JPH08198665A - 低熱膨張材料 - Google Patents
低熱膨張材料Info
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- JPH08198665A JPH08198665A JP7172827A JP17282795A JPH08198665A JP H08198665 A JPH08198665 A JP H08198665A JP 7172827 A JP7172827 A JP 7172827A JP 17282795 A JP17282795 A JP 17282795A JP H08198665 A JPH08198665 A JP H08198665A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- thermal expansion
- weight
- microcracks
- amount
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コーディエライト焼結体の熱膨張係数をさら
に低減し、フィルタ材として使用されて優れた耐熱衝撃
性を示す材料を提供する。 【構成】 コーディエライトを主成分とする焼結体１の
任意の平面内に含有されるマイクロクラック２の総長
を、１ｍｍ2 当たり０．３５×１０4 μm 〜４×１０4
μm の範囲とすることで、コーディエライト結晶の熱膨
張をマイクロクラック２の収縮によって吸収し、耐熱衝
撃性を低下させることなく低熱膨張化を図ったものであ
る。
に低減し、フィルタ材として使用されて優れた耐熱衝撃
性を示す材料を提供する。 【構成】 コーディエライトを主成分とする焼結体１の
任意の平面内に含有されるマイクロクラック２の総長
を、１ｍｍ2 当たり０．３５×１０4 μm 〜４×１０4
μm の範囲とすることで、コーディエライト結晶の熱膨
張をマイクロクラック２の収縮によって吸収し、耐熱衝
撃性を低下させることなく低熱膨張化を図ったものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコーディエライト体より
なる低熱膨張材料に関する。本発明の低熱膨張材料は、
触媒担体や、ディーゼルエンジンのパティキュレート捕
集用フィルタ等を構成する材料として好適に使用され
る。
なる低熱膨張材料に関する。本発明の低熱膨張材料は、
触媒担体や、ディーゼルエンジンのパティキュレート捕
集用フィルタ等を構成する材料として好適に使用され
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、広く用いられているセラミッ
クハニカム構造体よりなるディーゼルエンジンのパティ
キュレート捕集用フィルタを例にとると、フィルタ端部
には、通常、ヒータが設けてあり、捕集したパティキュ
レートを定期的に燃焼してフィルタの再生を行なうよう
になしてある。
クハニカム構造体よりなるディーゼルエンジンのパティ
キュレート捕集用フィルタを例にとると、フィルタ端部
には、通常、ヒータが設けてあり、捕集したパティキュ
レートを定期的に燃焼してフィルタの再生を行なうよう
になしてある。
【０００３】ところで、フィルタの再生時、パティキュ
レートが燃焼伝播していく過程で、フィルタ内に急激な
温度勾配による熱応力が発生し、フィルタが破損するお
それがある。このため、フィルタ材には熱膨張係数の低
い材料を使用することが必要で、セラミック材料のなか
でも比較的低い熱膨張係数を有するコーディエライト焼
結体が一般に用いられている。そして、例えば特開昭６
４−３０６７号公報等に見られるように、コーディエラ
イト焼結体の熱膨張係数をより低減させるための種々の
試みがなされているが、必ずしも十分ではなく、耐熱衝
撃性をより向上させた材料の開発が望まれている。
レートが燃焼伝播していく過程で、フィルタ内に急激な
温度勾配による熱応力が発生し、フィルタが破損するお
それがある。このため、フィルタ材には熱膨張係数の低
い材料を使用することが必要で、セラミック材料のなか
でも比較的低い熱膨張係数を有するコーディエライト焼
結体が一般に用いられている。そして、例えば特開昭６
４−３０６７号公報等に見られるように、コーディエラ
イト焼結体の熱膨張係数をより低減させるための種々の
試みがなされているが、必ずしも十分ではなく、耐熱衝
撃性をより向上させた材料の開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明の目
的は、コーディエライト焼結体の熱膨張係数をさらに低
減し、耐熱衝撃性を向上させて、高温下で使用されて優
れた耐久性を示す材料を提供することにある。
的は、コーディエライト焼結体の熱膨張係数をさらに低
減し、耐熱衝撃性を向上させて、高温下で使用されて優
れた耐久性を示す材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記実情
に鑑み鋭意検討を行ない、コーディエライトを主成分と
する焼結体よりなり、該焼結体の任意の平面内に含有さ
れるマイクロクラックの総長が、１ｍｍ2 当たり０．３
５×１０4 μm 〜４×１０4 μm の範囲にある材料が、
極めて低い熱膨張係数を有することを確認した（請求項
１）。また、上記焼結体に、該焼結体１００重量部に対
し０．５〜５０重量部のセラミック繊維を添加した材料
としてもよい（請求項２）。上記焼結体は不可避不純物
としてＣａＯを含有しており、上記焼結体中に含有され
るＣａＯ量は０．０３〜０．１重量％の範囲にある（請
求項３）。
に鑑み鋭意検討を行ない、コーディエライトを主成分と
する焼結体よりなり、該焼結体の任意の平面内に含有さ
れるマイクロクラックの総長が、１ｍｍ2 当たり０．３
５×１０4 μm 〜４×１０4 μm の範囲にある材料が、
極めて低い熱膨張係数を有することを確認した（請求項
１）。また、上記焼結体に、該焼結体１００重量部に対
し０．５〜５０重量部のセラミック繊維を添加した材料
としてもよい（請求項２）。上記焼結体は不可避不純物
としてＣａＯを含有しており、上記焼結体中に含有され
るＣａＯ量は０．０３〜０．１重量％の範囲にある（請
求項３）。
【０００６】本発明の低熱膨張材料は主としてコーディ
エライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3・５ＳｉＯ2 ）より
なり、ＣａＯ等の少量の不可避不純物を含有する焼結体
である。一般にコーディエライト焼結体中には、焼成過
程で生じたマイクロクラックが少なからず存在するが、
本発明では、特にこの焼結体中のマイクロクラックの量
が重要であり、これを所定量とすることで熱膨張係数の
低減が可能である。具体的には、焼結体の任意の平面内
に含有されるマイクロクラックの総長を、１ｍｍ2 当た
り０．３５×１０4 μm 〜４×１０4 μm の範囲となる
ようにする。マイクロクラックの総長が上記範囲に満た
ないと、熱膨張係数を下げる十分な効果が得られない。
また、上記範囲を越えると強度が低下するので望ましく
ない。より好ましくはマイクロクラックの総長を１ｍｍ
2 当り０．６×１０4 μm 〜４×１０4 μm とするのが
よく、熱膨張係数をさらに低下させることができる。な
おマイクロクラックは、一般に、長さ１００μm 以下、
幅０．５μm 以下程度の微小な亀裂を指し、各マイクロ
クラックの長さ、幅にばらつきがあるが、その総長が上
記範囲にあれば本発明の効果が得られる。
エライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2 Ｏ3・５ＳｉＯ2 ）より
なり、ＣａＯ等の少量の不可避不純物を含有する焼結体
である。一般にコーディエライト焼結体中には、焼成過
程で生じたマイクロクラックが少なからず存在するが、
本発明では、特にこの焼結体中のマイクロクラックの量
が重要であり、これを所定量とすることで熱膨張係数の
低減が可能である。具体的には、焼結体の任意の平面内
に含有されるマイクロクラックの総長を、１ｍｍ2 当た
り０．３５×１０4 μm 〜４×１０4 μm の範囲となる
ようにする。マイクロクラックの総長が上記範囲に満た
ないと、熱膨張係数を下げる十分な効果が得られない。
また、上記範囲を越えると強度が低下するので望ましく
ない。より好ましくはマイクロクラックの総長を１ｍｍ
2 当り０．６×１０4 μm 〜４×１０4 μm とするのが
よく、熱膨張係数をさらに低下させることができる。な
おマイクロクラックは、一般に、長さ１００μm 以下、
幅０．５μm 以下程度の微小な亀裂を指し、各マイクロ
クラックの長さ、幅にばらつきがあるが、その総長が上
記範囲にあれば本発明の効果が得られる。
【０００７】上記焼結体中のマイクロクラックの量は、
焼結体に不可避不純物として含まれるＣａＯの量を調節
することによって制御することができる。本発明者等の
実験によれば、焼結体中のＣａＯ含有量が少ないほどマ
イクロクラックが増加する傾向があり、単位面積当りの
マイクロクラックの総長が上記した０．３５×１０4〜
４×１０4 μm の範囲となるには焼結体中のＣａＯ含有
量が０．０３〜０．１重量％の範囲となるようにすれば
よい。また、マイクロクラックの総長を０．６×１０4
〜４×１０4 μm ／ｍｍ2 とするには、焼結体中のＣａ
Ｏ含有量が０．０３〜０．０７重量％であればよい。こ
のＣａＯはコーディエライト原料として使用されるタル
ク中に不可避不純物として含まれるもので、従ってＣａ
Ｏ含有量ができるだけ少ないタルクを原料として使用す
るのがよい。
焼結体に不可避不純物として含まれるＣａＯの量を調節
することによって制御することができる。本発明者等の
実験によれば、焼結体中のＣａＯ含有量が少ないほどマ
イクロクラックが増加する傾向があり、単位面積当りの
マイクロクラックの総長が上記した０．３５×１０4〜
４×１０4 μm の範囲となるには焼結体中のＣａＯ含有
量が０．０３〜０．１重量％の範囲となるようにすれば
よい。また、マイクロクラックの総長を０．６×１０4
〜４×１０4 μm ／ｍｍ2 とするには、焼結体中のＣａ
Ｏ含有量が０．０３〜０．０７重量％であればよい。こ
のＣａＯはコーディエライト原料として使用されるタル
ク中に不可避不純物として含まれるもので、従ってＣａ
Ｏ含有量ができるだけ少ないタルクを原料として使用す
るのがよい。
【０００８】本発明の低熱膨張材料は、上記のように微
量のＣａＯを含有するタルクに加え、水酸化アルミニウ
ムまたはアルミナ、シリカ等のコーディエライト原料粉
末を所望の割合になるように配合し、通常の方法で焼成
することによって得られる。具体的にはＣａＯ含有量が
０．２重量％前後ないしそれ以下のタルクを用いて原料
粉末中のＣａＯ含有量が０．１重量％以下となるように
調節することで、焼結体単位面積当りのマイクロクラッ
クの総長を０．３５×１０4 μm 以上とすることができ
る。そして、上記原料粉末に、通常使用されるカーボ
ン、バインダー等の添加物を添加して混練し、押出し成
形機でハニカム状に成形、乾燥した後、焼成すればよ
い。
量のＣａＯを含有するタルクに加え、水酸化アルミニウ
ムまたはアルミナ、シリカ等のコーディエライト原料粉
末を所望の割合になるように配合し、通常の方法で焼成
することによって得られる。具体的にはＣａＯ含有量が
０．２重量％前後ないしそれ以下のタルクを用いて原料
粉末中のＣａＯ含有量が０．１重量％以下となるように
調節することで、焼結体単位面積当りのマイクロクラッ
クの総長を０．３５×１０4 μm 以上とすることができ
る。そして、上記原料粉末に、通常使用されるカーボ
ン、バインダー等の添加物を添加して混練し、押出し成
形機でハニカム状に成形、乾燥した後、焼成すればよ
い。
【０００９】本発明の低熱膨張材料は、上記焼結体にセ
ラミック繊維、例えばＳｉＣ繊維、ムライト繊維等を分
散させた構成としてもよい。この時、使用されるセラミ
ック繊維の繊維長は、基本的には焼結体組織中の平均気
孔径よりも長ければよく、通常、約５０００〜１００μ
m とするのが好ましい。これより短いと破壊靱性値を向
上させる効果が小さく、クラックの進展を防ぐ大きな効
果を期待することができない。繊維径は、通常、約１〜
５０μm とすることが望ましく、１μm より小さいとセ
ラミック繊維の製造が極端に難しくなる上、添加量を増
加しないと十分な効果が得られない。また、繊維径が５
０μm を越えると繊維形状を維持するのが困難になる。
セラミック繊維の添加量は、マトリックス１００重量部
に対し０．５〜５０重量部とすることが好ましい。セラ
ミック繊維の添加量が０．５重量部より少ないと十分な
効果が得られず、５０重量部より多く添加しても性能の
大幅な向上は見られない。
ラミック繊維、例えばＳｉＣ繊維、ムライト繊維等を分
散させた構成としてもよい。この時、使用されるセラミ
ック繊維の繊維長は、基本的には焼結体組織中の平均気
孔径よりも長ければよく、通常、約５０００〜１００μ
m とするのが好ましい。これより短いと破壊靱性値を向
上させる効果が小さく、クラックの進展を防ぐ大きな効
果を期待することができない。繊維径は、通常、約１〜
５０μm とすることが望ましく、１μm より小さいとセ
ラミック繊維の製造が極端に難しくなる上、添加量を増
加しないと十分な効果が得られない。また、繊維径が５
０μm を越えると繊維形状を維持するのが困難になる。
セラミック繊維の添加量は、マトリックス１００重量部
に対し０．５〜５０重量部とすることが好ましい。セラ
ミック繊維の添加量が０．５重量部より少ないと十分な
効果が得られず、５０重量部より多く添加しても性能の
大幅な向上は見られない。
【００１０】
【作用】図１に本発明の低熱膨張材料を構成するコーデ
ィエライト焼結体の組織を示す。フィルタの再生時、焼
結体１が加熱されるとコーディエライト結晶が膨張する
が、この熱膨張は、焼結体１組織中に一定割合で存在す
るマイクロクラック２の幅が縮まることで吸収される。
従って、焼結体１全体としては、マイクロクラック量に
依存したある温度でマイクロクラック２が閉塞されるま
で収縮し、その後膨張していくが、一旦収縮しているの
で、熱膨張係数はごく低く抑えられる。このためマイク
ロクラック２が進展して、破壊につながる大きなクラッ
クとなるおそれは小さく、耐熱衝撃性を大きく向上させ
る。なお、図中、３は結晶粒界に存在する気孔である。
ィエライト焼結体の組織を示す。フィルタの再生時、焼
結体１が加熱されるとコーディエライト結晶が膨張する
が、この熱膨張は、焼結体１組織中に一定割合で存在す
るマイクロクラック２の幅が縮まることで吸収される。
従って、焼結体１全体としては、マイクロクラック量に
依存したある温度でマイクロクラック２が閉塞されるま
で収縮し、その後膨張していくが、一旦収縮しているの
で、熱膨張係数はごく低く抑えられる。このためマイク
ロクラック２が進展して、破壊につながる大きなクラッ
クとなるおそれは小さく、耐熱衝撃性を大きく向上させ
る。なお、図中、３は結晶粒界に存在する気孔である。
【００１１】図２のように、セラミック繊維４を添加し
た場合には、セラミック繊維４はマイクロクラック２ま
たは気孔３を横切るように延び、焼結体１組織中に均一
に分散してこれを強化する。従って、急激な温度変化に
伴う熱応力が生じてもセラミック繊維４がクラックの進
展を阻むため、破壊に至ることはなく、耐熱衝撃性をさ
らに向上させる。
た場合には、セラミック繊維４はマイクロクラック２ま
たは気孔３を横切るように延び、焼結体１組織中に均一
に分散してこれを強化する。従って、急激な温度変化に
伴う熱応力が生じてもセラミック繊維４がクラックの進
展を阻むため、破壊に至ることはなく、耐熱衝撃性をさ
らに向上させる。
【００１２】
実施例１ シリカ：２０．０重量部、タルクＡ（ＣａＯを０．２０
重量％含有）：３６．０重量部、水酸化アルミニウム４
４．０重量部を調合し、この主原料１００重量部に対し
てカーボン：２０．０重量部を添加した。さらに、主原
料１００重量部に対し、水：３０．０重量部、バインダ
としてメチルセルロース：９．０重量部、保湿剤として
ユニルーブ（日本油脂株式会社製、商品名）：４．０重
量部を加え、ニーダで混練して粘土状とした。この粘土
を押出し成形機にてハニカム構造体に成形し、任意の大
きさに切断して乾燥させた後、焼成を行なった（コーデ
ィエライト焼結体中のＣａＯ含有量：０．０７重量
％）。この時、約１００℃／ｈの速さで約１４３０℃ま
で昇温し、その温度で１０時間保持した。その後、約２
００℃／ｈで１０００℃まで冷却し、１０００℃以下は
室温まで炉冷した。なお、本実施例で使用したシリカ、
タルクＡ、水酸化アルミニウムの組成を表１に示す。表
中、ＩｇＬｏｓｓはイグニッションロス（強熱減量）で
あり、ＪＩＳ Ｒ６１２３に規定される不純物レベルを
表す特性値である。
重量％含有）：３６．０重量部、水酸化アルミニウム４
４．０重量部を調合し、この主原料１００重量部に対し
てカーボン：２０．０重量部を添加した。さらに、主原
料１００重量部に対し、水：３０．０重量部、バインダ
としてメチルセルロース：９．０重量部、保湿剤として
ユニルーブ（日本油脂株式会社製、商品名）：４．０重
量部を加え、ニーダで混練して粘土状とした。この粘土
を押出し成形機にてハニカム構造体に成形し、任意の大
きさに切断して乾燥させた後、焼成を行なった（コーデ
ィエライト焼結体中のＣａＯ含有量：０．０７重量
％）。この時、約１００℃／ｈの速さで約１４３０℃ま
で昇温し、その温度で１０時間保持した。その後、約２
００℃／ｈで１０００℃まで冷却し、１０００℃以下は
室温まで炉冷した。なお、本実施例で使用したシリカ、
タルクＡ、水酸化アルミニウムの組成を表１に示す。表
中、ＩｇＬｏｓｓはイグニッションロス（強熱減量）で
あり、ＪＩＳ Ｒ６１２３に規定される不純物レベルを
表す特性値である。
【００１３】実施例２ コーディエライト原料として、上記実施例１のタルクＡ
に代えて表２に示すタルクＢ（ＣａＯを０．０９重量％
含有）を用い、他の原料、添加物および配合割合は実施
例１と同一として、同様の方法で焼結体を得た（焼結体
中のＣａＯ含有量：０．０３重量％）。
に代えて表２に示すタルクＢ（ＣａＯを０．０９重量％
含有）を用い、他の原料、添加物および配合割合は実施
例１と同一として、同様の方法で焼結体を得た（焼結体
中のＣａＯ含有量：０．０３重量％）。
【００１４】比較例１ シリカ：２０．２重量部、タルクＣ（ＣａＯを０．４２
重量％含有、表２参照）：３５．７重量部、水酸化アル
ミニウム４４．２重量部を調合したものを主原料とし、
これに実施例１の添加物を同量添加して、同様の方法で
焼結体を得た（焼結体中のＣａＯ含有量：０．１４重量
％）。シリカ、水酸化アルミニウムは実施例１と同じも
のを用いた。
重量％含有、表２参照）：３５．７重量部、水酸化アル
ミニウム４４．２重量部を調合したものを主原料とし、
これに実施例１の添加物を同量添加して、同様の方法で
焼結体を得た（焼結体中のＣａＯ含有量：０．１４重量
％）。シリカ、水酸化アルミニウムは実施例１と同じも
のを用いた。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】上記実施例１、２および比較例１にて得ら
れたハニカム構造体のＣａＯ含有量とマイクロクラック
量の関係を図３に示した。また、ハニカム構造体を小さ
な試験片に切断し、それぞれ熱膨張係数および強度を測
定した。ＣａＯ含有量と熱膨張係数の関係を図４に、マ
イクロクラック量と強度の関係を図５にそれぞれ示し
た。マイクロクラック量は、ＳＥＭ写真で１ｍｍ2 当た
りのマイクロクラックの総長を測定した。
れたハニカム構造体のＣａＯ含有量とマイクロクラック
量の関係を図３に示した。また、ハニカム構造体を小さ
な試験片に切断し、それぞれ熱膨張係数および強度を測
定した。ＣａＯ含有量と熱膨張係数の関係を図４に、マ
イクロクラック量と強度の関係を図５にそれぞれ示し
た。マイクロクラック量は、ＳＥＭ写真で１ｍｍ2 当た
りのマイクロクラックの総長を測定した。
【００１８】図３に明らかなように、焼結体中のＣａＯ
含有量が少ないほどマイクロクラック量が多くなってお
り、また図４よりマイクロクラックが増加するに伴い熱
膨張係数は急激に低下している。焼結体中のＣａＯ含有
量が０．１重量％以下ならば、マイクロクラック量が
０．３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上となり、この範囲で
は０．４×１０-6／℃以下のごく低い熱膨張係数を示
す。ただし、図５より、マイクロクラック量が増加して
いくと強度は逆に低下し、４．０×１０4 μm ／ｍｍ2
（焼結体中のＣａＯ含有量：０．０３重量％）を越える
と、強度が３ＭＰａ以下となって、フィルタとして十分
な強度が保てない。従って、マイクロクラック量は０．
３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上、４．０×１０4 μm ／
ｍｍ2 以下とするのがよいことがわかる。またＣａＯ含
有量が０．０７重量％以下の時に熱膨張係数が０．２×
１０-6／℃以下と特に低く、好ましくはマイクロクラッ
ク量を０．６×１０4 μm ／ｍｍ2 〜４．０×１０4 μ
m ／ｍｍ2 とするのがよいことがわかる。
含有量が少ないほどマイクロクラック量が多くなってお
り、また図４よりマイクロクラックが増加するに伴い熱
膨張係数は急激に低下している。焼結体中のＣａＯ含有
量が０．１重量％以下ならば、マイクロクラック量が
０．３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上となり、この範囲で
は０．４×１０-6／℃以下のごく低い熱膨張係数を示
す。ただし、図５より、マイクロクラック量が増加して
いくと強度は逆に低下し、４．０×１０4 μm ／ｍｍ2
（焼結体中のＣａＯ含有量：０．０３重量％）を越える
と、強度が３ＭＰａ以下となって、フィルタとして十分
な強度が保てない。従って、マイクロクラック量は０．
３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上、４．０×１０4 μm ／
ｍｍ2 以下とするのがよいことがわかる。またＣａＯ含
有量が０．０７重量％以下の時に熱膨張係数が０．２×
１０-6／℃以下と特に低く、好ましくはマイクロクラッ
ク量を０．６×１０4 μm ／ｍｍ2 〜４．０×１０4 μ
m ／ｍｍ2 とするのがよいことがわかる。
【００１９】次いで、これら各実施例で得られた焼結体
につき、耐熱衝撃性試験を行なって結果を図６に示し
た。耐熱衝撃性は、各ハニカム構造体を用いて作成した
パティキュレート捕集用フィルタをディーゼルエンジン
の排気管に接続して再生試験を行ない、フィルタが破壊
しなかったときのフィルタ内最高温度で示した。図５に
明らかなように、フィルタの耐熱衝撃性はマイクロクラ
ック量が増加するほど向上し、マイクロクラック量が
０．３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上の本発明材料では、
１０００℃以上の高い耐熱衝撃性が得られることがわか
る。
につき、耐熱衝撃性試験を行なって結果を図６に示し
た。耐熱衝撃性は、各ハニカム構造体を用いて作成した
パティキュレート捕集用フィルタをディーゼルエンジン
の排気管に接続して再生試験を行ない、フィルタが破壊
しなかったときのフィルタ内最高温度で示した。図５に
明らかなように、フィルタの耐熱衝撃性はマイクロクラ
ック量が増加するほど向上し、マイクロクラック量が
０．３５×１０4 μm ／ｍｍ2 以上の本発明材料では、
１０００℃以上の高い耐熱衝撃性が得られることがわか
る。
【００２０】実施例３ シリカ：２０．０重量部、タルクＡ（ＣａＯを０．２０
重量％含有）：３６．０重量部、水酸化アルミニウム４
４．０重量部を調合し、この主原料１００重量部に対し
てカーボン：２０．０重量部と、繊維長約１０００μm
、平均繊維径約１４μm のＳｉＣ繊維：２０．０重量
部を添加した。これに水を加えてスラリとしてミキサで
分散させた。その後、このスラリを乾燥させ、さらに、
主原料１００重量部に対し、水：３０．０重量部、バイ
ンダとしてメチルセルロース：１０．０重量部、グリセ
リン：８．０重量部を加え、ニーダで混練して粘土状と
した。この粘土を押出し成形機にてハニカム状に成形
し、任意の大きさに切断して乾燥させた後、焼成を行な
った。焼成は窒素雰囲気中で、約５０℃／ｈの速さで約
１３８０℃まで昇温し、その温度で１０時間保持した。
その後、約２００℃／ｈで１０００℃まで冷却し、１０
００℃以下は室温まで炉冷した。
重量％含有）：３６．０重量部、水酸化アルミニウム４
４．０重量部を調合し、この主原料１００重量部に対し
てカーボン：２０．０重量部と、繊維長約１０００μm
、平均繊維径約１４μm のＳｉＣ繊維：２０．０重量
部を添加した。これに水を加えてスラリとしてミキサで
分散させた。その後、このスラリを乾燥させ、さらに、
主原料１００重量部に対し、水：３０．０重量部、バイ
ンダとしてメチルセルロース：１０．０重量部、グリセ
リン：８．０重量部を加え、ニーダで混練して粘土状と
した。この粘土を押出し成形機にてハニカム状に成形
し、任意の大きさに切断して乾燥させた後、焼成を行な
った。焼成は窒素雰囲気中で、約５０℃／ｈの速さで約
１３８０℃まで昇温し、その温度で１０時間保持した。
その後、約２００℃／ｈで１０００℃まで冷却し、１０
００℃以下は室温まで炉冷した。
【００２１】実施例４、比較例２ 上記実施例３において、タルクＡに代えてタルクＢまた
はタルクＣを用いた以外は同様の方法で繊維強化された
焼結体を得、それぞれ実施例４、比較例２とした。
はタルクＣを用いた以外は同様の方法で繊維強化された
焼結体を得、それぞれ実施例４、比較例２とした。
【００２２】これら実施例３〜４、比較例２で得られた
ハニカム構造体のマイクロクラック量とＣａＯ含有量、
および耐熱衝撃性との関係をそれぞれ図７、図８に示
す。図７、８に明らかなように繊維強化材においてはマ
イクロクラック量が増加するに従ってフィルタ破壊の生
じる温度がさらに高くなっており、マイクロクラック量
を本発明の範囲とすることで耐熱衝撃性は１１００℃以
上に向上する。なお、実施例３の熱膨張係数を測定した
ところ、１．２×１０-6／℃と繊維強化しないものより
高い数値を示したが、これは繊維強化の場合、セラミッ
ク繊維がクラックの進展を阻止する効果が大きく、熱膨
張係数が十分低下しなくても高い耐熱衝撃性が得られる
ものと考えられる。
ハニカム構造体のマイクロクラック量とＣａＯ含有量、
および耐熱衝撃性との関係をそれぞれ図７、図８に示
す。図７、８に明らかなように繊維強化材においてはマ
イクロクラック量が増加するに従ってフィルタ破壊の生
じる温度がさらに高くなっており、マイクロクラック量
を本発明の範囲とすることで耐熱衝撃性は１１００℃以
上に向上する。なお、実施例３の熱膨張係数を測定した
ところ、１．２×１０-6／℃と繊維強化しないものより
高い数値を示したが、これは繊維強化の場合、セラミッ
ク繊維がクラックの進展を阻止する効果が大きく、熱膨
張係数が十分低下しなくても高い耐熱衝撃性が得られる
ものと考えられる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来に
比し熱膨張係数が低く、耐熱衝撃性が大幅に改善された
材料を得ることができる。従って、パティキュレート捕
集用フィルタ材として使用されて優れた効果を発揮し、
フィルタの破損につながるクラックの進展を阻止して、
フィルタの耐久性、信頼性を大きく向上させることがで
きる。
比し熱膨張係数が低く、耐熱衝撃性が大幅に改善された
材料を得ることができる。従って、パティキュレート捕
集用フィルタ材として使用されて優れた効果を発揮し、
フィルタの破損につながるクラックの進展を阻止して、
フィルタの耐久性、信頼性を大きく向上させることがで
きる。
【図１】本発明の低熱膨張材料の組織を示す図である。
【図２】本発明の低熱膨張材料の組織を示す図である。
【図３】本発明実施例におけるマイクロクラック量とＣ
ａＯ含有量の関係を示す図である。
ａＯ含有量の関係を示す図である。
【図４】本発明実施例におけるＣａＯ含有量と熱膨張係
数の関係を示す図である。
数の関係を示す図である。
【図５】本発明実施例におけるマイクロクラック量と強
度の関係を示す図である。
度の関係を示す図である。
【図６】本発明実施例におけるマイクロクラック量と耐
熱衝撃性の関係を示す図である。
熱衝撃性の関係を示す図である。
【図７】本発明実施例におけるマイクロクラック量とＣ
ａＯ含有量の関係を示す図である。
ａＯ含有量の関係を示す図である。
【図８】本発明実施例におけるマイクロクラック量と耐
熱衝撃性の関係を示す図である。
熱衝撃性の関係を示す図である。
１ コーディエライト焼結体 ２ マイクロクラック ３ 気孔 ４ セラミック繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 悦朗 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 コーディエライトを主成分とする焼結体
よりなり、該焼結体の任意の平面内に含有されるマイク
ロクラックの総長が、１ｍｍ2 当たり０．３５×１０4
μm 〜４×１０4 μm の範囲にあることを特徴とする低
熱膨張材料。 - 【請求項２】 上記焼結体に、該焼結体１００重量部に
対し０．５〜５０重量部のセラミック繊維を添加した請
求項１記載の低熱膨張材料。 - 【請求項３】 上記焼結体が不可避不純物としてＣａＯ
を含有し、上記焼結体中に含有されるＣａＯ量が０．０
３〜０．１重量％の範囲にある請求項１または２記載の
低熱膨張材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17282795A JP3801235B2 (ja) | 1994-11-16 | 1995-06-15 | 低熱膨張材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30685694 | 1994-11-16 | ||
| JP6-306856 | 1994-11-16 | ||
| JP17282795A JP3801235B2 (ja) | 1994-11-16 | 1995-06-15 | 低熱膨張材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08198665A true JPH08198665A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3801235B2 JP3801235B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=26495050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17282795A Expired - Fee Related JP3801235B2 (ja) | 1994-11-16 | 1995-06-15 | 低熱膨張材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3801235B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000327409A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Nippon Soken Inc | コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 |
| US6265334B1 (en) * | 1997-10-24 | 2001-07-24 | Kyocera Corporation | Ceramic sintered product and process for producing the same |
| DE102009013568A1 (de) | 2008-03-21 | 2009-09-24 | Ngk Insulators, Ltd., Nagoya | Cordierit-Keramik und Verfahren zu deren Herstellung |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP17282795A patent/JP3801235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265334B1 (en) * | 1997-10-24 | 2001-07-24 | Kyocera Corporation | Ceramic sintered product and process for producing the same |
| USRE39120E1 (en) * | 1997-10-24 | 2006-06-06 | Kyocera Corporation | Ceramic sintered product and process for producing the same |
| JP2000327409A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-28 | Nippon Soken Inc | コーディエライトハニカム構造体およびその製造方法 |
| DE102009013568A1 (de) | 2008-03-21 | 2009-09-24 | Ngk Insulators, Ltd., Nagoya | Cordierit-Keramik und Verfahren zu deren Herstellung |
| US8058198B2 (en) | 2008-03-21 | 2011-11-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Cordierite ceramic and method of producing the same |
| DE102009013568B4 (de) | 2008-03-21 | 2018-05-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Cordierit-Keramik und Verfahren zu deren Herstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3801235B2 (ja) | 2006-07-26 |
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