JPH01172283A - 微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法 - Google Patents

微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法

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JPH01172283A
JPH01172283A JP62331193A JP33119387A JPH01172283A JP H01172283 A JPH01172283 A JP H01172283A JP 62331193 A JP62331193 A JP 62331193A JP 33119387 A JP33119387 A JP 33119387A JP H01172283 A JPH01172283 A JP H01172283A
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小瀬 三郎
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    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法の改
良に関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は
、例えばフィルター、燃料電池用の電極や電解質保持材
、触媒担体用などとして好適に使用することができる高
い気孔率及び微細な気孔径を有し、しかも、均質で変形
や亀裂を生じることのないセラミックス多孔体を、簡単
な操作で生産性よく製造する方法に関するものである。
従来の技術 近年、微細気孔を有するセラミックス多孔体は、例えば
フィルター、燃料電池用の電極や電解質保持材、触媒担
体用などとして、その需要が急増している。
このようなセラミックス多孔体は、通常セラミックス粉
末と可燃性物質との混合物を成形し、焼成することによ
り、製造されている。
しかしながら、このような方法においては、通常の気孔
径を有するものについては、気孔率が80%程度の多孔
体を得ることができるが、微細気孔を有するものについ
ては、気孔率の上限は65%程度であり、それ以上の気
孔率のものを得ることはできない。これは、微細気孔を
形成させるためには、微細な有機系粉末を添加する必要
があるが、この量がある限度を超えると成形体は焼成に
よって崩壊を免れないからである。さらに、このような
有機系粉末を用いる方法においては、該有機系粉末を数
μm以下にすることが困難であるため、直径が数μm以
下の気孔を形成させにくい上に、該有機系粉末は弾力性
を有することから、成形後圧力を戻すと膨張して亀裂が
入りやすいなどの問題もある。
また、この方法において、該有機系粉末の代りに、ポリ
ウレタンフォームを基材として用い、このフオームの隔
壁を除去したのち、セラミックス原料をコーチングすれ
ば、連通気孔を有する多孔体が得られることも知られて
いる。しかしながら、この場合、該多孔体の気孔率は8
5〜90%であるが、気孔径は大きく、1〜41程度で
あり、微細気孔性多孔体を得ることができない。(「工
業材料」第26巻、第7号、第56〜61ページ)。
他方、ち密で微細気孔を有する焼結体の製造方法として
、原料セラミックス粉体に対し、10重量%以下の少量
の水又はバインダー水溶液を添加し、プレス成形したの
ち、焼成することによって、気孔率は低いが微細気孔を
有する焼結体が得られることが知られている。この場合
、水の量を18〜22重量%に増大させると、押し出し
成形が可能になるが、グリーン成形体の気孔率は40〜
50%であり、気孔率50%以上の多孔体を得ることが
できない。さらに、水の量を22〜30重量%に増大さ
せると、原料−水系の混合物はスラリーとなり、スリッ
プ鋳込成形ができるが、グリーン成形体の気孔率は依然
として40〜50%程度であって、気孔率50%以上の
成形体を得ることはできない。
このように、従来のセラミックス多孔体の製造方法では
、気孔率が高く、かつ微細な気孔径を有する品質の優れ
たセラミックス多孔体を得ることができなかった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、従来のセラミックス多孔体の製造方法が有す
る欠点を克服し、高い気孔率及び微細な気孔径を有し、
しかも均質で変形や亀裂のない品質の優れたセラミック
ス多孔体を、簡単な操作で生産性よく製造しうる方法を
提供することを目的としてなされたものである。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、優れた品質を有する微細気孔性セラミッ
クス多孔体について鋭意研究を重ねた結果、セラミック
ス超微粉末に対し、成形助剤としてα−オレフィンオリ
ゴマーを用いれば、高密度化処理を全く必要とせずに原
料粉末と直接混練するだけで均質な湿潤状態の粉末が得
られ、この加圧成形体は多量のσ−オレフインオリゴマ
ーヲ含有するにもかかわらず、高い機械的強度を有し、
これを焼成すれば、気孔率が高く、かつ微細気孔を有す
る品質の優れたセラミックス多孔体が容易に得られるこ
、とを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。
すなわち、本発明は、セラミックス超微粉末を用いて、
微細気孔性セラミックス多孔体を製造するに当り、該セ
ラミックス超微粉末に対し、成形助剤としてα−オレフ
ィンオリゴマー65〜330重°量%を添加混練したの
ち、加圧成形し、次いでこれを焼成することを特徴とす
る微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法を提供する
ものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明方法において、原料として用いられるセラミック
スの種類については特に制限はなく、従来セラミックス
成形体の原料として慣用されているものの中から任意の
ものを選ぶことができる。
例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア、チ
タニアなどの酸化物系セラミックスや、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、窒化ホウ素などの非酸化物系セラミックスの
中から選ばれた少なくとも1種のセラミックスを用いる
ことができる。
本発明においては、前記セラミックスは超微粉末状のも
の、好ましくはその平均粒径が0.005〜2.5μm
の範囲にあるものが用いられる。この粒径が2.5μm
を超えるものでは、成形助剤の添加量を多くすることが
できなくて、高気孔率のものが得られにくい。また、粒
径の下限については特に制限はないが、0.005μm
より小さいものは、実質上入手困難である上、取り扱い
にくいだけで、特別のメリットはない。特に、経済性、
気孔率、気孔径、品質などの点から、粒径が0.10−
0.005μmの範囲にあるものが好適である。粒径が
このような範囲にあるものは、通常かさ比重が約0.0
05〜0.15の範囲にあり、かつ比表面積がほぼ50
〜500m”/gの範囲にある。また、該セラミックス
超微粉末の純度については特に制限はなく、一般に市販
されているものを用いることができる。
本発明方法においては、成形助剤として液状のσ−オレ
フィンオリゴマーが用いられる。このものの粘度につい
ては特に制限はないが、 37.1℃の温度における粘
度が2〜40センチストークスの範囲にあるものが好ま
しく用いられる。
また、該σ−オレフィンオリゴマーの好tLい使用量は
、通常原料のセラミックス超微粉末に対して、65〜3
30重量%の範囲で選ばれる。この使用量は、該超微粉
末の粒径や比表面積の大きさにより左右されるが、通常
比表面積当りに換算して約0.014〜0.02g/m
”の範囲である。
原料のセラミックス超微粉末は、前記のσ−オレフィン
オリゴマーとの濡れ性がよいので、他の成形助剤、例え
ば流動パラフィンを使用する場合のような前処理が不要
であり、該原料粉末に直接σ−オレフィンオリゴマーを
添加して、良好なセラミックス多孔体を得ることができ
る。
本発明においては、このようにして原料のセラミックス
超微粉末にa−オレフィンオリゴマーを添加して調製さ
れた湿潤状態の混合物を加圧成形して、所望形状の成形
体を形成させたのち、焼成する。加圧成形法としては、
−軸プレス成形法や静水圧プレス成形法などを用いるこ
とができる。
また、成形圧力については、形状を保持し、取り扱いに
不便でない程度の強度を与えるのに十分な圧力であれば
よいが、通常30&g/c■2以上の圧力が用いられる
。一般に、成形圧力を高めるとグリーン成形体の密度が
上昇し、その結果得られる焼結体の気孔率が減少する。
例えば成形圧力を50ky/cm”から300kg/c
m”に増大させると、I 3 S O’0の温度で焼成
して成るアルミナ多孔体の気孔率は1%はど減少する。
また、最適量以上のa−オレフィンオリゴマーを添加し
成形した場合、該α−オレフィンオリゴマーが浸出して
、成形体と金をとの離ををよくする潤滑剤としての役割
を果たす。
このようにして得られたグリーン成形体の強度は、多量
のa−オレフィンオリゴマーを含有しているにもかかわ
らず、比較的大きい。ただし、原料の超微粉末の粒径が
lplmを超える場合には、得られる成形体の強度が不
足し、取り扱いに不便である。
本発明方法においては、前記のようにして得られた成形
体を焼成することにより、成形体に含有されているa−
オレフィンオリゴマーがガス化して消失し、セラミック
ス多孔体が得られる。焼成温度は使用するセラミックス
の種類により適宜選択されるが、一般には500〜14
00℃の範囲で選ばれる。
このようにして得られた多孔質セラミックス焼結体の気
孔率は原料セラミックス粉末の粒径、成形圧力などによ
り左右されるが、適当な条件を選べば、平均気孔率70
〜90%の多孔質セラミックス焼結体を得ることができ
る。
また、該多孔質セラミックス焼結体の気孔は、通常12
μ肩以下で、かつ平均O,OSμmの気孔径を有する極
めて微細なもので、その約90%は連通気孔である。
発明の効果 本発明のセラミックス多孔体の製造方法によれば、成形
助剤としてα−オレフィンオリゴマーを用いることによ
り、従来の方法に比べて、気孔率が高く、かつ気孔径が
微細であるなど、優れた品質を有する多孔質セラミック
ス焼結体を生産性よく製造することができる。また、本
発明方法によると、原料の前処理が不要であるため、製
造工程が簡素化され、品質の均一化が達成できる。
本発明で得られた多孔質セラミックス焼結体は、フィル
ター、燃料電池用の電極や電解質保持材、触媒担体用な
どに好適に用いられる。
実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
実施例1 平均粒子径0.012μmのシリカ微粉末5gに、直接
σ−才しフィンオリゴマー(粘度17 cst/ 37
.8’0)16.49を添加、混練したのち、これを金
型に投入し、200kg/cm”の圧力で加圧して成形
体を得た。次いでこの成形体を電気炉内に置き、焼成し
た。焼成に当り、室温から300℃までを10°C/h
「の速度で昇温し、300℃以上を70°O/krの速
度で昇温し、gso’cに12時間保った。その結果、
気孔率90%、平均気孔径0.04μmの微細気孔性高
気孔率多孔体を得た。
実施例2 平均粒子径0.020μmのアルミナ超微粉末109に
、直接a−オレフィンオリゴマー(粘度17cSt/3
7.8℃)19.69を添加したのち、実施例1と同様
にしてl 000 ’Oで5時間焼成し、気孔率88%
、平均気孔径0.04μmの微細気孔性多孔体を得た。
実施例3〜12 別表に示す条件で、実施例2と同様にして多孔質セラミ
ックス焼結体を作成した。これらの焼成体の線収縮率及
び平均気孔率を、実施例2と共に該表に示す。
実施例13 平均粒子径0.010.umのマグネシア超微粉末10
9に直接a−オレフィ、ンオリゴマー(粘度13 cs
L/37.8”O) 18.99を添加したのち、実施
例1と同様にして600℃で15時間焼成し、気孔率8
8%、収縮率4%の微細気孔性多孔体を得た。
実施例14 平均粒子径0.021μmのチタニア超微粉末  −1
09に直接σ−オレフィンオリゴマー(粘度3cst/
37.1’O) 9 、99を添加したのち、実施例1
と同様にして600℃で15時間焼成し、気孔率74%
、収縮率11%の微細気孔性多孔体を得た。
特許出願人工業技術院長飯塚幸三 指定代理人 工業技術院大阪工業技術試験所長速水諒三

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 セラミックス超微粉末を用いて、微細気孔性セラミ
    ックス多孔体を製造するに当り、該セラミックス超微粉
    末に対し、成形助剤としてα−オレフィンオリゴマー6
    5〜330重量%を添加混練したのち、加圧成形し、次
    いでこれを焼成することを特徴とする微細気孔性セラミ
    ックス多孔体の製造方法。
JP62331193A 1987-12-25 1987-12-25 微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法 Granted JPH01172283A (ja)

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JP62331193A JPH01172283A (ja) 1987-12-25 1987-12-25 微細気孔性セラミックス多孔体の製造方法
US07/263,924 US4891174A (en) 1987-12-25 1988-10-28 Process for preparation of micro-cellular porous ceramic body

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