JPH03193833A - ウイスカープリフォームの濾過成形装置 - 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、金属系、プラスチック系などのマトリックス
物質を溶浸あるいは含浸して繊維強化複合材料を製造す
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
ームの濾過成形装置に係り、詳しくは成形ウィスカーの
上面を所望の高さおよび形状に形成することができる改
良された濾過成形装置に関する。

【従来の技術〕

Ｓ　ｉ　Ｃ，Ｓ　ｔａ　Ｎａ　、Ａｌｚ　Ｏｓなどのウ
ィスカーを強化材料として繊維強化複合材を製造する方
法としては、予め形成したウィスカーの集合プリフォー
ムを所定のモールド内に設置し、これに液状のマトリッ
クス物質を圧力下に溶浸あるいは含浸する加圧鋳造法（
溶湯鍛造法）が実用的な手段とされている。この方法で
得られる複合材料は極めて強靭であるため切削加工が困
難である。したがって、ウィスカープリフォームの段階
で予め最終適用部品に沿った形状に作製しておくことが
望まれる。

通常、ウィスカープリフォームは、ウィスカー生成物を
水または有機溶媒に分散したスラリーを常圧あるいは加
圧下に濾過したのち、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の密度になるように圧縮して乾燥
処理する濾過成形法（特開昭５９−１２１１９６号公報
、同６０−１６１４００号公報）によって作製される。

上記の濾過成形法によれば、ウィスカー単味の集合体で
ありながら極めて均質な一体組織構造を備える良性状の
ウィスカープリフォームを形成することができるが、得
られるプリフォーム形状は比較的単純なものに限られ、
成形高さの調整、複雑形状の形成などができない欠点が
ある。このため、特定形状の要求に対しては、−旦濾過
成形したプリフォームを切削などにより所望の形状に加
工する方法がとられている。ところが、プリフォームは
組織が脆弱である関係で正確な加工には著しい手数と材
料ロスを要するうえ、加工時に破損を生じることも少な
くない。

本出願人はこのような事態に対応するため、所望形状の
多孔状雌型を収納した濾過槽にウィスカー分散液を流入
して濾過操作をおこない、ついで濾過槽からウィスカー
が完全に充填された前記多孔状雌型を回収して湿潤ウィ
スカー成形体を乾燥する複合材用ウィスカープリフォー
ムの成形法（特開昭６１−１４３５３３号公報）、ある
いは濾槽底部のフィルター部材を最終ＦＲＭに対応する
内面形状の多孔質体により形成した濾過成形器（実開昭
６３−１４５８５２号公報）等を既に提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記先行技術のうち特開昭６１−１４３
５３３号公報の成形法は工程が煩雑なうえに多孔状雌型
からウィスカープリフォームを離型分離する際に往々に
して材質破損を伴う難点がある。また、実開昭６３−１
４５８５２号公報記載の装置による場合には成形される
プリフォームの底部には所定形状のパターンが形成され
るが、濾槽の上面が開放空間となっているためプリフォ
ーム上面の成形高さを正確に調整し、形状を所望形態に
することができない問題点があった。

本発明は、上記した従来技術の問題点の解消を図ったも
ので、その目的とするところは特に上面の成形形態を所
望の高さあるいは形状に成形することができるウィスカ
ープリフォームの濾過形成装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明によるウィスカープ
リフォームの濾過成形装置は、上部にガス導入管を備え
る蓋部と底部にフィルター部材を展設した濾液排出機構
とを分離可能に装着した４橿において、前記濾槽のプリ
フォーム成形上面に相当する位置に小孔またはスリット
を形成しもしくはスリットが形成される状態に上面成形
部材を介設してなることを構成上の特徴とする。

〔作　用〕

ウィスカープリフォームの成形は、ウィスカーを均一分
散させたスラリーを濾槽に流入しガス導入管から空気を
圧入しながら濾過処理するプロセスでおこなわれるが、
この段階でスラリーは上面成形部材の小孔またはスリッ
トから上面成形部材とフィルター部材で仕切られた成形
区画内に噴入する。この段階のスラリー噴入は、二次的
に凝集したウィスカーのフロックを解体する作用をなす
。

濾過の進行に伴ってウィスカーは次第に成形区画に沈積
し、ケーキとして成形区画を充填したのち上面成形部材
の上部まで堆積する。

この際、上面成形部材は、形成するウィスカープリフォ
ー４を所定の高さに調整し、あるいは上面を所望の形状
に成形するために機能する。

濾過終了後の濾槽を離型分離する過程では、成形プリフ
ォームが小孔またはスリットの部位から容易に切断され
るため切断跡はほとんど残ることがない。

上記の作用が相乗して、表面性状が良好で成形区画どお
りの高さ、形状を有する高寸法精度の均質ウィスカープ
リフォームの効率的形成が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る濾過成形装置の１例を示した縦断
面図、第２図は第１図Ａ−Ａ’線に沿う横断面図で、濾
槽１は、上部にガス導入管２を備える蓋部３と底部にフ
ィルター部材４を展設した多数の濾液流通孔５を穿設し
た濾液排出機構６とから構成されており、各部位は分離
可能な状態で気密的に装着されている。濾［１の側壁部
は目的に応じて円筒、角筒などの形状のものが適用され
、複雑形状の場合には成形プリフォームの離型を容易に
するため割型構造にすることもできる。

フィルター部材４は、織布、不織布のような濾布、ステ
ンレスやナイロン製のメツシュなど濾過時の成形圧に耐
える濾材から選択されるが、可及的に平滑面を有するも
のを用いることが好ましい。

また、予め所定の形状に加工された多孔質の焼結金属や
セラミックス質の材質によりフィルター部材を構成する
ことも可能である。

濾槽１の内部には、形成するウィスカーの成形上面（成
形高さ）に相当する位置に小孔またはスリットが形成さ
れた上面成形部材７が介設され、フィルター部材４との
間の濾槽部分に成形区画８を形成する。第１図では、プ
リフォームの上面を階段状にするための上面成形部材７
として中心部に小孔９を形成した例を示しているが、第
５図および第６図の例は段差がある上面成形部材７にス
リット１０を形成した例を示している。また、スリット
が形成された状態に上面成形部材７を介設する態様とし
ては、第７図および第８図に示した例のように濾槽１の
内部に中子１１をセットし、該中子１１と上面成形部材
７の内周面１２との間にスリット１０が形成される構造
とすることができる。この例は、特に中心部分に貫通孔
を有するリング状のウィスカープリフォームを形成する
場合に有効である。

上面成形部材７に形成もしくは形成される小孔９または
スリット１０は１個もしくは複数個であってよいが、小
孔９の場合には直径が０．５〜１０１、またスリット１
０の場合にはスリット巾として０゜１〜３開の範囲内で
成形プリフォームの形状寸法に応じ適宜に設定すること
が望ましい。前記の直径またはスリット巾を下廻ると濾
過が円滑に進行しなくなり、逆にこの範囲を越えると離
型時の切断跡が大きく残って面性状が劣化する結果を招
く。

ウィスカープリフォームの成形にあたっては、Ｓ　Ｉ　
ｃ、　　Ｓ　１３　Ｎ４１　Ａ　ｊ２　ｚ　０３などの
ウィスカーを水または適宜な有機溶媒に攪拌分散させた
スラリー１３を濾槽ｌに流入して蓋部３を被せ、ガス導
入管２を通して空気を圧入する。空気圧は、０゜５〜６
　ｋｇ／ｃｍ２の範囲内で設定される。この段階でスラ
リーは小孔９（第５〜８図ではスリット１０）を介して
成形区画８内に噴太し、次第にケーキ１４として沈積す
る（第１図の状態）。

濾過が進行し、ウィスカーのケーキ１４が成形区画８を
満たし上面成形部材７の上部に一部は堆積した状態（第
３図）に至ったら濾過を完了させる。完全に濾過が終了
したら、蓋部３を外し、濾槽ｌを静かに上方に移動して
離型する（第４図の状態、第７図の場合には中子１１も
同時に外す）。

この場合、成形区画の成形プリフォームと上面成形部材
７上のウィカーケーキは小孔９　（第５〜８図の場合に
はスリット１ｏ）の部分から容易に切断される。

こうようなプロセスにより、予め設計した成形区画に沿
った寸法形状のウィスカープリフォーム１５が形成され
る。

中心部に直径１ｍｍの小孔９を形成し、下面を平面とし
た上面成形部材７をフィルター部材４がら１０ｍｍの高
さに設置した第１図構造の濾過成形装置（内径４０ｎ＋
＋ｅ）を用い、次の条件で濾過処理して円盤状のウィス
カープリフォームを形成した。

ウィスカー：ＳｉＣウィスカー スラリー：水分散液、分散濃度１００ｇ／ｌ空気圧　：
　３　ｋｇ／ｃｍ！ 成形されたＳｉＣウィスカープリフォームには小孔から
の切断跡はほとんど認められなかった。

乾燥後のウィスカープリフォームについて、直径および
高さの寸法を測定した（試料数５）、比較のために、従
来濾過成形法で形成したＳｉＣウィスカープリフォーム
を同一寸法に切削２次加工したもの（比較例）について
も寸法測定し、それらの結果を対比して表１に示した。

表１ 形状を所望設計どおりに良好な寸法精度で形成すること
ができる。

したがって、要求される複合材料に沿った形状のウィス
カープリフォームを２次加工を施すことなしに生産する
ことが可能となるから、工業的、経済的な効果は頗る大
である。

（表注）単位二ｍｍ 表１の結果から、実施例は比較例と比べ特に高さにおい
て寸法精度に優れたいることが認められる。

〔発明の効果〕

以上のとおり、上記の構造機能を備える本発明のウィス
カープリフォーム濾過成形装置によれば、特に成形プリ
フォームの上面における高さおよび

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウィスカープリフォームの濾過成
形装置を例示した縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’
線に沿う横断面図、第３図および第４図は濾過処理の段
階を示した装置の部分縦断面図である。第５図は別の実
施態様を示す部分縦断面図、第６図は第５図のＡ−Ａ’
断面図、第７図は別の実施態様を示す部分縦断面図、第
８図は第７図のＡ−Ａ’断面図である。 ■・・・濾槽　　　　　　２・・・ガス導入管３・・・
蓋部　　　　　　４・・・フィルター部材５・・・濾液
流通孔　　　６・・・濾液排出機構７・・・上面成形部
材　　８・・・成形区画９・・・小孔 １１・・・中子 １３・・・スラリー １５・・・ウィスカーブリ １０・・・スリット １２・・・内周面 １４・・・ケーキ フオーム 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上部にガス導入管を備える蓋部と底部にフィルター
   部材を展設した濾液排出機構とを分離可能に装着した濾
   槽において、前記濾槽のプリフォーム成形上面に相当す
   る位置に小孔またはスリットを形成しもしくはスリット
   が形成される状態に上面成形部材を介設してなるウイス
   カープリフォームの濾過形成装置。 ２、スリットが形成される状態に上面成形部材を介設す
   る態様が、濾槽の内部に中子をセットし、該中子と上面
   成形部材の内周面との間にスリットが形成される構造で
   ある請求項１記載のウイスカープリフォームの濾過成形
   装置。