JPS6392767A - 繊維集積体の製造方法 - 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、繊維集積体の製造方法に係り、詳しくは繊維
の多くが一次元配向したとくに繊維強化金属の製造に用
いて好適な繊維集積体の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、繊維強化金属の製造に使用されるＭ繊維又はウィ
スカ等の比較的短い繊維の集積体を得るため、たとえば
濾過膜を内張すした多孔円筒体内に繊維分散液を供給し
、遠心作用により濾液を飛散させて繊維の中空集積体を
成形するようにした遠心成形方法（特開昭６０−６５２
００号公報）や、シリンダ内に供給した１１維分散液を
プランジャで加圧Ｊる一方、下底部から濾過材を介して
濾液を積極排出するようにした吸引成形方法などが知ら
れている。

しかし上記の成形方法によって得られたｍ１１１集積体
は、Ｉｌ雑の多くが三次元方向に配向したものであって
繊維の体積率が低く、とくに繊維強化金属の狙いが強度
の向上や熱膨張の抑制にある場合には、きわめて不満足
な結果しか得られなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、繊維の多くが一次元配向した繊Ｎ集積体を得
るために、誘電液体中に繊維を分散させた繊維懸濁液を
、正負電極間に醸成された電界内に注入して該＄ｌＮを
静電配向させると同時に橋絡させ、同配向繊維を順次沈
降させて集積するという技術思想を基礎としている。

しかして電荷の注入により上記正負電極側のそれぞれに
発生した陽イオン及び陰イオンの流動が、上記繊維懸濁
液の対流起生原因となるのを防止するため、正電極の内
側には陰イオン交！ｋｍを、負電極の内側には陽イオン
交換膜をそれぞれ並設して、上記発生イオンのｌ維配向
域への透″Ａ侵入を阻止するようになされている。

ところが長時間にわたってｍ帷の静電配向が継続される
と、上記発生イオンの増殖蓄積にともないイオン交換膜
を超えてｍ維配向域へと侵入するごく一部の透過イオン
の農も比例的に増加し、果ては該透過イオンの流動に起
因する繊維懸濁液の対流が繊維の配向に乱れを生じさせ
ることになる。

本発明は、上記透過イオンの量を皆無昔しくは無祝しつ
る程度に抑制して、静電配向繊維の配向性を高精度に確
保することを解決すべき技術課題とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、上記基礎技術に加え正負
電極の各内側にイオン交換膜を並ＳＱシて、該イオン交
換膜と対峙する電極との挟間界域に上記ＩＩ雑懸濁液と
は独立した誘電液体の流れを創成するという新規な構成
を採用している。

このようにイオン交換膜と対峙する電極との挟間界域に
独立した誘電液体の流れをｆｌｌ成すると、正負電極側
のそれぞれに発生した陽イオン及び陰イオンは、上記挟
間界域に＃ｊ成される誘電液体の流れに乗って増蓄され
ることな（逐次流出排除されるため、イオン交換膜を透
過するイオンは無視しつる程度に減少して繊維懸濁液の
対流すなわちｍ維配向の撹乱要因は完全に払拭され、該
懸濁液中の繊維の多くは乱れを生じることなく一次元方
向に高精度に静電配向される。

繊［１Ｍ体の製造は、短繊維、ウィスカ等の繊維を誘電
液体中に分散させて繊維懸濁液とすることから始まる。

上記１１Ｍとしては、短繊維及びウィスカの範鴎に入る
もののすべてを用いることができ、その径及び長さはと
くに限定されない。該Ｉ！雑の材質としては、繊維懸濁
液として所定の電界内に注入された際、ご電液体中で静
電配向するものであればよく、例えば、アルミナ、シリ
カ、アルミナ−シリカ、ベリリヤ、炭素、炭化珪素、窒
化珪素、ガラスのほか各種金属等を使用することができ
る。

また、該繊維のうちの２種以上を混合して使用すること
もできる。

上記誘電液体とは、電圧の印加により誘電性を示す液体
をいい、これには四塩化炭素、フッ素塩素置換炭化水素
、ｎ−ヘキサン又はシクロヘキサン等が挙げられる。こ
れらの誘電液体のうち四塩化炭素がとくに好ましく、ま
た、フッ素塩素置換炭化水素は取扱い上、安全性の面で
優れている。

なお、該誘電液体中に繊維をなるべく均一に分散させる
には、通常界面活性剤を特にノニオン系界面活性剤を適
当量添加することが望ましい。

続いては上記繊維懸濁液を正負ｆｉ電極間醸成される電
界内に注入して、誘電液体中で個々の繊維をその一端が
正？ｆ！極に他端が負電極に指向した（−次元配向）状
態に配向させ、同時に橋絡をともなってこれを沈降させ
ることである。

正負電極間に電圧を印加して醸成される上記電界の強さ
は、通常０．５〜５ｋｖ／ｃｍで、４れが０．２ｋｖ／
ｃｍ程度以下では繊維の静電配向が十分でな（、また１
０ｋｖ／ａｍ程度以上においてはＪｌ雑懸濁液に撹乱が
生じて繊維の配向精度が劣化する。もっとも好ましい該
電界の強さは約１〜２ｋｖ／ｃｍである。なお、該電界
の強さは、使用繊維の種類、誘電液体の誘電特性及び製
造される繊維集積体の厚さなどにより、もつとも好まし
い値が設定される。

なお、本発明においては、上記ｌ！維懸濁液中の４Ｂ帷
を静電的に配向橋絡させて沈降せしめる際、繊維配向域
を画するイオン交換膜と対峙りる電極との挟間界域に該
ｌ！雑懸濁液とは独立した訓電液体の連続又は間歇的な
流れを創成して、正負電極側のそれぞれに発生するイオ
ンを増蓄させることなく流出排除するようになされてお
り、該イオン交換膜を透過して繊維配向域へと侵入する
イオンは皆無に近い程度に制限されるので、イオンの流
動に起因するｍ帷懸濁液の対流を生ずることなく、！ａ
雑は安定して静電配向される。

沈降した配向ｔｙａｎは順次容器の内底壁上に集積され
るが、これが所望厚さに達するまでの間上記繊維懸濁液
の注入は続１ノられ、容器の底壁からはほぼ等量の液の
排出が行われる。この場合液の排出には注意が肝要で、
液に力学的な乱れの生じない程度に流量を調節したうえ
で、自然流出若しくは吸引排出させることが望ましい。

上記流排出は容器の内底面上に配設された濾過体を介し
て行うことが、流量のＦＡｗばかりでなくｍｔＩｉの漏
出や液の乱れを防止するうえで効果的であり、該濾過体
としては例えば多孔質セラミックなどを使用することが
できる。

かくて集積を終え、残留誘電液体の排出除去をまって取
出された繊維集積体は、所望の寸法形状に裁断するなど
して繊維強化金属繊維成形体となされるものである。

本発明方法の実施には、図に模式的に示すような装置が
用いられる。図中１は、例えば非導電性材料からなり繊
維懸濁液を注入しうるよう上方の開放された有底箱形状
の容器で、その内側壁には互いに対向した正及び負の′
Ｎ極２．３が取付けられ、正電極２の内側には陰イオン
交換膜４が、負Ｎ極３の内側には陽イオン交換ｌｌ１５
がそれぞれ並設されている。該イオン交換１！ｉ１４．
５は導電性繊維の短絡を防ぐと同時にＪａＨ配向域６を
画し、さらに正電極２側に発生した陽イオン及び負電極
３側に発生した陰イオンが上記ｍ雑配向域６へ透過侵入
するのを阻止している。そして容器１にはイオン交換膜
４．５と対峙する電極２．３との各挟間界域７．７に独
立した誘電液体の流れを創成するための通路８．８が設
けられ、該通路８．８は上記挟間界域７．７中の誘電液
体が下方の排出部Ｆ３ａ、　８ａを介して連続又は間歇
的に排出されたとき、これと等量の新たな誘電液体が上
方の供給部８ｂ、８ｂから供給されるよう制御される。

勿論、該排出部Ｆ３ａ１ｆ３ａから排出された誘電液体
をイオン除去工程を経て該供給部８ｂ、８ｂへと還流さ
せるような循環系となすことも可能である。

上記容器１の底壁には例えば吸引装置とも接続可能な導
管９及びコック１０からなる排液手段が設けられ、これ
と連通ずる同容器１の内底壁上に（よ上記１！雑配向域
６の全域にわたって例えばセラミックからなる濾過体１
１が装設されている。なお、１２は正負電極２．３間に
所定の電界を醸成するため、該正負電極２．３と接続さ
れた電圧印加装置である。また、図はｌｌ雑懸濁液が注
入されたのち、その誘電液体中で静電配向され、かつ橋
絡した４１８ｆ群１３が沈降して、濾過体１３上に順次
集積される状態を示したものである。

［発明の効果１ 本発明の繊維集積体の製造方法は、繊維を誘電液体中に
分散させた繊維懸濁液を正負電極間に醸成された電界内
に注入し、該１１１組を静電的に配向橋絡させて沈降せ
しめる際、繊維配向域を画するイオン交換膜と対峙する
電極との挟間界域に該繊ｔ４懸濁液とは独立した誘電液
体の流れをｆｇ１成して、正負電極側のそれぞれに発生
するイオンを僧都させることなく流出排除するようにし
たものであるから、イオン交換膜を透過して繊維配向域
へと侵入するイオンは皆無に近い程度にｔＩＩＩ限され
て、イオンの流動に起因する繊維懸濁液の対流を生じる
ことがなく、従って短ＨｒＮは勿論、微小なウィスカを
使用した場合でも配向性のきわめて良好な繊維集積体を
（ｑることかできる。

さらに、このような繊維配向性の向上に付随してより高
いｍ雄体積率の集積体が１りられるので、該集積体を用
いて格段と高強度な繊維強化金属を製造することができ
る。

〔実施例） 以下、実施例により本発明を説明する。

実験例１ 第１図に示す装置において、正負電極間隔を２Ｃｊ少徂
のノニオン系界面活性剤を添加した誘電液体の容器内液
面高さを１５ＣＩ１１とし、イオン交換膜と対峙する電
極との各挟間界域に独立した誘電液体を１５ｃｃ、’ｍ
ｉｎの流量で流し続けた状態で、正負電極間に２に■の
電圧を印加してＩＯＨｒ経過したのち、誘電液体中に繊
維濃度５ｇ／ｌの繊維を分散させたｍ雑感濁液を注入し
、印加電圧を徐々に高めながら目視によりｓＩ＆雑の撹
乱が認知されたときの電圧値を測定した。

実験例２ 当初の印加電圧を１０ｋｖとした以外は実験例１と同様
の条件で、繊維の撹乱が認知されたときの電圧値を測定
した。

比較例１ イオン交換膜と対峙する電極との各挟間界域に独立した
誘電液体を流さなかった以外は実験例１と同様の条件で
、繊維の撹乱が認知されたときの電圧値を測定した。

比較例２ 当初の印加電圧を１０ｋｖとした以外は比較例１と同様
の条件で、４ａＨの撹乱が認知されたときの電圧値を測
定した。

実験例１．２及び比較例１．２の各測定電圧値を表１に
示す。

表１

【図面の簡単な説明】 図は本発明を実施するための装置を模式的に示す断面図
である。 １・・・容器　　　　　　２・・・正電極３・・・負電
８ｉ　　　　　４・・・隙イオン交換膜６・・・陽イオ
ン交換１！６・・・繊維配向域７・・・挟間界域　　　
　６・・・通路１１・・・濾過体　　　　１２・・・電
圧印加装置１３・・・繊維群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　誘電液体中に繊維を分散させた繊維懸濁液を、正負電
   極間に醸成された電界内に注入して該繊維を静電配向さ
   せると同時に橋絡させ、同配向繊維を順次沈降させて集
   積するようにした繊維集積体の製造方法において、上記
   正負電極の各内側にイオン交換膜を並設して、該イオン
   交換膜と対峙する電極との挟間界域に上記繊維懸濁液と
   は独立した誘電液体の流れを創成することを特徴とする
   繊維集積体の製造方法。