JP3170850B2 - セラミック多孔体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厨房用グリスフィルタ
ー、触媒担体、通気性断熱材、溶融金属ろ過材等に好適
に用いられる低圧力損失のセラミック多孔体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内部連通空間を有する３次元
網状骨格構造の合成樹脂発泡体、例えばセル膜のない軟
質ポリウレタンフォームをセラミックスラリーに浸漬
し、セラミックをポリウレタンフォームの骨格に付着さ
せ、これを乾燥、焼成することによって得られた３次元
網状骨格を有するセラミック多孔体が知られている。

【０００３】このセラミック多孔体は、かさ比重が小さ
く、耐熱性が高く、不活性で、通気抵抗、即ち圧力損失
が低い等の特徴を有するため、厨房用グリスフィルタ
ー、触媒担体、通気性断熱材、溶融金属ろ過材等に用い
られているが、これらの用途に使用するにあたっては圧
力損失ができるかぎり低いことが求められている。

【０００４】従来、圧力損失を小さくするには、ポリウ
レタンフォームへのセラミックスラリーの付着度合いを
少なくし、目づまりをほとんどなくすことが行われてい
たが、一方で見かけ比重が小さくなり、強度面で問題が
あった。

【０００５】また、配合的には、セラミックスラリー中
へ種々の有機系の界面活性剤、解膠剤などを添加して泥
漿特性を調節する方法が採用されており、この方法によ
れば、骨格は太くなり、強度も大きくなるが、目づまり
が多少生じ、圧力損失は十分には下がらないという問題
がある。しかも、セラミック原料土のほか可燃消失の有
機成分が多いため、得られたセラミック多孔体は気孔が
多く残り、ポーラスな構造となる。このため、例えば排
気中のオイルミストを回収する厨房用グリスフィルター
に用いる場合、オイルミストがセラミック多孔体の骨格
に侵入し、オイルを保持してしまい、グリスフィルター
の性能項目であるオイルの回収効率が著しく低下してし
まうという問題があるばかりでなく、グリスフィルター
表面が火炎に曝された場合、骨格に保持されたオイルに
より火炎伝播の恐れがある。更に、ポーラスな骨格のた
め、強度面で問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、気孔率が大きく、強度が大きいと
共に圧力損失が低い３次元網状骨格を有するセラミック
多孔体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討した結果、内部連通空間
を有する３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミ
ックスラリーに浸漬して上記合成樹脂発泡体にセラミッ
クを付着せしめた後、乾燥、焼成して３次元網状骨格構
造のセラミック多孔体を形成する場合、このセラミック
多孔体のセラミック成分を電融アルミナを含むアルミナ
と、このアルミナと焼成温度以下で共融点を有する酸化
物（以下、アルミナ共融酸化物という）とで構成するこ
とが有効であることを知見した。

【０００８】即ち、通常のアルミナの一部を電融アルミ
ナに全アルミナ中４０〜９０重量％、より好ましくは５
０〜８０重量％の割合で置換すると共に、この電融アル
ミナを含むアルミナを７５〜９０重量％、アルミナ共融
酸化物を１〜１０重量％の割合で含有させることによ
り、セラミックスラリーを調製する場合、種々の有機バ
インダー、界面活性剤を多量に使用することなくスラリ
ー特性が改善され、セラミックが合成樹脂発泡体の骨格
に均一に付着して目づまりのないセラミック多孔体が得
られこと、しかも焼成して得られるセラミックが緻密に
なり、これらが相乗的に作用して気孔率が大きく、強度
が大きく、圧力損失が低い３次元網状骨格を有するセラ
ミック多孔体が得られることを見い出した。

【０００９】またこの際、セラミックスラリーの安定性
を増加させるため粘土を配合し得るが、粘土が多すぎる
とセラミック多孔体の曲げ強度がアルカリ下における強
度保持率が低下するので、粘土は０〜１５重量％の割合
で含有させる必要があることを見い出し、本発明をなす
に至った。

【００１０】従って、本発明は、内部連通空間を有する
３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミックスラ
リーに浸漬して上記合成樹脂発泡体にセラミックを付着
せしめた後、乾燥、焼成して得られる３次元網状骨格構
造のセラミック多孔体において、上記セラミック多孔体
のセラミック成分がアルミナ７５〜９０重量％と、アル
ミナと焼成温度以下で共融点を持つ酸化物１〜１０重量
％と、粘土０〜１５重量％とを含有し、かつアルミナ中
に電融アルミナを４０〜９０重量％の割合で含むことを
特徴とするセラミック多孔体を提供する。

【００１１】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明のセラミック多孔体は、上述したように、内
部連通空間を有する３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡
体を基材として作られるものである。

【００１２】このような合成樹脂発泡体としては、内部
連通空間を有する３次元網状骨格構造を有すればいずれ
のものも使用できるが、軟質ポリウレタンフォーム、特
にセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に使用
できる。このセル膜のないポリウレタンフォームとして
は、発泡時のコントロールによりセル膜をなくしたも
の、あるいはアルカリ処理、熱処理、水圧処理等により
セル膜を除去したものが使用でき、セル数、空孔率その
他の物性は用途に応じて選択することができる。

【００１３】本発明のセラミック多孔体は、上述した合
成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬し、合成樹脂
発泡体にセラミックスラリーを付着せしめた後、乾燥、
焼成し、該合成樹脂発泡体を熱分解又は焼却して得られ
るものであるが、本発明においては、スラリーのセラミ
ック成分がアルミナ及びアルミナ共融酸化物を含有する
と共に、アルミナの一部として電融アルミナを用いたこ
とに特徴がある。

【００１４】この場合、アルミナは中性のため耐薬品性
が強く、アルミナを主成分とすることにより、例えば厨
房用グリスフィルターとして使用する場合には、表面に
付着したオイルの除去のためにアルカリや酸による洗浄
が行われるが、このような洗浄に対する耐性が向上す
る。

【００１５】また、アルミナの一部を電融アルミナに置
換することにより、多量の界面活性剤や解膠剤などを使
用せずにスラリー特性が改善され、目づまりのない低圧
力損失のセラミック多孔体が得られるものである。即
ち、通常のアルミナだけではＢ型粘度計による回転数を
変化させて測定した粘度比のチクソトロピー指数が大き
く、余剰スラリーを除去する際、合成樹脂発泡体の骨格
に均一にスラリーが付着せず、骨格間に目づまりとして
残り、圧力損失が高くなってしまう。これに対してアル
ミナの一部を電融アルミナに置換することにより、粒子
間の相互作用が小さくなり、この結果チクソトロピー指
数も小さくなり、骨格間に均一に付着し、目づまりを起
こしにくくなるものと推定される。このようにチクソト
ロピー指数と目づまり性は相関関係を持ち、小さ過ぎて
も目づまりが発生し易くなり、チクソトロピー指数（Ｂ
型粘度計ローターＮｏ．４を用いて６、１２ｒｐｍで測
定し、η_6rpm／ η_12rpmの比、以下同じ）は１．２〜２
が好ましい。このようなチクソトロピー指数を得るた
め、電融アルミナの割合はアルミナ全体の４０〜９０％
（重量％、以下同じ）であるが、８０％を超えると沈降
し易くなるため、好ましい範囲は５０〜８０％、より好
ましい範囲は６０〜７５％である。

【００１６】なお、残りのアルミナは通常のアルミナ、
例えばバイヤー法アルミナなどが用いられる。

【００１７】上記電融アルミナを含む全アルミナ量は全
セラミック成分に対し７５〜９０％である。

【００１８】また、アルミナ共融酸化物は、アルミナと
共融点を持たせることによりアルミナ粒子の焼結を促進
するためのもので、この配合により焼結によってセラミ
ック多孔体の骨格表面を緻密化させて気孔を減らし、更
に、実用に耐える強度を持たせることができる。

【００１９】かかるアルミナ共融酸化物としては、例え
ば酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のア
ルカリ金属酸化物；酸化カルシウム等のアルカリ土類金
属酸化物などが挙げられ、これらの１種を単独で又は２
種以上を併用して用いることができる。あるいは酸化ケ
イ素を用いて３成分を構成することにより共融化させる
こともでき、例えば酸化ケイ素／酸化カルシウム／アル
ミナ、酸化ケイ素／酸化リチウム／アルミナなどが挙げ
られる。

【００２０】このアルミナ共融酸化物の配合量は全セラ
ミック成分に対し１〜１０％であり、特に３〜７％が好
ましい。配合量が１部未満では配合の効果がなく、１０
％を超えると焼成による寸法安定性に欠ける。

【００２１】本発明に係るセラミックスラリーには、上
述したアルミナ（電融アルミナを含む）、アルミナ共融
酸化物のほか、セラミックスラリーの安定性を増加させ
るため粘土を配合することができる。この粘土として
は、例えば木節粘土、蛙目粘土などが使用できる。ま
た、配合量は全セラミック成分に対し０〜１５％とする
ことが好ましい。１５％より多く配合するとチクソトロ
ピー指数が変化して目づまりの原因となる。

【００２２】そのほかセラミックスラリーには必要に応
じポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセルロー
ス等の結合剤を配合することによりチクソトロピー性を
調整することもできる。

【００２３】なお、セラミックスラリーの粘度は目的と
するセラミック多孔体のセルの大きさなどに応じ、水の
添加量を加減して調節することができる。

【００２４】次に、上述したセラミックスラリーに３次
元網状骨格構造の合成樹脂発泡体を浸漬し、余剰泥漿を
除去し、乾燥し、焼成炉で１２５０〜１４５０℃程度の
温度で焼成することにより、合成樹脂発泡体に対応した
セル構造の内部連通空間を有する３次元網状骨格構造の
セラミック多孔体を得ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるも
のではない。

【００２６】バイヤー法アルミナ（昭和電工社製ＡＬ１
６０ＳＧ４）と電融アルミナ（太平洋ランダム社製ＬＡ
８００）とを用い、表１に示すセラミック原料土１００
重量部に対し、ポリビニルアルコール４重量部及び適量
の水を添加して高粘性のセラミックスラリーを作成した
（チクソトロピー指数１．２〜１．８）。

【００２７】このスラリーに１インチ当たりセル数が９
個の５０ｃｍ×２５ｃｍ×２．５ｃｍの形状を有するセ
ル膜のない３次元網状骨格構造の軟質ポリウレタンフォ
ームを浸漬した。余分なスラリーをロールにより除去
し、十分に乾燥し、次いで１３００℃で１０分間焼成を
行ってセラミック多孔体を得た。

【００２８】この焼成品から一辺が５ｃｍの直方体を切
り出し、管径３９ｍｍ、風速１０ｍ／ｓで圧力損失を測
定した。また、焼成品から１５ｃｍ×３．５ｃｍ×２．
５ｃｍの直方体を切り出し、スパン１２ｃｍ、クロスヘ
ッドスピード１ｃｍ／ｍｉｎで曲げ強度を測定した。更
に、焼成品から５ｃｍ×１４ｃｍ×２．５ｃｍの板体を
切り出し、６０℃、１０％ＮａＯＨ溶液に１２０時間浸
漬した後、曲げ強度を測定し、浸漬前の曲げ強度に対す
る保持率を測定した。これらの結果を表１に併記する。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
ク多孔体は、目づまりが少ない低圧力損失でかつ強度が
大きく、しかも耐薬品性に優れているため、厨房用グリ
スフィルター、触媒担体、通気性断熱材、溶融金属ろ過
剤等に好適に使用できるものである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部連通空間を有する３次元網状骨格構
   造の合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬して上
   記合成樹脂発泡体にセラミックを付着せしめた後、乾
   燥、焼成して得られる３次元網状骨格構造のセラミック
   多孔体において、上記セラミック多孔体のセラミック成
   分がアルミナ７５〜９０重量％と、アルミナと焼成温度
   以下で共融点を持つ酸化物１〜１０重量％と、粘土０〜
   １５重量％とを含有し、かつアルミナ中に電融アルミナ
   を４０〜９０重量％の割合で含むことを特徴とするセラ
   ミック多孔体。