JPH0474308B2

JPH0474308B2 -

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Publication number: JPH0474308B2
Application number: JP22159082A
Authority: JP
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1992-11-25
Also published as: JPS59111967A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内部連通空間を有する三次元網状のセ
ル構造をなしたセラミツク多孔体に関し、特に高
温度における強度の大きいセラミツク多孔体に関
する。

内部連通空間を有する三次元網状のセル構造を
なしたセラミツク多孔体は、溶融金属の材、触
媒担体、デイーゼルパテイキユレートフイルタ
ー、更には通過性断熱材等とその用途は広く、工
業的に有用なものである。しかし、これらの用途
に用いる場合、多くは数百度から千数百度にも及
ぶ温度環境で使用されるので、高温時における強
度の大きいセラミツク多孔体が要求される。

このような高温での強度を必要とする場合、セ
ラミツク多孔体をアルミナ或いはコージライト質
を主成分として形成することが好ましいが、更に
高温での強度の大きいセラミツク多孔体が望まれ
る。

本発明者は上記事情に鑑み、高温での強度の大
きいセラミツク多孔体につき鋭意研究を行なつた
結果、内部連通空間を有する三次元網状のセル構
造をなしたセラミツク多孔体を形成するセラミツ
ク中に針状結晶体が分散している場合、優れた耐
高温クリープ性を有し、高温度での強度が大き
く、このためこのセラミツク多孔体が通気性断熱
材等の高温度にさらされる用途に対し好適に使用
されることを知見したものである。特に、アルミ
ナ又はコージライト質を主成分とするセラミツク
多孔体中にアルミナとシリカより得られるムライ
ト質が分散している場合、高温度で著しく大きい
強度を示すことを知見し、本発明をなすに至つた
ものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明のセラミツク多孔体は、内部連通空間を
有する三次元網状のセル構造をなしたもので、多
孔体を形成するセラミツク中に針状結晶体が分散
してなるものである。

この場合、多孔体を形成するセラミツクは、ア
ルミナ又はコージライト質を主成分としたものが
好ましく、このセラミツク中にアルミナとシリカ
より得られるムライト質の針状結晶体が分散して
いるものであることが好ましい。更に好ましく
は、アルミナ含量の多いコージライト質をコージ
ライト相の分解温度近く（1350〜1600℃程度）に
加熱することによつて得られたムライト
（3Al₂O₃・2SiO₂）針状結晶分散体が用いられる。
ここで、多孔体を形成するセラミツクとしてアル
ミナを主成分として用いた場合、アルミナ含量は
50〜95重量％とすることが好ましく、またコージ
ライト質を主成分とした場合、その含量は50〜95
重量％とすることが好ましい。更に、前記針状結
晶体の含量は１〜95重量％であることが好まし
い。

上述したようなセラミツク多孔体を得る場合、
セル膜のない軟質ポリウレタンフオームにセラミ
ツク泥漿を付着させ、これを焼結することにより
前記軟質ポリウレタンフオームを炭化除去して製
造したものを用いることが好ましい（このように
セル膜のない軟質ポリウレタンフオームからセラ
ミツク多孔体を形成することにより、正十二面体
の稜の部分のみからなる篭形のセラミツク多孔体
が得られ、これは空隙率が大きいので圧力損失が
少ない状態で排気ガスが通過すると共に、内部連
通空間が入り組んでいるので、例えばこのセラミ
ツク多孔体を通気性断熱材の用途に用いる場合、
排気ガスがこの内部連通空間を通過する際格子と
確実に接触し、熱交換が効率よく行なわれる。）
が、かかる方法でセラミツク多孔体を製造する場
合に、針状結晶体を予じめセラミツク泥漿中に分
散せしめておく方法を採用することができる。し
かし、この方法はセラミツク泥漿の粘度が高くな
る場合があり、このため含浸や余剰泥漿の除去が
困難となつて含浸不良や多孔体の目詰りを招く場
合が生じる。従つて、針状結晶体を含まないセラ
ミツク泥漿を用いて含浸と余剰泥漿の除去、乾燥
を行ない、焼成時に針状結晶体を生成せしめる方
法、或いは得られたセラミツク多孔体を針状結晶
が生成される温度に再加熱する方法が好ましく、
これによつてセラミツクに針状結晶体が分散した
セラミツク多孔体を好適に得ることができる。

本発明のセラミツク多孔体は、主として高温ガ
スや液体を通過せしめる個所、例えば溶融金属の
材、触媒担体、デイゼルパテイキユレートフイ
ルター、通気性断熱材等の用途に好適に用いら
れ、とりわけ通気性断熱材として効果的に用いら
れる。

本発明のセラミツク多孔体を上述したような用
途に用いる場合、セラミツク多孔体としてはその
嵩比重が0.25〜0.6であり、内部連通空間の平均
直径が0.2〜10mmでいずれの方向にも目詰りのな
いものであり、空隙率が75〜95％であり、かつ空
気の圧力損失が毎秒風速１ｍで１cmの厚みを通過
するのに水柱0.1〜40mmであることが好適である。
とりわけ通気性断熱材として使用する場合は、そ
の嵩比重が0.25〜0.6、好ましくは0.25〜0.5、平
均直径が0.2〜10mm、好ましくは0.2〜５mm、更に
好ましくは0.3〜1.5mm、空隙率が75〜95％、好ま
しくは80〜95％、気の圧力損失が毎秒風速１ｍで
１cmの厚みを通過するのに水柱0.1〜40mm、好ま
しくは５〜30mmであることが必要であり、これに
より通気性と断熱性の両者に優れ、効果の高い通
気性断熱材が得られる。これに対し、上記範囲を
はずれる場合は良好な通気性断熱材とならない。
即ち、嵩比重が0.25より小さいと断熱材としての
強度が不十分であり、嵩比重が0.6より大きいと
目詰りが発生して損失が高くなり、また、平均直
径が0.2mmより小さいと強度が低下し、圧力損失
の上昇を招き、平均直径が10mmより大きくなると
断熱材と排気ガスとの接触が不十分となる上、断
熱材の表面（加熱側）から裏面（排気側）への輻
射熱の漏れが発生するので、良好な通気性断熱材
とならない。更に、空隙率が75％より小さい場合
は、固体内熱伝導が良くなつて断熱材表裏面間の
温度差が小さくなり、このため断熱材裏面（排気
側）からの輻射熱の逸散を招き、また、空隙率が
95％を超えると強度が低下し、なお更に、圧力損
失が40mmを超えるものは、加熱炉等の燃焼に不具
合をもたらす場合が多く、同様に良好な通気性断
熱材が得られないものである。

なお本発明に係るセラミツク多孔体を通気性断
熱材として用いる場合、上述した構成のセラミツ
ク多孔体中に輻射能向上剤を分散させるか又はセ
ラミツク多孔体の格子全体もしくは排気ガス流入
側の格子を輻射能向上剤で被覆することができ、
これにより通気性断熱材の輻射性能をより高くす
ることができる。この場合、輻射能向上剤として
は、炭化硅素や窒化硅素等を使用することもでき
るが、特に顕著な効果を示すものは遷移金属酸化
物であり、パナジウム、クロム、マンガン、鉄、
コバルト、ニツケルの酸化物が好適に使用し得
る。なおこれら輻射能向上剤をセラミツク多孔体
中に分散させる場合は、セラミツク多孔体の製造
時にセラミツク泥漿中に輻射能向上剤を混入して
セラミツク多孔体を形成することにより、輻射能
向上剤をセラミツク多孔体中に分散させることが
でき、また輻射能向上剤をセラミツク多孔体の格
子に被覆させる場合は、形成されたセラミツク多
孔体の全体もしくは一部は水等の溶剤に輻射能向
上剤を分散させてなる分散的中に浸漬し、乾燥或
いは焼結することにより、輻射能向上剤を被覆す
ることができる。前記輻射能向上剤の使用量は、
セラミツク多孔体全重量の０〜90％、特に１〜50
％とすることが好ましく、これにより高い輻射効
果を発揮させることができる。また、上記遷移金
属酸化物のほか、或いは上記遷移金属酸化物に加
えて金属窒化物、金属炭化物の１種又は２種以上
をセラミツク多孔体の格子中に分散又は格子表面
に付着、被覆させることうができ、これによりセ
ラミツク多孔体輻射熱を高めたり、耐熱衝撃性や
耐熱性を高めることができるので、通気性断熱材
等の用途に好適である。窒化物としてはTiN、
ZrN、Si₃N₄等が挙げられ、炭化物としてはTiC、
ZrC、HfC、VC、TaC、NbC、WC、BiC、SiC
等が挙げられる。また金属硼化物、例えばAlB、
SiB、TiB₂、ZrB₂、HfB、VB₂、TaB、WB等
を格子中に分散又は格子表面に付着させることも
できる。

以下、実施例を示す。

〔実施例〕

セル膜のない軟質ポリウレタンフオームにアル
ミナ85重量％、それにシリカ等を含むセラミツク
原料よりつくつたセラミツク泥漿を付着し、乾燥
後、最高温度1450℃で焼成して、いずれの方向に
も目詰りのない内部連通空間を有する三次元網状
のセル構造をなしたセラミツク多孔体を得た。

このセラミツク多孔体を約1000倍の電子顕微鏡
写真をとつて観察したところ、針状結晶体（ムラ
イト）が分散していることが確認された。

なお、このセラミツク多孔体の嵩比重は0.42、
平均直径は２mm、圧力損失は毎秒風速１ｍで１cm
の厚みを通過するのに水柱10mm、空隙率は87.7％
であつた。

次に、上記セラミツク多孔体（長さ150mm、幅
50mm、厚さ20mm）ａを図面に示すように支持体
ｂ，ｂ上に乗せ、1400℃に加熱してそのときのた
わみ量Δdを測定した結果は０mmであり、耐高温
クリープ性に優れていることが知見された。

【図面の簡単な説明】

図面はセラミツク多孔体のたわみ量の測定方法
の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１内部連通空間を有する三次元網状のセル構造
をなしたセラミツク多孔体において、該多孔体を
形成するセラミツク中に針状結晶体が分散してい
ることを特徴とするセラミツク多孔体。２セラミツク多孔体が、嵩比重が0.25〜0.6で
あり、内部連通空間がいずれの方向にも目詰りが
なく、その平均直径が0.2〜10mmであり、圧力損
失が毎秒風速１ｍで１cmの厚みを通過するのに水
柱0.1〜40mmであり、かつ空隙率が75〜95％であ
るものである特許請求の範囲第１項記載のセラミ
ツク多孔体。３セラミツク多孔体がアルミナもしくはコージ
ライト質を主成分としてなり、針状結晶体がムラ
イトからなる特許請求の範囲第１項又は第２項記
載のセラミツク多孔体。