JPS63159267A

JPS63159267A - 流体透過性ガラス製品及びその製造法

Info

Publication number: JPS63159267A
Application number: JP30474486A
Authority: JP
Inventors: 孝男堀江
Original assignee: Nabeya Iron and Tool Works Ltd; Nabeya Co Ltd
Current assignee: Nabeya Iron and Tool Works Ltd; Nabeya Co Ltd
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1986-12-20
Publication date: 1988-07-02
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JP2502995B2

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】（技術分野）本発明は流体透過性ガラス製品及びその製造法に係り、
特に連続気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有する
新規なガラス製品、およびかかるガラス製品を、機械的
な加工などを加えることなく、有利に製造する方法に関
するものである。

（背景技術）従来から、ガラス製品として、ガラスびん、ガラス管、
仮ガラス等の各種の形状を有するものが製造されており
、家庭用、工業用などの各種用途に広く用いられている
。

ところで、このようなガラス製品にあっては、吹き（ブ
ロー）成形やドロー成形等によって、内部を空洞化した
管状体（パイプ）や中空体を形成することは極めて容易
であるが、その内部に、例えば焼結法にて製造される金
属に設定される如き、三次元的に連続する微細な気孔を
設けて、ガス、液体等の流体を透過し得る特性を付与せ
しめたガラス製品及びその製造法については、未だ提供
されてはいないのである。

（発明の構成）ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その目的とするところは、連続
気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有する新規なガ
ラス製品、およびかかるガラス製品を、機械的な加工な
どを加えることなく、有利に製造する方法を提供するこ
とにある。

そして、このような目的を達成するために、本発明の要
旨とするところは、全体として連続した空孔が骨格間及
び／又は骨格内に形成された多孔構造体が、所定のガラ
ス材料からなる成形品中に一体的に埋入されて保持され
ると共に、該多孔構造体の少なくとも一部が製品面に露
呈乃至は連通せしめられて、当該部位の空孔が外部に開
口乃至は接続せしめられた構造とされていることを特徴
とする流体透過性ガラス製品にある。

なお、かかる本発明において、好ましくは、前記多孔構
造体は、焼失にて流体が通過可能な連続した空孔を生ぜ
しめ得る可燃性構造体、例えば発泡膜を除去した樹脂発
泡体、樹脂製の櫛状体若しくは剣山状製品などの骨格の
周りに所定のセラミックス材料を付着させ、そしてそれ
を焼成して焼結せしめることにより、その骨格部分を構
成する可燃性部分を焼失させて得られる、前記付着セラ
ミックス材料の焼結体にて所定の骨格構造が保持される
一方、かかる骨格の内部が中空とされて、流体の通過可
能な全体として連続した空孔が形成されたセラミックス
多孔体であり、且つ該セラミックス多孔体の骨格間隙に
前記ガラス材料が入り込んで、該セラミックス多孔体に
対するマトリックスを構成しているものである。

また、本発明にあっては、かかる流体透過性ガラス製品
を有利に得るために、所定のガラス材料の溶融物を所定
の成形型の成形キャビティ内に供給し、目的とする形状
の成形品を形成せしめるに際して、焼失にて流体が通過
可能な連続した空孔を生ぜしめ得る可燃性構造体、例え
ば発泡膜を除去した樹脂発泡体、樹脂製の櫛状体若しく
は剣山状製品などの骨格の周りに所定のセラミックス材
料を付着させ、そしてそれを焼成して焼結せしめること
により、その骨格部分を構成する可燃性部分を焼失させ
て得られる、前記付着セラミックス材料の焼結体にて所
定の骨格構造が保持される一方、かかる骨格の内部が中
空とされて、流体の通過可能な全体として連続した空孔
が形成されたセラミックス多孔体を用い、このセラミッ
クス多孔体を該成形キャビティ内の所定位置に配置した
状態下において、前記ガラス材料の溶融物の供給を行な
い、かかる供給された溶融物を該セラミックス多孔体の
骨格構造内に入り込ませて、周囲の溶融物と共に一体的
に固化させることにより、該セラミックス多孔体が所定
位置に一体的に埋設されてなる成形品と為すことからな
る流体透過性ガラス製品の製造法が、好適に採用される
こととなるのである。

（構成の具体的説明）より具体的には、本発明は、例えば第１図に示されてい
るように、金型（成形型）内の所定位置に、多孔構造体
として、第２図に示されている如き特定構造のセラミッ
クス多孔体を配置せしめた状態下において、所定のガラ
ス材料の加熱による溶融物を供給して充填することによ
り、第３図乃至第５図に示されている如き、三次元的に
連続した気孔（空孔）を備えて、流体を透過し得る特性
を有するガラス製品を製造することを、目的としたもの
である。

ところで、かかる第１図は注型法による本発明製品の製
造の一例を示すものであって、１０は金型であり、この
金型１０内には、所定形状の成形キャビティ２０が形成
されている。そして、このキャビティ２０内に、所定の
三次元網目構造のセラミックス多孔体２２が多孔構造体
としてセットされているのである。また、このような金
型１０のキャビテイ２０内面には、所定の離型剤が必要
に応じて塗布され、注入されるガラス材料の溶融物２Ｇ
の固着を回避し、以てその固化後において、成形品が金
型１０から容易に取り出され得るようになっている。

なお、かかる第１図においては、ガラス製品の一面にの
み露呈される状態でセラミックス多孔体が埋入された製
品を得るべく、セラミックス多孔体２２が成形キャビテ
ィ２０の底部に載置された状態でセットされているが、
そのガラス製品におけるセラミックス多孔体の配設位置
およびその形状は限定されるものではなく、目的とする
製品に応じて決定されるものであり、例えば、該セラミ
ックス多孔体を、その幾つかの外周面が成形キャビテイ
２０内面から浮いた状態でセットする場合には、ピン等
の適当な止め具が適宜に用いられることとなる。

ここにおいて、このキャビティ２０内に配置、固定され
る、本発明に従う多孔構造体としての三次元網目構造を
有するセラミックス多孔体２２は、エステル系ウレタン
等の樹脂を発泡させた後、その骨格の周りに残った膜状
物質（発泡膜）を圧縮空気等を用いて除去することによ
り得られた、三次元網目構造の骨格組織を有する合成樹
脂発泡体に対して、その骨格の表面にセラミックススラ
リー等のセラミックス材料を付着させ、更に乾燥、焼成
せしめることにより、得られるものである。

なお、そのような合成樹脂発泡体に対して付着せしめら
れるセラミックス材料としては、目的とする製品に要求
される特性に応じて、コージェライト、アルミナ、Ｓｉ
Ｃ、ムライト或いはジルコニア等が、適宜選択、採用さ
れるものである。

そして、このようなセラミックス多孔体の製造に際して
、例えば合成樹脂発泡体として用いられるウレタン樹脂
の熱分解温度は約４００℃である一方、その骨格の表面
に付着されるセラミックス材料の焼成温度は、通常１３
００℃以上であることから、その骨格の表面にセラミッ
クス材料を付着させた後、２４時間程度焼成せしめるこ
とにより、かかるウレタン樹脂は略完全に分解消失させ
られることとなるのである。

従って、このような手法にて得られた、多孔構造体とし
て、本発明で用いられるセラミックス多孔体２２にあっ
ては、第２図に示されているように、三次元網目構造の
骨格３４を有すると共に、かかる骨格３４自体が中空と
されて、全体として連続した空孔３６が該骨格３４内に
形成されているのである。なお、このような構造のセラ
ミックス多孔体２２は、一般に、６０〜９０％程度の空
隙率を有し、またセル数により異なるが、セルを構成す
る骨格の一辺の長さとしては、例えば０．１〜０．４　
ｍｓ程度のものである。

そして、このような構造とされたセラミックス多孔体２
２がキャビティ２０内に配置された状態下において、そ
のガラス製品に求められる物理特性に応じて選択された
ガラス材料の熔融物２６が、注入せしめられるのである
。

このように、注入される溶融ガラス材料２６は、一般に
、第１図に示されている如く、加熱等によって充分な溶
融状態と為された後、成形キャビティ２０内に導かれ、
セラミックス多孔体２２の三次元網目構造の骨格３４間
の間隙を充満しつつ、セラミックス多孔体２２の上面へ
達し、それによってセラミックス多孔体２２の間隙間へ
の充填の程度を知ることが出来る。

なお、このガラス材料２６としては、それが加熱によっ
て溶解せしめられる場合にあっては、成形キャビティ２
０内に導入される際、金型１０内壁面との接触による温
度降下は避けられず、更にセラミックス多孔体２２の設
置により、なおその傾向が助長されることとなるところ
から、注入時の材料温度としては、通常のものより高め
に設定したり、適当な加熱手段にて金型１０などを加熱
することが望ましい。

また、かかるガラス材料２６を、セラミックス多孔体２
２の骨格ａｍ　（セル内）間に均等に侵入させ、充填、
固化させるために、適当な注入圧を与えるようにするこ
とが望ましい。この意味において、上記の如き注型手法
の他に、適当な成形圧が溶融ガラス材料に加わる加圧成
形手法が、本発明にあっては好適に採用されることとな
る。この加圧成形手法にあっては、成形金型内の成形キ
ャビティにセラミックス多孔体がセットされた状態下に
おいて加圧成形操作を行なう、所謂インサート成形が実
施されるのである。

かくして得られた、凝固による固化の完了したガラス製
品３２にあっては、第３図および第４図に示されている
ように、セラミックス多孔体２２の三次元網目構造を有
する骨格３４にて構成されるセル内にガラス材料４０が
入り込んで、該ガラス材料４０がセラミックス多孔体２
２に対するマトリックスを構成してなる一体的な構造と
される一方、かかる埋め込まれたセラミックス多孔体２
２における骨格３４内の空孔３６に対する溶融ガラス材
料２６の侵入は、その表面張力によって阻止されること
から、その空孔３６は、連通状態に保持されることとな
る。

また、このようなガラス製品は、凝固による固化が完了
した後、通常の仕上げ工程を経て、目的とする完成品３
２とされることとなるが、特に本発明におけるガラス製
品にあっては、その内部に埋設されたセラミックス多孔
体２２の骨格３４の露出面３８における空孔３６の開口
が、固化したガラス材料４０にて閉塞されているために
、かかる露出面３８に対して切削加工や研磨加工が施さ
れることによって、かかる空孔３６が外部に開口せしめ
られることとなるのであり、それによって、第３図乃至
第５図に示されている如き、内部に三次元網目構造の微
細な連続気孔（空孔）を備えて、流体を透過し得る特性
を有する、目的とするガラス製品３２が得られるのであ
る。

なお、第３図および第４図においては、本発明に係るガ
ラス製品３２の断面を二次元的に示すものであるために
、ガラス材料４０が分断された形態をもって示されてい
るが、セラミックス多孔体２２は三次元網目構造の骨格
３４にて構成され、内部に連続的なセルが形成されたセ
ル構造となっていることから、三次元的には連続した一
体的な構造をもって形成されているものであることが、
理解されるべきである。

以上、本発明に従う構造とされた流体透過性ガラス製品
について、詳細に説明してきたが、本発明は、前記具体
的な構成の説明にのみ、限定して解釈されるものではな
く、特にその用途としては、極めて広範に亘って採用さ
れ得るものであることが、理解されるべきである。

例えば、本発明に係る流体透過性ガラス製品を用いて、
その内部のセラミックス多孔体に達して、当該部位の空
孔に接続する、流入部と流出部を設けて、埋入されたセ
ラミックス多孔体の空孔内に冷却流体或いは加熱流体を
流通せしめることにより、冷却乃至は加熱部材を構成す
ることも可能であり、またかかる空孔を利用することに
より、フィルタ部材や触媒などとして用いることも可能
である。

また、例示の具体例では、多孔構造体の好適な一例とし
て、三次元網目構造の中空の骨格組織を有するセラミッ
ク多孔体が挙げられているが、本発明にあっては、全体
として連続した空孔が骨格間及び／又は骨格内に形成さ
れた多孔構造のものであれば、何れも使用可能であり、
例えば多孔性の焼結材料であっても何等差支えないが、
なかでも、かかる多孔構造体は、例示のセラミック多孔
体の如（、焼失にて流体が通過可能な連続した空孔を生
ぜしめ得る可燃性構造体、例えば発泡膜を除去した樹脂
発泡体（例示のもの）、樹脂製の櫛状体若しくは剣山状
製品などの骨格の周りに所定のセラミックス材料を付着
させ、そしてそれを焼成して焼結せしめることにより、
その骨格部分を構成する可燃性部分を焼失させて得られ
る、前記付着セラミックス材料の焼結体にて所定の骨格
構造が保持される一方、かかる骨格の内部が中空とされ
て、流体の通過可能な全体として連続した空孔が形成さ
れたセラミックス多孔体であることが好ましく、特にこ
のようなセラミック多孔体を用いることによって、易′
ラス材料との一体化が効果的に行なわれ得て、目的とす
る流体透過性ガラス製品を有利に得ることが出来る。

その他、−々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、そのような実施態様が、
本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも本発明
の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない
ところである。

（発明の効果）かくの如き本発明に係るガラス製品にあっては、その内
部に三次元網目構造などの多孔構造を有する微細な連続
気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有するものであ
り、このような特性を有するガラス製品は従来において
は見られず、そのガラス製品の使用目的に応じて、かか
る空孔（気孔）内に空気、ガス、水、湯或いは油などの
流体を自由に且つ等分布に通ずることが可能であること
から、流体供給体、吹込体、気体噴出による拡散撹拌器
などへの利用は勿論のこと、流体の噴出を利用した機械
の構成部品や、微細な連続気孔内面を用いるバイオテク
ノロジーの分野における担架材（支持体）等としても好
適に利用され得ることとなり、極めて広範な範囲に亘る
ガラス製品の設計業務に新しい展開をもたらすものであ
る。

また、本発明においては、ガラスを使用して流体透過性
成形品を製造することにより、得られる成形品が透光性
を有することとなり、しかも着色が可能であることから
用途別に色分けすることも出来、更に、かかる成形品を
金型によって成形するため、少ない加工率でもって有利
に製造することが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うガラス製品の製造法の一工程を示
す断面説明図であり、第２図はそこにおいて用いられる
セラミックス多孔体を示す要部拡大断面説明図であり、
第３図はかかる製造法にて得られるガラス製品を示す要
部拡大断面説明図であり、第４図は更に第３図における
ガラス製品の拡大図であり、第５図はかかるガラス製品
の全体斜視図である。１０：金型　　　　　　２０：成形キャビティ２２：セ
ラミックス多孔体２６：ガラス材料の溶融物３４：骨格　　　　　　３６：空孔４０ニガラス材料第１図第５図第２図第３図］フ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）全体として連続した空孔が骨格間及び／又は骨格
内に形成された多孔構造体が、所定のガラス材料からな
る成形品中に一体的に埋入されて保持されると共に、該
多孔構造体の少なくとも一部が製品面に露呈乃至は連通
せしめられて、当該部位の空孔が外部に開口乃至は接続
せしめられた構造とされていることを特徴とする流体透
過性ガラス製品。
（２）前記多孔構造体が、焼失にて流体が通過可能な連
続した空孔を生ぜしめ得る可燃性構造体、例えば発泡膜
を除去した樹脂発泡体、樹脂製の櫛状体若しくは剣山状
製品などの骨格の周りに所定のセラミックス材料を付着
させ、そしてそれを焼成して焼結せしめることにより、
その骨格部分を構成する可燃性部分を焼失させて得られ
る、前記付着セラミックス材料の焼結体にて所定の骨格
構造が保持される一方、かかる骨格の内部が中空とされ
て、流体の通過可能な全体として連続した空孔が形成さ
れたセラミックス多孔体であり、且つ該セラミックス多
孔体の骨格間隙に前記ガラス材料が入り込んで、該セラ
ミックス多孔体に対するマトリックスを構成しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体透過性
ガラス製品。
（３）所定のガラス材料の溶融物を所定の成形型の成形
キャビティ内に供給し、目的とする形状の成形品を形成
せしめるに際して、焼失にて流体が通過可能な連続した空孔を生ぜしめ得る
可燃性構造体、例えば発泡膜を除去した樹脂発泡体、樹
脂製の櫛状体若しくは剣山状製品などの骨格の周りに所
定のセラミックス材料を付着させ、そしてそれを焼成し
て焼結せしめることにより、その骨格部分を構成する可
燃性部分を焼失させて得られる、前記付着セラミックス
材料の焼結体にて所定の骨格構造が保持される一方、か
かる骨格の内部が中空とされて、流体の通過可能な全体
として連続した空孔が形成されたセラミックス多孔体を
用い、このセラミックス多孔体を該成形キャビティ内の
所定位置に配置した状態下において、前記ガラス材料の
溶融物の供給を行ない、かかる供給された溶融物を該セ
ラミックス多孔体の骨格構造内に入り込ませて、周囲の
溶融物と共に一体的に固化させることにより、該セラミ
ックス多孔体が所定位置に一体的に埋設されてなる成形
品と為したことを特徴とする流体透過性ガラス製品の製
造法。