[发明专利]蜂窝形状陶瓷多孔体、其制造方法及蜂窝形状陶瓷分离膜结构体

说明书

技术领域

本发明关于抑制裂纹产生的蜂窝形状陶瓷多孔体、其制造方法及具备有分离层的蜂窝形状陶瓷分离膜结构体。

背景技术

近年来，为了从多成分的混合物(混合流体)中仅选择性回收特定的成分，陶瓷制的过滤器被使用。陶瓷制的过滤器较之于有机高分子制的过滤器，由于机械强度、耐久性、耐腐蚀性等良好，因此在水处理和废气处理或医药和食品领域等广泛领域中理想地适用于除去液体和气体中的悬浊物质、细菌、粉尘等。

此种陶瓷制的过滤器中，为了在确保分离性能的同时提升渗透性能，必须加大膜面积(分离膜的面积)，为此，呈蜂窝形状较为理想。另外，蜂窝形状的过滤器(蜂窝形状陶瓷分离膜结构体)较之于管形的，具有能实现难折断、低成本化等优势。蜂窝形状陶瓷分离膜结构体指的是，大多情况下，外形为圆柱形，具备多孔质的基材，该基材内部具有形成在其轴方向的许多平行的流路(称为孔单元)。另外，在形成孔单元的内壁面上，形成有孔径小于该多孔质基材的分离膜(分离层)。

蜂窝形状陶瓷分离膜结构体(微滤膜、超滤膜、渗透汽化膜、气体分离膜、逆渗透膜)，理想的是通过在运转时施加较高的压力而增大渗透流量。特别是超滤、气体分离、逆渗透膜中，由于分离膜的渗透系数小，因此必须施加较高的运转压力进行分离纯化。

专利文献1中公开了具有由氧化钛构成的粘合部的陶瓷多孔质膜。提供可以低温烧成制作、并且具有可实用强度、耐腐蚀性的多孔体。

专利文献2中公开了含有熔块(氧化钛等)、微粒骨料的陶瓷多孔体。通过烧结含有骨料及熔块的原料，提供强度优于以往的陶瓷多孔体。

专利文献3中公开了耐酸性及耐碱性良好的氧化铝多孔体。氧化铝多孔体含有5～30质量％的氧化钛和作为氧化物的1.5质量％以下的选自铜、锰、钙及锶的至少1个元素。通过含有氧化钛及铜等4种元素中的1种，提供高强度、对碱溶液和酸溶液的耐腐蚀性良好的氧化铝多孔体。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利特开平10-236887号公报

[专利文献2]日本专利特开2003-176185号公报

[专利文献3]日本专利特开2010-228948号公报

发明内容

发明要解决的课题

蜂窝形状陶瓷分离膜结构体，优选在基材上设置平均孔径小于基材表面的多孔质的中间层，在该中间层上配设分离膜。此外，在配设有分离膜(分离层)的分离孔单元之外，具有未配设分离膜的排出孔单元的话，透过分离膜的流体会通过排出孔单元而排出到外部，因此可以使压力损失变小，对膜分离有利。

但是，蜂窝形状陶瓷分离膜结构体具有分离孔单元和排出孔单元等2种孔单元的话，存在与排出孔单元邻接的部分容易产生裂纹(狭缝裂纹)的问题。产生狭缝裂纹的话，容易引起强度下降。特别是长期使用时裂纹会伸展而存在强度下降的可能性。此外，狭缝裂纹出现在排出孔单元与分离孔单元之间时，裂纹会造成分离层产生缺陷，产生无法充分发挥分离性能的问题。

专利文献1、2没有关于排出孔单元的记载，具有排出孔单元时，可以制作不产生狭缝裂纹、进一步具有高内压破坏强度的多孔体的范围不明。专利文献3也没有关于排出孔单元的记载，有必须含有铜等4种元素中的1种的需要。

本发明的课题是提供具备有配置有中间层且具有分离层的分离孔单元和未配置中间层的排出孔单元时，难以产生狭缝裂纹的蜂窝形状陶瓷多孔体、其制造方法及蜂窝形状陶瓷分离膜结构体。

解决发明的手段

本发明者们发现，当中间层所含的微粒的粘结剂的热膨胀系数小于中间层骨料时，容易产生狭缝裂纹。粘结剂的热膨胀系数较小的话，即使在高温下烧结、冷却，具有中间层的分离孔单元周边也难以收缩，另一方面，没有中间层的排出孔单元附近的骨料收缩大，因此，分离孔单元较多的部分与排出孔单元较多的部分之间会出现拉伸应力，产生狭缝裂纹。于是，根据本发明，提供以下的蜂窝形状陶瓷多孔体、其制造方法及蜂窝形状陶瓷分离膜结构体。

[1]一种蜂窝形状陶瓷多孔体，具备有：蜂窝形状的基材，所述蜂窝形状的基材具有隔壁，该隔壁由形成有许多细孔的陶瓷多孔体构成，通过该隔壁，形成有多个贯通陶瓷多孔体、成为流体流路的孔单元；分离孔单元，所述分离孔单元具有配置在所述基材的表面的中间层，该中间层由形成有许多细孔的陶瓷多孔体构成，所述中间层的平均孔径小于所述基材的表面的平均孔径；和未配置所述中间层的排出孔单元；所述中间层具有骨料颗粒互相通过热膨胀系数与所述骨料颗粒相同或更高的无机粘结剂粘合而成的结构。