第1章 アドバンストセラミックスと多孔性 1 |
1.1 セラミックス産業の動向 1 |
1.1.1 セラミックスの範囲と種類 1 |
1.1.2 セラミックスの市場動向 3 |
1.2 多孔性セラミックスの概説 5 |
1.2.1 多孔性セラミックスの分類 5 |
(1)孔の径による分類 5 |
(2)孔の種類による分類 5 |
(3)構造による分類 6 |
A.バルーン 6 |
B.フォーム・ハニカム 6 |
C.層間化合物 7 |
D.、繊維状物質 8 |
(4)使用素材による分類 8 |
A.アルミナ(A1,0,) 8 |
B.シリカ(Sio2) 8 |
C.ジルコニア (ZrO2) 8 |
D.チタニア (酸化チタン:Tio2) 9 |
E.コーディエライト (2Mg0・2AliO。・5SiO2) 9 |
F.ムライト 10 |
G.ゼオライト 10 |
H.チタン酸カリウム 12 |
I.アパタイト 12 |
J.炭化ケイ素(Sic),窒化ケイ素(Si・N・) 13 |
K.その他 13 |
(5)結晶構造による分類 13 |
A.多孔質ガラスの概説 13 |
B.多孔質ガラスの合成 13 |
C.多孔質ガラスの性質 14 |
D.多孔質ガラスの応用 15 |
1.2.2 多孔性セラミックスの機能 16 |
(1)低比重・軽量 16 |
(2)断熟 16 |
(3)吸音・消音 16 |
(4)物質保持・吸着 16 |
(5)比表面積の増加 17 |
(6)孔による物質の選択性 17 |
(7)物質の通過調整性能 17 |
1.2.3 多孔性セラミックスの特性と評価方法 17 |
(1)密度と気孔率 17 |
(2)吸着と比表面積 19 |
A.気体の吸着特性 19 |
B.標準吸着等温線 21 |
C.毛細管凝縮 21 |
D.ガス吸着法による細孔分布の測定 22 |
E.比表面積(一点法)24 |
G.比表面積の計算方法 24 |
(3)細孔径とその分布 27 |
A.水銀圧入法 27 |
B.X線小角散乱法 28 |
C.ガス透過拡散法 29 |
D.各種顕微鏡での観察 30 |
①透過型電子顕微鏡(Transmission・Electron Microscope) 30 |
②走査電子顕微鏡 (Scanning Electron Mi6roscoPe) 31 |
③走査トンネル顕微鏡 31 |
E.測定の実際と計測機器 31 |
①「フローソープH2300」流動式比表面積測定装置 31 |
②自動比表面積測定装置「GEMINI 2360/2375」31 |
③高速比表面積・細孔分布測定装置「アサップ2010/2405」31 |
④水銀圧入法を適用したポロシメーター「オートボアM9420/ボアサイザ9320」31 |
(4)超音波センサーによる気孔率、気孔形状係数、弾性率の測定 33 |
(5)強度 33 |
(6)実際の破壊のメカニズムと要因 35 |
(7)熱伝導 37 |
(8)吸音のメカニズム 39 |
A.抵抗減衰体 39 |
B.共鳴吸収系 39 |
1.2.4 多孔性セラミックスの製造方法 40 |
(1)泥漿鋳込み成形法 40 |
(2)焼結法 40 |
(3)分相法 40 |
(4)ゾル・ゲル法 42 |
A.ゾル・ゲル法の概要 43 |
B.ゾル・ゲル法による金属酸化物の構造制御 44 |
C.細孔の髄御 44 |
(5)HIP法 45 |
(6)フォーム・ハニカム成形 46 |
(7)溶射プラズマ法 47 |
(8)凍結乾燥法 47 |
(9)その他 49 |
1.3 多孔性セラミックスのメーカー動向 50 |
1.3.1 セラミックスメーカー 50 |
(1)株式会社INAX 50 |
A,透水タイル「サンドロック」 50 |
B.音響タイル 50 |
C.浄化用フィルター 50 |
D.マシナブルセラミックス「マシナックス」 51 |
E.断熱タイル「カロムース」 51 |
(2)株式会社ノリタケカンパニー 51 |
A.不定型炭素含有吸着・濾過材 51 |
B.精密濾過用フィルター 51 |
C.部分酸化用触媒担体 51 |
D.通気栓・散気板 51 |
E.セラミックボール 51 |
(3)日本ガイシ株式会社 51 |
(4)東芝セラミックス株式会社 52 |
(5)日本特殊陶業株式会社 52 |
壬.3.2 ガラス・耐火物メーカー 52 |
(1)旭光学(株)52 |
(2)黒崎窯業株式会社 53 |
(3)品川白煉瓦(株) 53 |
(4)イソライト工業(株) 53 |
1.3.3 鉄鋼、機械・プラントメーカー 53 |
(1)神戸製鋼所 53 |
(2)(株)クボタ 53 |
1.3.4 化学・触媒メーカー 53 |
(1)鐘紡(株) 53 |
(2)キャタラー工業(株) 54 |
1.3.5 住宅・セメントメーカー 住友大坂セメント 54 |
1.3.6 自動車・部品メーカー 54 |
(1)デンソー(株)54 |
(2)(株)ブリヂストン 54 |
1.3.7 その他消費財 (株)ライオン 54 |
引用文献 55 |
第2章 多孔性セラミックスの研究開発動向 57 |
2,1 多孔性セラミックスの研究開発の現状 57 |
2.1.1 企業の研究開発動向 57 |
(1)高機能多孔性セラミックス研究会 57 |
(2)松下電器産業(株) 59 |
(3)三菱重工株式会社 59 |
(4)(株)INAX 59 |
(5)(株)リケン 60 |
2.1.2 政府関連プロジェクトの研究開発動向 60 |
(1)工業技術院のプロジェクト 60 |
A.シナジーセラミックス 60 |
B.エネルギー・環境領域総合技術開発推進計画(ニューサンシャイン計画) 60 |
①二酸化炭素高温分離・回収再利用技術開発 60 |
②セラミックスガスタービン 60 |
③超電導電力応用技術 60 |
(2)工業技術院の研究所における研究 61 |
A.物質工学工業技術研究所 61 |
B.名古屋工業技術研究所 61 |
C.大阪工業技術研究所 61 |
D.九州工業技術研究所 61 |
(3)各産業局での研究 61 |
(4)民間企業に対する技術開発支援 61 |
A.石油代替エネルギー関係技術実用化開発補助金 61 |
B.中小企業技術高度化対策費 62 |
C.知的基盤整備事業(テクノインフラ整備事業) 62 |
(5)科学技術庁のセラミックスに関するプロジェクト 62 |
A.超高圧 62 |
B.スーパーダイヤモンド 62 |
C.超微細構造解析技術研究 62 |
2.1.3 材料面からみた多孔性セラミックス研究開発の将来動向 62 |
2.1.4 機能材料分野における研究開発上の課題 65 |
(1)軽量構造体 65 |
(2)断熱材 65 |
(3)フィルター・分離膜 65 |
(4)吸着保持材 65 |
(5)触媒担体 65 |
(6)生体材料 65 |
2.2 最近の文献にみる多孔性セラミックスの研究テーマリスト 0.66 |
2.2.1 参考文献リスト 66 |
(1)成書 66 |
(2)レポート・調査資料 66 |
(3)雑誌(特集) 66 |
2.2.2 分野別文献リスト 67 |
(1)化学分野(フィルター、分離膜、吸着材、白動車以外の工業触媒等) 67 |
(2)医療・生体材料 69 |
(3)バイオ・食品分野 71 |
(4)白動車(排ガス触媒・フィルター・センサー類など)73 |
(5)エレクトロニクス・電気分野 77 |
(6)建設分野(建築材料等) 78 |
(7)耐火・断熱物(半導体製造装置の治具などを含む)82 |
(8)製造法・改質法とそれらのプロセス 84 |
(9)多孔性セラミックス全般 87 |
引用文献 87 |
第3章 多孔性セラミックスの用途開発動向 88 |
3.1 機能別用途開発動向 88 |
3.1.1 軽量構造材 (株)カルシード 88 |
3.1.2 断熱材 89 |
(1)気孔の構造と熱伝達メカニズム gO |
A.独立気孔 90 |
B.連続気孔型 90 |
C.積層気孔型 90 |
(2)熱伝導のメカニズムと対策 gO |
A.気体による熱伝導 90 |
B.個体の熱伝導 90 |
(3)形状で分類した各種断熱材 90 |
A.繊維状断熱材 90 |
B.粉末質断熱材 91 |
C.シリカゲル断熱材 91 |
D.発泡質断熱材 91 |
E.キャスタブル断熱材 91 |
(4)電子部品焼成用治具 91 |
(5)高性能断熱材「マイクロサーム」 92 |
3.1.3 消音・吸音材 94 |
(1)セントラル硝子の吸音材料 94 |
(2)(株)INAXの音響タイルシステム 94 |
3.1.4 フィルター、分離膜 97 |
(1)多孔質膜の分離メカニズム 97 |
A.Knudsen(クヌーセン)拡散 98 |
B.表面拡散 98 |
C.毛管凝縮を伴う透過 98 |
D.分子ふるい作用 98 |
(2)応用展開 98 |
(3)分離膜のバイオ分野への応用 99 |
(4)多孔質ガラス製の分離膜 100 |
A.多孔質ガラスの分離膜の性質 100 |
B.気体の分離 101 |
C.液体の分離 101 |
D.膜乳化法によるエマルジョンの形成 102 |
E.多孔質ガラス膜の研究、製品例 102 |
(5)セラミックスフィルターの製品例 103 |
A.東芝セラミックス (株)のMEMBRALOXセラミックフィルター 103 |
B.(株)神戸製鋼所のセラミックス多孔体「アクトサーミック」 104 |
C.(株)日本ガイシ(株)のセラミック膜フィルター「セフィルト」 105 |
D.(株)ノリタケカンパニーリミテッドの精密濾過用セラミックフィルター 107 |
E.(株)ブリヂストンのセラミックフォーム 108 |
3.1.5 物質吸着・保持 109 |
(1)(株)ライオンの制汗剤用消臭材料 109 |
(2)多孔質ガラスの吸着性能の展開 110 |
(3)ドラッグデリバリーシステム (DDS)ぺの適用 111 |
(4)(株)ノリタケカンパニーリミテッドの不定型炭素含有吸着・濾過材 111 |
A.用途 112 |
B.洗剤用ビルダー 112 |
3.1.6 触媒・担体 113 |
(1)触媒反応の概要 113 |
(2)触媒の性能 114 |
A.反応因子 114 |
B.構造因子 115 |
(3)触媒の製造法 115 |
(4)触媒担体 117 |
(5)担体形状 117 |
(6)担体の作用 118 |
A.活性成分の分散化 118 |
B.熱的劣化抑制 118 |
C.耐被毒性の向上 118 |
D.触媒・坦体の相互作用 118 |
E.二元機能化 118 |
F.選択性の向上 118 |
G.圧力損失の低減 119 |
(7)坦体の種類、性質および用途 119 |
(8)担体の製造法 120 |
A.アルミナ 120 |
B.ゼオライト 120 |
C.コーディエライト質ハニカム 120 |
D.脱硝用ハニカム触媒(選択的接触還元法) 120 |
E.多孔質ガラスの触媒担体への適用 121 |
(9)最近の触媒とセラミックスのトピックス 122 |
A.高温耐熱性担体 122 |
B.水素処理用アルミナ担体 123 |
(10)将来展望 123 |
A.アルミナを異種セラミックスで被覆した高温用触媒 123 |
B.脱臭セラミックス触媒「マンガンチッド」124 |
C.バイオリアクター 125 |
D.固定化酵素担体 125 |
E.多孔質ガラスの固定化酵素への適応 126 |
F.生体材料 127 |
G.医用材料 127 |
H.医用セラミックスの変遷 128 |
L歯や骨の組成 129 |
J.歯や骨におけるアパタイトの生成機構 130 |
K.生体材料と生体組織界面 131 |
L.生体材料にもとめられる条件 132 |
①人工材料のインプラント時の課題 132 |
②骨格代替材料に要求される特性 133 |
M.骨治療用多孔性セラミックス 135 |
①多孔性不活性セラミックス 135 |
②多孔質同化吸収セラミックス 135 |
③骨誘導と骨伝導 135 |
N.市販材料の性能の検討 136 |
3.1.7 耐火材、その他 137 |
(1)ミクロボア耐火物 イソライト工業(株) 137 |
(2)マシナブルセラミック 石原薬品(株) 137 |
(3)連続鋳造用耐火物 品川白煉瓦(株) 137 |
A.スライドバルブ 138 |
B.ガス吹き込み用レンガ 140 |
(4)ガス等のセンサー類 140 |
A.チタニア(TIO2)を使用したセラミックスセンサー 141 |
B.ガスセンサー 142 |
C.におい・香りセンサー 142 |
D.環境汚染ガスセンサー 143 |
E.湿度センサー (株)サイマレック 143 |
F.セラミック湿度センサー 日本特殊陶業(株) 143 |
3.2 分野別用途開発動向 144 |
3.2.1 白動車関連分野 144 |
(1)排ガス触媒 144 |
(2)3元触媒の特性 145 |
(3)白動車用排ガス触媒担体への要求性能 145 |
(4)ゼオライトの適用 146 |
(5)各社の商晶開発状況 147 |
A.住友金属鉱山(株) リーンバーンエンジン及びリーンバーン用脱硝触媒 147 |
B.デンソー(株) 早期に活性化するコーディエライトハニカム構造体 148 |
C.日本ガイシ(株) セラミックハニカム触媒 148 |
D.マツダ(株) PdのSによる被毒を抑制し、低温HC活性に優れた排ガス浄化用触媒 148 |
E.松下電器産業(株) 排ガス浄化触媒、ディーゼルエンジン用フィルター 148 |
F.(株)リケン リ一ンバーン排ガスから窒素酸化物を高効率で除去する触媒 149 |
G.(財)日本白動車研究所 天然ガス白動車用排ガス触媒 149 |
H.出光興産(株)、目産白動車(株) リーンバーンエンジン用排ガス触媒 149 |
1.トヨタ自動車(株)、キャタラr工業(株) ディーゼルエンジン用排気ガス触媒 149 |
J.(株)いすずセラミックス研究所 耐高温排気ガスフィルター 149 |
K.デンソー(株) O2センサー、モノリシックキャリア 149 |
L.日本ガイシ(株) ハニカムセラミックス「ハニセラム」150 |
M.東海カーボン(株) ポーラスSiC l 51 |
3.2.2 機械・エンジニアリング分野 153 |
(1)鐘紡株式会社 電子部品用セッター 153 |
(2)(株)品川白煉瓦 セラミック電子材料焼成用軽量耐火物 153 |
(3)(株)クボタ セラミック分離膜 154 |
3.2.3 化学工業分野 156 |
(1)東燃(株)と(財)石油産業活性化センター 水素化触媒 156 |
(2)β本重化学工業(株) オゾン分解用触媒 156 |
(3)目本触媒化学工業(株) チタヒア・シリカ成形体 156 |
(4)燃料電池用材料 157 |
A.固体電解質型燃料電池 157 |
B.溶融炭酸塩型燃料電池 158 |
3.2.4 医療分野 158 |
(1)医療分野における溶射技術の応用状況 159 |
(2)臨床に使用されている溶嚇技術を適用したインプラント 160 |
A.ITIインプラント 160 |
B.IMZインプラント 160 |
C.APIインプラント 160 |
D.スミシコンインプラント 160 |
(3)多孔質ヒドロキシアパタイトの用途開発 161 |
A.旭光学工業(株) ハイドロキシアパタイト 161 |
①高速液体クロマトグラフィー 161 |
②細胞分離 162 |
③ウイルス吸着 162 |
B.住友大坂セメント(株) ボーンセラムP 162 |
(4)膜乳化法によるDDS材料の製造 164 |
(5)多孔性セラミックスを使用した抗菌剤 165 |
(6)今後の展望 165 |
3.2.5 食品バイオ分野 165 |
(1)中央設備エンジニアリング(株) 多孔性セラミック膜バイオリアクタ 165 |
(2)(株)トライテック 「セラフロー」 166 |
A.特徴 166 |
B.使用例 167 |
①抗生物質の濾過 167 |
②クランベリージュース・コンソメス一プの清澄化 167 |
③触媒の回収 167 |
3.2.6 住宅・建築分野 167 |
(1)吸水による容積変化 167 |
(2)凍害とその要因 168 |
(3)雨水の透過性 168 |
(4)排水性 168 |
(5)住宅用セラミックス部材 168 |
(6)松下電工(株)シリカアロエゲル 169 |
A.高耐久性 169 |
B.高光学特性 170 |
C.高断熱性 170 |
(7)(株)INAX サンドロックとソイルセラミックス 170 |
A.サンドロック 171 |
B.ソイルセラミックス 172 |
引用文献 174 |
第4章 多孔性セラミックスの課題と展望 178 |
4.1 特性の計測技術 178 |
4.2 製造方法 178 |
4.3 軽量構造材 179 |
4.4 断熱材 179 |
4.5 フィルター・分離膜 179 |
4.6 物質吸着・保持材料 180 |
4.7 触媒、担体用材料 180 |
4.8 生体材料 180 |
4.9 センサー用材料 181 |
第5章 多孔性セラミックス関連重要特許リスト 182 |
5.1 材料、用途分野 182 |
5.1.1 化学分野(フィルター、分離膜、吸着材、(白動車以外の工業用触媒等) 182 |
5.1.2 医療・生体材料 186 |
5.1.3 バイオ・食品 186 |
5.1.4 白動車(排ガス触媒・フィルター・センサー) 186 |
5.1.5 エレクトロニクス・電気 197 |
5.1.6 建設(建築材料) 198 |
5.1.7 耐火・断熱物(半導体製造装置の治具などを含む) 201 |
5.2 特性、機能の試験法 204 |
5.3 多孔性セラミックスの製造法 208 |
5.3.1 ゾル・ゲル法 208 |
5.3.2 ガラス等の発泡法 209 |
5.3.3 その他の製法(機能の付与・強化を含む) 212 |
5.3.4 リサイクル関連(廃棄物などを原料にしたものなど) 216 |