JP2002121087A

JP2002121087A - セラミックス多孔質焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002121087A
Application number: JP2000312936A
Authority: JP
Inventors: Koichi Imura; 浩一井村; Takuji Umezawa; 卓史梅沢; Akihiko Ichikawa; 明彦市川; Katsuhiro Chagi; 勝弘茶木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】多孔質焼結セラミックス基材の気孔内に気孔
径や気孔率等が異なる多孔質焼結セラミックス体を、歪
み、亀裂、割れ等を発生させることなく、充填させたセ
ラミックス多孔質焼結体を提供することと共に、上記セ
ラミックス多孔質焼結体の製造方法を提供する。【解決手段】気孔が連通した連球状開気孔２を有する
多孔質焼結セラミックス基材Ａの前記開気孔２の内部
に、更に粒子結合した形態の多孔質焼結セラミックス体
Ｂが充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス多孔質
焼結体に関し、より詳細には、多孔質焼結セラミックス
基材の開気孔内に特定多孔質構造のセラミックス焼結体
が充填されたセラミックス多孔質焼結体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、セラミックス多孔質焼結体
は、その多孔質構造に基づく透過性、吸収性、吸着性、
吸着保持性等の諸特性に加えて、セラミックス自体に基
づく化学的耐久性、衛生的無害性、強度特性、耐熱性、
生体親和性等の諸特性を有するため、各種フィルタ、軽
量構造材、触媒担体、バイオリアクター、分離膜支持
材、人工骨、薬液徐放材等、多くの産業分野で、かつ種
々の用途に使用されている。

【０００３】これらセラミックス多孔質焼結体からなる
部材の中には、多孔質セラミックスを緻密ガラス体に接
合させたものや、多孔質セラミックスを緻密質のセラミ
ックス基材に融着、接着等により積層したもの、逆に多
孔質焼結セラミックス基材に緻密質セラミックス層を被
覆したもの等がある。また、セラミックス多孔質焼結体
同士を、例えばエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合し
一体化させた部材がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多孔質焼結
セラミックス基材の内部（気孔）に、該基材とは気孔径
や気孔率等の多孔質構造が異なる多孔質セラミックス体
を焼結により形成させたセラミックス多孔質焼結体に関
しては、従来ほとんど製作されなかった。これは、基材
の内部にセラミックススラリー等を導入して、通常の方
法で焼結処理した場合、基材自体の形状や状態が熱によ
り変形、変化し、該多孔質セラミックス体を収縮させ
る。その結果、基材あるいは多孔質焼結セラミックス体
に亀裂や割れが生じ、製作が困難であったことによる。

【０００５】それにもかかわらず、前記したセラミック
ス多孔質焼結体は、前記気孔内の焼結体の細孔径（気孔
径）を適宜所望に調節することにより、透過性（篩別
性）、吸収性、吸着性等に優れ、しかも基材を含む焼結
体全体の強度を高く維持できることが期待されるため、
従来からその実現が強く望まれていた。

【０００６】本発明は、上記従来技術課題を解決するた
めになされたものであり、多孔質焼結セラミックス基材
の気孔内に気孔径や気孔率等が異なる多孔質焼結セラミ
ックス体を、歪み、亀裂、割れ等を発生させることな
く、充填させたセラミックス多孔質焼結体を提供するこ
とを目的とするものである。また、本発明の他の目的
は、上記セラミックス多孔質焼結体の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明にかかるセラミックス多孔質焼結体
は、気孔が連通した連球状開気孔を有する多孔質焼結セ
ラミックス基材の前記開気孔の内部に、粒子結合した形
態の多孔質焼結セラミックス体が充填されていることを
特徴としている。

【０００８】ここで、前記連球状開気孔を有する多孔質
焼結セラミックス基材の気孔率が５０〜９５％の範囲に
あり、その平均気孔径が５０〜１０００μｍの範囲にあ
ることが望ましい。一方、前記粒子結合した形態の多孔
質焼結セラミックス体の気孔率が５〜４５％の範囲にあ
り、その平均気孔径が０．１〜１０μｍの範囲にあるこ
とが望ましい。

【０００９】また、前記多孔質焼結セラミックス基材を
構成するセラミックス材料、及び／または前記基材の開
気孔内部に焼結充填された粒子結合した形態の多孔質焼
結セラミックス体を構成するセラミックス材料が、スピ
ネル、コーディエライト、アルミナ、ジルコニア、ムラ
イト、シリカ、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カル
シウム及びこれらの複合物から選ばれた少なくとも一種
からなることが望ましい。

【００１０】また、前記多孔質焼結セラミックス基材と
前記基材の開気孔内部に充填された粒子結合した形態の
セラミックス多孔質焼結体とが、同種のセラミックス原
料から構成されていも良く、異種のセラミックス原料か
ら構成されていても良い。

【００１１】上記目的を達成するためになされた本発明
にかかるセラミックス多孔質焼結体の製造方法は、気孔
が連通した連球状開気孔を有する多孔質焼結セラミック
ス基材の前記開気孔内部に、セラミックス原料スラリー
を注入し、乾燥後、前記気孔内に注入されたセラミック
ス粒子が粒子結合形態の多孔質体となるように未熟焼結
状態に焼成することを特徴としている。

【００１２】ここで、前記セラミックス原料スラリーを
構成するセラミックス粉末が、平均粒子径３μｍ以下の
微粒子粉末１００重量部と平均粒子径５〜５００μｍの
粗粒子粉末３０〜２０００重量部の混合粉末からなるこ
とが望ましい。また、前記多孔質焼結セラミックス基材
の開気孔内部にセラミックス原料スラリーを注入する工
程において、前記基材を容器中で減圧状態とした後、前
記セラミックス原料スラリーを導入し、次いで、加圧す
ることが望ましい。

【００１３】更に、前記多孔質焼結セラミックス基材の
減圧、原料スラリー導入、加圧の各操作を、繰り返すこ
とが望ましい。更にまた、前記セラミックス原料スラリ
ーを構成するセラミックス粉末が、スピネル、コーディ
エライト、アルミナ、ジルコニア、ムライト、シリカ、
ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム及びこれ
らの複合物から選ばれた少なくとも一種からなることが
望ましい。

【００１４】本発明にかかるセラミックス多孔質焼結体
は、前記したように、多孔質焼結セラミックス基材の開
気孔内部に粒子結合した形態の多孔質焼結セラミックス
体が充填されている点が構成上の特徴である。すなわ
ち、本発明にかかるセラミックス多孔質焼結体にあって
は、基材の開気孔内部に粒子結合した形態の多孔質焼結
セラミックス体が、焼結によって気孔内壁に密着した状
態で充填される。そのため、セラミックス多孔質焼結体
全体としての強度を非常に高くすることができる。

【００１５】また、多孔質焼結セラミックス基材及び粒
子結合した形態の多孔質焼結セラミックス体の気孔径、
気孔率、気孔形状等を所望に応じて適宜選択して組み合
わせることにより、例えば、フィルタ、軽量構造材、触
媒単体、バイオリアクター、分離膜支持体、人工骨、薬
剤徐放材等に好適に用いることができる。特に、多孔質
焼結セラミックス基材の開気孔内部に、粒子結合した形
態の多孔質焼結セラミックス体が焼結により接合された
ものであるため、例えば、エポキシ樹脂等接着剤で接合
された部材等に比べて単に強度が高いだけでなく、耐熱
性、耐薬品性、耐高温水性に優れている。

【００１６】一般に、気孔径や気孔率等の気孔構造が異
なる多孔質セラミックス体同士を焼結により接合するこ
とは、焼結時に両者が共に収縮、変形を起こすことから
困難であり、特に気孔内に充填する側の多孔質体は、そ
の形成時（例えば、充填したスラリーの乾燥時や、焼成
時）に大きく収縮して、亀裂や、割れが生じ、基材の開
気孔内壁から剥離し易い。

【００１７】本発明は、基材として、焼結温度近傍の加
熱時に比較的収縮、変形等が少なく形状安定性の良い、
しかも、連球状開気孔を有する特定多孔質焼結セラミッ
クス基材を用い、この気孔内に充填形成する焼結体を粒
子結合した形態の多孔質焼結セラミックス体としたこと
によって、接合部での亀裂、割れの発生を抑制すると共
に、基材の開気孔内壁からの剥離を抑制したものであ
る。

【００１８】ここで、本発明において、粒子結合した形
態の多孔質焼結セラミックス体とは、焼結過程の比較的
初期の段階で焼成を終了した状態（未熟焼結状態）の焼
結体をいう。すなわち、固体粒子間の焼結過程では、初
めは粒子と粒子とが互いに主として点接触で融着してい
るが、次第にその接触領域が広がり、粒子同士が面接触
で融着するようになり、粒子間に存在する空隙も次第に
埋められて減少し、ついには気孔を含まない緻密な一体
の塊状体に変化する。したがって、本発明における粒子
結合した形態（未熟焼結状態）の焼結体を具体的に述べ
れば、上記過程において粒子同士が点接触融着または面
接触融着した状態で、粒子間空隙が連通してなる開気孔
をいまだ組織内に残存させている状態で焼結を終了した
ものといえる。

【００１９】このような状態の多孔質焼結セラミックス
体は、組織内に開気孔を有すると共に焼結時における収
縮が比較的少ないという特徴がある。特に、その製造工
程において原料粉末の粒度調整を行い、粗粒粉末と微粒
粉末とを適当な配合比で混合したものは、乾燥や焼結時
おける収縮が少なく、かつ、粗粒子が未熟焼結状態にな
り、その粗粒子間の空隙が連通して形成された多くの開
気孔を密に存在させた粒子結合形態の多孔質焼結体とな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施形態
を図面を参照してより詳細に、かつ、具体的に説明す
る。なお、図１は、本発明の実施形態にかかるセラミッ
クス多孔質焼結体に用いられる多孔質焼結セラミックス
基材の多孔質構造を模式的に示した図である。図２は、
本発明の実施形態にかかるセラミックス多孔質焼結体に
用いられる粒子結合した形態の多孔質焼結セラミックス
体の多孔質構造を模式的に示した図である。

【００２１】図１に示されているように、この多孔質焼
結セラミックス基材Ａは、多数の気孔が開口３で連通し
た連球状の開気孔２が３次元的に張り巡らされた多孔質
構造を有している。そしてまた、前記気孔を区画する骨
格壁部１自体には、例えば、従来品の焼結体に典型的に
見られる微細開気孔がほとんど存在しないセラミックス
質よりなる。

【００２２】このように、多孔質焼結セラミックス基材
Ａの骨格壁部１が、微細開気孔がほとんど存在しないセ
ラミックス質からなるため、多数の微細細孔を有する骨
格壁部からなる同種の焼結体に比べて、焼結温度付近の
高温度に曝された場合も、収縮や変形が少ない。また、
マクロ気孔径（平均）や気孔率がほぼ等しい場合には、
骨格壁部１に微細開気孔がほとんど存在しないセラミッ
クス質からなる多孔質焼結セラミックス基材Ａの方が、
骨格壁部に微細開気孔が形成されたセラミックス質から
なる多孔質焼結セラミックス基材よりも、強度特性にも
優れている。

【００２３】本発明の多孔質焼結セラミックス基材Ａ
は、気孔率が５０〜９５％の範囲、特に好ましくは６０
〜９０％の範囲にあり、その平均気孔径が５０〜１００
０μｍの範囲、特に好ましくは１００〜６００μｍの範
囲にあることが好ましい。この気孔率が５０未満である
と、緻密焼結体に近くなり、軽量構造材等の用途によっ
ては重量的に重くなり過ぎ、またフィルタ、触媒担体等
の用途によっては透過性が劣ったり、充分な吸着量を確
保できない。一方、気孔率が９５％を越えると充分な強
度を維持することができない。

【００２４】また、気孔径が１０００μｍを越える場合
は、小さな寸法（数ｍｍ程度）の焼結体部材の場合、そ
れを精度良く所望形状に焼結することができず、また、
強度的にも不充分となる。一方、５０μｍ未満の場合
は、人工骨材や薬剤徐放材等の用途の場合、細胞や血管
の進入が困難で骨組織形成が不充分となる。また、製造
の際、多孔質焼結セラミックス基材内部に原料スラリー
を充填することも困難となる。

【００２５】本発明の多孔質焼結セラミックス基材Ａの
材質の具体例としては、スピネル、コーディエライト、
アルミナ、ジルコニア、ムライト、シリカ、炭化珪素、
リン酸三カルシウム、ハドロキシアパタイト、オキシア
パタイト、リン酸四カルシウム等、及びこれらからなる
複合材等を挙げることができる。

【００２６】この多孔質焼結セラミックス基材Ａを製造
するには、例えば、下記のような方法による。即ち、溶
媒にセラミックス粉末及び架橋重合性物質等を分散させ
てセラミックスラリーを調製する。このセラミックスラ
リーに、バインダー、分散剤、整泡剤等を加え、得られ
たセラミックスラリーに架橋剤を添加し機械的に攪拌し
て発泡させた状態で成形し、架橋重合反応により前記架
橋重合性物質をゲル化させて硬化させる。この際、攪拌
強度を調整すること等により、泡状スラリーの気泡径等
を制御する。そして、成形体を乾燥して溶媒を除去し、
脱脂後、焼結して多孔質焼結セラミックス基材Ａを得
る。

【００２７】次に、前記基材Ａの気孔内に焼結充填され
る、粒子結合した形態の多孔質焼結セラミックス体につ
いて説明する。この多孔質焼結セラミックス体Ｂは、図
２の模式図に示したように、比較的粒子径の大きい原料
セラミックス粒子同士がその球形を保った状態になされ
ている。即ち、粒子結合形態の骨格部１０を形成し、粒
子間空隙部１１を残したまま、粒子が部分的に融着して
面結合することによって形成される。また前記空隙部１
１が連通した開気孔として形成される。

【００２８】本発明の粒子結合した形態の多孔質焼結セ
ラミックス体Ｂは、その気孔率が、５〜４５％、特に好
ましくは１０〜４０％の範囲にあり、かつ、平均細孔径
が０．１〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。気孔
率が５％未満の場合、緻密な焼結セラミックス体に近く
なり、開気孔が少ないため、フィルタ、触媒担体、薬剤
徐放材等の用途によっては透過性、濾過性や吸着量等が
不十分で用いることができない。一方、気孔率が４５％
を越えると、充分な強度を維持することができず、剥離
や割れ、破壊等が発生することがある。

【００２９】また、多孔質焼結セラミックス体Ｂの平均
細孔径が１０μｍを越えるものは、均質な気孔の形成が
困難で、充分な濾別性能や篩別精度を得ることができ
ず、フィルタ等に用いるのは不適当である。一方、平均
細孔径が０．１μｍ未満のものは、フィルタ、薬剤徐放
材等に用いた場合、濾過速度や透過速度が極端に遅くな
り、また、強度的にも不十分となる。したがって、多孔
質焼結セラミックス体Ｂの平均細孔径は、０．１μｍ〜
１０μｍであることが好ましい。

【００３０】本発明の粒子結合した形態の多孔質焼結セ
ラミックス体の材質の具体例としては、スピネル、コー
ディエライト、アルミナ、ジルコニア、ムライト、シリ
カ、炭化珪素、リン酸三カルシウム、ハドロキシアパタ
イト、オキシアパタイト、リン酸四カルシウム、及びこ
れらからなる複合材等を挙げることができる。また、基
材Ａを構成するセラミックスの材質とその気孔内に形成
される前記粒子結合した形態の焼結体Ｂを構成するセラ
ミックスの材質とは、同一材質でも異なる材質でも良
く、その用途や所望機能により適宜選択される。

【００３１】次に、前記した粒子結合した形態のセラミ
ックス多孔質焼結体Ｂの形成方法について述べる。本発
明にかかる製造方法では、基材Ａの開気孔２内にスラリ
ーを注入充填し、乾燥、焼成して焼結体Ｂの形成を行う
が、該スラリーは以下のように調製する。即ち、例え
ば、ボールミル等を使用して粉砕した原料粉末に分散媒
（例えば純水）を加え混合してスラリーとする。このス
ラリー中の原料粒子径は特に規定しないが、平均粒子径
が３μｍ以下であることが望ましい。また、必要に応じ
て分散剤、バインダー、増粘剤などを添加する。

【００３２】更に、このスラリー中に平均粒子径が５〜
５００μｍの粗粒子を混合することが、後の乾燥時や焼
結時での多孔質焼結セラミックス体の収縮を抑制する観
点から特に好ましい。この粗粒子の平均粒子径が５μｍ
未満の場合には、粗粒子添加による乾燥や焼結時の収縮
を十分に抑制することができず、また、５００μｍを越
えると、前記多孔質焼結セラミックス基材Ａの気孔内部
への充填が困難となる。

【００３３】また、粗粒子の添加量は、該粗粒子添加前
のスラリーに含まれる原料粉末１００重量部に対して、
３０重量部〜２０００重量部とすることが好ましい。こ
の粗粒子の添加量が３０重量部未満の場合、粗粒子添加
による乾燥や焼結時の収縮を抑制する効果が充分に得ら
れない。また粗粒子の添加量が２０００重量部を越える
とスラリーの流動性が損なわれ充填作業が困難になる。

【００３４】特に、前記粗粒子の粒径は、前記基材Ａの
連球状開気孔における気孔の開口（図１の符号３）の平
均径の５０％以下であることが好ましく、これより粒子
径が大きい場合には、前記基材の開気孔内にスラリーを
充填することが困難になる。

【００３５】このように調製された、粗粒子を含むスラ
リーを前記基材の開気孔内に充填する。充填方法として
は、流し込み、加圧による注入、減圧後に注入、等種々
の方法を採ることができる。これらの中でも、前記基材
を容器中に入れ、減圧した後、スラリーを導入し、気孔
内注入後、加圧する方法が好適であり、さらに、この減
圧、スラリー導入、加圧操作を繰り返し行うことが特に
好ましい。

【００３６】また、前記スラリーには架橋重合や温度変
化などによりゲル化する物質を添加することが好まし
い。これは、前記基材の気孔内に注入充填したスラリー
が移動して、内部組織が不均一になることを防止する作
用をする。このような架橋重合によりゲル化する物質と
して、多官能基エポキシ化合物と多官能基アミン、ポリ
ビニルアルコール水溶液とグルタルアルデヒド水溶液に
酸触媒等の組合せを例示でき、温度変化によりゲル化す
る物質として、アガロース、卵白アルブミン、ゼラチン
等を挙げることができる。また、上記ゲル化物質添加と
同様の効果を奏する方法として、凍結乾燥法を挙げるこ
とができる。

【００３７】上記のように、基材の開気孔内部にスラリ
ーを充填した後（ゲル化する物質を添加した場合にはゲ
ル化後）に、これを乾燥する。この工程は繰り返し行っ
ても良い。そして、乾燥後に焼結する。焼結温度は、前
記基材Ａの材質及び前記開気孔の内部に充填されるセラ
ミックス多孔質焼結体Ｂの材質を考慮して適宜決定す
る。

【００３８】このようにして形成されたセラミックス多
孔質焼結体の構造を図３に模式的に示す。図３に示すよ
うに、前記セラミックス多孔質焼結体は、連球状開気孔
２を有する多孔質焼結セラミックス基材Ａと、該開気孔
２の内部に充填された粒子結合した形態の多孔質焼結セ
ラミックス体Ｂとを備えている。このセラミックス多孔
質焼結体は、透過性（篩別性）、吸収性、吸着性、吸着
保持性、化学的耐久性、衛生的無害性、強度特性、耐熱
性、生体親和性等、数多くの特性を有するため、夫々の
用途に適合したセラミックス材料を用いることにより、
フィルタ、軽量構造材、触媒担体、バイオリアクター、
分離膜支持材、人工骨、人工骨補填材、薬液徐放材等に
用いることができる。

【００３９】例えば、フィルタ材としては、アルミナ、
ジルコニア、ムライト、スピネル、コージェライト、シ
リカ、炭化珪素等多数のセラミックス材からなる焼結体
が、また人工骨材、人工骨補填材や薬剤徐放材として
は、アルミナ、ジルコニア、バイオガラス、リン酸カル
シウム系材等からなる焼結体が用いられる。特に、人工
骨、人工骨補填材、薬剤徐放材にはリン酸カルシウム系
材の内でもハイドロキシアパタイトまたはリン酸三カル
シウムが有効で、例えば、基材Ａとしてハイドロキシア
パタイト、リン酸三カルシウムまたはこれらの複合材料
を用い、その開気孔内に充填する多孔質焼結体Ｂをハイ
ドロキシアパタイト、リン酸三カルシウムもしくはその
複合材料で構成したもの等が好適に用いられる。また、
軽量構造材、触媒担体、バイオリアクター、分離膜支持
体等には上記に例示した種類のセラミックス材料はもち
ろんそれ以外にも多数のセラミックス材料を用いること
ができる。

【００４０】

【実施例】「実施例１；アルミナ多孔質焼結体」平均粒
子径０．４μｍのアルミナ原料粉末を１００重量部、分
散媒としてイオン交換水を１０重量部、分散剤としてポ
リアクリル酸アンモニウムを０．８重量部、バインダと
してポリビニルアルコールを０．５重量部添加し、ボー
ルミルで一昼夜混合し、スラリーとした。このスラリー
に平均粒子径５０μｍのアルミナ粗粒子を２００重量部
添加して混合し、充填用のスラリーを作製した。

【００４１】このスラリー中に、連球状開気孔を有する
多孔質焼結アルミナ基材（平均気孔径４００μｍ、気孔
率７５％、基材寸法１０ｍｍ×１０ｍｍ×６０ｍｍ）を
浸漬し、減圧・加圧を繰り返して前記連球状開気孔内部
にスラリーを充填した。そして、前記基材をスラリーか
ら引き上げた後、乾燥して、１５５０℃、２時間焼結し
た。前記基材の気孔内部に形成された多孔質焼結アルミ
ナ体の気孔率は３０％で、平均細孔径は４μｍであり、
粒子結合した形態を有していた。

【００４２】このように調製したセラミックス多孔質焼
結体の試料と、前記気孔が充填されていない多孔質焼結
セラミックス基材との三点曲げ強さを比較したところ、
上記試料では平均強さ５０ＭＰａで、前記気孔が充填さ
れていない多孔質焼結セラミックス基材強度の２０ＭＰ
ａを大きく上回ることが認められた。

【００４３】「実施例２；ハイドロキシアパタイト多孔
質焼結体」平均粒子径１μｍのハイドロキシアパタイト
原料粉末を１００重量部、分散媒としてイオン交換水を
６０重量部、バインダとしてポリエチレンイミン９重量
部を添加し、ボールミルで二昼夜混合し、スラリーとし
た。このボールミル混合されたスラリー中の粒子の平均
粒子径は０．５μｍであった。このスラリーに平均粒子
径１０μｍのハイドロキシアパタイト粗粒子を１００重
量部添加し混合して充填用のスラリーを作製した。更
に、ポリエチレンイミンと架橋重合するソルビトールポ
リグリシジルエーテルを３重量部添加して充分混合し
た。

【００４４】そして、連球状開気孔を有する多孔質焼結
ハイドロキシアパタイト基材（平均気孔径１８０μｍ、
気孔率７５％、基材（円柱）寸法；直径１０ｍｍ×長さ
５０ｍｍ）を減圧容器中で減圧状態とし、前記スラリー
を加えて大気圧に戻した。その後、減圧・大気圧解放の
操作を５回繰り返して静置した。約２時間後にゲル化が
進行し流動性を失った、スラリー部分を除去した後に乾
燥し、１２００℃、１時間焼結した。基材の気孔内部に
形成された多孔質焼結セラミックス体の気孔率は３０％
で、平均細孔径は０．５μｍであり、粒子結合した形態
を有ていた。

【００４５】このように調製したセラミックス多孔質焼
結体の試料と、充填されていない連球状開気孔を有する
多孔質焼結セラミックス基材を長さ１０ｍｍに加工し、
両者の圧縮強度を比較したところ、前記セラミックス多
孔質焼結体の試料では平均４５ＭＰａで、前記充填され
ていない連球状開気孔を有する多孔質焼結セラミックス
基材強度の１５ＭＰａを大きく上回ることが認められ
た。

【００４６】

【発明の効果】本発明のセラミックス多孔質焼結体は、
連球状開気孔を有する特定多孔質焼結セラミックス基材
の該開気孔内に、粒子結合した形態の特定多孔質焼結セ
ラミックス体が充填されたものであるため、亀裂、割
れ、剥離等がなく強固に接合され、しかも強度的に優れ
ている。このため、夫々の用途に応じたセラミックス材
料を用いて、各種フィルタ、軽量構造材、触媒担体、バ
イオリアクター、分離膜支持材、人工骨、薬液徐放材等
に好適に用いることができる。また、本発明にかかるセ
ラミックス多孔質焼結体の製造方法によれば、上記セラ
ミックス多孔質焼結体を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態に用いられる多孔質
焼結セラミックス基材の多孔質構造を模式的に示した図
である。

【図２】図２は、本発明の実施形態に用いられる粒子結
合した形態の多孔質セラミックス焼結体の多孔質構造を
模式的に示した図である。

【図３】図３は、本発明の実施形態にかかるセラミック
ス多孔質焼結体の構造を模式的に示した図である。

【符号の説明】

１骨格壁部２連球状開気孔３開口１０（粒子結合形態の）骨格部１１空隙部Ａ多孔質焼結セラミックス基材Ｂ多孔質焼結セラミックス体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川明彦神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (72)発明者茶木勝弘神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 4G019 GA02 GA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気孔が連通した連球状開気孔を有する多
孔質焼結セラミックス基材の前記開気孔の内部に、粒子
結合した形態の多孔質焼結セラミックス体が充填されて
いることを特徴とするセラミックス多孔質焼結体。
【請求項２】前記連球状開気孔を有する多孔質焼結セ
ラミックス基材の気孔率が５０〜９５％の範囲にあり、
その平均気孔径が５０〜１０００μｍの範囲にあること
を特徴とする請求項１に記載されたセラミックス多孔質
焼結体。
【請求項３】前記粒子結合した形態の多孔質焼結セラ
ミックス体の気孔率が５〜４５％の範囲にあり、その平
均気孔径が０．１〜１０μｍの範囲にあることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載されたセラミックス
多孔質焼結体。
【請求項４】前記多孔質焼結セラミックス基材を構成
するセラミックス材料、及び／または前記基材の開気孔
内部に焼結充填された粒子結合した形態の多孔質焼結セ
ラミックス体を構成するセラミックス材料が、スピネ
ル、コーディエライト、アルミナ、ジルコニア、ムライ
ト、シリカ、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシ
ウム及びこれらの複合物から選ばれた少なくとも一種か
らなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載されたセラミックス多孔質焼結体。
【請求項５】前記多孔質焼結セラミックス基材と前記
基材の開気孔内部に充填された粒子結合した形態のセラ
ミックス多孔質焼結体とが、同種のセラミックス原料か
らなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
かに記載されたセラミックス多孔質焼結体。
【請求項６】前記多孔質焼結セラミックス基材と前記
基材の開気孔内部に充填され粒子結合した形態のセラミ
ックス多孔質焼結体とが、異種のセラミックス原料から
なることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載されたセラミックス多孔質焼結体。
【請求項７】気孔が連通した連球状開気孔を有する多
孔質焼結セラミックス基材の前記開気孔内部に、セラミ
ックス原料スラリーを注入し、乾燥後、前記気孔内に注
入されたセラミックス粒子が粒子結合形態の多孔質体と
なるように未熟焼結状態に焼成することを特徴とするセ
ラミックス多孔質焼結体の製造方法。
【請求項８】前記セラミックス原料スラリーを構成す
るセラミックス粉末が、平均粒子径３μｍ以下の微粒子
粉末１００重量部と平均粒子径５〜５００μｍの粗粒子
粉末３０〜２０００重量部の混合粉末からなることを特
徴とする請求項７に記載されたセラミックス多孔質焼結
体の製造方法。
【請求項９】前記多孔質焼結セラミックス基材の開気
孔内部にセラミックス原料スラリーを注入する工程にお
いて、前記基材を容器中で減圧状態とした後、前記セラ
ミックス原料スラリーを導入し、次いで、加圧すること
を特徴とする請求項７または請求項８に記載されたセラ
ミックス多孔質焼結体の製造方法。
【請求項１０】前記多孔質焼結セラミックス基材の減
圧、セラミックス原料スラリー導入、加圧の各操作を、
繰り返すことを特徴とする請求項９に記載されたセラミ
ックス多孔質焼結体の製造方法。
【請求項１１】前記セラミックス原料スラリーを構成
するセラミックス粉末が、スピネル、コーディエライ
ト、アルミナ、ジルコニア、ムライト、シリカ、ハイド
ロキシアパタイト、リン酸三カルシウム及びこれらの複
合物から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴と
する請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載されたセ
ラミックス多孔質焼結体の製造方法。