JPH08319678A

JPH08319678A - 調湿建材

Info

Publication number: JPH08319678A
Application number: JP12608295A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Motoki; 龍太郎元木; Atsushi Funakoshi; 淳船越; Takashi Nishi; 隆西; Akira Kosaka; 晃小阪; Toru Tanaka; 徹田中; Shigemitsu Shin; 重光新; Hiroshi Teramoto; 寺本　　博; Masashi Koizumi; 昌士小泉
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】建材として十分な強度を備えると共に、十分
な調湿性を備える調湿建材を提供する。【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、建材の外殻形状
に形成した枠体１内に、吸湿材２を充填してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、壁材や屋根材等、家屋
の構成要素として使用される建材であり、且つ、その建
材の使用部分が接する家屋内の空間の湿度を調節する機
能を有する調湿建材に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記調湿建材としては、建材本来の強度
が必要なことは勿論、前記空間中の水分が過多であると
きにはその水分を吸収し、前記空間中の水分が過少であ
るときには前記吸収水分を放出する性質（以下、調湿性
という）が必要である。そこで、前記調湿建材として
は、前記強度を備え、且つ、通水性を備えた枠体内に、
前記調湿性を備えたゼオライトやけいそう土等の吸湿材
を充填したもの（以下、従来品という）が考えられてい
る。尚、前記枠体としては、前記強度を備えた材料より
なる枠体素材に対し、機械加工を施すことにより、表裏
を貫通する多数の貫通孔を前記通水孔として穿設したも
のが利用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来品においては、その外殻をなす枠体の通水孔が、単に
機械加工によって形成されたものであるため、前記枠体
に対し、前記水分の通流を効率良く行い得る程度に細か
く分布した数多くの通水孔を形成することが難しく、前
記枠体に十分な通水性を持たせられなかった。従って、
前記枠体内に十分な調湿性を備えた吸湿材を充填してあ
っても、その調湿機能が、前記通水性の十分でない枠体
の存在によって邪魔されて、十分に発揮されない、とい
う問題があった。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、建材本来の強度を備え、十分な調
湿性も備えた調湿建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】本発明に係る調湿建材
（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、ＨＩ
Ｐという）を含む処理で焼結することにより得られ、且
つ、前記処理を生じ表裏を貫通する孔を多数備えた金属
多孔体にて、建材の外殻形状に形成した枠体内に、吸湿
材を充填してあることを第１の特徴構成としている。

【０００５】また、金属粉末と吸湿材粉末との混合物
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、前記処理を生じ表裏を貫通する孔を多数備
えた金属多孔体にて、建材を形成してあることを第２の
特徴構成としている。

【０００６】また、第１の特徴構成又は第２の特徴構成
を備えた調湿建材であって、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３の特徴構成としている。

【０００７】

【作用】第１の特徴構成を備えた本発明部材にあって
は、その枠体を構成する金属多孔体が、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、前記枠体を構成する金属多孔体
は、前記従来品の枠体と異なって、前記水分の通流を効
率良く行い得る程度に細かく分布した数多くの通水孔を
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、前記通
水孔を、水分の通流の機能を低下させることのないまま
（更に詳しくは、前記通水孔の圧着消滅をあまり起こさ
せないまま、或いは、前記通水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、前記枠体を構成する金
属多孔体は、その水分の通流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、前記通水孔の圧着消滅を
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、前記水分の通流の
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２
（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、表裏に開口する連通孔を残存させつつ焼結しよう
とすると、前記連通孔よりなる通路は、図２（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２（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、前記連通
孔を残存させつつＨＩＰ焼結するときでも、前記連通孔
よりなる流路（即ち、前記通水孔）を、図２（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。

【０００８】

【発明の効果】従って、本発明部材の外殻をなす枠体
は、ＨＩＰ焼結による十分な強度を有する上、前記水分
の通流を効率良く行い得る程度に細かく分布した数多く
の通水孔が得られて、その枠体が十分な通水性を有する
ようになる。しかも、本発明部材は、前記十分な強度及
び通水性を備えた枠体内に、前記吸湿材を充填してある
ため、本発明部材は、全体として、建材本来の強度を備
え、且つ、十分な調湿性も備えた調湿建材となり、本発
明の目的が達成されるようになる。

【０００９】また、第２の特徴構成を備えた本発明部材
は、その全体が、金属粉末と吸湿材粉末との混合物をＨ
ＩＰ焼結することにより、金属粉末と吸湿材粉末とが表
裏を貫通する孔を多数備えつつ焼結された金属多孔体に
て構成されているため、第１の特徴構成を備えた本発明
部材における強度確保材としての枠体は有しないもの
の、本発明部材自体が、金属粉末のＨＩＰ焼結による十
分な強度を備え、且つ、吸湿材の存在に基づく吸湿性を
備えるため、第２の特徴構成を備えた本発明部材も、全
体として、建材本来の強度を備え、且つ、十分な調湿性
も備えた調湿建材となり、本発明の目的が達成されるよ
うになる。

【００１０】また、第３の特徴構成を備えた本発明部材
は、その外殻をなす枠体又はその全体が、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、ＨＩＰ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、前記枠体
又は全体を構成する前記金属多孔体の強度が一層向上す
るようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図１には、本発明の調湿建材（本発明部
材）の第１実施例が示されている。図中の１は、本発明
部材の外殻を構成する枠体であり、その枠体１内には、
前記調湿性を備えたゼオライトやけいそう土等の吸湿材
２が充填されている。前記枠体１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、建材の外殻形状に形成されている。尚、前記金属多
孔体は、具体的には、気孔率：７．０〜５０．０％で、
５００μｍ以下の気孔径を有する焼結体である。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】

【表１】

【００１６】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、前記通水性の良否を判断す
る目安となる。また、「曲げ強度」欄の数値は、ＪＩＳ
Ｂ１６０１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．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Ｎ
ｏ．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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】

【表２】

【００２０】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、エアー通過に必要な圧力（ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）であり、前記通水性の良否を判断する目安とな
る。また、「曲げ強度」欄の数値は、ＪＩＳＢ１６０
１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Ｎ
ｏ．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．１
２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。

【００２１】次に、別実施例について説明する。上述の
実施例は、金属粉末をＨＩＰを含む処理で焼結すること
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、建材の枠体が構成され、その枠体内に吸
湿材が充填されたものであったが、金属粉末と吸湿材粉
末との混合物を、ＨＩＰを含む処理で焼結することによ
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、建材を形成してある実施例も考えられる。こ
の実施例によれば、本発明部材の全体が、金属粉末と吸
湿材粉末との混合物をＨＩＰ焼結することにより、金属
粉末と吸湿材粉末とが表裏を貫通する孔を多数備えつつ
焼結された金属多孔体にて構成されているため、それ自
体が、金属粉末のＨＩＰ焼結による十分な強度を備え、
且つ、吸湿材の存在に基づく吸湿性を備えるため、本発
明部材は、全体として、建材本来の強度を備え、且つ、
十分な調湿性も備えた調湿建材となる。そして、本発明
部材の製造にあたっては、上述の実施例では必要であっ
た、枠体内への吸湿材の充填工程も不必要となる。

【００２２】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】本発明部材の第１実施例を示す説明図

【図２】本発明部材の外殻又は全体の焼結を一般の焼結
と対比させて示す説明図

【符号の説明】

１枠体２吸湿材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者田中徹大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内 (72)発明者新重光茨城県竜ケ崎市向陽台５丁目６番株式会社クボタ基盤技術研究所内 (72)発明者寺本博兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ技術開発研究所内 (72)発明者小泉昌士兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号株式会社クボタ技術開発研究所内

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、建材の外殻
形状に形成した枠体（１）内に、吸湿材（２）を充填し
てある調湿建材。
【請求項２】金属粉末と吸湿材粉末との混合物を、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、建材を形成してある調湿建材。
【請求項３】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又は
請求項２記載の調湿建材。