JPS61166933A - 複合材料製造用短繊維成形体及びその製造方法 - Google Patents

複合材料製造用短繊維成形体及びその製造方法

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JPS61166933A
JPS61166933A JP657585A JP657585A JPS61166933A JP S61166933 A JPS61166933 A JP S61166933A JP 657585 A JP657585 A JP 657585A JP 657585 A JP657585 A JP 657585A JP S61166933 A JPS61166933 A JP S61166933A
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short fiber
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short
short fibers
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Kaneo Hamashima
浜島 兼男
Tadashi Donomoto
堂ノ本 忠
Atsuo Tanaka
淳夫 田中
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Toyota Motor Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、繊維強化複合材料に係り、更に詳細には繊維
強化複合材料の製造に使用される短繊維成形体及びその
製造方法に係る。
従来の技術 繊維強化複合材料、特に短繊維を強化繊維とする繊維強
化複合材料の製造方法の一つとして、短繊維の成形体を
形成し、該成形体内に溶融マトリックスを加圧浸透させ
る加圧鋳造法が従来より知られてりる。加圧鋳造法によ
る繊維強化複合材料の製造に際しては、成形体の形状及
び短繊維の配向、体積率を所定の形状及び状態に維持す
る必要があることから、個々の短繊維がバインダにて互
いに結合された実質的に剛固な短繊維成形体を形成する
ことが従来より行われている。
発明が解決しようとする問題点 しかしかかる従来の短繊維成形体に於ては、製造される
べき複合材料の特定の部分の強度、剛性などを向上させ
るべく、短繊維成形体の特定の部分の繊維体積率が高く
なるようよう短繊維成形体の繊維体積率を部分的に変化
さ才ることはできない。また製造されるべき複合材料の
形状が複雑であり、従って複雑な形状の短繊維成形体が
必要とされる場合に、短繊維成形体をその脆性破壊を伴
なうことなく所望の複雑な形状に変形させることができ
ないため、簡単な形状の短繊維成形体に対し切削等の機
械加工を施さなければならず、従って複雑な形状の短繊
維成形体を低廉に且能率よく製造することが困難である
本発明は加圧鋳造法などによる複合材料の製造に従来よ
り使用されている短繊維成形体に於ける上述の叩き問題
に鑑み、これらの問題が生じることのない短繊維成形体
及びその製造方法を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、バインダにて結合
された多数の短繊維よりなる複合材料製造用短繊維成形
体にして、特定の部分のみが自由に変形可能であること
を特徴とする複合材料製造用短繊維成形体、及び複合材
料製造用短繊維成形体の製造方法にして、特定の溶液に
溶解するバインダにて結合された多数の短繊維によりな
る成形体を形成し、前記成形体の特定の部分を前記溶液
にて処理することを特徴とする複合材料製造用短繊維成
形体の製造方法によって達成される。
発明の作用及び効果 本発明の短繊維成形体によれば、特定の部分のみが自由
に弾性変形可能であるので、該特定の部分に対し圧縮等
の加工を行うことにより特定の部分の繊維体積率を変化
させることができ、また脆性破壊を伴うことなく複雑な
形状の短繊維成形体を容易に且低廉に製造することがで
きる。
また本発明の短繊維成形体の製造方法によれば、特定の
溶液に溶解するバインダにて結合された多数の短繊維よ
りなる成形体が形成され、該成形体の特定の部分が前記
溶液にて処理されることにより、前記特定の部分のバイ
ンダが軟化若しくは除去されるので、特定の部分のみが
自由に変形可能である短繊維成形体を容易に且低廉に製
造することができる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
実施例1 バインダとしてコロイダルシリカ(商品名「スノーテッ
クス」)を使用して平均繊維長3IllI、la帷径径
2〜3μアルミナ短繊維1 (rcI株式会社製「サフ
ィル」)を吸引成形し、コロイダルシリカを乾燥させる
ことにより、シリカにて互いに結合されたアルミナ短繊
維よりなり、°長ざ75IIm1幅5011(厚さ15
1Ilの寸法を有し、繊維体積率が5%である成形体2
を形成した。次いで第1図に於てハツチングが施された
長さ25111幅25IIISの領域3にHFを滴下し
、シリカをHFにて溶解することによりこれを除去した
。しかる後成形体2を加熱することによりアルミナ短繊
維に付着していたHFを蒸発させ、これにより領域3の
みが自由に変形可能な短繊維成形体を形成した。
次いで第2図に示されている如く、互に共働して短繊維
成形体を受入れる実質的に直方体状の二つのモールドキ
ャピテイ4及び5と、これらモールドキャピテイに連通
する加圧室6とを郭定する上型7及び下型8と、加圧室
6に嵌合する加圧プランジャ9及びノックアウトプラン
ジャ10と、加圧室6に連通ずるill避11と、モー
ルドキャピテイより凝固体を取出すための複数個のノッ
クアウトビン12とを有する加圧鋳造装置13を用意し
た。尚モールドキャピテイ4及び5の上下壁面間の距離
は15m111であり、上型7及び下型8は短繊維成形
体の領域3を受ける部分に長さ2511、幅251の長
方形の央部14及び15を有しており、これらの突部の
間の距離は4msであった。
次いで短繊維成形体を300℃に予熱した後、a短繊維
成形体をその領域3が突部14及び15の間に位置する
よう離型状態にてモールドキャビティ4及び5内に配置
し、上型と下型とを型合せすることにより短繊維成形体
の領域3を突部14及び15の間にて圧縮し、その状態
にて湯道11を経て加圧室6及びモールドキャピテイ4
.5内へ湯温750℃のアルミニウム合金(JrS規格
AC8A)の溶湯を導入し、該溶湯を加圧プランジャ9
により1000k(1107の圧力にて加圧し、その加
圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。溶湯が完
全に凝固した後上型を下型より離型し、下型よりノック
アウトビン12及びノックアウトプランジャ10により
凝固体を取出し、該凝固体に対し機械加工を行って、第
3図に示されている如く長さ251!1l11幅25+
111.厚さ4I11の薄肉部16と、該薄肉部と一体
をなす厚さ151mの厚肉部17とよりなる板状のll
lN1強化複合材料18を製造した。
かくして製造された複合材料の断面を顕微鏡にて観察し
たところ、突部14及び15の間及びその周囲にて鋳造
された部分に於てもアルミナ短繊維の配向の乱れは認め
られなかった。また薄肉部16のアルミナ短繊維の体積
率は18.7%であり、厚肉部17のアルミナ短繊維の
体積率5%よりも遥かに高い値に増大していることが認
められた。
比較の目的で、HFによるシリカ溶解処理が行われなか
った点を除き上述の実施例と同一の要領にて板状の複合
材料を製造し、該複合材料の断面を顕微鏡にて観察した
ところ、薄肉部と厚肉部との間の境界部に短繊維成形体
の割れに起因してアルミナ短繊維にて複合強化されてい
ない部分が存在しており、また薄肉部のアルミナ短繊維
の配向状態が大きく乱れていることが認められた。
実施例2 バインダとしてコロイダルジルコニアを使用して上述の
実施例1に於て使用されたアルミナ短繊維と同一のアル
ミナ短繊維19を吸引成形し、コロイダルジルコニアを
乾燥させることにより、ジルコニアにて互いに結合され
たアルミナ短繊維よりなり、100x100X30+n
の寸法を有し繊維体積率が7%である成形体20を形成
した。次いで第4図に於てハツチングが施された直径3
0I1mの領域21に82504を滴下し、ジルコニア
をHtSOaにて溶解することによりこれを軟化させ、
これにより領域21のみが自由に変形可能な短繊維成形
体22を形成した。
次いで短繊維成形体22を第5図に示されている如く台
座板23上に配置し、しかる後領域21を直径30Il
lIIの加圧バンチ24により圧縮し、その状態にて短
繊維成形体22を800℃に加圧することによりアルミ
ナ短繊維19に付着していたH!804を蒸発させ、こ
れにより第6図に示されている如く中央に直径30−1
深さ20+mの窪み25を有し、窪みの底壁を郭定する
部分及び他の部分のアルミナ短繊維の体積率がそれぞれ
21%、7%である短繊維成形体26を形成した。
実施例3 バインダとしてコロイダルクロミアを使用して繊維長3
〜51、繊維径2〜3μのアルミナ−シリカ類III(
イソライト・バブコック耐火株式会社製「カオウール]
)吸引成形し、コロイダルクロミアを乾燥させることに
より、クロミアにて互に結合されたアルミナ−シリカ短
繊維よりなり、10100xlOOx30の寸法を有し
繊維体積率が10%である成形体を形成した。次いで成
形体の中央の直径30霧−の領域に30%H3PO4−
MCI 04溶液を滴下し、クロミアを該溶液にて溶解
することによりこれを軟化させ、これにより前記領域の
みが自由に変形可能な短繊維成形体を形成した。
次いで短繊維成形体の前記領域を実施例2の場合と同一
の要領にて圧縮し、その状態にて短繊維成形体を800
℃に加熱することによりアルミナ−シリカ短繊維に付着
していた溶液を蒸発させ、これにより中央に直径3Qa
+s、深さ1511I11の窪みを有し、該窪みの底壁
を郭定する部分及び他の部分のアルミナ−シリカ短繊維
の体積率がそれぞれ20%、10%である短繊維成形体
を形成した。
尚上述の実施例2及び3に於て形成された窪みを有する
何れの短繊維成形体に於ても、圧縮加工に伴う割れは発
生しておらず、また窪みの底壁を郭定する部分及びその
周辺部の於ても短繊維の配向は良好な状態にあることが
認められた。これに対しHxSOa溶液等にてバインダ
を溶解させる処理が行われなかった点を除き実施例°2
及び3の場合と同一の要領にて短繊維成形体を形成し、
該短繊維成形体に対し圧縮加工を行ったところ、圧縮部
及びその周辺部に於て脆性破壊及び短繊維の配向の乱れ
が生じていることが認められた。
以上に於ては本発明を幾つかの実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図はシリカにて互に結合されたアルミナ短繊維より
なる成形体を示す斜視図、第2図は第1図に示された成
形体を用いて板状の複合材料を製造するための加圧鋳造
装置を一部切欠いて示す斜視図、第3図は第1図に示さ
れた成形体及び第2図に示された加圧鋳造装置を用いて
製造された板状の複合材料を示す斜視図、第4図はジル
コニアにて互に結合されたアルミナ短繊維よりなる成形
体を示す斜視図、第5図は中央部のみが自由に変形可能
な短繊維成形体を示す断面図、第6図は第5図に示され
た短繊維成形体に対する圧縮加工工程を示す断面図であ
る。 1・・・アルミナ短繊維、2・・・成形体、4.5・・
・モールドキャビティ、6・・・加圧室、7・・・上型
、8・・・下型、9・・・加圧プランジャ、10・・・
ノックアウトプランジャ、11・・・湯道、12・・・
ノックアウトビン、13・・・加圧鋳造装置、14.1
5・・・突部、16・・・薄肉部、17・・・厚肉部、
18・・・繊維強化複合材料、19・・・アルミナ短#
IA維、20・・・成形体、22・・・短繊維成形体、
23・・・台座板、24・・・加圧パンチ、25・・・
窪み、26・・・短繊維成形体時 許 出 願 人  
トヨタ自動車株式会社代   理   人  弁理士 
明石 昌毅第 1 図 第2図 第 3 図 第4図 鳥 57 (自 発) 手 続  補  正  調 1、事件の表示 昭和60年特許願第006575号2
、発明の名称 複合材料製造用層IJA維成形体及びその製造方法3、
補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  愛知県豊田市トヨタ町1番地名 称  (3
20) )−ヨタ自動車株式会社4、代理人 居 所  の104東京都中央区新川1丁目5番19号
茅場町長岡ビル3111!!  電話551−4171
6、補正の対象  明m轡 7、補正の内容

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バインダにて結合された多数の短繊維よりなる複
    合材料製造用短繊維成形体にして、特定の部分のみが自
    由に変形可能であることを特徴とする複合材料製造用短
    繊維成形体。
  2. (2)複合材料製造用短繊維成形体の製造方法にして、
    特定の溶液に溶解するバインダにて結合された多数の短
    繊維によりなる成形体を形成し、前記成形体の特定の部
    分を前記溶液にて処理することを特徴とする複合材料製
    造用短繊維成形体の製造方法。
JP657585A 1985-01-17 1985-01-17 複合材料製造用短繊維成形体及びその製造方法 Granted JPS61166933A (ja)

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JPH0555578B2 JPH0555578B2 (ja) 1993-08-17

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