JPH10500387A - 多孔性物品の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス発生基剤を耐火性粒子および重合可能なモノマーを含有する水様分散体に添加し、圧力または温度あるいはこれら両方を調節して重合が進行する前に基剤がガスを発生して気孔の形成を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 多孔性物品の製造 本発明は、多孔性物品の製造に関するものであり、１９９３年３月４日付けで WO93/04103の名称の下に公告された我々の特許出願PCT/GB92/01493に開示された 発明の改良または改造である。この特許出願の明細書の開示内容を全て参考資料 としてここに援用する。 先の出願に記載され、クレーム請求されている方法は、耐火性材料の粒子と液 体キャリヤとからなる分散体を形成する段階と、この分散体へガスを導入する段 階と、液体キャリヤを除去して気泡から生じた細孔を有する固形物品を得る段階 とを包含する方法であって、分散体の臨界粘度を制御して約５mPa.s.（閉じ込め られた気泡が逃げがちであるレベルより下のレベル）から約１０００mPa.s.（閉 じ込められた気泡を導入することができないレベルよりも上のレベル）までとす ることを特徴とする。臨界粘度は、約２０mPa.s.から２５０mPa.s.であると好ま しい。ガスを導入した後、液体キャリヤを除去する。代表的には、水を熱で追い 出す。 １つのオプションの段階は、重合可能なモノマーを含ませて液体キャリヤを除 去する効果を与えることである。可溶性のアクリレートおよびアクリルアミドは 適当な添加剤として与えられ、触媒あるいは熱またはこれら両方を用いることに よって重合する。 或る種の環境では、細孔を高度に相互連絡させた多孔性物品の必要性がある。 本発明は、決まった方法で形成段階を実施することによって所定の細孔構造を持 つ物品（単数または複数）を容易に形成することができるという認識に基づいて いる。 本発明によれば、１つの局面において、多孔性耐火性物品を製造する方法であ って、 重合時に或る発熱量を発生する重合可能なモノマーを含む耐火性粒子の水様 分散体を形成する段階と、 熱分解可能なガスを発生する基剤を添加する段階と、 開始剤あるいは触媒またはこれら両方のような化学剤を添加して重合を生じ させる段階と、 温度または圧力あるいはこれら両方を調節してガス発生基剤がモノマー成分 の重合の初期段階の前あるいはその最中にガスを発生し、それによって、ガスが 気泡を発生し、これらの気泡が発熱の下に相互連絡して相互連絡した開放細孔構 造を形成するようにする段階と を包含することを特徴とする方法を得ることができる。 熱分解可能ガス発生基剤は、適切な条件下では、その場でガスを発生すること になる。ガスが発生する温度は、当該基剤および全体の条件、たとえば、温度、 圧力に依存する。基剤は、分解後にケークを残さないと好ましい。これらのケー クは、これに関連して、汚染を発生しやすく、約７．５〜９のｐＨで分解し、重 合を抑制する遊離酸素を発生しない。炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、 カルバミン酸アンモニウムなどが好ましい。残留金属酸化物の存在がなんら悪影 響を与えない場合には、金属炭酸塩も使用できる。 本発明の利点は、温度および圧力を制御することによってガス発生基剤の分解 を制御するということにある。重合の開始に伴った温度の上昇によっても発泡反 応がトリガされ得る。このトリガ・プロセスでは、重合開始前そして触媒使用前 に分散体の温度、圧力を制御することが必要である。あるいは、分散体を所定の 圧力、温度で保管し、マイクロ波エネルギーを用いて重合を誘発し、ガス発生基 剤を分解してもよい。 粒子は種々の材料、たとえば、金属、金属酸化物、非金属セラミックおよびサ ーメットから得ることができる。たとえば、と言ってこれに限定するつもりはな いが、アルミナ、コーディエライト、マグネシア、ムライト、シリカ、シリコン ・カーバイド、シリコン・ニトライド、タングステン・ニトライドなどがある。 １つのオプションの段階で、ガス発生基剤として炭酸アンモニウムを用い、開 始剤を用いて大気圧で発泡を行い、過硫酸アンモニウムが作用する温度よりも高 い温度で重合を開始させる。このような開始剤は周知である。開始剤は、発泡剤 が大気圧、６０℃で分解してしまう後まで重合の開始を遅らせるような種類、濃 度によって選定する。別のオプションでは、この組成物は開始剤として過硫酸ア ンモニウムなどを含み、発泡剤は過硫化物が分解する温度よりも低い温度で分解 するものである。このような化学剤は周知であり、たとえば、揮発性液体、ガス 、ハロゲン化炭化水素がある。熱分解可能なガス発生基剤をハロゲン化する別の オプション段階では、反応は減圧下で実施し得る。 発泡した多孔性物品は、公知の方法で再成形、乾燥、焼結することができる。 物品は産業用途に適用してもよい。 本発明をより良く理解してもらうために、以下、次の実施例によって説明する 。 実施例Ｉ アルミナ（７０ｇ）、アンモニウム・アクリレート２９．１％、メチレンビス アクリルアミド０．９％および残り水からなるプレミックス溶液（２１．２７ｇ ）、ポリアクリレート溶液（１ｇ）およびポリメタアクリレート（２ｇ）のアン モニウム塩からなる分散体を脱イオン水（５ｇ）と混ぜ合わせて均質なスラリー を形成した。或る量の発泡剤（重炭酸アンモニウム）をこのスラリーと混ぜ合わ せ、溶解させた。その後、開始剤（過硫酸アンモニウム）を添加し、最終的に発 泡安定剤（界面活性剤―Triton X-100）を添加した。（TRITONはUnion Carbide の商標である）。こうして調製したスラリーを電子オーブンに移し、１分以内で ７０−８０℃に加熱して炭酸アンモニウムを解離した。 マイクロ波パワー設定値、開始剤濃度、発泡剤濃度を調節しながら種々のテス トを行った。開始剤濃度は１サンプルあたり０．３〜０．０７５ｇまで変えた。 発泡剤濃度は１サンプルあたり１ｇ〜３ｇに変えた。ここで、発泡剤の添加によ ってはセラミック・スラリーの品質になんの障害もないことがわかった。重炭酸 アンモニウム触媒をスラリーに混合したとき、容器の底に沈降する傾向があった 。マイクロ波の付与中、容器の底にある触媒は、温度が６０℃に近づくにつれて 分解する傾向があり、容器の底にガス・ポケットを作った。スラリー内に溶解し た重炭酸アンモニウムが分解して小さな気泡を発生し、これらの気泡が温度の上 昇につれて成長して相互に連絡した。気泡の発生後、発泡したサンプルを室温で １日乾燥させ、次いで６０℃で１日乾燥させた。これに続いて、１５５０℃で２ 時間焼結を行った。表Iはいくつかのサンプルで得た未加工時、焼結時の密度を 示 している。 実施例II アルミナ、プレミックス溶液および分散体を実施例Iと同様に混合した。発泡 剤（炭酸アンモニウム）を細かい粉末に粉砕し、スラリーに混ぜた。この後、開 始剤（過硫酸アンモニウム）１．２ｇを添加した。次いで、発泡安定剤（界面活 性剤）をスラリーに混ぜ、最終的に少量の触媒（テトラメチルエチレンジアミン ）０．０５ｍｌ添加した。このスラリーを室温で真空デシケータに移した。水銀 柱約６０ｍｍの減圧で、スラリーが分解し始め、最終的に発泡が生じた。これは まったく予想外であり、炭酸アンモニウムが分解してガスを発生したものと思わ れる。 重合開始時、ガスの温度が上昇するにつれて泡がさらに膨張した。これには、 真空室内の圧力を上昇させて膨張した泡を補正する必要がある。数分後、重合が 完了し、室内の圧力が大気圧まで低下してから重合発泡体を室から取り出した。 こうして得たセラミック発泡体は、きわめて開放した気孔構造を有し、密度が低 かった。発泡サンプルを室温で１日乾燥させ、次いで６０℃で１日乾燥させた。 この後、２時間１５５０℃で焼結した。表IIは１つのサンプルで得た未加工時、 焼結時の密度を示している。 実施例III アルミナ（７５ｇ）、アンモニウム・アクリレート（２９．１９ｇ）、メチレ ンビスアクリルアミド（０．９％）、残り水からなるプレミックス溶液（２１． ２７ｇ）およびポリアクリレート溶液（１ｇ）、ポリメタクリレート（２ｇ）の アンモニウム塩からなる分散体を脱イオン水（０．７３ｇ）と混ぜ合わせて均質 なスラリーを形成した。このスラリーにドデシル硫酸ナトリウム（０．１５ｇ） と過硫酸アンモニウム（０．１ｇ）を添加した。この混合物を１０分間攪拌した 。フルオロカーボンFORANE 141B DGX；（FORANEはEIFの商標である）をガス安定 化基剤TERGITOL TMN 10（０．１５ｇ）（TERGITOLはUnion Carbideの商標である ）と共に添加した。この混合物を１分間攪拌してから家庭用電子オーブン内に置 い た。マイクロ波エネルギーが付与されると、フルオロカーボン組成物が約３２℃ で分解し、スラリーに発泡現象を生じさせた。温度を上昇させ続けるにつれて、 過硫酸アンモニウムが活性化して発泡スラリーの重合を生じさせた。数分後、発 泡スラリーは再成形するに充分な剛性を持った。未加工時、焼結時の密度が表II Iに示してある。 実施例IV 実施例IIIの手順を繰り返した。ただし、３ｇのフルオロカーボン組成物を使 用した。未加工時、焼結時の密度が表IIIに示してある。ガス発生基剤の含有量 は発泡製品の密度を制御するファクタの１つである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多孔性耐火性物品を製造する方法であって、 重合時に熱を発生する重合可能なモノマー成分を含む耐火性粒子の水様 分散体を形成する段階と、 熱分解可能なガス発生基剤を添加する段階と、 開始剤あるいは触媒またはこれら両方のような化学剤を添加して重合を 生じさせる段階と、 温度または圧力あるいはこれら両方を調節してガス発生基剤がモノマー 成分の重合の初期段階の前あるいはその最中にガスを発生し、それによって、ガ スが気泡を発生し、これらの気泡が発熱の下に相互連絡して相互連絡した開放細 孔構造を形成するようにする段階と、 を包含することを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法であって、ガス発生基剤が、分解後に汚染を生 じさせる傾向があり、約７．５〜９のｐＨで分解し、遊離酸素を発生しないケー クを残さないものであることを特徴とする方法。 ３．請求の範囲第２項記載の方法であって、ガス発生基剤が炭酸アンモニウム、 重炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウムなどであることを特徴とする方 法。 ４．請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１つに記載の方法であって、温 度、圧力を制御してガス発生基剤の分解速度を制御することを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つに記載の方法であって、分 散体を所定の圧力、温度で保管し、マイクロ波エネルギーを用いて重合を開始さ せ、ガス発生基剤の分解を生じさせることを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１つに記載の方法であって、ガ ス発生基剤がハロゲン化炭化水素であり、分解を減圧下で行うことを特徴とする 方法。 ７．請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１つに記載の方法であって、ガ ス発生基剤として炭酸アンモニウムなどを用い、過硫酸アンモニウムが作用する 温度よりも高い温度で重合を生じさせる開始剤を用いて発泡作用を大気圧で行う ことを特徴とする方法。 ８．請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１つに記載の方法であって、分 散体が開始剤として過硫酸アンモニウムなどを含み、発泡剤が過硫酸塩が分解す る温度よりも低い温度で分解するものであることを特徴とする方法。 ９．請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つに記載の方法であって、耐 火性粒子が金属、金属酸化物、非金属酸化物およびサーメットであることを特徴 とする方法。