以下、本発明の実施の最良の形態につい� ��説明するが、本発明は以下の実施の形態に� ��定されるものではなく、本発明の趣旨を逸� ��しない範囲で、当業者の通常の知識に基づ� ��て、以下の実施の形態に対し適宜変更、改� ��等が加えられたものも本発明の範囲に入る� ��とが理解されるべきである。

[1.炭化珪素粒子]
 本発明においては、骨材として炭化珪素(SiC )粒子を使用する。SiCは耐熱性が高く、蓄積� �ティキュレートの燃焼処理時にしばしば高� �に晒されるDPF等の用途に好適に用いられる� �

 炭化珪素粒子の平均粒子径は、10~100μmで� ��ることが好ましい。本発明のハニカム構造� ��は、焼成温度が比較的低いために炭化珪素� ��子の粒子形状や粒子径が概ね焼成後まで維� ��される。したがって、前記平均粒子径が10μ m未満であると、所望の細孔径に対して粒子� �が小さ過ぎ、結果的に、5μm以下の細孔径が� ��加することとなり、圧力損失が著しく上昇� ��てしまう。

 逆に、前記平均粒子径が100μmを超える場� ��には、所望の細孔径に対して用いる炭化珪� ��粒子径が大き過ぎ、成形の段階で炭化珪素� ��子を密に充填することによっても、その間� ��に所望の細孔を得ることが困難となり、更� ��フィルター用途では、気孔率低下を招く点� ��も好ましくない。

 炭化珪素粒子原料中に含まれる不純物は� ��結合材の軟化点の降下を招き、焼結状態に� ��響を与えるため、その含有量を5質量%以下� �抑えることが好ましい。特に、アルカリ金� �については軟化点降下への影響が大きいた� �、1質量%以下に抑えることが好ましい。

[2.結合材]
 本発明において使用し得る結合材としての� ��化物は、Si(シリコン)元素を含み、さらに、 アルカリ土類金属、Y(イットリウム)、ランタ ノイド、Zr(ジルコニウム)、Ti(チタン)、Fe(鉄) 、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、およびAl(アル� ��ニウム)元素からなる群のうち少なくともい ずれか1つを含むのが好ましい。これらの中� �も、アルカリ土類金属、Ti(チタン)、Al(アル� ��ニウム)を含むのが好ましく、Mg(マグネシウ ム)、Sr(ストロンチウム)、Al(アルミニウム)を 含むのが特に好ましい。2種類以上の結合材� �使用しても良い。この際、例えばAlおよびSi� ��酸化物からなる結合材の場合、それぞれ単� ��の酸化物(Al ₂ O ₃ ,SiO ₂ )を原料としてもよいが、AlとSiの複合酸化物� ��原料としてもよい。複合酸化物を原料とし� ��方が、結合材の均質性がより良好である傾� ��にある。

 結合材は焼成中に溶けて炭化珪素粒子にま� ��わりつき粒子同士を接合する役割を担うた� ��、その適切な添加量は、炭化珪素粒子の表� ��積と密接な関わりがある。そして、この場� ��の炭化珪素粒子の表面積とは、結合材が溶� ��して覆い接着することを論じている訳であ� ��から、粒子の形状等にも依るが、一般的に� ��、いわゆるBET比表面積よりむしろ炭化珪素� ��子を球体とみなした幾何学的表面積S=4πr ² (rは炭化珪素粒子の平均粒子径の1/2)の方が適 切である。この幾何学的表面積S=4πr ² を用いると、「炭化珪素粒子単位表面積当た りの結合材量W」を、下式にて簡易的に算出� �ることができる。
W=(結合材の質量割合)/[(炭化珪素粒子の質量� �合)/(4/3πr ³ ×ρ)×(4πr ² )]
(ここで、rは炭化珪素粒子の平均粒子径の1/2� ��ρは炭化珪素粒子の比重である。)

 本発明において、結合材の含量は、「炭化� ��素粒子単位表面積当たりの結合材量W」が、 0.5g/m ² 以上3.0g/m ² 未満となるように設定することが好ましい。 0.5g/m ² 未満では、結合材が不足して、ハニカム構造 のような薄壁の構造体を維持し得る強度を得 ることができない傾向にあり、崩壊する危険 性が増大する傾向にある。逆に3.0g/m ² 以上であると、適切に炭化珪素粒子同士を結 合し得る以上に過剰に結合材が存在するため 、強度は向上するものの熱容量が低下する傾 向にあり、さらに、気孔率低下、平均細孔径 縮小などの弊害が併発してくる傾向にある。

[3.炭化珪素質多孔体]
 炭化珪素質多孔体は、その微構造として、� ��記炭化珪素粒子が、その原料粒子形状を留� ��た状態で結合材により結合された構造を有� ��ることが好ましい。また、本発明の炭化珪� ��質多孔体を、含塵流体中に含まれる粒子状� ��質を捕集除去するためのフィルターとして� ��いる場合、その開気孔率を30~75%の範囲とす� ��ことが好ましい。ハニカム構造体の開気孔� ��が30%未満では濾過速度が不足し、75%を超え� ��と構造体としての強度が不足する。更に、� ��動車排ガス浄化用フィルター等の圧力損失� ��懸念される用途に用いる場合には、開気孔� ��を40%以上とすることが好ましい。

 同様に本発明の炭化珪素質多孔体をフィ� ��ターとして用いる場合、ハニカム構造体の� ��均細孔径は、濾過する対象に応じて決定す� ��ことが好ましい。例えば、ディーゼルエン� ��ンから排出される排気ガス中に含まれるパ� ��ィキュレートを捕集除去するためのディー� ��ルパティキュレートフィルター(DPF)として� �いる場合には、平均細孔径を5~50μmの範囲と� ��ることが好ましい。平均細孔径が5μm未満で はパティキュレートの少量堆積によっても著 しく圧損が上昇し、逆に、50μmを超えるとパ� ��ィキュレートの素抜けが起こるため、好ま� ��くない。

 結合材はガラス状でも結晶状でも良いが結� ��相を含むのが好ましい。酸化物の主な結晶� ��がコージェライト、チタン酸アルミニウム( Al ₂ TiO ₅ )、ムライト、ジルコン、アノーサイト、ス� �ロンチウム長石またはサイアロンであるの� �好ましい。

[4.その他]
 炭化珪素粒子を骨材とし、結合材及び必要� ��応じて造孔剤等を配合してなる坏土を、ハ� ��カム形状に滑らかに押出成形するため、成� ��助剤として、1種以上の有機バインダーを、 主原料(炭化珪素粒子原料と結合材)の合計量� ��対し外配で2質量%以上添加することが好ま� �い。しかしながら、30質量%を超える添加は� �仮焼後に過剰な高気孔率を招き、強度不足� �至らしめるため好ましくない。

 更に、隔壁の厚さが20mil(508μm)以下のハニ カム構造体に押出成形する場合には、4~20質� �%の範囲で添加することが好ましい。添加量� ��4質量%未満では斯様な薄壁に押出すことが� �しく、逆に、20質量%を超えると、押出し後� �その形状を維持することが困難となる。

 ハニカム構造体をフィルターとして使用� ��る場合には、開気孔率および平均細孔径を� ��整するために、坏土の調合時に造孔剤を添� ��してもよい。造孔剤の添加量は、主原料(炭 化珪素粒子と結合材)の合計量に対し、外配� �30質量%以下とすることが好ましい。添加量� �30質量%を超えると、過度に気孔率が高くな� �強度不足に至る。造孔剤の平均粒子径は、� �れが燃焼して抜けた跡に気孔が形成される� �め、焼成後に得ようとする平均細孔径に対� �、25~100%の範囲のものを使用することが好ま� ��い。所望の開気孔率および平均細孔径とす� ��ために、造孔剤の量および造孔剤の平均粒� ��径を適宜選択し得る。造孔剤としては、デ� ��プン、吸水性樹脂、球状ポリマー、グラフ� ��イト等の有機物およびシラスバルーン、フ� ��イアッシュバルーン、シリカゲル等の嵩高� ��無機物を使用し得る。

[5.製造方法]
 まず、前記原料を混合及び混練する。この� ��、結合材の分散性を向上させるために、結� ��材の平均粒子径を0.1μm~10μm、好ましくは、0 .5μm~5μmに調整する。5μmを超えると分散性が� ��下する傾向にある。一方、0.5μm未満の場合� ��は、凝集が発生する傾向にある。凝集が発� ��し、分散性が低下した場合には、結合材を� ��中に分散させる。この際、ラウリン酸塩、� ��ルボキシメチルセルロース、およびポリオ� ��シアルキルエーテル等の界面活性剤などの� ��剤を添加して、分散性を向上させる。また� ��、粉砕機を使用して凝集を機械的に破壊し� ��も良い。

 このようにして得られた坏土を、押出成� ��法等により所望のハニカム形状に成形する� ��次いで、得られた成形体を仮焼して成形体� ��に含まれる有機バインダーを除去(脱脂)し� �後、本焼成を行う。仮焼は、結合材が溶融� �る温度より低い温度にて実施することが好� �しい。具体的には、150~700℃程度の所定の温� ��で一旦保持してもよく、また、所定温度域� ��昇温速度を50℃/hr以下に遅くしてもよい。

 所定の温度で一旦保持する手法について� ��、使用した有機バインダーの種類と量によ� ��、一温度水準のみの保持でも複数温度水準� ��の保持でもよく、更に複数温度水準で保持� ��る場合には、互いに保持時間を同じにして� ��異ならせてもよい。また、昇温速度を遅く� ��る手法についても同様に、ある一温度区域� ��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� ��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� ��いが、成形体中に有機バインダーが多く含� ��れる場合には、仮焼中にそれ等が酸素で激� ��く燃焼して成形体温度を急激に上昇せしめ� ��ことがあるため、N ₂ 、Ar等の不活性雰囲気で行うことによって、� ��形体の異常昇温を抑制することも好ましい� ��法である。この異常昇温の抑制は、熱膨張� ��数の大きい(熱衝撃に弱い)原料を用いた場� �に重要な制御である。有機バインダーを、� �えば主原料に対して20質量%(外配)以上添加し た場合には、前記不活性雰囲気にて仮焼する のが好ましい。

 仮焼とそれに続く本焼成は、同一の或い� ��別個の炉にて、別工程として行ってもよく� ��また、同一炉での連続工程としてもよい。� ��焼と本焼成を異なる雰囲気にて実施する場� ��には前者も好ましい手法であるが、総焼成� ��間、炉の運転コスト等の見地からは後者の� ��法も好ましい。

 本焼成の温度は、用いる結合材によって� ��なるが、通常1100~1600℃の範囲で実施するこ� ��が好ましい。本焼成の実施温度が1100℃未満 では、結合材の溶融が十分におこらないため 炭化珪素粒子同士が強固に結合されず、逆に 、1600℃を超えると、結合材の一部が蒸発し� �結合部が欠如することが生じるため好まし� �ない。

 また、本焼成の雰囲気については、SiCは高� ��での酸化が懸念されるので、少なくとも酸� ��が始まる温度以上の温度域においては、酸� ��分圧が10 ^-4 atm以下のN ₂ 、Ar等の不活性ガス雰囲気又は減圧雰囲気と� ��ることが好ましい。

 一般に、ハニカム構造体の押出成形時に� ��、粒度差のある原料粉末2種以上を混合する 方が滑らかに押し出すことができ、その観点 からは、結合材の平均粒子径を、骨材である 炭化珪素粒子の平均粒子径の30%以下にするこ とが好ましい。