JP2003246686A - Method of producing spinel porous body - Google Patents
Method of producing spinel porous bodyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、実質的にスピネル
からなるセラミックス多孔体の製造方法に関し、より詳
細にはセラミックスフィルター等に好適に用いられるス
ピネル質多孔体の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a porous ceramic body substantially composed of spinel, and more particularly to a method for producing a spinel porous body suitable for use in a ceramic filter or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】セラミックス多孔体は、耐熱性、耐食性
に優れるため、有機質材料の使用できない高温下や酸
性、アルカリ性の強い条件下で使用される濾過フィルタ
ーまたは触媒担体として使用されている。2. Description of the Related Art Porous ceramics are excellent in heat resistance and corrosion resistance and are therefore used as filtration filters or catalyst carriers used under high temperatures where organic materials cannot be used or under conditions of strong acidity and alkalinity.
【0003】セラミックス多孔体として実際に使用され
ている材質としては、コージェライト、アルミナ、また
はムライトなどが挙げられる。また、これらの材質から
なるセラミックス多孔体に、さらにシリカやゼオライト
などの膜を調製して付与したものも報告されている。上
述したセラミックス多孔体は、すべて酸化物から形成さ
れているが、これら以外にも炭化ケイ素や窒化ケイ素の
多孔体も開発されている。Examples of the material actually used as the ceramic porous body include cordierite, alumina, and mullite. It is also reported that a ceramic porous body made of these materials is further prepared with a film of silica, zeolite or the like and applied. The above-mentioned ceramic porous bodies are all made of oxides, but in addition to these, porous bodies of silicon carbide and silicon nitride have been developed.
【0004】多孔体の製造法としては、これまで発泡性
または燃焼性の物質をセラミックス粉末やその泥漿に混
合して焼成する方法、ウレタン等の発泡体自体にセラミ
ックスを付着させ焼成する方法などが知られている。特
開平5−238848号公報、特開平6−24859号
公報においては、三次元網目状骨格構造の合成樹脂発泡
体に泥漿を付着させて、余剰の泥漿を除去した後、乾燥
焼成して非酸化物セラミックスを形成する方法が開示さ
れている。As a method for producing a porous body, there have hitherto been used a method of mixing a foamable or combustible substance with a ceramic powder or a slurry thereof and firing it, a method of adhering ceramics to a foam itself such as urethane and firing it. Are known. In JP-A-5-238848 and JP-A-6-24859, sludge is adhered to a synthetic resin foam having a three-dimensional network skeleton structure to remove excess sludge, followed by drying and firing to non-oxidize. A method of forming a green ceramic is disclosed.
【0005】また、特開平1−188479号公報にお
いては、異なる粒子径の粉末を混合した後に焼成して、
粒子間に孔を形成させる方法が開示されており、特定粒
子直径のケイ素粉末と、特定粒子直径の窒化ケイ素粉末
とを特定比率で混合した後、窒素雰囲気中で焼成するこ
とにより、窒化ケイ素質多孔体が形成されている。一方
で、押出成形法を用いてハニカム状の構造としてコージ
ェライト質またはアルミナ質多孔体を製造する方法も知
られている。Further, in JP-A-1-188479, powders having different particle diameters are mixed and then fired,
A method of forming pores between particles is disclosed, and a silicon powder having a specific particle diameter and a silicon nitride powder having a specific particle diameter are mixed at a specific ratio and then fired in a nitrogen atmosphere to obtain a silicon nitride material. A porous body is formed. On the other hand, there is also known a method of manufacturing a cordierite-based or alumina-based porous body having a honeycomb structure by using an extrusion molding method.
【0006】上述したセラミックス多孔体は、濾過フィ
ルターまたは触媒担体として気体中または液体中から物
理的に固体を除去・分離したり、混合気体中から目的と
する特定気体を分離濃縮したり、遮音(防音)材あるい
は断熱材として用いるといった、広い分野における利用
性を有する。The above-mentioned ceramic porous body physically removes and separates solids from a gas or a liquid as a filter or a catalyst carrier, separates and concentrates a target specific gas from a mixed gas, and produces sound insulation ( It has applicability in a wide range of fields, such as being used as a soundproofing material or a heat insulating material.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したようにセラミ
ックス多孔体は、耐熱性、耐食性に優れるために有機質
のフィルターが使用できない高温下や、酸性、アルカリ
性の強い条件下で使用される濾過フィルターまたは触媒
担体として優れた特性を有する。As described above, the ceramic porous body is excellent in heat resistance and corrosion resistance and therefore cannot be used as an organic filter under high temperature conditions or under acidic or alkaline strong conditions. It has excellent properties as a catalyst carrier.
【0008】上述したセラミックス多孔体の中でコージ
ェライト質多孔体として、例えばハニカム状のものがよ
く利用されているものの、耐熱性が充分とはいい難く、
このため広く普及するには至っていない。また、アルミ
ナ質多孔体は、固体−液体または固体−気体分離用の分
離フィルターとして広く用いられているものの、耐熱衝
撃性が未だ充分ではなく、急激な温度変化を伴う環境下
では用いることができないという不都合がある。さら
に、上述したコージェライト質多孔体やアルミナ質多孔
体は、ハニカム状の形態において使用するのが一般的で
あるものの、このようなハニカム状の形態を得るために
は、コストがかかるという不都合がある。また、このよ
うな不都合を解決するために提案されることが多い炭化
ケイ素および窒化ケイ素の多孔体は、原料が高価格であ
ること、製造コストが高いこと、また高温での耐酸化性
が充分とは言えないなどの不都合があり、一部の用途に
しか用いられていないのが現状である。Among the above-mentioned ceramic porous bodies, as a cordierite porous body, for example, a honeycomb type is often used, but it cannot be said that the heat resistance is sufficient.
For this reason, it has not reached widespread use. Further, although the alumina porous body is widely used as a separation filter for solid-liquid or solid-gas separation, its thermal shock resistance is not yet sufficient and it cannot be used in an environment involving a sudden temperature change. There is an inconvenience. Further, the above cordierite-based porous body and the alumina-based porous body are generally used in a honeycomb form, but in order to obtain such a honeycomb form, there is a disadvantage that it is costly. is there. Further, porous bodies of silicon carbide and silicon nitride, which are often proposed in order to solve such inconvenience, have high cost of raw materials, high production cost, and sufficient oxidation resistance at high temperature. However, there are inconveniences such as not being said, and it is currently used only for some applications.
【0009】これらに対してスピネルは、耐熱性に優れ
るという特性を有している。さらに、酸化物の中でも、
耐食性に優れ、耐熱衝撃性も良好であるという特性を有
している。これらの特性を利用して、スピネルについて
は、緻密な耐火物として利用されているものの、均一な
多孔体を容易に製造することがこれまで困難であり、さ
らに気孔率の高い多孔体を調製することが容易ではな
く、充分に利用されているとはいえない。On the other hand, spinel has the property of being excellent in heat resistance. Furthermore, among oxides,
It has the characteristics of excellent corrosion resistance and good thermal shock resistance. Utilizing these characteristics, spinel is used as a dense refractory material, but it has been difficult to easily produce a uniform porous body, and a porous body having a higher porosity is prepared. It's not easy and not fully utilized.
【0010】セラミックス多孔体の製造方法の点から考
えると、発泡性または燃焼性の物質をセラミックス粉末
やその泥漿に混合して焼成する方法では、粒子直径や粒
度分布を制御することが困難となるおそれがある。ま
た、発泡体自身にセラミックス原料を付着させて焼成す
る方法では、セラミックス多孔体が中空の構造を有する
ものとなってしまい、充分な強度が得られないというお
それがある。From the viewpoint of the method for producing a porous ceramic body, it is difficult to control the particle diameter and the particle size distribution by a method of mixing a foamable or combustible substance with ceramic powder or its slurry and firing the mixture. There is a risk. Further, in the method in which the ceramic raw material is adhered to the foam itself and then fired, the ceramic porous body has a hollow structure, and there is a possibility that sufficient strength cannot be obtained.
【0011】上述したように、各種要求特性をバランス
させつつ、安価な方法でセラミックス多孔体を製造する
ための方法、特にスピネル相を含む優れた特性を有する
セラミックス多孔体およびそのための製造方法の提供が
望まれていた。As described above, a method for producing a ceramic porous body by an inexpensive method while balancing various required characteristics, particularly a ceramic porous body having excellent properties including a spinel phase and a production method therefor are provided. Was desired.
【0012】したがって、本発明は上記問題点を解決す
べくなされたものであり、本発明は、耐食性、耐熱性、
耐熱衝撃性に優れ、安価に製造できるスピネルを含有す
るスピネル質多孔体およびその製造方法の提供を目的と
する。Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and the present invention provides corrosion resistance, heat resistance,
An object of the present invention is to provide a spinel-containing porous body having excellent thermal shock resistance and which can be manufactured at low cost, and a manufacturing method thereof.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するべく
本発明者らが鋭意検討した結果、本発明者らは本発明の
スピネル質多孔体の製造方法を提供することにより、上
記目的が達成できることを見出し、本発明に至ったもの
である。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above object, the present inventors achieved the above object by providing a method for producing a spinel porous body of the present invention. The inventors of the present invention have found out what can be done and have reached the present invention.
【0014】したがって、本発明によれば、3価金属酸
化物(M3 2O3)粉末と、2価金属硫酸塩(M2SO
4)粉末との混合物を成形体とする工程と、前記成形体
を焼成し焼結体中にスピネルを生成する工程とを含むス
ピネル質多孔体の製造方法が提供される。前記M3 2O
3がAl2O3、Fe2O3およびCr2O3からなる
群から選ばれる少なくとも1種以上であり、かつ前記M
2SO4がMgSO4、FeSO4、NiSO4および
ZnSO4からなる群から選ばれる少なくとも1種以上
であると好ましい。Therefore, according to the present invention, trivalent metal oxide (M 3 2 O 3 ) powder and divalent metal sulfate (M 2 SO 3 ) are used.
4 ) A method for producing a spinel porous body is provided, which includes a step of forming a mixture with powder into a compact, and a step of firing the compact to generate spinel in the sintered body. The M 3 2 O
3 is at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and Cr 2 O 3;
2 SO 4 is preferably at least one selected from the group consisting of MgSO 4 , FeSO 4 , NiSO 4 and ZnSO 4 .
【0015】また、本発明に用いるM3 2O3及びM2
SO4は、好ましくは、Al2O3及びMgSO4であ
る。前記成形体中、前記Al2O3を35.0質量%〜
77.0質量%(以下、単に%と略す)、前記MgSO
4を23.0%〜65.0%、それぞれ含有すると好ま
しい。Further, M 3 2 O 3 and M 2 used in the present invention
SO 4 is preferably Al 2 O 3 and MgSO 4 . In the molded body, the Al 2 O 3 content is 35.0 mass% to
77.0 mass% (hereinafter, simply abbreviated as%), the MgSO
4 is preferably contained in an amount of 23.0% to 65.0%.
【0016】本発明においては、前記焼結体から前記ス
ピネル以外の物質を溶脱する工程をさらに含むと好まし
い。具体的には、酸、水またはこれらの混合物により洗
浄して、前記焼結体から酸可溶性物質または水可溶性物
質を溶脱することが好ましい。In the present invention, it is preferable to further include a step of leaching a substance other than the spinel from the sintered body. Specifically, it is preferable to wash with an acid, water or a mixture thereof to dissolve out the acid-soluble substance or the water-soluble substance from the sintered body.
【0017】また、酸可溶性物質または水可溶性物質の
溶脱に、超音波を併用することが好ましい。Further, it is preferable to use ultrasonic waves together with the leaching of the acid-soluble substance or the water-soluble substance.
【0018】本発明においては、前記焼成温度が120
0℃以上1800℃以下であると好ましい。In the present invention, the firing temperature is 120.
It is preferably 0 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower.
【0019】また、本発明においては、前記多孔体が実
質的にスピネル相からなることが好ましい。Further, in the present invention, it is preferable that the porous body substantially comprises a spinel phase.
【0020】ここで、スピネルとは、化学式M2O・M
3 2O3で表され、M3は、Al3 +、Fe3+、また
はCr3+等、M2は、Mg2+、Fe2+、N
i2+、またはZn2+等が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。Here, the spinel has the chemical formula M 2 O · M.
3 2 O 3 , M 3 is Al 3 + , Fe 3+ , Cr 3+, etc., M 2 is Mg 2+ , Fe 2+ , N
Examples thereof include i 2+ , Zn 2+, and the like, but are not limited thereto.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明のスピネル質多孔体の製造
方法は、3価金属酸化物(M3 2O3)粉末と、2価金
属硫酸塩(M2SO4)粉末との混合物を成形体とする
工程と、前記成形体を焼成し焼結体中にスピネルを生成
する工程とを含むスピネル質多孔体の製造方法である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a spinel porous body according to the present invention comprises the step of preparing a mixture of trivalent metal oxide (M 3 2 O 3 ) powder and divalent metal sulfate (M 2 SO 4 ) powder. A method for producing a spinel-like porous body, comprising: a step of forming a compact, and a step of firing the compact to generate spinel in a sintered body.
【0022】本発明に用いるM3 2O3は、Al
2O3、Fe2O3およびCr2O3からなる群から選
ばれる少なくとも1種以上であり、またM2SO4は、
MgSO4、FeSO4、NiSO4およびZnSO4
からなる群から選ばれる少なくとも1種以上であると好
ましい。これらの化合物は、H2Oを除く純度が99%
以上であることが好ましい。また、これらの粒度には特
に制限はないが、粉末が好ましい。M 3 2 O 3 used in the present invention is Al
2 O 3 , at least one selected from the group consisting of Fe 2 O 3 and Cr 2 O 3 , and M 2 SO 4 is
MgSO 4 , FeSO 4 , NiSO 4 and ZnSO 4
It is preferably at least one selected from the group consisting of These compounds have a purity of 99% excluding H 2 O.
The above is preferable. The particle size is not particularly limited, but powder is preferred.
【0023】さらに、本発明に用いるM3 2O3及びM
2SO4としては、それぞれAl2O3及びMgSO4
であることがより好ましい。Further, M 3 2 O 3 and M used in the present invention
2 SO 4 includes Al 2 O 3 and MgSO 4 , respectively.
Is more preferable.
【0024】本発明において多孔体の気孔生成メカニズ
ムは、焼結時に以下の式(1)の反応が起こることか
ら、生成するSO3ガスによるもの、反応前後の体積変
化によるもの、このほかに前記反応に関与しないものを
実質的に溶脱することによっても気孔生成すると考えら
れる。In the present invention, the mechanism of pore formation of the porous body is that the reaction of the following formula (1) occurs during sintering, that is, it is due to the SO 3 gas produced, that is due to the change in volume before and after the reaction, and Porosity is also considered to be generated by substantially leaching out substances that do not participate in the reaction.
【0025】[0025]
【化1】 [Chemical 1]
【0026】本発明に用いるAl2O3としては、α−
アルミナ(コランダム)が挙げられるが、本発明におい
てはα−アルミナ以外にもAlO(OH)で示されるγ
−アルミナ、または水酸化アルミニウム(Al(OH)
3)が使用できる。これらの化合物は、1100℃以下
の温度でα−アルミナに変化し、この変化の過程におい
てH2Oを発生させて、より高い気孔率を得ることがで
きる。また、これら粉末の粒度を変化させることによ
り、スピネル質多孔体の気孔径および気孔率を制御でき
る。本発明に用いる粉末の粒度には特に制限はなく、適
宜所望の気孔径、気孔率が得られる限りいかなる粒度で
も使用できる。As Al 2 O 3 used in the present invention, α-
Alumina (corundum) may be mentioned, but in the present invention, γ represented by AlO (OH) in addition to α-alumina.
-Alumina or aluminum hydroxide (Al (OH)
3 ) can be used. These compounds change to α-alumina at a temperature of 1100 ° C. or lower, generate H 2 O in the process of this change, and can obtain higher porosity. Further, by changing the particle size of these powders, the pore diameter and porosity of the spinel porous body can be controlled. The particle size of the powder used in the present invention is not particularly limited, and any particle size can be used as long as the desired pore size and porosity can be appropriately obtained.
【0027】また、本発明に用いるMgSO4として
は、市販の硫酸マグネシウムが使用でき、含水塩であっ
てもよい。硫酸マグネシウムが含水塩であると、脱水に
より気孔生成につながり好都合である。さらに、硫酸マ
グネシウムの粒度についても、本発明においては特に制
限はなく、適宜所望の気孔径、気孔率が得られる限りい
かなる粒度でもよい。As MgSO 4 used in the present invention, commercially available magnesium sulfate can be used, and a hydrated salt may be used. When magnesium sulfate is a hydrous salt, it is convenient because dehydration leads to pore formation. Further, the particle size of magnesium sulfate is not particularly limited in the present invention, and may be any particle size as long as a desired pore size and porosity can be appropriately obtained.
【0028】本発明に用いるM3 2O3とM2SO4の
組成比は、M2とM3との組み合わせによって適宜設定
できる。本発明においてM3 2O3とM2SO4の組成
比は、M3 2O3の含有量が40mol%〜70mol
%、M2SO4の含有量が30mol%〜60mol%
とされていることが好ましい。The composition ratio of M 3 2 O 3 and M 2 SO 4 used in the present invention can be appropriately set by the combination of M 2 and M 3 . In the present invention, the composition ratio of M 3 2 O 3 and M 2 SO 4 is such that the content of M 3 2 O 3 is 40 mol% to 70 mol.
%, M 2 SO 4 content of 30 mol% to 60 mol%
It is preferable that
【0029】また、本発明に用いるM3 2O3がAl2
O3であり、かつM2SO4がMgSO4である場合に
は、成形体中、Al2O3を35.0%〜77.0%、
MgSO4を23.0%〜65.0%、それぞれ含有す
ると好ましい。成形体のAl 2O3及びMgSO4の含
有量が上記範囲であれば、高い気孔率、高い比表面積、
高い強度を具備した多孔体が得られる。しかし、成形体
のAl2O3含有量が77.0%を超え、かつMgSO
4含有量が23.0%よりも少ないと、気孔率の高い多
孔体を得ることが困難となる。一方、成形体のAl2O
3含有量が35.0%未満で、かつMgSO4含有量が
65.0%を超えると、多孔体を得ることが困難となる
傾向にあり、焼結体として形成した場合の強度が不充分
となる。Further, M used in the present inventionThree TwoOThreeIs AlTwo
OThreeAnd MTwoSOFourIs MgSOFourIf
In the molded body, AlTwoOThree35.0% to 77.0%,
MgSOFour23.0% to 65.0%, respectively
Is preferable. Molded Al TwoOThreeAnd MgSOFourIncluding
If the content is in the above range, high porosity, high specific surface area,
A porous body having high strength can be obtained. However, the molded body
AlTwoOThreeContent exceeds 77.0% and MgSO
FourWhen the content is less than 23.0%, the porosity is high.
It becomes difficult to obtain the pores. On the other hand, the AlTwoO
ThreeContent less than 35.0% and MgSOFourContent is
If it exceeds 65.0%, it becomes difficult to obtain a porous body.
The tendency is that the strength is insufficient when formed as a sintered body.
Becomes
【0030】これらの粉末の混合には、例えばボールミ
ル、遊星ミルといった各種の混合・粉砕手段が使用で
き、これらの混合・粉砕手段を用いて乾式または湿式に
おいて、混合、粉砕ができる。湿式混合する場合には、
M2SO4が非水溶性であるので、分散媒として水(H
2O)が使用できる。このため、本発明のスピネル質多
孔体の製造コストを低減できる。Various kinds of mixing / grinding means such as a ball mill and a planetary mill can be used for mixing these powders, and the mixing / grinding can be carried out in dry or wet using these mixing / grinding means. When wet mixing,
Since M 2 SO 4 is water-insoluble, water (H 2
2 O) can be used. Therefore, the manufacturing cost of the spinel porous body of the present invention can be reduced.
【0031】本発明のスピネル質多孔体の製造方法にお
いては、ついでM3 2O3粉末と、M2SO4粉末との
混合粉末を成形する。成形には、金型一軸圧縮法または
冷間等方加圧プレス(CIP)が使用できるが、これら
以外の方法、例えば泥漿鋳込み法、押出成形法などの方
法を使用してもよい。なお、本発明のスピネル質多孔体
の形状に特に限定はないが、円盤状または中空円筒状と
することが好ましい。In the method for producing a spinel porous body of the present invention, a mixed powder of M 3 2 O 3 powder and M 2 SO 4 powder is then molded. A mold uniaxial compression method or a cold isostatic press (CIP) can be used for the molding, but a method other than these, for example, a slurry casting method, an extrusion molding method or the like may be used. The shape of the spinel porous body of the present invention is not particularly limited, but it is preferably disk-shaped or hollow cylindrical.
【0032】本発明のスピネル質多孔体の製造方法にお
いては、ついで得られた成形体をスピネル相を生成させ
るため焼成する。焼成には、例えばケイ化モリブデンと
いった発熱体を備えた電気炉が使用でき、焼成温度12
00℃以上1800℃以下、より好ましくは1400℃
以上1600℃以下で行われる。焼成温度が1800℃
を超えると、焼結が進み多孔体を得ることが困難になる
傾向がある。上述した焼成のための時間は、目的とする
スピネル質多孔体の形状や大きさにより適宜設定でき、
本発明においては、具体的には4時間程度の焼成時間を
採用できる。In the method for producing a spinel porous body of the present invention, the molded body obtained is then fired to form a spinel phase. An electric furnace equipped with a heating element such as molybdenum silicide can be used for the firing, and the firing temperature is 12
00 ° C or higher and 1800 ° C or lower, more preferably 1400 ° C
The above is performed at 1600 ° C. or less. Calcination temperature is 1800 ℃
If it exceeds, sintering tends to proceed, and it tends to be difficult to obtain a porous body. The time for the above-mentioned firing can be appropriately set depending on the shape and size of the target spinel porous body,
In the present invention, specifically, a firing time of about 4 hours can be adopted.
【0033】ついで本発明のスピネル質多孔体の製造方
法では、スピネル以外の物質を実質的に溶脱すると好ま
しい。具体的には、得られた焼成体を、酸、水またはこ
れらの混合物で洗浄し、M2SO4が分解して生じたM
2Oをはじめとする酸可溶性物質または水可溶性物質を
溶脱する。本発明に使用できる酸としては、無機酸、有
機酸、またはこれらの混合物が挙げられる。具体的に
は、塩酸(HCl)が使用できる。塩酸を使用する場合
には、その濃度は0.1mol/L〜1.0mol/L
の範囲とすると好ましい。しかし、これ以外の濃度であ
ってもよい。Then, in the method for producing a spinel porous body of the present invention, it is preferable that substances other than spinel are substantially leached. Specifically, the obtained calcined product was washed with an acid, water or a mixture thereof to decompose M 2 SO 4 into M.
Leach out acid-soluble substances or water-soluble substances such as 2 O. Acids that can be used in the present invention include inorganic acids, organic acids, or mixtures thereof. Specifically, hydrochloric acid (HCl) can be used. When hydrochloric acid is used, its concentration is 0.1 mol / L to 1.0 mol / L
It is preferable that the range is However, other concentrations may be used.
【0034】また、HCl以外の無機酸や有機酸を用い
る場合には、これらの酸の濃度について適宜設定でき
る。さらに、本発明においては、混合する粉末によって
水を単独で使用することもできる。酸、水またはこれら
の混合物による溶脱工程を行う温度としては、適宜設定
できるが、酸、水またはこれらの混合物を50℃〜80
℃とすると、溶脱が促進されるので好ましい。When an inorganic acid or organic acid other than HCl is used, the concentrations of these acids can be set appropriately. Further, in the present invention, water may be used alone depending on the powder to be mixed. The temperature for carrying out the leaching step with an acid, water or a mixture thereof can be appropriately set, but the temperature of the acid, water or a mixture thereof may be 50 ° C. to 80
C. is preferable because leaching is promoted.
【0035】また、溶脱の際に超音波を併用すると、溶
脱をよりいっそう促進させることができる。このような
超音波の手段としては、超音波を適切に焼成体に作用さ
せることができるものであれば特に制限はないが、例え
ば市販の超音波洗浄機が使用できる。また、水を用いて
溶脱する場合には、M2Oを回収して再利用できる。When ultrasonic waves are used together during leaching, leaching can be further promoted. The ultrasonic wave means is not particularly limited as long as the ultrasonic wave can appropriately act on the fired body, but for example, a commercially available ultrasonic cleaning machine can be used. When leaching with water, M 2 O can be recovered and reused.
【0036】以下、本発明について実施例をもって説明
するが、本発明は後述する実施例に限定されるものでは
ない。The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples described below.
【0037】(実施例1)各種の、3価金属酸化物粉末
と2価金属硫酸塩粉末とを、3価金属酸化物粉末と2価
金属硫酸塩粉末とが等モルになるように表1に示す割合
で秤取って混合し、エタノールを媒質として20時間混
合した。混合後、乾燥して原料粉末を得た。Example 1 Various trivalent metal oxide powders and divalent metal sulfate powders were mixed so that the trivalent metal oxide powder and the divalent metal sulfate powder were equimolar. Were weighed and mixed in the proportions shown in, and mixed with ethanol as a medium for 20 hours. After mixing, it was dried to obtain a raw material powder.
【0038】[0038]
【表1】 [Table 1]
【0039】上述のようにして調製した原料粉末を35
mm×55mmの金型を用いて10MPaの圧力で成形
し、その後150MPaの圧力でCIPして成形体を得
た。次に、得られた成形体を、ケイ化モリブデンを発熱
体とした電気炉中で昇温速度を100℃/時間として1
600℃まで加熱し、その後4時間保持することで焼成
した。The raw material powder prepared as described above was used as 35
It was molded at a pressure of 10 MPa using a die of mm × 55 mm, and then CIP was performed at a pressure of 150 MPa to obtain a molded body. Next, the obtained molded body was heated at a temperature rising rate of 100 ° C./hour in an electric furnace using molybdenum silicide as a heating element to obtain 1
It was fired by heating to 600 ° C. and then holding it for 4 hours.
【0040】さらに、70℃に加熱した1MHCl水溶
液中に、焼成体を20時間浸漬して溶脱処理した。その
後、さらに水で2回洗浄し、浸漬から水による洗浄まで
の工程を合わせて5回繰り返した。Further, the fired body was immersed in a 1M HCl aqueous solution heated to 70 ° C. for 20 hours to be leached. Then, it was further washed twice with water, and the steps from immersion to washing with water were repeated 5 times in total.
【0041】得られた多孔体を加工して、3mm×4m
m×40mmの角柱を評価用試料として得た。この試料
を用いて水銀圧入法により、気孔率を測定した。また、
JIS1601に準拠して、室温で、3点曲げ強度を測
定した。気孔率測定及び3点曲げ強度試験の結果を表2
に示す。なお、得られた多孔体の結晶相をX線回折(C
uKα、40kV、0.1A、走査速度0.03°/
s)で同定したところ、スピネル相が確認された。The obtained porous body was processed into 3 mm × 4 m
A m × 40 mm prism was obtained as a sample for evaluation. The porosity of this sample was measured by the mercury penetration method. Also,
According to JIS1601, the three-point bending strength was measured at room temperature. Table 2 shows the results of porosity measurement and three-point bending strength test.
Shown in. The crystal phase of the obtained porous body was analyzed by X-ray diffraction (C
uKα, 40 kV, 0.1 A, scanning speed 0.03 ° /
When identified in s), a spinel phase was confirmed.
【0042】[0042]
【表2】 [Table 2]
【0043】表1及び表2から、3価金属酸化物粉末
と、2価金属硫酸塩粉末との混合粉末を焼成、溶脱処理
することにより、気孔率と強度が共に高いスピネル質多
孔体が得られることがわかる。From Tables 1 and 2, a spinel-like porous material having both high porosity and high strength was obtained by firing and leaching a mixed powder of trivalent metal oxide powder and divalent metal sulfate powder. You can see that
【0044】(実施例2)MgSO4粉末とAl2O3
粉末とを、表3に示す割合で秤取って混合し、実施例1
と同様にして混合、焼成及び溶脱処理し多孔体を得た。
さらに、実施例1と同様にして得られた多孔体の気孔率
及び3点曲げ強度を測定した。それらの結果を表3に示
す。Example 2 MgSO 4 powder and Al 2 O 3
The powder and the powder were weighed and mixed in the proportions shown in Table 3, and the mixture of Example 1
Mixing, firing and leaching treatment were carried out in the same manner as in 1. to obtain a porous body.
Further, the porosity and the three-point bending strength of the porous body obtained in the same manner as in Example 1 were measured. The results are shown in Table 3.
【0045】[0045]
【表3】 [Table 3]
【0046】表3から、MgSO4粉末とAl2O3粉
末との混合粉末を焼成、溶脱処理をすることにより、強
度の高いスピネル質多孔体が得られることがわかる。実
施例1と同様に得られた多孔体の結晶相を同定したとこ
ろ、試料B1及びB2については、スピネルに加え、コ
ランダムも同定されたが、試料B1及びB2以外ではス
ピネル単相であることが確認された。表3に示す試料B
3、B5、及びB7について、水銀圧入法を用いて、比
表面積を測定した。試料B3、B5、及びB7の比表面
積(m2/kg)は、7720、7740、及び387
0であった。これらの値は、焼結体として高い値であ
り、特に試料B3及びB5については著しく高い値を示
した。It can be seen from Table 3 that a spinel-like porous material having high strength can be obtained by firing a mixed powder of MgSO 4 powder and Al 2 O 3 powder and subjecting it to leaching treatment. When the crystal phase of the porous body obtained in the same manner as in Example 1 was identified, in addition to spinel, corundum was also identified for Samples B1 and B2, but it was found to be a spinel single phase except for Samples B1 and B2. confirmed. Sample B shown in Table 3
The specific surface areas of 3, B5, and B7 were measured using the mercury penetration method. The specific surface areas (m 2 / kg) of Samples B3, B5, and B7 are 7720, 7740, and 387.
It was 0. These values were high values for the sintered body, and particularly, the values of Samples B3 and B5 were extremely high.
【0047】(実施例3)実施例2において、試料B
3、B5、及びB7について溶脱処理しなかった以外は
実施例2と同様にして、表4に示す試料C1、C2、及
びC3の多孔体を得た。得られた多孔体について、実施
例1と同様にして気孔率を測定した。結果を表4に示
す。また、実施例1と同様に得られた多孔体の結晶相を
同定したところ、スピネル相が確認された。Example 3 Sample B in Example 2
Porous bodies of Samples C1, C2, and C3 shown in Table 4 were obtained in the same manner as in Example 2 except that no leaching treatment was performed for 3, B5, and B7. The porosity of the obtained porous body was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4. When the crystal phase of the porous body obtained in the same manner as in Example 1 was identified, a spinel phase was confirmed.
【0048】[0048]
【表4】 [Table 4]
【0049】表4から、MgSO4粉末とAl2O3粉
末との混合粉末を加熱処理することにより、スピネル質
多孔体が得られることと、表3との比較から溶脱処理に
よる気孔率変化がわかる。From Table 4, it is possible to obtain a spinel porous body by heat-treating the mixed powder of MgSO 4 powder and Al 2 O 3 powder, and from the comparison with Table 3, there is a change in porosity due to leaching treatment. Recognize.
【0050】(実施例4)MgSO4粉末とAl2O3粉
末とを、表4の試料C2に示す割合で秤取って混合し、
実施例1と同様に混合して原料粉末を得た。原料粉末に
ついて、表5に示す条件で焼成し、実施例1と同様にし
て溶脱処理して多孔体を得た。また、得られた多孔体に
ついて、実施例1と同様にして気孔率を測定した。結果
を表5に示す。Example 4 MgSO 4 powder and Al 2 O 3 powder were weighed and mixed in the proportion shown in sample C2 of Table 4,
A raw material powder was obtained by mixing in the same manner as in Example 1. The raw material powder was fired under the conditions shown in Table 5 and leached in the same manner as in Example 1 to obtain a porous body. The porosity of the obtained porous body was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
【0051】[0051]
【表5】 [Table 5]
【0052】表5から、表4の試料C2の混合粉末から
得られた多孔体については、広い焼成条件で、安定して
スピネル質多孔体が得られることがわかる。From Table 5, it can be seen that the porous body obtained from the mixed powder of sample C2 in Table 4 can stably obtain the spinel porous body under a wide range of firing conditions.
【0053】(比較例1)市販のMgO・Al2O
3(スピネルMgO=28.3%、Al2O3=71.
7%)粉末(試料R1)及びMgO粉末とAl2O3粉
末とを表6(試料R2〜R5)に示す割合で秤取って、
実施例1と同様にして混合及び焼成し、多孔体を得た。
また、得られた多孔体について、実施例1と同様にして
気孔率を測定した。結果を表6に示す。Comparative Example 1 Commercially available MgO.Al 2 O
3 (spinel MgO = 28.3%, Al 2 O 3 = 71.
7%) powder (sample R1) and MgO powder and Al 2 O 3 powder were weighed in the proportions shown in Table 6 (samples R2 to R5),
Mixing and firing were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a porous body.
The porosity of the obtained porous body was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.
【0054】[0054]
【表6】 [Table 6]
【0055】表6から、MgO・Al2O3(スピネ
ル)粉末及びMgO粉末とAl2O3粉末との混合粉末
では、気孔率の高いスピネル質多孔体が得られないこと
がわかる。From Table 6, it can be seen that the MgO.Al 2 O 3 (spinel) powder and the mixed powder of MgO powder and Al 2 O 3 powder cannot provide a spinel-like porous material having a high porosity.
【0056】[0056]
【発明の効果】上述したように本発明によれば、3価金
属酸化物粉末と、2価金属硫酸塩粉末との混合粉末を成
形、焼成するため、特に気孔形成剤を添加しなくてもス
ピネル生成反応によりスピネル質多孔体が得られる。本
発明のスピネル質多孔体の製造方法により得られるスピ
ネル質多孔体は、気孔率、比表面積および強度が高く、
さらには、高温環境下や強い酸またはアルカリ環境下で
使用できるフィルター、触媒担体、防音材、断熱材を安
価に提供できる。したがって、本発明のスピネル質多孔
体の製造方法により製造されるスピネル質多孔体は、耐
熱性、耐熱衝撃性、耐食性に優れたフィルター、触媒担
体、防音材、断熱材として有用である。As described above, according to the present invention, a mixed powder of a trivalent metal oxide powder and a divalent metal sulfate powder is molded and fired, so that a pore-forming agent is not particularly added. A spinel-like porous material is obtained by the spinel-forming reaction. The spinel porous body obtained by the method for producing a spinel porous body of the present invention has high porosity, specific surface area and strength,
Furthermore, it is possible to inexpensively provide a filter, a catalyst carrier, a soundproofing material, and a heat insulating material that can be used in a high temperature environment or a strong acid or alkaline environment. Therefore, the spinel porous body produced by the method for producing a spinel porous body of the present invention is useful as a filter, a catalyst carrier, a soundproofing material, and a heat insulating material having excellent heat resistance, thermal shock resistance, and corrosion resistance.
フロントページの続き (72)発明者 近藤 新二 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 4G019 GA04 4G031 AA03 AA16 AA21 AA29 BA21 BA23 BA26 CA01 CA09 GA11 GA19 Continued front page (72) Inventor Shinji Kondo 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. F-term (reference) 4G019 GA04 4G031 AA03 AA16 AA21 AA29 BA21 BA23 BA26 CA01 CA09 GA11 GA19
Claims (7)
価金属硫酸塩(M2SO4)粉末との混合物を成形体と
する工程と、前記成形体を焼成し焼結体中にスピネルを
生成する工程とを含むスピネル質多孔体の製造方法。1. A trivalent metal oxide (M 3 2 O 3 ) powder and 2
A method for producing a spinel porous body, comprising: a step of forming a mixture with a valent metal sulfate (M 2 SO 4 ) powder into a compact; and a step of firing the compact to generate spinel in a sintered body.
およびCr2O3からなる群から選ばれる少なくとも1
種以上であり、かつ前記M2SO4がMgSO4、Fe
SO 4、NiSO4およびZnSO4からなる群から選
ばれる少なくとも1種以上である請求項1に記載のスピ
ネル質多孔体の製造方法。2. The MThree TwoOThreeIs AlTwoOThree, FeTwoOThree
And CrTwoOThreeAt least 1 selected from the group consisting of
More than one species, and said MTwoSOFourIs MgSOFour, Fe
SO Four, NiSOFourAnd ZnSOFourSelected from the group consisting of
The spin according to claim 1, wherein at least one kind of the spice is present.
A method for producing a flaky porous body.
前記M2SO4がMgSO4である請求項2に記載のス
ピネル質多孔体の製造方法。3. The method for producing a spinel porous body according to claim 2, wherein the M 3 2 O 3 is Al 2 O 3 and the M 2 SO 4 is MgSO 4 .
質量%〜77.0質量%、前記MgSO4を23.0質
量%〜65.0質量%、それぞれ含有する請求項3に記
載のスピネル質多孔体の製造方法。4. The Al 2 O 3 in the molded body is adjusted to 35.0.
The manufacturing method of the spinel porous body according to claim 3, wherein the spinel-like porous body contains mass% to 77.0 mass% and MgSO 4 of 23.0 mass% to 65.0 mass%, respectively.
溶脱する工程をさらに含む請求項1〜4のいずれか1項
に記載のスピネル質多孔体の製造方法。5. The method for producing a spinel porous body according to claim 1, further comprising the step of leaching a substance other than the spinel from the sintered body.
以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のスピネ
ル質多孔体の製造方法。6. The firing temperature is 1200 ° C. or higher and 1800 ° C.
It is the following, The manufacturing method of the spinel porous body of any one of Claims 1-5.
〜6のいずれか1項に記載のスピネル質多孔体の製造方
法。7. The porous body comprises a spinel phase.
7. The method for producing a spinel porous body according to any one of items 1 to 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002050749A JP2003246686A (en) | 2002-02-27 | 2002-02-27 | Method of producing spinel porous body |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016037399A (en) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | クアーズテック株式会社 | Hollow particle and heat insulator containing hollow particle |
JP2017132664A (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | クアーズテック株式会社 | Particle for unshaped refractory material |
CN112279637A (en) * | 2020-11-03 | 2021-01-29 | 江苏省陶瓷研究所有限公司 | Alumina fiber-magnesia-alumina spinel porous ceramic and preparation method thereof |
-
2002
- 2002-02-27 JP JP2002050749A patent/JP2003246686A/en active Pending
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JP2017132664A (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | クアーズテック株式会社 | Particle for unshaped refractory material |
CN112279637A (en) * | 2020-11-03 | 2021-01-29 | 江苏省陶瓷研究所有限公司 | Alumina fiber-magnesia-alumina spinel porous ceramic and preparation method thereof |
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