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「セラミック革命！～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～」 PDF
セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 会 社 概 要 • • • • • • • • • 会社名； オーセラ株式会社 本社； 大阪市淀川区(最寄駅：JR新大阪駅) 工場； 兵庫県加古郡(神戸の西) 加工工場； 愛知県瀬戸市（数社） 設立； 1990／5 (本事業は1999年から基礎実験開始） 資本金； 2億3980万円（現在） 株主構成； ＶＣ数社、化学会社1社、個人株主多数 研究開発拠点；京都大学化学研究所、大阪府立大学大学院 取得（審査中含む）特許； チタン酸アルミニウム系セラミックス関連 国内外多数 オーセラ⇒研究開発型ベンチャー OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 京都大学との共同研究開発の経緯について 共同研究開発 2000年4月～ オーセラ 先端知識・研究ノウハウ・実験設備 機能性発現機構解明 高機能化 京都大学 化学研究所 横尾研究室 レコジット発明 特許化 市場開拓・実用化 低熱膨張性セラミックス 2003年8月ごろから商品化検討開始 ルツボ・セッタ－ 排ガスフィルタ－ 宇宙・航空機部材 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション レコジット開発のねらい 耐熱／高強度材料 緻密なセラミックス ＝ 高強度であるが、熱衝撃に弱い。 アルミナ：2000kg重/cm2, CTE=8.0×10-6/K ΔT=200℃～300℃で破損 ジルコニア：1800kg重/cm2, CTE=12.0×10-6/K 耐熱衝撃性(ΔT)は大きければ大きいほど長寿命 チタン酸アルミニウム RECOXIT開発のねらい 融点1860℃、900℃～1280℃で熱分解 実用十分な強度 コージェライト 融点1400℃、1300℃以上で軟化 優れた耐熱衝撃性 優れた熱安定性 熱的安定性に乏しい 耐熱衝撃材料 低熱膨張性(多孔性)セラミックス ＝ 熱衝撃に強いが、低強度。被焼成物と反応しやすい。 チタン酸アルミニウム：100kg重/cm2, CTE=0.8×10-6/K 物理的衝撃で簡単に破損 コージェライト：150kg重/cm2, CTE=1.8×10-6/K クラックの伸展が早い 構造材として必要な曲げ強度 OHCERA ＞ 200kg重/cm2 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ OHCERA オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 大阪府立大学 大学院工学研究科 教授 高橋雅英 京都大学化学研究所 教授 横尾俊信 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション RECOXITセラミックス～技術説明 チタン酸アルミニウム（Al2TiO5=AT）の特性 【長所】 耐熱性 耐熱衝撃性 （小さい熱膨張係数） 【短所】 低い実体強度 熱分解温度域を持つ （850～1280℃） Material Design 改良型ATセラミックス『RECOXIT』は、 これまでのATセラミックスが持つ２つの欠点を克服し、 更に焼結性、成形性、加工性においても実用的な改善を 成している。 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション ①RECOXITの物性について RECOXIT ＝ 10～20μm Density RECOXIT Density （g/cm3） plain-AT RECOXIT = 3.4 plain - AT ＝ 30～50μm plain - AT = 3.1 10μm RECOXIT： 緻密な結晶粒の焼結体 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション Mechanical strength Dilatometery curves 3-point bending strength (MPa) 60 RECOXIT RECOXIT 50 plain - AT Heating (10 K/min) 40 30 plain - AT 20 Cooling (10 K/min) 10 C 0 1350 1400 1450 1500 Sintering temperature (C ) 1550 Thermal expansion coefficient ( 10-6 K-1) RECOXIT R.T. 600C 0.5 R.T. 800C 1 .0 plain-AT ≒ 0.2 0.7 RECOXIT： 機械的強度が高く、熱膨張係数が小さい OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション Thermal decomposition resistance RECOXIT showed no sign of decomposition even after heat treatments at 1000, 1100, and 1200C for 300 hours. RECOXIT No decomposition plain - AT Decomposed into Al2O3＋TiO2 Time dependence of residual Al2TiO5 content a (%) up to 300 hours. The residual Al2TiO5 content a (%) in the annealed samples was obtained from the specific intensity of the reflections Al2TiO5(023), Al2O3 (104) and TiO2(110) by measuring the corresponding XRD peak area. OHCERA Al2 TiO5 tends to decompose into Al2 O3 and TiO2 at temperatures from 800 to 1280C. 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 熱分解温度域 Temperature (℃) 1854 1814 1679 生成温度 1380 C 1280 C ATの分解温度域（850～1280℃） 850 C OHCERA Al2O3＋TiO2 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 熱分解温度域 Temperature (℃) 1854 1814 1679 生成温度 1380 C 1280 C ATの分解温度域（850～1280℃） 850 C OHCERA 1225 C Al2O3＋TiO2 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 熱分解温度域 Temperature (℃) 1854 1679 1814 1280 C 生成温度 1225 C 850 C RECOXITは熱分解温度域がない OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション ②RECOXITの特徴について Erosion test Gas Heater : Arc Heater Gas Temp. : 1700C 1900C Gas Speed : 1000m/s (Mach 3) Air Pressure : 0.5 Torr at R.T. 4 Torr at 1800C 【試験内容】 : 1. 1800C、1時間連続照射 Measured at JUTEM 試験後のRECOXIT 2. 1800C、１分照射 – 400 600Cまで急冷 50回繰り返す 3. 1200C、2時間連続照射 – 室温まで急冷 4回繰り返す Erosion test : 航空機、ロケットのエンジン 部材の熱損傷を調べる試験 RECOXITは、高温(1800 1800C)、高速 (Mach Mach 3)ガス気流中に曝露されても 熱衝撃によるクラックが発生しない OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 各素材サンプルのエロージョン試験前後の様子 Al2O3 (white) Before Al2O3 (grey) Before After ZrO2 After Al6Si2O13 cracking cracking Before OHCERA After Before After 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション Thermal shock resistance 1200C Thermal fatigue resistance Pristine sample ×300 900C ⇔ 室温 After 500 cycles ×300 500回の繰り返し 表．熱疲労試験前後の特性 0C Piece size of 50 10 10 (mm) ＜1200℃からの急冷試験＞ 熱衝撃によって、検体に亀裂 の発生は見られなかった。 OHCERA 試験前 試験後 機械的強度 [MPa] （標準偏差） 30.4 (±0.8) 37.5 (±1.5) 熱膨張係数 [ 10-6 K-1 ] (R.T.～900C) 1.7 1.9 寸法の変化率 - 0.64 ～ + 0.58 [%] ＜500回の熱疲労試験（900℃～室温）＞ 検体にクラック発生や物性値の劣化はなかった。 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション レコジットの優位性 優 RECOXIT 理想的なセ ラミックス 耐熱衝撃性・耐熱疲労性 チタン酸アルミニウム 炭化ケイ素 コージェライト 窒化ケイ素 (酸化の危険性有り) ムライト 相反する特性 ジルコニア アルミナ 機械強度 OHCERA 高 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション ③まとめ RECOXITの特性： ATの欠点を克服した耐熱性/耐熱衝撃性セラミックス ① 耐熱性に優れる ② 耐熱衝撃性に優れる ③ 機械的強度が従来ATよりも高い ④ 熱分解耐性に優れる 更に、レコジットは様々な成形加工に適応でき、 特に高温での使用治具へ応用される。 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション RECOXITセラミックス～製品用途 レコジット成形品例① （プレス成形） － セッター／コウ鉢 □150×7t □300×10t □320×95H □165×60H OHCERA □270×75H 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション レコジット成形品例② （鋳込み成形など） － るつぼ・ボート・丸コウ鉢 外径Φ20×10H 外径Φ24×25H 15×40×10H 50×152×24H 外径Φ56×55H 焼成ジグなどへの用途展開 OHCERA 外径Φ148×180H 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 成形加工例③ （CIP成形） － パイプ パイプ概寸（mm） 大 Φ70×Φ35×500Ｌ 中 Φ35×Φ20×400Ｌ 小 Φ25×Φ10×310Ｌ ①ロータリーキルン ②タンマン管 ③溶融金属スラグの温度計保護管 などの用途展開を期待している OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 成形加工例④ （成形および後加工） リング形状 ネジ受け 熱電対用２穴絶縁碍子 パン形状 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション ーRECOXIT材料と製品の商流ー 素材開発の基礎的なステージ を終え、アプリケーションへ 材料(Material) オーセラ 工場 （100t/年） 顧客(Use) 成形品 加工(Process) 粉体 ﾗｲｾﾝｽ 溶融金属 (非鉄・レアメタル) Liイオン電池の を取扱うメーカー 正極材製造 メーカー 高温焼成を 行うメーカー P1社 P3社 電子部品 材料の 製造メーカー 成形品 P2社 加工メーカーの協力のもと で共同開発を進め、製品 アイテムを揃えた OHCERA 化学品製造 メーカー 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション - RECOXIT® 粉体を使った成形例 レコジット®を使用するメリット 優れた耐熱衝撃性 匣鉢・セッター 様々な形状 ① 急熱・急冷による焼成工程の タクトタイムを削減 ② 従来の耐火物よりも長寿命 温度計保護管 OHCERA 産廃量を削減し、 トータルコストと環境負荷を低減 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション アルミニウム溶解炉用測温計セラミックス保護管 ◆材質：改良型チタン酸アルミニウム(ﾚｺｼﾞｯﾄ) レコジット製保護管の特長 ◆耐熱衝撃性に優れている ΔT=1000℃に耐え、セラミックス管の予熱が不要 ◆アルミニウム溶湯へのコンタミがほとんどない Al-4%Mg合金溶解時、溶湯汚染量ごく僅か ◆緻密質であり、アルミニウム溶湯と濡れにくい 溶融アルミニウムと濡れにくく、酸化物が付着しにくい 耐蝕性に優れ、長寿命 レコジット製保護管サイズ ◆Φ28×Φ16×800L ◆Φ26×Φ17×800L ※任意のサイズにも対応可能、ご相談ください。 販売代理店 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 ＤＰＦ ＤＰＦ素材として必要とされる耐熱衝撃 性、耐熱性等の条件をクリア。 住友化学株式会社様へライセンス供与。 日本経済新聞 2010年11月26日 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション セラミックス革命！ ～金属溶解用ルツボから航空宇宙材料まで～ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ ☤ オーセラ会社概要説明 RECOXITセラミックスの技術説明 RECOXITセラミックスの製品用途 次世代DPF素材RECOTHERMの紹介 航空宇宙材料への適用 今から起業される方へひと言 オーセラ株式会社 代表取締役社長 福田匡洋 OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション 本日はありがとうございました RECOXIT OHCERA 水都大阪・水魚の交わりIGCベンチャーセッション