JPH0238649B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は多数の独立気孔の集合体よりなる発
泡金属の気孔の殻膜に亀裂を生じさせることによ
り、各気孔を互いに連通させるようにした金属多
孔体およびその製造方法に関するものである。 （従来技術） 連通孔を有する多孔質金属を製造する方法とし
ては、金属の粉体や金属繊維を焼結する方法、連
通孔を有する海綿状のプラスチツク多孔体に金属
をめつきした後、プラスチツクを除去する方法、
無機塩類の粉体を焼結してその空隙に溶融金属を
圧入し、金属が凝固した後、無機塩類を溶出する
方法等、多くの技術が開発されている。しかしこ
れらの方法により製造した多孔質金属は、粉体、
焼結、めつき、溶湯の圧入等の手段によるためコ
ストが高くなるだけでなく、製品の大きさに限界
があり、かつ機械的強度が弱いという欠点があ
る。 また機械的強度および剛性に優れ、安価に製造
することのできる発泡金属は独立気孔の集合体よ
りなるため、建築材料や構造部材等、軽量構造材
料として極めて優れた特性をもつているが、吸音
材等の用途に適用できる機能を高めるためには、
独立気孔の殻膜に貫通孔を形成する必要がある。
また軽量でしかも剛性があり、火災の際にも有害
ガスを発生することがなく、さらに吸音効果等に
優れた建築、構造材料の開発が求められてきた。 （発明の目的） この発明はこのような従来の欠点を解消するた
めになされたものであり、独立気孔の集合体より
なる発泡金属の気孔の殻膜に亀裂を生じさせるこ
とにより、吸引効果等の高度な機能を付与した連
続気孔の金属多孔体およびその製造方法を提供す
るものである。 （発明の構成） この発明の第１の要旨は、気孔率60％以上の独
立気孔の集合体よりなる発泡金属において、各気
孔を構成する殻膜に亀裂を生じさせることによ
り、各気孔を全体的に互いに連通させたものであ
る。 この発明の第２の要旨は、気孔率60％以上の独
立気孔の集合体よりなる板状の発泡金属を製造
し、これに降伏点以上の圧縮または曲げ加工を行
うことにより、殻膜に亀裂を生じさせて各気孔を
全体的に互いに連通させるようにしたものであ
る。 上記構成では、独立気孔の集合体であるセル構
造よりなる発泡金属の殻膜に微細な貫通孔を設け
ることにより、吸音効果が極めて高く、かつ構造
材料として軽量性、機械的強度、耐熱性、耐候性
に優れた多孔質金属材料が得られ、また殻膜の亀
裂は冷間プレス、曲げ加工等の機械的手段によ
り、工業的に容易に製造することが可能である。 （実施例） 第１図は独立気孔の集合体よりなる発泡金属の
切断面におけるセル構造（金属組織）を示し、発
泡金属は溶融アルミニウムに増粘材、発泡材を加
えて公知の方法により製造した。溶融金属として
は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、
銅、鉛、ニツケルおよびこれらの合金、セラミツ
ク等粉体混合物であつてもよい。発泡金属を鋳
造、凝固する際、一部の気孔殻膜に亀裂が入つて
気孔が連続する場合があるが、発泡金属は全体的
に独立気孔の集合体を形成しており、各気孔は殻
膜によつて閉鎖されている。 吸音材として多孔質金属を用いる場合は、複雑
な形状の連通孔を有している方が高い吸音効果が
得られることはよく知られており、したがつて独
立気孔の発泡金属の殻膜に亀裂を生じさせること
により連通孔を有する発泡金属にすれば吸音材と
しての機能が発揮されることになる。 以下に示す実施例は見掛け比重が0.27、気孔の
大きさが２〜７mmで、発泡アルミニウム鋳造によ
つてできる鋳肌の部分は切断して除去し、気孔を
露出させた。 第２図は厚さ15mmの発泡アルミニウム板状体を
圧縮した場合の圧縮荷重−歪曲線を示す。この試
料の殻膜の厚さは10〜200μである。発泡アルミ
ニウムは方向性がない複雑な形状をしたセル構造
よりなつており、圧縮荷重に対して高い弾性係数
を示し、弾性限界Ａを越えると、Ｂ点において殻
膜の一部が座屈し、続いて多少の荷重変動を伴い
ながら全体的に圧縮強度の低下をきたすことな
く、各気孔の殻膜が座屈してＢ、Ｃ、Ｄのような
圧縮荷重−歪曲線を示し、全気孔が完全に圧壊さ
れ、各気孔が全体的に互いに連通したＤ点からは
独立気孔の存在しない板状体としての圧縮強度を
示す。この場合も圧壊された殻膜の集合体として
板状体は、その表裏両面間に貫通する連通孔を有
している。 第３図は発泡金属板の圧縮前のセル構造を示
し、１は発泡アルミニウムからなる発泡金属板、
２は独立気孔、３は殻膜を示す。第４図は厚さ15
mmの上記発泡金属板１を10mmの板状体にまで圧縮
した場合の発泡金属板１０のセル構造を示してい
る。第４図において殻膜３は座屈してヘアークラ
ツク４が生じ、これによつて各気孔２は互いに連
通している。このようにして発泡金属板１０の表
裏両面間が複雑な経路を通つて連通するように構
成され、これによつて各気孔が全体的に互いに連
通している。発泡金属の厚さが薄い場合は殻膜が
一様に座屈するため、降伏点Ｂより少し圧縮歪の
大きいところで亀裂を生じるが、厚さが厚くなる
にしたがつて殻膜の一部が座屈し、つづいて相隣
接する殻膜が座屈し、順次座屈が伝搬するという
傾向がみられるので、例えば30mm以上の厚さの発
泡体では第２図Ｃ点まで圧縮することにより全体
の殻膜に亀裂を生じさせることができる。第５図
は第４図の亀裂発生部の拡大図である。 第６図は上記発泡アルミニウム板を曲げ加工し
た場合の曲げ荷重−撓み線図である。曲げ加工の
場合は圧縮加工の場合と異なつて撓みが大きく、
冷間加工により容易に殻膜に亀裂を生じさせるこ
とができる。微細なヘアークラツクをつくるため
に、Ｂ点まで曲げ加工を行うが、Ｄ点にいたつて
発泡金属の曲げ強度が急激に減少し、Ｅ点で完全
に破壊される。Ｂ点で繰返し荷重を加えると、破
線で示すようにループを描き、永久歪OFを生じ
て殻膜に所定の亀裂が生じる。第７図は曲げ加工
による亀裂の発生状況を示したものであり、発泡
金属板１１は厚さの減少は小さく、かつ各気孔２
が互いに連通するように殻膜３に亀裂が生じてい
る。 第８図は上記発泡金属板１に対して盤台７とプ
レス金型６とによつて部分的に圧縮を行つている
状態を示している。これによつて第９図に示すよ
うに、発泡金属板１２には多数の圧縮部５が形成
され、この圧縮部５は上記発泡金属板１０のよう
に殻膜３に亀裂が形成され、発泡金属板１２の表
裏両面間に貫通する連通孔が形成されている。こ
のように発泡金属板全体を圧縮加工する代りに、
部分的に圧縮加工してもよい。部分的に圧縮する
場合の利点は、全体として厚い板状体として建
築、構造材料に利用できることおよび任意の表面
意匠が得られること等である。 また第１０図に示すように、発泡金属板１を一
対のロールにより圧延して連続的に発泡金属板１
０を製造するようにしてもよい。 第１１図はロール圧延により部分的に圧縮を行
う状態を示し、一対のロールのうちの一方を通常
の円柱状ロール８、他方を圧縮部５に相当する突
出部が形成された異形ロール９を用い、この両ロ
ール８，９で発泡金属板１を挟み付けて移送する
ことにより、発泡金属板１の表面に圧縮部５を形
成させて発泡金属板１２を製造するようにしても
よい。 第１２図はロールにより正逆曲げ加工を行うこ
とにより発泡金属板１の殻膜に亀裂を生じさせる
ようにした例を示し、８０は送りまたはガイドロ
ール、８１は殻膜に亀裂を生じさせるための曲げ
加工ロール、８２は矯正ロール、８３は引出しロ
ールである。 第１３図は吸音効果を測定するために上記発泡
金属板１０を、遮音板（無孔鉄板）１４と、厚さ
Ｌmmの空気層１５を介して組合せた試料を示す。
測定条件は第１表の通りであり、同表において
は発泡アルミニウムの貫通孔の有無および種類、
は空気層の厚さ（Ｌmm）をそれぞれ示してい
る。

【表】 上記測定結果は第１４図に示すようになつた。
同図において、線２１は貫通孔を有さない厚さ15
mmの発泡アルミニウム板（第３図に示す発泡金属
板１）を用い、空気層Ｌ＝０の場合、線２２は第
１５図に示す直径１mmの貫通孔１６を開孔率が断
面積比で１％となるように、等間隔に穿孔した発
泡アルミニウム板１３（殻膜の亀裂のない）を用
いて空気層Ｌ＝60mmに設定した場合、線２３は厚
さ15mmで貫通孔を有しない発泡アルミニウム板
（発泡金属板１）を、ロール圧延により厚さ110mm
とし、殻膜にヘアークラツクを生じさせた連続気
孔の発泡金属板１１を用いて空気層Ｌ＝60mmに設
定した場合、線２４は上記連続発泡アルミニウム
板１１を用い、Ｌ＝300mmに設定した場合の垂直
入射吸音率と周波数との関係をそれぞれ示してい
る。 同図において、線２１は1000Hz以上の高周波域
で最高の吸音率0.66、線２２は400Hzで最高の吸
音率0.91が得られるが、いずれも高い吸音率を示
す周波数範囲が狭いことが示されている。 これに対し、この発明によるものでは線２３お
よび線２４で示されるように、広い周波数域にわ
たつて高い吸音率が得られ、とくに空気層Ｌ＝
300mmとした線２４では低周波域で極めて高い吸
音率が得られた。なお、気孔率が60％以下の発泡
金属では殻膜が厚く、殻膜に亀裂を生じさせるこ
とは困難であるので、この発明による連続発泡金
属を得るためには、気孔率を60％以上とすること
が必要である。 第１６図はこの発明による連続発泡アルミニウ
ム吸音板の実用例で、発泡金属板１２を枠部材１
４と組合せて防音壁としたもの、第１７図は適宜
の壁材３４に対して溝形部材３５を介して発泡金
属板１２を両者間に空気層が形成されるように組
合せて建築壁材としたもの、第１８図はパイプ４
４の内面に適宜の間隔を設け、円筒形に成形した
発泡金属板１２を取付けてダクト型消音材とした
ものをそれぞれ示している。 （発明の効果） 以上説明したように、この発明は独立気孔の集
合体よりなる発泡金属の各気孔を全体的に互いに
連通させた状態、すなわち各気孔を構成する殻膜
に貫通孔を形成することによつて、複雑な形状を
した連通孔を非連続的に形成させ、これによつて
広い周波数域に亘つて高い吸音効果が得られ、か
つ機械的特性、耐熱性、耐候性等の優れた特性を
具備させたものであり、建築、構造材料、消音器
等に極めて有用である。また精密フイルタや触媒
坦体として利用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は独立気孔の集合体よりなる発泡金属板
のセル構造（金属組織）の写真、第２図は厚さ15
mmの発泡アルミニウム板状体を圧縮した場合の圧
縮荷重−歪曲線図、第３図は発泡金属板の圧縮前
のセル構造を示す概略断面図、第４図は発泡金属
板を板状体に圧縮した発泡金属板のセル構造を示
す概略断面図、第５図は第４図の亀裂発生部の拡
大図、第６図は上記発泡アルミニウム板を曲げ加
工した場合の曲げ荷重−撓み線図、第７図は曲げ
加工による亀裂の発生状況を示す概略断面図、第
８図は独立気孔の発泡金属板に対して部分的に圧
縮を行つている状態を示す概略説明図、第９図は
部分的な圧縮部が形成された発泡金属板の斜視
図、第１０図は独立気孔の発泡金属板を一対のロ
ールにより圧延して連続的に連続気孔の発泡金属
板を製造する状態の説明図、第１１図はロール圧
延を部分的に圧縮を行う状態を示す説明図、第１
２図はロールにより独立気孔の発泡金属板の殻膜
に亀裂を生じさせる状態の説明図、第１３図は吸
音効果を測定するための試料の概略断面図、第１
４図は上記試料による垂直入射吸音率と周波数と
の関係図、第１５図は連続気孔の発泡金属板の別
の例を示す概略断面図、第１６図〜第１８図はそ
れぞれこの発明による連通気孔の発泡アルミニウ
ム板の応用例を示し、第１６図は防音壁としたも
のの斜視図、第１７図は建築壁材としたものの斜
視図、第１８図はダクト型消音材としたものの斜
視図である。 １……独立気孔の発泡金属板、２……気孔、３
……殻膜、４……亀裂、５……圧縮部、６……プ
レス金型、８，９，８１……ロール、１０，１
１，１２……連続気孔発泡金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気孔率60％以上の独立気孔の集合体よりなる
   発泡金属において、各気孔を構成する殻膜に亀裂
   を生じさせることにより、各気孔を全体的に互い
   に連通させたことを特徴とする金属多孔体。 ２ 気孔率60％以上の独立気孔の集合体よりなる
   板状の発泡金属を製造し、これに降伏点以上の圧
   縮または曲げ加工を行なうことにより、殻膜に亀
   裂を生じさせて各気孔を全体的に互いに連通させ
   ることを特徴とする金属多孔体の製造方法。