JPH07115964B2 - 低抵抗性ＳｉＣ多孔体 - Google Patents
低抵抗性ＳｉＣ多孔体Info
- Publication number
- JPH07115964B2 JPH07115964B2 JP29106290A JP29106290A JPH07115964B2 JP H07115964 B2 JPH07115964 B2 JP H07115964B2 JP 29106290 A JP29106290 A JP 29106290A JP 29106290 A JP29106290 A JP 29106290A JP H07115964 B2 JPH07115964 B2 JP H07115964B2
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- Japan
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- sic
- low
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕］ 本発明は、炭化珪素（SiC）のポーラス組織で構成さ
れ、通電発熱が可能で通過時の厚力損失が小さい特性の
低抵抗性SiC多孔体に関する。
れ、通電発熱が可能で通過時の厚力損失が小さい特性の
低抵抗性SiC多孔体に関する。
近時、各種ガスや液体などの流体加熱、内燃機関の排気
ガス処理等をおこなうフイルター部材として、優れた耐
熱性、耐酸化性、耐食性および高温強度を有しながら自
己発熱性をもつセラミックス質の多孔体が注目されてい
る。この目的に合致するセラミックス材としてはSiC、M
oSi2、ZrO2、LaCrO3等が挙げられるが、このうち耐熱衝
撃性、熱伝導性などの特性面および価格面などからSiC
が最も好適である。
ガス処理等をおこなうフイルター部材として、優れた耐
熱性、耐酸化性、耐食性および高温強度を有しながら自
己発熱性をもつセラミックス質の多孔体が注目されてい
る。この目的に合致するセラミックス材としてはSiC、M
oSi2、ZrO2、LaCrO3等が挙げられるが、このうち耐熱衝
撃性、熱伝導性などの特性面および価格面などからSiC
が最も好適である。
通常、この種のセラミックス多孔体は、三次元網目状の
有機質発泡体にセラミックス粉末を懸濁させたスラリー
を含浸し、そのまま高温焼結する方法によって製造する
ことができ（特公昭51−1445公報、特開昭51−70207号
公報、特公昭60−17563号公報）、このようなプロセス
から得られる気孔率30〜60％の炭化珪素焼結体に耐熱性
電極を取り付けた構造の自己発熱清浄フイルタが既に提
案（特公平２−30287号公報）されている。
有機質発泡体にセラミックス粉末を懸濁させたスラリー
を含浸し、そのまま高温焼結する方法によって製造する
ことができ（特公昭51−1445公報、特開昭51−70207号
公報、特公昭60−17563号公報）、このようなプロセス
から得られる気孔率30〜60％の炭化珪素焼結体に耐熱性
電極を取り付けた構造の自己発熱清浄フイルタが既に提
案（特公平２−30287号公報）されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前記したSiCによる自己発熱清浄フイル
タは、気孔率が30〜60％と低い関係で相対的に圧力損失
が大きくなり、濾過機能面で実用性を阻害する欠点があ
る。また、発熱体として利用を図る場合には、通電後速
やかに所定の温度まで昇温すること、SiCは通常700℃位
まで抵抗値が減少するが、常温時の1/10にまで低下して
いまうと電流が流れ過ぎて温度制御が困難となるため1/
2〜1/3程度に留めること、等が重要な具備項目となる
が、この点でも要求性能を満足しない問題点がある。
タは、気孔率が30〜60％と低い関係で相対的に圧力損失
が大きくなり、濾過機能面で実用性を阻害する欠点があ
る。また、発熱体として利用を図る場合には、通電後速
やかに所定の温度まで昇温すること、SiCは通常700℃位
まで抵抗値が減少するが、常温時の1/10にまで低下して
いまうと電流が流れ過ぎて温度制御が困難となるため1/
2〜1/3程度に留めること、等が重要な具備項目となる
が、この点でも要求性能を満足しない問題点がある。
本発明の目的は、気孔率が高くて圧力損失が小さく、か
つ固有抵抗値が低位にあって常温時と高温時の抵抗格差
が小さい特性を備える低抵抗性SiC多孔体を提供するこ
とにある。
つ固有抵抗値が低位にあって常温時と高温時の抵抗格差
が小さい特性を備える低抵抗性SiC多孔体を提供するこ
とにある。
上記の目的を達成するための本発明による低抵抗性SiC
多孔体は、気孔径0.5〜5mm、気孔率80〜95％であり、固
有抵抗値が常温時に１〜３Ωcm、500℃昇温時に0.3〜1.
5Ωcmの特性を備えることを構成上の特徴とする。
多孔体は、気孔径0.5〜5mm、気孔率80〜95％であり、固
有抵抗値が常温時に１〜３Ωcm、500℃昇温時に0.3〜1.
5Ωcmの特性を備えることを構成上の特徴とする。
気孔径を0.5〜5mm、気孔率を80〜95％に設定するのは実
用的な材質強度を維持しながら組織に十分低位の圧力損
失を付与するための要件で、該範囲を下廻る多孔組織で
は通気性が十分でないため圧力損失が実用域まで低下せ
ず、他方、前記範囲の上限を越える過多孔組織になると
材質強度が極端に低下してフィルター局部材としての使
用が不可能となる。固有抵抗値が常温時において１〜３
Ωcmであり、500℃昇温時に0.3〜1.5Ωcmに限定するの
は、通電時に所定の温度まで急速に発熱昇温させ、かつ
昇温後における一定温度の調整を容易化するための要件
であり、前記固有抵抗値の範囲を外れる場合にはこれら
発熱体としての実用性機能が減退する。
用的な材質強度を維持しながら組織に十分低位の圧力損
失を付与するための要件で、該範囲を下廻る多孔組織で
は通気性が十分でないため圧力損失が実用域まで低下せ
ず、他方、前記範囲の上限を越える過多孔組織になると
材質強度が極端に低下してフィルター局部材としての使
用が不可能となる。固有抵抗値が常温時において１〜３
Ωcmであり、500℃昇温時に0.3〜1.5Ωcmに限定するの
は、通電時に所定の温度まで急速に発熱昇温させ、かつ
昇温後における一定温度の調整を容易化するための要件
であり、前記固有抵抗値の範囲を外れる場合にはこれら
発熱体としての実用性機能が減退する。
より好ましい本発明による低抵抗SiC多孔体の具備特性
は、上記の要件に加え少なくとも10kg/cm2の圧縮強度を
有し、また気孔径0.5mm時に10〜50mmAq、気孔径5mm時に
0.5〜2mmAqの圧力損失を満足することである。
は、上記の要件に加え少なくとも10kg/cm2の圧縮強度を
有し、また気孔径0.5mm時に10〜50mmAq、気孔径5mm時に
0.5〜2mmAqの圧力損失を満足することである。
なお、本発明に用いる圧縮強度は、30mm立方体を10mm/m
in.の速度で圧縮破壊させた際の最高荷重を断面積（9cm
2）で除した値で示し、圧力損失は日本空気洗浄協会指
定（JACA No.10）の第２試験方法に準じ、試片厚み10m
m、風速1m/sec.の条件により室温で測定した値を指すも
のとする。
in.の速度で圧縮破壊させた際の最高荷重を断面積（9cm
2）で除した値で示し、圧力損失は日本空気洗浄協会指
定（JACA No.10）の第２試験方法に準じ、試片厚み10m
m、風速1m/sec.の条件により室温で測定した値を指すも
のとする。
上記の選択具備特性を有する低抵抗性SiC多孔体は、基
本プロセスが、有機質多孔発泡体にSiCスラリーを含浸
し、余剰スラリーを除去したのち乾燥、仮焼成（400〜5
00℃）する第１工程と、仮焼成体にSiOスラリーを再含
浸し、余剰スラリーを除去したのち乾燥、焼成（1000℃
以上）する第２工程からなる方法を用いて製造すること
ができる。この際、第１工程で使用する有機質多孔発泡
体として、気孔率97％程度、平均気孔径が0.5〜5mmの範
囲にあるものを選定し、スラリーを構成するSiC原料粉
末に、粒度が100μｍ以下であって、Al、Fe等の金属不
純物が少ない緑色SiCを適用すること、また、第２工程
における焼成を、窒素雰囲気下で2000℃以上の温度に30
分程度保持する条件を用いておこなうことにより、本発
明の特性範囲を満たす低抵抗性SiC多孔体が得られる。
本プロセスが、有機質多孔発泡体にSiCスラリーを含浸
し、余剰スラリーを除去したのち乾燥、仮焼成（400〜5
00℃）する第１工程と、仮焼成体にSiOスラリーを再含
浸し、余剰スラリーを除去したのち乾燥、焼成（1000℃
以上）する第２工程からなる方法を用いて製造すること
ができる。この際、第１工程で使用する有機質多孔発泡
体として、気孔率97％程度、平均気孔径が0.5〜5mmの範
囲にあるものを選定し、スラリーを構成するSiC原料粉
末に、粒度が100μｍ以下であって、Al、Fe等の金属不
純物が少ない緑色SiCを適用すること、また、第２工程
における焼成を、窒素雰囲気下で2000℃以上の温度に30
分程度保持する条件を用いておこなうことにより、本発
明の特性範囲を満たす低抵抗性SiC多孔体が得られる。
本発明に係る低抵抗性SiC多孔体は、気孔径0.5〜5mm、
気孔率80〜95％の多孔組織を備えており、該特性を有す
る場合には概ね圧縮強度が10〜30kg/cm2で、圧力損失が
気孔径0.5mm時に10〜50mmAq、気孔径5mm時に0.5〜2mmAq
の範囲に入るフィルター部材としての実用性能が付与さ
れる。併せて、固有抵抗値が常温時に１〜３Ωcmを示す
低抵抗特性が通電した場合における急速な昇温発熱化を
促し、また昇温時において前記常温時に比べ1/2〜1/3程
度の小さな格差範囲にある500℃時の固有抵抗値0.3〜1.
5Ωcmの電気的特性が一定温度に調整する際のオーバー
シュートを防止し、温度制御の容易化に機能する。
気孔率80〜95％の多孔組織を備えており、該特性を有す
る場合には概ね圧縮強度が10〜30kg/cm2で、圧力損失が
気孔径0.5mm時に10〜50mmAq、気孔径5mm時に0.5〜2mmAq
の範囲に入るフィルター部材としての実用性能が付与さ
れる。併せて、固有抵抗値が常温時に１〜３Ωcmを示す
低抵抗特性が通電した場合における急速な昇温発熱化を
促し、また昇温時において前記常温時に比べ1/2〜1/3程
度の小さな格差範囲にある500℃時の固有抵抗値0.3〜1.
5Ωcmの電気的特性が一定温度に調整する際のオーバー
シュートを防止し、温度制御の容易化に機能する。
このような機構がSiC本来の材質的特性と相俟って、フ
ィルターならびに発熱体としての要求性能を全面的に満
足させることぎ可能となる。
ィルターならびに発熱体としての要求性能を全面的に満
足させることぎ可能となる。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１ 高純度の緑色SiC粉末〔太平洋ランダム（株）製“NG"〕
を325メッシュの篩で分級して得た粒度44μｍ以下のSiC
微粉末を水に分散し、粘度50ポイズのスラリーを作成し
た。このSiCスラリーに縦横150mm、厚さ50mmのポリウレ
タンフォーム〔ブリジストン（株）製、“エバーライト
スコットHR−13"〕を浸漬して引き上げ、余剰のスラリ
ーを遠心分離により除去したのち、100℃の温度で乾燥
した。乾燥後の成形体を、大気中、400℃の温度で仮焼
成したポリウレタン成分を分解揮散させて消去した。
を325メッシュの篩で分級して得た粒度44μｍ以下のSiC
微粉末を水に分散し、粘度50ポイズのスラリーを作成し
た。このSiCスラリーに縦横150mm、厚さ50mmのポリウレ
タンフォーム〔ブリジストン（株）製、“エバーライト
スコットHR−13"〕を浸漬して引き上げ、余剰のスラリ
ーを遠心分離により除去したのち、100℃の温度で乾燥
した。乾燥後の成形体を、大気中、400℃の温度で仮焼
成したポリウレタン成分を分解揮散させて消去した。
ついで、上記のSiCスラリーに水を加えて粘度10ポイズ
に調整したスラリーをオートクレーブに移し、仮焼成し
た成形体を再度浸漬したのち系内を真空引きしながら20
分間含浸い処理した。余剰のスラリーを遠心分離で除去
し、100℃で乾燥した。
に調整したスラリーをオートクレーブに移し、仮焼成し
た成形体を再度浸漬したのち系内を真空引きしながら20
分間含浸い処理した。余剰のスラリーを遠心分離で除去
し、100℃で乾燥した。
引き続き、成形体をタンマン炉に入れ、炉内に窒素ガス
を流しながら2100℃の温度で焼成した。
を流しながら2100℃の温度で焼成した。
得られた焼結成形体の各種特性を測定した結果、平均気
孔径2mm、気孔率88％、常温の固有抵抗値2.5Ωcm、圧縮
強度18kg/cm2、圧力損失10mmAqの値を示し、実用性のあ
る低抵抗性SiC多孔体であることが認められた。
孔径2mm、気孔率88％、常温の固有抵抗値2.5Ωcm、圧縮
強度18kg/cm2、圧力損失10mmAqの値を示し、実用性のあ
る低抵抗性SiC多孔体であることが認められた。
この焼結成形体から縦70mm、横90mm、厚さ15mmの試片を
切り出し、縦方向の端面に金属溶射して電極を固定し
た。電極間に20V、9.3Aを通電したところ、約２分間で5
00℃まで急速昇温し、この際の固有抵抗値は1.0Ωcmで
あった。この固有抵抗値は常温時に比べ1/2.5に当た
り、温度調整が容易にできることが確認された。
切り出し、縦方向の端面に金属溶射して電極を固定し
た。電極間に20V、9.3Aを通電したところ、約２分間で5
00℃まで急速昇温し、この際の固有抵抗値は1.0Ωcmで
あった。この固有抵抗値は常温時に比べ1/2.5に当た
り、温度調整が容易にできることが確認された。
実施例２ 実施例１における製造プロセスの条件を変えて特性の異
なるSiC多孔体を作製した。
なるSiC多孔体を作製した。
得られた各焼結成形体の特性を測定し、その結果を表１
に示した。Run No1、２および４は本発明の特性要件の
範囲を外れるものである。
に示した。Run No1、２および４は本発明の特性要件の
範囲を外れるものである。
表１の結果から、Run No1は気孔率が低いため圧力損失
が大きく、実用上問題がある。Run No2は圧力損失は小
さいが、固有抵抗が相対的に高いうえに常温時と昇温時
に格差があるため、昇温速度が遅く温度制御性に問題が
ある。Run No4は気孔率が高過ぎるため、圧縮強度が極
端に低下して実用にならない。
が大きく、実用上問題がある。Run No2は圧力損失は小
さいが、固有抵抗が相対的に高いうえに常温時と昇温時
に格差があるため、昇温速度が遅く温度制御性に問題が
ある。Run No4は気孔率が高過ぎるため、圧縮強度が極
端に低下して実用にならない。
以下のとおり、本発明により提供される低抵抗性SiC多
孔体は、SiCの多孔組織で構成され、通電発熱性に優
れ、圧力損失の小さな性能を兼備している。したがっ
て、ディーゼルエンジンの排ガス処理をはじめ各種流体
の加熱フィルター部材として極めて有用である。
孔体は、SiCの多孔組織で構成され、通電発熱性に優
れ、圧力損失の小さな性能を兼備している。したがっ
て、ディーゼルエンジンの排ガス処理をはじめ各種流体
の加熱フィルター部材として極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】気孔径0.5〜5mm、気孔率80〜95％であり、
固有抵抗値が常温時に１〜３Ωcm、500℃昇温時に0.3〜
1.5Ωcmの特性を備える低抵抗性SiC多孔体。 - 【請求項２】少なくとも10kg/cm2の圧縮強度を有し、圧
力損失が気孔径0.5mm時に10〜50mmAq、気孔径5mm時に0.
5〜2mmAqである請求項１記載の低抵抗性SiC多孔体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29106290A JPH07115964B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 低抵抗性ＳｉＣ多孔体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29106290A JPH07115964B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 低抵抗性ＳｉＣ多孔体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04164873A JPH04164873A (ja) | 1992-06-10 |
| JPH07115964B2 true JPH07115964B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=17763934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29106290A Expired - Fee Related JPH07115964B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 低抵抗性ＳｉＣ多孔体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115964B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010155241A (ja) * | 1997-07-25 | 2010-07-15 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | 比表面積が大きく力学特性が向上した炭化珪素フォーム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2705340B1 (fr) * | 1993-05-13 | 1995-06-30 | Pechiney Recherche | Fabrication de mousse de carbure de silicium à partir d'une mousse de polyuréthane imprégnée de résine contenant du silicium. |
| US5913970A (en) * | 1997-01-16 | 1999-06-22 | Eastman Chemical Company | Stabilized non-polymeric acetoacetate esters that promote adhesion to metallic and oxidized substrates |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP29106290A patent/JPH07115964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010155241A (ja) * | 1997-07-25 | 2010-07-15 | Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) | 比表面積が大きく力学特性が向上した炭化珪素フォーム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04164873A (ja) | 1992-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |