JPS5983972A - セラミツ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】 本発明はセラミックス多孔質体の製造方法に関し、更に
詳しくはフィルタ等に使用されるセラミックス多孔質体
の溶媒抽出による製造方法の改良に関づるものである。

一般的に自動車用排ガスフィルタなどに使用されるセラ
ミックス多孔質体の製造方法は、その中に灼熱減量の大
きい炭酸塩などを多量に配合し、焼成中の熱分解により
気泡を発生さけ、その気泡にＪ、り多孔質に形成したり
、その他、樹脂粉体を多量に配合して同様に熱分解によ
りセラミックス中からガスとして除去し、ぞの樹脂がガ
スとなって扱けた跡にＪ、り多孔質に形成していた。

ところが、これらの方法によると、気体発生が熱分解に
にっでいるため、悪臭を発し、空気を馬乗し、作業上不
安全不衛生であり、公害防止に特別な配慮を必要とした
。更にこれら分解物は全て使い捨てになるわ（）である
から、省資源の上からも好ましくなく、ロス１〜高を招
いた。又、この熱分解用樹脂の粉砕は（の可撓性、粘着
性から困難である。まして粒径のそろった樹脂粉体は収
率よく得ることはできない。イの光泡工稈においてもゼ
ラミックスの材質あるいは大ぎさの違いにより、加熱の
偏りや加熱速度に違いを生じ均一な気泡の生成が困難ど
なる。これらのことから品質管理」−２の問題を生じ歩
留低下の原因になっていた。

このため熱分解によらず、焼成前のセラミックス中の樹
脂を有機溶媒により抽出することにより、樹脂を溶出し
、セラミックス中に樹脂が扱は出した気孔を形成づる方
法、例えば特開昭５７−４２５６３　”ｊがあイ）。し
かしこの方法では、加熱による分解発泡法よりも多義に
用いる樹脂が完全に抜り出さり゛、結局残留りる樹脂を
熱分解しなければならず、前記と同様ｔ【問題が生じた
。更に有機溶媒庖抽出処理口、冒こ多義に取り扱うため
、作業上安全衛生性が一層悪化した。

イこぐ本発明者等は鋭意ω１究の結果、有機溶媒不溶ｆ
１かつ水溶性の物質を用い、水による抽出を行うことに
Ｊ、す、上記問題点を解決できることを見い出し、本発
明を完成した。

即ち、本発明の要旨とづるところは、水と相溶性の１１
機溶媒に溶解され！、：バインダ及び該有機溶媒に不溶
な水溶性粒状物質をレラミツク原料粉末と混練し、成形
し、次いで水中にて上記有機溶媒及び水溶性粒状物質を
抽出処ＩＭ！　Ｌ／、焼成Ｊることを１ｈ徴どづるセラ
ミックス多孔質体の製造方法にある。

ここで・使用される、水と相溶性の有機溶媒とは例えば
ジメブルホルムアミド、］］ニチルアル＝１−ルメｆ）
レノＩル］Ｊ−ル、プロピルファルーン、メチルエチル
ケ１ヘン、ジメチルスルフ４キシド等が挙げられる。バ
インダとしては有機溶媒に可溶の各種ポリマーであり、
例えばポリウレタン、ボリスヂレン、ポリビニルブチラ
ール、塩化ビニル、ニトロセル［」−ス、ポリアクリル
、ニブルセル［１−ス等が挙げられる。このバインダは
上記有機溶媒に溶解して用いられるが、その濃度は２０
〜３５重量％が好ましく、２０重開気未満であると薄過
ぎるので、バインダとしての性能を発揮さゼるためには
溶液を多量に配合しなければならない。しかし、このに
うに（ると生のセラミックスの粘度が低下しＣ流動性を
持ち始め保形性が低下覆るので、成形不可能となる。又
、３５重坐％を越えると、溶液自体粘度が高くなり過ぎ
、生のセラミックスが堅くなり押出等の機械による成形
が困難どなる。尚、バインダを溶液どして配合量る場合
、バインダを最初から全溶媒に溶解さ「ず、一部の溶媒
に溶解させた溶液を他のセラミックス原わ１に配合した
後、残りの溶媒を生のセラミックスの堅さ調整とし℃加
える方法を用いＣも良く、最終的にバインダの濃度２０
〜３５１ｆｉ％のものを加えたことになればよい。次に
このｉｌｉｌｉ度のバインダ溶液の配合量は、セラミッ
クス原料粉末１００中吊部に対して２５〜５０重間部が
好ましく、２５千ＩＤ部未満ひあるとバインダの量が少
なくなり過ぎで生のしラミックスの保形性が低下し、成
形１時あるいはその後の水中での抽出処理時に生のしラ
ミックス成形体がくずれてしまう。又、５０！′Ｔ８ｔ
ｒ１部を越えるとバインダの儀が多くなり過ぎて、セラ
ミックス焼成時、その気孔径、気孔率に影響を５えるど
几に、燃焼ガスが大量に発生し、安全１！ｔｉ　’Ｉ−
、公害上の問題どなり、本発明方法の目的に反しＣしま
う。

１記水ど相溶性の４１機溶媒に不溶な物質とは例えば塩
化アンモニウム、塩化〕１〜リウム、塩化カリウム、水
酸化ノー１〜リウム、水酸化カリウム、塩、９　Ｍアン
モニウム、り１ン酸アンモニウム、クエン酸ノ１〜リウ
ム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウ１１、炭酸カリウ
ム、リン酸水素ノ′ンモニウム、リン酸ノ１−リウム、
リン酸ノＪリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素
カリウム、グリコーゲン、３−アミノリリチル酸、γー
アミノ酪酸、Ｌ−Δキシグルタミン酸等が挙げられ、こ
れらは所望の気孔径、気孔率に適合させ（、所定用がイ
の設定された粒径に粉砕されて用いられる。」、記物質
はこのように焼成後のセラミックスの気孔径と気孔率が
所望の状態になる如く配合されるのであるが、その粒径
があまりに大き過ぎると気孔径が大きくなって、気孔内
表面積が小さくなり、フィルタ、酵素やイオン交換樹脂
等の担体、吸光材等には好ましくなく、又、逆にその粒
径があまりに小さ過ぎると、空気中又は溶媒中の湿気や
水分を吸収しやすく、抽出処理前に溶は出したり、固ま
ったりするので、一般的には２５〜３００μの粒子が使
用される。又、その州は多過ぎると焼成されたセラミッ
クスの強電が低下し、逆に少な過ぎると多孔質体として
の効果がなくなるので、一般に、他の不揮発性原料１０
０重邑重邑対して３〜５０Φ量部添加づる。

粉砕方法は一般に用いられる粉砕り法を用いて、実施で
き、例えばボールミル、振動ミル、ロッドミル、ロール
クラッシャ、ミクロパルベライザ等の粉砕方法を使用し
、必要に応じて、篩にかけて粒子径をそろえて用いる。

セラミックスの原料は通常セラミックス焼成体を形成づ
るために使用されるものは全て適用可能であり、例えば
、滑石、粘土、アルミナ、珪石、マグネシア、長石、石
灰石、ジルコニア、ペタライｉ〜、ドロマイト等が挙げ
られ、これらは必要に応じて適当な細度の乾燥したね体
で用いられる。

上記原料を用いて、本発明の製造方法は次のようになさ
れる。

バインダ溶液、水溶性粒状物質及びセラミックス原料の
混練及び成形は一般にセラミックス原材料を混練又は成
形する機器類が使用可能である。

この混純の際、水は含まれていないので、水溶性粒状物
質はイのままの形で、混練成形された生のセラミックス
中に存在する。

上記成形体を水中にて抽出処理“する方法は、単に成形
体を水で満たされた容器に浸漬してもよいが、抽出効率
を上げるため、流水中に浸漬してもよい。更に水の温度
を−［げて抽出Ｊるのも効果的である。この抽出処理に
より、水との相溶性のため有機溶媒が水中へ移行し、そ
のあとへ水が侵入覆る。この侵入水が水溶性粒状物質に
達Ｊるとその粒状物質が溶出し、そこが空孔となる。こ
のことにより生のセラミックスの多孔質体が得られる。

この水による抽出時、セラミックス成形体が分解しない
のは、水溶性粒状物質が水に抽出されるのと同時にセラ
ミックス成形体中のバインダを溶解していた有機溶媒も
水に抽出され、バインダが溶媒を失って固化し、セラミ
ックスの形状を保持づるからである。この場合バインダ
が［ラミックス中に残り、焼成時分解するが、バインダ
程度の饋では既に生成している気孔径に影彎を与えたり
、悪臭、汚染の原因とはならない。

上記の如く、水により抽出され、多孔質体となった生の
セラミックス成形体は、乾燥された後、通常の焼成条件
で焼成されて、所望の気孔径を右するセラミックス多孔
質体となる。

以−ｌム詳述した如く、本発明の製造方法によれば水と
相溶性の有機溶媒に溶解されたバインダ及び該有機溶媒
に不溶な水溶性粒状物質をセラミックス原料粉末と混練
し、成形し、次いで水中にて上記有機溶媒及び水溶性粒
状物質を抽出処理し、焼成することにより、水溶性粒状
物質の最ににっで気孔量をコントロールし、更に、物質
の粒度にＪ：って気孔径をコン１〜ロールすることが極
めて容易となり、品質の向上に貢献する。更に、多量の
ＩＭ　ｎｆｔ類の熱分解がなされないため、悪臭、大気
汚染の問題が牛しることがない。その上、水中に溶出し
た水溶性粒状物質は別途再結晶化等させて回収できるた
め、省資源及びコス］〜ダウンにつながる。このように
して’ＩＪ　ｔｉされたセラミックス多孔質体は、自動
車用排ガスフィルタ、各種工業用フィルタ、軽量耐熱構
造材、吸音材、吸光材、ピー１−パイプのウィック、酵
素の担体あるいはイオン交換樹脂の担体等に用いて有益
である。

次に本発明をその実施例に基づぎ具体的に説明づる。

実施例−１ ■セラミックス原料 滑石　　　　　　　　２００重量部 粘土　　　　　　　　２２２　〃 アルミナ　　　　　　　７８ＩＩ ■バインダ溶液 ポリウレタン樹脂　　　３０重量％ ジメチルホルムアミド　７０　〃 ■の原１′、！ｌ素地５００（Ｉに対して水溶性粒状物
質として塩化アンモニウム（試薬１級）又はυ゛ツカロ
ース所定量配合し、乾式混合した後、■を素地全体に対
して３５重齢％加え、土練機で１５分上練した後、成形
機にてハニカム状に押し出した。

これを流水槽中に約６時間保持した後乾燥させ、多孔質
ハニカム成形体を得た。これを電気炉にて、酸化雰囲気
中１４００℃で６時間焼成し、コーディエライト質の多
孔質ハニカム状セラミックスを得た。

実施例−２ ■セラミックス原料 実施例−１と回し くツバインダ溶液 ポリビールブチラール　　２５重バ１％（活水化学社製
−ＬスレツクＢＭＳ） 土１−ルアル］−ル　　　　７５　　ＩＩ水溶性粒状物
質として炭酸アンモニウム（試薬１級）、グリーＪ−グ
ン又はγ−アミノ酪酸を用いた以外は、実施例−１と同
様にしく多孔質ハニカム１大レーノミツクスを得Ｉこ。

実施例−３３ ■ｅラミックス１６目＋１ 実施例−１とｌ１ｊｌじ （２）ハインタ溶液 メタクリル酸土スプル樹脂　３５重量％アＬ？ｌ−ン　
　　　　　　　（３５ｕ水溶（１１粒状物質としてり」
−ン酸アンＬニウムを用い１Ｊ以外は、実施例−１と同
様にして多孔質ハーカｌい状セラミックスを１９だ。

−１記実施例−１にＪ３いて水溶性粒状物質を何も配合
しないしのを比較ｔ？ｌとして、同様な方法でハニカム
状セラミックスを１９だ。

各実施例、比較例で１！ｌられた多孔質ハニカム状セラ
ミックスの吸水率及び平均気孔径の測定データを第１表
に示１ｊ１．ただし平均気孔径は水銀０−人法で行ない
、吸水率の測定は次のように１１つだ。

吸水率測定方法 完全に乾燥した際の重量と水中で飽水さじた！！Ｉ’！
１夫 第１表におりる水溶性粒状物質の粒径（μ）を横軸で対
数目盛、セラミックスの平均気孔径（μ）を縦軸で酋通
目盛と覆ると第１図の如くの直線のグラフとなる。又、
水溶性粒状物質の配合割合（重量％）を１＃軸で対数目
盛、気孔かに該当づる吸水率（％）を縦軸で酋通目盛と
覆ると第２図の如くの直線のグラフとなる。

この結果から、次のことがわかった１、セラミックスの
焼成時はと／υど燃焼ガスが発生せず安全語生上問題を
生じなかった。又、抽出に使用した水から水溶↑１１１
１粒状物質結晶づ゛ることにＪ、す、配合量の６５）〜
７０％が回収でさた。発泡状態ら所望通って′、均一性
も良好であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は水溶性粒状物質の粒径ど焼成され１．−けラミ
ックスの平均気孔径どをプＩＩツ１〜（ツノ、＝グラフ
、第２図は水溶１１粒状物質の配合割合と焼成されたセ
ラミックスの吸水率とをブ［ｌツ１〜し）、：グラフを
表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　水ど相溶性の有機溶媒に溶解されたバインダ及び該
   有機溶媒に不溶な水溶性粒状物質をセラミックス原１′
   ３１粉末と混練し、成形し、次いで水中にて上記有機溶
   媒及び水溶性粒状物質を抽出処理し、焼成することを特
   徴どするセラミックス多孔質体の製造方法。