JPH03118814A - アルミニウム多孔質複合材およびその製造方法 - Google Patents

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〉 本発明はアルミニウム製の多孔質フィルタ材に関し、特
にろ過性が均一かつ良好で、通気性があり、曲げ強度お
よび構造的な強度が高く、軽量で、さらに大きな面積に
も対応可能なフィルタ材に関する。

〈従来の技術〉 従来からエンジン排気孔や室内換気孔のフィルタ材とし
て種々のものが使われている。　これら大別すると、布
あるいはカーボン繊維系に属するもの、焼結金属やセラ
ミック等の焼結系に属するもの等に分けられる。

しかし布あるいはカーボン等は剛性に乏しい。　焼結金
属やセラミック等においては多孔率のばらつきが大きく
可塑性に乏しいという問題がある。

フィルタ材としての必要条件は、 （ｉ）十分なる耐腐蝕性および耐衝撃性を有すること、 （ｉｉ）逆風、水洗あるいはブラッシングにより容易に
最初の通気性にもどること、 （１ｉｉ）ろ過し切れない材料を大量に保存し、しかも
それが通気度に対して影響が少ないこと、 （ｉｖ）十分な強度を有すること、 （Ｖ）安価に円盤、円筒等の所望の形状に加工し得るこ
と、 等であるが、セラミック系のフィルタは耐衝撃性が弱く
、相系ではフィルタの形状保持力が弱く、さらに焼結金
属系では所定の気孔調整が困難であった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような問題点を解決するために、本発明者は先に、
基本的に金属繊維不織布とエクスパンドメタルとの周囲
が封着されてなるフィルタ材を発明し、これを提案した
（特開昭６３−２１８２２７号公報参照）。

このフィルタ材は、良好なろ過性を有する上に、加工性
が高く、しかも加工後の機械的強度、耐食性等も良好で
あるという、優れた特性を有するものである。

しかしながら、このものは、周辺を封着してなるもので
あるので、特定の板状形状の製品しか得ることができな
い。　また、近年のフィルタ材に対する要求はさらに厳
しいものとなっており、さらなるろ過性の向上、複雑な
形状への加工性、さらには大きな面積への対応等が要求
されている。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、ろ過性が均一かつ良好であり、加工性、特に凹
凸を有する複雑な形状への加工も容易で、しかも機械的
強度、耐熱耐寒性、耐久性が高く、大きな面積へも対応
可能なアルミニウム製多孔貿フィルタ材およびその製造
方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明のアルミニウム多孔
質複合材の第１の態様は、アルミニウム繊維不織布と、
アルミニウムエクスパンドメタルと、アルミニウム金網
との板状積層体であることを特徴とするアルミニウム多
孔質複合材を提供する。

また、本発明のアルミニウム多孔質複合材の第２の態様
は、アルミニウムエクスパンドメタルと、アルミニウム
金網との板状積層体であることを特徴とするアルミニウ
ム多孔質複合材を提供する。

さらに、本発明のアルミニウム多孔質複合材の製造方法
の第１の態様は、連続的に供給される２枚のアルミニウ
ムエクスパンドメタルの間に、少なくとも一枚のアルミ
ニウム繊維不織布と少なくとも一枚のアルミニウム金網
とを配し、これらを連続的にロール圧着して板状積層体
とすることを特徴とするアルミニウム多孔質複合材の製
造方法を提供する。

また、本発明のアルミニウム多孔質複合材の製造方法の
第２の態様は、連続的に供給される２枚のアルミニウム
エクスパンドメタルの間に少なくとも一枚のアルミニウ
ム金網を配し、これらを連続的にロール圧着して板状積
層体とすることを特徴とするアルミニウム多孔質複合材
の製造方法を提供する。

また、前記本発明の第１の態様のアルミニウム多孔買複
合材は、前記本発明の第１の態様のアルミニウム多孔質
複合材の製造方法によって製造されるのが好ましい。

また、前記本発明の第２の態様のアルミニウム多孔質複
合材は、前記本発明の第２の態様のアルミニウム多孔質
複合材の製造方法によって製造されるのが好ましい。

なお、本発明においては、アルミニウムとはアルミニウ
ム系合金も含むものである。

〈発明の具体的構成〉 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明のアルミニウム多孔質複合材（以下、複合材とす
る）は、アルミニウムエクスパンドメタルと、アルミニ
ウム金網（メツシュ）、もしくはこれにアルミニウム繊
維不織布の板状積層体である。

はじめに、本発明に用いるアルミニウム（以下、Ａｕ２
とする）繊維不織布、Ａｕ２エクスパンドメタルおよび
Ａｆｌメツシュについて説明する。

Ａｕ２繊維不織布は、Ａｕ２繊維を層状に成形した布状
体である。

Ａｕ２繊維とは、ＡｆｌまたはＡｕ２系合金をｉａ維状
としたもので、断面は三角形、円形等の任意の形で有効
直径が約２０〜２５０μｍ、長さ１ｃｍ以上よりなるＡ
ＩＬ細片の総称をいう。

ＡＪＺ繊維の製造方法は、１例をあげると、■線引きに
よる機械加工法 ■溶融Ａ１から紡糸する方法 等がある。

特にＡＪＺｌｉ維として、金属Ａｎを主体とする溶融Ａ
Ｌ系金金属ら紡糸されたＡＩＬ繊維を用いると、繊維が
細く柔軟で、後述のＡＩＬエクスパンドメタルとのかみ
合いが良く、曲げ加工等を行う際に細かいＡ１が欠は落
ちることなく環境衛生上も安全である。

Ａｕ１ｉｌ維不織布は、このようなへρ繊維を層状に成
形することにより布状体とされる。

本発明に適用されるＡｕ２繊維不織布の成形方法として
は特に限定はなく、切削またはグラインダ等により削り
取られた金属繊維により製造された不織布やその他公知
の方法で成形されたものはいずれも提供可能である。　
なかでも現在一般に使用されている溶融紡糸法が現在の
ところ価格等の点で好適に適用される。

本発明に適用されるＡ１繊維不織布の厚さには特に限定
はなく、目的とするフィルタの特性に応じて適宜決定す
ればよい。

エクスパンドメタルとは、金属薄板に多数の切込みを入
れ切込みを略直角方向に引張って全体を網状にしたもの
をいい、本発明においては、このエクスパンドメタルと
してＡｕ２またはＡ１合金を材料としたＡｕ２エクスパ
ンドメタルを用いる。

エクスパンドメタルは、金属網のように金属細線を編ん
だ物でないため、金属薄板の切込み断面が引張り力によ
ってねじれ、金属薄板平面と直角方向のみならず平行方
向、斜方向等にずれているねじれ部分のため、Ａｕ２１
ｉａ維不織布をこれに圧接するとＡｕ２繊維不織布との
からみ合いが良い。

原料として適用されるＡ１薄板の板厚は特に制限はない
が、通常０．２ｍｍ〜ｌＩｎｌ１１のものが用いられる
。

切込み、引張り等の加工程度にも特に限定はなく、複合
材の用途に応じて、エクスパンドメタルとＡｆＬ１ａ維
不織布との圧接状態が良好となるように、適用するＡｕ
２ｉ１１維不織布の形状と種類に応じて適切な加工程度
を選択すればよい。

本発明に適用されるへ１金網は、Ａ１またはＡＪ２合金
からなる網体であれば、所望するメツシュサイズを有す
る各種のものが適用可能である。

中でも特にＪＩＳ　　ＡＪ２合金　５０５６に代表され
る、＾１−Ｍｇ系合金の細線から形成されるＡｕ２金網
は好適に適用される。

適用可能なメツシュサイズには特に限定はなく、フィル
タの用途に応じて、用いるＡＩｌ繊維不織布の種類およ
び厚さ、さらにはＡｊ２エクスパンドメタルの種類を加
味して、所望するフィルタ性能が得られるように適宜選
択すればよい。　例えば本発明の複合材をクリーンルー
ムのプレフィルタとして用いる際には、２００メツシュ
程度の物を用いることにより、好適なフィルタ効果を得
ることが可能である。

また、本発明に適用されるへλ金網も上記のものに限定
されるものではなく、材質がＡλであれば、必要に応じ
て、補強メツシュ、保護メツシュおよびろ過精度を決定
するファインメツシュ等をフィルタ材の使用条件に合わ
せて選択してもよい。　例えば、ファインメツシュを用
いたフィルタ材は、固形物をろ過制御層の表面のみでと
らえる典型的な表面ろ過タイプであるので、これを用い
ることにより、精密なろ過精度と洗浄再生性に優れたフ
ィルタ材を実現することが可能である。

また機能の異なる数種のメツシュの綱体を数層に重ね、
一体化加工して用いてもよい。

本発明の複合材は、第１の態様はＡＪ２エクスパンドメ
タル、ＡＪ２金網、およびＡ　Ｊ２　ｉ１維不織布を積
層してなるものであり、また、第２の態様はＡｊ２エク
スパンドメタルとＡ１金網とを積層してなるものである
。

第１図に本発明の複合材の第１の態様の概略斜視図が、
第２図にそのＴＩ　−ＩＩ線断面図が、さらに第３図に
積層密着前の概略斜視図が示される。

図示例の複合材１０は、Ａｊ２繊維不織布１２の両面を
所定のメツシュサイズを有するＡ℃金網１４で挟み、さ
らにその両面をＡｆＬエクスパンドメタル１６で挟んだ
状態で、好ましい態様としてこれらを互いに圧着させた
構成を有するものである。

本発明において、これらの各部材の数、積層順序は図示
例に限定されるものではなく、例えばＡｎ不織布１２で
ＡＪＺ金網１４を挟む構成、Ａｉ不織布１２とＡＪ２金
網１４との組合せを複数積層する構成等、各種の組合せ
が可能である。

しかしながら、加工性、取扱い作業性、さらには強度等
の点で、図示例のように積層されたＡ℃繊維不織布１２
およびＡ１金網１４を２枚のＡｆｌエクスパンドメタル
１６で挟んだ構成とするのが好ましいのはもちろんであ
る。

また、良好なフィルタ効果を得、かつ良好な洗浄性を得
るために、／１ｔＪｌ金綱１４を少なくとも一枚、ＡＪ
２繊維不織布１２に対して最外層に配し、その外側に最
外層のＡλエクスパンドメタル１６を配置する構成とす
るのが好ましい。

本発明の複合材１０は、例えば第３図に示されるように
各材料を積層して形成されるものであるが、好ましくは
、これをプレスやローラ等を用いて圧着して製造する。

本発明の複合材１０は、前述のように材質として、すべ
ての部材にＡ１もしくはＡＪ２合金を用いるものである
。

周知のように、ＡＪＺは良好な展延性を有するものであ
る。　従って、Ａ　ｆＬｉ＠維不織布１２、Ａ１金網１
４およびＡ１エクスパンドメタル１６を所定枚数、所定
の順序で積層した後に、プレスあるいはローラ等の方法
にとって加圧することにより、第１図および第２図に示
されるように各部材を好適に圧着（固着）させることが
可能である。

本発明の複合材１０はこのように製造することにより、
製造後に任意の形状に切断することが可能であるので、
広範囲の用途への対応を可能とすることができる。

さらに、全ての部材がＡｊｌ製であるので、凹凸を有す
る複雑な加工も可能であり、例えば第４図に示されるよ
うなコルゲート加工を行なって強度を向上したり、また
、プレス加工等を行なって、適用する装置や環境に応じ
た凹凸を有する形状とすることが可能である。

また特にロール圧着を適用することにより、連続的に、
しかも大型の複合材１０を製造可能となり、より大きな
面積のフィルタ材としての適用が可能である。

本発明の複合材を、このように圧着して製造する際の圧
力としては、特に限定はないが、好ましくは３００〜２
０００ｋｇ／ｃｍ２程度である。

また、加圧力を調整することにより複合材１０の厚さを
調整してもよく、これによって複合材１０のフィルタ材
としての流れ抵抗の特性を調整することも可能である。

このようにして製造された本発明の複合材は、クリーン
ルームのプレフィルタ等の空気、ガスなどの濾過用フィ
ルタ等や、オイルミストセパレータ等に好適に使用され
る。

第５図に前述の複合材１０をオイルミストセパレータと
して適用した例が示される。

第５図に示される例においては、水分を含んだオイルミ
ストは吸気口５０より流入し、固定子５２および回転子
５４より排気弁５６を通り、フィルタ材として配置され
る本発明の複合材１０を有するオイルミストセパレータ
を通り、水分を含んだ気体は出口５８により大気中に放
出され、オイルはドレン６０により回収される。

このように本発明の複合材をフィルタ材として自動車等
の排気ガスのオイルミストセパレーターに用いれば、 ■排気中のオイルミストを完全に除去し、■オイルミス
トを凝集し、回収することによりオイルの消耗を抑える
効果を発揮する。

上述した本発明の複合材１０は、ＡＩＬ繊維不織布１２
、Ａｎ金網１４およびＡ１エクスパンドメタル１６とか
ら構成されるものであったが、本発明の複合材の第２の
態様においては、このＡｆＬ繊維不織布１２を有さず、
第６図に示されるようにＡｊＺ金網１４およびＡＩＬエ
クスパンドメタル１６とから構成されるものである。

本発明の複合材の第２の態様は、Ａ℃繊維不織布１２を
有さない以外、基本的な構成および製造方法は前述の複
合材１０と同様であるので、その詳細な説明は省略する
。

前述の複合材１０のフィルタ特性は、Ａｎ繊維不織布１
２およびＡＩＬ金網１４、さらには圧着した際には圧縮
加工度によって決定されるものであったが、この場合に
おいては、フィルタ特性はＡＪ２金網１４によってほぼ
決定される。

通常、Ａ１金網１４は線形が０．０５〜０．１１＋ｎｍ
程度のＡｆｌ線から形成される、非常に薄く腰の弱いも
のであり、保形性および剛性に乏しいものである。　従
って、従来はこのＡ１金網をフィルタ材として適用する
際には、枠体にＡ℃合金網固定してフィルタ材とする必
要があフた。　しかしながら、この方法は生産性が低く
、しかも、製造中や使用中にＡＩＬ金網が簡単に破れて
しまう等の問題もある。

これに対し、本発明の複合材の第２の態様の構成とする
ことにより、非常に薄く腰の弱いＡＪ２．金網１４の保
形性を保つことができ、Ａｊ２金網を適用した規定サイ
ズのフィルタを容易に実現することが可能となる。

しかも、前述のようにＡｊＺは展延性を有するため、従
来の枠体にへ１金網を固定したフィルタ材に比べ、容易
に生産することが可能である。　特に圧着、好ましくは
ロール圧着による製造方法を適用した際には、連続的な
製造が可能で、従来に比べ非常に高い生産性でフィルタ
材を製造することが可能である。

また、ＡＩｌ金網１４はＡ１エクスパンドメタル１６に
よって挟まれ、好ましくは両者が圧着された状態と゛な
っているので、へβ金網１４が破れることもなく、高い
強度のＡｊ２金網１４フィルタが実現可能である。

〈実施例〉 以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明する。

（実施例１） 本発明の複合材を、クリーンルームの空気清浄装置のプ
レフィルタとしての効果を調査する目的で次の材料を用
意した。

Ｉ）　厚さ０．５ｍｍのＡ１エクスパンドメタル（短目
方向の中心路Ｉｌｌ　３　Ｉｍ、長目方向の中心距離４
ｍｍ） ｉｔ）　　線径０．１１２ｍｍを有する２００メツシユ
のＡ文合金金網（ＪＩＳＡｎ合金 ５０５６） ｉｆｆ）　　面密度１５００ｇ／ｍ’を有するＡｎ不織
布（ＡＪ２ｉＪＩｌ維径１００μｍ） ｉＶ）　　ｉ）と同様 各材料共、面積はｌｍＸ２ｍ １）　＋　　ｉｔ）　＋　１ｉｉ）　＋　　ｉＶ）　　
板厚９．５ｍｍ上記の各材料を積層し、１　ｔｏｎ／ｃ
ｍ’の圧力で圧着することにより、板厚１　ｍｍのフィ
ルタを得た。

得られたフィルタをクリーンルーム用の空気清浄器のプ
レフィルタとして適用したところ、２００メツシユ以下
のダストを完全に除去することができた。

（実施例２） ジェット燃料をはじめとする航空機燃料、ガソリン、灯
油などに混入した遊離水分を分離し、同時に異物を除去
する目的で直径５０μｎの粒子の通過なきことを目的と
し、気孔率３５〜４５％が望まれるフィルタ材として本
発明を適用するために、次の材料を用意した。

ｉ）　厚さ０．５ｍｍのＡｉＬエクスパンドメタル（実
施例１と同様） 縦１００　ｍｍ、横５０＋ｎｍ ｆｉ）　　面密度１６５０ｇ／ｍ２を有するＡ℃不織布 縦１００　ｍｍ、横５０＋ｎｍ、厚さ５ｍｍｆｉｔ）　
　線径０．１１２ｍｍを有する２００メツシユのへ１合
金金網（ＪＩＳＡｆＬ合金５０５６） ｉｖ）　　ｉと同様 これらを重ね合わせ両側面は特に原子間圧流に圧縮した
。　その厚さは約１　ｍｍであった。

作製したフィルタ材はセパレータエレメントとして５０
μｍ以上の異物および油中の水分を９９．９％以上取り
除く事ができた。

この様に本発明の複合材で清浄化されたオイルは燃料、
潤滑油、作動油、真空ポンプ油など幅広く使用される。

　オイル中に混入した固形異物はわずかでも機器のトラ
ブルの原因となり、水分の混入は機器本体の錆は勿論の
ことであるが、オイルの劣化を早め、オイル自体の性能
を失う。　航空機燃料としては水分の混入は低温による
オイル中の水分の氷結が起こり、燃料系統のバルブを詰
らず原因になる。　本発明の複合材をフィルタ材を用い
ればこのような危険を効果的にさけることができる。

（実施例３） Ａｉエクスパンドメタルと、へ１金網とからなる本発明
の複合材を作製するために、次の材料を用意した。

ｌ）　厚さ０．４ａｍのＡＩｌ、エクスパンドメタル（
短目方向の中心距離３ｍｍ、長目方向の中心路１１４＋
ｎｍ） ｉｆ）　　線径０．０５ｍｌ１１を有する２００メツシ
ユのＡｊＺ合金金網（ＪＩＳＡｊＺ合金５０５６） ｉｉｉ）　　ｉ）と同様 各材料共、面積は５００　ｍｍＸ　１０００１００Ｏ＋
　　ｉｔ）　＋　ｔｉｔ）板厚０．８５ｍｍ上記の各材
料を積層し、１　、　５　ｔｏｎ／ｃｍ’の圧力で圧着
することにより、板厚０．６５＋＋＋ｍのフィルタを得
た。

得られたフィルタは、良好な剛性および保形性を有し、
しかも規定メツシュ（２００メツシユ）の良好なフィル
タであった。

〈発明の効果〉 以上、詳細に説明したように、本発明のアルミニウム多
孔質複合材によれば、ろ過性が均一かつ良好であり、加
工性、特に複雑な形状への加工も容易で、しかも機械的
強度、耐熱耐寒性、耐久性が高く、大きな面積へも対応
可能なアルミニウム製多孔質フィルタ材を得ることがで
きる。

また、本発明のアルミニウム多孔質複合材の製造方法に
よれば、上記のような優れた特性を有するアルミニウム
多孔質フィルタ材を、良好な生産性で、簡単な工程で製
造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るアルミニウム多孔質複合材の第
１の態様の１実施例を示す概略斜視図である。 第２図は、第１図のＴＩ　−ＩＩ線断面図である。 第３図は、第１図に示されるアルミニウム多孔質複合材
の積層前の状態を示す概略斜視図である。 第４図は、本発明に係るアルミニウム多孔質複合材の第
１の態様の別の実施例を示す概略断面図である。 第５図は、第１図に示されるアルミニウム多孔質複合材
をオイルミストセパレータに用いた状態を示す説明図で
ある。 第６図は、本発明のアルミニウム多孔質複合材の第２の
態様の積層前の状態を示す概略斜視図である。 符号の説明 １０・・・アルミニウム多孔質複合材、１２・・・アル
ミニウム繊維不織布、 １４・・・アルミニウム金網、 １６・・・アルミニウムエクスパンドメタル、５０・・
・吸気口、 ５２・・・固定子、 ５４・・・回転子、 ５６・・・排気弁、 ５８・・・出口、 ６０・・・ドレン ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３ 】ｂ ＦＩＧ、２ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　５

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム繊維不織布と、アルミニウムエクス
   パンドメタルと、アルミニウム金網との板状積層体であ
   ることを特徴とするアルミニウム多孔質複合材。
2. （２）連続的に供給される２枚のアルミニウムエクスパ
   ンドメタルの間に、少なくとも一枚のアルミニウム繊維
   不織布と少なくとも一枚のアルミニウム金網とを配し、
   これらを連続的に圧着して板状積層体とすることを特徴
   とするアルミニウム多孔質複合材の製造方法。
3. （３）請求項２に記載の方法で製造されたアルミニウム
   多孔質複合材。
4. （４）アルミニウムエクスパンドメタルと、アルミニウ
   ム金網との板状積層体であることを特徴とするアルミニ
   ウム多孔質複合材。
5. （５）連続的に供給される２枚のアルミニウムエクスパ
   ンドメタルの間に少なくとも一枚のアルミニウム金網を
   配し、これらを連続的に圧着して板状積層体とすること
   を特徴とするアルミニウム多孔質複合材の製造方法。
6. （６）請求項５に記載の方法で製造されたアルミニウム
   多孔質複合材。