JPS6359315A - 管状セラミツクフイルタ材の製造方法 - Google Patents
管状セラミツクフイルタ材の製造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/26—Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor
- B28B1/28—Producing shaped prefabricated articles from the material by slip-casting, i.e. by casting a suspension or dispersion of the material in a liquid-absorbent or porous mould, the liquid being allowed to soak into or pass through the walls of the mould; Moulds therefor ; specially for manufacturing articles starting from a ceramic slip; Moulds therefor involving rotation of the mould about a centrifugal axis
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミックフィルタ材の製造方法に関する。
ガス分離、液体分離等の膜分離処理に使用される管状セ
ラミックフィルタは、第５図に示すように、微細なセラ
ミック粒子からなる細粒膜（イ）と、粗大なセラミック
粒子からなる厚い層厚の管状基板（ロ）とが積層された
構造を有している。
ラミックフィルタは、第５図に示すように、微細なセラ
ミック粒子からなる細粒膜（イ）と、粗大なセラミック
粒子からなる厚い層厚の管状基板（ロ）とが積層された
構造を有している。
このような積層構造とするのは、細粒膜（イ）それ自身
では、膜厚が薄く弱いので、管状基板（ロ）に付着させ
てフィルタとして必要な強度をもたせているのである。
では、膜厚が薄く弱いので、管状基板（ロ）に付着させ
てフィルタとして必要な強度をもたせているのである。
また、このような積層体とすることにより、膜分離処理
において、粗大粒子層である基ｔｒｒｉ、 ＜口）が粗
大な物質を濾過し、細粒膜（イ）が微小物質を濾過する
ことにより効率のよい膜分離処理が達成される。
において、粗大粒子層である基ｔｒｒｉ、 ＜口）が粗
大な物質を濾過し、細粒膜（イ）が微小物質を濾過する
ことにより効率のよい膜分離処理が達成される。
上記セラミックフィルタの管状基板（ロ）は、粗大なセ
ラミック粒子の混練物を管状成形体に成形し、乾燥・脱
脂処理の後、焼成することにより製作される。また、そ
の基板の表面の細粒膜（イ）は、微細セラミック粒子を
含む泥しように基板を浸漬して基板表面に該粒子を膜状
に付着させ乾燥・脱脂処理後、焼成することにより形成
される。
ラミック粒子の混練物を管状成形体に成形し、乾燥・脱
脂処理の後、焼成することにより製作される。また、そ
の基板の表面の細粒膜（イ）は、微細セラミック粒子を
含む泥しように基板を浸漬して基板表面に該粒子を膜状
に付着させ乾燥・脱脂処理後、焼成することにより形成
される。
セラミックフィルタの従来の製造方法は、管状基板（ロ
）の製作工程と、細粒膜（イ）の製膜工程との２つの独
立した工程が必要であり、各工程において乾燥、脱脂、
焼成を繰り返さなければならず、工程が煩瑣である。ま
た、基板（ロ）と細粒膜（イ）との境界面で構成粒子の
粒径が急激に変化しているので、細粒膜の焼成工程にお
いて微細なりラックが生じ易い。
）の製作工程と、細粒膜（イ）の製膜工程との２つの独
立した工程が必要であり、各工程において乾燥、脱脂、
焼成を繰り返さなければならず、工程が煩瑣である。ま
た、基板（ロ）と細粒膜（イ）との境界面で構成粒子の
粒径が急激に変化しているので、細粒膜の焼成工程にお
いて微細なりラックが生じ易い。
本発明は、上記問題点を解消すると共に、濾過特性のよ
りすぐれたセラミックフィルタ材の新規製造方法を提供
するものである。
りすぐれたセラミックフィルタ材の新規製造方法を提供
するものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の管
状セラミックフィルタ材の製造方法は、 軸心を回転中心とする円筒状石こうモールド内に、所望
の粒度分布に調整されたセラミック粒子を含む泥しよう
を鋳込み、石こうモールドの回転による遠心力の作用下
に、石こうモールドの内周面に沿った泥しよう層を形成
せしめると共に、泥しよう中のセラミック粒子を、外周
面から内周面に向かって粒径が小さくなるように分布さ
せて石こうモールド内面にセラミック粒子の集積層を形
成させることを特徴としている。
状セラミックフィルタ材の製造方法は、 軸心を回転中心とする円筒状石こうモールド内に、所望
の粒度分布に調整されたセラミック粒子を含む泥しよう
を鋳込み、石こうモールドの回転による遠心力の作用下
に、石こうモールドの内周面に沿った泥しよう層を形成
せしめると共に、泥しよう中のセラミック粒子を、外周
面から内周面に向かって粒径が小さくなるように分布さ
せて石こうモールド内面にセラミック粒子の集積層を形
成させることを特徴としている。
セラミック粒子を水に離解分散させた泥しようを円筒状
石こうモールド内に鋳込み、石こうモールドを軸心を中
心に回転させることにより石こうモールドの内周面に沿
う泥しよう層を形成して泥しようの水分を石こうモール
ドに吸収させると、石こうモールドの内周面に一様に泥
しょうが着肉することによって、セラミック粒子の集積
層である多孔質の管状セラミック成形体が形成される。
石こうモールド内に鋳込み、石こうモールドを軸心を中
心に回転させることにより石こうモールドの内周面に沿
う泥しよう層を形成して泥しようの水分を石こうモール
ドに吸収させると、石こうモールドの内周面に一様に泥
しょうが着肉することによって、セラミック粒子の集積
層である多孔質の管状セラミック成形体が形成される。
この泥しよう鋳込み成形工程の初期に、石こうモールド
内の泥しように十分な遠心力を作用させると、第１図に
示すように、泥しよう層（Ｓ）内のセラミック粒子（Ｐ
）は、ストークスの定理に従って、粗大な粒子が遠心回
転中心から遠い外側領域に、微細な粒子が遠心回転中心
に近い内側領域にそれぞれ移行濃化し、外周面から内周
面に向かって粒径が小さくなるような粒子分布が形成さ
れる。この粒子分布が形成された状態で、石こうモール
ドの水分吸収による泥しようの着肉が進行することによ
り、外側領域が粗大な粒子からなり、内側領域が微細な
粒子からなる粒子分布を有する多孔質管状セラミック成
形体が得られる。
内の泥しように十分な遠心力を作用させると、第１図に
示すように、泥しよう層（Ｓ）内のセラミック粒子（Ｐ
）は、ストークスの定理に従って、粗大な粒子が遠心回
転中心から遠い外側領域に、微細な粒子が遠心回転中心
に近い内側領域にそれぞれ移行濃化し、外周面から内周
面に向かって粒径が小さくなるような粒子分布が形成さ
れる。この粒子分布が形成された状態で、石こうモール
ドの水分吸収による泥しようの着肉が進行することによ
り、外側領域が粗大な粒子からなり、内側領域が微細な
粒子からなる粒子分布を有する多孔質管状セラミック成
形体が得られる。
セラミック粒子は、例えばアルミナ（Ａ ｊ！ ！ Ｏ
ｓ）等の酸化物系、あるいは窒化珪素（ＳｉｓＮ＊）等
の非酸化物系である。その粒度は目的とするセラミック
フィルタの層構造、透過性能等に応じて調整される。例
えば、平均粒径：１μｍ程度の微細粒子と平均粒径：４
０μｍ程度の粗大粒子とを、適宜の容積比で配合したも
の、あるいは平均粒径：１μｍ程度の微細粒子から、粒
径；４０μｍ程度の粗大粒子に到るまでの各段階の粒径
の粒子を適宜の割合で配合したもの等が用いられる。
ｓ）等の酸化物系、あるいは窒化珪素（ＳｉｓＮ＊）等
の非酸化物系である。その粒度は目的とするセラミック
フィルタの層構造、透過性能等に応じて調整される。例
えば、平均粒径：１μｍ程度の微細粒子と平均粒径：４
０μｍ程度の粗大粒子とを、適宜の容積比で配合したも
の、あるいは平均粒径：１μｍ程度の微細粒子から、粒
径；４０μｍ程度の粗大粒子に到るまでの各段階の粒径
の粒子を適宜の割合で配合したもの等が用いられる。
泥しようは、泥しよう鋳込み成形における常法に従って
、セラミック粒子を分散媒である水に適当な濃度（例え
ば、２５〜３５重量％）となるように懸濁させ、必要に
応じ、解膠剤、粘結剤、可塑剤等の添加剤を適量混和す
ることにより調製される。
、セラミック粒子を分散媒である水に適当な濃度（例え
ば、２５〜３５重量％）となるように懸濁させ、必要に
応じ、解膠剤、粘結剤、可塑剤等の添加剤を適量混和す
ることにより調製される。
第２図、第３図は、本発明の実施に使用される泥しよう
鋳込み成形装置の例を示している。（３）は石こうモー
ルドであり、（１）は金枠である。金枠（１）は内面に
石こう製シェル（２）が嵌着され、その内側に石こうモ
ールド（３）が着脱可能に装着され、両端開口部に止め
板（４，４）が竜付けられたうえ、回転駆動ローラ（５
）上に担持されている。
鋳込み成形装置の例を示している。（３）は石こうモー
ルドであり、（１）は金枠である。金枠（１）は内面に
石こう製シェル（２）が嵌着され、その内側に石こうモ
ールド（３）が着脱可能に装着され、両端開口部に止め
板（４，４）が竜付けられたうえ、回転駆動ローラ（５
）上に担持されている。
なお、金枠（１）の内面に石こうシェル（２）を嵌着し
てその内側に石こうモールド（３）を装着しているのは
、金枠（１）内面に直接石こうモールド（３）を接触さ
せると、その界面に銹が発生して固着し、石こうモール
ド（３） の抜き取りが困難になるからである０石こう
モールド（３）および石こうシェル（２）の肉厚は、例
えば１０〜２０１１程度である。石こうモールド（３）
は、石こうシェル（２）内への着脱が容易に行えるよう
に、必要に応じｔｌその外側面に軸方向のテーパを設け
たもの、あるいは分割型（例えば、半割型）のものが用
いられる。
てその内側に石こうモールド（３）を装着しているのは
、金枠（１）内面に直接石こうモールド（３）を接触さ
せると、その界面に銹が発生して固着し、石こうモール
ド（３） の抜き取りが困難になるからである０石こう
モールド（３）および石こうシェル（２）の肉厚は、例
えば１０〜２０１１程度である。石こうモールド（３）
は、石こうシェル（２）内への着脱が容易に行えるよう
に、必要に応じｔｌその外側面に軸方向のテーパを設け
たもの、あるいは分割型（例えば、半割型）のものが用
いられる。
石こうモールド（３）の一方の止め板（４）の孔（４１
）から石こうモールド（３）内に差し込まれたホッパ（
６）を介して泥しようを鋳込み、回転駆動口−ラ（５）
により石こうモールド（３）を金枠（１）と共に回転さ
せることにより、前述のように、石こうモールドの内周
面に沿った泥しよう層（Ｓ）を形成せしめると共に、粗
大粒子が外周面側に、微細粒子が内周面側にそれぞれ移
行濃化した粒子分布を形成せしめる。この場合、その初
期段階においては石こう型の内面に沿った泥しよう層を
形成して、泥しよう水分を石こう型に吸収させるために
石こう型内面上の遠心力が、 １．２〜４Ｇ程度となる
回転を行う。その後、鋳型の回転速度を高め、石こう型
内面に形成されたセラミック粒子の集積層の内面側に、
残存する水分を強制的に滲出させ、更に回転を高め石こ
う型内面の遠心力を１０〜１００ＯＧとし、集積層を圧
縮・緻密化する。
）から石こうモールド（３）内に差し込まれたホッパ（
６）を介して泥しようを鋳込み、回転駆動口−ラ（５）
により石こうモールド（３）を金枠（１）と共に回転さ
せることにより、前述のように、石こうモールドの内周
面に沿った泥しよう層（Ｓ）を形成せしめると共に、粗
大粒子が外周面側に、微細粒子が内周面側にそれぞれ移
行濃化した粒子分布を形成せしめる。この場合、その初
期段階においては石こう型の内面に沿った泥しよう層を
形成して、泥しよう水分を石こう型に吸収させるために
石こう型内面上の遠心力が、 １．２〜４Ｇ程度となる
回転を行う。その後、鋳型の回転速度を高め、石こう型
内面に形成されたセラミック粒子の集積層の内面側に、
残存する水分を強制的に滲出させ、更に回転を高め石こ
う型内面の遠心力を１０〜１００ＯＧとし、集積層を圧
縮・緻密化する。
こうして石こうモールド内に泥しようの着肉による管状
のセラミック成形体を形成したのち、石こうモールドを
金枠内から抜き取り、更にその石こうモールドからセラ
ミック成形体を脱型し、乾燥の後、焼成を行うことによ
り目的とする管状セラミックフィルタを得る。なお、板
状のセラミックフィルタを製作する場合には、上記面こ
うモールドから管状セラミック成形体を脱型した後、そ
の成形体を軸方向、周方向に複数個に分断し、所望寸法
に弧状ピースを得、この弧状ピースをそのままあるいは
平板状のピースに矯正した後、上記と同様に乾燥、焼成
を行う。かくして得られたセラミックフィルタは、第４
図に示すように、外側の粗粒Ｊｌ （ａ）と内側の細粒
層（ｂｌを備えた層構造を有している。また、その眉間
の粒度の変化は、原料泥しようの調製に用いたセラミッ
ク粒子の粒度構成にもよるが、従来の泥しよう浸漬法に
より製造されたセラミックフィルタのような急激な変化
はなく、外側から内側に向かって径方向に順に細かくな
る粒子分布を呈している。
のセラミック成形体を形成したのち、石こうモールドを
金枠内から抜き取り、更にその石こうモールドからセラ
ミック成形体を脱型し、乾燥の後、焼成を行うことによ
り目的とする管状セラミックフィルタを得る。なお、板
状のセラミックフィルタを製作する場合には、上記面こ
うモールドから管状セラミック成形体を脱型した後、そ
の成形体を軸方向、周方向に複数個に分断し、所望寸法
に弧状ピースを得、この弧状ピースをそのままあるいは
平板状のピースに矯正した後、上記と同様に乾燥、焼成
を行う。かくして得られたセラミックフィルタは、第４
図に示すように、外側の粗粒Ｊｌ （ａ）と内側の細粒
層（ｂｌを備えた層構造を有している。また、その眉間
の粒度の変化は、原料泥しようの調製に用いたセラミッ
ク粒子の粒度構成にもよるが、従来の泥しよう浸漬法に
より製造されたセラミックフィルタのような急激な変化
はなく、外側から内側に向かって径方向に順に細かくな
る粒子分布を呈している。
（１）泥しよう調製
（ｉ）セラミック粒子：アルミナ（ＡＡｚＯｉ）、粒径
：０．８〜５０μｍ（平均粒径：１．５μｍ）（ｉｉ
）アルミナ粒子７２００ｇ、解膠剤（名古屋油化学工業
■製［メーユディスバ＃３００ Ｊ ） ： １ ｃｃ
、水：５０ｃｃ、粘結剤（ポリビニルアルコール５％水
溶液）：５ｃｃ、および可塑剤（プロピレングリコール
）：ｌｃｃからなる組成の泥しようを調製。
：０．８〜５０μｍ（平均粒径：１．５μｍ）（ｉｉ
）アルミナ粒子７２００ｇ、解膠剤（名古屋油化学工業
■製［メーユディスバ＃３００ Ｊ ） ： １ ｃｃ
、水：５０ｃｃ、粘結剤（ポリビニルアルコール５％水
溶液）：５ｃｃ、および可塑剤（プロピレングリコール
）：ｌｃｃからなる組成の泥しようを調製。
（ＩＩ）泥しよう鋳込み成形
第２図に示す泥しよう鋳込み成形装置を使用し、前記泥
しようを石こうモールド内に鋳込む。石こうモールドの
回転速度は、鋳込み終了から５分経過するまでの間、該
モールド内周面上の重力倍数が３Ｇとなるように設定し
、その後は１００Ｇとなるように設定。３０分経過した
時点で回転数を下げその後停止し、石こうモールドから
セラミック成形体（外径：８０φ、肉厚＝６ｔ、長さ：
２００１ 。
しようを石こうモールド内に鋳込む。石こうモールドの
回転速度は、鋳込み終了から５分経過するまでの間、該
モールド内周面上の重力倍数が３Ｇとなるように設定し
、その後は１００Ｇとなるように設定。３０分経過した
時点で回転数を下げその後停止し、石こうモールドから
セラミック成形体（外径：８０φ、肉厚＝６ｔ、長さ：
２００１ 。
富ｌ）を脱型。
（Ｉ［Ｉ）セラミック成形体の乾燥・焼成脱型した管状
セラミック成形体を、６０℃で２４時間を要して乾燥し
、ついで１４００℃で１時間を要して焼成を行う。
セラミック成形体を、６０℃で２４時間を要して乾燥し
、ついで１４００℃で１時間を要して焼成を行う。
上記工程を経て得られた管状セラミックフィルタの内周
面側の平均気孔径は０．５μｍ、外周面側の平均気孔径
は１２μｍである。また、その透過水量は４．Ｏｎｆ／
ｒ４−Ｈ（ΔＰ ： ０．５ ｋｇ／ ＋Ｊりと良好な
透過性能を有している。
面側の平均気孔径は０．５μｍ、外周面側の平均気孔径
は１２μｍである。また、その透過水量は４．Ｏｎｆ／
ｒ４−Ｈ（ΔＰ ： ０．５ ｋｇ／ ＋Ｊりと良好な
透過性能を有している。
本発明方法によれば、従来のような基板の製作工程と細
粒膜の形成工程の２工程および各工程での乾燥・焼成の
繰り返しを必要とする製造方法と異なり、泥しよう鋳込
み成形により細粒層と粗粒層を有する成形体を成形した
のち、乾燥・焼成を行う簡素な工程を経てセラミックフ
ィルタを得ることができる。その焼成においては、基板
と細粒膜との界面で粒径が大きく変化する従来のフィル
タに比し、割れが生じにくい。
粒膜の形成工程の２工程および各工程での乾燥・焼成の
繰り返しを必要とする製造方法と異なり、泥しよう鋳込
み成形により細粒層と粗粒層を有する成形体を成形した
のち、乾燥・焼成を行う簡素な工程を経てセラミックフ
ィルタを得ることができる。その焼成においては、基板
と細粒膜との界面で粒径が大きく変化する従来のフィル
タに比し、割れが生じにくい。
また、本発明は遠心回転によりセラミック成形体を形成
するので、軸方向および円周方向の粒度分布が均一であ
る。むろん、内側の細粒層の層厚は、泥しよう調製時の
セラミック粒子の粒度調整により非常に薄く、かつ均一
に形成することができる。
するので、軸方向および円周方向の粒度分布が均一であ
る。むろん、内側の細粒層の層厚は、泥しよう調製時の
セラミック粒子の粒度調整により非常に薄く、かつ均一
に形成することができる。
更に、本発明方法により得られるセラミックフィルタは
、外側から内側にかけて粒径が順に小さくなる粒度分布
を有しているので、フィルタ効果が高く、低圧損で大き
な濾過量が得られ、また、使用後は、内周面側から外周
面側に向かって容易に逆洗浄することができる。
、外側から内側にかけて粒径が順に小さくなる粒度分布
を有しているので、フィルタ効果が高く、低圧損で大き
な濾過量が得られ、また、使用後は、内周面側から外周
面側に向かって容易に逆洗浄することができる。
第１図は本発明における泥しよう鋳込み成形過程での泥
しよう中の粒子分布を示す模式的断面説明図、第２図は
本発明の実施に使用される泥しよう鋳込み成形装置の例
を示す軸方向断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、
第４図は本発明により得られるセラミックフィルタの層
構造を模式的に示す径方向断面図、第５図は従来のセラ
ミックフィルタの層構造を模式的に示す径方向断面図で
ある。 １：金枠、２：石こう製シェル、３：石こうモールド、
Ｓ８泥しよう、Ｐ：セラミック粒子、ａ：粗粒層、ｂ：
細粒層。
しよう中の粒子分布を示す模式的断面説明図、第２図は
本発明の実施に使用される泥しよう鋳込み成形装置の例
を示す軸方向断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、
第４図は本発明により得られるセラミックフィルタの層
構造を模式的に示す径方向断面図、第５図は従来のセラ
ミックフィルタの層構造を模式的に示す径方向断面図で
ある。 １：金枠、２：石こう製シェル、３：石こうモールド、
Ｓ８泥しよう、Ｐ：セラミック粒子、ａ：粗粒層、ｂ：
細粒層。
Claims (1)
- （１）軸心を回転中心とする円筒状石こうモールド内に
、所望の粒度分布に調整されたセラミック粒子を含む泥
しょうを鋳込み、石こうモールドの回転による遠心力の
作用下に、石こうモールドの内周面に沿った泥しょう層
を形成せしめると共に、泥しょう中のセラミック粒子を
、外周面から内周面に向かって粒径が小さくなるように
分布させて石こうモールド内面にセラミック粒子の集積
層を形成させることを特徴とする管状セラミックフィル
タ材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202291A JP2518623B2 (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 管状セラミツクフイルタ材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202291A JP2518623B2 (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 管状セラミツクフイルタ材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6359315A true JPS6359315A (ja) | 1988-03-15 |
| JP2518623B2 JP2518623B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16455108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61202291A Expired - Lifetime JP2518623B2 (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | 管状セラミツクフイルタ材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518623B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0312322A2 (en) * | 1987-10-13 | 1989-04-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Processes for producing hollow ceramic articles |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5077411A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-06-24 |
-
1986
- 1986-08-27 JP JP61202291A patent/JP2518623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5077411A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-06-24 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0312322A2 (en) * | 1987-10-13 | 1989-04-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Processes for producing hollow ceramic articles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2518623B2 (ja) | 1996-07-24 |
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