図面 (/)

技術 アルミ基繊維強化複合材及びその製造方法

出願人 アイシン軽金属株式会社
発明者 松井宏昭新村仁
出願日 2014年6月26日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2014-130833
公開日 2016年1月18日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-007635
状態 特許登録済
技術分野 金属の押出
主要キーワード 炭素粉粒 樹脂押出材 複合化率 アルミ素材 クロス繊維 熱処理合金 織物形状 サンドイッチ材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

生産性に優れ、比強度比剛性等の機械的性質に優れたアルミ繊維強化複合材を提供する。

解決手段

アルミニウム又はアルミニウム合金押出材11の押出方向に沿って、繊維20が複合化されていることを特徴とする。押出材中の繊維の複合化率を向上させるには、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材に押出方向に沿って複数の中空孔12を形成し、中空孔に繊維を配置することで複合化を図ることができる。繊維は炭素繊維ガラス繊維金属繊維等の無機繊維又は、アラミド繊維PBO繊維ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール)等の高強度・耐熱性有機繊維であるのが好ましい。また、繊維の形態はファイバー状単繊維フィラメント状繊維束トウ状の撚り繊維,クロス状織物のいずれでもよい。

概要

背景

金属材料だけでは充分な強度,剛性等の機械的性質が得られない場合や、軽量化の手段として金属マトリックス中に繊維や無機フィラー等を分散複合化することが広く検討されている。
特許文献1には、炭素粉粒体を成型したコア材の外側に炭素繊維からなるスキン材を配したサンドイッチ材溶融状態の金属を高圧圧入する技術を開示する。
しかし、溶融金属を高圧で圧入するには設備が大型になり、実用的ではない。
特許文献2には、金属粒子カーボンナノファイバーとの混合材料押出加工して押出材を得る技術を開示する。
しかし、金属粒子の表面には酸化膜が形成されているので、押出材にすると内部欠陥が多い。
また、ナノファイバーでは、比強度の向上には難がある。
特許文献3には、樹脂押出材複合材の製造方法を開示するが、金属であるアルミニウムの押出材には適用できない。

概要

生産性に優れ、比強度,比剛性等の機械的性質に優れたアルミ繊維強化複合材を提供する。アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材11の押出方向に沿って、繊維20が複合化されていることを特徴とする。押出材中の繊維の複合化率を向上させるには、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材に押出方向に沿って複数の中空孔12を形成し、中空孔に繊維を配置することで複合化をることができる。繊維は炭素繊維,ガラス繊維金属繊維等の無機繊維又は、アラミド繊維PBO繊維ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール)等の高強度・耐熱性有機繊維であるのが好ましい。また、繊維の形態はファイバー状単繊維フィラメント状繊維束トウ状の撚り繊維,クロス状織物のいずれでもよい。

目的

本発明は、生産性に優れ、比強度,比剛性等の機械的性質に優れたアルミ基繊維強化複合材の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

アルミニウム又はアルミニウム合金押出材押出方向に沿って、繊維が複合化されていることを特徴とするアルミ繊維強化複合材

請求項2

前記繊維は炭素繊維ガラス繊維金属繊維等の無機繊維又は、アラミド繊維PBO繊維ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール)等の高強度・耐熱性有機繊維であることを特徴とする請求項1記載のアルミ基繊維強化複合材。

請求項3

アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材に押出方向に沿って複数の中空孔を形成し、前記中空孔に繊維を配置することで複合化を図ったものでることを特徴とするアルミ基繊維強化複合材の製造方法。

請求項4

前記押出材の押出加工同期化させて中空孔に繊維を挿入又は充填するものであることを特徴とする請求項3記載のアルミ基繊維強化複合材の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、アルミ押出材と繊維との複合材に関する。

背景技術

0002

金属材料だけでは充分な強度,剛性等の機械的性質が得られない場合や、軽量化の手段として金属マトリックス中に繊維や無機フィラー等を分散複合化することが広く検討されている。
特許文献1には、炭素粉粒体を成型したコア材の外側に炭素繊維からなるスキン材を配したサンドイッチ材溶融状態の金属を高圧圧入する技術を開示する。
しかし、溶融金属を高圧で圧入するには設備が大型になり、実用的ではない。
特許文献2には、金属粒子カーボンナノファイバーとの混合材料押出加工して押出材を得る技術を開示する。
しかし、金属粒子の表面には酸化膜が形成されているので、押出材にすると内部欠陥が多い。
また、ナノファイバーでは、比強度の向上には難がある。
特許文献3には、樹脂押出材の複合材の製造方法を開示するが、金属であるアルミニウムの押出材には適用できない。

先行技術

0003

特開2005−133141号公報
特開2011−165596号公報
特表2009−504462号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、生産性に優れ、比強度,比剛性等の機械的性質に優れたアルミ繊維強化複合材の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明に係るアルミ基繊維強化複合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材の押出方向に沿って、繊維が複合化されていることを特徴とする。
ここで、繊維は炭素繊維,ガラス繊維金属繊維等の無機繊維又は、アラミド繊維PBO繊維ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール)等の高強度・耐熱性有機繊維であるのが好ましい。
特に炭素繊維は、比強度,比剛性に優れ、軽量であることから、アルミ押出材と複合化を図ることでアルミ押出材の比強度,比剛性が向上するとともに、アルミ押出材の押出方向に沿って複合化されているので、アルミ押出材の特性が最大限活用できる。

0006

繊維は、ファイバー状単繊維フィラメント状繊維束トウ状の撚り繊維,クロス状織物のいずれでもよい。

0007

繊維をアルミ押出材の押出方向に沿って複合化する方法としては、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出ダイスに繊維の供給口を設けることで、アルミの塑性流動中に繊維を混入流動させることで押出ダイスから繊維と複合化された押出材を押し出してもよい。

0008

また、押出材中の繊維の複合化率を向上させるには、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材に押出方向に沿って複数の中空孔を形成し、前記中空孔に繊維を配置することで複合化を図ることができる。
この場合に押出材の押出加工後にこの中空孔中に繊維を挿入又は充填してもよい。
また、押出材の押出加工と同期化させて中空孔に繊維を挿入又は充填するものであってもよい。

0009

押出材に中空孔を形成し、この中空孔の中に繊維を挿入又は充填する方法においては、この繊維の他にロウ材溶融樹脂接着剤等も充填することができる。

0010

また、押出材の中空孔に上記複合化材を挿入又は充填した後に、ロール圧延機プレス機を用いて押出材を圧縮成形することで、押出材と複合化材との密着性を向上させることができる。
アルミ押出材が熱処理合金である場合には、押出直後ダイス端焼入れや押出後に熱処理することも可能である。

発明の効果

0011

本発明に係る複合材は、アルミ押出材と繊維とをアルミの押出方向に沿って複合化したので、アルミ押出材の特性を活かしつつ、曲げ強度,比強度,比剛性,軽量化等を図ることができる。
また、従来の金属マトリックス中にフィラーを分散させたものは、フィラーを起点に破断する恐れがあるが、本発明における複合材はそのような恐れがない。
従来の金属シート繊維シート等の積層による複合化では、曲げ加工プレス加工時に積層面で剥離が生じやすいが、本発明に係る複合材にあっては、アルミ押出材に繊維等が内包されているので、そのような恐れも少ない。
また、本発明に係る複合材は生産性が高い。

図面の簡単な説明

0012

アルミ押出材の中空孔に繊維を挿入した後にローラーで押出材を圧縮する例を示す。
押出材の中空孔に繊維を挿入する例を示す。
押出材の中空孔に複合化材を挿入又は充填する例を示す。(a)はエアー圧による例、(b)は溶融樹脂の充填例、(c)は減圧吸引による例を示す。
複合化繊維及び複合化材の例を示す。(a)は、押出材の中空孔への充填状態、(b)は撚り繊維の例、(c)は束ねた繊維の例、(d)はクロス繊維の例を示す。

実施例

0013

本発明に係る複合材の構造例及び製造例について以下図面にて説明するが、本発明は本実施例に限定されない。

0014

アルミニウム又はアルミニウム合金(以下、アルミと称する。)の押出加工は、コンテナの前方に押出用のダイスを装着し、加熱されたコンテナのシリンダー部にアルミで鋳造した円柱状のビレット装填し、後方からステムにて押圧することで、ダイスから押出形材が押し出される加工方法である。
ダイス中に繊維20のノズル等の供給手段を配設し、アルミの塑性流動中に繊維20を複合化させる。
この場合に繊維がアルミ素材中に内包され、一体的に押し出されるように押出材の先端部に金具等の固定部材を取り付け、この固定部材に繊維の先端を固定させてもよい。
また、押出材11が中空断面押出材になるようなダイスを用いて、中空孔12に繊維が供給されるように繊維の供給手段を設けてもよい。
この場合も押出材の先端部の固定部材に繊維20の先端を固定するのが好ましい。
よって、本発明では、押出材11のアルミ金属中に繊維20を直接複合化させたもの及び押出材に中空孔を形成し、この中空孔に繊維を挿入又は充填しただけのものも含まれる。

0015

図1は、押出材11の中空孔12に繊維20が配設された後に、又は繊維とともにロウ材や樹脂を充填した後に、ローラー30にて圧縮し、中空孔12をつぶした例を示す。
なお、ローラーを複数設けて更に圧延してもよく、プレス加工にて必要な部位のみ圧縮してもよい。

0016

図2は、押出材11を成形後に中空孔12に繊維20を挿入する例を示す。
入手段に制限はないが、図2に示した例は無機繊維の先端部に鉄子51等の磁性材を取り付け、マグネット40にて磁力挿入した例である。
また、中空孔の反対側からワイヤーを挿入し、ワイヤーの先端に繊維等を結び付け、ワイヤーを引き抜くことで中空孔12に無機繊維を挿入する方法も考えられる。

0017

図3には、さらに他の手段例を示す。
(a)は、繊維20の先端に中空孔12の断面形状にほぼ等しい金具52を取り付け、中空孔12の端部から噴射ノズル53からエアー注入し、このエアー圧で金具52を押し込む例である。
また、エアーの替わりに不活性ガスを注入してもよい。
(b)は、噴射ノズル53から樹脂21を注入する例である。
樹脂21は溶融状態で注入するが、押出材が押し出された後の温度が高い場合には樹脂の流れもよい。
(c)は、押出材の一方の端部をシール部材54で塞ぎ、金具52を減圧口55から減圧吸引する例を示す。
また、(c)は、反対側から樹脂21を合わせて注入する例である。

0018

図4は、押出材11の中空孔12に複合化材(剤)を充填した例である。
中空孔12の大きさは、充填するものの大きさを考慮して選定される。
繊維20と合せてロウ材や接着剤等の接合剤22を充填してもよい。
また、繊維もファイバー状に限定されず、撚り繊維23,繊維束24,クロス25のような織物形状でもよい。

0019

11押出材
12中空孔
20 繊維
30 ローラー

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ