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公開番号2025154844
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058071
出願日2024-03-29
発明の名称ハニカム構造体、成形原料組成物及び多孔質体の製造方法
出願人日本碍子株式会社
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類C04B 38/00 20060101AFI20251002BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】熱膨張を抑制可能な珪素-炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体を提供する。
【解決手段】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ハニカム構造体であって、前記隔壁は炭化珪素、珪素、及び焼成助剤を含有し、前記焼成助剤は、酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムを含有しており、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計100質量部に対する酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムの合計質量部をT₁とし、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計100質量部に対する酸化アルミニウムの質量部をA₁とすると、0.045≦A₁/T₁を満たす、ハニカム構造体。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
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ハニカム構造体であって、
前記隔壁は炭化珪素、珪素、及び焼成助剤を含有し、
前記焼成助剤は、酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムを含有しており、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムの合計質量部をＴ
1
とし、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化アルミニウムの質量部をＡ
1
とすると、０．０４５≦Ａ
1
／Ｔ
1
を満たす、
ハニカム構造体。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
０．０４５≦Ａ
1
／Ｔ
1
≦０．２００を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項３】
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化珪素の質量部をＢ
1
とすると、０．７０≦Ｂ
1
／Ｔ
1
≦０．９０を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化ストロンチウムの質量部をＣ
1
とすると、０．０５０≦Ｃ
1
／Ｔ
1
≦０．２００を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
１０≦Ｔ
1
≦４０を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する炭化珪素の質量部をＤ
1
とすると、７０≦Ｄ
1
≦９５を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計質量濃度をＥ
1
質量％とすると、６０≦Ｅ
1
≦９５を満たす請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
前記隔壁がセピオライトを含有する請求項１に記載のハニカム構造体。
【請求項９】
炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対するセピオライトの質量部をＦ
1
とすると、０．５≦Ｆ
1
≦５．０を満たす請求項８に記載のハニカム構造体。
【請求項１０】
前記隔壁の気孔率が４０％以上である請求項１に記載のハニカム構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はハニカム構造体に関する。また、本発明は成形原料組成物及びそれを用いた多孔質体の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、高耐熱性、高硬度、優れた耐薬品性、優れた耐摩耗性といった特性を活かして、ヒートシンク、排ガスフィルタ、触媒担体、摺動部品、ノズル、熱交換器、及び半導体製造装置用部品といった種々のセラミックス製品に利用されている。中でも、珪素－炭化珪素複合材は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた特性を持ち、内燃機関、ボイラー等の排ガス中の微粒子を捕集するフィルタ（例：ＤＰＦ）や、排ガス浄化用触媒の触媒担体等に用いられるハニカム構造体の代表的な構成材料として知られている。
【０００３】
珪素－炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体は、例えば、炭化珪素粉末に、珪素（Ｓｉ）、造孔材、及び焼成助剤を添加し、混練して得られた坏土を、所定の口金を用いてハニカム成形体に押出成形し、得られたハニカム成形体を焼成することにより製造される。焼成助剤としては、酸化アルミニウム（Ａｌ
2
Ｏ
3
）、酸化珪素（ＳｉＯ
2
）、及びアルカリ土類金属酸化物（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａの酸化物）が知られており、これらの焼成助剤を添加することで珪素（Ｓｉ）溶融時の炭化珪素への濡れを良くし、結合力を高めることができる（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６０４３３４０号公報
国際公開第２０１２／１３２８３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＤＰＦ及び触媒担体は、サイズが大型化し、更にセル構造が複雑化してきている。また、ＤＰＦ及び触媒担体の使用環境が過酷になってきている。そのため、これらの用途に用いられるハニカム構造体は、さらなる耐熱衝撃性の向上が求められている。耐熱衝撃性を向上するための有効な手段の一つとしては、ハニカム構造体の熱膨張を抑制することが知られており、ハニカム構造体の熱膨張を抑制することのできる新規技術が開発されることが望ましい。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は一実施形態において、熱膨張を抑制可能な珪素－炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体を提供することを課題とする。また、本発明は別の一実施形態において、そのようなハニカム構造体を製造するのに好適な成形原料組成物及び多孔質体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、焼成助剤としての酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムを所定の条件下で添加すると、熱膨張が有意に抑制された珪素－炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体が得られることを見出した。熱膨張が抑制されることで熱応力が低減されるので、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させることが可能となる。当該知見に基づき完成した本発明は以下に例示される。
【０００８】
［態様１］
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ハニカム構造体であって、
前記隔壁は炭化珪素、珪素、及び焼成助剤を含有し、
前記焼成助剤は、酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムを含有しており、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化アルミニウム、酸化珪素及び酸化ストロンチウムの合計質量部をＴ
1
とし、前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化アルミニウムの質量部をＡ
1
とすると、０．０４５≦Ａ
1
／Ｔ
1
を満たす、
ハニカム構造体。
［態様２］
０．０４５≦Ａ
1
／Ｔ
1
≦０．２００を満たす態様１に記載のハニカム構造体。
［態様３］
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化珪素の質量部をＢ
1
とすると、０．７０≦Ｂ
1
／Ｔ
1
≦０．９０を満たす態様１又は２に記載のハニカム構造体。
［態様４］
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する酸化ストロンチウムの質量部をＣ
1
とすると、０．０５０≦Ｃ
1
／Ｔ
1
≦０．２００を満たす態様１～３の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様５］
１０≦Ｔ
1
≦４０を満たす態様１～４の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様６］
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対する炭化珪素の質量部をＤ
1
とすると、７０≦Ｄ
1
≦９５を満たす態様１～５の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様７］
前記隔壁における炭化珪素及び珪素の合計質量濃度をＥ
1
質量％とすると、６０≦Ｅ
1
≦９５を満たす態様１～６の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様８］
前記隔壁がセピオライトを含有する態様１～７の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様９］
炭化珪素及び珪素の合計１００質量部に対するセピオライトの質量部をＦ
1
とすると、０．５≦Ｆ
1
≦５．０を満たす態様１～８の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様１０］
前記隔壁の気孔率が４０％以上である態様１～８の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様１１］
前記一方の端面における所定の前記セルの開口部及び前記他方の端面における残余の前記セルの開口部に配設された目封止部を備える態様１～１０の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様１２］
４０℃から８００℃まで変化させたときのＪＩＳＲ１６１８：２００２に従って測定される平均線膨張率が５．５×１０
-6
／Ｋ以下である態様１～１１の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様１３］
ＡＳＴＭＥ１５３０の方法に従って５０℃で測定される熱伝導率が３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である態様１～１２の何れかに記載のハニカム構造体。
［態様１４］
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、熱膨張を抑制可能な珪素－炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体を提供することが可能である。市場では珪素－炭化珪素複合材を含有するハニカム構造体の更なる耐熱衝撃性の向上に対するニーズが高まっているところ、当該ハニカム構造体はそのような市場のニーズに応えることができる。また、本発明は別の一実施形態によれば、そのようなハニカム構造体を製造するのに好適な成形原料組成物及び多孔質体の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
ウォールスルー型のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
ウォールスルー型のハニカム構造体をセルの延びる方向に平行な断面で観察したときの模式的な断面図である。
ウォールフロー型の柱体状のハニカム構造体を模式的に示す斜視図である。
ウォールフロー型の柱体状のハニカム構造体をセルの延びる方向に平行な断面から観察したときの模式的な断面図である。
セグメント接合体として提供されるハニカム構造体の模式的な端面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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