JPS64447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属・合金または各種プラスチツク
などのマトリツ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その繊維質骨格とし
て用いる複雑形状のウイスカープリフオームを形
成する方法に関する。

〔従来の技術〕

ウイスカーを強化材料として繊維強化複合材を
製造する有効手段としてウイスカーの集合プリフ
オームを所定のモールド内に設置し、これに液状
のマトリツクス物質を圧入する方法が知られてい
る。この方法によつて得られる複合材は加工が極
めて困難であるうえに材料としての加工損失を伴
うため繊維骨格となるウイスカープリフオームの
段階で予め最終適用部品に沿う形状に成形してお
くことが望まれる。

出願人は先に、複合材用ウイスカープリフオー
ムを製造するための有効的な手段として、ウイス
カー生成物を水または有機溶媒に分散し、これを
常圧またはガス加圧下に過して残留する湿潤ウ
イスカーケーキをそのまま、または所定の密度に
圧縮したのち乾燥処理する方法（特開昭59−
121196、特願昭59−12049）を提案した。これら
先願技術ではウイスカー単独の集合体でありなが
ら極めて均質な一体組織構造を有する良性状のウ
イスカープリフオームを形成することは可能であ
るが得られるプリフオーム形状は比較的単純なも
ののみに限られていた。したがつて複雑形状のプ
リフオームが要求されるときには、上記方法によ
り一旦一体型プリフオームを形成しこれを切削等
の手段を用いて所望形状に加工する方法がとられ
ているが、プリフオーム組織が脆弱であることか
ら細部加工には著しい手数を有する問題点があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の問題点を解消し極めて効率的に
複雑形状の複合材用ウイスカープリフオームを成
形する方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は所定形状の多孔状雌型を収納した過
槽にウイスカー分散液を流入し過操作をおこな
い、ついで過槽からウイスカーが完全に充填さ
れた前記多孔状雌型を回収して湿潤ウイスカー成
形体を乾燥することを構成的特徴とする。

本発明の対象となるウイスカーはSiC、Si₃N₄
あるいは黒鉛などの非金属系単結晶で直径0.1〜
5.0μｍ、長さ10〜500μｍのアスペクトル性状物を
出発原料とする。生成ウイスカーは水または、ア
ルコール、アセトンもしくはエーテルなどの有機
溶媒中に投入し、ミキサーあるいは渦巻流撹拌の
ような撹拌装置を用いてウイスカーが均一に分散
するまで撹拌する。ウイスカーに凝集塊が混入し
ているときは、これを予め適宜な手段によつて解
きほぐしておくことが分散性を高めるために有効
である。

このようにして作成したウイスカー分散液は必
要に応じ篩目を通過させて分散不良成分を除去し
たのち、第１図に例示したような過装置を用い
て過する。

過槽１は液流出穴２を穿設した底盤部３と
その上面に紙、布、セラミツク質材などの
フイルター４を展着して構成され、上部にはオリ
フイス５を有する蓋部６が履設されている。８は
多孔状雌型で過槽１の底部に収容されている。
この多孔状雌型８は鉄・銅などの金属あるいはエ
ポキシ樹脂、フエノール樹脂、ポリエチレンなど
の合成樹脂からなる非変形性のメツシユまたは開
孔板によつて構成され、プレス、射出成形等の手
段を用い、第２図に例示したような所望の複雑形
状に成形される。構造的には、外面に直径500μ
ｍ以上の孔が面積比10〜90％の範囲で均質に分布
するとともに、例えば第２図のように上型８と下
型９が分割面１０を介して開口する分割開口機構
に設計しておくことが望ましい。過操作はウイ
スカー分散液１１を過槽１に流入したのちオリ
フイス５をコンプレツサーまたはガスボンベ等に
接続し、空気あるいは窒素などのガス体を上部密
閉空間Ｓに圧入することによつておこなわれる。
ガス体の圧入により過は急速に進行し、分散媒
である水または有機溶媒は液流通穴６を通して
極めて短時間に液として分別される。この過程
でウイスカーは多孔を介してあらゆる方向から雌
型内に侵入するが過操作は雌型にウイスカーが
完全に充填されるまで継続する。過完了時にお
いては、雌型７が過槽１内のウイスカー残留ケ
ーキに埋設する状態を呈する。ついで過槽１か
ら多孔状雌型７を回収し周囲に付着するウイスカ
ーを除去したのち、湿潤ウイスカー成形体を雌型
のままもしくは雌型から取り出して乾燥する。雌
型のまま乾燥する場合には、乾燥処理後に成形プ
リフオームとして離型する。このようにして成形
されるウイスカープリフオーム１２（第３図）は
雌型形状と同一の形状を有しており、乾燥による
寸法収縮はほとんど認められない。

〔実施例〕

密度3.18ｇ／cm³、直径0.5〜1.5μｍ、長さ50〜
100μｍのβ−SiCウイスカーを10倍容量の純水と
共に渦流型撹拌槽に入れ回転撹拌して均質に分散
させた。

ロツカーアームの木型に目開き１mmの亜鉛引鉄
製金網を当接して２分割開口構造の多孔状雌型を
作成し、離型性を良好にするため、全面をアクリ
ル樹脂で被覆処理した。第１図構造の過装置を
用い、過槽に前記の多孔状雌型をセツトし、ウ
イスカー分散水を流入した。上記密閉空間に空気
を圧入し空気圧５Kg／cm²に保持しながら過し
た。この過操作をSiCウイスカーが雌型内に充
填されるまでおこなつたのち、過槽から雌型を
取り出し内部の湿潤ウイスカー成形体を離型し
た。離型は極めて円滑におこなわれ細部の損傷は
生じなかつた。

湿潤ウイスカー成形体を120℃恒温槽中で乾燥
した。このようにして得られたSiCウイスカープ
リフオームは、原形木型と細部にわたつて同一の
形状を有しており、均質の組織性状を呈するもの
であつた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来技術によつては成形が困
難であつた複雑形状の複合材用ウイスカープリフ
オームが迅速かつ再現性よく成形することが可能
となる。

そのうえ、過槽内に同種または多種類の多孔
状雌型を収容しておくことにより同時に複数多形
のウイスカープリフオームを成形できるから量産
的効果も大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる過装置を例示し
た縦断面図、第２図は多孔状雌型を例示した斜視
図。そして第３図は第２図の多孔状雌型により成
形されたウイスカープリフオームの斜視図であ
る。 １……過槽、２……液流通穴、３……底盤
部、４……フイルター、５……オリフイス、６…
…蓋部、７……多孔状雌型、Ｓ……上部密閉空
間、８……上型、９……下型、１０……分割面、
１１……ウイスカー分散液、１２……ウイスカー
プリフオーム。

【特許請求の範囲】

１ ウイスカーを水に分散させたのち疎水性有機
溶媒および乳化剤を加えて急激撹拌することによ
りエマルジヨン化し、該エマルジヨンを過して
形成した湿潤ウイスカーケーキをそのままもしく
は所望の密度に圧縮後に乾燥処理することを特徴
とする複合材用ウイスカープリフオームの製造方
法。 ２ 疎水性有機溶媒が、トルエン、キシレン、ベ
ンゼン、ケロシンまたは軽油から選択され、ウイ
スカー分散水に対して３〜10重量％の範囲で添加
する特許請求の範囲第１項記載の複合材用ウイス
カープリフオームの製造方法。