DE3782250T2

DE3782250T2 - Verfahren zur herstellung von faseraggregaten.

Info

Publication number: DE3782250T2
Application number: DE8787110316T
Authority: DE
Inventors: Fukuo C O K K Toyoda Jido Gomi; Renichi K K Toyoda Jid Isomura; Tomohito K K Toyoda Jidosh Ito
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1986-02-07
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2007-07-17
Also published as: EP0299102A1; JPS62185844A; JPH0424416B2; EP0299102B1; DE3782250D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung, und sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung, in der die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet sind.
Eine Faseransammlung aus kurzen Fasern oder Whiskern ist durch die folgenden herkömmlichen Verfahren hergestellt worden.
Die Japanische Offengelegte Patentanmeldung 65200/1985 offenbart ein Zentrifugalformungsverfahren, bei dem eine Zentrifugalformungsvorrichtung angewandt wird, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Gemäß diesem Verfahren, 7, wird eine wäßrige Suspension von Siliciumcarbidwhiskern oder dergleichen durch-ein Zuführungsrohr 24 einem porösen zylindrischen Behälter 23 zugeführt, der mit einem Filterfilm 25 ausgekleidet und in einem äußeren Zylinder 21 angeordnet ist. Durch Zentrifugalwirkung wird eine hohle Faseransammlung 26 gebildet. Wasser wird aus einen Auslaß 22 abgelassen.
Bei einem herkömmlichen Saugformungsverfahren wird eine Saugformungsvorrichtung angewandt, wie sie beispielsweise in Fig. 8 gezeigt ist. Gemäß diesem Verfahren wird einem Zylinder 31 eine vorgeschriebene Menge eines faserhaltigen Fluids 34 zugeführt, und auf das Fluid 34 wird durch einen oberhalb des Zylinders 31 angeordneten Kolben 32 Druck ausgeübt. Gleichzeitig wird das Filtrat durch Saugen durch einen am Boden des Zylinders 31 angeordneten Filter 33 entfernt. Auf diese Weise werden die Fasern in dem Fluid ausgerichtet und angesammelt.
Zu anderen herkömmlichen Verfahren gehören ein Papierherstellungsverfahren und ein Sprühverfahren.
Die durch das Zentrifugalverfahren oder Saugverfahren geformte Faseransammlung besteht nicht aus zentripetal ausgerichteten Fasern, sondern besteht hauptsächlich aus zwei- oder dreidimensional ausgerichteten Fasern. Der Ausdruck "zentripetal ausgerichtet" bedeutet, daß Fasern in der Schnittebene, die senkrecht zur Richtung der Achse verläuft, hauptsächlich in der Richtung zu der Achse (oder zu einem Äquivalent davon) und auch in der Längsschnittebene, die die Achse einschließt und der Richtung der Achse parallel ist, in der Richtung, die senkrecht zur Richtung der Achse verläuft, ausgerichtet sind. Diese Definition gilt nicht nur für die Faseransammlung, sondern auch für den nachstehend erwähnten Ausrichtungsschritt.
Die durch die herkömmlichen Verfahren hergestellte Faseransammlung hat den Nachteil, daß sie in der erwünschten eindimensionalen Richtung keine genügende Festigkeit liefert, wenn sie in faserverstärktes Metall (nachstehend als FVM bezeichnet) eingemischt wird. Weitere Nachteile sind der niedrige Volumenanteil der Fasern und das übermäßige Zurückfedern während des Formpressens.
Gemäß den herkömmlichen Verfahren war es unmöglich, eine zentripetal ausgerichtete Faseransammlung herzustellen, und es war nur möglich, eine zwei- oder dreidimensional ausgerichtete Faseransammlung herzustellen.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Überwindung der vorstehend erwähnten Nachteile zum Abschluß gebracht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung bereitzustellen, in der die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet sind. Die durch das Verfahren dieser Erfindung hergestellte Faseransammlung hat einen hohen Volumenanteil der Fasern und einen niedrigen Grad des Zurückfederns. Wenn sie in FVM eingemischt wird, liefert sie FVM, das in der gewünschten einen Dimension eine hohe Festigkeit zeigt.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile ist leicht erzielbar, da dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende nähere Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht ist, die das Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung in Beispiel 1 veranschaulicht, wobei das Verfahren den Schritt des Filterns des dielektrischen Fluids durch einen porösen Filter einschließt;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht ist, die das in Fig. 1 gezeigte Herstellungsverfahren veranschaulicht;
Fig. 3 eine erläuternde Schnittansicht ist, die das Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung mit einer Umfangselektrode zeigt, die aus einer Vielzahl von in bestimmten Abständen in der Umfangsrichtung angeordneten Platten besteht;
Fig. 4 eine erläuternde Schnittansicht ist, die das Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung mit einer achtkantigen stabförmigen Kernelektrode und einer achtkantigen zylindrischen Umfangselektrode zeigt;
Fig. 5 eine teilweise perspektivische Ansicht ist, die einen Anteil der die Achse enthaltenden Längsschnittebene zeigt;
Fig. 6 eine Längsschnittansicht ist, die die gemäß Beispiel 1 hergestellte Faseransammlung zeigt;
Fig. 7 eine teilweise Ausschnittdarstellung der herkömmlichen Zentrifugalformungsvorrichtung ist;
Fig. 8 eine erläuternde Schnittansicht der herkömmlichen Saugformungsvorrichtung ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Faseransammlung, wobei die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet sind, weist:
einen Dispergierschritt auf, bei dem Fasern in Form von kurzen Fasern, Whiskern oder einer Mischung davon in einem dielektrischen Fluid dispergiert werden;
einen Ausrichtungsschritt auf, bei dem das dielektrische Fluid, das die darin dispergierten Fasern enthält, in einen Raum zwischen einer Kernelektrode und einer ringförmigen Umfangselektrode, zwischen denen eine hohe Spannung angelegt ist, eingebracht wird, wodurch die statische Ausrichtung einzelner Fasern in dem dielektrischen Fluid bewirkt wird, wobei ein Ende auf eine der beiden Elektroden weist und das andere Ende auf die andere Elektrode weist, wobei die Kernelektrode die Elektrodenoberfläche auf ihrem äußeren Umfang aufweist und die Umfangselektrode den inneren Umfang gegenüber dem äußeren Umfang der Kernelektrode aufweist, und
einen Ansammlungsschritt auf, bei dem die statisch ausgerichteten Fasern unter Beibehaltung des ausgerichteten Zustands angesammelt werden, wobei der Ansammlungsschritt durchgeführt wird, indem das dielektrische Fluid, das die Fasern enthält, die beim Ausrichtungsschritt ausgerichtet worden sind, in der zur Ausrichtungsrichtung der Fasern senkrechten Richtung gefiltert wird, so daß die ausgerichteten Fasern auf einem über der Filtrationsebene angeordneten Filter gesammelt werden, wodurch eine Faseransammlung hergestellt wird, in der die meisten Fasern in der zentripetalen Richtung ausgerichtet sind.
Die bei dem Dispergierschritt verwendeten Fasern sind kurze Fasern, Whisker oder eine Mischung davon. Es können kurze Fasern und Whisker jeder Art verwendet werden. Sie unterliegen im Hinblick auf Durchmesser und Länge keiner besonderen Einschränkung. Ferner sind sie im Hinblick auf das Material so lange nicht eingeschränkt, wie sie in der Lage sind, sich in dem dielektrischen Fluid statisch auszurichten, wenn eine hohe Spannung zwischen der positiven und der negativen Elektrode angelegt wird. Zu dem Fasermaterial gehören beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, Berylliumoxid, Kohlenstoff, Siliciumcarbid, Glas und Metalle. Es können entweder Fasern aus einem einzigen Material oder eine Mischung von Fasern aus verschiedenen Materialien verwendet werden.
Unter dem dielektrischen Fluid ist ein Fluid zu verstehen, das beim Anlegen einer hohen Spannung dielektrische Eigenschaften zeigt. Zu Beispielen für das dielektrische Fluid gehören Kohlenstofftetrachlorid, fluor- und chlorsubstituierter Kohlenwasserstoff, n-Hexan und Cyclohexan. Von diesen wird Kohlenstofftetrachlorid bevorzugt. Fluor- und chlorsubstituierte Kohlenwasserstoffe werden vom Standpunkt der Handhabungssicherheit aus bevorzugt.
Bei Fasern einer bestimmter Art oder in einem bestimmten Zustand kann eine Oberflächenbehandlung erforderlich sein, um zusammenklebende Fasern zu lockern. Um das Dispergieren von Fasern zu erleichtern, sollte dem dielektrischen Fluid eine geeignete Menge einer oberflächenaktiven Substanz, insbesondere einer nichtionogenen oberflächenaktiven Substanz, zugesetzt werden.
Der Ausrichtungsschritt wird durchgeführt, indem ein dielektrisches Fluid, das darin dispergierte Fasern enthält, in-einen Raum zwischen einer Kernelektrode und einer Umfangselektrode, zwischen denen eine hohe Spannung angelegt ist, eingebracht wird, wodurch die statische Ausrichtung einzelner Fasern in dem dielektrischen Fluid bewirkt wird, wobei ein Ende zu einer Elektrode und das andere Ende zu der anderen Elektrode weist. (Dieser Ausrichtungszustand wird als zentripetal ausgerichteter Zustand bezeichnet.)
Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht in der Form der verwendeten Elektrode.
Die Kernelektrode hat eine derartige Form, daß ihr äußerer Umfang als Elektrodenoberfläche wirkt. Diese Elektrode kann zylindrisch oder stabförmig sein. Der Zylinder kann rund oder achtkantig (wie in Fig. 4 gezeigt) sein, und der Stab kann einen runden oder achteckigen Querschnitt haben. Die Gestalt ihres äußeren Umfangs sollte gemäß der Gestalt des inneren Umfangs der gewünschten Faseransammlung gewählt werden. Ferner sollten der Außendurchmesser und die Länge der Kernelektrode und der Innendurchmesser und die Wanddicke des Zylinders gemäß der Aufgabe und Anwendung der Faseransammlung in geeigneter Weise gewählt werden. Ferner kann die Kernelektrode aus einer Vielzahl von in bestimmten Abständen ringförmig angeordneten Platten gebaut sein.
Die Umfangselektrode hat eine ringförmige Gestalt und hat einen inneren Umfang, der dem äußeren Umfang der Kernelektrode gegenüberliegt. Die Gestalt der Umfangselektrode sollte entsprechend der Gestalt o. dgl. des äußeren Umfangs der gewünschten Faseransammlung in geeigneter Weise gewählt werden. Beispielsweise kann die Umfangselektrode zylindrisch und außerhalb der Kernelektrode angeordnet sein oder ein außerhalb der Kernelektrode angeordneter achtkantiger Zylinder sein, wie er in Fig. 4 gezeigt ist.
Alternativ kann die Umfangselektrode aus einer Vielzahl von Platten (9a) oder Stäben bestehen, die in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung außerhalb der Kernelektrode (8a) angeordnet sind, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Elektroden 8a und 9a bewirken, daß sich die meisten Fasern in den Kopfhöhen, aber nicht in den Fußhöhen zentripetal ausrichten, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Deshalb sind Fasern im Fall einer unter Verwendung solcher Elektroden hergestellten Faseransammlung in den Kopfhöhen, aber nicht in den Fußhöhen zentripetal ausgerichtet. Eine solche Faseransammlung kann vorteilhafterweise bei der Herstellung von FVM-Getrieben verwendet werden, die eine hohe Festigkeit bei den Zahnköpfen und einen hohen Widerstand gegenüber Biegespannung bei den Zahnfüßen aufweisen.
Die Gestalt der Kernelektrode und der Umfangselektrode und die Anordnung der Elektroden sollten entsprechend der Gestalt der herzustellenden Faseransammlung in geeigneter Weise gewählt werden. Beispielsweise können die beiden Elektroden koaxial oder nicht koaxial angeordnet werden.
Bei dem Ausrichtungsschritt wird zwischen den beiden Elektroden eine hohe Spannung angelegt. Die Spannung kann Gleich- oder Wechselspannung sein; üblicherweise wird eine Gleichspannung angewendet. Wenn eine Gleichspannung angelegt wird, kann eine der beiden Elektroden eine positive Elektrode sein.
Beim Ausrichtungsschritt wird zwischen den beiden Elektroden üblicherweise ein elektrisches Feld von etwa 0,5 bis 5 kV/cm erzeugt. Ein elektrisches Feld, das schwächer als 0,2 kV/cm ist, ist für die statische Ausrichtung der Fasern nicht ausreichend; und ein elektrisches Feld, das stärker als 10 kV/cm ist, stört das dielektrische Fluid und beeinträchtigt die Ausrichtung der Fasern. Bevorzugt wird ein elektrisches Feld von etwa 1 bis 2 kV/cm. Es ist für die statische Ausrichtung der Fasern mit einer minimalen Störung des dielektrischen Fluids geeignet. Die Stärke des elektrischen Feldes sollte entsprechend den dielektrischen Eigenschaften der Fasern und des dielektrischen Fluids, die zu verwenden sind, und der Dicke der herzustellenden Faseransammlung und dergleichen in geeigneter Weise festgelegt werden.
Die einzelnen Fasern, die in der vorstehend erwähnten Weise statisch ausgerichtet worden sind, sind meistens in zentripetaler Richtung aneinandergereiht, und die aneinandergereihten Fasern setzen sich nach unten ab. Die aneinandergereihten Fasern setzen sich schneller ab als einzelne Fasern.
Beim dritten Schritt des Verfahrens der Erfindung werden die statisch ausgerichteten Fasern angesammelt, während der ausgerichtete Zustand beibehalten wird, um eine Faseransammlung herzustellen.
Der Ansammlungsschritt kann durchgeführt werden, indem man die ausgerichteten Fasern spontan absetzen läßt, wobei der Abflußhahn 62 am Abflußrohr 61 geschlossen gehalten wird, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. In dem Fall, daß eine Vorrichtung angewendet wird, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Ansammlungsschritt durchgeführt, indem der Abflußhahn 62 beim Auslaß 6 offengehalten wird, so daß das dielektrische Fluid, das die ausgerichteten Fasern enthält, in einer senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung der Fasern verlaufenden Richtung gefiltert wird. Auf diese Weise werden die ausgerichteten Fasern 1a auf dem Filter 10 gesammelt. Dieses Verfahren der Ansammlung durch Filtration verkürzt die zur Ansammlung benötigte Zeit. Zusätzlich kann die Filtration durch Anwendung von Saugen oder Vakuum beschleunigt werden. Wenn das spontane Absetzen oder die Filtration mit dem über der gesamten Filtrationsebene angeordneten Filter durchgeführt wird, ist es möglich, das dielektrische Fluid mit einer minimalen Störung abzulassen. Infolgedessen behält die erhaltene Faseransammlung die zentripetale Ausrichtung ungestört bei. Der Filter kann übrigens aus einem porösen keramischen Werkstoff oder ähnlichem hergestellt sein.
Der Dispergierschritt, der Ausrichtungsschritt und der Ansammlungsschritt, die vorstehend erwähnt wurden, können kontinuierlich durchgeführt werden.
Die durch den Ansammlungsschritt gebildete Faseransammlung kann gemäß der gewünschten Gestalt der beiden Elektroden verschiedene Gestalten haben. Beispielsweise kann die Faseransammlung eine verhältnismäßig große zylindrische Gestalt oder dieselbe Höhe in Gestalt eines verhältnismäßig kleinen Vlieses oder Filzes oder ansonsten die Gestalt eines viel dünneren Films haben. Die auf diese Weise erhaltene zentripetal ausgegerichtete Faseransammlung wird aus der Vorrichtung herausgenommen und wird in dieser Form oder nach Schneiden oder Stapeln in eine gewünschte Gestalt als Verstärkung für FVM verwendet.
Die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Vorrichtung ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Sie besteht aus einem Ausrichtungsbehälter 7 mit einem darüber angeordneten Zuführungsteil 4, das ein dielektrisches Fluid 2, in dem Fasern 1 wie z. B. kurze Fasern dispergiert sind, aufnimmt und das dielektrische Fluid nach unten führt, einem Auslaßteil 6, das das dielektrische Fluid 6 nach unten ausläßt, und einem Ausrichtungsteil 5, durch das sich das dielektrische Fluid vom Zuführungsteil 4 zu dem Auslaßteil 6 nach unten bewegt; einer Kernelektrode 8 und einer ringförmigen Umfangselektrode 9, die in dem Ausrichtungsteil 5 des Ausrichtungsbehälters 7 angebracht sind, wobei der äußere Umfang der Kernelektrode 8 als Elektrodenoberfläche dient und die Umfangselektrode 9 einen inneren Umfang hat, der dem äußeren Umfang der Kernelektrode 8 gegenüberliegt; und einer Hochspannungsquelleneinheit (nicht gezeigt), um zwischen den Elektroden 8 und 9 eine hohe Spannung anzulegen. Die Vorrichtung kann derart gebaut sein, daß oberhalb des Zuführungsteils 4 eine Zuführungseinrichtung für das dispergierte Fasern enthaltende dielektrische Fluid angeordnet ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Faseransammlung umfaßt das Einbringen eines dielektrischen Fluids, das darin dispergierte Fasern enthält, in einen Raum zwischen einer Kernelektrode und einer ringförmigen Umfangselektrode, zwischen denen eine hohe Spannung angelegt ist, wobei sich die Elektrodenoberfläche der Kernelektrode auf ihrem äußeren Umfang befindet und die Umfangselektrode einen inneren Umfang hat, der dem äußeren Umfang der Kernelektrode gegenüberliegt, wodurch bewirkt wird, daß sich einzelne Fasern in dem dielektrischen Fluid statisch ausrichten, wobei ein ende auf eine Elektrode und das andere Ende auf die andere Elektrode weist; und einen Ansammlungsschritt, bei dem die statisch ausgerichteten Fasern unter Beibehaltung des ausgerichteten Zustands angesammelt werden. Folglich wird durch das Verfahren eine Faseransammlung bereitgestellt, in der die meisten Fasern In zentripetaler Richtung ausgerichtet sind. Deshalb ist es möglich, mit der Faseransammlung ein FVM herzustellen, das in einer bestimmten Richtung eine äußerst hohe Festigkeit hat.
Die Faseransammlung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung insbesondere aus kurzen Fasern, Whiskern oder Mischungen davon hergestellt worden ist, liefert ein FVM, das dieselben Eigenschaften wie mit langen Fasern verstärktes FVM hat Kurze Fasern sind weniger teuer als lange Fasern, und Whisker liefern FVM mit höherer Festigkeit.
Die Faseransammlung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist derart ausgerichtet, daß die Fasern vorwiegend zentripetal ausgerichtet sind, nämlich in der Schnittebene, die senkrecht zur Richtung der Achse verläuft, in der Richtung zur Achse und ferner in der Längsschnittebene, die die Achse einschließt und der Richtung der Achse parallel ist, in der Richtung, die senkrecht zur Richtung der Achse verläuft. Die auf diese Weise erhaltene Faseransammlung weist eine minimale Faserverwicklung auf und hat deshalb eine hohen Volumenanteil der Fasern. Eine solche Faseransammlung liefert ein FVM mit einer hohen Festigkeit.
Ferner hat die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte Faseransammlung einen niedrigen Grad des Zurückfederns, weil sie nur wenige Faserverwicklungen enthält. Eine solche Faseransammlung liefert ein FVM mit einer hohen Genauigkeit.
Nachdem diese Erfindung allgemein beschrieben worden ist, kann ein weitergehendes Verständnis erzielt werden, indem auf gewisse besondere Beispiele Bezug genommen wird, die hierin nur zur Erläuterung bereitgestellt sind und keine Einschränkung darstellen sollen, es sei denn, daß etwas anderes angegeben ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.

(Beispiel 1)

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur statischen Ausrichtung wurde bereitgestellt. Sie besteht aus einem Ausrichtungsbehälter 7 mit einem darüber angeordneten Zuführungsteil 4, das ein dielektrisches Fluid 2, in dem Fasern 1 wie z. B. kurze Fasern dispergiert sind, aufnimmt und das dielektrische Fluid nach unten führt, einem Auslaßteil 6, das das dielektrische Fluid 6 nach unten ausläßt, und einem Ausrichtungsteil 5, durch das sich das dielektrische Fluid vom Zuführungsteil 4 zu dem Auslaßteil 6 nach unten bewegt; einer zylindrischen Kernelektrode (negative Elektrode) 8 und einer Umfangselektrode (positive Elektrode) 9, die koaxial zu der Kernelektrode 8 und außerhalb des äußeren Umfangs der Kernelektrode 8 angeordnet ist und einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser der Kernelektrode 8; und einer Hochspannungsquelleneinheit (nicht gezeigt), um zwischen den Elektroden 8 und 9 eine hohe Spannung anzulegen. Die Entfernung zwischen den beiden Elektroden beträgt 20 mm.
Kurze Aluminiumoxidfasern (mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 3 um und einer Länge von 10 bis 500 um) ohne Oberflächenbehandlung wurden durch Rühren zusammen mit einer kleinen Menge einer nichtionogenen oberflächenaktiven Substanz in Kohlenstofftetrachlorid als dielektrischem Fluid dispergiert.
Kohlenstofftetrachlorid wurde in den Raum zwischen den Elektroden in der Vorrichtung zur statischen Ausrichtung eingebracht. Eine Gleichspannung von etwa 1 kV wurde zwischen den Elektroden angelegt. Das dielektrische Fluid 2, in dem die Fasern 1 dispergiert worden waren, wurde aus dem Becher langsam in das Zuführungsteil 4 der Vorrichtung gegossen.
Die auf diese Weise zugeführten Fasern 1 wurden einer Induktionspolarisation in dem dielektrischen Fluid 2 und einer statischen Ausrichtung unterzogen, wobei ein Ende der Fasern auf die Kernelektrode 8 und das andere Ende auf die Umfangselektrode 9 zeigte. Die statisch ausgerichteten Fasern 1a wurden aneinandergereiht, während sie sich absetzten, und die aneinandergereihten Fasern setzten sich im zentripetal ausgerichteten Zustand in der Richtung zwischen der positiven und der negativen Elektrode ab.
Während die aneinandergereihten Fasern 1a im ausgerichteten Zustand gehalten wurden, wurde der Abflußhahn 62 am Abflußrohr 61 geöffnet, um das dielektrische Fluid durch den Filter 10 abzulassen. Auf diese Weise wurden die Fasern im zentripetal ausgerichteten Zustand auf dem Filter 10 angesammelt.
Die vorstehend erwähnten Schritte des Dispergierens, Ausrichtens und Ansammelns wurden nacheinander durchgeführt, bis die Faseransammlung eine gewünschte Dicke erreicht hatte. Das in der Vorrichtung verbliebene dielektrische Fluid wurde durch das Abflußrohr 61 entfernt. Auf diese Weise wurde die Faseransammlung 3 erhalten.
Die erhaltene Faseransammlung hat eine zylindrische Gestalt, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, bei der die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet sind, mit anderen Worten, die meisten Fasern sind in der Schnittebene, die senkrecht zur Achse verläuft, in der Richtung zur Achse und in dem Querschnitt, der die Achse einschließt und der Achse parallel ist, in der Richtung, die senkrecht zur Achse verläuft, ausgerichtet. Der Volumenanteil der Fasern ist bei dem inneren Umfang größer als bei dem äußeren Umfang.
Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren wurde das dielektrische Fluid mit fast gleichmäßiger Konzentration dem Zuführungsteil 4 fast gleichmäßig zugeführt; jedoch wird beispielsweise bei einem alternativen Verfahren das dielektrische Fluid der Außenseite des Zuführungsteils 4 mit höherer Konzentration zugeführt, so daß die Faseransammlung einen fast gleichmäßigen Volumenanteil der Fasern hat.
In diesem Beispiel setzen sich die zentripetal ausgerichteten aneinandergereihten Fasern ab und sammeln sich an, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und das dielektrische Fluid wird durch den über dem gesamten Boden des Auslaßteils 6 des Ausrichtungsteils 5 angeordneten Filter 10 abgelassen. Auf diese Weise tritt zum Zeitpunkt der Filtration keine Turbulenz auf. Deshalb ist es gemäß diesem Beispiel möglich, eine Faseransammlung herzustellen, bei der die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet sind.
Die Faseransammlung hat in ihrem inneren Teil einen größeren Volumenanteil der Fasern. Sie liefert deshalb ein FVM, das einen inneren Teil mit verbesserter Abriebbeständigkeit hat. Solche FVM werden geeigneterweise als Lager und dergleichen verwendet.
Die Faseransammlung in diesem Beispiel kann mit einer Faseransammlung kombiniert werden, in der die Fasern regellos in zwei Dimensionen ausgerichtet sind, um das in Fig. 6 gezeigte FVM 11 herzustellen. (Die erstere ist innen und die letztere außen angeordnet.) Das erhaltene FVM weist den Außenteil 11b auf, der gegen Zentrifugalbelastung verstärkt ist, und den Innenteil 11a auf, der eine bessere Abriebbeständigkeit hat. - Es ist zweckentsprechend, da der Außenring mit hoher Geschwindigkeit läuft.

(Beispiel 2)

Eine zentripetal ausgerichtete Faseransammlung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß (1) eine hohe Wechselspannung zwischen den beiden Elektroden angelegt wurde, (2) das dielektrische Fluid Freon [C Cl F (Du Pont CO., LTD.)] war und (3) die angelegte Spannung etwa 0,8 kV betrug. (Die Entfernung zwischen den beiden Elektroden betrug 20 mm, war also dieselbe wie in Beispiel 1.) Die vorstehend erwähnte Spannung wurde experimentell für die geeignete statische Ausrichtung und zur Verhinderung von Konvektion aus einem Bereich von etwa 0,25 bis 1,5 kV ausgewählt.
Wie in Beispiel 1 wurde eine Faseransammlung erhalten, in der die meisten Fasern zentripetal ausgerichtet waren.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung mit:

einem Dispergierschritt, bei dem Fasern in Form von kurzen Fasern, Whiskern oder einer Mischung davon in einem dielektrischen Fluid dispergiert werden;

einem Ausrichtungsschritt, bei dem das dielektrische Fluid, das die darin dispergierten Fasern enthält, in einen Raum zwischen einer Kernelektrode und einer ringförmigen Umfangselektrode, zwischen denen eine hohe Spannung angelegt ist, eingebracht wird, wodurch die statische Ausrichtung einzelner Fasern in dem dielektrischen Fluid bewirkt wird, wobei ein Ende auf die Kernelektrode oder die Umfangselektrode weist und das andere Ende auf die andere Elektrode weist, wobei die Kernelektrode die Elektrodenoberfläche auf ihrem äußeren Umfang aufweist und die Umfangselektrode den inneren Umfang gegenüber dem äußeren Umfang der Kernelektrode aufweist, und

einem Ansammlungsschritt, bei dem die statisch ausgerichteten Fasern unter Beibehaltung des ausgerichteten Zustands angesammelt werden, wobei der Ansammlungsschritt durchgeführt wird, indem das dielektrische Fluid, das die Fasern enthält, die beim Ausrichtungsschritt ausgerichtet worden sind, in der zur Ausrichtungsrichtung der Fasern senkrechten Richtung gefiltert wird, so daß die ausgerichteten Fasern auf einem über der Filtrationsebene angeordneten Filter gesammelt werden, wodurch eine Faseransammlung hergestellt wird, in der die Fasern hauptsächlich in der zentripetalen Richtung ausgerichtet sind

2. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung nach Anspruch 1, bei dem der Ausrichtungsschritt durchgeführt wird, indem zwischen der Kernelektrode und der Umfangselektrode, von denen eine eine positive und die andere eine negative Elektrode ist, eine hohe Gleichspannung angelegt wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung nach Anspruch 1, bei dem sowohl die Kernelektrode als auch die Umfangselektrode von zylindrischer Gestalt ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung nach Anspruch 1, bei dem die Kernelektrode von zylindrischer Gestalt ist und die Umfangselektrode aus einer Vielzahl von Platten besteht, die in bestimmten Abständen in der Umfangsrichtung der Umfangselektrode angeordnet sind.

5. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung nach Anspruch 1, bei dem die Faser eine ist, die aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, Berylliumoxid, Kohlenstoff, Siliciumcarbid, Glas oder Metall hergestellt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Faseransammlung nach Anspruch 1, bei dem das dielektrische Fluid Kohlenstofftetrachlorid, fluor- oder chlorsubstituierter Kohlenwasserstoff, n- Hexan oder Cyclohexan ist.