JP3431083B2 - 薄膜積層方法 - Google Patents
薄膜積層方法Info
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- JP3431083B2 JP3431083B2 JP30507292A JP30507292A JP3431083B2 JP 3431083 B2 JP3431083 B2 JP 3431083B2 JP 30507292 A JP30507292 A JP 30507292A JP 30507292 A JP30507292 A JP 30507292A JP 3431083 B2 JP3431083 B2 JP 3431083B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜積層方法に関す
る。更に詳しくは、多孔質セラミックス中空糸内壁面へ
のセラミックス薄膜積層方法に関する。
る。更に詳しくは、多孔質セラミックス中空糸内壁面へ
のセラミックス薄膜積層方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多孔質セラミックス管内壁面への液相か
らのセラミックス薄膜の積層は、通常積層薄膜化しよう
とする物質のゾルを用い、その中に積層薄膜を形成させ
たい部分だけがゾルと接触するようにして浸漬し、多孔
質セラミックスの細孔に毛管力によりゾルを吸引させ、
多孔質セラミックスの表面でゲル化させることにより行
われている。
らのセラミックス薄膜の積層は、通常積層薄膜化しよう
とする物質のゾルを用い、その中に積層薄膜を形成させ
たい部分だけがゾルと接触するようにして浸漬し、多孔
質セラミックスの細孔に毛管力によりゾルを吸引させ、
多孔質セラミックスの表面でゲル化させることにより行
われている。
【０００３】しかしながら、通常用いられている多孔質
セラミックス管は、最小でも約1000μm程度と肉厚が厚
く、薄膜を形成するのに十分な吸水能力を有している。
例えば、肉厚が約1000μmの多孔質セラミックス管の場
合、浸漬-乾燥-焼成という一連の工程を5〜6回くり返す
ことにより、膜厚約3μm程度の酸化物セラミックス薄膜
を形成させることができる。
セラミックス管は、最小でも約1000μm程度と肉厚が厚
く、薄膜を形成するのに十分な吸水能力を有している。
例えば、肉厚が約1000μmの多孔質セラミックス管の場
合、浸漬-乾燥-焼成という一連の工程を5〜6回くり返す
ことにより、膜厚約3μm程度の酸化物セラミックス薄膜
を形成させることができる。
【０００４】これに対して、肉厚が約100〜500μm、一
般に約300μm程度に形成される多孔質セラミックス中空
糸にあっては、肉厚の関係から吸水能力が劣り、従って
浸漬-乾燥-焼成という一連の工程を数多くくり返せば所
望の膜厚の酸化物セラミックス薄膜を形成させることが
可能かもしれないが、それではあまりにも効率が悪すぎ
るという問題がある。
般に約300μm程度に形成される多孔質セラミックス中空
糸にあっては、肉厚の関係から吸水能力が劣り、従って
浸漬-乾燥-焼成という一連の工程を数多くくり返せば所
望の膜厚の酸化物セラミックス薄膜を形成させることが
可能かもしれないが、それではあまりにも効率が悪すぎ
るという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は先
に、酸化物セラミックス形成性ゾルを用いて多孔質セラ
ミックス中空糸内壁面に酸化物セラミックス薄膜を形成
させるに際し、必要な一連の工程を1回行うのみで必要
な膜厚の薄膜を形成させることが可能な薄膜形成方法を
提案している(特開平4-215826号公報)。この薄膜形成方
法にあっては、多孔質セラミックス中空糸の管内へ酸化
物セラミックス形成性ゾルを供給して強制的にロ過さ
せ、それを乾燥させた後焼成し、多孔質セラミックス中
空糸内壁面へ酸化物セラミックス薄膜を積層させている
が、この方法の場合には、多孔質セラミックス中空糸の
膜厚差、気孔率などのバラツキがゾルのロ過に影響する
ため、均一な薄膜が安定して得られないという問題がみ
られた。そして、薄膜の膜厚が均一ではない場合には、
膜厚の薄い部分ではピンホールが発生し易くなり、また
膜厚が厚くなると、クラックや剥離が発生するという問
題がみられた。
に、酸化物セラミックス形成性ゾルを用いて多孔質セラ
ミックス中空糸内壁面に酸化物セラミックス薄膜を形成
させるに際し、必要な一連の工程を1回行うのみで必要
な膜厚の薄膜を形成させることが可能な薄膜形成方法を
提案している(特開平4-215826号公報)。この薄膜形成方
法にあっては、多孔質セラミックス中空糸の管内へ酸化
物セラミックス形成性ゾルを供給して強制的にロ過さ
せ、それを乾燥させた後焼成し、多孔質セラミックス中
空糸内壁面へ酸化物セラミックス薄膜を積層させている
が、この方法の場合には、多孔質セラミックス中空糸の
膜厚差、気孔率などのバラツキがゾルのロ過に影響する
ため、均一な薄膜が安定して得られないという問題がみ
られた。そして、薄膜の膜厚が均一ではない場合には、
膜厚の薄い部分ではピンホールが発生し易くなり、また
膜厚が厚くなると、クラックや剥離が発生するという問
題がみられた。
【０００６】本発明においては、酸化物セラミックス形
成性ゾルを用いて多孔質セラミックス中空糸内壁面に酸
化物セラミックス薄膜を形成させるに際し、均一な薄膜
が安定して得られる方法を提供することを目的としてい
る。
成性ゾルを用いて多孔質セラミックス中空糸内壁面に酸
化物セラミックス薄膜を形成させるに際し、均一な薄膜
が安定して得られる方法を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上記酸化物セラミックス薄膜形成方法において、酸化物
セラミックス形成性ゾルのロ過を内圧型クロスフロー方
式によって行うことによって達成される。
上記酸化物セラミックス薄膜形成方法において、酸化物
セラミックス形成性ゾルのロ過を内圧型クロスフロー方
式によって行うことによって達成される。
【０００８】多孔質セラミックス中空糸としては、一般
にAl2O3、Y2O3、MgO、SiO2、Si3N4、ZrO2などの粒子を
分散させた高分子物質の有機溶媒溶液を用い、それを乾
湿式紡糸した後焼成して得られる、孔径が約0.1〜6μ
m、好ましくは約0.2〜2μmのものが用いられる。
にAl2O3、Y2O3、MgO、SiO2、Si3N4、ZrO2などの粒子を
分散させた高分子物質の有機溶媒溶液を用い、それを乾
湿式紡糸した後焼成して得られる、孔径が約0.1〜6μ
m、好ましくは約0.2〜2μmのものが用いられる。
【０００９】これらの多孔質セラミックス中空糸の管内
へは酸化物セラミックス形成性ゾルが供給され、内圧型
クロスフロー方式によってゾルをロ過させる。酸化物セ
ラミックス形成性ゾルとしては、Al2O3、Y2O3、MgO、Si
O2、ZrO2、TiO2、SnO2、La2O3、CeO2、InO2、ThO2など
の酸化物薄膜が焼成によって形成される金属水酸化物ゾ
ルが用いられる。
へは酸化物セラミックス形成性ゾルが供給され、内圧型
クロスフロー方式によってゾルをロ過させる。酸化物セ
ラミックス形成性ゾルとしては、Al2O3、Y2O3、MgO、Si
O2、ZrO2、TiO2、SnO2、La2O3、CeO2、InO2、ThO2など
の酸化物薄膜が焼成によって形成される金属水酸化物ゾ
ルが用いられる。
【００１０】このような各種酸化物セラミックス形成性
ゾルにおいて、例えば焼成によってAl2O3薄膜を形成さ
せるゾルとしては、ベーマイト(γ-AlOOH)ゾルが用いら
れる。ベーマイトゾルは、アルミニウムイソプロポキシ
ドを100倍モル量の蒸留水中で75℃以上に加熱し、加水
分解させた後、アルミニウムに対して0.07〜0.20倍モル
量の塩酸などを添加し、95℃で解こうさせることにより
調製される。
ゾルにおいて、例えば焼成によってAl2O3薄膜を形成さ
せるゾルとしては、ベーマイト(γ-AlOOH)ゾルが用いら
れる。ベーマイトゾルは、アルミニウムイソプロポキシ
ドを100倍モル量の蒸留水中で75℃以上に加熱し、加水
分解させた後、アルミニウムに対して0.07〜0.20倍モル
量の塩酸などを添加し、95℃で解こうさせることにより
調製される。
【００１１】これらのゾルの供給に先立って、多孔質セ
ラミックス中空糸の細孔内を蒸留水で脱気置換する前処
理工程を適用すると、より均一な膜厚の酸化物セラミッ
クス薄膜を積層することができる。
ラミックス中空糸の細孔内を蒸留水で脱気置換する前処
理工程を適用すると、より均一な膜厚の酸化物セラミッ
クス薄膜を積層することができる。
【００１２】ロ過は、モジュール化された多孔質セラミ
ックス中空糸内にベーマイトゾルなどを通し、ゾルを中
空糸内壁面上に堆積させ、中空糸膜を透過したロ液をモ
ジュール胴部から排出すると共に、モジュール出口から
の非透過液は循環ポンプなどにより、モジュール入口か
ら中空糸内に循環せしめる内圧型クロスフロー方式によ
って行われる。このような方式でのロ過では、一度の操
作で薄膜積層を行うことができ、しかも中空糸内部を常
にゾルが流れているため、膜厚の厚い部分が形成された
場合、この流れによりかき削られるため、ピンホールの
ない比較的均一な膜厚の薄膜を形成させることができ
る。
ックス中空糸内にベーマイトゾルなどを通し、ゾルを中
空糸内壁面上に堆積させ、中空糸膜を透過したロ液をモ
ジュール胴部から排出すると共に、モジュール出口から
の非透過液は循環ポンプなどにより、モジュール入口か
ら中空糸内に循環せしめる内圧型クロスフロー方式によ
って行われる。このような方式でのロ過では、一度の操
作で薄膜積層を行うことができ、しかも中空糸内部を常
にゾルが流れているため、膜厚の厚い部分が形成された
場合、この流れによりかき削られるため、ピンホールの
ない比較的均一な膜厚の薄膜を形成させることができ
る。
【００１３】ロ過条件としては、一般に約0.1〜5kgf/cm
2、好ましくは約1〜2kgf/cm2のゾル供給圧力(ロ過圧力)
および約0.05〜2m/秒、好ましくは約0.1〜0.2m/秒の中
空糸内ゾル速度が用いられる。ゾル供給圧力がこれより
低いと、膜形成に多くの時間を要し、一方これより高い
圧力では、膜厚にバラツキを生ずる傾向がみられる。ま
た、ゾル速度がこれより小さいと、ゾルによるかき削り
力がなくなって膜厚差を生ずるようになり、これより大
きいゾル速度では、ゾルのかき削り力がゾルの積層力を
上廻り、ゾルが積層し難くなる。
2、好ましくは約1〜2kgf/cm2のゾル供給圧力(ロ過圧力)
および約0.05〜2m/秒、好ましくは約0.1〜0.2m/秒の中
空糸内ゾル速度が用いられる。ゾル供給圧力がこれより
低いと、膜形成に多くの時間を要し、一方これより高い
圧力では、膜厚にバラツキを生ずる傾向がみられる。ま
た、ゾル速度がこれより小さいと、ゾルによるかき削り
力がなくなって膜厚差を生ずるようになり、これより大
きいゾル速度では、ゾルのかき削り力がゾルの積層力を
上廻り、ゾルが積層し難くなる。
【００１４】積層される薄膜の膜厚は、ロ過圧力、ゾル
速度、ロ過時間などによってコントロールされる。ロ過
終了後は、室温で乾燥させた後、用いられた金属水酸化
物の種類に応じて、それの酸化物を形成させる温度での
焼成が行われる。
速度、ロ過時間などによってコントロールされる。ロ過
終了後は、室温で乾燥させた後、用いられた金属水酸化
物の種類に応じて、それの酸化物を形成させる温度での
焼成が行われる。
【００１５】
【発明の効果】限外ロ過膜などとして用いられる薄膜積
層多孔質セラミックス中空糸の製造に際し、酸化物セラ
ミックス形成性ゾルを内圧型クロスフロー方式でロ過、
堆積し、焼成させることにより、短時間で均一な膜厚の
薄膜を形成させることができる。
層多孔質セラミックス中空糸の製造に際し、酸化物セラ
ミックス形成性ゾルを内圧型クロスフロー方式でロ過、
堆積し、焼成させることにより、短時間で均一な膜厚の
薄膜を形成させることができる。
【００１６】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１７】実施例
多孔質アルミナ中空糸(外径2mm、内径1.5mm、長さ300m
m、平均孔径0.2μm)１本をモジュール化し、そこにベー
マイトゾル(アルミニウム濃度0.52モル/l)を供給し、ロ
過圧力１kgf/cm2、ゾル供給速度0.5m/秒、ロ過時間10分
間の条件下で、内圧型クロスフロー方式によるロ過を行
った。その後室温下に12時間放置して乾燥させた後、50
0℃で2時間の焼成を行い、中空糸内壁面上に膜厚7μmの
γ-アルミナ薄膜を形成させた。このγ-アルミナ薄膜断
面をSEM写真で観察すると、膜厚が均一で、ピンホール
やクラック、剥離などがみられない。このγ-アルミナ
薄膜積層多孔質アルミナ中空糸について、ポリエチレン
グリコールの分画分子量を測定すると約4000であった。
m、平均孔径0.2μm)１本をモジュール化し、そこにベー
マイトゾル(アルミニウム濃度0.52モル/l)を供給し、ロ
過圧力１kgf/cm2、ゾル供給速度0.5m/秒、ロ過時間10分
間の条件下で、内圧型クロスフロー方式によるロ過を行
った。その後室温下に12時間放置して乾燥させた後、50
0℃で2時間の焼成を行い、中空糸内壁面上に膜厚7μmの
γ-アルミナ薄膜を形成させた。このγ-アルミナ薄膜断
面をSEM写真で観察すると、膜厚が均一で、ピンホール
やクラック、剥離などがみられない。このγ-アルミナ
薄膜積層多孔質アルミナ中空糸について、ポリエチレン
グリコールの分画分子量を測定すると約4000であった。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 41/80 - 41/91
B01D 39/20
Claims (2)
- 【請求項１】 多孔質セラミックス中空糸の管内へ酸化
物セラミックス形成性ゾルを供給して内圧型クロスフロ
ーロ過し、それを乾燥させた後焼成することを特徴とす
る多孔質セラミックス中空糸内壁面への薄膜積層方法。 - 【請求項２】 酸化物セラミックス形成性ゾルが供給さ
れる多孔質セラミックス中空糸の細孔内を蒸留水で脱気
置換して用いることを特徴とする請求項１記載の薄膜積
層方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30507292A JP3431083B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 薄膜積層方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30507292A JP3431083B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 薄膜積層方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128056A JPH06128056A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3431083B2 true JP3431083B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=17940781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30507292A Expired - Fee Related JP3431083B2 (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 薄膜積層方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431083B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005177693A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Kyocera Corp | フィルタ及びその製造方法 |
| US20230173452A1 (en) * | 2020-06-09 | 2023-06-08 | Hitachi Metals, Ltd. | Adsorption member and method of manufacturing same |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP30507292A patent/JP3431083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06128056A (ja) | 1994-05-10 |
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