WO1989008089A1 - Gas-permeable porous body, its production and pressure casting mold - Google Patents

Description

明 通気性多孔体、 そ の製造方法及び 圧力鐯込み成形型 技術分野

本発明 は細孔径が均一なセ ラ ミ ツ ク ス製多孔体 と そ の 製造方法 に関 し、 さ ら に は こ の多孔体を用 い た圧力鍀込 み成形型 に 関す る 。

背景技術

セ ラ ミ ッ ク ス の通気性多孔体は、 そ の通気性や材料の 化学的安定性 を利用 し て 、 従来 よ り 、 食品工業、 水処 理、 養殖業等の広範な分野 に おいて、 フ ィ ル タ ーや エ ア レ ー シ ョ ン部材 と し て実用 さ れて い る

従来よ り 提供さ れて い る セ ラ ミ ッ ク ス多孔体の製造方 法を、 そ の原理 に よ り 分類す る と 次の よ う な も のが挙げ ら れ る 。

I 焼成前空隙の利用

①ポ リ ウ レ タ ン フ ォ ーム原料中 に セ ラ ミ ッ ク ス原料を 混合 し て お き 、 フ ォ ー ムィヒ し て か ら焼成 し、 樹脂成 分を除去す る 。

② ポ リ ウ レ タ ン フ ォ ー ム に セ ラ ミ ッ ク ス ラ リ ー を コ ー テ ィ ン グ し て焼成す る ③粒状樹脂をパ ッ ク して お き 、 生 じ た空間 に セ ラ ミ ッ ク ス ラ リ ーを流 し込み焼成す る。

II 焼成過程の空隙の利用

④溶化開始前に焼結を止め る 。

⑤焼成あ る い は揮発物質を添加 して焼成する 。

⑥粒子径分布の調整さ れた骨材粒子に少量のガ ラ ス 質フ ラ ッ ク ス、 結合材を添加 し て焼成す る 。

⑦珪藻土等の多孔質原料を結合材 と 混合 し て焼成す る 。

III ガ ラ ス の分相利用 （多孔質ガ ラ ス ）

IVゾル一ゲル法 （ シ リ カ ゲル等）

V結晶内空隙の利用 （ゼオ ラ イ ト 等）

こ れ ら の製造方法に よ り 生成さ れる多孔体のお お よ そ の細孔半径範囲を示す と 第 1 図の よ う に な る。

従来の多孔体の製造方法の う ち 、 上記の II 焼成過程の 空隙を利用す る方法は、 細孔半径 0 . 3 〜 5 0 m程度 の多様な用途を有す る多孔体の製造に最適で あ る が、 こ の方法の う ち 、 ④ほ高い空隙率が得 ら れ難 く 、 得 ら れる 多孔体は材質的 に脆く 、 細孔が不規則 に な り 易い傾向が あ る 。 ま た、 ⑤の方法ほ安 く 多孔体を作る に は良い方法 であ る が、 こ の方法に よ り 得 ら れる多孔体も細孔の大き さ が不規則で脆いも の に な り 易い。 ⑦の方法も ま た工業 的 に有利 な方法 と ほ レヽ え な レ、 こ と か ら 、 従来 に お い て .

は、 大部分の も の は⑥ 'の方法 C よ り 製造さ れて い る 。

し か し な が ら 、 ⑥ の方法 は 、 骨材 （ 磁器質 シ ャ モ ッ 卜 、 ア ル ミ ナ、 チ タ ニ ア 、 炭化珪素等） の平均粒子径、 粒子径分布を調整 し、 で き る 限 り 少量のガ ラ ス質 フ ラ ッ ク ス （焼成中 に骨材を結合す る も の ） と 粘土等の結合材 を混合 し て焼成す る 必要が あ る た め 、 製造工程数 が多 く 、 低コ ス ト で効率的 に多孔体を製造す る こ と がで き な レヽ と レヽ ぅ 欠点があ る 。

本発明 は細孔径が均一で安価 に製造す る こ と が で き る 通気性多孔体及び、 こ の よ う 多孔体を、 ⑥ に お け る原 料 粒 度分 布幅 を 狭 く す る た め の 分級操作 を 必要 と せ ず、 かつ、 ガ ラ ス質フ ラ ッ ク スや、 燃焼物質 （例 え ばお が屑 な ど ） を用い る こ と な く 、 安価な天然原料を用い、 焼成反応中 に生ず る ガ ラ ス相及び焼結反応を利用 し て製 造す る方法を提供す る も の で ある 。

と こ ろ で、 従来、 圧力鎵込み成形方法た と え ば排泥鍀 込み成形方法は、 石膏か ら な る乾燥 し た鐯込み型内部の 鐯込み空間 に泥漿を満た し、 石膏の排水作用 を利用 し て 泥漿を石膏表面へ着肉さ せ た後、 錡込み型内か ら余剰の 未着泥漿を排出す る と 共に 、 着肉泥漿の水分を更 に石膏 へ吸収さ せ る こ と に よ り 着肉部の含水率を低下さ せ て強 度を強 く し た後 に脱型 し て成形品を得て い た。 （ な お、 未着泥漿の排出を行なわ ない圧力錡込み方法も行なわれ て い る 。 -) しか じ、 上記従来法ほ、 乾燥さ せ た石膏型の 吸水能力が 8 時間に 2 個程度の成形品を得る だ け しか な く 、 ま た吸水済み石膏型を再使用す る際、 該石膏型の乾 燥に 6 ない し 1 8 時間を必要 と す る ため、 石膏型の単位 時間当 り の生産能力が低い と共に、 長時間乾燥に伴う 劣 ィ匕に よ り 石膏型の寿命が短い ため、 成形品の生産コ ス ト が高 く な る欠点があ っ た。

そ こ で、 本出願人は、 石膏の代わ り に連続多孔性合成 樹脂を 用 い た成形型を開発 し た （ 例 え ば特開昭 5 8 - 2 0 8 0 0 5 号） 。 こ の合成樹脂を用い た型の製造法及 び こ の型を 用 い た排泥鐯込み成形方法を次 に第 1 1 、 1 2 図を参照 し なが ら概略的 に説明す る。

第 1 1 図及び第 1 2 図に示す如 く 、 こ の連続多孔性合 ' 成樹脂体を有す鐯込み型 1 は耐圧容器 2 の内面に連続多 孔体合成樹脂 よ り な る 内型部 3 、 3 ' が配設 さ れ て お り 、 こ の内型部 3 、 3 ' 内に は排水路 5 、 5 ' が錡込み 型 1 の外部 に連通す る よ う に設け ら れてい る 。 こ の排水 路 5 、 5 ， の水の ^過抵抗が内型部 3 、 3 ' のそ れよ り も 非常に小さ な f戸過多孔性の導管か ら形成さ れた も の で あ っ て、 例え ば、 外径が 2 〜 2 0 m mで、 織 っ た綿製の 管材 （ チ ューブ） 等が用い ら れる。

内型部 3 、 3 ， は、 次の よ う に し てつ く る こ と がで き る 。 ま ず、 内型部 3 、 3 ' の表面 と排水路 5 、 5 ' と の 距離分 （例え ば、 2 0 〜 1 0 0 m m ) だ け、 錡込み成形 品よ り 大 き く 成形 し た模型の表面 に金網を押 し付け、 内 型部 3 、 3 ' の形状 に対応す る形状の金網 3 2 (第 2 図 参照 ） を得る 。 次 に、 第 2 図に示さ れて い る よ う に、 成 形 さ れ た金網 3 2 上 に、 1 本又は複数本の排水路形成用 管材 5 a を適宜ピ ッ チ （例え ば、 管材の距離間隔が 5 〜 1 0 0 m m に な る よ う な ピ ッ チ ） に配列 しつつ、 針金等 の適宜手段 に よ っ て取 り 付け る 。 管材 5 a を取 り 付け た 成形金網 3 3 を耐圧容器 2 の成形品吊 り 下げ部 2 a 及び 部分 2 b の内部 に それぞれ収納す る と 共に 、 耐圧容囍 2 の内面 に 開口 さ せ た外部配管 8 、 8 ' の管路内へ、 排水 路形成用 の管材 5 a の端部を挿入す る 。 耐圧容器 2 の部 分 2 b 内 に.成形品模型の対応す る 部分を収納す る と 共 に 、 こ の成形品模型 と 部分 2 b と の間隙 に、 流動状に混 練 し た合成樹脂製の成形用材料を流 し込み、 こ れを硬化 さ せ る 。 成形用材料が硬化 し た ら 、 耐圧容器の成形品吊 り 下げ部 2 a と 部分 2 b と を咬合さ せ る と 共 に、 成形品 模型 と 成形品吊 り 下げ部 2 a と の間 に 、 流動状 に混練 し た前記特定の配合割合の成形用材料を流 し込み硬化さ せ る 。 最後 に 、 耐圧容器 2 を分離 し た の ち 、 成形品模型を 取 り 出 し て、 排水路 5 、 5 ' を有す る 内型部 3 、 3 ' を 耐圧容器内 に完成さ せ る 。

な お 、 流 し込 ま れ た合成樹脂 を あ る 程度硬化 さ せ つ つ、 適温に加熱す る と 、 水及び乳化剤が硬化樹脂体か ら 離脱 し、 連続気孔が該樹脂体中に形成さ れる 。

こ の よ う な鎵込型 1 を備え た排泥鎳込み装置に よ り 、 次の よ う に し て排泥錶込み成形が行われる 。

ま ず、 耐圧容器 2 の成形品吊 り 下げ部 2 a と部分 2 b と が咬合 し て形成された鎵込み空間 4 内に、 ポ ン プ 1 8 で昇圧 さ れ た泥漿を弁 1 9 、 弁 2 2 、 フ レ キ シ ブ ル管 1 6 及び泥漿供給管 6 を介 し て 供給す る 。 泥漿供給中 に ほ弁 1 1 を大気開放状態 と し 、 供紿泥漿がオ ー バー フ ロ 一管 7 か ら ォ一バー フ ロ ー し て オ ーバ一 フ ロ ータ ン ク 9 内へ上昇 し た な ら ば、 液面検出器 1 0 の検知に よ り ポ ン プ 1 8 を停止さ せる と共に弁 2 2 を閉じ る。 次 に、 弁 1 1 を操作 し てオーバー フ ロータ ン ク 9 内に圧縮空気 (例え ば、 5 〜 1 5 k g / c m ² ) を供給 し、 鐯込み空 間 4 内の泥漿を加圧す る と共に、 弁 1 3 、 1 3 ' を開い て気水分離器 1 2 、 1 2 ' を大気圧に す る か、 ま た は、 弁 1 3 、 1 3 ' を閉 じ て弁 1 ₄、 1 4 ' を操作 して気水 分離器 1 2 、 1 2 ' 内を負圧状態 （ 例え ば、 3 0 0 〜 7 0 0 m m H g ) に す る 。 こ の よ う に す る こ と に よ り 、 鐯込み空間 4 内の加圧さ れた泥漿中の固型分は、 泥漿内 の 水分が内型部 3 、 3 ' を透過 し て 圧力 の低い排水路 5 、 5 * 内へ し み出す ため に、 内型部 3 、 3 ' の表面に 急速 に着肉 し て行く 。 所定時間の着肉操作 （例え ば、 着肉厚み 9 m m で約 9 分間 ） を行 っ た な ら ば、 弁 1 1 を操作 し て オ ー バー フ 口 一 タ ン ク 9 内を大気圧 に す る と 共 に 、 弁 2 2 及び弁 2 1 を開 き 、 鍀込み空間 4 内の余剰未着泥漿を、 泥漿供 給管 6 、 フ レ キ シ ブル管 1 6 、 弁 2 2 、 弁 2 1 及び排泥 戻 し管 2 0 を介 し て泥漿タ ン ク 1 7 内 に戻す。 必要 に応 じ て、 排泥後 に弁 2 2 を閉 じ る と 共 に弁 1 1 を操作 し て オ ーバ一 フ ロ ー タ ン ク 9 内へ圧縮空気を供給 し、 着肉部 を内部か ら再加圧 し、 着肉部の含水率を均一 に低下さ せ る 。 前記未着泥漿の排泥中及び着肉部の再加圧中 に は、 気水分離器 1 2 、 1 2 ' 内を前記操作 に よ り 大気圧又 は 負圧状態に し て お く 。 次に 、. 気水分離器 1 2 内を負圧状 態 に す る と 共に、 弁 1 3 ' を閉 じ て弁 1 4 ' を操作 し気 水分離器 1 2 ' 内へ圧縮空気を供給 し、 内型部 3 ' 内の 残留水を内型部 3 ' の表面 と 着肉部 と の境界 に し み出 さ せ て水膜を形成 しつつ、 耐圧容器 2 の部分 2 b を降下さ せ て 、 成形品吊 り 下げ部 2 a よ り 分解撤去 し、 錶込み成 形品を内型部 3 に吸着 さ せ て吊 り 下げ保持さ せ る 。 成形 品搬出台車 2 7 を吊 り 下げ状態の鎵込み成形品の下方へ 移動 さ せ る と 共 に テー ブル リ フ タ 2 9 を上昇 さ せ 、 載置 台 3 0 を錡込み成形品の底面 に接近さ せ る 。 弁 1 4 を操 作 し て気水分離器 1 2 内 に圧縮空気を供給 し て排水路 5 を加圧 し、 内型部 3 内の残留水を内型部 3 の表面 と 鐯込 み成形品 と の境界に しみ出させて水膜を形成 し鍀込み'成 形品を載置台 3 0 上に 自然降下させ る 。 最後に、 テープ ル リ フ タ 2 9 を降下さ せ、 成形品搬出台車 2 7 を待機位 置へ後退さ せて載置合 3 0 上に載置させ た中空の鐯込み 成形品を得る。

しか し て、 かか る排泥鐯込み成形法に おいて は、 内型 部 ほ合成樹脂であ る か ら硬化収縮を殆 ど起こ さ ず、 寸法 安定性が優れて お り 、 成形品の寸法精度が高 く な る と 共 に、 型の使用を多数繰 り 返 し て も、 寸法のば ら つ き が非 常 に 小 さ く な つ て寸法精度が高 く な る 。 ま た、 内型部 は、 優れた耐水性、 機械特性、 耐摩耗性を備え、 そ の ほ か優れた耐薬 ^性を も備え てい る。

と こ ろ が、 上記の.合成樹脂型で は、 気孔の孔径分布が 広い ため に、 着肉 し た成形体を脱型する に際 し て空気圧 や水圧を型面 に均等 に供給で き な い と い う 問題が あ つ た。 こ の問題ほ、 特に衛生陶器な どの よ う に成形体に出 張っ た突部があ る場合に ほ こ の突部が成形型の凹部か ら 抜け出 に く く な る と い う 問題を癸生さ せ る 。

本発明 は、 着肉 し た成形体を損壊さ せ る こ と な く しか も容易 に脱型で き る圧力鐯込み成形型を提供す る こ と を 目 的 と し て レヽ る 。

究明の開示

末発 明 の 通 気 性 多 孔体 は 、 S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8 重 量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A J2 ₂ 0 ₃ 5 〜 1 5 重 量％ を含む こ と を特徴 と す る。

こ の通気性多孔体の製造方法は、 珪質蠟石、 石灰石及 び粘土を、 S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8.重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A JZ ₂ 0 3 5 〜 1 5 重量％ と な る よ う に配合 し て成形 し、 1 0 0 0 で以上で焼成す る こ と を特徴 と す る 。

本発明 の排泥鍀込み成形型 は、 通気性多孔体 よ り な り 、 その内面が型面を形作 っ て い る表面層 と 、 該表面層 "- の裏面 に 密着 し て該表面層を支持 し て い る支持体層 と 、 該表面層 に連通す る よ う に支持体層 と 表面層 と の境界面 付近 に形成さ れた排水路 と を備え て い る 。

該排水路の端部は棑泥錶込み成形型の外部 に通 じ て お · り 、 該排水路を通 し て前記表面層中の水分を排泥錡込み 成形型外部 に吸引排出可能で あ る と 共 に、 排泥錶込み成 形型外部か ら該排水路及び表面層を通 し て表面層の表面 か ら 気体又は液体を吐出可能で あ る 。 そ し て 、 前記表面 層 は上記の通気性多孔体 に て構成さ れて い る 。

即ち 、 本発明ほ C a O — A J2 ₂ 0 3 - S i 0 a 系タ イ ル素地 に つい て、 次の よ う な研究を行 っ た結果完成さ れ た も ので あ る 。

C a 0 - A J2 2 0 3 一 S i 0 ₂ 系の代表的 な陶磁器 と し て は陶器質タ イ ルがあ る 。 こ の素地の お お よ そ の組成 は S i 0 ₂ 5 8 〜 7 5 重量％、 A Si ₂ O ₃ 1 3 〜 2 5 重 量％、 0 & 0 5 〜 9 重量％ (組成範囲を第 2 図の （ 1 ) に示す ） で、 原料は蠟石 （ ノペ イ ロ フ イ ラ イ ト 質、 力 オ リ ン質、 A JL ₂ 0 ₃ .約 1 3 重量％以上） 、 石灰石及び粘土 で あ る 。 第 2 図の （ I ) の範囲の一例 と し て、 S i 0 a 7 3 重量％、 A JL a 0 3 2 0 重量％、 C a 0 7 重量％組 成の調合 （以下 「 A調合 j と称す ） のみか け気孔率、 収 縮率を第 3 図に示す。 ま た、 第 2 図の （ I ) の範囲外の も の の例 と し て、 珪質蠟石 （ ノ イ ロ フ ィ ラ イ ト 質、 カ オ リ ン質、 Α Α ₂ 0 3 約 1 3 重量％以下） 、 石灰石、 粘土 を甩い た S i 0 ₂ 7 4重量％、 A JL 2 0 3 1 2 重量％、 C a 0 1 4 重量％組成の調合 （以下 「. B 調合」 と称す ） の収縮率、 みか け気孔率を第 3 図に合せて示す。 第 4 図 ( a ) 、 （ b ) に は A 、 B 各調合の X線回折パ タ ー ン を、 第 5 図 （ a ) 、 ( b ) に は A 、 B 各調合の細孔径分 布を各焼成温度毎に示す。

こ れ ら第 3 〜 5 図を考察する こ と に よ り 、 次の よ う な こ と が分 る 。

即ち 、 第 3 図よ り 、 B 調合の方が 1 2 0 以下で気 孔率が大き く 収縮率が小さい。

第 4 図よ り A 、 B 調合共にすで に 1 0 0 0 で で はゲー レ ナ イ ト （ 2 C a O * A JZ ₂ 0 3 · S i 0 2 ) 、 ワ ラ ス ト ナ イ ト （ C a O ' S i 0 ₂ ) 、 ァ ノ ルサ イ 卜 （ C a O ♦ A J2 2 O 3 - 2 S i O 2 ) 、 が生成 し て お り 、 A 調 合 で は焼成温度が高 く な る に つ れ、 ゲー レ ナ イ ト 、 ヮ ラ ス ト ナ イ ト が消失 し て ゆ き 、 ァ ノ ルサ イ ト が多量 に 生 成 さ れ て い く 。 同時 に ム ラ イ ト （ 3 Α ϋ ₂ 0 3 - 2 S i 0 a ) 、 ク リ ス ト ノ ラ イ ト （ S i 0 ₂ ) も 多 く な っ て い く 。 一方、 B 調合で は、 ゲー レ ナ イ ト 、 ワ ラ ス ト ナ イ ト 、 ァ ノ ルサ イ 卜 が生成す る の は A調合 と 同様で あ る が、 ワ ラ ス ト ナ イ ト 生成量が多 く 、 一度生成さ れ た こ れ ら鉱物が焼成温度が高 く な る に つれ、 減少 し て い く 傾向があ る 。 - な お、 第 4 図 （ a ) 、 （ b ) 中の各記号は以下の も の を示す。

Q ク ォ ー ツ 、 C カ ル サ イ 卜 、

F ··· フ ェ ル ス ノヽ'一、 M ム ラ ィ 卜 、

P ♦*· ノ ィ α フ ィ ラ イ 卜 、 G ゲ ー レ ナ イ ト 、

C r ·" ク リ ス ト ノ ラ イ 卜 、 W ワ ラ ス ト ナ イ ト α — W α — ワ ラ ス ト ナ イ 卜 、

A ♦ " ァ ノ ル サ イ ト 。

一般 に 、 A調合の よ う な、 第 2 図の II の範囲の組成で は 、 ゲ ー レ ナ イ ト 、 ワ ラ ス ト ナ イ ト が生成 し て消失す る 過程で、 一時膨張が生 じ、 気孔率が大 き く な り 、 収縮率 が小さ く な る こ と が知 ら れて い る （ 内装陶器質タ イ ル で は こ の性質を利用 し て寸法精度を良 く し て い る ） が、 B 調合で も同様 に一時膨張が生 じ気孔率が大き く な っ てい る 。 そ し て、 第 5 図よ り 、 焼成温度が高 く な る につれ、 細孔径が大き く な る が、 B 調合は A調合に比べ、 細孔半 径が大き く な る につれて細孔径分布が均一に な っ てい く と い う 特徵があ る こ と が分る。

即ち 、 B 調合で は石灰石 （ C a C 0 ₃ ) の分解で生 じ た C a O と ノペイ ロ フ ィ ラ イ 卜 、 カ オ リ ン鉱物の分解で生 じ た A JZ ₂ 0 3 、 S i 0 2 成分 と 反応し て生 じ る ゲー レ ナ イ ト 、 ワ ラ ス ト ナ イ ト 、 ァ ノ ルサイ ト が消失す る こ と よ り 、 第 2 図の E 点で示さ れる共融反応に よ り 、 部分的 に 低融点 の液相が生 じ、 こ れが珪質蠟石中の ク ォ ー ツ (石英 （ S i 0 ₂ ) 、 一部ク リ ス ト バ ラ イ ト へ転移） 粒 子を結合 し た ため に、 細孔径の非常に均一な多孔体が形 成さ れた も の と 推定さ れる。 逆に A調合で ほ、 反応生成 物で あ る ァ ノ ルサイ ト が多量に残 っ てい る た め、 共融反 応が生 じ難 く 、 細孔径分布の不規則な も の に な っ た と考 え ら れる。

本発明者は、 B 調合の よ う な傾向に あ る範囲を求め る ため に、 珪質蠟石、 石灰石、 粘土を用い て種々 の組成の 調合試験を し た結果、 次の よ う な知見を得た。

i ) 第 2 図で E 点 に近い組成では 1 1 0 0 で以上で共 融反応が急激に進み気孔率が小さ く なる 。

i i ) D 点 に近い組成で は、 高気孔率の も の は得 ら れた が、 細孔径が均一 に な り 難 く 、 ま た脆い も の と な り 易 い

i i i) F 点 に近い組成で は、 気孔率が小 さ く 細孔径が均 — に な り 難い。

iv) S i O 2 に近 く な る と 、 高気孔率は得 ら れ る も の の脆 く な り 易い。

以 上 の 知 見 を も と に 、 種 々 検 討 を 重 ね た 結 果 、 S i 0 2 7 0 〜 8 8 重量％、 じ 3 0 5 〜 2 3 重量％及び A J£ 2 0 3 5 〜 1 5 重量％、 特 に 、 気孔率、 細孔の均一 性、 脆 さ の面か ら み て 、 S i 0 ₂ 7 0 〜 8 0 重量％ 、 。 3 0 1 0 〜 2 3 重量％、 A J2 a 0 3 5 〜 1 5 重量％、 即ち第 2 図の （ II ) に示す範囲が最も よ い範囲 と な る こ と を見出 し た。

従 っ て 、 本 発 明 の 通 気 性 多 孔 体 の 成 分 組 成 は 、 S i 0 2 7 0 〜 8 8 重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A ϋ 2 O 3 5 〜 1 5 重量％ に 限定さ れ、 そ の細孔直径は 0 . 3 〜 5 0 μ πι の極め て均一な も の で あ る 。

し か し て 、 こ の よ う な本発明の通気性多孔体は、 天然 原料で安価 に供給さ れ る 、 珪質蠟石、 好 ま し く はパ イ 口 フ ィ ラ イ ト 質及びノ又は カ オ リ ン質で A J£ ₂ 0 ₃ 舍量約 1 3 重量％以下の も の、 石灰石及び粘土を出発原料 と し て S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8 重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及 び A J2 ₂ 0 3 5 〜 1 5 重量％ の組成物 と し 、 必要 に 応 じ て有機性バイ ン ダ一等の成形助剤を添加 し て常法 に よ り 成形 し 、 こ の成形体を 1 0 0 o t 以上好 ま し く は 1 0 0 0 〜 1 2 0 0 *C で焼成す る こ と に よ り 、 焼成反応 中 に生ず る液相 と 固相反応に よ り 細孔径の均一な通気性 多孔体 と し て容易 に製造す る こ と が で き る 。

と こ ろ で、 多孔体の細孔径は、 出発原料の粒子径及ぴ 粒子径分布 と 密接な関 ¾があ る 。 本発明者に よ る試験の 結果、 珪質蠟石の粒度分布 と 石灰石 の粒度分布が近い 程、 焼成体の細孔径が均一に な る傾向があ る こ と が分 つ た。 従っ て、 珪質蠟石粒度分布と 石灰石粒度分布を任意 の粒度にす る こ と で所望の一定の細孔径の多孔体が得 ら れる こ と に なる。 本発明の方法で用い る 出発原料に よ れ ば通常の ボール ミ ル細磨で得 ら れた も のを分級操作等を す る こ と な し に その ま ま使用 し て、 所望の粒度の も の と す る こ と が で き る 。

本発明の圧力鐯込み成形型は、 型面が焼結さ れた上記 材霣のセ ラ ミ ッ ク スで構成さ れて い る。 こ の多孔質セ ラ ミ ッ ク ス ほ気孔径分布がシ ャ ープな も の であ り 、 着肉し た成形体を脱型す る に際 し て表面層の表面全面に均等に 空気圧又ほ水圧を供^で き る 。

本発明の圧力鎵込み成形型を製造す る に は、 ま ず表面 層 を製造す る 。 こ の表面層 は、 S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8 重 量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A J£ ₂ 0 ₃ 5 〜 ： 1 5 重 量％を舍む こ と を特徴 と す る焼結さ れた通気性セ ラ ミ ッ ク ス多孔体よ り な る 。 こ の表面層の細孔直径ほ 0 。 3 〜 5 0 μ πι の極め て均一な も の で あ る 。

し か し て、 こ の よ う な表面層 は、 天然原料で安価 に—供 給さ れる 、 珪質蠟石、 好ま し く はバ イ ロ フ イ ラ イ ト 質及 びノ又は カ オ リ ン質で A ₂ 0 3 含量約 1 3 重量％以下 の も の、 石灰石及び粘土を出発原料 と し て S i 0 2 7 0 〜 8 8 重量 ％ 、 じ 3 0 5 〜 2 3 重量 ％ 及び £ ₂ 0 3 5 〜 1 5 重量％の組成物 と し、 必要に応 じ て有機性バイ ン ダ一等の成形助剤を添加 し て例え ば泥漿鎵込み法 に よ り 成形型の内面形状 と な る よ う に成形 し、 こ の成形体を 1 0 0 0 °C以上で焼成す る こ と に よ り 、 焼成反応中 に生 ず る液相 と 固相反応 に よ り 細孔径の均一な通気性多孔体 と し て容易 に製造す る こ と がで き る 。

と こ ろ で、 多孔体の細孔径は、 出発原料の粒子径及び 粒子径分布 と 密接な関連があ る 。 多孔体 に関す る上記説 明の通 り 、 本発明者 に よ る試験の結果、 珪質蠟石の粒度 分布 と 石灰石の粒度分布が近い程、 焼成体の細孔径が均 — に な る傾向があ る こ と が分 っ た。 従 っ て、 表面層を製 造す る場合、 珪質蠟石粒度分布 と 石灰石粒度分布を任意 の粒度に す る こ と で所望の一定の細孔径の多孔体が得 ら れ る こ と に な る 。 本発明の方法で用い る 出発原料 に よ れ ば通常の ボール ミ ル細磨で得 ら れ た も の を分級操作等を す る こ と な し に その ま ま使用 し て、 所望の粒度の も の と す る こ と がで き る 。

末発明の排泥鐯込み成形型を製造す る場合、 上記の よ う に し て表面層を製造 し た後、 こ の表面層の 面 （支持 体層 と接す る側の面） に排水路形成用管材を配設、 固定 す る 。 こ の管材はその内部が排水路を構成す る も の であ る か ら、 該裏面に沿っ て満遍な く 例え ば 1 0 〜 4 0 m m の間隔をおいて配設 し、 表面層の全体か ら均等に水を吸 い出 し、 逆に表面層の全体に空気圧又は水圧を供給で き る よ う に し て お く 。 該管材 と して は綿のチ ューブや通水 性を有す る よ う に編 ま れ た ガ ラ ス繊維の チ ュ ー ブ が良 . レヽ o

次 に、 こ の表面層の該裏面側を容器で囲み、 該容器 と 表面層 と の間に 自硬性を有す る材料を流 し込んで硬化さ せ る 。 こ の 自硬性を有する材料 と し て ほ、 フ ィ ラーを含 む常温硬化型の エポ キ シ樹脂が好適で あ る 。 フ ィ ラ ー と し て例 え ば珪砂 な ど の無機質の粒子が好適で あ る 。 ブ イ ラーは、 エポキ シ樹脂 1 0 0 重量部 に対 し て例え ば 1 0 0 〜 5 0 0 重量部加え る こ と がで き る 。 自硬性材料 を硬化さ せ る こ と に よ り 、 本発明の圧力鉻込み成形型が 提供きれる 。

な お 、 表面層 と 支持体層 と の結合強度を高め る た め に、 表面層の裏面に ブ ラ イ マー （例え ばエポキ シ系ブ ラ イ マ一 ） を塗布 し て お く のが好 ま し い。 ま た、 表面層の 裏面 に ボル ト を立設す る な ど して突起を設け、 ア ン カ ー 効果を発揮さ せ る こ と も好 ま しい。

上記 の工程 に お い て 、 排水路形成用管材を表面層 の 該裏 面 に 配設、 固定 す る 方法 と し て 少 な く と も 次 の ( a ) , ( b ) , ( c ) の 3 通 り が挙げ ら れ る 。

( a ) 第 1 3 図 に示す よ う に、 表面層 5 0 の裏面 5 1 に排水路形成用管材 5 a の直径の約 1 2 程度の深さ の搆 5 2 を 穿設 し 、 こ の搆 5 2 に 排水路形成用管材 5 a を嵌合さ せ る。 次いで、 該溝 5 2 か ら はみ出 し て い る該管材 5 a の約 1 ノ 2 の周面に パ テ状のエポ キ シ 等 の樹脂 5 3 を塗着す る 。 こ の樹脂 5 3 は 、 該管材

5 a を表面層 5 0 に 固着す る と 共 に 、 空気が支持層

6 0 の側へ漏れ出す，こ と を防止す る た め で あ る ので、 該管材 5 a の全長 に わ た っ て塗着す る のが好 ま し い。 なお、 こ の塗着さ れる樹脂が流動性の高い液状の も の で あ る と 、 管材 5 a と 溝 5 2 と の間 に し み込み、 管材 5 a と 表面層 5 0 と の間の空気や水の流れを阻害す る か ら 、 エポ キ シ等の樹脂は流動性の低い も の を採用す る のが好適で あ る。

( b ) 上記 （ a ) の方法 に おいて、 溝 5 2 の深さ を大 き く し、 該管材 5 a が溝の中 に す つ ぼ り と 嵌合す る よ う に す る 。 こ の場合も 、 エポ キ シ等の樹脂 5 3 で蓋を す る よ う に し て、 管材 5 a が搆か ら はみ出ない よ う に す る の が好適で あ る 。

( c ) 第 1 4 図の如 く 、 表面層 5 0 に搆を設けず、 表 面層 5 0 の裏面 5 1 に該管材 5 a を添装 し、 エポ キ シ 等の樹脂 5 3 で管材 5 a を表面層 5 0 に固定す る 。

図面の簡単な説明

第 1 図は従来法に よ り 製造さ れる多孔体の細孔半径範 囲を示す図、 第 2 図ほ C a O — A J2 ₂ 0 ₃ 一 S i 0 ₂ 系 相平衡図、 第 3 図 ほ A 調合及び B 調合の みか け気孔率 及び収縮率 と 焼成温度 と の関係 を示す グ ラ フ 、 第 4 図 ( a ) 、 ( b ) ほ各々 A調合及び B 調合の粉末 X線回折 パ タ ー ン を示す図、 第 5 図 （ a ) 、 （ b ) は各々 A調合 及び B 調合の細孔径分布を示すグ ラ フ、 第 6 図 （ a ) 、 ( b ) 及.び ( c ) は各々 実施例 1 で用い た原料の粒度分 布を示すグ ラ フ 、 第 7 図ほ実施例 1 で得 ら れた多孔体の 細孔分布を示すグ ラ フ 、 第 8 図は実施例 1 で得 ら れた多 孔体の空気透過量を示すグ ラ フ 、 第 9 図ほ実施例 2 で得 ら れた 2 層構造多孔体及び各層構成多孔体の空気透過量 を示す グ ラ フ で あ る 。

第 1 0 図ほ排泥錶込み成形型の要部断面図、 第 1 1 図 は排泥鐯込み方式に よ る成形法を示す断面図、 第 1 2 図 ほ成形型の製造方法を説明す る斜視図、 第 1 3 図及び第 1 4 図 は表面層の断面図であ る。 発明を実施す る ための最良の形態 実施例 1

本発明の方法 に よ り 多孔体の製造を行つ た。

用い た原料の粒度分布を沈降法セ デ ィ ダ ラ フ に よ り 測 定 し た結果を第 6 図 （ a ) 〜 （ c ) に示す。

珪質蠟石 ほ、 ボール ミ ルの細磨時間を 6 時間 （第 6 図 ( a ) の①） 、 9 時間 （同②） 及び 9 時間細磨 し た も の を攪拌式 ミ ルで更に 6 時間細磨 し た も の （同③ ） を用い た 。 石灰石 に つ い て も ボー ル ミ ル 6 時間細磨 （ 第 6 図 ' ( b ) の① ） 、 9 時間細磨 （ 同②） 及び 9 時間細磨 し た も の を攪拌式 ミ ルで更に 6 時間細磨 し た も の （同③ ） を 用い た。

粘土は、 水ひ蛙 目粘土 （市販品。 第 6 図 （ c ) の① ） と こ れを攪拌式 ミ ル で 6 時間細磨 し た も の し同② ） を用 レヽ た。

第 7 図 に 示 す 粒 径 分 布 の 原 料 を 用 い 、 珪 質 蠟 石 7 0 . 2 重量％、 石灰石 2 2 . 1 重量％、 粘土 7 . 7 重 量％ の割合 で、 泥漿混合後、 乾燥 し 、 P V A 0 . 7 重 量％添加 し て含水率 7 重量％ で 3 0 0 k s / c m ² に て ブ レ ス成形 し た。 焼成は電気炉で 7 t:ノ分で昇温 し、 第 7 図 に示す最高温度 に 1 時間保持 し て行い、 そ の後炉 内自然冷却 し た。

多 孔体 の 組成 は 、 C a 0 1 4 . 0 重量 ％ 、 S i 0 2 7 4 重量％、 A J2 a O 3 1 2 重量％ であ る 。

得ら れた多孔体の細孔分布を第 7 図 に示す。

ま た、 こ れ ら の多孔体の单位面積、 単位厚さ当 り の空 気透過量を第 8 図 に示す。

第 7 図及び第 8 図よ り 、 本発明に よ れば、 安価な原料 を用いて、 均一な細孔径を有す る通気性の高い多孔体を 製造す る こ と がで き る こ と が明 らかであ る 。

実施例 2

珪質蠟石① -石灰石① ー粘土①の 1 2 0 0 で焼成体の 片面 に珪質蠟石② - 石灰石② - 粘土①の泥漿を含浸さ せ、 l O O O t で再焼成 し て、 2 層構造の多孔体を製造 し た。

第 9 図 に、 得 ら れた 2 層構造多孔体の空気透過量、 舍 浸させた珪質蠟石② ー石灰石②.一粘土① 1 層の 1 0 0 0 で焼成体及び母材 と な る珪質蠟石① -石灰石① -粘土① の 1 2 0 0 で焼成体の空気透過量を示す。

第 9 図よ り 、 本発明 に よれば 2 層構造 と す る こ と に よ り 、 同 じ細孔径で も よ り 低圧損の多孔体が得 ら れる こ と が明 ら かで あ る 。

実施例 3

第 1 0 図に示す排泥鐯込み成形型を次の よ う に して製 造 し た。 ま ず、 珪質蠟石、 石灰石及び粘土を用いて次の よ う に し て多孔質セ ラ ミ ッ ク ス よ り な る表面層の製造を 行 つ た。

珪質蠟石、 石灰石及び粘土を そ れ ぞれ ボー ル ミ ル で 6 時間細磨 し た 。 細磨 し た 粉末の粒度分布 を沈降法 セ デ ィ グ ラ フ に よ り 測定 し た結果は第 6 図 （ a ) 〜 （ c ) の① に示す通 り であ る 。

上記原料 を 用 い 、 珪質蠟石 7 0 . 2 重量％ 、 石灰石 2 2 . 1 重量％ 、 粘土 7 . 7 重量％ の割合 で調合す る と 共 に 、 こ の原料の乾燥重量 1 K g に 対 し 水 4 0 0 g の割合で水 を加 え 、 よ く 混合 し て ス ラ リ ー と し た 。 こ れを石膏型を用い た泥漿錶込み法 （ ス リ ッ ブ キ ャ ス テ ィ ン グ法 ） で成形 し た 。 成形物 を 、 常温 で 1 0 日 間乾燥 し た 後、 焼成 し た 。 焼成 は電気炉 で 1 . 5 で ノ分 で昇 温 し 、 1 1 8 0 ： に 1 時間保持 し て 行 レヽ 、 そ の 後 約 2 °C / m i n で冷却 し た。

こ の表面層 は厚 さ が 2 0 m m で あ り 、 そ の 組成 は 、 C a 0 1 4 . 0 重量 ％ 、 S i 0 2 7 4 重量 ％ 、 A J2 ₂ 0 3 1 2 重量％ で あ る 。

得 ら れた表面層 は 3 8 %の気孔率を有 し て レヽ た。 そ の 細孔分布 を第 7 図 に 示す。 第 7 図の通 り 、 均一 な細孔 径 を有す る 通気性の高い表面層 を製造す る こ と が で き た。

次に、 第 1 3 図 に示す方法に従 っ て こ の表面層の裏面 に 外径 7 m m の綿チ ュ ー ブを 2 0 〜 2 5 m m間隔で配列 固定し た。 こ の表面層の裏側を图む よ う に容器を配置 し た 。 そ し て 、 常温硬化型エ ポ キ シ樹脂 1 6 0 重量部 （主 剤 1 0 0 重量部、 硬化剤 6 0 重量部 ） と 珪砂 （ 6 号） 3 0 0 重量部 と の混合物を容器 と表面層 と の間に流 し込 み、 2 4 時間放置 し て硬化さ せ た。 こ れ に よ り 本発明の 排泥鍀込み成形型が製造さ れた。

こ の排泥鐯込み成形型を第 1 1 図に示し た装置に装着 し 、 第 1 1 図 に関す る 前記説明 と 同 じ手順 に 従 っ て着 肉、 脱型を行な っ た。 なお、 第 1 0 図は こ の棑泥錡込み 成形型を装着 し た装置の要部断面図であ り 、 符号 5 0 は 表面層、 6 0 は支持体層を示 し てい る 。 その他の構成は 第 1 1 図 と 同様であ り 、 同一部材に同一符号を付し てあ る 。

こ の成形時の着肉圧力は 1 0 K s Z c m ² ( 9 8 N / c m ² ) 、 着肉時間は 9 m i n と し た。 こ の着肉後、 余 分 な泥漿 を排出 し 、 さ ら に 着肉部 を加圧 し て着肉部の 含水率を均一 に し た後、 排泥錡込み成形型の排水路 に 2 K g / c m ² ( 1 9 . 6 N / c m ² ) の空気圧をか け て着肉部を脱型し た。 こ の脱型ほ極めて円滑に行なわれ た 。

産業上の利用可能性

以上詳述 し た通 り 、 本発明の通気性多孔体は、 例え ば 細孔直径 0 . 3 〜 5 0 /z m の極め て均一な細孔直径を有 し、 通気性の高い多孔体で あ っ て、 フ ィ ルタ ーあ る い は エ ア レ ー シ ョ ン 用部材 と し て極め て有用であ る。

こ の よ う な本発明の通気性多孔体は、 珪質蠟石、 石灰 石及び粘土の安価な天然原料を用い る本発明の方法 に よ り 、 低 コ ス ト で効率的 に製造す る こ と がで き る 。

な お、 本発明 に係る多孔体ほ、 焼成 に よ り ク リ ス ト バ ラ イ ト を生成す る た め、 材質的 に 2 0 0 で 以上の高温領 域で は使用で き ず、 常温使用 と す る が、 食品工業、 水処 理、 養殖業等の分野での フ ィ ル タ ー、 あ る い は エ ア レ ー シ ヨ ン 用部材 と し て は、 何 ら支障は ない。

本発明の圧力錡込み成形型ほ、 上記の多孔体よ り な る 表面層 に て型面が構成さ れて お り 、 従 っ て こ の表面層は 例え ば細孔直径 0 . 3 〜 5 0 m の極め て均一な細孔径 を有 し、 通気性が高 く 均一であ る 。 その ため、 着肉部の 脱型が極め て円滑で あ る 。 /

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) S i O 2 7 0 〜 8 8 重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重 量％及び A J£ ₂ O a 5 〜 1 5 重量％を含む こ と を特徴 と す る通気性多孔体。

( 2 ) 多孔体の細孔直径が 0 . 3 〜 5 0 ^ m で あ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 1 項 に記載の通気性多孔 体。

( 3 ) 珪質蠟石、 石灰石及ぴ粘土を、 S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8 重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A JZ ₂ 0 ₃ 5 〜 1 5 重量％ と なる よ う に配合 して成形し、 1 0 0 0 で以 上で焼成す る こ と を特徴 と す る 通気性多孔体の製造方 法。

( 4 ) 焼成温度が 1 0 0 0 〜 ： 1 2 0 0 1C で あ る こ と を 特徴 と す る請求の範囲第 3 項に記載の製造方法。

( 5 ) 通気性多孔体 よ り な り 、 そ の 内面が型面を形 作 っ てい る表面層 （ 5 0 ) と 、 該表面層 （ 5 0 ) の裏面

( 5 1 ) に密着 して該表面層 （ 5 0 ) を支持 してい る支 持体層 （ 6 0 ) と 、 該表面層 （ 5 0 ) に連通す る よ う に 支持体層 （ 6 0 ) と 表面層 （ 5 0 ) と の境界面付近に形 成さ れた排水路 （ 5 ， 5 ' ) と を備え た圧力錶込み成形 型で あ っ て、

該排水路 （ 5 ， 5 ' ) ほ圧力錶込み成形型の外部 に 通 じ て お り 、 該排水路 （ 5 , 5 ' ) を通 し て前記表面 層 （ 5 0 ) 中 の水分 を圧力錶込み成形型外部 に 吸引排 出可能 で あ る と 共 に 、 圧力錶込み成形型外部 か ら 該排 水路 （ 5 , 5 ' ) 及び表面層 （ 5 0 ) を通 し て表面層 ( 5 0 ) の表面か ら 気体又は液体を吐出可能で あ る圧力 錶込み成形型で あ り 、

かつ前記表面層 は S i 0 ₂ 7 0 〜 8 8 重量％、 C a 0 5 〜 2 3 重量％及び A J£ ₂ 0 3 5 〜 ： 1 5 重量％ を含む焼 結 さ れ た 多孔質セ ラ ミ ッ ク ス ょ り な る 圧力錶込み成形 型。

( 6 ) 前 記 表 面 層 （ 5 0 ) の 裏 面 （ 5 1 ) に 搆 ( 5 2 ) が穿設さ れ、 該溝 （ 5 2 ) に排水路形成用管材 ( 5 a ) が約半分程度嵌合さ れ、 こ の排水路形成用管材 ( 5 a ) の内部が前記排水路 5 と な っ て い る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 5 項に記載の成形型。