JPH03146767A

JPH03146767A - ハイブリッド繊維、その製造方法及びこの繊維で強化された金属の製造方法

Info

Publication number: JPH03146767A
Application number: JP28476089A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Ozora; 大空　靖昌; Shigeto Nakagawa; 成人中川; Kazutoshi Shimizu; 和敏清水
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1991-06-21
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551850B2

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）本発明は繊維強化金属（以下ｒＦＲＭＪと呼ぶことがあ
る。）の素材として好適に使用できる強化繊維及びそれ
で強化されたＦＲＭの製造方法に関する。

（従来の技術）近年、強化繊維としてアルミナ繊維、シリカ繊維、シリ
コンカーバイド繊維、ボロン繊維、窒化珪素、炭素繊維
などを用い、マトリックス金属としてＡｆ、Ｍｇ、Ｔｉ
、Ｃｕ及びそれらの合金を用いたＦＲＭが開発され、例
えば各種機械部品や構造材など多くの産業分野に利用さ
れ始めている。

ＦＲＭは、複合剤で示される機械的性質を与えることが
予想されるが、実際には、連続無機繊維同志の接触や繊
維の片寄りなどのため、所定の機械的性質が得られてい
ない。

これらの問題の解決策として、特開昭６１−２６６６６
６号公報には、繊維の表面に無機ウィスカ、金属ウィス
カ、無機短繊維あるいはセラミックス、炭素、金属等の
粉末などの介在物を付着させたハイブリッド繊維が、ま
た、特開昭６１−２９５３４６号公報には、そのハイブ
リッド繊維を用いたＦＲＭが、それぞれ開示されている
。このハイブリッド繊維を使用することによって、繊維
が均一に分散されたＦＲＭを製造することができるとい
う効果が奏される。

（発明が解決しようとする問題点）上記公報には、ハイブリッド繊維の製法として例えば第
１図に示すような装置を使用して、介在物の！Ｑ濁液に
連続無機繊維束を浸漬する方法が記載さている。

連続無機繊維束１はボビン２から巻き戻され、介在物の
懸濁液３が収容されている処理浴４中をプーリー５．６
．７及び８に導かれて通過する。

この間に連続無機繊維束ｌを構成する繊維の表面に介在
物が付着する。

介在物が付着された連続無機繊維束ｌは圧力ローラ９．
１０によって押圧されて連続無機繊維束１中に含有され
る液体が絞り出され、ついで乾燥炉１１によって乾燥さ
れ、ドラム１２に巻き取られる。

上記方法を連続的に実施する場合、介在物がブーＵ６．
７及び８及び圧力ローラ９、ｌＯに固着する。そのため
、プーリ及びローラに固着した介在物と連続無機繊維束
１とが接触する際に、両者が擦れ合って、あるいは繊維
の長さ方向に対して横方向に力が加わって、連続無機繊
維束ｌの損傷あるいは破断が生ずるようになる。この連
続無機繊維の損傷あるいは破断は、得られるハイプリン
ト繊維の毛羽立ちによって容易に判定することができる
。損傷あるいは破断したハイプリント繊維を織物などの
所望形状のプリフォームに成形することは著しく困難で
あると共に、このプリフォームを使用して得られるＦＲ
Ｍは所定の強度を示さない。

一方、特願昭６３−５９４７３号公報には、前記問題点
を解決したハイブリッド繊維の製法として、介在物とし
て耐熱性物質の短繊維、ウィスカ及び粉末からなる群か
ら選ばれる物質を用い、連続繊維への介在物の付着に際
し、有機バインダーを用いる方法が開示されている。し
かし、この公報には、介在物として、自己潤滑物質は全
く記載されていない。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、（１）繊維束を構成する連続無機繊維の表面に、自己潤
滑物質からなる群から選択される介在物がバインダーに
より付着されてなるハイブリッド繊維が提供される。

本発明によれば、（２）均一に開繊されていることを特徴とする（１）に
記載のハイブリッド繊維が提供される。

本発明によれば、（３）連続無機繊維束に、自己潤滑物質からなる群から
選択される介在物が懸濁され、かつバインダーが溶解さ
れた懸濁液を浸漬させるか、またはバインダーを溶解し
た溶液と介在物の懸濁液を交互に含浸させることを特徴
とするハイブリッド繊維の製造方法が提供される。

また、本発明によれば、（４）介在物が付着した連続無機繊維を開繊することを
特徴とする（３）に記載のハイブリッド繊維の製造法が
提供される。

さらに、本発明によれば、（５）上記（１）または（２）のハイブリッド繊維で強
化された金属の製造方法が提供される。

本発明のハイブリッド繊維における連続無機繊維束１を
構成する繊維としては、例えば炭化ケイ素繊維、窒化ケ
イ素繊維、窒化硼素繊維、窒化アルミニウム繊維、シリ
カ繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、ポリメ
タロカルボシランを焼成して得られる５ｉ−Ｔｉ又はＺ
ｒ−Ｃ−０系の無機繊維（宇部興産■製、チラノ繊維：
登録商標）などが挙げられ、これらの繊維は単独又は組
み合わせて用いることが出来る。

さらに、本発明における連続無機繊維束１として、本願
出願人の出願になる特願平１−２０６６４０号及び特願
平１−２２４５１１号に添付された明細書の特許請求の
範囲に記載の無機繊維も好適に使用することができる。

特願平１−２０６６４０号に添付された明細書に記載さ
れた無機繊維は、ｉ）該重合体を構成するメソフェーズ状態にある多環状
芳香族化合物から導かれるラジアル構造、オニオン構造
、ランダム構造、コアラシアル構造、スキンオニオン構
造及びモザイク構造からなる群から選ばれる少なくとも
一種の結晶配列状態を示す炭素質、ｉｉ）該重合体を構成する有機溶媒不溶分を含む光学的
等方性の多環状芳香族化合物から導かれる、無配向状態
の結晶質炭素及び／又は非晶質炭素、及び１ｉｉ）Ｓｉ、Ｃ及びＯから実質的になる非晶質相及び
／又は粒径が５００Å以下の実質的にβ−３ｉＣからな
る結晶質超微粒子と非晶質のＳｉＯｘ　　（０＜ｘ≦２
）からなる集合体であり、構成元素の割合が、Ｓ　ｉ　；　３０〜７０重量％、Ｃ
，２０〜６０重量％及びＯｉ　Ｏ，５〜１０重量％であ
る５ｔ−Ｃ−０物質であることを特徴とする高強度・高弾性率無機繊維であ
る。

上記繊維は、ｉ）結合単位（ＳｉＣＨｚ）、または結合単位（Ｓｉ　
　ＣＨｚ）と結合単位（Ｓｉ−３ｉ）から主としてなり
、珪素原子の側鎖に水素原子、低級アルキル基、フェニ
ル基及びシリル基からなる群から選ばれる側鎖基を有し
、結合単位（Ｓｉ　　ＣＨｘ）の全数対結合単位（Ｓｉ
−３ｉ）の全数の比がｌ：０〜２０の範囲にある有機珪
素重合体の珪素原子の少なくとも一部が、石油系又は石
炭系のピッチあるいはその熱処理物の芳香族環と珪素−
炭素連結基を介して結合したランダム共重合体１００重
量部、及びｉｔ）石油系又は石炭系ピッチを熱処理して
得られるメソフェーズ状態又はメソフェーズと光学的等
吉相との両相からなる多環状芳香族化合物５〜５０００
０重量部を、２００〜５００°Ｃの範囲の温度で加熱反応及び／又は
加熱溶融して、珪素含有多環状芳香族重合体を得る第１
工程、上記珪素含有多環状芳香族重合体の紡糸原液を調製して
紡糸する第２工程、該紡糸原糸を張力下あるいは無張力下で不融化する第３
工程、及び不融化した前記紡糸繊維を真空中あるいは不活性ガス雰
囲気中で８００〜３０００　’Ｃの範囲の温度で焼成す
る第４工程からなることを特徴とする繊維の製造方法により得られ
る。

また、特願平１−２２４５１１号に添付された明細書に
記載の無機繊維は、ａ）該重合体を構成するメソフェーズ状態にある多環状
芳香族化合物から導かれるラジアル構造、オニオン構造
、ランダム構造、コアラシアル構造、スキンオニオン構
造及びモザイク構造からなる群から選ばれる少なくとも
一種の結晶配列状態を示す炭素質、ｂ〉該重合体を構成する有機溶媒不溶分を含む光学的等
方性の多環状芳香族化合物から導かれる、無配向状態の
結晶質炭素及び／又は非晶質炭素、及びＣ）■Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯから実質的になる非晶質物質
、及び／又は ■実質的にβ−３ｉＣ１Ｍ　Ｃ％β−３ｉＣとＭＣの固
溶体及びＭ　Ｃ＋　−からなる粒径が５００Å以下の結
晶超微粒子と、非晶質の５ｉＯ９及びＭＯ，との集合体
であり構成元素の割合がＳｉ　；５〜７０重量％、Ｍ；０．５
〜４５重量％、Ｃ；２ｏ〜４０重量％及びＯｉＯ，０１
〜３０重量％である、Ｓｉ−Ｍ−Ｃ−０物質（上記式中
、ＭはＴｉ、Ｚｒ及びＨｆから選択される少なくとも一
種の元素であり、０＜ｘ＜１．０＜ｙ≦２．０＜ｚ≦２
である。）であることを特徴とする高強度・高弾性率無機繊維であ
る。

上記繊維は、１）結合単位（Ｓ　１−ＣＨ２）、又は結合単位（Ｓｉ
　　ＧＨｚ）と結合単位（Ｓｔ−３ｔ）から主としてな
り、珪素原子の側鎖に水素原子、低級アルキル基、フェ
ニル基あるいはシリル基を有し、上記結合単位からなる
主骨格の珪素原子に、Ｍ　（Ｍはチタン、ジルコニウム
及びハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも一種
類の元素である。）が、直接又は酸素原子を介して、珪
素原子の少なくとも一部と結合している遷移金属含有有
機珪素重合体の珪素原子の少なくとも一部が、石油系又
は石炭系のピッチあるいはその熱処理物であって、有機
溶媒不溶分を含むピッチより得られた多環状芳香族化合
物の芳香族環の炭素と結合したランダム共重合体及び、２）石油系又は石炭系のピッチから得られる、メソフェ
ーズ又はメソフェーズと光学的等吉相との両相からなる
多環状芳香族化合物とを、２００〜５００℃の範囲の温
度で加熱反応及び／又は加熱溶融して、上記Ｍ及び珪素
を含有する多環状芳香族重合体を得る第１工程、上記金属含有多環状芳香族重合体の紡糸原液を調製して
紡糸する第２工程、該紡糸原糸を張力下あるいは無張力下で不融化する第３
工程、及び不融化した前記紡糸繊維を真空中あるいは不活性ガス雰
囲気中で８００〜３０００°Ｃの範囲の温度で坑底する
第４工程からなることを特徴とする繊維の製造方法により得られ
る。

なお、前述した特願平１−２０６６４０号及び特願平１
−２２４５１１号に添付された明細書の記載は、本明細
書の一部として援用される。

本発明のハイブリッド繊維を構成する自己潤滑物質とし
ては黒鉛、窒化硼素、弗化カルシラ、硫化カドミウム、
−酸化鉛、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリアセタール、ナイロンなどのそれ自身潤滑性のある
物質を挙げることができる。

介在物としては、これらの物質を単独又は２種以上を組
み合わせて用いることができる。

このような介在物は、自己潤滑性を有するため、繊維束
との摩擦抵抗が小さく、従って、繊維束と介在物との間
の滑りが良好となり、脆く、破損しやすい繊維の破損、
破断をなくすることが可能となる。

介在物が短繊維の場合、それらの長さ、太さ及び形状は
、繊維との組み合わせを考慮して選択するとよいが、連
続繊維の平均直径の１／３０００〜１１５の平均直径及
びアスペクト比５０〜１０００であるものが望ましく、
介在物が粉末の場合、粉末の粒度等も、繊維との組み合
わせを考慮して選択するとよいが、連続繊維の平均直径
の１１５０００〜１／２の平均直径を有するものが望ま
しい。

バインダーとしてはそれ自体公知の樹脂を全て使用する
ことができ、その具体例としては、エポキシ樹脂、編成
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ボイミド樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ボリアくド樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、炭化水素系樹
脂、含ノ＼ロゲン系樹脂、アクリル酸系樹脂及びＡＢＳ
樹脂が挙げられる。これら以外に、カップリング剤もバ
インダーとして用いることができる。

上記カップリング剤は、有機・無機材料の表面改質等に
用いられる通常のカップリング剤であり、−例としては
、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニ
ル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（
アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
等のシランカップリング剤、トリステアラトチタニウム
イソプロビレート［（ｉ−ＣＨＪｔＯ）Ｔｉ　（ＯＣＯ
Ｃ１？Ｈ３５）　３１などのチタニウム系カップリング
剤などが挙げられる。

ハイブリッド繊維を構成する連続無機繊維及び介在物へ
のバインダーの全付着量は、連続無機繊維及びそれに付
着した介在物の総和１００重量部当たり０．０５重量部
〜１５重量部であるのが好ましい。上記バインダーの全
付着量が０．０５重量部より少なくとも、また、１５重
量部より多くても所期の目的を達成することができず、
均質なＦＲＭを得ることができない。

本発明を図面を参照して詳しく説明する。

第１図及び第２図は、本発明のハイブリッド繊維の製造
方法において好適に使用される装置の概略図である。

連続無機繊維束１はボビン２から巻き戻される。

連続無機繊維束１がサイジング剤で収束されていないと
きは、第１図に示すように、維束１を直接に処理浴４に
供給することができる。

繊維束１がサイジング剤で収束されているときは、介在
物を均一に連続無機繊維表面に付着させるために、繊維
束１を電気炉１５中を通過させてサイジング剤を分解除
去することが好ましい。

連続無機繊維束１は、プーリー５．６．７及び８に導か
れて介在物が懸濁され、バインダーが溶解された懸濁液
３を収容した処理浴４内を通過する。

懸濁液３中の介在物の濃度は、特に制限はなく、０．３
〜３００ｗｔ％程度とするのが一般的であるが、好ま、
シ＜は０．３〜３０ｗｔ％の範囲である。

バインダーの懸濁液３中の濃度については特に制限はな
いが、通常０．０２〜１０重量％である。

バインダーの濃度が、０．０２重量％より薄くても、ま
た、１０重量％より濃くても所期の目的を達成すること
ができず、均質なＦＲＭを得ることができない。

本発明における繊維束１への介在物の付着の第１の態様
においては、介在物が懸濁され、さらにバインダーが溶
解された媒体に連続無機繊維束１を浸漬する。

介在物が懸濁され、バインダーが溶解される媒体の具体
例としては、メタノール、エタノールのようなアルコー
ル、ベンゼン、トルエン、キシレンのような有機溶媒が
挙げられる。

なお、処理浴４中で介在物を均一に懸濁させるために、
マグネティックスターラ−１３によってスターラーピー
ス１４を回転させて懸濁液を攪拌することもできるし、
分散剤を溶解しておくことにより上記目的をより効果的
に達成することもできる０分散剤としては、オレイン酸
ソーダ、樹脂酸ソーダ、ラウリル硫酸ナトリウムなどの
低分子分散剤あるいはナフタリンスルホン酸、ポリカル
ボン酸またはその塩、ポリアクリル酸またはその塩など
の高分子分散剤などが挙げられる。

分散剤の添加量は、溶媒に対して０．１〜３０．０重量
％の範囲が好ましい。

本発明における繊維束１への介在物の付着の第２の態様
においては、介在物の懸濁液とバインダーが溶解された
媒体に連続無機繊維束１を交互に浸漬する。

上記浸漬処理は、複数の処理浴を使用して行うこともで
き、例えば、第１処理浴にバインダーを溶解した媒体を
収容し、第２処理浴に介在物の懸濁液を収容して、第１
処理浴、第２処理浴と順次繊維束１を浸漬することによ
り浸漬処理を行うことができる。

本発明の第１の態様及び第２の態様において、介在物の
懸濁液、場合により介在物が懸濁されかつバインダーが
溶解された媒体に連続無機繊維束１を浸漬する方法につ
いては特別の制限はなく、それ自体公知の方法をすべて
採用することができる。

なお、ハイブリッド繊維を製造する方法として、上記懸
濁浸漬法以外に、繊維束１に、バインダーを溶解した、
介在物の懸濁液を吹き付ける方法、繊維束１に、バイン
ダーを溶解した媒体をまず吹き付け、続いて介在物の懸
濁液を吹き付ける方法等の吹き付は法も採用することが
できる。

処理浴４中を通過し、介在物が付着した繊維束１は、第
１図に示すように圧力ローラ９、ｌＯによって押圧し媒
体を絞り出した後、あるいは第２図に示すようにそのま
ま乾燥炉１１中を通過させて、媒体を蒸発除去する。

こうして得られたハイブリッド繊維は、直接ＦＲＭ製造
用の強化繊維として使用することができるが、ＦＲＭ製
造時にハイブリッド繊維へ金属溶湯を迅速かつ均一に含
浸させるためには、ＦＲＭの製造に先立って開繊するこ
とが好ましい。

ハイブリッド繊維の繊維束の開繊方法については特別の
制限はないが、均一に開繊するためには第２図に示すよ
うに、ローラ群（１６，１７，１８及び１９）によって
開繊するのが好ましい。このローラ群（以下開繊用ロー
ラと呼ぶ）は巻き取りドラム１２直前に設置され、繊維
束を上下にしごき繊維束への張力を変化させることによ
り繊維束を偏平化して開繊する。開繊用ローラの個数は
使用する強化繊維の収束本数に応じて使い分ければよく
、例えば２００本ならば２個、４００本ならば３個、８
００本ならば４個と増やすことにより２００本束が２〜
５ＩＩＩＴＩ１幅、４００本束が４〜６ｍｍ幅、８００
本束が８〜１０１１［Ｉｎ幅に開繊することができる。

以上に述べたようにして、繊維束を構成する連続無機繊
維の表面に、自己潤滑性物質からなる介在物が付着した
ハイブリッド繊維及び、それをさらに均一に開繊したハ
イブリッド繊維が得られる。

上記のようにして、充分に開繊したハイブリッド繊維を
用いＦＲＭを製造すると、マトリックス中に繊維がより
均一に分散し、機械的性質の極めて優れたＦＲＭが得ら
れる。

本発明の方法で得られたハイブリッド繊維を用いてＦＲ
Ｍを製造する方法については特別の制限はないが、特に
高圧鋳造法、溶射法によりプリプレグシートを製造し、
これを用い拡散接合法によりＦＲＭを製造する方法が、
機械的性質の優れたＦＲＭを製造するのに好適に使用で
きる。

前述の方法で開繊され、ドラム１２上に一層をなすよう
に螺旋状に巻き取られたハイプリント繊維に対してマト
リックス金属粒子をプラズマ溶射し、プリプレグシート
を製造し、ドラム軸方向に切り開いて平らなシートとし
、これを複数枚積層し、ホットプレスすることにより、
優れた機械的性質を有するＦＲＭを製造することができ
る。

また、ドラム１２上に巻き取ることなく、開繊され、ド
ラム１２上を通過するハイブリッド繊維に対してマトリ
ックス金属を溶射することによりプリプレグシートを連
続して製造することもできる。

プラズマ溶射によるプリプレグシートの製造について、
以下にさらに詳細に説明する。

プリプレグシートの製造に際し、第３図及び第４図に示
すように、ドラム１２上のハイブリッド繊維層３１とプ
ラズマガン３３の間にスリット３５を有するマスク３６
を置き、プラズマ流で搬送されるマトリックス金属粒子
のうち、中心部にあって完全に溶融している部分のみを
穴３５を通して繊維層３１に溶射し、プラズマ流３４の
周縁部にあり外気で冷却され充分に溶融されていない金
属粒子を遮ることもできる。このようにすると、未溶融
の金属粒子の衝突による繊維の破断や損傷を回避するこ
とができる。

また、プリプレグシートの製造に際しては、マトリック
ス金属粒子の溶射前に、繊維層を例えば、予備加熱炉中
を通過させて予熱することも有利である。予熱すること
により、溶射粒子は繊維表面で急激な冷却を受けず、溶
射粒子の粘度が急激に失われないため、マトリックス層
は密になり、繊維表面と溶射粒子との接着性も向上する
。さらに、溶射粒子の流動性も保持されため、マトリッ
クス金属の繊維間への回り込みも向上する。本発明のハ
イブリッド繊維を用いた場合、繊維が充分に離間された
状態にあるため予熱によるマトリックス金属の繊維間隙
への回り込み向上の効果が顕著に発現される。

（発明の効果）本発明によれば、繊維に金属あるいはセラミックを付着
させて複合材料用ハイブリッド繊維とする際、繊維束の
浸漬処理及び開繊処理中の繊維の損傷、破断が無くなる
。従って本発明で得られるハイブリッド繊維は支障なく
織物にすることができる。また、本発明によれば、金属
あるいはセラミックによる繊維の損傷、破断を伴わずに
均一に開繊されたハイブリッド繊維が得られるので、こ
れにマトリックス金属粒子を溶射しプリプレグシートと
し、次いでＦＲＭ化することにより、従来より格段に機
械的特性の優れたＦＲＭを連続して製造することができ
る。

更に、この開繊されたハイブリッド繊維を用い作られた
繊維成形体は、開繊せずに作られた成形棒に比べより密
度むらがないため高圧鋳造法等の液相法によりＦＲＭを
製造する際にも適用され、従来より格段に機械的性質が
優れ、かつ強度むらがないＦＲＭを製造できる。

また、上記開繊されたハイブリッド繊維は支障な（繊維
強化プラスチツク複合材料（ＦＲＰ）の強化繊維として
用いることもできる。

（実施例）以下の実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１１次粒子径が０．２μの窒化硼素粉末５０ｇ、エタノー
ル１００ｇ、分散剤であるポリカルボン酸アンモニウム
塩５ｇをアル稟ナポール１８０ｇの入ったポリ容器に入
れ、２４時間ボールミルを行い、窒化硼素粉末をエタノ
ール液中に充分分散させた。その後、この　濃縮液をエ
タノール２００Ｏｍｌに対して、窒化硼素粉末が１００
ｇ含まれるように希釈し、攪拌を行いながら懸濁させた
。次いで、この懸濁液に、バインダーとしてポリエチレ
ンオキサイドを０．１重量％の濃度になるように溶解さ
せた。

本実施例においては、第２図に示す装置を用い、以下の
ようにハイブリッド繊維を製造した。

直径が９〜１０μｍで、引張強度が３１４Ｋｇ／　ｍ　
ｍ　”の５ｉ−Ｔｉ−Ｃ−０繊維（宇部興産■製チラノ
繊維：登録商標）８００本よりなる繊維束１をボビン２
から送り出し、５００°Ｃの温度に保持された電気炉１
５中を通過させ収束剤を消失させた。次いで、繊維束１
を処理浴４に収容された上記懸濁液３中にプーリ５．６
．７及び８によって誘導しながら、３ｍ／ｍｉｎの速度
で浸漬しながら通過させ窒化硼素を繊維表面に付着させ
た後、乾燥炉１１を通過させ乾燥させた後、開繊ローラ
ー１６．１７．１８．１９へ次々に接触させ繊維束を徐
々に開繊し、ドラム１２に巻き取った。

ドラム１２に巻き取られた繊維束にはほとんど毛羽立ち
の発生は認められなかった。また、繊維強度の低下は認
められなかった。このことから、窒化硼素粉末の潤滑効
果を確認することができた。

比較例１直径０．２〜０．５μ、平均長さ５０〜２００μの炭化
珪素ウィスカ５ｇを水２００Ｉｎ１．とエチルアルコー
ル１８００　ｍｌの混合物の入った処理槽４中に入れて
、攪拌を行いながら懸濁させた。

本比較例においては、第１図に示す装置を用い、以下の
ようにハイブリッド繊維を製造した。

直径が９〜１０μｍで、引張強度が３１４Ｋｇ／　ｍ　
ｍ　”の５ｉ−Ｔｉ−Ｃ−０繊維（宇部興産■製チラノ
繊維：登録商標）８００本よりなる繊維束ｌをボビン２
から送り出し、次いで、繊維束１を処理浴４に収容され
た上記懸濁液３中に３ｍ／ｍｉｎの速度で浸漬しながら
通した。

ブーＵ　５．６．７及び８によって繊維束１を処理浴４
中に浸し、次いで圧力ローラ９．１ｏによって押圧した
後乾燥炉１１を通し再びドラム１２に巻き取った。

乾燥炉１１を出て来た繊維束は多数の枝毛の発生が認め
られ、繊維の破断が起こっているのが認められた。

実施例２実施例１で得られたハイブリッド繊維から第５図に示す
保形用治具４２を用い、以下の手順でＦＲＭを作製した
。使用した治具４２はグラファイト製で、本体４２ａと
蓋４２ｂからなる。本体４２ａは、長さ１５ｃｍで、巾
８ｃｍ、深さ１ｃｍの長さ方向に貫通した溝４３を有す
る。

ボビン１２から巻戻し、一定長に切断したハイブリッド
繊維を溝４３内に繊維体積率が５５％になるように均一
に充填し、ついで本体４２ａに蓋４２ｂをボルトナツト
により固着した。このようにハイブリッド繊維４４を収
納したグラファイト製保形用治具４２を大気中で６５０
°Ｃに加熱し、第６図に示すように金型４５の中に７５
０　’Ｃのアルごニウム溶湯４６（ＪＩＳ規格１０７０
）を注入した後、前記保形用治具４２をガス抜き用穴４
９を設けた蓋４２ｂが上になるように、金型内に設置し
た。ついで、第７図に示すように、プランジャ４７によ
り前記アルミニウム溶湯４６を１０００ｋｇ／ｃｉａに
加圧し、両側の開口孔及び本体４２ａの下面に適当に穿
設されたアルミニウム注入穴５０から溶湯を保形用治具
内に圧入、凝固させ、繊維強化金属を製造した。

なお、第５図において繊維保形用治具４２のガス抜き用
穴４９に対接するプランジャ下面に水平にガス排気溝５
１を設けると、−層ガスの排出が良好となる。

この複合材料を取り出し、断面組織観察を行ったところ
、空孔等の鋳造欠陥、繊維配向の乱れ等は、全く観察さ
れなかった。さらに、この複合材料について、繊維配向
方向の曲げ強度を測定したところ、１　ｓ　Ｏｋｇ／ｍ
ｍ２　という高い値が得られた。

第８図、第９図及び第１Ｏ図はこうして得られたＦＲＭ
の繊維方向と直角方向の金属組織の光学顕微鏡写真であ
り、第８図は上層部の、第９図は中間部の及び第１０図
は下層部の金属組織の光学顕微鏡写真である。各写真中
、黒丸は強化繊維である。これらの写真は本発明による
ＦＲＭにおいては、全体にわたって強化繊維が均一に分
散されていることを示す。

比較例２実施例１で得られたハイブリッド繊維の代わりに、比較
例１で得られたハイブリッド繊維を用い、実施例２と同
様にして繊維強化金属を製造した。

得られた繊維強化金属の曲げ強度は１２５ｋｇ／ｍｍ”
であた。

第１１図、第１２図及び第１３図は、この比較例によっ
て得られたＦＲＭの実施例２におけると同様の金属組織
の光学顕微鏡写真である。第１３図は、下層において、
繊維束の分散が不充分で、繊維が偏在していることを示
している。

実施例３実施例１で得られたドラム１２に巻き取られたハイブリ
ッド繊維（繊維幅２００ｎＬｍ）に対して、上記ドラム
を回転させ溶射用アルミニウム粉末を繊維体積率が３０
％になるよう溶射しプリプレグシートを製造した。その
際、プラズマスプレー装置のノズルは繊維面より１４０
ｍｍＡ１して設置した。

ノズルと繊維の移動速度はハイブリッド繊維の全幅との
兼ね合いで決定した。得られたプリプレグシートの厚さ
は１３０〜１５０μであった。

このプリプレグシートより、繊維方向に９０ｍｎ＋、繊
維と垂直方向に６０ｍｍのシートを切り出し、そのシー
トを２０枚積層して、一方向積層体とし、これを金型中
にセットした。

この金型をホラトポレス装置内に入れ容器内を５Ｘ１０
−’Ｔｏｒｒに保持し５５０°Ｃに加熱した後、油圧プ
レスにて金型を４００ｋｇ／−の圧力で１５分間プレス
して、厚さ２．０　ｍｍの繊維強化金属を得た。

得られた繊維強化金属の繊維方向の曲げ強度は１００ｋ
ｇ／閣２であった。

比較例３比較例１で得られたハイブリッド繊維を用いた以外は実
施例３と同様にして繊維強化金属を製造した。

得られた繊維強化金属の繊維方向の曲げ強度は４０ｋｇ
／ｌｌ１ｌＩ２であた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、ハイブリッド繊維の製造に用いる
製造装置の一例の概略図である。第３図、第４図はプラズマ溶射によるプリプレグシート
の製造を示す概略図である。第５図、第６図及び第７図は高圧鋳造によるＦＲＭの製
造を示す概略図である。第８図、第９図及び第１０図は実施例２において得られ
たＦＲＭの繊維方向と直角方向の金属組織の光学顕微鏡
写真であり、第１１図、第１２図及び第１３図は比較例
２において得られたＦＲＭの繊維方向と直角方向の金属
組織の光学顕微鏡写真である。１・一連続無機繊維　　　３・−処理液５．６．７．８
−　プーリ１１−・・・乾燥炉１６．１７．１８．１９−開繊用ローラ３３・−・・−
プラズマガン　　３４−　　プラズマ流２保形用治具金型プランジャー　接合ボルト穴

Claims

【特許請求の範囲】

（１）繊維束を構成する連続無機繊維の表面に、自己潤
滑物質からなる群から選択される介在物がバインダーに
より付着されてなるハイブリッド繊維。
（２）均一に開繊されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のハイブリッド繊維。
（３）連続無機繊維束に、自己潤滑物質からなる群から
選択される介在物が懸濁され、かつバインダーが溶解さ
れた懸濁液を浸漬させるか、またはバインダーを溶解し
た溶液と介在物の懸濁液を交互に含浸させることを特徴
とするハイブリッド繊維の製造方法。
（４）介在物がバインダーにより付着された連続無機繊
維を開繊することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載のハイブリッド繊維の製造方法。
（５）特許請求の範囲第１項または第２項記載のハイブ
リッド繊維で強化された金属の製造方法。