JPH0193476A - セラミックス多孔質体の製造方法 - 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〕 本発明はセラミックス多孔質体、特に閉気孔をほとんど
含まない高気孔率を有する軽量多孔質体の製造方法に関
するものであシ、吸音材、濾過材等の用途に適するセラ
ミックス多孔質体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、通気性のある軽量多孔質体の製造方法としては、
（１）グラファイト、プラスチックビーズ等の可燃性の
夾雑物を表面が互いに接触するように配置させ、その空
隙にセラミックスのスラリーを流し込み、スラリーを固
化処理した後に夾雑物を加熱焼失させ、更に焼成する方
法、（２）セラミックス中空体を釉薬等で被覆して成形
焼結する方法、（３）三次元網目構造の樹脂成形体の表
面にセラミックスのスラリーを付着させ、乾燥焼成する
方法等があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記（１）の方法では夾雑物を互いに接触させ
たｉまその間隙にスラリーを流し込むため、スラリーを
均等に乾燥させることが困難であシ、大型品又は厚肉品
になるほど適用が難しくなる。（２）の方法では軽量性
通気性は比較的容易に達成できるものの、セラミックス
中空体の内部は外気と通じていないいわゆる閉気孔であ
るため、通気量、又は通気の経路が少なく吸音材や濾過
材としては不利である。また、セラミックス中空体は一
般に高価であるためにコスト高となる。（３）の方法も
また軽量性、通気性が容易に達成できるものの、気孔径
が小さいものは製造困難となる傾向がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記の技術水準に鑑み、閉気孔をほとんど含ま
ない高気孔率の軽量のセラミックス多孔質体を簡単かつ
低コストで製造しうる方法を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段コ 本発明はセラミックス粉体４０〜９５体積係と残部が前
記セラミックス粉体の（Ｌ５〜２倍の径を有する可燃性
の小夾雑物からなる混合体に対して、上記セラミックス
粉体の２倍以上の径を有する可燃性の大夾雑物を体積で
前記混合体の３０〜２００％加え、更に釉薬とバインダ
ーを混ぜ合わせて成形し念後に釉薬の融点近傍の温度で
焼成することを特徴とするセラミックス多孔質体の製造
方法である。

本発明において使用されるセラミックスとしては、炭化
物系、窒化物系、酸化物系その信金てのセラミックスが
使用できるが、夾雑物の燃焼ガスの放出の関係から大気
焼成が適用し易いため、アルミナ、ジルコニア、コージ
ーライト、ムライトなどの酸化物系セラミックスを使用
するのが好ましい。

また本発明において使用される大小の夾雑物としては、
アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ
アセタール、アセテート樹脂、Ａ８樹脂及びポリ塩化ビ
、＝　１７デン等のようなポリマー系材料や、炭素、水
層なども使用可能である。

バインダーとしては、アラビアゴム、デキストリン、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、コロイダ
ルシリカ、アルミナゾル、水硝子などが使用される。バ
インダーは釉薬を均一に分散させるための分散媒体、セ
ラミックス粉体あるいは大小夾雑物の仮接着を行うため
に用いられる。予備成形体の強度、通気性及び釉薬の分
散性を十分に保持するにはセラミックス粉体に対し、重
量比で２〜４０９６の範囲の量で使用するのが好ましい
。

更に釉薬は、焼成に伴ってセラミックス粉体どうしを強
固に結合させるために用いられるもので、市販の釉薬は
何れでも使用可能である。

多孔質体の強度及び予備成形体の通気性を十分に保持す
るには、セラミックス粉体に対して重量比で２〜４０％
の範囲の量で使用するのが好ましい。

なお、本発明に云うセラミックス粉体とは完全な粉体ば
かりでなく、微小セラミックス棒状体（例えば直径５０
μｍ、長さ１−以下のようなもの）を意味するものとす
る。但し、ウィスカのようなアスペクト比の大なものは
これには含まれないものとする。更に大小の夾雑物の径
をセラミックス粉体の直径を基準として示しているが、
セラミックス粉体が棒状体の場合には、それと同体積を
もつ球状に換算し九場合の、その球の直径を基準とする
ものである。

以下、第１図を用いて本発明の一実施態様の説明を行な
う。まずセラミックス粉体２４０〜９５体積チと残部が
その１５〜２倍の径を有する可燃性の夾雑物３からなる
混合体に対してセラミックス粉体２の２倍以上の径を有
する可燃性の夾雑物１ｆｔ体積で前記混合体の３０〜２
０口壬加え、更に釉薬とバインダー４′ｊｔ混ぜ合わせ
て成形することによシ、第１図の模式図に示す構造のも
のが得られ念。第２図は第１図中の一部■を拡大して示
した模式図である。後の加熱によって焼失するために大
きな気孔となる可燃性の大きな夾雑物１がセラミックス
粉体２と可燃性の小さな夾雑物３との混合体よりなる多
孔質の壁面で隔てられた構造となっている。

しかもセラミックス粉体２と夾雑物３との混合体は釉薬
、バインダーの混合体４を介して、又は直接に接触して
いるものの、その接触は表面の一部にすぎないため上記
混合体４中のセラミックス粉体２、夾雑物３の周囲には
外気と通じる経路を兼ねる空隙５が存在している。この
ためバインダーの固化が非常に容易であるばかシでなく
夾雑物１及び夾雑物３の加熱焼失時に発生するガスの放
出が短時間で容易に達せられる０第３図は上記混合体を
更に釉薬の融点近傍で加熱保持することによって得られ
た多孔質体の模式図を示すものである。夾雑物１が存在
していた空間は大きな気孔６、夾雑物３が存在していた
空間は小さな気孔７となり、しかもセラミックス粉体は
釉薬とバインダーの作用によって連結し、大きな気孔６
ｆ、互いに隔てる多孔質の壁を構成する。更に小さな気
孔７を導入することに二や、この多孔質壁の気孔率と通
気性とは格段に向上する。

以上のような方法によれば、大きな気孔６は最大６５〜
７５係の気孔率に寄与し、残る空間の一部を占る小さな
気孔７と焼成前−から存在してい之空間５も気孔率に寄
与するため全体として７０〜８５％の気孔率が容易に達
成できる。

ま九気孔は原理的にはすべて開気孔となシ、しかも気孔
のサイズはセラミックス粉体のサイズを選ぶことによっ
て自由にコントロールできる。

なお、以上の説明から明らかなように、セラミックス粉
体２と可燃性の小夾雑物５とよシなる隔壁が通気性良好
な多孔質状となるにはセラミックス粉体２と小夾雑物３
との径の差が小さい方がよいことが明らかであるため、
小夾雑物３の径鑞セラミックス粉体２の径のｌ１ｌＬ５
〜２倍とした。また、多孔質隔壁が構造材としての強度
をもなせるため、又はセラミックス粉体２を互いに連結
させる九めに、セラミックス粉体２の体積は隔壁の構成
分の４０％以上とした。小夾雑物３は少なくても構わな
いが５体積係未満では、全体の気孔率向上に対してほと
んど寄与しないため小火雑物３０体積は５％以上（−す
なわちセラミックス粉体の体積は９５係以下）とした。

更に大夾雑物１の焼失による気孔６は多いほど気孔率に
寄与するために、大夾雑物１の体積は多いほど好ましい
もののセラミックス粉体２と小夾雑物３との混合体に対
して２００憾を超えると、多孔質体中の大きな気孔６が
直接連続するものが大部分となシ多孔質体の強度が著し
く劣化するために２００係以下とした。ま念、大夾雑物
１０体積含有率が３０％未満では全体の気孔率向上への
寄与が小さくなるなめに３０％以上とした。

〔実施例〕

実施例１ 平均直径２５０μｍのムライト製ビーズ（内外工業■製
）を嵩体積で４２０ＣＣ，平均直径２５０μｍのアクリ
ルビーズｉ嵩体ｍで１８０工、平均直径２．５鱈の発泡
スチロールを嵩体積で４００ＣＣはかすとシ、これに釉
薬（融点１３００℃）　Ｓ　Ｏｔ、バインダーとしての
珪酸ソーダ９０２の混合体を加えて混練することによシ
、ムライトビーズ、アクリルビーズ、発泡スチロールが
均一に分散した混合体を得た。この混合体を３００＋ｗ
Ｘ３００ｍの木型に詰め込み、炭酸ガスを吹き込んで珪
酸ンーダを固化させ板状の成形体を得た。

次いで、４００℃で４時間加熱することによジアクリル
ビーズ発泡スチロールの全量及び珪酸ソーダの一部を焼
失させた。更に１３００℃でｌ１５時間焼成することに
よシ、気孔率が７２憾、嵩比重が１７６ですべての気孔
が開気孔からなる＠量多孔質体が得られた。

実施例２ 直径５０μｍ１長さ１１以下の棒状セラミック体（材質
ムライト）ｆｔ嵩体積で５９０ＣＣ，平均直径６０μｍ
のアクリルビーズヲ嵩体積で２１０Ｑ：、平均直径１．
３■の発泡スチロールを嵩体積で５２０ＣＣはかシとシ
これに釉薬（融点１３００℃）　９０　Ｆ、バインダー
としての珪酸ソーダ１８０ｔの混合体を加えて混練し、
実施例１と同じ条件で加熱焼成することにより気孔率が
７５憾、嵩比重がＱ、７１のセラミックス多孔質体が得
られた。

実施例３ 平均直径６００μｍのムライト製ビーズ（内外工業■製
）を嵩体積で３５０Ｃｒ：、、平均直径２５０゛μｍの
アクリルビーズを嵩体積で２１０田、直径２＋ｍ、長さ
２〜４−の円柱状アクリル棒を嵩体積で４８０ＣＣはか
シとル、これに釉薬（融点１３００℃）４０？、バイン
ダーとしての珪酸ソーダ８０２の混合体を加えて混練し
、実施例１と同じ条件で加熱、焼成することによシ、気
孔率が７８％嵩比重ｌ１６１のセラミックス多孔質体が
得られた。

実施例４ 平均直径１鴎の白色電融アルミナ（９９，５４ムｔｚｏ
ｓ）ｆｔ嵩体積で４２０ＣＩ：、、平均直径１．５−の
発泡スチロールを嵩体積で１８０ＣＣ，平均直径４ｍ１
１発泡スチロールを嵩体積で４００ＣＣはかシとシ、こ
れに釉薬（融点６００℃）　Ｓ　Ｏｔ。

バインダーとしての珪酸ソーダ９０１の混合体を加えて
混練し、成形し念後に６００℃で６時間加熱焼成するこ
とによル気孔率が７０％、嵩比重が（Ｌ９２のセラミッ
クス多孔質体が得られた。

なお、セラミックス粉体あるいは可燃性の夾雑物の大き
さを便宜上等価な体積を有する球の径として表わしたが
実施例からも明らかなように、たとえば楕円体や棒状体
であってもよく必ずしも球形でなくともよいことは言う
までもない。

〔発明の効果〕

（１）気孔率７０１以上の多孔質体が得られ、軽量化が
容易である。

（２）閉気孔を含まないため通気性が良好である。

（３）予備成形時にすでに多孔質体となっているなめに
夾雑物の燃焼によるガスの放出が迅速、容易である。　
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における可燃性の夾雑物、セラミックス
粉体、釉薬およびバインダーの混合成形体の構造を示す
模式図、第２図は第１図の一部■を拡大した模式図、第
３図は第１図又は第２図で示す混合成形体を焼成した後
の構造を示す模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス粉体４０〜９５体積％と残部が前記セラミ
   ックス粉体の０．５〜２倍の径を有する可燃性の小夾雑
   物からなる混合体に対して、上記セラミックス粉体の２
   倍以上の径を有する可燃性の大夾雑物を体積で前記混合
   体の３０〜２００％加え、更に釉薬とバインダーを混ぜ
   合わせて成形した後に釉薬の融点近傍の温度で焼成する
   ことを特徴とするセラミックス多孔質体の製造方法。