JPWO2004080916A1 - 無機質多孔体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明によって、少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、気孔構造を形成する気孔の大きさが５μｍ〜２ｍｍで気孔率が６０％以上であり、ガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上でガスを透過させた場合の圧力損失が小さいか又は熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下と小さく、さらに熱膨張係数が小さくかつ機械的強度に優れた無機質多孔体及びその効率的な製造方法が提供される。
Description
本発明は、無機質多孔体及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、連通した気孔からなる気孔構造を有し、ガスを透過させた場合の圧力損失が小さい無機質多孔体、又は独立した気孔からなる気孔構造を有し、熱伝導率が小さい無機質多孔体であって、いずれも熱膨張係数が小さいとともに機械的強度に優れた無機質多孔体、及び気孔構造の大きさや形状の調整が容易で、環境への負荷が小さく、簡易かつ低コストで無機質多孔体の作製が可能な無機質多孔体の製造方法に関する。
従来、気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体は、主にアルミナ等の金属酸化物（セラミックス）からなるものが知られている。これらの無機質多孔体は、例えば、下記の方法によって製造されていた。
〔１〕スラリー状のセラミックス原料を、ポリウレタンフォームのようなフォーム状有機物に含浸させ、含浸させたものを乾燥、脱脂及び焼結するとともにフォーム状有機物を焼失させる方法（例えば、特許文献１参照）。
〔２〕アルミナ及び有機バインダーから構成されたスラリーに気泡を導入して気泡含有スラリーを形成し、有機バインダーをゲル化させて保形したものを乾燥、脱脂、及び焼結して無機質多孔体を得る方法（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
〔３〕コロイダルシリカ、界面活性剤、メタノール及び発泡剤（例えば、フロンガス）からなる混合系を、発泡剤を蒸発（ｖａｐｏｒｉｚａｉｏｎ）させることによって発泡させてからゲル化して無機質多孔体を得る方法（非特許文献１参照）。
〔４〕シリカ前駆体と界面活性剤とを混合するとともに、触媒を混合し、シリカ前駆体と界面活性剤と触媒とを含む水性の原料液を調製する工程と、原料液を発泡し、泡構造を形成する工程と、泡構造を形成した原料液中でのシリカ前駆体の重合により泡構造のまま固定化し、泡構造が維持されたフォーム状の含水シリカを形成する工程と、得られた泡構造が維持されたフォーム状の含水シリカを乾燥する工程とを含む方法（特許文献４参照）。
特公平６−３３１９１号公報 特許第２５０６５０２号公報 特開２０００−２６４７５５号公報 特開２００２−２７４８３５号公報 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１、"Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｉｌｉｃａ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ Ｆｏａｍｉｎｇ Ｓｏｌ−Ｇｅｌｓ"
〔１〕スラリー状のセラミックス原料を、ポリウレタンフォームのようなフォーム状有機物に含浸させ、含浸させたものを乾燥、脱脂及び焼結するとともにフォーム状有機物を焼失させる方法（例えば、特許文献１参照）。
〔２〕アルミナ及び有機バインダーから構成されたスラリーに気泡を導入して気泡含有スラリーを形成し、有機バインダーをゲル化させて保形したものを乾燥、脱脂、及び焼結して無機質多孔体を得る方法（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
〔３〕コロイダルシリカ、界面活性剤、メタノール及び発泡剤（例えば、フロンガス）からなる混合系を、発泡剤を蒸発（ｖａｐｏｒｉｚａｉｏｎ）させることによって発泡させてからゲル化して無機質多孔体を得る方法（非特許文献１参照）。
〔４〕シリカ前駆体と界面活性剤とを混合するとともに、触媒を混合し、シリカ前駆体と界面活性剤と触媒とを含む水性の原料液を調製する工程と、原料液を発泡し、泡構造を形成する工程と、泡構造を形成した原料液中でのシリカ前駆体の重合により泡構造のまま固定化し、泡構造が維持されたフォーム状の含水シリカを形成する工程と、得られた泡構造が維持されたフォーム状の含水シリカを乾燥する工程とを含む方法（特許文献４参照）。
しかしながら、これらの従来の無機質多孔体（セラミックス発泡体）はそれぞれ下記のような問題を有していた。すなわち、〔１〕及び〔２〕の方法は、脱脂が困難であるという問題があるとともに、有機物の焼失に伴い炭酸ガスを放出することになり、環境保護の面で問題があった。また、〔３〕の方法は、発泡剤としてフロンガス等が用いられるため、オゾン層破壊などの環境保護の面で問題があった。さらに、〔４〕の方法は、用いる原材料が高価であるという問題があった。
本発明の無機質多孔体及びその製造方法は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、連通した気孔からなる気孔構造を有し、ガスを透過させた場合の圧力損失が小さい無機質多孔体、又は独立した気孔からなる気孔構造を有し、熱伝導率が小さい無機質多孔体であって、いずれも熱膨張係数が小さいとともに機械的強度に優れた無機質多孔体、及び気孔構造の大きさや形状の調整が容易で、環境への負荷が小さく、簡易かつ低コストで無機質多孔体の作製が可能な無機質多孔体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するためになされたものであり、本発明によって、以下の無機質多孔体及びその製造方法が提供される。
［１］少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、かつガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上であることを特徴とする無機質多孔体（以下、「第１の無機質多孔体」ということがある）。
［２］シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする前記［１］に記載の無機質多孔体。
［３］少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造（スポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、前記気孔構造を形成する前記気孔のうち、球状の前記気孔の占める割合（（球状の気孔の容積／全ての気孔の容積）×１００）が、６０％以上であり、熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする無機質多孔体（以下、「第２の無機質多孔体」ということがある）。
［４］シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする前記［３］に記載の無機質多孔体。
［５］シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とし、熱膨張係数が２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が１ＭＰａ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の無機質多孔体。
［６］コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とし、熱膨張係数が２．２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が０．５ＭＰａ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の無機質多孔体。
［７］金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、得られた前記原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成し、得られた前記ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、ゲル多孔体を形成し、得られた前記ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法（以下、「第１の製造方法」ということがある）。
［８］前記ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する際に、前記ゲル多孔体を、温度と湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する前記［７］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［９］前記ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する前記［７］又は［８］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１０］前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルである前記［７］〜［９］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
［１１］一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製し、得られた前記原料ゾルと前記原料粉末調製物とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法（以下、「第２の製造方法」ということがある）。
［１２］前記原料粉末調製物が、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の前記原料粉末を含む粉末スラリーと、第３の界面活性剤と、第３のｐＨ調整剤とを、前記原料粉末の濃度が１重量％以上で、かつ前記原料ゾルと同じｐＨとなるような条件で混合して調製された、原料スラリーである前記［１１］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１３］前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する際に、前記粉末含有ゲル多孔体を、温度及び湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成粉末含有ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する前記［１１］又は［１２］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１４］前記粉末含有ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する前記［１１］〜［１３］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
［１５］前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルであり、かつ前記金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末が、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）からなる群から選ばれる少なくとも一の元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩及び／又はこれらの複合酸化物の粉末である前記［１１］〜［１４］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
本発明によって、連通した気孔からなる気孔構造を有し、ガスを透過させた場合の圧力損失が小さい無機質多孔体、又は独立した気孔からなる気孔構造を有し、熱伝導率が小さい無機質多孔体であって、いずれも熱膨張係数が小さいとともに機械的強度に優れた無機質多孔体、及び気孔構造の大きさや形状の調整が容易で、環境への負荷が小さく、簡易かつ低コストで無機質多孔体の作製が可能な無機質多孔体の製造方法が提供される。
本発明は上記の目的を達成するためになされたものであり、本発明によって、以下の無機質多孔体及びその製造方法が提供される。
［１］少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、かつガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上であることを特徴とする無機質多孔体（以下、「第１の無機質多孔体」ということがある）。
［２］シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする前記［１］に記載の無機質多孔体。
［３］少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造（スポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、前記気孔構造を形成する前記気孔のうち、球状の前記気孔の占める割合（（球状の気孔の容積／全ての気孔の容積）×１００）が、６０％以上であり、熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする無機質多孔体（以下、「第２の無機質多孔体」ということがある）。
［４］シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする前記［３］に記載の無機質多孔体。
［５］シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とし、熱膨張係数が２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が１ＭＰａ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の無機質多孔体。
［６］コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とし、熱膨張係数が２．２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が０．５ＭＰａ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の無機質多孔体。
［７］金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、得られた前記原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成し、得られた前記ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、ゲル多孔体を形成し、得られた前記ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法（以下、「第１の製造方法」ということがある）。
［８］前記ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する際に、前記ゲル多孔体を、温度と湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する前記［７］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［９］前記ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する前記［７］又は［８］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１０］前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルである前記［７］〜［９］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
［１１］一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製し、得られた前記原料ゾルと前記原料粉末調製物とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法（以下、「第２の製造方法」ということがある）。
［１２］前記原料粉末調製物が、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の前記原料粉末を含む粉末スラリーと、第３の界面活性剤と、第３のｐＨ調整剤とを、前記原料粉末の濃度が１重量％以上で、かつ前記原料ゾルと同じｐＨとなるような条件で混合して調製された、原料スラリーである前記［１１］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１３］前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する際に、前記粉末含有ゲル多孔体を、温度及び湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成粉末含有ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する前記［１１］又は［１２］に記載の無機質多孔体の製造方法。
［１４］前記粉末含有ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する前記［１１］〜［１３］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
［１５］前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルであり、かつ前記金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末が、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）からなる群から選ばれる少なくとも一の元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩及び／又はこれらの複合酸化物の粉末である前記［１１］〜［１４］のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
本発明によって、連通した気孔からなる気孔構造を有し、ガスを透過させた場合の圧力損失が小さい無機質多孔体、又は独立した気孔からなる気孔構造を有し、熱伝導率が小さい無機質多孔体であって、いずれも熱膨張係数が小さいとともに機械的強度に優れた無機質多孔体、及び気孔構造の大きさや形状の調整が容易で、環境への負荷が小さく、簡易かつ低コストで無機質多孔体の作製が可能な無機質多孔体の製造方法が提供される。
図１は、本発明の実施例１で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図２は、本発明の実施例２で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図３は、本発明の実施例３で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図４は、本発明の実施例４で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図５は、本発明の実施例５で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図６は、本発明の実施例６で得られたチタニア質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図７は、本発明の実施例７で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図８は、本発明の実施例９で得られたコージェライト質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図９は、本発明の比較例１で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図２は、本発明の実施例２で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図３は、本発明の実施例３で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図４は、本発明の実施例４で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図５は、本発明の実施例５で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図６は、本発明の実施例６で得られたチタニア質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図７は、本発明の実施例７で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図８は、本発明の実施例９で得られたコージェライト質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
図９は、本発明の比較例１で得られたシリカ質多孔体の気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。
本発明の無機質多孔体は、少なくともその一部が球状である多数の気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、気孔構造を形成する気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上のものである。
本発明の第１の無機質多孔体を構成する主成分としては特に制限はないが、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましく、第２の無機質多孔体を構成する主成分としては、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、アルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）としても特に制限はないが、結晶相として多形のあるものについては、熱膨張特性や、触媒特性の観点から、シリカ（ＳｉＯ２）の場合には、アモルファス（非晶質）のもの、チタニア（ＴｉＯ２）の場合には、アナターゼ型、アルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）の場合には、低温型（β相）、を好適例として挙げることができる。なお、本発明においては、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）として、その多形（化学組成は同じだが結晶構造が異なるもの）であるインディアライトも含む。これらは一種単独であってもよく、二種以上を混合したものであってもよい。
本発明の第１の無機質多孔体は、少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する。この気孔の大きさは、５μｍ〜２ｍｍであることが必要である。５μｍ未満であるとガス透過係数が小さくなり（ガスを透過させた場合、圧力損失が高くなり）、２ｍｍを超えると、強度が小さくなる。また、本発明の第１の無機質多孔体は、気孔率が６０％以上であることが必要である。気孔率が６０％未満であると、ガス透過係数が小さくなる（ガスを透過させた場合、圧力損失が高くなる）。ガス透過係数は１×１０−１１ｍ２以上であることが必要である。
本発明の第２の無機質多孔体は、少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造（スポンジ状構造）を有する。この気孔の大きさは、５μｍ〜２ｍｍであることが必要である。５μｍ未満であっても特性に問題はないが、泡を安定化させるための界面活性剤の使用量が多くなり、環境への負荷が高くなり、２ｍｍを超えると、機械的強度が小さくなる。また、気孔率が６０％以上であることが必要なのは、第１の無機質多孔体の場合と同様である。また、気孔構造を形成する気孔のうち、球状の気孔の占める割合（（球状の気孔の容積／全ての気孔の容積）×１００）が、６０％以上であることが必要である。６０％未満であると、熱伝導率が高くなる。また、熱伝導率は０．０７Ｗ／ｍＫ以下であることが必要である。
また、本発明の第１の無機質多孔体及び第２の無機質多孔体は、シリカを主成分とし、その熱膨張係数が２×１０−６Ｋ−１以下、曲げ強度が１ＭＰａ以上であることが好ましい。熱膨張係数が、２×１０−６Ｋ−１を超えると、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。また、曲げ強度が１ＭＰａ未満であると、構造材料として使用することができなかったり、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。
また、本発明の第１の無機質多孔体及び第２の無機質多孔体は、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とし、熱膨張係数が２．２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が０．５ＭＰａ以上であることが好ましい。熱膨張係数が、２．２×１０−６Ｋ−１を超えると、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。また、曲げ強度が０．５ＭＰａ未満であると、構造材料として使用することができなかったり、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。
本発明の第１の無機質多孔体は、熱膨張係数が小さく、曲げ強度に優れる上に、ガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上と大きく、ガスを透過させた場合、圧力損失を低下させることが可能なため、フィルター等の用途に好適に用いられる。
本発明の第２の無機質多孔体は、熱膨張係数が小さく、曲げ強度に優れる上に、熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下と小さく、断熱性に優れるため、断熱材等の用途に好適に用いられる。
本発明の無機質多孔体の製造方法（第１の製造方法）は、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、得られた前記原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成し、得られた前記ゾル多孔体を所定温度で加熱してゲル化させ、ゲル多孔体を形成し、得られた前記ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする。
第１の製造方法においては、まず、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾル（好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル、チタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる）と、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製する。
以下、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルとして、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを用いた場合について説明する。
通常、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルは、溶媒（水）にゾル粒子（シリカ又はチタニアの数ｎｍ〜数十ｎｍの粒子）が単分散しており、その状態で各種用途に用いられることが多く、そのため、単分散の状態が安定して長時間保てるような工夫がされている。この状態が不安定になると、粒子どうしが凝集し、その凝集がゾル全体に行き渡って、その結果ゲル化することになる（全体がゼリー状に固化して、粘度が極端に高い状態になる）。このゲル化までの粘度の変化は、数ヶ月〜数年のオーダーで徐々に高まっていくが、それを数分〜数時間のオーダーとなるように強制的に早めてやる（所定時間で原料ゾルがゲル化するように制御する）のが第１の製造方法の一つの特徴である。
一般に、ゾルをゲル化させる駆動力は、ゾルの凝集が生じ易い状態を作り出すことによって得ることができる。すなわち、〔１〕ｐＨ調整による表面電位の低下、〔２〕温度上昇によるゾル粒子同士の衝突頻度の上昇、〔３〕濃度上昇によるゾル粒子同士の衝突頻度の上昇、〔４〕電解質添加による表面電位状態の不安定化等によって、ゾルは凝集し易くなり、ゲル化が促進される。第１の製造方法においては、第１のｐＨ調整剤の添加が、〔１〕（場合によっては〔４〕も）の作用によるゲル化の促進に、また、加熱が、〔２〕の作用によるゲル化の促進にそれぞれ対応している。
このように、原料ゾルの粘度の時間変化を強制的に早める（所定時間で原料ゾルがゲル化するように制御する）方法として、ｐＨと温度とを制御することによる方法を第１の製造方法では利用している。通常のシリカゾルではｐＨ＝１０程度（チタニアゾルはｐＨ＝１程度）であるが、原料ゾルのｐＨを５〜７（チタニアゾルはｐＨ＝２〜４）に制御することで、ゲル化（粘度が数万ｍＰａ・ｓとなる）時間は数分〜数時間となる。また、温度を高くするとゲル化時間は早まることになる（ゲル化時間は温度に対して反比例的に減少する）。例えば、シリカゾルをｐＨ＝６とした場合、温度が２０℃ではゲル化時間が４０〜６０分程度であるが、４０℃の場合にはその４分の１程度の１０〜３０分程度となる。また、２０℃でゲル化を進行させておいて、４０℃に加熱することによって急激にゲル化させることもできる。
上述の方法によって制御されるゲル化時間は、通常、１分から１時間が好ましく、作業のしやすさの観点からすると、数分から数十分がさらに好ましい。また、原料ゾルに気泡を導入して気孔を形成した後に温度を変化させてもよい。このようにすることによって、気孔構造を、形成時の状態に保持したまま瞬時にゲル化させることができ、気孔構造を構成する気孔の形状、大きさを容易に制御することが可能となる。
上記のようにゲル化時間の制御（粘度の時間変化の制御）をすることで、後述する気泡を導入する際の粘度を１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲で任意に選ぶことができる。すなわち、所定の組成でゾルを調製した後、一定温度（例えば、２０℃）でそのゾルの粘度の変化を測定することが好ましい。
このように、第１の製造方法においては、後述する気泡を導入する際の原料ゾルの粘度を１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲に調整することが重要であり、ｐＨと温度とは、原料ゾルの粘度をこのような範囲にすることができるものであれば、適宜、組み合わせることができる。
ここで、第１の製造方法に用いられるシリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルとしては、所定の条件でゲル化するものであれば特に制限はないが、例えば、平均粒径が１０ｎｍ、濃度が３０％のものを好適例として挙げることができる。シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及びチタニア（ＴｉＯ２）ゾルのうちいずれか一種単独で用いてもよく、二種を混合したものを用いてもよい。シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及びチタニア（ＴｉＯ２）ゾルの濃度は、市販されているどのような濃度であってもよいが、薄すぎるとゲル化後の機械的強度が弱く、形状を保つことが困難であるので２０％以上が好ましい。
第１の製造方法に用いられる第１の界面活性剤としては、起泡性に富むものであり、得られる原料ゾルに気泡を導入することによって安定した気孔を形成することができるものであれば、陰イオン性、陽イオン性、非イオン性、両イオン性のいずれであってもよいが、直鎖型の界面活性剤が好ましい。また、ｐＨに影響を与えない非イオン性のものが好ましい。さらに、仮焼後に不純物が残らないようにアルカリ金属等が含まれないものが好ましい。具体的には、陰イオン性界面活性剤として、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリカルボン酸塩を挙げることができる。また、陽イオン性界面活性剤として、塩化ヘキサデシルセチルトリメチルアンモニウム等の高級アルキル基と低級アルキル基とを有する脂肪族四級アンモニウム塩、高級アルキル基と低級アルキル基とを有する脂肪族アミン塩等を挙げることができる。また、非イオン性界面活性剤として、高級アルキル基とオキシエチレン基とを有するポリオキシエチレンアルキルエーテル、高級アルコールにエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレンアルコールエーテル、モノ脂肪酸グリセリンにエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸（又はソルビトール脂肪酸）にエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレンソルビタン（又はソルビトール）脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールの一端の水酸基が脂肪酸でエステル化されたポリエチレングリコール脂肪酸エステル等を挙げることができる。さらに、両イオン性として、アルキルベタイン、アミンオキサイド等を挙げることができる。
第１の製造方法に用いられる第１のｐＨ調整剤としては特に制限はないが、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸（無機酸であってもよく、有機酸であってもよい）又はアンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の塩基を挙げることができる。中でも、作業のしやすいゲル化時間とする観点から、塩酸や、アンモニア水等を用いることが好ましい。
次いで、第１の製造方法においては、原料ゾルの粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲で所望の値になったところで、原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成する。
気泡を導入するタイミング（導入時の原料ゾルの粘度）によって、得られる無機質多孔体の気孔構造を構成する気孔の形状、大きさを制御することができる。原料ゾルの粘度が低いほど、細い骨格が三次元構造を形成した連通した気孔が発達しやすく、原料ゾルの粘度が高いほど、独立した気孔を形成し易い。原料ゾルの粘度としては前述のように１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲の中で適宜選択することが可能で、１００ｍＰａ・ｓ未満であると、ゲル化の速度よりも早く気孔構造が消失しやすく、全体として均質な気孔構造を得ることが困難であり、２００００ｍＰａ・ｓを超えると、気泡の導入のための攪拌が困難になる。
なお、少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造を有する第１の無機質多孔体を製造する場合は、原料ゾルの粘度として、１００〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲を選択することが好ましく、少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造を有する第２の無機質多孔体を製造する場合は、原料ゾルの粘度として、１０００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲を選択することが好ましい。
機械的な攪拌により原料ゾル中に取り込まれた空気が原料ゾルの膜に覆われて泡となり気孔を形成（ゾル多孔体を形成）するが、界面活性剤は、その際に気体と液体の界面とを安定して存在させる役割を果たす。
機械的に攪拌する方法としては特に制限はないが、例えば、攪拌機（ミキサー）、ホイッパー、発泡機等による機械的攪拌を挙げることができる。また、ガス噴入等によって気泡を導入してもよい。攪拌時間としては特に制限はないが、例えば、０．１〜６０分間が好ましく、０．５〜３０分間がさらに好ましい。攪拌時間が０．１分間未満であると、気泡が十分に発達せず、６０分間を超えると、ゾルの粘度の時間変化により、攪拌中にゲル化が起こり、できあがった気孔構造を破壊してしまうことがある。なお、市販の発泡機（例えば、食品用に用いられる連続発泡機）を用いることによって、気孔構造の比重を制御することができるので、無機多孔体の比重を容易に制御することができる。
次いで、第１の製造方法においては、得られたゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、ゲル多孔体を形成する。上述のように気泡を導入する際の原料ゾルの粘度で、最終的に気孔構造を構成することになる気孔の形状や大きさを制御することができるが、ゲル化前に気泡の導入によって形成された気孔は放置しておくとその形状を維持できず、いずれは消滅することになるので、その気泡の消滅を抑制するために、さらにゲル化を促進させる処理（加熱処理）をすることが好ましい。なお、ゲル多孔体を得るために加熱をすることは必ずしも必須の処理ではないが、気孔構造をより制御し易くするためには加熱をする方が好ましい。この場合、加熱温度は、調製及び攪拌時のゾルの温度よりも５〜３０℃高い温度が好ましく、調製及び攪拌時のゾルの温度よも１０〜２５℃高い温度がさらに好ましい。
ゲル化後（ゲル多孔体形成後）、ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥ゲル多孔体を熱処理するが、その際には、乾燥中の急激な収縮によるクラックの発生を防ぐため、ゲル多孔体を、温度と湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成ゲル多孔体を形成し、得られた熟成ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥ゲル多孔体を形成し、予備乾燥ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥ゲル多孔体を熱処理することが好ましい。
例えば、一晩以上、ゲル化時（ゲル多孔体形成時）の温度より１０℃高い温度〜ゲル化時（ゲル多孔体形成時）の温度より１０℃低い温度の範囲内の温度で湿度を保持した状態で熟成し、温度を保持した状態で湿度を徐々に低下させながら予備乾燥後（一晩以上）、後述する所定温度、時間で、本乾燥し、さらに、後述する所定温度で、加熱処理することが好ましい。熟成時間は長いほどゲル骨格構造が発達して強固なものとなるため、その後の乾燥、熱処理、焼成時のクラック等の発生を有効に抑制することができる。このような熟成方法の具体例としては、例えば、ゾル多孔体を入れたビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して所定の温度、例えば、４０℃の恒温槽に静置させることを挙げることができる。予備乾燥時の湿度の低下速度は遅ければ遅いほど、無機質多孔体におけるクラックの発生を抑制することができるため好ましい。予備乾燥を施したゲル多孔体は、本乾燥を行うが、このようなゲル多孔体を乾燥する方法としては特に制限はなく、例えば、室温で放置することにより自然に乾燥してもよく、また、オーブンや炉等の乾燥機中に静置した状態で乾燥してもよく、さらに、加温気流中で乾燥してもよい。本乾燥時の温度は、予備乾燥時の温度〜予備乾燥時の温度より１５０℃高い温度の範囲内の温度が好ましい。加熱処理時の昇温速度等は遅ければ遅いほど、無機質多孔体におけるクラックの発生を減少させることができるため好ましい。このような加熱処理は有機物（第１の界面活性剤）の分解を行うことが目的であるため、加熱処理温度は３００〜７００℃が好ましく、４００〜６００℃がさらに好ましい。３００℃未満であると、有機物の分解が不十分になることがあり、７００℃を超えると、焼結が進みすぎることがある。
第１の製造方法においては、上述のようにゲル多孔体を加熱処理した後に、さらに焼成してもよい。このようなゲル多孔体を焼成する方法としては特に制限はなく、静置状態で行ってもよく、また、空気や酸素のような気流中で行ってもよい。また、焼成温度は、７００〜１４００℃が好ましく、８００〜１２００℃がさらに好ましい。焼成温度が７００℃未満であると、焼結が進まないことがあり、１４００℃を超えると、溶融することがある。焼成時間は、０．５〜１０時間が好ましく、１〜３時間がさらに好ましい。焼成時間が０．５時間未満であると、焼結が進まないことがあり、１０時間を超えると、緻密化が進み気孔構造が崩壊することがある。なお、シリカを主成分とする場合には、焼成温度は９５０℃を上限とすることが好ましい。９５０℃を超えると、結晶化が起こり、結晶化することで特性が変化する（例えば、熱膨張挙動などが著しく変化する）ことがある。
本発明の無機質多孔体の製造方法（第２の製造方法）は、一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製し、得られた原料ゾルと原料粉末調製物とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする。
第２の製造方法においては、まず、一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾル（好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる）と、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製する。この場合、原料粉末調製物として、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む粉末スラリーと、第３の界面活性剤と、第３のｐＨ調整剤とを、原料粉末の濃度が１重量％以上で、かつ原料ゾルと同じｐＨとなるような条件で混合して、原料スラリーを調製することが好ましい。なお、原料粉末の濃度は３０重量％以上であることがさらに好ましい。
次いで、得られた原料ゾルと原料粉末調製物（好ましくは、原料スラリー）とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成する。
次いで、得られた粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、
次いで、得られた前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成する。
次いで、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する。
また、第２の製造方法においては、粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する際に、粉末含有ゲル多孔体を、温度及び湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた熟成粉末含有ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することが好ましい。
さらに、第２の製造方法においては、粉末含有ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成することが好ましい。
第２の製造方法で用いられる、原料ゾルを調製するための金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルとしては、好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる。
また、第２の製造方法で用いられる原料粉末調製物（好ましくは、原料スラリー）は、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含むものであることが焼成時の反応性の観点から好ましい。この場合、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末は、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）からなる群から選ばれる少なくとも一の元素の酸化物、水酸化物、金属炭酸塩及び／又はこれらの複合酸化物の粉末であることが焼成後に得られる生成物の制御がしやすいことから好ましい。
なお、第２の製造方法において、以下の事項は第１の製造方法と共通するのでその記載は省略する。
〔１〕原料ゾルの種類及びその調製方法
〔２〕第２の界面活性剤（第１の界面活性剤と同様）
〔３〕第２のｐＨ調整剤及び第３のｐＨ調整剤（第１のｐＨ調整剤と同様）
〔４〕ゲルの熟成・乾燥条件
第２の製造方法で、特記すべき事項は、以下の通りである。
〔１〕焼成温度：ゾルの種類と、原料粉末（好ましくは、粉末スラリーの形態）の種類との組み合わせによって（最終的に得られる化合物によって）、最適な焼成温度が変わることになる。具体的には、コージェライトの場合１３００〜１５００℃；ムライトの場合１１００〜１４００℃；フォルステライトの場合１３００〜１６００℃；アルミニウムチタネートの場合１４００〜１６００℃；シリカの場合７００〜１４００℃がそれぞれ好ましい。
〔２〕第３の界面活性剤：第１の界面活性剤及び第２の界面活性剤と共通のものを用いてもよいが、粉末の分散性を向上させる目的で、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩等を添加したものを用いることが好ましい。中でも、ポリアクリル酸アンモニウム塩を添加したものがさらに好ましい。
本発明の第１の無機質多孔体を構成する主成分としては特に制限はないが、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましく、第２の無機質多孔体を構成する主成分としては、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、アルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）としても特に制限はないが、結晶相として多形のあるものについては、熱膨張特性や、触媒特性の観点から、シリカ（ＳｉＯ２）の場合には、アモルファス（非晶質）のもの、チタニア（ＴｉＯ２）の場合には、アナターゼ型、アルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）の場合には、低温型（β相）、を好適例として挙げることができる。なお、本発明においては、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）として、その多形（化学組成は同じだが結晶構造が異なるもの）であるインディアライトも含む。これらは一種単独であってもよく、二種以上を混合したものであってもよい。
本発明の第１の無機質多孔体は、少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する。この気孔の大きさは、５μｍ〜２ｍｍであることが必要である。５μｍ未満であるとガス透過係数が小さくなり（ガスを透過させた場合、圧力損失が高くなり）、２ｍｍを超えると、強度が小さくなる。また、本発明の第１の無機質多孔体は、気孔率が６０％以上であることが必要である。気孔率が６０％未満であると、ガス透過係数が小さくなる（ガスを透過させた場合、圧力損失が高くなる）。ガス透過係数は１×１０−１１ｍ２以上であることが必要である。
本発明の第２の無機質多孔体は、少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造（スポンジ状構造）を有する。この気孔の大きさは、５μｍ〜２ｍｍであることが必要である。５μｍ未満であっても特性に問題はないが、泡を安定化させるための界面活性剤の使用量が多くなり、環境への負荷が高くなり、２ｍｍを超えると、機械的強度が小さくなる。また、気孔率が６０％以上であることが必要なのは、第１の無機質多孔体の場合と同様である。また、気孔構造を形成する気孔のうち、球状の気孔の占める割合（（球状の気孔の容積／全ての気孔の容積）×１００）が、６０％以上であることが必要である。６０％未満であると、熱伝導率が高くなる。また、熱伝導率は０．０７Ｗ／ｍＫ以下であることが必要である。
また、本発明の第１の無機質多孔体及び第２の無機質多孔体は、シリカを主成分とし、その熱膨張係数が２×１０−６Ｋ−１以下、曲げ強度が１ＭＰａ以上であることが好ましい。熱膨張係数が、２×１０−６Ｋ−１を超えると、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。また、曲げ強度が１ＭＰａ未満であると、構造材料として使用することができなかったり、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。
また、本発明の第１の無機質多孔体及び第２の無機質多孔体は、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とし、熱膨張係数が２．２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が０．５ＭＰａ以上であることが好ましい。熱膨張係数が、２．２×１０−６Ｋ−１を超えると、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。また、曲げ強度が０．５ＭＰａ未満であると、構造材料として使用することができなかったり、耐熱衝撃性に問題を生じることがある。
本発明の第１の無機質多孔体は、熱膨張係数が小さく、曲げ強度に優れる上に、ガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上と大きく、ガスを透過させた場合、圧力損失を低下させることが可能なため、フィルター等の用途に好適に用いられる。
本発明の第２の無機質多孔体は、熱膨張係数が小さく、曲げ強度に優れる上に、熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下と小さく、断熱性に優れるため、断熱材等の用途に好適に用いられる。
本発明の無機質多孔体の製造方法（第１の製造方法）は、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、得られた前記原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成し、得られた前記ゾル多孔体を所定温度で加熱してゲル化させ、ゲル多孔体を形成し、得られた前記ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする。
第１の製造方法においては、まず、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾル（好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル、チタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる）と、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製する。
以下、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルとして、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを用いた場合について説明する。
通常、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルは、溶媒（水）にゾル粒子（シリカ又はチタニアの数ｎｍ〜数十ｎｍの粒子）が単分散しており、その状態で各種用途に用いられることが多く、そのため、単分散の状態が安定して長時間保てるような工夫がされている。この状態が不安定になると、粒子どうしが凝集し、その凝集がゾル全体に行き渡って、その結果ゲル化することになる（全体がゼリー状に固化して、粘度が極端に高い状態になる）。このゲル化までの粘度の変化は、数ヶ月〜数年のオーダーで徐々に高まっていくが、それを数分〜数時間のオーダーとなるように強制的に早めてやる（所定時間で原料ゾルがゲル化するように制御する）のが第１の製造方法の一つの特徴である。
一般に、ゾルをゲル化させる駆動力は、ゾルの凝集が生じ易い状態を作り出すことによって得ることができる。すなわち、〔１〕ｐＨ調整による表面電位の低下、〔２〕温度上昇によるゾル粒子同士の衝突頻度の上昇、〔３〕濃度上昇によるゾル粒子同士の衝突頻度の上昇、〔４〕電解質添加による表面電位状態の不安定化等によって、ゾルは凝集し易くなり、ゲル化が促進される。第１の製造方法においては、第１のｐＨ調整剤の添加が、〔１〕（場合によっては〔４〕も）の作用によるゲル化の促進に、また、加熱が、〔２〕の作用によるゲル化の促進にそれぞれ対応している。
このように、原料ゾルの粘度の時間変化を強制的に早める（所定時間で原料ゾルがゲル化するように制御する）方法として、ｐＨと温度とを制御することによる方法を第１の製造方法では利用している。通常のシリカゾルではｐＨ＝１０程度（チタニアゾルはｐＨ＝１程度）であるが、原料ゾルのｐＨを５〜７（チタニアゾルはｐＨ＝２〜４）に制御することで、ゲル化（粘度が数万ｍＰａ・ｓとなる）時間は数分〜数時間となる。また、温度を高くするとゲル化時間は早まることになる（ゲル化時間は温度に対して反比例的に減少する）。例えば、シリカゾルをｐＨ＝６とした場合、温度が２０℃ではゲル化時間が４０〜６０分程度であるが、４０℃の場合にはその４分の１程度の１０〜３０分程度となる。また、２０℃でゲル化を進行させておいて、４０℃に加熱することによって急激にゲル化させることもできる。
上述の方法によって制御されるゲル化時間は、通常、１分から１時間が好ましく、作業のしやすさの観点からすると、数分から数十分がさらに好ましい。また、原料ゾルに気泡を導入して気孔を形成した後に温度を変化させてもよい。このようにすることによって、気孔構造を、形成時の状態に保持したまま瞬時にゲル化させることができ、気孔構造を構成する気孔の形状、大きさを容易に制御することが可能となる。
上記のようにゲル化時間の制御（粘度の時間変化の制御）をすることで、後述する気泡を導入する際の粘度を１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲で任意に選ぶことができる。すなわち、所定の組成でゾルを調製した後、一定温度（例えば、２０℃）でそのゾルの粘度の変化を測定することが好ましい。
このように、第１の製造方法においては、後述する気泡を導入する際の原料ゾルの粘度を１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲に調整することが重要であり、ｐＨと温度とは、原料ゾルの粘度をこのような範囲にすることができるものであれば、適宜、組み合わせることができる。
ここで、第１の製造方法に用いられるシリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルとしては、所定の条件でゲル化するものであれば特に制限はないが、例えば、平均粒径が１０ｎｍ、濃度が３０％のものを好適例として挙げることができる。シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及びチタニア（ＴｉＯ２）ゾルのうちいずれか一種単独で用いてもよく、二種を混合したものを用いてもよい。シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及びチタニア（ＴｉＯ２）ゾルの濃度は、市販されているどのような濃度であってもよいが、薄すぎるとゲル化後の機械的強度が弱く、形状を保つことが困難であるので２０％以上が好ましい。
第１の製造方法に用いられる第１の界面活性剤としては、起泡性に富むものであり、得られる原料ゾルに気泡を導入することによって安定した気孔を形成することができるものであれば、陰イオン性、陽イオン性、非イオン性、両イオン性のいずれであってもよいが、直鎖型の界面活性剤が好ましい。また、ｐＨに影響を与えない非イオン性のものが好ましい。さらに、仮焼後に不純物が残らないようにアルカリ金属等が含まれないものが好ましい。具体的には、陰イオン性界面活性剤として、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリカルボン酸塩を挙げることができる。また、陽イオン性界面活性剤として、塩化ヘキサデシルセチルトリメチルアンモニウム等の高級アルキル基と低級アルキル基とを有する脂肪族四級アンモニウム塩、高級アルキル基と低級アルキル基とを有する脂肪族アミン塩等を挙げることができる。また、非イオン性界面活性剤として、高級アルキル基とオキシエチレン基とを有するポリオキシエチレンアルキルエーテル、高級アルコールにエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレンアルコールエーテル、モノ脂肪酸グリセリンにエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸（又はソルビトール脂肪酸）にエチレンオキシドを付加重合させたポリオキシエチレンソルビタン（又はソルビトール）脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールの一端の水酸基が脂肪酸でエステル化されたポリエチレングリコール脂肪酸エステル等を挙げることができる。さらに、両イオン性として、アルキルベタイン、アミンオキサイド等を挙げることができる。
第１の製造方法に用いられる第１のｐＨ調整剤としては特に制限はないが、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸（無機酸であってもよく、有機酸であってもよい）又はアンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の塩基を挙げることができる。中でも、作業のしやすいゲル化時間とする観点から、塩酸や、アンモニア水等を用いることが好ましい。
次いで、第１の製造方法においては、原料ゾルの粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲で所望の値になったところで、原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成する。
気泡を導入するタイミング（導入時の原料ゾルの粘度）によって、得られる無機質多孔体の気孔構造を構成する気孔の形状、大きさを制御することができる。原料ゾルの粘度が低いほど、細い骨格が三次元構造を形成した連通した気孔が発達しやすく、原料ゾルの粘度が高いほど、独立した気孔を形成し易い。原料ゾルの粘度としては前述のように１００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲の中で適宜選択することが可能で、１００ｍＰａ・ｓ未満であると、ゲル化の速度よりも早く気孔構造が消失しやすく、全体として均質な気孔構造を得ることが困難であり、２００００ｍＰａ・ｓを超えると、気泡の導入のための攪拌が困難になる。
なお、少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造を有する第１の無機質多孔体を製造する場合は、原料ゾルの粘度として、１００〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲を選択することが好ましく、少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造を有する第２の無機質多孔体を製造する場合は、原料ゾルの粘度として、１０００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲を選択することが好ましい。
機械的な攪拌により原料ゾル中に取り込まれた空気が原料ゾルの膜に覆われて泡となり気孔を形成（ゾル多孔体を形成）するが、界面活性剤は、その際に気体と液体の界面とを安定して存在させる役割を果たす。
機械的に攪拌する方法としては特に制限はないが、例えば、攪拌機（ミキサー）、ホイッパー、発泡機等による機械的攪拌を挙げることができる。また、ガス噴入等によって気泡を導入してもよい。攪拌時間としては特に制限はないが、例えば、０．１〜６０分間が好ましく、０．５〜３０分間がさらに好ましい。攪拌時間が０．１分間未満であると、気泡が十分に発達せず、６０分間を超えると、ゾルの粘度の時間変化により、攪拌中にゲル化が起こり、できあがった気孔構造を破壊してしまうことがある。なお、市販の発泡機（例えば、食品用に用いられる連続発泡機）を用いることによって、気孔構造の比重を制御することができるので、無機多孔体の比重を容易に制御することができる。
次いで、第１の製造方法においては、得られたゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、ゲル多孔体を形成する。上述のように気泡を導入する際の原料ゾルの粘度で、最終的に気孔構造を構成することになる気孔の形状や大きさを制御することができるが、ゲル化前に気泡の導入によって形成された気孔は放置しておくとその形状を維持できず、いずれは消滅することになるので、その気泡の消滅を抑制するために、さらにゲル化を促進させる処理（加熱処理）をすることが好ましい。なお、ゲル多孔体を得るために加熱をすることは必ずしも必須の処理ではないが、気孔構造をより制御し易くするためには加熱をする方が好ましい。この場合、加熱温度は、調製及び攪拌時のゾルの温度よりも５〜３０℃高い温度が好ましく、調製及び攪拌時のゾルの温度よも１０〜２５℃高い温度がさらに好ましい。
ゲル化後（ゲル多孔体形成後）、ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥ゲル多孔体を熱処理するが、その際には、乾燥中の急激な収縮によるクラックの発生を防ぐため、ゲル多孔体を、温度と湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成ゲル多孔体を形成し、得られた熟成ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥ゲル多孔体を形成し、予備乾燥ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥ゲル多孔体を熱処理することが好ましい。
例えば、一晩以上、ゲル化時（ゲル多孔体形成時）の温度より１０℃高い温度〜ゲル化時（ゲル多孔体形成時）の温度より１０℃低い温度の範囲内の温度で湿度を保持した状態で熟成し、温度を保持した状態で湿度を徐々に低下させながら予備乾燥後（一晩以上）、後述する所定温度、時間で、本乾燥し、さらに、後述する所定温度で、加熱処理することが好ましい。熟成時間は長いほどゲル骨格構造が発達して強固なものとなるため、その後の乾燥、熱処理、焼成時のクラック等の発生を有効に抑制することができる。このような熟成方法の具体例としては、例えば、ゾル多孔体を入れたビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して所定の温度、例えば、４０℃の恒温槽に静置させることを挙げることができる。予備乾燥時の湿度の低下速度は遅ければ遅いほど、無機質多孔体におけるクラックの発生を抑制することができるため好ましい。予備乾燥を施したゲル多孔体は、本乾燥を行うが、このようなゲル多孔体を乾燥する方法としては特に制限はなく、例えば、室温で放置することにより自然に乾燥してもよく、また、オーブンや炉等の乾燥機中に静置した状態で乾燥してもよく、さらに、加温気流中で乾燥してもよい。本乾燥時の温度は、予備乾燥時の温度〜予備乾燥時の温度より１５０℃高い温度の範囲内の温度が好ましい。加熱処理時の昇温速度等は遅ければ遅いほど、無機質多孔体におけるクラックの発生を減少させることができるため好ましい。このような加熱処理は有機物（第１の界面活性剤）の分解を行うことが目的であるため、加熱処理温度は３００〜７００℃が好ましく、４００〜６００℃がさらに好ましい。３００℃未満であると、有機物の分解が不十分になることがあり、７００℃を超えると、焼結が進みすぎることがある。
第１の製造方法においては、上述のようにゲル多孔体を加熱処理した後に、さらに焼成してもよい。このようなゲル多孔体を焼成する方法としては特に制限はなく、静置状態で行ってもよく、また、空気や酸素のような気流中で行ってもよい。また、焼成温度は、７００〜１４００℃が好ましく、８００〜１２００℃がさらに好ましい。焼成温度が７００℃未満であると、焼結が進まないことがあり、１４００℃を超えると、溶融することがある。焼成時間は、０．５〜１０時間が好ましく、１〜３時間がさらに好ましい。焼成時間が０．５時間未満であると、焼結が進まないことがあり、１０時間を超えると、緻密化が進み気孔構造が崩壊することがある。なお、シリカを主成分とする場合には、焼成温度は９５０℃を上限とすることが好ましい。９５０℃を超えると、結晶化が起こり、結晶化することで特性が変化する（例えば、熱膨張挙動などが著しく変化する）ことがある。
本発明の無機質多孔体の製造方法（第２の製造方法）は、一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製し、得られた原料ゾルと原料粉末調製物とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成し、得られた前記粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする。
第２の製造方法においては、まず、一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾル（好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる）と、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製する。この場合、原料粉末調製物として、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む粉末スラリーと、第３の界面活性剤と、第３のｐＨ調整剤とを、原料粉末の濃度が１重量％以上で、かつ原料ゾルと同じｐＨとなるような条件で混合して、原料スラリーを調製することが好ましい。なお、原料粉末の濃度は３０重量％以上であることがさらに好ましい。
次いで、得られた原料ゾルと原料粉末調製物（好ましくは、原料スラリー）とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成する。
次いで、得られた粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、
次いで、得られた前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成する。
次いで、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する。
また、第２の製造方法においては、粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する際に、粉末含有ゲル多孔体を、温度及び湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた熟成粉末含有ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することが好ましい。
さらに、第２の製造方法においては、粉末含有ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成することが好ましい。
第２の製造方法で用いられる、原料ゾルを調製するための金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルとしては、好適例として、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルを挙げることができる。
また、第２の製造方法で用いられる原料粉末調製物（好ましくは、原料スラリー）は、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含むものであることが焼成時の反応性の観点から好ましい。この場合、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末は、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）からなる群から選ばれる少なくとも一の元素の酸化物、水酸化物、金属炭酸塩及び／又はこれらの複合酸化物の粉末であることが焼成後に得られる生成物の制御がしやすいことから好ましい。
なお、第２の製造方法において、以下の事項は第１の製造方法と共通するのでその記載は省略する。
〔１〕原料ゾルの種類及びその調製方法
〔２〕第２の界面活性剤（第１の界面活性剤と同様）
〔３〕第２のｐＨ調整剤及び第３のｐＨ調整剤（第１のｐＨ調整剤と同様）
〔４〕ゲルの熟成・乾燥条件
第２の製造方法で、特記すべき事項は、以下の通りである。
〔１〕焼成温度：ゾルの種類と、原料粉末（好ましくは、粉末スラリーの形態）の種類との組み合わせによって（最終的に得られる化合物によって）、最適な焼成温度が変わることになる。具体的には、コージェライトの場合１３００〜１５００℃；ムライトの場合１１００〜１４００℃；フォルステライトの場合１３００〜１６００℃；アルミニウムチタネートの場合１４００〜１６００℃；シリカの場合７００〜１４００℃がそれぞれ好ましい。
〔２〕第３の界面活性剤：第１の界面活性剤及び第２の界面活性剤と共通のものを用いてもよいが、粉末の分散性を向上させる目的で、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩等を添加したものを用いることが好ましい。中でも、ポリアクリル酸アンモニウム塩を添加したものがさらに好ましい。
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が１００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後、フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が３００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が５００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が２０００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が１００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
チタニアゾル（石原産業（株）製、商品名：ＳＴＳ−０２）、ｐＨ調整剤としてアンモニア水、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを用いた。チタニアゾル１００ｇ（ｐＨ＝１）に対してアンモニア水をｐＨ＝３となるように添加し（０．７５ｍｌ程度）、さらに界面活性剤を０．２５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が８００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、チタニア質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。一方で、蒸留水２０ｇにシリカ粉末３０ｇと界面活性剤のラウリル硫酸エステルナトリウム塩とポリアクリル酸アンモニウム塩を添加し、ｐＨ調整剤として塩酸をｐＨ＝６になるように添加した。この原料ゾルと原料スラリーをそれぞれ、２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、原料ゾルの粘度が１００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルの円筒形状の型に移し、その中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、型をパラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま２日静置した後、型から外し、調湿乾燥機にて、温度４０℃のまま、相対湿度を９０％から４０％まで２４時間で低下させて予備乾燥した。この予備乾燥体を１１０℃で１日乾燥した。得られた乾燥体を、８５０℃で２時間大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表２に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。一方で、蒸留水５１ｇにアルミナ粉末７６ｇと界面活性剤のラウリル硫酸エステルナトリウム塩とポリアクリル酸アンモニウム塩を添加し、ｐＨ調整剤として塩酸をｐＨ＝６になるように添加した。この原料ゾルと原料スラリーをそれぞれ、２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、原料ゾルの粘度が１００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルの円筒形状の型に移し、その中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、型をパラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま２日静置した後、型から外し、調湿乾燥機にて、温度４０℃のまま、相対湿度を９０％から４０％まで２４時間で低下させて予備乾燥した。この予備乾燥体を１１０℃で１日乾燥した。得られた乾燥体を、１３００℃で２時間大気中で加熱処理し、ムライト質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表２に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。一方で、蒸留水４８ｇにアルミナ粉末２６ｇと水酸化アルミニウム粉末２８ｇとタルク粉末５７ｇと、界面活性剤のラウリル硫酸エステルナトリウム塩とポリアクリル酸アンモニウム塩を添加し、ｐＨ調整剤として塩酸をｐＨ＝６になるように添加した。この原料ゾルと原料スラリーをそれぞれ、２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、原料ゾルの粘度が１０００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルの円筒形状の型に移し、その中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、型をパラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま２日静置した後、型から外し、調湿乾燥機にて、温度４０℃のまま、相対湿度を９０％から４０％まで２４時間で低下させて予備乾燥した。この予備乾燥体を１１０℃で１日乾燥した。得られた乾燥体を、１４００℃で２時間大気中で加熱処理し、コージェライト質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表２に示す。
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。一方で、蒸留水４０ｇに酸化マグネシウム粉末４０ｇと界面活性剤のラウリル硫酸エステルナトリウム塩とポリアクリル酸アンモニウム塩を添加し、ｐＨ調整剤として塩酸をｐＨ＝６になるように添加した。この原料ゾルと原料スラリーをそれぞれ、２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、原料ゾルの粘度が１００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルの円筒形状の型に移し、その中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、型をパラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま２日静置した後、型から外し、調湿乾燥機にて、温度４０℃のまま、相対湿度を９０％から４０％まで２４時間で低下させて予備乾燥した。この予備乾燥体を１１０℃で１日乾燥した。得られた乾燥体を、１５００℃で２時間大気中で加熱処理し、フォルステライト質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表２に示す。
チタニアゾル（石原産業（株）製、商品名：ＳＴＳ−０２）、ｐＨ調整剤としてアンモニア水、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１）に対してアンモニア水をｐＨ＝３となるように添加し（０．７５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．２５ｍｌ添加した。一方で、蒸留水２６ｇにアルミナ粉末３８ｇと界面活性剤のラウリル硫酸エステルナトリウム塩とポリアクリル酸アンモニウム塩を添加し、ｐＨ調整剤として塩酸をｐＨ＝６になるように添加した。この原料ゾルと原料スラリーをそれぞれ、２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、原料ゾルの粘度が１０００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルの円筒形状の型に移し、その中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、型をパラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま２日静置した後、型から外し、調湿乾燥機にて、温度４０℃のまま、相対湿度を９０％から４０％まで２４時間で低下させて予備乾燥した。この予備乾燥体を１１０℃で１日乾燥した。得られた乾燥体を、１５５０℃で２時間大気中で加熱処理し、アルミニウムチタネート質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表２に示す。
（比較例１）
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この調製ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が５０ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
（比較例２）
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が３００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
実施例及び比較例で得られた無機質多孔体に対して、気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図１に示すように、実施例１で得られた多孔体は、細い骨格からなる三次元の網目構造を有するシリカ質多孔体であった。図２、３に示すように、実施例２、３で得られた多孔体は、スポンジ構造で、隣り合う気孔が連結したシリカ質多孔体であった。図４に示すように、実施例４で得られた多孔体は、スポンジ構造で、隣り合う気孔が比較的連結していないシリカ質多孔体であった。図５に示すように、実施例５で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したシリカ質多孔体であった。実施例６で得られた多孔体はスポンジ構造で隣り合う気孔が連結したチタニア質多孔体であった。図７に示すように、実施例７で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したシリカ質多孔体であった。実施例８で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したムライト質多孔体であった。図８に示すように、実施例９で得られた多孔体は、比較的細い骨格からなる三次元の網目構造を有するコージェライト質多孔体であった。実施例１０で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したフォルステライト質多孔体であった。実施例１１で得られた多孔体は、比較的細い骨格からなる三次元の網目構造を有するアルミニウムチタネート質多孔体であった。図９に示すように、比較例１で得られた多孔体は、細い骨格からなる三次元の網目構造を有するシリカ質多孔体であったが、一部は泡が消失した緻密な構造となった。比較例２で得られた多孔体は、うまく気孔が形成されずに、緻密な部分が多く、評価に値しなかった。
実施例及び比較例で得られた無機質多孔体の寸法と重量を測定してそれぞれの嵩密度を算出した。真密度をシリカ２．０ｇ／ｃｍ３、チタニア３．９ｇ／ｃｍ３、コージェライト２．５ｇ／ｃｍ３、ムライト３．１ｇ／ｃｍ３、フォルステライト３．２ｇ／ｃｍ３、アルミニウムチタネート３．５ｇ／ｃｍ３として、下記式（１）から気孔率を算出した。ガス透過係数は、ダルシーの法則（ＤＡＲＣＹ’Ｓ ＬＡＷ）に従い、下記式（２）から算出した。熱伝導率は定常法により測定し、曲げ強度及び熱膨張係数はそれぞれ、ＪＩＳ Ｒ１６０１、Ｒ１６１８に準拠した方法で測定した。その結果を表１に示す。表１から、本発明の第１の無機質多孔体は、ガスを透過させた場合、圧力損失が低い上に、構造材料としても適用し得る、熱膨張率及び機械的強度を備えており、また、本発明の第２の無機質多孔体は、熱伝導率が低い上に、構造材料としても適用し得る、熱膨張率及び機械的強度を備えていることがわかる。
上記式（２）中、μは粘性係数、Ｌはサンプル厚さ、Ｑはガス流量、ΔＰは圧力損失、Ａはサンプル面積をそれぞれ示す。
（比較例１）
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この調製ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が５０ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
（比較例２）
シリカゾル（日産化学（株）製、商品名：スノーテックスＳ）、ｐＨ調整剤として塩酸、界面活性剤としてラウリル硫酸エステルナトリウム塩を用いた。シリカゾル１００ｇ（ｐＨ＝１０）に対して塩酸をｐＨ＝６となるように添加し（１．２５ｍｌ程度）、さらに、界面活性剤を０．５ｍｌ添加した。この原料ゾルを２０℃に保ったウオーターバス内で静かに攪拌し、粘度が３００００ｍＰａ・ｓになったところで、室温下、１リットルのビーカー中で機械的攪拌（ミキサー、１分間）を行い、ビーカーを、パラフィン製のフィルムで密閉して４０℃の恒温槽に静置させた。そのまま３日静置した後、ビーカーのフィルムに直径１ｍｍ程度のピンホールを１つ開け、さらに３日静置した。その後フィルムを外し、１日静置した。得られた乾燥体を、６００℃で４時間、さらに８５０℃で２時間、大気中で加熱処理し、シリカ質多孔体を得た。得られた多孔体の種類、気孔の大きさ、気孔率、球状気孔の占める割合、ガス透過係数、熱伝導率、曲げ強度、及び熱膨張係数を表１に示す。
実施例及び比較例で得られた無機質多孔体に対して、気孔構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図１に示すように、実施例１で得られた多孔体は、細い骨格からなる三次元の網目構造を有するシリカ質多孔体であった。図２、３に示すように、実施例２、３で得られた多孔体は、スポンジ構造で、隣り合う気孔が連結したシリカ質多孔体であった。図４に示すように、実施例４で得られた多孔体は、スポンジ構造で、隣り合う気孔が比較的連結していないシリカ質多孔体であった。図５に示すように、実施例５で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したシリカ質多孔体であった。実施例６で得られた多孔体はスポンジ構造で隣り合う気孔が連結したチタニア質多孔体であった。図７に示すように、実施例７で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したシリカ質多孔体であった。実施例８で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したムライト質多孔体であった。図８に示すように、実施例９で得られた多孔体は、比較的細い骨格からなる三次元の網目構造を有するコージェライト質多孔体であった。実施例１０で得られた多孔体は、スポンジ構造で、それぞれの気孔が独立したフォルステライト質多孔体であった。実施例１１で得られた多孔体は、比較的細い骨格からなる三次元の網目構造を有するアルミニウムチタネート質多孔体であった。図９に示すように、比較例１で得られた多孔体は、細い骨格からなる三次元の網目構造を有するシリカ質多孔体であったが、一部は泡が消失した緻密な構造となった。比較例２で得られた多孔体は、うまく気孔が形成されずに、緻密な部分が多く、評価に値しなかった。
実施例及び比較例で得られた無機質多孔体の寸法と重量を測定してそれぞれの嵩密度を算出した。真密度をシリカ２．０ｇ／ｃｍ３、チタニア３．９ｇ／ｃｍ３、コージェライト２．５ｇ／ｃｍ３、ムライト３．１ｇ／ｃｍ３、フォルステライト３．２ｇ／ｃｍ３、アルミニウムチタネート３．５ｇ／ｃｍ３として、下記式（１）から気孔率を算出した。ガス透過係数は、ダルシーの法則（ＤＡＲＣＹ’Ｓ ＬＡＷ）に従い、下記式（２）から算出した。熱伝導率は定常法により測定し、曲げ強度及び熱膨張係数はそれぞれ、ＪＩＳ Ｒ１６０１、Ｒ１６１８に準拠した方法で測定した。その結果を表１に示す。表１から、本発明の第１の無機質多孔体は、ガスを透過させた場合、圧力損失が低い上に、構造材料としても適用し得る、熱膨張率及び機械的強度を備えており、また、本発明の第２の無機質多孔体は、熱伝導率が低い上に、構造材料としても適用し得る、熱膨張率及び機械的強度を備えていることがわかる。
本発明の無機質多孔体及びその製造方法は、フィルター等の各種分離装置を用いる分野、断熱材等の各種工業用材料を用いる分野で好適に用いられる。
Claims (15)
- 少なくともその一部が球状である多数の連通した気孔からなる気孔構造（三次元網目構造及び／又はスポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、
前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、かつガス透過係数が１×１０−１１ｍ２以上であることを特徴とする無機質多孔体。 - シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする請求項１に記載の無機質多孔体。
- 少なくともその一部が球状である多数の独立した気孔からなる気孔構造（スポンジ状構造）を有する無機質多孔体であって、前記気孔構造を形成する前記気孔の大きさが、５μｍ〜２ｍｍであり、気孔率が６０％以上であり、前記気孔構造を形成する前記気孔のうち、球状の前記気孔の占める割合（（球状の気孔の容積／全ての気孔の容積）×１００）が、６０％以上であり、熱伝導率が０．０７Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする無機質多孔体。
- シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）及びアルミニウムチタネート（Ａｌ２ＴｉＯ５）からなる群から選ばれる少なくとも一種を主成分とする請求項３に記載の無機質多孔体。
- シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とし、熱膨張係数が２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が１ＭＰａ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の無機質多孔体。
- コージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）を主成分とし、熱膨張係数が２．２×１０−６Ｋ−１以下で、曲げ強度が０．５ＭＰａ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の無機質多孔体。
- 金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第１の界面活性剤と、第１のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、
得られた前記原料ゾルを機械的に攪拌して、気泡が導入されたゾル多孔体を形成し、
得られた前記ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、ゲル多孔体を形成し、
得られた前記ゲル多孔体を乾燥して、乾燥ゲル多孔体を形成し、
得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法。 - 前記ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する際に、
前記ゲル多孔体を、温度と湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥ゲル多孔体を熱処理する請求項７に記載の無機質多孔体の製造方法。 - 前記ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する請求項７又は８に記載の無機質多孔体の製造方法。
- 前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルである請求項７〜９のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
- 一方で、金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルと、第２の界面活性剤と、第２のｐＨ調整剤とを、その粘度が１００〜２００００ｍＰａ・ｓとなるようなｐＨと温度との条件で混合して、所定のゲル化時間を有する原料ゾルを調製し、
他方で、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末を含む原料粉末調製物を調製し、
得られた前記原料ゾルと前記原料粉末調製物とを混合し、次いで、機械的に攪拌して、気泡が導入された粉末含有ゾル多孔体を形成し、
得られた前記粉末含有ゾル多孔体を、必要に応じ所定温度で加熱して、ゲル化させ、粉末含有ゲル多孔体を形成し、
得られた前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、
得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理することを特徴とする無機質多孔体の製造方法。 - 前記原料粉末調製物が、金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の前記原料粉末を含む粉末スラリーと、第３の界面活性剤と、第３のｐＨ調整剤とを、前記原料粉末の濃度が１重量％以上で、かつ前記原料ゾルと同じｐＨとなるような条件で混合して調製された、原料スラリーである請求項１１に記載の無機質多孔体の製造方法。
- 前記粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する際に、
前記粉末含有ゲル多孔体を、温度及び湿度を保持したまま静置して熟成して、熟成粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記熟成粉末含有ゲル多孔体を、温度を保持したまま、湿度を下げて予備乾燥して、予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、前記予備乾燥粉末含有ゲル多孔体を乾燥して、前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を形成し、得られた前記乾燥粉末含有ゲル多孔体を熱処理する請求項１１又は１２に記載の無機質多孔体の製造方法。 - 前記粉末含有ゲル多孔体を熱処理した後に、さらに焼成する請求項１１〜１３のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
- 前記金属酸化物ゾル及び／又は金属水酸化物ゾルが、シリカ（ＳｉＯ２）ゾル及び／又はチタニア（ＴｉＯ２）ゾルであり、かつ前記金属酸化物、金属水酸化物及び金属炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の原料粉末が、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びアルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ）からなる群から選ばれる少なくとも一の元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩及び／又はこれらの複合酸化物の粉末である請求項１１〜１４のいずれかに記載の無機質多孔体の製造方法。
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