NO891770L - Keramisk skummaterial og fremgangsmaate for dets fremstilling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører keramiske skummaterialer, særlig i form av keramiske skumfiltre og vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av disse.

Porøse keramiske skummaterialer er kjent og disse porøse keramiske skummaterialer er kjent som særlig nyttige ved filtrering av smeltet metall, særlig smeltet aluminium og aluminiumlegeringer. US patentskrifter 3.893.917, 3.947.363, 3.962.081, 4.024.056, 4.024.212, 4.075.303, 4.265.659, 4.342.644 og 4.343.704 beskriver noen av de keramiske skummaterialer som har vært anvendt som filtre.

Keramiske skumfiltre fremstilles typisk ved å impregnere et hydrofobt fleksibelt skummaterial med åpne celler med en vandig slurry inneholdende et keramisk material, sammenpresse det organiske skum for å fjerne overskudd av slurrier under anvendelse av en luftkniv for å åpne enhver overflateblokke-ring, tørking av det impregnerte skum og oppvarming av dette for avbrenning av de organiske komponenter, hvoretter gjenstanden brennes ved en høy temperatur for å frembringe filteret. En lang rekke forskjellige slurrier har vært anvendt ved et forsøk på å tildanne et keramisk skumfilter med betraktelig høytemperaturmotstand og en struktur som er resistent mot nedbrytning under de strenge bruksbetingelser forbundet med filtrering av smeltet metall. I US patentskrift 4.610.832 fremstilles et smeltet metallfilter under anvendelse av en vandig slurry omfattende en tiksotrop keramisk blanding inkluderende et geldannet aluminiumoksyd-hydrat. US patentansøkning med løpenummer 125.943, inngitt

27. november 1987, beskriver et keramisk skumfilter fremstilt fra en keramisk slurry inneholdende et fosfatbindemiddel. US patentansøkning med løpenummer 29.184, inngitt 23. mars 1987, beskriver et keramisk skumfilter fremstilt fra en keramisk

slurry inneholdende silisiumkarbid og et kolloidalt silikabindemiddel.

Ved noen fremstillingsprosesser inneholder den keramiske slurry keramiske fibre. US patentskrift 4.265.659 illustre rer en slik prosess hvor de keramiske fibre tilsettes en slurry inneholdende aluminiumoksyd, kromoksyd, bentonitt, kaolin og et luftstørkningsmiddel. US patentskrift 4.391.918 illustrerer også en prosess hvori et keramisk fibermaterial tilsettes til slurrien. Fibrene skal virke som en inhibitor mot vekst av sprekker og øker derved styrken av filterelemen-tet.

Flokkede polyuretanskum anvendes ofte for fukteinnretninger og lignende hvor flokkingen virker til å øke overflatearealet. Disse typer av skum er generelt dårlig egnet for fremstilling av keramiske skumfiltre på grunn av at den utstrakte grad av flokking nedsetter slurrygjennomtreng-ningen.

Filtre som fremstilles under anvendelse av organiske fornettede polyuretanskum har støtt på visse problemer når prosessen innbefatter visse typer av slurrier. Filtre fremstilt uten ytterligere behandling som for eksempel sprøyting eller dypping etter impregnering kan ha svake eller skjøre overflater, dårlig kantkvalitet eller i enkelte tilfeller kan de i seg selv være svakere enn ønskelig for noen anvendelser. Fremgangsmåter som inkluderer sprøyting eller dypping etter impregnering har vært anvendt i et forsøk på å forbedre det keramiske belegg. Ofte har overflater av skumsubstratet skarpe fremspring som er vanskelig å belegge. Videre har gitteret i skumsubstratet generelt trekantet form og toppene av trekantene blir særlig ofte ikke dekket bra. Sprøyting etter impregnering skaper imidlertid ofte en uønsket laminær virkning. Det sprøytede lag påføres et tørket lag og bindingen er svak. Sprøyting kan også vaske bort noe av den initiale tørkede, impregnerte slurry og svekke strukturen. Sprøyting må derfor omhyggelig styres og dette adderer til å komplisere fremstillingen.

Det er følgelig et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et keramisk skum med et forbedret keramisk belegg.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å tilveiebringe et keramisk skumfilter som ovenfor hvor slurrien effektivt dekker filtergitteret.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å tilveiebringe et keramisk skumfilter med forbedrede mekaniske egenskaper.

Det er enda et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for tildannelse av det ovennevnte keramiske skumfilter.

Disse og andre formål og fordeler vil fremgå av den etterføl-gende beskrivelse.

Ved oppfinnelsen oppnås de ovennevnte formål og fordeler ved at det tilveiebringes et forbedret keramisk skummaterial, og foretrukket et keramisk skumfilter, og en fremgangsmåte for fremstilling av disse,karakterisert vedhjelp av et forbedret belegg og forbedrede fysikalske egenskaper. De ovennevnte trekk oppnås fordelaktig uten behov for ytterligere prosesser som for eksempel sprøyting eller dypping etter impregnering.

Det forbedrede keramiske skummaterial i samsvar med oppfinnelsen fremstilles ved å tilveiebringe et hydrofobt fleksibelt skummaterial med åpne celler, med et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av det fleksible skummaterial, påføring av et adhesjonsfremmende material på i det minste en overflate av skummaterialet, impregnering av skummaterialet etter påføring av adhesjonsmaterialet med en foretrukket keramisk slurry, tørking og oppvarming av det impregnerte skummaterial for å fjerne den organiske komponent derfra, og brenning ved en forhøyet temperatur for å danne det endelige keramiske skummaterial. Det er funnet at adhesjonen mellom det fleksible skummaterial og slurrien kan fremmes ved å påføre et adhesivt belegg på det fleksible skum før slurryimpregneringen. Det er også funnet at påføring av et adhesiv gjerne vil øke elastisiteten av skummet og gjøre impregneringen lettere.

Det adhesjonsfremmende material kan omfatte en vandig eller alkoholoppløsning inneholdende et hvilket som helst passende adhesiv kjent på området. Oppløsningen kan være en tynn sprøytbar oppløsning eller en tykk oppløsning som valses inn i skummet. Oppløsningen kan også inneholde organiske eller uorganiske fibre for tildannelse av et flokket belegg. Det er funnet at flokkede belegg er særlig nyttige ved at de øker hydrofilisiteten og overflatearealet av skummaterialet med den resulterende forbedring av det keramiske belegg. Ved en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen tildannes et flokket belegg på minst en overflate av skummaterialet før slurryimpregneringen ved å påføre en oppløsning inneholdende adhesiv til overflaten eller overflatene og deretter påføre en flokking ved blåsing eller elektrostatisk avsetning.

Det keramiske skummaterial i samsvar med oppfinnelsen omfatter ,en keramisk kropp med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne porer avgrenset av et keramisk gitter, idet den keramiske kropp er fremstilt fra et adhesivbelagt fleksibelt, porøst organisk polymerskum impregnert med en keramisk slurry og brent ved en forhøyet temperatur. Foretrukket er det keramiske skummaterial et keramisk skumfilter og omfatter en keramisk kropp med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne porer avgrenset av et kontinuerlig keramisk gitter, idet gitteret har indre forsterkningsstrukturer. Ved en foretrukket utførelsesform er de indre forsterkningsstrukturer indre hulrom omgitt av keramikk.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av det følgende.

Oppfinnelsen vil lettere forstås fra en betraktning av de vedføyde tegninger hvori:

Figur 1 er et mikrofotografi med forstørrelse 13 X og viser et tverrsnitt av et keramisk skummaterial fremstilt i samsvar med oppfinnelsen. Figur 2 er et mikrofotografi med forstørrelse 31 X og viser et tverrsnitt av et keramisk skummaterial fremstilt i samsvar med oppfinnelsen og inkluderende hule forsterkningsstrukturer inntil gitteret, og Figur 3 er et mikrofotografi med forstørrelse 40 X og viser et tverrsnitt av et keramisk skummmaterial uten behandlingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse fremstilles et keramisk skumfilter fra et foretrukket hydrofobt, fleksibelt skummaterial med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av det nevnte fleksible skummaterial. Typiske materialer som kan anvendes inkluderer polymere skummaterialer som de foretrukne polyuretan- og cellulose-skummaterialer. Generelt kan et hvilket som helst forbrennbart organisk skumplastmaterial anvendes som har elastisitet og evne til å gjenvinne den opprinnelige form. Skummaterialet må forbrennes eller forflyktiges ved eller under brennetemperaturen.

Generelt neddykkes det fleksible skummaterial i en vandig keramisk slurry uten noen form for forbehandling. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse blir imidlertid det fleksible skummaterial behandlet med et adhesiv og foretrukket et flokkende material i tillegg til adhesivet, før neddykningen i den vandige keramiske slurry for å fremme adhesjonen mellom skummaterialet og den keramiske slurry, forbedre belegningen av gitrene og øke elastisiteten av skummaterialet før impregneringen. Gjennomføringen av adhesiv-forbehandlingen kan fukte overflaten av skummaterialet overfor slurrien slik at adhesjonen mellom slurrien og skummet fremmes. Som et resultat tildannes et tykkere keramisk belegg med mer fullstendig dekning på skummet. Tidligere var de skarpe fremspring som eksisterer på skumoverflåtene generelt tynt belagt eller ubelagt. Med forbehandlingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse elimineres dette problem. Andre fordeler ved forbehandlingen i samsvar med oppfinnelsen inkluderer at man unngår behovet for å gjennomføre en sprøytebelegning etter slurryimpregne-ring, en økning i hydrofilisiteten av skummaterialet, en reduksjon i og faktisk eliminering av abrasjonen av det keramiske skumprodukt, og en økning i fysikalske egenskaper som for eksempel styrken.

Adhesiv-forbehandlingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse inkluderer påføring av et adhesjonsfremmende material til minst en overflate av skummaterialet. Generelt blir det adhesjonsfremmende material påført to motsatte overflater av skummaterialet. Det adhesjonsfremmende material kan omfatte et hvilket som helst passende adhesiv kjent på området. For eksempel kan adhesivet være et varmherdende adhesiv eller et luftherdende eller kontakt-adhesiv. Generelt vil adhesivet bli forflyktiget ved de temperaturer som skummaterialet utsettes for under behandlingen .

Det adhesive material kan påføres skummaterialet i form av oppløsning. Mens vandige oppløsninger foretrekkes kan også alkoholbaserte oppløsninger anvendes. Hvis oppløsningen er tynn foretrekkes det å påføre den på skummet ved hjelp av sprøyting. Hvis imidlertid oppløsningen er forholdsvis tykk kan den valses inn i skummaterialet. Generelt vil oppløsnin-gen inneholdende det adhesive material ha en viskositet i området på fra omtrent 1000 til omtrent 80 000 centipoise, foretrukket fra omtrent 5000 til omtrent 40 000 centipoise.

Ved en foretrukket forbehandling blir adhesjonen av slurrien til skummaterialet ytterligere fremmet ved å påføre en flokking til skummaterialet i tillegg til det adhesive material. Flokkingen kan omfatte organiske eller uorganiske fibre. Organiske fibre vil flyktiggjøres under oppvarming på en måte analog med flyktiggjøringen av skummaterialet. Organiske fibre kan inkludere men er ikke begrenset til naturlige organiske fibre som f.eks. bomull eller trefibre og syntetiske organiske fibre som rayon, nylon eller akrylfibre. Uorganiske fibre vil ikke forflyktige under brenningen av keramikken og blir generelt belagt med keramikkslurrien. De uorganiske fibre kan inkludere men er ikke begrenset til glassfibre, aluminiumoksydfibre, aluminiumsilikatfibre, silisiumkarbidfibre, zirkoniumoksydfibre og karbon- og/eller grafittfibre. Lengden av fibrene kan varieres i samsvar med porestørrelsen av skummaterialet fra "korte" og videre over "medium" til "lange". Generelt har fibrene mindre lengde enn omtrent 3 mm. Mengden av fiber som påføres kan også varieres.

Flokkingen kan påføres enten som del av den adhesivholdige oppløsning eller etter påføringen av det adhesive material. For eksempel kan et flokket belegg tildannes ved å påføre adhesivoppløsningen på en første overflate, tilføre flokkingen på den første overflate mens adhesivbelegget er i en klebrig tilstand, tørke overflaten, snu skummaterialet og gjenta behandlingen på den motsatte overflate. Behandlingen kan også gjennomføres med skummaterialets kanter. Om nødvendig kan det tilføres varme til de adhesivbelagte overflater for å gjøre dem klebrige før påføringen av flokkingen. Bærere for å føre fibrene under flokkingen og bindemidler for å holde dem på plass kan om nødvendig anvendes. Bærerne og/eller bindemidlene kan også inkludere organiske eller uorganiske substanser eller kombinasjoner derav. Mulige organiske substanser kan inkludere luftherdende lim. Uorganiske substanser kan inkludere silikatbinde-midler eller fosfatbindemidler.

Fiberflokkingen kan når den påføres separat påføres under anvendelse av en hvilken som helst passende kjent teknikk. For eksempel kan fiberflokkingen påføres mekanisk under anvendelse av en luftblåseinnretning eller slagstang, ved elektrostatisk avsetning, eller ved en kombinasjon av begge. Ved påføringen av fiberflokkingen er det viktig at denne ikke reduserer arealet av porene mer enn omtrent 3 5 %. For dette kan overskudd av fibre fjernes ved avsugning eller blåsing.

En av fordelene ved den foreliggende oppfinnelse er at man kan adhesivbelegge eller flokke hvilken eller hvilke som helst av overflatene eller fullstendig, selvfølgelig avhengig av porestørrelsen i forhold til flokkingen. Når porestørrel-sen blir finere, blir naturligvis evnen til bulkflokking begrenset. Andre fordeler med å påføre adhesivbelegget eller flokkingen antas å inkludere en økning i elastisiteten av skummaterialet som gjør det lettere å impregnere dette og lettere å kutte det til størrelse. Skummaterialer med høyere elastisitet er lettere å impregnere på grunn av at der er mer elastisitet under valsingen og dette fremmer belegningspro-sessen og hjelper til med å opprettholde dimensjonsstabilite-ten av skummaterialet.

Etter at adhesivet eller det flokkede belegg er påført blir skummaterialet impregnert med en keramisk slurry. Foretrukket anvendes en vandig keramisk slurry som er tiksotropisk, er forholdsvis lettflytende og omfatter en vandig suspensjon av det ønskede keramiske material. En hvilken som helst egnet keramisk slurry med de ovennevnte egenskaper, f.eks. en slurry inneholdende silisiumkarbid, kan anvendes.

Når en sillsiumkarbidslurry anvendes for å tildanne filteret, har silisiumkarbidkomponenten foretrukket en kornstørrelse på -325 mesh, dvs. mindre enn 4 5 mikrometer. Man kan imidlertid lett anvende silisiumkarbid med en kornstørrelse på -100 mesh, dvs. 15 0 mikrometer eller mindre. Evnen til å anvende keramisk material med fin kornstørrelse, som f.eks. prosess-finstoffer på 10 mikrometer eller mindre, representerer en vesentlig fordel særlig med hensyn til omkostninger. Faststoffinnholdet i blandingen bør være minst 50 % silisiumkarbid.

Man kan lett anvende ytterligere keramiske materialer i kombinasjon med silisiumkarbidkomponenten. Aluminiumoksyd er et særlig foretrukket tilsetningsmiddel og når dette anvendes bør det ha en kornstørrelse på -325 mesh, dvs. mindre enn 45 mikrometer. Selvfølgelig kan andre keramiske materialer greit anvendes som f.eks. aluminiumoksyd-zirkoniumoksyd, zirkoniumoksydherdet aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd pluss aluminiumoksyd, delvis stabilisert zirkoniumoksyd, kromoksyd, magnesiumoksyd, kordieritt, mullitt, etc.

Silisumkarbidslurrien inneholder generelt et bindemiddel, som foretrukket er et kolloidalt silikabindemiddel som anvendes som en vandig dispersjon av partikler under anvendelse fra 10 til 50 % vann. Den kolloidale dispersjon er en stabil, ikke-avsettende suspensjon med en partikkelstørrelse på 1 mikrometer eller mindre. Den kolloidale silikakomponent tilveiebringer bindemidlet og på grunn av den kolloidale natur av dispersjonen fremmer denne oppnåelse av en ønsket tiksotropi.

Selvfølgelig kan andre tilsetningsmidler anvendes enten som et ytterligere bindemiddel eller foretrukket av andre ønskede grunner, f.eks. kan man greit anvende montmorillonitt, "Aquathix" fra Tenneco Chemicals som er et vannoppløselig polysakkarid, bentonitt, kaolin og lignende.

Detaljerte prosedyrer for fremstilling av keramisk skummaterial for smeltede metallfiltre er beskrevet i US patentskrift 3.962.081, 4.075.303 og 4.024.212 idet læren i disse publikasjoner er inntatt heri som referanse.

Kort fortalt impregneres det fleksible skummaterial med den vandige keramiske slurry slik at de fiberlignende gitre belegges dermed og hulrommene fylles dermed. Det foretrekkes vanligvis enkelt å neddykke skummaterialet i slurrien i en tidsperiode tilstrekkelig for å sikre nær fullstendig impregnering av skummaterialet. Porestørrelsen av det polymere skummaterial kan passende være 1,2 porer pr. cm

eller mindre. Porestørrelser i området 1,2 - 10 porer pr.

cm er funnet å være særlig fordelaktige for filtrering av jern og jernbaserte legeringer på grunn av den høye totale materialgjennomgang, selv om man lett kan anvende mindre porestørrelser, opp til 20 porer pr. cm, for eksempel.

Det impregnerte skummaterial blir så sammentrykket for å trykke ut en del av slurrien mens den fiberlignende gitterdel belagt dermed og med et flertall blokkerte porer gjennom kroppen etterlates for å øke strømningsbane-forvridningen, dvs. homogent fordelt i hele den keramiske kropp snarere enn sammengruppert. For de tilfeller hvor maksimal gjennomstrøm-ning med en mindre grad av filtrering er ønskelig, foretrekkes en forholdsvis grov porestørrelse med meget få poreblok-keringer. Ved en kontinuerlig drift kan man for eksempel føre det impregnerte skummaterial gjennom en forut innstilt valse for å bevirke den ønskede uttrykking av slurrien fra skummaterialet og etterlate den ønskede mengde slurry impregnert deri. Selvfølgelig kan dette gjøres manuelt ved enkelt å presse det fleksible skummaterial i ønsket grad. Ved dette trinn er skummet fremdeles fleksibelt og kan om ønsket tildannes til konfigurasjoner for passende filtre-ringsformål, dvs. til krumme plater, hule sylindre, etc. Det er nødvendig å holde det tildannede skummaterial i posisjon ved hjelp av konvensjonelle midler inntil strukturen er tørket eller det organiske substrat er spaltet. Det impregnerte skummaterial blir så tørket ved hjelp av hvilke som helst passende midler, som f.eks. lufttørking, akselerert tørking ved temperatur fra 100 til 700°C i fra 15 minutter til 6 timer, eller ved hjelp av mikrobølgetørking. Lufttør-king kan oppnås i løpet av 8 til 24 timer. Etter tørking brennes materialet ved en forhøyet temperatur for å danne det keramiske skumfilter. Temperaturer bestemmes ved hjelp av den spesielle blanding som brennes og er f.eks. ofte på mer enn 1093°C og opp til 1705°C. Etter brenningen er det resulterende produkt foretrukketkarakterisert vedhjelp av et flertall blokkerte porer hovedsakelig homogent fordelt gjennom strukturen. Brennetiden ved eller nær topptempera turen er minst 15 minutter og generelt minst 1 time og generelt mindre enn 10 timer. Totale brennetider inkluderer oppvarming til og avkjøling fra topptemperaturen og kan selvfølgelig variere sterkt i avhengighet av den type ovn som anvendes.

Det resulterende produkt er somkarakteriserti det foregående og har vesentlige fordeler som drøftet i det foregående. De belagte fibre er antatt å virke som forsterkningssteder som til filteret meddeler overlegne styrkeegenskaper uten i særlig grad å øke vekten av filteret. Filteret tildannet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse fremviser en økning i styrken på omtrent 25 - 5 0 % over ubehandlet material. Filterne fremviser også forbedret kantkvalitet og hovedsakelig ingen abrasjon. Det er funnet at filtre tildannet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse har en omtrent 9 0 % reduksjon i abrasjon sammenlignet med filtre som tildannes under anvendelse av andre metoder.

Selvfølgelig kan ytterligere uorganiske tilsetningsmidler anvendes for å oppnå særlig foretrukne egenskaper, som for eksempel sintringshjelpemidler, kornvekstinhibitorer eller uorganiske reologiske hjelpestoffer. Andre organiske tilsetningsmidler kan også fordelaktig anvendes inkluderende for eksempel temporære bindemidler og reologiske hjelpestoffer .

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse vil de spesifikke trekk bli lettere forstått ved betraktning av de etterfølgen-de eksempler.

Eksempel 1

Polyuretanpaneler med størrelse 50 in x 75 im og med dybde 22 mm med porestørrelse i området 1,2 til 2,0 porer pr. cm ble tilveiebragt. En vandig oppløsning inneholdende et kommersielt tilgjengelig varmeherdende, vannoppløselig lateksadhesiv med en konsentrasjon på omtrent 50 % ble fremstilt. Et fiberflokkbelegg ble tildannet på hvert panel ved å sprøyte adhesivoppløsningen på en første overflate for å tilveiebringe en klebrig overflate, en fiberflokking ble sprøytet på den klebrige overflate, adhesivet ble herdet i en ovn ved en temperatur på 5 2°C i 15 minutter og deretter ble behandlingen gjentatt på en annen overflate motsatt den første overflate. Fiberflokkingsbehandlingene gjennomført på overflatene besto en av korte bomullsfibre, en annen av akrylfibre med middels størrelse, en tredje av nylonfibre med middels størrelse og en fjerde av lange rayonfibre. Fibrene ble elektrostatisk ladet ved spinning i en sprøytepistol-beholder. Noen men ikke alle paneler ble underkastet en behandling med suging og blåsing for å fjerne overskudd av fibre og derved sikre en reduksjon i porearealet på mindre enn omtrent 3 5 %.

En vandig slurry av en tiksotropisk keramisk blanding inneholdende silisiumkarbid med et kolloidalt silikabindemiddel ble fremstilt. Sammensetningen av slurrien var omtrent 65 % silisiumkarbid, 25 % AI2O3, 9 % kolloidalt silika og 1 % montmorillonitt. Hver av panelene ble så impregnert med slurrien. Impregnering ble gjennomført ved å neddykke skummaterialpanelene i slurrien og anvende forut innstilte valser for å sammentrykke skummaterialet og drive ut en del av slurrien mens den fiberlignende nettdel belagt derved og med et flertall blokkerte porer gjennom kroppen ble tilbake for å øke strømningsbane-forvridningen.

De resulterende impregnerte skummaterialer ble tørket og oppvarmet for å fjerne de organiske komponenter derfra, dvs. plastmaterialgitter, adhesiv og fiberflokking, ved brenning ved omtrent 1177°C i 1 time. De resulterende keramiske skummaterialprøver fremstilt fra fiberflokkbehandlet skummaterial som beskrevet i det foregående varkarakterisertved bedre kant- og overflatekvalitet enn sammenligningsstan-darder fremstilt fra ubehandlet skummaterial. De beste resultater ble oppnådd med bomull og akrylfibre. Videre var prøvene med poreblokkering over omtrent 35 % for blokkerte og prøver med poreblokkering mindre enn omtrent 35 % var gode.

Eksempel 2

I dette eksempel ble polyuretanpaneler med forskjellige dimensjoner og forskjellige porestørrelser anvendt for fremstilling av keramiske skummaterialprodukter i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Panelene hadde hvert en tykkelse på omtrent 21 mm og et tverrsnitt på henholdsvis omtrent 5 cm x 7,5 cm, 7,5 cm x 10 cm eller 10 cm x 10 cm. Videre forekom hvert av panelene i forskjellige størrelser med porestørrelser på henholdsvis 6 og 8 porer pr. cm.

Hvert panel ble forbehandlet til å danne et fiberflokkbelegg på to motsatte overflater. Belegget ble tildannet som i eksempel 1 under anvendelse av bare korte bomullsfibre. Hvert panel ble så impregnert med en monoaluminiumfosfat-bundet aluminiumoksydslurry ved å neddykke hvert panel i slurrien under anvendelse av forut innstilte valser for å sammentrykke skummaterialet og drive en del av slurrien ut mens den fiberflokkbehandlede gitterdel belagt derved ble tilbake. De impregnerte paneler ble tørket og oppvarmet for å fjerne organiske komponenter derfra ved brenning ved omtrent 1177°C i 1 time.

Mens keramiske skinnprodukter uten flokkebelegnings-forbehandlingen normalt vil ha tendens til avflaking eller abrasjon fremviste produktene dannet i dette eksempel ingen avflaking eller abrasjon. Videre fremviste produktene en dramatisk forbedring med hensyn til evnen til å bli kuttet til størrelse ved saging etter brenningen. Videre fremviste produktene en poreblokkering under omtrent 3 5 %.

Eksempel 3

Polyuretanpaneler med størrelse omtrent 5 cm x 7,5 cm, en tykkelse på omtrent 21 mm og en porestørrelse tilsvarende 6 porer pr. cm fikk tildannet et kort bomullsfiber-flokkebelegg på to motsatte sider under anvendelse av prosedyren i eksemplene 1 og 2. Panelene med flokkebelegget ble så neddykket i en slurry inneholdende zirkoniumoksyd, aluminiumoksyd og boehmittgel og tildannet til keramiske skumpro dukter under anvendelse av teknikken skissert i eksemplene 1 og 2, men unntagelse av at i dette tilfelle ble det tørkede, impregnerte skummaterial brent ved 1620°C i omtrent 8 timer i stedet for ved 1177°C som i eksemplene 1 og 2.

Produktene tildannet på denne måte fremviste en forbedret evne til å bli kuttet med sag etter brenningen og hadde som tidligere ingen avflaking. De keramiske skumprodukter ble faktisk kuttet opp til et flertall tynne skiver uten vanskelighet.

Eksempel 4

Polyuretanskiver med diametre på omtrent 7,5 cm og 10 cm, med 18° avskråning, en tykkelse på omtrent 18 mm og en porestør-relse på 4 pr. cm ble fremstilt på samme måte som i eksempel 2 med et fiberflokkebelegg tildannet på to motsatte overflater. Skivene med flokkede belegg ble så neddykket i en slurry inneholdende aluminiumoksyd og boehmittgel og tildannet til keramiske skumprodukter under anvendelse av teknikken skissert i eksempel 3, idet de resulterende keramiske skumprodukter var like så sterke eller sterkere enn tilsvarende fremstilt fra uflokket skummaterial under anvendelse av et sprøytebelegningstrinn etter impregnering og tørking. Den foreliggende prosess med et sprøytebeleg-ningstrinn oppnår således med lavere omkostninger et høykvalitetsprodukt.

Eksempel 5

Filtre fremstilt i samsvar med eksempel 1 ble testet med hensyn til mekanisk styrke. Tyve trepunkts bøyetester ble gjennomført under anvendelse av 50 mmx 75 mmx 22 mm prøvestykker. Den gjennomsnittlige bruddbelastning ble beregnet og sammenlignet med gjennomsnittet for ikke-flok-kebehandlet skummaterial. Korte bomullsfibre, akrylfibre med middels størrelse, nylonfibre med middels størrelse og lange rayonfibre ble anvendt. De resulterende styrker er vist i det følgende, hvori materialet fremstilt i samsvar med oppfinnelsen samtlige viste en bruddbelastning på mer enn 45 kg.

Det antas at denne overraskende styrkeøkning skyldes den indre gitterstruktur og omgivelsene av gitteret frembragt ved flokkebehandlingen. Disse trekk er klart vist i de vedføyde mikrofotografier. Figur 1 viser et tverrsnitt med en forstørrelse 13 X av to gittere av keramisk skumfilter fremstilt i samsvar med oppfinnelsen og etter impregnering med jern. Den sentrale, trekantede kjerne vil utgjøre et hulrom i det endelige keramiske skumprodukt. Figur 1 viser klart den utmerkede keramiske dekning av gitteret i samsvar med oppfinnelsen. Figur 2 viser et tverrsnitt med en forstørrelse på 31 X av et gitter av keramisk skumfilter fremstilt i samsvar med oppfinnelsen og etter impregnering med jern. Også her vil kjernen være et hulrom i det endelige keramiske skumprodukt. De tre sirkulære strukturer som omgir kjernen viser seter for flokkede fibre som danner forsterkningsstrukturer i det endelige keramiske skum. De flokkede fibre ble spaltet sammen med spaltningen av det organiske gitter og adhesivet til å danne de hule forsterkningsstrukturer i nærheten av det hule gitter, som klart vist i figur 2. I tillegg viser figur 2 klart den utmerkede keramiske overdekning av gitteret og fibrene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Den utmerkede keramiske overdekning av gitteret i samsvar med den foreliggende oppfinnelse som vist ved figurene 1 og 2 er i skarp kontrast til figur 3. Figur 3 viser et tverrsnitt med en forstørrelse på 40 X av et gitter av et keramisk skumfilter fremstilt på samme måte som i eksempel 1, men uten noen adhesivbehandling og uten noen fiberbehandling. Det kan klart sees fra figur 3 at de skarpe fremspring på det generelt trekantformede gitter er enten tynt belagt eller ikke belagt, i motsetning til den utmerkede keramiske overdekning som oppnås ved den foreliggende oppfinnelse.

Det er klart at det i samsvar med oppfinnelsen tilveiebringes et keramisk skumfilter og en fremgangsmåte for fremstilling av dette som fullt ut tilfredsstiller formålene, midlene og fordelene angitt i det foregående. Det er klart at oppfinnelsen kan underkastes endringer, modifikasjoner og varia-sjoner innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et keramisk skummaterial, karakterisert ved at det tilveiebringes et fleksibelt, porøst organisk polymert material; et adhesivbelegg tildannes på minst én overflate av det fleksible skummaterial; idet adhesivbelegg-dannelsestrinnet omfatter påføring av et adhesjonsfremmende material og en fiberflokking på minst én overflate; skummaterial med adhesivbelegget på minst én av overflatene impregneres med en keramisk slurry, idet adhesivbelegget fremmer adhesjon mellom skummaterialet og den keramiske slurry; det impregnerte skummaterial tørkes og oppvarmes, og brennes ved en forhøyet temperatur for å danne det keramiske skummaterial.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at adhesivbelegningstrin-net omfatter påføring av en oppløsning inneholdende det adhesjonsfremmende material på minst én overflate.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at adhesivbelegningstrin-net omfatter påføring av en oppløsning inneholdende det adhesjonsfremmende material på to motsatte overflater av det fleksible skummaterial.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at adhesivbelegningstrin-net omfatter sprøyting av en vandig oppløsning inneholdende det adhesjonsfremmende material på minst én av overflatene.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det oppløsningspåfø-rende trinn omfatter påføring av en oppløsning inneholdende et varmeherdende adhesiv på minst én av overflatene idet fremgangsmåten ytterligere omfatter oppvarming av i det minste den ene belagte overflate.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter påføringen av fiberflokkingen på minst én overflate etter påføring av det adhesjonsfremmende material på i det minste den ene overflate slik at det dannes et fiberflokkebelegg.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at fiberflokkingen velges fra gruppen bestående av bomullsfibre, rayonfibre, nylonfibre, akrylfibre, glassfibre, aluminiumoksydfibre, aluminiumsilikatfibre, silisiumkarbidfibre, zirkoniumoksydfibre og karbon- og grafitt-fibre.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at flokkepåføringstrinnet omfatter påføringen av flokkingen slik at arealet av porene i skummaterialet reduseres med mindre enn omtrent 35 %.

9.F remgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den ytterligere omfatter oppvarming av fiberflokkebelegget før impregneringstrinnet.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at trinnet med tilveiebringelse av skummaterialet omfatter tilveiebringelse av et hydrofobt polyuretanskummaterial med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne hulrom omgitt av et gitter av det nevnte skummaterial idet impregneringstrinnet omfatter neddykking av det nevnte skummaterial med det nevnte adhesivbelegg i en vandig tiksotrop keramisk slurry omfattende en vandig suspensjon av et keramisk material.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at det keramiske material er valgt fra gruppen bestående av silisiumkarbid, aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd, zirkoniumoksyd pluss aluminiumoksyd, zirkoniumoksydherdet aluminiumoksyd, delvis stabilisert zirkoniumoksyd, kromoksyd, magnesiumoksyd, kordieritt, og mullitt.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at adhesivbelegningstrin-net omfatter tildannelse av et fiberflokkebelegg på minst én overflate.

13. Keramisk skummaterial, karakterisert ved at det omfatter en keramisk kropp med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne porer avgrenset av et keramisk gitter, idet den keramiske kropp er fremstilt fra et fleksibelt, porøst organisk polymerskummaterial belagt med et adhesjonsfremmende material og en fiberflokking, impregnert med en keramisk slurry, og brent ved en forhøyet temperatur.

14. Keramisk skummaterial, karakterisert ved at det omfatter en keramisk kropp med åpne celler med et flertall gjensidig forbundne porer avgrenset av et keramisk gitter, idet gitteret har indre forsterkende strukturer.

15. Keramisk skummaterial som angitt i krav 14, karakterisert ved at materialet har en forbedret kantkvalitet.

16. Keramisk skummaterial som angitt i krav 14, karakterisert ved at de indre forsterkende strukturer er indre hulrom omgitt av keramikk.

17. Keramisk skummaterial som angitt i krav 14, karakterisert ved at det har form av et smeltet metallfilter.

18. Keramisk skummaterial som angitt i krav 14, karakterisert ved at den keramiske kropp er valgt fra en gruppe bestående av silisiumkarbid, aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd, zirkoniumoksyd pluss aluminiumoksyd, zirkoniumoksydherdet aluminiumoksyd, delvis stabilisert zirkoniumoksyd, kromoksyd, magnesiumoksyd, kordieritt og mullitt.

19. Keramisk skummaterial som angitt i krav 14, karakterisert ved .at skummaterialet har en bruddstyrke på mer enn 45 kg.