JP2000211979A - シリカ多孔体の製造方法 - Google Patents
シリカ多孔体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形状や気孔径、気孔分布、気孔率の制御が可
能であると共に、十分な機械的強度が得られるシリカ多
孔体の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリカ粉体に塩基性の第四アンモニウム
化合物の水溶液を添加して成形し、成形体を１３００〜
１４５０℃の温度で焼成する。
能であると共に、十分な機械的強度が得られるシリカ多
孔体の製造方法を提供する。 【解決手段】 シリカ粉体に塩基性の第四アンモニウム
化合物の水溶液を添加して成形し、成形体を１３００〜
１４５０℃の温度で焼成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ多孔体の製
造方法に関する。
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリカは、基本的にＳｉＯ2 単一成分か
ら成り立っているもので、他のものを汚染し難く、熱
的、化学的に安定な材料であり、しかもその表面は、水
や有機物に対する高い吸着作用、酸化触媒作用等の特異
な性質を有しており、各種の吸着剤、ろ過フィルター、
触媒担体、各種クロマトグラフィーの展開剤等の多くの
用途に使われている。従来、シリカ多孔体の製造方法と
しては、珪酸ソーダ溶液を酸、あるいは他の沈澱剤で処
理して得る粒状シリカゲルや、珪藻土とバインダーの混
練物を成形、焼成して得る珪藻土質セラミック多孔体の
製造方法、シリカ粉体に硼酸や水ガラスを添加して混練
し、成形、焼成して得る多孔質シリカ体の製造方法、又
はエチルシリケート等の珪酸エステルを加水分解して得
られるシリカゲルの成形体を脱水焼成して得る多孔質シ
リカ体の製造方法が知られている。
ら成り立っているもので、他のものを汚染し難く、熱
的、化学的に安定な材料であり、しかもその表面は、水
や有機物に対する高い吸着作用、酸化触媒作用等の特異
な性質を有しており、各種の吸着剤、ろ過フィルター、
触媒担体、各種クロマトグラフィーの展開剤等の多くの
用途に使われている。従来、シリカ多孔体の製造方法と
しては、珪酸ソーダ溶液を酸、あるいは他の沈澱剤で処
理して得る粒状シリカゲルや、珪藻土とバインダーの混
練物を成形、焼成して得る珪藻土質セラミック多孔体の
製造方法、シリカ粉体に硼酸や水ガラスを添加して混練
し、成形、焼成して得る多孔質シリカ体の製造方法、又
はエチルシリケート等の珪酸エステルを加水分解して得
られるシリカゲルの成形体を脱水焼成して得る多孔質シ
リカ体の製造方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシリカ
多孔体の製造方法のうち、粒状シリカゲルや珪藻土質セ
ラミック多孔体の製造方法では、シリカ多孔体に求めら
れる、形状や気孔径、気孔分布、気孔率の制御が可能
であること、十分な機械的強度を有すること、更に用
途に応じ、耐熱性が高いこと、高純度であることの
各特性を十分に満たしておらず、特に、耐熱性と純度
は、シリカに期待される特性に遙かに及ばない不具合が
ある。又、硼酸や水ガラスを用いる多孔質シリカ体の製
造方法では、比較的簡単にシリカ多孔体を得ることがで
きるものの、不純物を導入することとなり、純度が低下
する不具合がある一方、珪酸エステルを用いる多孔質シ
リカ体の製造方法では、製造に多大の時間を要し、その
間に不純物によって汚染されるおそれがあると共に、気
孔径が極めて広範囲に分布しているため、扱い難く、そ
の制御も困難となり、かつ、得られるゲル成形体の強度
が小さく、乾燥時に細かく破断し易い不具合がある。
多孔体の製造方法のうち、粒状シリカゲルや珪藻土質セ
ラミック多孔体の製造方法では、シリカ多孔体に求めら
れる、形状や気孔径、気孔分布、気孔率の制御が可能
であること、十分な機械的強度を有すること、更に用
途に応じ、耐熱性が高いこと、高純度であることの
各特性を十分に満たしておらず、特に、耐熱性と純度
は、シリカに期待される特性に遙かに及ばない不具合が
ある。又、硼酸や水ガラスを用いる多孔質シリカ体の製
造方法では、比較的簡単にシリカ多孔体を得ることがで
きるものの、不純物を導入することとなり、純度が低下
する不具合がある一方、珪酸エステルを用いる多孔質シ
リカ体の製造方法では、製造に多大の時間を要し、その
間に不純物によって汚染されるおそれがあると共に、気
孔径が極めて広範囲に分布しているため、扱い難く、そ
の制御も困難となり、かつ、得られるゲル成形体の強度
が小さく、乾燥時に細かく破断し易い不具合がある。
【０００４】他方、高純度のシリカ粉体のみを成形し、
焼成して焼結体を得ようとすると、多大の困難がある。
例えば水やポリビニルアルコール等の有機物をバインダ
ーとして添加し、成形する場合、乾燥あるいは脱脂の工
程で、バインダーが揮散あるいは燃焼して消失した際、
シリカ粉体粒子は表面が安定であり、凝集力が極めて小
さいので、成形時の形状を保つことが困難となる。又、
シリカ粉体を焼成して焼結する場合、通常の結晶質セラ
ミックスのような表面張力による焼結機構が殆ど働かな
いため、実際に焼結が進行する温度ではシリカ粉体粒子
自体が軟化、流動してしまい、気孔径、気孔分布、気孔
率を制御することが難しく、かつ、全体の変形も著しく
なる不具合がある。そこで、本発明は、形状や気孔径、
気孔分布、気孔率の制御が可能であると共に、十分な機
械的強度が得られるシリカ多孔体の製造方法を提供する
ことを主目的とする。
焼成して焼結体を得ようとすると、多大の困難がある。
例えば水やポリビニルアルコール等の有機物をバインダ
ーとして添加し、成形する場合、乾燥あるいは脱脂の工
程で、バインダーが揮散あるいは燃焼して消失した際、
シリカ粉体粒子は表面が安定であり、凝集力が極めて小
さいので、成形時の形状を保つことが困難となる。又、
シリカ粉体を焼成して焼結する場合、通常の結晶質セラ
ミックスのような表面張力による焼結機構が殆ど働かな
いため、実際に焼結が進行する温度ではシリカ粉体粒子
自体が軟化、流動してしまい、気孔径、気孔分布、気孔
率を制御することが難しく、かつ、全体の変形も著しく
なる不具合がある。そこで、本発明は、形状や気孔径、
気孔分布、気孔率の制御が可能であると共に、十分な機
械的強度が得られるシリカ多孔体の製造方法を提供する
ことを主目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のシリカ多孔体の製造方法は、シリカ粉体に
塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液を添加して成
形し、成形体を１３００〜１４５０℃の温度で焼成する
ことを特徴とする。前記塩基性の第四アンモニウム化合
物の水溶液は、０．０１〜５％の濃度で、シリカ粉体に
対して外率で５〜２５ｗｔ％添加されることが好まし
い。前記塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液は、
シリカ分を含んでいることが好ましい。前記シリカ分
は、塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液の０．１
〜５ｗｔ％であることが好ましい。又、前記第四アンモ
ニウム化合物は、コリン又はその誘導体であることが好
ましい。一方、前記成形は、造粒によることが好まし
い。又、前記成形は、プレス成形又は押し出し成形によ
ってもよい。他方、前記シリカ多孔体の純度は、ナトリ
ウム、カリウムの総和が５ｐｐｍ以下、カルシウム、マ
グネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、鉄、クロム、ニッケ
ル、銅の総和が１ｐｐｍ以下であることが好ましい。
め、本発明のシリカ多孔体の製造方法は、シリカ粉体に
塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液を添加して成
形し、成形体を１３００〜１４５０℃の温度で焼成する
ことを特徴とする。前記塩基性の第四アンモニウム化合
物の水溶液は、０．０１〜５％の濃度で、シリカ粉体に
対して外率で５〜２５ｗｔ％添加されることが好まし
い。前記塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液は、
シリカ分を含んでいることが好ましい。前記シリカ分
は、塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液の０．１
〜５ｗｔ％であることが好ましい。又、前記第四アンモ
ニウム化合物は、コリン又はその誘導体であることが好
ましい。一方、前記成形は、造粒によることが好まし
い。又、前記成形は、プレス成形又は押し出し成形によ
ってもよい。他方、前記シリカ多孔体の純度は、ナトリ
ウム、カリウムの総和が５ｐｐｍ以下、カルシウム、マ
グネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、鉄、クロム、ニッケ
ル、銅の総和が１ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【０００６】シリカ粉体と塩基性の第四アンモニウム化
合物の水溶液の混合物は、成形中にシリカ粉体粒子の表
層部が溶液に溶解して行き、成形体を乾燥（室温〜１３
０℃程度の温度）させると、溶解したシリカ分がシリカ
粉体粒子表面に析出して粒子同士を結合し、つまり、バ
インダーとして機能し、成形体を加熱すると、塩基性の
第四アンモニウム化合物の水溶液は、高々２００℃の温
度で残留物を残さず分解、揮散してしまう一方、シリカ
析出物は、焼結に至るまで安定に存在し、シリカ粉体粒
子同士を結合している。しかも、シリカ析出物は、活性
なため、骨格となる粉体粒子の粘性流動による変形に先
立って焼結し、緻密なシリカの層を粒子間に形成する。
よって、成形体の保形性がよく、焼結時の変形が低減さ
れるため、形状の制御ができ、気孔径、気孔分布、気孔
率を容易に制御できる。又、得られるシリカ多孔体も十
分な機械的強度を有するものとすることができる。
合物の水溶液の混合物は、成形中にシリカ粉体粒子の表
層部が溶液に溶解して行き、成形体を乾燥（室温〜１３
０℃程度の温度）させると、溶解したシリカ分がシリカ
粉体粒子表面に析出して粒子同士を結合し、つまり、バ
インダーとして機能し、成形体を加熱すると、塩基性の
第四アンモニウム化合物の水溶液は、高々２００℃の温
度で残留物を残さず分解、揮散してしまう一方、シリカ
析出物は、焼結に至るまで安定に存在し、シリカ粉体粒
子同士を結合している。しかも、シリカ析出物は、活性
なため、骨格となる粉体粒子の粘性流動による変形に先
立って焼結し、緻密なシリカの層を粒子間に形成する。
よって、成形体の保形性がよく、焼結時の変形が低減さ
れるため、形状の制御ができ、気孔径、気孔分布、気孔
率を容易に制御できる。又、得られるシリカ多孔体も十
分な機械的強度を有するものとすることができる。
【０００７】シリカ粉体は、粒径と粒度分布を適宜に選
定することが望ましい。このようにすることによって製
品の気孔径と気孔分布を制御することができる。粒径を
大きく設定するに従って、気孔径を大きくすることがで
き、又、粒度分布を狭くする（粒度を均一にする）こと
によって、製品の気孔分布を狭くする（気孔径を均一に
する）ことができる。逆に、様々な粒度の原料粉体を使
用すれば、気孔分布が広がる。上記気孔の特性は、球状
シリカ粉体を使用すると一層向上するが、粉砕品でも十
分に目的を達成できる。なお、シリカ粉体の粒径と粒度
分布を揃えるには、原料粉体を篩い分けや沈降法、サイ
クロン分級等の方法で分粒して行う。
定することが望ましい。このようにすることによって製
品の気孔径と気孔分布を制御することができる。粒径を
大きく設定するに従って、気孔径を大きくすることがで
き、又、粒度分布を狭くする（粒度を均一にする）こと
によって、製品の気孔分布を狭くする（気孔径を均一に
する）ことができる。逆に、様々な粒度の原料粉体を使
用すれば、気孔分布が広がる。上記気孔の特性は、球状
シリカ粉体を使用すると一層向上するが、粉砕品でも十
分に目的を達成できる。なお、シリカ粉体の粒径と粒度
分布を揃えるには、原料粉体を篩い分けや沈降法、サイ
クロン分級等の方法で分粒して行う。
【０００８】成形体の焼成温度が、１３００℃未満であ
ると、十分な強度が得られない。一方、１４５０℃を超
えると、シリカ粒子の流動と変形が進みすぎ、外形や気
孔分布が制御できなくなる。なお、同じ粒度のシリカ粉
体を用いても、上記範囲内で焼成温度条件を調整するこ
とにより、製品の気孔率を制御することができる。焼成
温度を高くするに従って、気孔率を小さくすることがで
きる。又、気孔率が小さい程、高強度となる。よって、
製品の機械的強度は、主として焼成温度に依存すると言
える。ここで、製品の曲げ強度は、１０ＭＰａ以上であ
れば、その取り扱いに実用上の支障がない。焼成に先立
って成形体を室内に静置するか、１００℃前後に昇温す
る等して乾燥させた後、成形体を電気炉等を用いて焼成
し、焼結させる。焼成雰囲気は、特に選ばないが、通常
は空気中等の酸化性雰囲気において行う。なお、成形体
の乾燥や焼成の段階では、清浄な装置や治具を用い、成
形体の汚染を防止するようにする。
ると、十分な強度が得られない。一方、１４５０℃を超
えると、シリカ粒子の流動と変形が進みすぎ、外形や気
孔分布が制御できなくなる。なお、同じ粒度のシリカ粉
体を用いても、上記範囲内で焼成温度条件を調整するこ
とにより、製品の気孔率を制御することができる。焼成
温度を高くするに従って、気孔率を小さくすることがで
きる。又、気孔率が小さい程、高強度となる。よって、
製品の機械的強度は、主として焼成温度に依存すると言
える。ここで、製品の曲げ強度は、１０ＭＰａ以上であ
れば、その取り扱いに実用上の支障がない。焼成に先立
って成形体を室内に静置するか、１００℃前後に昇温す
る等して乾燥させた後、成形体を電気炉等を用いて焼成
し、焼結させる。焼成雰囲気は、特に選ばないが、通常
は空気中等の酸化性雰囲気において行う。なお、成形体
の乾燥や焼成の段階では、清浄な装置や治具を用い、成
形体の汚染を防止するようにする。
【０００９】塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液
が、０．０１％未満の濃度であると、バインダーとして
機能するシリカの溶解量が不足する。一方、５％を超え
る濃度であると、シリカの溶解が必要以上に進行し、か
つ、溶液が取り扱い難くなる。塩基性の第四アンモニウ
ム化合物の水溶液の添加量が、シリカ粉体に対して外率
で５ｗｔ％未満であると、結合力が不足して保形性が悪
くなる虞れがある。一方、２５ｗｔ％を超えると、成形
体から水分がしみ出す不具合がある。
が、０．０１％未満の濃度であると、バインダーとして
機能するシリカの溶解量が不足する。一方、５％を超え
る濃度であると、シリカの溶解が必要以上に進行し、か
つ、溶液が取り扱い難くなる。塩基性の第四アンモニウ
ム化合物の水溶液の添加量が、シリカ粉体に対して外率
で５ｗｔ％未満であると、結合力が不足して保形性が悪
くなる虞れがある。一方、２５ｗｔ％を超えると、成形
体から水分がしみ出す不具合がある。
【００１０】塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液
が、シリカ粉末や可溶性シリカ化合物等のシリカ分を含
んでいることにより、成形体、焼結体の強度が更に向上
し、かつ、外形の変形が最小限に低減でき、気孔径、気
孔分布、気孔率の制御がより容易となる。シリカ分が、
塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液の０．１ｗｔ
％未満であると、上記効果が現われない一方、５ｗｔ％
を超えると、溶液の粘性が増加して成形性に支障を来
す。
が、シリカ粉末や可溶性シリカ化合物等のシリカ分を含
んでいることにより、成形体、焼結体の強度が更に向上
し、かつ、外形の変形が最小限に低減でき、気孔径、気
孔分布、気孔率の制御がより容易となる。シリカ分が、
塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液の０．１ｗｔ
％未満であると、上記効果が現われない一方、５ｗｔ％
を超えると、溶液の粘性が増加して成形性に支障を来
す。
【００１１】第四アンモニウム化合物としては、水酸化
テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモ
ニウム、コリン、アセチルコリン、水酸化テトラブチル
アンモニウム、水酸化フェニルトリメチルアンモニウム
等が用いられるが、その中でも、コリン及びその誘導体
は、成形性が良好で、取り扱いが容易である等の利点が
ある。
テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモ
ニウム、コリン、アセチルコリン、水酸化テトラブチル
アンモニウム、水酸化フェニルトリメチルアンモニウム
等が用いられるが、その中でも、コリン及びその誘導体
は、成形性が良好で、取り扱いが容易である等の利点が
ある。
【００１２】粒状のシリカ多孔体を得る場合には、振動
造粒法によるのが好ましい。振動造粒による成形は、金
属不純物による汚染を防止するため、プラスチックやセ
ラミックス等からなる平底の容器を用い、この容器に揺
動や回転等の運動を与えながら、容器内に収容したシリ
カ粉体に塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液又は
それにシリカ分を加えたものをスプレー等の手段により
添加してなされ、運動を続けて粒状に凝集させる。な
お、造粒した粒状体中に未成形の粉体が混在する場合
は、篩い分け等によって分粒する。
造粒法によるのが好ましい。振動造粒による成形は、金
属不純物による汚染を防止するため、プラスチックやセ
ラミックス等からなる平底の容器を用い、この容器に揺
動や回転等の運動を与えながら、容器内に収容したシリ
カ粉体に塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液又は
それにシリカ分を加えたものをスプレー等の手段により
添加してなされ、運動を続けて粒状に凝集させる。な
お、造粒した粒状体中に未成形の粉体が混在する場合
は、篩い分け等によって分粒する。
【００１３】板状や棒状のシリカ多孔体を得る場合に
は、プレス成形や押し出し成形による成形が行われる
が、これらの成形方法では、金型や治具からの不純物の
混入が起き易いので、それを防止するようにする。
は、プレス成形や押し出し成形による成形が行われる
が、これらの成形方法では、金型や治具からの不純物の
混入が起き易いので、それを防止するようにする。
【００１４】シリカ多孔体の純度が、それぞれナトリウ
ム、カリウムの総和が５ｐｐｍ、カルシウム、マグネシ
ウムの総和が２ｐｐｍ、鉄、クロム、ニッケル、銅の総
和が１ｐｐｍを超えると、耐熱性が低下し、高温の環境
での使用が困難になると共に、半導体工業用等の高純度
を必要とする用途に適用できなくなる。これらの含有量
以下であれば、１０００℃以上の温度で保持しても、気
孔径、気孔分布、気孔率等の特性に変化が起こらない程
度まで耐熱性が向上する。
ム、カリウムの総和が５ｐｐｍ、カルシウム、マグネシ
ウムの総和が２ｐｐｍ、鉄、クロム、ニッケル、銅の総
和が１ｐｐｍを超えると、耐熱性が低下し、高温の環境
での使用が困難になると共に、半導体工業用等の高純度
を必要とする用途に適用できなくなる。これらの含有量
以下であれば、１０００℃以上の温度で保持しても、気
孔径、気孔分布、気孔率等の特性に変化が起こらない程
度まで耐熱性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的な実施例を参照して説明する。 実施例１〜２１ 先ず、シリカ粉体として、平均粒径５０μｍで、３０〜
４０μｍの粒径の割合が９０ｗｔ％以上のものを用意
し、又、塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液又は
それにシリカ分を含んだ水溶液として、表１に示すよう
に、種々の第四アンモニウム化合物の種々の濃度の水溶
液又はそれに種々の濃度のシリカ分を含んだ水溶液を用
意した。シリカ分としては、コロイダルシリカ（商品
名：エアロジル）を使った。次に、０．２秒の周期で揺
動し、５ｒｐｍで回転している直径４０ｃｍのポリプロ
ピレン製の皿を有する振動造粒機に、上記シリカ粉体を
１００ｇずつ収容し、その上に上記各水溶液をシリカ粉
体に対して２５ｗｔ％ずつ噴霧器を用いてスプレイし、
０．８〜５ｍｍ径の粒状成形体をそれぞれ得た。各粒状
成形体の含有する水分は、約２０ｗｔ％であった。次い
で、各粒状成形体を室内で５時間保持し、１２０℃の温
度で乾燥したところ、いずれのものも強固な球状の粒状
成形体となった。次に、各粒状成形体を空気雰囲気中に
おいて１３８０℃の温度で３時間保持して焼成し、粒状
のシリカ多孔体を得た。得られた各粒状のシリカ多孔体
の気孔率は３０％、平均気孔径は１２μｍであり、水銀
圧入法による気孔径分布の測定結果は鋭い気孔径分布
（気孔径が均一）を有していた。得られた各粒状のシリ
カ多孔体の強度を調べるために、粒状体は曲げ強度を測
定できないため、２〜２．５ｍｍ径の粒状のシリカ多孔
体を選び、２枚のアルミナ板の間に挟んで上から荷重を
加え、粒子がつぶれた時の荷重を押しつぶし強度として
測定した。各粒状のシリカ多孔体について１０個以上調
べ、その平均値を表１に示した。参考例として、水のみ
をバインダーとして造粒した以外は、実施例１〜２１と
同様の条件で作製したところ、ほとんどが焼成中に崩れ
ていた。形を保っていた２．５ｍｍ径の粒状のシリカ多
孔体の押しつぶし強度を測定したところ、１００ｇ以下
の荷重でつぶれた。一方、得られた各粒状のシリカ多孔
体の純度は、ナトリウム、カリウムの総和が３ｐｐｍ以
下、カルシウム、マグネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、
鉄、クロム、ニッケル、銅の総和が１ｐｐｍ以下であっ
た。なお、各粒状のシリカ多孔体は、１２００℃の温度
で１２時間保持しても、気孔率や平均気孔径に変化は認
められなかった。
て具体的な実施例を参照して説明する。 実施例１〜２１ 先ず、シリカ粉体として、平均粒径５０μｍで、３０〜
４０μｍの粒径の割合が９０ｗｔ％以上のものを用意
し、又、塩基性の第四アンモニウム化合物の水溶液又は
それにシリカ分を含んだ水溶液として、表１に示すよう
に、種々の第四アンモニウム化合物の種々の濃度の水溶
液又はそれに種々の濃度のシリカ分を含んだ水溶液を用
意した。シリカ分としては、コロイダルシリカ（商品
名：エアロジル）を使った。次に、０．２秒の周期で揺
動し、５ｒｐｍで回転している直径４０ｃｍのポリプロ
ピレン製の皿を有する振動造粒機に、上記シリカ粉体を
１００ｇずつ収容し、その上に上記各水溶液をシリカ粉
体に対して２５ｗｔ％ずつ噴霧器を用いてスプレイし、
０．８〜５ｍｍ径の粒状成形体をそれぞれ得た。各粒状
成形体の含有する水分は、約２０ｗｔ％であった。次い
で、各粒状成形体を室内で５時間保持し、１２０℃の温
度で乾燥したところ、いずれのものも強固な球状の粒状
成形体となった。次に、各粒状成形体を空気雰囲気中に
おいて１３８０℃の温度で３時間保持して焼成し、粒状
のシリカ多孔体を得た。得られた各粒状のシリカ多孔体
の気孔率は３０％、平均気孔径は１２μｍであり、水銀
圧入法による気孔径分布の測定結果は鋭い気孔径分布
（気孔径が均一）を有していた。得られた各粒状のシリ
カ多孔体の強度を調べるために、粒状体は曲げ強度を測
定できないため、２〜２．５ｍｍ径の粒状のシリカ多孔
体を選び、２枚のアルミナ板の間に挟んで上から荷重を
加え、粒子がつぶれた時の荷重を押しつぶし強度として
測定した。各粒状のシリカ多孔体について１０個以上調
べ、その平均値を表１に示した。参考例として、水のみ
をバインダーとして造粒した以外は、実施例１〜２１と
同様の条件で作製したところ、ほとんどが焼成中に崩れ
ていた。形を保っていた２．５ｍｍ径の粒状のシリカ多
孔体の押しつぶし強度を測定したところ、１００ｇ以下
の荷重でつぶれた。一方、得られた各粒状のシリカ多孔
体の純度は、ナトリウム、カリウムの総和が３ｐｐｍ以
下、カルシウム、マグネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、
鉄、クロム、ニッケル、銅の総和が１ｐｐｍ以下であっ
た。なお、各粒状のシリカ多孔体は、１２００℃の温度
で１２時間保持しても、気孔率や平均気孔径に変化は認
められなかった。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２２〜３１ 先ず、市販の半導体パッケージング樹脂用球状シリカフ
ィラー材を分級し、表２に示す粒径範囲に分粒した。次
に、各範囲のシリカ粉体に、シリカ１．３ｗｔ％を含む
コリン１．０％の濃度の水溶液をそれぞれ１０ｗｔ％添
加し、良く混練後、３×３×３０ｍｍの角柱状にプレス
成形して成形体を得、しかる後に各成形体を室温で３時
間保持して乾燥した。次いで、各成形体を、表２に示す
温度で３時間保持して焼成し、角柱状のシリカ多孔体を
得た。得られた各角柱状のシリカ多孔体の気孔径分布と
気孔体積（気孔率と同義）を水銀圧入法で測定し、又、
３点曲げ試験による曲げ強さを測定したところ、表２に
示すようになった。なお、各角柱状のシリカ多孔体は、
１１００℃の温度で１０時間保持しても、気孔率や平均
気孔径に変化が認められなかった。
ィラー材を分級し、表２に示す粒径範囲に分粒した。次
に、各範囲のシリカ粉体に、シリカ１．３ｗｔ％を含む
コリン１．０％の濃度の水溶液をそれぞれ１０ｗｔ％添
加し、良く混練後、３×３×３０ｍｍの角柱状にプレス
成形して成形体を得、しかる後に各成形体を室温で３時
間保持して乾燥した。次いで、各成形体を、表２に示す
温度で３時間保持して焼成し、角柱状のシリカ多孔体を
得た。得られた各角柱状のシリカ多孔体の気孔径分布と
気孔体積（気孔率と同義）を水銀圧入法で測定し、又、
３点曲げ試験による曲げ強さを測定したところ、表２に
示すようになった。なお、各角柱状のシリカ多孔体は、
１１００℃の温度で１０時間保持しても、気孔率や平均
気孔径に変化が認められなかった。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２からわかるように、いずれも良好な機
械的強度と鋭い気孔径分布を有し、原料粉体の粒度と焼
成温度によって、気孔率や気孔径等が制御されている。
械的強度と鋭い気孔径分布を有し、原料粉体の粒度と焼
成温度によって、気孔率や気孔径等が制御されている。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリカ多
孔体の製造方法によれば、シリカ粉体と塩基性の第四ア
ンモニウム化合物の水溶液の混合物は、成形中にシリカ
粉体粒子の表層部が溶液に溶解して行き、成形体を乾燥
させると、溶解したシリカ分がシリカ粉体粒子表面に析
出して粒子同士を結合し、成形体を加熱すると、塩基性
の第四アンモニウム化合物の水溶液は、高々２００℃の
温度で残留物を残さず分解、揮散してしまう一方、シリ
カ析出物は、焼結に至るまで安定に存在し、シリカ粉体
粒子を結合しており、しかも、シリカ析出物は、活性な
ため、骨格となる粉体粒子の粘性流動による変形に先立
って焼結し、緻密なシリカの層を粒子間に形成するの
で、成形体の保形性がよく、かつ、焼結時の変形が低減
されて、形状の制御ができ、又、形状の制御が可能であ
るため、原料粉体の粒径及び粒度分布の選定と、焼成温
度の選定によって、気孔径、気孔分布、気孔率を制御す
ることができる。更に、得られるシリカ多孔体も十分な
機械的強度を有するものとすることができる。一方、塩
基性の第四アンモニウム化合物の水溶液を、シリカ分の
含んだものとすることにより、上記作用効果を一層高め
ることができる。他方、シリカ粉体の純度を、ナトリウ
ム、カリウムの総和が５ｐｐｍ以下、カルシウム、マグ
ネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、鉄、クロム、ニッケ
ル、銅の総和が１ｐｐｍ以下とすることにより、シリカ
多孔体を高純度で、耐熱性に優れたものとすることがで
きる。
孔体の製造方法によれば、シリカ粉体と塩基性の第四ア
ンモニウム化合物の水溶液の混合物は、成形中にシリカ
粉体粒子の表層部が溶液に溶解して行き、成形体を乾燥
させると、溶解したシリカ分がシリカ粉体粒子表面に析
出して粒子同士を結合し、成形体を加熱すると、塩基性
の第四アンモニウム化合物の水溶液は、高々２００℃の
温度で残留物を残さず分解、揮散してしまう一方、シリ
カ析出物は、焼結に至るまで安定に存在し、シリカ粉体
粒子を結合しており、しかも、シリカ析出物は、活性な
ため、骨格となる粉体粒子の粘性流動による変形に先立
って焼結し、緻密なシリカの層を粒子間に形成するの
で、成形体の保形性がよく、かつ、焼結時の変形が低減
されて、形状の制御ができ、又、形状の制御が可能であ
るため、原料粉体の粒径及び粒度分布の選定と、焼成温
度の選定によって、気孔径、気孔分布、気孔率を制御す
ることができる。更に、得られるシリカ多孔体も十分な
機械的強度を有するものとすることができる。一方、塩
基性の第四アンモニウム化合物の水溶液を、シリカ分の
含んだものとすることにより、上記作用効果を一層高め
ることができる。他方、シリカ粉体の純度を、ナトリウ
ム、カリウムの総和が５ｐｐｍ以下、カルシウム、マグ
ネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、鉄、クロム、ニッケ
ル、銅の総和が１ｐｐｍ以下とすることにより、シリカ
多孔体を高純度で、耐熱性に優れたものとすることがで
きる。
Claims (8)
- 【請求項１】 シリカ粉体に塩基性の第四アンモニウム
化合物の水溶液を添加して成形し、成形体を１３００〜
１４５０℃の温度で焼成することを特徴とするシリカ多
孔体の製造方法。 - 【請求項２】 前記塩基性の第四アンモニウム化合物の
水溶液が、０．０１〜５％の濃度で、シリカ粉体に対し
て外率で５〜２５ｗｔ％添加されることを特徴とする請
求項１記載のシリカ多孔体の製造方法。 - 【請求項３】 前記塩基性の第四アンモニウム化合物の
水溶液が、シリカ分を含んでいることを特徴とする請求
項１又は２記載のシリカ多孔体の製造方法。 - 【請求項４】 前記シリカ分が、塩基性の第四アンモニ
ウム化合物の水溶液の０．１〜５ｗｔ％であることを特
徴とする請求項３記載のシリカ多孔体の製造方法。 - 【請求項５】 前記第四アンモニウム化合物が、コリン
又はその誘導体であることを特徴とする請求項１、２、
３又は４記載のシリカ多孔体の製造方法。 - 【請求項６】 前記成形が、造粒によることを特徴とす
る請求項１、２、３、４又は５記載のシリカ多孔体の製
造方法。 - 【請求項７】 前記成形が、プレス成形又は押し出し成
形によることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
記載のシリカ多孔体の製造方法。 - 【請求項８】 前記シリカ多孔体の純度が、ナトリウ
ム、カリウムの総和が５ｐｐｍ以下、カルシウム、マグ
ネシウムの総和が２ｐｐｍ以下、鉄、クロム、ニッケ
ル、銅の総和が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請
求項１、２、３、４、５、６又は７記載のシリカ多孔体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013965A JP2000211979A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | シリカ多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013965A JP2000211979A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | シリカ多孔体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000211979A true JP2000211979A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11847939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013965A Pending JP2000211979A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | シリカ多孔体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000211979A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008156181A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | シリカセラミックスの製造方法 |
| JP2015036358A (ja) * | 2013-08-13 | 2015-02-23 | 東ソー株式会社 | シリカ粉末の固化方法および高純度シリカ固化体 |
| CN114634354A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-17 | 深圳市基克纳科技有限公司 | 一种提升多孔陶瓷雾化芯综合性能稳定性的方法 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP11013965A patent/JP2000211979A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008156181A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | シリカセラミックスの製造方法 |
| JP2015036358A (ja) * | 2013-08-13 | 2015-02-23 | 東ソー株式会社 | シリカ粉末の固化方法および高純度シリカ固化体 |
| CN114634354A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-17 | 深圳市基克纳科技有限公司 | 一种提升多孔陶瓷雾化芯综合性能稳定性的方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20041026 |