JPH08311506A

JPH08311506A - 建材成形用素材の加圧部材

Info

Publication number: JPH08311506A
Application number: JP11805295A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Teramoto; 寺本　　博; Masashi Koizumi; 昌士小泉; Ryutaro Motoki; 龍太郎元木; Atsushi Funakoshi; 淳船越; Takashi Nishi; 隆西; Akira Kosaka; 晃小阪
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス抜きを効率良く行い得る程度に細かく分
布した数多くの開気孔が得られ、十分な強度も得られる
建材成形用素材の加圧部材を提供する。【構成】金属粉末を熱間静水圧圧縮を含む処理で焼結
することにより得られ、且つ、前記処理で生じ表裏を貫
通する孔を多数備えた金属多孔体にて、建材成形用の素
材の内部に含まれる気体又は水分を前記素材の内部から
追い出して前記素材を圧密するための加圧に適した形状
に形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、瓦材や壁材等の建材を
成形するための素材を、その内部に含まれる気体又は水
分の追い出し（以下、気体の追い出しに代表させて「ガ
ス抜き」という）を図りつつ圧密するのに使用される加
圧部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記加圧部材には、前記ガス抜きを図る
ために、表裏を貫通する孔（以下、開気孔という）を設
ける必要があるので、従来は、前記加圧部材に対して機
械加工による前記開気孔を多数穿設し、前記加圧部材を
多孔質体となしたもの（以下、機械加工品という）が利
用されていた。しかしながら、前記機械加工品において
は、前記開気孔が単に機械加工によって形成されるの
で、前記ガス抜きを効率良く行い得る程度に細かく分布
した数多くの開気孔を形成することが難しかった。そこ
で、一般的な焼結処理を用いて金属粉末から多孔質体を
形成することにより、前記ガス抜きを効率良く行い得る
程度に細かく分布した数多くの開気孔を形成したもの
（以下、一般焼結品という）を、前記機械加工品に代替
させるということも考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような一般焼結品
にあっては、焼結条件次第で、前記圧密時に加圧部材と
して実用的に耐えるだけの強度が得られないことがあ
る、という問題があった。これに対し、前記焼結処理の
条件を厳しくすることにより、前記強度を向上させるこ
とが期待できるが、前記焼結の条件を厳しくする場合に
は、その条件を厳しくすることに起因する新たな問題、
即ち、前記開気孔が潰れてその気孔径も小さくなり、前
記開気孔によるガス抜きが、前記細かい分布状態であっ
ても効率良く行えなくなる、という新たな問題が生じる
ことになる。本発明は、このような実情に着目してなさ
れたものであり、前記機械加工品の問題も前記一般焼結
品の問題も一挙に解消し得る建材成形用素材の加圧部
材、即ち、前記ガス抜きを効率良く行い得る程度に細か
く分布した数多くの開気孔が得られ、しかも、十分な強
度も得られる建材成形用素材の加圧部材を提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る建材成形用
素材の加圧部材（以下、本発明部材という）は、金属粉
末を熱間静水圧圧縮（通常、ＨＩＰと略称されているの
で、以下、ＨＩＰという）を含む処理で焼結することに
より得られ、且つ、前記処理で生じ表裏を貫通する孔を
多数備えた金属多孔体にて、建材成形用の素材の内部に
含まれる気体又は水分を前記素材の内部から追い出して
前記素材を圧密するための加圧に適した形状に形成して
あることを第１の特徴構成としている。

【０００５】また、上述した第１の特徴構成を備えた
上、前記金属多孔体が、前記金属粉末を加圧成形して、
表裏を連通する多数の連通孔を備えた予備成形体を得る
第１工程と、前記予備成形体に対し、前記連通孔内への
静水圧媒体の侵入を許容する熱間静水圧圧縮を施す第２
工程を経て得られるものであることを第２の特徴構成と
している。

【０００６】

【作用】第１の特徴構成を備えた本発明部材を構成する
金属多孔体は、焼結によって形成されたものであり、前
記表裏を貫通する多数の孔を備えたものであるため、前
記金属多孔体は、前記機械加工品と異なって、前記ガス
抜きを効率良く行い得る程度に細かく分布した数多くの
開気孔を備えたものとなる。しかも、前記焼結は、一般
の焼結（例えば、一軸プレス成形した成形体を適宜焼結
温度に加熱保持するもの）ではなく、ＨＩＰによる焼結
（以下、ＨＩＰ焼結という）であるため、焼結時に、前
記開気孔を、前記ガス抜きの機能を低下させることのな
いまま（更に詳しくは、前記開気孔の圧着消滅をあまり
起こさせないまま、或いは、開気孔の流路をできるだけ
短絡状態に維持したまま）、前記金属粉末の粒子同士の
結合を有効に生じさせる。従って、前記金属多孔体は、
そのガス抜きの機能も強度も優れたものとなる。更に詳
しくは、ＨＩＰ焼結による場合は、一般の焼結と異なっ
て、被処理品に対する圧力が各部均一に分布した状態と
なるため、被処理品内部での焼結反応が効率良く進行す
るようになり、前記開気孔の圧着消滅をできるだけ生じ
させることなく、被処理物内部に閉じ込められた孔（以
下、閉気孔という）の焼結反応による結合が有効に生
じ、前記金属多孔体は、そのガス抜きの機能が低下しな
いまま強度が向上するようになる。また、一般の焼結に
よる場合は、原料粉末の充填率の向上及びその粉末粒子
間の焼結反応の効率化のため、図３（ロ）に示すよう
に、原料粉末として異形（非球形）のものが採用される
が、その異形の粉末から得られる成形体を、前記開気孔
を残存させつつ焼結しようとすると、前記開気孔よりな
る通路は、図３（ロ）からみても明らかなように、でき
るだけ短絡状態に維持された通路とはならない（図中の
矢符参照）のに対し、前記ＨＩＰ焼結による場合は、図
３（イ）に示すように、原料粉末として球形のものを採
用しても焼結が可能であり、その球形の粉末から得られ
る被処理品を、前記開気孔を残存させつつＨＩＰ焼結す
るときでも、前記開気孔よりなる流路を、図３（イ）に
示すように、できるだけ短絡状態に維持された流路（図
中の矢符参照）となすことができる。

【０００７】

【発明の効果】従って、本発明によれば、前記ガス抜き
を効率良く行い得る程度に細かく分布した数多くの開気
孔が得られ、しかも、十分な強度も得られる建材成形用
素材の加圧部材が提供されるようになり、もって、前記
機械加工品の問題も前記一般焼結品の問題も一挙に解消
されて、本発明の目的が達成されるようになる。

【０００８】また、第２の特徴構成を備えた本発明部材
は、前記第１工程で得られた前記連通孔保有の予備成形
体に対し、前記連通孔内への静水圧媒体の侵入を許容す
るＨＩＰが施されて焼結されたものである。従って、Ｈ
ＩＰにおける静水圧媒体の圧力が、前記予備成形体の表
裏に開口した前記連通孔を介して、前記予備成形体内に
作用し、その圧力の作用下で、前記予備成形体の焼結反
応が進行するので、その焼結過程では、前記連通孔の圧
着消滅が生じることなく（即ち、前記連通孔が前記開気
孔として残存したまま）、前記予備成形体内に閉じ込め
られた閉気孔のみの焼結反応による結合が一層有効に生
じて、前記金属多孔体の強度が一層向上するようにな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１には、本発明の加圧部材の第１の適用
例（本発明の加圧部材をセメント成形板の湿式製造ライ
ンに適用した例）が示されている。図中の１は、瓦材と
して使用されるセメント成形板（前記建材の一例）の原
料スラリーを貯留するフローボックスであり、そのフロ
ーボックス１の下方に配置されたフェルトコンベア２上
では、前記フローボックス１のゲートから落下流出する
前記原料スラリーの供給を受けて、前記セメント成形板
の種膜Ａが長尺状に形成される。前記フェルトコンベア
２の下流端部に設けられたメーキングロール３では、前
記フェルトコンベア２上で形成された前記種膜Ａが複数
層に巻き取られる。その種膜Ａは、適宜長さに切断・展
開されて短尺平板状の前記セメント成形板の素材Ｓとさ
れ、その素材Ｓは、本発明の加圧部材の一例としてのプ
レス型４Ａを備えたプレス機４に搬送される。そのプレ
ス機４では、前記プレス型４Ａによる前記素材Ｓの圧密
が、その内部に含まれる気体又は水分（主に水分）を前
記素材Ｓの内部から追い出しつつ行われる。

【００１１】前記プレス型４Ａは、金属粉末を、ＨＩＰ
を含む処理で後述するように焼結することにより得ら
れ、且つ、表裏を貫通する孔を多数備えた金属多孔体に
て、前記素材Ｓ内に含まれる気体又は水分を前記素材Ｓ
内から追い出して前記素材Ｓに前記圧密をかけるための
加圧に適した形状に形成してある。尚、前記金属多孔体
は、具体的には、気孔率：７．０〜５０．０％で、５０
０μｍ以下の気孔径を有する焼結体である。

【００１２】前記ＨＩＰを含む処理について詳しく説明
する。先ず、適宜材質（例えば、ステンレス鋼、工具
鋼）の金属粉末を加圧成形（第１工程）して、表裏を連
通する多数の連通孔を備えた予備成形体を得る。前記加
圧成形の方法としては、一軸プレス成形、押出成形、冷
間静水圧圧縮（ＣＩＰ）成形等から適宜選択された方法
が採用される。例えば、ＣＩＰ成形を選択した場合は、
大型サイズの予備成形体を形成するときも、均質性の高
い粉末成形体を成形できる点で好適である。このような
加圧成形で得られる予備成形体の相対密度は、約９５％
以下（例えば、３０〜８０％）である。前記加圧成形で
得られる予備成形体の気孔の分布（気孔径、気孔率等）
は、原料粉末の粒径や成形の加圧力等により制御され
る。加圧力の適正条件は、使用する原料粉末の材質や粒
子形態等により異なるが、例えば、ステンレス鋼のアト
マイズ粉末のＣＩＰ成形では、約５０〜５００ＭＰａの
加圧力を選択するとよい。この程度の加圧力を選択する
場合は、前記連通孔が豊富に分布した予備成形体の成形
を容易に達成することができる。前記金属粉末の粒度
は、通常使用されるもの（例えば、１〜２００μｍ）が
任意に使用されるが、粒度が比較的粗い粉末（例えば、
約２００〜１０００μｍ又はそれ以上の粉末）を使用す
る場合は、大きな孔径の気孔（約５００μｍ以下）が分
布する多孔質体を容易に形成することができる。前記予
備成形体の焼結としては、静水圧媒体（Ａｒガス、窒素
ガス等の不活性流体）中に配置した前記粉末成形体に対
し、一定時間にわたって、適宜温度に加熱し適宜圧の静
水圧加圧力をかけた状態を保持するＨＩＰ焼結（第２工
程）を適用する。このＨＩＰ焼結は、前記連通孔内への
静水圧媒体の侵入を許容する状態で行われる。前記ＨＩ
Ｐ焼結時における適正な加圧・加熱条件は、粉末成形体
の金属材質や気孔径・気孔率により異なるが、加圧力
は、例えば、約０．５〜１５０ＭＰａの範囲が適当であ
る。また、加熱温度は、焼結反応の促進の観点から、高
緻密性焼結製品を製造する通常のＨＩＰ処理と同程度の
温度又はそれに近い比較的高い温度を適用することがで
きる。その処理温度は、約０．５ＭＰ〜０．９５ＭＰ
（但し、ＭＰは融点）の範囲（例えば、融点が１４００
℃の場合は、約７００〜１３３０℃）が好ましい。約
０．５ＭＰ以上とすることにより、焼結反応が効率良く
行われるようになる。また、約０．９５ＭＰ以下とする
ことにより、粒子同士の過度の凝集を抑止でき、その抑
止によって、多孔質体の機能を容易に確保することがで
きる。

【００１３】このような処理によって得られた金属多孔
体の製造条件の詳細及び諸特性を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】金属粉末（ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ
相当）のアトマイズ粉末、工具鋼（ＳＫＤ６１相当）の
アトマイズ粉末）を原料とし、ゴム型に封入してＣＩＰ
成形により予備成形体（成形体サイズ：３００ｍｍ×３
００ｍｍ×３００ｍｍ）を形成し、その予備成形体をＨ
ＩＰ装置に装入し、焼結処理を行って金属多孔体（金属
多孔体サイズ：３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）
を得た（供試材Ｎｏ．１〜５）。供試材Ｎｏ．１〜５
は、本発明例であり、供試材Ｎｏ．１１は、粉末成形体
を真空雰囲気中で加熱焼結して得られた比較例である。
表中、「孔径分布」欄の数値は最大気孔径（μｍ）、
「ガス抜き性」欄の数値は、エアーの通過に必要な圧力
（ｋｇｆ／ｃｍ²）であり、「曲げ強度」欄の数値は、
ＪＩＳＢ１６０１の曲げ試験法（スパン距離：３０ｍ
ｍ）による３点曲げ強度（ｋｇｆ／ｍｍ²）の測定結果
を示している。本発明例は、Ｎｏ．１〜３に示されるよ
うに、比較例のＮｏ．１１と比べ、高いガス抜き性を有
すると同時に、Ｎｏ．１１を大きく凌ぐ強度を備えてい
る。特に、本発明例のＮｏ．２は格段の高強度化を達成
している。本発明例のＮｏ．４は、比較例のＮｏ．１１
と同等の強度を維持しながら、大孔径・高開気孔率を有
し、より高いガス抜き性を備えており、また、本発明例
のＮｏ．５は、金属材質を異にするが、高い開気孔率・
ガス抜き性と改良された強度を具備し、比較例のＮｏ．
１１との差異は歴然である。

【００１６】また、前記ＨＩＰを含む処理としては、上
述した予備成形体の加圧成形を含む方法の他に、前記金
属粉末をカプセルに真空密封し、そのカプセルにＨＩＰ
処理を施す方法（以下、カプセル使用のＨＩＰ処理とい
う）が考えられる。そのカプセル使用のＨＩＰ処理の条
件としては、高緻密質の焼結体の製造を目的とする通常
の焼結条件と異なって、比較的低温・低圧・短時間の処
理条件が選択される。例えば、ステンレス鋼や工具鋼の
粉末を原料粉末とする、前記カプセル使用のＨＩＰ処理
では、温度：約４００〜８００℃、加圧力：約５０〜１
５０ＭＰａ、処理時間：約０．５〜４．０Ｈｒの条件が
適当である。前記焼結によって得られる金属多孔体の気
孔径や気孔率は、前記ＨＩＰ処理での加熱温度、加圧
力、処理時間等を制御因子として調整される。前記カプ
セル使用のＨＩＰ処理の後処理として、適当な温度域
（好ましくは、融点の６０〜９０％の温度域）に適当時
間（例えば、約２〜１０Ｈｒ）保持する熱処理（強化熱
処理）を施すことが好ましい。この強化熱処理は、焼結
体の気孔率・気孔径に実質的な変化を生じさせずに、粒
子同士の結合を強化する上で有効であり、殊に、高い強
度・剛性が要求される金属多孔体の製造時には、この強
化熱処理の実施が推奨される。前記強化熱処理は、焼結
体をカプセルに封入したままの状態で実施することがで
きる。カプセルに封入したままの状態で実施することに
より、雰囲気ガスとの反応による変質・劣化を阻止しな
がら前記熱処理の効果を生じさせることができる。ま
た、カプセルのない状態でのこのような強化熱処理は、
真空中又はＡｒガス中で行うとよい。

【００１７】このような処理によって得られた金属多孔
体の製造条件の詳細及び諸特性を表１に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】金属粉末（ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ
相当）のアトマイズ粉末、工具鋼（ＳＫＤ６１相当）の
アトマイズ粉末）を鋼製カプセルに充填し、脱気密封
（１×１０^-2Torr）した上で、ＨＩＰ装置に入れてＨＩ
Ｐ焼結を行った。次いで、カプセルのまま、加熱炉に装
入して強化熱処理を行った。その熱処理の後、カプセル
を機械加工で除去して金属多孔体（金属多孔体サイズ：
３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ）を得た（供試材
Ｎｏ．６〜１０）。供試材Ｎｏ．６〜１０は、本発明例
であり、供試材Ｎｏ．１２は、粉末成形体を真空雰囲気
中で加熱焼結して得られた比較例である。表中、「孔径
分布」欄の数値は最大気孔径（μｍ）、「ガス抜き性」
欄の数値は、エアーの通過に必要な圧力（ｋｇｆ／ｃｍ
²）であり、「曲げ強度」欄の数値は、ＪＩＳＢ１６
０１の曲げ試験法（スパン距離：３０ｍｍ）による３点
曲げ強度（ｋｇｆ／ｍｍ²）の測定結果を示している。
本発明例は、Ｎｏ．６〜８に示されるように、比較例の
Ｎｏ．１２と平均孔径等は略同等でありながら、高い開
気孔率を有し、ガス抜き性に優れていると同時に、比較
例のＮｏ．１２を大きく越える高強度を具備しており、
また、Ｎｏ．９やＮｏ．１０のように、比較例のＮｏ．
１２と同等の機械強度を保持しながら、気孔径を大き
く、開気孔率の高い気孔分布とすることも可能であり、
従来材との差異は歴然である。

【００２０】次に、別実施例について説明する。図２に
は、本発明の加圧部材の第２の適用例（本発明の加圧部
材をセメント成形板の乾式製造ラインに適用した例）が
示されている。図中の６は、瓦材として使用されるセメ
ント成形板（前記建材の一例）の原料（シリカ・セメン
トの粉体に対し、解繊された石綿を混入させた混合物）
を搬送コンベア７上に供給する原料供給部である。その
原料供給部６から送り出される前記原料は、前記搬送コ
ンベア７上で、厚さ調整手段１０によって適宜厚さに調
整されつつ、瓦材成形用の素材Ｓとなって搬送される。
その適宜厚さの素材Ｓに対しては、第１加圧ロール８に
よって、内部に含まれる気体又は水分（主に気体）を追
い出しつつ、適宜条件で第１段階の圧密が行われる。そ
して、その第１段階の圧密が行われた素材Ｓに対して
は、水分供給部１１から適宜量の水分が供給された後、
第２加圧ロール９によって、内部に含まれる気体又は水
分（主に水分）を追い出しつつ、適宜条件で第２段階の
圧密が行われる。このようなセメント成形板の乾式製造
ラインにおいて使用されている前記第１加圧ロール８、
第２ロール９としても、前述したＨＩＰを含む処理で金
属粉末を焼結した金属多孔体よりなる本発明の加圧部材
を適用することができる。

【００２１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧部材の適用例を示す説明図

【図２】本発明の加圧部材の適用例を示す説明図

【図３】本発明の加圧部材の機能の一つを模式的に示す
説明図

【符号の説明】

Ｓ建材成形用の素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者船越淳大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号株式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者西隆大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号株式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者小阪晃大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号株式会社クボタ枚方製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末を熱間静水圧圧縮を含む処理で
焼結することにより得られ、且つ、前記処理で生じ表裏
を貫通する孔を多数備えた金属多孔体にて、建材成形用
の素材（Ｓ）の内部に含まれる気体又は水分を前記素材
（Ｓ）の内部から追い出して前記素材（Ｓ）を圧密する
ための加圧に適した形状に形成してある建材成形用素材
の加圧部材。
【請求項２】前記金属多孔体が、前記金属粉末を加圧
成形して、表裏を連通する多数の連通孔を備えた予備成
形体を得る第１工程と、前記予備成形体に対し、前記連
通孔内への静水圧媒体の侵入を許容する熱間静水圧圧縮
を施す第２工程を経て得られるものである請求項１記載
の建材成形用素材の加圧部材。