JPS58500434A - セラミツクフイルタ、その製造方法及び使用方法 - 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】 セラミックフィルタ、その製造方法及び使用方法本発明は酸化アルミニウム（Ａ １２０８）又はその他の耐火性の、特に重アルミナ性材料を基にした開放気泡発 泡構造を有する溶融金属ろ適用のセラミックフィルタに関するものである。

更に本発明はこのフィルタの製造方法、及び溶融した金属と金属合金、好適には 鉄を浄化するための前記フィルタの使用方法にも関する。

鋳鉄、鋼鋳物及び鋼合金を用いた場合の如く、金属が１０００°Ｃより上の溶融 物温度で鋳宿されるとき、焼成した耐火粘土又は中子砂のふるい中子を使用する ことは既知である。このふるい中子の有する欠点はその孔が比較的大きいことで ある。また重耐火性ガラス繊維のスクリーンが使用できることはまだ証明されて いない。

ドイツ国公開明細書（ＤＥ−Ｏ３）第２８４８００５号には、アルミニウム溶融 物をろ過するための比較的透過率の低い多孔質セラミックフィルタが開示されて いる。毎分フィルタ表面１　ｃｍ２当り溶融金属１２．７〜ｌ　２７　Ｃｍ”　 （フィルタより１５〜３　Ｑ　ｃｍ上の下向き湯口の高さでの値）という低い透 過率を有し、はぼ７５０℃の鋳込温度でアルミニウム溶融物用に設計したフィル タの温度安定性に限界があることのためにこのセラミックフィルタは例えば鉄や その合金の如く明らかに高い鋳込温度をもつ金属の鋳込みには不適である。

本発明の主目的は１０００°Ｃより上の鋳込濡□□□をもつ金属溶融物、特に鋳 鉄溶融物の浄化用のセラミックフィルタを提供することにある。

特に、本発明の目的は、１８５０〜１６５０℃の範囲内で温度安定性を有しかつ 高い鋳込連間をもつ前述の如き種類のセラミックフィルタを提供することにある 。

本発明の今１つの目的はフィルタの必要な明細の順守と、経済的量産とを保証す る前記の如きセラミックフィルタの製造方法を提供することにある。

その他の目的と利点は以下の実施例にすいての説明から明らかである。

本発明によれば、本発明の目的と利点は請求の範囲１１好適には請求の範囲２記 載の製品により、また請求の範囲１２記載の方法により容易に達成される。

それ数本発明の対象は、毎分フィルタ面積１　ｃｍ”　当り２００乃至５０００ ｃｍ　の範囲の流速を可能にする溶融金属ろ適用の、Ａ１２ｏ３又はその他の高 耐火性材料を基にした開放気泡発泡構造を有するセラミックフィルタである。

本発明による流速はｌ　ｔ−ｍ当りの気孔数、気孔率、フィルタ厚さの如き主な パラメータの複数の組合せにより得ることができ、フィルタの１５〜３Ｑｃｍ上 方の下向き湯口の高さで有効になる。

本発明によるフィルタは特に鋳鉄を鋳込むとき、浄化効果を大きく改善し、その 温度安定性に因り作業の安全性が高くなる。更に、フィルタの使用は溶融物の組 成に影響しない。

本発明のフィルタの使用により多くの利点が得られる。その多くは既に述べたが 、以下で詳述する。

好適には、ｌ　ｃｍ長さ当り０．５〜１８個、好適には０．５〜８個の気孔をも つセラミックフィルタが用いられる。

本発明によるフィルタの比較的高いマクロポリティ（ｍａｃｒｏｐｏｒｉｔｙ　 ）と、フィルタの非常に小さい厚さ、例えばｌ　ｃｍとにより高い流速が得られ 、このため鋳造材料が保護される。

所望のマクロポリティのため、気孔率が０．９５−０．３までにわたる既知のフ ィルタに比して低い気孔率が生ずる。気孔率Ｐは次式により計算される。

但し、ｄｋはセラミックばら積体（ｂｕｌｋ）の帯間、ｄ８はセラミック海綿状 体（ｆｏａｍ）の帯間である。

活性フィルタを得るためには、開放気泡構醗は高変の均等性をもたなければなら ない。フィルタの効率の低下を避けるためには５％以下、好適には２％の閉鎖気 孔が好適には一様に分布して存在することが重要である。

本発明によればフィルタの製のに多数の材料を使うことができる。

主成分は好適にはＡｌ２Ｏ８で、６０〜９５重量％、好適には７５〜８０重量％ の量とする。

他の高耐火性の、特に重アルミナ性材料、例えばシリマナイト、ムライト又は耐 火粘土を使用することもできる。

少なくとも９０％の粒子が最大膨張ｔ・１０−５ｍ　％好適には１・１０−’ｍ をもちかつ板状構造をもつ酸化アルミニウム粉末は特に良く適することが証明さ れた。

本発明によるフィルタのその伯の成分は２〜１０重量％、好適には３〜５重世％ の量の、アルモシリケイト、例えばカオリンの焼なまし製品である。

フィルタの今１つの成分は結合剤、例えばモノアルミニウム７オス７エイトの焼 なまし製品である。このモノアルミニウムフォスフエイトは次式による化学ｉ程 によりアルミニウムオルトフォスフエイトに変ワル。

Ａ／２０８＋　Ａｌ　（Ｈ２ＰＯ，）８　→３Ａ／ＰＯ，＋　３Ｈ２０高温変安 定性のために既知のフィルタでは必要であるＣｒ２Ｏ３の使用は本発明のフィル タでは必要でない。

本発明によれば、前述の目的と利点は下記の製最方法により簡単なやり方で達成 される。

有機材料の開放気泡構造は成る組成のセラミック酸化アルミニウムと結合剤との 粘土スラッジで含浸させられる。その後粘土スラッジ又は懸濁液の溶媒と有機物 質が除去される。

前記有機材料は三次元構造の気泡バー（ｂａｒｓ）の骨組型式の網を有するポリ エステル又はポリエチレンを基にした網状ポリウレタン発泡体とすることができ る。

懸濁液は好適には３〜８％の水含有量をもつ水性液とする。

重チキソトロープのセラミック組成物の水性懸濁液は好適には２　Ｏｒｐｍで１ ０〜２・１０　センチポアズの範囲内の粘度をもつ。

発泡体の完全な濡らし又は含浸の後、過剰の懸濁液は含浸させた発泡体をロール 対システムに通すことにより気泡体から除かれる。その後気泡体は水を除くため に乾燥される。有機物質及び残りの水の除去は例えば２２５°Ｃより上に加熱す ることにより行なうことができる。

特Ｇ、−有効なフィルタは、フィルタ表面の露出した気泡バーを折り取りを確実 に防止するため、及びフィルとにより作ることができる。このために、乾燥しか つ含浸させた上記の気泡体はその表面にセラミック懸濁液で今一度の含浸を施こ され、その後再度乾燥させられ、有機物質を除去するために加熱され、１２００ 〜１５００℃の間、好適には１３５０〜１４５０℃の間の温度で焼成される。

前記表面含浸は焼成処理の前又は後に行なうことができる。焼成処理の完了後前 記再度含浸したセラミックフィルタは１５０〜６００°Ｃの間、好適には２５０ 〜３５０°Ｃの間の温度で乾燥される。

含浸及び再度の含浸中に、例えば０．５乃至２．０重量％の量の湿潤剤を使用す るのが有利であることが証明された。

チキソトロープセラミック材料は前記説明に従って、多くの手法で作ることがで きる。しかし特に良好な結果は、６５％酸化アルミニウム、３％カオリン、湿潤 剤としての１％アルキルベンゾールースルホネイト（ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ　） 、２５％モノ−アルミニウムーフォスフエイト及び６％水を用いて得られた。

フィルタは鋳物にできるだけ近い所で砂型又はインゴット鋳型の前又はその中で 使用される。

添寸図面には鋳型中のセラミックフィルタのいろいろな配置が示されている。

第１図乃至第６図は夫々型穴部分を示す斜視図である。

第１図は鋳型、例えば砂型の湯道２内にあるセラミックフィルタ１の配置を示す 。この湯道は漏斗をもつ湯口３との間に置かれる。型穴は詳細に図示していない 。湯道２から分岐する第一部分２ａは型の下部に置かれ、セラミックフィルタ１ はそれの拡大した他端に置かれる。湯道２の第二部分２ｂは型の上部に置かれ、 セラミックフィルタ１上に置かれた前記拡大端を経て図示のものから型穴へ通じ る。湯口３へ注入した溶融物はセラミックフィルタを通って下から上へ流れ、ろ 過された溶融物は湯道部分２ｂを通って型穴に達する。

第２図は型上部の湯道２の第一部分２ａと、湯道２の第二部分２ｂ、及びセラミ ックフィルタが型の下部に置かれ、溶融物がセラミックフィルタを通って下に流 れるようにした配置を示す。上記両者の場合、セラミックフィルタは非常に簡単 に型下部に挿入することができる。

第３図は湯口３と、型穴に通じる湯道２との間にある円板ｌの形のフィルタの配 置を示す。このフィルタｌは湯道２を備えた型の下部に容易に挿入することがで き、フィルタ１を通して溶融物は下方へ流れる。

第４図は湯道２と、型の上部でその上にある閉鎖供給装置１との間にあるセラミ ックフィルタ】の配置ヲ示す。この場合溶融物はこの供給装置から製虐する鋳物 ５中の型穴に達する。セラミックフィルタは型下部に上から挿入でき、溶融物は 下から上へ流れる。

第５図の実施例では、セラミックフィルタｌは［１インゴツ）４と、鋳物５用の 鋳型の型穴との間に置がれる。板状セラミックフィルタｌは型の上部及び／又は 下部に垂直の姿勢で挿入でき、同時に湯口３、湯道２及び供給装置多からなる注 入システムがら鋳物５を分離するための予定の破面として役立つ。

第６図は湯口３と鋳物５間に直ｒ挿入したセラミックフィルタ１を示す。この場 合にもセラミックフィルタ１は予定の破面を形成する。セラミックフィルタを通 して溶融物は、第６図に示す如く、下方に流れる。

この下部の配置はまた上向きの流れを可能にする。

３ □　′　−・　−） 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和５７年１１月２５日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １特許出願の表示　ＰｃＴ　／　ＣＨ３２／　０００４８２発明の名称 セラミックフィルタ、その製造方法及び使用方法３特許出願人 住所　スイス国ツエーハー−８２０１シャフハウゼンミューレンタルンユトラー セ１０５ 名　称　ゲオルク　フィッシャー　アクチェンゲゼルシャフト４代　理　人 居　所　〒１００　東京都千代田区霞が関３丁目２番４号５補正書の提出年月日 補　正　書 変更した請求の範囲 元の請求の範囲ｌ乃至２５（削除） ２６　流速を毎分フィルタ面積Ｉｃｍ２当り１３００乃至５０００　ｃｍ８の範 囲とすることを特徴とする溶融金属ろ適用の、酸化アルミニウム（Ａ１２０８） 又はその他の高耐火性材料を基にした開放気泡発泡構造を有するセラミックフィ ルタ。

２、特許請求の範囲２６記載のフィルタに於て、流速を毎分フィルタ面積ｌ　ｃ ｍ２当り１３００乃至４０００　ｃｍ８、好適には１３００乃至３７００　ｃｍ ８の範囲とすることを特徴とするフィルタ。

２、特許請求の範囲２６又は２７記載のフィルタに於て、気孔率を０．３乃至０ ．８とすることを特徴とするフィルタ。

２、特許請求の範囲２６乃至２８の何れか１つに記載のフィルタに於て、溶融物 流量を毎分フィルタ面積１　ｃｍ”当り２〜４０ＫＦ、好適には１８〜２８Ｋｆ の溶融物とすることを特徴とするフィルタ。

３０　請求の範囲２６乃至２９の何れか１つに記載のフィルタに於て、お互に一 定距離をあけて置かれて閉塞された気孔が５％より少なく、好適には２％より少 ないことを特徴とするフィルタ。

３１　有機材料の開放気泡発泡槽ｉ１ニＡｌ２Ｏ８とＡｌ（Ｈ２ＰＯ，）８を含 む懸濁セラミック混合物を含浸させ、その後髪濁液の溶媒と有機物質を除去する ことを特徴とする溶融金属ろ適用の、酸化アルミニウム（Ａ１２ｏ８）又はその 他の高耐火性材料を基にした開放気泡発泡構造を有するセラミックフィルタの製 造方法。

３２　請求の範囲３１記載の方法に於て、有機材料の開放気泡発泡構造に好適に は６０〜７０重量％の酸化アルミニウム粒子と、好適には１０〜３０重量％のア ルミニウムジヒドロジエンホス７エイトＡｌ（Ｈ２ＰＯ，）　Ｂとの水性懸濁液 を含浸させ、その抜水と有機物質を好適には２２５°Ｃより上に加熱して除去す ることを特徴とする方法。

８３　請求の範囲３１又は３２記載の方法に於て、乾燥した含浸発泡体の表面を セラミック懸濁液で更に含浸させ、乾燥させ、そして有機物質を除くために、８ ゛００°Ｃ〜１５００℃、好適には１２００°Ｃ〜１Φ５０°Ｃ間の温度で加熱 しそして焼成することを特徴とする方法。

３４　請求の範囲８３記載の方法に於て、前記更に行なう含浸は焼成後に行ない 、フィルタは１５０℃と６００℃の間、好適には２５０°Ｃと３５０°Ｃの間の 温度で再び乾燥されることを特徴とする方法。

３５　請求の範囲８１乃至３４の何れか１つに記載の方法に於て、含浸中、湿潤 剤、好適には有機スルホン酸誘導体を好適には０．５〜２重量％の置網状材料と して使用することを特徴とする方法。

３６　請求の範囲２６乃至３０の何れか１つに記載のフィルタの使用方法に於て 、特に砂型又はインゴット鋳型への鋳造のために１０００°Ｃより上の鋳込温度 で溶融した金属と金属合金、好適には鉄を浄化するタメニフィルタを使用する使 用方法。

３７　請求の範囲３６記載の使用方法に於て、金属溶融物は鋳鉄、好適にはノジ ュラー鋳鉄とすることを特徴とする使用方法。

３８　請求の範囲員６又は３７記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は湯道（ ２）と供給装置（４）の間に置くことを特徴とする使用方法。

３９　請求の範囲３６又は３７記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は供給装 置（多）と鋳物（５）の間に置き、同時に予定の破面として使うことを特徴とす る使用方法。

□□□　請求の範囲３６又は３７記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は好適 には供給装置として役立つ入口（３）と鋳物（５）の間に置かれ、前記入口（３ ）もまた好適には予定の破面として役立つことを特徴とする使用方法。

国際調査報告 第１頁の続き ０発　明　者　カエットリッッ・ヴオルフガングドイッ連邦共和国デー−４２８ ０ポルケン・ヴエストファーレン・ヌイミュレナレー６ ０発　明　者　トリノクル・ゲルト ドイツ連邦共和国デー−４２８０ポルケン・ヴエストファーレン・グリュッサウ エルシュトラーセ１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流速を毎分フィルタ面積１　ｃｍ２　当り２００乃至５０００　ｃｍ”の範 囲とすることを特徴とする溶融金属ろ適用の、酸化アルミニウム（Ａ７２０８） 又はその他の高耐火性材料を基にした開放気泡発泡構最を有するセラミックフィ ルタ。 ２、　請求の範＠１記載のフィルタに於て、流速を毎分フィルタ面積１ｃ−当り １０００乃至４０００　ｃｍ８、好適には１３００乃至３７００ｃｍ８の範囲と することを特徴とするフィルタ。 ８、　請求の範囲１又は２記載のフィルタに於て、Ｉｃｍ当りの気孔数を０．５ 乃至１８個、好適には０．５乃至８個とすることを特徴とするフィルタ。 ＋、　請求の範囲１乃至３の何れか１つに記載のフィルタに於て、気孔率を０． ３乃至０．９５、好適には０．３乃至０．８とすることを特徴とするフィルタ。 ５　請求の範囲ｌ乃至黍の何れか１つに記載のフィル乃至９５、好適には７５乃 至８０とすることを特徴とするフィルタ。 ６　請求の範囲ｌ乃至５の何れか１つに記載のフィルタに於て、アルモシリケイ ト、例えばカオリンの焼なまし製品の含有量を重量％で１乃至ｌＯ１好適にはｌ 乃至５とすることを特徴とするフィルタ。 ７、請求の範囲１乃至６の何れか１つに記載のフィルタに於て、少なくとも９０ ％の酸化アルミニウム粒子が１１０−”ｍ、好適には１・ＩＱ−’　ｍの最大膨 張を有することを特徴とするフィルタ。 ８　請求の範囲ｌ乃至７の何れか１つに記載のフィルタに於て、フィルタが５乃 至３Ｑｍｍの厚さをもっことを特徴とするフィルタ。 ９　請求の範囲１又は２記載のフィルタに於て、溶融物流量を毎分フィルタ面積 １　ｃｍ”当り２〜＋ｏＫｆ、好適には１８〜２８に９の溶融物とするこＣとを 特徴とするフィルタ。 ｌＯ請求の範囲１乃至９の何れが１つに記載のフィル夕に於て、お互に一定距離 をあけて置かれる閉塞された気孔が５％より少なく、好適には２％より少ないこ とを特徴とするフィルタ。 １１　請求の範囲１乃至ｌＯの何れか１つに記載のフィルタに於て、クロムを含 まない物質からなり、特にクロム（１）酸化物（Ｏｒ、０８）を含まないことを 特徴とするフィルタ。 ν　有機材料の開放気泡発泡構最にアルミニウムと結合剤を含む懸濁セラミック 混合物を含浸させ、その後懸鳩液の溶媒と有機物質を除去することを特徴とする 溶融金属ろ適用の、酸化アルミニウム（Ａ４２０８）又はその他の高耐火性材料 を基にした開放気泡発泡構最を有するセラミックフィルタの製最方法。 １３　請求の範囲１２記載の方法に於て、有機材料の開放気泡発泡構造に好適に は６０〜７０重量％の酸化アルミニウム粒子と、好適には１０〜３０重量％のア ルミニウムジヒドロジエンホス７エイトＡ／　（Ｈ２ＰＯ，）８との水性懸濁液 を含浸させ、その抜水と有機物質を好適には２２５°Ｃより上に加熱して除去す るこ、とを特徴とする方法。 １４　請求の範囲１２又は１３記載の方法に於て、有機材料は三次元構凸をもつ 気泡結合の骨組状網状構造を有するポリエステル又はポリエチレンベースの網状 ポリウレタン発泡体からなることを特徴とする方法。 気泡有機ポリマーに、発泡体が完全に濡れるまで２０ｒｐｍでｌＯ・１０　乃至 ２０・１０８センチポアズの範囲の粘度をもつ強チキソトロープ混合物の水性懸 濁液を含浸させ、その後過剰の懸濁液をロール対からなるシステムを通して含浸 発泡体を導くことにより発泡体から除去し、その後発泡体を乾燥させることを特 徴とする方法。 した含浸発泡体の表面をセラミック懸濁液で更に含浸させ、乾燥させ、そして有 機物質を除くために、８００℃〜１５００℃、好適には１２００℃〜１４５０° Ｃ間の温度で加熱しそして焼成することを特徴とする方法。 １７、請求の範囲１６記載の方法に於て、前記更に行なう含浸は焼成後に行ない 、フィルタは１５０°Ｃと６００°Ｃの間、好適には２５０°Ｃと３５０°Ｃの 間の温度で再び乾燥されることを特徴とする方法。 １８　請求の範囲１２乃至１７の何れか１つに記載の方法に於て、含浸中、湿潤 剤、好適には有機スルホン酸誘導体を好適には０．５〜２重量％の量使用するこ とを特徴とする方法。 １９　請求の範囲１乃至１１の何れか１つに記載のフイ溶融した金属と金属合金 、好適には鉄を浄化するためにフィルタを使用する使用方法。 ２、特許請求の範囲１９記載の使用方法に於て、金属溶融物は鋳鉄、好適にはノ ジュラー鋳鉄とすることを特徴とする使用方法。 ２、特許請求の範囲１９又は２０記載の使用方法に於て、フィルタ（１）を鋳型 の湯道（２）内に置くことを特徴とする使用方法。 ２、特許請求の範囲１９又は２０記載の使用方法に於て、フィルタ（１）を湯口 （３）と湯道（２）の間に置くことを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲１９又は２０記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は湯道 （２）と供給装置（４）の間に置くことを特徴とする使用方法。 ２、特許請求の範囲１９又は２０記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は供給 装置（４）と鋳物（５）の間に置き、同時に予定の破面として使うことを特徴と する使用方法。 ２５、請求の範囲１９又は２０記載の使用方法に於て、フィルタ（１）は好適に は供給装置として役立つ入口（８）と鋳物（５）の間に置かれ、前記入口（８） もまた好適には予定の破面として役立つことを特徴とする使用方法。