JPH02115305A

JPH02115305A - 多孔質体の製造方法

Info

Publication number: JPH02115305A
Application number: JP26589688A
Authority: JP
Inventors: Akira Yanagisawa; 柳沢　章
Original assignee: Nibex Co Ltd
Current assignee: Nibex Co Ltd
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は多数の細孔を備えた多孔質体の製造方法に関す
るものである。

（従来の技術）この種の製造方法に係り、特公昭５５−３９６０１号公
報に開示された焼結フィルターの製造方法が知られてい
る。

この製造方法は金属、セラミック等の焼結材粉末よりも
融点が低い多数本の線材を張力を付与しつつ平行、且つ
一定間隔を隔てて配列するとともに、この配列線材の周
囲に前記焼結材粉末を充填して成形した後、この成形体
を焼成し前記線材を溶融して除去または焼結材粉末に溶
浸させることにより該成形体中に線材に相当する連続細
孔を生成するものであり、成形体中に生成された連続細
孔によってフィルターとしての濾過性能を発揮させてい
る。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の製造方法では、焼成の前工程にお
いて多数本の線材を張力を付与しつつ平行、且つ一定間
隔を隔てて配列させる必要があるため、該線材の配列に
線材の本数に応じた時間を要することに加え、配列作業
が煩しく面倒であることから製造コストの高騰が否めな
いという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、従来の製
造方法における線材の配列を不要とし製造コストを著し
く低減す、ることができる多孔質体の製造方法を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するために、金属または非金属
から選択される融点の異なる２種以上の薄肉帯状材料を
積層状態で回転軸の外面に該回転軸の軸線と平行に多数
回捲回し、該回転軸を前記捲回方向とは逆方向にさせ、
前記捲回材料の端面を切削して２種以上の長繊維が混合
した繊維混合体を生成する工程と、この繊維混合体に圧
力を付与し繊維の密度を増加させて繊維集束体を生成す
る工程と、この繊維集束体を低融点側の材料の融点より
高い温度で焼成して該繊維集束体中の低融点側の繊維を
溶融し排除する工程を含むことを特徴としている。

（作　用）本発明によれば、２種以上の薄肉帯状材料を積層状態で
多数回捲回した回転軸を前記捲回方向とは逆方向に回転
させ、該捲回材料の端面に切削刃を押し当てて略同心状
に積層された材料の各層を同時に切削することにより、
２種以上の長繊維が混合した繊維混合体を連続的に生成
することができる。また、この繊維混合体の密度を増加
させて繊維集束体を生成し、この繊維集束体を低融点側
の材料の融点より高い温度で焼成して該繊維集束体中の
低融点側の繊維を溶融して溶浸または燃焼によって排除
することにより、繊維集束体中に低融点側の繊維に相当
する連続した細孔を形成することができる。

（実施例）以下、図に従って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図（’ａ）乃至第１図（ｅ）を参照して融点
の異なる２種の長繊維が混合した繊維混合体を生成する
切削装置及び繊維混合体の生成工程について説明する。

同図において、１は床面等に載置された中空方形状のベ
ツドであり、該ベツド１の上面には軸受（図示省略）を
夫々内部に収容した軸受台２と支持台３が所定間隔をお
いて、且つ互いの軸受が同一軸線上に位置するように配
設されている。

１０は多段状に成形された主軸であり、該主軸１０は図
中右端部を前記支持台３に、また図中左端部を前記軸受
台２に夫々回転自在に軸支されている。また、前記主軸
１０の軸受台２と支持台３との間に位置する部分には、
主軸１０と軸線を一致する円柱状外面を有し、且つその
外面に軸線方向の溝１１ａを有する巻付部１１と、該巻
付部１１の軸受台２側に大径の鍔部１２が設けられてい
る。前記溝１．１　ａは後述する積層物の端部が挿入で
き、且つ掛合できる程度の幅及び深さを有している。更
に、前記巻付部１１には融点の異なる鉄と銅の２種の薄
肉帯状の金属材料が積層状態で略同心状に多数回巻付け
られている（以下、巻付けられた金属材料を捲回材料２
０という）。更にまた、前記支軸１０の軸受台２から突
出する部分には径の異なる２個のプーリ１３，１４が夫
々同心状に固定されている。

前記金属材料は厚さが１００μ■で幅が１００１の鉄製
の薄板と同寸法の銅製の薄板との積層物からなり、該積
層物を前記巻付部１１に巻付けるに際しては積層物の端
部を前記溝１１ａに挿入して折り曲げ、該積層物を一側
が鍔部１２の軸方向端面に接するようにして第１図（Ｃ
）に示すように時計回り方向に多数回きつく巻付ける。

そして、捲回された積層物の直径が前記巻付部１１の直
径が約１８０１の場合で例えば約２００＋＋ｖ程度にな
ったところで切断し該端部を表面に止着する。この止着
には接着剤を用いる他、スポット溶接或いはレーザ溶接
等を用いることができる。

３０はベツド１内の下部に固定された主軸駆動用のモー
タで、該モータ３０の回転軸３１にはプーリ３２が固定
されている。このプーリ３２と前記主軸１０のプーリ１
３とがベルト３３を介して連結されており、即ち前記主
軸１０はモータ３０を作動によって回転できるようにな
っている。

４０はベツド１内の上部に固定され、且つ電磁クラッチ
等の連結手段（図示省略）を内部に備えた減速機で、該
減速機４０の入力軸４１にはプーリ４２が固定されてい
る。このプーリ４２と前記主軸１０のプーリ１４とはベ
ルト４３を介して連結されており、即ち減速機４０の入
力軸４１には主軸１０が回転している状態においてその
回転が伝達されるようになっている。また、前記減速機
４０の出力軸（図示省略）には主軸１ｏの軸線と平行な
送りねじ４４が連結されている。

５０は、高速度鋼または超硬合金製の切削刃５１を備え
た刃物台であり、該刃物台５ｏはベツド１の上面におい
て主軸１０の軸線と平行に配設された案内レール４に摺
動自在に嵌合する案内溝５２を下面に有している。また
、刃物台５ｏの下面には前記案内レール４の長穴（図示
省略）を通じ下方に突出する脚板５３が設けられており
、該脚板５３には前記送りねじ４４に螺合した送りナツ
ト５４が固着されている。即ち、前記刃物台５゜は送り
ねじ４４の回転によって案内レール４に沿ってベッド１
上面を主軸１０の軸線と平行に摺動できるようになりで
いる。

前記切削刃５１の刃線５１ａは、その延長線が第１図（
ｂ）に示すように主軸１０の軸線１０ａと直交しており
、また捲回材料２０の端面（切削面）２０ａの高さ方向
の中心位置に接している。また、切削刃５１のすくい面
５１ｂと軸線１０ａとのなす角（すくい角）γは２１＠
〜３７°の範囲内で適宜設定されており、また切削刃５
１の逃げ面５１Ｃと捲回材料２０の端面２０ａとのなす
角（前逃げ角）αは１０＠前後に設定されている。

また、図示を省略したが前記主軸１ｏの内部には前記プ
ーリ２３．２４が固定された端面から巻付部１１に至る
空洞が形成され、また該空洞内には冷却水給排水用の２
重バイブが水密に挿着されていて、ポンプの作動によっ
て内パイプから空洞内に水を供給し、この水を外パイプ
で吸い込み循環できるようになっている。この冷却構造
は切削時において発生する熱による切削条件の変化、例
えば捲回材料２０の熱膨張による送り量の変化等を未然
に防止するものであり、主軸１ｏの特に巻付部１１を冷
却できるようになっている。

以下に前記切削装置の動作について説明する。

まず、モータ４０を作動して主軸１０を第１図（Ｃ）に
おいて反時計回り方向、つまり捲回材料２０の巻付は方
向とは逆方向に一定速度で回転する。

この状態で減速機４０の入力軸と出力軸とを連結すれば
、主軸１０と連動する送りねじ４４の回転により刃物台
５０を案内レール４に沿って捲回材料２０の端面２０ａ
方向に一定速度で送ることができる。これにより、切削
刃５１が捲回材料２０の端面２０ａに押し当てられて略
同心状に積層された金属材料の各層が同時に切削され、
鉄と銅の長繊維が混合した繊維混合体が連続的に生成さ
れることになる。

具体的な数値を掲げて説明すれば、捲回材料２０として
厚さが１００μｍの鉄と銅とを同心状に積層した場合に
おいて、切削幅１８ａｖ、切削刃５１の送り量０．　０
１ｍｓ／ｒｅｖ　ｓ切削速度９０−／１ｎで繊維径的１
００μｓの繊維を約７．５ｋｇ／ｈ生成することが可能
であり、前記送り量を倍増すると約１５ｋｇ／ｈの繊維
生成が可能となる。

また、前記切削を良好に行なうためには先に述べた切削
刃６１のすくい角γを適切に選択する必要がある。下記
表（１）、、　（２）は前記同様の金属材料を直径１５
０ＩＩｌノ巻付部１１に直゛径１８０ｍｍ程度になるま
で巻付け、そして主軸１ｏの回転数を１５０ｒｐ■、切
削幅を１３ｍｍ、前逃げ角αを１０一定とし、切削刃６
１の送り量を０．０１■ｌ／ｒｅＶと０　、０２　ａｍ
／　ｒｅｖとした場合夫々におけるすくい角γによる繊
維生成状態及び主軸の回転数低下を夫々示す実験結果で
ある。

このように、送り量が０　、　０１　ｍ−／　ｒｅｖに
おいて、すくい角γが２０°以下の場合では切削抵抗の
増大とそれに伴なう発熱から相互に溶着したカール状の
短い繊維が生成され、また主軸１０の回転数も１０ｒｐ
■程度低下した。また、すくい角γが３８＠以上の場合
では主軸１０にはそれ程大きな回転数の低下を生じるこ
とはないが、切削時にびびりが発生し長繊維の生成が困
難であった。すくい角γが２１〜３７″′の間において
は、角度が小さい場合において主軸１０の回転数が低下
し、やや柔軟性に欠ける繊維が生成されるが、略良好な
長繊維を得ることが可能であり、特にすくい角γが３５
＠の場合においては主軸１０の回転数低下も少なく繊維
状態も最良であることが確認された。

一方、送り量が０　、　０２　ｍｓ／　ｒｅｖにおいて
も主軸１０の回転数低下が若干具なるが、略同様の結果
が得られ、すくい角γが２１〜３７＠の範囲内において
良好な繊維生成が可能であり、特にすくい角γが３５°
の場合が最も適切であることが確認された。

ところで、前記切削装置を利用してより微細な繊維を生
成する場合には、より薄肉の金属材料を巻付部１１に捲
回させる必要があるが、材料の製造技術からみて厚さが
１００μｍ以下の材料を得ることは比較的困難であり、
また厚さがうすくなるにつれて価格もきわめて高くなる
ことから、このような場合には第１図（ｄ）に示すよう
な積層圧延装置を採用するとよい。

同図において６０ａ、６０ｂは円柱形状の圧延ローラで
あり、該圧延ローラ６０ａ、６０ｂは互いの軸線を平行
に、且つ所定間隔Ｓをおいて上下方向に対向配置されて
いる。また、この圧延ローラ６０ａ、６０ｂは駆動モー
タ（図示省略）によって互いに逆方法に、且つ同一速度
で回転できるようになっている。

前記積層圧延装置における積層圧延は複数枚の薄板を積
層し該積層板を圧延することにより行なわれる。例えば
、厚さが約１００μｍの帯状の鉄製の薄板と銅製の薄板
とを計４枚交互に重ね合わせて積層板ＫＳＩを構成し該
積層板ＫＳＩを前記圧延ローラ６０ａ、６０ｂに供給し
て圧延を行なう場合で、この圧延ローラ６０ａ、６０ｂ
の圧延寸法Ｓを１００μｍに設定しておけば、これと同
一寸法の圧延積層板ＫＳ２を圧延によって得ることがで
きるので、これにより一枚当たりの厚さが約２５μｍの
極めて薄い材料を４枚同時に積層状態で生成することが
可能となる。従って、これを巻付部１１に巻付けて前記
同様の切削を行なえばより微細な長繊維が混合した繊維
混合体を連続的に生成することが可能となる。

次に、第２図乃至第４図を参照して前記切削装置で生成
された繊維混合体の繊維の密度を増加させて長尺または
所定長の繊維集束体を生成する集束装置及び繊維集束体
の生成工程について説明する。

第２図に示した集束装置は、図の右方向に向って内径が
徐々に小さくなる絞り孔７０ａを備えた絞り治具７０を
用いたものである。集束時には前記切削装置で生成され
た繊維混合体を直接、または何本かを平行に束ねて絞り
孔７０ａに挿通し、該繊維混合体ＳＫを所定速度で図の
右方向に牽引すれば鉄繊維と銅繊維が隙間なく集束し、
且つ適当に分散された長尺の繊維集束体ＳＳを連続して
生成することができる。前記牽引時において絞り治具７
０を別途駆動モータによって回転させて集束効率を高め
るようにしてもよく、また集束後の繊維の分離を防止す
るために集束前の繊維混合体ＳＫにアルギン酸アンモン
等の粘結剤を含浸させておいてもよい。

第３図に示した集束装置は断面半円形の成形溝８１ａ、
８１ｂを対向配置した一対の成形ローラ８０ａ、８０ｂ
と、前記成形溝８１ａ、８１ｂよりも径の小さな断面半
円形の成形溝８３ａ、８３ｂを対向配置した一対の成形
ローラ８２ａ、８２ｂとからなり、各成形ローラは駆動
モータ（図示省略）によって互いに逆方法に、且つ同一
速度で回転できるようになっている。集束時には前記切
削装置で生成された繊維混合体を直接、または何本かを
平行に束ねて図の左側の成形ローラ８０ａ。

８０ｂの間に挿入すれば、該繊維混合体ＳＫは成形ロー
ラ８０ａ、８０ｂと成形ローラ８２　ａ　＊　　８２ｂ
とで段階的に集束されつつ図の右方向に送出され、これ
により鉄繊維と銅繊維が隙間なく集束し、且つ適当に分
散された長尺の繊維集束体ＳＳを連続して生成すること
ができる。この場合も集束後の繊維の分離を防止するた
めに集束前の繊維混合体ＳＫにアルギン酸アンモン等の
粘結剤を含浸させておいてもよい。

第４図に示した集束装置は図示省略の油圧シリンダによ
って上下方向に対向して移動可能な平行な２個のプレス
板９０ａ、９０ｂと、該プレス板９０ｇ、９０ｂの両側
面を支持し移動を案内するハウジング９１とからなる。

集束時には前記切削装置で生成された繊維混合体を直接
、または何本かを平行に束ねて開放状態のプレス板９０
ａ、９０ｂの間に挿入し、該繊維混合体ＳＫをプレス板
９０ｇ、９０ｂによりプレスして集束する。プレスが終
了した段階で繊維混合体ＳＫを順次送り込むようにすれ
ば、鉄繊維と銅繊維が隙間なく集束し、且つ適当に分散
された長尺の繊維集束体ＳＳを連続して生成することが
できる。この場合も集束後の繊維の分離を防止するため
に集束前の繊維混合体ＳＫにアルギン酸アンモン等の粘
結剤を含浸させておいてもよい。図示例のようにプレス
板９０ｇ、９０ｂのプレス面が平面の場合には断面矩形
状の繊維集束体ＳＳが生成されるが、プレス面を断面半
円形とすれば断面円形状の繊維集束体ＳＳを生成するこ
ともできる。

尚、前記集束装置は図示例のものに限らず、切削装置で
生成された繊維混合体ＳＫに軸線と直交する方向に圧力
を付与できるものであれば種々採用可能である。

次に、前記繊維集束体ＳＳを低融点側の材料の融点より
高い温度で焼成して該繊維集束体ＳＳ中の低融点側の繊
維を溶融し排除する工程について説明する。

前記集束装置によって生成された繊維集束体ＳＳを銅の
溶融温度よりも高い鉄の焼結温度範囲内に維持した焼結
炉（図示省略）内に入れ該繊維集束体ＳＳを焼成する。

この焼成によって繊維集束体ＳＳ中の銅繊維が溶融して
鉄繊維の気孔に溶浸され、該溶浸により鉄繊維の強度が
増大するとともに、繊維集束体ＳＫ中に銅繊維に相当す
る細孔が形成され、これにより軸方向に連続した多数の
細孔を備えた鉄製の多孔質体が生成される。

この多孔質体は多数の細孔の存在によって濾過機能、消
音機能及び断熱機能を有することから、水の濾過フィル
ター、バーナヘッド等の流体抑制用の各種フィルターや
、建物やエンジンルームの防音材、断熱材等に幅広く利
用でき、各用途において優れた効果を発揮し得る。

このように前述の製造方法によれば、鉄と銅の２種の薄
肉材料を積層状態で略同心状に捲回し該捲回材料の端面
を同時に切削することにより、繊維の生成と同時に鉄と
銅の長繊維を適当に分散し混合することができるので、
長繊維の軸方向の配列及び異種材料の混合に係わる工程
の簡便化及び時間短縮を図り、製造コストの低減に大き
く寄与することができる。

また、捲回される材料の厚さに応じて生成される繊維の
太さをおおよそ設定することができるので、焼成時にお
いて繊維集束体に形成される細孔の大きさを前記材料の
厚さによって容易に調整することができる。

更に、繊維混合体の鉄と銅の混合割合を捲回される材料
の積層比率によって定めることができるので、この繊維
混合体の混合割合を積層比率を変えることによって適宜
調整することができる。

尚、前記実施例では融点の異なる２種の金属として鉄と
銅を用いたものを示したが、鉄と銅以外にもタングステ
ン、アルミニウム、ニッケル、チタン及びこれら合金等
の切削可能な他の金属を種々選択し使用することができ
ることは勿論、切削可能な材料であれば金属に限らず、
合成樹脂、セラミック、ガラス等の非金属材料であって
も使用することが可能であり、必要に応じて２種に限ら
ず３種以上の材料を組合わせて用いてもよい。また、材
料の組合わせによっては焼成時において低融点側の材料
を高融点側の材料に溶浸させることができない場合があ
るが、この場合でも焼成に充分な時間を取れば低融点側
の材料を溶融し燃焼させることよって排除することが可
能である。

また、切削装置によって生成された繊維混合体を直接集
束装置に供給する場合は、切削装置にて生成される繊維
本数を増量するために、捲回材料の巻き厚を大きくする
とともに切削刃を捲回材料の半径方向に複数個配置した
り、また切削装置を複数台並設して生成された繊維を束
ねるようにしてもよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、２種以上の薄肉帯
状材料を積層状態で多数回捲回した回転軸を前記捲回方
向とは逆方向に回転させ、該捲回材料の端面に切削刃を
押し当てて略同心状に積層された材料の各層を同時に切
削することにより、２種以上の微細な長繊維が混合した
繊維混合体を連続的に生成することができ、長繊維の生
成と同時に２種以上の繊維を適当に分散し混合すること
ができるので、長繊維の軸方向の配列及び異種材料の混
合に係わる工程の簡便化及び時間短縮を図り、製造コス
トの低減に大きく寄与することができる。

更に、繊維混合体の混合割合を捲回される材料の積層比
率によって定めることができるので、この繊維混合体の
混合割合を積層比率によって適宜調整することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は本発明に係る切削装置
を示すもので、第１図（ａ）は切削装置の側面図、第１
図（ｂ）は第１図（ａ）の部分拡大図、第１図（ｅ）は
第１図（ａ）の部分斜視図、第１図（ｄ）は本発明に係
る積層圧延装置の簡略図、第２図乃至第４図は集束装置
め簡略図である。１０・・・主軸、２０・・・捲回材料、２０ａ・・・捲
回材料の端面、５１・・・切削刃、ＳＫ・・・繊維混合
体、ＳＳ・・・繊維集束体。特　　許　　出　　願　　人　　　柳沢　　章ニペック
ス株式会社代理人　　　弁理士　　吉１）精孝

Claims

【特許請求の範囲】金属または非金属から選択される融点の異なる２種以上
の薄肉帯状材料を積層状態で回転軸の外面に該回転軸の
軸線と平行に多数回捲回し、該回転軸を前記捲回方向と
は逆方向に回転させ、前記捲回材料の端面を切削して２
種以上の長繊維が混合した繊維混合体を生成する工程と
、この繊維混合体に圧力を付与し繊維の密度を増加させて
繊維集束体を生成する工程と、この繊維集束体を低融点側の材料の融点より高い温度で
焼成して該繊維集束体中の低融点側の繊維を溶融し排除
する工程を含むことを特徴とする多孔質体の製造方法。