JPS63134578A - 多孔性セラミツク焼結体の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多孔性セラミック焼結体の製造方法に関する
。更に詳しくは、モノフィラメントを用いて織成もしく
は編成した立体構造布帛を使用することによって、細孔
の寸法や配置を任意に制御できかつ細孔形状が均一な多
孔構造を有するセラミック焼結体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

多孔性セラミックスは、セラミックス本来の特性である
、耐熱性、耐食性や機械的強度を備えるとともに、多孔
材料であるが故に、多くの用途に利用することができる
。即ち、溶融金属の一過材、耐熱フィルター、耐薬品フ
ィルター、触媒担体、接触反応充填材などである。

従来の多孔性セラミックスの製造方法としては、いくつ
かのものが開示されている８例えば、セラミックス材料
に、可燃性物質を混合しておき、焼成時に除去して、多
孔体とするもの（特開昭５４−３６３０９号公報）やセ
ラミックス材料にポリウレタン等の発泡性合成樹脂を混
入し、発泡工程を経た陵、発泡体を焼成除去してセラミ
ックス多孔体を得るものく特開昭５３−９７０１１号公
報、特開昭５４−３１１０号公ｌエラ、さらには多孔性
のポリウレタンフォームを利用し、これにセラミックス
材料を含浸させ、乾燥後、ポリウレタンフォームを焼成
除去することによって、セラミック多孔材料を得るもの
（特開昭５２−７７１１４号公報）である、ところが、
上記従来の製造方法では、セラミックス体中における細
孔の大きさや位置を、製造工程で任意に制御することが
できないため、得られた多孔質セラミックスは、必然的
にその細孔の位置や大きさが不規則なものにならざるを
得す、使用用途によってはその性能を発揮できない場合
があった。

本発明者は、先に、上記問題点を解決し、製造工程の中
で、セラミックス体に発生させる細孔の大きさや位置を
、任意に制御することのできる多孔性セラミックスの製
造方法として、立体構造布帛に、セラミックスラリ−を
含浸した後、乾燥固化し、セラミックス体として焼結す
るとともに、該布帛を炭化除去することを特徴とする、
多孔性セラミックスの製造方法を開示した（特願昭６０
−１１０１１４号明細書）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本発明者が、上記の製法にもとづいてさ
らに研究開発を進める過程で、マルチフィラメント糸を
用いて組織、構成した立体構造布帛を使用して多孔性セ
ラミック焼結体を製造した場合、焼成して得られるセラ
ミック焼結体中に形成された細孔中にはくもの巣やばつ
のようなセラミックスの網状物が残存したり細孔の形状
が不均一であったり、また細孔寸法のバラツキが大きい
という問題が発生する場合があることが認識された。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、その手段は、立体構造布帛として、最終セラミッ
ク焼結体中に形成されるべき細孔に対応する部分をモノ
フィラメントで構成したものを用いることにある。

すなわち、本発明の要旨は、立体ｉ造布帛を含有したセ
ラミック粉末成形体を焼成して布帛を消失させるととも
に焼成してセラミック粉末を焼結させ、立体構造布帛の
構造に対応する細孔構造を有する多孔性セラミック焼結
体を製造するに際し、立体構造布帛として、最終セラミ
ック焼結体中に形成されるべき細孔に対応する部分をモ
ノフィラメントで構成したものを用いることを特徴とす
る多孔性セラミック焼結体の製造方法にある。

本発明の方法は、立体構造布帛を含有したセラミック粉
末成形体を作成した後、焼成すれば布帛だけが焼失して
、布帛に対応する多孔構造を有する多孔性セラミック焼
結体を製造するものである。

そして、立体構造布帛は、従来のポリウレタンフォーム
等と比べて、繊維の大きさや配置等を完全に制御できる
点において本質点に異なる。すなわち、立体構造布帛を
用いれば多孔性セラミック焼結体中に完全に設計された
細孔構造（細孔の大きさ、配置等）を高い信頼性をもっ
て得ることが可能になる０本発明はきに開示した特願昭
６０−１１０１１４号と同様に、このような基本的な利
点を有するものである。

しかしながら、前述のように、立体構造布帛を構成する
繊維がマルチフィラメント糸からなっていると、布帛を
１したセラミック粉末形体を作成する際、マルチフィラ
メント糸の糸内部の空隙中にセラミック粉末が侵入ある
いは充填されるため、布帛を熱処理で除去した後、マル
チフィラメント糸が消失して形成される細孔中に不所望
なセラミックスが残存し、細孔の形状が不均一であり、
また細孔寸法がバラツクという問題があった。そこで、
本発明では、立体構造布帛として、少なくとも最終セラ
ミックス焼成体中に形成されるべき細孔に対応する部分
をモノフィラメントで構成したものを用いてこれを解決
した。モノフィラメントであれば、糸内部に空隙が存栓
しないため、布帛を含有したセラミック粉末成形体から
布帛を消失させた後に残る細孔はモノフィラメントの形
状に対応して均一なものになる。

もっとも、本発明で用いる立体構造布帛は必ずしも全部
がモノフィラメントによって構成される必要はない、Ｉ
ｋ終終礼孔性セラミック焼結体形成されるべき細孔に対
応する部分がモノフィラメントによって構成されていれ
ば十分である０本発明の方法によって、多孔性セラミッ
ク焼結体の製品を製造する場合、焼成後に得られた焼結
体の不要部分を切断して除去したり、あるいは所望であ
れば布帛を含有したセラミック粉末成形体を作成する段
階で布帛の一部を含む成形体の部分を切断して除去する
ことができる。実際、本発明の方法ではこのような処理
操作の必要性は高いので、そのようにして除去される部
分にはモノフィラメントではなく、柔軟性があって布帛
を構成しやすいマルチフィラメント糸を用いることが一
般的に好ましいといえる。

立体構造布帛に用いられる繊維の種類としては、加熱処
理時に揮散、焼失等により消失するものであれば、天然
繊維、再生繊維、半合成繊維並びに合成繊維〈例えばナ
イロン、エステル等）のいずれでもよい。

本発明の１つの好ましい態様によれば、立体構造布帛と
して、２枚の地組織をモノフィラメントからなる連結糸
で連結して構成したものが用いられる。第１図に織物で
の１例を示すが、この２重構造布帛は表地組織１と裏地
組織２とが連結糸（いわゆるパイル糸）３によって連結
されている。

すなわち、表地組織１は複数本の経糸１ａと複数本の緯
糸１ｂにて織成された布帛であり、裏地組１ｉ２は同様
に複数本の経糸２ａと複数本の緯糸２ｂで織成された布
帛であり、表地組織１の１本置きの緯糸１ｂと裏地組織
２の１本置きの緯糸２ｂとを連結糸３が上下に交絡して
構成されている。そして、表地組織１と裏地組ｍ２は限
定するわけではないがマルチフィラメント糸で構成され
、一方、連結糸３は本発明に従ってモノフィラメントで
構成される。連結糸３は上記の如く地組織１゜２の緯糸
１ｂ、２ｂを１本置きに交絡する必要はなく、所望の間
隔で、あるいは所望の平面形状を構成するように、さら
に必要であれば不規則に交絡した構成とすることができ
ることは勿論である。

このような立体構造布帛を用いて本発明の方法により多
孔性セラミック焼結体を製造すれば、主として、板状セ
ラミック焼結体であり、かつその２主要面間を連結する
連通細孔が立体構造布帛の連結糸の構成と対応して形成
された多孔性セラミック焼結体を得ることができる。（
この場合、地組織に対応する部分は例えば焼成後切断除
去する。）しかも、この多孔性セラミック焼結体の細孔
は、いずれもモノフィラメントを使用したことによって
、孔の均一性が高く、寸法の均一性も高いものである。

このようにして得られる多孔性セラミック焼結体を模式
的に第２図に示す。同図中、４がセラミックス焼結体、
５が細孔である。こうして、本発明に従って得られる多
孔性セラミック焼結体は細孔の形状、寸法、配置、精度
がよく制御された細孔構造を有するので多孔性セラミッ
クス製品としての実用価値が高い。

上記の２重構造布帛において、連結糸の種類、表裏の地
組織の構成などは、特に限定されるわけではなく、多孔
性セラミック焼結体の使用目的などに応じて適正なもの
を選択すればよい、一般的には下記のような条件のもの
を採用することが好ましい、すなわち、モノフィラメン
トの直径は０．０２〜０．５　ｍ餉、好ましくは０．０
７〜０．４　ｖｓｔａ、さら番こ好ましくは０．１０〜
０．３５ｍｍが好適である。モノフィラメントの直径が
０．０２ｍｍより小さいと、糸の切断強力が低いので製
織効率、製編効率が大幅に低下しやすい、また、直径が
０．５ａ＋ｍより大きいと、糸の剛性が大きいため、連
結糸が地糸に組織されず、製編織性が低下しやすい、地
組織を構成する糸（地糸）の直径は、連結糸の直径が大
きくなるに従って大きくすることが好ましい０例えば連
結糸が０．３５ｍ鱗のときはマルチフィラメント糸の地
糸で０．１４〜０．４５＋ａｍの直径が好ましい。表裏
地組ｍ間の間隔（いわゆるパイル長）は５〜１００ｍ−
が好ましい、連結糸の密度、地糸の密度は、用いる連結
糸、（、）　ｉｌ結糸にポリエステル１００ｄ（０，１
ｔａＩｌｌ’）のモノフィラメント、地糸にレーヨンマ
ルチフィラメント１２０ｄ／２６ｆ。

（ｂ）連結糸にポリエステル１２００ｄ　（０，３５ｍ
ｍ）のモノフィラメント、地糸にナイロン６６マルチフ
ィラメント８４０ｄ／１３６ｆ。

第３図は、二重ベルベット織機の主要部を示す正面図で
ある。第１図に示した立体構造布帛６は、二重ベルベッ
ト織機を用いて製造される。すなわち、第３図において
、任意の繊維からなる複数本の糸が巻かれている経糸ビ
ーム１０から引き出された糸は、バックレストロール１
１を経て２群に分けられ、それぞれリーズロット１２、
地組織用ベルト１３を経て織前に供給され、図示しない
緯糸挿入が行われた後に、筬１４によって筬打ちされて
、所定の組織の表地４と裏地組［１５が形成される。一
方複数本のモノフィラメント連結糸３は、パイル緯糸ビ
ーム１５から、パイル連続送出し装置１６、連結糸用張
力調整装置１７を経て織前に供給される。その際、第１
図に示すように、連結糸３は表地組織１および裏地組織
２の緯糸に交絡しながら間隔りをあけて、表地組１１１
１と裏地組織２を連結し、かくして立体構造布帛６が得
られる。

製織条件も、用いるモノフィラメント、地糸の種類、に
よって変化するが、前記の如く好ましい立体構造布帛を
構成する上で、例えば、下記の条件は好ましい。

１）特に２丁杼の二重ベルベット織機。

２）地糸張力が０．３ｇ／ｄ以上。

゛　３）　連結糸の直径が大きくなるに従って、例えば
、前記（ｂ）の場合、箔面における連結糸の開口量を地
糸の開口量より１０〜２０％大きくする。

この第１図では、パイル構造をもつ立体構造布帛として
織物を例示したが、２枚の針床を有する経１ｉｔｌ！を
用いて、経編地として形成してもよい。

例えば、第４図、第５図に示されるように、表裏２枚の
地組織と、該地組織を連結する連結部から成る立体構造
を有する編成体の利用も可能である。

即ち、表裏２枚の地組１１７及び８と、これらを連結す
る連結糸９とによって構成される立体編成体は、連結糸
９の連結方法によって、単に表裏を連結して成る二重構
造のもの（第４図）、ハニカム状に連結して成るもの（
第５図）等連結糸の連結方法が任意に設計できる二重針
床を有する経編機を利用して得られるもので、その形状
は目的に応じて種々変えることができる。

なお、本発明でいう立体構造布帛とは、上述したような
ものだけに限定されるものではなく、要するに立体構成
を有するものであればどのような布帛であってもよい、
（特願昭６１−１１０１１４号明細書参照）、但し、本
発明では、布帛の最終セラミック焼結体に形成すべき細
孔に対応する部分はモノフィラメントで構成しなければ
ならない。

次に、本発明の方法において、立体構造布帛を含有した
セラミック粉末成形体を作成する方法は特に限定されず
、要するに、立体構造布帛がその立体構造を失なわない
形でセラミック粉末成形体中に含有されればよい、布帛
をセラミックスラリ−に浸漬しその後引き上げて布帛に
付着したセラミック粉末を乾燥固化する如く、セラミッ
ク粉末のスラリーから成形体を作成してもよい、実際、
好適には布帛にセラミックスラリ−を含浸させる方法が
採用される。この含浸のためには、セラミックス原料微
粒子を水に分散させて、好ましくは若干の接着剤及び増
粘剤を配合しておき、これに立体構造布帛を浸漬する方
法をとることができる。

余分の水分除去のためには、遠心分離方法、真空吸引法
等がある。これを、温度２０〜６０℃で２４〜７２時間
位乾燥させて、セラミックス体を立体構造布帛上で固化
させる。あるいは、立体構造布帛を石膏型中にセットし
、この型中にセラミックスラリ−を流し込み、慣用の流
し込み成形の要領で立体構造布帛の少なくとも主要部を
完全に埋め込んだセラミック体が得られるまで流し込み
、乾燥を繰り返してもよい、さらには、上記の如くセラ
ミックスラリ−を用いる方法のみならず、セラミック粉
末を有機バインダーとの混線物を用いて成形してもよい
。

本発明の方法では、前述の如く、セラミック体あるいは
立体構造布帛の不要部分は、この成形工程の一部におい
て、あるいは焼成工程の後で、切断その他の方法によっ
て除去することができるので、立体構造布帛をセラミッ
ク粉末成形体中に含有させたとき、そのセラミック体が
最終セラミック焼結体の形状に成形されている必要はな
い。

本発明の方法により多孔性セラミック焼結体を製造する
セラミックスの種類には何ら制約はなく、粉末を成形し
焼成して焼結体を製造できるすべてのセラミックスに適
用できることは明らかである。

例えば、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、等々のい
ずれもこれに含まれる。また、このようなセラミックス
の原料としてのセラミックス粉末は焼成されて所望のセ
ラミックスになるものであればよく、水酸化物、炭酸塩
等でもよい。

こうして立体構造布帛を含有したセラミック粉末成形体
は、一般に、焼結のために焼成する前に、立体構造布帛
を焼失させるために熱処理に供する。

また、普通の、セラミック粉末成形体は射出成形、押出
成形等で成形された場合、有機バインダーその他の有機
物を多く含有しているので、本焼成の工程でこれらが急
激に揮散して成形体が損傷するのを防止するために、本
焼成前に脱脂されるが、本発明の方法における布帛の焼
失も基本的にこの脱脂と同様に処理してもよい、その熱
処理条件（例えば、雰囲気、昇温速度、保持時間）は使
用する布帛の構成要素（糸）の材質、太さ、量等によっ
て適宜選択すればよい、特に多孔度を高めるために大量
の繊維を含有した場合には、成形体に損傷を与えること
を防止するために時間をかけて繊維台、その樹脂と布帛
の焼失とは一最的には同じ熱処理中に併行して達成でき
ると考えられるが、必要であれば、それぞれに適合した
熱処理を組合せてもよい。

本発明の方法に用いる布帛の消失温度は材質によるが、
−ｍ的には、３００〜５００℃程度で消失する。

こうしてセラミック体中から布帛を消失せしめた後、布
帛が消失して成形された細孔構造を有するセラミック体
を常法に従い本焼成して多孔性セラミック焼結体を得る
。焼成温度はセラミックスの種類に依存するが、−ｍ的
には約４００〜２５００℃の範囲内である。

なお、セラミックスが粘土などからなり、低い温度で焼
成する場合には、前述の布帛の除去とこの焼成の処理が
重複することもあると考えられる。

このように本発明における焼成とは、立体構造布帛の焼
失後セラミックス体を焼成する方法、ならびに立体構造
布帛の焼失とセラミックス体の焼成を同時に実施する場
合を包含するものである。

〔実施例〕

二重ベルベット織機を用いて、下記表−２に記載した織
物設計のパイル構造をもつ立体構造布帛を作製した。

表−２ 得られた立体構造布帛に、下記成分のセラミックスラリ
−を含浸させ、減圧、脱泡工程を経たｔ炎、温度２０°
Ｃで２４時間乾燥し、固化させる。

重量比 結合剤・・・ポリビニルブチラール　　（５）可塑剤・
・・ジブチルフタレート　　　（２）その後、空気中で
、温度９００℃で３０分間仮焼して、立体構造布帛を焼
失除去した後、さらに水素雰囲気中で１５００℃で１時
間焼結する。

得られたアルミナ焼結体を布帛の地組織に対応する部分
を研削除去して厚み１０ｏ＋ｍの板状体とすると、細孔
が均一に規則正しく配列している。サンプル１および２
において細孔径はそれぞれ０．２６ｍｍおよび０．０８
ｍｍである。また、いずれの細孔にもくもの巣状のセラ
ミックスの付着物はなく、細孔の壁面は平滑である。さ
らに、細孔径も非常に均一である。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、立体構造布帛の構成を適当に設
計することによって、用途に応じた大きさや配置の細孔
構造を有する多孔性セラミック焼結体が得られ、特に、
本発明によりモノフィラメントを立体構造布帛の主要部
における構成要素として用いることにより、孔の形状が
均一でかつ孔径のバラツキもなくなり、多種のｒ過材や
耐熱フィルター、触媒担体等としての有用性が極めて高
いものとされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる立体構造布帛の構成を示す模式
側面図、第２図は第１図の立体構造布帛を用いて製造し
た多孔性セラミック焼結体の斜視図、第３図は二重ベル
ベット織機の主要部の模式図、第４図、第５図は本発明
で用いる他の立体構造布帛の構成を示す斜視図である。 １・・・表地組織、　　２・・・裏地組織、３・・・連
結糸、　　　　４・・・セラミック焼結体、５・・・細
孔、　　　　６・・・立体構造布帛、７・・・表地組織
、　　８・・・裏地組織、９・・・連結糸、　　　　１
０・・・経糸ビーム、１１・・・バックレストロール、 １２・・・リーズロット、 １３・・・ベルト、　　１４・・・筬、１５・・・緯糸
ビーム、 １６・・・パイル連続送り出し装置、 １７・・・連結糸用張力１１整装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、立体構造布帛を含有したセラミック粉末成形体を焼
   成して該布帛を消失させるとともにセラミック粉末を焼
   結させ、上記立体構造布帛の構造に対応する細孔構造を
   有する多孔性セラミック焼結体を製造するに際し、上記
   立体構造布帛として、最終セラミック焼結体中に形成さ
   れるべき細孔に対応する部分をモノフィラメントで構成
   したものを用いることを特徴とする多孔性セラミック焼
   結体の製造方法。