JPH0218367A - 多孔質セラミックスの製造方法 - 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、高圧、高温下でのガス分離や、海水の淡水化
の触媒及び固定化酵素や無機触媒の担体等に使われる多
孔質セラミックスの製造方法に関する。 【従来の技術〕 従来の多孔質セラミックスとして最も有名な多孔質ガラ
スについて、その−船釣な製造方法を第５図に示す、Ｎ
ａｎｏ−Ｂ＊０ｓ−ＳｉＯｘからなる原料を調整後、約
１５００℃の高温下で溶融し、さらに８００℃〜１１０
０℃の温度で管、根などの形状に成形する。この時得ら
れるホウケイ酸ガラスは、未分相であるため、５００℃
〜６５０℃の温度範囲で分相処理を行ない、Ｎ　ａ　＊
　Ｏ−Ｂオ０．相とＳ　ｉ　Ｏ＊相の２相に分離される
。この分相ガラスに硝酸や塩酸などで酸処理を行うと、
酸に溶解しやすいＮ　ａ　＊　Ｏ−Ｂ□Ｏ１相は溶出し
てゆき、Ｓ　ｉ　Ｏ＊相のみが残存する。ＮａｇＯ−Ｂ
　＊　Ｏ＊相と５１ｂ 絡み合っているため、残存するＳｉＯ＊ガラスは、無数
の連続した細孔を持つ多孔質ガラスである。 また、ゾル−ゲル法でセラミックスを製造することがで
きる、（特開昭５９−９２９２４号公報参照）この場合
、得られるセラミックスに空孔が発生しやすいという特
徴を活かして、焼結条件を制御することにより多孔質セ
ラミックスを作る方法も考えられている。 さらに泡ガラスの製造方法のように、ガラス原料と発泡
剤を混合し、その後高温で処理して融着と発泡を同時に
行なう方法もある。 〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来の製造方法では、セラミックス中の空
孔率が、どの場所に於ても一定な多孔質セラミックスし
か作成できない、このため、従来の製造方法で°作成さ
れた多孔質セラミックスでは、通常使用するとき単独で
の使用が難しく保持材が必要となる、また他の部品との
接合・接着において、多孔質体では界面での強度の低下
が生じるため、高温中などの過酷な条件下での使用が困
難であるという問題点を有している。 本発明は、このような問題点を解決するものであり５そ
の目的とするところは、一つのセラミックスの中で多孔
性と緻密さという２つの相異なる特性を有することによ
り、機械的強度や耐熱衝撃性に優れ、且つ使用に際し保
持材などを必要としない多孔質セラミックスの製造方法
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明の多孔質セラミックスの製造方法は、ゾル−ゲル
法によるセラミックスの製造において、作成したゾル中
に、該ゾルと比重差のある発泡剤を添加し分散させた後
、このゾルを任意の形状の型に注入し、その後比重差に
よりゾル中の発泡剤の濃度が傾斜した段階で固化、乾燥
しドライゲルとし、このゲルを発泡剤の分解温度以上に
加熱し、含有している発泡剤を分解させ、さらにこの混
合物を焼成することを特徴とする。 ［作　用］ 本発明によれば、ゾル中に比重の異なる発泡剤を添加・
分散させた後、比重差によりゾル中の発泡剤の濃度が傾
斜した段階で固化、乾燥を行うことにより、得られる多
孔質セラミックスの空孔率分布は傾斜している。 〔実　施　例１ （実施例１） 本発明の多孔質セラミックスの製造工程を第４図に示す
。 エチルシリケートを酸性下で加水分解し、これに平均粒
子径０．０５〜０．４　（ｕｍ）のＳｉＯ黛微粒子を添
加、さらに発泡材料としてアゾジカルボンアミドを０．
ｌ（重量％）添加した後、アンモニア水を加えｐＨを４
．０に合わせゾルを調整する。このゾルをポリプロピレ
ン製容器に入れて、密閉状態のままゲル化を起こさない
ように４８時間保管する。比重差によりゾル中の発泡剤
の濃度が傾斜した段階で、ウェットゲルを作成する。そ
の後、密閉容器からウェットゲルを取り出し、２週間乾
燥させドライゲルな作成する。 このドライゲルを焼成炉にいれて、３０（’Ｃ／時間）
の昇温速度で２００℃まで加熱し同温度で５時間保持し
、さらに３００℃に加熱し同温度で５時間保持して、添
加したアゾジカルボンアミドを完全に分解するとともに
脱吸着水処理を行なう。 前記ドライゲルをさらに、３０（’Ｃ／時間）の昇温速
度で１０００℃に加熱し、同温度で２０時間保持して焼
成を行い多孔質セラミックスを得る。焼成は窒素雰囲気
中或は真空中で行うが、発泡材料が完全に分解するまで
の発泡、脱ガス工程は真空中で行うことが望ましい。 使用する発泡材料は、アゾジカルボンアミド等のアゾ系
、ジフェニルスルホン−３，３°ジスルホヒドラジン等
のヒドラジン系、Ｎ、Ｎ’　−ジニトロソペンタメチレ
ンテトラミン等のＮ−ニトロソ系等で代表される有機発
泡剤及びポリスチレン、ポリエチレン等の有機樹脂そし
てカーボン、ＣａＣ０ｓ等の無機材料の何れでもよい。 作成したセラミックスの形状は、φ８０×ｔ２０（＋ｎ
ｍ）のディスク状である。このセラミックスを厚さ方向
に１０等分し、各試料について空孔率を測定した。この
セラミックスについて、底辺からの距離と空孔率の関係
を第１図に、また試料の断面の概略図を第４図に示す、
１は最上部、２は空孔、３は底面部である。 本実施例で使用した発泡剤アゾジカルボンアミドの比重
はゾルの比重よりも低いため、発泡剤は上部に集まって
くる。これを適当な段階でゲル化させると発泡剤の濃度
が傾斜した状態で固化し、発泡、焼成すると空効率が傾
斜した多孔質セラミックスが得られる。 （実施例２） 実施例−１おいて、その製造条件の中で、表−１に示す
ように発泡剤量と焼成温度を変化させ、色々な空孔率分
布を持つ多孔質セラミックスを作成した。 表−１ 作成した試料を、実施例−１と同様に厚さ方向に１０等
分し、各々の空孔率を測定した。各セラミックスについ
て、底辺からの距離と空孔率の関係を第２図に示す。 製造条件を変化させることで、空孔率の分布を変化させ
ることができる。また同様にセラミックス中の空孔径の
制御も可能であり、実験では数十（人）〜数百（μｍ）
の範囲の空孔が得られた。 （実施例３） アルミニウムイソプロポキシドを酸性下で加水分解し、
これに平均粒子径０．０５〜０．０８（μｍ）のＡ　ｌ
　ｍ　Ｏｓ微粒子を添加、さらに発泡材料としてアゾジ
カルボンアミドを０．１（重量％）添加した後、アンモ
ニア水な加えｐｔ−ｔを４．０に合わせゾルを調整する
。このゾルをポリプロピレン製容器に入れて、密閉状態
のままゲル化を起こさないように４８時間保管する。比
重差によりゾルと発泡剤の濃度が傾斜した段階で、ウェ
ットゲルを作成する。その後、密閉容器からウェットゲ
ルを取り出し、２週間乾燥させドライゲルを作成する。 このドライゲルな焼結炉にいれて、真空中、３０（℃／
時間）の昇温速度で２００℃まで加熱し同温度で５時間
保管し、さらに３００℃に加熱し同温度で５時間保持し
て、添加したアゾジカルボンアミドを完全に分解すると
ともに脱吸着水処理を行なう。前記ドライゲルなさらに
、窒素雰囲気下、３０（’Ｃ／時間）の昇温速度で１２
００℃に加熱し、同温度で２０時間保持して焼成を行い
多孔質セラミックスを得る。この多孔質セラミックスの
形状は、（外径）１００Ｘ　（内径）７０Ｘｔ２０（＋
ｎ＋ｎ）であり、実施例−１と同様に、このセラミック
スを厚さ方向に１０等分して、各試料の空孔率を測定す
る。 この多孔質セラミックスについて、底辺からの距離と空
孔率の関係を第３図に、その外観図を第４図に示す。 本発明の多孔質セラミックスの製造方法は、前記Ｓ　ｔ
　Ｏｘ系及びＡ　１　ｓ　Ｏｓ系以外にもＺｎＯ系、Ｓ
ｎＯｓ系、Ｖ　ｘ　Ｏｓ系等、全てのセラミックス材料
に有効である。 また本実施例で示したように、リング状などの従来の製
造方法では、二次加工を必要とした複雑な形状について
も容易に作成する事ができる。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、ゾルと比重差のある
発泡剤をゾル中に分散させた後、その比重差を利用して
発泡剤の濃度が傾斜した段階でゲル化し、さらに発泡・
焼成することにより、多孔性と緻密さという２つの相反
する特性を有する多孔質セラミックスが可能になるとい
う効果をゆうすものである。 また得られる多孔質セラミックスの空孔率分布は、製造
条件により変化させることができるため、任意の空孔率
分布をゆうするセラミックスを容易に製造することがで
きる。 さらに本発明の製造方法では、ゾル−ゲル法によるセラ
ミックスの製造方法の特性を活かして。 複雑形状の試料の製造が容易に行われるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法で作成したＳｉＯ３系の多
孔質セラミックスの空孔率分布を示す図。 第２図は、製造条件を代えて作成した多孔質セラミック
スの断面の外観図。 第３図は、本発明の製造方法で作成したＡ　１　ｘ０３
系の多孔質セラミックスの空孔率分布を示す図。 第４図は、本発明の製造方法で作成した多孔質セラミッ
クスの断面の概略図。 第５図は、本発明の多孔質セラミックスの製造方法を示
す工程図。 第６図は、従来の多孔質セラミックスの製造方法を示す
工程図。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）第２図 諷イ＝）／ＩＸ薗からの￥Ｆ亀１　（１〜）第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ゾル−ゲル法によるセラミックスの製造において、作
   成したゾル中に、該ゾルと比重差のある発泡剤を添加し
   分散させた後、このゾルを任意の形状の型に注入し、そ
   の後比重差によりゾル中の発泡剤の濃度が傾斜した段階
   で固化、乾燥しドライゲルとし、このゲルを発泡剤の分
   解温度以上に加熱し、含有している発泡剤を分解させ、
   さらにこの混合物を焼成することを特徴とする多孔質セ
   ラミックスの製造方法。