JPS61136967A - セラミツク成形部材 - Google Patents

セラミツク成形部材

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JPS61136967A
JPS61136967A JP60270860A JP27086085A JPS61136967A JP S61136967 A JPS61136967 A JP S61136967A JP 60270860 A JP60270860 A JP 60270860A JP 27086085 A JP27086085 A JP 27086085A JP S61136967 A JPS61136967 A JP S61136967A
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ceramic molded
ceramic
refractory
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リユーデイゲル・ブツシユマン
ルードルフ・ガンツ
ゲルト・ヴイルマン
ルートヴイヒ・ヴイルト
インゴ・エルストネル
ペーテル・イエシユケ
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Didier Werke AG
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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、高温に耐える耐火繊維と微粒耐火材料と場合
によっては他の普通の添加物から成るセラミック成形部
材に関する。
〔従来の技術〕
この挿のセラミック成形部材は既に公知であるが、公知
の成形部材では、成形部材の断面にわたって耐火繊維の
分布ができるだけ均質であることか常に望まれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の課題は、特に補強体として使用されるような特
別の強度特性をもつセラミック成形部材を提供すること
である。
〔問題点を解決するための手段〕
この課題を解決するため、次の特徴をもつセラミック成
形部材が役立つ。
ａ）気孔率が成形部材の空間方向に勾配状に２０％未満
から７０％を越えるまで連続的に増大し、 ｂ）小さい気孔率をもつ範囲が大体において微粒耐火材
料から構成され、 Ｃ）大きい気孔率をもつ範囲が、大体においてＡｌ２Ｏ
３，ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｃ，ＳｉＣまたはこれらの混
合物から成る繊維を主材とするａ維セラミックから構成
され、 ｄ）中間の範囲が繊維セラミ、ツクと耐火材料との混合
物から構成される。
好ましい実施態様によれば、小さい気孔率をもつ範囲が
９０重量％を越えるＳｉＯ２から成る材料から構成され
、大きい気孔率をもつ範囲が６０重量％未満のＳｉＯ２
から成る材料から構成されている。
別の好ましい実施態様によれば、小さい気孔率をもつ範
囲が９０重景％を越えるＺｒＯ２がら成でいる。
さらに好ましい実施態様によれば、小さい気孔率をもつ
範囲が９０ｆｉｉｔ％を越えるＪＶ　２０３から成る材
料から構成され、大きい気孔率をもつ範囲が６０重量％
未満のＡｊ！２０３から成る材料から構成されている。
別の好ましい実ＩＭＢ様によれば、小さい気孔率をもつ
範囲が８０重量％を越えるガラス相をもつ材料から構成
され、大きい気孔率をもつ範囲が８０重量％を越える結
晶相をもつ材料から構成されている。
本発明はさらに有機樹脂、ピッチ、タール、金属、合金
またはガラスを含浸される複合材料成形部材、特にアル
ミニウムで含浸れる内燃機関用ピストンのｆ１！造に用
いられるセラミック成形部材に関する。
本発明によるセラミック成形部材を製造するため、高温
に耐える耐火繊維と微粒耐火材料とから成る異なる割合
の個々の混合物と、場合によっては他の普通の添加物を
含む混合物、特に水性分散系または懸濁液が製造され、
繊維と耐火材料との異なる割合をもつこれらの混合物が
、分散媒または懸濁用液体特に水の吸取りを可能して、
専門分野で知られており鉱物質繊維とも称されるｍｔａ
を使用することができる。このようなａ錐の例はけい酸
アルミニウムｍ雄、酸化アルミニウム帽り炭素ｍ雄、Ｓ
ＬＣ繊維またはＺｒＯ２を含む繊維である。もちろん種
々の繊維の混合物を使用することも可能である。高温に
耐えるｍ＃８は例えば６００°Ｃまでの昌度に少なくと
も短詩し１耐える芳香族ポリアミドＪ１［ｌ維すなわち
何機繊維である。
本発明によるセラミック成形部材の２Ｗａの際、微粒耐
火材料として、専門分野で使用される普通の材料、例え
ば鋼玉、焼成ボーキサイト、板状アルミナ等のようなＡ
ｌ２Ｏ３を主材とする材料、けい酸アルミニウム、きん
青石、けい緑石、ムライト等のような材料、石英のよう
な５１０２材料、ＺｒＯ２、ＳｉＣ，Ｃｒ２Ｏ３または
これらの混合物を使用することができる。これらは少な
くとも一部をコロイド状でも使用することができる。
場合によっては使用される添加物の例として、界面活性
剤、でん粉のような糊料、有機重合体例えばポリアクリ
ル酸塩懸濁液のような凝集剤があげられる。
微粒耐火材料の粒径は、１ｍ錐と微粒材料との昆合物の
良好な分散を保証するため、０．０９１１ｔｒ以下であ
るのがを利である。
セラミック成形部材の製造の際、製造過程の始めまたは
終りに、高温に耐える耐火繊維および場合によっては使
用される添加物のみを含むかまたは微粒耐火材料および
場合によっては使用される添加物のみを含む分散系を使
用して、セラミック成形部材の製造の際成形部材の一方
の側にｍ錐のみを存在させ、他方の側には微粒耐火材料
のみを存在させ、それにより特に大きい気孔率勾配を得
ることも可能である。
セラミック成形部材の製造の際高温に耐える耐火ｍ碓お
よび／または微粒耐火材料の分散系またはｓｇＭ液に、
通常は水が加えられる。しかしこのために有機溶媒を使
用することも可能である。
分散系または懸ＦＡ１夜の液体の吸取りを可能にする型
へ種々の混合物を流し込む際、層が制御できないように
混合し、すなわちこれらがｍ＆によっては互いに流れ込
むのを回避せねばならない。これは、適当な手段、例え
ばゆっくりした流し込み、または型内へ粗いふるいを導
入して、ちょうど流し込まれる分散系または懸濁液を慎
重にこのふるいの上に流すことによって達せられ、既に
流し込まれた層はその位１を充分に維持する。層の流し
込み後ふるいをもち上げて、別の組成をもつ分散系また
は懸濁液の次の層をその上へ流すことができる。もちろ
ん個々の層のうず形成ができるだけ回避されるように、
ふるいの取出しを慎重に行なわねばならない。
すべての層を型へ入れた後、層が境界面で均一に互いに
混合するまで、型内にある層へ振動作用を及ぼして、高
温に耐える耐火ｍ雄と微粒＠火材料に関して懸濁液の組
成の連続的な変化が得られるようにするのが育利である
。
続いて境界で互いに均一に混合した個々の層をさらに１
００時間まで放置することができるけれども、通常は２
時間以下の放置時間しか必要でない。型は、分散系また
は懸濁液の液体を吸取る例えば石こう製の多孔質型とす
ることができる。それから成形品は型から出され、通常
は８０ないし１５０℃の温度で２ないし４８時Ｍ乾燥さ
れるｍ錐の限界使用温度および微粒耐火材料の焼結また
は浴融温度に関係している。この焼成の際、どんな成分
がどの層に存在するかに応じて、微粒耐火材料および／
または高温に耐える耐火ｍ＃Ｉの間に反応が行なわれる
。こうして高温に耐える耐火繊維の反応により、いわゆ
る繊維セラミックが生じ、これは、焼結または化学反応
によりＭａｍが網状結合すること、すなわちその接触面
で接着することを意味し、本発明の１１！＃、セラミッ
クは、９０〜１００％の繊維と、残部としての無機結合
剤すなわちｘｏｉｌ！ｉｔ％までの結合剤とから成る。
前述したセラミック成形部材の製造法により、成形部材
の空間方向すなわち型へ順次導入される層に対して直角
な方向の気孔率が異なり、全部または主して微粒耐火材
料の分散系または懸濁液から成る層の方向における気孔
率が、全部または主として耐火繊維の分散系または懸濁
液から成る層の方へ、勾配状に連続的に増大する。
セラミック成形部材の製造に使用される繊維と微粒材料
の混合物から成る分散系、または懸濁液のｍ＋、、二よ
って、成形部材の一方の側に２０％未満の気孔率があり
、反対側で気孔率は７０％を越える値をとることができ
る。
セラミック成形部材のＩＩＪｉａの際、場合によっては
使用される添加物として、専門分野で知られている蕪機
または有機の結合剤を使用することも可能で、結合剤と
していわゆる化学結合剤、すなわち成形部材の焼成の際
個別成分の間に化学反応を生ずる結合剤例えば燐酸塩を
使用することができる。
本発明による成形部材は、特に含浸される複合材料成形
部材の製造に適している。成形部材の空間方向における
異なる気孔率によって、有機摺脂、金属、合金またはガ
ラスのような物質による含浸の程度が異なるので、この
気孔率に対してほぼ平行に延びる勾配状添加物割合をも
つセラミック成形部材が得られる。有機響脂の代りに、
高い温度例えば４００ないし６００６Ｃで分散後のピッ
チまたはタールも使用でき、いわゆる炭素含浸複合成形
部材が得られる。アルミニウム合金で含浸された内燃機
関用ピストンの製造に、本発明によるセラミック成形部
材を使用するのが特に好ましい。なぜならばピストンの
一方の側における含浸アルミニウム合金の異なる割合に
よって、主としてアルミニウム合金を含む面が得られ、
反対側では含浸アルミニウム合金の量が成形部材の単位
空間に関して非常に少ないからである。こうして製造さ
れる内燃機関用ピストンは、一方の側でアルミニウム合
金の性質を多くもち、すなわち大きい熱伝導率と強度と
をもち、ピストンの他方の側では、さらに大きい強度で
非常に小さい熱伝４率が得られる。物理的パラメータ特
に熱伝導率を断面にわたって勾配状に変化するこのよう
なピストンは、燃焼室温度の上昇およびピストンの冷却
費用の減少という利点をもっている。多孔質セラミック
体に金属または合金を含浸することは、英国特許第１５
６７３２８号明細書および英国特許出願第（，８２０８
８７６１Ａ号に記載されている。
〔実施例〕
セラミック成形部材の製造を次の例により詳細に説明す
る。
まず１２６０℃の眼界使用温度をもつ耐火繊維（けい酸
アルミニウムｍｉｓ＞と５０重量％の固体を含むＳｉＯ
２スリツプとの種々の混合物が、水中で次の割合で製造
された。型へ流し込まれかつ取出された成形部材の特定
の生強度を得るために、使用される郭燥固体に関してさ
らに５％のでん粉がスリップへ入れられた。
繊ｍ（重量％）　　ＳｉＯ２スリツプ（重量％）混合物
２９４６ 混合物３　　　　８６　　　　　　１４混合物４　　　
　６４　　　　　　３６混合物５　　　　４９　　　　
　　５１引続き水中に１０％の繊維を懸濁させた混合物
ｌが製造された。別の混合物６は前述した５１０２スリ
ツプのみからできていた。
混合物ｌないし６が順次多孔質石こう型へ流し込まれた
。このためまず繊維のみを含む混合物が入れられた。そ
れから、流し込みの際個別層の相互混合を防止する粗目
ふるいを使用して、混合物２ないし５が順次流し込まれ
た。続いて混合物６の純５１０２スリツプの層が流し込
まれだので、全部で６つの層からなる成形体が構成され
た。流し込み中塊界面におけるわずかな混合を別として
、層の理論釣組戎は欠のとおりであった。
繊維　（重量％）　　ＳｉＯ２ピストン（重量％）　　
。
層　　１　　　　　　１００　　　　　　　　　　　　
　０層　ＩＩ　　　　　９４　　　　　　　　６層ＩＩ
Ｉ　　　　　８６　　　　　　　　１４層　ＩＶ　　　
　　６４　　　　　　　　３６層　　Ｖ　　　　　　　
４９　　　　　　　　　　　　５１層　ＶＩ　　　　　
Ｏ１００ 層を満たされた型が５分間振動テーブル上で振動せしめ
られて、層が境界面で均一に互いに混合されるようにし
た。透明なガラス型内での予備実験で、このような５分
間の振動で充分なことがわかった。
室温で１０時間の放置後、成形品が型から取出され、ま
ず８０６Ｃで１０時間、それから１１０°Ｃで】２時間
乾燥された。乾燥後金や充分水分を除去された成形品が
、１０００℃の温度で４時間焼成された。
成形部材の一方の側における熱伝導率および気孔率は、
８００℃で１．ＯＷ／＋＋におよび１５％で、セラミッ
ク成形部材の他方の側では８０％の気孔率と８００６Ｃ
におけるわずか０．１６Ｗ／＋ｉｋの熱伝導率が測定さ
れた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　高温に耐える耐火繊維と微粒耐火材料とを含むもの
    において、 ａ）気孔率が成形部材の空間方向に勾配状に２０％未満
    から７０％を越えるまで連続的に増大し、 ｂ）小さい気孔率をもつ範囲が大体において微粒耐火材
    料から構成され、 ｃ）大きい気孔率をもつ範囲が、大体においてＡｌ＿２
    Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、Ｃ、ＳｉＣまたはこ
    れらの混合物から成る繊維を主材とする繊維セラミック
    から構成され、 ｄ）中間の範囲が繊維セラミックと耐火材料との混合物
    から構成される ことを特徴とする、セラミック成形部材。 ２　小さい気孔率をもつ範囲が９０重量％を越えるＳｉ
    Ｏ＿２から成る材料から構成され、大きい気孔率をもつ
    範囲が６０重量％未満のＳｉＯ＿２から成る材料から構
    成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
    に記載のセラミック成形部材。 ３　小さい気孔率をもつ範囲が９０重量％を越えるＺｒ
    Ｏ＿２から成る材料から構成され、大きい気孔率をもつ
    範囲が６０重量％未満のＺｒＯ＿２から成る材料から構
    成されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
    に記載のセラミック成形部材。 ４　小さい気孔率をもつ範囲が９０重量％を越えるＡｌ
    ＿２Ｏ＿３から成る材料から構成され、大きい気孔率を
    もつ範囲が６０重量％未満のＡｌ＿２Ｏ＿３から成る材
    料から構成されていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第１項に記載のセラミック成形部材。 ５　小さい気孔率をもつ範囲が８０重量％を越えるガラ
    ス相をもつ材料から構成され、大きい気孔率をもつ範囲
    が８０重量％を越える結晶相をもつ材料から構成されて
    いることを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第
    ２項に記載のセラミック成形部材。 ６　有機樹脂、ピッチ、タール、金属、合金またはガラ
    スを含浸される複合材料成形部材の製造に用いられるこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５項の
    １つに、記載のセラミック成形部材。 ７　アルミニウムで含浸される内燃機関用ピストンの製
    造に用いられることを特徴とする、特許請求の範囲第６
    項に記載のセラミック成形部材。
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