Emission gas purification filter and its production method |
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申请号 | JP2005152028 | 申请日 | 2005-05-25 | 公开(公告)号 | JP2006110538A | 公开(公告)日 | 2006-04-27 |
申请人 | Denso Corp; 株式会社デンソー; | 发明人 | ISHIHARA MIKIO; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an emission gas purification filter having superior plug strength with only one baking process required. SOLUTION: A production method of an emission gas purification filter 1 purifying an emission gas 5 by catching with a particulate in the emission gas 5 emitted from an international combustion engine is comprised of an extrusion molding process for producing a honeycomb molded body 10 by extrusion molding a substrate which is a material for forming the honeycomb molded body 10 having a partition 11 arranged in honeycomb shaped and a plurality of cells 12 which are partitioned by the partition 11 and are passed through both end surfaces 18, 19, a masking process for arranging a masking material at an opening 3 of the cells 12, a plug material arranging process for arranging a plug material which is a material for a plug part 2, and a baking process for simultaneously baking the substrate and the plug material and the plug material fulfills a formula of 0≤A COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI | ||||||
权利要求 | 内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタを製造する方法において、 ハニカム成形体成形用材料である基材を押出成形し、乾燥し、所定長さに切断して、ハニカム状に設けられた隔壁と、該隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有するハニカム成形体を作製する押出成形工程と、 該ハニカム成形体の端面における上記セルの開口部のうち、栓部により栓詰めすべき部分を開口させた状態でその他の部分を覆うようにマスキング材を配置するマスキング工程と、 上記栓詰めすべき部分に、上記栓部の材料である栓材を配置する栓材配置工程と、 上記基材と上記栓材とを同時に焼成する焼成工程とを有し、 かつ、上記栓材は、該栓材の焼成時の収縮率をA、上記基材の焼成時の収縮率をBとした場合、0≦A<Bを満たしていることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。 請求項1において、上記栓材の焼成時の収縮率Aと、上記基材の焼成時の収縮率Bとは、A/Bが0.05〜0.5の範囲内にあることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。 内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタを製造する方法において、 ハニカム成形体成形用材料である基材を押出成形し、乾燥し、所定長さに切断して、ハニカム状に設けられた隔壁と、該隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有するハニカム成形体を作製する押出成形工程と、 該ハニカム成形体の端面における上記セルの開口部のうち、栓部により栓詰めすべき部分を開口させた状態でその他の部分を覆うようにマスキング材を配置するマスキング工程と、 上記栓詰めすべき部分に、上記栓部の材料である栓材を配置する栓材配置工程と、 上記基材と上記栓材とを同時に焼成する焼成工程とを有し、 上記基材と上記栓材とは、平均粒子径が10〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が1.0重量%以下であるタルクと、平均粒子径が5〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.25重量%以下である溶融シリカと、不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.50重量%以下である水酸化アルミニウムとを含有してなり、 上記基材における水酸化アルミニウムの平均粒子径をC、上記栓材における水酸化アルミニウムの平均粒子径をDとした場合、1.0≦C/D≦4.0であることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。 請求項3において、上記栓材における水酸化アルミニウムの平均粒子径は2〜3μmであることを特徴とする排ガス浄化フィルタの製造方法。 ハニカム状に設けられた隔壁と、該隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有するハニカム成形体と、該ハニカム成形体の端面における上記セルの開口部のうちの栓詰めすべき部分に配設してなる栓部とを有してなり、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタであって、 請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法により作製したことを特徴とする排ガス浄化フィルタ。 |
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说明书全文 | 本発明は、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタ及びその製造方法に関する。 従来、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタとして、セラミック材料からなるハニカム成形体を有する排ガス浄化フィルタがある。 上記排ガス浄化フィルタは、一般的に、次のような製造方法により作製される。 本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、必要な焼成工程が1回であり、優れた栓強度を有する排ガス浄化フィルタ及びその製造方法を提供しようとするものである。 第1の発明は、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタを製造する方法において、 本発明の排ガス浄化フィルタの製造方法は、上記のごとく、少なくとも、押出成形工程、マスキング工程、栓材配置工程、及び焼成工程を行う。 そして、上記焼成工程では、上記基材と上記栓材とを同時に焼成する。 なお、上記栓材の焼成時の収縮率A(%)は、次のように求める。 まず、円筒状の型枠に上記栓材を流し込み、固化して、サンプルを作製する。 そして、上記サンプルの焼成前後の直径寸法を測定し、(1−焼成後のサンプルの直径/焼成前のサンプルの直径)×100(%)の計算式により収縮率A(%)を求めることができる。 上記の収縮率の関係を満たしていることにより、上記栓材の収縮率が上記基材よりも適度に小さくなる。 そのため、上記基材と上記栓材とを同時に焼成した場合の上記ハニカム成形体と上記栓部との密着性が向上し、上記ハニカム成形体の割れ・変形等が生じ難くなる。 これにより、焼成工程を上記のごとく1回としても、安定して良好な製品を作製することができる。 また、従来の2回焼成品と比べても、より栓強度に優れた上記栓部を形成することができる。 このように、本発明によれば、必要な焼成工程が1回であり、製造工程・製造時間の短縮による生産効率の向上、コストの削減等を実現することが可能となり、かつ優れた栓強度を有する排ガス浄化フィルタを製造し得る製造方法を提供することができる。 第2の発明は、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して、排ガスの浄化を行う排ガス浄化フィルタを製造する方法において、 本発明の排ガス浄化フィルタの製造方法は、上記のごとく、少なくとも、押出成形工程、マスキング工程、栓材配置工程、及び焼成工程を行う。 そして、上記焼成工程では、上記基材と上記栓材とを同時に焼成する。 上記基材及び上記栓材において、水酸化アルミニウム以外に含まれる材料が同じであれば、平均粒子径の大きい水酸化アルミニウムを含有しているほど収縮率が大きくなる傾向にある。 したがって、上記基材及び上記栓材は、上記3種類の原料を含有してなり、それぞれにおける水酸化アルミニウムの平均粒子径が上記関係を満たしていることにより、上記栓材の収縮率が上記基材よりも適度に小さくなる。 そのため、上記基材と上記栓材とを同時に焼成した場合の上記ハニカム成形体と上記栓部との密着性が向上し、上記ハニカム成形体の割れ・変形等が生じ難くなる。 これにより、焼成工程を上記のごとく1回としても、安定して良好な製品を作製することができる。 また、従来の2回焼成品と比べても、より栓強度に優れた上記栓部を形成することができる。 このように、本発明によれば、必要な焼成工程が1回であり、製造工程・製造時間の短縮による生産効率の向上、コストの削減等を実現することが可能となり、かつ優れた栓強度を有する排ガス浄化フィルタを製造し得る製造方法を提供することができる。 第3の発明は、ハニカム状に設けられた隔壁と、該隔壁により仕切られていると共に両端面に貫通してなる複数のセルとを有するハニカム成形体と、該ハニカム成形体の端面における上記セルの開口部のうちの栓詰めすべき部分に配設してなる栓部とを有してなり、内燃機関から排出される排ガス中のパティキュレートを捕集して排ガス浄化を行う排ガス浄化フィルタであって、 本発明の排ガス浄化フィルタは、上記ハニカム成形体と上記栓部とを有してなり、上記の優れた製造方法によって、上記基材と上記栓材とを同時に焼成して作製される。 即ち、1回の焼成工程により上記排ガス浄化フィルタは作製される。 これにより、製造工程・製造時間の短縮による生産効率の向上、コストの削減等を実現することが可能となる。 また、上記基材及び上記栓材は、上記に示した収縮率の関係、又は含有する水酸化アルミニウムの平均粒子径の関係を満たしている。 そのため、上記基材と上記栓材とを同時に焼成した場合の上記ハニカム成形体と上記栓部との密着性が向上し、上記ハニカム成形体の割れ・変形等が生じ難くなる。 そのため、上記栓部の栓強度は、より優れたものとなる。 このように、本発明によれば、1回の焼成工程により作製された、優れた栓強度を有する排ガス浄化フィルタを提供することができる。 上記第1の発明においては、上記栓材の焼成時の収縮率A及び上記基材の焼成時の収縮率Bが0≦A<Bという関係を満していない場合、例えば、A<0の場合には、上記栓材は収縮せずに膨張することになり、上記ハニカム成形体に割れ・変形等が生じるおそれがある。 また、A≧Bの場合には、上記栓材の収縮率が上記基材よりも大きくなってしまい、上記ハニカム成形体と上記栓部との間に間隙が形成されるおそれがある。 そのため、栓強度の低下等の問題が生じるおそれがある。 また、上記栓材の焼成時の収縮率Aと、上記基材の焼成時の収縮率Bとは、A/Bが0.05〜0.5の範囲内にあることが好ましい(請求項2)。 A/Bが0.05より小さい場合には、上記栓材の収縮率が上記基材に比べて小さくなりすぎてしまい、上記ハニカム成形体に割れ・変形等が生じるおそれがある。 一方、A/Bが0.5より大きい場合には、上記栓材の収縮率が上記基材に比べて大きくなってしまい、上記ハニカム成形体と上記栓部との間に間隙が形成されるおそれがある。 そのため、栓強度の低下等の問題が生じるおそれがある。 上記第2の発明においては、上記基材における水酸化アルミニウムの平均粒子径C及び上記栓材における水酸化アルミニウムの平均粒子径Dが1.0≦C/D≦4.0という関係を満たしていない場合、例えば、C/D<1.0の場合には、上記栓材の収縮率が上記基材に比べて大きくなってしまい、上記ハニカム成形体と上記栓部との間に間隙が形成されるおそれがある。 そのため、栓強度の低下等の問題が生じるおそれがある。 一方、C/D>4.0の場合には、上記栓材の収縮率が上記基材に比べて小さくなりすぎてしまい、上記ハニカム成形体に割れ・変形等が生じるおそれがある。 また、上記栓材における水酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は2〜3μmであることが好ましい(請求項4)。 この場合には、焼成後の上記ハニカム成形体と上記栓部との密着性がさらに向上するため、両者の間に間隙が形成されることを充分に抑制することができると共に、上記ハニカム成形体の割れ・変形等も生じ難くなる。 (実施例1) 本例の排ガス浄化フィルタ1は、図1、図2に示すごとく、ハニカム成形体10と栓部2とを有してなり、ハニカム成形体10に設けられたセル12は、四角形状の断面空間を有している。 また、排ガス浄化フィルタ1の上流側端面18及び下流側端面19に位置するセル12の端部は、栓部2がある部分とない部分とが交互に位置されている。 さらに、隔壁11には多数の空孔が形成され、排ガス5が通過できるようになっている。 また、本例の排ガス浄化フィルタ1の全体サイズは、直径160mm、長さ100mmであり、セルサイズは、セル厚さ3mm、セルピッチ1.47mmである。 次に、排ガス浄化フィルタ1の製造方法について説明する。 上記押出成形工程は、ハニカム成形体10成形用材料である基材を押出成形し、乾燥し、所定長さに切断して、ハニカム状に設けられた隔壁11と、隔壁11により仕切られていると共に両端面18、19に貫通してなる複数のセル12とを有するハニカム成形体10を作製する工程である。 <押出成形工程> なお、上記基材の主原料となるタルクは、平均粒子径が10〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が1.0重量%以下のものを用いた。 また、溶融シリカは、平均粒子径が5〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.25重量%以下のものを用いた。 また、水酸化アルミニウムは、平均粒子径が約5.4μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.50重量%以下のものを用いた。 <マスキング工程> <栓材配置工程> そして、図3(c)に示すごとく、スラリー20を入れた容器を準備した後、マスキング工程を施したハニカム成形体10の上流側端面18を浸漬し、マスキング材42の貫通穴420からスラリー20を適量浸入させた。 また、ハニカム成形体10の下流側端面19も同様の工程を行った。 <焼成工程> そして、本例では、栓材及び基材の焼成時の収縮率を測定した。 また、基材の焼成時の収縮率B(%)は、ハニカム成形体10の焼成前後の直径寸法を測定し、(1−焼成後のハニカム成形体の直径/焼成前のハニカム成形体の直径)×100(%)の計算式により求めることができる。 次に、本例の排ガス浄化フィルタ1及びその製造方法における作用効果について説明する。 これにより、必要な焼成工程が2回であった従来に比べて、製造工程・製造時間の短縮による生産効率の向上、コストの削減等を実現することが可能となる。 また、本例の排ガス浄化フィルタ1の製造方法は、基材及び栓材に用いた材料の面から見た場合、基材と栓材とは、平均粒子径が10〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が1.0重量%以下であるタルクと、平均粒子径が5〜50μmであり、かつ不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.25重量%以下である溶融シリカと、不純物であるFe 2 O 3 、CaO、Na 2 O、K 2 O、TiO 2の合計含有量が0.50重量%以下である水酸化アルミニウムとを含有してなる。 また、本例では、A/Bが0.05〜0.5の範囲内である。 また、栓材における水酸化アルミニウムの平均粒子径は2〜3μmである。 そのため、焼成後のハニカム成形体10と栓部2との密着性はさらに向上し、ハニカム成形体10の割れ・変形等も充分に抑制することができる。 これにより、栓部2の栓強度は、さらに優れたものとなる。 このように、本例によれば、必要な焼成工程が1回であり、製造工程・製造時間の短縮による生産効率の向上、コストの削減等を実現することが可能となり、かつ優れた栓強度を有する排ガス浄化フィルタを製造し得る製造方法を提供することができる。 (実施例2) ここで、本例の栓強度の測定方法を説明する。 そして、図5、図6に示すごとく、オートグラフ63を用いて、1mm/minの荷重速度で連続的に荷重Fを栓部2に加え、栓部2が破壊した時の荷重を測定し、栓部2の栓強度を算出した。 栓強度の測定結果を表1及び図7に示す。 表1は、測定値とその平均値を示したものである。 また、図7は、縦軸に栓強度(N)をとり、平均値をプロットしたものである。 さらに、図中にはMax(最大値)とMin(最小値)を示し、両者によってばらつき幅を表している。 表1及び図7から知られるごとく、栓部2の栓強度は、必要な焼成工程が1回の本発明品は約19.1N、2回の比較品は約13.9Nであった。 また、比較品に比べて本発明品の栓強度は、ばらつきが小さい傾向がみられた。 これにより、本発明品の栓強度が優れていることがわかる。 (実施例3) 本例では、A/Bの値を様々に変えて排ガス浄化フィルタ1を作製し、その変形偏差を求めた。 以下に、変形偏差の求め方について説明する。 これらの直径a、b、cは、それぞれの位置において、図9に示すごとく、隔壁11の方向に沿った2つの直径a1(b1、c1)及びa2(b2、c2)と、これらに対して45°傾斜した直径a3(b3、c3)及びa4(b4、c4)とを測定し、これらの平均値として導く。 即ち、a=(a1+a2+a3+a4)/4、b=(b1+b2+b3+b4)/4、c=(c1+c2+c3+c4)/4である。 また、本例では、A/Bの値を様々に変えて作製した排ガス浄化フィルタ1において、ハニカム成形体10と栓部2との間の間隙の有無も調べた。 間隙の有無は、ハニカム成形体10の両端面18、19のうちの一方の端面から軸方向に光を透過させ、拡大鏡を用いて目視で栓部2を確認することによって行った。 そして、すべての栓部2に対して間隙が確認された栓部2が10%以上のものは間隙有り、10%未満のものは間隙無しとして判定した。 表2及び図10に測定結果を示す。 表2は、A/Bの値に対する変形偏差(mm)の値と間隙の有無とを示したものであり、間隙有りを×、間隙無しを○で表示した。 また、図10は、A/Bの値と変形偏差との関係について示したものであり、縦軸に変形偏差(mm)、横軸にA/Bの値をとったものである。 また、表2は、 表2及び図10から知られるがごとく、A/Bの値が0.05よりも小さくなると変形偏差が急激に大きくなり、ハニカム成形体10に割れや変形等が生じるおそれが高くなる。 一方、A/Bの値が0.5よりも大きくなるとハニカム成形体10と栓部2との間に間隙が多くみられるようになる。 1 排ガス浄化フィルタ 10 ハニカム成形体 11 隔壁 12 セル 18 上流側端面(端面) |