JPS6410583B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6410583B2 JPS6410583B2 JP27332785A JP27332785A JPS6410583B2 JP S6410583 B2 JPS6410583 B2 JP S6410583B2 JP 27332785 A JP27332785 A JP 27332785A JP 27332785 A JP27332785 A JP 27332785A JP S6410583 B2 JPS6410583 B2 JP S6410583B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- paraffin
- short
- short fibers
- fibers
- fiber
- 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
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、金属、合金または各種プラスチツク
などのマトリツクス物質を溶浸あるいは含浸して
繊維強化複合材を形成する際に繊維質骨格として
用いる短繊維の集合プリフオーム、とくに繊維物
質が一定方向に配列した集合組織を備える短繊維
配向プリフオームの製造方法に関する。
などのマトリツクス物質を溶浸あるいは含浸して
繊維強化複合材を形成する際に繊維質骨格として
用いる短繊維の集合プリフオーム、とくに繊維物
質が一定方向に配列した集合組織を備える短繊維
配向プリフオームの製造方法に関する。
炭化物、窒化物などの単結晶ウイスカー、ガラ
ス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維などのチヨツプ
ドフアイバーを含む各種短繊維を強化材とする複
合材は、充填する短繊維の配向状態によつて力学
的性質や電気的性質に大きな影響を与えることが
知られている。このため、繊維の配向化を目的と
した研究も多くみられる。
ス繊維、アルミナ繊維、炭素繊維などのチヨツプ
ドフアイバーを含む各種短繊維を強化材とする複
合材は、充填する短繊維の配向状態によつて力学
的性質や電気的性質に大きな影響を与えることが
知られている。このため、繊維の配向化を目的と
した研究も多くみられる。
複合化における短繊維強化材の配向技術は、概
ね複合時配向法とプリフオーム配向法とに大別さ
れる。
ね複合時配向法とプリフオーム配向法とに大別さ
れる。
複合時配向法は、予め液状マトリツクス中に短
繊維強化材をランダムに分散混入しておき、ある
種の手段を用いて短繊維を一定方向に配列させた
のちマトリツクスを固化させる方法である。典型
的な例としては、短繊維強化材を混入したマトリ
ツクスを粘稠状態でノズルあるいはスリツトから
押出し、その流動勾配によつて混入短繊維を押出
方向に配列させる方法が既知である。また、特殊
な配向技術として、短繊維とマトリツクスの混合
分散液中に多数の小気泡を発生させるか、分散液
より比重が大きい多数の固体粒を入れ気泡の浮上
または固体粒の移動によつて分散短繊維に偶力を
与えて配向度を高める方法（特開昭59−55719）、
あるいは短繊維に静電力線の作用を与えて樹脂系
マトリツクス面に整列接着させることを骨子とす
る電気植毛を利用した方法（特開昭51−20963）
等が提案されている。
繊維強化材をランダムに分散混入しておき、ある
種の手段を用いて短繊維を一定方向に配列させた
のちマトリツクスを固化させる方法である。典型
的な例としては、短繊維強化材を混入したマトリ
ツクスを粘稠状態でノズルあるいはスリツトから
押出し、その流動勾配によつて混入短繊維を押出
方向に配列させる方法が既知である。また、特殊
な配向技術として、短繊維とマトリツクスの混合
分散液中に多数の小気泡を発生させるか、分散液
より比重が大きい多数の固体粒を入れ気泡の浮上
または固体粒の移動によつて分散短繊維に偶力を
与えて配向度を高める方法（特開昭59−55719）、
あるいは短繊維に静電力線の作用を与えて樹脂系
マトリツクス面に整列接着させることを骨子とす
る電気植毛を利用した方法（特開昭51−20963）
等が提案されている。
プリフオーム配向法は、さる構成短繊維が所定
の配向を示す集合プリフオームを形成し、これに
液状のプラスチツクまたは溶融金属などのマトリ
ツクスを含浸して固化する方法であり、加圧鋳
造、溶湯鍛造などを含む溶湯複合化法に適用され
る。プリフオーム配向法の例としては、短繊維を
アルコールのような液体に混入分散し、回転して
いる型中に流し込んで遠心分離することにより器
壁に短繊維の配向堆積を形成する方法（特開昭49
−86450）が知られている。
の配向を示す集合プリフオームを形成し、これに
液状のプラスチツクまたは溶融金属などのマトリ
ツクスを含浸して固化する方法であり、加圧鋳
造、溶湯鍛造などを含む溶湯複合化法に適用され
る。プリフオーム配向法の例としては、短繊維を
アルコールのような液体に混入分散し、回転して
いる型中に流し込んで遠心分離することにより器
壁に短繊維の配向堆積を形成する方法（特開昭49
−86450）が知られている。
上記複合時配向法のうち押出配向法は、繊維含
有率が高くなると配列度合が低下するため、とく
に金属系のマトリツクスを用いる場合には押出し
操作を繰返し反復しないと短繊維が有効に配列し
ない難点がある。また、偶力あるいは静電力を利
用する特殊な配向技術は、挿作が煩雑となる実用
面での困難性がある。
有率が高くなると配列度合が低下するため、とく
に金属系のマトリツクスを用いる場合には押出し
操作を繰返し反復しないと短繊維が有効に配列し
ない難点がある。また、偶力あるいは静電力を利
用する特殊な配向技術は、挿作が煩雑となる実用
面での困難性がある。
同様に、プリフオーム配向法に用いられている
遠心成形法も、操作が煩雑なうえに複雑な装置を
必要とする欠点がある。
遠心成形法も、操作が煩雑なうえに複雑な装置を
必要とする欠点がある。
本発明は、これら従来方法の問題点を改善した
短繊維配向プリフオームの製造方法を提供するも
のである。
短繊維配向プリフオームの製造方法を提供するも
のである。
本発明は、複合時配向法に用いられている手法
を巧みにプリフオーム配向化に取り入れたもの
で、その構成は、短繊維を溶融したパラフイン中
に分散したのち余剰のパラフインを除去し、次い
で短繊維含有パラフインを塑性状態に保ちながら
ノズルあるいはスリツトから押出して冷却固形化
し、形成された固形体を400〜500℃に加熱してパ
ラフイン成分を完全除去することを特徴とする。
を巧みにプリフオーム配向化に取り入れたもの
で、その構成は、短繊維を溶融したパラフイン中
に分散したのち余剰のパラフインを除去し、次い
で短繊維含有パラフインを塑性状態に保ちながら
ノズルあるいはスリツトから押出して冷却固形化
し、形成された固形体を400〜500℃に加熱してパ
ラフイン成分を完全除去することを特徴とする。
強化材となる短繊維物質としては、SiC、
Si3N4、Al2O3、AlNあるいは黒鉛などの無機質
ウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維または
SiO2・Al2O3系繊維を切断したチヨツプドフアイ
バー等が対象となる。
Si3N4、Al2O3、AlNあるいは黒鉛などの無機質
ウイスカー、ガラス繊維、炭素繊維または
SiO2・Al2O3系繊維を切断したチヨツプドフアイ
バー等が対象となる。
パラフインを融点（45〜65℃）以上の温度に加
熱して液化し、この中に短繊維を投入し良く撹拌
する。得られた短繊維のパラフイン分散液から余
剰のパラフインを除去して、最終的に短繊維のみ
の集合組織が賦形化できる範囲の任意の繊維密度
になるように調整する。余剰パラフインの除去は
過処理等の手段でおこなわれる。
熱して液化し、この中に短繊維を投入し良く撹拌
する。得られた短繊維のパラフイン分散液から余
剰のパラフインを除去して、最終的に短繊維のみ
の集合組織が賦形化できる範囲の任意の繊維密度
になるように調整する。余剰パラフインの除去は
過処理等の手段でおこなわれる。
次いで短繊維含有パラフインをガラス転移点近
辺まで徐冷し、塑性状態を保ちながら押出成形装
置のノズルあるいはスリツトから押出す。押出操
作は必要により反復しておこなわれ、この過程で
短繊維は押出方向に平行に配列する。
辺まで徐冷し、塑性状態を保ちながら押出成形装
置のノズルあるいはスリツトから押出す。押出操
作は必要により反復しておこなわれ、この過程で
短繊維は押出方向に平行に配列する。
短繊維含有パラフインは、押出処理後に冷却固
形化される。この際、押出成形装置のノズルある
いはスリツトの形状機構等を選択し、また可塑状
の押出成形物を積層あるいは配列接合することに
より多様の形態に固形化することができる。
形化される。この際、押出成形装置のノズルある
いはスリツトの形状機構等を選択し、また可塑状
の押出成形物を積層あるいは配列接合することに
より多様の形態に固形化することができる。
形成された短繊維含有パラフインの固形体は、
最終的に大気中で400℃以上の温度に加熱してパ
ラフイン成分を融解および焼却することにより完
全に除去する。
最終的に大気中で400℃以上の温度に加熱してパ
ラフイン成分を融解および焼却することにより完
全に除去する。
このようにして製造される短繊維プリフオーム
は短繊維が二次元方向に配向した極めて均質な組
織構造を有している。本短繊維配向プリフオーム
は、そのままの状態でも複合化に十分耐える一体
組織形態を呈するが、繊維含有率の低い場合には
必要に応じ希薄な水ガラスまたは熱硬化性樹脂の
ようなバインダー溶液を外面から塗付あるいはス
プレーし、骨格を補強した状態で使用に供するこ
ともできる。
は短繊維が二次元方向に配向した極めて均質な組
織構造を有している。本短繊維配向プリフオーム
は、そのままの状態でも複合化に十分耐える一体
組織形態を呈するが、繊維含有率の低い場合には
必要に応じ希薄な水ガラスまたは熱硬化性樹脂の
ようなバインダー溶液を外面から塗付あるいはス
プレーし、骨格を補強した状態で使用に供するこ
ともできる。
本発明によれば、個々の短繊維が押出処理の過
程において同伴するパラフイン特有の高滑性な流
動勾配作用により損傷なしに極めて円滑に配向す
る。このため、短時間内に効果的な配列状態を起
生する。また、パラフインは上記の配向機能をは
たした後は完全除去されるから、複合化に際して
悪影響を及ぼすことはない。
程において同伴するパラフイン特有の高滑性な流
動勾配作用により損傷なしに極めて円滑に配向す
る。このため、短時間内に効果的な配列状態を起
生する。また、パラフインは上記の配向機能をは
たした後は完全除去されるから、複合化に際して
悪影響を及ぼすことはない。
直径0.5〜1.5μｍ、長さ50〜100μｍ、密度3.18
ｇ／cm3、結晶形β型の性状を有するSiCウイスカ
ーを、ウオターバス上で溶融した10〜100倍重量
のパラフイン中に投入し、撹拌して十分に分散さ
せた。ついで分散液を加温過装置に流入し、温
度を保ちながら上部から加圧して余剰のパラフイ
ンを除去した。
ｇ／cm3、結晶形β型の性状を有するSiCウイスカ
ーを、ウオターバス上で溶融した10〜100倍重量
のパラフイン中に投入し、撹拌して十分に分散さ
せた。ついで分散液を加温過装置に流入し、温
度を保ちながら上部から加圧して余剰のパラフイ
ンを除去した。
過残渣として回収したSiCウイスカー含有パ
ラフインをペースト状の粘稠状態になるまで徐々
に冷却し、この塑性状態を保持したまま押出成形
装置のノズル（絞り比0.5）から押出した。引続
きこの押出処理を２回繰返したのち冷却して、円
柱形状の固形体を形成した。
ラフインをペースト状の粘稠状態になるまで徐々
に冷却し、この塑性状態を保持したまま押出成形
装置のノズル（絞り比0.5）から押出した。引続
きこの押出処理を２回繰返したのち冷却して、円
柱形状の固形体を形成した。
形成された固形体を電気炉に移し、大気中500
℃の温度に加熱してパラフイン成分を完全に焼却
除去した。
℃の温度に加熱してパラフイン成分を完全に焼却
除去した。
このようにして得られたSiCウイスカーのプリ
フオームは、SiCウイスカーが一様に軸方向に沿
つて配列した均質組織の円柱形集合体で、かさ密
度は0.64ｇ／cm3であつた。
フオームは、SiCウイスカーが一様に軸方向に沿
つて配列した均質組織の円柱形集合体で、かさ密
度は0.64ｇ／cm3であつた。
〔発明の効果〕
本発明を適用することにより、以下のような
種々の工業的効果がもたらされる。
種々の工業的効果がもたらされる。
(1) 手法が簡単であり、複雑な装置設備を用いる
必要がないから、量産向である。
必要がないから、量産向である。
(2) パラフイン特有の滑動作用により短繊維が円
滑に配向するから、短繊維の損傷なしに高性状
の短繊維配向プリフオームの製造が可能とな
る。
滑に配向するから、短繊維の損傷なしに高性状
の短繊維配向プリフオームの製造が可能とな
る。
(3) 短繊維含有パラフインの押出固形体（中間
体）で保管あるいは搬送し、複合化直前にパラ
フインの除去処理をおこなうことができるた
め、ハンドリング段階におけるプリフオームの
破損、変形等の現象発生が避けられる。
体）で保管あるいは搬送し、複合化直前にパラ
フインの除去処理をおこなうことができるた
め、ハンドリング段階におけるプリフオームの
破損、変形等の現象発生が避けられる。
(4) 本プリフオームにマトリツクス物質を溶浸あ
るいは含浸して得られる複合材（FRP、
FRM、FRC）の機械的、電気的特性が大きく
改善されるから、航空機部材、自動車用部材な
ど高性能特性が要求される分野に有用である。
るいは含浸して得られる複合材（FRP、
FRM、FRC）の機械的、電気的特性が大きく
改善されるから、航空機部材、自動車用部材な
ど高性能特性が要求される分野に有用である。
Claims (1)
- １ 短繊維を溶融したパラフイン中に分散したの
ち余剰のパラフインを除去し、次いで短繊維含有
パラフインを塑性状態に保ちながらノズルあるい
はスリツトから押出して冷却固形化し、形成され
た固形体を400℃以上の温度に加熱してパラフイ
ン成分を完全除去することを特徴とする短繊維配
向プリフオームの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27332785A JPS62133029A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 短繊維配向プリフオ−ムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27332785A JPS62133029A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 短繊維配向プリフオ−ムの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133029A JPS62133029A (ja) | 1987-06-16 |
| JPS6410583B2 true JPS6410583B2 (ja) | 1989-02-22 |
Family
ID=17526333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27332785A Granted JPS62133029A (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | 短繊維配向プリフオ−ムの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62133029A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH068472B2 (ja) * | 1986-02-26 | 1994-02-02 | 日産自動車株式会社 | 繊維強化型複合材料用繊維成形体の製造方法 |
| JPS6483632A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Ube Industries | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
| FR2854409B1 (fr) * | 2003-04-30 | 2005-06-17 | Centre Nat Rech Scient | Procede d'obtention de fibres a haute teneur en particules colloidales et fibres composites obtenues |
| CN112079645B (zh) * | 2020-08-19 | 2022-03-25 | 广东工业大学 | 一种织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷及其制备方法和应用 |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP27332785A patent/JPS62133029A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62133029A (ja) | 1987-06-16 |
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