JPH0368411A - コーディエライト質ガス用フィルタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガス用、特には高温のガス用フィルタとして適
した、コーディエライト質ガス用フィルタおよびその製
造方法に関する。

［技術の背景］ セラミックスは一般に、耐熱性や耐腐食性に優れた材料
であって、フィルタ材料として適しており、近年セラミ
ックスガス用フィルタの用途が拡大しつつある。その用
途は公害の防止や製品品質の向上、更には省エネルギー
や石炭エネルギーの開発等におよび、高温の厳しい雰囲
気下で使用できる信頼性のあるセラミックスガス用フィ
ルタの実現に大きな期待が寄せられている。

高温ガスの除塵にセラミックスフィルタを使用する場合
、往々にして急加熱、急冷却が避けられないので、フィ
ルタ用には熱衝撃に強い熱膨張率の小さい材料が必要と
される。

多種類あるセラミックスの中で、コーディエライト質セ
ラミックスは、相当の耐熱性を備えているとともに熱膨
張率が小さく、熱衝撃にたいして強い材料であるため、
この特性を利用してコーディエライトによる高温用フィ
ルタの開発が行なわれている。

例えば、特開昭５８−１３３８１０には、コーディエラ
イト質のハニカムタイプのフィルタとその製造方法につ
いての開示があり、特にディーゼルエンジンの排気ガス
中に含まれる微粒子を除去するのに適した比較的大きな
平均気孔径を有するコーディエライト質フィルタの製造
方法を開示しており、比較的大きい気孔を形成せしめる
ことを目的として、酸化リチウム成分を加えることが示
されている。

また、本出願人は先に特開昭６３−３１５１７において
、高温の含塵ガスからの除塵用を目的として、目詰まり
しにくい気孔径分布を有する管状コーディエライト質フ
ィルタを提案している。

フィルタとしては通気圧損の小さいものが含塵ガスの処
理容量を大きく取れるので好ましく、このためには気孔
率は大きいほうが良い。

しかし気孔率を大きくすると強度が著しく低下するとい
う問題があり、止むを得ず妥協点を見出してフィルタを
製造しているのが一般的なやり方である。

セラミックスフィルタとして比較的実績のあるアルミナ
や炭化珪素にあってはこれらの材質について研削材や研
磨材としての用途が確立されているので、市販されてい
る適当な粒度の緻密なものを選んで骨材原料に用い、通
気圧損が小さく強度も実用レベルにあるものが比較的容
易に作れる。

これらのフィルタにおいては、通常ガラス質または粘土
による結合部が採用されているが、ガラス質の結合部を
有するものでは８００℃における強度が常温の強度の１
／３以下に低下するなど高温の強度が低く、粘土による
結合部を有するものは常温の強度も低いという問題があ
る。

一方、市販されている合成コーディエライトは大抵気孔
率の大きいものであり、市販の骨材を入手してセラミッ
クスフィルタを試作しても気孔率が大きく、かつ通気圧
損が大きいものとなり、通気圧損を小さくするため気孔
率を大きくすると実用性のある強度が維持できないとい
う問題があった。

コーディエライト質フィルタを高温かつ腐食性の雰囲気
下で長期間利用するためには、信頼性の確保のため、常
温においてはちちろん高温においても強度が大きく、耐
熱衝撃性に優れ、かつ目詰まりしにくく、通気圧損が小
さいことの他に、ＮＯｘやＳＯｘなどの腐食性物質を含
むガスを除塵するため、対腐食性、特に耐酸性に優れた
セラミックスフィルタが必要となっている。

本発明の目的は従来技術が有していた前述のコーディエ
ライト質セラミックスフィルタの問題点を解消し、フィ
ルタの通気圧損を小さくするとともに、耐熱性と実用性
のある強度を有し、かつ耐腐食性に優れたコーディエラ
イト質ガス用フィルタおよびその製造方法を提供しよう
とするものである。

［発明の構成］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、本発明のコーディエライト質ガス用フィルタは、５０
　ｗｔ％以上の、見掛は気孔率が１０％以下である粒径
７４μｍ以上のコーディエライト質骨材と結合部から構
成され、前記結合部の主成分がシリカ（Ｓｔｏｗ）とア
ルミナ（Ａｌｔｏｓ）であり、かつ酸化リチウム（Ｌｉ
、Ｏ）を全体の重量にたいして０．０５〜１　　ｗｔ％
含むことを特徴とする。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの好ましい
態様では、酸化リチウムをフィルタ全体の重量たいして
０．２〜０．６　ｗｔ％含む。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、コーディエライト質骨材が概ねコーディ
エライト組成（２ＭｇＯ・２Ａｌ！０１５ＳｉＯ３）を
有するガラスから結晶化されたコーディエライト質骨材
である。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、コーディエライト質骨材が、コーディエ
ライト質骨材に、アルミナゾル、シリカゾル、チタニア
ゾル、ジルコニアゾルあるいはこれらの２種以上の混合
液を含浸させたものであり、焼成したとき見掛は気孔率
が１０％以下となるものである。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様ではフィルタ材の気孔率が３５％以上であり、
かつ８００℃における曲げ強度が７５　Ｋｇ／ｃｍ２以
上である。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、前記結合部中に、フィルタ全体の重量に
たいして０．５〜１２ｗｔ％のＴｉＯｘおよび／または
ＺｒＯ□が添加されている。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの他の好ま
しい態様では、フィルタの形状が肉厚５ｍｍ以上の管状
体である。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
では、　５０ｗｔ％以上の、見掛は気孔率が１０％以下
である粒径７４μｍ以上５９０μｍ以下のコーディエラ
イト質骨材に、フィルタ全体の重量にたいして酸化リチ
ウムが０．０５〜１ｗｔ％となるように、酸化リチウム
を含む粉末と粘土および粒径が７４μｍより小さいコー
ディエライト粉末を配合した結合部を形成する粉末原料
を合わせて混合し、有機質の結合剤を加えて、成形焼成
することを特徴とする特 城強ツ′ 本発明のコープイエライ′ト質ガス用フィルタの製造方
法の好ましい態様では、見掛は気孔率が１０％以下のコ
ーディエライト質骨材が、マグネシア、アルミナおよび
珪砂を概ねコーディエライト組成　（２ＭｇＯ・２Ａ１
１０．・５ＳｉＯ２）となるように調合し、電気溶融し
、急冷却してガラスとした後、熱処理により結晶化した
ものである。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、酸化リチウムを含む粉末がβ
スボジュウメン粉末である。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、原料中に燃焼し焼失すること
により気孔を形成する気孔付与材として、コークス粉末
を混合する。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、フィルタの成形を金属製芯型
とパイプ状ゴム外型を用いてアイソスタチックプレスに
より行ない、管状に成形する。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
の他の好ましい態様では、焼成を１３１０〜１３８０℃
の温度範囲において行なう。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
において、用いるコーディエライト質骨材の見掛は気孔
率を１（１％以下とする理由は、フィルタの通気圧損を
低くするのに有効なためであり、見掛は気孔率が１０％
以上あると通気圧損が大きくなるからである。

また、コーディエライト質骨材の見掛は気孔率を１０％
以下とすることにより、コーディエライト質骨材の強度
が大きくなり、結果としてフィルタ自体の強度も大きく
なるという効果がある。

粒子径が７４μｍ以上（篩の２００メツシユを通過しな
い粒度）のコーディエライト、・質骨材を５０ｗｔ％以
上配合する理由は、粒子径が７４μｍ以上の骨材が数μ
ｍ以上のガス用フィルタに適した大きさの気孔を形成す
るのに有用なためであり、これを５０ｗｔ％以上配合す
るのは、フィルタとしての使用を可能とする通気性をも
たらすのに少なくとも必要な気孔を付与するためであり
、粒子径が７４μｍ以上の骨材が５０ｗｔ％以下では、
焼成時の収縮が大きくなり、焼成時にフィルタが歪み易
く、気孔率が小さくなって通気圧損が大きくなるので好
ましくない。

また、コーディエライト質骨材を７０ｗｔ％以上配合す
ると焼成収縮が小さくなるとともに気孔率が増し、かつ
通気圧損が小さ（なるので更に好ましい。

ここにおいて残余は通常微細な粉末として配合され、焼
成後のフィルタでは、コーディエライト質骨材の結合部
を形成する。

この結合部は、焼結して強度を付与するために耐火度が
コーディエライト質骨材よりやや低く、骨材との間に生
じる熱応力が大きくならないように熱膨張率がコーディ
エライト質骨材に近いものとするのが好ましい。

フィルタ材の強度を大きくするには、結合部は焼成の際
一部ガラスが形成されるような組成とするのが良い。

粘土を結合部を形成する粉末原料中に配合するのは、結
合部の成分として必要なアルミナとシリカを主成分とし
て含むと同時に、成形性の向上に効果があるためである
。

結合部中にアルミナとシリカの他に酸化リチウムを含む
と、焼成時に部分的にガラスが生成し、耐火度が骨材よ
り少々小さく、かつ熱膨張率が骨材のコーディエライト
に近い結合部となり、低気孔率のコーディエライト質骨
材との組み合わせにより、常温は勿論、８００℃の高温
下においても十分な強度を保持するフィルタが得られる
という効果が得られる。

フィルタ材中の酸化リチウムの（Ｌｉｔｕ）の含有量は
０．０５〜ｌ　ｗｔ％（βスポジューメンとしては１〜
２０ｗｔ％を配合することに相当する）であり、０．０
５ｗｔ％以下では強度のある焼結体が得られず、１ｗｔ
％以上では、コーディエライト質セラミックスフィルタ
の耐熱性が損なわれるため好ましくない。

酸化リチウム（Ｌｉミオ）を含む結合部により、高温で
も強度を保持するフィルタが得られる理由は、コーディ
エライトとβ−スポジューメン（Ｌｉ２０・ＡｌｔＯ１
４ＳｉＯりの間の相関係が複雑こともあって（素木洋−
ファインセラミックスＰ３１０１９７６技報堂）明白で
ないが、以下のように推定している。

本発明の酸化リチウム（Ｌｉｍｂ）を含みアルミナ（Ａ
ｔ＊Ｏｍ　）とシリカ（Ｓｉｎ、）を主成分とするフィ
ルタの結合部の成分は、焼成時にかなりの部分がガラス
化して骨材間に強固な結合を生じる。このガラス中には
大部分の酸化リチウムが含まれ骨材と比べて低融点にな
っており、ガラス中にはその後の冷却により結晶が生成
する。

生成した結晶は低熱膨張率となっており、結合部全体と
してはコーディエライト質骨材に近い熱膨張率を有して
いて、室温に冷却された状態でも冷却時に骨材との間の
熱膨張差により生じる残留歪が小さく、室温における強
度が大きいコーディエライト質セラミックスフィルタが
得られる。

結合部を形成する粉末原料にβスポジューメンを加える
のは、酸化リチウムの偏在を避けるのに都合が良いのと
、βスポジューメンがそのままフィルタ材中に残留して
も結合部全体の熱膨張率を小さくする効果があるためで
あり、コーディエライト粉末を加えるのは結合部の熱膨
張率を骨材の熱膨張率に近付けるのに好ましいからであ
る。

また、１０００℃程度の高温になっても、相対的に結晶
成分の多い結合部となっているため殆ど軟化することな
く強度が保持される。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
において、ガラスから結晶化したコーディエライト質骨
材を用いるのが好ましい理由は、この骨材が手の込んだ
工程を要するとしても、特に気孔率の小さい骨材が得ら
れること、および通常の焼成によるコーディエライト質
骨材と比べて熱膨張率が約％と小さいため、フィルタ材
の熱膨張率が小さく耐熱衝撃性が特に優れたコーディエ
ライト質ガス用フィルタが得られるので都合が良く、骨
材が緻密なので耐腐食性にも優れたフィルタとなって、
高温の特に厳しい雰囲気中での使用に適するコーディエ
ライト質ガス用フィルタが製造できるためである。

このガラスから結晶化するコーディエライト質骨材の原
料には、マグネシアクリンカ−、バイヤーアルミナ、珪
砂などが好ましく使用でき、その製造は、例えば特公昭
５７−２０２６９に開示されているように、−旦急冷却
してガラスとしたものを加熱処理して結晶化すると良い
。

また合成コーディエライト質骨材としては、滑石と粘土
よび水酸化アルミニウムを原料とする焼結晶が好ましく
使用できる。

見掛気孔率が１０％以下のコーディエライト質骨材を得
るには、通常の合成コーディエライトの製造段階で十分
に焼き締めるのが経済的であり、ジルコン粉末を添加し
て焼結性を向上した原料を用いてもよい。

市販品として入手できる合成コーディエライトは、大抵
気孔率が１０％より大きく、そのままでは本発明のコー
ディエライト質ガス用フィルタの骨材として使用できな
い。

このため再度焼成して緻密化する方法ちあるが、種々検
討した結果、見掛は気孔率のそれほど大きくない骨材で
は、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、ジルコ
ニアゾルなどのコロイド溶液をコーディエライト質骨材
に含浸することにより、１０％以下の見掛は気孔率に転
換が可能であり、気孔率を１０％以下にできれば本発明
のコーディエライト質ガス用フィルタの骨材に問題なく
利用でき、製造したフィルタは通気圧損が小さく強度も
大きいいものになる。

コロイド溶液を十分含浸するには減圧を利用するのが好
ましく、骨材を乾燥後繰り返して含浸を行ってさらに緻
密化することも可能である。

本発明の目的には、コロイド溶液を骨材に含浸後、コー
ディエライト質骨材に含浸したコロイド溶液を一度ゲル
化あるいは乾燥すればそのまま骨材として利用できる。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタでは、骨材
の見掛気孔率が１０％以下という条件は、焼成後の状態
で達成されている必要がある。

しかし、例えば管状のフィルタに成形した後に、これら
のコロイド水溶液を含浸すると、フィルタ中おいて気体
の流路として利用されるべき気孔を塞ぐことになり、通
気圧損の大きいフィルタになるので好ましくない。

コーディエライト質骨材の見掛は気孔率を１０％以下に
すると通気圧損が小さくなる理由は、およそ以下のとお
りであると推測している。

先ず、セラミックスのフィルタ中を通過するガスの流れ
が、粉体の充填層中を通過する流体の流れを表す式（Ｋ
ｏｚｅｎｙ−Ｃａｒｍａｎの式）で近似できるとすると
、フィルタ中を通過するガスが層流の場合、フィルタを
隔てての通気圧損ΔＰは次式で表わされる（Ｆｉｎｅ　
Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｍｅａｓｕｒｅ−ｗｅｎｔ　　、Ｃ
１ｙｄｅ　　Ｏｒｒ　　Ｊｒ、ｅｔ　ａｌ、Ｃｈａｐｔ
ｅｒ　　７．ＴｈｅＭａｃｍｉｌｌａｎ　　Ｃｏ、Ｎｅ
ｗ　　Ｙｏｒｋ　　１９５９　　）＠”’ｖ”ＪｇｃＬ
／２μｕＬ−）（ΔＰ／Ｌ）　［ｔ　”／（１−Ｅ　）
”］ここで、Ｓｖは固体の単位容積あたりの表面積であ
り、ｇ、は重力定数、Ｌはフィルタの厚さ、μはガスの
粘性、Ｕはガスの見掛けの速度、し、はフィルタ中にお
ける曲がりくねったキャピラリーの長さ、εは気孔率で
あり、近似的にｕＣ・（ｕ／ε）（Ｌ、／Ｌ）の関係が
ある。

即ち、フィルタを通過するガスの通気圧損は単位体積中
の粒子の表面積の２乗に比例すると近似できるので、フ
ィルタの通気圧損の低減のためには、フィルタ内に形成
される単位体積中の粒子の表面積を必要最小限の大きさ
にすることにより通気圧損を低減出来ることになる。

また、焼結体においては見掛は気孔率が１０％以下にな
ると通気率が殆ど無視しつる程度に小さくなる（多孔材
料　近藤連−纏　技報堂出版（株）　１９７３）ため、
気孔率が１０％以下となった粒子内の気孔は通気に関与
しなくなり、通気圧損の原因とならなくなる。

即ち、主に骨材の表面と骨材の間の組織中に形成される
表面積によって通気圧損が決まることになり、通気圧損
の小さいフィルタが製造できると考えられる。

ガス用フィルタとしては、逆洗再生を繰返し行なう都合
上肉厚を余り薄くすると逆洗のガス圧力により破損する
ので、管状体の場合肉厚は５ｍｍ以上あるのが好ましい
。

通気性をさらによくして通気圧損を小さくするには、焼
成時に焼失して、気孔を形成する気孔付与材を原料に混
入するのがよく、気孔付与材としては、不純物が比較的
少ないので着色が避けられ入手が容易、かつ適度に固く
て成形性に悪影響を及ぼさないコークス粉末、特にピッ
チコークス粉末を混入するのが好ましい。

原料中に有機質の結合剤を混入するのは、生成形体に強
度を付与して成形を容易にし、生成形体の持ち運びに際
して破損を避けることが主な目的であるが、有機質の結
合剤の混入は気孔率の増大にも寄与する。

フィルタの成形方法としては、アイソスタチックプレス
成形、半湿式突き固め成形、押し出し成形などが採用で
き、これらのうちアイソスタチックプレス成形は、従来
緻密な焼結体を製造するのに適する成形方法として多用
されており、多孔質のフィルタの成形方法として利用さ
れている例が見当たらないが、乾燥工程を省略でき、大
型の管状フィルタの成形も可能であり、生産性も良いの
でフィルタの製造にも好ましい成形方法である。

焼成はトネルキルンによることが多いが、シャツトルキ
ルンなどでもよく、焼成温度範囲は１３１０〜１３８０
℃とするのが好ましい。

焼成温度が１３１０℃より低いと、焼結不足となって強
度が小さくなり、１３８０℃より高いと焼成時にフィル
タの自重により変形したり、焼結過剰で気孔率が小さく
なってしまうので好ましくない。

見掛は気孔率を３５％以上とする理由は、フィルタとし
て実用性のある通気性を得る上で好ましいためであり、
８００℃における曲げ強度の７５Ｋｇ／ｃｍ”という値
は見掛は気孔率が３５％以上のコーディエライト貿セラ
ミックスフィルタにおいては前例のない大きさであり、
フィルタの信頼性の向上の点で好ましいためである。

こうして得られた高温でも強度の大きいコーディエライ
ト質セラミックスフィルタは、しかしながら実際に高温
下で使用した後、室温の曲げ強度を調べた所、強度が低
下していることが分かった。

その理由は今の所明白でないが、強度の低下があるとき
には、結合部中にβスポジューメンの結晶の存在がＸ線
粉末回折により検出された。　即ち、結合部中の何らか
の組織変化に起因して強度の低下が生じるものと考えら
れる。

この結合部にＺｒＯ＊および／またはＴｉ０２Ｉ５Ｉ２
分を添加するのは結晶核となりつるこれらの成分を添加
して結合部の結晶化を促進せしめ、結合部中に存在する
ガラスを焼成の冷却時に結晶化して安定な状態にするこ
とを狙ったものである。

これらの成分の添加により焼成後にはフィルタの結合部
中にＸ線粉末回折で確実にβスボジュメン結晶の存在が
確認され、この結果、初期強度は添加しないものと比べ
て少々犠牲になるが、添加しないもののように使用時に
強度低下の傾向を認めず、安定した強度を示し、繰り返
し信頼して使用できるコーディエライト質セラミックフ
ィルタが得られた。

ここにおいて、Ｚｒ０ｔおよび／またはＴｉ０ａの添加
量は、フィルタ材中の総量で０．５〜１２ｗｔ％、特に
１〜１０ｗｔ％とするのが好ましく、０、５ｗｔ％以下
では強度を安定化する効果が殆ど得られず、また１２ｗ
ｔ％以上ではフィルタの熱膨張率が大きくなり、耐熱衝
撃性が損なわれることになって好ましくない。

以下本発明を実施例により更に説明する。

［実施例］ コーディエライト質骨材としてａ、ｂ、ｃ。

ｄ＋　ｅｒ　ｆ＋　ｇの７種類を準備した。

ａ、マグネシア、アルミナおよび珪砂を２ＭｇＱ・２Ａ
Ｉ＊０１５ＳｉＯｓのコーディエライト組成になるよう
に調合したものをカーボン電極を用いて電気溶融し、融
液を水中に注入して急冷して、コーディエライト組成の
ガラスとし、取り出して破砕し粒状のガラスとした。

これを台車に乗せてトンネルキルンに通し、約１３８０
℃で１０時間熱処理して結晶化せしめた。

これを更に砕いて分級し、７４〜５９０μｍを取り出し
た。この骨材の平均粒径は２７０μｍで、見掛は気孔率
は３％であった。

ｂ、滑石、粘土、水酸化アルミニウムおよびジルコンの
微粉末を化学成分で２ＭｇＯ・２ＡｌｚＯ＊　’５Ｓｉ
Ｏ□を主成分とし、３ｗｔ％のＺｒＯ＊を含むコーディ
エライト組成に調合し、調合した生原料の１００重量部
に対して２重量″部のメチルセルローズと適当量の水を
加えて混練し、外径約３０ｍｍの棒状体に押出し成形し
た。

棒状体を乾燥後、台車に載せてトンネルキルンに通し、
最高温度１３６０℃で１０時間保持し、合成コーディエ
ライトを得た。これを更に粉砕して分級し、７４〜５９
０μｍを取り出した。

この骨材の平均粒径は２６５μｍで、見掛は気孔率は７
％であった。

Ｃ１滑石、粘土および水酸化アルミニウムの微粉末を概
ね２ＭｇＯ・２Ａ１ｔＯｓ’５ＳｉＯｉのコーディエラ
イト組成となるように調合し、調合生原料１００重量部
に対して２重量部のメチルセルローズと適当量の水を加
えて混練し、外径約３０＋＋＋ｎ＋の棒状体に押出し成
形した。

乾燥後台車に載せてトンネルキルンに通し、最高１３６
０℃で１０時間保持し、合成コーディエライトを得た。

　これを更に粉砕して分級し、７４〜５９０μ履を取り
出した。

この骨材の平均粒径は２５０μｍで、見掛は気孔率は１
２％であった。

ｄ、市販品の合成コーディエライト骨材を粉砕して分級
し、７４〜５９０μｍを取り出した。

この粗粒子の平均粒径は２３０μで、見掛は気孔率は３
０％であった。

ｅ、ｃで得られたコーディエライト質骨材にアルミナゾ
ルを含浸し、減圧下で含浸し、乾燥した。　この骨材を
１０００℃で加熱した後の見掛は気孔率は８％であった
。

ｆ＋ｇ’ｃで得られたコーディエライト質骨材にそれぞ
れシリカゾルとチタニアゾルを減圧下で含浸し、乾燥し
た。

これらの骨材を１０００℃で加熱した後の見掛は気孔率
はそれぞれ７％と８％であった。

βスポジューメンの粉末は以下の様にして調製した。ロ
ウ石と炭酸リチウムの粉末をそれぞれ８５ｗｔ％と１５
ｗｔ％の割合で混合し、更に湿式で混合粉砕した。この
フィルタケーキを乾燥後電気炉中で１１５０℃の温度で
焼成してβスポジューメンを合成し、これを微粉砕して
３２５メツシユの篩を通した。

８〜ｇの７種類のコーディエライト質骨材を用い、第１
表および第２表に示した条件により、管状のコーディエ
ライト質ガス用フィルタを試作した。

第１表の実施例および比較例は、骨材の気孔率の多少と
骨材の配合量の多少が主にフィルタ特性に及ぼす効果を
調べたものである。

この例では結合部に粘土１０重量％のほか同材質のコー
ディエライト微粉末を１０〜２５ｗｔ％およびβスボジ
ュメン微粉末を５ｗｔ％加えたものを用い、この混合物
１００重量部に対して、気孔付与材として粒度が２０〜
１００μのピッチコークス粉末を２５重量部加え、有機
結合材としてフェノール樹脂の５０ｗｔ％水溶液を５重
量部加えて混合し、１１０℃で乾燥した後解砕して粒径
３ｍｍ以下の粒状原料とした。

この原料を用いてアイソスタチックプレスで１０００に
ｇ／ｃｍ”の圧力により、外径約１７０　ｍｍ、内径約
１４００１１％長さ約８５０ｍｍの管状体を成形した。

この管状の成形体を電気炉中で最高温度１３２０℃で５
時間焼成し、管状のコーディエライト質フィルタを得た
。

焼成をトンネルキルンで行う場合には約１３５０℃で焼
成する時はぼ同様の焼結状態のフィルタが得られた。

それぞれの管状コーディエライト質フィルタについて調
べた特性を第１表に併せて示した。

また、その他の実施例および比較例についても第１表に
示す条件の他は前記と同様の条件により管状のフィルタ
を試作し、その特性を第１表に示した。

ここで、見掛は気孔率は水浸法により測定し平均気孔径
は水銀ポロシメータにより測定した。

また、曲げ強度は１４Ｘ　２０Ｘ　１００ｍｍの試験片
により、支点間距離７ＩＩＩｆｆｌの３点曲げ試験で測
定した。

耐酸性は室温においてＩＮのＨｆｆｉＳＯ，水溶液中に
７２時間浸漬した後の曲げ強度の変化により調べた。

さらに、除塵性能は逆洗方式の除塵試験装置により平均
粒径約５０μｍのベンガラ粉末の塵を４０ｇ／Ｎｍ”の
濃度となるように空気中に分散させ、雰囲気温度を３０
０℃として、空気のフィルタ通過速度５　ｃｍ／ｓｅｅ
でそれぞれ１００時間の試験を行なった。

なお、ベンガラ粉末の粒度分布は１μｍ以下が１　ｗｔ
％、１〜１１１μｍが７ｗｔ％、１０〜４０μｍが３５
ｗｔ％、４０〜１００μｍが４６ｗｔ％、１００〜８０
０μｍが１１ｗｔ％であった。

第２表は結合部の成分を変化させることによるフィルタ
の材料特性およびフィルタ特性に及ぼす効果を調べたも
のであり、フィルタの製造条件の内表に示されていない
条件は、前記の実施例と同様の条件によった。

比較例５において、ベントナイト中にはアルカリ成分が
含まれており、焼成時に容易にガラス化するので、常温
では強度のあるフィルタが得られている。

第２表において、ＺｒＯ＊および／またはＴｉ０ａの添
加量は骨材と他の結合成分の合計重量１００重量部に対
する比である重量部としである。

使用時の強度低下の有無を調べる方法としては、セラミ
ックスフィルタから切−り取った曲げ強度試験片を１０
００℃の電気炉中に２４時間保持した後、室温における
曲げ強度を測定した。

この結果、結合部中にジルコニアおよび／またはチタニ
アを添加したセラミックスフィルタは初期強度について
は若干小さくなっているが、熱処理後にも強度の低下は
認められなかった。

［発明の効果］ 本発明のコーディエライト質ガス用フィルタおよびその
製造方法により、耐熱衝撃性と耐腐食性に優れ、通気圧
損が小さく、かつ８００℃程度の高温においても強度が
大きく、特に高温ガスの除塵用に適したコーディエライ
ト質ガス用フィルタとその製造方法が示された。

本発明においては、１０％以下という低気孔率の骨材、
特にガラスから結晶化したコーディエライト質骨材を使
用することにより、フィルタの通気圧損が小さくなり、
かつ低気孔率の骨材と酸化リチウムを含む結合部との組
み合わせにより、気孔率が大きくても強度が大きく、高
温でもこの強度を保持するととちに耐腐食性、特に耐酸
性に優れたコーディエライト質ガス用フィルタが実現さ
れた。　フィルタの通気圧損が小さいことは、同じフィ
ルタ装置を用いても含塵ガスの処理容量を増すことがで
き、フィルタの強度が充分あることにより、フィルタ装
置の設置およびメインテナンス時におけるフィルタの破
損が大幅に減り、装置の信頼性が向上するという効果が
得られる。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタにおいて、
高温で使用するとき強度の低下する傾向があったが、結
合部中にＴｉｅｓやＺｒ０ｔを添加することにより、結
合部中の不安定なガラス相を焼成時に結晶に転化し、強
度の低下傾向のない信頼性のあるフィルタに改善するこ
とができた。

さらに、現在有望とされている炭化珪素質のフィルタに
おいては、燃焼ガス中に含まれる水蒸気により酸化を受
は気孔が閉塞したり通気圧損が大きくなるなどの問題の
存在が明らかになったのにたいし、本発明の製造方法に
よるコーディエライト質ガス用フィルタは、石炭の燃焼
ガスのような水蒸気、ＮＯｘおよびＳＯｘ等を含む酸性
の腐食性ガス雰囲気中において優れた耐久性があり、発
電用の石炭を燃やす流動層ボイラー、更には加圧流動層
ボイラーや石炭ガス化炉による合成ガスの除塵などに好
ましく利用できるものである。

本発明のコーディエライト質ガス用フィルタは高温を利
用する産業が排出する各種の高温含塵ガスの除塵に広く
利用でき、従来塵を含むために回収できず捨てていた熱
エネルギを回収して有効利用するのを可能とするもので
ある。

また、除塵された高温ガスではＮＯｘやＳＱｘの除去も
容易となり、分離した塵も乾いた状態で回収されるので
、有効利用が容易になるという効果もあるなど、その産
業上の利用効果は多大である。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）　５０ｗｔ％以上の、見掛け気孔率が１０％以下
   である粒径７４μｍ以上のコーディエライト質骨材と結
   合部から構成され、前記結合部の主成分がシリカ（Ｓｉ
   Ｏ＿２）とアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）であり、かつ酸
   化リチウム（ＬｉＯ）をフィルタ全体の重量にたいし０
   ．０５〜１ｗｔ％含むことを特徴とするコーディエライ
   ト質ガス用フィルタ。
2. （２）　請求項１において、酸化リチウムをフィルタ全
   体の重量にたいし０．２〜０．６ｗｔ％含むコーディエ
   ライト質ガス用フィルタ。
3. （３）　請求項１または２において、コーディエライト
   質骨材が概ねコーディエライト組成（２ＭｇＯ・２Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３・５ＳｉＯ＿２）を有するガラスから結晶化
   されたコーディエライト質骨材であるコーディエライト
   質ガス用フィルタ。
4. （４）　請求項１または２において、コーディエライト
   質骨材が、コーディエライト質骨材に、アルミナゾル、
   シリカゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾルあるいはこ
   れらの２種以上の混合液を含浸させたものであり、焼成
   したとき見掛け気孔率が１０％以下となるものであるコ
   ーディエライト質ガス用フィルタ。
5. （５）　請求項１〜４のいずれか１つにおいて、フィル
   タの気孔率が３５％以上であり、かつ８００℃における
   曲げ強度が７５Ｋｇ／ｃｍ＾２以上であるコーディエラ
   イト質ガス用フィルタ。
6. （６）　請求項１〜５のいずれか１つにおいて、前記結
   合部中に、フィルタ全体の重量にたいして０．５〜１２
   ｗｔ％のＴｉＯ＿２および／またはＺｒＯ＿２が添加さ
   れているコーディエライト質ガス用フィルタ。
7. （７）　請求項１〜６のいずれか１つにおいて、フィル
   タが肉厚５ｍｍ以上の管状体であるコーディエライト質
   ガス用フィルタ。
8. （８）　５０ｗｔ％以上の、見掛け気孔率が１０％以下
   である粒径７４μｍ以上のコーディエライト質骨材に、
   フィルタ全体の重量にたいして酸化リチウムが０．０５
   〜１ｗｔ％となるように、酸化リチウムを含む粉末と粘
   土および粒径が７４μｍより小さいコーディエライト粉
   末を配合した結合部を形成する粉末原料を合わせて混合
   し、有機質の結合剤を加えて成形し、焼成することを特
   徴とするコーディエライト質ガス用フィルタの製造方法
   。
9. （９）　請求項８において、見掛け気孔率が１０％以下
   のコーディエライト質骨材が、マグネシア、アルミナお
   よび珪砂を概ねコーディエライト組成（２ＭｇＯ・２Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３・５ＳｉＯ＿３）となるように調合し、電
   気溶融し、急冷却してガラスとした後、熱処理により結
   晶化したものであるコーディエライト質ガス用フィルタ
   の製造方法。
10. （１０）　請求項８または９において、酸化リチウムを
    含む粉末がβスポジューメン粉末であるコーディエライ
    ト質ガス用フィルタの製造方法。
11. （１１）　請求項８〜１１のいずれか１つにおいて、原
    料中に、燃焼して焼失することにより気孔を形成する気
    孔付与材としてコークス粉末を混合するコーディエライ
    ト質ガス用フィルタの製造方法。
12. （１２）　請求項８〜１１のいずれか１つにおいて、フ
    ィルタの成形を金属製芯型とパイプ状ゴム外型を用いる
    アイソスタチックプレスにより行ない管状に成形するコ
    ーディエライト質ガス用フィルタの製造方法。
13. （１３）　請求項８〜１２のいずれか１つにおいて、焼
    成を１３１０〜１３８０℃で行なうコーディエライト質
    ガス用フィルタの製造方法。