JPS60161400A - 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成法 - Google Patents
複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成法Info
- Publication number
- JPS60161400A JPS60161400A JP59012049A JP1204984A JPS60161400A JP S60161400 A JPS60161400 A JP S60161400A JP 59012049 A JP59012049 A JP 59012049A JP 1204984 A JP1204984 A JP 1204984A JP S60161400 A JPS60161400 A JP S60161400A
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- JP
- Japan
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- whisker
- organic solvent
- water
- dispersed
- whiskers
- Prior art date
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- Granted
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
- C30B29/62—Whiskers or needles
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、金属９合金または各種プラスチックなどのマ
トリックス物質を溶浸あるいは含浸して繊維強化複合材
を製造する際、その繊維質骨格として用いるウィスカー
プリフォームの形成法に関する。
トリックス物質を溶浸あるいは含浸して繊維強化複合材
を製造する際、その繊維質骨格として用いるウィスカー
プリフォームの形成法に関する。
ウィスカーを強化材料として繊維強化複合材を製造する
有効手段として、ウィスカーの集合プリフォームを所定
のモールド内に設置しこれ忙液状のマトリックス物質を
圧入する方法が知られているが、この方法によって得ら
れる複合材の性状は＃＃！維質骨質骨格るウィスカープ
リフォームの組織構造、とシわけその均質性の度合によ
って大きく左右される。また、複合材の量産化を図るた
めには、中間体としてのウィスカープリフォームを迅速
かつ精度よく形成することが重要な要件となる。
有効手段として、ウィスカーの集合プリフォームを所定
のモールド内に設置しこれ忙液状のマトリックス物質を
圧入する方法が知られているが、この方法によって得ら
れる複合材の性状は＃＃！維質骨質骨格るウィスカープ
リフォームの組織構造、とシわけその均質性の度合によ
って大きく左右される。また、複合材の量産化を図るた
めには、中間体としてのウィスカープリフォームを迅速
かつ精度よく形成することが重要な要件となる。
出願人は先に複合材用ウィスカープリフォームを製造す
るための効果的な手段として、ウィスカー生成物を水ま
たは有機溶媒に分散して篩を通過させたのち濾過し残留
する湿潤ウィスカーケーキをそのままもしくけ所定密度
に圧縮して乾燥処理する方法を提案（＊願昭５７−２２
６５４５号）した。
るための効果的な手段として、ウィスカー生成物を水ま
たは有機溶媒に分散して篩を通過させたのち濾過し残留
する湿潤ウィスカーケーキをそのままもしくけ所定密度
に圧縮して乾燥処理する方法を提案（＊願昭５７−２２
６５４５号）した。
しかしながら、この先願技術にあってはｒ過装置に長時
間を要し、このためウィスカーストークス径にばらつき
がめる場合には、それが僅小であっても枦通過程におい
て沈降速度に相違を生じ、得られるプリフォームに上下
方向の密度不均質を与える難点があった。また、前記上
下方向の密度不均質は乾燥後の体積収縮度合にも微妙に
影響し、結果的に形状寸法をも損ねる一因となっていた
。
間を要し、このためウィスカーストークス径にばらつき
がめる場合には、それが僅小であっても枦通過程におい
て沈降速度に相違を生じ、得られるプリフォームに上下
方向の密度不均質を与える難点があった。また、前記上
下方向の密度不均質は乾燥後の体積収縮度合にも微妙に
影響し、結果的に形状寸法をも損ねる一因となっていた
。
上記濾過法を適用する場合、具体的には濾過面の下部を
減圧吸引する方法がとられるが、この吸引済過法を適用
しても上記の不均質化現象を阻止することはできない。
減圧吸引する方法がとられるが、この吸引済過法を適用
しても上記の不均質化現象を阻止することはできない。
〔発明の構成２作用）
本発明は、上記難点を解消し常に均質かつ寸法誤差の少
ない複合材用ウィスカープリフォームを迅速に形成する
方法を提供するもので、その構成は、生成ウィスカーを
水または有機溶媒に分散させて濾過装置に流入し、濾過
装置の上部密閉空間にガス体を圧入して加圧１に高速濾
過したのち、得られた湿潤ウィスカーケーキをそのまま
もしくけ所定の密度に圧縮して乾燥処理することを特徴
とする。
ない複合材用ウィスカープリフォームを迅速に形成する
方法を提供するもので、その構成は、生成ウィスカーを
水または有機溶媒に分散させて濾過装置に流入し、濾過
装置の上部密閉空間にガス体を圧入して加圧１に高速濾
過したのち、得られた湿潤ウィスカーケーキをそのまま
もしくけ所定の密度に圧縮して乾燥処理することを特徴
とする。
本発明の対象となるウィスカーは、ＳｉＣ。
Ｓｔ、Ｎ４あるいは黒鉛などの非金属系単結晶で、直径
ｏ、ｉ −５，０ｐｍ 、長さ１０−１０−５００ｐ反
応生成物を出発原料とする。生成ウィスカーは水マタハ
アルコール、アセトンもしくはエーテルなどの有機溶媒
中に投入し、ミキサーあるいは渦巻流攪拌槽のような攪
拌装置を用いてウィスカーが均−ＫＢ散するまで攪拌す
る。ウィスカー生成物が無方向に絡み合った短繊維の団
塊状ケーキ質組織形態を呈する場合には、これを予め適
宜な手段によって解きほぐしておくことが分散性を高め
るために有効であり、また、水または有機溶媒はウィス
カーの５〜２０倍容量の範囲で使用することが操作の円
滑性を保つ上で望ましい。
ｏ、ｉ −５，０ｐｍ 、長さ１０−１０−５００ｐ反
応生成物を出発原料とする。生成ウィスカーは水マタハ
アルコール、アセトンもしくはエーテルなどの有機溶媒
中に投入し、ミキサーあるいは渦巻流攪拌槽のような攪
拌装置を用いてウィスカーが均−ＫＢ散するまで攪拌す
る。ウィスカー生成物が無方向に絡み合った短繊維の団
塊状ケーキ質組織形態を呈する場合には、これを予め適
宜な手段によって解きほぐしておくことが分散性を高め
るために有効であり、また、水または有機溶媒はウィス
カーの５〜２０倍容量の範囲で使用することが操作の円
滑性を保つ上で望ましい。
分散液は、ついで濾過装置に流入し、濾過装置の上部密
閉空間にガス体管圧入して加圧下に高速濾過するが、こ
の濾過操作は図に例示するような装置を用いておこなわ
れる。
閉空間にガス体管圧入して加圧下に高速濾過するが、こ
の濾過操作は図に例示するような装置を用いておこなわ
れる。
図において、１はオリフィス２を備える蓋部。
５は炉槽、４はフィルター、５は多数のＦ液流通水６を
穿設しだ底盤部である。炉槽３は目的に応じて各種の形
状に設計され、複雑形状の場合にはプリフォームの離型
を容易にするため割型構造にすることもできる。Ｆ槽３
と蓋部１および底盤部５は適宜な手段により気密状に固
着される。フィルター４としては、通常のｐ紙、Ｐ布の
ほかセラミック質炉材が有効に用いられる。
穿設しだ底盤部である。炉槽３は目的に応じて各種の形
状に設計され、複雑形状の場合にはプリフォームの離型
を容易にするため割型構造にすることもできる。Ｆ槽３
と蓋部１および底盤部５は適宜な手段により気密状に固
着される。フィルター４としては、通常のｐ紙、Ｐ布の
ほかセラミック質炉材が有効に用いられる。
ウィスカー分散液７を炉槽３に流入したのち直ちにオリ
フィス２をコンプレッサーまたはガスボンベ等に接続し
、空気あるいは窒素などのガス体を上部密閉空間Ｇに圧
入する。
フィス２をコンプレッサーまたはガスボンベ等に接続し
、空気あるいは窒素などのガス体を上部密閉空間Ｇに圧
入する。
ガス体の圧入により濾過操作は急速に進行し、分散媒で
ある水または有機溶媒はｐ液流通人６を介して極めて短
時間内にｐ液として分別される。
ある水または有機溶媒はｐ液流通人６を介して極めて短
時間内にｐ液として分別される。
したがって、ウィスカーストークス径分布巾に伴う沈降
速度の差異が影響を及はす以萌に濾過操作は完結する。
速度の差異が影響を及はす以萌に濾過操作は完結する。
濾過成形された湿潤ウィスカーケーキは、そのままもし
くは予め複合量とした際のｖｆ値を考慮した所定の密度
に圧縮したのち乾燥処理する。
くは予め複合量とした際のｖｆ値を考慮した所定の密度
に圧縮したのち乾燥処理する。
このようにして形成されたウィスカープリフォームは、
賦形の形態に係りなくウィスカー成分が二次元的無方向
に配列した極めて均質な組織構造を有しており、先行技
術においてみられる北下方向の密度不均一と乾燥後の形
状寸法劣化は有効に防止される。
賦形の形態に係りなくウィスカー成分が二次元的無方向
に配列した極めて均質な組織構造を有しており、先行技
術においてみられる北下方向の密度不均一と乾燥後の形
状寸法劣化は有効に防止される。
本発明で得られるウィスカープリフォームは、コレを繊
維骨格としてＭ、、ＡＩ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ。
維骨格としてＭ、、ＡＩ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ。
Ｆｅ、ＣＯ，Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｆ、Ｔａ、Ｗなどの
金属またはこれらの合金、エポキシ、ポリエステル、フ
ェノール、ポリイミド、ユリア等の各種合成樹脂から選
択されたマ） ＩＪラックス質を加圧下に溶浸ない高性
能の強化特性を付与することができる。
金属またはこれらの合金、エポキシ、ポリエステル、フ
ェノール、ポリイミド、ユリア等の各種合成樹脂から選
択されたマ） ＩＪラックス質を加圧下に溶浸ない高性
能の強化特性を付与することができる。
以上のとおり、本発明によれば極めて迅速に均質かつ寸
法誤差の少ない複合材用ウィスカープリフォームを形成
することができるから、各種用途を対象とする複合材の
量産化に大きく寄与しえる工業的利益がもたらされる。
法誤差の少ない複合材用ウィスカープリフォームを形成
することができるから、各種用途を対象とする複合材の
量産化に大きく寄与しえる工業的利益がもたらされる。
実施例１
けい素源原料と炭素を非酸化性雰囲気下で１６００℃の
温度下で高温反応させたのち、残留炭材成分を燃焼除去
した。このようにして得られ几直径０．５−１，５ ／
Ｊ ｍ 、長さｉｏ−ｓｏｏｐｍｃｖβｆｆ１ｓｉｃウ
ィスカーからなる生成スポンジ状ケーキ（嵩密度０．０
４ ｆ ／ｃｒｒｌ”＋平均気孔率９８．７チ）を１０
倍容量の純水と共に渦流型攪拌槽に入れ１０秒間回転攪
拌して８１Ｃウイスカーを均質に分散させた。
温度下で高温反応させたのち、残留炭材成分を燃焼除去
した。このようにして得られ几直径０．５−１，５ ／
Ｊ ｍ 、長さｉｏ−ｓｏｏｐｍｃｖβｆｆ１ｓｉｃウ
ィスカーからなる生成スポンジ状ケーキ（嵩密度０．０
４ ｆ ／ｃｒｒｌ”＋平均気孔率９８．７チ）を１０
倍容量の純水と共に渦流型攪拌槽に入れ１０秒間回転攪
拌して８１Ｃウイスカーを均質に分散させた。
分散液を内径７７闘の円筒状戸檜３をセットした図示構
造の濾過装置に流入し、上部密閉空間Ｓにオリフィス２
がらコンプレッサーを介して空気を圧入した。空気圧を
５ Ｋｆ ／ｃｒｔ？に保持しながら濾過処置を継続し
たところ、約５分で済過が完了した。
造の濾過装置に流入し、上部密閉空間Ｓにオリフィス２
がらコンプレッサーを介して空気を圧入した。空気圧を
５ Ｋｆ ／ｃｒｔ？に保持しながら濾過処置を継続し
たところ、約５分で済過が完了した。
成形された湿潤ウィスカーケーキを乾燥し、高さ１６８
闘の円柱状ＳｉＣウィスカーグリフオームを得た。
闘の円柱状ＳｉＣウィスカーグリフオームを得た。
上記のＳ１Ｃウイスカーグリフオームを上から７等分の
厚さに水平輪切りし、各円盤試片についてＶｆ値と平均
直径を測定した。
厚さに水平輪切りし、各円盤試片についてＶｆ値と平均
直径を測定した。
比較のために、空気を圧入せずに底盤部５の下方から吸
引（減圧度７３０ｘｒｘＨｔ）（、、、その他は上記同
一の条件で濾過処理をおこなったところ、２時間の濾過
時間を要した。この吸引濾過法で得られたＳｉＣウィス
カープリフォーム（高さ１７０ｕ）についても同様にし
て７等分円盤試片のＶｆ値ならびに平均直径を測定した
。
引（減圧度７３０ｘｒｘＨｔ）（、、、その他は上記同
一の条件で濾過処理をおこなったところ、２時間の濾過
時間を要した。この吸引濾過法で得られたＳｉＣウィス
カープリフォーム（高さ１７０ｕ）についても同様にし
て７等分円盤試片のＶｆ値ならびに平均直径を測定した
。
これらの結果を対比して表１に示した。表中、ＮＯ表示
は上から輸切りした各円盤試片の順序を示したものであ
り、嵐１け上端部、ｊ％７はフィルター４に接する下端
部に位置する試片である。
は上から輸切りした各円盤試片の順序を示したものであ
り、嵐１け上端部、ｊ％７はフィルター４に接する下端
部に位置する試片である。
比較例の結果は、Ｖｆ値は上部から下部に向って連続約
１漸減し、逆に平均直径は下方に向って増大しており上
下方向の密度および形状寸法にがなりの変動が認められ
る。これに対し本発明による場合ＫＶｉ上下変動差は大
巾に減少し、全体として均質な密度組織と形状寸法が保
持されていることが確認される。
１漸減し、逆に平均直径は下方に向って増大しており上
下方向の密度および形状寸法にがなりの変動が認められ
る。これに対し本発明による場合ＫＶｉ上下変動差は大
巾に減少し、全体として均質な密度組織と形状寸法が保
持されていることが確認される。
実施例２
直径０．２−０．５ ｐｍ 、長さ１００〜２００ ｌ
ｉｍのＳｉ、Ｎ、ウィスカーをエチルアルコールと共に
渦流型攪拌槽に入れ１０秒間回転攪拌して均質分散させ
た。
ｉｍのＳｉ、Ｎ、ウィスカーをエチルアルコールと共に
渦流型攪拌槽に入れ１０秒間回転攪拌して均質分散させ
た。
ついで分散液を実施例１と同一の濾過装置を用い８に２
／−の空気圧を保ちながら高速済過しだ。
／−の空気圧を保ちながら高速済過しだ。
この場合の流過所要時間は、Ｉ２ｆ＋であった。
得られた湿潤ウィスカーケーキを同径のモールド中に移
し、上下方向からラム加圧してＶｆ値２０％になるよう
に圧縮処理したのち乾燥した。
し、上下方向からラム加圧してＶｆ値２０％になるよう
に圧縮処理したのち乾燥した。
このようにして形成した円柱状のＳｉ、１Ｎ４ ウィス
カープリフォーム（高さ１７０１８１１）を実施例１と
同様の輸切り試片としてそれぞれのＶｆ値と平均直径を
測定した。測定結果を表■に示した。
カープリフォーム（高さ１７０１８１１）を実施例１と
同様の輸切り試片としてそれぞれのＶｆ値と平均直径を
測定した。測定結果を表■に示した。
表■
表…の結果は、上下方向に密度および形状寸法のばらつ
きがない均質組織のウィスカープリフォームが形成しえ
ることを示すものである。
きがない均質組織のウィスカープリフォームが形成しえ
ることを示すものである。
図は、本発明に用いられるｐ過装置を例示した縦断面図
である。 １・・・蓋部、２・・・オリフィス、３・・・炉槽、４
・・・フィルター、５・・・底盤部、６・・ｐ液流通穴
。 Ｓ・・・上部密閉空間。 特許出願人 東海カーボン株式会社 代理人弁理士 高 畑正 也 特開昭ＧＯ−Ｈ；１４０ｆＪ （４）
である。 １・・・蓋部、２・・・オリフィス、３・・・炉槽、４
・・・フィルター、５・・・底盤部、６・・ｐ液流通穴
。 Ｓ・・・上部密閉空間。 特許出願人 東海カーボン株式会社 代理人弁理士 高 畑正 也 特開昭ＧＯ−Ｈ；１４０ｆＪ （４）
Claims (1)
- 生成ウィスカーを水または有機溶媒に分散させて濾過装
置に流入し、濾過装置の上部密閉空間にガス体を圧入し
て加圧下に高速濾過したのち、得られた湿潤ウィスカー
ケーキをそのままもしくは所定の密度に圧縮して乾燥処
理することを特徴とする複合材用ウィスカープリフォー
ムの形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012049A JPS60161400A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012049A JPS60161400A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60161400A true JPS60161400A (ja) | 1985-08-23 |
| JPS6237102B2 JPS6237102B2 (ja) | 1987-08-11 |
Family
ID=11794741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59012049A Granted JPS60161400A (ja) | 1984-01-27 | 1984-01-27 | 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60161400A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328837A (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-06 | Nippon Light Metal Co Ltd | 複合材用プリフオ−ムおよびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226139A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化金属複合材のプリフオ−ム製造法 |
-
1984
- 1984-01-27 JP JP59012049A patent/JPS60161400A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226139A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Honda Motor Co Ltd | 繊維強化金属複合材のプリフオ−ム製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328837A (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-06 | Nippon Light Metal Co Ltd | 複合材用プリフオ−ムおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6237102B2 (ja) | 1987-08-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |