JP2007217235A - セラミックス多孔体およびセラミックス多孔体の製造方法 - Google Patents
セラミックス多孔体およびセラミックス多孔体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】セラミック繊維の集合体から構成され、下記要件(a)および(b)を同時に満足するセラミックス多孔体。
要件(a):多孔体を構成するセラミック繊維の平均繊維径が50〜2000nmであること。
要件(b):多孔体の密度が0.01〜2g/cm3であること。
【選択図】なし
Description
すなわち本発明の目的は、
セラミック繊維の集合体から構成され、下記要件(a)および(b)を同時に満足するセラミックス多孔体によって達成することができる。
要件(a):多孔体を構成するセラミック繊維の平均繊維径が50〜2000nmであること。
要件(b):密度が0.01〜2g/cm3であること。
セラミック繊維のプレカーサー繊維を作製する段階と、セラミック繊維のプレカーサー繊維の集合体を圧縮しセラミックス多孔体前駆体を作製する段階と、前記セラミックス多孔体前駆体を焼成する段階を含む、セラミックス多孔体の製造方法によって達成される。
本発明のセラミックス多孔体は、セラミック繊維の集合体から構成され、下記要件(a)及び(b)を同時に満足するセラミックス多孔体である。
要件(a):多孔体を構成するセラミック繊維の平均繊維径が50〜2000nmであること。
要件(b):密度が0.01〜2g/cm3であること。
[数1]
P=1−ρ/ρ*
(ρ:セラミックス多孔体の密度、ρ*:セラミックスの真密度)
本発明のセラミックス多孔体を製造するには、前述の要件を同時に満足するようなセラミックス多孔体が得られる手法であればいずれも採用することができるが、セラミック繊維のプレカーサー繊維を作製する段階と、セラミック繊維のプレカーサー繊維の集合体を圧縮しセラミックス多孔体前駆体を作製する段階と、前記セラミックス多孔体前駆体を焼成する段階を含む、セラミックス多孔体の製造方法が好ましい一態様として挙げることができる。
前述の電極は、金属、無機物、または有機物のいかなるものでも導電性を示しさえすれば用いることができ、また、絶縁物上に導電性を示す金属、無機物、または有機物の薄膜を持つものであっても良い。
本発明の製造方法では、静電紡糸法によって紡糸を行うため、繊維構造体は捕集基板である電極上に積層される。捕集基板に平面を用いれば平面状の不織布が得られるが、捕集基板の形状を変えることによって、所望の形状の構造体を作製することも出来る。
また、繊維構造体が基板上の一箇所に集中して積層されるなど、均一性が低い場合には、基板を揺動かしたり、回転させたりすることも可能である。
得られたセラミックス多孔体の破断面を走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製S−2400)により撮影(倍率2000倍)して得た写真図から無作為に20箇所を選んで繊維径を測定し、すべての繊維径(n=20)の平均値を求めて、セラミックス多孔体を構成するセラミック繊維の平均繊維径とした。
得られたセラミックス多孔体の圧縮強度を、ハンディー圧縮試験機(カトーテック株式会社製KES−G5)により、平面圧子(1mm2)を用いて測定した。
チタンテトラノルマルブトキシド(和光純薬工業株式会社製、一級)1重量部に、酢酸(和光純薬工業株式会社製、特級)1.3重量部を添加し均一な溶液を得た。この溶液にイオン交換水1重量部を撹拌しながら添加することにより溶液中にゲルが生成した。生成したゲルは、更に撹拌を続けることにより解離し、透明な溶液を調製することが出来た。
オルト珪酸テトラエチル(和光純薬工業株式会社製)1重量部にpH2に調製した硫酸水溶液を1重量部添加した。硫酸水溶液を添加した溶液は、添加直後は相分離しているが、室温にて10分間激しく撹拌することにより相溶化した。この相溶化した溶液に、塩基性塩化アルミニウム水溶液(大明化学工業株式会社製、商品名:アルファイン83、Al2O3換算含有量:23.3wt%、塩基度:83.1wt%)、ポリエチレンオキシド(シグマアルドリッチ社製、平均分子量200,000)を混合し、珪素とアルミニウムの混合比がSiO2/Al2O3換算で1/1(重量比)であり、ポリエチレンオキシドが1wt%含まれる紡糸溶液を調製した。この紡糸溶液から図2に示す装置を用いて、セラミック繊維のプレカーサー繊維を作製した。噴出ノズル1の内径は0.3mm、電圧は15kV、噴出ノズル1から電極4までの距離は15cmであった。得られたセラミック繊維のプレカーサー繊維29mgを内径が12mmの円筒形の金型へ入れ、円筒の上面から圧縮し、直径12mm、厚みが2.0mmの円筒型のセラミックス多孔体前駆体を得た。得られたセラミックス多孔体前駆体を空気雰囲気下で電気炉を用いて1000℃まで1.6時間で昇温し、その後1000℃で2時間保持することにより焼成し、セラミックス多孔体を得た。セラミックス多孔体は、直径7.5mm、厚みが1.5mmの円筒体であり、重量が14mgであり、密度は0.21g/cm3であった。圧縮強度を測定したところ、7.9MPaであった。得られたセラミックス多孔体の破断面を電子顕微鏡で観察したところ、平均繊維径は400nmであった。得られたセラミックス多孔体の破断面の走査型電子顕微鏡写真を図5及び図6に示す。
2 溶液
3 溶液保持槽
4 電極
5 高電圧発生器
6 イオナイザー
Claims (6)
- セラミック繊維の集合体から構成され、下記要件(a)および(b)を同時に満足するセラミックス多孔体。
要件(a):多孔体を構成するセラミック繊維の平均繊維径が50〜2000nmであること。
要件(b):多孔体の密度が0.01〜2g/cm3であること。 - 前記セラミックス多孔体の圧縮強度が0.1MPa以上である、請求項1記載のセラミックス多孔体。
- 前記セラミック繊維を構成するセラミックスが、酸化物系セラミックスである、請求項1記載のセラミックス多孔体。
- セラミック繊維のプレカーサー繊維を作製する段階と、セラミック繊維のプレカーサー繊維の集合体を圧縮しセラミックス多孔体前駆体を作製する段階と、前記セラミックス多孔体前駆体を焼成する段階を含む、セラミックス多孔体の製造方法。
- 前記セラミック繊維のプレカーサー繊維を作製する段階が静電紡糸法による、請求項5記載のセラミックス多孔体の製造方法。
- 前記静電紡糸法で使用する溶媒中の水の割合が、全溶媒重量を基準として10〜100%の範囲にある、請求項6記載のセラミックス多孔体の製造方法。
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JP2011094258A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Nichias Corp | 無機繊維 |
JP2011219359A (ja) * | 2011-06-14 | 2011-11-04 | Teijin Ltd | セラミックス多孔体の製造方法 |
Citations (3)
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JPH07330459A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-12-19 | Aerospat Soc Natl Ind | アルミナ繊維系断熱材料およびその製造方法 |
JP2003073964A (ja) * | 2001-06-08 | 2003-03-12 | Japan Vilene Co Ltd | 無機系構造体の製造方法、及び無機系構造体 |
WO2006001403A1 (ja) * | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Teijin Limited | 無機系繊維、繊維構造体およびその製造方法 |
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2006
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