(57)【要約】  流体の安定した流れを得ることができ、高品質の仕事を実現できるノズル部材、より具体的には微細で長い貫通孔を有するノズル部材とその製造方法を提供する。軸心に平行な貫通孔を少なくとも一個有する流体用ノズルのノズル部材であって、貫通孔の直径寸法が１００μｍ乃至１０μｍであり、かつ貫通孔の直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄが５以上であり、相対密度が９５％以上のセラミックス材料で形成したノズル部材である。このような複数の微細な貫通孔を有するノズル部材は、合成樹脂、炭素材料あるいは金属材料からなるフィラメントをノズル部材の軸心方向に包含した状態で押出成形あるいは鋳込成形を行い、その成形体からフィラメントを抜き取った後で脱脂焼結するか、または合成樹脂及び炭素材料製のフィラメントは抜き取ることなく酸化雰囲気で脱脂焼結し蒸発焼失させることにより製造される。
2009017141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に平行な貫通孔を少なくとも一個有する流体用ノズルのノズル部材であって、貫通孔の直径寸法が１００μｍ乃至１０μｍであり、かつ貫通孔の直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄが５以上であり、相対密度が９５％以上のセラミックス材料で形成したノズル部材。
【請求項２】
ノズル部材を形成するセラミックス材料のビッカース硬さＨｖが１０００以上である請求項１に記載のノズル部材。
【請求項３】
ノズル部材を形成するセラミックス材料が、純度９９．５％以上のＡｌ２Ｏ３の１質量％以下をＭｇＯ及びＹ２Ｏ３の少なくともいずれか一方で置換したアルミナ系セラミックス材料である請求項１または請求項２に記載のノズル部材。
【請求項４】
ノズル部材を形成するセラミックス材料が、含有不純物成分の量が０．５質量％以下である、ムライト系セラミックス材料、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との複合材料、またはＺｒＯ２系のセラミックス材料からなる請求項１または請求項２に記載のノズル部材。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズル部材の製造方法であって、セラミックス材料の原料粉末に押出成形用バインダと水分を配合した混練体を得、次いで合成樹脂または炭素材料からなるフィラメントを、フィラメントガイドとオリフィスとを組み付けた押出成形用型内に挿通し、この押出成形用型内に前記混練体を圧力をかけて供給することにより軸心方向にフィラメントを包含した押出成形体を得、この押出成形体を所定長さに切断し乾燥させてグリーン体とし、このグリーン体を焼成して脱脂及び焼結する過程で、フィラメントを蒸発及び焼失させて軸心に平行な貫通孔を形成するノズル部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズル部材の製造方法であって、セラミックス材料の原料粉末に押出成形用バインダと水分を配合した混練体を得、次いで合成樹脂、炭素材料または金属材料からなるフィラメントを、フィラメントガイドとオリフィスとを組み付けた押出成形用型内に挿通し、この押出成形用型内に前記混練体を圧力をかけて供給することにより軸心方向にフィラメントを包含した押出成形体を得、この押出成形体の乾燥体を所定長さに切断するとともに前記フィラメントを引き抜いて除去することによりノズル部材用のグリーン体とし、このグリーン体を脱脂、焼結することにより軸心に平行な貫通孔を形成するノズル部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズル部材の製造方法であって、セラミックス材料の原料粉末と水及びバインダとを混合分散させたスラリーを得、次いで石膏または多孔質材料からなる鋳込成形用型の鋳込空間内の軸心方向に合成樹脂、炭素材料または金属材料からなるフィラメントを配置し、この鋳込成形用型内に前記スラリーを鋳込んでフィラメントを包含した鋳込成形体を得、この鋳込成形体から前記フィラメントを引き抜き、その後、乾燥、脱脂、焼結することにより軸心に平行な貫通孔を形成するノズル部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のノズル部材の製造方法であって、セラミックス材料の原料粉末と水及びバインダとを混合分散させたスラリーを得、次いで石膏または多孔質材料からなる鋳込成形用型の鋳込空間内の軸心方向に合成樹脂または炭素材料からなるフィラメントを配置し、この鋳込成形用型内に前記スラリーを鋳込んでフィラメントを包含した鋳込成形体を得、その後、乾燥、脱脂、焼結することにより前記フィラメントを蒸発及び焼失させて軸心に平行な貫通孔を形成するノズル部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体や液体等の流体の放出や噴射あるいは真空吸引等のために使用される流体用ノズルのノズル部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体や液体等の流体を複数個の放出口から放出あるいは噴射するノズルには、一般的にノズル部材が使用されており、バラツキのない仕事を実現するためには、ノズル部材の流体通路となる貫通孔の直径寸法公差ができる限り小さく、高精度に形成され、しかも貫通孔内壁面の面粗度が小さく形成されている必要がある。【０００３】
これらのノズル部材の貫通孔は、その直径寸法が小さい微細孔として形成される場合が多く、また複数の貫通孔をノズル部材の軸心方向に形成したものも多々見受けられる。【０００４】
例えば、特許文献１には、複数個の吐出孔を形成したノズルピースをノズル本体に装着することにより、ノズル本体の吐出孔の数を増やすことができ、またノズル本体の吐出孔の数に対してノズルピースの数を相対的に減らすことができるようにした紡糸用のノズルが開示されている。【０００５】
また、特許文献２には、吐出孔の直径寸法が０．２ｍｍで、吐出孔内壁面の面粗度が１Ｓ以下の紡糸用のノズル（口金）が開示されている。【０００６】
これらの紡糸用のノズルの吐出孔は、一般的に直径が小さい場合で０．２ｍｍ程度で、しかも内壁面粗度が小さい程好ましいため、レーザー加工や精密加工で吐出孔を形成した後に、内壁面の研磨仕上げが行われている。【０００７】
ところで、紡糸用のノズルには複数個（数十個）の吐出孔を形成する必要があるが、ノズル本体に直接吐出孔を形成加工する場合、複数個の吐出孔のうちの一個でも形成加工不良が発生すると、材料費と多大な工数を投入したノズル全体を不良品として処分せざるを得なくなる。したがって、これらの製造費用損失を軽減するために、上記特許文献１のように、射出成形法等により吐出孔を一個以上有するノズル部材（ノズルピース）を別途製作しておき、ノズル本体に予め形成していた装着孔（貫通孔）にノズル部材を装着固定する製造方法が採用される。【０００８】
この製造方法を採用する場合は、ノズル部材の数を少なくして吐出孔の数を相対的に多くする方が製造コストを安価にでき、しかも吐出孔の数が多い程紡糸能率が向上するので、ノズル部材に形成する吐出孔は、できる限り個数が多い程好ましく、さらに直径寸法が小さい程極細繊維を製造するのにも好適であるとされている。【０００９】
また、吐出孔内壁面は、溶融樹脂の流通抵抗に大きく影響を与え、かつ紡糸された糸の品質にも関係するので、面粗度が１Ｓ以下と小さい程好ましい。【００１０】
ところで、吐出孔も含めた流体の微細通路を形成する方法として最も簡便で最適な方法として多用されている射出成形法あるいは押出成形法により、複数の貫通孔（微細孔）を有するノズル部材を製作する場合は、それぞれの成形用型に用いる貫通孔形成用のピン（丸棒）の直径が０．２ｍｍ（２００μｍ）以下、さらには０．１ｍｍ（１００μｍ）以下になると、ピンが曲がったり折れたりして破損するトラブルが発生するため、製造が非常に困難な状態になる。【００１１】
一方、理想的なノズル特性として、ノズルの貫通孔から流体を放出する場合は、流体が乱流現象を伴うような放出状態となると不都合が生じ、できる限り層流状態のストレートな放出流体の形成が要求される用途が多々ある。このような層流状態の放出流体の形成が要求される用途に適するノズル部材の貫通孔は、その直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄ（アスペクト比）をできるだけ大きくすることが必要不可欠であり、そのアスペクト比は５以上、より好ましくは２０以上とするのが好適で、しかも貫通孔内壁面の面粗度が小さい程、流体の流通抵抗が小さくて乱流現象が発生しないのでより好ましい。【００１２】
しかしながら、直径が２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下で、アスペクト比が５以上の貫通孔の形成方法として、射出成形法あるいは押出成形法を採用する場合は、前述したように成形用型に用いるピンの変形や破損の問題がある。また、レーザー加工法では貫通孔の長手方向の直径を全長にわたって同一にすることが困難で、かつ貫通孔内壁面の研磨が非常に困難になる。あるいは、マイクロドリル等の工具によって貫通孔を加工形成する方法では、工具の直径が小さくなる程、孔加工抵抗よりも工具の剛性が不足状態となり、工具の変形や破損が頻発して孔加工が困難となり、さらには貫通孔の直径が１００μｍ以下になると工具による孔加工は非常に困難になる。さらには、射出成形法ではセラミックス材料用粉末に２０％程度の熱可塑性樹脂を配合するために、相対密度の高い緻密な焼結体が得られない。【００１３】
このように、従来、直径が１００μｍ以下で、アスペクト比が５以上の貫通孔を有するノズル部材は非常に製作困難であり、さらには５０μｍ以下でアスペクト比が５以上の微細孔からなる貫通孔は実現されていない。すなわち、従来のノズル部材では貫通孔を小さくすることが困難なため、用途範囲が限られており、多用途にわたって高品質の仕事を実現することができない。【００１４】
他方、半導体製造工程等で多用されている真空吸着板には、研磨加工時の吸着板のほか、特許文献３に開示されているように、一般的にセラミックス材料あるいはその他の硬質材料からなる多孔質材料が用いられている。しかしながら、多孔質材料からなる真空吸着板は、その製造方法としてセラミックス等の原料粉末を板状に成形した後、焼結する方法が採用されているので、真空吸着板全面の気孔率が一定でなくバラツキが存在する場合が多く、また半導体等に接する面の気孔径が大小様々に分布しているので、各気孔径に応じた吸引力が発生する結果、極めて薄い半導体は、気孔径が大きい部分で吸引力により凹み変形を伴うことになるとともに、多孔質材料は材料強度が低いために、材料の摩耗粒子あるいは微細な破損粒子が生じて、半導体に傷を発生させるおそれもある。【００１５】
また、多孔質材料からなる真空吸着板は、一般的に最大気孔径は数百μｍに達しており、しかも通気率が非常に大きいので、真空吸着板の吸着面直径よりも小さな各種サイズの半導体を吸着して移動させる際に、小径寸法の半導体の接触面以外の部分に真空吸着力が消費されるので、各種サイズの半導体を均等に吸着することができない場合がある。このような問題点を解決するために特許文献３の真空吸着板では、異なる寸法の各種同心円上に吸着孔に樹脂を含浸させて吸気を遮断する封印部を設けるなどの処置が必要となる。【００１６】
これに対して、直径が１００μｍ以下で、アスペクト比が５以上といった微細で長い貫通孔を有する本発明のノズル部材を真空吸着板に適用すれば、安定した流体の流れに基づく安定した吸着力が得られ、前述の問題は解消されることになる。さらには、各種ガス成分からなる気体を放出する場合は、貫通孔内の流体抵抗が小さいので、気体の供給圧力を低くすることができる省エネ効果が得られる。
【特許文献１】特開平１０−８８４１６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２１号公報
【特許文献３】特開平６−１４３０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、流体の安定した流れを得ることができ、高品質の仕事を実現できるノズル部材の提供、さらには微細で長い貫通孔を有するノズル部材とその製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のノズル部材は、軸心に平行な貫通孔を少なくとも一個有する流体用ノズルのノズル部材であって、貫通孔の直径寸法が１００μｍ乃至１０μｍであり、かつ貫通孔の直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄが５以上であり、相対密度が９５％以上のセラミックス材料で形成したものである。【００１９】
すなわち、貫通孔の直径寸法を１００μｍ乃至１０μｍ、貫通孔の直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄ（アスペクト比）を５以上とすることで、流体の安定した流れが得られ、前述したような紡糸用、真空吸着板用、気体の放出用、その他のノズル部材として高品質の仕事を実現できる。【００２０】
本発明のノズル部材では、ノズル部材を形成するセラミックス材料のビッカース硬さＨｖが１０００以上であることが好ましい。【００２１】
また、ノズル部材を形成するセラミックス材料としては、純度９９．５％以上のＡｌ２Ｏ３の１質量％以下を、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３等の粒成長抑制剤または焼結促進剤のうち少なくとも一種で置換したアルミナ系セラミックス材料、あるいは、含有不純物成分の量が０．５質量％以下の、ムライト系セラミックス材料、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との複合材料、あるいはＹ２Ｏ３成分が９９％以上のセラミックス材料、またはＺｒＯ２系のセラミックス材料を用いることができる。またさらには、純度９９．５％以上のＡｌ２Ｏ３の５質量％以下をＺｒＯ２で置換したセラミックス材料を用いることもできる。【００２２】
本発明のノズル部材の製造方法の一態様は、セラミックス材料の原料粉末に押出成形用バインダと水分を配合した混練体を得、次いで合成樹脂または炭素材料からなるフィラメントをフィラメントガイドとオリフィスとを組み付けた押出成形用型内に挿通し、この押出成形用型内に前記混練体を圧力をかけて供給することにより軸心方向にフィラメントを包含した押出成形体を得、この押出成形体を所定長さに切断し乾燥させてグリーン体とし、このグリーン体を焼成して脱脂及び焼結する過程で、フィラメントを蒸発及び焼失させて軸心に平行な貫通孔を形成するものである。【００２３】
また、前記と同様の方法によって合成樹脂、炭素材料または金属材料からなるフィラメントを包含した押出成形体を得、この押出成形体の乾燥体を所定長さに切断するとともに前記フィラメントを引き抜いて除去することによりノズル部材用のグリーン体とし、このグリーン体を脱脂、焼結することにより軸心に平行な貫通孔を形成することもできる。【００２４】
本発明のノズル部材の製造方法の別態様では、セラミックス材料の原料粉末と水及びバインダとを混合分散させたスラリーを得、次いで石膏または多孔質材料からなる鋳込成形用型の鋳込空間内の軸心方向に合成樹脂、炭素材料または金属材料からなるフィラメントを配置し、この鋳込成形用型内に前記スラリーを鋳込んでフィラメントを包含した鋳込成形体を得る。そして、フィラメントが金属線の場合は、鋳込成形体から金属線を引き抜き、その後、乾燥、脱脂、焼結することにより軸心に平行な貫通孔を形成する。一方、フィラメントが合成樹脂または炭素材料の場合は、フィラメントを包含した鋳込成形体を乾燥、脱脂、焼結することにより前記フィラメントを蒸発及び焼失させて軸心に平行な貫通孔を形成することができる。なお、合成樹脂または炭素材料からなるフィラメントを用いる場合でも、金属線を用いた場合と同様に鋳込成形体から引き抜いた後、乾燥、脱脂、焼結することにより軸心に平行な貫通孔を形成することもできる。
【発明の効果】
【００２５】
１．貫通孔の直径寸法を１００μｍ乃至１０μｍ、貫通孔の直径Ｄと長さＬとの比Ｌ／Ｄ（アスペクト比）を５以上で必要に応じて非常に大きくできるので、乱流現象のない層流で安定した流体の流れが得られ、紡糸用、真空吸着板用、気体や液体の放出や噴射用、その他のノズル部材として優れた性能を発揮することができる。【００２６】
２．本発明の製造方法によれば、従来製造が困難であった直径寸法が１００μｍ以下で、アスペクト比が５以上の微細で長い貫通孔を一個または複数個有するノズル部材を押出成形法あるいは鋳込成形法で容易に製造できる。【００２７】
３．本発明の製造方法によって得られたノズル部材の貫通孔の内壁面は、焼結した状態で１Ｓ以下、さらには０．５Ｓ以下の面粗度が確保できるので、貫通孔の内壁面を研磨する工程を省略でき、製造コストを大幅に削減できる。【００２８】
４．一定寸法の直径を有するフィラメントを使用することにより、各貫通孔の直径寸法をバラツキなく高精度に形成できるので、気体や液体の放出や吸引量がいずれの貫通孔も同一にコントロールできる。【００２９】
５．貫通孔の内面が緻密でしかも面粗度が非常に優れているので、気体や液体の流通に伴う流体抵抗による圧力損失が小さいので、加圧力を少なくできる省エネ効果が発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３１】
流体用ノズルのノズル部材を形成するセラミックス材料の原料として、純度が９９．９％以上で平均粉末粒子径が０．６μｍのＡｌ２Ｏ３原料の０．４質量％と０．１質量％をそれぞれ高純度で微粉末粒子のＭｇＯとＹ２Ｏ３で置換したアルミナ系セラミックス材料１００質量部に対して押出成形用バインダ６質量部を加えて混練機で混合しながら水を少量ずつ所定量まで加えて混練体を作製した。【００３２】
一方、図１に示す押出成形用金型のノズルボディ１の軸心に配設したフィラメントガイド２に設けている７箇所のガイド孔２ａは寸法公差を±１μｍ以内に形成しておき、このガイド孔２ａに、バックテンション機能を有するフィラメント供給部３から直径７０μｍの合成樹脂製のフィラメント４を引き出して挿通し、このフィラメントをノズルボディ１の下部に組み付けたオリフィス５の中を通して張力をかけた状態で引張っておき、押出成形準備を整えておく。【００３３】
なお、バックテンション機能を有する給糸部３は、ノズルボディ１の上端に一体的に設けられたテーパー状凹部３ａに、ノズル部材の貫通孔に対応する細孔を形成したネオプロピレンゴム等の弾性体３ｂの細孔に真空ガン等を利用してフィラメント４を挿通した上でこの弾性体３ｂをセットし、締付キャップ３ｃにより締付代Ｘが零になる方向に締め込むようにしたものである。これにより、弾性体３ｂの細孔が縮小してフィラメント４を締め付けることによりバックテンションの強さを最適の状態に調整することができる。なお、押出成形用金型に圧入された混練体は、フィラメント４がフィラメントガイド２内をオリフィス５方向に進行するので、ガイド孔２ａ内に入り込むことが防止される。【００３４】
次いで、前記の混練体を図示しないシリンダーから高圧力で押出成形用金型に矢印方向に供給することにより、混練体とフィラメント４はオリフィス５から丸棒状に押し出され、フィラメント４を包含した状態の押出成形体Ｍが得られる。あるいはまた、図１のバックテンション機能を有するフィラメント供給部３を無くする代わりに、各フィラメントを回転トルクを有するローラー（テンションローラー）を経由させることにより、同様の押出成形を行うことができる。【００３５】
この押出成形体Ｍを所定長さに切断し乾燥させてノズル部材のグリーン体とし、このグリーン体を大気雰囲気で６００℃まで徐々に昇温して脱脂するとともにフィラメント４の大部分を蒸発焼失させ、次いで１５００℃で焼結することにより、フィラメント５を完全に焼失させる。これを所定長さ寸法に加工することにより、図２に示すような外径寸法が１．５ｍｍ、貫通孔６ａの直径寸法が５０μｍで、しかも貫通孔６ａの内壁面の面粗度が０．８Ｓ以内、比重が３．９２、ビッカース硬さＨｖが１７５０の特性を有するノズル部材６を製作した。【００３６】
なお、本実施例では、フィラメント４として中実の合成繊維を用いたが、長手方向に空洞を有する中空状のフィラメントを用いることもできる。これにより、脱脂、焼結時における合成樹脂の熱膨張あるいは急激な蒸発により貫通孔に割れが発生する等の問題をなくすことができる。また、合成樹脂の代わりに炭素材料からなるフィラメントを用いると、炭素材料は熱膨張係数が小さいので、脱脂、焼結時におけるフィラメント４の熱膨張によって発生する貫通孔の割れを防止できる。あるいはまた、フィラメント４を押出成形体Ｍから抜き取った状態で、脱脂、焼結することもできる。【００３７】
また、図３に示す別方式の押出成形用金型を使用することもできる。この押出成形用金型では、ノズルボディ１の軸心に混練体を矢印Ａ方向に押し出す通路となるニードル７の外周に、図４に示すようなリング状のフィラメントガイド２０を設けている。このフィラメントガイド２０の同心円上に設けた３０個のガイド孔に中空状の合成樹脂からなるフィラメント４を挿通して引張っておき、図示しない高圧シリンダーから混練体を矢印Ａ及びＢ方向に圧入する。これにより、混練体はニードル７の中を直進し、またオリフィス５とニードル７の外周との間からも曲線矢印方向Ｃに進入し、ニードル７の先端部７ａで合流一体化して丸棒状になり、フィラメント４を包含した状態の押出成形体Ｍが得られる。【００３８】
なお、矢印Ａ及びＢ方向に圧入する混練体の量は、ニードル７の先端部７ａの内側と外側を通る単位時間当たりの体積を同じにすることにより、ニードル７の先端部７ａにおける内外差のない均質な押出成形体が得られる。また、供給するフィラメント４は、ニードル７の上部外周の後方にセットした図示していないテンションローラーを介することにより、バックテンションを与えることができる。【００３９】
また、フィラメントガイド２０に設けるガイド孔２０ａは、図４（ａ）のように一列に配列するほか、押出成形体Ｍの外径寸法を５ｍｍ程度よりも大きくして、図４（ｂ）に示すように複数列に配列することにより、１００箇所以上の貫通孔を有するノズル部材を製造することもできる。
【実施例２】
【００４０】
ノズル部材を形成するセラミックス材料の原料として、塩化アルミニウム溶液とエチルシリケート溶液とをＡｌ２Ｏ３成分が６５〜７５質量％及びＳｉＯ２成分が３５〜２５質量％になるように配合した溶液から共沈法で作製したムライト用原料粉末を準備した。【００４１】
また、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との複合材料を形成するセラミックス材料の原料として、純度９９．５％で平均粉末粒子径が０．８μｍのＡｌ２Ｏ３粉末９９質量％と純度が９９．９％で平均粒子径が０．６μｍ及び０．３μｍのＹ２Ｏ３粉末１質量％との混合粉末を準備した。【００４２】
さらに、純度が９９．５％で平均粒子径が０．４μｍのＡｌ２Ｏ３粉末の５質量％及び３質量％を２．５モル％のＹ２Ｏ３で部分安定化したＺｒＯ２粉末で置換した混合粉末を準備した。【００４３】
またさらに、ＺｒＯ２系のセラミックス材料の原料として、２．５モル％Ｙ２Ｏ３で部分安定化した純度９９．５％以上で平均粉末粒子径が０．３μｍのＺｒＯ２粉末、あるいはこのＺｒＯ２粉末が７５質量％以上で残部として実施例１で用いたＡｌ２Ｏ３原料を混合したＺｒＯ２系の粉末を準備した。【００４４】
これらのセラミックス材料の原料粉末を用い、それぞれ実施例１と同様の製造方法でノズル部材を製作した。これにより、いずれの材料も相対密度が９５％以上でビッカース硬さＨｖが１０００以上で、貫通孔６ａの内壁面の面粗度が１Ｓ以下のノズル部材が得られた。
【実施例３】
【００４５】
純度が９９．９９％以上で平均粉末粒子径が０．５μｍのＡｌ２Ｏ３原料粉末１００質量部に対して、１００Ｌの水とエマルジョンタイプのワックス系バインダを固形分濃度で４質量部と消泡剤を０．５質量部と解膠剤を０．５質量部加えてボールミルで粉砕混合して得たスラリーを準備した。【００４６】
一方、このスラリーから鋳込成形によりノズル部材を製作するために、図５に示す多孔質樹脂材料で形成した鋳込成形用型を用いた。この鋳込成形用型は、鋳込成形用型９の底板部材１０に設けられた７個の細孔に直径１００μｍの合成樹脂または炭素材料あるいは金属材料等からなるフィラメント１１をできる限り隙間のない状態で挿通し、フィラメント１１を鋳込成形用型９の軸心方向に配置した状態とし、底板部材１０の突起部１０ａ周りに、多孔質樹脂型として半割状の吸水筒１２を隙間のない状態で組み付け、上下のＯリング溝１３ａ及び１３ｂにそれぞれＯリング１４ａ及び１４ｂを取り付けて真空吸引筒１５内に装着することにより、上下のＯリング１４ａ，１４ｂ間に位置する吸水筒１２部分からスラリー中の水分を吸水吸引する機構となっている。なお、フィラメント１１の基端（下端）は底板部材１０の下方に配置した多孔質材料ではないフィラメント固定板１６に固定されている。【００４７】
このように鋳込成形用型９の軸心方向に配置したフィラメント１１の上端部分をテンションガイド１７に係止し、若干の張力を掛けた状態で固定する。その後、鋳込成形用型９のスラリー注入口９ａから準備していたスラリーをスラリー鋳込空間９ｂ、すなわち吸水筒１２内に注ぎ込み、真空吸引筒１５内を真空排気する。この真空排気によりスラリー中の水分が吸水吸引される。次いで、水分が吸水吸引されるに従ってスラリー液面が下がるのでスラリーを補給し、一定時間静置して充分に水分を吸水吸引させる。【００４８】
その後、金属材料からなるフィラメント１１（金属線）を用いた場合は、フィラメント固定板１６とともに金属線を鋳込成形用型９の軸心方向と平行に引き抜き、次いで真空吸引筒１５の内部から全体を取り出して吸水筒１２を取り外すことにより、鋳込成形体が得られる。これを乾燥、脱脂、焼結した後、所定の長さに切断して全長が１５ｍｍで、外径が１．２ｍｍで、７箇所の貫通孔の直径が８０μｍで、しかも貫通孔内壁面の軸心と平行方向の面粗度が１Ｓ以内で、比重が３．９５（相対密度が９９．１％）で、ビッカース硬さＨｖが１８００のノズル部材が得られた。【００４９】
なお、具体的なフィラメント材料としては、合成樹脂製の鮎釣り用ハリスや、ピアノ線のほか、高引張強度の金属線として、タングステン線やモリブデン線を使用することにより優れた貫通孔を形成できる。ここで、フィラメント１１として金属線を用いる場合は、油膜または離型剤を塗布するか、テフロン（登録商標）でコーティングしたピアノ線等を使用することにより、引き抜きが容易になることがある。【００５０】
また補足すると、フィラメント１１として合成樹脂または炭素材料を用いた場合は、引き抜くことなく、実施例１と同様にそのまま脱脂乃至焼結して蒸発及び焼失させることができる。【００５１】
あるいはまた、多孔質樹脂材料製の鋳込成形用型の代わりに、従来から一般的に多用されている石膏型によって鋳込成形を行う場合は、底板部材１０と肉厚を厚くした吸水筒１２とを石膏型で形成することによって、吸水筒１２の石膏型がスラリーの水分を吸収するのでＯリング１４ａ，１４ｂと真空吸引筒１５とが不要となるが、その他の型部材と型構成は前述の多孔質樹脂材料製型を用いたのと同様であり、また鋳込成形方法も同様の方法を採用することができる。
【実施例４】
【００５２】
ノズル部材を形成するセラミックス材料の原料として、実施例２で用いたのと同じムライト用原料粉末、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との混合粉末、Ｙ２Ｏ３で部分安定化したＺｒＯ２粉末及びＺｒＯ２の一部をＡｌ２Ｏ３で置換したＺｒＯ２系の粉末を用いた。【００５３】
これらのセラミックス材料の原料粉末を用い、それぞれ実施例３と同じくその原料粉末に適した所定量の水、エマルジョンタイプのワックス系バインダ、消泡剤及び分散剤や解膠剤を加えて鋳込成形用のスラリーを作製し、次いで実施例３と同様に鋳込成形乃至焼結工程を経ることにより、貫通孔内壁面の面粗度が１Ｓ以内で、相対密度が９５％以上で、ビッカース硬さＨｖが１０００以上（２．５モル％Ｙ２Ｏ３で部分安定化したＺｒＯ２が最も低くＨｖが１０５０）の各種セラミックス材料からなるノズル部材が得られた。【００５４】
以上の実施例１乃至４によって図２（ａ）及び（ｂ）に示すような貫通孔６ａが７個（少なくとも１個）で、アスペクト比が５以上のセラミックス材料からなるノズル部材６を得ることができ、さらには図６の平面図に示すように、３６個あるいはそれ以上の貫通孔６ａを有するノズル部材６を得ることもできる。なお、押出成形法によれば非常に長い成形体が得られるので、グリーン体の段階あるいは焼結体の段階で、用途に応じた最適の長さに切断する。【００５５】
そして、これらのノズル部材６を図７（ａ）に示すようにノズル本体１８に形成されたノズル部材装着孔１８ａにノズル本体１８の厚み方向の全長にわたって装着したり、図７（ｂ）に示すようにノズル部材装着孔１８ａの上下いずれかの端面側あるいは端面から離れた位置に装着したりして、流体放出用ノズルとして使用することができ、あるいは真空吸引用ノズルとして作用させることにより真空吸着板として使用することができる。【００５６】
さらに、通常の流体放出用ノズルのように単一の貫通孔のみから放出される流体を、本発明のノズル部材では複数個の貫通孔に分散することができるので、流体の流速を低減させて広い範囲から放出させることができる。また、本発明によれば、一個のノズル部材に微細な貫通孔を容易に多数個形成できるので、従来のノズル部材の貫通孔の数を数倍以上に増加させるとともに、ノズル本体の全面に数多くの貫通孔を分散させることができる。【００５７】
ここで、ノズル部材を形成するセラミックス材料の硬さが低いと、例えば紡糸用口金においては紡糸品質の低下、真空吸着板においては吸着面の摩耗による吸着の劣化やバラツキの発生、さらには微細な貫通孔が摩耗した場合には流体通過量のバラツキ等のトラブルが発生するようになる。【００５８】
したがって、ノズル部材の耐摩耗性は非常に重要であり、ノズル部材を形成する材料の硬さは、ビッカース硬さＨｖを１０００以上にする必要がある。このノズル部材の硬さは、材料の相対密度と関係しており、相対密度が９５％未満では材料の緻密度不足に伴う硬度の低下や、貫通孔内面の面粗度劣化による流体抵抗の増大が避けられなくなる。【００５９】
またさらに、ノズル部材を形成するセラミックス材料の純度は、流体用ノズルが様々な流体あるいは雰囲気に晒されることから、できる限り高純度であることが肝要であり、酸やアルカリあるいは腐食性ガスの流体に侵される不純物の量は１質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下、さらに好ましくは０．１質量％以下にする必要がある。なお、Ａｌ２Ｏ３の一部を置換するＭｇＯ他の成分は平均粒子径が１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下とし、微粉末である程少量の置換によってＭｇＯやＹ２Ｏ３と同様の効果を発揮する。【００６０】
なおまた、本発明のノズル部材はノズル本体に焼嵌めや一体焼結により装着することができる。一体焼結の場合は、ノズル部材と同一材種または別材種のセラミックス材料からなるノズル本体の粉末成形体や脱脂体あるいは仮焼結体に形成した装着孔にノズル部材を挿入し一体的に焼結結合させる。この際、ノズル本体に形成する装着孔は、ノズル本体が焼結収縮してノズル部材に圧縮力を与えるような寸法に形成する。【００６１】
また、本発明のノズル部材のセラミックス材料は、酸化物系のセラミックス材料のほか、非酸化物系の炭化物や窒化物や硼化物、あるいは酸化物系や非酸化物系の複合材料で形成することができる。そして、これらの各種セラミックス材料に適した混合、混練用の溶媒やバインダを選択し、また脱脂乃至焼結炉の炉内雰囲気に非酸化性雰囲気を採用することによりノズル部材を製造できる。ただし、非酸化物系のセラミックス材料で形成する場合は、非酸化性の炉内雰囲気を採用するので、合成樹脂や炭素材料からなるフィラメントが炭化物の状態で残留しないようにするために、押出成形あるいは鋳込成形時に用いたフィラメントを引き抜いておく必要がある。【００６２】
またさらに、合成樹脂、炭素材料及びピアノ線他のフィラメントの表面粗度は０．５Ｓ以内の精度を有するものが大部分であり、これらを使用することにより、貫通孔内面の面精度を０．４Ｓさらには０．３Ｓ以内に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、紡糸用ノズル等の流体放出用ノズル、真空吸引用ノズル、その他各種の流体用ノズルのノズル部材に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のノズル部材の製造に使用する押出成形用金型の構成を示す。
【図２】本発明のノズル部材の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】押出成形用金型の他の例を示す。
【図４】図３のフィラメントガイドの一態様を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は端面図の他の例である。
【図５】本発明のノズル部材の製造に使用する鋳込成形用型の構成を示す。
【図６】本発明のノズル部材の一例を示す平面図である。
【図７】本発明のノズル部材を使用した流体用ノズルの構成例を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１  ノズルボディ
２、２０  フィラメントガイド
２ａ、２０ａ  ガイド孔
３  給糸部
３ａ  テーパー状凹部
３ｂ  弾性体
３ｃ  締付キャップ
４  フィラメント
５  オリフィス
６  ノズル部材
６ａ  貫通孔
７  ニードル
７ａ  ニードルの先端部
８  フィラメントガイドのニードル部
９  鋳込成形用型
９ａ  スラリー注入口
９ｂ  スラリー鋳込空間
１０  底板部材
１０ａ  突起部
１１  フィラメント
１２  吸水筒（石膏型または多孔質樹脂型）
１３ａ、１３ｂ  Ｏリング溝
１４ａ、１４ｂ  Ｏリング
１５  真空吸引筒
１６  フィラメント固定板
１７  テンションガイド
１８  ノズル本体
１８ａ  ノズル部材装着孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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