JPH05270937A - 炭化ケイ素フィルター及びその製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素フィルター及びその製造方法Info
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- JPH05270937A JPH05270937A JP4068065A JP6806592A JPH05270937A JP H05270937 A JPH05270937 A JP H05270937A JP 4068065 A JP4068065 A JP 4068065A JP 6806592 A JP6806592 A JP 6806592A JP H05270937 A JPH05270937 A JP H05270937A
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Silicon Polymers (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】セラミックフィルターにおいて、空隙率が高
く、孔の大きさが微細かつ均等で、強度が高い炭化ケイ
素フィルター及びその製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】分子中に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含む
ケイ素化合物と、該ケイ素化合物を溶解し得る自己硬化
型の反応性化合物との混合液を金型に流入させた後硬化
させて成形体とし、次いで加熱することで構成される。
また混合液にセラミックス粉末を分散させた混合スラリ
ーを金型に流入させた後硬化させて成形体とし、次いで
加熱することで構成される炭化ケイ素多孔体フィルター
である。
く、孔の大きさが微細かつ均等で、強度が高い炭化ケイ
素フィルター及びその製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】分子中に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含む
ケイ素化合物と、該ケイ素化合物を溶解し得る自己硬化
型の反応性化合物との混合液を金型に流入させた後硬化
させて成形体とし、次いで加熱することで構成される。
また混合液にセラミックス粉末を分散させた混合スラリ
ーを金型に流入させた後硬化させて成形体とし、次いで
加熱することで構成される炭化ケイ素多孔体フィルター
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化ケイ素フィルター
及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属溶湯中の異物、酸やアルカリ中の不
溶物、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出され
るガス中に含まれるスス状の炭素質の微粒子などを除去
するためフィルターには、耐熱性、耐蝕性に優れること
が要求され、セラミックスの中でもこれらの性質に優れ
る炭化ケイ素をフィルターとして用いることが鋭意検討
されている。
溶物、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出され
るガス中に含まれるスス状の炭素質の微粒子などを除去
するためフィルターには、耐熱性、耐蝕性に優れること
が要求され、セラミックスの中でもこれらの性質に優れ
る炭化ケイ素をフィルターとして用いることが鋭意検討
されている。
【０００３】フィルターには空隙率の高い多孔体である
ことが必要であり、同時に高強度であることが要求され
る。従来、炭化ケイ素の多孔体は炭化ケイ素微粉末に有
機質バインダー、例えばポリエチレン、ポリプロビレ
ン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、
カルボキシメチルセルロース、ワックスなどを添加した
配合物とし、これを成形した後、２０００℃以上の温度
で焼成することにより炭化ケイ素微粒子を粒成長させ
て、粒子を相互に結合させることにより製造する方法が
知られている。しかし、この方法では空隙率が高々４０
％に留まり、多孔体中の流体の透過性が低いという欠点
があった。
ことが必要であり、同時に高強度であることが要求され
る。従来、炭化ケイ素の多孔体は炭化ケイ素微粉末に有
機質バインダー、例えばポリエチレン、ポリプロビレ
ン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、
カルボキシメチルセルロース、ワックスなどを添加した
配合物とし、これを成形した後、２０００℃以上の温度
で焼成することにより炭化ケイ素微粒子を粒成長させ
て、粒子を相互に結合させることにより製造する方法が
知られている。しかし、この方法では空隙率が高々４０
％に留まり、多孔体中の流体の透過性が低いという欠点
があった。
【０００４】このため空隙率を上げる方法として、炭化
ケイ素粉末にカーボンブラック等の炭素質物質を配合
し、同様に成形焼成して炭素質物質が分散含有された炭
化ケイ素成形体を得、その後炭素質物質を燃焼除去して
空隙率の高い成形体を得る方法も提案されている（特開
平３−２１５３７５）。しかしながらこの方法では炭素
質物質の配合割合を増やすことで空隙率を増加させるこ
とは容易であるが、それと共に強度が急激に低下してし
まうという欠点がある。また炭化ケイ素粉末や炭素質物
質の分散が不均一によるための密度のむらが生じ易く、
粗大な孔が発生し易いという欠点もあり、フィルターと
しての性能は満足できるには程遠いという問題があっ
た。一方ケイ素化合物としてＳｉ（ＯＣＨ3 ）4 を用
い、これとフェノール樹脂より樹脂状の重合体を得、次
に１６００〜１８５０℃に加熱して炭化ケイ素とする方
法も提案されている（日本セラミックス協会学術論文誌
９８［６］６０７−１０（１９９０））。しかしなが
ら、この方法では炭化ケイ素成形体の強度が極端に低
く、フィルターとしての使用に耐えないという問題があ
った。
ケイ素粉末にカーボンブラック等の炭素質物質を配合
し、同様に成形焼成して炭素質物質が分散含有された炭
化ケイ素成形体を得、その後炭素質物質を燃焼除去して
空隙率の高い成形体を得る方法も提案されている（特開
平３−２１５３７５）。しかしながらこの方法では炭素
質物質の配合割合を増やすことで空隙率を増加させるこ
とは容易であるが、それと共に強度が急激に低下してし
まうという欠点がある。また炭化ケイ素粉末や炭素質物
質の分散が不均一によるための密度のむらが生じ易く、
粗大な孔が発生し易いという欠点もあり、フィルターと
しての性能は満足できるには程遠いという問題があっ
た。一方ケイ素化合物としてＳｉ（ＯＣＨ3 ）4 を用
い、これとフェノール樹脂より樹脂状の重合体を得、次
に１６００〜１８５０℃に加熱して炭化ケイ素とする方
法も提案されている（日本セラミックス協会学術論文誌
９８［６］６０７−１０（１９９０））。しかしなが
ら、この方法では炭化ケイ素成形体の強度が極端に低
く、フィルターとしての使用に耐えないという問題があ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの従来
技術の欠点を解決することを目的として、空隙率が高
く、孔の大きさが均等で、強度が高い炭化ケイ素フィル
ター及び炭化ケイ素フィルターの製造方法を提供するも
のである。
技術の欠点を解決することを目的として、空隙率が高
く、孔の大きさが均等で、強度が高い炭化ケイ素フィル
ター及び炭化ケイ素フィルターの製造方法を提供するも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、分子中に少な
くとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含むケイ素化合物と該ケイ
素化合物を溶解し得る自己硬化型の反応性化合物との混
合液を金型に流入させた後硬化させて成形体とし、次い
で加熱して得られる炭化ケイ素多孔体を用いたフィルタ
ーであり、また混合液にセラミックス粉末を分散させた
スラリーを金型に流入させた後硬化させて成形体とし、
次いで加熱して得られるセラミックス多孔体を用いたフ
ィルターであり、更に混合液もしくは混合スラリーを金
型に流入させた後硬化させて成形体とし、次いで加熱す
ることを特徴とするセラミックスフィルターの製造方法
である。
くとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含むケイ素化合物と該ケイ
素化合物を溶解し得る自己硬化型の反応性化合物との混
合液を金型に流入させた後硬化させて成形体とし、次い
で加熱して得られる炭化ケイ素多孔体を用いたフィルタ
ーであり、また混合液にセラミックス粉末を分散させた
スラリーを金型に流入させた後硬化させて成形体とし、
次いで加熱して得られるセラミックス多孔体を用いたフ
ィルターであり、更に混合液もしくは混合スラリーを金
型に流入させた後硬化させて成形体とし、次いで加熱す
ることを特徴とするセラミックスフィルターの製造方法
である。
【０００７】本発明で使用可能な分子中に少なくとも一
つのＳｉ−Ｃ結合を含むケイ素化合物としては、モノマ
ーあるいはポリマーであり、モノマーであっては分子中
に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含むもの、ポリマー
にあっては繰り返し単位中に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ
結合を含むものであり、一般式Ｒm Ｓｉn Ｘ2n+2-mで表
される化合物である。ただしｎは正の整数、ｍは１乃至
２ｎ＋２の整数である。Ｒは炭素数１乃至３０のアルキ
ル基、アルケニル基、アルケニル基、アリール基であっ
て、ＣＯＯＨ，ＮＨ2 ，Ｃｌ，ＯＨなどの置換基を含ん
でいても良い。Ｘは炭素あるいはケイ素以外の元素をも
ってＳｉと結合を形成するもので、水素、ハロゲン、ア
ルコキシ基、アミノ基、シロキサン基などである。
つのＳｉ−Ｃ結合を含むケイ素化合物としては、モノマ
ーあるいはポリマーであり、モノマーであっては分子中
に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ結合を含むもの、ポリマー
にあっては繰り返し単位中に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ
結合を含むものであり、一般式Ｒm Ｓｉn Ｘ2n+2-mで表
される化合物である。ただしｎは正の整数、ｍは１乃至
２ｎ＋２の整数である。Ｒは炭素数１乃至３０のアルキ
ル基、アルケニル基、アルケニル基、アリール基であっ
て、ＣＯＯＨ，ＮＨ2 ，Ｃｌ，ＯＨなどの置換基を含ん
でいても良い。Ｘは炭素あるいはケイ素以外の元素をも
ってＳｉと結合を形成するもので、水素、ハロゲン、ア
ルコキシ基、アミノ基、シロキサン基などである。
【０００８】このようなケイ素化合物としてはＣＨ3 Ｓ
ｉＣｌ3 ，（ＣＨ3 ）2 ＳｉＣｌ2，（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ
Ｃｌ，ＣＨ3 ＳｉＨＣｌ2 ，ΦＳｉＣｌ3 （ここではΦ
はフェニル基をいう），Φ2 ＳｉＣｌ2 ，Φ3 ＳｉＣ
ｌ，ΦＳｉＨＣｌ2 ，Φ（ＣＨ3 ）ＳｉＣｌ2 ，ΦＳｉ
（ＣＨ＝ＣＨ2 ）Ｃｌ2 ，ＣＨ3 ＳｉＨ3 ，ΦＳｉ（Ｃ
Ｈ＝ＣＨ2 ）2 Ｈ，（ＣＨ3 ）4 Ｓｉ，ＣＨ2 ＝ＣＨ−
ＳｉＣｌ3 ，（ＣＨ2 ＝ＣＨ）2 ＳｉＣｌ2 ，ＣＨ2 ＝
ＣＨ−ＳｉＨ3 ，ＣＨ2 ＝ＣＨ−ＣＨ2 −ＳｉＨ3 ，Ｃ
Ｆ3 ＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＣｌ3 ，ＮＣＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＣ
ｌ 3 ，ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）2 Ｃｌ，（ＣＨ3 ）3 Ｓ
ｉＯＨ，ＣＦ3 ＳＯ3 Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ3 ）3
ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＮ（ＣＨ
3 ）2 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，ΦＳ
ｉＨ3 ，ＨＯＣＨ2 Ｃ≡ＣＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ
3 ）6 Ｓｉ2 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＳｉＣｌ3
ｉＣｌ3 ，（ＣＨ3 ）2 ＳｉＣｌ2，（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ
Ｃｌ，ＣＨ3 ＳｉＨＣｌ2 ，ΦＳｉＣｌ3 （ここではΦ
はフェニル基をいう），Φ2 ＳｉＣｌ2 ，Φ3 ＳｉＣ
ｌ，ΦＳｉＨＣｌ2 ，Φ（ＣＨ3 ）ＳｉＣｌ2 ，ΦＳｉ
（ＣＨ＝ＣＨ2 ）Ｃｌ2 ，ＣＨ3 ＳｉＨ3 ，ΦＳｉ（Ｃ
Ｈ＝ＣＨ2 ）2 Ｈ，（ＣＨ3 ）4 Ｓｉ，ＣＨ2 ＝ＣＨ−
ＳｉＣｌ3 ，（ＣＨ2 ＝ＣＨ）2 ＳｉＣｌ2 ，ＣＨ2 ＝
ＣＨ−ＳｉＨ3 ，ＣＨ2 ＝ＣＨ−ＣＨ2 −ＳｉＨ3 ，Ｃ
Ｆ3 ＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＣｌ3 ，ＮＣＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＣ
ｌ 3 ，ＣＨ3 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）2 Ｃｌ，（ＣＨ3 ）3 Ｓ
ｉＯＨ，ＣＦ3 ＳＯ3 Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ3 ）3
ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＮ（ＣＨ
3 ）2 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，ΦＳ
ｉＨ3 ，ＨＯＣＨ2 Ｃ≡ＣＳｉ（ＣＨ3 ）3 ，（ＣＨ
3 ）6 Ｓｉ2 ，（ＣＨ3 ）3 ＳｉＳｉＣｌ3
【０００９】
【化１】 などのモノマーや
【００１０】
【化２】
【００１１】
【化３】
【００１２】
【化４】 などのポリマーがある。
【００１３】本発明では、これらのケイ素化合物を溶解
し得る自己硬化型の反応性化合物を用いる。自己硬化型
の反応性化合物としては、例えばラジカル重合性化合
物、イオン重合性化合物、付加重合性化合物、開
環重合性化合物、重縮合性化合物、付加縮合性化合
物などがある。にはスチレン、ジビニルベンゼン、ジ
イソペニルベンゼン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メ
タクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシ
ル、クロロプレン、あるいはアクリロニトリルなどある
いはこれらの一種または二種以上が反応して生成した化
合物などがあり、これらは必要によりラジカル開始剤と
してジブチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイルなどの
過酸化物やアゾビスブチロニトリルなどのアゾ化合物
を、ラジカル重合性化合物の１００重量部に対して０．
０２〜１．０重量％添加して使用される。にはブタジ
エン、イソブチレン、ビニルエーテル、ピペリレンなど
がある。にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリ
シジルＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂な
どのジグリシジル化合物やトリレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネートなどのジイソシアネート化合物などと、
エチレンジアミンなどのアミン化合物、エチレングリコ
ール、プロピレングリコールなどのグリコール化合物な
どとの混合液などがある。にはエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドなどの環状エーテル化合物などが
ある。には無水フタル酸、無水マレイン酸などの多塩
基酸とエチレングリコール、プロピレングリコールなど
のグリコール化合物との混合液などがある。には尿
素、メラミンなどのアミノ化合物やフェノール、クレゾ
ールなどのフェノール化合物とホルムアルデヒドとの混
合液などがある。
し得る自己硬化型の反応性化合物を用いる。自己硬化型
の反応性化合物としては、例えばラジカル重合性化合
物、イオン重合性化合物、付加重合性化合物、開
環重合性化合物、重縮合性化合物、付加縮合性化合
物などがある。にはスチレン、ジビニルベンゼン、ジ
イソペニルベンゼン、酢酸ビニル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メ
タクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシ
ル、クロロプレン、あるいはアクリロニトリルなどある
いはこれらの一種または二種以上が反応して生成した化
合物などがあり、これらは必要によりラジカル開始剤と
してジブチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイルなどの
過酸化物やアゾビスブチロニトリルなどのアゾ化合物
を、ラジカル重合性化合物の１００重量部に対して０．
０２〜１．０重量％添加して使用される。にはブタジ
エン、イソブチレン、ビニルエーテル、ピペリレンなど
がある。にはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリ
シジルＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂な
どのジグリシジル化合物やトリレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネートなどのジイソシアネート化合物などと、
エチレンジアミンなどのアミン化合物、エチレングリコ
ール、プロピレングリコールなどのグリコール化合物な
どとの混合液などがある。にはエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドなどの環状エーテル化合物などが
ある。には無水フタル酸、無水マレイン酸などの多塩
基酸とエチレングリコール、プロピレングリコールなど
のグリコール化合物との混合液などがある。には尿
素、メラミンなどのアミノ化合物やフェノール、クレゾ
ールなどのフェノール化合物とホルムアルデヒドとの混
合液などがある。
【００１４】これらのケイ素化合物と反応性化合物と
は、相互に溶解する組み合わせにおいて選定すれば良
い。
は、相互に溶解する組み合わせにおいて選定すれば良
い。
【００１５】ケイ素化合物（主としてポリマーのとき）
の反応性化合物への混合割合は、とくに制限はないが、
飽和溶液となるまでの量が最も好ましい。ケイ素化合物
の量が少ないと空隙率が極めて高くかつ強度も極めて小
さくなる。飽和溶液以上となると不均一性が生じ初め
て、強度のバラツキが大きくなったり、空隙が不均一に
なる。
の反応性化合物への混合割合は、とくに制限はないが、
飽和溶液となるまでの量が最も好ましい。ケイ素化合物
の量が少ないと空隙率が極めて高くかつ強度も極めて小
さくなる。飽和溶液以上となると不均一性が生じ初め
て、強度のバラツキが大きくなったり、空隙が不均一に
なる。
【００１６】反応性化合物の重量を１とすると、ケイ素
化合物の重量が０．０１〜５０の範囲であり、好ましく
は０．０５〜５である。
化合物の重量が０．０１〜５０の範囲であり、好ましく
は０．０５〜５である。
【００１７】これらのケイ素化合物と自己硬化型の反応
性化合物とを混合し、次いで一次加熱することにより架
橋した樹脂相にミクロに均一にケイ素化合物が分散した
状態の固形体ができる。これを更に高温で加熱すること
により保形された状態の炭化ケイ素多孔体となる。
性化合物とを混合し、次いで一次加熱することにより架
橋した樹脂相にミクロに均一にケイ素化合物が分散した
状態の固形体ができる。これを更に高温で加熱すること
により保形された状態の炭化ケイ素多孔体となる。
【００１８】常圧で加熱すると揮散する性質のケイ素化
合物を用いた場合、それが揮散することを防ぐためには
適切な加圧をする必要があり、加圧加熱設備が必要にな
る。加圧の設備を軽減もしくは不要とするためには、不
揮発性のケイ素化合物を用いるか、ポリビニルシラン、
ポリカルボシラン、ポリシラスチレンなどのポリマーを
選定することも好ましい。
合物を用いた場合、それが揮散することを防ぐためには
適切な加圧をする必要があり、加圧加熱設備が必要にな
る。加圧の設備を軽減もしくは不要とするためには、不
揮発性のケイ素化合物を用いるか、ポリビニルシラン、
ポリカルボシラン、ポリシラスチレンなどのポリマーを
選定することも好ましい。
【００１９】ここで得られる炭化ケイ素多孔体の強度の
面からは、ケイ素化合物中のＳｉは４価の結合手のうち
少なくとも１つ以上はＳｉ−Ｃ結合であることが必要で
あり、好ましくは２つ以上である。またＳｉ−Ｏ結合が
共存する場合、Ｓｉ−Ｃ結合がＳｉ−Ｏ結合よりも多い
ことが好ましく、Ｓｉ−Ｃ結合がＳｉ−Ｏ結合の２倍以
上であることがより好ましい。
面からは、ケイ素化合物中のＳｉは４価の結合手のうち
少なくとも１つ以上はＳｉ−Ｃ結合であることが必要で
あり、好ましくは２つ以上である。またＳｉ−Ｏ結合が
共存する場合、Ｓｉ−Ｃ結合がＳｉ−Ｏ結合よりも多い
ことが好ましく、Ｓｉ−Ｃ結合がＳｉ−Ｏ結合の２倍以
上であることがより好ましい。
【００２０】このようなケイ素化合物と自己硬化型の反
応性化合物との混合液を必要により硬化反応条件を満た
す温度で加熱し硬化させる。ここで光硬化反応、イオン
反応、若しくはラジカル反応などの単なる熱反応以外の
反応により固形体を製造してもよい。
応性化合物との混合液を必要により硬化反応条件を満た
す温度で加熱し硬化させる。ここで光硬化反応、イオン
反応、若しくはラジカル反応などの単なる熱反応以外の
反応により固形体を製造してもよい。
【００２１】得られた固形体を更に高温にして、炭化ケ
イ素多孔体を得ることができる。ここで加熱温度は１５
００〜２３００℃が適切であり、雰囲気は窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、ネオンなどの非酸化性ガス中が適切であ
る。１５００℃未満では炭化ケイ素の生成が不充分であ
り、２３００℃を越えると炭化ケイ素が分解するためで
ある。
イ素多孔体を得ることができる。ここで加熱温度は１５
００〜２３００℃が適切であり、雰囲気は窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、ネオンなどの非酸化性ガス中が適切であ
る。１５００℃未満では炭化ケイ素の生成が不充分であ
り、２３００℃を越えると炭化ケイ素が分解するためで
ある。
【００２２】また混合液に炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭
化ホウ素、窒化ホウ素などのセラミックス粉末やウィス
カーを分散させた混合スラリーを加熱することにより、
炭化ケイ素と窒化ケイ素などとの複合セラミックス多孔
体を得ることができる。
化ホウ素、窒化ホウ素などのセラミックス粉末やウィス
カーを分散させた混合スラリーを加熱することにより、
炭化ケイ素と窒化ケイ素などとの複合セラミックス多孔
体を得ることができる。
【００２３】このようにして得られた炭化ケイ素多孔体
は、フィルターとして極めて好適な従来にない特性を有
している。まず、多孔体の空隙率が従来の５０％以下に
対し本発明では５０％を越えるものが容易にできる。更
にフィルターとして使用するにおいて信頼性の目安とな
り、多孔体の構造の相違を敏感に反映する指標となる機
械的強度が高い。例えば、従来の炭化ケイ素多孔体の曲
げ強度は、高々３〜４ｋｇ／ｍｍ2 であるが、本発明の
この強度は、製造条件にもよるけれども５ｋｇ／ｍｍ2
以上のものが得られ、通常１０〜３０ｋｇ／ｍｍ2 のも
のが得られる。言い換えると本発明によって得られるフ
ィルターは、空隙率が高く且つ機械的強度が高いといっ
た極めて好適な構造を有しているのである。
は、フィルターとして極めて好適な従来にない特性を有
している。まず、多孔体の空隙率が従来の５０％以下に
対し本発明では５０％を越えるものが容易にできる。更
にフィルターとして使用するにおいて信頼性の目安とな
り、多孔体の構造の相違を敏感に反映する指標となる機
械的強度が高い。例えば、従来の炭化ケイ素多孔体の曲
げ強度は、高々３〜４ｋｇ／ｍｍ2 であるが、本発明の
この強度は、製造条件にもよるけれども５ｋｇ／ｍｍ2
以上のものが得られ、通常１０〜３０ｋｇ／ｍｍ2 のも
のが得られる。言い換えると本発明によって得られるフ
ィルターは、空隙率が高く且つ機械的強度が高いといっ
た極めて好適な構造を有しているのである。
【００２４】従来、セラミックス成形体の製造におい
て、複雑な形状、長尺形状の成形体は製造が難しい。こ
の理由はセラミックス原料粉末の粉体密度を均一にして
成形体を製造することが困難な点にある。
て、複雑な形状、長尺形状の成形体は製造が難しい。こ
の理由はセラミックス原料粉末の粉体密度を均一にして
成形体を製造することが困難な点にある。
【００２５】しかしながら、本発明では、上述したよう
に均一に混合された混合液もしくは混合液を主体とした
混合スラリーを金型に流入させた後、自己硬化型の反応
性化合物を硬化せしめて容易に成形体とすることがで
き、炭化ケイ素の源となるＳｉ−Ｃ結合を有するケイ素
の混合状態は分子レベルの均質性が発現した状態で成形
体を得ることができる。この成形体を炭化ケイ素化用の
加熱炉に入れて、加熱することによって、炭化ケイ素も
しくはセラミックス多孔体のフィルター用成形体を得る
こともできる。
に均一に混合された混合液もしくは混合液を主体とした
混合スラリーを金型に流入させた後、自己硬化型の反応
性化合物を硬化せしめて容易に成形体とすることがで
き、炭化ケイ素の源となるＳｉ−Ｃ結合を有するケイ素
の混合状態は分子レベルの均質性が発現した状態で成形
体を得ることができる。この成形体を炭化ケイ素化用の
加熱炉に入れて、加熱することによって、炭化ケイ素も
しくはセラミックス多孔体のフィルター用成形体を得る
こともできる。
【００２６】ここで混合液などを成形する方法として
は、射出成形法、押し出し成形法、などがある。いずれ
の方法でもよく、所望とするフィルターの形状や操業性
などにより選定される。液状やスラリー状の流動性のあ
る状態でこれらの金型に流入させ、必要により５０〜３
００℃付近の温度に加熱して反応性化合物を硬化せしめ
て目的とする形状の成形体として取り出す。その後、こ
の成形体を炭化ケイ素化用の加熱炉に入れて、１５００
〜２３００℃の範囲で加熱することにより炭化ケイ素多
孔質成形体などを得る。
は、射出成形法、押し出し成形法、などがある。いずれ
の方法でもよく、所望とするフィルターの形状や操業性
などにより選定される。液状やスラリー状の流動性のあ
る状態でこれらの金型に流入させ、必要により５０〜３
００℃付近の温度に加熱して反応性化合物を硬化せしめ
て目的とする形状の成形体として取り出す。その後、こ
の成形体を炭化ケイ素化用の加熱炉に入れて、１５００
〜２３００℃の範囲で加熱することにより炭化ケイ素多
孔質成形体などを得る。
【００２７】なお、混合液に分散させるセラミックス粉
末などの添加量としては、ここでは特に限定する必要は
ないが、スラリー中の粉末などの体積割合で６０％を越
えると流動性が低下するため、射出成形法、押し出し成
形法においてはこれ以下の範囲が好ましい。
末などの添加量としては、ここでは特に限定する必要は
ないが、スラリー中の粉末などの体積割合で６０％を越
えると流動性が低下するため、射出成形法、押し出し成
形法においてはこれ以下の範囲が好ましい。
【００２８】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例１ ケイ素化合物として分子量が２０００のポリビニルシラ
ンを用い、自己硬化型の反応性化合物としてジビニルベ
ンゼンを用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇとジブ
チルパーオキサイド０．０５ｇとを混合した液を、射出
成形法によって１００℃に保持した金型に圧入し、１０
分間後に取り出して外径３０ｍｍ，長さ５０ｍｍの円筒
状であって片方に底面のある厚さ２ｍｍのコップ状の成
形体を得た。次にこの成形体を高周波加熱炉を用いて大
気圧の窒素雰囲気中で、１００℃／Ｈの昇温速度で１９
００℃まで加熱し、３０分間保持した。その後、大気中
で７５０℃に３時間加熱して炭素を燃焼除去し、更に３
０％のフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶解除去し
て炭化ケイ素の成形体を得た。得られた炭化ケイ素成形
体の寸法は、外径２３ｍｍ，長さ３８ｍｍ，厚み１．５
ｍｍで、元の形状からほぼ相似形に収縮していた。また
空隙率は７２％であり、平均細孔径は１μであった。
ンを用い、自己硬化型の反応性化合物としてジビニルベ
ンゼンを用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇとジブ
チルパーオキサイド０．０５ｇとを混合した液を、射出
成形法によって１００℃に保持した金型に圧入し、１０
分間後に取り出して外径３０ｍｍ，長さ５０ｍｍの円筒
状であって片方に底面のある厚さ２ｍｍのコップ状の成
形体を得た。次にこの成形体を高周波加熱炉を用いて大
気圧の窒素雰囲気中で、１００℃／Ｈの昇温速度で１９
００℃まで加熱し、３０分間保持した。その後、大気中
で７５０℃に３時間加熱して炭素を燃焼除去し、更に３
０％のフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶解除去し
て炭化ケイ素の成形体を得た。得られた炭化ケイ素成形
体の寸法は、外径２３ｍｍ，長さ３８ｍｍ，厚み１．５
ｍｍで、元の形状からほぼ相似形に収縮していた。また
空隙率は７２％であり、平均細孔径は１μであった。
【００２９】次にこの炭化ケイ素成形体をフィルターと
して用い、５０％フッ酸水溶液中に平均粒子径が２μの
炭素微粒子が１ｗｔ％含まれるスラリーを濾過した。濾
過の条件として、円筒形状の解放面よりスラリーを１ k
g/cm2の圧力で流入させ、側面と底面より濾液を流出さ
せた。結果として、濾過速度は２m/Hrで圧損は０．５５
kg/cm2であり、捕集率は９８％であった。
して用い、５０％フッ酸水溶液中に平均粒子径が２μの
炭素微粒子が１ｗｔ％含まれるスラリーを濾過した。濾
過の条件として、円筒形状の解放面よりスラリーを１ k
g/cm2の圧力で流入させ、側面と底面より濾液を流出さ
せた。結果として、濾過速度は２m/Hrで圧損は０．５５
kg/cm2であり、捕集率は９８％であった。
【００３０】なお上記の混合液を同様にして、射出成形
法によって１０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの成形体と
し、次に１９００℃まで加熱した後、炭素を燃焼除去
し、さらにフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶解除
去して得た炭化ケイ素の成形体は寸法が７ｍｍ×３８ｍ
ｍ×７５ｍｍで空隙率が７１％であった。この成形体よ
り３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩ
ＳＲ１６０１による三点曲げ強度試験を行ったところ、
１０ kg/mm2 であった。
法によって１０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの成形体と
し、次に１９００℃まで加熱した後、炭素を燃焼除去
し、さらにフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶解除
去して得た炭化ケイ素の成形体は寸法が７ｍｍ×３８ｍ
ｍ×７５ｍｍで空隙率が７１％であった。この成形体よ
り３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩ
ＳＲ１６０１による三点曲げ強度試験を行ったところ、
１０ kg/mm2 であった。
【００３１】実施例２ ケイ素化合物として分子量が２８００のポリカルボシラ
ンを用い、自己硬化型の反応性化合物としてジビニルベ
ンゼンを用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇとジブ
チルパーオキサイド０．０５ｇとを混合した液に、平均
粒子径が０．２５μの炭化ケイ素粉末１００ｇをミキサ
ーで混合してスラリーとした。このスラリーを実施例１
と全く同様にして、射出成形法によって外径３０ｍｍ，
長さ５０ｍｍのコップ状の成形体を得、次に高周波加熱
炉を用いて１９００℃まで加熱し、その後炭素を燃焼除
去し、さらに微量のシリカを溶解除去して炭化ケイ素の
成形体を得た。得られた炭化ケイ素成形体の寸法は、外
径２４ｍｍ，長さ４０ｍｍ，厚み１．６ｍｍで、元の形
状からほぼ相似形に収縮していた。また空隙率は６２％
であり、平均細孔径は０．８μであった。
ンを用い、自己硬化型の反応性化合物としてジビニルベ
ンゼンを用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇとジブ
チルパーオキサイド０．０５ｇとを混合した液に、平均
粒子径が０．２５μの炭化ケイ素粉末１００ｇをミキサ
ーで混合してスラリーとした。このスラリーを実施例１
と全く同様にして、射出成形法によって外径３０ｍｍ，
長さ５０ｍｍのコップ状の成形体を得、次に高周波加熱
炉を用いて１９００℃まで加熱し、その後炭素を燃焼除
去し、さらに微量のシリカを溶解除去して炭化ケイ素の
成形体を得た。得られた炭化ケイ素成形体の寸法は、外
径２４ｍｍ，長さ４０ｍｍ，厚み１．６ｍｍで、元の形
状からほぼ相似形に収縮していた。また空隙率は６２％
であり、平均細孔径は０．８μであった。
【００３２】次にこの炭化ケイ素成形体をフィルターと
して用い、平均粒子径１μのススを２０ｇ／ 含む５０
０℃の重油燃焼排ガスを濾過した。濾過の条件として、
円筒形状の解放面より排ガスを１０００ｍｍＡｑの圧力
で流入させ、側面と底面より排ガスを流出させた。結果
として、濾過速度は５ｍ／分で圧損は４５０ｍｍＡｑで
あり、捕集率は９２％であった。
して用い、平均粒子径１μのススを２０ｇ／ 含む５０
０℃の重油燃焼排ガスを濾過した。濾過の条件として、
円筒形状の解放面より排ガスを１０００ｍｍＡｑの圧力
で流入させ、側面と底面より排ガスを流出させた。結果
として、濾過速度は５ｍ／分で圧損は４５０ｍｍＡｑで
あり、捕集率は９２％であった。
【００３３】なお上記の混合スラリーを同様にして、射
出成形法によって１０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの成
形体とし、次に１９００℃まで加熱した後、炭素を燃焼
除去し、さらにフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶
解除去して得た炭化ケイ素の成形体は寸法が８ｍｍ×４
０ｍｍ×７９ｍｍで空隙率が６２％であった。この成形
体より３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍの試験片を切り出し、
ＪＩＳＲ１６０１による三点曲げ強度試験を行ったとこ
ろ、１４ kg/mm2 であった。
出成形法によって１０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの成
形体とし、次に１９００℃まで加熱した後、炭素を燃焼
除去し、さらにフッ酸水溶液に浸して微量のシリカを溶
解除去して得た炭化ケイ素の成形体は寸法が８ｍｍ×４
０ｍｍ×７９ｍｍで空隙率が６２％であった。この成形
体より３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍの試験片を切り出し、
ＪＩＳＲ１６０１による三点曲げ強度試験を行ったとこ
ろ、１４ kg/mm2 であった。
【００３４】比較例１ 平均粒子径が０．２５μの炭化ケイ素粉末１００ｇにバ
インダーとしてポリプロピレンを２０ｇとワックスを１
２ｇ加えてミキサーで混合してスラリーを得た。このス
ラリーを射出成形法により１５０℃に加熱した流動性の
ある状態で金型に注入し、２５℃に冷却して固化した状
態で取り出し実施例１と同じ形状の粉末成形体を得た。
次にこの成形体を窒素雰囲気中で６００℃まで３℃／Ｈ
ｒの昇温速度で加熱して徐々にバインダーを飛散させ、
その後１００℃／Ｈの昇温速度で２３００℃まで加熱し
３０分間保持した。次に実施例１と全く同様にして炭素
とシリカを除去して炭化ケイ素の成形体を得た。得られ
た炭化ケイ素成形体の寸法は、外径２８ｍｍ，長さ４７
ｍｍ，厚み１．９ｍｍで、元の形状からほぼ相似形に収
縮していた。また空隙率は４１％であり、平均細孔径は
２．６μであった。 次にこの炭化ケイ素成形体をフィ
ルターとして用い、実施例２と同じ燃焼排ガスを濾過し
た。この結果、濾過速度は３ｍ／分で圧損は７５０ｍｍ
Ａｑであり、捕集率は６８％であった。
インダーとしてポリプロピレンを２０ｇとワックスを１
２ｇ加えてミキサーで混合してスラリーを得た。このス
ラリーを射出成形法により１５０℃に加熱した流動性の
ある状態で金型に注入し、２５℃に冷却して固化した状
態で取り出し実施例１と同じ形状の粉末成形体を得た。
次にこの成形体を窒素雰囲気中で６００℃まで３℃／Ｈ
ｒの昇温速度で加熱して徐々にバインダーを飛散させ、
その後１００℃／Ｈの昇温速度で２３００℃まで加熱し
３０分間保持した。次に実施例１と全く同様にして炭素
とシリカを除去して炭化ケイ素の成形体を得た。得られ
た炭化ケイ素成形体の寸法は、外径２８ｍｍ，長さ４７
ｍｍ，厚み１．９ｍｍで、元の形状からほぼ相似形に収
縮していた。また空隙率は４１％であり、平均細孔径は
２．６μであった。 次にこの炭化ケイ素成形体をフィ
ルターとして用い、実施例２と同じ燃焼排ガスを濾過し
た。この結果、濾過速度は３ｍ／分で圧損は７５０ｍｍ
Ａｑであり、捕集率は６８％であった。
【００３５】なお上記の炭化ケイ素粉末とバインダーの
混合物同様にして、射出成形法によって１０ｍｍ×５０
ｍｍ×１００ｍｍの成形体とし、次に１９００℃まで加
熱した後、炭素を燃焼除去し、さらにフッ酸水溶液に浸
して微量のシリカを溶解除去して得た炭化ケイ素の成形
体は寸法が９ｍｍ×４７ｍｍ×９５ｍｍで空隙率が４１
％であった。この成形体より３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍ
の試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１による三点曲げ
強度試験を行ったところ、８ kg/mm2 であった。
混合物同様にして、射出成形法によって１０ｍｍ×５０
ｍｍ×１００ｍｍの成形体とし、次に１９００℃まで加
熱した後、炭素を燃焼除去し、さらにフッ酸水溶液に浸
して微量のシリカを溶解除去して得た炭化ケイ素の成形
体は寸法が９ｍｍ×４７ｍｍ×９５ｍｍで空隙率が４１
％であった。この成形体より３ｍｍ×４ｍｍ×３６ｍｍ
の試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１による三点曲げ
強度試験を行ったところ、８ kg/mm2 であった。
【００３６】比較例２ ケイ素化合物としてＳｉ（ＯＣＨ3 ）4 を用い、自己硬
化型の反応性化合物としてレゾール型のフェノール樹脂
を用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇに溶剤として
エタノール５０ｇ加え、更にＳｉ（ＯＣＨ3 ）4 のゲル
化剤として水１５ｇを徐々に加えたものを、１℃／Ｈの
昇温速度で徐々に加熱し、未だ流動性がある状態の７０
℃まで加熱して感想した段階で実施例１と同様にして、
射出成形法によって外径３０ｍｍ，長さ５０ｍｍのコッ
プ状の成形体を得、次に高周波加熱炉を用いて１９００
℃まで加熱し、その後炭素を燃焼除去した。得られた炭
化ケイ素は形状を保持しておらず、粉末状であった。
化型の反応性化合物としてレゾール型のフェノール樹脂
を用い、これらのそれぞれ６０ｇと５０ｇに溶剤として
エタノール５０ｇ加え、更にＳｉ（ＯＣＨ3 ）4 のゲル
化剤として水１５ｇを徐々に加えたものを、１℃／Ｈの
昇温速度で徐々に加熱し、未だ流動性がある状態の７０
℃まで加熱して感想した段階で実施例１と同様にして、
射出成形法によって外径３０ｍｍ，長さ５０ｍｍのコッ
プ状の成形体を得、次に高周波加熱炉を用いて１９００
℃まで加熱し、その後炭素を燃焼除去した。得られた炭
化ケイ素は形状を保持しておらず、粉末状であった。
【００３７】
【発明の効果】炭化ケイ素多孔体の任意の成形体が容易
に得られる。もとの形状からほぼ相似形に収縮してい
て、空隙率は大きく、平均細孔径は小さい。この炭化ケ
イ素多孔体成形体をフィルターとして用いることかで
き、濾過特性として、濾過速度は速く、圧損は小さく、
捕集率は高い。
に得られる。もとの形状からほぼ相似形に収縮してい
て、空隙率は大きく、平均細孔径は小さい。この炭化ケ
イ素多孔体成形体をフィルターとして用いることかで
き、濾過特性として、濾過速度は速く、圧損は小さく、
捕集率は高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｇ 77/48 ＮＵＦ 8319−4Ｊ Ｃ２２Ｂ 9/02
Claims (3)
- 【請求項１】 分子中に少なくとも一つのＳｉ−Ｃ結合
を含むケイ素化合物と該ケイ素化合物を溶解し得る自己
硬化型の反応性化合物との混合液を金型に流入させた後
硬化させて成形体とし、次いで加熱して得られる炭化ケ
イ素多孔体を用いたフィルター。 - 【請求項２】 混合液にセラミックス粉末を分散させた
スラリーを金型に流入させた後硬化させて成形体とし、
次いで加熱して得られるセラミックス多孔体を用いたフ
ィルター。 - 【請求項３】 混合液もしくは混合スラリーを金型に流
入させた後硬化させて成形体とし、次いで加熱すること
を特徴とするセラミックスフィルターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068065A JPH05270937A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 炭化ケイ素フィルター及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4068065A JPH05270937A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 炭化ケイ素フィルター及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270937A true JPH05270937A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13363008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4068065A Pending JPH05270937A (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | 炭化ケイ素フィルター及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05270937A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011012176A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Toyobo Co Ltd | 多孔質材料、多孔質炭素材料及びそれらを用いた吸着材、ガス処理装置 |
| JP2013047182A (ja) * | 2012-10-24 | 2013-03-07 | National Institute For Materials Science | 炭化ケイ素の製造方法 |
| US8617505B2 (en) | 2007-12-27 | 2013-12-31 | National Institute For Materials Science | Method of producing silicon carbide |
| CN115784748A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-14 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | 一种块孔式碳化硅陶瓷微反应器凝胶注模的制备方法 |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP4068065A patent/JPH05270937A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8617505B2 (en) | 2007-12-27 | 2013-12-31 | National Institute For Materials Science | Method of producing silicon carbide |
| US9011811B2 (en) | 2007-12-27 | 2015-04-21 | National Institute For Materials Science | Method of producing silicon carbide |
| JP2011012176A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Toyobo Co Ltd | 多孔質材料、多孔質炭素材料及びそれらを用いた吸着材、ガス処理装置 |
| JP2013047182A (ja) * | 2012-10-24 | 2013-03-07 | National Institute For Materials Science | 炭化ケイ素の製造方法 |
| CN115784748A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-03-14 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | 一种块孔式碳化硅陶瓷微反应器凝胶注模的制备方法 |
| CN115784748B (zh) * | 2023-02-06 | 2023-04-21 | 南通三责精密陶瓷有限公司 | 一种块孔式碳化硅陶瓷微反应器凝胶注模的制备方法 |
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