JPS6367551A - 繊維補強複合材料中の繊維分散性評価法 - Google Patents
繊維補強複合材料中の繊維分散性評価法Info
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- JPS6367551A JPS6367551A JP61211456A JP21145686A JPS6367551A JP S6367551 A JPS6367551 A JP S6367551A JP 61211456 A JP61211456 A JP 61211456A JP 21145686 A JP21145686 A JP 21145686A JP S6367551 A JPS6367551 A JP S6367551A
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- fibers
- reinforced composite
- composite material
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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)
この発明は、繊維補強複合材料中の繊維が均一に分散さ
れた効率良い補強が行えているか否かを判別するために
、CT (Computed Tomography
)法を利用する繊維分散性の評価方法である。
れた効率良い補強が行えているか否かを判別するために
、CT (Computed Tomography
)法を利用する繊維分散性の評価方法である。
C従来の技術)
繊維補強複合材料の補強材としては、炭素繊維、アラミ
ド繊維、耐アルカリガラス繊維、ビニロン繊維などの無
機、有機系繊維、また、ステンレス繊維、鋼繊維などの
金属系繊維などが挙げられるが、この様な短繊維は、切
断時の加圧、運搬時の振動などにより、iRm同志が絡
み合い凝集して塊状となってしまう。
ド繊維、耐アルカリガラス繊維、ビニロン繊維などの無
機、有機系繊維、また、ステンレス繊維、鋼繊維などの
金属系繊維などが挙げられるが、この様な短繊維は、切
断時の加圧、運搬時の振動などにより、iRm同志が絡
み合い凝集して塊状となってしまう。
この状態のままでは、マトシツクメ中に添加しても良好
な分散が得られず、はとんどの場合、この塊状繊維が欠
陥となって強度の低下をもたらし、効率の良い補強が行
えなくなる。従って、複合材料中における繊維の分散性
を非破壊的に評価する・ことが非常に重要となる。
な分散が得られず、はとんどの場合、この塊状繊維が欠
陥となって強度の低下をもたらし、効率の良い補強が行
えなくなる。従って、複合材料中における繊維の分散性
を非破壊的に評価する・ことが非常に重要となる。
現在唯一の実用的な分散評価方法としては、繊維補強複
合材料の試料を表面研磨して、その表面を顕微鏡により
写真撮影を打なうか、画像処理が行われている。また、
他の方法として、X線透過法により繊維複合材料中の繊
維の分散情況の評価を行うこともある。
合材料の試料を表面研磨して、その表面を顕微鏡により
写真撮影を打なうか、画像処理が行われている。また、
他の方法として、X線透過法により繊維複合材料中の繊
維の分散情況の評価を行うこともある。
上述の様な繊維補強複合材料の繊維分散評価法では、試
料の表面の情報だけしか得られず、また、試料の表面仕
上げに熟達と時間を要する。
料の表面の情報だけしか得られず、また、試料の表面仕
上げに熟達と時間を要する。
また、透過法では、3次元的繊維の重なりか、繊維同志
が絡み合つ念塊状の繊維状態なのか判別しがたいといっ
た問題点がある。
が絡み合つ念塊状の繊維状態なのか判別しがたいといっ
た問題点がある。
一方、医療分野での使用が拡大されているCTスキャナ
の機能例としては、内部欠陥検査、密度。
の機能例としては、内部欠陥検査、密度。
組成分布測定、寸法形状測定等に利用されているのが現
状であり、繊維補強複合材料の繊維分散性評価には利用
されていない。
状であり、繊維補強複合材料の繊維分散性評価には利用
されていない。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、繊維補強複合材料中の繊維が均一に分散、補
強が行えているかどうかの評価方法として、物質の比重
の違い、すなわち、X線吸収率の違いを利用したCT法
を使用する方法である。
強が行えているかどうかの評価方法として、物質の比重
の違い、すなわち、X線吸収率の違いを利用したCT法
を使用する方法である。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、繊維補強複合材料を、X線透過コンピュータ
ー断層法によって測定し、得られたX線吸収率より算出
されたCT値のヒストグラム、プロフィールから、繊維
補強複合材料中の繊維分散性の評価を行う方法である。
ー断層法によって測定し、得られたX線吸収率より算出
されたCT値のヒストグラム、プロフィールから、繊維
補強複合材料中の繊維分散性の評価を行う方法である。
即ち、次式で示されるように、物質のX線吸収係数より
計算されるCT値で評価を行う方法である。
計算されるCT値で評価を行う方法である。
I = Io exp (−μX〕
但し、x:試料厚さ、μ:X線吸収係数ro:X線初期
強度、■=材料通過後のX線強度 CT値=((μmμair)/μair )XI、00
0+21 得られ7’CCT値のヒストグラフの例を第1≠に示す
0 横軸は、X線CTで測定して得られたX線吸収率より計
算されたCT値、縦軸は、材料中の各々のCT値のカウ
ント数で、半値幅は、CT値とカウント数のプロフィー
ルにおけるピーク高さの半分高さでのピーク幅である。
強度、■=材料通過後のX線強度 CT値=((μmμair)/μair )XI、00
0+21 得られ7’CCT値のヒストグラフの例を第1≠に示す
0 横軸は、X線CTで測定して得られたX線吸収率より計
算されたCT値、縦軸は、材料中の各々のCT値のカウ
ント数で、半値幅は、CT値とカウント数のプロフィー
ルにおけるピーク高さの半分高さでのピーク幅である。
これよl)、CT値のプロフィールから繊維補強複合材
料中の繊維が、均一に分散した均質な材料であるかどう
かが判別できる。
料中の繊維が、均一に分散した均質な材料であるかどう
かが判別できる。
すなわち、指標方法の1つとして、例えば、半値幅を計
算することにより数値化もできる。つまり、繊維の分散
が不良の場合は、試料中のX線吸収率にばらつきがあり
、すなわち、CT値も広い範囲に渡って取ることになり
、従って半値幅が大きくブロードなピーク(または、複
雑なピーク)を示す。
算することにより数値化もできる。つまり、繊維の分散
が不良の場合は、試料中のX線吸収率にばらつきがあり
、すなわち、CT値も広い範囲に渡って取ることになり
、従って半値幅が大きくブロードなピーク(または、複
雑なピーク)を示す。
一方、繊維の分散が均一であれば、X線吸収率が試料全
体で均一になり、CT値も狭い範囲を取ることになり、
従って半値幅は小さく、ピークは鋭くシャープな形を示
す。
体で均一になり、CT値も狭い範囲を取ることになり、
従って半値幅は小さく、ピークは鋭くシャープな形を示
す。
また、第4図の点線で示した様な分散不良については、
繊維とマトリックスが分離しているためにX線吸収率の
違い、すなわちCT値の違いが広く大きいために、偏っ
たピークを持ったグラフになる。
繊維とマトリックスが分離しているためにX線吸収率の
違い、すなわちCT値の違いが広く大きいために、偏っ
たピークを持ったグラフになる。
以下、実施例を上げて本発明を説明するが1本発明はこ
れらの実施例のみに拘束されるものではない。
れらの実施例のみに拘束されるものではない。
(実施例)
実施例1
普通ポルトランドセメン)(C)、骨材(S)、水(W
)・増粘剤(MC)を、以下の配合条件で混練し、増粘
剤の量を変えることにより炭素繊維(CF 、 4wt
% )の分散の程度の異なる試料を準備した。
)・増粘剤(MC)を、以下の配合条件で混練し、増粘
剤の量を変えることにより炭素繊維(CF 、 4wt
% )の分散の程度の異なる試料を準備した。
配合条件: S/C=0.5
W/’C=0.6
MC/C=O〜1.0wt %
CF/(C+S+MC)”4wt%
使用増粘剤:ヒドロキシ・プロピルeメチルセルロース
(信越化学(株)、90ST(−4,000) 得られたCF混入セメントモルタル混練物の硬化体をC
F法により測定し、得られたヒストグラムの代表例を第
2図に示す。縦軸にCT値、横軸にそのカウント数を示
す。farが分散不良のもので、ブロードなピークを示
し、(b)が分散良好なもので、シャープなピークを示
している。
(信越化学(株)、90ST(−4,000) 得られたCF混入セメントモルタル混練物の硬化体をC
F法により測定し、得られたヒストグラムの代表例を第
2図に示す。縦軸にCT値、横軸にそのカウント数を示
す。farが分散不良のもので、ブロードなピークを示
し、(b)が分散良好なもので、シャープなピークを示
している。
また、これより計算された半値幅の結果を第1表に示し
た。
た。
この結果より、X線CT法により繊維の分散性を評価で
きることが分かる。
きることが分かる。
第 1 表
但し、MC:2ドロキシ・プロピル・メチルセルロース
(信越化学、90SH−4,000)セメントモルタル
ペーストの水/セ メント比は、0.6、CT値は、CF ”4wt%添加時のCFRCについて の値。
(信越化学、90SH−4,000)セメントモルタル
ペーストの水/セ メント比は、0.6、CT値は、CF ”4wt%添加時のCFRCについて の値。
実施例2
6.6ナイロン(宇部興産、2020 UWI )を
マトリックス樹脂として、ガラス繊維(集束タイプ)を
3ml!長さに切断したものを、1,5 yoe−%:
添加した繊維補強プラスチックを作製し、実施例1と同
様にして、X線〜CT法により繊維分散評価を行った。
マトリックス樹脂として、ガラス繊維(集束タイプ)を
3ml!長さに切断したものを、1,5 yoe−%:
添加した繊維補強プラスチックを作製し、実施例1と同
様にして、X線〜CT法により繊維分散評価を行った。
得られたヒストグラムを第3図に示す。
目視、写真による繊維分散が良好のものは、半値幅が約
10であるのに対し、分散不良のものは、その値が約3
0であり、X線CT法より得られたヒストグラムから計
算された半値幅から、繊維補強プラスチック中の繊維分
散性を評価できることが分かる。
10であるのに対し、分散不良のものは、その値が約3
0であり、X線CT法より得られたヒストグラムから計
算された半値幅から、繊維補強プラスチック中の繊維分
散性を評価できることが分かる。
実施例3
純度99.98%のアルミニウムをマトリックス金属と
し、アルミナ繊維(AJ203/S 1o2= 80/
20 )を補強材とし、約4wt%添加した分散性のこ
となる繊維補強金属を種々炸裂し、実施例1と同様にし
て、X線CT法により繊維分散評価を行った。
し、アルミナ繊維(AJ203/S 1o2= 80/
20 )を補強材とし、約4wt%添加した分散性のこ
となる繊維補強金属を種々炸裂し、実施例1と同様にし
て、X線CT法により繊維分散評価を行った。
第4図には、ヒストグラムの半値幅では繊維の分散性の
評価ができない例を示す。
評価ができない例を示す。
この結果力)うば、CT値のヒストグラムの半分値幅を
計算し、繊維分散の評価はできないが、描かれたグラフ
のプロフィールを見れば繊維の分散性の差異が明らかで
ある。すなわち、目視、写真による繊維分散不良のもの
のプロフィールは、繊維分散良好のものに比べ、アルミ
ニウム単味のCT値(約+1,000)側に偏っており
、材料の不均質性が分かる。
計算し、繊維分散の評価はできないが、描かれたグラフ
のプロフィールを見れば繊維の分散性の差異が明らかで
ある。すなわち、目視、写真による繊維分散不良のもの
のプロフィールは、繊維分散良好のものに比べ、アルミ
ニウム単味のCT値(約+1,000)側に偏っており
、材料の不均質性が分かる。
(発明の効果)
以上の実施例に示した繊維補強セメント、繊維補強プラ
スチック、繊維補強金属を例に挙げて、CT法による繊
維補強複合材料の*維分散の評価が可能であることを示
したが、繊維補強コ゛ムなどを含み、種々の711ツク
スを繊維状のもので補強を行った一般の繊維補強複合材
料について、X線CT法により繊維の分散性を評価でき
る。
スチック、繊維補強金属を例に挙げて、CT法による繊
維補強複合材料の*維分散の評価が可能であることを示
したが、繊維補強コ゛ムなどを含み、種々の711ツク
スを繊維状のもので補強を行った一般の繊維補強複合材
料について、X線CT法により繊維の分散性を評価でき
る。
さらには、繊維状のみならず、粒子強化型複合材料にお
いても、本方法は粒子が均一な分散、補強が行えている
かどうかの指標、評価が行えるものである。
いても、本方法は粒子が均一な分散、補強が行えている
かどうかの指標、評価が行えるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、X線等かコンピューター断層法によって測定
したCT値のグラフ、第2図(al 、 (blは、C
Fを4wt%添加したセメント硬化体のX線CT法によ
るヒストグラム、第3図は、繊維強化プラスチックのX
線CT法によるヒストゲラム、第4図は、繊維強化金属
のX線CT法(てよるヒストグラムである。
したCT値のグラフ、第2図(al 、 (blは、C
Fを4wt%添加したセメント硬化体のX線CT法によ
るヒストグラム、第3図は、繊維強化プラスチックのX
線CT法によるヒストゲラム、第4図は、繊維強化金属
のX線CT法(てよるヒストグラムである。
Claims (1)
- 繊維補強複合材料をX線透過コンピューター断層法によ
って測定し、得られたX線吸収率より算出されたCT値
のヒストグラム又はプロフィールから、繊維補強複合材
料中の繊維分散性の評価を行うことを特徴とする繊維補
強複合材料中の繊維分散評価法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61211456A JPS6367551A (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 繊維補強複合材料中の繊維分散性評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61211456A JPS6367551A (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 繊維補強複合材料中の繊維分散性評価法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6367551A true JPS6367551A (ja) | 1988-03-26 |
Family
ID=16606239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61211456A Pending JPS6367551A (ja) | 1986-09-10 | 1986-09-10 | 繊維補強複合材料中の繊維分散性評価法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6367551A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5341436A (en) * | 1990-10-31 | 1994-08-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Nondestructive analysis of dispersion and loading of reinforcing material in a composite material |
CN103472077A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 长安大学 | 一种短切碳纤维在硬化水泥浆体中的分散性检测方法 |
JP2015527583A (ja) * | 2012-08-07 | 2015-09-17 | スネクマ | 複合材料で作られる部品を特徴付ける方法 |
US10203290B2 (en) | 2013-12-12 | 2019-02-12 | General Electric Company | Method for defect indication detection |
US12198257B2 (en) | 2022-08-26 | 2025-01-14 | General Electric Company | System and method of producing a computer-generated image of a component part using computed tomography |
-
1986
- 1986-09-10 JP JP61211456A patent/JPS6367551A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5341436A (en) * | 1990-10-31 | 1994-08-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Nondestructive analysis of dispersion and loading of reinforcing material in a composite material |
JP2015527583A (ja) * | 2012-08-07 | 2015-09-17 | スネクマ | 複合材料で作られる部品を特徴付ける方法 |
CN103472077A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 长安大学 | 一种短切碳纤维在硬化水泥浆体中的分散性检测方法 |
US10203290B2 (en) | 2013-12-12 | 2019-02-12 | General Electric Company | Method for defect indication detection |
US10481108B2 (en) | 2013-12-12 | 2019-11-19 | General Electric Company | System for defect indication detection |
US12198257B2 (en) | 2022-08-26 | 2025-01-14 | General Electric Company | System and method of producing a computer-generated image of a component part using computed tomography |
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