JP2000141392A - 高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス成形装置 - Google Patents
高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス成形装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱成形金型から取り出す時に成形品が変形
したり破損せず、また磁性充填材の配向の乱れが生じな
い賦形性の良い加熱冷却成形およびそのための磁場配向
プレス成形装置用成形金型。 【解決手段】 磁性充填材と高分子材料を混合した高分
子複合材料を、加熱機構ならびに冷却機構を備える成形
金型に充填し、磁場雰囲気で加熱冷却成形する。
したり破損せず、また磁性充填材の配向の乱れが生じな
い賦形性の良い加熱冷却成形およびそのための磁場配向
プレス成形装置用成形金型。 【解決手段】 磁性充填材と高分子材料を混合した高分
子複合材料を、加熱機構ならびに冷却機構を備える成形
金型に充填し、磁場雰囲気で加熱冷却成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子複合材料中
に磁性充填材を一定方向に高度に配向させる高熱伝導材
料用の高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス
成形装置用成形金型に関する。
に磁性充填材を一定方向に高度に配向させる高熱伝導材
料用の高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス
成形装置用成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、磁性体粒子と高分子材料から
なる高分子複合材料を磁場雰囲気で加熱成形する方法は
公知である。たとえば、特開昭４９−５１５９３号公報
には、導電性磁性体粉末と絶縁材料の混合物を流動状態
で外部磁場を加えながら硬化させる基本的製法が開示さ
れている。特開昭５３−５３７９６号公報によれば、磁
性線状体をシートの厚み方向に磁場配向させる製法で異
方導電性シートを得ている。特公平４−７４８０４号公
報には、特定粒径の導電性磁性体粒子と絶縁性高分子弾
性体を主成分とする未硬化複合体を磁場処理して架橋さ
せた特定硬度、特定厚さの異方性導電性ゴムシートが開
示されている。
なる高分子複合材料を磁場雰囲気で加熱成形する方法は
公知である。たとえば、特開昭４９−５１５９３号公報
には、導電性磁性体粉末と絶縁材料の混合物を流動状態
で外部磁場を加えながら硬化させる基本的製法が開示さ
れている。特開昭５３−５３７９６号公報によれば、磁
性線状体をシートの厚み方向に磁場配向させる製法で異
方導電性シートを得ている。特公平４−７４８０４号公
報には、特定粒径の導電性磁性体粒子と絶縁性高分子弾
性体を主成分とする未硬化複合体を磁場処理して架橋さ
せた特定硬度、特定厚さの異方性導電性ゴムシートが開
示されている。
【０００３】これら従来の製造方法によって得られる成
形体の用途は、主に異方性導電性部品や感圧導電性部品
が主体であった。また、磁性成分が多いこれらの導電性
磁性粒子と高分子材料の混合物の磁場配向成形方法とし
ては、磁場雰囲気で加熱成形する従来の方法で特に問題
はなかった。
形体の用途は、主に異方性導電性部品や感圧導電性部品
が主体であった。また、磁性成分が多いこれらの導電性
磁性粒子と高分子材料の混合物の磁場配向成形方法とし
ては、磁場雰囲気で加熱成形する従来の方法で特に問題
はなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高い熱伝導
性などの特定の物理的性質を有する繊維状物質に強磁性
体を被覆して磁性充填材として使用する場合は、磁力線
に沿って配向する強磁性体の成分は被覆層のみとなり少
ないので、従来の単純な磁場加熱成形方法では十分に磁
性充填材を配向させることができなかった。
性などの特定の物理的性質を有する繊維状物質に強磁性
体を被覆して磁性充填材として使用する場合は、磁力線
に沿って配向する強磁性体の成分は被覆層のみとなり少
ないので、従来の単純な磁場加熱成形方法では十分に磁
性充填材を配向させることができなかった。
【０００５】マトリックスの高分子材料が熱硬化性樹脂
あるいは熱架橋ゴムの場合には、熱硬化反応後でも高温
では硬化物の弾性率が低いため、加熱成形金型から取り
出す時に成形品が変形したり破損してしまうことがあ
る。一方、マトリックスが熱可塑性高分子の場合には、
磁性充填材との混合物を加熱溶融させた状態で、シリコ
ーンゴムなどと同様に磁場雰囲気で加熱成形しても、加
熱金型から取出す工程で磁場が除去されてしまうので磁
性充填材の配向が乱れてしまい、また賦形性の悪いもの
となる。
あるいは熱架橋ゴムの場合には、熱硬化反応後でも高温
では硬化物の弾性率が低いため、加熱成形金型から取り
出す時に成形品が変形したり破損してしまうことがあ
る。一方、マトリックスが熱可塑性高分子の場合には、
磁性充填材との混合物を加熱溶融させた状態で、シリコ
ーンゴムなどと同様に磁場雰囲気で加熱成形しても、加
熱金型から取出す工程で磁場が除去されてしまうので磁
性充填材の配向が乱れてしまい、また賦形性の悪いもの
となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、磁性充
填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を、加熱機
構ならびに冷却機構を備える成形金型に充填し、磁場雰
囲気で加熱冷却成形するようにした。さらに本発明は、
磁性充填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を磁
場雰囲気で加熱成形する際に、成形金型に冷却機構を備
えた磁場配向プレス成形装置を使用して行うものであ
る。
填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を、加熱機
構ならびに冷却機構を備える成形金型に充填し、磁場雰
囲気で加熱冷却成形するようにした。さらに本発明は、
磁性充填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を磁
場雰囲気で加熱成形する際に、成形金型に冷却機構を備
えた磁場配向プレス成形装置を使用して行うものであ
る。
【０００７】本発明の高分子複合材料の成形方法は、磁
性充填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を、加
熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型に充填し、磁
場雰囲気で加熱および冷却成形するものである。成形金
型に加熱機構に加えて冷却機構も備え、加熱硬化後に冷
却機構を作用させることによって、熱硬化性樹脂あるい
は熱架橋ゴムの場合には熱硬化反応後でも硬化した成形
品の弾性率が大きくなり、成形品の形状保持性が改善さ
れ、取り出し時などに生じる成形品の破損を防ぐことが
できる。
性充填材と高分子材料を混合した高分子複合材料を、加
熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型に充填し、磁
場雰囲気で加熱および冷却成形するものである。成形金
型に加熱機構に加えて冷却機構も備え、加熱硬化後に冷
却機構を作用させることによって、熱硬化性樹脂あるい
は熱架橋ゴムの場合には熱硬化反応後でも硬化した成形
品の弾性率が大きくなり、成形品の形状保持性が改善さ
れ、取り出し時などに生じる成形品の破損を防ぐことが
できる。
【０００８】さらに、加熱硬化時に磁場雰囲気で一定方
向に十分に配向した磁性充填材は、冷却時も磁場雰囲気
におかれるために、最終成形品中でより高度の配向を保
つことができる。一方、マトリックスの高分子材料が熱
可塑性の場合には、磁場雰囲気で熱可塑性高分子を加熱
溶融させて磁性充填材を一定方向に配向させ、かつ、磁
場雰囲気で溶融した熱可塑性高分子中の磁性充填材の配
向を保持した状態で成形金型を冷却して固化させるの
で、賦形性が良好で、磁性充填材がより高度に配向した
成形体を得ることができる。
向に十分に配向した磁性充填材は、冷却時も磁場雰囲気
におかれるために、最終成形品中でより高度の配向を保
つことができる。一方、マトリックスの高分子材料が熱
可塑性の場合には、磁場雰囲気で熱可塑性高分子を加熱
溶融させて磁性充填材を一定方向に配向させ、かつ、磁
場雰囲気で溶融した熱可塑性高分子中の磁性充填材の配
向を保持した状態で成形金型を冷却して固化させるの
で、賦形性が良好で、磁性充填材がより高度に配向した
成形体を得ることができる。
【０００９】磁場雰囲気を発生させる手段としては、永
久磁石による方法あるいは電磁石による公知の方法が適
用できる。磁性充填材の配向方向を決定する磁場の方向
については、Ｎ極とＳ極の引き合う磁場、あるいはＮ極
とＮ極、Ｓ極とＳ極の反発する磁場のいずれかを目的に
応じて選択できる。磁場の強度を表す磁束密度は、５０
０〜１８０００ガウスの範囲が好ましい。５００ガウス
未満では磁性充填材の十分な配向が不可能であり、１８
０００ガウスを越える強い磁束密度を得ることは容易で
はなく経済的にも不利である。
久磁石による方法あるいは電磁石による公知の方法が適
用できる。磁性充填材の配向方向を決定する磁場の方向
については、Ｎ極とＳ極の引き合う磁場、あるいはＮ極
とＮ極、Ｓ極とＳ極の反発する磁場のいずれかを目的に
応じて選択できる。磁場の強度を表す磁束密度は、５０
０〜１８０００ガウスの範囲が好ましい。５００ガウス
未満では磁性充填材の十分な配向が不可能であり、１８
０００ガウスを越える強い磁束密度を得ることは容易で
はなく経済的にも不利である。
【００１０】また、磁場発生手段として永久磁石を使用
する際には、永久磁石を固定する部分と加熱機構ならび
に冷却機構を構成する部分とは、別体でも一体化された
構造でも差し支えない。しかし、一体化してよりコンパ
クトな構成にした方が成形金型内の高分子複合材料へ高
い磁束密度を与えられるので好適である。加熱温度およ
び冷却温度については制御機構を備える方が好ましい。
なお、冷却機構に関しては必ずしも温度制御が必要でな
く、常温まで一斉に冷却する方法を採用してもかまわな
い。
する際には、永久磁石を固定する部分と加熱機構ならび
に冷却機構を構成する部分とは、別体でも一体化された
構造でも差し支えない。しかし、一体化してよりコンパ
クトな構成にした方が成形金型内の高分子複合材料へ高
い磁束密度を与えられるので好適である。加熱温度およ
び冷却温度については制御機構を備える方が好ましい。
なお、冷却機構に関しては必ずしも温度制御が必要でな
く、常温まで一斉に冷却する方法を採用してもかまわな
い。
【００１１】本発明で使用する磁性充填材としては、ニ
ッケル系およびニッケル系合金、鉄系および鉄系合金、
窒化鉄系、フェライト系、バリウムフェライト系、コバ
ルト系合金、マンガン系合金、ネオジウム／鉄／ホウ素
系やサマリウム／コバルト系などの希土類系合金から選
ばれる少なくとも１種の粒子状あるいは繊維状の磁性充
填材が挙げられる。また、他の組成や形状の充填材物質
に、ニッケル系およびニッケル系合金、鉄系および鉄系
合金、窒化鉄系、フェライト系、バリウムフェライト
系、コバルト系合金、マンガン系合金、ネオジウム／鉄
／ホウ素系やサマリウム／コバルト系などの希土類系合
金から選ばれる少なくとも１種の強磁性体を被覆した磁
性充填材を使用できる。
ッケル系およびニッケル系合金、鉄系および鉄系合金、
窒化鉄系、フェライト系、バリウムフェライト系、コバ
ルト系合金、マンガン系合金、ネオジウム／鉄／ホウ素
系やサマリウム／コバルト系などの希土類系合金から選
ばれる少なくとも１種の粒子状あるいは繊維状の磁性充
填材が挙げられる。また、他の組成や形状の充填材物質
に、ニッケル系およびニッケル系合金、鉄系および鉄系
合金、窒化鉄系、フェライト系、バリウムフェライト
系、コバルト系合金、マンガン系合金、ネオジウム／鉄
／ホウ素系やサマリウム／コバルト系などの希土類系合
金から選ばれる少なくとも１種の強磁性体を被覆した磁
性充填材を使用できる。
【００１２】さらに他の組成や形状の充填材物質として
は、熱伝導性、電気伝導性、誘電性、圧電性、焦電性、
熱膨張係数、弾性率などの特定の性質に優れる繊維状物
質が好ましい。具体的には、黒鉛化炭素などの高弾性
率、高熱伝導率、高電気伝導度の繊維状物質、あるい
は、銅、銀、金、白金、アルミニウムなどの高熱伝導
率、高電気伝導度の金属繊維状物質、フッ化ビニリデン
やチタン酸ジルコン酸鉛などの高分子系あるいは無機系
の強誘電性繊維状物質、焦電性繊維状物質が挙げられ
る。これらの特定の性質に優れる繊維状物質に強磁性体
を被覆し、本発明の成形方法によって特定の性質が優れ
た異方性を有する成形品を得ることができる。
は、熱伝導性、電気伝導性、誘電性、圧電性、焦電性、
熱膨張係数、弾性率などの特定の性質に優れる繊維状物
質が好ましい。具体的には、黒鉛化炭素などの高弾性
率、高熱伝導率、高電気伝導度の繊維状物質、あるい
は、銅、銀、金、白金、アルミニウムなどの高熱伝導
率、高電気伝導度の金属繊維状物質、フッ化ビニリデン
やチタン酸ジルコン酸鉛などの高分子系あるいは無機系
の強誘電性繊維状物質、焦電性繊維状物質が挙げられ
る。これらの特定の性質に優れる繊維状物質に強磁性体
を被覆し、本発明の成形方法によって特定の性質が優れ
た異方性を有する成形品を得ることができる。
【００１３】繊維状物質に強磁性体を被覆する方法とし
ては、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着やスパ
ッタリングなどによる物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗
装、浸漬などの公知の方法が利用できる。被覆する強磁
性体の膜厚については限定するものではないけれども、
０.０１μm〜５μmの範囲が好ましい。０.０１μmより
も薄いと強磁性体を被覆した磁性充填材を配向させる場
合に磁性が不十分なために磁場配向しにくい。５μmを
越えると磁力線に沿って配向しやすくなるけれども、特
定の性質の異方性の発現程度が少なくなるので好ましく
ない。さらに好ましい強磁性体の膜厚は、０.０５μm〜
２μmの範囲である。
ては、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着やスパ
ッタリングなどによる物理的蒸着法、化学的蒸着法、塗
装、浸漬などの公知の方法が利用できる。被覆する強磁
性体の膜厚については限定するものではないけれども、
０.０１μm〜５μmの範囲が好ましい。０.０１μmより
も薄いと強磁性体を被覆した磁性充填材を配向させる場
合に磁性が不十分なために磁場配向しにくい。５μmを
越えると磁力線に沿って配向しやすくなるけれども、特
定の性質の異方性の発現程度が少なくなるので好ましく
ない。さらに好ましい強磁性体の膜厚は、０.０５μm〜
２μmの範囲である。
【００１４】高分子複合材料中の磁性充填材とマトリッ
クスの高分子材料との濃度については特定するものでは
ないけれども、高分子複合材料中の磁性充填材が３〜９
７重量％、高分子材料が９７〜３重量％の範囲であるこ
とが好ましい。磁性充填材の濃度が３重量％未満の場合
は磁性充填材の所望の特性を発揮するのに不十分であ
る。一方、磁性充填材の濃度が９７重量％を越えると、
複合材料としての粘度が大きくなって磁場雰囲気での磁
性充填材の配向が不十分になる。
クスの高分子材料との濃度については特定するものでは
ないけれども、高分子複合材料中の磁性充填材が３〜９
７重量％、高分子材料が９７〜３重量％の範囲であるこ
とが好ましい。磁性充填材の濃度が３重量％未満の場合
は磁性充填材の所望の特性を発揮するのに不十分であ
る。一方、磁性充填材の濃度が９７重量％を越えると、
複合材料としての粘度が大きくなって磁場雰囲気での磁
性充填材の配向が不十分になる。
【００１５】本発明で使用するマトリックスの高分子材
料は特定するものではない。目的とする成形品の硬さや
機械的強度、耐熱性、電気的特性、耐久性、信頼性など
の要求性能に応じて選択できる。熱可塑性の高分子材料
としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプ
ロピレン共重合体などのエチレンαオレフィン共重合
体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合
体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポ
リフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等の
フッ素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンアクリロ
ニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテ
ルおよび変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族および芳香族ポリアミ
ド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル
酸およびそのメチルエステルなどのポリメタクリル酸エ
ステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサ
ルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、
ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノ
マー等の熱可塑性樹脂、スチレンブタジエンまたはスチ
レンイソプレンブロック共重合体とその水添ポリマーお
よびスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱
可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマ
ー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタ
ン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラ
ストマー等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
料は特定するものではない。目的とする成形品の硬さや
機械的強度、耐熱性、電気的特性、耐久性、信頼性など
の要求性能に応じて選択できる。熱可塑性の高分子材料
としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプ
ロピレン共重合体などのエチレンαオレフィン共重合
体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合
体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポ
リフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等の
フッ素系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンアクリロ
ニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテ
ルおよび変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族および芳香族ポリアミ
ド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル
酸およびそのメチルエステルなどのポリメタクリル酸エ
ステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサ
ルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、
ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノ
マー等の熱可塑性樹脂、スチレンブタジエンまたはスチ
レンイソプレンブロック共重合体とその水添ポリマーお
よびスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱
可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマ
ー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタ
ン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラ
ストマー等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００１６】熱硬化性高分子材料としては、天然ゴム、
ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン
共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロ
プレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチ
レン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴムおよ
びハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴム等の架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジ
アリルフタレート樹脂等が挙げられる。また、これらの
高分子材料から選択される複数の高分子材料からなるポ
リマーアロイを使用したり公知の可塑剤や安定剤などの
添加剤を配合しても差し支えない。
ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエン
共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロ
プレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチ
レン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴムおよ
びハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴム等の架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジ
アリルフタレート樹脂等が挙げられる。また、これらの
高分子材料から選択される複数の高分子材料からなるポ
リマーアロイを使用したり公知の可塑剤や安定剤などの
添加剤を配合しても差し支えない。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、磁性充填材と高分子材
料からなる高分子複合材料中の磁性充填材を一定方向
に，より高度に配向させる高分子複合材料の成形方法お
よび磁場配向プレス成形装置用成形金型である。本発明
で使用する磁場配向プレス成形装置の例を図１に示す。
磁場配向プレス成形装置は、成形金型１の両側に永久磁
石ユニット２を配置し、さらに冷却ユニット３、加熱板
４を配置して、加圧装置５でプレス成形する。成形金型
１は温度制御装置を備える加熱板４と冷却ユニット３に
よって加熱温度および冷却温度を制御することができ
る。
料からなる高分子複合材料中の磁性充填材を一定方向
に，より高度に配向させる高分子複合材料の成形方法お
よび磁場配向プレス成形装置用成形金型である。本発明
で使用する磁場配向プレス成形装置の例を図１に示す。
磁場配向プレス成形装置は、成形金型１の両側に永久磁
石ユニット２を配置し、さらに冷却ユニット３、加熱板
４を配置して、加圧装置５でプレス成形する。成形金型
１は温度制御装置を備える加熱板４と冷却ユニット３に
よって加熱温度および冷却温度を制御することができ
る。
【００１８】磁性充填材としてニッケルを無電解メッキ
法で被覆した炭素繊維２０重量％と、高分子材料として
熱可塑性エラストマー８０重量％を混合した高分子複合
材料を、図１に示す磁場配向プレス成形装置の加熱機構
ならびに冷却機構を備える成形金型１に入れ、磁場雰囲
気で３２０℃で加熱溶融させる。さらに同一の磁場雰囲
気で図３に示す冷却ユニットの冷媒配管６に冷却水を流
して室温まで冷却させてからシート状の成形品Ａを取り
出した。磁石のＳ極とＮ極とが引き合うような構成で
は、磁性充填材１３は図７に示すようにシートＡの厚さ
方向に配向し、Ｓ極とＳ極、あるいはＮ極とＮ極のよう
に反発する磁場の構成では磁性充填材１３は、図８に示
すように成形したシートの面内方向に配向する。
法で被覆した炭素繊維２０重量％と、高分子材料として
熱可塑性エラストマー８０重量％を混合した高分子複合
材料を、図１に示す磁場配向プレス成形装置の加熱機構
ならびに冷却機構を備える成形金型１に入れ、磁場雰囲
気で３２０℃で加熱溶融させる。さらに同一の磁場雰囲
気で図３に示す冷却ユニットの冷媒配管６に冷却水を流
して室温まで冷却させてからシート状の成形品Ａを取り
出した。磁石のＳ極とＮ極とが引き合うような構成で
は、磁性充填材１３は図７に示すようにシートＡの厚さ
方向に配向し、Ｓ極とＳ極、あるいはＮ極とＮ極のよう
に反発する磁場の構成では磁性充填材１３は、図８に示
すように成形したシートの面内方向に配向する。
【００１９】図４に、本発明の磁場配向プレス成形装置
用成形金型を示す。この磁場配向プレス成形装置では、
永久磁石を内蔵する加熱冷却ユニット８を使用してお
り、図５に示す加熱ヒーター部９と冷却温度を制御する
冷媒配管６および永久磁石１０を一体化したコンパクト
な構造としてある。このように一体化してコンパクトな
構成にすることによって成形金型内の高分子複合材料へ
強い磁場を与えることが可能になる。図６には磁場発生
手段として電磁石１１を使用した本発明の磁場配向プレ
ス成形装置用成形金型の例を示してある。
用成形金型を示す。この磁場配向プレス成形装置では、
永久磁石を内蔵する加熱冷却ユニット８を使用してお
り、図５に示す加熱ヒーター部９と冷却温度を制御する
冷媒配管６および永久磁石１０を一体化したコンパクト
な構造としてある。このように一体化してコンパクトな
構成にすることによって成形金型内の高分子複合材料へ
強い磁場を与えることが可能になる。図６には磁場発生
手段として電磁石１１を使用した本発明の磁場配向プレ
ス成形装置用成形金型の例を示してある。
【００２０】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明する。
く説明する。
【実施例１】磁性充填材としてニッケルを０.３μmの厚
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４９
直径１３μm、長さ１００μm）５重量％と、高分子材
料としてスチレン系熱可塑性エラストマー（三菱化学製
ラバロンＴ３２０Ｃ）９５重量％からなる混合物を単
軸押出機で溶融混合してペレット化した。このペレット
をＴダイで押出成形して厚さ２.０５mmのシート状物を
得た。
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４９
直径１３μm、長さ１００μm）５重量％と、高分子材
料としてスチレン系熱可塑性エラストマー（三菱化学製
ラバロンＴ３２０Ｃ）９５重量％からなる混合物を単
軸押出機で溶融混合してペレット化した。このペレット
をＴダイで押出成形して厚さ２.０５mmのシート状物を
得た。
【００２１】図１に示す本発明の磁場配向プレス成形装
置の加熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型１に、
厚さ２.０５mmのシート状物を充填し、磁束密度５００
０ガウスのＳ極とＮ極の引き合うサマリウムコバルト系
永久磁石を内蔵するユニットの間に挟んで加圧し、３２
０℃で５分間、加熱溶融させた。その後、同一の加圧お
よび磁場雰囲気下で１５分間で室温まで冷却させた。得
られた厚さ２mmの磁性充填材とスチレン系熱可塑性エラ
ストマーからなる高分子複合材料のシート状成形品は、
厚さが均一で反りが無かった。光学顕微鏡で観察する
と、ニッケルを被覆した炭素繊維が厚さ方向に高度に配
向していた。
置の加熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型１に、
厚さ２.０５mmのシート状物を充填し、磁束密度５００
０ガウスのＳ極とＮ極の引き合うサマリウムコバルト系
永久磁石を内蔵するユニットの間に挟んで加圧し、３２
０℃で５分間、加熱溶融させた。その後、同一の加圧お
よび磁場雰囲気下で１５分間で室温まで冷却させた。得
られた厚さ２mmの磁性充填材とスチレン系熱可塑性エラ
ストマーからなる高分子複合材料のシート状成形品は、
厚さが均一で反りが無かった。光学顕微鏡で観察する
と、ニッケルを被覆した炭素繊維が厚さ方向に高度に配
向していた。
【００２２】
【実施例２】磁性充填材としてニッケルを０.３μmの厚
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４
９）３０重量％と、高分子材料として熱硬化型１液性エ
ポキシ樹脂（株式会社スリーボンド製 ＴＢ２２８０
Ｃ）７０重量％を混合して脱泡した液状の高分子複合材
料を、図４に示す本発明の磁場配向プレス成形装置の加
熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型１に充填し、
磁束密度５０００ガウスのＳ極とＮ極の引き合うサマリ
ウムコバルト系永久磁石を内蔵するユニットの間に挟ん
で加圧し、１５０℃で３０分間、加熱硬化させた。硬化
後は同一の加圧および磁場雰囲気下で１０分間で室温ま
で冷却させた。得られた厚さ１mmの磁性充填材とエポキ
シ樹脂からなるシート状成形品は、厚さが均一で反りは
無かった。光学顕微鏡観察によればニッケルを被覆した
炭素繊維が厚さ方向に高度に配向していた。シートの厚
さ方向の２端子抵抗値は１.２Ω、熱伝導率は０.６Ｗ／
ｍＫであった。
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４
９）３０重量％と、高分子材料として熱硬化型１液性エ
ポキシ樹脂（株式会社スリーボンド製 ＴＢ２２８０
Ｃ）７０重量％を混合して脱泡した液状の高分子複合材
料を、図４に示す本発明の磁場配向プレス成形装置の加
熱機構ならびに冷却機構を備える成形金型１に充填し、
磁束密度５０００ガウスのＳ極とＮ極の引き合うサマリ
ウムコバルト系永久磁石を内蔵するユニットの間に挟ん
で加圧し、１５０℃で３０分間、加熱硬化させた。硬化
後は同一の加圧および磁場雰囲気下で１０分間で室温ま
で冷却させた。得られた厚さ１mmの磁性充填材とエポキ
シ樹脂からなるシート状成形品は、厚さが均一で反りは
無かった。光学顕微鏡観察によればニッケルを被覆した
炭素繊維が厚さ方向に高度に配向していた。シートの厚
さ方向の２端子抵抗値は１.２Ω、熱伝導率は０.６Ｗ／
ｍＫであった。
【００２３】
【比較例１】磁性充填材としてニッケルを０.３μmの厚
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４９
直径１３μm、長さ１００μm）５重量％と、高分子材
料としてスチレン系熱可塑性エラストマー（三菱化学製
ラバロンＴ３２０Ｃ）９５重量％からなる混合物を単
軸押出機で溶融混合してペレットを得た。このペレット
をＴダイで押出成形して厚さ２.０５mmのシート状物を
得た。
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４９
直径１３μm、長さ１００μm）５重量％と、高分子材
料としてスチレン系熱可塑性エラストマー（三菱化学製
ラバロンＴ３２０Ｃ）９５重量％からなる混合物を単
軸押出機で溶融混合してペレットを得た。このペレット
をＴダイで押出成形して厚さ２.０５mmのシート状物を
得た。
【００２４】冷却機構を備えない従来の磁場配向プレス
成形装置の成形金型に、厚さ２.０５mmのシート状物を
充填して、磁束密度５０００ガウスのＳ極とＮ極の引き
合うサマリウムコバルト系永久磁石を内蔵するユニット
の間に挟んで加圧し、３２０℃で５分間、加熱溶融させ
た。加熱溶融させた複合材料を含む成形金型を装置から
取り出し、外部の圧力および磁場の無い雰囲気で室温ま
で冷却した。得られた厚さ２mmの磁性充填材とスチレン
系熱可塑性エラストマーからなるシート状成形品は、反
りや厚さむらは無かったけれども、光学顕微鏡で観察す
るとニッケルを被覆した炭素繊維の厚さ方向の配向は不
十分であった。
成形装置の成形金型に、厚さ２.０５mmのシート状物を
充填して、磁束密度５０００ガウスのＳ極とＮ極の引き
合うサマリウムコバルト系永久磁石を内蔵するユニット
の間に挟んで加圧し、３２０℃で５分間、加熱溶融させ
た。加熱溶融させた複合材料を含む成形金型を装置から
取り出し、外部の圧力および磁場の無い雰囲気で室温ま
で冷却した。得られた厚さ２mmの磁性充填材とスチレン
系熱可塑性エラストマーからなるシート状成形品は、反
りや厚さむらは無かったけれども、光学顕微鏡で観察す
るとニッケルを被覆した炭素繊維の厚さ方向の配向は不
十分であった。
【００２５】
【比較例２】磁性充填材としてニッケルを０.３μmの厚
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４
９）３０重量％と、高分子材料として熱硬化型１液性エ
ポキシ樹脂（株式会社スリーボンド製 ＴＢ２２８０
Ｃ）７０重量％を混合して脱泡した液状の高分子複合材
料を、冷却機構を備えない従来の磁場配向プレス成形装
置の成形金型に充填し、磁束密度５０００ガウスのＳ極
とＮ極の引き合うサマリウムコバルト系永久磁石を内蔵
するユニットの間に挟んで加圧し、１５０℃で３０分
間、加熱硬化させて数分後に取り出した。厚さ１mmの磁
性充填材とエポキシ樹脂からなるシート状成形品は、取
り出し時にかかった応力で変形し反っていた。また、光
学顕微鏡観察によればニッケルを被覆した炭素繊維の厚
さ方向の配向は不十分であった。シートの厚さ方向の２
端子抵抗値は２４Ω、熱伝導率は０.２Ｗ／ｍＫであっ
た。
さで被覆した炭素繊維（大阪ガス株式会社製 Ｓ２４
９）３０重量％と、高分子材料として熱硬化型１液性エ
ポキシ樹脂（株式会社スリーボンド製 ＴＢ２２８０
Ｃ）７０重量％を混合して脱泡した液状の高分子複合材
料を、冷却機構を備えない従来の磁場配向プレス成形装
置の成形金型に充填し、磁束密度５０００ガウスのＳ極
とＮ極の引き合うサマリウムコバルト系永久磁石を内蔵
するユニットの間に挟んで加圧し、１５０℃で３０分
間、加熱硬化させて数分後に取り出した。厚さ１mmの磁
性充填材とエポキシ樹脂からなるシート状成形品は、取
り出し時にかかった応力で変形し反っていた。また、光
学顕微鏡観察によればニッケルを被覆した炭素繊維の厚
さ方向の配向は不十分であった。シートの厚さ方向の２
端子抵抗値は２４Ω、熱伝導率は０.２Ｗ／ｍＫであっ
た。
【００２６】従来の装置と成形方法による比較例１は、
磁性被覆した炭素繊維と熱可塑性エラストマーからなる
高分子複合材料を磁場雰囲気で加圧加熱成形した後に、
磁場の無い状態で冷却したものであり、磁性充填材の配
向が不十分である。同様に比較例２はマトリックスが熱
硬化性エポキシ樹脂の場合で、磁性充填材の配向が不十
分であるとともに成形後に取り出したシートは変形して
いた。実施例１、実施例２の本発明の成形方法および磁
場配向プレス成形装置用成形金型によれば、厚さが均一
で反りが無くて賦形性に優れた成形品を得ることができ
る。また、磁性充填材が高度に配向しているために、導
電性や熱伝導性など特定の異方性成形体が得られた。
磁性被覆した炭素繊維と熱可塑性エラストマーからなる
高分子複合材料を磁場雰囲気で加圧加熱成形した後に、
磁場の無い状態で冷却したものであり、磁性充填材の配
向が不十分である。同様に比較例２はマトリックスが熱
硬化性エポキシ樹脂の場合で、磁性充填材の配向が不十
分であるとともに成形後に取り出したシートは変形して
いた。実施例１、実施例２の本発明の成形方法および磁
場配向プレス成形装置用成形金型によれば、厚さが均一
で反りが無くて賦形性に優れた成形品を得ることができ
る。また、磁性充填材が高度に配向しているために、導
電性や熱伝導性など特定の異方性成形体が得られた。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明の高分子複合材料
の成形方法および磁場配向プレス成形装置用金型は、反
りや厚さのむらが無く、賦形性が良好で、かつ、磁性充
填材が高度に配向した実用的で有用な異方性導電性材料
や異方性熱伝導性材料などの成形品を得ることができ
る。また、本発明の成形方法および磁場配向プレス成形
装置用成形金型は、射出成形、トランスファー成形、押
出成形、ブロー成形、回転成形等の成形方法および装置
に応用し様々な形状の成形品を提供することも可能であ
る。
の成形方法および磁場配向プレス成形装置用金型は、反
りや厚さのむらが無く、賦形性が良好で、かつ、磁性充
填材が高度に配向した実用的で有用な異方性導電性材料
や異方性熱伝導性材料などの成形品を得ることができ
る。また、本発明の成形方法および磁場配向プレス成形
装置用成形金型は、射出成形、トランスファー成形、押
出成形、ブロー成形、回転成形等の成形方法および装置
に応用し様々な形状の成形品を提供することも可能であ
る。
【図１】本発明で使用する磁場配向プレス成形装置の例
【図２】本発明の磁場配向プレス成形装置用成形金型の
冷却ユニットの例
冷却ユニットの例
【図３】本発明の磁場配向プレス成形装置用成形金型の
冷却ユニットの例
冷却ユニットの例
【図４】本発明で使用する磁場配向プレス成形装置の例
【図５】本発明の磁場配向成形装置用成形金型の永久磁
石付き加熱冷却ユニットの例
石付き加熱冷却ユニットの例
【図６】本発明の磁場配向プレス成形装置の例
【図７】本発明の成形方法で製造した成形品の例
【図８】本発明の成形方法で製造した成形品の例
【図９】本発明の成形方法で製造した成形品の例
１ 成形金型 ２ 永久磁石ユニット ３ 冷却ユニット ４ 加熱板 ５ 加圧ユニット ６ 冷媒配管 ７ 冷却媒体入出力口 ８ 永久磁石付き加熱冷却ユニット ９ 加熱ヒーター部 １０ 永久磁石 １１ 電磁石 １２ 加熱冷却ユニット １３ 配向した磁性充填材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１１月２４日（１９９８．１１．
２４）
２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 高分子複合材料の成形方法
および磁場配向プレス成形装置用成形金型
および磁場配向プレス成形装置用成形金型
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】磁性充填材としてニッケルを無電解メッキ
法で被覆した炭素繊維２０重量％と、高分子材料として
熱可塑性エラストマー８０重量％を混合した高分子複合
材料を、図１に示す磁場配向プレス成形装置の加熱機構
ならびに冷却機構を備える成形金型１に入れ、磁場雰囲
気で３２０℃で加熱溶融させる。さらに同一の磁場雰囲
気で図３に示す冷却ユニットの冷媒配管６に冷却水を流
して室温まで冷却させてからシート状の成形品を取り出
した。磁石のＳ極とＮ極とが引き合うような構成では、
磁性充填材１３は図７に示すようにシートの厚さ方向に
配向し、Ｓ極とＳ極、あるいはＮ極とＮ極のように反発
する磁場の構成では磁性充填材１３は、図８に示すよう
に成形したシートの面内方向に配向する。
法で被覆した炭素繊維２０重量％と、高分子材料として
熱可塑性エラストマー８０重量％を混合した高分子複合
材料を、図１に示す磁場配向プレス成形装置の加熱機構
ならびに冷却機構を備える成形金型１に入れ、磁場雰囲
気で３２０℃で加熱溶融させる。さらに同一の磁場雰囲
気で図３に示す冷却ユニットの冷媒配管６に冷却水を流
して室温まで冷却させてからシート状の成形品を取り出
した。磁石のＳ極とＮ極とが引き合うような構成では、
磁性充填材１３は図７に示すようにシートの厚さ方向に
配向し、Ｓ極とＳ極、あるいはＮ極とＮ極のように反発
する磁場の構成では磁性充填材１３は、図８に示すよう
に成形したシートの面内方向に配向する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｂ２９Ｋ 105:16 505:00 Ｆターム(参考） 4F202 AB11 AD03 AD19 AM29 AR06 AR12 AR15 CA09 CB01 CD27 CN01 CN05 CN21 CS10 4F204 AB11 AD03 AD19 AM29 AR06 AR12 AR15 FA01 FB01 FF06 FF21 FN11 FN15 FQ01 FQ15 4J002 AC011 AC031 AC061 AC071 AC081 AC091 AC111 BB031 BB051 BB121 BB151 BB171 BB221 BB241 BC031 BC061 BD041 BD141 BE031 BE061 BF031 BG041 BG101 BN151 CC031 CD001 CF061 CF071 CG001 CH091 CL001 CM041 CN011 CN031 CP031 DC006 DE116 FA046 FB076 FD016 FD116 GQ00
Claims (7)
- 【請求項１】 磁性充填材と高分子材料を混合した高分
子複合材料を、磁場配向プレス成形装置の成形金型に充
填し、磁場雰囲気で加熱した後、同様に磁場雰囲気で冷
却成形することを特徴とする高分子複合材料の成形方
法。 - 【請求項２】 高分子複合材料が、磁性充填材３〜９７
重量％および高分子材料９７〜３重量％の混合割合であ
ることを特徴とする請求項１に記載の高分子複合材料の
成形方法。。 - 【請求項３】 磁性充填材が、繊維状物質に強磁性体を
被覆してなることを特徴とする請求項１あるいは２に記
載の高分子複合材料の成形方法。 - 【請求項４】 強磁性体の膜厚が、０.０１μm〜５μm
の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の高分子
複合材料の成形方法。 - 【請求項５】 冷却が、磁場配向プレス成形装置の成形
金型に備えた冷却機構により行なわれることを特徴とす
る請求項１から４のいずれか１に記載の高分子複合材料
の成形方法。 - 【請求項６】 成形金型が加熱温度および冷却温度の制
御機構を備えていることを特徴とする請求項５に記載の
高分子複合材料の成形方法。 - 【請求項７】 加熱冷却機構および永久磁石を内蔵する
ことを特徴とする請求項１から６のうちの１に記載の成
形方法に使用する磁場配向プレス成形装置用成形金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31821698A JP2000141392A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31821698A JP2000141392A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス成形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000141392A true JP2000141392A (ja) | 2000-05-23 |
Family
ID=18096740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31821698A Pending JP2000141392A (ja) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | 高分子複合材料の成形方法および磁場配向プレス成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000141392A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002273741A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Polymatech Co Ltd | カーボンナノチューブ複合成形体及びその製造方法 |
| JP2004074775A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-03-11 | Nagase Integrex Co Ltd | 転写装置 |
| CN101920562A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-22 | 国营江北机械厂 | 酚醛树脂基复杂型面产品净尺寸模压成型方法 |
| US8066498B2 (en) | 2005-09-29 | 2011-11-29 | Tdk Corporation | Magnetic field molding device, method for producing ferrite magnet, and die |
| JP2013203020A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Toho Tenax Co Ltd | 複合材料成形品の製造方法 |
| WO2014140982A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | Functionally graded polymer articles and methods of making same |
| CN106243767A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 南通怡达运动用品有限公司 | 一种瑜伽球用复合材料及其制备方法 |
-
1998
- 1998-11-09 JP JP31821698A patent/JP2000141392A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2014140982A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Sabic Innovative Plastics Ip B.V. | Functionally graded polymer articles and methods of making same |
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| US9731456B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-08-15 | Sabic Global Technologies B.V. | Method of manufacturing a functionally graded article |
| CN106243767A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 南通怡达运动用品有限公司 | 一种瑜伽球用复合材料及其制备方法 |
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