JPS58151382A

JPS58151382A - 多孔セラミツク構造物

Info

Publication number: JPS58151382A
Application number: JP3107182A
Authority: JP
Inventors: 成宮　恒昭
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-09-08

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】本発明はフィルター材や省エネルギ一部材等として特に
高温度下で使用される多孔セラミック構造物に関する。

セル膜のない軟質プリウレタン７オーム等の合成樹脂連
続気泡体にセラミック泥漿を付着させ、これを乾燥、焼
成することによって得られるセラミック多孔体は、溶融
金属中に含まれる金属酸化物やディーゼルエンジンの排
気ガス中に含まれるパーティ中エレーシ等を捕捉するフ
ィルター材として、また、ラジアンシチェープや加熱炉
の加熱ガスの排出口等に装着してその一射熱を利用する
固体伝熱変換素子として利用するなど１．高温度下での
フィルター材、省エネルギ一部材などの利用に非常に好
ましいものである。しかしながら、セラミック多孔体を
このように高温度下で使用しているうちに熱衡撃や熱応
力によってセラミック多孔体が破壊するおそれがあり、
このため急激な温度鍛化による熱衡撃や温度の不均一性
により発生する熱応力に対する強度を上げるための対策
として、セラミック多孔体の熱ｊｌｌ張係数を小さくす
ることにより１応力の発生を可及的に防止しているが、
更にその耐熱衝撃性や耐熱性等の熱的性質を向上させる
ことが礒まれる。

本発明看は、上記事情に鑑み、セラミック多孔体の熱的
性質を向上させることについて鋭意検討を行なった結果
、内部連通空間を有する三次元網状構造をなしたセラミ
ック多孔体として、そＯ嵩比重が０．２５〜０．６であ
り、網目の径が０．３〜１０■であり、空謙率が７５〜
９５襲であり、かつ空気の圧力損失が毎秒風速ｌ鳳で１
−の厚みを通過するのに水柱０．１〜３０−である七ラ
ミツタ多孔体を用いると共に、金属の窒化物、炭化物、
はう化物及びけい化物から選ばれる少なくとも１つの化
合物、より好適には金属の窒化物及び／又は炭化物をｗ
ＩＪ記セラミック多孔体の骨格格子中に分散するか又は
骨格格子表面を被覆することにより１熱的性質の優れた
多孔セラミック構造物が得られ、上記目的が効果的に達
成されることを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。

本発明に係る多孔セラ文ツタ構造物によれば、上述した
性状のセラミック多孔体に金属の電化物１炭化物、はう
化物又はけい化物を分散もしくは被覆させたことにより
、熱伝導率及び輻射性能が着しく向上し、セラミツタ多
孔体に対する温度分布ＯＳ−化が達成されて耐熱衝撃性
や耐熱性が向上し、また一体伝熱変換素子等として使用
する場合、輻射性能が顕著に増大したことによって変換
素子としての効率を大巾にアップし得るもので、省エネ
ルギーに対する貢献も大きいものであり、とりわけ温度
条件の可酷なｇｉｌｌ気、例えば局部加熱の与えられる
場所に用いられても熱的シ曹ツタを有効に緩和するため
、ディーゼルパーティ中ニレ−＞０＠捉材や透気性断熱
材等として有効に使用し得るものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明に係る多孔セラミック構造物は、流体通路となる
内部連通空間を有する三次元網状構造をなしたセラミッ
ク多孔体を主体としてなるものである。なお、この場合
、セラミック多孔体は実質的に目詰りのないものが好ま
しい。また、セラミック多孔体は１合成樹脂連続気泡体
、より好適にはセル膜のない軟質ポリウレタンフォーム
にセラミック泥漿を付着させ、これを焼結することによ
り前記気泡体を炭化除去してこの気泡体とほぼ同一のセ
ル構造に形成したものを用いることが好ましい。特に、
−ｋｋ膜のない軟質ぎりウレタン７オームからセラミッ
ク多孔体を形成することにより正十二面体の陵の部分の
みからなる篭形のセラミック多孔体が得られ、これは空
−率が大きいので圧力損失が少ない状態で排気ガス噂の
流体が通過すると共に、内部連通空間が入り組んでいる
ので排気ガス等の流体がこの内部連通空間を通過する際
格子と確実に接触し、流体中の央雑物の除去や流体との
熱交換が効率よく行なわれる。

前記セラミック多孔体の材質は特に制限されないが、温
度変化の激しい場所で用いられる場合はコージライト相
を２０重量囁以上含むものが好ましく、これにより耐熱
衝撃性の鳥いものにすること−ができ、また１２５０℃
を超える場所で使用される場合は、耐熱性の烏いもの、
特にアルミナを８７重量≦以上含むものが好ましい。

本発明において、前記セラミック多孔体は、その嵩比重
力ｏ、２＠−０，６、網目の径カ０．３〜１０１１１１
、空−率が７ｓ〜１１１Ｉ蝿、空気の圧力損失が毎秒風
速ｌ墓で＊ｃｘａｏ厚みを通過するのに水柱０．１〜３
０■であることが必要であり、これにより通気性と断熱
性ｏｉｉｉｓに優れ、効果の高い多孔セラミック構造物
が得られる。これに対し、上記範囲をはずれる場合は良
好な多孔セラ竜ツタ構造物とならない。

即ち、嵩比重が０．２５より小さいと強度が不十分であ
り、また嵩比重が０．６より大きいと目詰りが発生して
圧力損失が高くなる。また網目の径が０．３−より小さ
いと強度が低下し、圧力損失の上昇を招き、網目の径が
１０−より大きくなると流体との接触が不十分となる。

更に、空線率が７５−より小さい場合は、目詰りが発生
して圧力損失が高くなり電空−率が９５憾を超えると強
度が低下し、好ましくない。なお更に、圧力損失が３０
−を超えるものは一流体を通過せしめるという目的には
好ましくない。

本発明に係る多孔セラ竜ツタ構造物は、上述した構成の
セラミック多孔体の骨格格子中に窒化物、炭化物、はう
化物及びけい化物から遍ばれる少なくとも１つの化金物
を分散させるか又はセラミック多孔体の骨格格子全体も
しくは少なくとも流体流入側の格子を窒化物、炭化物、
はう化物及びけい化物から違ばれる少なくとも１つの化
合物で被覆するものであり、これにより前記セラミック
多孔体の熱的性質を顕著に一部させることができるもの
である。

この場合、金属窒化物としては、ＴｉＭ　、　ＺｒＭ。

８１ｓ）ｊｎ　、Ｊ！ｆ）ｊ　ｓ　１’）ｊ、２１％　
Ｂ＠３１ｈ　、Ａｌｌ　、　？ｈｓ）ｉ４等が挙げられ
、金属炭化物としては、？１０　、Ｚｒ０１ＨｆＯ１Ｖ
Ｏ，？ａＯ％ＭｂＯ％　１０ＳＢｉｂ、８１０１１カ挙
げられ、金属はう化物としては、ムｌＢ５５ｉＢ。

ＴｉＢ１　、ＺｒＭ諺、ＨｆＢ禦、ＶＢｓ　％　　Ｔａ
Ｂ　％　ＷＢ等が挙げられ、更に金属けい化物としては
・、ＭＯ８１、ＴｉＢ１、Ｗｒｓｉ、ｖｇｉ等が挙げラ
レルカ、ナカテモ金属窒化物及び金属炭化物が優れた効
果を与え、特ニＴｉ１ｌ　ｓ　ｚｒｘ　ｓ　８１１Ｍａ
　、！ｉｏ　、ｚｒａ　％　ＨｆＯ、ＶＯ１ｊａＯ％１
Ｉｂｏ、１０　、１１１０　％８１０が好ましく用いら
れるＯこれらの化合物をセッセツタ多孔体格子中に分散させる
場合には、セラミック多孔体の製造時にセラミック泥漿
中に前記化合物の１種又は２種以上を混入して竜ラミツ
タ多孔体を形成することにより、前記化金物をセラミッ
ク多孔体中に分散させることができ、また前記化金物を
七ラミツタ多孔体の格子に被−させる場合は、形成され
たセラミツタ多孔体Ｏ全体もしくは一部を水等の溶剤に
前記化合物０１橋又は２種以上を分散させてなる分散液
中に浸漬し、乾燥或いは焼結することにより、１紀化合
物を被纏することができる。

なお、金属電化物や炭化物等の化合物は、必ずしもこれ
らの化合物の粒子間で焼結している必要はないもので、
むしろ焼成温度、コスト、とりわけ物性向から、コージ
ライト相やアル之す等により構成されるセラミック多孔
体の格子中に分散させることが好ましい。金属窒化物や
炭化物等Ｏ化合物をセラミック泥漿中に混入してこれら
の化合物をセラミック多孔体０６子中に分散させること
により、これらの化合物の焼結温度よりかなり低い温度
で良好な特性の多孔セラミック構造物を製造できる。

前記金属窒化物や炭化物等の化合物の分散量もしくは被
覆量は、要求される性能等により相違し、特に制限され
ないが、熱的性質を向上させる点から使用量が少なすぎ
る場合は間層が生じるので、多孔セラミック構造物全体
の少な（とも１容量襲、より好適には分散させる場合は
１０容量外以上、被覆する場合は５容量襲以上とするこ
とが好ましい。また、その上限は９７容量襲とすること
が好ましい。即ち、多孔セラミツタ構造物をセラミック
多孔体形成原料９９〜３容量襲と前記化合物１〜９７容
量襲と０割合で形成することが好ましい。

本発明の多孔セラミック構造物は、高温度下の流体を櫨
々の目的で流通させる用途に使用でき、とりわけディー
ゼルエンジン排ガス中に含まれるパーティキユレートを
纏捉、除来するパーティキエレート捕捉材、ラジアント
チューブ内や加熱炉内に直接配設して高温ガス、特に高
温排ガスとの岡で熱交換を行ない−ご”の島を輻射熱と
し′て利用する通気性Ｗ＃熱材＊ｏ＠熟交換素子として
好適に用いられる・これらのパーティキエレート捕捉材
や伝島嶽換素子七してＯ用途では、高温′Ｏ流体が通過
したり、−１側から加熱されたりず−るＯで、従車にお
いてはセラミツタ多孔体中に温度分布が生じ、このため
熱応力が発生してセツセツタ多孔体が破壊するおそれが
あったが、本発明の多孔七ツ竜ツタ構造物は、内部連遁
空闘を有する三次元網状構造をなしたセラ文ツタ多孔体
として、その嵩比重が０．２５〜０．６であり、網目の
径が０．３〜１０■であり、空−率が７ｓ〜■Ｊであり
、かつ空気の圧力損失が毎秒風速１鳳で１（至）の厚み
を通過するのに水柱０．１〜３０−である七テミツタ多
孔体を用いると共に、金属の窒化物、炭化物、はう化物
及び番すい化物から違ばれる少なくとも１つの化合物、
より好適には金＠０１１化物及び／又は炭化物を前記セ
ラセツタ多孔体の骨格格子中に分散するか又は骨格格子
表向を被覆したことにより、可酷な温度条件下、例えば
局部加熱に対して強く、温度の均一化が速やかに起るた
め熱応力の発生が低減し、耐熱衝撃性や耐熱性が非常に
高く、また輻射性能も顕著に増大しているので、パーテ
ィ今エレーシ捕捉剤や綱体伝熱変換素子として非常に有
効に使用し得るものである。

出願人　　プリデス）ンタイヤ株式金社代理人　弁理士
　小　島　隆　司ｐ　弁理士高畑端世

Claims

【特許請求の範囲】ｔ　金属の窒化物、炭化物、はう化物及びけい化物から
遥ばれる少なくとも１つの化合物を内部連遍空閤を有す
るヨ次元網状構造をなしたセラミツタ多孔体の骨格格子
中に分散させるか又は骨格表肉に被験してなり、前記セ
ラミツタ多孔体の為比重が０．２５〜０．６であり、網
目の径が０．３〜１０−であり、空−率が７５〜９５襲
であり、かつ空気の圧力損失が毎秒風速１鳳で１ｃＩｌ
の厚みを通−するのに水柱０．１〜３０−であることを
４１黴とする多孔セラミックｗＩ造物。２　セラミック多孔体の骨格格子に分散又は被験される
化合物が金属の舅化物又は炭化物でｈる待ｅｔａ求ｏ＊
囲第１積記載の多孔セラミックｌ１１＆物。３、　金−の窒化物又は炭化物が、Ｔｉｎ　％　ＺｒＮ
　ｓ！３１ｓＭａ　　、？１Ｇ　、ＺｒＯ，１ｉｆｅ、
ＶＯ１’ｒａＯｓｌｂｏ、ＷＯｌＢｉＯ又は８ｉ０であ
る特許−求の範ＩＩ第２ａ記載の多孔セラミック構造物
。仏　多孔セラミック構造物が、セラミック多孔体形成原
料９９〜３容量襲と、セラミック多孔体の骨格格子に分
散又は被験される化合物１〜９７容量襲とからなるもの
である時許賭求の範囲第１項乃至第３項いずれか記載の
多孔セラミック構造物。よ　セラミック多孔体が、合成４ＩｉＩｌ＆連続気泡体
にセラミック泥漿を付着させ、これを乾燥焼成すること
により齢紀気泡体を炭化除去して得られる前記気泡体と
ほぼ同一のセル４Ｍ造を有するものである特許請求の範
囲′ｉｓ１桐乃主第４Ｊｊ４いずれか記載の多孔セラミ
ック構造物。乙　合成ａｉｌ脂連続気泡体がセル展のない軟質ポリウ
レタンフォームである特＃ｆＩＭ求の範囲第５ＪＪｔ記
載の多孔セラミック＃４造物。