JPS6274409A - 管状セラミツクスろ過材の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は限外ろ適用またはガス拡散分離用として好適
な管状セラミックスろ過材の製造方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ろ過材としてセラミックス多孔体を用いて限外ろ過やガ
ス分離などを行う場合には、その効率を考えると、ろ過
材は可能な限り）Ｗくすることが望ましい。しかし、セ
ラミックス多孔体を単独で薄膜状に成形することは困難
で、また強度面においても問題である。そこで、透過の
障害とならないような、孔径が大きくかつ充分な強度を
有する多孔質セラミックスからなる支持体層と、分離機
能を有する可能な限り薄い微孔層とからなる二層構造、
あるいはさらに上記両層間に中間層を設けた多層構造の
ろ過材が提案されている。

このような多層構造を有するろ過材を作製するのに、こ
れまで多孔質セラミックス上に微粉末を付着させて粉末
層を形成する方法が採用されている。この粉末層を形成
する方法としては乾式法と湿式法とがある。乾式法には
、多孔質セラミックスからなる支持管内に弾性体チュー
ブを挿入するとともに、上記支持管と上記チューブとの
間に微粉末を充填し、その後上記チューブ内の圧力を高
め、空隙内の微粉末を上記支持管に圧着せしめる方法な
どがある（たとえば特開昭５０−７７４１０号公報）。

一方、湿式法としては、多孔質セラミックスからなる支
持管を回転させ、支持管内に微粉末スラリーを供給し、
遠心力によって微粉末を付着させる遠心成形法（たとえ
ば特開昭５０−１９０５７号公報、同５０−７７４１）
号公ｆ）Ｉｆ）や、スラリーの表面電位を利用して電気
泳動によって多孔質セラミックスからなる支持管にスラ
リーを付着させる電気泳動法などがある。

また、多層構造のセラミックスろ過材を得る他の方法と
して、外面に円錐部を有する円柱状ボンデを、多孔質セ
ラミックスからなる支持管内に位置させて、上記支持管
の一端側から他端側に向けて上記円錐部の小径側から通
過させ、これにより上記支持管の内面にあらかじめ設け
た隔膜形成用の粉末の付着層を圧着して、上記支持管の
内面に粉末の圧着層を形成する方法（特開昭５０−７７
４１３号公報）などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの従来法では、分離機能を有する
微孔層の厚みを均一に制御するのが困難な上に、曲管に
は応用できないという問題があった。

したがって、この発明は、上記従来法の問題点を解消し
て、微孔層の厚みを均一に制御することが容易で、しか
も曲管に対しても支障なく適用できる管状セラミックス
ろ過材の製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、多孔質セラミックスからなる支持管の内面に
微孔層を形成するにあたり、球状。

砲弾状などの塗装用プラグとｉ成孔層形成用の粉末を含
むスラリーとを用いて、これらを上記支持管内の一端側
から他端側へ静圧ないし牽引によって移動させるように
したときには、上記支持管が直管であっても曲管であっ
ても均一な厚みを有する微孔層を厚み制御良好に形成で
きるものであることを知り、この発明を完成するに至っ
た。

すなわち、この発明は、塗装用プラグおよびその進行方
向前方側に隣接した微孔層形成用の粉末を含むスラリー
を、多孔質セラミックスからなる支持管内の一端側に位
置させ、塗装用プラグを一端側から他端側に通過させ、
上記支持管の内面と塗装用プラグとの間の空隙部を介し
て上記スラリーを上記支持管の内面に塗布して微孔層を
形成することを特徴とする管状セラミックスろ過材の製
造方法に係るものである。

このようｌ、こ、この発明の方法は、塗装用プラグと微
孔層形成用の粉末を含むスラリーとを用いて、これを静
圧や牽引によって多孔質セラミックスからなる支持管内
の一端側から他端側へ移動させることにより、上記支持
管の内面に微孔層を形成する方法であり、この方法にお
ける上記移動は支持管が直管である場合だけでなく曲管
の場合にも支障な（行えるから、前記従来方法とは異な
って曲管に対しても非常に有効な管状セラミックスろ過
材の製造方法を提供することができる。

しかも、この方法にて形成される微孔層の厚みは、塗装
用プラグの大きさを選択してこのプラグと支持管内面と
の間の空隙を調節することによって任意に制御できるか
ら、薄くてかつ均一な微孔層を簡単に形成でき、これに
より分離性能ないし分離効率の良好な管状セラミックス
ろ過材を得ることが可能となる。

〔発明の構成・作用〕 以下、図面を参考にしてこの発明の方法につき説明する
。第１図は、この発明の方法を直管に適用した例を示す
ものである。

図において、■は、たとえばシリカ、アルミナ、マグネ
シア、チタニア、ジルコニアなどを主成分とする空孔率
が３０〜６０％、平均孔径が０．１〜３０μｍ程度の多
孔質セラミックスからなる支持管である。この支持管の
空孔部内には最終的につまり後述する方法にてスラリー
を塗布したのちに除去可能な水、有ａ？＆体または固体
をあらかじめ含浸させておいてもよい。上記の有機液体
としては、アルコール、アセトン、グリセリンなどの極
性溶剤やトルエン、ヘキサンなどの非極性溶剤を用いる
ことができ、を機固体としてはポリエチレングリコール
などの有機高分子を用いることができる。

このような最終的に除去可能な物質を上記支持管１に含
浸させておくと、これに塗布するべき微粉末スラリーが
支持管を構成する多孔質セラミックス内に浸透しにく（
なるため、スラリー構成成分のひとつとして水ガラスな
どの分散媒に可溶性の無機質バインダーを用いても、塗
布の際に塗布層の組成が変化するという問題が回避され
る。また、固体や表面張力の大きい液体を含浸させた場
合には、管内の圧力が外部に逃げないので塗装用プラグ
の前後における圧力差を塗装用プラグの駆動力とするこ
とも可能となる。

この発明においては、このような支持管１内の一端側に
塗装用プラグ２を位置させる。さらにその進行方向Ｐの
前方側に隣接して微孔層形成用の粉末を含むスラリー３
を位置させる。

上記の塗装用プラグ２としては、金属製などの剛性体や
プラスチック製の可とう性を有する弾性体からなる、球
状、砲弾状または回転楕円体状の物体を用いることがで
きる。剛性体の塗装用プラグを用いた場合には、微孔層
形成用の粉末を含むスラリー３を必要な厚さに塗布でき
る間隙を持たせるために、塗装用プラグ２の外径は支持
管１の内径よりわずかに小さく形成される。一方、弾性
体の塗装用プラグを用いる場合には、支持管１の内径と
ほぼ同じか、やや大きい外径を有する塗装用プラグを用
いてもよい。これは、進行時における塗装用プラグ２の
変形に伴い塗装用プラグ２と管内面との間の空隙部を通
してスラリー３が後方へ流動するためである。

上記のスラリー３としては、一般に微孔層形成用の粉末
、たとえば人造シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニ
アなどの金属酸化物や、その他金属炭化物、金属窒化物
などの数１０〜数１００人程度の鉱物質粉末を、水、ア
ルコールなどの適宜の分散媒に分散させてなるものが用
いられる。また、上記粉末とともに分散媒に溶解する水
ガラスや金属アルコキシドの加水分解物、ポリカルボシ
ランなどの無機質バインダーを用いてなるものが特に好
ましく用いられる。

上記の無機質バインダーは、塗布時の塗膜性を良くする
ための成分として機能し、また塗膜形成後必要に応じて
焼成処理を施す際に溶融して微孔層形成用の粉末を相互
に融着するフリット成分として機能して、ひび割れなど
のない均一な微孔層の形成に役立つものである。この無
機質バインダーを含む場合のスラリーの組成としては、
鉱物質粉体：分散媒：無機質バインダー＝５〜４０：９
５〜４０二Ｏ，０２〜２０　（重量比）の範囲であるの
が好ましい。

このよう乙こして支持管１内の一端側に塗装用プラグ２
およびスラリー３を位置させたのち、支持管１を直立し
て、他端側より綱４を用いて塗装用プラグ２を牽引する
か、あるいは一端側よりコンプレッサー、ガスボンベな
どの静圧発生器５を用いて静圧を発生させることにより
、塗装用プラグ２を支持管１に対して相対的に矢印Ｐで
示す向きに移動させる。これにより、スラリー３は、上
記プラグ２と支持管１の内面との間の空隙部を通して相
対的に後方側に流動して、支持管１の内面に塗布される
。

この塗布後、乾燥してスラリー３中の含浸物質を連敗除
去することにより、またその後必要に応じて焼成処理を
施すことにより、厚みが１〜１，０００μｍ程度の微孔
層６を支持管１の内面に形成させることができる。

第２図は、この発明の方法を曲管に対して適用した例を
示すものである。この場合、前記同様に最終的に除去可
能な物質を含浸させた屈曲部１ａを有する多孔質セラミ
ックスからなる支持管１内の一端側に前記同様の塗装用
プラグ２および微孔層形成用の粉末を含むスラリー３を
位置させるとともに、これらプラグ２およびスラリー３
の進行方向前方側に補助用の塗装用プラグ２′を設けて
、上記両プラグ２．２′の間にスラリー３が介在するよ
うにする。

ついで、支持管１の一端側より静圧発生器５を用いて静
圧を発生させ、２個の塗装用プラグ２゜２′およびスラ
リー３を支持管１の他端側へ押し出すと、塗装用プラグ
２と支持管ｌの内面との間の空隙部よりスラリー３が後
方へ流動し所定膜厚の塗布層が形成される。その後乾燥
し、また必要に応じて焼成を行うことにより、支持管１
の内面に微孔層６を有するセラミックスろ過材が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の方法によると、多孔質セラミ
ックスからなる支持管の内面に薄くてかつ均一な膜厚を
持つ微孔層を簡単に形成することができ、また従来法で
は困難であった曲管に対しても適応が可能である。した
がって、コンパクトな管状セラミックスろ過材を容易に
形成することができる。

〔実施例〕

つぎに、実施例によりこの発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例１ シリカを主成分とする平均孔径０．５μｍ、空孔率４９
．　Ｏ％Ｔ：、外径１８．０ｍｍ、内径１４．ＯＫ＠、
長さ３００ｍの多孔質セラミックスからなる直管状の支
持管を、８０℃で溶融状態のポリエチレングリコール（
分子ＩＩ、５００）中に浸漬し、減圧することにより、
管状多孔質セラミックス内部にポリエチレングリコール
を完全に含浸させた。これを室温まで冷却するとポリエ
チレングリコールは凝固した。つぎに、管内部に流水を
導入することにより余分のポリエチレングリコールを除
去した。

この支持管内の一端側に外径が１４．０　ｍであるポリ
ウレタンフォームからなる球状の塗装用プラグを配置し
、さらにその進行方向前方側に隣接して平均粒子径が２
００人の酸化アルミニウム２８゜８重量部と水ガラス１
０．５重量部および水６０．６重量部からなるスラリー
を配置した。その後、支持管の一端側よりコンプレッサ
ーを用いて０．２　ｋｇ／　ｃｍの圧力で塗装用プラグ
を押し出した。

このようにして得た塗装支持管を、１００℃で３時間乾
燥して、支持管内部の含浸ポリエチレングリコールを除
去したのち、９００°Ｃで焼成することにより、多孔質
セラミックスからなる支持体層と２０μｍ厚の微孔層と
からなる管状セラミックスろ過材を得た。

このろ過材を用いてラテックスの分離を試みたところ、
支持体層のみでは分離が不可能であった０、０９μｍの
ポリスチレンラテックスが９９．８％の排除率で分離さ
れた。

実施例２ シリカを主成分とする平均孔径０．５μｍ、空孔率４９
．０％で、外径１８．０　ｍｍ、内径１４．０　ａｍ、
長さ３００　ｍｍで曲率半径１０ｍｍのアール（屈曲部
）を有する多孔質セラミックスからなるＵ字管を支持管
として、実施例１と同様の処理を行って、多孔質セラミ
ックスからなる支持体層と２０μｍの微孔層とからなる
管状セラミックスろ過材を得た。

このろ過材を用いて、ラテックスの分離を試みたところ
、支持体層のみでは分離が不可能であった０、０９μｍ
のポリスチレンラテックスが９９．８％の排除率で分離
された。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を直管に適用した例を示す断面
図、第２図はこの発明の方法を曲管に適用した例を示す
断面図である。 １・・・支持管、２・・・塗装用プラグ、２′・・・補
助用の塗装用プラグ、３・・・微孔層形成用の粉末を含
むスラリー、４．５・・・通過させる手段、６・・・微
孔層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗装用プラグおよびその進行方向前方側に隣接し
   た微孔層形成用の粉末を含むスラリーを、多孔質セラミ
   ックスからなる支持管内の一端側に位置させ、塗装用プ
   ラグを一端側から他端側に通過させ、上記支持管の内面
   と塗装用プラグとの間の空隙部を介して上記スラリーを
   上記支持管の内面に塗布して微孔層を形成することを特
   徴とする管状セラミックスろ過材の製造方法。
2. （２）塗装用プラグが可とう性を有する球状、砲弾状ま
   たは回転楕円体状の物体である特許請求の範囲第（１）
   項記載のセラミックスろ過材の製造方法。
3. （３）塗装用プラグおよび微孔層形成用の粉末を含むス
   ラリーの進行方向前方側に補助用の塗装用プラグを設け
   て、上記両プラグ間に上記スラリーが介在するようにし
   、これらを一端側から他端側に通過させる特許請求の範
   囲第（１）項または第（２）項記載のセラミックスろ過
   材の製造方法。