JPH04118014A - セラミックフォームフィルタ及びその製造方法 - 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 本発明は、溶融金属をろ過するセラミック製のフィルタ
に関する。このフィルタは、オープンセルフオーム（開
放細胞泡）構造である。ここでは燐酸系物質を実質的に
含有していないセラミックが用いられる。またセラミッ
クの各構成粒子もしくは結晶は、それらの間に結合剤を
介在させることなく、焼結される。このフィルタは次の
ようにして製造される。オープンセル（開放細胞）構造
の有機重合体フオーム（泡）をセラミック材のチキソト
ロピー性スラリに注入する。そして余剰のスラリを取除
く。スラリにより被覆されたこの重合体フオームを乾燥
し加熱する。これにより有機成分が分散し揮発し、そし
てセラミック材からなるフオームが残留物として形成さ
れる。つぎにこのセラミックフオームを高い温度で焼成
し焼結する。焼結により、オープンセルフオーム構造の
セラミックが得られる。

従来の技術 多孔性のセラミックフオーム材を溶融金属（とくにアル
ミニウム）用のフィルタに利用することは周知である。

例えば、米国特許第３．８９３゜９１７号、第３．９４
７，３６３号、第３，９６２．０８１号、第４．０２４
，０５６号、第４゜０２４．２１２号、第４，０７５．
３０３号、第４．２６５　６５９号、第４．３４２．６
４４号、および第４，３４３，７０４号を参照されたい
。

これら米国特許に示されるフィルタは、燐酸系物質によ
り結合された耐火材と種々の添加物とから、基本的には
形成される。そして、結合を完全なものとするために、
およそ２０００゜Ｆ（１０９３℃）の温度で焼成される
。この製造方法については米国特許第３，９６２，０８
１号を参照されたい。上記の耐火材はアルミニウム工業
における使用に適し、またほとんどのアルミ合金（およ
そ１３００゜Ｆずなわち７０４℃で鋳造）に耐え得る。

しかしながら、強度が不充分でかつ化学的耐久性も乏し
いので、この種の耐火材はその他の用途には向かない。

発明か解決しようとする問題点 本発明の第１の目的は、公知セラミック材の好ましい特
性、すなわち高多孔率、低圧力降下、大有効表面積、お
よび流路の十分なくねり度を備え、しかも機械的強度、
耐火性、ならびに化学的耐久性に優れた材料を開発する
ことである。本発明の第２の目的は、生産が容易であり
かつ種々の用途、とくに高温下での使用に適し、しかも
鉄を含む金属に対して用いることかでき、またろ過に適
用できる材料の開発にある。

１題を　決するための− 本発明のセラミック製フィルタでは、少くとも８重量パ
ーセントの燐酸系結合剤を含むスラリからセラミックが
形成される。オープンセル構造のセラミックは燐酸系物
質を実質的に含まないセラミック材から構成される。セ
ラミック材の各構成粒子はそれらの間で多孔率が最小と
なるように焼結される。もしくは３ないし１５重量バー
セントのゲル状水酸化アルミニウム結合剤を含むスラリ
からセラミックを形成してもよい。この場合、セラミッ
クフオームが高い温度で焼結されて、固体焼結セラミッ
ク結合を介して一体化されたオープンセルフオーム構造
がセラミックに形成される。

本発明の好適例では、少くとも８重量パーセントの燐酸
系結合剤を含むスラリから形成したセラミックでフィル
タを構成してもよい。この場合、オープンセルフオーム
構造のセラミックは燐酸系物質を実質的に含まないセラ
ミック材から形成される。セラミック材の各構成粒子は
それらの間で多孔率が最小となるように焼結される。

本発明のセラミック製フィルタは実質的には燐酸系物質
を含んでおらず、五酸化燐（ｐ　ｔｏ　５）の含有率は
２重量パーセント未満である。好ましくはセラミックの
各構成粒子はそれらの間で多孔率か可能な限り小さくな
るようにかつ微小気孔が形成されるように焼結される。

この場合、微小気孔の率は５パ一セント未満にすべきで
ある。

フィルタを構成するセラミックは、８ないし３０重量パ
ーセント、好ましくはＩＯないし２５１量パーセントの
燐酸系結合剤を含むスラリから好ましくは製造される。

結合剤としては正燐酸アルミニウムが好ましい。

ただし、燐酸、燐酸アルミニウム、ヘキサメタ燐酸ナト
リウムなどの燐酸アルカリ金属等も結合剤として使用で
きる。固体セラミック材の全重量に対して少くとも８重
量パーセント、好ましくは１０重量パーセントを越える
燐酸系結合剤をスラリが含んでいてもよい。ただしここ
での数値は正燐酸アルミニウムを用いた場合のもであっ
て、他の燐酸系結合剤を用いたときには正燐酸アルミニ
ウムを基準として結合剤の使用総量を算定しなおさなけ
ればならない。

本発明の他の好適例では、３ないし１５重量パーセント
のゲル状水酸化アルミニウム結合剤を含むスラリから形
成したセラミックでフィルタを構成してもよい。この場
合、セラミックフオームが高い温度で焼結され、固体焼
結セラミック結合を有するオープンセルフオーム構造が
セラミックに形成される。このフィルタはその強度を弱
める結合剤、すなわちガラス質相を実質的に含まない。

乾式焼結と称される機械的強化形をこのオープンセルフ
オーム構造は示す。

３ないし１５重量パーセントのゲル状ベーマイトを含む
スラリをフィルタ用セラミックの製造に用いてもよい。

フィルタ用セラミック材としてアルミナすなわち酸化ア
ルミニウムを用いる。

スラリの形成中に加えられる水を考えに入れず、結合剤
の童は常にセラミック嵌挿成分の全重量に対して定める
。

本発明のセラミック製フィルタの製造方法では、チキソ
トロピー性を示しかつセラミック材と結合剤を含む水性
スラリで、オープンセル構造の網状誘起重合体フオーム
を含浸させる。余剰のスラリを取除いた後、スラリで被
覆されたこの重合体フオームを加熱してその中の誘起成
分を分解し揮発させる。こうして得られたセラミックフ
オームを高い温度で焼成し、網状構造のセラミック材か
らなるセラミックフオームを形成する。かくしてセラミ
ック材の網状組織によって画成されかつ互いに連絡する
多数の隙間を有するオープンセル構造のフィルタが製造
される。

本発明のセラミック製フィルタの製造方法では、疎水性
の網状有機重合体フオーム、好ましくはポリウレタンフ
ォームを用いる。

スラリは少くとも８重量パーセントの燐酸系結合剤を含
む。燐酸系物質を実質的に含まない材料からセラミック
中のオープンセル構造が形成されるように焼結を行う。

セラミック材の各構成粒子はそれらの間での多孔率が最
小となるように焼結される。もしくはスラリは３ないし
１５重量パーセントのゲル状水酸化アルミニウム結合剤
を含むものでもよい。この場合、固体焼結セラミック結
合のセラミック材から形成されるオープンセルフオーム
構造のセラミックが得られるように、セラミックフオー
ムを高い温度で焼結する。

少くとも８重量パーセント、通常は８ないし３０重量パ
ーセント、好ましくは少くともＩＯ重量パーセント、さ
らに好ましくはＩＯないし２５重量パーセントの燐酸系
結合剤を含むスラリを用いてもよい。

３ないし１５重量パーセントのゲル状水酸化アルミニウ
ム結合剤を含むスラリを用いてもよい。

この場合、固体焼結セラミック結合のセラミック材から
形成されるオープンセルフオーム構造のセラミックが得
られるように、セラミックフオームを高い温度で焼結し
てもよい。

ｘ１鯉 本発明のセラミック製フィルタの製造方法では、チキソ
トロピーを示しかつ少くとも８重量パーセント、好まし
くは１０重量パーセントを越える燐酸系結合剤とセラミ
ック材を含む水性スラリを、疎水性の網状有機重合体フ
オーム、好ましくはポリウレタンフォームに含浸させる
。該フオームから有機重合体成分を除去するためにこれ
を乾燥し加熱する。燐酸系物質を揮発させるために高い
温度で焼成を行う。かくして、燐酸系物質を実質的に含
まない材料が得られる。つぎにこの耐熱性の材料を焼結
して最終的なセラミック材を得る。この場合、セラミッ
クの構成粒子間で多孔率かできる限り小さくなるように
、各構成粒子を密に固く溶結する。

本発明では、オープンセルで好ましくは疎水性の柔軟な
有機フオームを原材料としてオープンセルフオーム構造
のセラミックが製造される。具体的には、ポリウレタン
フォームやセルＣ−ス誘導体フオームなどの重合体フオ
ームが好ましい。

弾性すなわち変形後先の形に戻れる性質を備えかつ燃焼
および変形が可能な有機フオームであれば通常のどのよ
うなものでも使える。このフオームは１インチ（２５４
センチメートル）あたり５ないし１００、好ましくは５
０ないし７５の小孔を備えたものでよい。ただし、使用
するセラミック材の焼成温度よりも低い温度で、有機フ
オームは燃えそして揮発する必要がある。

チキソトロピー性および良好な流動性を示す水性のセラ
ミックスラリを用いる。この場合、材料に供されるセラ
ミックの懸濁水溶液をスラリは含む。ここでセラミック
の割合はクリチカルでなく、その量はＩＯないし５０重
量パーセントである。

使用可能な典型的なセラミック材は、アルミナ、ボーキ
サイト、二酸化ジルコニウム、ジルコニア、ムライト、
炭化けい素、もしくはそれらの混合物である。セラミッ
ク材の構成粒子の大きさは７５メツシユおよびそれより
も細かなもの、好ましくは２７０ないし４００メツツユ
およびそれよりも細かなものに対応すべきである。アル
ミナが好ましい耐熱性のセラミック材であるが、燐酸系
結合剤とともに用いることに適しかつ燐酸系物質を除去
するのに要する温度よりも高い焼結温度をもつ耐熱性の
材料であれば、その他のものでも使用可能である。

柔軟な有機フオームに水性のセラミックスラリを含浸さ
せ、この繊維状網組織をセラミックスラリで被覆すると
ともにその隙間をセラミックスラリで満たす。通常は有
機フオームが完全な含浸状態となるのに要する比較的短
い時間、何機フオームを単にスラリ中に浸すだけでよい
。その間必要ならば有機フオームを伸縮する。

この含浸状態のフオームを圧縮して余剰のスラリを除去
し、フオームの繊維状網組織をスラリで均一に被覆する
。同時にこの圧縮過程で網組織の細孔に多数の閉鎖個所
が形成され、最終製造物（フィルタ）において流路の曲
がりの増加が図られる。

例えば連続した工程で、含浸状態のフオームを予めセッ
トした１組以上のローラの間を通し、スラリをフオーム
から適度に除去して含浸状態を所望の度合にしてもよい
。通常は、単にフオームを所望の度合まで絞るという手
作業によって、この余剰スラリの除去を行う。この段階
でフオームは依然として柔軟であって、必要ならば要求
されたろ過使用に適する形、例えば湾曲板や円筒などの
形にすることができる。その後有機基体を分解するまで
の間、好ましくはセラミックを焼結するまでの間、公知
手段でフオームを所定位置に保持する必要がある。適度
な含浸状態となったフオームをつぎに適当な手段により
乾燥する。乾燥手段としては空気乾燥、２１０ないし１
３００゜Ｆ（９９ないし７０４℃）の温度を１５分ない
し６時間維持する加速乾燥、マイクロ波乾燥などを用い
る。

空気乾燥の場合、これを８ないし２４時間行う。

乾燥後、フオームを燃焼させ加熱し、そしてセラミック
からなる被覆体を焼成し焼結させる。

ここで焼成は少くとも３０２０゜Ｆ（１６６０℃）の温
度、好ましくは少くとも３０５０″Ｆ（１６７７℃）の
温度を１５分ないし１０時間維持して行い、網状有機フ
オーム（有機成分）を分解させ除去し、ついで燐酸系物
質成分を除去し、最後にセラミックを焼結させる。

このようにして得られた製造物は、燐酸系物質を実質的
に含んでおらずまた多孔性でかつ溶結されたセラミック
フオーム材である。なお、この製造物の五酸化燐の含存
率は２重量パーセントよりも低い値である。この製造物
は既知のセラミックフオーム材に比べて優れた機械的、
熱的および化学的特性をもつ。本発明のセラミックフオ
ームはオープンセル構造であり、このオープンセル構造
にはセラミックの網状組織によって画成されがっ互いに
連絡する多数の隙間が形成される。このセラミックの網
状組織では、各構成粒子が固く合体すなわち焼結されて
いて、これら粒子間で多孔率が最小となるとともに５パ
ーセントよりも低い値の微小気孔率が得られる。このオ
ープンセル構造のセラミックでは、気孔が多数の個所で
塞がれており、そしてこれら閉鎖個所は該構造の全域で
均一に分布していて、フィルタとして用いた場合流路の
曲がりが全体として大きくなっていいる。

前記本発明のセラミック製フィルタの製造方法ｉこよれ
ば、単位長あたり１５パーセントまでの縮みがオープン
セル構造に生じる。すなわち１インチ（２５４センチメ
ートル）あたり５ないし１００の小孔をもつ重合体フオ
ームを原材料として得たセラミック本体に１インチ（２
，５４センチメートル）あたり４．３ないし＋１５の小
孔が形成され、フィルタにおける大きなもしくは粗い気
孔の率が小さくなっている。本発明の方法で製造された
フィルタでは、この粗い気孔の率は約８５パーセントで
ある。なお本発明によらない場合、この率は９０パーセ
ントである。

本発明のセラミック製フィルタの製造方法では、燐酸系
結合剤の代わりにゲル状の水酸化アルミニウム結合剤を
用いてもよい。

基本的には上述のように本発明のセラミック製フィルタ
の製造方法が実施されるのであるが、以下の記載から明
らかとなるように本発明の範囲内で種々の変更を行い得
る。

本発明の別の製造方法によれば、オープンセルフオーム
（開放細胞状の泡）構造のセラミックがオープンセルで
好ましくは疎水性の柔軟なフオーム材をもとにして製造
される。このフオーム材は互いに連絡する多数の隙間を
備えるものである。

この場合、フオーム材の網状組織によってこれらの隙間
が画成される。典型的なフオーム材として、ポリウレタ
ンフォームやセルロースフオームなどの重合体フオーム
が使える。一般的には、弾性すなわち元の形に戻る性質
を備えかつ燃焼可能な有機プラスデックフオームであれ
ばいがなるものでも使える。使用されるセラミック材の
焼成温度よりも低い温度で、フオーム材が燃焼し揮発す
る必要がある。

疑似塑性ならびにチキソトロピー性を示す水性のセラミ
ックスラリを使用する。そしてこのセラミックスラリは
比較的高い流動度をもち、また材料として使われるセラ
ミックの懸濁水溶液を含む。

典型的なセラミック材として、アルミナ、ボーキサイト
、酸化ジルコニウム、ジルコナサンド（ジルコン砂）、
酸化クローム、コージェライト、ムライトなどが使える
。ただしいずれを用いた場合でも、セラミック材の構成
粒子の大きさは７５メツンユもしくはそれより細かなも
の、好ましくは２７０ないし４００メツシユもしくはそ
れより細かなものが適する。

この製造方法では、燐酸系結合剤や他の無機結合剤を使
う必要がない。

水性スラリかゲル状の水酸化アルミニウムを含む。

本発明では、水酸化アルミニウム、好ましくはベーマイ
ト、もしくは他の単水酸化アルミニウムや三水酸化アル
ミニウムなどを一時的に結合剤およびしオロジカル（流
動学的）な試薬として用いる。まず酸によりコロイド分
散を行う。この場合、酸は硝酸が好ましいが塩酸、硫酸
その他のものでもよい。セラミックの焼成温度でこの酸
は事実上揮発する。コロイド分散後、所望のセラミック
材、好ましくはアルミナを含むチキソトロピー性スラリ
を作る。

通常、乾燥した材料を基礎として３ないし１５パーセン
トのアルミナを使い、７０パーセントの酸を基礎として
氷化物対酸の比を２対ｌないし５対１、好ましくは約３
対】にする。つづいてこのチキソトロピー性スラリの製
造工程において、例えばレオロジカルな試薬、補助結合
剤、分散剤等の添加物を用いてもよい。全重量に占める
水の割合はクリチカルではなく、例えば１０ないし５０
パーセントでよい。有機体フオームの含浸ならびに繊維
の被服を達成すべく、この場合は水は適度な流動性を生
じさせるよう機能する。この製造方法の利点は次の通り
である。溶融金属と反応する可能性のある燐酸系物質な
どの残留物を製造物（フィルタ）が含まない。

上述の如く本発明のセラミック製フィルタの製造方法で
は、まず始めに酸と一緒に水酸化アルミニウムをゲル化
する。これにセラミック材料成分と水を加えてスラリを
作る。これらの成分を一度に混合してもよい。つぎにス
ラリを使ってオープンセル構造のセラミック品を下記の
ようにして製造する。

まずこの水性セラミックスラリを柔軟なフオーム材に含
浸させ、フオーム材の繊維状網組織をこのスラリで被覆
するとともにフオーム材中の多数の隙間をスラリで満た
す。フオーム材の含浸を完全に行うには、単に比較的短
い時間フオーム材をスラリ中に浸すだけでよい。

つぎに含浸状態のフオーム材を圧縮してその繊維状網組
織の被服が落ちない程度の分量だけスラリを除去すると
ともに、フオーム材をしわにしてフオーム材の全域にわ
たりその小孔に多数の閉鎖個所を形勢子最終製造物（フ
ィルタ）における流路の曲がりを増やす。この場合流路
の曲がりは不均一に群をなして分布するのではなく、セ
ラミック体の全域にわたり均一に分布することになる。

連続した工程で、含浸状態のフオームを予めセットした
ローラに通して、スラリをフオームから適度に除去し含
浸状態を所望の度合にしてもよい。

通常は、単にフオームを所望の度合まで絞るという手作
業で、この余剰スラリに除去を行う。この段階でフオー
ムは依然として柔軟であって、要求されたろ過使用に適
する形、例えば湾曲板や円筒などの形にすることができ
る。その後有機基体を分解するまでの間は、好ましくは
セラミックを焼結するまでの間は、公知手段でフオーム
を所定位置に保持する必要がある。含浸状態が適度とな
ったこのフオームをつぎに適当な手段により乾燥する。

乾燥手段としては空気乾燥、２１０ないし１３００゜Ｆ
（９９ないし７０４℃）の温度を１５分ないし６時間維
持する加速乾燥、マイクロ波乾燥などに用いる。空気乾
燥の場合、これを８ないし２４時間行う。乾燥後、フオ
ームを高い温度で加熱して有機成分を除去するとともに
、繊維状網組織を覆っていたセラミック被覆体を焼結す
る。

この時、前述の小孔の閉鎖個所は最終製造物（フィルタ
）において流路の曲がりを形成することになる。

本発明Ｉこおいて、この乾燥工程によりまずアルミナの
晶子が形成され、そしてガンマアルミナがアルファアル
ミナに変わる。この結果、焼成および取扱いに必要な充
分な強度が得られる。

焼成の条件はセラミックに応して定める。フオーム中の
有機網組織を揮発させ同時にセラミックを焼結して固体
焼結セラミック結合を得るために、通常２０００゜Ｆ（
１０９３℃）より高い温度、好ましくは２５００°Ｐ（
１３７１℃）より高い温度を少くとも１５分、普通は少
くとも１時間ただし１０時間よりも短い期間維持して焼
成を行う。

製造された物は多孔性でかつ固体のセラミックフオーム
材であり、実質的に有機成分は含まない。

このセラミックフオーム材は既知のものに比べて機械的
、熱的、および化学的特性に優れる。またこのセラミッ
クフオーム材はオープンセル構造であって、その内部に
はセラミックからなる網状組織により画成されかつ互い
に連絡する多数の隙間が形成されている。乾燥および焼
結の過程で、有害となる恐れのある結合剤、ガラス相、
および上相がセラミックフオーム材から除去される。こ
のオープンセル構造のセラミック材は固体焼結製品であ
って、鉄、鉄合金、および鋼鉄のろ過など高温使用に特
に適する。

上記セラミックのオープンセル構造は、機械的、熱的、
化学的、および物理的な好ましい諸特性をさらに向上せ
しめる。少量の有機添加物はいかなるものであっても焼
成過程で除去される。また必要に応じて使用した少量の
無機添加物がこれら諸特性を損うことはない。粘土、モ
ンモリロン石、ベントナイト、カオリンや他の無機物な
どのレオロジカル（流動学的）な無機補助薬剤、酸化マ
グネシウムなとの粒子成長抑制剤、酸化亜鉛などの焼結
剤がここでいう無機添加物であって、各々の量は１ない
し３重量パーセント未満である。

米国特許第３，９６２．０８１号、第４，０７５．３０
３号、および第４，０２４．２１２号は溶融金属ろ適用
セラミックフオームの製造方法を種々開示する。これら
米国特許に開示された製造方法を本発明に適用してもよ
い。

本発明のセラミック製フィルタは機械的、熱的、および
化学的諸特性に優れているので、鉄、鉄合金、鋼鉄など
の溶融金属のろ過に適する。

本発明第１実施例を以下詳述する。この実施例は燐酸系
結合剤を用いた製造方法に関する。商業的に入手可能な
疎水性網組織構造のポリウレタンフォーム材にセラミッ
クスラリを含浸させて種々のサンプルを作る。この場合
セラミックスラリは固形材料として９８パーセントのア
ルミナとレオロジカルな補助薬として２パーセントのモ
ンモリロノ石を含む。また全重量に対する比で約３０パ
ーセントの正燐酸アルミニウム結合剤が５０パーセント
の水溶液でこのセラミックスラリに加えられている。つ
ぎにサンプルを乾燥し、そして２０００°Ｐ　（１０９
３℃）、２８７０゜Ｆ（＋５７７℃）、２９８０゜Ｆ（
１６３８℃）、３０２０゜Ｆ（１６６０℃）、３０５０
゜Ｆ　　（１６７７℃）、および３０９０゜Ｆ（１６９
９℃）の別々の温度でサンプルのそれぞれを５時間焼成
する。このように焼成したサンプルに対して行った化学
的分析、圧縮強度テスト、および耐化学性の結果につい
てつぎに述べる。

約２０００゜Ｆ（１０９３℃）でこの焼成したサンプル
は実質的に２重量パーセントを越える五酸化燐（ＰｙＯ
ｓ）を含んでいたが、３０２０゜Ｆ（１６６０℃）もし
くはそれよりも高い温度で焼成したサンプルは実質的に
五酸化燐（Ｐ　、ＯＳ）を含んでおらず、その量は２重
量パーセントよりも低い値であった。しかも３０２０゜
Ｆ（１６６０℃）もしくはそれよりも高い温度で焼成し
たいずれのサンプルで６、セラミックの構成粒子が互い
に固く溶結していて、これら構成粒子間で多孔率が最小
に抑えられていた。またこれらのサンプルでは微小気孔
率が５パ一セント未満であった。

種々の温度で焼成した後の各サンプルの特性を下記表１
と表Ｈに示す。この場合、 の状態で材料の厚みは２ ンチメートル）であった。

以下余白 ０インチ 焼成前の最初 （５，１０セ 表１“に示されるように、圧縮強度は焼成温度が３０５
０゜Ｆ（１６７７℃）以上のサンプルにおいて著しく大
きい。ただし、焼成温度が３０２０゜Ｆ（１６６０℃）
のサンプルでも、その圧縮強度は充分である。また表１
から明らかなように、見掛けかさ密度が増大し逆に厚さ
は減少している。

これはサンプルが縮むことを示しており、このことはサ
ンプル内の壁ｊこおいて多孔率すなわち微小気孔率が減
ったことを意味する。

表■はセラミックサンプルの耐化学性の実験データを示
している。この場合耐化学性を次のようにして測定した
。まずフィルタサンプルの重さを計る。つぎに表Ｈに示
すアルカリまたは酸の水溶液にこれらのサンプルを５と
１／２日（５，５日）の期間つける。そして各サンプル
を溶液から引上げて、洗浄し乾燥させる。最後に各サン
プルの重さを再び計り、その減少分を算出する。２００
０’Ｆ（１０９３℃）で焼成したサンプルは溶液から取
出せない程度まで分散し柔らかくなってしまったので、
このサンプルに関して重量減少分のデータは得られなか
った。表■から明らかなように、焼成温度３０２０゜Ｆ
（１６６０℃）および３０５０″Ｆ（１６７７℃）にお
いて、サンプルの耐化学性が著しく変わる。

上の記載から分かるように、本発明第１実施例によれば
、強度ならびに耐化学性に優れたセラミックフオーム材
を得ることができる。

本発明第２実施例を以下詳述する。この実施例は水酸化
アルミニウム結合剤を用いた製造方法に関する。

チキソトロピー性セラミックスラリをつぎのようにして
作る。まず、ベーマイト１８５３グラム、濃硝酸４７６
ミリリツトル、および水９０６０ミリリットルからゲル
を製造する。ついでアルミナ７４キログラムとマグネン
ア７９グラムの混合乾燥粉末をこのゲルに添加する。そ
して水３００ミリリットルをこの混合物に追加し、拘束
インテンツブミクサを用いてこの材料全体を十分に混合
する。

このようにして得たチキソトロピー性セラミックスラリ
を、呼称（公称）１インチ（２５４センチメートル）あ
たり２０細孔てかつオープンセル（開放細胞）構造の柔
軟なポリウレタンフォーム（泡）のブロックに、約１０
パーセントの理論圧粉密度のレベルまで含浸させる。こ
れにより、フオーム中の繊維状網組織がスラリで被覆さ
れ、またフオーム中の隙間がスラリて満たされる。この
場合、スラリの含浸な次の手順で行う。まずポリウレタ
ンフォームをスラリ中に浸す。そして予めセットしたロ
ーラを使ってこのフオームを圧縮し、繊維状網組織の被
覆が落ちない程度に、スラリを適度に除去する。同時に
このフオーム圧縮工程で、フオーム全体にわたり小孔に
多数の閉鎖個所が形成され、最終製造物（フィルタ）に
おいて流路の曲がりが増えることになる。

この含浸状態のフオームを乾燥し加熱して有機成分を除
去し、そしてフオームを焼成し固体焼結セラミック結合
を得る。ここで焼成は約３０００゜Ｆ（１６４９℃）で
の加熱を１時間維持して行う。焼成後得られた製品は多
孔性て溶結セラミックフオーム材である。このセラミッ
クフオーム材は有機成分を実質的に含まず、機械的、熱
的、および化学特性に優れる。ここでの線焼成収縮率は
約１５パーセントであって、このセラミックフオーム材
の呼称（公称）焼成細孔サイズは１インチ（２，５４セ
ンチメートル）あたり細孔数２３であり、またこのセラ
ミックフオーム剤の焼成密度比は理論値で約１５パーセ
ントである。

本発明の第３実施例を以下詳述する。この実施例では先
の第１実施例に基づいて製造したセラミックフオームを
焼流し精密鋳造において高品質ステンレス鋼のろ過に適
用する。この場合セラミック製フィルタを直接鋳型中空
部内に置き、そしてこれに鋳込みを行う。なおこのセラ
ミック製フィルタの大きさは２インチ×２インチ×１イ
ンチ（５０８センチメートルｘ５．０８センチメートル
×２５４センチメートル）である。得られた鋳造物には
事実上介在物による欠陥がない。

本発明の第４実施例を以下詳述する。この実施例では先
の第１実施例に基づいて製造したセラ；ツクフオームを
ファンハウジング用のステンレス鋼のろ過に適用する。

セラミックフオームの大きさは４インチ×４インチ×１
インチ（１０，１６センチメードルｘｌｏ、＋６センチ
メ一ドル×２５４センチメートル）である。この場合上
部鋳込式装置を使用する。本実施例によれば高品質の鋳
造物を得ることができる。介在物のためこの種の鋳造物
には普通溶接補修が必要であったが、本実施例によれば
この溶接補修が事実上不要である。

本発明の第５実施例を以下詳述する。この実施例は先の
第１実施例に基づいて製造したセラミックフオームを高
温テスト鋳造においてニッケルアルミ青銅合金のろ過に
適用する。このセラミックフオームの大きさは４インチ
×４インチ×１インチ（１０，１６センチンートルＸＩ
０．１６センチメードル×２５４センチメートル）であ
る。

得られた鋳造物は高品質である。この種の鋳造物は長時
間に及ぶ溶接補修を従来必要としていたが、本実施例で
得た鋳造物ではこの溶接補修を大幅に削減できる。

本発明の第６実施例を以下詳述する。この実施例では、
まず先の第１実施例と同様にしてチキソトロピー性スラ
リを作る。つぎに先の第１実施例と同様にして、呼称（
公称）１インチ（２，５４センチメートル）あたりＩＯ
細孔のオープンセル構造でかつ柔軟なポリウレタンフォ
ームブロックに、このチキソトロピー性スラリを含浸さ
せる。

この含浸状態のフォームブウロツクをマイクロ波乾燥さ
せた後、３０００゜Ｆ（１６４９℃）で焼成し、固体焼
結セラミック結合を得る。これにより製造された多孔性
の溶結セラミックフオーム材は有機成分を実質的に含ん
でおらず、また機械的、熱的、および化学的特性に優れ
る。焼成後得られたセラミックフオーム材の大きさは４
インチ×４インチ×１インチ（１０，１６センチメード
ル×１０１６センチメードルＸ２．５４センチメートル
）であり、また細孔サイズは１インチ（２５４センチメ
ートル）あたり細孔数１２である。

このセラミックフオーム材を鋳造工程において低合金鋼
のろ過に適用する。この場合介在物による鋳造物中の欠
陥が大幅に削減される。

発明の効果 本発明によれば機械的、鵡的、および化学的特性に優れ
たセラミック製フィルタを得ること力（てきる。具体的
には本発明のセラミック製フィルりは、従来のものに比
べて、機械的強度ならび（こ耐化学性の点で特に優れて
いる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）網状（ｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄ）組織の有機重合
   体フォームを用意し、 前記有機重合体フォームを少なくとも８％の量の燐酸塩
   （ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）結合剤を含有するチキソトロピ
   ー性セラミック組成の水性スラリで含浸し、 前記含浸された重合体フォームを乾燥し加熱して有機成
   分を除去し、 前記重合体フォームを少くとも略３０２０゜Ｆ（１６６
   ０℃）の高温で焼成（ｆｉｒｉｎｇ）して前記燐酸塩系
   結合剤を揮発させほぼ燐酸塩のない材料を生成し、そし
   て耐火性の前記重合体フォームを焼結（ｓｉｎｔｅｒｉ
   ｎｇ）し、その結果、個々のセラミック粒子が緊密に合
   体（ｃｏａｌｅｓｃｅｄ）して前記セラミック粒子間の
   多孔率が最小となる材料が生成され、前記粒子間の多孔
   率が微小多孔率（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｓｉｔｙ）を示し
   、且つ、この微小多孔率が略５％以下であることを特徴
   とするセラミックフォーム（ｆｏａｍ）フィルタの製造
   方法。
2. （２）前記重合体フォームは、ポリウレタン（ｐｏｌｙ
   ｕｒｅｔｈａｎｅ）フォームであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセラミックフォームフィルタ
   の製造方法。
3. （３）前記重合体フォームの焼成する工程は、その焼成
   温度が３０２０゜Ｆであるかそれ以上であり１５分間か
   ら１０時間までの間に焼成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のセラミックフォームフィルタの製
   造方法。
4. （４）前記重合体フォームの焼成する工程は、その焼成
   温度が３０５０゜Ｆであるかそれ以上であり１５分から
   １０時間までの間に焼成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のセラミックフォームフィルタの製造
   方法。
5. （５）前記セラミックは、アルミナであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のセラミックフォームフ
   ィルタの製造方法。
6. （６）前記燐酸塩は、アルミニウムオルト燐酸塩である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
   クフォームフィルタの製造方法。
7. （７）セラミックのスラリ（ｓｌｕｒｒｙ：泥状流動体
   ）のウェブ（ｗｅｂ）で囲まれた複数の相互接続の空孔
   （ｖｏｉｄ）を有するオープルセル構造が多孔性を有し
   、少くとも略３０２０゜Ｆ（１６６０℃）の温度で焼成
   された溶融セラミックフォーム材であり、ほぼ燐酸塩が
   なく、且つ、粒子間の多孔率を最小にするように緊密に
   合体されたセラミック粒子を有し、前記粒子間の多孔率
   が微小多孔率（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｓｉｔｙ）を示し、
   前記微小多孔率が略５％以下であることを特徴とする前
   記オープンセル構造から構成され少くとも８％の燐酸塩
   結合剤を含有する前記セラミックスラリから製造され溶
   融金属をフィルタする際に使用されるセラミックフォー
   ムフィルタ。
8. （８）前記セラミックは、アルミナであることを特徴と
   する特許請求の範囲第７項記載のセラミックフォームフ
   ィルタ。