JP5346700B2 - Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed - Google Patents
Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed Download PDFInfo
- Publication number
- JP5346700B2 JP5346700B2 JP2009140526A JP2009140526A JP5346700B2 JP 5346700 B2 JP5346700 B2 JP 5346700B2 JP 2009140526 A JP2009140526 A JP 2009140526A JP 2009140526 A JP2009140526 A JP 2009140526A JP 5346700 B2 JP5346700 B2 JP 5346700B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal particles
- resin
- metal
- molding material
- resin molding
- 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
Abstract
Description
本発明は、樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品に関し、特に、成形対象の樹脂材に高熱伝導性機能を付与する樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品に関する。 The present invention relates to a method for constructing a metal particle three-dimensional network structure in a resin material and a resin molded product having the metal particle three-dimensional network structure, and particularly, a resin material that imparts a high thermal conductivity function to a resin material to be molded. The present invention relates to a method for constructing a metal particle three-dimensional network structure and a resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed therein.
合成樹脂成形製品とは、溶融、溶解などで流動性を与えた合成樹脂材料に、最終製品とほぼ等しい形状を付与し、固化して取り出す加工方法により作り出された部品、製品のことを示す。
この成形に用いられる合成樹脂材料は、その材料の種類でそれぞれが異なる固有の性質を持っている。また、１つの合成樹脂材料においても、溶融する過程、形状を付与・固化する過程等、各過程ごとに性質が大きく変化する。
合成樹脂成形製品を高速に製造し、かつ成形品の精度を維持するためには、その合成樹脂材料の性質に合った成形方法により成形することが必要である。
例えば、合成樹脂材料の溶融過程及び固化過程では、その合成樹脂材料の性質に応じて適切な方法を選択する必要がある。すなわち、加熱・冷却によって溶融・固化させる方法、溶剤により溶解し溶剤の揮発・除去によって固化させる方法、又は流動性のある合成樹脂と硬化剤を混合して硬化反応を生じさせる方法といった各種方法から合成樹脂材料の性質に合ったものを選択する必要がある。
また、合成樹脂材料に形状を付与する過程では、合成樹脂材料の種類によらずに、ほぼ全ての合成樹脂材料に対して流動性を与えることができ、容易に変形可能な状態にすることができる。従って、その形状の付与を行う過程では、合成樹脂材料の種類による影響は受けにくいが、印加される成形力や成形しようとする形状による影響を受けるため、成形力を印加する方法や形状を規定する方法については最適なものを選択する必要がある。
A synthetic resin molded product refers to a part or product produced by a processing method in which a synthetic resin material imparted with fluidity by melting, melting, or the like is given a shape substantially equal to that of a final product and solidified to be taken out.
The synthetic resin materials used for this molding have unique properties that differ depending on the type of the material. Further, even in one synthetic resin material, the properties greatly change for each process such as a melting process and a process of imparting and solidifying a shape.
In order to produce a synthetic resin molded product at a high speed and maintain the accuracy of the molded product, it is necessary to mold by a molding method suitable for the properties of the synthetic resin material.
For example, in the melting process and the solidifying process of the synthetic resin material, it is necessary to select an appropriate method according to the properties of the synthetic resin material. That is, from various methods such as a method of melting and solidifying by heating and cooling, a method of dissolving by a solvent and solidifying by volatilization and removal of the solvent, or a method of causing a curing reaction by mixing a fluid synthetic resin and a curing agent It is necessary to select a material suitable for the properties of the synthetic resin material.
In addition, in the process of imparting a shape to a synthetic resin material, fluidity can be imparted to almost all synthetic resin materials regardless of the type of synthetic resin material, so that it can be easily deformed. it can. Therefore, in the process of applying the shape, it is difficult to be affected by the type of synthetic resin material, but because it is affected by the applied molding force and the shape to be molded, the method and shape for applying the molding force are specified. It is necessary to select the most suitable method.
ところで、合成樹脂は、高分子であって、粘弾性という特性を有するものである。この粘弾性とは、流体としての性質と固体としての性質の双方を有することをいい、その合成樹脂の種類や状態によって、その液体としての性質が占める割合、固体としての性質が占める割合がそれぞれ変わるというものである（粘弾性体の変形挙動）。
従って、良好な成形品を得るためには、この合成樹脂材料内における粘弾性体の変形挙動及び樹脂の記憶現象並びにこれらとの経年変化の関連を把握することが必要である。
By the way, the synthetic resin is a polymer and has a characteristic of viscoelasticity. This viscoelasticity means having both properties as a fluid and properties as a solid. Depending on the type and state of the synthetic resin, the proportion of properties as a liquid and the proportion of properties as a solid respectively It changes (deformation behavior of viscoelastic body).
Therefore, in order to obtain a good molded product, it is necessary to grasp the deformation behavior of the viscoelastic body in the synthetic resin material, the memory phenomenon of the resin, and the relationship with the secular change.
合成樹脂材料を溶融し、流動性を与え、形状を付与し、固化するそれぞれの各過程では、熱エネルギーの授受が大きく関与する。すなわち、合成樹脂材料を成形する際に溶融したり、固化したりするためには、熱源によって熱エネルギーを与えたり、冷却源によって熱エネルギーを奪うことが必要である。従って、成形精度の高い合成樹脂成形製品を製造するためには、各過程において最適な熱エネルギー授受を行わなければならない。
一般に、合成樹脂材料は熱伝導率が低く、Ｐｒａｎｄｔｌ数が高い上に、溶融体の粘度が大きい。ここで、Ｐｒａｎｄｔｌ数とは、粘性力の影響の程度、速度と温度境界層の相対厚さと関連する数値である。従って、良好な成形品を得るためには、合成樹脂材料内の熱移動の評価と制御が重要となる。
このことを言い換えると、合成樹脂材料の表面層への加熱源（冷却源）からの熱エネルギーの授受移動と、合成樹脂材料内部への授受移動をいかに適確に速く行い、合成樹脂全体の温度を均一化し、各過程に適合した温度にするかということが重要となる。
In each process of melting, imparting fluidity, imparting a shape, and solidifying a synthetic resin material, transfer of thermal energy is greatly involved. That is, in order to melt or solidify the synthetic resin material, it is necessary to give heat energy by a heat source or take heat energy by a cooling source. Therefore, in order to manufacture a synthetic resin molded product with high molding accuracy, it is necessary to perform optimal thermal energy transfer in each process.
In general, a synthetic resin material has a low thermal conductivity, a high Prandtl number, and a high melt viscosity. Here, the Prandtl number is a numerical value related to the degree of the influence of the viscous force, the speed, and the relative thickness of the temperature boundary layer. Therefore, in order to obtain a good molded product, it is important to evaluate and control the heat transfer in the synthetic resin material.
In other words, how quickly and accurately transfer the heat energy from the heating source (cooling source) to the surface layer of the synthetic resin material and transfer it into and out of the synthetic resin material. It is important to make the temperature uniform and to suit the temperature of each process.
さらに、良好な成形品を得るためには、前述の合成樹脂材料の粘弾性挙動とともに、その合成樹脂材料内に発生する成形収縮や残留応力の影響も無視できない。この成形収縮が不均一でなおかつ局所に集中したり、その残留応力が蓄積集中したりすると、成形不良や成形精度の低下が発現するおそれがあるからである。
これら成形収縮や残留応力といった成形不良発現要因のほとんどに、「低熱伝導率と高いＰｒａｎｄｔｌ数」により熱移動が困難である、という高分子合成樹脂共通の特質が関与している。
合成樹脂材料内では、加熱源（冷却源）から熱エネルギーを授受する接触界面である表面層（外周層）と、材料内の中間層との温度差が大きい。この温度差により、表面層と中間層における高分子合成樹脂の物性的・化学的特性に大幅に違いが生じる。この物性的・化学的特性の違いが、成形不良発現の基本原因となる。
従って、表面層と中間層との間における熱移動を素早く行い、成形材料内温度の均一化を迅速に行わなければならない。
Furthermore, in order to obtain a good molded product, the influence of molding shrinkage and residual stress generated in the synthetic resin material as well as the above-described viscoelastic behavior of the synthetic resin material cannot be ignored. This is because if this molding shrinkage is non-uniform and concentrated locally, or if the residual stress accumulates and concentrates, molding defects and a reduction in molding accuracy may occur.
Most of these molding failure manifestation factors such as molding shrinkage and residual stress are associated with a common characteristic of polymer synthetic resins that heat transfer is difficult due to “low thermal conductivity and high Brandtl number”.
In the synthetic resin material, there is a large temperature difference between the surface layer (outer peripheral layer), which is a contact interface that transfers heat energy from a heating source (cooling source), and the intermediate layer in the material. Due to this temperature difference, the physical and chemical characteristics of the polymer synthetic resin in the surface layer and the intermediate layer are greatly different. This difference in physical and chemical properties is the basic cause of defective molding.
Therefore, heat transfer between the surface layer and the intermediate layer must be performed quickly, and the temperature in the molding material must be made uniform quickly.
この高熱伝導性機能を合成樹脂材料に対して付与するためには、合成樹脂そのものの分子構造を改良したり、合成樹脂に高熱伝導率を有する金属粒子等を混錬したりするのが一般的である。
例えば、前者のような樹脂の分子構造を改良するものとしては、特許文献１に開示されるエポキシ樹脂組成物、プリプレグ、積層板ならびにプリント配線板が提案されている。この特許文献１に開示されるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂モノマと、少なくともオルト位に水酸基が配置された二価以上のフェノール類又はその化合物と、硬化促進剤とを含有するものであるので、熱伝導率の高い硬化物を提供することが可能となっている。
また、後者のような合成樹脂に金属粒子等を混錬するものとしては、特許文献２に開示される熱伝導性と流動性に優れた成形用樹脂が提案されている。この特許文献２に開示される成形用樹脂は、一般的にはコンポジットと呼ばれる成形材料であって、合成樹脂に熱伝導性無機粒状フィラーを配合、混錬することにより、合成樹脂特有の流動性を保持しながら高熱伝導性を付与することを可能としている。
In order to impart this high thermal conductivity function to synthetic resin materials, it is common to improve the molecular structure of the synthetic resin itself or to knead the synthetic resin with metal particles having high thermal conductivity. It is.
For example, an epoxy resin composition, a prepreg, a laminate, and a printed wiring board disclosed in Patent Document 1 have been proposed for improving the molecular structure of the resin as in the former. The epoxy resin composition disclosed in Patent Document 1 contains an epoxy resin monomer, a dihydric or higher phenol having a hydroxyl group disposed at least in the ortho position, or a compound thereof, and a curing accelerator. It is possible to provide a cured product having high thermal conductivity.
In addition, as a material for kneading metal particles and the like in the latter synthetic resin, a molding resin having excellent thermal conductivity and fluidity disclosed in Patent Document 2 has been proposed. The molding resin disclosed in Patent Document 2 is a molding material generally called a composite, and by blending and kneading a thermally conductive inorganic particulate filler with a synthetic resin, the fluidity unique to the synthetic resin is obtained. High thermal conductivity can be imparted while maintaining
本発明は、前述の特許文献１に開示のエポキシ樹脂組成物のように樹脂そのものの分子構造を改良するものではなく、また、前述の特許文献２に開示される成形用樹脂のようなコンポジットでもなく、成形樹脂を金網状の部材で被覆し外部から金属粒子を機械力により打ち込むことで、これらの技術とは全く異なった角度から樹脂成形材に対し高熱伝導性機能の付与を行うものであって、樹脂成形材の表面を金属粒子が互いに接触した最密充填とし、その上から樹脂成形材内部に金属粒子を互いに接触しながら埋入することにより、熱源と樹脂成形材内の金属粒子が直接接触することにより、伝熱作用が確実に行われ、熱源からの熱を効率よく伝達させ、成形樹脂材内の温度を迅速に均一化させて、さらに、形状付与工程後半や固化工程において成形樹脂材内に蓄積された成形エネルギーを熱として効率よく伝達放出し、優れた成形品の機能・精度を実現する高熱伝導性及び強磁性を備えた金属粒子による立体網目構造の構築方法及びその金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品を提供することを目的とする。 The present invention does not improve the molecular structure of the resin itself as in the epoxy resin composition disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, and even a composite such as the molding resin disclosed in the above-mentioned Patent Document 2. Instead, the resin is coated with a metal mesh-like member and the metal particles are driven by mechanical force from the outside, thereby giving a high thermal conductivity function to the resin molding from an angle completely different from these techniques. Then, the surface of the resin molding material is the closest packing in which the metal particles are in contact with each other, and the metal particles are embedded in the resin molding material while being in contact with each other. The direct contact ensures the heat transfer action, efficiently transfers the heat from the heat source, quickly equalizes the temperature in the molded resin material, and further in the latter half of the shape imparting process and the solidification process. A method for constructing a three-dimensional network structure with metal particles with high thermal conductivity and ferromagnetism that efficiently transfers and releases the molding energy accumulated in the molded resin material as heat and realizes the function and accuracy of excellent molded products, and An object of the present invention is to provide a resin molded product in which the metal particle three-dimensional network structure is constructed.
かかる目的を達成するため、本発明は、金属粒子による樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法であって、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成される金属網状部材を、主に合成樹脂からなる樹脂成形材の全部又は一部に取り付ける金属網状部材取付工程と、金属網状部材取付工程の前後において、金属網状部材で被覆された樹脂成形材の表面に、強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子を撒布する金属粒子撒布工程と、撒布した金属粒子上から局部的に圧力を印加し、樹脂成形材の表面において金属粒子を最密充填で配するとともに、金属粒子を樹脂成形材の表面から内部へ互いに接触しながら連なった状態で埋入させる圧力印加工程と、樹脂成形材との間で熱エネルギーの授受を行って、樹脂成形材を溶融させる溶融工程と、樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加して、樹脂成形材の内部おいてチェーン状又は錐体状の金属粒子の集合体を形成して金属粒子による立体網目構造を構築する金属粒子立体網目構造構築工程とを有することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention is a method of constructing a metal particle three-dimensional network structure in a resin material made of metal particles, which is formed by intersecting metal wires that are ferromagnetic and have high thermal conductivity. The metal mesh member mounting step for attaching the metal mesh member to all or part of the resin molding material mainly made of synthetic resin, and the surface of the resin molding material coated with the metal mesh member before and after the metal mesh member mounting step In addition, a metal particle distribution process for distributing metal particles that are ferromagnetic and high thermal conductor, and a pressure is locally applied from above the distributed metal particles, and the metal particles are arranged in a close-packed manner on the surface of the resin molding material. At the same time, the resin molding material is melted by transferring heat energy between the pressure application step of embedding the metal particles in a continuous state in contact with each other from the surface of the resin molding material and the resin molding material. And a magnetic field is applied so that a magnetic field line is generated in a direction penetrating the resin molding material to form an aggregate of chain-shaped or cone-shaped metal particles inside the resin molding material. And a metal particle three-dimensional network construction step for constructing a three-dimensional network structure.
また、本発明における樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法によれば、さらに、効果を得るためには、溶融工程及び金属粒子立体網目構造構築工程は、真空条件下で行うことを特徴とすることが好ましい。 Further, according to the method for constructing a metal particle three-dimensional network structure in the resin material in the present invention, in order to obtain further effects, the melting step and the metal particle three-dimensional network structure constructing step are performed under vacuum conditions. Preferably it is a feature.
また、本発明における金属粒子立体網目構造が構築された樹脂成形品によれば、主に合成樹脂からなる樹脂成形材と、樹脂成形材に含有される強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子と、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成され樹脂成形材の全部又は一部を被覆する金属網状部材とを有して構成され、金属粒子は、樹脂成形材内において立体網目構造を構築していることを特徴とする。 Further, according to the resin molded product in which the metal particle three-dimensional network structure in the present invention is constructed, a resin molded material mainly composed of a synthetic resin, and a metal particle that is a ferromagnetic and high thermal conductor contained in the resin molded material And a metal net-like member that is formed by crossing a metal wire that is a ferromagnetic material and a high thermal conductor and that covers all or a part of the resin molding material. A three-dimensional network structure is constructed in the interior.
本発明によれば、樹脂成形品の成形に用いられる成形材である予備成形品は以下のように構成される。すなわち、予備成形品は、主に合成樹脂からなる樹脂成形材と、樹脂成形材に含有される強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子と、強磁性体かつ高熱伝導体である金属製の針金が交差して形成され樹脂成形材の全部又は一部を被覆する金属網状部材とを有して構成される。
そして、その金属粒子は、金属網状部材で被覆された樹脂成形材の表層部において水平方向に広がって埋入されているとともに、互いに接触した状態で樹脂成形材の内部方向へ連なって埋入されている。
さらに、樹脂成形材を溶融させた上で、樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加すると、流動化した樹脂成形材内において、金属粒子がその磁力線の方向に沿って移動し、金属網状部材の針金の交差部分を出発点としてチェーン状又は錐体状の集合体を形成する。
以上から、これらチェーン状又は錐体状の集合体は、樹脂成形材内において金属粒子による立体網目構造を形成するので、予備成形品と熱移動源との間における熱エネルギーの授受を迅速かつ均一に行って温度の局所的な不均一を解消し、良好な成形品を成形することが可能となる。
また、一般に形状付与・固化工程においては、樹脂成形材内に成形圧力によるエネルギーが蓄積する。本発明によれば、前述の通り、樹脂成形材内に高熱伝導体である金属粒子による立体網目構造を構築することから、前述の樹脂成形材内に蓄積されたエネルギーを熱エネルギーとして短時間で放出することができる。その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂の経年変化における信頼性を向上させた良好な成形品を成形することが可能となる。
According to the present invention, a preformed product that is a molding material used for molding a resin molded product is configured as follows. That is, the preform is made of a resin molding material mainly composed of a synthetic resin, metal particles that are a ferromagnetic material and a high heat conductor contained in the resin molding material, and a metal material that is a ferromagnetic material and a high heat conductor. It has a metal net-like member formed by crossing wires and covering all or part of the resin molding material.
The metal particles are embedded in the horizontal direction in the surface layer portion of the resin molding material covered with the metal mesh member, and are embedded in the resin molding material in an inward contact state. ing.
Furthermore, when a magnetic field is applied so that a magnetic force line is generated in a direction penetrating the resin molding material after the resin molding material is melted, the metal particles move along the direction of the magnetic force line in the fluidized resin molding material. It moves to form a chain-like or cone-like aggregate starting from the intersection of the metal mesh members.
From the above, these chain-like or cone-like aggregates form a three-dimensional network structure with metal particles in the resin molding material, so that heat energy can be exchanged quickly and uniformly between the preform and the heat transfer source. It is possible to eliminate the local non-uniformity of temperature and form a good molded product.
In general, in the shape imparting / solidifying step, energy due to molding pressure accumulates in the resin molding material. According to the present invention, as described above, since a three-dimensional network structure with metal particles that are high thermal conductors is built in the resin molding material, the energy accumulated in the resin molding material is used as heat energy in a short time. Can be released. As a result, it becomes possible to suppress the expression of the memory phenomenon due to the viscoelastic behavior in the shape imparting / solidifying step, and to mold a good molded product with improved reliability over time of the resin.
＜基本構造＞
本実施の形態では、予備成形品１０に対して熱源又は冷却源等の熱移動源から熱エネルギーの授受を行いながら、金型等により所定の形状を付与することにより、最終的な成形目的物である樹脂成形品１００を得る。
図１は、本実施の形態における予備成形品１０において、金属粒子１２の打ち込みを説明するための図である。
また、図２は、本実施の形態において、その予備成形品１０を溶融して流動性を高くした上で、磁場を印加した状態を示す図である。
以下、その予備成形品１０の基本構造について、図を用いながら詳細に説明する。
なお、本図を含め、本実施の形態の説明に用いられる図においては、図に向かって上下方向を垂直方向とし、左右方向を水平方向とする。
<Basic structure>
In the present embodiment, the final molded object is obtained by giving a predetermined shape to the preformed product 10 with a mold or the like while transferring heat energy from a heat transfer source such as a heat source or a cooling source. A resin molded product 100 is obtained.
FIG. 1 is a diagram for explaining the implantation of metal particles 12 in the preform 10 according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which a magnetic field is applied after the preformed product 10 is melted to increase fluidity in the present embodiment.
Hereinafter, the basic structure of the preform 10 will be described in detail with reference to the drawings.
In the drawings used to describe the present embodiment, including this drawing, the vertical direction is the vertical direction and the horizontal direction is the horizontal direction in the drawing.
予備成形品１０は、主に合成樹脂からなる固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１と、その樹脂成形材１１に混錬又は撒布される金属粒子１２と、その樹脂成形材１１の表面の全部又は一部を被覆する金属網状部材１３とを有して構成されるものである。
図１では、金属粒子１２の動きをわかりやすくするために、金属網状部材１３については図示を省略している。なお、金属網状部材１３は、本実施の形態における予備成形品１０には必須の構成要素である。
また、これら図においては、金属粒子１２は、全ての大きさが略等しい球形（断面円形）で表現されているが、あくまでも最密充填を説明するためであり、その大きさ及び形状についてはこれに限定されない。すなわち、これら金属粒子１２の形状・大きさは、それぞれ異なり、バラつきがあってもよい。ただし、金属粒子１２同士は、樹脂成形材１１の表面においては、互いに接して最密充填で配されているものとする。
The preformed product 10 includes a fluid resin molding material 11 having a high viscosity before solidification mainly made of a synthetic resin, metal particles 12 kneaded or distributed in the resin molding material 11, and the resin molding material 11. And a metal net member 13 covering all or part of the surface.
In FIG. 1, the metal mesh member 13 is not shown in order to make the movement of the metal particles 12 easy to understand. The metal mesh member 13 is an essential component for the preformed product 10 in the present embodiment.
Further, in these drawings, the metal particles 12 are all expressed in spherical shapes (circular cross-sections) having substantially the same size, but are only for explaining the close-packing, and the size and shape thereof are described here. It is not limited to. That is, the shape and size of the metal particles 12 are different and may vary. However, it is assumed that the metal particles 12 are arranged in close contact with each other on the surface of the resin molding 11.
樹脂成形材１１は、合成樹脂を主成分とする固化前の粘度の高い流体状の樹脂材である。この合成樹脂は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
また、樹脂成形材１１は、合成樹脂のみで構成されるものであってもよいし、金属粒子１２、さらには他の補強材や充填材が均一に混錬されたコンパウンドであってもよい。
The resin molding material 11 is a fluid resin material with a high viscosity before solidification composed mainly of a synthetic resin. This synthetic resin may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
Moreover, the resin molding material 11 may be comprised only with a synthetic resin, and the compound by which the metal particle 12 and also the other reinforcing material and filler were knead | mixed uniformly may be sufficient as it.
金属粒子１２は、高熱伝導体かつ強磁性体の金属の粒子である。すなわち、鉄、コバルト又はニッケル等の、一般的な合成樹脂よりも極めて熱伝導率の高い高熱伝導体であって、磁場の影響を受けて磁力線の発生方向に沿って移動する強磁性体の金属粒子である。
予備成形品１０を製造するとき、金属粒子１２は、単に樹脂成形材１１に混錬されるだけではなく、必ず「打ち込み」の作業を経て樹脂成形材１１の表面から内部（中心部）へ略垂直下方向に押入される。
The metal particles 12 are high thermal conductor and ferromagnetic metal particles. That is, a high thermal conductor having a much higher thermal conductivity than general synthetic resins, such as iron, cobalt, or nickel, and a ferromagnetic metal that moves along the direction of generation of magnetic field lines under the influence of a magnetic field Particles.
When the preform 10 is manufactured, the metal particles 12 are not simply kneaded into the resin molding material 11, but are always subjected to a “driving” operation from the surface of the resin molding material 11 to the inside (center portion). Pushed vertically downward.
この「打ち込み」とは、具体的には以下のように行われる。まず、固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１の表面に金属粒子１２を撒布する。そして、例えばローラ等でその撒布した金属粒子１２上から略垂直下方向に局部的に圧力を印加して樹脂成形材１１の内部へ押入する。
この作業を繰り返すと、金属粒子１２が撒布された樹脂成形材１１表面は、金属粒子１２がほぼ最密充填で配される。つまり金属粒子１２が互いに接触した状態で配される。
一方、樹脂成形材１１の内部方向には、前述の金属粒子１２が最密充填で配された表面から金属粒子１２が互いに接した状態で連なっている。
Specifically, this “driving” is performed as follows. First, metal particles 12 are spread on the surface of a fluid resin molding material 11 having a high viscosity before solidification. Then, for example, a pressure is locally applied in a substantially vertical downward direction from above the distributed metal particles 12 with a roller or the like to be pushed into the resin molding material 11.
When this operation is repeated, the surface of the resin molding material 11 on which the metal particles 12 are distributed is arranged with the metal particles 12 being almost closely packed. That is, the metal particles 12 are arranged in contact with each other.
On the other hand, in the internal direction of the resin molding material 11, the metal particles 12 are connected in a state of being in contact with each other from the surface on which the above-described metal particles 12 are arranged in the closest packing.
ところで、本実施の形態において、金属粒子１２に対して「局部的に」、すなわち極めて小さな面積に対して所定の圧力を印加することが必須の条件となっているのには、次のような理由がある。
金属粒子１２の撒布・押圧を繰り返すと、前述のように樹脂成形材１１の表面には金属粒子１２が最密充填で配され、樹脂成形材１１の表面においては、もはや新たな金属粒子１２が入り込む空間がほとんど残されていない状態となる。この状態で、さらに金属粒子１２を撒布し、局部的に圧力を印加すると、その圧力が印加された金属粒子１２が略垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ埋入する。加えて、この新たに埋入した金属粒子１２が、この既に埋入している金属粒子１２に接触し、さらに垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ押し込む。
その結果、図に示すような状態、すなわち、金属粒子１２が互いに接触し、連なった状態を保ちながら、略垂直下方向に樹脂成形材１１の内部へ押し込まれた状態となる。
仮に局部的に圧力を印加しない場合、すなわち樹脂成形材１１の表面全体に一様に圧力を印加するような場合には、新たに撒布された金属粒子１２が、樹脂成形材１１表面に最密充填で配された金属粒子１２が全体的に略垂直下方向へ押し込まれるので、樹脂成形材１１表面付近の金属粒子１２の層が全体的に厚くなっていくだけであり、前述のような金属粒子１２による樹脂成形材１１の内部への連なりは形成されない。
このようにして金属粒子１２が連なったまま内部方向へ打ち込まれていくことは、後述する金属粒子による立体網目構造の構築に重要な役割を果たすものであるから、金属粒子１２に対し「局部的に」圧力を印加することが必須の条件となるのである。
By the way, in the present embodiment, it is indispensable to apply a predetermined pressure to the metal particles 12 “locally”, that is, to an extremely small area. There is a reason.
When the metal particles 12 are repeatedly spread and pressed, the metal particles 12 are arranged in the closest packing on the surface of the resin molding material 11 as described above, and new metal particles 12 are no longer on the surface of the resin molding material 11. There is almost no space left for entry. In this state, when the metal particles 12 are further distributed and pressure is applied locally, the metal particles 12 to which the pressure is applied are embedded in the resin molding material 11 in a substantially vertical downward direction. In addition, the newly embedded metal particles 12 come into contact with the already embedded metal particles 12 and are pushed into the resin molding material 11 vertically downward.
As a result, the state shown in the drawing, that is, the state in which the metal particles 12 are in contact with each other and are pushed into the resin molding material 11 in the substantially vertical downward direction is maintained.
If no pressure is applied locally, that is, if pressure is uniformly applied to the entire surface of the resin molding material 11, the newly distributed metal particles 12 are closest to the surface of the resin molding material 11. Since the metal particles 12 arranged by filling are pushed substantially vertically downward, the metal particle 12 layer in the vicinity of the surface of the resin molding material 11 is only thickened as a whole. No connection to the inside of the resin molding material 11 by 12 is formed.
Since the metal particles 12 are driven in the inner direction in a continuous manner in this manner, the metal particles 12 play an important role in the construction of a three-dimensional network structure using metal particles, which will be described later. It is an essential condition to apply pressure.
図１には、その金属粒子１２に対して局部的に圧力を印加した場合における圧力の伝達方向が矢印で示されている。
図に示すように、樹脂成形材１１の表面に配される金属粒子１２に略垂直下方向に向けて局部的に圧力が印加されると、その圧力は、その圧力が印加された金属粒子１２に接し下方に位置する他の金属粒子１２に伝達する。この下方で接する金属粒子１２が複数ある場合には、その加えられた圧力の分力が、それら複数の金属粒子１２にそれぞれ伝達する。
この伝達先の金属粒子１２の上方に接した金属粒子１２が複数ある場合には、それぞれの圧力が伝達し、これらの合力が、その伝達先の金属粒子１２のさらに下方で接する金属粒子１２に伝達する。
このように局部的に印加された圧力が伝達することにより、前述のように、金属粒子１２が樹脂成形材１１の内部方向へ打ち込まれていく。
In FIG. 1, the direction of pressure transmission when a pressure is locally applied to the metal particles 12 is indicated by arrows.
As shown in the figure, when a pressure is locally applied to the metal particles 12 arranged on the surface of the resin molding material 11 in a substantially vertical downward direction, the pressure is applied to the metal particles 12 to which the pressure is applied. It is transmitted to other metal particles 12 that are in contact with and located below. When there are a plurality of metal particles 12 that are in contact with each other below, the component of the applied pressure is transmitted to each of the plurality of metal particles 12.
When there are a plurality of metal particles 12 that are in contact with the metal particles 12 above the transmission destination, the respective pressures are transmitted, and the resultant force is applied to the metal particles 12 that are in contact with the metal particles 12 below the transmission metal particles 12. introduce.
As described above, the locally applied pressure is transmitted, so that the metal particles 12 are driven into the resin molding material 11 as described above.
そして、以上のように金属粒子１２が樹脂成形材１１の内部へ打ち込まれた状態、かつ、樹脂成形材１１が溶融し粘度が下がった状態で、予備成形品１０を磁力線が貫通するように磁場を印加すると、図２に示すように、金属粒子１２が移動を開始し、磁極面を出発面としてチェーン状に集合する。ここで、磁極面とは、磁場を印加する磁極の面をいう。 In the state where the metal particles 12 are driven into the resin molding material 11 as described above and the resin molding material 11 is melted and the viscosity is lowered, the magnetic field is applied so that the magnetic lines of force penetrate the preform 10. 2, the metal particles 12 start to move and gather in a chain shape with the magnetic pole surface as the starting surface, as shown in FIG. Here, the magnetic pole surface refers to the surface of the magnetic pole to which a magnetic field is applied.
前述の予備成形品１０を磁力線が貫通するような磁場が印加されると、表層部において最密充填で配されている金属粒子１２は磁極面方向に引き寄せられてそのままの状態を保つ。
また、樹脂成形材１１に打ち込まれた、又は予め混錬された金属粒子１２のうち、上記磁極面と距離の近いものは、その近いものから順々に磁極面方向に引き寄せられて移動し、既に樹脂成形材１１の表面に最密充填で配されている金属粒子１２と連接する。
一方、上記磁極面から離れており、かつ既にチェーン状の集合体（以下、単にチェーンという）を形成している他の金属粒子１２と距離の近い金属粒子１２は、その近いものから順々に、チェーンを形成する最も距離の近い他の金属粒子１２に引き寄せられて移動し、そのチェーンの一部を構成していく。
When a magnetic field is applied so that the magnetic lines of force penetrate through the preform 10 described above, the metal particles 12 arranged in the closest packing in the surface layer portion are attracted in the direction of the magnetic pole surface and keep the state as it is.
Further, among the metal particles 12 that have been driven into the resin molding material 11 or previously kneaded, the ones that are close to the magnetic pole face move toward each other in the order of the magnetic pole face, The metal particles 12 are already connected to the surface of the resin molding material 11 in the closest packing.
On the other hand, the metal particles 12 that are separated from the magnetic pole surface and are close to the other metal particles 12 that have already formed a chain-like aggregate (hereinafter simply referred to as a chain) are sequentially from the closest one. Then, they are attracted to and moved by other metal particles 12 that form the chain, and form a part of the chain.
金属網状部材１３は、高熱伝導体かつ強磁性体の金属（鉄、コバルト又はニッケル等）の針金が格子状又はハニカム状等に編まれて構成される部材である。この網目のピッチは、一定幅に保たれている。
この金属網状部材１３で樹脂成形材１１の表面を被覆し、その被覆された表面に、上記打ち込みが行われ、金属粒子１２が最密充填で配される。
以下、この金属粒子１２が最密充填で配され、金属網状部材１３で被覆された樹脂成形材１１の表面部分及びその表面近傍を表層部という。
この表層部は、上記の通り、高熱伝導体である金属粒子１２が最密充填で配されるとともに、高熱伝導体の金属製の金属網状部材１３で被覆されているので、境界条件、すなわち熱移動源との間の熱エネルギーの授受の条件が著しく改善する。
加えて、前述の通り、磁極面を出発面として高熱伝導体である金属粒子１２同士が互いに直接接触しながらチェーンが形成されることから、前述の境界条件が改善された表層部と、樹脂成形材１１の内部との間でも迅速かつ均一な熱エネルギーの授受が行われ、予備成形品１０に高熱伝導性機能が付与される。
The metal net-like member 13 is a member formed by knitting a wire of a high thermal conductor and a ferromagnetic metal (iron, cobalt, nickel, etc.) in a lattice shape or a honeycomb shape. The mesh pitch is kept constant.
The surface of the resin molding material 11 is covered with the metal net-like member 13, and the above-described driving is performed on the coated surface, and the metal particles 12 are arranged in the closest packing.
Hereinafter, the surface portion and the vicinity of the surface of the resin molding material 11 in which the metal particles 12 are arranged in the closest packing and covered with the metal net member 13 are referred to as surface layer portions.
As described above, the surface layer portion is provided with the metal particles 12 that are high heat conductors arranged in a close-packed manner, and is covered with the metal metal mesh member 13 of the high heat conductor. The conditions for transferring heat energy to and from the moving source are remarkably improved.
In addition, as described above, since the chain is formed while the metal particles 12 that are high thermal conductors are in direct contact with each other starting from the magnetic pole surface, the surface layer portion with improved boundary conditions described above, and resin molding Even between the inside of the material 11, quick and uniform heat energy is exchanged, and the preform 10 is provided with a high thermal conductivity function.
また、金属網状部材１３で樹脂成形材１１の表面を被覆することにより、成形完了後の樹脂成形品１００の耐応力を向上させることができる。すなわち、樹脂成形品１００に対して略垂直方向にはたらく加圧応力を分散させるとともに、略水平方向にはたらく応力に対しても補強することができ、樹脂成形品１００全体としての耐強度を向上させることが可能となっている。
なお、この金属網状部材１３の表面及び前述の金属粒子１２の表面は、界面相溶性を増すよう処理されているものとする。
Further, by covering the surface of the resin molding material 11 with the metal net member 13, the stress resistance of the resin molded product 100 after the molding can be improved. That is, it is possible to disperse the pressure stress acting in the substantially vertical direction with respect to the resin molded product 100 and to reinforce the stress acting in the substantially horizontal direction, thereby improving the strength resistance of the resin molded product 100 as a whole. It is possible.
In addition, the surface of this metal net-like member 13 and the surface of the above-mentioned metal particle 12 shall be processed so that interface compatibility may be increased.
＜金属粒子による立体網目構造の構築方法＞
図３は、本発明の実施の形態における金属粒子による立体網目構造の構築方法の各工程の予備成形品１０を示す側面図であって、（ａ）は、樹脂成形材１１に金属網状部材１３を取り付ける工程を示し、（ｂ）は、樹脂成形材１１に金属粒子１２を打ち込む工程を示し、（ｃ）は、予備成形品１０を溶融させ磁場を印加する工程を示す。なお、本図で示される例はあくまでも一例である。
以下、本図に沿って、本実施の形態における金属粒子による立体網目構造の構築方法について詳細に説明する。
なお、本図の例では、説明を簡略化するために、予備成形品１０及び樹脂成形品１００を平板状としているが、予備成形品１０及び樹脂成形品１００の形状は、当然のことながらこれに限定されない。
<Method for constructing a three-dimensional network structure with metal particles>
FIG. 3 is a side view showing a preformed product 10 in each step of the method for constructing a three-dimensional network structure with metal particles in the embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a resin-molded material 11 and a metal mesh-like member 13. (B) shows a step of driving the metal particles 12 into the resin molding material 11, and (c) shows a step of melting the preform 10 and applying a magnetic field. Note that the example shown in this figure is merely an example.
Hereinafter, a method for constructing a three-dimensional network structure using metal particles according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
In the example of this figure, in order to simplify the explanation, the preformed product 10 and the resin molded product 100 are formed in a flat plate shape, but the shapes of the preformed product 10 and the resin molded product 100 are of course the same. It is not limited to.
まず、図３の（ａ）に示すように、平板状の樹脂成形材１１の表裏両面に、同様に平板状の金属網状部材１３を取り付け、樹脂成形材１１の全部又は一部を被覆する。このとき、金属網状部材１３を固化前の粘度の高い流体状の樹脂成形材１１に押し当てて金属網状部材１３の一部を埋入させて取り付ける。 First, as shown in FIG. 3A, flat metal mesh members 13 are similarly attached to both the front and back surfaces of the flat resin molding material 11 to cover all or part of the resin molding material 11. At this time, the metal mesh member 13 is pressed against the fluid resin molding material 11 having a high viscosity before solidification, and a part of the metal mesh member 13 is embedded and attached.
次に、平板状の樹脂成形材１１の表裏両面に取り付けた金属網状部材１３の上から金属粒子１２を撒布し、この撒布した金属粒子１２上から例えばローラ等で局部的に略垂直方向へ圧力を印加する。金属粒子１２は、金属網状部材１３の網目の間から樹脂成形材１１に埋入する。
この金属粒子１２の撒布・圧力の印加を繰り返すと、図３の（ｂ）に示すように、その撒布・圧力の印加がされた樹脂成形材１１の表面において金属粒子１２が最密充填で配される。また、その局部的に圧力が印加された金属粒子１２が樹脂成形材１１内に埋入するとともに、この埋入された金属粒子１２が既に埋入されている他の金属粒子１２を接したまま樹脂成形材１１の内部へ押し込み、所謂「打ち込み」が行われた状態となる。
Next, the metal particles 12 are distributed from above the metal mesh members 13 attached to the front and back surfaces of the flat resin molding material 11, and the pressure is locally applied to the substantially vertical direction from the distributed metal particles 12 with, for example, a roller. Apply. The metal particles 12 are embedded in the resin molding material 11 from between the meshes of the metal mesh member 13.
When the application of the metal particles 12 and the application of pressure are repeated, as shown in FIG. 3B, the metal particles 12 are arranged in a close-packed manner on the surface of the resin molding material 11 to which the application of the particles and pressure has been applied. Is done. Further, the metal particles 12 to which pressure is locally applied are embedded in the resin molding material 11, and the embedded metal particles 12 remain in contact with other metal particles 12 that have already been embedded. The resin molding material 11 is pushed into the inside, so-called “driving” is performed.
次に、熱移動源から予備成形品１０に対し熱エネルギーを加える等して、樹脂成形材１１を溶融させるとともに、図３の（ｃ）に示すように、予備成形品１０を貫通する方向に磁力線が発生するよう磁場を印加する。
そうすると、金属粒子１２は、溶融して流動性のある状態となった樹脂成形材１１中を移動し、磁極面を出発面としてその磁力線の方向に沿って両表層部を掛け渡すようにチェーンを形成する。
すなわち、表層部において最密充填で配されている金属粒子１２は磁極面方向に引き寄せられてそのままの状態を保つ。樹脂成形材１１内に予め混錬された金属粒子１２及び内部へ打ち込まれた金属粒子１２のうち、表層部の金属粒子１２と距離が近いものは、その近いものから順々に、その表層部の金属粒子１２へ引き寄せられ、その表層部を形成する金属粒子１２の一部となる。
ここで、金属網状部材１３は、互いに非平行に配された針金が例えば格子状に編まれてなるものであるが、図３の（ｃ）に示すように、表裏両面に取り付けられた金属網状部材１３間において、針金が交差した箇所間の間隔ｄ１は、その他の金属網状部材１３間の間隔ｄ２よりも狭い。
従って、予備成形品１０が設置する場所にはたらく磁界が平等磁界であるとすると、その非平行に配された針金が交差した（重なった）箇所間では、他の箇所と比べて強い磁力が生じるため、金属粒子１２のチェーンは、磁極面のうち、その針金の交差箇所を出発点として形成される。
そして、樹脂成形材１１内に予め混錬された金属粒子１２及び内部へ打ち込まれた金属粒子１２のうち、表層部の金属粒子１２と離れているもので、前述のチェーンと距離の近いものは、その近いものから順々に、そのチェーンを形成する金属粒子１２に引き寄せられ、そのチェーンの一部を形成する。
Next, the resin molding material 11 is melted by applying heat energy to the preformed product 10 from a heat transfer source, and in the direction penetrating the preformed product 10 as shown in FIG. A magnetic field is applied to generate magnetic field lines.
As a result, the metal particles 12 move in the resin molding material 11 that has melted and become fluid, and the chain is formed so as to span both surface layers along the direction of the magnetic field lines, starting from the magnetic pole surface. Form.
That is, the metal particles 12 arranged in the close-packed manner in the surface layer portion are attracted in the direction of the magnetic pole surface and maintained as they are. Among the metal particles 12 kneaded in advance in the resin molding material 11 and the metal particles 12 driven into the inside, those having a distance close to the metal particles 12 in the surface layer portion are in order from the closest to the surface layer portion. The metal particles 12 are attracted to the metal particles 12 and become part of the metal particles 12 forming the surface layer portion.
Here, the metal mesh member 13 is formed by knitting wires arranged non-parallel to each other, for example, in a lattice shape. However, as shown in FIG. Between the members 13, the interval d1 between the points where the wires intersect is narrower than the interval d2 between the other metal net members 13.
Therefore, assuming that the magnetic field acting at the place where the preformed product 10 is installed is an equal magnetic field, a stronger magnetic force is generated between the portions where the non-parallel wires are crossed (overlapped) as compared with other portions. Therefore, the chain of metal particles 12 is formed starting from the intersection of the wires on the magnetic pole surface.
And among the metal particles 12 kneaded in advance in the resin molding material 11 and the metal particles 12 driven into the inside, those that are separated from the metal particles 12 in the surface layer portion, and those that are close to the chain are In order from the nearest one, the metal particles 12 forming the chain are attracted to form a part of the chain.
このように、金属粒子１２のチェーンは、主に金属網状部材１３の網目の交差箇所において形成されるため、金属網状部材１３の網目のピッチを規則正しく一定に構成することにより、チェーンも水平方向において一定間隔で規則正しく形成され、予備成形品１０（樹脂成形品１００）内に金属粒子１２による立体網目構造が構築される。この結果、予備成形品１０における熱エネルギーの授受を迅速かつ均一に行うことが可能となる。 Thus, since the chain of the metal particles 12 is mainly formed at the intersection of the mesh of the metal mesh member 13, the chain is also formed in the horizontal direction by regularly and constantly configuring the mesh pitch of the metal mesh member 13. A regular network is formed at regular intervals, and a three-dimensional network structure is formed by the metal particles 12 in the preform 10 (resin molded product 100). As a result, heat energy can be exchanged quickly and uniformly in the preformed product 10.
加えて、針金の交差箇所を出発点としてチェーンを規則正しく形成するためには、予備成形品１０が設置される場所において平等磁界が発生するように磁場を印加することが好ましい。 In addition, in order to form a chain regularly starting from the crossing point of the wire, it is preferable to apply a magnetic field so that an equal magnetic field is generated at the place where the preform 10 is installed.
また、この予備成形品１０を溶融し磁場を印加する工程において、同時に金型等により形状を付与したり、樹脂を固化させたりするようにしてもよい。 Further, in the process of melting the preformed product 10 and applying a magnetic field, it may be simultaneously given a shape by a mold or the like, or the resin may be solidified.
前述のように、金属粒子１２は、予備成形品１０の表裏面の両表層部を掛け渡すようにチェーンを形成するが、一部は完全に掛け渡されずに一方の表面から延成した錐体を形成する。すなわち、一方の表面からいわゆる竹の子状に盛り上がったり、あるいは鍾乳石状に垂れ下がったりして、その金属粒子１２の集合体の先端は、他方の表層部に達することなく予備成形品１０の厚さ方向の中間程度まで延びた状態に留まる。
このように形成された金属粒子１２の錐体状の集合体は、優れた熱伝導性を有する金属粒子１２により構成されているとともに、その側面は熱を伝達するのに十分な熱通過面積を確保している。
従って、金属粒子１２の密度が低い等の理由により、チェーンを形成できずに、錐体状の集合体が形成された場合であっても、樹脂成形材１１の内部深くに至るまで熱エネルギーの授受を迅速に行うことが可能となっている。
As described above, the metal particles 12 form a chain so as to span both the surface layer portions of the front and back surfaces of the preform 10, but some of the cones extend from one surface without being completely spanned. Form the body. That is, it rises from one surface into a so-called bamboo shoot shape or hangs down into a stalactite shape, and the tip of the aggregate of the metal particles 12 does not reach the other surface layer portion in the thickness direction of the preform 10. It stays in the middle.
The cone-shaped aggregate of the metal particles 12 formed in this way is composed of the metal particles 12 having excellent thermal conductivity, and the side surface has a sufficient heat passage area for transferring heat. Secured.
Therefore, even if a cone cannot be formed because the density of the metal particles 12 is low and a cone-shaped aggregate is formed, the thermal energy of the resin molding material 11 is deepened. It is possible to send and receive quickly.
＜他の実施の形態＞
次に、他の実施の形態における予備成形品１０及びこれを用いた金属粒子による立体網目構造の構築方法について説明する。
<Other embodiments>
Next, the construction method of the three-dimensional network structure by the preform 10 in other embodiment and the metal particle using the same is demonstrated.
（１）真空室の設置
他の実施の形態として、金型等の予備成形品１０に形状を付与する器具や装置に以下の構成を加えることができる。
すなわち、これら器具や装置全体を真空室で被って真空室内の脱気を行うことにより、予備成形品１０の形状の付与や固化を真空条件下で行う。
(1) Installation of vacuum chamber As another embodiment, the following configuration can be added to an instrument or an apparatus that imparts a shape to a preform 10 such as a mold.
That is, by covering these instruments and the entire apparatus in a vacuum chamber and performing deaeration in the vacuum chamber, the shape of the preform 10 is imparted and solidified under vacuum conditions.
図４は、空気の存在する通常の条件下における予備成形品１０の側面断面図である。
図に示すように、予備成形品１０には、金属粒子１２が多数存在している。このうち、予備成形品１０の内部では、この多数の金属粒子１２間の空間は、樹脂成形材１１（樹脂）で埋められている。
一方、予備成形品１０の表層部には、前述のように、金属粒子１２が最密充填に近い状態で配されているが、これら金属粒子１２間の空間（間隙）は、樹脂成形材１１（樹脂）で埋められずに空気が存在している。この空気は、金属粒子１２や樹脂成形材１１（樹脂）に比べて熱伝導性の点において劣るものである。
このため、通常空気の存在下においては、予備成形品１０の両表層部に存在する空気が、予備成形品１０と熱移動源との間の熱エネルギーの授受を妨げ、形状の付与や固化の障害となるおそれがある。
従って、前述のように、予備成形品１０に形状を付与する器具や装置を真空室内に設置して、真空条件下で形状の付与や固化等を行うことにより、熱エネルギーの授受の妨げとなる空気を排除し、良好な形状の付与及び固化を行うことが可能となる。
FIG. 4 is a side cross-sectional view of the preform 10 under normal conditions where air is present.
As shown in the figure, the preform 10 has a large number of metal particles 12. Among these, in the preform 10, the space between the numerous metal particles 12 is filled with a resin molding material 11 (resin).
On the other hand, as described above, the metal particles 12 are arranged on the surface layer portion of the preformed product 10 in a state close to the closest packing, but the space (gap) between these metal particles 12 is the resin molding material 11. Air is not filled with (resin). This air is inferior in terms of thermal conductivity as compared with the metal particles 12 and the resin molding material 11 (resin).
For this reason, in the presence of normal air, the air present on both surface layers of the preformed product 10 hinders the transfer of thermal energy between the preformed product 10 and the heat transfer source, and imparts shape and solidification. May be an obstacle.
Therefore, as described above, by installing a tool or device for imparting a shape to the preformed product 10 in a vacuum chamber and imparting or solidifying the shape under a vacuum condition, the transfer of thermal energy is hindered. It is possible to eliminate air and give a good shape and solidify.
（２）合成樹脂製の網状部材
また、他の実施の形態として、予備成形品１０を以下のように構成することができる。
すなわち、本実施の形態では、金属網状部材１３を金属製としたが、この他の実施の形態においては、樹脂成形材１１に用いられる合成樹脂と同様の樹脂を網目状に成形したものを用いる。
(2) Synthetic resin-made mesh member Moreover, as other embodiment, the preform 10 can be comprised as follows.
That is, in the present embodiment, the metal mesh member 13 is made of metal, but in other embodiments, the same resin as the synthetic resin used for the resin molding material 11 is molded into a mesh shape. .
本実施の形態によれば、樹脂成形材１１の全部又は一部を被覆した前述の樹脂製の網状部材の網目の間から金属粒子１２を垂直方向へ打ち込む。従って、樹脂成形材１１を溶融させて流動性の高い状態としながら、予備成形品１０を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加すると、磁極面においてその網目の間に該当する位置を出発点として金属粒子１２のチェーンが形成されていく。
また、熱移動源との間で熱エネルギーの授受を行って、樹脂成形材１１が溶融して流動性の高い状態となると、樹脂製の網状部材は、樹脂成形材１１とともに溶融し、最終的には樹脂成形材１１と一体化して樹脂成形品１００を形成する。
最終的な成形物である樹脂成形品１００に、金属網状部材１３が使用できない場合には、このように網状部材を樹脂製にすることで、各種用途に応じた樹脂成形品１００を製造することができる。
なお、その網状部材を構成する合成樹脂の種類は、樹脂成形材１１を構成する合成樹脂と同一種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。
According to the present embodiment, the metal particles 12 are driven in the vertical direction from between the meshes of the above-mentioned resin-made net-like member covering all or part of the resin molding material 11. Therefore, when the magnetic field is applied so that the magnetic lines of force are generated in the direction penetrating the preformed product 10 while melting the resin molding material 11 so as to have a high fluidity, the corresponding position between the meshes on the magnetic pole surface is set. A chain of metal particles 12 is formed as a starting point.
In addition, when heat energy is transferred to and from the heat transfer source and the resin molding material 11 is melted and becomes highly fluid, the resin net member is melted together with the resin molding material 11 to be finally obtained. The resin molded product 100 is formed integrally with the resin molded material 11.
When the metal mesh member 13 cannot be used for the resin molded product 100 that is the final molded product, the resin molded product 100 corresponding to various uses can be manufactured by making the mesh member resin. Can do.
In addition, the kind of synthetic resin which comprises the mesh member may be the same kind as the synthetic resin which comprises the resin molding material 11, and a different kind may be sufficient as it.
＜実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、予備成形品１０の表層部には、金属網状部材１３が被覆されるとともに、外部から機械力で打ち込まれた金属粒子１２が最密充填で配されるので、熱移動源と予備成形品１０との境界条件を大幅に改善することができる。また、磁極面を出発面とし、金属網状部材１３の針金の交差箇所を出発点として規則正しくチェーンや錐体状の集合体が形成され、金属粒子１２による立体網目構造が構築されるので、前述の熱移動源と表層部との間で迅速かつ均一に授受された熱エネルギーについて、表層部と樹脂成形材１１の内部（中心部）との間でもまた迅速かつ均一に授受することが可能となる。
このように、予備成形品１０は、熱移動源との間で迅速かつ均一に熱エネルギーの授受を行うことができるので、熱移動源と直接接触する表層部の温度と、直接接触しない内部の温度との温度差を迅速になくすことが可能となる。従って、予備成形品１０において、局所的に温度のムラが生じることなく全体的に均一の温度下で形状の付与や固化等を行うことができ、樹脂材の温度不均一に起因する「そり」、「ひけ」及び局所的な流動性の低下等の発生、並びに成形収縮の局在化を防止することができる。つまり、従来の樹脂そのものの分子構造を改良するものや単なるコンポジットとは全く異なり、金属粒子１２及び金属網状部材１３を樹脂外部から加えることにより、樹脂成形品１００の原料に高熱伝導性をはじめとする成形に効果的な機能を付与し、高品質の樹脂成形品１００を提供することを可能としている。
また、一般に形状付与・固化工程においては、樹脂成形材１１内に成形圧力によるエネルギーが蓄積する。本実施の形態によれば、前述の通り、樹脂成形材１１内に高熱伝導体である金属粒子１２による立体網目構造を構築することから、前述の樹脂成形材１１内に蓄積されたエネルギーを熱エネルギーとして短時間で放出することができる。その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂の経年変化における信頼性を向上させた良好な成形品を成形することが可能となる。
<Summary of Embodiment>
As described above, according to the present embodiment, the metal layer member 13 is coated on the surface layer portion of the preformed product 10 and the metal particles 12 driven by mechanical force from the outside are close-packed. Therefore, the boundary condition between the heat transfer source and the preform 10 can be greatly improved. In addition, since the magnetic pole surface is the starting surface and the intersection of the metal mesh member 13 is the starting point, a chain or cone-shaped aggregate is regularly formed, and the three-dimensional network structure of the metal particles 12 is constructed. The heat energy transferred quickly and uniformly between the heat transfer source and the surface layer part can also be transferred quickly and uniformly between the surface layer part and the inside (center part) of the resin molding material 11. .
Thus, since the preform 10 can exchange heat energy quickly and uniformly with the heat transfer source, the temperature of the surface layer portion that is in direct contact with the heat transfer source and the internal temperature that is not in direct contact with the heat transfer source. It becomes possible to quickly eliminate the temperature difference from the temperature. Accordingly, in the preformed product 10, the shape can be imparted and solidified at a uniform temperature as a whole without locally causing temperature unevenness, and “sledge” caused by temperature nonuniformity of the resin material. , “Sinking”, local fluidity deterioration, and the like, and localization of molding shrinkage can be prevented. In other words, unlike conventional composites that improve the molecular structure of the resin itself or mere composites, by adding the metal particles 12 and the metal net member 13 from the outside of the resin, high thermal conductivity can be added to the raw material of the resin molded product 100. Therefore, it is possible to provide a high-quality resin molded product 100 by imparting an effective function to molding.
In general, in the shape imparting / solidifying step, energy due to molding pressure accumulates in the resin molding material 11. According to the present embodiment, as described above, since the three-dimensional network structure is formed by the metal particles 12 that are high thermal conductors in the resin molding material 11, the energy accumulated in the resin molding material 11 is heated. It can be released as energy in a short time. As a result, it becomes possible to suppress the expression of the memory phenomenon due to the viscoelastic behavior in the shape imparting / solidifying step, and to mold a good molded product with improved reliability over time of the resin.
また、樹脂成形材１１内における金属粒子１２の密度が小さい等の理由から、両表層部間を掛け渡したチェーンが形成されずに、竹の子状や鍾乳石状の錐体状の集合体が形成される場合があるが、このような場合であっても、錐体状の集合体の側面は、熱エネルギーの授受に十分な熱通過面積を確保しているので、予備成形品１０に高熱伝導性機能を付与することができる。 Further, because the density of the metal particles 12 in the resin molding material 11 is low, a chain spanning between both surface layers is not formed, but a bamboo-like or stalactite-like aggregate is formed. Even in such a case, the side surface of the cone-shaped assembly secures a sufficient heat passage area for the transfer of thermal energy, so that the preform 10 has high thermal conductivity. Functions can be added.
また、前述のように、金属粒子１２による立体網目構造を構成することから、熱エネルギー授受による伝達を均一化し、迅速に行い、樹脂材における局所的な成形収縮や残留応力の影響を分散し、その金属粒子による立体網目構造を形成するチェーン等で樹脂による影響を分断、分散することができ、その結果、形状付与・固化工程における粘弾性挙動による記憶現象の発現を抑止し、樹脂成形品１００の全体寸法・全体形状の成形収縮を低減させることが可能となる。
また、形状付与工程後半、固化工程での成形品内に蓄積された成形エネルギーを放出するので、記憶現象、経年変化の発現をも抑止する。
In addition, as described above, since the three-dimensional network structure by the metal particles 12 is configured, the transmission by thermal energy transfer is made uniform and performed quickly, and the influence of local molding shrinkage and residual stress in the resin material is dispersed, The chain and the like that form the three-dimensional network structure of the metal particles can divide and disperse the influence of the resin. As a result, the memory phenomenon due to the viscoelastic behavior in the shape imparting / solidifying process is suppressed, and the resin molded product 100 It is possible to reduce molding shrinkage of the overall dimensions and shape.
In addition, since the molding energy accumulated in the molded product in the latter half of the shape imparting process and in the solidifying process is released, the occurrence of memory phenomenon and secular change is also suppressed.
また、本実施の形態における予備成形品１０は、樹脂成形材１１に金属粒子１２が混錬及び撒布されるとともに、金属網状部材１３が樹脂成形材１１の表面の全部又は一部を被覆しているので、予備成形品１０全体の強度を向上させることができる。
また、金属粒子１２のチェーン及び錐体状の集合体は、金属網状部材１３の針金の重なり部分を出発点として形成されることから、網目のピッチが均一に調整されている金属網状部材１３を用いることにより、その金属粒子１２のチェーン及び錐体状の集合体をそのピッチ間隔で均一に形成することができる。熱エネルギーの授受は、主としてその均一な間隔で形成されたチェーン及び錐体状の集合体を介して行われることから、成形が行われる各工程において予備成形品１０全体を均一に加熱又は冷却することが可能となる。
Further, in the preformed product 10 in the present embodiment, the metal particles 12 are kneaded and distributed on the resin molding material 11, and the metal net member 13 covers all or part of the surface of the resin molding material 11. As a result, the strength of the entire preform 10 can be improved.
Further, since the chain and the conical aggregate of the metal particles 12 are formed starting from the overlapping portion of the wire of the metal mesh member 13, the metal mesh member 13 whose mesh pitch is uniformly adjusted is provided. By using it, the chain and the cone-shaped aggregate of the metal particles 12 can be uniformly formed at the pitch interval. Since the transfer of thermal energy is performed mainly through the chain and the conical aggregate formed at uniform intervals, the entire preform 10 is uniformly heated or cooled in each step of forming. It becomes possible.
なお、上記の実施例は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施例は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能となる。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. The embodiment of the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Is possible.
例えば、予備成形品１０の熱伝導率を向上させるときには、混錬及び撒布する金属粒子１２を増量し、網目のピッチの狭い金属網状部材１３を用いるようにすればよい。この場合、予備成形品１０は、樹脂成形材１１よりも高熱伝導性機能を有する金属粒子１２の含有比率が増し、金属粒子１２のチェーン間の間隔の狭い細かい金属粒子による立体網目構造が形成されるので、予備成形品１０の熱伝導率が向上する。また、この場合、樹脂成形品１００の強度も向上する。
一方、樹脂成形品１００の引張張力（靭性）を向上させるときには、混錬及び撒布する金属粒子１２を減量し、網目のピッチの広い金属網状部材１３を用いるようにすればよい。この場合、予備成形品１０内の樹脂成分の含有比率が増し、金属粒子１２のチェーン間の間隔の広いゆるやかな金属粒子による立体網目構造が形成されるので、樹脂成形品１００の靭性が向上する。
For example, when the thermal conductivity of the preform 10 is improved, the amount of the metal particles 12 to be kneaded and distributed may be increased, and the metal mesh member 13 having a narrow mesh pitch may be used. In this case, the preform 10 has a higher content ratio of the metal particles 12 having a higher thermal conductivity than the resin molding material 11, and a three-dimensional network structure is formed by fine metal particles having a narrow interval between the chains of the metal particles 12. Therefore, the thermal conductivity of the preformed product 10 is improved. In this case, the strength of the resin molded product 100 is also improved.
On the other hand, when the tensile tension (toughness) of the resin molded article 100 is improved, the metal particles 12 to be kneaded and distributed may be reduced, and the metal mesh member 13 having a wide mesh pitch may be used. In this case, since the content ratio of the resin component in the preformed product 10 is increased and a three-dimensional network structure is formed by loose metal particles having a wide interval between the chains of the metal particles 12, the toughness of the resin molded product 100 is improved. .
１０ 予備成形品
１１ 樹脂成形材
１２ 金属粒子
１３ 金属網状部材
１００ 樹脂成形品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Preliminary molded article 11 Resin molding material 12 Metal particle 13 Metal net-like member 100 Resin molded article
Claims (3)
前記金属網状部材取付工程の前後において、前記金属網状部材で被覆された前記樹脂成形材の表面に、強磁性体かつ高熱伝導体である金属粒子を撒布する金属粒子撒布工程と、
前記撒布した金属粒子上から局部的に圧力を印加し、前記樹脂成形材の表面において前記金属粒子を最密充填で配するとともに、前記金属粒子を前記樹脂成形材の表面から内部へ互いに接触しながら連なった状態で埋入させる圧力印加工程と、
前記樹脂成形材との間で熱エネルギーの授受を行って、該樹脂成形材を溶融させる溶融工程と、
前記樹脂成形材を貫通する方向に磁力線が発生するように磁場を印加して、前記樹脂成形材の内部においてチェーン状又は錐体状の前記金属粒子の集合体を形成して前記金属粒子による立体網目構造を構築する金属粒子立体網目構造構築工程とを有することを特徴とする樹脂材料内に金属粒子立体網目構造を構築する方法。 A metal net-like member attaching step for attaching a metal net-like member formed by intersecting metal wires, which are ferromagnetic and high thermal conductors, to all or a part of a resin molded material mainly made of synthetic resin;
Before and after the metal mesh member attaching step, a metal particle spreading step of spreading metal particles that are ferromagnetic and high thermal conductor on the surface of the resin molding material covered with the metal mesh member;
A pressure is locally applied from above the distributed metal particles, the metal particles are arranged in a close-packed manner on the surface of the resin molding material, and the metal particles are brought into contact with each other from the surface to the inside of the resin molding material. Pressure application process to be embedded in a continuous state,
A melting step of transferring thermal energy between the resin molding materials and melting the resin molding materials;
A magnetic field is applied so that magnetic lines of force are generated in a direction penetrating the resin molding material, thereby forming an aggregate of the chain-shaped or cone-shaped metal particles inside the resin molding material, thereby forming a solid by the metal particles. A method for constructing a metal particle three-dimensional network structure in a resin material, comprising: a metal particle three-dimensional network structure constructing step for constructing a network structure.
前記金属粒子は、前記樹脂成形材内において立体網目構造を構築していることを特徴とする樹脂成形品。 Formed by crossing resin molding material mainly made of synthetic resin, metal particles that are ferromagnetic and high heat conductor contained in the resin molding material, and metal wire that is ferromagnetic and high heat conductor And a metal net-like member that covers all or part of the resin molding material,
The metal particles have a three-dimensional network structure built in the resin molding material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009140526A JP5346700B2 (en) | 2009-06-11 | 2009-06-11 | Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009140526A JP5346700B2 (en) | 2009-06-11 | 2009-06-11 | Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010284893A JP2010284893A (en) | 2010-12-24 |
| JP5346700B2 true JP5346700B2 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=43540976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009140526A Expired - Fee Related JP5346700B2 (en) | 2009-06-11 | 2009-06-11 | Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5346700B2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4923739A (en) * | 1987-07-30 | 1990-05-08 | American Telephone And Telegraph Company | Composite electrical interconnection medium comprising a conductive network, and article, assembly, and method |
| JP2963524B2 (en) * | 1990-10-26 | 1999-10-18 | 株式会社アドユニオン研究所 | Wire-mesh-coated synthetic resin injection molded article, method for producing the same, and use thereof |
| JPH0788971A (en) * | 1993-09-21 | 1995-04-04 | Tokai Rubber Ind Ltd | Semiconductive sheet |
| JP2005322492A (en) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Polymatech Co Ltd | Conductive elastic body and its manufacturing method |
| JP5129935B2 (en) * | 2006-06-13 | 2013-01-30 | 日東電工株式会社 | Sheet-like composite material and manufacturing method thereof |
-
2009
- 2009-06-11 JP JP2009140526A patent/JP5346700B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010284893A (en) | 2010-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gibson et al. | Composites in rapid prototyping | |
| EP2955004B1 (en) | Two-part thermosetting resin additive manufacturing system and additive manufacturing method | |
| US10040249B2 (en) | Method for producing a three-dimensional object by means of generative construction | |
| KR102310916B1 (en) | 3d printing method using slip | |
| US20070036964A1 (en) | Direct manufacturing using thermoplastic and thermoset | |
| WO2016017155A1 (en) | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article | |
| JP3969650B2 (en) | Method for controlling skin layer thickness in composite resin molded products | |
| KR101946129B1 (en) | Method for manufacturing core, and method for manufacturing turbine member in which core is acquired by said core manufacturing method | |
| CN102963002A (en) | Method and material mixture for manufacturing of parts | |
| JP2015512816A (en) | Molding encapsulation method | |
| DE102015209800A1 (en) | Method of making a three-dimensional composite article | |
| CN104672757A (en) | 3D printing wire rod with axial thermal shrinkage rate smaller than 0.5%, preparation technological method and manufacture device | |
| CN105881913A (en) | Three-dimensional printer, printing method and three-dimensional object | |
| KR20200042930A (en) | 3D printed molded parts made from more than one type of silicone material | |
| CN111590874A (en) | Printing method of three-dimensional printer | |
| CN106696252A (en) | Manufacturing method for high polymer material three-dimensional product | |
| CN106832885B (en) | Polymer composite material containing polydopamine particles and application thereof | |
| JP5346700B2 (en) | Method for constructing metal particle three-dimensional network structure in resin material and resin molded article having the metal particle three-dimensional network structure constructed | |
| CN105196545B (en) | The method that polymer three-dimensional prints product bonding quality is improved using instant adhesive | |
| WO2012146037A1 (en) | Metamaterial dielectric substrate and processing method therefor | |
| US10807323B2 (en) | Manufacture of objects having a fiber-reinforced region | |
| JP4936051B2 (en) | Manufacturing method of mold motor | |
| CN108115928A (en) | A kind of manufacturing method of polymer three-dimensional product | |
| KR102172470B1 (en) | Functional photo-curable polymer for 3D printing | |
| Gibson et al. | The use of multiple materials in additive manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120611 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130712 |
|
| 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: 20130723 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130819 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |