WO2004083149A1 - ハニカム構造体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

多孔質の隔壁により仕切られた、一軸方向に貫通する複数の流通孔を有する複数のハニカムセグメントと、複数のハニカムセグメントのうち、隣接し合うハニカムセグメント間に配置されたスペーサと、スペーサが配置されたハニカムセグメント間に在り、隣接し合うハニカムセグメントを接合する接合層とを有するハニカム構造体である。スペーサは、ヤング率が０．１～１．５ ＧＰａであり、かつ、隣接しあう各ハニカムセグメント間における接合層の面積に対するスペーサの面積の比率が０．２～３０％である。

Description

明細書

. ハニカム構造体とその製造方法 技術分野

本発明は、 ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれ ているパディ キュ レー ト を捕捉して除去するための D P F (ディーゼルパティ キュ レー ト フ ィルタ）、 その他の捕集フ ィルタに用いられるハニカム構造体とその製造方法に関す る。 背景技術

この種のハニカム構造体は、 炭化珪素等からなる多孔質 のハュカムセグメ ン トが接合層によって複数接合され、 円 形断面等の所定の形状に成形された後、 周囲がコー ト材層 によ り被覆された構造と なっている。 このハニカム構造体 はディーゼルエンジンの排気系内に配置される こ とによ り 排ガスを浄化するために使用される。

それぞれのハニカムセグメ ン トは多孔質の隔壁によって 仕切られ、 且つ軸方向に貫通する多数の流通孔を有してい る。 また、 隣接している流通孔においては、 一端部が交互 に目封じされる ものであ り 、 一の流通孔においては、 一側 の端部が開口 している一方、 他側の端部が 目封じされてお り 、 これと 隣接する他の流通孔においては、 他側の端部が 目封じされるが、 一側の端部が開口 されている。

このよ う な構造とする こ と によ り 、 開口 している端部か ら排ガスが流通孔に流入する と、 排ガスは多孔質の隔壁を 通過して他の流通孔から流出 し、 隔壁を通過する際に排ガ ス中のパティ キュ レー トが隔壁に捕捉されるため、 排ガス の浄化を行う こ とができ る。

このよ う なハニカム構造体では、 複数のハニカムセグメ ン トが接合された構造と なっているが、 接合層の厚さが均 一である こ とが好ま しい。接合層の厚さが不均一の場合は、 部分的な埶 ίい、伝導率の不均一を起こすた 曰

め ヽ r 使 時の )心 力集中を生じやすく 、 ハ二力ム構造体の耐久性を低下させ るためでめ 0 'し、 ^ n層が厚すぎる と、 ハ二力ム構造 体の圧力士

失が大き く なつてパティ キュ レ一 卜の捕捉効率

ふ爱

が低下しヽ 逆に薄すぎる と接合層 »し o応力 和の効果が 。

なわれるためである。

接合層の厚さ を均一にするため 、 従来ではヽ 紙 、 ハ、ゝ機物

へ

質ヽ セラ 、 ック、 有機繊維 樹脂等力 らなる所定の厚さの スぺーサ (間隔保持材） をハ二力ムセグメ ン 卜の間に配置 した状態で /ヽニカ ムセグメ ン 卜を接合するこ と によ り 、 接 合層の厚さ をスぺーサの厚さ と ほぼ同等とする - とが行わ れている (日本特許公開 号公報）。

ノヽュ力ムセグメ ン トの相互の接合は、 ハ二力ムセグメ ン 卜にスぺ一サを固定し、 スぺ サの固定状態でノヽ二力ムセ グメ ン 卜に接合材を塗布した後 、 押圧するこ と によ 行わ れる のよ う なノ、二カムセグメ ン トの接合に レ、て 、 十 分な接 力を得るためには 、 一定以上の圧力を作用させる 必要があるが、 圧力を作用させる際に、 スぺ一サのハ二力 ムセグメ ン トへの食い込み等が発生し、 ハ二力ムセグメ ン 卜にダメ一ジを与える場合があつ 'た。

発明の開示

本発明の目的は、 ハニカムセグメ ン トの 合時にスぺ一 サによるハニカムセグメ ン トへのダメージの発生を抑制す る と と もに、 ハニカムセグメ ン ト同士が良好に接 Π さ 7こ ノヽ二力ム構造体を提供するこ とである。

上記 目 的を達成する ために、 本発明の 様に よ るノヽニ 力 ム 造体は、 多孔質の隔壁に よ り 仕切 られた、 一軸方 向に貫通する複数の流通孔を有する複数のハ二カ ムセ グ メ ン 卜 と 、 複数のハニカ ム セ グ メ ン ト の う ち 、 隣接 し合 つ ノヽ 二カ ムセグメ ン ト 間に配置されたスぺーサ と 、 ス ぺ 一サが配置されたハニカ ムセ グメ ン ト 間に在 り 、 隣接 し 合 う ハ二カ ム セ グ メ ン ト を接合する接合層 と を有する。 スぺ サは、 ヤ ング率が 0 . 1 〜 1 . 5 G P a であ り 、 つ 、 隣接しあ う 各ハ -カ ムセ グメ ン ト 間 に ける接合 層 の面積に対する ス ぺーサの面積の比率が 0 . 2 〜 3

0 % で め る 。

また 、 本発明の態様によるハニカム構造体の製造方法は . 多孔質の隔壁によ り仕切られ、 一軸方向に貫通する複数の 流通孔を有する、 一のハニカムセ グメ ン ト の一外周面であ る接合面上に、 ヤング率が 0 . 1 〜 1 . 5 G P a の ス ぺ ーサを 、 接合面の面積に対しスぺーサの面積の比率が 0 .

2 〜 3 0 % と なるよ う に、 配置する工程と、 スぺ一サが固 定された接合面上に接合材をコ一ティ ングするェ程と、 接 合面上に、 他のハニカムセグメ ン ト を積層 し、 ハ二カムセ グメ ン ト積層体を形成する工程と、 ハニカ ムセグメ ン ト積 層体に外部よ り圧力をかけて、 一のハニカムセグメ ン ト と 他のハニカ ムセグメ ン ト と を接合する工程と を有する。

図面の簡単な説明

図 1 は 、 本発明の実施の形態に係るハ二カム構造体の斜 視図であ o

図 2 は 、 本発明の実施の形態に係るハ二カムセグメ ン ト の斜視図である。

図 3 は 、 図 2 に示すハニカムセグメ ン トの断面図である。 図 4 〜図 6 は、 本発明の実施の形態に係るノヽニカム構造 体の製造ェ程中ヽ ノヽ カムセグメ ン ト を接合するェ程を不 す斜視図である 。 図 4 はハニカムセ グメ ン ト のす"" 面上に スぺーサを配置するェ程、 図 5 はその接合面上に接合材を コ ーティ ングするェ程 、 そ して図 6 は接合材を介して 2 つ の ノ、二力ムセグメ ン 卜を接合する工程を示す。

図 7 はヽ ノヽ二力ムセグメ ン ト の接合強度を測定する方法 を示す概略図で ¾? 。 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態におけるノ、二カ ム糖造体は、 図 1 に示 ·

すよ にヽ 複数のノ、二力ムセグメ ン ト 2 ( 2 1 、 2 2 、 2

3等 ) が接入層 9 によつて接合される ものであ り 、 ノヽニ力 ムセグメ ン 卜 2 の接合の後 、 円形断面、 楕円断面、 三角断 面その他の断面と なる よ 5 に研削加工され 、 周囲がコー ト 剤層 4 によつて被覆されるこ とによ り構成 ;されている。

それぞれのノヽニカムセグメ ン ト 2 は、 図 2及び図 3 に示 ·

すよ フ にヽ 多孔質の隔壁 6 によって仕切られた多数の流通 孔 5 を有している。 流通孔 5 はハニカムセグメ ン ト 2 を軸 方向に貫通してお り 、 隣接している流通孔 5 における一端 部が充填材 7 によって交互に 目封じされている。 すなわち、 一の流 孔 5 においてはヽ 左端部が開 口 している一方、 右 端部が充填材 7 によって 目封じされてお り 、 これと隣接す る他の流通孔 5 においては 、 左端部が充填材 7 によって 目 封じされるが 、 右端部が開口 されている。

のよ な構造とする - と によ り 、 ハ二カム構造体 1 を 例えば D P F と して用いた場合には、 図 3 の矢印に示すよ う に、排ガスは左端部が開口 している流通孔に流入した後、 多孔質の隔壁を通過して他の流通孔から流出する。 そ して、 隔壁 6 を通過する際に排ガス中のパティ キュ レー トが隔壁 6 に捕捉されるため、 排ガス の浄化を行う こ とができる。 なお 、 ハ二カムセグメ ン 卜 2 と しては、 正方形断面と な つているがヽ 三角形断面、 六角形断面等の適宜の断面形状 とする こ と ができ る も のでめる o また 、 流 is孔 5 の断面形 状に いて 、 三角形、 六角形 、 円形 、 楕円形 、 その他の 形状とするこ とができる。

ハ二力ムセグメ ン ト 2 の材料と しては強度 、 耐熱性の観 点からヽ ' ジヱライ ト、 ムライ ト、 アルミナ ス ピネル、

TiK化珪素、 灰化珪素ー コーンェ ラィ 卜系複ム材 、 珪素 ―灰 化珪素複合材 、 窒化珪素、 リ チクムァル ミ 二ゥム シ リ ケー 卜 、 チタ ン酸アルミ ニウム 、 F e ― C r 一 A 1 系金属 ら なる群から選択される 1種も し < は複数種を組み合わせた 材料を使用するこ とが好ま しい _c

またヽ ハ二カムセグメ ン 卜 2 の熱伝導率と しては、 1 0

〜 6 0 W / m • Kの範囲が好ま し < 、 1 5 5 5 W / m ·

Kの範囲である こ とがよ り好ま し < 、 2 0 5 0 W / m ·

Kの範囲でめる こ とが最も好ま しレ、 ο 従つて 、 このよ う な 観点からは 、 ハニカムセグメ ン 卜 2 の材料と しては、 炭化 珪素または珪素一炭化珪素複合材料が特に適している。

ハ二カムセグメ ン ト 2 の製 は 、 上述した中から選択さ れた材料にメ チルセノレ π 一スヽ ヒ ドロキシプ口ポキシノレセ ノレ —ス 、 ヒ キシェチルセルロ ース ヽ 力ルポキシメ チ ルセルロ ースヽ ポリ ビ二ルァルコール等のパイ ンダ 界 Si 活性剤や水等を添加して可塑性の坏土を作製しヽ ^~の坏土 を押出成形する こ と によ り 、 隔壁 6 によつて仕切られた軸 方向に貫通する多数の流通孔 5 を有するノヽ二力ム形状とす そ して、 - れをマィ ク 波 、 熱風等によつて乾燥した

· - 後、 焼結する と によ りハ二力ムセグメ ン 卜 2 を作製する こ と ができ る ο 図 4 〜図 6 は、 ノヽ ニカムセグメ ン ト 2 の基本的な接合手 順を示す な 、 接合すべきハニカムセグメ ン ト 2 の数は 二つに限られないが、 こ こでは、 便宜的に二つのハニカ ム セグメ ン 卜 2 1 と 2 2 を接合する場合を例にと つて説明す る。

本実施の形態のハ -カム構造体の製造工程では、 接合に 先 つて 、 図 4 に示すよ う に、 ハニカムセグメ ン ト 2 1 の 接合面 2 1 a にスぺーサ 1 0 を配置する。 続いて、 図 5 に

'示すよ う に 、 スぺーサが配置された接合面 2 1 a 上に接合 材 1 1 を塗布する。 その後、 図 6 に示すよ う に 、 塗 e ォし た接合材 1 1 上に他のハニカムセグメ ン ト 2 2 を積層 し、

- 外部よ り の積層体を加圧する こ と によ り 二つのハニカム セグメ ン 卜 2 1 及ぴ 2 2 を接合する。加圧にぉレヽては、 0 .

3 〜 3 k g f / c m ² 程度の圧力で押圧する - と が好ま し く 、 さ らに好ま しく は、 0 . 5 〜 2 k g f / c m ²程度の圧 力で押圧する - とが好ま しい。

図 4 図 6 に不す接合手順を繰り 返すこ と によ り 、 必要 な数のノヽ二力ムセグメ ン ト 2 を接合し 、 一体化したノヽニ力 ムセグメ ン 'ト集合体を形成する o な ヽ 加圧ェ程は 3 以上 のハ二力ムセグメ ン トの積層体に対しま と めて行う こ と も でき る o

スぺ一サ 1 0 は、 接合材 1 1 からなる接合層 9 (図 1及 び図 6 参照） の厚さ を均一にするために隣接し合うノヽニ力 ムセグメ ン ト 2 1 と 2 2 の間に配置する ものでめる ο スぺ ―サ 1 0 の設置位置は、 図 4 に示す四隅部分に限定される あのではなく ヽ 積層するハニカ ムセグメ ン ト 2 2 を接合面

2 1 a に対し平行に支持でき る箇所であれば適宜変更する

· - とができる o この場合、 スぺ一サ 1 0 の形状及ぴ大き さ

. o

は 、 全てのス ーサ 1 0 を合わせた面禾貝が接合 β 9 の面積 と後述する比率と なる よ う に設定される。

接合材 1 1 の材料と しては、 ハニカ ムセグメ ン ト 2 の材 料に合つたも のが使用 される。 こ のため 、 接合材 1 1 と し ては 、 セラ ミ ッ ク スを主成分と したも のが好適であ り 、 炭 化珪素、 窒化珪素、 コ ージェライ ト、 了ノレミナ、 ムライ ト 等のハ、、 粒子または繊維と コ 口ィ ダルシリ カ、 コロィ ダル ァルミナ等のコ ロイ ダルゾルの混合物に必要に応じて金属 繊維等の金属、 造孔材、 各種セラ ミ ッ ク ス の粒子などを添 加した材料を選択する こ とができる。

接合材 1 1 の熱伝導率と しては 0 . 1 〜 5 W/ m • Kで ある こ とが必要であ り 、 0 . 2 〜 3 WZ m · Kである こ と がよ り好ま しい。 接合材 1 1 の熱伝導率力 S 0 . 1 W / m .

K未満の場合には、 ハニカムセグメ ン ト 2 の間の熱伝達を 阻 しハ二カム構造体内の温度を不均一にするため好ま し

< ない。 -一方、 熱伝導率が 5 W/ m · Kを超える場合には、 接 強度が低下する と共に、 製造上困難と なる。

接合材 1 1 の熱膨張率と しては、 熱衝擊などでク ラ ック が生ずるのを防ぐ必要上、 比較的低いこ と が好ま しい。 こ のため、 熱膨張率は、 1 X I 0— ⁶〜 8 X I 0— ⁶/ °Cの範囲で あるこ と が好ま しく 、 1 · 5 X 1 0— ⁶〜 7 X 1 0 -⁶/ °Cの範 囲である こ と 力 S さ ら に好ま し く 、 2 X 1 0 一⁶〜 6 X 1

/ °cの範囲である こ とが最も好ま しい。

スぺーサ 1 0 の材料と しては、 ノヽニカムセグメ ン ト 2や 接合材 1 1 と 同質のものや金属、 樹脂やゴムな どの有機材 料を使用する こ とができる。

ハニカム構造体を D P F と して用いる場合においては、 接合層 9 に局所的な空隙がある と周囲と の熱伝導率差が生 じ、 応力集中が起こ るため、 D P Fの耐久性を低下させる こ とがある。 こ の点を考慮する場合、 スぺーサ 1 0 と して は、 D P Fが使用される 1 2 0 0 °c程度の耐熱性を有する

^ :

こ とが好ま し < 、 材料と してはセラ ミ ック、 物質 、 L' 属等を用いる こ と力 ^sでさる 特に、 接合材 1 1 に近い材料 組成や商温物性 、 例えば熱膨張率、 熱伝導率等を有する材 料が好ま しレ、

本発明の実施の形態に係 •0 ノヽ二カ ム構造本では 一

、 つの ノヽュ力ムセグメ ン ト 2 間 、 例 X.ば図 6 に示すノヽ二力ムセグ メ ン ト 2 1 と 2 2 との間に配置されるスぺーサ 1 0 と A

3¾ 口 層 9 と の面禾貝比率及びスぺ一サ 1 0 のヤング率を以下のよ う 定する すなわち 、 スぺーサ 1 0 の面積を接合層 9 の 積に対し 、 0 . 2 3 0 %の割合とする の面獰の 比率は、 0 . 4 〜 2 5 %であるこ と力 Sさ らに好ま しく 、 0 .

6 2 0 %である こ とが最も好ま しい。 接 n層 9 の面積に 対するスぺーサ 1 0 の面積割合が 0 . 2 %未満では、 二つ のハ 力ムセグメ ン ト 2 1 と 2 2 と の間隙を一定に保持し、 接合層の厚さ を均一にする とい う 効果が発揮できない。 ま た 3 0 %を超える とハニ力ムセグメ ン ト 2 1 と 2 2相互の 接着強度が低下してノヽ -力ム構造体と しての耐久性に支障 と なるためである な ヽ 接合層 9 は、 スぺーサ 1 0 を覆 よ に形成するため、 接合層 9 の面積はノヽ二カムセグメ ン 2 の接合面 2 1 a 面積に相当 し、 スぺ サ 1 0 の面積 含む

しかしなが らヽ 上記する ta積割合の範囲を満たす場合で も 、 複数のハ二力ムセグメ ン ト 2 を外部から加圧し、 接合 させる際に 、 スぺーサ 1 0 がハ二カムセグメ ン ト 2へダメ 一ジを与疋 、 スぺーサ 1 0 の食い込みによ るノヽニカムセグ メ ン 卜 2 の破損あるいはハ二力ム構造体 1 のアイ ソスタテ ィ Vク強度の低下が生じる場合がある。

そこで、 本実施の形態のノヽニカム構造体では、 上述した 面積割合に関する条件に加えて、 スぺーサ 1 0 のヤング率 を 0 , 1 • 5 G P a の範囲に設定している。 上記範囲 のヤ ング率を持っスぺーサ 1 0 を使用する こ と で、 接合時 にスぺ サ 1 0 がノ、二力ムセグメ ン ト 2 へ食い込むこ と を 防止で含 るため 、 ノヽニカ ムセグメ ン ト 2へのダメージを抑 制でき る o c .た 、 スぺーサの食い込みがないので接合層 9 の厚みをスぺ サ 1 0 によ り正確に調整できる。

スぺ ―サ 1 0 のヤ ング率は上述の 0 - 1 〜 1 . 5 G P a であるが 、 好ま しく は 0 . 1 5 〜 ： 1 . 2 G P a の範囲、 さ らに好ま しく は 0 . 2 〜 0 . 7 G P a の 囲である。 こ の よ う に設定する こ と によ り 、 接合層 9 の厚みのばらつきが 減少し ァィ ソスタティ ック強度試験での低値破壌を防ぐ こ とが可能と な Ό o なお、 ヤング率が 0 1 G P a未満の 場合には 、 スぺーサ と しての間隙維持機能が減少 し 、 J¾口 鳥ノ子みのばらつきが増大す Ό o ーガ、 ャング率が 1 . 5 G

P a を える と 、 ノヽニカムセグメ ン ト 2 の接合の際に加わ る外部圧力によ り スぺーサ 1 0 の食い込みが生じ 、 ハニカ ムセグメ ン ト 2 の破損あるいはノヽニ力ム構造体のアイ ソス タティ ック強度の低下が起 る。

本実施の形 のスぺーサ 1 0材料と して 、 セラ ミ ック を 使用する こ と あでき る。 セラ ミ ックのャング率は一般に高 いが、 ス 孔率を 3 5 〜 9 0 %に調整する とでャング率が

0 . 1 1 . 5 G P a の範囲を満たすスぺーサ材にするこ とができ る o

セラ ヽ ック の気孔率を 3 5 〜 9 0 % の範囲にするために は、 セフ ミ ック に造孔材を添加する こ とで調整でき る。 好 適な造孔材と してはバル一ン状に発泡 した発泡樹脂等の各 種有機物 、 シラスバノレ一 ン 、 フライ ア シュ ノ ノレーン等の 各種無機物な どを使用するこ と ができ る o また、 小麦粉、 澱粉、 フ エ ノ ール樹脂、 ポ リ メ タク リ ル酸メ チル、 ポ リ エ チ レン、 ポ リ メ タ ク リ レー ト、 ポ リ エチ レ ンテ レフ タ レ一 ト等を用いる こ と も可能である。 造孔材と しては、 1 種ま たは 2種以上を組み合わせて用いるこ とができ る。

ハニカム構造体 1 を D P F と して用いる場合には、 流通 孔 5 の開 口部を充填材 7 によって 目封じする こ とが好ま し く 、 さ らに端面を交互に市松模様状になる よ う に目封じす る こ とが好ま しい。 充填材 7 によ る 目封じは、 ハ二カムセ グメ ン ト 2 の端面を樹脂フ ィ ルムによって覆い、 目封じし ない流通孔 5 をそのまま と した状態で目封じする流通孔 5 の端面に対して レーザ光を照射して開 口 し、 開 口 された流 通孔 5 にスラ リ ー状の充填材を圧入する こ と によ り行う こ とができ る。 こ の圧入の後、 乾燥し、 焼成する こ と によ り 充填材 7 による 目封じを行う。 充填材 7 と しては、 ハニカ ムセグメ ン ト 2 と同様な材料を用いるこ とができ る。 実施例

原料と して、 S i C粉末及び金属 S i 粉末を 8 0 ： 2 0 の質量割合で混合し、 これに造孔材と して澱粉、 発泡樹脂 を加え、 さ らにメ チルセルロース及ぴヒ ドロキシプロポキ シルメチルセルロ ース、 界面活性剤及ぴ水を添加して、 可 塑性の坏土を作製した。 こ の坏土を押出成形し、 マイ ク ロ 波及び熱風によって乾燥して隔壁の厚さが 3 1 0 μ πι、 セ ル密度が約 4 6 . 5 セノレノ c m ² ( 3 0 0 セル/平方イ ンチ）、 断面が一辺 3 5 m mの正方形、 長さが 1 5 2 m mのハニカ ムセグメ ン ト を作製した。

次に、 ハ -カムセ グメ ン ト の端面が市松模様状を呈する よ う に、 隣接する流通孔が互いに反対側と なる一方の端部 でハエカムセグメ ン トに用いた材料と 同様の材料で目封じ して、乾燥させた後、大気雰囲気中で約 4 0 0 °Cで脱脂 し、 その後 A r 不活性雰囲気中で約 1 4 5 0 °Cで焼成して、 S i 結合 S 1 Cのハニカムセグメ ン ト を得た。

また 、 灰化珪素 4 5 質量％、 アルミ ノ シ リ ケ一 ト繊維 2

8 質量 % 、 シ リ カ ゾル 2 0 質量％、 粘土 1 質量％、 水 6 質 虽 %を混合して、 接合材である ス ラ リ ーを作製した。

またヽ 上記接合材ス ラ リ ーに対し、 発泡樹脂を添加 し、 - れを乾燥固化 して 1 m m厚のスぺーサ 1 〜 4 を作製した な 、 スぺ一サ 1 ~ 4 は、 添加する発泡樹脂の量を変え、 気孔率を 整 した。 また、 ハニカムセグメ ン ト と 同 じ材料 で 1 m m厚の スぺーサ 5 を作製 した。 スぺーサ 1 〜 5 のャ ング率 、 孔率を表 1 に示す。

なお 、 スぺーサのヤング率は、 J I S R 1 6 0 1 に準 じた 3 点曲げ試験によ り 測定した。 また、 ス ぺーサの気孔 率と してはヽ J I S R 2 2 0 5 に準じて見掛け気孔率を 測定した。

表 1

ヤング率が 0 . 5 G P a であるス ぺーサ 1 のサイ ズが異 なる ものを 4種用意 し、 それぞれのサイ ズのスぺーサ 1 を 使用 して、 二つのハニカムセグメ ン ト の接合を以下の手順 で行い、 ハ二カ ムセグメ ン ト接合体 1 〜 4 を作製した。 す なわち、 —方のノヽニカ ムセ グメ ン ト の接合面上にスぺーサ 1 を固定し、 さ ら にその上に接合材を塗布 した後、 接合材 の塗布面上にも う一方のノ、二カムセグメ ン 卜 を禾貝層 し、 上 下から 2 k g f / c m ² の圧力をかけ、 2 0 0 。Cで 5 時間乾 燥させて ―つのノ、二カ ムセグメ ン ト を接合させた ο 同様 な手順で スぺーサ 1 のサイ ズごと に、 1 0組のハ二力ム セグメ ン 卜接合体を作製した。 各ハニカムセグメ ン 卜接合 体について 二つのハニカ ムセ グメ ン ト 間の距離 すなわ ち接 の 子みを測定し、 その最小値ー最大値を接 π層の 厚みのばらつき と した。

また 各ハ二カムセグメ ン ト接合体について 図 7 に示 す方法で接合強度を測定した。 すなわち、 2本のノヽ二力ム セグメ ン 卜 2 1 ， 2 2 を接合したサンプルに ける 方の ノヽ -力ムセグメ ン ト 2 2 を治具 1 0 0 で固定し も ラ一方 の /ヽ二力ムセグメ ン ト 2 1 に対し長軸方向から荷重 F をか けるこ とによ り 、 接合強度を測定した。

表 2 に 各ハニカムセグメ ン ト接合体について スぺ サ面禾貝と接合層の面積の比率、 接合層の厚みのばらつさ、 及び摔合強 の平均を示した。 表 2

表 2 に示すよ う に、 スぺーサの面積が接合層の面積の 0 . 2 %よ り も小さいと接合層の厚みのばらつきが大き く 、 使 用時の熱応力集中の原因 と なる。 一方、 3 0 %よ り 大きい と接合強度が著しく低下した。 次に、 表 1 に示すス ぺーサ 1 〜 5 を用いて、 ス ぺーサの 面積が接合層の面積の 1 0 % と なる条件で、 上述したの と 同様の手順でハニカムセグメ ン ト接合体を作製した。

その後、 ハニカムセグメ ン ト接合体から各ハニカ ムセグ メ ン ト を引き剥が し、 ノヽニカムセグメ ン ト の接合面の表面 観察を行なった。

また、 同様に 1 6 本のハニカ ムセグメ ン ト接合体を作製 した後、 外周を研削、 コーティ ングする こ と によ り 直径 1 4 4 m m X 1 5 2 m mのノヽニカ ム構造体を作製し、 了イ ソ スタティ ック強度の測定を行った。 結果を表 3 に示す。

表 3

表 3 の結果力 ら分かる よ う に、 ヤング率が 1 . 5 G P a よ り 大き いスぺーサ 4 を使用 した比較例 4 のハニカ ム構造 体では、 ァイ ソスタティ ッ ク強度試験の際にスぺーサ近傍 で低値で破壌した。

また、 ヤング率が さ ら に大き い と接合のため圧力をかけ た際に、 スぺーサがハ -カ ムセ グメ ン ト に食い込んでハニ カ ムセグメ ン ト を破損 した。 一方、 ャング率が 0 . 1 G P a よ り も小さい と 、接合層の厚みのばらつきが大き く な り 、 使用時の熱応力集中の原因 と なる。 以上に説明したよ フ にヽ 本発明のノヽ二力ム構造体及ぴそ の製造方法によれば 、 隣接し合う ハ二力ムセグメ ン ト の間 に配置されるスぺ一サのャング率 0 . 1 - - 1 . 5 G P a , 接合層の面積に対するスぺーサの面積比率 0 . 2 〜 3 0 % を所定の範囲に ¾：疋する と によ り ノヽ二カムセグメ ン ト の接合時に加わる圧力によつて ヽ スぺ一サがハ二カムセ グメ ン トに食い込む - と がなく 、 ノヽ二力ムセグメ ン トへの ダメ 一ジを抑制する * と ができ る と と もに 、 十分な接合層 の面積確保する こ とで良好な接合強 、 均一な厚みの接合 層を得るこ とができる o

Claims

請求の範囲

1 . 多孔質の隔壁によ り 仕切 られた、 一軸方向に貫通す る複数の流通孔を有する複数のハエカ ムセ グメ ン ト と、 前記複数のハニカ ムセ グメ ン ト の う ち、 隣接 し合 う ハニカ ムセグメ ン ト 間に配置されたスぺーサ と 、

前記スぺーサが配置さ れた、 ハニカ ムセ グメ ン ト 間 に在 り 、 前記隣接 し合 う ハニカ ムセ グメ ン ト を接合する 接合層 と を有し、

前記スぺーサは、 ヤング率が 0 . 1 〜 1 . 5 G P a であ り 、 かつ、 前記隣接しあ う 各ハニカ ムセ グメ ン ト 間 における前記接合層の面積に対する前記スぺーサの面積 の比率が 0 . 2 〜 3 0 %である、 ハニカム構造体。

2 . 前記スぺーサは、 3 5 〜 9 0 %の気孔率を有する、 請 求項 1 に記載のハニカム構造体。

3 . 前記スぺーサは、 造孔材を含む、 請求項 2 に記載のハ 二カム構造体。

4 . 前記スぺーサは、 セラ ミ ッ ク スで形成されている、 請 求項 2 または 3 に記載のハニカム構造体。

5 · 前記ヤ ング率は、 0 . 1 5 ~ 1 . 2 G P a である 、 請求項 1 に記載のハエカ ム構造体。

6 . 前記接合層の面積に対する前記スぺーサの面積の比 率は、 0 . 4 〜 2 5 %である、 請求項 1 に記載のハ -カ ム構造体。

7 • 多孔質の隔壁によ り 仕切 られ、 一軸方向に貫通する複 数の 通孔を有する、 一のハニカムセグメ ン ト の一外周面 でめる接合面上に、 ヤング率が 0 · 1 〜 1 · 5 G P a の スぺ一サを 、 前記接合面の面積に対し前記スぺーサの面積 の比率が 0 . 2 〜 3 0 % と なる よ う に、 配置する工程と 、' 前 5しスぺーサが固定された前記接合面上に接合材をコ一 テ ィ ングするェ程と 、

、

刖記接合面上に、 他のハニカムセグメ ン ト を積層 し、 ハ 二力ムセグメ ン ト積層体を形成する工程と、

前記ノヽ二カムセグメ ン ト積層体に外部よ り 圧力をかけて 一のハ二力 ムセグメ ン ト と他のハニカムセグメ ン ト と を接 合する X と を有するハ -カム構造体の製造方法。

8 . 前記スぺーサ と して、 3 5 〜 9 0 %の気孔率を有する スぺーサを使用する、 請求項 7 に記載のハニカ ム構造体の 製造方法。

9 . 前記スぺーサは、 造孔材を用いて前記気孔率が調整さ れたものである、 請求項 8 に記載のハニカ ム構造体の製造 方法。