JPH06293577A - Production of porous ceramic using microcapsule - Google Patents
Production of porous ceramic using microcapsuleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質セラミックスの
製造方法に関し、断熱、吸音、軽量化などとして広く使
用され、また近年では分離膜、電子材料などの分野でも
重要な材料として使用される、多孔質セラミックスの製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing porous ceramics, which is widely used for heat insulation, sound absorption, weight reduction, etc., and is also recently used as an important material in the fields of separation membranes and electronic materials. The present invention relates to a method for manufacturing porous ceramics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の、多孔質セラミックスの製造方法
の代表的な方法として、セラミックス粉末におがくずや
プラスチックなどの可燃性物質を加えて成形したのち、
焼成によって可燃性物質を燃焼除去して多孔質セラミッ
クスを製造する方法が、例えば、特開昭６１−１６２３
０１号には、セラミックス粉体に多孔質化成分として、
熱硬化性樹脂などを加え成形後、加熱し、熱硬化性樹脂
などを分解除去し、多孔体を製造することが、及び、特
公平２−１１５５７号には、無機質粉体ー水系スラリー
を用いて多孔質磁器を製造することが知られている。2. Description of the Related Art As a typical conventional method for producing porous ceramics, after combustible substances such as sawdust and plastics are added to ceramics powder and molded,
A method for producing a porous ceramic by burning and removing combustible substances by firing is disclosed in, for example, JP-A-61-1623.
In No. 01, as a porosifying component in the ceramic powder,
A thermosetting resin or the like is added and molded, and then heated to decompose and remove the thermosetting resin or the like to produce a porous body, and Japanese Patent Publication No. 2-11557 uses an inorganic powder-water-based slurry. It is known to manufacture porous porcelain.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
ては、多孔質セラミックスの気孔径の大きさを自由に制
御することは困難であり、気孔配列においても高い周期
性を実現することは困難であった。またセラミックスの
マトリックス部を得るために粉末を成形するという手法
を使用しているので、多孔質セラミックスのそれぞれの
気孔内面の平滑度は原料となるセラミックス粒子径によ
るもので、セラミックス粒子径程度以下にすることは不
可能であった。しかし多孔質セラミックスの利用分野に
おいて、特に分離膜、電子材料などの分野で利用される
多孔質セラミックスの製造においては、その気孔の孔
径、分布などを制御することが要求されている。In the above prior art, it is difficult to freely control the size of the pore diameter of the porous ceramics, and it is difficult to achieve high periodicity even in the pore arrangement. there were. In addition, since the method of molding powder is used to obtain the matrix portion of the ceramics, the smoothness of the inner surface of each pore of the porous ceramics depends on the diameter of the ceramic particles used as the raw material, It was impossible to do. However, in the field of application of porous ceramics, particularly in the production of porous ceramics used in the fields of separation membranes, electronic materials, etc., it is required to control the pore diameter and distribution of the pores.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
の技術の課題を解決し、多孔質セラミックスの気孔径や
その配列が制御された微粒子構造の多孔質セラミックス
を製造できるようにする方法を提供するものであり、本
発明は、多孔質セラミックスの気孔径や配列を制御する
ためにマイクロカプセルを使用するもので、「金属アル
コキシドからの加水分解によって得られたセラミックス
微粒子のマトリックスを有する多孔質セラミックスの製
造において、水を内包するマイクロカプセルを金属アル
コキシドと共存させ、カプセル化された水と金属アルコ
キシドとの加水分解反応によりセラミックス前駆体を得
ることを特徴とする多孔質セラミックスの製造方法」で
ある。The present invention is a method for solving the above-mentioned problems of the prior art and making it possible to produce a porous ceramic having a fine particle structure in which the pore diameter of the porous ceramic and its arrangement are controlled. The present invention provides a microcapsule for controlling the pore size and arrangement of the porous ceramics, "a porous material having a matrix of ceramic fine particles obtained by hydrolysis from a metal alkoxide. In the production of fine ceramics, a method for producing a porous ceramics, characterized in that a microcapsule containing water is made to coexist with a metal alkoxide, and a ceramic precursor is obtained by a hydrolysis reaction of the encapsulated water and the metal alkoxide. Is.
【０００５】[0005]
【作用】本発明においては、セラミックス微粒子のマト
リックスを持つ多孔体とするために、セラミックス微粒
子は金属アルコキシドからの析出、生成されたセラミッ
クス前駆体粒子を利用するものである。金属アルコキシ
ドは、水又は水とアルコールの混合物と反応して加水分
解を行い、セラミックス前駆物質、すなわち、酸化物、
水酸化物、水和物の析出沈殿物が生じる。この反応にお
いては非常に微細なセラミックスの粒子が得られるもの
である。なお析出沈殿物が酸化物の場合はそのまま乾燥
することによって、水酸化物、水和物の場合は仮焼する
ことによって、セラミックスの微粒子とすることができ
るものである。金属アルコキシドとしては、Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｙ等、セラミックスの原材料に用いら
れるものであればよい。また金属アルコキシドからの加
水分解によって生成する粒子のサイズは５０〜数千オン
グストロングの極めて微細なものが得られる。本発明に
おける、マイクロカプセル化の方法としては、相溶性の
ない２種類の溶媒を用いた、例えば、水ートルエン、水
ー四塩化炭素を用いることが好ましい。マイクロカプセ
ルに内包される水は、金属アルコキシドとの加水分解さ
せるものであればよく、ヘキサメチレンジアミンを加え
たものでもよい。In the present invention, in order to form a porous body having a matrix of ceramic fine particles, the ceramic fine particles utilize ceramic precursor particles produced by precipitation from a metal alkoxide. The metal alkoxide is hydrolyzed by reacting with water or a mixture of water and alcohol, and a ceramic precursor, that is, an oxide,
Precipitates precipitates of hydroxides and hydrates. In this reaction, very fine ceramic particles are obtained. When the deposited precipitate is an oxide, it can be dried as it is, and when it is a hydroxide or a hydrate, it can be calcined to obtain fine particles of ceramics. As the metal alkoxide, Ti, A
Any material used as a raw material for ceramics such as l, Si, Zr, and Y may be used. Further, it is possible to obtain extremely fine particles having a particle size of 50 to several thousand angstroms generated by hydrolysis from the metal alkoxide. As the method of microencapsulation in the present invention, it is preferable to use two incompatible solvents, for example, water-toluene and water-carbon tetrachloride. The water contained in the microcapsules may be any water as long as it is hydrolyzed with a metal alkoxide, and may be water to which hexamethylenediamine is added.
【０００６】金属アルコキシドあるいは金属アルコキシ
ド溶液中に水を内包するマイクロカプセルを充填し、マ
イクロカプセルの壁面を通しての拡散により、この系を
加水分解することによって多孔体となるべき、セラミッ
クス前駆物質を形成する。この多孔体前駆物質を乾燥
後、焼成することによって多孔質セラミックスが製造さ
れる。セラミックス前駆物質の成形体を焼成する時、水
を内包していたマイクロカプセル材料は焼失し、カプセ
ルのレプリカである気孔がセラミックス体のマトリック
スに残ることとなる。多孔質セラミックスの気孔の大き
さは、水を内包するマイクロカプセルが金属アルコキシ
ドとの加水分解の後もほぼその状態にあることから、金
属アルコキシドあるいは金属アルコキシド溶液と共存さ
せる、水を内包するマイクロカプセルの大きさによっ
て、適宜決めることができる。また、セラミックス多孔
体の気孔の量、すなわち多孔度は、金属アルコキシド溶
液と共存させる、水を内包するマイクロカプセルの量に
よって、適宜決めることができる。[0006] A metal alkoxide or a metal alkoxide solution is filled with microcapsules containing water, and by diffusion through the wall surface of the microcapsules, the system is hydrolyzed to form a ceramic precursor to be a porous body. . Porous ceramics are manufactured by baking the porous body precursor after drying. When the molded body of the ceramic precursor is fired, the microcapsule material encapsulating water is burned off, and pores, which are replicas of the capsule, remain in the matrix of the ceramic body. The size of the pores of the porous ceramics is such that the microcapsules containing water remain in that state even after the hydrolysis with the metal alkoxide, so that the microcapsules containing water that coexist with the metal alkoxide or the metal alkoxide solution. Can be appropriately determined depending on the size of the. Further, the amount of pores of the ceramic porous body, that is, the porosity, can be appropriately determined depending on the amount of water-containing microcapsules coexisting with the metal alkoxide solution.
【０００７】また、水を内包するマイクロカプセルと共
存させる金属アルコキシドがセラミックス微粒子を含ん
でいるものであること、又はセラミックス微粒子を含ん
だ金属アルコキシド溶液であってもよい。このセラミッ
クス微粒子を含有させることにより、セラミックス前駆
体の焼成において縮が少なく製品寸法の制御がしやす
い。また各種成分を含有させることにより複合成分の多
孔質セラミックスを製造することができる。The metal alkoxide coexisting with the microcapsules containing water may contain fine ceramic particles, or a metal alkoxide solution containing fine ceramic particles may be used. By including the ceramic fine particles, there is little shrinkage during firing of the ceramic precursor, and it is easy to control the product size. In addition, by incorporating various components, it is possible to manufacture a composite component porous ceramics.
【０００８】[0008]
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described.
【実施例１】まず、本発明における、水を内包するマイ
クロカプセルの調製方法についてその実施例を説明す
る。トルエン１９０ｍｌ中に界面活性剤約１ｍｌを溶解
し、これへ１０ｍｌの水を加え、約１万回転／分のホモ
ジナイザーで３０秒間攪拌した。なお、水には予め０．
２Ｍの濃度になるようヘキサメチレンジアミンを加え
た。この系へ、１０ｍｌのトルエンへ２ｍ ｍｏｌのセ
バシン酸クロライドを溶解した液を加え、トルエン中に
分散した水球表面で６−１０ナイロンの生成反応を生じ
させ、水を内包する６−１０ナイロンマイクロカプセル
を調製した。得られたマイクロカプセルの径は約１０μ
ｍであった。マイクロカプセルの径はホモジナイザーの
回転数の増大につれて小さくなり、またトルエンに対す
る水の量比の減少につれて小さくなった。Example 1 First, an example of a method for preparing microcapsules containing water according to the present invention will be described. About 1 ml of the surfactant was dissolved in 190 ml of toluene, 10 ml of water was added thereto, and the mixture was stirred for 30 seconds with a homogenizer at about 10,000 rpm. In addition, 0.
Hexamethylenediamine was added to a concentration of 2M. To this system, a solution prepared by dissolving 2 mmol of sebacic acid chloride in 10 ml of toluene was added, and a reaction of forming 6-10 nylon was caused on the surface of water polo dispersed in toluene. 6-10 nylon microcapsules containing water. Was prepared. The diameter of the obtained microcapsules is about 10μ.
It was m. The diameter of the microcapsules decreased with increasing number of revolutions of the homogenizer, and decreased with decreasing water to toluene ratio.
【０００９】このようにして調整されたマイクロカプセ
ルを用い、次の操作を行う。内径１２．５ｍｍφ×高さ
１５ｍｍのポリプロピレン製の円筒の一方の端にフィル
ターを設置し、そこへ水を内包するカプセルが分散した
トルエンを分取した。トルエンはフィルターを通過しカ
プセルがフィルター上に残留する。フィルター上のカプ
セルをトルエンで洗浄したのち、１００ｍｌビーカーに
上記ポリプロピレン製円筒を置き、円筒内へチタンイソ
プロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4１ｍ ｌポリビニ
ルブチラール樹脂０．１ｇおよびイソプロパノール２ｍ
ｌをトルエン５ｍｌに溶解した液を流し込み、放置し
て、チタンイソプロポキシドをカプセル内から拡散する
水によって加水分解させ、固化した。固型物を円筒より
取出し、乾燥後、焼成して多孔質セラミックスを得た。
乾燥固型物は焼成により約３０〜４５％の収縮を示した
が、マイクロカプセルによって作られた気孔はこの収縮
によっても損われなかった。また、収縮は焼成の際の昇
温速度をゆっくりすること、マイクロカプセル量を少な
くすることによって小さくなった。Using the microcapsules thus prepared, the following operations are performed. A filter was placed on one end of a polypropylene cylinder having an inner diameter of 12.5 mmφ and a height of 15 mm, and toluene into which water-containing capsules were dispersed was collected. Toluene passes through the filter and the capsule remains on the filter. After washing the capsules on the filter with toluene, the polypropylene cylinder was placed in a 100 ml beaker, and titanium isopropoxide (Ti (O-i-Pr) 4 1 ml polyvinyl butyral resin 0.1 g and isopropanol 2 m was placed in the cylinder.
A solution obtained by dissolving 1 in 5 ml of toluene was poured and allowed to stand, and titanium isopropoxide was hydrolyzed and solidified by water diffusing from inside the capsule. The solid product was taken out from the cylinder, dried and then fired to obtain a porous ceramic.
The dried solids showed shrinkage of about 30-45% on firing, but the pores created by the microcapsules were not compromised by this shrinkage either. The shrinkage was reduced by slowing the temperature rising rate during firing and decreasing the amount of microcapsules.
【００１０】[0010]
【実施例２】金属アルコキシドとしてシリコンエトキシ
ド（Ｓｉ（ＯＥｔ）4 ）を用いて、多孔質セラミックス
を製造する場合、実施例１のチタンイソプロポキシド
（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4 ）の場合と同様の方法でチタ
ンイソプロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4 ）の代わ
りにシリコンエトキシド（Ｓｉ（ＯＥｔ）4 ）を用い、
多孔質セラミックスを製造することができた。Example 2 When silicon ethoxide (Si (OEt) 4 ) was used as the metal alkoxide to produce a porous ceramic, the titanium isopropoxide (Ti (Oi-Pr) 4 ) of Example 1 was used. Silicon ethoxide (Si (OEt) 4 ) was used instead of titanium isopropoxide (Ti (Oi-Pr) 4 ) in the same manner as described above,
It was possible to manufacture porous ceramics.
【００１１】[0011]
【実施例３】金属アルコキシドとしてアルミニウムプロ
ポキシド（Ａｌ（０−ｉ−Ｐｒ）3）用いて、多孔質セ
ラミックスを製造する場合、実施例１のチタンイソプロ
ポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4 ）の場合と同様の方
法でチタンイソプロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4
の代わりに、アルミニウムプロポキシド（Ａｌ（０−ｉ
−Ｐｒ）3 ）を用いて、アルミニウムプロポキシド（Ａ
ｌ（０−ｉ−Ｐｒ）3）１ｇを溶媒５ｍｌに溶解したも
ので、多孔質セラミックスを製造することができた。Example 3 When a porous ceramic is produced by using aluminum propoxide (Al (0-i-Pr) 3 ) as the metal alkoxide, the titanium isopropoxide (Ti (Oi-Pr)) of Example 1 is used. 4 ) titanium isopropoxide (Ti (Oi-Pr) 4
Instead of aluminum propoxide (Al (0-i
-Pr) 3 ) with aluminum propoxide (A
It was possible to produce porous ceramics by dissolving 1 g of l (0-i-Pr) 3 ) in 5 ml of a solvent.
【００１２】[0012]
【実施例４】金属アルコキシドとしてジルコニウムイソ
プロポキシド（Ｚｒ（０−ｉ−Ｐｒ）3 ）用いた場合、
実施例１のチタンイソプロポキシド（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐ
ｒ）4 ）の場合と同様の方法でチタンイソプロポキシド
（Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）4 ）の代わりに、約０．１３ｍ
ｏｌ／ｌ・トルエンのジルコニウムイソプロポキシド
（Ｚｒ（０−ｉ−Ｐｒ）3 を用いて多孔質セラミックス
を製造することができた。Example 4 When zirconium isopropoxide (Zr (0-i-Pr) 3 ) was used as the metal alkoxide,
The titanium isopropoxide of Example 1 (Ti (Oi-P
Instead of titanium isopropoxide (Ti (O-i-Pr ) 4) in the same manner as in the case of r) 4), about 0.13m
Porous ceramics could be manufactured using zirconium isopropoxide (Zr (0-i-Pr) 3 ) of ol / l · toluene.
【００１３】[0013]
【発明の効果】本発明によれば、多孔質セラミックスの
気孔径や配列を制御するためにマイクロカプセルを使用
するものであるから、多孔質セラミックスの気孔径や配
列が制御された、微粒子構造の多孔質セラミックスを製
造することができるものであるそして、多孔質セラミッ
クスの気孔の大きさは、水を内包するマイクロカプセル
が金属アルコキシドとの加水分解の後もほぼその状態に
あることから、金属アルコキシドと共存させる、水を内
包するマイクロカプセルの大きさによって、適宜定める
ことができるものであり、また多孔質セラミックスの気
孔の量、すなわち多孔度は、金属アルコキシドと共存さ
せる、水を内包するマイクロカプセルの量によって、適
宜定めることができる、という優れた効果を奏するもの
である。それによって、断熱、吸音、軽量化などとして
広く使用され、また近年では分離膜、電子材料等として
使用される、優れた多孔質セラミックスを得ることがで
きる。According to the present invention, since the microcapsules are used to control the pore diameter and arrangement of the porous ceramics, a fine particle structure having a controlled pore diameter and arrangement of the porous ceramics is obtained. Porous ceramics can be produced.The pore size of the porous ceramics is almost the same as that of the microcapsules containing water even after hydrolysis with the metal alkoxide. It can be appropriately determined according to the size of the microcapsules containing water, which coexist with, and the amount of pores of the porous ceramics, that is, the porosity, coexists with metal alkoxide, and the microcapsules containing water. It has an excellent effect that it can be appropriately determined depending on the amount. This makes it possible to obtain an excellent porous ceramic that is widely used for heat insulation, sound absorption, weight reduction, etc., and has been used as a separation membrane, an electronic material, etc. in recent years.
Claims (3)
得られたセラミックス微粒子のマトリックスを有する多
孔質セラミックスの製造において、水を内包するマイク
ロカプセルを金属アルコキシドと共存させ、カプセル化
された水と金属アルコキシドとの加水分解反応によりセ
ラミックス前駆体を得ることを特徴とする多孔質セラミ
ックスの製造方法。1. In the production of a porous ceramic having a matrix of ceramic fine particles obtained by hydrolysis from a metal alkoxide, microcapsules containing water are allowed to coexist with the metal alkoxide, and the encapsulated water and the metal alkoxide are mixed. A method for producing a porous ceramics, characterized in that the ceramics precursor is obtained by the hydrolysis reaction of.
る金属アルコキシドがセラミックス微粒子を含んでいる
ことを特徴とする請求項１記載の多孔質セラミックスの
製造方法。2. The method for producing porous ceramics according to claim 1, wherein the metal alkoxide coexisting with the microcapsules containing water contains ceramic fine particles.
る金属アルコキシドがセラミックス微粒子を含んだ金属
アルコキシド溶液であることを特徴とする請求項１記載
の多孔質セラミックスの製造方法。3. The method for producing porous ceramics according to claim 1, wherein the metal alkoxide coexisting with the microcapsules containing water is a metal alkoxide solution containing fine ceramic particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098307A JP2517869B2 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | A method for producing porous ceramics using microcapsules. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5098307A JP2517869B2 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | A method for producing porous ceramics using microcapsules. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293577A true JPH06293577A (en) | 1994-10-21 |
| JP2517869B2 JP2517869B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=14216274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5098307A Expired - Lifetime JP2517869B2 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | A method for producing porous ceramics using microcapsules. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517869B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056951A1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-08-09 | Goro Sato | Alumina composition, method for preparation thereof and use thereof |
| JP2004026602A (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Toppan Forms Co Ltd | Microcapsule for forming porous body, composition for forming porous body, porous body, and method for manufacturing porous body |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP5098307A patent/JP2517869B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001056951A1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-08-09 | Goro Sato | Alumina composition, method for preparation thereof and use thereof |
| JP2004026602A (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Toppan Forms Co Ltd | Microcapsule for forming porous body, composition for forming porous body, porous body, and method for manufacturing porous body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2517869B2 (en) | 1996-07-24 |
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