JPH05220367A

JPH05220367A - 短繊維の液状流体への配向分散方法

Info

Publication number: JPH05220367A
Application number: JP4024998A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Horii; 清之堀井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】二次凝集を抑え、液状流体中に短繊維を均一
に、かつ、配向分散させる。【構成】短繊維７と液状流体３とをコアンダスパイラ
ルフロー状態において混合する。液状流体３として重合
性物質を用いる場合には、重合硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、短繊維の液状流体へ
の配向分散方法に関するものである。さらに詳しくは、
この発明は、繊維強化樹脂等の製造に有用な、一方向配
向を可能とする短繊維分散のための方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、各種の応用分野に
使用される樹脂材料には、その強度や機能性を向上させ
るために金属、無機、あるいは有機ポリマーの短繊維を
分散させて複合化することが行われている。このような
短繊維の分散混合は、セメントや、その他の素材からな
る分野においても採用されはじめている。

【０００３】しかしながら、このような短繊維の分散混
合については、どうしても解決しなければならない課題
があった。それは、短繊維の混合時には、集合塊状でメ
ーカーより供給される短繊維を解繊して供給しなければ
ならないという面倒で、不都合なことがあり、しかもよ
り大きな問題は、これらの短繊維は、混合処理時に二次
凝集を起こしやすく、すぐに塊状になってしまうことで
あり、この二次凝集を防止するための手段は、現状にお
いても満足できるものがないということである。

【０００４】このため、従来でも、上記の解繊や二次凝
集の防止を効果的なものとするために、母材である液状
流体を攪拌したり、加熱したり、あるいは短繊維の表面
処理を施こすなどの手段が採用されてきているが、いず
れもその操作が面倒であったり、装置の複雑化やコスト
上昇が避けられず、基本的には満足できるほどの効果が
得られていないのが実情である。

【０００５】しかも、短繊維の分散混合については、こ
れらの短繊維を一方向に配向することが有利であること
が理論的には理解されているものの、現実的に、ミクロ
ンオーダーの短繊維をどのようにして配向させるのかに
ついては依然として実用的技術としては確立されてもい
ない。この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされた
ものであり、従来法の欠点を克服し、短繊維の二次凝集
を抑えてその均一分散を可能とし、しかもその配向分散
をも実現することのできる新しい液状流体への短繊維の
分散方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の課
題を解決するものとして、短繊維と液状流体とをコアン
ダスパイラルフロー状態において混合し、短繊維を液状
流体中に配向分散させることを特徴とする短繊維の液状
流体への配向分散方法を提供する。また、この発明は、
上記の液状流体として重合性モノマーおよび／またはオ
リゴマーを用いることや、この液状流体を短繊維の分散
後に重合硬化させる方法をも提供する。

【０００７】

【作用】この発明においては、コアンダスパイラルフロ
ーによって液状流体と短繊維とを混合することを特徴と
しているが、このコアンダスパイラルフローは、この発
明の発明者によってその原理的解析と応用の展開が進め
られているものであって、すでにこれまでにも多くの報
告と提案を行ってきてもいる。

【０００８】このコアンダスパイラルフローは、いわゆ
るコアンダ効果と特異なスパイラル流の生成として特徴
づけられるものであり、従来広く利用されている乱流と
は本質的に異なる流体運動の現象を示すものである。こ
のコアンダスパイラルフローは、流体の流れる軸方向流
とその周囲との速度差、および密度差が大きく、管軸の
流れが速く外側の流れが遅いという、いわゆるスティー
パな速度分布を示す。また、その乱れ度は、通常の乱流
が０．２であるとすると、０．０９と半分以下の値を示
し、乱流とは本質的に異なっている。そして、軸方向ベ
クトルと半径方向ベクトルとの合成によって特有のスパ
イラル流を形成する。

【０００９】このコアンダスパイラルフローによって短
繊維を流体に混合しようとすると、驚くべきことに、凝
集状態にある短繊維は解繊され、かつ、二次凝集を起こ
すことなく、進行方向に向って配向された分散混合が生
じることになる。このため、この発明による方法によ
り、液状流体中への短繊維の均一、かつ配向分散が可能
となる。液状流体として重合性物質を用いる場合には、
短繊維の分散混合の後に重合硬化させることにより、短
繊維を配向分散させた樹脂硬化物を製造することができ
る。

【００１０】コアンダスパイラルフローによる分散混合
は様々な態様において可能であるが、基本的には図１に
模式的に示すことができる。たとえばこの図１に示すこ
とができるように、この発明の方法においては、環状コ
アンダスリット（１）から、分配室（２）を介して供給
された加圧液状流体（３）を傾斜面（４）、もしくは湾
曲面に沿って噴出させ、吐出口（５）より吐出させるこ
と、そして、加圧液状流体（３）の噴出により生成する
導入口（６）の強い負圧吸引域に短繊維（７）を供給す
ることを基本的態様としている。

【００１１】加圧液状流体（３）は、その種類や、分散
混合の態様に応じて適宜な圧力とすることができるが、
たとえば１〜１０ｋｇ／ｃｍ²、あるいはそれ以上とす
ることができる。また、傾斜面（４）または湾曲面の傾
斜角（θ）は、５〜７０°程度までとすることができ
る。図１に示したように、吐出口（５）からは液状流体
のスパイラル液が吐出され、短繊維（７）は、凝集する
ことなく均一分散し、かつ、一方向への配向状態とな
る。

【００１２】液状流体（３）としては、もちろん各種の
ものが使用でき、無機質、有機質の様々なものが使用で
きる。たとえば重合性のモノマー、オリゴマー、あるい
は粘性のあるその他各種のものが例示される。予備重合
物であってもよい。ガス状物質を必要に応じて、また、
固体粒状物をさらに混合してもよい。たとえば発泡剤等
がその例である。また、樹脂組成物の各種の配合物がそ
れらの例である。

【００１３】短繊維が分散された液状流体として重合性
物質を用いる場合には、熱硬化、光硬化等の重合硬化手
段を配置し、この流体を重合硬化することができる。ま
た、短繊維についても任意のものが使用でき、たとえ
ば、金属、合金の短繊維、無機物質のチタン酸カリウ
ム、カーボン等の繊維や、ポリイミド、ポリエステル等
の有機短繊維が例示される。

【００１４】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明について説明する。

【００１５】

【実施例】図１に例示した装置手段を用いて短繊維の分
散混合を行った。環状コアンダスリット（１）の幅は
０．１ｍｍ、傾斜面（４）の傾斜角（θ）を１５°、吐
出口（５）の内径を２０ｍｍとした。環状コアンダスリ
ット（１）よりメチルメタクリレートの重合性組成物か
らなる液状流体を５ｋｇ／ｃｍ²の圧力で噴出させ、導
入口（６）よりチタン酸カリウム短繊維（平均長１０μ
ｍ、平均径０．２μｍの針状結晶）を供給した。チタン
酸カリウム短繊維は二次凝集することなく分散され、流
体の進行方向に配向された。

【００１６】同様にして、粘度２００ｃｐｓの光重合性
ポリブタジエンオリゴマーを加圧液状流体として使用
し、チタン酸カリウム短繊維を分散混合した。配向分散
されたチタン酸カリウム短繊維を含有する光重合性ポリ
ブタジエンオリゴマーに、その搬送進行過程において紫
外光を照射した。単位容量当り、約１分間のＵＶ照射に
より、鉛筆硬度１Ｈ〜２Ｈの硬質樹脂硬化物が得られ
た。

【００１７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
より、二次凝集を生じることなく、液状流体中への短繊
維の均一分散と、配向分散が実現される。重合性流体の
使用によって、配向分散した短繊維含有の樹脂硬化物が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を例示した断面図である。

【符号の説明】

１環状コアンダスリット２分配室３加圧液状流体４傾斜面５吐出口６導入口７短繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】短繊維と液状流体とをコアンダスパイラ
ルフロー状態において混合し、短繊維を液状流体中に配
向分散させることを特徴とする短繊維の液状流体への配
向分散方法。
【請求項２】液状流体が重合性モノマーおよび／また
はオリゴマーである請求項１の配向分散方法。
【請求項３】請求項２の方法によって短繊維を配合分
散させた流体を硬化させる樹脂硬化物の製造法。