JPH0967176A - 多孔質ボディおよびその製造方法 - Google Patents
多孔質ボディおよびその製造方法Info
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- JPH0967176A JPH0967176A JP8189733A JP18973396A JPH0967176A JP H0967176 A JPH0967176 A JP H0967176A JP 8189733 A JP8189733 A JP 8189733A JP 18973396 A JP18973396 A JP 18973396A JP H0967176 A JPH0967176 A JP H0967176A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非常に小さい蒿密度を有し、耐水性および耐
薬品性を有する多孔質無機ボディを提供する。 【解決手段】 ガス発生剤を、反応して結晶性マトリッ
クスを形成する材料と混合し、この混合物を急速な熱サ
イクルで低温で加熱する。得られたボディでは、セル
が、ガス充填または真空充填され、主に閉じており、結
晶性マトリックス内に分散している。
薬品性を有する多孔質無機ボディを提供する。 【解決手段】 ガス発生剤を、反応して結晶性マトリッ
クスを形成する材料と混合し、この混合物を急速な熱サ
イクルで低温で加熱する。得られたボディでは、セル
が、ガス充填または真空充填され、主に閉じており、結
晶性マトリックス内に分散している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質セラミック
ボディおよびそのようなボディを熱発泡性混合物から製
造する方法に関するものである。
ボディおよびそのようなボディを熱発泡性混合物から製
造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス、セラミックおよび有機プラスチ
ックスのような様々な異なった材料から熱により多孔質
となったボディを製造する様々な技術が提案されてき
た。通常は、出発バッチ中かまたは調製した材料の粒状
混合物中のいずれかにガスの供給源を導入している。そ
のような既知の多孔質ボディは一般的に、耐久性、およ
び耐性を有することを目的としたものである。
ックスのような様々な異なった材料から熱により多孔質
となったボディを製造する様々な技術が提案されてき
た。通常は、出発バッチ中かまたは調製した材料の粒状
混合物中のいずれかにガスの供給源を導入している。そ
のような既知の多孔質ボディは一般的に、耐久性、およ
び耐性を有することを目的としたものである。
【０００３】しかしながら、比較的不溶性である非常に
軽い多孔質材料を必要とする用途もある。そのような用
途の１つには、除去されない型がある。むしろ、この型
は、適所にとどまり、成形部材とともに組み立てられ
る。
軽い多孔質材料を必要とする用途もある。そのような用
途の１つには、除去されない型がある。むしろ、この型
は、適所にとどまり、成形部材とともに組み立てられ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はそのような用
途を指向したものである。本発明は、極めて低密度で、
比較的不溶性であり、物理的または化学的破壊抵抗性を
有する多孔質ボディを提供することを目的とするもので
ある。本発明はまた、そのようなボディを比較的低温の
熱により多孔質とする特有の方法を提供することを目的
とするものである。
途を指向したものである。本発明は、極めて低密度で、
比較的不溶性であり、物理的または化学的破壊抵抗性を
有する多孔質ボディを提供することを目的とするもので
ある。本発明はまた、そのようなボディを比較的低温の
熱により多孔質とする特有の方法を提供することを目的
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、非常に小さい
嵩密度を有し、耐水性および耐薬品性を有する多孔質無
機ボディであって、セルが、ガス充填または真空充填さ
れ、主に閉じており、結晶性マトリックス内に分散して
いるボディを提供する。
嵩密度を有し、耐水性および耐薬品性を有する多孔質無
機ボディであって、セルが、ガス充填または真空充填さ
れ、主に閉じており、結晶性マトリックス内に分散して
いるボディを提供する。
【０００６】本発明はさらに、そのようなボディを製造
する方法であって、ガス発生剤を、反応して結晶性マト
リックスを形成する材料と混合し、この混合物を急速熱
サイクルの低温で加熱する各工程からなる方法を提供す
る。
する方法であって、ガス発生剤を、反応して結晶性マト
リックスを形成する材料と混合し、この混合物を急速熱
サイクルの低温で加熱する各工程からなる方法を提供す
る。
【０００７】本発明の製品は、発泡無機ボディ、すなわ
ち、結晶性マトリックス内にセルが分散しているボディ
である。発泡ボディは、発泡性混合物、すなわち、反応
して結晶性マトリックスを形成する材料およびマトリッ
クが形成されるときにセルを生成するガス発生剤を含有
する混合物の熱処理により製造される。
ち、結晶性マトリックス内にセルが分散しているボディ
である。発泡ボディは、発泡性混合物、すなわち、反応
して結晶性マトリックスを形成する材料およびマトリッ
クが形成されるときにセルを生成するガス発生剤を含有
する混合物の熱処理により製造される。
【０００８】これらのセルは、ガス発生剤に依存して、
ＣＯ2 、ＳＯ2 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃｌ2 、ＮＨ3 、また
はＨ2 のようなガスを含有していてもよい。セルを形成
するガスが冷却されて凝縮する場合、例えば、閉じたセ
ル内の蒸気のように、セルはまた実質的に真空下にあっ
てもよい。通常は、本発明の製品内のセルは、蒸気によ
り形成されるが、それらは主に閉じたセルであるので、
真空下にあってもよい。
ＣＯ2 、ＳＯ2 、Ｎ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｃｌ2 、ＮＨ3 、また
はＨ2 のようなガスを含有していてもよい。セルを形成
するガスが冷却されて凝縮する場合、例えば、閉じたセ
ル内の蒸気のように、セルはまた実質的に真空下にあっ
てもよい。通常は、本発明の製品内のセルは、蒸気によ
り形成されるが、それらは主に閉じたセルであるので、
真空下にあってもよい。
【０００９】結晶性マトリックスは、リン酸アルミニウ
ム（ＡｌＰＯ4 ）、リン酸ホウ素（ＢＰＯ4 ）、または
混合アルミノボロホスフェートの主結晶相からなる。さ
らに、このマトリックスには、様々な反応性添加剤およ
び／または不活性充填剤を含めてもよい。
ム（ＡｌＰＯ4 ）、リン酸ホウ素（ＢＰＯ4 ）、または
混合アルミノボロホスフェートの主結晶相からなる。さ
らに、このマトリックスには、様々な反応性添加剤およ
び／または不活性充填剤を含めてもよい。
【００１０】本発明の発泡材料に固有の特性は、１つの
材料内における、非常に軽量であること、および高温注
型硬化温度、例えば、1500℃までの温度への耐性の組合
せにある。これらの特徴により、この材料は、500 ℃ま
での温度で有機プラスチックを注型する型部材の製造に
特に有用となる。この型部材は、溶融材料がその周りに
注型されるコアであってもよい。あるいは、型部材は、
溶融材料がその内部に注型され冷却される外部型であっ
もよい。
材料内における、非常に軽量であること、および高温注
型硬化温度、例えば、1500℃までの温度への耐性の組合
せにある。これらの特徴により、この材料は、500 ℃ま
での温度で有機プラスチックを注型する型部材の製造に
特に有用となる。この型部材は、溶融材料がその周りに
注型されるコアであってもよい。あるいは、型部材は、
溶融材料がその内部に注型され冷却される外部型であっ
もよい。
【００１１】いずれの形態においても、この多孔質型材
料は、熱発泡性混合物を約400 ℃以下、好ましくは約30
0 ℃以下の低温で加熱することにより製造される。発泡
性混合物は基本的に、リン含有化合物、ホウ素またはア
ルミニウム化合物、もしくはホウ素化合物およびアルミ
ニウム化合物の混合物、窒素含有化合物、ガス発生剤お
よび有機結合剤からなる。
料は、熱発泡性混合物を約400 ℃以下、好ましくは約30
0 ℃以下の低温で加熱することにより製造される。発泡
性混合物は基本的に、リン含有化合物、ホウ素またはア
ルミニウム化合物、もしくはホウ素化合物およびアルミ
ニウム化合物の混合物、窒素含有化合物、ガス発生剤お
よび有機結合剤からなる。
【００１２】どのようなリンの供給源を用いてもよい。
市販のリン酸Ｈ3 ＰＯ4 （85重量％）が都合のよい供給
源である。しかしながら、さらなるイオンが望ましい
か、または許容される場合には、アンモニウム一または
二塩基リン酸塩の水溶液のような様々なリン酸塩、また
はリン酸カルシウムのような金属リン酸塩を用いてもよ
い。酸化ホウ素をこの材料に含むべき場合には、リン酸
アンモニウムが溶媒として望ましい。
市販のリン酸Ｈ3 ＰＯ4 （85重量％）が都合のよい供給
源である。しかしながら、さらなるイオンが望ましい
か、または許容される場合には、アンモニウム一または
二塩基リン酸塩の水溶液のような様々なリン酸塩、また
はリン酸カルシウムのような金属リン酸塩を用いてもよ
い。酸化ホウ素をこの材料に含むべき場合には、リン酸
アンモニウムが溶媒として望ましい。
【００１３】アルミニウムおよびホウ素の供給源は酸化
物であってもよい。しかしながら、ホウ酸塩のような他
のホウ素化合物を使用することが好ましい。
物であってもよい。しかしながら、ホウ酸塩のような他
のホウ素化合物を使用することが好ましい。
【００１４】リン酸アルミニウム結晶相が比較的不溶性
である傾向にある。発泡性材料にアルミニウム化合物を
含める場合には、酸化物を用いてもよい。しかしなが
ら、水和形態または水酸化物形態を使用することが好ま
しい。
である傾向にある。発泡性材料にアルミニウム化合物を
含める場合には、酸化物を用いてもよい。しかしなが
ら、水和形態または水酸化物形態を使用することが好ま
しい。
【００１５】発泡剤とも称される、普通に用いられるど
のようなガス発生剤を用いてもよい。しかしながら、セ
ル形成剤として蒸気を用いることが好ましい。したがっ
て、水和材料、例えば、水和ホウ酸アルカリを使用す
る。これらは比較的弱い酸、たとえば、ホウ酸またリン
酸と反応して、塩および蒸気を生成する。
のようなガス発生剤を用いてもよい。しかしながら、セ
ル形成剤として蒸気を用いることが好ましい。したがっ
て、水和材料、例えば、水和ホウ酸アルカリを使用す
る。これらは比較的弱い酸、たとえば、ホウ酸またリン
酸と反応して、塩および蒸気を生成する。
【００１６】セラミック発泡組成物は一般的に、成形必
要条件のために所望の流動特性を達成するための様々な
種類の充填剤および結合剤を用いて作成される。
要条件のために所望の流動特性を達成するための様々な
種類の充填剤および結合剤を用いて作成される。
【００１７】コージエライトのような鉱物型の充填剤を
用いて、耐火性を改良してもよい。この種類の充填剤を
都合よく、微粉砕コージエライトガラスセラミック、す
なわち、主結晶相がコージエライトであるガラスセラミ
ックとして供給してもよい。耐火性がそれほど重要でな
い場合には、低温注型モールド内にタルクまたは粘土の
ような耐火性充填剤を用いてコストを減少させてもよ
い。
用いて、耐火性を改良してもよい。この種類の充填剤を
都合よく、微粉砕コージエライトガラスセラミック、す
なわち、主結晶相がコージエライトであるガラスセラミ
ックとして供給してもよい。耐火性がそれほど重要でな
い場合には、低温注型モールド内にタルクまたは粘土の
ような耐火性充填剤を用いてコストを減少させてもよ
い。
【００１８】有機結合剤は、この目的に知られた市販の
有機化合物および材料のどのようなものであってもよ
い。これらの例としては、セルロース、アルコール、エ
ポキシ、フェノール、メラミン、アクリルアミド、アク
リレート、ガム、アルギン酸塩、シラスチックおよびポ
リブテンからなる群より選択される１つ以上の物質が挙
げられる。また、添加剤として、酒石酸を代表とする成
分を含有する市販の発泡剤、および様々な界面活性剤を
用いる。
有機化合物および材料のどのようなものであってもよ
い。これらの例としては、セルロース、アルコール、エ
ポキシ、フェノール、メラミン、アクリルアミド、アク
リレート、ガム、アルギン酸塩、シラスチックおよびポ
リブテンからなる群より選択される１つ以上の物質が挙
げられる。また、添加剤として、酒石酸を代表とする成
分を含有する市販の発泡剤、および様々な界面活性剤を
用いる。
【００１９】本発明の特徴は、約0.03ｇ／ｃｃの嵩密度
を有する、比較的不溶性である、セルが閉じている多孔
質セラミックボディを製造することにある。これらの多
孔質材料は、非毒性であり不燃性であり、変形したり劣
化したりせずに1200℃までの加熱に耐えることができ
る。
を有する、比較的不溶性である、セルが閉じている多孔
質セラミックボディを製造することにある。これらの多
孔質材料は、非毒性であり不燃性であり、変形したり劣
化したりせずに1200℃までの加熱に耐えることができ
る。
【００２０】非常に低密度の多孔質セラミックボディを
製造するにはある条件が必要であることが分かった。第
１に、窒素化合物、好ましくは尿素が、多孔質とすべき
スラリー中に存在しなければならない。このスラリーに
は、リン化合物、好ましくはリン酸を含ませなければな
らない。さらにこのスラリーには、少なくとも１種類の
アルミニウム化合物またはホウ素化合物、好ましくは、
水酸化アルミニウムまたはホウ酸を含ませなければなら
ない。
製造するにはある条件が必要であることが分かった。第
１に、窒素化合物、好ましくは尿素が、多孔質とすべき
スラリー中に存在しなければならない。このスラリーに
は、リン化合物、好ましくはリン酸を含ませなければな
らない。さらにこのスラリーには、少なくとも１種類の
アルミニウム化合物またはホウ素化合物、好ましくは、
水酸化アルミニウムまたはホウ酸を含ませなければなら
ない。
【００２１】このスラリーを、水または他の揮発物が昇
華または揮発する温度まで非常に急速に加熱しなければ
ならない。低密度に対するキーポイントの１つは、多孔
化温度までの急速な加熱である。この多孔化温度は約30
0 ℃であってもよい。したがって、熱サイクルは10分を
越えるべきではなく、好ましくは５分未満である。小さ
な型または他のボディを製造する際には、マイクロ波加
熱を用いることが都合のよいことが分かった。
華または揮発する温度まで非常に急速に加熱しなければ
ならない。低密度に対するキーポイントの１つは、多孔
化温度までの急速な加熱である。この多孔化温度は約30
0 ℃であってもよい。したがって、熱サイクルは10分を
越えるべきではなく、好ましくは５分未満である。小さ
な型または他のボディを製造する際には、マイクロ波加
熱を用いることが都合のよいことが分かった。
【００２２】
【実施例】本発明を特定の実施例に関してさらに記載す
る。表Ｉはモルで表したいくつかの組成を列記してい
る。これらの組成に基づくスラリーを混合して、急速に
加熱して、表に示す密度を有する多孔質ボディを製造し
た。好ましくは、密度は、0.1 ｇ／ｃｃ未満、より好ま
しくは、0.05ｇ／ｃｃ以下である。
る。表Ｉはモルで表したいくつかの組成を列記してい
る。これらの組成に基づくスラリーを混合して、急速に
加熱して、表に示す密度を有する多孔質ボディを製造し
た。好ましくは、密度は、0.1 ｇ／ｃｃ未満、より好ま
しくは、0.05ｇ／ｃｃ以下である。
【００２３】各々のバッチに基づいて試験片を作成し
た。乾燥材料を混合して、150 ｍｌのビーカー内に入れ
た。次いで、液体を加え、攪拌によりバッチを混合し
た。この混合物を空気中で400 ℃まで急速に加熱し、２
時間保持し、そして冷却した。得られた固体の発泡体を
ビーカーから取り出して、密度の測定のために塊から一
片が約2.5 ｃｍ（約１インチ）の立方体を切り出した。
た。乾燥材料を混合して、150 ｍｌのビーカー内に入れ
た。次いで、液体を加え、攪拌によりバッチを混合し
た。この混合物を空気中で400 ℃まで急速に加熱し、２
時間保持し、そして冷却した。得られた固体の発泡体を
ビーカーから取り出して、密度の測定のために塊から一
片が約2.5 ｃｍ（約１インチ）の立方体を切り出した。
【００２４】
【表１】
【００２５】以下、本発明の実施の形態を列記する。
【００２６】（実施の形態１）非常に小さい嵩密度を有
し、耐水性および耐薬品性を有する多孔質無機ボディで
あって、セルがガス充填または真空充填され、主に閉じ
ており、結晶性マトリックス内に分散していることを特
徴とする多孔質ボディ。
し、耐水性および耐薬品性を有する多孔質無機ボディで
あって、セルがガス充填または真空充填され、主に閉じ
ており、結晶性マトリックス内に分散していることを特
徴とする多孔質ボディ。
【００２７】（実施の形態２）主結晶相が、リン酸アル
ミニウム、リン酸ホウ素およびアルミノボロホスフェー
トからなる群より選択されることを特徴とする実施の形
態１記載の多孔質ボディ。
ミニウム、リン酸ホウ素およびアルミノボロホスフェー
トからなる群より選択されることを特徴とする実施の形
態１記載の多孔質ボディ。
【００２８】（実施の形態３）前記主結晶相がリン酸ア
ルミニウムであることを特徴とする実施の形態２記載の
多孔質ボディ。
ルミニウムであることを特徴とする実施の形態２記載の
多孔質ボディ。
【００２９】（実施の形態４）無機充填剤を含有してい
ることを特徴とする実施の形態１記載の多孔質ボディ。
ることを特徴とする実施の形態１記載の多孔質ボディ。
【００３０】（実施の形態５）前記充填剤が、コージエ
ライト含有材料、粘土およびタルクからなる群より選択
されることを特徴とする実施の形態４記載の多孔質ボデ
ィ。
ライト含有材料、粘土およびタルクからなる群より選択
されることを特徴とする実施の形態４記載の多孔質ボデ
ィ。
【００３１】（実施の形態６）前記ボディの密度が0.1
ｇ／ｃｃ未満であることを特徴とする実施の形態１記載
の多孔質ボディ。
ｇ／ｃｃ未満であることを特徴とする実施の形態１記載
の多孔質ボディ。
【００３２】（実施の形態７）前記密度が約0.05ｇ／ｃ
ｃ以下であることを特徴とする実施の形態６記載の多孔
質ボディ。
ｃ以下であることを特徴とする実施の形態６記載の多孔
質ボディ。
【００３３】（実施の形態８）前記密度が約0.03ｇ／ｃ
ｃ以下であることを特徴とする実施の形態６記載の多孔
質ボディ。
ｃ以下であることを特徴とする実施の形態６記載の多孔
質ボディ。
【００３４】（実施の形態９）前記ボディが別のボディ
を取り囲み、それとともに組み立てられることを特徴と
する実施の形態１記載の多孔質ボディ。
を取り囲み、それとともに組み立てられることを特徴と
する実施の形態１記載の多孔質ボディ。
【００３５】（実施の形態１０）実施の形態１記載の多
孔質ボディを製造する方法であって、ガス発生剤を、反
応して結晶性マトリックスを形成する材料と混合し、こ
の混合物を急速な熱サイクルで低温で加熱する各工程か
らなることを特徴とする方法。
孔質ボディを製造する方法であって、ガス発生剤を、反
応して結晶性マトリックスを形成する材料と混合し、こ
の混合物を急速な熱サイクルで低温で加熱する各工程か
らなることを特徴とする方法。
【００３６】（実施の形態１１）前記混合物を約400 ℃
以下の温度まで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１０記載の方法。
以下の温度まで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１０記載の方法。
【００３７】（実施の形態１２）前記混合物を約300 ℃
以下の温度まで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１１記載の方法。
以下の温度まで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１１記載の方法。
【００３８】（実施の形態１３）前記混合物を10分以下
の熱サイクルで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１０記載の方法。
の熱サイクルで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１０記載の方法。
【００３９】（実施の形態１４）前記混合物を５分以下
の熱サイクルで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１３記載の方法。
の熱サイクルで加熱する工程を含むことを特徴とする実
施の形態１３記載の方法。
【００４０】（実施の形態１５）前記混合物中にガス発
生剤として水の供給源を含める工程を含むことを特徴と
する実施の形態１０記載の方法。
生剤として水の供給源を含める工程を含むことを特徴と
する実施の形態１０記載の方法。
【００４１】（実施の形態１６）前記混合物中に水の供
給源として水和材料を含める工程を含むことを特徴とす
る実施の形態１５記載の方法。
給源として水和材料を含める工程を含むことを特徴とす
る実施の形態１５記載の方法。
【００４２】（実施の形態１７）リン化合物、窒素化合
物、アルミニウム化合物またはホウ素化合物もしくは両
方、および発泡ガスの供給源を含有するスラリーを調製
する工程を含むことを特徴とする実施の形態１０記載の
方法。
物、アルミニウム化合物またはホウ素化合物もしくは両
方、および発泡ガスの供給源を含有するスラリーを調製
する工程を含むことを特徴とする実施の形態１０記載の
方法。
【００４３】（実施の形態１８）アルミニウム化合物を
含有するスラリーを調製する工程を含むことを特徴とす
る実施の形態１７記載の方法。
含有するスラリーを調製する工程を含むことを特徴とす
る実施の形態１７記載の方法。
Claims (5)
- 【請求項１】 非常に小さい嵩密度を有し、耐水性およ
び耐薬品性を有する多孔質無機ボディであって、セルが
ガス充填または真空充填され、主に閉じており、結晶性
マトリックス内に分散していることを特徴とする多孔質
ボディ。 - 【請求項２】 前記ボディの密度が0.1 ｇ／ｃｃ未満で
あることを特徴とする請求項１記載の多孔質ボディ。 - 【請求項３】 前記ボディが別のボディを取り囲み、そ
れとともに組み立てられることを特徴とする請求項１記
載の多孔質ボディ。 - 【請求項４】 請求項１記載の多孔質ボディを製造する
方法であって、ガス発生剤を、反応して結晶性マトリッ
クスを形成する材料と混合し、この混合物を急速な熱サ
イクルで低温で加熱する各工程からなることを特徴とす
る方法。 - 【請求項５】 リン化合物、窒素化合物、アルミニウム
化合物またはホウ素化合物もしくは両方、および発泡ガ
スの供給源を含有するスラリーを調製する工程を含むこ
とを特徴とする請求項４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US124395P | 1995-07-19 | 1995-07-19 | |
| US001243 | 1995-07-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0967176A true JPH0967176A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=21695066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8189733A Withdrawn JPH0967176A (ja) | 1995-07-19 | 1996-07-18 | 多孔質ボディおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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