JPH0148224B2

JPH0148224B2 -

Info

Publication number: JPH0148224B2
Application number: JP3472084A
Authority: JP
Inventors: Masao Kachi; Hiroaki Takahashi; Kazushige Murata
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1989-10-18
Also published as: JPS60204652A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、強靭で、且つその内部には、均一容
積を有する微小な連続気孔が、均等配分に形成し
ている新規な多孔質硬体の製造方法に関するもの
である。

従来、窯業生産される多孔質体は、その内部に
形成された気孔のうちの開孔、特に連続気孔が多
く形成されたものであり、その用途としては、窯
業界や製鉄業界等で用いる焼成炉等において、バ
ーナーの均等火炎を射出する火炎透過材として用
いられたり、また窯業界において混濁液、泥漿中
の水分を排除する濾過材や乾式プレス用の型材と
して用いられたり、更に建築業界においては、吸
音材、断熱材、散気材として用いられる等、種々
分野に汎用されていた。上記多孔質体の製造方法
としては、無機粉体に所定量の結合剤を添加し
て、これを加圧成形し、次に高温による焼成をし
て多孔質体を製造するというものが公知であつ
た。

しかし、上記の如き従来の多孔質体は、その製
造時における、各原料の粒度分布の配合が大変複
雑困難且つ面倒なものとされていた。例えば、無
機粉体の粒度分布は、その充填率によつて大きく
左右されるものである。

例えば、該無機粉体の充填率は、その数値が高
くなると、加圧成形後の素地強度は強くなるが、
これにつれて気孔率が減少してしまう。また、こ
れとは逆に、無機粉体の充填率を小さい数値にす
ると、加圧成形後の素地強度は弱くなつてしまう
が、これとは反対に気孔率が増加する。従つてこ
のような欠点を克服するために、前記無機粉体の
粒度分布を調節する場合は、前記の如き相反する
欠点を考慮に入れて調節しなければならず、その
粒度分布の範囲は、大変広いものとなつてしま
う。従つて従来は、単位体積当たりに形成された
連続気孔の内容積が広範囲にバラツキ易かつた。

また、上記多孔質体には、ポーラスレンガ、ポ
ーラスガラス等というものがあり、これらは公知
である、該ポーラスレンガ、ポーラスガラス等
は、いずれも、加圧成形後の生素地を、溶剤の中
に浸漬させることによつて、その内部の特定粒子
を溶出し、その後に残る隙間を連続気孔とするも
のであつた。しかし、この方法では、特定粒子の
溶出に多大な時間がかかり、またその溶剤とし
て、高濃度の塩基性剤等を用いるため、その製造
作業は、非常に危険を伴つていた。

一方、セラミツク製以外において、金属粉を焼
結して上記の如き無数の連続気孔を有する金属多
孔性体を製造する方法についても公知である。該
金属多孔性体の製造方法には、非常な高温による
焼結工程が必要であるため、大掛りな装置を必要
とするばかりでなく、製造コストが高騰化する。
更に、焼結後の金属は著しく収縮変形するもので
あるから、全体的な製品寸法が著しくバラツクば
かりでなく、その収縮変形時には、前記焼結によ
つて内部に形成された連続気孔が閉ざされて閉孔
となることもあつた。また、この製造方法におい
ても、前記ポーラスレンガ、ポーラスガラス等と
同様に、高濃度の溶剤を用いるものであつた。

本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、多孔質体内に、均一容積の微小な連
続気孔が均等配分に形成でき、しかも、上記多孔
質体の強度が強靭（以下、これを多孔質硬体とい
う）に製造できる簡単且つ新規な多孔質硬体の製
造方法（以下、本発明方法という）を提供するこ
とを目的とする。

本発明に係る多孔質硬体の製造方法の要旨は、
平均粒径が１〜200μmの無機粉体等からなる基礎
粉体を100重量部と、熱硬化性樹脂等の結合剤を
３〜40重量部とを混合したものを基剤とし、該基
剤に前記基礎粉体の粒径よりも細かい塩基性仮賦
形剤を、前記基剤の体積に対する0.01〜１の体積
比で添加し、これらを混練し加圧成形して成形生
素地を得、該成形生素地に前記結合剤が硬化する
に十分な温度を加えて硬化成形体となし、しかる
後、該硬化成形体に減圧処理と超音波微振動処理
とを交互に施して、硬化成形体内の仮賦形剤を排
出することによりその内部に微細な連続気孔を均
一分布させることである。

以下本発明を詳細に説明すると次のとおりであ
る。

本発明方法で得られる多孔質硬体が備える諸条
件で、必要とする各数値範囲は、次のとおりであ
る。

気孔の内容積（粒径に換算する）……１〜100μm 気孔率（単位体積当たりに占める量）
……５〜80％強度（曲げに対する値） ……20Kgｆ／cm² 本発明方法に用いる混合原料は、基礎粉体と結
合剤とを混合した基剤と、該基剤に添加する仮賦
形剤とからなる。

前記基剤を構成するうちの基礎粉体は、無機粉
体等であつて、その平均粒径は、１〜200μmの範
囲内に限定されている。これは例えば、1μmより
も細かい粒径の基礎粉体が混入された場合は、形
成後の多孔質硬体内の気孔の数が、所望の数だけ
得られなかつたり、又は単位気孔数当たりの内容
積が狭くなりすぎる恐れがある。また、逆に、前
記平均粒径が200μmよりも粗い場合では、気孔の
内容積が大きくなりすぎる。

また、前記基剤を構成するうちのもう一方の結
合剤は、前記基礎粉体を相互に連結させるもので
ある。該結合剤は、液体状のものであつても粉体
状のものであつてもよいが、粉体状のものである
場合には、その平均粒径が、前記基礎粉体の平均
粒径よりも細かいことが必要である。これは、結
合剤は、後述する如く混合量を数値限定してい
る。つまり、粉体状結合剤の平均粒径が、前記基
礎粉体の平均粒径よりも粗いということは、当然
の如く結合剤粒子の数も少なく、混合原料製造時
の混合時には、前記各基礎粉体の粒子間に、当該
粉体状結合剤が均等に配分されない。従つて、そ
の硬化後にも、多孔質硬体に充分な結合強度が得
られなくなる。このようなことから、結合剤の平
均粒径は、前記基礎粉体よりも細かいものとされ
ている。そして、上記の如き結合剤としては、例
えばメラミン樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポリ
エステル、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エボナ
イト等の熱硬化性樹脂等が考えられる。

仮賦形剤は、前記基礎粉体と結合剤とからなる
基剤との混合時に、該基剤の各粒子間に均等配分
充填され、その後の加圧プレス時において、前記
各基剤の粒子間に形成される微小隙間が、プレス
圧縮によつて潰されないように形成保持し、前記
結合剤の硬化後に排出されるものである。仮賦形
剤の平均粒径は、前記基礎粉体及び結合剤よりも
更に細かいことが必要である。これは、当該仮賦
形剤は、前記した如く前記基礎粉体と結合剤との
混合された基剤の各粒子間隙間に詰るものである
から、もし仮にこの粒径が基礎粉体や結合剤より
も粗いと、前記基剤の粒子間隙間に詰ることがで
きず、加圧後の素地強度に支障を来すものとな
る。そして、この仮賦形剤としては、塩基性の塩
化カルシウム、塩化カリウム、硫酸マグシウム、
硫酸ナトリウム等が考えられる。

前記基剤に仮賦形剤を添加する割合は、基剤の
体積を１とするときに0.01〜１の体積比である。
また、基剤を構成する基礎粉体と結合剤との混合
割合は、基礎粉体を100重量部とするとき、結合
剤が３〜40重量部の範囲である。これらの数値限
定理由は、次の如くである。まず、基礎粉体に対
する結合剤の混合割合が３重量部よりも少ない場
合は、充分な結合力が得られず、また40重量部よ
りも多い場合は、基礎粉体の各粒子間に形成され
る隙間を殆ど埋めてしまい、気孔が形成できな
い。また、基礎粉体と結合剤とが混合された上記
基剤の体積に対して、これに添加する仮賦形剤の
体積比が0.01よりも少ない場合は、基礎粉体の各
粒子間に形成される隙間を形成することができ
ず、加圧プレス時には、その殆んどの気孔が潰れ
てしまう。逆に、この体積比が１よりも多い場合
は、加圧プレス後の生素地の結合強度が弱くな
る。

このようにして得られた上記混合原料を、次
に、例えば板状、棒状、ブロツク状をした適宜の
成形型に充填し、これを加圧して成形生素地に形
成する。

次に、上記成形生素地を火炉、窯、オーブン等
適宜の加熱器に入れる。そして、該加熱器の器内
温度を、成形生素地内の結合剤が硬化するに充分
な温度に上昇させて、これを硬化させ、硬化成形
体とする。

そして、該硬化成形体を一旦水中に潰けて、当
該硬化成形体中に含有する仮賦形剤に水分を含ま
せる。しかる後、該硬化成形体に減圧処理と超音
波微振動処理とを交互に施して、硬化成形体内の
仮賦形剤を排出することによりその内部に微細な
連続気孔を均一分布させる。

前記減圧処理は、上記の如く硬化成形体の水中
浸漬によつて、その内部の仮賦形剤が液体状にな
つている硬化成形体を、真空デシケーター内に装
填し、その内気圧を徐々に下げてゆくことで、こ
の減圧によつて生じる水の膨脹流出を利用して、
該水と共に、仮賦形剤を排出させるというもので
ある。

また、超音波微振動処理は、水が充満された容
器と超音波微振動機構とを用いて行なうものであ
り、従来公知のものである。該超音波微振動処理
は、前記の如き一回の減圧処理だけでは、仮賦形
剤が完全に排出せず、この減圧処理を幾回も繰り
返すために行なうものであつて、水中で前記硬化
成形体に微振動をあたえることによつて、水分の
浸透速度を促進させるものである。

〈実施例１〉基礎粉体として粒径が50〜80μmのアルミナ粉
を用意し、結合剤として粒径が30〜40μmの粉末
フエノール樹脂を用意し、また仮賦形剤として粒
径が１〜30μmの塩化ナトリウム微粉を用意した。

上記の如き基礎粉体を100重量部と、結合剤20
重量部と、仮賦形剤50重量部と、そして潤滑剤と
して５重量部の白灯油とをミキサーに装填して３
分間混練し、混合原料を得た。

次に、上記の如き混合原料を、成形型の中に充
填して100Kgｆ／cm²で加圧プレスし、縦１cm、横
１cm、長さ９cmの棒体状の成形生素地を複数本を
得た。

そして、該成形生素地をオーブンに挿入して
190℃で30分間加熱し、成形生素地中に含有する
結合剤を硬化させて硬化成形体を得た。ここで、
上記複数の硬化成形体の中から３本を無作為抽出
し、各硬化成形体の曲げ強度について測定した。
曲げ強度測定は、硬化成形体の長手方向の両端か
ら、各５mmずつ内方寄りの点で支持し、該支点間
スパン長さを８cmとして、その中間部に毎分１mm
の速度で荷重を付加していつた。そして、このよ
うな実験から得られた曲げ強度データの平均値
は、約89Kgｆ／cm²であつた。

しかる後、残つた硬化成形体を、一旦水中に浸
漬し、その後、真空デシケーター中に入れて700
mmHgまで減圧し、この状態を１時間保留した。

このあと、「BRANSON」社製の超音波洗浄機
「モデルＢ−12」を用いて１時間の超音波微振動
処理を行なつた。そして、上記減圧処理と、超音
波微振動処理との組合せを１サイクルとして、こ
の操作を総計24回繰り返し、硬化成形体中の仮賦
形剤を排出した。

このようにして得られた本発明に係る多孔性硬
体を、水銀ポロシメーター内に装填して気孔径及
び見掛け気孔率を測定したところ、おおよそ15〜
35μmの気孔が、単位多孔性硬体当たりの有する
全気孔の内容積に対して76％を占めていることが
判明した。又、見掛け気孔率の平均値は23％であ
つた。そして、前記硬化成形体の製造後に行なつ
た曲げ強度測定を、上記多孔質硬体についても同
様に測定した結果、仮賦形剤の溶出後における多
孔質硬体の曲げ強度データの平均値は、約82Kg
ｆ／cm²であつた。

〈実施例２〉基礎粉体として粒径が10〜50μmの珪砂を用意
し、結合剤として主材と硬化剤との混合割合が
100対60の２液混合エポキシ樹脂を用意し、また
仮賦形剤として粒径が１〜30μmの塩化ナトリウ
ム微粉を用意した。

本実施例では、まず、結合剤20重量部をミキサ
ーに装填して混練しつつ、充分に混練されたこと
を確認して、これに基礎粉体100重量部と仮賦形
剤40重量部とを、この順番で混入し、更に５分間
混練して混合原料を得た。

次に、上記の如き混合原料を、成形型の中に充
填して20Kgｆ／cm²で加圧プレスし、縦１cm、横１
cm、長さ９cmの棒体状の成形生素地を複数本を得
た。

そして、該成形生素地をオーブンに挿入して50
℃で６時間加熱し、成形生素地中に含有する結合
剤を硬化させて硬化成形体を得た。そして、前記
実施例１と同様に３本の硬化成形体について曲げ
強度測定をした結果、得られた平均の曲げ強度デ
ータの平均値は、約106Kgｆ／cm²であつた。

しかる後、該硬化成形体を、一旦水中に浸漬
し、その後、真空デシケーター中に入れて700mm
Hgまで減圧し、この状態を１時間保留した。

このあと、「BRANSON」社製の超音波洗浄機
「モデルＢ−12」を用いて１時間の超音波微振動
処理を行なつた。そして、上記減圧処理と、超音
波微振動処理との組合せを１サイクルとして、こ
の操作を総計24回繰り返し、硬化成形体中の仮賦
形剤を溶出した。

このようにして得られた本実施例２の多孔性硬
体を、前記実施例１と同様に水銀ポロシメーター
内に装填して気孔径及び見掛け気孔率を測定した
ところ、おおよそ５〜25μmの気孔が、単位多孔
性硬体当たりの有する全気孔の内容積に対して72
％を占めていることが判明した。又、見掛け気孔
率の平均値は19％であつた。そして、上記多孔質
硬体について、前記硬化成形体の製造後に行なつ
たと同様に、曲げ強度を測定した結果、仮賦形剤
の溶出後における多孔質硬体の曲げ強度データの
平均値は、約97Kgｆ／cm²であつた。

尚、上記実施例２において、各原料を混入して
いく順番は、特に限定されるものではないが、こ
の実施例では結合剤としてエポキシ樹脂を用いて
いる。該エポキシ樹脂は、既述した如く二種類の
液体が混練されてなるものであるため、その混練
に長時間の作業を必要とする。もしこの混練前
に、他の異質物が混入されると、前記混練作業の
能率は著しく減退してしまう。従つて、該結合剤
を充分に混練してから、他の各原料を混入してい
つたほうが混合し易く、又早く混合できるという
ことである。また、言うまでもないことである
が、各原料は、前記実施例１及び実施例２で用い
たものに限定されるものではなく、また、前記詳
説の如く、その粒径や混合割合も夫々数値範囲が
設けられ、適宜に選択可能なものとされている。
このように、本発明方法における混合原料の混入
内容、混入割合や製造構成等の細部は、実施の態
様に応じて適宜変更可能なものである。

以上の説明で明らかなように、本発明に係る多
孔質硬体の製造方法によれば、得られた多孔質硬
体は、その内部に均一な内容積を有する連続気孔
が、均等配分に形成されているものである。更に
形成させる連続気孔の内容積は、基礎粉体と仮賦
形剤の粒径及び混入量を、所定された各範囲の中
で変化させることによつて、所望するものを簡単
に得ることができる。従つて、従来のように、全
原料の粒度分布の調節操作はする必要がなくな
り、その混合作業は非常に簡単になつた。また、
その製造時には、従来の如き焼成及び焼結工程が
全く必要なく、結合剤を硬化させるに充分な温度
さえ得られればよい。従つて、基礎粉体、結合
剤、仮賦形剤等の品種を選択する際に、各原料の
焼結温度を考慮する必要もなく任意且つ自由に選
択することができる。そのうえ、焼成における品
質変化や、焼成後の収縮変化も起こらず、ハイレ
ベルな寸法精度が追及できる。本発明者らの実験
結果では、該寸法精度の程度は線収縮率に換算し
て、0.05％以下であるというデータが得られた。
また、焼成工程がないため、多孔質硬体の製造設
備が簡素化し、製造コストも低廉化する。更に従
来の如く、高濃度の溶剤を使用しないため、製造
作業の危険性もない。このように、本発明方法は
画期的な発明であるといえる。

Claims

【特許請求の範囲】

１平均粒径が１〜200μmの無機粉体等からなる
基礎粉体を100重量部と、熱硬化性樹脂等の結合
剤を３〜40重量部とを混合したものを基剤とし、
該基剤に前記基礎粉体の粒径よりも細かい塩基性
仮賦形剤を、前記基剤の体積に対する0.01〜１の
体積比で添加し、これらを混練し加圧成形して成
形生素地を得、該成形生素地に前記結合剤が硬化
するに十分な温度を加えて硬化成形体となし、し
かる後、該硬化成形体に減圧処理と超音波微振動
処理とを交互に施して、硬化成形体内の仮賦形剤
を排出することによりその内部に微細な連続気孔
を均一分布させることを特徴とする多孔質硬体の
製造方法。