JPH03146479A - セラミック繊維および／または金属繊維からなる成形体の製造法 - Google Patents

セラミック繊維および／または金属繊維からなる成形体の製造法

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JPH03146479A
JPH03146479A JP2279466A JP27946690A JPH03146479A JP H03146479 A JPH03146479 A JP H03146479A JP 2279466 A JP2279466 A JP 2279466A JP 27946690 A JP27946690 A JP 27946690A JP H03146479 A JPH03146479 A JP H03146479A
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fiber
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ceramic
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Knut Bittler
クヌート、ビトラー
Maat Johan Herman Hendrik Ter
ヨーハン、ヘルマン、ヘンドリック、テル、マート
Hans-Josef Sterzel
ハンス‐ヨーゼフ、シュテルツェル
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BASF SE
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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 本発明は、セラミック繊維および／または金属繊維から
なる成形体の製造法に関る、。
従来の技術 酸化アルミニウム、炭化珪素またはチタンを基礎とる、
セラミック繊維または金属繊維は、金属を機械的に強化
る、ためにますます使用されている。なかんずく、アル
ミニウム合金は、３０容量％までのセラミック繊維を導
入る、ことによって本質的に耐高温性になるように備え
ることができる。
このように繊維強化された金属を製造る、ために、セラ
ミックまたは金属繊維は、溶融液透過性の成形体（プレ
フォームとも呼ばれる）に加工される。このプレフォー
ムは、鋳型中に装入され、この鋳型を用いて金属部材が
鋳造される。液状全屈は、鋳型中に流し込まれ、装入さ
れたプレフォームは再流動化され、次いで冷却によって
固化される。それによって、強化繊維は必要とされるよ
うな位置に存在る、ことが達成される。
しかし、プレフォームの製造は、著しく費用がかかる。
通常、プレフォームはエンドレスの長繊維を編織る、こ
とによって製造る、。しかし、セラミック繊維は、曲げ
ると容易に折れるので、繊′維をまず有機結合剤で被覆
る、ことが実施された。その後、繊維は、短い断片に切
断され、かつ水または溶剤と一緒にして懸濁され、繊維
泥状物に変えられる。この泥状物は、多孔質の鋳型中に
導入され、そこで水または溶剤は、濾過または蒸発によ
って除去される。残存る、弛緩した繊維物質は、結合剤
の流動温度を越えて加熱した後に結合され、場合によっ
ては圧力下に圧縮される。冷却後、結合剤は、プレフォ
ームに溶融金属を注゛ぎかける前に溶解除去または焼灼
によって除去される。
繊維含有プレフォームの前記製造法は、若干の欠点を有
る、ニー面で、この生産は、時間的に多大な浪費であり
、プレフォームは、相応して高価である。他面、複雑な
形状寸法を有る、プレフォームを製造る、ことは、殆ど
不可能である。１つの新しい方法（Ａｄｖａｎｃｅｄ　
ＣｅｒａｍｉｃｓＲｅｐｏｒｔ、第４巻、ＮＯ４８，１
９８９年８月、第６頁）によれば、セラミックまたは金
属の短繊維は、熱可塑性の有機結合剤と、分散剤の使用
下に混合され、こうして得られた繊維ｌＯ〜４０容撹％
を含有る、複合材料＜１＆体）は、射出成形法で成形体
に加工される。射出成形法は、成形部材の幾何学的形が
複雑である際に大きい断片数を可能にる、。成形後、熱
可塑性結合剤は煩雑にも除去しなければならない。結合
剤の除去は、肉厚に応じて数時間ないし数日に亘り多く
の場合熱分解によって行なわれる。
発明が解決しようとる、課題 本発明の課題は、記載した欠点を有さずかっ殊に高い生
産性をもって幾何学的に複雑なプレフォームの生産を保
証る、、繊維および熱可塑性結合剤を含有る、混合物の
変形、射出成形または押出し、かつ結合剤の除去により
セラミック繊維および／または金属繊維からなる成形体
を製造る、方法を提供る、ことであった。
課題を解決る、ための手段 この課題は、ポリオキシメチレンを結合剤として使用し
、この結合剤を変形後にガス状の酸含有雰囲気中または
ガス状の三弗化硼素含有雰囲気中での処理によって除去
る、ことによって解決される。
詳細には、本発明方法の場合、セラミック繊維または金
属繊維をポリオキシメチレンと混合し、ポリオキシメチ
レンの融点よりも高い温度で加工してグラニユールに変
えるようにして行なわれる。繊維としては、例えばＡｌ
７０３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、ｙ　２ｏ　３、Ｓ　ｉ３
Ｎ４、Ｓ　ｉ　ＣＳＳ　ｉＦｅ％ＢまたはＴｉからなる
セラミック繊維または金属繊維を使用る、ことができる
。また、繊維は、ホイスカー、例えば鉄ホイスカーであ
る。繊維は、０．１〜５０μｍの範囲内の直径を有る、
。勿論、１つの材料からなるｔａ維の代わりに種々の材
料からなる繊維を使用してもよい。ポリオキシメチレン
としては、２５０゜Ｏ〜７５０００の分子量を有る、ホ
ルムアルデヒドの単独重合体ならびに共重合体が使用さ
れる。共重合体は、例えば２〜１０質量％の量で存在る
、ことができる、例えば酸化エチレン、１．３−ジオキ
ソランまたはブタンジオールホルマールとのホルムアル
デヒドもしくはトリオキサンの重合体である。
変形すべき混合物は、無機繊維とともにポリオキシメチ
レン３０〜９０容量％、特に３０〜６０容量％を含有る
、。
付加的に、混合物は、湿潤剤、可塑剤または変形の際に
混合物の流動性の性質に有利な影響を及ぼす別の助剤を
含有る、こともできる。
変形すべき物質の製造は、常法で混練機または押出機中
で１５０〜２００℃の温度で行なわれる。必要に応じて
、この物質は冷却後に造粒る、ことができる。
射出成形による変形には、常用のスクリュー型射出成形
機およびプランジャー型射出成形機を使用る、ことがで
き、かつ１７５〜２００℃の温度および３０００〜２０
０００　　ｋＰａの圧力で、２０〜１２０℃に保持され
ている金型中に入れて変形る、ことができる。
次に、離型された繊維含有物質は、本発明によれば、結
合剤を除去る、ためにガス状の酸含有雰囲気中で処理さ
れる。ガス状の酸含有雰囲気は、処理温度の際にガス状
もしくは蒸気状で存在る、純粋な酸であることができ、
しかも酸とキャリヤーガスとの混合物であってもよい。
キャリヤーガスとしては、例えば空気または窒素もしく
は稀ガス類元素がこれに該当る、。酸としては、室温で
ガス状である無機酸、例えばハロゲン化水素、硫化水素
または処理温度の際に顕著な範囲内で蒸発可能である酸
、例えば硝酸がこれに該当る、。有″機酸としては、原
則的に常圧下で１３０℃よりも低い沸点を有る、酸、例
えば蟻酸、酢酸またはトリフルオル酢酸がこれに該当る
、。
また、得られた成形体は、結合剤の除去ためにガス状の
三弗化硼素を含有る、雰囲気中で処理る、ことができる
。ガス状の三弗化硼素を含有る、雰囲気は、純粋な三弗
化硼素であることができ、しかも三弗化硼素と、キャリ
ヤーガスとの混合物であってもよい。牛ヤリャーガスと
しては、例えば空気または窒素もしくは稀ガス類元素が
これに該当る、。
勿論、三弗化硼素の代わりに、三弗化硼素の付加物を使
用る、こともでき、この付加物は、処理温度で可逆的に
成分の分解なしに再び出発成分に分解る、ことができる
。殊に、エーテル、例えばジメチルエーテル、ジエチル
エーテルジブチルエーテルおよび第三ジブチルメチルエ
ーテルとの三弗化硼素の付加化合物が適当である。
基体は、２０〜１５０℃の温度で酸含有雰囲気または三
弗化硼素を含有る、雰囲気と接触される。特に、７０〜
１３０℃の温度が使用される。処理時間は、ガス中の酸
もしくは三弗化硼素のｉｉｅ度および使用される温度に
依存し、その際、温度が上昇しかつ酸もしくは三弗化硼
素の濃度が上昇る、場合には、処理時間は短縮される。
キャリヤーガスを使用る、場合には、この牛ヤリャーガ
スは、例えば差当たり酸またはＢＦ３もしくはＢＦ３付
加物に導通されかつこうして負荷される。
次に、負荷されたキャリヤーガスは、凝縮を阻止る、た
めに、有利に負荷温度を少なくとも１０℃上廻る処理温
度にもたらされる。酸またはＢＦ３は、処理空間を去っ
た後に、再使用のためにホルムアルデヒド、トリオキサ
ンとともにポリオキシメチレンの他の分解生成物をも含
有る、ガス混合物から凝縮分離る、ことができる。
本発明方法によれば、結合剤の除去の場合に唯１つの利
点が得られる′。本発明による方法は、結合剤の除去が
低い温度で行なわれ、均一な分解が起こらず、すなわち
分解が専ら重合体／ガスの境界面から進捗して内部に向
かって進行し、かつ望ましくないガス発生を成形体の内
部で起こさないという利点を有る、。従って、分解ガス
が外部に向かって迅速に妨げられずに導出されることは
、起こらないように保証されている。更に、処理をポリ
オキシメチレンの軟化温度（１５０℃）よりも遥かに低
い温度で実施る、ことは、可能である。従って、結合剤
除去の間の基体の可塑的変形は、阻止る、ことができ、
こうして寸法安定性は保証る、ことができる。
本発明による方法のもう１つの利点は、除去を行なうこ
とができる極めて低い処理温度（２０−１３０℃）にあ
る。このように低い温度の場合、一般には、通常非酸化
物繊維および金属繊維の場合に表面酸化を予防る、ため
に使用される不活性雰囲気は、不用であることができる
本発明方法により得られた繊維プレフォームは、この繊
維プレフォームを溶融した金属中に封入しかつ引続きこ
の溶融した金属を固化る、ことにより繊維強化した金属
を製造る、のに適当である。
実施例 実施例１ ポリオキシメチレンおよびブタンジオールホルマール２
重量％の市販の共重合体７５ｇ、平均長０．５ｍｍおよ
び直径１２μｍの酸化アルミニウム短繊維２００ｇおよ
び滑剤としてのポリエチレングリコール５グから、加熱
可能な実験室用混線機を用いてグラニユールを製造し、
このグラニユールを標準の射出成形機を用いて小棒体（
６Ｘ４Ｘ５０ｍｍ）に加工したくポリオキシメチレンの
含ｍ：５１．４容量％）。
この小棒体を１１０℃の処理温度で７，５時間、９０℃
に加熱された蟻酸に窒素２０１２／ｈを導通る、ことに
よって得られたガス混合物を用いて処理した。ｆｆｆｉ
ｔ損失゛は、２６．１％であり、実質的には、ポリオキ
シメチレンの含量に相当る、。使用した小棒体の寸法の
変化は、全く起こらなかった。
実施例２ 実施例１からの小棒体を１時間３００℃に加熱した。こ
の結果、２７．０％の重量損失が生じた。
得られたプレフォームは、捩れを有したものであり、こ
の場合非等方性の歪度として測定された捩れは、５．６
％までであった。
実施例３ ポリオキシメチレンおよびブタンジオールホルマール２
．５重量％の市販の共重合体２００？、平均長０．５ｍ
ｍおよび直径１２μｍの酸化アルミニウム短繊維７６ｇ
および滑剤としての分子ｆｆ１４００ｙ１モルのポリエ
チレングリコール２．０ｇから、加熱可能な実験室用混
練機を用いて１８０℃でグラニユールを製造し、このグ
ラニユールを射出成形機を用いて６×４×５０ｍｍの小
棒体に加工した。
繊維の含量は、１２容量％であった。
この小棒体を１３０℃の温度で１時間、窒素９８容量％
および三弗化硼素２容量％からなるガス混合物を用いて
処理した。重量損失は、７２．０％であり、実質的には
、ポリオキシメチレンの含量に相当る、。寸法の変化は
、全く起こらなかった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. １．セラミック繊維および／または金属繊維からなる成
    形体を、該繊維の１つおよび熱可塑性結合剤を含有する
    混合物の射出成形または押出しによる変形、および結合
    剤の除去によって製造する方法において、ポリオキシメ
    チレンを結合剤として使用し、この結合剤を変形後にガ
    ス状の酸含有雰囲気中またはガス状の三弗化硼素含有雰
    囲気中での処理によって除去することを特徴とする、セ
    ラミック繊維および／または金属繊維からなる成形体の
    製造法。
  2. ２．混合物がポリオキシメチレン３０〜６０容量％を含
    有する、請求項１記載の方法。
  3. ３．Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２、ＳｉＯ＿２、Ｙ＿２
    Ｏ＿３、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｔ
    ｉからなる繊維を使用する、請求項１または２に記載の
    方法。
  4. ４．処理を２０〜１５０℃、特に７０〜１５０℃の温度
    で実施する、請求項１から３までのいずれか１項に記載
    の方法。
  5. ５．硝酸、１３０℃よりも低い沸点を有するハロゲン化
    水素酸および／または有機酸を酸として使用する、請求
    項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. ６．成形体を溶融金属中に封入しかつこの金属を固化す
    ることにより繊維強化された金属を製造するための請求
    項１から５までのいずれか１項に記載の成形体の使用。
JP2279466A 1989-10-24 1990-10-19 セラミック繊維および／または金属繊維からなる成形体の製造法 Pending JPH03146479A (ja)

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