JPS63134219A - 繊維強化成形体の製造法およびその装置 - Google Patents

繊維強化成形体の製造法およびその装置

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JPS63134219A
JPS63134219A JP61281476A JP28147686A JPS63134219A JP S63134219 A JPS63134219 A JP S63134219A JP 61281476 A JP61281476 A JP 61281476A JP 28147686 A JP28147686 A JP 28147686A JP S63134219 A JPS63134219 A JP S63134219A
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Shigeru Iida
茂 飯田
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    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、一方向に配向された短繊維等を含有する繊維
強化成形体の製法および該製法に使用する成形装置に関
する。
[従来の技術およびその問題点] セラミック用の成形体の場合を従来例として記述すると
、セラミック用の粉体材料中に、短繊維やウィスカー(
以下、短繊維等と略称する)を分散して含有するセラミ
ック材料成形体を得る方法として、■あらかじめセラミ
ック粉体に短繊維等を分散させておき、冷間等圧圧縮成
形法(CIP)等の従来の加圧成形法で成形体を得る方
法、■あらかじめセラミック粉体に短繊維等を分散させ
ておき、成形体を作らずにそのままホットプレス型に入
れて加圧焼成する方法、および■セラミック粉体と短繊
維等を溶媒中で混合ろ過して薄板状成形体を得る方法、
などが従来知られている。
上記■の方法では短繊維等は3次元的に分散し、そして
■および■の方法では短繊維等は若干2次元的に配向す
るが、短繊維等を一方向に配向させることはできない。
これらの短繊維強化セラミック材料成形体を焼成しても
、強度、靭性などの向上は不十分である。
一方、押出成形に於いて、成形材料が押出方向にある程
度配向する現象が知られている。しかしながら、短繊維
を含むセラミック原料粉体を、第3図に示すような従来
の型3′を有する押出成形装置1′を用いて押出成形を
行うと、該粉体は成形体の表面よりも中心部で速く動き
、この速度勾配のために表面付近の短繊維等は押出し軸
にある程度平行に配向するが、中心部はランダムな配向
になる。短繊維の配向性を押出し方向に少しでも改善し
ようとすると、必然的に押出型が長大なものとなり、し
かも芯部分の配向はあまり改善されない。
上記の問題点は、セラミック原料以外の可塑性成形材料
2例えば繊維材料を分散混和して含有するセメント系湿
式混和物および熱可塑性樹脂熔融物等についても、まっ
たく同様である。
従って、本発明の目的は、短繊維等が一方向に配向され
た繊維強化成形体を得るための簡単かつ便利な成形方法
、およびそれに使用する装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によって、繊維強化有効Mの短繊維等を分散混和
した可塑性成形材料10を押出機2の型取付口21から
、多数個の貫通穴3aを有する第一の型3へ押出し、得
られた多数個の棒状押出成形体を、所望の成形体の断面
と実質的に同じ断面を有する、第二の型4の押出口4a
内に押出すことにより、該棒状押出成形体を束ね合わせ
て集合一体化しそして該成形体の形状に成形することか
ら本質的になり、好ましくは上記の型取付口21の断面
積および貫通穴3&の断面積および数は下記の式を満た
すことを特徴とする、繊維強化成形体の製造法が提供さ
れる: 貫通穴平均径(r)/型取付口径(D)=約o、oos
〜約 0.2   (1)貫通穴長(1)/貫通穴平均
径(r) =約1〜約80    (2) 貫通穴の数(n) ={成形体断面積/貫通穴平均 断面積(σ))X(約
0.5〜約30)  (3)。
上記の可塑性成形材料としては、代表的に、セラミック
用粉体原料の湿式混和物、セメント系材料の湿式混和物
、熱可塑性樹脂の加熱溶融物等の押出成形可能な材料が
例示される。
上記の方法は、(イ)押出機2と、(ロ)一端を該押出
機の型取付口21に取付けた多数個の貫通穴3aを有す
る第一の型3と、(ハ)第一の型3の多数個の貫通穴3
aに連結しそして押出方向に先細の絞り部41と所望の
成形体断面と実質的に同じ断面を有する成形部42とを
備えた押出口4aを有する、第二の型4とから本質的に
成り、好ましくは上記の型取付口21の断面積および貫
通穴3aの断面積および数は上記の式(+)〜(3)を
満たすことを特徴とする、成形装置を用いて実施し得る
なお、上記の第一の型3および第二の型4の形状をリン
グ状構造とすることによって、パイプ状等の中空成形体
も容易に成形できる。
上記の押出機は通常シリンダー状でありそして型取付口
は一般に円筒状であり、上記の型取付口径(D)は、型
取甘口面積を円面積として計算した値である。同様に上
記の貫通穴3aは一般に円形の断面を有する管状形であ
り、貫通穴平均径(r)は貫通穴断面積を円断面積とし
て計算した値である。従って、該型取付口および/また
は貫通穴の断面が円形状でない場合には、上記の径比(
r)/(D)等の寸法は容易に換算可能である。
一般的に、上記のセラミック系またはセメント系成形材
料には、あらかじめ該乾燥材料に、短繊維等を分散混合
しそして湿式混練したものを使用する。樹脂系材料の場
合には、溶融樹脂と混和した短繊維等からなる材料が使
用できる。ここで短繊維等とは繊維、ウィスカーおよび
これらの混合物を意味し、押出成形可能な長さの繊維等
(通常は長さ約5センチメートル以下、代表的には約3
センヂメートル以下)である。セラミック材料成形体等
の焼成すべき成形体用の繊維としては、該セラミック材
料等の焼結または焼成温度にて耐熱性である無機質材料
または金属材料の短繊維および/またはウィスカーが使
用される。例えば、この分散混合物に水またはエタノー
ルなどの溶剤を加え、必要に応じて粘剤あるいは可塑剤
、潤滑剤などの添加剤を加えて成形用の材料を調製する
上記の第一の型3で、貫通大長(1)/貫通穴平均径(
r)の比が大きいほど短繊維等の配向度は良くなるが、
加工上の制限があり、短繊維等の径およびアスペクト比
、ならびに型取付口径にも影響される。貫通穴の平均径
(r)は通常的1〜5 IN、長さく1)は通常約10
〜50ススである。
貫通穴の数(n)は、成形体断面積(A)/貫通穴断面
積面積(σ)の約1.2倍以上であるのが好ましい。な
お、上記の成形体断面積(A)とは、第二の型4からの
押出時の成形体の断面積である。
第二の型4において、押出口4の絞り部41の入口は第
一の型3の多数個の貫通穴3aの出口全体と接続する大
きさである。そして成形部42は成形体の断面とほぼ同
じ断面を有し、長さは約1.5cm以上である。
なお、本発明において、押出機のシリンダー内にプラン
ジャー(ピストン)23を有する成形機および射出成形
用金型を使用すれば、成形材料の移動方向に強化用繊維
が実質的に配向した射出成形物が得られる。
[作用コ 押出機2から押出された成形材料10は第一の型3の多
数個の貫通穴3aに入り、ここでスパゲッテー状の棒状
成形体となる。この貫通穴で成形材料中の短ta維等は
押出方向に配向される。次に該スパゲッテー状成形体は
第二の型4の絞り部41および成形部42で束ね合わさ
れ一体化しそして所望の成形体に成形される。
[具体的態様] 本発明を、添付の図面を参照しながらセラミック用原料
を用いる態様について説明する。他の可塑性材料につい
ても、同様にして本発明が適用できる。
第1図は、本発明の方法に使用される押出成形装置lを
示す。押出機2はシリンダー22とスクリュー(または
プランジャー)23とから成り、該シリンダーの内径(
D)は6cmである。該押出機に接続された第一の型3
は、穴径(r)0.2cm、長さく1)4cxの一定の
太さの管状の貫通穴3aを70個有する。該貫通穴3a
は等間隔で押出方向から見て円形状に配置されている。
該第−の型3に接続された第二の型4は、円錐台形状の
絞り部41と円筒状の成形部42から成る押出口4aを
有する。成形部42の内径(R)は1.5C11、長さ
くL)は3cmである。上記の装置1を用いて、セラミ
ック用粉体と短繊維とを分散混合しそして湿式混練した
ものからなるはい土から、径1.5cmの円柱状のセラ
ミック用成形体が得られる。 第2図は、押出成形装置
の別の態様を示すもので、第一の型から第二の型へのは
い土の流れを滑らかにするように改良された型3.4を
有する。型3の貫通穴3aは出口に向かって若干細くな
った管状で、押出し軸方向に向いている。
[発明の効果] 本発明によると、■短繊維等が一方向に配向された繊維
強化成形体が容易に得られる、■押出型がコンパクトと
なる、■得られる繊維強化成形体中の短繊維等の配向性
が優れているため、強度および靭性に優れた製品が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の押出成形装置の概略縦断面図であり
:第2図は、本発明の他の態様の押出成形装置の概略縦
断面図であり:そして第3図は、従来の押出成形装置の
概略縦断面図である。 1.1’・・・押出成形装置、 2.2′・・・押出機
、3′・・・従来の型、      2I・・・型取付
口、3・・・第一の型、      3a・・・貫通穴
、4・・・第二の型、      4a・・・押出口、
41・・・絞り部、       42・・・成形部、
IO・・・可塑性成形材料。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有効量の短繊維およびウィスカーから選ばれた強
    化材料を分散混和した可塑性成形材料を押出機の型取付
    口から、多数個の貫通穴を有する第一の型へ押出し、得
    られた多数個の棒状押出成形体を、第一の型に連結され
    た、所望の成形体の断面と実質的に同じ断面を有する第
    二の型の押出口内に押出すことにより、該棒状押出成形
    体を束ね合わせて集合一体化して成形することを特徴と
    する、該短繊維および/またはウィスカーが実質的に一
    方向に配向した繊維強化成形体の製造法。
  2. (2)押出機の型取付口の断面積および第一の型の貫通
    穴の断面積および数の関係が下記の式(1)、(2)、
    (3)によって定義される、特許請求の範囲第1項の成
    形体の製造法: 貫通穴平均径(r)/型取付口径(D) =0.005〜0.2・・・(1) 貫通穴長(l)/貫通穴平均径(r) =1〜80・・・(2) 貫通穴の数(n) ={成形体断面積/貫通穴平均断面積(σ)}×(0.
    5〜30)・・・(3)。
  3. (3)(イ)押出機と、(ロ)該押出機の型取付口に取
    付けた多数個の貫通穴を有する第一の型と、(ハ)第一
    の型の多数個の貫通穴に連結し、そして押出方向に先細
    の絞り部と所望の成形体断面と実質的に同じ断面を有す
    る成形部とを備えた押出口を有する第二の型とから本質
    的に成り、上記の型取付口の断面積および貫通穴の断面
    積および数は下記の式(1)、(2)、(3)を満たす
    ことを特徴とする、繊維強化成形体製造用の成形装置:
    貫通穴平均径(r)/型取付口径(D) =0.005〜0.2・・・(1) 貫通穴長(l)/貫通穴平均径(r) =1〜80・・・(2) 貫通穴の数(n) ={成形体断面積/貫通穴平均断面積(σ)}×(0.
    5〜30)・・・(3)。
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