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無機バインダーを利用した先進セラミックス製造プロセス技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19656178
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

高橋 実  名古屋工業大学, 理事 (60093100)

研究分担者 藤 正督  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (50238523)
山川 智弘  名古屋工業大学, 学内共同利用施設等, 産学官連携研究員 (80432293)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2008年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2007年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワードセラミックス / 成形 / 環境 / メカノケミカル / 表面 / 粉体 / 固化 / 廃棄物 / 無焼成セラミックス / メカニカルミリング / プロセス制御
研究概要

19年度で明らかになった、安易にAlを溶出する珪酸アルミ化合物をメカノケミカル粉砕により粒子表面状態を活性状態し固化するメカニズムを未利用資源へ展開した。無焼成セラミックスを作製するにあたり、本年度は主に原料としてペーパースラッジ灰を中心に検討をおこなった。まず、固化メカニズムに影響を与える溶出挙動についえて検討した。その結果、Si^<4+>,Al^<3+>,Ca^<2+>の金属イオンが主に溶出し、これら金属イオンが固化に寄与することが分かった。これら、金属イオンの溶出は、メカニカル処理を行うことで顕著になったが、20min以上のメカニカル粉砕は、金属イオン濃度にほとんど影響しなかった。粒度分布測定において、平均粒径の増加が認められたことから、長時間のメカニカル処理は、逆に粒子の再凝集をともない反応面積の低下をまねいていることが推察された。20min程度メカニカル処理を行ったペーパースラッジ灰は、KOH溶液の添加、均一混合により、数分で急速に粘度の上昇が見られた。このことから、これまで用いられてきたSi源としての珪酸塩を用いることなく、安価なアルカリ溶液を添加することのみで、固化成形できることが明らかとなった。また、これら無焼成セラミックスの強度は20〜90MPa程度の強度が発現可能であることがわかった。このことは、廃棄物原料からも実用に耐えうる無焼成セラミックスを作製できることを意味している。以上の様に、19年度で新たに見出したメカノケミカルを用いた表面活性化による粉体の易反応化による無機物質の固化法(無焼成セラミック作製法)を基礎として、ペーパースラッジ灰をはじめとする廃棄物や鉱山残渣などの未利用資源に対し同メカニズムで固化可能かどうかを検討し、19年度で行った基礎研究の確かさを確認した。また、これらの原料にたいし強度上昇に関する検討を材料プロセス学的に加え、強度的に実用的なレベルにまで強度向上させることに成功した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Opportunities of porous ceramics fabricated by gelcasting in mitigating environmental issues2009

    • 著者名/発表者名
      Minoru Takahashi, Ruben L. Menchavez, Masayoshi Fuji, Hiroaki Takegami
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society 29

      ページ: 823-828

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of non-firing ceramic utilizing paper sludge ash treated by planetary ball-milling2007

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yamakawa, Masayoshi Fuji and Minoru Takahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on EcoTopia Science 2007

      ページ: 793-795

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabricat ion of Non-firing ceramic from paper sludge ash pre-treated by planetary ball-milling2008

    • 著者名/発表者名
      Apiluck Eiad-ua, Tomohiro Yamakawa, Hideo Watanabe, Masayoshi Fuji, Koji Orito, Minoru Takahshi
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部
    • 発表場所
      ホテルパーク(岐阜市)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Mechanochemically-assisted chemical solidification of SiO_2/Al_2O_32008

    • 著者名/発表者名
      Apiluck Eiad-ua, Takashi Shirai, Hideo Watanabe, Masayoshi Fuji, Koji Orito, Minoru Takahashi
    • 学会等名
      粉体工学会
    • 発表場所
      ホテル犬山館(愛知県)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Effect of mixture ratio of SiO_2/Al_2O_3 on mechanochemically-assisted chemical solidification2008

    • 著者名/発表者名
      Apiluck Eiad-ua, Takashi Shirai, Hideo Watanabe, Masayoshi Fuji, Koji Orito, Minoru Takahashi
    • 学会等名
      日本セラミックス協会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ペーパースラッジ灰を利用した無焼成セラミックスの作製2007

    • 著者名/発表者名
      山川 智弘, 藤 正督, 高橋 実
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      愛知
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] メカノケミカル処理したセラミック粉体を利用した無焼成セラミッタスの作製2007

    • 著者名/発表者名
      山川 智弘, 藤 正督, 高橋 実
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      愛知
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.crl.nitech.ac.jp/proc/index-j.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] セラミックスの固化方法2008

    • 発明者名
      高橋 実藤 正督山川 智弘
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権番号
      2008-046127
    • 出願年月日
      2008-02-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] セラミックス固化体及び活性化セラミックス粉体2008

    • 発明者名
      高橋 実藤 正督山川 智弘
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権番号
      2007-084460
    • 出願年月日
      2008-02-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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