JP2003010617A - 多孔質セラミックフィルタの製造方法 - Google Patents
多孔質セラミックフィルタの製造方法Info
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- B01D—SEPARATION
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- C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低熱膨張性及び耐熱衝撃性を付与すると共
に、気孔率を向上させた多孔質セラミックフィルタの製
造方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素粉末を主成分とし、造孔剤とし
て中空ポリマー粒子を含有するセラミック組成物から所
定の成形体を成形した後、該成形体を焼成することによ
り多孔質セラミックフィルタを得る。
に、気孔率を向上させた多孔質セラミックフィルタの製
造方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素粉末を主成分とし、造孔剤とし
て中空ポリマー粒子を含有するセラミック組成物から所
定の成形体を成形した後、該成形体を焼成することによ
り多孔質セラミックフィルタを得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高気孔率と高耐熱
性を有する多孔質セラミックフィルタの製造方法に関す
るものである。
性を有する多孔質セラミックフィルタの製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、多孔質のセラミックフィルタとし
て、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末を焼結せしめたハニカム構
造体の隔壁を多孔質構造となし、このような隔壁を通過
せしめることにより、ガス等の流体に対してフィルタ機
能を持たせた多孔質ハニカムフィルタが種々提案され、
例えばディーゼル車から排出される排ガスの微粒子捕集
用フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と
して実用されている。
て、炭化珪素（ＳｉＣ）粉末を焼結せしめたハニカム構
造体の隔壁を多孔質構造となし、このような隔壁を通過
せしめることにより、ガス等の流体に対してフィルタ機
能を持たせた多孔質ハニカムフィルタが種々提案され、
例えばディーゼル車から排出される排ガスの微粒子捕集
用フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と
して実用されている。
【０００３】このような多孔質ハニカムフィルタにおい
ては、多孔質の平均細孔径（以下細孔径と呼ぶ）及び気
孔率がフィルタの性能を決定するための非常に重要な因
子であり、ディーゼルパティキュレートフィルタの如き
多孔質セラミックフィルタにあっては、微粒子の捕集効
率、圧損、捕集時間の関係から、細孔径が大きく、気孔
率の大きいフィルタが望まれている。
ては、多孔質の平均細孔径（以下細孔径と呼ぶ）及び気
孔率がフィルタの性能を決定するための非常に重要な因
子であり、ディーゼルパティキュレートフィルタの如き
多孔質セラミックフィルタにあっては、微粒子の捕集効
率、圧損、捕集時間の関係から、細孔径が大きく、気孔
率の大きいフィルタが望まれている。
【０００４】従来より、セラミックフィルタ細孔径の制
御は、原料となるセラミック組成物の骨材粒子径を適宜
選択することにより行われてきた。フィルタ性能を改善
するために、細孔径を制御する方法としては、例えば、
セラミック組成物に有機高分子を添加する方法などが提
案されている（特開２０００−２８８３２５号公報）。
一方、気孔率を向上させる方法としては、例えば、特開
平３−２１５３７４号公報に、平均粒径が１００〜１５
０μｍで、平均粒径の±２０％以内に９０重量％以上が
存在する粒度分布を有するＳｉＣ粉末を、その表面部分
が潰れて相互に連結し、かつその内部は潰れずに成形体
中に残存するように成形圧縮した後、焼成する方法が提
案されている。
御は、原料となるセラミック組成物の骨材粒子径を適宜
選択することにより行われてきた。フィルタ性能を改善
するために、細孔径を制御する方法としては、例えば、
セラミック組成物に有機高分子を添加する方法などが提
案されている（特開２０００−２８８３２５号公報）。
一方、気孔率を向上させる方法としては、例えば、特開
平３−２１５３７４号公報に、平均粒径が１００〜１５
０μｍで、平均粒径の±２０％以内に９０重量％以上が
存在する粒度分布を有するＳｉＣ粉末を、その表面部分
が潰れて相互に連結し、かつその内部は潰れずに成形体
中に残存するように成形圧縮した後、焼成する方法が提
案されている。
【０００５】しかしながら、これらの方法では、多孔質
体を構成するＳｉＣ粒子の結合が、ＳｉＣ微粒子の粒子
成長のみによるものであるから、気孔率が高くなると機
械的強度が小さくなり、気孔率と強度特性を両立させる
のが難しいという問題があった。また、グラファイト等
の造孔剤を添加する方法も一般的であるが、気孔率をさ
らに向上させようとして、造孔剤を多量に使用すると、
焼成時間が延長して製造工程に長時間を要すると共に、
特に焼成温度の高いＳｉＣ組成物の場合、燃焼熱の増加
により成形体に大きな歪みがかかり、成形体にクラック
が生じるという問題があった。従って、低熱膨張性及び
耐熱衝撃性を付与すると共に、気孔率を向上させること
が可能な多孔質フィルタの製造方法が要望されている。
体を構成するＳｉＣ粒子の結合が、ＳｉＣ微粒子の粒子
成長のみによるものであるから、気孔率が高くなると機
械的強度が小さくなり、気孔率と強度特性を両立させる
のが難しいという問題があった。また、グラファイト等
の造孔剤を添加する方法も一般的であるが、気孔率をさ
らに向上させようとして、造孔剤を多量に使用すると、
焼成時間が延長して製造工程に長時間を要すると共に、
特に焼成温度の高いＳｉＣ組成物の場合、燃焼熱の増加
により成形体に大きな歪みがかかり、成形体にクラック
が生じるという問題があった。従って、低熱膨張性及び
耐熱衝撃性を付与すると共に、気孔率を向上させること
が可能な多孔質フィルタの製造方法が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点に鑑み、低熱膨張性及び耐熱衝撃性を付与すると
共に、気孔率を向上させた多孔質セラミックフィルタの
製造方法を提供することにある。
問題点に鑑み、低熱膨張性及び耐熱衝撃性を付与すると
共に、気孔率を向上させた多孔質セラミックフィルタの
製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
を目的として、本発明者らはそれら各種の問題点に関
し、充分に満足できるような多孔質セラミックフィルタ
の製造方法について鋭意検討を重ねてきた結果、炭化珪
素粉末を主成分とし、中空ポリマー粒子を造孔剤として
用いたセラミック組成物から所定の成形体を賦形した後
焼成することにより、熱変形なく気孔率を向上させた多
孔質セラミックフィルタが得られることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
を目的として、本発明者らはそれら各種の問題点に関
し、充分に満足できるような多孔質セラミックフィルタ
の製造方法について鋭意検討を重ねてきた結果、炭化珪
素粉末を主成分とし、中空ポリマー粒子を造孔剤として
用いたセラミック組成物から所定の成形体を賦形した後
焼成することにより、熱変形なく気孔率を向上させた多
孔質セラミックフィルタが得られることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
【０００８】即ち、本発明は、炭化珪素粉末を主成分と
し、造孔剤として中空ポリマー粒子を含有するセラミッ
ク組成物から所定の成形体を成形した後、該成形体を焼
成することを特徴とする。
し、造孔剤として中空ポリマー粒子を含有するセラミッ
ク組成物から所定の成形体を成形した後、該成形体を焼
成することを特徴とする。
【０００９】以下、本発明をさらに詳しく説明する。本
発明では多孔質セラミックフィルタを得るために、炭化
珪素（ＳｉＣ）粉末を主成分とし、造孔剤として中空ポ
リマー粒子を含有するセラミック組成物が用いられる。
上記セラミック組成物において、中空ポリマー粒子の添
加量は、特に限定されないが、少なすぎると十分な気孔
率が得られず、多すぎると焼成後のセラミック成形体の
強度が低下するため、該組成物中１０〜５０重量％とす
るのが好ましい。
発明では多孔質セラミックフィルタを得るために、炭化
珪素（ＳｉＣ）粉末を主成分とし、造孔剤として中空ポ
リマー粒子を含有するセラミック組成物が用いられる。
上記セラミック組成物において、中空ポリマー粒子の添
加量は、特に限定されないが、少なすぎると十分な気孔
率が得られず、多すぎると焼成後のセラミック成形体の
強度が低下するため、該組成物中１０〜５０重量％とす
るのが好ましい。
【００１０】上記中空ポリマー粒子としては、平均粒径
５〜１００μｍ、１０％圧縮強度１．５ＭＰａ以上であ
るものが好ましい。平均粒径が５μｍより小さくなる
と、得られる多孔質セラミックフィルタの細孔径が小さ
くなり、フィルタの圧力損失が増大して捕集時間が短く
なる。一方、平均粒径が１００μｍより大きくなると、
セラミックフィルタの細孔径が大きくなり、フィルタの
圧力損失は減少するが捕集効率は低下する。
５〜１００μｍ、１０％圧縮強度１．５ＭＰａ以上であ
るものが好ましい。平均粒径が５μｍより小さくなる
と、得られる多孔質セラミックフィルタの細孔径が小さ
くなり、フィルタの圧力損失が増大して捕集時間が短く
なる。一方、平均粒径が１００μｍより大きくなると、
セラミックフィルタの細孔径が大きくなり、フィルタの
圧力損失は減少するが捕集効率は低下する。
【００１１】また、セラミック組成物を所定の成形体に
賦形する段階で、機械的剪断力により中空ポリマー粒子
が破壊するのを防ぐため、１０％圧縮強度が１．５ＭＰ
ａ以上であることが好ましい。
賦形する段階で、機械的剪断力により中空ポリマー粒子
が破壊するのを防ぐため、１０％圧縮強度が１．５ＭＰ
ａ以上であることが好ましい。
【００１２】さらに、同じ空隙率の中空粒子において
も、複数の空孔からなるハニカム状のモルホロジーを有
する中空粒子が圧縮強度に優ることを見出し、複数孔を
有する中空ポリマー粒子を造孔剤として用いることによ
り、フィルタの成形過程で破壊される粒子が減少し、気
孔率を向上させることができる。
も、複数の空孔からなるハニカム状のモルホロジーを有
する中空粒子が圧縮強度に優ることを見出し、複数孔を
有する中空ポリマー粒子を造孔剤として用いることによ
り、フィルタの成形過程で破壊される粒子が減少し、気
孔率を向上させることができる。
【００１３】上記中空ポリマー粒子を製造する方法とし
ては、特に限定されないが、下記の懸濁重合および脱溶
剤の２つの工程からなる製造方法が好ましい。即ち、親
水性モノマー、多官能性モノマー及びその他のモノマー
からなる混合モノマーに、非重合性有機溶剤を混合して
モノマー溶液を調製し、このモノマー溶液を極性溶媒に
懸濁せしめた後モノマー成分を重合し、上記非重合性有
機溶剤を内包するポリマー粒子を得る第１の工程と、ポ
リマー粒子中の有機溶剤を除去することにより中空ポリ
マー粒子を得る第２の工程から構成される。上記製造方
法において、重合方法は特に限定されないが、粒子径の
制御が容易で、かつ有効な空隙を内包する粒子を形成し
易いことから懸濁重合法を用いるのが好ましい。
ては、特に限定されないが、下記の懸濁重合および脱溶
剤の２つの工程からなる製造方法が好ましい。即ち、親
水性モノマー、多官能性モノマー及びその他のモノマー
からなる混合モノマーに、非重合性有機溶剤を混合して
モノマー溶液を調製し、このモノマー溶液を極性溶媒に
懸濁せしめた後モノマー成分を重合し、上記非重合性有
機溶剤を内包するポリマー粒子を得る第１の工程と、ポ
リマー粒子中の有機溶剤を除去することにより中空ポリ
マー粒子を得る第２の工程から構成される。上記製造方
法において、重合方法は特に限定されないが、粒子径の
制御が容易で、かつ有効な空隙を内包する粒子を形成し
易いことから懸濁重合法を用いるのが好ましい。
【００１４】上記モノマー成分を構成する親水性モノマ
ーは、有機溶剤に比べて極性溶媒に対する親和性が高い
ため、モノマー溶液の懸濁油滴中において油滴界面に局
在すると考えられ、結果的に重合により中空ポリマー粒
子の外壁面を形成する。上記親水性モノマーとしては水
に対する溶解度が１重量％以上であるものが好ましく、
例えば、メチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリ
ロニトリル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリ
ル酸、グリシジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、ビニルピリジン、２−アクリロイルオキシ
エチルフタル酸、イタコン酸、フマル酸、ジメチルアミ
ノメチルメタクリレート等が挙げられ、好ましくは、メ
チルメタクリレート、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロ
キシエチルメタクリレート等である。これらは単独ある
いは２種以上を組み合わせて用いることができる。
ーは、有機溶剤に比べて極性溶媒に対する親和性が高い
ため、モノマー溶液の懸濁油滴中において油滴界面に局
在すると考えられ、結果的に重合により中空ポリマー粒
子の外壁面を形成する。上記親水性モノマーとしては水
に対する溶解度が１重量％以上であるものが好ましく、
例えば、メチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリ
ロニトリル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリ
ル酸、グリシジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、ビニルピリジン、２−アクリロイルオキシ
エチルフタル酸、イタコン酸、フマル酸、ジメチルアミ
ノメチルメタクリレート等が挙げられ、好ましくは、メ
チルメタクリレート、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロ
キシエチルメタクリレート等である。これらは単独ある
いは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】上記親水性モノマーの使用量は、少なすぎ
ると中空ポリマー粒子外壁面が十分に形成されず、中空
ポリマー粒子の空隙率が低下するため、モノマー成分に
おいて１０〜９９．９重量％使用されるのが好ましく、
より好ましくは３０〜９９．９重量％である。
ると中空ポリマー粒子外壁面が十分に形成されず、中空
ポリマー粒子の空隙率が低下するため、モノマー成分に
おいて１０〜９９．９重量％使用されるのが好ましく、
より好ましくは３０〜９９．９重量％である。
【００１６】上記モノマー成分を構成する多官能性モノ
マーは、粒子の耐圧縮強度を改善する目的で添加され、
ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等
が好適に用いられる。上記ジ（メタ）アクリレートとし
ては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,6-
ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパンジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記トリ（メタ）アクリレートとしては、例えば、トリ
メチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレ
ンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリ
レート等が挙げられる。
マーは、粒子の耐圧縮強度を改善する目的で添加され、
ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等
が好適に用いられる。上記ジ（メタ）アクリレートとし
ては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,6-
ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパンジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記トリ（メタ）アクリレートとしては、例えば、トリ
メチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレ
ンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、ペンタエリストールトリ（メタ）アクリ
レート等が挙げられる。
【００１７】また、上記以外の多官能性モノマーとして
は、例えば、ペンタエリストールテトラ（メタ）アクリ
レート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレ
ート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジアリ
ルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリルイソ
シアヌレート等のジもしくはトリアリル化合物、ジビニ
ルベンゼン、ブタジエン等のジビニル化合物などが挙げ
られる。
は、例えば、ペンタエリストールテトラ（メタ）アクリ
レート、ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレ
ート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジアリ
ルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリルイソ
シアヌレート等のジもしくはトリアリル化合物、ジビニ
ルベンゼン、ブタジエン等のジビニル化合物などが挙げ
られる。
【００１８】これらの多官能性モノマーは、単独または
２種類以上を組み合わせて用いることができる。
２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００１９】上記多官能性モノマーの使用量は、少なす
ぎると中空ポリマー粒子の耐圧縮強度が十分でなく、多
すぎると重合中に粒子の凝集が発生するため、モノマー
成分において０．１〜３０重量％使用されるのが好まし
く、より好ましくは０．３〜５重量％である。
ぎると中空ポリマー粒子の耐圧縮強度が十分でなく、多
すぎると重合中に粒子の凝集が発生するため、モノマー
成分において０．１〜３０重量％使用されるのが好まし
く、より好ましくは０．３〜５重量％である。
【００２０】上記モノマー成分を構成するその他のモノ
マーは、機械的強度、耐薬品性及び成形性を改善する目
的で添加され、特に種類は限定されないが、例えば、エ
チル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレ
ート、ブチル（メタ）アクリレート、クミルメタクリレ
ート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ミスチリ
ル（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレ
ート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル
（メタ）アクリレート；スチレン、α−メチルスチレ
ン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン等の芳香
族ビニルモノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等
のビニルエステル；塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハ
ロゲン含有モノマー；エチレン、プロピレン、ブタジエ
ン等が挙げられる。これらは単独または２種類以上を組
み合わせて用いることができる。
マーは、機械的強度、耐薬品性及び成形性を改善する目
的で添加され、特に種類は限定されないが、例えば、エ
チル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレ
ート、ブチル（メタ）アクリレート、クミルメタクリレ
ート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ミスチリ
ル（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレ
ート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル
（メタ）アクリレート；スチレン、α−メチルスチレ
ン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン等の芳香
族ビニルモノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等
のビニルエステル；塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハ
ロゲン含有モノマー；エチレン、プロピレン、ブタジエ
ン等が挙げられる。これらは単独または２種類以上を組
み合わせて用いることができる。
【００２１】上記その他のモノマーの使用量は、多すぎ
るとモノマー成分の親水性を低下させ、中空ポリマー粒
子の外壁が形成されるのを阻害するため、モノマー成分
において８９．９重量％以下が好ましく、より好ましく
は６９．９重量％以下である。
るとモノマー成分の親水性を低下させ、中空ポリマー粒
子の外壁が形成されるのを阻害するため、モノマー成分
において８９．９重量％以下が好ましく、より好ましく
は６９．９重量％以下である。
【００２２】上記モノマー成分に添加される非重合性有
機溶剤は、モノマー溶液の懸濁油滴中において油滴中心
部に局在することが望ましく、水に対する溶解度が０．
２重量％以下の疎水性を示すことが好ましく、その種類
は特に限定されないが、例えば、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等が好適
に用いられる。中でも、揮発性の高いブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、シクロヘキサンがより好ましい。
機溶剤は、モノマー溶液の懸濁油滴中において油滴中心
部に局在することが望ましく、水に対する溶解度が０．
２重量％以下の疎水性を示すことが好ましく、その種類
は特に限定されないが、例えば、ブタン、ペンタン、ヘ
キサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等が好適
に用いられる。中でも、揮発性の高いブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、シクロヘキサンがより好ましい。
【００２３】上記非重合性有機溶剤の添加量は、少なす
ぎると粒子の空隙率が低くなり、多すぎると空隙率が高
くなりすぎて粒子の強度が低下するため、モノマー成分
１００重量部に対して１〜４００重量部が好ましく、よ
り好ましくは１０〜２００重量部である。
ぎると粒子の空隙率が低くなり、多すぎると空隙率が高
くなりすぎて粒子の強度が低下するため、モノマー成分
１００重量部に対して１〜４００重量部が好ましく、よ
り好ましくは１０〜２００重量部である。
【００２４】本発明の多孔質セラミックフィルタの製造
方法において、まず、ＳｉＣ粉末に、無機質結合材とし
てタルク、焼タルク等のタルク粉末成分、非晶質シリカ
にて代表されるシリカ粉末、造孔剤、カオリン、仮焼カ
オリン、酸化硼素、アルミナ、水酸化アルミニウム等を
適宜配合して、ＳｉＣ粉末を主成分とするセラミック組
成物を調製する。上記ＳｉＣ粉末に対する無機質結合材
の配合量は特に限定されず、中空ポリマー粒子の品質等
によって適宜決定される。
方法において、まず、ＳｉＣ粉末に、無機質結合材とし
てタルク、焼タルク等のタルク粉末成分、非晶質シリカ
にて代表されるシリカ粉末、造孔剤、カオリン、仮焼カ
オリン、酸化硼素、アルミナ、水酸化アルミニウム等を
適宜配合して、ＳｉＣ粉末を主成分とするセラミック組
成物を調製する。上記ＳｉＣ粉末に対する無機質結合材
の配合量は特に限定されず、中空ポリマー粒子の品質等
によって適宜決定される。
【００２５】このように調製されたセラミック組成物に
は、従来法と同様に可塑剤や粘結剤等が加えられて可塑
化され、賦形可能な押出成形用原料となされる。この原
料を用いて、所定形状のハニカム成形体等に押出成形し
た後乾燥し、次いで、その乾燥物を１６００〜２２００
℃の温度で焼成することにより、目的とする多孔質セラ
ミックフィルタを製造する。
は、従来法と同様に可塑剤や粘結剤等が加えられて可塑
化され、賦形可能な押出成形用原料となされる。この原
料を用いて、所定形状のハニカム成形体等に押出成形し
た後乾燥し、次いで、その乾燥物を１６００〜２２００
℃の温度で焼成することにより、目的とする多孔質セラ
ミックフィルタを製造する。
【００２６】（作用）本発明の製造方法では、セラミッ
ク組成物に造孔剤として中空ポリマー粒子を配合するこ
とにより、多孔質セラミックフィルタに低熱膨張性を付
与すると共に、気孔率及び耐熱衝撃性の向上を図ること
ができ、高捕集効率を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑
制し、捕集時間の効果的な延長が可能なフィルタを与え
得る。即ち、従来の造孔剤である有機粒子を同重量の中
空ポリマー粒子に置き換えることによって、造孔剤が占
める体積は増大し、気孔率の向上を図ることができる。
また、同体積の中空ポリマー粒子で置き換えた場合、焼
成時における粒子の燃焼熱は減少し、セラミック成形品
にかかる歪みが小さくなるため、低熱膨張性が付与され
ると共に耐熱衝撃性が向上する。
ク組成物に造孔剤として中空ポリマー粒子を配合するこ
とにより、多孔質セラミックフィルタに低熱膨張性を付
与すると共に、気孔率及び耐熱衝撃性の向上を図ること
ができ、高捕集効率を維持しつつ、圧力損失の上昇を抑
制し、捕集時間の効果的な延長が可能なフィルタを与え
得る。即ち、従来の造孔剤である有機粒子を同重量の中
空ポリマー粒子に置き換えることによって、造孔剤が占
める体積は増大し、気孔率の向上を図ることができる。
また、同体積の中空ポリマー粒子で置き換えた場合、焼
成時における粒子の燃焼熱は減少し、セラミック成形品
にかかる歪みが小さくなるため、低熱膨張性が付与され
ると共に耐熱衝撃性が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明するが、下記の例に限定されるものではない。 ・中空ポリマー粒子の調製 表１に示した配合量の、モノマー成分、非重合性有機溶
剤及び重合開始剤を混合・撹拌してモノマー溶液を調製
した後、イオン交換水（全使用量の５０重量％）及び分
散剤を添加し、ホモジナイザーにて撹拌して懸濁モノマ
ー溶液を調製した。一方、撹拌機、ジャケット、還流冷
却器及び温度計を備えた２０リットルの重合器に、残り
のイオン交換水、表１に示した配合量の塩化ナトリウ
ム、亜硝酸ナトリウム、塩酸及び水酸化ナトリウムを投
入して、撹拌を開始した。次いで、重合器内を減圧して
容器内の脱酸素を行った後、窒素を注入して圧力を大気
圧まで戻し、内部を窒素雰囲気とした後、上記懸濁モノ
マー溶液を一括して添加し、重合器を８０℃まで昇温し
重合を開始した。５時間で重合を終了し、引き続き１時
間の熟成期間をおいた後、重合器を室温まで冷却した。
スラリーをセントルにて脱水した後真空乾燥により有機
溶剤を除去し、中空ポリマー粒子（ａ）〜（ｅ）を得
た。
明するが、下記の例に限定されるものではない。 ・中空ポリマー粒子の調製 表１に示した配合量の、モノマー成分、非重合性有機溶
剤及び重合開始剤を混合・撹拌してモノマー溶液を調製
した後、イオン交換水（全使用量の５０重量％）及び分
散剤を添加し、ホモジナイザーにて撹拌して懸濁モノマ
ー溶液を調製した。一方、撹拌機、ジャケット、還流冷
却器及び温度計を備えた２０リットルの重合器に、残り
のイオン交換水、表１に示した配合量の塩化ナトリウ
ム、亜硝酸ナトリウム、塩酸及び水酸化ナトリウムを投
入して、撹拌を開始した。次いで、重合器内を減圧して
容器内の脱酸素を行った後、窒素を注入して圧力を大気
圧まで戻し、内部を窒素雰囲気とした後、上記懸濁モノ
マー溶液を一括して添加し、重合器を８０℃まで昇温し
重合を開始した。５時間で重合を終了し、引き続き１時
間の熟成期間をおいた後、重合器を室温まで冷却した。
スラリーをセントルにて脱水した後真空乾燥により有機
溶剤を除去し、中空ポリマー粒子（ａ）〜（ｅ）を得
た。
【００２８】・中実ポリマー粒子（ｆ）
発泡性粒子（松本油脂社製「Ｆ−８５Ｄ」）を１７０℃
にて１分間加熱し、発泡させた中実のポリマー粒子を使
用した。
にて１分間加熱し、発泡させた中実のポリマー粒子を使
用した。
【００２９】上記中空ポリマー粒子（ａ）〜（ｅ）及び
中実粒子（ｆ）について、下記性能評価を行い、その結
果を表１に示した。 （１）平均粒径 堀場製作所社製レーザー回折粒度分布計「ＬＡ−９１
０」を使用して、中空ポリマー粒子の体積平均粒径を測
定した。粒子の任意の場所から３ケ所サンプリングし、
その平均値を用いた。
中実粒子（ｆ）について、下記性能評価を行い、その結
果を表１に示した。 （１）平均粒径 堀場製作所社製レーザー回折粒度分布計「ＬＡ−９１
０」を使用して、中空ポリマー粒子の体積平均粒径を測
定した。粒子の任意の場所から３ケ所サンプリングし、
その平均値を用いた。
【００３０】（２）内部モルホロジー
中空ポリマー粒子の赤道断面を薄膜にカットし、透過型
電子顕微鏡にて内部モルホロジーを観察した。
電子顕微鏡にて内部モルホロジーを観察した。
【００３１】（３）比（＝中空孔径／粒子外径）
任意に選んだ１０個の粒子について中空孔径（粒子中の
全ての中空孔について、最長径および最短径の平均値を
計測し、その平均値を用いた）を計測し、粒子外径（上
記平均粒径を用いた）に対する比（＝中空孔径／粒子外
径）を計算した。
全ての中空孔について、最長径および最短径の平均値を
計測し、その平均値を用いた）を計測し、粒子外径（上
記平均粒径を用いた）に対する比（＝中空孔径／粒子外
径）を計算した。
【００３２】（４）空隙率
アムコ社製ポロシメーター「２０００」を使用して、中
空ポリマー粒子の空隙率を測定した。封入水銀圧力は
２，０００ｋｇ／ｃｍ2とし、任意の場所から０．５ｇ
サンプリングした中空ポリマー粒子サンプルを評価に用
いた。
空ポリマー粒子の空隙率を測定した。封入水銀圧力は
２，０００ｋｇ／ｃｍ2とし、任意の場所から０．５ｇ
サンプリングした中空ポリマー粒子サンプルを評価に用
いた。
【００３３】（５）耐圧縮強度
島津製作所社製微小圧縮試験機「ＭＣＴＭ−５００」を
使用して、中空ポリマー粒子の１０％圧縮強度を測定し
た。
使用して、中空ポリマー粒子の１０％圧縮強度を測定し
た。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１中で使用した成分は下記の通りであ
る。 ＭＭＡ：メチルメタクリレート、ＭＡＣ：メタクリル酸 ＩＢＭ：イソブチルメタクリレート ＴＭＰ：トリメチロールプロパントリアクリレート ＤＰＥ：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ＡＩＢＮ：アゾビスイソブチロニトリル ＰＶＰ：ポリビニルピロリドン コロイダルシリカ、リン酸カルシウム：２０重量％水溶
液 塩酸：３５重量％水溶液
る。 ＭＭＡ：メチルメタクリレート、ＭＡＣ：メタクリル酸 ＩＢＭ：イソブチルメタクリレート ＴＭＰ：トリメチロールプロパントリアクリレート ＤＰＥ：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ＡＩＢＮ：アゾビスイソブチロニトリル ＰＶＰ：ポリビニルピロリドン コロイダルシリカ、リン酸カルシウム：２０重量％水溶
液 塩酸：３５重量％水溶液
【００３６】（実施例１〜４、比較例１）ＳｉＣ９０重
量％、酸化硼素５重量％、カオリン２重量％及びアルミ
ナ３重量％からなる無機混合物７０重量部に対して、表
２に示した中空ポリマー粒子３０重量部を加えて混合し
たセラミック組成物１００重量部に対して、メチルセル
ロース１５重量部及び添加水を加えて混練し、押出成形
可能な坏土とした。次いで、得られた各坏土を公知の押
出成形法により賦形して、リブ厚：４３０μｍ、セル
数：１６個／ｃｍ2 を有する直径：１１８ｍｍ、高さ：
１５２ｍｍの円筒形ハニカム構造体を作製した。次に、
このハニカム構造体を乾燥した後、昇温速度４０℃／時
で５００℃に昇温して１時間脱脂工程を行い、さらに不
活性ガス雰囲気下２１００℃で２時間保持して焼成し、
多孔質セラミックフィルタを得た。
量％、酸化硼素５重量％、カオリン２重量％及びアルミ
ナ３重量％からなる無機混合物７０重量部に対して、表
２に示した中空ポリマー粒子３０重量部を加えて混合し
たセラミック組成物１００重量部に対して、メチルセル
ロース１５重量部及び添加水を加えて混練し、押出成形
可能な坏土とした。次いで、得られた各坏土を公知の押
出成形法により賦形して、リブ厚：４３０μｍ、セル
数：１６個／ｃｍ2 を有する直径：１１８ｍｍ、高さ：
１５２ｍｍの円筒形ハニカム構造体を作製した。次に、
このハニカム構造体を乾燥した後、昇温速度４０℃／時
で５００℃に昇温して１時間脱脂工程を行い、さらに不
活性ガス雰囲気下２１００℃で２時間保持して焼成し、
多孔質セラミックフィルタを得た。
【００３７】（比較例２）造孔剤として、中実のポリマ
ー粒子（ｆ）を使用したこと以外は、実施例２と同様に
して多孔質セラミックフィルタを得た。
ー粒子（ｆ）を使用したこと以外は、実施例２と同様に
して多孔質セラミックフィルタを得た。
【００３８】上記実施例及び比較例で得られた多孔質セ
ラミックフィルタについて、下記の性能評価を行い、そ
の結果を表２に示した。 （５）熱膨張係数 セイコーインスツルメンツ社製「ＴＭＡ１００」を用い
て、高さ方向（Ａ軸）及び円筒直径方向（Ｂ軸）の熱膨
張係数を測定した。測定温度は４０〜８００℃、昇温速
度は４０℃／時とした。
ラミックフィルタについて、下記の性能評価を行い、そ
の結果を表２に示した。 （５）熱膨張係数 セイコーインスツルメンツ社製「ＴＭＡ１００」を用い
て、高さ方向（Ａ軸）及び円筒直径方向（Ｂ軸）の熱膨
張係数を測定した。測定温度は４０〜８００℃、昇温速
度は４０℃／時とした。
【００３９】（６）気孔率
空隙率と同様の方法で測定した。サンプルは得られたフ
ィルタをそのまま使用した。
ィルタをそのまま使用した。
【００４０】
【表２】
【００４１】
【発明の効果】本発明の多孔質セラミックフィルタの製
造方法は、上述の構成であり、造孔剤として中空ポリマ
ー粒子を用いることにより、気孔率が高く、耐熱衝撃性
の高い多孔質セラミックフィルタを得ることができる。
従って、得られた多孔質セラミックフィルタは、特にデ
ィーゼルパティキュレートフィルタとして好適に使用さ
れる。
造方法は、上述の構成であり、造孔剤として中空ポリマ
ー粒子を用いることにより、気孔率が高く、耐熱衝撃性
の高い多孔質セラミックフィルタを得ることができる。
従って、得られた多孔質セラミックフィルタは、特にデ
ィーゼルパティキュレートフィルタとして好適に使用さ
れる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月２３日（２００２．７．２
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】上記モノマー成分を構成する多官能性モノ
マーは、粒子の耐圧縮強度を改善する目的で添加され、
ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等
が好適に用いられる。上記ジ（メタ）アクリレートとし
ては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,6-
ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパンジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記トリ（メタ）アクリレートとしては、例えば、トリ
メチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレ
ンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アク
リレート等が挙げられる。
マーは、粒子の耐圧縮強度を改善する目的で添加され、
ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等
が好適に用いられる。上記ジ（メタ）アクリレートとし
ては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、1,6-
ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパンジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
上記トリ（メタ）アクリレートとしては、例えば、トリ
メチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレ
ンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）
アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アク
リレート等が挙げられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】また、上記以外の多官能性モノマーとして
は、例えば、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アク
リレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アク
リレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジ
アリルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリル
イソシアヌレート等のジもしくはトリアリル化合物、ジ
ビニルベンゼン、ブタジエン等のジビニル化合物などが
挙げられる。
は、例えば、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アク
リレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アク
リレート、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジ
アリルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリル
イソシアヌレート等のジもしくはトリアリル化合物、ジ
ビニルベンゼン、ブタジエン等のジビニル化合物などが
挙げられる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 古川 敏治
山口県新南陽市開成町4560 積水化学工業
株式会社内
(72)発明者 川口 泰広
山口県新南陽市開成町4560 徳山積水工業
株式会社内
Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA05 BB06 CA01 CB04
CB06
Claims (3)
- 【請求項１】 炭化珪素粉末を主成分とし、造孔剤とし
て中空ポリマー粒子を含有するセラミック組成物から所
定の成形体を賦形した後、該成形体を焼成することを特
徴とする多孔質セラミックフィルタの製造方法。 - 【請求項２】 造孔剤が、平均粒径５〜１００μｍ、１
０％圧縮強度１．５ＭＰａ以上の中空ポリマー粒子から
なることを特徴とする請求項１記載の多孔質セラミック
フィルタの製造方法。 - 【請求項３】 造孔剤が複数個の中空孔を有する中空ポ
リマー粒子からなり、該中空孔の孔径が中空ポリマー粒
子外径の０．５倍以下であることを特徴とする請求項１
又は２記載の多孔質セラミックフィルタの製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001204725A JP4991057B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 多孔質セラミックフィルタの製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001204725A JP4991057B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 多孔質セラミックフィルタの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003010617A true JP2003010617A (ja) | 2003-01-14 |
| JP4991057B2 JP4991057B2 (ja) | 2012-08-01 |
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|---|---|---|---|
| JP2001204725A Expired - Fee Related JP4991057B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 多孔質セラミックフィルタの製造方法 |
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| WO (1) | WO2003004132A1 (ja) |
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2001
- 2001-07-05 JP JP2001204725A patent/JP4991057B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
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- 2002-07-01 WO PCT/JP2002/006658 patent/WO2003004132A1/ja active Application Filing
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