JP2006051625A - Manufacturing method of composite porous body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルタ、ガス拡散部材、放熱部材、吸水部材等に用いられる複合多孔質体を製造するのに好適な複合多孔質体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a composite porous body suitable for producing a composite porous body used for a filter, a gas diffusion member, a heat radiating member, a water absorbing member and the like.
多孔質体は三次元網目構造を有し、側部に開口する気孔が各方向に連通していることにより通気性、吸水性を有し、軽量で表面積が大きいという特性を有している。この特性を活かして、多孔質体はフィルタ、ガス拡散部材、放熱部材、吸水部材といった様々な用途に適用され、種々の装置に備えられている。
このような多孔質体は様々な方法により製造されるが、たとえば金属粉末を含むスラリーSを薄く成形して乾燥させたグリーンシートGを焼成することにより製造することができる。なお、スラリーSは、たとえばSUS316L等の金属粉末、有機バインダ(例えば、メチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロース)、溶媒(水)を混合したものであり、さらに必要に応じて、加熱処理により昇華あるいは気化する発泡剤(例えば炭素数5〜8の非水溶性炭化水素系有機溶剤(例えばネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン))や消泡剤(エタノール)等が添加される。
The porous body has a three-dimensional network structure, and has air permeability, water absorption, light weight, and a large surface area because pores opened in the side portions communicate with each direction. Taking advantage of this characteristic, the porous body is applied to various uses such as a filter, a gas diffusion member, a heat radiating member, and a water absorbing member, and is provided in various devices.
Such a porous body can be manufactured by various methods. For example, it can be manufactured by firing a green sheet G obtained by thinly forming and drying a slurry S containing a metal powder. The slurry S is a mixture of, for example, a metal powder such as SUS316L, an organic binder (for example, methylcellulose or hydroxypropylmethylcellulose), and a solvent (water). Further, the slurry S is sublimated or vaporized by heat treatment as necessary. An agent (for example, a water-insoluble hydrocarbon-based organic solvent having 5 to 8 carbon atoms (for example, neopentane, hexane, heptane)), an antifoaming agent (ethanol), or the like is added.
以下、図5に従い、多孔質体の製造方法について説明する。まず、スラリーSが貯蔵されたホッパ31から、ローラ32によって搬送されるキャリアシート33上にスラリーSが供給される。キャリアシート33上のスラリーSは、移動するキャリアシート33とドクターブレード34との間で延ばされ、所要の厚さに成形される。成形されたスラリーSは、さらにキャリアシート33によって搬送され、加熱炉35を通過する。そして、加熱炉35中で乾燥されることにより、SUS316L粉末が有機バインダによって接合された状態のグリーンシートGが形成される。
Hereinafter, a method for producing a porous body will be described with reference to FIG. First, the slurry S is supplied from the
なお、スラリーSに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート33上に延ばされた状態のスラリーSを、乾燥前に、高湿度雰囲気下にて加熱処理し、発泡剤を発泡させて発泡スラリーとしてから、乾燥処理を行ってグリーンシートGを形成する。
このグリーンシートGは、キャリアシート33から取り外された後、図示しない真空炉にて脱脂、焼成されることにより、有機バインダが取り除かれ、金属粉末同士が焼結した多孔質体とされる。
In addition, when a foaming agent is contained in the slurry S, the slurry S in a state of being extended on the
The green sheet G is removed from the
ところで、このように形成された多孔質体は、一般に強度が低く、変形し易いという性質を有しているため、この取り扱いが困難であるという問題があった。そこで、多孔質体からなるフィルタ要素をフィルタ装置に組み込む際などの取り扱い時に生じる多孔質体の損傷を防止するために、フィルタ要素の端区域に異なる物質を充填して補強する構成が開示されている(例えば下記特許文献1参照)。
また、多孔質体としての金属発泡体を装置に取り付ける固定用穴等を設けるために、多孔質体の細孔中に金属やプラスチック等の固体を充填することにより、強度を向上させる部分を設ける構成が開示されている(例えば下記特許文献2参照)。
In addition, in order to provide a fixing hole for attaching a metal foam as a porous body to the apparatus, a portion for improving the strength is provided by filling a solid such as metal or plastic into the pores of the porous body. A configuration is disclosed (for example, see Patent Document 2 below).
しかしながら、前記従来では、多孔質体に樹脂等を充填させ、この充填部分により多孔質体の強度を向上させているので、この充填部分に固定用穴を設けようとする場合に、例えば樹脂と金属とのように二種類の材料を同時に切削する必要があり、加工し難く、形状付与が困難となってしまう。また、多孔質体は一般に製造が困難で、高価なものであるから、この多孔質体を無駄なく利用してその特性を存分に発揮させることが望まれる。これに対し、多孔質体の表面に樹脂や金属等を塗り重ねるような補強では、多孔質体の有効面積を小さくしてしまうため、結果的にコスト増大を招くことになる。 However, in the prior art, the porous body is filled with resin or the like, and the strength of the porous body is improved by the filled portion. Therefore, when a hole for fixing is provided in the filled portion, for example, with resin It is necessary to cut two kinds of materials like metal at the same time, so that it is difficult to process and shape formation becomes difficult. In addition, since the porous body is generally difficult to manufacture and expensive, it is desired to utilize the porous body without waste to fully exhibit its characteristics. On the other hand, the reinforcement in which the surface of the porous body is coated with resin, metal or the like reduces the effective area of the porous body, resulting in an increase in cost.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、多孔質体の有効面積を犠牲にせず、多孔質体の取り扱い性が向上された複合多孔質体を高精度に製造することができる複合多孔質体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a composite that can produce a composite porous body with improved accuracy in handling the porous body without sacrificing the effective area of the porous body. It aims at providing the manufacturing method of a porous body.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の複合多孔質体の製造方法は、三次元網目構造を有するシート状の多孔質体と、該多孔質体の外周縁を囲うように設けられた樹脂部とが一体に形成された複合多孔質体の製造方法であって、シート状の樹脂部材の表面に形成された孔に、前記樹脂部材より厚さが薄くされた前記多孔質体を装填した状態で、前記樹脂部材のうち、その外周縁部の一部若しくは全部を除く、少なくとも前記孔に接する内周縁部を厚さ方向に加圧するとともに、該樹脂部材の荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを密着させる密着工程と、前記多孔質体および前記樹脂部材を冷却する冷却工程とをこの順に経ることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the above object, the method for producing a composite porous body of the present invention includes a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure, and an outer peripheral edge of the porous body. A composite porous body integrally formed with a resin portion provided so as to surround the resin portion, wherein the thickness of the hole formed in the surface of the sheet-like resin member is made thinner than that of the resin member. In the state where the porous body is loaded, at least the inner peripheral edge part in contact with the hole is pressed in the thickness direction except for part or all of the outer peripheral edge part of the resin member, and the resin member An adhesion step of closely contacting the porous body and the resin member while crushing the resin member by heating at a temperature equal to or higher than the deflection temperature under load and below the melting point, and cooling for cooling the porous body and the resin member The process goes through in this order The features.
本発明によれば、前記密着工程と前記冷却工程とをこの順に経て前記複合多孔質体を形成するので、高精度な複合多孔質体を確実に製造することができる。
例えば、多孔質体をインサート部品とし、この多孔質体の外周縁を囲う樹脂部を射出成形するインサート成形により、前記複合多孔質体を製造しようとすると、この複合多孔質体が薄板の場合には、射出された樹脂が多孔質体の外周縁の全周に均等に行き渡らない虞があるとともに、多孔質体に作用する溶融樹脂の射出圧や温度が、多孔質体の外周縁において不均一となり、形成された複合多孔質体に反りなどの変形が発生し易い。
しかしながら、前記密着工程では、前記樹脂部材の孔に多孔質体を装填した状態で樹脂部材を加圧するとともに、荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを密着させるので、前述のように樹脂部が不均一になることや、樹脂部材の加熱温度が不均一になることを容易に抑制することが可能になり、高精度な複合多孔質体を確実に製造することができる。
According to this invention, since the said composite porous body is formed through the said close_contact | adherence process and the said cooling process in this order, a highly accurate composite porous body can be manufactured reliably.
For example, when the composite porous body is manufactured by insert molding in which a porous body is used as an insert part and a resin portion surrounding the outer periphery of the porous body is injection-molded, the composite porous body is a thin plate. The injected resin may not spread evenly around the outer periphery of the porous body, and the injection pressure and temperature of the molten resin acting on the porous body are not uniform at the outer periphery of the porous body. Thus, deformation such as warpage is likely to occur in the formed composite porous body.
However, in the adhesion step, while pressing the resin member in a state where a porous body is loaded in the pores of the resin member, and heating the resin member at a temperature not lower than the melting point and not higher than the melting point, Since the porous body and the resin member are brought into close contact with each other, it becomes possible to easily prevent the resin portion from becoming uneven as described above and the heating temperature of the resin member from becoming uneven. A highly accurate composite porous body can be reliably produced.
また、前記密着工程では、多孔質体の側部に開口する気孔中に樹脂部材が入り込んで、多孔質体と樹脂部材とが密着するので、これらを冷却して接合すると、アンカー効果により強固に接合することができる。さらに、前記密着工程の後に前記冷却工程を経るので、加熱状態で多孔質体に密着した樹脂部材を迅速に冷却させ、かつ確実に接合させることが可能になる。 Further, in the adhesion step, the resin member enters into the pores opened in the side portion of the porous body, and the porous body and the resin member are in close contact with each other. Can be joined. Furthermore, since the cooling step is performed after the contact step, the resin member that is in close contact with the porous body in the heated state can be rapidly cooled and reliably bonded.
以上のように形成された複合多孔質体は、強度の低い多孔質体の外周縁に樹脂部が配設されているので、この多孔質体の取り扱い性の向上を図ることができる。また、樹脂部は、多孔質体の外周縁を囲み、この外周縁から張り出すように配設されるので、樹脂部のみに限定して例えば機械加工を施すことが可能になり、これにより、装置固定用の穴等の形状を容易に付与することができる。 Since the composite porous body formed as described above has the resin portion disposed on the outer peripheral edge of the low-strength porous body, the handling of the porous body can be improved. Further, since the resin portion surrounds the outer peripheral edge of the porous body and is arranged so as to protrude from the outer peripheral edge, it becomes possible to perform machining, for example, only in the resin portion, A shape such as a hole for fixing the device can be easily provided.
特に、前記密着工程では、シート状の樹脂部材の表面に形成された孔に、前記樹脂部材より厚さが薄くされた前記多孔質体を装填した状態で、前記樹脂部材のうち、その外周縁部の一部若しくは全部を除く、少なくとも前記内周縁部を厚さ方向に加圧するとともに、前記加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを密着させるので、形成される複合多孔質体において、前記樹脂部の前記外周縁部の少なくとも一部を前記内周縁部より厚肉に形成することが可能になる。このような複合多孔質体においては、その強度をさらに向上させることが可能になり、取り扱い性の向上を確実に図ることができるとともに、樹脂部に機械加工を施す際に、この樹脂部が変形することを最小限に抑制することが可能になり、前記穴等を容易かつ高精度に付与することができる。 In particular, in the contact step, the outer peripheral edge of the resin member is loaded with the porous body having a thickness smaller than that of the resin member in the hole formed on the surface of the sheet-like resin member. The porous body and the resin member are brought into close contact with each other by pressing at least the inner peripheral edge portion in the thickness direction, excluding a part or all of the portion, and crushing the resin member by heating. In the composite porous body to be formed, at least a part of the outer peripheral edge portion of the resin portion can be formed thicker than the inner peripheral edge portion. In such a composite porous body, the strength can be further improved, the handling property can be improved reliably, and the resin portion is deformed when the resin portion is machined. It is possible to suppress the above to the minimum, and the holes and the like can be provided easily and with high accuracy.
ここで、前記冷却工程は、前記多孔質体および前記樹脂部材をその面方向に引張りながら冷却することが望ましい。
この場合、前記密着工程の加熱による樹脂部材の膨張によって、この樹脂部材が波打つ等といった変形を抑えることが可能になるとともに、前述した冷却時における樹脂部材の収縮挙動を確実に拘束することが可能になる。仮に、前記密着工程で樹脂部材が前記変形した場合においても、この変形を所望の形状および寸法に矯正することが可能になる。以上により、前記密着工程を有することと相俟って高精度な複合多孔質体をより確実に形成することができる。
Here, it is preferable that the cooling step cools the porous body and the resin member while pulling in the surface direction.
In this case, the expansion of the resin member due to the heating in the contact process can suppress deformation such as undulation of the resin member, and can surely restrain the contraction behavior of the resin member during the cooling described above. become. Even if the resin member is deformed in the adhesion step, the deformation can be corrected to a desired shape and size. As described above, combined with the adhesion step, a highly accurate composite porous body can be more reliably formed.
また、前記溶着工程と前記冷却工程とはこの順に、前記多孔質体および前記樹脂部材を搬送しながら連続的に経るとともに、前記冷却工程は、前記多孔質体および前記樹脂部材をこれらの搬送方向における後側から前側に向けて徐々に冷却温度を下げることが望ましい。
この場合、前記溶着工程と前記冷却工程とをこの順に、前記多孔質体および前記樹脂部材を搬送しながら連続的に経るので、複合多孔質体を高効率に形成することができる。また、前記冷却工程では、前記溶着工程で加熱された前記樹脂部材が徐冷されることになり、多孔質体および樹脂部材が前記密着工程からこの冷却工程に到達した際、そのときの温度差によって樹脂部材が急速に収縮することを抑えることが可能になり、樹脂部材にひずみが発生したり、あるいは破断したりすることを抑制することができる。
In addition, the welding step and the cooling step are sequentially performed in this order while conveying the porous body and the resin member, and the cooling step includes the porous body and the resin member in their conveying directions. It is desirable to gradually lower the cooling temperature from the rear side to the front side.
In this case, since the welding step and the cooling step are successively performed in this order while conveying the porous body and the resin member, the composite porous body can be formed with high efficiency. Further, in the cooling step, the resin member heated in the welding step is gradually cooled, and when the porous body and the resin member reach the cooling step from the adhesion step, a temperature difference at that time Thus, the resin member can be prevented from rapidly contracting, and the resin member can be prevented from being distorted or broken.
さらに、前記多孔質体および前記樹脂部材を、前記密着工程における加熱温度以下の温度で、これらの搬送方向における後側から前側に向けて徐々に温度を上げて加熱する予熱工程を経た後に、前記密着工程を経ることが望ましい。
この場合、前記密着工程の直前に前記予熱工程を経るので、密着工程における多孔質体と樹脂部材との密着を確実に実現することができる。
Furthermore, after passing through a preheating step of heating the porous body and the resin member at a temperature equal to or lower than the heating temperature in the adhesion step, gradually increasing the temperature from the rear side to the front side in the transport direction, It is desirable to go through an adhesion process.
In this case, since the preheating step is performed immediately before the adhesion step, the adhesion between the porous body and the resin member in the adhesion step can be reliably realized.
また、シート状の樹脂部材を打抜いて前記孔を形成する打ち抜き工程と、前記孔に前記多孔質体を装填する装填工程とをこの順に経た後に、前記密着工程を経ることが望ましい。この場合、複合多孔質体のさらなる高効率生産を実現することができる。特に、樹脂部材の厚さが多孔質体の厚さより厚くされているので、前記打ち抜き工程において、樹脂部材を打ち抜く際に、この樹脂部材が面方向に変形してその厚さ方向にせん断力を良好に伝達させることができず、孔を高精度に形成することが困難になるという不具合を回避することができ、高精度な孔を容易に形成することができる。 Further, it is preferable that the adhesion step is performed after a punching step of punching a sheet-shaped resin member to form the hole and a loading step of loading the porous body into the hole in this order. In this case, further highly efficient production of the composite porous body can be realized. In particular, since the thickness of the resin member is larger than the thickness of the porous body, when the resin member is punched in the punching step, the resin member is deformed in the surface direction and shear force is applied in the thickness direction. It is possible to avoid the inconvenience that it cannot be transmitted well and it is difficult to form the holes with high accuracy, and it is possible to easily form the holes with high accuracy.
さらに、前記樹脂部材は長尺とされるとともに、その長手方向に搬送されつつ、前記打ち抜き工程、前記装填工程、前記密着工程、および前記冷却工程をこの順に経た後に、該樹脂部材の前記外周縁部のうち少なくとも前記一部を切断して、前記複合多孔質体を形成する切断工程を経ることが望ましい。
この場合、前記密着工程により、前記樹脂部材の前記外周縁部のうち少なくとも一部が前記内周縁部の厚さより厚くされ、少なくともこの一部を切断して、前記複合多孔質体を形成するので、この切断時に、樹脂部材が面方向に変形してその厚さ方向にせん断力を良好に伝達させることができず、複合多孔質体を高精度に形成することが困難になるという不具合を回避することができ、高精度な複合多孔質体を容易に形成することができる。
Further, the resin member is elongated, and after being subjected to the punching step, the loading step, the adhesion step, and the cooling step in this order while being conveyed in the longitudinal direction, the outer peripheral edge of the resin member It is desirable to cut through at least a part of the part to form the composite porous body.
In this case, at least a part of the outer peripheral edge of the resin member is made thicker than the inner peripheral edge by the adhesion step, and at least a part of the outer peripheral edge is cut to form the composite porous body. During the cutting, the resin member is deformed in the surface direction and the shearing force cannot be transmitted well in the thickness direction, and it is difficult to form a composite porous body with high accuracy. And a highly accurate composite porous body can be easily formed.
図1から図3は本発明の一実施形態に係る複合多孔質体の製造装置10を示すものであって、シート状の樹脂部材21、および樹脂部材21に形成された孔21aに装填された多孔質体22を搬送する図示しない搬送手段と、前記樹脂部材21の搬送方向Fと略直交する方向に延び、かつ該樹脂部材21の表面と水平な回転軸回りに回転可能とされるとともに、その外表面が該樹脂部材21および多孔質体22に、これらの表面側および裏面側のうち少なくとも一方から接する構成とされたロール部11とを備える概略構成とされている。
1 to 3 show a composite porous
そして、本実施形態では、樹脂部材21は長尺とされるとともに、前記搬送手段によりその長手方向に搬送されるようになっており、また多孔質体22は樹脂部材21より厚さが薄くされている。この装置10は、前記搬送方向Fにおける後端部に配設され、長尺とされたシート状の樹脂部材21に前記孔21aを穿設する第1パンチ部14と、この第1パンチ部14より前記搬送方向Fにおける前側に配設され、前記孔21aに多孔質体22を装填する装填手段15と、前記搬送方向Fにおける前端部に配設され、後述するように、前記孔21aの内周面と多孔質体22とが接合された樹脂部材21を所望の長さで切断して、複合多孔質体40(図4参照)を形成する第2パンチ部16とを備えている。
以上の構成において、この装置10は、第1パンチ部14と装填手段15とロール部11と第2パンチ部16とがこの順に、前記搬送方向Fの後側から前側に向けて順次配設された構成となっている。
In the present embodiment, the
In the above configuration, the
ロール部11は、樹脂部材21のうち、その外周縁部21cの一部(前記搬送方向Fと交差する方向に延びる部分)と、前記孔21aに接する内周縁部21bとを厚さ方向に加圧するとともに、該樹脂部材21の荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱し、この樹脂部材21を押し潰しながら、多孔質体22と樹脂部材21とを密着させる構成とされた密着ロール部17と、多孔質体22および樹脂部材21をこれらの厚さ方向に樹脂部材21の弾性限度以下の力で押圧しながら冷却する構成とされた冷却ロール部18とがこの順に、前記搬送方向Fの後側から前側に向けて順次設けられた構成とされている。
さらに本実施形態では、ロール部11は、密着ロール部17と装填手段15との間に配設された、密着ロール部17による加熱温度より低温とされた予熱ロール部19を備えている。
The
Furthermore, in this embodiment, the
以上の各ロール部17〜19は、樹脂部材21および多孔質体22をその表裏面側から挟み込むように配設され、搬送状態にある樹脂部材21および多孔質体22が前記各ロール部17〜19の配設位置に到達した際、前記各ロール部17〜19の外表面は、樹脂部材21および多孔質体22をこれらの厚さ方向に押圧するとともに、前述のように回転軸回りに回転駆動されることにより、前記搬送方向Fの前側に向けて送り出すようになっている。また、前記各ロール部17〜19は各別に図示しない駆動手段に連結されており、これらの各ロール部17〜19の回転速度が各別に制御できるようになっている。さらに、前記各ロール部17〜19の前記回転軸方向における中央部と、樹脂部材21および多孔質体22の前記搬送方向Fと交差する方向、すなわち幅方向における中央部とは略一致した構成となっている。
Each of the
ここで、冷却ロール部18は、前記搬送方向Fに向けて連設された複数の冷却ロール18aを備え、これらの冷却ロール18aのうち、前記搬送方向Fにおける後端に位置するロール18aの表面温度が最も高く、前端に位置するロール18aの表面温度が最も低くなるように、これら18aの表面温度は前記搬送方向Fの後側から前側に向かうに従い漸次低くされている。また、これらの冷却ロール18aの表面速度は全て略同一とされるとともに、密着ロール部17の表面速度より大きくされている。
Here, the
予熱ロール部19は、前記搬送方向Fに向けて連設された複数の予熱ロール19aを備え、これらの予熱ロール19aのうち、前記搬送方向Fにおける後端に位置するロール19aの表面温度が最も低く、前端に位置するロール19aの表面温度が最も高くなるように、これら19aの表面温度は前記搬送方向Fの後側から前側に向かうに従い漸次高くされている。なお、前記搬送方向Fの前端に位置する予熱ロール19aの表面温度は、後述する密着工程における加熱温度以下の温度とされている。
The preheating
以上の各ロール部17〜19のうち、溶着ロール部17および冷却ロール部18の前記回転軸方向の大きさは、樹脂部材21の内周縁部21bにおける前記幅と略同一とされ、かつこれらのロール部17、18の前記回転軸方向における中央部と、搬送状態にある樹脂部材21および多孔質体22の前記幅方向における中央部とが略一致している。従って、後述するように樹脂部材21および多孔質体22が溶着ロール部17および冷却ロール部18を順次通過する過程において、これらのロール部17、18の外表面は樹脂部材21の前記外周縁部21cとは非接触とされるようになっている。
Among the
次に、以上のように構成された製造装置10により、多孔質体22の外周縁部にこの全周に亙って樹脂部41が配設された複合多孔質体40を製造する方法について説明する。
Next, a description will be given of a method for manufacturing the composite
まず、樹脂部材21のうち、第1パンチ部14の配設位置に到達した部分が、このパンチ部14により打抜かれ、孔21aが穿設される(打抜き工程)。そしてさらに樹脂部材21が搬送され、孔21aが装填手段15の配設位置に到達したときに、装填手段15により、孔21aに多孔質体22が装填される(装填工程)。
First, a portion of the
その後、同様に樹脂部材21および多孔質体22が搬送されると、これら21、22は、予熱ロール部19の配設位置に到達する。この際、樹脂部材21および多孔質体22は、前記回転軸回りに回転されている複数の予熱ロール19aの外周面に、これらの表裏面側から接触された状態で順次通過する。この過程において、複数の予熱ロール19aが前記搬送方向Fにおける後側から前側に向けて順次その表面温度が高くされているので、樹脂部材21および多孔質体22は徐々に加熱させられる(予熱工程)。この際の加熱温度は、次工程の密着工程における加熱温度以下の温度とされる。
Thereafter, when the
そして、この予熱ロール部19を通過した樹脂部材21および多孔質体22は、密着ロール部17の配設位置に到達する。この際、樹脂部材21および多孔質体22は、前記回転軸回りに回転されている密着ロール部17の外周面に、これらの表裏面側から接触された状態で通過する。ここで前述したように、密着ロール部17の前記回転軸方向における大きさが、樹脂部材21の内周縁部21bにおける前記幅と略同一とされ、かつ密着ロール部17の前記回転軸方向における中央部と、搬送状態にある樹脂部材21および多孔質体22の前記幅方向における中央部とが略一致しているので、密着ロール部17の外周面は、多孔質体22の表裏面と、樹脂部材21の前記内周縁部21bにおける表裏面と、前記外周縁部21cのうち前記幅方向に延びる部分の表裏面とに接触し、前記外周縁部21cのうち前記搬送方向Fに延びる部分の表裏面とは非接触とされる。
Then, the
この過程において、樹脂部材21の前記内周縁部21b、および前記外周縁部21cのうち前記幅方向に延びる部分を厚さ方向に加圧するとともに、該樹脂部材21の荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱することにより、この樹脂部材21の前記内周縁部21b、および前記外周縁部21cの前記幅方向に延びる部分を多孔質体22の厚さと略同一になるまで押し潰しながら、多孔質体22と樹脂部材21とを密着させる(密着工程)。この際、多孔質体22と樹脂部材21とは、多孔質体22の側部に開口する気孔中、5μm〜1000μm程度の深さまで樹脂部材21が入り込んだ状態で密着する。また、樹脂部材21の前記外周縁部21cのうち前記搬送方向Fに延びる部分は、密着ロール部17と非接触とされたので、この部分の厚さは多孔質体22より厚いまま維持され、前記内周縁部21b、および前記外周縁部21cのうち前記幅方向に延びる部分は、密着ロール部17に押し潰されたことにより、多孔質体22と略同一の厚さとされる。
In this process, portions extending in the width direction of the inner
次に、樹脂部材21および多孔質体22はさらに搬送されると、冷却ロール部18の配設位置に到達する。この際、樹脂部材21および多孔質体22は、前記回転軸回りに回転されている複数の冷却ロール18aの外周面により、これらの厚さ方向に樹脂部材21の弾性限度以下の力で押圧された状態で順次通過する。ここで前述したように、冷却ロール18aの前記回転軸方向における大きさが、樹脂部材21の内周縁部21bにおける前記幅と略同一とされ、かつ冷却ロール18aの前記回転軸方向における中央部と、搬送状態にある樹脂部材21および多孔質体22の前記幅方向における中央部とが略一致しているので、冷却ロール18aの外周面は、多孔質体22の表裏面と、樹脂部材21の前記内周縁部21bにおける表裏面と、前記外周縁部21cのうち前記幅方向に延びる部分の表裏面とに接触し、前記外周縁部21cのうち前記搬送方向Fに延びる部分の表裏面とは非接触とされる。つまり、冷却ロール18aは、樹脂部材21のうち、前記密着工程で密着ロール部17により押し潰された部分を厚さ方向に、樹脂部材21の弾性限度以下の力で押圧する。
Next, when the
この過程において、冷却ロール18aの、前記回転によるその外表面における表面速度は、密着ロール部17のものより大きく、つまり樹脂部材21および多孔質体22の前記搬送方向Fにおける前側へ向けた送り速度が、冷却ロール18aによるものの方が密着ロール部17によるものより大きくされているので、樹脂部材21および多孔質体22は、前記搬送方向Fにおける前側へ向けて引張られるとともに、複数の冷却ロール18aは前記搬送方向Fにおける後側から前側に向けて順次その表面温度が低くされているので、樹脂部材21および多孔質体22は徐々に冷却させられる(冷却工程)。これにより、前記密着工程で加熱された樹脂部材21が冷却されて樹脂部材21と多孔質体22とが接合される。
In this process, the surface speed of the
次に、同様に搬送されると、樹脂部材21および多孔質体22は第2パンチ部16の配設位置に到達し、樹脂部材21が所望の長さで切断されることにより、前記複合多孔質体40が形成される(切断工程)。この際、樹脂部材21の前記外周縁部21cのうち、最も厚さが厚くされた部分、つまり前記搬送方向Fに延びる部分を含む、前記幅方向の全域が切断される。
以上の前記各工程のうち、予熱工程、密着工程および冷却工程では、前述したように、各ロール部17〜19が前記回転軸回りに回転された状態で、その外周面が樹脂部材21、または樹脂部材21および多孔質体22(以下、単に「樹脂部材21等」という)にこれらの表裏面側から接することになる。従って、樹脂部材21等がこれらの各工程を経る過程において、この樹脂部材21等を停止させることなく搬送させ続けることが可能になる。
Next, when transported in the same manner, the
Among the above steps, in the preheating step, the close contact step, and the cooling step, as described above, the outer peripheral surface of the
以上により形成された複合多孔質体40は、例えば図4に示すような、複数の多孔質体22が面方向に間隔をあけて複数配置されるとともに、これらの多孔質体22同士の間を埋め、かつ外周縁全体を囲み、この外周縁から張り出すように樹脂部41が設けられ、複数の多孔質体22と樹脂部41とが一体に形成された矩形薄板状とされる。また、この複合多孔質体40の中で、樹脂部41の外周縁部41bのうち長手方向に延びる部分、すなわち前記装置10により複合多孔質体40が形成される過程では、前記搬送方向Fに延びる部分(以下、単に「厚肉部」という)41aが最も厚さが厚くなっている。この複合多孔質体40にあっては、樹脂部41を固定あるいは挟持するなどして装置に取り付けて、フィルタ、吸水部材、放熱体等に用いることができる。特に、複合多孔質体40の樹脂部41が前記厚肉部41aを有しているので、この複合多孔質体40の取り扱い性の向上を確実に図ることができるとともに、樹脂部41に機械加工を施す際に、この樹脂部41が変形することを最小限に抑制することが可能になり、前記穴等を容易かつ高精度に付与することができる。
In the composite
以上説明したように、本実施形態による複合多孔質体の製造方法によれば、前記密着工程と前記冷却工程とをこの順に経て複合多孔質体40を形成するので、高精度な複合多孔質体40を確実に製造することができる。
例えば、多孔質体22をインサート部品とし、この多孔質体22の外周縁を囲う樹脂部41を射出成形するインサート成形により、複合多孔質体40を製造しようとすると、この複合多孔質体40が薄板の場合には、射出された樹脂が多孔質体22の外周縁の全周に均等に行き渡らない虞があるとともに、多孔質体22に作用する溶融樹脂の射出圧や温度が、多孔質体22の外周縁において不均一となり、形成された複合多孔質体40に反りなどの変形が発生し易い。
しかしながら、前記密着工程では、樹脂部材21の孔21aに多孔質体22を装填した状態で樹脂部材21を加圧するとともに、荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱することにより、この樹脂部材21を押し潰しながら、多孔質体22と樹脂部材21とを密着させるので、前述のように樹脂部41が不均一になることや、樹脂部材21の加熱温度が不均一になることを容易に抑制することが可能になり、高精度な複合多孔質体40を確実に製造することができる。
As described above, according to the method for manufacturing a composite porous body according to the present embodiment, the composite
For example, when the composite
However, in the adhesion step, the
また、前記密着工程では、多孔質体22の側部に開口する気孔中に樹脂部材21が入り込んで、多孔質体22と樹脂部材21とが密着するので、これら21、22を冷却して接合すると、アンカー効果により強固に接合することができる。ここで、多孔質体22は、気孔径や気孔率が小さすぎると樹脂部材21が気孔中に入り込めないのでアンカー効果が不十分となり、樹脂部41との接合強度が十分に得られず、この接合部で剥離する虞がある。その一方で、気孔径や気孔率が大きすぎると、強度が不足し、樹脂部材21の収縮挙動により作用する圧縮力に耐えられず、変形してしまう虞がある。従って、気孔径10μm〜2mm程度、気孔率40〜98%程度であるとより好ましい。
Moreover, in the said close_contact | adherence process, since the
さらに、前記密着工程の後に前記冷却工程を経るので、加熱状態で多孔質体22に密着した樹脂部材21を迅速に冷却させ、かつ確実に接合させることが可能になる。特にこの冷却工程では、樹脂部材21と多孔質体22とをこれらの厚さ方向に押圧しているので、冷却時における樹脂部材21の収縮挙動を拘束することが可能になり、複合多孔質体40を高精度に製造することができる。
Furthermore, since the cooling step is performed after the contact step, the
また、前記冷却工程では、多孔質体22および樹脂部材21を前記搬送方向Fにおける前側に向けて引張りながら冷却するので、前記密着工程の加熱による樹脂部材21の膨張によって、この樹脂部材21が波打つ等といった変形を抑えることが可能になるとともに、前述した冷却時における樹脂部材21の収縮挙動を確実に拘束することが可能になる。仮に、前記密着工程で樹脂部材21が前記変形した場合においても、この変形を所望の形状および寸法に矯正することが可能になる。以上により、前記密着工程を有することと相俟って高精度な複合多孔質体40をより確実に形成することができる。
Further, in the cooling process, the
さらに、前記冷却工程は、多孔質体22および樹脂部材21を前記搬送方向Fにおける後側から前側に向けて徐々に冷却温度を下げ、前記密着工程で加熱された樹脂部材21を徐冷するので、多孔質体22および樹脂部材21が前記密着工程からこの冷却工程を経る際、そのときの温度差によって樹脂部材21が急速に収縮することを抑えることが可能になり、樹脂部材21にひずみが発生したり、あるいは破断したりすることを抑制することができる。
また、多孔質体22および樹脂部材21は、前記密着工程の直前に前記予熱工程を経るので、密着工程における多孔質体22と樹脂部材21との密着を確実に実現することができる。
Further, in the cooling step, the cooling temperature of the
In addition, since the
さらに、長尺とされたシート状の樹脂部材21を打抜いて、前記複数の孔21aを形成する打ち抜き工程と、前記複数の孔21aに多孔質体22を装填する装填工程とをこの順に経た後に、前記密着工程を経るので、複合多孔質体40のさらなる高効率生産を実現することができる。特に、樹脂部材21の厚さが多孔質体22の厚さより厚くされているので、前記打ち抜き工程において、樹脂部材21を打ち抜く際に、この樹脂部材21が面方向に変形してその厚さ方向にせん断力を良好に伝達させることができず、孔21aを高精度に形成することが困難になるという不具合を回避することができ、高精度な孔21aを容易に形成することができる。
Furthermore, the sheet-
また、前記密着工程により、樹脂部材21の前記外周縁部21cのうち前記搬送方向Fに延びる部分が前記内周縁部21bの厚さより厚くされ、この外周縁部21cのうち前記搬送方向Fに延びる部分が含まれる、前記幅方向の全域を切断して、複合多孔質体40を形成するので、この切断時に、樹脂部材21が面方向に変形してその厚さ方向にせん断力を良好に伝達させることができず、複合多孔質体40を高精度に形成することが困難になるという不具合を回避することができ、高精度な複合多孔質体40を容易に形成することができる。
Moreover, the part which extends in the said conveyance direction F among the said
なお、以上の実施形態において示した各構成部材、その諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求に基づき種々変更可能である。例えば、樹脂部材21の材質は、熱可塑性樹脂など、加熱により溶融可能な材質であればよいので、耐熱温度や硬度等を考慮し、用途に応じて適宜選択することが可能である。
In addition, each structural member shown in the above embodiment, its various shapes, combinations, etc. are examples, and can be variously changed based on a design request | requirement in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, since the material of the
また、多孔質体22は、図5で示した方法で製造されるものに限らず、例えば金属不職布であってもよい。さらに、前記実施形態では、長尺とされた樹脂部材21を用いて、最後に前記切断工程を経て、複合多孔質体40を形成したが、これに限らず、例えば予め、樹脂部材21を、形成する複合多孔質体40の長さに切断しておき、その後、前記切断工程を除く前述した各工程を経ることで複合多孔質体40を形成するようにしてもよい。
Moreover, the
また、ロール部11として、前記実施形態では、樹脂部材21および多孔質体22にその表面側および裏面側の双方から接する構成を示したが、これらのうち一方の側から接するようにしてもよい。さらに、前記実施形態では、溶着ロール部17により、樹脂部材21を多孔質体22に溶着させたが、このロールに限らず、例えばプレスであってもよい。この場合、樹脂部41の外周縁部全周を内周縁部と比べて厚肉に形成することが可能になるので、形成される複合多孔質体において、前述した取り扱い性の向上や、高精度化をさらに確実に実現することができる。
Moreover, although the structure which touches the
多孔質体の有効面積を犠牲にせず、多孔質体の取り扱い性が向上された複合多孔質体を高精度かつ高効率に製造することができる。 A composite porous body with improved handling of the porous body can be produced with high accuracy and high efficiency without sacrificing the effective area of the porous body.
21 樹脂部材
21a 孔
21b 樹脂部材の内周縁部
21c 樹脂部材の外周縁部
22 多孔質体
40 複合多孔質体
41 樹脂部
F 搬送方向
21
Claims (6)
シート状の樹脂部材の表面に形成された孔に、前記樹脂部材より厚さが薄くされた前記多孔質体を装填した状態で、前記樹脂部材のうち、その外周縁部の一部若しくは全部を除く、少なくとも前記孔に接する内周縁部を厚さ方向に加圧するとともに、該樹脂部材の荷重たわみ温度以上融点以下の温度で加熱することにより、この樹脂部材を押し潰しながら、前記多孔質体と前記樹脂部材とを密着させる密着工程と、
前記多孔質体および前記樹脂部材を冷却する冷却工程とをこの順に経ることを特徴とする複合多孔質体の製造方法。 A method for producing a composite porous body in which a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and a resin portion provided so as to surround the outer peripheral edge of the porous body are integrally formed,
In a state where the porous body having a thickness smaller than that of the resin member is loaded in the hole formed on the surface of the sheet-like resin member, a part or all of the outer peripheral edge portion of the resin member is loaded. Except for pressing the inner peripheral edge part in contact with the hole in the thickness direction and heating the resin member at a temperature not lower than the melting point and not higher than the melting point, while crushing the resin member, An adhesion step for bringing the resin member into close contact;
The manufacturing method of the composite porous body which passes through the cooling process which cools the porous body and the resin member in this order.
前記冷却工程は、前記多孔質体および前記樹脂部材をその面方向に引張りながら冷却することを特徴とする複合多孔質体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite porous body according to claim 1,
The said cooling process cools, pulling the said porous body and the said resin member to the surface direction, The manufacturing method of the composite porous body characterized by the above-mentioned.
前記溶着工程と前記冷却工程とはこの順に、前記多孔質体および前記樹脂部材を搬送しながら連続的に経るとともに、前記冷却工程は、前記多孔質体および前記樹脂部材をこれらの搬送方向における後側から前側に向けて徐々に冷却温度を下げることを特徴とする複合多孔質体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite porous body according to claim 1 or 2,
The welding step and the cooling step are sequentially performed in this order while transporting the porous body and the resin member, and the cooling step is performed after the porous body and the resin member in the transport direction. A method for producing a composite porous body, wherein the cooling temperature is gradually lowered from the side toward the front side.
前記多孔質体および前記樹脂部材を、前記密着工程における加熱温度以下の温度で、これらの搬送方向における後側から前側に向けて徐々に温度を上げて加熱する予熱工程を経た後に、前記密着工程を経ることを特徴とする複合多孔質体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite porous body according to claim 3,
After the preheating step in which the porous body and the resin member are heated at a temperature equal to or lower than the heating temperature in the adhesion step and gradually heated from the rear side to the front side in the transport direction, the adhesion step The manufacturing method of the composite porous body characterized by passing through.
シート状の樹脂部材を打抜いて前記孔を形成する打ち抜き工程と、
前記孔に前記多孔質体を装填する装填工程とをこの順に経た後に、前記密着工程を経ることを特徴とする複合多孔質体の製造方法。 In the manufacturing method of the composite porous body according to any one of claims 1 to 4,
A punching step of punching a sheet-like resin member to form the hole;
A method of manufacturing a composite porous body, wherein the adhesion step is performed after the loading step of loading the porous body into the pores in this order.
前記樹脂部材は長尺とされるとともに、その長手方向に搬送されつつ、前記打ち抜き工程、前記装填工程、前記密着工程、および前記冷却工程をこの順に経た後に、該樹脂部材の前記外周縁部のうち少なくとも前記一部を切断して、前記複合多孔質体を形成する切断工程を経ることを特徴とする複合多孔質体の製造方法。
In the manufacturing method of the composite porous body according to claim 5,
The resin member is elongated, and while being transported in the longitudinal direction, the punching step, the loading step, the adhesion step, and the cooling step are performed in this order, and then the outer peripheral edge portion of the resin member is A method for producing a composite porous body comprising a cutting step of cutting at least a part of the composite porous body to form the composite porous body.
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