JP2003238150A

JP2003238150A - 多孔質ベーマイト成形体及び多孔質アルミナ成形体

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Publication number: JP2003238150A
Application number: JP2002040989A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Mitsunaka; 宏文満仲; Kenji Kido; 健二木戸; Hirokazu Kikata; 宏和木方
Original assignee: Kawai Lime Industry Co Ltd
Current assignee: Kawai Lime Industry Co Ltd
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: JP4236146B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多孔質、低嵩比重でありながら強度に優れ、様
々な用途に適用できる多孔質ベーマイト成形体及びこれ
を焼成して得られる多孔質アルミナ成形体を提供するこ
と。【解決手段】多孔質ベーマイト成形体は、水酸化アルミ
ニウムと反応促進剤と水とからなる混合物を１４０℃〜
３５０℃未満で水熱処理して得らることができる。該多
孔質ベーマイト成形体は、板状又は針状のベーマイト結
晶が、連晶構造をとり、これらが繋がり合って連続気孔
を形成する。該多孔質ベーマイト成形体は、気孔率が６
５％以上であって、かつ曲げ強さ（ＪＩＳＲ１６０
１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上であっても、嵩比重が１未
満であって、かつ曲げ強さ（ＪＩＳＲ１６０１）が４
００Ｎ／ｃｍ^２以上であっても良い。多孔質アルミナ成
形体は、上記多孔質ベーマイト成形体を焼成して得られ
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、ベーマイト成形体
及びアルミナ成形体に関し、詳細には、多孔質、低嵩比
重で高強度を有し、フィルター、触媒、触媒担体、易加
工性セラミックス、摺動部材、蒸散剤などに好適な多孔
質ベーマイト成形体及び多孔質アルミナ成形体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＡｌＯ（ＯＨ）で示されるベーマ
イトは、紛末の状態で、プラスチック、ゴム等のフィラ
ー、触媒担体、製紙用充填剤、塗料用顔料、アルミナの
原料などとして用いられるのが一般的であった。

【０００３】一方、ベーマイトを成形しても強度の点で
不十分なため、これまで成形体として用いられることは
ほとんどなかったが、特開昭５８−１４５６１８号公報
には１００℃以上の温度で処理することによりベーマイ
トを形成するアルミニウム含有化合物の少なくとも２種
以上を水熱処理して得られるベーマイト成形体について
記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５８−１４５６１８号公報に記載のベーマイト成形体
は、高強度で低嵩比重であるというものの、嵩比重は１
以上であり、成形体としての実用に供するためには更に
高強度で軽量なベーマイト成形体が望まれる。また、特
開昭５８−１４５６１８号公報には、ベーマイト成形体
を焼成して得られるγ−アルミナ成形体がフイルター、
触媒、触媒担体などに用い得ることについて記載される
ものの、ベーマイト成形体自体が多孔質でフイルターな
どとして用い得ることは明らかでなく、アルミナに焼成
しなくとも多孔質、低嵩比重で強度に優れ、フイルター
などに用い得るベーマイト成形体の出現が望まれる。

【０００５】そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされ
たものであり、多孔質、低嵩比重でありながら高強度
で、様々な用途に適用できる多孔質ベーマイト成形体及
びこれを焼成して得られる多孔質アルミナ成形体を提供
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討を重ね、ベーマイトの連晶構造
に注目して本発明に想到した。すなわち、本発明の多孔
質ベーマイト成形体は、水酸化アルミニウムと反応促進
剤と水とからなる混合物を１４０℃〜３５０℃未満で水
熱処理して得ることができる。多孔質ベーマイト成形体
は、前記混合物を所望の形状の容器に充填後、水熱処理
しても、前記混合物を所望の形状にプレス成形後、水熱
処理しても、あるいは水酸化アルミニウムの粉末をプレ
ス成形後、反応促進剤の水溶液に含浸させた後、水熱処
理しても得られる。また、前記混合物に増粘剤を添加し
ても良い。なお、ここで水酸化アルミニウムと反応促進
剤と水の混合物とは、これらを単に混ぜ合わせる場合の
みならず、水酸化アルミニウムの粉末のプレス成形物に
反応促進剤の水溶液を含浸させる場合をも包含する。

【０００７】また、水酸化アルミニウムの平均粒径は、
２μｍ以上が好ましく、反応促進剤はナトリウム、カル
シウム、バリウム、ストロンチウム、マグネシウムの各
々の水酸化物、酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸
塩、酢酸塩、有機酸塩のいずれかから選ばれた少なくと
も一種が好ましい。反応促進剤の添加量は、水酸化アル
ミニウムに対して０．０１〜５０モル％が好ましい。

【０００８】また、多孔質ベーマイト成形体は、板状又
は針状のベーマイト結晶が、連晶構造をとり繋がり合っ
て連続気孔を形成する。また、本発明の多孔質ベーマイ
ト成形体は、気孔率が６５％以上であって、曲げ強さ
（ＪＩＳＲ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上、嵩比
重が１未満であって、かつ曲げ強さ（ＪＩＳＲ１６０
１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上、あるいは気孔率が６５％
以上で嵩比重が１未満であって、かつ曲げ強さ（ＪＩＳ
Ｒ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上であることが好
ましい。

【０００９】また、本発明は、上記の各発明の多孔質ベ
ーマイト成形体を焼成して得られる多孔質アルミナ成形
体に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の多孔質ベーマイト成形体
は、水酸化アルミニウムと反応促進剤と水の混合物を水
熱処理することにより得ることができる。水酸化アルミ
ニウムは、特に限定されず、アルマイト製造時などに生
じた廃棄物として処理されるものを用いることもでき
る。また、水酸化アルミニウムの平均粒径も特に限定さ
れないが、２μｍ以上が好ましく、５〜１０μｍがより
好ましい。平均粒径が２μｍ未満では、十分に多孔質、
低嵩比重で高強度の多孔質ベーマイト成形体が得られ難
いからである。

【００１１】反応促進剤は、ナトリウム、カルシウム、
バリウム、ストロンチウムなどのアルカリ金属又はアル
カリ土類金属あるいはマグネシウムの水酸化物、酸化
物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、酢酸塩、ギ酸塩
などの有機酸塩などから選ばれた一種以上を用いること
ができる。これらの中でも、アルカリ金属又はアルカリ
土類金属の場合、水酸化物が好ましく、特に水酸化ナト
リウムが好ましい。マグネシウムの場合は、硫酸マグネ
シウムが好ましい。また、マグネシウムを用いる場合
は、針状の結晶からなる多孔質ベーマイト成形体が得ら
れ、他の場合は板状の結晶からなる多孔質ベーマイト成
形体が得られる。

【００１２】反応促進剤の添加量は、水酸化アルミニウ
ムに対して０．０１〜５０モル％が好ましく、より好ま
しくは０．０８〜２０モル％で、最も好ましくは１〜１
０モル％である。０．０１モル％より少ないとベーマイ
トが十分なアスペクト比を備えた板状あるいは針状の結
晶にならないため、結晶同士の繋がり合いが弱くなり十
分な強度を得られないからであり、５０モル％より多い
とコスト面で好ましくなく、また不純物が多くなるから
である。

【００１３】水熱処理は、オートクレーブなどの加圧容
器を用いて１４０℃〜３５０℃未満、より好ましくは１
５０℃〜２２０℃で行う。反応時間は、１〜５０時間で
行うことができるが、好ましくは１〜１０時間である。
１時間より短いと水熱反応によりベーマイトの結晶が十
分に生成しないからであり、５０時間を超えてまで水熱
反応することはなく、エネルギーの無駄となるからであ
る。

【００１４】本発明の多孔質ベーマイト成形体は、様々
な態様で水熱処理に供することができる。すなわち、水
酸化アルミニウムと反応促進剤と水を混合後、所望の形
状の容器に充填し、そのまま水熱処理することも、これ
らを加圧成形機などで所望の形状にプレス成形した後、
水熱処理することも、あるいは紛状の水酸化アルミニウ
ムを所望の形状に加圧成形機などでプレス成形した後、
反応促進剤の水溶液を十分に含浸させ、水熱処理するこ
ともできる。また、水酸化アルミニウムと反応促進剤と
水とからなる混合物に増粘剤を添加して水熱処理し、多
孔質ベーマイト成形体を製造することもできる。これに
より、大きな粒径の水酸化アルミニウムも均一に分散さ
せることができ、より多孔質、低嵩比重で高強度の多孔
質ベーマイト成形体が得られ易くなるからである。増粘
剤としては特に限定はなく、一般に用いられるポリビニ
ルアルコール、メチルセルロース、アラビアゴム、ケイ
ソウ土、ベントナイト、ポリアクリルアミド、ポリエチ
レンオキシド、ポリアクリル酸エステル、ローカストビ
ーンガムなどを挙げることができるが、酸性が強くなる
と水熱反応が阻害され易くなるため、弱酸性〜アルカリ
性のものが好ましく、特にポリアクリル酸エステル（エ
マルジョン）は、ベーマイト結晶の成長が促進され、強
度の向上、気孔率の向上に寄与し得るのでより好ましく
用いることができる。なお、上記でいう容器は、金型を
も包含するものである。

【００１５】本発明の多孔質ベーマイト成形体が、多孔
質、低嵩比重で高い強度を維持できるのは、板状あるい
は針状のベーマイトの結晶が連晶構造を形成し繋がり合
うことによるものと推測される。また、連続気孔が形成
されるので極めて多孔質で、ガス透過性に卓越し、以下
の様々な用途、とりわけ可及的に多孔質であることが要
求される用途に好適に供し得ると同時に焼成しなくても
極めて多孔質な成形体となるためエネルギーの節減をも
図ることができる。また、従来からある多孔体のように
粒状や塊状ではなく、板状又は針状であるため、比表面
積も高い。従って、本発明の多孔質ベーマイト成形体
は、特に、フイルター、酸素センサー隔壁、易加工性セ
ラミックス、触媒、触媒担体、摺動部材（ワックスなど
を含浸させる）、芳香剤など蒸散剤、水素吸蔵部材、内
装材、耐火被覆材などに好適に用いることができる。

【００１６】また、本発明の多孔質ベーマイト成形体を
焼成して多孔質なアルミナ成形体（γ、δ、θ等の遷移
アルミナ及びα−アルミナ）を製造することもできる。
焼成は、通常、遷移アルミナは５５０℃以上、α−アル
ミナは１５００℃以上で行う。本発明の多孔質アルミナ
成形体は、従来のように増粘剤を加えなくとも製造する
ことできるので、脱脂工程が不要でより簡易にアルミナ
成形体を製造できる。また、原料物質のベーマイト成形
体自体が板状又は針状の連晶構造で多孔質であるため、
焼成して得られるアルミナ成形体は極めて多孔質で、上
記の多孔質ベーマイト成形体と同様の様々な用途に供す
ることができる。

【００１７】

【実施例】次いで、本発明を実施例を挙げて説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００１８】〔実施例１〜実施例５〕水酸化アルミニウ
ムと反応促進剤と水を表１に示す所定量取り、よく混合
後、所望の形状の容器に充填し、オートクレーブを用い
て１７０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２の飽和水蒸気下で１
０時間反応させた。反応後、オートクレーブを放冷し、
成形体を取り出し水洗・乾燥することにより目的の多孔
質ベーマイト成形体を得た（Ｘ線回析により同定）。な
お、以下の実施例も含めいずれの実施例においても、水
酸化アルミニウムは平均粒径８μｍのものを用いた。た
だし、実施例５のみ、０．８μｍのものと８μｍのもの
を半量ずつ混ぜて用いた。また、反応促進剤の添加量は
水酸化アルミニウムに対するモル％、水の添加量は水酸
化アルミニウムに対する重量％である。

【００１９】〔実施例６〕水酸化アルミニウムと反応促
進剤と水を表１に示す所定量取り、よく混合後、所望の
形状にプレス成形した後、脱型し、オートクレーブを用
いて１７０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２の飽和水蒸気下で
１０時間反応させた。反応後、オートクレーブを放冷
し、成形体を取り出し水洗・乾燥することにより目的の
多孔質ベーマイト成形体を得た。

【００２０】〔実施例７〕水酸化アルミニウムの粉体を
表１に示す所定量だけ容器に取り、これを反応促進剤の
水溶液の入った所望の形状の容器に充填し、オートクレ
ーブを用いて１７０℃、圧力１０ｋｇ／ｃｍ^２の飽和水
蒸気下で１０時間反応させた。反応後、オートクレーブ
を放冷し、成形体を取り出し水洗・乾燥することにより
目的の多孔質ベーマイト成形体を得た。

【００２１】また、上記の各実施例で得られた多孔質
ベーマイト成形体を６５０℃で３時間焼成することによ
り多孔質アルミナ成形体を得ることができた。

【００２２】各実施例で得られた多孔質ベーマイト成形
体について、気孔率、嵩比重、曲げ強さ（ＪＩＳＲ１
６０１）及び実施例１〜実施例２については圧縮強さ
（ＪＩＳＲ１６０８）を測定した。その結果、表１に
示したように、いずれの多孔質ベーマイト成形体も気孔
率は６５％以上で、極めて多孔質であった。また、嵩比
重は１未満で極めて軽量であった。一方、曲げ強さと圧
縮強さは、いずれも高く、粉落ちも一切なく、例えばフ
イルターなどの実用に供するに十分な強度を備えてい
た。

【００２３】また、図１（ａ）、（ｂ）は実施例１の電
顕写真像を示し、図２（ａ）、（ｂ）は実施例４の電顕
写真像を示したものである。これらの電顕写真像から、
多孔質ベーマイト成形体は、ベーマイト結晶が絡み合っ
て連晶構造をとり、連続気孔を有することが分かる。

【００２４】また、各実施例で得られた多孔質ベーマイ
ト成形体を焼成して得られたアルミナも、多孔質、低嵩
比重で高強度であった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。本発明
の多孔質ベーマイト成形体は、多孔質、低嵩比重であり
ながら、強度にも優れるため、特に多孔質であることが
要求されるフイルターなどにおいて、軽量で取り扱い易
く、丈夫な製品の製造に供することができる。また、焼
成してアルミナにしなくとも十分に多孔質であるため、
簡便かつ安価にフイルターなどの製造に供することがで
きる。更に、簡易に製造できる極めて多孔質なアルミナ
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施例１の多孔質ベーマイト成形体の電
顕写真像である。（ｂ）（ａ）で示した多孔質ベーマイ
ト成形体を拡大した電顕写真像である。

【図２】（ａ）実施例４の多孔質ベーマイト成形体の電
顕写真像である。（ｂ）（ａ）で示した多孔質ベーマイ
ト成形体を拡大した電顕写真像である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木方宏和岐阜県大垣市赤坂町2093番地河合石灰工業株式会社内Ｆターム(参考） 4G019 GA04 4G076 AA02 AA10 AA19 AB06 AB18 AC06 BA43 BB02 BB05 BC08 CA08 CA12 CA25 CA27 CA40 DA01 DA30 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水酸化アルミニウムと反応促進剤と水とか
らなる混合物を１４０℃〜３５０℃未満で水熱処理して
得られる多孔質ベーマイト成形体。
【請求項２】前記混合物を所望の形状の容器に充填後、
水熱処理して得られる請求項１記載の多孔質ベーマイト
成形体。
【請求項３】前記混合物を所望の形状にプレス成形後、
水熱処理して得られる請求項１記載の多孔質ベーマイト
成形体。
【請求項４】水酸化アルミニウムの粉末をプレス成形
後、反応促進剤の水溶液に含浸させた後、水熱処理して
得られる請求項１記載の多孔質ベーマイト成形体。
【請求項５】前記混合物に増粘剤を添加し、水熱処理し
て得られる請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の多
孔質ベーマイト成形体。
【請求項６】水酸化アルミニウムの平均粒径が、２μｍ
以上である請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の多
孔質ベーマイト成形体。
【請求項７】反応促進剤が、ナトリウム、カルシウム、
バリウム、ストロンチウム、マグネシウムの各々の水酸
化物、酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩、酢酸
塩、有機酸塩のいずれかから選ばれた少なくとも一種で
ある請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の多孔質ベ
ーマイト成形体。
【請求項８】反応促進剤の添加量が、水酸化アルミニウ
ムに対して０．０１〜５０モル％である請求項１〜請求
項７のいずれか１項記載の多孔質ベーマイト成形体。
【請求項９】板状又は針状のベーマイト結晶が、連晶構
造をとり、これらが繋がり合って連続気孔を形成する請
求項１〜請求項８のいずれか１項記載の多孔質ベーマイ
ト成形体。
【請求項１０】気孔率が６５％以上であって、かつ曲げ
強さ（ＪＩＳＲ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上で
ある請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の多孔質ベ
ーマイト成形体。
【請求項１１】嵩比重が１未満であって、かつ曲げ強さ
（ＪＩＳＲ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上である
請求項１〜請求項１０のいずれか１記載の多孔質多孔質
ベーマイト成形体。
【請求項１２】請求項１〜請求項１１のいずれか１項記
載の多孔質ベーマイト成形体を焼成して得られる多孔質
アルミナ成形体。
【請求項１３】気孔率が６５％以上であって、かつ曲げ
強さ（ＪＩＳＲ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上で
ある多孔質ベーマイト成形体。
【請求項１４】嵩比重が１未満であって、かつ曲げ強さ
（ＪＩＳＲ１６０１）が４００Ｎ／ｃｍ^２以上である
請求項１３記載の多孔質ベーマイト成形体。
【請求項１５】請求項１３又は請求項１４記載の多孔質
ベーマイト成形体を焼成して得られる多孔質アルミナ成
形体。