JPS623797B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、多孔性無機物質の線状押出物からな
る集積塊状成形体及びその製造法に関するもので
ある。 近年多孔性無機物質の用途開発が急速に展開さ
れ、濾過材、吸着材、吸音材、断熱材、触媒担体
等の分野を中心にして広範囲に使用されている。
この様な広範な分野への適用が検討される様にな
ると、素材のままの形状では取扱いの便や作用効
果に対する影響等の面において問題が生じ、ペレ
ツト状、ビーズ状、リング状、更にはハニカム状
等に成形して使用することが多くなつた。これら
の成形体は夫々の用途に応じて最適のものが選択
されるが、ガス体等の反応において用いられる。
触媒担体の様に、圧損を嫌う用途ではハニカム状
のものが賞用されている。ところがハニカム構造
体は製造技術の面から見て大きな制約を受けてお
り、ダイスや成形ローラの加工技術そのものに限
界があるから、ある程度以上の微細構造は得られ
ない。例えばダイスを用いる成形手段ではセルウ
オールの厚さは約100μが限界であり、又ローラ
成形手段でほ50μ以下とすることは困難であり、
結局セル数についても１平方インチ当り1000室程
度が限界とされている。この様なところからペレ
ツト状又はビーズ状が再注目され、これら成形体
にバインダーを加えてプレス成形したものが注目
を集めている。この様なプレス成形品には極めて
微細な空隙が存在しており、例えば触媒担体とし
て用いたときの有効表面積がハニカム構造体に比
べて相当広いという利点を発揮する。ところがペ
レツト自体の成形段階及び２次成形段階の２度に
亘つてバインダーを使用する必要があり、製品の
多孔質性に齟齬を与えるだけでなく機械的強度に
悪影響を与えるという懸念もある。又通常の手段
では、一旦成形したペレツトを粉砕し篩い別けし
てからプレス成形を行なつているので、成形操作
だけでも２倍必要であり、加工コストが高騰する
という欠点もあつた。 本発明はこれらの事情に着目してなされたもの
であつて、成形操作を一段階で済ませることがで
き、しかもハニカム構造体を陵駕し、上記プレス
成形体に匹適する様な微細空隙構造を有する新し
い成形体及びその製造法を提供しようとするもの
である。 即ち本発明によつて提供される新成形体とは、
多孔性無機物質を素材とする線状押出物を所定形
状に集積させた焼結体であつて、その全体形状即
ち外形については、任意に設計すれば良い。即ち
上記成形体を製造する方法として最適の手段は、
多孔性無機物質の粉粒体にバインダーを添加混練
し、これを吐出ダイスに設けたノズルから線状に
押出すと共に所定形状の成形ダイス内に充填し、
乾燥及び焼結することを骨子とするものである
が、上記成形ダイスとしては任意の形状が利用さ
れ、選択された成形ダイス内の形状に応じた集積
塊が形成される。こうして提供される焼結体は、
各線状押出物自体に多数の微細気孔が内在すると
共に、線状押出物同士の間にも空隙が形成されて
おり、ハニカム状成形体に比べて優れた表面性状
を示し、又プレス成形体の様に大量のバインダー
を使う必要がなく、更に上記いずれの方法と比較
しても製造装置は簡単でよく、且つ生産コストを
低く押えることができる。 本発明成形体の素材として用いられる多孔性無
機物質とは、固体の内部及び／又は表面に多数の
小さな空隙を有する無機物質であつて、この様な
条件を満足するものである限り、その出所や起源
或は製造法に関係なく利用できるが、代表的なも
のを例示しておくと、ゼオライト（合成及び天然
の如何を問わない）、γ―アルミナ、シリカゲ
ル、シリカアルミナ、ベーマイト、活性チタニ
ア、活性炭、更にはモレキユラーシービングカー
ボン等を挙げることができる。この様な多孔性無
機物質は一般に粉粒体として入手することがで
き、これを線状に押出すに当つては、バインダー
を添加して混練し、粘稠状に調製する必要があ
る。ここで用いられるバインダーについても特段
の制限は無く、粉粒体に対して粘結機能を発揮す
るものであれば全て利用することができる。代表
的なものとしては、MC、CMC、殿粉、CMB
（カルボキシルメチルスターチ）、HEC（ヒドロ
キシエチルセルロース）、HPC（ヒドロキシプロ
ピルセルロース）、リグニンスルホン酸ナトリウ
ム、リグニンスルホン酸カルシウム、ポリビニル
アルコール、アクリル酸エステル、メタクリル酸
エステル、フエノール樹脂、メラミン樹脂等の有
機系バインダー；水ガラス、コロイダルシリカ、
コロイダルアルミナ、コロイダルチタン、ベント
ナイト、燐酸アルミニウム等の無機系バインダー
が例示され、勿論これらは２種以上併用してもか
まわない。尚バインダーの含有率については、乾
燥基準で35重量％（対全混練物）以下とするこが
好ましく、この値を越えると焼結製品の強度が低
下し、又後述のポロシテイーが低下してくるので
推奨できない。そしてこれらの混合・混練手段に
ついても制限はなく公知の装置及び機器を利用す
ればよいが、線状物の押出しに当つてスクリユー
式押出成形機を用いる場合は、該成形機のスクリ
ユーを利用して混練することもできる。こうして
混練された素材は、上記スクリユー式押出成形機
又はプランジヤー式押出成形機等を用い、線状物
の押出しを行なう。この場合上記成形機の吐出部
には、１〜数個のノズルを穿設した吐出ダイスが
利用され、該ノズルの断面形状又は断面積に応じ
た形状及び太さの線状物が押出される。第１図は
断面円形のノズル１を多数形成した吐出ダイス２
から、多数本の線状物３が押出されている状況を
示し、吐出ダイス２の前方には成形ダイス４が配
置されているので、上記線状物３は成形ダイス４
内に充填収納される。そして成形ダイス４は有限
の鋳型であるから、上記押出物３は自由方向に折
り曲げられながら集積され、ダイス４が充満され
たときに押出しを停止する。尚図に示した成形ダ
イス４の中央部には突杆５を形成しているので、
成形された集積塊６は円筒型であり、焼結後の外
観は参考写真１に示す通りであつた。又図の成形
装置では線状物３を重力の作用方向に押出してい
たが、水平方向に押出す装置を使用する場合であ
つても、成形ダイス４内への線状物３の充填完了
をもつて押出し停止時期とするので、実質的には
特段の不都合はない。得られた集積塊は適当な方
法で乾燥し、更に焼結に付して製品とするが、乾
燥及び焼結の条件についても本発明は制限を設け
ておらず、素材やバインダーの種類、集積塊の形
状や大きさ等を考慮して最適の条件を定めればよ
い。 こうして得られた焼結製品は、素材そのものに
内在する微細気孔と、線状押出物同士の間に形成
される空隙を合わせ有するものであるが、第４図
に示す如く線状押出物の断面積（焼結後）が大き
くなるにつれて通気抵抗（圧損）が増大してお
り、８mm²（焼結後）を越えると、ペレツト充填物
の場合における圧損レベルを陵駕することが分つ
た。この理由は、断面積の大きい線状物は、成形
ダイス内への充填時に変形し易く、この変形によ
つて線状物同士が密着して空隙を低下させるから
であると思われる。他方焼結製品の締め付け強度
をみると、断面積８mm²以下においては殆んど変動
を示さなかつたが、これを越えると急激に低下し
ている。この理由は線状物の変形によつて焼結後
の線状物に内部亀裂が発生し、鋭角状の変形に伴
なうノツチ効果があらわれるからであると思われ
る。もつとも線状押出物の断面形状（円形、楕円
形、半円形、三日月形、矩形、菱形、花弁形、星
形等）、集積塊の大きさ、集積塊の形状更には線
状押出物の詰め込み密度等に応じて最適断面積を
選択すべきである。尚線状押出物は乾燥及び予熱
によつて多少縮むので、吐出ダイスの設計に当つ
てはノズル径をやや大きめにしておくのがよい。 ところでこの様な焼結製品は、上記用途のいず
れにも適用できるが、この場合本製品は上記微細
気孔及び上記空隙によつて各用途毎に夫々の効果
を発揮するものである。しかしこれらの容積比率
（以下ポロシテイ：Porocityと言う）が過少であ
ると、例えば触媒担体として利用しても触媒の表
面積が不十分になり、満足な成果を得ることが困
難になる。この様なポロシテイとしては、次に述
べる水銀圧入法で測定した場合に0.2c.c./ｇ以上で
あることが必要である。尚ポロシテの測定は次の
様に行なう。上記微細気孔や空隙中に存在するガ
ス体を完全に脱気させた焼結製品を、純粋水銀中
に浸漬させてこれを密封し、これを加圧して水銀
を微細気孔や空隙中に圧入し、水銀の見掛け体積
の減少を測定する。この減少値がポロシテイに相
当する。又本発明において、ポロシテイを0.2c.c./
ｇ以上と限定したのは、後記実施例でも明らかに
するが、少なくとも従来品よりも優れた性能（吸
水率等の点で）を発揮させることを考慮した為で
ある。 上記線状物の押出に当つては、吐出ダイスに只
１つのノズルを設けて行なうこともできるが、生
産性を考慮すると、２以上のノズルを設けて同時
に複数の線状物を押出すことが推奨され、この場
合はノズル毎に断面形状及び／又は断面積の異な
つた線状物を押出すことができ、用途に応じた製
品構成にすることができる。 又集積塊の形状としては、第１図において、線
状押出物を自由方向に折り曲げて形成したものを
例示したが、第２図に示す様に集束ダイス４ａ内
へ引き込んで束ねる様に成形し、適当長さに切断
したものや、或は第１図において吐出ダイス２又
は成形ダイス４のいずれか一方を回転させながら
押出しを行ない、線状押出物を巻回方向に折り曲
げて第３図に示す様な形状にしたものであつても
よい。 本発明は以上の様に構成されているので、微細
気孔及び空隙を内在させる焼結品が極めて簡単に
製造でき、その取り扱い性は極めて良好であるか
ら、吸着剤をはじめとする多孔性無機物質の適用
範囲を大幅に拡大していくことができる。 次に本発明の実施例を示す。 第１表に示す組成で多孔性無機物質とバインダ
ーの混練物を調製し、第１図に従つて線状押出物
の集積塊を形成した後、乾燥及び焼結した。配合
量は夫々重量部を示す。吸水率は25℃×80％RH
の下で１日、３日及び６日放置した間の吸水率を
示すものである。

【表】 第１表に示す通りバインダー量が増大するにつ
れてポロシテイの低下傾向が見られ、同時に吸水
能力も低下している。しかし標準的なバインダー
を使用する実験No.１では、６日間放置後の吸水率
が18％にも達しており、従来品（ペレツトを詰め
込んだもの）ではせいぜい10％程度とされていた
ことを比較すると、格段に向上していることが分
る。又第１表から明らかであるが、ポロシテイが
0.2c.c./ｇ以上のもの（実験No.１〜４）は、従来品
よりも優れた吸水能力を有していることが理解さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は製造方法を示す断面図、第２図は要部
断面図、第３図は製品の一例を示す斜視図、第４
図は線状押出物の断面積と物性の関係を示すクラ
フである。 １…ノズル、２…吐出ダイス、３…線状押出
物、４…成形ダイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔性無機物質からなる線状押出物を所定形
   状の集積塊とし、乾燥・焼結された多孔性成形体
   であつて、各線状押出物自体に内在する微細気孔
   と、線状押出物同士の間に形成される空隙を合わ
   せ有し、且つ密閉水銀中に脱気製品を浸漬し、水
   銀を加圧したときの水銀体積の減少度から測定さ
   れるポロシテイが0.2c.c./ｇ以上であることを特徴
   とする多孔性成形体。 ２ 特許請求の範囲第１項において、線状押出物
   の断面積が８mm²以下である多孔性成形体。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、異な
   つた断面形状及び／又は断面積の線状押出物から
   なる集積塊として形成された多孔性成形体。 ４ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれかにおい
   て、集積塊が線状押出物を束ねたものである多孔
   性成形体。 ５ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれかにおい
   て、集積塊が線状押出物を自由方向に折り曲げて
   形成したものである多孔性成形体。 ６ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれかにおい
   て、集積塊が線状押出物を巻回方向に折り曲げて
   形成したものである多孔性成形体。 ７ 特許請求の範囲第１〜６項のいずれかにおい
   て、集積塊が円筒状である多孔性成形体。 ８ 多孔性無機物質の粉粒体にバインダーを添加
   混練し、これを吐出ダイスに設けたノズルから線
   状に押出すと共に所定形状の成形ダイス内に充填
   し、該ダイス内の形状に応じた集積塊を形成した
   後、乾燥及び焼結することを特徴とする多孔性成
   形体の製造法。 ９ 特許請求の範囲第８項において、全混練物中
   のバインダー含有率を、乾燥基準で35重量％以下
   とする多孔性成形体の製造法。 １０ 特許請求の範囲第８又は９項において、多
   数のノズルを介して同時に多数の線状押出物を押
   出す多孔性成形体の製造法。 １１ 特許請求の範囲第１０項において、異なつ
   た断面形状及び／又は断面積のノズルから押出し
   を行なう多孔性成形体の製造法。 １２ 特許請求の範囲第１０又は１１項におい
   て、線状押出物を成形ダイス中に束ねて集積する
   多孔性成形体の製造法。 １３ 特許請求の範囲第８〜１１項のいずれかに
   おいて、線状押出物を成形ダイス空間内へ自由方
   向に折り曲げながら充填する多孔性成形体の製造
   法。 １４ 特許請求の範囲第８〜１１項のいずれかに
   おいて、吐出ダイスを回転させながら、線状押出
   物を成形ダイス内に充填する多孔性成形体の製造
   法。 １５ 特許請求の範囲第８〜１１項のいずれかに
   おいて、成形ダイスを回転させながら、線状押出
   物を成形ダイス内に充填する多孔性成形体の製造
   法。