特許ウォッチ

公開番号2025022447
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023127030
出願日2023-08-03
発明の名称多孔質セラミックス積層体及び分離膜
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人アスフィ国際特許事務所
主分類C04B 38/00 20060101AFI20250206BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】2種以上の層が積層された多孔質セラミックス積層体であって、積層界面での剥離が抑制された多孔質セラミックス積層体を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、多孔質セラミックス積層体であって、第1の多孔質セラミックス層に、前記積層体の積層方向に平行な断面における円相当粒子径が1μm未満である小粒子を含む層が積層され、かつ前記第1の多孔質セラミックス層の表面に前記小粒子と、円相当粒子径が2～25μmである大粒子とが存在していることを特徴とする多孔質セラミックス積層体である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質セラミックス積層体であって、
第１の多孔質セラミックス層に、前記積層体の積層方向に平行な断面における円相当粒子径が１μｍ未満である小粒子を含む層が積層され、かつ前記第１の多孔質セラミックス層の表面に前記小粒子と、円相当粒子径が２～２５μｍである大粒子とが存在していることを特徴とする多孔質セラミックス積層体。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記大粒子の円相当粒子径の平均値が、前記第１の多孔質セラミックス層の平均細孔直径Ｄ
５０
の０．３倍以上である請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記Ｌ２とＬ１の比：Ｌ２／Ｌ１で表される前記第１の多孔質セラミックス層の表面に存在する小粒子の割合が１０％以上である請求項１に記載の積層体。
Ｌ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ前記第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線Ｘ１の観察視野内の長さ
Ｌ２：前記第１の多孔質セラミックス層の表面に小粒子が存在する部分の、前記表面に沿った観察視野内の合計長さ
【請求項４】
前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記直線Ｘ１と直線Ｘ０に挟まれた部分における前記大粒子の面積割合が４％以上である請求項１に記載の積層体。
直線Ｘ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線
直線Ｘ０：前記直線Ｘ１と、前記第１の多孔質セラミックス層内方向に１０μｍ離れた平行線
【請求項５】
前記小粒子を含む層が、前記小粒子を含みかつ前記大粒子を含まない外側層と、前記小粒子と大粒子の両方を含む中間層から構成される請求項１に記載の積層体。
【請求項６】
前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記直線Ｘ１と直線Ｘ２に挟まれた部分における前記大粒子の面積割合が１～６０％である請求項５に記載の積層体。
直線Ｘ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線
直線Ｘ２：前記直線Ｘ１と前記第１の多孔質セラミックス層表面より前記小粒子を含む層の最表面方向に１０μｍ離れた平行線
【請求項７】
前記中間層と前記外側層の間に、または外側層の上に、更に他の層が積層されている請求項５に記載の積層体。
【請求項８】
前記大粒子及び小粒子は無機酸化物である請求項１に記載の積層体。
【請求項９】
チューブ状またはモノリス状である請求項１に記載の積層体。
【請求項１０】
請求項１に記載の積層体を含む分離膜。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は多孔質セラミックス積層体及び分離膜に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
多孔質セラミックス体は、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜、逆浸透膜、イオン交換膜、ガス分離膜などの、気体又は液体である流体の分離、濃縮または濾過等の機能を有する膜として様々な分野で利用されている。
【０００３】
上記のような分野に好適に用いられる多孔質セラミックス体は、分離等の機能を十分に発揮しつつ、多孔質セラミックス体中に流体が流れやすいことが重要であるため、細孔直径の小さな機能層と、これを支持する細孔直径の大きな支持層を含む２種以上の層の積層体で構成されることが通常である。
【０００４】
例えば特許文献１では、焼結鉱物粒子から作られ、そして直径約数ミクロンないし数１０ミクロンの比較的大きな細孔を有する多孔質硬質支持体層と、該支持体層の上に設けられた追加の多孔質層とからなり、該多孔質層は直径が支持体層の細孔直径と殆んど等しい焼結鉱物粒子からなる第１コーティング層と直径が支持体層の細孔直径より小さい焼結鉱物粒子からなる第２コーティング層とから構成され、第１コーティング層と第２コーティング層はこの順序で焼結法によって支持体層に固定され、かつ追加の多孔質層の物質が支持体層の細孔中に実施的に侵入することなく支持体上に存在することを特徴とするフィルターエレメントが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特公昭５９－４８６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２種以上の層が積層される積層体では、積層体に負荷がかかった際に積層界面の結合が強くなければ、積層界面で剥離が生じる。
【０００７】
前記した特許文献１でも、分離膜の構造体として積層体を開示しているが、積層界面での剥離については検討されていない。そこで、本発明は、２種以上の層が積層された多孔質セラミックス積層体であって、積層界面での剥離が抑制された多孔質セラミックス積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成した本発明は以下の通りである。
［１］多孔質セラミックス積層体であって、
第１の多孔質セラミックス層に、前記積層体の積層方向に平行な断面における円相当粒子径が１μｍ未満である小粒子を含む層が積層され、かつ前記第１の多孔質セラミックス層の表面に前記小粒子と、円相当粒子径が２～２５μｍである大粒子とが存在していることを特徴とする多孔質セラミックス積層体。
［２］前記大粒子の円相当粒子径の平均値が、前記第１の多孔質セラミックス層の平均細孔直径Ｄ
５０
の０．３倍以上である［１］に記載の積層体。
［３］前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記Ｌ２とＬ１の比：Ｌ２／Ｌ１で表される前記第１の多孔質セラミックス層の表面に存在する小粒子の割合が１０％以上である[１]または[２]に記載の積層体。
Ｌ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ前記第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線Ｘ１の観察視野内の長さ
Ｌ２：前記第１の多孔質セラミックス層の表面に小粒子が存在する部分の、前記表面に沿った観察視野内の合計長さ
［４］前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記直線Ｘ１と直線Ｘ０に挟まれた部分における前記大粒子の面積割合が４％以上である[１]～[３]のいずれかに記載の積層体。
直線Ｘ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線
直線Ｘ０：前記直線Ｘ１と、前記第１の多孔質セラミックス層内方向に１０μｍ離れた平行線
［５］前記小粒子を含む層が、前記小粒子を含みかつ前記大粒子を含まない外側層と、前記小粒子と大粒子の両方を含む中間層から構成される［１］～［４］のいずれかに記載の積層体。
［６］前記積層体の積層方向に平行な断面での観察において、下記直線Ｘ１と直線Ｘ２に挟まれた部分における前記大粒子の面積割合が１～６０％である［５］に記載の積層体。
直線Ｘ１：前記第１の多孔質セラミックス層と２箇所以上で接し、かつ第１の多孔質セラミックス層を横切らない直線
直線Ｘ２：前記直線Ｘ１と前記第１の多孔質セラミックス層表面より前記小粒子を含む層の最表面方向に１０μｍ離れた平行線
［７］前記中間層と前記外側層の間に、または外側層の上に、更に他の層が積層されている［５］または［６］に記載の積層体。
［８］前記大粒子及び小粒子は無機酸化物である［１］～［７］のいずれかに記載の積層体。
［９］チューブ状またはモノリス状である請求項［１］～［８］のいずれかに記載の積層体。
［１０］［１］～［９］のいずれかに記載の積層体を含む分離膜。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、積層界面での剥離が抑制された多孔質セラミックス積層体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、第１の多孔質セラミックス層の表面における小粒子の存在割合を測定する手順を示す図面代用写真である。
図２は、実施例２で得られた積層体の断面を観察したＳＥＭ観察像を示す図面代用写真である。
図３（ａ）は、実施例で用いた第１の多孔質セラミックス層の表面をＳＥＭ観察した図面代用写真であり、図３（ｂ）は実施例２で得られた積層体の表面をＳＥＭ観察した図面代用写真であり、図３（ｃ）は比較例１で得られた試料の表面をＳＥＭ観察した図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許