多孔質セラミックとは？種類・気孔率と気孔径・使用温度と選び方

多孔質セラミックとは

多孔質セラミックは、アルミナなどの粉を、気孔が残るように焼き固めたセラミックスです。ポーラスセラミックス、多孔体セラミックスとも呼びます。気孔を液体や気体が通るので、ろ過・分離・吸液・担持・通気の部品に使います。

京セラは、多孔体セラミックスを、気孔率と気孔径を仕様に合わせて決められ、液体と気体を通す材料として案内しています。機能膜の支持体、吸水・吸湿用の部品、燃料電池用の部品に使われています。

比較ページには、業務用の多孔質セラミックを、素材・焼成用のセッターと基板・セラミックフィルターの3つの種類に分けて載せています。完成した真空チャック、緻密なファインセラミックス、ルツボ、金属の焼結フィルター、膜フィルターは、それぞれ別の比較ページで扱います。

多孔質セラミックと珪藻土の違い

このページで扱う多孔質セラミックは、アルミナなどの粉末を気孔が残るように焼いた材料です。珪藻土は珪藻の殻が堆積してできた天然の原料で、多孔質セラミックの別名ではありません。

ろ過での使い方も異なります。セラミックフィルターは筒や板に成形した部材として使います。珪藻土活用推進全国協議会の公式資料では、珪藻土粉末をろ布や金網に層として付ける方法と、原液に混ぜる方法を説明しています。

3つの種類

• 素材（ろ過・吸液・担持用）：気孔率と気孔径を決めて焼いた、板・棒・球・パイプです。例は西村陶業のN-99SPとR-200、マルワイ矢野製陶所のA-PU99、京セラ・Orbray・クアーズテックの多孔質セラミックスです
• 焼成用セッター・基板：焼成や熱処理でワークを載せる多孔質の板です。板の気孔からバインダーやガスを逃がします。例は共立エレックスのKA91、ニッコーのエアパスプレートNA-99F、真空セラミックスのAP80です
• セラミックフィルター：多孔質セラミックスを筒・板・キャンドルの形にしたフィルターです。例はNGKのFA-1、イソライト工業のイソフィルIV、クアーズテックのFlowRiteです

気孔径と気孔率の見方

• 気孔径は、こせる粒の細かさを決めます。西村陶業のN-99SPは、0.055μm（55nm）⁠ま⁠で細かくしています
• 気孔径が大きいほど、たくさん流せます。NGKのFAフィルターは、平均気孔径がFA-1の25μmからFA-4の130μmまであります
• 気孔率は、すき間の割合です。西村陶業のR-200は55.0%、Orbrayは97%以上まで作った実績があります
• 気孔率を上げると、強度は下がります。共立エレックスの基板では、気孔率15%以上のKA62の抗折強度が180MPa以上、30%以上のKA91は40MPa以上です

使用温度の見方

• 素材では、マルワイ矢野製陶所のA-PU99の安全使用温度は、1850℃です
• 焼成用の基板では、ニッコーのエアパスプレートNA-99Fの最高使用温度は1300℃、NA-99FHは1400℃です
• フィルターでは、NGKのFA-1は700℃でもろ過性能を保ち、イソライト工業のイソフィルは最高使用温度900℃です
• 溶けた金属をこすクアーズテックのFlowRiteは、推奨の最高流し込み温度が1470℃です

選び方

1. 使い道を決めます。部品に加工する素材か、ワークを載せる板か、決まった形のフィルターかで、見るメーカーが変わります
2. こしたい粒の大きさと、流したい量を決めます。細かい気孔ほど通る量は減ります
3. 荷重がかかるかを確かめます。気孔率が高いほど強度は下がります
4. 使う温度と、加熱・冷却の速さを伝えます。急な温度変化がある所では、耐熱衝撃の性質も見ます
5. こす液や薬品を確かめます。NGKのFAフィルターは、フッ酸とアルカリを除く薬液・ガスに使えます

値段と見積もり

今回の10社12製品は、どれも値段を公式に出していないので、見積もりを取る必要があります。材質、気孔率と気孔径、形と寸法、数量、使う温度、こす物をそろえて伝えると、早く比べられます。

各社の特性表の値は、多くが代表値やテストピースの参考値で、保証値ではありません。受け入れの検査で使う値と条件は、見積もりのときにメーカーと決めておきます。