JP4797800B2 - Composite porous body and method for producing the same - Google Patents
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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およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite porous body used for a filter, a gas diffusion member, a heat radiating member, a water absorbing member, and the like, and a method for producing the same.
三次元網目構造を有するシート状の多孔質体は、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。この種の多孔質体は、一般に強度が低く、変形し易い性質を有していることから、多孔質体の側部に面方向に延びる枠部材を設け、これらの多孔質体と枠部材とが一体に形成された複合多孔質体として用いられている。この枠部材は、下記特許文献1に示されるような、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、若しくはゴムにより形成されたり、下記特許文献2に示されるような、ゴム状弾性材により形成されている。
しかしながら、前記従来の複合多孔質体において、枠部材を熱硬化性樹脂、若しくは熱可塑性樹脂により形成すると、この複合多孔質体の製造後、枠部材では、既に樹脂は硬化しているものの長時間かけて緩やかにさらに硬化が進行して収縮するいわゆる後硬化が生じ、多孔質体に面方向内側に向けた力が作用してこの複合多孔質体に反りや亀裂が発生するおそれがある。
このうち、熱可塑性樹脂は、溶融状態から硬化するまでの硬化収縮率が大きいので、複合多孔質体の製造時に反りが生じ易く、このように反った複合多孔質体を複数積層させた状態で配置すると、複合多孔質体同士の間に隙間が生じるため、この隙間を閉じるのに積層方向に押圧したときに、複合多孔質体に亀裂が生ずるおそれがある等、その取り扱い性を低下させることがある。さらに、熱可塑性樹脂の枠部材と多孔質体とでは、熱膨張係数が大きく異なるので、複合多孔質体の使用時に、これらの熱膨張係数差に起因して前記の反りや亀裂の発生を増長させるおそれもある。
一方、枠部材が、例えばゴムや熱可塑性エラストマー等のゴム状弾性材により形成されると、複合多孔質体に反りや亀裂が発生するのを防ぐことができるものの、多孔質体との接合強度を必要十分に確保することが困難になり、多孔質体の側部から枠部材が脱落し易くなるおそれがある。また、ゴム状弾性材は、時間の経過に伴い脆化し易いので、複合多孔質体が使用される過程において前記接合強度が大きく低下し易くなり、複合多孔質体の寿命が短くなるおそれがある。さらに、前記接合強度が低いことに起因して、多孔質体をインサート品としてキャビティ内に配置した状態でゴムを圧入して複合多孔質体を形成する場合、この形成後に型開きして複合多孔質体を取り出す際に枠部材が金型に引張られると容易に多孔質体から外れるおそれもある。
However, in the conventional composite porous body, when the frame member is formed of a thermosetting resin or a thermoplastic resin, after the composite porous body is manufactured, the resin is already cured in the frame member for a long time. Then, the so-called post-curing, in which the curing further progresses and shrinks gradually, occurs, and a force directed toward the inside in the plane direction acts on the porous body, which may cause warping or cracking in the composite porous body.
Among these, since the thermoplastic resin has a large cure shrinkage rate from the melted state until it is cured, warping is likely to occur during the production of the composite porous body, and in such a state that a plurality of warped composite porous bodies are laminated. When placed, since a gap is generated between the composite porous bodies, when the pressing is performed in the stacking direction to close the gap, there is a possibility that the composite porous body may be cracked. There is. Furthermore, since the thermal expansion coefficient differs greatly between the thermoplastic resin frame member and the porous body, the occurrence of the warping and cracking is increased due to the difference in the thermal expansion coefficient when using the composite porous body. There is also a risk of causing it.
On the other hand, when the frame member is formed of a rubber-like elastic material such as rubber or thermoplastic elastomer, it is possible to prevent the composite porous body from warping or cracking, but the bonding strength with the porous body. It is difficult to ensure the necessary and sufficient amount, and the frame member may easily fall off from the side of the porous body. Further, since the rubber-like elastic material is easily embrittled with the passage of time, the bonding strength is likely to be greatly reduced in the process of using the composite porous body, and the life of the composite porous body may be shortened. . Furthermore, due to the low bonding strength, when forming a composite porous body by press-fitting rubber in a state where the porous body is placed in the cavity as an insert product, the mold is opened after this formation and the composite porous When the material is taken out, if the frame member is pulled by the mold, there is a possibility that it will easily come off the porous material.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、枠部材と多孔質体との接合強度を必要十分に保ちつつ、複合多孔質体に反りや亀裂が生ずるのを防ぐことができる複合多孔質体およびそ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 it is possible to prevent the composite porous body from being warped or cracked while maintaining the necessary and sufficient bonding strength between the frame member and the porous body. An object is to provide a mass and a method for producing the same.
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は、三次元網目構造を有するシート状の多孔質体と、この多孔質体の側部の少なくとも一部から面方向に延びる枠部材とが一体に形成されてなる複合多孔質体であって、枠部材は、ゴム状弾性材により形成された緩衝部と、この緩衝部をその外周部側から覆う樹脂部とを備え、緩衝部は、多孔質体の側部の一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所に接合され、樹脂部において緩衝部をその外周部側から覆う部分に多孔質体の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体の側部に接合されていることを特徴とする。 In order to solve such problems and achieve the above object, the composite porous body of the present invention includes a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and at least one of the side portions of the porous body. And a frame member extending in the surface direction from the portion, the frame member covering the buffer portion formed of a rubber-like elastic material and the buffer portion from the outer peripheral side. The buffer portion is bonded to a part of the side portion of the porous body or a plurality of locations spaced in the direction along the outer peripheral edge, and covers the buffer portion from the outer peripheral side in the resin portion. A portion connected to the portion in a direction along the outer peripheral edge of the porous body is joined to a side portion of the porous body.
この発明によれば、枠部材が緩衝部と樹脂部とを備えているので、複合多孔質体の製造後、時間の経過に伴い樹脂部が後硬化して収縮し、多孔質体の面方向内側に向けた力が作用した場合においても、この力の少なくとも一部を緩衝部に受けさせて吸収させることが可能になり、複合多孔質体に反りや亀裂が生ずるのを抑制することができる。しかも、樹脂部において緩衝部をその外周部側から覆う部分に多孔質体の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体の側部に接合されているので、緩衝部と多孔質体の側部との接合強度が低くても、この接合強度を樹脂部と多孔質体との接合強度により補強することが可能になる。さらに、複合多孔質体を使用する過程において徐々に緩衝部が脆化し、緩衝部と多孔質体の側部との接合強度が低下しても、その強度をも樹脂部と多孔質体との接合強度により補強することができる。
さらに、樹脂部は、多孔質体の側部において枠部材が接合された部分の全域ではなく、この部分において緩衝部の接合された部分を除いた部分に接合されているので、多孔質体の側部における樹脂部との接合部分を最小限に抑えることが可能になり、樹脂部の溶融状態から硬化するまでの硬化収縮や、後硬化するときの収縮が、多孔質体にその面方向内側に向けて及ぼす力を抑えることができる。
以上より、枠部材と多孔質体との接合強度を必要十分に保ちつつ、複合多孔質体に反りや亀裂が生ずるのを防ぐことができる。
According to this invention, since the frame member includes the buffer portion and the resin portion, the resin portion is post-cured and contracted with the passage of time after the production of the composite porous body, and the surface direction of the porous body Even when an inward force is applied, at least a part of this force can be received by the buffer portion and absorbed, and the composite porous body can be prevented from warping or cracking. . And since the part which continues in the direction along the outer periphery of a porous body in the part which covers a buffer part from the outer peripheral part side in the resin part is joined to the side part of a porous body, a buffer part and a porous body Even if the bonding strength with the side portion is low, this bonding strength can be reinforced by the bonding strength between the resin portion and the porous body. Furthermore, even if the buffer portion gradually becomes brittle in the process of using the composite porous body and the bonding strength between the buffer portion and the side of the porous body is reduced, the strength is also reduced between the resin portion and the porous body. It can be reinforced by the bonding strength.
Furthermore, since the resin part is joined not to the entire area of the part where the frame member is joined on the side part of the porous body, but to the part excluding the part where the buffer part is joined in this part, It becomes possible to minimize the joint part with the resin part in the side part, and the shrinkage when the resin part is cured from the molten state and the shrinkage when post-curing is applied to the porous body in the surface direction. The force exerted towards the can be suppressed.
As described above, it is possible to prevent the composite porous body from being warped or cracked while maintaining the necessary and sufficient bonding strength between the frame member and the porous body.
ここで、緩衝部は、多孔質体の外周縁にこの周方向に間隔をあけて複数設けられ、樹脂部は、緩衝部をその外周部側から覆い、かつ緩衝部同士の間を埋めるように、この多孔質体の全周にわたって延在してもよい。 Here, a plurality of buffer portions are provided on the outer peripheral edge of the porous body at intervals in the circumferential direction, and the resin portion covers the buffer portion from the outer peripheral portion side and fills the space between the buffer portions. , It may extend over the entire circumference of the porous body.
また、緩衝部は、多孔質体および樹脂部の表面に対して厚さ方向外方に突出してもよい。 Further, the buffer portion may protrude outward in the thickness direction with respect to the surfaces of the porous body and the resin portion.
この場合、例えば燃料電池のガス拡散部材等のように、複数の複合多孔質体が積層されて配置された積層体において、多孔質体の表面に向けてガスや燃料等の流体を流し、この流体を積層体の積層方向に通過させて使用する際に、積層方向で隣合う複合多孔質体の緩衝部同士を密接させることにより、これらの複合多孔質体同士の間から流体が漏れるのを防ぐことが可能になり、シール性が向上できる等、その取り扱い性の向上を図ることができる。 In this case, for example, in a laminated body in which a plurality of composite porous bodies are laminated such as a gas diffusion member of a fuel cell, a fluid such as gas or fuel is flowed toward the surface of the porous body. When the fluid is passed through in the stacking direction of the laminated body, the fluid leaks from between these composite porous bodies by bringing the buffer parts of the composite porous bodies adjacent in the stacking direction into close contact with each other. It is possible to prevent such problems, and the handling property can be improved, for example, the sealing property can be improved.
また、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、この多孔質体の側部の少なくとも一部から面方向に延びる枠部材とが一体に形成されてなる複合多孔質体の製造方法であって、前記多孔質体をインサート部品として、この多孔質体の側部においてその一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所との間に、この多孔質体の面方向で隙間を設けた状態で、前記側部におけるこの一部若しくは複数個所を除いた部分から面方向に延びる樹脂部を射出成形するインサート成形を行った後に、トランスファー成形により、前記隙間にゴム状弾性材を圧入することによって、前記樹脂部により外周部側から覆われるとともに、多孔質体の側部における前記一部若しくは複数個所に接合した緩衝部を形成し、この緩衝部と樹脂部とを有する枠部材を形成して複合多孔質体を形成することを特徴とする。 Further, in the method for producing a composite porous body of the present invention, a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and a frame member extending in a plane direction from at least a part of a side portion of the porous body are integrated. A method for producing a composite porous body, wherein the porous body is used as an insert part, and a part of the porous body, or a plurality of locations spaced apart in the direction along the outer peripheral edge at the side of the porous body. With the gap in the surface direction of this porous body, insert molding was performed to injection-mold the resin portion extending in the surface direction from the portion excluding this part or a plurality of portions in the side portion. Later, a rubber-like elastic material is press-fitted into the gap by transfer molding, so that the resin portion covers the outer peripheral portion side, and the buffer is joined to the part or a plurality of locations on the side portion of the porous body. It is formed and to form a frame member having a the buffer portion and the resin portion and forming a composite porous body.
この場合、前記の作用効果を奏する複合多孔質体を確実に形成することが可能になるのに加え、樹脂部を形成した後に、前記隙間にゴム状弾性材を圧入して緩衝部を形成するので、この緩衝部を形成した後に型開きして複合多孔質体を金型から取り出す際に、緩衝部が金型に引張られたとしても、樹脂部と多孔質体の側部との接合強度によってこの緩衝部が多孔質体の側部から外れるのを防ぐことが可能になる。 In this case, in addition to being able to reliably form the composite porous body that exhibits the above-described effects, after forming the resin portion, a rubber-like elastic material is pressed into the gap to form the buffer portion. Therefore, even when the buffer part is pulled to the mold when the mold is opened after the buffer part is formed and the composite porous body is taken out of the mold, the bonding strength between the resin part and the side of the porous body Therefore, it is possible to prevent the buffer portion from being detached from the side portion of the porous body.
本発明によれば、枠部材と多孔質体との接合強度を必要十分に保ちつつ、複合多孔質体に反りや亀裂が生ずるのを防ぐことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that a composite porous body produces a curvature and a crack, keeping the joining strength of a frame member and a porous body necessary and sufficient.
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。
本発明の複合多孔質体10は、図1に示すように、シート状の多孔質体11と、この多孔質体11の側部の少なくとも一部から面方向に延びる枠部材12とが一体に形成された平面視矩形の薄板とされている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the composite
多孔質体11は、三次元網目構造を有する矩形の薄板であり、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。なお、この多孔質体11は、金属製でも、結晶性の黒鉛や、結晶性でない無定形炭素を含むものとしての炭素質でも、さらには金属不職布であってもよい。
また、本実施形態では、多孔質体11の側部は、4つの平板部11bにより構成され、これらの平板部11bにより、平面視矩形とされた多孔質体11の外周縁を構成している。すなわち、多孔質体11の側部は、この多孔質体11の外周縁に沿った方向で隣合う平板部11bの長さ方向端部同士が稜線をなして連結された構成とされている。
The
Moreover, in this embodiment, the side part of the
枠部材12は薄板状とされ、多孔質体11と略同じ厚さで多孔質体11の表裏面に対して段差なくこの多孔質体11の側部に接合されている。このように多孔質体11と枠部材12とが一体に形成されてなる複合多孔質体10は、全体として1枚の薄板部材とされ、このうち枠部材12が固定あるいは挟持される等して各種装置に取り付けられて、フィルタ、吸水部材、放熱体等として用いられたり、あるいは複数の複合多孔質体10が積層された積層体を各種装置に組み込んだ状態で、ガスや燃料等の流体を多孔質体11の表面に向けて流しこの積層体の積層方向に通過させて用いられる。
The
ここで、多孔質体11は、各種方法により製造できるが、例えば、金属粉末を含むスラリーを薄く成形して乾燥させたグリーンシートを焼成することにより製造することができる。
スラリーは、例えば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)を混合してなるものであり、これに加え、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)等が必要に応じて添加される。
Here, the
The slurry is formed by mixing, for example, a metal powder such as SUS316L, an organic binder (for example, methylcellulose or hydroxypropylmethylcellulose), and a solvent (water). In addition to this, a foaming agent (for example, carbon) that is sublimated or vaporized by heat treatment. A water-insoluble hydrocarbon-based organic solvent (e.g., neopentane, hexane, heptane) of 5 to 8 or an antifoaming agent (ethanol) is added as necessary.
グリーンシート製造装置において、まず、スラリーが貯蔵されたホッパから、ローラによって搬送されるキャリアシート上にスラリーが供給される。次に、キャリアシート上のスラリーは、移動するキャリアシートとドクターブレードとの間で延ばされ、所要の厚さに成形される。
成形されたスラリーは、さらにキャリアシートによって搬送され、加熱炉を通過する。そして、加熱炉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が形成される。
なお、スラリーに発泡剤が含まれる場合、キャリアシート上で延ばされた状態のスラリーを、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を形成する。
このグリーンシートは、キャリアシートから取り外された後、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された多孔質体11とされる。
In the green sheet manufacturing apparatus, first, slurry is supplied from a hopper in which the slurry is stored onto a carrier sheet conveyed by a roller. Next, the slurry on the carrier sheet is stretched between the moving carrier sheet and the doctor blade and formed into a required thickness.
The formed slurry is further conveyed by a carrier sheet and passes through a heating furnace. And it dries in a heating furnace, and the green sheet of the state in which SUS316L powder was joined by the organic binder is formed.
In addition, when a foaming agent is included in the slurry, the slurry in a state of being extended on the carrier sheet is heat-treated in a high-humidity atmosphere before drying to foam the foaming agent to obtain a foamed slurry, and then dried. Processing is performed to form a green sheet.
This green sheet is removed from the carrier sheet, and then degreased and fired in a vacuum furnace, whereby the organic binder is removed and the
そして、本実施形態では、枠部材12は、ゴム状弾性材により形成された緩衝部13と、この緩衝部13をその外周部側から覆う樹脂部14とを備えている。このうち、緩衝部13は、多孔質体11の側部の一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所における厚さ方向の全域にわたって接合されている。また、樹脂部14において緩衝部13をその外周部側から覆う部分に多孔質体11の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体11の側部に接合されている。
And in this embodiment, the
図示の例では、緩衝部13は、多孔質体11の側部にこの外周縁に沿った方向に間隔をあけて複数設けられ、樹脂部14は、緩衝部13をその外周部側から覆い、かつ緩衝部13同士の間を埋めるように、この多孔質体11の全周にわたって延在して、多孔質体11の側部において緩衝部13同士の間の部分に接合されている。
さらに、緩衝部13は、多孔質体11の外周縁に沿った方向で隣合う平板部11bがなす稜線から、これらの各平板部11bにおいて前記稜線に連なる端部にかけた隅部11aに接合されている。なお、本実施形態では、図2および図3に示されるように、多孔質体11、緩衝部13および樹脂部14の厚さは同等とされるとともに、それぞれの表裏面は段差なく略一致している。
In the illustrated example, a plurality of
Furthermore, the
ここで、緩衝部13としては、シリコーン樹脂等のゴム状弾性を有する熱硬化性樹脂、エチレン・酢酸ビニル(EVA)共重合樹脂、ポリブタジエン樹脂等のゴム状弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、およびその他熱可塑性エラストマー(TPE)等のうち、1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上を併用してもよい。このうち、耐薬品性や耐熱性の観点では、シリコーン樹脂やオレフィン系熱可塑性エラストマーを採用するのが望ましい。また、複合多孔質体10が例えば燃料電池のガス拡散部材として使用される場合には、例えば温度等の使用環境に耐え得る材質、例えばフッ素系熱可塑性エラストマー、またはエンジニアリングプラスチック系熱可塑性エラストマーを採用することができる。
以上の各材質に代えて、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、若しくはアクリロニトリルブタジエンゴム等のジエン系ゴム、またはブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、若しくはフッ素ゴム等の非ジエン系ゴムを採用することもできるが、複合多孔質体10が例えば燃料電池のガス拡散部材として使用される場合には、例えば温度等の使用環境に耐え得る材質、例えばフッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム若しくはシリコーンゴムを採用するのが望ましい。
Here, as the
Instead of the above materials, for example, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber or other diene rubber, or butyl rubber, ethylene propylene rubber, urethane rubber, silicone rubber, chlorosulfone Although non-diene rubbers such as fluorinated rubber, chlorinated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, or fluororubber can be employed, when the composite
樹脂部14としては、アイオノマー樹脂、エチレン・アクリル酸エチル共重合樹脂、アクリロニトリル・スチレン・アクリルゴム共重合(ASA)樹脂、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合(ACS)樹脂、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合(ABS)樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエーテルサルフォン(PES)樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、フェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルフィド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリシクロオレフィン(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)等の熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を採用することができる。また、複合多孔質体10が例えば燃料電池のガス拡散部材として使用される場合には、前記の各材質のうち、荷重たわみ温度が、燃料電池作動温度範囲の上限温度120℃以上の樹脂材料を採用することができ、この樹脂材料のうちより好ましくは結晶性樹脂で、かつ耐薬品性に優れ、ガス透過性が低い樹脂材料、例えばフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルフィド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン樹脂を採用することができ、これらの樹脂材料よりさらに好ましくはポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂やポリプロピレン樹脂を採用することができる。
The
次に、多孔質体11の側部に枠部材12を形成する方法について説明する。
まず、一対の金型間に形成されたキャビティに、インサート部品として多孔質体11を配置し、ランナからゲートを介して射出した溶融樹脂をキャビティ内に充填する。この際、多孔質体11の隅部11aとの間に、その厚さ方向の全域にわたってこの多孔質体11の面方向で隙間を設けた状態で、この多孔質体11の側部における隅部11aを除いた部分、つまり平板部11bの長さ方向中央部から面方向に延びる樹脂部14を射出成形するインサート成形を行う。
Next, a method for forming the
First, the
そして、樹脂部14が多孔質体11の側部に接合されて樹脂部14と多孔質体11とが一体に形成された中間部材を金型から取り出し、前記金型とは異なる他の金型のキャビティに配置して、トランスファー成形により、前記隙間にゴム状弾性材を圧入することによって、樹脂部14により外周部側から覆われるとともに、多孔質体11の側部における隅部11aに接合した緩衝部13を形成する。
以上より、多孔質体11の側部に緩衝部13と樹脂部14とからなる枠部材12を形成して接合することにより複合多孔質体10を形成する。
And the
As described above, the composite
以上説明したように本実施形態の複合多孔質体10によれば、枠部材12が緩衝部13と樹脂部14とを備えているので、複合多孔質体10の製造後、時間の経過に伴い樹脂部14が後硬化して収縮し、多孔質体11の面方向内側に向けた力が作用した場合においても、この力の少なくとも一部を緩衝部13に受けさせて吸収させることが可能になり、複合多孔質体10に反りや亀裂が生ずるのを抑制することができる。
As described above, according to the composite
しかも、樹脂部14において緩衝部13をその外周部側から覆う部分に多孔質体11の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体11の側部に接合されているので、緩衝部13と多孔質体11の側部との接合強度が低くても、この接合強度を樹脂部14と多孔質体11との接合強度により補強することが可能になる。さらに、複合多孔質体10を使用する過程において徐々に緩衝部13が脆化し、緩衝部13と多孔質体11の側部との接合強度が低下しても、その強度をも樹脂部14と多孔質体11との接合強度により補強することができる。
And since the part which continues in the direction along the outer periphery of the
さらに、樹脂部14は、多孔質体11の側部において枠部材12が接合された全周ではなく、このうち隅部11aを除いた平板部11bの長さ方向中央部にのみ接合されているので、多孔質体11の側部における樹脂部14との接合部分を最小限に抑えることが可能になり、樹脂部14の溶融状態から硬化するまでの硬化収縮や、後硬化するときの収縮が、多孔質体11にその面方向内側に向けて及ぼす力を抑えることができる。
以上より、枠部材12と多孔質体11との接合強度を必要十分に保ちつつ、複合多孔質体10に反りや亀裂が生ずるのを防ぐことができる。
Furthermore, the
As described above, it is possible to prevent the composite
また、本実施形態の複合多孔質体の製造方法によれば、前記の作用効果を奏する複合多孔質体10を確実に形成することが可能になるのに加え、樹脂部14を形成した後に、前記隙間にゴム状弾性材を圧入して緩衝部13を形成するので、この緩衝部13を形成した後に型開きして複合多孔質体10を金型から取り出す際に、緩衝部13が金型に引張られたとしても、樹脂部14と多孔質体11との接合強度によってこの緩衝部13が多孔質体11の側部から外れるのを防ぐことが可能になる。
In addition, according to the method for producing a composite porous body of the present embodiment, in addition to being able to reliably form the composite
なお、以上の実施形態において示した各構成部材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、前記実施形態では、樹脂部14を、多孔質体11の側部の全周にわたって延在させて、前記側部のうち隅部11aを除いた部分に接合したが、枠部材12が、多孔質体11の側部の一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所に接合された緩衝部13と、この緩衝部13をその外周部側から覆う樹脂部14とを備え、この樹脂部14において緩衝部13をその外周部側から覆う部分に多孔質体11の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体11の側部に接合されていれば前記実施形態に限られるものではない。
The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above embodiments are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the embodiment, the
例えば、図4に示されるように、多孔質体11の側部において、この面方向で互いに対向する一対の平板部11bにそれぞれ、その長さ方向両端部に各別に緩衝部13を接合し、これらの緩衝部13をその外周部側から覆うように、これらの緩衝部13が接合された平板部11bの長さ方向全域にわたって延在した樹脂部14を、この平板部11bにおける前記長さ方向両端部を除いた部分に接合してもよい。
For example, as shown in FIG. 4, in the side part of the
また、これに代えて、多孔質体11の側部において、この面方向で互いに対向する一対の平板部11bにそれぞれ、その長さ方向中央部に各別に緩衝部13を接合し、これらの緩衝部13をその外周部側から覆うように、この緩衝部13が接合された平板部11bの長さ方向全域にわたって延在した樹脂部14を、この平板部11bにおいて前記長さ方向中央部を除いた部分に接合してもよい。
In place of this, on the side of the
さらに、これに代えて、多孔質体11の側部において、この面方向で互いに対向する一対の平板部11bにそれぞれ、その長さ方向中央部および両端部を除いた2つの中間部分に各別に緩衝部13を接合し、これらの緩衝部13をその外周部側から覆うように、これらの緩衝部13が接合された平板部11bの長さ方向全域にわたって延在した樹脂部14を、この平板部11bにおいて前記2つの中間部分を除いた部分に接合してもよい。
Furthermore, instead of this, in the side portion of the
また、前記実施形態では、枠部材12として、多孔質体11と略同じ厚さで段差なくこの多孔質体11の側部に接合された構成を示したが、これに代えて、緩衝部13の表面を多孔質体11および樹脂部14の表面に対して厚さ方向外方に突出させるようにしてもよい。例えば図5に示されるように、緩衝部13が、樹脂部14および多孔質体11よりも厚さが厚くされて、その表裏面がそれぞれ樹脂部14および多孔質体11の表裏面それぞれに対して厚さ方向外方に突出したような構成を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the
この場合、例えば燃料電池のガス拡散部材等のような複数の複合多孔質体10が積層されて配置された積層体において、多孔質体11の表面に向けてガスや燃料等の流体を流し、この流体を積層体の積層方向に通過させて使用する際に、積層方向で隣合う複合多孔質体10の緩衝部13同士を密接させることにより、これらの複合多孔質体10同士の間から流体が漏れるのを防ぐことが可能になり、シール性が向上できる等、その取り扱い性の向上を図ることができる。
なお、緩衝部13の表面若しくは裏面と多孔質体11の側部とが樹脂部14により接合されていなければ、緩衝部13および樹脂部14の厚さは同等であっても、緩衝部13の方が樹脂部14の厚さよりも薄くなっていてもよい。
In this case, for example, in a laminate in which a plurality of composite
In addition, even if the thickness of the
また、前記実施形態では、複合多孔質体10として多孔質体11が1つだけ設けられた構成を示したが、これに代えて、複数の多孔質体11を面方向に間隔をあけて複数配置し、それぞれの多孔質体11の側部において少なくとも一部に緩衝部13を接合した状態で、これらの多孔質体11同士の間に樹脂部14を満たし、この樹脂部14により緩衝部13をその外周部側から覆い、樹脂部14を前記側部において緩衝部13が接合されていない部分に接合してもよい。
さらに、前記実施形態では、平面視矩形の多孔質体11を示したが、例えば円形状であっても、多角形であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the structure in which only the
Furthermore, in the said embodiment, the planar view rectangular
枠部材と多孔質体との接合強度を必要十分に保ちつつ、複合多孔質体に反りや亀裂が生ずるのを防ぐことができる。 It is possible to prevent the composite porous body from being warped or cracked while maintaining a sufficient bonding strength between the frame member and the porous body.
10 複合多孔質体
11 多孔質体
12 枠部材
13 緩衝部
14 樹脂部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
枠部材は、ゴム状弾性材により形成された緩衝部と、この緩衝部をその外周部側から覆う樹脂部とを備え、緩衝部は、多孔質体の側部の一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所に接合され、樹脂部において緩衝部をその外周部側から覆う部分に多孔質体の外周縁に沿った方向で連なる部分が、多孔質体の側部に接合されていることを特徴とする複合多孔質体。 A composite porous body in which a sheet-like porous body having a three-dimensional network structure and a frame member extending in a plane direction from at least a part of a side portion of the porous body are integrally formed,
The frame member includes a buffer portion formed of a rubber-like elastic material and a resin portion that covers the buffer portion from the outer peripheral side, and the buffer portion is formed on a part of the side of the porous body or on the outer periphery. Bonded to a plurality of locations spaced apart in the direction along, and the portion of the resin portion that covers the buffer portion from its outer peripheral side in the direction along the outer peripheral edge of the porous body is the side of the porous body A composite porous body characterized by being bonded.
緩衝部は、多孔質体の側部にこの外周縁に沿った方向に間隔をあけて複数設けられ、樹脂部は、緩衝部をその外周部側から覆い、かつ緩衝部同士の間を埋めるように、この多孔質体の全周にわたって延在していることを特徴とする複合多孔質体。 The composite porous body according to claim 1, wherein
A plurality of buffer parts are provided at intervals in the direction along the outer peripheral edge on the side part of the porous body, and the resin part covers the buffer part from the outer peripheral part side and fills the space between the buffer parts. Furthermore, the composite porous body is characterized by extending over the entire circumference of the porous body.
緩衝部は、多孔質体および樹脂部の表面に対して厚さ方向外方に突出していることを特徴とする複合多孔質体。 In the composite porous body according to claim 1 or 2,
The composite porous body, wherein the buffer part protrudes outward in the thickness direction with respect to the surfaces of the porous body and the resin part.
前記多孔質体をインサート部品として、この多孔質体の側部においてその一部、若しくは外周縁に沿った方向に間隔をあけた複数個所との間に、この多孔質体の面方向で隙間を設けた状態で、前記側部におけるこの一部若しくは複数個所を除いた部分から面方向に延びる樹脂部を射出成形するインサート成形を行った後に、
トランスファー成形により、前記隙間にゴム状弾性材を圧入することによって、前記樹脂部により外周部側から覆われるとともに、多孔質体の側部における前記一部若しくは複数個所に接合した緩衝部を形成し、この緩衝部と樹脂部とを有する枠部材を形成して複合多孔質体を形成す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 frame member extending in a plane direction from at least a part of a side portion of the porous body are integrally formed. ,
Using the porous body as an insert part, gaps are formed in the surface direction of the porous body between a part of the porous body or a plurality of portions spaced in the direction along the outer peripheral edge. In a state of being provided, after performing insert molding for injection molding a resin portion extending in the surface direction from a portion excluding this part or a plurality of places in the side portion,
By transfer molding, a rubber-like elastic material is press-fitted into the gap to form a buffer portion that is covered from the outer peripheral portion side by the resin portion and joined to the part or a plurality of locations on the side portion of the porous body. A method for producing a composite porous body, comprising forming a composite porous body by forming a frame member having the buffer portion and the resin portion.
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