Сырьем для производства керамических пенофильтров служит гибкий гидрофильный пенопласт с открытыми порами, содержащий множество взаимосвязанных пустот, окруженных сеткой из этого же гибкого пенопласта. К типичным материалам, которые можно использовать, относятся полимерные пены, такие как полиуретановые пены, а также целлюлозные пены. Как правило, можно использовать любую горючию органическую пластическую пену, обладающую эластичностью и способностью восстанавливать свою первоначальную форму. Пена должна сгорать или улетучиваться при температуре ниже температуры обжига используемого керамического материала. Кроме того, для обеспечения необходимой фильтрующей поверхности следует использовать пенопласт с плотностью от 5 до 100 пор на дюйм. Разумеется, размеры пеноматериала могут варьироваться в зависимости от желаемого размера конечного фильтрующего материала.
Как правило, состав используемой водной керамической суспензии зависит от требуемых свойств керамического материала, предназначенного для фильтрации выбранного металла. Структура и/или механическая прочность конечного продукта должны обладать достаточными свойствами, чтобы противостоять химическому воздействию конкретного расплавленного металла и выдерживать определенные высокотемпературные условия. Кроме того, суспензия должна обладать высокой текучестью и представлять собой водную суспензию керамических материалов, предназначенных для использования в фильтрах. Типичные керамические материалы, которые могут использоваться, включают оксид алюминия, оксид хрома, оксид циркония, оксид магния, диоксид титана, диоксид кремния и их смеси. Предпочтительный керамический материал содержит от 40 до 95% Al₂O₃; предпочтительно содержание Al₂O₃ составляет 50%; от 1 до 25% Cr₂O₃; от 0,1 до 12% бентонита; от 0,1 до 12% каолина; и от 2,5% до 25% агента воздушного затвердевания. Согласно настоящему изобретению, добавка из керамического волокна вводится в керамическую суспензию и диспергируется в ней с помощью высокоинтенсивного смесителя. Было установлено, что добавление в суспензию более 5% по массе керамического волокна может привести к агломерации волокон, в результате чего невозможно добиться хорошей диспергируемости. Кроме того, было установлено, что для значительного повышения прочности необходимо добавить не менее 1%. В идеале количество добавки предпочтительно превышает 1,5%.
Процесс производства керамических пенофильтров
Готовится водная керамическая суспензия с добавками керамического волокна, после чего пенопласт пропитывается этим материалом с целью покрытия им волокнистого полотна и практически полного заполнения им пустот. Затем пропитанный материал сжимают, пропуская его через заданный валок, так чтобы предпочтительно удалить около 80% суспензии, а остаток равномерно распределить по всему пеноматериалу, предпочтительно таким образом, чтобы некоторые отверстия были равномерно заблокированы для увеличения количества изгибов и извилинок. Затем покрытый пенопласт сушат и нагревают, сначала для выжигания гибкого органического пенопласта, а затем для спекания керамического покрытия, получая таким образом расплавленный керамический пенопласт с множеством взаимосвязанных пустот, который встроено в структуру гибкого пенопласта или окружен сеткой из расплавленной керамики. Керамические волокна выступают из стенок расплавленной керамики, создавая тем самым ворсистую поверхность на порах керамический пенопластовый фильтр, что, как правило, повышает эффективность фильтрации расплавленного металла.
