JPH0531309A - 排ガスフイルタ用アルミナ組成物及びそれを用いた排ガスフイルタの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は機械的強度に高く耐久性に優れた排
ガスフィルタの製造法の提供を目的とする。 【構成】 本発明の排ガスフィルタの製造法は、アルミ
ナ粉末と、天然繊維、合成繊維、又はパルプから選ばれ
た１種又はこれらの２種以上の混合物と、バインダーと
を水に分散凝集させる工程と、凝集したスラリーを希釈
後抄紙しシートに形成する工程と、前記工程で得られた
シートを乾燥する工程と、前記工程で得られた乾燥シー
トをコルゲートハニカム構造等に加工する工程と、前記
加工物を１４００℃〜２０００℃、好ましくは１５５０
℃〜１８５０℃で焼成する工程と、を有する構成からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの排
ガス浄化に好適な排ガスフィルタ用アルミナ組成物及び
それを用いた排ガスフィルタの製造法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する関心が高まり、
ディーゼル車の排ガス対策が重要になってきている。デ
ィーゼルエンジンの排ガスによって、Ｎｏ_xとともに大
量の黒煙等の微粒子が放出される。この微粒子はニトロ
ピレンなどの発ガン性物質を含むほか、アレルギー性症
状やスモッグの元凶とされている。このため、米国で
は、ディーゼル車の微粒子排出規制が実施され、例えば
小型自動車に関する’８７年規制では、排出量を０．２
ｇ／マイル以下にすることが義務づけられている。この
ため、自動車メーカー及びその関連部品メーカーが中心
となって、微粒子の除去技術の開発が熱心に進められて
きた。

【０００３】その中には、エンジンの改良や燃料の改質
などもあったが、最終的には微粒子を排ガス処理技術に
よって除去する方法が最も有効であるとされた。この技
術は、耐熱性の排ガスセラミックフィルターをエンジン
の排気管に接続して微粒子を捕集するものである。この
場合排ガスフィルタは内部に堆積した微粒子を焼却して
再生しながら繰り返し使用される。したがって、排ガス
フィルタには、 １）微粒子を大気に漏らさない高捕集率 ２）エンジンに排気負荷を与えない低通気抵抗 ３）再生時の熱で破壊されない耐熱・熱衝撃性 の諸特性が要求される。

【０００４】以下に従来の排ガスフィルタの原料及びそ
れを用いた排ガスフィルタの製造法について説明する。
図１は抄紙工程の概略図である。

【０００５】１はアルミナ−シリカ系セラミック繊維と
セリサイト系粘土からなる排ガスフィルタの原料の配合
物を水に分散させ凝集剤を加えて前記繊維と粘土を凝集
させる分散・凝集タンク、２は凝集したスラリーを前記
繊維・粘土／水≦１wt％に希釈する希釈タンク、３は定
量ポンプで供給される希釈したスラリーを抄紙し、前記
粘土を付着した前記セラミック繊維を順次抄網の上に沈
積しシートを形成する抄紙機、４は前記シートを乾燥機
へ搬送する乾燥用コンベア、５，６は乾燥用加熱炉、７
は乾燥して均一な厚みに形成されたセラミック生シート
を巻取る巻取り機、８は白水タンクである。この生シー
トは、その後コルゲートハニカム構造に仕上げられ、大
気中１２５０℃で２時間焼成される。

【０００６】焼成されたコルゲートハニカム構造体から
なる排ガス用フィルタは、セラミック繊維の三次元網状
構造でポアー径が約２８ミクロンを有し、このポアーに
より微粒子を除去する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、排ガスフィルタは、物理的に非常に脆いセ
ラミック繊維の三次元網状構造により形成されているの
で、排ガスフィルタ自体非常に物理的機械的強度が弱く
耐久性に欠けるという問題点があった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、機械的強度の強い耐久性に優れた排ガスフィルタを
与える排ガスフィルタ用アルミナ組成物及びそれを用い
た排ガスフィルタの製造法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の排ガスフィルタ用アルミナ組成物は、アルミ
ナ粉末と、天然繊維、合成繊維又はパルプの中から選ば
れた１種又はこれらの２種以上の混合物と、からなる構
成を有し、更に詳しくはアルミナ粉末が３０〜７５重量
部好ましくは４０〜６０重量部と、天然繊維、合成繊維
又はパルプから選ばれた１種又はこれらの２種以上の混
合物３０〜８０重量部好ましくは３５〜７５重量部と、
バインダー２〜１０重量部好ましくは３〜８重量部と、
からなる構成を有している。

【００１０】また、本発明の排ガスフィルタの製造法
は、アルミナ粉末と、天然繊維、合成繊維、又はパルプ
から選ばれた１種又はこれらの２種以上の混合物と、バ
インダーとを水に分散凝集させる工程と、凝集したスラ
リーを希釈後抄紙しシートに形成する工程と、前記工程
で得られたシートを乾燥する工程と、前記工程で得られ
た乾燥シートをコルゲートハニカム構造等に加工する工
程と、前記加工物を１４００℃〜２０００℃、好ましく
は１５５０℃〜１８５０℃で焼成する工程と、を有する
構成からなる。ここで、アルミナ粉末としては、α，
β，γ，δ，θ型等種々のものが利用できる。アルミナ
粉末が３０重量部未満では、空隙率が大きすぎ、機械的
強度、特に耐衝撃性に欠けるという不都合があり、アル
ミナ粉末が７５重量部を越えると空隙率が減少し、通気
抵抗が上昇するので好ましくない。天然繊維としては、
羊毛等の蛋白繊維や、麻、木綿等のセルロース繊維等が
用いられ、合成繊維としてはポリアミド、ポリエステル
等の重縮合系やポリオレフィン、ポリアクリロニトリル
等の高重合系繊維が用いられ、パルプとしては木材、竹
パルプ、エスパルトパルプ、パガスパルプ、ボロパル
プ、リンターパルプ等が用いられる。天然・合成繊維、
パルプはこれら単独で、又はこれらの混合物として用い
てもよい。量的には３０重量部未満では空隙率が減少し
通気抵抗が上昇するので好ましくなく、８０重量部をこ
えると機械的強度が低下するので好ましくない。バイン
ダーとしては、ポリビニルアルコール系等が用いられ
る。バインダーは２重量部未満では成形が困難となり、
１０重量部を越えると脱バインダーが困難で好ましくな
い。焼成温度は１４００℃〜２０００℃、好ましくは１
５５０℃〜１８５０℃がよく、低温では焼結が不十分で
脆く、高温では粒成長が大きく機械的強度が低下する。

【００１１】

【作用】この構成によって、合成・天然繊維やパルプは
高温度焼失し、その後に空隙が生成するとともにアルミ
ナが網状構造に焼結するので耐熱性、耐蝕性に優れ、か
つ機械的強度を著しく向上させたポーラスなアルミナ磁
器様のディーゼル排ガスフィルタを得ることができる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）アルミナ粉末（住友化学（株）製、商品
名：ＡＫＰ５３、平均粒径０．１μｍ）４５重量部と、
合成繊維としてビニロン（東レ（株）製、平均長さ０．
５mm、平均径５０μｍ）を５０重量部と、バインダーと
してポリビニルアルコール（第一工業製薬（株）製、商
品名：セラモＰＢ−１５）を５重量部を分散・凝集タン
ク内で水によく分散した後、凝集剤を加えてアルミナ粉
末と合成樹脂繊維を凝集させる。凝集したスラリーは、
希釈タンクに移送し、合成繊維・アルミナ粉末／水≦１
wt％に希釈した後、定量ポンプで抄紙機に供給する。こ
こでアルミナ粉末を付着した合成繊維は順次抄網の上に
沈積してシートを形成する。

【００１３】シートは乾燥して、均一な厚みのセラミッ
ク生シートとなる。この生シートは、その後コルゲート
ハニカム構造に仕上げられ、大気中１６００℃で２時間
焼成し排ガス用フィルタを８個製造した。この排ガス用
フィルタを用い引張強度、せん断強度、静水圧縮強度等
の機械的強度を測定した。その結果を（表１）に示し
た。

【００１４】（実施例２）合成繊維としてナイロン（東
レ（株）製、平均長さ０．５mm、平均径５０μｍ）を用
いた他は実施例１と同様にして排ガス用フィルタを製造
し、実施例１と同様にして機械的強度を測定した。その
結果を（表１）に示した。

【００１５】（実施例３）合成繊維として、ポリエステ
ル（東レ（株）製、平均長さ０．５mm、平均径５０μ
ｍ）を用いた他は実施例１と同様にして排ガス用フィル
タを製造し、実施例１と同様にして機械的強度を測定し
た。その結果を（表１）に示した。

【００１６】（実施例４）合成繊維の代わりに天然繊維
として絹（鐘紡（株）製、平均長さ０．５mm、平均径５
０μｍ）を用いた他は実施例１と同様にして排ガス用フ
ィルタを製造し、実施例１と同様にして機械的強度を測
定した。その結果を（表１）に示した。

【００１７】（実施例５）天然繊維として木綿（鐘紡
（株）製、平均長さ０．５mm、平均径５０μｍ）を用い
た他は実施例４と同様にして排ガス用フィルタを製造
し、実施例１と同様にして機械的強度を測定した。その
結果を（表１）に示した。

【００１８】（実施例６）天然繊維として麻（鐘紡
（株）製、平均長さ０．５mm、平均径５０μｍ）を用い
た他は実施例４と同様にして排ガス用フィルタを製造
し、実施例１と同様にして機械的強度を測定した。その
結果を（表１）に示した。

【００１９】（実施例７）合成繊維の代わりにパルプと
して木材パルプを用いた他は実施例１と同様にして排ガ
ス用フィルタを製造し、実施例１と同様にして機械的強
度を測定した。その結果を（表１）に示した。

【００２０】（実施例８）パルプとしてボロパルプを用
いた他は実施例７と同様にして排ガス用フィルタを製造
し、実施例１と同様にして機械的強度を測定した。その
結果を（表１）に示した。

【００２１】（実施例９）パルプとしてパガスパルプを
用いた他は実施例７と同様にして排ガス用フィルタを製
造し、実施例１と同様にしてその機械的強度を測定し
た。その結果を（表１）に示した。

【００２２】（比較例１）従来例として、機械的強度が
高い評価されているアルミナ−シリカ系繊維を用いて行
なった。原料としては次のものを用いた。

【００２３】 アルミナ−シリカ系繊維 ９０重量部 組成比（wt％）Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂＝４７．３／５２．３ セリサイト系粘土 １０重量部 組成比（wt％）Ｋ₂Ｏ／Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂＝１／５／１８ これらを実施例１と同様にして分散・凝集させ、凝集し
たスラリーは、希釈タンクに移送し、繊維・粘土／水≦
１wt％に希釈した後、定量ポンプで抄紙機に供給する。
ここで粘土を付着したセラミック繊維は順次抄網の上に
沈積してシートを形成した。次いで、シートを乾燥し
て、均一な厚みのセラミック生シートとし、この生シー
トを、その後コルゲートハニカム構造に仕上げられた
後、約１２５０℃で２時間焼成して排ガス用フィルタを
得た。

【００２４】得られた排ガス用フィルタはセラミック繊
維の三次元網状構造で、ポアー径は２８ミクロンであっ
た。これを用い、実施例１と同一の条件で、引張強度、
せん断強度、静水圧縮強度を測定した。その結果を（表
１）に示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】この（表１）から明らかなように、本実施
例は比較例の従来品に対し、引張強度で２００％以上、
せん断強度で１７２％乃至２００％、静水圧縮強度で１
７０％乃至２００％もの各強度を強化した機械的強度に
優れた排ガス用フィルタを得ることが可能なことがわか
った。

【００２７】また、本実施例の合成繊維や天然繊維、パ
ルプ間では略同等の機械的強度を有することがわかっ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の排ガスフィルタ用
アルミナ組成物及びそれを用いた排ガス用フィルタの製
造法は、所定量のアルミナ粉末と、合成・天然繊維、パ
ルプ等を用いて排ガスフィルタ用生シートを製造し、こ
れを１４００℃〜２０００℃で焼結することにより、従
来の排ガスフィルタに比し、２００％以上の機械的強度
を有した排ガスフィルタを製造することができ、耐久性
を著しく向上させることができるとともに、耐衝撃性が
著しく改良されたので排ガスフィルタの組込作業等の作
業性を大幅に改善した優れた排ガスフィルタ用アルミナ
組成物及びそれを用いた排ガスフィルタの製造法を実現
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】抄紙工程の概略図

【符号の説明】

１ 分散・凝集タンク ２ 希釈タンク ３ 抄紙機 ４ 乾燥用コンベア ５，６ 乾燥用加熱炉 ７ 巻取り機 ８ 白水タンク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナ粉末と、天然繊維、合成繊維又は
   パルプの中から選ばれた１種又はこれらの２種以上の混
   合物と、からなることを特徴とする排ガスフィルタ用ア
   ルミナ組成物。
2. 【請求項２】アルミナ粉末が３０〜７５重量部好ましく
   は４０〜６０重量部と、天然繊維、合成繊維又はパルプ
   から選ばれた１種又はこれらの２種以上の混合物３０〜
   ８０重量部好ましくは３５〜７５重量部と、バインダー
   ２〜１０重量部好ましくは３〜８重量部と、からなるこ
   とを特徴とする排ガスフィルタ用アルミナ組成物。
3. 【請求項３】アルミナ粉末と、天然繊維、合成繊維、又
   はパルプから選ばれた１種又はこれらの２種以上の混合
   物と、バインダーを水に分散凝集させる工程と、凝集し
   たスラリーを希釈後抄紙しシートに形成する工程と、前
   記工程で得られたシートを乾燥する工程と、前記工程で
   得られた乾燥シートをコルゲートハニカム構造等に加工
   する工程と、前記加工物を１４００℃〜２０００℃、好
   ましくは１５５０℃〜１８５０℃で焼成する工程と、を
   有することを特徴とする排ガスフィルタの製造方法。