(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
泡状気孔を分散した泡状気孔分散多孔質金属板材を被固定部材上に取り付けるための取付構造であって、前記泡状気孔分散多孔質金属板材の一面に露出する前記泡状気孔内に侵入するようにして前記一面に沿って硬化固定層が設けられ、前記硬化固定層が前記被固定部材に固定されていることを特徴とする泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項２】
前記泡状気孔分散多孔質金属板材は三次元網目構造を有することを特徴とする請求項１記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項３】
前記硬化固定層は樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項４】
前記硬化固定層はＦＲＰからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項５】
前記硬化固定層は、前記被固定部材にボルト又はねじによって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項６】
前記硬化固定層は、前記被固定部材に接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項７】
前記被固定部材は、前記硬化固定層と一体に成形されることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付構造。
【請求項８】
泡状気孔を分散した泡状気孔分散多孔質金属板材を被固定部材上に取り付けるための取付方法であって、
前記泡状気孔分散多孔質金属板材の一面に露出する前記泡状気孔内に侵入するようにして前記一面に沿って皮膜形成材を塗布する工程と、
前記皮膜形成材を硬化せしめて硬化固定層を形成する工程と、
前記硬化固定層を前記被固定部材に固定する取付工程と、からなることを特徴とする泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項９】
前記泡状気孔分散多孔質金属板材は三次元網目構造を有することを特徴とする請求項８記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項１０】
前記硬化固定層は樹脂からなることを特徴とする請求項８又は９に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項１１】
前記硬化固定層はＦＲＰからなることを特徴とする請求項８又は９に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項１２】
前記取付工程は、前記硬化固定層を前記被固定部材にボルト又はねじ止めする工程を含むことを特徴とする請求項８乃至１１のうちに１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項１３】
前記取付工程は、前記硬化固定層を前記被固定部材に接着剤で固定する工程を含むことを特徴とする請求項８乃至１１のうちに１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【請求項１４】
前記取付工程は、前記硬化固定層を形成する工程とともに前記硬化固定層と連続して前記被固定部材を形成することにより、前記硬化固定層を前記被固定部材に固定する工程であることを特徴とする請求項８乃至１１のうちの１に記載の泡状気孔分散多孔質金属板材の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気孔を分散した多孔質金属材の取付構造及び取付方法に関し、特に高い気孔率で泡状の気孔を分散した多孔質金属材を被固定部材上に取り付けるための取付構造及び取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハニカム構造に組み立てられたハニカムセルを有するハニカム金属材や、発泡チタン及び発泡アルミニウムに代表される気孔を分散した発泡バルク金属材など、多くの多孔質金属材が知られている。更に、近年、メッキ法などを利用してスポンジの多孔質形状を転写した多孔質金属材なども開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような多孔質金属材の利用においては、セル（気孔）を画定する金属部分の性質を主に利用する場合と、セル自身の性質を主に利用する場合とがある。金属部分の性質の利用については、金属部分の強度や靭性などの機械的性質、伝熱性などの熱的性質、電気伝導度や誘電特性などの電気的・磁気的性質の利用などがある。また、セル部分の利用については、セルの衝撃吸収、断熱、比重、物質透過などの性質の利用が代表的である。これらの特徴が活かされるように、多孔質金属材を被固定部材上に取り付けて使用されることが多い。
【０００４】
例えば、特許文献２では、拡散接合法により多孔質金属材を金属からなる被固定部材上に取り付ける方法が開示されている。詳細には、被固定部材である金属板上に金属粉を含む接着剤を塗布して、金属板上に沿って多孔質金属材を配置し、仮固定する。これらを加熱すると、接着剤の中の金属粉が多孔質金属材及び金属板の相互に拡散してこれらを拡散接合できるのである。かかる方法では、接合界面が金属組織的に連続になるため、強固な固定を得ることができる。
【０００５】
また、特許文献３では、ハニカムサンドイッチ構造体におけるハニカム金属材と被固定部材とを接着するホットメルト接着剤及びその接着方法が開示されている。ここで、ハニカム金属材の接着は、被固定部材とそれに垂直な方向への線接着によってなされるとし、接着剤としての性能はハニカム金属素材との馴染み、あるいは濡れの善し悪しによって決定されると述べている。すなわち、剪断接着強度と剥離強度とに優れる接着剤が好ましいと述べている。
【特許文献１】特開７−１５０２７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３２７７号公報
【特許文献３】特開平５−２１４３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、泡状の気孔を分散した多孔質金属材のうち、その気孔部分の体積率を６０％以上に高めた多孔質金属材が開発されている。特に、上記した特許文献１に開示の多孔質金属材では、泡状の気孔の気孔率を９０％以上に高めることが出来る。このような高気孔率の多孔質金属材は、内部に含まれる多くの泡状気孔のため、圧縮変形に弱い。故に、多孔質金属材を被固定部材にボルトやねじで固定しようとしても座屈してしまって強固に固定することは出来ない。
【０００７】
また、上記したような泡状の気孔を分散した多孔質金属材では、その表面に占める金属部分の相対面積が非常に小さく、被固定部材上に配置したときの接触面積が小さいのである。
【０００８】
かかる場合、特許文献２に開示の拡散接合法では、多孔質金属材と被固定部材との接触面積が小さいから、互いの接合強度が低くなってしまうのである。更に、被固定部材が金属を拡散しないＦＲＰやプラスチックなどである場合には、特許文献２に開示の方法は用いることはできない。
【０００９】
更に、特許文献３に開示の方法でも同様であって、多孔質金属材と被固定部材との接触面積が小さいため接合強度は低いのである。また、多孔質金属材の金属素材の種類によっては、接着剤との馴染み、濡れが良好に得られず、接合強度が低いのである。
【００１０】
本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、高い気孔率で泡状の気孔を分散した多孔質金属材を被固定部材に取り付けるための取付構造及び取付方法であって、被固定部材及び多孔質金属材の材質にかかわらず、しかも互いを強固に固定することができる取付構造及び取付方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、泡状の気孔を分散した多孔質金属材を被固定部材上に取り付けるための取付構造であって、前記多孔質金属材の一面に露出する前記泡状気孔内に侵入するようにして前記一面に沿って固定層が設けられ、前記固定層が前記被固定部材に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる取付構造によれば、被固定部材に固定された固定層が多孔質金属材の気孔内に侵入し、多孔質金属材の一部を埋包するのである。すなわち、固定層は、多孔質金属材の材質にかかわらず、これを機械的に強固に固定するのである。故に、被固定部材と多孔質金属材とを強固に固定できるのである。
【００１３】
更に、本発明は、泡状気孔を分散した多孔質金属材を被固定部材上に取り付けるための取付方法であって、前記多孔質金属材の一面に露出する前記泡状気孔内に侵入するようにして前記一面に沿って皮膜形成材を塗布する工程と、前記皮膜形成材を硬化せしめて固定層を形成する工程と、前記固定層を前記被固定部材に固定する取付工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
かかる取付方法によれば、固定層が多孔質金属材の気孔内に侵入し、多孔質金属材の一部を埋包するのである。すなわち、固定層は、多孔質金属材の材質にかかわらず、これを機械的に固定するのである。一方、固定層は、圧縮変形等に優れているから被固定部材に容易に固定できる。故に、被固定部材と多孔質金属材とを強固に固定できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施例では、泡状気孔を分散した多孔質金属材であって、６０％以上、特に９０％以上の高い気孔率を有する多孔質金属材であっても、被固定部材上に強固に取り付けることができるのである。このような多孔質金属材は、セル（気孔）の連通の状態によってクローズドセル構造若しくはオープンセル構造に分類されるが、いずれのセル構造であってもよい。また、オープンセル構造であって、特に気孔率を高めた三次元網目骨格からなる三次元網目構造を有する多孔質金属材であってもよい。
【００１６】
また、多孔質金属材は、その構造だけでなく、どのような金属であってもよい。すなわち、例えば、鉄、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、又はこれらの金属等からなる合金、例えば、ステンレスなどであってもよい。更に、被固定部材は、アルミニウムやステンレスパネルのような金属、ＦＲＰなどの樹脂など、どのような材質であってもよい。上記したように、本発明では、多孔質金属材の構造及び材質、被固定部材の材質の融通に富むのである。
【００１７】
本発明の実施例としての取付方法では、多孔質金属材の一面である固定面には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの樹脂、若しくは、各種ＦＲＲ、ろう等からなる皮膜形成材が積層塗布されて、一定の厚さの皮膜を形成する。このとき皮膜形成材は多孔質金属材の固定面に露出した泡状気孔内に侵入するように塗布される。なお、この操作は脱気環境下で行うと泡状気孔内に皮膜形成材が侵入しやすく好ましい。ここで、皮膜形成材が熱硬化性樹脂である場合には冷却又は放置し、化学硬化性樹脂である場合には加温又は放置する。また光硬化性樹脂である場合には紫外線などを照射して、皮膜形成材を硬化せしめて固定層を形成する。すなわち、多孔質金属材の固定面に沿って固定層が設けられるのである。固定層は、多孔質金属材の泡状気孔内に嵌合しているため、機械的に多孔質金属材と強固に固定される。この固定層は被固定部材の取付面にボルト、ねじ、接着剤など、公知の方法で固定される。
【００１８】
かかる方法により得られる多孔質金属材の取付構造では、固定層が多孔質金属材の気孔内に侵入し、多孔質金属材の一部を埋包するのである。すなわち、固定層は、多孔質金属材の材質にかかわらず、これを機械的に固定するのである。一方、固定層は、圧縮変形等の抗力に優れているから被固定部材に容易に固定できる。故に、被固定部材と多孔質金属材とを強固に固定できるのである。
【００１９】
また皮膜形成材がエポキシや各種接着剤であって被固定部材と化学的に接着可能である場合には、多孔質金属材を直接、被固定部材に固定できるのである。かかる場合においても、該接着剤は多孔質金属材と化学的に接着可能である必要はない。すなわち、多孔質金属材は該接着剤によって形成される固定層と機械的に強固に固定されるからである。
【００２０】
［比較例］
比較例として、図１に示すように、ハニカム金属材１０１は、互いに平行に並ぶ断面多角形のストレートセル１０２を複数有している。ストレートセル１０２の長手方向Ａが被固定部材１０３の取付面１０３ａと垂直になるように、すなわち、長手方向Ａが取付面１０３ａの法線方向と平行となるように、ハニカム金属材１０１を取付面１０３ａ上に配置するのである。このとき、被固定部材１０３の取付面１０３ａには接着剤１０４が薄く与えられている。
【００２１】
図２に示すように、接着剤１０４は、ハニカム金属材１０１の長手方向Ａに垂直な断面ｓと被固定部材１０３の取付面１０３ａとの間を化学的に接合する。この断面ｓの面積が小さいと、接着面積が小さくなってしまって、ハニカム金属材１０１と被固定部材１０３との接着強度は十分に得られない。すなわち、被固定部材１０３の取付面１０３ａと垂直な方向（すなわち、Ａ方向）への力Ｆによって、ハニカム金属材１０１が被固定部材１０３から脱離してしまうのである。また、ハニカム金属材１０１の金属素材の種類によっては、接着剤１０４とハニカム金属材１０１との馴染み、濡れが得られず、やはり接着強度は得られないのである。
【００２２】
そこで、図３に示すように、エポキシのような肉盛り可能な接着剤１０４’によって、ハニカム金属材１０１の金属部分の一部を埋入せしめるのである。これにより、ハニカム金属材１０１の長手方向Ａと平行な面ｓ’の一部についても接着面積に加えることができる。ここで、被固定部材１０３の取付面１０３ａと垂直な方向（すなわち、Ａ方向）への力Ｆによって、ハニカム金属材１０１の面ｓ’では剪断力が生じる。つまり、面ｓ’においても接着剤１０４’が十分な化学的接合力を有していなければかかる剪断力に降伏してしまうのである。つまり、接着剤１０４’に対するハニカム金属材１０１の金属素材の種類によっては、やはり接着強度は得られないのである。
【００２３】
以上、比較例によれば、ハニカム金属材１０１と被固定部材１０３との固定強度は接着剤１０４’に対するそれぞれの素材に依存するとともに、強固に固定することはできないのである。
【実施例】
【００２４】
本発明の実施例について、図４乃至１１を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図４に示すように、泡状気孔を分散した多孔質金属材１０の平面若しくは曲面からなる固定面１０ａに熱硬化性樹脂、例えば、ＦＲＰからなる皮膜形成材１５を数回に分けて、一定の厚さの皮膜を形成するまで重ねて塗布する（図４（ａ）及び（ｂ）を参照）。このとき皮膜形成材１５は多孔質金属材１０の固定面１０ａに露出している気孔１１内に侵入するように塗布される。なお、この操作を脱気環境下で行うと、気孔１１内に皮膜形成材１５を侵入させやすく、また皮膜形成材１５に気泡を巻き込まず、好ましい。
【００２６】
次に、多孔質金属材１０とともに皮膜形成材１５をこのまま放置するなどして、皮膜形成材１５を固化させると、固定層１６が形成される（図４（ｃ）を参照）。このとき固定層１６に多孔質金属材１０の一部が埋包されている。
【００２７】
多孔質金属材１０と固定層１６とが一体となった複合体は、適宜、被固定部材２０に固定される（図４（ｄ）を参照）。このとき固定層１６はＦＲＰパネルなどと同様に、被固定部材２０にねじ１７によって固定が可能である。また、接着、ボルトなど公知の固定方法を用いることも可能である。
【００２８】
ここで、１つの実施例として、図５及び図６に示すように、多孔質金属材１０のうち、泡状気孔を分散したクローズドセル構造を有する多孔質金属材１０−１では、その固定面１０ａに多くの気孔１１が開口している。また気孔１１を確定する金属部分１２は、固定面１０ａにおいて連続している（特に図５参照）。
【００２９】
図７に示すように、多孔質金属材１０−１の固定面１０ａと垂直な断面において、固定面１０ａにおいて開口している気孔１１のうちのいくつかは、気孔１１の内部から固定面１０ａに向けて断面積を徐々に拡大した形状を有する。つまり、固定層１６には、かかる気孔１１の形状を転写した凸部１６−１ａが形成されるのである。このような凸部１６−１ａは気孔１１内に形成されるが、多孔質金属材１０−１を固定層１６から離間させる方向に働く力Ｆによって、凸部１６−１ａは容易に気孔１１内から抜けてしまうのである。
【００３０】
一方、図８に示すように、多孔質金属材１０−１の固定面１０ａにおいて開口している気孔１１のうちのいくつかは、気孔１１の内部から固定面１０ａに向けて断面積を徐々に減少させた形状を有する。すなわち、このような気孔１１の形状を転写した固定層１６の凸部１６−１ｂは、力Ｆによって気孔１１内からは脱離しない。故に、多孔質金属材１０−１と固定層１６とは、強固に固定されるのである。
【００３１】
更に、他の実施例として、図９及び図１０に示すように、三次元網目骨格からなる三次元網目構造により泡状気孔を分散したオープンセル型の多孔質金属材１０−２では、その固定面１０ａに多くの気孔１１が開口している。ここで気孔１１を確定する金属部分１２は、固定面１０ａにおいて不連続であって、島状に分布している（特に図１０参照）。
【００３２】
図９及び図１１に示すように、多孔質金属材１０−２では、金属部分１２は樹枝状に分岐しており、その樹枝径は場所によって異なるのである。また固定層１６内において屈曲している。故に、多孔質金属材１０−２を固定層１６から離間させる方向に働く力Ｆによって、多孔質金属材１０−２が固定層１６から脱離しないのである。つまり、固定層１６が被固定部材２０に強固に固定されると、多孔質金属材１０−２と固定層１６とも強固に固定されるのである。
【００３３】
以上、本実施例によれば、固定層が多孔質金属材の気孔内に侵入し、多孔質金属材の一部を埋包するのである。すなわち、固定層は、多孔質金属材の材質にかかわらず、これを機械的に固定するのである。一方、固定層は、圧縮変形等に優れているから被固定部材に容易に固定できる。故に、被固定部材と多孔質金属材とを強固に固定できるのである。
【００３４】
なお、一定の厚さに形成された皮膜形成材１５に多孔質金属材１０の固定面１０ａを浸漬して、多孔質金属材１０及び固定層１６を一体に形成しても良い。かかる場合、被固定部材２０に係止された係止鋲を埋包するように皮膜形成材１５を形成することで、被固定部材２０の上に固定層１６を介して多孔質金属材１０を固定することも可能である。また、被固定部材２０を設けず、多孔質金属材１０の取り付けを所望する部分に直接、固定層１６を設けても良い。すなわち、固定層１６が被固定部材２０を兼ねていても良い。
【００３５】
以上によれば、多孔質金属材１０の取り付けのための作業工程が大幅に簡略化できるのである。  
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】比較例としての取付構造の要部の斜視図である。
【図２】比較例としての取付構造の要部の断面図である。
【図３】比較例としての取付構造の要部の断面図である。
【図４】本発明による取付構造及び取付方法を示す断面図である。
【図５】本発明による取付構造の要部の平面図である。
【図６】本発明による取付構造の要部の断面図である。
【図７】本発明による取付構造の要部の断面図である。
【図８】本発明による取付構造の要部の断面図である。
【図９】本発明による取付構造の要部の斜視図である。
【図１０】本発明による取付構造の要部の平面図である。
【図１１】本発明による取付構造の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０          多孔質金属材
１１          気孔
１２          金属部分
１５          皮膜形成材
１６          固定層
１７          ねじ
２０          被固定部材
１０１        ハニカム金属材
１０２        ストレートセル
１０３        被固定部材
１０４        接着剤
【図１】
0004977893.tif 000002
【図２】
0004977893.tif 000003
【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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【図８】
0004977893.tif 000009
【図９】
0004977893.tif 000010
【図１０】
0004977893.tif 000011
【図１１】
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