JPS59223262A - 多孔性アルミナ成形体の製造方法 - Google Patents

多孔性アルミナ成形体の製造方法

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JPS59223262A
JPS59223262A JP9404483A JP9404483A JPS59223262A JP S59223262 A JPS59223262 A JP S59223262A JP 9404483 A JP9404483 A JP 9404483A JP 9404483 A JP9404483 A JP 9404483A JP S59223262 A JPS59223262 A JP S59223262A
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JP
Japan
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alumina
diameter
fibrous
porous
temperature
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JP9404483A
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麻生 功
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多孔性アルミナ成形体の製造方法に関し、新規
な繊維状アルミナを原料とじて気孔の径が微小でありな
がら気孔率が大きい多孔性アルミナ成形体の製造方法を
提供する。
多孔性アルミナ成形体は、フィルター、断熱材、吸音材
、吸着材、触媒担体等の広い分野で用いられている。従
来、多孔性アルミナ成形体は一般に所定の大きさの球状
のアルミナ粒子を原料として目的形状の成形物を作製し
、これを焼成する方法で製造されている。
この場合、焼成した球状の粒子が骨格となりその粒子ど
うしの間の空隙が気孔を形成する。
このような多孔性アルミナ成形体の製造方法においては
、所定の粒径の粒子を用いることにより、気孔の直径(
以下孔径という)が1ミクロン程度から数100ミクロ
ンの広い範囲で制御できるという利点を有する。しかし
ながら、必然的に成形体の容積のうち気孔よりも骨格の
占める容積の割合が大きくなるため、すなわち気孔率が
小さくなるため、流体透過性が悪くまた重量物となると
いう欠点がある。
<L来、小気孔径、高気孔孕の多孔体としては、セルロ
ース等の有@質またはガラス繊維等の無機質のr7It
維を骨格とするものがあるがこれらは耐熱、耐薬品性に
矛しいという欠点をもっている。
最近、アルミナ粉体等のセラミック粉体を原料として海
綿状の形状に成形し、焼結し、た多孔体、いわゆるセラ
ミックフオームと呼ばれる多孔性セラミック成形体が製
造されている。このものは、気孔部の*#が骨格のそれ
を上まわるため、気孔率の大きい軽量物で流体透過性に
優れる。しかしその反面、孔径が数100ミクロン以上
となり、それより微小な気孔径のものは得がたいという
欠点を有する。
本発明者は、上記の方法で製造される多孔性7ルミカ成
形体のもつ欠点を改良すべく検討した結果、以下に述べ
る新規な繊維状塩基性硫酸アルミニウムまたは繊維状ア
ルミナを原料とすることによって、平均気孔径が0.1
〜5ミクpンと微小でありながら、気孔率が;50〜9
0%と大きい軽量な多孔性アルミナ成形体を得ることが
できることを見出し、本発明を完成した。ずなゎち、本
発明は直径が0.1〜1ミクロン、長さの直径に対する
比が20以1である繊維状塩基性硫酸アルミニウムまた
は繊維状アルミナで構成された成形物を製造し、次℃・
で該成形物を20〜1200%未満の温度で乾燥または
焼成することを特徴とする多孔性アルミナ成形体の製造
方法を提供するものである。また本発明は、直径が01
〜1ミクロン、長さの直径に対する比が20以上である
繊維状塩基性硫酸アルミニウムを用いて成形物を製造し
、次いで該成形物を900℃以上乃至1200℃未満の
温度で焼成することを特徴とする多孔性アルミナ成形体
の製造方法をも提供する。
本発明で用いる繊維状塩基性硫酸アルミニウム及び繊維
状アルミナは、〜・ずれも、0.1〜1ミクロンの極め
て微細な直径で、長さの直径に対する比(アスペクト比
)が20以上という形状の新規な化合物である。このよ
うな微Hな繊維状塩基性硫酸アルミニウム(以下P’ 
B Aとも略記する)または繊維状アルミナ(以下FA
とも略記する)を原料とする理由は次のとおりである。
すなわち、多孔性成形体としたとき、骨格が微細な繊維
で構成されるため、骨格の占める容積が気孔部のそれに
比して小さくなる結果、大ぎな気孔率を有するものとな
る。従って、軽量で流体透過抵抗が少ない多孔性アルミ
ナ成形体が得られる。
しかも、微細な繊維どうしの間に形成される空隙が気孔
となるため、その径孔は微小になる。このように本発明
で用いる微細なFBAまたはFAを骨材とすることによ
って、初めて微小な孔径を有するにもかかわらず$jf
tで流体透過性が優れるという従来達成できなかった多
孔性アルミナ成形体を得ることがh」能となる。しかし
ながら、本発明に用いる上記のFBAまたはFAの形状
よりもさらに細い1至のものあるいは繊維の直匝が0.
1〜1ミクロンの要件を満たしても7スベクト比の小さ
い繊維を原料とすると気孔率が低下する欠点が生じ、逆
にさらに太い匝の繊維を用いた場合、気孔径が大きくな
るとともに気孔径の均一性が著しく損われる欠点が生じ
てくる。従って、従来公知のアルミナ繊維′Jt原、■
として本発明の目的物を製造することは出来ない。
本発明の成形体の製造においては、FBAまたはFAの
形状が直径0.1〜1ミクロン。
アスペクト比が20以上を漕たして〜・れば、X線回折
でみた構造が非晶質、結晶式を問わず、あるいはα−ア
ルミナ、r−アルミナ。
δ−アルミナ、η−アルミナ、θ−アルミナ等のいわゆ
る遷移アルミナ、fたこれらが混在しても特に制限なく
原料として匣用できる。
本発明に用いる前記の諸要件を満足するFBAまたはF
Aの製法は、特に限定されるものではないが、代表的な
製法を例示すると次のとおりである。すなわち、一般式
At(OH)cXd (ただし、Xは−r曲のP奥イオ
ンを示し、c +d =3 T O,5<c (1,9
)で衣わされる塩基性アルミニウム塩溶液に可溶性の硫
酸塩を、804/Atのモル比が(、3−c )/2 
(ただし、Cは塩基性アルミニウム塩の一般式At(O
H)cX(1における符号)の値となるまでの添加時間
T(単位;時間)がT<−140+28を満足するよう
な添加速度で添加することによって、平均直径が0.0
54りpン以上3ミクーン未満、通常は0.1〜0.5
ミクpン程度で、長さが、5ミクロン以上150ミクロ
ン以下の一般式At (OH)a (804)b−n 
f(s O(ただし、a + 2 b = 3 、2.
32 <a<2.44゜0.28<b<0.34 、0
<n<10 )で表わされる繊維伏塩基性硫酸アルミニ
ウム(FBA)が得られる。
一般式A4(OH)cX(1で表わされる塩基性アルミ
ニウム塩は、種々の方法によって製造することができる
が、最も好ましい方法は一価の陰イオンのアルミニウム
塩、例えば塩化アルミニウム、硝酸7ルミニウム、臭化
アルミニウム、沃化アルミニウム、クエン酸アルミニウ
ム、酢酸アルミニウム等、好ましくは塩化アルミ、;ウ
ムラ硝酸アルミ3つ”・就中塩化アルミニウムの水m液
にアルカリを添加する方法である。アルカリとしては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等が用
いられる。
また、塩基性アルミニウム塩溶液に添加する’ol溶性
の硫酸塩としては、例えば硫酸ナトリウム、硫酸カリウ
ム、硫酸アンモニウム等を用いればよい。
こうして得たFI3Aはそのまま本発すjの原料と出来
る。またこのFBAを焼成することによって、上記の絨
維形状がほぼ保持されたFAを得ることができ、該FA
は本発明の原料として有用である。例えばFBAを10
00℃で焼成すると繊維状γ−アルミナが、 1200
℃で焼成すると繊維状α−フルミナが得られる。
FBAまたはFAで構成された成形物を得る方法は、特
に限定されるものではなく、泥鋳込成形、振動鋳込成形
、湿式あるいは乾式加圧成形、押出成形等の公知の方法
が利用できる。また成形物の形状もペレット状1球状、
板状、塊状9円筒状等使用目的に応じて適宜選択すれば
よい。成形物を得るのに際し成形助剤を添加するのも効
果的である。成形助剤についても特別の制限はなく、粉
粒体等の成形に用いられる公知のものが使用できる。
例えば、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラ
ール、#?リビニールビロリドン。
アルギン酸塩、メチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース、*粉、フェノール樹脂。
メラミン樹脂等の有機系成形助剤、ケイ酸ソーダ、ケイ
酸エチル、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、塩
基性塩化アルミニウム。
リン酸アルミニウム等の無機系成形助剤を一種あるいは
二種以上用いることができる。
得られた成形物は、適当な方法で乾燥及び/または焼成
に付して多孔性アルミナ成形体とする。本発明において
は、乾燥または焼成装置、焼成条件についても制限はな
く、成形物の形状、成形助剤の種類あるいは成形体の気
!L率、気孔径、流体透過性9機械的強度等の要求に応
じて最適の装置9条件を定めればよい。焼成条件につい
ては、例えば空気雰囲気中で行うことができ、温度は1
200”C未満の温度下に、時間は1分以上好ましくは
10分〜数日の範囲で選べばよい。また、前記の成形物
を焼成する温度は、一般に150”C以上で結晶水、O
H基の離脱現象がみられるので、一般には150″C以
上乃至1200 ”C未満の温度を採用すればよい。一
般には焼成する温度が低下すると成形物の強度が低下す
る傾向があるので、通常は300℃以上好ましくは50
0℃以上更に好ましくは900℃以上の温度を選ぶのが
好ましい。
更にまた前記成形物から付着水分あるいは成形時に用い
る溶剤などを単に分離乾燥する場合は、これらの水分あ
るいは溶剤等が蒸発する温度であればよい。該乾燥温度
としては一般に20℃以上乃至150℃未満の範囲の温
度が好適に使用される。
本発明の多孔性アルミナ成形体は次ぎのような方法によ
っても製造することが出来る。
すなわち、前記で得られたFBAを用いて成形物を製造
し、1次いで得られた該成形物を例えば空気雰囲気下に
900℃以上乃至1200℃未満の温度で焼成すること
によって良好な多孔性アルミナ成形体を製造することが
出来る。上記焼成温度が900℃より低い場合はFBA
をアルミナに変換出来ないので、原料として前記FBA
を用いる場合に限り本発明の多孔性アルミナ成形体を得
ることが出来ない。また前記温度が1200℃以上にな
ると得られる多孔性アルミナ成形体は焼結体となる。
得られた多孔性アルミナ成形体は、繊維どうしの間に形
成された空隙を気孔として有するものである。成形方法
、焼結条件等によって異なるが、本発明にお℃・ては一
般に平均孔径0,1〜5ミクロンの微細な気孔をもち、
気孔率50〜90%の多孔性アルミナ成形体を得ること
ができる。
こうして得られた多孔性アルミナ成形体は従来公知の多
孔性セラミック成形体の利用分野において用いることが
できる。例えば、板状あるいは円筒状の成形体にして、
微細な孔径をもちながら流体透過抵抗が低いという利点
を生かし、耐熱、耐薬品性のフィルターとして有効に利
用できる。また、塊状の成形体にして、高温用耐火断熱
17ンガ等の断熱材あるいは吸音材に用いることができ
る。ベレット状や球状の成形体とすれば、その内部に微
細な気孔を有する耐熱性触媒担体あるいは吸着材に使用
できる等、本発明で製造される多孔性アルミナ成形体の
利用価値は多大である。
本発明を具体的に説明するた・め、以下実施例を示すが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例 1 ビーカーに1/2N−AtC1s水溶液1000dを入
れて攪拌しておき、これKl/2N−NH,OH水溶液
466dを2.5m/分の速度で添加した。得られた水
溶液は、理論的に一般式A4(OH)1.46Ctl、
eoで表わされる組成の塩基性塩化アルミニウムの水溶
液である。
この塩基性塩化アルミニウム水溶液を攪拌しつつ、1/
4N−NalSO4水溶液1423dを5.9 air
 7分の速度で添加して繊維状塩基性硫酸アルミニウム
粒子の懸濁液を得た。以上の反応は全て室温にて行った
。懸濁液から繊維状塩基性硫酸アルミニウムの粒子を濾
別し、水洗後60℃で乾燥した。こうして得た繊維状塩
基性硫酸アルミニウムは、一般式%式% 表わされるものであった。上記方法で得られた塩基性硫
111フルミニウムを空気雰囲気下に空気炉中、115
0℃で30分焼成して繊維状アルミナを得た。その粒子
は、走査電子顕微鏡による観察から、直径が0.1〜0
.5ミクロン、長さが40〜100ミクロンの形状を有
し、またX線回折においてδ−アルミナ(一部α−アル
ミナを含む)の回折パターンを示した。
上記繊維状アルミナ粒子41!を2%ポリビニルアルコ
ール水溶液100dに懸濁させ、吸引濾過後濾過ケーキ
を60℃で乾燥することによって、繊維状アルミナから
なる直往50絽、厚さ4mmの円板状成形体を作製した
。この成形体の気孔径の分布及び気孔容積を水銀圧入法
で測定した結果、気孔径は0.6〜3ミクロンの範囲に
分布し、気孔容積は1.8 ctl /Iであった。気
孔容積で平均した気孔径(平均気孔径)は0.8ミクロ
ンまた気孔容積と成形体全体の容積とから計算した気孔
率は76%であった。また曲げ強度は45KP/cdで
あった。
実施例 2 実施例1と同様にして製造した繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムを、電気炉中空気雰囲気下900℃で30分焼成
して繊維状アルミナを得た。該繊維状アルミナの粒子は
走査電子顕微鏡による観察から、直径が約0.1〜0.
5ミクロン、長さが約40〜100ミクロンの形状を有
し、またX線回折においてr−フルミナの回折パターン
を示した。
上記繊維状アルミナ0.7 、Pを50Cr/lの水に
懸濁させ、吸引濾過後ケーキを60°Cで乾燥すること
によって、直径約70朋、厚さ約0.4龍のシートを得
た。このシートは、走査電子顕微鏡による観察から直径
が約o、 i〜0.5ミクpン、長さが約30〜80ミ
クロンの繊維状アルミナを骨格とする多孔性シートであ
った。該シートの平均気孔径と気孔容秋はそれぞれ1.
5ミクロンと1.8CI+t/gであった。気孔容積と
多孔体全体の容積とから計算した気孔率は82%である
。また曲げ強度は24KP/cdであった。
実施例 3 実施例1と同様にして、繊維状塩基性硫酸アルミニウム
の懸濁液を得た。この懸濁液を吸引濾過彼、得られた濾
過ケーキを60℃で乾燥させて繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウム・の円板状成形物を作製した。この成形物を11
00℃で1時間焼成して直径40闘、厚さ2朋の繊維状
アルミナからなる円板を得た。この円板は、走査電子顕
微鏡による観察から直径が0.1〜0.5ミクロン、長
さが40〜80ミクpンの繊維状アルミナを骨格とする
多孔体であった。これを試料Aとする、 次に比較のため、α−アルミナの球状粒7を原料として
アルミナ多孔体を作製した。すなわち、平均粒径約10
ミクロンに調整したα−アルミナ粉末6,5gに結合材
としてフpイダルシリ力を8 s On とし’C0,
7g加えて直径40鮎の成形屋に充填、加圧成形して円
板状成形物を得た。これを1300℃で3時間焼成して
、直径36鰭、厚さ2.3鰭の多孔体を作製した。これ
を比較試料Bとする。走査電子顕微鏡による観察によれ
ば、比較試料Bは球状粒子どうしが焼結して骨格をなす
多孔体であった。
試料A及び比較試料Bの平均気孔径及び気孔率を第1表
1/C示す。また差圧2 KP/cl 、温度20℃に
て測定した空気透過流量を試料厚さ1crn、面積xc
rAに換gして第1表に示した。
第1表より本発明の試料Aは、球状粒子を骨格とする比
較試料Bにくらべ優れた流体透過性を有することがわか
る。
第    1    表 実施例 4 実施例1と同様にして得た繊維状塩基性硫酸アルミニウ
ムの懸濁液を吸引濾過し、得られた濾過シートを洗浄後
、60℃で乾燥することによって、繊維状塩基性硫酸ア
ルミニウムからなるシート状成形物を作製した。この成
形物を1100°°Cで30分間焼成して厚さ約0.2
朋のシートを得た。該シートは、直径が0.1〜0.5
ミクロン、長さが40〜80ミクロンの繊維状アルミナ
を骨格とする多孔体であった。平均気孔区は2.0ミク
pン、気孔率は78%である。
上記繊維状アルミナからなるシートを用いて以下のよう
にアルミナ繊維強化エポキシ樹脂板を作製した。すなわ
ち、該シートにエポキシ樹脂(シェル化学社製;エビコ
ー) 1001−B−80,溶媒として20%のメヂー
ルエチルケトンを含む)と硬化剤(ジシノジ7ミド及び
ベンジルジメチルアミン、樹脂100重量部に対してそ
れぞれ4重量部及び0.2重量部)及び溶媒(7セトン
及び水、樹脂100重量部に対してそれぞれ75重量部
及び1089部)とからなるエポキシ樹脂溶液を含浸後
、80℃で30分間乾燥、次いで160℃で5分間乾燥
してプリプレグシートを得た。
このプリプレグシートを8枚積層し、圧力100KFI
/cr/l、温度160”Cで30分間熱プレス後、更
に180℃で1時間熱処理して樹脂を硬化させ、厚さ1
.2門、アルミナ充填率50重量%の平板を得た。この
平板は、引張弾性率(25℃)が7 X 10’ Kg
lcr& 、電気体積抵抗率(常態)が5 X 10”
Ω・傭、また熱伝導率(20℃)が0.53Keal/
m−hr−にであった。
特許出願人 徳山曹達株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11直径が0.1〜1ミクロン、長さの直径に対する
    比が20以上である繊維状アルミナを用いて成形物を製
    造し、次いで該成形物を20℃以上乃至1200℃未満
    の温度で乾燥または焼成することを特徴とする多孔性ア
    ルミナ成形体の製造方法。 (2)直径が0.1〜1ミクロン、長さの直径に対する
    比が20以上である繊維状塩基性硫酸アルミニウムを用
    いて成形物を製造し、次いで咳成形物を900℃以上乃
    至1200℃未満の温度で焼成することを特徴とする多
    孔性アルミナ成形体の製造方法。
JP9404483A 1983-05-30 1983-05-30 多孔性アルミナ成形体の製造方法 Pending JPS59223262A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109665822A (zh) * 2019-01-12 2019-04-23 东北大学 一种多孔氧化铝复合陶瓷粉制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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