JPH06108320A - 短繊維集合体の解繊方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短繊維集合体の繊維体積率が高く短繊維同士
の絡み合いが強い場合にも短繊維集合体を確実に且良好
に解繊する。 【構成】 フィルタ１４を下方部に有し内部にインペラ
２０を収容する解繊容器１０を用意し、容器内に短繊維
集合体３０を装入し、フィルタの下方より容器内へ気流
２８を吹込んで短繊維集合体を流動状態にし、その状態
にてインペラを回転させて短繊維集合体に剪断力を与え
解繊する。また解繊装置は容器内へ短繊維集合体を供給
する短繊維集合体供給装置６４、３８と、フィルタを経
て容器内へ高圧の気体を気流として供給する気体供給装
置２４、２６とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絡み合った短繊維よりな
る短繊維集合体を解繊する方法及び装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】ウイスカの如き短繊維は繊維強化金属基
複合材料の強化材として従来より広範囲に使用されてい
る。短繊維はその製造工程の関係から個々の短繊維が相
互に複雑に絡み合った状態で比較的高い繊維体積率の短
繊維集合体として生産されている。かかる短繊維集合体
を用いて繊維強化金属基複合材料を製造する場合には、
個々の短繊維の絡み合いを解かなければ、繊維の配向状
態や体積率等を調整することができず、また短繊維が均
一に分散され均一な性質を有する複合材料を製造するこ
とが困難である。

【０００３】そのため絡み合った短繊維よりなる短繊維
集合体を解繊する方法及び装置として、例えば本願出願
人と同一の出願人の出願にかかる特開昭６２−２３１０
３２号公報に記載されている如く、短繊維集合体を加圧
された圧縮性流体に搬送させて絞り通路に通し、発生す
る圧力波により短繊維集合体に剪断力を与える方法、及
び加圧された圧縮性流体を供給する流体供給手段と、一
端にて流体供給手段に接続された絞り通路手段と、絞り
通路手段の絞りの位置若しくはそれより上流側にて絞り
通路手段へ短繊維集合体を供給する手段と、絞り通路手
段の他端に接続された短繊維捕集手段とを有する装置が
従来より知られている。

【０００４】かかる解繊方法及び装置によれば、短繊維
集合体が加圧された圧縮性流体により搬送される状態に
て絞り通路に通され、絞り通路を通過した際に発生する
圧力波によって短繊維集合体に剪断力が与えられ、該剪
断力によって個々の短繊維が相互に引離されることによ
ってほぐされ、ほぐされた個々の短繊維はその状態にて
圧縮性流体により搬送されるので、短繊維集合体を能率
よく解繊することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の如き従来
の解繊方法及び装置に於ては、短繊維集合体の繊維体積
率が低く短繊維同士の絡み合いが弱い場合には圧力波に
よる剪断力によって個々の短繊維を相互に引離し良好に
解繊することができるが、短繊維がウイスカである場合
の如く短繊維集合体の繊維体積率が高く短繊維同士の絡
み合いが強い場合には圧力波による剪断力によっては短
繊維集合体を必ずしも良好に解繊することができないと
いう問題がある。

【０００６】本発明は、上述の従来の解繊方法及び装置
に於ける叙上の如き問題に鑑み、短繊維集合体の繊維体
積率が高く短繊維同士の絡み合いが強い場合にも短繊維
集合体を確実に且良好に解繊することができるよう改善
された短繊維集合体の解繊方法及び装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、絡み合った短繊維よりなる短繊維集合体を
解繊する方法にして、気流は通すが短繊維は通さないフ
ィルタを下方部に有し内部に回転インペラを収容する解
繊容器を用意し、前記容器内に短繊維集合体を装入し、
前記フィルタの下方より前記容器内へ気流を吹込んで前
記短繊維集合体を流動状態にし、その状態にて前記回転
インペラを回転させて前記短繊維集合体に剪断力を与え
る方法、及び絡み合った短繊維よりなる短繊維集合体を
解繊する装置にして、短繊維集合体を装入するための装
入口と解繊された短繊維を排出するための短繊維排出口
と気体を排出するための気体排出口と下方部に設けられ
たフィルタとを有する解繊容器と、前記容器内に配置さ
れた回転インペラと、前記装入口を経て前記容器内へ短
繊維集合体を供給する短繊維集合体供給手段と、前記フ
ィルタを経て前記容器内へ高圧の気体を気流として供給
する気体供給手段とを有する装置によって達成される。

【０００８】

【作用】本発明の解繊方法によれば、フィルタの下方よ
り解繊容器内へ気流が吹込まれることにより短繊維集合
体が流動状態にされ、かくして流動化され短繊維同士の
絡み合いが弱められた状態にて回転インペラが回転され
ることにより短繊維集合体に繰返し剪断力が与えられる
ので、繊維体積率が高く短繊維同士の絡み合いが強い場
合にも短繊維集合体が確実に且良好に解繊される。

【０００９】また本発明の解繊装置によれば、装入口を
経て解繊容器内へ短繊維集合体を供給する短繊維集合体
供給手段と、フィルタを経て容器内へ高圧の気体を気流
として供給する気体供給手段とが設けられており、短繊
維集合体供給手段により解繊容器内へ供給された短繊維
集合体が気体供給手段によりフィルタを経て容器内へ供
給され気体排出口より排出される高圧の気体の気流によ
って効率的に流動状態にされるので、上述の解繊方法が
効率よく実施される。

【００１０】

【課題を解決するための手段の補足説明】本発明の解繊
方法に於て解繊容器内へ気流を吹込むために使用される
気体は短繊維に悪影響を及ぼさない限り任意の気体であ
ってよいが、特に酸化物系の短繊維の如く酸化されにく
い短繊維の場合には空気であってよく、酸化され易い短
繊維の場合にはアルゴンや窒素の如き不活性のガスであ
ることが好ましい。また気体は短繊維集合体を乾燥して
ほぐれ易くし、これにより短繊維集合体を更に一層良好
に解繊し得るよう、常温よりも高く短繊維に悪影響を及
ぼさない温度に加熱された気体であることが好ましい。

【００１１】尚本発明の解繊方法及び装置が適用される
短繊維集合体を構成する短繊維はウイスカ、不連続繊
維、長繊維を短く切断することにより形成された短繊維
の何れであってもよいが、特に個々の繊維間の絡み度合
が高く且繊維体積率が高い状態にて製造されるウイスカ
の集合体に対し本発明が適用される場合にその有効性が
大きい。

【００１２】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明による解繊装置の一つの実施
例を示す縦断面図である。

【００１４】図１に於て、１０は軸線１２に沿って延在
する実質的に円筒形の解繊容器を示している。容器１０
内には軸線１２に垂直に延在するフィルタ１４が設けら
れており、容器内の空間はフィルタ１４により解繊室１
６とその下方の高圧プレナム１８とに分離されている。
フィルタ１４は気体の通過を許すが短繊維の通過を阻止
するようになっている。

【００１５】解繊室１６内には解繊インペラ２０が軸線
１２の周りに回転可能に配置されている。インペラ２０
はそのシャフトより放射状に水平に延在する複数個のフ
ィンを有し、図には示されていないモータにより回転駆
動されるようになっている。容器１０の底壁は実質的に
ロート状をなし、高圧プレナム１８は途中に開閉弁２２
を有する導管２４によりガスボンベ２６に接続されてお
り、導管２４及びガスボンベ２６等はプレナムへ高圧の
気体２８を気流として供給する気流供給手段を構成して
いる。

【００１６】容器１０の天井壁には容器内へ短繊維集合
体３０を装入するための装入口３２と気体を排出するた
めの複数個の気体排出口３４とが設けられており、気体
排出口３４は軸線１２の周りに互いに隔置されている。
装入口３２には開閉弁３６を介して計量管３８の下端が
接続されている。一方気体排出口３４には気体の通過を
許すが短繊維の通過を阻止するフィルタ４０が設けられ
ており、また開閉弁４２を介して導管４４の一端が接続
されており、導管４４の他端は大気に開放されている。

【００１７】容器１０の側壁には容器内へ高圧の気体を
軸線１２に垂直に流れる気流として供給するための気体
供給口４６と、気体供給口に径方向に対向し解繊室１６
内にて解繊された短繊維４８を気体と共に排出するため
の短繊維排出口５０とが設けられている。気体供給口４
６には開閉弁５２を介して導管５４の一端が接続されて
おり、導管５４の他端はガスボンベ２６に接続されてい
る。一方短繊維排出口５０には開閉弁５６を介して導管
５８の一端が接続されており、導管５８の他端は複合材
料製造装置６０に接続されている。

【００１８】尚複合材料製造装置は任意の構成のもので
あってよいが、本願出願人と同一の出願人の出願にかか
る特願平３−３５４７９４号明細書及び図面に記載され
ている如く、短繊維がキャリヤガスにより搬送される状
態にて鋳型内に供給され充填され、鋳型内にて成形され
るよう構成された複合材料製造装置であることが好まし
い。

【００１９】計量管３８の上端は開閉弁６２を介して短
繊維集合体供給ホッパ６４に接続されている。供給ホッ
パ６４は軸線６６に沿って延在する実質的に円筒形をな
しており、供給ホッパ６４内には撹拌インペラ６８が軸
線６６の周りに回転可能に配置されている。インペラ６
８は図には示されていないモータにより軸線６６の周り
に回転駆動されることにより、解繊されるべき短繊維集
合体３０を撹拌するようになっている。

【００２０】図示の実施例に於ては、軸線６６は軸線１
２に対し僅かに傾斜し、従ってホッパ６４の底壁は水平
に対し僅かに傾斜しており、これにより開閉弁６２が開
弁されるとインペラ６８により撹拌される短繊維集合体
３０が効率よく計量管３８へ送給されるようになってい
る。計量管３８は交換可能に構成されており、その内容
積に応じてそれに充填される短繊維集合体３０の量を計
量するようになっている。かくしてホッパ６４及び計量
管３８等は解繊されるべき所定量の短繊維集合体３０を
解繊容器１０の解繊室１６内へ供給する短繊維集合体供
給手段を構成している。

【００２１】尚図示の実施例の如く解繊容器１０内にて
解繊された短繊維４８がそのまま複合材料製造装置６０
へ送給される場合には、複合材料製造装置の鋳型内に所
定量の短繊維が送給され充填されるよう、計量管３８の
内容積は複合材料製造装置の鋳型内の容積に対応して設
定されることが好ましい。

【００２２】更に図示の如く、導管２４、５４、５８の
周りにはそれぞれヒータ２４Ａ、５４Ａ、５８Ａが設け
られている。ヒータ２４Ａは導管２４を経て解繊容器１
０内へ供給される気体を所定の温度に加熱することによ
って短繊維集合体を解繊され易い温度に加熱して乾燥す
るようになっている。またヒータ５４Ａ及び５８Ａはそ
れぞれ導管５４を経て解繊容器へ供給される気体及び導
管５８内を流れる気体を所定の温度に加熱し、これによ
りその気体と共に解繊容器より導管５８を経て複合材料
製造装置６０へ送給される短繊維４８を所定の温度に予
熱するようになっている。

【００２３】上述の如く構成された解繊装置は以下の如
く作動され、これにより本発明の解繊方法が実施され
る。

【００２４】まず全ての開閉弁が閉弁された状態にて短
繊維集合体供給ホッパ６４内に解繊されるべき短繊維集
合体３０を導入し、インペラ６８を回転させて短繊維集
合体を撹拌し、その状態にて開閉弁６２を開弁すること
により計量管３８内へ短繊維集合体を導入し、計量管内
全体に短繊維集合体３０が充填された段階に於て開閉弁
６２を閉弁する。

【００２５】次いで開閉弁２２及び４２を開弁すること
によりボンベ２６より導管２４を経て解繊容器１０内へ
高温且高圧の気体を供給すると共にインペラ２０を所定
の回転数にて回転させ、その状態にて開閉弁３６を開弁
することにより、計量管３８より装入口３２を経て解繊
容器１０の解繊室１６内へ短繊維集合体３０を導入し、
しかる後開閉弁３６を閉弁して解繊を開始する。尚この
場合解繊室１６内にて短繊維集合体の解繊が行われてい
る間に、次に解繊されるべき短繊維集合体が供給ホッパ
６４より計量管３８内へ導入されてよい。

【００２６】所定時間が経過し解繊室１６内の短繊維集
合体が十分に解繊された段階に於て開閉弁２２及び４２
を閉弁する共に開閉弁５２及び５６を開弁し、ボンベ２
６より導管５４及び気体供給口４６を経て解繊室内へ供
給される高温且高圧の気体の気流を図にて右方へ流し、
これにより解繊室内にて解繊された短繊維４８を気体と
共に短繊維排出口５０及び導管５８を経て複合材料製造
装置６０へ送給し、複合材料製造装置の鋳型内に充填す
る。

【００２７】次に上述の解繊装置を用いて行われた本発
明の解繊方法の具体的実施例について説明する。

【００２８】まず平均繊維径０．５μm 、平均繊維長２
０μm の炭化ケイ素ウイスカ（東海カーボン株式会社製
「トーカマックス」）の集合体３０（見掛けの繊維体積
率５％）を短繊維集合体供給ホッパ６４内に装入し、イ
ンペラ６８を回転させつつ開閉弁６２を開弁し、これよ
り計量管３８内へ短繊維集合体３０を導入し、計量管内
全体が短繊維集合体にて充填された段階で開閉弁６２を
閉弁した。

【００２９】次いで開閉弁２２及び４２を開弁しボンベ
２６より導管２４を経て解繊容器１０内へ温度７００
℃、圧力０．５kg／cm² の窒素ガスを流量３０ l／min
にて供給すると共にインペラ２０を１２０rpm の回転数
にて回転させ、その状態にて開閉弁３６を開弁して計量
管３８より装入口３２を経て解繊容器１０の解繊室１６
内へ６０ｇの短繊維集合体３０を導入し、しかる後開閉
弁３６を閉弁した。

【００３０】約５分が経過し解繊室１６内の短繊維集合
体が十分に解繊された段階に於て開閉弁２２及び４２を
閉弁する共に開閉弁５２及び５６を開弁し、ボンベ２６
より導管５４及び気体供給口４６を経て解繊室内へ温度
７００℃、圧力４kg／cm² の窒素ガスを流量２０ l／mi
n にて供給し、これにより解繊室内にて解繊された短繊
維４８を窒素ガスと共に短繊維排出口５０及び導管５８
を経て複合材料製造装置６０へ送給し、複合材料製造装
置の鋳型内に充填した。

【００３１】かくして鋳型内に充填された炭化ケイ素ウ
イスカを観察したところ、その見掛けの体積率は約１．
５％に均一に低減されており、ウイスカは元の短繊維集
合体の状態のまま残存することなく均一にほぐされてお
り、またウイスカに対する損傷も軽微であることが認め
られた。

【００３２】また炭化ケイ素ウイスカの代りに平均繊維
径０．１μm 、平均繊維長５０μmの窒化ケイ素ウイス
カ（タテホ化学株式会社製）（見掛けの繊維体積率６
％）の集合体が使用された場合にも同様に良好な結果が
得られた。

【００３３】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【００３４】例えば図示の実施例に於ては解繊容器１０
内にて解繊された短繊維４８が導管５８を経て複合材料
製造装置６０の鋳型内へ送給されることにより、鋳型内
に短繊維を充填することが能率的に行われるようになっ
ているが、必要ならば導管５８の他端に短繊維を捕集す
る容器が接続され、解繊容器１０内にて解繊された短繊
維が捕集容器内に収集されてもよい。

【００３５】また図示の実施例に於ては気体排出口３４
に接続された導管４４の他端は大気に開放されている
が、例えば解繊容器１０内へ供給される高温且高圧の気
体がアルゴン等の不活性ガスである場合には、不活性ガ
スが有効に再利用されるよう、導管４４の他端にポンプ
を介して気体回収タンクが接続され、解繊容器より流出
した不活性ガスが貯容タンクに回収されてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の解繊方法によれば、フィルタの下方より解繊容器内
へ気流が吹込まれることにより短繊維集合体が流動状態
にされ、かくして流動化され短繊維同士の絡み合いが弱
められた状態にて回転インペラが回転されることにより
短繊維集合体に繰返し剪断力が与えられるので、繊維体
積率が高く短繊維同士の絡み合いが強い場合にも短繊維
集合体を確実に且良好に解繊することができる。

【００３７】また本発明の解繊装置によれば、装入口を
経て解繊容器内へ短繊維集合体を供給する短繊維集合体
供給手段と、フィルタを経て容器内へ高圧の気体を気流
として供給する気体供給手段とが設けられており、短繊
維集合体供給手段により解繊容器内へ供給された短繊維
集合体が気体供給手段によりフィルタを経て容器内へ供
給され気体排出口より排出される高圧の気体の気流によ
って効率的に流動状態にされるので、上述の解繊方法を
効率よく実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による解繊装置の一つの実施例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１０…解繊容器 １４…フィルタ ２０…解繊インペラ ３０…短繊維集合体 ３２…装入口 ３４…気体排出口 ４６…気体供給口 ５０…短繊維排出口 ６４…短繊維集合体供給ホッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絡み合った短繊維よりなる短繊維集合体を
   解繊する方法にして、気流は通すが短繊維は通さないフ
   ィルタを下方部に有し内部に回転インペラを収容する解
   繊容器を用意し、前記容器内に短繊維集合体を装入し、
   前記フィルタの下方より前記容器内へ気流を吹込んで前
   記短繊維集合体を流動状態にし、その状態にて前記回転
   インペラを回転させて前記短繊維集合体に剪断力を与え
   る方法。
2. 【請求項２】絡み合った短繊維よりなる短繊維集合体を
   解繊する装置にして、短繊維集合体を装入するための装
   入口と解繊された短繊維を排出するための短繊維排出口
   と気体を排出するための気体排出口と下方部に設けられ
   たフィルタとを有する解繊容器と、前記容器内に配置さ
   れた回転インペラと、前記装入口を経て前記容器内へ短
   繊維集合体を供給する短繊維集合体供給手段と、前記フ
   ィルタを経て前記容器内へ高圧の気体を気流として供給
   する気体供給手段とを有する装置。