JP7205671B1 - 炭化珪素質セラミックハニカム構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

炭化珪素質多孔質体の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流路を有する炭化珪素質セラミックハニカム構造体であって、前記隔壁が、骨材となる炭化珪素粒子と、前記炭化珪素粒子を結合する結合層とを有し、前記結合層が、少なくともコーディエライト相とスピネル相とを含み、前記コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］が0.4～0.9であることを特徴とする炭化珪素質セラミックハニカム構造体。

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質(Particulate Matter(以下、「PM」という場合がある。))等を除去し、排気ガスを浄化するためのセラミックハニカムフィルタに用いられる炭化珪素質セラミックハニカム構造体及びその製造方法に関する。
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOxやPMが大気中に放出されると人体や環境に悪影響を与えるおそれがあるため、排気装置としてディーゼルエンジンの排気管の途中に、NOx触媒を担持したハニカム構造体、及びPMを捕集するためのセラミックハニカムフィルタを装着することが従来から行われている。排気ガス中のPMを捕集し排気ガスを浄化するためのセラミックハニカムフィルタの一例を図1(a)及び図1(b)に示す。セラミックハニカムフィルタ100は、複数の流路13、14を形成する多孔質の隔壁12と外周壁11とからなるセラミックハニカム構造体110と、流出側封止流路13及び流入側封止流路14の排気ガス流入側端面15a及び流出側端面15bを市松模様に交互に封止する流入側封止部16a及び流出側封止部16bとからなる。排気ガスは、図1(b)に点線矢印で示すように、排気ガス流入側端面15aに開口している流出側封止流路13から流入し、隔壁12の表面及び内部に存在する連通孔を通過し、流出側端面15bに開口している流入側封止流路14から排出される。排気ガスが隔壁12の表面及び内部に存在する連通孔を通過する際に、排気ガス中のPMが捕集され排気ガスの浄化が行われる。捕集されたPMは、その堆積量が所定の量になると燃焼して再生される。このようなセラミックハニカム構造体は、その使用環境が過酷になってきており、その構成材料として、耐熱衝撃性に優れる炭化珪素(SiC)粒子のような耐火性粒子を使用することが知られている。
特開平6-182228号(特許文献1)は、比表面積が0.1～5m2/g及び不純物成分が1.0～5.0％の炭化珪素粉末を出発原料とし使用し、これを所望の形状に成形及び乾燥後、1600～2200℃の範囲で焼成して触媒担体を製造する方法を開示しており、優れた性能を有する多孔質炭化珪素質焼結体からなる触媒担体を経済的に製造することができると記載している。
特開平6-182228号に記載の方法は、炭化珪素粉末のみを出発原料として焼結体を形成する方法であり、炭化珪素粒子表面から昇華した炭化珪素成分が粒子間に接触及び堆積することで粒子同士が結合される。従って、焼成体を形成するためには非常に高い焼成温度が必要であり、また高い気孔率を有するフィルターを製造しようとすると、この焼結機構が十分に機能しなくなるため、強度低下を招く場合がある。またこの方法は、炭化珪素粉末自体の再結晶反応により炭化珪素粒子同士を結合する焼結形態であるため、非常に高い焼成温度が必要となりコスト高を招く。
特開2002-201082号(特許文献2)は、比較的低い焼成温度で安価に製造できるとともに、自動車排気ガスフィルタとして用いた場合の圧力損失を低く抑えるのに十分な気孔率が確保され、高い熱伝導率を有したハニカム構造体の製造方法として以下の方法を開示している。すなわち、特開2002-201082号は、炭化珪素粒子に金属珪素と有機バインダーとを添加し混合及び混練して得られた坏土をハニカム形状に成形し、得られた成形体を仮焼して成形体中の有機バインダーを除去した後、本焼成することによりハニカム構造体を製造する方法を開示しており、本焼成の温度が1400～1600℃の範囲であり、本焼成の雰囲気は、酸化が始まる温度以上の温度域においてはN2、Ar等の非酸化雰囲気とするのが好ましいと記載している。
特開2002-201082号に記載の方法では、1400～1600℃の比較的低い焼成温度で焼結させて、フィルターとして用いた場合の圧力損失を低く抑えるのに十分な気孔率が確保されたハニカム構造体を得ることができるものの、酸化を抑制するために非酸化雰囲気で焼成することが望ましく、焼成設備へのコスト高を招く。
特開2010-105861号(特許文献3)は、より高い排気ガス透過性能が要求されるフィルターとして有用な、高気孔率でありながら高強度で、耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質ハニカム構造体の製造方法として以下の方法を開示している。すなわち、特開2002-201082号は、金属、珪素、炭素原料及びアルミニウム(Al)原料を含む原料混合物を所定形状に成形し、脱脂及び焼成して、1～35質量％の金属珪化物及び0.5～10質量％のアルミナ(Al2O3)を含有し、38～80％の気孔率を有する炭化珪素質多孔体を製造する方法を開示しており、焼成温度が1250～1800℃であり、焼成雰囲気は不活性雰囲気が好ましいと記載している。
特開2010-105861号に記載の方法では、1250～1800℃の比較的低温で焼結して、ガス透過性能と耐熱衝撃性に優れた炭化珪素質多孔体を得られるものの、アルゴン(Ar)雰囲気や真空雰囲気で焼成を行う必要があるため、焼成設備へのコスト高を招く。
国際公開2013/146954号(特許文献4)は、炭化珪素粒子からなる主骨材と、ムライト粒子及びアルミナ粒子の少なくとも一方からなる副骨材とからなる骨材と、前記骨材同士を結合する、非晶質相及びコージェライト相の少なくとも一方からなる結合相とからなり、40～90％の気孔率を有する多孔質材料を開示しており、耐熱衝撃性を向上させたハニカム構造体を形成することが可能だと記載している。特開2002-201082号に記載の多孔質材料は、主骨材となる炭化珪素粉末と、副骨材となる粉末と、結合相となる粉末(結合材粉末)とを混合し、必要に応じて、バインダ、界面活性剤、造孔材、水等を添加して、成形原料を作製し、混練して坏土を形成し、押出成形してハニカム成形体を形成し、乾燥、焼成して得られる。特開2002-201082号は、焼成は、窒素、アルゴン等の非酸化雰囲気下で1300～1600℃で行うのが好ましいと記載している。
国際公開2013/146954号に記載の方法では、1300～1600℃の温度で焼結して耐熱衝撃性に優れた多孔質材料が得られるものの、焼成は、窒素、アルゴン等の非酸化雰囲気下で行う必要があるため、焼成設備へのコスト高を招く。
以上説明したように、セラミックハニカムフィルタに用いられるセラミックハニカム構造体の構成材料として、炭化珪素(SiC)粒子のような耐火性粒子を使用する場合、非常に高い焼成温度や非酸化雰囲気で行う必要があり、これらの条件を満たすことが可能な焼成炉を用いるとコスト高を招いていた。従って、さらに安価に製造できる方法の開発が望まれている。
従って、本発明の目的は、セラミックハニカムフィルタに用いられるセラミックハニカム構造体としての耐熱衝撃性を維持しつつ、従来よりも比較的低い焼成温度と、非酸化雰囲気を必要としない焼成工程を用いて、従来より安価に製造できる炭化珪素質セラミックハニカム構造体、及びその製造方法を提供することにある。
上記目的に鑑み、本発明者は、従来よりも比較的低い焼成温度と、非酸化雰囲気を必要としない焼成工程を用いても、セラミックハニカム構造体としての耐熱衝撃性を維持できるようにするために、配合する原料粒子に着目して、鋭意検討した結果本発明に想到した。
すなわち、本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体は、炭化珪素質多孔質体の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流路を有する炭化珪素質セラミックハニカム構造体であって、前記隔壁が、骨材となる炭化珪素粒子と、前記炭化珪素粒子を結合する結合層とを有し、前記結合層が、少なくともコーディエライト相とスピネル相とを含み、前記コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］が0.4～0.9であることを特徴とする。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体において、前記隔壁の気孔率は35～50％であるのが好ましい。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体において、前記隔壁のメジアン細孔径は5～20μmであるのが好ましい。
炭化珪素質セラミックハニカム構造体を製造する本発明の方法は、炭化珪素粒子と、少なくともアルミナ源粒子及びマグネシア源粒子を含む結合材と、有機バインダーとを配合し、混合、及び混練して得られた坏土をハニカム形状に押出成形し、得られた成形体を乾燥後、1200～1350℃の温度範囲で、大気雰囲気下で焼成することを特徴とする。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法において、前記アルミナ源粒子及び前記マグネシア源粒子を、モル比M2［＝(Al2O3)/(Al2O3+ MgO)］0.32～0.50で配合するのが好ましい。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法において、前記炭化珪素粒子100質量％に対して、前記アルミナ源粒子及び前記マグネシア源粒子を合計で6～15質量％配合するのが好ましい。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法において、前記結合材のアルミナ源源粒がアルミナ粒子又は水酸化アルミニウム粒子であり、マグネシア源粒子が酸化マグネシウム粒子又は水酸化マグネシウム粒子であるのが好ましい。
本発明によれば、セラミックハニカムフィルタに用いられるセラミックハニカム構造体としての耐熱衝撃性を維持しつつ、従来よりも比較的低い焼成温度と、非酸化雰囲気を必要としない焼成工程を用いて、従来より安価に製造できる炭化珪素質セラミックハニカム構造体、及びその製造方法を提供することができる。
セラミックハニカムフィルタの一例を模式的に示す正面図である。 セラミックハニカムフィルタの一例を模式的に示す軸方向に平行な部分断面図である。 セラミックハニカムセグメントを模式的に示す斜視図である。 接合一体化して形成されたセラミックハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
[1]セラミックハニカム構造体
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体は、炭化珪素質多孔質体の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流路を有し、前記隔壁が、骨材となる炭化珪素粒子と、前記炭化珪素粒子を結合する結合層とを有し、前記結合層が、少なくともコーディエライト相とスピネル相とを含み、前記コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］が0.4～0.9である。
結合層が、少なくともコーディエライト相とスピネル相とを含み、前記コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］が0.4～0.9にあることで、結合層の強度が十分に得られるとともに、十分な耐熱衝撃性を得ることができる。ここで、コーディエライト相のモル比M1とは、コーディエライト相のモル数とスピネル相のモル数から、［コーディエライト相(モル)/(コーディエライト相(モル)＋スピネル相(モル))］で算出される比率のことである。コーディエライト相のモル比M1が0.4未満の場合、強度が低下するとともに、熱膨張係数が大きくなり耐熱衝撃性が悪化する。一方、コーディエライト相のモル比M1が0.9を超える場合、耐熱性が低下し、隔壁の気孔率が低下する。コーディエライト相のモル比M1は好ましくは0.45～0.70である。結合層は、コーディエライト相とスピネル相との他に、クリストバライト、ムライト、フォルステライト等その他の結晶相、及び非結晶相を含んでも良い。
コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］は次のようにして求めることができる。まず焼成されたセラミックハニカム構造体の一部を粉末状にしてＸ線回折測定を行い、得られた粉末回折チャートからコーディエライトの（110）面のピーク強度、及びスピネルの（311）面のピーク強度よりセラミックハニカム構造体全体におけるコーディエライトとスピネルとの質量比を算出する。得られた質量比から、コーディエライト1モルの質量を585.0及びスピネル1モルの質量を142.3として、コーディエライトとスピネルとのモル比に換算し、コーディエライト相とスピネル相との合計に対するコーディエライト相のモル比M1を求める。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体において、隔壁の気孔率が35～50％であることで、炭化珪素質セラミックハニカム構造体の圧力損失を低く維持できるとともに、強度を維持することができる。気孔率が35％未満の場合、セラミックハニカム構造体の圧力損失が大きくなり、一方、50％を超えると、十分な強度が有られ難くなる。気孔率の下限は好ましくは38％、より好ましくは40％である。一方、気孔率の上限は好ましくは49％、より好ましくは48％である。
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体において、隔壁のメジアン細孔径が5～20μmであることで、炭化珪素質セラミックハニカム構造体の強度を維持することができる。メジアン細孔径が5μm未満の場合、セラミックハニカム構造体の圧力損失が大きくなり、一方、20μmを超えると、十分な強度が有られ難くなる。メジアン細孔径の下限は好ましくは8μm、より好ましくは9μmである。一方、メジアン細孔径の上限は好ましくは18μm、より好ましくは16μmである。
図2に示すように、本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体をハニカムセグメント211とし、図3に示すように、複数のハニカムセグメント211を接合材層29によって接合一体化して、接合された炭化珪素質セラミックハニカム構造体210としても良い。複数のハニカムセグメント211を接合材層29によって接合一体化した後は、その流路に直交する断面の外周形状が円形、楕円形、三角形、四角形、その他所望の形状となるように加工し、加工後の外周面にコーティング材を被覆して、外周壁21を形成する。
接合一体化して形成された炭化珪素質セラミックハニカム構造体210の流路の排気ガス流入側25a又は排気ガス流出側25bを公知の方法で交互に市松模様となるように目封止してセラミックハニカムフィルタ200とすることができる。ここで、流路に形成される封止部26a、26bは、焼成する前の成形体、又は接合される前の焼成済のハニカムセグメントに対して形成しても良いし、接合材層29で接合一体化した後に形成しても良い。これらの封止部は流路の排気ガス流入側又は排気ガス流出側の端面部に形成しても良いし、流入側端面25a又は流出側端面26bから流路内部に入った位置に形成してもよい。
[2]炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法
本発明の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法について、その一実施形態を説明する。
まず、骨材となる炭化珪素粒子と、少なくともアルミナ源粒子及びマグネシア源粒子を含む結合材と、有機バインダーとを配合し混合する。ここでアルミナ源粒子及びマグネシア源粒子は、それぞれアルミナを含む化合物の粒子及びマグネシアを含む化合物の粒子のことであり、さらにアルミナ及びマグネシアを含む化合物の粒子を含む。炭化珪素粒子は、骨材として含有し、骨材同士が結合層を介して細孔を形成するように結合されているものである。炭化珪素粒子は、平均粒子径が30～50μmであるのが好ましい。
結合材としてのアルミナ源粒子及びマグネシア源粒子は、モル比M2［＝(Al2O3)/(Al2O3 + MgO)］を0.32～0.50で配合するのが好ましい。このような配合比にすることで、結合層が少なくともコーディエライト相とスピネル相とを含むようにできる。モル比M2は、配合したアルミナ源粒子とマグネシア源粒子の質量から以下のようにして計算によって決定する。すなわち、アルミナ源粒子及びマグネシア源粒子中のアルミナ分(Al2O3)のモル数とマグネシア分(MgO)のモル数とを算出し、アルミナ分(Al2O3)及びマグネシア分(MgO)の合計モル数に対するアルミナ分(Al2O3)のモル数を、モル比M2［＝(Al2O3)/(Al2O3 + MgO)］として表す。
例えば、アルミナ源として酸化アルミニウム［Al(OH)3］、マグネシア源として酸化マグネシウム［Mg(OH)2］を使用した場合、酸化アルミニウム中のアルミナ分、及び酸化マグネシウム中のマグネシア分は、それぞれ
Al(OH)3＝(1/2)Al2O3＋(3/2)H2O、及び
Mg(OH)2＝MgO＋H2O
と表されるので、酸化アルミニウム1モルあたりのアルミナ分は0.5モル、酸化マグネシウム1モル中のマグネシア分は1モルと計算できる。この関係から、前述したようにアルミナ分及びマグネシア分のモル数を求め、モル比M2を求める。またアルミナ及びマグネシアの両方を含む化合物（例えば、スピネル）の粒子を用いた場合も同様に、この化合物中のアルミナ分(Al2O3)及びマグネシア分(MgO)を算出してモル比M2を求める。
モル比M2が0.32未満の場合、及びモル比M2が0.50を超える場合、耐熱衝撃性が低下する。モル比M2の下限は好ましくは0.35、さらに好ましくは0.40である。上限は好ましくは0.48である。
この時、炭化珪素粒子100質量％に対して、アルミナ源粒子とマグネシア源粒子の合計を6～15質量％配合するのが好ましい。6質量％未満の場合、炭化珪素粒子同士を結合する結合層の結合強度が低下し、セラミックハニカム構造体の強度が低下する。一方、15質量％を超える場合、耐熱衝撃性が低下する。炭化珪素粒子100質量％に対して、アルミナ源粒子とマグネシア源粒子の合計の下限は、好ましくは7質量％、より好ましくは8質量％である。一方、上限は、好ましくは14質量％、より好ましくは、13質量％である。
アルミナ源粒子の平均粒子径は、1～15μmであるのが好ましい。また、マグネシア源粒子の平均粒子径は、1～15μmであるのが好ましい。
アルミナ源粒子はアルミナ粒子又は水酸化アルミニウム粒子であるのが好ましく、マグネシア源粒子は酸化マグネシウム粒子又は水酸化マグネシウム粒子であるのが好ましい。アルミナ源粒子としてアルミナ粒子又は水酸化アルミニウム粒子、及びマグネシア源粒子として酸化マグネシウム粒子又は水酸化マグネシウム粒子を用いることで、後述するように、従来よりも低い焼成温度で、かつ非酸化雰囲気を必要とせずに焼成することが可能となるので好ましい。アルミナ源粒子としてアルミナ粒子、及びマグネシア源粒子として水酸化マグネシウム粒子を結合材として用いるのが特に好ましい。結合材として、これらのアルミナ源粒子及びマグネシア源粒子以外に、アルミナ及び/又はマグネシアの化合物からなるスピネル粒子、ムライト粒子、フォルステライト粒子等を含んでも良い。
有機バインダーは、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等を挙げることができる。これらの中でも、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及び/又はメチルセルロースを用いるのが好ましい。有機バインダーは、成形原料(炭化珪素粒子と結合材の合計)100質量％に対して5～15質量％含有するのが好ましい。
次に、混合した原料に水を添加して混練して可塑性の坏土を形成する。水の含有量は、成形可能な坏土の硬度となるように調整されるが、成形原料に対して20～50質量％であるのが好ましい。
形成された坏土を公知のハニカム構造体成形用の金型から、公知の押出成形法により押出成形して、ハニカム構造の成形体を形成する。この成形体を乾燥後、必要により端面、外周等の加工を施し、1200～1350℃の温度範囲で、酸化雰囲気で焼成することにより炭化珪素質セラミックハニカム構造体を製造する。
乾燥の方法は、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波加熱乾燥、高周波加熱乾燥等の方法を挙げることができる。
1200～1350℃の温度範囲で焼成を行うことで、アルミナ源粒子とマグネシア源粒子が焼結により炭化珪素粒子同士を結合する結合層となる。このように比較的低い焼成温度で焼成が可能なので、結合層を形成するための焼成コストを従来よりも低く抑えることができる。焼成温度が1200℃未満の場合、炭化珪素粒子と結合相との結合が不十分となり、十分な強度を得られない。一方、1350℃を超える場合、耐熱衝撃性が低下する。また、焼成温度を低くできるため、従来技術のように、酸化を抑制するために非酸化雰囲気で行う必要が無く、酸化雰囲気で焼成を行うことができるので、焼成工程におけるコスト増を抑制できる。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例1～10、比較例2及び3
表1に示す粒径を有する炭化珪素粒子、及び結合材の粒子(アルミナ源粒子及びマグネシア源粒子)を表1に示す添加量で有機バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロースとともに配合し混合した。混合した原料に水を添加して混練して可塑性の坏土を形成し、得られた坏土をハニカム構造体成形用の金型からスクリュー成形機により押出して、一辺が34 mmの外形四角形柱状で長さ304 mmのハニカム構造の成形体を成形した。この成形体を熱風乾燥機にて120℃で2時間乾燥後、1300℃の最高温度で酸化雰囲気で焼成して、隔壁厚さ8 mil(0.20 mm)及びセル密度300 cpsi(46.5セル/cm2)を有する実施例1～10、比較例2及び3の炭化珪素質セラミックハニカム構造体を得た。
比較例1
炭化珪素粒子及び結合材の粒子の種類及び添加量を表1に示すように変更し、さらに成形体を熱風乾燥した後に550℃で3時間の脱脂工程を追加し、1450℃の最高温度でアルゴン雰囲気で2時間焼成した以外は実施例1と同様にして、比較例1の炭化珪素質セラミックハニカム構造体を得た。
得られた実施例1～10及び比較例1～3の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の1個を用いて、気孔率、メジアン細孔径、熱膨張係数、及びA軸圧縮強度の測定を以下の通り行った。結果を表2に示す。
(a)気孔率、及びメジアン細孔径の測定
気孔率、及びメジアン細孔径は、水銀圧入法により測定を行った。セラミックハニカム構造体から切り出した試験片(10 mm×10 mm×10 mm)を、Micromeritics社製オートポアIIIの測定セル内に収納し、セル内を減圧した後、水銀を導入して加圧し、加圧時の圧力と試験片内に存在する細孔中に押し込まれた水銀の体積との関係を求めた。前記圧力を細孔径に換算し、細孔径の大きい側から小さい側に向かって積算した累積細孔容積(水銀の体積に相当)を細孔径に対してプロットし、細孔径と累積細孔容積との関係を示すグラフを得た。水銀を導入する圧力は0.5psi(0.35×10-3 kg/mm2)とし、圧力から細孔径を算出する際の常数は、接触角=130°及び表面張力=484 dyne/cmの値を使用した。なお水銀の加圧力が1800psi(1.26kg/mm2、細孔径約0.1μmに相当)での累積細孔容積を全細孔容積とした。
得られた水銀圧入法の測定結果から、全細孔容積、及び累積細孔容積が全細孔容積の50%となる細孔径であるメジアン細孔径を求めた。
(b)熱膨張係数の測定
熱膨張係数は、4.5 mm×4.5 mmの断面形状及び50 mmの長さの試験片を、長手方向が流路方向にほぼ一致するように切り出し、熱機械分析装置(TMA、リガク社製ThermoPlus、圧縮荷重方式/示差膨張方式)を用いて、一定荷重20 gをかけながら、昇温速度10℃/minで室温から800℃まで加熱した時の全長方向の長さの増加量を測定して、40～800℃間の平均熱膨張係数として求めた。
(c)A軸圧縮破壊強度
A軸圧縮破壊強度は、社団法人自動車技術会が定める規格M505-87「自動車排気ガス浄化触媒用セラミックモノリス担体の試験方法」に従い、セラミックハニカム構造体から直径24.5 mm及び長さ24.5 mmの試料片を採取して行った。
Figure 0007205671000001
 注(1)：モル比M2［=(Al2O3)/(Al2O3 + MgO)］
Figure 0007205671000002
Figure 0007205671000003
 注(1)：コーディエライト(モル比M1)=コーディエライト(モル)/［コーディエライト(モル)＋スピネル(モル)］
注(2)：スピネル(モル比)=スピネル(モル)/［コーディエライト(モル)＋スピネル(モル)］
表1及び2から、実施例1～10の本発明のセラミックハニカムフィルタは、比較例1～3のセラミックハニカムフィルタに対して、耐熱性が同等以上であるにもかかわらず、焼成時に非酸化雰囲気を必要とせず、最高温度を低く焼成できたため、安価に製造できたことがわかる。

Claims (5)

  1. 炭化珪素質多孔質体の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する多数の流路を有する炭化珪素質セラミックハニカム構造体であって、前記隔壁が、金属珪素を含まず、骨材となる炭化珪素粒子と、前記炭化珪素粒子を結合する結合層とを有し、
    前記結合層は、コーディエライト相とスピネル相とからなる、又はコーディエライト相とスピネル相とからなり、任意成分として、クリストバライト、ムライト、フォルステライトからなる群から選ばれた少なくとも一種を含み、
    前記コーディエライト相のモル比M1［＝コーディエライト相/(コーディエライト相＋スピネル相)］が0.4～0.9であり、前記隔壁の気孔率が38～50％であり、前記隔壁のメジアン細孔径が5～20μmであることを特徴とする炭化珪素質セラミックハニカム構造体。
  2. 炭化珪素粒子と、アルミナ源粒子及びマグネシア源粒子からなる結合材と、有機バインダーとを配合し、混合、及び混練して得られた坏土をハニカム形状に押出成形し、得られた成形体を乾燥後、1200～1350℃の温度範囲で、大気雰囲気下で焼成する方法であって、
    前記有機バインダーが、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースからなる群から選ばれた少なくとも一種であり、
    前記坏土が金属珪素及び造孔材を含まないことを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素質セラミックハニカム構造体を製造する方法。
  3. 前記アルミナ源粒子及び前記マグネシア源粒子を、モル比M2［＝(Al2O3)/(Al2O3+ MgO)］0.32～0.50で配合することを特徴とする請求項2に記載の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法。
  4. 前記炭化珪素粒子100質量％に対して、前記アルミナ源粒子及び前記マグネシア源粒子を合計で6～15質量％配合することを特徴とする請求項2又は3に記載の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法。
  5. 前記結合材のアルミナ源粒子がアルミナ粒子又は水酸化アルミニウム粒子であり、マグネシア源粒子が酸化マグネシウム粒子又は水酸化マグネシウム粒子であることを特徴とする請求項2～4のいずれかに記載の炭化珪素質セラミックハニカム構造体の製造方法。
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