JPH10118432A

JPH10118432A - セラミックフォーム製フィルター

Info

Publication number: JPH10118432A
Application number: JP21908097A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Kato; 吉成加藤; Yoshio Hironaka; 与志雄廣中; Kiyoji Toda; 喜代次戸田; Takashi Shiroi; 孝志城井; Masatoshi Kimura; 昌利木村
Original assignee: KITOO KOSAN KK; NAKANIHON ROKOGYO KK; Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: KITOO KOSAN KK; NAKANIHON ROKOGYO KK; Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】耐火物への装着と該耐火物からの取り外しが
該耐火物を破壊せずにでき、運搬、装着及び取り外しの
際に欠けや脱落が発生しにくいセラミックフォーム製フ
ィルターを提供すること。【解決手段】セラミックフォーム１０のうち少なくと
も耐火物と接する部分、特に外周およびその周辺に、炭
素を主成分とする化合物、混合物、又は組成物を含む充
填剤や炭素材を充填、接着、塗布する。例えば図中１２
部にフラン樹脂を充填してから炭素繊維を接着すること
により、耐火物とセラミックフォームの熱による固着一
体化を防止するとともに、セラミックフォームの角張っ
た部分を補強して欠けや脱落が起きにくくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックフォー
ム製フィルターに関する。特に、溶融金属中の介在物や
不純物を除去するために使用されるセラミックフォーム
製フィルターに関する。さらに、溶融金属を濾過するた
めに樋などの耐火物へ装着したり取り外したりすること
が容易で、運搬、装着及び取り外しの際に、欠けや脱落
が起きにくいセラミックフォーム製フィルターに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミックフォームは、空隙率が高く、
気孔の大きさが均一であるため、溶融金属を濾過するフ
ィルターの材料として広く利用されている。溶融金属に
応じて、例えば以下のような、異なる材質のセラミック
フォームが使用される。

【０００３】・溶融金属が亜鉛やアルミニウムの場合
は、コージライト系、・溶融金属が銅の場合は、ハイアルミナ系、・溶融金属が鋳鉄の場合は、炭化珪素系。

【０００４】一例として、アルミニウムに対するフィル
ターの材料として用いられるセラミックフォームについ
て説明する。このセラミックフォームは、以下の材質か
らなる。・アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を、４０重量パーセント、・シリカ（ＳｉＯ₂）を、５０重量パーセント、・マグネシア（ＭｇＯ）を、１０重量パーセント。

【０００５】また、このセラミックフォームの気孔の数
は、２５ｍｍ×２５ｍｍあたり６個、１３個、２０個、
２４個、又は３０個などの種類がある。このセラミック
フォームを用いた溶融金属用フィルターの標準的な大き
さは以下の通りであり、標準的には直方体の形状を有す
る。・３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍ・３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×５０ｍｍ・４３０ｍｍ×４３０ｍｍ×５０ｍｍ・５００ｍｍ×５００ｍｍ×５０ｍｍ・５８０ｍｍ×５８０ｍｍ×５０ｍｍ

【０００６】このようなセラミックフォーム製フィルタ
ーは、溶融金属用耐火物の樋に装着して、溶融金属中の
介在物や不純物を濾過するために使用され、一定量の金
属を濾過した後は該耐火物から取り外される。溶融金属
がアルミニウムの場合には、耐火物としてアルミナ及び
シリカを主成分としたものが使用される。

【０００７】ここで、上記のような大きさのフィルター
を溶融金属の濾過に使用すると、以下のような問題が生
ずる。（１）セラミックフォーム製フィルターと耐火物の材質
はいずれも類似するため、溶融金属によって加熱される
とフィルター周辺部が耐火物に固着して一体化してしま
う。また、セラミックフォーム製フィルター周辺部の気
孔には溶融金属の酸化物などの不純物によって目詰まり
が発生したり、この気孔から溶融金属等が滲み出したの
ちに固化して耐火物とフィルターとの間の隙間が埋まっ
てしまう。このため、使用後のセラミックフォーム製フ
ィルターを耐火物から取り外す際には、まだ溶融金属用
樋等として使用ができる耐火物を破壊しなければならな
くなってしまう。これでは、経済的、時間的なコストが
大きい。

【０００８】（２）直方体形状のセラミックフォーム製
フィルター等では、各辺や角張った部部の周辺部は、気
孔が存在するため強度が低い。このため、運搬や耐火物
への装着の際に、セラミックフォーム製フィルターの周
辺部が欠けたり脱落したりして発生した傷が原因で、十
分に介在物や不純物を濾過できなくなったり、傷からひ
びが発生してフィルター全体が破壊されたりしてしま
う。このようにフィルターが壊れやすいため、フィルタ
ー自体の製造コストが高くなってしまう。また、取り扱
いが面倒であることも問題である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、このよう
な従来技術の問題を解決することを課題とする。すなわ
ち、耐火物と固着一体化しにくく、装着及び使用後の取
り外しが容易で、特に取り外しの際に耐火物を破壊しな
くともよいセラミックフォーム製フィルターを提供する
ことを課題とする。

【００１０】さらに、運搬、装着、及び取り外しの際
に、特に周辺部の欠けや脱落が発生しにくいセラミック
フォーム製フィルターを提供することを課題とする。さ
らに、当該セラミックフォーム製フィルターの安価で簡
便な製造方法を提供することを課題とする。さらに、当
該セラミックフォーム製フィルターを用いた溶融金属中
の酸化物等の非金属の介在物や不純物等を除去するため
の濾過装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明の原理は、以下
に述べる解決手段及び実施形態例によって説明される。
当業者であれば、以下に述べる解決手段及び実施形態例
に基いて本願発明の原理を理解し、応用することは容易
である。

【００１２】本願発明によるセラミックフォーム製フィ
ルターは、セラミックフォームの外周及び端面部に、炭
素を主成分とする化合物、混合物又は組成物を含む材料
が充填されている。この充填剤として、例えば、有機化
合物を７０重量パーセント以上含み、それ以外はアルミ
ナ、シリカ、マグネシア等を含むものが利用できる。こ
の場合、有機化合物としてはフェノール樹脂、フラン樹
脂、エポキシ樹脂などが利用できる。また、この充填剤
として、タール、ピッチ、粉状の黒鉛、粉状のコークス
や炭素繊維などの炭素を主成分とする混合物や組成物を
含む炭素材を利用することもできる。

【００１３】熱硬化性樹脂は、予め、若しくは、濾過さ
れる溶融金属等によって加熱されることにより炭化する
ので、上記熱硬化性樹脂等有機材料を充填したセラミッ
クフォーム製フィルターと、上記炭素材を充填したセラ
ミックフォーム製フィルターとは、同じ働きをする。す
なわち、炭素がセラミックフォーム製フィルターの外周
及び端面を被覆するので、当該セラミックフォーム製フ
ィルターと、これに接する耐火物との固着一体化が防止
でき、耐火物を破壊しなくとも該フィルターの交換が可
能である。

【００１４】又、本願発明によるセラミックフォーム製
フィルターは、セラミックフォームの外周及び端面部
に、炭素繊維の織物、フェルト、又はペーパーなど、炭
素を主成分とする化合物、混合物又は組成物を含む材料
を接着すること、若しくは黒鉛のペーストなど、炭素を
主成分とする化合物、混合物又は組成物を含む材料を塗
布すること、によっても製造できる。これにより、セラ
ミックフォームの周辺部が補強され、運搬、装着、又
は、取り外し時の欠けや脱落が防止でき、さらに上述の
セラミックフォーム製フィルターと同様に、耐火物との
固着一体化も防止できる。

【００１５】さらに、本願発明によれば、これらの製造
方法を組み合わせてさらなる固着一体化防止と補強を図
ったセラミックフォーム製フィルターが提供できる。例
えば、セラミックフォームの周辺部にフラン樹脂を充填
した後、当該周辺部の表面に炭素繊維を接着して製造さ
れるセラミックフォーム製フィルターである。

【００１６】図１（ａ）に本願発明によるセラミックフ
ォーム製フィルターのうち、直方体形状のものを示す。
１０はセラミックフォームであり、１２は耐火物との剥
離及び周辺部の補強のための炭素材等を、充填かつ／
または塗布かつ／または接着した部分である。

【００１７】なお、本願発明の実施例として全体が直方
体の形状のものをあげているが、形状が円板状、半円板
状、円錐台状、又は角錐台状など、さまざまな形状のセ
ラミックフォーム製フィルターに適用できることは明ら
かである。この場合、炭素等を充填等する部分は、少な
くとも耐火物等と接する部分であり、好ましくはその周
辺にも炭素等を充填等する。また、補強のために炭素繊
維等を接着等する部分は、セラミックフォームの形状の
うち、少なくとも角張った部分、すなわち、欠けや欠落
が発生しやすい部分である。このようなセラミックフォ
ーム製フィルターの実施例を図１（ａ）、（ｂ）、及
び、（ｃ）に示す。

【００１８】

【実施例】第１の実施形態例によるセラミックフォーム
製フィルター（実施例１）の製造方法は以下の通りであ
る。（１）フェノール樹脂に、平均粒径２０μｍの人造黒鉛
粉末を２０重量パーセント添加して充填剤を調整し、（２）セラミックフォームの外周部端面より３０ｍｍの
部分に、充填剤を圧入及び／又は塗布することにより
充填した後、（３）１５０℃、５時間の熱硬化処理を行って、該充填
された充填剤を硬化させる。なお、熱硬化性樹脂等の有
機材料として、上実施例ではフェノール樹脂を使用した
が、このほか、フラン樹脂、又はエポキシ樹脂等が利用
できる。また、必要に応じて炭素材等が添加される。本
実施例では、溶融金属の濾過の際の熱によって、熱硬化
性樹脂が炭化される。

【００１９】第２の実施形態例によるセラミックフォー
ム製フィルター（実施例２）の製造方法は以下の通りで
ある。（１）第１の実施例と同様の方法により、セラミックフ
ォームの周辺部にフラン樹脂を充填する。（２）上記フラン樹脂が充填されたセラミックフォーム
を還元雰囲気にて１０００℃、１０時間焼成する。本実施例では、焼成により、フラン樹脂が予め炭化され
る。

【００２０】第３の実施形態例によるセラミックフォー
ム製フィルター（実施例３）の製造方法は以下の通りで
ある。（１）第１の実施例と同様の充填剤を調整する。（２）上記充填剤をセラミックフォームの周辺部端縁か
ら３０ｍｍの部分に及び側面に、枠状に塗布する。塗布
の過程を図２に示す。塗布の際には、セラミックフォー
ム２０の上面及び下面に、ガムテープ２２などによりマ
スクを行い（図２（ａ））、充填剤２４をへら２６を用
いて塗布した後（図２（ｂ））、風にあてて半日乾燥さ
せ（図２（ｃ））、同様に裏面にも充填剤を塗布した
後、乾燥させてからガムテープ２２をはがす（図２
（ｄ））方法が利用できる。（３）該塗布部分の上に厚み０．５ｍｍの炭素繊維を接
着する。接着には、樹脂のコーティングを利用する。本手法では、上記２つの実施例と異なり、焼成が不要で
あるため、特に製造コストの面で有利である。

【００２１】なお、ここでは接着するものとをして炭素
繊維を利用したが、上記以外の厚さの繊維も利用可能で
あり、また、ＰＡＮ系、又はピッチ系のいずれの繊維も
利用可能である。

【００２２】本発明による実施例１、２、及び、３によ
り得られたセラミックフォーム製フィルターと、従来の
何ら処理されていないセラミックフォーム製フィルター
との比較を行う実験をした。これらのフィルターを、ア
ルミニウム溶解炉に接続された樋の内部に、溶融アルミ
ニウムの濾過フィルターとして設置した。樋の内張りに
用いた耐火物として、アルミナ７０重量パーセント、シ
リカ３０重量パーセントのキャスタブルを用いた。溶融
アルミニウムのフィルター通過量が５００トンに達した
ところで、フィルターの取り外しを試みた。

【００２３】本発明による実施例１、２、及び、３によ
り得られたセラミックフォーム製フィルターは、容易に
取り外すことができ、取り外しの際に耐火物を破壊する
必要はなかった。一方、何ら処理されていないセラミッ
クフォーム製フィルターは、耐火物と固着一体化してお
り、耐火物を破壊しなければ、取り外すことはできなか
った。

【００２４】また、装着及び取り外し作業を行った際
に、セラミックフォーム製フィルターの周辺部の欠けや
脱落について調べた。本発明による実施例１、２、及
び、３により得られたセラミックフォーム製フィルター
では、このような欠けや脱落は一切なかった。一方、何
ら処理されていないセラミックフォーム製フィルターで
は、従来通り欠けや脱落が発生したため、装着時の破損
のために１０パーセントのフィルターが使用できなくな
り、また全体が破損されなかったフィルターでも濾過効
率が３０パーセント低下した。

【００２５】本願発明によるセラミックフォーム製フィ
ルターの応用例を、図を参照して説明する。図３に示す
形態は、ダイキャスト金属の保持炉にセラミックフォー
ム製フィルターを装着した例であり、耐火物３０に装着
されたセラミックフォーム製フィルター３２が、矢印３
４の方向に従って出湯口３６へ流れるダイキャスト合金
中の介在物や不純物を濾過する。

【００２６】図４に示す形態は、るつぼを利用した銅合
金の保持炉にセラミックフォーム製フィルターを装着し
た例であり、るつぼ４０に装着されたセラミックフォー
ム製フィルター４２が、矢印４４の方向に従ってるつぼ
４０の中へ流れる溶融金属中の介在物や不純物を濾過す
る。

【００２７】図５に示す形態は、低圧鋳造機にセラミッ
クフォーム製フィルターを装着した例であり、ストーク
５０に装着されたセラミックフォーム製フィルター５２
が、ガスの加圧５４により矢印５５の方向に従ってるつ
ぼ５６内から金型５８へ流れる溶融金属中の介在物や不
純物を濾過する。

【００２８】図６に示す形態は、ロットワックス鋳造機
にセラミックフォーム製フィルターを装着した例であ
り、耐火物６０に装着されたセラミックフォーム製フィ
ルター６２が、重力により下方へ、及び、鋳型６８内へ
流れる溶融金属中の介在物や不純物を濾過する。

【００２９】図７に示す形態は、金属の連続鋳造用ダン
ディッシュにセラミックフォーム製フィルターを装着し
た例であり、バッフル７０を有する耐火物７２へ装着さ
れたセラミックフォーム製フィルター７４が、矢印７６
の方向へ流れる溶融金属中の介在物や不純物を濾過す
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、耐火物と
固着一体化せず、運搬、装着又は取り外しの際に欠けや
欠落のない安価なセラミックフォーム製フィルターが提
供できる。なお、上記の説明では、溶融アルミニウム中
の不純物の濾過を取り上げたが、当業者であれば、その
他の金属や合金等を濾過する場合にも、同様の手法が利
用できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の典型的な実施形態の例であるセラミ
ックフォーム製フィルターを図示する。

【図２】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーの製造方法の一実施形態例を順に図示する。

【図３】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーを保持炉に装着して不純物を濾過する応用例を図示す
る。

【図４】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーをるつぼを利用した保持炉に装着して不純物を濾過す
る応用例を図示する。

【図５】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーを低圧鋳造機に装着して不純物を濾過する応用例を図
示する。

【図６】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーをロットワックス鋳造機に装着して不純物を濾過する
応用例を図示する。

【図７】本願発明に係るセラミックフォーム製フィルタ
ーを金属の連続鋳造ダンディッシュに装着して不純物を
濾過する応用例を図示する。

【符号の説明】

１０セラミックフォーム１２炭素材等を充填等した耐火物に接触する
部分２０セラミックフォーム２２ガムテープ２４充填剤２６へら３０耐火物３２セラミックフォーム製フィルター３４溶融金属の流れる方向３６出湯口４０るつぼ４２セラミックフォーム製フィルター４４溶融金属の流れる方向５０ストーク５２セラミックフォーム製フィルター５４ガスの加圧方向５５溶融金属の流れる方向５６るつぼ５８金型６０耐火物６２セラミックフォーム６８鋳型７０バッフル７２耐火物７４セラミックフォーム製フィルター７６溶融金属の流れる方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者廣中与志雄岐阜県恵那郡明智町601−１ (72)発明者戸田喜代次愛知県尾西市三条字道東85−22 (72)発明者城井孝志愛知県海部郡佐織町大字持中字佐渡り310 −７ (72)発明者木村昌利愛知県名古屋市港区本宮町７丁目24番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックフォームのうち少なくとも耐
火物と接する部分に、炭素を主成分とする化合物、混合
物若しくは組成物を含む材料が充填された、溶融金属中
の介在物若しくは不純物を濾過するためのセラミックフ
ォーム製フィルター。
【請求項２】前記材料は、熱硬化性樹脂であることを
特徴とする、請求項１に記載のセラミックフォーム製フ
ィルター。
【請求項３】前記材料は、炭素材であることを特徴と
する、請求項１に記載のセラミックフォーム製フィルタ
ー。
【請求項４】セラミックフォームのうち少なくとも耐
火物と接する部分の表面に、炭素を主成分とする化合
物、混合物若しくは組成物を含む材料が接着された、溶
融金属中の介在物若しくは不純物を濾過するためのセラ
ミックフォーム製フィルター。
【請求項５】前記材料は、炭素材であることを特徴と
する、請求項４に記載のセラミックフォーム製フィルタ
ー。
【請求項６】前記材料は、炭素繊維であることを特徴
とする、請求項４に記載のセラミックフォーム製フィル
ター。
【請求項７】セラミックフォームのうち少なくとも耐
火物と接する部分の表面に、炭素を主成分とする化合
物、混合物若しくは組成物を含む材料が塗布された、溶
融金属中の介在物若しくは不純物を濾過するためのセラ
ミックフォーム製フィルター。
【請求項８】前記材料は、熱硬化性樹脂であることを
特徴とする、請求項７に記載のセラミックフォーム製フ
ィルター。
【請求項９】前記材料は、炭素材であることを特徴と
する、請求項７に記載のセラミックフォーム製フィルタ
ー。
【請求項１０】以下の工程を備えた、溶融金属中の介
在物若しくは不純物を濾過するためのセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法。（ａ）セラミックフォームの周辺部に、熱硬化性樹脂、
又は、熱硬化性樹脂及び炭素材、を含む充填剤を充填す
る工程と、（ｂ）前記セラミックフォームを加熱して前
記充填された充填剤を硬化させる工程。
【請求項１１】請求項１０に記載のセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法において、さらに、前記セラ
ミックフォームの周辺部の表面に、炭素繊維を接着する
工程を備えたセラミックフォーム製フィルターの製造方
法。
【請求項１２】以下の工程を備えた、溶融金属中の介
在物若しくは不純物を濾過するためのセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法。（ａ）セラミックフォームの周辺部に、熱硬化性樹脂、
又は、熱硬化性樹脂及び炭素材、を含む充填剤を充填す
る工程と、（ｂ）前記セラミックフォームを焼成して前
記充填された充填剤を炭化させる工程。
【請求項１３】請求項１２に記載のセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法において、さらに、前記セラ
ミックフォームの周辺部の表面に、炭素繊維を接着する
工程を備えたセラミックフォーム製フィルターの製造方
法。
【請求項１４】以下の工程を備えた、溶融金属中の介
在物若しくは不純物を濾過するためのセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法。（ａ）セラミックフォームの周辺部が開口するように該
セラミックフォーム表面にマスキングをする工程と、
（ｂ）熱硬化性樹脂、又は、熱硬化性樹脂及び炭素材、
を含む充填剤を前記セラミックフォームの周辺部に塗布
する工程と、（ｃ）前記塗布した充填剤を乾燥させる工
程と、（ｄ）前記マスキングを剥離する工程。
【請求項１５】請求項１４に記載のセラミックフォー
ム製フィルターの製造方法において、さらに、前記セラ
ミックフォームの周辺部の表面に、炭素繊維を接着する
工程を備えたセラミックフォーム製フィルターの製造方
法。