JP2015093012A - 複合板とその製造方法 - Google Patents

複合板とその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015093012A
JP2015093012A JP2013233450A JP2013233450A JP2015093012A JP 2015093012 A JP2015093012 A JP 2015093012A JP 2013233450 A JP2013233450 A JP 2013233450A JP 2013233450 A JP2013233450 A JP 2013233450A JP 2015093012 A JP2015093012 A JP 2015093012A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
composite plate
carbon powder
base material
crystalline carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013233450A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6358795B2 (ja
Inventor
俊樹 大野
Toshiki Ono
俊樹 大野
厚則 佐竹
Atsunori Satake
厚則 佐竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Pencil Co Ltd filed Critical Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority to JP2013233450A priority Critical patent/JP6358795B2/ja
Publication of JP2015093012A publication Critical patent/JP2015093012A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6358795B2 publication Critical patent/JP6358795B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

【課題】音響整合層または放熱部材として有用な複合板とその製造方法を提供する。【解決手段】樹脂に黒鉛粒子および/または炭素繊維を均一に分散させ、押出成形機にて棒状に成形して黒鉛粒子および/または炭素繊維を配向させ、加熱硬化させ、非酸化性雰囲気中で焼成・炭素化し、所要の長さに切断する。または、硬化前に磁場を印加して黒鉛粒子および/または炭素繊維を厚み方向に配向させる。または、シャープ芯を複数本束ねて隙間に樹脂を注入し、硬化させる。【選択図】図1

Description

本発明は、複合板とその製造方法、特に、超音波診断装置において振動子からの波の反射を抑え測定対象層へ通過させる音響整合層または電子部品の放熱のための放熱部材として好適な複合板とその製造方法に関する。
超音波診断装置において、振動子として用いられるPZTの音響インピーダンスは約35Mrayl(メガレイル)であるのに対して、測定対象となる人体の音響インピーダンスは1〜2Mraylと著しく異なっている。そのため、振動子と測定対象の中間的な音響インピーダンス値を有する整合層を介在させて超音波を効率よく透過させる必要がある。
下記特許文献1には、整合層として音響インピーダンスが1.7〜1.8程度のポリメチルペンテンを用いることが記載されている。
特許文献2には、エポキシ樹脂のマトリクス中に、4.0g/cc以下の密度を有する軽粒子と4.0g/ccを超える密度を有する重粒子とを分散させて3.0メガレイルから約7.0メガレイルの間の音響インピーダンスを有する整合層108を得ること、及び、エポキシ樹脂のマトリクス中に、ミクロンサイズの粒子とナノサイズの粒子とを分散させて約7.0メガレイルから約14.0メガレイルの間の音響インピーダンスを有する整合層110を得ることが記載されている。
特開2013−34138号公報 特開2013−81241号公報
本発明の目的は、超音波診断装置における音響整合層としての使用に適した新規な複合板とその製造方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、電子部品の放熱のための放熱部材としての使用にも適した複合板とその製造方法を提供することにある。
本発明によれば、板状の母材と、前記母材中に分散し、板面に垂直な方向に配向した結晶性炭素粉とを含む複合板が提供される。
前記母材はアモルファス炭素を含む。
或いはまた、前記母材は硬化後の樹脂を含む。
前記結晶性炭素粉は前記母材中に均一に分散していることが好ましい。
前述の複合板は、樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ、前記結晶性炭素粉が均一に分散した樹脂を押出成形機にて棒状に成形し、前記成形物を加熱して樹脂を硬化させ、前記成形物を樹脂の硬化前または硬化後において所要の長さに切断して所要の厚みの板とすることを含む方法により製造される。
前記樹脂は炭素含有樹脂であり、前記樹脂が硬化された成形物を前記切断の前または切断の後において非酸化性雰囲気中で焼成・炭素化することをさらに含むことが好ましい。
前述の複合板は、樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ、前記結晶性炭素粉が均一に分散した樹脂に型内で厚み方向に磁場を印加し、磁場を印加した樹脂を硬化させることを含む方法によっても製造される。
前記樹脂は炭素含有樹脂であり、前記硬化後において、非酸化性雰囲気中で樹脂を焼成・炭素化することをさらに含むことが好ましい。
前述の複合板は、アモルファス炭素または硬化した樹脂の棒状の母材と、該母材の軸方向に配向し母材中に均一に分散した結晶性炭素粉とを含む軸材を複数本束ね、前記束ねられた軸材の隙間に樹脂を注入して軸材を相互に接着し、前記隙間に注入された樹脂を硬化させることを含む方法によっても製造される。
前記軸材は、樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ押出成形機にて棒状に成形し非酸化性雰囲気中で焼成しまたは非焼成の軸材、鉛筆芯またはシャープ芯を含む。なお、鉛筆芯やシャープ芯は、樹脂に黒鉛を混合して均一に分散させ押出成形機で細線状に成形した後、熱処理して樹脂を炭素化したものである。
軸材の並べ方は、最密充填が望ましいが、一定の間隔を置いても良い。
前述の結晶性炭素粉は、例えば、黒鉛粒子および/または炭素繊維である。
実施例1において得られた複合板の厚み方向の断面の顕微鏡写真である。 実施例1において得られた複合板の板面方向の断面の顕微鏡写真である。 厚み方向に磁場を印加しない比較例2において得られた複合板の厚み方向の断面の顕微鏡写真である。 厚み方向に磁場が印加される実施例2において得られた複合板の厚み方向の断面の顕微鏡写真である。 軸材の接着による実施例3において得られた複合板の断面の写真である。
押出成形による配向
<実施例1>
塩化ビニル樹脂30部、フラン樹脂30部、天然鱗状黒鉛(平均粒子径5μm)20部、およびピッチ系黒鉛質炭素繊維(日本グラファイトファイバー製 HC600−15M、平均直径7μm、平均長さ150μm)20部に、可塑剤としてジアリルフタレートモノマーを添加して、ヘンシェルミキサーで分散させた後、3本ロールにて混練し、ペレタイザーにてペレット化し成形用組成物を得た。
この成形用組成物を、口径20mmのダイスを装着した押出成形機にて棒状に成形して炭素繊維を押出方向に配向させ、180℃のエアオーブン中で3時間処理して炭素前駆体とした。その後窒素ガス中で毎時15℃で昇温し、1000℃で3時間保持して焼成・炭素化し、φ17mmの軸材を得た。得られた軸材の軸方向(すなわち、後述するように厚み方向)の音速を超音波プローブを使用した水浸法により測定し、密度を測定し、音速と密度から音響インピーダンスを(音速)×(密度)により計算した。結果を表1に示す。また、軸方向(厚み方向)および軸に垂直な面の方向(すなわち、後述するように板面方向)の断面の顕微鏡写真をそれぞれ図1および図2に示す。
得られた軸材を、焼成・炭素化の前または焼成・炭素化の後において所要の長さに切断することで、所要の厚みを有する複合板が得られる。この場合に、切断前の軸材の軸方向は切断後の複合板の「厚み方向」に相当し、軸に垂直な面の方向は複合板の「板面方向」に相当する。
<比較例1>
実施例1で得られた成形用組成物を、口径2.0mmのシート用ダイスを装着した押出成形機にてシート状に成形して炭素繊維を押出方向に配向させ、180℃のエアオーブン中で3時間処理し炭素前駆体とした。その後窒素ガス中で毎時15℃で昇温し、1000℃で3時間保持して焼成・炭素化し、1.5mm厚のシート材を得た。得られたシート材の厚み方向の音速を実施例1と同様にして測定し、密度を測定し、音速と密度から音響インピーダンスを(音速)×(密度)により計算した。結果を表1に示す。
図1および図2からわかるように、実施例1で得られる複合板において、黒鉛粒子および炭素繊維が複合板の厚み方向に配向しており、そのため、表1に示すように、音速の値が向上し、11.6Mraylという高い音響インピーダンス値が得られている。また、樹脂を焼成する前においても黒鉛粒子および炭素繊維が焼成後と同じ方向に配向していると考えられるので、焼成前の、硬化した樹脂を母材とする複合板も、音響整合層として有用であることが理解される。
磁場による配向
<実施例2>
フラン樹脂90部および薄片状黒鉛(日本黒鉛製UP−5N平均粒子径5μまたは日本国黒鉛製UP−20N平均粒子径20μ)10部に、硬化剤としてp−トルエンスルフォン酸3部とメタノール液3部を添加して、高速ホモミキサーを用いて室温化において充分撹拌しながら減圧脱泡操作を施したものを用意した。
この溶液を厚み2mmの型枠に流し込み、YS型可変式電磁石(玉川製作所製)にて1テスラの磁場を厚み方向に印加後に加熱硬化し、180℃のエアオーブン中で3時間処理し炭素前駆体とした。その後窒素ガス中で毎時15℃で昇温し、1400℃で3時間保持し、1.5mm厚のシート材を得た。
得られたシート材について、実施例1と同様に音速と密度を測定して音響インピーダンスの値を算出し、さらに、NETZSCH社製レーザーフラッシュ熱物性測定装置LFA457にて厚み方向の熱伝導率を測定した。結果を表2に示す。また、平均粒子径5μmの黒鉛を用いたものについて、厚み方向の断面の顕微鏡写真を図4に示す。
<比較例2>
実施例2と同様な工程で、ただし磁場を印加することなく、1.5mm厚のシート材を得た。結果を表2に示す。また、平均粒子径5μmの黒鉛を用いたものについて、厚み方向の断面の顕微鏡写真を図3に示す。
図3および図4からわかるように、樹脂の硬化前に厚み方向に磁場を印加することで、黒鉛粒子が厚み方向に配向し、そのため、表2に示すように、音響インピーダンスの値が向上する。黒鉛の熱伝導率の異方性により、熱伝導率の値も向上するので、放熱部材としても有用である。また、樹脂を焼成する前においても黒鉛粒子が焼成後と同じ方向に配向していると考えられるので、焼成前の、硬化した樹脂を母材とする複合板も、音響整合層および放熱部材として有用であることが理解される。
黒鉛に代えて炭素繊維を用いても磁場を厚み方向に印加することにより炭素繊維が厚み方向に配向することが確認されている。
軸材の接着
<実施例3>
φ0.5のシャープ芯(uni Nano Dia 0.5mm HB)を束ね、その隙間に、フラン樹脂100部に硬化剤としてp−トルエンスルフォン酸3部とメタノール液3部を添加して高速ホモミキサーを用いて室温化において充分撹拌したものを注入し、減圧脱泡操作で脱気し、加熱硬化後、180℃のエアオーブン中で3時間処理した。実施例1と同様にしてその厚み方向の特性を測定し算出した結果を以下の表3に示す。また、その断面の写真を図5に示す。

Claims (12)

  1. 板状の母材と、
    前記母材中に分散し、板面に垂直な方向に配向した結晶性炭素粉とを含む複合板。
  2. 前記母材はアモルファス炭素を含む請求項1記載の複合板。
  3. 前記母材は硬化後の樹脂を含む請求項1または2記載の複合板。
  4. 前記結晶性炭素粉は前記母材中に均一に分散している請求項1〜3のいずれか1項記載の複合板。
  5. 前記結晶性炭素粉は、黒鉛粒子および/または炭素繊維である請求項1〜4のいずれか1項記載の複合板。
  6. 樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ、
    前記結晶性炭素粉が均一に分散した樹脂を押出成形機にて棒状に成形し、
    前記成形物を加熱して樹脂を硬化させ、
    前記成形物を樹脂の硬化前または硬化後において所要の長さに切断して所要の厚みの板とすることを含む、複合板の製造方法。
  7. 前記樹脂は炭素含有樹脂であり、前記樹脂が硬化された成形物を前記切断の前または切断の後において非酸化性雰囲気中で焼成・炭素化することをさらに含む請求項6記載の複合板の製造方法。
  8. 樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ、
    前記結晶性炭素粉が均一に分散した樹脂に型内で厚み方向に磁場を印加し、
    磁場を印加した樹脂を硬化させることを含む、複合板の製造方法。
  9. 前記樹脂は炭素含有樹脂であり、前記硬化後において、非酸化性雰囲気中で樹脂を焼成・炭素化することをさらに含む請求項8記載の複合板の製造方法。
  10. アモルファス炭素または硬化した樹脂の棒状の母材と、該母材の軸方向に配向し母材中均一に分散した結晶性炭素粉とを含む軸材を複数本束ね、
    前記束ねられた軸材の隙間に樹脂を注入して軸材を相互に接着し、
    前記隙間に注入された樹脂を硬化させることを含む、複合板の製造方法。
  11. 前記軸材は、樹脂に結晶性炭素粉を均一に分散させ押出成形機にて棒状に成形し非酸化性雰囲気中で焼成しまたは非焼成の軸材、鉛筆芯またはシャープ芯を含む請求項10記載の複合板の製造方法。
  12. 前記結晶性炭素粉は、黒鉛粒子および/または炭素繊維である請求項6〜11のいずれか1項記載の複合板の製造方法。
JP2013233450A 2013-11-11 2013-11-11 複合板とその製造方法 Active JP6358795B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233450A JP6358795B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 複合板とその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233450A JP6358795B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 複合板とその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015093012A true JP2015093012A (ja) 2015-05-18
JP6358795B2 JP6358795B2 (ja) 2018-07-18

Family

ID=53195840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013233450A Active JP6358795B2 (ja) 2013-11-11 2013-11-11 複合板とその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6358795B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019208118A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 三菱鉛筆株式会社 超音波探触子用バッキング材及びその製造方法、並びに超音波探触子
JP2020034755A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 三菱鉛筆株式会社 弦楽器用弦支持部材
WO2023095883A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 三菱鉛筆株式会社 音響整合層
WO2023095884A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 三菱鉛筆株式会社 音響整合層

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5034112Y2 (ja) * 1971-03-03 1975-10-04
JPS5757696A (en) * 1980-09-24 1982-04-06 Inoue Japax Res Lead of pencil and its manufacture
JPH07284198A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Yoshiro Tomikawa 音響振動制御材料及びこれを用いた圧電振動子
JP2000323633A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素放熱体及びその製造方法
JP2001309495A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Onishi Kazumasa 超音波トランスジューサ
JP2003324797A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探触子
JP2004179954A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 整合部材とその製造方法およびそれを用いた超音波センサ
WO2004075753A1 (ja) * 2003-02-27 2004-09-10 Hitachi Medical Corporation 超音波探触子
JP2006129965A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Toshiba Corp 超音波プローブ及び超音波診断装置
JP2010084316A (ja) * 2003-05-09 2010-04-15 Showa Denko Kk 直線性微細炭素繊維及びそれを用いた複合体
JP2012134221A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素放熱体およびその製造方法
JP2012244273A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Panasonic Corp 超音波探触子
US8435606B1 (en) * 2008-08-01 2013-05-07 Hrl Laboratories, Llc Polymer-infused carbon nanotube array and method
JP2013153398A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Kazumasa Onishi 超音波振動体

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5034112Y2 (ja) * 1971-03-03 1975-10-04
JPS5757696A (en) * 1980-09-24 1982-04-06 Inoue Japax Res Lead of pencil and its manufacture
JPH07284198A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Yoshiro Tomikawa 音響振動制御材料及びこれを用いた圧電振動子
JP2000323633A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素放熱体及びその製造方法
JP2001309495A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Onishi Kazumasa 超音波トランスジューサ
JP2003324797A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波探触子
JP2004179954A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 整合部材とその製造方法およびそれを用いた超音波センサ
WO2004075753A1 (ja) * 2003-02-27 2004-09-10 Hitachi Medical Corporation 超音波探触子
JP2010084316A (ja) * 2003-05-09 2010-04-15 Showa Denko Kk 直線性微細炭素繊維及びそれを用いた複合体
JP2006129965A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Toshiba Corp 超音波プローブ及び超音波診断装置
US8435606B1 (en) * 2008-08-01 2013-05-07 Hrl Laboratories, Llc Polymer-infused carbon nanotube array and method
JP2012134221A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素放熱体およびその製造方法
JP2012244273A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Panasonic Corp 超音波探触子
JP2013153398A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Kazumasa Onishi 超音波振動体

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019208118A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 三菱鉛筆株式会社 超音波探触子用バッキング材及びその製造方法、並びに超音波探触子
JP2019193151A (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 三菱鉛筆株式会社 超音波探触子用バッキング材及びその製造方法、並びに超音波探触子
JP2020034755A (ja) * 2018-08-30 2020-03-05 三菱鉛筆株式会社 弦楽器用弦支持部材
JP7240114B2 (ja) 2018-08-30 2023-03-15 三菱鉛筆株式会社 弦楽器用弦支持部材
WO2023095883A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 三菱鉛筆株式会社 音響整合層
WO2023095884A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 三菱鉛筆株式会社 音響整合層

Also Published As

Publication number Publication date
JP6358795B2 (ja) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105378914B (zh) 导热性片材
JP5541400B2 (ja) 熱伝導性シートの製造方法
JP6358795B2 (ja) 複合板とその製造方法
JP4657816B2 (ja) 熱伝導性成形体の製造方法及び熱伝導性成形体
JP6034562B2 (ja) 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP6214333B2 (ja) 音響整合層とその製造方法
JP5541399B2 (ja) 熱伝導性シート
JP6262522B2 (ja) 樹脂含浸窒化ホウ素焼結体およびその用途
KR20160147893A (ko) 탄소질 음향 정합층 및 그 제조 방법
Liu et al. 4D printing of lead zirconate titanate piezoelectric composites transducer based on direct ink writing
JP6285155B2 (ja) 放熱部材およびその用途
JP6195442B2 (ja) 炭素質音響振動板とその製造方法
JP7249630B2 (ja) 熱伝導性ビーズ、その製造方法、樹脂組成物及び成形体
JP6587136B2 (ja) 成形型及び成形体の製造方法
CN110894338B (zh) 基于超弹性网络的可控形变精准调控复合材料及其制备方法和应用
JP6179983B2 (ja) 熱硬化性シート
JP6164583B2 (ja) 熱硬化性棒状体の製造方法
JP6983345B1 (ja) 熱伝導性シート、および電子機器
CN115432999A (zh) 一种通过内部、外部强化和增韧的陶瓷及其制备方法
KR20200044396A (ko) 고분자 전구체를 이용한 고성능 방열 박막소재의 제조방법
JP2015089087A (ja) 音響振動板とその製造方法
CN108456343B (zh) 一种轻质柔性热界面材料及其制备方法
JP2005139267A (ja) 熱伝導性成形体
CN106883557B (zh) 利用苝酐非共价修饰石墨烯制备环氧基复合材料的方法
JP2016124742A (ja) 板状炭素成形体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180522

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6358795

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250