平成昂年度 研究報告 太分県工業試験場

イ 金網ヨ匝ティンダセラミックメッシュの開発

機械部 吉 浦 洋 ン之笥 概 要
セラミックコーティングにほ、金属表面に有機及「…… 皿冊〉Ⅷ▲
設
計

び無機等の接着剤による接合法、焼ばめ法、鋳く、るみ法などの機械的接合法、ろう付け法によるメタラ

沌二重三車重］正方形、良方形、丸型、筒型等②金 村 の 楕

有機溶剤による掛け流しイズ法、反応や拡散等による固相接合法等多種多様な方法がある。特に最近研究されている傾斜機能性をもたせた高圧固相接合法等もある。このように金コロイグルシリカ（30％Sl口。）

属砂セラミックスの多くの接合法があるにもかかわ③巨亘≡≡三∃らず広く適用されていない現状として、高温構造部④忘て嘉＝㌃；1」ジルコンフラワー

6Dmeshのジルコンサンド（流動床）材への適用に対し、十分なる接合強度が得られるプ

コロイダ／レシリカ（30％SlOヮ）以後のバック コーティ ング 十ムライトフララー（ジルコンサンド）⑦⑧

密着力を上げることによって多方面への利用をはか⑥

コmティングし、乾燥、焼成によって強度を高め、﹁を用いてその表面にセラミックス材をメッシュ伏に6〜7回繰り返す

今回叡り紺んでいる研究ほ金網及び発泡ウレタン

35Dc、温度50％の自然観曝（220c）﹁

ロセスが確立されてないことが上げられる。

5わmesh以上のムライトサンド＋→▼椚「燥35eC、湿度50％の自然乾燥m¶Ⅶ冊ることを目的とする。

⑨摩終コーティング

2 実験方法粘性の低いコロイグルシリカ
十ムライトフラワー⑬摩 終 乾 燥2 尽夜の自然乾燥（24時間）

2．1金網虻セラミックスコーティング

図1ほセラミックスのコーティング方法及ひ評価」

魅1焼600〜8000cで5時間の焼成「−W

方法について示す。

⑫癌

忘卜豚舶及び肉眼検査

まず金網を設計どおりに製作し、表面を清浄にする。セラミックス材では、ジルコン系、ムライト系㌔㌣町を1：4の割合で混合L、泥柴とした後界面活﹂通気性とLて用いるコロイダルシリカに対しジルコンプラ

萱吸着極東金属等シリか系を用いる。泥栄の作成には、バインダw柑

気率∃番肉

れ眼等検査性剤を添加Lて濡れ性を付与する。
濡れ性を付与した泥欒セラミックスに金網を浸漬して引き上げ、泥豊セラミッ

国領 セラミックヨ叫ティング方法及び評価

クスが乾燥iノない閲に締結セラミックスを振り掛けて乾燥し、再度濡れ性を考慮して3000c〜8わ0℃までをゆっくり昇温する。

を付与した泥栗セラミックスに浅漬して引き上げる。

昇温から冷封jを経て、吸着性、通気性、ワレ等につ最終憾は表面のゲラツキを防止し、強度の向上をはいて評価する。

かる意味で泥柴のみに浸潰する。最終卓二程の乾燥で2．2実験に使用するセラミックスの物性は、一昼夜完全に乾燥後、焼成の工程に移る。焼成工程では、金属の変態点及びセラミ ックスの変態点28

表lは、コロイダルシリカ（を二〕産化学のスノu一テックス）の物性値を示す。

平成格年度 研究報告 太分県工業試験場

蓑1 バインダ叩剤の物性値¶Ⅶ

粒子径「頂＝軒†香車膏索宵「恵「藻煎吾て（Eゴ産化学）SlO宝

仙1聖上h準1」ん仙ヱ空色．！警三

0・6以下 L二二ニュ竺L竺二三L⊥「¶」二 9苦】≧5ロ男吉≡。漂警警デ
ゝWHW■T右ニ㌻丁〔〟i℃）

外観

0 透明性乳白色．5〜10．5

衰2 スラリ鼎材として用いるプラワ鱒の化学成分及び特性値
酸消費螢

化 学 成 分 （％）
Zrし）2

SiO2（％） （％）T（％）＋¶⊥⊥⊥冊Ⅳ＋wm∴冊⊥

66．i632．58

ムライトCaO、‡＼1gO

45．80

1ジルニ了ン

弓 Fe20ヱ きiO2粒PH≦ Ai203mi／5r）g

mesh％〔％）

り．30

皿肌＋w

6．9
6．51．35表3 スタッコ材に用いられるサンドの経度鎗布及び特性値「「【山劇…VW〟∨Ⅳm〟「仙仙仙肌〉品」品

真比重と†g．1〔JSS

サト品 名ジルコン〔％）」」ムライト（％）10．5

表名 スラリm親告割合及び適性粘度
使用量

備（％）

考料材′〉第2層コwト用スラE」岬トヾックアップコート用スラリー仙仙」一、・、皿仙〟ス ノ ー テ ッ界面

活川0

ク ス 3り iO 性 剤 ェット） 0．0 5〜0．Oi．

0．005〜0．01＝ビク タ ーウ
ジ ル コ ン フ ラ ワ

添加調合3〜4時間後から使用

ムライトプラ（＃350）甘（ザーンカップ粘度計如．5）330′〈）380冊」

250 3（ト〉40秒 1 約

SiO2ほこ30〜31％含有し、透明な乳自色である。

ンカップ粘度計5号を使農した。

義2ほ、スラリ脚材としてj誓いるフラワ山一の特性

2．3発泡ウレタン樹脂のセラミ ックコ…ティング値を示す。ジルコン系ではZrO2（66％）、Sl〔う2（33

図2は発泡ウレタン樹脂の表蘭にセラミックをコ血％）を含有し、ムライトはSiし）2（45％）、A‡20z

ティンダし、乾燥後焼成してセラミックメッシュを〔48％）等含有する。

製造する方法である。

義3は、スタッコ材として描いるサンドの粒度分

金網コーmティンダと異なり、初期強度が嘉雲く成形布を示す。ジルコン系では50〜70メッシュをピ岬ク

首二程でほ容易に変形するが逆に任意の形状も容易でとし、ムライト系でほ18〜2わメッシュをピー一夕とすある。
セラミ ックにほ、ジルコン、ムライト、吾妻‡そう上る。
表4は、泥梁として描いる適性な調合割合と適性等を用いバインダ岬にはコロイダルシリカを用いて粘度を示す。＝プロイダルシリカ打消に刻し、ジルコ粘性を調整後界面活性剤を添加する。・方発泡ウレ

ンフラワ岬は3〜4倍添加する。また、濡れ性を付タン樹脂を ム定の形状に切断し、先に調整した泥祭与するため界面活性剤を添加L、粘度調整にはザ岬

セラミックス輝に浸活し垂れ落ちるのがたまるのを29平成埼年度 研究報告 大分県三業試験場≡ 発泡ウレタン樹脂 堅堅⊥
挙党泡倍率
巨＝重過率

図3ほセラミックスの焼成温度とクラックの発生

セラ ミ ソク材料する温度域を示したものである。用いた金網は0．5シルコン
ヨ コロイグルシリカ
書 ムライト
珪そう上等mの線経で1冒の編目開きが12m戒で90mmx75mmの形状である。金網の種類は①亜鉛メッキを施した金術㌧w¶．，〝【（通常の金網）、②亜鉛メッキの上からアルミニウムせセ ラ ミ ック コ ー テ ィ ン グをコーティングした金網（鉄の素材にアルミニウム目的の積層厚み「；；了こ言；丁三∨言γ㌫示

しくり返し姦三三主‡三≡て芸三［：：ゴをコーティングして焼成すると鉄とアルミの金属問化合物が形成し、耐腐食性が向上するために実験用素材とした）にセラミックスをコーティングし、焼成温度を変化させた時のクラック発生率について調査した。また、セラミックス材はジルコンフラワw

一「ん品ム〃品ん山ん一ん品
皇焼卜仙〟肌皿〟山肌川ん一皿皿一＋コロイダルシリカの泥祭にスタッコ材として、ジ成ルコンサンド及びムライトサンドを用いた。また、

温度（850〜9000c）
時間（8時間）焼成のパタ岬ンについては、常温から600℃までは3〜4時間要し、600℃以上jOOOOcまでも同程度の時間を要して昇温した。
その結果、600ロCではコーティング厚みに対するクラックの発生率をみると、亜鉛メッキを施したセラミックスはコ血ティング厚さにかかわらず0％であるのに対し、アルミをコ岬ティングした金網でほ、セラミックコーティングが薄い程割れが発生してい図2 発砲ウレタンによるせラミッタメッシュる。この理由として、金属表面のアルミの膨張量が待って乾燥する。乾燥後再度泥奨セラミックスに浸大きく、その膨張量を吸収するだけのセラミックス潰して乾燥する。この工程を数回繰り返して一定のの厚みがないためである。

厚みを確保後完全に乾燥して焼成工程に移る。焼成

更に8000cでは、亜鉛メッキだけの金網では最小温度は3拙℃付近まで2〜3時間要してゆっく り昇

コーティング厚さが3mm程度のときユ0％程度のクラッ塩し、300つC〜iOOO℃までを3〜4時間要し昇温後ク発生率であるのに対し、アルミメッキを施した金炉冷する。冷却後取り出して評価試験に供する。

網は80％に達している。また、10000cでほアルミメッ

キの施した金締を使用したセラミックスほ、ほとん
3 実験結果及び考察

ど割れが発生するのに対し、亜鉛メッキのみの金網3．と セラミックスの焼成についてを使用したセラミックスは薄い部分でも50％以Fで＿ ＿＿∴一一雌めっき鯛へ醐1／／ノ︵汝︶掛せ群阜︑ハ′車へ

幣禦粍

ト・∴ ある。

一一・−

十Alコwティングノー／肝C
川000cm讐［甥 二ニニ ／このようにアルミをコ叩ティングした金網では、高温焼成するはどアルミの膨張量が大きく、更に1000℃域ではアルミが完全に溶融しているため、セ800Cc
600亡C

600nC」車＋∵し、． W」〝Ⅳ八 ∨冊Ⅳ⊥、Y γ′」Y「⊥¶〝」v lⅢ い〕0 9日 捌） 7〔） 60 5（） 40 ニ川 2t） 〔〕ラミックスの割れ目から浸み出ているのが観察される。従ってセラミックスの内部が完全にポ岬ラスに〔3．5mm）なるためには、ユ0000cで3時間位の焼成時間を要す（セラミ ックス．ジルコンフラワー＋コロイダルシ1j力→ジルコンヤンド及びムライトサンド1層〜8層コーティング）

20％程度はクラックは発生する。ただし∴本実験に〔9南川j（7．血涙ほ．5mm）
整 畿 （呂㌻）ることから、5〜6mmのセラミックス厚さの場合はおけるクラックは微小であるため使用には差しっか区3 せラミッタス焼成温度とクラッタ発生率の関係

3〔きえない。

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3。2セラミックスメッシュの製造方法及び用途
写真1は、正方形及び亀の甲模様の金網を用いてジルコン系の泥発に浸潰し、ジルコンサンドをサンデングして厚みを整え、傾斜機能的に作成したものである。このような形状は、数枚使月∃してご適用に、また遠赤外線放射セラミックスをコーティングして乾燥用棚等使用範囲は広いと思われる。更に角型、筒型では、植物の栽培やロ通用、魚の巣床等多くの方面での使用が可能である。
このような形状のセラミックスメッシュを作成するには、金網をその形状に切断して、組み立てた後セラミックスをコーティングするため加工が容易である。
写真2は、前段でも触れたように▲部使用した
写真笥 各種形状のセラミックメッシュ

Fe−Zn山Al材の表面にセラミックスをコーティングして焼成し、その後切断してその断面を麒微鏡観察した状況である。写真から判断できるように鉄のセラミ ックス

素材とアルミとの間に金属間化合物が形成しており、この金属間化合物が腐食性が高い。山方セラミック
スとアルミとの間はアルミがセラミックスの間に差し込んだ状況を示す。
しかしこのアルミほ強度がなく、連続していないため強度面からは評価できない。
3．3セラミックスを用いた応用例について
図4はセラミックスを用いた水溶性切削液の性状を示したものである。機械加工時に用いられる切削金属問化合物

液は腐敗し易く、特に夏場は早いと言われている。

S S材

写真2 金属癒せラミッタスの差し込み状況
そこで本実験では、水溶性切削液（エマルジョン、ケミカルソリ。L＋叩】ション）車にセラミックスを浸漬して液状を調査した。
用いたセラミックスは別紙（1）に示すようにジルコンを主体としたものに銅の粉末を添加したもの、
0 1 2 3 7 1t 〕4 23 29 38 42 ろ過後
経過口数
Mm乳自ブランク 肌W…乳白メッシュ入り

透明プランタ 透明メッシュ入り

珪そう土を主体としたもの、その注そう董二に銅の粉末を添加したもの等5種類を用いた。
その結果、ケミカルソリニL岬ションはほとんど変化を認めないがエマルジョンの方ほ経過E二茎数と共に置4 せラミッタスを用いた水溶性切削液の性状PH値が低下した。そこで1ケ月半経過した時点でセラミックスの焼成した材料を粗相状として液をロ過したところPi‡値が復元した。このことからセラ
仙3卜晶仙

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ミックスを焼成すれば切削液は復元できることが判明した。
3．4発泡ウレタンによるセラミックスメッシュ

100×100×20（20mm）の正方形に切断した発泡ウ4．3 セラミックスの製造

各種形状のセラミックメッシュは金網を任意に加工すれば容易に成形でき、乾燥機、植物栽培床、ロ過用フィルター、魚の巣床等に使用可能である。

レタン樹脂、（0．03〜0、04g／cnデ）の表面にジルコン、4．4アルミニウムとセラミックスの接合界面Feル

ムライト、オリビン、エメリー、至圭そう土等のセラ

ZnAlの表面にジルコン系セラミックスをコーティミックス材をコーティングした。また、バインダー

ングし、乾燥、焼成後切断面の観察では、アルミニ材としてはコロイダルシリカで粘性を調整し、コーウムがセラミックス中に分散している。しかし接合ティングを行い一定の厚みとした。その結果比重の強度は低い。

高いジルコンが最も密着度が高く、焼成後の強度も4．5発泡ウレタン樹脂にセラミックスをコーティン高い。比重の軽い珪そう土が遅く、密着力も弱く焼グし乾燥後焼成する時樹脂が燃焼し多量のガスが発成後の強度も低い。他の材料はその中問位である。

生してセラミックスを割るため、ゆっくり昇温する

本実験については次回に詳細を報告する。

ことが重要である。

比重の重いジルコンは強度は高く、比重の軽い珪
4 ま と めそう土は強度が低い。

4．ユ金網の材質について

4．6水溶性切削液（エマルジョン、ケミカルソリュー◎Fe仙Zn∵−Al系を使用した金網へのセラミックスション）を用いてセラミックスを浸潰した結果、エコーティングでは、密着性耐食性は高いが膨張がマルジョンでは、PH値は下る傾向にあるがケミカ大きいためセラミックスの亀裂が多い。

ルソリューションでは変化は少ない。しかしセラミッ

邑FeZn系では、耐食性は劣るがセラミックスのクスを焼成し粒状にしたのちロ過して用いるとエマ亀裂は少ない。

ルジョンではpH値は復元する。

4．2セラミックスの焼成
6000cではほとんど亀裂は発生しないが高温にな

5今後の課題

るはど、亀裂は発し、セラミックスの薄い程亀裂発

5．1県産材として有望視されている遠赤外線効果の生が高い。また、アルミコーティングした金網への大きい鋼玉（ェメリー）を用いてセラミックメッシュ

セラミックスは亜鉛メッキに比較して格段に亀裂発のスタッコ材として用いて成形し、植物栽培用の苗生が大きい。

床、乾燥器用の棚等に応用する。
5．2重金属吸着用のセラミックスを配合し、産業用の廃液処理に応用する。

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