JPH02196847A - フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料 - Google Patents
フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料Info
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- JPH02196847A JPH02196847A JP63240487A JP24048788A JPH02196847A JP H02196847 A JPH02196847 A JP H02196847A JP 63240487 A JP63240487 A JP 63240487A JP 24048788 A JP24048788 A JP 24048788A JP H02196847 A JPH02196847 A JP H02196847A
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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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料に関する。
［従来の技術］
単一の材料では対応できない条件において使用し得る材
料の１つとして開発されつつあるのが、傾斜機能材料で
ある。これまで開発されてきた傾斜機能材料は、金属／
セラミックス系またはセラミックス／セラミックス系が
中心であり、ポリマー／金属系傾斜機能材料は知られて
いない（新野正之「複素化技術を応用した傾斜機能材料
の創製」、工業材料第３５巻第１４号（１９８７年ｌθ
月号）１０１〜１０９頁）。
料の１つとして開発されつつあるのが、傾斜機能材料で
ある。これまで開発されてきた傾斜機能材料は、金属／
セラミックス系またはセラミックス／セラミックス系が
中心であり、ポリマー／金属系傾斜機能材料は知られて
いない（新野正之「複素化技術を応用した傾斜機能材料
の創製」、工業材料第３５巻第１４号（１９８７年ｌθ
月号）１０１〜１０９頁）。
ポリマーと金属とを組み合わせた材料としては、ポリマ
ー／金属系複合材料があるが、複合材料では組成が均一
であるばかりでなく、マトリックスはポリマーであり、
フィラーである金属の含有率には限界がある。これは、
複合化の目的がポリマーの改質にあり、ポリマー本来の
特性はそのまま生かしつつ、機械的性質、熱的性質や電
気的性質など特定の性質を改善しようとするためである
。
ー／金属系複合材料があるが、複合材料では組成が均一
であるばかりでなく、マトリックスはポリマーであり、
フィラーである金属の含有率には限界がある。これは、
複合化の目的がポリマーの改質にあり、ポリマー本来の
特性はそのまま生かしつつ、機械的性質、熱的性質や電
気的性質など特定の性質を改善しようとするためである
。
このような複合材料に形状を付与するプロセスの温度は
ポリマーの種類により一義的に決定される。
ポリマーの種類により一義的に決定される。
このような温度では金属フィラー間の接着や緻密化は起
こりえず、金属フィラーの増加は機械強度や伸びを低下
させるのが普通である。
こりえず、金属フィラーの増加は機械強度や伸びを低下
させるのが普通である。
金属がマトリックスであるポリマー／金属系複合材料と
しては、多孔質金属にポリマーを含浸させたものがある
。しかし、任意の組成で複合化を試みようとすれば組成
範囲やミクロ構造に制約が多いと思われる。
しては、多孔質金属にポリマーを含浸させたものがある
。しかし、任意の組成で複合化を試みようとすれば組成
範囲やミクロ構造に制約が多いと思われる。
このように、ポリマー／金属系の傾斜機能材料自体、お
よび複合材料で各成分の組成を広範囲に変化させうる技
術は存在しなかった。
よび複合材料で各成分の組成を広範囲に変化させうる技
術は存在しなかった。
ポリマーと金属とは、一般に熱的、機械的、電気的に対
照的な性質を有し、組成を広範囲で制御することにより
性質をドラスティックに変化させることは、材料設計の
立場から有用である。
照的な性質を有し、組成を広範囲で制御することにより
性質をドラスティックに変化させることは、材料設計の
立場から有用である。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、これまで知られていなかったポリマー／金属
系傾斜材料としてフッ素樹脂／金属領斜材料を提供しよ
うとするものである。
系傾斜材料としてフッ素樹脂／金属領斜材料を提供しよ
うとするものである。
即ち、幅広い組成範囲の中から任意の組成を選択し、任
意の組成分布で傾斜させ、遮熱特性などの性質を自由に
設計できるフッ素ポリマー／金属系傾斜材料を製造する
技術を提供しようとするものである。
意の組成分布で傾斜させ、遮熱特性などの性質を自由に
設計できるフッ素ポリマー／金属系傾斜材料を製造する
技術を提供しようとするものである。
［課題を解決する為の手段］
本発明によれば、フッ素樹脂および銀から成るフッ素樹
脂／金属系傾斜機能材料が提供される。
脂／金属系傾斜機能材料が提供される。
なお、本発明において傾斜機能材料とは、複数の成分か
ら成り、各成分の組成を連続的に変化させたものをいう
。ここで、各成分の組成を連続的に変化させるとは、各
成分の混合比を第３ｂ図のような直線状に変化させたも
のに限らず、第３ａ図のような階段状に変化させたもの
も含む意味である。
ら成り、各成分の組成を連続的に変化させたものをいう
。ここで、各成分の組成を連続的に変化させるとは、各
成分の混合比を第３ｂ図のような直線状に変化させたも
のに限らず、第３ａ図のような階段状に変化させたもの
も含む意味である。
本発明の傾斜機能材料は、後に説明するように、粉末冶
金的は方法で製造されるので、緻密化に必要な焼結温度
は、２成分について共通な必要がある。そこで、本発明
ではポリマーとして比較的融点の高いフッ素樹脂を、金
属として比較的融点の低い銀を用いる。
金的は方法で製造されるので、緻密化に必要な焼結温度
は、２成分について共通な必要がある。そこで、本発明
ではポリマーとして比較的融点の高いフッ素樹脂を、金
属として比較的融点の低い銀を用いる。
本発明で用いるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオ
ロエチレン、テトラフルオロエチレンおよびこれと共重
合可能な少くとも１種の他のエチレン性不飽和単量体（
例えばエチレン、プロピレンなどのオレフィン類、ヘキ
サフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライド、クロ
ロトリフルオロエチレン、ビニルフルオライドなどのハ
ロゲン化オレフィン類、パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル類など）との共重合体、ポリクロロトリフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられ
る。就中、好ましいフッ素樹脂はポリテトラフルオロエ
チレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロ
ピレン、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフル
オロエチルビニルエーテルおよびパーフルオロプロピル
ビニルエーテルの少くとも１種（通常テトラフルオロエ
チレンに対し４０モル％以下含まれる）との共重合体で
ある。ポリテトラフルオロエチレンは、焼結温度が銀と
近い（共に約３７０℃）ので、特に好ましい。
ロエチレン、テトラフルオロエチレンおよびこれと共重
合可能な少くとも１種の他のエチレン性不飽和単量体（
例えばエチレン、プロピレンなどのオレフィン類、ヘキ
サフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライド、クロ
ロトリフルオロエチレン、ビニルフルオライドなどのハ
ロゲン化オレフィン類、パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル類など）との共重合体、ポリクロロトリフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられ
る。就中、好ましいフッ素樹脂はポリテトラフルオロエ
チレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロ
ピレン、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフル
オロエチルビニルエーテルおよびパーフルオロプロピル
ビニルエーテルの少くとも１種（通常テトラフルオロエ
チレンに対し４０モル％以下含まれる）との共重合体で
ある。ポリテトラフルオロエチレンは、焼結温度が銀と
近い（共に約３７０℃）ので、特に好ましい。
本発明の傾斜機能材料に加えてもよい第３成分として、
マイクロバルーンを挙げることができる。
マイクロバルーンを挙げることができる。
マイクロバルーンの材質としては、ポリマー、ガラス、
セラミックスなどがある。マイクロバルーンによって傾
斜機能材料に空孔を導入することにより、断熱性および
応力緩和の効果を期待できる。
セラミックスなどがある。マイクロバルーンによって傾
斜機能材料に空孔を導入することにより、断熱性および
応力緩和の効果を期待できる。
ここで、本発明の傾斜機能材料の製造方法を説明する。
粒子配列工程の自動化および組成分布の連続傾斜は容易
でないので、以下に階段状ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）／銀（Ａｇ）系傾斜機能材料の合成法を述
べる。
でないので、以下に階段状ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）／銀（Ａｇ）系傾斜機能材料の合成法を述
べる。
（１）粉体混合
粉体混合割合を変えることにより任意の組成の均一複合
粉体を調製する。混合機としては、ボール・ミル、ロッ
ド・ミルまたはダブルコーンブレンダ、■形混合機など
を使用することができる。
粉体を調製する。混合機としては、ボール・ミル、ロッ
ド・ミルまたはダブルコーンブレンダ、■形混合機など
を使用することができる。
（２）圧縮成形
圧縮成形以後の工程を第１図のフローチャートに示す。
Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ／Ａｇ系複合粉体では、組成により最適
な成形圧が異なり、０．３ ｔｏｎ／ｃｍ″（Ｐ Ｔ
Ｆ’ Ｅリッチ）〜３ 、 ＯＬｏｎ／ Ｃｘ”（Ａｇ
リッチ）と幅広い。
な成形圧が異なり、０．３ ｔｏｎ／ｃｍ″（Ｐ Ｔ
Ｆ’ Ｅリッチ）〜３ 、 ＯＬｏｎ／ Ｃｘ”（Ａｇ
リッチ）と幅広い。
これらの成形圧の異なる粉体を成形するには、第１図に
示したように、成形圧の高い組成、すなわちＡｇ含有率
の高い組成の粉体から順に加圧・積層していく。
示したように、成形圧の高い組成、すなわちＡｇ含有率
の高い組成の粉体から順に加圧・積層していく。
（３）泉級
積層が終了した後、３６５℃で加熱・焼結工程に入る。
熱いまま０ 、３ ｔｏｎ／ｃｍ”でプレス（ホットプ
レス）する。あるいは、等方的に加圧したままで加熱（
ホットアイソスタティックプレス）することもできる。
レス）する。あるいは、等方的に加圧したままで加熱（
ホットアイソスタティックプレス）することもできる。
加圧下で徐冷（降温速度≦５０℃／時間）し、金型から
取出す。
取出す。
本発明の傾斜機能材料には、耐食性熱交換器、耐摩耗性
軸受、電極一体型の絶縁体など多数の用途が考えられ、
航空・宇宙用、化学工業用、機械工業用、電気・電子機
器用、研究・実験用など幅広い応用分野が期待される。
軸受、電極一体型の絶縁体など多数の用途が考えられ、
航空・宇宙用、化学工業用、機械工業用、電気・電子機
器用、研究・実験用など幅広い応用分野が期待される。
［発明の効果］
ポリマーと金属とは熱的、機械的、電気的に対照的な性
質を有する。
質を有する。
たとえば、ＰＴＦＥとＡｇを比較するならば、それぞれ
の熱伝導率は０．２５１２Ｗ・−″１・Ｋ″″′と４１
７．６Ｗ−ｍ″″１・Ｋ″″１１″１１ヤング率３Ｘ
１０”Ｐａと８ 、００ Ｘ １０ ”Ｐ ａｓ体積抵
抗率は１０Ｉ＠Ω・ｃｍと１．６２Ｘｌｏ−”Ω・ＣＪ
ＩＩであり、いづれの性質も桁違いに異なっている。
の熱伝導率は０．２５１２Ｗ・−″１・Ｋ″″′と４１
７．６Ｗ−ｍ″″１・Ｋ″″１１″１１ヤング率３Ｘ
１０”Ｐａと８ 、００ Ｘ １０ ”Ｐ ａｓ体積抵
抗率は１０Ｉ＠Ω・ｃｍと１．６２Ｘｌｏ−”Ω・ＣＪ
ＩＩであり、いづれの性質も桁違いに異なっている。
これらの性質は組成を制御することにより広範囲に変化
させることができ、材料設計を行なおうとするとき選択
範囲は非常に幅広くとることができる。
させることができ、材料設計を行なおうとするとき選択
範囲は非常に幅広くとることができる。
Ｘ巣匹
前述の製造方法により、松山式油圧高圧成型機（検印製
作所（株）製）を使用し、第１表に示すような１１層か
らなる２種のＰ Ｔ Ｉ？ Ｅ／Ａｇ系階段状傾斜機能
材料（試料Ｎｏ、０およびＮｏ、３）を調整した。得ら
れた材料の形状は、直径２９ｘｘ、厚さ２０１Ｎの円柱
形のものであった。
作所（株）製）を使用し、第１表に示すような１１層か
らなる２種のＰ Ｔ Ｉ？ Ｅ／Ａｇ系階段状傾斜機能
材料（試料Ｎｏ、０およびＮｏ、３）を調整した。得ら
れた材料の形状は、直径２９ｘｘ、厚さ２０１Ｎの円柱
形のものであった。
東１表 ＰＴＦＥ／Ａｇ系階段状傾斜機能この２つの試
料について、第２図に示したような治具を用いて、ＰＴ
ＦＥｌ ００％側を約１８０℃、反対側を約３０℃とす
る境界条件下で温度分布を測定した。
料について、第２図に示したような治具を用いて、ＰＴ
ＦＥｌ ００％側を約１８０℃、反対側を約３０℃とす
る境界条件下で温度分布を測定した。
温度分布測定は、傾斜機能材料の上面、下面及び内部３
箇所の計５箇所に、直径０．２５１１の極細レース型（
クロメルアロメル）熱電対を挿入して行った。
箇所の計５箇所に、直径０．２５１１の極細レース型（
クロメルアロメル）熱電対を挿入して行った。
この温度分布の測定値を第３ａ図及び第４ａ図に黒丸で
示した。
示した。
また、温度分布をシュミレーション（コンピューターに
よる数値計算）した結果を破線で第３ａ図および第４ａ
図に示した。さらに、実際には測定していないが、熱応
力（実線）、熱伝導率（１点鎖線）及び応力比（２点鎖
線）をシュミレーションした結果を第３ａ図と第４ａ図
に示した。同様に第３ｂ図及び第４ｂ図には、実際には
製造していないが、階段状ではなく直線状に組成を変化
させた傾斜機能材料における各シュミレーションの結果
を示す。
よる数値計算）した結果を破線で第３ａ図および第４ａ
図に示した。さらに、実際には測定していないが、熱応
力（実線）、熱伝導率（１点鎖線）及び応力比（２点鎖
線）をシュミレーションした結果を第３ａ図と第４ａ図
に示した。同様に第３ｂ図及び第４ｂ図には、実際には
製造していないが、階段状ではなく直線状に組成を変化
させた傾斜機能材料における各シュミレーションの結果
を示す。
第３ａ図及び第４ａ図から、内部温度の測定値（黒丸）
とシュミレーションの結果（破線）とはよく一致してい
ることがわかる。この温度分布の一致から、他の熱応力
、熱伝導率および応力比のシュミレーションの結果も実
際の６値を反映しているものと考えられる。また、第３
ａ図と第３ｂ図、第４ａ図と第４ｂ図を比較すると、両
者は各シュミレーションの結果が同様な傾向を示してい
ることから、階段状に組成を変化させた傾斜機能材料が
直線状に組成を変化させた傾斜機能材料とほぼ同様な機
能を有することがわかる。
とシュミレーションの結果（破線）とはよく一致してい
ることがわかる。この温度分布の一致から、他の熱応力
、熱伝導率および応力比のシュミレーションの結果も実
際の６値を反映しているものと考えられる。また、第３
ａ図と第３ｂ図、第４ａ図と第４ｂ図を比較すると、両
者は各シュミレーションの結果が同様な傾向を示してい
ることから、階段状に組成を変化させた傾斜機能材料が
直線状に組成を変化させた傾斜機能材料とほぼ同様な機
能を有することがわかる。
第１図は、本発明の傾斜機能材料を製造する方法のフロ
ーチャートである。 第２図は、傾斜機能材料の特性を評価するのに用いた装
置の部分断面正面図である。 第３ａ図および第４ａ図は、実施例で得られた２種の傾
斜機能材料の特性のンユミレーション結果および実測値
を示すグラフである。 第３ｂ図および第４ｂ図は、直線状に組成を変化させた
傾斜機能材料の特性のシミュレーション結果を示すグラ
フである。 特許出願人航空宇宙技術研究所長長洲秀夫ほかＩ名？
Ｔ Ｆ Ｅ ／ −Ａ ｑ基層Ｆ１状項６襞能材料のき
反ヨ７０−チャート 代 理 人弁理士 青 山 葆 ほか１名第３ａ図 ／ＰＬ！ 案鐘良置 第３ｂ図 鳩伝導率 【誓／？’ｌＫコ 温 度 ０（コ □□□−−−−−コ コ、８ 応力比 第４ａ図 Ｐ １’ Ｆ ｌシへ（ｔＩＪｌ Δｇ含Ｃｊ哨
ーチャートである。 第２図は、傾斜機能材料の特性を評価するのに用いた装
置の部分断面正面図である。 第３ａ図および第４ａ図は、実施例で得られた２種の傾
斜機能材料の特性のンユミレーション結果および実測値
を示すグラフである。 第３ｂ図および第４ｂ図は、直線状に組成を変化させた
傾斜機能材料の特性のシミュレーション結果を示すグラ
フである。 特許出願人航空宇宙技術研究所長長洲秀夫ほかＩ名？
Ｔ Ｆ Ｅ ／ −Ａ ｑ基層Ｆ１状項６襞能材料のき
反ヨ７０−チャート 代 理 人弁理士 青 山 葆 ほか１名第３ａ図 ／ＰＬ！ 案鐘良置 第３ｂ図 鳩伝導率 【誓／？’ｌＫコ 温 度 ０（コ □□□−−−−−コ コ、８ 応力比 第４ａ図 Ｐ １’ Ｆ ｌシへ（ｔＩＪｌ Δｇ含Ｃｊ哨
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、フッ素樹脂および銀から成るフッ素樹脂／金属系傾
斜機能材料。 ２、フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである特
許請求の範囲第１項記載の傾斜機能材料。 ３、銀の平均粒子径が約２５〜３０μｍである特許請求
の範囲第１項記載の傾斜機能材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240487A JPH02196847A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料 |
| US07/318,633 US4997708A (en) | 1988-09-24 | 1989-03-03 | Fluororesin/metal base functionally gradient material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63240487A JPH02196847A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02196847A true JPH02196847A (ja) | 1990-08-03 |
| JPH0518860B2 JPH0518860B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=17060245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63240487A Granted JPH02196847A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | フッ素樹脂／金属系傾斜機能材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4997708A (ja) |
| JP (1) | JPH02196847A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001310943A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-11-06 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 有機−無機複合傾斜材料 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5759960A (en) * | 1994-10-27 | 1998-06-02 | General Electric Company | Superconductive device having a ceramic superconducting lead resistant to breakage |
| GB2414991A (en) * | 2004-06-08 | 2005-12-14 | Qinetiq Nanomaterials Ltd | Composite materials |
| US7794629B2 (en) * | 2003-11-25 | 2010-09-14 | Qinetiq Limited | Composite materials |
| US9731456B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-08-15 | Sabic Global Technologies B.V. | Method of manufacturing a functionally graded article |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5351239A (en) * | 1976-10-22 | 1978-05-10 | Riken Piston Ring Ind Co Ltd | Sliding material |
| JPS5883066A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-18 | Daikin Ind Ltd | 非粘着導電性フツ素ゴム塗料 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4469579A (en) * | 1981-06-26 | 1984-09-04 | Diamond Shamrock Corporation | Solid polymer electrolytes and electrode bonded with hydrophylic fluorocopolymers |
| US4421574C1 (en) * | 1981-09-08 | 2002-06-18 | Inland Steel Co | Method for suppressing internal oxidation in steel with antimony addition |
-
1988
- 1988-09-24 JP JP63240487A patent/JPH02196847A/ja active Granted
-
1989
- 1989-03-03 US US07/318,633 patent/US4997708A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5351239A (en) * | 1976-10-22 | 1978-05-10 | Riken Piston Ring Ind Co Ltd | Sliding material |
| JPS5883066A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-18 | Daikin Ind Ltd | 非粘着導電性フツ素ゴム塗料 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001310943A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-11-06 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | 有機−無機複合傾斜材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518860B2 (ja) | 1993-03-15 |
| US4997708A (en) | 1991-03-05 |
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