[发明专利]多孔质材料、蜂窝结构体、以及多孔质材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔质材料、蜂窝结构体、以及多孔质材料的制造方法。更详细而言，涉及高强度的多孔质材料、蜂窝结构体、以及用于制造该多孔质材料的多孔质材料的制造方法。

背景技术

使用堇青石等氧化物相的粘结剂将碳化硅粒子(SiC粒子)等骨料粘结而得到的具备多个细孔的多孔质材料具有耐热冲击性等优异特性。使用这些多孔质材料，形成具有由隔壁区划形成的多个隔室的蜂窝结构体，将该蜂窝结构体作为催化剂载体、DPF(柴油颗粒过滤器)，用于尾气的净化处理等各种用途(例如参见专利文献1、2)。

另外，专利文献3中公开一种碳化硅质多孔体，其包含作为骨料的碳化硅粒子和作为粘结剂的氧化物，氧化物的添加量相对于碳化硅粒子的表面积而言为0.5g/m²以上且低于3.0g/m²，氧化物包含Si元素及Sr。另外，专利文献4中记载：作为催化剂用支撑体的成型陶瓷基材中，优选将钠含量维持在较低水平，以便维持高的催化活性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4111439号公报

专利文献2：日本特许第4227347号公报

专利文献3：日本特许第5478259号公报

专利文献4：日本特表2016－523800号公报

发明内容

近年来，使用了上述多孔质材料的催化剂载体、DPF有时根据使用的用途而要求大型的尺寸。因此，制造蜂窝直径较宽且轴向的长度(蜂窝长度)较长的大型蜂窝结构体。另一方面，还制造了将隔室结构复杂化以实现高功能化、高性能化或将区划形成隔室的隔壁薄壁化以抑制压力损失的大型蜂窝结构体以外的蜂窝结构体。

对于这些蜂窝结构体，在使用时，施加较大的热负荷及力学负荷。因此，由多孔质材料形成的蜂窝结构体要求除了具备耐热冲击性以外、还要具备针对力学负荷的足够的强度(机械强度)。

因此，本发明是鉴于上述实际情况而实施的，其课题在于提供一种高强度的多孔质材料、使用了该多孔质材料的蜂窝结构体、以及多孔质材料的制造方法。

本发明所涉及的一个多孔质材料包括骨料和以形成有细孔的状态将所述骨料间粘结的粘结剂，所述多孔质材料包含相对于所述多孔质材料的整体而言为0.1～10.0质量％的MgO成分、0.5～25.0质量％的Al₂O₃成分、5.0～45.0质量％的SiO₂成分，包含按SrO换算为0.01～5.5质量％的Sr成分。

本发明所涉及的另一个多孔质材料包括骨料和以形成有细孔的状态将所述骨料间粘结的粘结剂，所述粘结剂包含相对于所述粘结剂的整体而言为5.0～15.0质量％的MgO成分、30.0～60.0质量％的Al₂O₃成分、30.0～55.0质量％的SiO₂成分，包含按SrO换算为0.3～15.0质量％的Sr成分。

本发明的一个优选方案中，所述粘结剂包含相对于所述粘结剂的整体而言为50质量％以上的堇青石。

本发明的另一个优选方案中，所述粘结剂相对于所述多孔质材料整体的质量比率为8～40质量％。

本发明的另一个优选方案中，所述多孔质材料中包含的碱金属成分相对于所述多孔质材料整体的质量比率按氧化物换算低于0.1质量％。

例如，所述多孔质材料包含Na或K作为所述碱金属成分。

本发明的另一个优选方案中，所述骨料包含粒子主体，所述粒子主体为SiC粒子。

这种情况下，优选所述骨料还包含设置于所述粒子主体的表面的氧化膜，更优选所述氧化膜包含方英石。所述氧化膜的厚度例如为0.3～5.0μm。

优选，所述粘结剂中包含的所述Sr成分的至少一部分以SrAl₂Si₂O₈的形式存在。所述SrAl₂Si₂O₈相对于所述多孔质材料整体的质量比率例如为0.1～10.0质量％。

优选，所述多孔质材料的截面处的所述粘结剂与所述细孔的边界线上，相对于曲率局部最大的位置的切线方向而言，所述边界线的弯曲角度的代表值大于0度且为25度以下。

本发明所涉及的蜂窝结构体为利用上述多孔质材料形成、且内部被隔壁隔成多个隔室的筒状部件。