JPH01192858A - 繊維予備成形体の製造方法 - Google Patents
繊維予備成形体の製造方法Info
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- JPH01192858A JPH01192858A JP63010422A JP1042288A JPH01192858A JP H01192858 A JPH01192858 A JP H01192858A JP 63010422 A JP63010422 A JP 63010422A JP 1042288 A JP1042288 A JP 1042288A JP H01192858 A JPH01192858 A JP H01192858A
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- resin
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は鋳造法により繊維強化金属材料を得るための繊
維予備成形体の製造方法に関するものである。
維予備成形体の製造方法に関するものである。
（従来の技術）
加圧鋳造法等のいわゆる溶浸法による繊維強化金属材料
（Ｆ、Ｒ，Ｍ ）の製造方法は生産性の高い方法として
注目されている。かかる方法においては従来より繊維を
所望の位置及び形状に保持するために無機系あるいは有
機系の結合剤（バインダー）を用いて繊維予備成形体を
製造し、溶浸法によるＦ、Ｒ，Ｍの製造に供している。
（Ｆ、Ｒ，Ｍ ）の製造方法は生産性の高い方法として
注目されている。かかる方法においては従来より繊維を
所望の位置及び形状に保持するために無機系あるいは有
機系の結合剤（バインダー）を用いて繊維予備成形体を
製造し、溶浸法によるＦ、Ｒ，Ｍの製造に供している。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながらこれら結合剤はＦ、Ｒ，Ｍ製造時における
繊維と金属の結合をさまたげ、あるいは脆弱部分を形成
し、その結果界面（繊維軸横方向）強度を低下させる。
繊維と金属の結合をさまたげ、あるいは脆弱部分を形成
し、その結果界面（繊維軸横方向）強度を低下させる。
特に炭素繊維は強度異方性が強く、かつ溶融金属とのぬ
れ性が悪いため、必要に応じ、酸化処理、Ｃ，Ｖ、Ｄ
（化学気相蒸着）処理等の表面処理を施し界面強度を付
与するが、結合剤はこれらの表面処理効果を減少させる
。又異方性の高い炭素繊維強化金属材料（Ｃ，Ｆ、Ｒ，
Ｍ ）では界面強度が破壊のクライテリオン（基準）に
なりやすく、弱い界面強度を有する場合、その用途は大
巾に制限される。
れ性が悪いため、必要に応じ、酸化処理、Ｃ，Ｖ、Ｄ
（化学気相蒸着）処理等の表面処理を施し界面強度を付
与するが、結合剤はこれらの表面処理効果を減少させる
。又異方性の高い炭素繊維強化金属材料（Ｃ，Ｆ、Ｒ，
Ｍ ）では界面強度が破壊のクライテリオン（基準）に
なりやすく、弱い界面強度を有する場合、その用途は大
巾に制限される。
すなわち、加圧鋳造法等によるＣ、Ｆ、Ｒ，Ｍの製造時
加圧された溶融金属と接触しても形状を保つ保形性の高
さとこれによって製造されたＣ９Ｆ、Ｒ，Ｍにおける繊
維−金属界面強度の高さの両者を満足させる繊維予備成
形体の製造方法は見出されていない。
加圧された溶融金属と接触しても形状を保つ保形性の高
さとこれによって製造されたＣ９Ｆ、Ｒ，Ｍにおける繊
維−金属界面強度の高さの両者を満足させる繊維予備成
形体の製造方法は見出されていない。
本発明者らは、この問題を解決するため結合剤の効果に
ついて詳細に検討した。その結果、無機系バインダーは
簡便な手法であるが、保形強度が弱く特に高繊維体積率
、具体的には３０％以上の予備成形体の保形は困難であ
り、一方、有機系結合剤は主に樹脂系で高繊維体積率に
対しても有効なものが多いが、保形強度は樹脂含浸した
予備成形体の乾燥、焼成後の残留炭化物量と比例、すな
わち残留量の多い程保形強度が高い、ことを見出した。
ついて詳細に検討した。その結果、無機系バインダーは
簡便な手法であるが、保形強度が弱く特に高繊維体積率
、具体的には３０％以上の予備成形体の保形は困難であ
り、一方、有機系結合剤は主に樹脂系で高繊維体積率に
対しても有効なものが多いが、保形強度は樹脂含浸した
予備成形体の乾燥、焼成後の残留炭化物量と比例、すな
わち残留量の多い程保形強度が高い、ことを見出した。
一方残留炭化物量の多さは前述のようにＦ、Ｒ，Ｍにお
ける繊維−金属界面強度を低下させる因子となっている
。
ける繊維−金属界面強度を低下させる因子となっている
。
（問題点を解決するための手段）
そこでさらに本発明者らは焼成後の残留炭化物量の少な
い予備成形体においてその保形強度を高める手法につい
て鋭意検討した結果、樹脂に炭素粉末を添加しこれを焼
成時に残留炭化物と良好に結合させることにより保形力
が向上すること、また予備成形体の製造において繊維間
に均一に樹脂及び炭素粉末を配置することが必要で、そ
のためには、樹脂を溶媒に溶かした溶液を用いることが
良いことを見出し、本発明に到達した。
い予備成形体においてその保形強度を高める手法につい
て鋭意検討した結果、樹脂に炭素粉末を添加しこれを焼
成時に残留炭化物と良好に結合させることにより保形力
が向上すること、また予備成形体の製造において繊維間
に均一に樹脂及び炭素粉末を配置することが必要で、そ
のためには、樹脂を溶媒に溶かした溶液を用いることが
良いことを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、鋳造法によるＣ、Ｆ、Ｒ，Ｍの製造
において繊維保形性の高い、および製造されたＣ、Ｆ、
Ｒ，Ｍの界面強度が高いことを目的とした炭素繊維予備
成形体を製造する際に、結合剤として溶媒、これに可溶
な樹脂成分、および炭素粉末からなる混合物を用い、こ
れをその後乾燥焼成することを特徴とする。
において繊維保形性の高い、および製造されたＣ、Ｆ、
Ｒ，Ｍの界面強度が高いことを目的とした炭素繊維予備
成形体を製造する際に、結合剤として溶媒、これに可溶
な樹脂成分、および炭素粉末からなる混合物を用い、こ
れをその後乾燥焼成することを特徴とする。
以下、本発明の詳細な説明するに、まず、用いる樹脂成
分としては、量、焼成温度、圧力等の調整によって焼成
後の残留炭化物が制御出来かつ炭素粉末の添加により保
形性が付与されるものであればその種類は限定されず、
フェノール樹脂系、アクリル樹脂系が一般的であるが、
フェノール樹脂は焼成時の残留炭化率が高く炭素繊維と
の結合力も強ｌ、又凝集しにくいので少量で炭素繊維−
炭素粉末−炭素繊維の強い結合を与えるので最も適して
いる。溶媒は、アルコール類、ケトン類等、それぞれ樹
脂に適したものを選ぶ必要があり、たとえばフェノール
樹脂に対してはメチルアルコールが良い。次に炭素粉末
としては、グラファイトが最適であるが、その粒径が大
きい場合、繊維体積率の高い予備成形体を作ることは困
難となるので７μｍ以下が望捷しい。−男手さすぎる場
合凝集し、欠陥部を形成するとともに保形力も低下する
ので０、／μ以上が望ましい。樹脂との混合比は小さす
ぎると保形に寄与せず、又多すぎても凝集等により欠陥
を形成するので、その範囲は対樹脂重量比ｏ、ｉ〜２程
度望ましくはＯ，Ｓ〜ｉ３である。
分としては、量、焼成温度、圧力等の調整によって焼成
後の残留炭化物が制御出来かつ炭素粉末の添加により保
形性が付与されるものであればその種類は限定されず、
フェノール樹脂系、アクリル樹脂系が一般的であるが、
フェノール樹脂は焼成時の残留炭化率が高く炭素繊維と
の結合力も強ｌ、又凝集しにくいので少量で炭素繊維−
炭素粉末−炭素繊維の強い結合を与えるので最も適して
いる。溶媒は、アルコール類、ケトン類等、それぞれ樹
脂に適したものを選ぶ必要があり、たとえばフェノール
樹脂に対してはメチルアルコールが良い。次に炭素粉末
としては、グラファイトが最適であるが、その粒径が大
きい場合、繊維体積率の高い予備成形体を作ることは困
難となるので７μｍ以下が望捷しい。−男手さすぎる場
合凝集し、欠陥部を形成するとともに保形力も低下する
ので０、／μ以上が望ましい。樹脂との混合比は小さす
ぎると保形に寄与せず、又多すぎても凝集等により欠陥
を形成するので、その範囲は対樹脂重量比ｏ、ｉ〜２程
度望ましくはＯ，Ｓ〜ｉ３である。
本発明においては、上記結合体を用いて得られた所望の
形状の成形体を乾燥、硬化して目的とする繊維予備成形
体を得ることができる。
形状の成形体を乾燥、硬化して目的とする繊維予備成形
体を得ることができる。
（実施例）
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明は実施例によって限定されるものではない。
、本発明は実施例によって限定されるものではない。
実施例１
樹脂としてフェノールホルマリン樹脂、炭素粉末として
平均粒径０，３μｍのカーボン粉末、溶媒はメチルアル
コールを用い、各成分の混合重量比を樹脂：炭素粉末：
溶媒−０，！； ： ０，３； ：りとした。繊維はピ
ッチ系炭素繊維を用いた。
平均粒径０，３μｍのカーボン粉末、溶媒はメチルアル
コールを用い、各成分の混合重量比を樹脂：炭素粉末：
溶媒−０，！； ： ０，３； ：りとした。繊維はピ
ッチ系炭素繊維を用いた。
前記混合液に一方向に引き揃えた繊維束を浸漬し繊維間
に浸透させた後、アルミニウム製の型枠に繊維体積率１
０％になるようにセット、プレスした（図／。／ニアル
ミニウム型枠、２＝炭素繊維。）。その後、アルミニウ
ム型枠ごと空気中、１００℃、２時間の乾燥（溶媒除去
）、アルミニウム型枠より取出しての乙ＯＯ℃、７時間
（Ａｒ雰囲気）の焼成工程を行々い、繊維予備成形体を
作製した。この成形体の寸法はアルミニウム型枠にセン
トした時と同一であり、十分保形力のある製造方法であ
ることが確認された。次にこの予備成形体を乙００℃に
予熱後金型 にセットし、溶湯温度ｇｏｏ℃、溶湯圧力
ｇ Ａ ０１６／（、ｊの加圧鋳造にてＣ，Ｆ、Ｒ，Ｍ
を作製した。尚使用した溶湯は米国アルミニウム協会の
ＡＡ規格によるＡ３ｊ乙組成のアルミニウム合金である
。得られた一方向Ｃ，Ｆ、Ｒ，Ｍより繊維軸配列方向と
７０°方向を長手方向とする試験片を切出し図１に示す
界面強度測定用引張試験片Ｎ−ψにて強度測定を行なっ
た（図２において、３ばＣ，Ｆ、Ｒ，Ｍ 、 ≠はタ
ブを示す）。
に浸透させた後、アルミニウム製の型枠に繊維体積率１
０％になるようにセット、プレスした（図／。／ニアル
ミニウム型枠、２＝炭素繊維。）。その後、アルミニウ
ム型枠ごと空気中、１００℃、２時間の乾燥（溶媒除去
）、アルミニウム型枠より取出しての乙ＯＯ℃、７時間
（Ａｒ雰囲気）の焼成工程を行々い、繊維予備成形体を
作製した。この成形体の寸法はアルミニウム型枠にセン
トした時と同一であり、十分保形力のある製造方法であ
ることが確認された。次にこの予備成形体を乙００℃に
予熱後金型 にセットし、溶湯温度ｇｏｏ℃、溶湯圧力
ｇ Ａ ０１６／（、ｊの加圧鋳造にてＣ，Ｆ、Ｒ，Ｍ
を作製した。尚使用した溶湯は米国アルミニウム協会の
ＡＡ規格によるＡ３ｊ乙組成のアルミニウム合金である
。得られた一方向Ｃ，Ｆ、Ｒ，Ｍより繊維軸配列方向と
７０°方向を長手方向とする試験片を切出し図１に示す
界面強度測定用引張試験片Ｎ−ψにて強度測定を行なっ
た（図２において、３ばＣ，Ｆ、Ｒ，Ｍ 、 ≠はタ
ブを示す）。
値は最高Ｚ、りｋｇ ７ｍ７１！、平均５４ｋｇ／ｍｉ
を示した。
を示した。
比較例／
樹脂としてアクリル樹脂系浴液（東洋インキ■製）、溶
媒はアセトン、硬化剤（ポリインシアネート）、粉末と
して３２ｊメツシユ以下のアルミニウム粉末を用い、各
成分の混合重量比樹脂：溶媒：硬化剤：粉末＝ ／ ：
／ ： ０．０≠：Ｏｏ、２とした。以下実施例と同
一の乾燥焼成工程Ｃ，Ｆ、Ｒ，Ｍ化工程を行い界面強度
を測定した断値は平均λ、Ａｋｇ／ｍｉであり、実施例
の／／、２程度の強さしか示さなかった。
媒はアセトン、硬化剤（ポリインシアネート）、粉末と
して３２ｊメツシユ以下のアルミニウム粉末を用い、各
成分の混合重量比樹脂：溶媒：硬化剤：粉末＝ ／ ：
／ ： ０．０≠：Ｏｏ、２とした。以下実施例と同
一の乾燥焼成工程Ｃ，Ｆ、Ｒ，Ｍ化工程を行い界面強度
を測定した断値は平均λ、Ａｋｇ／ｍｉであり、実施例
の／／、２程度の強さしか示さなかった。
比較例！
炭素粉末を全く配合していない実施例と同一のバインダ
ー溶液、すなわち、フェノールホルマリン樹脂とメチル
アルコールよりなりその重量配合比が樹脂：溶媒−〇、
Ｓ ：りなる溶液を用い以下実施例と同一の工程にて繊
維予備成形体を作製した。この結果アルミ型枠にセット
した時点のプレス方向寸法に対し繊維予備成形体は膨み
による変化を起し炭素粉末を添加しない場合保形性が不
十分であることを示した。
ー溶液、すなわち、フェノールホルマリン樹脂とメチル
アルコールよりなりその重量配合比が樹脂：溶媒−〇、
Ｓ ：りなる溶液を用い以下実施例と同一の工程にて繊
維予備成形体を作製した。この結果アルミ型枠にセット
した時点のプレス方向寸法に対し繊維予備成形体は膨み
による変化を起し炭素粉末を添加しない場合保形性が不
十分であることを示した。
（発明の効果）
本発明によれば、特定の結合剤を用いることにより、Ｃ
，Ｆ、Ｒ，Ｍの製造において繊維保形性が高く、製造さ
れたＣ、Ｆ、Ｒ，Ｍの炭素繊維マトリックス間の界面強
度が高い、炭素繊維予備成形体が提供される。
，Ｆ、Ｒ，Ｍの製造において繊維保形性が高く、製造さ
れたＣ、Ｆ、Ｒ，Ｍの炭素繊維マトリックス間の界面強
度が高い、炭素繊維予備成形体が提供される。
第７図は繊維予備成形体の製造のためのアルミニウム製
型枠の概略を示す。 第２図は界面強度測定用引張試験片を示す。 ／ニアルミニウム型枠 、２：炭素繊維 出願人 本田技研工業株式会社 三菱化成工業株式会社 代理人 弁理士 長谷用 − ほか１名
型枠の概略を示す。 第２図は界面強度測定用引張試験片を示す。 ／ニアルミニウム型枠 、２：炭素繊維 出願人 本田技研工業株式会社 三菱化成工業株式会社 代理人 弁理士 長谷用 − ほか１名
Claims (3)
- （１） 結合剤を用いて形成された炭素繊維成形体を乾
燥、硬化、焼成して繊維予備成形体を製造するに当り、
前記結合剤として、溶媒、これに可溶な樹脂成分および
炭素粉末の混合物を用いることを特徴とする繊維予備成
形体の製造方法。 - （２） 樹脂成分がフェノール樹脂であることを特徴と
する請求項第１項記載の製造方 法。 - （３） 炭素粉末がグラファイトであることを特徴とす
る請求項第１項又は第２項記載 の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010422A JPH01192858A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 繊維予備成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63010422A JPH01192858A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 繊維予備成形体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192858A true JPH01192858A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11749714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63010422A Pending JPH01192858A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 繊維予備成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01192858A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5195571A (en) * | 1991-02-25 | 1993-03-23 | General Motors Corporation | Method of die cast molding metal to fiber reinforced fiber plastic |
| US5385421A (en) * | 1991-02-25 | 1995-01-31 | General Motors Corporation | Fail-safe composite-cast metal structure |
-
1988
- 1988-01-20 JP JP63010422A patent/JPH01192858A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5195571A (en) * | 1991-02-25 | 1993-03-23 | General Motors Corporation | Method of die cast molding metal to fiber reinforced fiber plastic |
| US5385421A (en) * | 1991-02-25 | 1995-01-31 | General Motors Corporation | Fail-safe composite-cast metal structure |
| US5392840A (en) * | 1991-02-25 | 1995-02-28 | General Motors Corporation | Method of casting fail-safe composite metal structure |
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