JPS58140341A - 高ケイ酸多孔質ガラスの製造方法 - 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】 本妬明は烏ケイ酸多孔貴カラスの製造方法に陶し、より
詳細には細孔構造内にケル状シリカの沈巌を含まない＾
り゛イ歇多孔貴ガラスの銅量方法に関する。

便米、烏ケイ敗多孔貴カフスは、８ｊＯｍ、ｂｏｏｍ。

およびＮａ、Ｏの３成分より成る本科ガラス會、微細に
からみ仕ったホウ赦ナトリウム相とシリカ相とに分相さ
せ、ホウ皺ナトリウム相を歌に浴出させ、飯に不溶の７
リカ相から成る３次元網目状の多孔体とする方法によっ
て製造されていｆＣ。

しかしながら、この製造方法では、分相によって生じた
ホウ敵ナトリウム相Ｖｃ少菫含令されるシリカ成分が、
鍍浴出の際にケル状シリカとなって多孔体の孔中に沈嶽
する欠点がめった。

ゲル状シリカ祉分相佛造に白米する多孔偽造を乱し、帷
孔容槓を減少させ、ｔＩｔ、体の多糺体造過速嵐を低下
させるので、多孔体を分離ｉｌｌ′ＪＩＰよびＦ３１！
材として使用するときのように細孔特性の精密な制御が
会費である場合や、流体の透過速鼓が大きいことが会費
である場合には、大きな障害となった。

かかる欠点を回避する丸め、（イ）　　Ｂｉｏ、含有量
の低いホウケイ敞ナトリウムガラスを原料ガラスとする
方法や、（ロ）　歇鹸出後の多孔膜ガラスをアルカリ准
でｅｌｒ、Ｐｐしてグル仏シリカを除去する方法が４１
！峯され友。

しかし０）の方法では、分摺時にシリカ相が十分強固に
縮合し九＃４目構造を作ることができないので、得られ
九多孔体の撫械的％友が小さい問題点があった。し九が
って、−にの形状１寸法を有する成形体を倚ることが悼
めて木麹でめり、ま要分ｓｉ換、Ｖ過農に景京される楡
械的電嵐を保持することも不可能であった。また（口）
は、グル状シリカと多仇体との［ｊｌｋが近似するため
、アルカリ仇＃時に同時に斧孔体そのものが慢負嘔れ、
十分に大きな！ｌ飄をＭする＃Ｊｘ、形体七枳造するの
には不過当でめった。

そこで本発明は、かかる従来の欠点を′Ｐ１４ｍすべく
なされ友ものであり、ゲル状シリカｉｔまず、任意の形
状１寸法、十分な横槍的’１ｉｒｔｘ、および制御され
九細孔桓を有する一ケイ赦ガクス体を侍ることができ、
かかるガラス体り混合１からのｑａ買分−、＊ｌＩＡ、
濾過令を目的とした多孔膜として好適でろるなどの電量
を有するものである。

すなわち本第１の発明は、電量−で８４０．４０へ６２
　％　、　Ｂ倉Ｏｍ　２８　”　５０　％　ｋよびＮａ
、０９−１３−から成る主成分と、これＫｍ加し九２＾
１３−のＭｏＯ３とから成る原料ガラスを製造し、この
ｗＡ科ガラスを軟化、変形を生じ場せない温度範囲で熱
処煽してホウ敵ナトリクム相とシリカ相とに分相させ、
ｗＯ配ホウ鎗ナトリウム相を敵で俗用することを％髄と
するものである。

ま九、本鶴２０発明は１皺−でＳｉｎ、　４Ｇへ６２％
、ＢＩｏ、２８へ５０−およびＮａ、Ｑ　９へ１３−ρ
島ら成る主成分と、仁れに徐加した２〜１３−のＭｏ０
１゜およびＡｚｌｏｌ、　ｚｒｏｔ＠　ＦＪＯＩ　Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＯ＊、　ｉｎ。

から成る鮮から遇ｄれ九少くとも一つの調Ｉｌ成分ＯＩ
Ｇ哄以下とから成る原料ガラスを製造し、この原料ガラ
スを軟化、変形を生じさせない温度範囲で熱処塩してホ
ウ酸ナトリウム相とシリカ相とに分相させ、＠ｔＪ記ホ
ウ瞭ナトリウム相を瞭で溶出することをＱＩｉＦ似とす
るものである。

ます本健明では、原料カラスを製造する。こ）原料ｎ　
７　スハｌｌｉ　ｋ　＊　テｓｓｏ、　４０　”−６２
％　ｓ　Ｂ＊０ｓ２８〜５０Ｌ＆よびＮａ、０　（１〜
１３１Ｇ　カＧ：ｓａｂ主成分ト、ＣＯ＋成分１０１０
０ＭＬｉｌ１１対して２〜１３菖童−のＭｏ０１とｔｖ
１４合し、通常の方法で疹−すゐことによシ捩遺される
。

ｓｉｏ、調合量が４０亀賃−に満九ない場合又はＢ＊Ｏ
ｓが５０電量−を越える場合は、シリカ相が十分！ｌ固
に結合し九網目栴遺を作ることができないので、憎られ
る多孔体の横槍的強ｋが不十分となる。ま九、５ｉｆｔ
の量が６２電重−を越えるか、めるいｒｉＢｏｏｍか２
８１ｉｎ−に−九ないと、分相速友が大きすぎるので細
孔妊のｎ鴨な制御が困離となる。史に、Ｎａ１Ｏの鑑が
９１１１１に満九ないと敵による溶出時に着しい伸びが
、１九１３１１１［を饅を鰹えると掛出時に看しい−み
が生し、いずれも製品が破慣する。

かかる主成分ｌＯＯ厘量部に対するＭｏｂ、の麟加量が
２亀量−に−九ないとＭｏｏｓ＆加の効朱が不十分で、
ゲル状シリカを含まない多孔質ガラスｒｉ侍られない。

また、Ｍｏｂ、の絵加蓋が１３菖蓋％會越えると分相速
藏が大きすき゛て細孔嫌の精微な制御ができす、その上
主成分の組成によってはＭｏＯ３のガラスへのａｍ直を
越える。

本発明において、主成分に対して絵加されるＭｏ５ｓは
分相の際に全量が叡に−」溶性のホウ拳ナトリウム相に
移行し、＃溶出の一根でホウ敵ナトリウム相にｔまれる
シリカと反応してケイモリブデン鋤体を形成し、この一
体が齢出敵に密麟する。したがって、シリカがゲル状に
なって沈販することが防止されるのでめる。

筐友Ｍｏｂ畠は絵加により原料ガラス′に後述のように
分相させたときのシリカ札の体積分率に増加し、綱目構
造を強化させる愼能を有する゛ものである。したがって
Ｍｏ０１の隋加によ抄、Ｓｉｎ。

含有率がかなり低い原料ガラス組成からでも機械的！１
ｌｌｆの大きい多孔質カラスが得られる。

なお本発明におけるＭｏｂ、の添加は、ゲル状シリカを
含まない多孔質ガラスを製造するのに１効なので前述し
友量の範囲外であってもｌ＆着剤など初秋で使用する場
合、あるいは精密な細孔僅の制御を会費としない場合に
通用できる。

次に本発明では、上述のように製造し九原料ガフスを目
的に応じ′ｆｃ種々の形状にｔａ形したのち、軟化、変
形を生じさせないような電板軸回で熱処理し、分相ぜし
める。適音では熱処理の温度は４５０へ７００°Ｃであ
り、ま良熱処理時間は目的とする多孔質ガラスの細孔快
に応じて１時間ないし数十日の軸回である。熱処ＩＭ時
間が長くなるはど一般的ＫＦｉ細孔軛が増大するので、
細孔極會制御することができる。

熱処理に際して原料ガラスか軟化、変形すると成形体の
形状１寸法が狂い、また着しい場合にはガラスの融看な
どが生じるので好ましくない。灸に、熱処理時に原料ガ
ラスが軟化、変形することｔ−避けなから分相構造を成
長させるため、分相構造の発達につれて修々に温ＦｊＩ
Ｌｔ−上昇させたり、またホウ酸ナトリウム相に含まれ
るシリカの含有量を款少させるため、分相が終了したの
ち、５００℃付近の低温で熱処理を続行することが好ま
しい。かかる熱処理の給米、ｉｉＸ科ガツガラスウ酸ナ
トリウム相とシリカ相とに分相し、かつこれら両相は相
互に複雑にからみ合った状闇となる。

次いで本発明では鍍厳出を竹ない、ホウ敵ナトリウム相
を俗用させると、多孔質ガラスが得られる。この多孔質
ガラスの帽孔直極は、通富畝十λから数千Ａの広い１１
ｇ囲に及ぶ。たたし、切削、＠岸などの水ｔ−菅川用る
加工は、加工向に生じ九変實鳩が熱処理によってガラス
内部と異なる＊造をとり、敵浴出を助隻する恐れがある
ので、かかる加工は熱処虐恢に竹なうことが好ましい。

本発明によれＦｉｗｔｍ出時のゲル状シリカの生成量は
、原料ガラスの組成や、熱処理条件のみならず、＃溶出
の条件によっても左右され、酸溶出時のガラスの厚さが
大きく、浴出敵の酸性が強＜、ｔｉ、カラス率位電童あ
ｋりの敵の量が少ない根多くなる傾向にめる。したがっ
て、好ましくＦｉｏ、１〜２規定のＩＭ歇、通冨では値
数。

塩除などの無機酸を用い、たとえ［６０〜１００℃で浴
出される。また、ガラス率位東重めたりの歌の童は、原
料ガラスの組成、熱処塩粂件、原料ガラスの形状１寸法
、使用目的などによって異なるが、通常では１００ｍＡ
’／ｐ以上である。敵浴出によって得られ九多孔賀ガラ
スは一般には水洗、乾謙し、また会費により＃ｅ而面塩
、熱熱処。

加工などを軸て製品となる。

更に本＠明においては、ＭｏＯ，の碓加によって過大に
なシがちの分相傾向ｔ−抑え　＃Ｉ２浴出時のカラスの
押輪をＩＩＡ費して−ましい状紬會維持するために、Ａ
／、０．、　ｚｒｏ、、　Ｆ’ｅ、Ｏ，、ＭｇＯ，Ｔｉ
ｅ。

およびｚｎＯからなる軒から遇ｒよれた少くとも一つの
１４４１成分を帳加することができる。かかるｙ４整成
分の詮加蓋は主成分１００事飯郁に対して１０ム量−以
下である。ｐｇ＊成分の添加量が主成分の１０重量−を
越えると、ガラスの安寛性がそこなわれ、失透や過大な
分相等が生じる。

かかる本発明によれは、Ｍｏ５ｓが分相の咋に敵に口Ｊ
＃性のホウ雛ナトリウム相に′Ｊｅ？Ｔし、シリカと反
応して敵俗用時にケイモリブア／ＩＩｌ！！棒を形成す
るので、ケル状シリカの生成が防止される。ま九、ホウ
敏ナトリウム相の分＃ｌ１５ｄＪ率が−まるので、シリ
カ相の体積分率が増加し、綱目構造が強化される。

したがって、本発明によれば、横械的’ｉ！ｉ！廣に浚
れ九、タル状シリカを含まない多孔質カラスを得ること
ができる。この多孔質ガラスは＾ケイ歇ガラス實である
ので、轡に化学的安定性。

耐熱性ｙｃ汝れ、１″機液体中、鵜賞性雰−気、簡ｍ、
Ａ圧などのＪ＃！動な条件下での使用かり馳である。ま
九、数十〜数千λのムい乾Ｈで細托直悼を制御すること
ができるので、＠貴の分−９＃＃、濾過等を目的とし丸
板状、管状、４細管状の多札展の装造に好適である。

以下、本発明を実施例にもとづき絆細に鱈明する。

実施例１ 下紀纂１角に下す組成の３袖類の原料ガラスを、この責
に示すように処場して多孔性ガラスとしたのち、輩嵩執
層法および水−ポロシメータ法によって細孔働分布を＃
ｊにし、Ｍｏｂ＠添加の効果を藺ぺ九。なお、第１表に
おいて試料肩ｌは本発明の組曲外であるが比軟のために
示し喪。

細孔働分願の測定給米を第１図に示す。

１１１１１図から、Ｍｏ０１の絵加によってゲル状シリ
カに由来する微細孔がなくなり、代って分相構造に由来
する半径の大きい孔か検出されることが壇解できる。緘
科ム１．２では多孔体内にゲル状シリカが沈歇しておｐ
、このような大きい孔は検出嘔れない、また、縞１表の
原料カラス１！−１性的表５關の棒状に成形し、分相健
に９５℃の１總冗愼敵で浴出して齢出時の伸−を測定し
友、この結果、試料、４１および２は０．０６および０
．０８−の伸びを、試料４３　Ｆｉ　Ｏ，１２−の−み
を示したが、いずれも溶出中に破慣することなく、十分
な強度の多孔体が優られた。

（不貞以下余白） 実施例２ 前記第１表の駄科魔２の原料カラスを直性４２０へ５９
０μ悔の粒状とし、５６５℃で２５＃Ｍｆ間、熱処鳩し
・Ｃ分相させ次。次いで０．２５ｆｉ定の＋ＩＩＬ歌を
ガラスＩＦについて１ｊ菅用し、９８℃で２日間処理し
て多孔体とじ九。この多孔体の比衆山積口１０３１ＷＬ
７ｆであシ、細孔径分布Ｆｉ縞２図に示すとお夛であっ
た。

実施例３ １１＋１記第１表の試料ム３の原料ガラスを敵蓋／ガラ
ス量＝５００ｄ／９で酸齢出し友、その他の条件は、す
べて−施例１と同一である。水数ポロシメータ法により
倫られ九多孔体のＩＩａＩ径分布はＭ３図にボすとおシ
であシ、ゲル状シリカの沈殿による微細孔は−められな
がった。また比表山積は３４４りでめっ九。

実施例４ 下記第２六に示す組成の原料ガラスを棒状に成形し、５
００℃で２日閾熱処境したのち、試料／Ｉ６４へ７では
ＩＮ健鹸、試料ム８ではＩＮ塩緻ｔ使用して夫々９５°
Ｃで溶出し、浴出時の伸−′を測定し友。第２表では伸
びを＋、細みを−で示し、いずれの場合も階出によシ破
Ｉ−することなく多孔質＃ｉ、杉体が得られ友。

＃＆　　２　　衆

【図面の簡単な説明】

第１図、ｗＪ２図および第３図は細孔半極と細孔容積と
の関係を示す図である。 ％許出緘人　　工業ａ＊ＰＪｃ長　　　ｈ　坂　誠　−
指定代理人　　工業技術院大阪工幣技術試験所長内劇−
男 第 細　　孔　　半 径、入 第２図 細孔半径、λ 第３１ 細仕事径、入 手続補正書 昭＋０５７年　６月２１日 昭和５７年特＃！ｌ′１ｉｌ１１襖２２９９４号２、発
明の名称 高＋　（酸多孔資ガラスの製造方法 ３、補正をする首 ◆件との関係　　待針出願人 住所　東京都千代田区−が関１丁目３番１号氏名　　（
１１４）工業技術睨長　　石　坂　識　−４、指定代理
人 住所　大阪府池田市縁丘１丁［：１８Ｍ３１号（１）　
　明釧曙第７＊Ｊ１１７行の［前述した皺１を［前述し
た組成Ｊと補正する。 （２）　　同第１４　負ｌｌｉ　１３　Ｈノｒ多孔体ノ
Ｉｍ径分布」を「多孔体の細孔径分布」と補正する。 （３）　　同第１５員＃１２表の後に次の文を刑人する
〇［実厖例５ 前記＄２Ｓ８ｅの試料ム４の原料ガラスを、５３０℃で
２０時間熱処理して分相させた置、粉砕してｌｉｔ径１
２５〜２５０μｍの粒状とした。次いで０゜２５屍定の
硫酸をガラス１．ｆＫついて１を使用し、９８℃で２０
時間＃＃Ｆ処理してφ孔体とした。この多孔体の細孔径
分布は＠４図に示すとおりであり、また全細孔各個は０
．８５　ｄ／　ｔであった。」（４）　　同第１６ｊ１
第１〜２ｆＴの「第１図、・・・・・・・・・・図であ
る。」を「第１図、第２図、第３図および第４図は幽孔
ｄＬ径と顧孔谷槓との関係を示す図である。」と補正す
る。 （５）　　図ｍ（ｍｔ図、＠２１＆、第３図）を別紙ノ
とわり補止する。 （６）　　図１ｊＩ＋（′４４図）を別紙のとおり１１
１人する。 第１図 細　　孔　　直　　径　　ｄ、ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１重−でＳｉｎ、　４０〜６２９ｋ　、　Ｂｔｕｓ
   　２８〜５〇−１およびＮ１．０９〜１３９６から成る
   主取分と、これに１加Ｌ７た２〜１３饅のＭｏＯ３とか
   ら成る原料ガラスを製造し、仁の原料ガラスを軟化、質
   形を生じさせない温皺軛間で熱処理してホウ酸ナトリウ
   ム相とシリカ相とに分相烙せ、該ホウ鎗テトリウム相ｔ
   −敵で浴出することを符似とする＾ケイ歌多孔貴カラス
   の製造方法。 ２　電を−で５ｉ０１４０へ６２　’ｌｋ　、　Ｂｙｅ
   ｓ　２８へ５〇−９およびＮａ、０９〜１３−から地る
   主成分と、これｒｃ　１１Ｓ加した２〜１３％のＭｏ５
   ｓ　ｌおよびＡ／１０ｍ　。 ＺｒＯ＠＊　Ｆｅｔｕｓ、　ＭＪｉＯ，’ｒｔｏ、、　
   　ｚｎｏ　カら成る鮮から覇はれた少くとも一つの１１
   ４ｍ成分の１０−以下とから庫糾ガ２スを候造し、この
   原料ガラスを軟化、ｆ杉を生じさせない亀嵐軛囲で熱処
   理してホウ敵ナトリウム相とシリカ相とに分相させ、咳
   ホウ敞ナトリウム相を酸で浴出することを轡倣とする高
   ケイ敵多孔負カフスの製造方法っ