JP2000264753A

JP2000264753A - 多孔質焼結体及び多孔質焼結体の製造方法

Info

Publication number: JP2000264753A
Application number: JP11066112A
Authority: JP
Inventors: Koichi Imura; 浩一井村; Hideo Uemoto; 英雄上本
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】流体の透過に対する抵抗が従来品に比べて比
較的少なく、適度な透過性（通気率）を有すると共に気
孔率が高いにもかかわらず高い曲げ強度を保持し、吸音
材、触媒及び触媒担体、軽量構造材等に好適に使用する
ことができる多孔質焼結体及びその多孔質焼結体の製造
方法を提供する。【解決手段】泡状微細気孔を内包する構造を有し、隣
接する泡状微細気孔同士が連通している開気孔の多孔質
焼結体であって、該多孔質焼結体の気孔率が５５乃至９
０％の範囲にあり、且つ、該多孔質焼結体を構成する骨
格１０ｂ断面積に占める該骨格中に存在する気孔２の断
面積の割合が５％以下であると共に、前記隣接する泡状
微細気孔５ｂの連通部断面の平均直径が泡状微細気孔５
ｂの平均直径の５０乃至９０％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質焼結体及び
多孔質焼結体の製造方法に関し、より詳細には、無数の
泡状微細気孔を内包する構造を有し、隣接する泡状気孔
同士が特定状態で連通して開気孔を形成した多孔体であ
って、吸音材、触媒及び触媒担体、軽量構造材、吸収材
等として好適な多孔質焼結体及び多孔質焼結体の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック粉末や金属粉末等を原料とす
る多孔質焼結体は種々の方法で製造され、種々の態様の
ものが存在している。従来から、吸音材、触媒及び触媒
担体、軽量構造材、吸収材等の用途に使用される多孔質
焼結体は、無数の微細気孔を内包する構造を有し、気孔
が連通して開気孔を形成した構造のものが多く用いられ
ている。このような多孔質焼結体は、その殆どが、開気
孔を有する多孔質樹脂（樹脂フォーム）にセラミックス
あるいは金属等の原料粉末を含んだスラリーを付着さ
せ、乾燥した後、脱脂・焼結して製造されている。ある
いはまた、原料粉末、硬化性樹脂と該樹脂の硬化剤、気
散性の液体及び起泡剤を配合し、攪拌泡立てして泡沫状
態のスラリーとし、このスラリーを型内に導入した後、
型内で硬化樹脂と硬化剤の作用で気泡を内包したまま硬
化し、脱型後、成形体に含まれる気散性液体を気散し、
その後焼結する方法、即ち攪拌起泡法で製造されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
多孔質焼結体には次のような技術的課題がある。即ち、
開気孔を有する多孔質樹脂（樹脂フォーム）にセラミッ
クス等の原料粉末を含んだスラリーを付着させ、乾燥し
た後、脱脂・焼結して製造された多孔質焼結体は、乾
燥、脱脂工程において、下地に用いる多孔質樹脂の熱膨
張や樹脂の熱分解時に発生するガスにより多孔質体を構
成する骨格部分に亀裂が生じ易かった。また、図２
（ｂ）に示すように、焼結前に多孔質樹脂３が存在した
部分が、多孔質樹脂３の除去により大きな気孔１にな
り、骨格１０ｂ中に残る。また骨格１０ｂの粉体焼結体
１１には、符号２ｂで示すような原料粉末の隙間２ａを
充分に緻密化することができずに残る小さな気孔が存在
する。なお、図２（ａ）は焼結前の状態を示す図であっ
て、符号４は粉体成形体、符号５ａは気泡、符号１０ａ
はスラリ−膜、また図２（ｂ）は焼結後の状態を示す図
であって、符号５ｂは泡状気孔を示す。そのため、前記
方法によって製造された多孔質焼結体は、骨格断面積に
占める該骨格内に存在する気孔断面積の割合は少なくと
も１０％以上、通常２５％以上になり、その結果、多孔
質焼結体の強度が低くなるという技術的課題があった。

【０００４】因に、前記方法によって製造された多孔質
焼結体において、気孔率が８０％であり、骨格断面積に
占める気孔の断面積の割合が２５％程度の多孔質焼結体
の３点曲げ強度は、該多孔質体と同じ材質でできた緻密
焼結体（ほぼ材質自体の真密度と同じ密度を有する焼結
体、即ち、真密度に対する相対密度が９９％以上の焼結
体）の３点曲げ強度の１％未満となる。例えば、材質が
アルミナの場合、上記曲げ強度は、真密度に対する相対
密度が９９％以上の焼結体では４００ＭＰａ、前記多孔
質焼結体では４ＭＰａ未満である。また、その製造法か
ら、原料を含むスラリーを付着させた後に余剰のスラリ
ーを取り除く必要があり、５００μｍ以下の小さな気孔
を有する多孔質焼結体を得ることは難しい等の技術的課
題を有していた。

【０００５】また、原料粉末に硬化性樹脂と該樹脂の硬
化剤と気散性の液体及び起泡剤を配合し、攪拌泡立てし
て泡沫状態のスラリーとし、このスラリーを型内に導入
した後、型内で硬化樹脂と硬化剤の作用で硬化し脱型
後、成形体に含まれる気散性液体を気散し、焼結して製
造された多孔質焼結体は、攪拌起泡により形成される泡
構造を保つために、一般的に攪拌終了から硬化し泡構造
が変化しなくなるまでの時間を比較的短くする方法が採
られている。このため、多孔質焼結体の隣接する泡状気
孔の連通部（泡状気孔間の開口部）の平均直径が小さく
なる傾向があり、流体の透過抵抗の減少を図ることがで
きないという技術的課題があった。また、反対に、時間
を長くする方法を採ると、泡の合体が進み過ぎてしま
い、所望の泡構造を保つことができない等この多孔質焼
結体にも技術的課題があった。

【０００６】本発明は、上述した従来の多孔質焼結体の
技術的課題を解決するためになされたものであり、吸音
材、触媒及び触媒担体、軽量構造材、吸収材として特に
好適に使用し得る特定気孔構造の多孔質体、及び、その
製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる多孔質焼
結体は、泡状微細気孔を内包する構造を有し、隣接する
泡状微細気孔同士が連通している開気孔の多孔質焼結体
であって、該多孔質焼結体の気孔率が５５乃至９０％の
範囲にあり、且つ、該多孔質焼結体を構成する骨格の断
面積に占める該骨格中に存在する気孔の断面積の割合が
５％以下であると共に、前記隣接する泡状微細気孔の連
通部断面の平均直径が泡状気孔の平均直径の５０乃至９
０％であることを特徴としている。また、上記多孔質焼
結体の一好適態様として、前記泡状微細気孔の直径が５
０乃至２０００μｍの範囲にあることが望ましい。更
に、５００Ｈｚ及び１０００Ｈｚの垂直入射吸音率が７
０％以上である吸音材用多孔体であることが望ましく、
触媒あるいは触媒担体用、また軽量構造材用に用いられ
ることが望ましい。

【０００８】更にまた、本発明にかかる多孔質焼結体の
製造方法は、原料粉末、硬化性樹脂、その硬化剤、気散
性の液体及び起泡剤を攪拌泡立てして泡沫状態のスラリ
ーを調製する工程と、このスラリーを型内に導入する工
程と、硬化性樹脂と硬化剤の作用により型内で泡沫状態
のスラリーを硬化させる工程と、脱型した成形体中に含
まれている気散性液体を気散させる工程と、該液体を気
散させた成形体を焼結する工程とを具備する多孔質焼結
体の製造方法において、硬化剤を添加してから硬化性樹
脂と硬化剤の作用でスラリーが流動性を失うまでの時間
を制御することにより、隣接する泡状気孔同士の連通部
分の断面平均直径が該泡状気孔の平均直径の５０乃至９
０％となるように調節することを特徴としている。ま
た、上記方法において、前記硬化性樹脂がエポキシ系樹
脂であり、その硬化剤がアミン系化合物であることが望
ましく、また前記硬化性樹脂がポリエチレンイミンであ
り、その硬化剤が多官能基エポキシ化合物であることが
望ましい。

【０００９】更に、上記方法の一好適態様として、前記
硬化剤を添加してから硬化性樹脂と硬化剤の作用でスラ
リーが流動性を失うまでの時間を、前記硬化性樹脂及び
その硬化剤に加えて、更に前記硬化反応の硬化遅延剤又
は硬化促進剤のいずれかを添加することにより制御調節
することが望ましい。前記硬化遅延剤が、カルボキシル
基を持つ化合物からなることが望ましく、前記硬化促進
剤が、アミン類、ポリチオール化合物、ポリオール類及
びポリメルカプト化合物から選ばれた少なくとも１種で
あることが望ましい。更にまた、前記硬化剤を添加して
から硬化性樹脂と硬化剤の作用でスラリーが流動性を失
うまでの時間を、前記スラリーの温度を調節することに
より制御することが望ましい。

【００１０】本発明の多孔質焼結体は、泡状微細気孔を
内包する構造を有し、隣接する泡状気孔同士が連通して
いる開気孔のセラミック多孔質焼結体であって、気孔率
が５５乃至９０％と比較的大きく且つ、隣接する泡状気
孔の連通部断面の平均直径が、該気孔の平均直径の５０
乃至９０％である特定の泡状気孔連通構造を有するた
め、流体が多孔質焼結体を透過する際の透過抵抗が小さ
い点が第１の特徴である。

【００１１】また、気孔率が比較的大きいにもかかわら
ず、上記特定の泡状気孔連通構造を有すると共に、その
骨格中に気孔径の大きな気孔が存在しないことのため、
即ち、骨格断面積に占める気孔断面積の割合が５％以下
と従来のこの種の多孔質焼結体の骨格に比べて小さいた
め、従来品に比べて高強度である点が第２の特徴であ
る。即ち、本発明の多孔質焼結体の骨格部分には、多孔
質樹脂（フォーム）を用いた従来法で作製された多孔質
焼結体に存在するような比較的大きな気孔が存在しな
い。攪拌起泡法においても、充分に緻密化できずに残る
気孔が骨格部分に存在するがこの気孔の径は小さいた
め、本発明の多孔質焼結体の場合、骨格断面積に占める
気孔の断面積の割合（平均値）は５％以下にすることが
できる。その結果、この割合が通常２５％以上となる従
来法の多孔質焼結体に比べて、本発明にかかる多孔質焼
結体は、その強度を著しく高く保つことができる。ま
た、従来技術の多孔質焼結体の場合のような樹脂の熱膨
張や熱分解に起因する亀裂の発生が回避され、この点か
らも高強度となる。

【００１２】更に、本発明の多孔質焼結体は、気孔率が
５５乃至９０％であり、且つ隣接する泡状気孔間の連通
部断面の平均的な直径が泡状気孔の平均的な直径の５０
乃至９０％であることから、ガス状や液状の流体が該多
孔体中の細孔（泡状気孔が連通して形成された）を透過
する際の透過抵抗が過大とならない。このため、該多孔
質焼結体を、吸音材、触媒及び触媒担体、軽量構造材と
して用いた場合に、好適な吸音性、反応物質移送性、通
気性等の諸特性を具現できる。

【００１３】また、上記特定態様の多孔質焼結体を製造
するため、本発明では、原料粉末、硬化性樹脂、硬化
剤、気散性液体、起泡剤からなる混合物を、攪拌泡立て
して泡沫スラリーとし、該スラリーを型内で泡沫状態で
硬化させ、脱型した成形体中の気散性液体を気散させ、
次いで焼結する諸工程よりなる所謂攪拌起泡法におい
て、泡沫スラリーが硬化剤を添加してから流動性を失う
までの時間を制御調整するという特定手段を用いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を参照しながら
更に詳細に説明する。図１は、本発明の多孔質焼結体の
骨格構造を模式的に示した図であり、図２は、従来法で
製造された多孔質焼結体の骨格構造を示した図である。
また、図３は本発明の多孔質焼結体内における隣接する
泡状気孔同士の連通態様を模式的に示した図であり、図
４は本発明の多孔質焼結体の製造工程において隣接する
泡状気孔が連通する過程を模式的に示した図である。本
発明の多孔質焼結体は、その骨格１０ｂが図１（ｂ）に
示した断面態様を有し、前述した通り、骨格１０ｂ中に
小さな気孔２ｂが存在するが、従来法で作製された多孔
質体に存在する比較的大きな気孔（例えば図２において
符号１で示されているような気孔）は存在しない。な
お、図１（ａ）は焼結前の断面態様を示す図であって、
図２に示した同一、あるいは相当部材には同一符号を付
している。

【００１５】上記したように攪拌起泡法では焼結して
も、原料粉末の隙間２ａを充分に緻密化できずに残る小
さな気孔２ｂが骨格１０ｂ部分に存在するが、この気孔
２ｂの径は小さい。そのため、本発明の多孔質焼結体の
場合、骨格断面積に占める気孔の断面積の割合（平均
値）は５％以下、好ましくは３％以下にすることがで
き、その結果、この割合が通常２５％以上となる従来法
の多孔質焼結体に比べて、その強度を著しく高く保つこ
とができる。

【００１６】また、本発明の多孔質焼結体においては、
隣接する泡状気孔の連通部は、その連通開口断面の平均
的な直径が泡状気孔の平均的な直径の５０乃至９０％に
なるように作製される。すなわち、図３に示すように泡
状気孔５ｂの平均的な直径をａ、連通部９における開口
断面の平均的な直径（連通部径）をｂとすると、ｂ／ａ
×１００＝５０乃至９０％となるように、作製される。
好ましくは、ｂ／ａ×１００＝６５乃至９０％となるよ
うに作製される。また、気孔率は、その用途により適宜
選択することが可能であるが、５５乃至９０％とする。
好ましくは、６０乃至８５％とする。上記連通部９の平
均直径が、気孔径の５０％未満であると、泡状気孔連通
細孔中を透過する流体（ガス又は液）の透過抵抗が大き
くなる。気孔率が５５％未満の場合にも流体の透過抵抗
が大きくなる。また、後述する多孔質焼結体の製造方法
によると、気孔率５５％未満の場合、隣接泡状気孔間の
連通部断面径を適当な大きさに保つように制御すること
が困難になるため好ましくない。

【００１７】本発明の多孔質焼結体の場合、通気率（透
過抵抗に逆比例する）で表すと、１乃至２５ｃｍ³ ・ｃ
ｍ／ｃｍ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨ₂ Ｏとなる。一方、隣接す
る泡状気孔の連通部の平均直径が泡状気孔の平均直径に
対し９０％を越える場合は、多孔質焼結体を構成する骨
格部が細く成り過ぎるために強度が弱くなる。気孔率が
９０％を越える場合にも、多孔質焼結体の強度が極端に
弱くなる。例えば、気孔率が８０％である本発明の構造
を有する多孔体の３点曲げ強度は、多孔体と同じ材質で
できたの緻密焼結体（真密度に対する相対密度が９９％
以上の焼結体）の３点曲げ強度の２％以上、好ましくは
３％以上の値となる。

【００１８】前記したように流体の透過抵抗が大きい場
合には、各種用途に応じて次のような問題が生ずる。例
えば、連通部の平均直径が気孔径の５０乃至９０％であ
り、且つ気孔率が５５乃至９０％である本発明の多孔質
焼結体を吸音材として用いた場合、周波数５００Ｈｚ及
び１０００Ｈｚの音波に対する垂直入射吸音率を７０％
以上、好ましくは８０％以上とすることができるが、前
記連通部の平均直径が気孔径の５０％未満、もしくは、
気孔率が５５％未満の多孔質焼結体を吸音材として用い
た場合には、吸音特性が著しく低下する（実施例１及び
比較例４、比較例６参照）。また、触媒や触媒担体とし
て用いた場合には、透過抵抗が大きいと、外部から気孔
内への被反応物の供給、外部への生成物の輸送が円滑に
進行しない。更に、棚板等の軽量構造材として用いる場
合もガスの通気性が害される。

【００１９】また、本発明の多孔質焼結体において、泡
状気孔の径は用途に応じ適宜選択されるが、後述する多
孔質焼結体の製造方法によると、平均径５０μｍ以下の
泡状気泡は製作が困難であるだけでなく、流体の透過抵
抗が大きくなり過ぎ好ましくない。一方、平均径が２０
００μｍを越えるものは、泡状気孔の径分布が広くなり
がちであるため、また強度が若干低下する傾向を有する
ため好ましくない。好ましくは、１００〜２０００μｍ
とする。

【００２０】このように、本発明の多孔質焼結体は、比
較的大きな気孔率を有すると共に適度な気孔径の開気孔
が比較的狭い分布幅で多数存在し、且つ、該気孔の形状
が泡状気孔の特定態様での連通構造からなるため、流体
の透過に対する抵抗が従来品に比べて比較的少なく、適
度な透過性（通気率）を有する。しかも、その骨格に
は、従来品のような粗大な気孔を有しないため気孔率が
高いにもかかわらず高い曲げ強度を保持する。従って、
吸音材、触媒及び触媒担体、軽量構造材等に好適に使用
することができる。なお、多孔体が吸音材として使用さ
れる場合、通気率つまり泡状気孔連通部平均直径が重要
な要素となり、良好な吸音特性を持つためには通気率を
ある程度高くすることが必要条件となる。

【００２１】本発明のこの多孔質焼結体は、必ずしもこ
れに限定されるものではないが、以下述べる方法で製造
することができる。即ち、まず原料粉末に硬化性樹脂と
この樹脂の硬化剤と気散性の液体及び起泡剤を攪拌泡立
てして泡沫状態のスラリーを作製する。原料粉末を分散
媒中に充分分散するために、原料粉末、気散性液体、分
散剤をボールミルなどで混合しても良い。また、硬化性
樹脂はどの段階で混合しても良く、硬化剤も硬化剤を添
加してからスラリーが流動性を失うまでの時間を調節で
きる範囲でどの時点で混合しても良い。起泡剤はどの段
階で混合しても良いが、起泡により原料混合が困難にな
る場合があるため、攪拌起泡を行う工程の直前に添加す
ることが好ましい。

【００２２】なお、原料粉末としては、アルミナ、ジル
コニア、窒化珪素、炭化珪素、ムライト、コージェライ
ト、シリカ、水酸化アパタイトのほか種々のセラミック
ス原料粉末や鉄、ステンレス、ニッケル、モリブデン、
タングステンのほか種々の金属粉末を用いることがで
き、これ等を２種以上混合することもできる。硬化性樹
脂としては、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ポ
リエチレンイミン等を用いることができ、硬化剤として
は、ジアルデヒド、アミン系化合物（ジアミン類等）、
多官能基エポキシ化合物等の硬化能を有する物質を使用
することができる。特に、硬化速度の制御性が良好であ
ること等の観点から、硬化性樹脂にエポキシ樹脂、硬化
剤にアミン系化合物（ジアミン類等）の組合せや、硬化
性樹脂にポリエチレンイミン、硬化剤に多官能基エポキ
シ化合物の組合せが好ましい。

【００２３】このようにして得られた泡沫状のスラリー
を型内に流し込み硬化させて多孔質焼結体の前駆体とす
る。この型内スラリー中における硬化剤添加時点、即
ち、硬化性樹脂と硬化剤の作用開始時点から、スラリー
が硬化により流動性を失うまでの間に、泡立てにより生
じたスラリー内の気泡の挙動について図４を参照しなが
ら説明する。図４（ａ）に示すように、スラリー６中の
隣接する気泡５ａ、５ａ間には両者を隔てるスラリー膜
１０ａが形成されている。このスラリー（液体と原料粉
末よりなる）６は、図４（ｂ）に示すように、徐々に骨
格１０ｂが形成される部分の方に向かって移動し（図中
の矢印方向に移動し）、気泡５ａ、５ａ間から骨格が形
成される部分へ排出される。特に、スラリー６中の原料
粉末粒子は殆ど全てが気泡５ａ、５ａ間の膜部１０ａか
ら骨格部に移動してしまい、極薄くなった膜は実質的に
液成分で形成される状態となり、図４（ｃ）に示すよう
に、この部分は焼結後には開口した連通部９となる。
尚、焼結後には気泡５ａが泡状気孔５ｂとなり、移動し
たスラリー中の粉末が骨格１０ｂを形成する。

【００２４】この時、スラリー６の排出が進み過ぎる
と、気泡５ａ、５ａ間に残った液膜までもが、移動消失
してしまい、ついには気泡５ａ、５ａ同士が合体してし
まう。この泡の合体が進行しすぎると、図４（ｄ）に示
すように、所望の特定気泡連通状態が保てなくなる。一
方、スラリー（原料粉末）の移動排出が充分に行われず
に、泡間の膜中に多く残ったまま硬化すると、連通部分
の径が小さくなって、気孔径の５０％未満となってしま
う。

【００２５】従って、本発明の方法においては、連通部
径が気孔径の５０乃至９０％の範囲内となるように調節
するため、泡の合体が所望の構造が保てないほど進行せ
ず（所望の構造が保てる程度に合体が進行するのは構わ
ない）、且つ、充分にスラリーの排出が行われるよう
に、硬化までの時間、即ち、硬化剤を添加してからスラ
リーが流動性を失う状態に至る迄の時間を制御する。

【００２６】ここで、スラリーが流動性を失う状態と
は、スラリーの粘度がスラリーを成形型に導入する鋳込
み工程を実施できなくなる粘度に達する状態を意味し、
スラリーの粘弾性特性によっても若干変動するが、一般
的には、スラリーの粘度が５０００ｃｐｓを越えた場
合、成形型への導入が実施できなくなる。

【００２７】この場合において、上記硬化剤を添加して
から（硬化剤が作用を開始してから）スラリーが流動性
を失う状態に至る迄の時間（以下単に硬化時間と略称す
る）は、スラリーの原料粉末粒度が小さい方が、スラリ
ー粘度は高い方が、泡径（泡立て直後の）は大きい方
が、起泡体積（スラリー中の泡の総体積、単位重さに占
める泡の量）は小さい方が、泡間の膜からのスラリーの
排出速度は遅くなる。また、粒度が小さく、粘性が高い
と、粒子の沈降が殆ど生じないためスラリー自体の移動
速度が、排出速度となる。このような状態のスラリーの
場合には、排出に時間がかかるので、充分に排出させる
ために硬化までの時間を長くし、例えば１時間を越え
て、通常２乃至６時間程度に制御することにより、連通
部径を所望の大きさに調節にする。

【００２８】反対に、粒度が大きい方が、スラリー粘度
は低い方が、泡径（泡立て直後の）は小さい方が、起泡
体積が大きい方が、泡間のスラリーの排出速度は速くな
る。また、スラリー自体の移動速度が大きくなると共
に、粒度が大きく、粘性が低いと、粒子の沈降が起こり
やすくなる。よって、粒子が溶媒と共に沈降することに
よっても排出が進むので、スラリーの排出速度は非常に
速くなる。したがって、この場合には泡の合体が進行し
すぎないように硬化までの時間を短くし、例えば、１時
間以内、通常１０乃至４０分に制御する。この場合に
は、硬化までの時間が長いと、図４（ｅ）に示したよう
に気泡５ａ群が、合体による粗大気泡群（型内の上部に
多く集まる）と孤立した微少気泡群（型内の下部に多く
集まる）に分かれてしまうという弊害が生ずる。

【００２９】このような硬化時間の制御方法としては、
加熱による硬化反応の促進や、逆に冷却による反応の抑
制と言ったスラリーの温度の調節、硬化樹脂の濃度や硬
化剤添加量の増減による調節等の他、硬化反応の促進剤
を添加する方法、逆に反応の遅延剤を添加する方法等を
挙げることができる。上記硬化反応で添加する促進剤と
しては、アミン類、ポリチオール化合物、ポリオール類
及びポリメルカプト化合物等を挙げることができ、より
具体的には、フェノール、カテコール、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ナフトール、クレゾール、ポリ
メルカプタン等を例示できる。また、遅延剤としては、
カルボキシル基を持つ化合物、例えば、酢酸、蟻酸、プ
ロピオン酸、アジピン酸、カプロン酸、乳酸、コハク
酸、酒石酸、クエン酸、アスコルビン酸、ステアリン酸
等を挙げることができる。

【００３０】尚、気孔率はスラリー中への気体の導入量
（起泡体積）、液体の気散（乾燥）による収縮、焼結に
よる収縮によって決まるが、乾燥収縮量及び焼結収縮量
を考慮して、スラリー中への気体の導入量を調節するこ
とにより制御できる。また、気孔径は起泡剤の種類や濃
度、スラリーの粘度、硬化剤を添加してからスラリーが
流動性を失うまでの時間（合体を進行させることにより
気孔径を大きくできる）を調節することにより制御でき
る。このように本発明の方法によれば、吸音材、触媒及
び触媒担体、軽量構造材等に好適に使用される本発明の
特定多孔質焼結体を製造することが可能となる。

【００３１】

【実施例】原料粉末として、平均結晶粒子径１μｍのア
ルミナ粉末１００重量部、気散性液体としてイオン交換
水２５重量部、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウ
ム０．７５重量部、硬化性樹脂として水溶性エポキシ樹
脂５重量部を、ボールミルで１５時間混合しスラリーと
した。このスラリーを表１に示す温度に加温または冷却
し、起泡剤としてラウリル硫酸トリエタノールアミンを
０．７５重量部添加し（この時点でのスラリー粘度６０
ｃｐｓ）、アルミナ原料粉末１ｋｇにつき、表１に示す
体積まで泡立て泡沫状のスラリーとした。なお、泡立て
た直後の泡の直径はいずれもほぼ同じであった。

【００３２】ここに、硬化剤としてイミノビスプロピル
アミンを１．３重量部添加して、充分に混合した後、成
形型に流し込んだ。硬化剤を添加してから、泡沫状のス
ラリーが流動性を失うまでの時間を測定し、得られた成
形体を乾燥後、１７００℃で焼結して多孔質アルミナと
した。多孔質アルミナの気孔径は、顕微鏡による観察に
より測定し、隣接する気孔間の連通部平均径を水銀圧入
法で測定した。各試料の機械的強度は三点曲げ強さ測定
により評価した。各試料を直径９７ｍｍ、厚さ２０ｍｍ
に加工し、５００Ｈｚ及び１０００Ｈｚの垂直入射吸音
率を測定した。この際、背面空気層は５０ｍｍとした。

【００３３】また、得られた多孔体を樹脂に埋め込み研
磨を行って平らな面を作り、その面の顕微鏡写真を撮
り、その画像をコンピュータに取り込み、骨格断面積及
び骨格にある気孔の断面積を計算して、骨格断面積に占
める気孔の断面積の割合を求めたところ、実施例、比較
例のいずれも５％以下であった。以上の結果を表２、表
３に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】＊なお、上記表２、３中の通気率の単位
は、ｃｍ³ ・ｃｍ／ｃｍ² ・ｓｅｃ・ｃｍＨ₂ Ｏであ
る。

【００３８】このように、泡沫状のスラリーが流動性を
失うまでの時間（スラリー温度の調節による）と起泡体
積を制御することにより、平均的な隣接する気孔間の連
通部分の直径を平均的な気孔の直径の５０乃至９０％に
制御することが可能である。表２、表３から、連通部の
径が気孔径の９０％を越え、且つ気孔率が９０％を越え
る多孔質焼結体は著しく強度が低下することがわかる。
一方、連通部の径が気孔径の５０％を下回るか、もしく
は気孔率が５５％未満であると、著しく通気率が低下
し、透過抵抗が増大することがわかる。また、気孔率を
５５乃至９０％とし、且つ平均的な隣接する気孔間の連
通部の直径を、平均的な気孔の直径の５０乃至９０％に
制御した本発明の多孔質アルミナ焼結体は、５００Ｈｚ
及び１０００Ｈｚにおける垂直入射吸音率に於いて良好
な値を示すことがわかる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明の多孔質焼
結体は、上記構成に基づき、流体の透過抵抗が小さく、
且つ、高い強度特性を保持しているため吸音材、触媒及
び触媒担体、軽量構造材等に好適に使用できる。また、
本発明の多孔質焼結体の製造方法によれば、上記特性を
有する本発明の多孔質焼結体を容易且つ確実に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔質焼結体の骨格構造を模式的に示
した図である。

【図２】従来法で製造された多孔質焼結体の骨格構造を
示した模式図である。

【図３】本発明の多孔質焼結体内における隣接する泡状
気孔同士の連通態様を示した模式図である。

【図４】本発明の多孔質焼結体体の製造工程において隣
接する泡状気孔が連通する過程を示した模式図である。

【符号の説明】

１（大）気孔２ａ隙間２ｂ（小）気孔３多孔質樹脂４粉体成形体５ａ気泡５ｂ泡状気孔６スラリー（液体＋粉末）９連通部１０ａスラリー膜１０ｂ骨格１１粉体焼結体ａ気孔径ｂ連通部径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G019 FA13 MA01 4G069 AA01 AA08 AA11 BA01B BE07C BE14C EB10 EB17X EB17Y FA01 FC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】泡状微細気孔を内包する構造を有し、隣
接する泡状微細気孔同士が連通している開気孔の多孔質
焼結体であって、該多孔質焼結体の気孔率が５５乃至９０％の範囲にあ
り、且つ、該多孔質焼結体を構成する骨格の断面積に占
める該骨格中に存在する気孔の断面積の割合が５％以下
であると共に、前記隣接する泡状微細気孔の連通部断面
の平均直径が泡状気孔の平均直径の５０乃至９０％であ
ることを特徴とする多孔質焼結体。
【請求項２】前記泡状微細気孔の直径が５０乃至２０
００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の
多孔質焼結体。
【請求項３】５００Ｈｚ及び１０００Ｈｚの垂直入射
吸音率が７０％以上である吸音材用多孔体であることを
特徴とする請求項１記載の多孔質焼結体。
【請求項４】触媒あるいは触媒担体に用いられること
を特徴とする請求項１記載の多孔質焼結体。
【請求項５】軽量構造材に用いられることを特徴とす
る請求項１記載の多孔質焼結体。
【請求項６】原料粉末、硬化性樹脂、その硬化剤、気
散性の液体及び起泡剤を攪拌泡立てして泡沫状態のスラ
リーを調製する工程と、このスラリーを型内に導入する
工程と、硬化性樹脂と硬化剤の作用により型内で泡沫状
態のスラリーを硬化させる工程と、脱型した成形体中に
含まれている気散性液体を気散させる工程と、該液体を
気散させた成形体を焼結する工程とを具備する多孔質焼
結体の製造方法において、硬化剤を添加してから硬化性樹脂と硬化剤の作用でスラ
リーが流動性を失うまでの時間を制御することにより、
隣接する泡状気孔同士の連通部分の断面平均直径が該泡
状気孔の平均直径の５０乃至９０％となるように調節す
ることを特徴とする多孔質焼結体の製造方法。
【請求項７】前記硬化性樹脂がエポキシ系樹脂であ
り、その硬化剤がアミン系化合物であることを特徴とす
る請求項６記載の多孔質焼結体の製造方法。
【請求項８】前記硬化性樹脂がポリエチレンイミンで
あり、その硬化剤が多官能基エポキシ化合物であること
を特徴とする請求項６記載の多孔質焼結体の製造方法。
【請求項９】前記硬化剤を添加してから硬化性樹脂と
硬化剤の作用でスラリーが流動性を失うまでの時間を、
前記硬化性樹脂及びその硬化剤に加えて、更に前記硬化
反応の硬化遅延剤又は硬化促進剤のいずれかを添加する
ことにより制御調節することを特徴とする請求項６記載
の多孔質焼結体の製造方法。
【請求項１０】前記硬化遅延剤が、カルボキシル基を
持つ化合物からなることを特徴とする請求項９記載の多
孔質焼結体の製造方法。
【請求項１１】前記硬化促進剤が、アミン類、ポリチ
オール化合物、ポリオール類及びポリメルカプト化合物
から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請
求項９記載の多孔質焼結体の製造方法。
【請求項１２】前記硬化剤を添加してから硬化性樹脂
と硬化剤の作用でスラリーが流動性を失うまでの時間
を、前記スラリーの温度を調節することにより制御する
ことを特徴とする請求項６記載の多孔質焼結体の製造方
法。