JPS62196129A - 強化用筒状繊維成形体およびその製造方法 - 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】 Ａ９発明の目的 （１１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２５０
ｋｇ／ｃｊ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、複合郡全体に亘って
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。

Ｂ０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って、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
溶液中に漫消し、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郡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、円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、一方策２の強化繊維は内
筒部の強化のみを狙っ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Ｏ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ｌの
外径は８６ｍ、肉厚は４１、長さは１５０■、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（Ａ　ｊ！　ｚｏ、９７％−８ｉＯ□）
とカーボン繊維（ピンチ系）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０．１〜０．３龍、直径２〜３μｍ、引張強さ
１１０ｋｇ／ｖａ”のものが、またカーボン繊維として
は、長さ０．１〜０．３龍、直径３〜４μｍ、引張強さ
１３０ｋｇ／ａｍ２のものがそれぞれ用いられる。内筒
部１ａの厚さは１．５鶴である。

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（Ａｘｚ　ｏ
、ｓｏ％−５ｉ０□５０％）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５〜７龍、直径１０〜１３μｍ、引張強さ１
９０ｋｇ／Ｎ２のものが用いられる。外筒部１ｂの厚さ
は２゜５龍である。

内筒部１ａと外筒部ｌｂ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はマトリックスが侵入し得る
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
ダブロックの加圧鋳造時においてアルミニウム合金マト
リッ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
郡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ｌａ自体にはそれ程強度が要求されない
ので、その肉厚は１．５１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
あるがら内筒部ｌａを補強するために外筒部１ｂの肉厚
を２．５龍と厚くしても、価格的問題は生じない。

したがって繊維成形体ｌ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ｌ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１
２％、カーボン繊維８％である。

前記テストは、長さ４０ｍ−の繊維成形体テストピース
を５木兄用意し、各テストピースを固定Ｖブロックに添
わせて立設し、その外周面に３０龍／ｗｉｎ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ｎ：ｎ
Ｌｉ　（ｋｇ）を求めることにより行われた。

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３．４７　ｋｔｒで、また比較例のそれは２．０５　
ｋｇであり、したがって本発明に係る繊維成形体ｌ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ｆａ）は、周壁２ａに無数の通気孔りを有する円
筒状成形型２を示す。

第３図（ｂｌに示すように、成形型２の両端開口部にそ
れぞれホルダ３１．３□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（Ｃ１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ｍ、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秒間に亘って行
われる。

第３図＋ｄｌ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Ｌ
２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ｍ、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秒間に亘って行われ
る。

第３図（ｅｌ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を介し成形体素材Ｍを成形
型２の外周面に１２ｋｇ／ｃｄ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（ｆｌに示すように、成形型２より両ホルダ３１
．３□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ｍ４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（ｈｌ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。

Ｃ１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
防止して複合郡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、円筒部自体にはそれ程強度が要求されないので
、その肉厚を薄くシ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、−古筆２の強
化繊維としては内筒部の強化のみを狙って安価なものを
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ｎ−ｎ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、　Ｌ＋、Ｌｘ　　・・・水ン容ン夜、
　ｍ、　　、　　ｍｚ・・・内、外筒部用成形材料、Ｍ
・・・成形体素材、Ｐ・・・ラバープレス、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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って、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. （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。