JPH1149584A - 多孔質セラミック製品及びその製造方法 - Google Patents

多孔質セラミック製品及びその製造方法

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JPH1149584A
JPH1149584A JP9207450A JP20745097A JPH1149584A JP H1149584 A JPH1149584 A JP H1149584A JP 9207450 A JP9207450 A JP 9207450A JP 20745097 A JP20745097 A JP 20745097A JP H1149584 A JPH1149584 A JP H1149584A
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倫穂 小田
Nobuaki Miyao
信昭 宮尾
Mitsuhiro Matsushita
光宏 松下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低い製品製造コストで多孔質セラミック製品中
の空隙率を多大に確保した多孔質セラミック製品を提供
する。 【解決手段】多数のガラス質中空球状粗粒子の間を多孔
質セラミックマトリックス焼結体が結合充填してなる多
孔質セラミック製品。前記多孔質セラミツクマトリック
ス焼結体中の多孔質空隙部は有機物細片の焼失孔である
ことが好ましい。その製造例は、粒径0.5〜5.0m
mのガラス質中空球状粗粒子100重量部に対して、有
機物細片30〜70重量%を均質に含有する未焼成セラ
ミック粉体を含む結合材50〜600重量部が混合され
た混合物を成形し、乾燥した後、750〜1200℃で
焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多孔質セラミック製
品に関するものであり、特に空隙率の高くかつ強度の大
きな多孔質セラミック製品及びその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
多孔質セラミック製品の製造法には、発泡性未焼成セラ
ミック粉体に結合材を混合し、成形後、焼成する方法
や、主原料として黒曜石やシラス等の火山噴出物を用
い、これらに粘土や結合材を混合して、成形後、焼成す
る方法等がある。しかしながら、それら方法により得ら
れた多孔質セラミック製品は、嵩比重が十分に低くな
く、かつ空隙率が十分に多くないものであった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意研究の結果、火山噴出物として多量に産出
する黒曜石、シラス等の加熱発泡球状体粗粒子、すなわ
ち火山噴出物発泡球状粗粒子、例えばパーライトを主原
料とし、あるいは人工発泡ガラス質球状粗粒子、例えば
スラグの加熱発泡球状粗粒子を主原料とし、これに合成
樹脂、動・植物等の有機物細片を混有した結合材を加え
て混合した後、成形し、焼成することによって、軽量化
された多孔質セラミックを提供することに成功した。す
なわち本発明は、下記構成の多孔質セラミック製品及び
その製造方法である。 (1)多数のガラス質中空球状粗粒子の間を多孔質セラ
ミックマトリックス焼結体が結合充填してなり、かつ前
記多孔質セラミックマトリックス焼結体中の多孔質空隙
部が有機物細片の焼失孔であることを特徴とする多孔質
セラミック製品。 (2)粒径0.5〜5.0mmのガラス質中空球状粗粒
子100重量部に対して、多孔質セラミックマトリック
ス焼結体10〜500重量部が均質混在した焼結体であ
り、かつ前記多孔質セラミックマトリックス焼結体中の
多孔質空隙部が有機物細片の焼失孔であることを特徴と
する多孔質セラミック製品。 (3)ガラス質中空球状粗粒子が、天然ガラス質発泡体
粗粒子であることを特徴とする(1)項又は(2)項記
載の多孔質セラミック製品。 (4)ガラス質中空球状粗粒子が、人工発泡ガラス質粗
粒子であることを特徴とする(1)項又は(2)項記載
の多孔質セラミック製品。 (5)多孔質セラミック製品の物理特性が、嵩比重0.
2〜1.5、圧縮強度:5.0〜80kgf/cm
曲げ強度:0.5〜8.0kgf/cmであることを
特徴とする(1)項〜(4)項のいずれか1項に記載の
多孔質セラミック製品。
【0004】(6)粒径0.5〜5.0mmのガラス質
中空球状粗粒子100重量部に対して、有機物細片30
〜70重量%を均質に含有する未焼成セラミック粉体を
含む結合材50〜600重量部が混合された混合物を成
形し、乾燥した後、750〜1200℃で焼成すること
を特徴とする多孔質セラミック製品の製造方法。 (7)有機物細片の粒径が10〜2000μmであるこ
とを特徴とする(6)項記載の多孔質セラミック製品の
製造方法。 (8)結合材中に占める未焼成セラミック粉体が40〜
70重量%であることを特徴とする(6)項又は(7)
項記載の多孔質セラミック製品の製造方法。 (9)結合材が、無機結合材を含むことを特徴とする
(6)項〜(8)項のいずれか1項に記載の多孔質セラ
ミック製品の製造方法。 (10)結合材が、ガラス質粉体を含むことを特徴とす
る(6)項〜(9)項のいずれか1項に記載の多孔質セ
ラミック製品の製造方法。 (11)結合材が、粘土鉱物を含むことを特徴とする
(6)項〜(10)項のいずれか1項に記載の多孔質セ
ラミック製品の製造方法。 (12)結合材が、有機質結合材を含むことを特徴とす
る(6)項〜(11)項のいずれか1項に記載の多孔質
セラミック製品の製造方法。 (13)結合材が、水溶性のアルカリ金属ケイ酸塩を含
むことを特徴とする(6)項〜(12)項のいずれか1
項に記載の多孔質セラミック製品の製造方法。
【0005】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態を以下に説
明する。まず、本願発明で主原料として用いらるガラス
質中空球状粗粒子としては、例えば天然ガラス質発泡粗
粒子である黒曜石細片や真珠岩細片等の高温加熱による
発泡粗粒子であるパーライト、人工ガラス質粗粒子であ
る水砕スラグ細片やシリカ細片の高温加熱発泡粗粒子で
あるスラグバルーンやシリカバルーン等が挙げられ、発
泡球状粗粒子の粒径は0.50〜5.0mmであるもの
が好ましい。その嵩密度は0.1/cm〜1.0/c
のものが好ましい。
【0006】本願発明は、多くのガラス質中空球状粗粒
子間に多孔質セラミックマトリックス焼結体が焼結充填
された状態の多孔質セラミック製品を提供するものであ
るが、その製造においては、まず成形性を付与させるた
め、ガラス質中空球状粗粒子と有機物細片を混有させた
未焼成セラミックマトリックス生成材料(結合材)との
均質混合物を加水あるいは可塑化材を添加混合して、生
地となし、それを一定形状に成形し、乾燥した後、焼成
することが好ましい。前記未焼成セラミックマトリック
ス生成材料中の有機物細片としては、高温加熱により揮
発焼失するもので、例えば木材・竹材・穀類等の植物細
片、脂肪細片、プランクトン等の動物細片、ポリスチロ
ール、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂細片
が挙げられる。さらに、有機質短繊維、例えばナイロン
短繊維、ポリプロピレン短繊維等も使用できる。上記植
物細片としては、加工食品も採用でき、例えば茹であげ
たうどんやそうめん等の細断片を使用することもでき
る。
【0007】また、焼成によりセラミックスマトリック
スを生成する未焼成セラミックとしては、例えば長石、
陶土、粘土鉱物等のケイ酸アルミニウム系無機材料が挙
げられ、それらには焼結剤としてのアルカリ金属・アル
カリ土類金属ケイ酸塩、ガラス粉、釉薬粉等を添加する
ことが好ましく、さらに無機系粘結材の水溶性アルカリ
ケイ酸塩(水ガラス)や有機質粘結材のコーンスター
チ、CMC等を添加したものが好ましい。なお、成形の
ための可塑性付与材としては、通常有機系のもの、例え
ば前記粘結材と同じコーンスターチ、CMCやアルギン
酸ソーダー、PVA、ポリアクリル系エマルジン、多価
アルコール系ワックス等を添加使用することができる。
なお、水溶性アルカリケイ酸塩(水ガラス)は成形用及
び焼結用に共用される可塑性付与材兼焼結剤として好ま
しいものであるが、これは液状のもの(水溶液)をその
まま使用しても、あるいは粉末状のものに水を加え混合
して使用してもよい。
【0008】本願発明においては、さらに耐熱性補強材
を加配することもできる。このような耐熱性補強材とし
ては、例えば鉱滓、シャモット等が採用でき、これら耐
熱性補強材を加配し、焼結して得られた多孔質セラミッ
ク製品は、高い機械的強度及び耐熱性を備えたものとな
る。
【0009】上記のようなガラス質中空球状粗粒子に、
有機物細片を含む結合材を均質に混合した混合物を所要
形状に成形した後、乾燥し、750〜1200℃程度の
焼成温度域において焼結させることにより、多孔質セラ
ミック製品を得ることができる。
【0010】上記発明のセラミックス製品の配合組成に
おいて、ガラス質中空球状粗粒子を用いるのは、該粗粒
子は黒曜石、真珠岩等の天然ガラス等を原料にして多量
に生産され価格も安価で、内部が中空で軽量であり、か
つ一定の強度も備えているため、これを主要構成材料と
することにより製品の軽量化及びある程度の強度向上に
寄与するためであり、さらにそれがガラス質であるか
ら、その周りに接触充填されるセラミックマトリックス
との焼結接合が容易であり、その結果焼成製品はガラス
質球状粗粒子表層とセラミックマトリックスが強固に結
合して、全体強度が向上するのである。そして、主原料
としてガラス質中空球状粗粒子を用いたことにより、製
品の空隙率を多大に確保し、かつ有機物細片及び未焼成
セラミックセラミックを含む結合材を使用したことによ
りに、製品の空隙率を多大に確保することができるので
ある。なお、該セラミック製品中には、素材中の各ガラ
ス質中空球状粗粒子同士の接触部分(以下、第1点接触
部分という)間に形成される大きな空隙部(以下、第1
空隙部という)、及び第1空隙部内に充填されたセラミ
ックマトリックス内の有機物細片の消失孔である空隙部
(以下、第2空隙部という)の2種の多量の空隙部が存
在するため、全体の空隙率が高く、かつ第1,第2空隙
部が接続状態となって連通する結果、軽量化及び良好な
通気性・通液性が確保される。さらに、ガラス質中空球
状粗粒子は、750〜1200℃に加熱された際に、高
温部(約1000〜1200℃)の加熱領域で加熱され
ると、各粗粒子は、熔融、発泡して所々に部分的に発泡
穴が形成されたものとなり、各粗粒子自体がその球状壁
の所々に貫通穴を備えるものとなる結果、より良好な通
気性・通液性が実現される。よって、本発明の多孔質セ
ラミック製品は、下記のような材料として利用できる。
軽量タイル、軽量壁板パネル、断熱材料、吸音材料、濾
過材料、触媒を担持させた触媒、微生物を利用する排水
処理に使用される各種バクテリア、細菌類を担持した生
物学的排水処理材料、遠赤外線放射材料、各種フェライ
トなどを組成物素材とした電波吸収性パネル等。
【0011】
【実施例】本願発明の実施例を以下に説明する。 [実施例1] ガラス質球状粗粒子(粒径1〜2mm) (パーライト) 100重量部 に、下記組成の結合材を70重量部を添加混合した。 珪酸ソーダ(3号) 30重量% 蛍石粉末 15重量% 陶石粉末 30重量% 発泡スチロール微小球 5重量% メトローズ 5重量% 水 15重量% 得られた上記混合配合物を型枠に投入し低圧成形してタ
イル状成形体を得た後、乾燥し、その後950℃の焼成
帯で、90分間焼結させた。この結果、得られた多孔質
セラミックス製品はカサ比重が1以下であり、圧縮強度
30〜50kg/cm、高温耐熱性(1000℃以
上)・耐熱衝撃性に優れ、かつ通気性・通水性に優れ吸
音率も高いものであった。
【0012】[実施例2] ガラス質球状粗粒子(粒径1〜2mm) (パーライト) 100重量部 に、下記組成の結合材を100重量部を添加混合した。 蛍石粉末 10重量% ガラス粉末 15重量% カオリン粉末 30重量% ポリメタアクリル樹脂微細物 10重量% メトローズ 5重量% 水 30重量% 上記混合物を型枠に入れてタイル状成形体にした後、1
000℃の焼成帯で、60分間焼結させた。この結果、
得られた多孔質セラミックス製品はカサ比重が1以下で
あり、圧縮強度30〜70kg/cm、高温耐熱性
(1000℃以上)・耐熱衝撃性に優れ、かつ通気性・
通水性に優れ吸音率も高いものであった。
【0013】
【発明の効果】以上の本願発明によれば下記のような優
れた作用効果が得られる。本発明の製造方法において、
主原料としてガラス質中空球状粗粒子を用い、かつ有機
物細片及び未焼成セラミックセラミックを含む結合材を
使用したことによりに、製品の空隙率を多大に確保する
ことができる。なお、該セラミック製品は、生地素材中
に散在した有機物細片の焼失孔が残存するため、マトリ
ックス部分が連通状の多孔質となっていて、気液通過性
が良好となる。また、本発明の多孔質セラミック製品
は、安価なガラス質中空球状粗粒子を主原料とするた
め、製品製造コストが低く、軽量建材等として採用でき
る。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数のガラス質中空球状粗粒子の間を多孔
    質セラミックマトリックス焼結体が結合充填してなり、
    かつ前記多孔質セラミックマトリックス焼結体中の多孔
    質空隙部が有機物細片の焼失孔であることを特徴とする
    多孔質セラミック製品。
  2. 【請求項2】粒径0.5〜5.0mmのガラス質中空球
    状粗粒子100重量部に対して、多孔質セラミックマト
    リックス焼結体10〜500重量部が均質混在した焼結
    体であり、かつ前記多孔質セラミックマトリックス焼結
    体中の多孔質空隙部が有機物細片の焼失孔であることを
    特徴とする多孔質セラミック製品。
  3. 【請求項3】ガラス質中空球状粗粒子が、天然ガラス質
    発泡体粗粒子であることを特徴とする請求項1又は2記
    載の多孔質セラミック製品。
  4. 【請求項4】ガラス質中空球状粗粒子が、人工発泡ガラ
    ス質粗粒子であることを特徴とする請求項1又は2記載
    の多孔質セラミック製品。
  5. 【請求項5】多孔質セラミック製品の物理特性が、嵩比
    重0.2〜1.5、圧縮強度:5.0〜80kgf/c
    、曲げ強度:0.5〜8.0kgf/cmである
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の
    多孔質セラミック製品。
  6. 【請求項6】粒径0.5〜5.0mmのガラス質中空球
    状粗粒子100重量部に対して、有機物細片30〜70
    重量%を均質に含有する未焼成セラミック粉体を含む結
    合材50〜600重量部が混合された混合物を成形し、
    乾燥した後、750〜1200℃で焼成することを特徴
    とする多孔質セラミック製品の製造方法。
  7. 【請求項7】有機物細片の粒径が10〜2000μmで
    あることを特徴とする請求項6記載の多孔質セラミック
    製品の製造方法。
  8. 【請求項8】結合材中に占める未焼成セラミック粉体が
    40〜70重量%であることを特徴とする請求項6又は
    7記載の多孔質セラミック製品の製造方法。
  9. 【請求項9】結合材が、無機結合材を含むことを特徴と
    する請求項6〜8のいずれか1項に記載の多孔質セラミ
    ック製品の製造方法。
  10. 【請求項10】結合材が、ガラス質粉体を含むことを特
    徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の多孔質セ
    ラミック製品の製造方法。
  11. 【請求項11】結合材が、粘土鉱物を含むことを特徴と
    する請求項6〜10のいずれか1項に記載の多孔質セラ
    ミック製品の製造方法。
  12. 【請求項12】結合材が、有機質結合材を含むことを特
    徴とする請求項6〜11のいずれか1項に記載の多孔質
    セラミック製品の製造方法。
  13. 【請求項13】結合材が、水溶性のアルカリ金属ケイ酸
    塩を含むことを特徴とする請求項6〜12のいずれか1
    項に記載の多孔質セラミック製品の製造方法。
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