JP2003201188A - Inorganic porous body and production method therefor - Google Patents

Inorganic porous body and production method therefor

Info

Publication number
JP2003201188A
JP2003201188A JP2001395928A JP2001395928A JP2003201188A JP 2003201188 A JP2003201188 A JP 2003201188A JP 2001395928 A JP2001395928 A JP 2001395928A JP 2001395928 A JP2001395928 A JP 2001395928A JP 2003201188 A JP2003201188 A JP 2003201188A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
porous body
slurry
pores
inorganic porous
fibrous polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001395928A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Koyama
利幸 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2001395928A priority Critical patent/JP2003201188A/en
Publication of JP2003201188A publication Critical patent/JP2003201188A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fine structure which effectively provides a reaction field by three-dimensionally forming coarse pores with the burn out traces of fibrous polymers utilizes, and further forming pores with a shape different from the same, and to obtain a porous body which has no occurrence of fractures and cracks caused by degreasing and burning even if a large, thick product is produced. <P>SOLUTION: Gel casting slurry in which fibrous polymers are dispersed as pore forming materials is poured into a frame mold. The slurry is hardened under heating, and is thereafter dried to obtain a molding. This molding is degreased, and is burned to produce the inorganic porous body having pores communicating with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、無機質多孔体及び
その製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、流
体フィルタ、触媒担体、隔膜反応装置、燃料電池用電極
材として用いられる無機質多孔体及びその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic porous body and a method for producing the same, more specifically, an inorganic porous body used as a fluid filter, a catalyst carrier, a diaphragm reactor, an electrode material for a fuel cell, and the same. The present invention relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明に関わる連孔を有する無機質多孔
体とは、その構造中に分布する個々の気孔が互いにつな
がっているものであり、断熱材に代表される個々の気孔
が独立した多孔体とは区別される。この連孔多孔体の用
途としては、部材の一面から他面へと流体が通過する、
流体フィルタ、触媒担体や燃料電池用電極材などが挙げ
られる。
2. Description of the Related Art An inorganic porous material having continuous pores according to the present invention is one in which individual pores distributed in the structure are connected to each other, and individual pores represented by a heat insulating material are independent pores. Distinguished from the body. As the application of this continuous pore porous body, fluid passes from one surface of the member to the other surface,
Examples thereof include fluid filters, catalyst carriers and fuel cell electrode materials.

【0003】ここで、連孔を有する無機質多孔体を製造
する方法として、従来からゲルキャスティングを利用す
る方法が知られている。ゲルキャスティングとは、熱に
よる刺激などによって分散媒含有ゲルを生成する成分を
バインダとして含むスラリを、分散媒を吸収しない成形
型枠に流し込んで硬化させる方法である。ここで、デン
プン粒子やカーボン粒子などの、空気中で燃焼して焼失
する成分を気孔形成材としてスラリ中に含ませれば、硬
化後に乾燥して得られた成形体を焼成することで、全体
に均一に気孔が分布した多孔体が得られている。
Here, as a method of producing an inorganic porous material having continuous pores, a method of utilizing gel casting has been conventionally known. Gel casting is a method in which a slurry containing a component that forms a dispersion medium-containing gel as a binder upon heat stimulation or the like is poured into a molding frame that does not absorb the dispersion medium to cure it. Here, if a component such as starch particles or carbon particles that burns and burns in the air is contained in the slurry as a pore-forming material, the molded product obtained by drying after curing can be burned as a whole. A porous body with uniformly distributed pores is obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ここで、多孔体材料に
おける流体透過抵抗を小さくするには、気孔径が大き
く、屈曲や凹凸が小さな単純形状であることが好まし
い。しかし一方で、例えば改質反応のように多孔体材料
と流体中の成分とで何らかの相互作用を行わせる場合に
は、巨視的な流体透過抵抗が小さいながらも、微視的な
流体透過抵抗が大きくなる反応場を提供することが望ま
れている。
Here, in order to reduce the fluid permeation resistance in the porous material, it is preferable that the porous material has a simple shape with a large pore diameter and small bending and unevenness. However, on the other hand, in the case of causing some interaction between the porous material and the components in the fluid, such as a reforming reaction, the macroscopic fluid permeation resistance is small, but the microscopic fluid permeation resistance is small. It is desired to provide a reaction field that grows.

【0005】しかし、上記した焼失粒子を用いて得た多
孔体では、球状の空孔が互いの接触領域で開口部を共有
することで連続空孔を形成するが、その開口部の径は球
状空孔の径よりも小さい。このことにより、例えば流体
の入口付近に存在する各球状空孔で反応が実質完了する
場合には、それ以降の通過領域では単に流体透過抵抗が
大きいだけで、反応の進行には寄与しないこという問題
があった。
However, in the porous body obtained by using the above-mentioned burned particles, the spherical pores form continuous pores by sharing the openings in their contact areas, but the diameter of the openings is spherical. It is smaller than the diameter of the holes. This means that, for example, when the reaction is substantially completed in each spherical hole existing near the inlet of the fluid, the fluid permeation resistance is simply large in the subsequent passage regions and does not contribute to the progress of the reaction. There was a problem.

【0006】上記問題を解決するためには、気孔が互い
に接触・連絡するような微構造とすることが必要であ
り、このため、従来の焼失粒子を用いる方法では、気孔
形成材を多量に含ませる必要があり、その結果、肉厚品
や大型品を作製する場合には、脱脂時に、気孔形成材の
燃焼によって発生するガスや熱が脱脂割れ、焼成割れの
原因となるという課題があった。
In order to solve the above problems, it is necessary to have a fine structure in which the pores contact and communicate with each other. Therefore, the conventional method using burned particles contains a large amount of pore-forming material. As a result, when producing a thick product or a large product, there was a problem that during degreasing, the gas and heat generated by the combustion of the pore-forming material cause degreasing cracks and firing cracks. .

【0007】即ち、本発明においては。本発明は上記問
題を鑑みたものであり、粗大気孔を繊維状の高分子の焼
失痕を利用して三次元的に形成することによって、また
はさらに、これと異なる形状の気孔を形成して、反応場
を有効に提供する微構造を得ると共に、大型肉厚品を作
製しても脱脂や焼成に伴う割れや亀裂などが発生しない
多孔体を得ることを目的としている。
That is, in the present invention. The present invention has been made in view of the above problems, by forming coarse air holes three-dimensionally using burnout marks of fibrous polymer, or further, by forming pores of a different shape from this, It is intended to obtain a microstructure that effectively provides a reaction field and to obtain a porous body that does not cause cracks or cracks due to degreasing or firing even when a large-sized thick product is manufactured.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した目的は、繊維状
の高分子の焼失痕からなる連孔を有することを特徴とす
る無機質多孔体によって達成される。また、本発明の目
的は、繊維状の高分子を分散させたゲルキャスティング
スラリを注型し、加熱硬化後に乾燥して得られた成形体
を脱脂後、焼成することを特徴とする無機質多孔体の製
造方法によっても達成される。また、本発明の目的は、
バルク形状を構成する繊維状の高分子にゲルキャスティ
ングスラリを含浸し、加熱硬化後に乾燥して得られた成
形体を脱脂後、焼成することを特徴とする無機質多孔体
の製造方法によって達成される。また、前記成形体中の
繊維状の高分子の含有量が1〜70体積%であることを
特徴とする無機質多孔体の製造方法によって達成され
る。また、本発明の目的は、繊維状の高分子成形体の隙
間にゲルキャスティングスラリを注型して、加熱硬化後
に乾燥して得られた成形体を脱脂後、焼成することを特
徴とする無機質多孔体の製造方法によっても達成され
る。また、前記成形体中の繊維状の高分子の含有量が1
〜95体積%であることを特徴とする無機質多孔体の製
造方法によっても達成される。
The above-mentioned object is achieved by an inorganic porous material characterized by having open pores formed by fibrous polymer burnout marks. Further, an object of the present invention is to cast a gel-casting slurry in which a fibrous polymer is dispersed, heat-cure and dry the resulting molded body to degrease it, and then calcine it. It is also achieved by the manufacturing method of. Further, the object of the present invention is to
A method for producing an inorganic porous material, which comprises impregnating a gel-casting slurry into a fibrous polymer forming a bulk shape, degreasing a molded body obtained by drying after heating and curing, and baking the molded body. . Further, it is achieved by a method for producing an inorganic porous body, characterized in that the content of the fibrous polymer in the molded body is 1 to 70% by volume. Further, an object of the present invention is to cast a gel casting slurry into a gap of a fibrous polymer molded body, degreasing the molded body obtained by drying after heating and curing, and then firing the inorganic material. It is also achieved by the method for producing a porous body. Further, the content of the fibrous polymer in the molded body is 1
It is also achieved by a method for producing an inorganic porous body, which is characterized by being -95% by volume.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明に関わるゲルキャスティン
グに用いるスラリは、無機質骨格材として所定のセラミ
ックス材料または金属材料に、分散媒および所定のゲル
化剤、分散剤などを混合することにより得ることが出来
る。ここで、無機質のセラミックス材料および金属材料
は、特に限定されず、キャスティング可能なものであれ
ば全て使用可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The slurry used in the gel casting according to the present invention is obtained by mixing a predetermined ceramic material or metal material as an inorganic skeleton with a dispersion medium and a predetermined gelling agent, dispersant or the like. Can be done. Here, the inorganic ceramic material and the metal material are not particularly limited, and any material that can be cast can be used.

【0010】ここで、本発明で対象とする無機質多孔体
の作製においてゲルキャスティングを使用するのは、キ
ャビティ内にスラリを流し込んだ後、そのままの状態で
硬化後に乾燥させて成形体を得ることが出来ることによ
る。このことにより、各種の気孔形成材がスラリ中と同
様に均一に分散する利点が得られる。また、スラリを別
途構造体に含浸させた状態で硬化後に乾燥させて成形す
ることが可能であることから、実現可能な微構造の幅が
広い利点がある。
Here, gel casting is used in the preparation of the inorganic porous material of the present invention. It is possible to obtain a molded article by pouring the slurry into the cavity, curing it in that state, and then drying it. It depends on what you can do. This has the advantage that the various pore-forming materials are uniformly dispersed as in the slurry. In addition, since it is possible to mold by drying after curing in a state where the slurry is separately impregnated into the structure, there is an advantage that the width of the microstructure that can be realized is wide.

【0011】次に、本発明に関わる繊維状の高分子は焼
成により気孔形成材として作用して、その結果、繊維状
の高分子の焼失痕からなる連孔を有する無機質多孔体を
得ることができる。ここで、繊維状の高分子はバインダ
成分よりも低温で分解および焼失することが望ましく、
その理由は、焼失痕として形成される連続気孔を通じ
て、バインダ成分や他の気孔形成材の分解および焼失に
伴って発生するガスを散逸させることが可能となるから
である。
Next, the fibrous polymer according to the present invention acts as a pore-forming material by firing, and as a result, an inorganic porous material having continuous pores composed of burn marks of the fibrous polymer can be obtained. it can. Here, it is desirable that the fibrous polymer decomposes and burns out at a lower temperature than the binder component,
The reason is that it is possible to dissipate the gas generated by the decomposition and burning of the binder component and other pore-forming materials through the continuous pores formed as burn marks.

【0012】具体的には、繊維状の高分子として、構造
主鎖中に酸素を含有する高分子であるアミロース、セル
ロース、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリエステ
ル、アセテートを用いることが好ましい。または、単純
直鎖構造の主鎖を有する高分子であるポリアクリロニト
リル、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンを用いることが好ましい。
Specifically, as the fibrous polymer, it is preferable to use amylose, cellulose, polyurethane, polyacetal, polyester, or acetate, which is a polymer containing oxygen in the structural main chain. Alternatively, it is preferable to use polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyethylene, or polypropylene, which is a polymer having a main chain with a simple linear structure.

【0013】次に、本発明では、前記成形体中の繊維状
の高分子の含有量が1〜70体積%である無機質多孔体
の製造方法を提案している。その理由は、成形体中の繊
維状の高分子の含有量が1体積%より少ないと連孔を有
する無機質多孔体が得られないからである。また、成形
体中の繊維状の高分子の含有量が70体積%より多いと
焼成後に得られる無機質多孔体の強度が低下するため実
用上好ましくないからである。さらに、他のもう一つの
発明では、所望の成形体の形状や用いる繊維の種類や形
状などによって異なるが、前記成形体中の繊維状の高分
子の含有量が1〜95体積%である無機質多孔体の製造
方法を提案している。その理由は、成形体中の繊維状の
高分子の含有量が1体積%より少ないと連孔を有する無
機質多孔体が得られず、成形体中の繊維状の高分子の含
有量が95体積%より多いと焼成後に得られる無機質多
孔体の強度が低下するため実用上好ましくないからであ
る。尚、本発明では予め繊維状の高分子が互いに接触し
た状態で形状を付与して用いるので、その空隙中に含浸
後に固化させて得られるゲルキャスティングスラリ由来
部分の接触断面積が大きくなる結果、当該成形体中の繊
維状の高分子の含有量を大きくとることが可能となる。
Next, the present invention proposes a method for producing an inorganic porous body in which the content of the fibrous polymer in the molded body is 1 to 70% by volume. The reason is that if the content of the fibrous polymer in the molded body is less than 1% by volume, an inorganic porous body having open pores cannot be obtained. Further, if the content of the fibrous polymer in the molded product is more than 70% by volume, the strength of the inorganic porous material obtained after firing is reduced, which is not preferable in practical use. In yet another invention, the content of the fibrous polymer in the molded body is 1 to 95% by volume, although it depends on the shape of the desired molded body and the type and shape of the fibers used. A method for manufacturing a porous body is proposed. The reason is that if the content of the fibrous polymer in the molded product is less than 1% by volume, an inorganic porous material having open pores cannot be obtained, and the content of the fibrous polymer in the molded product is 95% by volume. This is because if it is more than%, the strength of the inorganic porous material obtained after firing is reduced, which is not preferable in practical use. In the present invention, since the fibrous polymer is used by imparting a shape in a state of being in contact with each other in advance, as a result, the contact cross-sectional area of the gel casting slurry-derived portion obtained by solidifying after impregnation in the voids becomes large, It becomes possible to increase the content of the fibrous polymer in the molded body.

【0014】ここで、繊維状の高分子を気孔形成材とし
て用いるのは、得られる多孔体材料中に比較的気体透過
抵抗が小さな粗大空孔を導入することで、流体を速やか
に多孔体材料中に供給するためである。これにより得ら
れる空孔の径は使用する繊維の径におおよそ依存し、ま
た、その形状は繊維の剛性に従って様々な屈曲状態とす
ることが出来る。この繊維の焼失痕による連続空孔を、
球状気孔の焼失痕によって形成される空孔と組み合わせ
ることによって、多孔体内部に対象流体を速やかに供給
すると同時に、その至る場所で化学的または物理的な相
互作用を発現させることが可能となる。
Here, the fibrous polymer is used as the pore-forming material by introducing coarse pores having a relatively small gas permeation resistance into the obtained porous material so that the fluid can be quickly introduced into the porous material. This is for supplying inside. The diameter of the pores thus obtained depends on the diameter of the fiber to be used, and the shape can be variously bent according to the rigidity of the fiber. The continuous voids due to the burnt marks of this fiber,
By combining with the pores formed by the burnout marks of the spherical pores, it becomes possible to rapidly supply the target fluid into the inside of the porous body and at the same time to develop chemical or physical interactions everywhere.

【0015】更に、繊維状の高分子は、スラリ中に分散
させる形態、または、バルク形状の形態で用いることが
可能である。前者の例としては短繊維、後者の例として
は不織布、布などが使用可能である。また、繊維状の高
分子は、予めスラリ中に分散させる形態として、これを
所望形状のキャビティ内に注型してから分散媒を除去し
て、成形体として用いる。分散媒を除去する方法として
は、分散媒を吸収できるキャビティ自身に取り込ませ
る、分散媒を吸収できないキャビティ中で加熱などの方
法で蒸発させる、などが挙げられる。通常用いる繊維状
の高分子の寸法は、径が数ミクロンないし数十ミクロ
ン、長さが数百ミクロンないし数ミリであるが、これら
の範囲内であれば分散媒を除去することで、繊維状の高
分子同士は絡み合ってキャビティから取り出しても形状
を維持することが出来る。これは特に、水素結合を形成
する官能基を多数含む高分子で顕著となり、具体的には
水酸基を有するセルロース、アミノ基を有するキトサン
などが挙げられる。あるいは、繊維状の高分子を分散さ
せたスラリにバインダ成分を含ませておけば、当該高分
子の性状に依らず形状を安定に保つことが可能となる。
Further, the fibrous polymer can be used in the form of being dispersed in the slurry or in the form of bulk. Short fibers can be used as the former example, and nonwoven fabrics and cloths can be used as the latter example. Further, the fibrous polymer is used as a molded body by preliminarily dispersing the fibrous polymer in a slurry, casting this into a cavity having a desired shape, removing the dispersion medium. Examples of the method for removing the dispersion medium include incorporating the dispersion medium into the cavity itself capable of absorbing the dispersion medium, and evaporating the dispersion medium by a method such as heating in the cavity that cannot absorb the dispersion medium. The fibrous polymer that is usually used has a diameter of several microns to several tens of microns and a length of several hundreds of microns to several millimeters. The polymers can be entangled with each other and maintain their shape even when taken out from the cavity. This is particularly remarkable in a polymer containing a large number of functional groups forming hydrogen bonds, and specific examples thereof include cellulose having a hydroxyl group and chitosan having an amino group. Alternatively, if the slurry in which the fibrous polymer is dispersed contains a binder component, the shape can be kept stable regardless of the properties of the polymer.

【0016】スラリのバインダ成分、即ち、ゲル化剤と
しては、例えば水溶性エポキシ系樹脂などを用いること
が出来るが、スラリおよび成形体の取扱い性を考慮する
と反応架橋により高分子を構成する成分を用いることが
望ましい。これは、寒天やポリビニルアルコールなどの
初めから高分子を構成する成分を用いるとスラリの粘度
が高くなり、十分な取扱い性を確保するために分散媒を
増やす必要があり、その結果、固形分が低く、脱脂およ
び焼成時に亀裂などが発生しやすくなる問題があるため
である。そこで、スラリ中では単量体ないしは低重合体
として添加し、これを型枠内で熱などの刺激によって架
橋重合させて高分子とすることが望ましく、上記のエポ
キシ系樹脂の他、アクリル樹脂、ユリア-アミド樹脂、
フェノール樹脂などが挙げられるが、これらには耐熱性
が優れ、分解および焼失温度が比較的高温であるものが
多い。従って、実質上連続した、およびまたは、互いに
接触した分散させた繊維状の高分子気孔形成材として、
上記のように構造主鎖中に酸素を含有する高分子、特に
アミロース、セルロース、ポリウレタン、ポリアセター
ル、ポリエステル、アセテート、または、分散させた繊
維状の高分子気孔形成材として、単純直鎖構造の主鎖を
有する高分子、特にポリアクリロニトリル、ポリビニル
アルコール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを用い
れば、これらの分解および焼失温度が比較的低温である
ために先に成形体中から焼失し、その痕を通ってバイン
ダ成分や他の気孔形成材などの焼失に伴って発生するガ
スを散逸させることが容易になり、亀裂などのない多孔
体を得ることが可能となる。
As the binder component of the slurry, that is, as the gelling agent, for example, a water-soluble epoxy resin can be used. However, considering the handling property of the slurry and the molded product, a component that constitutes a polymer by reactive crosslinking is used. It is desirable to use. This is because the viscosity of the slurry becomes high when a component that constitutes a polymer from the beginning such as agar or polyvinyl alcohol is used, and it is necessary to increase the dispersion medium in order to ensure sufficient handleability. This is because there is a problem that it is low and cracks are likely to occur during degreasing and firing. Therefore, it is desirable to add it as a monomer or a low polymer in the slurry, and to cross-link it by a heat or other stimulus in the mold to obtain a polymer. In addition to the epoxy resin, an acrylic resin, Urea-amide resin,
Phenol resins and the like can be mentioned, but most of them have excellent heat resistance and relatively high decomposition and burning temperatures. Thus, as a substantially continuous and / or dispersed fibrous polymeric pore-forming material in contact with each other,
As described above, a polymer containing oxygen in the structure main chain, particularly amylose, cellulose, polyurethane, polyacetal, polyester, acetate, or a dispersed fibrous polymer pore-forming material, a simple linear structure main If a chain-containing polymer, especially polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, etc., is used, the decomposition and burning temperatures of these are relatively low, so they are first burned from the molded body, and the binder passes through the traces. It becomes easy to dissipate the gas generated by burning out the components and other pore-forming materials, and it is possible to obtain a porous body without cracks.

【0017】上記の分散させた繊維状の高分子気孔形成
材が存在しない部分も多孔体とするためには、あるい
は、上記の分散させた繊維状の高分子気孔形成材に由来
する気孔とは異なる径、形状の気孔を導入するには、上
記のほかに焼失により気孔を形成する気孔形成材を別途
利用することが出来る。このような気孔形成材として
は、ポリエチレン製やポリスチレン製などの合成樹脂ビ
ーズ、澱粉、カーボンなどの粒子状の有機物が挙げられ
る。また、バインダ成分を成形に必要な量よりも多量に
添加し、これの消失痕を利用することによっても微細な
気孔を形成することが出来る。勿論、このような気孔形
成材を用いずに、繊維状の高分子気孔形成材が存在しな
い部分に独立気孔のみを存在させても良いし、緻密質に
しても良い。
In order to make a portion where the dispersed fibrous polymer pore-forming material does not exist as a porous body, or with the pores derived from the dispersed fibrous polymer pore-forming material. In order to introduce pores having different diameters and shapes, in addition to the above, a pore-forming material that forms pores by burning can be separately used. Examples of such a pore-forming material include synthetic resin beads such as polyethylene and polystyrene, and particulate organic substances such as starch and carbon. Also, fine pores can be formed by adding a binder component in a larger amount than that required for molding and utilizing the disappearance mark of the binder component. Of course, without using such a pore-forming material, only the independent pores may be present in a portion where the fibrous polymer pore-forming material is not present, or the pores may be dense.

【0018】ゲルキャスティングを行うための型枠は、
ゲルキャスティングスラリ中の分散媒を吸収しない材質
を用いる。但し、ゲルキャスティングスラリは、例え
ば、放置または所定温度に加熱することにより完全に固
化するので、型枠には吸収性は不要である。
The mold for gel casting is
Use a material that does not absorb the dispersion medium in the gel casting slurry. However, since the gel casting slurry is completely solidified by, for example, leaving it standing or heating it to a predetermined temperature, the mold does not need to be absorbent.

【0019】以下に実施例と比較例により詳細に説明す
るが、本発明は実施例に限定されるものではない。 (実施例1)ジルコニア粉末100重量部、ゲル化剤(水溶
性エポキシ系樹脂)40重量部、カーボンビーズ(平均粒径
60μm)25重量部、セルロース繊維2重量部、イオン交換
水160重量部をボールミルにて混合してゲルキャスティ
ングスラリとした。スチロール製の型枠内部には、白色
ワセリンを塗布した。このスチロール製キャビティに上
記ゲルキャスティングスラリを注型し、封口した。これ
を80℃に加熱して、100×70×30mmの硬化体とし、こ
れを型枠から取り出し、−25℃で凍結させた後、1To
rr以下を保つように真空脱気して乾燥することで成形体
を得た。ここで、成形体中の繊維状の高分子の含有量は
3体積%であった。これを空気中、500℃で脱脂後、150
0℃で焼成して多孔体を得た。得られた焼成多孔体の開
気孔率を水中アルキメデス法で求めたところ70%に達し
たが、亀裂や膨れは認められず、繊維状の空孔と、それ
らの周囲に分散する球状の空孔とを有する微構造であっ
た。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the examples. (Example 1) 100 parts by weight of zirconia powder, 40 parts by weight of gelling agent (water-soluble epoxy resin), carbon beads (average particle size)
25 parts by weight of 60 μm), 2 parts by weight of cellulose fibers, and 160 parts by weight of ion-exchanged water were mixed in a ball mill to prepare a gel casting slurry. White vaseline was applied inside the styrene mold. The gel casting slurry was cast into the styrene cavity and sealed. This is heated to 80 ° C to make a 100 × 70 × 30 mm hardened body, which is taken out of the mold and frozen at -25 ° C, then 1 To
A molded body was obtained by vacuum degassing and drying so as to maintain rr or less. Here, the content of the fibrous polymer in the molded body was 3% by volume. After degreasing this in air at 500 ° C, 150
A porous body was obtained by firing at 0 ° C. The open porosity of the obtained fired porous body was 70% as determined by the Archimedes method in water, but no cracks or blisters were observed, and fibrous pores and spherical pores dispersed around them were found. It was a microstructure with and.

【0020】(実施例2)ジルコニア粉末100重量部、
ゲル化剤(水溶性エポキシ系樹脂)40重量部イオン交換水
230重量部をボールミルにて混合してゲルキャスティン
グスラリとした。スチロール製の型枠内部には、白色ワ
セリンを塗布した。このスチロール製キャビティにセル
ロース製不織布を設置した後、上記ゲルキャスティング
スラリを注型し、封口した。これを80℃に加熱して、10
0×70×30mmの硬化体とし、これを型枠から取り出
し、−25℃で凍結させた後、1Torr以下を保つように
真空脱気して乾燥することで成形体を得た。ここで、成
形体中の繊維状の高分子の含有量は15体積%であっ
た。これを空気中、500℃で脱脂後、1500℃で焼成して
多孔体を得た。得られた焼成多孔体の開気孔率を水中ア
ルキメデス法で求めたところ77%に達したが、亀裂や膨
れは認められず、繊維状の空孔と、それらの周囲に分散
する球状の空孔とを有する微構造であった。
Example 2 100 parts by weight of zirconia powder,
Gelling agent (water-soluble epoxy resin) 40 parts by weight deionized water
230 parts by weight were mixed in a ball mill to prepare a gel casting slurry. White vaseline was applied inside the styrene mold. After the cellulose nonwoven fabric was placed in the polystyrene cavity, the gel casting slurry was cast and sealed. Heat it to 80 ° C and
A cured product of 0 × 70 × 30 mm was taken out from the mold, frozen at −25 ° C., and then vacuum deaerated so as to maintain 1 Torr or less and dried to obtain a molded product. Here, the content of the fibrous polymer in the molded body was 15% by volume. This was degreased in air at 500 ° C and then calcined at 1500 ° C to obtain a porous body. The open porosity of the obtained fired porous body was 77% when determined by the underwater Archimedes method, but cracks and swelling were not observed, and fibrous pores and spherical pores dispersed around them were found. It was a microstructure with and.

【0021】(比較例1)セルロース繊維を用いなかっ
た点を除いては、実施例1と同様にして成形体を得た。
得られた成形体を脱脂後、焼成して得られた多孔体の開
気孔率は64%であったが、中心部に膨れが発生し、空洞
が生じていた。
Comparative Example 1 A molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that cellulose fiber was not used.
The open porosity of the porous body obtained by degreasing the obtained molded body and then firing was 64%, but swelling occurred in the central portion and voids were formed.

【0022】(実施例3)アクリル短繊維100重量部、
イオン交換水100重量部、水溶性フェノール樹脂1重量部
をミキサーを用いてスラリ化した。当該スラリが接する
部分に白色ワセリンを塗布した200×250×5mmの2枚の
アクリル板を、厚み5mmのシリコーン樹脂を介してク
ランプで圧着させて形成した空間を型枠とした。ここに
スラリを注型した後、-25℃で凍結させて、型枠を取り
外して、1Torr以下に保った減圧容器内でイオン交換水
を除去した。一方、アルミナ粉末100重量部、ゲル化剤
(水溶性エポキシ系樹脂)45重量部、カーボンビーズ(平
均直径50μm)15重量部、イオン交換水190重量部をボー
ルミルにて混合してゲルキャスティングスラリとした。
上記繊維成形体を180W×225H×4Tmmのキャビティを有
する型枠内に設置し、これを立てた状態で、ゲルキャス
ティングスラリを繊維成形体の隙間に下から上に向かう
ように注型し、流動パラフィンで封口した。これを80℃
に加熱して、200×250×3mmの硬化体とし、これを型
枠から取り出し、−25℃で凍結させた後、1Torr以下を
保つように真空脱気して乾燥することで成形体を得た。
ここで、成形体中の繊維状の高分子の含有量は50体積%
であった。これを空気中、500℃で脱脂後、1400℃で焼
成して多孔体を得た。得られた焼成多孔体の開気孔率を
水中アルキメデス法で求めたところ35%に達したが、亀
裂や膨れは認められず、繊維状の空孔を有する微構造で
あった。
Example 3 100 parts by weight of acrylic short fiber,
100 parts by weight of ion-exchanged water and 1 part by weight of water-soluble phenol resin were slurried using a mixer. A space was formed by press-bonding two acrylic plates of 200 × 250 × 5 mm, which were coated with white petrolatum on the portion in contact with the slurry, with a silicone resin having a thickness of 5 mm, using a clamp. After the slurry was cast into the mold, it was frozen at -25 ° C, the mold was removed, and the ion-exchanged water was removed in a reduced pressure container kept at 1 Torr or less. On the other hand, 100 parts by weight of alumina powder, gelling agent
45 parts by weight of (water-soluble epoxy resin), 15 parts by weight of carbon beads (average diameter 50 μm), and 190 parts by weight of ion-exchanged water were mixed in a ball mill to form a gel casting slurry.
The above-mentioned fiber molding is placed in a mold having a cavity of 180 W × 225 H × 4 Tmm, and with this standing, the gel casting slurry is cast from the bottom to the top in the gap of the fiber molding, and flowed. Sealed with paraffin. 80 ° C
It is heated to 200 x 250 x 3 mm to obtain a cured product, which is taken out of the mold, frozen at -25 ° C, and then vacuum degassed to keep it at 1 Torr or less and dried to obtain a molded product. It was
Here, the content of the fibrous polymer in the molded body is 50% by volume.
Met. This was degreased in air at 500 ° C and then calcined at 1400 ° C to obtain a porous body. The open porosity of the obtained fired porous body was 35% as determined by the underwater Archimedes method, but no cracks or swelling was observed, and the microstructure had fibrous pores.

【0023】(実施例4)セルロース繊維100重量部、
イオン交換水150重量部、水溶性フェノール樹脂1重量部
をミキサーを用いてスラリ化した。白色ワセリンを塗布
した100×70×30mmのスチロール製の型枠内部に、こ
のスラリを注型した後、1Torr以下に保った減圧容器内
で60℃に加温してイオン交換水を除去した。一方、ジル
コニア粉末100重量部、ゲル化剤(水溶性エポキシ系樹
脂)30重量部、イオン交換水130重量部をボールミルにて
混合してゲルキャスティングスラリとした。このゲルキ
ャスティングを上記スラリスチロール製キャビティに注
型し、流動パラフィンで封口した。これを80℃に加熱し
て、100×70×30mmの硬化体とし、これを型枠から取
り出し、−25℃で凍結させた後、1Torr以下を保つよう
に真空脱気して乾燥することで成形体を得た。ここで、
成形体中の繊維状の高分子の含有量は90体積%であっ
た。これを空気中、500℃で脱脂後、1500℃で焼成して
多孔体を得た。得られた焼成多孔体の開気孔率を水中ア
ルキメデス法で求めたところ85%に達したが、亀裂や膨
れは認められず、繊維状の空孔を有する微構造であっ
た。
Example 4 100 parts by weight of cellulose fiber,
150 parts by weight of ion-exchanged water and 1 part by weight of water-soluble phenol resin were slurried using a mixer. This slurry was cast into a 100 × 70 × 30 mm styrene frame coated with white petrolatum, and then heated to 60 ° C. in a decompression container kept at 1 Torr or less to remove ion-exchanged water. On the other hand, 100 parts by weight of zirconia powder, 30 parts by weight of gelling agent (water-soluble epoxy resin), and 130 parts by weight of ion-exchanged water were mixed in a ball mill to prepare a gel casting slurry. The gel casting was cast into the slurry styrene cavity and sealed with liquid paraffin. By heating this to 80 ℃ to make a 100 × 70 × 30 mm hardened body, taking it out of the mold, freezing it at -25 ° C., and then vacuum degassing to keep it at 1 Torr or less and drying it. A molded body was obtained. here,
The content of the fibrous polymer in the molded body was 90% by volume. This was degreased in air at 500 ° C and then calcined at 1500 ° C to obtain a porous body. The open porosity of the obtained fired porous body was 85% as determined by the Archimedes method in water, but cracks and swelling were not observed, and it was a fine structure having fibrous pores.

【0024】(比較例2)アクリル短繊維15重量部、ア
ルミナ粉末100重量部、ゲル化剤(水溶性エポキシ系樹
脂)40重量部、カーボンビーズ(平均直径50μm)15重量
部、イオン交換水210重量部をボールミルにて混合して
ゲルキャスティングスラリとした。200W×250H×5Tmm
のキャビティを有する型枠内を立てた状態で、上記ゲル
キャスティングスラリを下から上に向かうように注型し
た。スラリは約100mmの高さまでは無加圧で注型出来
たが、それより先は加圧が必要となった。減圧弁を用い
て1.2気圧に調整した圧縮空気でゲルキャスティングス
ラリを押し込んだが、約180mmの高さからは注型が進
ます、更に圧縮空気の圧力を高めたところ、急激に空気
がキャビティ内に浸入したために、成形できなかった。
(Comparative Example 2) 15 parts by weight of acrylic short fibers, 100 parts by weight of alumina powder, 40 parts by weight of gelling agent (water-soluble epoxy resin), 15 parts by weight of carbon beads (average diameter 50 μm), ion-exchanged water 210 Parts by weight were mixed with a ball mill to prepare a gel casting slurry. 200W x 250H x 5Tmm
The gel casting slurry was cast from the bottom to the top in a state where the inside of the mold having the cavities was erected. The slurry could be cast without pressure at a height of about 100 mm, but pressure was required before that. The gel casting slurry was pushed in with compressed air adjusted to 1.2 atm using a pressure reducing valve, but the casting proceeds from a height of about 180 mm, when the pressure of the compressed air is further increased, the air suddenly enters the cavity. It could not be molded because it penetrated.

【0025】以上の結果から、本発明の製造方法による
多孔体は、繊維状の高分子気孔形成材に由来する三次元
的に連続する粗大な空孔を有し、これが他の気孔形成材
の焼失に伴うガスの散逸を扶けることで、大きな開気孔
率を有しながら、亀裂や膨れなどが発生しないことが確
認された。
From the above results, the porous body produced by the production method of the present invention has three-dimensionally continuous coarse pores derived from the fibrous polymer pore-forming material, which is different from other pore-forming materials. It was confirmed that cracking and swelling did not occur while having a large open porosity by suppressing the dissipation of gas accompanying the burning.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粗大気孔を繊維の焼失痕を利用して三次元的に形成する
ことによって、またはさらに、これと異なる形状の気孔
を形成することで、反応場を有効に提供できる微構造が
得られる。さらに、大型肉厚品を作製しても脱脂や焼成
に伴う割れや亀裂などが発生しないという効果がある。
As described above, according to the present invention,
A microstructure capable of effectively providing a reaction field can be obtained by forming coarse air holes three-dimensionally by utilizing burnout marks of fibers or by forming pores having a different shape. Furthermore, even if a large-sized thick product is manufactured, there is an effect that cracks and cracks caused by degreasing and firing do not occur.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繊維状の高分子の焼失痕からなる連孔を
有することを特徴とする無機質多孔体。
1. An inorganic porous material having open pores composed of fibrous polymer burn marks.
【請求項2】 繊維状の高分子を分散させたゲルキャス
ティングスラリを注型し、加熱硬化後に乾燥して得られ
た成形体を脱脂後、焼成することを特徴とする請求項1
記載の無機質多孔体の製造方法。
2. A molded body obtained by casting a gel casting slurry in which a fibrous polymer is dispersed, heating and curing it, and degreasing and firing the molded body.
A method for producing the inorganic porous body described.
【請求項3】 バルク形状を構成する繊維状の高分子に
ゲルキャスティングスラリを含浸し、加熱硬化後に乾燥
して得られた成形体を脱脂後、焼成することを特徴とす
る請求項1記載の無機質多孔体の製造方法。
3. The molded product obtained by impregnating a gel-casting slurry into a fibrous polymer forming a bulk shape, heating and curing and then degreasing and firing the molded product. Method for producing inorganic porous body.
【請求項4】 前記成形体中の繊維状の高分子の含有量
が1〜70体積%であることを特徴とする請求項2また
は請求項3記載の無機質多孔体の製造方法。
4. The method for producing an inorganic porous body according to claim 2 or 3, wherein the content of the fibrous polymer in the molded body is 1 to 70% by volume.
【請求項5】 繊維状の高分子を分散させたスラリを所
望形状のキャビティ内に注型し、分散媒を除去した後
に、ゲルキャスティングスラリを当該高分子成形体の隙
間に注型して、これを加熱硬化後に乾燥して得られた成
形体を脱脂後、焼成することを特徴とする請求項1記載
の無機質多孔体の製造方法。
5. A slurry in which a fibrous polymer is dispersed is cast into a cavity of a desired shape, the dispersion medium is removed, and then a gel casting slurry is cast into the gap of the polymer molded body, The method for producing an inorganic porous body according to claim 1, wherein a molded body obtained by heating and curing the dried body is degreased and then fired.
【請求項6】前記成形体中の繊維状の高分子の含有量が
1〜95体積%であることを特徴とする請求項5記載の
無機質多孔体の製造方法。
6. The method for producing an inorganic porous body according to claim 5, wherein the content of the fibrous polymer in the molded body is 1 to 95% by volume.
JP2001395928A 2001-11-01 2001-12-27 Inorganic porous body and production method therefor Pending JP2003201188A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001395928A JP2003201188A (en) 2001-11-01 2001-12-27 Inorganic porous body and production method therefor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-335977 2001-11-01
JP2001335977 2001-11-01
JP2001395928A JP2003201188A (en) 2001-11-01 2001-12-27 Inorganic porous body and production method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003201188A true JP2003201188A (en) 2003-07-15

Family

ID=27666767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001395928A Pending JP2003201188A (en) 2001-11-01 2001-12-27 Inorganic porous body and production method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003201188A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183017A (en) * 2003-12-16 2005-07-07 Konica Minolta Holdings Inc Manufacturing method of proton conductive electrolyte film, proton conductive electrolyte film, and fuel cell using proton conductive electrolyte film
DE112007000434T5 (en) 2006-02-23 2009-01-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Porous support for integration of high density electrochemical cells, stacks of electrochemical cells and porous support electrochemical reaction system for integration of high density electrochemical cells
JP2014227324A (en) * 2013-05-23 2014-12-08 宮川化成工業株式会社 Porous ceramics sintered body and method for producing the same
CN107151149A (en) * 2017-05-11 2017-09-12 西安交通大学 A kind of manufacture method of the ceramic matric composite part with three-level hole

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005183017A (en) * 2003-12-16 2005-07-07 Konica Minolta Holdings Inc Manufacturing method of proton conductive electrolyte film, proton conductive electrolyte film, and fuel cell using proton conductive electrolyte film
DE112007000434T5 (en) 2006-02-23 2009-01-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Porous support for integration of high density electrochemical cells, stacks of electrochemical cells and porous support electrochemical reaction system for integration of high density electrochemical cells
DE112007000434B4 (en) 2006-02-23 2018-02-22 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Electrochemical cell stack and porous support electrochemical reaction system for integration of high density electrochemical cells
JP2014227324A (en) * 2013-05-23 2014-12-08 宮川化成工業株式会社 Porous ceramics sintered body and method for producing the same
CN107151149A (en) * 2017-05-11 2017-09-12 西安交通大学 A kind of manufacture method of the ceramic matric composite part with three-level hole
CN107151149B (en) * 2017-05-11 2020-10-27 西安交通大学 Manufacturing method of ceramic matrix composite part with three-level pores

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Porous ceramics: Light in weight but heavy in energy and environment technologies
JP5176198B2 (en) Method for producing ceramic porous body having macroporous communication holes
US6592787B2 (en) Porous articles and method for the manufacture thereof
WO2003067041A1 (en) Honeycomb filter for exhaust gas decontamination, adhesive, coating material and process for producing honeycomb filter for exhaust gas decontamination
GB2417921A (en) A method of fabricating a catalyst carrier
WO2007025152A1 (en) Colloidal templating process for manufacture of highly porous ceramics
US20110105305A1 (en) Ceramic Foams with Gradient of Porosity and Gradient of Catalytic Active(s) Phase(s)
CN109627011B (en) Preparation method of porous ceramic with concentric holes and porous ceramic
JP2001524453A (en) Ceramic network, manufacturing method thereof and use thereof
EP3315478B1 (en) Precursor material for additive manufacturing of ceramic parts and methods of producing the same
CN102093075A (en) Method for preparing ceramic foams with pore gradient
JP2000510807A (en) Stabilization of sintered foam and production of open-cell sintered foam
JPS6239639A (en) Production of porous matter
US5427721A (en) Method of making microcellular ceramic bodies
JP2003201188A (en) Inorganic porous body and production method therefor
US5001088A (en) Method for producing porous form bodies
Feng et al. Structured glass catalysts for diesel particulate filters
JPWO2005068396A1 (en) Honeycomb structure and manufacturing method thereof
USH48H (en) Method of making a ceramic article having open porous interior
JP2003137670A (en) Porous body having continuous pores and method of producing the same
JPH10130076A (en) Production of porous ceramic
Uthaman et al. Porous ceramic properties and its different fabrication process
JPH01192764A (en) Production of silicon carbide honeycomb structural body
JPH0597537A (en) Production of ceramic porous material
JP2008260655A (en) Porous ceramic, and filter for sensor using the same