JPS63277730A - 複合材料用繊維体とその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野ン 本発明は複合材料用繊維体とその製造方法。

さらに詳しくは繊維強化金属、繊維強化グラスチック、
繊維強化セラミックなどの複合材料に用いる繊維体とそ
の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、各種機械部品や構造材などにおいて、橿捌の複合
材料例えば彊属を繊維で強化した繊維強化金属（Ｆ几Ｍ
）などが使用されているＯＦＲＭなどに用いられる強化
繊維はマトリックス金属、特にアルミニウム付合やマグ
ネシウム台金などとは濡れにくい反面、一旦滴れると反
応して繊維が劣化する＠この為、一般には強化繊維に表
面処理が行なわれる＠処理法としては例えばＣＶＤ法、
メッキ法が挙げられる◇これらの方法では強化繊維の表
面に金属やセラミックを均一に膜状に被覆するが１強化
繊維との間の熱膨張係数の差による剥離が生じて表面処
理の効果が減少したシ、まな、皮Ｂ！Ｘ１に厚くすると
強化繊維のしなやかさが失われたシ、硬く、脆くなるた
め繊維が損傷し易くなるなどの問題が多い。

更に、繊維一本一本に表面処理を行なう念めには複雑な
装ｆｔを必要とし、コスト的にも不利である＠ま九、こ
れらの強化繊維を使用して高圧凝固鋳造法によってＦＲ
Ｍを装造すると、繊維が片寄り繊維の分布が粗な部分と
密な部分が生じ易い◇この喪め、ＦＲＭ中の繊維体積率
（Ｖｆ）の制御が困雌であり、特にＶｆが小さい場合に
は強化繊維が均一に分散したＦルＭ本来の特色である設
計の自由度が損なわれてい九〇 このような欠点を解決する九め、従来よｐ複合材料に用
いる強化繊維として連続ｍ維または長繊維と短繊維およ
び／またはウィスカとを組み合わせて使用する方法等が
提案されている・例えば、　ＦＩＬＭ部材の内部には長
繊維ｔ−使用し。

外側には短ＲＲ維を使用する方法、又は長繊維と短埴維
とを混在せしめて加圧成形することによりＦＲＭ用のプ
リプレグ（前駆体）を製造する方法がある＠ （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記従来例においても例えば長Ｒ維と短
繊維とを部材の内部で使い分ける方法はＦＩ（、Ｍの製
造工程が繁雑となるｏｔた製品の強度も充分でない・更
にプリプレグ製造時に長繊維と短繊維とを混在せしめる
方法は、長轍維束の表面に短繊ｍを付着させることはで
きるが、内部の長繊維一本一本のＪ＆面に均一に付着さ
せることは困難であり、繊維体のＩＩ！Ｉ質が不均一と
なる◇この問題点を解決するため１本発明者らは先に、
短繊維、ウィスカまたは粉末ｔＭｆ１した溶液中に連続
繊維束を浸漬することにより繊維の一本一本の表面に短
繊維、ウィスカまたは粉末を付着させる方法を提案した
りこの方法はＦＲＭの作製に関し優れたものであるが、
更に詳細に検討した結果、ＦＲＭのマトリックスの組成
によってはかならずしも充分でない場合があることが判
かった。

本発明は上記従来技術における問題点を解決する九めの
ものであり、その目的とするところは、ＦＲＭ等に使用
した場合に金属マトリックスとの濡れ性を改善し、同時
にマトリックス中の添加元素との反応によって連続繊維
の強度が低下することを防ぎ、更に複合材中に連続繊維
を均一に分散させて繊維体積率を制御でき、また。

互いに特性の異なる連続繊維を組み合せることにより、
例えば連続繊維とマトリックス間の熱応力軽減等の複合
材の機械特性を向上させることができる複合材料用繊維
体とその製造方法を提供することにある〇 （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の複合材料用繊維体は、セラミック、炭
素および金属よりなる群から選択された少なくとも１ｍ
ｔ−構成成分とする連続繊維の表面に、セラミック、炭
素、金属等の耐熱物質より選択された少なくとも１種か
らなる微粒子、および短繊維および／またはウィスカが
付着されている連続繊維束あるいは該連続繊維束よりな
る織布からなることｔ−特徴とする・本発明の繊維体の
好ましい実施態様としては例えｄ以下のものが挙げられ
る◎ （７）微粒子が連続繊維の表面近傍に多く付着されてな
り、短繊維および／またはウィスカがその外側に多く付
層されて°なる繊維体・（イ）　微粒子の平均粒径が短
ＩＲ維および／またはウィスカの平均長さの１１５０以
下である繊維体Ｏ （オ　竜ラミックが、炭化物、！ａ化物、棚化物および
酸化物から選択され九少なくとも１種である繊維体。

（：＃　　セラミックが。

（ａ）　　実質的にＳｉ、　Ｍ、　Ｃおよび０からなる
非晶質物質、または。

（ｂ）　　実質的にβ−ＳｉＣ１ＭＣ％β−ＳｉＣとＭ
Ｃの固溶体および／またはＭＣ（□□）の粒径５００Ａ
以下の各結晶質超微粒子および非晶質のＳｉＯ１とＭＯ
，からなる集合体、ｉたは。

（Ｃ）　　上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の結晶
質超微粒子および非晶質からなる集合体との混合物、 （但し、上記式中、Ｍ＃ｉＴｉまたはＺｒを表わし、Ｘ
は０より大きく１未満の数である）である繊維体〇 また１本発明の複合材料用ｆａ維体の製造方法は、セラ
ミック、炭素および金属よりなる群から選択された少な
くとも１檎″ｆｔ構成成分とする連続繊維からなる連続
繊維束あるいは該連続繊維束よりなる織布を、セラミッ
ク、炭素、金属等の耐熱物質より選択された少なくとも
１種からなる微粒子、および短繊維および／またはウィ
スカを懸濁した処理液中に浸漬し、該連続繊維１本１本
の表面に、該微粒子、および該短繊維および／またはウ
ィスカを付着させることを特徴とする◎ 本発明の方法の好ましい実施態様としては例えば以下の
方法が挙げられる。

（３）微粒子が連続繊維の表面近傍に多く付着されてな
り、短繊維および／またはウィスカがその外側に多く付
着されてなる方法〇 （２）　セラミックが、炭化物、窒化物、硼化物および
酸化物から選択され九少なくとも１樵である方法・ （剣　セラミックが。

（ａ）　　実質的にＳｉ、　Ｍ、　Ｃおよび０からなる
非晶質物質、または。

（ｂ）　　実質的にβ−ＳｉＣ，ＭＯ，β−ＳｉＣとＭ
Ｃの固溶体および／または”Ｃ（ｒ−ｘ）の粒径５００
Ａ以下の各結晶質超微粒子および非晶質の５ｉ０１とＭ
Ｏ！からなる集合体、または、（Ｃ）　　上記（ａ）の
非晶質物質と上記ｔｂ）の結晶質超微粒子および非晶質
からなる集合体との混合物。

（但し、上記式中１ＭはＴｉまたはＺｒを表わし、Ｘは
０より大きく１未満の数である）である方法〇 （至）処理液に超音波振動を与える方法。

（刀　処理液を入れた処理槽を１つ用いる方法。

（コ）微粒子の平均粒径が短Ｐｊｋ碇および／またはウ
ィスカの平均長さの１／３０以下であり、連続繊維の表
面近傍に微粒子を多く付着させ、短繊維および／または
ウィスカをその外側に多く付着させる上記（列の方法〇 （ロ）処理液を入れ九処理槽ｔ−２つ以上用いる方法Ｏ （財）連続繊維束あるいは織布を、微粒子をＭ濁した処
理液中に浸漬し、その後短憶維および／またはウィスカ
を！ＩＢ濁した処理液中に浸漬し、連続繊維の表面近傍
に微粒子を多く付着させ、短繊維および／またはウィス
カをその外側に多く付着させる上記（、リノの方法。

連続繊維としてはセラミック例えば炭化ケイ素、窒化ケ
イ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリ
カ、ポリメタロカルボシランの焼成物または耐熱性非金
鵜元素例えば炭素。

ホウ素、耐熱性金属若しくは合金例えば鋼、ステンレス
鋼、タングステン等の材料よりなる繊維を単独または組
み合わせて用いる事ができる。

上記のポリメタロカルボシランの焼成物は。

（ａ）　　実質的にＳｉ、Ｍ、Ｃおよび０からなる非晶
質物質、を念岐。

ｔｂ）　　実質的にβ−３ｉＣ，ＭＣ、β−ＳｉＣとＭ
Ｃの固溶体および／まなはＭＣ（１−ｘ）の粒径５００
Ａ以下の各結晶質超微粒子および非晶質のＳｉＯ゜とＭ
鶴からなる集合体、または、 （Ｃ）　　上記（ａ）の非晶質物・賞と上記（ｂ）の結
晶質超微粒子および非晶質からなる集合体との混合物。

（但し、上記式中１ＭはＴｉまたはＺｒを表わし、Ｘは
０より大きく１未満の数である）を表わす。

繊維の太さや断面形状等の性状は用途に応じて選択する
・ 微粒子としては前記連続繊維に使用したものと同一の材
料を用いて製造し九ものを用いることができる＠微粒子
はいずれか１ａｌを用いてもよいし、２種以上を組み合
わせてもよい０短繊維やウィスカとしては前記連続繊維
あるいは微粒子に使用したものと同一の材料を用いて製
造したものを用いることができる０また。いずれか１徨
を用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。

短繊維やウィスカの長さ、太さ及び断面形状は微粒子の
平均粒径等の性状、連続繊維との組合せや要求特性を考
慮して選択するとよいが。

短繊維、ウィスカは連続繊維の平均直径の１１５０００
〜１１５の平均直径およびアスペクト比５０〜１０００
であるものが、また、微粒子は連続繊維の平均直径の１
１５０００〜１／２の平均直径を有するものが望ましい
。

連続繊維に付着させる微粒子、あるいは短繊維および／
またはウィスカの量は両者の性状や製造した繊維体の用
途等によっても異なるが。

Ｆ几Ｍに用いる場合には短繊維、ウィスカ及び微粒子の
合計の連続繊維に対する体槓軍は１１％〜５００チＳ度
とするのが好ましい０ま九、微粒子と短繊維および／″
またはウィスカとの比率は体積比で（Ｌｌ：５〜４０：
１の範囲が好ましい０本発明の繊維体が使用できるマト
リックス金属としてはアルミニウム、マグネシウム等の
金属が挙げられる。

本発明の繊維体の製造方法は懸濁液浸漬法であり、これ
は簡便さ及び適用範囲の広さ等の点で好ましい。この懸
濁液浸漬法の一例としては。

例えばボビン等に巻き付けた連続繊維または適当数の該
繊維を束ね次連続繊維束またはこの連続繊維束からなる
織布ｔ−巻き戻して、微粉末と短繊維および／またはウ
ィスカを同時に懸濁し念液体中に浸漬して再びボビンに
巻き取る方法が挙げられる◎この様にして得られた繊維
束または織布は連続繊維一本一本の表面に微粒子と短繊
維および／またはウィスカとが付層した状態となる・こ
の場合、処理液を入れ九処理債は。

１つでもよいが１種々の変法のため異なる組成の処理Ｗ
、を入れ九処理情を２つ以上用いてもよいＯ また、処理液としては、微粒子と短繊維および／または
ウィスカとを同時に懸濁したものを使用してもよく、あ
るいは微粒子を懸濁した処理液と短繊維および／または
ウィスカを懸濁した処理液を２種の処理槽に入れて使用
してもよい＠後者の場合、連続繊維束または織布を浸漬
する順序は、微粒子を懸濁した処理液からでも、短繊維
および／またはウィスカを懸濁した処理液からでもよい
。

ここで、連続繊維表面近傍に微粒子が多く付着されて、
短繊維および／′またけウィスカがその外側に多く付層
されてなる連続繊維束ある麿は織布は、以下のようにし
て製造することができる。

すなわち、連続繊維ｔＸあるいは織布を、微粒子を＠濁
した処理液に浸漬したｍ、短繊維および／またはウィス
カを懸濁した処理液に′＆漬する。この場合、箇ず微粒
子が連続繊維束の中へ侵入し、　ｇｅｔ、ｍ一本一本の
表面に付層する０これにより、繊維間が広がり、その後
の短繊維および／またはウィスカの連続繊維束中への侵
入が容易になる。

あるいＦｉ、平均粒径が短繊維および／またはウィスカ
の平均長さの１７３０以下の微粒子と。

短繊維および／またはウィスカとを同時に懸濁した処理
液に連続繊維束あるいは織布を浸漬する・この場合、微
粒子が主としてまず繊維間隙へ侵入し、繊維の表面に付
着して繊維間を押し広げることによって短繊維および／
またはウィスカの繊維間隙への侵入が容易になる０また
。

超音波により撮動を与えると各繊維に均一に繊維束内部
の繊維まで付層を行なうことができる＠超音波は処理液
を入れ九容器の外側に設けた超音波付加器によって与え
てもよいし、または適当数の超音ａａ動子１例えばセラ
ミック振動子を処理液中に適轟に配置して与えても良い
。超音波の照射パターンは連続的であってもパルス状で
あってもよい＠その強度や振動数及び照射時間は連続繊
維やこれに付着させる短Ｉｌｉ維、ウィスカまたは微粒
子の種類、あるいは前記付着物の液中密度、連続繊維の
浸漬時間などの処理条件によって選択するが１例えば振
動数は１０ＫＨｚ〜２０００ＫＨｚ程度が使用し易い。

付着させるべき物ｋＭ濁させる液体は水でもよいが、連
続繊維の表面にサイジング剤が塗布されている場合には
、サイジング剤の表面活性剤か溶剤を用いるとよい。例
えばエタノール。

メタノール、アセトン特にエタノールなどの有機溶剤は
、揮発性が水に比べて高いので乾燥が早く、生産性が向
上する利点がある・また、前記有機溶剤と水との混合物
を使用してもよい。

１櫨の付着物を懸濁した処理液を複数用いる場合と２ｎ
１以上の付着物ｆｔＭｉ濁し九処理液を１つ用いる場合
のいずれも処Ｊｌ液中の付着物濃度は特に限定されない
が、あまり小さいと連続繊維上に均一な付層が見られず
効果がなくなり、ま九逆に大きすぎると付着量が必要以
上に多くなるため１例えば付着物として平均直径１５μ
鱒の炭化ケイ素ウィスカと平均粒径０．３μ隅の炭化ケ
イ１ｇ微粒子を用い積維赦６０００本／ヤーンの連続繊
維束を処理する場合、これらの付着物の濃ｙＦｉＣＬ　
５　ｔ７ｔ　〜ａ　ｏ　ｔ／ｌ　ａｔ：がｉｔしい◎浸
漬時間の１４！ｉは可動ロールなどの通常の方法により
行なうことができる◎また必要ならば処理した連続繊維
束をボビンに巻き取る前に乾燥炉や赤外線乾燥機、熱風
乾燥機等を用いて乾燥させる０さらに、処理中に短繊維
や微粒子の沈殿を防ぐために攪拌手段１例えばスターラ
ーを用いるか、気体を吹き込んでも良い・本発明に用い
る連続繊維やこの表面に付着させる微粒子、短繊維、ウ
ィスカは市販品をそのまま使用することができる。

〔実施例〕

以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する＠な
お、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

実施例１ 第１図は本発明の方法に用いる製造装置の一例を示す・
炭化ケイ素ウィスカ（平均直径約α２μ属、平均長さ約
１００μ５７１００ｆと炭化ケイ素微粒子（平均粒径（
Ｌ２８μｗａ）２５０ｆをエチルアルコール５０００　
ｃｃの入った処理槽１中に投入後、超音波付加器２によ
り超音ｔＩＬｉ動を与えて懸濁させ、処理液３をＭ整し
た◇東邦レーヨンＨＭ３５炭素繊維束（繊維直径７μｍ
、繊維数６０００本、サイジング削性）からなる連続繊
維束４をボビン５から巻き戻し、浸漬時間が約１５秒と
なるよう可動ローラ６および７によって調節して処理液
５中に浸漬しながら通し、同時に処理液３に超音波を付
加して、更に、空気を吹き込んで攪拌し１次いで、圧力
ロー２８及び？によって押圧した後再びボビン１０に巻
き取り、憲１ｍ、大気中で乾燥させた・図中１１はプロ
ワ。

１２は乾燥炉を示し、必要に応じて使用する＠また１３
は攪拌機を示す〇 処理前黒色であった繊維は処理後灰緑色を帯Ｕ、　電子
１微鏡（８ＥＭ）ｉｌ［ｏ＃＊、　連続繊維の表面主に
微粒子が、更にその外側に主にウィスカが付着している
のが認められ九〇また。処理後秤量の結果１体積比で１
０ｓの微粒子とウィスカが付着していた〇 実施例２ 炭化ケイ素ウィスカの代９に窒化ケイ素ウィスカ（平均
直径約α３μ舅、平均長さ約２００　ｐｕｔ　）１００
ｆと前述の炭化ケイ素微籾子１００ｆを水５０００ｃｃ
中に懸濁し丸板を用いて、実施例１と同様の方法により
アルミナ繊維を処理したところ１体積比で約５噂の微粒
子とウィスカが付着した。

実施例５ 炭化ケイ素微粒子１００ｆ’ｔ”エタノール５ｏｏｃｃ
中にミキサーにて攪拌して懸濁した液に超音波を付加し
ながら、宇部−産■製Ｓ　ｉ　−’ｒ　ｉ　−Ｃ−０繊
維（チラノ繊維）を連続的に浸漬した後に１次いで窒化
ケイ素ウィスカ１５０ｆｉエタノール５００ｃｃ中にミ
キサーにて攪拌して懸濁し丸板を用いて同様の方法で１
！！漬処理して乾燥させたところ、体積比で約１４係の
微粒子とウィスカが付着した＠ 実施例４ 実施例５と同一の条件で、チラノ繊維束の代りに炭化ケ
イ素繊維にカロン繊維）５００本ヤーンを平織にした織
布を用いて実施したところ。

処理前に黒色であった織布は灰緑色を帯び、繊維一本一
本の表面に主に微粒子が、その外側に主にウィスカが付
着した織布が得られた。秤量の結果、体積比で１８係の
ウィスーカと微粒子が付着していることが判った＠ 本発明の複合材料用繊維体を用いて梨遺し念１？ＲＭの
一例の金属組織の電子顕微鏡写真を第２図に示すＯＦＦ
ＲＭ連続繊維１４は微粒子１５とその外側のウィスカ１
６等の付着により繊維の間隔が適度に保たれる九めマト
リックス金属１７中に均一に分散し、付着させない場合
に比べて繊維同士の接触などは減少した０また、炭素繊
維／アルミニウム複合材の場合、繊維軸に垂直方向の曲
は強度は付着処理を行なわない物は２瞳／−であったが
、炭素ケイ素微粒子を付着させ更にその内側に炭化ケイ
素ウィスカを付着させた本発明の繊維体を使用した物は
ｊ　Ｏ＃／ａＪとなり大幅に改善された・ 第３図は連続繊維としてＳｉＣ繊維束を用いた場合の該
繊維に垂直方向の引張試験結果を示したもので、微粒子
やウィスカを付着させない連続峰維のみのＦＲＭの強さ
は、マトリックス金属とほぼ同じであるのに対し、微粒
子とウィスカを同時に添加した本発明の繊維体を用いた
Ｆ）ＬＭはマトリックス金属の１．５倍の強度を示した
。

破断歪も前者が（Ｌ２俤であるのに対し後者は大きな塑
性変形を示し破断歪は１．２チ以上であった。以上はい
ずれもマトリックス金属として純ＡＡを用いた結果であ
る。

第４図ないし第６図に各種ＦＲＭの金属組織の光学顕微
鏡写真を示す０第４図のＦＲＭの組成は（チラノ繊維＋
ＳｉＣ微粒子／ＡＡ−５チＮｉ　）であり、第５図のＦ
ＲＭの組成は（チラノ繊維＋ＳｉＣウイスカ／ＡＡ−５
ｅｓＮｉ　）　テあり、第６図（Ｄ　Ｆ’）ＬＭの組成
は（チラノ繊維＋ＳｉＣ微粒子＋ＳｉＣウィスカ／Ａｔ
−５１Ｎｉ　）である〇 ＠４図にみられるように、連続＃！維の外に微粒子のみ
を添加する場合・には繊維同士の接触は防止できるが、
ｇＬ維が比較的密につまる傾向があシ、繊維間隔を広げ
て繊維体積率を制御することはむづかしい◎また。第５
図のようにウィスカや短繊維のみを添加する場合にＦｉ
繊維同士の接触を完全に防止することはむづかしい。そ
こで第６図に示すよう罠、連続繊維に微粒子とウィスカ
および／または短繊維を同時に加えることくよって繊維
同志の接触を防ぐとともにＦＲＭ中の繊維体積率の制御
が容易となタ、繊維の分布も均一となる０ すなわち、微粒子のみの場合には繊維間隔は広がるがマ
トリックス金属への重加元素が連続繊維まで達しやすく
繊維と接触して繊維が劣化する。またウィスカおよび／
または短繊維のみの場合は添加元素は繊維表面に達しに
くいが繊維の間隔が広がりにくく一部に連続繊維同士の
接触が見られる・また繊維体積率は付着処理を行なわな
い物では６０〜７０嗟の範囲でしか設定できなかったが
本発明の繊維体では微粒子やウィスカの付着ｆｆ１ｔ変
えることによって１０〜７０チの範囲で設定できるよう
になった０ 実用材料ではマトリックス金属としてＡ４合金が用いら
れる０主として用いられる添加元素はＣｕ、Ｓｉ、　Ｍ
ｇ、　Ｚｎなどがある。これらの添加物はマトリックス
金属の性質向上に非常に有用であるが、ＦＲＭの強化を
分担する連続繊維にとっては以下に示す理由で好ましく
ない場合が多い。

（１）共晶生成物を作り、これが繊維同士をつないでＦ
ＲＭの強度を低下させる・ （１）　　繊維と反応して繊維の強度を低下させる＠（
１）　　化合物の生成によりマトリックスの靭性を低下
させるＯＡ１合金としては問題とならない程度の靭性低
下でもＦＲＭの場合には著しい靭性低下となる＠ ＃Ｊ７図ないし第１２図に本発明の複合材料用繊維体を
用いたＦＲＭおよび従来の方法で得られ九ＦＢＭの断面
の元素分析結果を示す。第７図は本発明の繊維体を用い
九ＰＲＭの連続繊維と直交する方向の電子顕微鏡４真で
あや、第８図は第７図のマトリックス金属であるＡｔに
対する分析結果を示し１図中白い部分がＡｔを示す。ま
た＠９図はｗ、７図の添加元素であるＣｕに対する分析
結果を示し１図中白い部分がＣｕを示す。

一方、第１０図は従来のＦＲＭの連続繊維と直交する方
向の電子顕微鏡写真である・第１１図および第１２図は
第１Ω図のＡｔおよびＣｕに対する分析結果を各々示し
１図中白い部分がＡｔおよびＣｕｔ−各々示す。

本発明の繊維体を用いて作つ念に″几Ｍは凝固の過程で
第９図に示すようにウィスカおよび／または短繊維の周
囲に添加元素が濃縮され、連続繊維表面では第１２図に
見られるような添加元素のミクロ偏析が減少する０この
ため、化合物の成長が抑制され粗大化せず、繊維同士を
つなぐような粘性相が減少するため複合側強度が達成さ
れる。

〈性能比較試験結果〉 下記第１表は連続繊維としてチラシ繊維および炭素繊維
ＨＭ３５を用いた各種Ｆ凡Ｍの曲げ強さを示したもので
ある０連続繊維のみで作製したＦＲＭ　（比較材１およ
び４）はＲＯＭ値に比べて低い値である・微粒子あるい
はウィスカを加えたＦＲＭ（比較材２，３および５，６
ンは大巾な強度上昇がみられる０しかし１本発明による
微粒子とウィスカを加えたＦ）４Ｍ　（本発明材１およ
び２］の曲げ強さはともにＲＯＭ値と等しく１本発明の
複合材料用繊維体を用い九Ｆ几Ｍは従来の方法により得
られるＦＲＭに比べて機械特性が優れているのが判る０ 第１表　各種ＦＲＭの曲げ強さ り凡ＯＭ値：引張り強さから求めた計算値２）　　ｐは
微粒子を意味する・ ５）　ｗはウィスカを意味する・ （発明の効果） 上述のように本発明の複合材料用繊維体は、連続繊維の
それぞれの表面に微粒子と短繊維および／またはウィス
カを付着させた連続繊維束よりなるものでおるため複合
材料中にそれぞれの連続繊維を均一に分散させることが
でき、Ｒ維の体積物を非常に広範囲に制御することが可
能である＠ま念連続礒維四士の接触が減少し。

かつ複合材を形成した場合その組成が均一となるため強
さなどの機械特性も改善され九〇さらに連続繊維のそれ
ぞれの表面近傍には微粒子を多く付着させ、その外側に
は短繊維および／またはウィスカを多く付着させること
によって一層効果的になった０ また、本発明の製造方法は前記の付着させるべきものを
懸濁した処理液中に連続繊維またはその束あるいはその
織布を例えは巻き戻し５巻き取る手段によｐ浸漬する方
法であるため簡便で生産効率が高い＠更に処理液に超音
波を付加することにより微粒子、ウィスカ、短繊維の連
続繊維束あるいは織布中への分散が容易となる。

さらに処理液として有機溶剤を使用するなどの各種変法
が可能であり、これにより付着賃を制御できるため同−
設備で各種の複合材料繊維体ｔ−製造することができる
◎

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合材料用繊維体の製造方法に用いる
製造装置の一例の概略構成図。 第２図線本発明の複合材料用繊維体を用いて羨遺したＦ
ＲＭの一例の金属組織の電子顕微境写真・ 第５図は本発明の繊維体を用いて製造したＦＲＭと従来
のＦ凡Ｍの繊維と直交する方向の引張応力と歪との関係
を示すグラフ。 １４４図はＳｉＣ微粒子ｔ？添加し九ＰＩ（Ｍの金属組
織の光学顕微鏡写真。 第５図はＳｉＣウイスカを添加し九Ｆ几Ｍの金属組織の
光学顕微鏡写真。 第６図はＳＩＣ微粒子とＳｊＣウィスカとを添加し九Ｆ
凡Ｍの金属組織の光学顕微鏡写真、第７図は本発明の繊
維体を用いて製造し九Ｆ）ＬＭの別の例の金属組織の電
子顕微鏡写真。 第８図Ｆｉｉ７図のＦＲＭのＡｔに対する分析結果を示
す金属組織の電子顕微鏡写真。 第９図は第７図のＦＲＭのＣｕに対する分析結果を示す
金属組織の電子顕微鏡写真。 第１０図は従来のＦＲＭの金属組織の電子顕微鏡写真。 第１１図は第１０図のに１凡Ｍの人ｔに対する分析結果
を示す金属組織の電子顕微鏡写真。 Ｗ、１２図は＠１０図のＦＲＭのＣｕに対する分析結果
を示す金属組織の電子顕微鏡写真である０凶中、 １・・・処理槽　　　　　２・・・超゛音波付加器３・
・・処理液　　　　　４・・・連続繊維束５．１０・・
・ボビン　　　　６，７・・可動ローラ８．９・・・圧
力ローラ　　　１１・・・ブロワ１２・・・乾燥炉　　
　　　１３・・・攪拌機１４・・・連続ｆＪＭ１　　１
５・・・微粒子１６・・・ウィスカ １７・・・マトリックス金属 特許出願人　　　株式会社豊田中央研究所同　　　宇部
興産株式会社 ；テ促ｐ　デ ζ−２、 俗　　　　、　　　　　　　　　　　′　　　　　　　
゛、　　　　　　　　　　　　　　　・〜

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック、炭素および金属よりなる群から選択
   された少なくとも１種を構成成分とする連続繊維の表面
   に、セラミック、炭素、金属等の耐熱物質より選択され
   た少なくとも１種からなる微粒子、および短繊維および
   ／またはウィスカが付着されている連続繊維束あるいは
   該連続繊維束よりなる織布からなることを特徴とする複
   合材料用繊維体。
2. （２）微粒子が連続繊維の表面近傍に多く付着されてな
   り、短繊維および／またはウィスカがその外側に多く付
   着されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の複合材料用繊維体。
3. （３）微粒子の平均粒径が短繊維および／またはウィス
   カの平均長さの１／３０以下であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の複合材料用繊維体。
4. （４）セラミックが、炭化物、窒化物、硼化物および酸
   化物から選択された少なくとも１種であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の複合材料用繊維体。
5. （５）セラミックが、 （ａ）実質的にＳｉ、Ｍ、ＣおよびＯからなる非晶質物
   質、または、 （ｂ）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
   固溶体および／またはＭＣ＿（＿１＿−＿ｘ＿）の粒径
   ５００Å以下の各結晶質超微粒子および非晶質の ＳｉＯ＿２とＭＯ＿２からなる集合体、または、（ｃ）
   上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の結晶質超微粒子
   および非晶質からなる集合体との混 合物、 （但し、上記式中、ＭはＴｉまたはＺｒを表わし、ｘは
   ０より大きく１未満の数である）であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の複合材料用繊維体。
6. （６）セラミック、炭素および金属よりなる群から選択
   された少なくとも１種を構成成分とする連続繊維からな
   る連続繊維束あるいは該連続繊維束よりなる織布を、セ
   ラミック、炭素、金属等の耐熱物質より選択された少な
   くとも１種からなる微粒子、および短繊維および／また
   はウィスカを懸濁した処理液中に浸漬し、該連続繊維１
   本１本の表面に、該微粒子、および該短繊維および／ま
   たはウィスカを付着させることを特徴とする複合材料用
   繊維体の製造方法。
7. （７）微粒子が連続繊維の表面近傍に多く付着されてな
   り、短繊維および／またはウィスカがその外側に多く付
   着されてなることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の複合材料用繊維体の製造方法。
8. （８）セラミックが、炭化物、窒化物、硼化物および酸
   化物から選択された少なくとも１種であることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の複合材料用繊維体の製
   造方法。
9. （９）セラミックが、 （ａ）実質的にＳｉ、Ｍ、ＣおよびＯからなる非晶質物
   質、または、 （ｂ）実質的にβ−ＳｉＣ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣの
   固溶体および／またはＭＣ＿（＿１＿−＿ｘ＿）の粒径
   ５００Å以下の各結晶質超微粒子および非晶質の ＳｉＯ＿２とＭＯ＿２からなる集合体、または、（ｃ）
   上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の結晶質超微粒子
   および非晶質からなる果合体との混 合物、 （但し、上記式中、ＭはＴｉまたはＺｒを表わし、ｘは
   ０より大きく１未満の数である）であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の複合材料用繊維体の製造
   方法。
10. （１０）処理液に超音波振動を与えることを特徴とする
    特許請求の範囲第６項記載の複合材料用繊維体の製造方
    法。
11. （１１）処理液を入れた処理槽を１つ用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第６項記載の複合材料用繊維体の
    製造方法。
12. （１２）微粒子の平均粒径が短繊維および／またはウィ
    スカの平均長さの１／３０以下であり、連続繊維の表面
    近傍に微粒子を多く付着させ、短繊維および／またはウ
    ィスカをその外側に多く付着させることを特徴とする特
    許請求の範囲第１１項記載の複合材料用繊維体の製造方
    法。
13. （１３）処理液を入れた処理槽を２つ以上用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第６項記載の複合材料用繊維
    体の製造方法。
14. （１４）連続繊維束あるいは織布を、微粒子を懸濁した
    処理液中に浸漬し、その後短繊維および／またはウィス
    カを懸濁した処理液中に浸漬し、連続繊維の表面近傍に
    微粒子を多く付着させ、短繊維および／またはウィスカ
    をその外側に多く付着させることを特徴とする特許請求
    の範囲第１３項記載の複合材料用繊維体の製造方法。