JPS6283439A - ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法 - Google Patents
ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法Info
- Publication number
- JPS6283439A JPS6283439A JP22274885A JP22274885A JPS6283439A JP S6283439 A JPS6283439 A JP S6283439A JP 22274885 A JP22274885 A JP 22274885A JP 22274885 A JP22274885 A JP 22274885A JP S6283439 A JPS6283439 A JP S6283439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- whisker
- coupling agent
- cake
- silane coupling
- whiskers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (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】
「産業−１−の利用分野」
本発明は、液状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に、その繊維質骨格と
して用いるウィスカープリフォーＪ１の強化形成方法に
関する。
して繊維強化複合材を製造する際に、その繊維質骨格と
して用いるウィスカープリフォーＪ１の強化形成方法に
関する。
［従来の技術ｌ
ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ３Ｎ４ウィスカーなどを強化材
として繊維強化複合ｌを製造する方法の１つにウィスカ
ーケーキから成るプリフォームを形成し、このプリフォ
ームに液状の７トリツクス物質を圧入固化させる方法が
ある。この方法によって得られる複合材は、繊維質骨格
となるウィスカープリフォームの性状に左右され、例え
ばウィスカープリフォームの密度や組織構造の均質性な
どによってその特性は大きく左右される。とくに、液状
のマトリックス物質の圧入時にウィスカープリフォーノ
、が変形したり、亀裂を生じたりすることなく原形を保
持し得る程度の十分な強度を有することが必要である。
として繊維強化複合ｌを製造する方法の１つにウィスカ
ーケーキから成るプリフォームを形成し、このプリフォ
ームに液状の７トリツクス物質を圧入固化させる方法が
ある。この方法によって得られる複合材は、繊維質骨格
となるウィスカープリフォームの性状に左右され、例え
ばウィスカープリフォームの密度や組織構造の均質性な
どによってその特性は大きく左右される。とくに、液状
のマトリックス物質の圧入時にウィスカープリフォーノ
、が変形したり、亀裂を生じたりすることなく原形を保
持し得る程度の十分な強度を有することが必要である。
出願人は、先に複合材用ウィスカープリフォートを形成
する効果的な手段としてウィスカー生成物を水または何
機溶媒に分散し、これを常圧または加圧下にン濾過して
残留する湿潤ウィスカーケーキをそのまま、もしくは所
定密度に圧縮１．た後、乾燥処理する方法を提案した（
特願昭５７−２２６５４５、同５９−１２（＋４９）。
する効果的な手段としてウィスカー生成物を水または何
機溶媒に分散し、これを常圧または加圧下にン濾過して
残留する湿潤ウィスカーケーキをそのまま、もしくは所
定密度に圧縮１．た後、乾燥処理する方法を提案した（
特願昭５７−２２６５４５、同５９−１２（＋４９）。
これら先行技術によるウィスカープリフ］−１２は、
ウィスカーのみの集合体であるにもかかわら−４゛極め
て均質な一体的組織構造を打１．ている。１．かし、強
度的に充分でなく、とくに低密度のブリフ」−ノ・を形
成する場合には強度特性の低下が著しい。１．たがって
、７トリツクス物質の圧入時に変形を生じ易く、複合材
の性能を劣化させる難点があった。
ウィスカーのみの集合体であるにもかかわら−４゛極め
て均質な一体的組織構造を打１．ている。１．かし、強
度的に充分でなく、とくに低密度のブリフ」−ノ・を形
成する場合には強度特性の低下が著しい。１．たがって
、７トリツクス物質の圧入時に変形を生じ易く、複合材
の性能を劣化させる難点があった。
この難点を排除し、ウィスカープリフォームの強化をは
かる方法と１−で各種バインダーを含む溶液中に分散さ
せる方法がある。この見地から、出願人はウィスカーを
シランカップリング剤を含む溶液中に分散させた後、ｌ
濾過形成した湿潤ウィスカーケーキを乾燥処理する方法
を１是案じた（特願昭６Ｏ−４９２９２）。 この手法
はブリフＡ−ムの強化がはかられるばかりではなく、マ
トリックス物質と１．て樹脂を使用する場合には、樹脂
との界面結合機能が促進強化され、機械的強度特性のす
ぐれたウィスカー強化樹脂複合口を製造することができ
る。
かる方法と１−で各種バインダーを含む溶液中に分散さ
せる方法がある。この見地から、出願人はウィスカーを
シランカップリング剤を含む溶液中に分散させた後、ｌ
濾過形成した湿潤ウィスカーケーキを乾燥処理する方法
を１是案じた（特願昭６Ｏ−４９２９２）。 この手法
はブリフＡ−ムの強化がはかられるばかりではなく、マ
トリックス物質と１．て樹脂を使用する場合には、樹脂
との界面結合機能が促進強化され、機械的強度特性のす
ぐれたウィスカー強化樹脂複合口を製造することができ
る。
］発明が解決しようとする問題点−１
しかしながら、７トリツクス物質として金属を使用し、
ライスツノ−強化金属複合材を製造する場合には、ブリ
フォー１・中に生成したノランカソプリング剤相！ｉの
結合組織構造が圧入する高温の金属溶湯により分解され
る。その結果、ブリフォー１２の強化機能が損われるば
かりでなく、分解時に発生ずるガスの−・部が金属複合
材中に残留１．てその性能を劣化させ、さらにシランカ
ップリング剤中の炭素原子によるカーバイドが生成する
などの欠点があった。
ライスツノ−強化金属複合材を製造する場合には、ブリ
フォー１・中に生成したノランカソプリング剤相！ｉの
結合組織構造が圧入する高温の金属溶湯により分解され
る。その結果、ブリフォー１２の強化機能が損われるば
かりでなく、分解時に発生ずるガスの−・部が金属複合
材中に残留１．てその性能を劣化させ、さらにシランカ
ップリング剤中の炭素原子によるカーバイドが生成する
などの欠点があった。
１−問題点を解決するための手段」
本発明は、−１−記欠点のないウィスカーブリフォート
の強化形成方法を提供するものである。
の強化形成方法を提供するものである。
すなわち、本発明は生成ウィスカーをシランカップリン
グ剤を含む溶液中に分散させた後、常圧または加圧下に
濾過して得られた湿潤ウィスカー分散液をそのままもし
くは所定密度に圧縮して乾燥し、次いで６００°Ｃ以」
−の温度で熱処理することを構成的特徴とするウィスカ
ープリフ］−１８の強化形成方法である。
グ剤を含む溶液中に分散させた後、常圧または加圧下に
濾過して得られた湿潤ウィスカー分散液をそのままもし
くは所定密度に圧縮して乾燥し、次いで６００°Ｃ以」
−の温度で熱処理することを構成的特徴とするウィスカ
ープリフ］−１８の強化形成方法である。
ウィスカーとしては、ＳｉＣウィスカー、Ｓ ｌ ３
Ｎ ４ウィスカーが用いられ、生成ウィスカー（Ｊ直径
０、Ｉ〜５μｓ、長さＩＯ〜５００７１ｘの微細短繊維
状の単結晶が絡み合った組織体を呈している。
Ｎ ４ウィスカーが用いられ、生成ウィスカー（Ｊ直径
０、Ｉ〜５μｓ、長さＩＯ〜５００７１ｘの微細短繊維
状の単結晶が絡み合った組織体を呈している。
シランカップリング剤は、同一分子中に有機相と無機相
にそれぞれ反応し、化学的に結合する２種類の異なった
反応基を有しいる。すなわち、無機質と化学結合するメ
］・キシ基、工トギノ基、ンラノール基などと有機質材
ネ１と化学結合するビニル基、メタクリル基、アミノ基
などの反応基を有しており、界面に作用して化学的に両
者を結合させ、あるいは親和性を高め樹脂複合材の物性
向１″にすぐれた機能を発揮する。
にそれぞれ反応し、化学的に結合する２種類の異なった
反応基を有しいる。すなわち、無機質と化学結合するメ
］・キシ基、工トギノ基、ンラノール基などと有機質材
ネ１と化学結合するビニル基、メタクリル基、アミノ基
などの反応基を有しており、界面に作用して化学的に両
者を結合させ、あるいは親和性を高め樹脂複合材の物性
向１″にすぐれた機能を発揮する。
本発明は、シランカップリング剤の有するこの結合機能
に着目１２、さらに熱処理を施すことにより化学反応や
熱分解反応を起生させてシラン化合物相互の結合を、ケ
イ素原子と酸素原子の強固な結合構造に転換するもので
ある。
に着目１２、さらに熱処理を施すことにより化学反応や
熱分解反応を起生させてシラン化合物相互の結合を、ケ
イ素原子と酸素原子の強固な結合構造に転換するもので
ある。
まず、生成ウィスカーをシランカップリング剤を含む溶
液に入れて充分に攪拌混合１−１均一な分散液を調製す
る。この場合、シランカップリング剤の熱処理による界
面結合機能を充分に（ｔ Ｌｊ−１−る丸めには少なく
とも１重量％以上の濃度が必要である。１．かし５重量
％を越える濃度の溶液で処理してもそれ以−１−の界面
結合効果は認められない。
液に入れて充分に攪拌混合１−１均一な分散液を調製す
る。この場合、シランカップリング剤の熱処理による界
面結合機能を充分に（ｔ Ｌｊ−１−る丸めには少なく
とも１重量％以上の濃度が必要である。１．かし５重量
％を越える濃度の溶液で処理してもそれ以−１−の界面
結合効果は認められない。
なお、シランカップリング剤の溶液１ｆ２に対しウィス
カーを１０〜１００９の割合で混合すると、均一分散液
を調製するとともに処理能率の向−Ｌをはかることがで
き好ましい。攪拌混合は、インペラー型や渦流型など通
常使用される適宜な攪拌手段が適用される。
カーを１０〜１００９の割合で混合すると、均一分散液
を調製するとともに処理能率の向−Ｌをはかることがで
き好ましい。攪拌混合は、インペラー型や渦流型など通
常使用される適宜な攪拌手段が適用される。
このウィスカー分散液を濾過処理して湿潤ウィスカーケ
ーキとし、これをそのままもしくは所定密度に圧縮した
のち乾燥処理することによってウィスカープリフォーム
が形成される。このウィスカープリフォームは、ウィス
カーの表面に付着したシランカップリング剤相互の結合
を介して強化形成されている。次に、このプリフォーム
を６００℃以上の温度で熱処理Ｌ７て化学反応や熱分解
反応によりノランカップリング削相Ｌｆの結合を、）１
イ０−六１−）に転換４−ろ３゜ １作 ＩＴＩ ｊ 上記構成に基づ八、ウィスカープリフォーム中に均一に
形成１７に薄膜状のンランカップリング剤相互の結合構
造が、熱処理に５１、り高ｌ！＋Ａ、 ｌこ対１．て安
定強固な結合組織構造に転換さイ］ろ。
ーキとし、これをそのままもしくは所定密度に圧縮した
のち乾燥処理することによってウィスカープリフォーム
が形成される。このウィスカープリフォームは、ウィス
カーの表面に付着したシランカップリング剤相互の結合
を介して強化形成されている。次に、このプリフォーム
を６００℃以上の温度で熱処理Ｌ７て化学反応や熱分解
反応によりノランカップリング削相Ｌｆの結合を、）１
イ０−六１−）に転換４−ろ３゜ １作 ＩＴＩ ｊ 上記構成に基づ八、ウィスカープリフォーム中に均一に
形成１７に薄膜状のンランカップリング剤相互の結合構
造が、熱処理に５１、り高ｌ！＋Ａ、 ｌこ対１．て安
定強固な結合組織構造に転換さイ］ろ。
［実施例１
ケイ素源原粕と炭材とを混合し、非酸化ヤ１雰囲気下で
１６００℃の温度で反応さ且たのら、残留する炭材成分
を焼却除去して直径０５〜１．５μｍ１長さ１０〜３０
０７ｚｘのβ型５ｉＣ−ノイスカーを生成した。この生
成ＳｉＣウィスカー３００９をノランカップリング剤と
１７でγ−アミノブロピルトリエトキノノラン（信越化
学（抹）製Ｋ Ｉｉ Ｉε９ （１３）を用いエタノー
ルを溶媒として３％の溶液５（！中に均一に分散させた
。この分散液を直径１１００ｕの円筒状ｌ濾過装置にｔ
ｌ−人１７．５ｋｇ／ｃｒｎ’の圧縮空気（直径１００
ｍｍ、高さｌ ００ ｒｉｍ）のウィスカーグリフ４−
ムを形成した。次いで、このプリフ」−ムを６０００Ｃ
の温度で１時間熱処理したのし圧縮強度を測定して、そ
の結果を表−１に示した。表−１には比較例として、熱
処理を施さない場合の測定結果についても併記した。
１６００℃の温度で反応さ且たのら、残留する炭材成分
を焼却除去して直径０５〜１．５μｍ１長さ１０〜３０
０７ｚｘのβ型５ｉＣ−ノイスカーを生成した。この生
成ＳｉＣウィスカー３００９をノランカップリング剤と
１７でγ−アミノブロピルトリエトキノノラン（信越化
学（抹）製Ｋ Ｉｉ Ｉε９ （１３）を用いエタノー
ルを溶媒として３％の溶液５（！中に均一に分散させた
。この分散液を直径１１００ｕの円筒状ｌ濾過装置にｔ
ｌ−人１７．５ｋｇ／ｃｒｎ’の圧縮空気（直径１００
ｍｍ、高さｌ ００ ｒｉｍ）のウィスカーグリフ４−
ムを形成した。次いで、このプリフ」−ムを６０００Ｃ
の温度で１時間熱処理したのし圧縮強度を測定して、そ
の結果を表−１に示した。表−１には比較例として、熱
処理を施さない場合の測定結果についても併記した。
表−１
（ｌ］ユ）※ ８％圧縮歪における応力値これらのプリ
フォームをモールＦ内にセットし、８００°Ｃに加熱溶
融したＡρ合金（５０５２）を注湯してＩ Ｏ００ｋｇ
／ ｃｌ１２の加圧下に圧入した後冷却固化してウィス
カー強化金属複合材を製造１．た。
フォームをモールＦ内にセットし、８００°Ｃに加熱溶
融したＡρ合金（５０５２）を注湯してＩ Ｏ００ｋｇ
／ ｃｌ１２の加圧下に圧入した後冷却固化してウィス
カー強化金属複合材を製造１．た。
溶湯圧入によるブリフ」−ムの変形を複合化前後の高さ
の変化から所出して表−２に示した。また、表−２には
、得られた金属複合材の緒特性につい＝８〜 て測定１．た結果に−シいてｔ、記載した。
の変化から所出して表−２に示した。また、表−２には
、得られた金属複合材の緒特性につい＝８〜 て測定１．た結果に−シいてｔ、記載した。
表−２
（注）※１．ランズレ一式真空溶融抽出法による複合士
／ｌ−１０１７中の吸蔵槍。
／ｌ−１０１７中の吸蔵槍。
※２ Ｘ線回折に３１−る。
これらの結果から、発明例のプリフォームは高温におい
ても充分な強度を示（２安定であるか、比較例の場合に
は溶湯圧入時の高温によりノランカップリング剤が分解
して強度が低［ずろとともに分解カスの吸載やカーバイ
ＩＳの生成に、１、り強度特性の低Ｆが認められろ。
ても充分な強度を示（２安定であるか、比較例の場合に
は溶湯圧入時の高温によりノランカップリング剤が分解
して強度が低［ずろとともに分解カスの吸載やカーバイ
ＩＳの生成に、１、り強度特性の低Ｆが認められろ。
［発明の効果−１
上記説明で明らかなように本発明は、ノランカップリン
グ剤相ｒｆの結合構造を熱処理することにより、ケイ素
−酸素原子の高温において安定性の高い結合組織構造に
転換するものである。その結果、金属溶湯圧入時の高温
にも耐えてプリフォームの変形が少なく、機械的強度特
性のすぐれたウィスカー強化金属複合材を製造すること
力輸Ｊ能となる。
グ剤相ｒｆの結合構造を熱処理することにより、ケイ素
−酸素原子の高温において安定性の高い結合組織構造に
転換するものである。その結果、金属溶湯圧入時の高温
にも耐えてプリフォームの変形が少なく、機械的強度特
性のすぐれたウィスカー強化金属複合材を製造すること
力輸Ｊ能となる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、生成ウィスカーをシランカップリング剤を含む溶液
中に分散させた後、常圧または加圧下にろ過して得られ
た湿潤ウィスカーケーキをそのままもしくは所定密度に
圧縮して乾燥し、次いで６００℃以上の温度で熱処理す
ることを特徴とするウィスカープリフォームの強化形成
方法。 ２、シランカップリング剤の濃度が１〜５重量％である
特許請求の範囲第１項記載のウィスカープリフォームの
強化形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22274885A JPS6283439A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22274885A JPS6283439A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283439A true JPS6283439A (ja) | 1987-04-16 |
| JPS6410582B2 JPS6410582B2 (ja) | 1989-02-22 |
Family
ID=16787287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22274885A Granted JPS6283439A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | ウイスカ−プリフオ−ムの強化形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283439A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6483632A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Ube Industries | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
-
1985
- 1985-10-08 JP JP22274885A patent/JPS6283439A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6483632A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Ube Industries | Reinforcing fiber preform for metal-base composite material and its production |
| JPH0471971B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1992-11-17 | Ube Industries |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6410582B2 (ja) | 1989-02-22 |
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