JPS62170568A - 配向繊維集積体の製造装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は配向１１ｉｉ集積体の連続製造装置、更に詳し
くいえば繊維の多くが一次元配向した繊維集積体の連続
製造装置に関する。この「−次元配向」とは、例えば繊
維の多くが、すべてほぼ同一の方向に向いていることを
意味する。なおこれは、該繊維集積体における場合のみ
ならず以下に述べる配向工程等においても同様に用いら
れる。

［従来の技術］ 従来、短繊維又はウィスカ等の比較的短い繊維から成る
繊維集積体を得るために以下のような装置を用いること
が試みられている。

その１つは第４図に示す遠心成形装置がある（特開昭６
０−６５２００号公報）。この遠心成形装置においては
、外筒２１内に配置された多孔円筒容器２３内のａ１過
膜２５内に炭化珪素ウィスカ等のＵ＆帷が供給管２４か
ら供給されて遠心作用により、該繊維の中空集積体２６
を成形することができる。なお、該図中２２は排水口を
示す。

又他の従来の装置として、第５図に示す吸引成形装置が
ある。この吸引成形装置では、シリンダ３１内に所定の
繊維混合液３４を入れ、該混合液３４を該シリンダ３１
の上部に配置された加圧プランジャー３２を用いて加圧
するとともに、該シリンダ３１の底部に配置された濾過
）４３３から濾液を真空吸引させて除去することにより
、該ｍ帷を配向させて繊維集積体を成形することができ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし上記遠心成形装置又は吸引成形装置を用いて成形
される繊維集積体は、その繊維が一次元配向されるもの
ではなく二次元配向又は三次元配向されるものである。

従ってこの繊維集積体は、該繊維集積体を繊維強化金属
（以下ＦＲＭという）にしたときの強度が所定の一次元
方向に十分に強化されないこと、繊維容積率が低いこと
及び圧縮成形時のスプリングバックが大きいこと等の欠
点がある。

即ちこの従来の製造装置においては、咳繊維を所定の一
次元方向に配向させた繊維集積体を１９たいという願望
があるにもかかわらず、該繊維が一次元配向された繊維
ｉ積体は得られず、二次元配向または三次元配向された
繊維集積体が得られるに過ぎず、また連続的に繊維集積
体を￥Ｊ造できるものでもなかった。

本発明は、上記欠点を克服するものであり、ＦＲＭにし
た場合所定の一次元方向に高強度のＦＲＭを提供し、繊
維容積率の高いおよびスプリングバッグの少ない、繊維
が一次元配向したＩ雑集積体を、長尺状口過シートを水
平方向に駆動するシート駆動装置を用いて連続的に製造
できる製造装置を提供することを目的とする。

ｒ問題点を解決するための手段］ 本配向繊維集積体の製造方法は、上方にウィスカ、短繊
維等の繊維が分散した誘雷液体の供給をうけ、該誘電液
体を下方に供給する供給部と、下方に該誘電液体を排出
する排出部と、該供給部および該排出部の間に該誘電液
体が下方に移動する配向部と、をもつ配向槽と、 該配向槽の該配向部に設けられそれぞれ垂直方向に伸び
水平方向に間隔をへだてて設けられた少なくとも一対の
正電極および負電極と、該配向槽の該配向部と該排出部
の間に設りられ該誘電液体を通過させ、該繊維を集積さ
せる長尺状口過シートを水平方向に駆動するシート駆動
装置と、からなることを特徴とする。

上記配向槽は、例えば第１図に示すように、上方に短繊
維等の繊維２が分散した誘電液体３の供給をうけ、誘電
液体を下方に供給する供給部４と、下方に誘電液体３を
排出する排出部６と、該供給部４　ｉｔ’）よび該排出
部６との間に該誘雷液体が下方に移動する配向槽５とを
もつ。

上記供給部は、Ｕ＆維が分散した誘電液体の供給を受け
る構成であればよい。なお、該供給部４の上部には、繊
維を誘電液体中に分散させる分散装置又−は該誘電液体
を供給する供給装置く図示せず〉を配置した構成とする
こともできる。

また該供給部は、該供給部に注入される繊維が分散した
透電液体の流速を減少させるための流速減少用抵抗整流
体をもつものとすることができる。

該抵抗整流体は、垂直又は水平方向等の神々の方向の、
該配向槽内の液を撹拌させる比較的大きな注入液の流速
を、その撹拌をある程度防止できて、該繊維を適当に分
散させるものである。

該抵抗整流体は、上方より流入する、繊維が分散した誘
電液体の流れを水平方向に変える水平衝突板をもつもの
とすることができる。該水平衝突板の形状は特に限定さ
れず、例えばｒＶｌの字形状のもの又は水平板状のもの
等とすることができ、またこれらの水平衝突板に所望形
状の穴を有するものとすることもできる。

また該抵抗整流体は例えば第２図に示すように上下方向
に多数の貫通孔をもつ垂■整流体１５とすることもでき
る。この垂下整流体は、はぼ垂直方向に案内された湯通
孔をもつもの、左斜め方向に案内された肖通孔をもつも
の、又は左斜め方向および右斜め方向に案内された各貫
通孔の両方をもつものとづることができる。

上記該排出部は、通常例えば第１図に示すように配向部
底部に接続するドレーンバイブロ１を有する。、なお供
給部、該配向部および該排出部の形状、大きさ等は特に
限定されず、目的および用途により種々のしのが選択さ
れる。

上記正負電極は、配向槽の配向部に設けられそれぞれ垂
直方向に伸び水平方向に間隔をへだでて設けられた少な
くとも一対のものである。該正負電極は、通常共に板状
のものが用いられ、又例えば第１図に示すように二対以
上の正負電極が一定間隔をへだてて交互に設りられてい
るものとすることもできる。この場合は、各配向部にお
ける正負電極器距離を短くすることができ、そのため比
較的小さな電界でも一次元配向させることができるので
好都合である。該正負電極の材質としては、通常用いら
れるものを使用でき、例えば銅等とすることができる。

上記シート駆動装置は、例えば第１図に示すように、配
向槽７の配向部５と排出部６の間に設【プられ、誘電液
体を通過させ１！紺を集積させる長尺状口過シート］０
を水平方向に駆動する装置１１である。

また例えば第１図又は第２図に示すように、排出部６の
上端には口過Ｖｌｉ１２又は口過用ベルト１２ａが設け
られ′Ｃおり、口過シート１０は該口過板１２等に支持
されて該口過板１２等上を移動するように構成されてい
るものとすることができる。

該シート駆ｖＪ装置は、例えば第１図に示づように、口
過シート１０の下流側に、該口過シート１０の上に集積
した繊維を１う長尺状の被覆用シート１３を供給する被
覆部をもつものとすることができる。なお、該被覆用シ
ート１３は、第１図に示すように繊維集積体１６が配向
槽７のケース１をほぼ出た場所で被覆されるしのとする
こともできるし、また第３図に示すようにケース１内で
あって口過シー１〜の下流側に配置された圧縮Ｉｆｙ１
７内の入口側で被覆されるものとすることもできる。

この後者は、圧縮率がより大きな繊維集積体とすること
ができるので、より好ましい。

また本製造装置は、第１図に示づように該正負電極８．
９間に電界を発生させるための高電圧印加装置（図示せ
づ“）をイアするしのとすることができる。

本製造Ｓｎを用いて裁維の多くが一次元配向した繊ＨＩ
Ｊ積体は、例えば第２図に示す装置を用いて以下のよう
にして￥Ｊ潰される。

まず、第１工程は、短繊維またはウィスカ等の繊維２を
誘電液体３に分散し、該誘電液体３を流速減少用抵抗整
流体く垂下整流体）１５に流下させて、該誘電液体中の
該ｍ雑を分散づ゛る分散工程である。

該分散工程に用いられる繊維としては短繊維又はウィス
カもしくはこれらの繊維の混合＄１　雑とすることがで
きる。践ウィスカ４メよび該＞ｎ繊維としては、δ々ウ
ィスカおよび短繊維の範晴に入るらのをすべて用いるこ
とができ、その径Ｊ３よび長さは特に限定されない。該
繊維の材質としでは、所定の誘電液体中で高電圧を正負
電極に印加した場合、静電配向するものであれば良い。

例えば該繊Ｉｆｆ　＋Ａ　７’ｔとしでは、アルミナ、
シリカ、アルミ−Ｊ−シリカ、ベリリ）フ、炭素、炭化
珪素、ガラス又は各仔金属等とすることができる。又該
繊維とじては、これらのうちの−４４質からなる繊維の
２以上の混合！ｌＨとすることもできる。

この誘電液体とは高電圧の印加により誘電性を示す液体
をいう。該誘電液体としては、四塩化炭素、フッ素塩素
置換炭化水素、ｎ−ヘキサノ又はシクロヘキサン等を用
いることができる。これらの誘電液体のうち四塩化炭素
が好ましい。又フッ素塩素置換炭化水素は取扱いの安全
性の点から好ましい。

この繊維の種類および状態によっては、繊維の表面処理
を実施し、繊維を解こうして該繊維の凝集状態を解除す
る必要がある。上記誘電液体に該繊維を分散させるには
通常界面活性剤特にノニオン系界面活性剤を適当量添加
することが好ましい。

次の第２工程は、繊維が分散した誘電液体を、高電圧を
印加し交互に設けられた正負電極８．９間に注入し、該
誘電液体中で個々の繊維をその一端が正電極に他端が負
電極に向いた状態（この状態を一次元配向した状態と称
する。）に静電配向させる配向工程である。

この配向工程においてはこの正負電極間に通常的０．１
〜５ＫＶ／ｃｍ２以下程度の電界を作る。

該電界としては、０．１ＫＶ／ｃｍ２以下では繊維の静
電配向力が充分でなく、又５ＫＶ／ｃｍ２以上を超える
場合は誘電波体が撹乱され配向された繊維を阻害するこ
ととなり好ましくない。該電界としては約１〜２ＫＶ／
ｃｍ２程度が好ましい。

これは繊維の静電配向力に優れ、かつ誘電液体の撹乱も
少ないからである。なお、該電界の強さとしては、用い
る繊維および誘電液体の誘電特性、および製造される繊
維集積体の厚さ等により最も好ましい範囲が種々設定さ
れる。さらに二双上の正負電極を用いて各配向槽内の正
負型［ｉ間距離を短（した場合には、この高電圧は比較
的小さなものとすることができる。

次いで上記により静電配向された個々の繊維はその多く
がその繊維間において該繊維の沈降方向と垂直方向く以
下正負？［極方向という）の−次元方向にブリッジング
を生じ該ブリッジングされた１ｓＨ等が下方に沈降して
いく。なお、このブリッジングされた繊維は、されない
繊維と比べて沈降速度が大きくなる。

さらに次の第３工程は、上記により静電配向した該繊維
をその配向状態を維持した状態で連続的に口過シート上
に集積し、該ｍ帷の多くが一次元配向した繊維集積体を
連続的に得る工程である。

該集積工程は、通常、配向工程において配向した繊維を
含む誘電液体を該繊維の配向方向と垂直方向に吸引濾過
し、該口過シート１ｏ上に配向した繊維２ａを集めるこ
と等により行うことができる。さらに一旦配向借７内の
誘電液体を排出したのらケース１のゲート（図示せず）
を開け、該口過シート１０を水平方向に連続的に駆動さ
せることにより、該繊維集積体１６は、連続的に取り出
される。この場合、該繊維集積体１６をさらに圧縮ロー
ラー１４ｃ等で圧縮するのが好ましい。

集積工程により集積された繊維集積体は、その厚さが比
較的厚いマット形状の集積体とすることもできるし、そ
の厚さの比較的薄いフィルム形状の集積体等とすること
もできる。

上記繊維の多くが一次元配向された繊維集積体を所定の
装置から取出し、そのままの形状で又は所望形状に切断
あるいは重ね合わせてＦＲＭ用の強化繊維成形体とする
。

［発明の効果］ 本発明の一次元配向繊維集積体の製造装置は、所定の供
給部、配向部および排出部から成る配向槽と、所定の少
なくとも一対の正負電極と、該配向槽の該配向部と該排
出部の間に設けられ誘電液体を通過させ、繊維を集積さ
せる長尺状口過シートを水平方向に駆動するシート駆動
装置と、からなることを特徴とする。

従って本製造装置を用いれば、繊維の多（が−次元配向
した状態で口過シート上に集積されるとともにシート駆
動装置を用いて該口過シートを水平方向に駆動させるの
で、繊維の多くが良好に一次元配向したｌ！維集積体を
連続的に製造することができる。

又本ｗＪ造装置を用いれば、繊維の多くが良好に一次元
配向した繊維集積体が得られるので、該繊雑の絡み合い
が少なく、そのため繊維容積率の高い繊維集積体を１！
７ることかできる。従って該繊維集積体を用いてＦＲＭ
を製造する場合高強度のＦＲＭを製造することができる
。

又本製造装置によれば、同様に繊維の絡み合いが少ない
のでスプリングバックの少ないｍｍ集積体を得ることが
できる。従って本装置を用いて製造された繊維集積体を
用いれば精度の良いＦＲＭ製品を得ることができる。

［実施例〕 以下、実施例により水元］！ｌ］を説明する。

本実浦例の製造装置を第２図に示す。該装置は、該分散
液を注入する流速減少用抵抗整流体く！ｔ！下整下体流
体５と、 該垂下整流体１５を通じて短繊＠２等の繊維が分散した
誘電液体３の供給を受は下方に該誘電液体３を供給する
供給部４と、下方に該誘電液体３を排出する排出部６と
、該供給部４および該排出部６の間に該誘電液体２が下
方に移動する配向部５と、をもつ配向槽７と、 該配向槽７の該配向部５に設けられそれぞれ垂直方向に
伸び水平方向に間隔をへだてて交Ｈに設けられた三組（
五対）の正電極８　Ｊ３よび負電極９と、 該配向１ｆ１７の該配向部５と該排出部６の間に設けら
れ該誘電液体３を通過させ、該繊維を１！積させる長尺
状口過シート１０を水平方向に駆動するシート駆動装置
１１と、これらの電極８．９間に高電圧を印加するため
の高電圧印加装置ａ＜図示せず）と、から成る。

なお咳口過シート１０は、布等から成る多孔質ベルト１
２ａ上に配置され、該多孔質ベルト１２ａおよび該口過
シート１０は、排出部６の上端に設けられた口過板１２
に支持されている。なお咳多孔質ベルト１２ａはドライ
ブプーリ１４ｅとアイドルプーリ１４ｄにより駆動され
る。

さらに該シート駆動装置１１１は、口過シート１０の下
流側に、該口過シート１０の上に集積した繊維を覆う長
尺体の被覆用シート１３を供給する被覆部を有する。該
被覆用シート供給用プーリ１４ｂ等から成る。さらに該
シート駆動装置１１は、該被覆用シート１３で覆われた
繊維集積体１６を圧縮するための圧縮ローラ１４Ｇ１１
４１３を有する。ケース１の下部にはドレーンバイブロ
１があり、図示しない吸引装置により吸引されている。

上記静電配向装置内の電極間に四塩化炭素を入−れで、
約０．１〜５ＫＶ／ｃｍｔ＋７）電界を作り、該装置内
に繊維２が分散した誘電液体３を垂下整流体１５を通じ
て該供給部４に注入した。

このＭ　３ｉＸ装置を用いて以下のようにして配向繊維
集積体は製造される。

まず表面処理をしないアルミナ短繊維（平均直径約３μ
、長さ１０〜５００μ）を、四塩化炭素の誘′Ｆｉ液体
中にごくわずかのノニＡ°ン系界面活性剤とと５に添加
し、これらを撹拌して該ｍ＠を分散させた。

該供給部４から供給された繊維が分散した誘電液体を連
続的に配向部５に送り、該配向部５で正電極８および負
電ル９の間に作られた電界により該繊維をその一端が該
正電極に他端が該負電極に向いた状態に静電配向させる
。この静電配向された繊維２ａが沈降する際にその多く
はブリッジングを生じ該ブリッジングした繊維等が正負
電極方向の一次元方向に配向された状態で沈降していく
。

さらに連続的に下方に送り、誘電液体のみを１コ過シー
ト１０を通過させて排出部６に送り、静電配向された繊
維は該口過シート１０上に一次元方向に配向した状態で
集積されて、マット形状の繊維集積体１６となる。

多孔質ベルト１２下部からはドレーンバイブロ１を介し
て吸引されているので一旦配向槽７内の誘電液体を排出
さぜた後該槽７側壁に装備されたゲートを開き口過シー
トの移動を許容することによって繊維集積体１６は口過
用ベルト１２ａにより、外部に送り出される。さらに該
繊維集積体１６は、被覆用シート１３で被覆され、圧縮
用［１−ラ１４ｃ、１４ｅにより圧縮されて取出される
。

該製造装置は、上記配向槽と、所定の三組（五対）の正
電極および負電極と、該配向槽の該配向部と該排出部の
間に設けられ該誘電液体を通過させ、該繊維を集積さ「
る長尺状口過シートを水平方向に駆動するシート駆動装
置を有する。従って本装置によれば多くの該繊維の良好
に一次元配向した繊維集積体が連続的に１ｑられる。

また本装置は、繊維集積体を被覆用シートで被覆するた
めの被覆部、およびそれを圧縮するための圧縮ローラを
有するので、異物の付着がなく、繊維容積率が大きくて
、巻き取り等の容易な繊維集積体を連続的に製造できる
。

更に又本実施例における繊維！１！積休は繊維が一次元
配向した繊維集積体であるので繊維容積率は従来のらの
と比べて高く、又スプリングバックの少ない繊維集積体
を（ｑることができ、そのため精度の高いＦＲＭを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる配向繊維集積体の製造装置の説
明断面図である。第２図は実施例に係わる配向繊維集積
体の製造装置の説明断面図である。 第３図は本発明の他の態様の、配向繊維集積体の製造装
置の説明断面図である。 第４図は従来の遠心成形装置の一部破ｌ１７ｉ断面図で
ある。第５図は従来の吸引成形装置の説明断面図である
。 １・・・ケース ２・・・繊維　　　　　２ａ・・・配向した繊維３・・
・誘電液体 ４・・・供給部　　　　５・・・配向部６・・・排出部
　　　　６２・・・ドレーンパイプ７・・・配向槽　　
　　８・・・正電極９・・・負電極　　　　１０・・・
口過シート１１・・・シート駆動装置 １２・・・口過板　　　１２ａ・・・口過用ベルト１３
・・・被覆用シート １４・・・プーリ　　　１５・・・垂下整流体１６・・
・繊維集積体　１７・・・圧縮槽２１・・・外筒　　　
　２２・・・排水孔２３・・・多孔円筒容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）上方にウィスカ、短繊維等の繊維が分散した誘電
   液体の供給をうけ、該誘電液体を下方に供給する供給部
   と、下方に該誘電液体を排出する排出部と、該供給部お
   よび該排出部の間に該誘電液体が下方に移動する配向部
   と、をもつ配向槽と、該配向槽の該配向部に設けられそ
   れぞれ垂直方向に伸び水平方向に間隔をへだてて設けら
   れた少なくとも一対の正電極および負電極と、 該配向槽の該配向部と該排出部の間に設けられ該誘電液
   体を通過させ、該繊維を集積させる長尺状ロ過シートを
   水平方向に駆動するシート駆動装置と、からなり、 該供給部から供給された該繊維が分散した該誘電液体を
   連続的に該配向部に送り、該配向部で該正電極および該
   負電極の間に印加された高電圧により該繊維をその一端
   が該正電極に他端が該負電極に向いた状態に静電配向さ
   せ、さらにその配向状態を維持させつつ下方に送り、該
   誘電液体のみを該ロ過シートを通過させて該排出部に送
   り、静電配向した繊維を該ロ過シート上に集積させ、シ
   ート駆動装置を用いて該ロ過シートを水平方向に駆動さ
   せて連続的に該ロ過シート上に該繊維の多くが一次元配
   向した繊維集積体を製造するようにしたことを特徴とす
   る配向繊維集積体の製造装置。
2. （２）正電極、負電極は、共に板状であり、２以上の該
   正電極、該負電極が一定間隔をへだてて交互に設けられ
   ている特許請求の範囲第１項記載の配向繊維集積体の製
   造装置。
3. （３）排出部の上端にはロ過板が設けられており、ロ過
   シートは該ロ過板に支持されて該ロ過板上を移動するよ
   うに構成されている特許請求の範囲第１項記載の配向繊
   維集積体の製造装置。
4. （４）シート駆動装置はロ過シートの下流側に、該ロ過
   シートの上に集積した繊維を覆う長尺状の被覆用シート
   を供給する被覆部をもつ特許請求の範囲第１項記載の配
   向繊維集積体の製造装置。