JP4087327B2 - 管の製造方法 - Google Patents
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本発明は、管の製造方法および多孔性金属管に関し、さらに詳しくは、微細な内径の管を製造しうる管の製造方法および微細な内径の多孔性金属管に関する。
従来、走行する板状部材をフォーミングロールで徐々に管状に整形し、突き合わせた両端を誘導加熱コイルで溶接して管とする管の製造方法が知られている。
上記従来の管の製造方法では、フォーミングロールを小型化するのにも限界があることから、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造することが出来ない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、微細な内径の管を製造しうる管の製造方法および微細な内径の多孔性金属管を提供することにある。
そこで、本発明の目的は、微細な内径の管を製造しうる管の製造方法および微細な内径の多孔性金属管を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、芯線の外周面に樹脂層を形成する樹脂層形成過程と、前記樹脂層の外周面に多孔性材料層を形成する多孔性材料層形成過程と、前記樹脂層を気化させて前記多孔性材料層を通して除去する樹脂層除去過程とを有することを特徴とする管の製造方法を提供する。
上記第１の観点による管の製造方法では、芯線の外径と樹脂層の厚さとで管の内径が決まるが、これらを合わせて２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。また、芯線を残すことで、引張強度を補強することが出来る。
なお、多孔性材料層の材料が金属でも、樹脂層の外周面に金属溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
製造された管の管壁は多孔性であるため、管壁を通して気体を透過させることで、フィルタや触媒として利用できる。また、管の外周にコーティングを施して管壁を通して気体が透過しないように加工することで、管を気密な流路として利用できる。
上記第１の観点による管の製造方法では、芯線の外径と樹脂層の厚さとで管の内径が決まるが、これらを合わせて２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。また、芯線を残すことで、引張強度を補強することが出来る。
なお、多孔性材料層の材料が金属でも、樹脂層の外周面に金属溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
製造された管の管壁は多孔性であるため、管壁を通して気体を透過させることで、フィルタや触媒として利用できる。また、管の外周にコーティングを施して管壁を通して気体が透過しないように加工することで、管を気密な流路として利用できる。
第２の観点では、本発明は、上記構成の管の製造方法において、前記芯線を引き抜く芯線除去過程を有することを特徴とする管の製造方法を提供する。
上記第２の観点による管の製造方法では、芯線を引き抜くことで、管内の流路断面積を増やすことが出来る。
上記第２の観点による管の製造方法では、芯線を引き抜くことで、管内の流路断面積を増やすことが出来る。
第３の観点では、本発明は、上記構成の管の製造方法において、前記芯線が石英ファイバであり、前記樹脂がポリイミドであり、前記多孔性材料が金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅であることを特徴とする管の製造方法を提供する。
上記第３の観点による管の製造方法では、石英ファイバの外径とポリイミド層の厚さとで管の内径が決まるが、これらを合わせて２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、ポリイミド層の外周面に金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅の溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
上記第３の観点による管の製造方法では、石英ファイバの外径とポリイミド層の厚さとで管の内径が決まるが、これらを合わせて２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、ポリイミド層の外周面に金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅の溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
第４の観点では、本発明は、上記構成の管の製造方法において、前記樹脂層除去過程が前記ポリイミドを熱分解させる熱処理過程であることを特徴とする管の製造方法を提供する。
ポリイミドは、炎を上げて燃えたり黒く縮れたりせずに、熱分解して気体になる。
そこで、上記第４の観点による管の製造方法では、例えば６００℃・１５時間の熱処理によりポリイミド層を熱分解して消失させる。
ポリイミドは、炎を上げて燃えたり黒く縮れたりせずに、熱分解して気体になる。
そこで、上記第４の観点による管の製造方法では、例えば６００℃・１５時間の熱処理によりポリイミド層を熱分解して消失させる。
第５の観点では、本発明は、樹脂芯線の外周面に多孔性材料層を形成する多孔性材料層形成過程と、前記樹脂芯線を気化させて前記多孔性材料層を通して除去する樹脂芯線除去過程とを有することを特徴とする管の製造方法を提供する。
上記第５の観点による管の製造方法では、樹脂芯線の外径で管の内径が決まるが、これを２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、多孔性材料層の材料が金属でも、樹脂層の外周面に金属溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
製造された管の管壁は多孔性であるため、管壁を通して気体を透過させることで、フィルタや触媒として利用できる。また、管の外周にコーティングを施して管壁を通して気体が透過しないように加工することで、管を気密な気体流路として利用できる。
上記第５の観点による管の製造方法では、樹脂芯線の外径で管の内径が決まるが、これを２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、多孔性材料層の材料が金属でも、樹脂層の外周面に金属溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
製造された管の管壁は多孔性であるため、管壁を通して気体を透過させることで、フィルタや触媒として利用できる。また、管の外周にコーティングを施して管壁を通して気体が透過しないように加工することで、管を気密な気体流路として利用できる。
第６の観点では、本発明は、上記構成の管の製造方法において、前記樹脂がポリイミドであり、前記多孔性材料が金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅であることを特徴とする管の製造方法を提供する。
上記第６の観点による管の製造方法では、ポリイミド芯線の外径で管の内径が決まるが、これを２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、ポリイミド芯線の外周面に金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅の溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
上記第６の観点による管の製造方法では、ポリイミド芯線の外径で管の内径が決まるが、これを２５０μｍ以下とすることが可能であり、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
なお、ポリイミド芯線の外周面に金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅の溶液を塗布・焼付したり，メッキすることにより、多孔性となる。
第７の観点では、本発明は、上記構成の管の製造方法において、前記樹脂芯線除去過程が前記ポリイミドを熱分解させる熱処理過程であることを特徴とする管の製造方法を提供する。
ポリイミドは、炎を上げて燃えたり黒く縮れたりせずに、熱分解して気体になる。
そこで、上記第７の観点による管の製造方法では、例えば６００℃・１５時間の熱処理によりポリイミド層を熱分解して消失させる。
ポリイミドは、炎を上げて燃えたり黒く縮れたりせずに、熱分解して気体になる。
そこで、上記第７の観点による管の製造方法では、例えば６００℃・１５時間の熱処理によりポリイミド層を熱分解して消失させる。
第８の観点では、本発明は、内径が５０μｍ〜２５０μｍ、肉厚が１μｍ〜２５０μｍ、長さが５ｃｍ以上の多孔性金属管を提供する。
上記第８の観点による多孔性金属管は、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、例えば中空糸フィルタの如き構造にして、フィルタや触媒として利用できる。
上記第８の観点による多孔性金属管は、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、例えば中空糸フィルタの如き構造にして、フィルタや触媒として利用できる。
第９の観点では、本発明は、上記構成の多孔性金属管において、金属が金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅であることを特徴とする多孔性金属管を提供する。
上記第９の観点による多孔性金属管は、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、触媒として利用できる。
上記第９の観点による多孔性金属管は、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、触媒として利用できる。
本発明の管の製造方法によれば、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管を製造できる。
本発明の多孔性金属管によれば、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、フィルタや触媒として利用できる。
本発明の多孔性金属管によれば、体積に対する管壁面積の割合を非常に高くすることが出来るため、フィルタや触媒として利用できる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１の（ａ）は、実施例１に係る管製造装置１００を示す説明図である。
まず、加熱炉１０１でプリフォームＰＦを加熱軟化し、石英ファイバ１を引き出す。
石英ファイバ１の外径は、例えば３０μｍ〜１３０μｍである。
まず、加熱炉１０１でプリフォームＰＦを加熱軟化し、石英ファイバ１を引き出す。
石英ファイバ１の外径は、例えば３０μｍ〜１３０μｍである。
次に、ポリイミド塗布部１０２で石英ファイバ１の外周面にポリイミドを塗布し、焼付け部１０３で焼き付けて、ポリイミド層２を形成する。
ポリイミド層２の厚さは、５μｍ〜６０μｍである。
ポリイミド層２の厚さは、５μｍ〜６０μｍである。
次に、有機金属塗布部１０４でポリイミド層２の外周面に有機金属液または有機金属ペーストを塗布し、焼付け部１０５で焼き付けて、金属薄膜３を形成する。
金属薄膜３の厚さは例えば０.１μｍ〜１μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
金属薄膜３の厚さは例えば０.１μｍ〜１μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
有機金属液または有機金属ペーストは、金液，液状またはペースト状の上絵付用貴金属組成物，金レジネートペースト，Ａｇメタロオーガニックペースト，パラジウム含有有機組成物ペースト等である。
金液は、例えば日本金液株式会社（愛知県春日井市）から上絵付用金液として市販されている。
また、液状またはペースト状の上絵付用貴金属組成物は、例えば特公平７−６０６７号公報に記載されている。
また、金レジネートペーストは、例えば特許第３２０３６７２号公報に記載されている。
また、Ａｇメタロオーガニックペーストは、例えば特開平１０−２０４２９７号公報に記載されている。
また、パラジウム含有有機組成物ペーストは、例えば特許第３２３２０５７号公報に記載されている。
また、液状またはペースト状の上絵付用貴金属組成物は、例えば特公平７−６０６７号公報に記載されている。
また、金レジネートペーストは、例えば特許第３２０３６７２号公報に記載されている。
また、Ａｇメタロオーガニックペーストは、例えば特開平１０−２０４２９７号公報に記載されている。
また、パラジウム含有有機組成物ペーストは、例えば特許第３２３２０５７号公報に記載されている。
一例を挙げると、日本金液株式会社製の金液ＨＹ−１９９１（商品名）を塗布し、１５０℃で５分間乾燥させ、６００℃で５分間焼成することにより、金合金薄膜（金９０％以上で、ロジウム，クロム，ビスマス，トリウム等を含む）を形成する。
次に、無電解メッキ部１０６で金属薄膜３の外周面に金属膜４を形成する。
金属膜４の厚さは例えば１μｍ〜５μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
金属膜４の厚さは例えば１μｍ〜５μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
次に、電解メッキ部１０７で金属膜４の外周面に金属被膜５を形成し、中間ファイバ１０を製造する。
金属被膜５の厚さは例えば１μｍ〜２５０μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
中間ファイバ１０は、図示せぬ巻取ドラムに巻き取る。
金属被膜５の厚さは例えば１μｍ〜２５０μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
中間ファイバ１０は、図示せぬ巻取ドラムに巻き取る。
図２に、中間ファイバ１０の断面図を示す。
金属薄膜３と金属膜４と金属被覆５とは、それぞれ多孔性であり、多孔性材料層６を構成する。
金属薄膜３と金属膜４と金属被覆５とは、それぞれ多孔性であり、多孔性材料層６を構成する。
次に、図１の（ｂ）に示すように、適当な長さ（例えば５ｃｍ〜１ｋｍ）に切断した中間ファイバ１０を熱処理部１０８で、例えば５５０℃〜６００℃で１０時間〜２０時間、熱処理する。これにより、ポリイミド層２が熱分解し、発生した気体は多孔性材料層６を透過して消失し、多孔性金属管１１が製造される。
図３に、多孔性金属管１１の断面図を示す。
流路７の幅は、ポリイミド層２の厚さに等しく、例えば５μｍ〜６０μｍである。
多孔性材料層６の厚さは、例えば２.１μｍ〜２５６μｍである。
図３に、多孔性金属管１１の断面図を示す。
流路７の幅は、ポリイミド層２の厚さに等しく、例えば５μｍ〜６０μｍである。
多孔性材料層６の厚さは、例えば２.１μｍ〜２５６μｍである。
次に、芯抜き部１０９で多孔性金属管１１から石英ファイバ１を引き抜き、多孔性金属管１２を製造する。
図４に、多孔性金属管１２の断面図を示す。
流路８の内径は、例えば５０μｍ〜２５０μｍである。
図４に、多孔性金属管１２の断面図を示す。
流路８の内径は、例えば５０μｍ〜２５０μｍである。
所望により、コーティング部１１０で多孔性金属管１２の外周面にコーティングを施し、管１３を製造する。
図５に、管１３の断面図を示す。
コーティング層９の厚さは、例えば５０μｍ〜２５０μｍである。
図５に、管１３の断面図を示す。
コーティング層９の厚さは、例えば５０μｍ〜２５０μｍである。
実施例１に係る管の製造方法によれば、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管１１，１２，１３を製造することが出来る。
また、多孔性金属管１１，１２は、例えば中空糸フィルタの如き構造に束ねて、フィルタや触媒として利用できる。そして、多孔性金属管１１は、石英ファイバ１が入っているため、引張強度に優れている。また、多孔性金属管１２は、流路８の断面積を大きくすることが出来る。
また、管１３は、気密な流路として利用できる。
また、多孔性金属管１１，１２は、例えば中空糸フィルタの如き構造に束ねて、フィルタや触媒として利用できる。そして、多孔性金属管１１は、石英ファイバ１が入っているため、引張強度に優れている。また、多孔性金属管１２は、流路８の断面積を大きくすることが出来る。
また、管１３は、気密な流路として利用できる。
図６の（ａ）は、実施例２に係る管製造装置２００を示す説明図である。
まず、図示せぬドラムに巻いたポリイミド芯線１９を引き出す。
ポリイミド芯線１９の外径は、５０μｍ〜２５０μｍである。
まず、図示せぬドラムに巻いたポリイミド芯線１９を引き出す。
ポリイミド芯線１９の外径は、５０μｍ〜２５０μｍである。
次に、有機金属塗布部１０４でポリイミド芯線１９の外周面に有機金属液または有機金属ペーストを塗布し、焼付け部１０５で焼き付けて、金属薄膜３を形成する。
金属薄膜３の厚さは例えば０.１μｍ〜１μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
金属薄膜３の厚さは例えば０.１μｍ〜１μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
次に、無電解メッキ部１０６で金属薄膜３の外周面に金属膜４を形成する。
金属膜４の厚さは例えば１μｍ〜５μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
金属膜４の厚さは例えば１μｍ〜５μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
次に、電解メッキ部１０７で金属膜４の外周面に金属被膜５を形成し、中間ファイバ２０を製造する。
金属被膜５の厚さは例えば１μｍ〜２５０μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
中間ファイバ２０は、図示せぬ巻取ドラムに巻き取る。
金属被膜５の厚さは例えば１μｍ〜２５０μｍであり、その組成中の５０％以上が金属成分である。
中間ファイバ２０は、図示せぬ巻取ドラムに巻き取る。
図７に、中間ファイバ２０の断面図を示す。
金属薄膜３と金属膜４と金属被覆５とは、それぞれ多孔性であり、多孔性材料層６を構成する。
金属薄膜３と金属膜４と金属被覆５とは、それぞれ多孔性であり、多孔性材料層６を構成する。
次に、図６の（ｂ）に示すように、適当な長さ（例えば５ｃｍ〜１ｋｍ）に切断した中間ファイバ２０を熱処理部１０８で、例えば５５０℃〜６００℃で１０時間〜２０時間、熱処理する。これにより、ポリイミド芯線１９が熱分解し、発生した気体は多孔性材料層６を透過して消失し、多孔性金属管１２（図４参照）が製造される。
所望により、コーティング部１１０で多孔性金属管１２の外周面にコーティングを施し、管１３（図５参照）を製造する。
実施例２に係る管の製造方法によれば、例えば内径２５０μｍ以下といった微細な内径の管１２，１３を製造することが出来る。
また、多孔性金属管１２は、例えば中空糸フィルタの如き構造に束ねて、フィルタや触媒として利用できる。
また、管１３は、気密な流路として利用できる。
また、多孔性金属管１２は、例えば中空糸フィルタの如き構造に束ねて、フィルタや触媒として利用できる。
また、管１３は、気密な流路として利用できる。
実施例１および実施例２における無電解メッキ部１０６および電解メッキ部１０７の両方または一方を省略してもよい。
実施例２におけるポリイミド芯線１９に代えて、ポリイミドチューブを用いてもよい。
本発明の管の製造方法は微細な内径の多孔性金属管の製造に利用でき、本発明の多孔性金属管はフィルタや触媒として利用することが出来る。
１ 石英ファイバ
２ ポリイミド層
３ 金薄薄膜
４ 金属膜
５ 金属被覆
７，８ 流路
９ コーティング層
１０，２０ 中間ファイバ
１９ ポリイミド芯線
１００，２００ 管製造装置
２ ポリイミド層
３ 金薄薄膜
４ 金属膜
５ 金属被覆
７，８ 流路
９ コーティング層
１０，２０ 中間ファイバ
１９ ポリイミド芯線
１００，２００ 管製造装置
Claims (7)
- 芯線の外周面に樹脂層を形成する樹脂層形成過程と、前記樹脂層の外周面に気体を透過させうる孔を持つ管材料層を形成する管材料層形成過程と、前記樹脂層を気化させて前記管材料層の孔を通して除去する樹脂層除去過程とを有することを特徴とする管の製造方法。
- 請求項１に記載の管の製造方法において、前記芯線を引き抜く芯線除去過程を有することを特徴とする管の製造方法。
- 請求項１または請求項２に記載の管の製造方法において、前記芯線が石英ファイバであり、前記樹脂がポリイミドであり、前記管材料が金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅であることを特徴とする管の製造方法。
- 請求項３に記載の管の製造方法において、前記樹脂層除去過程が前記ポリイミドを熱分解させる熱処理過程であることを特徴とする管の製造方法。
- 樹脂芯線の外周面に気体を透過させうる孔を持つ管材料層を形成する管材料層形成過程と、前記樹脂芯線を気化させて前記管材料層の孔を通して除去する樹脂芯線除去過程とを有することを特徴とする管の製造方法。
- 請求項５に記載の管の製造方法において、前記樹脂がポリイミドであり、前記管材料が金，白金，ニッケル，鉄，バナジウムまたは銅であることを特徴とする管の製造方法。
- 請求項６に記載の管の製造方法において、前記樹脂芯線除去過程が前記ポリイミドを熱分解させる熱処理過程であることを特徴とする管の製造方法。
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