JPH0667776B2 - 高透過速度の液体及び気体用濾過材として特に好適な連続気孔容積の大きい連続気孔ガラス製焼結体及びその製造方法 - Google Patents

高透過速度の液体及び気体用濾過材として特に好適な連続気孔容積の大きい連続気孔ガラス製焼結体及びその製造方法

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JPH0667776B2
JPH0667776B2 JP62273588A JP27358887A JPH0667776B2 JP H0667776 B2 JPH0667776 B2 JP H0667776B2 JP 62273588 A JP62273588 A JP 62273588A JP 27358887 A JP27358887 A JP 27358887A JP H0667776 B2 JPH0667776 B2 JP H0667776B2
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    • Y10T428/24999Inorganic

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液状又はガス状媒体用の濾過材に関し、さら
に詳しくは連続気孔容積が大きく、しかも曲げ引張強度
が高いと共に、気孔の大きさを一定範囲に調整可能であ
り、かつ透過速度の高い連続気孔ガラス焼結体及びその
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、連続気孔焼結ガラス製の成形体としては、気孔容
積50〜85%のものが作られ、市販されている。
また、このような連続気孔ガラス焼結体の製造方法とし
ては、例えば西独特許第3305854号には、ガラス粉末を
易溶物質と混合し、該混合物をガラスの焼結温度に加熱
してガラス粉末が焼結し終るまで保ち、次いで生成物を
冷却し、易溶物質を溶出させる多孔性焼結ガラスの製造
方法が記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来の連続気孔ガラス焼結体の場合、気
孔容積が60%を超えると曲げ引張強度が僅かに2N/
mm2にしかならず、これでは応用可能な最大差圧が本質
的に1バールより小さく、濾過材として使用するには低
すぎる。この問題を解決する方策としては、濾過材の厚
さを厚くすることが考えられるが、この場合は必然的に
透過速度を犠牲にすることになり、濾過効率等の面で濾
過材としては問題である。
60%を超える気孔容積を有する従来の連続気孔焼結ガ
ラスにおける、上記のような濾過上の不利な諸特性は、
大きく分けて以下のような二つの原因によるものと考え
られる。
i)従来の連続気孔焼結ガラスにおける気孔径の分布
は、平均値を挾んで比較的幅広い。液状又はガス状媒体
にとっての透過速度は、主として最大気孔径によって規
定され、小さな気孔は、ハーゲン−ポアズイユの法則に
基づいてこれには僅かしか寄与できない。他方、小さい
気孔によって形成される気孔容積は曲げ引張強度を低下
させる。
第3図は、従来の焼結ガラス1種の試料について水銀浸
透法に従って測定した気孔大きさの分布を示す。この焼
結ガラスの他の特性は、平均気孔直径27μm、曲げ引
張強度1.8N/mm2、水の透過速度16m/cm2
s、気孔容積74%である。
同図から明らかなように、気孔径の分布幅が拡く、しか
も小さな気孔が多数分布しているために曲げ引張強度も
上記のように小さい。前記西独特許第3305854号に記載
の方法に従って製造した多孔製焼結ガラスの気孔大きさ
の分布も、第3図に示すものと類似している。
ii)従来の方法に従って製造された連続気孔焼結ガラス
は、第4図の走査型電子顕微鏡写真に示すとおり、強く
構造化された、即ち大きな気孔の孔壁にさらに微小な気
孔が入り込んだ孔表面を有する。この強い構造化が、流
れる媒体の自由な透過を妨げることになる。また、そこ
に付着する濾過残渣はなかなか取り除くことができな
い。さらに、図面に示す孔表面構造が亀裂の起点となり
得、これが曲げ引張強度を低下させる。
市販の硼珪酸塩ガラス3,3製の実験室用濾過材も、同
様に第5図の走査型電子顕微鏡写真に示すとおり、強く
構造化された孔表面を有する。第5図には、現在市販さ
れている硼珪酸塩ガラス3,3製実験室用濾過材の断面
(DIN ISO 3585、倍率650倍)が示され
ている。
この種の濾過材は、添加物なしで単にガラス粉末の焼結
により作られる。焼結前に存在していたとおりの個々の
ガラス粒子が明らかに観察される。このような構造は、
流れる媒体の透過及び使用後の濾過材の清掃を困難にす
る。また、この種の濾過材は、気孔容積が最大で50%
までのものしか製造できず、その気孔半径は第3図に示
す焼結ガラスよりもなお著しく幅広い分布を示す。
従って、本発明の目的は、連続気孔容積が大きく、しか
も曲げ引張強度が高く、かつ、透過速度の高い、濾過材
として好適な連続気孔焼結ガラス及びその製造方法を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記本発明の目的は、微粒ガラス粉末、粗粒の塩粉末、
及び結合剤から原料顆粒を作り、この原料顆粒に対して
5〜20重量%の微粒ガラス粉末を添加し、該配合素材
に成形加工を施し、得られた成形体をガラス焼結温度に
加熱して焼結し、その後、焼結ガラスから塩を洗い出す
ことを特徴とする本発明の方法によって達成される。
上記方法において、原料顆粒に添加される微粒ガラス粉
末の粒度は、所望の気孔径等に応じて種々変えうるが、
100μm以下、好ましくは40μm以下とするのが望
ましい。また、原料顆粒に添加される微粒ガラス粉末
は、添加前に予め結合剤によって好ましくは63〜40
0μmの粒度の顆粒状に加工しておいてもよい。
このような方法によって、7〜12N/mm2の曲げ引張
強度、60〜75%の気孔容積及び例えば10〜15μ
m、30〜40μm、80〜100μmあるいは110
〜150μmの任意の範囲に正確に調整可能な気孔直径
を有する連続気孔焼結体が得られる。
〔発明の作用効果〕
上記のように、予め原料顆粒を調整し、これに所定量の
微粒ガラス粉末を加えて成形・焼結を行なうため、従来
の連続気孔焼結ガラスの欠点はもはや現われず、得られ
る多孔質焼結体の内部構造は、滑らかな気孔表面の気孔
径分布幅の比較的狭いほぼ均一な気孔からなる。従っ
て、連続気孔容積が大きいにも拘らず、曲げ引張強度は
高くなり、透過速度が高く、濾過材として最適なものと
なる。
第1図は、例として、特許請求の範囲第3項に記載の方
法に従って作られた焼結体中の気孔分布を、第2図は同
じ焼結ガラス体の断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。
この焼結ガラス体のその他の諸特性は、平均気孔直径3
0μm、曲げ引張強度10N/mm2、水の透過速度25
m/cm2・s、気孔容積67%である。
第1図に示す気孔半径の分布は、所望の平均値(ここで
は15μm)の周囲に第3図のものより著しく狭い分布
が明かに認められる。第2図に示す焼結体は、第4図に
示してあるもの(1.8N/mm2)より明らかに高い強
度値(10N/mm2)を示す。第2図と第4図とを比較
すれば、本発明による焼結ガラスの気孔壁が著しく滑か
になっている構造が明らかであろう。
本発明による方法の本質的な利点は、60%を超える気
孔容積で、従ってまたたとえば水性媒体にとって極めて
高い透過速度で、濾過材としての適用に十分な曲げ引張
強度も示し、連続気孔焼結ガラスを規制するDIN I
SO 3585による硼珪酸塩ガラス製実験室用濾過材
も製作できることにある。
第2図に示すような滑かな、角が丸まっている0.5〜
5μmの直径の微小孔を構成し、しかも破断(破孔)さ
れていない気孔壁による付加的な利点として、他のガラ
ス又はセラミック製の実験室用濾過材に比べて、使用後
の濾過材の清掃可能性が本質的に容易になることが挙げ
られる。加えて、濾過材製造の際の塩の洗い出し過程が
促進され、溶出工程の処理時間も短縮される。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。これらの
実施例においては、ISO 4793による実験用濾過
材の気孔大きさ等級について適用できる処方が示してあ
る。なお、塩、ガラス及びそれから作られる顆粒につい
て他の粒度を選ぶことにより、本発明による方法に従っ
て、同じ気孔容積のものであっても実施例のものとは異
なる大きさの気孔の濾過材も製作できることは、当業者
であれば容易に理解できるだろう。
実施例1 P16−濾過材: KSO(粒度40μm未満)75重量%、ショッ
ト、グラスヴエルケ社のデュランDURAN硼珪酸塩
粉末(型番号8330、粒度20μm未満)25重量%
及び混合物kgあたり100mのポリエチレングリコー
ルの30%水溶液を強く混合する。得られる混合物を乾
燥し、粒度200〜300μmに篩分する。この原料顆
粒に、原料顆粒に対して10重量%の粒度40μm未満
の上記と同じ型の純ガラス粉末を粒度200〜300μ
mの顆粒形態で混入する。得られる混合物を少なくとも
1000バールの面圧をもって乾式でプレスする。プレ
ス成形対を860℃で焼結し、引続いてKSOを完
全に洗い出す。
このようにして、下記の諸特性を備えたDIN ISO
3585による硼珪酸塩ガラス3.3製の気孔大きさ
等級P16の濾過材が得られた: −最大気孔直径 15μm −曲げ引張強度 11N/mm2 −気孔容積 65% −密度 0.79g/cm3 −水の透過速度 6.5m/cm2・s (差圧:1バール、濾過材厚さ:4mm) −空気の透過速度 28mNTP (標準温度・圧力)/cm2・s (差圧:0.1バール、濾過材厚さ:4mm) 実施例2 P40−濾過材: KSO(粒度40μm未満)75重量%、実施例1
と同じ型の粒度20μm未満のガラス粉末25重量%及
び混合物kgあたり100mのポリエチレングリコール
の30%水溶液を強く混合する。この原料顆粒に、この
顆粒に対して10重量%の粒度40μm未満の同じ型の
ガラス粉末を添加する。以後の処理は実施例1記載のと
おりに行なわれる。
このようにして、下記の諸特性を備えたDIN ISO
3585による硼珪酸塩ガラス3.3製の気孔大きさ
等級P40の濾過材が得られた: −最大気孔直径 31μm −曲げ引張強度 7N/mm2 −気孔容積 67% −密度 0.75g/cm3 −水の透過速度 29m/cm2・s (差圧:1バール、濾過材厚さ:4mm) −空気の透過速度 183m・s (差圧:0.1バール、濾過材厚さ:4mm) 実施例3 P100−濾過材: KSO(粒度100〜200μm)55重量%、粒
度40〜60μmの実施例1と同じ型のガラス粉末45
重量%及び混合物kgあたり100mのポリエチレング
リコールの30%水溶液を強く混合する。この原料顆粒
に、この原料顆粒に対して10重量%の粒度40μm未
満の同じ型のガラス粉末を添加する。以後の処理は実施
例1記載のとおりに行なわれる。
このようにして、下記の諸特性を備えたDIN ISO
3585による硼珪酸塩ガラス3.3製の気孔大きさ
等級P100の濾過材が得られた: −最大気孔直径 97μm −曲げ引張強度 5N/mm2 −気孔容積 60% −密度 0.93g/cm3 −水の透過速度 45m/cm2・s (差圧:1バール、濾過材厚さ:4mm) −空気の透過速度 260m・s (差圧:0.1バール、濾過材厚さ:4mm) 実施例4 P160−濾過材: KSO(粒度100〜200μm)55重量%、実
施例1と同じ型のガラス粉末45重量%及び混合物kgあ
たり100mのポリエチレングリコールの30%水溶
液を強く混合する。この原料顆粒に、この原料顆粒に対
して10重量%の粒度100μm未満の同じ型のガラス
粉末を添加し、以後の処理は実施例1記載のとおりに行
なわれる。
このようにして、下記の諸特性を備えたDIN ISO
3585による硼珪酸塩ガラス3.3製の気孔大きさ
等級P160の濾過材が得られた: −最大気孔直径 120μm −曲げ引張強度 3.5N/mm2 −気孔容積 67% −密度 0.78g/cm3 −水の透過速度 74m/cm2・s (差圧:1バール、濾過材厚さ:4mm) −空気の透過速度 400m・s (差圧:0.1バール、濾過材厚さ4mm)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に従って作られた焼結ガラス体の
水銀浸透法により測定した気孔半径の分布を示すグラ
フ、第2図は第1図に示す焼結ガラス体の断面組織の走
査型電子顕微鏡写真(倍率:650倍)、第3図は従来
の方法に従って作られた連続気孔焼結ガラス体の水銀浸
透法により測定した気孔半径の分布を示すグラフ、第4
図は第3図に示す焼結ガラス体の断面組織の走査型電子
顕微鏡写真(倍率:650倍)、第5図は現在市販され
ている硼珪酸塩ガラス3.3製の実験室用濾過材(DI
N ISO 3583)の断面組織の走査型電子顕微鏡
写真(倍率650倍)である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス−塩混合物の焼結及びその後の塩の
    洗い出しによるガラス製焼結体の製造方法において、微
    粒ガラス粉末、粗粒の塩粉末及び結合剤から原料顆粒を
    作り、この原料顆粒に対して5〜20重量%の微粒ガラ
    ス粉末を添加し、該配合素材に成形加工を施し、得られ
    た成形体をガラス焼結温度に加熱して焼結し、その後、
    焼結ガラスから塩を洗い出すことを特徴とする液体及び
    気体用の連続気孔容積が大きく、曲げ引張強度が高く、
    気孔の大きさが一定範囲に調整可能であり、しかも高透
    過速度の連続気孔ガラス製焼結体の製造方法。
  2. 【請求項2】原料顆粒に添加される微粒ガラス粉末の粒
    度が100μm以下、好ましくは40μm以下であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】原料顆粒に添加される微粒ガラス粉末が添
    加前に結合剤によって顆粒状に加工されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】微粒ガラス粉末及び結合剤からなる顆粒の
    粒度が63乃至400μmであることを特徴とする特許
    請求の範囲第3項に記載の方法。
  5. 【請求項5】粒度が100μm以下の微粒ガラス粉末を
    結合剤とともに粒度が63〜400μm以下の顆粒に加
    工し、この顆粒を粗粒の塩粉末と混合して原料顆粒を作
    り、この原料顆粒に対して5〜20重量%の微粒ガラス
    粉末を添加し、該配合素材に成形加工を施し、得られた
    成形体をガラス焼結温度に加熱して焼結し、その後、焼
    結ガラスから塩を洗い出すことによって得られ、7〜1
    2N/mm2の曲げ引張強度、60〜75%の気孔容積及
    び10〜15μm、30〜40μm、80〜100μ
    m、又は110〜150μmの範囲にある正確に調整可
    能な気孔直径を有する連続気孔ガラス製焼結体。
JP62273588A 1986-11-05 1987-10-30 高透過速度の液体及び気体用濾過材として特に好適な連続気孔容積の大きい連続気孔ガラス製焼結体及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0667776B2 (ja)

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DE3637690.6 1986-11-05
DE19863637690 DE3637690A1 (de) 1986-11-05 1986-11-05 Verfahren zur herstellung von offenporigem sinterglas mit grossem offenen porenvolumen, das besonders geeignet ist als filter fuer fluessigkeiten und gase bei hohen durchflussgeschwindigkeiten

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