JPS60204652A - 多孔質硬体の製造方法 - Google Patents

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、ｌｉｉ！靭で、且つその内部には、均一容積
を有する微小な連続気孔が、均等配分に形成している新
規な多孔質硬体の製造方法に関するものである。

従来、窯業生産される多孔質体は、その内部に形成され
た気孔のうちの開孔、特に連続気孔が多く形成されたも
のであり、その用途としては、窯業界や製鉄業界等で用
いる焼成炉等において、バーナーの均等火炎を射出する
火炎透過材として用いられたり、また窯業界において混
濁液、ｌｒ２’Ｊｕ中の水分を排除する濾過材や乾式プ
レス用の型材として用いられたり、更に建築業界におい
ては、吸音材、断熱利、散気材として用いられる等、椋
々分野に汎用されていた。上記多孔質体の製造方法とし
ては、無機粉体に所定量の結合剤を添加して、これを加
圧成形し、次に高温による焼成をして多孔質体を製造す
るというものが公知であった。

しかし、上記の如き従来の多孔質体は、ぞの製造時にお
ける、各原料の粒度分布の配合が大変複雑困難且つ面倒
なものとされていた。例えば、無機粉体の粒度分布は、
その充填率によって大きく左右されるものである。

例えば、該無機粉体の充填率は、その数値が高くなると
、加圧成形後の素地強度は強くなるが、これにつれて気
孔率が減少してしまう。また、これとは逆に、無機粉体
の充填率を小さい数値にすると、加圧成形後の素地強度
は弱くなってしまうが、これとは反対に気孔率が増加す
る。従ってこのような欠点を克服するために、前記無機
粉体の粒度分布を調節する場合は、前記の如き相反する
欠点を考慮に入れて調節しなければならず、その粒度分
布の範Ｕ■は、大変広いものとなってしまう。従って従
来は、単位体積当たりに形成された連続気孔の内容積が
広範囲にバラツキ易かった。

また、上記多孔質体には、ポーラスレンガ、ポーラスガ
ラス等という悉（あり、これらは公知である。該ポーラ
スレンガ、ポーラスガラス等は、いずれも、加圧成形後
の生素地を、溶剤の中に浸漬させることによって、その
内部の特定粒子を溶出し、その後に残る隙間を連続気孔
とするものであった。しかし、この方法では、特定粒子
の溶出に多大な時間がかかり、またその溶剤として、高
濃度の塩基性剤等を用いるため、その製造作業は、非常
に危険を伴っていた。

一方、セラミック製以外において、金属粉を焼結して上
記の如き無数の連続気孔を有する金属多孔性体を製造す
る方法についても公知である。該金属多孔性体の製造方
法には、非常な高温による焼結工程が必要であるため、
大損りな装置を必要とするばかりでなく、製造コストが
高騰化する。

更に、焼結後の金属は著しく収縮変形するものであるか
ら、全体的な製品寸法が著しくバラツクばかりでなく、
その収縮変形時には、前記焼結によって内部に形成され
た連続気孔が閉ざされて閉孔となることもあった。また
、この製造方法においても、前記ポーラスレンガ、ポー
ラスガラス等と同様に、高濃度の溶剤を用いるものであ
った６本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたもの
であって、多孔質体内に、均一容積の微小な連続気孔が
均等配分に形成でき、しかも、上記多孔質体の強度が強
靭（以下、これを多孔質硬体という）に製造できる簡単
且つ新規な多孔質硬体の製造方法（以下、本発明方法と
いう）を提供することを目的とする。

本発明に係る多孔質硬体の製造方法の要旨は、平均粒径
が１〜２００μｍの無機粉体等からなる基礎粉体を１０
０重量部と、熱硬化性樹脂等の結合剤を３〜４０重量部
とを混合したものを基剤とし、該基剤に前記基礎粉体の
粒径よりも細かい塩基性仮眠膨剤を、前記基剤の体積に
対する０、０１〜１の体積比で添加し、これらを混練し
加圧成形して成形生素地を得、該成形生素地に前記結合
剤が硬化するに十分な温度を加えて硬化成形体となし、
しかる後、該硬化成形体に減圧処理と超音波微振動処理
とを交互に施して、硬化成形体内の仮賦形剤を排出する
ことによりその内部に微細な連続気孔を均一分布さゼる
ことである。

以下本発明の詳細な説明すると次のとおりである。

本発明方法で得られる多孔質硬体が備える諸条件で、必
要とする各数値範囲は、次のとおりである。

気孔の内容積（粒径に換算する）　−１〜１００　μｍ
気孔率（単位体積当たりに占める量）・−５〜８０％強
度（曲げに対する値）−’−”−’−−−−−−−−−
−−２０　ｋｇｆ　／　ｃＡ本発明方法に用いる混６合
原料は、基礎粉体と結合剤とを混合した基剤と、該基剤
に添加する仮賦形剤とからなる。

前記基剤を構成するうぢの基礎粉体は、無機粉体等であ
って、その平均粒径は、１〜２００μｍの範囲内に限定
されている。これは例えば、１μｍよりも細かい粒径の
基礎粉体が混入された場合は、形成後の多孔質硬体内の
気孔の数が、所望の数だけ得られなかったり、又は単位
気孔数カたりの内容積が狭くなりすぎる恐れがある。ま
た、逆に、前記平均粒径が２００μｍよりも粗い場合で
は、気孔の内容積が大きくなりすぎる。

また、前記基剤を構成するうちのもう一方の結合剤は、
前記基礎粉体を相互に連結させるものである。ｙ結合剤
は、液体状のものであっても粉体状のものであってもよ
いが、粉体状のものである場合には、その平均粒径が、
前記基礎粉体の平均粒径よりも細かいことが必要である
。これは、結合剤は、後述する如く混合量を数値限定し
ている。

つまり、粉体状結合剤の平均粒径が、前記基礎粉体の平
均粒径よりもｆ’ｌｔいということは、当然の如く結合
剤粒子の敬も少なく、混合原料製造時の混合時には、前
記各基礎粉体の粒子間に、当該粉体伏結合剤が均等に配
分されない。従って、その硬化後にも、多孔質硬体に充
分な結合強度が得られなくなる。このようなことから、
結合剤の平均粒径は、前記基礎粉体よりも相かいものと
されている。そして、と記の如き結合剤としては、例え
ばメラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル
、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エボナイト等の熱硬化
性＋Ｍ脂等が考えられる。

仮眠膨剤は、前記基礎粉体と結合剤とからなる基剤との
混合時に、該基剤の各粒子間に均等配分充填され、その
後の加圧プレス時において、前記各基剤の粒子間に形成
される微小隙間が、プレス圧縮によって潰されないよう
に形成保持し、前記結合剤の硬化後に排出されるもので
ある。仮眠膨剤の平均粒径は、前記基礎粉体及び結合剤
よりも更に細かいことが必要である。これは、当該仮賦
形剤は、前記した如く前記基礎粉体と結合剤との混合さ
れた基剤の各粒子間隙間に詰るものであるから、もし仮
にこの粒径が基礎粉体や結合剤よりも粗いと、前記基剤
の粒子間隙間に詰ることができず、加圧後の素地強度に
支障を来すものとなる。

そして、この仮眠膨剤としては、塩基性の塩化力ルシュ
ウム、塩化カリウム、硫酸マグネシウム。

硫酸ナトリウム等が考えられる。

前記基剤に仮眠膨剤を添加する割合は、基剤の体積を１
とするときに０．０１〜１の体積比である。

また、基剤を構成する基礎粉体と結合剤との混合割合は
、基礎粉体を１００重量部とするとき、結合剤が３〜４
０重量部の範囲である。これらの数値限定理由は、次の
如くである。まず、基礎粉体に対する結合剤の混合割合
が３重量部よりも少ない場合は、充分な結合力が得られ
ず、また４０重量部よりも多い場合は、基礎粉体の各粒
子間に形成される隙間を殆ど埋めてしまい、気孔が形成
できない。

また、基礎粉体と結合剤とが混合された上記基剤の体積
に対して、これに添加する仮眠膨剤の体積比が０．Ｏｌ
よりも少ない場合は、基礎粉体の各粒子間に形成される
隙間を形成することができず、加圧プレス時には、その
殆どの気孔が滑れてしまう。

逆に、この体積比が１よりも多い場合は、加圧プレス後
の生素地の結合強度が弱くなる。

このようにして得られた上記混合原料を、次に、例えば
板状、棒状５ブロツク状をした適宜の成形型に充填し、
これを加圧して成形生素地に形成する。

次に、上記成形生素地を火炉、窯、オーブン等）ａ宜の
加熱器に入れる。そして、該加熱器の器内温度を、成形
生素地内の結合剤が硬化するに充分な温度に上昇させて
、これを硬化させ、硬化成形体とする。

そして、該硬化成形体を一旦水中に漬けて、当該硬化成
形体中に含有する仮眠膨剤に水分を含ませる。しかる後
、該硬化成形体に減圧処理と超音波微振動処理とを交互
に施して、硬化成形体内の仮眠膨剤を排出することによ
りその内部に微細な連続気孔を均一分布させる。

前記減圧処理は、上記の如く硬化成形体の水１月゛シ漬
によって、その内部の仮眠膨剤が液体状になっている硬
化成形体を、真空デシケータ−内に装甲し、その内気圧
を徐々に下げてゆくことで、この減圧によって生じる水
の膨張流出を利用して、該水と共に、仮眠膨剤を排出さ
せるというものである。

また、超音波微振動処理は、水が充満された容器と超音
波微振動機構とを用いて行なうものであり、従来公知の
ものである。該超音波微振動処理は、前記の如き一回の
減圧処理だけでは、仮眠膨剤が完全に排出せず、この減
圧処理を幾回も繰り返すために行なうものであって、水
中で前記硬化成形体に微振動をあたえることによって、
水分の浸透速度を促進させるものである。

〈実施例１〉 基礎粉体として粒径が５０〜８０μｍのアルミナ粉を用
意し、結合剤として粒径が３０〜４０μｍの粉末フェノ
ール樹脂を用意し、また仮眠膨剤として粒径が１〜３０
μｍの塩化ナトリウム微粉を用怠した。

上記の如き基礎粉体を１００重金部と、結合剤２０重量
部と、仮眠膨剤５０重量部と、そして潤滑剤として５臣
量郁の白灯油とをミキサーに装填して３分間混練し、混
合原料を得た。

次に、上記の如き混合原料を、成形型の中に充填して１
００　ｋＢｆ　／　ｃｆで加圧プレスし、ｔｉｉｔ　１
　ｃａｎ　。

横１ｃｍ、長さ９ｃｍの棒体状の成形生素地を複戟本を
得ノこ。

そして、該成形生寒地をオーブンに挿入して１９０’ｃ
で３０分間加熱し、成形生素地中に含有する結合剤を硬
化させて硬化成形体を得た。ここで、上記複数の硬化成
形体の中から３本を無作為抽出し、各硬化成形体の曲げ
強度について測定した。曲げ強度測定は、硬化成形体の
長手方向の両端から、各５１ずつ内方寄りの点で支持し
、該支点間スパン長さを８Ｃｆｆｌとして、その中間部
に毎分１１の速度で荷重を付加していった。

そして、このような実験から得られた曲げ強度データの
平均値は、約８９　ｋｇｆ　／　ｃＪであった。

しかる後、残った硬化成形体を、−田水中に浸漬し、そ
の後、真空デシケータ−中に入れて７００ｉ＋ｌｌ１１
ｇまで減圧し、この状態を１時間保留した。

このあと、ｒＢＲＡＮｓＯＮＪ社製の超音波洗浄機「モ
デルＢ−１２Ｊを用いて１時間の！ｌｉ音’ｂｌ微振動
処理を行なった。そして、上記減圧処理と、超音波微振
動処理との組合せを１−”Ｊイクルとして、この操作を
総計２４回繰り返し、硬化成形体中の仮眠膨剤を排出し
た。

このようにして得られた本発明に係る多孔性硬体を、水
銀ポロシメーター内に装底して気孔径及び見掛は気孔率
を測定したところ、おおよそ１５〜３５μｍの気孔が、
単位多孔性硬体当たりの有する全気孔の内容積に対して
７６％を占めていることが判明した。又、見掛は気孔率
の平均値は２３％であった。そして、前記硬化成形体の
懸造後に行なった曲げ強度測定を、上記多孔質硬体につ
いても同様に測定した結果、仮眠膨剤の溶出後における
多孔りγ硬体の曲げ強度データの平均イ１７弓；ｌ：、
約８２　ｋＢｆ　／　ＣＩ！であった。

〈実施例２〉 基礎粉体とし°ζ粒径が１０〜５０μｌの珪砂を用意し
、結合剤として主材と硬化剤との混合ｈ’Ｊ合が１００
対６０の２液温合エポキシ樹脂を用意し、また仮眠膨剤
として泣径が１〜３０μｍの塩化すトリウムｊ１々粉を
用意した。

本実施例では、まず、結合剤２０重量部をミキサーに装
量して混練しつつ、充分に混練されたことを確認して、
これＧこ基礎粉体１００重量部と仮眠膨剤４０重量部と
を、この順番で混入し、更に５分間混綿して混合原料を
得た。

次に、Ｌ記の如き混合原料を、成形型の中に充處して２
０ｋｇｆ／ｃｆで加圧プレスし、眠１　ｃｍ　。

＋Ｓｉ　ｌ　ｃｍ　、長さ９ｃｌＮの棒体状の成形生素
地を複数本を得た。

そして、該成形生素地をオーブンに挿入して５０°Ｃで
６時間加熱し、成形生素地中に含有する結合剤を硬化さ
ゼで硬化成形体を得た。そして、前記実施例１と同様に
３本の硬化成形体について曲げ強度測定をした結果、得
られた平均の曲げ強度データの平均値は、約１０６ｋｇ
ｆ　／　ｃｎｔであった。

しかる後、該硬化成形体を、−田水中に／Ｊ−７貴し、
その後、真空デシケータ−中に入れて７００、ｍＨｇま
で減圧し、この状態を１時間保留した。

このあと、ｒＢＲＡＮｓＯＮＪ社製の超音波洗浄機「モ
デルＢ−−１２Ｊを用いて１時間の超音波微振動処理を
行なった。そして、上記減圧処理と、超音波微振りｊ処
理との組合せを１号イクルとして、この操作を総計２４
回繰り返し、硬化成形体中の仮眠膨剤を溶出した。

このようにして得られた本実施例２の多孔性硬体を、前
記実施例１と同様に水銀ポロシメーター内に装填して気
孔径及び見掛は気孔率をＩす定したところ、おおよそ５
〜２５μｍの気孔が、単位多孔性硬体当たりの有する全
気孔の内容積に対して７２％を占めていることが判明し
た。又、見掛＆ｊ気孔率の平均値は１９％であった。そ
して、上記多孔質硬体について、前記硬化成形体の製造
後に行なったと同様に、曲げ強度を測定した結果、仮眠
形削の溶出後における多孔質硬体の曲げ強度データの平
均値は、約９７　ｋｇｆ　／　ｃｔであっノこ。

尚、−ｈ記実施例２において、各原料を混入していく順
番は、特に限定されるものではないが、この実施例では
結合剤としてエポキシ樹脂を用いている。該エポキシ樹
脂は、既述した如く二種類の；１″ｉ。

体が混練されてなるものであるため、その混練に長時間
の作業を必要とする。もしこの混練前に、他の異質物が
混入されると、前記混練作業の能率は著しく減退してし
まう。従って、該結合剤を充分に混練してから、他の各
原料を混入していったほうが混合し易く、又早く混合で
きるということである。また、言うまでもないことであ
るが、各原料は、前記実施例１及び実施例２で用いたも
のに限定されるものではなく、また、前記詳説の如く、
その粒径や混合割合も夫々数値範囲が設けられ、適宜に
選択可能なものとされている。このように、本発明方法
における混合原料の混入内容。

混入割合や製造構成等の細部４才、実施の態様に応じて
適宜変更可能なものである。

以上の説明で明らかなように、本発明に係る多孔質硬体
の製造方法によれば、得られた多孔質硬体は、その内部
に均一な内容積を有する連続気孔が、均等配分に形成さ
れているものである。更に形成させる連続気孔の内容積
は、蹟礎粉体と仮眠形削の粒径及び混入量を、所定され
た各範囲の中で変化させることによって、所望するもの
を簡単に得ることができる。従って、従来のように、全
原料の粒度分布の調節傑作はする必要がなくなり、その
混合作業は非常に簡単になった。また、その製造時には
、従来の如き焼成及び焼結工程が全く必要なく、結合剤
を硬化させるに充分な温度さえ得られればよい。従って
、基硬粉体、結合剤、仮臥形剤等の品種を選択する際に
、各原料の焼結温度を考慮する必要もなく任意且つ自由
に選択することができる。そのうえ、焼成における品質
変化や、焼成後の収縮変化も起こらず、ハイレベルな寸
法籾序−が追及できる。本発明者らの実験結果では、該
寸法精度の程度は線収縮率に換算して、０゜０５％以下
であるというデータが得られた。また、焼成工程がない
ため、多孔質硬体の製造設備が簡素化し、製造コストも
低廉化する。更に従来の如く、高濃度の溶剤を使用しな
いため、製造作業の危険性もない。このように、本発明
方法は画期的な発明であるといえる。

特許１１印ｎ人　伊奈製陶株式会社 代　埋　人　弁即士　内田敏彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、平均粒径が１〜２００μｍの無機粉体等からなる基
   礎粉体を１００重量部と、熱硬化性樹脂等の結合剤を３
   〜４０重量部とを混合したものを基剤とし、該基剤に前
   記基礎粉体の粒径よりも細かい塩基性仮賦形剤を、前記
   基剤の体積に対する０、０１〜１０体禎比で添加し、こ
   れらを混練し加圧成形して成形生素地を得、該成形生素
   地に前記結合剤が硬化するに十分な温度を加えて硬化成
   形体となし、しかる後、該硬化成形体に減圧処理と超音
   波１１々振動処理とを交互に施して、硬化成形体内の仮
   賦形剤を排出することによりその内部に微細な連続気孔
   を均一分布させることを輪数とする多孔質硬体の製造方
   法。