JP2008260655A - セラミック多孔体とそれを使用したセンサー等のフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック多孔体１を用いた小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗を有するセンサー等のフィルターを提供することを目的とする。
【解決手段】気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したセラミック多孔体１は、内部が気泡３によって形成される多孔構造で、気泡の径を小さくすることで、小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体が得られ、このセラミック多孔体に化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂２コーティングを施すことで、セラミック多孔体の骨格を形成する表面に均一な薄膜厚が形成でき、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック多孔体からなるセラミック多孔体に関するものである。

近年、セラミック多孔体は機能性材料として、高耐熱・軽量であることに加え、高透過率、大表面積、吸音、断熱性等のような特性を有しており、これらを利用した、フィルター、センサー、触媒、建材等に応用され、製品の種類や形状によって使い分けられている。

特にセンサーのフィルター等に用いられる場合には、多孔成形による通気性、通液性及びそれによる汚れ安く清掃性に劣る欠点がある。そのため、図３に示すようなセラミックスラリーが付着したポリウレタンフォームを焼成することによって得られた三次元網状骨格構造を有するセラミック多孔体１からなり、油脂のミストを捕集して油分を回収する厨房用グリスフィルターにおいて、上記セラミック多孔体１として空孔率が７０〜９０％、見掛け比重が０．３〜０．５、セル４数が８〜１５個／２５ｍｍであるものを用いると共に、セラミック多孔体１の骨格表面の一部もしくは全部をアルミナを１５〜３０重量％含む釉薬で被覆し、かつセラミック多孔体１のセル４長径方向の圧力損失を風速１０ｍ／秒において１２０〜２００ｍｍＡｑ／２５ｍｍとし、セル４長径方向に対し直角方向の圧力損失とセル４長径方向の圧力損失との比率を２以下としたことを特徴とする厨房用グリスフィルターとしたものが考えられた（例えば、特許文献１参照）。

このセラミック多孔体１によれば、三次元網状骨格を有するセラミック多孔体１の骨格構造の一部又は全部をアルミナを１５〜３０重量％含む釉薬で被覆することにより、該骨格構造の表面にある気孔や骨格中心のポリウレタンフォーム材料焼失孔を閉塞し得て油分が吸収されることを可及的に防止し得、油分の除去効率（回収効率）を顕著に向上することができると共に、このように除去効率が高まったことにより、長期連続運転しても捕捉効率が良好に維持され、また、アルミナを１５〜３０重量％含有する釉薬を用いることにより、アルカリに長期浸漬した後の機械的強度を高めることができ、グリスフィルターの安定した長期連続使用が可能にすることができる。
特開平５−２９３３１９号公報

しかしながら、このようにセラミックスラリーが付着したポリウレタンフォームを焼成することによって得られた三次元網状骨格構造を有するセラミック多孔体１は、センサーのフィルター等に用いようとすると、そのセルの大きさを小さくしなければならないが、工法的にポリウレタンフォームにセラミックスラリーを付着させるため、セル４の大きさをあまり小さくすることができない上に、小さなセル４ができたとしても、釉薬で被覆する構成では、釉薬でセルが埋まってしまい、通気抵抗が安定しないという心配があった。

上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、セラミック多孔体の気孔径を小さく製作し、かつ、そのセラミック多孔体の骨格構造の表層に化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングで安定して均一な薄膜厚の撥水性を有する樹脂コーティングを施すことで、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗を有するセンサー等のフィルターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明のセラミック多孔体は、１ｍｍ以下の気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したものを焼成して造られるセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施した構成としてある。

上記した構成により、気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したセラミック多孔体は、内部が気泡あるいはアクリルボール等の多孔化材によって形成される多孔構造で、気泡あるいはアクリルボール等の多孔化材の径を小さくすることで、小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体が得られる。また、この得られた小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体に化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施すことで、セラミック多孔体の骨格を形成する表面に均一な薄膜厚が形成でき、セラミック多孔体の気孔の目詰まりの少なくて撥水性を有する樹脂コーティングを施すことができるようになり、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになる。

本発明のセラミック多孔体によれば、ゲルキャスティング法で成形したものを焼成して造られるセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施すことにより、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られ、センサーのフィルター等の幅広い用途に展開が可能となる。

第１の発明によるセラミック多孔体は、１ｍｍ以下の気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したものを焼成して造られるセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施した構成としてある。

そして、気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したセラミック多孔体は、内部が気泡あるいはアクリルボール等の多孔化材によって形成される多孔構造で、気泡あるいはアクリルボール等の多孔化材の径を小さくすることで、小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体が得られる。また、この得られた小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体に化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施すことで、セラミック多孔体の骨格を形成する表面に均一な薄膜厚が形成でき、セラミック多孔体の気孔の目詰まりの少なくて撥水性を有する樹脂コーティングを施すことができるようになり、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになる。

第２の発明によるセラミック多孔体は、特に第１の発明の酸化物系セラミック材料を、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の混合酸化物もしくは複合酸化物あるいはその両方を主成分とするようにしたものである。

そして、酸化物系セラミック材料を、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の混合酸化物もしくは複合酸化物あるいはその両方を主成分とするようにしてあり、該セラミック多孔体を焼成するとＡｌ_２Ｏ_３は収縮側に、ＳｉＯ_２は膨張側に働き、このＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２混合比率をバランスさせることにより、低膨張率の精度良いセラミック多孔体が得られるようになり、所望の形状にするための後加工が不要あるいは少なくすることができるようになる。

第３の発明によるセラミック多孔体は、特に第１〜２の発明の気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したものを焼成して略棒状に形成したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施したのち、略同一形状に複数にスライスして得る構成としてある。

そして、棒状に形成したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施したのち、所定の形状にスライスしてあるので、比較的強度が強い棒状態で化学的蒸着処理を施すことで、セラミック多孔体の強度が大幅に増し、それを所定の形状にスライスして、用いることにより、スライス時・組立時の損傷を防止でき、また完成品の状態でもセラミック多孔体で形成された音響整合層の一部が欠けたり、発塵することを低減でき、組立時等の取り扱いがしやすくなる。

第４の発明によるセラミック多孔体は、特に第３の発明の化学的蒸着処理は、気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるような樹脂材料を用いた構成としてある。

そして、化学的蒸着処理を、中真空雰囲気で気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるような樹脂材料を用いてあるので、気化状態の樹脂材料はモノマーで粒子が小さく狭い隙間にも入り込んでいき、付着したときに、強固なポリマーとなり、膜を形成するので、セラミック多孔体の気孔径が１μｍ以下の細孔まで入り込んでいき、骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように形成できる。また、厚さの精密なコントロールが可能であり、薄膜でピンホールのないコーティングをすることにより、耐汚損性を高くでき、化学的蒸着処理によるコーティングばらつきを少なくすることができる。

第５の発明によるセラミック多孔体は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック多孔体を流体通路中に配設するセンサー等のフィルターとして用いるものである。

そして、上記した第１〜第５のいずれか１つの発明の作用効果が得られ、複雑な形状でも対応でき、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになり、高品位の流体通路中に配設するセンサー等のフィルターを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるセラミック多孔体１のＡ部断面拡大図である。

図１において、本発明のセラミック多孔体１の製造方法は、６５重量％〜８５重量％の炭化ケイ素と、酸化物系セラミック材料からなる無機粉末と、水溶媒と、ゲル化剤を用いて気泡含有スラリーを調整する気泡含有スラリー調整工程と、気泡含有スラリーを成形用
型内に注入して略棒状に成形する成形工程と、略棒状に成形した成形物を乾燥させるための乾燥工程と、成形物を酸化焼成するための焼成工程とからなる。これによってできた成形物に気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるようなような樹脂材料を気化させ行う化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂２コーティングを施し樹脂膜を形成した後、略同一形状に複数にスライスして得られるようになっている。

まず、気泡含有スラリー調整工程について説明する。

本発明の実施例の気泡含有スラリー調整工程は、無機粉末と、水もしくは有機溶媒あるいはその両方と、ゲル化剤を用いてスラリーを調整するスラリー調整工程と、スラリーに起泡剤を添加するとともに気泡を導入する気泡導入工程とを行うものである。

上記のスラリー調整工程は、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料、水、ゲル化剤を混合することにより行われる。この混合は、ポットミル、ボールミル等により炭化ケイ素粉末等を粉砕しながら、炭化ケイ素の平均粒径が、１〜２０μｍ程度になるまで行われる。また、無機粉末に対して炭化ケイ素は、６５重量％〜８５重量％混合されている。

ここで、炭化ケイ素粉末含有量が６５重量％〜８５重量％であれば、酸化焼成による膨張効果を十分に得ることができ成形用型に対するセラミック多孔体１の寸法変化率が十分に小さくなる。言い換えると、成形用型に対するセラミック多孔体１の寸法精度が高くなる。一方、炭化ケイ素が６５重量％より少ない場合は、酸化焼成による膨張効果を十分に得ることができず寸法変化率が十分に小さくならないと考えられる。また、炭化ケイ素が、８５重量％を超える場合は、酸化焼成による膨張効果を十分に得ることができるが焼成物がクラッキングするおそれがある。

次に、酸化物形成材料として、アルミナ及び木節粘土の混合物を使用し、アルミナは、５重量％〜２０重量％混合し、粘土鉱物は、５重量％〜２０重量％混合する。ここで、上記の酸化物系セラミック材料としては、例えば、アルミナ、珪石、ムライト、コーディエライト、粘土鉱物、ジルコニア、長石、陶石、ガラス等を使用し、主成分としては、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２の混合酸化物もしくは複合酸化物とすることが好ましく、具体的にはアルミナ及び粘土鉱物、また、粘土鉱物としては、木節粘土が用いられる。

なお、酸化物系セラミック材料としては、これらに限定されるものではなく、酸化焼成下、収縮挙動を伴いながら相互に焼き付く性質のあるものであればいかなるものであってもよい。

次に、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料粉末を混濁する媒体としては、水もしくは有機溶媒あるいはその両方が使用され、環境的には好ましくは水であるが、有機溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類等を使用する。また、セラミックスラリー中には、セラミック粉末を均一に含有させるため、分散剤を加えてもよい。分散剤としては、公知の分散剤が使用され、例えば、ポリカルボン酸系分散剤、具体的には、ポリカルボン酸アンモニウム、ポリカルボン酸ナトリウムが使用できる。

水もしくは有機溶媒あるいはその両方は、炭化ケイ素粉末及び酸化物系セラミック材料粉末１００重量部に対して、２５〜４０重量部、特に、３０〜３５重量部加えられる。

ゲル化剤としては、合成樹脂もしくは天然高分子等を用いることができ、合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかを使用することができ、特に、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がよく、メタクリルアミド（有機モノマー）とメチレンビスアクリルアミド（架橋剤）を使用することが好ましい。また、熱可塑性樹脂と
しては、ビニル系樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等が使用でき、特に、ポリビニルアルコール等が好ましい。

そしてまた、天然高分子としては、セルロース、メチルセルロース、卵蛋白、でんぷん、寒天等の天然多糖類などが使用でき、特に、メチルセルロースであることが好ましい。

また、ゲル化剤としては、特に、ラジカル重合性有機モノマー（メタクリルアミド、アクリル酸、ジメチルアミノエチルメタクリレート、メトキシポリモノメタアクリレート、メタアクリル酸、ｎ−ビニルピロリドンなどの一官能基モノマー、また、ジメチルテトラジアミン、Ｎ,Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド、ポリジメチルアクリレート、トリアリルアミンなどの二官能基モノマー）が使用でき、Ｎ,Ｎ'−メチレンビスアクリルアミドであることが好ましい。このゲル化剤としては、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料の粉末を分散してゲル化可能であるとともに、焼成工程において分解され気化するものであればいかなるものであってもよい。

そして、ゲル化剤は、炭化ケイ素粉末及び酸化物系セラミック材料粉末１００重量部に対して、５〜２０重量部、特に、１０〜１５重量部加える。また、スラリーには、公知の潤滑剤及び増粘剤を添加してもよい。そしてまた、スラリー調整後もしくはスラリー調整工程中において減圧脱気することが好ましい。

次に、スラリーに起泡剤を添加するとともに気泡を導入する気泡導入工程について説明する。

気泡導入工程は、スラリーに界面活性剤、タンパク質系起泡剤等の起泡剤を添加して攪拌することにより行われる。上記界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸等の陰イオン界面活性剤や、高級アルキルアミノ酸等の陽イオン界面活性剤等を使用する。そして、界面活性剤を添加して激しく攪拌することによりスラリー中には気泡が形成されるが、この攪拌は、窒素雰囲気化にて行うことが好ましい。具体的に、スラリーをビーカーに入れ、開始剤、触媒、界面活性剤を所定量添加し、窒素雰囲気中で、ダブルロールミキサーにより、最終的な気泡導入量が２０〜７０％となるように数分間攪拌調整する。

気泡導入工程によりスラリー中に導入された気泡は、成形工程、乾燥工程、焼成工程後に、図１に示すように複数の気孔３となる。

また、気泡導入工程では、ゲル化促進剤が添加される。また、有機モノマー等の重合に開始剤が必要な場合は、開始剤が添加される。ゲル化促進剤としては、テトラメチルエチルジアミン、過酸化水素化合物、アゾあるいはジアゾ化合物等、特に、テトラメチルエチルジアミンを使用でき、開始剤としては、過硫酸ソーダ、過硫酸アンモニウム等、特に、過硫酸アンモニウムを使用できる。ゲル化剤にもよるが、ゲル化促進剤及び開始剤は、界面活性剤を添加する際にスラリーに添加する。

なお、気泡導入工程は、スラリーに界面活性剤を添加して攪拌することにより行うことに限定されるものではない。例えば、スラリー中に窒素ガス等の不活性ガスを送り込みスラリー中に気泡を導入してもよい。

ここで、気泡導入工程においてスラリー中に形成される気泡３の導入量や気泡３の径は、界面活性剤の添加量、スラリーの粘度、攪拌の強度等で調整することができる。

次に、気泡含有スラリーを成形用型内に注入して成形するゲルキャスティング法により行われる成形工程について説明する。

まず、気泡導入工程で準備した気泡含有スラリーを成形用型内に流し込み、一定時間が経過してスラリーがゲル化（固化）した後、ゲル化した成形物を成形用型から取り出す。

次に、成形物を乾燥させるための乾燥工程を行う。乾燥工程において成形物の寸法は、乾燥前成形物の寸法（成型用型の寸法）より収縮する。成形用型から取り出された成形物は、湿度調整しながら４０〜１００ｈｒ間乾燥する。乾燥温度としては、１５〜５０℃、特に、２５〜４０℃であることが好ましく、乾燥工程の湿度としては、特に、４０〜９５％であることが好ましい。

次に、乾燥させた成形物を酸化焼成する焼成工程について説明する。

焼成温度は、炭化ケイ素、酸化物系セラミック材料の融点より低い温度で行われる。具体的に、焼成温度は、１０００℃〜１６００℃、特に、１２００℃〜１４００℃で行うことが好ましい。焼成時間は、１．５〜２．５ｈｒであることが好ましい。焼成することにより、上述したゲル化剤、ゲル化促進剤、触媒、水は分解もしくは気化し、図１に示すセラミック多孔体１が作製される。

図１に示すセラミック多孔体１は、炭化ケイ素および酸化焼成により炭化ケイ素の周囲に形成された酸化ケイ素と、酸化焼成された酸化物系セラミック材料により構成されたセラミックマトリックス４と、マトリックスにより形成された複数の気孔３と、セラミックマトリックス４粒子間に形成された微細気孔と、気孔３同士が隣接する部位に形成された中気孔とを有している。

酸化焼成により、炭化ケイ素粒子は酸化され、炭化ケイ素の表面に酸化ケイ素が形成される。そして、炭化ケイ素、酸化ケイ素は、酸化物系セラミック材料を焼結助剤として焼結され、上述したセラミックマトリックスを構成する。そして、酸化ケイ素が炭化ケイ素粒子の周囲に生成されることにより、酸化ケイ素を含む炭化ケイ素部分の体積は焼成前の炭化ケイ素単体の体積より増加し、酸化焼成された酸化物系セラミック材料部分の体積は、酸化焼成前の酸化物系セラミック材料の体積より減少する。そして、焼成工程において、セラミック多孔体１の体積は、全体として、乾燥させた成形物の体積より増加する。

したがって、体積膨張する酸化ケイ素を含む炭化ケイ素部分の体積と体積収縮する酸化焼成された酸化物系セラミック材料部分の体積の混合比率をバランスさせることにより、セラミック多孔体１の体積膨張収縮を調整できるようになる。

ここで、成形用型に対する焼成工程後の焼成物の寸法変化率は、±３．０％以下であることが好ましく、特に、±１．０％以下であることが好ましい。寸法変化率が、この程度であれば、成形用型に対する寸法の変化が小さいため、焼成後に所望な寸法となるように加工する必要がなく若しくは少しの加工で所望な寸法とすることができる。

また、成形用型に対する焼成工程後の焼成物の体積変化率は、±９．０％以下であることが好ましく、特に、±３．０％以下であることが好ましい。体積変化率がこの程度であれば、成形用型に対する寸法の変化が小さいため、焼成後に所望な寸法となるように加工する必要がなく若しくは少しの加工で所望な寸法とすることができる。

すなわち、セラミック多孔体１の原料スラリーを成形用型を用いて成形した後乾燥させると成形物は収縮挙動を示しことに対し、乾燥成形物を酸化焼成すると焼成体（セラミック多孔体１）は乾燥成形物に対して膨張挙動を示すようにして、結果として、乾燥工程における収縮挙動と、焼成工程における膨張挙動が打ち消し合い、セラミック多孔体１の成
形用型に対する寸法変化率は小さくすることができるようになる。

例えば、作成されたセラミック多孔体１セラミック多孔体１を、６５重量％〜８５重量％の炭化ケイ素と、酸化物系セラミック材料からなる無機粉末を用いて調整した気泡含有スラリーより作製された成形物を酸化焼成すると、気泡含有スラリーより作製された成形用型に対する酸化焼成物の寸法変化率が、±３．０％以下とすることができる。

以上のように、本発明のセラミック多孔体１の製造方法によれば、成形用型に対する寸法変化率が小さいセラミック多孔体１を製造することができる。

更に詳しく説明すると、このセラミック多孔体１は、炭化ケイ素と酸化物系セラミック材料からなる無機粉末を酸化焼成することにより形成された多孔体であって、セラミック多孔体１は、セラミックマトリックスと、セラミックマトリックスにより形成された複数の気孔を有し、さらに、セラミックマトリックスは、炭化ケイ素と酸化焼成により炭化ケイ素の周囲に形成された酸化ケイ素と酸化焼成されたセラミック材料により構成されている。

また、本発明のセラミック多孔体１は、セラミックマトリックスを形成するセラミック粒子間により形成された微細気孔６を有している。また、セラミックマトリックスは、図１に示すように、気孔３同士が隣接する部位に形成された中気孔を有している。

上記微細気孔は、炭化ケイ素、酸化ケイ素、酸化物系セラミック材料粒子の粒子間に形成された空孔である。微細気孔は、気孔もしくは外部と連通する平均孔径０．１〜５μｍの開気孔あるいは孤立した閉気孔として形成されている。そして、セラミックマトリックス中には、表面が酸化されて酸化ケイ素の膜で覆われた炭化ケイ素粒子が主に充填されており、その周囲にＡｌ_２Ｏ_３粒子及び粘土粒子が分散していて、粒子間に微細気孔（空隙）が存在する。

また気孔３は、セラミックマトリックス内に形成されていて、セラミックマトリックス内に形成された外部と連通しない閉気孔、もしくは外部と連通する開気孔として形成されている。気孔３の形状としては、気泡から形状を形成するため、略球形、略楕円球形状等となっている。

さらに中気孔は、図１に示すように、気孔３を構成するマトリックス内壁において開口しており、隣接する気孔同士を連通するチャンネルとして形成されていて、中気孔が形成されていることにより、気孔３は複数連通するものとなっている。

ここで、該セラミック多孔体１の強度は、セラミックマトリックスを形成する構造ができるだけ均一であることが望ましく、気泡導入時に気泡を均一に細かく導入することで、セラミックマトリックスにより形成された複数の気孔３が小気孔径でかつ気孔径分布を狭くすることができ、高い曲げ強度を有するように構成できるようになる。

したがって、該セラミック多孔体１は、高気孔率を維持しつつ小気孔径かつ気孔径分布が狭くすることで、高い曲げ強度を有するように構成できる。

このようにしてできた略棒状のセラミック多孔体に、気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるようなような樹脂材料を気化させ行う化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施し樹脂膜を形成したのち、略同一形状に複数にスライスして得られるようになっている。

ここで、化学的蒸着処理は、物理的蒸着とともに代表的な薄膜形成技術としてあげられ、「膜を形成しようとする材料を構成する元素からなる、１種以上の化合物気体、単体気体を、膜をその上に形成する物体（基材）上に供給し、励起作用を加えることにより、気相または基材表面で化学反応を起こさせて膜を形成させる方法」である。そして、具体的には、本実施例の化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングでは、「ポリパラキシリレン（poly-pala-xylylene）」のコーティングを用いており、そのコーティング方法は、化学蒸着による３つの工程からなり、初めに原料を「気化室」に入れ、システム全体を真空状態にする。ここで熱を加えると、原料が気体となって室内を浮遊し始める。次に「熱分解」を行い気体の安定性、反応性を高め、最後に「蒸着室」におかれた部品（基材）への吸着・重合を行う。コーティングされた樹脂膜は、高純度の結晶性ポリマーで、水蒸気やガスの透過が少なく、耐薬品性、電気絶縁性、誘電特性、防湿、防汚、防錆・防食、微粉の防止等、の特徴を持ち、またコーティングも、約０．２μm（マイクロメートル）〜７５μmまでの厚さのコントロールが可能であり、液状ではどうしてもムラの出てしまう鋭角部、エッジ部、目詰まりをする小気孔内壁へも均一で安定した薄膜を形成できるものである。

つまり、化学的蒸着処理を、中真空雰囲気で気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるような樹脂材料を用いてあるので、モノマーで粒子が小さく狭い隙間にも入り込んでいき、付着したときに、強固なポリマーとなり、樹脂膜を形成する。したがって、セラミック多孔体の気孔径が１μｍ以下の細孔まで入り込んでいき、気孔３、中気孔、微細気孔を介して内部の骨格を形成するセラミックマトリックス内壁表面に、所定の厚みになるように樹脂コーティングによる樹脂膜を形成できる。また、厚さの精密なコントロールが可能であり、薄膜でピンホールのないコーティングによる樹脂膜を形成することにより、耐汚損性の高くでき、化学的蒸着処理によるコーティングばらつきを少なくすることができる。

また、気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したセラミック多孔体は、内部が気泡によって形成される多孔構造で、気泡の径を小さくすることで、小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体が得られる。また、この得られた小さくて緻密な気孔径のセラミック多孔体に化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施すことで、セラミック多孔体の骨格を形成する表面に均一な薄膜厚が形成でき、セラミック多孔体の小さくて緻密な気孔の目詰まりの少なくて撥水性を有する樹脂コーティングを施すことができるようになり、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになる。

そして、酸化物系セラミック材料を、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の混合酸化物もしくは複合酸化物あるいはその両方を主成分とするようにしてあり、該セラミック多孔体を焼成するとＡｌ_２Ｏ_３は収縮側に、ＳｉＯ_２は膨張側に働き、このＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の混合比率をバランスさせることにより、低膨張率の精度良いセラミック多孔体が得られるようになり、所望の形状にするための後加工が不要あるいは少なくすることができるようになる。

さらに、棒状に形成したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施したのち、所定の形状にスライスしてあるので、比較的強度が強い棒状態で化学的蒸着処理を施すことで、セラミック多孔体の強度が大幅に増し、それを所定の形状にスライスして、用いることにより、スライス時・組立時の損傷を防止でき、また完成品の状態でもセラミック多孔体で形成された音響整合層の一部が欠けたり、発塵することを低減でき、組立時等の取り扱いがしやすくなる。

したがって、化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施すことによって、複雑な形状でも対応でき、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになり、流体通路中に配設するセンサー等の高品位のフィルターを提供できる。

尚、本実施例では、気泡含有スラリー調整工程を気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーを用いて説明したが、これは、アクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリーを用いてもよい。また、略棒状に形成したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理を施したのち、略同一形状に複数にスライスして得る構成で説明したが、これは、略棒状に形成したセラミック多孔体を略同一形状に複数にスライスしたのち、セラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理を施すようにしてもよい。さらに、ゲルキャスティング法で成形したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理を施したものを加工せずに直接使用してもよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。

本発明は、セラミック多孔体を複雑な形状でも対応でき、小さくて緻密な気孔径で安定した通気抵抗で、かつ、耐汚損性の高く軽くて強度も高いものが得られるようになり、流体通路中に配設するセンサー等のフィルターなどの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるセラミック多孔体１のＡ部断面拡大図 本発明の実施の形態１における撥水性の膜形成装置図 従来のセラミック多孔体断面図

符号の説明

１ セラミック多孔体
２ 撥水性を有する樹脂
３ 気孔

Claims (5)

1. １ｍｍ以下の気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したものを焼成して造られるセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施したセラミック多孔体。
2. 前記酸化物系セラミック材料は、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の混合酸化物もしくは複合酸化物あるいはその両方を主成分とする請求項１に記載のセラミック多孔体。
3. 気泡導入された酸化物系セラミック材料からなるスラリーあるいはアクリルボール等の多孔化材を添加した酸化物系セラミック材料からなるスラリー中にモノマーを溶解させ成形用型内に注入するゲルキャスティング法で成形したものを焼成して略棒状に形成したセラミック多孔体の骨格を形成する表面に、所定の厚みになるように化学的蒸着処理で撥水性を有する樹脂コーティングを施したのち、略同一形状に複数にスライスして得られる請求項１または２に記載のセラミック多孔体。
4. 前記化学的蒸着処理は、気化状態がモノマーでセラミック多孔体に付着時にポリマーとなるような樹脂材料を用いてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック多孔体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック多孔体を流体通路中に配設するセンサー等のフィルター。