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POROUS MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME UPDATE_EN commons

Patent code P160012870
File No. N15072
Posted date Mar 17, 2016
Application number P2015-220659
Publication number P2016-108219A
Patent number P6593875
Date of filing Nov 10, 2015
Date of publication of application Jun 20, 2016
Date of registration Oct 4, 2019
Priority data
  • P2014-240931 (Nov 28, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)中山 昇
  • (In Japanese)澤本 一樹
  • (In Japanese)今井 隆仁
  • (In Japanese)落合 諒
  • (In Japanese)遠藤 恵太
  • (In Japanese)堀田 将臣
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title POROUS MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME UPDATE_EN commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous material that is easily produced, is light-weight and is usable as a medical material and to provide a method for producing the porous material.
SOLUTION: The method for producing a porous material has a step of reacting an aluminum material with water to produce an aluminum compound on the aluminum material and a step of applying a temperature at which the aluminum material melts and allowing the aluminum material to flow out. The aluminum compound combines adjacent aluminum materials with each other to solidify and molding the same. The aluminum material is a fine raw material in a particulate form or a fibrous form and the aluminum compound is aluminum hydroxide and/or aluminum oxide.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

多数の空孔を有する多孔質材料は、緻密体では得られない機能をもっており、機能材料として注目されている。特に多孔質アルミニウムは、軽量性、吸音性、衝撃吸収性、断熱性を有しており、環境分野やエネルギー分野のみならず、幅広い分野での需要が期待されている。例えば、自動車部品や航空機等のハニカム材料や、吸音材として利用されている。

多孔質アルミニウムは、従来、粉末冶金法、鋳造法、化学蒸着法等で製造されている。特に現在の主な製造方法として、プリカーサ法を挙げることができる。プリカーサ法は、アルミニウム粉末と発泡助剤粉末である水素化チタン等とを混合し、圧縮成形した後に焼結する方法である。その焼結時には、金属部分は半溶融状態となり、水素化チタンが分解して水素ガスを放出し、このガスによって空孔が形成されて多孔質アルミニウムを得ることができる。また、例えば特許文献1にも、軽量であり、且つセル組織が均質で衝撃エネルギー吸収部材として用いるアルミニウム合金発泡体の製造方法が提案されている。この技術は、アルミニウム合金の溶湯に増粘剤と発泡剤とを加えて攪拌して鋳造するアルミニウム合金発泡体の、鋳造時の溶湯の鋳造温度を、アルミニウム合金の固相線温度よりも高くすると共に、鋳造時の鋳型の温度を、アルミニウム合金の液相線温度以上であり且つ鋳造温度以上として発泡アルミニウムを得る方法である。これらの製造方法は、複雑な装置を必要とし、また、増粘剤や発泡剤を用いる必要があるとともに、製造条件も複雑であった。

一方、例えば特許文献2には、アルミニウムを溶融したり焼結したりすることなく、容易に多孔質体からなるアルミニウム固化成形体を得ることができるアルミニウムの固化成形方法が提案されている。この技術は、容器内に、アルミニウム材と水とを入れて撹拌し、アルミニウムと水とを混合させる工程と、アルミニウムと水との混合物を収容した容器を静置させた状態で、アルミニウムと水との反応工程を経過させ、アルミニウムと水とが反応して生成されたアルミナ水和物を介して一体化した多孔質体からなる固化成形体を得る固化工程とを備える方法である。この方法は、アルミナ水和物を介してアルミニウム粉末を一体化させた際に生じる多数の空隙によって多孔質体を形成しており、従来の発泡アルミニウムの製造のような複雑な装置や条件は不要になるという利点がある。

なお、近年、再生治療が注目されており、特に骨折時の治療に重要な細胞である骨芽細胞の足場が求められている。骨芽細胞が成長するためには、数十μm~数百μmの孔が空いている必要がある。例えば特許文献3には、硬性医療機器を骨等に埋入するときに起こる緩み又はダウングロースを防止し、かつ、骨芽細胞の硬性医療機器への固定性を促進させるための医療材料が提案されている。この医療材料は、骨組織及び/又は軟骨組織と硬性医療機器との間を埋めるスペーサーであって、その硬性医療機器には固着されておらず、空隙構造を持ち、圧力に応じて変形させることでその硬性医療機器を骨組織及び/又は軟骨組織に固定するというものである。この医療材料として、金属繊維、金属被覆繊維、無機物被覆繊維、合成高分子材料由来材料、ハイドロオキシアパタイト、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルト合金、銀、酸化チタン、窒化チタン、炭化チタン、アルミナ、ジルコニア等の生体内非吸収性材料が使用できることが記載されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、多孔質材料及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、アルミニウム化合物の殻で囲まれた空孔を有する多孔質材料と、その多孔質材料の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
アルミニウム材と水とを反応させて該アルミニウム材上にアルミニウム化合物を生成させる工程と、前記アルミニウム材が溶融する温度を加えて該アルミニウム材を流し出す工程とを有することを特徴とする多孔質材料の製造方法。

【請求項2】
 
前記アルミニウム化合物は、隣接する前記アルミニウム材同士を結びつけて固化成形する、請求項1に記載の多孔質材料の製造方法。

【請求項3】
 
前記アルミニウム材の形状が、粒子状又は繊維状の微細原料である、請求項1又は2に記載の多孔質材料の製造方法。

【請求項4】
 
前記アルミニウム化合物が、水酸化アルミニウム及び/又は酸化アルミニウムである、請求項1~3のいずれか1項に記載の多孔質材料の製造方法。

【請求項5】
 
アルミニウム化合物の殻で囲まれた空孔を有し、隣接する前記殻同士が結びついて多孔質構造をなす多孔質材料であって、
前記アルミニウム化合物の殻は、内部のアルミニウム材が熱処理によって流れ出した後に残ったものであり、前記空孔の大きさは、前記アルミニウム材が粒子状のアルミニウム材である場合に残る球状の空孔については平均粒径20μm~275μmの範囲内であり、前記アルミニウム材が繊維状のアルミニウム材である場合に残る繊維状の空孔については繊維長さ20μm~15mmの範囲内で繊維直径20μm~150μmの範囲内である、ことを特徴とする多孔質材料。

【請求項6】
 
前記アルミニウム化合物が、水酸化アルミニウム及び/又は酸化アルミニウムである、請求項5に記載の多孔質材料。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015220659thum.jpg
State of application right Registered
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