JPS58151379A - 多孔セラミツク構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ティキュレート（カーボン系微粒子）の補集用担体，高
温濾材，触媒担体，熱交換器などに用いられる多孔セラ
ミック構造体に関するものであるや従来この櫨のものと
しては、三次元網状構造のセラミンク骨格により形成さ
れた内部連通空間をもつ多孔セラミック構造体が知られ
ている。

かかる従来の構造体はその構造から強度的に弱く、この
ためその外周をセラミック製補強壁で補（１） 強する必要があり、この点の発明，考案も種々提案さて
いるようである。

本発明は上記のごとき構造の多孔セラミック体の外周を
、新規構造のセラミック補強壁で補強することにより、
多孔セラミック構造体の強度を向上し、かつ熱衝撃強度
も向上しようとするものである。

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第１
図（Ａ）、ＣＢ）において、ｌは円柱形状の多孔セラミ
ック体であり、排気ガスのパティキエレート捕集用とし
て使用する場合にはこの多孔セラミック体ｌが捕集部と
なる。この多孔セラミック体ｌは複雑に入り組んだ三次
元網状構造のセラミック骨格１ａをもつとともに、それ
らの間に形成された内部連通空間１ｂをもっている。

２は補強壁である．この補強壁２は上記多孔セラミック
体ｌの外周囲全域（両端面は除く）に亘って設゛けであ
る。この補強壁２は、三次元網状構造の空隙２ａと、内
部に微小空隙３をもったセラミック体４とにより構成さ
れている。このセラミ（２） ツク体４は三次元網状構造の空隙２ａに取巻かれるよう
な配電になっている。

なお、微小空隙３の大きさは１０−２０００μ程度であ
る。

なお、上述した第１図（Ｂ）は補強壁２の部分のみを断
面して示してあり、多孔セラミック体１の骨格１ａの断
面は第２図のごと（である。第２図中１ｃは骨格１ａ内
部の空洞であり、これは後述する有機物骨格の燃焼飛散
により形成される。

次に上記の多孔セラミンク構造体の一般的な製造方法を
具体的な例を挙げて示す。上記多孔セラミンク体１の原
料として、コーディエライト原料粉末１００部（重量部
；以下同じ）、水１００〜１５０部、有機結合剤（４Ｆ
１えば、メチルセルロール、ポリビニルアルコール）３
〜７部を混練してコーチイエライト泥漿を調整する。こ
の泥漿に、単位長さ当たりのセル数８〜１３１ｉｆ／　
ｉ　ｎ　ｃ　ｈ（７）円柱状の形状をもつ三次元網状構
造の有機物（Ｈえば、ポリウレタンフォーム）を漫潰し
、浸漬後有機物内に残留しているコーディエライイ°ト
泥漿（３） の余剰分を遠心分離、圧縮エアなどで除去し、１００〜
１２０℃で２〜３時間乾燥する。上記有機物の骨格表面
が完全に原料微粉末で覆われるまで上記の浸漬−乾燥工
程を繰返す。

一方、補強壁２の原料としてコーディエライト原料粉末
１００部（重量部）、水４ｏ〜６０部、有機結合剤（例
えばメチルセルロース、ポリビニルアルコール）３〜７
部、コーディエライト原料の焼結温度より低温度で焼失
する可燃性微粒子（例えばカーボン粒子）１０〜２０部
を混練し、泥漿を調整する。この泥漿は前記の泥漿に比
べて水の量が少ないので、粘度が高くなっている。

この泥漿を単位長さ当りのセル数３０〜５０個／１ｎｃ
ｈ厚さ１〜３ｆｉ、長さは多孔セラミンク体１の外周長
に等しい三次元網状構造の有機物（例えば、ポリウレタ
ンフォーム）の表面にヘラなどを用いて塗布し、泥漿を
その骨格の間隙に均一に押し込む。

これを先に述べた有機物の外周に奄き付は端部を完全に
合わせた後、乾燥する。乾燥後、一体となった両有機物
に、コーディエライト原料粉末１００（４） 部、水１００〜１５０部、有機結合Ｍ（例えば、メチル
セルロース、ポリビニルアルコール）３〜７部を混練す
ることにより得た材料に浸漬し乾燥する工程を数回行な
う。その後、１３００〜１４７０℃で５〜ｌＯ時間焼成
する。

かかる、＊＊により第１図（Ａ）、（Ｂ）の構造より成
る多孔セラミンク構造体が得られる。

なお、補強壁２を形成するための上記泥漿は多孔セラミ
ック体ｌを形成する前記泥漿に比べて粘度が高いので、
前記有機物の表面に塗布するとその三次元綱状構造の骨
格の表面のみならず、その骨格間の内部連通空間にも泥
漿が付着する。しかも、その空間は前述の＊＊の浸漬−
乾燥工程の繰返しにより泥漿によって埋められる。

そして、このような状態下にある有機物を焼成すると、
その三次元網状の骨格は燃焼飛散する。

また、同時に前記の可燃性微粒子（例えばカーボン粒子
）も燃焼飛散する。従って、補強壁２の構造は第１図（
Ａ）、　　（Ｂ）のごとくになる。

上記構成によれば、多孔セラミック体１は木樽（５） 透体がディーゼルエンジンから排出されるパティキュレ
ートの捕集材として用いられる場合には、そのパティキ
ュレートを捕集する。一方、補強壁２は本構造体の機械
的強度を向上させるとともに多孔セラミック体１の内部
に流入したガスの側面部からの漏れを防止する役割を果
たしている。

ところで、補強壁２の内部構造が三次元網状を呈する有
機物骨格の間隙をセラミック質に置き換え、有機物骨格
存在跡とセラミック質の内部均一に分散している、セラ
ミック泥漿内に添加した可燃性微粒子により生成したボ
アの部分を空隙になした構造になっている。

かかる構造により、有機物骨格の表面にセラミック原料
を付着させ、焼成した、有機物骨格と類似の構造を有す
る補強壁をもつもの（以下比較例という）に比較して、
外周部から均一な荷重を加えてその抵抗力を測定するア
イソスタテック強度において、比較例の強度１０〜１５
ｋｇ／−に対して本発明では強度３０〜４０ｋｇ／−と
優れている。

これは、比較例の補強壁のそれぞれのセラミック（６） 骨格の内部に必ず芯材となった有機物骨格跡の空洞が残
り、あたかも中空パイプのようであり、補強壁の内、セ
ラミック質が占める割合が５体積％前後と非常にわずか
であるのに対して、本発明の構造体の補強壁２は三次元
網状構造の空隙２ａによって空隙３をもつセラミック体
４の周りを取巻く構造であって、補強壁２の内に占める
セラミック質は略９０体積％と多（、このため本発明に
おける補強壁２の強度が向上し、ひいては構造体全体の
強度が向上する。

また一方、耐熱衝撃性においても、この特性が主に空隙
率と強度により決定され、空隙率が高いと同時に強度の
優れたものが耐熱衝撃性に優れることが知られている。

比較例では空隙率の点では非常に優れているが、補強壁
のそれぞれの骨格の強度が弱いため、熱衝撃試験時に、
６００〜６５０℃でその補強壁に大きなりランクが発生
するのに対して、本発明の構造体では、見かけの空隙率
の点では低下の傾向にあるが、強度の向上により耐熱衝
撃温度７００〜７５０℃と比較例を上まわって（７） いる。ま餐本実施例に示したようなコーディエライト裂
構造体においては、公知の事実となってＧ）る原料のＭ
ａＯ（マグネシア）供給成分の粒径が生成したコーディ
エライトセラミック質自体の多孔質化に大きく影響を与
えることを利用すると、セラミック質自体の多孔質化が
可能となり、耐熱部に対する抗力がより高まる。更に、
補強壁２の原料のセラミック泥漿に添加した可燃性微粒
子の量が任意に選択できるため、構造体の用途に合わせ
た強度と耐熱衝撃性の両立が可能となる長所もある。

なお、本発明の実施例において、可燃性微粒子としてカ
ーボン粒子を用いた仄、他の無機物、あるいは有機物（
例えば木片）でもよく、要は燃焼により飛散するもので
あればよい。

また、多孔セラミック構造体の材質としてもコーディエ
ライト系に限らず、種々のセラミック材料を用いること
ができる。

以上要するに、本発明においては、多孔セラミック構造
体の機械的強度と耐熱衝撃強度とを向上（８） できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞、（Ｂ）は本発明の一実施例を示す斜視図
およびＶｋ面図、第２図は第１図（Ｂ）のＸ−Ｘ断面図
である。 ｌ・・・多孔セラミック体、ｌａ・・・骨格、１ｂ・・
・空間、２・・・補強壁、２ａ・・・三次元網状構造の
空隙。 ３・・・微小空隙、４・・・セラミ・ツク体。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （９） 第　１　しく （Ａ） １ （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三次元網状構造のセラミック骨格により形成された内部
   連通空間をもつ多孔セラミック体の外周に補強壁を投げ
   たセラミック構造体であって、三次元綱状構造の空隙周
   りに、内部に微小空隙をもったセラミック体を備えた構
   造により前記補強壁を構成した多孔セラミック構造体。