JPS63249755A - 繊維集積体の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維集積体の製造方法、更に詳しくいえば繊維
の多くが一方向配向した繊維集積体の製造方法に関する
。

〔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の繊維集
積体をＩみるために以下のような方法が試みられている
。

その１つには第３図に示すように遠心成形装置を用いる
方法がある（特開昭６０−６５２００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内の濾過膜２５内に炭化珪素ウィスカ等の繊
維が供給管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を成形する方法である。なお、該図中２
２は排水口を示す。

又他の従来の方法として、第４図に示すように吸引成形
装置を用いて配向させる方法がある。この方法では、シ
リンダ３１内に所定の械帷混合液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材３３から濾液を真空吸引させて
除去することにより該繊維を配向させて集積する方法で
ある。これらの他に抄紙法、又はスプレー法等の方法が
ある。

しかし上記の方法、特に上記の遠心成形装置又は吸引成
形装通を用いる方法によって成形される繊維集積体は、
その繊維の多くが一方向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。従ってこれらの
方法では、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グが大きいこと等の欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、本発明者等が発明して特願昭６０−２９９５
５８として特許出願された、繊維を誘電液体中（分散さ
せ、直流電圧をかけられた電極間に形成された電界内に
配置することにより繊維を静電配向させると同時に橋絡
させ、このようにして得られる一方向配向繊維を順次沈
没降させて集積するという技術思想を基礎としている。

しかしこの方法は電極への繊維付着や繊維の偏りが生じ
易いやすいために均一な繊維集積体が得られにくく、し
かも繊維の配向を妨害する誘電液体の対流が大きいとい
う問題があり、さらにこの方法を連続的に長時間実施し
た場合には誘電液体に変質等の問題も生じる。本発明は
、この欠点を克服するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の繊維集積体の製造方法は、短Ｉｎ維またはウィ
スカ等の繊維が分散した誘電液体を交流電圧を印加した
電極間に配置し、該訓電液体中で個々の該ＩＩをその一
端が一方の該電極に他端が他方の該電極に向いた状態に
静電配向させる配向工程、静電配向した該繊維をその配
向状態を維持した状態で集積する集積工程、を順次実施
し、該繊維の多くが一方向配向した繊維集積体を得るこ
とを特徴とするものである。

本発明の第１工程である配向工程では、短繊維またはウ
ィスカ等の繊維が分散した誘電液体を用いる。

この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物である。

ウィスカおよび短繊維としては、各々ウィスカおよび短
繊維の範賭に入るものをすべて用いることができ、その
径および長さは特に限定されない。

繊維の材質としては、所定の誘電液体中で高電圧を電極
間に印加した場合、静電配向するものであれば良い。例
えば繊維の材質としては、アルミナ、シリカ、アルミナ
−シリカ、ベリリヤ、炭素、炭化珪素、ガラス又は各種
金属等とすることができる。

誘電液体とは高電圧の印加により誘電性を示ず液体をい
う。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−ヘキサン又はシクロヘキサン等を用いるこ
とができる。該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。

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、繊維を解こうして繊維の凝集状態を解除する必要
がある。誘電液体に＃ＡＭ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。

本工程は、該繊維が分散した誘電液体を交流電圧を印加
した電極間に配置し、該誘電液体中で個々の繊維をその
一端が一方の電極に他端が他方の電極に向いた状態に静
電配向させる工程である。

この配向工程においては電極間に交流高電圧を印加する
。この高電圧としては、電極間距離１　ｃｍにつき最高
電圧値と最低電圧値の間のピーク間電圧で０．１〜５Ｋ
Ｖ程度が好ましい。０．１ＫＶ以下では繊維の静゛電配
向力が充分でなく、又５ＫＶ程度以上においては誘電液
体が撹乱され配向された繊維を阻害することがある。実
際に採用する電圧としては、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の条
件にあわせて選択するのが好ましい。

配向工程における交流の周波数のサイ９１１番ま０゜５
〜１００Ｈｚがよく、より好ましくは１〜１０）−１７
である。周波数が減少すると誘電液体の対流ヤＩ４〜へ
の繊維付着といった問題に対する改善効宋が小さくなり
、逆に周波数が増加すると静電配向そのものが困難にな
る傾向にある。

静電配向した個々の械γｔはその一次元方向にブリッジ
ングすなわら橋絡し、このブリッジングしｔ：：　概ｔ
ａｔが下方に沈降していく。なａ５、ブリッジングした
繊維は、ブリッジングしていない繊維に比べて沈降速度
が大きい。

なお、交流電圧の交流波形については矩形波が立上り時
間のｄ３　＜れがなく望ましい。

本製造方法の第２工程は、静電配向した繊維をその配向
状態を維持した状態で集積し、繊維の多くが一方向配向
した繊維集積体を得る工程である。

なお、この集積工程は上記した直流電圧をもちいて繊維
を静電配向させる方法における集積工程と同一である。

この集積工程は、配向工程において配向した繊維を例え
ば第１図に示すようにドレーンバイブロ２に配置された
コツクロ３を閉じた状態にしておくこと等により自然沈
降することにより行うことができる。又該集積工程は、
例えば第１図に示す装置においては、該排出部６のドレ
ーンコツクロ３を開いた状態にすることにより、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
方向と垂直方向に濾過し、フィルタ６１上に配向した繊
維１ａを集めること等により行うことができる。この濾
過する方法によれば集積時間を短縮することができる。

更にこの濾過を吸引又は真空で行うこともできる。又こ
のフィルタを濾過面全面に配置して自然沈降又は濾過す
る揚台には誘電液体を排出する際の液の乱れを抑制でき
るので、配向した繊維の配向状態を乱すことが少なく、
そのため一方向配向の状態の良い繊維集積体を１ｑるこ
とができる。なおフィルタは多孔質セラミック等で構成
されるものとすることができる。

上記配向工程Ｊ３よび集積工程を連続的に実施するもの
とすることができる。

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。

上記一方向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どすることができる
。

水製）前方法において用いられる装置は、例えば第１図
の模式図に示すように、上方に短繊維等の繊維１が分散
した誘電液体２の供給をうける受給部４と、下方に該誘
電液体２を排出する排出部６と、該受給部４および該排
出部６との間に該誘電液体２が下方に移動する配向部５
と、をもつ配向（曹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でて設けられた一対の電極８
および電極つと、 これら二対の電極８．９間に交流電圧を印加するための
交流電圧印加装置１１と、からなるものとすることがで
きる。なお、受給部４の上部には、繊維が分散した誘電
液体を供給又は分散させる供給部（８置）３を配置した
構成とすることもできる。

［発明の効果］ 本発明の！ｌ維集積体の製造方法は、繊維が分散した誘
電液体を交流電圧を印加した電極間に配置し、この誘電
液体中で個々の繊維をその一端が一方の電極に他端が他
方の電極に向いた状態に静電配向さじる配向工程と、静
電配向した該繊維をその配向状態を維持した状態で集積
する集積工程とからなる。従ってこの繊維集積体の製造
方法においては誘電液体の対流がおさえられ、かつ電極
へのｔａ維付着が防止されることから繊維の多くが均一
に一方向配向した繊維集積体が１ｑられるので、該繊維
集積体を用いてＦＲＭ＠製造した場合その一方向配向の
方向に極めて高強度のＦＲＭを製造することができる。

本繊維集積体の製造方法において、配向工程に交流電圧
を使用しているので直流電圧を使用する場合にみられる
イオンの電極付近への集積を無くしたり、あるいは減少
させることができる。このために長時間にわたり安定し
た操業が実施できる。

また、誘電液体を繰返し利用でき、誘電液体の再生費用
が低減できる。

又本ｌ１１１維集積体の製造方法においては繊維の多く
が一方向配向した繊維集積体が得られるので、該繊維の
絡み合いが少なく、そのため繊維容積率の高い＃ｊ維集
積体を得ることができる。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。

［試験例１］ 第２図に示す一対のＮ極５１を互いに３ｍｍの間隔を設
けたカラス容器製のセル５２−を用意した。

そして第２図に示すようにガラス窓の一方に照明器具５
３反対側の窓に顕微鏡５４を配置し、さらに顕微鏡５４
に通常の写真用カメラ５５、ビデオカメラ５６、モニタ
５７およびビデオテープレコーダ５８を連結した。また
、電極５１にはピーク電圧４００■の可変サイクル電圧
電源５つを結合して試験装置を作った。次に、このＶＸ
置のセル５２に、誘電液体としてフレオン（Ｒ−１１３
＞（商標）を使用し平均直径３μｍ１平均長さ５００μ
ｍのアルミナ短繊維を分散させた液を入れ、電圧のサイ
クルを可変ナイフルミ圧電源により変化させ、アルミナ
短繊維の電極への付着状態と配向の状態を観察し、表に
示す結果が１！７られた。この試験結果から０．５Ｈ２
〜１００１−１　ｚの範囲で良好な結果が得られた。

表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多孔質フィルターを介して誘電液体を
濾過する工程を有する繊維集積体の製造方法の説明断面
図である。第２図は試験例で使用された装置の概略配置
図である。第３図は従来の遠心成形装置の一部破断断面
図である。第４図は従来の吸引成形装置の説明断面図で
ある。 １・・・繊維　　　　　　１ａ・・・配向した繊維２・
・・誘電液体 ３・・・繊維の分散液の供給部（装置）４・・・受給部
　　　　　　５・・・配向部６・・・排出部　　　　　
６１・・・フィルタ６２・・・ドレーンバイブ　６３・
・・ドレーンコック７・・・配向槽　　　　　　８・・
・電極９・・・電極　　　　　　１０・・・ｍ雑集積体
１１・・・交流電圧印加装置　５１・・・電極５２・・
・セル　　　　　　５３・・・照明器具５４・・・顕微
鏡　　　　　５５・・・カメラ５６・・・ビデオカメラ
　　５７・・・モニター５８・・・ビデオテープレコー
ダ ５９・・・交流電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）短繊維またはウイスカ等の繊維が分散した誘電液
   体を交流電圧を印加した電極間に配置し、該誘電液体中
   で個々の該繊維をその一端が一方の該電極に他端が他方
   の該電極に向いた状態に静電配向させる配向工程、 静電配向した該繊維をその配向状態を維持した状態で集
   積する集積工程、 を順次実施し、該繊維の多くが一方向配向した繊維集積
   体を得ることを特徴とする繊維集積体の製造方法。
2. （２）配向工程における交流の周波数は０．５〜１００
   Ｈｚである特許請求の範囲第１項記載の繊維集積体の製
   造方法。
3. （３）配向工程における交流の周波数は１〜１０Ｈｚで
   ある特許請求の範囲第１項記載の繊維集積体の製造方法
   。