JPH0549633B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、網目構造セラミツク、即ち、多孔性
セラミツク構造体に関する。 〔従来の技術〕 網目構造セラミツクは、三次元の網目状に広が
る固相と気孔相とから構成され、固相は比較的不
活性のセラミツク材料（耐熱性無機物、通常は酸
化物、炭化物等）からできている。かかる網目構
造セラミツクは、デイーゼル排気や金属溶湯等の
高温流体のフイルターとして、又、炉の断熱材と
して有用である。 網目構造セラミツクの製造方法については、シ
ユワルツバルダーらの米国特許第3090094号及び
英国特許第916784号に開示されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の基本的な目的は、所定領域に気孔を寒
ぐための完全な薄いセラミツクコーテイングを形
成し、且つ、網目構造による所望の特性を保持し
た網目構造セラミツクを提供することにある。特
に、網目構造部とコーテイング部が一体に焼結さ
れた熱衝撃に強いセラミツクを提供することにあ
る。 しかし、上記のように網目構造部に形成する連
続した表層を所望の厚さにすることは容易ではな
く、網目構造を形成するウエブの太さ比べて相当
厚くなり易い。尚、本明細書において、「ウエブ」
は、網目構造を形成する棒状の一単位を意味す
る。即ち、複数のウエブか、その両端部で相互に
接続されて立体的な網目構造を形成する。同様
に、ウエブの太さ（以下、「ウエブサイズ」とも
いう）はウエブの相互接続点間の中間部における
太さを意味する。 又、網目構造部の気孔径が大きいほど、即ち気
孔度が粗い（例えば１インチ当り孔数30以下）ほ
ど、浸せきコーテイングにより薄い連続した表層
を形成することが困難となる。さらに、浸せきコ
ーテイングにより形成された表層は、予想される
ように、網目構造部まで入り込み内部のウエブの
表面と接合してしまう。一方、出願人は、シーリ
ング層（コーテイングと接する層）におけるウエ
ブ表面間の接合を少なくすることにより網目構造
セラミツクの特性が改善されることを発見してい
る。 又、耐火物にあつては、その強度や構造を維持
しながら高温、腐食し易い環境、及び急激な温度
変化に対して耐える特性がしばしば要求される。
さらには、熱容量や熱伝導度を最小に抑えながら
上記特性を最大にすることが望まれる。現在、
種々の耐火物が実用化されているが、そのうちの
フアイバ耐火物は、熱伝導性が低く熱容量が小さ
い点で優れるものの、耐荷重性、耐食性に劣り、
しかも上限使用温度で収縮する欠点がある。高密
度耐火物は、一般に高温での強度に優れ、耐食性
の良い物質で形成し得るが、高密度ゆえ熱容量が
比較的大きく、所定温度に達するまでに、フアイ
バ耐火物に比べて多くのエネルギーを必要とする
欠点がある。 本発明は、以上のような実情に鑑みてなされた
ものであつて、その目的は、網目構造セラミツク
にセラミツクコーテイングを形成するに際し、ウ
エブの平均太さとコーテイング部の厚さとマツチ
ング、及び、コーテイング部と網目構造部との適
当な接着力により、耐熱衝撃性（熱衝撃に対する
耐久性）を改善することにある。そして、耐荷重
性、耐食性に優れ、且つ、熱容量が小さい耐火物
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のセラミツク構造体は、複数の相互接続
ウエブから形成される網目構造セラミツク部（以
下、単に「網目構造部」という）と、この網目構
造部の所定の面上に焼結したセラミツクコーテイ
ング部（以下、単に「コーテイング部」という）
とから構成される。コーテイング部は、網目構造
部と実質的に同一の組成であることが好ましい。 網目構造部は、１インチ当たりの孔数が５〜
125（ppi）の気孔度を有する。コーテイング部の
厚さは３mm以下であるが、少なくとも0.25mmは必
要である。コーテイング部の厚さと網目構造部を
構成するウエブの平均太さとの比は１から10の範
囲内である。つまり、コーテイング部の厚さがウ
エブの平均太さの１〜10倍である。 又、本発明のセラミツク構造体の製造方法は、
網目構造部の調整する段階と、網目構造部にコー
テイングを形成する段階する含む。コーテイング
は、網目構造部の少なくとも一面上にセラミツク
スラリーを、ていねいにこて塗りし、刷毛塗り
し、又は吹き付けることにより形成される。 吹き付けによるコーテイングは、0.25〜0.5mm
程度の厚さの表層が得られ、65〜125ppi程度の気
孔度を有する網目構造セラミツクに適している。
こて塗り（ドクターブレード法）によるコーテイ
ングは、0.5〜３mm程度の厚さその表層が得られ、
5ppi程度の粗い気孔度の網目構造セラミツクから
微細な気孔度の網目構造セラミツクまで適用でき
る。通常、気功が大きいほど、即ち気孔度が粗い
ほどコーテイングの厚さを厚くする。 コーテイングが形成されたセラミツク構造体は
焼成され、網目構造部とコーテイング部との間に
焼結セラミツク結合が形成される。この発明のセ
ラミツク構造体は金属溶湯のフイルタに利用で
き、網目構造セラミツクには、フイルタを通過す
る加熱流体の流動方向に実質上平行な面にコーテ
イング面を形成する。また、２つの網目構造セラ
ミツクを１つのコーテイング部で焼結接続したも
のは、熱交換器として利用できる。すなわち、コ
ーテイング部を伝熱面とし、コーテイングの一方
側の網目構造セラミツクに加熱流体を、そして他
方側の網目構造セラミツクに冷却流体を通すよう
な構成とする。更に又、この発明のセラミツク構
造体は、支持台や棚板等の等道具に利用すること
ができる。この際、網目構造セラミツクから成る
基部には、使用目的に応じた選択区域にコーテイ
ング部が施させる。更には又、この発明のセラミ
ツク構造体は、単独で、又は、フアイバボードや
フアイバブランケツトと共に、炉のライニング用
の耐熱材として利用することができる。 〔実施例〕 第１図に、この発明を用いた金属溶湯用セラミ
ツクフイルタを示す。 中央部はデイスク状外形を有する網目構造セラ
ミツク部１０から成つており、このデイスクの外
周面に薄状セラミツクコーテイング１１が焼結さ
れている。デイスク外周面は当然の如く、網目構
造セラミツクの気孔の通過する溶湯の流れに平行
である。こうして網目構造セラミツクに物質を一
体コーテイングすることで、ユニツト全体として
の強度が高められている。第１図に示すセラミツ
クフイルタは、実際においては、溶湯を流し出す
漏斗等の支持体内部に挿入設置される。このコー
テツド溶湯フイルタは、脆性が比較的小さく、ポ
アカツプないしはタンデイツシユ内への挿入取付
けの際にも支障はない。またこのフイルタによれ
ば、溶湯がフイルタ周縁からフイルタカツプ界面
に沿つて流れ出すといつた不都合も除去される。
更にはまた、フイルタ自体の熱縮強度も改善され
る。 真空誘導溶融超合金のフイルタ用の適するセラ
ミツク材料としては、ムライト、半安定化ジルコ
ニア及びアルミナ（90−98％）などがある。とり
わけ、ムライト及びジルコニアは耐熱衝撃性に優
れており、その有用性が高い。気孔度は10ppi及
び20ppiが望ましいが、ごく一般に用いられる間
隙度は10、20及び30ppiである。30ppiの場合には
捕集効率が最大となるが、同時に熱流体の流れも
低下するのでその応用性に欠ける。 空気溶融鉄合金用のフイルタには、高強度で耐
熱衝撃性及び耐クリープ特性に優れた材料が要求
されるが、こうした要求を満たすセラミツク材料
としては、半安定化ジルコニア、種々のグレード
の高アムミナ及びクライトなどがある。気孔率は
比較的小さい方が望ましい。空気溶融非鉄金属用
のフイルタ材料としては、アルミナ組成物及びム
ライトなどが適している。 10ppiから65ppiの範囲内の気孔度のものが良好
な結果を与える。気孔度65ppiの円筒状ムライト
フイルタは特に効果的であり、また、多細孔質物
質（30ppi、45ppi、65ppi）が高捕集効率を示す
ことも判明した。 第２図に、この発明を用いた板材用の窯道具を
示す。この窯道具は網目構造セラミツク部２０か
らなる円筒状の基部を有する。この基部の上面は
焼成される板材の下面に一致した形状を有し、加
工部材の収縮が自在となつている。また、基部の
上面には平滑表面を有する円環形の薄状セラミツ
クコーテイング２１が焼結されており、収縮時に
おける板材すべりを容易にしている。この窯道具
は熱容量の増加が最小であるため、その分の熱量
が板材の焼成に有効利用され得る。 燃料の節約促進のため、炉用据付具の質量を減
じる試みが現在盛んになされている。焼成サイク
ル時間を短縮するには、従来よりも耐熱衝撃性に
優れた窯道具の使用が必要となる。 こうした点において、網目構造セラミツクの使
用、とりわけ据付具対製品の質量比が大きい電子
工業分野における使用が非常に有望なものとな
る。低質量窯道具は据付具対製品の質量比が高い
状況に最適である。なぜなら、こうした物品は上
方使用温度下において高荷重を受けクリープを起
こすおそれがあるからである。 細孔を有するムライト及び高アルミナ製品がこ
うした窯道具材に適する。電子工業に応用される
セラミツク組成物は多量の有機物質を含有してお
り、こうしたものの支給台に本発明のセラミツク
構造対を用いると、多孔質というその固有特性が
有利に働く。すなわち、有機揮発性物質が焼失す
る際に接触面に生ずる圧力が軽減される。この場
合、薄状セラミツクコーテイング２１を有する面
は下面とし、基部２０のもう一方の面を支持面と
して用いる。 第３図に、この発明による炉のライナーの一部
を示す。細長のセラミツクアンカー３０が金属シ
エル３１に固定されており、この金属シエル３１
の内側にはフアイバブランケツト３２が設けられ
ている。フアイバブランケツト３２の内側には上
記のコーテツドセラミツク部材３３が設けられて
おり、コーテツドセラミツク部材３３は網目構造
セラミツク部３４とコーテイング部３５とから構
成されている。前記被覆耐火物は、少なくとも１
つの網目構造セラミツク部を２つのコーテイング
部ではさみこんだサンドイツチ型構成とすること
が望ましい。更には、２以上の網目構造セラミツ
ク部を複数の平行コーテイング部で別々にはさみ
こんだ多段サンドイツチ型構成としてもよい。こ
うした複合耐火物は、複数の平行コーテイング部
が熱流方向と実質的に垂直な配置方向となるよう
構成する必要がある。前記アンカー３０は部材３
３の開口内に挿通され、その端部はキー３６を介
してアンカーに固定されている。耐火フアイバブ
ラケツトを耐火セメントによりコーテツドセラミ
ツク部材の網目構造部側に結合することで、コー
テツドセラミツク部材と耐火フアイバブランケツ
トをモジユラユニツトに形成することができる。
この耐火セメントとしてはアルミン酸カルシウム
セメントが適している。フアイバブランケツトに
代え、他のセラミツクフアイバ耐火物、例えば耐
火フエルト、耐火フアイバブロツク、又は耐火フ
アイバボードなどを用いてもよい。セラミツクフ
アイバ耐火物は、新しいとその圧縮率は非常に小
さい。第３図にその一部が示されるモジユールは
炉内へ容易に設置することができ、フアイバ耐火
物の優れた断熱性と、収縮の生じない耐蝕面（例
えば、アルミナ耐火シートの場合3000〓の下で）
を提供する。このモジユールはフアイバ耐火物単
体よりもその耐久性が高く、ブラツシングによる
損傷とかダスチングといつた問題が生じない。こ
うした損傷及びダスチングといつた問題は、フア
イバ断熱材単体を高温下で使用した場合短期間で
明らかに生じるものである。高温下においては、
焼固や再結晶により脆化が起こり、コーテイング
保護のなされていないセラミツクフアイバ耐火物
はその圧縮性を失う。 剛性、靭性、耐食性を有し、更には使用上限温
度下にあつても収縮することのない低質量高断熱
体の使用が必須となる炉のライニング材として
は、網目構造セラミツクがうつてつけのものとな
る。フアイバ断熱材と網目構造セラミツクの共用
は、炉のライミングにセラミツクフアイバを使用
するという構想を一段と前進させる。断熱パネル
としては、ムライトから製作した45ppiから
100ppiの範囲の気孔度を有するものが適当であ
る。網目構造セラミツクには高密度のコーテイン
グを施し、表面を被覆保護する。こうした構成に
より、耐熱衝撃性、低熱伝導性、最小熱保持性と
いつた所望特性が損なわれるだけでなく、もろ
さ、ダスチング、低耐食性、失透及び焼固に起因
する収縮といつたフアイバが有する一般的な問題
が著しく改善される。更には又、荷重支持力も高
く、その加熱面バーナーブロツクを支持すること
も可能となる。こうした特徴は、れんが炉をフア
イバ断熱材で改装する際に非常に重要となる。フ
アイ断熱材は98％アルミナやジルコニア等の高性
能酸化物から製造することができるが、そのプロ
セスは困難であると共に、製造コストが高くつ
く。 図を参照しつつ説明したこの発明の構造体は、
以下に述べる方法で製作する。 連続気泡を有する多孔質有機物質（例えばウレ
タンフオーム）を、セラミツク微粉末（例えばム
ライト）に結合剤を混入したスラリー中に浸せき
して網目構造セラミツクを調製する。多孔質物質
への流し込みが終了すると、余分のスラリーを取
り除いた後、長し込みされた物質を焼成して有機
物質を焼失させ、同時に細粒セラミツク成分を焼
結させる（セラミツク結合）。この結果、多孔質
物質の内部構造がセラミツクにより複製される。
焼成後の種々の網目構造セラミツクの物性を以下
の表に示す。
セラミツク構造体に関する。 〔従来の技術〕 網目構造セラミツクは、三次元の網目状に広が
る固相と気孔相とから構成され、固相は比較的不
活性のセラミツク材料（耐熱性無機物、通常は酸
化物、炭化物等）からできている。かかる網目構
造セラミツクは、デイーゼル排気や金属溶湯等の
高温流体のフイルターとして、又、炉の断熱材と
して有用である。 網目構造セラミツクの製造方法については、シ
ユワルツバルダーらの米国特許第3090094号及び
英国特許第916784号に開示されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の基本的な目的は、所定領域に気孔を寒
ぐための完全な薄いセラミツクコーテイングを形
成し、且つ、網目構造による所望の特性を保持し
た網目構造セラミツクを提供することにある。特
に、網目構造部とコーテイング部が一体に焼結さ
れた熱衝撃に強いセラミツクを提供することにあ
る。 しかし、上記のように網目構造部に形成する連
続した表層を所望の厚さにすることは容易ではな
く、網目構造を形成するウエブの太さ比べて相当
厚くなり易い。尚、本明細書において、「ウエブ」
は、網目構造を形成する棒状の一単位を意味す
る。即ち、複数のウエブか、その両端部で相互に
接続されて立体的な網目構造を形成する。同様
に、ウエブの太さ（以下、「ウエブサイズ」とも
いう）はウエブの相互接続点間の中間部における
太さを意味する。 又、網目構造部の気孔径が大きいほど、即ち気
孔度が粗い（例えば１インチ当り孔数30以下）ほ
ど、浸せきコーテイングにより薄い連続した表層
を形成することが困難となる。さらに、浸せきコ
ーテイングにより形成された表層は、予想される
ように、網目構造部まで入り込み内部のウエブの
表面と接合してしまう。一方、出願人は、シーリ
ング層（コーテイングと接する層）におけるウエ
ブ表面間の接合を少なくすることにより網目構造
セラミツクの特性が改善されることを発見してい
る。 又、耐火物にあつては、その強度や構造を維持
しながら高温、腐食し易い環境、及び急激な温度
変化に対して耐える特性がしばしば要求される。
さらには、熱容量や熱伝導度を最小に抑えながら
上記特性を最大にすることが望まれる。現在、
種々の耐火物が実用化されているが、そのうちの
フアイバ耐火物は、熱伝導性が低く熱容量が小さ
い点で優れるものの、耐荷重性、耐食性に劣り、
しかも上限使用温度で収縮する欠点がある。高密
度耐火物は、一般に高温での強度に優れ、耐食性
の良い物質で形成し得るが、高密度ゆえ熱容量が
比較的大きく、所定温度に達するまでに、フアイ
バ耐火物に比べて多くのエネルギーを必要とする
欠点がある。 本発明は、以上のような実情に鑑みてなされた
ものであつて、その目的は、網目構造セラミツク
にセラミツクコーテイングを形成するに際し、ウ
エブの平均太さとコーテイング部の厚さとマツチ
ング、及び、コーテイング部と網目構造部との適
当な接着力により、耐熱衝撃性（熱衝撃に対する
耐久性）を改善することにある。そして、耐荷重
性、耐食性に優れ、且つ、熱容量が小さい耐火物
を提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のセラミツク構造体は、複数の相互接続
ウエブから形成される網目構造セラミツク部（以
下、単に「網目構造部」という）と、この網目構
造部の所定の面上に焼結したセラミツクコーテイ
ング部（以下、単に「コーテイング部」という）
とから構成される。コーテイング部は、網目構造
部と実質的に同一の組成であることが好ましい。 網目構造部は、１インチ当たりの孔数が５〜
125（ppi）の気孔度を有する。コーテイング部の
厚さは３mm以下であるが、少なくとも0.25mmは必
要である。コーテイング部の厚さと網目構造部を
構成するウエブの平均太さとの比は１から10の範
囲内である。つまり、コーテイング部の厚さがウ
エブの平均太さの１〜10倍である。 又、本発明のセラミツク構造体の製造方法は、
網目構造部の調整する段階と、網目構造部にコー
テイングを形成する段階する含む。コーテイング
は、網目構造部の少なくとも一面上にセラミツク
スラリーを、ていねいにこて塗りし、刷毛塗り
し、又は吹き付けることにより形成される。 吹き付けによるコーテイングは、0.25〜0.5mm
程度の厚さの表層が得られ、65〜125ppi程度の気
孔度を有する網目構造セラミツクに適している。
こて塗り（ドクターブレード法）によるコーテイ
ングは、0.5〜３mm程度の厚さその表層が得られ、
5ppi程度の粗い気孔度の網目構造セラミツクから
微細な気孔度の網目構造セラミツクまで適用でき
る。通常、気功が大きいほど、即ち気孔度が粗い
ほどコーテイングの厚さを厚くする。 コーテイングが形成されたセラミツク構造体は
焼成され、網目構造部とコーテイング部との間に
焼結セラミツク結合が形成される。この発明のセ
ラミツク構造体は金属溶湯のフイルタに利用で
き、網目構造セラミツクには、フイルタを通過す
る加熱流体の流動方向に実質上平行な面にコーテ
イング面を形成する。また、２つの網目構造セラ
ミツクを１つのコーテイング部で焼結接続したも
のは、熱交換器として利用できる。すなわち、コ
ーテイング部を伝熱面とし、コーテイングの一方
側の網目構造セラミツクに加熱流体を、そして他
方側の網目構造セラミツクに冷却流体を通すよう
な構成とする。更に又、この発明のセラミツク構
造体は、支持台や棚板等の等道具に利用すること
ができる。この際、網目構造セラミツクから成る
基部には、使用目的に応じた選択区域にコーテイ
ング部が施させる。更には又、この発明のセラミ
ツク構造体は、単独で、又は、フアイバボードや
フアイバブランケツトと共に、炉のライニング用
の耐熱材として利用することができる。 〔実施例〕 第１図に、この発明を用いた金属溶湯用セラミ
ツクフイルタを示す。 中央部はデイスク状外形を有する網目構造セラ
ミツク部１０から成つており、このデイスクの外
周面に薄状セラミツクコーテイング１１が焼結さ
れている。デイスク外周面は当然の如く、網目構
造セラミツクの気孔の通過する溶湯の流れに平行
である。こうして網目構造セラミツクに物質を一
体コーテイングすることで、ユニツト全体として
の強度が高められている。第１図に示すセラミツ
クフイルタは、実際においては、溶湯を流し出す
漏斗等の支持体内部に挿入設置される。このコー
テツド溶湯フイルタは、脆性が比較的小さく、ポ
アカツプないしはタンデイツシユ内への挿入取付
けの際にも支障はない。またこのフイルタによれ
ば、溶湯がフイルタ周縁からフイルタカツプ界面
に沿つて流れ出すといつた不都合も除去される。
更にはまた、フイルタ自体の熱縮強度も改善され
る。 真空誘導溶融超合金のフイルタ用の適するセラ
ミツク材料としては、ムライト、半安定化ジルコ
ニア及びアルミナ（90−98％）などがある。とり
わけ、ムライト及びジルコニアは耐熱衝撃性に優
れており、その有用性が高い。気孔度は10ppi及
び20ppiが望ましいが、ごく一般に用いられる間
隙度は10、20及び30ppiである。30ppiの場合には
捕集効率が最大となるが、同時に熱流体の流れも
低下するのでその応用性に欠ける。 空気溶融鉄合金用のフイルタには、高強度で耐
熱衝撃性及び耐クリープ特性に優れた材料が要求
されるが、こうした要求を満たすセラミツク材料
としては、半安定化ジルコニア、種々のグレード
の高アムミナ及びクライトなどがある。気孔率は
比較的小さい方が望ましい。空気溶融非鉄金属用
のフイルタ材料としては、アルミナ組成物及びム
ライトなどが適している。 10ppiから65ppiの範囲内の気孔度のものが良好
な結果を与える。気孔度65ppiの円筒状ムライト
フイルタは特に効果的であり、また、多細孔質物
質（30ppi、45ppi、65ppi）が高捕集効率を示す
ことも判明した。 第２図に、この発明を用いた板材用の窯道具を
示す。この窯道具は網目構造セラミツク部２０か
らなる円筒状の基部を有する。この基部の上面は
焼成される板材の下面に一致した形状を有し、加
工部材の収縮が自在となつている。また、基部の
上面には平滑表面を有する円環形の薄状セラミツ
クコーテイング２１が焼結されており、収縮時に
おける板材すべりを容易にしている。この窯道具
は熱容量の増加が最小であるため、その分の熱量
が板材の焼成に有効利用され得る。 燃料の節約促進のため、炉用据付具の質量を減
じる試みが現在盛んになされている。焼成サイク
ル時間を短縮するには、従来よりも耐熱衝撃性に
優れた窯道具の使用が必要となる。 こうした点において、網目構造セラミツクの使
用、とりわけ据付具対製品の質量比が大きい電子
工業分野における使用が非常に有望なものとな
る。低質量窯道具は据付具対製品の質量比が高い
状況に最適である。なぜなら、こうした物品は上
方使用温度下において高荷重を受けクリープを起
こすおそれがあるからである。 細孔を有するムライト及び高アルミナ製品がこ
うした窯道具材に適する。電子工業に応用される
セラミツク組成物は多量の有機物質を含有してお
り、こうしたものの支給台に本発明のセラミツク
構造対を用いると、多孔質というその固有特性が
有利に働く。すなわち、有機揮発性物質が焼失す
る際に接触面に生ずる圧力が軽減される。この場
合、薄状セラミツクコーテイング２１を有する面
は下面とし、基部２０のもう一方の面を支持面と
して用いる。 第３図に、この発明による炉のライナーの一部
を示す。細長のセラミツクアンカー３０が金属シ
エル３１に固定されており、この金属シエル３１
の内側にはフアイバブランケツト３２が設けられ
ている。フアイバブランケツト３２の内側には上
記のコーテツドセラミツク部材３３が設けられて
おり、コーテツドセラミツク部材３３は網目構造
セラミツク部３４とコーテイング部３５とから構
成されている。前記被覆耐火物は、少なくとも１
つの網目構造セラミツク部を２つのコーテイング
部ではさみこんだサンドイツチ型構成とすること
が望ましい。更には、２以上の網目構造セラミツ
ク部を複数の平行コーテイング部で別々にはさみ
こんだ多段サンドイツチ型構成としてもよい。こ
うした複合耐火物は、複数の平行コーテイング部
が熱流方向と実質的に垂直な配置方向となるよう
構成する必要がある。前記アンカー３０は部材３
３の開口内に挿通され、その端部はキー３６を介
してアンカーに固定されている。耐火フアイバブ
ラケツトを耐火セメントによりコーテツドセラミ
ツク部材の網目構造部側に結合することで、コー
テツドセラミツク部材と耐火フアイバブランケツ
トをモジユラユニツトに形成することができる。
この耐火セメントとしてはアルミン酸カルシウム
セメントが適している。フアイバブランケツトに
代え、他のセラミツクフアイバ耐火物、例えば耐
火フエルト、耐火フアイバブロツク、又は耐火フ
アイバボードなどを用いてもよい。セラミツクフ
アイバ耐火物は、新しいとその圧縮率は非常に小
さい。第３図にその一部が示されるモジユールは
炉内へ容易に設置することができ、フアイバ耐火
物の優れた断熱性と、収縮の生じない耐蝕面（例
えば、アルミナ耐火シートの場合3000〓の下で）
を提供する。このモジユールはフアイバ耐火物単
体よりもその耐久性が高く、ブラツシングによる
損傷とかダスチングといつた問題が生じない。こ
うした損傷及びダスチングといつた問題は、フア
イバ断熱材単体を高温下で使用した場合短期間で
明らかに生じるものである。高温下においては、
焼固や再結晶により脆化が起こり、コーテイング
保護のなされていないセラミツクフアイバ耐火物
はその圧縮性を失う。 剛性、靭性、耐食性を有し、更には使用上限温
度下にあつても収縮することのない低質量高断熱
体の使用が必須となる炉のライニング材として
は、網目構造セラミツクがうつてつけのものとな
る。フアイバ断熱材と網目構造セラミツクの共用
は、炉のライミングにセラミツクフアイバを使用
するという構想を一段と前進させる。断熱パネル
としては、ムライトから製作した45ppiから
100ppiの範囲の気孔度を有するものが適当であ
る。網目構造セラミツクには高密度のコーテイン
グを施し、表面を被覆保護する。こうした構成に
より、耐熱衝撃性、低熱伝導性、最小熱保持性と
いつた所望特性が損なわれるだけでなく、もろ
さ、ダスチング、低耐食性、失透及び焼固に起因
する収縮といつたフアイバが有する一般的な問題
が著しく改善される。更には又、荷重支持力も高
く、その加熱面バーナーブロツクを支持すること
も可能となる。こうした特徴は、れんが炉をフア
イバ断熱材で改装する際に非常に重要となる。フ
アイ断熱材は98％アルミナやジルコニア等の高性
能酸化物から製造することができるが、そのプロ
セスは困難であると共に、製造コストが高くつ
く。 図を参照しつつ説明したこの発明の構造体は、
以下に述べる方法で製作する。 連続気泡を有する多孔質有機物質（例えばウレ
タンフオーム）を、セラミツク微粉末（例えばム
ライト）に結合剤を混入したスラリー中に浸せき
して網目構造セラミツクを調製する。多孔質物質
への流し込みが終了すると、余分のスラリーを取
り除いた後、長し込みされた物質を焼成して有機
物質を焼失させ、同時に細粒セラミツク成分を焼
結させる（セラミツク結合）。この結果、多孔質
物質の内部構造がセラミツクにより複製される。
焼成後の種々の網目構造セラミツクの物性を以下
の表に示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
表面コーテイングには、こて塗り、はけ塗り、
吹き付け塗り、又はドクターブレード法などの
種々の方法を用いる。吹き付けコーテイングは、
65ppiから100ppiの気孔度を有する網目構造セラ
ミツクのコーテイングに利用する。98％アルミナ
を用いて吹き付けコーテイングする際のスラリー
2000ｇ中に含有される組成分の一例を示す。 アルミナ 1960ｇ シリカ 100ｇ 有機結合剤 200ｇ 界面活性剤 ５ml H2O 1000ml これらの組成物は高せん断下で混合して粘度調
整を行う。界面活性剤は、液中におけるセラミツ
ク成分の分散を助長させるためのものである。粘
度は250から1500センチポアズの範囲内に調整す
る。最適粘度は500センチポアズである。スラリ
ーの吹き付けは70psiの圧力で行い、吹き付け距
離は２インチから始めて最終的には４インチにま
で後退させる。吹き付けが終わると、柔軟なはけ
で表面をぬぐつて表面を均一にする。吹き付けス
ラリーの適性粘度はセラミツク組成に依存し、例
えば、マグネシアで部分的に安定化されたジルコ
ニア系であれば、適性粘度は1000から6000センチ
ポアズの範囲内で、最適粘度は4000センチポアズ
である。また、ムライト系であれば適性粘度は
250から4000センチポアズの範囲内で、最適粘度
は1500センチポアズである。 ダクターブレード法によるスリツプコーテイン
グによれば、いかなる気孔度の網目構造セラミツ
クもコーテイングすることができる。アルミナ含
有スリツプの１組成例を次に示す。 アルミナ 1960ｇ シリカ 100ｇ 有機結合剤 200ｇ 界面活性剤 ５ml H2O 750ml この場合もスリツプの適性粘度はセラミツク組
成に依存し、上記組成のスリツプであれば、適性
粘度は20000から30000センチポアズの範囲内で、
最適粘度は25000センチポアズである。また、ム
ライト組成分の最適粘度は22000センチポアズで
ある。MgO系で部分安定化されたジルコニアで
あれば、適性粘度は15000から40000センチポアズ
の範囲内で、最適粘度は25000から30000センチポ
アズの範囲内である。本法によれば、セラミツク
原料、結合剤等を分散混合したスリツプを、速度
制御付きのコンベヤ上を移動する網目構造セラミ
ツク上に流し出し、ドクターブレードで所要の厚
みにコーテイングする。次いでコーテイング後の
網目構造セラミツクを空熱乾燥機に移し60℃で乾
燥させる。乾燥時間は網目構造セラミツクのサイ
ズに応じて適宜変更される。乾燥後は、コーテイ
ングされた網目構造セラミツクを、組成に応じた
適当な温度及び時間の下で焼成する。こうした焼
成温度及び焼成時間の設定は当業者には自明の事
項である。 この発明によるコーテツドセラミツクの気孔
径、ウエブの太さ及びコーテイングの厚さは、例
えば、目盛動線対（接）眼レンズを備えたズーム
式双眼顕微鏡を使用して測定することができる。
こうして測定した典型的な測定値を以下のテーブ
ルに示す。
吹き付け塗り、又はドクターブレード法などの
種々の方法を用いる。吹き付けコーテイングは、
65ppiから100ppiの気孔度を有する網目構造セラ
ミツクのコーテイングに利用する。98％アルミナ
を用いて吹き付けコーテイングする際のスラリー
2000ｇ中に含有される組成分の一例を示す。 アルミナ 1960ｇ シリカ 100ｇ 有機結合剤 200ｇ 界面活性剤 ５ml H2O 1000ml これらの組成物は高せん断下で混合して粘度調
整を行う。界面活性剤は、液中におけるセラミツ
ク成分の分散を助長させるためのものである。粘
度は250から1500センチポアズの範囲内に調整す
る。最適粘度は500センチポアズである。スラリ
ーの吹き付けは70psiの圧力で行い、吹き付け距
離は２インチから始めて最終的には４インチにま
で後退させる。吹き付けが終わると、柔軟なはけ
で表面をぬぐつて表面を均一にする。吹き付けス
ラリーの適性粘度はセラミツク組成に依存し、例
えば、マグネシアで部分的に安定化されたジルコ
ニア系であれば、適性粘度は1000から6000センチ
ポアズの範囲内で、最適粘度は4000センチポアズ
である。また、ムライト系であれば適性粘度は
250から4000センチポアズの範囲内で、最適粘度
は1500センチポアズである。 ダクターブレード法によるスリツプコーテイン
グによれば、いかなる気孔度の網目構造セラミツ
クもコーテイングすることができる。アルミナ含
有スリツプの１組成例を次に示す。 アルミナ 1960ｇ シリカ 100ｇ 有機結合剤 200ｇ 界面活性剤 ５ml H2O 750ml この場合もスリツプの適性粘度はセラミツク組
成に依存し、上記組成のスリツプであれば、適性
粘度は20000から30000センチポアズの範囲内で、
最適粘度は25000センチポアズである。また、ム
ライト組成分の最適粘度は22000センチポアズで
ある。MgO系で部分安定化されたジルコニアで
あれば、適性粘度は15000から40000センチポアズ
の範囲内で、最適粘度は25000から30000センチポ
アズの範囲内である。本法によれば、セラミツク
原料、結合剤等を分散混合したスリツプを、速度
制御付きのコンベヤ上を移動する網目構造セラミ
ツク上に流し出し、ドクターブレードで所要の厚
みにコーテイングする。次いでコーテイング後の
網目構造セラミツクを空熱乾燥機に移し60℃で乾
燥させる。乾燥時間は網目構造セラミツクのサイ
ズに応じて適宜変更される。乾燥後は、コーテイ
ングされた網目構造セラミツクを、組成に応じた
適当な温度及び時間の下で焼成する。こうした焼
成温度及び焼成時間の設定は当業者には自明の事
項である。 この発明によるコーテツドセラミツクの気孔
径、ウエブの太さ及びコーテイングの厚さは、例
えば、目盛動線対（接）眼レンズを備えたズーム
式双眼顕微鏡を使用して測定することができる。
こうして測定した典型的な測定値を以下のテーブ
ルに示す。
【表】
90、98％アルミナ、ムライト及び安定化ジルコ
ニアから成るこの発明のコーテツド網目構造セラ
ミツクは、金属溶湯用フイルタ、耐食性触媒担
体、軽量断熱材、低質量窯道具、特殊耐火物など
に利用することができる。また、アルミノケイ酸
リチウムから成るコーテツド網目構造セラミツク
は、触媒の担体、ガソリンやデイーゼル排気ガス
又はストーブ浄化フイルタとして利用することが
できる。
ニアから成るこの発明のコーテツド網目構造セラ
ミツクは、金属溶湯用フイルタ、耐食性触媒担
体、軽量断熱材、低質量窯道具、特殊耐火物など
に利用することができる。また、アルミノケイ酸
リチウムから成るコーテツド網目構造セラミツク
は、触媒の担体、ガソリンやデイーゼル排気ガス
又はストーブ浄化フイルタとして利用することが
できる。
第１図はこの発明による金属溶湯用セラミツク
フイルタの斜視図、第２図はこの発明による窯道
具の斜視図、第３図はこの発明による炉のライニ
ングの一部切欠き斜視図である。 １０，２０，３４……網目構造セラミツク部、
１１，２１……薄状セラミツクコーテイング、３
３……コーテツドセラミツク部材。
フイルタの斜視図、第２図はこの発明による窯道
具の斜視図、第３図はこの発明による炉のライニ
ングの一部切欠き斜視図である。 １０，２０，３４……網目構造セラミツク部、
１１，２１……薄状セラミツクコーテイング、３
３……コーテツドセラミツク部材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １インチ当たり孔数５から125の範囲の気孔
度を有する複数の相互接続ウエブから成る網目構
造セラミツク部と、その網目構造セラミツク部の
少なくとも一面上に焼結された厚さ0.25から３ミ
リメートルのセラミツクコーテイング部とから成
り、そのセラミツクコーテイング部の厚さと前記
網目構造セラミツク部を構成するウエブの平均太
さとの比が１から10の範囲内にあるセラミツク構
造体。 ２ １インチ当たり孔数65から125の範囲の気孔
度を有する複数の相互接続ウエブから成る網目構
造セラミツクを調整する段階と、前記網目構造セ
ラミツクの少なくとも一面上にセラミツクスラリ
ーを吹き付け、厚さ0.25から0.5ミリメートルの
コーテイングを施す段階と、コーテイングを施し
た網目構造セラミツクを焼成する段階とからなる
セラミツク構造体の製造方法。 ３ 前記セラミツクスラリーの粘度が250から
6000センチポアズである特許請求の範囲第２項記
載のセラミツク構造体の製造方法。 ４ １インチ当たり孔数５から125の範囲の気孔
度を有する複数の相互接続ウエブから成る網目構
造セラミツクを調整する段階と、前記網目構造セ
ラミツクの少なくとも一面上にセラミツクスリツ
プをこて塗りして厚さ0.5から３ミリメートルの
コーテイングを施す段階と、コーテイングを施し
た網目構造セラミツクを焼成する段階とからなる
セラミツク構造体の製造方法。 ５ 前記セラミツクスリツプの粘度が、15000か
ら40000センチボアズである特許請求の範囲第４
項記載のセラミツク構造体の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US604,379 | 1984-04-26 | ||
| US06/604,379 US4568595A (en) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | Coated ceramic structure and method of making same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60235778A JPS60235778A (ja) | 1985-11-22 |
| JPH0549633B2 true JPH0549633B2 (ja) | 1993-07-26 |
Family
ID=24419369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59240373A Granted JPS60235778A (ja) | 1984-04-26 | 1984-11-14 | セラミツク構造体及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4568595A (ja) |
| JP (1) | JPS60235778A (ja) |
Families Citing this family (71)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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