JPH04253560A - 複合線材の製造装置及び複合線材を用いた板材 - Google Patents

複合線材の製造装置及び複合線材を用いた板材

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JPH04253560A
JPH04253560A JP3011348A JP1134891A JPH04253560A JP H04253560 A JPH04253560 A JP H04253560A JP 3011348 A JP3011348 A JP 3011348A JP 1134891 A JP1134891 A JP 1134891A JP H04253560 A JPH04253560 A JP H04253560A
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reinforcing fibers
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matrix
fibers
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Junichi Fujita
順一 藤田
Yutaka Tomono
友野 裕
Seiichi Kotake
小竹 誠一
Ryuichi Hotta
堀田 隆一
Toru Hori
徹 堀
Hiroshi Kishida
岸田 坦
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Osaka Gas Co Ltd
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Hitachi Zosen Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、炭素繊維やア
ルミナ繊維などの長い強化繊維を連続的に複合化して複
合線材を製造するための装置に関する。
【0002】また、複合線材の製造装置によって製造さ
れた複合線材を積層状に積み重ねた複合線材を用いた板
材に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、炭素繊維やアルミナ繊維をアルミ
ニウム(Al)などの母地によって複合化する方法とし
て種々の装置があるが、そのうち代表的なものとして以
下のようなものがある。
【0004】図8は、高圧鋳造法の装置を示す概略図で
あって、20はL字形の空洞部21を有するL字形の金
型である。この金型20の垂直部22に加圧部23が嵌
入し、この加圧部23が上下動するようになっている。 L字形空洞部21の水平部24には強化繊維の配列体2
5が詰め込まれて、このL字形の空洞部21に母地とな
る金属26が溶融状態で入れられている。そして、加圧
部23が下方に移動することによって金属26を加圧し
、強化繊維内に母地が浸透するように構成されている。
【0005】図9は、熱間引抜き法の概略図であって、
ダイス30に入口側が大径で出口側が小径の透孔31が
形成され、加熱されたダイス30の透孔31に金属箔が
巻き付けられたワイヤ状の強化繊維32を通過させて引
き抜きながら強化繊維32を複合化していく。一定の太
さの複合線材を製作するにはダイス30の透孔31に引
き抜いた複合線材32を再度金属箔を巻き付けて束ね前
記手順を繰り返す。
【0006】図10は、炭素繊維を複合化する場合の製
造装置の概略図であって、ロール40に巻き付けられた
炭素繊維41が中央のスラリーバス42に浸漬されノズ
ル43によって絞られて巻取機44によって巻き取られ
ている。
【0007】以上のようにして製作された複合線材は、
一般に強化紐や電線などに用いられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記実施例の
うち図8の高圧鋳造法は、限られた金型のL字形空洞部
内に一定に裁断された強化繊維を詰め込まなければなら
ないため、強化繊維の大きさや形状に制限があり、しか
も、連続的な複合化はできない。
【0009】また、図9の熱間引抜き法の場合は、強化
繊維に母地の金属箔を巻き付けて複合化しただけである
ことから個々の繊維まで複合化でき難く、強化繊維同士
の複合化が十分ではない。しかも、一定の太さの複合線
材を製作するには再度同じ手順を繰り返さなければなら
ないことから手間がかかる。
【0010】図10の炭素繊維をスラリーバスに浸漬す
る装置は繊維の配列が不揃いになって母地内の気泡の除
去や繊維の配列の乱れを防止することができない。この
発明は、上記課題を解決するためになされたもので、強
化繊維の大きさや形状に制限されることがなく連続的に
複合化が可能で、強化繊維同士の複合化の密度も高く、
強化繊維の配列も適性な複合線材を製造するための製造
装置を提供することを目的とする。
【0011】また、複合線材を積層状に積み重ねた軽く
て丈夫な複合線材の板材を提供することを目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の複合線材の製造
装置は、母地を溜める中空部を有する金型と、中空部に
圧入し中空部内の母地を押し出す押出部と、中空部に隣
接し中空部から押し出された母地を強化繊維に浸透させ
る浸透通路と、浸透通路の一端側に設けられた強化繊維
が入る入口部と、同じく浸透通路の他端側に設けられた
母地が浸透した強化繊維が出るノズル部とから構成され
ている。
【0013】また、強化繊維に母地が浸透してなる複合
線材を積層状に積み重ねて加圧し板状に形成している。
【0014】
【作用】本発明の複合線材の製造装置は前記構成により
、中空部内の母地が押出部によって浸透通路に押し出さ
れ浸透通路を通過する強化繊維の束に母地が浸透する。 母地が浸透した強化繊維はノズル部から引き抜かれ高圧
加圧され巻き取られる。浸透通路を通過する強化繊維は
テンションがかけられているので繊維が整列している。
【0015】また、複合線材を用いた板材は、単なる板
材に比べて軽くて丈夫である。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1及び図2は、本発明の複合線材の製造装置
の一実施例であつて、この実施例の複合線材の製造装置
1は、母地2を溜める中空部3を有する金型4と、中空
部3内に圧入し中空部3内の母地2を押し出す押出部5
と、中空部3の下端部に設けられた中空部3と浸透通路
6とを連通する連通路7と、連通路7の下端部に設けら
れた浸透通路6と、浸透通路6の一端側に設けられた入
口部8と、浸透通路6の他端側に設けられたノズル部9
とから構成されている。この図1及び図2の構成図は加
圧のためのプレス及び外枠は省略されている。
【0017】金型4の中空部3には、内型11が嵌め込
まれて、この内型11を取り囲んで加熱ヒータ10ーが
設けられ、母地2を加熱するよう構成されている。但し
、この加熱ヒータ10ーは、常温の母地2を使用する場
合には必ずしも必要ではない。
【0018】この金型4の内型11にはプランジヤなど
の押出部5が内嵌し、この押出部5によって加熱ヒータ
10ーにより溶融した母地2を2本の通路からなる連通
路7へ押し出す。
【0019】この連通路7の下端に設けられた浸透通路
6は断面が図2に示すように半円同士を結合して略瓢箪
形の通路であって、強化繊維12A がこの浸透通路6
の一端側から他端側の中央部を通過する。このように浸
透通路6の断面を略瓢箪形に形成することにより強化繊
維12A に母地2を均等に浸透させることができる。 但し、浸透通路6は上記のような形状である必要はなく
断面が円形や楕円形のものであつてもよく、その形状は
問わない。
【0020】浸透通路6の一端側には入口部8が設けら
れている。この入口部8は金型4の浸透通路6の一端部
に嵌合部13A が形成され、この嵌合部13A に入
口部8が嵌合している。入口部8の通路は一端と他端が
細く、中央部8Aが太くなつており、この中央部8Aの
下部から不活性ガス14(アルゴンガスを使用)が中央
部8A内に充填し炭素繊維などの強化繊維12A が酸
化しないようになっている。
【0021】金型4の浸透通路6の他端側に嵌合部13
B が形成され、この嵌合部13B にはノズル部9が
嵌合し、このノズル部9は、母地2が浸透した強化繊維
12A を高圧に絞り込んで母地2がたれ落ちないよう
にダイス(図示せず)が取り付けられている。
【0022】このノズル部9から他端方向に筒状の冷却
部15が設けられ、この冷却部15の通路にも不活性ガ
ス14が通るように構成され、母地2が浸透した強化繊
維12A を冷却しするとともに、強化繊維12A が
酸化しないよう配慮されている。
【0023】次に、上記実施例の複合線材の製造装置1
によって金属の母地2で炭素繊維やアルミナ繊維などの
強化繊維12A を複合化する場合の使用状態を説明す
る。 まず、金型4を加熱ヒータ10で加熱し、金型4の中空
部3に入れられたアルミニウム(Al)を軟化ないしは
溶融状態になるように450℃〜700℃で加熱する。
【0024】そして、軟化ないしは溶融状態のアルミニ
ウム(Al)を50kgf/cm2 から7000kg
f/cm2 で加圧し、アルミニウム(Al)を連通路
7を通して浸透通路6側に押し出す。
【0025】浸透通路6の一端側の入口部8から他端側
のノズル部9にかけて強化繊維12A の束がテンシヨ
ンをかけた状態で通されている。そして、浸透通路6内
の強化繊維12A の束に加圧されたアルミニウム(A
l)が浸透し、さらに強化繊維12A を引き抜く際に
ノズル部9のダイス(図示せず)によって高圧加圧され
アルミニウム(Al)と複合化し、冷却部15で不活性
ガス14によって冷却される。冷却部15で冷却された
複合線材12B は巻取機16によって連続的に巻き取
られる。
【0026】このようにして強化繊維12A は短時間
で母地2に包みこまれワイヤとして巻き取られるので強
化繊維12A の高温酸化や金属との反応も最小限に抑
えることができる。
【0027】なお、複合線材12B の径はノズル部9
のダイス(図示せず)を変えることにより自由な大きさ
に変更することができる。上記のようにして製造された
複合線材12B の断面を図3に示しているが、同図の
ように複合線材12B は母地2の中心付近にやや密に
強化繊維12A が複合化されている。
【0028】次に上記の実施例のさらに具体的な実施例
を数値に基づいて説明する。強化繊維12A は炭素繊
維を用い、繊維数は約2000本を束ねたものである。 母地2は純度が99.7%のアルミニウム(Al)を使
用した。製造条件はアルミニウム(Al)の加熱温度6
30℃、金型4の加熱温度(内型11の温度)670℃
、押圧部5による加圧力3000kgf/cm2 、炭
素繊維の引張速度は張力が働く程度の任意速度、入口部
8とノズル部9の径は1.5mmであった。
【0029】その結果、炭素繊維がほぼ均一に複合化さ
れて、炭素繊維と母地2のアルミニウムとの境界には空
洞はみられなかつた。なお、上記実施例では母地2とし
てアルミニウム(Al)を使用した例を説明したが、高
分子系樹脂を母地2として使用することもできる。例え
ば、母地2として熱可塑性高分子系樹脂を使用した場合
、アルミニウム(Al)を母地2として使用した場合と
同様な押出し方法であるが、加熱温度と加圧圧力が熱可
塑性高分子系樹脂に適した値を用いればよい。
【0030】また、母地として熱硬化性高分子系樹脂を
使用した場合、金型4を加熱することなく、冷却部15
をノズル部9として、このノズル部9を加熱し、その他
はアルミニウム(Al)を母地として使用した場合と同
様にして押し出せばよい。
【0031】上記のようにして製造した複合線材12B
 は図4に示すように繊維密度が高く整然と並んでいる
。次に、前記のようにして製作した複合線材12B を
板体に製作する場合を説明する。図5から図7は、板材
17の製造例を示し、図5は、複合線材12B を束ね
積層状に積み重ねた状態を示している。そして、図6の
ように積層状に積み重ねた複合線材12B をホットプ
レス法や熱間圧延などの手法により加圧成型を行う。こ
のように加圧成型して図7のように最終成型を行って複
合線材12B の板材17が完成する。このようにして
できた複合線材12B の板材17は、軽くて丈夫であ
ることから飛行機の翼や、飛行機のフラップさらにはロ
ボットのアームなどに用いることができる。
【0032】
【発明の効果】本発明の複合線材の製造装置は、前記構
成により、強化繊維の大きさや形状に制限されることが
なく連続的に複合化が可能で、強化繊維同士の複合化の
密度も高く、繊維の配列も適性である。
【0033】また、本発明の複合線材を用いた板材は、
複合線材を積層状に積み重ねて加圧したことから軽くて
丈夫である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合線材の製造装置の正面側の断面図
である。
【図2】本発明の複合線材の製造装置の側面側の断面図
である。
【図3】金属を母地とする複合線材を裁断した端部の斜
視図である。
【図4】高分子系複合材料を母地とする複合線材を裁断
した端部の斜視図である。
【図5】複合線材を積層状に積み重ねた端部の斜視図で
ある。
【図6】積層状に積み重ねた複合線材を加圧した端部の
斜視図である。
【図7】複合線材を板状に最終成型した端部の斜視図で
ある。
【図8】従来の高圧鋳造法の概略図である。
【図9】従来の熱間引抜き法の概略図である。
【図10】従来の炭素繊維の複合化の概略図である。
【符号の説明】
1    複合線材の製造装置 2    母地 3    中空部 4    金型 5    押出部   6    浸透通路 8    入口部 9    ノズル部 12A  強化繊維 17    板材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  母地を溜める中空部を有する金型と、
    中空部に圧入し中空部内の母地を押し出す押出部と、中
    空部に隣接し中空部から押し出された母地を強化繊維に
    浸透させる浸透通路と、浸透通路の一端側に設けられた
    強化繊維が入る入口部と、同じく浸透通路の他端側に設
    けられた母地が浸透した強化繊維が出るノズル部とから
    構成されていることを特徴とする複合線材の製造装置。
  2. 【請求項2】  強化繊維に母地が浸透してなる複合線
    材を積層状に積み重ねて加圧し板状に形成したことを特
    徴とする複合線材を用いた板材。
JP3011348A 1991-02-01 1991-02-01 複合線材の製造装置及び複合線材を用いた板材 Expired - Lifetime JP2644093B2 (ja)

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