JP7100478B2 - セラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、セラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタに関する。

ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどの内燃機関や、各種の燃焼装置などから排出される排ガスには、ススなどの粒子状物質（「パティキュレートマター」又は「ＰＭ」ともいう）が多量に含まれている。このＰＭがそのまま大気中に放出されると、環境汚染を引き起こすため、排ガスの排気系には、ＰＭを捕集するための集塵用フィルタ（「パティキュレートフィルタ」ともいう）が搭載されている。例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出される排ガスの浄化に用いられる集塵用フィルタとしては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）などが挙げられる。このようなＤＰＦやＧＰＦには、第１端面から第２端面まで貫通して排ガスの流路を形成する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム構造を有するセラミックス多孔体が用いられている。

また、上述した排ガスには、ＮＯｘ、ＣＯ及びＨＣなどの有害物質も含まれている。排ガス中の有害物質の量を低減し、排ガスを浄化する際には、触媒反応が広く用いられている。このような触媒反応を利用した排ガスの浄化において、触媒を担持するための触媒担体としても、上記のハニカム構造を有するセラミックス多孔体が使用されている。

上述した集塵用フィルタに用いられるセラミックス多孔体は、その使用に伴ってススなどの粒子状物質が表面又は内部に堆積する。その結果、セラミックス多孔体の圧力損失が大きくなり、集塵用フィルタとしての捕集能力が十分に得られなくなる。そこで、集塵用フィルタとしての捕集能力を再生させることを目的として、定期的な間隔で、セラミックス多孔体の表面又は内部に堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する処理が行われている。
しかしながら、従来のセラミックス多孔体は、熱伝導率が小さいため、セラミックス多孔体の表面又は内部に堆積した粒子状物質を燃焼させる際に局所的な発熱が生じ、粒子状物質を十分に除去することができないという問題があった。
そこで、出願人は、炭化珪素などの骨材と金属珪素などの結合材とを含む骨格部と、骨格部の間に形成され且つ流体が流通可能な細孔部とを備えたセラミックス多孔体を提案した（特許文献１）。

特開２００２－２０１０８２号公報

特許文献１のセラミックス多孔体は、熱伝導性の向上を主な課題としており、使用時（例えば、粒子状物質が堆積した状態）における圧力損失については十分に検討されていない。そのため、特許文献１のセラミックス多孔体では、使用時に圧力損失が早期に増大してしまうことがあり、再生処理を頻繁に行う必要があるという問題があった。特に、集塵用フィルタに用いられるセラミックス多孔体は、粒子状物質が堆積した状態で使用されることが多いため、粒子状物質が堆積した状態における圧力損失の増大を抑制することが必要とされている。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、使用時における圧力損失の増大を抑制することが可能なセラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、流体の流通方向に平行な方向のセラミックス多孔体の断面において、流体の流通方向と直交する方向の４０μｍ以上の骨格長さの割合が、使用時における圧力損失と密接に関係しているという知見に基づき、当該骨格長さの割合を制御することにより、使用時における圧力損失の増大を抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、骨格部と、前記骨格部の間に形成され且つ流体が流通可能な細孔部とを備え、
前記骨格部は、前記流体の流通方向に平行な方向の断面において、長さ１０００μｍの測定線を前記流体の流通方向と直交する方向に１０本引き、前記測定線上の骨格長さを全て測定した場合に、前記流体の流通方向と直交する方向の４０μｍ以上の前記骨格長さの割合が１５％以下であるセラミックス多孔体である。

また、本発明は、前記セラミックス多孔体の製造方法であって、
平均粒径が５０μｍ以下の骨材及びバインダを含む坏土を成形した後、成形体を１３３０～１５８０℃以下の温度で焼成するセラミックス多孔体の製造方法である。
さらに、本発明は、上記のセラミックス多孔体を有する集塵用フィルタである。

本発明によれば、使用時における圧力損失の増大を抑制することが可能なセラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタを提供することができる。

実施の形態２のセラミックス多孔体の試験片における二値化処理したＳＥＭ画像である。 図１の二値化処理したＳＥＭ画像の部分拡大図である。 実施の形態２のセラミックス多孔体を第１端面側からみた平面図である。 図３のＡ－Ａ’断面を示す断面図である。 実施の形態３のセラミックス多孔体を第１端面側からみた平面図である。 図５のＢ－Ｂ’断面を示す断面図である。

以下、本発明のセラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタの好適な実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の要旨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、改良などを行うことができる。各実施の形態に開示されている複数の構成要素は、適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

（実施の形態１）
本実施の形態のセラミックス多孔体は、骨格部と、骨格部の間に形成され且つ流体が流通可能な細孔部とを備える。
一般に、セラミックス多孔体では、粗大な骨格部が多すぎると、流体の流れが粗大な骨格部によって妨げられてしまう。その結果、流体が細孔内をスムーズに流れなくなるため、圧力損失が高くなる。逆に、小さな骨格部が多すぎると、その間に形成される細孔部も小さくなるため、流体が流通し難くなる。このようにセラミックス多孔体における圧力損失及び流体の流れ易さは、骨格部の大きさ及びその割合によって主に影響される。

そこで、本実施の形態のセラミックス多孔体では、圧力損失の増大抑制と流体の流れ易さとのバランスを確保する観点から、流体の流通方向に平行な方向の断面において、流体の流通方向と直交する方向の４０μｍ以上の骨格長さの割合を１５％以下に制御している。
ここで、骨格長さを４０μｍ以上とした理由は、圧力損失及び流体の流れ易さに対する影響が大きいためであり、４０μｍ以上の骨格長さの割合は低いほど好ましい。
上記の骨格長さの割合が高すぎる場合、流体が細孔内をスムーズに流れなくなるため、圧力損失が高くなる。特に、ススなどの粒子状物質が骨格部の表面又は内部に堆積した場合には圧力損失が高くなり易い。そのため、圧力損失の増大を抑える観点から、上記の骨格長さの割合の上限を１５％、好ましくは１４．５％、より好ましくは１４％、さらに好ましくは１３．５％に制御する。一方、上記の骨格長さの割合の下限は、特に限定されないが、好ましくは０．５％、より好ましくは０．３％、さらに好ましくは０．１％である。

上記の骨格長さの割合の測定方法としては、特に限定されないが、以下のようにして求めることができる。まず、セラミックス多孔体から、流体の流通方向と平行な方向の切断面を有する試験片を切り出す。次に、試験片の切断面を樹脂に埋設した後、この切断面を研磨してＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察する。ＳＥＭ観察は、倍率１００倍（１２８０×９６０ピクセル）で撮像すればよい。次に、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の画像解析ソフト「Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ７．０Ｊ（商品名）」を用いて解析することにより骨格長さを測定する。具体的には、得られたＳＥＭ像を、骨格部と、それ以外の部分（細孔部）とに二値化処理した画像を作成する。次に、二値化処理した画像において、長さ１０００μｍの測定線を流体の流通方向と直交する方向に１０本引き、測定線上の骨格長さを全て測定する。そして、「４０μｍ以上の骨格長さの数／測定した骨格長さの総数×１００」から、４０μｍ以上の骨格長さの割合を算出する。

骨格部を構成する材料としては、特に限定されないが、骨格部は骨材を含むことが好ましい。骨材の形状は、特に限定されず、原料段階の形状（粒子形状）を留めていても、原料段階の形状から変わっていてもよい。
また、骨格部は、骨材同士の結合によって形成されていてよいが、骨格部が結合材をさらに含み、この結合材を介して骨材同士が結合されていてもよい。

骨材としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。骨材の例としては、炭化珪素、コージェライト、酸化アルミニウム、アルミニウムチタネート、ジルコニア、金属珪素などが挙げられる。このような原料を用いることにより、強度及び耐熱衝撃性に優れたセラミックス多孔体を得ることができる。また、これらの原料は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

骨材の平均粒径は、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下である。このような範囲の平均粒径を有する骨材を用いることにより、粗大な骨格部が形成され難くなるため、流体の流通を確保しつつ圧力損失の増大を抑えることが可能となる。また、骨材の平均粒径の下限は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ、より好ましくは３μｍ、さらに好ましくは５μｍである。
ここで、本明細書において「平均粒径」は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製ＬＡ－９５０Ｖ２）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

なお、骨材として、平均粒径が異なる複数の骨材を用いてもよい。この場合、粗大な骨格部を形成し難くする観点から、骨材全体に占める平均粒径が５０μｍ以下の骨材の割合を５０質量％以上にすることが好ましく、７０質量％以上にすることがより好ましい。

結合材は、セラミックス多孔体の製造時（焼成時）に溶解して骨材の間を結合する役割を担う。そのため、骨材に対する結合材の割合が少なすぎると、結合材が不足してしまい、セラミックス多孔体の強度が低下し易くなる。したがって、結合材の含有量は、セラミックス多孔体の強度を確保する観点から、骨材及び結合材の合計量に対して、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、さらに好ましくは２０質量％以上である。一方、骨材に対する結合材の割合が多すぎると、ピン止め効果が十分に得られないため、粗大な骨格部が形成され易くなってしまう。その結果、微細構造を有する骨格部が得られず、細孔内を流体が流れ難くなってしまう。したがって、結合材の含有量は、流体の流れ易さを確保する観点から、骨材及び結合材の合計量に対して、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３５質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下である。
ここで、本明細書において「ピン止め効果」とは、骨材が結合材同士の焼結を妨げることを意味する。

結合材としては、セラミックス多孔体の製造時（焼成時）に溶解して骨材の間を結合する機能を有するものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。結合材の例としては、コージェライト、金属珪素などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、コージェライト及び金属珪素は、骨材として用いられるが、一緒に使用される骨材の種類、焼成温度、焼成雰囲気などによって結合材としても機能する。例えば、金属珪素は、炭化珪素と一緒に用いられる場合に、結合材として機能する。

また、骨格部を構成する材料は、焼成助剤を含まないことが好ましい。焼成助剤は、骨材と結合材との濡れ性を高める作用を有するため、焼成助剤が含まれていると、焼成時に骨材と結合材との接触面積が増大し、ピン止め効果が得られ難くなる。その結果、粗大な骨格部が多く形成され易くなる。
焼成助剤としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ土類金属元素を含む化合物が挙げられる。具体的には、カルシウム及び／又はストロンチウムのフッ化物、炭化物、塩化物、珪化物、炭酸塩、水酸化物、酸化物、無機酸塩、有機酸塩などが挙げられる。

セラミックス多孔体の気孔率は、好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上である。このような範囲の気孔率とすることにより、セラミックス多孔体をフィルタとして用いた場合に流体の流れ易さ（ろ過速度）を確保することができる。また、セラミックス多孔体の気孔率は、好ましくは５０％以下、より好ましくは４５％以下である。このような範囲の気孔率とすることにより、セラミックス多孔体をフィルタとして用いた場合に圧力損失の増大を抑制することができる。
ここで、本明細書において「気孔率」とは、ＪＩＳ Ｒ１６５５：２００３に準拠し、水銀圧入法によって測定される気孔率を意味する。

セラミックス多孔体の平均細孔径は、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上である。このような範囲の平均細孔径とすることにより、セラミックス多孔体をフィルタとして用いた場合に圧力損失の増大を抑えることができる。特に、粒子状物質がセラミックス多孔体に堆積した場合であっても、圧力損失が増大し難くなる。また、セラミックス多孔体の平均細孔径は、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１８μｍ以下である。このような範囲の平均粒径とすることにより、セラミックス多孔体をフィルタとして用いた場合に粒子状物質の素抜けを抑制することができる。
ここで、本明細書において「平均細孔径」とは、ＪＩＳ Ｒ１６５５：２００３に準拠し、水銀圧入法によって求めた細孔分布における積算値５０％での細孔径を意味する。

上記のような特徴を有するセラミックス多孔体は、平均粒径が５０μｍ以下の骨材及びバインダを含む坏土を成形した後、成形体を１３３０～１５８０℃以下の温度で焼成することによって製造することができる。また、骨格部が結合材を含む場合、坏土に結合材をさらに配合する。
坏土の原料として用いられる結合材の平均粒径は、特に限定されないが、骨材の平均粒径以下であることが好ましい。結合材の平均粒径が大きすぎると、ピン止め効果が得られなくなり、骨材の間が結合材の太い結合部によって結合されてしまう。その結果、セラミックス多孔体の圧力損失が高くなり易くなってしまう。

バインダとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。バインダの例としては、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルメチルセルロースなどの有機バインダが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダの配合量は、特に限定されないが、骨材及び結合材の合計量に対して、一般に２～３０質量％である。

また、セラミックス多孔体の気孔率を調整するために、坏土に造孔剤を配合してもよい。造孔剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。造孔剤の例としては、グラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
造孔剤の配合量は、その種類及び気孔率の程度に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。

坏土は、上記の原料を混合及び混錬することによって得ることができる。原料の混合及び混練方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法によって行うことができる。例えば、原料の混合及び混錬は、ニーダー、真空土練機などを用いて行うことができる。
坏土の成形方法も同様に、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法によって行うことができる。
成形体は、成形体中に含まれるバインダを除去（脱脂）するために、焼成の前に仮焼してもよい。仮焼は、結合材が溶融する温度よりも低い温度で行うことが好ましい。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、また、所定温度域で昇温速度を５０℃／時間以下に遅くして仮焼してもよい。

所定の温度で一旦保持する手法については、使用したバインダの種類及び量に応じて、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には、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には、互いに速度を同じとしても異ならせてもよい。

仮焼の雰囲気については、酸化雰囲気でもよいが、成形体中にバインダが多く含まれる場合には、仮焼中にバインダが酸素で激しく燃焼して成形体温度が急激に高くなることがあるため、Ｎ₂、Ａｒなどの不活性雰囲気で行うことによって、成形体の異常昇温を抑制してもよい。この異常昇温の抑制は、熱膨張係数の大きい（熱衝撃に弱い）原料を用いた場合に重要な制御である。バインダを、例えば主原料（骨材及び結合材）の合計量に対して２０質量％以上配合した場合には、不活性雰囲気にて仮焼するのが好ましい。また、骨材が炭化珪素である場合の他、高温での酸化が懸念されるものである場合にも、少なくとも酸化が始まる温度以上では、前記のような不活性雰囲気で仮焼を行うことによって、成形体の酸化を抑制することが好ましい。

仮焼及びそれに続く焼成は、同一若しくは別個の炉にて、別工程として行ってもよく、又は同一炉での連続工程としてもよい。仮焼及び焼成を異なる雰囲気にて実施する場合には前者も好ましい手法であるが、総焼成時間、炉の運転コストなどの見地からは後者の手法も好ましい。

骨材が結合材で結合された組織を得るためには、結合材が軟化する必要がある。例えば、結合材として金属珪素を用いる場合、金属珪素の融点は１４１０℃であるので、焼成温度は１３３０℃以上、好ましくは１４３０℃以上とする。一方、１５８０℃を超える温度では金属珪素の蒸発が進んで金属珪素を介した結合が形成され難くなる傾向にあるため、焼成温度は１５８０℃以下、好ましくは１５６０℃以下とする。
また、焼成時間は、特に限定されないが、ピン止め効果を安定して得る観点から、好ましくは１～４時間である。

焼成雰囲気については、使用する骨材及び結合材の種類に応じて決定すればよい。例えば、高温での酸化が懸念される骨材及び結合材を用いた場合には、少なくとも酸化が始まる温度以上の温度域においては、Ｎ₂、Ａｒなどの非酸化雰囲気とすることが好ましい。

上記のようにして製造される本実施の形態のセラミックス多孔体は、流体の流通方向に平行な方向の断面において、流体の流通方向と直交する方向における４０μｍ以上の骨格長さの割合が適切な範囲に制御されているため、流体を細孔内にスムーズに流通させることができ、また、粒子状物質が堆積しても圧力損失が高くなり難い。

（実施の形態２）
本実施の形態のセラミックス多孔体は、第１端面から第２端面まで貫通して流体の流路を形成する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム構造を有する。このようなハニカム構造を有するセラミックス多孔体では、隔壁３がセラミックス多孔体に相当する。また、ハニカム構造を有するセラミックス多孔体において、「流体の流通方向に平行な方向の断面」とは、セルが延びる方向に直交する方向の断面のことを意味し、また、「流体の流通方向」とは、隔壁の厚み方向のことを意味する。

本実施の形態のセラミックス多孔体において、流体の流通方向と直交する方向における４０μｍ以上の骨格長さの割合を測定する場合、セルが延びる方向（ハニカム構造を有するセラミックス多孔体の軸方向）と直交する方向にセラミックス多孔体を切断して試験片を得た後、実施の形態１の方法と同様にして行えばよい。ここで、本実施の形態のセラミックス多孔体の試験片について、二値化処理したＳＥＭ画像を図１に示す。また、図１の二値化処理したＳＥＭ画像の部分拡大図を図２に示す。図１及び２に示すような測定線（長さ１０００μｍ）を流体の流通方向と直交する方向に１０本引き、測定線上の骨格長さを全て測定する。

本実施の形態のセラミックス多孔体は、所定のハニカム構造を有することを除けば実施の形態１のセラミックス多孔体と同一である。よって、ここでは、実施の形態１と共通する構成については説明を省略し、実施の形態１と異なる箇所のみについて説明する。
図３は、本実施の形態のセラミックス多孔体を第１端面側からみた平面図である。また、図４は、図３のＡ－Ａ’断面を示す断面図である。
図３及び４に示されるように、セラミックス多孔体１０は、第１端面１ａから第２端面１ｂまで貫通して流体の流路を形成する複数のセル２を区画形成する隔壁３を備える。また、セラミックス多孔体１０の外周面には外周壁４が形成されている。

隔壁３の厚さとしては、特に限定されないが、好ましくは１００～５００μｍ、より好ましくは１５０～４００μｍ、さらに好ましくは１５０～３００μｍである。このような厚さの隔壁とすることにより、隔壁３の強度を確保しつつ、圧力損失の増大を抑制することができる。

セラミックス多孔体１０におけるセル密度としては、特に限定されないが、好ましくは１５～１００セル／ｃｍ²、より好ましくは３０～６５セル／ｃｍ²、さらに好ましくは３０～５０セル／ｃｍ²である。このようなセル密度とすることにより、セラミックス多孔体をフィルタとして用いた場合に、圧力損失の増大を抑制しつつ、捕集効率を向上させることができる。

セル２の形状としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の形状とすることができる。ここで、本明細書において「セル２の形状」とは、セル２が延びる方向に直交する断面におけるセル２の形状を意味する。セル２の形状の例としては、四角形、六角形、八角形などが挙げられる。

セラミックス多孔体１０の形状としては、特に限定されず、端面（第１端面１ａ及び第２端面１ｂ）が円形の柱状（円柱形状）、端面がオーバル形状の柱状、端面が多角形（例えば、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形など）の柱状などにすることができる。

セラミックス多孔体１０の第１端面１ａから第２端面１ｂまでの長さ、及びセル２が延びる方向に直交する断面の大きさは、セラミックス多孔体の使用状況及び使用用途などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。

本実施の形態のセラミックス多孔体は、隔壁３の表面及び隔壁３の細孔のうちの少なくとも一方に排ガス浄化用の触媒が担持されていてもよい。触媒としては、当該技術分野において公知のものを用いることができる。触媒の例としては、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、銀などの貴金属、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、酸化鉄などの酸化物などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記のような特徴を有するセラミックス多孔体１０は、成形体を押出成形によって製造すること以外は、実施の形態１と同様にして行うことができる。押出成形は、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて行うことができる。このようにして得られたハニカム構造を有する成形体は、焼成前に乾燥させてもよい。乾燥方法としては、特に限定されず、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥などを用いることができる。これらの中でも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独又は組み合せて行うことが好ましい。また、乾燥条件としては、特に限定されないが、乾燥温度３０～１５０℃、乾燥時間１分～２時間とすることが好ましい。本明細書において「乾燥温度」とは、乾燥を行う雰囲気の温度のことを意味する。

（実施の形態３）
本実施の形態のセラミックス多孔体は、ハニカム構造が、第１端面における所定のセルの開口部、及び第２端面における残余のセルの開口部に設けられた目封止部をさらに含む点で、実施の形態３のセラミックス多孔質体と異なる。よって、ここでは、実施の形態２と共通する構成については説明を省略し、実施の形態２と異なる箇所のみについて説明する。

図５は、本実施の形態のセラミックス多孔体を第１端面側からみた平面図である。また、図６は、図５のＢ－Ｂ’断面を示す断面図である。
図５及び６に示されるように、本実施の形態のセラミックス多孔体１０は、第１端面１ａにおける所定のセル２の開口部、及び第２端面１ｂにおける残余のセル２の開口部に設けられ目封止部５を有する。このように構成されたセラミックス多孔体は、内燃機関、又は各種燃焼装置から排出される排ガスを浄化するパティキュレートフィルタとして用いることができる。

目封止部５を備えたセラミックス多孔体１０を製造する場合には、ハニカム構造を有する成形体又は当該成形体を乾燥した乾燥体のセル２の開口部を、目封止材によって目封止する。セル２の開口部を目封止する方法としては、セルの開口部に目封止材を充填する方法を用いればよい。目封止材を充填する方法としては、従来公知の目封止部５を備えたハニカム構造体の製造方法に準じて行うことができる。目封止部５を形成するための目封止部形成原料は、従来公知のハニカム構造体の製造方法において用いられる目封止部形成原料を用いることができる。

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何ら限定されるものではない。

（実施例１）
平均粒径１６μｍの炭化珪素粉末７５０ｇと、平均粒径が６μｍの金属珪素粉末２５０ｇとを混合してセラミックス原料を得た後、このセラミックス原料にバインダ（メチルセルロース）７０ｇ及び水を加えてニーダーで混練し、次に真空土練機で土練して坏土を得た。得られた坏土を、押出成形機にて、端面の一辺の長さ３０ｍｍ、隔壁の厚さ３００μｍ、セル密度４６．５セル／ｃｍ²の四角柱状のハニカム形状に成形した。次に、得られた成形体をマイクロ波乾燥させた後、８０℃で熱風乾燥させて乾燥体を得た。次に、得られた乾燥体を大気中、４５０℃で５時間脱脂した後、脱脂した乾燥体を、Ａｒ雰囲気中、１４５０℃で２時間焼成してセラミックス多孔体を得た。

（実施例２）
炭化珪素粉末の平均粒径を２４μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（実施例３）
焼成温度を１５５０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（実施例４）
炭化珪素粉末として、平均粒径１８μｍの炭化珪素粉末５５０ｇ及び平均粒径３１μｍの炭化珪素粉末２００ｇの混合粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（実施例５）
炭化珪素粉末の平均粒径を３１μｍ、金属珪素粉末の平均粒径を２μｍ、及び焼成温度を１３８０℃にそれぞれ変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（実施例６）
炭化珪素粉末の平均粒径を５０μｍ、金属珪素粉末の平均粒径を２μｍ、及び焼成温度を１３８０℃にそれぞれ変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（比較例１）
炭化珪素粉末の平均粒径を３１μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（比較例２）
炭化珪素粉末の平均粒径を５０μｍ、及び金属珪素粉末の平均粒径を２μｍにそれぞれ変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。

（比較例３）
焼成温度を１６００℃に変更したこと以外は実施例１と同様にしてセラミックス多孔体を得た。
上記の実施例及び比較例で得られたセラミックス多孔体について、下記の評価を行った。

（４０μｍ以上の骨格長さの割合）
セルの延びる方向と直交する方向にセラミックス多孔体を切断して試験片を得た。次に、試験片の切断面を樹脂に埋設した後、この切断面を研磨してＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。ＳＥＭ観察は、倍率１００倍（１２８０×９６０ピクセル）で撮像した。次に、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の画像解析ソフト「Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ７．０Ｊ（商品名）」を用いて解析した。解析は、まず、得られたＳＥＭ像を、骨格部と、それ以外の部分（細孔部）とに二値化処理した画像を作成した。次に、二値化処理した画像において、長さ１０００μｍの測定線を流体の流通方向と直交する方向に１０本引き、測定線上の骨格長さを全て測定した。そして、「４０μｍ以上の骨格長さの数／測定した骨格長さの総数」から、４０μｍ以上の骨格長さの割合を算出した。

（気孔率）
水銀ポロシメータ（マイクロメリティクス社製オートポアＩＶ９５００）を用いて、気孔率を測定した。

（平均細孔径）
水銀ポロシメータ（マイクロメリティクス社製オートポアＩＶ９５００）を用いて、細孔分布における積算値５０％での細孔径を求めた。

（スス付き圧力損失）
スス付き圧力損失とは、ススが堆積していないときの圧力損失（Ｐ１）とススを堆積させた後の圧力損失（Ｐ２）との差（Ｐ２－Ｐ１）の値を意味する。
スス付き圧力損失は、以下のようにして測定した。まず、ススを捕集させていない状態で０．１５ｍ³／ｍｉｎの空気を流し、セラミックス多孔体の前後の圧力差（圧力損失Ｐ１）を測定した。次に、スートジェネレーター（東京ダイレック株式会社製、「ＣＡＳＴ２」）により発生させたススをセラミックス多孔体に０．１ｇ／Ｌ堆積させた。その後、ススを堆積させた状態のセラミックス多孔体に０．１５ｍ³／ｍｉｎの空気を流し、そのときの圧力差（圧力損失Ｐ２）を測定した。その後、式：Ｐ２－Ｐ１により、スス付き圧力損失を算出した。なお、空気を流す際には、隔壁の厚さ方向に平行に空気が流れるようにセラミックス多孔体に目封止を予め施した。

上記の評価結果を表に示す。

表１に示されるように、４０μｍ以上の骨格長さの割合が０．５～１５％の範囲にある実施例１～４のセラミックス多孔体は、４０μｍ以上の骨格長さの割合が１５％を超える比較例１及び２のセラミックス多孔体に比べて、スス付き圧力損失が小さかった。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、使用時における圧力損失の増大を抑制することが可能なセラミックス多孔体及びその製造方法、並びに集塵用フィルタを提供することができる。

１ａ 第１端面
１ｂ 第２端面
２ セル
３ 隔壁
４ 外周壁
５ 目封止部
１０ セラミックス多孔体

Claims (13)

1. 骨格部と、前記骨格部の間に形成され且つ流体が流通可能な細孔部とを備え、
   前記骨格部は、前記流体の流通方向に平行な方向の断面において、長さ１０００μｍの測定線を前記流体の流通方向と直交する方向に１０本引き、前記測定線上の骨格長さを全て測定した場合に、前記流体の流通方向と直交する方向の４０μｍ以上の前記骨格長さの割合が１５％以下であるセラミックス多孔体。
2. 気孔率が３０～５０％である、請求項１に記載のセラミックス多孔体。
3. 平均細孔径が３～２０μｍである、請求項１又は２に記載のセラミックス多孔体。
4. 第１端面から第２端面まで貫通して前記流体の流路を形成する複数のセルが隔壁によって区画形成されたハニカム構造を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のセラミックス多孔体。
5. 前記ハニカム構造は、前記第１端面における所定の前記セルの開口部、及び前記第２端面における残余の前記セルの開口部に設けられた目封止部を含む、請求項４に記載のセラミックス多孔体。
6. 前記骨格部が、平均粒径が５０μｍ以下の骨材を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のセラミックス多孔体。
7. 前記骨材が、炭化珪素、コージェライト、酸化アルミニウム、アルミニウムチタネート、ジルコニア及び金属珪素からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項６に記載のセラミックス多孔体。
8. 前記骨格部が結合材をさらに含む、請求項６又は７に記載のセラミックス多孔体。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のセラミックス多孔体の製造方法であって、
   平均粒径が５０μｍ以下の骨材及びバインダを含む坏土を成形した後、成形体を１３３０～１５８０℃以下の温度で焼成するセラミックス多孔体の製造方法。
10. 前記坏土が結合材をさらに含む、請求項９に記載のセラミックス多孔体の製造方法。
11. 前記坏土が焼成助剤を含まない、請求項９又は１０に記載のセラミックス多孔体の製造方法。
12. 結合材の添加量が、前記骨材及び前記結合材の合計量に対して５～３０質量％である、請求項１０又は１１に記載のセラミックス多孔体の製造方法。
13. 請求項１～８のいずれか一項に記載のセラミックス多孔体を有する集塵用フィルタ。

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