JPH01225547A - 化学反応機用セラミックス構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化学反応機器の部品として用いるのに好適なセ
ラミックス構造体に関する。

（従来技術と問題点） 化学反応機器の部品、例えは、反応器における中空管の
ように反応性粉粒体を充填するとともに反応ガスを貫流
されるようにしたものにおいては化学物質に対する耐浸
触性、耐熱衝撃性等の観点から、従来、多孔質のセラミ
、クス構造体が広く使用されてきているが、当該セラミ
ックス構造体は、多孔質体であるために、圧縮強度や側
面圧壊強度等の機械的強度が弱い問題があった。

（発明の目的） 本発明は上記の問題を解消するためになされたものであ
る。

（問題点を解決する１こめの手段） 本発明に係る化学反応機器用セラミックス構造体は、多
孔質層と緻密質層との二層以上の層状体。

に一体的に構成したことを特徴とするものである。

（作用） 本発明である化学反応機器用セラミックス構造体は、反
応ガス等の流体が多孔質層を貫流し、また圧縮荷重等の
負荷に対しては緻密質層が対応し、熱衝撃に対してはそ
れらの層状体をもって対応できる。

（実施例　１．） 第１図に示すものは、セラミックス構造体のうちパイプ
状のものを製造するための成形型で、下蓋（１）と、該
下僚（１）の突起部に嵌着されたゴム製の円筒部材（２
）と、下蓋（１）の中央部に立設され１こ丸棒（３）と
、円筒部材（２）の上端部に嵌入されるとともに丸棒（
３）の上端部を着脱可ｉｉしに嵌入させた上蓋（４）と
で構成されていて、製品キャビティ（５）を画成してい
る・ 次に第１図に示す成形型を用いてパイプ状のものを製造
する手順について説明する。まず、平均粒径６０メＬｍ
の酸化アルミニウノ、粉末（昭和電工株式会社製Ａ−１
３Ｍ）に、適宜量の水および解膠剤と、成形助剤（バイ
ンダー）２重重％と、をそれぞれ７４５加し混合してス
ラリー状態にした後、このスラリー混合物をスプレード
ライヤで平均粒径７０〜１（ＪＯ／−Ｌｍの顆粒状態に
して流動性を良くする。

次いで、上蓋（４）を取ってその顆粒物質を製品ギャビ
テイ（５）内に、それらに振動を付与しながら充填し、
上蓋（４）を嵌入した後、製品キャビティ（５）内の顆
類物質をいわゆるＯＩＰ法により７００（％自の圧力で
圧紬成形する。このようにすることにより当該顆粒物質
は約３５％収縮して成形体と円筒部材（２）との間に円
筒状の隙間ができる。次いで平均粒径０．６μｍの酸化
アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製ＡＬ−１６０８
Ｇ）に、適宜の水および解膠剤と、成形助剤を２重量％
添加し混合した後、当該混合物をスジ１．−−ドライヤ
で平均粒径６０〜１２０μｍの顆粒状態にして流動性を
良くし、続いて、当該顆粒物質を、前記成形体と円筒部
材（２）との間の円筒状隙間に、それらに振動を付与し
ながら充填して、再ひａ工ｒｉにより７５０１＜ｇｆ／
／ｃｄの圧力で圧縮成形する。

なお、第２次の（、ｔＩＰ法の圧力を第１次のそれより
太き（するか、または同一にすることにより第１次によ
る成形体とＡ）２次による成形体との間に隙間が生じる
のを防止することができろ。

次いで、この成形体を電気炉により１６００°Ｃの温度
の下で２時間焼成することにより、第２図に示すように
、多孔質層（内側層）の厚さがＳ、Ｏ−１緻密質層（外
側層）の厚さが３．０關の二層状を成したパイプ状のセ
ラミックス構造体が得られる。

なお、このセラミック構造体は、電チ顕微鏡組織写真（
参考図参照）によると、内側層である下方部分は気孔の
多い多孔質を成し、外側；−りである上方部分は極めて
気孔の少ない緻密質を成し、しかも、内側層と外側層と
の接合部分はこれらがかみ合って一体的にして緻密に結
合している。換言すると、平均粒径の細かい酸化アルミ
ニウム粉末では強度の大きい緻密質が焼成され、また、
それより平均粒径の粗い酸化アルミニウム粉末では多孔
質が形成されている。

そこで、このセラミックス構造体についてＪＩＳＺ　２
５０７に準拠して圧環強さ試験を行ったところ、圧環強
さが１３．９　”ｌ−＊・あり、同様にして行った多孔
質層小体セラミックス構造体の圧環強さ１０．７に〜よ
り大巾に大きくなっていることが確められた。

ただし圧環強さＫ（”’　ｉｓ・）は次の式で表わされ
るものである。

Ｐ：圧填荷重（ｔ（ｇｆ） Ｄ＝テストピースの外径　（ｆｆｉｌｌ）Ｔ：テストピ
ースの厚さ　（朋） Ｌ：テストピースの長さ　（−） なお、前記セラミックス構造体に硝酸パラジウム溶液を
含浸させて燃焼用のパラジウム触媒を製造し、性能テス
トを行ったところ、従来の多孔質セラミックス構造体よ
り良好な燃焼特性が得られｔこ。

（実施例２．） 第３図に示すものは、セラミックス構造体のうち丸棒状
のものを製造するための成形型で、下蓋（２１）と、該
下蓋（２１）の突起部に嵌着されたゴム製の円筒部材（
２２）と、該円筒部材（２２）の上端部に着脱０工能に
嵌入された上蓋（２３）とで構成されていて、製品キャ
ビティ（２４）を画成している。

次に第３図に示す成形型を用いて丸棒状のものを製造す
る手順について説明する。まず、実施例１で使用した平
均粒径７０〜１００μｍの顆粒物質を実施例１と同様に
振動を付与しながら製品キャビティ（２４）に充填し、
続いて、ＯＩＰ法により　６５０Ｋｇｒ、、の圧力で約
３５％圧縮して成形体と円筒部材（２２）との間に円筒
状の隙間を形成する。次いで、実施例１で使用した平均
粒径６０〜１２０μｍの顆粒物質を実施例１と同様に振
動を付与しながら前記円筒状隙間に充填し、続いて、再
びＯＩＰ法により１０００　Ｉ＜ｇｆ肩の圧力で圧縮成
形する・次いで・この成形体を電気炉によ’）　１６０
０°Ｃの温度の下で２１１１間焼成すると、外側が厚さ
２．８ｎの緻密質層を成すとともに内部が多孔質を成す
丸棒状のセラミックス構造体が得られる（第４図参照）
・そこで、このセラミックス構造体について、ＪＩＳ　
Ｚ２５０７に準拠して圧環強さ試験を行ったところ、圧
環強さが２０．　ＯＫｇｆ入、であった。

（実施例３） セラミックス構造体のうち、第５図に示すように、内側
層、中間層および外側層の三重積層から成るパイプ状の
ものの製造手順について説明する。

実施例１で使用した成形型（第１図参照）の製品キャビ
ティ（５）に、実施例１で使用した平均粒径７０〜１０
０μｍの顆粒物質と、実施例１で使用した顆粒物質とは
異なる平均粒径６０〜１２０μｍの顆粒物質と、を実施
例１と同様にして順次充填するとともに、ＯＩＰ法によ
り圧縮成形する。なお、平均粒径６０〜１２０μｍの顆
粒物質は、平均粒径０，６μｍの酸化アルミニウム粉末
（昭和電工株式会社製ＡＬ　−１６０８Ｇ　）　１００
重量部に、平均粒径ｏ、３７μｍの部分安定化ジルコニ
ア粉末（東洋ソーダ株式会社製　’Ｉ’Ｚ−３ＹＳ）２
０重量部を加え、さらに、適宜量の水および解膠剤と成
形助剤（バインダー）２重量部とを添加し混合してスラ
リー状態にした後、スプレードライヤーで平均粒径６ｏ
〜１２０μｍの順位状態にしＴこものである。また、Ｏ
ＩＰ法に粘ける圧力を、内側、中間、外側の順に高くす
ることにより、各層ｍ】に隙間が生じるのを防止するこ
とができる。このようにして成形した成形体を電気炉に
より１５５０’Ｏの温度の下に２時間焼成すると、高さ
２５０−、多孔質たる内側層の肉厚３・１緻密質たる中
間層の肉厚５關、多孔質たる外側層の肉厚３關で成る三
重積層のパイプ状を成すセラミックス構造体が得られγ
こ。

そこで、このセラミックス構造体について、ＪＩＳ　Ｚ
２５０７に準拠して圧環強さ試験を行ったところ、圧環
強さが１６．０”／−であった。

なお、上記の実施例では、セラミックス原料として酸化
アルミニウムと部分安定化ジルコニアとを用いたが、そ
の細度化珪素、窒化珪素あるいはこれらの混合物を原料
として用いるようにしても同様の作用効果が得られる。

また、多孔質層と緻密質層の各原料の粒径、肉厚、順序
、層数等を適宜変更してよいのはもちろんである。

（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように本発明は、多孔質層と
緻密質層との二層以上の層状体に一体的に構成したセラ
ミックス構造体であるから、化学反応機器用セラミック
ス構造体として非常に有効な上に、従来のこの種の部品
より機械的強度が高い特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のセラミックス構造体を成形するのに
用いるＯＩＰ法用成形型の縦断面図、第２図は実施例１
のセラミックス構造体の縦断面図、第３図は実施例２の
セラミックス構造体を成形するのに用いるＯＩＰ法用成
形型の縦断面図、第４図は実施例２のセラミックス構造
体の縦断面４図、第５図は他の実施例におけるセラミッ
クス構造体の縮量面図である。 悴１　図 埠２　図 卒３図 半４凹 卒５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多孔質層と緻密質層との二層以上の層状体に一体的に構
   成したことを特徴とする化学反応機器用セラミックス構
   造体。