JPS63260937A - 多孔質成形品及びその製造方法 - 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） この発明は、フィルター材として、あるいは多孔質セラ
ミック構造体を焼結成形する際に利用される多孔質成形
品及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 三次元網状骨格構造からなる発泡体の中でも連通気孔を
主体とする、あるいはセル膜を除去したウレタンフオー
ム等からなる多孔質成形品は、連通気孔によりあるいは
セル膜のない網状骨格により、内外を連通ずる空間が形
成されている。従って、その多孔質成形品は、空気、液
体等の流体が前記連通空間を通って流通できる反面、気
孔あるいは網目よりも大なる粒子が気孔、網目を通過で
きず、その気孔、網目部で捕捉されるため、エアーフィ
ルター、液体濾過材等に広く使用されている。またその
多孔質成形品は、触媒等としての多孔質セラミック構造
体を焼結成形する際に、セラミックを所定形状に保持す
るため多孔質成形品の骨格にセラミックを付着させる用
途にも用いられている。

ところでその多孔質成形品は、略球形のセル（気孔）が
連通した構造あるいはそのセルの膜が除去された構造か
らなるため、セル数（１インチ当りのセルの個数）を小
とすることにより通気抵抗を減らし、圧力損失を小さく
することができ、流体の流通速度を速めることができる
。

しかしながら多孔質成形品のセル数を小さくすると、連
通気孔あるいは骨格の網目が大きくなり次のような問題
を生じる。

第１に、その多孔質成形品をフィルター材として使用す
ると、小さな粒子を濾過できないことである。′１ＪＪ
２にその多孔質成形品を出発としてセラミック担体とし
て使用すると、得ちれる多孔質セラミック構造体の網目
が大きくなるので、その多孔質セラミック構造体を触媒
とする場合に該セラミック構造体内を流通する流体（気
体等）とセラミックとの接触面積が小さくなり、触媒作
用が低下することである。

従って、従来にあってはセルサイズを小さくするのには
限度があり、圧力損失の小さな多孔質成形品を得ること
ができなかった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は従来の多孔質成形品が有している問題、即し
圧力損失を小さくシ難い問題を解決できる新規な多孔質
成形品及びその製造方法の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明の要旨は、セル膜のない三次元網状骨格構造
からなる発泡体を伸長してその網目形状を一定方向に長
形とし、その網目を塞ぐことなく該発泡体の骨格に硬化
樹脂を付着形成してなることを特徴とする多孔質成形品
にある。

また第２の発明の要旨は、セル膜のない三次元網状骨格
構造からなる発泡体を液状の反応硬化性樹脂中に浸漬し
て、該発泡体の骨格に反応硬化性ｉ封脂を付着させた後
、網目を密着させることなくその発泡体を一定方向に伸
長し、その状態で反応硬化性樹脂を硬化させることを特
徴とする多孔質成形品の製造方法にある。　　゛ （作用） セル膜のない三次元網状骨格構造からなる発泡体（以下
セル膜のない発泡体と記す。）は、網目形状の骨格のみ
からなるため、フィルター材、セラミック担体の出発材
料として使用するのに好適である。

本発明者等は、そのセル膜のない発泡体について圧力損
失を低下させるために種々の研究を行った結果、その網
目形状が圧力損失に大きな影響を及ぼすことを見い出し
た。

セル膜のない発泡体は、その発泡体を形成する原料の配
合調整により、あるいは通常の発泡体にアルカリ処理、
爆発等の後処理を加えることによりセル膜のないものと
して成形されたものであり、本来、第６図の如く略円形
状の骨格ａが網状に連結してなるものである。

ところがそのセル膜のない発泡体を、伸長し、網目形状
を一定方向に長形とすると、圧力損失が大幅に低下し、
しかも一定する効果が得られた。

しかしながら、網目形状を長形とするにはセル膜のない
発泡体を伸長しなければならないので、該発泡体は比較
的伸び易い軟質発泡体等からＷＳ戊する必要がある。と
ころが、軟質発泡体等は伸長力（引張力）を除去すると
弾性復元力により元の網目形状、即ち略円形状の網目に
戻ってしまい、網目形状を長形に固定できない。

そのため、軟質発泡体等の熱変形性、即ち軟質発泡体等
を高温下で一定形状に維持するとその一定形状に賦形で
きる性質を利用して網目形状を長形に固定することが考
えられる。

しかし、多孔質成形品の用途によっては比較的高い剛性
を必要とすることがある。そのため前記軟質発泡体等を
熱変形してなるものでは、剛性が不足する不都合がある
。

そこで、第１の発明の如くセル膜のない発泡体の網目形
状を一定方向に長形とし、その網目を塞ぐことなく該発
泡体の骨格に硬化樹脂を付着形成して多孔質成形品を構
成したのである。その多孔質成形品は、骨格に付着した
硬化樹脂の剛性により網目形状が長形に固定され、かつ
全体の剛性が高められたものとなっている。しかもセル
膜のない三次元網状骨格構造からなり、かつその網目形
状が一定方向に長形となっているため、安定した極めて
低い圧力損失を示すものである。

一方第２の発明は、前記の如く構成からなる新規な多孔
質成形品を製造する方法であり、次のようにして製造す
るものである。

まずセル膜のない発泡体を液状の反応硬化性（封脂中に
浸漬して、発泡体の骨格間に反応硬化性樹脂を浸透する
。その液状の反応硬化性樹脂はその粘性等により、骨格
表面に層状となって付着する。

次いで該セル膜のない発泡体を網目が密着しないように
して一定方向に伸長する。これによってその発泡体の網
目形状が一定方向に長形となる。

そしてその伸長状態で、該セル膜のない発泡体の骨格に
付着している反応硬化性ｔｉｔ脂を反応硬化さげて硬化
樹脂を形成する。その硬化樹脂の剛性により、セル膜の
ない発泡体が前記の伸長状態、叩ら長形の網目形状に固
定されるとともに、該発泡体全体の剛性が高められ、第
１の発明である新規な多孔質成形品が成形される。

（実施例） 以下実施例に基づきこの発明を説明する。

第１図はこの発明により得られた多孔質成形品−例１０
の斜視図、第２図はその多孔質成形品１０の一部拡大図
である。

多孔質成形品１０は、セル膜のない発泡体を伸長して網
目形状を一定方向（ΔＢ力方向に長形とし、その網目１
７を塞ぐことなく発泡体の骨格１４に硬化樹脂１６を付
着形成したものである。

セル膜のない発泡体としては、セルサイズ、硬さ等を容
易に調節できる点で軟質ウレタンフオームとするのが好
ましく、その中でもセルサイズを一定にし易い等の理由
からポリエステルタイプの軟質ウレタンフオームとする
のが好ましい。この発泡体のセルサイズは、発泡体の密
度、多孔質成形品１０の用途等によって定まる。例えば
セラミック担体の出発材料として多孔質成形品を用いる
場合、セル膜のない発泡体を密度３０ｋｇ／ｍ’のポリ
エステル軟質ウレタンフオームとすると、そのセルサイ
ズは通常４〜２０ｐｐｉ（セルの個数／１インチ）が適
する。また、セル膜のない発泡体は配合処理、アルカリ
処理、爆発処理等の周知手段により容易に得られるもの
である。

網目１７の最適形状は、該セル膜のない発泡体の骨格１
４の太さ、セルサイズ等により常に一定とは言い難いが
、該発泡体を元の大きさから２０〜１２０％特には２０
〜７０％一定方向に引き伸ばした状態（すなわち伸長さ
せた状態）からなる長形形状のものが好ましい。なお、
前記伸長２０〜１２０％においては、網目１７の（長径
／短径）比の平均値は、通常１，２以上になる。

硬化樹脂１６は、薄い層となって骨格１４に付着してい
る。その硬化樹脂１６は、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
、湿分硬化性樹脂等の反応硬化性樹脂が骨格１４に付着
後硬化してなるものである。その反応硬化性樹脂として
は、作業容易性等の点から、湿分硬化性樹脂、例えば末
端がイソシアネートからなるウレタンプレポリマー、ポ
リメリックＭＤＩ、液状Ｍ　Ｄ　Ｉを用いるのが好まし
い。

次に前記多孔質成形品１０の製造方法−例について説明
する。第３図及び第４図はその製造工程を説明する図で
ある。

まず所定のセルサイズ、密度等からなるセル膜のない発
泡体１８を成形する。このセル膜のない発泡体１８の材
質、セルサイズ、密度、成形手段等は前記と同様である
。

このセル膜のない発泡体体１８を第３図の如く液状の反
応硬化性樹脂２０の槽２２中に浸漬する。これにより反
応硬化性樹脂２０がセル膜のない発泡体１８内に浸透し
、該発泡体１８の骨格に付着する。その後膣セル膜のな
い発泡体１８を槽２２から取り出し、発泡体１８の骨格
間に保持されている余剰の反応硬化性樹脂を発泡体１８
から自然流下させて除去する。

これによりセル膜のない発泡体１８には、その骨格に付
着した薄い層状の反応硬化性樹脂だけが残り、その結果
核反応硬化性樹脂が膜状となって骨格間即ち網目を塞ぐ
ことが防止される。

液状の反応硬化性樹脂２０としては、作業性等の点から
湿分硬化性樹脂、例えば末端にイソシアネートを有する
ウレタンプレポリマー又はポリメリックＭＤＩとするの
が特に好ましい。このウレタンプレポリマー又はポリメ
リックＭＤＩは、空気中の水分、あるいは蒸気等によっ
て反応し、硬化する性質を有するもので、作業性の高い
ものである。

次いでそのセル膜のない発泡体１８を、その網目を密着
（塞ぐ）することなく第４図の如く一定方向に伸長して
網目を長形とする。その伸長は、セル膜のない発泡体１
８のセルサイズ、密度、材質、多孔質成形品の用途等に
よって異なるが、略２０〜１２０％特には２０〜７０％
の範囲とするのが好ましい。

また、伸長方向は、セル膜のない発泡体１８の成形時の
発泡方向と同一とするのが効果的であるが、それに限る
ものではなく、他方向たとえば発泡方向と直交する方向
としてもよく、その方向は作業性、製品形状、用途等に
よって最適な方向とする。

そしてその伸長状態で、セル膜のない発泡体１８の骨格
に付着している反応硬化性樹脂を硬化させる。その硬化
手段は用いる反応硬化性樹脂により異なる。例えば、前
記湿分硬化性のウレタンプレポリマーを用いる場合、蒸
気１９を該発泡体１８に噴霧して行う。この蒸気は、そ
の水分によりウレタンプレポリマーの反応を開始させ、
しかもその熱により反応を促進させるため、ウレタンプ
レポリマーを短時間で硬化させる。

前記反応硬化性樹脂の硬化により、セル膜のない発泡体
１８の骨格には硬化後の樹脂（硬化樹脂）が付着形成さ
れる。その結果、その硬化樹脂の剛性によりセル膜のな
い発泡体１８は伸長状顎に形状固定され、網目形状が一
定方向に対して長形に固定されると同時に、該発泡体１
８全体の剛性が高まり、第１図に示す所望の多孔質成形
品１０になる。

次にこの発明の効果を確かめるため、前記製造方法に右
いて、セル膜のない発泡体を密度３０ｋｇ／ｍ′、セル
サイズ１０ｐｐｉのポリエステルタイプの軟質ウレタン
フオームからなる２００Ｘ２００　　Ｘ３００鮒ブロツ
クとし、一方液状の反応硬化性樹脂をジフェニルメタン
ジイソシアネート系からなる末端インシアネートウレタ
ンプレポリマー（ＮＧＯ含有率２８．０〜３０．０％）
の１０重量部と、溶剤（１，ｌ、　１゜トリクロロモノ
フルオロエタン）５０重量部との混合溶液とし、また伸
長方向をセル膜のない発泡体の発泡方向、伸長２０〜７
０％、反応硬化性樹脂の硬化手段を３分間の蒸気噴霧と
して、この発明に係わる多孔質成形品を複数製造した。

得られた多孔質成形品は、弾性変形は可能なものの、未
処理状態の同一のセル膜のない発泡体に比べて圧縮強度
が２倍以上であった。これらの多孔質成形品から、前記
伸長方向を長さ方向とする直径１００帥、長さ６０ｎ＋
ｍの複数の試験片を作成して、Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｄ　−１６
１２に従い風１３．０ｍ’／分で圧力損失を測定した。

その結果を第５図に示す。なお、比較のため、セル膜の
ない発泡体を同一とし、かつ何等処理を施さない略円形
の網目形状からなる同一寸法の比較例１と伸長１０％の
同−寸法品を作成し、同様にして圧力損失を測定した。

その結果、比較例１の圧力損失は４．５　ｎ＋ｍ１１ｇ
であったのに対して、この発明による多孔質成形品の試
験片に関する圧力損失は、伸長２０〜７０％において２
．３〜３．１　ｍｍＨｇという低い値を示した。

（発明の効果） この発明による多孔質成形品は、セル膜のない発泡体を
伸長して網目形状を一定方向に長形としたものであるた
め、圧力損失を極めて低くすることができたのである。

しかも、その発泡体の骨格に硬化樹脂を付着形成したも
のであるため、網目形状を長形に固定でき、安定した圧
力損失を得ることができたのであり、その剛性を高める
こともできたのである。また、発泡体の伸長により網目
が一方向に粗く（長く）なっても、それと直交する方向
に密に（短く）なるため、小さな粒子が濾過できなくな
ることもなく、一方セラミック担体として使用した場合
でも網目が一方向では密になるため、得られる多孔質セ
ラミック構造体のセラミック骨格間距離が小さくなり、
該構造体を触媒として使用した場合に触媒作用が低下す
ることもないのである。

一方、この発明による多孔質成形品の製造方法によって
、極めて低い安定した圧力損失を示す多孔質成形品を容
易に得ることが可能になったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による多孔質成形品の一実施例の斜視
図、第２図は第１図の一部拡大図、第３図及び第４図は
この発明の製造方法における製造工程を説明する図、第
５図はこの発明の多孔質成形品の圧力損失を示すグラフ
、第６図はセル膜のない三次元網状骨格構過からなる発
泡体の一部拡大図である。 １２　　網目、１４　　骨格、１６　　硬化樹脂第１図
　　１゜ 第２図 第３図　　　第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）セル膜のない三次元網状骨格構造からなる発泡体
   を伸長してその網目形状を一定方向に長形とし、その網
   目を塞ぐことなく該発泡体の骨格に硬化樹脂を付着形成
   してなることを特徴とする多孔質成形品。
2. （２）三次元網状骨格構造からなる発泡体を軟質ウレタ
   ンフォームとする特許請求の範囲第１項に記載された多
   孔質成形品。
3. （３）硬化樹脂が反応硬化性樹脂からなる特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載された多孔質成形品。
4. （４）セル膜のない三次元網状骨格構造からなる発泡体
   を液状の反応硬化性樹脂中に浸漬して、該発泡体の骨格
   に反応硬化性樹脂を付着した後、網目を密着させること
   なくその発泡体を一定方向に伸長し、その状態で反応硬
   化性樹脂を硬化させることを特徴とする多孔質成形品の
   製造方法。
5. （５）三次元網状骨格構造からなる発泡体を軟質ウレタ
   ンフォームとする特許請求の範囲第４項に記載された多
   孔質成形品の製造方法。
6. （６）反応硬化性樹脂を湿分硬化性樹脂とする特許請求
   の範囲第４項または第５項に記載された多孔質成形品の
   製造方法。