JP2010037667A - 炭素繊維ウェブの製造方法および炭素繊維ウェブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭素繊維ウェブ20に熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与し、100℃以上まで加熱して、含水率を5質量%以下とした熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)を得て、次いで前記熱可塑性樹脂を溶融させ、炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却して、熱可塑性樹脂を0.5〜15質量%結着させた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)を引き取り熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ40を得るにあたり、引張強力が1N/cm以上の状態として引き取る熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
【選択図】図1
Description
〔1〕炭素繊維ウェブに熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与し、100℃以上まで加熱して、含水率を5質量%以下とした熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)を得て、次いで前記熱可塑性樹脂を溶融させ、炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却して、熱可塑性樹脂を0.5〜15質量%結着させた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)を引き取り熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得るにあたり、引張強力が1N/cm以上の状態として引き取る熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔2〕前記熱可塑性樹脂がアクリル系重合体、ビニル系重合体、ポリウレタン、ポリアミド及びポリエステルより選ばれる少なくとも1種を含む、〔1〕に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔3〕前記熱可塑性樹脂がアミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、オキサゾリン基、水酸基及び酸無水物基より選ばれる少なくとも1種の反応性官能基を有する熱可塑性樹脂を含む、〔1〕または〔2〕に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔4〕前記炭素繊維ウェブの質量のうち、炭素繊維の割合が80〜100質量%である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔5〕前記熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の引張強力S1と、前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引張強力S2との比S1/S2が0.5以下である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔6〕前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与は、炭素繊維ウェブの含水率を10質量%以下に調整したのちに行う、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔7〕前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与を、熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンへの前記炭素繊維ウェブの浸漬法にて行う、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔8〕前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与を熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンへの前記炭素繊維ウェブの浸漬法にて行った後に、過剰分の熱可塑性樹脂を除去する、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔9〕前記炭素繊維ウェブを構成する炭素繊維の数平均繊維長が1〜50mmである、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔10〕前記炭素繊維ウェブを構成する炭素繊維のX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度比O/Cが0.05〜0.50である、〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔11〕前記炭素繊維ウェブの目付が10〜500g/m2である、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔12〕前記熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の厚みT1と、前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の厚みT2との比T1/T2が0.3〜0.8である、〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔13〕前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の厚みT2が、3mm以下である、〔1〕〜〔12〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔14〕前記炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却する工程を、ニップローラ、ダブルベルトプレスまたは間欠プレスに炭素繊維ウェブを通過させることで行う、〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔15〕前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引取速度が、5m/分以上である、〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔16〕前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引き取りは、オンラインで前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)を直径300mm以上のロール形状物に連続的に巻き取ることにより行う、〔1〕〜〔15〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
〔17〕炭素繊維ウェブに熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与し、100℃以上まで加熱して、含水率を5質量%以下とした熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)を得て、次いで前記熱可塑性樹脂を溶融させ、炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却して、熱可塑性樹脂を0.5〜15質量%結着させた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
〔18〕熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)における前記熱可塑性樹脂の結着量の標準偏差が10%以下である、〔17〕に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
〔19〕熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)のせん断強度が0.01MPa以上である、〔17〕または〔18〕に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
〔20〕実質的に炭素繊維が2次元ランダム配向である、〔17〕〜〔19〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
〔21〕〔1〕〜〔20〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを用いる、電気・電子機器部品、土木・建築用部品、自動車・二輪車用の構造部品又は航空機用部品。
(式)数平均繊維長(Ln)=(ΣLi)/400
Li:測定した繊維長(i=1,2,3、・・・400)
また、炭素繊維束を構成する単繊維の本数には、特に制限はないが、生産性の観点からは24,000本以上が好ましく、48,000本以上がさらに好ましい。単繊維の本数の上限については特に制限はないが、分散性や取り扱い性とのバランスも考慮して、300,000本程度もあれば生産性と分散性、取り扱い性を良好に保つことができる。
熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与した後は、後述するように、100℃以上まで加熱して、炭素繊維ウェブの含水率を5質量%以下とすることが重要である。
また最終成形品を薄肉で設計可能なことから、熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの引取時の厚みが、3mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。この範囲であっても、本発明の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブは優れた強度を呈するものとなる。
また、前記熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の引張強力S1と、前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引張強力S2との比S1/S2が0.5以下であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましい。S1/S2が0.5よりも大きくなる、つまり熱可塑性樹脂の結着による引張強力向上があまり大きくない場合は好ましくない。また、熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の引張強力S1がもともと大きい場合などは、熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与する前に、予め炭素繊維ウェブに結着成分を付与している場合などが該当するが、その場合、予備的な結着工程が必要となり、工程が煩雑となることが多い。
炭素繊維A1(PAN系炭素繊維)
炭素繊維A1は、下記のようにして製造した。
アクリロニトリル(AN)99.4モル%とメタクリル酸0.6モル%からなる共重合体を用いて、乾湿式紡糸方法により単繊維デニール1d、フィラメント数12,000のアクリル系繊維束を得た。得られたアクリル系繊維束を240〜280℃の温度の空気中で、延伸比1.05で加熱し、耐炎化繊維に転換し、次いで窒素雰囲気中300〜900℃の温度領域での昇温速度を200℃/分とし10%の延伸を行った後、1,300℃の温度まで昇温し焼成した。この炭素繊維束に硫酸を電解質とした水溶液で、炭素繊維1gあたり3クーロンの電解表面処理を行い、さらに浸漬法によりサイジング剤を付与し、120℃の温度の加熱空気中で乾燥しPAN系炭素繊維を得た。
総フィラメント数 12,000本
単繊維直径 7μm
単位長さ当たりの質量 0.8g/m
比重 1.8g/cm3
引張強度(注1) 4.2GPa
引張弾性率(注2) 230GPa
サイジング種類 ポリオキシエチレンオレイルエーテル
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.10
炭素繊維A2は、下記のようにして製造した。
アクリロニトリル(AN)99.4モル%とメタクリル酸0.6モル%からなる共重合体を用いて、乾湿式紡糸方法により単繊維デニール1d、フィラメント数12,000のアクリル系繊維束を得た。得られたアクリル系繊維束を240〜280℃の温度の空気中で、延伸比1.05で加熱し、耐炎化繊維に転換し、次いで窒素雰囲気中300〜900℃の温度領域での昇温速度を200℃/分とし10%の延伸を行った後、1,300℃の温度まで昇温し焼成した。さらに浸漬法によりサイジング剤を付与し、120℃の温度の加熱空気中で乾燥しPAN系炭素繊維を得た。
総フィラメント数 12,000本
単繊維直径 7μm
単位長さ当たりの質量 0.8g/m
比重 1.8g/cm3
引張強度(注1) 4.2GPa
引張弾性率(注2) 230GPa
サイジング種類 ポリオキシエチレンオレイルエーテル
サイジング付着量(注3) 0.6質量%
O/C(注4) 0.05
バインダーC1は、日本触媒(株)製“ポリメント”(登録商標)SK−1000を用いた。その物性は下記の通りである。
・アミノアルキレン基を側鎖に有するアクリル系重合体
・アミン水素当量650g/eq
・軟化温度160℃
バインダーC2は、日本触媒(株)製“エポクロス”(登録商標)WS−700を用いた。その物性は下記の通りである。
・オキサゾリン基含有単量体とスチレンとの共重合体
・オキサゾリン当量220g/eq
・軟化温度160℃
バインダーC3は、ポリオキシエチレンの両末端OHエステル封鎖物(分子量2000)を用いた。このバインダー成分は25℃で液状である。
三井化学(株)製の酸変性ポリプロピレン樹脂“アドマー”(登録商標)QE510を温度200℃、圧力20MPaで1分間プレス成形し、厚み50μmの酸変性ポリプロピレン樹脂フィルムFを作製した。
日本工業規格(JIS)−R−7601「樹脂含浸ストランド試験法」に記載された手法により、求めた。ただし、測定する炭素繊維の樹脂含浸ストランドは、“BAKELITE”(登録商標)ERL4221(100質量部)/3フッ化ホウ素モノエチルアミン(3質量部)/アセトン(4質量部)を、炭素繊維に含浸させ、130℃、30分で硬化させて形成した。また、ストランドの測定本数は、6本とし、各測定結果の平均値を、その炭素繊維の引張強度、引張弾性率とした。
試料として、サイジング剤が付着している炭素繊維約5gを採取し、耐熱性の容器に投入した。次にこの容器を120℃で3時間乾燥した。吸湿しないようにデシケーター中で注意しながら室温まで冷却後、秤量した質量をW1(g)とした。続いて、容器ごと、窒素雰囲気中で、450℃で15分間加熱後、同様にデシケーター中で吸湿しないように注意しながら室温まで冷却後、秤量した質量をW2(g)とした。以上の処理を経て、炭素繊維へのサイジング剤の付着量を次の式により求めた。
(式)付着量(質量%)=100×{(W1−W2)/W2}
なお、測定は3回行い、その平均値を付着量として採用した。
X線光電子分光法により次の手順に従って求めた。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着物などを除去した炭素繊維を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた。X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×108Torrに保った。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202cVに合わせた。C1sピーク面積を、K.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。O1sピーク面積を、K.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。
・引張強力
炭素繊維ウェブを幅12.5mm、長さ200mm、厚み0.1〜0.3mmの範囲内の部位で切り出して、速度1.6mm/分の引張速度で引張試験し、炭素繊維ウェブの破断時の荷重を幅12.5mmで除して、引張強力(N/cm)を測定した。測定はn=10でおこない、その平均値を引張強力とした。
炭素繊維ウェブ(A)および(B)を幅12.5mm、長さ200mm、厚み0.1〜0.3mmの範囲内の部位で切り出して、速度1.6mm/分の引張速度で引張試験し、炭素繊維ウェブの破断時の荷重を幅12.5mmで除して、引張強力S1およびS2(N/cm)を測定した。測定はn=10でおこない、その平均値を引張強力とした。得られたS1およびS2より、比S1/S2を算出した。
炭素繊維ウェブ(B)の断面を光学顕微鏡で観察し、その観察画像より厚みを求めた。測定はn=10でおこない、その平均値を厚みとした。
炭素繊維ウェブ(A)および(B)の断面を光学顕微鏡で観察し、その観察画像より厚みT1およびT2を求めた。測定はn=10でおこない、その平均値を厚みとした。得られたT1およびT2より、比T1/T2を算出した。
熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブから50mm×50mmの正方形状にウェブを切り取り、質量を測定した(W1)。そのウェブを500℃の温度で2時間加熱し、熱可塑性樹脂を焼き飛ばして熱可塑性樹脂から炭素繊維を分離した。焼き飛ばし後のウェブの質量を測定し(W2)、(W1−W2)/W2×100(%)を計算してバインダーの結着量を評価した。測定はn=10でおこない、その値を用いて標準偏差を算出した。
熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの幅方向の左右端部20mmまでを除く部位において、15mm×15mmの正方形状にウェブを切り取り、図4に示すように長さ100mm×幅15mm×厚み2mmのアルミニウム板の端に両面テープ(ニチバン(株)製NW−K15)を用いて、炭素繊維ウェブを貼り付けた。作製した試験片を速度1.6mm/分の引張速度で引張試験し、炭素繊維ウェブの破断時の荷重を炭素繊維ウェブの面積(225mm2)で除して、せん断強度(MPa)を測定した。せん断強度が0.1MPa以上を○、0.01MPa以上0.1MPa未満を△、0.01MPa未満を×とした。測定はn=10でおこない、その平均値をせん断強度とした。
熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを光学顕微鏡で観察し、炭素繊維単繊維とそれに近接する炭素繊維単繊維のなす配向角を観察画像より求めた。これを炭素繊維単繊維400本となるまで繰り返した。配向角が10〜80°となる炭素繊維の本数が70%未満を△、70%以上95%未満を○、95%以上を二重丸とした。
得られた炭素繊維ウェブを200mm×200mmに切り出して、120℃で1時間乾燥させた。乾燥後の炭素繊維ウェブと、酸変性ポリプロピレン樹脂フィルムFを、樹脂フィルムF/炭素繊維ウェブ/樹脂フィルムFとなるように3層積層した。この積層物を温度200℃、圧力30MPaで5分間プレス成形し、圧力を保持したまま50℃まで冷却して厚み0.12mmの炭素繊維強化樹脂シートを作製した。この樹脂シートを8枚積層し、温度200℃、圧力30MPaで5分間プレス成形し、圧力を保持したまま50℃まで冷却して厚み1.0mmの炭素繊維強化樹脂成形品を得た。得られた成形品を用いて、ISO178法(1993)に従い、曲げ強度をn=10で評価した。なお、曲げ強度の評価結果は実施例1を100として相対値で記載した。
炭素繊維ウェブを5m/分で引き取るプロセスで作製し、作製可能であったものを○、作製可能であったがプロセスの確認と調整が多少必要であったものを△、作製できなかったものを×で評価した。
図1の抄紙基材の製造装置01を用いて、熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを製造した。製造装置01は、底部に幅200mmの抄紙面19を有するメッシュコンベア21を備える抄紙槽12、容器下部に開口コック28を備え、抄紙槽12の上に開口するバインダー輸送部27を備えるバインダー槽26、メッシュコンベア21上の炭素繊維ウェブ20を乾燥するための乾燥機38、メッシュコンベア21で運搬された炭素繊維ウェブ20を水平導入しかつ加圧・冷却可能な一対のニップロール39、及び得られる熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ40を連続的に巻き取り可能な巻き取りロール33(直径300mm)を備える。
実施例1において、バインダー成分の種類をC1からC2に変えたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
図3の装置03を用いて炭素繊維ウェブを製造した。製造装置03は、分散−抄紙槽34としての、底面に抄紙面19を有し、空気吸引が可能な加圧空気管29を備える縦400mm×横400mm×高さ400mmの容器を備える。また、開口コック28を備え、抄紙槽12の上に開口するバインダー輸送部27を備えるバインダー槽26を備える。バインダー輸送部27は可動であり、分散−抄紙槽34内の炭素繊維ウェブ20上に均一にバインダー散布可能である。分散−抄紙槽34の底部は長さ400mm×幅400mmの抄紙面(メッシュシート製)19を有し、抄紙面19上に炭素繊維ウェブ20が得られる。
この炭素繊維ウェブを200℃の長さ5mの乾燥炉に通して乾燥したのち、50℃で10MPaのニップロール1対を通過させ、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、バインダーの付着量を1.5質量%に低下させ、引取速度を3m/分としたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、バインダーの付着量を3質量%に低下させたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、熱可塑性樹脂結着装置01の代わりに熱可塑性樹脂結着装置02を用いたこと、加熱温度を150℃/50℃としたことのほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.15mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
熱可塑性樹脂結着装置02は、図2に示すとおりであり、1対のニップロールの代わりにダブルベルトプレス31を備えるほかは、熱可塑性樹脂結着装置01と同様である。
実施例1において、炭素繊維A1の代わりに炭素繊維A2を用いたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、結着工程の加圧を線圧300kg/cmとしたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.25mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、バインダーの付与方法として炭素繊維ウェブをバインダー液に浸漬しておこなったほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1において、巻き取りロール33の直径が50mmのものを用いたほかは、実施例1と同様に処理を行い、厚み0.2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1においてバインダーを付与しなかった他は実施例1と同様に処理を行い、厚み2mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1においてニップロールによる圧縮を行わなかった他は実施例1と同様に処理を行い、厚み5mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
実施例1においてバインダー成分としてC3を用いた他は、実施例1と同様に処理を行い、厚み5mmの熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得た。製造条件および得られた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
炭素繊維ウェブへのバインダーの結着量が高いほど、引き取りを高速で行うことができ、引張強度も向上することが明らかとなった(実施例1および4参照)。
11 分散槽
12 抄紙槽
13 輸送部
14 輸送部と分散槽との接続部
16 撹拌機
17 チョップド炭素繊維(炭素繊維束)
18 分散液(分散媒体)
19 抄紙面
20 炭素繊維ウェブ(抄紙基材)
21 メッシュコンベア
22 コンベア
26 バインダー槽
27 バインダー輸送部
28 開口コック
31 ダブルベルトプレス
32 繊維強化成形基材
33 巻き取りロール
34 分散−抄紙槽
35 マトリックス樹脂
36,37 ロール
38 乾燥機
39 ニップロール
40 熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ
Claims (21)
- 炭素繊維ウェブに熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与し、100℃以上まで加熱して、含水率を5質量%以下とした熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)を得て、次いで前記熱可塑性樹脂を溶融させ、炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却して、熱可塑性樹脂を0.5〜15質量%結着させた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)を引き取り熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを得るにあたり、引張強力が1N/cm以上の状態として引き取る熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂がアクリル系重合体、ビニル系重合体、ポリウレタン、ポリアミド及びポリエステルより選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂がアミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、オキサゾリン基、水酸基及び酸無水物基より選ばれる少なくとも1種の反応性官能基を有する熱可塑性樹脂を含む、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブの質量のうち、炭素繊維の割合が80〜100質量%である、請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の引張強力S1と、前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引張強力S2との比S1/S2が0.5以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与は、炭素繊維ウェブの含水率を10質量%以下に調整したのちに行う、請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与を、熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンへの前記炭素繊維ウェブの浸漬法にて行う、請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブに対する熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンの付与を熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンへの前記炭素繊維ウェブの浸漬法にて行った後に、過剰分の熱可塑性樹脂を除去する、請求項1〜7のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブを構成する炭素繊維の数平均繊維長が1〜50mmである、請求項1〜8のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブを構成する炭素繊維のX線光電子分光法により測定される表面酸素濃度比O/Cが0.05〜0.50である、請求項1〜9のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維ウェブの目付が10〜500g/m2である、請求項1〜10のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)の厚みT1と、前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の厚みT2との比T1/T2が0.3〜0.8である、請求項1〜11のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の厚みT2が、3mm以下である、請求項1〜12のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却する工程を、ニップローラ、ダブルベルトプレスまたは間欠プレスに炭素繊維ウェブを通過させることで行う、請求項1〜13のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引取速度が、5m/分以上である、請求項1〜14のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)の引き取りは、オンラインで前記熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)を直径300mm以上のロール形状物に連続的に巻き取ることにより行う、請求項1〜15のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブの製造方法。
- 炭素繊維ウェブに熱可塑性樹脂の水溶液、エマルジョンまたはサスペンジョンを付与し、100℃以上まで加熱して、含水率を5質量%以下とした熱可塑性樹脂付着炭素繊維ウェブ(A)を得て、次いで前記熱可塑性樹脂を溶融させ、炭素繊維同士を結着させ、そののちに100℃以下まで冷却して、熱可塑性樹脂を0.5〜15質量%結着させた熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
- 熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)における前記熱可塑性樹脂の結着量の標準偏差が10%以下である、請求項17に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
- 熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ(B)のせん断強度が0.01MPa以上である、請求項17または18に記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
- 実質的に炭素繊維が2次元ランダム配向である、請求項17〜19のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブ。
- 請求項1〜20のいずれかに記載の熱可塑性樹脂結着炭素繊維ウェブを用いる、電気・電子機器部品、土木・建築用部品、自動車・二輪車用の構造部品又は航空機用部品。
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