JPH0428772B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は強化用筒状繊維成形体の成形方法、特
に、強化用繊維を含む成形材料の水溶液を収容す
るタンク内に通気性筒状成形型を立設し、成形型
内に吸引作用を施すことによりその形成型の外周
面に前記成形材料を付着させて強化用筒状繊維成
形体を成形する方法の改良に関する。

(2) 従来の技術 従来、前記繊維成形体の成形方法としては、特
開昭61−126357号公報に開示される手法が知られ
ている。

(3) 発明が解決しようとする問題点 この種成形方法においては、繊維成形体の重
量、したがつて成形型外周面の付着繊維量を、成
形型に施す吸引作用時間により管理しているた
め、その管理方式が間接的となつて厳密な管理を
行うことができず、その結果、量産に当り各繊維
成形体の重量のばらつきが大きくなるという問題
がある。

本発明は前記に鑑み、成形型における付着繊維
量を直接的に管理して、量産に当り重量のばらつ
きの少ない繊維成形体を得ることのできる前記成
形方法を提供することを目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明は、強化用繊維を含む成形材料の水溶液
を収容するタンク内に通気性筒状成形型を立設
し、該成形型内に吸引作用を施すことにより該成
形型の外周面に前記成形材料を付着させて強化用
筒状繊維成形体を成形するに当り、前記成形材料
の水溶液中における強化用繊維の濃度を一定に保
持すると共に該強化用繊維を均一に分散させ、前
記成形型を通じて吸引される濾過水量を測定し
て、該濾過水量より前記成形型外周面における付
着繊維量を求めることを特徴とする。

(2) 作用 前記のように成形材料中の強化用繊維の濃度を
一定にし、まだ強化用繊維を均一に分散させた状
態において、成形型内に吸引作用を施すと、その
成形型を通過する濾液に応じた量の強化用繊維が
成形型外周面に付着する。したがつて濾過水量を
測定することによつて付着繊維量を直接的に管理
して、量産に当り各繊維成形体の重量をばらつき
を少なくすることができる。

(3) 実施例 第１図は、後述する成形工程、乾燥工程、焼成
工程等を経て得られた強化用筒状繊維成形体１を
示し、その繊維成形体１は、強化用繊維としての
炭素繊維およびアルミナ繊維の混合短繊維を、無
機バインダとしてのシリカゾル、アルミナゾル、
またはそれらの混合ゾルにより部分的に結合した
もので、マトリツクスが浸入し得る無数の空〓を
有する。

この繊維成形体１は、例えばアルミニウム合金
製シリンダブロツクの鋳造時においてアルミニウ
ム合金マトリツスクと複合して繊維強化複合シリ
ンダスリーブを得るために用いられる。この場
合、炭素繊維は主としてその潤滑能によりシリン
ダスリーブ内周面の摺動特性向上に、またアルミ
ナ繊維は主としてシリンダボア回りの強度向上に
それぞれ寄与する。

前記繊維成形体１は第２図に示す製造工程を経
て得られる。

第２図ａにおいて、成形型２はシエル砂（粒度
AFS35）を用いて通気性を有する円筒状に形成
されたもので、330〜480℃に加熱されると完全に
崩壊するという物性を有する。

先ず、成形型２の外周面全体を、通気性を有
し、且つ成形型２の崩壊温度では完全に焼失する
薄膜体、例えば、６−ナイロンよりなる厚さ0.10
mmでメリヤス編みの伸縮性薄布Ｆにより覆う。

第２図ｂに示すように、成形型２の両端開口部
にそれぞれホルダ３₁，３₂を接着、ボルト締め等
により取付けてそれら開口部を密封する。

第２図ｃに締すように、炭素繊維およびアルミ
ナ繊維の混合短繊維、アルミナゾル等を含む成形
材料の水溶液Ｌを収容した、成形装置４の円筒状
タンク５内に成形型２を立設し、その形成型２内
にホルダ３₂の開口部７を通じて吸引作用を施し、
成形材料を薄布Ｆを介して成形型２の外周面に所
定の厚さに付着させ、繊維成形体１を形成する。

第２図ｄに示すように、成形型２をラバープレ
スの耐圧容器８内に設置し、空圧源９より加圧空
気を耐圧容器８内に供給してラバー１０を介し繊
維形成体１を成形型２の外周面に10Kg／cm²の圧力
を以て押圧し、これにより繊維成形体１の形状を
整え、同時に繊維体積率を決定する。

この場合、成形型２が前記押圧力により僅かに
縮径するが、その縮径動作には薄布Ｆがその収縮
作用により追随するので、薄布Ｆに皺が発生する
ことがなく、したがつて皺の転写による繊維成形
体１内周面の粗面化を防止することができる。前
記押圧力が解除された後は、成形型２が元の状態
に復元するが、このときは薄布Ｆが伸張するので
何等支障を来たすことはない。

第２図ｅに示すように、成形型２より両ホルダ
３₁，３₂を取外す。

第２図ｆに示すように、成形型２を空気雰囲気
に保たれた乾燥炉１１内に設置し、繊維成形体１
に炉内温度120℃にて60分間の乾燥処理を施して
水分を蒸発除去する。この加熱乾燥処理中に薄布
Ｆが焼却を開始する。また成形型２が膨脹する
が、その膨脹量は薄布Ｆの一部焼失により生じた
空〓および残りの薄布Ｆの緩衝作用によつて吸収
されるので、繊維成形体１に、成形型２の膨脹に
起因したクラツクが発生することがない。

第２図ｇに示すように、成形型２を、空気雰囲
気に保たれた焼成炉１２に設置し、成形型２に炉
内温度450℃にて30分間の崩壊処理を施し、その
昇温過程で薄布Ｆを完全に焼失させる。この崩壊
処理により成形型２は100％崩壊する。

前記成形型２は、その崩壊に先立つて膨脹する
が、その膨脹量は薄布の焼失に伴つて生じた空〓
ｇにより吸収され、したがつて前記同様に繊維成
形体１にクラツクが発生することがない。

また繊維性形体１は薄布Ｆを介して成形型２に
接しているので、成形型２の崩壊後その構成材料
であるシエル砂が繊維成形体１に付着して残留す
るこがなく、したがつて繊維成形体１内周面が平
滑となる。

第２図ｈに示すように、今度は繊維成形体１の
みをアルゴン雰囲気に保つた焼成炉１２内に設置
し、その繊維成形体１に炉内温度800℃にて30分
間の焼成処理を施して、アルミナゾルにより混合
短繊維を部分的に結合する。この場合、焼成処理
をアルゴン雰囲気中で行うので、炭素繊維の酸化
が回避され、その減量が防止される。なお、アル
ゴンに代えて他の不活性ガスを用いてもよい。

次に、第３〜第６図により成形装置４について
詳述する。

第３図は成形装置４の全体を示し、タンク５は
基台１３上に回転可能に支持されており、そのタ
ンク５底部より下方に延出する中空棒体１４の下
端部に、可撓性接続管１５を介して吸引タンク１
６が接続される。吸引タンク１６は濾過水量を測
定するロードセル１７上に配設される。吸引タン
ク１６の上部は真空タンク１８および真空ポンプ
１９を備えた吸引系の配管２０に接続され、また
下部は水ポンプ２１および貯水槽２２を備えた排
水系の配管２３に接続される。

前記中空棒体１４の下端部は、基台１３に吊設
されたロツドレスシリンダ２４のピストンに連結
され、これにより中空棒体１４を昇降させること
ができる。

第４〜第６図において、成形材料の水溶液Ｌを
収容するタンク５は、上面を開口されると共に底
部外面に中空軸部２５を有し、その中空軸部２５
は複数の軸受２６を介して基台１３に形成された
孔部２７に支持される。通空棒体１４は成形型２
をタンク５内に立設すべく、上端に取付フランジ
２８を備えており、中空軸部２５に複数のシール
部材２９を介して昇降可能に挿通される。

中空軸部２５にプーリ３０₁が嵌着され、その
プーリ３０₁と、基台１３に支持されたモータ３
１（第３図）のプーリ３０₂との間に伝動ベルト
３２が張設される。成形型２は、その一方のホル
ダ３₂の開口部７を中空棒体１４の通孔１４ａに
合致させて取付フランジ２８上に着脱自在に立設
され、したがつて成形型２はタンク５内に不動に
配設されると共にタンク５は成形型２の軸線回り
に回転可能に構成される。

成形型２の外周において、その成形型２の軸線
方向および放射方向に延びる複数の整流板３３が
円周方向に等間隔で配設される。各整流板３３の
上端は環状取付板３４を介してタンク５を覆うカ
バー３５の環状天井面に固着され、また各下端は
タンク５の底部近傍に配置される。カバー３５は
基台１３上面に複数のボルト４０より固定されて
おり、したがつて各整流板３３は形成型２の外周
に不動に配設される。

タンク５の内周面に、複数の第１撹拌板３６₁
が取付けられ、それら第１撹拌板３６₁はタンク
５の内周面母線方向に等間隔で並ぶと共に内周面
円周方向にも等間隔で並ぶように配設される。タ
ンク５は第５図において、矢印で示すように、時
計方向に回転するもので、各第１撹拌板３６₁は、
その下縁がタンク回転方向前側に、また上縁がタ
ンク回転方向後側にそれぞれ位置するように傾斜
している。

各整流板３３に、各第１各般板３６₁と傾斜関
係を反対にした複数の第２撹拌板３６₂が、各第
１撹拌板３６₁の回転軌跡と重合するように取付
けられる。即ち、各整流板３３について、最上位
および中間位の第２撹拌板３６₂は、タンク回転
中最上位および中間位ならびに中間位および最下
位の第１撹拌板３６₁の間にそれぞれ位置するよ
うになつており、また最下位の第２撹拌板３６₂
はタンク５の底部近傍に在つて最下位の第１撹拌
板３６₁の下方に位置するようになつている。

繊維成形体１の成形作業に当つては、タンク５
を第５図時計方向に回転させ、また真空ポンプ１
９および水ポンプ２１を作動して成形型２内に吸
引作用を施す。

これによりタンク５の内周面近傍では各第１お
よび第２各般板３６₁，３６₂の傾斜に起因して成
長材料が掻揚げられるように撹拌され、この撹拌
作用により成形材料の流れが乱流状態となるので
成形材料がタンク５底部に澱むのを防止してその
撹拌を十分に行い、特に混合短繊維を均一に分散
させることができる。

成形材料の流れが各整流板３３に衝突すると、
その流れは流速を弱められ、また成形型２内に吸
引作用が施されていることもあつて、第５図矢印
で示すように成形型２の外周面に向かう層流状態
となる。これにより成形型２に体する成形材料の
付着性が良好となり、また付着した成形材料が、
その流れによつて取去されることも殆んどない。

前記成形作業において、成形材料中の混合短繊
維の濃度を一定に保持し、また混合繊維を均一に
分散させた状態において成形型２内に吸引作用を
施すと、その成形型２を通過する瀘液に応じた量
の混合短繊維が成形型２の外周面に付着する。し
たがつて濾過水量をロードセル１７により測定す
ることによつて付着繊維量を直接的に管理して、
量算に当り各繊維成形体１の重量のばらつきを少
なくすることができる。

成形作業後においては、カバー３５を外し、ロ
ツドレスシリンダ２４により成形型２をタンク５
よりも上昇させ、次いで成形型２を中空棒体１４
より外すものである。

次に繊維成形体１の実例について説明する。

(a) 成形材料の水溶液Ｌの調製 強化用繊維として平均直径６〜8μｍ、平均
長さ0.8mmの炭素繊維0.005〜0.1重量％および平
均直径３〜4μｍ、平均長さ100〜200μｍのアル
ミナ繊維0.22〜0.8重量％と、無機バインダと
してのシリカゾルまたはアルミナゾル４〜６重
量％と、消泡剤および界面活性剤を合せて0.2
重量％と、水93.4〜95.4重量％（32）とを混
合する。このようにして得られた成形材料のタ
ンク５内における、計算上の繊維濃度は5.6
ｇ／Kgである。

(b) 成形型２の寸法 上部外径78mm、下部外径74mm、厚さ５mmであ
る。

前記成形材料の水溶液Ｌおよび成形型２を用
い、タンク回転数40rpm、真空度−63cmHgの
条件の下に前記装置４により56ｇの重量を有す
る繊維成形体１を得ることを目標として成形作
業を行う。

成形型２外周面における付着繊維量と成形型
２を通過した濾過の量、したがつて濾過水量と
の関係より、前記のように56ｇの重量を有する
繊維成形体１を成形するためには濾過水量を
6800ｇに設定することが必要である。

この場合、タンク５から吸引タンク１６まで
に存在する水量は3200ｇであるからロードセル
１７により10000ｇ（6800ｇ＋3200ｇ）の瀘液
を測定すればよいことになる。

第７図は前記に基づいて100個の繊維成形体１
を成形し、それら繊維成形体１の重量を求めた場
合のヒストグラムを示す。

第７図から明らかなように、本発明によれば56
±２ｇといつた重量のばらつきの少ない繊維成形
体１を得ることできる。

比較のため、前記成形装置４を用いて吸引作用
時間を２分間に測定して同様に100個の繊維成形
体を成形し、それらの重量を求めたところ56±
3.5ｇといつたように重量のばらつきの大きいこ
とが判明している。

Ｃ 発明の効果 本発明によれば、成形材料中の強化用繊維の濃
度を一定にし、また強化用繊維を均一に分散させ
た状態において成形型内に吸引作用を施すので、
その成形型を通過する瀘液に応じた量の強化用繊
維を成形体外周面に付着させることができ、これ
により濾過水量を測定することによつて成形型外
周面における付着繊維量を直接的に管理して、量
産に当り各繊維成形体の重量のばらつきを少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維成形体の斜視図、第２図は繊維成
形体の製造工程図、第３図は成形装置の一実施例
の正面図、第４図は成形装置の要部の縦断面図、
第５図は第４図−線断面図、第６図は第１お
よび第２撹拌板ならびに整流板の関係を示す斜視
図、第７図は繊維成形体の重量と個数の関係を示
すヒストグラムである。 Ｌ……成形材料の水溶液、１……繊維成形体、
２……成形型、５……タンク、６……吸引タン
ク、１７……ロードセル、１８……真空タンク、
１９……真空ポンプ、２１……水ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 強化用繊維を含む成形材料の水溶液を収容す
   るタンク内に通気性筒状成形型を立設し、該成形
   型内に吸引作用を施すことにより該成形型の外周
   面に前記成形材料を付着させて強化用筒状繊維成
   形体を成形するに当り、前記成形材料の水溶液中
   における強化用繊維の濃度を一定に保持すると共
   に該強化用繊維を均一に分散させ、前記成形型を
   通じて吸引される濾過水量を測定して、該濾過水
   量より前記成形型外周面における付着繊維量を求
   めることを特徴とする強化用筒状繊維成形体の成
   形方法。