高温フィルター用セラミックコンポジットの作製と特性制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450348
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高橋 順一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40110259)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 直宏 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (70135408) ; 太田 敏孝 名古屋工業大学, セラミックス基盤工学研究センター, 教授 (30135412) ; 高橋 実 名古屋工業大学, セラミックス基盤工学研究センター, 教授 (60093100) ; 鈴木 久男 静岡大学, 工学部, 助教授 (70154573) ; 伊藤 英信 北見工業大学, 工学部, 助教授 (90113703)
• Keywords: 高温フィルター / セラミックス / 多孔体 / 高温特性 / 機械的性質 / 製造プロセス / 微細構造

Research Abstract

成形法としてゲルキャスティングを用いたセラミック多孔体の作製については、コージェライト/ムライト(C/M)コンポジットとコージェライト単一組成の材料を対象とした.C/Mコンポジット多孔体では、約10μmの球状粒子であるコーンスターチ(CS)を造孔剤として用いた.CSの添加量は最大15wt%としたが、1350℃で焼結を行うことにより54%の気孔率を有する多孔体が得られた.焼結温度が高くなると気孔率は減少したが、原料粒子間に生じる1次気孔の大きさは(約0.4-0.6μm)あまり大きく変化しなかった.コーンスターチ由来の2次気孔については、1350℃焼結体ではその形状を反映させた球状の10μm前後の気孔が観察されたが、焼結温度の上昇と共に変形し、1420℃では気孔の中心が粒子によって塞がれた不規則形状となった.したがって、気孔構造を制御するためには1350℃の焼結条件が適していることがわかった.このC/Mコンポジットについては、さらに多量のコーンスターチを導入してより大きな気孔率を有する多孔体セラミックスを作製する予定である.
市販のコージェライト粉末を用いた多孔体作製においては、造孔手法として窒素ガスのバブリングを行った.この方法により75〜83%と非常に大きな気孔率を有する多孔体が得られた.この多孔体の曲げ強度は3〜10MPaとなり、通常のポリマー由来の気孔を有するコージェライト多孔体の強度よりも大きく、その原因は、窒素ガスのバブリングによって生じた大きな球状気孔が連結した特徴的な気孔構造によると推察した.
ゲルキャスティング以外の成形法による多孔体としては、種々の造孔剤(ガラス質中空球、PVA粉末、各種スターチ類)を加えて乾式成形によりアルミナ多孔体を作製し、気孔構造と機械的、熱的性質との関係についても明らかにした.

Research Products

• [Publications] M.Takahashi: "Porous alumina with a double-layered structure fabricated by pore-controlled in situ solidification"Ceramic Transactions(Ceramic Processing Science VI). 112. 559-564 (2001)
• [Publications] S.Izuhara: "Highly porous cordierite ceramics fabricated by in situ solidification"Ceramic Transactions(Ceramic Processing Science VI). 112. 553-558 (2001)
• [Publications] 西川 直宏: "多孔質アルミナの力学特性に及ぼす気孔率および気孔形態の影響"材料. 50(6). 625-629 (2001)
• [Publications] T.Hirashita: "Porous titania ceramics prepared by mimicking silicified woods"Ceramic Transactions(Ceramic Processing Science VI). 112. 521-526 (2001)
• [Publications] J.Takahashi: "Fabrication of cordierite-mullite ceramic composites with differently shaped mullite grains"J.Euro.Ceram.Soc.. 22. 479-485 (2002)
• [Publications] J.Takahashi: "Hot corrosion of cordierite/mullite composites by Na-salts"J.Euro.Ceram.Soc.. (In press). (2002)