冷卻后，通過外觀觀察和打音判斷有無龜裂。
電爐的設(shè)定溫度從650℃開始，在沒有龜裂的情況下，按50℃刻度升高溫度，不發(fā)生龜裂的最高溫度作為試驗(yàn)結(jié)果。
(2)壓力損失測定方法在過濾器中通入25℃的5Nm3/min的空氣，測定過濾器前后的壓力差。
(3)熱膨脹系數(shù)把蜂窩狀或片狀干燥體燒成后，沿氣體流路方向切出樣品，測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)(一定壓力下，每單位溫度變化(℃)的氣體流路方向的尺寸變化率(ΔL/L)。糊的場合，將糊干燥、燒成后，切出樣品，測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)。2.實(shí)施例及比較例實(shí)施例1首先，相對于表1所示組成1的堇青石化原料100重量份，將水30重量份、造孔劑(石墨)30重量份、粘合劑(甲基纖維素)4重量份、分散劑(月桂酸鉀)0.5重量份進(jìn)行混煉的組合物擠出成型后，進(jìn)行干燥制得蜂窩狀干燥體(燒成前的干燥體)。
然后，相對于表1所示組成的堇青石化原料100重量份，將水30重量份、造孔劑(石墨)30重量份、粘合劑(聚對苯二甲酸乙二醇酯)4重量份、分散劑(月桂酸鉀)0.5重量份進(jìn)行混煉的組合物進(jìn)行擠出成型，制得干燥前有塑性的厚1.5mm的片狀生成型體，用脈沖把該片狀生成型體與蜂窩狀干燥體的許多貫通孔相對應(yīng)的部分打穿成交錯(cuò)格子狀，壓接固定在兩端面使之在蜂窩狀干燥體的貫通孔進(jìn)行開口的一個(gè)端面和另一個(gè)端面封住不同的貫通孔。
最后，在該狀態(tài)下干燥后，在1420℃進(jìn)行燒成，制得在蜂窩狀的過濾器基體(蜂窩狀干燥體燒成后的燒成體)上固定在片狀密封構(gòu)件(片狀生成型體干燥，燒成后的燒成體)的堇青石質(zhì)蜂窩過濾器(過濾器基體氣孔率60％、平均細(xì)孔徑25μm、直徑144mm、長度150mm、筋條厚度300μm、孔密度300孔/英寸2、總長152mm)。
對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃，片狀密封構(gòu)件是0.8×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)達(dá)到800℃沒發(fā)生龜裂，壓力損失也低達(dá)133mm H2O。將評價(jià)結(jié)果歸納于表2。
對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構(gòu)件是0.9×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)達(dá)到800℃沒發(fā)生龜裂，壓力損失也低達(dá)137mm H2O。將所用的組成示于表1，將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。
對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構(gòu)件是1.1×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)達(dá)到750℃沒有發(fā)生龜裂，壓力員失也低達(dá)140mm H2O。將所用組成示于表1，將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。
對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構(gòu)件是0.8×10-6/℃、接合材料(糊燒成后燒結(jié)體)是1.1×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)達(dá)到800℃沒發(fā)生龜裂、壓力損失也低達(dá)135mm H2O。將所用組成示于表1，將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。比較例1在實(shí)施例1中，除了過濾器基體的長度為145mm，片狀生成型體的厚度為4mm以外，其他與實(shí)施例1同樣地制得堇青石質(zhì)蜂窩過濾器。
對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構(gòu)件是1.3×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)超過700℃時(shí)發(fā)生龜裂，壓力損失也高達(dá)144mm H2O。將所用組成示于表1，將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。比較例2在實(shí)施例1中，除了用表1所示組成1的堇青石化原料制作糊，把該糊涂布在過濾器基體的貫通孔進(jìn)行開口的兩端面，然后壓接固定片狀生成型體以外，其他與實(shí)施例1同樣地制得堇青石質(zhì)蜂窩過濾器。對制得的蜂窩過濾器測定40～800℃的熱膨脹系數(shù)，結(jié)果過濾器基體是0.6×10-6/℃、片狀密封構(gòu)件是0.8×10-6/℃、接合材料(糊燒成后燒結(jié)體)是1.5×10-6/℃。另外，壓力損失雖低達(dá)137mm H2O，但電爐散裂試驗(yàn)超過700℃時(shí)發(fā)生龜裂。將所用組成示于表1，將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。
比較例3、4在實(shí)施例1中，除了用表1所示組成1的堇青石化原料制作糊，分別按深度5、10mm將該糊壓入過濾器基體的貫通孔進(jìn)行埋設(shè)以外，其他與實(shí)施例1同樣地制得堇青石質(zhì)蜂窩過濾器。
對制得的蜂窩過濾器，進(jìn)行40～800℃的熱膨脹系數(shù)、和壓力損失的測定以及電爐散裂試驗(yàn)，結(jié)果比較例3的蜂窩過濾器，40～800℃的熱膨脹系數(shù)過濾器基體是0.6×10-6/℃，密封構(gòu)件(糊干燥、燒成后的燒結(jié)體)的40～800℃的熱膨脹系數(shù)是1.5×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)超過700℃時(shí)發(fā)生龜裂，壓力損失也高達(dá)150mm H2O。而，比較例4的蜂窩過濾器，過濾器基體40～800℃的熱膨脹系數(shù)是0.6×10-6/℃，密封構(gòu)件(糊干燥、燒成后的燒結(jié)體)的40～800℃的熱膨脹系數(shù)是1.5×10-6/℃。另外，電爐散裂試驗(yàn)超過650℃時(shí)發(fā)生龜裂，壓力損失也還高達(dá)172mm H2O。將所用組成示于表1、將評價(jià)結(jié)果歸納示于表2。
表1調(diào)合組成

表2.試驗(yàn)結(jié)果

3.評價(jià)過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)，和密封用片及接合劑在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差是0.5×10-6/℃以下，且片狀密封構(gòu)件的厚度是3mm以下的實(shí)施例1～4，其電爐散裂試驗(yàn)中發(fā)生龜裂最低溫度為750℃以上確認(rèn)有良好的耐熱沖擊性，同時(shí)確認(rèn)壓力損失低達(dá)140mmH2O。
另外，片狀密封構(gòu)件的厚度是4mm，在40～800℃的熱膨脹系數(shù)高達(dá)1.3×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差高達(dá)0.7×10-6/℃的比較例1的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗(yàn)中，發(fā)生龜裂最低溫度為700℃確認(rèn)耐熱沖擊性低，同時(shí)確認(rèn)壓力損失高達(dá)144mmH2O。
而，接合材料(糊干燥，燒成后的燒結(jié)體)在40～800℃的熱膨脹系數(shù)高達(dá)1.5×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差高達(dá)0.9×10-6/℃的比較例2的蜂窩過濾器，雖然壓力損失低達(dá)137mmH2O，但電爐散裂試驗(yàn)中，發(fā)生龜裂最低溫度為700℃，確認(rèn)耐熱沖擊性低。
此外，把40～800℃的熱膨脹系數(shù)高達(dá)1.5×10-6/℃，與過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差是0.9×10-6/℃的密封構(gòu)件(糊干燥、燒成后的燒結(jié)體)按深度5mm埋設(shè)在過濾器基體的貫通孔中的比較例3的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗(yàn)中，發(fā)生龜裂最低溫度為700℃確認(rèn)耐熱沖擊性低，同時(shí)確認(rèn)壓力損失高達(dá)150mm H2O。另外，把40～800℃的熱膨脹系數(shù)相同的密封構(gòu)件，按深度10mm埋設(shè)在過濾器基體的貫通孔中的比較例4的蜂窩過濾器，在電爐散裂試驗(yàn)中，發(fā)生龜裂最低溫度為650℃確認(rèn)耐熱沖擊性更低，同時(shí)確認(rèn)壓力損失又高達(dá)172mm H2O。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明的蜂窩過濾器，可提供過濾效果高，且耐熱沖擊性也好，同時(shí)密封構(gòu)件與過濾器基體的接合程度高，且可縮小壓力損失的蜂窩過濾器。
另外，根據(jù)本發(fā)明的蜂窩過濾器的制造方法，可提供成本極低地且精密地制造過濾效率高，且耐熱沖擊性也好，同時(shí)密封構(gòu)件與過濾器基體的接合強(qiáng)度極高、且可縮小壓力損失的蜂窩過濾器的制造方法。
權(quán)利要求
1.蜂窩過濾器，其特征在于，具備有多個(gè)貫通孔的蜂窩狀的過濾器基體、和在前述過濾器基體的前述貫通孔進(jìn)行開口的端面固定安裝的密封構(gòu)件，前述密封構(gòu)件在其中一個(gè)端面把前述過濾器基體的前述許多貫通孔封成交錯(cuò)格子狀，且在另一端面把與前述一個(gè)端面封住的貫通孔不同的貫通孔封成交錯(cuò)格子狀的蜂窩過濾器，前述密封構(gòu)件是厚度3mm以下的片狀燒成體，并與前述過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差是0.5×10-6/℃以下。
2.權(quán)利要求1所述的蜂窩過濾器，其特征在于前述過濾器基體及前述密封構(gòu)件由取向堇青石為主結(jié)晶相的陶瓷構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1或2所述的蜂窩過濾器，其特征在于前述密封構(gòu)件通過將塑性片狀生成型體與蜂窩狀干燥體進(jìn)行壓接固定、燒成，固定安裝在前述過濾器基體上。
4.權(quán)利要求1或2所述的蜂窩過濾器，其特征在于前述密封構(gòu)件利用與前述過濾器基體在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差0.5×10-6/℃以下的接合材料，固定安裝在前述過濾器基體上。
5.蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于將陶瓷材料擠出成型制成片狀生成型體及蜂窩狀生成型體，在前述片狀生成型體上，與前述蜂窩狀生成型體干燥成的蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)地形成交錯(cuò)格子狀貫通孔，在前述片狀生成型體上形成的貫通孔，在與前述蜂窩狀干燥體的貫通孔相對應(yīng)的位置，將前述片狀生成型體壓接固定在蜂窩狀干燥體的端面上，將壓接固定有前述片狀生成型體的蜂窩狀干燥體進(jìn)行一體燒成。
6.權(quán)利要求5所述的蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于前述陶瓷材料將平均粒徑1～10μm的高嶺土0～20質(zhì)量％、平均粒徑5～30μm的滑石37～40質(zhì)量％、平均粒徑1～10μm的氫氧化鋁15～45質(zhì)量％、平均粒徑4～8μm的氧化鋁0～15質(zhì)量％、平均粒徑2～100μm的熔融氧化硅或石英10～20質(zhì)量％的組成物作為主原料。
7.權(quán)利要求5或6所述的蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于前述片狀生成型體厚度是3mm以下。
8.權(quán)利要求5～7的任一項(xiàng)所述的蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于同時(shí)進(jìn)行前述蜂窩狀生成型體的貫通孔的形成，和前述片狀生成型體對蜂窩狀干燥體端面的壓接固定。
全文摘要
本發(fā)明是具備有許多貫通孔(4a、4b)的蜂窩狀的過濾器基體(2)、和在過濾器基體(2)的貫通孔(4a、4b)進(jìn)行開口的端面固定的密封構(gòu)件(1)，密封構(gòu)件(1)在其中一個(gè)端面把過濾器基體(2)的許多貫通孔(4a、4b)封成交錯(cuò)格子狀，且在另一個(gè)端面把與前述一個(gè)端面封住的貫通孔(4a)不同的貫通孔(4b)封成交錯(cuò)格子狀的蜂窩過濾器。使密封構(gòu)件(1)成為厚3mm以下的片狀燒成體，同時(shí)使與過濾器基體(2)在40～800℃的熱膨脹系數(shù)之差為0.5×10
文檔編號F01N3/02GK1476345SQ01819425
公開日2004年2月18日 申請日期2001年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月24日
發(fā)明者浜中俊行, 野口康 申請人:日本礙子株式會(huì)社