JPH0316625A - 多孔質セラミック膜の製造法 - 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、多孔質セラミックス膜の製造法に関する．更
に詳しくは，セラミックス粉末を高充填したドープ液を
乾湿式衷膜した後焼威する多孔質セラミックス膜の製造
法に関する． 〔従来の技術〕 セラミックス粉末を高充填したドープ液を乾湿式製膜し
た後焼威し、多孔質セラミックス膜を製造する方法は，
既に本出願人によって提案されている（特開昭６２−５
２，　１８５号公報）。このようにして得られた多孔質
セラミックス膜をフィルターなどとして用いる場合には
、その平均細孔径が１５μ園以上の多孔質構造体を形成
させなければならない．そして、このような多孔質構造
体となすためには、ドープ液中に高充填されるセラミッ
クス粉末として平均粒径６０μｍ以上のものを用いなけ
ればならないが、このような粒径のセラミックス粉末を
用いると，次のような問題がみられる。

（１）焼結性が悪いため、１８００℃以上という高い焼
成温度と約１０時間という長い焼威時間とを必要とする
． （２）得られる多孔質セラミックス膜の強度，例えば中
空糸膜の３点■げ強度がｌＯｋｇｆ／ａＪ以下と低Ｎ， （３）焼結性を改善させるために、焼結性の良い微粒子
，例えば粒径０．２μｍの微粒子を添加すると、孔径分
布は約０．１５〜２０μｍと広くなってしまう．〔発明
が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、平均粒径６０μ履以上のセラミックス
粉末を原料として用い，それの焼結性を改善することに
より、平均細孔径が１５μ一以上の多孔質構造体を形成
せしめる多孔質セラミックス膜の製造法を提供すること
にある． 〔課題を解決するための手段〕 かかる本発明の目的は，金属アルコキシドで表面処理さ
れた平均粒径６０μ一以上のセラミックス粉末を高充填
したドープ液を乾湿式製膜した後焼成し，多孔質セラミ
ックス膜を製造することによって達威され、得られた多
孔質セラミックス膜は、中空糸状、平膜状など任意の形
状であり得る．セラミックス粉末としては．ＡＱ，０３
、ＺｒＯ，．　ＭｇＯ．Ｓｉｎ，、Ｓｉ，　Ｎ４などの
粉末であって、平均粒径が６０μｍ以上、一般には６０
−１００μ鵬のものが用いられる． これらのセラミックス粉末の表面処理に用いられる金属
アルコキシドとしては、例えばアルコキシ基がメトキシ
基，エトキシ基、プロポキシ基，イソプロポキシ基、ブ
トキシ基、第３ブトキシ基などであるシリコンテトラア
ルコキシド，チタンテトラアルコキシド、ジルコニウム
テトラアルコキシド、アルミニウムトリアルコキシドな
どが用いられる． 表面処理は、金属アルコキシドを用いたゾルーゲル法を
利用して行われ、即ちこれらの金属アルコキシドを希塩
酸水溶液などとして、セラミックス粉末量に対して重量
比で約１〜３倍程度用い、その溶液中に浸漬、乾燥させ
て、粉末表面に約１−１０μｍ程度の厚さで乾燥ゲル体
を付着させることにより行われる． このようにして得られる金属アルコキシドで表面処理さ
れたセラミックス粉末を高充填させる高分子物質の有機
溶媒溶液は、例えば次のような組合せで形成させる． 一」訟１ザし一 ポリスルホン　　　　　ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミドポリエーテルスルホン　ジエチルアセト
アミド，ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン
、モルホリン，トリエチルホスフェート ポリアクリロニトリル　ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミド芳香族ポリアミド　　　ジエチルアセト
アミド、ジエチルホルムアミドポリ塩化ビニル　　　　
ジメチルアセトアミド，ジメチルホルムアミド，ジエチ
ルアセトアミド、ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルビ
ロリドン、アセトン ポリフッ化ビニリデン　ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミド、トリエチルホスフェート 酢酸セルロース　　　　ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミド、アセトン かかる組合せの高分子物質の有機溶媒溶液へのセラミッ
クス粉末の充填は，一般に約５〜２０重量２程度の濃度
に調製された高分子物質の有機溶媒溶液に、高分子物質
とセラミックスとの総体積に対して約２０〜５０体積２
程度のセラミックス粉末を添加することにより行われ、
そこに乾湿式製膜用の原液が調製される． このようにして調製された原液の乾湿式製膜は、通常の
方法に従って行われるが，製膜された複合膜の構造を対
称なものとするかあるいは非対称なものとするかによっ
て凝固性液体との接触方法が変わってくる． 即ち、乾湿式製膜される膜状体の両面を凝固性液体と接
触させることにより対称構造の複合膜が得られ，また膜
状体の片面を凝固性液体と接触させることにより非対称
構造の複合膜が得られるようになる。

具体的には，中空糸状体に製膜される場合には．それの
芯液として紡糸原液凝固性の水などを二重環状ノズルの
中心部から同時に押出し、ノズル先端部から一定の空間
距離を有するゲル化浴（水）中に導くと、中空膜の両面
側からゲル化が進み、対称構造の複合膜がそこに形成さ
れる．これに対し、芯液を用いなかったり、あるいは芯
液として紡糸原液非凝固性のケロシンなどを用いた場合
には，ゲル化は中空膜の外面側から進み，そこに非対称
構造の複合膜を形成させる。

また、平膜状体に製膜される場合には、ガラス板，プラ
スチックシ一トなど任意の基質上に原液を流延した後、
基質ごとゲル化浴中に浸漬すると、膜状体のゲル化は基
質に接していない方の面側から進行し、非対称構造の複
合膜を形成させる．また，原液をスリットに通して平膜
状体とし，これを直接ゲル化浴中に導くと、ゲル化は平
膜の両面側から進行し，対称構造の複合膜をそこに形成
させる． このようにして製膜された各種形状の複合膜は、次いで
焼成される。焼成は、複合膜を約５００〜９００℃の温
度で一旦仮焼させ、有機高分子物質を熱分解させた後、
約１４００〜１８００℃、好ましくは約１６００〜１７
００℃の温度に約０．５〜ＩＯ時間程度電気炉中なとで
加熱することにより行われる． 〔発明の効果〕 セラミックス粉末の表面に付着された金属アルコキシド
の乾燥ゲル体は比較的低温で焼結し、粉末粒子同志を強
固に結び付けるため焼結性が改善され，その結果平均細
孔径が１５μ一以上の均一な多孔質構造を有するセラミ
ックス膜が，平均粒径６０μｍ以上のセラミックス粉末
から容易に形成されるようになる．得られた多孔質セラ
ミックス膜は、細孔径分布が狭く、また曲げ強度などの
点においてもすぐれているので、フィルターなどとして
有効に使用することができる． 〔実施例〕 次に、実施例について本発明を説明する．実施例Ｉ Ｓｉ−Ｚｒアルコキシド系接着剤（日板研究所製品セラ
ミカＧ４０１）２重量部中に、予め６０±１０μｍの粒
径（平均粒径６０μ．）に分級したＡＩ２２０，粉末１
重量部を入れ、撹拌分散させた後、この分散液をスプレ
ードライヤーを用いて２００℃で乾燥し、ドープ液原料
とした． 得られた表面処理ＡＱ２０．粉末５６４ｇ．ポリスルホ
ン３５ｇおよびジメチルホルムアミド２００ｇからなる
ドープ液を調製し、水をゲル化浴とする乾湿式紡糸を行
い、内径２ａ＋ｏ＋、外径３ｍｍのＡＱ，０３高充填ポ
リスルホン中空糸を得た。

この中空糸を室温で２４時間乾燥後、６００℃の電気炉
中で５時間加熱してボリスルホンを熱分解させ、更に１
６５０℃で５時間焼成して多孔質セラミックス中空糸を
得た。

得られた多孔質セラミックス中仝糸は，孔径分布が９〜
２０μ−、平均孔径が１５μ一の細孔を有し、３点曲げ
強度も２０ｋｇｆ／ｍ＋ａ”の値を示し，十分な強度を
有している． 実施例２ 実施例１において、金属アルコキシド系接着剤の代わり
に、アルミニウムイソプロポキシド１、水１００および
塩酸０．０５のモル比の混合物よりなる金属アルコキシ
ド溶液が用いられた． その結果、実施例ｌとほぼ同様の特性を示すセラミック
ス中空糸が得られた．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属アルコキシドで表面処理された平均粒径６０μ
   ｍ以上のセラミックス粉末を高充填したドープ液を乾湿
   式製膜した後焼成することを特徴とする多孔質セラミッ
   クス膜の製造法。