JP6695712B2 - 繊維強化多孔体 - Google Patents
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Description
この繊維強化多孔体は、気孔率が36%以上96%以下なので、比較的高い機械的強度を確保することができる。また、繊維状物質が気孔の壁面に層状に堆積した繊維強化層として形成されているので、多孔質基材の気孔を充填すること無く多孔体の機械的強度を高めることができる。また、接合相によって繊維状物質を多孔質基材の気孔の壁面に強固に密着させることができるので、機械的強度を高めることができる。
この繊維強化多孔体は、気孔率が36%以上96%以下なので、比較的高い機械的強度を確保することができる。また、繊維状物質が気孔の壁面に層状に堆積した繊維強化層として形成されているので、多孔質基材の気孔を充填すること無く多孔体の機械的強度を高めることができる。また、繊維強化多孔体の表層部分における繊維状物質の含有量を本体部分よりも多くすることによって、耐衝撃性などの機械的強度を高めることができる。また、本体部分の一部が破損した場合でも繊維強化多孔体全体の形状を維持することが可能となる。
この構成によれば、平均繊維径が2μm以上30μm以下で、平均繊維長が450μmである短繊維で多孔質基材を補強するので、気孔を充填することなく気孔の壁面に繊維強化層を容易に形成することができる。
この構成によれば、繊維強化多孔体の表層部分における繊維状物質の含有量を本体部分よりも多くすることによって、耐衝撃性などの機械的強度を高めることができる。また、本体部分の一部が破損した場合でも繊維強化多孔体全体の形状を維持することが可能となる。
まず、互いに連通する多数の気孔を有するポリウレタンフォームを準備し、このポリウレタンフォームに、工程T110で調整したスラリーを含浸させる。次に、余分なスラリーを除去し、スラリーを含浸させたポリウレタンフォームを乾燥させる。この結果、多孔性のポリウレタンフォームにセラミックス未焼成部材が含浸した成形体が得られる。
まず、多孔質基材110の外形とほぼ同じ収容サイズを有する容器に、工程T110で調整したスラリーを入れる。次に、焼成により消失する多数の粒状造孔材(樹脂ボールやカーボン等)を投入し、スラリーを乾燥させる。この結果、多数の粒状造孔材を含むセラミックス未焼成部材の成形体が得られる。
まず、接合相124の原料(例えばガラス原料)と繊維状物質122の混合物のスラリーを準備する。次に、スラリー内に多孔質基材110をディップさせた後に乾燥させる工程を、必要に応じて複数回繰り返すことによって、多孔質基材110の気孔114の壁面にスラリーを付着させる。そして、スラリーが付着した多孔質基材110を、接合相124の材質に適した焼成温度(例えば850℃以上1050℃以下の温度)で焼成する。
まず、多孔質基材110の原料と繊維状物質122の混合物のスラリーを準備する。次に、スラリー内に多孔質基材110をディップさせた後に乾燥させる工程を、必要に応じて複数回繰り返すことによって、多孔質基材110の気孔114の壁面にスラリーを付着させる。そして、スラリーが付着した多孔質基材110を、多孔質基材110の材質に適した焼成温度(例えば900℃以上1600℃以下の温度)で焼成する。
<気孔率の測定>
気孔率(体積%)は、水銀圧入法で測定した。
<平均繊維径の測定>
各サンプルの骨格表面のSEM写真を撮影し、250μm×250μm×3視野で観察される繊維の太さの平均値を平均繊維径とした。
<平均繊維長の測定>
各サンプルの一部を切り出し、250μm×250μm×10視野の断面観察をおこなった。視野としては、繊維強化層120の占有面積が視野全体の30%以上となるものを選択した。そして、視野内で観察可能な繊維(断面なので部分的に切断されているものも含む)の長さの平均値を画像解析ソフトウェアを用いて算出した。
<接合相124の含有元素の同定>
各サンプルの一部を切り出し、研磨したものをEPMAで分析することによって、接合相124の含有元素を同定した。
<圧縮強度の測定>
圧縮強度は、JIS 1681(ファインセラミックス多孔体の球圧子押し込み試験法)に従って測定した。なお、いくつかのサンプルの気孔率は、JIS 1681で対象としている多孔体の気孔率(30%〜60%)の範囲外にあるが、試験方法としてはJIS 1681と同じである。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
101…表層部分
102…本体部分
110…多孔質基材
114…気孔
120…繊維強化層
122…繊維状物質
124…接合相
Claims (4)
- 連通する多数の気孔を有する酸化物製の多孔質基材と、前記多孔質基材を補強する繊維状物質とを有する繊維強化多孔体において、
前記繊維強化多孔体の気孔率が32%以上96%以下であり、
前記繊維状物質は、前記多孔質基材の気孔を充填すること無く前記気孔の壁面に層状に密着した繊維強化層として形成されており、
前記繊維強化層は、前記繊維状物質を前記気孔の壁面に接合する接合相を含み、前記接合相は、Si、P、B、Li、Na、K、Mg、Ca、Ba、Sr、Zn、Al、Ni、Coの内の少なくとも2つ元素の酸化物を含むことを特徴とする繊維強化多孔体。 - 連通する多数の気孔を有する酸化物製の多孔質基材と、前記多孔質基材を補強する繊維状物質とを有する繊維強化多孔体において、
前記繊維強化多孔体の気孔率が32%以上96%以下であり、
前記繊維状物質は、前記多孔質基材の気孔を充填すること無く前記気孔の壁面に層状に密着した繊維強化層として形成されており、
前記繊維強化多孔体の表面に存在する表層部分における前記繊維状物質の含有量が、前記表層部分の下に存在する前記繊維強化多孔体の本体部分における前記繊維状物質の含有量よりも多いことを特徴とする繊維強化多孔体。 - 請求項1に記載の繊維強化多孔体であって、
前記繊維強化多孔体の表面に存在する表層部分における前記繊維状物質の含有量が、前記表層部分の下に存在する前記繊維強化多孔体の本体部分における前記繊維状物質の含有量よりも多いことを特徴とする繊維強化多孔体。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維強化多孔体であって、
前記繊維状物質の平均繊維径が2μm以上30μm以下で、平均繊維長が450μm以下であることを特徴とする繊維強化多孔体。
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