JPH0760037A - Ceramic filter material and production thereof - Google Patents
Ceramic filter material and production thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はセラミックフィルタ素材
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、各種プラント
から排出される比較的高温のガス等の気体に含まれてい
る塵埃を濾過するセラミックフィルタに使用されて好適
なセラミックフィルタ素材及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic filter material and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a ceramic filter for filtering dust contained in gases such as relatively high temperature gas discharged from various plants. And suitable ceramic filter material and its manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、各種の分野においてフィルタが使
用されており、中でも各種生産工場において煤塵等を濾
過して公害等を防止する目的で使用されているものも多
い。このフィルタの中でも耐温度性能の高いセラミック
フィルタは、例えば焼却炉における煤塵の捕集や、化学
・鉄鋼・窯業等の分野における高温ガスからの製品回収
に使用されてきている。特に最近においては、例えば５
００℃以上もの高温にも耐える集塵装置が望まれてい
る。そして、このような高温雰囲気で使用される集塵装
置用のフィルタとしてセラミックフィルタが用いられて
いるが、このセラミックフィルタは耐熱性に優れている
のみならず、塩酸ガスや亜硫酸ガスに対しても耐蝕性が
あることから、様々なタイプのものが開発されている。2. Description of the Related Art Conventionally, filters have been used in various fields, and in particular, many are used in various production plants for the purpose of filtering dust and the like to prevent pollution. Among these filters, ceramic filters having high temperature resistance have been used for collecting soot and dust in incinerators, and for recovering products from high-temperature gas in fields such as chemicals, steel and ceramics. Especially recently, for example, 5
A dust collector that can withstand temperatures as high as 00 ° C or higher is desired. And, a ceramic filter is used as a filter for a dust collector used in such a high temperature atmosphere, but this ceramic filter is not only excellent in heat resistance but also against hydrochloric acid gas and sulfurous acid gas. Various types have been developed due to their corrosion resistance.
【０００３】例えば、実開昭６２−１９０６１９号公報
には、セラミック粉粒を溶融接合してなる気孔率３５〜
６０％の筒状体に、軸方向の屈曲が連続的に成形された
セラミックフィルタが記載されている。また、特公昭６
３−２４７３０号公報には、セラミック原料粉末に粘結
剤焼結助剤などを混合し、ドクターブレード法でもって
成形し、所望の大きさに切断した複数のセラミック生シ
ート間に一定方向に有機質線状体を配列した後、上記セ
ラミック生シート同士を圧着する行程を経た後、１４０
０〜１６００℃の高温酸化雰囲気中にて焼結する行程よ
りなるセラミックフィルタの製造方法が記載されてい
る。また、セラミック繊維を抄造してシート形状に加工
し、このセラミック繊維の多孔性を利用したセラミック
フィルタが提案されている。例えば、特開平４−５４１
２号公報には、セラミック繊維とペロブスカイト型結晶
からなるガラスを配合して１５００°Ｃ程度にて焼成し
たセラミックフィルタが示されている。また、特開昭６
４−５６１１１号公報には、有機繊維とセラミックスラ
リーを抄造してセラミック生支持体層を形成し、このセ
ラミック生支持体層の表面にセラミック粉を配合したス
ラリーを塗工したのちに乾燥し、その後１２５０°Ｃ程
度に加熱して焼成するセラミックフィルタの製造方法が
示されている。For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-190619 discloses a porosity of 35 to 35 obtained by melting and joining ceramic powder particles.
A ceramic filter in which the axial bending is continuously formed in a 60% cylindrical body is described. In addition, Japanese public Sho6
Japanese Patent Laid-Open No. 3-24730 discloses that a ceramic raw material powder is mixed with a binder sintering aid or the like, molded by a doctor blade method, and cut into a desired size, and a plurality of ceramic green sheets are made of an organic substance in a certain direction. After arranging the linear bodies, the step of pressing the ceramic green sheets together is performed, and then 140
A method of manufacturing a ceramic filter is described, which comprises a step of sintering in a high temperature oxidizing atmosphere of 0 to 1600 ° C. Further, a ceramic filter has been proposed in which ceramic fibers are formed into a sheet and processed into a sheet shape, and the porosity of the ceramic fibers is utilized. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-541
Japanese Patent Publication No. 2 discloses a ceramic filter in which glass made of perovskite type crystals and ceramic fibers are mixed and fired at about 1500 ° C. In addition, JP-A-6
In JP-A 4-56111, an organic fiber and a ceramic slurry are formed into a paper to form a ceramic raw support layer, and the surface of the ceramic raw support layer is coated with a slurry containing ceramic powder and then dried. After that, a method of manufacturing a ceramic filter in which the ceramic filter is heated to about 1250 ° C. and fired is shown.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のセラ
ミックフィルタはいずれの場合も１２５０°Ｃ〜１６０
０°Ｃと云う極めて高温の焼結温度にて処理が施されて
いる。この焼結温度による処理によると、この温度にて
処理される焼結体は熱処理後に少ない場合でもその体積
が数パーセント収縮することが知られている。このよう
に焼結処理に伴った体積が大きく収縮すると、微細気孔
の径やその分布にバラツキ等が生じ易くなり孔径等を所
望にコントロールすることが難しくなり、精度の高いフ
ィルタを提供することが極めて困難である。By the way, in any case, the above-mentioned ceramic filter is 1250 ° C to 160 ° C.
The treatment is performed at a very high sintering temperature of 0 ° C. It is known that, according to the treatment at the sintering temperature, the volume of the sintered body treated at this temperature shrinks by several percent even after the heat treatment. When the volume associated with the sintering process is greatly shrunk in this way, the diameter and distribution of the fine pores are likely to vary, and it becomes difficult to control the pore diameter and the like as desired, and it is possible to provide a highly accurate filter. It's extremely difficult.
【０００５】また、上述のように焼結温度が高温である
と、当然のことながら高性能な焼結炉が必要であるばか
りでなく、その他の耐熱設備や耐熱用の付帯設備も多く
なり、又その熱消耗等も速くメンテナンスの頻度が多く
なる。この結果、設備維持に必要なコストが非常に大き
くなってしまい、フィルタ製造単価が大きく引き上げて
しまうという問題を抱えていた。そこで、本発明は従来
のセラミックフィルタの製造時における焼結温度が高い
ことによる種々の欠点を解消するべくなされたものであ
り、従来に比べて低温で加熱処理して製造ができ、かつ
強度的な面や取扱い性に優れたセラミックフィルタのフ
ィルタ素材及びその製造方法を提供することを目的とす
るものである。When the sintering temperature is high as described above, it goes without saying that not only a high-performance sintering furnace is required, but also other heat-resistant equipment and auxiliary equipment for heat resistance are increased. Further, the heat consumption thereof is fast and the frequency of maintenance increases. As a result, the cost required to maintain the equipment becomes very large, and the unit cost for manufacturing the filter is greatly raised. Therefore, the present invention was made in order to eliminate various drawbacks due to the high sintering temperature during the production of the conventional ceramic filter, which can be produced by heat treatment at a lower temperature than the conventional one, and has a high strength. It is an object of the present invention to provide a filter material of a ceramic filter excellent in various aspects and handleability, and a manufacturing method thereof.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、セ
ラミック繊維からなる支持母材の片側面にセラミック粒
子層を設けてなるセラミックを骨材としたセラミックフ
ィルタ素材であって、前記セラミック粒子層はセラミッ
ク粒子と少なくとも該セラミック粒子を結合させる結合
材と、このフィルタ素材の製造時の加熱処理により含有
粒子素材が焼失して形成された微細気孔とを備えてお
り、前記結合材がフィルター使用温度よりも高温でかつ
前記セラミック粒子の焼結温度よりも低い温度の範囲に
融点を有しており、該範囲にて加熱処理されて前記骨材
が結合されていることを特徴とするセラミックフィルタ
素材により達成することができる。The above object of the present invention is to provide a ceramic filter material comprising a ceramic as an aggregate, wherein a ceramic particle layer is provided on one side of a supporting base material made of ceramic fibers. The layer is provided with ceramic particles, a binder for bonding at least the ceramic particles, and fine pores formed by burning away the particle material contained in the filter material during the heat treatment at the time of manufacturing the filter material. A ceramic filter having a melting point in a range of a temperature higher than a temperature and lower than a sintering temperature of the ceramic particles, and heat-treated in the range to bond the aggregate. It can be achieved by the material.
【０００７】本発明の上記目的は、セラミック繊維を抄
造した支持母材の片側面に、セラミック粒子と少なくと
も該セラミック粒子同士を結合する結合材と加熱処理時
に焼失可能な粒子素材とを含有するセラミック粒子層を
形成した後に、フィルター使用温度よりも高温でかつ前
記セラミック粒子の焼結温度よりも低い温度で前記結合
助剤がガラス化する加熱処理を行うことを特徴とするセ
ラミックフィルタ素材の製造方法によって達成される。
また、前記セラミック繊維を抄造した支持母材を焼結し
た後に、前記セラミック粒子層を塗布して前記加熱処理
する製造方法によっても上記目的は達成される。The above object of the present invention is to provide a ceramic containing ceramic particles, a binder for bonding at least the ceramic particles to each other, and a particle material which can be burnt out at the time of heat treatment, on one side of a supporting base material made of ceramic fibers. After the particle layer is formed, a heating process for vitrifying the bonding aid at a temperature higher than the filter use temperature and lower than the sintering temperature of the ceramic particles is carried out. Achieved by
The above object can also be achieved by a manufacturing method in which the support base material made of the ceramic fibers is sintered, and then the ceramic particle layer is applied and the heat treatment is performed.
【０００８】[0008]
【作用】本発明のセラミックフィルタ素材においては、
セラミック繊維からなる支持母材はそのセラミック繊維
が互いに絡み合って可撓性に富むことから機械的強度が
高く成形性がよく又極めて軽量とすることが可能である
一方、セラミック粒子層はセラミック粒子が焼結する温
度よりも低い温度（焼結しない温度）にて結合材がガラ
ス化してこのセラミック粒子同士を結合させたり、また
セラミック粒子層と支持母材とを結合させる作用を有す
るので、フィルタ製造時の処理温度が従来の温度に比べ
て飛躍的に低くなり、熱処理に伴った体積の変化を小さ
くすることができる。また、セラミック粒子層に形成さ
れる気孔は結合材がガラス化あるいは液相化する加熱処
理時に焼失する物質により形成されるが、この加熱処理
温度が低くなることによって収縮率が小さくなるので、
精度の高い微細気孔となる。さらに、本発明の製造方法
によれば、加熱処理温度を低くできることから、加熱処
理によるフィルタ全体形状の収縮を抑えることもでき、
気孔径の精度だけでなくフィルタ寸法精度の誤差を小さ
く抑えることができる。In the ceramic filter material of the present invention,
The supporting base material made of ceramic fibers has high mechanical strength, good moldability, and can be made extremely lightweight because the ceramic fibers are entangled with each other and are highly flexible. Since the binder vitrifies at a temperature lower than the sintering temperature (the temperature at which it does not sinter), the ceramic particles are bonded to each other, and the ceramic particle layer and the support base material are bonded to each other. The treatment temperature at that time is dramatically lower than the conventional temperature, and the change in volume due to the heat treatment can be reduced. Further, the pores formed in the ceramic particle layer are formed by a substance that is burned off during the heat treatment in which the binder vitrifies or becomes liquid phase, but since the shrinkage rate decreases as the heat treatment temperature decreases,
Fine pores with high accuracy. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, since the heat treatment temperature can be lowered, it is possible to suppress the shrinkage of the entire shape of the filter due to the heat treatment,
Not only the accuracy of the pore diameter but also the error of the filter dimensional accuracy can be suppressed to be small.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付した図
面に基づいて詳細に説明する。なお、図１は本発明のセ
ラミックフィルタの断面を模式的に示す要部拡大断面図
であり、図２は本発明のセラミックフィルタの外観を示
す斜視図、図３は図２に示すセラミックフィルタの横断
面図であり、図４はセラミックフィルタを箱型形状とし
た場合の斜視図である。本実施例のセラミックフィルタ
２１（図２参照）は、図１に示すように、通気性を有す
るシート状に成形された例えばアルミノシリケート等の
セラミック繊維からなる支持母材１１と、この支持母材
１１の一方の側の表面に設けられたセラミック粒子層１
５からなる二層構造のフィルタ素材１０から構成されて
いる。そして、このセラミック粒子間に微細気孔１７が
形成されているが、この微細気孔１７はフィルタ素材１
０の熱処理時に焼失する有機物質によって形成された孔
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part schematically showing a cross section of the ceramic filter of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the ceramic filter of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the ceramic filter of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view, and FIG. 4 is a perspective view when the ceramic filter has a box shape. As shown in FIG. 1, the ceramic filter 21 (see FIG. 2) of the present embodiment includes a support base material 11 formed of a ceramic fiber such as aluminosilicate formed into a sheet having air permeability, and the support base material 11. Ceramic particle layer 1 provided on the surface on one side of 11
The filter material 10 has a two-layer structure composed of five layers. The fine pores 17 are formed between the ceramic particles. The fine pores 17 are formed by the filter material 1.
It is a hole formed by an organic substance that is burnt out during the heat treatment of 0.
【００１０】前記支持母材１１は、例えばアルミナ（Ａ
Ｌ2 Ｏ3 ）およびシリカ（ＳｉＯ2）を主成分とするア
ルミナシリケートのセラミック材料からなる例えば直径
２〜６ミクロンで長さが１〜５０ミリ程度の繊維を漉き
上げることにより、例えば厚さ０．５〜５ミリのシート
状としたもので、長短のセラミック繊維が互いに絡み合
うことにより可撓性に優れるともに極めて軽量かつ丈夫
なものとすることができる。また、セラミック粒子層１
５は、例えば支持母材１１と略同成分のセラミック粒子
１６と例えば粒子素材である澱粉のごとき有機質さらに
は珪酸ソーダ等の結合材の混合物を支持母材１１の表面
に吹き付け等の方法によりコーティングしてから、その
乾燥後に前記結合材がフィルター使用温度よりも高温で
かつセラミック粒子１６の焼結温度よりも低い温度によ
り加熱処理されて形成される。この加熱処理の温度は５
００°Ｃ〜１０００°Ｃさらに望ましくは７００°Ｃ〜
７５０°Ｃである。The support base material 11 is, for example, alumina (A
L 2 O 3) and silica (by SiO 2) made of a ceramic material of alumina-silicate, for example, as a main component length in diameter 2-6 microns raise plow fibers of about 1 to 50 millimeters, a thickness of 0 It has a sheet shape of 5 to 5 mm, and by entwining long and short ceramic fibers with each other, it has excellent flexibility and can be made extremely lightweight and strong. Also, the ceramic particle layer 1
Reference numeral 5 is, for example, a method of coating the surface of the support base material 11 with a mixture of ceramic particles 16 having substantially the same components as the support base material 11, an organic material such as starch as the particle material, and a binder such as sodium silicate. Then, after the drying, the binder is heat-treated at a temperature higher than the filter use temperature and lower than the sintering temperature of the ceramic particles 16 to be formed. The temperature of this heat treatment is 5
00 ° C to 1000 ° C, more preferably 700 ° C to
750 ° C.
【００１１】このような温度により加熱処理されると、
セラミック粒子１６は焼結することはないが、珪酸ソー
ダは溶融してセラミック粒子１６を包み込むようにガラ
ス状被膜１８を形成してセラミック粒子１６同士を結合
する機能を発揮する。また、この温度で加熱処理される
と、粒子素材である有機物が消失してしまいセラミック
粒子１６の間に直径が３μｍ〜１３μｍ程度の微細な気
孔１７が形成される。そして、フィルタとしての濾過作
用はこのセラミック粒子層１５により行うことができ
る。また、前記微細気孔１７の気孔径は当然、支持母材
１１の目より細かいので支持母材１１は目詰まりを起こ
すことはない。また、従来の気孔の目の荒いフィルタの
ように、例えばフィルタの使用状態にセットしてからそ
の表面に塵埃を付着させて目を細かくする一次粒子層の
形成が不要であるので、フィルタ使用開始時に要する時
間を短縮することができるようにされている。When heat-treated at such a temperature,
Although the ceramic particles 16 do not sinter, the sodium silicate melts and forms a glassy coating 18 so as to enclose the ceramic particles 16, thereby exerting a function of bonding the ceramic particles 16 to each other. Further, when the heat treatment is performed at this temperature, the organic material, which is a particle material, disappears and fine pores 17 having a diameter of about 3 μm to 13 μm are formed between the ceramic particles 16. The ceramic particle layer 15 can perform a filtering action as a filter. Further, since the pore diameter of the fine pores 17 is finer than the mesh of the support base material 11, the support base material 11 will not be clogged. Also, like a conventional filter with coarse pores, it is not necessary to form a primary particle layer that sets the filter in the used state and then attaches dust to its surface to make the eyes finer. It is designed to reduce the time required at times.
【００１２】上述のフィルタ素材１０の製造方法として
は、前記セラミック繊維を抄造したシート状の支持母材
１１を折り曲げたり蛇腹状に折り畳んだりして適宜形状
に成形した後、その表面に前記セラミック粒子層１５を
塗布して乾燥し、その後、フィルター使用温度よりも高
温でかつ前記セラミック粒子の焼結温度よりも低い温度
で前記結合材の溶融可能な加熱処理をするのである。こ
のような製造方法により、強度的に強くかつ濾過精度も
よくさらに表面積の大きいセラミックフィルタ２１に成
形することができる。As a method of manufacturing the above-mentioned filter material 10, the sheet-shaped support base material 11 made of the ceramic fiber is bent or accordion-shaped to be formed into an appropriate shape, and then the ceramic particles are formed on the surface thereof. Layer 15 is applied and dried, followed by a heat treatment capable of melting the binder at a temperature above the temperature of use of the filter and below the sintering temperature of the ceramic particles. By such a manufacturing method, it is possible to mold the ceramic filter 21 having a high strength and a high filtering accuracy and a large surface area.
【００１３】また、フィルタ素材１０の製造についてテ
スト結果を参照して更に詳しく説明する。抄造によって
得られた厚さ１．０ｍｍのセラミック繊維多孔体である
支持母材１１をコルゲート状に成型し、内径３０ｍｍ、
外径６０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの筒形にし、その外筒
表面に被覆材としてセラミック粒子層１５を塗布した。
セラミック粒子層１５は、カオリン、長石、珪酸ソー
ダ、トリポリリン酸ソーダ、澱粉および水からなってい
る。カオリンおよび長石は、セラミック粒子層１５に微
細気孔を形成させるための骨材である。珪酸ソーダはガ
ラス質の結合材であり、支持母材１１にカオリンおよび
長石を結合させたりセラミック粒子同士を結合させるた
めの所謂接着剤であり、セラミック粒子層塗布後の乾燥
強度が保持され、また加熱処理時においては低温度で骨
材同士の結合を促進させる。この加熱処理の時には、Ｓ
ｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ系のガラス状被膜が骨材粒子を包み込
む状態となっている。トリポリリン酸ソーダはカオリン
および長石を含む懸濁液において、沈降を防止するもの
で分散剤である。澱粉は骨材間を充填し、気孔の大きさ
を調整し、かつ気孔を連通孔にするためのもので、加熱
処理過程で焼失する。The manufacture of the filter material 10 will be described in more detail with reference to the test results. The support base material 11 that is a ceramic fiber porous body having a thickness of 1.0 mm obtained by papermaking is molded into a corrugated shape, and an inner diameter of 30 mm,
A cylindrical shape having an outer diameter of 60 mm and a length of 1000 mm was formed, and a ceramic particle layer 15 was applied to the surface of the outer cylinder as a coating material.
The ceramic particle layer 15 is composed of kaolin, feldspar, sodium silicate, sodium tripolyphosphate, starch and water. Kaolin and feldspar are aggregates for forming fine pores in the ceramic particle layer 15. Sodium silicate is a vitreous binder and is a so-called adhesive for binding kaolin and feldspar to the support base material 11 and for binding ceramic particles to each other, and maintains the dry strength after coating the ceramic particle layer. During the heat treatment, the bonding of the aggregates is promoted at a low temperature. During this heat treatment, S
The iO 2 —Na 2 O glassy coating is in a state of enclosing the aggregate particles. Sodium tripolyphosphate is a dispersant that prevents sedimentation in suspensions containing kaolin and feldspar. Starch is used to fill the space between the aggregates, adjust the size of the pores, and make the pores into communicating pores, and is burnt out during the heat treatment process.
【００１４】被覆材であるセラミック粒子層１５の実施
例を下記に示す。 カオリン ：１００重量部 長石 ： ５０重量部 珪酸ソーダ ： ２０重量部 トリポリリン酸ソーダ：０．１重量部 澱粉 ： １０重量部 水 ：１００重量部An example of the ceramic particle layer 15 as the coating material is shown below. Kaolin: 100 parts by weight Feldspar: 50 parts by weight Sodium silicate: 20 parts by weight Sodium tripolyphosphate: 0.1 parts by weight Starch: 10 parts by weight Water: 100 parts by weight
【００１５】本実験例の配合割合で合計２８０．１グラ
ムを容器に秤量し、電動式攪拌機で３０分間攪拌した。
この懸濁液を前もって作製した支持母体１１の表面に刷
毛塗りした。刷毛塗りは手動によって２回実施した。カ
オリンはＡＡカオリンを、長石は福島長石を使用した。
それらの粒度は３５μｍ以下（Ｄ５０＝２０μｍ）であ
った。珪酸ソーダは２号珪酸ソーダを、トリポリリン酸
ソーダは試薬を、澱粉は合成澱粉を使用した。その後、
室内で一昼夜放置し、７５０℃に保持された電気炉で３
時間加熱処理した。このときのセラミック粒子層１５の
厚さは５０〜１５０μｍであった。また、セラミック粒
子層１５には直径３〜１３μｍの気孔が形成されている
ことが、レーザー顕微鏡の画像処理によって確認され
た。A total of 280.1 grams in the mixing ratio of this experimental example was weighed into a container and stirred with an electric stirrer for 30 minutes.
The surface of the support base 11 prepared in advance was brush-coated with this suspension. Brush application was performed twice manually. Kaolin was AA kaolin, and feldspar was Fukushima feldspar.
Their particle size was 35 μm or less (D50 = 20 μm). No. 2 sodium silicate was used as the sodium silicate, a reagent was used as the sodium tripolyphosphate, and a synthetic starch was used as the starch. afterwards,
Leave it in the room for 24 hours and use an electric furnace maintained at 750 ° C for 3 days.
Heat treated for hours. At this time, the thickness of the ceramic particle layer 15 was 50 to 150 μm. In addition, it was confirmed by image processing with a laser microscope that pores having a diameter of 3 to 13 μm were formed in the ceramic particle layer 15.
【００１６】この実験例のＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｎａ
2 Ｏの重量比は３０：６０：１０であり、通常のセラミ
ックスに比べＮａ2 Ｏが多く、ガラス成分に近い。した
がって低温度でガラス相を形成する。本配合においては
珪酸ソーダ中の過剰Ｎａがカオリン、長石およびセラミ
ック繊維中のＳｉと反応し６００℃付近からガラス化が
始まる。７５０℃においてもガラス化は進行中であり、
固相反応が完結するわけではない。したがって、加熱処
理後はカオリンおよび長石は大部分が骨材として残留し
ており、ガラス状被膜１８で覆われている。これはＳＥ
Ｍ（走査型顕微鏡）によって確認された。Al 2 O 3 , SiO 2 , Na of this experimental example
The weight ratio of 2 O was 30:60:10, which was larger in Na 2 O than ordinary ceramics and was close to that of a glass component. Therefore, it forms a glass phase at low temperatures. In this formulation, excess Na in sodium silicate reacts with kaolin, feldspar, and Si in ceramic fibers to start vitrification at around 600 ° C. Vitrification is in progress even at 750 ° C,
The solid phase reaction is not complete. Therefore, after the heat treatment, most of kaolin and feldspar remain as aggregate and are covered with the glassy film 18. This is SE
Confirmed by M (scanning microscope).
【００１７】一般にセラミックの焼結においてＮａ2 Ｏ
は融点を著しく低下させる成分であるため、固相反応で
強度を維持するためには極力少なくする。したがって、
従来のこの種のセラミックの焼結温度は１２００℃以上
が必要である。しかしながら、本発明のフィルタ素材１
０においては、セラミック粒子層１５は焼結していない
が、集塵機用に使用して好適なものであり、例えば引張
強度は実質的に支持母材１１の部分に依存した役割分担
した二重構造である。そして、上記実験程度の厚さでも
集塵機用として必要な例えば０．９ｋｇ／cm2 以上の耐
圧強度は充分有している。また、集塵機用として使用し
たときには、フィルタを洗浄する所謂逆洗時のパルス空
気圧がフィルタ素材１０にかかる圧力はプラス数百ｍｍ
Ａｑであるが、本発明によるフィルタ素材はこの程度の
圧力には充分耐えられるものである。このように、カオ
リン、長石、珪酸ソーダ等の結合材の配合を検討するこ
とによって、この結合材の作用により従来よりも極めて
低い温度にて骨材同士が結合されるが、この温度はこの
配合割合により適宜調節することができる。すなわち、
配合割合はこの実験例に限られるものでなく、カオリン
は３５〜７０重量部、長石は３０〜４０重量部、珪酸ソ
ーダは１０〜３０重量部が望ましい。また、カオリンは
カオリン族鉱物に限られることはなく、ろう石やコーデ
ィライト、ムライト等のアルミナシリケートでもよい。
又、フィルタ素材を製造するとき、濾過性能、強度並び
に生産性等を考慮すると、加熱処理温度は略７００°Ｃ
〜７５０°Ｃ程度の範囲が望ましい。Generally in the sintering of ceramics Na 2 O
Is a component that remarkably lowers the melting point, and therefore is made as small as possible in order to maintain the strength in the solid phase reaction. Therefore,
The sintering temperature of this type of conventional ceramic needs to be 1200 ° C. or higher. However, the filter material 1 of the present invention
In No. 0, the ceramic particle layer 15 is not sintered, but it is suitable for use in a dust collector. For example, the tensile strength substantially depends on the portion of the supporting base material 11, and has a dual structure. Is. And, even with the thickness of the above-mentioned experiment, the pressure resistance of 0.9 kg / cm 2 or more, which is necessary for a dust collector, is sufficient. When used for a dust collector, the pressure applied to the filter material 10 by the pulse air pressure at the time of so-called backwashing for cleaning the filter is plus several hundred mm.
Although it is Aq, the filter material according to the present invention can sufficiently withstand such a pressure. In this way, by examining the compounding of a binder such as kaolin, feldspar, sodium silicate, etc., the action of this binder causes the aggregates to bond at a much lower temperature than before, but this temperature It can be appropriately adjusted depending on the ratio. That is,
The mixing ratio is not limited to this experimental example, and it is desirable that kaolin is 35 to 70 parts by weight, feldspar is 30 to 40 parts by weight, and sodium silicate is 10 to 30 parts by weight. Further, kaolin is not limited to kaolin group minerals, and may be alumina silicate such as wax, cordierite and mullite.
Also, when manufacturing the filter material, considering the filtration performance, strength and productivity, the heat treatment temperature is about 700 ° C.
The range of about 750 ° C is desirable.
【００１８】上述のようにして製造されたフィルタ素材
１０は、その重量は、４００〜１１００g/m2と超軽量
で、従来のセラミック焼結体からなるフィルタに比較し
て１／１０程度の重量である。さらに、濾過性能は、濾
過速度に対する圧力損失で評価して従来のセラミックフ
ィルタと同等である。これは、セラミック素材１０の強
度は支持母材１１に依存する一方、濾過性能はセラミッ
ク粒子層１５に依存するように役割分担をしたことによ
り、軽量且つ高性能なものとすることができたのであ
る。なお、支持母材１１としてセラミック繊維からなる
前記シートを複数枚重ねて用いることとしても良い。The filter material 10 manufactured as described above has an ultralight weight of 400 to 1100 g / m 2, which is about 1/10 of the weight of a filter made of a conventional ceramic sintered body. Is. Further, the filtration performance is equivalent to that of the conventional ceramic filter, which is evaluated by the pressure loss with respect to the filtration rate. This is because the strength of the ceramic material 10 depends on the support base material 11, while the filtration performance depends on the ceramic particle layer 15, so that the ceramic material 10 can be made lightweight and have high performance. is there. It should be noted that the support base material 11 may be formed by stacking a plurality of sheets made of ceramic fibers.
【００１９】なお、フィルタ素材１０の別の製造方法と
しては、上述のようにセラミック繊維１２を抄造した支
持母材１１の片側面に、セラミック粒子層１５を形成し
た後に、フィルター使用温度よりも高温でかつ前記セラ
ミック粒子の焼結温度よりも低い温度で前記結合材がガ
ラス化可能な加熱処理をするのであるが、この場合支持
母材１１は加熱処理されてなく、セラミック粒子層１５
と同時に加熱処理する。この場合、支持母材１１の結合
はセラミック繊維１２同士の結合を補助すべく、この支
持母材１１側にも上記加熱処理温度でガラス化する結合
材を適宜混入させることが望ましい。As another method of manufacturing the filter material 10, after the ceramic particle layer 15 is formed on one side of the support base material 11 on which the ceramic fiber 12 is formed as described above, the temperature is higher than the temperature at which the filter is used. In addition, the binder is heat-treated so that the binder can be vitrified at a temperature lower than the sintering temperature of the ceramic particles. In this case, the support base material 11 is not heat-treated and the ceramic particle layer 15
At the same time, heat treatment is performed. In this case, in order to bond the support base material 11 to each other so as to assist the bonding between the ceramic fibers 12, it is desirable to appropriately mix a binder which vitrifies at the heat treatment temperature also into the support base material 11 side.
【００２０】次に、上述のフィルタ素材１０を用いて成
形されたセラミックフィルタの具体例を説明する。図２
に示すフィルタ組立体２０は、上述のフィルタ素材１０
を用いて筒形のフィルタとしたもので、セラミックフィ
ルタ２１と、このセラミックフィルタ２１の下方の開口
をふさぐ封止部材２３、およびこのフィルタ２１を集塵
装置に取り付けるための取り付け部材２５を有してい
る。Next, a concrete example of a ceramic filter molded using the above-mentioned filter material 10 will be described. Figure 2
The filter assembly 20 shown in FIG.
Is a tubular filter using a ceramic filter 21, a sealing member 23 for closing the lower opening of the ceramic filter 21, and a mounting member 25 for mounting the filter 21 on a dust collector. ing.
【００２１】前記フィルタ２１は、上述のフィルタ素材
１０から、図３に断面図として示すように壁面に蛇腹状
の屈曲部２２を備えた筒形に成形したものである。これ
により、このセラミックフィルタ２１の表面積は従来の
円筒形のフィルタに対して２〜３倍に増やされている。
そして、この筒形のフィルタ２１の一方の開口はやはり
セラミック製の前記封止部材２３により封止されてい
る。また、この筒形のフィルタ２１の反対側の開口に
は、このフィルタ組立体２０を集塵装置に固定する取り
付け部材２５が設けられている。この取り付け部材２５
は貫通孔２５ａを有する円筒形の部材で、その外周面に
はネジ２６が刻設されて、集塵装置のフィルタ支持部分
にねじ込むことにより取り付けられるようにされてい
る。そして、このフィルタ組立体２０の周囲に供給され
た塵埃を有するガスは、セラミックフィルタ２１により
濾過されるとともに、前記貫通孔２５ａを通って外部に
排出するようにされている。The filter 21 is formed from the above-mentioned filter material 10 into a tubular shape having a bellows-like bent portion 22 on the wall surface as shown in a sectional view in FIG. As a result, the surface area of the ceramic filter 21 is increased by a factor of 2 to 3 compared with the conventional cylindrical filter.
Then, one opening of the cylindrical filter 21 is sealed by the ceramic sealing member 23. Further, a mounting member 25 for fixing the filter assembly 20 to the dust collector is provided at the opening on the opposite side of the cylindrical filter 21. This mounting member 25
Is a cylindrical member having a through hole 25a, and a screw 26 is engraved on the outer peripheral surface thereof so as to be attached by being screwed into the filter supporting portion of the dust collector. The dust-containing gas supplied to the periphery of the filter assembly 20 is filtered by the ceramic filter 21 and is discharged to the outside through the through hole 25a.
【００２２】すなわち、図２に示すフィルタ組立体２０
は壁面に蛇腹状の屈曲部２２を備えた筒形に成形したか
ら、その表面積が従来の円筒形のフィルタに対して２〜
３倍に増やされて、フィルタの単位設置面積当たりの集
塵能力が大幅に向上する。さらに、このフィルタ組立体
２０は上述のように極めて軽量であるから、集塵機に取
り付けるときに、例えば下方から支持する支持装置が不
要で、集塵機の内部に吊り下げるように取り付けること
ができる。これにより、フィルタ組立体２０を取り付け
る集塵機の構造を簡単なものにすることができる。ま
た、図２のようなフィルタ組立体２０は筒形とされてい
るので、取り扱いが容易であるから、集塵機への脱着作
業を容易に行うことができると共に、集塵機の容器の断
面形状に合わせた配置でコンパクトに取付けることがで
きる。That is, the filter assembly 20 shown in FIG.
Is formed into a tubular shape having a bellows-like bent portion 22 on the wall surface, and therefore has a surface area of 2 to 2 compared with a conventional cylindrical filter.
It is tripled to greatly improve the dust collection capacity per unit installation area of the filter. Further, since the filter assembly 20 is extremely lightweight as described above, when it is attached to the dust collector, for example, a supporting device for supporting it from below is unnecessary, and the filter assembly 20 can be attached so as to be suspended inside the dust collector. Thereby, the structure of the dust collector to which the filter assembly 20 is attached can be simplified. Further, since the filter assembly 20 as shown in FIG. 2 has a cylindrical shape, it is easy to handle, so that the attachment / detachment work to / from the dust collector can be easily carried out, and the filter assembly 20 conforms to the sectional shape of the container of the dust collector. It can be installed compactly with the arrangement.
【００２３】本発明のセラミックフィルタ素材を利用し
たフィルタ組立体は図２のような構成に限らずその成形
性がよいことから種々の形状に加工でき、例えば図４に
示すような形状のもの容易に製造できる。図４に示すフ
ィルタ組立体３０は箱形とされている。そして、上述の
フィルタ素材１０のシート状の支持母材１１を蛇腹状に
折り曲げて構成した壁面３２を互いに向かい合わせると
ともに、その両端末を側壁３３で連結し、その後にセラ
ミック粒子層をその外表面に形成したものである。そし
て、その取り付け枠３５の四隅に設けられた取り付け孔
３６を用いて集塵装置に取り付けるようにされている。
このフィルタ組立体３０は、箱形に成形されて大容量の
集塵装置に適したものとすることができる。本発明のセ
ラミックフィルタを用いたフィルタ組立体の形状等の構
成は上記実施例に限定されるものでなく種々変更可能で
あることは云うまでもない。The filter assembly using the ceramic filter material of the present invention is not limited to the structure as shown in FIG. 2 and can be processed into various shapes due to its good moldability. For example, the shape as shown in FIG. 4 is easy. Can be manufactured. The filter assembly 30 shown in FIG. 4 has a box shape. The sheet-shaped support base material 11 of the filter material 10 described above is bent in a bellows shape to face each other, and both ends thereof are connected by a side wall 33, after which a ceramic particle layer is formed on the outer surface thereof. It was formed in. Then, the mounting frame 35 is mounted on the dust collector using the mounting holes 36 provided at the four corners of the mounting frame 35.
The filter assembly 30 can be formed into a box shape and suitable for a large capacity dust collector. It goes without saying that the configuration such as the shape of the filter assembly using the ceramic filter of the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セラ
ミック繊維からなる支持母材はそのセラミック繊維が互
いに絡み合って可撓性に富むことから機械的強度が高く
成形性がよく又極めて軽量とすることが可能であり、か
つセラミック粒子層はセラミック粒子が焼結する温度よ
りも低い温度（焼結しない温度）にて結合材がガラス化
してこのセラミック粒子同士を結合させたり、またセラ
ミック粒子層と支持母材とを結合させる作用を有するの
で、フィルタ製造時の処理温度が従来の温度に比べて飛
躍的に低くなり、熱処理に伴った体積の変化が小さくな
り、この結果、従来のような高温加熱による熱収縮によ
る気孔寸法のバラツキを押えて精度の高い微細気孔を形
成することができ、又、フィルタ全体形状の収縮を抑え
ることもでき、気孔径の精度だけでなくフィルタ寸法精
度の高いものを提供することができる。また、本発明に
よれば、加熱処理温度が低くなることにより、従来のよ
うな高性能な焼結炉も必要でなくなり、その他の耐熱設
備や耐熱用の付帯設備も従来に比べて簡易に設備にでき
ることから、その熱消耗やメンテナンスの頻度も飛躍的
に少なくなり、設備維持に必要なコストを大幅に低減さ
せることができる。As described above, according to the present invention, the supporting base material made of ceramic fibers has high flexibility because the ceramic fibers are entangled with each other and thus has high mechanical strength, excellent moldability, and extremely lightweight. And the ceramic particle layer is such that the binder vitrifies at a temperature lower than the temperature at which the ceramic particles sinter (the temperature at which they do not sinter) to bond the ceramic particles to each other. Since it has a function of bonding the layer and the support base material, the processing temperature at the time of manufacturing the filter is drastically lower than the conventional temperature, and the change in volume accompanying the heat treatment is small. It is possible to form highly precise fine pores by suppressing the variation in pore size due to heat shrinkage due to high temperature heating, and it is also possible to suppress shrinkage of the overall shape of the filter. It can be provided having high filter dimensional accuracy as well as the diameter of accuracy. Further, according to the present invention, by lowering the heat treatment temperature, it is not necessary to use a high-performance sintering furnace as in the past, and other heat-resistant equipment and heat-resistant auxiliary equipment can be easily installed as compared with the conventional equipment. Therefore, the frequency of heat consumption and maintenance can be dramatically reduced, and the cost required to maintain the equipment can be significantly reduced.
【図１】本発明のセラミックフィルタの断面を模式的に
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a cross section of a ceramic filter of the present invention.
【図２】本発明のセラミックフィルタから成形した筒形
のフィルタ組立体を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a cylindrical filter assembly molded from the ceramic filter of the present invention.
【図３】図２に示すセラミックフィルタの断面図であ
る。3 is a cross-sectional view of the ceramic filter shown in FIG.
【図４】本発明のセラミックフィルタから成形した箱形
のフィルタの組立体示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a box-shaped filter assembly formed from the ceramic filter of the present invention.
１０ フィルタ素材 １１ 支持母材 １２ セラミック繊維 １５ セラミック粒子層 １６ セラミック粒子 １７ 微細気孔 １８ ガラス状被膜 ２０ 筒形のフィルタ組立体 ２１ セラミックフィルタ ２２ 屈曲部 ２３ 封止部材 ２５ 取り付け部材 ２６ ネジ ３０ 箱形のフィルタ組立体 10 Filter Material 11 Supporting Base Material 12 Ceramic Fiber 15 Ceramic Particle Layer 16 Ceramic Particle 17 Micropore 18 Glassy Coating 20 Cylindrical Filter Assembly 21 Ceramic Filter 22 Bent Part 23 Sealing Member 25 Mounting Member 26 Screw 30 Box Type Filter assembly
Claims (3)
面にセラミック粒子層を設けてなるセラミックを骨材と
したセラミックフィルタ素材であって、前記セラミック
粒子層はセラミック粒子と少なくとも該セラミック粒子
を結合させる結合材と、このフィルタ素材の製造時の加
熱処理により含有粒子素材が焼失して形成された微細気
孔とを備えており、前記結合材がフィルター使用温度よ
りも高温でかつ前記セラミック粒子の焼結温度よりも低
い温度の範囲に融点を有しており、該範囲にて加熱処理
されて前記骨材が結合されていることを特徴とするセラ
ミックフィルタ素材。1. A ceramic filter material comprising a ceramic as an aggregate, wherein a ceramic particle layer is provided on one side of a supporting base material made of ceramic fibers, wherein the ceramic particle layer combines ceramic particles with at least the ceramic particles. And a fine pore formed by burning the contained particle material by the heat treatment during the production of the filter material, wherein the binder is at a temperature higher than the temperature at which the filter is used and the ceramic particles are burned. A ceramic filter material, which has a melting point in a temperature range lower than the binding temperature, and is heat-treated in the range to bond the aggregate.
側面に、セラミック粒子と少なくとも該セラミック粒子
同士を結合する結合材と加熱処理時に焼失可能な粒子素
材とを含有するセラミック粒子層を形成した後に、フィ
ルター使用温度よりも高温でかつ前記セラミック粒子の
焼結温度よりも低い温度で前記結合助剤がガラス化する
加熱処理を行うことを特徴とするセラミックフィルタ素
材の製造方法。2. A ceramic particle layer containing ceramic particles, a binder for bonding the ceramic particles to each other, and a particle material that can be burnt out during heat treatment is formed on one side of a supporting base material made of ceramic fibers. A method for producing a ceramic filter material, which is characterized in that after that, a heat treatment for vitrifying the binding aid is carried out at a temperature higher than the filter use temperature and lower than the sintering temperature of the ceramic particles.
を焼結した後に、前記セラミック粒子層を塗布して前記
加熱処理をすることを特徴とする請求項２に記載のセラ
ミックフィルタ素材の製造方法。3. The method for producing a ceramic filter material according to claim 2, wherein the ceramic base material formed from the ceramic fibers is sintered, and then the ceramic particle layer is applied to perform the heat treatment. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21429093A JPH0760037A (en) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | Ceramic filter material and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21429093A JPH0760037A (en) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | Ceramic filter material and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760037A true JPH0760037A (en) | 1995-03-07 |
Family
ID=16653283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21429093A Pending JPH0760037A (en) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | Ceramic filter material and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760037A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1818321A3 (en) * | 2006-02-13 | 2010-03-10 | Ibiden Co., Ltd. | Inorganic fiber article |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP21429093A patent/JPH0760037A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1818321A3 (en) * | 2006-02-13 | 2010-03-10 | Ibiden Co., Ltd. | Inorganic fiber article |
| US7718252B2 (en) | 2006-02-13 | 2010-05-18 | Ibiden Co., Ltd. | Inorganic fiber article |
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