JP6257967B2 - 多孔質材料、ハニカム構造体及びハニカムフィルタ - Google Patents
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Description
本発明の多孔質材料の一の実施形態は、Ti3SiC2(チタンシリコンカーバイド)の含有量が50質量%以上であり、金属Tiの含有量及びTiCの含有量の合計がTi3SiC2の含有量を100質量部としたときに6質量部以下である。
本発明のハニカム構造体は、上述した本発明の多孔質材料により構成され、「一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセル」を区画形成する隔壁、を備えたものである。上記セルは、流体の流路となるものである。また、ハニカム構造体は、最外周に位置する外周壁を有する構造であることが好ましい。隔壁の厚さの下限値は、30μmが好ましく、50μmが更に好ましい。隔壁の厚さの上限値は、1000μmが好ましく、500μmが更に好ましく、350μmが特に好ましい。セル密度の下限値は、10セル/cm2が好ましく、20セル/cm2が更に好ましく、50セル/cm2が特に好ましい。セル密度の上限値は、200セル/cm2が好ましく、150セル/cm2が更に好ましい。
本発明のハニカムフィルタの一実施形態は、本発明のハニカム構造体を備え、一方の端面における所定のセルの開口部及び他方の端面における残余のセルの開口部、に配設された目封止部を備えるものである。
本発明の多孔質材料の製造方法について、以下に説明する。以下に説明する多孔質材料の製造方法は、多孔質材料によって構成される「ハニカム構造体」を、製造する方法でもある。
金属チタン(Ti)粉末と炭化珪素(SiC)粉末と炭素(C)粉末を表1記載の比率で混合して「混合粉末」(セラミック原料)を作製した。そして、上記「混合粉末」に、バインダとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔材としてデンプン、吸水性樹脂を添加すると共に、水を添加して成形原料とした。バインダの含有量は混合粉末を100質量部としたときに、7質量部であった。造孔材の含有量は混合粉末を100質量部としたときに、20質量部であった。水の含有量は混合粉末を100質量部としたときに、70質量部であった。炭化珪素粉末の平均粒子径は22.0μm、金属チタンの平均粒子径は20μm、炭素粉末の平均粒子径は1.6μmであった。また、造孔材の平均粒子径は、20μmであった。なお、金属チタン粉末、炭化珪素粉末、炭素粉末、造孔材の平均粒子径は、レーザー回折法で測定した値である。
気孔率は、水銀圧入法(JIS R 1655準拠)による全細孔容積[cm3/g]とアルキメデス法により測定した見掛密度[g/cm3]から算出する。気孔率の算出に際しては、「開気孔率(%)=100×全細孔容積/{(1/見掛密度)+全細孔容積}」の式を用いる。
水銀圧入法(JIS R 1655準拠)により測定する。
ハニカム構造体をセルが貫通する方向を長手方向とした試験片(縦0.3mm×横4mm×長さ40mm)に加工し、JIS R 1601に準拠した曲げ試験により曲げ強度を算出する。
上記「曲げ強度」の測定方法により「応力−歪曲線」を作成し、当該「応力−歪曲線」の傾きを算出する。得られた「応力−歪曲線の傾き」をヤング率とする。
JIS R1618に準拠する方法で、ハニカム構造体から縦3セル×横3セル×長さ20mmの試験片を切り出し、40〜800℃のA軸方向(ハニカム構造体の流路に対して平行方向)の平均線熱膨張係数(熱膨張係数)を測定する。
多孔質材料(ハニカム構造体)における、各成分(Ti3SiC2、炭化珪素、金属チタン及び炭化チタン)の質量比率は以下のようにして求める。X線回折装置を用いて多孔質材料のX線回折パターンを得る。X線回折装置としては、回転対陰極型X線回折装置(理学電機製、RINT)を用いる。X線回折測定の条件は、CuKα線源、50kV、300mA、2θ=10〜60°とする。そして、「RIR(Reference Intensity Ratio)法を用いて、得られたX線回折データを解析して、各成分を定量する」簡易定量分析により、各成分の質量比率を算出する。X線回折データの解析は、MDI社製の「X線データ解析ソフトJADE7」を用いて行った。
ハニカム構造体から、直径10mm×2mm(セルの延びる方向の長さ)の形状の測定用試料を切り出して、JIS R 1611に準拠する方法で測定した。
各条件を表1に示すものとした以外は実施例1と同様にして多孔質材料(ハニカム構造体)を作製した。なお、実施例4は、造孔材の添加量を16質量部とすることにより、気孔率を表1のように変更した。また、実施例5は、造孔材の添加量を24質量部とすることにより、気孔率を表1のように変更した。また、比較例2は、造孔材の平均粒子径を35μmとすることにより、平均細孔径を表1のように変更した。実施例1の場合と同様にして、各評価を行った。結果を表1に示す。
Claims (6)
- Ti3SiC2の含有量が50質量%以上であり、SiCの含有量が1〜50質量%であり、金属Tiの含有量及びTiCの含有量の合計がTi3SiC2の含有量を100質量部としたときに6質量部以下である多孔質材料。
- 気孔率が25〜70%である請求項1に記載の多孔質材料。
- 平均細孔径が10〜40μmである請求項1又は2に記載の多孔質材料。
- 細孔径10μm未満の細孔が細孔全体の20%以下であり、細孔径40μmを超える細孔が細孔全体の10%以下である請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の多孔質材料により構成され、
一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセルを区画形成する、隔壁を、備えたハニカム構造体。 - 請求項5に記載のハニカム構造体を備え、
前記一方の端面における所定の前記セルの開口部及び前記他方の端面における残余の前記セルの開口部、に配設された目封止部を備えるハニカムフィルタ。
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