JPH0260942A - 金属多孔体及びその製造方法 - 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） 本発明は研磨用砥粒の担体、気体のｐ材等に好適な、金
属多孔体及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に金属を主成分としたあるいは金属単体よ法、金屑
粉体をかため焼結する方法、金１を＠融しｆ・１々の方
法で発泡せしめた状態で固化する方法竿が知られている
。この皿の金属多孔体は多孔質体となっているものであ
るが、その気孔径は比較的大きなものであり、その用途
は多孔体としての性質を応用した濾過付用途あるいはそ
の軽量性を応用した壁材、装飾材、吸音材又はＷｔ磁波
シールド材に利用されている。しかし多孔体としそ物長
と金（］としての特長とを活用しくＵ応しい用途に適用
した例は極めて少なかった。

また、金属微粉末を合成樹脂多孔体にて固フー体化する
方法としてｆ、ｌｌ　、ｔば、フェノール系ｌｉｄ　ｌ
Ｊｔ？の粉体と金属微粉末とを所定の比率で混練し、更
にこれに液体フェノール系樹脂又はフェノール系８脂の
溶液を加えて混練し、粘稠ペーストとなし、これを型枠
に注型した後、菖プレスを行ない硬化せしめるという方
法が知られている。しかしこの様な方法では高い気孔率
の製品は得られ難く、高々３０（容重）％の気孔率のも
のが上限であり、しかもその気孔形状は独立気孔のもの
である。また合成樹脂や金属微粉末を均一にマトリック
ス樹脂中に分散固着できず、良好かつ安定な製品はのぞ
むべくもなく、さらに、金属微粉末を比較的高率に加え
るという事も困碓であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は上述の問題点に低み、鋭意研究を行った結
果、澱粉等を気孔形成材として用いる事により、微細で
均質な連続気孔を有する金属多孔体とそれを安定に製造
出来る方法を見出し、本発明を完成したものである。本
発明の目的とするところは、微細多孔体としての特長及
び金属としての特長を活用した研磨用砥粒の担体、気体
の炉材に好適な金属多孔体及びその製造方法を提供する
にある。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的は金属微粉末１００重量部を微細気孔を有す
る合成樹脂多孔体２ｂ〜１００重屋部にて固着一体化し
たことを特徴とする金属多孔体並びに液状合成樹脂に金
属微粉末、気孔形成材及び合成樹脂の硬化触媒を加え、
均一に撹拌したスラリー状原液を所定の型枠に注型し、
加熱予備固化した後、該予備固化物を型枠より取り出し
、引き続いて乾燥硬化せしめる事を特徴とする金属多孔
体の製造方法により達成される。

次に本発明の金属多孔体及びその製造方法を詳細に説明
する。

合成樹脂としては温度に対する寸法安定性の良さ、ある
いは熱による融解、軟化現象を避けるためには熱硬化性
樹脂、具体的にはフェノール系虜脂、メラミン系樹脂、
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フタール酸系閏脂、
フラン系樹脂又は珪として挙げられる。なお上述の合成
樹脂は単独で用いてもよいし併用しても良い。合成樹脂
の形状については、樹脂そのものあるいはその前駆体が
液状を呈するか、あるいは水、溶剤に溶解して液状を呈
するものであれば好ましいが、就中水溶液体で粘度をあ
る程度有するものがＭに好ましいものとして挙げられる
。

金ｇ＠粉末としてはＭ、亜鉛、鉛、錫、銀又はアル電ニ
ウムが好ましく、研磨用砥粒の担体としての用途には鋼
、鉛又は錫が特に好ましいものとして挙げられる。金属
微粉末の粒度は５μｍないし２００μｍの範囲にあるも
のが好ましく、２００μｍを超える様な比較的粗粒のも
のは製造時に沈降分離する傾向があり、また５μｍ以下
の超微粉末は二次凝集を起し易い。特に分級により粒度
を揃えたものを用いることが気孔径の分布やその均質性
、粗大気泡の混入の防止のために好ましい。

また金属微粉末の純度は特に限定をうけるものではない
が、後述の如くその反応が酸性状態の中で進むため、高
純度のもので特に鉄分の含有量の少ないものが好ましい
。

気孔形成剤としては、後述する方法において、気孔形成
時においては安定な粒子状をなすものであって、その後
においては加熱水洗等のプロセスにおいて容易にその粒
子が破壊され、形成された多孔体組織から除去しうるち
のが好ましく、具体的には澱粉又はその誘導体を用いる
事が好適である。さらに具体的には、米、麦、とうもろ
こし等の穀類や豆急等から分離抽出された澱粉、馬鈴１
゜せ薯、タロイモ等の苧蔑から分離抽出された澱粉。

バナナ等の果実から分離抽出された澱粉、ないしはこれ
らを加工したもの、あるいは分級したものがあげられる
。米、麦等からの澱粉は比較的細粒であり、甲類、果実
類を母体とするものは比較的粗粒である。金属多孔体の
目的とする気孔径に応じて、上述の澱粉より適宜選択す
ればよい。

本発明になる金属多孔体に、金属としての特長及び外視
１を残し、合成樹脂としての特性をあわせて具備し、か
つ多孔体としての特性をも併有させる為には、金属微粉
末１００重量部に対して、合成樹脂２５〜１００重量部
になる様に構成するのが好ましい。更に、澱粉の量及び
粒度を選択する事により気孔率が６０〜６０％で気孔径
が５００μｍ以下の構成にするのが好ましい。

合成樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合は、熱処理工
程において分子間１分子間の架橋縮合反応を進め硬化せ
しめるものであるが、反応の均一化、促進を計るために
は少量の触媒を加える必要がある。−殻内に熱硬化性樹
脂に使用する触媒としては塩酸、硫酸等の鉱酸類あるい
は蓚酸、マレイン酸、ベンゼンスルフォン酸等の有機酸
類が用いられるが、本発明の場合金属微粉末を原料とし
て用いるため、これ等の酸類を加えると金属との反応を
起こし、金属の酸化による発泡更には溶解等の不都合な
現象を生起し、製造に多大の悪影響を与える。従って触
媒としては強酸と弱塩基よりなる塩類、即ち水溶液中で
酸性を呈する塩類、有機アミンの塩酸塩等を用いるのが
よい。

本発明に係る金属多孔体の製造に際しては上述の液状合
成樹脂に金属微粉末、気孔形成材及び該合成樹脂の硬化
触媒を配合して十分なる撹拌を行う。ここで得られる混
合体は液状合成樹脂の粘性が高い上、金ｒｉ４微粉末を
多重に含有するため、極めて粘稠なスラリーあるいはペ
ースト状を呈する。

従ってこれを均一撹拌し、均質なものを得るには高粘度
用の撹拌装置、ニーダ−等を使用するのが好適である。

また、ここで粘稠なスラリーあるいはペースト状としな
い限り、加える金属の比重が高いため沈降し、均質な製
品を期すのが困碓である。即ち具体的にはその調整時の
温度において少くとも３０００ｃｐｓ程度以上の粘度を
有するのが好ましい。

次に該粘稠物を所定の形粋に注型する。この状態におい
ては気孔形成剤は初期の粒子状の形態を保っておくこと
が重要である。更に該粘稠物を加熱予備固化する。この
段階において熱硬化性樹脂の明相な初期縮合反応が開始
し、該粘稠物は徐々にゲル化し、次いで固化がおこり、
徐々に流動性を失い固型化するものである。また、気孔
形成剤が粒子形状を失い　糊化状態となり、水洗工程１
こおいて容器に除去しうる状態になる。

加熱予備固化完了後、該予備固化物を枠型より取り出し
引き続いて乾燥硬化せしめる。この際、熱処理温度は用
いた樹脂の硬化温度の最終到達温度となるように徐々に
昇温させてゆく事が好ましい。この段階では、樹脂の架
橋硬化が本格的に進み、中間体では若干柔らかいぐらい
の性質を有していたものが、硬脆性を有するようになっ
て来る。

持に脆性が必要な場合は最終到達温度を高目に設定し、
粘弾性が必要な場合は、やや低目に設定すると好適であ
る。

熱硬化性樹脂の場合はその硬化反応に伴う発熱が起り、
酸化（ζ付随する熱の暴走現象を起し易いので、その昇
温は緩和に行なう小が必要であり、更には窒素ガス等不
活性ガス雰囲気中で処理するのも好適である。また、か
かる現象を効果的に防止するため一般の酸化防止剤を少
量添加するのも効果的である。

（発明の効果） 本発明に於ては、金属微粉末とそれを担持するための合
成樹脂硬化体とを程よ（混合固化した状態で、金属微粉
末と合成樹脂硬化体とが均一に一体化し、外力や状態変
化により容易脱落したりしない様子孔体構造を形成せし
めることが重要である。

本発明の多孔体は基材が合成樹脂硬化体であるため、金
属が本来有する性質例えば導電性、熱伝導性、柔軟性、
延性、展性等の金属特有の性質は劣るものの、５傷性、
発錆性、変形のし易さ等金属特有の欠点をカバーし、脆
性等金属にない性質を与えるとともに、軽量になる。ま
た、多孔構造である事により特に軽盪性については、単
純な金属−樹脂混合体よりも有利であり、放熱性にも優
れると共に、濾過性と言う従来なかった機能をも付加す
る事が出来たものである。

本発明の金属多孔体は金属本来の性質と、舅詣の特性と
、多孔体としての特性を併せもつ全く新しいものである
ため、その応用範囲は広く様々な分野の用途に供せられ
る。

れる。特に連続気孔の多孔体である事による吸音性は良
好であり、例えばオーディオ機器の被覆材として用いた
場合は、装飾性と吸音性を併有する素材として応用する
事も可能である。

また、多孔構造を有し、金属微粉末を多量に含むという
特長から、電磁波発生源の被覆材として用いた場合、電
磁波の散乱効果にすぐれ、その漏洩を効果的に防止する
という性質を有するものである。

特に、特筆されるのは次の用途である。即ち、金属のう
ち特に銅、鉛又は錫はダイアモンド微粉の保持性に優れ
、例えばこれ等の金属にダイアモンド微粉末を担持した
研削材や、これ等の金属の表面にダイアモンド微粉末を
担持させたもので石材や硬質金属、セラミックス等の研
削を行う事ができる。これは上記金属のダイアモンドに
対する親和性の良さを応用し、研削時に於けるダイアモ
ンドの脱落を低減するものであるが、金属そのものを応
用した場合その組織が密に“ｔぎて、研削に必要な他の
要件即ち研削に伴なう熱の放散、研削屑の滞積防止（目
づまり現象の防止）といった重要な要件を藉しく欠如す
るものである。本発明の金属多孔体をこのような用途に
応用すると、次のような画期的効果を生むものである。

即ち、本発明の金属多孔体の表面を平滑に仕上げ、その
表面にダイアモンド微粉末を含んだスラリー状液体を散
布しつつ被研削物の表面に押しあて擦過すると、ダイア
モンド微粉末は多孔体中に含まれる金属に半ば埋没され
たような形で固定化され、研削が進むものである。研削
に伴なう熱は多孔体であるため、効果的に放散され更に
熱硬化性樹脂であれば温度の変化に伴う変形、歪も少な
く、また研削による研削屑微粉末は気孔に捕捉され、急
速な目詰り現象の発現を防止出来、研削効率を著しく向
上できるものである。かかる効果は多孔体であってはじ
めて得られるものであって、たとえば樹脂と金属との混
合体であっても多孔体でないものは上記効果が不十分で
あり、むしろ樹脂の過熱による劣化を伴ない、金属単独
のものより劣る傾向さえ認められるものである。更に、
その面の寸法が狂ったり形状が狂ったりした場合は、金
属単独のものと異なり通常の工具で容易に修正を加える
事が出来るという波及効果をも併有するものである。

更に本発明の金属多孔体は、特に連続気孔構造とし高気
孔率によることにより、好適な炉材となるものである。

炉材の中でも気体濾過用には、不織布、ｐ紙等を用いた
ものが多く、かかる軟質のものを吹出し口あるいは吸込
口に設置すると変形によるリーク、破損が起り易く、ま
た再生使用にも耐えられないものであるが、本発明の金
属多孔体をうすい硬質シート状とすると、フレームとの
組立ても容易で、変形によるリークや破損による弊害も
なく、洗浄による再生使用も可能となる。

更に外観的には不織布や炉布とは全く異なるものである
ため、壁面の吹出口にそのまま取付けられ、装飾のため
に別途カバー等を設置する必要もないという効果をも有
する。

以上述べた如く、本発明の金属多孔体は工業的な応用範
囲が極めて多岐に亘り、従来の金属多孔体の適用される
範囲をはるかに超えた製品であり、その工業的、経済的
効果は極めて大である。

以下実施例を挙げて本発明ｎを具体的に説明する。

実施例１ 金属微粉末として、純分９９．７％以上の純銅で平均粒
径１０Ｇμｍのものを選定した。樹脂分として水溶性レ
ゾール樹脂（住友デュレス■社製ス電テックスＰＲ９８
１人　固形分８６％の水溶液）及び水溶性メラミン樹脂
（住人化学工業■社製　スミテックスＭ−３）を選定し
、更に該合成樹脂の硬化触媒として硝酸亜鉛及び塩化第
１鉄を選定した。また気孔形成材として馬鈴薯澱粉の精
製品を用いた。

上述の水溶性レゾール樹脂６６％水溶液３７０ｍ１　と
水溶性メラミン樹脂８０％水溶液１８０ｒｒｌを配合し
、これを室温において撹拌しつつ触媒である硝酸亜鉛２
ｇと塩化第１鉄４ｆを各々粉末のまま投入した。これを
引つづき攪拌しつつ馬鈴薯澱粉１００Ｎを加え、均一な
状態になるまで十分なる撹拌を行なった。次に、銅微粉
末１０００Ｉを撹拌しながら少量ずつ投入し、投入が終
っても撹拌をつづけた。更に得られた混合液を品用式ミ
キサーに移して徐々に昇温しつつ、混練し、均質なスラ
リー状混合液（原液）を得た。４０℃におけるこのスラ
リーの粘度はＢ型回転式粘度計で測七妃弘・を 定した所５０３０Ｃｐ８であった。を竹を直径２２０ｍ
ｍの円筒形の硬質塩化ビニール製の型枠にｍｌＩＩ時注
型し、６０℃の水浴に浸漬し、１Ｇ時間放置を行った。

得られた該予備固化物を型枠より取り出し、そのまま８
０℃の通風乾燥機に投入し５日間の乾燥を行い、ついで
これを熱処理機に入れ、室温より１４０℃まで６時間か
けて昇温し、そのままの温度で４時間熱処理を行った。

得られた製品は虜を重１比において約６４％含有し、気
孔率約４２％の多孔構造体であった。これを切断した面
は銅特有の色調と金Ｊ１光沢を有するものであり、金属
鋼様の外観を呈し、その見掛は比重は１．７５であり、
銅そのものの比重８．０に比し、極めて軽憑のものであ
った。検死の結果、気孔はほぼ連続気孔をなし、また銅
のはほぼ均一に分散していることがわかった。物性的に
は熱硬化性（蟹脂特有の脆性を有しており、樹脂と同様
な方法で成型加工できた。結果を第１表に示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属微粉末１００重量部を微細気孔を有する合成
   樹脂多孔体２５〜１００重量部にて固着一体化したこと
   を特徴とする金属多孔体。
2. （２）液状合成樹脂に金属微粉末、気孔形成材及び合成
   樹脂の硬化触媒を加え、均一に撹拌したスラリー状原液
   を所定の型枠に注型し、加熱予備固化した後、該予備固
   化物を型枠より取り出し、引き続いて乾燥硬化せしめる
   事を特徴とする金属多孔体の製造方法。