[發明專利]蜂窩形狀陶瓷多孔體、其制造方法及蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體

有效

• 申請號: 201380017679.9
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN104203377B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 谷島健二;宮原誠;內川哲哉;寺西慎;市川真紀子;鈴木秀之
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D71/02;C04B38/00;C04B41/85;C04B41/89
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 李曉

技術領域

本發明關于抑制裂紋產生的蜂窩形狀陶瓷多孔體、其制造方法及具備有分離層的蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體。

背景技術

近年來，為了從多成分的混合物(混合流體)中僅選擇性回收特定的成分，陶瓷制的過濾器被使用。陶瓷制的過濾器較之于有機高分子制的過濾器，由于機械強度、耐久性、耐腐蝕性等良好，因此在水處理和廢氣處理或醫藥和食品領域等廣泛領域中理想地適用于除去液體和氣體中的懸濁物質、細菌、粉塵等。

此種陶瓷制的過濾器中，為了在確保分離性能的同時提升滲透性能，必須加大膜面積(分離膜的面積)，為此，呈蜂窩形狀較為理想。另外，蜂窩形狀的過濾器(蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體)較之于管形的，具有能實現難折斷、低成本化等優勢。蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體指的是，大多情況下，外形為圓柱形，具備多孔質的基材，該基材內部具有形成在其軸方向的許多平行的流路(稱為孔單元)。另外，在形成孔單元的內壁面上，形成有孔徑小于該多孔質基材的分離膜(分離層)。

蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體(微濾膜、超濾膜、滲透汽化膜、氣體分離膜、逆滲透膜)，理想的是通過在運轉時施加較高的壓力而增大滲透流量。特別是超濾、氣體分離、逆滲透膜中，由于分離膜的滲透系數小，因此必須施加較高的運轉壓力進行分離純化。

專利文獻1中公開了具有由氧化鈦構成的粘合部的陶瓷多孔質膜。提供可以低溫燒成制作、并且具有可實用強度、耐腐蝕性的多孔體。

專利文獻2中公開了含有熔塊(氧化鈦等)、微粒骨料的陶瓷多孔體。通過燒結含有骨料及熔塊的原料，提供強度優于以往的陶瓷多孔體。

專利文獻3中公開了耐酸性及耐堿性良好的氧化鋁多孔體。氧化鋁多孔體含有5～30質量％的氧化鈦和作為氧化物的1.5質量％以下的選自銅、錳、鈣及鍶的至少1個元素。通過含有氧化鈦及銅等4種元素中的1種，提供高強度、對堿溶液和酸溶液的耐腐蝕性良好的氧化鋁多孔體。

現有技術文獻

專利文獻

[專利文獻1]日本專利特開平10-236887號公報

[專利文獻2]日本專利特開2003-176185號公報

[專利文獻3]日本專利特開2010-228948號公報

發明內容

發明要解決的課題

蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體，優選在基材上設置平均孔徑小于基材表面的多孔質的中間層，在該中間層上配設分離膜。此外，在配設有分離膜(分離層)的分離孔單元之外，具有未配設分離膜的排出孔單元的話，透過分離膜的流體會通過排出孔單元而排出到外部，因此可以使壓力損失變小，對膜分離有利。

但是，蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體具有分離孔單元和排出孔單元等2種孔單元的話，存在與排出孔單元鄰接的部分容易產生裂紋(狹縫裂紋)的問題。產生狹縫裂紋的話，容易引起強度下降。特別是長期使用時裂紋會伸展而存在強度下降的可能性。此外，狹縫裂紋出現在排出孔單元與分離孔單元之間時，裂紋會造成分離層產生缺陷，產生無法充分發揮分離性能的問題。

專利文獻1、2沒有關于排出孔單元的記載，具有排出孔單元時，可以制作不產生狹縫裂紋、進一步具有高內壓破壞強度的多孔體的范圍不明。專利文獻3也沒有關于排出孔單元的記載，有必須含有銅等4種元素中的1種的需要。

本發明的課題是提供具備有配置有中間層且具有分離層的分離孔單元和未配置中間層的排出孔單元時，難以產生狹縫裂紋的蜂窩形狀陶瓷多孔體、其制造方法及蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體。

解決發明的手段

本發明者們發現，當中間層所含的微粒的粘結劑的熱膨脹系數小于中間層骨料時，容易產生狹縫裂紋。粘結劑的熱膨脹系數較小的話，即使在高溫下燒結、冷卻，具有中間層的分離孔單元周邊也難以收縮，另一方面，沒有中間層的排出孔單元附近的骨料收縮大，因此，分離孔單元較多的部分與排出孔單元較多的部分之間會出現拉伸應力，產生狹縫裂紋。于是，根據本發明，提供以下的蜂窩形狀陶瓷多孔體、其制造方法及蜂窩形狀陶瓷分離膜結構體。

[1]一種蜂窩形狀陶瓷多孔體，具備有：蜂窩形狀的基材，所述蜂窩形狀的基材具有隔壁，該隔壁由形成有許多細孔的陶瓷多孔體構成，通過該隔壁，形成有多個貫通陶瓷多孔體、成為流體流路的孔單元；分離孔單元，所述分離孔單元具有配置在所述基材的表面的中間層，該中間層由形成有許多細孔的陶瓷多孔體構成，所述中間層的平均孔徑小于所述基材的表面的平均孔徑；和未配置所述中間層的排出孔單元；所述中間層具有骨料顆粒互相通過熱膨脹系數與所述骨料顆粒相同或更高的無機粘結劑粘合而成的結構。