JP2001261464A - セラミックス多孔質フィルターの製造方法 - Google Patents

セラミックス多孔質フィルターの製造方法

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JP2001261464A JP2000073542A JP2000073542A JP2001261464A JP 2001261464 A JP2001261464 A JP 2001261464A JP 2000073542 A JP2000073542 A JP 2000073542A JP 2000073542 A JP2000073542 A JP 2000073542A JP 2001261464 A JP2001261464 A JP 2001261464A
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slurry
porous
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porous substrate
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Tatsuya Hishiki
達也 菱木
Makoto Takegawa
誠 竹川
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NGK Insulators Ltd
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    • C04B38/0022Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof obtained by a chemical conversion or reaction other than those relating to the setting or hardening of cement-like material or to the formation of a sol or a gel, e.g. by carbonising or pyrolysing preformed cellular materials based on polymers, organo-metallic or organo-silicon precursors
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多孔質基材上に多孔質膜を低温焼結で被覆す
るに当たり、成膜後の乾燥工程を必要とせず、さらにス
ラリーのpHを制御することなく、多孔質膜にクラック
が発生しないセラミックス多孔質フィルターの製造方法
を提供する。 【解決手段】 オキシ塩化ジルコニウムを出発原料とし
熱処理によりZrO2になるものを骨材粒子の結合材と
して使用し、骨材粒子と結合材を含有する成膜用スラリ
ーを形成する。次いで、得られた成膜用スラリーを多孔
質基材上に付着させて層を形成した後、熱処理すること
により、多孔質基材上にセラミックス膜を形成するセラ
ミックス多孔質フィルターの製造方法である。前記成膜
用スラリーを多孔質基材上に付着させ層を形成した後、
水分蒸発を抑制した状態で加温する給湿処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、セラミックス多
孔質フィルターの製造方法に係り、更に詳しくは、成膜
直後に水分蒸発を抑えた状態で加温するセラミックス多
孔質フィルターの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 従来から、多孔質基材上に多孔質膜が
被覆されたセラミックス多孔質フィルターが知られてお
り、水浄化システム等に利用されている。このようなセ
ラミックス多孔質フィルターは、多孔質基材上に多孔質
膜を形成する際に、一般に少なくとも1200℃以上の
温度で焼結することを必要とする。この方法で得られる
多孔質フィルターは実用上優れた性能を有するが、加熱
温度が比較的高いために経済的、コスト的に問題があ
る。
【0003】 そこで、近年になり、より低温度で加熱
焼結する技術が提案されてきており、例えば、特公平6
−67460号公報には、多孔質支持体上に、多孔質で
無機質の分離膜を低温焼結で形成することが記載されて
おり、また、無機材料としてオキシ塩化ジルコニウムを
使用することも開示されている。また、特開平11−2
35509号公報には、オキシ塩化ジルコニウムをバイ
ンダーとして低温焼結するZrO2系セラミックス膜が
被覆されたフィルターが開示され、また、膜強度の発現
および膜のクラック防止にはスラリーのpHを限られた
範囲に調整しなければならないことが開示されている。
【0004】 さらに、特開平10−235172号公
報には、ZrO2ゾルを使用して低温焼結した膜の開示
があり、”ゾル−ゲル法の科学”(アグネ承風社)の第
28頁〜第41頁には、クラックのないゲルバルク体を
作製するために、乾燥の後期に溶液の表面張力が小さく
なるような溶媒を選ぶことが重要であることが開示され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
したオキシ塩化ジルコニウムを使用する低温焼結膜にお
いては、乾燥時にクラックが発生しやすいため、乾燥速
度を相当遅くする必要がある。また、膜へのクラック防
止のためには、スラリーpHの厳密な制御が必要であ
る。さらに、成膜後の膜の表面が粗く、水浄化システム
に適用した場合、膜面に堆積した汚泥等を除去しにくく
なり、いわゆるファウリングしやすい膜になってしまう
という問題がある。
【0006】 したがって、本発明は上記した従来技術
の課題を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、多孔質基材上に多孔質膜を低温焼結で被覆
するに当たり、成膜後の乾燥工程を必要とせず、さらに
スラリーのpHを制御することなく、多孔質膜にクラッ
クが発生しないセラミックス多孔質フィルターの製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、オキシ塩化ジルコニウムを出発原料とし熱処理に
よりZrO2になるものを骨材粒子の結合材として使用
し、該骨材粒子と該結合材を含有する成膜用スラリーを
形成した後、該成膜用スラリーを多孔質基材上に付着さ
せて層を形成し、次いで熱処理することにより、多孔質
基材上にセラミックス膜を形成するセラミックス多孔質
フィルターの製造方法において、前記成膜用スラリーを
多孔質基材上に付着させ層を形成した後、水分蒸発を抑
制した状態で加温する給湿処理を施すことを特徴とする
セラミックス多孔質フィルターの製造方法が提供され
る。
【0008】 本発明の製造方法において、上記した水
分蒸発を抑制した状態が、焼成後の膜重量を基準とし
て、多孔質基材上への層形成後から給湿処理後における
水分減少率が30%以下の状態であることが好ましく、
また、水分蒸発を抑制した状態は、具体的には、水分が
所定量封入された密封容器中、あるいは、湿度70%以
上の恒温恒湿槽中において適用することができる。ま
た、加温温度は40℃以上であることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】 以下、本発明を詳しく説明す
る。本発明では、オキシ塩化ジルコニウムを出発原料と
し、熱処理によりZrO2になるものを骨材粒子の結合
材として使用する。そして、この結合材と骨材粒子を混
合して成膜用スラリーを形成した後、この成膜用スラリ
ーを多孔質基材上に付着させて被覆層を形成する。次い
で、この被覆層を低温にて熱処理することにより、多孔
質基材上にセラミックス膜を形成することにより、セラ
ミックス多孔質フィルターを製造する方法である。そし
て、本発明においては、成膜用スラリーを多孔質基材上
に付着させ層を形成した後、水分蒸発を抑制した状態で
加温する給湿処理を施すことに特徴を有する。なお、本
発明において、給湿処理とは、成膜直後の膜からの水分
蒸発を抑制した状態で加温する処理のことを云う。
【0010】 本発明では、このように、成膜用スラリ
ーを多孔質基材上に成膜後、熱処理前に、水分蒸発を抑
制した状態で加温する給湿処理を施したので、成膜後の
乾燥を必要とせず、しかも成膜用スラリーのpHを制御
することなく、多孔質膜にクラックが発生しないセラミ
ックス多孔質フィルターを得ることができる。
【0011】 本発明の給湿処理において、水分蒸発を
抑制した状態としては、焼成後の膜重量を基準とした場
合において、成膜直後から給湿処理後における水分減少
率が30%以下とすることが好ましい。水分減少率が3
0%を超えると、水分蒸発が多くなりすぎ、得られるセ
ラミックス多孔質膜にクラックが発生する。また、この
ような水分蒸発を抑制した状態は、水分を少量入れて密
封した容器中、もしくは、湿度70%以上の恒温恒湿槽
中などが好ましく適用することができる。
【0012】 更に、給湿処理において加温温度は40
℃以上が好ましい。加温温度が40℃未満では上記した
ような効果が薄く、クラックの発生するおそれがある。
なお、100℃以上で給湿処理を行うこともでき、その
場合には、オートクレーブ等の耐圧容器を利用すること
ができる。
【0013】 本発明において、セラミック多孔質膜に
使用する骨材粒子としては特に限定されず、Al23
ZrO2、TiO2、Al23・SiO2(ムライト)等
が適用できる。もちろんこれらの混合物等も適用でき
る。また、その平均粒子径は0.1〜10μmの範囲と
することが望ましい。
【0014】 次に、多孔質膜が被覆される多孔質基材
としては、多孔質のセラミックスからなるもので、その
材質としては、Al23、ZrO2、TiO2、Al23
・SiO2(ムライト)等が適用でき、特に限定はされ
ない。また、多孔質基材の形状も特に限定はなく、平板
状、円筒状およびハニカム状等に適用できる。
【0015】 なお、成膜用スラリーには、必要に応じ
て分散剤や成形用の有機バインダーを適宜添加しても構
わない。また、多孔質基材上へ成膜用スラリーを被覆す
る成膜方法としては、特に限定されないが、ディッピン
グ法や濾過成膜法等が好ましく適用することができる。
【0016】 本発明は、オキシ塩化ジルコニウムを出
発原料とし、熱処理によりZrO2になるものを結合材
として用いており、したがって、多孔質基材上へ成膜
し、給湿処理を施した後の熱処理は、オキシ塩化ジルコ
ニウムがZrO2に転換する温度である450〜600
℃で行われる。より好ましい熱処理温度は、450〜5
50℃である。
【0017】
【実施例】 次に、本発明を実施例により更に具体的に
説明する。(実施例)下記の条件で、Al23からなる
多孔質基材表面上にセラミックス多孔質膜を形成した。
【0018】多孔質基材チューブ状多孔質基材 Al23粒子からなり、水銀圧入法で測定した平均細孔
径が10μmで、外径10mm、内径7mm、長さ10
00mmの円筒状のものを用いた。
【0019】セラミックス多孔質膜の作製 (1)成膜用スラリー調製 作製法: ・混合物A:水、アルミナ(骨材粒子)を混合して混合
物Aとした。 ・混合物B:ウェランガム、オキシ塩化ジルコニウムを
水に溶解して混合物Bとした。 この混合物Aと混合物Bを混合して、成膜用スラリーと
した。尚、骨材濃度(骨材/スラリー)は、骨材粒径が
0.3μm以下では3重量%、3μmでは10重量%と
した。また、オキシ塩ジルコニウム濃度は、骨材粒子の
粒径が0.3μmでは6重量%、3μmでは25重量%
とした。
【0020】(2)濾過成膜 成膜方法としては、濾過成膜法を採用し、図1に示すよ
うな真空チャンバ6、貯蔵槽8、スラリーポンプ7、フ
ランジ2,3、配管10等からなる装置により実施し
た。
【0021】 多孔質基材1は、多孔質基材1の外周面
側と貫通孔17内部とが気密的に隔離されるように貫通
孔17の両開口端をO−リング4、フランジ2,3、ボ
ルト5により固定した後、貯蔵槽8内のスラリー9をス
ラリーポンプ7により2Kg/cm2の吐出圧で貫通孔
17内に30秒間連続的に送液した。なお、多孔質基材
1に成膜されず貫通孔17内を通過したスラリー9は、
配管10を通過して貯蔵槽8に循環される。11,14
はバルブで、13が減圧機である。
【0022】 その後、スラリー9の送液を継続しなが
ら真空チャンバ6内を0.1atm以下の真空条件と
し、多孔質基材1の外周面側と貫通孔17内部との間に
濾過差圧を付与することにより、貫通孔17内のスラリ
ーを多孔質基材1の外周面側から減圧吸引し成膜を行っ
た。この場合における濾過差圧は、圧力計15で示され
る貫通孔17内のスラリー9の圧力と圧力計16で示さ
れる真空チャンバ6内の雰囲気圧力との差圧となる。
【0023】 成膜終了後、貫通孔17内の遊離のスラ
リーを排出し、0.1atm以下の真空条件で減圧吸引
を継続することにより、成膜層及び基材細孔内に含まれ
る水分を減圧脱水し、成膜体とした。
【0024】給湿処理 ・方法A:濾過成膜後、試料を表1に示すように、種々
の温度及び湿度の恒温恒湿槽内に保持した。 ・方法B:濾過成膜後、内寸法150×50×30mm
の塩化ビニール製容器内に、試料と30ccの水を入れ
たカップを入れ、ゴムパッキンの付いた蓋をした上、四
角をシャコマンにて締付け密封した(水入りタッパ
ー)。これを種々の温度の乾燥機中で所定の時間保持し
た。
【0025】焼成 給湿処理後、大気処理用の電気炉を使用し、温度550
℃で4時間熱処理(焼成)した。
【0026】膜厚評価 得られたセラミックス多孔質膜について、以下のように
その評価を行った。膜内クラックの有無:試料長手方向
に20分割し、その各々の任意の領域(500μm四
方)を走査型顕微鏡にて観察し、長さ50μm以上のク
ラックの有無を調べた。得られた結果を表1に示す。表
1のクラックの欄において、○はクラック無し、×はク
ラック有りを示す。
【0027】
【表1】
【0028】 表1において、成膜直後と給湿処理後の
水分量(*1)は以下のように算出した。成膜直後重量
Wg、給湿処理後重量Wk、基材重量Ws、焼成後膜重量Wmと
して、 成膜直後の水分量 :(Wg −Ws)/ Wm ×100 給湿処理後の水分量 :(Wk −Ws)/ Wm ×100 水分減少率は以下のように算出した。 [成膜直後の水分量−給湿処理後の水分量]/[成膜直後
の水分量]×100
【0029】 表1に示す実施例より、以下のことが判
明した。すなわち、種々の骨材粒径に対して適用できる
ことが確認され、加温温度が40℃未満では効果が低い
ことがわかる。また、水分減少率が30%を超えるとク
ラックが発生することがわかる。給湿処理時間について
は、40℃では5時間以上を必要とするが、80℃では
1時間でも効果があり、高温での処理により保持時間を
短縮できる可能性があることがわかった。
【0030】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、成膜後の乾燥を必要とせず、しかも成膜用スラリー
のpHを制御することなく、多孔質膜にクラックが発生
しないセラミックス多孔質フィルターを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 濾過成膜法に使用する装置の例を示す概略図
である。
【符号の説明】
1…多孔質基材、2,3…フランジ、4…O−リング、
5…ボルト、6…真空チャンバ、7…スラリーポンプ、
8…貯蔵槽、9…スラリー、10…配管、11,14…
バルブ、13…減圧機、15,16…圧力計、17…貫
通孔。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オキシ塩化ジルコニウムを出発原料とし
    熱処理によりZrO2になるものを骨材粒子の結合材と
    して使用し、該骨材粒子と該結合材を含有する成膜用ス
    ラリーを形成した後、該成膜用スラリーを多孔質基材上
    に付着させて層を形成し、次いで熱処理することによ
    り、多孔質基材上にセラミックス膜を形成するセラミッ
    クス多孔質フィルターの製造方法において、 前記成膜用スラリーを多孔質基材上に付着させ層を形成
    した後、水分蒸発を抑制した状態で加温する給湿処理を
    施すことを特徴とするセラミックス多孔質フィルターの
    製造方法。
  2. 【請求項2】 該水分蒸発を抑制した状態が、焼成後の
    膜重量を基準として、多孔質基材上への層形成後から給
    湿処理後における水分減少率が30%以下の状態である
    請求項1記載のセラミックス多孔質フィルターの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 該水分蒸発を抑制した状態が、水分が所
    定量封入された密封容器中である請求項1又は2記載の
    セラミックス多孔質フィルターの製造方法。
  4. 【請求項4】 該水分蒸発を抑制した状態が、湿度70
    %以上の恒温恒湿槽中である請求項1又は2記載のセラ
    ミックス多孔質フィルターの製造方法。
  5. 【請求項5】 加温温度が40℃以上である請求項1〜
    4のいずれか1項に記載のセラミックス多孔質フィルタ
    ーの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094267A1 (ja) * 2006-02-16 2007-08-23 Ngk Insulators, Ltd. セラミック多孔質膜の製造方法
JP2007254222A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Ngk Insulators Ltd セラミックス多孔質膜、セラミックスフィルターとその製造方法
US10121652B1 (en) * 2017-06-07 2018-11-06 Nxp Usa, Inc. Formation of metal oxide layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094267A1 (ja) * 2006-02-16 2007-08-23 Ngk Insulators, Ltd. セラミック多孔質膜の製造方法
US7608298B2 (en) 2006-02-16 2009-10-27 Ngk Insulators, Ltd. Method of manufacturing ceramic porous membrane
JP2007254222A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Ngk Insulators Ltd セラミックス多孔質膜、セラミックスフィルターとその製造方法
US10121652B1 (en) * 2017-06-07 2018-11-06 Nxp Usa, Inc. Formation of metal oxide layer

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