JPH0517251A - セラミツクス多孔体 - Google Patents

セラミツクス多孔体

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JPH0517251A
JPH0517251A JP19090191A JP19090191A JPH0517251A JP H0517251 A JPH0517251 A JP H0517251A JP 19090191 A JP19090191 A JP 19090191A JP 19090191 A JP19090191 A JP 19090191A JP H0517251 A JPH0517251 A JP H0517251A
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Seiji Omura
大村  誠司
Toshimasa Mano
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミナ、セメント及びジルコンの焼成物よ
りなるセラミックス多孔体であって、15〜75重量%
のAl2 3 と、35重量%以下のCaOと、25重量
%以下のSiO2 と、5〜35重量%のZrO2 とを含
有し、且つSiO2 に対するCaOの重量比が0.7〜
2.1であり、ZrO2 に対するAl2 3 の重量比が
0.8〜13であることを特徴とする。 【効果】 本発明に係るセラミックス多孔体は比較的低
温で焼成することにより製造でき、安価且つ1000℃
程度の耐熱性を有する高強度のものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルター、触媒坦
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。
【0002】
【従来の技術】連通気孔を有するセラミックス多孔体
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、触媒坦体、バイオリアクター及び軽量耐火物
等に有用であり、すで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低くするためにその気
孔は連続し、且つ気孔率が60%以上であり、更に装着
時或いは使用時の破損を防ぐため10kg/cm2 以上
の曲げ強度を有している等の特性が要求される。
【0003】従来、これら多孔体はアルミナ、ジルコニ
ア、チタン酸アルミニウム、コージェライト等を原料と
し、ウレタンフォームの表面にセラミックス原料粉末を
分散させたスラリーを付着せしめた後焼成する方法、或
いは発泡した合成樹脂球状物の集合体の間隙に同様なス
ラリーを充填した後焼成する方法により製造されてい
た。しかし、これらセラミックス原料を使用した場合、
1350℃を越える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℃を越
えると、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記既存
のセラミックス多孔体の有する問題点に鑑がみ鋭意研究
を続けた結果、特定のセラミックス多孔体を使用するこ
とによりこれらの用途に好適な物性を具備したセラミッ
クス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。本発明の目的とするところは、1000℃
程度の耐熱性を有する高強度のセラミックス多孔体を提
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ス多孔体を提供するにある。更
に他の目的及び効果は以下の説明から明らかにされよ
う。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的はアルミナ、
セメント、及びジルコンの焼成物よりなるセラミックス
多孔体であって15〜75重量%のAl2 3 と、35
重量%以下のCaOと、25重量%以下のSiO2 と、
5〜35重量%のZrO2 とを含有し、且つSiO2
対するCaOの重量比が0.7〜2.1であり、ZrO
2 に対するAl2 3 の重量比が0.8〜13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。
【0006】本発明に用いられるセラミックス原料粉体
は、アルミナ、セメント、ジルコンである。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
ては最適である。本発明に適用されるアルミナは特に限
定されないが、燒結が比較的容易な水酸化アルミニウム
を燒結した仮燒アルミナ,就中スラリーの安定性及び燒
結性より粒子径10μm以下のものが最も好適である。
そして、10μmを越える場合は一度粉砕して10μm
以下にしてから使用することが望ましい。
【0007】セメントは、CaO及びSiO2 成分の供
給源としての役割、更には成形体の強度を得るためのバ
インダーとしての役割を果す。又、セメントは上述の役
割を果す原料として品質・価格の点からも最適である。
セメントの種類には普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫
酸塩、低熱及び白色セメント等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ッシュ
セメント等の混合セメント、膨張セメント及びアルミナ
セメント等の特殊セメントが挙げられる。本発明に適用
されるセメントは特に限定されないが、安価で入手も容
易なポルトランドセメントが適している。
【0008】ジルコンは酸性火成岩が風化・分解・堆積
した漂砂鉱床からジルコンサンドとして産出されたもの
である。ジルコンは主にZrO2 及びSiO2 成分の供
給源としての役割を果し、且つアルミナ、セメントと反
応し融剤としての役割を果す。本発明に適用されるジル
コンは特に限定されないがスラリーの安定性及び燒結性
よりその粒子径は10μm以下が好ましく、更に好まし
くは1μm以下である。
【0009】本発明のセラミックス多孔体の原料として
は、上述のようにアルミナ、セメント及びジルコンの混
合物を用いるが、その混合物中の化学組成は次のように
限定される。 Al2 3 は15〜75重量%であり、好ましくは30
〜70重量%である。75重量%を越えると原料に対し
て添加するセメントの量が制限されるため成形体が得ら
れず、一方15重量%未満であると1350℃以上で焼
成しても十分な強度は得られない。
【0010】CaOは35重量%以下、好ましくは25
重量%以下である。35重量%を越えると1350℃以
上で焼成しても十分な強度は得られない。SiO2 は2
5重量%以下、好ましくは20重量%以下である。25
重量%を越えると1350℃以上で焼成しても十分な強
度は得られない。ZrO2 は5〜35重量%、好ましく
は10〜30重量%である。ZrO2 の量が上記範囲を
逸脱すると1350℃以上で焼成しても十分な強度が得
られない。
【0011】更に、SiO2 に対するCaOの重量比は
0.7〜2.1であり、好ましくは1.0〜1.6であ
る。SiO2 に対するCaOの重量比が上記範囲を逸脱
すると1350℃で焼成しても十分な強度が得られな
い。 ZrO2 に対するAl2 3 の重量比は0.8〜13で
あり、好ましくは2〜10である。ZrO2 に対するA
2 3 の重量比が上記範囲を逸脱すると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
てセメント及びジルコンに元来含まれているMgO,N
2 O,Fe2 3 等の不純物は本発明の目的を妨げな
い限り5%以下の範囲で含有せしめてもよい。
【0012】本発明のセラミックス多孔体はアルミナ、
セメント及びジルコンを含有するセラミックス原料粉末
を水に分散させスラリーを調製し、そのスラリーを型枠
に注入後、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。この際、
スラリーの粘度は原料粉末の沈澱による分離や取り扱い
作業性から好ましくは100〜2000cps、更に好
ましくは500〜1000cpsである。又、合成樹脂
発泡体の直径及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及び気孔率を任意に変える
ことが可能である。
【0013】成形体は常温放置或いは加熱処理を施すこ
とでセメントを水和させ、その凝結・硬化作用によりハ
ンドリング可能な状態になる。その成形体は湿潤養生・
蒸気養生或いはオートクレーブ養生等の処理を施すこと
により更に成形体の強度を向上させることが可能であ
る。得られた成形体中の水分は殆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、特に乾燥せずに焼成
することができる。焼成は1000℃〜1350℃で実
施することが好ましい。
【0014】スラリーの調製は常法により行う。例え
ば、水にセラミックス原料粉末をミキサー、ディスパー
等により分散・混合しスラリーを作成する。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
延し生産性が低下し、更には成形体強度も低下する傾向
がある。水の量が少なすぎるとセラミックス原料粉末の
分散が困難になり、又スラリー粘度が高くなり合成樹脂
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、或いはメラニンスルホン
酸塩系、ナフタレンスルホン酸塩系等のセメント用高性
能減水剤の添加が有効である。以下に実施例を挙げて本
発明を具体的に説明する。
【0015】
【実施例】表1に示す化学組成を有するアルミナ、セメ
ント及びジルコンの各原料を表2に示す組成比になるよ
うに適時混合し、その混合粉末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100×100×50mmの鉄製容器に
注入し、予め直径1mmに発泡させたポリスチロール球
400ccを充填した後、油圧ジャッキで高さ方向に2
0%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100×30×1
0mmの試験片を作成し、1300℃で焼成しセラミッ
クス多孔体を得た。
【0016】得られたセラミックス多孔体の気孔率は全
て70%以上であった。曲げ強度はスパン40mm、ク
ロスヘッドスピード0.5mm/minで三点曲げ強度
を測定した。測定結果を表2,表3に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】本発明に係るセラミックス多孔体は、比
較的低温で焼成することにより製造でき、安価且つ10
00℃程度の耐熱性を有する高強度のものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 アルミナ、セメント及びジルコンの焼成
    物よりなるセラミックス多孔体であって、15〜75重
    量%のAl2 3 と、35重量%以下のCaOと、25
    重量%以下のSiO2 と、5〜35重量%のZrO2
    を含有し、且つSiO2 に対するCaOの重量比が0.
    7〜2.1であり、ZrO2 に対するAl2 3 の重量
    比が0.8〜13であることを特徴とするセラミックス
    多孔体。
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