JPH01122654A - 筒状繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、高圧鋳造法によって筒状の繊維強化金属複
合材料（ＦＲＭ）を製造する方法に関する。

従来の技術 ＦＲＭを製造する方法はいろいろあるが、そのひとつに
高圧鋳造法がある。この方法は、金型に補強繊維の集合
体を入れておき、その金型にマトリクスとなる金属の溶
湯を注ぎ込み、プランジャーで加圧して上記集合体に含
浸し、凝固させた後、脱型するものである。

ところで、そのような高圧鋳造法において、脱型、すな
わち得られたＦＲＭを金型から取り出すことは、なかな
か難しい。特に、筒状のＦＲＭを製造する場合には、中
子を使用するが、その中子の抜去は困難を極める。そこ
で、発明者らは、先に、特願昭６２−６５７５９号出願
により、製造されるＦＲＭよりも熱膨張率の大きい材料
からなる中子を用いることを提案した。このような中子
を使用すれば、中子が、製造時には大きく膨張し、一方
、製造後、冷却すると大きく縮むので、以前にくらべて
抜去が容易になった。しかしながら、長尺のＦＲＭにな
ると、この方法でもなお困難を伴う。

発明が解決しようとする問題点 この発明は、従来の方法の上述した問題点を解決するも
ので、その目的とするところは、中子の後人が極めて容
易な、ＦＲＭの製造方法を提供するにある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、この発明においては、中子
の周りに補強繊維の集合体を配置し、これら中子と集合
体とを、予熱され、または予熱されていない金型に入れ
、予熱されていない金型にあってはその金型を予熱した
後、その金型にマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ込み
、その溶湯を加圧して集合体に含浸し、凝固させた後、
脱型するに際し、前記中子と前記集合体とを前記金型に
入れるのに先立って、それら中子と集合体との間に、前
記予熱温度で炭素化する物質を介在させることを特徴と
する筒状ｆａＭ強化強化金属複合材製造方法が提供され
る。

この発明で筒状とは、半径にくらべて長さが相当長い中
空状をいう。横断面形状は、円形であるのが普通である
が、その他の形状、たとえば楕円形である場合もある。

また、中子としては、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム
、チタンなどの単体金属や、これら単体金属の少なくと
も１種を主成分とする合金など、熱膨張率が大きな材料
からなるものを使用するのが好ましい。

ざらに、補強繊維は、ＦＲＭにおいて、通常、使用され
る、たとえば、炭素繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シ
リカ繊維、シリコンカーバイド繊維、ポロン繊維、炭化
ケイ素繊維などの高強度、高弾性率繊維である。形態は
、マルチフィラメント、短繊維、ウィスカー、マット、
織物など、いずれであってもよい。

集合体は、上記のような補強繊維を束ね、あるいは巻い
たりしたもので、必要に応じて、カーボン、シリカ、ア
ルミナなどの、いわゆる結着剤を含浸して集合形態がく
ずれないようにする。

マトリクスとなる金属は、これもまた、ＦＲＭのマトリ
クス金属として、通常、使用されている、たとえば、ア
ルミニウム、マグネシウム、錫、鉛、亜鉛などの単体金
属や、そのような単体金属の少なくとも１種を主成分と
する合金である。

金型の予熱温度で炭素化する物質（以下、炭素化可能物
質という）としては、たとえば、フェノール樹脂、フラ
ン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリイミド樹脂、塩化ビニル樹脂、ナイロン
樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、セロハン
などの有機物質や、紙などを用いることができる。これ
らの炭素化可能物質は、炭素化後、潤滑剤として作用し
、ＦＲＭを金型から取り出した後の中子の後人を極めて
容易にする。

中子と集合体との間に炭素化可能物質を介在させる方法
としては、上述した炭素化可能物質をアルコール、塩化
メチレン、アセトン等の溶媒で希釈して中子に塗布する
方法によることもできるが、最も好ましいのは、厚みが
０．０５〜１ｍｍ程度の、フィルム状またはシート状の
炭素化可能物質を、中子に、その周りに集合体を配置す
る前に巻き付けることである。この場合、接着剤が付着
した、いわゆる粘着テープの形態であるのが最も扱いや
すく、一般に市販されている紙粘着テープ、樹脂粘着テ
ープ、布粘着テープ、セロテープ、ガムテープなどを使
用することができる。なお、中子に、黒鉛やボロンナイ
トライドなどの離型剤をあらかじめ塗布しておくと、中
子の扱去が一層容易になる。

この発明を図面に基いてさらに詳細に説明するに、図面
は、この発明の方法によって筒状ＦＲＭを製造している
様子を示すもので、丸棒状の中子１の周りに補強繊維の
集合体４が配置され、金型３内に配置されている。上記
中子１と集合体４との間には、炭素化可能物質２が介在
されている。

さて、ＦＲＭの製造は、炭素化可能物質２が上記のよう
に介在された中子１と集合体４とを必要に応じて予熱し
た後、予熱され、または予熱されていない金型３内に入
れる。予熱されていない金型を使用する場合には、しか
る後予熱する。すると、炭素化可能物質２が上記予熱に
よって炭素化される。金型３の予熱温度は、通常、マト
リクスとなる金属の溶解開始温度よりも１００’Ｃ程度
低い温度から、溶解終了温度よりも２００’Ｃ程度高い
温度までの範囲である。マトリクスとなる金属が、たと
えば錫、鉛、亜鉛のように低融点であるために金型の予
熱温度が低く、炭素化可能物質２が十分に炭素化されな
い場合には、温度を一旦上昇させればよい。

次に、金型３内に、マトリクスとなる金属の溶湯５を注
ぎ込み“、プランジャー６で加汗して集合体４に含浸し
、凝固させる。溶湯５が凝固した後、すなわちＦＲＭが
得られた後は、金型３と台７とを分離し、ＦＲＭを中子
１ごと金型３から取り出し、中子１を扱去する。すると
、筒状のＦＲＭが得られる。

以下、実施例に基いてこの発明をさらに詳細に説明する
。

実施例 直径２５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの鉄製中子に、ニヂバ
ン株式会社製セロテープを３層に巻き付けた後、その上
に、東し株式会社製炭素繊維“′トレカ″Ｍ４０　（単
糸径：　６μｍ、単糸数：　６０００本）の連続繊維を
中子の長手方向に対して±３０’になるようにヘリカル
巻し、図面に示すように金型に入れた。

次に、金型を５５０’Ｃに予熱した後、その金型にアル
ミニウムとケイ素の合金（ＪＩＳ　　ＡＣ４Ｃ）の溶湯
（温度ニア５０’Ｃ）を注ぎ込み、プランジャーで５０
０ＫＭｃｍ２の圧力を加えて集合体に含浸した。

溶湯が溢固した後、金型と台とを分離し、ＦＲＭを中子
ごと取り出し、中子を油圧プレスで押したところ、簡単
に抜けた。

発明の効果 この発明は、中子と補強繊維の集合体とを金型に入れる
のに先立って、それら中子と集合体との間に、金型の予
熱温度で炭素化する物質を介在させるので、製造後、冷
却したときに炭素化物が潤滑剤として作用し、中子を極
めて容易に扱去することができるようになる。そのため
、長い筒状ＦＲＭでも容易に製造することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の方法を実施している様子を示す概略
一部断面正面図である。 １：中子 ２：予熱温度で炭素化する物質 ３：金型 ４：補強繊維の集合体 ５：金属の溶湯 ６：プランジャー ７：台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中子の周りに補強繊維の集合体を配置し、これら中子と
   集合体とを、予熱され、または予熱されていない金型に
   入れ、予熱されていない金型にあってはその金型を予熱
   した後、その金型にマトリクスとなる金属の溶湯を注ぎ
   込み、その溶湯を加圧して集合体に含浸し、凝固させた
   後、脱型するに際し、前記中子と前記集合体とを前記金
   型に入れるのに先立つて、それら中子と集合体との間に
   、前記予熱温度で炭素化する物質を介在させることを特
   徴とする筒状繊維強化金属複合材料の製造方法。