JPH0222183A - 多孔質セラミックスの製造方法 - Google Patents

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、高温、高圧下でのガス分離や、海水の淡水化
の触媒及び固定化酵素や無機触媒の担体等に使われる多
孔質セラミックスの１遣方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の多孔質セラミックスとして最も有名な多孔質ガラ
スについて、その−射的な製造方法を第５図に示す、Ｎ
ａａＯ−ＢａＯ２−５ｉＯｚからなる原料を調整後、約
１５００℃の高温下で溶融し、さらに８００℃〜１１０
０℃の温度で管・板などの形状に成形する。この時得ら
れるホウケイ酸ガラスは、未分相であるため、５００℃
〜６５０℃の温度範囲で分相処理を行い、Ｎａ、０−Ｂ
２Ｏ，相とＳｉＯ□相の２相に分離される。この分相ガ
ラスに硝酸や塩酸などで酸処理を行うと、酸に溶解しゃ
すいＮ　ａ　ｘ　Ｏ−Ｂ　ｔ　Ｏｓ相は溶出してゆきＳ
ｉＯ□相のみが残存する。Ｎａ、０−Ｂ　ｚ　Ｏｓ相と
５ｉＯｚ相はガラス内で複雑に絡み合っているため、残
存するＳｉｎ、ガラスは、無数の連続した細孔を持つ多
孔質ガラスである。

また、ゾル−ゲル法でセラミックスを製造することがで
きる、（特開昭５９−９２９２４号公報参照）この場合
、得られるセラミックスに空孔が発生しやすいという特
徴を活かして、焼結条件を制御することにより多孔質セ
ラミックスを作る方法も考＾られている。

さらに泡ガラスの製造方法のように、ガラス原料と発泡
剤を混合し、その後高温で処理して融着と発泡を同時に
行なう方法もある。

〔発明が解決しようとする課題） しかしながら従来の製造方法では、セラミックス中の空
孔率が、どの場所に於ても一定な多孔質セラミックスし
か作成できない、このため、従来の製造方法で作成され
た多孔質セラミックスでは通常使用するとき単独での使
用が難しく保持材が必要となる、また他の部品との接合
・接着において、多孔質体では界面での強度の低下が生
じるため、高温中などの過酷な条件下での使用が困難で
あるという問題点を有している。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、そ
の目的とするところは、多孔質セラミックスの中動率分
布を制御することにより、該セラミックスに多孔性と緻
密さという２つの相異なる特性を付与し、機械的強度や
耐熱衝撃性に優れ、且つ使用に際し保持材などを必要と
しない多孔質セラミックスの製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の多孔質セラミックスの製造方法は、ゾル−ゲル
法によるセラミックスの製造において、作成したゾル中
に、該ゾルと比重差のある発泡剤を添加し分散させた後
、このゾルを任意の形状の型に注入し、比重差によりゾ
ル中の発泡剤の濃度が傾斜して一定の分布を持った段階
で塩基性の溶液を添加、ｐＨ値を上げてウェットゲルを
作成し、乾燥後このゲルを発泡剤の分解温度以上に加熱
し、含有している発泡剤を分解させ、さらにこの混合物
を焼成することを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、ゾル中に分散された発泡剤が比重差に
よりゾル中を移動し、一定の濃度分布が生じた段階で塩
基性の溶液を添加し、速やかに脱水縮合反応を進めウェ
ットゲルを作成することにより、希望する一定の中動率
分布を持った多孔質セラミックスの作成が可能になる。

［実施例−１１ 本発明の多孔質セラミックスの製造工程を第４図に示す
。

エチルシリケートを酸性下で加水分解し、これに平均粒
子径０．０５〜０．３　（ｕｍ）のＳｉＯ□微粒子を添
加、さらに発泡材料としてアゾジカルボンアミドを０．
１（重量％）添加した後、アンモニア水を加えｐＨを３
．７に合わせゾルを調整する。このゾルをポリプロピレ
ン製容器に入れて、密閉状態のままゲル化を起こさない
条件で保管する。比重差によりゾル中の発泡剤の濃度が
一定の分布を生じた段階で、該ゾルにさらにアンモニア
水を添加、ｐＨ値を４．５〜４．７まで上げる。このｐ
Ｈ値の変化により、ゾルの脱水縮合反応が促進されウェ
ットゲルが作られる。その後、密閉容器からウェットゲ
ルを取り出し、２週間乾燥させドライゲルを作成する。

このドライゲルな焼成炉にいれて、２０（℃／待時間の
昇温速度で２００℃まで加熱し同温度で５時間保持し、
さらに３００℃に加熱し同温度で５時間保持して、添加
したアゾジカルボンアミドを完全に分解するとともに脱
吸着水処理を行なう。

前記ドライゲルをさらに、２０（”Ｃ／時間）の昇温速
度で１０４０℃に加熱し、同温度で２０時間保持して焼
成を行い多孔質セラミックスを得る焼成は窒素雰囲気中
或は真空中で行うが、発泡剤が完全に分解するまでの発
泡・脱ガス工程は真空中で行うことが望ましい。

使用する発泡剤は、アゾジカルボンアミド等のアゾ系、
ジフェニルスルホン−３，３°ジスルホヒドラジン等の
ヒドラジン系、Ｎ、Ｎ’　−ジニトロソペンタメチレン
テトラミン等のＮ−ニトロソ系等で代表される有機発泡
剤及びポリスチレンポリエチレン等の有機樹脂そしてカ
ーボン、ＣａＣＯ３等の無機材料の何れでもよい。

作成したセラミックスの形状は、φ８０Ｘｔ２０　（＋
ｎｎ＋）のディスク状である。このセラミ・ソクスを厚
さ方向に１０等分し、各試料について空孔率を測定した
。このセラミックスについて、底辺からの距離と空効率
の間係な第１図に、またその断面の概略図を第４図に示
す。

本実施例で使用した発泡剤アゾジカルボンアミドの比重
はゾルの比重よりも低いため、発泡剤は上部に集まって
くる１発泡剤濃度に一定の分布を生じた段階でアンモニ
ア水を添加しゲル化させると、発泡剤の濃度が傾斜した
状態で固化し、その後発泡・焼成すると空効率が傾斜し
た多孔質セラミックスが得られる。

［実施例−２］ 実施例−１において示した多孔質セラミックスの製造条
件の中で１発泡剤量と焼成温度を変化させ、色々な空効
率分布を持つ多孔質セラミックスを作成した。

本実施例で作成した多孔質セラミックスの発泡剤量と焼
成温度を表−１に示す。

得られた多孔質セラミックスを、実施例−１と同様に厚
さ方向に１０等分し、各々の空孔率を測定し、各セラミ
ックスについて、底辺からの距離と空効率の関係を第２
図に示す。

表−１ 製造条件を変化させることで、空孔率の分布を変化させ
ることができる。また同様にセラミックス中の空孔径の
制御も可能であり、実験では数十（人）〜数百（μｍ）
の範囲の空孔が得られた。

を実施例−３〕 アルミニウムイソプロポキシドを酸性下で加水分解し、
これに平均粒子径０．０５〜０．１　（μｍ）のＡ　１
　＊　Ｏ−微粒子を添加、さらに発泡材料としてアゾジ
カルボンアミドを０．１（重量％）添加した後、アンモ
ニア水を加えｐＨを３．５に合わせゾルを調整する。こ
のゾルをポリプロピレン製容器に入れて、密閉状態のま
まゲル化を起こさないように保管する。比重差によりゾ
ル中の発泡剤の濃度が一定の分布を生じた段階で、該ゾ
ルにさらにアンモニア水を添加、ｐＨ値を４．５〜４．
７まで上げる。このｐＨ値の変化により、ゾルの脱水縮
合反応が促進されウェットゲルが作られる。その後、密
閉容器からウェットゲルを取り出し、２週間乾燥させド
ライゲルな作成する。

このドライゲルを焼結炉にいれて、真空中、２０（’Ｃ
／時間）の昇温速度で２００℃まで加熱し同温度で５時
間保持し、さらに３００℃に加熱し同温度で５時間保持
して、添加したアゾジカルボンアミドを完全に分解する
とともに脱吸着水処理を行なう、前記ドライゲルをさら
に、窒素雰囲気下、２０（’Ｃ／時間）の昇温速度で１
２５０℃に加熱し、同温度で２０時間保持して焼成を行
い多孔質セラミックスを得る。この多孔質セラミックス
の形状は、（外径）１００Ｘ　（内径）７０×ｔｌｏ（
ｗ＋ｍ）であり、実施例−１と同様に、このセラミック
スを厚さ方向に５等分して、各試料の空孔率を測定する
。

この多孔質セラミックスについて、底辺からの距離と空
孔率の関係を第３図に示す。

本発明の多孔質セラミックスの製造方法は、前記Ｓｉ０
ｇ系及びＡ１２ａｓ系以外にもＺｎＯ系、ＳｎＯｍ系、
ｖ３０．系等、全てのセラミックス材料に有効である。

また本実施例で示したように、リング状などの従来の製
造方法では、二次加工を必要とした複雑な形状について
も容易に作成する事ができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ゾルと比重差のある
発泡剤をゾル中に分散させた後、その比重差を利用して
発泡剤の濃度に一定の分布が生じた段階で塩基性の溶液
を添加しゲル化させ、さらに発泡・焼成することにより
、多孔性と緻密さという２つの相反する特性を有する多
孔質セラミックスが可能になるという効果を有するもの
である。

また得られる多孔質セラミックスの空孔率分布は、製造
条件により変化させることができ、特にｐＨ値を上げて
脱水縮合反応を促進させウェットゲルを作るため、任意
の空孔率分布を有するセラミックスを容易に製造するこ
とができる。

さらに本発明の製造方法では、ゾル−ゲル法によるセラ
ミックスの製造方法の特性を活かして。

複雑形状の試料の製造が容易に行われるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法で作成したＳｉＯ□系の多
孔質セラミックスの中動率分布を示す図。 第２図は、製造条件を代えて作成した５ｉＯａ系の多孔
質セラミックスの中動率分布を示す図。 第３図は１本発明の製造方法で作成したＡ１□０、系の
多孔質セラミックスの中動率分布を示す図。 第４図は、本発明の製造方法で作成した多孔質セラミッ
クスの断面の概観図。 第５図は、本発明の多孔質セラミックスの製造方法を示
す工程図。 第６図は、従来の多孔質セラミックスの製造方法を示す
工程図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゾル−ゲル法によるセラミックスの製造において、作成
   したゾル中に、該ゾルと比重差のある発泡剤を添加し分
   散させた後、このゾルを任意の形状の型に注入し、比重
   差によりゾル中の発泡剤の濃度が傾斜して一定の分布を
   持った段階で塩基性の溶液を添加、ｐＨ値を上げてウェ
   ットゲルを作成し、乾燥後このゲルを発泡剤の分解温度
   以上に加熱し、含有している発泡剤を分解させ、さらに
   この混合物を焼成することを特徴とする多孔質セラミッ
   クスの製造方法。