JP2784377B2 - 流体の通過のためのチャネルを有する硬くて成形可能な材料を生産するためのプロセスとその材料の用途 - Google Patents
流体の通過のためのチャネルを有する硬くて成形可能な材料を生産するためのプロセスとその材料の用途Info
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Description
【０００１】この発明は粉末冶金材料の分野のものであ
り、開気孔金属ベース材料とその生産のためのプロセス
とに関する。
り、開気孔金属ベース材料とその生産のためのプロセス
とに関する。
【０００２】既知の多孔性、つまり開気孔金属材料は焼
結材料である。それらは粉末冶金ガイドラインおよび方
法に従って生産され、特にランダムに調整可能な多孔性
によって特徴づけられる。高強度性成分について、気孔
空間比率はたとえば５％までであり、かつフィルタの場
合はたとえば総容量の６０％までである。生産は本質的
に３つの部分を含み、すなわち粉末生産、成形および選
択的にその後の処置を有する焼結である。各生産ステッ
プにはそれ自体の問題があり、結果として生じる部品は
一般に半完成または完成部品である。出発材料は金属粉
末であり、これは成形体に変換される。
結材料である。それらは粉末冶金ガイドラインおよび方
法に従って生産され、特にランダムに調整可能な多孔性
によって特徴づけられる。高強度性成分について、気孔
空間比率はたとえば５％までであり、かつフィルタの場
合はたとえば総容量の６０％までである。生産は本質的
に３つの部分を含み、すなわち粉末生産、成形および選
択的にその後の処置を有する焼結である。各生産ステッ
プにはそれ自体の問題があり、結果として生じる部品は
一般に半完成または完成部品である。出発材料は金属粉
末であり、これは成形体に変換される。
【０００３】かかる材料は金属加工を経験しなければな
らず、たとえばモールドなどのような完成部品の生産の
ための出発材料としてあまり適していない。焼結生成物
の特性を有する材料、つまり金属を含みかつ多孔性であ
るが、たとえば木材のように処理することが可能な、ま
たは金属の場合のように熱を持つことなく加工されるた
とえば鋸で引かれたり研削されたりすることが可能であ
るが、しかし金属と同じ方法で依然として磨かれること
が可能な材料を有することは有利であろう。したがっ
て、要求されることは、その不利な点に甘んじることな
く粉末冶金と木工加工処理との利点を生成物と組合せる
ことである。かかる材料はこの発明によって可能にされ
る。
らず、たとえばモールドなどのような完成部品の生産の
ための出発材料としてあまり適していない。焼結生成物
の特性を有する材料、つまり金属を含みかつ多孔性であ
るが、たとえば木材のように処理することが可能な、ま
たは金属の場合のように熱を持つことなく加工されるた
とえば鋸で引かれたり研削されたりすることが可能であ
るが、しかし金属と同じ方法で依然として磨かれること
が可能な材料を有することは有利であろう。したがっ
て、要求されることは、その不利な点に甘んじることな
く粉末冶金と木工加工処理との利点を生成物と組合せる
ことである。かかる材料はこの発明によって可能にされ
る。
【０００４】最初の考えは金属粉末部品は溶接される代
わりに結合されるという事実に基づいている。かかる方
法は同一発明者のＷＯ ８８／０７ ９２１によって開
示され、これは箔の深絞りおよび材料の鋳造のための成
形体を開示する。これらの成形体の生産は注入された金
属粉末から行なわれ、この粉末は結合剤と混合されるの
でその結果、理想的には各顆粒は薄い結合剤膜で被覆さ
れる。詳細は前述の文書で論じられる。多孔性材料から
成形体を生産するためのこのプロセスは、材料が関連す
る態様でこの発明によって包含される。
わりに結合されるという事実に基づいている。かかる方
法は同一発明者のＷＯ ８８／０７ ９２１によって開
示され、これは箔の深絞りおよび材料の鋳造のための成
形体を開示する。これらの成形体の生産は注入された金
属粉末から行なわれ、この粉末は結合剤と混合されるの
でその結果、理想的には各顆粒は薄い結合剤膜で被覆さ
れる。詳細は前述の文書で論じられる。多孔性材料から
成形体を生産するためのこのプロセスは、材料が関連す
る態様でこの発明によって包含される。
【０００５】金属粉末は非常に不規則な形をした粒子を
有しなければならない。球形の粒子は同一のプロセスを
受けてかつまた利用可能な結果を与えることが可能であ
るにもかかわらず、それほど適当ではない。個々の粒子
を結合によって形成して成形体を与えるように結合剤で
被覆する代わりに、予備生成物が顆粒状の材料から生産
され、これは計画された態様で生産される顆粒状材料ク
ラスタを有する。クラスタ形成は、こね粉についてパン
屋によって実行されるように、こね混ぜおよびこすりプ
ロセスによって行なわれる。
有しなければならない。球形の粒子は同一のプロセスを
受けてかつまた利用可能な結果を与えることが可能であ
るにもかかわらず、それほど適当ではない。個々の粒子
を結合によって形成して成形体を与えるように結合剤で
被覆する代わりに、予備生成物が顆粒状の材料から生産
され、これは計画された態様で生産される顆粒状材料ク
ラスタを有する。クラスタ形成は、こね粉についてパン
屋によって実行されるように、こね混ぜおよびこすりプ
ロセスによって行なわれる。
【０００６】湿った材料の延伸および折り畳みは顆粒状
材料と結合手段との強い混合につながる。しかしなが
ら、この混合プロセスはたとえば３ないし５の出発材
料、この場合は金属粒子を含む顆粒状生成物が得られる
ような態様で制御される。
材料と結合手段との強い混合につながる。しかしなが
ら、この混合プロセスはたとえば３ないし５の出発材
料、この場合は金属粒子を含む顆粒状生成物が得られる
ような態様で制御される。
【０００７】特定の金属粒子ふるい分け部分ＴＡは出発
材料としての役割をする（分布曲線１）。図２は大きさ
Ｔ１の単量体粒子から形成される同一のまたは類似の出
発材料を示す。前記粒子は延伸および折り畳みによる特
定の混合プロセスによって結合されて数個の、たとえば
２、３、４、５および６個の金属粒子のクラスタ（クラ
スタの大きさＴ１ないしＴ６−矢印１）を形成し、クラ
スタの大きさは混合またはこね混ぜプロセスを長くする
ことによって低減される（矢印２）。図２は結果として
生じるクラスタの例証的な粒度分布を示し、クラスタは
たとえば主に３、４または５の単量体粒子を含み、かつ
特定の予備生成物を形成する。
材料としての役割をする（分布曲線１）。図２は大きさ
Ｔ１の単量体粒子から形成される同一のまたは類似の出
発材料を示す。前記粒子は延伸および折り畳みによる特
定の混合プロセスによって結合されて数個の、たとえば
２、３、４、５および６個の金属粒子のクラスタ（クラ
スタの大きさＴ１ないしＴ６−矢印１）を形成し、クラ
スタの大きさは混合またはこね混ぜプロセスを長くする
ことによって低減される（矢印２）。図２は結果として
生じるクラスタの例証的な粒度分布を示し、クラスタは
たとえば主に３、４または５の単量体粒子を含み、かつ
特定の予備生成物を形成する。
【０００８】予備生成物、つまりクラスタ顆粒材料は以
下の方法で生産される。好ましくは不規則な形状の粒子
となる噴射プロセスで製造され、かつそのために好まし
くはアルミニウムである金属粉末が、混合機械中に供給
される。混合機械はその中の材料の一定の延伸および折
り畳みがあるような態様でこね混ぜに適していなければ
ならない。これはこね混ぜアームを有し、かつ容器内壁
に対して動くドクターブレードを有する器具によってた
とえば構成されるので、その結果軟塊な材料は容器の壁
とブレードとの間に押しつけられる。ボトルネックの型
をしたこの点で、材料は圧縮されかつ延伸され、こね混
ぜアームで結果的に折り畳まれ、このプロセスは所望の
材料状態が入手されるまで、つまりこの場合は求められ
るクラスタの大きさが得られるまで繰返される。金属の
出発量に対応する量の液体樹脂（たとえば３０ｇの樹脂
に対して７０ｇのアルミニウム）が部分毎に加えられ、
かつ一定の混合を加えられて、その混合物は約２０分後
に塊の多い顆粒状材料が軟塊な材料から入手されてしま
うまで加工される。この場合、およそ４ないし８の単粒
子のクラスタが得られる。もしそれが早めに止められれ
ば、クラスタはより大きくなるが、もし混合およびこね
混ぜが続けられればクラスタはより小さくなる。しかし
ながら、より小さいクラスタは塊の多い顆粒状材料を与
えるが、しかしこれは焼結の間より強く圧縮されること
が可能であり、多孔性は減少する。
下の方法で生産される。好ましくは不規則な形状の粒子
となる噴射プロセスで製造され、かつそのために好まし
くはアルミニウムである金属粉末が、混合機械中に供給
される。混合機械はその中の材料の一定の延伸および折
り畳みがあるような態様でこね混ぜに適していなければ
ならない。これはこね混ぜアームを有し、かつ容器内壁
に対して動くドクターブレードを有する器具によってた
とえば構成されるので、その結果軟塊な材料は容器の壁
とブレードとの間に押しつけられる。ボトルネックの型
をしたこの点で、材料は圧縮されかつ延伸され、こね混
ぜアームで結果的に折り畳まれ、このプロセスは所望の
材料状態が入手されるまで、つまりこの場合は求められ
るクラスタの大きさが得られるまで繰返される。金属の
出発量に対応する量の液体樹脂（たとえば３０ｇの樹脂
に対して７０ｇのアルミニウム）が部分毎に加えられ、
かつ一定の混合を加えられて、その混合物は約２０分後
に塊の多い顆粒状材料が軟塊な材料から入手されてしま
うまで加工される。この場合、およそ４ないし８の単粒
子のクラスタが得られる。もしそれが早めに止められれ
ば、クラスタはより大きくなるが、もし混合およびこね
混ぜが続けられればクラスタはより小さくなる。しかし
ながら、より小さいクラスタは塊の多い顆粒状材料を与
えるが、しかしこれは焼結の間より強く圧縮されること
が可能であり、多孔性は減少する。
【０００９】このように生産されたクラスタ顆粒状材料
は完成生成物を生産するための予備段階であり、これは
製造の見地からみると最終生成物ではなく中間生成物で
ある。これが中間生成物であるのは、成形後一片の木材
または金属のような好ましくは容易に処理可能なプレー
トが最終生成物へと処理されることが可能であるからで
ある。したがって、この材料は最終生成物のための材料
になる。
は完成生成物を生産するための予備段階であり、これは
製造の見地からみると最終生成物ではなく中間生成物で
ある。これが中間生成物であるのは、成形後一片の木材
または金属のような好ましくは容易に処理可能なプレー
トが最終生成物へと処理されることが可能であるからで
ある。したがって、この材料は最終生成物のための材料
になる。
【００１０】前記材料にその基本形状を与えるために、
クラスタ顆粒状材料は焼結プロセスを経験する。これは
硬化つまりキュアリング剤を加えることによって、たと
えば混合してその結果押圧し、振り混ぜ、振動させるな
どを圧力および熱供給の下で行ない、それに続いて成形
破片を冷却することによって行なわれる。個々のクラス
タは完全に不規則に構築された材料を与えるようにこの
プロセスで接合され、この材料は所望の実装密度におい
て、クラスタが不規則的にまとめられ、焼結されかつ硬
化されるのと同じ態様で不規則な空洞もまた有する。そ
の表面上に材料は複数個の不規則な形をした気孔または
開口部を有し、これらはクラスタの境界に対応しかつ整
合のまずいモザイクと同じ態様で不規則な形をした隙間
を有する。断面図において、これらの隙間または開口部
は延在して空洞のような通路になり、この通路は材料の
中でランダムな形状かつ方向に伝搬され、また同じ型の
交差接続を有する。これは固体のゆるい泡材料につなが
り、その「ゆるさ」は生産プロセスによって制御するこ
とが可能である。
クラスタ顆粒状材料は焼結プロセスを経験する。これは
硬化つまりキュアリング剤を加えることによって、たと
えば混合してその結果押圧し、振り混ぜ、振動させるな
どを圧力および熱供給の下で行ない、それに続いて成形
破片を冷却することによって行なわれる。個々のクラス
タは完全に不規則に構築された材料を与えるようにこの
プロセスで接合され、この材料は所望の実装密度におい
て、クラスタが不規則的にまとめられ、焼結されかつ硬
化されるのと同じ態様で不規則な空洞もまた有する。そ
の表面上に材料は複数個の不規則な形をした気孔または
開口部を有し、これらはクラスタの境界に対応しかつ整
合のまずいモザイクと同じ態様で不規則な形をした隙間
を有する。断面図において、これらの隙間または開口部
は延在して空洞のような通路になり、この通路は材料の
中でランダムな形状かつ方向に伝搬され、また同じ型の
交差接続を有する。これは固体のゆるい泡材料につなが
り、その「ゆるさ」は生産プロセスによって制御するこ
とが可能である。
【００１１】この材料の他の重要な性質は表面上で破片
にすることが可能なｎ−クラスタによる特定の性質であ
る。表面は異なった方法で加工されることが可能であ
り、結果として異なった特性を有する。もし材料が、た
とえば鋸で引くことを経験すれば、基本的な多孔性は材
料が結果として研削されるまたはさらには磨かれる場合
より大部分維持される。通路の開口部は研削プロセスと
共にますます閉鎖する。表面がきめ細かければきめ細か
いほど個々のクラスタ間の接続はきめ細かくなり、それ
らは加工を通してよりお互いに整合するように思われる
が、これは驚くべきことである。もし材料の表面が結果
として磨かれれば、不規則な境界の間の隙間網が全表面
を覆い、これらの隙間は非常に細かいのでそれらは開口
部としてほとんど認識され得ない。加工が表面から全ク
ラスタを引き裂いてしまう幾つかの点でのみ、顕微鏡下
で比較的きめの粗い、骨格の構造を見ることが可能であ
る。
にすることが可能なｎ−クラスタによる特定の性質であ
る。表面は異なった方法で加工されることが可能であ
り、結果として異なった特性を有する。もし材料が、た
とえば鋸で引くことを経験すれば、基本的な多孔性は材
料が結果として研削されるまたはさらには磨かれる場合
より大部分維持される。通路の開口部は研削プロセスと
共にますます閉鎖する。表面がきめ細かければきめ細か
いほど個々のクラスタ間の接続はきめ細かくなり、それ
らは加工を通してよりお互いに整合するように思われる
が、これは驚くべきことである。もし材料の表面が結果
として磨かれれば、不規則な境界の間の隙間網が全表面
を覆い、これらの隙間は非常に細かいのでそれらは開口
部としてほとんど認識され得ない。加工が表面から全ク
ラスタを引き裂いてしまう幾つかの点でのみ、顕微鏡下
で比較的きめの粗い、骨格の構造を見ることが可能であ
る。
【００１２】この表面の微細化は材料の圧縮から生じる
のではなく、除去された材料、つまり加エプロセスによ
る開口部の充填の型を介して生じるのであり、このプロ
セスにおいて骨格構造を構成しているクラスタまたはき
めの粗い骨格構造をもたしているクラスタはサブユニッ
ト、つまり最初の金属顆粒状材料に分解される。加工中
にのみ生じるこのきめ細かい顆粒状材料は隙間充愼材料
を形成し、それを使って表面はよりきめ細かくされる、
つまり顆粒状材料の粒子の大きさまできめ細かくされ
る。基質において骨格の粗い構造は支持構造として維持
される。この支持的な粗い構造は材料として機能するの
に十分機械的に強く、かつその表面は計画された特性を
有する被覆を形成する。
のではなく、除去された材料、つまり加エプロセスによ
る開口部の充填の型を介して生じるのであり、このプロ
セスにおいて骨格構造を構成しているクラスタまたはき
めの粗い骨格構造をもたしているクラスタはサブユニッ
ト、つまり最初の金属顆粒状材料に分解される。加工中
にのみ生じるこのきめ細かい顆粒状材料は隙間充愼材料
を形成し、それを使って表面はよりきめ細かくされる、
つまり顆粒状材料の粒子の大きさまできめ細かくされ
る。基質において骨格の粗い構造は支持構造として維持
される。この支持的な粗い構造は材料として機能するの
に十分機械的に強く、かつその表面は計画された特性を
有する被覆を形成する。
【００１３】したがって、要するに、微粒子出発材料は
所望のきめの粗い構造にされることになり、この構造は
支持空間充愼骨格として最少の比重およびきめの粗い構
造もまた有し（なぜなら、きめを粗くすることによって
のみ空気と固体との体積関係が調整され得るからであ
る）、これは表面上にもたらされて所望のきめ細かさに
なり、材料またはきめ細かい構造を供給する出発クラス
タは分解されて組込まれる。
所望のきめの粗い構造にされることになり、この構造は
支持空間充愼骨格として最少の比重およびきめの粗い構
造もまた有し（なぜなら、きめを粗くすることによって
のみ空気と固体との体積関係が調整され得るからであ
る）、これは表面上にもたらされて所望のきめ細かさに
なり、材料またはきめ細かい構造を供給する出発クラス
タは分解されて組込まれる。
【００１４】材料は非熱伝導性である。なぜなら、金属
粒子はそれらの間で熱伝導を橋渡しする熱ブリッジを形
成するほど十分相互接触していないからである。その結
果、表面加工から生じる熱は所定位置で、つまり樹脂構
造の単粒子を埋設しかつ焼く目的のために使用される。
表面構造は常に不規則である、なぜなら単粒子は不規則
な形状を有するが、ｎ−クラスタに対応してｎ倍までき
め細かくなることが可能であるからである。
粒子はそれらの間で熱伝導を橋渡しする熱ブリッジを形
成するほど十分相互接触していないからである。その結
果、表面加工から生じる熱は所定位置で、つまり樹脂構
造の単粒子を埋設しかつ焼く目的のために使用される。
表面構造は常に不規則である、なぜなら単粒子は不規則
な形状を有するが、ｎ−クラスタに対応してｎ倍までき
め細かくなることが可能であるからである。
【００１５】もしきめの粗い構造材料がクラスタを分解
することのできない、たとえば鋸のような切断手段を使
って加工されれば、きめの粗い構造はその表面上および
内部で維持される。もしクラスタを分解することが可能
な、たとえば砥石車のような切断手段が使用されれば、
よりきめ細かい構造が得られ、この構造は最終的には単
粒子によって許容されるのと同じぐらいきめ細かくな
り、これは磨くことによって達成される。
することのできない、たとえば鋸のような切断手段を使
って加工されれば、きめの粗い構造はその表面上および
内部で維持される。もしクラスタを分解することが可能
な、たとえば砥石車のような切断手段が使用されれば、
よりきめ細かい構造が得られ、この構造は最終的には単
粒子によって許容されるのと同じぐらいきめ細かくな
り、これは磨くことによって達成される。
【００１６】もし最初の顆粒状材料がクラスタを生産す
る代わりに直接使用されれば、焼結プロセスの後材料は
より密度が高くかつ重さが重くなるであろう、つまり従
来の焼結プロセスで発生するのと正確に同じ態様になる
であろう。しかしながら、出発クラスタが大きければ大
きいほど、入手される材料はより泡状でかつ軽量にな
る。しかしながらこれには当然その制限がある。ある時
点で構造骨格は掴むにはあまりにゆるくなり過ぎる。骨
格が空間のすべての方向に不規則に拡張するとき、おお
よそ同じ抵抗が各充填の間に発生する、つまり骨格は最
適の等方性の形質を有する。これは低い比重をもつよい
圧縮強度の理由の１つである。もし、たとえば特定の濾
過作用が得られなければならないので、よりきめ細かく
より均質な表面が要求されれば、表面クラスタは適当な
道具によって分解され、かつフラグメントは開口部の中
に組込まれる。焼く作業は加工プロセスの間に形成され
た熱によって局所的に行なわれる。しかしながら、材料
はそれほど多くの加工熱を吸収することができないの
で、その結果この熱の大半は道具によって運び去られ
る。
る代わりに直接使用されれば、焼結プロセスの後材料は
より密度が高くかつ重さが重くなるであろう、つまり従
来の焼結プロセスで発生するのと正確に同じ態様になる
であろう。しかしながら、出発クラスタが大きければ大
きいほど、入手される材料はより泡状でかつ軽量にな
る。しかしながらこれには当然その制限がある。ある時
点で構造骨格は掴むにはあまりにゆるくなり過ぎる。骨
格が空間のすべての方向に不規則に拡張するとき、おお
よそ同じ抵抗が各充填の間に発生する、つまり骨格は最
適の等方性の形質を有する。これは低い比重をもつよい
圧縮強度の理由の１つである。もし、たとえば特定の濾
過作用が得られなければならないので、よりきめ細かく
より均質な表面が要求されれば、表面クラスタは適当な
道具によって分解され、かつフラグメントは開口部の中
に組込まれる。焼く作業は加工プロセスの間に形成され
た熱によって局所的に行なわれる。しかしながら、材料
はそれほど多くの加工熱を吸収することができないの
で、その結果この熱の大半は道具によって運び去られ
る。
【００１７】かかる材料は軽量でかつ気体透過性があ
り、機械加工して乾燥させることが可能であり、つまり
非伝導性特性のために冷却することなく乾燥させること
ができ、よりきめ細かくされることが可能で、クラスタ
構造の結果として依然としてゆるい。述べられたように
このゆるさはクラスタの大きさによって制御されること
が可能であり、このクラスタの大きさはまた細かいバン
ド幅を規定する。１０のクラスタは比較的はっきりと見
えるきめの粗い表面から金属的に輝く磨かれた表面まで
１：１０の細かいバンド幅を与える。この気体透過性は
結果として比重が損なわれることなく制御され、それは
従来の焼結物品の場合は必ずしもそうではない。この同
一の比容量密度に対する気体透過性制御は、従来的に生
産された焼結材料と比較して最も重要な利点の１つであ
る。
り、機械加工して乾燥させることが可能であり、つまり
非伝導性特性のために冷却することなく乾燥させること
ができ、よりきめ細かくされることが可能で、クラスタ
構造の結果として依然としてゆるい。述べられたように
このゆるさはクラスタの大きさによって制御されること
が可能であり、このクラスタの大きさはまた細かいバン
ド幅を規定する。１０のクラスタは比較的はっきりと見
えるきめの粗い表面から金属的に輝く磨かれた表面まで
１：１０の細かいバンド幅を与える。この気体透過性は
結果として比重が損なわれることなく制御され、それは
従来の焼結物品の場合は必ずしもそうではない。この同
一の比容量密度に対する気体透過性制御は、従来的に生
産された焼結材料と比較して最も重要な利点の１つであ
る。
【００１８】したがって、もし問題が低い比重を有する
気体透過性材料を生産することであって、その気体透過
性が比重に影響を及ぼすことなく制御されることができ
る、たとえばバンド幅１：７において「多孔性」であ
り、同一の比容積を有するのであれば、これは以下の方
法で解決される。基本材料（単粒子）が選ばれ、この材
料は最もきめ細かい多孔性に対応する。この基本材料は
加エプロセスによって幾つかの基本材料粒子のクラスタ
にされる。クラスタの大きさは材料の嵩密度を決定す
る。クラスタは嵩密度で目的とされるものが得られるよ
うな態様（振り混ぜ、振動、押圧またはそれらすべて）
で、焼結プロセスにおいて１つの材料に焼きまとめられ
る。完成された材料が表面処理を経験し、その処理にお
いて表面クラスタは選択された加工処理（鋸引き、研
削、磨くこと）によって分解され、フラグメントは表面
開口部に組込まれるので、その結果多孔性はよりきめ細
かくされる。この組込みは加工中に形成される圧力を介
して行なわれ、発生する加工熱はクラスタフラグメント
を樹脂母相内に組入れるように作用する。材料は非熱伝
導性であるので、余分な熱は加工道具によって散らされ
る。クラスタの表面摩耗および破壊は連続的に行なわれ
る。磨いている間のみ単粒子は表面開口部の中に組込ま
れ、多孔性はその細かさの限界に到達する。
気体透過性材料を生産することであって、その気体透過
性が比重に影響を及ぼすことなく制御されることができ
る、たとえばバンド幅１：７において「多孔性」であ
り、同一の比容積を有するのであれば、これは以下の方
法で解決される。基本材料（単粒子）が選ばれ、この材
料は最もきめ細かい多孔性に対応する。この基本材料は
加エプロセスによって幾つかの基本材料粒子のクラスタ
にされる。クラスタの大きさは材料の嵩密度を決定す
る。クラスタは嵩密度で目的とされるものが得られるよ
うな態様（振り混ぜ、振動、押圧またはそれらすべて）
で、焼結プロセスにおいて１つの材料に焼きまとめられ
る。完成された材料が表面処理を経験し、その処理にお
いて表面クラスタは選択された加工処理（鋸引き、研
削、磨くこと）によって分解され、フラグメントは表面
開口部に組込まれるので、その結果多孔性はよりきめ細
かくされる。この組込みは加工中に形成される圧力を介
して行なわれ、発生する加工熱はクラスタフラグメント
を樹脂母相内に組入れるように作用する。材料は非熱伝
導性であるので、余分な熱は加工道具によって散らされ
る。クラスタの表面摩耗および破壊は連続的に行なわれ
る。磨いている間のみ単粒子は表面開口部の中に組込ま
れ、多孔性はその細かさの限界に到達する。
【００１９】クラスタの生産は１つの加工ステップを構
成し、貯蔵できる予備生成物へとつながる。クラスタ予
備生成物を使用する出発材料の生産は加工ステップを構
成し、このステップもまた貯蔵できる半完成生成物へと
つながる。材料からの完成生成物の生産および所望の多
孔性の導入は最終的な加工ステップを形成し、このステ
ップは材料のユーザによって行なわれる。材料は相応じ
て成功した態様でこの最終の加工ステップを実行する可
能性をユーザに与える。
成し、貯蔵できる予備生成物へとつながる。クラスタ予
備生成物を使用する出発材料の生産は加工ステップを構
成し、このステップもまた貯蔵できる半完成生成物へと
つながる。材料からの完成生成物の生産および所望の多
孔性の導入は最終的な加工ステップを形成し、このステ
ップは材料のユーザによって行なわれる。材料は相応じ
て成功した態様でこの最終の加工ステップを実行する可
能性をユーザに与える。
【００２０】出発生成物はきめの細かい顆粒状材料、た
とえば金属材料であり、これは接続手段によってまとめ
られてたとえば４ないし１０粒子、つまり単粒子のクラ
スタを形成する。このクラスタ形成は制御することが可
能であるが、こね混ぜおよび研磨プロセスによって行な
われる。クラスタを結合させる樹脂はほとんど硬化剤を
含まない、なぜなら機械的強度は何も要求されないから
である。さらなる処理の間クラスタ材料は樹脂硬化剤と
混合され、湿った塊として押圧され型の中で加熱され
る。これは本質的に焼結プロセスを構成し、このプロセ
スは特定の嵩密度を有する半完成物品へとつながる。こ
の材料はたとえば木材と同じ方法で加工され得る。嵩密
度は、表面構造の気孔の細かさが所望されれば変更可能
であるにもかかわらず、それに続く加工によって変えら
れない。「気孔」という言葉はより広い意味でのみ適用
される。
とえば金属材料であり、これは接続手段によってまとめ
られてたとえば４ないし１０粒子、つまり単粒子のクラ
スタを形成する。このクラスタ形成は制御することが可
能であるが、こね混ぜおよび研磨プロセスによって行な
われる。クラスタを結合させる樹脂はほとんど硬化剤を
含まない、なぜなら機械的強度は何も要求されないから
である。さらなる処理の間クラスタ材料は樹脂硬化剤と
混合され、湿った塊として押圧され型の中で加熱され
る。これは本質的に焼結プロセスを構成し、このプロセ
スは特定の嵩密度を有する半完成物品へとつながる。こ
の材料はたとえば木材と同じ方法で加工され得る。嵩密
度は、表面構造の気孔の細かさが所望されれば変更可能
であるにもかかわらず、それに続く加工によって変えら
れない。「気孔」という言葉はより広い意味でのみ適用
される。
【００２１】
【例】５０および１００μｍの間の粒子の大きさを有す
る７ｋｇの粉末にされたアルミニウム（ふるい分け部
分）が、３ｋｇのエポキシ樹脂（チバ−ガイギー（Ｃｉ
ｂａ−Ｇｅｉｇｙ））を結合剤またはマトリックスとし
て有する出発材料として処理されて、およそ４ないし８
アルミニウム粒子のクラスタを与える。この混合時間、
つまり室温でのこね混ぜおよび折り畳み時間は２０分で
ある。結果として生じる塊の多い湿った顆粒状材料は貯
蔵することが可能であり、かつ硬化剤から別個に保持さ
れてその後導入されることが可能である。およそ１．７
ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有する材料を入手するために、生
産された１０ｋｇの湿った顆粒状材料が１ｋｇの硬化剤
（使用される樹脂に対応する）と混合され、かつ混合
（クラスタ顆粒状材料）は１２０ｋｇ／ｃｍ２の接触圧
力下でかつ１００℃で焼きなましされた後圧縮または振
動される。硬化材料は加工されず金属着色されており、
かつマット表面を有する。研削した後金属の光沢は目に
見えるようになり、磨いた後表面は金属と同じ態様で反
射し構造は実質的に単粒子の細かさになった。嵩密度は
当然同一のままであった。もし空気がこの材料の中に押
圧されれば、空気を逃すための小さな泡がその表面上に
現われ、これは磨かれた表面の場合非常に細かい。嵩密
度と同じように、材料の強度は依然として同じである。
る７ｋｇの粉末にされたアルミニウム（ふるい分け部
分）が、３ｋｇのエポキシ樹脂（チバ−ガイギー（Ｃｉ
ｂａ−Ｇｅｉｇｙ））を結合剤またはマトリックスとし
て有する出発材料として処理されて、およそ４ないし８
アルミニウム粒子のクラスタを与える。この混合時間、
つまり室温でのこね混ぜおよび折り畳み時間は２０分で
ある。結果として生じる塊の多い湿った顆粒状材料は貯
蔵することが可能であり、かつ硬化剤から別個に保持さ
れてその後導入されることが可能である。およそ１．７
ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有する材料を入手するために、生
産された１０ｋｇの湿った顆粒状材料が１ｋｇの硬化剤
（使用される樹脂に対応する）と混合され、かつ混合
（クラスタ顆粒状材料）は１２０ｋｇ／ｃｍ２の接触圧
力下でかつ１００℃で焼きなましされた後圧縮または振
動される。硬化材料は加工されず金属着色されており、
かつマット表面を有する。研削した後金属の光沢は目に
見えるようになり、磨いた後表面は金属と同じ態様で反
射し構造は実質的に単粒子の細かさになった。嵩密度は
当然同一のままであった。もし空気がこの材料の中に押
圧されれば、空気を逃すための小さな泡がその表面上に
現われ、これは磨かれた表面の場合非常に細かい。嵩密
度と同じように、材料の強度は依然として同じである。
【００２２】アルミニウムベースの材料はクラスタの大
きさＴ4-8 を有するこの予備生成物から生産され、おお
よそ以下の工業データを有する。 密度 １．５ないし１．７ｇ／ｃｍ2 ショアかたさＤ（ＤＩＮ 53505 による） ７６．３ないし７６．５ 摩耗（ＡＳＴＭ Ｄ 1044−78による） １９５ないし２２０ｍｇ １バー／ｃｍ2 での空気透過性 0.210 ないし0.0289 ｌ／ｍｉｎ 気孔の大きさ（振動された材料） １２ないし２５μｍ 気孔の大きさ（圧縮された材料） ６ないし１２μｍ 毛管容量 １６ないし２１％ 熱安定性（永久加熱で） ９５ないし１００℃ 引張強さ（ＤＩＮ 53455 による） １２ないし２１Ｍｐａ 曲げ引張強さ（ＤＩＮ 53452 による） ２０ないし３８Ｍｐａ 衝撃強さ（ＤＩＮ 53433 ） 17.3ないし24.5 ｍＪ／ｍｍ2 圧縮強度 80,000ないし100,000 Ｎ この型の複合材料は木材および／または金属と同じ態様
で加工されることが可能である。６ないし１２μまたは
１２ないし２５μの気孔の大きさ（生産プロセスの関数
で）は全材料容積にわたって均質に分布され、気孔は連
結される。僅か３０％の樹脂比率の場合に、１．７ｇ／
ｃｍ3 の密度は極端に低い（アルミニウムの密度は２．
７ｇ／ｃｍ3 である）。材料は鋸で引かれたり、切断さ
れたり、磨かれたり、結合されたりなどが可能であり、
多くの異なった目的のために使用可能である。これは様
々な厚さのプレートの形状でまたはさらなる処理目的の
ためのビーム状の破片で販売用に容易に提供されること
が可能である。
きさＴ4-8 を有するこの予備生成物から生産され、おお
よそ以下の工業データを有する。 密度 １．５ないし１．７ｇ／ｃｍ2 ショアかたさＤ（ＤＩＮ 53505 による） ７６．３ないし７６．５ 摩耗（ＡＳＴＭ Ｄ 1044−78による） １９５ないし２２０ｍｇ １バー／ｃｍ2 での空気透過性 0.210 ないし0.0289 ｌ／ｍｉｎ 気孔の大きさ（振動された材料） １２ないし２５μｍ 気孔の大きさ（圧縮された材料） ６ないし１２μｍ 毛管容量 １６ないし２１％ 熱安定性（永久加熱で） ９５ないし１００℃ 引張強さ（ＤＩＮ 53455 による） １２ないし２１Ｍｐａ 曲げ引張強さ（ＤＩＮ 53452 による） ２０ないし３８Ｍｐａ 衝撃強さ（ＤＩＮ 53433 ） 17.3ないし24.5 ｍＪ／ｍｍ2 圧縮強度 80,000ないし100,000 Ｎ この型の複合材料は木材および／または金属と同じ態様
で加工されることが可能である。６ないし１２μまたは
１２ないし２５μの気孔の大きさ（生産プロセスの関数
で）は全材料容積にわたって均質に分布され、気孔は連
結される。僅か３０％の樹脂比率の場合に、１．７ｇ／
ｃｍ3 の密度は極端に低い（アルミニウムの密度は２．
７ｇ／ｃｍ3 である）。材料は鋸で引かれたり、切断さ
れたり、磨かれたり、結合されたりなどが可能であり、
多くの異なった目的のために使用可能である。これは様
々な厚さのプレートの形状でまたはさらなる処理目的の
ためのビーム状の破片で販売用に容易に提供されること
が可能である。
【００２３】表面上のその出口点で大きさの低減を経験
することが可能で、かつその材料は所望の嵩密度を有す
る液体の通過のためのチャネルを有する硬く成形可能な
材料を生産するためのプロセスは、結合剤の助けで形成
される数個の粒子のクラスタを含み、前記クラスタは複
数個の相互接続された空洞を有する粘着構造を形成する
ように結合剤の助けでさらなる加工ステップにもたらさ
れる。表面の多孔性は表面クラスタをフラグメントに分
解し、かつ表面開口部にそのフラグメントを埋設するこ
とによって低減される。
することが可能で、かつその材料は所望の嵩密度を有す
る液体の通過のためのチャネルを有する硬く成形可能な
材料を生産するためのプロセスは、結合剤の助けで形成
される数個の粒子のクラスタを含み、前記クラスタは複
数個の相互接続された空洞を有する粘着構造を形成する
ように結合剤の助けでさらなる加工ステップにもたらさ
れる。表面の多孔性は表面クラスタをフラグメントに分
解し、かつ表面開口部にそのフラグメントを埋設するこ
とによって低減される。
【００２４】結果として生じる材料は、結合剤によって
結合される粒子クラスタから形成されるきめの粗い構造
を有することを特徴とする。粒子クラスタの累積は結合
剤接続粒子である。多孔性をよりきめ細かくするための
その表面のランダムな加工の結果として、材料はクラス
タフラグメントのためによりきめ細かくかつより圧縮さ
れる表面を有する。
結合される粒子クラスタから形成されるきめの粗い構造
を有することを特徴とする。粒子クラスタの累積は結合
剤接続粒子である。多孔性をよりきめ細かくするための
その表面のランダムな加工の結果として、材料はクラス
タフラグメントのためによりきめ細かくかつより圧縮さ
れる表面を有する。
【００２５】この発明の材料は成形物品、モデル、フィ
ルタ、気体または液体を分配するための分配器、気体お
よび／または液体を混合するためのミキサー、貯蔵手
段、防火／防音被覆などを生産するために使用可能であ
る。
ルタ、気体または液体を分配するための分配器、気体お
よび／または液体を混合するためのミキサー、貯蔵手
段、防火／防音被覆などを生産するために使用可能であ
る。
【図１】出発材料を分布曲線によって示す図であり、周
波数Ｈは縦座標上にプロットされ、粒子の大きさＧは横
座標上にプロットされる。
波数Ｈは縦座標上にプロットされ、粒子の大きさＧは横
座標上にプロットされる。
【図２】出発材料と顆粒状生成物の生産とを分布曲線に
よって示す図であり、周波数Ｈは縦座標上にプロットさ
れ、粒子の大きさＧは横座標上にプロットされる。
よって示す図であり、周波数Ｈは縦座標上にプロットさ
れ、粒子の大きさＧは横座標上にプロットされる。
Ｈ 周波数 Ｇ 粒子の大きさ
Claims (15)
- 【請求項１】 流体の通過のためのチャネルを有する硬
くて成形可能な材料を生産するためのプロセスであっ
て、前記チャネルの大きさは前記材料の表面上のそれら
の出口点で低減可能であり、前記材料は所望の嵩密度を
有し、第１の結合剤で一体化された複数の粒子からなる
複数のクラスタを形成するステップを含み、前記第１の
結合剤は前記クラスタ中の粒子を強固に固定するのでは
なくて単に互いに粘着させるだけであってそれらのクラ
スタは容易に変形可能であり、さらに、前記材料を形成
するために第２の結合剤の助けで前記複数のクラスタを
粘着構造物に成形するステップと、前記材料を形成する
ために前記第１および第２の結合剤を硬化させるステッ
プを含み、前記材料において前記粒子は前記硬化された
第１および第２の結合剤によって少なくとも部分的にコ
ートされており、かつ前記材料は、クラスタ間で延びて
いるかまたは複数のクラスタの外包によって形成されて
いる第１系統の粗い構造チャネルおよび空孔と、クラス
タ内において粒子間に延びている第２の系統の微細構造
チャネルおよび空孔とを含み、前記第１系統の粗い構造
チャネルと第２系統の微細構造チャネルは互いに接続さ
れることを特徴とするプロセス。 - 【請求項２】 前記クラスタは前記複数の粒子と前記第
１の結合剤を混合し、それに続いてこねることによって
形成されることを特徴とする請求項１に記載のプロセ
ス。 - 【請求項３】 前記クラスタの寸法は前記こね混ぜの間
に均一化されることを特徴とする請求項２に記載のプロ
セス。 - 【請求項４】 前記粘着構造物は前記クラスタを振り混
ぜ、押圧、または振動させることによって、または振り
混ぜ、押圧および振動からなるグループから選択された
２つまたは３つの処理の組合せを行なうことによって生
産されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
の項に記載されたプロセス。 - 【請求項５】 前記材料の空孔の寸法はクラスタから粘
着構造物を形成するプロセスの選択とそれに対応するプ
ロセスパラメータの選択によって調節されることを特徴
とする請求項４に記載のプロセス。 - 【請求項６】 前記材料の表面において前記クラスタを
破片に破断し、前記破片を前記表面におけるチャネル内
に埋込むことによって前記材料における表面の開孔の寸
法を減少させることを特徴とする請求項１に記載のプロ
セス。 - 【請求項７】 前記材料はアルミニウム粒子とエポキシ
樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のプ
ロセス。 - 【請求項８】 前記材料は１．５〜１．７ｇ／ｃｍ２の
密度と６〜２５μｍの空孔と１６〜２１％の毛管容量を
有することを特徴とする請求項７に記載のプロセス。 - 【請求項９】 前記材料は１２〜２１Ｍｐａの引張り強
さと２０〜３８Ｍｐａの曲げ引張り強さと１７．３〜２
４．５ｍＪ／ｍｍ２の衝撃強さと８００００〜１０００
００Ｎの圧縮強度を有していることを特徴とする請求項
８に記載のプロセス。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のプロセスで生産され
た材料を成形品に加工することを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のプロセスで生産され
た材料をフィルタ手段，分配手段，混合手段，および保
存手段のうちのいずれかに加工することを特徴とする方
法。 - 【請求項１２】 請求項１ないし３のいずれかの項に記
載されたプロセスによって生産されて前記クラスタから
形成される粗い構造を有する前記材料を保護カバーに成
形することを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 前記第１の結合剤は樹脂であって、前
記第２の結合剤は前記樹脂のための硬化剤であることを
特徴とする請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項１４】 前記第２系統の微細構造チャネルは前
記第１の結合剤で形成される壁を有し、前記第１系統の
粗い構造チャネルは前記第２結合剤で形成された壁を有
することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項１５】 前記第１の結合剤と前記第２の結合剤
は同一であることを特徴とする請求項１に記載のプロセ
ス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH03635/90-0 | 1990-11-15 | ||
| CH363590 | 1990-11-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285101A JPH04285101A (ja) | 1992-10-09 |
| JP2784377B2 true JP2784377B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=4260224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3299084A Expired - Lifetime JP2784377B2 (ja) | 1990-11-15 | 1991-11-14 | 流体の通過のためのチャネルを有する硬くて成形可能な材料を生産するためのプロセスとその材料の用途 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5322657A (ja) |
| EP (1) | EP0486421B1 (ja) |
| JP (1) | JP2784377B2 (ja) |
| AT (1) | ATE139174T1 (ja) |
| DE (1) | DE59107927D1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995011744A1 (de) * | 1993-10-27 | 1995-05-04 | Unipor Ag | Verteilelement |
| US5625861A (en) * | 1994-10-20 | 1997-04-29 | Kubota Corporation | Porous metal body and process for producing same |
| US20030088008A1 (en) * | 2001-10-11 | 2003-05-08 | Kuhs Harald A | Molding composition for the transfer of micro-structured surfaces |
| DE102010015558B4 (de) | 2010-04-16 | 2013-06-27 | Prospective Concepts Ag | Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern, Verbundkörper sowie Verwendung des Verbundkörpers |
| EP2377834B1 (de) | 2010-04-16 | 2019-05-15 | Prospective Concepts AG | Verfahren zur herstellung harter und poröser formkörper, poröse formkörper und deren verwendung |
| WO2012111835A2 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-23 | Sintokogio, Ltd. | Mold and die metallic material, air-permeable member for mold and die use, and method for manufacturing the same |
| DE102011012870A1 (de) | 2011-03-02 | 2012-09-06 | EMMTEC, EMM Siebdruckmaschinen | Vakuumdruckplatte/Druckauflageplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Vakuumdruckplatte/Druckauflageplatte |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE1584476A1 (de) * | 1964-08-17 | 1972-01-13 | Jasba Keramikfabrik | Poroese Koerper,insbesondere fuer Formen und Filter |
| US3755213A (en) * | 1971-03-22 | 1973-08-28 | Wallace Murray Corp | Porous resin bonded product |
| DE2356886A1 (de) * | 1972-11-15 | 1974-05-16 | Perolini Piera | Verfahren zur herstellung vorgefertigter bauteile aus synthetischen agglomeraten und gemaess diesem verfahren hergestellte bauteile |
| JPS5014209A (ja) * | 1973-06-07 | 1975-02-14 | ||
| JPS52104407A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-01 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Method of producing porous sintered product |
| JPS5699242A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-10 | Kao Corp | Porous sheet and production thereof |
| DE3211322A1 (de) * | 1982-03-27 | 1983-09-29 | Hasso von 4000 Düsseldorf Blücher | Flaechenfilter und verfahren zu seiner herstellung |
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-
1991
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