JPH04170375A - セラミックス多孔体 - 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、フィルター、触媒担体、バイオリアクター、
軽量耐火物等の用途に好適なセラミックス多孔体に関す
る。

（従来の技術） 連通気孔を有するセラミックス多孔質焼成体は、溶融金
属用フィルター、排ガスフィルター、液体フィルター、
触媒担体、バイオリアクター及び軽量耐火物等に有用で
あり、既に数多く実用化されている。

これらの用途に適用する多孔質体には透過する気体又は
液体の通過抵抗換言すれば圧力損失を小さ（するため気
孔が連続し且つ気孔率が６０％以上であり、装着時或い
は使用時の破損を防ぐためｌＱｋｇ／ｃｍ”以上の曲げ
強度を有している等の特性が要求される。

従来、これらの多孔質体は、アルミナ、ジルコニア、コ
ージライト、チタン酸アルミニウム等をセラミックス原
料とし、ウレタンフオームの空隙部にセラミックス原料
粉体を分散せしめたスラリーを充填した後焼成する、発
泡した合成樹脂球状物を結着し、その空隙部にセラミッ
クス原料粉体を分散せしめたスラリーを充填した後焼成
する等の方法により製造されていた。しかし、これらの
セラミックス原料を使用した場合、１３５０℃以上の温
度で焼成しないと高強度の多孔体が得られなかった。そ
して焼成温度が１３５０℃以上になると、高耐熱性の高
価な設備を必要とするうえ、焼成に要する消費エネルギ
ーコストも多大なものとなり、製品コストが高くならざ
るを得なかった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は、上記既存のセラミックス多孔体の有する問
題点に鑑み鋭意研究を続けた結果、特定のセラミックス
原料を使用することにより、これらの用途に好適な物性
を具えたセラミック多孔体が得られることを見い出し本
発明を完成したものである。

本発明の目的は、１０００℃程度の耐熱性を有する高強
度のセラミック多孔体を提供するにある。

本発明の他の目的は、比較的低温で焼成可能な安価なセ
ラミック多孔体を提供するにある。本発明の更に他の目
的並びに効果は以下の説明から明らかにされよう。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は、アルミナ、セメント及びシリカの焼成物
よりなるセラミックス多孔体であって、４０〜８０重量
％のＡ　Ｉ−ｚ　Ｏｓ　と、３０重量％以下のＳ　ｉ　
Ｏｌ　と３５重量％以下のＣａＯとを含有し、且つＳｉ
Ｏ□に対するＣａＯの重量比が０．５〜２．１であるこ
とを特徴とするセラミックス多孔体により達成される。

本発明においては、セラミックス原料としてアルミナ、
セメント、シリカの混合物を用いることが肝要である。

アルミナは最も一般的なセラミックス原料の一つであり
安定した品質のものを安価に入手が可能なため本発明の
基材として最適である。本発明に適用されるアルミナは
特に限定されないが、焼結が比較的容易な水酸化アルミ
ニウムを焼成した仮焼アルミナが好適で、平均粒径が１
０／Ｊｍ以下のものが好ましく１０μｍを超える場合は
反応が遅延し焼結が困難になるため一度粉砕して１０μ
ｍ以下にしてから使用するのがよい。

セメントは主にＣａＯ及びＳｉＯ□成分の供給源として
の役割を果たすと共に成形体の強度を得るためのバイン
ダーとして品質２価格の点から最適である。本発明に適
用されるセメントには普通。

早強、超早強、中庸熱２耐硫酸塩、低熱及び白色セメン
トなどのポルトランドセメント、高炉セメント、シリカ
セメント及びフライアンシュセメントなどの混合セメン
ト、膨張セメント及びアルミナセメントなどの特殊セメ
ントが挙げられるが、これらのうち最も一般的で安価な
普通ポルトランドセメントが好適である。

また、シリカはアルミナ、セメントと反応し融剤として
の効果を発揮し低温で焼成してもセラミックス多孔体の
強度を高める効果がある０本発明に適用されるシリカ源
としては特に限定はされないが、価格の点から天然物の
粉砕品が好ましく、例えばＳｉｎ、を主成分とする珪石
、珪砂１石英の粉砕品、ＳｉＯ，及びＡＩｌ！Ｏｓを主
成分とする陶磁器用雑石の粉砕品、ＣａＯ及びＳ　ｉ　
Ｏ，を主成分とする珪灰石の粉砕品あるいはＳｉｎｇ。

Ａ　Ｊ　ｚ　Ｏｓ及びＣａＯを主成分とする灰長石の粉
砕品が挙げられる。

本発明のセラミックス多孔体の原料としては上記のよう
にアルミナ、セメント及びシリカの混合物を用いるが、
その混合物中の化学組成は次のように特定される。

すなわち、Ａ１．Ｏ，は４０〜８０重量％であり、好ま
しくは５０〜７０重量％である。８０重量％を超えると
原料として添加するセメントの量が制限され成形体が得
られず、一方４０重量％未満であると１３５０℃で焼成
しても十分な強度が得られない。

Ｓ　ｉＯｔは３０重量％以下、好ましくは２５重量％以
下である。３０重量％を超えると１３５０℃で焼成して
も十分な強度が得られない。

ＣａＯは３５重量％以下、好ましくは３０重量％以下で
ある。３５重量％を超えると１３５０℃で焼成しても十
分な強度が得られない。

更にＳｉｎ、に対するＣａＯの重量比は０，５〜２．１
であり、好ましくは０．６〜１．７である。

Ｓｉｎ、に対するＣａＯの重量比が０．５未満であって
も２．１を超えても１３５０℃で焼成しても十分な強度
が得られない。

尚、本発明においてセメント及びシリカに元来台まれて
いるＭｇＯ，ＴｉＯｘ、ＦｅｘＯｓ、ＦｅＯ。

に２０．Ｎａ、Ｏ等の不純物が本発明の目的を妨げない
限り５％以下の範囲で含まれてもよい。

本発明のセラミックス多孔体は、アルミナ、セメント及
びシリカを含有するセラミックス原料粉体を水に分散さ
せスラリーを調製し、そのスラリーを注入した型枠に合
成樹脂発泡体を充填し圧縮。

固定することにより合成樹脂発泡体の間隙にスラリーを
十分に充填した後、硬化させ焼成することにより得られ
る。

スラリーの調製は常法にしたがい実施される。

例えばセラミックス原料粉体をミキサー、デイスパーな
どにより水に分散しスラリーを調製する。

水の量は粉体１００に対して１５〜３０重量％が好まし
く、水の量が多すぎるとセメントの水和反応による凝結
・硬化作用が遅延し生産性が低下するばかりか成形体強
度も低下する傾向があり、水の量が少なすぎるとスラリ
ーの粘度が高（なり合成樹脂発泡体の間隙にスラリーを
十分に充填することが困難になる。この際リグニンスル
ホン酸塩系、オキシカルボン酸塩系等のセメント用減水
剤あるいはメラミンスルホン酸塩系、ナフタレンスルホ
ン酸塩系等のセメント用高性能減水荊等の添加が有効で
ある。

上記の様に調製されたスラリーを型枠に注入し、そこに
予め発泡させたポリエチレン球またはポリスチロール球
等の合成樹脂発泡体を充填し蓋をした後、油圧プレスあ
るいは油圧ジヤツキ等により圧縮し、固定することによ
りスラリーを合成樹脂発泡体、の間隙に十分に充填する
。この際、合成樹脂発泡体の直径および圧縮する際の圧
縮量により得られるセラミックス多孔体の気孔径および
気孔率を任意に変化させることができる。常温放置ある
いは加熱処理をしセメントを水和させその凝結・硬化作
用によりハンドリング可能な成形体を得る。得られた成
形体に湿潤養生、蒸気養生あるいはオートクレーブ養生
等の処理を施すことにより成形体の強度を向上させるこ
とができる。こうして得られた成形体中の水分のほとん
どはセメント中に結晶水として取り込まれているため特
に乾燥をせずに焼成することができる。焼成は１０００
℃〜１３５０℃で実施するのが好ましい。

（発明の効果） 本発明によれば、１０００℃〜１３５０℃程度の比較的
低温で焼成しても、１０００℃程度の耐熱性を有する高
強度のセラミックス多孔体が安価且つ容易に得られ、そ
の工業的価値は大なるものである。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例 下記第１表に示す化学組成を有するアルミナ。

セメント及び珪石の各原料を第２表に示す組成比になる
ように適時混合し、その混合粉体を適量の水及びセメン
ト用減水剤の混合物に分散しスラリーを調製した。スラ
リー１００ｃｃを１ｏＯ×１０１００Ｘ５０の鉄製容器
に注入し、予め直径２ｍｍに発泡させたポリスチロール
球４００ｃｃを充填した後、油圧ジヤツキで高さ方向に
２０％圧縮し、固定して一昼夜放置し十分に硬化させて
成形体を得た。得られた成形体を切断し１００×３０Ｘ
１０ｍｍの試験片を作成し、１３２０℃で焼成してセラ
ミックス多孔体を得た。

こうして得られたセラミックス多孔体の気孔率は全て７
０％以上であった。

曲げ強度はスパン４Ｑｍｍ、クロスヘ−／）−スピード
０．５ｍｍ／ｍｉｎで三点曲げ強度を測定した。

この測定結果を第２表に示す。

第　　１　　表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナ，セメント及びシリカの焼成物よりなる
   セラミックス多孔体であって、４０〜８０重量％のＡｌ
   ＿２Ｏ＿３と３０重量％以下のＳｉＯ＿２と３５重量％
   以下のＣａＯとを含有し、且つＳｉＯ＿２に対するＣａ
   Ｏの重量比が０．５〜２．１であることを特徴とするセ
   ラミックス多孔体。