JPS6117472A - 多孔質炭化けい素焼結体の製造方法 - Google Patents

多孔質炭化けい素焼結体の製造方法

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JPS6117472A
JPS6117472A JP59138825A JP13882584A JPS6117472A JP S6117472 A JPS6117472 A JP S6117472A JP 59138825 A JP59138825 A JP 59138825A JP 13882584 A JP13882584 A JP 13882584A JP S6117472 A JPS6117472 A JP S6117472A
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silicon carbide
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porous
porous silicon
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高見沢 稔
本宮 達彦
鈴木 仁一郎
戸出 孝
小林 泰史
浩美 大崎
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は多孔質炭化けい素焼給体、特には各種フィルタ
ー、触媒担持体、各種薄膜用支持体として有用とされる
多孔質の炭化けい素焼給体に関するものである。
(従来の技術) 炭化けい素は化学的、物理的にきわめて安定な性質を有
しており、特に高温における耐酸化性。
耐蝕性、熱伝導性1強度にすぐれ、熱膨張係数も低いと
いうことから、ガスタービン翼、自動車用部材、腐蝕性
流体用部材、耐火材、高温反応炉用部材、電気・電子用
部材1機械的部材などに有用とされている。そしてこの
炭化けい素は焼結体として供給されている力ζこれはそ
の使用目的上から高密産品が要求されるためにこの高密
度化焼結法が種々提案されている。
他方−この炭化けい素については化学的、物理的に安定
な性質をもっていることから高密度化していない多孔質
焼結体が各種フィルター、触媒担持体、各種薄膜用支持
体として要求されているが。
これについての焼結例はない。
(発明の構成) 本発明はこのような不利を解決した多孔質炭化けい素焼
給体に関するものであり、これは結晶子が50AJ2を
下のβ型炭化けい素の集合体であり。
平均粒径が0.01〜1μである球状形状の超微粒子 4、状β型多結晶炭化けい素に、平均粒径が6μ以下の
多結晶炭化けい素微粉末を混合し、1,750〜2.5
00℃の温度で焼成してなることケ特徴とするものであ
る。
これを説明すると1本発明者らはさきに分子中に少なく
とも1個のけい素−水素結合を有し。
5iX(Xはハロゲン原子または酸素原子)結合を含ま
ない有機けい素化合物を750℃以上で熱分解させれば
粉砕工程を経ることなしで超微粒子状の炭化けい素を高
純度でしかも収率よ(得ることができることを見出しく
特開昭59−39708号公報、特願昭58−1559
11号、特願昭58−201202号明細書参照)、こ
のようにして得た炭化けい素は焼結助剤の添加なしでも
焼結するし、従来公知の炭化ゆい累との混合物も極めて
装置の焼結助剤で焼結できることを見出した(特願昭5
8−155910号、特願昭58−213477号明細
書径照)。そして、これについてさらに研究を進めたと
ころ、上記した気相熱子 分解法で得られた超微乳状のβ型炭化けい素に市販され
ている微粉状の炭化けい素を混合して焼結すると1両者
の焼結特性の相違によってこの焼結体が多孔質となるこ
とを見出すと共に、超微粒子状β型炭化けい素に混合す
る炭化けい素の種類。
これらの配合比、焼結条件などを選択すれば高焼結度で
しかも多孔質の炭化けい素焼給体を工業的に容易に得る
ことができるということを確認して本発明を完成させた
本発明の多孔質炭化けい素焼給体を作るための始発材料
とされる超微粒子状β型炭化けい素は有機けい素化合物
の気相熱分解反応によって得られるが、この有機げい素
化合物はその分子中に少なくとも1個の5i−H結合を
含むが、しかしSiX結合を含まないものであり、これ
は例えば一般式 R(Si)(こ\にRはその少なzn
−Hn くとも1個が水素原子であり、その他はメチル基。
エチル基、プロピル基、フェニル基、ビニル基などから
選ばれる1価の炭化水素基、nは1〜4の正数〕で示さ
れるシランまたはボリン2ン類、お〔こ\にRは前記と
同じ、R1はメチレン基、エチレン基またはフェニレン
基1mは1〜2の正数〕で示されるシルアルキレン化合
物またはシル7工4ニレン化合物、あるいは同一分子中
にこの両者の主骨格をもつ化合物があげられる。そして
、この有機けい素化合物としては6次式 %式% で示されるシラン−ポリシランが例示され、これらはそ
の1種または2種あるいは2種以上の混合物として使用
されるが、これらについては式れるジメチルポリシラン
を350℃以上の温度で熱分解させて得られるジメチル
ポリシランを主体トスるメチルハイドロジエンシラン類
が好ましいものとされる。なお、これらの有機けい素化
合物は従来公知の方法で製造することができるが、これ
らは蒸留工程で容昌に高純度化することができ。
粉砕工程が不要なために本反応によって得られる炭化け
い素も極めて純度の高いものになるという有利性が与え
られる。
この有機けい素化合物の気相熱分解反応はこれを750
〜1.500℃に加熱した反応帯域に水素ガスまたは窒
素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスをキャリヤー
ガスと共に導入して熱分解させればよく、この反応によ
れば結晶子が50A以下のβ型炭化けい素の集合体で、
平均粒径が0.01〜1μである球状形状をもつ超微粒
子状のβ型多結晶炭化けい素が得られる。
本発明の多孔質炭化けい素焼給体はこのようにして得た
超微粒子状β型炭化けい素に通常市販されている微粉末
状の炭化けい素を混合し焼結することによって作られる
が、これらの配合比は超微粒子状β型炭化けい素あるい
は微粉末状炭化け(・素が1重量部以下では焼結体が多
孔質とならない。
また−こ−に使用される微粉状炭化けい素は一般に市販
されているa型−β型のいずれであってもよく、目的と
する多孔静焼結体の孔径な均一とするためにはできるだ
け平均粒径の細かいものとすることがよいが、これには
機械的粉砕のために限度があるし、6μ以上の成分が多
くなる(粘度分布の広いもの)と、孔径も不均一になる
ので平均粒径が6μ以下のものとすることがよい。この
ものは結晶子が成長したα、β構造の多結晶体を粉砕し
たもののため非球状形状をしており、焼結温度は前記し
た超微粉状炭化けい素と異なった値を有している。
こ\に配合された超微粒子状β型炭化けい素と微粉状炭
化けい素との混合物はついで成形し焼結すればよいが−
この成形はセラミック業界で公知の方法で行えばよく、
これは例えばグイプレス法で行なえばよい。この成形に
は結合剤として、加熱により分解生成物が残存しないよ
うな有機化合物1例えばパラフィン−低分子量セルロー
ス誘導体、フェノール樹脂などを単独で、あるいはアセ
トンなどに溶解して使用してもよいがこれら結合剤を使
用せずに直接加圧、成形してもよい。また。
これをチューブ、ルツボなどの複雑な成形品とするため
にはラバープレスなどを用いて成形すればよいが、より
精密な成形品を得るためには生の賦形体をその焼結前に
研削するか、あるいはスライスなどの機械加工を施すこ
とがよい。なお、この成形はスリップキャスト法で行な
ってもよいが。
この場合には炭化けい素粉末にポリエチレングリコール
、低分子量セルロース誘導体、パラフィンなどの可塑剤
とポリビニルブチラールなどの結合剤を添加し、水中に
分散させてから焼石こう型内に流し込めばよい。またセ
ルロース誘導体などと水との混合物からなる成形可能な
ペーストは押出成形、射出成形、ロール成形などを行な
ってもよい。
また、このようにして得られた成形体はついで焼結する
ことによって焼結体とされるが、これには焼結に先立っ
て添加した有機化合物を揮発させたのち、常圧または真
空下のいずれかの方法で行えばよい。しかし、この加熱
温度についてはこれを1,750℃以下とすると焼結不
足となって焼結体の強度が低下するばか得られる多孔質
焼結体の孔径が一定にならないという不利が生じ。
2.500℃以上とすると粒子の成長によって多孔質焼
結体の孔がみだれたり、一部に炭化けい累の昇華によっ
て粗大孔が発生するので、これは1.750〜2,50
0℃の範囲、好ましくは1.900〜2,300℃の範
囲とすることがよい。
また、この焼結は窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活
性雰囲気下あるいは真空下とすることが必要とされるが
、この焼結工程に先立って前記した成形品についての切
削加工を実施する場合には。
これを必要に応じ仮焼してもよいが、この温度は1.5
00℃以下とすることがよく−この温度はその機械加工
に必要とされる強度に応じて定めればよい。
なお、この焼結時にはこれが超微粒子状β型炭化けい素
と市販品のような微粉状の炭化けい素との焼結速度の差
を利用して多孔質焼結体を得るものであるということか
ら、特に焼結助剤を添加する必要はないが、焼結密度を
あげ、孔径な小さくするような目的には焼結助剤として
のほう素を0.03〜1,0重量部添加してもよい。こ
の焼結助剤の添加により任意の密度を有する焼結体を得
ることができるが、この場合に添加するほう素置は前記
した量と同一とすればよく、このほう素としては金属は
う素、はう素化合物のいずれであってもよい。
これを要する忙1本発明は結晶子が50A以下のβ型炭
化けい集果合体で平均粒径が0.01−1μである球状
形状をもつ超微粒子状β型多結晶炭化けい素と平均粒径
が6μ以下の微粉状炭化けい素との混合物を1,750
〜Z500℃で焼結させて得られる多孔質炭化けい素焼
給体に関するものであるが、このものは多孔性体である
ことから密度は1.70〜2.5017 / 0.0.
となるが、七の孔径が0.05〜100μmのはゾ均一
な孔径をもつものとされるので各種フィルター−触媒担
持体、各種薄膜用支持体として有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例1 内径70mm−長さ1,500j+mのムライト製炉心
管を備えた縦型管状電気炉を1,400℃に加熱し。
こ−にテトラメチルクシ2ンlO容量チを含む水素ガス
を20011時で導入して8時間反応させたところ、炭
化けい素粉末sa7g(収率87%)が得られた。
このものは電子顕微鏡のβ−BiO(1,Lsl)回折
による暗視野像の測定結果から50X以下のβ型炭化け
い素の集合体で平均粒径が0.3μである球状形状をも
つ超微粒子状のβ型多結晶炭化けい素であることが確認
された。
つぎにこの超微粒子状β型多結晶炭化けい素5gと市販
のβ型炭化けい累・β−ランダム(イビ電社裂商品名、
最大粒径6μ)95gとをパラフィン1重量%を含むア
セトン溶液50 C,O,に溶解し。
超音波混合を行なったのち+ 35iiX 35mzX
10mの金型に入れ一150Ky/efflでプレスし
ついでラバープレスで1.5t/crIの加圧処理を行
ない、常圧焼結用カーボン型に入れてアルゴン雰囲気中
で大気圧下に2,100℃で1時間無加圧焼結を行なっ
た。
得られた焼結体は密度が1.82110.0・、酸素透
過量が1.2 X 10  o−o−/ di−a、e
a、cmHlであり、このものは第1図の電子顕微鏡写
真からきれいに焼結した多孔質焼結体と認められたが−
比較のために市販の炭化けい素のみで同様に焼結処理し
たものは一部に粒の成長が認められたものの。
焼結に伴なう収縮がなく焼結体は得られな力)つた。
実施例2〜6 子 実施例1で得た超微量β型多結晶炭イヒけ(・素因と実
施例1で使用した市販の微粉末炭(しけ(・素(Blま
たはこれとは別種の市販の微粉末α復炭イヒけ8゛−′
(″11ゝ′″−−4゛0−“゛ イμ)(C)とを第
1表に示した配合比で混合し、実施例1と同じ方法で成
型し、焼結したところ、多孔   7質炭化ゆ゛素焼結
体力′得6れ−これらをま第1表に   昧併記したと
おりの密度−酸素透過量を示した。
実施例7 実施例1におけるテトラメチルシランをジメチルシラン
としたほかは同様にしたところ結晶子が4゜ 50A以下のβ型炭化けい素の集合体であり、平均粒径
が0.1−0.7μである球状形状をもつ超微粒子状β
型多結晶炭化けい素が得られたので、この5重量部に実
施例1で使用した市販の法化けい素95部とメチルセル
ロース・60SH−4000〔信越化学工業(株)製商
品名〕5重量部、グリセリン8重量部、水19重量部を
15〜20℃の温度でヘンシェルミキサーを用いて混合
したのち。
三本ロールを10回バスさせて均一混合物とした。
つぎにこの混合物をスクリュー押出機を用いて巾50.
..厚さ2Hのシートとし、これを50順の長さに切断
してからラバープレスで1.5t/cdの加圧処理し、
ついで700℃で30分間加熱して有機質物を除去後、
窒素ガス雰囲気中において2.100℃で1時間常圧焼
結を行なったところ。
密度が1.641110.0.で酸素透過量が2.5 
X l O”0、Oj−・8eC−crnH,Iの多孔
質焼結体が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1の方法で得られた本発明の多孔質炭化
けい素焼給体の電子顕微鏡写真を示したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、結晶子が50Å以下のβ型炭化けい素の集合体であ
    り、平均粒子径が0.01〜1μである球状形状の超微
    粒子状β型多結晶炭化けい素に、平均粒径が6μ以下の
    多結晶炭化けい素微粉末を混合し、1,750〜2,5
    00℃の温度で焼成してなることを特徴とする多孔質炭
    化けい素焼結体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6236067A (ja) * 1985-08-05 1987-02-17 東海高熱工業株式会社 高純度な再結晶炭化珪素質焼成体の製造方法
JPS62260772A (ja) * 1986-05-06 1987-11-13 科学技術庁無機材質研究所長 高純度炭化珪素焼結体の製造方法
JP2007526819A (ja) * 2003-07-09 2007-09-20 サント−ゴバイン・インドステイ・ケラミク・ロテンタルゲーエムベーハー 多孔質セラミック体およびその製造方法

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