JPH0588182B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、金属部材等の摺動孔回りを繊維強化
するために用いられる強化用筒状繊維成形体およ
びその製造方法に関する。 (2) 従来の技術 従来、この種繊維成形体は耐摩耗性を有する強
化繊維を無機バインダにより部分的に結合したも
のである。この場合、強化繊維としては高品質
で、且つ高価な短繊維のみが用いられている。 (3) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記のように構成すると、繊維成
形体の製造コストが増加するだけでなく、その強
度が弱いため金属部材を加圧鋳造法を適用して製
造する場合に下記のような問題を生じる。 ａ 繊維成形体を鋳型に設置する際、繊維成形体
を変形したり、損傷するおそれがある。 ｂ 繊維成形体に対する溶湯の充填圧が、例えば
250Kg／cm²以上になるため、その充填圧により
繊維成形体における無機バインダによる結合強
度の弱い部分が変形したり、破壊するおそれが
あり、複合部全体に亘つて繊維体積率を均一に
することが難しい。 本発明は前記問題点を解消し得る前記繊維成形
体およびその成形体を能率良く生産することので
きる前記製造方法を提供することを目的とする。 Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明に係る強化用筒状繊維成形体は、部材の
摺動孔回りを繊維強化するために用いられる筒状
繊維成形体であつて、耐摩耗性を有する第１の強
化繊維を第１の無機バインダにより部分的に結合
した内筒部と、該内筒部を補強する機能を有する
第２の強化繊維を第２の無機バインダにより部分
的に結合すると共に前記内筒部の外周面に一体に
結合された外筒部とより構成されることを特徴と
する。 また、本発明に係る強化用筒状繊維成形体の製
造方法は、耐摩耗性を有する第１の強化繊維を第
１の無機バインダにより部分的に結合した内筒部
と、該内筒部を補強する機能を有する第２の強化
繊維を第２の無機バインダにより部分的に結合す
ると共に前記内筒部の外周面に一体に結合された
外筒部とよりなり、部材の摺動孔回りを繊維強化
するために用いられる筒状繊維成形体を製造する
に当り、両端を密封された通気性を有する筒状成
形型を前記第１の強化繊維および第１の無機バイ
ンダを含む内筒部用成形材料の水溶液中に浸漬
し、前記成形型内に吸引作用を施すことにより前
記成形材料を前記成形型外周面に付着させ、次い
で前記成形型を前記第２の強化繊維および第２の
無機バインダを含む外筒部用成形材料の水溶液中
に浸漬し、前記成形型内に吸引作用を施すことに
より前記外筒部用成形材料を、該成形型外周面に
付着する前記内筒部用成形材料の外周面に付着さ
せて成形体素材を成形する工程と；前記成形体素
材を前記成形型に押圧して該成形体素材の形状を
整える工程と；前記成形型を前記成形体素材より
引抜く工程と；前記成形体素材を焼成する工程
と；を用いることを特徴とする。 (2) 作用 前記繊維成形体においては、その内筒部が外筒
部により補強されているので、繊維成形体の全体
強度が向上し、これにより繊維成形体の取扱い性
が良好となり、また鋳型等への設置時における繊
維成形体の変形および破損を防止し、さらに溶湯
の充填圧等による繊維成形体の変形および破壊を
防止して複合部全体に亘り繊維体積率を均一にす
ることができる。 その上、内筒部自体にはそれ程強度が要求され
ないので、その肉厚を薄くすることが可能とな
り、これにより耐摩耗性を有する高品質で、且つ
高価な第１の強化繊維の使用量を減少することが
でき、一方第２の強化繊維は内筒部の強化のみを
狙つたものであるからそれ程品質は問題でなく、
安価なものを使用することができる。かくして、
繊維成形体の製造コストを低減することが可能と
なる。 前記製造方法によれば、一連の工程により内筒
部および外筒部を有する繊維成形体を能率良く生
産することができる。また焼成前に成形型を成形
体素材より引抜いても、その素材の内筒部用成形
材料部分が外筒部用成形材料により補強されてい
るので成形体素材が変形することはなく、焼成工
程において各強化繊維を各無機バインダにより部
分的に結合して寸法精度の良い繊維成形体を得る
ことができる。 (3) 実施例 第１、第２図は強化用筒状繊維成形体１を示
し、その成形体１は内筒部１ａと、内筒部１ａの
外周面に一体に結合された外筒部１ｂとより構成
される。繊維成形体１の外径は86mm、肉厚は４
mm、長さは150mm、繊維体積率は20％である。 内筒部１ａは、耐摩耗性を有する第１の強化繊
維としてのアルミナ繊維（Al₂O₃97％−SiO₂）と
カーボン繊維（ピツチ系）との混合短繊維を第１
の無機バインダとしてのアルミナゾル（濃度10％
溶液）により部分的に結合したものである。アル
ミナ繊維としては、長さ0.1〜0.3mm、直径２〜
3μm、引張強さ110Kg／mm²のものが、またカーボ
ン繊維としては、長さ0.1〜0.3mm、直径３〜4μm、
引張強さ130Kg／mm²のものがそれぞれ用いられる。
内筒部１ａの厚さは1.5mmである。 外筒部１ｂは、内筒部１ａを補強する機能を有
する第２の強化繊維としてのシリカ・アルミナ繊
維（Al₂O₃50％−SiO₂50％）の長繊維を第２の無
機バインダとしてのアルミナゾル（濃度10％溶
液）により部分的に結合したものである。シリ
カ・アルミナ繊維としては、長さ５〜７mm、直径
10〜13μm、引張強さ190Kg／mm²のものが用いられ
る。外筒部１ｂの厚さは2.5mmである。 内筒部１ａと外筒部１ｂ間は前記アルミナゾル
により結合され、また繊維成形体１はマトリツク
スが侵入し得る無数の空隙を有する。 この繊維成形体１は、例えばアルミニウム合金
製シリンダブロツクの加圧鋳造時においてアルミ
ニウム合金マトリツクスと複合して繊維強化複合
シリンダスリーブを得るために用いられる。 前記のように外筒部１ｂに高強度なシリカ・ア
ルミナ繊維の長繊維を用いると、その長繊維相互
の絡み合い現象により内筒部１ａが補強され、繊
維成形体１の全体強度、特に圧環強さが大幅に向
上する。これにより繊維成形体１の取扱い性を良
好にし、またそれを鋳型に設置するときにその変
形および破損を防止し、さらに溶湯の充填圧によ
る繊維成形体１の変形および破壊を防止して複合
部全体に亘り繊維体積率を均一にすることができ
る。 その上、内筒部１ａ自体にはそれ程強度が要求
されないので、その肉厚は1.5mmと薄くてよく、
これにより高品質で、且つ高価なアルミナ繊維お
よびカーボン繊維の使用量を減少することができ
る。またシリカ・アルミナ繊維はアルミナ繊維お
よびカーボン繊維に比べて安価であるから内筒部
１ａを補強するために外筒部１ｂの肉厚を2.5mm
と厚くしても、価格的問題は生じない。 したがつて繊維成形体１の製造コストを、前記
混合短繊維の単層よりなる繊維成形体の製造コス
トに比べて大幅に低減することが可能となる。 下表は、本発明に係る前記二層構成の繊維成形
体１と、それと同一寸法および同一繊維体積率を
有する比較例としての前記混合短繊維よりなる単
層構成の繊維成形体の圧環強さテスト結果を示
す。この場合、比較例の繊維体積率の内訳はアル
ミナ繊維12％、カーボン繊維８％である。 前記テストは、長さ40mmの繊維成形体テストピ
ースを５本宛用意し、各テストピースを固定Ｖブ
ロツクに添わせて立設し、その外周面に30mm／
minの速度で圧子を押圧し、各テストピースが破
壊されたときの荷重（Kg）を求めることにより行
われた。

【表】 前記表より本発明に係る繊維成形体１における
平均荷重は3.47Kgで、また比較例のそれは2.05Kg
であり、したがつて本発明に係る繊維成形体１の
強度は比較例のものに比べて約1.7倍向上してい
ることが明らかである。 なお、第２の強化繊維としては前記シリカ・ア
ルミナ繊維の外にシリカ繊維、ガラス繊維、カー
ボン繊維等の長繊維も使用可能である。 次に第３図により本発明に係る前記繊維成形体
１の製造方法について説明する。 第３図ａは、周壁２ａに無数の通気孔ｈを有す
る円筒状成形型２を示す。 第３図ｂに示すように、成形型２の両端開口部
にそれぞれホルダ３₁，３₂を接着、ボルト締め等
により取付けてそれら開口部を密封する。 第３図ｃに示すように、前記カーボン繊維およ
びアルミナ繊維の混合短繊維とアルミナゾルを含
む内筒部用成形材料m₁の水溶液L₁中に成形型２
を浸漬し、真空ポンプ４により成形型２内に吸引
作用を施して成形材料m₁を成形型２の外周面に
所定の厚さに付着させる。この真空ポンプ４によ
る成形作業は略90秒間に亘つて行われる。 第３図ｄに示すように、前記シリカ・アルミナ
繊維とアルミナゾルを含む外筒部用成形材料m₂
の水溶液L₂中に成形型２を浸漬し、真空ポンプ
４により成形型２内に吸引作用を施して外筒部用
成形材料m₂を、成形型２外周面に付着する内筒
部用成形材料m₁の外周面に所定厚さに付着させ、
成形体素材Ｍを成形する。この真空ポンプ４によ
る成形作業は略150秒間に亘つて行われる。 第３図ｅに示すように、成形型２をラバープレ
スＰの耐圧容器５内に設置し、空圧源６より加圧
空気を耐圧容器５内に供給してラバー７を介して
成形体素材Ｍを成形型２の外周面に12Kg／cm²の圧
力を以て押圧し、これにより成形体素材Ｍの形状
を整え、同時に密度を決定する。 第３図ｆに示すように、成形型２より両ホルダ
３₁，３₂を取外す。 第３図ｇに示すように、成形体素材Ｍより成形
型２を引抜く。この成形型２の引抜き時、成形体
素材Ｍにおける内筒部用成形材料m₁部分が外筒
部用成形材料m₂の絡み合い現象により補強され
ているので、成形体素材Ｍが変形することはな
い。 第３図ｈに示すように、成形体素材Ｍを加熱炉
８内に設置し、その成形体素材Ｍに200℃にて60
分間の焼成処理を施してアルミナゾルにより前記
混合短繊維およびシリカ・アルミナ繊維を部分的
に結合して第１、第２図に示す繊維成形体１を得
る。 なお、第１の無機バインダと第２の無機バイン
ダとは、それらの材質が異なるものを使用する場
合もある。 Ｃ 発明の効果 本発明に係る前記繊維成形体は、耐摩耗性を有
する内筒部と、それを補強する機能を有する外筒
部との二層構成であるから繊維成形体全体の強度
が向上し、これにより繊維成形体の取扱い性を良
好にし、また鋳型等への設置時における繊維成形
体の変形および破損を防止し、さらに溶湯の充填
圧等による繊維成形体の変形および破壊を防止し
て複合部全体に亘り繊維体積率を均一にすること
ができる。 その上、内筒部自体にはそれ程強度が要求され
ないので、その肉厚を薄くして耐摩耗性を有する
高品質で、且つ高価な第１の強化繊維の使用量を
減少し、一方第２の強化繊維としては内筒部の強
化のみを狙つて安価なものを使用することが可能
で、これにより繊維成形体の製造コストを低減す
ることができる。 また本発明に係る前記製造方法によれば、一連
の工程により内筒部および外筒部を有する繊維成
形体を能率良く生産することができる。また焼成
前に成形型を成形体素材より引抜いても、その素
材の内筒部用成形材料部分が外筒部用成形材料に
より補強されているので成形体素材が変形するこ
とはなく、焼成工程において各強化繊維を各無機
バインダにより部分的に結合して寸法精度の良い
繊維成形体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は繊維成形体を示し、第１図は斜
視図、第２図は第１図−線断面図、第３図は
繊維成形体の製造工程説明図である。 ｈ……通気孔、L₁，L₂……水溶液、m₁，m₂…
…内、外筒部用成形材料、Ｍ……成形体素材、Ｐ
……ラバープレス、１……筒状繊維成形体、１
ａ，１ｂ……内、外筒部、２……筒状成形型、４
……真空ポンプ、８……加熱炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 部材の摺動孔回りを繊維強化するために用い
   られる筒状繊維成形体であつて、耐摩耗性を有す
   る第１の強化繊維を第１の無機バインダにより部
   分的に結合した内筒部と、該内筒部を補強する機
   能を有する第２の強化繊維を第２の無機バインダ
   により部分的に結合すると共に前記内筒部の外周
   面に一体に結合された外筒部とよりなる強化用筒
   状繊維成形体。 ２ 耐摩耗性を有する第１の強化繊維を第１の無
   機バインダにより部分的に結合した内筒部と、該
   内筒部を補強する機能を有する第２の強化繊維を
   第２の無機バインダにより部分的に結合すると共
   に前記内筒部の外周面に一体に結合された外筒部
   とよりなり、部材の摺動孔回りを繊維強化するた
   めに用いられる筒状繊維成形体を製造するに当
   り、両端を密封された通気性を有する筒状成形型
   を前記第１の強化繊維および第１の無機バインダ
   を含む内筒部用成形材料の水溶液中に浸漬し、前
   記成形型内に吸引作用を施すことにより前記成形
   材料を前記成形型外周面に付着させ、次いで前記
   成形型を前記第２の強化繊維および第２の無機バ
   インダを含む外筒部用成形材料の水溶液中に浸漬
   し、前記成形型内に吸引作用を施すことにより前
   記外筒部用成形材料を、該成形型外周面に付着す
   る前記内筒部用成形材料の外周面に付着させて成
   形体素材を成形する工程と；前記成形体素材を前
   記成形型に押圧して該成形体素材の形状を整える
   工程と；前記成形型を前記成形体素材より引抜く
   工程と；前記成形体素材を焼成する工程と；を用
   いることを特徴とする強化用筒状繊維成形体の製
   造方法。