JPH05139782A - 多孔質ガラス物品の製造方法 - Google Patents

多孔質ガラス物品の製造方法

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JPH05139782A
JPH05139782A JP29895691A JP29895691A JPH05139782A JP H05139782 A JPH05139782 A JP H05139782A JP 29895691 A JP29895691 A JP 29895691A JP 29895691 A JP29895691 A JP 29895691A JP H05139782 A JPH05139782 A JP H05139782A
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JP
Japan
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glass
temperature
flake
porous glass
porous
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Application number
JP29895691A
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English (en)
Inventor
Makoto Kume
久米真
Kunio Nakaguchi
国雄 中口
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い気孔率を有しかつその細孔径分布がシャ
ープな微細気孔を有する多孔質ガラスを簡単な操作で生
産性よく製造する方法を提供すること。 【構成】 重量百分率で、フレーク状ガラス90〜98
%、セピオライト粉末0.5〜8%および前記フレーク
状ガラスの粘度が10の11.5乗〜10の9.5乗ポ
アズとなる温度において消失する材料の微細繊維状物
0.5〜5%からなる混合物を、適当量の水を加えて混
練した後、所定の形状に成形し、次いでこれを乾燥した
後、前記フレーク状ガラスの粘度が10の11.5乗〜
10の9.5乗ポアズとなる温度で焼成することを特徴
とする多孔質ガラス物品の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質ガラス物品の製
造方法に関する。
【0002】更に詳しく言えば、本発明は、例えば、フ
ィルター、触媒担体、酵素ないしは微生物固定化担体、
クロマトグラフィー用カラム充填剤などとして好適に使
用することができる高い気孔率を有しかつその細孔径分
布がシャープな微細気孔を有する多孔質ガラス物品を簡
単な操作で生産性よく製造する方法に関するものであ
る。
【0003】
【従来の技術】従来、多孔質ガラス物品の製法として、
分相性ガラスの分相処理の後、酸溶液等による易溶相を
溶出させる方法が知られている。
【0004】また、更に粒度調整されたガラス粒子およ
び無機塩の粒子を均一に混合し、ガラスの軟化点付近の
温度で焼結した後、上記無機塩を水等により溶出せしめ
て得られる、開気孔を有する焼結ガラスが知られてい
る。(F.B.ジーベルス、N.グロイリッヒ、W.キ
ーファー、Glastech. Ber. 62
〔2〕63−73,(1989))。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前者の方法は、ガラス
の溶融、成形、分相熱処理、ガラス成形体表面に形成さ
れる高珪酸層のフッ酸などによる除去、高温の酸溶液に
よる溶出処理、洗滌等の多くの複雑な工程を必要とし、
かつ各工程の歩留も高くない。またこの方法では、ガラ
スの脈理、あるいは溶出過程で発生する歪によるガラス
成形体のワレがしばしば生じる等の不都合がある。
【0006】また、後者の方法では、ガラス組成が比較
的自由に選択できるため、耐アルカリ性等の化学的耐久
性向上等の利点があり、更に従来の多孔質ガラスでは不
可能であった数10〜数100ミクロンの径の細孔を有
するガラス多孔体も可能であり、また更に、微細な細孔
と同時に比較的大きい細孔の二者を有するガラス多孔体
も可能とされている。
【0007】しかしながら、この後者の方法は、ガラス
および無機塩の粉砕、更にそれ等の粘度調整、そして均
一な混合という面倒な工程を必要とし、特に、比重の異
なる2種の粒子を均一に混合する困難があった。
【0008】本発明は、前述の従来の二種の多孔質ガラ
ス製造方法が有する欠点を克服し、高い気孔率を有しか
つその細孔径分布がシャープな微細気孔を有する多孔質
ガラスを簡単な操作で生産性よく製造する方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量百分率
で、フレーク状ガラス90〜98%、セピオライト(化
学組成:Mg8Si1230(OH24(OH)4・6〜8
2O)の粉末0.5〜8%および前記フレーク状ガラ
スの粘度が10の11.5乗〜10の9.5乗ポアズと
なる温度において消失する材料の微細繊維状物0.5〜
5%からなる混合物を、適当量の水を加えて混練した
後、押し出し、鋳込みその他の方法で所定の形状に成形
し、次いでこれを乾燥した後、前記フレーク状ガラスの
粘度が10の11.5乗〜10の9.5乗ポアズとなる
温度で焼成することを特徴とする多孔質ガラス物品の製
造方法である。本発明におけるフレーク状ガラスとは、
通常は、厚味1〜5ミクロンで巾2〜1,000ミクロ
ン程度でアスペクト比が3以上のりん片状のガラスであ
って、例えば日本では、日本板硝子(株)よりソーダラ
イムシリケートガラスの組成を有するものが「マイクロ
ガラスフレーク」の商品名で市販されている。また、セ
ピオライトとは、天然に産する、直径が約0.2μmで
長さが5〜10μmの繊維状の含水珪酸マグネシウム粘
土であって、例えば、水沢化学工業(株)より「エード
プラス」の商品名で市販されている。セピオライトは、
例えば、ビニロン繊維等の補強繊維表面に、そのOH基
による水素結合の作用によって、配合させると、これは
セメント粒子を吸着するので、セメント・スレート等の
製造に利用されている。
【0010】本発明に用いられる微細繊維状物は、本発
明で使用する上記のフレーク状ガラスの粘度が10の1
1.5乗〜10の9.5乗ポアズとなる温度において焼
失、気化などによりその形が消失する材料、たとえばセ
ルロース、有機材料、カーボンなどの材料で形成され
る。この微細繊維状物の寸法は0.05〜50μmの直
径と、10〜500μmの長さを有することが好まし
い。例えば、製紙用添加剤として「セリッシュ」なる商
品名で、ダイセル化学工業(株)より市販されているセ
ルロース系繊維(パルプ)に叩解処理をほどこした、直
径が約0.1μmで長さ約20μmの微細繊維を使用す
ることができる。
【0011】
【作用】本発明において、多孔質ガラスは、基本的には
配向して充填された厚味が均一なフレーク状ガラスの焼
結によって形成される。このため寸法の揃った空間が形
成されることになり、均一な細孔径が形成される。セピ
オライトおよび微細繊維状物は、いわばフレーク状ガラ
スの結合剤として作用する。一例として、微細繊維状物
の表面にセピオライトが配向して付着し、フレーク状ガ
ラスがセピオライトを介して微細繊維状物の表面に、フ
レーク状ガラスの主表面が平行になるように付着するこ
とが観察される。
【0012】セピオライトおよび微細繊維状物の懸濁液
は何れも粘性を有し、それぞれは長時間放置しても沈降
しない。フレーク状ガラスをスラリー化するのに好適で
ある。両者の懸濁液を混合すると、嵩高な沈降物を生成
する。
【0013】この沈降物は、微細繊維状物に、径0.1
〜0.2で長さ5〜10ミクロンの繊維子からなるセピ
オライト微粒子が吸着して生成したものである。更に、
フレーク状ガラスの粉末をこの嵩高な沈降物に加えて、
攪拌混合すると、上記沈降物は更に容積を減じる。
【0014】これは上記微細繊維状物およびセピオライ
ト複合繊維にフレーク状ガラス粒子が吸着することによ
って生じたものである。前述の如く、セピオライトは多
くのOH基を有するため、ガラス表面に吸着するのであ
る。このようにして、フレーク状ガラスの均質なスラリ
ーが得られる。このスラリーを押出し、鋳込等の方法に
よって成形し、乾燥した未焼成物は保形性に富むことが
明らかになった。この場合、フレーク状ガラスの寸法と
して、厚味は5ミクロン以下で巾が20ミクロン以下の
微粒子であることが、スラリーの成形性および未焼成物
の保形性の点から好ましい。
【0015】次に、このようにして得られた未焼成物を
炉中に入れ、ヒビ割れを生じない程度の昇温速度で常温
から昇温し、所定の温度に一定時間保持した後徐冷して
多孔質ガラス成形体を得る。
【0016】上記所定の温度は、上記フレーク状ガラス
の粘度が1011.5〜109.5ポアズとなる温度であり
(好ましくは1011〜1010ポアズ)、上記一定時間は
10〜480分、好ましくは20〜60分とされる。通
常のソーダライムシリケートガラスにおける上記温度は
約600℃である。粘度が10の9.5乗ポアズよりも
低くなるような高温度ではフレーク状ガラスは表面張力
のため球状となると共に焼しまりを生じて細孔容積を急
激に小さくすることになり、粘度が10の11.5乗ポ
アズよりも高くなるような温度では、上記フレーク状粒
子間の融着が不十分なため、得られた多孔質ガラス成形
体の強度が不満足なものとなる。また保持時間が下限時
間(10分)未満では成形体各部の温度分布が不均一と
なり易く、上限時間(480分)を越えると、不経済あ
るいは必要以上焼結の進行により細孔容積の低下が生じ
る。上記保持温度および保持時間は希望する細孔径およ
び細孔容積によって適当に設定することができる。また
この焼成過程で350〜450℃の温度範囲で、微細繊
維状物の材料を完全に燃焼または気化させるように、昇
温速度を調節することが好ましい。この燃焼または気化
が完全であれば、得られる多孔質ガラス成形体は白色と
なるが、もし、これが不十分であれば得られた多孔質ガ
ラス成形体は灰〜黒色となって十分な性能が得られな
い。
【0017】本発明において、場合に応じて、少量の添
加物、例えばスラリーを増粘するための有機高分子、C
MC、メチルセルロース等を加えてもよい。また、上述
のスラリーは、フレーク状ガラスが含アルカリガラスで
あるような場合には、溶出アルカリによって強アルカリ
性となるが、例えば塩酸、硫酸アルミニウム等の酸性物
質を加えて中和することにより、最終的に得られる多孔
質ガラスからのアルカリ溶出を防止することができると
共に、スラリー中にシリカゾルを生成させることによ
り、スラリーの粘度を上げる作用を有するため、好適に
使用することができる。
【0018】このようにして得られた多孔質ガラスで
は、細孔径が0.5〜10ミクロンで細孔容積が0.2
〜0.8cm3/gとなる。細孔径の大きさは、まず使
用するフレークの厚味で決定され、厚味の薄いフレーク
状ガラスでは細孔径が小さく、厚味の大きいものでは大
きくなる。
【0019】また、細孔径は、焼成時の保持温度および
保持時間によっても、かなり調節することができるが、
成形体の強度および細孔容積の大きさを考慮すると、温
度、時間による調節可能範囲は厚味によるものよりは狭
くなる。
【0020】
【実施例】所定量のセピオライト粉末および微細繊維状
セルロースに水を加えてセピオライト粉末および微細繊
維状セルロースが重量%で約2%となるようにして家庭
用ミキサー中で5分攪拌した。
【0021】上記液に所定量のフレーク状ガラスを加
え、スパチラで攪拌混合した。このようにして得られた
スラリーを型枠に流し込み、厚味5mmの平板とした。
【0022】これを乾燥した後、グラファイト板上に置
き、電気炉内で常温から毎分10℃の速度で450℃ま
で昇温し、450℃で20分保持した後、表1に示す所
定温度まで再び毎分10℃で昇温し所定時間保持した
後、フレーク状ガラスの粘度が1012.5ポアズとなる温
度に設定された別の炉に移し、1時間保持した後炉内放
冷した。
【0023】得られた多孔体を、水銀圧入式ポロシメー
ター(カルロエルバ社製)により細孔特性すなわち細孔
容積(cm3/g)および平均細孔径(μm)を測定し
た。その結果を表1に示す。
【0024】フレーク状ガラスは、日本板硝子(株)の
「マイクロガラスフレーク」3種(平均厚みおよび巾;
Aは1.24μmおよび5μm、Bは1.83μmおよ
び7μm、Cは3.2μmおよび15μm)を使用し、
セピオライトは水沢化学工業(株)「エードプラスS
P」微細繊維状セルロースはダイセル化学工業(株)
「セリッシュKY−100S」(繊維直径約0.1μ
m、長さ約20μm)を使用した。結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】使用したガラスフレークの組成を表2に示
す。
【0027】
【表2】
【0028】次に実施例の細孔径分布を図1に示す。
【0029】比較例として、フレーク状ガラスと同じ化
学組成のガラス粒(振動ミルで破砕)をNo.6に示し
た。
【0030】
【発明の効果】以上で明らかなように、本発明により、
安価な原料を用いて簡単な方法で、微細な細孔径を有
し、細孔径分布がシャープでありかつ細孔容積が大きい
多孔質ガラスが得られ、かつガラス組成が用途に応じて
自由に選択できるため、従来の多孔質ガラスと比較し
て、優れていることは明かである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により製造された多孔質ガラス物品の性
能を示すグラフ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量百分率で、フレーク状ガラス90〜
    98%、セピオライト粉末0.5〜8%および前記フレ
    ーク状ガラスの粘度が10の11.5乗〜10の9.5
    乗ポアズとなる温度において消失する材料の微細繊維状
    物0.5〜5%からなる混合物を、適当量の水を加えて
    混練した後、所定の形状に形成し、次いでこれを乾燥し
    た後、前記フレーク状ガラスの粘度が10の11.5乗
    〜10の9.5乗ポアズとなる温度で焼成することを特
    徴とする多孔質ガラス物品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記焼成は10〜480分間おこなわれ
    る請求項1記載の多孔質ガラス物品の製造方法。
JP29895691A 1991-11-14 1991-11-14 多孔質ガラス物品の製造方法 Pending JPH05139782A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010265153A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Mitsubishi Electric Corp スリップキャスト成形用組成物及びスリップキャスト成形体の成形方法
JP2019151690A (ja) * 2018-03-01 2019-09-12 日本製紙株式会社 セラミック用バインダー

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