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JP2007290012A - Manufacturing method of anisotropy porous material - Google Patents

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JP2007290012A
JP2007290012A JP2006121730A JP2006121730A JP2007290012A JP 2007290012 A JP2007290012 A JP 2007290012A JP 2006121730 A JP2006121730 A JP 2006121730A JP 2006121730 A JP2006121730 A JP 2006121730A JP 2007290012 A JP2007290012 A JP 2007290012A
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porous material
molten metal
anisotropic porous
preform
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JP2006121730A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuuji Kuri
裕二 久里
Takahiko Shindou
尊彦 新藤
Tsuneji Kameda
常治 亀田
Yoshiyasu Ito
義康 伊藤
Shuichiro Kobayashi
主一郎 小林
Takeshi Matsushiro
武士 松代
Masanaga Niiyama
雅永 新山
Yukio Hiraoka
由紀夫 平岡
Seiichi Murayama
清一 村山
Takahiro Soma
孝浩 相馬
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an anisotropy porous material which can maintain initial functions such as alleviation of lowering in removal capacity of a filter for a fluid over long period of time. <P>SOLUTION: A mold 1 preliminarily disposed with two or more preform bodies 2 is filled with molten metal 3 by a process of a molten metal forging method, and is solidified to obtain a molded body. Thereafter, this molded body is fired to remove the preform bodies 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、輸送機器分野、建築、土木分野、空調機器、医療機器、薬品、水処理その他産業機器分野において、触媒、衝突エネルギー吸収、吸音、液分離、汚染物質除去に用いられる異方性多孔質材料の製造方法に関する。   The present invention is an anisotropic porous material used for catalyst, impact energy absorption, sound absorption, liquid separation, contaminant removal in the field of transportation equipment, architecture, civil engineering, air conditioning equipment, medical equipment, chemicals, water treatment and other industrial equipment. The present invention relates to a method for producing a quality material.

内部に多数の孔を有する多孔質材料は、気相、液相に係らず各種流体のフィルタ、吸音材、衝撃緩衝材、断熱材等、広範囲の用途に使用されている(例えば、非特許文献1参照)。以下に一例として、水処理施設などの浄化の際に用いられる浄化フィルタに関して説明する。   Porous materials having a large number of pores are used in a wide range of applications such as filters, sound absorbing materials, shock absorbing materials, and heat insulating materials for various fluids regardless of the gas phase or liquid phase (for example, non-patent documents). 1). As an example, a purification filter used for purification of a water treatment facility or the like will be described below.

浄化フィルタは、水処理施設に設置され、各種有機物や微生物の除去を行う。但し、雨水には、大気中に存在する硫化物、塩化物、あるいはその他の有害物質が溶け込んでいるおそれがあり、砂礫や土壌による自然の浄化作用が間に合わないことが憂慮されている。これは、現代も継続する水循環の大きな社会問題となっている。   The purification filter is installed in a water treatment facility and removes various organic substances and microorganisms. However, there is a possibility that sulfide, chloride, or other harmful substances present in the atmosphere are dissolved in rainwater, and it is feared that the natural purification action by sand gravel and soil is not in time. This is a major social problem in the water cycle that continues today.

河川の水はこのような雨水を溜めて利用するが、このようなおそれの中で、水道水には様々な有害成分が含有される他、微生物の殺菌のために加えられる塩化物のために、発ガン性が疑われるトリハロメタンなどが存在している。   River water collects and uses such rainwater, but in such a situation, tap water contains various harmful components and is used for chlorides added to sterilize microorganisms. There are trihalomethanes that are suspected to be carcinogenic.

これは、各種有機廃水の他、天然水中に存在するフミン質などの有機物質と、浄化処理に使用される遊離塩素とが反応して生成されるものであり、安全な飲料水を得るには、これらの微量成分やバクテリアなども除く必要がある。蒸留やろ過が主な方法であるが、現在、多く用いられているのは活性炭フィルタによるろ過法であり、様々な形状のものが市販されている。   In addition to various organic wastewater, organic substances such as humic substances present in natural water react with free chlorine used in purification treatment, so that safe drinking water can be obtained. It is also necessary to remove these trace components and bacteria. Distillation and filtration are the main methods, but the filtration method using an activated carbon filter is widely used at present, and various shapes are commercially available.

活性炭フィルタに用いる上水処理用の活性炭の選定基準は、日本水道協会規格(JWWA K113-1974)によって規定されている。浄水場ではウェットカーボンをスラリー状にして混入されるが、注入地点の選定や、混和接触時間を長くするために、敷地や動力などの面で制約が大きく一定しない。またトリハロメタンの除去には、使用する活性炭の種類によって除去が完全でないものや除去できないものがある。   Selection criteria for activated carbon for water treatment used for activated carbon filters are defined by the Japan Water Works Association Standard (JWWA K113-1974). In the water treatment plant, wet carbon is mixed in a slurry state, but the choice of injection point and the mixing contact time are lengthened, so the restrictions on site and power are not so constant. Some removals of trihalomethane are not completely removed or cannot be removed depending on the type of activated carbon used.

化学工場や食品加工場では、金属や有機物を含む多量の廃水が出る。一定の基準値以下であっても、微量の有害成分が継続されると蓄積量が多くなるので無視できない汚染を生むことになる。このために、廃液には継続的に高品質の浄化部材が要求されている。やはり、これらの主体は活性炭が用いられているが、大量に用いられることによる経費が膨大になること、また頻繁な取り替えが要求されることなど問題が多い。   Chemical plants and food processing plants produce large amounts of wastewater containing metals and organic matter. Even if it is below a certain reference value, if a trace amount of harmful components is continued, the accumulated amount will increase, resulting in non-negligible pollution. For this reason, a high-quality purification member is continuously required for the waste liquid. After all, activated carbon is used for these main bodies, but there are many problems such as a large amount of cost due to the large amount used and frequent replacement required.

また、飲料水と同様な理由により、適切な交換時期が解らずに有害成分を環境中に流してしまうおそれがある。従って、より通水にすぐれ、安価であり、吸着能力の優れた浄化部材が望まれている。   Moreover, for the same reason as drinking water, there is a possibility that harmful components may flow into the environment without knowing the appropriate replacement time. Accordingly, there is a demand for a purification member that is more water-permeable, inexpensive, and excellent in adsorption capacity.

化学合成された製品、あるいは天然物質から抽出され精製される製品には、微量ながら夾雑物が存在するが、これらの精製過程においては従来、活性炭が用いられてきた。精製に活性炭を用いる理由は、夾雑物を均一な溶質から分離することであり、活性炭にある細孔が夾雑物を吸着することを利用したものである。しかし、活性炭の吸着能力は強力ではあるが、吸着能力には限界があり、より良い方法が求められている。   Although there are trace amounts of impurities in chemically synthesized products or products extracted from natural substances and purified, activated carbon has been conventionally used in these purification processes. The reason for using activated carbon for purification is to separate impurities from a uniform solute, and utilizes the fact that the pores in the activated carbon adsorb the impurities. However, although the adsorption capacity of activated carbon is strong, the adsorption capacity is limited and a better method is required.

また、同様な精製過程の中で、脱色は極めて困難な過程である。多くの色素は様々な精製法で除くのは困難な物質の一つであり、高度に精製されていても完全除去は肉眼的にも困難なことが判る。この脱色過程においても、従来は活性炭が用いられてきたが、やはり吸着能力には限界があり、より能力の高い物質あるいは方法が模索されてきた。特に、高粘性溶液の脱色や精製には、従来活性炭が用いられてきたが、粘性の高い物質は活性炭を通過し難いという問題がある。通過をし易くするために粒径を大きくすれば、吸着力が落ち、粒径を小さくして吸着能力を高めると、高粘性溶液が通過できないと言う背反する理由によって、両者に満足できる部材が求められてきた。   In addition, decolorization is a very difficult process in the same purification process. Many dyes are one of the substances that are difficult to remove by various purification methods, and it can be seen that complete removal is difficult visually even if highly purified. In this decolorization process, activated carbon has been used in the past, but there is still a limit to the adsorption capacity, and a substance or method with a higher capacity has been sought. In particular, activated carbon has been conventionally used for decolorization and purification of highly viscous solutions, but there is a problem that highly viscous substances are difficult to pass through activated carbon. If the particle size is increased to facilitate passage, the adsorptive power decreases, and if the particle size is decreased and the adsorption capacity is increased, a highly viscous solution cannot be passed. It has been sought.

また、現在、日本で販売されている浄水器は「活性炭+中空糸膜」タイプが主流になっている。これは、活性炭で匂い物質や有機物を除去し、中空糸膜で雑菌やサビを取るシステムである。抗菌には、銀を表面にコーティングしたものが用いられている。また、この他に中空糸膜(マイクロフィルタ)を使用している。中空糸膜はプラスチックが原料で、マカロニのように中が空洞になった、直径0.4ミリの繊維を束ねて、繊維の壁面には0.1〜0.01ミクロンの小さな穴が無数に開いており、膜の表面に親水化剤をぬって水を通すようになっている。親水化剤は合成界面活性剤(合成洗剤の主剤)である。   At present, the water purifiers sold in Japan are mainly “activated carbon + hollow fiber membrane” type. This is a system that removes odorous substances and organic substances with activated carbon and removes germs and rust with a hollow fiber membrane. Antibacterial materials are coated with silver on the surface. In addition, a hollow fiber membrane (microfilter) is used. The hollow fiber membrane is made of plastic, and bundles fibers with a diameter of 0.4 mm that are hollow like macaroni, and the wall of the fiber has countless small holes of 0.1 to 0.01 microns. It is open and allows water to pass through the surface of the membrane by applying a hydrophilizing agent. The hydrophilizing agent is a synthetic surfactant (main ingredient of synthetic detergent).

また、最近では、中空糸膜フィルタが原子力発電所や火力発電所の復水ろ過装置にも適用されている。特に火力発電プラントにおいては、近年、エネルギー効率やプラントの信頼性向上のために、以前にも増して復水、給水水質の最適管理が求められている。現在の火力発電プラントの給水系には系統腐食抑制のために薬品が注入されている。   Recently, hollow fiber membrane filters have also been applied to condensate filtration devices for nuclear power plants and thermal power plants. Particularly in thermal power plants, in recent years, in order to improve energy efficiency and plant reliability, optimum management of condensate and feed water quality is required more than ever. Chemicals are injected into the water supply system of current thermal power plants to suppress system corrosion.

また、不純物除去のため設置されている復水浄化設備の主流は、イオン交換樹脂式の脱塩装置と、中空糸膜フィルタ開発の前から適用されていた電磁フィルタの併用方法である。近年、プラントの信頼性向上のために、この薬品注入量を抑制する技術が適用されつつあるが、この場合、電磁フィルタによる不純物除去能力が低下することとなる。   The mainstream of the condensate purification equipment installed for removing impurities is a combined method of ion exchange resin-type desalting equipment and an electromagnetic filter that has been applied before the development of hollow fiber membrane filters. In recent years, in order to improve the reliability of the plant, a technique for suppressing the chemical injection amount is being applied. In this case, the ability of removing impurities by the electromagnetic filter is lowered.

中空糸膜フィルタは、断面がマカロニ状の円筒形の膜状フィルタを1万本束ねたフィルタである。1本の中空糸の膜には孔径0.1μm程度の微細な貫通孔が多数あり、この貫通孔より径の大きな固形粒子を含む水をこの中空糸膜フィルタで処理すると、固形粒子はこの孔を通過せず、水だけが膜の内側へ通過してろ過される。   The hollow fiber membrane filter is a filter in which 10,000 cylindrical membrane filters having a macaroni cross section are bundled. A single hollow fiber membrane has a large number of fine through-holes having a pore diameter of about 0.1 μm. When water containing solid particles larger in diameter than the through-holes is treated with the hollow fiber membrane filter, the solid particles are removed from the pores. Without passing through, only water passes into the membrane and is filtered.

また近年、金属多孔体の膜を使用して混合物の中から有効成分を分離したり、水を浄化したりするシステムとして環境対策、省エネルギーの観点から需要が広がっていくことが期待されている。金属多孔体は高い気孔率(95%以上)と連結空孔からなる多孔質材料で、三次元網目状構造を有する発泡金属を様々な材質で作製しており、小孔径や極薄の発泡金属が製造可能である。
NEDO平成16年度成果報告書、「バイオマスエネルギー高効率転換技術開発/ゼオライト膜によるバイオマスエタノール濃縮の研究開発」
Further, in recent years, it is expected that demand will expand from the viewpoints of environmental measures and energy saving as a system for separating active ingredients from a mixture using a metal porous membrane and purifying water. Porous metal is a porous material consisting of high porosity (95% or more) and connected pores, and is made of foam metal having a three-dimensional network structure with various materials. Can be manufactured.
NEDO 2004 results report, “Development of high-efficiency biomass energy conversion technology / research and development of biomass ethanol concentration using zeolite membrane”

上述の従来の浄化フィルタにおいては、上記のように浄水器は「活性炭+中空糸膜」タイプが主流になっている。これは、活性炭でにおい物質や有機物を除去し、中空糸膜で雑菌やサビを取るシステムである。   In the above-described conventional purification filter, as described above, the “water activated carbon + hollow fiber membrane” type is the mainstream of the water purifier. This is a system that removes odorous substances and organic substances with activated carbon and removes germs and rust with a hollow fiber membrane.

また、長期間使用することにより活性炭内部で雑菌が繁殖するため、活性炭に銀をコーティングして、抗菌性を持たせるようになっている。しかし、抗菌力が強ければ、銀中毒など人体への影響も考えられることから、あまり効果は期待できない。そこで中空糸膜(マイクロフィルタ)を使用することになる。中空糸膜に設けられた小さな穴で雑菌やサビをカットするが、ここで溜まった雑菌の死骸などにカビが発生すると浄水の味に変化がでる。   In addition, since germs grow inside the activated carbon after long-term use, the activated carbon is coated with silver to provide antibacterial properties. However, if the antibacterial activity is strong, the effects on the human body, such as silver poisoning, can be considered. Therefore, a hollow fiber membrane (microfilter) is used. A small hole provided in the hollow fiber membrane cuts germs and rust, but when mold is generated on the dead bodies of germs collected here, the taste of purified water changes.

さらに、中空糸膜の原料であるプラスチックは撥水性で、まして0.1μm(1mmの百分の1)の超微小穴で莫大な表面積を水が通過することはできない。さらに、水圧や微生物等の除去を行う際の逆洗により形状変化を生じる。この形状変化が生じることにより穴径が変化し、本来除去できるはずの雑菌やさび等を除去することができなくなる。   Furthermore, the plastic that is the raw material of the hollow fiber membrane is water repellent, and water cannot pass through an enormous surface area with ultrafine holes of 0.1 μm (per hundredth of 1 mm). Further, the shape is changed by backwashing when removing water pressure or microorganisms. Due to this shape change, the hole diameter changes, and it becomes impossible to remove germs, rust and the like that should have been removed.

また、上述の金属多孔体も連結空孔からなる多孔質材料で、三次元網目状構造を有する発泡金属である。しかし、水圧や微生物等の除去を行う際の逆洗により形状変化を生じる。この形状変化が生じることにより孔径が変化し、本来除去できるはずの雑菌やさび等を除去することができなくなる。   Moreover, the above-mentioned metal porous body is also a porous material made of connected pores and is a foam metal having a three-dimensional network structure. However, a shape change is caused by backwashing when removing water pressure or microorganisms. When this shape change occurs, the pore diameter changes, and it becomes impossible to remove germs, rust, and the like that should have been removed.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、流体のフィルタにおいて除去能力の低下を軽減するなど、初期の機能を長期にわたって維持することができる異方性多孔質材料の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is intended to provide a method for producing an anisotropic porous material capable of maintaining an initial function over a long period of time, such as reducing a reduction in removal capability in a fluid filter. Objective.

本発明の異方性多孔質材料の製造方法は、複数の孔を含有し、前記複数の孔が方向性を有する配列をなす異方性多孔質材料の製造方法であって、粉末、粒状体、繊維、ワイヤ、棒状体のいずれかの形態を有する複数のプリフォーム体を予め配置した金型に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属を充填し、前記金型に充填した溶融金属を凝固させることによって成形体を得る工程と、前記成形体から前記プリフォーム体を除去する工程とを含むことを特徴とする。   The method for producing an anisotropic porous material according to the present invention is a method for producing an anisotropic porous material comprising a plurality of pores, wherein the plurality of pores has an orientation. Filling a molten metal by a molten metal forging process into a mold in which a plurality of preform bodies having any form of fibers, wires, and rods are arranged in advance, and solidifying the molten metal filled in the mold And a step of removing the preform from the molded body.

また、本発明の異方性多孔質材料の製造方法は、複数の孔を含有し、前記複数の孔が方向性を有する配列をなす異方性多孔質材料の製造方法であって、中空筒状の金属からなる複数のプリフォーム体を予め配置した金型に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属を充填し、前記金型に充填した溶融金属を凝固させることによって成形体を得る工程を含むことを特徴とする。   The method for producing an anisotropic porous material according to the present invention is a method for producing an anisotropic porous material comprising a plurality of holes, wherein the plurality of holes form an array having directionality. Including a step of obtaining a formed body by filling a molten metal by a molten forging process into a mold in which a plurality of preform bodies made of metal-like metal are previously arranged, and solidifying the molten metal filled in the mold. It is characterized by.

本発明によれば、複数のプリフォーム体を予め配置した金型に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属を充填し、金型に充填した金属を凝固させることによって成形体を得て、この成形体からプリフォーム体を除去するので、孔が方向性を有する配列をなす複数の孔を有する異方性多孔質材料を容易に製造することができ、得られる異方性多孔質材料は、流体のフィルタにおいて除去能力の低下を軽減するなど、初期の機能を長期にわたって維持することができる。   According to the present invention, a mold in which a plurality of preform bodies are arranged in advance is filled with a molten metal by a process of molten metal forging, and a molded body is obtained by solidifying the metal filled in the mold. Therefore, the anisotropic porous material having a plurality of pores in which the pores form a directional array can be easily produced. The initial function can be maintained over a long period of time, such as reducing the reduction in removal capability in the filter.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態に係る異方性多孔質材料の製造方法を説明するための図である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining a method for producing an anisotropic porous material according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態に係る異方性多孔質材料の製造方法で使用する金型1には、複数のプリフォーム体2を予め配置する。プリフォーム体2としては、例えば炭素繊維を用いる。プリフォーム体2は、図1に示すように、金型1中に一方向に方向を揃えて配置する。   As shown in FIG. 1, a plurality of preform bodies 2 are arranged in advance in a mold 1 used in the method for producing an anisotropic porous material according to the present embodiment. For example, carbon fiber is used as the preform body 2. As shown in FIG. 1, the preform body 2 is arranged in the mold 1 with the directions aligned in one direction.

そして、重力鋳造法、低圧鋳造法、ダイカスト法などの溶湯鍛造法のプロセスにより、溶融金属3を金型1に充填し、その後、溶融金属3を凝固させて成形体を得る。金型1に充填する溶融金属3は、アルミ、チタン、鉄、銅、ニッケル、コバルト、錫から選ばれる1種類以上を主成分とする。   Then, the molten metal 3 is filled into the mold 1 by a process of a molten metal forging method such as a gravity casting method, a low pressure casting method, or a die casting method, and then the molten metal 3 is solidified to obtain a formed body. The molten metal 3 filled in the mold 1 has as a main component one or more selected from aluminum, titanium, iron, copper, nickel, cobalt, and tin.

次いで、得られた成形体を、溶湯した金属の融点以下の温度で焼成し、プリフォーム体2を燃焼除去する。焼成には、温度や雰囲気が調整可能な電気炉や加熱炉を用いる。   Next, the obtained molded body is fired at a temperature not higher than the melting point of the molten metal, and the preform body 2 is burned and removed. For the firing, an electric furnace or a heating furnace whose temperature and atmosphere can be adjusted is used.

以上の工程により、多数の孔を有する異方性多孔質材料を得ることができる。図2(a)は本発明の方法で得られる異方性多孔質材料の平面図、図2(b)は図2(a)のA−A´断面図である。   Through the above steps, an anisotropic porous material having a large number of pores can be obtained. FIG. 2A is a plan view of the anisotropic porous material obtained by the method of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

図2(a),(b)に示すように、本発明の方法で得られる異方性多孔質材料5は、孔6を多数有し、それらの孔6は一方向に方向が揃っている。また、孔6の大きさが表面部および内部において同じ大きさを有し、孔6の通路は直線状である。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the anisotropic porous material 5 obtained by the method of the present invention has a large number of holes 6, and these holes 6 are aligned in one direction. . Further, the size of the hole 6 is the same in the surface portion and the inside, and the passage of the hole 6 is linear.

孔6の直径は球換算で0.1〜600μmであることが好ましい。孔6の直径が0.1〜600μmであれば、本発明の方法で製造が可能な範囲であり、直径が0.1μm未満の場合、本発明の方法での製造が困難である。直径が600μmを超える場合は、孔開け加工等の既存の機械加工により製造が可能になる範疇にあり、これは本発明の概念に含まれない。   The diameter of the hole 6 is preferably 0.1 to 600 μm in terms of a sphere. If the diameter of the hole 6 is 0.1 to 600 μm, it can be produced by the method of the present invention. If the diameter is less than 0.1 μm, the production by the method of the present invention is difficult. When the diameter exceeds 600 μm, it is in a category that can be manufactured by existing machining such as drilling, and this is not included in the concept of the present invention.

また、図3に示すプリフォーム体2の径のばらつきが10%以下であることが好ましい。図4はプリフォーム体2の径のばらつきが3,6,10,15%のとき、本発明の方法で製造した異方性多孔質材料5を使用した水浄化フィルタの透過水量を示す表図、図5はプリフォーム体2の径のばらつきと透過水量との関係を示すグラフである。   Moreover, it is preferable that the dispersion | variation in the diameter of the preform body 2 shown in FIG. 3 is 10% or less. FIG. 4 is a table showing the amount of permeated water of a water purification filter using the anisotropic porous material 5 produced by the method of the present invention when the variation of the diameter of the preform body 2 is 3, 6, 10, 15%. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the diameter variation of the preform body 2 and the amount of permeated water.

図4,5に示すように、プリフォーム体2の径のばらつきが大きくなると、透過水量のばらつきも大きくなる。この透過水量のばらつきは精製に問題を生じさせるため、透過水量のばらつきは小さいほうが望ましい。図4,5に示すように、プリフォーム体2の径のばらつきを平均径で10%以下とすると透過水量のばらつきが比較的小さいため、この数値が有効であることが裏付けられる。   As shown in FIGS. 4 and 5, when the variation in the diameter of the preform body 2 increases, the variation in the permeated water amount also increases. Since this variation in the amount of permeate causes problems in purification, it is desirable that the variation in the amount of permeate is small. As shown in FIGS. 4 and 5, when the variation in the diameter of the preform body 2 is 10% or less in average diameter, the variation in the amount of permeated water is relatively small, so that this numerical value is supported.

プリフォーム体2を金型1にセットする際は、上述のように、予めプリフォーム体2の方向を揃えておく必要がある。揃える方向としては、図6に示すように、本発明の方法で得られる異方性多孔質材料10の断面を観察した場合に2次元的に見て、流水方向に対して平行な孔11、あるいは、ある程度傾斜した孔12を形成するような方向が望ましい。これにより、本発明の方法で得られる異方性多孔質材料を用いた水浄化フィルタにおいて、超微小孔で莫大な水が通過することができる。   When the preform body 2 is set in the mold 1, it is necessary to align the direction of the preform body 2 in advance as described above. As shown in FIG. 6, when the cross section of the anisotropic porous material 10 obtained by the method of the present invention is observed as shown in FIG. Or the direction which forms the hole 12 inclined to some extent is desirable. Thereby, in the water purification filter using the anisotropic porous material obtained by the method of the present invention, an enormous amount of water can pass through the ultrafine holes.

傾斜した孔12の傾斜角度θは、異方性多孔質材料10の表面に対して、平行とならない角度以上となることが重要である。例えば流水方向に対して垂直な孔15では、安定した透過水量が保たれない。   It is important that the inclination angle θ of the inclined holes 12 is not less than an angle that is not parallel to the surface of the anisotropic porous material 10. For example, in the hole 15 perpendicular to the flowing water direction, a stable permeated water amount cannot be maintained.

なお、プリフォーム体としては、上述した炭素繊維などの繊維の他に、粉末、粒状体、ワイヤ、棒状体、中空筒状の金属、などを用いることができる。ここで、プリフォーム体として中空筒状の金属を用いた場合は、溶融金属を凝固させて成形体を得た後にプリフォーム体を除去する工程は不要である。この場合は、中空筒状のプリフォーム体が異方性多孔質材料の孔を構成することになる。   In addition, as a preform body, in addition to the above-described fibers such as carbon fibers, powder, granular bodies, wires, rod-shaped bodies, hollow cylindrical metals, and the like can be used. Here, when a hollow cylindrical metal is used as the preform body, the step of removing the preform body after solidifying the molten metal to obtain a molded body is unnecessary. In this case, the hollow cylindrical preform body forms pores of the anisotropic porous material.

このように本実施形態によれば、複数のプリフォーム体2を予め配置した金型1に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属3を充填して凝固させることによって成形体を得て、この成形体を溶湯した金属の融点以下の温度で焼成してプリフォーム体2を除去するので、孔が方向性を有する配列をなす複数の孔を有する異方性多孔質材料を容易に製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, a molded body is obtained by filling and solidifying the molten metal 3 in the mold 1 in which a plurality of preform bodies 2 are arranged in advance by the process of the molten metal forging method. Since the preform body 2 is removed by firing at a temperature equal to or lower than the melting point of the molten metal, an anisotropic porous material having a plurality of pores in which the pores form an array having directionality can be easily produced. .

そして、得られる異方性多孔質材料を用いた水浄化フィルタは、プラスチックのような撥水性がなく、水圧に対しても穴径の変形が無いことから、莫大な水を通過させることができる。また、除去能力の低下を軽減し、初期の機能を長期にわたって維持することができる。   And the water purification filter using the anisotropic porous material obtained has no water repellency like plastic, and since there is no deformation of the hole diameter with respect to the water pressure, it can pass a huge amount of water. . Further, it is possible to reduce the reduction in removal capability and maintain the initial function over a long period of time.

このように、本実施形態の方法により得られる異方性多孔質は、水浄化フィルタの素材として利用されることで、長期にわたって安定し、かつ低コストで効率的な浄化、精製を可能とするという優れた特徴を有する。   As described above, the anisotropic porous material obtained by the method of the present embodiment is used as a material for a water purification filter, so that it is stable over a long period of time and enables efficient purification and purification at a low cost. It has an excellent feature.

また、異方性多孔質材料の孔径を変えることにより、微生物を捕獲する浄水用フィルタから、太陽熱を蓄熱する光熱交換材料までの幅広い応用が可能となる。   Moreover, by changing the pore diameter of the anisotropic porous material, a wide range of applications from a filter for water purification that captures microorganisms to a photothermal exchange material that stores solar heat is possible.

(変形例)
次に、本発明に係る異方性多孔質材料の製造方法の実施形態の変形例について説明する。
(Modification)
Next, the modification of embodiment of the manufacturing method of the anisotropic porous material which concerns on this invention is demonstrated.

この変形例では、図7に示すように、粉末、粒状体、繊維、ワイヤ、棒状体などからなるプリフォーム体21の表面に均一の厚さに樹脂コーティング22が施されている。図7(a)は樹脂コーティング22を施したプリフォーム体21の平面図、図7(b)は図7(a)のB−B´断面図である。 In this modified example, as shown in FIG. 7, a resin coating 22 is applied to the surface of a preform body 21 made of powder, granules, fibers, wires, rods, etc. to a uniform thickness. FIG. 7A is a plan view of the preform body 21 to which the resin coating 22 is applied, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.

そして、樹脂コーティング22を施したプリフォーム体21を、図8に示すように金型1に配置する。図8(a)は樹脂コーティング22を施したプリフォーム体21を金型1に配置した図、図8(b)は図8(a)のC−C´断面図である。図8(a),(b)に示すように、樹脂コーティング22を施すことにより、プリフォーム体21を一定間隔で金型1に配置することができ、得られる異方性多孔質材料の孔を一定間隔に揃えることができる。   And the preform body 21 which gave the resin coating 22 is arrange | positioned to the metal mold | die 1 as shown in FIG. FIG. 8A is a diagram in which the preform body 21 to which the resin coating 22 is applied is arranged in the mold 1, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. As shown in FIGS. 8A and 8B, by applying the resin coating 22, the preform body 21 can be arranged in the mold 1 at regular intervals, and the pores of the anisotropic porous material obtained are obtained. Can be aligned at regular intervals.

そして、溶融金属を金型1に充填し、溶融金属を凝固させて得た成形体を焼成し、プリフォーム体21を燃焼除去する。ここで、樹脂コーティング22の材質として有機系材料を用いると、焼成により樹脂コーティング22を除去することができ、除去した後、洗浄することにより、焼成した残材を完全に除去できる。また、得られる異方性多孔質材料は金属でできているため、洗浄も容易である。   Then, the mold 1 is filled with the molten metal and the molded body obtained by solidifying the molten metal is fired, and the preform body 21 is burned and removed. Here, when an organic material is used as the material of the resin coating 22, the resin coating 22 can be removed by firing, and the fired residual material can be completely removed by washing after removal. Moreover, since the obtained anisotropic porous material is made of metal, it can be easily cleaned.

なお、この変形例においても、前述と同様の理由により、プリフォーム体21の径のばらつきは10%以下であることが好ましい。   In this modified example, the variation in the diameter of the preform body 21 is preferably 10% or less for the same reason as described above.

本発明の実施形態に係る異方性多孔質材料の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the anisotropic porous material which concerns on embodiment of this invention. (a)は本発明の方法で得られる異方性多孔質材料の平面図、(b)は(a)のA−A´断面図である。(A) is a top view of the anisotropic porous material obtained by the method of this invention, (b) is AA 'sectional drawing of (a). プリフォーム体の線径断面図である。It is wire diameter sectional drawing of a preform body. プリフォーム体の径のばらつきが3,6,10,15%のとき、本発明の方法で製造した異方性多孔質材料を使用した水浄化フィルタの透過水量を示す表図である。It is a table | surface figure which shows the permeated water amount of the water purification filter using the anisotropic porous material manufactured by the method of this invention when the dispersion | variation in the diameter of a preform body is 3, 6, 10, 15%. プリフォーム体の径のばらつきと透過水量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the dispersion | variation in the diameter of a preform body, and the amount of permeated water. 孔の形成方向について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the formation direction of a hole. (a)は樹脂コーティングを施したプリフォーム体の平面図、(b)は(a)のB−B´断面図である。(A) is a top view of the preform body which gave resin coating, (b) is BB 'sectional drawing of (a). (a)は樹脂コーティングを施したプリフォーム体を金型に配置した図、(b)は(a)のC−C´断面図である。(A) is the figure which has arrange | positioned the preform body which gave resin coating to the metal mold | die, (b) is CC 'sectional drawing of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1 金型
2,21 プリフォーム体
3 溶融金属
5 異方性多孔質材料
6 孔
22 樹脂コーティング
1 Mold 2, 21 Preform body 3 Molten metal 5 Anisotropic porous material 6 Hole 22 Resin coating

Claims (6)

複数の孔を含有し、前記複数の孔が方向性を有する配列をなす異方性多孔質材料の製造方法であって、
粉末、粒状体、繊維、ワイヤ、棒状体のいずれかの形態を有する複数のプリフォーム体を予め配置した金型に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属を充填し、前記金型に充填した溶融金属を凝固させることによって成形体を得る工程と、
前記成形体から前記プリフォーム体を除去する工程と
を含むことを特徴とする異方性多孔質材料の製造方法。
A method for producing an anisotropic porous material containing a plurality of pores, wherein the plurality of pores form an array having directionality,
Molten metal filled with a molten metal by a molten metal forging process in a mold in which a plurality of preform bodies having any form of powder, granule, fiber, wire, and rod-shaped body are arranged in advance. Obtaining a molded body by solidifying
Removing the preform from the molded body. A method for producing an anisotropic porous material, comprising:
前記プリフォーム体を除去する工程は、前記成形体を焼成する工程であることを特徴とする請求項1に記載の異方性多孔質材料の製造方法。   The method for producing an anisotropic porous material according to claim 1, wherein the step of removing the preform body is a step of firing the molded body. 前記プリフォーム体は、その表面に樹脂が均一の厚さでコーティングされていることを特徴とする請求項1または2に記載の異方性多孔質材料の製造方法。   The method for producing an anisotropic porous material according to claim 1, wherein a resin is coated on the surface of the preform body with a uniform thickness. 複数の孔を含有し、前記複数の孔が方向性を有する配列をなす異方性多孔質材料の製造方法であって、
中空筒状の金属からなる複数のプリフォーム体を予め配置した金型に溶湯鍛造法のプロセスにより溶融金属を充填し、前記金型に充填した溶融金属を凝固させることによって成形体を得る工程を含むことを特徴とする異方性多孔質材料の製造方法。
A method for producing an anisotropic porous material containing a plurality of pores, wherein the plurality of pores form an array having directionality,
A step of obtaining a formed body by filling a molten metal by a molten metal forging process into a mold in which a plurality of preform bodies made of hollow cylindrical metal are previously arranged, and solidifying the molten metal filled in the mold. A method for producing an anisotropic porous material, comprising:
前記金型に充填する溶融金属は、アルミ、チタン、鉄、銅、ニッケル、コバルト、錫から選ばれる1種類以上を主成分とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方性多孔質材料の製造方法。   The molten metal with which the mold is filled has as a main component at least one selected from aluminum, titanium, iron, copper, nickel, cobalt, and tin, according to any one of claims 1 to 4. The manufacturing method of anisotropic porous material of description. 前記複数のプリフォーム体の径のばらつきが10%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の異方性多孔質材料の製造方法。
The method for producing an anisotropic porous material according to any one of claims 1 to 5, wherein a variation in diameter of the plurality of preform bodies is 10% or less.
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