JP7243940B1 - X線透過部材 - Google Patents
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Abstract
Description
多孔質体を含み、
前記多孔質体の表面のJIS B0601(2001)で定義される算術平均粗さRaが100μm以下である。
芯材(I)と、芯材(I)の少なくとも片側に配置された表皮材(II)と、を有し、
芯材(I)は、多孔質体であり、
表皮材(II)は繊維強化樹脂からなり、
芯材(I)の、表皮材(II)側の接合面が形成する断面曲線のJIS B0601(2001)で定義される算術平均粗さRaが50μm以下である。
目付[g/m2]=サンプル重量[g]/投影面積[m2]
目付のCV値[%]=目付の標準偏差[g/m2]/目付の平均値[g/m2]×100
CV値を上記範囲とするための方法としては、例えば、多孔質体として、樹脂と空隙からなる多孔質体を用いる方法などが挙げられる。また、多孔質体が前述の不連続の強化繊維を含む場合には、例えば、不連続の強化繊維の分散状態を調整する方法、平均繊維長Lfと平均繊維直径dの比(Lf/d)を調整する方法、強化繊維の弾性率を適宜選択することにより強化繊維の屈曲性を調整する方法などが挙げられる。
工程(A):表皮材(II)を構成する強化繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化樹脂またはその前駆体を準備する工程。
工程(B):芯材(I)を構成する多孔質体またはその前駆体を準備する工程。
工程(C):工程(A)で得られた基材を工程(B)で得られた基材の少なくとも片側に配置し、一対の両面型にて加熱、加圧し、一体化する工程。
<プリプレグ>
・プリプレグ1
表皮材として用いる繊維強化樹脂の前駆体として、東レ(株)製の“トレカ(登録商標)プリプレグ”F6347B-05Kを用いた。
・プリプレグ2
表皮材として用いる繊維強化樹脂の前駆体として、東レ(株)製の“トレカ(登録商標)プリプレグ”P3252S-10を用いた。
・PPフィルム1
ポリプロピレン(未変性ポリプロピレン(“プライムポリプロ”(登録商標)J106MG(プライムポリマー(株)製))90質量%と、酸変性ポリプロピレン(“アドマー”(登録商標)QE800(三井化学(株)製))、10質量%とを混合してなるマスターバッチを用いて、目付100g/m2のポリプロピレンフィルムを作製した。
・PPフィルム2
酸変性ポリプロピレン(三洋化成(株)製ユーメックス1010)30質量%と、ポリプロピレン(三井化学(株)製J229E)70質量%とを混合してなるマスターバッチを用いて、目付30g/m2のポリプロピレンフィルムを作製した。
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数24,000本の連続炭素繊維からなる炭素繊維(繊維直径7μm)をカートリッジカッターで長さ6mmにカットし、チョップド炭素繊維を得た。その後、水と界面活性剤からなる分散媒を作製し、抄造装置に投入した。その後、所望の目付となるように、質量を調整したチョップド炭素繊維を、分散媒中に投入して攪拌することにより、炭素繊維が分散したスラリーを得た。次いで、抄造装置の貯水層からスラリーを吸引し、脱水した後、熱風乾燥機にて150℃、2時間の条件下で乾燥させ、目付100g/m2の炭素繊維抄造体を得た。
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数24,000本の連続炭素繊維からなる炭素繊維(繊維直径7μm)をカートリッジカッターで長さ10mmにカットし、チョップド炭素繊維を得た。得られたチョップド炭素繊維を80cmの高さから自由落下させて、チョップド炭素繊維がランダムに分散した、目付100g/m2の炭素繊維マットを得た。
<断面曲線の算術平均粗さRa>
各実施例・比較例で作製したX線透過部材を、表面と垂直方向、つまり厚さ方向にダイヤモンドカッターでカットし、その断面を包埋・研磨した後、光学顕微鏡を用いて、200倍で撮影した。撮影した画像を、面方向に2mm以上の領域が画像範囲となるように連結することで、断面画像を得た。断面の一例を表す模式図を図2に示す。
IEC61331-1に準拠したナロービーム体系で、IEC62220-1に準拠した線質であるRQA-M2にて、評価を実施した。X線透過率としては、サンプルを配置しない状態で検出される値を100として、各実施例・比較例で作製したX線透過部材を透過したときに検出される値の割合を評価した。
IEC62220-1に準拠した線質であるRQA-M2にて、各実施例・比較例で作製したX線透過部材のX線画像を撮影した。得られたX線画像を解析してNPS曲線を取得し、空間周波数1Cycle/mmのときのNPSの値を画質特性として評価した。なお、NPSの値が低いほど、画質に係わるノイズが減っていることを意味し、画質特性が優れる。
JIS K7222(2005)に準拠して、各実施例・比較例で作製した多孔質体の密度を取得した。なお、表皮材(II)が接合され芯材(I)単独の取得が困難な場合は、NC加工機を用いて表皮材(II)を除去することで多孔質体を抽出した。
JIS K7017(1999)に準拠して、各実施例・比較例で作製した多孔質体の曲げ弾性率および曲げ強度を取得した。試験片サイズは、上記規格のクラスIを採用した。なお、表皮材(II)が接合され芯材(I)単独の取得が困難な場合は、NC加工機を用いて表皮材(II)を除去することで多孔質体を抽出した。
各実施例・比較例で作製したX線透過部材を、表面と垂直方向、つまり厚さ方向にダイヤモンドカッターでカットし、その断面を包埋・研磨した後、光学顕微鏡を用いて、200倍で撮影した。撮影した画像を、厚さの全領域が含まれ、かつ面方向に2mm以上の領域が画像範囲となるように連結することで、断面画像を得た。
PPフィルム1を4枚と、炭素繊維抄造体2枚とを、PPフィルム1/炭素繊維抄造体/PPフィルム1/PPフィルム1/炭素繊維抄造体/PPフィルム1の順で積層した。油圧プレス機を用いて、得られた積層体を180℃の温度で加熱、3MPaの圧力で加圧によりポリプロピレン樹脂を含浸させた後、圧力を解放して2.5mmのスペーサーをツール板の間に挟み、100℃で冷却して、芯材Aを得た。この芯材Aの片面にプリプレグ1を積層し、油圧プレス機を用いて150℃30分間、面圧0.5MPaで加熱加圧して、X線透過部材を得た。
プリプレグ1の片面に、PPフィルム2を積層し、油圧プレス機を用いて、150℃30分間、面圧0.5MPaで加熱加圧して、片面に緩衝層(III)となるポリプロピレンの層を有する繊維強化樹脂Bを得た。芯材として実施例1に記載の方法にて得られた芯材Aを準備した。この芯材Aの片面に繊維強化樹脂Bのポリプロピレンの層が芯材A側となるように積層し、油圧プレス機を用いて160℃10分間、面圧1.0MPaで加熱加圧した後、面圧を保持した状態で50℃まで冷却して、X線透過部材を得た。
表皮材(II)として実施例2に記載の方法にて得られた繊維強化樹脂Bを準備した。アクリルフォーム(“フォーマック(登録商標)”S#1000、積水化学工業(株)製)を切り出して、厚さ2.5mmの芯材Cを得た。この芯材Cの片面に、繊維強化樹脂Bのポリプロピレンの層が芯材C側となるように積層し、油圧プレス機を用いて160℃10分間、面圧1.0MPaで加熱加圧した後、面圧を保持した状態で50℃まで冷却して、X線透過部材を得た。
芯材Aの片面にプリプレグ1を積層し、油圧プレス機を用いて150℃30分間、面圧3.0MPaで加熱加圧して、X線透過部材を得た。
芯材Cの片面にプリプレグ1を積層し、油圧プレス機を用いて150℃30分間、面圧3.0MPaで加熱加圧して、X線透過部材を得た。
PPフィルム1を2枚と、炭素繊維抄造体1枚とを、PPフィルム1/炭素繊維抄造体/PPフィルム1の順で積層した。油圧プレス機を用いて得られた積層体を180℃の温度で加熱、3MPaの圧力で加圧によりポリプロピレン樹脂を含浸させた後、圧力を解放して1.0mmのスペーサーをツール板の間に挟み、100℃で冷却して、芯材Dを得た。この芯材Dの両面に、[0/90/芯材D/90/0]の積層構成となるようプリプレグ2を積層し、油圧プレス機を用いて150℃30分間、面圧0.5MPaで加熱加圧して、X線透過部材を得た。なお、上記積層構成の表記に関して、予め定めた基準軸に対してプリプレグ2の繊維方向が一致する層が[0]、繊維直交方向が一致する層が[90]である。
PPフィルム1を2枚と、炭素繊維抄造体1枚とを、PPフィルム1/炭素繊維抄造体/PPフィルム1の順で積層した。油圧プレス機を用いて得られた積層体を180℃の温度で加熱、3MPaの圧力で加圧によりポリプロピレン樹脂を含浸させた後、100℃の温度で3MPaの圧力にて加圧して、シート状の芯材前駆体を得た。この芯材前駆体の両面に、[0/90/芯材前駆体/90/0]の積層構成となるようプリプレグ2を積層し、油圧プレス機を用いて150℃30分間、面圧0.5MPaで加熱加圧して、予備成形体を得た。得られた予備成形体を180℃のオーブンで10分間予熱することで芯材前駆体を膨張させて多孔質体とした後、1.4mmのスペーサーを配したツール板の間に挟み、100℃で冷却してX線透過部材を得た。
プリプレグ2を[0/90]の積層構成となるように積層した積層体の片面に、PPフィルム2を積層し、油圧プレス機を用いて、150℃30分間、面圧0.5MPaで加熱加圧して、片面に緩衝層(III)となるポリプロピレンの層を有する繊維強化樹脂Eを2セット作製した。芯材(I)として実施例4に記載の方法にて得られた芯材Dを準備した。この芯材Dの両面に繊維強化樹脂Eのポリプロピレンの層が芯材D側となり、かつ表面の繊維配向方向が一致するように積層し、油圧プレス機を用いて160℃10分間、面圧1.0MPaで加熱加圧した後、面圧を保持した状態で50℃まで冷却して、X線透過部材を得た。
炭素繊維抄造体に変えて、炭素繊維マットを用いた以外は、実施例4と同様の方法でX線透過部材を得た。
表皮材(II)として実施例6に記載の方法にて得られた繊維強化樹脂Eを準備した。ポリメタクリルイミドフォーム(“ROHACELL(登録商標)”110 IG-F、ダイセル・エボニック(株)製)を切り出して、厚さ1.0mmの芯材Fを得た。この芯材Fの両面に繊維強化樹脂Eのポリプロピレンの層が芯材F側となり、かつ表面の繊維配向方向が一致するように積層し、油圧プレス機を用いて160℃10分間、面圧1.0MPaで加熱加圧した後、面圧を保持した状態で50℃まで冷却して、X線透過部材を得た。
表皮材(II)として実施例6に記載の方法にて得られた繊維強化樹脂Eを準備した。ポリプロピレンフォーム(“エフセル(登録商標)”RC2010、古河電気工業(株)製)を切り出して、厚さ1.0mmの芯材Gを得た。この芯材Gの両面に繊維強化樹脂Eのポリプロピレンの層が芯材G側となり、かつ表面の繊維配向方向が一致するように積層し、油圧プレス機を用いて160℃10分間、面圧1.0MPaで加熱加圧した後、面圧を保持した状態で50℃まで冷却して、X線透過部材を得た。
2 表皮材(II)
3 芯材(I)
4 空隙
5 断面画像
6 境界
7 端面
8 垂基線
9 断面曲線
Claims (18)
- X線検査機器に用いられるX線透過部材であって、
多孔質体を含み、
芯材(I)と、芯材(I)の少なくとも片側に繊維強化樹脂からなる表皮材(II)を有し、芯材(I)が前記多孔質体であり、
前記多孔質体の表面のJIS B0601(2001)で定義される算術平均粗さRaが100μm以下であるX線透過部材。 - X線検査機器に用いられるX線透過部材であって、
芯材(I)と、芯材(I)の少なくとも片側に配置された表皮材(II)と、を有し、
芯材(I)は、多孔質体であり、
表皮材(II)は繊維強化樹脂からなり、
芯材(I)の、表皮材(II)側の接合面が形成する断面曲線のJIS B0601(2001)で定義される算術平均粗さRaが50μm以下であるX線透過部材。 - 前記断面曲線の算術平均粗さRaが20μm以下である、請求項2に記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体の密度が0.05g/cm3以上0.50g/cm3以下である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体のJIS K7017(1999)で定義される曲げ弾性率が2.0GPa以上7.5GPa以下である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体の曲げ強度が15MPa以上150MPa以下である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体が、不連続の強化繊維を含む、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体が、不連続の強化繊維の交叉部分に樹脂が付着した三次元網目構造を有する、請求項7に記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体の不連続の強化繊維の交叉部分に付着した樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項8に記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体に含まれる不連続の強化繊維の平均繊維長が1.5mm以上15mm以下である、請求項7に記載のX線透過部材。
- 前記多孔質体の目付の変動係数が5%以下である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記表皮材(II)の厚みの和tsと前記芯材(I)の厚みの和tcの比ts/tcが、0.10以上0.55以下である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 表皮材(II)が連続の強化繊維を含む、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 芯材(I)の多孔質体および/または表皮材(II)の前記強化繊維として炭素繊維を含む、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 表皮材(II)の繊維強化樹脂のマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 芯材(I)と表皮材(II)との間に緩衝層(III)を含む、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 前記X線検査機器が、人体のX線画像を取得する医療機器である、請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材。
- 請求項1~3のいずれかに記載のX線透過部材を、X線が透過する領域を構成する構造部材として用いてなるX線検査機器。
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