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JP6139250B2 - Ceramic filter element manufacturing method and photocatalytic filter - Google Patents
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JP6139250B2 - Ceramic filter element manufacturing method and photocatalytic filter - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックスフィルタエレメントの製造方法および光触媒フィルタに関し、より詳細には、光や流体の通過性とともに強度が向上したセラミックスフィルタエレメントの製造方法および当該エレメントを用いた光触媒フィルタに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic filter element and a photocatalytic filter, and more particularly, to a method for manufacturing a ceramic filter element having improved strength with light and fluid permeability and a photocatalytic filter using the element.

近年、セラミックスフィルタエレメントとして、スポンジ状の有機樹脂を、炭素源の樹脂とシリコン粉末とを含有するスラリーに含浸させ、乾燥かつ焼結させることにより多孔質の珪素(Si)および炭化珪素(SiC)の複合体でなるSi/SiC構造体が提案されている(特許文献1)。このような構造体で構成されるエレメントは、気孔率が高く軽量かつ耐熱性に優れるという点で、汚染空気、汚染水などの汚染環境下での浄化に使用する各種の浄化フィルタへの応用が期待されている。   In recent years, as a ceramic filter element, porous silicon (Si) and silicon carbide (SiC) are obtained by impregnating a sponge-like organic resin into a slurry containing a carbon source resin and silicon powder, followed by drying and sintering. An Si / SiC structure made of a composite of the above has been proposed (Patent Document 1). Elements composed of such structures have high porosity, light weight, and excellent heat resistance, and can be applied to various purification filters used for purification in contaminated environments such as contaminated air and contaminated water. Expected.

しかし、このようなセラミックフィルタエレメントは、当該エレメントを構成するセラミックスの線状体が脆く折れ易い点が指摘されている。そのため、例えば、浄化フィルタの交換または清掃に伴う装着時、あるいは浄化フィルタの長期使用や、多量の流体濾過などによって、線状体の一部が破損して異物を発生することが懸念される。このような異物は、例えば、半導体関連分野、精密部品製造分野、医薬品製造分野、食品製造分野のような各種製造分野において製品不良などの深刻な損失を引き起こしかねない。よって、セラミックフィルタエレメントには一層の強度向上が所望されている。   However, it has been pointed out that such a ceramic filter element is fragile and easily breaks the ceramic linear body constituting the element. For this reason, for example, there is a concern that a part of the linear body may be broken to generate a foreign substance when the purification filter is replaced or cleaned, or when the purification filter is used for a long time or when a large amount of fluid is filtered. Such foreign matters can cause serious losses such as product defects in various manufacturing fields such as semiconductor-related fields, precision parts manufacturing fields, pharmaceutical manufacturing fields, and food manufacturing fields. Therefore, a further improvement in strength is desired for the ceramic filter element.

一方、上記Si/SiC構造体とは別のセラミックフィルタエレメントでは、その強度を高めるために、当該エレメントの外周部に補強のための枠体を充填、接着または塗布した例(特許文献2)、および坏土を用いて封止部でなる枠体と多孔質板でなる濾過面とを一体的に製造する例(特許文献3)が提案されている。しかし、これらのエレメントに使用される技術は、材質の相違から上記Si/SiC構造体にそのまま適用することが困難であったり、煩雑な製造工程が必要であるという点で、現実的な問題の解決には至っていない。   On the other hand, in a ceramic filter element different from the Si / SiC structure, in order to increase its strength, an example of filling, adhering or applying a reinforcing frame to the outer periphery of the element (Patent Document 2), In addition, an example (Patent Document 3) in which a frame body made of a sealing portion and a filtration surface made of a porous plate are integrally manufactured using clay is proposed. However, the technology used for these elements is a practical problem in that it is difficult to apply to the Si / SiC structure as it is due to the difference in material, or a complicated manufacturing process is required. It has not yet been resolved.

特開2003−119085号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-119085 特開2006−122829号公報JP 2006-122829 A 特開平10−118432号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-118432

本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、その目的とするところは、例えば、従来のセラミックフィルタエレメントが有する軽量性を保持しつつ、優れた強度を有し、かつ製造効率に優れたセラミックスフィルタエレメントの製造方法および光触媒フィルタを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. For example, the object of the present invention is to have excellent strength while maintaining the lightness of a conventional ceramic filter element, and to improve manufacturing efficiency. An object of the present invention is to provide a method for producing an excellent ceramic filter element and a photocatalytic filter.

本発明は、セラミックスフィルタエレメントの製造方法であって、
(a)対向する2つの流体通過面と該流体通過面を包囲する側面部とを備えかつ炭素源を含有する多孔質構造体の全体に、第一のセラミックス形成性スラリーを略均一に付与する工程;および
(b)該多孔質構造体の側面部に、第二のスラリーを付与する工程;
を包含する、方法である。
The present invention is a method of manufacturing a ceramic filter element,
(A) Applying the first ceramic-forming slurry substantially uniformly to the entire porous structure having two opposing fluid passage surfaces and side portions surrounding the fluid passage surface and containing a carbon source. And (b) applying a second slurry to the side surface of the porous structure;
A method comprising

1つの実施形態では、上記第一のセラミックス形成性スラリーは、炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、または水酸化カルシウムとリン酸との混合物を含有する。   In one embodiment, the first ceramic-forming slurry contains a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder, silicon carbide, alumina, zirconia, or a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid.

1つの実施形態では、上記第二のスラリーは、セラミックス形成性スラリーである。   In one embodiment, the second slurry is a ceramic-forming slurry.

1つの実施形態では、上記第二のスラリーは、炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、または水酸化カルシウムとリン酸との混合物を含有する。   In one embodiment, the second slurry contains a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder, silicon carbide, alumina, zirconia, or a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid.

1つの実施形態では、上記(b)工程の後、(c)上記多孔質構造体を炭素化する工程を包含する。   In one embodiment, after the step (b), the method includes (c) a step of carbonizing the porous structure.

さらなる実施形態では、上記(a)工程の後かつ上記(b)工程の前に、(a’)上記多孔質構造体を炭素化する工程を包含する。   In a further embodiment, the method includes (a ′) carbonizing the porous structure after the step (a) and before the step (b).

本発明はまた、上記方法により得られたセラミックフィルタエレメントに光触媒が担持された、光触媒フィルタである。   The present invention also provides a photocatalytic filter in which a photocatalyst is supported on a ceramic filter element obtained by the above method.

本発明によれば、強度が向上したセラミックスフィルタエレメントを得ることができる。本発明により製造されたエレメントは、フィルタとしての圧力損失が低減されるため、光や流体の透過性に優れる。また、エレメントの流体の流動方向以外の方向における密封性が高く保持することができる。さらに本発明のエレメントの製造方法によれば、汚染物質の分離や吸着のための浄化フィルタ製造にあたり、サイズや形状の制約を受けることなく、小ロット・小生産のフィルタ材料の製造にも機動的に対応することができる。さらに、本発明によれば、エレメントの製造に必要とするスラリーの種類を最小限度に抑えることもでき、廃液処理に要する環境負荷も低減することができる。   According to the present invention, a ceramic filter element with improved strength can be obtained. The element manufactured according to the present invention is excellent in light and fluid permeability because pressure loss as a filter is reduced. Moreover, the sealing performance in directions other than the fluid flow direction of the element can be kept high. Furthermore, according to the element manufacturing method of the present invention, when manufacturing a purification filter for separating and adsorbing contaminants, it is flexible to manufacture filter materials for small lots and small productions without being restricted by size and shape. It can correspond to. Furthermore, according to the present invention, it is possible to minimize the type of slurry required for manufacturing the element, and it is possible to reduce the environmental load required for waste liquid treatment.

本発明のセラミックスフィルタエレメントの製造方法の一例を説明するための図であって、第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与された四角柱(直方体)状の多孔質構造体の側面部に第二のスラリーを含浸させてスキン層を形成する手順を模式的に示す図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the ceramics filter element of this invention, Comprising: On the side part of the square pillar (cuboid) -shaped porous structure to which the 1st ceramic forming slurry was provided substantially uniformly It is a figure which shows typically the procedure which impregnates a 2nd slurry and forms a skin layer. 本発明のセラミックスフィルタエレメントの製造方法の他の例を説明するための図であって、第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与された円柱状の多孔質構造体の側面部に第二のスラリーを含浸させてスキン層を形成する様子を模式的に示す図である。It is a figure for demonstrating the other example of the manufacturing method of the ceramics filter element of this invention, Comprising: It is 2nd to the side part of the cylindrical porous structure to which the 1st ceramic forming slurry was provided substantially uniformly. It is a figure which shows typically a mode that a slurry layer is impregnated and a skin layer is formed. 本発明により製造され得るセラミックスフィルタエレメントの一例を説明するための図であって、当該エレメントを模式的に表した斜視図である。It is a figure for demonstrating an example of the ceramics filter element which can be manufactured by this invention, Comprising: It is the perspective view which represented the said element typically. 本発明により製造され得るセラミックスフィルタエレメントの一例を説明するための図であって、図3に示すエレメントのA−A方向における断面図である。It is a figure for demonstrating an example of the ceramics filter element which can be manufactured by this invention, Comprising: It is sectional drawing in the AA direction of the element shown in FIG. 本発明により得られたセラミックスフィルタエレメントに光触媒を担持させた光触媒フィルタの一例を説明するための図であって、当該光触媒フィルタを模式的に表した図である。It is a figure for demonstrating an example of the photocatalyst filter which made the ceramic filter element obtained by this invention carry | support a photocatalyst, Comprising: It is the figure which represented the said photocatalyst filter typically. 本発明により得られたセラミックスフィルタエレメントに光触媒を担持させた光触媒フィルタの他の例を説明するための図であって、当該光触媒フィルタを模式的に表した斜視図である。It is a figure for demonstrating the other example of the photocatalyst filter which made the ceramic filter element obtained by this invention carry | support a photocatalyst, Comprising: It is the perspective view which represented the said photocatalyst filter typically. 図6に示す本発明の光触媒フィルタを用いた光浄化装置の一例を説明するための図であって、当該装置の一部切り欠き斜視断面図である。It is a figure for demonstrating an example of the light purification apparatus using the photocatalyst filter of this invention shown in FIG. 6, Comprising: It is a partially cutaway perspective sectional view of the said apparatus.

以下、本発明について詳述する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のセラミックスフィルタエレメントの製造方法では、まず、(a)多孔質構造体の全体に、第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与される。   In the method for manufacturing a ceramic filter element of the present invention, first, (a) the first ceramic-forming slurry is applied substantially uniformly to the entire porous structure.

本発明に用いられる多孔質構造体は、多孔質な炭素源を含有する材料で構成されている。   The porous structure used in the present invention is composed of a material containing a porous carbon source.

多孔質な炭素源を含有する材料の例としては、スポンジ構造を有する有機樹脂および/または有機系ゴム、ならびに有機系繊維で構成された布帛が挙げられる。有機樹脂の例としては、必ずしも限定されないが、ポリウレタンなどのウレタン系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂などのスチレン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂;ポリアミド等のポリアミド系樹脂;およびこれらの組み合わせが挙げられる。有機系ゴムの例としては、必ずしも限定されないが、天然ゴム、合成ゴム(例えば、クロロピレンゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、またはブチルゴムあるいはこれらの組合せ)もしくはこれらの組合せが挙げられる。有機系繊維の例としては、天然有機系繊維(例えば、綿、麻またはリンネルのような植物繊維、ウール、シルクまたはカシミアのような動物繊維、あるいはこれらの組合せ)、合成有機系繊維(例えば、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、あるいはこれらの組合せ)もしくはこれらの組合せが挙げられる。さらに、合成有機系繊維の具体的な例としては、ゴアテックス(登録商標)が挙げられる。また、有機系繊維で構成された布帛の例としては、このような有機系繊維で構成される不織布、織布、編布、紙ならびにこれらの積層体が挙げられる。   Examples of the material containing a porous carbon source include an organic resin and / or organic rubber having a sponge structure, and a fabric composed of organic fibers. Examples of organic resins include, but are not limited to, urethane resins such as polyurethane; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; styrene resins such as polystyrene and ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resins; polyesters such as polyethylene terephthalate. Resin; polyamide resin such as polyamide; and combinations thereof. Examples of organic rubbers include, but are not limited to, natural rubber, synthetic rubber (for example, chloropyrene rubber, ethylene propylene rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, urethane rubber, epichlorohydrin rubber, styrene / butadiene rubber, or butyl rubber. Or a combination thereof) or a combination thereof. Examples of organic fibers include natural organic fibers (eg, plant fibers such as cotton, hemp or linen, animal fibers such as wool, silk or cashmere, or combinations thereof), synthetic organic fibers (eg, Polyester fiber, acrylic fiber, polyamide fiber, polyvinyl alcohol fiber, or a combination thereof) or a combination thereof. Furthermore, a specific example of the synthetic organic fiber includes Gore-Tex (registered trademark). Moreover, as an example of the fabric comprised with organic fiber, the nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric, paper, and these laminated bodies comprised with such an organic fiber are mentioned.

本発明に用いられる多孔質構造体はまた、対向する2つの流体通過面と該流体通過面を包囲する側面部とを備える。このような構造体の例としては、直方体、立方体、六角柱、五角柱、三角柱などの多角柱、円柱、および楕円柱が挙げられる。   The porous structure used in the present invention also includes two opposing fluid passage surfaces and a side surface surrounding the fluid passage surface. Examples of such a structure include a rectangular parallelepiped, a cube, a hexagonal column, a pentagonal column, a polygonal column such as a triangular column, a cylinder, and an elliptical column.

本発明に用いられる第一のセラミックス形成性スラリーは、焼結等の当業者に公知の手段を用いることによりセラミックスを形成し得る材料を用いてスラリー化したコロイド溶液である。   The first ceramic-forming slurry used in the present invention is a colloidal solution slurried using a material capable of forming ceramics by means known to those skilled in the art such as sintering.

第一のセラミックス形成性スラリーを構成する成分としては、必ずしも限定されないが、例えば、(1)炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、(2)炭化珪素、(3)アルミナ、(4)ジルコニア、または(4)水酸化カルシウムとリン酸との混合物が挙げられる。(1)炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物を用いることが好ましい。   The component constituting the first ceramic-forming slurry is not necessarily limited.For example, (1) a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder, (2) silicon carbide, (3) alumina, (4) Zirconia, or (4) a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid. (1) It is preferable to use a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder.

上記(1)炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物において、当該混合物を構成し得る樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマー(例えば、ポリカルボシラン)およびショ糖、ならびにこれらの組合せが挙げられる。当該混合物を構成するシリコン粉末としては、シリコンの粉末そのもの、およびシリコン合金(金属元素として、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、クロミウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、およびタングステン、ならびにそれらの組合せを含有し得る)、ならびにそれらの組合せが挙げられる。本発明においては、シリコンの微粉末を用いることが好ましい。特に、より均質なSi/SiCセラミックスを形成することができるという点から平均粒径が30μm以下に調整されたシリコン微粉末を用いることがさらに好ましい。   (1) In the mixture of the resin having a carbon source and the silicon powder, the resin that can constitute the mixture includes phenol resin, furan resin, organometallic polymer (for example, polycarbosilane) and sucrose, and these Combinations are mentioned. Silicon powder constituting the mixture includes silicon powder itself and silicon alloy (as metal elements, magnesium, aluminum, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, zirconium, niobium, molybdenum, and Tungsten, as well as combinations thereof), and combinations thereof. In the present invention, it is preferable to use fine silicon powder. In particular, it is more preferable to use fine silicon powder having an average particle size adjusted to 30 μm or less from the viewpoint that a more uniform Si / SiC ceramic can be formed.

上記(1)の混合物における、炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合割合は、必ずしも限定されず、SiリッチまたはCリッチのいずれであってもよいが、例えば、上記第一のセラミックス形成性スラリーに含まれるシリコンと炭素との原子比(Si/C)が0.05〜4となるように調製されることが好ましい。   The mixing ratio of the resin having a carbon source and the silicon powder in the mixture of (1) above is not necessarily limited and may be either Si-rich or C-rich. It is preferable that the atomic ratio (Si / C) between silicon and carbon contained in the slurry is 0.05 to 4.

上記第一のセラミックス形成性スラリーは、上記成分以外に、エタノール、メタノール、プロパノール、アセトニトリル、ジエチルエーテルなどの有機媒体、あるいは水などの媒体を含有していてもよい。さらに当該スラリーは、炭素粉末、黒鉛粉末、カーボンブラックを添加し、または、骨材或いは酸化防止剤として、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ジルコン、アルミナ、シリカ、ムライト、二ケイ化モリブデン、炭化ホウ素、ホウ素粉末などの添加剤を含有していてもよい。添加剤の含有量は特に限定されない。第一のセラミックス形成性スラリーに含まれる上記成分が有する効果を阻害しない程度の範囲で、当業者によって任意の含有量が選択され得る。   In addition to the above components, the first ceramic-forming slurry may contain an organic medium such as ethanol, methanol, propanol, acetonitrile, and diethyl ether, or a medium such as water. Further, the slurry is added with carbon powder, graphite powder, carbon black, or as an aggregate or antioxidant, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, zircon, alumina, silica, mullite, molybdenum disilicide, boron carbide. , And may contain additives such as boron powder. The content of the additive is not particularly limited. Any content can be selected by a person skilled in the art within a range that does not impair the effects of the above components contained in the first ceramic-forming slurry.

上記多孔質構造体の全体への、第一のセラミックス形成性スラリーの略均一な付与は、例えば、上記多孔質構造体の全体または一部が、当該第一のセラミックス形成性スラリー中に当業者に周知の手段を用いて含浸され、その後当業者に周知の手段を用いて適切に絞ることにより、多孔質構造体の全体に第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に分散させられる。あるいは、多孔質構造体に対して、第一のセラミックス形成性スラリーが全体にわたって噴霧され、必要に応じて当業者に周知の手段を用いて適切に絞ることにより、多孔質構造体の全体に第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与される。構造体に上記スラリーが付与された後、多孔質構造体は必要に応じて乾燥が施されてもよい。   The substantially uniform application of the first ceramic-forming slurry to the entire porous structure can be achieved, for example, by a person skilled in the art wholly or part of the porous structure is contained in the first ceramic-forming slurry. The first ceramic-forming slurry is substantially uniformly dispersed throughout the porous structure by being impregnated using a well-known means and then appropriately squeezed using a means well known to those skilled in the art. Alternatively, the first ceramic-forming slurry is sprayed over the entire porous structure, and appropriately squeezed using means well known to those skilled in the art as needed, so that the entire porous structure is One ceramic-forming slurry is applied substantially uniformly. After the slurry is applied to the structure, the porous structure may be dried as necessary.

なお、本発明においては、上記(a)多孔質構造体に第一のセラミックス形成性スラリーを付与した後、以下の(b)工程の前に、(a’)多孔質構造体を炭素化してもよい。具体的には、上記多孔質構造体は、真空またはアルゴンなどの不活性雰囲気下にて、例えば900℃〜1350℃の温度に曝される。このような温度を付与することにより、上記多孔質構造体を構成する材料のうち、多孔質な炭素源を含有する材料が熱分解し、一方で上記第一のセラミックス形成性スラリーに含まれる上記成分が元の多孔質の骨格部分をほぼ維持したままセラミックス構造を形成する。これにより炭素化した多孔質構造を得ることができる。   In the present invention, after the first ceramic-forming slurry is applied to the porous structure (a), before the following step (b), (a ′) the porous structure is carbonized. Also good. Specifically, the porous structure is exposed to a temperature of, for example, 900 ° C. to 1350 ° C. under an inert atmosphere such as vacuum or argon. By applying such a temperature, among the materials constituting the porous structure, the material containing the porous carbon source is thermally decomposed, while the material contained in the first ceramic-forming slurry. The ceramic structure is formed while the components substantially maintain the original porous skeleton. Thereby, a carbonized porous structure can be obtained.

本発明においては、上記(a)工程の後、次いで、(b)多孔質構造体の側面部に第二のスラリーが付与される。   In the present invention, after the step (a), (b) the second slurry is applied to the side surface of the porous structure.

本発明に用いられる第二のスラリーは、上記第一のセラミックス形成性スラリーと同様のスラリーであってもよく、すなわち構成成分として、例えば、(1)炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、(2)炭化珪素、(3)アルミナ、(4)ジルコニア、または(4)水酸化カルシウムとリン酸との混合物が挙げられる。(1)炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物のいずれを含有していてもよい。   The second slurry used in the present invention may be a slurry similar to the first ceramic-forming slurry, that is, as a constituent, for example, (1) a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder (2) silicon carbide, (3) alumina, (4) zirconia, or (4) a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid. (1) Any of a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder may be contained.

あるいは、第二のスラリーは、本発明において例えば、上記(a’)の炭素化工程が行われた場合、上記以外のスラリーを用いることもできる。このような場合に使用可能なスラリーを構成する成分としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、天然または合成ゴム、ならびにこれらの組合せが挙げられる。熱可塑性樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、AS(アクリロニトリル・スチレン)樹脂、およびポリ(メタ)アクリレートならびにこれらの組合せ)が挙げられる。熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、およびアルキド樹脂、ならびにこれらの組合せが挙げられる。合成ゴムの例としては、ポリブタジエン系ゴム、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴムなどが挙げられ、より具体的な例としては、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。第二のスラリーにおけるこれらの成分の含有量は特に限定されない。当業者によって任意の含有量が選択され得る。   Alternatively, as the second slurry, for example, when the carbonization step (a ′) is performed in the present invention, a slurry other than the above can be used. Examples of components constituting the slurry that can be used in such a case include thermoplastic resins, thermosetting resins, natural or synthetic rubbers, and combinations thereof. Examples of thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polycarbonate, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, AS ( Acrylonitrile styrene) resin, and poly (meth) acrylate and combinations thereof. Examples of thermosetting resins include phenolic resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, and alkyd resins, and combinations thereof. Examples of synthetic rubber include polybutadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, and more specific examples include urethane rubber, butadiene rubber, butyl rubber, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, Acrylic rubber, ethylene propylene rubber, epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluorine rubber and the like can be mentioned. The content of these components in the second slurry is not particularly limited. Any content can be selected by one skilled in the art.

上記第二のスラリーは、上記成分以外に、エタノール、メタノール、プロパノール、アセトニトリル、ジエチルエーテルなどの有機媒体、あるいは水などの媒体を含有していてもよい。さらに当該スラリーは、亜鉛、錫、鉛、インジウム、ガリウム、ビスマスなどの低融点金属;ハンダ粉末;フッ素樹脂;などの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤を含有していることにより、得られるセラミックスフィルタエレメントの耐熱性、耐薬品性、耐UV性等が一層向上する。なお、添加剤の含有量は特に限定されない。第二のスラリーに含まれる上記成分が有する効果を阻害しない程度の範囲で、当業者によって任意の含有量が選択され得る。   In addition to the above components, the second slurry may contain an organic medium such as ethanol, methanol, propanol, acetonitrile, and diethyl ether, or a medium such as water. Further, the slurry may contain additives such as low melting point metals such as zinc, tin, lead, indium, gallium and bismuth; solder powder; fluororesin; By containing these additives, the heat resistance, chemical resistance, UV resistance and the like of the obtained ceramic filter element are further improved. In addition, content of an additive is not specifically limited. Any content can be selected by a person skilled in the art within a range that does not impair the effects of the above components contained in the second slurry.

上記多孔質構造体の側面部への、第二のスラリーの付与は、例えば、上記多孔質構造体の側面部を当該第二のスラリー中に当業者に周知の手段を用いて含浸するか、あるいは当該多孔質構造体の側面部に対し、当該第二のスラリーを当業者に周知の手段を用いて噴霧することによって行われ得る。   The application of the second slurry to the side surface portion of the porous structure is, for example, impregnating the side surface portion of the porous structure into the second slurry by means well known to those skilled in the art, Alternatively, the second slurry can be sprayed on the side surface of the porous structure by means well known to those skilled in the art.

特に、多孔質構造体の側面部を第二のスラリーに含浸させて行う場合、例えば以下のようにして行われる。   In particular, when the second slurry is impregnated with the side surface portion of the porous structure, for example, it is performed as follows.

図1は、本発明のセラミックスフィルタエレメントの製造方法の一例を説明するための図であって、第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与された四角柱(直方体)状の多孔質構造体の側面部に第二のスラリーを含浸させる手順を模式的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a method for producing a ceramic filter element according to the present invention, and is a quadrangular prism (cuboid) porous structure to which a first ceramic-forming slurry is applied substantially uniformly. It is a figure which shows typically the procedure which impregnates a 2nd slurry in the side part.

まず、図1の(a)に示すように、すでに第一のセラミックス形成性スラリーが付与された多孔質構造体100の側面部の1面100aが、第二のスラリー102を配置した容器104の上に配置される。その後、多孔質構造体100を静かに第二のスラリー102内に浸漬する(図1の(b))。この浸漬における多孔質構造体100の浸漬の程度(深さ)、浸漬時間、および浸漬の際に設定する温度はそれぞれ当業者によって適宜選択され得る。浸漬後、多孔質構造体100はゆっくりと容器104から離される(図1の(c))。これにより、多孔質構造体100の1つの側面部に第二のスラリー102が含浸した層106aが形成される。次いで、多孔質構造体100を回転させ、第二のスラリー102を含む容器104上に新たな面100bが対向するように配置され、上記図1の(b)と同様にして、多孔質構造体100は静かに第二のスラリー102内に浸漬される(図1の(d))。こうして、多孔質構造体の他の側面部に第二のスラリー102が含浸した層106bが形成される(図1の(e))。さらに、多孔質構造体100を回転させ、第二のスラリー102を含む容器104上に新たな面100cが対向するように配置され、上記図1の(b)と同様にして、多孔質構造体100は静かに第二のスラリー102内に浸漬される(図1の(f))。こうして、多孔質構造体の別の側面部に第二のスラリー102が含浸した層106cが形成される(図1の(g))。またさらに、多孔質構造体100を回転させ、第二のスラリー102を含む容器104上に新たな面100dが対向するように配置され、上記図1の(b)と同様にして、多孔質構造体100は静かに第二のスラリー102内に浸漬される(図1の(h))。こうして、多孔質構造体の他の側面部に第二のスラリー102が含浸した層106dが形成される(図1の(i))。   First, as shown in FIG. 1A, one surface 100a of the side surface portion of the porous structure 100 to which the first ceramic-forming slurry has already been applied is the container 104 in which the second slurry 102 is disposed. Placed on top. Thereafter, the porous structure 100 is gently immersed in the second slurry 102 ((b) in FIG. 1). The degree of immersion (depth) of the porous structure 100 in this immersion, the immersion time, and the temperature set during the immersion can be appropriately selected by those skilled in the art. After the immersion, the porous structure 100 is slowly separated from the container 104 ((c) in FIG. 1). As a result, a layer 106 a impregnated with the second slurry 102 is formed on one side surface of the porous structure 100. Next, the porous structure 100 is rotated and disposed so that the new surface 100b faces the container 104 containing the second slurry 102, and in the same manner as in FIG. 100 is gently immersed in the second slurry 102 (FIG. 1 (d)). Thus, a layer 106b impregnated with the second slurry 102 is formed on the other side surface portion of the porous structure ((e) of FIG. 1). Further, the porous structure 100 is rotated so that the new surface 100c faces the container 104 containing the second slurry 102, and the porous structure 100 is formed in the same manner as in FIG. 100 is gently immersed in the second slurry 102 (FIG. 1 (f)). Thus, a layer 106c impregnated with the second slurry 102 is formed on another side surface portion of the porous structure ((g) in FIG. 1). Furthermore, the porous structure 100 is rotated so that the new surface 100d is disposed on the container 104 containing the second slurry 102 so as to face the porous structure 100. Similarly to FIG. The body 100 is gently immersed in the second slurry 102 (FIG. 1 (h)). In this way, the layer 106d impregnated with the second slurry 102 is formed on the other side surface of the porous structure ((i) in FIG. 1).

このようにして、四角柱状の多孔質構造体100の側面部の全てについて、第二のスラリーが含浸した層106a、106b、106cおよび106dが形成される。   In this manner, the layers 106a, 106b, 106c, and 106d impregnated with the second slurry are formed on all of the side surfaces of the quadrangular columnar porous structure 100.

図2は、本発明のセラミックスフィルタエレメントの製造方法の他の例を説明するための図であって、第一のセラミックス形成性スラリーが略均一に付与された円柱状の多孔質構造体の側面部に第二のスラリーを含浸させる様子を模式的に示す図である。   FIG. 2 is a view for explaining another example of the method for producing a ceramic filter element of the present invention, and is a side view of a cylindrical porous structure to which a first ceramic-forming slurry is applied substantially uniformly. It is a figure which shows a mode that a 2nd slurry is impregnated to a part typically.

図2に示すように、円柱状の多孔質構造体120は、第二のスラリー102を含む容器104内に浸漬された後、静かに軸周りに回転させることにより、第二のスラリーが含浸した層126が、多孔質構造体120の外周を構成する側面部に形成される。   As shown in FIG. 2, the cylindrical porous structure 120 is immersed in the container 104 containing the second slurry 102 and then gently rotated around the axis to be impregnated with the second slurry. The layer 126 is formed on the side surface constituting the outer periphery of the porous structure 120.

多孔質構造体に上記第二のスラリーが付与された後、多孔質構造体は必要に応じて乾燥が施されてもよい。   After the second slurry is applied to the porous structure, the porous structure may be dried as necessary.

なお、本発明においては、上記(b)多孔質構造体の側面部に第二のスラリーとしてセラミックス形成性スラリーが付与された場合、当該付与の後、(c)多孔質構造体を炭素化してもよい。具体的には、上記多孔質構造体は、真空またはアルゴンなどの不活性雰囲気下にて、例えば900℃〜1350℃の温度に曝される。このような温度を付与することにより、上記にて予め(a’)工程による炭素化が行われていない場合には、多孔質構造体を構成する材料のうち、多孔質な炭素源を含有する材料が熱分解し、一方で上記第一のセラミックス形成性スラリーに含まれる上記成分が元の多孔質の骨格部分をほぼ維持したままセラミックス構造を形成するとともに、第二のスラリーが付与された部分はさらに高密度なセラミックス構造でなるスキン層を形成することができる。また、予め(a’)工程による炭素化が行われた場合には、第二のスラリーが付与された部分についてのみ高密度なセラミックス構造でなるスキン層を形成することができる。   In the present invention, when the ceramic-forming slurry is applied as the second slurry to the side part of the (b) porous structure, after the application, (c) the porous structure is carbonized. Also good. Specifically, the porous structure is exposed to a temperature of, for example, 900 ° C. to 1350 ° C. under an inert atmosphere such as vacuum or argon. By providing such a temperature, when carbonization by the step (a ′) is not performed in advance, a porous carbon source is included among materials constituting the porous structure. While the material is thermally decomposed, on the other hand, the component contained in the first ceramic-forming slurry forms a ceramic structure while substantially maintaining the original porous skeleton, and the portion to which the second slurry is applied Can form a skin layer having a higher density ceramic structure. In addition, when carbonization is previously performed by the step (a ′), a skin layer having a high-density ceramic structure can be formed only in a portion to which the second slurry is applied.

このようにしてセラミックスフィルタエレメントを製造することができる。   In this way, a ceramic filter element can be manufactured.

図3に示すように、本発明の方法により製造されるセラミックスフィルタエレメント200は、第一のセラミック形成性スラリーから形成された多孔質のセラミックス部分202と、該セラミックス部分202の外縁を包囲する第二のスラリーで封止されたスキン層206a、206b、206c、および206dとを有する。   As shown in FIG. 3, a ceramic filter element 200 manufactured by the method of the present invention includes a porous ceramic portion 202 formed from a first ceramic-forming slurry, and a first surrounding the outer edge of the ceramic portion 202. Skin layers 206a, 206b, 206c, and 206d sealed with a second slurry.

図4は、本発明により製造され得るセラミックスフィルタエレメントの一例を説明するための図であって、図3に示すセラミックスフィルタエレメント200のA−A方向における断面図である。   FIG. 4 is a view for explaining an example of the ceramic filter element that can be manufactured according to the present invention, and is a cross-sectional view in the AA direction of the ceramic filter element 200 shown in FIG.

図4に示すようにセラミックスフィルタエレメント200は、中央部分のセラミックス部分202は多孔質構造が保持されているため、フィルタとして図4の上から下、または下から上の方向に流体を透過させることができる。一方、エレメント200の外縁ではスキン層(図4では206bおよび206d)によってエレメント200の側面部は外部と遮断されている。言い換えれば、エレメント200の外周は、スキン層206a、206b、206cおよび206dによって補強された構造を有しているため、エレメント200は側方向および流体の通過方向のいずれの方向に対しても強度が高められている。   As shown in FIG. 4, the ceramic filter element 200 has a porous ceramic structure 202 in the central portion, and therefore allows fluid to pass through the filter from the top to the bottom or from the bottom to the top of FIG. 4. Can do. On the other hand, at the outer edge of the element 200, the side surface of the element 200 is blocked from the outside by skin layers (206b and 206d in FIG. 4). In other words, since the outer periphery of the element 200 has a structure reinforced by the skin layers 206a, 206b, 206c and 206d, the element 200 has strength in both the lateral direction and the fluid passing direction. Has been enhanced.

本発明の方法によれば、多孔質構造体を第二のスラリーに付与する際に、例えば、第二のスラリーに浸漬する深さを変更するなどにより、スキン層206a、206b、206cおよび206dを任意の厚みに変更することができる。その結果、より高い強度が求められる場合は、このスキン層の厚みを大きくすればよく、さらに多孔質構造体の側面部のうち、一部のみの強度を高めたい場合は、スキン層の対応する一部のみの厚みが大きくなるように設定すればよい。   According to the method of the present invention, when the porous structure is applied to the second slurry, the skin layers 206a, 206b, 206c, and 206d are formed by changing the depth immersed in the second slurry, for example. It can be changed to any thickness. As a result, when higher strength is required, the thickness of the skin layer may be increased. Further, when it is desired to increase the strength of only a part of the side surface portion of the porous structure, the skin layer corresponds. What is necessary is just to set so that the thickness of only one part may become large.

このようにして得られるセラミックスフィルタエレメントにおいては、気孔径が例えば500μm〜600μmであり、開気孔率が例えば85%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上であり、および/または密度が例えば0.15g/cm〜0.3g/cmである。 In the ceramic filter element thus obtained, the pore diameter is, for example, 500 μm to 600 μm, the open porosity is, for example, 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and / or the density. There is, for example 0.15g / cm 3 ~0.3g / cm 3 .

本発明の方法により得られたセラミックスフィルタエレメントは、種々の流体に対するフィルタ、例えば、汚染空気、汚染水などの汚染環境下での浄化に使用するための浄化フィルタに応用することができる。また、このような浄化フィルタを得るにあたり、種々の機能を、当該エレメントに付与することができる。   The ceramic filter element obtained by the method of the present invention can be applied to filters for various fluids, for example, purification filters for use in purification under contaminated environments such as contaminated air and contaminated water. In obtaining such a purification filter, various functions can be imparted to the element.

特に、第一のセラミックス形成性スラリーおよび第二のスラリーの各成分から、Si/SiCセラミックスが選択された場合、当該セラミックスは加工性に優れ、かつ多孔質構造の基材とすれば良好な光透過性を有するため、光触媒の担体としても有用である。   In particular, when Si / SiC ceramics is selected from the respective components of the first ceramic-forming slurry and the second slurry, the ceramic is excellent in workability and good light if used as a porous structure substrate. Since it has permeability, it is also useful as a support for photocatalysts.

ここで、本発明の方法により得られたセラミックスフィルタエレメントに光触媒を付与して光触媒フィルタを製造する一例について説明する。   Here, an example of producing a photocatalytic filter by applying a photocatalyst to the ceramic filter element obtained by the method of the present invention will be described.

本発明の方法により得られたセラミックスフィルタエレメントには、例えば、アナターゼ型酸化チタンを分散させてなるコロイド溶液(以下、「処理溶液」ともいう)が付与される。   The ceramic filter element obtained by the method of the present invention is provided with, for example, a colloid solution (hereinafter also referred to as “treatment solution”) in which anatase-type titanium oxide is dispersed.

上記処理液に含まれるアナターゼ型酸化チタンは、従来、光触媒として公知の酸化チタンであり、ルチル型酸化チタンとは区別され得る。ただし、本発明において、アナターゼ型酸化チタンを含有する限りは、このようなルチル型酸化チタンの含有が排除されるものではない。アナターゼ型酸化チタンは、任意の粒子径(例えば、一次粒子径が5nm〜30nm)を有するものが使用され得る。アナターゼ酸化チタンはまた、未処理のもの、あるいは多孔質シリカ等で部分的に被覆が施されたもののいずれが使用されてもよい。   The anatase-type titanium oxide contained in the treatment liquid is conventionally known titanium oxide as a photocatalyst and can be distinguished from rutile-type titanium oxide. However, in the present invention, as long as it contains anatase-type titanium oxide, the inclusion of such rutile-type titanium oxide is not excluded. As the anatase-type titanium oxide, one having an arbitrary particle size (for example, a primary particle size of 5 nm to 30 nm) can be used. Anatase titanium oxide may be either untreated or partially coated with porous silica or the like.

上記処理溶液に含まれるアナターゼ酸化チタンの含有量は、特に限定されないが、処理溶液全体の重量に対し、例えば、5重量%〜25重量%、好ましくは10重量%〜20重量%の濃度となるように調製され得る。上記処理溶液に含まれるアナターゼ酸化チタンの含有量が5重量%を下回ると、上記セラミックスフィルタエレメントに処理溶液を付与しても、当該エレメント上に充分な光触媒の皮膜を形成することができず、光触媒フィルタとしての汚染物質の分離・吸着性能を低下させるおそれがある。上記処理溶液に含まれるアナターゼ酸化チタンの含有量が25重量%を上回ると、光触媒の使用量に比較して得られる光触媒フィルタの汚染物質の分離・吸着性能にはほとんど変化が見られず、むしろ生産コストのみを増加されるおそれがある。   Although content of the anatase titanium oxide contained in the said processing solution is not specifically limited, For example, it becomes a density | concentration of 5 weight%-25 weight% with respect to the weight of the whole processing solution, Preferably it is 10 weight%-20 weight%. Can be prepared as follows. If the content of anatase titanium oxide contained in the treatment solution is less than 5% by weight, even if the treatment solution is applied to the ceramic filter element, a sufficient photocatalytic film cannot be formed on the element, There is a possibility that the performance of separating and adsorbing contaminants as a photocatalytic filter may be reduced. If the content of the anatase titanium oxide contained in the treatment solution exceeds 25% by weight, there is little change in the separation / adsorption performance of the contaminants of the photocatalyst filter obtained compared to the amount of photocatalyst used. Only the production cost may be increased.

上記処理溶液に含まれる溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、水(水道水、イオン交換水、純水など)、およびアルコール類(メタノール、エタノールなど)が挙げられる。   Although the kind of solvent contained in the said processing solution is not specifically limited, For example, water (tap water, ion-exchange water, pure water, etc.) and alcohol (Methanol, ethanol, etc.) are mentioned.

さらに、処理溶液には分散剤など任意の添加剤が含まれていてもよい。処理溶液におけるこのような添加剤の含有量は当業者によって任意に設定され得る。   Furthermore, the processing solution may contain any additive such as a dispersant. The content of such additives in the processing solution can be arbitrarily set by those skilled in the art.

上記セラミックスフィルタエレメントへの処理溶液の付与は、当業者に公知の手段・方法を用いて行われ得、スプレー、刷毛塗り、浸漬などの手段・方法を選択することができる。セラミックス基材の大きさまたは形状に関わらず選択できる点、および浸漬浴等の大型設備を必要としない点からスプレーまたは刷毛塗りを採用することが好ましい。   Application of the treatment solution to the ceramic filter element can be performed using means / methods known to those skilled in the art, and means / methods such as spraying, brushing, and dipping can be selected. It is preferable to employ spraying or brushing because it can be selected regardless of the size or shape of the ceramic substrate and because it does not require large equipment such as an immersion bath.

処理溶液を付与した基材は、必要に応じて乾燥後、酸化チタンをセラミックスフィルタエレメントへ強固に担持させるための焼成が行われる。焼成は、酸化チタンがルチル型構造に転移しない温度、例えば、500℃〜600℃にて1時間〜2時間加熱することにより行われ得る。   The base material to which the treatment solution is applied is dried as necessary, and then fired for firmly supporting titanium oxide on the ceramic filter element. Calcination can be performed by heating at a temperature at which titanium oxide does not transfer to the rutile structure, for example, 500 ° C. to 600 ° C. for 1 to 2 hours.

このようにして、上記セラミックスフィルタエレメントに光触媒が担持された光触媒フィルタが製造される。   In this manner, a photocatalytic filter in which the photocatalyst is supported on the ceramic filter element is manufactured.

なお、上記では、光触媒の担持として、本発明の方法により一旦セラミックスフィルタエレメントを製造した後に行わる場合について説明したが、本発明においては、上記(a)工程の後かつ(b)工程の前に、(a’)多孔質構造体を炭素化する工程を採用し、かつ当該(b)工程における第二のスラリーとして、上記熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、天然または合成ゴムなどの成分を含有するスラリーが使用される場合には、当該(a’)工程の後かつ(b)工程の前に、上記光触媒の担持が行われてもよい。   In the above description, the case where the photocatalyst is supported after the ceramic filter element is once manufactured by the method of the present invention has been described. However, in the present invention, after the step (a) and before the step (b) (A ′) adopting a step of carbonizing the porous structure, and as a second slurry in the step (b), components such as the thermoplastic resin, thermosetting resin, natural or synthetic rubber are added. When the contained slurry is used, the photocatalyst may be supported after the step (a ′) and before the step (b).

上記のようにして製造され得る光触媒フィルタの一例を図5に示す。   An example of the photocatalytic filter that can be manufactured as described above is shown in FIG.

図5に示す光触媒フィルタ300は、上記セラミックスフィルタエレメントのスキン層206a、206b、206cおよび206d以外に光触媒が担持されたフィルタ部分310を有する。フィルタ部分310は多孔質構造が保持されており、図示しない内部においても光触媒が担持されている。   A photocatalytic filter 300 shown in FIG. 5 has a filter portion 310 on which a photocatalyst is supported in addition to the ceramic filter element skin layers 206a, 206b, 206c, and 206d. The filter portion 310 has a porous structure, and a photocatalyst is supported also in the interior (not shown).

図6は、本発明により得られたセラミックスフィルタエレメントに光触媒を担持させた光触媒フィルタの他の例を説明するための図であって、当該光触媒フィルタを模式的に表した斜視図である。   FIG. 6 is a view for explaining another example of the photocatalytic filter in which the photocatalyst is supported on the ceramic filter element obtained by the present invention, and is a perspective view schematically showing the photocatalytic filter.

図6に示す光触媒フィルタ400は、円筒状の多孔質構造体を使用し、当該円筒の外周側面にスキン層を設けたセラミックスフィルタエレメントを用いて製造されたものである。スキン層406がフィルタ400の外周部を略一定の厚みで設けられており、スキン層406の内部にフィルタ部分410を有する。   A photocatalytic filter 400 shown in FIG. 6 is manufactured using a ceramic filter element using a cylindrical porous structure and having a skin layer on the outer peripheral side surface of the cylinder. A skin layer 406 is provided on the outer periphery of the filter 400 with a substantially constant thickness, and has a filter portion 410 inside the skin layer 406.

図7は、図6に示す本発明の光触媒フィルタ400を用いた光浄化装置の一例を説明するための図であって、当該装置の一部切り欠き斜視断面図である。   FIG. 7 is a view for explaining an example of a light purification device using the photocatalytic filter 400 of the present invention shown in FIG. 6, and is a partially cutaway perspective sectional view of the device.

図7に示す光浄化装置500は、光触媒フィルタ400の内部に柱状の紫外線ランプ502が挿入されている。フィルタ部分410に汚染空気や汚染水などの汚染物質を含む流体を通し、紫外線ランプ502を点灯することにより、フィルタ部分410内では光触媒反応により汚染物質の分解が促進され、流体が浄化される。一方、汚染物質の分解および流体の通過はスキン層406によって覆われたフィルタ部分410内で行われるため、紫外線ランプ502の光を含め、これらは装置500の外部から漏れ出る懸念も排除される。   In the light purification device 500 shown in FIG. 7, a columnar ultraviolet lamp 502 is inserted inside the photocatalytic filter 400. By passing a fluid containing contaminants such as contaminated air and contaminated water through the filter portion 410 and turning on the ultraviolet lamp 502, decomposition of the contaminants is promoted in the filter portion 410 by a photocatalytic reaction, and the fluid is purified. On the other hand, since the decomposition of the contaminants and the passage of the fluid take place in the filter portion 410 covered by the skin layer 406, the possibility of leakage from the outside of the apparatus 500, including the light of the ultraviolet lamp 502, is also eliminated.

このようにして、汚染物質を含む流体の浄化をより効率的かつ安全に行うことができる。   In this way, purification of the fluid containing the contaminant can be performed more efficiently and safely.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited by these Examples.

(実施例1)
フェノール樹脂の炭素化による炭素とシリコンとの原子比が5:3となる割合に、フェノール樹脂とシリコン粉末とを混合し、エチルアルコールに添加してフェノール樹脂を溶解させ、シリコン粉末の粒径を小さくするために1日間ボールミルで混合してスラリーを得た。次いで、260mm×260mm×(厚み)20mmのポリウレタン製スポンジに、このスラリーを1分間含浸させ、手でスラリー液がスポンジの気孔を塞がない程度の力で絞った。
Example 1
The phenol resin and silicon powder are mixed in a ratio of 5: 3 by the carbonization of the phenol resin and added to ethyl alcohol to dissolve the phenol resin. In order to reduce the size, a slurry was obtained by mixing with a ball mill for 1 day. Next, 260 mm × 260 mm × (thickness) 20 mm polyurethane sponge was impregnated with this slurry for 1 minute and squeezed by hand with a force that does not block the pores of the sponge.

その後、このスポンジの外周部(四面)を、一面毎に上記スラリー内に幅約5mmまで1分間浸漬した。この外周部の各面の浸漬後には絞りを行わなかった。   Then, the outer peripheral part (four sides) of this sponge was immersed in the said slurry for 1 minute to the width of about 5 mm for every surface. Drawing was not performed after immersion of each surface of the outer periphery.

次いで、このスポンジを、乾燥炉内で110℃にて3時間乾燥した。乾燥後、このスポンジをアルゴン雰囲気下で800℃にて10分間焼成して炭素化し、さらにシリコンを溶融含浸することにより、元のスポンジが炭素化したセラミックス質の多孔質体を得た。   The sponge was then dried at 110 ° C. for 3 hours in a drying oven. After drying, this sponge was baked and carbonized at 800 ° C. for 10 minutes under an argon atmosphere, and further melted and impregnated with silicon to obtain a ceramic porous body in which the original sponge was carbonized.

得られた多孔質体の外周部は幅約5mmにわたってSi/SiCが充填されたスキン層が形成されており、内部はスポンジの骨格がほぼ保持されたSi/SiCでなる多孔質のセラミックス部分が形成されていたことを確認した。なお、得られた多孔質体のセラミックス部分の気孔径は500〜600μmであり、開気孔率は97%であり、密度は0.07g/cmであった。得られた多孔質体のスキン層の密度は2.5g/cmであった。 A skin layer filled with Si / SiC is formed on the outer periphery of the obtained porous body over a width of about 5 mm, and the inside is a porous ceramic portion made of Si / SiC in which the sponge skeleton is substantially held. It was confirmed that it was formed. The pore size of the ceramic portion of the obtained porous body was 500 to 600 μm, the open porosity was 97%, and the density was 0.07 g / cm 3 . The density of the skin layer of the obtained porous body was 2.5 g / cm 3 .

さらに、本実施例で得られた多孔質体の圧縮強さをJIS R 1608に準じて測定した。本実施例で得られた多孔質体の圧縮強さは、セラミックス部分で1MPaであり、スキン層で10MPa以上であったことを確認した。   Furthermore, the compressive strength of the porous body obtained in this example was measured according to JIS R 1608. It was confirmed that the compressive strength of the porous body obtained in this example was 1 MPa at the ceramic portion and 10 MPa or more at the skin layer.

(比較例1)
スポンジの外周部(四面)にスラリーの浸漬を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、スキン層のないセラミックス質の多孔質体を得た。
(Comparative Example 1)
A ceramic porous body having no skin layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the slurry was not immersed in the outer peripheral portion (four sides) of the sponge.

得られた多孔質体(セラミックス部分)の気孔径は500〜600μmであり、開気孔率は97%であり、密度は0.07g/cmであった。 The obtained porous body (ceramic part) had a pore diameter of 500 to 600 μm, an open porosity of 97%, and a density of 0.07 g / cm 3 .

さらに、本比較例で得られた多孔質体の圧縮強さをJIS R 1608に準じて測定した。本比較例で得られた多孔質体(セラミック部分)の圧縮強さは1MPaであった。   Furthermore, the compressive strength of the porous body obtained in this comparative example was measured according to JIS R 1608. The compressive strength of the porous body (ceramic part) obtained in this comparative example was 1 MPa.

実施例1および比較例1の結果から明らかなように、スキン層を形成した実施例1のエレメントは外周部における圧縮強さが、内部(セラミックス部分)の圧縮強さの10倍以上であることから、実施例1によってより強度が向上した多孔質体を製造することができたことがわかる。   As is clear from the results of Example 1 and Comparative Example 1, the element of Example 1 in which the skin layer was formed had a compressive strength at the outer peripheral portion of 10 times or more of the compressive strength inside (the ceramic portion). Thus, it can be seen that a porous body with improved strength was produced in Example 1.

(実施例2)
スポンジの外周部(四面)にスラリーの浸漬を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、スキン層のないセラミックス質の多孔質体を得た。
(Example 2)
A ceramic porous body having no skin layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the slurry was not immersed in the outer peripheral portion (four sides) of the sponge.

次いで、この多孔質体を、アナターゼ型酸化チタンを20重量%の割合で含有するコロイド溶液に5分間浸漬した。   Next, this porous body was immersed in a colloidal solution containing 20% by weight of anatase-type titanium oxide for 5 minutes.

一方で、アルミナ粉末60重量%、無機バインダ25重量%(ケイ酸ナトリウム、酸化ホウ素、ホウ酸、その他ガラス質を所定の割合含有する;日本アエロジル株式会社製AEROSIL200)、および水15重量%を混合し、ボールミルで2時間混合することによりアルミナスラリーを調製した。   On the other hand, 60% by weight of alumina powder, 25% by weight of inorganic binder (containing sodium silicate, boron oxide, boric acid, and other glass substances in a predetermined ratio; AEROSIL200 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and 15% by weight of water are mixed. Then, an alumina slurry was prepared by mixing with a ball mill for 2 hours.

その後、上記コロイド溶液に浸漬した多孔質体の外周部(四面)を、一面毎に上記アルミナスラリーに幅約5mmまで1分間浸漬し、110℃にて2時間乾燥した。この外周部の各面の浸漬後には絞りを行わなかった。   Then, the outer peripheral part (four sides) of the porous body immersed in the colloidal solution was immersed in the alumina slurry for 1 minute to a width of about 5 mm for each surface and dried at 110 ° C. for 2 hours. Drawing was not performed after immersion of each surface of the outer periphery.

次いで、この多孔質体を、アナターゼ型酸化チタンがルチル型にならない温度(500℃〜600℃)で1時間焼成し、スキン層にアルミナが付与した多孔質体を得た。   Subsequently, this porous body was baked for 1 hour at a temperature (500 ° C. to 600 ° C.) at which the anatase-type titanium oxide does not become a rutile type, thereby obtaining a porous body in which alumina was imparted to the skin layer.

得られた多孔質体のスキン層以外のセラミックス部分の気孔径は500〜600μmであり、開気孔率は97%であり、密度は0.07g/cmであった。得られた多孔質体のスキン層の密度は2.9g/cmであった。 The pore size of the ceramic portion other than the skin layer of the obtained porous body was 500 to 600 μm, the open porosity was 97%, and the density was 0.07 g / cm 3 . The density of the skin layer of the obtained porous body was 2.9 g / cm 3 .

さらに、本実施例で得られたエレメントの圧縮強さは、セラミックス部分で1MPaであり、スキン層で5MPa以上であったことを確認した。   Furthermore, it was confirmed that the compressive strength of the element obtained in this example was 1 MPa in the ceramic portion and 5 MPa or more in the skin layer.

本発明によれば、強度が向上したセラミックスフィルタエレメントを得ることができる。本発明により得られたエレメントは、例えば空気清浄機等のフィルタ用エレメントとして有用である。   According to the present invention, a ceramic filter element with improved strength can be obtained. The element obtained by the present invention is useful as an element for a filter such as an air cleaner.

100,120 多孔質構造体
102 第二のスラリー
104 容器
200 セラミックスフィルタエレメント
202 セラミックス部分
206a,206b,206c,206d,406 スキン層
300,400 光触媒フィルタ
310,410 フィルタ面
500 光浄化装置
502 紫外線ランプ
100, 120 Porous structure 102 Second slurry 104 Container 200 Ceramic filter element 202 Ceramic portions 206a, 206b, 206c, 206d, 406 Skin layers 300, 400 Photocatalytic filters 310, 410 Filter surface 500 Light purification device 502 Ultraviolet lamp

Claims (5)

セラミックスフィルタエレメントの製造方法であって、
(a)対向する2つの流体通過面と該流体通過面を包囲する側面部とを備えかつ炭素源を含有する多孔質構造体の全体に、第一のセラミックス形成性スラリーを略均一に付与する工程;
(a’)該多孔質構造体を炭素化する工程;および
(b)該多孔質構造体の側面部に、第二のスラリーを付与する工程;
この順にて包含する、方法。
A method for manufacturing a ceramic filter element, comprising:
(A) Applying the first ceramic-forming slurry substantially uniformly to the entire porous structure having two opposing fluid passage surfaces and side portions surrounding the fluid passage surface and containing a carbon source. Process;
(A ′) a step of carbonizing the porous structure; and (b) a step of applying a second slurry to the side surface of the porous structure;
Including in this order .
前記第一のセラミックス形成性スラリーが、炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、または水酸化カルシウムとリン酸との混合物を含有する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the first ceramic-forming slurry contains a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder, silicon carbide, alumina, zirconia, or a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid. . 前記第二のスラリーが、セラミックス形成性スラリーである、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the second slurry is a ceramic-forming slurry. 前記第二のスラリーが、炭素源を有する樹脂とシリコン粉末との混合物、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、または水酸化カルシウムとリン酸との混合物を含有する、請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the second slurry contains a mixture of a resin having a carbon source and silicon powder, silicon carbide, alumina, zirconia, or a mixture of calcium hydroxide and phosphoric acid. 前記(b)工程の後、(c)前記多孔質構造体を炭素化する工程を包含する、請求項1から4のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, comprising a step of (c) carbonizing the porous structure after the step (b).
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