JPH01143739A - 溶湯濾過用フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、溶湯を鋳型に流し込む際などに溶湯からスラ
グノロやドロスなどを除去するために用いられる溶湯１
！！過用７イルターに関するものである。

［従来技術］ 僑鉄鋳物、鋼匍物、銅合金祭物、軽合金鋳物その他の合
金鋳物等の鋳物を匍造する溶湯中には、スラグノロやド
ロスのような不純物が浮遊したりして混在している。こ
れら不純物の混在は鋳物の特性を損なうことにつながり
易いために、堰を設けたりあるいは滓溜や滓上げを設け
たりしてこの不純物を除去する対策が従来からなされて
いるが、これらのものではスラグノロやドロスのような
不純物の除去は不十分である。

ここで、最も多量に使用されている鈎鉄鋳物は脆いとい
う欠点があるために僑鉄の溶湯にＭｇを添加して鋼と同
程度の強度と靭性を持ったダクタイル鋳鉄が開発されて
いる。しかし、このダクタイル鋳鉄にはＭ．Ｏを主成分
とするドロスが多少含まれており、ダクタイル鋳鉄は債
鋼に比べて強度や靭性の点では殆ど遜色はないものの、
ドロスの混在によって鋳物に割れが発生し易いという問
題があって用途が限定されている。従ってドロスを十分
に除去することができれば、ダクタイル鋳鉄は新しい構
造用材料としてｉｌ｝鋼以上の用途の開発が期待される
ものである。このためにもスラグノロやドロスのような
不純物の十分な除去が必要になってきており、最近では
セラミック板に孔を蓮根式に設けた目ざらや多孔質に形
成したセラミック目ざらなどを鋳型の湯口にセットし、
これらの目ざらで溶湯を濾過することによって不純物を
除去することがなされている。しかし溶湯から不純物を
十分に除去するためにはこれらの目ざらの孔の大きさを
小さくする必要があるが、セラミックで形成される目ざ
らは必要とされる強度に応じて厚みが厚く形成されてお
り、孔の大きさを小さくすると孔内の流路抵抗が着しく
大きくなる。セして溶湯は比重が大きいために流れの際
の衝突力が太き（、しかも表面張力が大さ（で濡れが悪
く、さらには粘度も高いために、このように目ざらの流
路抵抗が大きくなると目ざらを溶湯が通過する時間が着
しく長くなり、作業性などの面で大きな問題が発生しで
いる。特に、グクタイル鋳鉄の場合は溶湯の粘度が鋳鉄
よりも更に大軽いためにこのような問題が一層大きく発
生する。

そこで、これら目ざらの代わりにガラス繊維などシリカ
繊維の糸で網状に織成することによって形成したフィル
ターを用いて溶湯の濾過をおこなうことが試みられるに
至っている。ガラス繊維などシリカ繊維の網で形成した
フィルターは厚みを薄（形成することができるために、
その目の大訃さを小さくしても流路抵抗は大軽くならず
、溶湯を容易に通過させて作業性を損なうことなく溶湯
から不純物を十分に除去することが可能になるのである
。

［発明が解決しようとする問題点１ しかし、シリカ繊維、例えばガラス繊維の耐熱性をもっ
てしてはアルミニウム溶湯なと低融点の金属に対してし
か使用することかで軽ず、鋳鉄など高融点の金属に対し
ては使用に供することが難しいという問題があった。

本発明はこの点に鑑みで為されたものであり、高融点の
金属の溶湯に対しても使用することができる溶湯濾適用
フィルターを提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段１ しかして本発明に係る溶湯濾適用フィルターは、酸処理
され酸による溶出で細孔が設けられたシリカ繊維の糸で
網状に形成され、熱硬化性樹脂パイングーが含浸硬化さ
れて成ることを特徴とするものであり、以下本発明の詳
細な説明する。

溶湯濾過用フィルターはシリカ繊維、例えばＥ〃ガラス
どのガラス繊維の糸を織成することによって網状に形成
されるものであり、織り方は平織り、楔沙織り、からみ
織りなど任意である。このフィルターにおいて網目の目
開きの大きさは、開口幅が０．３ＩＩｍ〜２．５１程度
の範囲になるように設定するのが好ましい。この範囲に
限定されるものではないが、網目の目開きの大きさは溶
湯の濾過精度と作業性とに影響を与えることになるため
にこの範囲に設定するのが好ましいものであって、溶湯
中の不純物を濾過するためには０．３＋ａ論よりも網目
を細かくする必要はなく、しかも網目がこれより細かく
なり過ぎると溶湯がフィルターを通過する時間が長くな
って作業性が低下することになるものであり、逆１こ２
．５論−より大きいと網目が荒くなり過ぎて溶湯中の不
純物の濾過が不十分になるおそれがある。またフィルタ
ーの厚みはシリカ繊維の糸の径によって主として決まる
が、一般的には０．５ｍ曽〜１．５−−程度が好ましい
。

ここで、本発明においてはこのフィルターを構成するプ
ラス繊維などのシリカ繊維として、酸洗処理したものを
用いる。酸としては塩酸や硝酸、硫酸など強酸を用いる
ことができ、このようにシリカ繊維を酸処理するとシリ
カ繊維中の不純物であるＡ１．Ｏ，、ＣａＯ，ＭｇＯ１
Ｆｅｚｅｓなどの酸溶出成分が溶は出ることになり、シ
リカ繊維中の５ｉ０２の含有率が高まることになる。シ
リカ繊維は５ｉＯｚの含有率が高い程、耐熱性も高くな
り、従ってシリカ繊維を酸で処理して５ｉｎ２の含有率
を高めることによって、鋳鉄など高融点の金属の溶湯に
対して適用可能なフィルターを作成することができる。

十分な耐熱性を得るにはＳｉｎ、成分の含有率が９５重
量％以上になるように酸処理をおこなうのが好ましい。

そしてこのようにシリカ繊維を酸処理して酸に溶ける成
分を溶出させると、この溶出した部分に微細なミクロ単
位の細孔が多数形成されることになる。また、酸処理を
おこなうにあたっては、網体に織成する前のシリカ繊維
に対しておこなうようにする他に、シリカ繊維の糸、を
織成したのちの網体におこなうこともできる。

例えば、網体を塩酸などＷａＳ液中に浸漬してシリカ繊
維から酸に溶解する成分を溶出させたのちに、不純物を
除去した蒸留水で水洗して酸を完全に洗い流し、１１０
℃程度の温度で乾燥させることによって酸処理をおこな
うことができる。酸を洗い流すにあたって不純物を含有
する水を用いると、酸処理でシリカｍｍに形成されてい
る細孔にこの不純物が吸着されてしまい、シリカ繊維の
耐熱性を低下させるおそれがあるために注意を要する。

上記のように酸処理したプラス繊維などシリカ繊維の糸
を織成した網体の各県を熱硬化性樹脂バインダーで固定
することによって、本発明に係るフィルターを作成する
ことができる。熱硬化性樹脂バインダーとしては焼成時
の残留炭素量の高いフェノール樹脂や７ラン樹脂などを
用いるのが好ましいが、その他エポキシ樹脂などを用い
ることもできる。これら熱硬化性樹脂のフ二スに網体を
浸漬して含浸させ、熱硬化性樹脂を硬化させることによ
って網体の各県の交差部分を熱硬化性樹脂で結合させて
固定させることができる。もちろん熱硬化性樹脂はフィ
ルターの網目を塞がないように含浸硬化させるものであ
る。このように網体の各県を熱硬化性樹脂バインダーで
固定して形成したフィルターは、ハサミ等で容易に切断
することができ、またハサミ等で切断しても各県は熱硬
化性樹脂で結合されているために糸が切断端部からほつ
れるようなことがないと共に、しかも薄板状に保形性を
有しているために取り扱いも容易であり、鋳型へのフィ
ルターのセットの作業が容易になるものである。

このようにして形成されるフィルターＡは、例えば第１
図に示すようにシェルモールドなどの鋳型の湯口１の部
分にセットすることによって用いられものであり、湯口
１へのセットは例えば接着剤で貼り付けることによって
おこなうことができる。そして湯口１に溶湯を流し込ん
でフィルターＡを通過させたのちに鋳型に溶湯を充填さ
せるようにするものであり、溶湯中のスラグノロやドロ
スのような不純物はフィルターＡを通過する際に濾過し
て除去することがで終るのである。またこのとき、フィ
ルターＡを形成するプラス繊維などシリカ繊維には酸処
理による成分の溶出によって多数の微細な細孔が形成さ
れており、フィルターＡを溶湯が通過する際に溶湯中の
微細なスラグノロやドロスはシリカ繊維のこの細孔に吸
着されるものであり、この細孔による吸着によっても溶
湯中の不純物を除去することができるのである。加えて
、シリカ繊維中のＳ　！　０２はドロスのＭｇＯなどと
反応して吸着するために８１０２の含有率が高いはど溶
湯からのドロスなどの除去率も高まることになるが、シ
リカ繊維には多数の細孔が形成されているためにシリカ
繊維の比表面積は非常に高くなっており、シリカ繊維の
表面でのＳ　ｉ　Ｏ２と溶湯との反応性が高くなって不
純物の吸着効果が一層高（なるものである。

ここで、プラス繊維などシリカ繊維にはこのように酸処
理によって多数の微細な細孔が形成されているために、
溶湯を通過させる際の＾温の作用で細孔部分が収縮し、
これに伴ってフィルターの全体も極端に大きく寸法収縮
してフィルターのこの収縮に伴って鋳型の砂が鋳型内に
かき落とされて溶湯内にかみ込むおそれがある。このた
めに、フィルターを予め焼成などして収縮させておいて
この収縮させた状態でフィルターを用いるようにする試
みかなされている。しかしこのようにフィルターを予め
収縮させるとシリカ繊維に形成された細孔は収縮によっ
て塞がれることになり、細孔によって溶湯中の不純物を
吸Ｎさせたり、細孔によるシリカ繊維の比表面積の増加
によって不純物の吸着作用を高めたりするという効果が
大きく低減されることになる。このために本発明ではフ
ィルターを焼成して予め収縮させるというようなことを
せず、シリカ繊維の細孔を塞がない状態でフイルターを
使用するようにしているものである。そして本発明のフ
ィルターにおいてはシリカ繊維は熱硬化性樹脂パイング
ーによって含浸硬化の処理がされており、シリカ繊維の
細孔内にこの熱硬化性樹脂がポーラスな状態で浸透して
いる。この熱硬化性樹脂はフィルターに溶湯を通す際に
炭化さレルが、シリカ繊維の細孔内で炭化されたこの熱
硬化性樹脂によって細孔が収縮することを抑制すること
ができる。このために本発明では細孔が収縮して塞がれ
ることを低減して、フィルターに極端な収縮が発生する
ことを防ぐことができるのである。特に、溶湯をフィル
ターに通過させる時間はせいぜい数十秒程度の短時間で
あるために、予め焼成して収縮させるような必要なく、
熱硬化性樹脂による含浸処理による収縮の低減で十分に
問題なく使珀すここと力Ｃできるものである。このよう
に本発明では熱硬化性樹脂パイングーの作用でフィルタ
ーの収縮を低減させるために、減圧や加圧などしてシリ
カ繊維の細孔に熱硬化性樹脂を十分に充填させるように
するのが好ましいが、極微細な細孔に完全に熱硬化性樹
脂を含浸させるのは難しいので、比較的大きな細孔に充
填させるだけでも十分効果は得られる。また、シリカ繊
維の細孔内に充填された熱硬化性樹脂によってフィルタ
ーの収縮を低減させる効果は、溶湯の高温の作用で焼成
された際に消失される率が高い熱硬化性樹脂の場合では
大きく得ることがでトない。このために熱硬化性樹脂パ
イングーとしては、ｉｏｏ。

℃で６０秒焼成後の残留率が３０％以上のものを用いる
必要がある。尚、熱硬化性樹脂を含浸させるにあたって
、熱硬化性樹脂に純度の高い５ｉＯｚ粉や炭素粉などを
入れておけば、さらに収縮を抑えたり不純物の除去を高
めたりすることが可能である。

【実施例］ 次に本発明を実施例によって例証する。

Ｋ１九七 Ｓｉ０□５４重量％、Ａｌ２Ｏ３１４、５重量％、Ｃａ
０１７．０重量％を含有する組成のＥｆｆラスで形成さ
れる直径９μのガラス繊維を１０００本束ねて糸とし、
この糸を織ることによって網目の目開きが１　、５　ｒ
ａｍの網体を作成した。この網体を３０％塩酸水溶液に
５時間浸漬して酸処理し、次いでこれを蒸留水で水洗し
て乾燥した。この処理によってプラス繊維はＳ　ｉ　Ｏ
２の含有率が９６．０重量％に高まり、また半径が４０
Å以下で１０〜２０人の範囲の半径のものが最も多い細
孔ががラス繊維に形成された。細孔は容量が０．１３５
９ｃｃ／ｇとなるように形成され、またガラス繊維は比
表面積が５００ＩＩ＋２／ｇであった。

一方、ノボラック型フェノール樹脂に１０重量％のヘキ
サメチレンテトラミンを配合すると共にこれをメタノー
ルに溶解して固形分が６５重重量の７ボラツク型フエノ
ール樹脂ワニスを調製した。

ここで、メタノールに溶解する前の７ボラツク型フエノ
ール樹脂とへキサメチレンテトラミンの混合物を５０１
径のシャーレに１０ｇとり、これを１５０℃の乾燥話中
に入れて６０分間加熱することによって硬化させ、これ
をコークスで被覆して予め１０００℃に設定した電気炉
に入れて３０分間焼成し、冷却後取り出して寸法変化と
重量変化を測定した。結果は収縮率が５．１％であり、
重量減少率は３５％であった。

そしてこのフ二スを上記網体に網体とフェノール樹脂固
形分との重量比が６０：４０となるように含浸させ、風
乾した後に１５０℃で加熱して完全硬化させることによ
って、７エノール樹脂で処理したフィルターを作成した
。このフィルターにおいて７エノール樹脂の含浸によっ
て網目の目開かは１．４５ｍ曽１こなった。またこのフ
ィルターはハサミで容易に切断することができ、保形性
があって取り扱いも容易であった。

ル濫ｊＬＬ 実施例１と同様にして酸処理した網体を、８００℃の温
度で２０分間焼成して収縮させた。この収縮によって網
体の網目の目開きは１　、３１ｍｍになった。またガラ
スＭ＆雑に形成された細孔の半径は１０Å以下に収縮し
、プラス繊維の比表面積は１２５１ａ２７Ｈに減少した
。そしてこの網体を用い、実施例１と同様にしてフェノ
ール樹脂フェスを含浸硬化させることによってフィルタ
ーを作成した。

このフィルターにおいてフェノール樹脂の含浸によって
網目の目開きは１．２５ｎｕｅになった。

衷１１」よ 軟化点８０℃の固形レゾール型フェノール樹脂をメタノ
ールに溶解させて固形分が６５重量％のレゾール型フェ
ノール樹脂フェスを調製した。ここで上記固形レゾール
型７エ／−ル樹脂の焼成後の収縮率と重量減少率とを実
施例１と同様にして測定したところ、収縮率は４．５％
、重量減少率は３７％であった。このようにして調製し
たフェスを実施例１で得た酸処理済みの網体に同様にし
て含浸硬化させてフィルターを得た。このフィルターに
おいてフェノール樹脂の含浸によって網目の目開きは１
．４５ｍｍになった。

定款ｌ」工 比較例１で得た焼成処理した網体を用い、実施例２で調
製したフェスを同様にして含浸硬化させることによって
フィルターを得た。このフィルターにおいてフェノール
樹脂の含浸によって網目の目開きは１．２５ｍ−になっ
た。

火１」［Ｌ Ｓｉｎ、分の含有率が９７％で粒径が１〜５μの珪酸粒
を実施例１で調製したノボラック型フェノール樹脂フェ
スに、フェノール樹脂の固形分と珪酸粒との重量比が９
０：１０となるように分散させた。この珪酸粒を入れた
固形ノボラック型フェノール樹脂について焼成後の収縮
率と重量減少率とを実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、収縮率は３．５％、重量減少率は３１％であった。

このようにして調製したフェスを実施例１で得た酸処理
済みの網体に同様にして含浸硬化させてフィルターを得
た。このフィルターにおいて７エ７−ル樹脂の含浸によ
って網目の目開きは１．４５１６Ｉｌになった。

ル上１」− 比較例１で得た焼成処理した網体を用い、実施例３で調
製したフェスを同様にして含浸硬化させることによって
フィルターを得た。このフィルターにおいて７エノール
樹脂の含浸によって網目の目開きは１．２５ｍ＋ｓにな
った。

比］１烈」− 軟化点９５℃、エポキシ当量９３０のエポキシ樹脂をキ
シレンに溶解させて固形分６５％の７ニスを調製し、こ
れに硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン１０重量％
を加えて良く混合した。ここでこのエポキシ樹脂の焼成
後の収縮率と重量減少率とを実施例１と同様にして測定
したところ、収縮率は２０％、重量減少率は７２％であ
った。

このようにして調製したフェスを実施例１で得た酸処理
済みの網体に同様にして含浸硬化させてフィルターを得
た。このフィルターにおいて７二／−ル樹脂の含浸によ
って網目の目開きは１．４５ｍｍになった。

上記実施例１〜３及１比較例１〜４で得たフィルターに
ついて、熱処理温度と収縮率との関係を測定した。結果
をｔＩ１１１表に示す。測定はフィルターを１００ｍｍ
Ｘ　５０＋ａｍの大きさに切断し、これを第１表の温度
に予めセットした電気炉に入れて１０分間加熱処理し、
これを常温に冷却した後の寸法変化を計測することによ
っておこなった。また比較のために、実施例１で得た酸
処理をおこなった網体と比較例１で得た焼成処理した網
体とにっし公」 第１表 第１表の結果、実施例１の酸処理した網体では１４００
℃に焼成されることによって大きく収縮するが、この網
体に熱硬化性樹脂を含浸硬化させた各実施例のものは、
予め焼成して収縮させた比較例１の網体と収縮率に遜色
がなく、熱硬化性樹脂の含浸硬化による収縮の低減の効
果が確認され、また焼成後の重量減少率の大きい熱硬化
性樹脂を用いた比較例４のものは収縮が大きいことが確
認される。

また実施例１〜３及び比較例１〜３で得たフィルターを
第１図のようにシェルモールドの湯口にセットし、フィ
ルターを通して１４００℃の鋳鉄の溶湯を注湯したのち
に冷却して、シェルモールドを解体することによって２
に、の禁物を得た。このときの溶湯を注湯するのに要す
る時間を測定し、また注湯後のフィルターの状態を観察
し、さらに得られた禁物についてカラーチエツク試験を
おこなった。それぞれの結果を第２表に示す、ここでカ
ラーチエツク試験は、禁物の上面を１ｍｍの深さで研摩
し、この研摩面にインキを塗布したのちに拭かとって、
研摩面の５ｃｍＸ５ｃ−の領域内でのインキが拭き取ら
れず残った箇所の個数を数えることによっておこなった
。禁物を研摩することによって研摩面は平滑になり、こ
の研摩面にインキを塗布してもインキは総て拭き取られ
るはずであるが、研摩面に不純物の組織があればこの部
分は傷となって平滑でないためにインキは拭き取られな
いことになり、従ってカラーチエツク試験でインキが拭
き取られず残った箇所の個数を数えることによって、Ｉ
Ｉ造物に含まれる不純物の量を知ることがで第２表の結
果、網体を予め収縮させていない各実施例のものではフ
ィルターの網目が小さくならないので注湯時間が短くな
らず、またカラーチエツク試験にみられるように各実施
例ではプラス繊維の細孔の作用によって不純物の除去の
効果が優れていることが確認される。

［発明の効果１ 上述のように本発明は、酸処理され酸による溶出で細孔
が設けられたシリカ繊維でフィルターを形成するように
したので、酸処理による不純成分の溶出によってシリカ
繊維の５ｉｎ２の含有率を高め、シリカ繊維の耐熱性を
高めて鋳鉄など高融点の溶湯を濾過するために使用する
ことが可能になるものであり、しかも酸処理による溶出
でシリカ繊維には微細な多数の細孔が形成されることに
なり、この細孔によって溶湯の不純物を吸着させること
ができると共に細孔によるシリカ繊維の比表面積の増大
によって溶湯の不純物の吸着作用を高めることかでト、
溶湯の不純物を除去する効果を向上させることができる
ものである。またこのシリカ繊維で形成される網体に熱
硬化性樹脂を含浸硬化させてフィルターを作成するよう
にしたので、シリカ繊維に多数の細孔を形成させるよう
にしたにも拘わらず、溶湯をフィルターに通過させる際
にフィルターに収縮が大きく発生することを熱硬化性樹
脂の作用で防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

＃１１図は本発明に係るフィルターの使用状態を示す断
面図であり、Ａはフィルター、１は鋳型の湯口である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸処理され酸による溶出で細孔が設けられたシリ
   カ繊維の糸で網状に形成され、熱硬化性樹脂バインダー
   が含浸硬化されて成ることを特徴とする溶湯濾過用フィ
   ルター。
2. （２）熱硬化性樹脂バインダーは１０００℃で６０秒焼
   成後の残留率が３０％以上のものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の溶湯濾過用フィルター。