JPH08971A - セラミック膜の形成方法 - Google Patents
セラミック膜の形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ダストや浮遊物粒子の捕集・ろ過性能に優れ、
機械的強度が大きく、かつ逆洗の容易なセラミック膜を
形成する。 【構成】平均粒子径が２μm より小さい成分が10重量％
以上、２〜10μm の成分が30〜80重量％、10μm より大
きい成分が10〜30重量％からなるセラミック粉末を溶媒
に分散したスラリーを、平均気孔径が10〜50μm のセラ
ミック基材上にスプレーにより塗布し、乾燥後焼成す
る。セラミック粉末の粒度分布を工夫したことにより、
ろ過性能、機械的強度、付着強度等を同時に向上でき
る。
機械的強度が大きく、かつ逆洗の容易なセラミック膜を
形成する。 【構成】平均粒子径が２μm より小さい成分が10重量％
以上、２〜10μm の成分が30〜80重量％、10μm より大
きい成分が10〜30重量％からなるセラミック粉末を溶媒
に分散したスラリーを、平均気孔径が10〜50μm のセラ
ミック基材上にスプレーにより塗布し、乾燥後焼成す
る。セラミック粉末の粒度分布を工夫したことにより、
ろ過性能、機械的強度、付着強度等を同時に向上でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば焼却炉排ガス中
のダストの除去や、火力発電所、原子力発電所等におけ
る冷却循環水中の浮遊物粒子の除去に使用されるセラミ
ックフィルターのためのセラミック膜の形成方法に関す
るものである。
のダストの除去や、火力発電所、原子力発電所等におけ
る冷却循環水中の浮遊物粒子の除去に使用されるセラミ
ックフィルターのためのセラミック膜の形成方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】上記のような目的で使用されるセラミッ
クフィルターは、目詰まりが生じる前にろ過方向とは逆
方向の流体圧力を印加し、フィルター表面に付着した粒
子を除去する逆洗操作が行われる。そのため、多孔質焼
結体からなるセラミック基材と、セラミック基材よりも
小さい気孔径を有するダストや浮遊物をろ過するための
セラミック膜とが２層以上の多層に積層されたセラミッ
クフィルターが使用されている。この場合、排ガスや循
環水のろ過速度が大きくしかも逆洗を容易にするために
は、できるだけセラミック基材の気孔径は大きく、また
ダストや浮遊物粒子の補修性能を大きくするためにはセ
ラミック膜の気孔径は小さいことが望ましい。
クフィルターは、目詰まりが生じる前にろ過方向とは逆
方向の流体圧力を印加し、フィルター表面に付着した粒
子を除去する逆洗操作が行われる。そのため、多孔質焼
結体からなるセラミック基材と、セラミック基材よりも
小さい気孔径を有するダストや浮遊物をろ過するための
セラミック膜とが２層以上の多層に積層されたセラミッ
クフィルターが使用されている。この場合、排ガスや循
環水のろ過速度が大きくしかも逆洗を容易にするために
は、できるだけセラミック基材の気孔径は大きく、また
ダストや浮遊物粒子の補修性能を大きくするためにはセ
ラミック膜の気孔径は小さいことが望ましい。
【０００３】しかしセラミック膜の気孔径を小さくする
ために微細なセラミック粒子を使用すると、セラミック
膜を形成する際にセラミック粒子がセラミック基材を通
過したり、セラミック基材内に入り込み易く、いずれに
してもセラミック基材の表面に残存させにくいという問
題があった。また例え残存しても、セラミック粒子をセ
ラミック基材上に固着させる焼成工程において両者間に
十分な接触が得られないため、セラミック膜とセラミッ
ク基材の結合強度が小さいという問題があった。更に結
合強度が小さいことにより、セラミック膜の表面にクラ
ックが発生し易いという問題があった。
ために微細なセラミック粒子を使用すると、セラミック
膜を形成する際にセラミック粒子がセラミック基材を通
過したり、セラミック基材内に入り込み易く、いずれに
してもセラミック基材の表面に残存させにくいという問
題があった。また例え残存しても、セラミック粒子をセ
ラミック基材上に固着させる焼成工程において両者間に
十分な接触が得られないため、セラミック膜とセラミッ
ク基材の結合強度が小さいという問題があった。更に結
合強度が小さいことにより、セラミック膜の表面にクラ
ックが発生し易いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解決して、ダストや浮遊物粒子の捕集・ろ過性能に優
れ、機械的強度が大きく、かつ逆洗の容易なセラミック
膜をセラミック基材の表面に容易に形成することができ
るセラミック膜の形成方法を提供するためになされたも
のである。
解決して、ダストや浮遊物粒子の捕集・ろ過性能に優
れ、機械的強度が大きく、かつ逆洗の容易なセラミック
膜をセラミック基材の表面に容易に形成することができ
るセラミック膜の形成方法を提供するためになされたも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、平均粒子径が２μm より小さい
成分が10重量％以上、２〜10μm の成分が30〜80重量
％、10μm より大きい成分が10〜30重量％からなるセラ
ミック粉末を溶媒に分散したスラリーを、平均気孔径が
10〜50μm のセラミック基材上にスプレーにより塗布
し、乾燥後焼成してセラミック基材上にセラミック膜を
形成することを特徴とするものである。
めになされた本発明は、平均粒子径が２μm より小さい
成分が10重量％以上、２〜10μm の成分が30〜80重量
％、10μm より大きい成分が10〜30重量％からなるセラ
ミック粉末を溶媒に分散したスラリーを、平均気孔径が
10〜50μm のセラミック基材上にスプレーにより塗布
し、乾燥後焼成してセラミック基材上にセラミック膜を
形成することを特徴とするものである。
【０００６】本発明のセラミック基材としては、多孔質
な焼結体が製造可能な全てのセラミックスが使用可能で
あるが、フィルターの使用条件に応じて材質を選択すべ
きである。例えば水中での使用に対しては、Al2O3 、Si
C 、ZrO2、TiO2が好ましい。また、高温気体中や高温高
圧水中での使用に対しては、SiC が好ましい。
な焼結体が製造可能な全てのセラミックスが使用可能で
あるが、フィルターの使用条件に応じて材質を選択すべ
きである。例えば水中での使用に対しては、Al2O3 、Si
C 、ZrO2、TiO2が好ましい。また、高温気体中や高温高
圧水中での使用に対しては、SiC が好ましい。
【０００７】セラミック基材の気孔径は、基材となるセ
ラミック粉末の粒度分布と成形条件及び焼成温度、時間
等の焼成条件を調整して所望のサイズとなるようにす
る。基材の平均気孔径が10μm よりも小さいと流体の通
過量や逆洗性が低下し、また50μm よりも大きいとセラ
ミック膜を形成するためのセラミック粒子が基材上に残
存しにくいため、所望のフィルター特性を有するセラミ
ック膜が得られない。
ラミック粉末の粒度分布と成形条件及び焼成温度、時間
等の焼成条件を調整して所望のサイズとなるようにす
る。基材の平均気孔径が10μm よりも小さいと流体の通
過量や逆洗性が低下し、また50μm よりも大きいとセラ
ミック膜を形成するためのセラミック粒子が基材上に残
存しにくいため、所望のフィルター特性を有するセラミ
ック膜が得られない。
【０００８】次に、セラミック膜を形成するためのセラ
ミック粉末については、平均粒子径が２μm より小さい
成分が10重量％未満であると、基材とセラミック膜の結
合性が低下する。10μm より大きい成分が10重量％未満
であると骨材としての機能が低下するため基材とセラミ
ック膜の結合性が小さくなり、30重量％よりも多くなる
とセラミック膜の気孔径が大きくなりすぎる。２〜10μ
m の成分が30〜80重量％の範囲を外れると粒子の充填性
が悪くなり、基材とセラミック膜の結合性の低下及び気
孔径の増大をもたらすため、所望の性能を得ることがで
きない。
ミック粉末については、平均粒子径が２μm より小さい
成分が10重量％未満であると、基材とセラミック膜の結
合性が低下する。10μm より大きい成分が10重量％未満
であると骨材としての機能が低下するため基材とセラミ
ック膜の結合性が小さくなり、30重量％よりも多くなる
とセラミック膜の気孔径が大きくなりすぎる。２〜10μ
m の成分が30〜80重量％の範囲を外れると粒子の充填性
が悪くなり、基材とセラミック膜の結合性の低下及び気
孔径の増大をもたらすため、所望の性能を得ることがで
きない。
【０００９】セラミック粉末は焼結性を高めるために少
量の焼結助剤を含んでいてもよい。上記の平均粒子径
は、沈降法により得られた重量基準粒度分布の累積曲線
の50％累積重量に相当する粒子径をいう。また、セラミ
ック膜とセラミック基材間の熱膨脹差が小さい方が熱応
力による破損の危険性が小さいので、セラミック粒子と
セラミック基材は同材質とするか、熱膨脹係数の差が小
さいセラミックスを用いることが好ましい。
量の焼結助剤を含んでいてもよい。上記の平均粒子径
は、沈降法により得られた重量基準粒度分布の累積曲線
の50％累積重量に相当する粒子径をいう。また、セラミ
ック膜とセラミック基材間の熱膨脹差が小さい方が熱応
力による破損の危険性が小さいので、セラミック粒子と
セラミック基材は同材質とするか、熱膨脹係数の差が小
さいセラミックスを用いることが好ましい。
【００１０】セラミック粉末をスラリーとするための溶
媒としては、水やアルコール、ベンゼン等の有機溶媒を
用いることができる。スラリー中には、セラミック粒子
の他膜付与後の膜強度を高めるため各種のバインダーを
含ませることができる。またスラリーの粘度は、表面欠
陥の少ない均質な膜を付与するために２〜５dPa-S に調
整することが好ましい。セラミック基材とセラミック膜
との密着性、結合性を高める目的で、スプレーによる膜
形成後に乾燥して焼成を行うため、バインダーとしては
焼成により分解、揮散する有機質のバインダーが好まし
い。焼成温度はセラミックスの材質及び粒度に応じて適
宜選択すべきであるが、特に焼結しにくいセラミックス
であるSiC を選択した場合は、焼成を1900〜2200度で行
うことが好ましい。
媒としては、水やアルコール、ベンゼン等の有機溶媒を
用いることができる。スラリー中には、セラミック粒子
の他膜付与後の膜強度を高めるため各種のバインダーを
含ませることができる。またスラリーの粘度は、表面欠
陥の少ない均質な膜を付与するために２〜５dPa-S に調
整することが好ましい。セラミック基材とセラミック膜
との密着性、結合性を高める目的で、スプレーによる膜
形成後に乾燥して焼成を行うため、バインダーとしては
焼成により分解、揮散する有機質のバインダーが好まし
い。焼成温度はセラミックスの材質及び粒度に応じて適
宜選択すべきであるが、特に焼結しにくいセラミックス
であるSiC を選択した場合は、焼成を1900〜2200度で行
うことが好ましい。
【００１１】
【作用】本発明によれば、特定の気孔径を有するセラミ
ック基材上に、基材の気孔径に対応させて特定の異なる
粒子径のセラミック粉末を組み合わせたスラリーを塗布
してセラミック膜を形成するので、ダストや浮遊物粒子
の捕集・ろ過性能に優れ、機械的強度が大きく、かつ逆
洗の容易なセラミック膜を得ることができる。
ック基材上に、基材の気孔径に対応させて特定の異なる
粒子径のセラミック粉末を組み合わせたスラリーを塗布
してセラミック膜を形成するので、ダストや浮遊物粒子
の捕集・ろ過性能に優れ、機械的強度が大きく、かつ逆
洗の容易なセラミック膜を得ることができる。
【００１２】
【実施例】〔実施例１〕SiC 粉末の粒度および焼成条件
を調整して、表１に示された平均気孔径を有する外径60
×内径40×長さ100mm の円筒状基材を用意した。次に表
１に併記された構成割合からなるSiC 粉末１kgにバイン
ダーとしてのイソバン70g と水１kgを添加し、攪拌機で
10時間混合してスラリーを調製した。
を調整して、表１に示された平均気孔径を有する外径60
×内径40×長さ100mm の円筒状基材を用意した。次に表
１に併記された構成割合からなるSiC 粉末１kgにバイン
ダーとしてのイソバン70g と水１kgを添加し、攪拌機で
10時間混合してスラリーを調製した。
【００１３】このスラリーをスプレーガンに入れ、1.5k
g/cm2 のエアー圧力により表１の組合せで基材外面上に
100 μm の厚さにスプレーコートを行った。コート後自
然乾燥を行い、ついで2000℃のAr中で１時間焼成した。
焼成後倍率40倍の拡大鏡により表面クラック発生の有無
を観察した。また膜強度は、水圧印加用チューブを付加
し、フランジで円筒基材端面部を封じ、水圧を加えて膜
部が剥離する水圧値により評価した。膜の平均気孔径
は、焼成後の膜部分を水銀ポロシメータにより測定し
た。
g/cm2 のエアー圧力により表１の組合せで基材外面上に
100 μm の厚さにスプレーコートを行った。コート後自
然乾燥を行い、ついで2000℃のAr中で１時間焼成した。
焼成後倍率40倍の拡大鏡により表面クラック発生の有無
を観察した。また膜強度は、水圧印加用チューブを付加
し、フランジで円筒基材端面部を封じ、水圧を加えて膜
部が剥離する水圧値により評価した。膜の平均気孔径
は、焼成後の膜部分を水銀ポロシメータにより測定し
た。
【００１４】表１に示されたように、本発明品は膜付与
の後焼成を行っても膜表面にクラックの発生は全く認め
られず、また逆洗に必要な７kg/cm2 の水圧にも十分に
耐える膜強度を有していた。これに対し、本発明の範囲
外の試料では、いずれも膜強度は５kg/cm2よりも小さ
く、十分な強度を有していなかった。また比較品１、
３、５のように表面にクラックの発生が見られるものも
あった。
の後焼成を行っても膜表面にクラックの発生は全く認め
られず、また逆洗に必要な７kg/cm2 の水圧にも十分に
耐える膜強度を有していた。これに対し、本発明の範囲
外の試料では、いずれも膜強度は５kg/cm2よりも小さ
く、十分な強度を有していなかった。また比較品１、
３、５のように表面にクラックの発生が見られるものも
あった。
【００１５】
【表１】
【００１６】〔実施例２〕平均粒子径40μm のAl2O3 粉
末100gに、0.5 モル％のY2O3粉末および水100gを加え、
１時間湿式混合後乾燥して基材原料を調製した。この原
料を用いて外径60×内径40×長さ100mm の円筒状基材を
成形し、種々の温度で焼成して表２に示される気孔径を
有するAl2O3 製基材を作成した。次に表２に示される粒
度分布を持つAl2O3 粉末にバインダーとしてイソバンを
３％添加してスラリーを作成し、スプレーガンを用いて
エアー圧力２kg/cm2で基材上に50μm の厚さにスプレー
コートを行った。コートの後、乾燥機中で40℃、24時間
乾燥を行い、1200℃の空気中で１時間焼成した。焼成体
の表面を実施例１と同様に拡大鏡により観察し、クラッ
ク発生の有無を確認した。また同様に膜強度を測定し
た。本発明品はいずれも膜表面にクラックの発生が認め
られず、膜強度も10kg/cm2以上であったのに対して、本
発明の範囲を外れたものはいずれも膜強度が６kg/cm2以
下と小さく、また表面にクラックの発生が認められるも
のもあった。
末100gに、0.5 モル％のY2O3粉末および水100gを加え、
１時間湿式混合後乾燥して基材原料を調製した。この原
料を用いて外径60×内径40×長さ100mm の円筒状基材を
成形し、種々の温度で焼成して表２に示される気孔径を
有するAl2O3 製基材を作成した。次に表２に示される粒
度分布を持つAl2O3 粉末にバインダーとしてイソバンを
３％添加してスラリーを作成し、スプレーガンを用いて
エアー圧力２kg/cm2で基材上に50μm の厚さにスプレー
コートを行った。コートの後、乾燥機中で40℃、24時間
乾燥を行い、1200℃の空気中で１時間焼成した。焼成体
の表面を実施例１と同様に拡大鏡により観察し、クラッ
ク発生の有無を確認した。また同様に膜強度を測定し
た。本発明品はいずれも膜表面にクラックの発生が認め
られず、膜強度も10kg/cm2以上であったのに対して、本
発明の範囲を外れたものはいずれも膜強度が６kg/cm2以
下と小さく、また表面にクラックの発生が認められるも
のもあった。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のセラミ
ック膜の形成方法によれば、特定の平均粒子径を有する
セラミック粉末を用いたことにより、ダストや浮遊物粒
子の捕集・ろ過性能に優れ、機械的強度が大きく、かつ
逆洗の容易なセラミック膜をセラミック基材の表面に容
易に形成することができる利点がある。
ック膜の形成方法によれば、特定の平均粒子径を有する
セラミック粉末を用いたことにより、ダストや浮遊物粒
子の捕集・ろ過性能に優れ、機械的強度が大きく、かつ
逆洗の容易なセラミック膜をセラミック基材の表面に容
易に形成することができる利点がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒子径が２μm より小さい成分が10
重量％以上、２〜10μmの成分が30〜80重量％、10μm
より大きい成分が10〜30重量％からなるセラミック粉末
を溶媒に分散したスラリーを、平均気孔径が10〜50μm
のセラミック基材上にスプレーにより塗布し、乾燥後焼
成してセラミック基材上にセラミック膜を形成すること
を特徴とするセラミック膜の形成方法。 - 【請求項２】 セラミック基材およびセラミック粉末が
SiC からなる請求項１に記載のセラミック膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158191A JP2600105B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | ＳｉＣ膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158191A JP2600105B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | ＳｉＣ膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08971A true JPH08971A (ja) | 1996-01-09 |
| JP2600105B2 JP2600105B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15666262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6158191A Expired - Lifetime JP2600105B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | ＳｉＣ膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600105B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007526819A (ja) * | 2003-07-09 | 2007-09-20 | サント−ゴバイン・インドステイ・ケラミク・ロテンタルゲーエムベーハー | 多孔質セラミック体およびその製造方法 |
| JP2009013025A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素ナノ粒子分散液の製造方法及び炭化ケイ素ナノ粒子分散液並びに炭化ケイ素ナノ粒子膜 |
| JP2009262103A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | セラミックスフィルタの製造方法 |
| JP2012246220A (ja) * | 2012-09-07 | 2012-12-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素ナノ粒子分散液の製造方法及び炭化ケイ素ナノ粒子分散液並びに炭化ケイ素ナノ粒子膜 |
| KR20170010074A (ko) * | 2012-02-10 | 2017-01-25 | 엔테그리스, 아이엔씨. | 가스 정제기 |
| CN115557778A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-03 | 江苏天合绿色氢能源科技有限公司 | 陶瓷组合物、微滤陶瓷膜及其制备方法与应用 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102416209B1 (ko) * | 2018-08-24 | 2022-07-04 | 한국재료연구원 | 산화 처리된 SiC를 이용한 수처리용 세라믹 분리막의 제조 방법 |
| KR101918916B1 (ko) * | 2018-08-24 | 2018-11-15 | 한국기계연구원 | 산화 처리된 SiC를 이용한 수처리용 세라믹 분리막 |
| KR102076733B1 (ko) * | 2018-10-29 | 2020-02-12 | 한국기계연구원 | SiO2 및 TiO2로 표면 개질된 세라믹 분리막의 제조 방법 |
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