JPS5969461A - 焼結多孔性セラミツク成形体 - 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】 〔発明の関連する技術分野〕 この発明は焼結された多孔性セラミック成形体に関する
。

（従来技術〕 珪灰石（珪酸カルシウム）、燐酸水素アルミニウムおよ
び水を主成分とする混合物から多孔性セラミック材料を
製造することはすでに米国特許第３１４８９９（３号に
より公知であるが、この公知の酸塩基系により調製され
たセラミック材料を乾燥し焼成することは極めて面倒な
ことが判っている。このだめ広範囲の乾燥亀裂が製品に
生じるのが普通で、場合によっては製品が焼結時に破れ
てし１うことがある。

この問題のため今までこの製品を焼結することを避けて
来だが、乾燥しただけの製品は強度が低過ぎて商業価値
がない」二、その乾燥時の亀裂のため多くを廃棄する必
要があった。

従って上記米国特許による酸塩基方式は何等商業価値の
ある製品をもたらしていない。

本来この焼結多孔性セラミック材料の製造を可能ならし
めることは高温における熱や音の絶縁用として極めて必
要である。すなわち焼結したセラミック材料はいくつか
の特長を有し、“例えば高温に１制え、通常他の材料を
強く腐食する普通の化学薬品（でよって侵されない。

〔発明の開示〕

上記公知の酸塩基方式による問題はこの発明により解消
され、焼結した多孔性セラミック成形体が提供される。

その成形体は次の成分から成る組成物から製造される。

（１）　　珪酸カルシウムおよび／またはアルミン酸カ
ルシウムのような１種またはそれ以上の塩基性材料。

（２）　　次式て表される１種またはそれ以上の化合物
の水溶液。

ＸＡｌ２Ｏ３・ｙＰ２０５．ｚＨ２０ 但し、０．３工ｘ９．１工ｙ≦転　１工２≦１０、好ま
しくは、ｘ−１、ｙ−３、ｚ＝３゜（３）　　粘土まだ
はカオリン。

（４）　　長石 （５）　　シリカおよび／まだは燐酸アルミニウム。

（６）　　随意の水。

この組成物は成形体を乾燥し最後に焼結するが、硬化前
に気泡を内部に持ったまま化学反応により硬化して多孔
性成形体となるようになっている。

この組成物は成分＋１）、（２）の内容により化学反応
によって室温で硬化する。これは通常具なる物質を混入
した後３０分以内に起り、従って外部から熱を供給する
必要はない。

この発明の適当な実施例によると、成分（１）が珪灰石
から成り、これが成分（２）の燐酸水素アルミニウム水
溶液と反応する。この燐酸水素アルミニウム水溶液は次
式に従って化学量論的に水酸化アルミニウムＡＺ（ＯＨ
）３を８５％のオルト燐酸Ｈ３ＰＯ４に溶解して製する
のがよい。

７ｕ＋（ＯＨ）３＋３Ｈ３Ｐ０４→ＡＩ！（Ｈ２ＰＯ４
）、＋３Ｈ２０＋熱最終混合物の粘度が高くなりすぎな
いように、大抵の場合反応後溶液に水を力（１える。

珪灰石は塩基性反応をする珪酸カルシウムで、組成物が
硬化するとき起る化学反応においてカルシウムイオン浸
透のだめＡＪ（Ｈ，、ＰＯ４）、　　と燐酸カルシウム
の析出を生ずる。珪酸カルシウムの代りにアルミン酸カ
ルシウム捷たは珪酸カルシウムとアルミン酸カルシウム
の混合物を用いることもてきる。

上記成分（３）、＋４）、＋５］は組成物をはＸ′ポー
セレンペーストの様に問題なく乾燥および焼成し１ｑる
ようにする。

この発明の１実施例では、成分（３）が粘土から成り、
成分（５）が石英（シリカ）から成り、成分（４）の長
石ど共に焼結時にガラスイ目を形成する。このガラスｌ
［′４は石英のような砕石状飼料を結着して粒子間に極
めて強力な結合を形成する。長石はカリウム長石がよい
。

石英の代りに結晶形の異なる無定形５ｉ０２のような５
１０２も使用することができる上、」二連のようにその
シリカの一部寸たは全部を燐酸アルミニウムで置換する
こともできる。

ガラス相内には普通焼成により燐酸３石英Ｃａ３（ＰＯ
４）２が形成されている。

成形体は温度８００〜１５００°Ｃ１好捷しくけ１００
０〜１３００°Ｃの焼成により焼結される。

この発明によるセラミック成形体の製造に用いられる組
成物の各種成分の比率は広範囲に変えることができるが
、普通は次の通りである。

（１）珪酸カルシウムおよび７才たけアルミン酸カルシ
ウム１０〜６５、シばしくば１０−４０、好寸しくけ２
０〜６５重量％。

（２）次式の化合物１種まだはそれ以」−５〜４０重量
％。

ｘ　Ａｌ２Ｏ２−ｙ　Ｐ２Ｏ，、・ｚ　Ｈ２０＜＜＜＜
＜＜ 但し、０．３＝ｘ＝３．、　　Ｉ＝ｙ＝６、Ｉ＝ｚ＝＝
ＩＪ好ましくは、ｘ−１、ｙ−３、Ｚ−３゜（３）　　
粘土まだはカオリン５〜３０重量％。

（４）　　長石１〜１０重量％。

（５）　　シリカおよび／または燐酸アルミニウム１０
〜４０重量・％０ 以」二すべで組成物の乾燥状態で計算する。

この発明による多孔性成形体を得るだめに他の方法を用
いることもできる。例えば発酵法を用い、発酵Ａｌｌを
加えて所要の多孔度を得ることもできる。

また空気注入または発泡剤との攪拌も有効な方法である
。まだガス発生剤を用いるのも適当て、この発生剤の例
としては炭酸マグネシウムのような炭酸塩や、アルミニ
ウム、鉄のような金属がある。

炭酸塩添加剤例えば塩基性炭酸マグネシウムに発泡剤と
泡安定剤を加えて強く攪拌すると、成形体内に良好な細
胞状組織ができることが判っだ。

この細胞の体積や大きさはその発泡法を種々変えること
により変えることができる。

どの発泡法を用いるかはこの発明の重蟹項［１てはない
が、組成物の硬化が終るまでに所要の細胞組織が形成さ
れることがあらゆる場合に必要と考えられる。

場合によっては組成物に界面活性剤を加えることが適当
である。

焼結前の成形体はその一１寸で強度が極めて高いた−め
、問題なしにベルトで搬送したり炉内や架台」二に積」
二げることができ、寸だ機械的強度も化学的強度も大き
いだめ焼結なしで使用することもできる。しかし焼結後
は多孔性成形体の性質が極めて良くなる。すなわち機械
的性質が優れている上、薬品その他の腐食性物質に極め
て高い抵抗を示す。

その」二この成形体は吸音性および断熱性が優れている
。

この発明による成形体は多くの特長を有するだめ種々の
目的に使用することができる。例えば自動車の消音器の
吸音部品として１個寸たけそれ以上の成形体を使用する
こともできる。この成形体口、寸だ曲の吸音目的に使用
し得ることも勿論であるが、建築用ブロック、フィルタ
、各種断熱材のような他の目的にも使用することができ
る。

〔発明の実施例〕

次にこの発明を種々の組成物を用いた焼結多孔性成形体
の製法を示す実施例について説明する。

例！ ＡＩ！（ｏＨ）３１５６ｇ　、　８５％燐酸４００ｍ／
　オ、Ｌ：び水２００ｇから調製された燐酸水素アルミ
ニウム溶液８００　ｇに石英８００ｇを混合して以下Ａ
混液と呼ぶ混合物を作った。焼成珪灰石４００ｇ　、、
未焼成珪灰石２００ｇ　、、氷状粘土５００ｇ、カリウ
ム長石１５０ｇ　％塩基性炭酸マグネシウム（ＭｇＣ０
３−Ｍｇ（ＯＨ）−３Ｈ２０）３０ｇ　、水８００ｇオ
、ｆび発泡剤と泡安定剤の各０．５ｇを充分に混合して
以下Ｂ混液と呼ぶ混合物を作った。

強く攪拌しつつＢ混液にＡ　／ｆ！液を注入し、１分攪
拌後混合物を鋳型に入れて成形した。２０分後この成形
されたサーメットを鋳型から取出してカバーをし、２４
時間室温に保った。次にこの一ソーーノット発泡体を乾
燥室内においてツｏ′ｃｔｒｏｏ時間乾燥し、その間に
乾燥室内の相対湿度を１００ダから遂次ｆぽに下げた。

最後例成形体を１２６０±１５°Ｃで焼成し、焼結多孔
性成形体を得た。

例２ 焼成珪灰石３００ｇ、未焼成珪灰石３００ｇ、、粘土５
００ｇ。

カリウム長石１５０ｇ、塩基性炭酸マグネシウム４０ｇ
１水８５０ｇおよび界面活性剤０．５ｇを充分混合して
以下Ｃ混液と呼ぶ混合物を作つｉｔ。強く攪拌しつつこ
のＣ混液に例１のＡ混液１６００ｇを注入し、１分攪拌
後この混合物を鋳型に入れて成形した。このようにして
得られノヒサーメント成形体を鋳型から取出してカバー
を施し、室温に２４時間保った。次にこの発泡サーメッ
トＵ形体を乾燥室内において８０°Ｃて９０時間乾燥し
、その間に乾燥室内の相対湿度を１００％から遂次１０
％まで下げた。最後に成形体を１２４０±１５°Ｃで焼
成し、焼結多孔性成形体を街だ、。

例３ 焼成珪灰石１３８５ｇ　、、未焼成珪灰石１１１５ｇ、
、長７」’ｉ’５０ｇ、粘度２４００ｇ　、、塩基性炭
酸マグネシウム２００乙、水３７５０ｇおよび界面活性
剤５８を充分混合して以下り混液と呼ぶ混合物を作つｋ
。強く攪拌しつつこのＤ混液に例１のＡ混液’７５００
ｇを注入し、１分攪拌後この混合物を鋳型に入れて成形
した。２０分後このようにして得られだヴーーメソト成
形イ本を鋳型から取出してカッく−を施し、室温に２４
８考間イ呆った。次にこの発泡ダーーメツト成形材（を
Ｑ乞ｊ栗室［）」において５０’Ｃ、で１２０時間乾燥
し、この間に乾ｊ栗室１町の相対湿度を１００％から遂
次＋ｏ％ｔて−Ｆｋｊだ。最後に成形体を１２９０±１
５°Ｃて焼成して敷り結多イし性）′ｙ。

形体を得／ξ。

例４ Ａ　ｌ　（ＯＨ）　ｓ　　＋　５６　ｇ　Ｎ　　８５　
％燐酸３５０ｍ１．％”よひ：　Ｊ（２５０ｇかも調製
した燐酸水素アルミニウムｍ〜８００ｇに石英′７００
乙を混合して以Ｉ：Ｅ混液と称する混合４勿をｆ′「つ
だ。珪灰石６００ｇ　、、粘土６００ｇ　、、力）ノウ
ム長石’ｌ？：）Ｏｇ、塩貼τＬ炭酸マグネシウム２５
ｇ１　水９００ｇおよび発泡剤と泡安定剤各０．５ｇを
充分イ昆合して以下Ｆγ昆液と叶ふ混合物を作った。強
く攪ｔ＜＋：しつつとのＦ　ｒ’Ｊ！液にＥ混液を注入
し、１分］菫指ミ後その混合物を鋳型に入れて成形した
。２０分後このようにしてＩｊ！１２．ノ杉し／こヅ−
−７ノトを鋳型から収ｆＪｉ　してカッく−を施し、室
温に２４時間保った。次にこの発泡ヴーーメソト成形体
を乾燥室内において７５・Ｃで９５時間乾燥し、この間
に乾燥室内の相対湿度を１００％７５・らｉ鉱次１０％
にＦげた。最後にこの成形体を１２５０±１５°Ｃで焼
成して焼結多孔性成形体を得だ。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その
技術的範囲内で種々の改変カー可倉ヒである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）珪酸カルシウムおよび／またはアルミン酸カルシ
   ウムのような１種まだはそれ以上の塩基性態＜＜　　　
   ＜＜’　　＜＜ 機物と、０　、３　＝　ｘ　＝　３　、Ｉ　＝　ｙ　＝
   　６．１＝ｚ＝ｉｏとし、好寸しくはｘ＝ｌ、ｙ　＝　
   ３、ｚ＝３としだとき式ｘＡｅ２０３・ｙＰ２０６．ｚ
   Ｈ２０で与えられる１種まだはそれ以」二の化合物の水
   溶液と、粘土寸たはカオリンと、長石と、シリカおよび
   ／捷たけ燐酸アルミニウムと、随意の水とを含み、硬化
   前に内部に気泡を含ませた形で化学反応により多孔性成
   形体として硬化させることができる組成物を使用し、こ
   の様にしてできだ成形体を乾燥し最後に焼結して製造さ
   れたことを特徴とする焼結多孔性セラミック成形体。 としだとき式ｘ　Ａｐ、、０５・ｙＰ、、０５．ｚＨ，
   、Ｏで与えられる１種まだはそれ以上の化合物の水溶液
   と、粘土と、カリウム長石と、シリカと、随意の水と、
   １種捷だはそれ以上の炭酸塩まだはＡＩ！まだはＦｅ等
   の金属のようなガス形成添加物とを含み、化学反応によ
   り硬化して多孔性成形体となるような組成物を使用し、
   この様にしてできた成形体を乾燥し最後に焼結して製造
   されたことを特徴とする焼結多孔性セラミック成形体。 ＋３１　１記組成物が外部から熱の補給なく化学反応に
   より硬化するようになっていることを特徴とする特許請
   求の範囲（１）または（２〕記載の成形体。 （４）温度８００〜１５００℃、好ましくは１０００〜
   １３００℃で焼結されたことを特徴とする特許請求の範
   囲＋１）、（２）または（３）記載の成形体。 （５）上記組成物がさらに界面活性剤を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲（＋）、（２）、（３１または（
   ４）記載の成形体。 （６）　　珪酸カルシウムおよび７才たけアルミン酸カ
   ルシウム１０〜６５重量％、好ましくは２０〜６５重量
   く〈 ％と、Ｑ、３＝）（＝３１，４ｙ４６．１工ｚ工１０、
   　好ま１〜＜はｘ＝ｌ　’ｔ　ｙ＝３　、ｚ＝３とした
   とき式ＸＡｌ２Ｏ５。 ｙＰ２０．・ｚ　Ｈ２０て与えられる１種まだはそれ以
   上の５〜４０重量％と、粘土寸だはカオリン５〜３０重
   量％と、長石１〜１０重量％と、シリカおよび／捷だは
   燐酸アルミニウム１０〜４０重量％とを含み、すべての
   重量％が乾燥物で計算された組成物から製造されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲ｆｌＬ、　（２）、（３）
   、（４）まだは（５）記載の成形体。