JP5469305B2 - 接合材とその製造方法、及びそれを用いたハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、セラミックス部材の複数を接合するセラミックス構造体、特に、ハニカムセグメントの複数を一体的に接合するハニカム構造体に用いられる接合材に関する。

ハニカム構造体が、排ガス用の捕集フィルタとして、例えば、ディーゼルエンジン等からの排ガスに含まれている粒子状物質（パティキュレート）を捕捉して除去するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）として、ディーゼルエンジンの排気系等に組み込まれて用いられている。

このようなハニカム構造体は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等からなる多孔質の隔壁によって区画、形成された流体の流路となる複数のセルが中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有している。また、隣接したセルの端部は、交互に（市松模様状に）目封じされている。すなわち、一のセルは、一方の端部が開口し、他方の端部が目封じされており、これと隣接する他のセルは、一方の端部が目封じされ、他方の端部が開口している。

このような構造とすることにより、一方の端部から所定のセル（流入セル）に流入させた排ガスを、多孔質の隔壁を通過させることによって流入セルに隣接したセル（流出セル）を経由して流出させ、隔壁を通過させる際に排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）を隔壁に捕捉させることによって、排ガスの浄化をすることができる。

このようなハニカム構造体（フィルタ）を長期間継続して使用するためには、フィルタを再生させる必要がある。すなわち、フィルタ内部に経時的に堆積したパティキュレートによる圧力損失の増大を取り除くため、フィルタ内部に堆積したパティキュレートを燃焼させて除去する必要がある。このフィルタ再生時には大きな熱応力が発生し、この熱応力がハニカム構造体にクラックや破壊等の欠陥を発生させるという問題があった。このような熱応力に対する耐熱衝撃性の向上の要請に対応して、複数のハニカムセグメントを接合材層によって一体的に接合することによって熱応力を分散、緩和する機能を持たせた分割構造のハニカム構造体が提案され、その耐熱衝撃性をある程度改善することができるようになった。このような分割構造のハニカム構造体は、それぞれが全体構造の一部を構成する形状を有するとともに、中心軸に対して垂直な方向に組み付けられることによって全体構造を構成することになる形状を有する複数のハニカムセグメントが、接合材層によって一体的に接合されて、中心軸に対して垂直な平面で切断した全体の断面形状が円形等の所定の形状となるように成形された後、その外周面がコーティング材により被覆された構造となっている。

しかし、近年、フィルタはさらに大型化の要請が高まり、再生時に発生する熱応力も増大することになり、上述の欠陥を防止するため、構造体としての耐熱衝撃性の向上が強く望まれるようになった。中でも、複数のハニカムセグメントを一体的に接合するための接合材層には、優れた応力緩和機能と接合強度とを実現することによって耐熱衝撃性に優れたハニカム構造体を実現することが望まれている。

このような問題に対応して、シール材（接合材層）に、無機繊維や有機バインダーを添加することにより、乾燥硬化の過程でのマイグレーションの発生を抑制し、上述の欠陥の発生を抑制して、耐久性を向上させることを企図したセラミック構造体（ハニカム構造体）が開示されている（特許文献１参照）。

また、ハニカムセグメント間の接合層材質のヤング率をハニカムセグメント材質の２０％以下、又は接合層の材料強度がハニカムセグメントの材料強度より小さくすることのいずれか一方を満足させるハニカム構造体（低ヤング率接合材の使用）が開示されている（特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されたセラミックス構造体（ハニカム構造体）に用いられるシール材（接合材層）において、構成する無機繊維と有機バインダーとが相互に絡み合うことにより実現した均一な組織では、セグメント／接合材層界面の接合強度の確保と接合材層自体の応力緩和機能の確保との両立が難しいという問題があった。

また、特許文献２で開示された接合層を形成する接合材の低ヤング率化は、ハニカムセグメント間で発生する熱応力や熱変形を緩和する点で有効であるが、低ヤング率化のために、接合材を高気孔率化すると、ハニカムセグメント間の接合強度が不十分となり、健全なハニカムセグメント接合体を得ることができないという問題点があった。

特許第３１２１４９７号公報 特開２００１−１９０９１６号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高ヤング率の接合層を形成するとともに、低膨張化を図ることができるため、発生する熱応力によるハニカムセグメントの変形を接合層で抑制することができ、クラック等の欠陥の発生を低減することができる排ガス用の捕集フィルタ、中でも、ディーゼルエンジンの排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）等を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の作製時に好適に用いることができる接合材を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によって、下記の接合材とその製造方法、及びそれを用いたハニカム構造体が提供される。

［１］ ２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が被接合物の５０％以下のフィラー（１）と、ヤング率が１００ＧＰａ以上のフィラー（２）との２種以上のフィラー及びマトリックスから主に構成された接合材組成物によって形成され、硬化後のヤング率が被接合物の２０％以上であり、且つ硬化後の２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が０．１×１０^−６〜２．０×１０^−６・Ｋ^−１かつ被接合物の７０％以下であるとともに、前記被接合物の材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、珪素−炭化珪素複合材からなる群から選択される少なくとも一種から構成され、前記フィラー（１）と前記フィラー（２）との総和の体積分率と前記マトリックスの体積分率とが等しく、前記フィラー（１）と前記フィラー（２）との総和における体積分率がフィラー（１）：フィラー（２）＝５０：５０〜９０：１０であり、前記フィラー（１）が、コージェライトであり、前記フィラー（２）が、炭化珪素、窒化ホウ素、タルク、マイカ、及びガラスフレークからなる群から選択された少なくとも１種以上であり、かつ、板状粒子である窒化ホウ素、タルク、マイカ、およびガラスフレークからなる群から選ばれる少なくとも１種以上を含み、前記マトリックスが、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、エチルシリケート、水ガラス、シリカポリマー、リン酸アルミニウム、ベントナイトからなる群から選択された少なくとも１種以上である接合材。

［２］ 前記フィラー（１）の２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が、２．５×１０^−６・Ｋ^−１以下である前記［１］に記載の接合材。

［３］ 前記マトリックスが、コロイダルシリカである前記［１］または［２］に記載の接合材。

［４］ ハニカムセグメントの接合に用いる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の接合材。

［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載の接合材を得るための接合材の製造方法であって、前記フィラー（１）、前記フィラー（２）、及び前記マトリックスを混合し、混練を行うことにより、ペースト状の接合材組成物を得る工程を含む、接合材の製造方法。

［６］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載の接合材で、複数のセラミックス部材を接合して作製されたセラミックス構造体。

［７］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載の接合材で、複数のハニカムセグメントを接合して作製されたハニカム構造体。

本発明のハニカム構造体の一の実施の形態（中心軸に対して垂直な平面で切断した全体の断面形状が円形）を模式的に示す斜視図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施の形態（中心軸に対して垂直な平面で切断した全体の断面形状が正方形）の一部を端面側から見た正面図である。 本発明のハニカム構造体の他の実施の形態に用いられるハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１：ハニカム構造体、２：ハニカムセグメント、４：コーティング材、５：セル、６：隔壁、７：充填材、９：接合材層、１０：ハニカムセグメント接合体。

以下、本発明の接合材を具体的な実施形態に基づき詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明に係る接合材は、二つ以上の被接合物が、接合材層を介して一体化されてなる接合体において、接合材層のヤング率が被接合物の２０％以上（より好ましくは、２５％以上２００％以下）であり、且つ平均線熱膨張係数が被接合物の７０％以下（より好ましくは、１％以上６５％以下）である。

これにより、本発明の接合材は、従来の接合材（例えば、特許文献２参照）と比較して、低ヤング率化のように、ハニカムセグメント間で発生する熱応力や熱変形を緩和するのとは異なり、新たに高ヤング率化することにより、ハニカムセグメント間で発生する熱応力や熱変形を抑制するとともに、ハニカムセグメント間の接合強度を十分に確保することができるため、健全なハニカムセグメント接合体を得ることができ、しいては、ハニカム構造体の生産性や品質の向上に寄与することができる。

また、本発明の接合材は、平均線熱膨張係数を３×１０^−６・Ｋ^−１以下（より好ましくは、２．５×１０^−６・Ｋ^−１以下、更に好ましくは、０.１×１０^−６・Ｋ^−１以上２．０×１０^−６・Ｋ^−１以下）にすることが好ましい。これは、接合材の熱膨張係数が小さいほど、ハニカムセグメント間で発生する熱応力や熱変形を抑制しやすくなるからである。

尚、本発明の接合材は、フィラーとマトリックスが主成分であり、有機バインダーや水等の添加物を含有する接合材組成物を硬化することにより得られる。接合材組成物中に占めるフィラーの割合は、１０〜９５体積％（より好ましくは、２０〜９０体積％）であることが好ましく、マトリックスの割合は、５〜９０体積％（より好ましくは、１０〜８０体積％）であることが好ましい。

更に、本発明の接合材は、平均線熱膨張係数が被接合物の５０％以下のフィラー（以下、フィラー（１）と呼称する）と、ヤング率が１００ＧＰａ以上のフィラー（以下、フィラー（２）と呼称する）との２種類以上のフィラー及びマトリックスから主に構成された接合材組成物から得られてもよい。

このとき、本発明の接合材が得られる接合材組成物中のフィラーの体積分率は、フィラー（１）：フィラー（２）＝５：９５〜９５：５（より好ましくは、１０：９０〜９０：１０）であることが好ましい。

また、本発明の接合材は、平均線熱膨張係数が被接合物の５０％以下であり、且つヤング率が１００ＧＰａ以上のフィラー（以下、フィラー（３）と呼称する）及びマトリックスから主に構成された接合材組成物から得られることが好ましい。

このとき、本発明の接合材は、フィラー（１）及びフィラー（３）の平均線熱膨張係数が、２．５×１０^−６・Ｋ^−１以下（より好ましくは、２．０×１０^−６・Ｋ^−１以下、更に好ましく、０.０１×１０^−６・Ｋ^−１以上１．５×１０^−６・Ｋ^−１以下）であることが好ましい。これは、接合材を構成する材料（フィラー及びマトリックス）の特性が接合材の特性に反映されるため、接合材の平均線熱膨張係数を３×１０^−６・Ｋ^−１以下とするためにはフィラーの平均線熱膨張係数はそれよりもやや低い値２．５×１０^−６・Ｋ^−１以下が必要であるからである。

ここで、本発明で用いるフィラー（１）は、コージェライト、β-スポジュメン、非晶質シリカ、チタン酸アルミニウム、及びリン酸ジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種以上（より好ましくは、１〜２種程度）であることが好ましい。

また、本発明で用いるフィラー（２）は、炭化珪素、アルミナ、石英、窒化アルミニウム、Ｂ_４Ｃ、ムライト、ＳｉＡｌＯＮ、窒化珪素、ジルコニア、コージェライト、チタン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、窒化ホウ素、タルク、マイカ、及びガラスフレークからなる群から選択された少なくとも１種以上であることが好ましい。特に、本発明で用いるフィラー（２）は、窒化ホウ素、タルク、マイカ、ガラスフレークのような板状粒子を含有させることにより、本発明の接合材（硬化後の接合材組成物）における機械的特性を向上させることができる。

更に、本発明で用いるフィラー（３）は、コージェライト、チタン酸アルミニウム、及びリン酸ジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種以上であることが好ましい。
したがって、具体的には、本発明の接合材を構成する接合材組成物としては、コージェライト、β-スポジュメン、非晶質シリカ、チタン酸アルミニウム、及びリン酸ジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種以上のフィラーと、炭化珪素、アルミナ、石英、窒化アルミニウム、Ｂ_４Ｃ、ムライト、ＳｉＡｌＯＮ、窒化珪素、ジルコニア、コージェライト、チタン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム、窒化ホウ素、タルク、マイカ、及びガラスフレークからなる群から選択された少なくとも１種以上のフィラーとの２種以上のフィラー、及びマトリックスを含むものであるか、あるいは、コージェライト、チタン酸アルミニウム、及びリン酸ジルコニウムからなる群から選択された少なくとも1種以上のフィラー、及びマトリックスを含むものであることが好ましい。

尚、本発明で用いるフィラー（１）〜（３）の形状は、球状、板状、破砕物のような不定形、繊維状、針状等、どのような形状であっても特に限定されないが、コスト面から破砕物のような不定形であることが好ましく、また硬化後の接合材の強度の観点から、板状、針状、繊維状等のアスペクト比の高い形状であることが好ましく、健康面への配慮から板状であることがさらに好ましい。更に、本発明で用いるフィラー（１）〜（３）の平均粒径は、０．０１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、その粒度分布は正規分布であっても、２つ以上の正規分布が存在する分布でもよい。

本発明で用いるマトリックスは、フィラー粒子同士および被接合物とフィラー間を適度に接着する必要があるため、無機接着剤であることが好ましく、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、エチルシリケート、水ガラス、シリカポリマー、リン酸アルミニウム、ベントナイト、などが例としてあげられるが、特に、コロイダルシリカであることがより好ましい。これは、接着力、フィラーとのなじみやすさ、化学的安定性、耐熱性等に優れているからである。

次に、本発明の接合材の製造方法は、上記フィラー（１）及び上記フィラー（２）、又は上記フィラー（３）を混合し、場合によって、有機バインダー（例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等）、発泡樹脂及び分散剤を加え、更に、マトリックスとして、無機接着剤（例えば、コロイダルシリカ等）、場合によっては、水を混合し、ミキサーにて、所定時間の混練を行うことにより、ペースト状の接合材組成物を製造することができる。

また、本発明の接合材を用いて被接合物同士を接合させる際、被接合物との接合温度が、１０００℃以下（より好ましくは、５０℃以上９００℃以下、さらに好ましくは１００℃以上８００℃以下）であることが、十分な強度や接合状態を発現できるという観点から望ましい。１０００℃を超過した場合であっても問題なく接合させることができるが、所望の特性（ヤング率や熱膨張係数など）が得られ難くなるため、好ましくない。

次に、本発明の接合材を適用したハニカム構造体の構造の一例を具体的に説明する。
本発明のハニカム構造体１は、図１及び図２に示すように、多孔質の隔壁６によって区画、形成された流体の流路となる複数のセル５がハニカム構造体１の中心軸方向に互いに並行するように配設された構造を有し、それぞれが全体構造の一部を構成する形状を有するとともに、ハニカム構造体１の中心軸に対して垂直な方向に組み付けられることによって全体構造を構成することになる形状を有する複数のハニカムセグメント２が、本発明の接合材から形成された接合材層９によって一体的に接合されたハニカムセグメント接合体１０として構成されてなるものである。

ここで、接合材層９によるハニカムセグメント２の接合の後、ハニカム構造体１の中心軸に対して垂直な平面で切断した全体の断面形状が円形、楕円形、三角形、正方形、その他の形状となるように研削加工され、外周面がコーティング材４によって被覆される。このハニカム構造体１をＤＰＦとして用いる場合、ディーゼルエンジンの排気系等に配置することにより、ディーゼルエンジンから排出されるスートを含む粒子状物質（パティキュレート）を捕捉することができる。

また、図１においては、一つのハニカムセグメント２においてのみ、セル５及び隔壁６を示している。それぞれのハニカムセグメント２は、図３、４に示すように、ハニカム構造体１（ハニカムセグメント接合体１０）（図１参照）の全体構造の一部を構成する形状を有するとともに、ハニカム構造体１（図１参照）の中心軸に対して垂直な方向に組み付けられることによって全体構造を構成することになる形状を有している。セル５はハニカム構造体１の中心軸方向に互いに並行するように配設されており、隣接しているセル５におけるそれぞれの端部が交互に充填材７によって目封じされている。

所定のセル５（流入セル）においては、図３、４における左端部側が開口している一方、右端部側が充填材７によって目封じされており、これと隣接する他のセル５（流出セル）においては、左端部側が充填材７によって目封じされるが、右端部側が開口している。このような目封じにより、図２に示すように、ハニカムセグメント２の端面が市松模様状を呈するようになる。このような複数のハニカムセグメント２が接合されたハニカム構造体１を排ガスの排気系内に配置した場合、排ガスは図４における左側から各ハニカムセグメント２のセル５内に流入して右側に移動する。

図４においては、ハニカムセグメント２の左側が排ガスの入口となる場合を示し、排ガスは、目封じされることなく開口しているセル５（流入セル）からハニカムセグメント２内に流入する。セル５（流入セル）に流入した排ガスは、多孔質の隔壁６を通過して他のセル５（流出セル）から流出する。そして、隔壁６を通過する際に排ガス中のスートを含む粒子状物質（パティキュレート）が隔壁６に捕捉される。このようにして、排ガスの浄化を行うことができる。このような捕捉によって、ハニカムセグメント２の内部にはスートを含む粒子状物質（パティキュレート）が経時的に堆積して圧力損失が大きくなるため、スート等を燃焼させる再生が行われる。なお、図２〜４には、全体の断面形状が正方形のハニカムセグメント２を示すが、三角形、六角形等の形状であってもよい。また、セル５の断面形状も、三角形、六角形、円形、楕円形、その他の形状であってもよい。

図２に示すように、接合材層９は、本発明の接合材から形成されており、ハニカムセグメント２の外周面に塗布されて、ハニカムセグメント２を接合するように機能する。接合材層９の塗布は、隣接しているそれぞれのハニカムセグメント２の外周面に行ってもよいが、隣接したハニカムセグメント２の相互間においては、対応した外周面の一方に対してだけ行ってもよい。このような対応面の片側だけへの塗布は、接合材層９の使用量を節約できる点で好ましい。接合材層９の厚さは、ハニカムセグメント２の相互間の接合力を勘案して決定され、例えば、０．５〜３．０ｍｍの範囲で適宜選択される。

本実施の形態に用いられるハニカムセグメント２の材料としては、強度、耐熱性の観点から、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、窒化珪素、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素−コージェライト系複合材、珪素−炭化珪素複合材、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなる群から選択される少なくとも一種から構成された物を挙げることができる。中でも、炭化珪素（ＳｉＣ）又は珪素−炭化珪素系複合材料から構成されてなるものが好ましい。

ハニカムセグメント２の作製は、例えば、上述の材料から適宜選択したものに、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等のバインダー、界面活性剤、溶媒としての水等を添加して、可塑性の坏土とし、この坏土を上述の形状となるように押出成形し、次いで、マイクロ波、熱風等によって乾燥した後、焼結することにより行うことができる。

セル５の目封じに用いる充填材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。充填材７による目封じは、目封じをしないセル５をマスキングした状態で、ハニカムセグメント２の端面をスラリー状の充填材７に浸漬することにより開口しているセル５に充填することにより行うことができる。充填材７の充填は、ハニカムセグメント２の成形後における焼成前に行っても、焼成後に行ってもよいが、焼成前に行うことの方が、焼成工程が１回で終了するため好ましい。

以上のようなハニカムセグメント２の作製の後、ハニカムセグメント２の外周面にペースト状の接合材組成物を塗布し、接合材層９を形成し、所定の立体形状（ハニカム構造体１の全体構造）となるように複数のハニカムセグメント２を組み付け、この組み付けた状態で圧着した後、加熱乾燥する。このようにして、複数のハニカムセグメント２が一体的に接合された接合体が作製される。その後、この接合体を上述の形状に研削加工し、外周面をコーティング材４によって被覆し、加熱乾燥する。このようにして、図１に示すハニカム構造体１が作製される。コーティング材４の材質としては、接合材層９と同様のものを用いることができる。コーティング材４の厚さは、例えば、０．１〜５ｍｍの範囲で適宜選択される。

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によっていかなる制限を受けるものではない。

（参考例１）
（ハニカムセグメントの作製）
ハニカムセグメント原料として、ＳｉＣ粉末及び金属Ｓｉ粉末を８０：２０の質量割合で混合し、これに造孔材、有機バインダー、界面活性剤及び水を添加して、可塑性の坏土を作製した。この坏土を押出成形し、乾燥して隔壁の厚さが３１０μｍ、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ^２（３００セル／平方インチ）、断面が一辺３５ｍｍの正四角形、長さが１５２ｍｍのハニカムセグメント成形体を得た。このハニカムセグメント成形体を、端面が市松模様状を呈するように、セルの両端面を目封じした。すなわち、隣接するセルが、互いに反対側の端部で封じられるように目封じを行った。目封じ材としては、ハニカムセグメント原料と同様な材料を用いた。セルの両端面を目封じし、乾燥させた後、大気雰囲気中約４００℃で脱脂し、その後、Ａｒ不活性雰囲気、約１４５０℃で焼成して、ＳｉＣ結晶粒子をＳｉで結合させた、多孔質構造を有するハニカムセグメントを得た。

（接合材組成物の調製）
表１に示す条件で、フィラーＡ及び／又はフィラーＢを混合したものに、分散剤、発泡樹脂及び有機バインダー（ＣＭＣ）を添加し、更にマトリックスとしてコロイダルシリカを混合し、ミキサーにて３０分間混練を行い、種類及び組成比の異なるペースト状の接合材組成物（接合材組成物Ｎｏ．１〜１３）をそれぞれ得た。尚、このときの接合材組成物中の全フィラーの割合は表１の「接合材組成物中のフィラー体積分率」欄のフィラーＡとフィラーＢの合計である。例えば、接合材組成物Ｎｏ．１の場合は、５０％であり、また、接合材組成物中のマトリックスの割合は、表１の「接合材組成物中のフィラー体積分率」欄のフィラーＡとフィラーＢの合計を１００から除したものである。例えば、接合材組成物Ｎｏ．１の場合は、５０％である。また、表１の「その他」の欄、分散剤、発泡樹脂及び有機バインダーは、全フィラーおよびマトリックスの合計に対し、外配で添加した。

（ハニカム構造体の作製）
ハニカムセグメントの外壁面に、厚さ約１ｍｍとなるように接合材組成物Ｎｏ．１をコーティングして接合材層を形成し、その上に別のハニカムセグメントを載置する工程を繰り返し、４×４に組み合わされた１６個のハニカムセグメントからなるハニカムセグメント積層体を作製し、適宜、外部より圧力を加えるなどして、全体を接合させた後、１４０℃、２時間乾燥してハニカムセグメント接合体を得た。得られたハニカムセグメント接合体の外周を円筒状に切断後、その外周面をコーティング材で塗布し、７００℃、２時間、乾燥硬化させ、ハニカム構造体を得た。

（接合材層（硬化後の接合材組成物）の評価）
得られたハニカム構造体の中の接合材部分（硬化後の接合材組成物）のヤング率、平均熱膨張係数、気孔率は、ハニカム構造体の接合材部分を切断して所定の形状のサンプルを切り出し、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準じた３点曲げ試験における荷重-変位曲線よりヤング率を、ＪＩＳ Ｒ１６１８に順じた平均線熱膨張係数を、アルキメデス法により気孔率をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。

（ハニカム接合体の評価）
得られたハニカム構造体の接合状態、急速加熱試験（バーナースポーリング試験Ｂ−ｓｐ）、急速冷却試験（電気炉スポーリング試験Ｅ−ｓｐ）及びエンジン試験（Ｅ／Ｇ試験）をそれぞれ行った。その結果を表２に示す。

（１）接合状態
接合・硬化後の接合部の状態を目視観察するとともに、接合強度を手の感触で観測した。尚、表２の表示では、○の場合、強固な接合状態でクラックや欠陥が無い状態であり、×の場合、簡単にはがれるあるいは外れる程度の接合状態、もしくはクラックや欠陥が多い状態を意味する。

（２）「Ｂ−ｓｐ」試験［バーナースポーリング試験（急速加熱試験）］
ハニカム構造体にバーナーで加熱した空気を流すことにより中心部分と外側部分との温度差をつくり、ハニカム構造体のクラックの発生しない温度により耐熱衝撃性を評価する試験（温度が高いほど耐熱衝撃性が高い）である。尚、表２の表示では、○の場合、クラック発生なし、×の場合、クラック発生ありを意味する。

（３）「Ｅ−ｓｐ」試験［電気炉スポーリング試験（急速冷却試験）］
ハニカム構造体を電気炉にて５５０℃×２ｈ加熱し、均一な温度（４５０℃）にした後、室温に取り出し、ハニカム構造体のクラック発生の有無により耐熱衝撃性を評価する試験である。尚、表２の表示では、○の場合、クラック発生なし、×の場合、クラック発生ありを意味する。

（４）「Ｅ／Ｇ」試験［エンジン試験１０００℃］
フィルター再生のために堆積したパーティキュレートを燃焼させ、ハニカム中心止部の温度が１０００℃となる条件にて、ハニカム構造体のクラックの有無により耐熱衝撃性を評価する試験である。尚、表２の表示では、○の場合、クラック発生なし、×の場合、クラック発生ありを意味する。

（参考例２〜１１、比較例１及び比較例２）
参考例２〜１１は、参考例１において、接合材を、表１に示す接合材組成物Ｎｏ．２〜１１に変えたこと以外、参考例１と同様に、ハニカム構造体を作製した。また、比較例１及び比較例２は、接合材組成物Ｎｏ．１２及びＮｏ．１３に変えたこと以外は参考例１と同様に、ハニカム構造体を作製した。それぞれ得られたハニカム構造体（参考例２〜１１、比較例１及び比較例２）について、参考例１と同様の評価及び試験を行った。その結果を表２に示す。

（考察：参考例１〜１１、比較例１及び比較例２）
表２の結果から、参考例１〜１１は、接合材のヤング率が被接合物の２０％以上、かつ、接合材の平均線熱膨張係数が被接合物の７０％以下であるため、各種試験後、ハニカム構造体にクラックは見られなかった。

一方、比較例１は、接合材の線熱膨張係数/被接合物の線熱膨張係数が７０％より大きいため、各種試験後、クラックが発生した。また、比較例２は、接合材のヤング率／被接合物のヤング率が２０％未満であるため、接合状態が悪く、以降の試験に供する試料が作製できなかった。

本発明の接合材は、排ガス用の捕集フィルタ、中でも、ディーゼルエンジンの排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）等を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の作製時に好適に用いることができる。

Claims (7)

1. ２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が被接合物の５０％以下のフィラー（１）と、ヤング率が１００ＧＰａ以上のフィラー（２）との２種以上のフィラー及びマトリックスから主に構成された接合材組成物によって形成され、
   硬化後のヤング率が被接合物の２０％以上であり、且つ硬化後の２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が０．１×１０^−６〜２．０×１０^−６・Ｋ^−１かつ被接合物の７０％以下であるとともに、
   前記被接合物の材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）を骨材としてかつ珪素（Ｓｉ）を結合材として形成された珪素−炭化珪素系複合材料、珪素−炭化珪素複合材からなる群から選択される少なくとも一種から構成され、
   前記フィラー（１）と前記フィラー（２）との総和の体積分率と前記マトリックスの体積分率とが等しく、
   前記フィラー（１）と前記フィラー（２）との総和における体積分率がフィラー（１）：フィラー（２）＝５０：５０〜９０：１０であり、
   前記フィラー（１）が、コージェライトであり、
   前記フィラー（２）が、炭化珪素、窒化ホウ素、タルク、マイカ、及びガラスフレークからなる群から選択された少なくとも１種以上であり、かつ、板状粒子である窒化ホウ素、タルク、マイカ、およびガラスフレークからなる群から選ばれる少なくとも１種以上を含み、
   前記マトリックスが、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、エチルシリケート、水ガラス、シリカポリマー、リン酸アルミニウム、ベントナイトからなる群から選択された少なくとも１種以上である接合材。
2. 前記フィラー（１）の２５〜８００℃における平均線熱膨張係数が、２．５×１０^−６・Ｋ^−１以下である請求項１に記載の接合材。
3. 前記マトリックスが、コロイダルシリカである請求項１または２に記載の接合材。
4. ハニカムセグメントの接合に用いる請求項１〜３のいずれかに記載の接合材。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の接合材を得るための接合材の製造方法であって、
   前記フィラー（１）、前記フィラー（２）、及び前記マトリックスを混合し、混練を行うことにより、ペースト状の接合材組成物を得る工程を含む、接合材の製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の接合材で、複数のセラミックス部材を接合して作製されたセラミックス構造体。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の接合材で、複数のハニカムセグメントを接合して作製されたハニカム構造体。

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