(57)【要約】【課題】気孔、密度ばらつきを安定化させることによって、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることを目的とする。【解決手段】セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーに微細な中空ガラス球状体を混合し、モノマー重合の開始剤と触媒を添加して、成形型に流し込み作製した成型品を乾燥・焼成して形成するようにしてあり、セラミック多孔体の密度を小さくすることができ、また、気孔、密度ばらつきを安定化させることできるようになるとともに、作業性が大幅に向上し、安定したものづくりができるようになり、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーに微細な中空ガラス球状体を混合し、次いでモノマー重合の開始剤と触媒を添加して成形型に流し込み作製した成型品を乾燥・焼成することを特徴とするセラミック多孔体の製造方法。
【請求項２】
成形品の焼成時の温度を中空ガラス球状体の融点以上に設定した請求項１記載のセラミック多孔体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法により得たセラミック多孔体を用いたセンサー。
【請求項４】
請求項１または２に記載の製造方法により得たセラミック多孔体を用いたフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック多孔体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミック多孔体は機能性材料として、高耐熱・軽量であることに加え、高透過率、大表面積、吸音、断熱性等のような特性を有しており、これらを利用したフィルター、センサー、触媒、建材等に応用され、製品の種類や形状によって使い分けられている。
【０００３】
これらのセラミック多孔体の製法の一つとして考えられたゲルキャスティング法は、スラリー中に溶解させたモノマーの重合反応によって成形する方法で、分散媒にセラミック粉体、有機モノマーを含むスラリーを調製し、開始剤および触媒を混ぜた後、不透水型に流し込む。
【０００４】
そして、型内でモノマーがラジカル重合することにより分散媒中にポリマーのネットワークが形成され、ゲル湿潤成形体が得られる。
【０００５】
この方法では、スラリーの流動過程と固化（ゲル化）過程が完全に分離し、粒子がその場で固定されるため、成形体中の不均一や欠陥が発生しにくいという利点がある。
【０００６】
その他にも、スラリー調製が現在一般的に使用されている鋳込み成形やテープ成形と同様であり、高濃度スラリーが調製できれば適用可能であることや、複雑形状の型を用いたニアネットシェーピングが可能といった利点もある。
【０００７】
また、ゲルキャスティング法では、重合前のスラリーに気泡を導入し重合を開始することにより、多孔質な成形体を得ることが可能である。
【０００８】
多孔化する場合のゲルキャスティングの手順は、基本的には、緻密体を成形するのと同じ手順であるが、導入した気泡をスラリーが固化するまで維持するために、スラリーに界面活性剤を加える。気泡の導入は機械的な撹拌によって行われる。
【０００９】
ゲルキャスティングを用いた多孔体成形は他の多孔体セラミック成形法に比べて非常に高い気孔率が得られ、８０％以上の気孔率も可能である。
【００１０】
さらに、ゲルキャスティング法を用いた多孔体製造における気孔制御は、基本的にはスラリー中に導入した気泡の状態変化を利用する。
【００１１】
界面活性剤種類、ゲル化剤添加量やスラリー温度変化による固化時間、スラリー濃度等を変化させることにより気孔径や気孔率を制御可能である。
【００１２】
界面活性剤の種類を変化させた場合、気泡の状態が変化し気孔径や気孔率が変化する。ゲル化剤添加量やスラリー温度変化ではゲル化時間が変化し、気泡の合体、膨張、収縮の結果、気孔径が変化する。
【００１３】
したがって、界面活性剤の種類やゲル化時間を適切に変化させることにより、気孔径、気孔率が制御可能である（例えば、非特許文献１参照）。
【００１４】
また、他の多孔体セラミック成形法としは気泡を導入にせずに、テンプレート方式のよ
うな気孔形状を形成する材料を配合する方法、例えば微細なガラス中空体をセラミックに配合し、焼結した多孔性セラミック焼結体を得る製造方法が考えられた（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
この微細なガラス中空体をセラミックに配合する製造方法によると、全部をセラミックの組成物とすることで、セラミックの良好な耐熱性、化学安定性を損なわず、セラミック以外の不純物が少なく、かつ、均質な空隙を有する多孔性セラミック焼結体を簡単な方法で生産することができる。
【非特許文献１】「セラミック基盤工学研究センター年報（２００５）Ｖｏｌ．５」Ｐ  ３３−４０  竹上弘彰、藤井正督、高橋  実  著「ゲルキャスティングによる多孔体セラミック成形とその応用」
【特許文献１】特開平９−２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、前者のゲルキャスティング法による従来のセラミック多孔体の製作過程において、ゲル化させる有機モノマーを  開始剤および触媒を混ぜて硬化させるときに、酸素が多量に存在すると、ポリマーネットワークを形成させるためのラジカル重合反応が酸素と反応して重合が阻害され、ゲル化が進行しなくなるため、低酸素状態で反応を進行させる必要があり、一般的には窒素雰囲気中で成形を行う必要がある。
【００１７】
そのため、窒素雰囲気中の酸素管理が必要で、作業を窒素雰囲気で行うためのグローブボックスに手を入れて作業をするなどの作業性や、様々な制約条件が付加される課題があった。
【００１８】
また、スラリーに界面活性剤を加え機械的な撹拌によって気泡を導入して得られた気泡含有スラリーが酸素濃度や温度等などの硬化の条件・時間ばらつきで、ゲル化するまでに消泡して成長しまう現象やが顕れ、気孔径が安定しないなどの課題があった。
【００１９】
そしてまた、後者のガラス中空体をセラミックに配合する製造方法で得られる多孔性セラミック焼結体は、骨格を形成する緻密なセラミックと気孔を形成するガラス中空体で構成されるので、密度はガラス中空体をセラミックに配合できる量で決定される。
【００２０】
したがって、密度を小さくしようとするとガラス中空体を最密充填や粒径を変えて充填率を増やす工夫が必要であり、どうしても、骨格を形成するセラミックが緻密であるため、前者のゲルキャスティング法によるセラミック多孔体よりも密度を小さくすることが困難という課題があった。
【００２１】
さらに、その他のセラミック多孔体の製造方法としては、ポリマーフォームにスラリーを浸漬し、焼成時にフォームを焼き飛ばすテンプレート法や、ポリマービーズと原料を混ぜてを混ぜて成形処理し、焼成時にビーズを焼き飛ばすポリマービーズ法も、同様に用いられるが、これは、多孔化材が熱分解・焼失するときに、多量のガスが発生し、その際の処理や、発生したガスがセラミック成形体から構造を破壊しながら抜け出ていくため、セラミック成形体の強度が小さくなったり、焼成時の収縮率が大きくなるなどの課題があった。
【００２２】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、気孔、密度ばらつきを安定化させることによって、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するため本発明のセラミック多孔体の製造方法は、セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーに微細な中空ガラス球状体を混合した中空ガラス球状体含有スラリーにモノマー重合の開始剤と触媒を添加して、成形型に流し込み作製した成型品を乾燥・焼成して形成するようにしてある。
【００２４】
上記した構成により、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、気孔は、中空ガラス球状体で形成される第１気孔と、骨格のセラミック部分から有機モノマーが消失して形成される第２気孔とからなり、中空ガラス球状体部分と骨格部分の両方の密度を下げることができるので、セラミック多孔体全体の密度を小さくすることができる。
【００２５】
また、第１気孔は中空ガラス球状体の中空部分で形成されるので、中空ガラス球状体の形状を選択することで、第１気孔の気孔径・気孔分布を設定することができ、気孔、密度ばらつきを安定化させることができるようになる。
【００２６】
さらに、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、スラリーはセラミック粉体と有機モノマーと中空ガラス球状体で構成され、空気が取り込まれておらず、スラリー中に酸素が多量に存在しないため、ポリマーネットワークを形成させるためのラジカル重合反応が酸素と反応して、重合が阻害されことがなくなり、大気中でもゲル化が進行させることができ、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約条件がなくなり、作業性が大幅に向上するとともに、安定したものづくりができるようになり、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることができるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、セラミック多孔体全体の密度を小さくすることができ、また、中空ガラス球状体の形状を選択することで、第１気孔の気孔径・気孔分布を設定することができ、気孔、密度ばらつきを安定化させることできるようになる。
【００２８】
さらに、大気中でも、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法を用いることができるので、作業性が大幅に向上するとともに、安定したものづくりができるようになり、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
第１の発明によるセラミック多孔体の製造方法は、セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーに微細な中空ガラス球状体を混合し、モノマー重合の開始剤と触媒を添加して、成形型に流し込み作製した成型品を乾燥・焼成して形成するようにしてある。
【００３０】
そして、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、気孔は、中空ガラス球状体で形成される第１気孔と、骨格のセラミック部分から有機モノマーが消失して形成される第２気孔とからなり、中空ガラス球状体部分と骨格部分の両方の密度を下げることができるので、セラミック多孔体全体の密度を小さくすることができる。
【００３１】
また、第１気孔は中空ガラス球状体の中空部分で形成されるので、中空ガラス球状体の形状を選択することで、第１気孔の気孔径・気孔分布を設定することができ、気孔、密度
ばらつきを安定化させることができるようになる。
【００３２】
さらに、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、スラリーはセラミック粉体と有機モノマーと中空ガラス球状体で構成され、空気が取り込まれていないため、スラリー中に酸素が多量に存在しないため、ポリマーネットワークを形成させるためのラジカル重合反応が酸素と反応して、重合が阻害されことがなくなり、大気中でもゲル化が進行させることができ、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約条件がなくなり、作業性が大幅に向上するとともに、安定したものづくりができるようになり、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることができるようになる。
【００３３】
第２の発明によるセラミック多孔体の製造方法は、特に、第１の発明の成形品の焼成時の温度を中空ガラス球状体の融点以上の温度としてある。
【００３４】
そして、成形品の焼成時の温度を中空ガラス球状体の融点以上の温度としてあるので、中空ガラス球状体は焼成時に溶融して、一部は骨格を形成するセラミック粒子間に入り込み、また、骨格の有機モノマーが消失して形成される第２気孔に入り込んで、バインダーとして成形品の強度を上げることができるようになる。
【００３５】
第３の発明は、前記第１，２の製造方法で得たセラミック多孔体をセンサーに用いたものであり、第４の発明は、前記第１，２の製造方法で得たセラミック多孔体をフィルターに用いたものである。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態１のセラミック多孔体の製造方法は、セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーを調製したものに中空ガラス球状体を混ぜ込むスラリー調製工程１と、中空ガラス球状体含有スラリーを成形型内に注入して成形したのち成形物を脱型して成形物を取り出す成形工程２と、成形物を乾燥させるための乾燥工程３と、成形物を酸化焼成するための焼成工程４とを有するものである。
【００３８】
まず、スラリー調整工程１について説明する。
【００３９】
スラリー調整工程１は、無機粉末と、水もしくは有機溶媒あるいはその両方と、ゲル化剤を用いてスラリーを調整する１次スラリー調整工程と、調整されたスラリーに中空ガラス球状体を混ぜ込む混合工程とを行うものである。
【００４０】
上記の１次スラリー調整工程は、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料、水、ゲル化剤を混合することにより行われる。
【００４１】
この混合は、ポットミル、ボールミル等により炭化ケイ素粉末等を粉砕しながら、炭化ケイ素の平均粒径が、１〜２０μｍ程度になるまで行われる。また、無機粉末に対して炭化ケイ素は、６５重量％〜８５重量％混合されている。
【００４２】
このとき、酸化物形成材料として、アルミナ及び木節粘土の混合物を使用し、アルミナは、５重量％〜２０重量％混合し、粘土鉱物は、５重量％〜２０重量％混合する。
【００４３】
次に、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料粉末を混濁する媒体としては、水もし
くは有機溶媒あるいはその両方が使用され、環境的には好ましくは水であるが、有機溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類等を使用する。
【００４４】
また、セラミックスラリー中には、セラミック粉末を均一に含有させるため、分散剤を加えてもよい。
【００４５】
水もしくは有機溶媒あるいはその両方は、炭化ケイ素粉末及び酸化物系セラミック材料粉末１００重量部に対して、２５〜４０重量部、特に、３０〜３５重量部加えられる。
【００４６】
ゲル化剤としては、合成樹脂もしくは天然高分子等を用いることができ、合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかを使用することができ、特に、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がよく、メタクリルアミド（有機モノマー）とメチレンビスアクリルアミド（架橋剤）を使用することが好ましい。
【００４７】
このゲル化剤としては、炭化ケイ素粉末、酸化物系セラミック材料の粉末を分散してゲル化可能であるとともに、焼成工程６において分解され気化するものであればいかなるものであってもよい。
【００４８】
そして、ゲル化剤は、炭化ケイ素粉末及び酸化物系セラミック材料粉末１００重量部に対して、５〜２０重量部、特に、１０〜１５重量部加える。また、スラリーには、公知の潤滑剤及び増粘剤を添加してもよい。
【００４９】
そしてまた、スラリー調整後もしくはスラリー調整工程中において減圧脱気することが好ましい。
【００５０】
次に、１次スラリー調整工程１で調整された１次スラリーに第１気孔を形成する中空ガラス球状体を混ぜ込む混合工程について説明する。
【００５１】
混合工程は、スラリーに中空ガラス球状体２を少しずつ添加しては混ぜ込み、これを繰り返して、中空ガラス球状体を所定量添加した後、調製された中空ガラス球状体含有スラリーを減圧脱気して、混入した空気を取り除く。
【００５２】
このとき、中空ガラス球状体と１次スラリーと分離しにくくするための中空ガラス球状体含有スラリーの粘度は高いほうがよく、また、成形型内に注入を容易とするための中空ガラス球状体含有スラリーの粘度は低いほうがよいので、中空ガラス球状体と１次スラリーの比率は、両者が成立するような適度な粘度となるように設定する。
【００５３】
次に中空ガラス球状体含有スラリーに重合開始剤と重合触媒とを添加する。重合開始剤と重合触媒を添加すると、中空ガラス球状体含有スラリー中のゲル化剤は室温付近で速やかにポリマーネットワークを形成させるためのラジカル重合（ゲル化）が開始される。
【００５４】
この重合開始剤、あるいは重合開始剤と重合触媒は、中空ガラス球状体含有スラリー量等を考慮して、重合触媒の使用や種類が選択される。重合触媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン等を挙げることができる。
【００５５】
次に、中空ガラス球状体含有スラリーを成形型内に注入して成形するゲルキャスティング法により行われる成形工程４について説明する。
【００５６】
まず、混合工程で準備した中空ガラス球状体含有スラリーは重合開始剤と重合触媒を添加すると、中空ガラス球状体  含有スラリー中のゲル化剤のゲル化が開始されるので、重
合開始剤と重合触媒を添加した後は速やかに成形型内に流し込み放置する。
【００５７】
そして、一定時間が経過してスラリーが十分ゲル化（固化）した後、ゲル化したセラミック多孔体１となる成形物を成形型から取り出す。
【００５８】
このとき、成形型の中空ガラス球状体含有スラリーの注入口の上面の位置まで中空ガラス球状体含有スラリー注入し、注入口にフタ等をして、成形型内の中空ガラス球状体含有スラリーが空気と触れないようにすると、中空ガラス球状体含有スラリーが大気と触れないため、中空ガラス球状体含有スラリーはセラミック粉体と有機モノマーと中空ガラス球状体で構成され、空気が取り込まれていないところから、スラリー中に酸素が多量に存在しない。
【００５９】
したがって、ゲル化剤のポリマーネットワークを形成させるためのラジカル重合反応が酸素と反応して、重合が阻害されことがなくなり、大気中でもゲル化が進行させることができるようになり、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約条件がなくなる。
【００６０】
ここで、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約条件について詳述すると、従来のゲルキャスティング法によるセラミック多孔体の製作過程では、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約があり、例えば、窒素雰囲気中の酸素管理が必要で、作業を窒素雰囲気で行うための真空グローブボックスが必要となる。
【００６１】
つまり、真空グローブボックスを使用することにより、真空引き後窒素パージなどの手間やその管理、またこの真空グローブボックスに手を入れて行う作業や、品物の出し入れ、掃除等の作業性の悪化が生じる。
【００６２】
また、その分、工数および時間がかかるとともに、窒素雰囲気中の酸素濃度のばらつきによる硬化状態の変化や、作業に要する時間のばらつきで、セラミック多孔体１の気孔ばらつきや、密度、強度などがばらついてしまう心配があった。
【００６３】
しかしながら、ゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体の製法で、機械的な撹拌による気孔形成の代わりに、中空ガラス球状体を混ぜ込むことで、低酸素状態で硬化反応を進行させるという制約条件がなくなり、作業性が大幅に向上するとともに、安定したものづくりができるようになり、高品位で低密度のセラミック多孔体を得ることができるようになる。
【００６４】
このようにして、中空ガラス球状体含有スラリーがゲル化すると、中空ガラス球状体２とセラミックがゲル化剤のポリマーネットワークを形成された状態で、ゲル状体中に保存され、この結果、成形物が多孔質となり、ゲル状多孔質成形体が得られる。
【００６５】
これを脱型して、次の乾燥、脱脂、焼成する。
【００６６】
次に、セラミック多孔体となる成形物を乾燥させるための乾燥工程３を行う。
【００６７】
乾燥工程３は、ゲル状多孔質成形体中に含まれている水、溶媒を蒸発させるように行う。乾燥条件（温度、湿度、時間等）は、スラリー調製に用いた溶媒の種類とゲル状多孔質成形体の骨格部分を構成する成分（ゲル化剤あるいは重合体）によって適宜調整する。
【００６８】
成形型から取り出されたセラミック多孔体となる成形物は、湿度調整しながら乾燥され、具体的には、乾燥温度としては、１５〜５０℃、湿度としては、４０〜９５％で、４０〜１００ｈｒ間乾燥することが好ましい。
【００６９】
次に、乾燥させたセラミック多孔体となる成形物を脱脂・酸化焼成する焼成工程４について説明する。
【００７０】
まず、脱脂は、乾燥させたセラミック多孔体の骨格の部分を形成するセラミック材料の中から有機成分を除去するためのもので、除去した部分は空間となり第２気孔を形成する。また、有機成分を熱分解・焼失して除去するときにガスが発生し、その際発生したガスがセラミック成形体から構造を破壊しなないように緩やかに除去していくため、酸化焼成温度より低く、有機成分の熱分解温度より高い温度に徐々に昇温させあるいは保持する必要があり、有機成分の種類や量でその設定を調整する。
【００７１】
ここで、成形物より有機成分を熱分解・焼失して除去するときにガスが発生するが、これは、スラリー中に有機モノマーを分散しているため、発生するガスは成形物より均等に少しずつ抜けていくことが可能となる。
【００７２】
そして、これに、多孔化材を形成するポリマーフォームやポリマービーズ等を用いると、有機モノマーに加え、多孔化材より局部的に多量なガスが発生し、成形体から構造を破壊しながら抜け出ていくため、セラミック成形体の強度が小さくなったり、焼成時の収縮率が大きくなる心配がある。
【００７３】
しかしながら、本実施の形態は、多孔化材として、中空ガラス球状体を用いているので、熱分解・焼失することがなく、これによるガスが発生することがないため、成形体の強度を保つことが可能となり、焼成時の収縮率を小さくことができるようになる。
【００７４】
また、成形物を脱脂焼成した状態では、セラミックの焼結が行われていないので、構造体のバインダーとなるものがなく、形状維持が困難で、焼成炉を変更するため成形物を移動させる等の成形物に力がかかる行為はさけたほうが良く、続けて酸化焼成を行うようにしたほうが好ましい。
【００７５】
次に、酸化焼成は、焼成温度を、炭化ケイ素、酸化物系セラミック材料の融点より低い温度で、かつ、中空ガラス球状体２の融点以上の温度で行われ、具体的に、焼成温度としては、１０００℃〜１４００℃で、１．５〜１０ｈｒ間焼成することが好ましい。
【００７６】
そして、脱脂・酸化焼成することにより、上述したゲル化剤、ゲル化促進剤、触媒は気化・熱分解し消失して気孔を形成し、酸化焼成することにより、セラミックは焼結するとともに中空ガラス球状体２は溶融して、一部は骨格を形成するセラミック粒子間に入り込み、また、骨格の有機モノマーが消失して形成される第２気孔に入り込んで、バインダーとして成形品の強度を上げることができるようになり、図２に示すようなセラミック多孔体５が作製される。
【００７７】
このようにして作製されたセラミック多孔体５の気孔は、中空ガラス球状体６で形成される第１気孔７と、骨格８のセラミックマトリックス部分から有機モノマーが脱脂焼成で気化・熱分解して形成される第２気孔９とからなる。
【００７８】
上記第２気孔９は、表面が酸化されて酸化ケイ素の膜で覆われた炭化ケイ素、酸化物系セラミック材料粒子の粒子間に形成された透孔で、この第２気孔９は、微細で中空ガラス球状体６で形成される第１気孔７もしくは外部と連通する平均孔径０．１〜５μｍの開気孔あるいは孤立した閉気孔として形成されている。
【００７９】
そして、骨格８のセラミックマトリックス中には、表面が酸化されて酸化ケイ素の膜で
覆われた炭化ケイ素粒子が主に充填されており、その周囲にアルミナ粒子及び粘土粒子からなる酸化物系セラミック材料粒子が分散していて、粒子間に上述の第２気孔９が空隙として存在する。
【００８０】
また、中空ガラス球状体６で形成される第１気孔７は、骨格８のセラミックマトリックス内に形成されていて、骨格８のセラミックマトリックス内に形成された外部と連通しない閉気孔、もしくは外部と連通する開気孔として形成されている。
【００８１】
第１気孔７の形状としては、中空ガラス球状体６から形状を形成するため、中空ガラス球状体６の形状を選択することで、第１気孔７の気孔径・気孔分布を設定することができる。
【００８２】
ここで、セラミック多孔体５の強度は、セラミックマトリックスを形成する構造ができるだけ均一であることが望ましく、そのためには、均一で小さい中空ガラス球状体６を均一に分散することで、骨格８のセラミックマトリックスに形成された複数の第１気孔７が小気孔径でかつ気孔径分布を狭くすることができ、高い曲げ強度を有するように構成できるようになる。
【００８３】
さらに、成形品の焼成時の温度を中空ガラス球状体６の融点以上の温度としてあるので、中空ガラス球状体６は焼成時に溶融して、一部は骨格８を形成するセラミック粒子間に入り込み、また、骨格８の有機モノマーが消失して形成される第２気孔９に入り込んで、バインダーとして成形品の強度を上げることができるようになる。
【００８４】
また、上述のように、気孔は、中空ガラス球状体６で形成される第１気孔７と、骨格８のセラミック部分から有機モノマーが消失して形成される第２気孔９とからなり、中空ガラス球状体６部分と骨格８部分の両方の密度を下げることができるので、セラミック多孔体５全体の密度を小さくすることができる。
【００８５】
ここで、セラミック多孔体５の密度について詳述すると、セラミック多孔体５全体の密度は、収縮を無視すると、充填した中空ガラス球状体６の密度と、骨格８を形成するセラミックの密度に、その比率をかけてたしたものになり、骨格８を形成するセラミックが緻密体で密度が高いと、密度の小さい中空ガラス球状体６をいくら多く充填しても、セラミック多孔体５全体の密度を小さくすることができない。
【００８６】
例えば、単純に、密度が小さい中空ガラス球状体６を最密充填（７４％）できたとしても、骨格８を形成するセラミックが緻密体で密度が高いと、骨格８だけで、密度３．９ｇ／ｃｍ３のアルミナの場合は１．０１４ｇ／ｃｍ３、密度３．１ｇ／ｃｍ３の炭化珪素の場合は０．８０６ｇ／ｃｍ３となり、これに中空ガラス球状体６の密度に最密充填（７４％）かけたものをたすことになり、中空ガラス球状体６の密度を非常に小さいものを用いても上述の密度以下にすることはできない。
【００８７】
しかしながら、骨格８のセラミック部分から有機モノマーが消失して第２気孔９が形成されると、骨格８の密度が小さくでき、すなわち、収縮を無視すると、１次スラリーの炭化ケイ素やアルミナの固形分の比率にその密度を掛け合わせたものが骨格８の密度となる。
【００８８】
例えば、１次スラリーの密度が約１．５ｇ／ｃｍ３でその固形分が体積比５０％の配合とすると、骨格７の密度は、０．７５ｇ／ｃｍ３となり、上述の中空ガラス球状体６を最密充填（７４％）できたとすると、骨格８だけの密度は、０．１９５ｇ／ｃｍ３とすることができ、これに、市販の中空ガラス球状体６で密度の小さい約０．１ｇ／ｃｍ３のもの
を用いたとすると、セラミック多孔体５全体の密度は、０．２６９ｇ／ｃｍ３と非常に小さくすることができる。
【００８９】
実際には、中空ガラス球状体６を最密充填（７４％）することは困難で、経験的には、充填率が５０％〜６０％ぐらいが限界で、これに市販の中空ガラス球状体６で密度の小さい約０．１ｇ／ｃｍ３のものを用いたとすると、密度を０．３６ｇ／ｃｍ３〜０．４２５ｇ／ｃｍ３とすることができるが、焼成時に収縮を伴うので、この数値より若干高いものになる。
【００９０】
上述のように、セラミック多孔体５の密度は、中空ガラス球状体６を充填することで形成される第１気孔７による密度低下に合わせて、骨格８のセラミック部分から有機モノマーが消失して形成される第２気孔９による密度低下が重要な要素となり、セラミック粉体と有機モノマーを含むスラリーを調整するゲルキャスティング法を用いたセラミック多孔体５の製法を用いることで、セラミック多孔体６の密度をさらに小さくすることができる。
【００９１】
このようにして、作製されたセラミック多孔体５は、低密度を維持しつつ高い曲げ強度を有するため、外径を加工した後、スライスして円盤状にすることが可能で、低密度が必要なセンサーやフィルター等の構造体の一部に用いられるようになる。
【００９２】
尚、次スラリー調整工程１は炭化ケイ素粉末、および酸化物系セラミック材料として、アルミナ及び木節粘土の混合物を使用したが、これは、アルミナやシリカなどの単一成分でもよく、また、セラミック多孔体５の密度を小さくする構成で説明したが、これは、適度な目的とする密度に設定してもよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明にかかるセラミック多孔体の製造方法とそれを用いて作製したセラミック多孔体は、低密度を維持しつつ高い強度を有し、棒状に成形したセラミック多孔体をスライスして円盤状にすることなどの加工ができるので、センサーやフィルター等の構造体の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック多孔体の製造方法の工程図
【図２】同製造方法を用いて作製したセラミック多孔体の断面図
【符号の説明】
【００９５】
５  セラミック多孔体
６  中空ガラス球状体
【図１】
2010132488.tif 000003
【図２】
2010132488.tif 000004