JP4177210B2 - 炭素繊維複合金属材料の製造方法 - Google Patents
炭素繊維複合金属材料の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4177210B2 JP4177210B2 JP2003312787A JP2003312787A JP4177210B2 JP 4177210 B2 JP4177210 B2 JP 4177210B2 JP 2003312787 A JP2003312787 A JP 2003312787A JP 2003312787 A JP2003312787 A JP 2003312787A JP 4177210 B2 JP4177210 B2 JP 4177210B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- fiber composite
- elastomer
- carbon
- metal material
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
- C08J5/042—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/046—Carbon nanorods, nanowires, nanoplatelets or nanofibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2321/00—Characterised by the use of unspecified rubbers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
前記第1の金属粒子を含む前記エラストマーに、カーボンナノファイバーを混合させ、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を形成する工程(b)と、
前記炭素繊維複合材料と第2の金属粒子とを混合して中間材料を形成する工程(c)と、
前記中間材料を少なくとも一部の金属材料として用いて、カーボンナノファイバーが分散された炭素繊維複合金属材料を形成する工程(d)と、
を含む。
(1)炭素繊維複合材料と第2の金属粒子とを、剪断力をかけた状態で混合する方法(例えば前記オープンロール法)、
(2)炭素繊維複合材料を冷凍粉砕し、冷凍粉砕されて粒子状になった炭素繊維複合材料と第2の金属粒子とを、混合する方法、
(3)炭素繊維複合材料を溶剤に混合して、エラストマーを溶解した液状体を形成し、ついで、液状体と第2の金属粒子とを混合した後、溶剤を除去する方法、などを用いて行うことができる。なお、前記(1)及び(2)の方法において、中間材料は、さらにエラストマーを分解して除去することができる。
(4)中間材料を、金属溶湯に混入して所望の形状を有する鋳型内で鋳造する方法、
(5)中間材料を所望の形状に成形し、中間材料に金属溶湯を浸透させて前記エラストマーを前記金属溶湯と置換する非加圧浸透法、
(6)中間材料を用いて、粉末鍛造法、粉末射出成形法、あるいは焼結法などを用いて行うことができる。
(1)サンプルの作製
(a)未架橋サンプル(炭素繊維複合材料)の作製
第1の工程:ロール径が6インチのオープンロール(ロール温度10〜20℃)に、表1に示す所定量(100g)の高分子物質(100重量部(phr))を投入して、ロールに巻き付かせた。
第1〜第5の工程は、未架橋サンプルと同様に行った。
前述の(a)実施例1〜5で得られた未架橋サンプル(炭素繊維複合材料)120gを200gのトルエンに浸漬して12時間放置し、攪拌する。このとき、未架橋サンプル(炭素繊維複合材料)のエラストマーは溶解していた。このトルエン溶液をさらに大きな容器に移し、攪拌しながらアルミニウム粒子1000gを加え、さらに攪拌を継続しつつ乾燥させて、実施例1〜5の中間材料を得た。
アルミニウム1kgを750℃に保たれた炉内に設置した坩堝で溶融させる。そして、坩堝内のアルミニウム溶湯を攪拌しながら500℃に保たれた炉内へ坩堝を移動させる。坩堝内のアルミニウム溶湯は、徐々に温度を下げることでチクソトロピー状態(半溶融)となり、この状態で攪拌を継続しながら、前述(c)の実施例1〜5の中間材料を添加する。中間材料を添加されたチクソトロピー状態のアルミニウム溶湯を、所定の鋳型に流し込み、室温まで急冷して、成形し、炭素繊維複合金属材料を得た。
各未架橋サンプルおよび架橋サンプルについて、パルス法NMRを用いてハーンエコー法による測定を行った。この測定は、日本電子(株)製「JMN−MU25」を用いて行った。測定は、観測核が1H、共鳴周波数が25MHz、90゜パルス幅が2μsecの条件で行い、ハーンエコー法のパルスシーケンス(90゜x−Pi−180゜x)にて、Piをいろいろ変えて減衰曲線を測定した。また、サンプルは、磁場の適正範囲までサンプル管に挿入して測定した。測定温度は150℃であった。この測定によって、原料エラストマー単体、複合材料の未架橋サンプル及び架橋サンプルの第1スピン−スピン緩和時間(T2n)と、第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)と、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)と、を求めた。なお、原料エラストマー単体については、測定温度が30℃の場合における原料エラストマー単体の第1スピン−スピン緩和時間(T2n)についても求めた。複合材料の架橋サンプルについては、カーボンナノファイバー1体積%あたりに換算したスピン−格子緩和時間変化量(ΔT1)を求めた。測定結果を表1に示す。実施例1の未架橋サンプルの第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)は4500(μsec)、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.127であった。実施例1の架橋サンプルの第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)は3180(μsec)、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は0.034であった。実施例2〜5における第2のスピン−スピン緩和時間(T2nn)は、検出されなかった。また、第2のスピン−スピン緩和時間を有する成分の成分分率(fnn)は、0(ゼロ)であった。
複合材料の架橋サンプルについて、E’、TBおよびEBをJIS K 6521−1993によって測定した。これらの結果を表1に示す。
原料エラストマー単体および複合材料の架橋サンプルについて、動的粘弾性測定(JIS K 6394)によって流動温度を測定した。具体的には、流動温度は、幅5mm、長さ40mm、厚み1mmのサンプルに正弦振動(±0.1%以下)を与え、これによって発生する応力と位相差δを測定して求めた。このとき、温度は、−70℃から2℃/分の昇温速度で150℃まで変化させた。その結果を表1に示す。
20 第2のロール
30 エラストマー
40 カーボンナノファイバー
50 第1の金属粒子
Claims (20)
- エラストマーと、第1の金属粒子と、を混合する工程(a)と、
前記第1の金属粒子を含む前記エラストマーに、カーボンナノファイバーを混合させ、かつ剪断力によって分散させて炭素繊維複合材料を形成する工程(b)と、
前記炭素繊維複合材料と第2の金属粒子とを混合して中間材料を形成する工程(c)と、
前記中間材料を少なくとも一部の金属材料として用いて、カーボンナノファイバーが分散された炭素繊維複合金属材料を形成する工程(d)と、
を含む、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1において、
前記第1の金属粒子は、前記エラストマー100重量部に対して、10〜3000重量部である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記第1の金属粒子は、前記カーボンナノファイバーの平均直径よりも大きな平均粒径を有する、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記第1の金属粒子の平均直径は500μm以下である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記第1の金属粒子は、アルミニウム粒子またはアルミニウム合金粒子である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記エラストマーは、分子量が5000ないし500万である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記エラストマーは、主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、二重結合、三重結合、官能基から選択される少なくともひとつを有する、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記エラストマーは、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって30℃で測定した、未架橋体における、ネットワーク成分のスピン−スピン緩和時間(T2n)が100ないし3000μ秒である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記エラストマーは、パルス法NMRを用いてハーンエコー法によって30℃で測定した、架橋体における、ネットワーク成分のスピン−スピン緩和時間(T2n)が100ないし2000μ秒である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし9のいずれかにおいて、
前記カーボンナノファイバーは、平均直径が0.5ないし500nmである、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし10のいずれかにおいて、
前記炭素繊維複合材料を製造する工程(b)は、ロール間隔が0.5mm以下のオープンロール法を用いて行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項11において、
前記オープンロール法は、2本のロールの表面速度比が1.05ないし3.00である、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項11において、
前記炭素繊維複合材料を製造する工程(b)は、0ないし50℃で行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし13のいずれかにおいて、
前記中間材料を形成する工程(c)は、前記炭素繊維複合材料と前記第2の金属粒子とを、剪断力をかけた状態で混合して行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし13のいずれかにおいて、
前記中間材料を形成する工程(c)は、前記炭素繊維複合材料を冷凍粉砕し、この冷凍粉砕によって粒子状になった炭素繊維複合材料と前記第2の金属粒子とを混合して行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項14または15において、
前記中間材料は、さらに前記エラストマーを分解して除去される、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし13のいずれかにおいて、
前記中間材料を形成する工程(c)は、前記炭素繊維複合材料を溶剤に混合して、前記エラストマーを溶解した液状体を形成し、ついで、前記液状体と前記第2の金属粒子とを混合した後、前記溶剤を除去して行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし17のいずれかにおいて、
前記炭素繊維複合金属材料を形成する工程(d)は、前記中間材料を、金属溶湯に混入して所望の形状を有する鋳型内で鋳造することによって行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし15のいずれかにおいて、
前記炭素繊維複合金属材料を形成する工程(d)は、前記中間材料を所望の形状に成形し、前記中間材料に金属溶湯を浸透させて前記エラストマーを前記金属溶湯と置換することによって行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。 - 請求項1ないし17のいずれかにおいて、
前記炭素繊維複合金属材料を形成する工程(d)は、前記中間材料を用いて、粉末鍛造法、粉末射出成形法、あるいは焼結法によって行われる、炭素繊維複合金属材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003312787A JP4177210B2 (ja) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003312787A JP4177210B2 (ja) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005082614A JP2005082614A (ja) | 2005-03-31 |
JP4177210B2 true JP4177210B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=34413944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003312787A Expired - Fee Related JP4177210B2 (ja) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4177210B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4224407B2 (ja) | 2004-01-29 | 2009-02-12 | 日信工業株式会社 | 複合金属材料の製造方法 |
JP4245514B2 (ja) | 2004-05-24 | 2009-03-25 | 日信工業株式会社 | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料の製造方法、炭素繊維複合非金属材料の製造方法 |
KR100841754B1 (ko) * | 2005-05-17 | 2008-06-27 | 연세대학교 산학협력단 | 나노파이버를 금속 또는 폴리머 기지에 균일 분산시키는 방법 및 이를 이용하여 제조한 금속 또는 폴리머 복합재 |
JP2007072595A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Fujitsu Component Ltd | キーボード |
KR100815028B1 (ko) * | 2005-10-05 | 2008-03-18 | 삼성전자주식회사 | 탄소나노튜브용 분산제 및 이를 포함하는 조성물 |
US8029757B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-10-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of cutting carbon nanotubes |
US8597557B1 (en) * | 2008-05-05 | 2013-12-03 | Northwestern University | Solid-state shear pulverization/melt-mixing methods and related polymer-carbon nanotube composites |
JP2011178660A (ja) * | 2011-06-06 | 2011-09-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ナノカーボン材料製造装置及びナノカーボン材料精製方法 |
CN113131185B (zh) * | 2021-03-24 | 2023-05-02 | 联想(北京)有限公司 | 电子设备的外壳制作方法及电子设备的外壳 |
-
2003
- 2003-09-04 JP JP2003312787A patent/JP4177210B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005082614A (ja) | 2005-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4005058B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法 | |
JP4224428B2 (ja) | 金属材料の製造方法、炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4224438B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4245514B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料の製造方法、炭素繊維複合非金属材料の製造方法 | |
JP4177203B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4177210B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4201789B2 (ja) | 多孔質材及びその製造方法、複合金属材料の製造方法 | |
JP4294043B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属成形品及びその製造方法 | |
JP4177206B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4005018B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法 | |
JP4550782B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法、炭素繊維複合金属成形品の製造方法 | |
JP4550783B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法、炭素繊維複合金属成形品の製造方法 | |
JP4255391B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法、炭素繊維複合ガラス材料及びその製造方法、炭素繊維複合ガラス成形品及びその製造方法 | |
JP3880055B2 (ja) | 炭素繊維複合材料の製造方法、炭素繊維複合成形品の製造方法、炭素繊維複合金属材料の製造方法及び炭素繊維複合金属成形品の製造方法 | |
JP4420711B2 (ja) | 複合材料の製造方法及び複合成形品の製造方法 | |
JP4005027B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合成形品及びその製造方法 | |
JP4512583B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP4217704B2 (ja) | ケイ素系複合材料の製造方法 | |
JP4669014B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP2005179120A (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法、炭素繊維複合金属材料及びその製造方法 | |
JP2009120961A (ja) | 炭素繊維複合金属成形品 | |
JP4108648B2 (ja) | 炭素繊維複合材料及びその製造方法 | |
JP2008208445A (ja) | 炭素繊維複合金属材料及びその製造方法 | |
JP4177243B2 (ja) | 炭素繊維複合金属材料の製造方法 | |
JP2005082830A (ja) | 炭素繊維複合金属材料及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20070328 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070523 |
|
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: 20080813 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080821 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110829 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120829 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130829 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |