JP6360402B2 - Method for producing porous ceramics - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、多孔質セラミックスの製造方法に関する。   The disclosed embodiment relates to a method for producing porous ceramics.

従来、気体または液体から不純物を除去するフィルターや吸着剤、自動車の排気ガス浄化用触媒の担持材料など、セラミックスに多くの気孔が形成された多孔質セラミックスは多岐に及ぶ用途で利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, porous ceramics in which many pores are formed in ceramics, such as filters and adsorbents for removing impurities from gas or liquid, and support materials for automobile exhaust gas purification catalysts, have been used in various applications.

このような多孔質セラミックスの製造方法として、水溶性高分子の水溶液にセラミックス粒子を分散させた懸濁体(スラリー)をゲル化させた後、凍結させるゲル化凍結法を適用する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for producing such porous ceramics, a method of applying a gelation freezing method in which a suspension (slurry) in which ceramic particles are dispersed in an aqueous solution of a water-soluble polymer is gelled and then frozen is known. (For example, refer to Patent Document 1).

特許第5176198号公報Japanese Patent No. 5176198

しかしながら、特許文献1に記載された多孔質セラミックスの製造方法では、リードタイムの短縮や設備コストの低減を実現する上で改善の余地がある。   However, the method for producing porous ceramics described in Patent Document 1 has room for improvement in reducing the lead time and the equipment cost.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、リードタイムの短縮や設備コストの低減を実現しうる多孔質セラミックスの製造方法を提供することを目的とする。   One aspect of the embodiment has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a porous ceramic capable of realizing a reduction in lead time and a reduction in equipment cost.

実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法は、重量平均分子量が500〜2000000の化合物と水とを含み、平均粒径が0.05μm〜100μmのセラミックス粒子を分散させた懸濁体を生成する工程と、凍結工程と、乾燥工程と、脱脂工程と、焼成工程とを含む。凍結工程は、前記懸濁体を所定時間以内に凍結させて凍結体を生成する。脱脂工程は、前記氷が除去された凍結体から前記化合物を除去する。乾燥工程は、前記凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する。焼成工程は、前記化合物が除去されて生成された生成物を焼成して焼成体を生成する。前記所定時間は、前記懸濁体の粘度、前記懸濁体の調製直後の粘度に対し50%〜150%である時間である。 The method for producing porous ceramics according to the embodiment includes a step of producing a suspension in which ceramic particles having a weight average molecular weight of 500 to 2,000,000 and water and having an average particle diameter of 0.05 μm to 100 μm are dispersed. And a freezing process, a drying process, a degreasing process, and a baking process. In the freezing step, the suspension is frozen within a predetermined time to generate a frozen body. In the degreasing step, the compound is removed from the frozen body from which the ice has been removed. In the drying step, the ice grown on the frozen body is removed to generate pores. In the firing step, the product formed by removing the compound is fired to produce a fired body. The predetermined time is a time during which the viscosity of the suspension is 50% to 150% with respect to the viscosity immediately after the preparation of the suspension.

実施形態の一態様によれば、リードタイムの短縮や設備コストの低減を実現しうる多孔質セラミックスの製造方法を提供することができる。   According to one aspect of the embodiment, it is possible to provide a method for producing porous ceramics that can realize a reduction in lead time and a reduction in equipment costs.

図1は、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法の概要を説明する説明図である。Drawing 1 is an explanatory view explaining an outline of a manufacturing method of porous ceramics concerning an embodiment. 図2は、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for producing a porous ceramic according to the embodiment. 図3は、実施例1により作製した多孔質セラミックスの部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the porous ceramic produced according to Example 1.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する多孔質セラミックスの製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, with reference to an accompanying drawing, an embodiment of a manufacturing method of porous ceramics indicated by this application is described in detail. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

従来の多孔質セラミックスの製造方法は、混合、ゲル化、凍結、乾燥、脱脂および焼成の各工程を含む。一方、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法では、混合工程において調製される懸濁体の組成を変更することにより、上述した従来の製造方法からゲル化工程を省略することとした。このように、ゲル化工程を省略しても従来と同様の物性を有する多孔質セラミックスが形成される。以下では、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法について、図1を用いて説明する。   A conventional method for producing porous ceramics includes steps of mixing, gelation, freezing, drying, degreasing and firing. On the other hand, in the porous ceramic manufacturing method according to the embodiment, the gelation step is omitted from the conventional manufacturing method described above by changing the composition of the suspension prepared in the mixing step. Thus, even if the gelling step is omitted, a porous ceramic having the same physical properties as the conventional one is formed. Below, the manufacturing method of the porous ceramics which concern on embodiment is demonstrated using FIG.

図1は、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法の概要を説明する説明図である。なお、図1では、上述した製造工程のうち、左から順に混合、凍結および焼成の各工程を図示し、乾燥、脱脂の各工程に対応する図示は省略する。   Drawing 1 is an explanatory view explaining an outline of a manufacturing method of porous ceramics concerning an embodiment. In addition, in FIG. 1, each process of mixing, freezing, and baking is illustrated in order from the left among the manufacturing processes described above, and illustrations corresponding to the respective processes of drying and degreasing are omitted.

まず、混合工程について説明する。混合工程は、セラミックス粒子1と、分散安定化成分2と、水3と、を含む懸濁体4を調製する工程である。分散安定化成分2を含有することにより、セラミックス粒子1は水3中に均質に分散される。なお、分散安定化成分2の詳細については後述する。   First, the mixing process will be described. The mixing step is a step of preparing a suspension 4 that includes the ceramic particles 1, the dispersion stabilizing component 2, and the water 3. By containing the dispersion stabilizing component 2, the ceramic particles 1 are homogeneously dispersed in the water 3. Details of the dispersion stabilizing component 2 will be described later.

次に、凍結工程について説明する。凍結工程は、懸濁体4を冷却して凍結体6を生成する工程である。懸濁体4を冷却すると、セラミックス粒子1および分散安定化成分2を含有する懸濁体4から分離した水3が氷5に状態変化し、結晶構造を形成しながら成長する。その結果、セラミックス粒子1と、セラミックス粒子1の周囲に形成された、分散安定化成分2が水3中に濃縮された部分(図示せず)と、結晶化した氷5の部分とを含む凍結体6が得られる。   Next, the freezing process will be described. The freezing step is a step of generating the frozen body 6 by cooling the suspension 4. When the suspension 4 is cooled, the water 3 separated from the suspension 4 containing the ceramic particles 1 and the dispersion stabilizing component 2 changes to ice 5 and grows while forming a crystal structure. As a result, the freeze including ceramic particles 1, a portion (not shown) formed around the ceramic particles 1 in which the dispersion stabilizing component 2 is concentrated in water 3, and a portion of crystallized ice 5. A body 6 is obtained.

ここで、懸濁体4の下面7側に冷却装置12を配置して懸濁体4を冷却すると、懸濁体4中の水3が下面7側から凍結して氷5に状態変化し、この氷5の結晶が下面7側から上面8側に向かって成長しようとする。そして、氷5の結晶が成長する際には、セラミックス粒子1を移動させるのに十分な程度の押圧力が作用する。このため、氷5の結晶が成長しようとする方向にセラミックス粒子1が存在すると、分散安定化成分2により安定的に分散されていたセラミックス粒子1は、成長する氷5の結晶の周囲に排除されるように移動する。   Here, when the cooling device 12 is disposed on the lower surface 7 side of the suspension body 4 and the suspension body 4 is cooled, the water 3 in the suspension body 4 is frozen from the lower surface 7 side and changes to a state of ice 5. The crystal of the ice 5 tries to grow from the lower surface 7 side toward the upper surface 8 side. When the ice 5 crystal grows, a pressing force sufficient to move the ceramic particles 1 acts. For this reason, when the ceramic particles 1 are present in the direction in which the crystal of the ice 5 tends to grow, the ceramic particles 1 stably dispersed by the dispersion stabilizing component 2 are excluded around the crystal of the growing ice 5. To move.

このように、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法では、従来のようなゲル化工程を経ずに懸濁体4を冷却しても、一方向側から他方向側に柱状に成長した氷4の結晶を囲むようにセラミックス粒子1が再配列され、これによりセラミックス粒子1の分布に粗密が生じた凍結体6が生成する。   Thus, in the method for producing porous ceramics according to the embodiment, even if the suspension 4 is cooled without going through a conventional gelation step, ice grown in a columnar shape from one direction to the other direction. The ceramic particles 1 are rearranged so as to surround the crystal 4, thereby generating a frozen body 6 in which the distribution of the ceramic particles 1 is coarse.

次に、乾燥工程について説明する。乾燥工程は、凍結体6に成長した氷5を除去して気孔10を生成する工程である。氷5が成長した凍結体6を、例えば真空乾燥により乾燥させると、氷5の結晶が昇華して消失し、代わりに気孔10が形成される。すなわち、乾燥工程は、氷5を気孔10に置換する工程である。   Next, the drying process will be described. The drying step is a step of generating pores 10 by removing the ice 5 grown on the frozen body 6. When the frozen body 6 on which the ice 5 has grown is dried, for example, by vacuum drying, the crystals of the ice 5 sublimate and disappear, and the pores 10 are formed instead. That is, the drying process is a process of replacing the ice 5 with the pores 10.

次に、脱脂工程について説明する。脱脂工程は、乾燥工程において気孔10を生成した凍結体6から有機成分を除去する工程である。具体的には、セラミックス粒子1の種類に応じて、予め定められた温度条件下で有機成分を分解して除去する処理を実行する。なお、後述するように、脱脂工程で除去される有機成分には分散安定化成分2が含まれうる。   Next, the degreasing process will be described. A degreasing process is a process of removing an organic component from the frozen body 6 which produced | generated the pore 10 in the drying process. Specifically, a process for decomposing and removing organic components under a predetermined temperature condition is executed according to the type of ceramic particles 1. As will be described later, the dispersion stabilizing component 2 may be included in the organic component removed in the degreasing step.

最後に、焼成工程について説明する。焼成工程は、有機成分および氷5が除去され、気孔10が形成された凍結体6を焼成して焼成体(多孔質セラミックス)11を作製する工程である。焼成により得られる多孔質セラミックス11は、上述した乾燥工程において形成された気孔10と、気孔10を囲むようにセラミックス粒子1同士が結合して緻密化したセラミックス骨格9とを有する。   Finally, the firing process will be described. The firing step is a step of producing a fired body (porous ceramic) 11 by firing the frozen body 6 from which the organic component and ice 5 are removed and the pores 10 are formed. The porous ceramic 11 obtained by firing has pores 10 formed in the drying step described above and a ceramic skeleton 9 in which the ceramic particles 1 are bonded and densified so as to surround the pores 10.

このように、実施形態に係る多孔質セラミックス11の製造方法によれば、冷却装置12を用いることで凍結体6に生成された氷5の形状に基づき、下面7側から上面8側に向かって一方向に配向する筒状の気孔10の周囲にセラミックス骨格9が形成された多孔質セラミックス11が生成される。ここで、気孔10が「一方向に配向する」とは、気孔10の平均アスペクト比が1.5以上であることをいう。なお、気孔10の平均アスペクト比は、後述する実施例に記載する方法により測定される。   As described above, according to the method for manufacturing the porous ceramic 11 according to the embodiment, from the lower surface 7 side toward the upper surface 8 side based on the shape of the ice 5 generated in the frozen body 6 by using the cooling device 12. A porous ceramic 11 having a ceramic skeleton 9 formed around a cylindrical pore 10 oriented in one direction is generated. Here, “the pores 10 are“ oriented in one direction ”” means that the average aspect ratio of the pores 10 is 1.5 or more. The average aspect ratio of the pores 10 is measured by the method described in the examples described later.

上述したように、混合工程で調製される懸濁体4は、セラミックス粒子1と、分散安定化成分2と、水3と、を含む。以下では、懸濁体4を構成する各成分について詳細に説明する。   As described above, the suspension 4 prepared in the mixing step includes the ceramic particles 1, the dispersion stabilizing component 2, and the water 3. Below, each component which comprises the suspension body 4 is demonstrated in detail.

まず、セラミックス粒子1について説明する。懸濁体4に含有されるセラミックス粒子1は、焼成工程において適切に焼成可能なものであれば特に制限はない。具体的には、例えば、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、コーディエライト、サイアロン、ジルコン、チタン酸アルミニウム、およびムライトなどがセラミックス粒子1として適用できるが、これらに限定されない。また、セラミックス粒子1を適切に焼成させるために、懸濁体4にセラミックス粒子1の種類に応じた焼成助剤を配合してもよい。   First, the ceramic particles 1 will be described. The ceramic particles 1 contained in the suspension 4 are not particularly limited as long as they can be appropriately fired in the firing step. Specifically, for example, zirconia, alumina, silica, titania, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, boron nitride, cordierite, sialon, zircon, aluminum titanate, and mullite can be applied as the ceramic particles 1. However, it is not limited to these. Further, in order to appropriately fire the ceramic particles 1, the suspension 4 may be blended with a firing aid corresponding to the type of the ceramic particles 1.

また、懸濁体4中のセラミックス粒子1の配合量は、1〜50vol%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜30vol%である。セラミックス粒子1の配合量が1vol%未満だと、例えば乾燥工程において形状を維持することができない場合があり、また、所望の強度を有する多孔質セラミックス11を製作することが困難となる。また、セラミックス粒子1の配合量が50vol%を超えると、得られる多孔質セラミックス11の気孔率が概ね50vol%未満となる。このため、気孔率が高い多孔質セラミックス11を安定的に作製することが可能な実施形態に係る多孔質セラミックス11の製造方法を、適用する必要性は低くなる。ここで、「気孔率」とは、JISR1634:2008に規定する手法に基づき、アルキメデス法により得られた値である。かかる測定では、閉気孔は考慮されないため、「見掛け気孔率」とも呼ばれる。なお、本実施形態では、閉気孔はほとんど形成されないため、この「見掛け気孔率」を「気孔率」として取り扱うことができる。   Moreover, the compounding quantity of the ceramic particle 1 in the suspension 4 has the preferable range of 1-50 vol%, More preferably, it is 1-30 vol%. If the blending amount of the ceramic particles 1 is less than 1 vol%, for example, the shape may not be maintained in the drying process, and it becomes difficult to produce the porous ceramic 11 having a desired strength. Moreover, when the compounding quantity of the ceramic particle 1 exceeds 50 vol%, the porosity of the porous ceramic 11 obtained will be less than about 50 vol%. For this reason, the necessity to apply the manufacturing method of the porous ceramics 11 which concerns on embodiment which can produce the porous ceramics 11 with a high porosity stably becomes low. Here, the “porosity” is a value obtained by the Archimedes method based on the method defined in JIS R1634: 2008. In such a measurement, closed pores are not taken into account and are also referred to as “apparent porosity”. In the present embodiment, since closed pores are hardly formed, this “apparent porosity” can be handled as “porosity”.

また、セラミックス粒子1は、実用上、平均粒径が0.05μm〜100μmのものが好ましい。セラミックス粒子1の平均粒径が100μmを超えると、所望する多孔質セラミックス12の形状や大きさによってはセラミックス粒子1の適切な焼成が困難な場合がある。ここで、「平均粒径」とは、たとえば日機装社製マイクロトラックX−100などのレーザ回折式粒度分布測定装置(湿式法)において、球相当径に換算した体積基準の粒度分布に基づいて得られたメジアン径(d50)を指す。なお、同じ結果を得られるものであれば、測定方法に制限はない。   Moreover, the ceramic particles 1 preferably have an average particle diameter of 0.05 μm to 100 μm for practical use. If the average particle size of the ceramic particles 1 exceeds 100 μm, it may be difficult to appropriately fire the ceramic particles 1 depending on the desired shape and size of the porous ceramics 12. Here, the “average particle size” is obtained based on a volume-based particle size distribution converted into a sphere equivalent diameter in a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (wet method) such as Nikkiso Microtrack X-100. The obtained median diameter (d50). There is no limitation on the measurement method as long as the same result can be obtained.

ところで、水3中でのセラミックス粒子1の挙動は、セラミックス粒子1の平均粒径が1μm以下の場合と、1μmを超える場合とで相違する。以下では、セラミックス粒子1の平均粒径に応じた水3中でのセラミックス粒子1の挙動についてそれぞれ説明する。   By the way, the behavior of the ceramic particles 1 in the water 3 is different between the case where the average particle diameter of the ceramic particles 1 is 1 μm or less and the case where it exceeds 1 μm. Below, the behavior of the ceramic particles 1 in the water 3 according to the average particle diameter of the ceramic particles 1 will be described.

まず、平均粒径が1μm以下のセラミックス粒子1を水3中に分散させた懸濁体4の挙動の変化の様子について説明する。平均粒径が1μm以下と粒子サイズの比較的小さなセラミックス粒子1は、水3中で凝集して見掛け上の粒子サイズが大きくなる傾向にある。そして、水3中でセラミックス粒子1が凝集すると、凝集したセラミックス粒子1の隙間に水3が保持されることで自由に動くことのできる水3が相対的に減少し、懸濁体4の粘度は時間とともに上昇する。このようなセラミックス粒子1を水3中に分散させると、懸濁体4の粘度は時間とともに上昇していくが、凝集により見掛け上の粒子径が大きくなるにつれてセラミックス粒子1の沈降速度は増大する。このため、凝集したセラミックス粒子1はやがて水3中に沈降し、セラミックス粒子1の分布にムラができる。   First, the behavior change of the suspension 4 in which ceramic particles 1 having an average particle size of 1 μm or less are dispersed in water 3 will be described. Ceramic particles 1 having a relatively small average particle size of 1 μm or less tend to aggregate in water 3 to increase the apparent particle size. When the ceramic particles 1 aggregate in the water 3, the water 3 that can move freely is relatively reduced by the water 3 being held in the gaps between the aggregated ceramic particles 1, and the viscosity of the suspension 4 is reduced. Rises over time. When such ceramic particles 1 are dispersed in water 3, the viscosity of the suspension 4 increases with time, but the sedimentation rate of the ceramic particles 1 increases as the apparent particle diameter increases due to aggregation. . For this reason, the aggregated ceramic particles 1 eventually settle in the water 3 and the distribution of the ceramic particles 1 is uneven.

次に、平均粒径が1μm超100μm以下のセラミックス粒子1を水3中に分散させた懸濁体4の挙動について説明する。平均粒径が1μmを超える粒子サイズの比較的大きなセラミックス粒子1は、その自重により沈降してセラミックス粒子1の分布にムラができ、また、懸濁体4の粘度は低下する。   Next, the behavior of the suspension 4 in which the ceramic particles 1 having an average particle size of more than 1 μm and 100 μm or less are dispersed in the water 3 will be described. The relatively large ceramic particles 1 having an average particle size exceeding 1 μm are settled by their own weight, and the distribution of the ceramic particles 1 is uneven, and the viscosity of the suspension 4 is lowered.

このように、懸濁体4中のセラミックス粒子1の分布にムラができると、焼成した焼成体11に割れや変形が生じ、あるいは乾燥工程終了後の成形体のハンドリング性が低下する。そこで、水3中にセラミックス粒子1とともに分散安定化成分2を配合した懸濁体4を調製することにより、セラミックス粒子1の分散をより安定化させる。   As described above, if the distribution of the ceramic particles 1 in the suspension 4 is uneven, the fired fired body 11 is cracked or deformed, or the handleability of the molded body after the drying process is lowered. Therefore, the dispersion of the ceramic particles 1 is further stabilized by preparing a suspension 4 in which the dispersion stabilizing component 2 is mixed with the ceramic particles 1 in the water 3.

上述したように、セラミックス粒子1は、その平均粒径に応じて水3中での挙動が相違する。このため、懸濁体4に含有される分散安定化成分2には、セラミックス粒子1の平均粒径に応じて異なる作用が求められる。   As described above, the behavior of the ceramic particles 1 in the water 3 differs depending on the average particle diameter. For this reason, the dispersion stabilizing component 2 contained in the suspension 4 is required to have a different action depending on the average particle diameter of the ceramic particles 1.

まず、セラミックス粒子1の平均粒径が1μm以下の場合について説明する。かかる場合、分散安定化成分2として高分子分散剤を含む。高分子分散剤は、懸濁体4中でのセラミックス粒子1の均一な分散を補助する物質である。高分子分散剤が適量配合されることにより、セラミックス粒子1の凝集を抑制してセラミックス粒子1の沈降が抑制されるとともに、懸濁体4の粘度が上昇することを抑制する。特に、分散安定化成分2の使用により、凍結工程において懸濁体4の冷却を開始して凍結が完了するまでの時間における、粘度の変動幅が小さくなり、割れや変形の発生が抑制される。   First, the case where the average particle diameter of the ceramic particles 1 is 1 μm or less will be described. In such a case, a polymer dispersant is included as the dispersion stabilizing component 2. The polymer dispersant is a substance that assists the uniform dispersion of the ceramic particles 1 in the suspension 4. When an appropriate amount of the polymer dispersant is blended, the aggregation of the ceramic particles 1 is suppressed and the sedimentation of the ceramic particles 1 is suppressed, and the viscosity of the suspension 4 is prevented from increasing. In particular, the use of the dispersion stabilizing component 2 reduces the fluctuation range of viscosity in the time from the start of cooling of the suspension 4 in the freezing step to the completion of freezing, thereby suppressing the occurrence of cracks and deformation. .

すなわち、この懸濁体4の粘度の変動に伴う多孔質セラミックス11の割れや変形の発生の有無は、調製直後の懸濁体4の粘度に対する、凍結体6の生成に要する時間を経過した懸濁体4の粘度の比率として定義される分散安定性により推定することができる。実施形態において、かかる懸濁体4の分散安定性は50%〜150%、好ましくは70%〜130%、より好ましくは90%〜110%の範囲である。   In other words, the presence or absence of cracking or deformation of the porous ceramics 11 due to the change in the viscosity of the suspension 4 depends on the viscosity of the suspension 4 immediately after the preparation and the time required for generating the frozen body 6 has elapsed. It can be estimated by the dispersion stability defined as the ratio of the viscosity of the suspension 4. In an embodiment, the dispersion stability of such a suspension 4 is in the range of 50% to 150%, preferably 70% to 130%, more preferably 90% to 110%.

懸濁体4の分散安定性が50%未満だと、例えば凍結工程中に懸濁体4中のセラミックス粒子1の沈降が進行してしまい、多孔質セラミックス11の反りなどの変形や割れが発生しやすくなる。また、懸濁体4の分散安定性が150%を超えると、粒子の凝集および沈降が進行することにより、厚み方向で、セラミックス粒子1の充填率に差異が生じ、不均質な組織を形成する。このため、乾燥および焼成工程において、凍結体6の部位により収縮率に差異が生じてしまい、やはり多孔質セラミックス11の変形や割れが発生しやすくなる。   If the dispersion stability of the suspension 4 is less than 50%, for example, the sedimentation of the ceramic particles 1 in the suspension 4 proceeds during the freezing step, and deformation or cracking such as warping of the porous ceramic 11 occurs. It becomes easy to do. Further, when the dispersion stability of the suspension 4 exceeds 150%, the aggregation and sedimentation of the particles proceeds, so that a difference occurs in the filling rate of the ceramic particles 1 in the thickness direction, thereby forming a heterogeneous structure. . For this reason, in the drying and firing steps, the contraction rate varies depending on the portion of the frozen body 6, and the deformation and cracking of the porous ceramics 11 are likely to occur.

ここで、「凍結体6の生成に要する時間」とは、懸濁体4を調製後、この懸濁体4を凍結させて凍結体6を生成するまでに要する時間の合計をいう。すなわち、この「凍結体6の生成に要する時間」は、懸濁体4の量、冷却方法および冷却温度などの諸条件に応じて個別に設定される。例えば、10分、30分、60分、12時間などとすることができるが、これらに限定されない。   Here, “the time required for the production of the frozen body 6” means the total time required for producing the frozen body 6 by freezing the suspension 4 after the suspension 4 is prepared. That is, the “time required for producing the frozen body 6” is individually set according to various conditions such as the amount of the suspended body 4, the cooling method, and the cooling temperature. For example, it can be 10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 12 hours, etc., but is not limited thereto.

また、「凍結体6の生成に要する時間を経過した懸濁体4の粘度」は、調製直後の懸濁体4を25℃に設定した恒温機に入れ、上記した「凍結体6の生成に要する時間」が経過した後で、この懸濁体4の粘度を、B型粘度計を用いて測定した値である。なお、B型粘度計としては、ブルックフィールド社製デジタル粘度計、型式(DV1、PRIME)を使用し、測定温度25℃、スピンドルNo.SC4−34、回転数20rpm(600mPa・s未満)または100rpm(600mPa・s以上)で測定した。ただし、同じ結果を得られるものであれば測定装置および測定方法に制限はない。   The “viscosity of the suspension 4 after the time required for the production of the frozen body 6” is obtained by placing the suspension 4 immediately after the preparation into a thermostat set at 25 ° C. This is a value obtained by measuring the viscosity of the suspension 4 using a B-type viscometer after the "required time" has elapsed. As the B-type viscometer, a digital viscometer manufactured by Brookfield, model (DV1, PRIME) was used. It measured by SC4-34, rotation speed 20rpm (less than 600mPa * s) or 100rpm (600mPa * s or more). However, there is no limitation on the measurement apparatus and the measurement method as long as the same result can be obtained.

また、「懸濁体4の調製直後の粘度」は、懸濁体4の調製後、1分以内に「凍結体6の生成に要する時間を経過した懸濁体4の粘度」と同じ条件下で測定した値である。   The “viscosity immediately after the preparation of the suspension 4” is the same as the “viscosity of the suspension 4 after the time required for the formation of the frozen body 6” within one minute after the preparation of the suspension 4. It is the value measured by.

分散安定化成分2としては、好ましくは重量平均分子量が500〜2000000の化合物を含むものであって、以下に述べる高分子分散剤またはバインダが好ましい。こうした好ましい高分子分散剤として、例えば、ポリカルボン酸塩もしくはアクリル酸塩またはこれらをベースとした共重合体、もしくはこれらの混合物が挙げられるが、懸濁体4に対して上述したような作用を発揮する物質であればこれに限定されない。また、必要に応じて、アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムのうち1種以上、もしくはこれらの混合物をpH調整剤として配合してもよい。pH調整剤が配合されることにより、pHの変化に伴う懸濁体4の粘度の変動が抑制される。   The dispersion stabilizing component 2 preferably contains a compound having a weight average molecular weight of 500 to 2,000,000, and a polymer dispersant or binder described below is preferable. Examples of such preferred polymer dispersants include polycarboxylates or acrylates, copolymers based on these, or mixtures thereof. It is not limited to this as long as it is a substance that exhibits. Moreover, you may mix | blend 1 or more types among ammonia, sodium hydroxide, and potassium hydroxide as needed, or a mixture thereof as a pH adjuster. By mix | blending a pH adjuster, the fluctuation | variation of the viscosity of the suspension body 4 accompanying the change of pH is suppressed.

このような高分子分散剤の重量平均分子量として好ましくは1000〜40000、より好ましくは5000〜30000、さらに好ましくは8000〜30000の範囲である。高分子分散剤の重量平均分子量が1000未満だと、懸濁体4の粘度を調整するために大量の高分子分散剤が必要となる場合があるため、あまり好ましくない。また、高分子分散剤の重量平均分子量が40000を超えると、懸濁体4の粘度の微調整が困難となる場合があるため、あまり好ましくない。   The weight average molecular weight of such a polymer dispersant is preferably in the range of 1000 to 40000, more preferably 5000 to 30000, and still more preferably 8000 to 30000. If the weight average molecular weight of the polymer dispersant is less than 1000, a large amount of the polymer dispersant may be required to adjust the viscosity of the suspension 4, which is not preferable. Moreover, when the weight average molecular weight of a polymer dispersing agent exceeds 40000, since fine adjustment of the viscosity of the suspension body 4 may become difficult, it is not so preferable.

また、懸濁体4は、N−アルキルアミド系高分子、N−イソプロピルアクリルアミド系高分子、スルホメチル化アクリルアミド系高分子、N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド系高分子、ポリアルキルアクリルアミド系高分子、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム、ポリエチレンイミン、セルロース誘導体系、ポリアクリル酸塩、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、デンプン、ゼラチン、寒天、ペクチン、グルコマンナン、キサンタンガム、ローカストビーンガム、カラギーナンガム、グァーガム、ジェランガム、リグニンスルホン酸塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルエステル、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびウレタン樹脂のうち1種以上、もしくはこれらの混合物をバインダとしてさらに含んでもよい。バインダは、懸濁体4中のセラミックス粒子1同士を結合させる物質である。このため、かかるバインダを分散安定化成分2として含有することにより、懸濁体4は、より安定的にセラミックス粒子1を分散させることができる。   The suspension 4 is composed of an N-alkylamide polymer, an N-isopropylacrylamide polymer, a sulfomethylated acrylamide polymer, an N-dimethylaminopropyl methacrylamide polymer, a polyalkylacrylamide polymer, alginic acid. , Sodium alginate, Ammonium alginate, Polyethyleneimine, Cellulose derivative, Polyacrylate, Polyethylene glycol, Polyethylene oxide, Polyvinyl alcohol, Polyvinylpyrrolidone, Carboxyvinyl polymer, Starch, Gelatin, Agar, Pectin, Glucomannan, Xanthan gum, Locust bean Gum, carrageenan gum, guar gum, gellan gum, lignin sulfonate, polyacrylamide, polyvinyl ester, isobutylene-maleic anhydride Copolymers, vinyl acetate, epoxy resins, one or more of the phenolic resins and urethane resins, or may further comprise a mixture thereof as a binder. The binder is a substance that bonds the ceramic particles 1 in the suspension 4 to each other. For this reason, the suspension 4 can disperse the ceramic particles 1 more stably by containing such a binder as the dispersion stabilizing component 2.

これらのバインダの重量平均分子量として好ましくは500〜2000000、より好ましくは2000〜1500000、さらに好ましくは4000〜1000000の範囲である。バインダの重量平均分子量が500未満だと、懸濁体4の粘度を調整するために大量のバインダが必要となる場合があるため、あまり好ましくない。また、バインダの重量平均分子量が2000000を超えると、懸濁体4の粘度の微調整が困難となる場合があるため、あまり好ましくない。   The weight average molecular weight of these binders is preferably 500 to 2,000,000, more preferably 2000 to 1500,000, and still more preferably 4000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight of the binder is less than 500, a large amount of binder may be required to adjust the viscosity of the suspension 4, which is not preferable. Moreover, when the weight average molecular weight of a binder exceeds 2000000, since fine adjustment of the viscosity of the suspension body 4 may become difficult, it is not so preferable.

次に、セラミックス粒子1の平均粒径が1μm超100μm以下の場合について説明する。かかる場合、分散安定化成分2として、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系誘導体、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル系ポリマー、およびアルギン酸、デンプン、キサンタンガムなどの増粘多糖体類のうち1種以上の増粘剤を含む。増粘剤を適量配合することにより、セラミックス粒子1の沈降が抑制されるとともに、懸濁体4の粘度低下が抑制される。なお、懸濁体4に対して上述したような作用を発揮する物質であれば増粘剤はこれらに限定されない。   Next, the case where the average particle diameter of the ceramic particles 1 is more than 1 μm and 100 μm or less will be described. In such a case, the dispersion stabilizing component 2 includes, for example, cellulose derivatives such as hydroxypropylmethylcellulose and carboxymethylcellulose, acrylic polymers such as polyacrylic acid and polyacrylamide, and thickening polysaccharides such as alginic acid, starch and xanthan gum. Of these, one or more thickeners are included. By blending an appropriate amount of the thickener, sedimentation of the ceramic particles 1 is suppressed, and a decrease in the viscosity of the suspension 4 is suppressed. Note that the thickener is not limited to these as long as the substance exhibits the above-described action on the suspension 4.

これらの増粘剤の重量平均分子量として好ましくは500〜2000000、より好ましくは100000〜2000000、さらに好ましくは750000〜2000000の範囲である。増粘剤の重量平均分子量が500未満だと、懸濁体4の粘度を調整するために大量の増粘剤が必要となる場合があるため、あまり好ましくない。また、増粘剤の重量平均分子量が2000000を超えると、懸濁体4の粘度の微調整が困難となる場合があるため、あまり好ましくない。   The weight average molecular weight of these thickeners is preferably in the range of 500 to 2,000,000, more preferably 100,000 to 2,000,000, and even more preferably 750000 to 2,000,000. If the weight average molecular weight of the thickener is less than 500, a large amount of thickener may be required to adjust the viscosity of the suspension 4, which is not preferable. Moreover, when the weight average molecular weight of a thickener exceeds 2000000, since fine adjustment of the viscosity of the suspension body 4 may become difficult, it is not so preferable.

このような分散安定化成分2の配合量は、懸濁体4を調製してから凍結完了までに要する時間、セラミックス粒子1の種類、平均粒径および配合量、選択する分散安定化成分2の種類等に基づいて決定される。具体的には、凍結体6の生成に要する時間を経過した懸濁体4の粘度の、懸濁体4の調製直後の粘度に対する比率を分散安定性と規定したとき、この分散安定性の値が50〜150%、好ましくは70%〜130%、より好ましくは90%〜110%となるように配合される。このように、セラミックス粒子1の平均粒径に応じて分散安定化成分2を適切に配合することで、懸濁体4中に分散されたセラミックス粒子1の凝集および沈降を、凍結工程完了まで抑制することができる。このため、ゲル化工程を省略してもセラミックス粒子1の沈降による分散不良に伴う多孔質セラミックス11の割れや変形を適切に抑制することができる。   The blending amount of the dispersion stabilizing component 2 is as follows: the time required from the preparation of the suspension 4 to the completion of freezing, the type of ceramic particles 1, the average particle size and blending amount, and the dispersion stabilizing component 2 to be selected. It is determined based on the type. Specifically, when the ratio of the viscosity of the suspension 4 after the time required for producing the frozen body 6 to the viscosity immediately after the preparation of the suspension 4 is defined as dispersion stability, this dispersion stability value is obtained. Is 50 to 150%, preferably 70% to 130%, more preferably 90% to 110%. Thus, by appropriately blending the dispersion stabilizing component 2 according to the average particle diameter of the ceramic particles 1, the aggregation and sedimentation of the ceramic particles 1 dispersed in the suspension 4 are suppressed until the freezing step is completed. can do. For this reason, even if a gelling process is omitted, cracking and deformation of the porous ceramics 11 due to poor dispersion due to sedimentation of the ceramic particles 1 can be appropriately suppressed.

最後に、水3について説明する。水3としては、水道水、蒸留水などを用いてもよいが、含有する不純物、特に無機成分の少ない脱イオン水がより好ましい。   Finally, the water 3 will be described. As the water 3, tap water, distilled water or the like may be used, but deionized water containing less impurities, particularly inorganic components, is more preferable.

なお、多孔質セラミックス11の割れや変形は、焼成工程で顕著に表れるが、場合によっては乾燥工程においても起こり得る。ここで、セラミックス粒子1の沈降に伴う多孔質セラミックス(焼成体)11の割れや変形は、目視により容易に確認することができる。なお、多孔質セラミックス11の用途により目視では確認できない程度の不具合を判定する必要がある場合には、公知の測定機器を用いて多孔質セラミックス11の割れや変形の有無を評価することができる。このような測定機器として、例えば、焼成体に染料を染み込ませ、クラックを確認する方法、焼成体に光を照射し、この光の透過率の差異に基づいてクラックを発見する方法、マイクロスコープで観察する方法、X線CT(X-ray Computed Tomography)・超音波などによる非破壊検査などが挙げられるが、これらに限定されない。   In addition, although the crack and deformation | transformation of the porous ceramic 11 appear notably in a baking process, depending on the case, it may occur also in a drying process. Here, cracks and deformation of the porous ceramic (fired body) 11 accompanying the sedimentation of the ceramic particles 1 can be easily confirmed visually. In addition, when it is necessary to determine a defect that cannot be visually confirmed depending on the application of the porous ceramic 11, it is possible to evaluate the presence or absence of cracks or deformation of the porous ceramic 11 using a known measuring device. As such a measuring instrument, for example, a method in which a fired body is infiltrated with dye and a crack is confirmed, a method in which light is irradiated on the fired body and a crack is found based on a difference in light transmittance, and a microscope is used. Examples include, but are not limited to, observation methods, X-ray computed tomography (CT), non-destructive inspection using ultrasonic waves, and the like.

また、上述した凍結工程において、公知の冷却装置12を利用することが可能である。具体的には、型に入れた懸濁体4の下面7を例えば冷却した金属板などの固体に接触させる、冷却した液体中に型ごと浸漬させる等、さまざまな冷却方法を適用した冷却装置12が挙げられる。また、例えば、所定の温度に冷却されたエタノールを、対面する一方の側から他方の側にエタノールの液面付近に淀みや波立ちが生じることなく流動するように循環させることで液面付近の温度を一定に保持したエタノール冷却装置を冷却装置12として適用しても良い。かかる構成を有するエタノール冷却装置を適用し、冷却されたエタノールの液面に懸濁体4の入った型の底面を接触または浸漬させて保持し、凍結体6を生成することにより、気孔径のばらつきの少ない多孔質セラミックス11を作製することができる。   Moreover, it is possible to utilize the well-known cooling device 12 in the freezing process mentioned above. Specifically, the cooling device 12 to which various cooling methods are applied, such as bringing the lower surface 7 of the suspension 4 placed in the mold into contact with a solid such as a cooled metal plate or immersing the mold in a cooled liquid. Is mentioned. Also, for example, the temperature near the liquid level can be obtained by circulating ethanol cooled to a predetermined temperature from one side to the other side so that it flows without stagnation or undulation near the liquid level of ethanol. An ethanol cooling device that keeps the pressure constant may be applied as the cooling device 12. By applying the ethanol cooling device having such a configuration, the bottom surface of the mold containing the suspension 4 is held in contact with or immersed in the cooled ethanol liquid surface, and the frozen body 6 is generated. Porous ceramics 11 with little variation can be produced.

また、凍結工程における懸濁体4の凍結温度は、懸濁体4中の水3が凍結して氷5を生成することが可能な程度であれば制限はない。なお、分散安定化成分2の種類によっては、水3との相互作用により−10℃以上では懸濁体4が凍結しない場合があるため、−10℃以下の凍結温度が好ましい。   The freezing temperature of the suspension 4 in the freezing step is not limited as long as the water 3 in the suspension 4 can be frozen to produce the ice 5. Depending on the type of the dispersion stabilizing component 2, the suspension 4 may not freeze at −10 ° C. or higher due to the interaction with the water 3, so that a freezing temperature of −10 ° C. or lower is preferable.

また、乾燥工程において、凍結体6の内外の乾燥速度の差を抑制しながら、徐々に氷5を気孔10に置換することにより亀裂を防ぐ乾燥手法を利用することが可能である。具体的には、凍結体6を凍結乾燥、あるいは水溶性有機溶剤や水溶性有機溶剤水溶液中への浸漬と風乾により、氷5を気孔10に置換することができる。   Further, in the drying process, it is possible to use a drying technique for preventing cracks by gradually replacing the ice 5 with the pores 10 while suppressing the difference in the drying speed inside and outside the frozen body 6. Specifically, the ice 5 can be replaced with the pores 10 by freeze-drying the frozen body 6 or immersing in a water-soluble organic solvent or a water-soluble organic solvent aqueous solution and air-drying.

例えば、凍結体6を水溶性有機溶剤や水溶性有機溶剤水溶液中に浸漬すると、凍結体6中の氷5は融解し、水溶性有機溶剤と混合される。かかる操作を1回または複数回実行することにより、まず、凍結体6中の氷5であった部分は水溶性有機溶剤に置換される。その後、凍結体6内部が水溶性有機溶剤で置換された凍結体6を、大気中または減圧条件下において乾燥させると、凍結工程において氷5であった部分が気孔10に置換される。   For example, when the frozen body 6 is immersed in a water-soluble organic solvent or a water-soluble organic solvent aqueous solution, the ice 5 in the frozen body 6 is melted and mixed with the water-soluble organic solvent. By performing this operation once or a plurality of times, first, the portion that was ice 5 in the frozen body 6 is replaced with a water-soluble organic solvent. Thereafter, when the frozen body 6 in which the inside of the frozen body 6 has been replaced with a water-soluble organic solvent is dried in the air or under reduced pressure conditions, the portion that was ice 5 in the freezing step is replaced with pores 10.

水溶性有機溶剤を利用した乾燥工程において、水溶性有機溶剤としては、分散安定化成分2を浸食せず、かつ水3よりも揮発性が高いものが適用される。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、酢酸エチルなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらの水溶性有機溶剤を単独で、あるいは複数種類併用した乾燥を1回または複数回実行することにより、凍結体6内で氷5であった部分に、気孔10が形成される。   In the drying step using a water-soluble organic solvent, a water-soluble organic solvent that does not erode the dispersion stabilizing component 2 and has higher volatility than the water 3 is applied. Specific examples include, but are not limited to, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, and ethyl acetate. By performing drying using these water-soluble organic solvents alone or in combination of a plurality of types once or a plurality of times, pores 10 are formed in the portions that were ice 5 in the frozen body 6.

また、脱脂工程において、例えば300℃〜900℃の脱脂温度が適用される。このとき、例えば、炭化珪素、窒化珪素などの非酸化物セラミックスを脱脂する場合には、アルゴンや窒素などの不活性ガス雰囲気下で脱脂をすることが好ましい。これに対し、例えば、アルミナやジルコニアなどの酸化物セラミックスを原料とする場合には、大気雰囲気下で脱脂をすることが好ましい。   In the degreasing step, for example, a degreasing temperature of 300 ° C. to 900 ° C. is applied. At this time, for example, when degreasing non-oxide ceramics such as silicon carbide and silicon nitride, it is preferable to degrease in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. On the other hand, for example, when using oxide ceramics such as alumina or zirconia as a raw material, it is preferable to degrease in an air atmosphere.

そして、焼成工程では、使用するセラミックス粒子1の種類や配合量、目標とする硬度等に応じて、焼成温度、焼成時間および焼成雰囲気が適宜調整されることにより、一方向に配向した気孔10を有する多孔質セラミックス11が作製される。   In the firing step, the pores 10 oriented in one direction are formed by appropriately adjusting the firing temperature, firing time, and firing atmosphere according to the type and blending amount of the ceramic particles 1 to be used, the target hardness, and the like. A porous ceramic 11 having the same is produced.

このようにして得られる多孔質セラミックス11の気孔率は、50%〜99%の範囲が好ましく、より好ましくは70%〜99%である。セラミックス粒子1の気孔率が50%未満だと、実施形態に係る多孔質セラミックス11の製造方法を用いる必要性が低減する。また、セラミックス粒子1の気孔率が99%を超えると、例えば乾燥工程において形状を維持することができない場合があり、また、所望の強度を有する多孔質セラミックス11を製作することが困難となる。   The porosity of the porous ceramic 11 thus obtained is preferably in the range of 50% to 99%, more preferably 70% to 99%. When the porosity of the ceramic particles 1 is less than 50%, the necessity of using the method for manufacturing the porous ceramic 11 according to the embodiment is reduced. Further, if the porosity of the ceramic particles 1 exceeds 99%, for example, the shape may not be maintained in the drying process, and it becomes difficult to produce the porous ceramics 11 having a desired strength.

また、多孔質セラミックス11は、平均気孔径10μm〜300μmの連通孔を有することが実用上好ましく、より好ましくは10μm〜100μmである。ここで、「平均気孔径」は、接触角140度で水銀圧入法を用いて測定し、気孔10を円柱近似した際の気孔分布に基づいて得られたメジアン径(d50)を指す。   Moreover, it is preferable practically that the porous ceramic 11 has a communicating hole with an average pore diameter of 10 μm to 300 μm, and more preferably 10 μm to 100 μm. Here, the “average pore diameter” refers to the median diameter (d50) obtained based on the pore distribution when the pore 10 is approximated to a cylinder, measured using a mercury intrusion method at a contact angle of 140 degrees.

また、多孔質セラミックス11の体積は、凍結体6の体積の78%以下、より好ましくは72%以下にまで収縮するように焼成されることが好ましい。多孔質セラミックス11の体積が凍結体6の体積の78%を超えると、原料の焼成性が乏しいため、十分な強度を示さず、ボロツキ、すなわち成形体の部分的な崩れなどを生じやすくなる傾向がある。   The volume of the porous ceramic 11 is preferably fired so as to shrink to 78% or less, more preferably 72% or less of the volume of the frozen body 6. When the volume of the porous ceramic 11 exceeds 78% of the volume of the frozen body 6, the firing property of the raw material is poor, and thus the strength does not show sufficient, and a tendency to easily occur, ie, partial collapse of the molded body. There is.

次に、実施形態に係る多孔質セラミックス11を製造する方法について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、実施形態に係る多孔質セラミックス11を製造する処理手順を示すフローチャートである。   Next, a method for manufacturing the porous ceramic 11 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure for manufacturing the porous ceramic 11 according to the embodiment.

図2に示すように、まず、水3にセラミックス粒子1を分散させた懸濁体4を調製する(ステップS101)。分散安定化成分2や焼成助剤などの添加剤は、このタイミングで添加すると良い。セラミックス粒子1、分散安定化成分2および水3を混合する順序に制限はなく、分散安定化成分2の添加量や性状等に応じて適宜設定することができる。   As shown in FIG. 2, first, a suspension 4 in which ceramic particles 1 are dispersed in water 3 is prepared (step S101). Additives such as the dispersion stabilizing component 2 and the firing aid may be added at this timing. There is no restriction | limiting in the order which mixes the ceramic particle 1, the dispersion stabilization component 2, and the water 3, According to the addition amount, property, etc. of the dispersion stabilization component 2, it can set suitably.

続いて、ステップS101において調製した懸濁体4を凍結させて凍結体6を生成する(ステップS102)。続いて、凍結体6を乾燥させて凍結体6に成長した氷7を除去し、気孔10を生成する(ステップS103)。   Subsequently, the suspension 4 prepared in step S101 is frozen to generate a frozen body 6 (step S102). Subsequently, the frozen body 6 is dried to remove the ice 7 that has grown on the frozen body 6, thereby generating pores 10 (step S103).

さらに、氷5が除去されて気孔10が生成された凍結体6から分散安定化成分2等の有機成分を除去する脱脂を行い(ステップS104)、引き続いて焼成を行う(ステップS105)。以上の各工程により、実施形態に係る一連の多孔質セラミックス11の製造が終了する。   Further, degreasing is performed to remove organic components such as the dispersion stabilizing component 2 from the frozen body 6 from which the ice 5 is removed and the pores 10 are generated (step S104), followed by baking (step S105). Through the above steps, the production of a series of porous ceramics 11 according to the embodiment is completed.

上述してきたように、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法は、水中にセラミックス粒子を分散させた懸濁体を生成する工程と、凍結工程と、乾燥工程と、焼成工程とを含む。凍結工程は、懸濁体を凍結させて凍結体を生成する。乾燥工程は、凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する。焼成工程は、氷が除去された凍結体を焼成して焼成体を生成する。凍結体の生成に要する時間を経過した懸濁体の粘度は、懸濁体の調製直後の粘度に対し50〜150%である。   As described above, the method for producing porous ceramics according to the embodiment includes a step of generating a suspension in which ceramic particles are dispersed in water, a freezing step, a drying step, and a firing step. In the freezing step, the suspension is frozen to produce a frozen body. In the drying step, the ice grown on the frozen body is removed to generate pores. In the firing step, the frozen body from which the ice has been removed is fired to produce a fired body. The viscosity of the suspension after the time required for producing the frozen body is 50 to 150% of the viscosity immediately after preparation of the suspension.

したがって、実施形態に係る多孔質セラミックスの製造方法によれば、懸濁体のゲル化工程を省略しても一方向に配向した気孔を有し、割れや変形の無い多孔質セラミックスを作製することができ、リードタイムの短縮や設備コストの低減を実現することができる。   Therefore, according to the method for manufacturing a porous ceramic according to the embodiment, even if the gelling step of the suspension is omitted, the porous ceramic having pores oriented in one direction and having no cracks or deformation is produced. It is possible to reduce the lead time and the equipment cost.

なお、上述した実施形態では、セラミックス粒子の平均粒径に応じて分散安定化成分2の種類を変更するとして説明したが、調製直後と調製から所定時間の経過後において、懸濁体4の粘度を所定の範囲とすることができるものであれば、分散安定化成分2の種類、配合量およびその組み合わせに制限はない。   In the above-described embodiment, the type of the dispersion stabilizing component 2 is changed according to the average particle size of the ceramic particles. However, the viscosity of the suspension 4 immediately after the preparation and after a predetermined time has elapsed since the preparation. As long as the value can be within the predetermined range, there is no limitation on the type, blending amount and combination of the dispersion stabilizing component 2.

また、上述した実施形態では、冷却装置12としてエタノール冷却装置を例に挙げて説明したが、凝固温度が低く、懸濁体4を凍結させるために所望する温度まで液状である成分であればエタノール以外のものを適用しても良い。かかる成分として、具体的には、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、エチレングリコールなどが挙げられるが、これらに限定されない。なお、これらの成分を単独で、あるいは複数種類併用し、また必要に応じて水と混和させて使用することができる。   In the above-described embodiment, the ethanol cooling device is described as an example of the cooling device 12. However, if the component has a low coagulation temperature and is liquid to a desired temperature for freezing the suspension 4, ethanol is used. Other than that may be applied. Specific examples of such components include, but are not limited to, methanol, isopropyl alcohol, acetone, ethylene glycol, and the like. In addition, these components can be used alone or in combination of a plurality of kinds and, if necessary, mixed with water.

また、上述した実施形態では、脱脂工程(ステップS104)は必須の工程として説明したが、分散安定化成分2等を含みうる有機成分の種類及び配合量によっては省略しても良い。かかる場合、凍結体6中の有機成分は焼成工程(ステップS105)において分解、除去される。   Moreover, although the degreasing process (step S104) was demonstrated as an essential process in embodiment mentioned above, you may abbreviate | omit depending on the kind and compounding quantity of the organic component which can contain the dispersion stabilization component 2 grade | etc.,. In such a case, the organic component in the frozen body 6 is decomposed and removed in the firing step (step S105).

(実施例1)
平均粒径0.5μmのアルミナ粒子(セラミック粒子1に対応)10vol%と脱イオン水(水3に対応)90.0vol%とを混合した。これにポリカルボン酸アンモニウム塩(重量平均分子量(Mw)30000)(分散安定化成分2(高分子分散剤)に対応)1.5質量%およびゼラチン(分散安定化成分2(バインダ)に対応)3質量%(いずれも100質量%の水3に対して)を添加して懸濁体4を調製し、型に入れた。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は6.5mPa・sであった。
Example 1
Alumina particles having an average particle size of 0.5 μm (corresponding to ceramic particles 1) 10 vol% and deionized water (corresponding to water 3) 90.0 vol% were mixed. Polycarboxylic acid ammonium salt (weight average molecular weight (Mw) 30000) (corresponding to dispersion stabilizing component 2 (polymer dispersant)) 1.5% by mass and gelatin (corresponding to dispersion stabilizing component 2 (binder)) Suspension 4 was prepared by adding 3% by mass (both based on 100% by mass of water 3) and placed in a mold. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 6.5 mPa · s.

次に、懸濁体4の入った型を、−10℃に設定した冷凍庫で60分冷却し、厚さ10mmの板状の凍結体6を生成させた。なお、懸濁体4の60分後の粘度(25℃)は8.5mPa・sであった。   Next, the mold containing the suspension 4 was cooled in a freezer set to −10 ° C. for 60 minutes to produce a plate-like frozen body 6 having a thickness of 10 mm. The viscosity (25 ° C.) after 60 minutes of the suspension 4 was 8.5 mPa · s.

続いて凍結体6を型から取り出し、真空乾燥装置で24時間乾燥した。さらに、大気雰囲気下の電気炉にて600℃で2時間脱脂した後、焼成温度1600℃で2時間、焼成収縮率(焼成に伴う線収縮率)が21%、すなわち体積収縮率で49.3%となるように焼成し、多孔質セラミックス11を得た。   Subsequently, the frozen body 6 was taken out of the mold and dried with a vacuum drying device for 24 hours. Further, after degreasing at 600 ° C. for 2 hours in an electric furnace in an air atmosphere, the firing shrinkage (linear shrinkage accompanying firing) is 21% at a firing temperature of 1600 ° C., that is, 49.3 in volume shrinkage. The porous ceramics 11 were obtained by firing so as to be%.

(実施例2)
平均粒径2.0μmのアルミナ粒子10vol%と脱イオン水90.0vol%とを混合した。これにポリカルボン酸アンモニウム塩(重量平均分子量30000)1.5質量%およびポリビニルアルコール(分散安定化成分2(バインダ)に対応)4質量%(いずれも100質量%の水3に対して)を添加して懸濁体4を調製し、型に入れた。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は3.5mPa・sであった。
(Example 2)
10 vol% of alumina particles having an average particle diameter of 2.0 μm and 90.0 vol% of deionized water were mixed. Polycarboxylic acid ammonium salt (weight average molecular weight 30000) 1.5% by mass and polyvinyl alcohol (corresponding to dispersion stabilizing component 2 (binder)) 4% by mass (both based on 100% by mass of water 3) Suspension 4 was prepared by addition and placed in a mold. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 3.5 mPa · s.

次に、懸濁体4の入った型を、−10℃に設定した冷凍庫で50分間冷却し、厚さ10mmの板状の凍結体6を生成させた。なお、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は4.0mPa・sであった。   Next, the mold containing the suspension 4 was cooled in a freezer set to −10 ° C. for 50 minutes to produce a plate-like frozen body 6 having a thickness of 10 mm. The viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 4.0 mPa · s.

続いて凍結体6を型から取り出し、真空乾燥装置で24時間乾燥した。さらに、大気雰囲気下の電気炉にて600℃で2時間脱脂した後、焼成温度1600℃で2時間、焼成収縮率が8%、すなわち体積収縮率で77.9%となるように焼成し、多孔質セラミックス11を得た。   Subsequently, the frozen body 6 was taken out of the mold and dried with a vacuum drying device for 24 hours. Furthermore, after degreasing at 600 ° C. for 2 hours in an electric furnace in an air atmosphere, firing was performed at a firing temperature of 1600 ° C. for 2 hours so that the firing shrinkage rate was 8%, that is, the volume shrinkage rate was 77.9%. A porous ceramic 11 was obtained.

(実施例3)
高分子分散剤に代えてヒドロキシプロピルメチルセルロース(重量平均分子量750000)(分散安定化成分2(増粘剤)に対応)3質量%(100質量%の水3に対して)に変更したことを除き、実施例2と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は1130mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は1050mPa・sであった。
(Example 3)
Except that it was changed to hydroxypropylmethylcellulose (weight average molecular weight 750000) (corresponding to dispersion stabilizing component 2 (thickener)) 3% by mass (relative to 100% by mass of water 3) instead of the polymer dispersant A porous ceramic 11 was produced in the same manner as in Example 2. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 1130 mPa · s, and the viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 1050 mPa · s.

(実施例4)
平均粒径9μmのジルコニア粒子20vol%と脱イオン水80.0vol%とを混合した。これにポリカルボン酸アンモニウム塩(重量平均分子量30000)1.5質量%、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(重量平均分子量750000)2質量%およびイソブチレン無水マレイン酸共重合体(分散安定化成分2(バインダ)に対応)5質量%(いずれも100質量%の水3に対して)を添加して懸濁体4を調製し、型に入れた。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は44800mPa・sであった。
Example 4
20 vol% of zirconia particles having an average particle diameter of 9 μm and 80.0 vol% of deionized water were mixed. This corresponds to 1.5% by mass of polycarboxylic acid ammonium salt (weight average molecular weight 30000), 2% by mass of hydroxypropylmethylcellulose (weight average molecular weight 750000) and isobutylene maleic anhydride copolymer (dispersion stabilizing component 2 (binder)). ) 5% by weight (both based on 100% by weight of water 3) was added to prepare suspension 4 and put it in a mold. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 44800 mPa · s.

次に、懸濁体4の入った型を、−10℃に設定した冷凍庫で50分間冷却し、厚さ10mmの板状の凍結体6を生成させた。なお、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は43500mPa・sであった。   Next, the mold containing the suspension 4 was cooled in a freezer set to −10 ° C. for 50 minutes to produce a plate-like frozen body 6 having a thickness of 10 mm. The viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 43500 mPa · s.

続いて凍結体6を型から取り出し、真空乾燥装置で24時間乾燥した。さらに、大気雰囲気下の電気炉にて600℃で2時間脱脂した後、焼成温度1600℃で2時間、焼成収縮率が11%、すなわち体積収縮率で70.5%となるように焼成し、多孔質セラミックス11を得た。   Subsequently, the frozen body 6 was taken out of the mold and dried with a vacuum drying device for 24 hours. Furthermore, after degreasing at 600 ° C. for 2 hours in an electric furnace in an air atmosphere, firing was performed at a firing temperature of 1600 ° C. for 2 hours so that the firing shrinkage was 11%, that is, the volume shrinkage was 70.5%. A porous ceramic 11 was obtained.

(比較例1)
ポリカルボン酸アンモニウム塩の配合量を0.5質量%に変更したことを除き、実施例1と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は5.5mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は9.5mPa・sであった。
(Comparative Example 1)
A porous ceramic 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the compounding amount of the polycarboxylic acid ammonium salt was changed to 0.5% by mass. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 5.5 mPa · s, and the viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 9.5 mPa · s.

(比較例2)
高分子分散剤をカルボン酸系共重合体(重量平均分子量8000)0.5%(100質量%の水3に対して)に変更したことを除き、実施例1と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は5.5mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は10mPa・sであった。
(Comparative Example 2)
Porous ceramics 11 in the same manner as in Example 1 except that the polymer dispersant was changed to carboxylic acid copolymer (weight average molecular weight 8000) 0.5% (based on 100 mass% water 3). Was made. Here, the viscosity immediately after preparation of the suspension 4 (25 ° C.) was 5.5 mPa · s, and the viscosity of the suspension 4 after 50 minutes (25 ° C.) was 10 mPa · s.

(比較例3)
カルボン酸系共重合体の配合量を1.5質量%に変更したことを除き、比較例2と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は5.5mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は10.5mPa・sであった。
(Comparative Example 3)
A porous ceramic 11 was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the blending amount of the carboxylic acid copolymer was changed to 1.5% by mass. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 5.5 mPa · s, and the viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 10.5 mPa · s.

(比較例4)
ポリカルボン酸アンモニウム塩の配合量を0.5質量%に変更したことを除き、実施例2と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は9.5mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は4.5mPa・sであった。
(Comparative Example 4)
A porous ceramic 11 was produced in the same manner as in Example 2 except that the compounding amount of the polycarboxylic acid ammonium salt was changed to 0.5% by mass. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 9.5 mPa · s, and the viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 4.5 mPa · s.

(比較例5)
平均粒径9μmのジルコニア粒子20vol%と脱イオン水80.0vol%とを混合した。これにポリカルボン酸アンモニウム塩(重量平均分子量30000)0.5質量%およびイソブチレン無水マレイン酸共重合体5質量%(いずれも100質量%の水3に対して)を添加して懸濁体4を調製し、型に入れた。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は290mPa・sであった。
(Comparative Example 5)
20 vol% of zirconia particles having an average particle diameter of 9 μm and 80.0 vol% of deionized water were mixed. To this, 0.5% by mass of polycarboxylic acid ammonium salt (weight average molecular weight 30000) and 5% by mass of isobutylene maleic anhydride copolymer (both based on 100% by mass of water 3) were added to form suspension 4 Was prepared and placed in a mold. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 290 mPa · s.

次に、懸濁体4の入った型を、−10℃に設定した冷凍庫で50分間冷却し、厚さ10mmの板状の凍結体6を生成させた。なお、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は50mPa・sであった。   Next, the mold containing the suspension 4 was cooled in a freezer set to −10 ° C. for 50 minutes to produce a plate-like frozen body 6 having a thickness of 10 mm. The viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 50 mPa · s.

続いて凍結体6を型から取り出し、真空乾燥装置で24時間乾燥した。さらに、大気雰囲気下の電気炉にて600℃で2時間脱脂した後、焼成温度1600℃で2時間、焼成収縮率が11%、すなわち体積収縮率で70.5%となるように焼成し、多孔質セラミックス11を得た。   Subsequently, the frozen body 6 was taken out of the mold and dried with a vacuum drying device for 24 hours. Furthermore, after degreasing at 600 ° C. for 2 hours in an electric furnace in an air atmosphere, firing was performed at a firing temperature of 1600 ° C. for 2 hours so that the firing shrinkage was 11%, that is, the volume shrinkage was 70.5%. A porous ceramic 11 was obtained.

(比較例6)
ポリカルボン酸アンモニウム塩の配合量を1.5質量%に変更したことを除き、比較例5と同様にして多孔質セラミックス11を作製した。ここで、懸濁体4の調製直後の粘度(25℃)は25mPa・s、懸濁体4の50分後の粘度(25℃)は12mPa・sであった。
(Comparative Example 6)
A porous ceramic 11 was produced in the same manner as in Comparative Example 5 except that the blending amount of the polycarboxylic acid ammonium salt was changed to 1.5% by mass. Here, the viscosity (25 ° C.) immediately after preparation of the suspension 4 was 25 mPa · s, and the viscosity (25 ° C.) after 50 minutes of the suspension 4 was 12 mPa · s.

実施例および比較例において使用したセラミック粒子1の平均粒子径、分散安定化成分2の種類、重量平均分子量Mwおよびその配合量について、表1に示す。   Table 1 shows the average particle diameter of the ceramic particles 1 used in Examples and Comparative Examples, the type of the dispersion stabilizing component 2, the weight average molecular weight Mw, and the blending amount thereof.

また、実施例1〜4において得られた多孔質セラミックス11において、平均気孔径および気孔10の平均アスペクト比をそれぞれ測定した。その結果、いずれも平均気孔径10μm〜300μm、気孔11のアスペクト比1.5以上という所望する数値範囲をそれぞれ満たすものであった。なお、気孔10の平均アスペクト比は、次のようにして測定した。   In the porous ceramics 11 obtained in Examples 1 to 4, the average pore diameter and the average aspect ratio of the pores 10 were measured. As a result, all satisfy the desired numerical ranges of an average pore diameter of 10 μm to 300 μm and an aspect ratio of the pore 11 of 1.5 or more. The average aspect ratio of the pores 10 was measured as follows.

<気孔10の平均アスペクト比>
気孔10の平均アスペクト比は、SEM(Scanning Electron Microscope)で撮影した多孔質セラミックス11の画像解析に基づいて算出した。より具体的には、作製した多孔質セラミックス11の縦断面の所定の範囲をSEMで撮影した(図3参照)。次いで、気孔10の断面部を楕円体に近似し、面積、長径および短径を測定し、長径から短径を除した値を「気孔10のアスペクト比」として算出した。そして、任意に選択した50個の気孔10において算出した、気孔10のアスペクト比の平均値を、「気孔10の平均アスペクト比」と規定した。
<Average aspect ratio of pore 10>
The average aspect ratio of the pores 10 was calculated based on the image analysis of the porous ceramics 11 photographed with SEM (Scanning Electron Microscope). More specifically, a predetermined range of the longitudinal section of the produced porous ceramic 11 was photographed with an SEM (see FIG. 3). Next, the cross section of the pore 10 was approximated to an ellipsoid, the area, the major axis and the minor axis were measured, and the value obtained by dividing the major axis by the minor axis was calculated as the “aspect ratio of the pore 10”. The average value of the aspect ratios of the pores 10 calculated for 50 arbitrarily selected pores 10 was defined as “the average aspect ratio of the pores 10”.

さらに、実施例および比較例において得られた多孔質セラミックス11の気孔率、割れの有無および変形の程度を測定した。結果を懸濁体4の分散安定性とともに表2にまとめて示す。ここで、多孔質セラミックス11の割れは、目視観察にて評価した。また、多孔質セラミックス11の変形の程度は、次のようにして測定した。   Furthermore, the porosity, the presence or absence of cracks, and the degree of deformation of the porous ceramics 11 obtained in the examples and comparative examples were measured. The results are shown in Table 2 together with the dispersion stability of the suspension 4. Here, the crack of the porous ceramics 11 was evaluated by visual observation. Further, the degree of deformation of the porous ceramic 11 was measured as follows.

<多孔質セラミックス11の変形の程度>
300mmのアルミニウム製バーの中央に孔をあけ、この孔にデジタルゲージをはめ込んだ測定器を、多孔質セラミックス11の表面に当て、最も変形量が大きい値を反り量とした。本実施例および比較例では、得られた「反り」が1mm以下であることを「変形なし」として規定した。なお、得られた多孔質セラミックス11に割れが認められた場合には、かかる測定は実施しなかった。
<Degree of deformation of porous ceramic 11>
A hole was formed in the center of a 300 mm aluminum bar, and a measuring instrument in which a digital gauge was fitted in this hole was applied to the surface of the porous ceramic 11, and the value with the largest amount of deformation was taken as the amount of warpage. In this example and the comparative example, it was defined as “no deformation” that the obtained “warp” was 1 mm or less. In addition, when the crack was recognized in the obtained porous ceramics 11, this measurement was not implemented.

表1、2に示されるように、凍結体6の生成に要する時間を経過した懸濁体4の粘度が、懸濁体4の調製直後の粘度に対する比率を分散安定性と規定したとき、この分散安定性の値が50%〜150%となるように分散安定化成分2の種類および配合量を調整すると、ゲル化工程を省略しても割れや変形の無い多孔質セラミックス11が作製される。   As shown in Tables 1 and 2, when the viscosity of the suspension 4 after the time required to produce the frozen body 6 is defined as the dispersion stability, the ratio to the viscosity immediately after the preparation of the suspension 4 is defined as the dispersion stability. When the type and blending amount of the dispersion stabilizing component 2 are adjusted so that the dispersion stability value is 50% to 150%, the porous ceramic 11 having no cracks or deformation is produced even if the gelation step is omitted. .

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 セラミックス粒子
2 分散安定化成分
3 水
4 懸濁体
5 氷
6 凍結体
7 下面
8 上面
9 セラミックス骨格
10 気孔
11 多孔質セラミックス(焼成体)
12 冷却装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic particle 2 Dispersion stabilization component 3 Water 4 Suspension body 5 Ice 6 Frozen body 7 Lower surface 8 Upper surface 9 Ceramic frame 10 Pore 11 Porous ceramic (fired body)
12 Cooling device

Claims (12)

重量平均分子量が500〜2000000の化合物と水とを含み、平均粒径が0.05μm〜100μmのセラミックス粒子を分散させた懸濁体を調製する工程と、
前記懸濁体を所定時間以内に凍結させて凍結体を生成する凍結工程と、
前記凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する乾燥工程と、
前記氷が除去された凍結体から前記化合物を除去する脱脂工程と、
前記化合物が除去されて生成された生成物を焼成して焼成体を生成する焼成工程と
を含み、
前記所定時間は、前記懸濁体の粘度、前記懸濁体の調製直後の粘度に対し50%〜150%である時間であること
を特徴とする多孔質セラミックスの製造方法。
A step of preparing a suspension in which ceramic particles having a weight average molecular weight of 500 to 2,000,000 and water and having an average particle diameter of 0.05 μm to 100 μm are dispersed;
A freezing step of freezing the suspension within a predetermined time to produce a frozen body;
A drying step of removing the ice grown on the frozen body to generate pores;
A degreasing step of removing the compound from the frozen body from which the ice has been removed;
Firing the product produced by removing the compound to produce a fired body, and
The predetermined time is a time during which the viscosity of the suspension is 50% to 150% with respect to the viscosity immediately after the preparation of the suspension.
前記焼成体の体積は、前記凍結体の体積の78%以下であることを特徴とする請求項1に記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The method for producing a porous ceramic according to claim 1, wherein the volume of the fired body is 78% or less of the volume of the frozen body. 前記化合物は重量平均分子量が1000〜40000のポリカルボン酸塩またはアクリル酸塩を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The method for producing a porous ceramic according to claim 1 or 2, wherein the compound contains a polycarboxylate or acrylate having a weight average molecular weight of 1000 to 40000. 前記懸濁体は、アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムのうち1種以上を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The method for producing porous ceramics according to any one of claims 1 to 3, wherein the suspension includes one or more of ammonia, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. 前記セラミックス粒子の平均粒径が1〜100μmであり、
前記懸濁体は、セルロース系誘導体、アクリル系ポリマーおよび増粘多糖類のうち1種以上を含むこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。
The ceramic particles have an average particle size of 1 to 100 μm,
The method for producing porous ceramics according to any one of claims 1 to 4, wherein the suspension includes one or more of a cellulose derivative, an acrylic polymer, and a thickening polysaccharide.
アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムのうち1種以上と重量平均分子量が500〜2000000の化合物と水とを含み、平均粒径が0.05μm〜100μmのセラミックス粒子を分散させた懸濁体を調製する工程と、
前記懸濁体を所定時間以内に凍結させて凍結体を生成する凍結工程と、
前記凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する乾燥工程と、
前記氷が除去された前記凍結体を焼成して焼成体を生成する焼成工程と
を含み、
前記所定時間は、前記懸濁体の粘度、前記懸濁体の調製直後の粘度に対し50%〜150%である時間であること
を特徴とする多孔質セラミックスの製造方法。
A suspension in which ceramic particles having an average particle size of 0.05 μm to 100 μm are dispersed, including one or more of ammonia, sodium hydroxide and potassium hydroxide, a compound having a weight average molecular weight of 500 to 2,000,000 and water. A step of preparing;
A freezing step of freezing the suspension within a predetermined time to produce a frozen body;
A drying step of removing the ice grown on the frozen body to generate pores;
Firing the frozen body from which the ice has been removed to produce a fired body,
The predetermined time is a time during which the viscosity of the suspension is 50% to 150% with respect to the viscosity immediately after the preparation of the suspension.
アンモニア、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムのうち1種以上と重量平均分子量が500〜2000000の化合物と水とを含み、セラミックス粒子を分散させた懸濁体を調製する工程と、
前記懸濁体を所定時間以内に凍結させて凍結体を生成する凍結工程と、
前記凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する乾燥工程と、
前記氷が除去された前記凍結体を焼成して焼成体を生成する焼成工程と
を含み、
前記所定時間は、前記懸濁体の粘度、前記懸濁体の調製直後の粘度に対し50%〜150%である時間であり、
前記焼成体の体積は、前記凍結体の体積の78%以下であること
を特徴とする多孔質セラミックスの製造方法。
A step of preparing a suspension in which ceramic particles are dispersed, including one or more of ammonia, sodium hydroxide and potassium hydroxide, a compound having a weight average molecular weight of 500 to 2,000,000 and water;
A freezing step of freezing the suspension within a predetermined time to produce a frozen body;
A drying step of removing the ice grown on the frozen body to generate pores;
Firing the frozen body from which the ice has been removed to produce a fired body,
The predetermined time is a time when the viscosity of the suspension is 50% to 150% with respect to the viscosity immediately after the preparation of the suspension,
The volume of the fired body is 78% or less of the volume of the frozen body.
セルロース系誘導体、アクリル系ポリマーおよび増粘多糖類のうち1種以上と水とを含み、平均粒径が1〜100μmのセラミックス粒子を分散させた懸濁体を調製する工程と、
前記懸濁体を所定時間以内に凍結させて凍結体を生成する凍結工程と、
前記凍結体に成長した氷を除去して気孔を生成する乾燥工程と、
前記氷が除去された前記凍結体を焼成して焼成体を生成する焼成工程と
を含み、
前記所定時間は、前記懸濁体の粘度、前記懸濁体の調製直後の粘度に対し50%〜150%である時間であること
を特徴とする多孔質セラミックスの製造方法。
A step of preparing a suspension in which ceramic particles having an average particle diameter of 1 to 100 μm are dispersed, including at least one of a cellulose derivative, an acrylic polymer, and a thickening polysaccharide and water;
A freezing step of freezing the suspension within a predetermined time to produce a frozen body;
A drying step of removing the ice grown on the frozen body to generate pores;
Firing the frozen body from which the ice has been removed to produce a fired body,
The predetermined time is a time during which the viscosity of the suspension is 50% to 150% with respect to the viscosity immediately after the preparation of the suspension.
前記懸濁体は、N−アルキルアミド系高分子、N−イソプロピルアクリルアミド系高分子、スルホメチル化アクリルアミド系高分子、N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド系高分子、ポリアルキルアクリルアミド系高分子、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム、ポリエチレンイミン、セルロース誘導体系、ポリアクリル酸塩、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、デンプン、ゼラチン、寒天、ペクチン、グルコマンナン、キサンタンガム、ローカストビーンガム、カラギーナンガム、グァーガム、ジェランガム、リグニンスルホン酸塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルエステル、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、酢酸ビニル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびウレタン樹脂のうち1種以上を含むこと
を特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。
The suspension is composed of N-alkylamide polymer, N-isopropylacrylamide polymer, sulfomethylated acrylamide polymer, N-dimethylaminopropyl methacrylamide polymer, polyalkylacrylamide polymer, alginic acid, alginic acid. Sodium, ammonium alginate, polyethyleneimine, cellulose derivative system, polyacrylate, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, starch, gelatin, agar, pectin, glucomannan, xanthan gum, locust bean gum, Carrageenan gum, guar gum, gellan gum, lignin sulfonate, polyacrylamide, polyvinyl ester, isobutylene-maleic anhydride Coalescence, vinyl acetate, epoxy resins, method for producing a porous ceramic according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises one or more of phenolic resins and urethane resins.
多孔質セラミックスの気孔率が50%〜99%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The method for producing a porous ceramic according to any one of claims 1 to 9, wherein the porosity of the porous ceramic is 50% to 99%. 前記セラミックス粒子は、ジルコニア、アルミナ、シリカ、チタニア、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、コーディエライト、サイアロン、ジルコン、チタン酸アルミニウム、またはムライトを含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The ceramic particles include zirconia, alumina, silica, titania, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, boron nitride, cordierite, sialon, zircon, aluminum titanate, or mullite. The method for producing a porous ceramic according to any one of 10. 気孔の平均アスペクト比が1.5以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の多孔質セラミックスの製造方法。   The method for producing porous ceramics according to any one of claims 1 to 11, wherein the average aspect ratio of the pores is 1.5 or more.
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