JP2018199608A - 多孔質材料、ハニカム構造体、及び多孔質材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、多孔質材料1の構造を模式的に示す図である。図2および図3は、実際に製造した多孔質材料1の一例を示す図であり、走査型電子顕微鏡を用いて撮像した写真である。図2では、多孔質材料1の表面を示し、図3では、鏡面研磨した多孔質材料1の断面を示している。
本発明のハニカム構造体(図示しない)は、上述した本実施形態の多孔質材料1を用いて構成される。ハニカム構造体は、「一方の端面から他方の端面まで延びる複数のセル」を区画形成する隔壁を備える。すなわち、ハニカム構造体は、内部が隔壁により複数のセルに仕切られた筒状部材である。当該セルは流体の流路として機能するものである。ハニカム構造体の構造及び形状等については、既に周知であり、本実施形態の多孔質材料1を用いて任意の構造及びサイズのものを構築することができ、例えば、最外周に外周壁を有する構造であってもよい。また、隔壁の厚さの下限値は、例えば、30μmが好ましく、50μmが更に好ましい。隔壁の厚さの上限値は、1000μmが好ましく、500μmが更に好ましく、350μmが特に好ましい。セル密度の下限値は、10セル/cm2が好ましく、20セル/cm2が更に好ましく、50セル/cm2が特に好ましい。セル密度の上限値は、200セル/cm2が好ましく、150セル/cm2が更に好ましい。
本発明の多孔質材料の製造方法について、以下に説明する。図8は、多孔質材料1を製造する処理の流れを示す図である。なお、以下に説明する多孔質材料の製造方法は、多孔質材料によって構成されるハニカム形状を呈するハニカム構造体を製造するハニカム構造体の製造方法でもある。
まず、骨材原料である粉末状の炭化珪素(SiC)と、粉末状の結合材原料とを混合して「ベース粉末」を作製した。ベース粉末における骨材原料の質量比率、および、結合材原料の質量比率(いずれもベース粉末の全体に対する質量比率)は、表1中の「骨材原料の割合」および「結合材原料の割合」に示す通りである。また、結合材原料の各成分の質量比率(結合材原料の全体に対する質量比率)は、「結合材原料の組成」に示す通りである。ここでは、Sr成分として炭酸ストロンチウム(SrCO3)を添加しているが、表1では、Sr成分の質量比率をSrO換算して示している。
作製した多孔質材料に対して、多孔質材料における各酸化物成分(SiO2、MgO、Al2O3、CeO2およびSrO)の質量比率、結合材における各成分(SiO2、MgO、Al2O3、CeO2およびSrO)の質量比率、多孔質材料における微量成分(Na2OおよびK2O)の質量比率、多孔質材料におけるSiC、SiO2(クリストバライト)、コージェライト、ムライト、SrAl2Si2O8(単斜晶)、SrAl2Si2O8(六斜晶)およびCeO2の結晶相の質量比率、骨材粒子における酸化膜の有無および厚さ、開気孔率、ハニカム曲げ強度、曲げ強度、並びに、熱処理前後のNOx浄化率の変化を測定または算出した。実施例1〜15、並びに、比較例1〜4の多孔質材料に対する測定結果を表2および表3に示す。
2,2a,2b 骨材
3 結合材
4 細孔
5 Sr成分
S11〜S13 ステップ
Claims (18)
- 多孔質材料であって、
骨材と、
細孔を形成した状態で前記骨材間を結合する結合材と、
を備え、
前記多孔質材料の全体に対して、MgO成分を0.1〜10.0質量%、Al2O3成分を0.5〜25.0質量%、SiO2成分を5.0〜45.0質量%含み、Sr成分をSrO換算で0.01〜5.5質量%含むことを特徴とする多孔質材料。 - 多孔質材料であって、
骨材と、
細孔を形成した状態で前記骨材間を結合する結合材と、
を備え、
前記結合材が、前記結合材の全体に対して、MgO成分を5.0〜15.0質量%、Al2O3成分を30.0〜60.0質量%、SiO2成分を30.0〜55.0質量%含み、Sr成分をSrO換算で0.3〜15.0質量%含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1または2に記載の多孔質材料であって、
前記結合材が、前記結合材の全体に対して、コージェライトを50質量%以上含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の多孔質材料であって、
前記結合材の質量の比率が、前記多孔質材料の全体に対して8〜40質量%であることを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の多孔質材料であって、
前記多孔質材料に含まれるアルカリ金属成分の質量の比率が、前記多孔質材料の全体に対して酸化物換算で0.1質量%未満であることを特徴とする多孔質材料。 - 請求項5に記載の多孔質材料であって、
前記多孔質材料が、前記アルカリ金属成分としてNaまたはKを含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の多孔質材料であって、
前記骨材が、SiC粒子である粒子本体を含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項7に記載の多孔質材料であって、
前記骨材が、前記粒子本体の表面に設けられた酸化膜をさらに含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項8に記載の多孔質材料であって、
前記酸化膜が、クリストバライトを含むことを特徴とする多孔質材料。 - 請求項8または9に記載の多孔質材料であって、
前記酸化膜の厚さが、0.3〜5.0μmであることを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし10のいずれか1つに記載の多孔質材料であって、
前記結合材に含まれる前記Sr成分の少なくとも一部が、SrAl2Si2O8として存在することを特徴とする多孔質材料。 - 請求項11に記載の多孔質材料であって、
前記SrAl2Si2O8の質量の比率が、前記多孔質材料の全体に対して0.1〜10.0質量%であることを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし12のいずれか1つに記載の多孔質材料であって、
前記多孔質材料の断面における前記結合材のエッジにおいて、曲率が局所的に最大となる位置における接線方向に対して、前記結合材のエッジが立ち上がる角度の代表値が、0度よりも大きく、かつ、25度以下であることを特徴とする多孔質材料。 - 請求項1ないし13のいずれか1つに記載の多孔質材料により形成され、内部が隔壁により複数のセルに仕切られた筒状部材であることを特徴とするハニカム構造体。
- 多孔質材料の製造方法であって、
a)骨材原料、結合材原料および造孔材を混合した混合物を成形して成形体を得る工程と、
b)前記成形体を焼成することにより、焼成体である多孔質材料を得る工程と、
を備え、
前記多孔質材料が、前記多孔質材料の全体に対して、MgO成分を0.1〜10.0質量%、Al2O3成分を0.5〜25.0質量%、SiO2成分を5.0〜45.0質量%含み、Sr成分をSrO換算で0.01〜5.5質量%含むことを特徴とする多孔質材料の製造方法。 - 多孔質材料の製造方法であって、
a)骨材原料、結合材原料および造孔材を混合した混合物を成形して成形体を得る工程と、
b)前記成形体を焼成することにより、焼成体である多孔質材料を得る工程と、
を備え、
前記多孔質材料の結合材が、前記結合材の全体に対して、MgO成分を5.0〜15.0質量%、Al2O3成分を30.0〜60.0質量%、SiO2成分を30.0〜55.0質量%含み、Sr成分をSrO換算で0.3〜15.0質量%含むことを特徴とする多孔質材料の製造方法。 - 請求項15または16に記載の多孔質材料の製造方法であって、
c)前記多孔質材料に対して酸化処理を施す工程をさらに備え、
前記骨材原料が、SiC粒子を含むことを特徴とする多孔質材料の製造方法。 - 請求項17に記載の多孔質材料の製造方法であって、
前記c)工程における前記酸化処理の温度が、1200〜1350℃であることを特徴とする多孔質材料の製造方法。
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