JPS63295751A - 二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents
二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法Info
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- JPS63295751A JPS63295751A JP62128344A JP12834487A JPS63295751A JP S63295751 A JPS63295751 A JP S63295751A JP 62128344 A JP62128344 A JP 62128344A JP 12834487 A JP12834487 A JP 12834487A JP S63295751 A JPS63295751 A JP S63295751A
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は構造部側、特に複雑形状の部側として用いら
れる短繊維強化複合林料の製造方法に関するものである
。
れる短繊維強化複合林料の製造方法に関するものである
。
短繊維強化複合材料で十分な強化効果を期待するには２
強化材である短繊維の７スベクト比をできるだけ大きく
とシ、更に短繊維を整然と一方向に配向させなお且つ繊
維体積含有率（以下Ｖｆ と記す）を上昇させる必要
のめることが知られている。
強化材である短繊維の７スベクト比をできるだけ大きく
とシ、更に短繊維を整然と一方向に配向させなお且つ繊
維体積含有率（以下Ｖｆ と記す）を上昇させる必要
のめることが知られている。
従来の技術では、短繊維を一方向に配向させる手段とし
ては流動（例えば特開昭５３−８０４８４号公報、特開
昭６１−１２９９５号公報］、押し出しく例えば特公昭
５２−３３６４１号公報）。
ては流動（例えば特開昭５３−８０４８４号公報、特開
昭６１−１２９９５号公報］、押し出しく例えば特公昭
５２−３３６４１号公報）。
遠心力（例えば特公昭５２−３７００３号公報）。
機械的（例えば特公昭５４−４０６７６号公報。
特開昭６０−４６２１１号公報２％公昭５８−２０７８
１号公報）が提案されている。しかしながらいずれの手
段においても配向された短繊維は配向主軸に対しである
程度の配向分布を持っている。前述のように強化材の効
果を上げるには短繊維の配向度が問題となシ２例えば引
張強度では。
１号公報）が提案されている。しかしながらいずれの手
段においても配向された短繊維は配向主軸に対しである
程度の配向分布を持っている。前述のように強化材の効
果を上げるには短繊維の配向度が問題となシ２例えば引
張強度では。
一方向強化材において繊維の配向が配向主軸に対して５
度傾いただけで５０（％〕低下する。また本発明と同じ
磁場による磁力を用いた提案（例えば特開昭６０−１５
１３２号公報］においても配向度の向上はなされている
ものの、低Ｖｆ で限界となり十分な強化効果を期待す
るまでには至らなかった。
度傾いただけで５０（％〕低下する。また本発明と同じ
磁場による磁力を用いた提案（例えば特開昭６０−１５
１３２号公報］においても配向度の向上はなされている
ものの、低Ｖｆ で限界となり十分な強化効果を期待す
るまでには至らなかった。
このように従来技術にあっては２強化材でめる短繊維の
配向度が十分ではなく、ま＆Ｖｒ が低いところで限界
となるので強化材として十分に効果を発揮できないとい
う問題点がめった。
配向度が十分ではなく、ま＆Ｖｒ が低いところで限界
となるので強化材として十分に効果を発揮できないとい
う問題点がめった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので，マトリツクス中に短繊維を混入する際に磁性
相斜部と非磁性材料部を組合わせて構成した成形型を用
いて、ａｌ場による磁力線の向きを所定方向に与え、こ
の磁力線の向きに強磁性体の短繊維をきわめて整然と配
向させる。この時磁性材料部と非磁性林料部の配置を組
み変えれば、配向方向を任意に制御できる。ま几、成形
型中に超音波振動を加えれば、さらにＶｆ を向上さ
せることができ、所定方向に配向度の高い、高Ｖｆ Ｏ
高性能な短繊維強化複合林料を得ることを目的とする。
たもので，マトリツクス中に短繊維を混入する際に磁性
相斜部と非磁性材料部を組合わせて構成した成形型を用
いて、ａｌ場による磁力線の向きを所定方向に与え、こ
の磁力線の向きに強磁性体の短繊維をきわめて整然と配
向させる。この時磁性材料部と非磁性林料部の配置を組
み変えれば、配向方向を任意に制御できる。ま几、成形
型中に超音波振動を加えれば、さらにＶｆ を向上さ
せることができ、所定方向に配向度の高い、高Ｖｆ Ｏ
高性能な短繊維強化複合林料を得ることを目的とする。
この発明では成形型を構成する一方の型（例えば下型ン
にマトリックスを投入し、これに強磁性体の短繊維を混
入してい（。この時、超音波振動を特別に与えれば投入
された強磁性体の短繊維を振動させ、そのからみを解き
はぐず。この時、繊維のほぐれと同時に繊維間、＊維と
マトリックス間のボイドも抜かれる。また、成形型は例
えばマグネットコイル等の磁極間に設置され、磁性材料
−と非磁性材料部を組合わせて構成された成形型にな
っているので、成形型内の磁性材料部間に所定方向に磁
力線が発生している。超音波振動などで解きほぐされた
強磁性体の短繊維はこの磁力線の向きに整然と配向して
いく。なお、超音波振動を与えれば９強磁性体の短繊維
はさらに幾何学的に効率良（マトリックス中に混入され
るのでＶｆ が著しく向上する。さらにこの手法では繊
維自身に無理な力が加わらないので短繊維が破損するこ
とはない。このように強磁性体の短繊維を混入した後、
成形型を構成する他方の型（例えば上型）により加圧・
加熱してプレス成形を行なう。なお。
にマトリックスを投入し、これに強磁性体の短繊維を混
入してい（。この時、超音波振動を特別に与えれば投入
された強磁性体の短繊維を振動させ、そのからみを解き
はぐず。この時、繊維のほぐれと同時に繊維間、＊維と
マトリックス間のボイドも抜かれる。また、成形型は例
えばマグネットコイル等の磁極間に設置され、磁性材料
−と非磁性材料部を組合わせて構成された成形型にな
っているので、成形型内の磁性材料部間に所定方向に磁
力線が発生している。超音波振動などで解きほぐされた
強磁性体の短繊維はこの磁力線の向きに整然と配向して
いく。なお、超音波振動を与えれば９強磁性体の短繊維
はさらに幾何学的に効率良（マトリックス中に混入され
るのでＶｆ が著しく向上する。さらにこの手法では繊
維自身に無理な力が加わらないので短繊維が破損するこ
とはない。このように強磁性体の短繊維を混入した後、
成形型を構成する他方の型（例えば上型）により加圧・
加熱してプレス成形を行なう。なお。
プレス成形に際し，マトリツクスの流動による繊維配向
の乱れを防ぐため、ａｌ界は印加し念ままでも一向にか
まわない。
の乱れを防ぐため、ａｌ界は印加し念ままでも一向にか
まわない。
この発明によシ製造され次二次元配向短繊維強化複合材
料は従来と比較して繊維の配向度の良い。
料は従来と比較して繊維の配向度の良い。
低ボイド率、高ｖｆ の成形物が得られるので繊維方向
の機械的特性が著しく高（、高性能な構造部劇として用
いられる。
の機械的特性が著しく高（、高性能な構造部劇として用
いられる。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は、実施例で使用する成形装置の正面図。
第２図は成形型の垂直断面図である。図において（１）
は成形金型、 （Ｉａ） はその非磁性材料部（１
ｂ）ｈａ磁性材料部（２）は超音波振動子、（３）はマ
グネットコイル、１４）はマトリックス、（５）は短繊
維、（６）はプレスである。
は成形金型、 （Ｉａ） はその非磁性材料部（１
ｂ）ｈａ磁性材料部（２）は超音波振動子、（３）はマ
グネットコイル、１４）はマトリックス、（５）は短繊
維、（６）はプレスである。
トコイル（３）により一方向の磁力線を発生させる。
この時金型の磁性材料部（１ｂ）間に磁力線が発生する
ので、磁性材料部（１ｂ）の配置を変えさせることによ
シ磁力線の向き分制御できる。この状態でニッケルメッ
キされたアスペクト比１３０．引張弾性率４０．０ Ｏ
Ｏ（ｋｇｆ ／ ｍ 、引張強度２５００〆／−］の炭
素繊維（５）をエポキシ樹脂（４）中に混入していく。
ので、磁性材料部（１ｂ）の配置を変えさせることによ
シ磁力線の向き分制御できる。この状態でニッケルメッ
キされたアスペクト比１３０．引張弾性率４０．０ Ｏ
Ｏ（ｋｇｆ ／ ｍ 、引張強度２５００〆／−］の炭
素繊維（５）をエポキシ樹脂（４）中に混入していく。
短繊維（５）はエポキシ樹脂（４）中で超音波振動によ
り激しく加振され、からみを解きながら型内に生じた磁
力線の向きに役って一方向に配向していく。この時多数
のボイドが抜けていくのが確認される。超音波による振
動が不可能になるまで短繊゛維（５）を混入し、超音波
加振を停止した後磁場はそのｉｔでプレス（６１により
加圧、加熱して成形する。得られた成形物のＶｆ を
測定するとＶｆ ＝ ６５（ト）と高Ｖｆ の成形物が
得られ次。この成形物から試験片を切出し、引張弾性率
Ｅおよび引張強度？を測定し、その結果を表１に示す。
り激しく加振され、からみを解きながら型内に生じた磁
力線の向きに役って一方向に配向していく。この時多数
のボイドが抜けていくのが確認される。超音波による振
動が不可能になるまで短繊゛維（５）を混入し、超音波
加振を停止した後磁場はそのｉｔでプレス（６１により
加圧、加熱して成形する。得られた成形物のＶｆ を
測定するとＶｆ ＝ ６５（ト）と高Ｖｆ の成形物が
得られ次。この成形物から試験片を切出し、引張弾性率
Ｅおよび引張強度？を測定し、その結果を表１に示す。
また短繊維（５）が完全に配向していると仮定した時の
計算値を併記する。表１の結果よシ、この発明の実施例
により得られた成形物はＲＯＭ（％）〔（測定値／計算
値）ｘｔＯＯ）で９５（％〕以上となシ非常に配向度の
高い、欠陥の少ない成形物が得られることが確認され念
。
計算値を併記する。表１の結果よシ、この発明の実施例
により得られた成形物はＲＯＭ（％）〔（測定値／計算
値）ｘｔＯＯ）で９５（％〕以上となシ非常に配向度の
高い、欠陥の少ない成形物が得られることが確認され念
。
他の短繊維即ち１強磁性体ウィスカ、強磁性体で被覆さ
れたウィスカ、酸化鉄粒子、メタル粒子等と他のマトリ
ックス即ち金属、セラミックスとのあらゆる組み合わせ
で上記実施例と同じように高性能な成形物が得られるの
は言うまでもない。
れたウィスカ、酸化鉄粒子、メタル粒子等と他のマトリ
ックス即ち金属、セラミックスとのあらゆる組み合わせ
で上記実施例と同じように高性能な成形物が得られるの
は言うまでもない。
表１ 成形物の引張弾性率Ｅおよび引張強度Ｆこの発明
の詳細な説明中２強磁性体の短繊維としては炭素繊維（
５）として説明したが、この発明では酸化鉄粒子、メタ
ル粒子２強磁性体ウィスカ強磁性体で被覆されたウィス
カーセラミック繊維・有機繊維が使用でき、またマトリ
ックスとしては樹脂、金属ま°たはセラミックスが使用
できる。
の詳細な説明中２強磁性体の短繊維としては炭素繊維（
５）として説明したが、この発明では酸化鉄粒子、メタ
ル粒子２強磁性体ウィスカ強磁性体で被覆されたウィス
カーセラミック繊維・有機繊維が使用でき、またマトリ
ックスとしては樹脂、金属ま°たはセラミックスが使用
できる。
ただし短繊維として強磁性体で被覆された有機繊維を使
用する時はマトリックスとして金属、セラミックスを使
用すると成形温度が高（て有機繊維の方が熱分解を起こ
してしまうので，マトリツクスとしては熱硬化性ま九は
熱可塑性の樹脂が好ましい。
用する時はマトリックスとして金属、セラミックスを使
用すると成形温度が高（て有機繊維の方が熱分解を起こ
してしまうので，マトリツクスとしては熱硬化性ま九は
熱可塑性の樹脂が好ましい。
強磁性体の短繊維は、前述のように強化効果を向上させ
るにはアスペクト比が大きい方が良いが。
るにはアスペクト比が大きい方が良いが。
アスペクト比があまシ大きくなると繊維間のからみが多
くほぐれに（（なるので繊維の配向度が低下してしまう
。そこで短繊維のアスペクト比としては２０以上１５０
以下であることが望ましい。
くほぐれに（（なるので繊維の配向度が低下してしまう
。そこで短繊維のアスペクト比としては２０以上１５０
以下であることが望ましい。
また、この発明の詳細な説明中、磁力発生手段はプレス
（６１に固定されたマグネットコイル（３）として説明
し九が、マグネットコイル以外の例えば永久磁石なども
使用可能であり、さらに磁力発生手段はプレス（６）に
必ずしも固定される必要はなく。
（６１に固定されたマグネットコイル（３）として説明
し九が、マグネットコイル以外の例えば永久磁石なども
使用可能であり、さらに磁力発生手段はプレス（６）に
必ずしも固定される必要はなく。
成形型と磁力発生手段との間に相対的変移を与え伝力線
の方向を所定方向にすれば良いものである。
の方向を所定方向にすれば良いものである。
さらにこの発明は、実施例の図面に示された配置構成に
限定されるものでな（９例えば成形型（１）を構成する
非磁性材料部（１ａ）と磁性材料部（１ｂ）の組合わせ
は短繊維（５）の配向方向に応じて適宜変更されるもの
であり、また、磁場を加えるタイミングとして加圧、加
熱プレス工程まで行なうものとして説明したが、この工
程前に十分な短繊維（５）の配向が得られる場合には必
ずしも磁場は必要としない。
限定されるものでな（９例えば成形型（１）を構成する
非磁性材料部（１ａ）と磁性材料部（１ｂ）の組合わせ
は短繊維（５）の配向方向に応じて適宜変更されるもの
であり、また、磁場を加えるタイミングとして加圧、加
熱プレス工程まで行なうものとして説明したが、この工
程前に十分な短繊維（５）の配向が得られる場合には必
ずしも磁場は必要としない。
以上のようにこの発明によれば、複合材料の成形に際し
成形型を所定方向の磁力線を持つ磁場中に設置すること
により、配向度が高く、高ｖｆ の欠陥の少ない高性能
な二次元配向短繊維強化複合材料が得られる効果がある
。ま元、成形に際し超音波振動を与えれば、低ボイド率
となり上記効果はさらに向上する。
成形型を所定方向の磁力線を持つ磁場中に設置すること
により、配向度が高く、高ｖｆ の欠陥の少ない高性能
な二次元配向短繊維強化複合材料が得られる効果がある
。ま元、成形に際し超音波振動を与えれば、低ボイド率
となり上記効果はさらに向上する。
第１図はこの発明の一実施例による二次元配向短繊維強
化複合林料製造装置の正面図、第２図は成形型の垂直断
面図である。 図中同一符号は同一部分を示し、（１）は成形型。 （１ａ）は非磁性材料部、 （＋ｂ） は磁性材料
部、（２）は超音波振動子、（３）はマグネットコイル
、１４）はマトリックス、（５）は短繊維、（６１はプ
レスでめる。 ＠ｌｌ！１ ４］マトリツクス ５：薙織ち１
化複合林料製造装置の正面図、第２図は成形型の垂直断
面図である。 図中同一符号は同一部分を示し、（１）は成形型。 （１ａ）は非磁性材料部、 （＋ｂ） は磁性材料
部、（２）は超音波振動子、（３）はマグネットコイル
、１４）はマトリックス、（５）は短繊維、（６１はプ
レスでめる。 ＠ｌｌ！１ ４］マトリツクス ５：薙織ち１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）二次元の所定方向に短繊維を配向して短繊維強化
複合材料を得る製造方法であつて，上記二次元内に磁力
線を与える磁力発生手段を配置し，上記複合材料の成形
に際し成形型を所定方向の磁力線を持つ磁場中に設置し
，なお且つ上記成形型を磁性材料部と非磁性材料部を組
み合わせた構成とすることにより上記成形型内部のマト
リツクス中の強磁性体の短繊維を磁性材料部間の磁力線
の向きに配向させることを特徴とする二次元配向短繊維
強化複合材料の製造方法。 （２）磁力発生手段と成形型が相対変移可能としたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二次元配向短
繊維強化複合材料の製造方法。（３）磁力発生手段を所
定位置に固定し，成形型を変移させたことを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の二次元配向短繊維強化複合
材料の製造方法。 （４）強磁性体の短繊維が酸化鉄粒子またはメタル粒子
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二
次元配向短繊維強化複合材料の製造方法。 （５）強磁性体の短繊維が強磁性ウイスカまたは強磁性
体で被覆されたウイスカであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の二次元配向強化短繊維強化複合材
料の製造方法。 （６）強磁性体の短繊維が強磁性体で被覆されたセラミ
ツク繊維であり，マトリツクスが樹脂，金属またはセラ
ミツクスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法。 （７）強磁性体の短繊維が強磁性体を被覆された有機繊
維であり，マトリツクスが熱硬化性または熱可塑性樹脂
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の二
次元配向短繊維強化複合材料の製造方法。 （８）強磁性体の短繊維がアスペクト比２０以上１５０
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法。 （９）成形型に超音波振動を加えることにより，繊維の
配向度および体積含有率を上昇させることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の二次元配向短繊維強化複合
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128344A JP2675995B2 (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128344A JP2675995B2 (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63295751A true JPS63295751A (ja) | 1988-12-02 |
| JP2675995B2 JP2675995B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=14982485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62128344A Expired - Lifetime JP2675995B2 (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | 二次元配向短繊維強化複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675995B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0319948A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-29 | Toshio Moro | 磁性不織布およびその製造方法 |
| JP2000191998A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-11 | Polymatech Co Ltd | 熱伝導性接着剤および接着方法ならびに半導体装置 |
| JP2018149750A (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-27 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 繊維強化複合材料の製造方法 |
| JP2022541406A (ja) * | 2019-07-10 | 2022-09-26 | ボストン・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 短繊維フィルム、熱硬化性樹脂を含む複合材料、及び他の複合材料を形成するためのシステム及び方法 |
| US12428587B1 (en) | 2024-09-03 | 2025-09-30 | Boston Materials, Inc. | Liquid metal compositions and methods |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW202346059A (zh) * | 2022-05-19 | 2023-12-01 | 國立高雄科技大學 | 碳纖維回收料之整平裝置及方法 |
Citations (4)
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1987
- 1987-05-27 JP JP62128344A patent/JP2675995B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US12428587B1 (en) | 2024-09-03 | 2025-09-30 | Boston Materials, Inc. | Liquid metal compositions and methods |
Also Published As
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|---|---|
| JP2675995B2 (ja) | 1997-11-12 |
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