JPS61146800A - 複合材用ウイスカ−プリフオ−ムの製造方法 - 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〕 本発明は、金属、合金または各種プラスチックなどのマ
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
を製造する際に、その繊維質骨格として用いるウィスカ
ープリフォームの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

強化材にウィスカーを用いてＦＲＰあるいはＦＲＭを製
造するための有効な複合化手段として、予め形成された
ウィスカーの集合プリフォームに液状のマトリックスを
圧入して固化する方法が知られている。この方法によっ
て得られる複合材の特性は繊維質骨格となるウィスカー
プリフォームの性状に大きく依存し、とくにその密度な
らびに組織構造が複合性能を決定づける重要な因子とな
る。

出願人は先に複合材用ウィスカープリフォームの形成法
として、ウィ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濾過して残留する湿潤
ウィスカーケーキをそのままあるいは所定の密度に圧縮
したのち乾燥処理する方法を開発した（特開昭５９−１
２１１９６゜特願昭５９−１２０４９）。　これら先願
技術においては、濾過条件の選定と圧縮度合により密度
調整が比較的容易にできる上に得られるウィスカープリ
フォームはウィスカー単味の集合体でありながら均質な
一体組織構造を呈する利点はあるが、低密度組織を形成
することに困難性があり、このためプリフォームの密度
をウィスカ一体積率（以下ｒＶ　ｆｊという。）として
１０５未満の所望値に調整することが容易でない問題点
があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は先願技術に改良を加えることによって上述の問
題点を解消し、Ｖｆｌ　０％未満の低密度組織か容易に
形成できるうえにハニカム状の均質多孔構造を備えるウ
ィスカープリフォームが得られる製造方法を提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による複合材用ウィスカープリフォームの製造手
段は、ウィ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攪拌することによりエマルジ
ョン化し、該エマルジョンを１濾過して形成した湿潤ウ
ィ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。

本発明の対象となるウィスカーは、ＳｉＣ。

５ｉｓＮａあるいは黒鉛などの非酸化物系で、直径０．
１〜２，０μ肩、アスペクト比３０〜２００の針状単結
晶からなるものが用いられる。

これら原料ウィスカーは、まず水中に投入しミキサー、
渦流型拌槽のような混合装置を用いて均一に分散するま
で攪拌する。ウィ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っ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。

ついで、ウィスカー分散水に疎水性有機溶媒を乳化剤と
共に添加し、急激に攪拌してエマルジョンを形成する。

用いる疎水性有機溶媒としては、トルエン、ベンゼン、
ケロシンあるいは軽油など、できるだけ水に近似する比
重のものを選択する必要がある。また、疎水性有機溶媒
の添加量はウィスカー分散水に対して３〜ＩＯ重量％で
あることが望ましく、この範囲を外れる場合にはエマル
ジョンを構成する有機溶媒粒子が微小あるいは粗大イビ
してプリフォームに均質ハニカム状の多孔組織を付与す
る機能が十分に発揮されない。乳化剤には、通常の石鹸
、洗剤、高級アルコールの硫酸エステル等が用いられる
。

このようにして作成されたエマルジョンは、親和性のよ
い水中に介在するウィスカ一群が無数に浮遊する球形の
疎水性有機溶媒コロイド粒子の外面を包被する特異な状
態を呈する。

エマルジョンは、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、ｒ過装置に流入する。１ｐ過装置
には所望形状寸法の容器に濾紙、炉布、セラミック質炉
材などのフィルターを介設した構造のものを用い、常圧
、加圧、減圧等の条件下に濾過する。

濾過成形された湿潤ウィスカーケーキは、そのままもし
くは圧縮して所定のＶｆに調整したのち乾燥処理してウ
ィスカープリフォームを得る。

〔作　用〕

エマルジョン中に浮遊する疎水性有機溶媒の細かな球形
粒子は、ｌ濾過操作を通じてウィスカー残炎の内部にそ
のままの空孔を残しながらが液として系外に流出する。

この作用により、全体としてハニカム状の均質多孔構造
を備える低密度組織が形成される。

〔実施例〕

密度３　、１８９／ｃ１１１３、直径０．５〜１．５μ
ｍ　、長さ５０〜ｌｏＯμａ＋のβ−５ｉＣウイスカー
ノ２゜？を１８８１１２の純水と共に渦流型攪拌槽に入
れ、回転速度１０００　ｒｐｍで５分間攪拌してウィス
カーを十分に分散させた。ついで、分散水に対し５．６
重量％に相当するトルエン＊２ｘＱと乳化剤（市販洗剤
、商標“ママレモン”）数滴を槽内に添加し、回転速度
を１７０　Ｏｒｐｍに上昇させて５分間急激攪拌してエ
マルジョン化した。

エマルジョンを円筒状ｌ濾過装置に流入し、空気圧１　
、０　Ｋｇ７ｃｍ’の加圧下に１濾過した。１濾過成形
された湿潤ウィスカーケーキを１２時間風乾したのち、
１５０°Ｃの乾燥話中で２４時間に亙って乾燥処理した
。

同様にして、分散水に対するトルエンの添加量を３．６
重量％（７，７１１２）および９４重量％（２０１ｔＱ
）に変えてＳｉＣウィスカープリフォームを製造した。

また、比較のためにウィスカー分散水を直接濾過したほ
かは同一の条件によりプリフォームを形成した。

これらの各ＳｉＣウィスカープリフォームのＶｆ（％）
を測定し下表に示した。

本発明方法によれば、比較例（従来技術）に比べｖｒを
約１７２に低減することができ、そのうえトルエンの添
加量を変えることにより低密度水準での■ｆｕ整が容易
となる。また、本発明のウィスカープリフォームの内部
を拡大観察したところ、球形の気孔が全体に均質分布す
るハニカム状の多孔組織構造を呈しており、従来の比較
的無形態な組織構造に比べて非破壊変形性の向上も認め
られた。

なお、ウィスカー原料に５１３Ｎ４または黒鉛ウィスカ
ーを用い、疎水性有機溶媒としてベンゼン。

キシレン、ケロシン、軽油を使用した場合にも同様の結
果を得た。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法を適用すれば、従来技術ては形成困難
とされていたＶｆｌ　０５未満の低密度ウィスカープリ
フォームが容易に得られるから、ＦＲＰおよびＦＲＭと
しての目的用途範囲が一層拡大する実用的利益がもたら
される。そのうえ、組織構造が強度的に優れたハニカム
状の均質多孔性状を有するから複合化後も常に高位の品
質性能が保証される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウィ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攪拌することによりエマルジョ
   ン化し、該エマルジョンをろ過して形成した湿潤ウィス
   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
   ォームの製造方法。 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、ウィ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
   ープリフォームの製造方法。