JPH11139887A - 貫通孔を有する多孔質セラミックスの製造方法 - Google Patents

貫通孔を有する多孔質セラミックスの製造方法

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JPH11139887A
JPH11139887A JP31888697A JP31888697A JPH11139887A JP H11139887 A JPH11139887 A JP H11139887A JP 31888697 A JP31888697 A JP 31888697A JP 31888697 A JP31888697 A JP 31888697A JP H11139887 A JPH11139887 A JP H11139887A
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    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0003Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof containing continuous channels, e.g. of the "dead-end" type or obtained by pushing bars in the green ceramic product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔径が100μm以下の貫通孔を有する多孔
質セラミックスを効率的に製造する。 【解決手段】 複数のセラミックス(粉末)成形体を
(例えば、線状セラミックス(粉末)成形体を一軸方向
に配向させて)一層に集積した後、圧縮成型することに
より、セラミックス成形体相互間の間隙に由来する一方
向の貫通孔を有する前駆体を製造し、該前駆体を焼結さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、貫通孔を有する多
孔質セラミックスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多孔質セラミックスは、耐熱性、耐化学
薬品性等の点で優れており、近年、フィルター材料や触
媒担持材料として、自動車排ガス処理装置、水浄化処理
装置、化学反応機器等において、広く利用されており、
特に、環境保護の点より、ディーゼルエンジンからの排
気ガスに対するパーティクル補集装置として重要な役割
を果たすことが期待されている。このような用途におい
ては、ガスや液体の処理速度が問題となり、多孔質セラ
ミックスが有する孔の数の多さよりも、孔が一方向に貫
通していること及び孔の大きさが一定であることが重要
である。
【0003】従来、このような貫通孔を有する多孔質セ
ラミックスの製造には、押出成形技術が利用されてい
た。しかし、現状の押出成形技術では、孔径がmm単位
から数100μmの貫通孔を有する多孔質セラミックス
を製造することが限界であり、孔径がそれ以下で一定の
大きさの貫通孔を有する多孔質セラミックスを製造する
ことは困難であった。従って、孔径が数10μmから数
μmの貫通孔を有する多孔質セラミックスを製造するこ
とは、今後の環境保護技術の発展の上で、重要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、孔径が10
0μm以下の貫通孔を有する多孔質セラミックスを効率
的に製造する方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を達成するため種々研究を重ねた結果、(1)複数のセ
ラミックス成形体を一層に配列・集積した後、圧縮成型
することにより、セラミックス成形体相互間の間隙に由
来する一方向の貫通孔を有するセラミックス前駆体を製
造することができること、(2)該前駆体を焼結させる
ことにより一方向のみの貫通孔を有する多孔質セラミッ
クスを製造することができること及び(3)セラミック
ス成形体として、精密な押出成形技術により製造される
線状セラミックス成形体を使用することにより、孔径が
数10μm以下で一定の大きさの貫通孔を有する多孔質
セラミックスを製造することができることを見出し、本
発明を完成するに至った。
【0006】本発明は、複数のセラミックス(粉末)成
形体を(例えば、線状セラミックス(粉末)成形体を一
軸方向に配向させて)一層に集積した後、圧縮成型する
ことにより、セラミックス成形体相互間の間隙に由来す
る一方向の貫通孔を有する前駆体を製造し、該前駆体を
焼結させることにより、一方向のみの貫通孔(特に、内
径が100μm以下である貫通孔)を有する多孔質セラ
ミックスを得ることを特徴とする多孔質セラミックスの
製造方法にある。
【0007】
【作用】本発明は、近年におけるセラミックス精密成形
技術の進歩を基礎として完成されたものである。例え
ば、精密成形技術によって成形された円形断面の線状セ
ラミックス成形体(図1(a))を一軸方向に配向させ
て一層に集積すると線状セラミックス成形体相互間に間
隙が形成される(図1(b))。この間隙は、線状セラ
ミックス成形体の軸方向に沿っている。集積した線状セ
ラミックス粉末成形体を熱処理すると、各線状セラミッ
クス成形体は、その接触部において焼結し、全体として
強固なセラミックス(組織)となる。この焼結の程度を
制御することにより、焼結前に存在していた間隙が焼結
体に残留し、一方向に配列した貫通孔が多数形成され
て、一方向のみの貫通孔を有する多孔質セラミックを製
造することができる(図1(c))。
【0008】
【発明の実施の形態】原料セラミックス成形体 本発明は、熱処理により焼結する各種のセラミックス材
料に適用することができる。セラミックス材料として
は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の酸化物セ
ラミックス、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタ
ン等の窒化物セラミックス、炭化ケイ素、炭化チタン等
の炭化物セラミックス、ケイ化モリブデン等のケイ化物
セラミックスがある。
【0009】原料セラミックス成形体としては、各種の
形状(例えば、線状、特に、細線状)のセラミックス成
形体を使用することができる。例えば、軸方向に対して
垂直方向の断面の外径が一定の線状(円柱状)セラミッ
クス成形体を使用して成形した前駆体を焼結させること
により、孔径が一定の大きさの貫通孔を有する多孔質セ
ラミックスを効率的に製造することができる。直線状の
線状セラミックス成形体を使用することにより、直線的
な貫通孔を有する多孔質セラミックス成形体を製造する
ことができる。
【0010】外径が小さい線状セラミックス成形体を使
用することにより、内径が小さい貫通孔を有する多孔質
セラミックスを効率的に製造することができる。例え
ば、軸方向に対して垂直方向の断面の外径が1mm以下
である線状セラミックス成形体を使用することにより、
内径が100μm以下の貫通孔を有する多孔質セラミッ
クスを効率的に製造することができる。外径が0.5m
m以下の線状セラミックス成形体を使用することによ
り、内径が更に小さい貫通孔を有する多孔質セラミック
スを製造することができる。
【0011】原料セラミックス成形体としては、各種の
成形技術によって成形したセラミックス成形体、例え
ば、押出成形技術によって成形したセラミックス粉末成
形体を使用することができる。セラミックス粉末成形体
は、公知の押出成形技術により製造することができる。
例えば、母相を形成するセラミックス粉末に、必要に応
じて、バインダー(例えば、有機系の成形樹脂、具体的
には、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂
等)及び可塑化溶剤(例えば、ポリエチレングリコー
ル、ジブチルフタレート、パラフィンワックス類)を配
合して、公知の製造装置により、押出成形することによ
り、セラミックス粉末成形体を製造することができる。
近年の技術進歩により、押出成形技術によれば、線状セ
ラミックス粉末成形体、例えば、軸方向に対して垂直方
向の断面の外径が1mm以下、場合により0.5mm以
下である線状セラミックス粉末成形体を連続的に製造す
ることができる。
【0012】セラミックス粉末としては、例えば、酸化
アルミニウム、酸化ジルコニウム等の酸化物セラミック
ス、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒
化物セラミックス、炭化ケイ素、炭化チタン等の炭化物
セラミックス、ケイ化モリブデン等のケイ化物セラミッ
クス等の粉末を単独で又は複合粉末として使用すること
ができる。バインダー及び可塑化溶剤としては、セラミ
ックス粉末の種類及び形状、製造装置のタイプ等に応じ
て、最適なものを使用することができる。
【0013】圧縮成型(前駆体の製造) 複数のセラミックス成形体を一層に集積した後、相互に
接触した状態で成形することにより、セラミックス成形
体相互間の間隙に由来する一方向の貫通孔を有する前駆
体を製造することができる。複数のセラミックス成形体
を一層に集積した後、圧縮成型することにより、相互に
接触した状態で成形することができる。例えば、線状セ
ラミックス成形体を使用する場合には、複数の線状セラ
ミックス成形体を一軸方向に配向させて一層に集積した
後、この状態で圧縮成形することにより、線状セラミッ
クス成形体の軸方向に平行な一方向のみの貫通孔を有す
る前駆体を製造することができる。圧縮成型は、例え
ば、ラバープレス等と称される静水圧加圧成型法(CI
P法)又は金型を用いた一軸加圧法により加圧成形する
ことにより、実施することができる。
【0014】焼結(多孔質セラミックスの製造) 貫通孔を有する前駆体を、加熱することにより、セラミ
ックス成形体を相互の接触部において焼結させた後、適
当な状態で焼結を停止させることにより、貫通孔を有す
る多孔質セラミックスを製造することができる。焼結
は、対象とするセラミックス材料の種類等に応じて、例
えば、空気中、真空中又は窒素ガス等の不活性ガス雰囲
気中で実施することができる。
【0015】セラミックス成形体が相互の接触部におい
て部分的に焼結するのに適した条件(温度及び時間)で
焼結することにより、貫通孔を有する多孔質セラミック
スを効率よく製造することができる。具体的な焼結条件
は、セラミックス材料の種類等に応じて、異なってお
り、特に限定されるものではない。通常は、例えば、1
000〜2500℃、特に1500〜2000℃程度で
加熱することにより、セラミックス成形体を相互の接触
部において部分的に焼結させることができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、一軸方向に配列した内
径が数10μmから数μm(具体的には、例えば、1〜
100μm)である貫通孔を有する多孔質セラミックス
を効率的に製造することができる。本発明によって得ら
れる貫通孔を有する多孔質セラミックスは、排気ガス浄
化、水処理、触媒担持体等多様な方面へ応用が広がるも
のと期待される。
【0017】
【実施例】実施例1 酸化アルミニウム粉末を原料として、セルロース系成形
樹脂を用いて、押出成型法により細線状成形体(外径
0.5mm、長さ40mm)を製造する。所定量の細線
状成形体を層に対して垂直な一軸方向に配向させて一層
に集積した後、静水圧プレスにより成形する。その後、
残留有機物を空気中で分解させた後、1600℃で30
分間焼成した。製造された多孔質セラミックスは孔径約
35μmの貫通孔を多数有していた。
【0018】実施例2 窒化ケイ素粉末92重量部に対して、5重量部の酸化イ
ットリウム粉末と3重量部の酸化アルミニウムを配合
し、焼結助剤として添加した原料粉末を用いて、実施例
1と同様にして押出成型法により細線状成形体(外径1
mm、長さ30mm)を製造する。所定量の細線状成形
体を層に対して垂直な一軸方向に配向させて一層に集積
した後、静水圧プレスにより成形する。その後、残留有
機物を真空炉中で加熱分解させた後、1700℃で30
分間焼成した。製造された多孔質セラミックは孔径約9
0μmの貫通孔を多数有していた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 線状セラミックス成形体(a)を使用して一
方向のみの貫通孔を有する多孔質セラミックス(c)を
製造する場合の各段階におけるセラミックスの形態を示
す概略図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のセラミックス成形体を一層に集積
    した後、圧縮成型することにより、セラミックス成形体
    相互間の間隙に由来する一方向の貫通孔を有する前駆体
    を製造し、該前駆体を焼結させることにより、一方向の
    みの貫通孔を有する多孔質セラミックスを得ることを特
    徴とする多孔質セラミックスの製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミックス成形体として線状セラミッ
    クス成形体を使用し、複数の線状セラミックス成形体を
    一軸方向に配向させて一層に集積する請求項1に記載の
    多孔質セラミックスの製造方法。
  3. 【請求項3】 セラミックス成形体がセラミックス粉末
    成形体である請求項1に記載の多孔質セラミックスの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 内径が100μm以下である貫通孔を有
    する多孔質セラミックスを得る請求項1〜3のいずれか
    に記載の多孔質セラミックスの製造方法。
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