WO2007097161A1 - 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 - Google Patents

炭化珪素質多孔体及びその製造方法 Download PDF

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Takuya Hiramatsu
Shinji Kawasaki
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention mainly relates to a silicon carbide based porous material having characteristics suitable as a material constituting a filter for exhaust gas purification of automobiles, a catalyst carrier, and the like, and a method for producing the same.
  • a filter diesel particulate filter (DPF) for collecting and removing particulate matter contained in a dust-containing fluid such as diesel engine exhaust gas, or a catalyst for purifying harmful substances in exhaust gas
  • a catalyst carrier for supporting the components, cell partition walls (ribs) that form a composite of a plurality of adjacent cells, and a honeycomb that surrounds and holds the outermost peripheral cell located on the outermost periphery of the cell composite
  • a porous honeycomb structure composed of an outer wall is widely used, and there is also a regeneration method in which an oxidation catalyst is supported on a conventional DPF and the accumulated particulates are oxidized and burned to regenerate continuously.
  • the development of the adopted DPF catalyst regeneration DPF
  • One of the constituent materials is refractory silicon carbide (SiC).
  • honeycomb structure for example, silicon carbide having a predetermined specific surface area and containing impurities is used as a starting material, which is molded into a desired shape, dried, and then heated to 1600-2200 ° C.
  • a porous silicon carbide catalyst carrier having a honeycomb structure obtained by firing within a temperature range is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • a filter having a high porosity particularly a filter having a porosity of 50% or more
  • this sintering is performed. Since the binding mechanism does not function sufficiently, growth of the neck portion is hindered, resulting in a disadvantage that the strength of the filter is lowered.
  • a porous honeycomb structure including refractory particles as an aggregate, particularly silicon carbide and metal silicon, and a method for manufacturing the same are disclosed (for example, patents).
  • Reference 2 a porous honeycomb structure can be produced at a low temperature at a relatively low firing temperature, and a product having characteristics such as high thermal conductivity and high strength can be obtained.
  • the porosity of the obtained porous honeycomb structure can be increased by adding a pore-forming material during blending.
  • Such a honeycomb structure is desired to have a high porosity from the viewpoint of reducing pressure loss.
  • the amount of the organic pore former such as starch and foamed resin is increased in the raw material mixture of the porous material containing silicon carbide particles and the like during firing. There is a method of burning off the pore former.
  • an inorganic microballoon containing Si and A1 and a compound containing an alkaline earth metal are added to a raw material mixture containing silicon carbide particles and metal silicon, and then a predetermined shape is obtained.
  • the formed molded body is calcined and main-fired, the inorganic microphone mouth balloon is melted, and Si, Al, and alkali are formed on the surface and / or the periphery of the silicon carbide particles and / or the metal silicon.
  • a method for obtaining a porous body having a porous structure having an oxide phase containing an earth metal has been disclosed (see Patent Document 3).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-182228
  • Patent Document 2 JP 2002-201082 A
  • Patent Document 3 International Publication No. 2003Z082770 Pamphlet
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to sinter organometallic compound particles by firing a raw material mixture to which organometallic compound particles have been added.
  • an object thereof is to sinter organometallic compound particles by firing a raw material mixture to which organometallic compound particles have been added.
  • pores are formed, and the presence of aggregates and decomposition of organometallic compound particles reduces the generation of rough air holes and increases the pore diameter to a predetermined size. It is to obtain a porous body that can increase the porosity while maintaining the thickness and has a sharp pore size distribution.
  • the following silicon carbide based porous material and a method for producing the same are provided.
  • Silicon carbide having an aggregate derived from organometallic compound particles containing silicon carbide particles and metal silicon as an aggregate, and shrinking in volume by heat treatment and forming pores. Porous material.
  • log (D) -log (D) shows a pore size distribution of 0 ⁇ 4 or less [1]
  • the silicon carbide based porous material of the present invention by firing the raw material mixture to which the organometallic compound particles are added, the organometallic compound particles are decomposed and converted into a volume. Shrink to form pores.
  • the presence of a substance in which organometallic compound particles are decomposed and converted as aggregates can reduce the generation of rough atmospheric pores and increase the porosity while maintaining the pore size at a predetermined size. And a porous body having a sharp pore size distribution can be obtained.
  • a silicon carbide based porous material having high strength, low pressure loss and good dimensional accuracy can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the internal structure of a molded body containing silicon carbide particles, metal silicon, and organometallic compound particles before heat treatment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of a sintered body containing silicon carbide particles, metallic silicon and organometallic compound particles after heat treatment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal structure of a molded body including silicon carbide particles, metal silicon, and organometallic compound particles before heat treatment. As shown in FIG. 1, before the heat treatment, the molded body is almost filled with the silicon carbide particles 1, metal silicon 2 and organometallic compound particles 3 so that there are few voids. Yes.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of a sintered body containing silicon carbide particles, metal silicon and organometallic compound particles after heat treatment.
  • the organometallic compound particles 3 are largely contracted in volume to become contracted particles 3a, and the metal silicon 2 particles are bonded to each other to form bonded metal silicon 2a.
  • the surrounding silicon carbide particles 1 and contracted particles 3a are bonded together to form large voids 4.
  • the silicon carbide based porous material according to the present invention includes silicon carbide particles as an aggregate and metal silicon, and decomposes and converts by heat treatment to form pores by shrinking in volume. It has an aggregate derived from organometallic compound particles.
  • the aggregate derived from the organometallic compound particles preferably contains Si, ⁇ , and C.
  • the organometallic compound particles are not particularly limited, but are preferably silicone resin particles.
  • the silicon carbide based porous material of the present invention by firing the raw material mixture to which the organometallic compound particles are added, the organometallic compound particles are decomposed and converted, and the volume shrinks to form pores.
  • the presence of the decomposed and converted organic metal compound particles as an aggregate can reduce the generation of rough atmospheric pores and increase the porosity while maintaining the pore diameter at a predetermined size.
  • a porous body having a sharp pore size distribution can be obtained, it can contribute to an increase in strength, a low pressure loss, and an improvement in dimensional accuracy.
  • the silicon carbide based porous material of the present invention preferably has a porosity of 45 to 70% and an average pore diameter of 8 to 20 / im. Porosity less than 45% or average pore size In the case of DPF, especially in the case of DPF for catalyst regeneration, in which the catalyst component is coated in the pores later, the porosity and average pore diameter required for the porous material that is configured to effectively support the catalyst component are reduced. Les, which is preferable because it can not be satisfied. In addition, when the porosity force exceeds 0% or the average pore diameter exceeds 20 zm, the strength sharply decreases, so that the durability as DPF or DPF for catalyst regeneration becomes insufficient, which is preferable. ,.
  • the silicon carbide based porous material of the present invention has a porosity of 45 to 65% and an average pore diameter of 8%. It is particularly preferable that the porosity is more preferably 50 to 60% and the average pore diameter is 8 to 15 ⁇ m.
  • the silicon carbide based porous material of the present invention has a sharp pore size distribution, more specifically, a pore size corresponding to pore volumes V and V indicating 10% and 90% of the total pore volume. D, D
  • the evaluation is based on the difference between log (D) and log (D), and log (D) — 1
  • the silicon carbide based porous body of the present invention can reflect its characteristics as, for example, a constituent material of a honeycomb structure, and thus has excellent oxidation resistance, acid resistance, and particulate resistance.
  • it can be suitably used under high SV (space velocity) conditions as DPF, DPF for catalyst regeneration, or catalyst support.
  • Silicon carbide particles and metal silicon may contain trace amounts of impurities such as Fe, Al, or Ca, but they can be used as they are and have been purified by chemical treatment such as chemical cleaning. May be used. Also, the bond between silicon carbide particles and metal silicon In order to increase the concentration, metal elements such as silicon dioxide and alkaline earth may be added.
  • organometallic compound particles Bulky organometallic compound particles containing Si, C, and O components
  • a molding aid such as an organic binder is added, mixed and kneaded to obtain a molding clay.
  • the organometallic compound particles exhibit an action as a pore-forming agent by being added to the raw material mixture, and conventionally used organic pore-forming materials such as starch and foamed resin are inorganic particles. Compared with, it has a low specific gravity and an appropriate strength, so that it is easy to handle that is not easily crushed during mixing and kneading. At this time, all of the pore former may be used in combination with an organic pore former which may be formed of organic metal compound particles.
  • the obtained clay is formed into a predetermined shape (for example, a honeycomb shape), and the obtained formed body is calcined to remove (degrease) the organic binder in the formed body, and then the main firing is performed. By doing so, a silicon carbide based porous material can be obtained.
  • the organometallic compound particles have different heat resistance depending on the composition, even if the heat-treated organometallic compound particles are decomposed and converted into other compounds, the total amount is not lost. Remains in a contracted shape (for example, if heat treatment is performed in an oxygen-excess atmosphere, all organic chains are burned, and the remaining SiO is oxidized to SiO 2. Also, if heat treatment is performed in a low oxygen atmosphere, (The organic chain does not burn completely and remains as a glassy material containing Si, c, o.) In addition, the amount of gas generated during heat treatment is smaller than when organic pore formers are used, so defective parts such as cracks, tears, or cuts occur in the resulting silicon carbide porous material. There is an effect to suppress. In this case, even when used in combination with an organic pore-forming agent, there is an effect of suppressing the amount of organic substances, and the same effect as described above is exhibited.
  • the main feature of the method for producing a silicon carbide based porous material of the present invention is that organometallic compound particles that form pores by volume contraction by decomposition and conversion by heat treatment are added.
  • the method for producing a silicon carbide based porous material according to the present invention uses the organometallic compound particles as compared with the method using mainly an organic pore former as a pore former. Therefore, even if baked, it does not burn off, so it is possible to increase the amount of pore-forming material when increasing the porosity, and the porosity can be maintained while maintaining the pore diameter at a predetermined size. Can be bigger Therefore, a porous body having a sharp pore size distribution can be obtained.
  • the organometallic compound particles used in the present invention are not particularly limited as long as they satisfy the above requirements, but are preferably silicone resin particles.
  • silicone is a polyorganosiloxane, which is a non-naturally occurring polymer based on an inorganic siloxane bond (Si-O 1 Si). Silicone has a variety of forms, such as its skeletal structure (two-dimensional or three-dimensional polymerization), degree of polymerization and organic groups that become side chains, oily materials, elastic rubbery materials, and resins that cure by heating. There is also a particle shape used in the present invention.
  • Silicone particles are composite particles of organic matter and metal (Si), so their specific gravity is as low as 0.97 ⁇ : 1.3, and the weight decreases due to decomposition and disappearance of organic side chains by heat treatment.
  • Si organic matter and metal
  • the organometallic compound particles used in the present invention form pores when the volume decreases (shrinks), and when the particles decompose, convert, and contract, Si, C, ⁇ It exists as an aggregate containing This contracted aggregate exists as SiO-based particles, although it depends on the composition and structure of the organometallic compound to be added (type of side chain, polymerization state, polymerization degree) and heat treatment conditions. Compared with crystalline inorganic substances such as SiO, these particles
  • Porosity can be formed in which the behavior of induction and thermal expansion is similar to that of silicon carbide, and remains as an aggregate without being disadvantageous in terms of characteristics.
  • the method for producing a silicon carbide based porous material of the present invention 5 to 30 parts by mass, preferably 5 to 30 parts by mass of the above organometallic compound particles with respect to 100 parts by mass of the total amount of silicon carbide particles and metal silicon. 10 to 30 parts by mass).
  • the addition amount of the organometallic compound particles is less than 5 parts by mass, the pore-forming effect is not sufficiently exhibited, while when the addition amount of the organometallic compound particles is more than 30 parts by mass Since the amount of aggregates to be increased and the bonded portions due to metallic silicon are reduced, the strength as a silicon carbide based porous material is impaired. It's possible.
  • the method for producing a silicon carbide based porous material of the present invention can be used in combination with an organic pore-forming material such as starch or foamed resin in order to further improve the porosity. Therefore, it is necessary to consider the type of organic pore former used and the amount of addition so as not to impair the characteristics of the material.
  • the tap specific gravity of the organometallic compound particles is 0.6 g / cc or less (more preferably 0.5 gZcc or less). This is because even when the organometallic compound particles themselves are bulky, if the particle size is small, packing occurs between the particles, the tap density increases, and the effect as a pore former decreases. Because. On the other hand, if the particle size is large, the force that can increase the filling volume. If the true specific gravity of the particle itself is large, its tap density will increase. From the above viewpoint, by defining the tap density, it is possible to select organometallic compound particles that efficiently form pores in an actual silicon carbide based porous material.
  • the tap density is a force density measured by the tap method, and is a value when a graduated cylinder containing a certain amount of sample powder is repeatedly dropped from a certain distance and the bulk reaches a certain value. And can be used as an index indicating the size of the particle diameter and the bulkiness (pore capacity, true density) of the particle itself.
  • the method for producing a silicon carbide based porous material according to the present invention has an average particle size force Sl0 to 70 zm, preferably 30 to 50 zm) of organometallic compound particles. This is because a honeycomb structure having a partition wall thickness of about 300 ⁇ m can be reliably extruded.
  • the lower limit of the average particle diameter of the organometallic compound particles also depends on the size of the silicon carbide particles as the aggregate, but if it is too small compared to the size of the silicon carbide particles, the silicon carbide particles are filled. The function as a pore former will be lost.
  • the calcination is performed at a temperature lower than the temperature at which the metal silicon melts. Specifically, it may be temporarily held at a predetermined temperature of about 150 to 700 ° C, or may be calcined at a temperature rise rate of 50 ° C / hr or less in a predetermined temperature range. ,.
  • a predetermined temperature of about 150 to 700 ° C
  • a temperature rise rate of 50 ° C / hr or less in a predetermined temperature range.
  • the method of temporarily holding at a predetermined temperature depending on the type and amount of the organic binder used, it is possible to maintain only one temperature level or multiple temperature levels.
  • the holding times may be the same or different from each other.
  • the method of slowing the temperature rise rate it is possible to slow down only one temperature zone or slow it down in multiple sections, or in multiple sections, the speeds may be the same or different from each other. Good.
  • the resulting silicon carbide material has a porous structure in which refractory particles contained in the material are bonded with metal silicon. It is necessary to soften metallic silicon. Since the melting point of metallic silicon is 1410 ° C, the firing temperature during the main firing is preferably 1410 ° C or higher. Furthermore, the optimum firing temperature is determined from the microstructure and characteristic values. However, since the evaporation of metallic silicon proceeds at a temperature exceeding 1600 ° C and bonding via metallic silicon becomes difficult, 1410 to 1600 ° C is appropriate as the firing temperature, and from 1420 to 1580 ° C Preferably there is. In addition, metal elements such as silicon dioxide and alkaline earth may be added to improve the bonding between silicon carbide particles and metal silicon during firing.
  • SiC raw material powder and Si powder with an average particle size of 5 zm are blended in a mass ratio of 80:20, and 100 parts by mass of this powder is a resin-based silica resin with an average particle size of 12 zm. 15 parts by mass of resin particles (composition (CH 2 SiO 3)) were added.
  • sealing was performed so that adjacent cells were sealed at opposite ends.
  • the plugging material the same material as the silicon carbide based porous material was used. Seal both ends of the cell and dry. After drying, it was degreased at about 400 ° C. in an air atmosphere, and then fired at about 1450 ° C. in an Ar inert atmosphere to produce a silicon carbide based porous material (Example 1).
  • Example 1 except that the auxiliary components (SrO, SiO 2) listed in Table 1 were added, the Examples
  • Example 1 was the same as Example 1 except that resin-based silicone resin particles having an average particle diameter of 2 ⁇ m (composition was (C 3 H 3 SiO 4)) were used.
  • Example 3 the procedure was the same as Example 3 except that auxiliary components (SrO, SiO 2) listed in Table 1 were further added.
  • Example 1 resin-rubber composite silicone resin particles having an average particle size of 30 ⁇ m
  • composition is (CH 2 SiO 3), (mixed of (CH 2) 2 SiO 2)).
  • Example 5 the procedure was the same as Example 5 except that the auxiliary components (SrO, SiO 2) listed in Table 1 were further added.
  • Example 5 the procedure was the same as Example 5 except that 10 parts by mass of starch was further added as an organic pore former.
  • Example 1 the same procedure as in Example 1 was carried out except that 5 mass parts of rubber-based silicone resin particles having an average particle diameter of 40 ⁇ m (composition ((C H) SiO)) were added.
  • Example 8 was the same as Example 8 except that 25 parts by mass of rubber-based silicone resin particles having an average particle size of 40 ⁇ m (composition was ((CH 3) 2 Si 0)) was added.
  • Example 9 the examples except that the auxiliary components (SrO, SiO 2) described in Table 1 were added.
  • Example 1 was the same as Example 1 except that no silicone resin particles were added.
  • Comparative Example 1 was the same as Comparative Example 1 except that 10 parts by mass of starch and auxiliary components (SrO, SiO 2) listed in Table 1 were prepared as the organic pore former.
  • Comparative Example 2 was the same as Comparative Example 2 except that the organic pore former was 20 parts by mass (Comparative Example 3) and 25 parts by mass (Comparative Example 4).
  • Example 1 was carried out in the same manner as Example 1 except that silica gel having an average particle size of 43 ⁇ m was used.
  • Particle size The average particle size was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device.
  • Porosity A flat plate having a partition wall thickness was cut out from the obtained silicon carbide based porous material and measured by Archimedes method.
  • the organometallic compounds (silicone resin particles) used in Examples 1, 2, 5 to 11 have a tap density of 0.6 g / cc or less and an average particle size. Satisfies 10-70 m, and its composition also contains Si, C and O. In addition, by adding 5 to 30% by mass (ms%) of these organometallic compounds (silicone resin particles), a porous body having a porosity of 45 to 70% and an average pore diameter of 8 to 20 ⁇ m is prepared. We were able to.
  • the porous bodies obtained in Examples 1 to 11 remain as aggregates in a state where the organometallic compound (silicone resin particles) as the pore former is decomposed, converted and contracted.
  • the pore size distribution was sharper than that of the comparative example (Comparative Examples 2 to 4), and the value of (1 og (D) -log (D) was smaller than that of the comparative example. Natsuta).
  • the silicon carbide based porous material of the present invention and the method for producing the same are provided with a collection filter for exhaust gas, and in particular, a diesel container that collects particulate matter (particulates) and the like in exhaust gas from a diesel engine. It can be suitably used when producing a curated filter (DPF).
  • a collection filter for exhaust gas and in particular, a diesel container that collects particulate matter (particulates) and the like in exhaust gas from a diesel engine. It can be suitably used when producing a curated filter (DPF).
  • DPF curated filter

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Abstract

　骨材となる炭化珪素粒子と金属珪素とを含み、且つ熱処理により分解・転化することで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子由来の骨材を含む炭化珪素質多孔体、および、炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に、熱処理により分解・転化することで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子を添加した後、所定形状に成形し、得られた成形体を仮焼及び／又は本焼成し、有機金属化合物粒子が分解・転化し、体積収縮して気孔を形成し、有機金属化合物粒子が分解・転化した物質が骨材として存在する多孔体を得る炭化珪素質多孔体の製造方法である。

Description

明 細 書
炭化珪素質多孔体及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、主に、 自動車排気ガス浄化用のフィルタや触媒担体等を構成する材料 として好適な特性を有する炭化珪素質多孔体及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジン排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除 去するためのフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ（DPF) )、又は排気ガス中 の有害物質を浄化する触媒成分を担持するための触媒担体として、複数のそれぞれ 隣接したセルの複合体を形成するセル隔壁（リブ）と、このセル複合体の最外周に位 置する最外周セルを囲繞して保持するハニカム外壁とから構成された多孔質のハニ カム構造体が広く用レ、られ、また、従来の DPFに酸化触媒を担持し、堆積したパティ キュレートを酸化及び燃焼して連続的に再生する再生方式が採用された DPF (触媒 再生用 DPF)の開発が進展している。その構成材料の一つとして、耐火性の炭化珪 素（SiC)が用いられている。
[0003] このようなハニカム構造体としては、例えば、所定の比表面積を有するとともに不純 物を含有する炭化珪素を出発原料とし、これを所望の形状に成形、乾燥後、 1600〜 2200°Cの温度範囲内で焼成して得られるハニカム構造の多孔質炭化珪素質触媒 担体が開示されている (例えば、特許文献 1参照）。
[0004] 特許文献 1に開示された触媒担体における炭化珪素粒子自体の再結晶反応によ る焼結形態 (ネッキング)では、炭化珪素粒子表面から炭化珪素成分が蒸発し、これ が粒子間の接触部（ネック部）に凝縮することで、ネック部が成長し結合状態が得られ る。し力しながら、炭化珪素を蒸発させるには非常に高い焼成温度が必要であるため 、これがコスト高を招き、かつ、熱膨張率の高い材料を高温焼成しなければならない ために、焼成歩留が低下するという不都合があった。
[0005] また、上述の炭化珪素粒子自体の再結晶反応による焼結によって、高気孔率であ るフィルタ、特に、 50%以上の気孔率を有するフィルタを製造しょうとすると、この焼 結機構が十分に機能しなくなるためにネック部の成長が妨げられ、これに起因してフ ィルタの強度が低下してしまうという不都合もあった。
[0006] これらの問題を解消するための従来技術として、骨材である耐火性粒子、特に炭化 珪素と金属珪素とを含む多孔質ハニカム構造体及びその製造方法が開示されてい る（例えば、特許文献 2参照）。このような製造方法によれば、比較的低い焼成温度で 安価に多孔質ハニカム構造体を製造することができ、高熱伝導率かつ高強度等の特 性を有するものを得ることができる。また調合に際し，造孔材を添加することで、得ら れた多孔質ハニカム構造体の気孔率を高くすることができる。
[0007] このようなハニカム構造体は、圧力損失の低減の観点から、高気孔率化が望まれて いる。ハニカム構造体をより高気孔率とするための方法として、炭化珪素粒子等を含 む多孔質材料の原料混合物にデンプン、発泡樹脂等の有機造孔材の添加量を増 やし、焼成時にこれらの造孔材を焼き飛ばすという方法がある。
[0008] しかしながら、気孔率を大きくしょうとすると、添加する造孔材も多量となり、有機化 合物系の造孔材を多量に添加すると、脱脂 (仮焼)段階で発生する有機揮発物質、 二酸化炭素等のガスの量も多量になるとともに、燃焼熱も大きくなる。このような作製 条件で得られる仮焼 (脱脂）体や焼成体には、ガスの発生、燃焼熱によるひび割れ、 裂け目、切れが発生する場合や、多量に添加した有機造孔材の凝集に起因する粗 大気孔等の不良部分が発生する場合があり、フィルタ機能を発揮せず、流体の漏れ を生ずる不良箇所が形成される場合があった。また、有機造孔材を用いた場合、造 孔材の添加量を増やすことにより、その気孔率を大きくすることができる力 気孔径も 同時に大きくなるという問題点があった。
[0009] 上記の問題点を解消するため、炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に 、 Si及び A1を含む無機マイクロバルーンと、アルカリ土類金属を含む化合物とを添加 した後、所定形状に成形し、得られた成形体を仮焼、及び本焼成し、前記無機マイク 口バルーンを溶融させ、前記炭化珪素粒子及び/又は前記金属珪素の表面及び/ 又は周辺に、 Si、 Al、及びアルカリ土類金属を含む酸化物相を有する多孔質構造の 多孔質体を得る方法が開示されている（特許文献 3参照)。
[0010] し力しながら、特許文献 3に示す方法では、無機マイクロバルーンを溶融し、連結孔 を形成するために、多量のアルカリ土類金属の添加が必要であり、多量のアルカリ土 類金属を添加すると、焼成時の寸法変化が大きくなつてしまうという問題点があった。
[0011] 特許文献 1 :特開平 6— 182228号公報
特許文献 2：特開 2002— 201082号公報
特許文献 3：国際公開第 2003Z082770号パンフレット
発明の開示
[0012] 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす るところは、有機金属化合物粒子を添加した原料混合物を焼成することにより、有機 金属化合物粒子が分解 ·転化、体積収縮することで気孔を形成し、有機金属化合物 粒子が分解 ·転化した物質を骨材として存在させることにより、粗大気孔の発生を低 減するとともに、気孔径を所定の大きさに維持したまま、気孔率を大きくすることがで き、且つ細孔径分布のシャープな多孔質体を得ることである。その結果、高強度、低 圧損及び寸法精度の良い炭化珪素質多孔体及びその製造方法を提供することがで きる。
[0013] 上記目的を達成するため、本発明によって、下記の炭化珪素質多孔体及びその製 造方法を提供するものである。
[0014] [1] 骨材となる炭化珪素粒子と金属珪素とを含み、且つ熱処理により分解 '転化 することで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子由来の骨材を有する炭 化珪素質多孔体。
[0015] [2] 有機金属化合物粒子由来の骨材が、 Si、0、Cを含む [1]に記載の炭化珪素 質多孔体。
[0016] [3] 気孔率が 45〜70%であるとともに、その平均細孔径が 8〜20 /i mである [1] 又は [2]に記載の炭化珪素質多孔体。
[0017] [4] 全細孔容量の 10%及び 90%を示す細孔容量 V 、V に対応する細孔径を
10 90
D 、D とするとき、 log (D ) -log (D )の値が 0· 4以下の細孔径分布を示す [1]
10 90 90 10
〜 [3]のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体。
[0018] [5] 炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に、熱処理により分解 '転化 することで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子を添加した後、所定形 状に成形し、得られた成形体を仮焼及び Z又は本焼成し、前記有機金属化合物粒 子が分解 ·転化し、体積収縮して気孔を形成し、前記有機金属化合物粒子が分解- 転化した物質が骨材として存在する多孔体を得る炭化珪素質多孔体の製造方法。
[0019] [6] 有機金属化合物粒子を、 5〜30質量部添加する [5]に記載の炭化珪素質多 孔体の製造方法。
[0020] [7] 有機金属化合物粒子が、 Si、〇、 Cを含む [5]又は [6]に記載の炭化珪素質 多孔体の製造方法。
[0021] [8] 有機金属化合物粒子のタップ密度が、 0. 6g/cc以下である [5]〜[7]のい ずれかに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
[0022] [9] 有機金属化合物粒子の平均粒子径が 10〜70 /i mである [5]〜[8]のいずれ かに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
[0023] [ 10] 所定形状が、ハニカム形状である [5]〜 [9]のいずれかに記載の炭化珪素 質多孔体の製造方法。
[0024] 以上説明したように、本発明の炭化珪素質多孔体及びその製造方法は、有機金属 化合物粒子を添加した原料混合物を焼成することにより、有機金属化合物粒子が分 解'転化し、体積収縮して気孔を形成する。また有機金属化合物粒子が分解'転化し た物質を骨材として存在させることにより、粗大気孔の発生を低減することができると ともに、気孔径を所定の大きさに維持したまま、気孔率を大きくすることができ、且つ 細孔径分布のシャープな多孔質体を得ることができる。その結果、高強度、低圧損及 び寸法精度の良い炭化珪素質多孔体を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]図 1は、熱処理前の、炭化珪素粒子、金属珪素及び有機金属化合物粒子を含 む成形体の内部構造を示す模式図である。
[図 2]図 2は、熱処理後の、炭化珪素粒子、金属珪素及び有機金属化合物粒子を含 む焼結体の内部構造を示す模式図である。
符号の説明
[0026] 1：炭化珪素粒子、 2：金属珪素、 2a：結合金属珪素、 3：有機金属化合物粒子、 3a： 収縮粒子、4 :空隙。 発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、本発明の炭化珪素質多孔体及びその製造方法を具体的な実施形態に基づ き詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるもではなぐ本発明の 範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改 良を加え得るものである。
[0028] 図 1は、熱処理前の、炭化珪素粒子、金属珪素及び有機金属化合物粒子を含む 成形体の内部構造を示す模式図である。図 1に示すように、熱処理前においては、 成形体は、炭化珪素粒子 1、金属珪素 2及び有機金属化合物粒子 3により、成形体 の内部はほとんど充填されており、空隙の少ない状態となっている。
[0029] 一方、図 2は、熱処理後の、炭化珪素粒子、金属珪素及び有機金属化合物粒子を 含む焼結体の内部構造を示す模式図である。図 2に示すように、熱処理後において は、有機金属化合物粒子 3は大きく体積収縮して収縮粒子 3aとなるとともに、金属珪 素 2の粒子は互いに結合して結合金属珪素 2aを生成すると同時に、周囲に存在す る炭化珪素粒子 1や収縮粒子 3aの粒子同士を結合し、大きな空隙 4が形成される。
[0030] 上記したように、本発明に係る炭化珪素質多孔体は、骨材となる炭化珪素粒子と金 属珪素とを含み、且つ熱処理により分解 '転化することで体積収縮し気孔を形成する 有機金属化合物粒子由来の骨材を有するものである。尚、有機金属化合物粒子由 来の骨材は、 Si、〇、 Cを含むことが好ましぐまた、有機金属化合物粒子は、特に限 定されないが、シリコーン樹脂粒子であることがより好ましい。
[0031] これにより、本発明の炭化珪素質多孔体は、有機金属化合物粒子を添加した原料 混合物を焼成することにより、有機金属化合物粒子が分解 '転化し、体積収縮して気 孔を形成し、有機金属化合物粒子が分解 '転化した物質が骨材として存在させること により、粗大気孔の発生を低減することができるとともに、気孔径を所定の大きさに維 持したまま、気孔率を大きくすることができ、且つ細孔径分布のシャープな多孔質体 を得ることができるため、高強度化、低圧損化及び寸法精度の向上に寄与することが できる。
[0032] 本発明の炭化珪素質多孔体は、その気孔率が 45〜70%であるとともに、その平均 細孔径が 8〜20 /i mであることが好ましい。気孔率が 45%未満、又は平均細孔径が 未満では、 DPF、特に、触媒成分を後から細孔内にコーティングする触媒再生 用 DPF等では、触媒成分を有効に担持させるのに構成する多孔質材料に要求され る気孔率、平均細孔径を満足することができないために好ましくなレ、。また、気孔率 力 0%超、又は平均細孔径が 20 z m超であると強度が急激に低下するため、 DPF 、又は触媒再生用 DPF等としての耐久性が不充分となるために好ましくなレ、。尚、高 気孔率、低圧力損失であるとともに高強度を維持するといつた観点からは、本発明の 炭化珪素質多孔体は、その気孔率が 45〜65%であるとともに、平均細孔径が 8〜2 Ο μ ΐηであることが更に好ましぐ気孔率が 50〜60%であるとともに、平均細孔径が 8 〜： 15 μ mであることが特に好ましい。
[0033] また、本発明の炭化珪素質多孔体は、細孔径分布がシャープな、更に詳細には、 全細孔容量の 10%及び 90%を示す細孔容量 V 、V に対応する細孔径を D 、D
10 90 10 9 とするとき、 log (D ) -log (D )の値が 0· 4以下（より好ましくは、 0· 3以下）の細孔
0 90 10
径分布を示すことが好ましい。尚、 D 、D の差が小さい程、細孔径の分布がシヤー
10 90
プであるといえる。
[0034] なお、本発明において評価に用いた D 、D も気孔率によりその値が大小し、気
10 90
孔率が大きいほどその値が大きくなり、差も大きくなる。このため気孔率の異なる多孔 体を評価する方法として、 log (D )、log (D )の差で評価することとし、 log (D )— 1
90 10 90 og (D )の値が小さい程、細孔径分布がシャープであると判断した。
10
[0035] 以上のことから、本発明の炭化珪素質多孔体は、例えば、ハニカム構造体の構成 材料として、その特性を反映させることができるため、優れた耐酸化性、耐酸性、耐 パティキュレート反応性、耐熱衝撃性を付与することができるとともに、 DPF、触媒再 生用 DPF、又は触媒担体等として高 SV (空間速度）条件下で好適に使用することが できる。
[0036] 次に、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法について説明する。本発明の炭化 珪素質多孔体を製造するに際しては、まず、炭化珪素粒子と金属珪素とを含む原料 混合物を調製する。尚、炭化珪素粒子や金属珪素には Fe、 Al、又は Ca等の微量の 不純物を含有する場合もあるが、そのまま使用してもよぐ薬品洗浄等の化学的処理 を施して精製したものを使用してもよい。また、炭化珪素粒子と金属珪素の結合を向 上させるため，二酸化珪素とアルカリ土類などの金属元素を添加してもよい。
[0037] 調製した原料混合物に、熱処理により分解 '転化することで体積収縮し、気孔を形 成する有機金属化合物粒子 (Si、 C、〇成分を含む嵩高い有機金属化合物粒子)を 添加した後、必要に応じて有機バインダー等の成形助剤を添加し混合及び混練して 成形用の坏土を得る。
[0038] 尚、有機金属化合物粒子は、原料混合物に添加することにより造孔剤としての作用 を示すものであり、従来使用されていたデンプンゃ発泡樹脂等の有機系の造孔材ゃ 無機粒子と比較して、低比重であるとともに適度な強度を有するため、混合'混練時 につぶれ難ぐ取り扱いが容易である。この際、造孔材の全てを有機金属化合物粒 子してもよぐ有機系の造孔材と併用してもよい。
[0039] 得られた坏土を所定の形状 (例えば、ハニカム形状等）に成形し、得られた成形体 を仮焼して成形体中の有機バインダーを除去 (脱脂）した後、本焼成を行うことにより 、炭化珪素質多孔体を得ることができる。
[0040] ここで、上記有機金属化合物粒子は、その組成により耐熱性が異なるが、熱処理さ れた有機金属化合物粒子が、分解され、他の化合物に転化されても、全量が消失せ ず、収縮した形状で残存する（例えば、酸素過剰雰囲気中で熱処理すれば、全ての 有機鎖は燃焼し、残存する Si〇は酸化され SiO 2となる。また、低酸素雰囲気で熱 処理を行えば、有機鎖の燃焼が完全に起こらず Si、 c、 oを含んだガラス状質として 残存する。）。更に、熱処理中に発生するガス量も、有機系の造孔材を使用した場合 に比べ発生量が少なくなるため、得られる炭化珪素質多孔体にひび割れ、裂け目、 又は切れ等の不良部分が発生を抑制する効果がある。尚、この際、有機系の造孔剤 と併用しても、有機物量を抑制する効果があり、前述と同様の効果を発揮する。
[0041] 本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法の主な特徴は、熱処理により分解'転化す ることで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子を添加したことにある。
[0042] これにより、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、造孔材として有機造孔材 を主に使用してレ、た方法と比較して、上記有機金属化合物粒子を用いることにより、 焼成しても焼き飛ばないため、高気孔率化を行う際に、造孔材の添加量を多くするこ とが可能となり、気孔径を所定の大きさに維持したまま、気孔率を大きくすることがで きるため、細孔径分布のシャープな多孔質体を得ることができる。また脱脂 (仮焼)段 階での有機揮発物質、二酸化炭素等の多量のガスの発生や燃焼熱を大幅に抑制で きるため、ひび割れ、裂け目、切れ等の発生や、また造孔材の凝集に起因する粗大 気孔等の発生を抑制することが可能で、その結果、高強度、低圧損及び寸法精度に 優れた炭化珪素質多孔体を得ることができる。
[0043] 尚、本発明で用いる有機金属化合物粒子は、上記の要件を満たすものであれば、 特に限定されないが、シリコーン樹脂粒子であることが好ましい。ここで、シリコーンと は、ポリオルガノシロキサンのことであり、無機質のシロキサン結合（Si—〇一 Si)を骨 格としている天然には存在しないポリマーである。シリコーンはその骨格構造 (重合が 2次元あるいは 3次元）、重合度や側鎖となる有機基により、オイル状物、弾性を示す ゴム状物、加熱により硬化するレジンなど多様な形態が存在し，本発明で用いる粒子 形状のものも存在する。また、シリコーン粒子は、有機物と金属（Si)との複合粒子で あるため，その比重は 0. 97〜： 1. 3と小さぐまた熱処理により有機側鎖が分解消失 することにより重量が減少し、さらに有機金属化合物の一部がシリカなどの無機物の ように、比重が大きい物質に転化することで、その体積が大幅に減少する。
[0044] このように、本発明で用いる有機金属化合物粒子は、体積が減少（収縮）することに より、気孔を形成するとともに、この粒子が分解、転化、収縮することでまた Si、 C、〇 を含む骨材として存在する。この収縮した骨材は、添加する有機金属化合物の組成 、構造 (側鎖の種類、重合状態、重合度）や熱処理条件により異なるが、 Si〇C系の 粒子として存在する。この粒子は、 SiOなどの結晶性の無機物質と比較して、熱伝
2
導や熱膨張の挙動が、炭化珪素質と近い挙動を示し、骨材として残存しても特性面 で不利になることがなぐ気孔を形成することができる。
[0045] また、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、炭化珪素粒子と金属珪素との合 計量 100質量部に対して、上記有機金属化合物粒子を、 5〜30質量部はり好ましく は、 10〜 30質量部）添カ卩することが好ましい。これは、上記有機金属化合物粒子の 添加量が 5質量部未満である場合、造孔効果が十分に発揮されず、一方、上記有機 金属化合物粒子の添加量が 30質量部超である場合、形成される骨材の量が多くな り、金属珪素による結合部分が減少するため、炭化珪素質多孔体としての強度を損 なう可能'性がある。
[0046] 尚、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、更に気孔率を向上させたい場合、 デンプンゃ発泡樹脂等の有機造孔材と併用することもできるが、炭化珪素質多孔体 としての特性を損なわないように、使用する有機造孔材の種類、添加量を配慮する 必要がある。
[0047] 更に、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、有機金属化合物粒子のタップ 比重が、 0. 6g/cc以下（より好ましくは、 0. 5gZcc以下）であることが好ましい。これ は、有機金属化合物粒子そのものが嵩高い状態であっても、その粒子径が小さい場 合、粒子間でパッキングが生じ、そのタップ密度は大きくなり、造孔材としての効果は 低下してしまうからである。一方、粒子径が大きい場合、充填体積を大きくすることが 可能である力 粒子そのもの真比重が大きければ、そのタップ密度は大きくなつてし まう。以上のような観点から、タップ密度を規定することで、実際の炭化珪素質多孔体 内で効率的に気孔を形成する有機金属化合物粒子を選択することができる。
[0048] 尚、タップ密度とは、タップ法により測定した力さ密度で、試料粉体が一定量入った メスシリンダーを、一定距離から繰り返し落下させ、その嵩が一定値に達したときの値 を測定したものであり、粒子径の大きさと、粒子そのものの嵩高さ（細孔容量、真密度 )を示す指標として用いることができる。
[0049] 本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、有機金属化合物粒子の平均粒子径 力 Sl0〜70 z mはり好ましくは、 30〜50 z m)であること力 S好ましレ、。これは、隔壁の 厚さ 300 μ m程度のハニカム構造体を確実に押出すことができるからである。一方、 有機金属化合物粒子の平均粒子径の下限は、骨材となる炭化珪素粒子の大きさに も依存するが、炭化珪素粒子の大きさに比べて小さすぎると、炭化珪素粒子間に充 填されてしまレ、、造孔材としての機能が消失してしまう。
[0050] また、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、仮焼を金属珪素が溶融する温 度より低い温度にて実施することが好ましい。具体的には、 150〜700°C程度の所定 の温度で一旦保持してもよぐ更に、所定温度域で昇温速度を 50°C/hr以下に遅く して仮焼してもよレ、。ここで、所定の温度で一旦保持する手法については、使用した 有機バインダーの種類と量により、一温度水準のみの保持でも複数温度水準での保 持でもよぐ更に、複数温度水準で保持する場合、互いに保持時間を同じにしても異 ならせてもよい。また、昇温速度を遅くする手法についても同様に、ある一温度区域 間のみ遅くしても複数区間で遅くしてもよぐ更に複数区間の場合、互いに速度を同 じとしても異ならせてもよい。
[0051] 次いで、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、得られる炭化珪素質材料を、 これに含まれる耐火性粒子が金属珪素で結合された多孔質構造とするため、焼成時 に金属珪素を軟ィ匕させる必要がある。金属珪素の融点は、 1410°Cであるので、本焼 成の際の焼成温度は 1410°C以上にすることが好ましい。更に最適な焼成温度は、 微構造や特性値から決定する。但し、 1600°Cを超える温度では金属珪素の蒸発が 進行し、金属珪素を介した結合が困難になるため、焼成温度としては 1410〜1600 °Cが適当であり、 1420〜： 1580°Cであることが好ましい。また、焼成時の炭化珪素粒 子と金属珪素の結合を向上させるため，二酸化珪素とアルカリ土類などの金属元素 を添加してもよい。
実施例
[0052] 以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実 施例によっていかなる制限を受けるものではない。
[0053] (実施例 1)
SiC原料粉末と，平均粒径 5 z mの Si粉末とを、質量比で 80 : 20の組成となるよう に配合し、この粉末 100質量部に対して、平均粒子径 12 z mのレジン系のシリコー ン樹脂粒子 (組成は（CH SiO ) )を 15質量部添加した (他の特性については表 1
3 1. 5 η
に合わせて記載した）。次いで、有機バインダーとしてメチルセルロース 6質量部、界 面活性剤 2. 5質量部及び水 24質量部を加え、均一に混合及び混練して成形用の 坏土を得た。得られた坏土を押出成形し、乾燥して隔壁の厚さが 310 / m、セル密 度が約 46. 5セル/ cm2 (300セル/平方インチ）、断面が一辺 35mmの正四角形、 長さが 152mmの炭化珪素質多孔体の成形体を得た。この炭化珪素質多孔体の成 形体を、端面が市松模様状を呈するように、セルの両端面を目封じした。即ち、隣接 するセルが，互いに反対側の端部で封じられるように目封じを行った。 目封じ材とし ては、炭化珪素質多孔体原料と同様な材料を用いた。セルの両端面を目封じし、乾 燥させた後、大気雰囲気中約 400°Cで脱脂し、その後、 Ar不活性雰囲気で約 1450 °Cで焼成して、炭化珪素質多孔体 (実施例 1)を作製した。
[0054] (実施例 2)
実施例 1において、更に表 1記載の助剤成分（SrO、 SiO )を加えた以外は実施例
2
1と同様にした。
[0055] (実施例 3)
実施例 1において、平均粒子径 2 μ mのレジン系のシリコーン樹脂粒子（組成は（C H SiO ) )を用いた以外は実施例 1と同様にした。
3 1. 5 n
[0056] (実施例 4)
実施例 3において、更に表 1記載の助剤成分（SrO、 SiO )を加えた以外は実施例 3と同様にした。
[0057] (実施例 5)
実施例 1において、平均粒子径 30 μ mのレジン'ゴム複合系のシリコーン樹脂粒子
(組成は（CH SiO ) 、 ( (CH ) SiO) の混合)を用いた以外は実施例 1と同様に
3 1. 5 n 3 2 n
した。
[0058] (実施例 6)
実施例 5において、更に表 1記載の助剤成分（SrO、 SiO )を加えた以外は実施例 5と同様にした。
[0059] (実施例 7)
実施例 5において、更に有機造孔材としてデンプン 10質量部加えた以外は実施例 5と同様にした。
[0060] (実施例 8)
実施例 1において、平均粒子径 40 μ mのゴム系のシリコーン樹脂粒子（組成は（（C H ) SiO) )を 5質瀾：部添加した以外は実施例 1と同様にした。
3 2 n
[0061] (実施例 9)
実施例 8において、平均粒子径 40 μ mのゴム系のシリコーン樹脂粒子（組成は（（C
H ) SiO) )を 15質量部添加した以外は実施例 8と同様にした。
3 2
[0062] (実施例 10) 実施例 8において、平均粒子径 40 μ mのゴム系のシリコーン樹脂粒子（組成は（（C H ) Si〇） ）を 25質量部添加した以外は実施例 8と同様にした。
3 2 n
[0063] (実施例 11)
実施例 9において、更に表 1記載の助剤成分（SrO、 SiO )を加えた以外は実施例
2
9と同様にした。
[0064] (比較例 1)
実施例 1において、シリコーン樹脂粒子を添加しないこと以外は実施例 1と同様にし た。
[0065] (比較例 2)
比較例 1において、有機造孔材として、デンプン 10質量部と表 1記載の助剤成分（ Sr〇、 SiO )をカ卩えた以外は比較例 1と同様にした。
2
[0066] (比較例 3及び比較例 4)
比較例 2において、有機造孔材として、 20質量部（比較例 3)、 25質量部（比較例 4 )、とした以外は比較例 2と同様にした。
[0067] (比較例 5)
実施例 1において、平均粒子径 43 μ mのシリカゲルを用いた以外は実施例 1と同 様にした。
[0068] 使用した有機金属粒子と得られた炭化珪素質多孔体 (実施例：!〜 11、比較例 1〜
5)を以下に示す方法で評価した。それらの結果を表 1及び表 2に示す。
[0069] [有機金属粒子 (造孔材)の評価法]
(1)粒子径：レーザ回折 ·散乱式粒子径分布測定装置を用いて平均粒子径を計測し た。
(2)タップ密度：重量既知の試料紛体をメスシリンダーに充填し、一定距離から繰り返 し落下させ，その嵩が一定値となった時の体積を測定し，タップ密度を算出した。
[0070] [特性の評価方法]
(1)気孔率:得られた炭化珪素質多孔体から隔壁厚みの平板を切り出し、アルキメデ ス法で測定した。
(2)平均細孔径及び細孔容量：得られた炭化珪素質多孔体から測定試料を切り出し 、水銀ポロシメーターで測定した。
(3)細孔径分布の"シャープざ'の評価：水銀ポロシメーターにて測定した結果から、 全細孔容量と全細孔容量の 10% (V )、 90% (V )の容量を算出した。細孔径 -積
10 90
算細孔容量の関係から V 、V に相当する細孔径 D 、 D を算出した。
10 90 10 90
(4)熱膨張率: JIS R1618記載の方法に準拠し、平均線熱膨張係数を測定した。
(5)熱伝導率: JIS R1611記載の方法に準拠し、レーザーフラシュ熱定数測定装置 で測定した。
(6)骨材粒子の評価:得られた焼成体の表面の微構造を SEM/EDSにより観察し、 骨材状粒子の成分を調べた。焼成体に含まれる粒子の中に、 Si、 C、 O元素が含ま れる粒子が存在したものを〇とした。
[表 1]
Figure imgf000015_0001
¾00722
Figure imgf000017_0001
[0073] (考察：実施例:!〜 11、比較例:!〜 5)
表 1及び表 2の結果から、実施例 1、 2、 5〜： 11で使用した有機金属化合物（シリコ ーン樹脂粒子）は、タップ密度が 0. 6g/cc以下であり、且つ平均粒子径が 10〜70 mを満たし、その組成も Si、 C、 Oを含んでいる。また、これらの有機金属化合物（ シリコーン樹脂粒子）を 5〜30質量％ (ms%)添加することで，気孔率 45〜70%か つ平均細孔径が 8〜20 μ mの多孔質体を作製することができた。
[0074] 粒子径の小さい（10 x m以下の）造孔材を使用した場合 (実施例 3、 4)、造孔効果 がなかった。添加した有機金属化合物粒子が骨材として残存するため、造孔材を添 カロしない場合 (比較例 1)と比べても、低気孔率、小細孔径となった。
[0075] また、実施例 1〜： 11で得られた多孔質体は、造孔材である有機金属化合物（シリコ ーン樹脂粒子)が分解、転化し収縮した状態で骨材として残存するため、有機造孔 材で造孔した場合 (比較例 2〜4)と比較して、その気孔径分布がシャープであった (1 og (D ) -log (D )の値が比較例に比べ小さくなつた)。尚、実施例 1〜： 11に示す
90 10
多孔質体では、造孔材として添加した粒子が収縮し Si、〇、 Cを含む骨材粒子として 存在することを SEM/EDSによる観察により確認した。
[0076] 実施例：!〜 11で得られた骨材粒子は、母材である炭化珪素質と近い熱的性質を示 すことを確認した (例えば、線熱膨張係数は、実施例 1〜： 11と比較例 1〜4とでほぼ 同程度であり、熱伝導率も同程度の気孔率を有する実施例 5、実施例 10で比較例 3 もほぼ同じ値であった)。更に、有機金属化合物 (シリコーン樹脂粒子）と有機造孔材 と併用して用いた場合 (実施例 7)であっても良好な特性を得ることができた。
[0077] これに対し、収縮により造孔するシリカゲルを添加した場合 (比較例 5)、造孔材とし て添加した粒子がシリカ質の骨材粒子として存在し、熱膨張率の増加、熱伝導率の 低下を引き起こした（例えば、熱伝導率は、同程度の気孔率を有する実施例 5、実施 例 10及び比較例 3と比較すると、明らかに比較例 5が低値であった）。
産業上の利用可能性
[0078] 本発明の炭化珪素質多孔体及びその製造方法は、排ガス用の捕集フィルタ、中で も、ディーゼノレエンジンの排ガス中の粒子状物質 (パティキュレート）等を捕集するデ イーゼルパティキュレートフィルタ（DPF)の作製時に好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 骨材となる炭化珪素粒子と金属珪素とを含み、且つ熱処理により分解'転化するこ とで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子由来の骨材を含む炭化珪素 質多孔体。
[2] 前記有機金属化合物粒子由来の骨材が、 Si、 0、 Cを含む請求項 1に記載の炭化 珪素質多孔体。
[3] 気孔率が 45〜70%であるとともに、その平均細孔径が 8〜20 /i mである請求項 1 又は 2に記載の炭化珪素質多孔体。
[4] 全細孔容量の 10%及び 90%を示す細孔容量 V 、V に対応する細孔径を D 、
10 90 10
D とするとき、 log (D ) -log (D )の値が 0· 4以下の細孔径分布を示す請求項 1
90 90 10
〜3のいずれ力 4項に記載の炭化珪素質多孔体。
[5] 炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に、熱処理により分解 '転化するこ とで体積収縮し、気孔を形成する有機金属化合物粒子を添加した後、所定形状に成 形し、得られた成形体を仮焼及び/又は本焼成し、前記有機金属化合物粒子が分 解 ·転化し、体積収縮して気孔を形成し、前記有機金属化合物粒子が分解 ·転化し た物質が骨材として存在する多孔体を得る炭化珪素質多孔体の製造方法。
[6] 前記有機金属化合物粒子を、 5〜30質量部添加する請求項 5に記載の炭化珪素 質多孔体の製造方法。
[7] 前記有機金属化合物粒子が、 Si、〇、 Cを含む請求項 5又は 6に記載の炭化珪素 質多孔体の製造方法。
[8] 前記有機金属化合物粒子のタップ密度が、 0. 6g/cc以下である請求項 5〜7の レ、ずれか 1項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
[9] 前記有機金属化合物粒子の平均粒子径が 10〜70 μ mである請求項 5〜8のいず れか 1項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
[10] 前記所定形状が、ハニカム形状である請求項 5〜9のいずれ力 1項に記載の炭化 珪素質多孔体の製造方法。
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