網状フォーム

網状フォームは、非常に多孔質で、密度の低い固体フォームです。「網状」とは、ネットのようなことを意味します。網状フォームは非常に開いたフォームで、無傷の泡やセルウィンドウはほとんど、あるいはまったくありません。対照的に、石鹸の泡によって形成されるフォームは、無傷の (完全に閉じられた) 泡のみで構成されています。網状フォームでは、泡が出会う直線の境界 (プラトー境界) のみが残ります。

網状フォームの固体成分は、ポリウレタンなどの有機ポリマー、セラミック、または金属です。これらの材料は、フィルター、触媒支持体、燃料タンクインサート、スピーカーカバーなど、高い多孔性と大きな表面積が必要とされる幅広い用途で使用されています。

構造と特性

網状フォームの構造の説明はまだ開発中です。フォーム内の石鹸膜の形状を支配する規則であるプラトーの法則は19 世紀に開発されましたが、構造の数学的説明は依然として議論されています。コンピューターで生成されたウィア・フェラン構造は最も新しいものです。網状フォームでは、多面体の端だけが残り、面は失われています。市販の網状フォームでは、最大 98% の面が除去されています。これらのフォームの基本単位として12 面体が示されることもありますが^[1]、最も代表的な形状は 13 面の多面体です。^[2]^[3]セルサイズとセルサイズ分布は、ほとんどの用途で重要なパラメーターです。多孔度は通常 95% ですが、98% まで上がることがあります。^[4]網状化はフォームの多くの物理的特性に影響します。通常、圧縮に対する耐性は低下しますが、伸びや引き裂きに対する耐性などの引張特性は増加します。^[5]

生産

ロバート A. ヴォルツは、スコットペーパーカンパニーで働いていた 1956 年に、網状ポリウレタンフォームを製造する最初のプロセスを発見したとされています。^[6]網状ポリウレタンフォームの製造は、従来の (クローズドセル) ポリウレタンフォームの作成から始まり、その後セル面 (または「ウィンドウ」) が除去される 2 段階のプロセスです。これを行うには、セル面はセルストラット (またはエッジ) と比較して表面積が大きく質量が小さいため、燃焼と化学的劣化の両方に対してはるかに影響を受けやすいという事実を利用します。したがって、クローズドセルフォームに水素などの可燃性ガスを充填し、制御された条件下で点火するか、またはフォームを化学的に劣化させるために水酸化ナトリウム溶液にさらします。これにより、セルウィンドウが除去されますが、エッジはそのまま残ります。^[7]

網状セラミックフォームは、網状ポリウレタンフォームにセラミック粉末の水性懸濁液を塗布し、加熱して最初に水を蒸発させ、次にセラミック粒子を融合させ、最後に有機ポリマーを燃焼させることによって作られます。^[4]

網状金属フォームは、セラミックフォームと同様に、ポリウレタンフォームをテンプレートとして使用して作成することもできます。金属をポリウレタンフォームに蒸着し、その後有機ポリマーを燃焼させることができます。^[8]

アプリケーション

網状フォームは、多孔性、表面積、低密度が重要な場合に使用されます。

人形（マペットの体、顔、手など）
加湿パッド
エアコンフィルター^[9]
スクラバー
溶融金属を濾過するためのセラミックフィルター^[9]
車両およびバクテリアフィルター
スピーカーグリル^[9]
フェイスマスクとパッド
アウトドア用クッション
マリンシート
靴磨きおよび化粧品塗布器具^[9]
インクジェットカートリッジ^[9]
養殖（水質浄化）^[10]
航空機（ A-10サンダーボルトIIなど）^[11]やレースカー^{[12]の燃料タンクのスロッシュ防止充填}

参考文献

^ 「当社のフォームの「形状」」。Crest Foams。2010 年 5 月 9 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年 9 月 30 日閲覧。
^ 「ランダム単分散フォームの構造」(PDF) 。 2010年6月16日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2010年10月28日閲覧。
^ 「極小フォームに関するケルビンの予想に対する新たな反例」は、おそらくGabbrielli, Ruggero (2009 年 8 月) を指しています。「極小面に関するケルビンの予想に対する新たな反例」。Philosophical Magazine Letters . 89 (8): 483–491. Bibcode :2009PMagL..89..483G. doi :10.1080/09500830903022651. S2CID 137653272.
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外部リンク

網状化プロセス、FXI 2015-03-01 にWayback Machineでアーカイブされました

[1] 「当社のフォームの「形状」」。Crest Foams。2010 年 5 月 9 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年 9 月 30 日閲覧。

[2] 「ランダム単分散フォームの構造」(PDF) 。 2010年6月16日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2010年10月28日閲覧。

[3] 「極小フォームに関するケルビンの予想に対する新たな反例」は、おそらくGabbrielli, Ruggero (2009 年 8 月) を指しています。「極小面に関するケルビンの予想に対する新たな反例」。Philosophical Magazine Letters . 89 (8): 483–491. Bibcode :2009PMagL..89..483G. doi :10.1080/09500830903022651. S2CID 137653272.

[ceramic-4] Gliganic, Robert (2008 年 2 月 21 日)。「網状ポリウレタンフォームが適している場所」。MachineDesign.com。2009年 9 月 30 日閲覧。

[5] Blair, E. Allen (1967). Cellular plastics: proceedings of a conference, Natick, Massachusetts, April 13-15, 1966. National Academy of Sciences. p. 141 . 2010-12-02閲覧。

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[8] Queheillalt, Douglas T.; Derek D. Hass, David J. Sypeck, Haydn NG Wadley, DD.; Sypeck, DJ.; Wadley, HN. (2001). 「テンプレート指向性蒸着法によるオープンセル金属フォームの合成」(PDF) . Journal of Materials Research . 16 (4): 1028–1036. Bibcode :2001JMatR..16.1028Q. doi :10.1557/JMR.2001.0143. S2CID 711787. 2018-12-11 にオリジナル(PDF)からアーカイブ。{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)

[crest-9] Curti, Michael C. 「A Multifaceted Foam」。Crest Foam Industries。2009年11月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年9月30日閲覧。

[10] トムソン、ティム (2004)。特殊化学品としてのポリウレタン：原理と応用。CRC。p. 99。ISBN 978-0-8493-1857-3. 2009年9月30日閲覧。

[11] Bennett, J. Michael. 「新しいハロン代替コンセプト - 公共部門と民間部門の相乗的発展」(PDF)。米国国立標準技術研究所。p. 3。2010-05-31のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2009-10-01に取得。

[ppdnet-12] Gliganic, Robert. 「想像力豊かな用途のためのユニークな素材」。製品設計と開発。2013年1月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年9月30日閲覧。