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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141940
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法
(51)【国際特許分類】
B01D 39/20 20060101AFI20241003BHJP
B01D 46/00 20220101ALI20241003BHJP
F01N 3/022 20060101ALI20241003BHJP
C04B 38/00 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
B01D39/20 D
B01D46/00 302
F01N3/022 C
C04B38/00 303Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053828
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ
(72)【発明者】
【氏名】河村 直紀
【テーマコード（参考）】
3G190
4D019
4D058
4G019
【Ｆターム（参考）】
3G190AA12
3G190BA01
3G190BA02
3G190BA43
3G190CA03
3G190CA13
4D019AA01
4D019BA05
4D019BB06
4D019BD01
4D019BD02
4D019CA01
4D019CB06
4D019CB07
4D058JA32
4D058JA37
4D058JA38
4D058JB06
4D058JB28
4D058SA08
4G019FA12
4G019FA13
(57)【要約】
【課題】 ＰＭ捕集性能が低下しにくいハニカムフィルタを提供する。
【解決手段】 排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、上記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、上記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタ。
【選択図】 図５
【解決手段】 排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、上記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、上記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタ。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、
前記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、
前記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、
前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタ。
前記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、
前記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、
前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタ。
【請求項2】
前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面のうち、１０～６０％の面積が、前記ＳｉＣ微粒子により覆われている、請求項１に記載のハニカムフィルタ。
【請求項3】
前記セル隔壁の前記排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量の１／１０以下である、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項4】
前記ハニカムフィルタの平均気孔径は、７～１３μｍである、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項5】
前記ハニカムフィルタの気孔率は、３５～４５％である、請求項１又は２に記載のハニカムフィルタ。
【請求項6】
平均粒子径が１０～３０μｍのＳｉＣ粒子を含む原料組成物をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体を得る工程と、
前記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、
前記ハニカム成形体の前記第１端面から、前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、
前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルの前記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、
前記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。
前記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、
前記ハニカム成形体の前記第１端面から、前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、
前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルの前記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、
前記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
排ガス規制強化により、ＤＰＦには高いＰＭ捕集性能が求められている。
ＤＰＦのＰＭ捕集性能を高めるための方法として、例えば、特許文献１には、ＰＭ捕集性能を改善する濾過層を設ける方法が開示されている。
また、特許文献２には、ＳｉＣ微粒子と造孔材により濾過層を形成する方法が開示されている。
ＤＰＦのＰＭ捕集性能を高めるための方法として、例えば、特許文献１には、ＰＭ捕集性能を改善する濾過層を設ける方法が開示されている。
また、特許文献２には、ＳｉＣ微粒子と造孔材により濾過層を形成する方法が開示されている。
【0003】
特許文献１及び２の方法は、いずれも、セル隔壁の表面に濾過層を形成することで、濾過層によるＰＭの捕集（表層濾過）を行うものであった、同時に、セル隔壁の表面近傍でＰＭが捕集される深層濾過を防いで、圧力損失の上昇を抑制するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１３／１４５３２３号
【特許文献2】特開２０１２－７５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１、２に記載の方法は、いずれも、濾過層が剥がれやすく、濾過層の剥離によってＰＭ捕集性能が低下してしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされた発明であり、ＰＭ捕集性能が低下しにくいハニカムフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のハニカムフィルタは、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、上記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、上記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とする。
【0008】
本発明のハニカムフィルタでは、ＳｉＣ多孔体が、平均粒子径が１０～５０μｍのＳｉＣ粒子で構成されている。すなわち、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面では、平均粒子径が１０～５０μｍのＳｉＣ粒子の表面に、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している。
ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体の表面に付着することにより、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＰＭが付着しやすくなり、ＰＭ捕集性能が向上する。
さらに、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体に焼結付着しているため、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体と強固に結合しており、容易に剥がれることがない。
そのため、高いＰＭ捕集性能が低下しにくい。
ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体の表面に付着することにより、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＰＭが付着しやすくなり、ＰＭ捕集性能が向上する。
さらに、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体に焼結付着しているため、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体と強固に結合しており、容易に剥がれることがない。
そのため、高いＰＭ捕集性能が低下しにくい。
【0009】
なお、ＳｉＣ多孔体の表面にＳｉＣ微粒子が焼結付着しているかどうかは、セル隔壁の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより確認することができる。
具体的には、セル隔壁の表面をＳＥＭ（加速電圧：５ｋＶ、拡大倍率：１００００倍）で観察し、ＳｉＣ多孔体とＳｉＣ微粒子との間に明確な境界が存在するかどうか、により判断することができる。
ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子とが焼結付着していると、ＳｉＣ微粒子の一部がＳｉＣ粒子に取り込まれた状態となり、境界が明確ではなくなる。
一方、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子との間に明確な境界が存在している場合、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子は焼結付着しているとはいえない。
具体的には、セル隔壁の表面をＳＥＭ（加速電圧：５ｋＶ、拡大倍率：１００００倍）で観察し、ＳｉＣ多孔体とＳｉＣ微粒子との間に明確な境界が存在するかどうか、により判断することができる。
ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子とが焼結付着していると、ＳｉＣ微粒子の一部がＳｉＣ粒子に取り込まれた状態となり、境界が明確ではなくなる。
一方、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子との間に明確な境界が存在している場合、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子とＳｉＣ微粒子は焼結付着しているとはいえない。
【0010】
本発明のハニカムフィルタにおいては、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面のうち、１０～６０％の面積が、上記ＳｉＣ微粒子により覆われていることが好ましい。
【0011】
本発明のハニカムフィルタでは、ＳｉＣ微粒子をＳｉＣ多孔体の表面に焼結付着させることで、ＳｉＣ微粒子の量がわずかであってもＰＭの捕集性能を高めることができる。
そのため、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち１０～６０％の面積がＳｉＣ微粒子により覆われているだけで、高いＰＭ捕集性能を発揮することができる。
そのため、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち１０～６０％の面積がＳｉＣ微粒子により覆われているだけで、高いＰＭ捕集性能を発揮することができる。
【0012】
特許文献１や特許文献２に記載の方法では、濾過層を形成するために多量の粒子を必要とする。しかし、濾過層を構成する多量の粒子によってセルの開口面積が低下したり、セル隔壁中に存在する気孔が閉塞されることによって、ＰＭ堆積前の圧力損失が増加してしまうという問題があった。
この点につき、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち１０～６０％の面積がＳｉＣ微粒子により覆われている場合、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のわずかな部分だけがＳｉＣ微粒子で覆われているため、特許文献１及び２のような圧力損失の増加がほとんど生じない。
この点につき、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち１０～６０％の面積がＳｉＣ微粒子により覆われている場合、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のわずかな部分だけがＳｉＣ微粒子で覆われているため、特許文献１及び２のような圧力損失の増加がほとんど生じない。
【0013】
セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合は、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭで観察することにより求めることができる。
具体的には、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭ（加速電圧：１５ｋＶ、拡大倍率：１０００倍）で観察し、当該視野中で焼結付着しているＳｉＣ微粒子が占める面積の割合を求める。
この操作を、無作為に選択した５視野で行い、得られた面積割合の平均値を、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合とする。
なお、特許文献１や特許文献２に記載された濾過層は、セル隔壁の表面を「層」として覆うことから、セル隔壁の表面のうちの１００％が濾過層を構成する粒子で覆われているといえる。
具体的には、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭ（加速電圧：１５ｋＶ、拡大倍率：１０００倍）で観察し、当該視野中で焼結付着しているＳｉＣ微粒子が占める面積の割合を求める。
この操作を、無作為に選択した５視野で行い、得られた面積割合の平均値を、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合とする。
なお、特許文献１や特許文献２に記載された濾過層は、セル隔壁の表面を「層」として覆うことから、セル隔壁の表面のうちの１００％が濾過層を構成する粒子で覆われているといえる。
【0014】
本発明のハニカムフィルタにおいては、上記セル隔壁の上記排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量の１／１０以下であることが好ましい。
セル隔壁の排ガス排出セル側の表面にＳｉＣ微粒子が焼結付着していたとしても、ＰＭ捕集性能を向上させるという効果には何ら寄与しない。そのため、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は少ないほど好ましい。
セル隔壁の排ガス排出セル側の表面にＳｉＣ微粒子が焼結付着していたとしても、ＰＭ捕集性能を向上させるという効果には何ら寄与しない。そのため、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は少ないほど好ましい。
【0015】
従って、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量の１／１０以下であることが好ましく、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面には、ＳｉＣ微粒子が焼結付着していないことがより好ましい。
なお、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量、及び、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、それぞれ、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合、及び、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合、とする。
なお、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量、及び、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、それぞれ、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合、及び、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合、とする。
【0016】
本発明のハニカムフィルタにおいて、上記ハニカムフィルタの平均気孔径は、７～１３μｍであることが好ましい。
ハニカムフィルタの平均気孔径が上記範囲であると、ＰＭの捕集効率を十分に高くすることができる。
ハニカムフィルタの平均気孔径が上記範囲であると、ＰＭの捕集効率を十分に高くすることができる。
【0017】
本発明のハニカムフィルタにおいて、上記ハニカムフィルタの気孔率は、３５～４５％であることが好ましい。
ハニカムフィルタの気孔率が上記範囲であると、ＰＭの捕集効率を十分に高くすることができる。
ハニカムフィルタの気孔率が上記範囲であると、ＰＭの捕集効率を十分に高くすることができる。
【0018】
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、平均粒子径が１０～３０μｍのＳｉＣ粒子を含む原料組成物をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体を得る工程と、上記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、上記ハニカム成形体の上記第１端面から、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルの上記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、上記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【0019】
本発明のハニカムフィルタの製造方法では、排ガス導入セルとなるセルである、第１端面を封止していないセルに、粒子導入工程によってＳｉＣ微粒子を導入し、続く焼成工程によって１６００～１９００℃という高温で焼成することにより、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面においてＳｉＣ微粒子をＳｉＣ多孔体の表面に焼結付着させることができ、本発明のハニカムフィルタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【0022】
［ハニカムフィルタ］
本発明のハニカムフィルタは、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、上記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、上記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とする。
本発明のハニカムフィルタは、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、上記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、上記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、上記セル隔壁の上記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とする。
【0023】
【0024】
図１に示すハニカムフィルタ２０では、複数個のハニカム焼成体１０が接着材層１５を介して結束されてセラミックブロック１８を構成し、このセラミックブロック１８の外周には、排ガスの漏れを防止するための外周コート層１６が形成されている。なお、外周コート層１６は、必要に応じて形成されていればよい。
【0025】
ハニカムフィルタ２０では、複数個のハニカム焼成体１０が接着材層１５を介して結束されている。そのため、１つのハニカム焼成体１０に応力が生じた場合でも、その応力が接着材層１５により緩和され、他のハニカム焼成体１０に伝わりにくくなる。つまり、ハニカムフィルタ２０に生じた応力を緩和させることができる。その結果、ハニカムフィルタ２０が損傷することを防ぐことができる。
【0026】
接着材層１５は、無機バインダと無機粒子とを含む接着材ペーストを塗布、乾燥させたものである。接着材層１５は、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
接着材層１５の厚さは、０．５～２．０ｍｍが好ましい。
接着材層１５の厚さは、０．５～２．０ｍｍが好ましい。
【0027】
外周コート層１６は、内部のセルを機械的に保護する役割を果たす。そのため、ハニカムフィルタ２０は、圧縮強度等の機械的特性に優れる。
なお、外周コート層１６の材料は、接着材層１５の材料と同じであることが好ましい。外周コート層１６の厚さは、０．１～３．０ｍｍが好ましい。
なお、外周コート層１６の材料は、接着材層１５の材料と同じであることが好ましい。外周コート層１６の厚さは、０．１～３．０ｍｍが好ましい。
【0028】
なお、ハニカム焼成体１０は、四角柱形状であるが、図２及び図３に示すように、端面における角部が曲線形状となるように面取りが施されており、これにより角部に熱応力が集中し、クラック等の損傷が発生するのを防止している。上記角部は、直線形状となるように面取りされていてもよい。
【0029】
図２に示すハニカム焼成体１０は、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁１３を備え、排ガス入口側の端面１０ａ及び排ガス出口側の端面１０ｂを有する。
セル隔壁１３により区画形成されるセルは、排ガス入口側の端面１０ａ及び排ガス出口側の端面１０ｂにそれぞれ端部を有しており、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セル１１と、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セル１２とを備えてなる。
セル隔壁１３により区画形成されるセルは、排ガス入口側の端面１０ａ及び排ガス出口側の端面１０ｂにそれぞれ端部を有しており、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セル１１と、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セル１２とを備えてなる。
【0030】
なお、本発明のハニカムフィルタでは、排ガス導入セル及び排ガス排出セルを目封じする目封止材１４は、ハニカム焼成体と同じ材料であることが好ましい。
【0031】
ハニカム焼成体１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる。炭化ケイ素からなるハニカム焼成体は耐熱性が高い。
【0032】
ハニカムフィルタ２０では、排ガス導入セル１１及び排ガス排出セル１２の長手方向に垂直方向の断面形状は、目封止部分を除き排ガス入口側の端部から排ガス出口側の端部にかけて、それぞれのセルにおいて同じである。
【0033】
図３に示すように、ハニカム焼成体１０では、排ガス導入セル１１の断面形状、及び、排ガス排出セル１２の断面形状は同じ形状の正方形であり、これらは、交互に市松模様状に配置されている。
【0034】
ここで、ハニカム焼成体１０に排ガスが流入してＰＭが捕集される場合について、図４を参照して説明する。図４は、図２に示すハニカム焼成体のＡ－Ａ線断面図である。
図４に示すように、排ガス導入セル１１に流入した排ガスＧ（図４中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス排出セル１２と排ガス導入セル１１とを隔てるセル隔壁１３を通過した後、排ガス排出セル１２から流出するようになっている。排ガスＧがセル隔壁１３を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、セル隔壁１３は、フィルタとして機能する。
図４に示すように、排ガス導入セル１１に流入した排ガスＧ（図４中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス排出セル１２と排ガス導入セル１１とを隔てるセル隔壁１３を通過した後、排ガス排出セル１２から流出するようになっている。排ガスＧがセル隔壁１３を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、セル隔壁１３は、フィルタとして機能する。
【0035】
図５は、図４に破線で示す領域の部分拡大図である。
図５に示すように、セル隔壁１３の、排ガス導入セル１１側の表面には、ＳｉＣ微粒子４０が焼結付着している。セル隔壁１３は、ＳｉＣ粒子３０からなるＳｉＣ多孔体で構成されているから、ＳｉＣ微粒子４０は、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０の表面に焼結付着しているともいえる。
図５に示すように、セル隔壁１３の、排ガス導入セル１１側の表面には、ＳｉＣ微粒子４０が焼結付着している。セル隔壁１３は、ＳｉＣ粒子３０からなるＳｉＣ多孔体で構成されているから、ＳｉＣ微粒子４０は、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０の表面に焼結付着しているともいえる。
【0036】
セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＳｉＣ微粒子が付着していることで、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＰＭが付着しやすくなり、ＰＭ捕集効率が向上する。
さらに、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体に焼結付着しているため、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体と強固に結合しており、容易に剥がれることがない。そのため、高いＰＭ捕集性能が低下しにくい。
さらに、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体に焼結付着しているため、ＳｉＣ微粒子はＳｉＣ多孔体と強固に結合しており、容易に剥がれることがない。そのため、高いＰＭ捕集性能が低下しにくい。
【0037】
焼結付着とは、付着した界面で焼結が進行していることを指す。
本発明のハニカムフィルタにおいては、ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の表面に付着した界面で焼結が進行していることを指す。
焼結が進行した界面をＳＥＭで観察した場合、ＳｉＣ微粒子の一部がＳｉＣ粒子に取り込まれた状態となり、境界が明確ではなくぼやけた状態として観察される。
従って、界面が明確であるかどうかを確認することにより、焼結付着の有無を確認することができる。
本発明のハニカムフィルタにおいては、ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の表面に付着した界面で焼結が進行していることを指す。
焼結が進行した界面をＳＥＭで観察した場合、ＳｉＣ微粒子の一部がＳｉＣ粒子に取り込まれた状態となり、境界が明確ではなくぼやけた状態として観察される。
従って、界面が明確であるかどうかを確認することにより、焼結付着の有無を確認することができる。
【0038】
なお、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子に直接焼結付着していないが、「ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子に焼結付着するＳｉＣ微粒子」に焼結付着するＳｉＣ微粒子も、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子に焼結付着するＳｉＣ微粒子として扱う。
【0039】
【0040】
図６は、ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体の表面に焼結付着する様子を示すＳＥＭ写真である。
図７は、ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体の表面に焼結付着していない様子を示すＳＥＭ写真である。
図６に示すように、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０に焼結付着するＳｉＣ微粒子４０では、ＳｉＣ粒子３０にＳｉＣ微粒子４０が食い込んでいるように見え、ＳｉＣ粒子３０とＳｉＣ微粒子４０の界面が明確ではない。
これに対して、図７では、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０と、焼結付着していないＳｉＣ微粒子４０’との間の境界が明確となっている。
図７は、ＳｉＣ微粒子がＳｉＣ多孔体の表面に焼結付着していない様子を示すＳＥＭ写真である。
図６に示すように、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０に焼結付着するＳｉＣ微粒子４０では、ＳｉＣ粒子３０にＳｉＣ微粒子４０が食い込んでいるように見え、ＳｉＣ粒子３０とＳｉＣ微粒子４０の界面が明確ではない。
これに対して、図７では、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子３０と、焼結付着していないＳｉＣ微粒子４０’との間の境界が明確となっている。
【0041】
ＳｉＣ微粒子は、粒子径が１～５μｍのＳｉＣの粒子である。
従って、ＳｉＣ微粒子の平均粒子径は１～５μｍである。
これに対して、セル隔壁を構成するＳｉＣ多孔体は、平均粒子径が１０～５０μｍのＳｉＣの粒子からなるため、両者は明確に区別できる。
従って、ＳｉＣ微粒子の平均粒子径は１～５μｍである。
これに対して、セル隔壁を構成するＳｉＣ多孔体は、平均粒子径が１０～５０μｍのＳｉＣの粒子からなるため、両者は明確に区別できる。
【0042】
ＳｉＣ微粒子の平均粒子径は、ＳＥＭ（加速電圧：１５ｋＶ、拡大倍率：１００００倍）により測定することができる。具体的には、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のＳＥＭ画像を撮影し、無作為に抽出した５つのＳＥＭ画像から、視野中の全てのＳｉＣ微粒子を判定するとともに、各ＳｉＣ微粒子の投影面積を求める。投影面積相当円の直径を当該ＳｉＣ微粒子の粒子径とし、その平均値を、ＳｉＣ微粒子の平均粒子径とする。
【0043】
ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は、ＳＥＭ（加速電圧：１５ｋＶ、拡大倍率：１０００倍）により測定することができる。具体的には、セル隔壁の表面又は切断面のＳＥＭ画像を撮影し、無作為に抽出した５つのＳＥＭ画像から、視野中の全てのＳｉＣ粒子を判定するとともに、各ＳｉＣ粒子の投影面積を求める。投影面積相当円の直径を当該ＳｉＣ粒子の粒子径とし、その平均値を、ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径とする。
【0044】
図８は、図５に示すセル隔壁を、排ガス導入セル側から見た場合の例を模式的に示す図である。
図８に示すように、セル隔壁１３を排ガス導入セル側から見たとき、セル隔壁１３の表面の一部が、ＳｉＣ微粒子４０により覆われている。
図８に示すように、セル隔壁１３を排ガス導入セル側から見たとき、セル隔壁１３の表面の一部が、ＳｉＣ微粒子４０により覆われている。
【0045】
セル隔壁１３の排ガス導入セル１１側の表面のうちＳｉＣ微粒子４０で覆われている面積の割合は、１０～６０％であることが好ましい。
上記面積の割合が１０％未満であると、ＰＭ捕集効率を向上させる効果が充分でない場合がある。上記面積の割合が６０％を超えると、圧力損失が増加する。
上記面積の割合が１０％未満であると、ＰＭ捕集効率を向上させる効果が充分でない場合がある。上記面積の割合が６０％を超えると、圧力損失が増加する。
【0046】
セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合（以下、被覆面積割合ともいう）は、以下の方法で求めることができる。
被覆面積割合を求める手順を、図９、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
被覆面積割合を求める手順を、図９、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
【0047】
図９は、排ガス導入セル側からみたセル隔壁のＳＥＭ写真の一例である。
図１０は、図９に示すＳＥＭ写真において、ＳｉＣ微粒子と判定した粒子を示した画像である。
図１１は、図１０に示す画像を二値化し、ＳｉＣ微粒子に対応する領域を黒色で示した画像である。
図１０は、図９に示すＳＥＭ写真において、ＳｉＣ微粒子と判定した粒子を示した画像である。
図１１は、図１０に示す画像を二値化し、ＳｉＣ微粒子に対応する領域を黒色で示した画像である。
【0048】
まず、図９に示すように、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭで撮影する。このとき、加速電圧は１５ｋＶ、拡大倍率は１０００倍とする。
続いて、セル隔壁の表面に存在し、焼結付着している粒子径が１～５μｍのＳｉＣの粒子（ＳｉＣ微粒子）を判定し、図１０に示すように、所定の色で塗りつぶす。
塗りつぶしに用いる色は、後の二値化処理の際に、当該画像中に最初から存在した色と区別できる色であればよく、例えば、当該画像中で使用された色よりも明度の低い色（黒色に近い色）であればよい。塗りつぶし前の画像は必要に応じて、明度や彩度を調整してもよい。
最後に、図１１に示すように、画像を二値化し、ＳｉＣ微粒子が占める領域として塗りつぶされた色だけを黒色（又は白色）、その他の領域を白色（又は黒色）とし、当該画像中に占める黒色（白色）の面積割合を求める。二値化した画像からＳｉＣ微粒子が占める領域が占める面積を算出する際、市販の画像解析ソフト等を用いてもよい。
この面積割合が、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、焼結付着したＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合となる。
続いて、セル隔壁の表面に存在し、焼結付着している粒子径が１～５μｍのＳｉＣの粒子（ＳｉＣ微粒子）を判定し、図１０に示すように、所定の色で塗りつぶす。
塗りつぶしに用いる色は、後の二値化処理の際に、当該画像中に最初から存在した色と区別できる色であればよく、例えば、当該画像中で使用された色よりも明度の低い色（黒色に近い色）であればよい。塗りつぶし前の画像は必要に応じて、明度や彩度を調整してもよい。
最後に、図１１に示すように、画像を二値化し、ＳｉＣ微粒子が占める領域として塗りつぶされた色だけを黒色（又は白色）、その他の領域を白色（又は黒色）とし、当該画像中に占める黒色（白色）の面積割合を求める。二値化した画像からＳｉＣ微粒子が占める領域が占める面積を算出する際、市販の画像解析ソフト等を用いてもよい。
この面積割合が、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、焼結付着したＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合となる。
【0049】
上記の処理を、無作為に抽出した５つのＳＥＭ画像で行い、その平均値を求めることで、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合（被覆面積割合）を求めることができる。
【0050】
セル隔壁１３の排ガス排出セル１２側の表面にも、ＳｉＣ微粒子が焼結付着していてもよい。ただし、その量は、排ガス導入セル１１側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量の１／１０以下であることが好ましい。
【0051】
すなわち、セル隔壁１３の排ガス排出セル１２側の表面のうちＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合は、セル隔壁１３の排ガス導入セル１１側の表面のうちＳｉＣ微粒子で覆われている面積の１／１０以下であることが好ましい。
【0052】
なお、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面のうちＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合は、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうちＳｉＣ微粒子で覆われている面積の割合を求める方法を、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に適用することで求めることができる。
【0053】
さらには、セル隔壁１３の排ガス排出セル１２側の表面に、ＳｉＣ微粒子が焼結付着していないことがより好ましい。
【0054】
セル隔壁の排ガス排出セル側の表面にＳｉＣ微粒子が焼結付着していたとしても、ＰＭ捕集性能を向上させるという効果には何ら寄与しない。そのため、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は少ないほど好ましい。
【0055】
ハニカムフィルタの平均気孔径は、７～１３μｍであることが好ましい。
ハニカムフィルタの気孔率は、３５～４５％であることが好ましい。
ハニカムフィルタの気孔率は、３５～４５％であることが好ましい。
【0056】
ハニカムフィルタの「平均気孔径」及び「気孔率」は、水銀圧入法で求めることができる。ただし、接触角を１３０°、表面張力を４８５ｍＮ／ｍとする。
【0057】
セル隔壁の厚さは、０．１～０．４６ｍｍであることが好ましい。
【0058】
ハニカム焼成体の断面におけるセルの単位面積当たりの数は、３１～９３個／ｃｍ２（２００～６００個／ｉｎｃｈ２）であることが好ましい。
【0059】
［ハニカムフィルタの製造方法］
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、平均粒子径が１０～３０μｍのＳｉＣ粒子を含む原料組成物をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体を得る工程と、上記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、上記ハニカム成形体の上記第１端面から、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルの上記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、上記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
本発明のハニカムフィルタの製造方法は、平均粒子径が１０～３０μｍのＳｉＣ粒子を含む原料組成物をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体を得る工程と、上記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、上記ハニカム成形体の上記第１端面から、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、上記ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルの上記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、上記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【0060】
（ハニカム成形体を得る工程）
まず、炭化ケイ素粒子とバインダを含む湿潤混合物を押出成形することによってハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、平均粒子径が１０～３０μｍの炭化ケイ素粒子と、有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
まず、炭化ケイ素粒子とバインダを含む湿潤混合物を押出成形することによってハニカム成形体を作製する成形工程を行う。
具体的には、まず、平均粒子径が１０～３０μｍの炭化ケイ素粒子と、有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
【0061】
上記湿潤混合物には、必要に応じて酸化物系セラミックを成分とする微小中空球体であるバルーンや、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。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが好ましい。
バルーンとしては特に限定されず、例えば、アルミナバルーン、ガラスマイクロバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン（ＦＡバルーン）、ムライトバルーン等が挙げられる。これらの中では、アルミナバルーンが好ましい。
【0062】
続いて、湿潤混合物を押出成形機に投入し、押出成形することにより所定の形状のハニカム成形体を作製する。この際、図２に示すセル構造（セルの形状及びセルの配置）を有する断面形状が作製されるような金型を用いてハニカム成形体を作製する。
【0063】
（第１封止工程）
第１封止工程では、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、乾燥させた後、一部のセルの第１端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルを目封止する。
第１封止工程では、ハニカム成形体を所定の長さに切断し、乾燥させた後、一部のセルの第１端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルを目封止する。
【0064】
封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物を用いることができる。
【0065】
（粒子導入工程）
粒子導入工程では、ハニカム成形体の第１端面から、ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルに、平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する。
粒子導入工程では、ハニカム成形体の第１端面から、ハニカム成形体を構成するセルのうち、上記第１端面を封止していないセルに、平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する。
【0066】
導入された粒子は、ハニカム成形体のセル隔壁となる部分の表面に付着する。
【0067】
ＳｉＣ微粒子の導入量は、ハニカム成形体１Ｌに対して０．１～７ｇであることが好ましい。
【0068】
（第２封止工程）
第２封止工程では、ハニカム成形体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルの第１端面とは反対側の第２端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルを目封止する。
第２封止工程では、ハニカム成形体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルの第１端面とは反対側の第２端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルを目封止する。
【0069】
（焼成工程）
焼成工程ではハニカム成形体を１６００～１９００℃で焼成する。
ＳｉＣ微粒子を導入したハニカム成形体を１６００～１９００℃で焼成することにより、セル隔壁となる成形体の表面に付着していたＳｉＣ微粒子が焼結し、焼結付着する。
焼成工程よりも前にＳｉＣ微粒子を導入することで、セル隔壁の表面だけにＳｉＣ微粒子を焼結付着させることができる。
焼成工程ではハニカム成形体を１６００～１９００℃で焼成する。
ＳｉＣ微粒子を導入したハニカム成形体を１６００～１９００℃で焼成することにより、セル隔壁となる成形体の表面に付着していたＳｉＣ微粒子が焼結し、焼結付着する。
焼成工程よりも前にＳｉＣ微粒子を導入することで、セル隔壁の表面だけにＳｉＣ微粒子を焼結付着させることができる。
【0070】
焼成に先立って、ハニカム成形体を脱脂する脱脂工程を行ってもよい。脱脂工程は、例えば３００～６５０℃の温度でハニカム成形体を加熱することで行われる。
【0071】
切断、乾燥、目封止、脱脂、焼成の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
【0072】
以上の工程により本発明のハニカムフィルタを構成するハニカム焼成体が得られる。
【0073】
本発明のハニカムフィルタは、１つのハニカム焼成体からなる、いわゆる一体型ハニカムフィルタであってもよいが、後述する、複数のハニカム焼成体が集合して形成された、いわゆる集合型のハニカムフィルタであってもよい。
【0074】
集合型のハニカムフィルタは、例えば以下の工程により得ることができる。
【0075】
（結束工程）
支持台上で複数個のハニカム焼成体を接着材ペーストを介して順次積み上げて結束し、ハニカム焼成体が複数個積み上げられてなるハニカム集合体を作製する。
支持台上で複数個のハニカム焼成体を接着材ペーストを介して順次積み上げて結束し、ハニカム焼成体が複数個積み上げられてなるハニカム集合体を作製する。
【0076】
接着材ペーストとしては、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
【0077】
接着材ペーストに含まれる無機粒子としては、例えば、炭化物粒子、窒化物粒子等が挙げられる。具体的には、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。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。無機粒子の中では、熱伝導性に優れる炭化ケイ素粒子が好ましい。
【0078】
接着材ペーストに含まれる無機繊維及び／又はウィスカとしては、例えば、シリカ－アルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等からなる無機繊維及び／又はウィスカ等が挙げられる。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。無機繊維の中では、アルミナファイバが好ましい。また、無機繊維は、生体溶解性ファイバであってもよい。
【0079】
さらに、上記接着材ペーストには、必要に応じて造孔材を添加してもよい。接着材ペーストに添加する造孔材としては、ハニカム成形体を得るために準備される湿潤混合物に添加される造孔材と同じものを用いることができる。
【0080】
次にハニカム集合体を加熱することにより接着材ペーストを加熱固化して接着材層とし、四角柱状のセラミックブロックを作製する。
【0081】
接着材ペーストの固化条件は、従来からハニカムフィルタを作製する際に用いられている条件を適用することができる。
【0082】
続いて、セラミックブロックに切削加工を施す切削加工工程を行い、外周が略円柱形状に加工されたセラミックブロックを作製する。
【0083】
略円柱形状のセラミックブロックの外周面に外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する外周コート層形成工程を行う。
【0084】
外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。なお、外周コート材ペーストとして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
【0085】
なお、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【0086】
外周コート層を設けることによって、セラミックブロックの外周の形状を整えて、円柱状のハニカムフィルタとすることができる。
【0087】
本明細書には以下の発明が記載されている。
【0088】
本開示（１）は、排ガスの流路となる複数のセルを区画形成する多孔質のセル隔壁を備え、排ガス入口側の端部が開口され、かつ、排ガス出口側の端部が目封止された排ガス導入セルと、排ガス出口側の端部が開口され、かつ、排ガス入口側の端部が目封止された排ガス排出セルと、を備えてなるハニカムフィルタであり、
前記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、
前記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、
前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタである。
前記セル隔壁はＳｉＣ多孔体からなり、
前記ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子の平均粒子径は１０～５０μｍであり、
前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面には、平均粒子径が１～５μｍのＳｉＣ微粒子が焼結付着している、ことを特徴とするハニカムフィルタである。
【0089】
本開示（２）は、前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面のうち、１０～６０％の面積が、前記ＳｉＣ微粒子により覆われている、本開示（１）に記載のハニカムフィルタである。
【0090】
本開示（３）は、前記セル隔壁の前記排ガス排出セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量は、前記セル隔壁の前記排ガス導入セル側の表面に焼結付着するＳｉＣ微粒子の量の１／１０以下である、本開示（１）又は（２）に記載のハニカムフィルタである。
【0091】
本開示（４）は、前記ハニカムフィルタの平均気孔径は、７～１３μｍである、本開示（１）～（３）のいずれか１項に記載のハニカムフィルタである。
【0092】
本開示（５）は、前記ハニカムフィルタの気孔率は、３５～４５％である、本開示（１）～（４）のいずれか１項に記載のハニカムフィルタである。
【0093】
本開示（６）は、平均粒子径が１０～３０μｍのＳｉＣ粒子を含む原料組成物をハニカム形状に押出成形したハニカム成形体を得る工程と、
前記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、
前記ハニカム成形体の前記第１端面から、前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、
前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルの前記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、
前記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法である。
前記ハニカム成形体を構成する一部のセルの第１端面を封止する第１封止工程と、
前記ハニカム成形体の前記第１端面から、前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルに平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入する粒子導入工程と、
前記ハニカム成形体を構成するセルのうち、前記第１端面を封止していないセルの前記第１端面とは反対側の第２端面を封止する第２封止工程と、
前記ハニカム成形体を、１６００～１９００℃で焼成する焼成工程と、を有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法である。
【0094】
［実施例］
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0095】
（実施例１）
平均粒子径が２２μｍである炭化ケイ素粒子の粗粉末５４．６重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２３．４重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．４重量部、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）２．６重量部、グリセリン１．２重量部、及び、水１３．８重量部を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する成形工程を行った。
本工程では、図２～図４に示したハニカム焼成体１０と同様の形状であって、セルの目封止をしていない生のハニカム成形体を作製した。
平均粒子径が２２μｍである炭化ケイ素粒子の粗粉末５４．６重量％と、平均粒子径０．５μｍの炭化ケイ素の微粉末２３．４重量％とを混合し、得られた混合物に対して、有機バインダ（メチルセルロース）４．４重量部、潤滑剤（日油社製 ユニルーブ）２．６重量部、グリセリン１．２重量部、及び、水１３．８重量部を加えて混練して湿潤混合物を得た後、押出成形する成形工程を行った。
本工程では、図２～図４に示したハニカム焼成体１０と同様の形状であって、セルの目封止をしていない生のハニカム成形体を作製した。
【0096】
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ることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製した。その後、ハニカム成形体の乾燥体の一部のセルの第１端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルの目封止を行った。
具体的には、第１端面が封止されたセルと第１端面が封止されていないセルとが交互に市松模様状に並ぶように、セルの目封止を行った。
具体的には、第１端面が封止されたセルと第１端面が封止されていないセルとが交互に市松模様状に並ぶように、セルの目封止を行った。
【0097】
ハニカム成形体の乾燥体の第１端面から、ハニカム成形体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルに、平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子を導入した。
ＳｉＣ微粒子の量は、ハニカム成形体１Ｌあたり４．８ｇとした。
ＳｉＣ微粒子の量は、ハニカム成形体１Ｌあたり４．８ｇとした。
【0098】
続いて、ハニカム成形体の乾燥体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルの第２端面に封止材となる封止材ペーストを充填してセルの目封止を行った。
【0099】
続いて、セルの目封止及びＳｉＣ微粒子の導入を行ったハニカム成形体の乾燥体を４００℃で脱脂する脱脂処理を行い、さらに、常圧のアルゴン雰囲気下１８００℃、３時間の条件で焼成工程を行った。
これにより、実施例１に係るハニカム焼成体を作製した。
得られた実施例１に係るハニカム焼成体のサイズは、３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１２５ｍｍであり、平均気孔径は１２μｍ、気孔率は３８％であった。
これにより、実施例１に係るハニカム焼成体を作製した。
得られた実施例１に係るハニカム焼成体のサイズは、３４．３ｍｍ×３４．３ｍｍ×１２５ｍｍであり、平均気孔径は１２μｍ、気孔率は３８％であった。
【0100】
出来上がったハニカム焼成体を、ＳｉＣ粒子、シリカゾル、アルミナファイバの混合物からなる接着材ペーストを用いて複数個結束させ、外周を加工し、外周に接着材ペーストと同じ材料からなるコート層を設けて、φ１４３．８ｍｍ×１２５ｍｍの円筒状のハニカムフィルタを作製した。
【0101】
実施例１に係るハニカムフィルタのセル隔壁の厚さは０．１７ｍｍ、セル密度は３００個／ｉｎｃｈ２であった。
【0102】
（実施例２）
ハニカム成形体の乾燥体の第１端面から、ハニカム成形体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルに導入する平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子の量を、ハニカム成形体１Ｌあたり１．５ｇに変更して、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合を表１に示すように変更したほかは、実施例１と同様の手順で実施例２に係るハニカムフィルタを作製した。
ハニカム成形体の乾燥体の第１端面から、ハニカム成形体を構成するセルのうち、第１端面を封止していないセルに導入する平均粒子径１～５μｍのＳｉＣ微粒子の量を、ハニカム成形体１Ｌあたり１．５ｇに変更して、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面のうち、ＳｉＣ微粒子により覆われている面積の割合を表１に示すように変更したほかは、実施例１と同様の手順で実施例２に係るハニカムフィルタを作製した。
【0103】
（比較例１）
ハニカム成形体にＳｉＣ微粒子を導入する工程を行わなかったほかは、実施例１と同様の手順で比較例１に係るハニカムフィルタを作製した。
ハニカム成形体にＳｉＣ微粒子を導入する工程を行わなかったほかは、実施例１と同様の手順で比較例１に係るハニカムフィルタを作製した。
【0104】
（比較例２）
ハニカム成形体にＳｉＣ微粒子を導入する工程を行わず、代わりに、ハニカム焼成体のセル隔壁の表面に、国際公開第２０１３／１４５３２３号に記載された方法で濾過層を形成した。
具体的には、耐熱性酸化物前駆体であるベーマイトを３．８ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有する溶液を準備し、この液滴をスプレーによりキャリアガス中に分散させた。キャリアガス流入装置の配管の管壁の温度を２００℃に加熱しておき、キャリアガスを流速１５．８ｍｍ／２ｓｅｃでキャリアガス流入装置の上方（ハニカム焼成体側）に向けて流し、キャリアガス中に分散した液滴中の水分を蒸発させ、球状アルミナ粒子が分散したキャリアガスを得た。球状アルミナ粒子が分散したキャリアガスをハニカム焼成体の第１端面からセルに流入させ、球状アルミナ粒子をセル隔壁の排ガス導入セル側の表面に付着させた。このとき、流入させた球状アルミナ粒子の量は、ハニカム焼成体１Ｌあたり１０ｇとなるように調整した。
その後、ハニカム焼成体をキャリアガス流入装置から取り出し、焼成炉中で１３５０℃、３時間、大気雰囲気下で加熱し、比較例２に係るハニカム焼成体を得て、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。
ハニカム成形体にＳｉＣ微粒子を導入する工程を行わず、代わりに、ハニカム焼成体のセル隔壁の表面に、国際公開第２０１３／１４５３２３号に記載された方法で濾過層を形成した。
具体的には、耐熱性酸化物前駆体であるベーマイトを３．８ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有する溶液を準備し、この液滴をスプレーによりキャリアガス中に分散させた。キャリアガス流入装置の配管の管壁の温度を２００℃に加熱しておき、キャリアガスを流速１５．８ｍｍ／２ｓｅｃでキャリアガス流入装置の上方（ハニカム焼成体側）に向けて流し、キャリアガス中に分散した液滴中の水分を蒸発させ、球状アルミナ粒子が分散したキャリアガスを得た。球状アルミナ粒子が分散したキャリアガスをハニカム焼成体の第１端面からセルに流入させ、球状アルミナ粒子をセル隔壁の排ガス導入セル側の表面に付着させた。このとき、流入させた球状アルミナ粒子の量は、ハニカム焼成体１Ｌあたり１０ｇとなるように調整した。
その後、ハニカム焼成体をキャリアガス流入装置から取り出し、焼成炉中で１３５０℃、３時間、大気雰囲気下で加熱し、比較例２に係るハニカム焼成体を得て、実施例１と同様にしてハニカムフィルタを作製した。
【0105】
（被覆面積割合の測定）
実施例１～２及び比較例２につき、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭで観察して無作為に５つの画像（領域）を撮影した。当該画像を用いて、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面に粒子が焼結付着しているかどうか、及び、セル隔壁の表面のうち導入した粒子により覆われている面積の割合（被覆面積割合）を求めた。結果を表１に示す。
また、実施例１～２につき、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面をＳＥＭで観察したところ、ＳｉＣ微粒子は付着していなかった。
実施例１～２及び比較例２につき、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面をＳＥＭで観察して無作為に５つの画像（領域）を撮影した。当該画像を用いて、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面に粒子が焼結付着しているかどうか、及び、セル隔壁の表面のうち導入した粒子により覆われている面積の割合（被覆面積割合）を求めた。結果を表１に示す。
また、実施例１～２につき、セル隔壁の排ガス排出セル側の表面をＳＥＭで観察したところ、ＳｉＣ微粒子は付着していなかった。
【0106】
（剥がれ性試験）
実施例１～２及び比較例１～２に係るハニカム焼成体の第１端面にエアブローを行い、吹き出た粉末の有無及びその重量を確認した。エアブローは、ハニカム焼成体の第１端面から、圧力０．５ＭＰａ、７２ｍ／ｓの速度で１０秒間、空気を吹き込むことにより行った。吹き出た粉末があった場合、セル隔壁の表面に付着した粒子が剥がれたものと判断し、ハニカム焼成体１Ｌあたりに吹き出た（剥がれた）粉末の量［ｇ／Ｌ］を求めた。結果を表１に示す。
実施例１～２及び比較例１～２に係るハニカム焼成体の第１端面にエアブローを行い、吹き出た粉末の有無及びその重量を確認した。エアブローは、ハニカム焼成体の第１端面から、圧力０．５ＭＰａ、７２ｍ／ｓの速度で１０秒間、空気を吹き込むことにより行った。吹き出た粉末があった場合、セル隔壁の表面に付着した粒子が剥がれたものと判断し、ハニカム焼成体１Ｌあたりに吹き出た（剥がれた）粉末の量［ｇ／Ｌ］を求めた。結果を表１に示す。
【0107】
（ＰＭ捕集性能の測定）
実施例１～２及び比較例１に係るハニカム焼成体について、ＰＭ捕集性能の測定を行った。
ＰＭ捕集性能の測定は、図１２に示すようなＰＭの捕集性能測定装置を用いて行った。
図１２は、ＰＭの捕集性能測定装置を模式的に示す断面図である。
ＰＭの捕集性能測定装置１４０は、１．６Ｌのコモンレール式ディーゼルエンジン１４１の排ガス管１４２に、排ガス浄化装置１３０のガス入口側１３３を配置している。排ガス浄化装置１３０の排ガス出口側１３４には、排ガス浄化装置１３０内を通過した排ガスを外部に排出する排出管が接続される。
排ガス浄化装置１３０は、ハニカム焼成体１１０と、ハニカム焼成体１１０を収容するケーシング１３１と、ハニカム焼成体１１０とケーシング１３１の間に配置され、ハニカム焼成体１１０をケーシング１３１内に保持する保持マット１３２からなる。
さらに、ＰＭの捕集性能測定装置１４０は、ハニカム焼成体１１０を流通する前の排ガスをサンプリングするサンプラー１４３と、ハニカム焼成体１１０を流通した後の排ガスをサンプリングするサンプラー１４４と、サンプラー１４３又は１４４によりサンプリングされた排ガスを希釈する希釈器１４５と、希釈された排ガスに含まれるパティキュレートの量を測定するＰＭカウンタ１４６（ＴＳＩ社製、凝集粒子カウンタ３０２２Ａ－Ｓ）とを備えており、走査型モビリティ粒径分析装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ ＳＭＰＳ）として構成されている。
なお、ＰＭの捕集性能の測定は、測定時間が短縮され、また、精度良く測定することができるように、排ガス中のＰＭ含有量が多いディーゼルエンジンを用いて行った。
実施例１～２及び比較例１に係るハニカム焼成体について、ＰＭ捕集性能の測定を行った。
ＰＭ捕集性能の測定は、図１２に示すようなＰＭの捕集性能測定装置を用いて行った。
図１２は、ＰＭの捕集性能測定装置を模式的に示す断面図である。
ＰＭの捕集性能測定装置１４０は、１．６Ｌのコモンレール式ディーゼルエンジン１４１の排ガス管１４２に、排ガス浄化装置１３０のガス入口側１３３を配置している。排ガス浄化装置１３０の排ガス出口側１３４には、排ガス浄化装置１３０内を通過した排ガスを外部に排出する排出管が接続される。
排ガス浄化装置１３０は、ハニカム焼成体１１０と、ハニカム焼成体１１０を収容するケーシング１３１と、ハニカム焼成体１１０とケーシング１３１の間に配置され、ハニカム焼成体１１０をケーシング１３１内に保持する保持マット１３２からなる。
さらに、ＰＭの捕集性能測定装置１４０は、ハニカム焼成体１１０を流通する前の排ガスをサンプリングするサンプラー１４３と、ハニカム焼成体１１０を流通した後の排ガスをサンプリングするサンプラー１４４と、サンプラー１４３又は１４４によりサンプリングされた排ガスを希釈する希釈器１４５と、希釈された排ガスに含まれるパティキュレートの量を測定するＰＭカウンタ１４６（ＴＳＩ社製、凝集粒子カウンタ３０２２Ａ－Ｓ）とを備えており、走査型モビリティ粒径分析装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅｒ ＳＭＰＳ）として構成されている。
なお、ＰＭの捕集性能の測定は、測定時間が短縮され、また、精度良く測定することができるように、排ガス中のＰＭ含有量が多いディーゼルエンジンを用いて行った。
【0108】
そして、エンジン１４１の回転数が２５００ｍｉｎ－１、トルクが４０Ｎｍとなるようにエンジン１４１を運転し、エンジン１４１からの排ガスをハニカム焼成体１１０に流通させた。運転開始から５分後のとき、ハニカム焼成体１１０を通過した後の総ＰＭ粒子数を、ＰＭカウンタ１４６を用いて測定した。総ＰＭ粒子数の測定結果を表１に示す。
【0109】
【表1】
【0110】
表１の結果より、実施例１及び２に係るハニカム焼成体では、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＳｉＣ微粒子が焼結付着していることを確認した。また、焼結付着したＳｉＣ微粒子は、エアブローにより容易に剥離しないことを確認した。さらに、ＰＭ捕集性能が高いことを確認した。
これらの結果から、実施例１及び２に係るハニカム焼成体は、高いＰＭ捕集性能を発揮することができ、さらにＰＭ捕集性能が低下しにくいことが推察される。
これらの結果から、実施例１及び２に係るハニカム焼成体は、高いＰＭ捕集性能を発揮することができ、さらにＰＭ捕集性能が低下しにくいことが推察される。
【0111】
比較例１に係るハニカム焼成体は、実施例１及び２に係るハニカム焼成体と比較して、ＰＭ捕集性能が低かった。これは、セル隔壁の排ガス導入セル側の表面にＳｉＣ微粒子が導入されていないことによると推察される。
【0112】
比較例２に係るハニカム焼成体は、濾過層を構成するアルミナ粒子の一部がエアブローにより剥がれたことが確認された。
【符号の説明】
【0113】
１０ ハニカム焼成体
１０ａ 排ガス入口側の端面
１０ｂ 排ガス出口側の端面
１１ 排ガス導入セル
１２ 排ガス排出セル
１３ セル隔壁
１４ 目封止材
１５ 接着材層
１６ 外周コート層
１８ セラミックブロック
２０ ハニカムフィルタ
３０ ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子
４０ ＳｉＣ微粒子
４０’ 焼結付着していないＳｉＣ微粒子
１１０ ハニカム焼成体
１３０ 排ガス浄化装置
１３１ ケーシング
１３２ 保持マット
１３３ 排ガス浄化装置の排ガス入口側
１３４ 排ガス浄化装置の排ガス出口側
１４０ ＰＭ捕集性能測定装置
１４１ コモンレール式ディーゼルエンジン
１４２ 排ガス管
１４３、１４４ サンプラー
１４５ 希釈器
１４６ ＰＭカウンタ
１０ａ 排ガス入口側の端面
１０ｂ 排ガス出口側の端面
１１ 排ガス導入セル
１２ 排ガス排出セル
１３ セル隔壁
１４ 目封止材
１５ 接着材層
１６ 外周コート層
１８ セラミックブロック
２０ ハニカムフィルタ
３０ ＳｉＣ多孔体を構成するＳｉＣ粒子
４０ ＳｉＣ微粒子
４０’ 焼結付着していないＳｉＣ微粒子
１１０ ハニカム焼成体
１３０ 排ガス浄化装置
１３１ ケーシング
１３２ 保持マット
１３３ 排ガス浄化装置の排ガス入口側
１３４ 排ガス浄化装置の排ガス出口側
１４０ ＰＭ捕集性能測定装置
１４１ コモンレール式ディーゼルエンジン
１４２ 排ガス管
１４３、１４４ サンプラー
１４５ 希釈器
１４６ ＰＭカウンタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】