JPH0153607B2 - - Google Patents
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- JPH0153607B2 JPH0153607B2 JP59058448A JP5844884A JPH0153607B2 JP H0153607 B2 JPH0153607 B2 JP H0153607B2 JP 59058448 A JP59058448 A JP 59058448A JP 5844884 A JP5844884 A JP 5844884A JP H0153607 B2 JPH0153607 B2 JP H0153607B2
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
〔技術分野〕
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
繊維強化複合材を製造する際、その繊維質骨格と
して用いるウイスカープリフオームの形成方法に
関する。 〔技術的背景〕 炭化けい素、窒化けい素などのウイスカーを強
化材として繊維強化複合材を製造するための有効
手段として、ウイスカーの集合体プリフオームを
モールド内に設置し、これに液状のマトリツクス
物質を圧入固化する方法が知られている。この方
法によつて得られる複合材の性状は繊維骨格とな
るウイスカープリフオームの密度および組織の均
質性に大きく依存するが、このほかに複合化時、
マトリツクス物質の圧入に抗して原形を保持する
に十分な非変形性を備えることが要求される。 出願人は、先に複合材用ウイスカープリフオー
ムを形成する効果的な手段として、ウイスカー生
成物を水または有機溶媒に分散し、これを常圧ま
たはガス加圧下に過して残留する湿潤ウイスカ
ーケーキをそのままもしくは所定密度に圧縮した
のち乾燥処理する方法を提案している。（特願昭
57−226545、同59−12049）。これら先願技術によ
るウイスカープリフオームはウイスカー単味の集
合体でありながら極めて均質な一体的組織構造を
有する理想的な形態を呈しているが、形成される
プリフオームが0.3ｇ／cm3以下の低密度組織の場
合には、複合時における非変形性が十分に保たれ
ず応々にして塑性変形を起して複合性能を損ねる
難点があつた。 他方、高圧鋳造法により繊維強化金属複合材を
製造する際、強化材となる繊維成形体を無機質バ
インダー溶液に浸漬して外周部を含浸固定可する
方法が知られている（特開昭58−34150）。しか
し、この方法は強化材が長繊維の場合には非変形
性の保持に裕効であるが、極めて微小な短繊維の
集合体であるウイスカープリフオームについて処
理する場合には、バインダー浸漬時にウイスカー
プリフオーム自体が変形崩壊する事態が発生し適
用が困難となる。 〔発明の構成〕 本発明は、上記実情に鑑み、先願技術によるウ
イスカープリフオーム形成法を応用発展させて効
果的な非変形性の付与に成功したものである。す
なわち、本発明の構成は、生成ウイスカーを無機
質バインダーを含む水溶液に分散させて過装置
に流入し、常圧またはガス加圧下に過したの
ち、得られた潤湿ウイスカーケーキをそのままも
しくは所定の密度に圧縮して乾燥することを特徴
とする。 本発明の対象となるウイスカーは、炭化けい
素、窒化けい素あるいは黒鉛などの非金属系単結
晶で、直径0.1〜5.0μm、長さ10〜500μmの反応生
成物を出発原料とする。このウイスカー生成物が
無方向に絡み合つた団塊状ケーキ質の組織形態を
呈する場合には、これを予め適宜な手段で解きほ
ぐしたのちに使用に供する。 上記の生成ウイスカーは無機質バインダーを含
む水溶液中に投入し、ミキサーあるいは渦巻流撹
拌槽のような撹拌装置を用いてウイスカーが均一
に分散するまで撹拌する。 無機質バインダーとしては、水ガラス、コロイ
ダルシリカあるいはアルミナゾル等の物質も使用
できるが、溶液に粘性あるいは物質懸濁が生ずる
ためにウイスカーの均一な分散と次工程の過処
理における操作の円滑性とを十分に配慮すること
が必要となる。好適な無機質バインダー成分は、
ほう酸、および例えばほう酸ナトリウム、アルミ
ン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなどアルカ
リ金属のほう酸塩もしくはアルミン酸塩に属する
無機化合物で、これらは複合時、非変形性を保持
するに十分な能力を有すると共に複合性能に悪影
響を及ぼさず、また水溶液状態で過操作を阻害
する粘性を生じることもない。無機質バインダー
の水溶液濃度は、概して0.05重量％程度から非変
形性付与の効果が生ずるが、5.0重量％を越える
と、バインダー成分の残留比率が多くなつてマト
リツクスの円滑な侵入を妨げる因となる。したが
つて0.5〜5.0重量％の濃度範囲に設定することが
望ましい。 ウイスカー分散水溶液は、必要に応じ篩目を通
過させて分散不良成分を除去したのち、過装置
に流入する。過装置には所望形状寸法の容器の
の底部に紙、布、セラミツク質材などのフ
イルターを介設した構造のものを用い、常圧また
は上部密閉空間に空気、窒素等のガス体を圧入し
ながら過処理する。 フイルター上部に残留成形された湿潤ウイスカ
ーケーキは、そのままもしくは予め複合材とした
際のVf値を考慮した所定の密度に圧縮したのち
乾燥処理する。 バインダー成分は、分散から過処理の過程を
通じてウイスカーの表面を被覆し、その後の乾燥
段階でウイスカー相互を固着して形成プリフオー
ムを強化するために機能する。 〔発明の効果〕 このようにして形成されたウイスカープリフオ
ームは、賦形の形態に係りなくウイスカーが無方
向に配列した極めて均質かつ強固な非変形性の組
織構造を有している。 本発明で得られるウイスカープリフオームは、
これを繊維骨格として各種の金属、合金あるいは
合成樹脂から選択されたマトリツクス物質を加圧
下に溶浸あるいは含浸することにより複合化され
るが、非変形性の付与効果により0.3ｇ／cm3以下
の低密度プリフオームであつても圧縮に伴う塑性
変形は極めて僅小におさえられる。したがつて、
常に高性能の複合材（FRM，FRP）を製造する
ことが保障される。 実施例 １ けい素源原料と炭材を非酸化性雰囲気下で1600
℃の温度域で高温反応させたのち、残留炭材成分
を燃焼除去した。このようにして得られた直径
0.5〜1.5μm、長さ10〜300μmのβ型炭化けい素ウ
イスカーからなる生成スポンジ状ケーキ（嵩密度
0.04ｇ／cm3、平均気孔率98.7％）を10倍容量の各
種無機質バインダー水溶液と共に渦流型撹拌槽に
入れ、10秒間回転撹拌してウイスカーを均質に分
散させた。 分散水溶液を円筒状過装置に流入して過処
理し、得られた湿潤ウイスカーケーキを120℃の
温度で乾燥した。上記の処理により、直径100mm、
高さ125mmのウイスカープリフオームを形成した。 形成された各ウイスカープリフオームの密度均
質性を測定し、その結果を用いた無機質バインダ
ーの種類および水溶液濃度と対比して表に示し
た。比較のために、無機質バインダーを使用せず
に同一条件の処理を施して形成したウイスカープ
リフオームの例（比較例）についても併載した。 なお、密度均質性の結果はプリフオームの上端
および下端部から切り出した試片の嵩密度とし
た。
などのマトリツクス物質を溶浸あるいは含浸して
繊維強化複合材を製造する際、その繊維質骨格と
して用いるウイスカープリフオームの形成方法に
関する。 〔技術的背景〕 炭化けい素、窒化けい素などのウイスカーを強
化材として繊維強化複合材を製造するための有効
手段として、ウイスカーの集合体プリフオームを
モールド内に設置し、これに液状のマトリツクス
物質を圧入固化する方法が知られている。この方
法によつて得られる複合材の性状は繊維骨格とな
るウイスカープリフオームの密度および組織の均
質性に大きく依存するが、このほかに複合化時、
マトリツクス物質の圧入に抗して原形を保持する
に十分な非変形性を備えることが要求される。 出願人は、先に複合材用ウイスカープリフオー
ムを形成する効果的な手段として、ウイスカー生
成物を水または有機溶媒に分散し、これを常圧ま
たはガス加圧下に過して残留する湿潤ウイスカ
ーケーキをそのままもしくは所定密度に圧縮した
のち乾燥処理する方法を提案している。（特願昭
57−226545、同59−12049）。これら先願技術によ
るウイスカープリフオームはウイスカー単味の集
合体でありながら極めて均質な一体的組織構造を
有する理想的な形態を呈しているが、形成される
プリフオームが0.3ｇ／cm3以下の低密度組織の場
合には、複合時における非変形性が十分に保たれ
ず応々にして塑性変形を起して複合性能を損ねる
難点があつた。 他方、高圧鋳造法により繊維強化金属複合材を
製造する際、強化材となる繊維成形体を無機質バ
インダー溶液に浸漬して外周部を含浸固定可する
方法が知られている（特開昭58−34150）。しか
し、この方法は強化材が長繊維の場合には非変形
性の保持に裕効であるが、極めて微小な短繊維の
集合体であるウイスカープリフオームについて処
理する場合には、バインダー浸漬時にウイスカー
プリフオーム自体が変形崩壊する事態が発生し適
用が困難となる。 〔発明の構成〕 本発明は、上記実情に鑑み、先願技術によるウ
イスカープリフオーム形成法を応用発展させて効
果的な非変形性の付与に成功したものである。す
なわち、本発明の構成は、生成ウイスカーを無機
質バインダーを含む水溶液に分散させて過装置
に流入し、常圧またはガス加圧下に過したの
ち、得られた潤湿ウイスカーケーキをそのままも
しくは所定の密度に圧縮して乾燥することを特徴
とする。 本発明の対象となるウイスカーは、炭化けい
素、窒化けい素あるいは黒鉛などの非金属系単結
晶で、直径0.1〜5.0μm、長さ10〜500μmの反応生
成物を出発原料とする。このウイスカー生成物が
無方向に絡み合つた団塊状ケーキ質の組織形態を
呈する場合には、これを予め適宜な手段で解きほ
ぐしたのちに使用に供する。 上記の生成ウイスカーは無機質バインダーを含
む水溶液中に投入し、ミキサーあるいは渦巻流撹
拌槽のような撹拌装置を用いてウイスカーが均一
に分散するまで撹拌する。 無機質バインダーとしては、水ガラス、コロイ
ダルシリカあるいはアルミナゾル等の物質も使用
できるが、溶液に粘性あるいは物質懸濁が生ずる
ためにウイスカーの均一な分散と次工程の過処
理における操作の円滑性とを十分に配慮すること
が必要となる。好適な無機質バインダー成分は、
ほう酸、および例えばほう酸ナトリウム、アルミ
ン酸ナトリウム、アルミン酸カリウムなどアルカ
リ金属のほう酸塩もしくはアルミン酸塩に属する
無機化合物で、これらは複合時、非変形性を保持
するに十分な能力を有すると共に複合性能に悪影
響を及ぼさず、また水溶液状態で過操作を阻害
する粘性を生じることもない。無機質バインダー
の水溶液濃度は、概して0.05重量％程度から非変
形性付与の効果が生ずるが、5.0重量％を越える
と、バインダー成分の残留比率が多くなつてマト
リツクスの円滑な侵入を妨げる因となる。したが
つて0.5〜5.0重量％の濃度範囲に設定することが
望ましい。 ウイスカー分散水溶液は、必要に応じ篩目を通
過させて分散不良成分を除去したのち、過装置
に流入する。過装置には所望形状寸法の容器の
の底部に紙、布、セラミツク質材などのフ
イルターを介設した構造のものを用い、常圧また
は上部密閉空間に空気、窒素等のガス体を圧入し
ながら過処理する。 フイルター上部に残留成形された湿潤ウイスカ
ーケーキは、そのままもしくは予め複合材とした
際のVf値を考慮した所定の密度に圧縮したのち
乾燥処理する。 バインダー成分は、分散から過処理の過程を
通じてウイスカーの表面を被覆し、その後の乾燥
段階でウイスカー相互を固着して形成プリフオー
ムを強化するために機能する。 〔発明の効果〕 このようにして形成されたウイスカープリフオ
ームは、賦形の形態に係りなくウイスカーが無方
向に配列した極めて均質かつ強固な非変形性の組
織構造を有している。 本発明で得られるウイスカープリフオームは、
これを繊維骨格として各種の金属、合金あるいは
合成樹脂から選択されたマトリツクス物質を加圧
下に溶浸あるいは含浸することにより複合化され
るが、非変形性の付与効果により0.3ｇ／cm3以下
の低密度プリフオームであつても圧縮に伴う塑性
変形は極めて僅小におさえられる。したがつて、
常に高性能の複合材（FRM，FRP）を製造する
ことが保障される。 実施例 １ けい素源原料と炭材を非酸化性雰囲気下で1600
℃の温度域で高温反応させたのち、残留炭材成分
を燃焼除去した。このようにして得られた直径
0.5〜1.5μm、長さ10〜300μmのβ型炭化けい素ウ
イスカーからなる生成スポンジ状ケーキ（嵩密度
0.04ｇ／cm3、平均気孔率98.7％）を10倍容量の各
種無機質バインダー水溶液と共に渦流型撹拌槽に
入れ、10秒間回転撹拌してウイスカーを均質に分
散させた。 分散水溶液を円筒状過装置に流入して過処
理し、得られた湿潤ウイスカーケーキを120℃の
温度で乾燥した。上記の処理により、直径100mm、
高さ125mmのウイスカープリフオームを形成した。 形成された各ウイスカープリフオームの密度均
質性を測定し、その結果を用いた無機質バインダ
ーの種類および水溶液濃度と対比して表に示し
た。比較のために、無機質バインダーを使用せず
に同一条件の処理を施して形成したウイスカープ
リフオームの例（比較例）についても併載した。 なお、密度均質性の結果はプリフオームの上端
および下端部から切り出した試片の嵩密度とし
た。
【表】
表の結果は、本発明例はいずれも比較例と同
等の優れた密度均質性を有することを示すもので
ある。 実施例 ２ 実施例１で得られたウイスカープリフオームを
650℃に予熱して鋳型内に設置し、溶湯温度800℃
のアルミニウム合金（AC8A）を注湯したのちブ
ランジアーにより最高1000Kg／cm2の圧力を負荷し
た。次いで、この加圧状態を保持したままアルミ
ニウム合金を凝固した。 このようにして複合化された繊維強化金属につ
き、ウイスカープリフオームの加圧方向における
圧縮度合を測定した。結果を原形寸法と対応させ
て表に示した。
等の優れた密度均質性を有することを示すもので
ある。 実施例 ２ 実施例１で得られたウイスカープリフオームを
650℃に予熱して鋳型内に設置し、溶湯温度800℃
のアルミニウム合金（AC8A）を注湯したのちブ
ランジアーにより最高1000Kg／cm2の圧力を負荷し
た。次いで、この加圧状態を保持したままアルミ
ニウム合金を凝固した。 このようにして複合化された繊維強化金属につ
き、ウイスカープリフオームの加圧方向における
圧縮度合を測定した。結果を原形寸法と対応させ
て表に示した。
【表】
表の結果は、本発明によるウイスカープリフ
オームは嵩密度が0.16ｇ／cm3と低位にありなが
ら、複合時における圧縮変形は僅小であることを
示している。
オームは嵩密度が0.16ｇ／cm3と低位にありなが
ら、複合時における圧縮変形は僅小であることを
示している。
Claims (1)
- １ 生成ウイスカーを、ほう酸、アルカリ金属の
ほう酸塩もしくはアルミン酸塩に属する無機質バ
インダーを含む水溶液に分散させて過装置に流
入し、常圧またはガス加圧下に過したのち、得
られた湿潤ウイスカーケーキをそのままもしくは
所定の密度に圧縮して乾燥することを特徴とする
複合材用ウイスカープリフオームの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5844884A JPS60204660A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5844884A JPS60204660A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204660A JPS60204660A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0153607B2 true JPH0153607B2 (ja) | 1989-11-15 |
Family
ID=13084693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5844884A Granted JPS60204660A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60204660A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6391206A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-21 | Mitsubishi Kasei Corp | 無機繊維プリフオ−ムの製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51103108A (ja) * | 1975-03-08 | 1976-09-11 | Toshiba Monofrax | |
| JPS5246108A (en) * | 1975-09-08 | 1977-04-12 | Sekine Oirushiito Seisakushiyo | Production of heat insulator |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP5844884A patent/JPS60204660A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51103108A (ja) * | 1975-03-08 | 1976-09-11 | Toshiba Monofrax | |
| JPS5246108A (en) * | 1975-09-08 | 1977-04-12 | Sekine Oirushiito Seisakushiyo | Production of heat insulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60204660A (ja) | 1985-10-16 |
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