JP3000404B2 - 繊維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法 - Google Patents
繊維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化複合部材用ハイ
ブリッド型繊維成形体の成形方法、特に、比重を異にす
る二種の強化用繊維より繊維強化複合部材用ハイブリッ
ド型繊維成形体を成形する方法の改良に関する。
ブリッド型繊維成形体の成形方法、特に、比重を異にす
る二種の強化用繊維より繊維強化複合部材用ハイブリッ
ド型繊維成形体を成形する方法の改良に関する。
【０００２】この種ハイブリッド型繊維成形体は繊維強
化複合部材に種々の特性、例えば強度および耐摩耗性を
兼備させるために用いられる。この場合、強化用繊維
は、その組成の相違に伴い比重が異なることが多い。
化複合部材に種々の特性、例えば強度および耐摩耗性を
兼備させるために用いられる。この場合、強化用繊維
は、その組成の相違に伴い比重が異なることが多い。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種成形方法としては、比重を
異にする二種の強化用繊維、例えば各種ウイスカを液体
に混合分散させてスラリ状成形材料を調製し、次いでそ
のスラリ状成形材料を成形型内に注入し、その後液体を
除去すると共に両強化用繊維を堆積させる方法が知られ
ている。
異にする二種の強化用繊維、例えば各種ウイスカを液体
に混合分散させてスラリ状成形材料を調製し、次いでそ
のスラリ状成形材料を成形型内に注入し、その後液体を
除去すると共に両強化用繊維を堆積させる方法が知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来法に
よると、高比重強化用繊維が低比重強化用繊維よりも早
く沈降するため、ハイブリッド型繊維成形体が、主とし
て高比重強化用繊維よりなる部分と、主として低比重強
化用繊維よりなる部分との二層に形成され、高比重強化
用繊維を均一に分散させたハイブリッド型繊維成形体を
得ることができない、という問題がある。
よると、高比重強化用繊維が低比重強化用繊維よりも早
く沈降するため、ハイブリッド型繊維成形体が、主とし
て高比重強化用繊維よりなる部分と、主として低比重強
化用繊維よりなる部分との二層に形成され、高比重強化
用繊維を均一に分散させたハイブリッド型繊維成形体を
得ることができない、という問題がある。
【０００５】本発明は前記に鑑み、高比重強化用繊維と
して異形繊維を用いることにより、その異形繊維を均一
に分散させたハイブリッド型繊維成形体を得ることので
きる前記成形方法を提供することを目的とする。
して異形繊維を用いることにより、その異形繊維を均一
に分散させたハイブリッド型繊維成形体を得ることので
きる前記成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、比重を異にす
る二種の強化用繊維より繊維強化複合部材用ハイブリッ
ド型繊維成形体を成形するに当り、低比重強化用繊維と
して短繊維を用い、一方、高比重強化用繊維として、核
部より延出する複数の針状部を有する異形繊維を用いた
混合繊維を液体に分散させてスラリ状成形材料を調製
し、次いで前記スラリ状成形材料を成形型内に注入し、
その後前記液体を除去すると共に前記混合繊維を堆積さ
せることを特徴とする。
る二種の強化用繊維より繊維強化複合部材用ハイブリッ
ド型繊維成形体を成形するに当り、低比重強化用繊維と
して短繊維を用い、一方、高比重強化用繊維として、核
部より延出する複数の針状部を有する異形繊維を用いた
混合繊維を液体に分散させてスラリ状成形材料を調製
し、次いで前記スラリ状成形材料を成形型内に注入し、
その後前記液体を除去すると共に前記混合繊維を堆積さ
せることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】図１，図２は、本発明により得られた繊維強
化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体１を示し、その
繊維成形体１は、低比重強化用繊維である短繊維（ウイ
スカを含む）２と、高比重強化用繊維である異形繊維３
とより略円盤状に形成されている。
化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体１を示し、その
繊維成形体１は、低比重強化用繊維である短繊維（ウイ
スカを含む）２と、高比重強化用繊維である異形繊維３
とより略円盤状に形成されている。
【０００８】短繊維２は繊維強化複合部材の強度向上を
図ることを目的とするもので、その短繊維２としては、
長さをＬとし、また直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ＞１の
関係を持つ所定の長さを有するもの、本実施例ではホウ
酸アルミニウムウイスカ（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ウ
イスカ）が用いられている。このホウ酸アルミニウムウ
イスカの長さＬは１０〜２０μｍ、直径Ｄは０．５〜３
μｍ、比重は２．９３である。また異形繊維３は繊維強
化複合部材の強度異方性を緩和することを目的とするも
ので、その異形繊維３としては、図３に明示するように
核部４より延出する複数、図示例では４本の針状部５を
有するテトラポット状のもの、本実施例では酸化亜鉛ウ
イスカ（ＺｎＯウイスカ）が用いられている。この酸化
亜鉛ウイスカにおいて、針状部５の核部４からの長さは
１０〜１００μｍ、比重は５．７８である。
図ることを目的とするもので、その短繊維２としては、
長さをＬとし、また直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄ＞１の
関係を持つ所定の長さを有するもの、本実施例ではホウ
酸アルミニウムウイスカ（９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 ウ
イスカ）が用いられている。このホウ酸アルミニウムウ
イスカの長さＬは１０〜２０μｍ、直径Ｄは０．５〜３
μｍ、比重は２．９３である。また異形繊維３は繊維強
化複合部材の強度異方性を緩和することを目的とするも
ので、その異形繊維３としては、図３に明示するように
核部４より延出する複数、図示例では４本の針状部５を
有するテトラポット状のもの、本実施例では酸化亜鉛ウ
イスカ（ＺｎＯウイスカ）が用いられている。この酸化
亜鉛ウイスカにおいて、針状部５の核部４からの長さは
１０〜１００μｍ、比重は５．７８である。
【０００９】ハイブリッド型繊維成形体１において、短
繊維２はその繊維成形体１全体に亘ってランダム状態に
分散しており、異形繊維３は短繊維２の集合体中に均一
に分散している。
繊維２はその繊維成形体１全体に亘ってランダム状態に
分散しており、異形繊維３は短繊維２の集合体中に均一
に分散している。
【００１０】次に、ハイブリッド型繊維成形体１の成形
方法について説明する。
方法について説明する。
【００１１】図４は、本発明において用いられる成形型
６を示し、その成形型６は、上向きに開口するキャビテ
ィ７を備えた型本体８と、そのキャビティ７に摺動自在
に嵌合される加圧パンチ９とより構成され、型本体８の
キャビティ底面には複数の排液孔１０が開口している。
それら排液孔１０の入口はフィルタ１１により覆われて
おり、出口側は吸引ポンプ１２に接続されている。
６を示し、その成形型６は、上向きに開口するキャビテ
ィ７を備えた型本体８と、そのキャビティ７に摺動自在
に嵌合される加圧パンチ９とより構成され、型本体８の
キャビティ底面には複数の排液孔１０が開口している。
それら排液孔１０の入口はフィルタ１１により覆われて
おり、出口側は吸引ポンプ１２に接続されている。
【００１２】先ず、短繊維２および異形繊維３よりなる
混合繊維を液体、本実施例では水に分散させてスラリ状
成形材料を調製する。
混合繊維を液体、本実施例では水に分散させてスラリ状
成形材料を調製する。
【００１３】次いで、図４に示すように所定量のスラリ
状成形材料Ｓをキャビティ７に注入する。
状成形材料Ｓをキャビティ７に注入する。
【００１４】その後、図５に示すように、吸引ポンプ１
２を作動させると共に加圧パンチ９を下降させて、液体
を除去すると共に混合繊維を堆積させてハイブリッド型
繊維成形体１を成形する。
２を作動させると共に加圧パンチ９を下降させて、液体
を除去すると共に混合繊維を堆積させてハイブリッド型
繊維成形体１を成形する。
【００１５】この混合繊維の堆積中においては、高比重
の異形繊維３が、その針状部５により低比重の短繊維２
を抱き込んで沈降するので、異形繊維３を均一に分散さ
せたハイブリッド型繊維成形体１が得られる。
の異形繊維３が、その針状部５により低比重の短繊維２
を抱き込んで沈降するので、異形繊維３を均一に分散さ
せたハイブリッド型繊維成形体１が得られる。
【００１６】繊維成形体１の成形条件の具体例を挙げれ
ば次の通りである。
ば次の通りである。
【００１７】繊維成形体の寸法：直径８６mm、長さ２５
mm；スラリ状成形材料：水１０００ｃｃ、混合繊維６８
ｇ（短繊維５９．６ｇ、異形繊維８．４ｇ）、異形繊維
の配合量７体積％；加圧パンチの加圧力：３０kg／c
m2 ；吸引ポンプの吸引圧：１００Torr；乾燥：冷風中
にて２４時間、１２０℃雰囲気中にて１２時間。異形繊
維３の配合量（体積％）は、混合繊維の体積（短繊維２
と異形繊維３との体積の和）をＶ1 、異形繊維３の体積
をＶ2 としたとき、（Ｖ2 ／Ｖ1）×１００として表わ
される。
mm；スラリ状成形材料：水１０００ｃｃ、混合繊維６８
ｇ（短繊維５９．６ｇ、異形繊維８．４ｇ）、異形繊維
の配合量７体積％；加圧パンチの加圧力：３０kg／c
m2 ；吸引ポンプの吸引圧：１００Torr；乾燥：冷風中
にて２４時間、１２０℃雰囲気中にて１２時間。異形繊
維３の配合量（体積％）は、混合繊維の体積（短繊維２
と異形繊維３との体積の和）をＶ1 、異形繊維３の体積
をＶ2 としたとき、（Ｖ2 ／Ｖ1）×１００として表わ
される。
【００１８】異形繊維３は、その取扱い中等において針
状部５が折れることがあるが、その針状部５は少なくと
も２本あれば短繊維２を抱き込む効果がある。その効果
は、針状部５の数の増加に伴い向上する。
状部５が折れることがあるが、その針状部５は少なくと
も２本あれば短繊維２を抱き込む効果がある。その効果
は、針状部５の数の増加に伴い向上する。
【００１９】図６は、７体積％の異形繊維３を用いたハ
イブリッド型繊維成形体１において、キャビティ底面側
の一面ａからの距離と異形繊維３の存在率との関係を示
す。この場合、繊維成形体１の寸法は前記と同じであ
る。図６から、高比重強化用繊維として異形繊維３を用
いることによって、その異形繊維３が均一に分散するこ
とが明らかである。
イブリッド型繊維成形体１において、キャビティ底面側
の一面ａからの距離と異形繊維３の存在率との関係を示
す。この場合、繊維成形体１の寸法は前記と同じであ
る。図６から、高比重強化用繊維として異形繊維３を用
いることによって、その異形繊維３が均一に分散するこ
とが明らかである。
【００２０】図７は、繊維強化複合部材において、異形
繊維３の配合量とＡ，Ｂ両方向間の強度差との関係を示
し、図８は、図７の要部を拡大したものである。Ａ方向
は、図１に示すように堆積方向と平行な方向を、またＢ
方向は、図１に示すように堆積方向、したがってＡ方向
と直交する方向を示す。マトリックス形成材料として
は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金が用いられ、複合部
材の製造に当っては溶湯鍛造法が適用された。繊維強化
複合部材における繊維成形体１の体積分率Ｖｆは１４％
である。
繊維３の配合量とＡ，Ｂ両方向間の強度差との関係を示
し、図８は、図７の要部を拡大したものである。Ａ方向
は、図１に示すように堆積方向と平行な方向を、またＢ
方向は、図１に示すように堆積方向、したがってＡ方向
と直交する方向を示す。マトリックス形成材料として
は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金が用いられ、複合部
材の製造に当っては溶湯鍛造法が適用された。繊維強化
複合部材における繊維成形体１の体積分率Ｖｆは１４％
である。
【００２１】図７，図８より、異形繊維３の配合量を
０．３体積％以上に設定することによって、Ａ，Ｂ両方
向間の強度差が小さくなり、強度異方性が緩和されるこ
とが判る。このような効果を得るための異形繊維３の好
ましい配合量は３体積％以上である。
０．３体積％以上に設定することによって、Ａ，Ｂ両方
向間の強度差が小さくなり、強度異方性が緩和されるこ
とが判る。このような効果を得るための異形繊維３の好
ましい配合量は３体積％以上である。
【００２２】異形繊維３の配合量は、前記のように繊維
強化複合部材の強度異方性を緩和する、といった目的達
成上、０．３体積％以上に設定されるが、元来、異形繊
維３は耐摩耗性が短繊維２に比べて低いので、異形繊維
３の配合量が５５体積％を超えると、繊維強化複合部材
の耐摩耗性を損うおそれがある。この観点から、異形繊
維３の配合量は５５体積％以下が好ましい。
強化複合部材の強度異方性を緩和する、といった目的達
成上、０．３体積％以上に設定されるが、元来、異形繊
維３は耐摩耗性が短繊維２に比べて低いので、異形繊維
３の配合量が５５体積％を超えると、繊維強化複合部材
の耐摩耗性を損うおそれがある。この観点から、異形繊
維３の配合量は５５体積％以下が好ましい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、高比重強化用繊維とし
て前記特定構造の異形繊維を用いることによって、その
異形繊維を均一に分散させたハイブリッド型繊維成形体
を得ることができる。
て前記特定構造の異形繊維を用いることによって、その
異形繊維を均一に分散させたハイブリッド型繊維成形体
を得ることができる。
【図１】ハイブリッド型繊維成形体の斜視図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】異形繊維の斜視図である。
【図４】成形型にスラリ状成形材料を注入した状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図５】ハイブリッド型繊維成形体成形中の説明図であ
る。
る。
【図６】ハイブリッド型繊維成形体の一面からの距離
と、異形繊維の存在率との関係を示すグラフである。
と、異形繊維の存在率との関係を示すグラフである。
【図７】繊維強化複合部材において、異形繊維の配合量
と、Ａ，Ｂ両方向間の強度差との関係を示すグラフであ
る。
と、Ａ，Ｂ両方向間の強度差との関係を示すグラフであ
る。
【図８】図７の要部拡大図である。
１ ハイブリッド型繊維成形体 ２ 短繊維 ３ 異形繊維 ４ 核部 ５ 針状部 ６ 成形型Ｓ スラリ状成形材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−138426（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242734（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242735（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61014（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−68090（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/09 D04H 1/00 - 18/00
Claims (1)
- 【請求項１】 比重を異にする二種の強化用繊維より繊
維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体を成形する
に当り、低比重強化用繊維として短繊維（２）を用い、
一方、高比重強化用繊維として、核部（４）より延出す
る複数の針状部（５）を有する異形繊維（３）を用いた
混合繊維を液体に分散させてスラリ状成形材料（Ｓ）を
調製し、次いで前記スラリ状成形材料（Ｓ）を成形型
（６）内に注入し、その後前記液体を除去すると共に前
記混合繊維を堆積させることを特徴とする繊維強化複合
部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28330091A JP3000404B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 繊維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法 |
| CA002081656A CA2081656C (en) | 1991-10-29 | 1992-10-28 | Fiber shaped-article for fiber-reinforced composite members and method of producing the same |
| US08/320,188 US5458970A (en) | 1991-10-29 | 1994-10-07 | Shaped-articles made of fibers for use in producing fiber-reinforced composite members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28330091A JP3000404B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 繊維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117781A JPH05117781A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3000404B2 true JP3000404B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=17663670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28330091A Expired - Fee Related JP3000404B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 繊維強化複合部材用ハイブリッド型繊維成形体の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000404B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP28330091A patent/JP3000404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117781A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |