(57)【要約】【課題】表面凹凸が抑制された塗布膜を形成可能であり、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制可能であり、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制可能なコーティング液、これに用いて好適なコーティング液用組成物、また、上記コーティング層を提供する。【解決手段】コーティング液は、無機部材に塗布するためのもので、水と、無機バインダーと、平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維とを含有している。コーティング液用組成物は、無機部材に塗布するためのコーティング液に用いられるもので、無機バインダーと、上記第１セラミックス繊維と、上記第２セラミックス繊維とを含有している。コーティング層は、無機部材の表面に形成されており、無機バインダーと、上記第１セラミックス繊維と、上記第２セラミックス繊維とを含有している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機部材に塗布するためのコーティング液であって、
水と、
無機バインダーと、
平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、
平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液。
【請求項２】
上記水：１００質量部に対して、
上記無機バインダー：１０質量部以上、
上記第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、
上記第２セラミックス繊維：１５質量部以下、
を含有する、請求項１に記載のコーティング液。
【請求項３】
さらに、膨潤性粘土鉱物を含む、請求項１又は２に記載のコーティング液。
【請求項４】
上記水：１００質量部に対して、
上記膨潤性粘土鉱物：４質量部以下を含有する、請求項３に記載のコーティング液。
【請求項５】
上記第１セラミックス繊維及び上記第２セラミックス繊維は、いずれも人造セラミックス繊維より構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコーティング液。
【請求項６】
上記第１セラミックス繊維及び上記第２セラミックス繊維は、アルミナファイバー、リフラクトリーセラミックスファイバー、シリカファイバー、ジルコニアファイバー、及び、生体溶解性ファイバーからなる群より選択される１種又は２種以上より構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコーティング液。
【請求項７】
上記無機部材は、金属部材である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコーティング液。
【請求項８】
無機部材に塗布するためのコーティング液に用いられるコーティング液用組成物であって、
無機バインダーと、
平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、
平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液用組成物。
【請求項９】
上記無機バインダー：１０質量部以上、
上記第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、
上記第２セラミックス繊維：１５質量部以下、
を含有する、請求項８に記載のコーティング液用組成物。
【請求項１０】
無機部材の表面に形成されており、
無機バインダーと、
平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、
平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング層。
【請求項１１】
上記無機バインダー：１０質量部以上、
上記第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、
上記第２セラミックス繊維：１５質量部以下、
を含有する、請求項１０に記載のコーティング層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング液、コーティング液用組成物及びコーティング層に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱環境下で使用される無機部材を保護するために、無機部材の表面にコーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させた後、これを必要に応じて焼き付けるなどしてコーティング層を形成することが行われている。例えば、特許文献１には、耐火物の表面に、コーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させてコーティング層を形成する点が開示されている。同文献には、水と、無機バインダーと、膨潤性粘土鉱物と、２μｍ以下のセラミックス繊維の凝集体と、メジアン径が４０μｍ以下の球状のセラミックス粉末とを含むコーティング液が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９６３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱環境下で使用される無機部材として重要なものには、耐火物以外にも、金属部材がある。しかしながら、従来のコーティング液は、耐火物用に調製されているので、以下の点で金属部材への適用に限界があり、さらなる改良の余地がある。
【０００５】
例えば、金属部材は、耐火物に比べ、表面が平滑であることが多い。そのため、金属部材へコーティング層を形成した後も、コーティング層の表面凹凸が少ないことが望まれる。コーティング層の表面凹凸を少なくするためには、コーティング液を塗布して形成した塗布膜の段階で表面凹凸を少なくする必要がある。塗布膜の表面凹凸が、ほぼそのままコーティング層の表面凹凸となるからである。
【０００６】
また、金属部材は、耐火物に比べ、形状の自由度が高い。そのため、金属部材へのコーティング液の塗布は、必ずしも平面部だけに限られず、角部に対しても実施される。しかしながら、従来のコーティング液を金属部材の角部に塗布した場合、加温による塗布膜の乾燥時にひび割れが生じやすい。
【０００７】
また、コーティング層を有する金属部材は、熱環境下での使用時に、急加熱、急冷されることが多い。しかしながら、従来のコーティング液によるコーティング層は、金属部材との熱膨張差によって生じる熱応力により、急加熱、急冷時にひび割れが生じやすい。
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成可能であり、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制可能であり、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制可能なコーティング液、これに用いて好適なコーティング液用組成物、また、上記コーティング層を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、無機部材に塗布するためのコーティング液であって、
水と、無機バインダーと、平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、を含有する、コーティング液にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、無機部材に塗布するためのコーティング液に用いられるコーティング液用組成物であって、
無機バインダーと、平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、を含有する、コーティング液用組成物にある。
【００１１】
本発明のさらに他の態様は、無機部材の表面に形成されており、
無機バインダーと、平均繊維長６０μｍ以下の第１セラミックス繊維と、平均繊維長６０μｍ超の第２セラミックス繊維と、を含有する、コーティング層にある。
【発明の効果】
【００１２】
上記コーティング液は、上記構成を有している。特に、上記コーティング液では、第２セラミックス繊維よりも平均繊維長が短い短繊維の第１セラミックス繊維と、第１セラミックス繊維よりも平均繊維長が長い長繊維の第２セラミックス繊維とを含んでいる。
【００１３】
そのため、上記コーティング液によれば、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することができる。これは、長繊維の第２セラミックス繊維だけでなく、短繊維の第１セラミックス繊維と長繊維の第２セラミックス繊維との両方を含むことで、第２セラミックス繊維が塗布膜の表面に突出するのを抑制することが可能になるためである。
【００１４】
また、上記に加え、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。短繊維の第１セラミックス繊維だけを含むコーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の平面部での塗布膜のひび割れを抑制することはできる。これは、繊維同士が絡み合い、ひび割れの原因であるクラックの進行を平面部において抑制することができるからである。しかしながら、短繊維の第１セラミックス繊維だけを含むコーティング液では、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することはできない。これは、第１セラミックス繊維だけでは、繊維長さが短いため、金属部材の角部での繊維同士の絡み合いが十分に生じないからである。これに対して、上記コーティング液によれば、金属部材の角部に、短繊維の第１セラミックス繊維に加えて長繊維の第２セラミックス繊維も配置される。そのため、上記コーティング液によれば、金属部材の平面部のみならず金属部材の角部でも、繊維同士の絡み合いが十分に生じ、ひび割れの原因であるクラックの進展を抑制することができる。それ故、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の平面部での塗布膜のひび割れも抑制することができる。
【００１５】
さらに、上記に加え、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。球状セラミックス粒子を主体とするコーティング液を用いて形成されたコーティング層では、急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができない。これは、球状セラミックス粒子同士では、絡み合いが生じないため、コーティング層と金属部材との熱膨張差により生じる熱応力によってクラックが進展しやすいからである。これに対し、上記コーティング液では、特定の範囲の平均繊維長を有する第１セラミックス繊維を用いたことにより、上述したように繊維同士の絡み合いを十分に生じさせることができる。そのため、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層と金属部材との熱膨張差によって生じる熱応力によるクラックの進展を抑制することができる。それ故、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング液は、特定の範囲の平均繊維長を有する第２セラミックス繊維を含んでいるので、金属部材の角部にコーティング層が形成された場合でも、コーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。
【００１６】
よって、上記コーティング液によれば、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することができ、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができ、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。
【００１７】
上記コーティング液用組成物は、上記構成を有している。そのため、上記コーティング液用組成物に水を加えることにより、上記コーティング液を容易に調製することができる。そのため、上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液に好適に用いることができる。
【００１８】
上記コーティング層は、上記構成を有している。そのため、上記コーティング層によれば、金属部材等の無機部材が熱環境下で使用され、急加熱、急冷された場合でも、無機部材との熱膨張差によって生じる熱応力によるひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング層は、無機部材に対する密着性の向上にも有利である。さらに、上記コーティング層は、熱環境下での耐食性にも優れるため、熱環境下で使用される金属部材等の無機部材の耐食性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
先ず、上記コーティング液について説明する。上記コーティング液は、水と、無機バインダーと、第１セラミックス繊維と、第２セラミックス繊維とを含有している。
【００２０】
水は、主として、無機バインダー、第１セラミックス繊維、第２セラミックス繊維などを分散させるための液体状の分散媒としての役割を有する。
【００２１】
無機バインダーは、上記コーティング液を塗布、乾燥して形成される塗布膜、塗布膜を必要に応じて熱処理して形成されるコーティング層を、金属部材等の無機部材の表面に、そのバインダー効果によって強固に固着させるために必要な成分である。無機バインダーとしては、バインダー効果を得やすいなどの観点から、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニア、コロイダルチタニア等の無機コロイドなどを好適に用いることができる。これらは１種又は２種以上併用することができる。
【００２２】
第１セラミックス繊維は、平均繊維長６０μｍ以下のセラミックス繊維である。第２セラミックス繊維は、平均繊維長６０μｍ超のセラミックス繊維である。第１セラミックス繊維、第２セラミックス繊維は、いずれも、人造セラミックス繊維より構成することができる。この構成によれば、８００℃以上の熱環境下でも高い安定性を有するセラミックス繊維を選択しやすく、また、所定の平均繊維長を有する第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維を準備しやすい。
【００２３】
第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維としては、例えば、化学組成にＳｉＯ２を含むもの、化学組成にＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含むもの、化学組成にＳｉＯ２及びアルカリ土類酸化物を含むもの、化学組成にＺｒＯ２を含むものなどを用いることができる。これらは１種又は２種以上併用することができる。第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維としては、具体的には、アルミナファイバー、リフラクトリーセラミックスファイバー、シリカファイバー、ジルコニアファイバー、生体溶解性ファイバーなどを好適に用いることができる。これらは１種又は２種以上併用することができる。これらセラミックス繊維は、８００℃以上の熱環境下でも高い安定性を有している。そのため、この構成によれば、熱環境下におけるコーティング層の安定性を向上させることができる。なお、本明細書において、アルミナファイバーは、広義の意味で用いられ、アルミナ繊維のみならず、ムライト繊維も含む。
【００２４】
第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維の平均繊維長は、いずれも、走査型電子顕微鏡により観察される各セラミックス繊維のＳＥＭ像において最表面に写る各セラミックス繊維のうち、両端が確認できるものをランダムに１００個選択し、選択された各セラミックス繊維の長さを平均した値である。
【００２５】
なお、第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維は、繊維であるため、いずれも、アスペクト比が１よりも大きい。アスペクト比が１の場合には、球状粒子となってしまうからである。具体的には、第１セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、耐ひび割れ性向上などの観点から、好ましくは、１．２以上、より好ましくは、１．４以上、さらに好ましくは、１．６以上とすることができる。第１セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、１２以下、より好ましくは、１０以下、さらに好ましくは、８以下、さらにより好ましくは、６以下とすることができる。また、第２セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、１２超、より好ましくは、１５以上、さらに好ましくは、２０以上、さらにより好ましくは、２４以上、さらにより好ましくは、３０以上とすることができる。第２セラミックス繊維のアスペクト比は、原料となるセラミックス繊維の入手容易性、塗布膜の表面凹凸の抑制、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、４００以下、より好ましくは、２００以下、さらに好ましくは、１５０以下、さらにより好ましくは、１００以下、さらにより好ましくは、８０以下とすることができる。なお、アスペクト比は、（セラミックス繊維の平均繊維長）／（セラミックス繊維の平均繊維径）で計算される値である。また、第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察される各セラミックス繊維のＳＥＭ像において最表面に写る各セラミックス繊維のうち、端面が確認できるものをランダムに１０個選択し、選択された各セラミックス繊維の端面の直径を平均した値である。
【００２６】
第１セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、４０μｍ以下、さらに好ましくは、３０μｍ以下とすることができる。第１セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、粉砕による繊維長の調整容易性、繊維形状の確保容易性、耐ひび割れ性向上などの観点から、例えば、６μｍ以上、好ましくは、７μｍ以上、より好ましくは、８μｍ以上とすることができる。一方、第２セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、塗布膜表面の表面凹凸の抑制、原料となるセラミックス繊維の入手容易性、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくする、上記コーティング液の粘性の抑制などの観点から、例えば、２０００μｍ以下、好ましくは、１０００μｍ以下、より好ましくは、７５０μｍ以下、さらに好ましくは、５００μｍ以下、さらにより好ましくは、４００μｍ以下、さらにより一層好ましくは、３００μｍ以下とすることができる。第２セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、７５μｍ以上、より好ましくは、１００μｍ以上、さらに好ましくは、１２０μｍ以上、さらにより一層好ましくは、１５０μｍ以上とすることができる。
【００２７】
上記コーティング液において、長繊維の第２セラミックス繊維は、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制するために必要な成分である。また、第２セラミックス繊維は、金属部材に対する上記コーティング液の塗布性の向上に有用な成分でもある。第１セラミックス繊維と第２セラミックス繊維とを併用することによって金属部材に対する上記コーティング液の塗布性が向上するのは、以下の理由によるものと考えられる。
【００２８】
第２セラミックス繊維は、上記コーティング液中の他の成分に比べて大きな形状を有するため、上記コーティング液中で動き難い性質を有する。そのため、第１セラミックス繊維に加えて第２セラミックス繊維を含む上記コーティング液が金属部材の表面に塗布された後、第２セラミックス繊維は、水の表面張力によって引きずられ難く、金属部材の表面に堆積しやすい。また、上記コーティング液中の無機バインダーがセラミックスとの相性がよいことなどと相まって、金属部材の表面に堆積した長繊維の第２セラミックス繊維の上に、容易に第１セラミックス繊維等の他の固形分が堆積していく。さらに、金属部材の表面に堆積した長繊維の第２セラミックス繊維同士が形成する隙間により毛細管現象が生じ、塗布膜の乾燥時における表面張力による水の集合が緩和され、この水の集合に伴う上記コーティング液中の固形分の移動が抑制される。そのため、上記コーティング液によれば、金属部材に対する塗布性を改善することができる。
【００２９】
上記コーティング液は、具体的には、水：１００質量部に対して、無機バインダー：１０質量部以上、第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、第２セラミックス繊維：１５質量部以下、を含有する構成とすることができる。
【００３０】
この構成によれば、上述したコーティング液の作用効果を確実なものとすることができる。加えて、上記構成によれば、上記コーティング液の金属部材への塗布性向上、加温による乾燥時における金属部材の平面部での塗布膜のひび割れ抑制、強制加熱による乾燥時における金属部材の平面部での塗布膜のひび割れ抑制、焼き付け時（焼成時）における金属部材の平面部でのコーティング層のひび割れ抑制などの効果も得られる。また、上記構成によれば、金属部材に対する密着性の高いコーティング層を形成しやすくなるなどの効果も得られる。
【００３１】
上記コーティング液において、無機バインダーの含有量は、バインダー効果の確保、無機部材に対する密着性の向上などの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、１０質量部以上、より好ましくは、１２質量部以上、さらに好ましくは、１５質量部以上とすることができる。無機バインダーの含有量は、無機コロイド等の無機バインダーの安定性を維持しやすくなるなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、６７質量部以下、より好ましくは、６０質量部以下、さらに好ましくは、５０質量部以下、さらにより好ましくは、４０質量部以下とすることができる。
【００３２】
上記コーティング液において、第１セラミックス繊維の含有量は、後述するように、上記コーティング液に他の成分として球状粒子が添加された場合でも上述した作用効果を確保しやすくなる、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、１０質量部以上、より好ましくは、１５質量部以上、さらに好ましくは、２０質量部以上とすることができる。第１セラミックス繊維の含有量は、第１セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、２７５質量部以下、より好ましくは、２５０質量部以下、さらに好ましくは、２２５質量部以下、さらにより好ましくは、２００質量部以下とすることができる。
【００３３】
上記コーティング液において、第２セラミックス繊維の含有量は、第２セラミックス繊維の添加による効果を確実なものとする、０．１Ｒ程度の条件的に厳しい角度を有する角部に形成された塗布膜のひび割れ抑制効果を確実なものとする、無機部材に対する密着性の向上などの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、０．１５質量部以上、より好ましくは、０．２質量部以上、さらに好ましくは、０．２５質量部以上とすることができる。第２セラミックス繊維の含有量は、第２セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、１５質量部以下、より好ましくは、１０質量部以下、さらに好ましくは、１０質量部未満、さらにより好ましくは、８質量部以下、さらにより一層好ましくは、５質量部以下、最も好ましくは、３質量部以下とすることができる。
【００３４】
上記コーティング液において、第２セラミックス繊維の含有量は、第１セラミックス繊維の含有量よりも少ない構成とされているとよい。この構成によれば、金属部材に対する塗布性の向上効果を確実なものとすることができる。また、上記構成によれば、上記コーティング液の過度な粘性増加を引き起こすことなく、塗布に適した流動性も確保しやすい。また、上記構成によれば、塗布膜の表面に突出する第２セラミックス繊維が少なくなるので、表面凹凸が抑制された塗布膜の形成に有利である。なお、上記構成は、水に対する第２セラミックス繊維の含有量を、水に対する第１セラミックス繊維の含有量よりも少なくすることで実現することができる。
【００３５】
上記コーティング液は、さらに、膨潤性粘土鉱物を含むことができる。この構成によれば、コーティング液における各成分の分散性を向上させることができる。また、この構成によれば、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができる。
【００３６】
膨潤性粘土鉱物としては、例えば、スメクタイト、カオリナイト、ハロイサイト、雲母、バーミキュライト、緑泥石、イモゴライト、アロフェン、セピオライト、バリギルスカイト、ギブサイトなどを例示することができる。これらは１種又は２種以上含まれていてもよい。
【００３７】
上記コーティング液が膨潤性粘土鉱物を含む場合、膨潤性粘土鉱物の含有量は、水１００質量部に対して、４質量部以下とすることができる。この構成によれば、コーティング液のゲル化を抑制しつつ、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができる。
【００３８】
上記コーティング液において、膨潤性粘土鉱物の含有量は、上記効果を確実なものとするなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、３．５質量部以下、より好ましくは、３質量部以下、さらに好ましくは、２．５質量部以下とすることができる。また、膨潤性粘土鉱物の含有量は、膨潤性粘土鉱物の添加による効果を確実なものとする、コーティング液における各成分の分散性向上、コーティング層の無機部材に対する密着性向上などの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、０．１質量部以上、より好ましくは、０．１５質量部以上、さらに好ましくは、０．２質量部以上とすることができる。
【００３９】
上記コーティング液は、上記成分以外にも、例えば、耐熱性を有する各種の球状粒子を１種又は２種以上含有することができる。この構成によれば、無機部材の熱に由来するコーティング層の劣化抑制に有利となる。球状粒子を構成する材質としては、各種のセラミックスなどを用いることができる。球状粒子を構成する材質としては、具体的には、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト（Ａｌ６Ｏ１３Ｓｉ２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素アルミニウム（Ａｌ４ＳｉＣ４）、チタニア（ＴｉＯ２）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）、クロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）などを例示することができる。なお、アルカリ土類金属酸化物は、上記コーティング液をゲル化させる傾向があるため、球状粒子を構成する材質としては好ましくない。また、球状粒子のメジアン径は、上記コーティング液における分散性の確保、塗布膜の表面凹凸の抑制に有利であるなどの観点から、６０μｍ以下とされることが好ましい。なお、メジアン径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置にて測定される、体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）である。
【００４０】
上記コーティング液において、球状粒子の含有量は、コーティング層の緻密性向上などの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、１０質量部以上、より好ましくは、１５質量部以上、さらに好ましくは、２０質量部以上とすることができる。球状粒子の含有量は、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水１００質量部に対して、好ましくは、２９０質量部以下、より好ましくは、２７５質量部以下、さらに好ましくは、２５０質量部以下、さらにより好ましくは、２００質量部以下とすることができる。但し、第１セラミック繊維及び球状粒子の合計量が、水１００質量部に対して３００質量部を超える場合、コーティング液の粘性が増大し、塗布性の低下や、塗布膜の表面凹凸を生成するおそれがある。そのため、第１セラミック繊維及び球状粒子の合計量は、水１００質量部に対して３００質量部以下とすることが好ましい。
【００４１】
上記コーティング液は、塗布性や保存性、耐ひび割れ性などを損なわない範囲であれば、上記成分以外にも、有機物成分などを含有していてもよい。上記コーティング液に含まれうる有機物成分としては、例えば、界面活性剤、着色剤、防腐剤、増粘剤などを例示することができる。これらは１種又は２種以上含まれていてもよい。
【００４２】
上記コーティング液は、無機部材に塗布されるものである。無機部材としては、金属部材、セラミックス部材などが挙げられる。金属部材を構成する金属（合金含む）としては、具体的には、鋳鉄、鋼、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、真鍮などを例示することができる。また、セラミックス部材としては、耐火物（セラミックスファイバー成形体、ＪＩＳ  Ｒ２６１１に記載される耐熱耐火レンガ、プラスチック耐火物、キャスタブル耐火物、耐火モルタル等）、炭化物や窒化物等の非酸化物成形体、グラファイト成形体などを例示することができる。もっとも、金属部材は、セラミックス部材に比べ、熱環境下での熱膨張が大きい。そのため、上記コーティング液が塗布される無機部材が金属部材である場合には、上述した作用効果を十分に発揮させることができる。また、無機部材は、上述した作用効果を十分に発揮させる観点から、熱環境下で使用されるものであることが好ましい。なお、熱環境下の温度としては、例えば、３００℃以上とすることができる。これは、上記コーティング液による塗布膜は、３００℃以上の温度で焼き付けされることで、無機部材、特に金属部材に対するコーティング層の密着性を確保しやすくなるからである。
【００４３】
なお、上記コーティング液は、後述するコーティング液用組成物、コーティング層で説明する記載を適宜参照して採用することができる。
【００４４】
次に、上記コーティング液用組成物について説明する。上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液の調製に好適に用いることができる組成物である。上記コーティング液用組成物は、具体的には、無機バインダー：１０質量部以上、第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、第２セラミックス繊維：１５質量部以下、必要に応じて添加される膨潤性粘土鉱物：４質量部以下を含有する構成とすることができる。なお、各成分の含有量の好ましい範囲は、上記コーティング液で示した範囲と同様（但し、「水１００質量部に対して」の文言は不要である。）とすることができる。上記構成によれば、加水することで、上記コーティング液を容易に調製することができる。その他、上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液で説明した記載、後述するコーティング層で説明する記載を適宜参照して採用することができる。
【００４５】
次に、上記コーティング層について説明する。上記コーティング層は、具体的には、上記コーティング液の説明で述べた無機部材の表面に形成されることができる。上記コーティング層は、例えば、無機部材の表面に、上記コーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させた後、必要に応じて焼き付けることなどによって形成することができる。なお、上記コーティング液の塗布方法としては、例えば、ディッピング、刷毛塗り、スプレー等の公知の塗布方法を適用することができる。また、予め行う焼き付け工程を省略し、実際の熱環境下での使用時に、塗布膜を無機部材に焼き付けてコーティング層とすることも可能である。また、無機部材が耐火物のようなセラミックス部材の場合には、上記コーティング液による塗布膜を、焼き付けすることなくそのままコーティング層とすることも可能である。もっとも、無機部材がセラミックス部材の場合でも、無機部材が金属部材の場合と同様に焼き付けを行うことで、コーティング層の密着性を確保しやすくなる。なお、焼き付けにより形成されたコーティング層は、焼き付け温度よりも低い温度での使用が可能である。
【００４６】
上記コーティング層は、例えば、鋳造分野、鍛造分野、熱処理・表面処理分野、炉を使用する種々の分野などで好適に使用することができる。
【００４７】
具体的には、上記コーティング層は、鋳造分野において、次のように使用することができる。鋳造分野では、例えば、ラドル、保持槽、取鍋など、溶融金属に接触する金属部材がある。金属部材が溶融金属に接触すると、溶融金属と金属部材とが反応し、金属部材の溶損が生じる。とりわけ、金属部材が鋼やステンレス等の場合、溶融アルミニウムによる溶損が著しい。そのため、鋳造分野では、従来、金属製ラドル等の金属部材の表面を保護するため、金属部材の表面に酸化物粉末などからなるコーティング材をおしろいのように付着させているのが現状である。しかしながら、このようなコーティング材は、溶融金属の対流などによって簡単に脱落してしまう。また、ラドル等は、取扱い時に他の物にぶつけられることも多々あり、これによってもコーティング材が脱落しやすい。そのため、従来のコーティング材は、何度も塗り直す必要がある上、溶融金属による金属部材の溶損を抑制することが困難である。これに対して、上記コーティング層は、金属部材の表面に一旦形成した後は、高い耐ひび割れ性を発揮することができるので、上記コーティング液を何度も塗り直す必要がない。また、上記コーティング層は、溶融金属による金属部材の溶損を抑制することができるので、ラドル等、溶融金属に接触する金属部材の寿命を向上させることができる。
【００４８】
また他にも、鋳造分野では、炉内に金属部材を有する炉を使用して塩中子等が製造されている。この場合、炉内において、塩分と接触する金属部材は、錆により腐食する。そのため、このような炉では、一般的に、比較的耐食性が良いとされるステンレスのような金属部材が使用されている。しかしながら、熱及び塩分という金属にとって過酷な熱環境下では、ステンレスのような耐食性がある金属でも、劣化しやすい。これに対して、上記コーティング層は、熱環境下での塩分に対する耐食性に優れることから、熱環境下で塩分と接触する金属部材の寿命を向上させることができる。
【００４９】
また、上記コーティング層は、鍛造分野において、次のように使用することができる。鍛造分野では、例えば、鍛造に使用される金型等の金属部材がある。上記コーティング層は、例えば、熱間鍛造等の鍛造時に金属同士が焼き付くのを抑制するため、金型等の表面に形成することができる。
【００５０】
また、上記コーティング層は、熱処理・表面処理分野において、次のように使用することができる。熱処理・表面処理分野では、例えば、ソルトバス（塩浴）処理時における処理槽に金属部材が使用される。この場合も、上述したように、金属部材は、熱環境下で溶融塩と接触することになる。上記コーティング層は、熱環境下での溶融塩に対する耐食性に優れることから、ソルトバス処理槽に用いられる金属部材の表面に形成することができる。これにより、熱環境下で溶融塩と接触する金属部材の寿命を向上させることができる。
【００５１】
また、上記コーティング層は、炉を使用する種々の分野において、次のように使用することができる。例えば、炉内部において金属部材がむき出し状態であると、高温酸化性雰囲気により、金属部材が酸化しやすい。また、場合によっては、塩素系ガスやフッ素系ガス等のＣｌやＦ等を含む化合物ガスを含んだ高温雰囲気下で金属部材が使用されることもある。このような場合にも、雰囲気ガスによって金属部材が劣化しやすい。上記コーティング層は、熱環境下における金属部材の酸化や雰囲気ガスによる劣化を抑制することができる。
【００５２】
このように、上記コーティング層は、溶融金属に接触する金属部材、熱環境下で塩分もしくは溶融塩と接触する金属部材、熱環境下で金属と接触する金属部材、又は熱環境下で酸化性雰囲気や化合物ガスを含む雰囲気に曝される金属部材の表面に形成されることにより、熱環境下で使用される金属部材の耐食性を向上させることができる。なお、セラミックスは、一般に、耐食性に優れるが、上述した影響により、少なからず腐食が生じる。上記コーティング層は、セラミックス部材に比べて耐食性の劣る金属部材に用いても耐食性を向上させることができるため、セラミックス部材に用いても、当然に高い保護効果を発揮することができる。また、上記コーティング層を、耐火物等のセラミックス部材に適用した場合には、セラミックス部材の熱収縮を抑制することもできる。
【００５３】
上記コーティング層の厚みは、無機部材の保護効果を確実なものとするなどの観点から、好ましくは、０．１ｍｍ以上、より好ましくは、０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは、０．３ｍｍ以上とすることができる。また、上記コーティング層の厚みは、急加熱、急冷によるひび割れを抑制などの観点から、好ましくは、２ｍｍ以下、より好ましくは、１．５ｍｍ以下、さらに好ましくは、１ｍｍ以下とすることができる。
【００５４】
上記コーティング層は、具体的には、無機バインダー：１０質量部以上、第１セラミックス繊維：１０質量部以上３００質量部以下、第２セラミックス繊維：１５質量部以下、必要に応じて添加される膨潤性粘土鉱物：４質量部以下を含有する構成とすることができる。なお、各成分の含有量の好ましい範囲は、上記コーティング液で示した範囲と同様（但し、「水１００質量部に対して」の文言は不要である。）とすることができる。また、上記構成を有するコーティング層は、上述した配合に調整された上記コーティング液を無機部材の表面に塗布し、塗布膜を乾燥させる、あるいは、当該塗布膜をさらに焼き付けることなどによって形成することができる。その他、上記コーティング層は、上記コーティング液、上記コーティング液用組成物で説明した記載を適宜参照して採用することができる。
【実施例】
【００５５】
以下、上記コーティング液、上記コーティング液用組成物及び上記コーティング層を、実施例を用いてより具体的に説明する。
【００５６】
（実施例１）
＜原料準備＞
・無機バインダー（コロイダルシリカ）（日揮触媒株式会社製、「Ｃａｔａｌｏｉｄ  ＳＩ−４０」）
・膨潤性粘土鉱物（スメクタイト）（クニミネ工業株式会社製、「クニピアＦ」）
・セラミックス繊維
粉砕メディアとしてアルミナボールが入ったボールミルに、原料のアルミナファイバー（株式会社ＩＴＭ製、「ＦＭＸバルクファイバー」）を入れ、乾式粉砕法により粉砕した。この際、粉砕時間を調整することにより、以下の平均繊維長及び平均繊維径を有するセラミックス繊維を作製した。
−第１セラミックス繊維−
平均繊維長１０μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
平均繊維長１５μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
平均繊維長４５μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
平均繊維長６０μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
−第２セラミックス繊維−
平均繊維長１２０μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
平均繊維長１７０μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
平均繊維長５００μｍ、平均繊維径５μｍのアルミナファイバー
・球状粒子
アルミナ粒子（メジアン径１．８μｍ）（昭和電工株式会社製、「Ａ−１７２」）
アルミナ粒子（メジアン径０．５５μｍ）（昭和電工株式会社製、「ＡＬ−１６０ＳＧ−４」）
アルミナ粒子（メジアン径３．８μｍ）（住友化学株式会社製、「ＡＭ−２１」）
アルミナ粒子（メジアン径５０μｍ）（住友化学株式会社製、「Ａ−２１」）
ムライト粒子（メジアン径６０μｍ以下）（丸ス釉薬合資会社製、「ＦＣＭ−４」）
チタン酸アルミニウム粒子（メジアン径６０μｍ以下）（丸ス釉薬合資会社製、「ＴＭ−１９」）
ジルコン粒子（メジアン径６０μｍ以下）（丸ス釉薬合資会社製、「ＳＣＺ−１０１」）
その他の粒子（メジアン径６０μｍ以下）（一般試薬）
シリカ粒子、ムライト粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素アルミニウム粒子、チタニア粒子、チタン酸アルミニウム粒子、クロミア粒子、イットリア粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子、酸化ランタン粒子、セリア粒子
【００５７】
＜コーティング液の作製＞
水１００質量部を撹拌しながら、表１〜表８に示した配合割合で膨潤性粘土鉱物を加え、膨潤性粘土鉱物を水に分散させた（但し、試料１６は、膨潤性粘土鉱物を添加していない。）。次いで、この分散液を撹拌しながら、表１〜表８に示した配合割合で、無機バインダー、所定のセラミックス繊維、必要に応じて所定の球状粒子を順次加え、十分に分散させた。これにより、表１〜表８に示される各試料のコーティング液を得た。
【００５８】
＜塗布性＞
表面粗さＲａが０．０２〜０．０７μｍ程度の２ｃｍ×５ｃｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。コーティング液を塗り直しすることなく又は数回程度の塗り直しで塗布可能であった場合を「◎」、コーティング液の塗り直しが１０回程度必要であったが、塗布可能であった場合を「○」、時間をかけなければ塗布できない、又は、特殊な塗布方法（ステンレス板を加熱して瞬時に水分を蒸発させながら塗布する等）が必要である場合を「×」、粘度が高く、塗布が困難であった場合を「−」とした。
【００５９】
＜加温による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−＞
表面粗さＲａが０．０２〜０．０７μｍ程度の２ｃｍ×５ｃｍの金属板（ステンレス板：ＳＵＳ３０４、銅板、アルミニウム板）を準備した。次いで、金属板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を１１０℃で１時間乾燥させ、加温乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、塗布膜にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
【００６０】
＜加温による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属角棒の角部に塗布膜形成−＞
０．１Ｒ程度の角部を有するステンレス角棒（ＳＵＳ３０２）を準備した。次いで、ステンレス角棒の角部を含む表面に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を１１０℃で１時間乾燥させ、加温乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。角部における塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、角部における塗布膜に一部剥がれが確認された場合を「△」、角部全体に塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
【００６１】
＜強制加熱による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−＞
表面粗さＲａが０．０２〜０．０７μｍ程度の２ｃｍ×５ｃｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を１２００℃のバーナー火炎で炙ることで強制的に乾燥させ、バーナー乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、塗布膜にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
【００６２】
＜塗布膜の表面凹凸−金属板の平面部に塗布膜形成−＞
表面粗さＲａが０．０２〜０．０７μｍ程度の２ｃｍ×５ｃｍの金属板（ステンレス板：ＳＵＳ３０４、銅板、アルミニウム板）を準備した。次いで、金属板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を１００℃で１時間乾燥させた。乾燥後の塗布膜表面の凹凸状況を目視にて観察した。塗布膜の表面全体が滑らかであり、目立った凹凸が見られなかった場合を「○」、塗布膜の表面の一部に凹凸が見られた場合を「△」、塗布膜の表面全体に凹凸が見られた場合を「×」とした。
【００６３】
＜塗布膜の焼き付け時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−＞
表面粗さＲａが０．０２〜０．０７μｍ程度の２ｃｍ×５ｃｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４）を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を１１０℃で１時間乾燥させた。次いで、塗布膜を６００℃で１時間加熱し、ステンレス板の表面に塗布膜を焼き付け、コーティング層（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を形成した。そして、コーティング層におけるひび割れの状況を目視にて確認した。コーティング層にひび割れがなかった場合を「○」、コーティング層にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、コーティング層の剥がれが見られた場合を「×」とした。
【００６４】
＜コーティング層の急加熱・急冷時の耐ひび割れ性−金属板の平面部にコーティング層形成−＞
上記と同様にして、ステンレス板の平面部上にコーティング層（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を形成した。次いで、この試験体を、１０００℃に調温した炉に直接入れ、２０分後に取り出して空冷した。その後、コーティング層における急加熱・急冷によるひび割れ性の状況を目視にて確認した。コーティング層にひび割れがなかった場合を「○」、コーティング層にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、コーティング層の剥がれが見られた場合を「×」とした。
【００６５】
＜コーティング層の鉛筆硬度−金属板の平面部にコーティング層形成−＞
上記と同様にして、ステンレス板の平面部上にコーティング層（膜厚０．１〜０．５ｍｍ）を形成した。次いで、鉛筆（Ｂ〜９Ｈ）を用いてコーティング層の表面を削り、鉛筆硬度によりコーティング層の密着性を調査した。具体的には、鉛筆でコーディング層の表面を削り、傷が発生した直前の硬度を測定した。
【００６６】
表１〜表８に、各試料のコーティング液における各成分の配合割合、コーティング液及びコーティング層の評価結果をまとめて示す。なお、試料２については、コーティング液の塗布を５回繰り返し行うことにより、塗布膜の膜厚を１ｍｍ程度とした試料２−２を別途作製した。
【００６７】
【表１】
2018178048.tif 000002
【００６８】
【表２】
2018178048.tif 000003
【００６９】
【表３】
2018178048.tif 000004
【００７０】
【表４】
2018178048.tif 000005
【００７１】
【表５】
2018178048.tif 000006
【００７２】
【表６】
2018178048.tif 000007
【００７３】
【表７】
2018178048.tif 000008
【００７４】
【表８】
2018178048.tif 000009
【００７５】
表１は、単一のセラミックス繊維を用いてコーティング液を作製した例を示したものである。表１によれば、次のことがわかる。平均繊維長が６０μｍ以下である短繊維の第１セラミックス繊維を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することが困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も悪い。一方、平均繊維長が６０μｍ超である長繊維の第２セラミックス繊維を使用することにより、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくなり、また、金属部材に対するコーティング液の塗布性も向上する。但し、平均繊維長が６０μｍ超である長繊維の第２セラミックス繊維だけでは、塗布膜の表面に表面凹凸が生じやすい。なお、金属部材の平面部へコーティング層を形成した場合には、セラミックス繊維の平均繊維長に関わらず、急加熱、急冷によるコーティング層のひび割れを抑制することができる。このように、単一のセラミックス繊維を使用したコーティング液では、上述した課題を同時に解決することができない。また、表１に示されるように、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れ抑制効果は、セラミックス繊維の平均繊維長６０μｍを境にして生じている。この表１の結果から、平均繊維長６０μｍ以下の短いセラミックス繊維と平均繊維長６０μｍ超の長いセラミックス繊維とを組み合わることにより、上述した課題を同時に解決することができるとの知見が得られた。
【００７６】
表２は、短繊維の第１セラミックス繊維と長繊維の第２セラミックス繊維とを組み合わせることなくコーティング液を作製した例を示したものである。表２によれば、次のことがわかる。球状粒子を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することが困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も、球状粒子の含有量が少なくなると急激に悪くなる。球状粒子と長繊維の第２セラミックス繊維とを組み合わせた場合、コーティング液の塗布性を改善させることができたが、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することはやはり困難であった。また、短繊維の第１セラミックス繊維を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することは困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も悪化しやすかった。また、球状粒子と短繊維の第１セラミックス繊維とを組み合わせた場合、平面部におけるひび割れを抑制することができたが、角部での塗布膜のひび割れを抑制することはできなかった。このように、球状粒子のみ、球状粒子と長繊維の第２セラミックス繊維との組み合わせ、短繊維の第１セラミックス繊維のみ、球状粒子と短繊維の第１セラミックス繊維との組み合わせでは、上述した課題を同時に解決することができない。
【００７７】
表３は、短繊維の第１セラミックス繊維と長繊維の第２セラミックス繊維とを組み合わせてコーティング液を作製した例を示したものである。表３によれば、次のことがわかる。短繊維の第１セラミックス繊維と長繊維の第２セラミックス繊維とを併用することで、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することでき、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができ、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができることが確認された。また、短繊維の第１セラミックス繊維及び長繊維の第２セラミックス繊維の平均繊維長は、６０μｍを境にして、互いにより離れていた方が、効果が得られやすいこともわかる。また他にも、長繊維の第２セラミックス繊維を加えた場合に、第２セラミックス繊維の含有量を、第１セラミックス繊維の含有量よりも少なくすることで、金属部材に対する塗布性の向上効果を確実なものとすることができた。また、第１セラミックス繊維及び第２セラミックス繊維に加えて球状粒子を使用した場合でも、上述した効果が得られることが確認された。この場合、第１セラミックス繊維の含有量を、水１００質量部に対して１０質量部以上とすることで、コーティング液に球状粒子が添加された場合でも上述した作用効果を確保しやすかった。なお、コーティング液における第１セラミックス繊維の含有量が、水１００質量部に対して３００質量部を超えると、第１セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、第１セラミックス繊維の含有量は、第１セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、３００質量部以下とすることが好ましい。また、表３には掲載されていないが、コーティング液における第１セラミックス繊維及び球状粒子の合計含有量が、水１００質量部に対して３００質量部を超えると、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、球状粒子の含有量は、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、２９０質量部以下とすることが好ましい。また、表３には掲載されていないが、塗布膜の膜厚を増加させた試料２−２は、塗布膜の膜厚の増加により、コーティング層の鉛筆硬度が２Ｈに低下したものの、各耐ひび割れ性を含めた他の特性については試料２と同様の結果が得られた。このことから、コーティング液を何度も塗り直しした場合でも、上述した課題を同時に解決することができるといえる。
【００７８】
表４は、コーティング液における長繊維の第２セラミックス繊維の含有量を変化させた例を示したものである。表４によれば、次のことがわかる。コーティング液における第２セラミックス繊維の含有量が、水１００質量部に対して１５質量部を超えると、第２セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、第２セラミックス繊維の含有量は、第２セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、１５質量部以下とすることが好ましい。また、０．１Ｒ程度の角部を有する金属部材の角部を含めてコーティング液を塗布する場合、第２セラミックス繊維の含有量を、水１００質量部に対して０．１５質量部以上とすることで、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れ抑制を確実なものとしやすくなる。なお、金属部材が０．１Ｒよりも緩やかな角部を有する場合には、０．１５質量部未満の添加量であっても、角部でのひび割れ抑制効果を発揮できるものと考えられる。
【００７９】
表５は、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量を変化させた例を示したものである。表５によれば、次のことがわかる。コーティング液が膨潤性粘土鉱物を含む場合には、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができた。なお、表５には掲載されていないが、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量が、水１００質量部に対して４質量部を超えると、コーティング液がゲル化し始める傾向が見られた。そのため、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量は、上記効果を確実なものとする観点から、水１００質量部に対して３．５質量部以下とすることが好ましい。
【００８０】
表６は、コーティング液における球状粒子の粒径を変化させた例を示したものである。表６によれば、次のことがわかる。コーティング液に任意に添加可能な球状粒子は、メジアン径が６０μｍ以下であれば、粒径を変化させた場合でも、特に大きな特性の変化は見られなかった。なお、表６には掲載されていないが、球状粒子のメジアン径が６０μｍを超えると、コーティング液の分散性が低下する傾向が見られた。また、塗布膜の平滑性を低下させるおそれも考えられる。そのため、球状粒子のメジアン径は、６０μｍ以下とすることが好ましい。
【００８１】
表７及び表８は、コーティング液における球状粒子として、アルミナ粒子以外の他の粒子を添加した例を示したものである。表７及び表８に示されるように、コーティング液にいずれの球状粒子を添加した場合でも、特段、問題が生じることはなかった。
【００８２】
（実施例２）
上述した実施例１で調製した一部のコーティング液を用い、以下の確認試験を行った。
【００８３】
＜溶融金属による金属部材の溶損抑制効果の確認＞
試料２、試料６のコーティング液を棒鋼（円柱状）にそれぞれ塗布し、各塗布膜を乾燥後、６００℃で焼き付け、各コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記棒鋼とを８００℃の溶融アルミニウム（ＡＤＣ１２）に浸漬し、モーターの駆動力にて８時間撹拌した。次いで、溶融アルミニウムから上記試験体と上記棒鋼とを取り出した後、水酸化ナトリウム溶液を用いて、付着したアルミニウムを除去した。次いで、目視して、溶融アルミニウムによる溶損の有無を調査した。
【００８４】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった棒鋼には、溶損跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体の棒鋼には、溶損跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融金属による金属部材の溶損抑制に効果があることが確認された。
【００８５】
＜溶融塩による金属部材の浸食抑制効果の確認（１）＞
試料６のコーティング液をステンレス板（ＳＵＳ３０４）に塗布し、塗布膜を乾燥後、塩化ナトリウム及び塩化バリウムの混合物を溶融させてなる溶融塩からの予熱を利用して塗布膜を焼き付け、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記ステンレス板とを、上記溶融塩に１時間浸漬した。次いで、溶融塩から上記試験体と上記ステンレス板とを取り出した後、付着した溶融塩を除去した。次いで、目視にて、溶融塩による浸食の有無を調査した。
【００８６】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかったステンレス板には、錆などの浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体のステンレス板には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融塩による金属部材の浸食抑制に効果があることが確認された。
【００８７】
＜溶融塩による金属部材の浸食抑制効果の確認（２）＞
試料６のコーティング液をステンレス板（ＳＵＳ３０４）に塗布し、塗布膜を乾燥後、６００℃で塗布膜を焼き付け、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記ステンレス板との表面に、塩化ナトリウム及びフッ化ナトリウムを載せ、そのまま６００℃で１時間加熱した。次いで、付着した塩を除去した。次いで、目視にて、溶融塩による浸食の有無を調査した。
【００８８】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかったステンレス板には、錆などの浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体のステンレス板には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融塩による金属部材の浸食抑制に効果があることが確認された。
【００８９】
＜熱環境下での金属部材の酸化抑制効果の確認＞
試料６のコーティング液を銅板に塗布し、塗布膜を乾燥させた。上記乾燥後、塗布膜を形成した銅板を、４００℃で１時間加熱し、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記銅板とについて、酸化による重量変化を調査した。
【００９０】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった銅板には、酸化による重量の増加が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体の銅板には、酸化による重量の増加が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、熱環境下での金属部材の酸化抑制に効果があることが確認された。
【００９１】
＜セラミックス部材の熱収縮抑制効果の確認（１）＞
試料２のコーティング液を、リフラクトリーセラミックスファイバーからなる成形体（５ｃｍ×５ｃｍ×１０ｃｍ）に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体を、１５００℃で２４時間焼成し、コーティング層を有する耐火物を得た。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、焼成後、焼成前後の寸法から加熱線収縮率を算出し、熱収縮の状況を調査した。
【００９２】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物の加熱線収縮率は、５．４％であった。一方、コーティング層を形成した試験体の耐火物の加熱線収縮率は、１．９％であった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の熱収縮抑制に効果があることが確認された。
【００９３】
＜セラミックス部材の熱収縮抑制効果の確認（２）＞
試料２のコーティング液を、生体溶解性ファイバーからなる成形体（５ｃｍ×５ｃｍ×１０ｃｍ）に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体を、１１００℃で２４時間焼成し、コーティング層を有する耐火物を得た。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、焼成後、焼成前後の寸法から加熱線収縮率を算出し、熱収縮の状況を調査した。
【００９４】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物の加熱線収縮率は、２．８％であった。一方、コーティング層を形成した試験体の耐火物の加熱線収縮率は、１．８％であった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の熱収縮抑制に効果があることが確認された。
【００９５】
＜セラミックス部材の耐食性向上効果の確認＞
試料２のコーティング液を、リフラクトリーセラミックスファイバーからなる成形体（１０ｃｍ×１０ｃｍ×２ｃｍ）に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体と、塗布膜が形成されていない成形体との表面に、金属スケール（ＦｅＯ）を直径２〜３ｃｍとなるように薄く広げて載せ、そのまま１４００℃で３時間加熱した。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、金属スケールによる浸食の有無を調査した。
【００９６】
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物には、金属スケールによる浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した耐火物には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の耐食性向上に効果があることが確認された。
【００９７】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。