[发明专利]使用抗冻蛋白的多孔体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多孔体的制备方法，其在制备具有多孔质结构的陶瓷、金属、树脂等工业材料时所使用的冻结法中，在原料体与水的混合物中含有抗冻蛋白来作为使细孔的尺寸分布统一的成分。

背景技术

多孔体为含有细孔的结构体，作为充分使用其细孔结构的过滤器、流体透过部件、催化剂载体、吸附材料、隔热材料等工业材料而得到广泛应用。尤其是具有单向贯通孔的多孔体，作为过滤器、流体透过部件等而得到广泛应用。在这样的用途开展中，大容量的流体透过、捕集效率、部件尺寸的大型化成为课题。

作为具有单向贯通孔的多孔体的制备方法，提出了利用原料的相分离，尤其是通过使原料中所含的水分冻结并干燥来除去冰的方法，即以冰为细孔源的方法。该方法是例如将作为原料体的粉粒与水混合成为浆料，将其注入模具中并从模具的底部进行冻结来使冰生长，从而将冰的形成部位通过干燥来除去以作为细孔的方法。

作为这样的方法，至今提出了如下的方法。

例如，将作为原料体的陶瓷粉末分散在水中来调制浆料后，将所得的浆料从选定方向进行冻结以促进冰的生长，将冻结的浆料进行真空冻结干燥以使冰升华，从而得到具有微孔的陶瓷成形体的制备方法(专利文献1)。

另一方面，提出了如下的制备方法，即形成水溶性有机单体的聚合物与呈层状剥离的水膨润性粘土矿物的三维结构，通过冻结干燥将所含有的溶剂除去，由此得到树脂多孔体(专利文献2)。

另外，还提出了如下多孔质生物材料的制备方法，即将羟基磷灰石/胶原蛋白复合纤维与缓冲液进行混合，通过冻结处理使冰结晶生长，并通过干燥来赋予单向性细孔(专利文献3)。

进而，可以举出使陶瓷前驱体水溶液冻结，并使水分在一个方向上呈柱状冻结生长，此后干燥以除去冰，来制备具有单向细孔的多孔质陶瓷材料的制备方法(专利文献4)。

本发明人也提出了结合凝胶化与冻结的新的陶瓷多孔体成形法(专利文献5)。

根据该方法，通过在工序中增加凝胶化，与现有的技术相比提高了成形性、抑制了树枝状冰结晶的生长。另外，由于凝胶化剂将水分保持从而可以极大地赋予高细孔率。

在这些上述的冻结法，即使原料体与水的混合物从选定部位开始冻结的方法中，与冷媒接触的部分温度降低，随着离开冷媒越远温度变高从而使得冻结体的温度不均匀。通常，冰结晶在越是低温的情况下越细微，在高温下形成的话则形成粗大的冰结晶(非专利文献1)。

由此，存在如下问题，即与冷媒接触的部位的冰尺寸是细微的，但伴随着离开冷媒而变成粗大的冰结晶。进一步，由于在形成冰时伴随着冻结而释放出潜热，存在如下问题，即伴随着离开冷媒而冰形成温度变高的问题。

另外，在多孔体成形过程中难以抑制冻结体内部发生的冰的再结晶化也是历来就有的问题。冰的再结晶化是指冰结晶的整体或一部分融化后再度结晶化。更通俗而言，就是冰块之间相互粘接。例如，将凝胶或冰激淋等水分含量特别高的含水物进行冻结时，在其内部容易引起冰的再结晶化。在缓慢地由一个方向进行冻结的情况下，由于有充分的时间发生冰的再结晶化从而易于形成冰束。即使对于含水物的组成和冻结温度等进行细心的关注也难于简单地抑制冰的再结晶，这一问题成为阻碍该技术的实施的原因。

如上所述，虽然冻结法从能够赋予单向取向的细孔这一点来看是优异的，但存在原料体或凝胶内部所制得的冰的大小和粗细不均匀的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001-192280号公报

专利文献2:日本特开2004-359747号公报

专利文献3:日本特开2007-98117号公报

专利文献4:日本特开2009-46341号公报

专利文献5:日本特开2008-201636号公报

非专利文献

非专利文献1:露木英男：食品加工学第2版，从加工至保藏，14-16，共立出版，东京。