JPH01252589A - セラミック多孔体およびその製造方法 - 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１ 本発明は触媒、触媒担体、高性能断熱材、吸音材、フィ
ルターなどに使用される円板、角板などの各種形状を有
するセラミック多孔体およびその製造方法に関する。

［従来の技術］ セラミック多孔体はセラミック本来の耐熱性、耐食性、
機械的強度などに優れた特性を有すると共に、多孔質と
しての機能を有しており、これらの特性と機能を活用し
て様々な用途に利用され、用途はますます広がりつつあ
る。

従来、セラミツ多孔体の製造方法としては、以下の方法
が採られている。すなわち、■セラミック材料と可燃性
粉粒体、可燃性繊維あるいは可燃性流体との混合物をバ
インダーを用いて成形した後、可燃性物質を焼成除去し
て多孔体とする方法（たとえば特開昭６０−２４８２３
７号公報、特開昭６０−１９５０６９号公報）、■骨格
として多孔体のポリウレタンフォームあるいは成形した
繊維体を使用し、これにセラミック材料スラリーを含浸
させ乾燥した後、これらの骨格を焼成除去し多孔体とす
る方法（例えば特開昭６１−１４１６８２号公報、特開
昭６１−２７０２７２号公報）、■カルボキシメチルセ
ルロースなどのバインダーを添加したセラミック材料ペ
ーストを線状に押出成形し、さらに規則的もしくは不規
則的に成形した後、乾燥、焼成して多孔体を得る方法（
例えば特公昭６２−３７９７号公報）、■セラミック材
料にポリウレタンなどの発泡性樹脂を混人し、発泡工程
を経た後、発泡体を焼成除去して多孔体を得る方法（例
えば特公昭５４−１２９２７号公報、特開昭６０−２３
９３７６号公報）、さらに■セラミック材料に可溶性物
質もしくは可溶性繊維を混合し、乾燥固化した後可溶性
物質を溶解除去して多孔体を得る方法（例えば特開昭６
１−５７２３９号公報、特開昭６１−２２２９７０号公
報）である。

ところが、上記従来の製造方法ではセラミック原料に溶
剤、バインダー、可燃性物質、可溶性物質などを混入す
るため、製品純度の低下が免れなかった。また８０％以
上の高空隙率の多孔体を得ることは困難であり、かつ様
々な空隙率を自由に制御して製造することが困難であっ
た。さらにこれらの方法では、可燃性物質あるいは可溶
性物質を除去するに際して、有害物質が発生する場合が
あり、製造工程が複雑になる問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ セラミック多孔体の製造方法の課題としては、■セラミ
ック原料の純度−を保持すること、■８０％以上の高空
隙率化が可能であること、■空隙率の制御が自由にでき
ること、■製造工程が非常に簡易であることおよび■製
造時に有害物質が発生しないことなどがある。本発明は
これらの課題を一挙に解決するセラミック多孔体の製造
方法を提供している。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、 （１）セラミック原料の純度が保持された空隙率４０〜
９５％のセラミック多孔体および（２）平均粒径０．５
μｍ以下のセラミック原料を用いて加圧成形および焼成
を行い、空隙率を４０〜９５％の範囲で自由に制御する
ことを特徴とするセラミック多孔体の製造方法である。

本発明のセラミック多孔体の原料として使用されるセラ
ミック原料は、平均粒径が０．５μｍ以下、望ましくは
０．０５μｍ以下であれば、組成あるいは製造方法に関
係無く全てのものが利用できる。

本発明のセラミック多孔体の原料の代表的なものを例示
するとマグネシア、アルミナ、シリカ、チタニア、スピ
ネル、コーディエライト、ムライトであり、気相法で製
造されたものであっても液相法で製造されたものであっ
ても良いが、分散性の良い平均粒径０．０５μｍ以下の
超微粉であるマグネシアなどの気相酸化法により製造さ
れた原料が、一般に高純度のため一段と好適であり、本
発明のセラミック多孔体はセラミック原料の純度が保持
される。しかし、平均粒径０．５μｍ以上のセラミック
原料を用いると、空隙率を自由に制御することが困難な
場合があり、とくに高空隙率多孔体が製造し難い。

本発明のセラミック多孔体の製造方法は、セラミック原
料のみを用いて、加圧成形した後焼成する極めて簡易な
２工程の方法であるにもかかわらず、高空隙率多孔体の
製造が可能であり、かつ自由にその多孔体の空隙率を制
御できる。

本発明の製造方法をさらに詳しく説明する。

まず平均粒径０．５μｍ以下のセラミック原料を、バイ
ンダーなどを一切使用せずに加圧成形し成形体を製造す
る。この際の加圧成形方法についての制限はとくに無く
、−軸圧縮、ＣＩＰなどの公知の装置および方法に従っ
て行えば良いが、量産性およびコストの面から一軸圧縮
が有利である。

空隙率の制御は、後述の様に焼成工程によっても行うが
、成形工程に於いても成形圧力を調整して行う。この際
の成形圧力のおよその目安は、成形体の空隙率＝ （１００＋目標空隙率）／２ となる様にするのが望ましい。

また、成形体の形状は円柱、角柱、円板、角板などいず
れであっても良く、上記形状の通常の金型を使用すれば
良い。

焼成温度は１０００〜１５００°Ｃの範囲でセラミック
原料の性状によって適当に選ぶ。適正な焼成温度の目安
はセラミック原料の融点（絶対温度）の３０〜５０％の
範囲である。１０００　’Ｃ以下では通常のセラミック
原料は焼結反応が進まず、焼成による強度増加が望み難
い。また１５００°Ｃ以上では多孔体にひび割れが生じ
易く、かつ高温であるため経済的にも不利である。焼成
時間を調整することによる空隙率制御も可能であるが、
経済性の面から通常は１時間以内で良い。焼成工程にお
ける空隙率制御のおよその目安は、焼成による空隙率の
変化＝ （１００−目標空隙率）／２ とすることが望ましい。

以上の様にして、多孔体の空隙率は４０〜９５％の範囲
で自由に側扉することが可能である。しかし、空隙率４
０％未満の多孔体は、高強度になるものの比表面積の低
下、透気性の低下などをもたらし、多孔体の特性が失わ
れる場合が多い。また空隙率９５％以上になると成形体
の製造が困難であり、例え成形ができたとしても焼成後
の多孔体の強度が極めて小さく、通常の取扱が行い難く
なる。

［実施例］ 本発明の実施例及び比較例を以下に示す。

１立炭−上二主 気相酸化法により製造された高純度マグネシア（純度９
９．９８％、平均粒径０．０１μｍ）を、角柱金型を用
い様々な圧力で加圧成形し、４ｏ×４０Ｘ１３ｍｍの角
板状成形体を得た。この成形体を大気中１２５０″Ｃで
１時間焼成して３ｏ×３゜Ｘ１０ｍｍの多孔体を得た。

この多孔体について圧縮強度試験、比表面積の測定など
を行った。

その結果を第１表に示す。

第１表の（１） 第１表の（２） 実１」［−生 気相酸化法により製造された平均粒径０．０１μｍの高
純度マグネシアの代わりに、気相酸化法により製造され
た平均粒径０．５μｍの高純度マグネシアを用い、脱型
可能な最低圧力で加圧成形した以外は実施例１〜３と同
様の方法で多孔体を得た。

多孔体の諸物性を第２表に示す。

第２表 気相酸化法により製造された平均粒径０．６μｍの高純
度マグネシアを用い、空隙率４０％以上の多孔体を得よ
うとしたが、パウダーテスターによる固め見掛比重から
求めた空隙率換算値は約５０％であり、成形体強度が小
さく成形は不可能であった。

災施拠−ｌニュ 液相法により製造されたマグネシア、気相法により製造
されたスピネル、液相法により製造されたアルミナを用
い、１５　ｋｇｆ／ｃｍ”で加圧成形した後、適正温度
で焼成し多孔体を得た。

多孔体の諸物性を第３表に示す。

第３表の（１） ネ１、ネコ：液相法製　　ネ２：気相法製第３表の（２
） ス溝副１ １２０Ｘ１２０ｍｍ角柱金型および直径１２０ｍｍの円
柱金型を用いた以外は実施例２と同様の方法でｌｏＯＸ
ｌｏＯＸ２０ｍｍおよび直径１０１００Ｘ５のマグネシ
ア多孔体を得た。多孔体の諸物性を第４表に示す。

第４表の（１） 第４表の（２） ［発明の効果］ 本発明のセラミック多孔体は、溶剤、バインダー、可燃
性物質、可溶性物質などを製造工程で使用しないためこ
れらの物質の混入が無く、セラミック原料の純度が保持
されている。従って、特に触媒および触媒担体として貴
重である。

本発明の製造方法は、（１）上記のセラミック原料の純
度を保持した多孔体が製造できること以外に、（２）空
隙率の制御が自由である、（３）８０％以上の高空隙率
の多孔体の製造が容易である、（４）高空隙率を有する
にもかかわらず比較的高強度の多孔体を製造できる、（
５）バインダーなどを使用しないため焼成工程で有害物
質が発生しない、さらに（６）製造工程が非常に簡易で
あり製造コストを低く抑えることができるなど多くの特
徴を有しており、多孔体の製造方法として技術的および
経済的に極めて優れた方法である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック原料の純度が保持された空隙率４０〜
   ９５％のセラミック多孔体。
2. （２）平均粒径０．５μｍ以下のセラミック原料を用い
   て加圧成形および焼成を行い、空隙率を４０〜９５％の
   範囲で自由に制御することを特徴とするセラミック多孔
   体の製造方法。