JP2010030888A - 炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010030888A JP2010030888A JP2009155100A JP2009155100A JP2010030888A JP 2010030888 A JP2010030888 A JP 2010030888A JP 2009155100 A JP2009155100 A JP 2009155100A JP 2009155100 A JP2009155100 A JP 2009155100A JP 2010030888 A JP2010030888 A JP 2010030888A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- sponge
- silicon carbide
- powder
- slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
【解決手段】ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジを一軸圧縮成形されてなり、かつ上記スポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーが含浸されてなるスポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して形成される炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させて形成されており、気孔径が0.1μm以上、500μm未満の範囲内である連続気孔を有している。
【選択図】図1
Description
本発明の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材は、ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジを一軸圧縮成形されてなり、かつ上記スポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーが含浸されてなるスポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して形成される炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させて形成されており、気孔径が0.1μm以上、500μm未満の範囲内である連続気孔を有しているものである。
本発明におけるセラミックスは、特に限定されないが、炭素、炭化ケイ素、およびシリコンのうちの少なくとも1種を含有することが好ましい。ここで、「炭素、炭化ケイ素、およびシリコンのうちの少なくとも1種」とは、炭素のみ、炭素およびシリコン、炭素および炭化ケイ素、炭化ケイ素のみ、または、シリコンおよび炭化ケイ素をいう。
本発明における炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の気孔径は、0.1μm以上500μm未満の範囲内であり、吸着プレートとして用いる場合は5μm以上100μm未満の範囲内であることが好ましく、10μm以上80μm未満の範囲内であることが特に好ましい。例えば、1インチ当たりのセル数が50個のスポンジを厚み方向に1/6程度とするように圧縮すると、球形のセル空間が潰れて変形して、スラリーの絞り量にも依存するが、大きなセル径でも100μm程度になる。炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の気孔径が100μm以上である場合には、該炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の表面が粗くなり、フィルム等を吸着する場合に凹凸面が生じると考えられ、5μm未満である場合には、該炭化ケイ素系セラミックス多孔質材が水を吸いにくいと考えられる。
本発明における炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の気孔率は、25%以上95%未満の範囲内であることが好ましく、30%以上70%未満の範囲内であることがより好ましく、40%以上60%未満の範囲内であることが特に好ましい。炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の気孔率が70%以上である場合には、該炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の強度が低く、機械加工するときに破損しやすいと考えられる。
<ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジ>
本発明におけるポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジは、ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムを主成分とする吸水性のあるものであれば特に限定されない。つまり、ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムを主成分としていれば、ポリウレタン、ポリエチレン、ゴム以外の物質が含まれていても本発明に含まれる。なお、本発明では、ポリウレタンからなるスポンジを用いることが最も好ましい。
本発明における一軸圧縮成形は、例えば、油圧あるいはネジ式サーボ等で一軸方向に圧力を加えることができ、かつ温度を250℃程度にまで加熱できる装置を用いて行う。
本発明における一軸圧縮成形の圧縮率は、上記スポンジにおける1インチ当たりのセル数が50個であるときに、厚さを1/4以下まで縮めることが好ましく、1インチ当たりのセル数が30個であるときには、1/8以下まで縮めることが好ましく、1/10以下まで縮めることがより好ましい。
本発明の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法は、ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーを含浸させて、スポンジ状多孔質体を形成するスラリー含浸工程、上記スラリー含浸工程後に、上記スポンジ状多孔質体を一軸圧縮成形するスポンジ圧縮成形工程、上記スポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して、炭素化多孔質体を形成する焼成炭素化工程、並びに上記炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させるシリコン反応焼結工程を含む。
このように、本発明における炭化ケイ素系セラミックス多孔質材は、有機物のスポンジを一軸圧縮成形した形状であるという構成であってもよい。
厚さ40mm、50(セル/インチ)のポリウレタンからなるスポンジ(イノアックコーポレーション社製、商品名:「モルトフィルター」)を、ネジ式サーボ型一軸圧縮成形装置で6mmの厚さまで190℃で5分間一軸圧縮成形した。フェノール樹脂をエタノールで溶解し、シリコン粉末をフェノール樹脂からの炭素とシリコンとのモル比がSi/C=0.8になるように調整して、さらにSiと同じ重量のSiC粉末を加えてボールミルで3日間混合した。このスラリーを、圧縮したスポンジに含浸後、余分なスラリーを絞って70℃で乾燥した。このサンプルを、アルゴン雰囲気下で1000℃焼成して炭素化した。炭素化したサンプルに、適量のシリコンの顆粒を載せて、真空雰囲気下で1450℃焼成して、反応焼結後、シリコンの溶融含浸を行った。
フェノール樹脂をアルコールで溶解し、シリコン粉末をフェノール樹脂からの炭素とシリコンとのモル比がSi/C=0.8になるように調整して、さらにSiと同じ重量のSiC粉末を加えて、ボールミルで1日間混合した。このスラリーを、厚さ60mm、30(セル/インチ)のポリウレタンからなるスポンジに含浸して、余分なスラリーを絞った。70℃で乾燥後、190℃で5分間一軸圧縮成形して、約6mm厚にした。このサンプルを、アルゴン雰囲気下で、1000℃焼成して炭素化した。炭素化したサンプルに、適量のシリコンの顆粒を載せて、真空中1450℃で反応焼結して、反応焼結後、シリコンの溶融含浸を行った。得られた多孔質体は、かさ密度が約1.87g/cm3であった。気孔径は変形しており、約80μmであった。
フェノール樹脂をアルコールで溶解し、シリコン粉末をフェノール樹脂からの炭素とシリコンとのモル比がSi/C=3.0になるように調整して、さらにSiと同じ重量のSiC粉末を加えて、ボールミルで1日間混合した。このスラリーを、厚さ30mm、30(セル/インチ)のポリウレタンからなるスポンジ2枚と、厚さ30mm、20(セル/インチ)のポリウレタンからなるスポンジ1枚とに含浸して、余分なスラリーを絞った。90℃で乾燥後、上記30(セル/インチ)のスポンジ2枚の間に上記20(インチ/セル)のスポンジ1枚を置き、90mmの厚さのスポンジを180℃で15分間一軸圧縮成形して、約11.3mm厚にした。このサンプルを、アルゴン雰囲気下で、1000℃焼成して炭素化した。炭素化したサンプルを真空中1450℃で反応焼結した。シリコンの溶融含浸は行っていない。得られた多孔質体は、表面がシリコンの溶融含浸後の多孔質体と同じような金属光沢を有しており、かつ非常に滑らかであった。また、得られた多孔質体は、かさ密度が約1.15g/cm3であった。点在する大きな気孔は全体的に細長く変形しており、長さは300μm以下であり、微細な気孔も多数認められた。
フェノール樹脂をアルコールで溶解し、シリコン粉末をフェノール樹脂からの炭素とシリコンとのモル比がSi/C=0.8になるように調整して、さらにSiと同じ重量のSiC粉末を加えて、ボールミルで1日間混合した。このスラリーを、厚さ30mm、30(セル/インチ)のポリウレタンからなるスポンジに含浸して、余分なスラリーを絞った。70℃乾燥後、アルゴン雰囲気下で、1000℃焼成して炭素化した。炭素化したサンプルに、適量のシリコンの顆粒を載せて、真空中1450℃で反応焼結して、反応焼結後、シリコンの溶融含浸を行った。得られた多孔質体は、かさ密度が約0.14g/cm3であった。気孔径は原料のスポンジと同じ形状を有しており、約800μmであった。
Claims (9)
- ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジを一軸圧縮成形されてなり、かつ上記スポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーが含浸されてなるスポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して形成される炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させて形成されており、
気孔径が0.1μm以上、500μm未満の範囲内である連続気孔を有していることを特徴とする炭化ケイ素系セラミックス多孔質材。 - 炭素、炭化ケイ素、およびシリコンのうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材。
- 上記スポンジ状多孔質体は、上記スポンジに、シリコン粉末、およびフェノール樹脂またはフラン樹脂を含むスラリーがさらに含浸されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材。
- 上記スポンジ状多孔質体は、上記スポンジに、上記炭化ケイ素粉末がさらに含まれた上記スラリーが含浸されてなることを特徴とする請求項3に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材。
- ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーを含浸させて、スポンジ状多孔質体を形成するスラリー含浸工程、
上記スラリー含浸工程後に、上記スポンジ状多孔質体を一軸圧縮成形するスポンジ圧縮成形工程、
上記スポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して、炭素化多孔質体を形成する焼成炭素化工程、並びに
上記炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させるシリコン反応焼結工程
を含むことを特徴とする炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法。 - ポリウレタン、ポリエチレンまたはゴムからなるスポンジを一軸圧縮成形するスポンジ圧縮成形工程、
上記スポンジ圧縮成形工程後に、一軸圧縮成形されたスポンジに、樹脂類およびシリコン粉末を含むスラリー、または樹脂類、シリコン粉末および炭化ケイ素粉末を含むスラリーを含浸させて、スポンジ状多孔質体を形成するスラリー含浸工程、
上記スポンジ状多孔質体を焼成および炭素化して、炭素化多孔質体を形成する焼成炭素化工程、並びに
上記炭素化多孔質体に、シリコンを反応焼結させ、あるいはシリコンを反応焼結させた後にシリコンを溶融含浸させるシリコン反応焼結工程
を含むことを特徴とする炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法。 - 上記スラリー含浸工程では、上記スポンジにおける連続気孔を塞がないように上記スラリーを含浸させて上記スポンジ状多孔質体を形成することを特徴とする請求項5または6に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法。
- 上記スラリー含浸工程後に、上記スポンジを絞ることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法。
- 請求項5〜8のいずれか1項に記載の炭化ケイ素系セラミックス多孔質材の製造方法により製造され、
気孔径が0.1μm以上、500μm未満の範囲内である連続気孔を有していることを特徴とする炭化ケイ素系セラミックス多孔質材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009155100A JP2010030888A (ja) | 2008-07-01 | 2009-06-30 | 炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008172537 | 2008-07-01 | ||
JP2009155100A JP2010030888A (ja) | 2008-07-01 | 2009-06-30 | 炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010030888A true JP2010030888A (ja) | 2010-02-12 |
Family
ID=41735846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009155100A Pending JP2010030888A (ja) | 2008-07-01 | 2009-06-30 | 炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010030888A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012132837A1 (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体の製造方法、Si-SiC系複合材料の製造方法、及びハニカム構造体 |
JP2016069221A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 日本ピラー工業株式会社 | 立体樹枝状充填材、樹脂組成物、成形体、及び立体樹枝状充填材の製造方法 |
CN108585929A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-28 | 巢湖市南特精密制造有限公司 | 一种切削液多级过滤器的加工工艺 |
CN110002878A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-07-12 | 常州金艺广告传媒有限公司 | 一种高结合度型碳化硅/石墨密封材料的制备方法 |
CN111875400A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-03 | 中钢南京环境工程技术研究院有限公司 | 一种含碳化锆的高温隔热材料的制备方法 |
CN114274312A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-05 | 东北大学 | 一种制备泡沫陶瓷的装置及方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004358431A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Taiheiyo Cement Corp | 多孔質構造体、フィルタおよび多孔質構造体の製造方法 |
-
2009
- 2009-06-30 JP JP2009155100A patent/JP2010030888A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004358431A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Taiheiyo Cement Corp | 多孔質構造体、フィルタおよび多孔質構造体の製造方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012132837A1 (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体の製造方法、Si-SiC系複合材料の製造方法、及びハニカム構造体 |
JP2016069221A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 日本ピラー工業株式会社 | 立体樹枝状充填材、樹脂組成物、成形体、及び立体樹枝状充填材の製造方法 |
CN108585929A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-09-28 | 巢湖市南特精密制造有限公司 | 一种切削液多级过滤器的加工工艺 |
CN110002878A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-07-12 | 常州金艺广告传媒有限公司 | 一种高结合度型碳化硅/石墨密封材料的制备方法 |
CN111875400A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-11-03 | 中钢南京环境工程技术研究院有限公司 | 一种含碳化锆的高温隔热材料的制备方法 |
CN114274312A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-05 | 东北大学 | 一种制备泡沫陶瓷的装置及方法 |
CN114274312B (zh) * | 2022-01-25 | 2022-08-30 | 东北大学 | 一种制备泡沫陶瓷的装置及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7648932B2 (en) | Molded porous ceramic article containing beta-SiC and process for the production thereof | |
US20070032371A1 (en) | Silicon carbide based, porous structural material being heat-resistant and super-lightweight | |
US20050209088A1 (en) | Silicon carbide thermostable porous structural material and process for producing the same | |
JP2010030888A (ja) | 炭化ケイ素系セラミックス多孔質材およびその製造方法 | |
US5571848A (en) | Method for producing a microcellular foam | |
JPH0253387B2 (ja) | ||
JPS59102872A (ja) | 炭化珪素.黒鉛複合焼結体の製造方法 | |
ZA200303525B (en) | A heat conductive material. | |
Yang et al. | Fabrication of diamond/SiC composites by Si-vapor vacuum reactive infiltration | |
JP4696279B2 (ja) | 高純度原子炉用黒鉛 | |
US6860910B2 (en) | Carbon foam abrasives | |
JP5665122B2 (ja) | 炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質構造材及びその製造方法 | |
US20060269683A1 (en) | Silicon carbide-based, porous, lightweight, heat-resistant structural material and manufacturing method therefor | |
EP1284251B1 (en) | Silicon carbide-based, porous, lightweight, heat-resistant structural material and manufacturing method therefor | |
He et al. | Research on maximizing the diamond content of diamond/SiC composite | |
US6869455B2 (en) | Carbon foam abrasives | |
JPS6311589A (ja) | 耐熱性治具及びその製造方法 | |
JP4213612B2 (ja) | 多孔質構造体の製造方法 | |
JP5551778B2 (ja) | 乾湿低摩擦炭化ケイ素シール | |
JP2012144389A (ja) | SiC/Si複合材料 | |
JPH05306180A (ja) | 炭素繊維強化炭素−無機化合物複合材料の製造方法 | |
JP4642392B2 (ja) | 多孔性炭素材料の製造方法、及び該多孔性炭素材料、該多孔性炭素材料を用いた摺動部品 | |
JPH0228548B2 (ja) | ||
JPH02129071A (ja) | 炭化硅素系セラミックスの製造方法 | |
JP2005272300A (ja) | 炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質構造材及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120319 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120529 |