JP2880002B2 - セラミックス多孔体 - Google Patents
セラミックス多孔体Info
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Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルター、触媒坦
体、バイオリアクター、軽量耐火物等の用途に好適なセ
ラミックス多孔体に関する。
体、バイオリアクター、軽量耐火物等の用途に好適なセ
ラミックス多孔体に関する。
【０００２】
【従来の技術】連通気孔を有するセラミックス多孔体
は、溶融金属用フィルター、排ガスフィルター、液体フ
ィルター、触媒坦体、バイオリアクター及び軽量耐火物
等に有用であり、すでに数多く実用化されている。これ
らの用途に適用する多孔体には透過する気体又は液体の
通過抵抗、換言すれば圧力損失を低くするためにその気
孔は連続し、且つ気孔率が６０％以上であり、更に装着
時或いは使用時の破損を防ぐため１０ｋｇ／ｃｍ2 以上
の曲げ強度を有している等の特性が要求される。
は、溶融金属用フィルター、排ガスフィルター、液体フ
ィルター、触媒坦体、バイオリアクター及び軽量耐火物
等に有用であり、すでに数多く実用化されている。これ
らの用途に適用する多孔体には透過する気体又は液体の
通過抵抗、換言すれば圧力損失を低くするためにその気
孔は連続し、且つ気孔率が６０％以上であり、更に装着
時或いは使用時の破損を防ぐため１０ｋｇ／ｃｍ2 以上
の曲げ強度を有している等の特性が要求される。
【０００３】従来、これら多孔体はアルミナ、ジルコニ
ア、チタン酸アルミニウム、コージェライト等を原料と
し、ウレタンフォームの表面にセラミックス原料粉末を
分散させたスラリーを付着せしめた後焼成する方法、或
いは発泡した合成樹脂球状物の集合体の間隙に同様なス
ラリーを充填した後焼成する方法により製造されてい
た。しかし、これらセラミックス原料を使用した場合、
１３５０℃を越える温度で焼成しないと高強度の多孔体
が得られなかった。そして、焼成温度が１３５０℃を越
えると、高耐熱性の高価な設備を必要とするうえ、焼成
に要する消費エネルギーコストも多大なものとなり製品
コストが高くならざるを得なかった。
ア、チタン酸アルミニウム、コージェライト等を原料と
し、ウレタンフォームの表面にセラミックス原料粉末を
分散させたスラリーを付着せしめた後焼成する方法、或
いは発泡した合成樹脂球状物の集合体の間隙に同様なス
ラリーを充填した後焼成する方法により製造されてい
た。しかし、これらセラミックス原料を使用した場合、
１３５０℃を越える温度で焼成しないと高強度の多孔体
が得られなかった。そして、焼成温度が１３５０℃を越
えると、高耐熱性の高価な設備を必要とするうえ、焼成
に要する消費エネルギーコストも多大なものとなり製品
コストが高くならざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記既存
のセラミックス多孔体の有する問題点に鑑がみ鋭意研究
を続けた結果、特定のセラミックス多孔体を使用するこ
とによりこれらの用途に好適な物性を具備したセラミッ
クス多孔体が得られることを見い出し本発明を完成した
ものである。本発明の目的とするところは、１０００℃
程度の耐熱性を有する高強度のセラミックス多孔体を提
供するにある。本発明の他の目的は、比較的低温で焼成
可能な安価なセラミックス多孔体を提供するにある。更
に他の目的及び効果は以下の説明から明らかにされよ
う。
のセラミックス多孔体の有する問題点に鑑がみ鋭意研究
を続けた結果、特定のセラミックス多孔体を使用するこ
とによりこれらの用途に好適な物性を具備したセラミッ
クス多孔体が得られることを見い出し本発明を完成した
ものである。本発明の目的とするところは、１０００℃
程度の耐熱性を有する高強度のセラミックス多孔体を提
供するにある。本発明の他の目的は、比較的低温で焼成
可能な安価なセラミックス多孔体を提供するにある。更
に他の目的及び効果は以下の説明から明らかにされよ
う。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的はアルミナ、
セメント、及びジルコンの焼成物よりなるセラミックス
多孔体であって１５〜７５重量％のＡｌ2 Ｏ3 と、３５
重量％以下のＣａＯと、２５重量％以下のＳｉＯ2 と、
５〜３５重量％のＺｒＯ2 とを含有し、且つＳｉＯ2 に
対するＣａＯの重量比が０．７〜２．１であり、ＺｒＯ
2 に対するＡｌ2 Ｏ3 の重量比が０．８〜１３であるこ
とを特徴とするセラミックス多孔体により達成される。
セメント、及びジルコンの焼成物よりなるセラミックス
多孔体であって１５〜７５重量％のＡｌ2 Ｏ3 と、３５
重量％以下のＣａＯと、２５重量％以下のＳｉＯ2 と、
５〜３５重量％のＺｒＯ2 とを含有し、且つＳｉＯ2 に
対するＣａＯの重量比が０．７〜２．１であり、ＺｒＯ
2 に対するＡｌ2 Ｏ3 の重量比が０．８〜１３であるこ
とを特徴とするセラミックス多孔体により達成される。
【０００６】本発明に用いられるセラミックス原料粉体
は、アルミナ、セメント、ジルコンである。アルミナは
最も一般的なセラミックス原料の一つであり、安定した
品質のものを安価に入手が可能なため本発明の基材とし
ては最適である。本発明に適用されるアルミナは特に限
定されないが、燒結が比較的容易な水酸化アルミニウム
を燒結した仮燒アルミナ，就中スラリーの安定性及び燒
結性より粒子径１０μｍ以下のものが最も好適である。
そして、１０μｍを越える場合は一度粉砕して１０μｍ
以下にしてから使用することが望ましい。
は、アルミナ、セメント、ジルコンである。アルミナは
最も一般的なセラミックス原料の一つであり、安定した
品質のものを安価に入手が可能なため本発明の基材とし
ては最適である。本発明に適用されるアルミナは特に限
定されないが、燒結が比較的容易な水酸化アルミニウム
を燒結した仮燒アルミナ，就中スラリーの安定性及び燒
結性より粒子径１０μｍ以下のものが最も好適である。
そして、１０μｍを越える場合は一度粉砕して１０μｍ
以下にしてから使用することが望ましい。
【０００７】セメントは、ＣａＯ及びＳｉＯ2 成分の供
給源としての役割、更には成形体の強度を得るためのバ
インダーとしての役割を果す。又、セメントは上述の役
割を果す原料として品質・価格の点からも最適である。
セメントの種類には普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫
酸塩、低熱及び白色セメント等のポルトランドセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュ
セメント等の混合セメント、膨張セメント及びアルミナ
セメント等の特殊セメントが挙げられる。本発明に適用
されるセメントは特に限定されないが、安価で入手も容
易なポルトランドセメントが適している。
給源としての役割、更には成形体の強度を得るためのバ
インダーとしての役割を果す。又、セメントは上述の役
割を果す原料として品質・価格の点からも最適である。
セメントの種類には普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫
酸塩、低熱及び白色セメント等のポルトランドセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュ
セメント等の混合セメント、膨張セメント及びアルミナ
セメント等の特殊セメントが挙げられる。本発明に適用
されるセメントは特に限定されないが、安価で入手も容
易なポルトランドセメントが適している。
【０００８】ジルコンは酸性火成岩が風化・分解・堆積
した漂砂鉱床からジルコンサンドとして産出されたもの
である。ジルコンは主にＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 成分の供
給源としての役割を果し、且つアルミナ、セメントと反
応し融剤としての役割を果す。本発明に適用されるジル
コンは特に限定されないがスラリーの安定性及び燒結性
よりその粒子径は１０μｍ以下が好ましく、更に好まし
くは１μｍ以下である。
した漂砂鉱床からジルコンサンドとして産出されたもの
である。ジルコンは主にＺｒＯ2 及びＳｉＯ2 成分の供
給源としての役割を果し、且つアルミナ、セメントと反
応し融剤としての役割を果す。本発明に適用されるジル
コンは特に限定されないがスラリーの安定性及び燒結性
よりその粒子径は１０μｍ以下が好ましく、更に好まし
くは１μｍ以下である。
【０００９】本発明のセラミックス多孔体の原料として
は、上述のようにアルミナ、セメント及びジルコンの混
合物を用いるが、その混合物中の化学組成は次のように
限定される。 Ａｌ2 Ｏ3 は１５〜７５重量％であり、好ましくは３０
〜７０重量％である。７５重量％を越えると原料に対し
て添加するセメントの量が制限されるため成形体が得ら
れず、一方１５重量％未満であると１３５０℃以上で焼
成しても十分な強度は得られない。
は、上述のようにアルミナ、セメント及びジルコンの混
合物を用いるが、その混合物中の化学組成は次のように
限定される。 Ａｌ2 Ｏ3 は１５〜７５重量％であり、好ましくは３０
〜７０重量％である。７５重量％を越えると原料に対し
て添加するセメントの量が制限されるため成形体が得ら
れず、一方１５重量％未満であると１３５０℃以上で焼
成しても十分な強度は得られない。
【００１０】ＣａＯは３５重量％以下、好ましくは２５
重量％以下である。３５重量％を越えると１３５０℃以
上で焼成しても十分な強度は得られない。ＳｉＯ2 は２
５重量％以下、好ましくは２０重量％以下である。２５
重量％を越えると１３５０℃以上で焼成しても十分な強
度は得られない。ＺｒＯ2 は５〜３５重量％、好ましく
は１０〜３０重量％である。ＺｒＯ2 の量が上記範囲を
逸脱すると１３５０℃以上で焼成しても十分な強度が得
られない。
重量％以下である。３５重量％を越えると１３５０℃以
上で焼成しても十分な強度は得られない。ＳｉＯ2 は２
５重量％以下、好ましくは２０重量％以下である。２５
重量％を越えると１３５０℃以上で焼成しても十分な強
度は得られない。ＺｒＯ2 は５〜３５重量％、好ましく
は１０〜３０重量％である。ＺｒＯ2 の量が上記範囲を
逸脱すると１３５０℃以上で焼成しても十分な強度が得
られない。
【００１１】更に、ＳｉＯ2 に対するＣａＯの重量比は
０．７〜２．１であり、好ましくは１．０〜１．６であ
る。ＳｉＯ2 に対するＣａＯの重量比が上記範囲を逸脱
すると１３５０℃で焼成しても十分な強度が得られな
い。 ＺｒＯ2 に対するＡｌ2 Ｏ3 の重量比は０．８〜１３で
あり、好ましくは２〜１０である。ＺｒＯ2 に対するＡ
ｌ2 Ｏ3 の重量比が上記範囲を逸脱すると１３５０℃で
焼成しても十分な強度が得られない。尚、本発明におい
てセメント及びジルコンに元来含まれているＭｇＯ，Ｎ
ａ2 Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 等の不純物は本発明の目的を妨げな
い限り５％以下の範囲で含有せしめてもよい。
０．７〜２．１であり、好ましくは１．０〜１．６であ
る。ＳｉＯ2 に対するＣａＯの重量比が上記範囲を逸脱
すると１３５０℃で焼成しても十分な強度が得られな
い。 ＺｒＯ2 に対するＡｌ2 Ｏ3 の重量比は０．８〜１３で
あり、好ましくは２〜１０である。ＺｒＯ2 に対するＡ
ｌ2 Ｏ3 の重量比が上記範囲を逸脱すると１３５０℃で
焼成しても十分な強度が得られない。尚、本発明におい
てセメント及びジルコンに元来含まれているＭｇＯ，Ｎ
ａ2 Ｏ，Ｆｅ2 Ｏ3 等の不純物は本発明の目的を妨げな
い限り５％以下の範囲で含有せしめてもよい。
【００１２】本発明のセラミックス多孔体はアルミナ、
セメント及びジルコンを含有するセラミックス原料粉末
を水に分散させスラリーを調製し、そのスラリーを型枠
に注入後、合成樹脂発泡体を充填し圧縮・固定すること
により合成樹脂発泡体の間隙にスラリーを十分に充填し
た後、硬化させ焼成することにより得られる。この際、
スラリーの粘度は原料粉末の沈澱による分離や取り扱い
作業性から好ましくは１００〜２０００ｃｐｓ、更に好
ましくは５００〜１０００ｃｐｓである。又、合成樹脂
発泡体の直径及び圧縮する際の圧縮量により、得られる
セラミックス多孔体の気孔径及び気孔率を任意に変える
ことが可能である。
セメント及びジルコンを含有するセラミックス原料粉末
を水に分散させスラリーを調製し、そのスラリーを型枠
に注入後、合成樹脂発泡体を充填し圧縮・固定すること
により合成樹脂発泡体の間隙にスラリーを十分に充填し
た後、硬化させ焼成することにより得られる。この際、
スラリーの粘度は原料粉末の沈澱による分離や取り扱い
作業性から好ましくは１００〜２０００ｃｐｓ、更に好
ましくは５００〜１０００ｃｐｓである。又、合成樹脂
発泡体の直径及び圧縮する際の圧縮量により、得られる
セラミックス多孔体の気孔径及び気孔率を任意に変える
ことが可能である。
【００１３】成形体は常温放置或いは加熱処理を施すこ
とでセメントを水和させ、その凝結・硬化作用によりハ
ンドリング可能な状態になる。その成形体は湿潤養生・
蒸気養生或いはオートクレーブ養生等の処理を施すこと
により更に成形体の強度を向上させることが可能であ
る。得られた成形体中の水分は殆んどはセメント中に結
晶水として取り込まれているため、特に乾燥せずに焼成
することができる。焼成は１０００℃〜１３５０℃で実
施することが好ましい。
とでセメントを水和させ、その凝結・硬化作用によりハ
ンドリング可能な状態になる。その成形体は湿潤養生・
蒸気養生或いはオートクレーブ養生等の処理を施すこと
により更に成形体の強度を向上させることが可能であ
る。得られた成形体中の水分は殆んどはセメント中に結
晶水として取り込まれているため、特に乾燥せずに焼成
することができる。焼成は１０００℃〜１３５０℃で実
施することが好ましい。
【００１４】スラリーの調製は常法により行う。例え
ば、水にセラミックス原料粉末をミキサー、ディスパー
等により分散・混合しスラリーを作成する。水の量が多
すぎるとセメントの水和反応による凝結・硬化作用が遅
延し生産性が低下し、更には成形体強度も低下する傾向
がある。水の量が少なすぎるとセラミックス原料粉末の
分散が困難になり、又スラリー粘度が高くなり合成樹脂
発泡体の間隙にスラリーを十分に充填することが困難に
なる。この際リグニンスルホン酸塩系、オキシカルボン
酸塩系等のセメント用減水剤、或いはメラニンスルホン
酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系等のセメント用高性
能減水剤の添加が有効である。以下に実施例を挙げて本
発明を具体的に説明する。
ば、水にセラミックス原料粉末をミキサー、ディスパー
等により分散・混合しスラリーを作成する。水の量が多
すぎるとセメントの水和反応による凝結・硬化作用が遅
延し生産性が低下し、更には成形体強度も低下する傾向
がある。水の量が少なすぎるとセラミックス原料粉末の
分散が困難になり、又スラリー粘度が高くなり合成樹脂
発泡体の間隙にスラリーを十分に充填することが困難に
なる。この際リグニンスルホン酸塩系、オキシカルボン
酸塩系等のセメント用減水剤、或いはメラニンスルホン
酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系等のセメント用高性
能減水剤の添加が有効である。以下に実施例を挙げて本
発明を具体的に説明する。
【００１５】
【実施例】表１に示す化学組成を有するアルミナ、セメ
ント及びジルコンの各原料を表２に示す組成比になるよ
うに適時混合し、その混合粉末を適量の水及びセメント
用減水剤の混合物に分散しスラリーを調製した。スラリ
ー１００ｃｃを１００×１００×５０ｍｍの鉄製容器に
注入し、予め直径１ｍｍに発泡させたポリスチロール球
４００ｃｃを充填した後、油圧ジャッキで高さ方向に２
０％圧縮し、固定して一昼夜放置し十分に硬化させて成
形体を得た。得られた成形体を切断し１００×３０×１
０ｍｍの試験片を作成し、１３００℃で焼成しセラミッ
クス多孔体を得た。
ント及びジルコンの各原料を表２に示す組成比になるよ
うに適時混合し、その混合粉末を適量の水及びセメント
用減水剤の混合物に分散しスラリーを調製した。スラリ
ー１００ｃｃを１００×１００×５０ｍｍの鉄製容器に
注入し、予め直径１ｍｍに発泡させたポリスチロール球
４００ｃｃを充填した後、油圧ジャッキで高さ方向に２
０％圧縮し、固定して一昼夜放置し十分に硬化させて成
形体を得た。得られた成形体を切断し１００×３０×１
０ｍｍの試験片を作成し、１３００℃で焼成しセラミッ
クス多孔体を得た。
【００１６】得られたセラミックス多孔体の気孔率は全
て７０％以上であった。曲げ強度はスパン４０ｍｍ、ク
ロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎで三点曲げ強度
を測定した。測定結果を表２，表３に示した。
て７０％以上であった。曲げ強度はスパン４０ｍｍ、ク
ロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎで三点曲げ強度
を測定した。測定結果を表２，表３に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】本発明に係るセラミックス多孔体は、比
較的低温で焼成することにより製造でき、安価且つ１０
００℃程度の耐熱性を有する高強度のものである。
較的低温で焼成することにより製造でき、安価且つ１０
００℃程度の耐熱性を有する高強度のものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミナ、セメント及びジルコンの焼成
物よりなるセラミックス多孔体であって、１５〜７５重
量％のＡｌ2 Ｏ3 と、３５重量％以下のＣａＯと、２５
重量％以下のＳｉＯ2 と、５〜３５重量％のＺｒＯ2 と
を含有し、且つＳｉＯ2 に対するＣａＯの重量比が０．
７〜２．１であり、ＺｒＯ2 に対するＡｌ2 Ｏ3 の重量
比が０．８〜１３であることを特徴とするセラミックス
多孔体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19090191A JP2880002B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | セラミックス多孔体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19090191A JP2880002B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | セラミックス多孔体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517251A JPH0517251A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2880002B2 true JP2880002B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=16265605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19090191A Expired - Lifetime JP2880002B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | セラミックス多孔体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2880002B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5427580A (en) * | 1992-05-19 | 1995-06-27 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Phased chain assemblies |
| US5551925A (en) * | 1992-05-19 | 1996-09-03 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Chain assemblies with minimal pin projection |
| US5507697A (en) * | 1992-05-19 | 1996-04-16 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Minimal pin projection roller chain |
| US5397280A (en) * | 1993-10-04 | 1995-03-14 | Borg-Warner Automotive, Inc. | System phasing of overhead cam engine timing chains |
| US5813934A (en) * | 1995-11-09 | 1998-09-29 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Phased chain assembly with chain and sprocket of unmatched pitch |
| US5980406A (en) * | 1996-08-14 | 1999-11-09 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Sprocket assembly for a phased chain system |
| US5731250A (en) * | 1996-12-02 | 1998-03-24 | Norton Chemical Process Products Corporation | Corrosion resistant ceramic bodies |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP19090191A patent/JP2880002B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0517251A (ja) | 1993-01-26 |
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