JP7016610B2 - Porous ceramics manufacturing method and porous ceramics - Google Patents

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Description

本発明は多孔質セラミックス、特に細孔を有する多孔質セラミックスに関する発明である。 The present invention relates to porous ceramics, particularly porous ceramics having pores.

従来から各種のセラミックスが製造されているが、セラミックス表面に細孔を有するセラミックスは各種の用途があり用いられてきた。細孔のサイズや貫通度合いに関しては応用製品の用途によって異なるが、サブミクロンの細孔、ないしはナノレベルの径の細孔を有するセラミックスはその製造が困難であった。 Various ceramics have been manufactured conventionally, but ceramics having pores on the surface of the ceramics have been used for various purposes. The size of the pores and the degree of penetration vary depending on the application of the applied product, but it has been difficult to manufacture ceramics having submicron pores or nano-level diameter pores.

多孔質セラミックスの製造方法としては、セラミックス粉体に解膠剤や樹脂ビーズなどの造孔剤を大量に添加し、酸化除去することにより多孔質とする方法が一般的であるが、造孔剤が除去されても、孔が孤立して存在してしまうため連続した開気孔を得られにくいという問題点があった。また、セル膜のない軟質ポリウレタンフォームにセラミックス泥漿を付着させてこれを焼結する方法(特許文献1)やセラミックス原料と解膠剤を水溶液にして添加後、気泡材を添加して焼結を行う方法(特許文献2)も提案されている。しかしながら、これらの製造方法ではサブミクロンの細孔、ないしはナノレベルの径の細孔を有する多孔質セラミックスを得ることはできないという問題がある。 As a method for producing porous ceramics, a method in which a large amount of a pore-forming agent such as a deflocculant or a resin bead is added to the ceramic powder and oxidatively removed to make the porous ceramic powder is common. However, there is a problem that it is difficult to obtain continuous open pores because the pores exist in isolation even if the pores are removed. Further, a method of adhering ceramic slurry to a flexible polyurethane foam without a cell film and sintering it (Patent Document 1), a method of adding a ceramic raw material and a deflocculant as an aqueous solution, and then adding a foam material for sintering. A method for doing so (Patent Document 2) has also been proposed. However, these manufacturing methods have a problem that porous ceramics having submicron pores or nano-level diameter pores cannot be obtained.

特開平6-239673JP-A-6-239673 特開昭63-40782JP-A-63-40782

サブミクロン径から数十ナノ径程度の細孔を有し、かつ、細孔がセラミックスブロックの内部を貫通する態様の物を制御性良く製造することを課題とする。 An object of the present invention is to produce a product having pores having a diameter of about several tens of nanometers from a submicron diameter and having pores penetrating the inside of a ceramic block with good controllability.

上記課題を解決するために、第一の発明として、燃焼気化素材及びセラミックス原料を準備する準備ステップと、準備した燃焼気化素材及びセラミックス原料を混錬して中間体を得る混錬ステップと、中間体又は/及び中間体派生物を焼成して前記燃焼気化素材を燃焼気化させ多数の孔を有するセラミックスを得るための焼成ステップと、からなる多孔質セラミックスの製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, as the first invention, there is an intermediate step between a preparation step of preparing a combustion vaporization material and a ceramic raw material and a kneading step of kneading the prepared combustion vaporization material and the ceramic raw material to obtain an intermediate. Provided is a method for producing a porous ceramic, comprising a firing step for calcining a body or / and an intermediate derivative to burn and vaporize the combustion vaporized material to obtain a ceramic having a large number of pores.

さらに、第一の発明において燃焼気化素材は最大径がサブミクロンである第二の発明を提供する。 Further, in the first invention, the combustion vaporizing material provides a second invention in which the maximum diameter is submicron.

さらに、第一の発明、第二の発明において前記焼成ステップにて得られた多孔質セラミックスに薬剤を含侵させる薬剤含侵ステップを有する第三の発明を提供する。 Further, in the first invention and the second invention, there is provided a third invention having a drug impregnation step of impregnating the porous ceramics obtained in the firing step with a drug.

さらに、第四の発明として、セラミックス原料中に燃焼気化素材が均一に分散された多孔質セラミックスを製造するための中間体を提供する。 Further, as a fourth invention, an intermediate for producing a porous ceramic in which a combustion vaporizing material is uniformly dispersed in a ceramic raw material is provided.

さらに、第五の発明として、第四の発明の中間体をブロック化し、このブロック化したものを乾燥させ、乾燥したものを砕いてすりつぶしたことによって得られるセラミックス原料中に燃焼気化素材が均一に分散された多孔質セラミックスを製造するための中間体派生物を提供する。 Further, as the fifth invention, the combustion vaporized material is uniformly contained in the ceramic raw material obtained by blocking the intermediate of the fourth invention, drying the blocked material, and crushing and grinding the dried material. Provided are intermediate derivatives for producing dispersed porous ceramics.

さらに、第六の発明として、細孔に燃焼気化素材を充てんした場合でも焼成によって充てんされた燃焼気化素材が外部に排出可能な細孔を有する多孔質セラミックスを提供する。 Further, as a sixth invention, there is provided a porous ceramic having pores in which the combustion vaporized material filled by firing can be discharged to the outside even when the pores are filled with the combustion vaporized material.

さらに、第六の発明において、前記細孔はサブミクロン径の細孔を含む第七の発明を提供する。 Further, in the sixth invention, the seventh invention provides the seventh invention in which the pores include pores having a submicron diameter.

サブミクロン径から数十ナノ径程度の細孔を有し、かつ、細孔がセラミックスブロックの内部を貫通する態様の物を制御性良く製造することができる。 It is possible to produce a product having pores having a diameter of about several tens of nanometers from a submicron diameter and having pores penetrating the inside of a ceramic block with good controllability.

実施形態1の多孔質セラミックスの製造方法を示すフロー図The flow chart which shows the manufacturing method of the porous ceramics of Embodiment 1. 実施形態1の多孔質セラミックスの製造方法を示すフロー図The flow chart which shows the manufacturing method of the porous ceramics of Embodiment 1. 最大径を説明する図Diagram explaining the maximum diameter 多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図The figure which shows the pore distribution, the physical property value and the microstructure of a porous ceramic 多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図The figure which shows the pore distribution, the physical property value and the microstructure of a porous ceramic 多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図The figure which shows the pore distribution, the physical property value and the microstructure of a porous ceramic 多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図The figure which shows the pore distribution, the physical property value and the microstructure of a porous ceramic 多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図The figure which shows the pore distribution, the physical property value and the microstructure of a porous ceramic

以下に発明を実施するための形態を説明する。なお、本件発明はこれから記載する実施形態に限定して解釈されるべきものでない。なお、実施形態と請求項の関係は次の通りである。実施形態1は、主に請求項1から請求項5などに関する。実施形態2は、主に請求項6及び請求項7などに関する。
<実施形態1>
<概要>
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described. The present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The relationship between the embodiment and the claims is as follows. The first embodiment mainly relates to claims 1 to 5, and the like. The second embodiment mainly relates to claims 6 and 7.
<Embodiment 1>
<Overview>

本実施形態は、多孔質セラミックスの製造方法であって、その特徴点は燃焼気化素材をあらかじめセラミックス原材料と混合し、混錬(「混練」とも書く。以下同じ)してセラミックスを製造する点にある。
<構成>
This embodiment is a method for manufacturing porous ceramics, and its characteristic feature is that a combustion vaporized material is mixed with a ceramic raw material in advance and kneaded (also referred to as “kneading”; the same applies hereinafter) to manufacture ceramics. be.
<Structure>

図1は、本実施形態の多孔質セラミックスの製造方法を示すフロー図である。本実施形態の構成は、準備ステップ(S0101)と、混錬ステップ(S0102)と、焼成ステップ(S0103)と、からなる。 FIG. 1 is a flow chart showing a method for producing porous ceramics according to this embodiment. The configuration of this embodiment includes a preparation step (S0101), a kneading step (S0102), and a firing step (S0103).

図2は、本実施形態の多孔質セラミックスの製造方法を示すまた別のフロー図である。本実施形態は、図1を基本とし、準備ステップ(S0201)、混錬ステップ(S0202)及び焼成ステップ(S0203)により得られる多孔質セラミックスに薬剤を含浸し(S0204:薬剤含浸ステップ)、薬剤を含浸させた多数の孔を有するセラミックスを得る、多孔質セラミックスの製造方法である。以下に、各構成及び実施例について詳述する。
<準備ステップ>
FIG. 2 is another flow chart showing a method for producing the porous ceramics of the present embodiment. In this embodiment, based on FIG. 1, the porous ceramics obtained by the preparation step (S0201), the kneading step (S0202) and the firing step (S0203) are impregnated with a chemical (S0204: chemical impregnation step), and the chemical is applied. This is a method for producing porous ceramics, which obtains ceramics having a large number of impregnated pores. Each configuration and examples will be described in detail below.
<Preparation step>

準備ステップは燃焼気化素材とセラミックス原料とを準備するステップである。燃焼気化素材はセルロース、炭素材料、有機化合物が該当するが、素材であって、固形のものを指す。したがって、液状、ゲル状のものは燃焼気化素材に含まれない。ただし、固形のものが液体と混ざることによってマクロ的に液状、ゲル状と見える素材は、本件発明にいうところの固形の燃焼気化素材である。 The preparation step is a step of preparing the combustion vaporization material and the ceramic raw material. The combustion vaporization material corresponds to cellulose, carbon material, and organic compound, but it is a material and refers to a solid material. Therefore, liquid and gel-like materials are not included in the combustion vaporization material. However, the material that looks macroscopically liquid or gel-like when the solid material is mixed with the liquid is the solid combustion vaporization material according to the present invention.

本件発明の課題であるサブミクロン径から数十ナノ径程度の細孔を有し、かつ、細孔がセラミックスブロックの内部を貫通する態様の本質的な特徴は、燃焼気化素材の形状、サイズによって、最終的にセラミックス材料に形成される多孔質性を得る点にある。つまり、セラミックス素材の表面ないし内面に設けられる孔は燃焼気化素材の形状、サイズによってコントロールする。したがって、準備ステップでは、目的とする多孔質セラミックスに備えられるべき孔のサイズ、孔の量、孔の密度などを想定して準備を行う。 The essential feature of the embodiment having pores having a diameter of about several tens of nanometers from the submicron diameter, which is the subject of the present invention, and the pores penetrating the inside of the ceramic block depends on the shape and size of the combustion vaporizing material. The point is to obtain the porosity finally formed in the ceramic material. That is, the holes provided on the surface or inner surface of the ceramic material are controlled by the shape and size of the combustion vaporized material. Therefore, in the preparation step, preparation is performed assuming the size of the pores to be provided in the target porous ceramics, the amount of the pores, the density of the pores, and the like.

また、セラミックス原料の形状も最終的な多孔質セラミックスの性状をコントロールするためにあらかじめ設計されなければならない。設計は、粒径、粒径分布、原料の種類によって行われる。 In addition, the shape of the ceramic raw material must be designed in advance in order to control the properties of the final porous ceramics. The design depends on the particle size, particle size distribution, and type of raw material.

また準備段階ではセラミックス原料と燃焼気化素材とを混ぜたのちにボールミルなどでさらに微細化する工程を有してもよい。これは、セラミックス原料の粒と燃焼気化素材とが微細化しながら混在し次の混錬ステップで両者を均一に分散した状態にするのに好ましい。
<混錬ステップ>
Further, in the preparation stage, there may be a step of mixing the ceramic raw material and the combustion vaporization material and then further miniaturizing them with a ball mill or the like. This is preferable in that the particles of the ceramic raw material and the combustion vaporizing material are mixed while being miniaturized, and both are uniformly dispersed in the next kneading step.
<Kneading step>

混錬ステップは、準備した燃焼気化素材と準備したセラミックス原料とを混錬する。混錬は例えば液体を加えて行われる場合があるが、必要に応じてアルカリ性、酸性に液体のpHを調節してもよい。これはセラミックス原料と燃焼気化素材の種類等によって調節する。また、燃焼気化素材がセラミックス原料である微細セラミックス粒どうしが崩壊しないようなつなぎの役割を果たすようにする必要がある。この点からも準備ステップでの燃焼気化素材の選別が重要となる。 In the kneading step, the prepared combustion vaporization material and the prepared ceramic raw material are kneaded. For example, the kneading may be carried out by adding a liquid, but if necessary, the pH of the liquid may be adjusted to be alkaline or acidic. This is adjusted according to the types of ceramic raw materials and combustion vaporization materials. In addition, it is necessary for the combustion vaporization material to play a role of a link so that the fine ceramic particles, which are ceramic raw materials, do not collapse. From this point as well, it is important to select the combustion vaporized material in the preparation step.

前記液体としては、水やアルコールなどの有機液体を利用して混錬してもよい。また、水とアルコールなどの有機液体を併用して混錬してもよい。混錬後は、水、アルコールなどの液体や混錬のために用いた成分を乾燥等することによって除外する。乾燥率は制御対象パラメータである。乾燥度によって、焼成時の燃焼気化素材ないしは混錬乾燥後の前セラミックスブロック中から発生するガスの圧力や量が変化するからである。このガスの圧力、ガスの量は最終的に得られる多孔質セラミックスの孔のサイズ、孔の量、孔の密度、孔の貫通度合いを左右する。 As the liquid, an organic liquid such as water or alcohol may be used for kneading. Further, water and an organic liquid such as alcohol may be used in combination for kneading. After kneading, liquids such as water and alcohol and the components used for kneading are excluded by drying. Drying rate is a controlled parameter. This is because the pressure and amount of gas generated from the combustion vaporized material at the time of firing or the pre-ceramic block after kneading and drying change depending on the degree of drying. The pressure of this gas and the amount of gas affect the size of the pores of the finally obtained porous ceramics, the amount of the pores, the density of the pores, and the degree of penetration of the pores.

なお、セラミックス材料である粒や燃焼気化素材のサイズがナノサイズ(本明細書では10ナノから300ナノ程度の値をナノサイズという。)である場合には液中に分散しにくいので界面活性剤を共用してもよい。ただし、界面活性剤も焼成の際に影響を与える因子となるので、注意が必要である。界面活性剤を排除するために乾燥のみでなく、予備加熱サブステップを採用してもよい。 When the size of the grains or the combustion vaporizing material, which are ceramic materials, is nano-sized (in this specification, a value of about 10 nanometers to 300 nanometers is referred to as nano-sized), it is difficult to disperse in the liquid, so that the surfactant is used. May be shared. However, it should be noted that the surfactant is also a factor that affects the firing. Preheating substeps may be employed as well as drying to eliminate the surfactant.

混錬ステップは、通常のミキサー、プロペラ攪拌機、ニーダー等のような道具を用いて行ってもよいが、素材が微小サイズになると、十分混練が困難となる。そこで、混錬用の容器に超音波を加えたり、高周波電磁界を加えることが考えられる。高周波電磁界は、制御状態によってセラミックス原料の微細粒を分極させることができ、水に混ざりやすくなる。また燃焼気化素材についても同様の効果を生む場合がある。 The kneading step may be performed using a tool such as a normal mixer, a propeller stirrer, a kneader, or the like, but when the material becomes a small size, it becomes difficult to knead sufficiently. Therefore, it is conceivable to apply ultrasonic waves or high-frequency electromagnetic fields to the kneading container. The high-frequency electromagnetic field can polarize the fine particles of the ceramic raw material depending on the controlled state, and is easily mixed with water. In addition, the same effect may be produced for the combustion vaporized material.

混錬ステップでは、中間体を得ることができる。中間体は、混錬ステップによりセラミックス原料中に燃焼気化素材が均一に分散されている状態となっている。中間体は混錬直後の粉状、又は液状やスラリー状である場合もあるし、液状やスラリー状のものを乾燥してブロック状としたもの含まれる。均一に分散している状態とは、セラミックス原料とセラミックス原料の間に燃焼気化組成物が入り込んでいる状態であって、セラミックス原料の周りに存在する燃焼気化組成物の量や濃度に偏りがない状態である。 In the kneading step, intermediates can be obtained. The intermediate is in a state where the combustion vaporized material is uniformly dispersed in the ceramic raw material by the kneading step. The intermediate may be in the form of powder, liquid or slurry immediately after kneading, or may be in the form of a liquid or slurry and dried to form a block. The uniformly dispersed state is a state in which the combustion vaporization composition is inserted between the ceramic raw materials and the ceramic raw materials, and the amount and concentration of the combustion vaporization compositions existing around the ceramic raw materials are not biased. It is in a state.

混錬ステップでは、液状やスラリー状のものを乾燥していったんブロック状としたものを再度粉砕しその後再度混錬を繰り返すサブステップを含んでいてもよい。つまり、混錬して生成した中間体のブロックから、この中間体由来の別の中間体を得るのである。この別の中間体を本明細書においては中間体派生物と呼ぶ。
<焼成ステップ>
The kneading step may include a sub-step in which a liquid or slurry is dried to form a block, which is then crushed again, and then kneaded again. In other words, another intermediate derived from this intermediate is obtained from the block of the intermediate produced by kneading. This other intermediate is referred to herein as an intermediate derivative.
<Baking step>

混錬ステップの後に焼成を行う。焼成ステップは、二つの意義を有する。一つはセラミックス原料の微細粒どうしが局所的に溶融して溶着し、セラミックス粒が成長するための工程であるという意義と、多孔質を形成する孔を生み出すという意義である。焼成ステップはしたがって、上記二つの現象が同時に進行する。通常は、燃焼気化素材の燃焼温度のほうがセラミックスの局所的な溶融温度よりも低い。したがって燃焼気化素材が燃焼するがセラミックス粒が成長しない温度に長時間ワーク(中間物)を滞留させると多孔質でないセラミックスとなってしまう。
<薬剤含浸ステップ>
Baking is performed after the kneading step. The firing step has two meanings. One is that the fine particles of the ceramic raw material are locally melted and welded to each other to grow the ceramic particles, and that the pores that form the porous material are created. Therefore, in the firing step, the above two phenomena proceed at the same time. Normally, the combustion temperature of the combustion vaporized material is lower than the local melting temperature of the ceramics. Therefore, if the work (intermediate) is retained for a long time at a temperature at which the combustion vaporized material burns but the ceramic particles do not grow, the ceramic becomes non-porous.
<Drug impregnation step>

混錬ステップの後に薬剤含浸ステップを行うこともできる。薬剤含浸ステップは、焼成ステップにて得られた多孔質セラミックスに薬剤を含侵させるステップである。多孔質セラミックスに含浸させる薬剤は特に限定されず、例えば触媒、タンパク質、細胞、薬剤などが挙げられる。含浸させる薬剤によって求められる孔のサイズ、孔の量、孔の密度、孔の貫通度合いは異なるが、本件発明は、燃焼気化素材の形状、サイズによって、最終的にセラミックス材料に形成されるサブミクロン径から数十ナノ径程度の細孔を有し、かつ、細孔がセラミックスブロックの内部を貫通する態様の多孔質性を制御できるので、含浸させる薬剤に応じて最適な多孔質セラミックスを製造することが可能となる。薬剤の含浸方法は特に限定されないが、例えば、含浸法、イオン交換法、蒸着法、噴霧乾燥法などが挙げられる。なお含侵させる液体等の表面張力等によって細孔に十分ガス、液体等が浸潤しない場合には当該セラミックスを隔壁として高圧側と低圧側を作り、圧力差を用いてガス、液体等を浸潤させる。
<燃焼気化素材>
A chemical impregnation step can also be performed after the kneading step. The chemical impregnation step is a step of impregnating the porous ceramics obtained in the firing step with a chemical. The agent to be impregnated into the porous ceramics is not particularly limited, and examples thereof include catalysts, proteins, cells, and agents. The size of the holes, the amount of the holes, the density of the holes, and the degree of penetration of the holes are different depending on the chemical to be impregnated, but the present invention is a submicron finally formed on the ceramic material depending on the shape and size of the combustion vaporized material. Since the pores have a diameter of several tens of nanometers and the porosity of the pores penetrating the inside of the ceramic block can be controlled, the optimum porous ceramics can be produced according to the chemical to be impregnated. It becomes possible. The method of impregnating the chemical is not particularly limited, and examples thereof include an impregnation method, an ion exchange method, a vapor deposition method, and a spray drying method. If the pores are not sufficiently infiltrated with gas, liquid, etc. due to the surface tension of the liquid, etc. to be infiltrated, the high-pressure side and low-pressure side are made using the ceramics as a partition wall, and the gas, liquid, etc. are infiltrated using the pressure difference. ..
<Combustion vaporization material>

「燃焼気化素材」は、焼成ステップで燃焼気化する素材である。本発明において燃焼気化素材は、特に制限されるものでないが、焼成ステップで燃焼気化し、焼成後の多孔質セラミックスから消失する素材である。 "Combustion vaporization material" is a material that is burnt and vaporized in the firing step. In the present invention, the combustion vaporizing material is not particularly limited, but is a material that is burnt vaporized in the firing step and disappears from the porous ceramics after firing.

図3は、燃焼気化素材が略円柱状である場合の最大径を説明する図である。略円柱のような細長い形状の場合の最大径は長手方向の長さではなく、円柱の直径に相当する部分の最大値(図中のD1)が最大径である。一方で、例えば、燃焼気化素材が略球状であれば直径に相当する部分の最大値が最大径である。本発明の燃焼気化素材は最大径がサブミクロンであることが望ましい。最大径がサブミクロンの燃焼気化素材としては、特に制限されるものでないが、例えば、カーボン繊維又はカーボン繊維解砕物、あるいはセルロースを含む素材などを用いることで、サブミクロン径から数十ナノ径程度の細孔を有し、かつ、細孔がセラミックスブロックの内部を貫通する態様の多孔質セラミックスを得ることができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a maximum diameter when the combustion vaporizing material is substantially columnar. In the case of an elongated shape such as a substantially cylinder, the maximum diameter is not the length in the longitudinal direction, but the maximum value (D1 in the figure) of the portion corresponding to the diameter of the cylinder is the maximum diameter. On the other hand, for example, if the combustion vaporizing material is substantially spherical, the maximum value of the portion corresponding to the diameter is the maximum diameter. It is desirable that the maximum diameter of the combustion vaporizing material of the present invention is submicron. The combustion vaporization material having a maximum diameter of submicron is not particularly limited, but for example, by using carbon fiber, crushed carbon fiber, or a material containing cellulose, the diameter is about submicron to several tens of nanometers. It is possible to obtain porous ceramics having the above pores and having pores penetrating the inside of the ceramic block.

カーボン繊維は、質量比で90%以上が炭素で構成される繊維であり、ポリアクリロニトリル繊維またはピッチ繊維を原料に高温で炭化して作った繊維である。カーボン繊維は、熱収縮率が低いことが特徴であり、カーボン繊維又はカーボン繊維解砕物を含む素材を燃焼気化微素材として使用すると。焼成ステップにおける燃焼気化微素材の膨張や収縮が起きにくいので、焼成体のひびや割れの発生を抑えるとともに、カーボン繊維又はカーボン繊維解砕物のサイズに応じた細孔を形成しやすいので好ましい。 The carbon fiber is a fiber composed of 90% or more of carbon by mass ratio, and is a fiber made by carbonizing polyacrylonitrile fiber or pitch fiber as a raw material at a high temperature. Carbon fiber is characterized by a low heat shrinkage rate, and when a material containing carbon fiber or carbon fiber crushed material is used as a combustion vaporization fine material. Since expansion and contraction of the combustion vaporized micromaterial in the firing step are unlikely to occur, cracks and cracks in the fired body are suppressed, and pores corresponding to the size of the carbon fiber or the carbon fiber crushed material are easily formed, which is preferable.

セルロースは、植物繊維の主成分であって、水に不溶の多糖類である。セルロースを含む燃焼気化素材としては、特にセルロースナノファイバーを含む素材を使用することが好ましい。セルロースナノファイバーとは、植物原料であるパルプ(パルプ繊維)を解繊して得られる微細なセルロース繊維をいい、一般的に繊維幅がナノサイズ(1nm以上1000nm以下)のセルロース微細繊維を含むセルロース繊維をいう。 Cellulose is the main component of plant fiber and is a water-insoluble polysaccharide. As the combustion vaporization material containing cellulose, it is particularly preferable to use a material containing cellulose nanofibers. Cellulose nanofibers are fine cellulose fibers obtained by defibrating pulp (pulp fiber), which is a plant raw material, and generally contain cellulose fine fibers having a fiber width of nano size (1 nm or more and 1000 nm or less). Refers to fiber.

セルロースナノファイバーの保水度としては、例えば250%以上500%以下であることが好ましい。セルロースナノファイバーの保水度(%)はJAPAN TAPPI No.26に準拠して測定される。セルロースナノファイバーは、水分散状態でレーザー回折法により測定される擬似粒度分布曲線において1つのみのピークを有することが好ましい。また、このピークとなるセルロースナノファイバーの粒径(最頻値)としては、例えば5μm以上50μm以下が好ましい。なお、「擬似粒度分布曲線」とは、粒度分布測定装置を用いて測定される体積基準粒度分布を示す曲線を意味する。 The water retention of the cellulose nanofibers is preferably, for example, 250% or more and 500% or less. The water retention rate (%) of the cellulose nanofibers is as follows: JAPAN TAPPI No. Measured according to 26. Cellulose nanofibers preferably have only one peak in the pseudo-particle size distribution curve measured by laser diffraction in an aqueous dispersion. The particle size (mode) of the cellulose nanofibers having this peak is preferably, for example, 5 μm or more and 50 μm or less. The "pseudo particle size distribution curve" means a curve showing a volume-based particle size distribution measured by using a particle size distribution measuring device.

セルロースは植物由来であるため、セルロースナノファイバーを燃焼気化素材として使用することは、ポリビニルアルコールやポリアクリル酸アンモニウムのような化学的に合成されたものを使用する場合にくらべ、低炭素化社会に貢献することができるという利点がある。また、燃焼気化しても窒素酸化物のような有害物質を排出することもないため環境にも優しい素材であるという利点もある。また、セルロースはカーボン繊維と同様に熱収縮率が低いことが特徴であり、カーボン繊維と同様に焼成ステップにおける燃焼気化微素材の膨張や収縮が起きにくいという点でも優れている。
(セラミックス原料)
Since cellulose is derived from plants, the use of cellulose nanofibers as a combustion vaporization material leads to a low-carbon society compared to the use of chemically synthesized materials such as polyvinyl alcohol and ammonium polyacrylate. It has the advantage of being able to contribute. It also has the advantage of being an environmentally friendly material because it does not emit harmful substances such as nitrogen oxides even when it is vaporized by combustion. Further, cellulose is characterized by having a low heat shrinkage rate like carbon fiber, and is also excellent in that expansion and shrinkage of the combustion vaporized fine material in the firing step are unlikely to occur like carbon fiber.
(Ceramic raw material)

「セラミックス原料」としては、特に制限されるものでないが、例えば多孔質セラミックス材として知られている、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、コージェライト、シリカ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ムライト、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、リン酸カルシウムなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。これらの原料は単独で使用することもできるが、2以上のセラミックス原料を混合して使用することもできる。 The "ceramic raw material" is not particularly limited, but is, for example, alumina, aluminum silicate, cordierite, silica, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, mullite, magnesia, and nitride, which are known as porous ceramic materials. Examples include, but are not limited to, aluminum, boron nitride, calcium phosphate, and the like. These raw materials can be used alone, but can also be used by mixing two or more ceramic raw materials.

セラミックス原料としては、β-リン酸三カルシウムやハイドロキシアパタイトなどリン酸カルシウムを使用することが好ましい。β-リン酸三カルシウムやハイドロキシアパタイトなどの多孔質セラミックス材料は、骨補填材料や人工骨インプラントとして顆粒や成型体として用いられているが、細胞、タンパク質、薬剤などを固定化させて使用することにより自家骨への置換を促進や代用骨の生体吸収性を向上させる試みがなされている。一般に細胞はミクロンサイズ、タンパク質はサブミクロンサイズ、薬剤はナノサイズの細孔に固定化されやすいといわれ、本件発明により目的に合わせて、孔のサイズ、孔の量、孔の密度、孔の貫通度合いを制御した多孔質セラミックスを得て、タンパク質などを固定化することが可能になるからである。 As the raw material for ceramics, it is preferable to use calcium phosphate such as β-tricalcium phosphate or hydroxyapatite. Porous ceramic materials such as β-tricalcium phosphate and hydroxyapatite are used as bone filling materials and artificial bone implants as granules and molded bodies, but cells, proteins, drugs, etc. should be immobilized before use. Attempts have been made to promote replacement with autologous bone and improve bioabsorbability of substitute bone. It is generally said that cells are micron-sized, proteins are submicron-sized, and drugs are easily immobilized in nano-sized pores. According to the present invention, pore size, pore volume, pore density, and pore penetration are suitable for the purpose. This is because it becomes possible to obtain porous ceramics having a controlled degree and to immobilize proteins and the like.

以下に実施例を示す。実施例ではセラミックス原料としてβ-リン酸三カルシウム又はアルミナ、ハイドロキシアパタイトを用いた。また、実施例では燃焼気化素材としてセルロースを用いた。実施の前提としてβ-リン酸三カルシウム及びセルロースは以下のようにして準備した。
(1)β-リン酸三カルシウム
(β-リン酸三カルシウムの準備)
An example is shown below. In the examples, β-tricalcium phosphate, alumina, or hydroxyapatite was used as a raw material for ceramics. In the examples, cellulose was used as the combustion vaporization material. As a premise of implementation, β-tricalcium phosphate and cellulose were prepared as follows.
(1) β-Tricalcium Phosphate (Preparation of β-Tricalcium Phosphate)

β-リン酸三カルシウムの原料として、炭酸カルシウム301.78gとリン酸二水素アンモニウム266.79gを準備し、エタノール2リットルを溶媒として用いてボールミルで48時間、粉砕及び混合した。液状の混合物から濾過装置又は/及びエバポレーターを用いてエタノールを分離し、スラリーを得た。スラリーは、2つのアルミナ製のサヤに分け入れ、仮焼結Aを行い、仮焼成体Aを得た。仮焼結の条件は、昇温速度3℃/min、焼成温度900℃、保持時間12時間、室温までの降温速度3℃/minとして大気雰囲気中の条件で行った。得られた仮焼成体Aの結晶相は、95%以上がβ-リン酸三カルシウム構造であったが、結晶相をより確実にβ-リン酸三カルシウム構造とするために、さらに2回の仮焼結を行った。具体的には、仮焼成体Aをボールミルで4時間粉砕後、アルミナ製のサヤに入れ、仮焼結Aと同様の条件で仮焼結Bを行い、仮焼成体Bを得た。室温まで戻った仮焼成体Bを再度、仮焼結A及びBと同様の条件で仮焼結Cを行い、仮焼成体Cを得た。 As raw materials for β-tricalcium phosphate, 301.78 g of calcium carbonate and 266.79 g of ammonium dihydrogen phosphate were prepared, and 2 liters of ethanol was used as a solvent for crushing and mixing with a ball mill for 48 hours. Ethanol was separated from the liquid mixture using a filtration device and / and an evaporator to obtain a slurry. The slurry was divided into two alumina sheaths and calcined A was performed to obtain a calcined body A. The conditions for calcination were a heating rate of 3 ° C./min, a firing temperature of 900 ° C., a holding time of 12 hours, and a temperature lowering rate of 3 ° C./min to room temperature under the conditions of an atmospheric atmosphere. The crystal phase of the obtained calcination A was 95% or more having a β-tricalcium phosphate structure, but in order to more reliably form the crystal phase into a β-tricalcium phosphate structure, two more times. Temporary sintering was performed. Specifically, the calcined body A was pulverized with a ball mill for 4 hours, placed in an alumina sheath, and calcined B was performed under the same conditions as the calcined A to obtain a calcined body B. The temporary fired body B, which had returned to room temperature, was temporarily sintered C again under the same conditions as those of the temporary sintered bodies A and B to obtain a temporary fired body C.

仮焼成体Cをボールミルで粉砕、又は乳鉢で粉砕後、篩分けして得られた、平均粒子径として3μm程度のβ-リン酸三カルシウムの粉体をセラミックス原料とした。
(ケイ素、ナトリウム及びマグナシウムを固溶したβ-リン酸三カルシウムの準備)
A powder of β-tricalcium phosphate having an average particle diameter of about 3 μm, which was obtained by pulverizing the temporarily fired body C with a ball mill or mortar and then sieving, was used as a ceramic raw material.
(Preparation of β-tricalcium phosphate in which silicon, sodium and magnesium are dissolved)

セラミックス原料として、ケイ素、ナトリウム及びマグナシウムを固溶したβ-リン酸三カルシウムを用いることもできる。上述したβ-リン酸三カルシウムの出発原料に、炭酸ナトリウム、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素を加えて、ケイ酸を2.0mol%固溶したβ-リン酸三カルシウムの粉体を同様に調整し、得られた粉体をセラミックス原料とした。具体的には、出発原料として炭酸カルシウム446.34gとリン酸二水素アンモニウム427.40g炭酸ナトリウム3.4722g、酸化マグネシウム18.8463g、二酸化ケイ素3.9332gを使用した。
(2)ハイドロキシアパタイト
As a raw material for ceramics, β-tricalcium phosphate in which silicon, sodium and magnasium are dissolved can also be used. Sodium carbonate, magnesium oxide, and silicon dioxide are added to the above-mentioned starting material of β-tricalcium phosphate to prepare a powder of β-tricalcium phosphate in which 2.0 mol% of silicic acid is solid-dissolved in the same manner. The resulting powder was used as a raw material for ceramics. Specifically, 464.34 g of calcium carbonate, 427.40 g of ammonium dihydrogen phosphate, 3.4722 g of sodium carbonate, 18.8463 g of magnesium oxide, and 3.9332 g of silicon dioxide were used as starting materials.
(2) Hydroxyapatite

ハイドロキシアパタイトは、平均粒子径が15~20μmの太平化学産業株式会社の高純度リン酸カルシウム、球形HAP(3Ca3(PO42・Ca(OH)2)を用いた。
(3)アルミナ
As hydroxyapatite, high-purity calcium phosphate of Taihei Kagaku Sangyo Co., Ltd. with an average particle size of 15 to 20 μm, spherical HAP (3Ca 3 (PO 4 ) 2 · Ca (OH) 2 ) was used.
(3) Alumina

アルミナは、中心粒子径が0.79μmの昭和電工株式会社の易焼結性アルミナAL-45-Aを用いた。
(セルロースの準備)
As the alumina, the easily sinterable alumina AL-45-A manufactured by Showa Denko KK, which has a central particle diameter of 0.79 μm, was used.
(Preparation of cellulose)

セルロースは、粒径(最頻値)21μm、保水度389%、濃度1.7wt%のセルロースナノファイバー水溶液を用いた。使用したセルロースナノファイバー水溶液には数十nmのセルロース微細繊維を含んでいる。但し、セルロースの保水度(%)はJAPAN TAPPI No.26に準拠して測定した。粒度分布測定装置を用いて測定される体積基準粒度分布を測定し、得られた擬似粒度分布曲線の最頻値を粒子径とした。
(多孔質セラミックスの評価方法)
As the cellulose, a cellulose nanofiber aqueous solution having a particle size (mode) of 21 μm, a water retention degree of 389%, and a concentration of 1.7 wt% was used. The cellulose nanofiber aqueous solution used contains cellulose fine fibers having a diameter of several tens of nm. However, the water retention level (%) of cellulose is determined by JAPAN TAPPI No. Measured according to 26. The volume-based particle size distribution measured using a particle size distribution measuring device was measured, and the most frequent value of the obtained pseudo particle size distribution curve was taken as the particle size.
(Evaluation method for porous ceramics)

製造した多孔質セラミックスの評価方法について先に説明する。細孔分布は、水銀ポロシメーターで測定し、微細構造は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。開気孔率及び閉気孔率は、体積、乾燥質量、吸水質量と真比重(文献値)から算出した。体積は得られた焼結体の長さや直径を計測して算出した。吸水質量は、沸騰した水中に試験体を2時間浸水させた後、水中で放冷後、質量を測定した。 The evaluation method of the manufactured porous ceramics will be described first. The pore distribution was measured with a mercury porosimeter and the microstructure was observed with a scanning electron microscope (SEM). The open porosity and the closed porosity were calculated from the volume, the dry mass, the water absorption mass and the true specific gravity (literature values). The volume was calculated by measuring the length and diameter of the obtained sintered body. The water absorption mass was measured by immersing the test piece in boiling water for 2 hours, allowing it to cool in water, and then measuring the mass.

<実験1>
(準備ステップ)
セルロースナノファイバー水溶液50gとケイ酸が2mol%固溶したβ-リン酸三カルシウム45gを準備した。
(混錬ステップ)
撹拌機で3分間攪拌し、さらにイオン交換水を20g加え、撹拌機で3分間混錬後、テフロン(登録商標)の容器に移した。混錬後の状態はペースト状で、水が表層に分離してくるようなことはなかった。65℃で1~2日間乾燥し、中間体を得た。乾燥後の中間体は一定の形状と強度を有し、ダイヤモンドカッターで切り出しても崩れることはなかった。また、ドリルで穴をあけるなどの加工も可能であった。テフロン(登録商標)の容器から取り出した乾燥後の中間体をダイヤモンドカッターで切断し、約10mm四方の略立方体の成型を作成した。
(焼成ステップ)
当該成型体を焼成し、多孔質セラミックスを製造した。焼成は、昇温速度3℃/min、焼成温度1130℃、保持時間24時間、室温までの降温速度3℃/min、大気雰囲気中の条件で行った。
<Experiment 1>
(Preparation step)
50 g of an aqueous solution of cellulose nanofibers and 45 g of β-tricalcium phosphate in which 2 mol% of silicic acid was dissolved were prepared.
(Kneading step)
The mixture was stirred with a stirrer for 3 minutes, 20 g of ion-exchanged water was further added, kneaded with a stirrer for 3 minutes, and then transferred to a Teflon (registered trademark) container. The state after kneading was paste-like, and water did not separate to the surface layer. It was dried at 65 ° C. for 1 to 2 days to obtain an intermediate. The dried intermediate had a certain shape and strength, and did not collapse even when cut out with a diamond cutter. It was also possible to make holes with a drill. The dried intermediate taken out of the Teflon (registered trademark) container was cut with a diamond cutter to prepare a substantially cube of about 10 mm square.
(Baking step)
The molded body was fired to produce porous ceramics. The firing was carried out under the conditions of a temperature rising rate of 3 ° C./min, a firing temperature of 1130 ° C., a holding time of 24 hours, a temperature lowering rate of 3 ° C./min to room temperature, and an atmospheric atmosphere.

図4は、得られた多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図である。得られた多孔質セラミックスは、一定の強度を有する緻密体であり、最頻細孔径は2.79μmで、90~110nm付近にも細孔が見られた。また、微細構造を示すSEM写真からも多孔質であること及び焼結されていることが確認できた。 FIG. 4 is a diagram showing the pore distribution, physical characteristic values, and fine structure of the obtained porous ceramics. The obtained porous ceramics was a dense body having a certain strength, the mode pore diameter was 2.79 μm, and pores were also observed in the vicinity of 90 to 110 nm. In addition, it was confirmed from the SEM photograph showing the fine structure that it was porous and that it was sintered.

<実験2>
(準備ステップ)
実験1と同様にセルロースナノファイバー水溶液50gとケイ酸が2mol%固溶したβ-リン酸三カルシウム45gを準備した。
(混錬ステップ)
実験1の混錬ステップで得られた乾燥後の中間体をアルミナ製の乳鉢で粉砕し、ナイロン製のメッシュ繊維で覆った篩を用いて比較的大きな粒子を除去して、中間体派生物を得た。中間体派生物をφ20mmの金型を使用し、32MPaで1分間一軸加圧成型し、成型体を作成した。
(焼成ステップ)
得られた成型体を実験1と同様の条件で焼成し多孔質セラミックスを製造した。
<Experiment 2>
(Preparation step)
As in Experiment 1, 50 g of an aqueous solution of cellulose nanofibers and 45 g of β-tricalcium phosphate in which 2 mol% of silicic acid was dissolved were prepared.
(Kneading step)
The dried intermediate obtained in the kneading step of Experiment 1 was pulverized in an alumina mortar, and relatively large particles were removed using a sieve covered with a nylon mesh fiber to obtain an intermediate derivative. Obtained. The intermediate derivative was uniaxially pressure-molded at 32 MPa for 1 minute using a mold having a diameter of 20 mm to prepare a molded product.
(Baking step)
The obtained molded body was fired under the same conditions as in Experiment 1 to produce porous ceramics.

図5は、得られた多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図である。得られた多孔質セラミックスは、一定の強度を有する緻密体であり、最頻細孔径は1.72μmで、30~70nmにも細孔が見られた。また、微細構造を示すSEM写真からも多孔質であること及び焼結されていることが確認できた。 FIG. 5 is a diagram showing the pore distribution, physical characteristic values, and fine structure of the obtained porous ceramics. The obtained porous ceramics was a dense body having a certain strength, the mode pore diameter was 1.72 μm, and pores were also observed at 30 to 70 nm. In addition, it was confirmed from the SEM photograph showing the fine structure that it was porous and that it was sintered.

<実験3>
(準備ステップ)
実験1と同様にセルロースナノファイバー水溶液50gとケイ酸が2mol%固溶したβ-リン酸三カルシウム45gを準備した。
(混錬ステップ)
一軸加圧成型を98MPaで1分間加圧する以外は、実験2と同様にして成型体を作成した。
(焼成ステップ)
得られた成型体を実験1と同様の条件で焼成し、多孔質セラミックスを製造した。
<Experiment 3>
(Preparation step)
As in Experiment 1, 50 g of an aqueous solution of cellulose nanofibers and 45 g of β-tricalcium phosphate in which 2 mol% of silicic acid was dissolved were prepared.
(Kneading step)
A molded body was prepared in the same manner as in Experiment 2 except that the uniaxial pressure molding was pressed at 98 MPa for 1 minute.
(Baking step)
The obtained molded body was fired under the same conditions as in Experiment 1 to produce porous ceramics.

図6は、得られた多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図である。得られた多孔質セラミックスは、一定の強度を有する緻密体であり、最頻細孔径は1.03μmで、20~60nmにも細孔が見られた。また、微細構造を示すSEM写真からも多孔質であること及び焼結されていることが確認できた。
<実験4>
(準備ステップ)
セルロースナノファイバー水溶液50gとハイドロキシアパタイト45gを準備した。
(混錬ステップ)
撹拌機で3分間攪拌し、さらにイオン交換水を20g加え、撹拌機で3分間混錬後、テフロン(登録商標)の容器に移した。混錬後の状態はペースト状で、水が表層に分離してくるようなことはなかった。65℃で1~2日間乾燥し、中間体を得た。乾燥後の中間体は一定の形状と強度を有し、ダイヤモンドカッターで切り出しても崩れることはなかった。また、ドリルで穴をあけるなどの加工も可能であった。
得られた乾燥後の中間体をアルミナ製の乳鉢で粉砕し、ナイロン製のメッシュ繊維で覆った篩を用いて比較的大きな粒子を除去して、中間体派生物を得た。中間体派生物をφ20mmの金型を使用し、98MPaで1分間一軸加圧成型し、成型体を作成した。
(焼成ステップ)
得られた成型体を実験1と同様の条件で焼成し、多孔質セラミックスを製造した。
FIG. 6 is a diagram showing the pore distribution, physical characteristic values, and fine structure of the obtained porous ceramics. The obtained porous ceramics was a dense body having a certain strength, the mode pore diameter was 1.03 μm, and pores were also observed at 20 to 60 nm. In addition, it was confirmed from the SEM photograph showing the fine structure that it was porous and that it was sintered.
<Experiment 4>
(Preparation step)
50 g of an aqueous solution of cellulose nanofibers and 45 g of hydroxyapatite were prepared.
(Kneading step)
The mixture was stirred with a stirrer for 3 minutes, 20 g of ion-exchanged water was further added, kneaded with a stirrer for 3 minutes, and then transferred to a Teflon (registered trademark) container. The state after kneading was paste-like, and water did not separate to the surface layer. It was dried at 65 ° C. for 1 to 2 days to obtain an intermediate. The dried intermediate had a certain shape and strength, and did not collapse even when cut out with a diamond cutter. It was also possible to make holes with a drill.
The obtained dried intermediate was pulverized in an alumina mortar, and relatively large particles were removed using a sieve covered with a nylon mesh fiber to obtain an intermediate derivative. The intermediate derivative was uniaxially pressure-molded at 98 MPa for 1 minute using a mold having a diameter of 20 mm to prepare a molded product.
(Baking step)
The obtained molded body was fired under the same conditions as in Experiment 1 to produce porous ceramics.

図7は、得られた多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図である。得られた多孔質セラミックスは、一定の強度を有する緻密体であり、最頻細孔径は0.15μmで、40~90nmにも細孔が見られた。また、微細構造を示すSEM写真からも多孔質であること及び焼結されていることが確認できた。
<実験5>
(準備ステップ)
セルロースナノファイバー水溶液50gとアルミナ45gを準備した。
(混錬ステップ)
撹拌機で3分間攪拌し、さらにイオン交換水を20g加え、撹拌機で3分間混錬後、テフロン(登録商標)の容器に移した。混錬後の状態はペースト状で、水が表層に分離してくるようなことはなかった。65℃で1~2日間乾燥し、中間体を得た。乾燥後の中間体は一定の形状と強度を有し、ダイヤモンドカッターで切り出しても崩れることはなかった。また、ドリルで穴をあけるなどの加工も可能であった。テフロン(登録商標)の容器から取り出した乾燥後の中間体をダイヤモンドカッターで切断し、約10mm四方の略立方体の成型を作成した。
(焼成ステップ)
当該成型体を焼成し、多孔質セラミックスを製造した。焼成は、昇温速度3℃/min、焼成温度1600℃、保持時間24時間、室温までの降温速度3℃/min、大気雰囲気中の条件で行った。
FIG. 7 is a diagram showing the pore distribution, physical characteristic values, and fine structure of the obtained porous ceramics. The obtained porous ceramics was a dense body having a certain strength, the mode pore diameter was 0.15 μm, and pores were also observed at 40 to 90 nm. In addition, it was confirmed from the SEM photograph showing the fine structure that it was porous and that it was sintered.
<Experiment 5>
(Preparation step)
50 g of an aqueous solution of cellulose nanofiber and 45 g of alumina were prepared.
(Kneading step)
The mixture was stirred with a stirrer for 3 minutes, 20 g of ion-exchanged water was further added, kneaded with a stirrer for 3 minutes, and then transferred to a Teflon (registered trademark) container. The state after kneading was paste-like, and water did not separate to the surface layer. It was dried at 65 ° C. for 1 to 2 days to obtain an intermediate. The dried intermediate had a certain shape and strength, and did not collapse even when cut out with a diamond cutter. It was also possible to make holes with a drill. The dried intermediate taken out of the Teflon (registered trademark) container was cut with a diamond cutter to prepare a substantially cube of about 10 mm square.
(Baking step)
The molded body was fired to produce porous ceramics. The firing was carried out under the conditions of a heating rate of 3 ° C./min, a firing temperature of 1600 ° C., a holding time of 24 hours, a temperature lowering rate of 3 ° C./min to room temperature, and an atmospheric atmosphere.

図8は、得られた多孔質セラミックスの細孔分布、物性値及び微細構造を示す図である。得られた多孔質セラミックスは、一定の強度を有する緻密体であり、最頻細孔径は0.42μmで、90~200nmにも細孔が見られた。また、微細構造を示すSEM写真からも多孔質であること及び焼結されていることが確認できた。
<効果>
FIG. 8 is a diagram showing the pore distribution, physical property values, and fine structure of the obtained porous ceramics. The obtained porous ceramics was a dense body having a certain strength, the mode pore diameter was 0.42 μm, and pores were also observed at 90 to 200 nm. In addition, it was confirmed from the SEM photograph showing the fine structure that it was porous and that it was sintered.
<Effect>

図4~8に示したように、得られた多孔質セラミックスは最頻細孔径のピークのほかにナノサイズの細孔を有していた。 As shown in FIGS. 4 to 8, the obtained porous ceramics had nano-sized pores in addition to the peak of the most frequent pore diameter.

また、通常、多孔質セラミックスの製造では、セラミックス原料100に対して固形分換算で5~20程度の解膠剤(分散剤)、バインダー、滑剤が用いられることが多いが、本実施形態ではセラミックス原料100に対して固形分換算で2程度の低濃度で、分散剤及びバインダーの効果を奏している点でも優れている。
<実施形態2>
Further, in the production of porous ceramics, a dispersant (dispersant), a binder, and a lubricant having a solid content of about 5 to 20 are often used for the ceramic raw material 100, but in the present embodiment, the ceramics are used. It is also excellent in that it exhibits the effects of the dispersant and the binder at a low concentration of about 2 in terms of solid content with respect to the raw material 100.
<Embodiment 2>

本実施形態は、多孔質セラミックスであって、その特徴点は製造する際に用いた燃焼気化素材を充てんした場合でも外部に排出可能な細孔を有し、前記細孔はサブミクロン径の細孔を含む点にある。このセラミックスは、当該セラミックスを隔壁として高圧側と低圧側を作り、圧力差を用いて燃焼気化素材を浸潤させる。そして、浸潤済みのセラミックスを燃焼気化素材燃焼雰囲気に置くことによって内部に浸潤した燃焼気化素材がすべて除去されるものである。これによって単位体積当たり大きな表面積を有する燃焼気化素材を担持することが可能となる。このセラミックスはすでに述べた実施形態によって製造可能で得ある。例えば、実験1から実験3などのプロセスによって製造できる。 This embodiment is a porous ceramic, and its characteristic feature is that it has pores that can be discharged to the outside even when it is filled with the combustion vaporization material used in the production, and the pores are fine with a submicron diameter. It is at a point containing a hole. In this ceramic, the high pressure side and the low pressure side are formed by using the ceramic as a partition wall, and the combustion vaporization material is infiltrated by using the pressure difference. Then, by placing the infiltrated ceramics in the combustion atmosphere of the combustion vaporizing material, all the combustion vaporizing material infiltrated inside is removed. This makes it possible to support a combustion vaporizing material having a large surface area per unit volume. The ceramics can be manufactured by the embodiments already described. For example, it can be manufactured by a process such as Experiment 1 to Experiment 3.

つまり、本実施形態の多孔質セラミックスは、細孔に燃焼気化素材を充てんした場合でも焼成によって充てんされた燃焼気化素材が外部に排出可能な細孔を有し、前記細孔はサブミクロン径の細孔を含む。例えば燃焼気化素材は炭素やセルロースナノファイバーが該当する。 That is, the porous ceramics of the present embodiment have pores in which the combustion vaporizing material filled by firing can be discharged to the outside even when the pores are filled with the combustion vaporizing material, and the pores have a submicron diameter. Contains pores. For example, carbon and cellulose nanofibers correspond to the combustion vaporization material.

Claims (3)

最大径がサブミクロンである繊維状の燃焼気化素材、及びセラミックス原料(ただしアルミナ、及びアルミナと他の原料との併用を除く)を準備する準備ステップと、
準備した燃焼気化素材及びセラミックス原料(ただしアルミナ、及びアルミナと他の原料との併用を除く)を混錬した液状やスラリー状のものを乾燥してブロック状とした中間体を得る混錬ステップと、
ブロック状とした中間体を粉砕し、再度混錬を繰り返す粉砕ステップと、
中間体又は/及び中間体派生物を焼成して前記燃焼気化素材を燃焼気化させ、内部を貫通して表面に開口を持つ細孔を複数有するセラミックスを得るための焼成ステップと、
からなる多孔質セラミックスの製造方法。
A preparatory step for preparing a fibrous combustion vaporizing material having a maximum diameter of submicron and a ceramic raw material (excluding alumina and a combination of alumina and other raw materials).
A kneading step in which a liquid or slurry obtained by kneading the prepared combustion vaporization material and ceramic raw material (excluding alumina and the combined use of alumina and other raw materials) is dried to obtain a block-shaped intermediate. ,
A crushing step in which the block-shaped intermediate is crushed and kneaded again is repeated.
A firing step for calcining an intermediate or / and an intermediate derivative to burn vaporize the combustion vaporized material to obtain a ceramic having a plurality of pores having openings on the surface penetrating the inside.
A method for manufacturing porous ceramics composed of.
前記焼成ステップにて得られた多孔質セラミックスに薬剤を含侵させる薬剤含侵ステッ
プを有する請求項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, further comprising a chemical impregnation step of impregnating the porous ceramic obtained in the firing step with a chemical.
セラミックス原料(ただしアルミナ、及びアルミナと他の原料との併用を除く)中に最大径がサブミクロンである繊維状の燃焼気化素材が均一に分散された、内部を貫通して表面に開口を持つ細孔を複数有する多孔質セラミックスを製造するための中間体をブロック化するブロック化ステップと、ブロックを乾燥させる乾燥ステップと、乾燥したブロックを砕いてすりつぶし粉体を得る粉砕ステップとからなる、セラミックス原料(ただしアルミナ、及びアルミナと他の原料との併用を除く)中に最大径がサブミクロンである繊維状の燃焼気化素材がより均一に分散された中間体派生物の製造方法。 A fibrous combustion vaporized material having a maximum diameter of submicron is uniformly dispersed in a ceramic raw material (excluding alumina and a combination of alumina and other raw materials), and has an opening on the surface through the inside. Ceramics consisting of a blocking step for blocking an intermediate for producing a porous ceramic having a plurality of pores, a drying step for drying the block, and a crushing step for crushing the dried block to obtain a ground powder. A method for producing an intermediate derivative in which a fibrous combustion vaporizing material having a maximum diameter of submicron is more uniformly dispersed in a raw material (excluding alumina and a combination of alumina and other raw materials).
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