(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜１２容量％の範囲の調節された気孔率を含み、その気孔が、予め分散されたポリマー不安定物質の除去によって与えられるものであって、実質的に焼結体中を均一に分布しており、実質的に独立しており、球形状であり、かつ平均直径５０〜５００μであって、
（ａ）（１）炭化ケイ素７５〜９５重量％；（２）ホウ素、アルミニウムまたはその混合物から選択される焼結元素0.３〜３重量％；（３）炭素源0.３〜２０重量％；および（４）結合剤1.２〜５重量％を含むものであって、炭化ケイ素、焼結元素、炭素源、及び結合剤を混合することによって混合物を準備し、
（ｂ）不活性溶媒中に分散し、５０から５００μの平均直径を有し、球形状のポリマー不安定物質を含む分散液を準備し；
（ｃ）前記混合物を攪拌し前記分散液をこれへ加えてスラリーを作り；この場合、該分散液は、炭化ケイ素、焼結元素、炭素源、及び結合剤及び、不安定ポリマーの重量に基づいて不安定ポリマーの０．５から７重量パーセントとなるように十分な量を加えられ、
（ｄ）前記スラリーを乾燥し、流動性粉末として原料バッチを得；この場合、不安定ポリマーは、ビーズとして隣接するビーズと実質的に接触しないように原料バッチ中に分散しており、
（ｅ）前記原料バッチ粉末を圧縮成形して所望形状の未焼結体とし；
（ｆ）前記未焼結体を２０６０℃〜２２００℃の温度にて実質的に不活性の雰囲気下で焼結することを含む炭化ケイ素焼結体。
【請求項２】
気孔率が約９容量％を越えずそして気孔が実質的に独立している請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
炭化ケイ素９１〜９９重量％；炭素0.５〜5.０重量％；ホウ素、アルミニウムまたはその混合物から選択される焼結元素0.１５〜3.０重量％；および焼結元素と化学的に結合した追加の炭素１重量％までをさらに含む請求項１〜２のいずれか１つの請求項に記載の焼結体。
【請求項４】
炭化ケイ素９８〜９９重量％、炭素１〜1.５重量％、炭化ホウ素としてのホウ素0.２５〜0.３６重量％、およびホウ素と化学的に結合した追加の炭素0.０７〜0.１０重量％とをさらに含む請求項１〜３のいずれか１つの請求項に記載の焼結体。
【請求項５】
前記炭化ケイ素がβ炭化ケイ素をほとんど含まないα炭化ケイ素である請求項１〜４のいずれか１の焼結体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つの請求項に記載の炭化ケイ素焼結体を含むメカニカルシール部材。
【請求項７】
（ａ）炭化ケイ素７５〜９５重量％；
（ｂ）ホウ素、アルミニウムまたはその混合物から選択される焼結元素0.３〜３重量％；
（ｃ）炭素源0.３〜２０重量％；
（ｄ）結合剤1.２〜５重量％；および
（ｅ）予め分散されたポリマー不安定物質0.５〜７重量％、であって原料バッチにわたってビーズとして均一に分布しており、隣接するビーズと実質的に接触しないようになっており、該ビーズが球形状であり、平均直径５０ないし５００μを有していることを特徴とする請求項１に記載の炭化ケイ素焼結体を調製するための原料バッチ。
【請求項８】
少なくとも１つの滑剤および／または少なくとも１つの界面活性剤をさらに含む請求項７に記載の原料バッチ。
【請求項９】
前記炭素源が２５〜７５重量％の炭素収率を有する請求項７または８のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１０】
前記炭素源がフェノール樹脂および／またはコールタールピッチから選択される請求項７〜９のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１１】
前記焼結元素が炭化ホウ素としてのホウ素であり、該炭化ホウ素がホウ素／炭素モル比約3.５／１〜約4.１／１を有し原料バッチの１〜２重量％の量で存在する請求項７〜１０のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１２】
前記炭化ケイ素がβ炭化ケイ素をほとんど含まないα炭化ケイ素である請求項７〜１１のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１３】
前記結合剤がポリビニルアルコール、アクリル樹脂、コールタールピッチ、長鎖脂肪物質、金属ステアリン酸塩類、糖、デンプン、アルギン酸塩およびポリスチレンからなる群の１つ以上から選択される請求項７〜１２のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１４】
ポリマー不安定物質がＴg および結晶融点８０℃以上を有し６００℃を越えない温度で気化および／または分解する請求項７〜１３のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１５】
前記ビーズが平均直径５０〜１００μを有することを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１の原料バッチ。
【請求項１６】
前記ポリマー不安定物質がポリメチルメタクリレート、ポリスチレンまたはポリエチレンから選択される請求項７〜１５のいずれか１つの請求項に記載の原料バッチ。
【請求項１７】
次の工程：
（ａ）（１）炭化ケイ素７５〜９５重量％；（２）ホウ素、アルミニウムまたはその混合物から選択される焼結元素0.３〜３重量％；（３）炭素源0.３〜２０重量％；および（４）結合剤1.２〜５重量％を含むものであって、炭化ケイ素、焼結元素、炭素源、及び結合剤を混合することによって混合物を準備し、
（ｂ）不活性溶媒中に分散し、５０から５００μの平均直径を有し、球形状のポリマー不安定物質を含む分散液を準備し；
（ｃ）前記混合物を攪拌し前記分散液をこれへ加えてスラリーを作り；この場合、該分散液は、炭化ケイ素、焼結元素、炭素源、及び結合剤及び、不安定ポリマーの重量に基づいて不安定ポリマーの０．５から７重量パーセントとなるように十分な量を加えられ、
（ｄ）前記スラリーを乾燥し、流動性粉末として原料バッチを得；この場合、不安定ポリマーは、ビーズとして隣接するビーズと実質的に接触しないように原料バッチ中に分散しており、
（ｅ）前記原料バッチ粉末を圧縮成形して所望形状の未焼結体とし；
（ｆ）前記未焼結体を２０６０℃〜２２００℃の温度にて実質的に不活性の雰囲気下で焼結することを含む多孔性炭化ケイ素焼結体の製造方法。
【請求項１８】
前記炭素源が２５〜７５重量％の炭素収率を有する請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記炭素源がフェノール樹脂および／またはコールタールピッチから選択される請求項１７または１８のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項２０】
前記焼結元素が炭化ホウ素としてのホウ素であり、該炭化ホウ素がホウ素／炭素モル比3.５／１〜4.１／１であり、前記混合物の１〜２重量％の量で存在する請求項１７〜１９のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項２１】
前記炭化ケイ素がβ炭化ケイ素をほとんど含まないα炭化ケイ素である請求項１７〜２０のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項２２】
前記結合剤が、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂、コールタールピッチ、長鎖脂肪物質、金属ステアリン酸塩類、糖、デンプン、アルギン酸塩類およびポリスチレンからなる群の１つ以上から選択される請求項１７〜２１のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項２３】
ポリマー不安定物質が８０℃以上のＴg および結晶性融点を有しそして６００℃を越えない温度で気化および／または分解する請求項１７〜２２のいずれか１の方法。
【請求項２４】
前記ビーズが直径５０〜１００μを有することを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか１の方法。
【請求項２５】
前記ポリマー不安定物質がポリメチルメタクリレート、ポリスチレンまたはポリエチレンから選択される請求項１７〜２４のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はセラミック材料および方法の分野におけるものである。さらに詳しくは、本発明は調節された多孔相を含む炭化ケイ素焼結体ならびに該焼結体を作る原料バッチ、原料バッチを最終焼結体へ転化する方法および焼結炭化ケイ素から作られるメカニカルシール部材を目指すものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭化ケイ素に対する多くの用途は、その顕著な熱的、化学的および機械的特性に加えて材料の摩擦および摩耗（潤滑工学的）特性に依存するものである。これらの用途には、たとえば、メカニカルシール部材、バルブハフターおよびノズルが含まれる。メカニカルシール用途では特に、シール境界面が表面に対し垂直の大きな圧縮応力（Ｐ）と高速回転スピードまたは滑り速度（Ｖ）の両方を受けることが要求される。メカニカルシール部材の性能の評価において、操作レジメを表わす積（ＰＶ）は重要なパラメーターである。
ポンプまたは攪拌機に使用されるメカニカルシールの最も重要な機能は作動流体の確実なシールである。ほとんどの場合、この作動流体はまたシール境界面を潤滑にするために働く。一般に、これは良好な潤滑剤というわけではない。それゆえ、シール境界面における潤滑の状態は、特に始動の間にシール面でかなりのでこぼこ接触がしばしば生じるような具合である（“境界潤滑”としても知られている）。さらに、生じた熱のために滑剤が気化し操作の間に不安定な状態が生じる（通常は“不安定性”と称する）。このような強い接触または不安定性により嵌合面の１つ以上が過度に摩耗しこれに続いてメカニカルシールが早目に失敗することになる。それゆえ、シール部材はその物質固有の自己潤滑性を有するかさもなければ２つの嵌合する表面を分離する安定な流体力学的流体フィルムを保持する助けとなる独特の固有の特性を有するかのいずれかであることが有益である。黒鉛、窒化ホウ素およびケイ素は自己潤滑性であるが、炭化ケイ素自体はこれらの１つではない。しかしながら炭化ケイ素における気孔率は接触面間の流体力学的流体フィルムを維持する助けとなる。
【０００３】
理論密度3.２１ｇ／cm3 の炭化ケイ素は市販用途にはほとんど見られず、通常使用されているより密度の低い炭化ケイ素は別の多孔層を含む。これらの気孔は、加工ルートおよび所望の特性にしたがって空隙であるかまたはケイ素または他の物質で充てんされる。多少の容量％の気孔率は多くの炭化ケイ素用途では評価要素ではなく一般に無視される。米国特許第4,１７9,２９９号および同第4,３１2,９５４号には理論密度より低い炭化ケイ素が記載されており、ここに記載されている炭化ケイ素は市販されている多くのメカニカルシール用途に見られる。より最近の米国特許第4,５２5,４６１号には焼結した炭化ケイ素が記載されており、これもまた黒鉛を含む。この黒鉛化炭化ケイ素は自己潤滑性でそしてメカニカルシール用途に有用であると言われているものであるが、これもまた気孔を含む。したがって、気孔を含む炭化ケイ素焼結体はそれ自体新規ではない。しかしながら限定した大きさと形の気孔を目的を持って入れることは最近開発されたものである。
シール用途における様々な形の炭化ケイ素の使用については、ルブリケーション  エンジニアリング (Lubrication Engineering ）、４０、３５６（１９８４）においてラッシュウェイ(Lushway) が記載している。炭化ケイ素の形状のうちラッシュウェイにより試験されたものは気孔を含む焼結した炭化ケイ素であった；これを作る方法は開示されていなかった。焼結体の８〜１０容量％（以後、“vol ％”とする) を含むこの炭化ケイ素における気孔は閉じており小さく、そして大きさ２０μ程度であった。ラッシュウェイはこの多孔性炭化ケイ素の優れたシール面性能はシール面においてシールした液体の流体力学的フィルムを保持する能力によるものと考えた。この用途の目的のために、気孔率(vol％) ＝１００−１００×〔観察された密度／理論密度〕
潜在的有用性があるとはいえ、焼結時間／温度曲線において変化させることにより焼結した炭化ケイ素部材へ多孔質を導入することはこの技術を市販の多孔性材料を作るために使用できるようにするには十分に再現可能ではなかった。それゆえ、このような材料はこれ以後言及する“調節した”気孔率を示さない。
【０００４】
焼結した多孔性炭化ケイ素を作りうる別の方法は焼結助剤の量を低下することに関連する。この方法は、高密度化を低下させ、より多孔質のセラミック体を作る。この方法を通じての調節はその使用の主な妨げとなる。原料物質の正確な調節がこの方法を信頼できるものにするために必要である。これは現在の材料を用いて安価な価格では不可能であり、したがってこの方法の加工窓口を非常に小さくしそして予測を難しくしている。
多孔性焼結セラミックはまた熱的に分解および／または収縮する他の物質たとえばセルロース、様々な種類および形状／大きさの植物性製品、および無機材料たとえばガラスまたは低温セラミックを加えることによっても製造することができる。しかしながら、これらの材料は炭化ケイ素の微粉末と混合するのが難しくそしてさらに焼結機構を妨げる。
ラッシュウェイの１９８３年の報告と一致した、ドイツ国特許公開第３９２７３００号（１９９０年２月２日公開）において、炭化ケイ素焼結体であって、４ vol％〜１３ vol％の気孔率を有し、その際気孔は直径１０μ〜４０μの平均値であるものが優れたメカニカルシールをもたらすことが開示された。このような多孔質体は球状の有機ポリマービーズを原料バッチへ混入しこれから未焼結体を作り、次いで未焼結体を加熱して有機物を除去しそして成形体を焼結することにより作られた。４ vol％未満の気孔容積では改善を行なうのに気孔率が不十分であり、一方１３ vol％より大きい気孔容積では焼結体の強度に逆効果であり、気孔は互いに通じ合い、シールの漏れが生じる。さらに、平均気孔径が１０μ未満の場合は、気孔における潤滑液体が十分に利用できず、一方４０μを越える気孔径では炭素シール面の摩耗が促進されそしてシールの漏れが生じた。気孔は焼結体における応力集中を避けるために丸くしなければならないと論じられた。
【０００５】
炭化ケイ素焼結体への多孔性の導入は原料バッチへ有機ポリマービーズを混入することにより行なわれうる一方、この技術は不所望な結果を導びくことになる。たとえば、気孔を作り出す場合、セラミック体からポリマーを除去しなけれなばならない。これは、焼結前または焼結中のいずれかにおいてポリマーを熱的分解することによりこれまで実施されてきていた。しかしながら、選択したポリマーの種類に応じて、試みられた除去はポリマービーズの炭化につながることが記載されている。ある程度の残留分解生成物たとえば炭素を残すので、これらはセラミック体の物理的特性に影響を及ぼしうる異物となる。
炭化ケイ素における気孔の存在は、焼結体の物理的性質がその性能に悪影響を及ぼす程度までその性能に有害となりうる。この点において、セシャドリ (Sechadri) らは、Ceramic Trans., ２、２１５（１９８７）にて、焼結パラメーターと炭素添加量を変えることにより１〜7.５ vol％の範囲の一連の気孔率を有する炭化ケイ素焼結体を調製することを報告した。得られた炭化ケイ素焼結体の曲げ強さは気孔率７ vol％までの気孔率に対し影響を受けないことが報告されたが、しかし弾性定数および破壊靱性が著しく影響された。
【０００６】
セラミック体の機械的特性における構造的欠落部の影響は欠落部の大きさに直接関係するということがよく知られている。セラミック体の気孔が独立していなくて相互に通じているような場合、欠陥品の有効サイズは著しく増える。
したがって、炭化ケイ素焼結体へ調節した量の気孔率を導入するための変法が必要となる。利用可能な様々な技術の中で、有機不安定ポリマービーズ(organic fugitive polymer beads)の原料バッチへの添加が、原則的に、焼結パラメーターの操作に信頼を置く方法より優れている。不安定ポリマービーズ (fugitive polymer beads) を使用すると、孔径、形状、量および分布がバッチからバッチへ再現できうる“調節された気孔率”を有する炭化ケイ素を実現することが可能である。
【０００７】
【発明の構成および効果】
したがって、本発明は一つの見地において、気孔が実質的に均一に焼結体中に分布し、平均直径５０〜５００μの一般的に球形状を示す２〜１２ vol％の範囲の調節された気孔率を含む炭化ケイ素焼結体を提供するものである。本発明の好ましい実施態様において、焼結体を作る際に使用する不安定ポリマービーズのサイズおよび数を焼結体における気孔率が９ vol％を越えないように調節することにより気孔相互の実質的独立性を確保する。
別の見地において、本発明は上述の炭化ケイ素焼結体を製造するための原料バッチを提供するものであって、前記原料バッチは炭化ケイ素７５〜９５重量％；ポリマー不安定物質0.５〜７重量％；ホウ素、アルミニウムまたはその混合物から選択される焼結元素0.３〜３重量％；炭素源0.３〜２０重量％；結合剤1.２〜５重量％；および、場合により滑剤および界面活性剤少量とを含むものである。
別の見地において、本発明は前述の原料バッチから前述の多孔性炭化ケイ素焼結体を製造する方法を提供するものである。該方法は次の工程を含む：
（ａ）炭化ケイ素、ホウ素源、炭素源および結合剤をブレンドすることにより混合物として原料バッチを準備し；
（ｂ）不活性溶媒中に分散したポリマー不安定物質を含む分散液を準備し；
（ｃ）前記原料バッチ混合物を攪拌し、前記分散液をこれへ添加しスラリーを作り；
（ｄ）前記スラリーを乾燥し、浮遊性粉末として原料バッチを得；
（ｅ）前記原料バッチ粉末を圧縮して所望形状の未焼結体とし；
（ｆ）前記未焼結体を２０６０℃〜２２００℃の温度で不活性雰囲気中にて焼結する。
【０００８】
さらに別の見地において、本発明は前述の炭化ケイ素焼結体を含むメカニカルシール部材を提供するものである。
これを実施することのできる方法および手段を含む本発明は、本明細書に添付の図面および以下に記載の詳細な説明を参照しながら明らかにされる。
図１は後述の実施例２にしたがって作られたエッチングしていない炭化ケイ素焼結体断面の電子顕微鏡写真（１００×）である。
図２は後述の実施例５にしたがって作られたエッチングしていない炭化ケイ素焼結体断面の顕微鏡写真（２００×）である。
図３は本発明方法を説明する概略フローチャート図である。
図４は本発明の範囲内のメカニカルシール部材を示す透視図である。
図５はメカニカルシール用途に使用されうるような本発明のメカニカルシール部材を示す一部断面正面図である。
本発明の実施は炭化ケイ素出発物質の特異的性質に依存しない。決して必要ではないが、炭化ケイ素はα型の非立方体結晶形であるのが好ましく、なぜならα型はそれほど高価でなくβ型の立方体結晶形より容易に得られるからである。特に、米国特許第4,１７9,２９９号に記載のように“等しく削った (equiaxed) ”形態を示すこと、換言すれば、焼結炭化ケイ素粒子が主に３：１を越えないアスペクト比を有することが好ましい。したがって等しく削られた形態は比較的微細な粒径をもたらす。しかしながら平均粒径が後述で特定される要求に合致するならばβ型、またはα型とβ型結晶物質の混合物、ならびに非晶質、非結晶炭化ケイ素粉末も使用することができる。本発明焼結体を作るために使用する方法はほとんど実質的に相転換を起こさせないので、炭化ケイ素出発物質の結晶質が最終セラミック焼結体においてかなり維持される。
【０００９】
炭化ケイ素出発物質は様々な供給源のいずれかから得られうる。蒸気相反応物質は所望により微細粒径で作られ使用されうる。より大きな物質はボールミルにかけるかまたは別の方法で微細な炭化ケイ素の十分量が得られるまで大きさを低下させ、そして炭化ケイ素の正しい径を常法によりたとえば水沈降またはスクリーニングによりボールミル生成物から選択される。いずれにしても、炭化ケイ素物質を酸（たとえばフッ化水素酸および／または硝酸、特にフッ化水素酸と硝酸の混合物）で処理して、焼結操作を妨害するであろう過剰物質を除くことが好ましい。
本発明によれば、炭化ケイ素の理論密度の少なくとも８８％に相当する2.８ｇ／cm3 を越える密度を有し気孔率１２ vol％未満の多孔性セラミック焼結体は直ちに製造されそして一般に焼結体の機械的特性に深刻な悪影響を及ぼすことを避けることが要求される。密度を2.８ｇ／cm3 （気孔率１２ vol％）ほど低くすることができるとはいえ、少なくとも焼結密度2.８５ｇ／cm3 （多孔率１1.３ vol％未満に相当）が好ましい。焼結体の摩擦学的特性に実質的に影響を及ぼすために必要な最低気孔率は２ vol％（密度3.１５ｇ／cm3 に相当）であると思われるが、しかし３〜４ vol％が好ましい低限界である。最も好ましくは焼結体の気孔率は密度約2.９２ｇ／cm3 に相当の９ vol％を越えず、その中の気孔は一般に球状で実質的に均一に炭化ケイ素中に分布しており、気孔は呼称、すなわち平均直径５０〜５００μ、好ましくは５０〜２００μ、最も好ましくは５０〜１００μを有する。このような焼結体は“そのまま”でたとえばメカニカルシール部材のような用途に使用可能であるか、またはこれらは機械処理してより低密度で所望の形状および大きさとし、その後さらに焼成してさらに高密度化してもよい。
【００１０】
本発明による焼結セラミック体は炭化ケイ素９１〜９９wt％を含む。焼結体はさらに炭素0.５〜５wt％；ホウ素、アルミニウムまたはこれらの混合物から選択される焼結元素0.１５〜３wt％；たとえば炭化ホウ素としてのホウ素または炭化アルミニウムとしてのアルミニウムのような焼結元素と化学的に結合する追加の炭素1.０wt％までを含む。ここですべてのwt％は、特記しない限り、焼結体またはバッチの全重量に対して特定される。
好ましい実施態様において、セラミック焼結体は炭化有機物質と結合する炭素0.５〜４wt％、炭化ホウ素としてのホウ素0.２〜0.４wt％およびホウ素と化学的に結合した追加の炭素0.０５〜0.１１wt％とを含み、組成物の残りは炭化ケイ素である。最も好ましくは、セラミック焼結体は炭化ケイ素９８〜９９wt％、炭化有機物質１〜1.５wt％、炭化ホウ素としてのホウ素0.２５〜0.３６wt％およびホウ素と化学的に結合する追加の炭素0.０７〜0.１０wt％とを含む。
セラミック焼結体における焼結元素の含量の特定において、焼結元素が存在する形態を制限することを意図するものではない；換言すれば、ホウ素は元素としてホウ素が存在してもよくまたは炭化ホウ素のようなホウ素化合物に結合していてもよい。実際、ほとんどの場合、焼結元素は最終セラミック焼結体において炭化ホウ素のようなこのような元素を含む化合物の一部として存在するであろう。用語“追加の炭素”とは焼結元素と化学的に結合しそして1.０wt％までの量で存在するとして広く特定化される炭素を意味する。すなわち、この追加の炭素は得られるセラミック焼結体において任意の成分である。このような存在する追加の炭素の量は、もちろん、セラミック焼結体が作られる原料バッチ混合物において焼結元素と結合する炭素の量によるものである。炭化有機物質として存在する炭素の量は、原料バッチへ添加されるこのような有機物質の量ならびに有機物質の炭素収率 (char yield) （炭素含有量）によるものである。焼結元素は以下にさらに詳しく記載する。
【００１１】
本発明によるセラミック焼結体を製造する原料バッチは、７５〜９５wt％、好ましくは８０〜９０wt％炭化ケイ素粉末を含有する。炭化ケイ素粉末は小さな粒径たとえば0.２μ〜1.５μ、好ましくは0.５μである。炭化ケイ素粉末の表面積はある場合には粒径よりさらに説明的で、その表面積は少なくとも７ｍ2 ／ｇである。
原料バッチはまた有機ポリマー物質をも含みこれは最終焼結体中で気孔を画成するために使用されるがしかしセラミック未焼結体を焼結する間に除去される。この意味において、この物質は“ポリマー不安定物(polymer fugitive)”である。本発明の顕著な特徴は、これが予め決められ、注文可能な多孔性ミクロ構造を有する調節された気孔率を達成する手段を提供することである。すなわち、本発明を実施することにより、原料バッチ段階において気孔の大きさ、形状および量に関し最終セラミック焼結体のミクロ構造を確立することが可能である。特定の平均径および形状のポリマー不安定物質の計算された量を混入することによりこれらの可変値が固定される。ポリマー不安定物質は原料バッチの0.５〜７wt％、好ましくは１〜４wt％を構成する。
【００１２】
ポリマー不安定物質の選択は所望の摩擦学的特性を備えた多孔性焼結体の製造において重要な要件である。選択される不安定物質（fugitives)は特定の熱的特性、ならびに特定の物理的および機械的特性を有さなければならず、なぜなら不安定物質はすべての初期処理工程に耐えそして分解してセラミック焼結体から排出しなければならないからである。
第一に、不安定ポリマーは正しい寸法に合わされなければならない。不安定物の粒径および形は、最終セラミック体において所望の孔の大きさおよび形状に相当するように選択されるべきである。しかしながら、ポリマーは一般に特定の呼称粒子寸法を有するポリマー粒子として入手可能である。しかしながら必須というわけではないが、呼称寸法にいついてのサイズ分布はできるだけ狭い、換言すれば単分散であるのが好ましい。所望により、ポリマー不安定物を適当な節を用いて湿式または乾式のいずれかによりスクリーニングし狭い粒径分布を得るようにしてもよい。また、丸い欠落部（丸い気孔）は最終セラミック体での応力集中を最小にするので粒子が球形またはほぼそれに近い形状であるのが好ましい。
セラミック物質の強度は焼結体中のひび割れにより大きき決定され、ひびが大きいほど焼結体の強度が低下する。通常の技術で作られるセラミックにおいて、加工中、特に原料バッチを噴霧乾燥する間に入るひびが最も大きなものである。焼結した炭化ケイ素において、これらのひびは平均寸法１００〜２００μが一般的である。すなわち、最も好ましい孔径範囲および密接に関連したポリマー不安定物質の粒径は５０〜１００μである。気孔は好ましくは閉じており互いに独立している；相互に連結した気孔は欠落部の有効径を大きくし、最終セラミック体の機械的特性に影響を及ぼすであろう。機械強度が臨界的でないこれらの用途に対し、孔径および関連するポリマー不安定物質の粒径は適当には直径約５０〜５００μ、好ましくは５０〜２００μである。このような焼結体の強度が上述の最も好ましい範囲のもの以下である場合もあるが、これらは良好な摩擦学的特性をやはり有していると思われる。
【００１３】
多孔性焼結体が使用条件要求下に有効に作動しなければならないシール材として使用される場合、気孔の相互連結は相互連結した気孔がシールされる液体の漏れに対する通路を提供しうるという点で好ましくない。シール用途における気孔の相互連結が望ましくないことはセラミックをフィルターとして利用する場合望まれる相互連結した気孔と正反対である。別々の独立した気孔を含むミクロ構造において、気孔径、気孔率 vol％および気孔の最短隣接距離は相互に依存する。気孔がすべて同じ大きさで焼結体中に均等に分布していると仮定するならば、平均最短隣接距離 (average nearest neighbor distance; NND) は、体積分率気孔率（ＶＦＰ）＝（ vol％気孔率／１００）または平均気孔径（Ｄ＝２Ｒ）のいずれかがある時点で気孔が平均して相互にくっつき始めるまで増加するにしたがって低下する。気孔が実質的に独立しそして平均して相互にくっつかない条件は、ＮＮＤ＞Ｄであれば満足される。気孔が球形である場合、これらのパラメーターは次の方程式によりほぼ合致することが明らかである：
ＮＮＤ3 ＝（0.５５４）3 （４πＲ3 ／３ＶＦＰ）
この関係は、実際に、ＶＦＰが0.０８８より大きくまたは気孔率約９ vol％で、気孔が全体的に独立せずそして孔径にかかわらず幾つかの気孔がくっつくことを示す。同様に、しかしさらに複雑な分析を、気孔がすべて同じ大きさでない場合に行なうことができる。すなわち、ほぼ単分散系ポリマー不安定物質を用いる好ましい最大炭化ケイ素気孔率は約９ vol％である。
【００１４】
ポリマー不安定物質はセラミックの焼結体を作る方法における様々な時点で混入することができるが、しかしポリマー不安定物質粒子と原料バッチ中に存在する溶媒との間の接触を妨げることはほとんど不可能である。したがって、ポリマー不安定物質は使用する溶媒のいずれに関してもまた原料バッチの他の成分に関しても化学的に不活性であるべきである。
さらに、不安定物質は、原料バッチを高めた温度、好ましい加工工程で噴霧乾燥する時サイズおよび形状が安定でなければならない。さらにとりわけ、ガラス転移温度および結晶融点が少なくとも８０℃、好ましくは１００℃以上である。
慣例的形成工程たとえば等方加圧工程の間に、ポリマー不安定物質粒子は実質的にこれらのサイズおよび形状を維持することができなければならない。それゆえ、選択されたポリマーは高い圧縮強さと剛性を示すのが好ましい。ポリマーの過剰弾性回復はこれがセラミック焼結体における調節されない欠落部を導くので望ましくない。中空ビーズまたはマイクロバルーンは、これらが焼結前の成形された未焼結セラミック体を作るのに使用される圧縮力下で平らになる傾向があるので固体ポリマー粒子として望ましいとは言えない。
【００１５】
一度未焼結体が形成されると、ポリマー不安定物質を除去する。これを促進するために、ポリマーは６００℃未満の温度できれいに気化および／または分解して、それからさらに高温で未焼結セラミック体を焼結する。損失重量測定と組合せた熱重量分析を用いて、ポリマー候補物がこの要求を満たすように前もって変化させることができる。たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびポリエチレン（ＰＥ）のこのような研究により、５５℃でこれらのポリマーが完全に分解し、セラミック焼結体にほとんど残留しないことがわかる。
最後に、ポリマーは所望の粒径および形状で容易に入手できそして焼結セラミック体を作るに際しこれが消費されるので比較的安価であることも望ましい。この点を考慮して、熱可塑性および熱硬化性樹脂から選択されるポリマー不安定物質が適当であり、特にアクリル樹脂たとえばＰＭＭＡ；ビニル樹脂、たとえばＰＳ、ＰＥ、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリビニルクロリド（ＰＶＣ）；セルロースアセテート（ＣＡ）；硬化エポキシ樹脂（ＥＰＲ）；およびポリイミド樹脂（ＰＩ）が効果的であり、同様にコポリマーおよびターポリマー、たとえばポリ（エチレン−コ−ビニルアセテート）およびポリ（アクリロニトリル−タ−ブタジエン−タ−スチレン）；ならびに架橋剤たとえばジビニルベンゼン（ＤＶＢ）の少量で変性された前記ポリマー、これにより提供される架橋ポリマーが効果的である。
【００１６】
たとえば、スチレンを少量のＤＶＢの存在下に共重合し、これにより架橋ポリマー不安定物質を提供することができる。一般に、架橋した不安定物質は架橋がしばしば高いガラス転移温度（Ｔg ）を有するより堅くて強いポリマーとなる点で好ましく、ここで記載した架橋ポリスチレンは本発明で有効に使用される。ポリエチレンは容易に入手可能であり、低密度（0.９１〜0.９３ｇ／cm3 ）形でもまたは高密度（0.９５〜0.９７ｇ／cm3 ）形でも使用されうる。
本発明原料バッチの１つの重要な特徴は、炭化性有機物質または炭素源である。有機物質は有機溶媒に可溶性であるが、しかし安全性および環境的理由のために水に溶解するのが好ましい。いずれの場合も、これが簡単に分散して炭化ケイ素粒子を被覆し、これにより原料バッチから作られる成形した未焼結体を焼成する際に炭化した有機物質の有効性を向上することが重要である。セラミック焼結体が炭化有機物質0.５〜5.０wt％を含むことが望ましく、その結果、炭化性有機物質が２５〜７５wt％の炭素収率を有する場合、原料バッチ中に炭化性有機物質0.３〜２０wt％が存在することが好ましいことがわかった。炭素収率２５〜７５wt％の範囲内で、有機物質は炭素収率３３〜５０wt％、さらに好ましくは４０〜４５wt％を有する。炭素収率が３３〜５０wt％である場合、原料バッチ中の炭化性有機物質の量が１〜１０wt％の範囲内で最終セラミック焼結体において炭素0.５〜４wt％の好ましい範囲となる。セラミック焼結体における炭化有機物質の最も好ましい量は１〜1.５wt％であり、このため最適原料バッチは炭化性有機物質の４wt％を含み、好ましくは水溶性でありそして４０〜４５wt％の炭素収率を有すると信じられる。
【００１７】
炭化性有機物質はフェノール樹脂およびコールタールピッチにより代表され、これらはそれぞれ炭素収率４０〜４２wt％および６０wt％程度の収率を有する。フェノール樹脂とコールタールピッチの間では、フェノール樹脂が好ましく、Ｂ段階フェノールレゾール樹脂たとえばバルカムケミカル社 (Varcum Chemical Co.)から入手可能なレジン (Ｒesin) No. ８１２１が本発明に特に有用である。しかしながら、より広い用途はフェノール−ホルムアルデヒド樹脂であり、これは幾つかの場合、水溶性である。例としては、オクシデンタルケミカル社から入手可能な“プリオフェン (Plyophen）４３２９０リキッドワンステップフェノール樹脂 (Liquid One Step Phenolic Resin) ”である。
焼結元素を原料バッチへその元素の形で、またはこれらの元素を含む化合物たとえばすでに記載したような炭化ホウ素、炭化アルミニウム、または窒化アルミニウムとして加えることができる。炭化ケイ素セラミック体の高密度化のための焼結助剤としてホウ素またはホウ素含有化合物を使用することが米国特許第4,３１2,９５４号および同第4,１７9,２９９号にさらに詳しく記載されている。焼結助剤として炭素とともにアルミニウムまたはアルミニウム含有化合物を使用することが米国特許第4,２３0,４９７号に記載されている。
【００１８】
焼結元素は、その元素の形のホウ素またはその化合物たとえば炭化ホウ素であるのが好ましい。炭化ホウ素は本質的に非−化学量論的物質であり、ホウ素対炭素のモル比８：１〜２：１の様々な炭化ホウ素が報告されている。一般に、焼結元素の供給源として炭化ホウ素を使用することが好ましく、特にホウ素対炭素のモル比3.５／１対4.１／１のいわゆる“固相反応 (solid state reacted)炭化ホウ素”である炭化ホウ素が特に好ましい。このような炭化ホウ素は米国特許第3,３７9,６４７号の方法にしたがって製造されうる。ホウ素対炭素のより高い比を有する炭化ホウ素が3.５／１〜4.１／１の比を有する物質より化学的反応性が高いが、しかし入手しにくく、より高価であり、したがってあまり好ましくない。
原料バッチへ加える焼結元素の量は最終セラミック焼結体中のこのような元素の含有量にしたがう。セラミック焼結体は焼結元素0.１５〜3.０重量％を含む。ホウ素またはホウ素含有化合物を使用する好ましい実施態様において、セラミック体は0.２〜0.４wt％のホウ素を有する。セラミック焼結体の最も好ましいホウ素含有率は0.２５〜0.３６wt％である。焼結元素供給源の量はそれにしたがって選択されるべきである。すなわち、焼結元素供給源が元素ホウ素である場合、これはホウ素0.２５〜0.３６wt％を有するセラミック焼結体が得られる量で原料バッチ中に存在するのが最適である。ホウ素対炭素のモル比3.５：１〜4.１：１を有する好ましい固相反応炭化ホウ素に対しては、炭化ホウ素が0.３〜３wt％の量で原料バッチ中に存在しその結果得られるセラミック焼結体中にこのような量のホウ素を作るものである。
【００１９】
ホウ素を使用する場合、これは結晶または非晶質であり、そして好ましくは３０μ未満の平均粒径を有する粉末である。この制限内で、粒径が0.１μ〜１０μの範囲内であるのが好ましい。
一時結合剤は広い範囲の有機樹脂および当該技術に熟知した者によく知られた他の物質から選択されることができ、これらにはたとえばポリビニルアルコール、アクリル樹脂、コールタールピッチ、長鎖脂肪物質（たとえば、“カルボワックス”）、金属ステアリン酸塩たとえばステアリン酸アルミニウムおよびステアリン酸亜鉛、糖、デンプン、アルギン酸塩およびポリスチレンがある。これらの物質の多くはもちろんポリマー不安定物質または焼結体中に炭素少なくとも少量を得るために添加される炭化性有機物質として機能しうるものである。すなわち、１つの物質が原料バッチ中で１つ以上の機能を有することができる。一時結合剤はたとえば炭素収率に応じて、原料バッチの1.２〜５重量％を含む。
結合剤は好ましくは一時的結合剤ビヒクルとしてポリビニルアルコール一部につき５〜１５重量部の水を結合したポリビニルアルコールを含む。特に、ポリビニルアルコール１０重量部や一時結合剤ビヒクル９０重量部を使用することが好ましい。さらに、水性ポリビニルアルコールは上述のクラスから選択される他の樹脂と結合してもよい。使用されうる物質は、たとえば、“ロープレックス（ＲＨＯＰＬＥＸ）（登録商標）ＨＡ−８エマルジョン”であり、ロームアンドハース社から入手されうる。
【００２０】
本発明の別の見地にしたがってセラミック焼結体を製造する方法を図３に示す。この方法は最初に炭化ケイ素７５〜９５wt％；炭化性有機物質0.３〜２０wt％；焼結元素0.３〜３wt％；一時結合剤1.２〜５wt％；ならびに、場合により滑剤２〜約８wt％；および場合により界面活性剤0.４〜1.２wt％を含む原料バッチの成分を一緒に混合することにより開始する。第一の混合工程は好ましくは、粉末化成分、炭化ケイ素、炭化性有機物質および焼結助剤を一時結合剤と滑剤と一緒に攪拌し次いで場合により炭化性物質が溶解する溶媒を加えることを含む。いずれにしても溶媒を加え、混合物を少なくとも５〜１５分間十分に攪拌して炭化ケイ素粒子上に炭化性有機物質をコートする。ポリマー不安定物質を水またはこれが不活性である他の分散液中に別に分散し、分散液は一般にポリマー１〜５０重量％および組合せた界面活性剤好ましくは約３０重量％を含む。ポリマー分散液を炭化ケイ素−含有混合物へ加えてスラリーを得る。スラリーを十分攪拌後、当該技術で公知の技術の１つ、たとえば焼結したスラリー上に一定量の乾燥ガスを通過させるかまたはスラリーを噴霧乾燥することにより乾燥すると、流動性粉末の形の原料バッチが得られる。
この乾燥工程に続いて、乾燥した原料バッチを少なくとも約1.６０ｇ／cm3 の密度を有する成形体へ成形する。たとえば、混合物を所望によりメカニカルリングシール部材に成形することができる。これは当該技術を熟知した者に公知の様々な技術のいずれかにより行なわれる。たとえば、混合物を、押出し、射出成形、トランスファー成形、注型、常温加圧、等方加圧または圧縮により成形する。圧縮を使う場合、好ましい圧力は4,０００〜１０0,０００psi の間、１6,０００〜２0,０００psi の間、たとえば約１7,０００psi であり、室温が最も好ましい。  一時結合剤が硬化を必要とする場合、たとえば結合剤がポリビニルアルコールを含む場合、一時結合剤は９０℃〜１００℃の温度にして１〜２時間成形体を加熱することにより硬化されうる。当業者に公知の他の硬化条件を他の結合剤に対して使用することもできる。同様に、ポリマー不安定物質は、別々の予め決められた時間別々の予め決められた温度で加熱することにより気化しそして／または分解しそしてセラミック体から除去され、そして炭化性有機物質は予め決められた時間予め決められた温度にて加熱することにより炭化される。代わりに、別々の硬化および分離工程は、硬化および分解の両方が炭化ケイ素焼結温度に加熱するまでの間に生じるので、所望により省略してもよい。焼成は形成された成形体を２０〜６０分間１９００℃〜２５００℃の温度で加熱することを必要とする。より低温での焼結体の高密度化は再現されずそして調節された気孔率が達成されないかもしれないので、より低温の使用は一般に避ける。より高温で炭化ケイ素の昇華が生じうる。
【００２１】
焼成工程を通常のバッチまたは連続炉中で行なうことができ、その場合成形体を所望温度で指示された滞留時間を提供する速度で炉の高温区域に通す。このような炉の詳細は当該技術で公知であり、たとえば米国特許第3,６８9,２２０号に記載されている。焼成工程は単に簡単のため、ここでは“焼結”として言及している“無圧焼結”を行なう。“焼結”または“無圧焼結”について、これは高密度化を促進するために焼成または焼結される目的物に対し機械的圧力を何ら施こさないことを意味する。実際、通常は黒鉛るつぼのような不活性容器中での目的物の焼結は、不活性ガス、還元ガス、真空または窒素の雰囲気下で保持される。還元ガスには水素、二酸化炭素および一酸化炭素が含まれる；不活性ガスにはアルゴン、ヘリウムおよびネオンが含まれる。焼結操作を行ないうるガスにはアルゴン、二酸化炭素、一酸化炭素、ヘリウム、水素、ネオンおよび窒素またはこれらの混合物を含む。焼結条件下で窒素が炭化ケイ素とともにいくらか反応物へ入るが、これはほとんどわずかな程度なので、これによりセラミック焼結体の組成が著しく変化することはない。しかしながら窒素の使用は焼結温度を上昇させ、このためもし窒素が環境雰囲気である場合、好ましい焼結温度は２２６０℃〜２３００℃である。他のガス、特に不活性ガスたとえばアルゴン、ヘリウムまたはネオンでは、好ましい焼結温度は２０６０℃〜２２００℃の間である。焼成はまた減圧下に実施されうる。“減圧”については、これは1.０トール未満の実際的減圧を意味する。
【００２２】
以下の特定の実施例により本発明のいくつかの点の実際を説明する。
【００２３】
【実施例】
実施例１
以下の組成の原料バッチは、次の成分を一緒に混合することにより調製された：
0003682726.tif 000002
a ＩＣＩアメリカから入手可能
b サイエンティフィックポリマープロダクツ社 (Scientific Polymer          Produsts) 、Lot 037Aから入手可能
c ロームアンドハース社から入手可能なトリトン (TRITON)-X 非イオン界面活性剤0.０２wt％およびアルコケミカルズ社から入手可能なスチレン−マレイン酸無水物界面活性剤0.７４wt％を含む。
【００２４】
炭化ケイ素は約７ｍ2 ／ｇの表面積を有していた。これはアレンダル (Arendal)のノルウェギアン社 (Norwegian Company)から−３２５メッシュ粉末として得られ、次いで平均粒径0.４５μまで微粉砕した。炭化ホウ素は、ニューヨーク、ナイアガラフォールズのワシントンミルズエレクトロミネラルズ社 (Washington  Mills Electro Minerals Corp.) から得られる固体の反応した物質である。フェノール樹脂炭素源、または炭化性有機物は炭素収率４2.５％を有するオクシデンタルケミカル社 (Occidental Chemical Company)からのプリオフェン (PLYOPHEN) ４３２９０樹脂であった。ポリメチルメタクリレート（“ＰＭＭＡ”）は定量的画像分析により平均径７０μを有するほとんど球形のビーズ形状であった。ポリビニルアルコールはエアプロダクツアンドケミカルズ社 (Air Products and Chemicals, Inc.) からアイルボル (AIRVOL）６０３として粒状で得られ、脱イオン水に溶かした。ポリビニルアルコールおよびＰＭＭＡの炭素収率は使用される焼結条件下で０であった。ＰＭＭＡおよび界面活性剤以外の成分を水と混合してスラリーを作った。 pＨ１０で界面活性剤も含む脱イオン水中にＰＭＭＡを濃度３０wt％固形分にて分散させた。指示した炭化ケイ素の少量を加えてポリマーの分散を助けた。後者の分散液を炭化ケイ素スラリーへ加え、混合物を連続して攪拌しスラリー中のポリマーの良好な分布を確保した。１５分間混合後、得られた混合物を当該技術でよく知られた手段にしたがって噴霧乾燥すると、微粉砕した浮遊性粉末として原料バッチ組成物が得られた。
【００２５】
実施例２
実施例１からの噴霧乾燥した粉末を次いで等方加圧技術を用いて１７ｋsi圧力下にほぼ９２mm（外径）、６７mm（内径）および厚さ２７mmの寸法のシールブランクへ成形した。シールブランクを９０分間２１５０℃にてアルゴン雰囲気下に焼結した。得られたシールブランクを研磨して最終シール寸法７５mmＯＤ×５７mmＩＤ×２２mm厚を得た。焼結したシール部材における炭化ケイ素のミクロ構造は光学顕微鏡と定量的画像分析により特徴ずけられた。密度測定および定量的画像分析の両方により測定されるように、ミクロ構造における気孔率は7.５ vol％であった。気孔は平均して直径約７０μでありほぼ球形であった。ミクロ構造を示す顕微鏡写真を図１としてここに示し、これから作られるメカニカルシール部材を図４に示す。
実施例３
実施例２からのシール部材をラップすると、平均表面荒さ0.０３μで平面度２ヘリウム光バンド未満が特徴的な最終表面が得られた。このようなシールの一つを、ドイツ国ウォルフラッツハウゼン (Walfratshausen) 、フェオドールブルグマン社(Feodor Burgmann GmbH)製の高圧、高速シール試験スタンドの一面においてフェノール樹脂含浸炭素−黒鉛嵌合シールに対し密着させた。シールの同じ一対を試験スタンドの他の面に密着させて試験を２回行なった。試験スタンドに１０バールまで圧力をかけて、この圧力下６０℃にて水中で試験を実施した。ここで定義したＰＶ値をこのシール試験で測定すると５５バール×ｍ／ｓまたは１５７０００psi ×ft／分であり、比較的低い値が緩やかな操作条件を表わす。シール性能を評価するために使用されるパラメーターは動力消費量、炭素−黒鉛嵌合シールの摩耗速度および試験シールの摩耗速度を含む。比較のために、ザカルボランダムカンパニー (The Carborundum Company)から入手可能な市販のヘキソロイ(HEXOLOY) （登録商標）ＳＡ炭化ケイ素を用いて同じ試験を２回繰り返した。これらの試験の全体的結果により、本発明の多孔性炭化ケイ素シール材が市販のシール部材と同じレベルかまたはそれより良い性能であることが示される。特に、本発明の多孔性炭化ケイ素シール部材は、炭素−黒鉛および市販の炭化ケイ素シール部材に対し５％低い電力消費量およびこれに相当する摩耗率を示した。本発明の多孔性炭化ケイ素シールと市販の炭化ケイ素シール部材のいずれも漏れは見られなかった。
【００２６】
上述のシール試験を繰り返すが、しかし水中７５バールおよび６０℃であった。この試験のＰＶ値は２３２バール×ｍ／ｓまたは６６3,０００psi ×ft／min であり、比較的高い値は厳しい操作条件を表わす。これらの試験結果により、本発明の多孔性炭化ケイ素シール部材は市販の炭化ケイ素シール材よりも著しく良好な性能を示した。市販の炭化ケイ素材料と比較して本発明の多孔性炭化水素シール部材の場合、電力消費量が7.５％まで減少し、そして炭素−黒鉛摩耗率は６３％低下した。このとき両方の炭化ケイ素はフェノール含浸炭素−黒鉛シール部材に対して接続していた。データから、多孔性炭化ケイ素シール部材の摩耗率は、市販の炭化ケイ素で作られたシール部材の摩耗率より７４％低下した。本発明の多孔性炭化ケイ素シールは何らの漏れも示さなかった。
１０および７５バールでのシール試験結果を以下の表にまとめた：
0003682726.tif 000003
実施例４
多孔性炭化ケイ素体のシール部材としての使用は図５を参照しながら説明するが、図は貫通した部分を有するバルブを示し、液体は１２でバルブへ入り、ハウジング１５を通過して、１１で排出する。メカニカルシール部材１３および１４は、離れており液体を流すような状態を図示しているが、スクリューハンドル１６を回転してシール部材１３をシール部材１４まで落としてこれら部材の面と面を嵌合させて液体の流れを止める。シール部材１３および１４のいずれかまたは両方とも本発明範囲内の多孔性炭化ケイ素でよい。
【００２７】
実施例５
実施例１および２を繰り返すが、ただしイーストマンコダック社 (Eastman Kodak Co.)から入手された平均直径５０μを有する２％ＤＶＢで架橋されたポリスチレンをＰＭＭＡの代わりに使用した。得られた多孔性焼結炭化ケイ素シールのミクロ構造の研究により気孔が直径約５０μｍで球形であることが示された。気孔は得られた焼結体の６ vol％を占めた。ミクロ構造を示す顕微鏡写真を図２に示す。
実施例６
実施例１および２を実質的に繰り返すが、ただしＰＭＭＡのビーズは平均直径約１３０μであった。原料バッチは実施例１の原料バッチとほぼ同じ組成であった。得られた焼結多孔性炭化ケイ素のミクロ構造は直径約１３０μで球形である気孔を有していた。気孔は焼結体の7.５ vol％を占めた。焼結体は実測密度2.９６７ｇ／cm3 であった。
実施例７
実施例６を実質的に繰り返すが、ただしより多量のビーズを原料バッチの製造に使用した。原料バッチは以下の組成を有していた：
0003682726.tif 000004
得られた多孔性炭化ケイ素焼結体のミクロ構造は、直径約１３０μで球形である気孔を有した。気孔は焼結体の１２ vol％を占めた。
【００２８】
実施例８
実施例６を実質的に繰り返すが、ただし、ビーズは平均粒径１９０μであった。原料バッチは実施例６と実質的に同じ組成であった。得られた多孔性炭化ケイ素焼結体のミクロ構造は直径約１９０μで球形である気孔を有した。気孔は焼結体の7.５ vol％を占めた。
実施例９
実施例１および２を実質的に繰り返すが、ただし炭化ホウ素の代わりに窒化アルミニウムおよび炭素を焼結助剤として使用した。窒化アルミニウムはアルカンアルミニウム (Alcan Aluminium)から得られた。原料バッチは以下の成分を有していた：
0003682726.tif 000005
a  アイシーアイアメリカ（ＩＣＩ America) 社から入手可能
b  サイエンティフィックポリマープロダクツ社（Scientific Polymer          Products, Inc.) ，Lot 037 A から入手可能
c  ロームアンドハース社から入手可能な0.０２wt％トリトン−X 非イオン界面活性剤0.０２wt％およびアルコケミカルズ社から入手可能なスチレン−マレイン酸界面活性剤0.７４wt％を含む。
【００２９】
フェノール樹脂は炭素源であった。ポリメチルメタクリレートビーズは平均直径５０μであった。得られた炭化ケイ素焼結体のミクロ構造は平均５０μで球形である気孔を有していた。気孔は焼結体の7.５ vol％を占めた。
本発明は上記した特定実施例に示すもの以外の方法でも実施することができることが明らかである。したがって、本発明の範囲はこれらの特定実施例に限定されるべきではなく、特許請求の範囲に表わさられた全範囲にしたがうものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２にしたがって作られたエッチングしていない炭化ケイ素焼結体断面の電子顕微鏡写真図である。
【図２】実施例５にしたがって作られたエッチングしていない炭化ケイ素焼結体断面の電子顕微鏡写真図である。
【図３】本発明方法を説明する概略フローチャート図である。
【図４】本発明のメカニカルシール部材を示す透視図である。
【図５】本発明のメカニカルシール部材を示す一部断面正面図である。
【図１】
0003682726.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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