(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材の押出方向に沿って、繊維が複合化されたものであり、
前記繊維は炭素繊維，ガラス繊維，金属繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール）のうちのいずれかの繊維を用いた単繊維、繊維束及び撚り繊維のうちいずれかであって、前記押出材の全長にわたって連続的に内包されているものであるアルミ基繊維強化複合材の製造方法であって、
複数の中空孔を形成するようにアルミニウム又はアルミニウム合金の押出材を押出加工する際に、前記中空孔に前記単繊維、繊維束及び撚り繊維のうちいずれかを挿入又は充填するものであることを特徴とするアルミ基繊維強化複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミ押出材と繊維との複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料だけでは充分な強度，剛性等の機械的性質が得られない場合や、軽量化の手段として金属マトリックス中に繊維や無機フィラー等を分散複合化することが広く検討されている。
特許文献１には、炭素粉粒体を成型したコア材の外側に炭素繊維からなるスキン材を配したサンドイッチ材に溶融状態の金属を高圧で圧入する技術を開示する。
しかし、溶融金属を高圧で圧入するには設備が大型になり、実用的ではない。
特許文献２には、金属粒子とカーボンナノファイバーとの混合材料を押出加工して押出材を得る技術を開示する。
しかし、金属粒子の表面には酸化膜が形成されているので、押出材にすると内部欠陥が多い。
また、ナノファイバーでは、比強度の向上には難がある。
特許文献３には、樹脂押出材の複合材の製造方法を開示するが、金属であるアルミニウムの押出材には適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３３１４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６５５９６号公報
【特許文献３】特表２００９−５０４４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、生産性に優れ、比強度，比剛性等の機械的性質に優れたアルミ基繊維強化複合材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るアルミ基繊維強化複合材は、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材の押出方向に沿って、繊維が複合化されたものであり、前記繊維は炭素繊維，ガラス繊維，金属繊維，アラミド繊維，ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール）のうちのいずれかの繊維を用いた単繊維、繊維束及び撚り繊維のうちいずれかであって、前記押出材の全長にわたって連続的に内包されているものであることを特徴とする。
特に炭素繊維は、比強度，比剛性に優れ、軽量であることから、アルミ押出材と複合化を図ることでアルミ押出材の比強度，比剛性が向上するとともに、アルミ押出材の押出方向に沿って複合化されているので、アルミ押出材の特性が最大限に活用できる。
【０００７】
繊維をアルミ押出材の押出方向に沿って複合化する方法としては、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出ダイスに繊維の供給口を設けることで、アルミの塑性流動中に繊維を混入流動させることで押出ダイスから繊維と複合化された押出材を押し出してもよい。
【０００８】
また、押出材中の繊維の複合化率を向上させるには、アルミニウム又はアルミニウム合金の押出材に押出方向に沿って複数の中空孔を形成し、前記中空孔に繊維を配置することで複合化を図ることができる。
この場合に押出材の押出加工後にこの中空孔中に繊維を挿入又は充填してもよい。
また、押出材の押出加工と同期化させて中空孔に繊維を挿入又は充填するものであってもよい。
【０００９】
押出材に中空孔を形成し、この中空孔の中に繊維を挿入又は充填する方法においては、この繊維の他にロウ材，溶融樹脂，接着剤等も充填することができる。
【００１０】
また、押出材の中空孔に上記複合化材を挿入又は充填した後に、ロール圧延機やプレス機を用いて押出材を圧縮成形することで、押出材と複合化材との密着性を向上させることができる。
アルミ押出材が熱処理合金である場合には、押出直後にダイス端焼入れや押出後に熱処理することも可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る複合材は、アルミ押出材と繊維とをアルミの押出方向に沿って複合化したので、アルミ押出材の特性を活かしつつ、曲げ強度，比強度，比剛性，軽量化等を図ることができる。
また、従来の金属マトリックス中にフィラーを分散させたものは、フィラーを起点に破断する恐れがあるが、本発明における複合材はそのような恐れがない。
従来の金属シートと繊維シート等の積層による複合化では、曲げ加工やプレス加工時に積層面で剥離が生じやすいが、本発明に係る複合材にあっては、アルミ押出材に繊維等が内包されているので、そのような恐れも少ない。
また、本発明に係る複合材は生産性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】アルミ押出材の中空孔に繊維を挿入した後にローラーで押出材を圧縮する例を示す。
【図２】押出材の中空孔に繊維を挿入する例を示す。
【図３】押出材の中空孔に複合化材を挿入又は充填する例を示す。（ａ）はエアー圧による例、（ｂ）は溶融樹脂の充填例、（ｃ）は減圧吸引による例を示す。
【図４】複合化繊維及び複合化材の例を示す。（ａ）は、押出材の中空孔への充填状態、（ｂ）は撚り繊維の例、（ｃ）は束ねた繊維の例、（ｄ）はクロス繊維の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る複合材の構造例及び製造例について以下図面にて説明するが、本発明は本実施例に限定されない。
【００１４】
アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミと称する。）の押出加工は、コンテナの前方に押出用のダイスを装着し、加熱されたコンテナのシリンダー部にアルミで鋳造した円柱状のビレットを装填し、後方からステムにて押圧することで、ダイスから押出形材が押し出される加工方法である。
ダイス中に繊維２０のノズル等の供給手段を配設し、アルミの塑性流動中に繊維２０を複合化させる。
この場合に繊維がアルミ素材中に内包され、一体的に押し出されるように押出材の先端部に金具等の固定部材を取り付け、この固定部材に繊維の先端を固定させてもよい。
また、押出材１１が中空断面押出材になるようなダイスを用いて、中空孔１２に繊維が供給されるように繊維の供給手段を設けてもよい。
この場合も押出材の先端部の固定部材に繊維２０の先端を固定するのが好ましい。
よって、本発明では、押出材１１のアルミ金属中に繊維２０を直接複合化させたもの及び押出材に中空孔を形成し、この中空孔に繊維を挿入又は充填しただけのものも含まれる。
【００１５】
図１は、押出材１１の中空孔１２に繊維２０が配設された後に、又は繊維とともにロウ材や樹脂を充填した後に、ローラー３０にて圧縮し、中空孔１２をつぶした例を示す。
なお、ローラーを複数設けて更に圧延してもよく、プレス加工にて必要な部位のみ圧縮してもよい。
【００１６】
図２は、押出材１１を成形後に中空孔１２に繊維２０を挿入する例を示す。
挿入手段に制限はないが、図２に示した例は無機繊維の先端部に鉄子５１等の磁性材を取り付け、マグネット４０にて磁力挿入した例である。
また、中空孔の反対側からワイヤーを挿入し、ワイヤーの先端に繊維等を結び付け、ワイヤーを引き抜くことで中空孔１２に無機繊維を挿入する方法も考えられる。
【００１７】
図３には、さらに他の手段例を示す。
（ａ）は、繊維２０の先端に中空孔１２の断面形状にほぼ等しい金具５２を取り付け、中空孔１２の端部から噴射ノズル５３からエアーを注入し、このエアー圧で金具５２を押し込む例である。
また、エアーの替わりに不活性ガスを注入してもよい。
（ｂ）は、噴射ノズル５３から樹脂２１を注入する例である。
樹脂２１は溶融状態で注入するが、押出材が押し出された後の温度が高い場合には樹脂の流れもよい。
（ｃ）は、押出材の一方の端部をシール部材５４で塞ぎ、金具５２を減圧口５５から減圧吸引する例を示す。
また、（ｃ）は、反対側から樹脂２１を合わせて注入する例である。
【００１８】
図４は、押出材１１の中空孔１２に複合化材（剤）を充填した例である。
中空孔１２の大きさは、充填するものの大きさを考慮して選定される。
繊維２０と合せてロウ材や接着剤等の接合剤２２を充填してもよい。
また、繊維もファイバー状に限定されず、撚り繊維２３，繊維束２４，クロス２５のような織物形状でもよい。
【符号の説明】
【００１９】
１１      押出材
１２      中空孔
２０      繊維
３０      ローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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