JP5469335B2 - 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 - Google Patents

Description

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。

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いられ、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。

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℃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）。

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。しかしながら、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。

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ようとすると、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。

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。

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。

しかしながら、気孔率を大きくしようとすると、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が、気孔径も同時に大きくなるという問題点があった。

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Ａｌ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、前記無機マイクロ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）。

しかしながら、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ってしまうという問題点があった。

特開平６−１８２２２８号公報 特開２００２−２０１０８２号公報 国際公開第２００３／０８２７７０号パンフレット

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、無機粒子を添加した原料混合物を焼成することにより、無機粒子の収縮により気孔が発生し、且つ収縮した無機粒子がそのまま骨材として存在するため、焼成時の発熱や膨張が抑制され、ガス（例えば、二酸化炭素）も発生しないため、生産性や低環境負荷に寄与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。

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。

［１］ 炭化珪素粒子、結合金属珪素、およびアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が１質量％以下のシリカ質の無機粒子由来の収縮無機粒子を含有するとともに、前記炭化珪素粒子同士、前記収縮無機粒子同士、および前記炭化珪素粒子と前記収縮無機粒子とが前記結合金属珪素を介して結合している骨材を含み、気孔率が４５〜７０％であるとともに、その平均細孔径が１０〜２０μｍである炭化珪素質多孔体。

［２］ シリカ質の無機粒子が、シリカゲル又はゼオライトである［１］に記載の炭化珪素質多孔体。

［３］ 全細孔容量の１０％及び９０％を示す細孔容量Ｖ_１０、Ｖ_９０に対応する細孔径をＤ_１０、Ｄ_９０とするとき、ｌｏｇ（Ｄ_９０）−ｌｏｇ（Ｄ_１０）の値が０．４以下の細孔径分布を示す［１］又は［２］に記載の炭化珪素質多孔体。

［４］ 炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に、熱処理により体積収縮することで気孔を形成する無機粒子を添加した後、所定形状に成形し、得られた成形体を仮焼及び本焼成し、前記無機粒子が熱処理により体積収縮することで気孔を形成し、収縮した前記無機粒子が骨材として存在する多孔体を得るとともに、前記無機粒子が、シリカゲル又はゼオライトであり、前記無機粒子のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が、１質量％以下である炭化珪素質多孔体の製造方法。

［５］ 無機粒子を、５〜３０質量部添加する［４］に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。

［６］ 無機粒子のタップ密度が、０．６ｇ／ｃｃ以下である［４］又は［５］に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。

［７］ 無機粒子の平均粒子径が１０〜７０μｍであり、且つその細孔容量が０．１５ｍｌ／ｇ以上である［４］〜［６］のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。

［８］ 所定形状が、ハニカム形状である［４］〜［７］のいずれかに記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。

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、焼成時の発熱や膨張が抑制され、ガス（例えば、二酸化炭素）も発生しないため、生産性や低環境負荷に寄与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１は、熱処理前の、炭化珪素粒子、金属珪素及びシリカ質無機粒子を含む成形体の内部構造を示す模式図である。 図２は、熱処理後の、炭化珪素粒子、金属珪素及びシリカ質無機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

１：炭化珪素粒子、２：金属珪素、２ａ：結合金属珪素、３：シリカ質の無機粒子、３ａ：収縮無機粒子、４：空隙。

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く、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。

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、且つ熱処理により体積収縮することで、気孔を形成するシリカ質の無機粒子由来の骨材を含み、気孔率が４５〜７０％であるとともに、その平均細孔径が１０〜２０μｍであるものである。尚、シリカ質の無機粒子は、特に限定されないが、シリカゲル又はゼオライトであることがより好ましい。

図１は、熱処理前の、炭化珪素粒子、金属珪素及びシリカ質無機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及びシリカ質の無機粒子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。

一方、図２は、熱処理後の、炭化珪素粒子、金属珪素及びシリカ質無機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、シリカ質無機粒子３は大きく体積収縮して収縮無機粒子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や収縮無機粒子３ａの粒子同士を結合し、大きな空隙４が形成される。

このように、本発明の炭化珪素質多孔体は、無機粒子の収縮により気孔が発生し、且つ収縮した無機粒子がそのまま骨材として存在するため、焼成時の発熱や膨張が抑制され、ガス（例えば、二酸化炭素）も発生しないため、生産性や低環境負荷に寄与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、寸法精度の向上に寄与することができる。

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１０〜２０μｍ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１０μｍ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い。また、気孔率が７０％超、又は平均細孔径が２０μｍ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い。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った観点からは、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１０〜２０μｍであることが更に好ましく、気孔率が５０〜６０％であるとともに、平均細孔径が１０〜１５μｍであることが特に好ましい。

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_１０、Ｖ_９０に対応する細孔径をＤ_１０、Ｄ_９０とするとき、ｌｏｇ（Ｄ_９０）−ｌｏｇ（Ｄ_１０）の値が０．４以下（より好ましくは、０．３５以下）の細孔径分布を示すことが好ましい。尚、Ｄ_１０、Ｄ_９０の差が小さい程、細孔径の分布がシャープであるといえる。

なお、本発明において、評価に用いたＤ_１０、Ｄ_９０も気孔率によりその値が大小し、気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_９０）、ｌｏｇ（Ｄ_１０）の差で評価することとし、ｌｏｇ（Ｄ_９０）―ｌｏｇ（Ｄ_１０）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。

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。

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。なお、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く、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。調製した原料混合物に、熱処理により体積収縮することで、気孔を形成する無機粒子を添加した後、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。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。

本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法の主な特徴は、熱処理により体積収縮することで、気孔を形成する無機粒子を添加したことにある。

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いた方法と比較して、上記無機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又は無くすことができるため、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、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。

ここで、本発明で用いる無機粒子は、上記の要件を満たすものであれば、特に限定されないが、高い細孔容量を有し、吸着剤や各種材料の充填材として汎用的に用いられているシリカゲル又はゼオライトであることが好ましい。

本発明で用いるシリカゲルは、ほぼＳｉＯ_２で構成されており、不純物としてＮａ₂Ｏ
、Ａｌ_２Ｏ_３が含まれている場合であっても、その不純物量が少ないため、特に問題なく使用することができる。

本発明で用いるゼオライトは、網目構造を有するアルミノシリケートの総称であり、多種多様の細孔構造と組成を有するものである。一般に３価のＡｌに対応して各種イオンを含み、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属を含む場合がある。このようなアルカリ金属やアルカリ土類金属を含むゼオライト粒子を使用すると、熱処理によりゼオライト自身が溶融し、造孔機能を発現しない場合があるため、アルカリ金属やアルカリ土類金属の含有量を規定することが望ましい。

尚、本発明で用いる無機粒子は、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が１質量％以下（より好ましくは、０．５質量％以下）である。これは、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が１質量％より多量に存在すると、熱処理による無機粒子自身の溶融が顕著になり、溶融した無機粒子が骨材状に存在することができなくなるからである。またこのような場合、熱処理時の寸法変化が大きくなり、寸法制度の良い炭化珪素質多孔体を得ることができなくなる場合がある。

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、上記無機粒子を、５〜３０質量部（より好ましくは、１０〜３０質量部）添加することが好ましい。これは、上記無機粒子の添加量が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、上記無機粒子の添加量が３０質量部超である場合、無機粒子の収縮により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特性を損なう可能性がある。

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、有機造孔材と併用することもできるが、炭化珪素多孔質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。

更に、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、上記無機粒子のタップ密度が、０．６ｇ／ｃｃ以下であることが好ましい。これは、無機粒子そのものの細孔容量が大きく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が、粒子そのものが中実形状であれば、そのタップ密度は大きくなってしまう。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質体内で効率的に気孔を形成する無機粒子を選択することができる。

尚、タップ密度とは、タップ法により測定したかさ密度で、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。

本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、無機粒子の平均粒子径が１０〜７０μｍ（より好ましくは、３０〜６５μｍ）であることが好ましい。これは、隔壁の厚さ３００μｍ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、無機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い、造孔材としての機能が消失してしまう。尚、所望の粒子径の無機粒子が市販されていない場合は，市販の無機粒子を所望の大きさに粉砕して用いても，少量の有機バインダー（例えばＰＶＡ水溶液）を用いて市販の無機粒子を造粒して用いてもよい。

また、本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法は、無機粒子の細孔容量が０．１５ｍｌ／ｇ以上であることが好ましい。尚、細孔容量は、無機粒子そのものが粒子内に持つ空隙であり、熱処理により収縮することで空隙を形成する。細孔容量の大きい粒子では、同一重量での空孔量を大きくすることが可能となり、収縮により形成する気孔量を大きくすることができる。

更に、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℃程度の所定の温度で一旦保持してもよく、更に、所定温度域で昇温速度を５０℃／ｈｒ以下に遅くして仮焼してもよい。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く、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く、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。

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化させる必要がある。金属珪素の融点は、１４１０℃であるので、本焼成の際の焼成温度は１４１０℃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℃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℃が適当であり、１４２０〜１５８０℃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。

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。

（実施例１）
ＳｉＣ原料粉末と、平均粒径５μｍ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４３μｍのシリカゲルを１５質量部添加した（他の特性については表１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３１０μｍ、セル密度が約４６．５セル／ｃｍ^２（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℃で脱脂後、Ａｒ不活性雰囲気で約１４５０℃焼成して、炭化珪素質多孔体を作製した。

（実施例２）
実施例１において、シリカゲルの添加量を５質量部とし、さらに表１記載の助剤成分（ＳｒＯ）を加えた以外は実施例１と同様にした。

（実施例３及び実施例４）
実施例２において、シリカゲルの添加量を２５質量部（実施例３）、３０質量部（実施例４）とした以外は実施例２と同様にした。

（実施例５）
実施例１において、平均粒子径４０μｍのシリカゲルを用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例６）
実施例１において、平均粒子径１３μｍのシリカゲルを用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例７）
実施例６において、さらに表１記載の助剤成分（ＳｒＯ）を加えた以外は実施例６と同様にした。

（実施例８）
実施例１において、平均粒子径７μｍのシリカゲルを用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例９）
実施例１において、平均粒子径６５μｍのシリカゲルを用いた以外は実施例１と同様にした。但し、シリカゲルは平均粒子径６５μｍまで粉砕したものを使用した。

（実施例１０）
実施例１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１と同様にした。

（実施例１１）
実施例９において、更に有機造孔材としてデンプン５質量部加えた以外は実施例９と同様にした。

（実施例１２）
実施例１において、平均粒子径２０μｍのゼオライト（Ｈタイプのモルデナイト）を用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例１３）
実施例１において、平均粒子径６μｍのゼオライト（ＨタイプのＵＳＹ（ｕｌｔｒａ−ｓｔａｂｌｅ Ｙ−ｚｅｏｌｉｔｅ））を用いた以外は実施例１と同様にした。

（参考例１）
実施例１において、平均粒子径１８μｍのゼオライト（Ｋタイプのフェリエライト）を用いた以外は実施例１と同様にした。

（実施例１４）
実施例１において、平均粒子径４５μｍのゼオライト（Ｈタイプのモルデナイト）を用いた以外は実施例１と同様にした。但し、ゼオライトは所望の粒子径のものが存在しないため、実施例１１で使用したゼオライト粉末と５％ＰＶＡ溶液を混合し、平均粒子径４５μｍになるよう造粒・乾燥したものを用いた。

（比較例１）
実施例１において、シリカゲルを添加しないこと以外は実施例１と同様にした。

（比較例２）
比較例１において、表１記載の助剤成分（ＳｒＯ、ＳｉＯ_２）を加えた以外は比較例１と同様にした。

（比較例３〜５）
比較例２において、有機造孔材としてデンプン１０質量部（比較例３）、２０質量部（比較例４）、２５質量部（比較例５）、とした以外は比較例２と同様にした。

（比較例６）
実施例１において、平均粒子径５８μｍのフライアッシュバルーンを用いた以外は実施例１と同様にした。

（比較例７）
実施例１において、平均粒子径２０μｍのシラスバルーンを用いた以外は実施例１と同様にした。

使用した無機粒子と得られた炭化珪素質多孔体（実施例１〜１４、参考例１、比較例１〜７）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。

[無機粒子（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。
（３）細孔容量：定容量式ガス吸着法により測定した。
（４）化学組成：ＩＣＰ発光分析装置により組成を定量し、酸化物量で表１に示した。

[焼成体の評価方法]
（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”シャープさ”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_１０）、９０％（Ｖ_９０）の容量を算出した。細孔径−積算細孔容量の関係からＶ_１０、Ｖ_９０に相当する細孔径Ｄ_1０、Ｄ_9０を算出した。
（４）割掛：焼成前後の寸法変化を示すもので、以下の式で計算される。
（割掛）＝（焼成前寸法）／（焼成後寸法）

（考察：実施例１〜１４、参考例１、比較例１〜７）
表１及び表２の結果から、実施例１〜７、９〜１２、１４で使用した無機粒子は、タップ密度が０．６ｇ／ｃｃ以下、平均粒子径が１０〜７０μｍ、且つその細孔容量が０．１５ｍｌ／ｇ以上であり、アルカリ・アルカリ土類金属含有量１質量％以下を満たしている。これらの無機粒子を５〜３０質量％［ｍｓ％］添加することで，気孔率４５〜７０％、且つ平均細孔径が１０〜２０μｍの炭化珪素質多孔体（実施例１〜７、９〜１２、１４）を作製できた。また、得られた炭化珪素質多孔体（実施例１〜７、９〜１２、１４）は、無機粒子が収縮した骨材が残存するため、有機造孔材で造孔した場合（比較例３〜５）と比較しても、その気孔径分布がシャープであった（ｌｏｇ（Ｄ_９０）−ｌｏｇ（Ｄ_１０）の値が比較例に比べ小さくなった）。更に、無機粒子と有機造孔材と併用してもよい結果が得られた（実施例１０、１１）。尚、所望する粒子径の無機粒子がない場合、適宜粉砕、造粒したものであっても良好な結果が得られた（実施例９、１１、１４）。

一方、粒子径の小さい（１０μｍ以下）の無機粒子を使用した場合（実施例８及び実施例１３）、気孔率が４２％程度で造孔材の添加がない場合（比較例１）と同程度であり、造孔効果がなかった。また、無機粒子に多量（１質量％以上）のアルカリ・アルカリ土類金属を含む場合（参考例１、比較例６、７）、焼成時の割掛が大きく、製造上の問題が大きいことが判明した。更に、比較例６及び比較例７では、造孔能は発現してもその気孔径分布は、収縮により気孔を形成する無機粒子を添加した場合に比べて、シャープではなかった（ｌｏｇ（Ｄ_９０）−ｌｏｇ（Ｄ_１０）の値が大きくなった）。これは、添加した無機粒子が溶融し、炭化珪素粒子、金属珪素粒子の周りに存在し、骨材状に存在しないからである。

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、ディーゼルエンジンの排ガス中の粒子状物質（パティキュレート）等を捕集するディ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 (8)

1. 炭化珪素粒子、結合金属珪素、およびアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が１質量％以下のシリカ質の無機粒子由来の収縮無機粒子を含有するとともに、前記炭化珪素粒子同士、前記収縮無機粒子同士、および前記炭化珪素粒子と前記収縮無機粒子とが前記結合金属珪素を介して結合している骨材を含み、気孔率が４５〜７０％であるとともに、その平均細孔径が１０〜２０μｍである炭化珪素質多孔体。
2. 前記シリカ質の無機粒子が、シリカゲル又はゼオライトである請求項１に記載の炭化珪素質多孔体。
3. 全細孔容量の１０％及び９０％を示す細孔容量Ｖ_１０、Ｖ_９０に対応する細孔径をＤ_１０、Ｄ_９０とするとき、ｌｏｇ（Ｄ_９０）−ｌｏｇ（Ｄ_１０）の値が０．４以下の細孔径分布を示す請求項１又は２に記載の炭化珪素質多孔体。
4. 炭化珪素粒子及び金属珪素を含む原料混合物に、熱処理により体積収縮することで気孔を形成する無機粒子を添加した後、所定形状に成形し、得られた成形体を仮焼及び本焼成し、前記無機粒子が熱処理により体積収縮することで気孔を形成し、収縮した前記無機粒子が骨材として存在する多孔体を得るとともに、
   前記無機粒子が、シリカゲル又はゼオライトであり、
   前記無機粒子のアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の添加量が、１質量％以下である炭化珪素質多孔体の製造方法。
5. 前記無機粒子を、５〜３０質量部添加する請求項４に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
6. 前記無機粒子のタップ密度が、０．６ｇ／ｃｃ以下である請求項４又は５に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
7. 前記無機粒子の平均粒子径が１０〜７０μｍであり、且つその細孔容量が０．１５ｍｌ／ｇ以上である請求項４〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。
8. 前記所定形状が、ハニカム形状である請求項４〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。