JPH02229713A - アルミナ多孔体の製造方法 - 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】 （産業一ヒの利用分野〉 本発明は、沖通用，ミスト分離用．ダスト集塵用など分
離，吸収機能をもつフィルターとして好適なアルミナ多
孔質体の製造法に関する．く従来の技術〉 従来、アルミナ多孔質体の製造法としては、粒径を調整
したアルミナ微粉末を焼結する方法やポリウレタン発泡
体にアルミナ徽粉末を含浸した後、が困難であるという
欠点を存している。

またポリウレタン発泡体を用いる方法に於では、アルミ
ナスラリーが発泡体の気孔表面に付着しに＜＜、その為
、発泡体の表面，処理を行なったり、スラリ一の粘着剤
を添加する等、煩雑な工程を必要とした。

気孔率の高いセラミノク多孔体の製造方法としては、セ
ラミノク／ボリビニルアセクール系合成樹脂多孔体を焼
成する方法が提案されており（特公昭６３−１９４７６
）、この方法を利用してアルミナ多孔体の製造が可能で
あるとされている。

この方法は、セラミック材料の微粉末を、ポリビニルア
ルコール水溶液中に気孔形成材と共に分散せしめ、架橋
反応によりセラミノク／ボリビニルアセクール系合成樹
脂多孔質体とし、これを焼セラミック材料として粒径の
大きいアルミナ微粉末を用いた場合には、ポリビニルア
ルコール水溶液中でアルミナ微粉末が沈降し、また粒径
の小さなアルミナ微粉末を用いた場合には、アルミナ微
わ｝末が二次凝集を起し且つ気孔率の低いものとなり、
いずれの場合もアルミナ微粉末を均一に分散せしめるの
が困珪で、均一な孔径分布の多孔体となりにくいといっ
た問題点があった。更に、アルミナの含有率が高い焼結
体においては、機械的強度が弱《、焼成時の保型性が良
好でなく、この傾向はアルミナ漱粉末の粒径が大きい程
顕著であった。

そこで機械的強度に優れ且つ、気孔率の高いアルミナ多
孔体を得るためには、粒径の大きいアルミナ微粉末と共
に例えばカオリンや末節粘土，粘−ヒシャモノト等の粘
土類をはじめ、ＳＩＯｆｆｉ，Ｃａ．Ｏ，ＭｇＯなどの
焼結助剤を併用することによりアルミナ微粉末の分散性
及び焼結性を改善してやる必要があった。このため、出
来七つな焼結多孔体のアルミナ含有率は低いものとなり
、アルミナのもつ特性を十分生かしきれないという問題
点があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、機械的強度に優れ、気孔率が高く且つ
均一な気孔径を有し、アルミナ含有率の高いアルミナ多
孔体を安定且つ効率的に製造しうる方法を堤供するにあ
る。

く諜題を解決するための手段〉 上記の目的は、平均粒径５０〜１００μのアルミナ微粉
末ｌＯＯ重量部と、平均粒径０．　５〜５μのアルミナ
微粉末３０〜２００重量部と、更に平均粒径２０μ以下
のシリカ微粉末をポリビニルアルコール及び気孔形成材
とともに混合し、架橋剤の存在下で反応させて得られた
成型体を焼成することを特徴とするアルミナ多孔体の製
造方法によって達成される。

上述の如く、本発明のアルミナ多孔体は、アルミナ／ボ
リビニルアルコール系樹脂多孔体を焼成することによっ
て得られ、ここでアルミナ／ボリビニルアルコール系樹
脂多孔体は、アルミナ微粉末，シリカ微粉末，ポリビニ
ルアルコールと架橋剤のアルデヒド類の他に、澱粉等の
気孔形成材を混合して架橋成型し、連続気孔を賦与する
ことにより製造できる． 本発明に用いるアルミナ微粉末は、平均粒径が５０〜１
００μのものと、０．５〜５μの２Ｍ類のものが併用さ
れ、両者の混合割合は、後述の理由により平均粒径５０
〜１００μのもの１００重量部に対し、平均粒径が０．
５〜５μのものが、３０〜２００重量部で、好ましくは
５０〜１５０重量部であり、就中両者をほぼ等量混合す
ることが好適である。又、上記アルミナ微粉末は、いず
れも純度９９％以上の高純度のものが望ましい．本発明
に用いるシリカ微粉末は、平均粒径２０μ以下のものが
好ましく、アルミナによる多孔体１Ｊｌｍを考慮すると
平均粒径２μ以下がより好ましく、平均粒径２０ｍμ以
下のものが焼結強度に優れ更に好ましい．又、シリカ微
粉末は後述の理由により、アルミナ微粉末の総重量に対
して、好ましくは２〜ＩＯ重景％、より好ましくは４〜
８重量％の割合で用いられる． 本発明に用いるポリビニルアルコールは、好ましくは平
均重合度３００〜２０００、ケン化度８０モル％以上の
ものであり、更に好ましくは平均重合度１０００〜２０
００の完全ケン化のものが好適に用いられる。架橋剤の
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド，アセ
トアルデヒド等の脂肪族アルデヒドの他ヘンズアルデヒ
ド等の芳香族アルデヒドが挙げられる。

連続気孔を賦与するための気孔形成材としては、例えば
焉鈴薯澱粉．トウモロコシ澱粉等の植物から抽出される
澱粉粒、或いは澱粉加工体わ〕末を用いることができる
．ここで澱粉加工体粉末とは、澱粉類をα化した後、乾
燥し粉砕したもので、必要に応じ分級されたものが用い
られる．澱粉加工体粉末は比較的大きな気孔径を得る場
合に好適であり、具体的には１００μ以上の気孔径を得
る場合に好ましく用いられる。その他、木粉，モミ殻砕
品を用いることができる。この場合、脱脂工程において
焼尽除去されることにより気孔が形成される．気孔形成
材は、目的とする多孔体の孔径に応じて適宜選択すれば
よい． 上記のアルミナとシリカの微粉末１ボリビニルアルコー
ル及び気孔形成材を用いて、アルミナ／ボリビニルアセ
タール系樹脂多孔体を製造するには、まず所定の量のア
ルミナ及びシリカの微粉末を十分に混合した後、水及び
ポリビニルアルコールを加えて更に混合する． 次にこの混合液に気孔形成材を加えて攪拌しながら加熱
し、更に撹拌した後冷却し、架橋剤としてのアルデヒド
類及び触媒としての酸類を加え混合し、所望の型枠に移
して加熱して反応せしめる．触媒としては、硫酸，塩酸
等の無機酸類の他、しゅう酸，ギ酸等の有機酸類を使用
することができる。反応後、型枠より取出し反応生成物
を得る．該反応生成物は引きつづき水で洗浄するのが好
適であり、かかる工程により気孔形成材と未反応のアル
デヒド類及び酸類を洗い流すことができる。

上記の方法により製造したアルミナ／ボリビニルアセク
ール系樹脂多孔体中の、アルミナとシリカを合わせた含
打率は、通常７０〜９５重固％で、好ましくは、８０〜
９０重盟％である。

アルミナ／ボリビニルアセタール系樹脂多孔体中のアル
ミナとシリカを合わせた含有率が少な過ぎる場合には、
焼成工程に於で試料がくずれ易く、且つ焼結体としての
強度も弱くなり、更に燃焼に伴なうガスの発生量も多く
、炉の汚染も激しい。

また、アルミナとシリカを合わせた含有量が多過ぎる場
合には、ポリビニルアセタール系樹脂がバインダーとし
ての効果が十分でなく、保型力に欠如する傾向があり、
更に均一な混合やポリビニルアセタール系樹脂特有の気
孔形成が困難となる傾向がある． 本発明に於では、平均粒径０．５〜５μの微細なアルミ
ナ微粉末を併用することにより、平均粒径５０〜ｌＯＯ
μアルミナ微粉末のポリビニルアルコール水溶液中での
沈降を効果的に防止し均質に分敗ヒ゛シめ、更に平均粒
径０．５〜５μのアルミナ微＄５）末の二次凝集を抑制
するものであり、又徽粉末同士の接触面積を増やすこと
により、焼結体の強度を高める効果も奏するものである
。アルミナ微粉末の混合割合は既述の通り、平均粒径５
０〜１００μのもの１００重量部に対して、平均粒径０
，５〜５μのものが３０〜２００重量郎の範囲で用いら
れる． 平均粒径０．５〜５μのアルミナ微粉末の割合が３０重
量部より少ない場合には、粒径の大きいアルミナ微わ｝
末がポリビニルアルコール水溶液中で沈降し易く、粒径
の大きいアルミナ微粉末が偏在する傾向にあり好ましく
ない。又、平均粒径Ｑ．　５〜５μのアルミナ微粒子の
割合が２００重量部より多い場合には、粒径の小さいア
ルミナ微粉末が二次凝集し、更に気孔率が小さくなる｛
頃向にあり好ましくない。

気孔率は平均粒径の大きい方の割合が高いほど高くなる
傾向にあり、気孔率の高いアルミナ多孔体を得るには平
均粒径５０〜１００μのアルミナ微粉末の混合割合が高
い方が好適である。

本発明に於で、シリカ微粉末の配合割合は、既述の通り
アルミナ微粒子の総重量に対し、好ましくは２〜ＩＯ重
量％、より好ましくは４〜８重量％である．ここで、シ
リカ微粉末は焼結助剤としての効果を有し、シリカ微粒
子が少な過ぎる場合は、焼成工程での保型性が悪く、焼
結体の機械的強度も弱いものとなり、多過ぎる場合は、
型枠に移す前の原液の流動性が悪く、注型作業に時間を
要することになり、更に架橋反応中に発生した気泡の抜
けが悪くなる１頃向にある． この様にして得られたアルミナ／ボリビニルアセタール
系樹脂多孔体を、次に酸化性雰囲気下で例えば１５００
℃以上に加熱し焼成する。焼成１度及び時間は、アルミ
ナとシリカの混合割合に応じ、坑成するのに最適になる
よう適宜選定すればよい。焼成時の昇温速度には特に制
限はなく例えば５０〜５００℃／　ｈ　ｒで昇温可能で
ある。

以上の方法に従って製造されたアルミナ多孔体は、孔径
分布が均一な連続気孔を存し、気孔率は通常７０〜９０
容量％で、アルミナ含存率はｊｆｆｉ常９０〜９８重量
％であり、機械的強度も良好で、且つ耐熱性に優れたも
のである。

く発明の効果》 本発明の方法によれば、焼成工程における保型つアルミ
ナ含有率の高いアルミナ多孔体を製造することができる
。更に、本発明の方法によれば、気孔径をその目的に応
じ大きいものから小さいものまで自由に変えることが可
能である．かかる優れた特性を有するアルミナ多孔体は
、気体中のダストやミストの分離、液体中の固体不純物
の分離など？ハ材として好適に用いられ、更に触媒の担
体等の用途にも有用である． 以下、実施例により本発明を具体的に説明する．実施例
Ｉ 平均粒径７５μの高純度アルミナ（純度９９．５％）３
００ｇと、平均粒径エμの高純度アルミナ（純度９９．
５％）３００ｇ及び平均粒径１６ｍμのシリカ微粉末（
商品名：アエロジル＋３０．　　日本アエロジル０２１
製）３５ｇを乾燥状態で撹拌混合し準ｈａ　Ｌた。平均
重合度１４００の完全ケン化ポリビニルアルコールを所
定量の温水に溶解し濃度１４重ｍ％に調整し、これに所
定量の愚鈴薯澱粉を水に分散した液を加え撹拌しながら
約７０℃まで昇温し、その後３０℃以下まで冷却し粘稠
液を得た．該粘稠液を前述のアルミナとシリカの混合お
｝体中へ汁液し、１１坪混合して粘稠スラリー液とした
．次にこの粘稠スラリー液に所定量の３７％ホルムアル
デヒド水溶ｉｆ止５０％硫酸を加えてｌｎ合し、更に水
を加え、それぞれの原料を第１表に示す如き量に調整さ
れた原液を得た。該原液を所定の型枠に流し込み６０℃
で１５時間加熱した後水洗して澱粉及び未反応物を溶出
せしめ、連続気孔を有するアルミナ／ボリビニルアセク
ール系多孔．体を得た． この多孔体を電気炉に入れ、空気中で１５８０℃まで昇
温し、３時間保持した凌冷却した。得られたアルミナ多
孔体の物性を第２表に示す。この多孔体の平均気孔径は
５０μで、気孔率は７２容量％であった． 第　　２　　表 実施例２ セラミック原料としてシリカを全《加えない他は、実施
例１と同様の方法によりアルミナ多孔体を製造した．得
られたアルミナ多孔体の物性を第２表に示す。

実施例３ セラミック原料としてシリカを７０ｇ加える他は、実施
例ｌと同様の方法によりアルミナ多孔体を製造した．型
枠に流し込む前の原液の流動性が悪く、注型が迅速に行
なえなかった。得られたアルミナ多孔体の物性を第２表
に示す． ＊印は比較例 実施例４〜７ シリカとして第３表に示す如き粒径のものを３５ｇ配合
する他は、実施例１と同様の方法によりアルミナ多孔体
を製造した．得られた多孔体の物性を第３表に示す。こ
れらの多孔体の平均気孔径はいずれも５０μであった． 第　　３　　表 ＊印は比較例 実施例８〜ｌ２ 平均粒径７５μのアルミナと平均粒径１μのアルミナを
第４表の如き量で配合する他は実施例ｌと同様の方法に
よりアルミナ多孔体を製造した．得られた多孔体の物性
を第４表に示す．これらの実施例ｌ３ 気孔形成材として、澱粉を煮蒸しα化させた後、乾燥固
化したものを粉砕し、２４メソシュの篩で分級したミジ
ンコ＃２４と４２メソシュの篩で分級したミジンコ＃４
２を用いる． 平均粒径７５μ高純度アルミナ６００ｇと平均粒径ｌμ
の高純度アルミナ２　０　０　ｇ、及び平均粒径１６ｍ
μのシリカ５０ｇを乾燥状態で撹拌混合し準備した。平
均重合度ｌ４００の完全ケン化ポリビニルアルコール１
４０ｇを１１の温水に溶解し粘稠液とした．該粘稠液を
アルミナとシリカの混合わ）体中へ注液し、攪拌混合し
て粘稠スラリー液とした。次に、この粘稠スラリー液に
３７％ホルムアルデヒド水溶／＆２１０ｍｌと５０％硫
酸２　３　０ｍｊ！を加えて混合し、更にミジンコ＃２
４を４２０ｇとミジンコ＃４２を１４０ｇ加えた後、水
を４　０　０ｍｊ！加え撹拌混合して原液を得た。該原
液を所定の型枠に流し込み６０℃で１５時間加熱した後
、水洗して気孔形成材及び未反応物を溶出せしめ、連続
気孔を有するアルミナ／ボリビニルアセタール系多孔体
を得た。

この多孔体を実施例１と同様の焼成条件で焼成した。得
られたアルミナ多孔体は、平均気孔径が３００μで気孔
率が８８容量％で、形態保持性は良好であった．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 平均粒径５０〜１００μのアルミナ微粉末 １００重量部と、平均粒径０．５〜５μのアルミナ微粉
   末３０〜２００重量部と、更に平均粒径２０μ以下のシ
   リカ微粉末をポリビニルアルコール及び気孔形成材とと
   もに混合し、架橋剤の存在下で反応させて得られた成型
   体を焼成することを特徴とするアルミナ多孔体の製造方
   法。