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JPH0643273B2 - Method for producing microporous ceramic body - Google Patents
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JPH0643273B2 - Method for producing microporous ceramic body - Google Patents

Method for producing microporous ceramic body

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Publication number
JPH0643273B2
JPH0643273B2 JP63052412A JP5241288A JPH0643273B2 JP H0643273 B2 JPH0643273 B2 JP H0643273B2 JP 63052412 A JP63052412 A JP 63052412A JP 5241288 A JP5241288 A JP 5241288A JP H0643273 B2 JPH0643273 B2 JP H0643273B2
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JP
Japan
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porosity
powder
ceramic
molding
molded
Prior art date
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JPS643084A (en
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八千穂 関
三郎 小瀬
皓雄 児玉
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は微孔質セラミックス多孔体の製造方法の改良に
関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、例
えばフィルター、燃料電池用の電極や電解質保持材、触
媒担体用などとして好適に使用することができる高い気
孔率及び微細な気孔径を有し、しかも、均質で変形や亀
裂を生じることのないセラミックス多孔体を、簡単な操
作で生産性よく製造する方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a method for producing a microporous ceramic body. More specifically, the present invention has a high porosity and a fine pore size that can be suitably used as, for example, a filter, an electrode for a fuel cell, an electrolyte holding material, a catalyst carrier, etc. The present invention relates to a method for producing a porous ceramic body that is free from deformation and cracks with high productivity by a simple operation.

従来の技術 近年、微細気孔を有するセラミックス多孔体は、例えば
フィルター、燃料電池用の電極や電解質保持材、触媒担
体用などとして、その需要な急増している。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for porous ceramics having fine pores has rapidly increased, for example, for filters, electrodes for fuel cells, electrolyte holding materials, catalyst carriers, and the like.

このようなセラミックス多孔体は、通常セラミックス粉
末と可燃性物質との混合物を成形し、焼成することによ
り、製造されている。
Such a ceramic porous body is usually manufactured by molding a mixture of ceramic powder and a combustible substance and firing the mixture.

しかしながら、このような方法においては、通常の気孔
径を有するものについては、気孔率が80%程度の多孔
体を得ることができるが、微細気孔を有するものについ
ては、気孔率の上限は65%程度であり、それ以上の気
孔率のものを得ることはできない。これは、微細気孔を
形成させるためには、微細な有機系粉末を添加する必要
があるが、この量がある限度を超えると成形体は焼成に
よって崩壊を免れないからである。さらに、このような
有機系粉末を用いる方法においては、該有機系粉末を数
μm以下にすることが困難であるため、直径が数μm以
下の気孔を形成させにくい上に、該有機系粉末は弾力性
を有することから、成形後圧力を戻すと膨張して亀裂が
入りやすいなどの問題もある。
However, in such a method, it is possible to obtain a porous body having a normal porosity having a porosity of about 80%, but for those having fine pores, the upper limit of the porosity is 65%. It is a degree, and it is not possible to obtain a porosity higher than that. This is because it is necessary to add fine organic powder in order to form fine pores, but if this amount exceeds a certain limit, the molded body is inevitably collapsed by firing. Further, in the method using such an organic powder, it is difficult to form the organic powder in a size of several μm or less, and thus it is difficult to form pores having a diameter of a few μm or less. Since it has elasticity, there is a problem that it expands and cracks easily when the pressure is returned after molding.

また、この方法において、該有機系粉末の代りに、ポリ
ウレタンフォームを基材として用い、このフォームの隔
壁を除去したのち、セラミックス原料をコーチングすれ
ば、連通気孔を有する多孔体が得られることも知られて
いる。しかしながら、この場合、該多孔体の気孔率は8
5〜90%であるが、気孔径は大きく、1〜4mm程度で
あり、微細気孔性多孔体を得ることができない(「工業
材料」第26巻、第7号、第56〜61ページ)。
It is also known that in this method, a polyurethane foam is used as a base material instead of the organic powder, the partition walls of the foam are removed, and then a ceramic raw material is coated to obtain a porous body having continuous ventilation holes. Has been. However, in this case, the porosity of the porous body is 8
Although it is 5 to 90%, the pore diameter is large and about 1 to 4 mm, and it is not possible to obtain a fine porous body ("Industrial Materials", Vol. 26, No. 7, pp. 56-61).

他方、ち密で微細気孔を有する焼結体の製造方法とし
て、原料セラミックス粉末に対し、10重量%以下の少
量の水又はバインダー水溶液を添加し、プレス成形した
のち、焼成することによって、気孔率は低いが微細気孔
を有する焼結体が得られることが知られている。この場
合、水の量を18〜22重量%に増大させると、押し出
し成形が可能になるが、グリーン成形体の気孔率は40
〜50%であり、気孔率50%以上の多孔体を得ること
ができない。さらに、水の量を20〜30重量%に増大
させると、原料−水系の混合物はスラリーとなり、スリ
ップ鋳込成形ができるが、グリーン成形体の気孔率は依
然として40〜50%程度であって、気孔率50%以上
の成形体を得ることはできない。
On the other hand, as a method for producing a dense sintered body having fine pores, by adding a small amount of 10% by weight or less of water or an aqueous binder solution to the raw material ceramic powder, press-molding the material, and then firing it, the porosity can be reduced. It is known that a sintered body having low but fine pores can be obtained. In this case, when the amount of water is increased to 18 to 22% by weight, extrusion molding becomes possible, but the porosity of the green molded body is 40%.
It is -50%, and a porous body having a porosity of 50% or more cannot be obtained. Further, when the amount of water is increased to 20 to 30% by weight, the raw material-water system mixture becomes a slurry and slip casting can be performed, but the porosity of the green molded body is still about 40 to 50%, A molded product having a porosity of 50% or more cannot be obtained.

このように、従来のセラミックス多孔体の製造方法で
は、気孔率が高く、かつ微細な気孔を有する品質の優れ
たセラミックス多孔体を得ることができなかった。
As described above, according to the conventional method for producing a porous ceramic body, it is not possible to obtain a high quality ceramic porous body having a high porosity and fine pores.

発明が解決しようとする課題 本発明は、従来のセラミックス多孔体の製造方法が有す
る欠点を克服し、高い気孔率及び微細な気孔径を有し、
しかも均質で変形や亀裂のない品質の優れたセラミック
ス多孔体を、簡単な操作で生産性よく製造しうる方法を
提供することを目的としてなされたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention overcomes the drawbacks of the conventional method for producing a porous ceramic body, has a high porosity and a fine pore diameter,
Moreover, the object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a ceramic porous body which is homogeneous and is free from deformation and cracks and which is excellent in quality by a simple operation with high productivity.

課題を解決するための手段 本発明者らは、優れた品質を有する微孔質セラミックス
多孔体を開発するために種々研究を重ねた結果、セラミ
ックス超微粉末の成形用媒体として、特定の有機液状物
質を用いれば、均質な湿潤状態の粉末が得られ、この加
圧成形体は多量の成形用媒体を含有するにもかかわら
ず、高い機械的強度を有し、これを焼成すれば、気孔率
が高く、かつ微細気孔を有する品質の優れたセラミック
ス多孔体が容易に得られることを見い出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of various researches conducted to develop a microporous ceramics porous body having excellent quality, the present inventors have found that a specific organic liquid is used as a medium for molding ceramic ultrafine powder. If a substance is used, a homogenous powder in a wet state is obtained, and this press-molded body has high mechanical strength despite containing a large amount of molding medium. It was found that a ceramics porous body having high quality and fine pores and excellent quality can be easily obtained, and the present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、セラミックス超微粉末の混練物を
加圧成形し、次いで焼成して微孔質セラミックス多孔体
を製造するに当り、成形用媒体として、粘度2〜100セ
ンチストークス、平均分子量70〜700の潤滑性有機液
状物質を用いることを特徴とする微孔質セラミックス多
孔体の製造方法を提供するものである。
That is, according to the present invention, when a kneaded product of ceramics ultrafine powder is pressure-molded and then fired to produce a microporous ceramics porous body, the molding medium has a viscosity of 2 to 100 centistokes and an average molecular weight of 70. The present invention provides a method for producing a microporous ceramics porous body, characterized in that a lubricious organic liquid substance of ~ 700 is used.

発明者らは、セラミックス粉体がその粒子径を減ずるに
従い表面積を増大させることに注目し、粉体の粒子径と
粉体が吸着しうる液体の量との関係を検討した結果、粒
子径が約0.1μmよりも大きい場合は粉体に吸着される
液体の量は、粒子間隙を埋める程度(20〜30容積
%)であるが、粒子径が0.1μmよりも小さくなると、
粉体に吸着される液体の量は著しく増大し、粒子径が0.
01μmの超微粉体では吸着量は粉体の真の体積の4倍に
も達することを知った。また、超微粉体と液体からなる
混合物には流動性が無く、この吸着された液体は圧搾な
どの外力によってはほとんど失われることがなく、この
混合物を加圧して得られる成形体は、保形性に富むこと
が明らかになった。この場合、用いる液体の種類によっ
て、超微粉体に吸着れる量、成形体の保形性には著しい
差があり、また成形体を焼成するに当たっての亀裂の有
無についても著しい差があった。
The inventors have noticed that the ceramic powder increases the surface area as the particle diameter decreases, and as a result of examining the relationship between the particle diameter of the powder and the amount of liquid that the powder can adsorb, the particle diameter is When it is larger than about 0.1 μm, the amount of liquid adsorbed on the powder is such that it fills the particle gaps (20 to 30% by volume), but when the particle size is smaller than 0.1 μm,
The amount of liquid adsorbed on the powder increases significantly, and the particle size is 0.
We have found that the adsorption amount of ultrafine powder of 01μm reaches up to 4 times the true volume of the powder. In addition, the mixture of ultrafine powder and liquid has no fluidity, and the adsorbed liquid is hardly lost by external force such as squeezing. It became clear that it was rich in formality. In this case, depending on the type of liquid used, there was a significant difference in the amount adsorbed to the ultrafine powder and the shape retention of the molded body, and also in the presence or absence of cracks when firing the molded body.

ところで、従来最も普通にセラミックス粉末の成形用媒
質として用いられてきた水は、それを40容量%程度、セ
ラミックス超微粉末に加えた場合、軟弱で保形性に乏し
い上に、乾燥強度が小さく、また焼成亀裂も発生しやす
い成形体を与えるため、微孔質セラミックス多孔体の製
造用媒体としては不適当である。
By the way, water, which has been most commonly used as a molding medium for ceramic powders, is soft and poor in shape retention when added to ceramics ultrafine powder in an amount of about 40% by volume, and also has a low dry strength. In addition, since it gives a molded body which is prone to cracking during firing, it is unsuitable as a medium for producing a microporous ceramic body.

したがって、本発明方法においては、成形用媒体とし
て、粘度2〜100センチストークス、平均分子量70〜7
00の潤滑性有機液状物質を用いることが必要である。こ
のような有機液状物質としては、脂肪族、脂環族又は芳
香族の炭化水素、アルコール類、エステル類、シリコー
ン類などを挙げることができる。これらは、天然品でも
よいし、合成品でもよい。また、単一体として用いても
よいし、2種以上の混合物として用いてもよい。
Therefore, in the method of the present invention, the molding medium has a viscosity of 2 to 100 centistokes and an average molecular weight of 70 to 7
It is necessary to use 00 lubricious organic liquid substances. Examples of such organic liquid substances include aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbons, alcohols, esters, silicones and the like. These may be natural products or synthetic products. Further, they may be used as a single body or as a mixture of two or more kinds.

これらは、室温における蒸発速度が水よりも小さく、セ
ラミックスと反応せず、毒性が低いという点で、セラミ
ックス微粉末の成形用媒体として好適である。
These are suitable as a medium for molding fine ceramic powders because they have a lower evaporation rate at room temperature than water, do not react with ceramics, and have low toxicity.

このように、成形用媒体として、小さい蒸発速度が望ま
しいのは、次のような理由による。前述したように、成
形体の気孔率は原料に添加された成形用媒体の量により
決定されるから、添加された後に、蒸発により成形用媒
体が失われるようなことがあれば、気孔率の向上は望め
ない。従来、成形用媒体として用いられてきた水は、蒸
発速度が8.4×10-1g/h(35℃、湿度50%、開
口面積14.4cm2)であり、夏期の湿度の低い場合などに
おいては、水分を一定に維持することが困難な場合が多
い。これに対し、本発明で用いる、有機液状物質は水の
蒸発速度の1/9(αオレフィン・オリゴマー、粘性2.6cS
t)、2/100(流動パラフィン、粘性 8cSt)、又は
それ以下(流動パラフィン、粘性 16cSt)であり、
蒸発による媒液の損失が小さく、気孔率の管理に有利で
ある。
The reason why a low evaporation rate is desirable for the molding medium is as follows. As described above, since the porosity of the molded body is determined by the amount of the molding medium added to the raw material, if the molding medium is lost by evaporation after being added, the porosity of the I cannot hope for improvement. Conventionally, water that has been used as a molding medium has an evaporation rate of 8.4 × 10 -1 g / h (35 ° C., humidity 50%, opening area 14.4 cm 2 ). , It is often difficult to keep the water constant. On the other hand, the organic liquid substance used in the present invention is 1/9 of the evaporation rate of water (α olefin oligomer, viscosity 2.6 cS
t), 2/100 (liquid paraffin, viscosity 8 cSt) or less (liquid paraffin, viscosity 16 cSt),
The loss of the liquid medium due to evaporation is small, which is advantageous for controlling the porosity.

これらの有機液状物質は、37℃において、2〜100セ
ンチストークスの範囲の粘度を有することが必要であ
り、これよりも低い粘度を有することが必要であり、こ
れよりも低い粘度では十分な保形性が得られないし、ま
たこれよりも高い粘度では湿潤性が不十分になる。
These organic liquid substances need to have a viscosity in the range of 2 to 100 centistokes at 37 ° C., and need to have a viscosity lower than this, and a viscosity lower than this is sufficient for maintaining. Formability cannot be obtained, and higher viscosities result in insufficient wettability.

次にこれらの使用量としては、通常セラミックス超微粉
末に重量の基づき65〜330重量%の範囲が適当であ
る。この使用量は、該超微粉末の粒径や比表面積の大き
さにより左右されるが、通常比表面積当りに換算して約
0.014〜0.07g/m2の範囲に相当する。
Next, the amount of these used is usually appropriate in the range of 65 to 330% by weight based on the weight of the ultrafine ceramic powder. The amount used depends on the particle size of the ultrafine powder and the size of the specific surface area.
This corresponds to a range of 0.014 to 0.07 g / m 2 .

一般に、多孔体の製造においては、気孔率のコントロー
ルが重要であるが、本発明においては、原料であるセラ
ミックス超微粉体の前処理及び成形用媒体の組み合わ
せ、並びに焼成温度、原料の粒度などの選定により、気
孔率のコントロールが可能である。
Generally, in the production of a porous body, it is important to control the porosity, but in the present invention, the pretreatment of the raw material ceramic ultrafine powder and the combination of the molding medium, the firing temperature, the particle size of the raw material, etc. The porosity can be controlled by selecting

例えば前処理なしの超微粉アルミナ(粒子径0.002μ
m)に対し、αオレフィン・オリゴマーを添加、成形し
1000℃に焼成した場合の気孔率は88%であり、水で前
処理した超微粉アルミナを同様に成形、焼成した場合の
気孔率は70%であった。また、水で処理した超微粉ア
ルミナに、流動パラフィンを添加し、上記同様に成形し
1000℃及び1350℃に焼成した場合の気孔率は、それぞれ
78%、66%であった。これに対し、微粉アルミナ
(粒子径0.4μm)に流動パラフィンを添加し、成形し1
350℃に焼成した場合の気孔率は、24%であった。一
般に多孔体はその用途により、気孔径あるいは気孔径分
布が定められる。それ故、多孔体の製造にあたっては、
それらのコントロールが必要となる。
For example, ultrafine alumina without pretreatment (particle size 0.002μ
m), α olefin oligomer is added and molded
The porosity was 88% when fired at 1000 ° C., and the porosity was 70% when the ultrafine alumina powder pretreated with water was similarly shaped and fired. Also, liquid paraffin was added to ultrafine alumina treated with water and molded in the same manner as above.
The porosities when fired at 1000 ° C. and 1350 ° C. were 78% and 66%, respectively. On the other hand, liquid paraffin was added to finely powdered alumina (particle diameter 0.4 μm) and molded 1
The porosity when fired at 350 ° C. was 24%. In general, the pore size or pore size distribution of a porous body is determined depending on its use. Therefore, in manufacturing the porous body,
Those controls are needed.

本発明においては、気孔率のコントロールの場合と同じ
ように、セラミックス超微粉体の前処理と成形用媒体の
組み合わせ、並びに焼成温度などの選定により気孔径の
コントロールができる。
In the present invention, similarly to the case of controlling the porosity, the pore diameter can be controlled by combining the pretreatment of the ceramic ultrafine powder and the molding medium, and selecting the firing temperature and the like.

例えば、水で前処理した超微粉アルミナに対し、流動パ
ラフィンを添加、成形し1000℃に焼成した場合の気孔径
分布には0.03μmに鋭いピークが認められる。また同様
に処理した超微粉アルミナにαオレフィン・オリゴマー
を添加、成形し1100℃、1350℃に焼成した場合の気孔分
布には、それぞれ0.2、0.4μmに鋭いピークが認められ
る。
For example, a sharp peak is observed at 0.03 μm in the pore diameter distribution when liquid paraffin is added to ultrafine alumina pretreated with water, shaped and baked at 1000 ° C. In addition, when the α-olefin oligomer is added to the ultrafine-powder alumina treated in the same manner, and the mixture is molded and fired at 1100 ° C. and 1350 ° C., sharp peaks are observed at 0.2 and 0.4 μm, respectively.

本発明方法によれば、このように気孔率及び気孔径を広
範囲にわたりコントロールすることができる。
According to the method of the present invention, the porosity and the pore diameter can be controlled over a wide range in this way.

本発明方法において、原料として用いられるセラミック
スの種類については特に制限はなく、従来セラミックス
成形体の原料として慣用されているものの中から任意の
ものを選ぶことができる。例えばアルミナ、シリカ、ジ
ルコニア、マグネシア、チタニアなどの酸化物系セラミ
ックスや、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素などの
非酸化物系セラミックスの中から選ばれた少なくとも1
種のセラミックスを用いることができる。
In the method of the present invention, the kind of ceramics used as a raw material is not particularly limited, and any one can be selected from those conventionally used as a raw material for a ceramic molded body. For example, at least one selected from oxide-based ceramics such as alumina, silica, zirconia, magnesia, and titania, and non-oxide-based ceramics such as silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride.
A variety of ceramics can be used.

本発明においては、前記セラミックスは超微粉末状のも
の、好ましくはその平均粒径が0.005〜2.5μmの範囲に
あるものが用いられる。この粒径が2.5μmを超えるも
のでは、成形用媒体の添加量を多くすることができず、
高気孔率のものが得られにくい。また、粒径の下限につ
いては特に制限はないが、0.005μmより小さいもの
は、実質上入手困難である上、取り扱いにくいだけで、
特別のメリットはない。特に、経済性、気孔率、気孔
径、品質などの点から、粒径が0.10〜0.005μmの範囲
にあるものが好適である。粒径がこのような範囲にある
ものは、通常かさ比重が約0.005〜0.15の範囲にあり、
かつ比表面積がほぼ50〜500m2/gの範囲にある。ま
た、該セラミックス超微粉末の純度については特に制限
はなく、一般に市販されているものを用いることができ
る。
In the present invention, the ceramic is used in the form of an ultrafine powder, preferably one having an average particle size in the range of 0.005 to 2.5 μm. If the particle size exceeds 2.5 μm, the amount of the molding medium added cannot be increased,
It is difficult to obtain high porosity. The lower limit of the particle size is not particularly limited, but those smaller than 0.005 μm are practically difficult to obtain and are difficult to handle.
There is no special merit. In particular, from the viewpoints of economy, porosity, pore diameter, quality, etc., those having a particle diameter of 0.10 to 0.005 μm are preferable. Those having a particle size in such a range usually have a bulk specific gravity in the range of about 0.005 to 0.15,
Moreover, the specific surface area is in the range of approximately 50 to 500 m 2 / g. The purity of the ceramic ultrafine powder is not particularly limited, and commercially available ones can be used.

成形用媒体の添加に当っては、その種類により、原料セ
ラミックス超微粉末の前処理が好ましい場合があるが、
前処理の要、不要にかかわらず該原料粉末に所定の成形
用媒体を添加すれば、良好なセラミックス多孔体を得る
ことができる。
In adding the molding medium, depending on the type, pretreatment of the raw ceramics ultrafine powder may be preferable,
Regardless of whether pretreatment is necessary or not, a good ceramic porous body can be obtained by adding a predetermined molding medium to the raw material powder.

本発明方法においては、このようにして原料のセラミッ
クス超微粉末に成形用媒体を添加して調製された湿潤状
態の混練物を加圧成形して、所望形状の成形体を形成さ
せたのち、焼成する。加圧成形法としては、一軸プレス
成形法や静水圧プレス成形法などを用いることができ
る。また、成形圧力については、形状を保持し、取り扱
いに不便でない程度の強度を与えるのに十分な圧力であ
ればいが、通常30kg/cm2以上の圧力が用いられる。
一般に、成形圧力を高めるとグリーン成形体の密度が上
昇し、その結果得られる焼結体の気孔率が減少する。例
えば成形圧力を50kg/cm2から300kg/cm2に増大さえ
ると、1350℃の温度で焼成して成るアルミナ多孔体の気
孔率は1%ほど減少する。また、最適量以上の成形用媒
体を添加し成形した場合、該成形用媒体が浸出して、成
形体を金型から離型しやすくする湿潤剤としての役割を
果たす。
In the method of the present invention, the kneaded product in a wet state prepared by adding the molding medium to the raw material ceramic ultrafine powder in this manner is pressure-molded to form a molded body having a desired shape, Bake. As the pressure molding method, a uniaxial press molding method, a hydrostatic press molding method, or the like can be used. The molding pressure may be a pressure sufficient to maintain the shape and give strength not inconvenient to handle, but a pressure of 30 kg / cm 2 or more is usually used.
Generally, when the molding pressure is increased, the density of the green compact is increased, and the porosity of the resulting sintered compact is decreased. For example, when the molding pressure is increased from 50 kg / cm 2 to 300 kg / cm 2 , the porosity of the alumina porous body obtained by firing at a temperature of 1350 ° C. is reduced by about 1%. In addition, when the molding medium is added in an optimum amount or more and molded, the molding medium leaches out and plays a role as a wetting agent that facilitates release of the molded body from the mold.

本発明方法において、セラミックス微粉末を混練するに
際しては、通常セラミックスの焼結において使用されて
いる添加剤、例えばバインダーや湿潤剤などを所望に応
じて加えることができる。
In the method of the present invention, when the fine ceramic powder is kneaded, additives commonly used in the sintering of ceramics, such as binders and wetting agents, can be added as desired.

このようにして得られたグリーン成形体の強度は、多量
の成形用媒体を含有しているにもかかわらず、比較的大
きい。ただし、原料の超微粉末の粒径が1μmを超える
場合には、得られる成形体の強度が不足し、取り扱いに
不便である。
The strength of the green molded body thus obtained is relatively high, even though it contains a large amount of molding medium. However, when the particle size of the raw material ultrafine powder exceeds 1 μm, the strength of the obtained molded body is insufficient, which is inconvenient for handling.

本発明方法においては、前記のようにして得られた成形
体を焼成することにより、成形体に含有されている成形
用媒体がガス化して焼失し、セラミックス多孔体が得ら
れる。焼成温度は使用するセラミックスの種類により適
宜選択されるが、一般には500〜1400℃の範囲で選ばれ
る。
In the method of the present invention, by firing the molded body obtained as described above, the molding medium contained in the molded body is gasified and burned to obtain a ceramic porous body. The firing temperature is appropriately selected depending on the type of ceramics used, but is generally selected in the range of 500 to 1400 ° C.

このようにして得られた多孔質セラミックス焼結体の気
孔率は原料セラミックス粉末の粒径、成形圧力などによ
り左右されるが、適当な条件を選べば、平均気孔率60
〜90%の多孔質セラミックス焼結体を得ることができ
る。
The porosity of the thus obtained porous ceramics sintered body depends on the particle size of the raw material ceramic powder, the molding pressure, etc., but if the proper conditions are selected, the average porosity of 60
It is possible to obtain a porous ceramics sintered body of up to 90%.

また、該多孔質セラミックス焼結体の気孔は、通常12
μm以下で、かつ平均0.05μmの気孔径を有する極めて
微細なもので、その約90%は連通気孔である。
The pores of the porous ceramics sintered body are usually 12
It is extremely fine and has a pore diameter of 0.05 μm or less and an average of 0.05 μm, and about 90% of the pores are continuous air holes.

発明の効果 本発明のセラミックス多孔体の製造方法によれば、成形
用媒体として粘度が2〜10セッチストークスで、平均
分子量が70〜700であるような有機液状物質を用いる
ことにより、従来の方法に比べて、気孔率が高く、かつ
気孔径が微細でまた気孔径分布が単一で鋭いなど、優れ
た品質を有する多孔質セラミックス焼結体を生産性よく
製造することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method for producing a ceramic porous body of the present invention, by using an organic liquid substance having a viscosity of 2 to 10 setstokes and an average molecular weight of 70 to 700 as a molding medium, a conventional method can be used. In comparison with the above, it is possible to manufacture a porous ceramics sintered body having high porosity, a fine pore diameter, a single pore diameter distribution and sharpness, and other excellent quality with high productivity.

本発明で得られた多孔質セラミックス焼結体は、フィル
ター、燃料電池用の電極や電解質保持材、触媒担体用な
どに好適に用いられる。
The porous ceramics sintered body obtained in the present invention is suitably used for filters, electrodes for fuel cells, electrolyte holding materials, catalyst carriers, and the like.

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
The invention is in no way limited by these examples.

実施例1 平均粒子径0.02μmのアルミナ微粉末をトリトン0.1重
量%水溶液で処理し、真空式電気乾燥機で乾燥したもの
を粉砕して得られた、かさ比重0.4のアルミナ粉体10
gに、粘度15センチポイズの流動パラフィン8ccを添
加、混練したのち、これを300kg/cm2の圧力で成形し、
成形体を得た。次いで、この成形体を電気炉内に置き、
室温から450℃までは9.3℃/hrの昇温速度で、450℃か
ら1370℃までは52℃/hrの昇温速度で加熱し、1370℃
で5時間保持して、焼成を行い、線収縮率12%、平均
気孔率66%の焼結体を得た。
Example 1 Alumina powder 10 having a bulk specific gravity of 0.4 obtained by treating an alumina fine powder having an average particle diameter of 0.02 μm with a 0.1% by weight aqueous solution of Triton and pulverizing the dried product with a vacuum electric dryer.
8 cc of liquid paraffin with a viscosity of 15 centipoise was added to g and kneaded, and then molded at a pressure of 300 kg / cm 2 ,
A molded body was obtained. Then, the molded body is placed in an electric furnace,
From room temperature to 450 ° C, the heating rate is 9.3 ° C / hr, and from 450 ° C to 1370 ° C, the heating rate is 52 ° C / hr.
The temperature was maintained for 5 hours and firing was performed to obtain a sintered body having a linear shrinkage rate of 12% and an average porosity of 66%.

実施例2〜9 別表に示す条件で、実施例1と同様にして多孔質セラミ
ックス焼結体を作成した。
Examples 2 to 9 Under the conditions shown in the attached table, porous ceramic sintered bodies were prepared in the same manner as in Example 1.

これらの焼結体の線収縮率及び平均気孔率を実施例と共
に第1表に示す。
The linear shrinkage rate and average porosity of these sintered bodies are shown in Table 1 together with Examples.

実施例10 平均粒子径0.02μmのアルミナ微粉末を、PVA3重量%
水溶液に加え、粘度350センチポイズのスラリーを得た
のち、ディスク式スプレードライヤーで噴霧乾燥して、
平均粒径90μmのアルミナ粉体を得た。
Example 10 Alumina fine powder having an average particle diameter of 0.02 μm was mixed with 3% by weight of PVA.
In addition to the aqueous solution, after obtaining a slurry having a viscosity of 350 centipoise, spray drying with a disc spray dryer,
Alumina powder having an average particle size of 90 μm was obtained.

このアルミナ粉体10gに、流動パラフィン8ccを添
加、混練したのち、実施例3と同様に処理し、線収縮率
10%、平均気孔率64%の焼結体を得た。
To 10 g of this alumina powder, 8 cc of liquid paraffin was added and kneaded, and then treated in the same manner as in Example 3 to obtain a sintered body having a linear shrinkage of 10% and an average porosity of 64%.

実施例11 平均粒子径0.012μmのシリカ微粉末を実施例1と同様
に処理して得られたかさ比重0.3のシリカ粉体7gに、
粘度63センチポイズの流動パラフィン7cc及び粘度1
00セッチポイズのシリコンオイル4ccを添加、混練し
たのち、これを300kg/cm2の圧力で成形し、成形体
を得た。
Example 11 7 g of silica powder having a bulk specific gravity of 0.3 obtained by treating fine silica powder having an average particle diameter of 0.012 μm in the same manner as in Example 1
7 cc of liquid paraffin with a viscosity of 63 centipoise and a viscosity of 1
4 cc of 00 Setch Poise silicone oil was added and kneaded, and this was molded at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body.

次に、この成形体を室温から400℃までは9℃/hrの
昇温速度で、400℃から920℃までは68℃/hrの
昇温速度で加熱し、920℃で10時間保持して焼成を
行い、線収縮率4%、平均気孔率79%の焼結体を作成
した。
Next, this molded body is heated from room temperature to 400 ° C. at a temperature rising rate of 9 ° C./hr and from 400 ° C. to 920 ° C. at a temperature rising rate of 68 ° C./hr, and held at 920 ° C. for 10 hours. Firing was performed to prepare a sintered body having a linear shrinkage rate of 4% and an average porosity of 79%.

実施例12 平均粒子径0.012μmのシリカ微粉末をPVA0.5重量%の
水溶液を用い、実施例10と同様に処理し、平均粒径8
0μmのシリカ粉体を得た。このシリカ粉体7gに、流
動パラフィン8.4ccを添加、混練したのち、実施例11
と同様にして、線収縮率7%、平均気孔率77%の焼結
体を得た。
Example 12 Fine silica powder having an average particle diameter of 0.012 μm was treated in the same manner as in Example 10 using an aqueous solution of 0.5% by weight of PVA to give an average particle diameter of 8
0 μm silica powder was obtained. After adding 8.4 cc of liquid paraffin to 7 g of this silica powder and kneading, Example 11
In the same manner as described above, a sintered body having a linear shrinkage of 7% and an average porosity of 77% was obtained.

実施例13 平均粒子径0.030μmの酸化チタン10gに対し流動パ
ラフィン7.5ccを添加し、混合し、1cm2当り200kgの
圧力で成形し、組織の均一な成形体を得て、これを電気
炉内に置き、室温から300℃までを1時間当り93
℃、450℃から850℃までを1時間当り72℃の昇
温速度で加熱し、850℃に10時間保った。その結
果、線収縮率31.6%、平均気孔率30.6%の焼成体を得
た。
Example 13 7.5 g of liquid paraffin was added to 10 g of titanium oxide having an average particle diameter of 0.030 μm, mixed, and molded at a pressure of 200 kg per 1 cm 2 to obtain a molded body having a uniform structure, which was placed in an electric furnace. Place at room temperature up to 300 ° C per hour for 93
C., 450.degree. C. to 850.degree. C. were heated at a temperature rising rate of 72.degree. C. per hour and kept at 850.degree. C. for 10 hours. As a result, a fired body having a linear shrinkage of 31.6% and an average porosity of 30.6% was obtained.

実施例14 平均粒子径0.010μmの超微粉マグネシアを造粒して、
かさ比重0.3とし、その10gに流動パラフィン11.5cc
を添加し、混合したのち1cm2当り100kgの圧力で成
形し、成形体を得て、これを電気炉内に置き、実施例1
2と同様の昇温速度で昇温し、1000℃に5時間保持して
焼成した。その結果、線収縮率17.4%、平均気孔率68.8
1%の焼成体を得た。
Example 14 Granulating ultrafine magnesia having an average particle diameter of 0.010 μm,
The bulk specific gravity is 0.3, and 11.5cc of liquid paraffin is added to 10g.
Was added and mixed, and then molded at a pressure of 100 kg per 1 cm 2 to obtain a molded body, which was placed in an electric furnace and
The temperature was raised at the same rate as in 2, and the temperature was maintained at 1000 ° C. for 5 hours for firing. As a result, the linear shrinkage rate was 17.4% and the average porosity was 68.8.
A fired body of 1% was obtained.

実施例15 平均粒子径0.012μmのシリカ微粉末5gに、直接αオ
レフィン・オリゴマー(粘度17cSt/37.8℃)16.4g
を添加、混練したのち、これを金型に投入し、200kg
/cm2の圧力で成形して成形体を得た。次いでこの成形
体を電気炉内に置き、焼成した。焼成に当り、室温から
300℃までを10℃/hrの速度で昇温し、300℃以
上を70℃/hrの速度で昇温し、850℃に12時間保
った。その結果、気孔率90%、平均気孔径0.04μmの
微細気孔性高気孔率多高体を得た。
Example 15 16.4 g of α-olefin oligomer (viscosity 17 cSt / 37.8 ° C.) directly on 5 g of silica fine powder having an average particle diameter of 0.012 μm
After adding and kneading, pour this into the mold, 200kg
A molded body was obtained by molding at a pressure of / cm 2 . Next, this molded body was placed in an electric furnace and fired. Upon firing, the temperature was raised from room temperature to 300 ° C. at a rate of 10 ° C./hr, 300 ° C. or more was raised at a rate of 70 ° C./hr, and kept at 850 ° C. for 12 hours. As a result, a highly porous multi-pore body having a porosity of 90% and an average pore diameter of 0.04 μm was obtained.

実施例16 平均粒子径0.020μmのアルミナ超微粉末10gに、直
接αオレフィン・オリゴマー(粘度17cSt/37.8℃)1
9.6gを添加したのち、実施例15と同様にして1000℃
で5時間焼成し、気孔率88%、平均気孔径0.04μmの
微細気孔性多孔体を得た。
Example 16 10 g of alumina ultrafine powder having an average particle diameter of 0.020 μm was directly added to an α-olefin oligomer (viscosity 17 cSt / 37.8 ° C.) 1
After adding 9.6g, the same procedure as in Example 15 was repeated at 1000 ° C.
After firing for 5 hours, a fine porous body having a porosity of 88% and an average pore diameter of 0.04 μm was obtained.

実施例17〜26 別表に示す条件で、実施例16と同様にして多孔質セラ
ミックス焼結体を作成した。これらの焼成体の線収縮率
及び平均気孔率を、実施例16と共に第2表に示す。
Examples 17 to 26 Porous ceramics sintered bodies were prepared in the same manner as in Example 16 under the conditions shown in the attached table. The linear shrinkage rate and average porosity of these fired bodies are shown in Table 2 together with Example 16.

実施例27 平均粒子径0.010μmのマグネシア超微粉末10gに直
接αオレフィン・オリゴマー(粘度13cSt/37.8℃)1
8.9gを添加したのち、実施例1と同様にして600℃で1
5時間焼成し、気孔率88%、収縮率4%の微細気孔性
多孔体を得た。
Example 27 10 g of magnesia ultrafine powder having an average particle size of 0.010 μm was directly added to α-olefin oligomer (viscosity 13 cSt / 37.8 ° C.) 1
After adding 8.9 g, the same procedure as in Example 1 was conducted at 600 ° C.
After firing for 5 hours, a fine porous body having a porosity of 88% and a shrinkage rate of 4% was obtained.

実施例28 平均粒子径0.021μmのチタニア超微粉末10gに直接
αオレフィン・オリゴマー(粘度3cSt/37.8℃)9.9g
を添加したのち、実施例1と同様にして600℃で15時
間焼成し、気孔率74%、収縮率11%の微細気孔性多
孔体を得た。
Example 28 9.9 g of α-olefin oligomer (viscosity 3 cSt / 37.8 ° C.) directly on 10 g of titania ultrafine powder having an average particle size of 0.021 μm
Was added, and the mixture was baked at 600 ° C. for 15 hours in the same manner as in Example 1 to obtain a fine porous body having a porosity of 74% and a shrinkage rate of 11%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミックス超微粉末の混練物を加圧成形
し、次いで焼成して微孔質セラミックス多孔体を製造す
るに当り、成形用媒体として粘度2〜100センチストー
クス、平均分子量70〜700の潤滑性有機液状物質を用
いることを特徴とする微孔質セラミックス多孔体の製造
方法。
1. A kneaded product of ceramics ultrafine powder is pressure-molded and then fired to produce a microporous ceramics porous body having a viscosity of 2 to 100 centistokes and an average molecular weight of 70 to 700 as a molding medium. A method for producing a microporous ceramics porous body, which comprises using the above-mentioned lubricious organic liquid substance.
JP63052412A 1987-03-05 1988-03-05 Method for producing microporous ceramic body Expired - Lifetime JPH0643273B2 (en)

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