JP2010037669A - Method for producing carbon fiber base material - Google Patents

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敦岐 土谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a carbon fiber base material having excellent dispersibility of carbon fiber during base formation and excellent mechanical characteristics when made into a molded product. <P>SOLUTION: The carbon fiber base material is produced by a production step having at least four steps of a step (I) for feeding a carbon fiber bundle to which 0.1-10 mass% of a water-soluble polyurethane and/or a water-soluble polyamide is attached, into a dispersion medium; a step (II) for preparing a slurry in which a carbon fiber constituting the carbon fiber bundle is dispersed into the dispersion medium; a step (III) for transporting the slurry to a step (IV); and a step (IV) for removing the dispersion medium from the slurry and forming a carbon fiber base material. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素繊維基材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a carbon fiber substrate.

炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維と熱可塑性樹脂からなる繊維強化成形基材は、比強度、比剛性に優れているため、電気・電子用途、土木・建築用途、自動車用途、航空機用途等に広く用いられている。なかでも強化繊維が均一に分散した基材を用いた成形品は、力学特性が等方的になり、さらには高強度を発現するものであれば適用可能な用途は非常に多くなる。従ってこのように強化繊維が均一に分散した繊維強化成形基材の製造条件についてはこれまで様々な検討がなされてきた。   Fiber reinforced molded base materials made of reinforced fibers such as carbon fiber and glass fiber and thermoplastic resins are excellent in specific strength and specific rigidity, so they can be used in electrical / electronic applications, civil engineering / architecture applications, automotive applications, aircraft applications, etc. Widely used. In particular, a molded article using a base material in which reinforcing fibers are uniformly dispersed has isotropic mechanical properties, and if it exhibits high strength, the applicable applications are very many. Therefore, various studies have been made so far regarding the production conditions of the fiber-reinforced molded base material in which the reinforcing fibers are uniformly dispersed.

特許文献1(国際公開第2007/97436号パンフレット)には、繊維強化熱可塑性樹脂成形体の強化繊維として、単繊維状の炭素繊維であって質量平均繊維長が0.5〜10mmであり、かつ、配向パラメーターが−0.25〜0.25である炭素繊維を用いると、力学特性に優れ、等方的な力学特性を有する成形体が得られることが記載されている。この繊維強化熱可塑性樹脂成形体は、(I)成形材料に含まれる熱可塑性樹脂を加熱溶融する工程、(II)金型に成形材料を配置する工程、(III)金型で成形材料を加圧する工程、(IV)金型内で成形材料を固化する工程、(V)金型を開き、繊維強化熱可塑性樹脂成形体を脱型する工程により製造されうるとされている。   Patent Document 1 (International Publication No. 2007/97436 pamphlet) describes a monofilament carbon fiber having a mass average fiber length of 0.5 to 10 mm as a reinforcing fiber of a fiber-reinforced thermoplastic resin molded body. Moreover, it is described that when a carbon fiber having an orientation parameter of −0.25 to 0.25 is used, a molded article having excellent mechanical properties and isotropic mechanical properties can be obtained. This fiber-reinforced thermoplastic resin molded article is obtained by (I) a step of heating and melting a thermoplastic resin contained in a molding material, (II) a step of placing the molding material in a mold, and (III) adding a molding material in the mold. And (IV) a step of solidifying the molding material in the mold, and (V) a step of opening the mold and demolding the fiber reinforced thermoplastic resin molded body.

このような繊維強化成形基材に用いられる炭素繊維について、種々の検討がなされてきた。   Various studies have been made on carbon fibers used for such fiber-reinforced molded substrates.

特許文献2(国際公開第2006/019139号パンフレット)には、複数本の単繊維が収束されている炭素繊維であって、単繊維に界面活性剤を主成分とするサイジング剤が付着しており、表面酸素指数および水との接触角が所定の範囲内である水系プロセス用炭素繊維が、炭素繊維抄紙基材や成形用中間基材等の作製に好適に用いられる旨が記載されている。   Patent Document 2 (International Publication No. 2006/018139 pamphlet) is a carbon fiber in which a plurality of single fibers are converged, and a sizing agent mainly composed of a surfactant is attached to the single fibers. Further, it is described that carbon fibers for water-based process having a surface oxygen index and a contact angle with water within a predetermined range can be suitably used for producing a carbon fiber papermaking substrate, an intermediate substrate for molding, and the like.

特許文献3(特開平1−207499号公報)には、炭素繊維を含む水性スラリーを用いる湿式抄紙法において、スラリーに、フミン酸の水溶性塩、およびフミン酸酸化処理物の水溶性塩から選ばれた少なくとも1員からなる地合改良剤を含有させることにより、地合の均一且つ良好な炭素繊維シートが得られることが記載されている。   In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-207499), in a wet papermaking method using an aqueous slurry containing carbon fibers, the slurry is selected from a water-soluble salt of humic acid and a water-soluble salt of humic acid-oxidized product. It is described that a uniform and good carbon fiber sheet can be obtained by adding a formation improver consisting of at least one member.

国際公開第2007/97436号パンフレットInternational Publication No. 2007/97436 Pamphlet 国際公開第2006/019139号パンフレットInternational Publication No. 2006/018139 Pamphlet 特開平1−207499号公報JP-A-1-207499

しかしながら、特許文献2の炭素繊維束を用いて、繊維強化成形基材の中間体として有用な炭素繊維ウェブを製造すると、抄造時の炭素繊維の繊維分散性は比較的良好であるが、成形品の力学特性などをより高性能なものとするためにはさらなる改良が求められていた。また、炭素繊維ウェブの製造プロセスには特に言及しておらず、生産性を向上するプロセスを含めた開発が望まれていた。さらには、界面活性剤を主成分とするサイジング剤のみでは、抄造工程においてサイジング剤が容易に脱落する可能性があり、繊維の分散状態をさらに良好な状態とするためにはさらなる改良が望まれていた。
また特許文献3では、スラリー中にフミン系化合物を入れるため、有効成分がスラリー中に拡散してしまい、炭素繊維を効果的に分散させることが十分でなく、さらには分散自体の効果も不十分であった。
However, when a carbon fiber web useful as an intermediate of a fiber reinforced molding base material is produced using the carbon fiber bundle of Patent Document 2, the fiber dispersibility of the carbon fiber at the time of papermaking is relatively good. Further improvements have been demanded in order to make the mechanical properties and the like higher performance. Moreover, the carbon fiber web manufacturing process is not particularly mentioned, and development including a process for improving productivity has been desired. Furthermore, with only a sizing agent mainly composed of a surfactant, the sizing agent may easily fall off in the paper making process, and further improvement is desired in order to further improve the fiber dispersion state. It was.
Further, in Patent Document 3, since the humic compound is put in the slurry, the active ingredient is diffused in the slurry, and it is not sufficient to disperse the carbon fiber effectively, and further, the effect of the dispersion itself is insufficient. Met.

本発明は、抄造時の炭素繊維の分散性に優れ、成形品とした場合に力学特性に優れる炭素繊維基材を短時間で得ることのできる製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method which can obtain the carbon fiber base material which is excellent in the dispersibility of the carbon fiber at the time of papermaking, and is excellent in a mechanical characteristic when it is set as a molded article.

本発明者らは検討を重ねた結果、炭素繊維束に水溶性ポリウレタンや水溶性ポリアミドを付着させたものを用いて炭素繊維ウェブを製造することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。   As a result of repeated studies, the present inventors have found that the above problem can be solved by producing a carbon fiber web using a carbon fiber bundle having water-soluble polyurethane or water-soluble polyamide adhered thereto. Reached.

すなわち本発明は、下記の〔1〕〜〔20〕を提供するものである。
〔1〕炭素繊維基材の製造方法であって、水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが0.1〜10質量%付着した炭素繊維束を分散媒体に投入する工程(I)、前記炭素繊維束を構成する炭素繊維が前記分散媒体中に分散したスラリーを調製する工程(II)、前記スラリーを輸送する工程(III)及び前記スラリーより分散媒体を除去して抄造し炭素繊維基材を得る工程(IV)の少なくとも4つの工程を有する炭素繊維基材の製造方法。
〔2〕前記水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドは、水への溶解速度が5分以内である、〔1〕に記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔3〕前記水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが分子鎖中にポリアルキレングリコールユニットを含有する直線状高分子である、〔1〕または〔2〕に記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔4〕前記工程(I)から前記工程(IV)までをオンラインで実施してなる、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔5〕前記工程(I)の開始から前記工程(IV)の開始までの所要時間を10分以内とする、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔6〕前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1が、工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2よりも高い位置にある、〔5〕に記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔7〕前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1と、工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2との差H1−H2が、0.1〜5mである〔6〕に記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔8〕前記工程(II)で調製されるスラリーにおける分散媒体中の炭素繊維の質量含有率をC1とし、前記工程(IV)開始時のスラリーにおける分散媒体中の炭素繊維の質量含有率をC2とした場合に、C1/C2が0.8〜1.2の範囲とする、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔9〕前記工程(I)において分散媒体と炭素繊維束とが継続的に投入され、前記工程(I)から工程(IV)までが継続的に実施される、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔10〕前記工程(I)は、前記分散媒体と前記炭素繊維とを分散槽に供給する工程であり、前記工程(II)は、前記分散槽中で前記スラリーを調製する工程である、〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔11〕前記輸送部の幅W1と、前記炭素繊維基材の幅W2との比W1/W2が、0.5〜1.0である、〔10〕に記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔12〕前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1を実質的に同じ高さに保ちながらおこなう、〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔13〕前記工程(III)をオーバーフロー方式でおこなう、〔1〕〜〔12〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔14〕前記工程(IV)において、得られる炭素繊維基材を引取速度が10m/分以上で引き取る、〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔15〕前記炭素繊維基材の目付が10〜500g/m2である、〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔16〕前記炭素繊維束の長さが1〜50mmである、〔1〕〜〔15〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔17〕前記工程(II)におけるスラリー中の炭素繊維の質量含有量が0.01〜1質量%である、〔1〕〜〔16〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔18〕前記炭素繊維の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〕〜〔17〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔19〕スラリーが水系である〔1〕〜〔18〕のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。
〔20〕〔1〕〜〔19〕のいずれかに記載の製造方法で製造された炭素繊維基材を用いる、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。
That is, the present invention provides the following [1] to [20].
[1] A method for producing a carbon fiber substrate, the step (I) of charging a dispersion medium with a carbon fiber bundle to which 0.1 to 10% by mass of water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide is adhered, the carbon fiber A step (II) of preparing a slurry in which the carbon fibers constituting the bundle are dispersed in the dispersion medium, a step (III) of transporting the slurry, and removing the dispersion medium from the slurry to produce a carbon fiber substrate. The manufacturing method of the carbon fiber base material which has at least 4 process of process (IV).
[2] The method for producing a carbon fiber substrate according to [1], wherein the water-soluble polyurethane and the water-soluble polyamide have a dissolution rate in water of 5 minutes or less.
[3] The method for producing a carbon fiber substrate according to [1] or [2], wherein the water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide is a linear polymer containing a polyalkylene glycol unit in the molecular chain.
[4] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [3], wherein the steps (I) to (IV) are performed online.
[5] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [4], wherein a required time from the start of the step (I) to the start of the step (IV) is within 10 minutes.
[6] The carbon fiber substrate according to [5], wherein the height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) is higher than the height H2 of the liquid level of the slurry in the step (IV). Production method.
[7] The difference H1-H2 between the height H1 of the slurry level in the step (II) and the height H2 of the slurry level in the step (IV) is 0.1 to 5 m [6]. The manufacturing method of the carbon fiber base material of description.
[8] The mass content of carbon fibers in the dispersion medium in the slurry prepared in the step (II) is C1, and the mass content of carbon fibers in the dispersion medium in the slurry at the start of the step (IV) is C2. The carbon fiber substrate production method according to any one of [1] to [7], wherein C1 / C2 is in the range of 0.8 to 1.2.
[9] In the step (I), the dispersion medium and the carbon fiber bundle are continuously added, and the steps (I) to (IV) are continuously performed. The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one.
[10] The step (I) is a step of supplying the dispersion medium and the carbon fiber to a dispersion tank, and the step (II) is a step of preparing the slurry in the dispersion tank. The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of 1]-[9].
[11] The method for producing a carbon fiber substrate according to [10], wherein a ratio W1 / W2 between the width W1 of the transport portion and the width W2 of the carbon fiber substrate is 0.5 to 1.0. .
[12] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [11], which is performed while maintaining the liquid surface height H1 of the slurry in the step (II) substantially the same.
[13] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [12], wherein the step (III) is performed by an overflow method.
[14] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [13], wherein in the step (IV), the obtained carbon fiber substrate is drawn at a take-up speed of 10 m / min or more.
[15] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [14], wherein the basis weight of the carbon fiber substrate is 10 to 500 g / m 2 .
[16] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [15], wherein the carbon fiber bundle has a length of 1 to 50 mm.
[17] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [16], wherein the mass content of the carbon fiber in the slurry in the step (II) is 0.01 to 1% by mass.
[18] The carbon fiber group according to any one of [1] to [17], wherein a surface oxygen concentration ratio O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of the carbon fiber is 0.05 to 0.50. A method of manufacturing the material.
[19] The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of [1] to [18], wherein the slurry is aqueous.
[20] Electrical / electronic equipment parts, civil engineering / architectural parts, structural parts for automobiles / motorcycles, or aircraft using the carbon fiber substrate produced by the production method according to any one of [1] to [19] Parts.

本発明によれば、抄造時の炭素繊維の繊維分散性に優れ、成形品とした場合に力学特性に優れる炭素繊維基材を短時間で得ることができ、高い量産性が期待される。   According to the present invention, it is possible to obtain a carbon fiber base material having excellent fiber dispersibility of carbon fibers at the time of paper making and excellent mechanical properties when formed into a molded product, and high mass productivity is expected.

本発明の炭素繊維基材の製造方法は、水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが0.1〜10質量%付着した炭素繊維束を分散媒体に投入する工程(I)、前記炭素繊維束を構成する炭素繊維が前記分散媒体中に分散したスラリーを調製する工程(II)、前記スラリーを輸送する工程(III)及び前記スラリーより分散媒体を除去して炭素繊維基材を得る工程(IV)を少なくとも有する。   The method for producing a carbon fiber substrate of the present invention comprises a step (I) of charging a dispersion medium with a carbon fiber bundle having 0.1 to 10% by weight of water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide attached thereto, Step (II) for preparing a slurry in which carbon fibers constituting the dispersion are dispersed in the dispersion medium, Step (III) for transporting the slurry, and Step (IV) for obtaining a carbon fiber substrate by removing the dispersion medium from the slurry At least.

工程(I)では、水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが0.1〜10質量%付着した炭素繊維束を分散媒体に炭素繊維束を投入する。   In the step (I), a carbon fiber bundle to which 0.1 to 10% by mass of water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide is attached is put into a dispersion medium.

水溶性ポリウレタン、水溶性ポリアミドとは、それぞれ、水溶性のポリウレタン、ポリアミドを意味する。ポリウレタンとは分子中にウレタン結合(−NH−COO−)を有する分子を意味する。ポリアミドとは分子中にアミド結合(−NH−CO−)を有する分子を意味し、各種のナイロンが例示される。水溶性とは水に可溶である性質を意味する。水溶性ポリウレタン及び水溶性ポリアミドの好ましい例としては、水への溶解速度が5分以内のものであることが好ましい。水への溶解速度の測定は、例えば、一定厚みと面積のフィルム状物の水に試料を接触させ撹拌し(撹拌条件:直径100mmの円柱型1000mlビーカーに400mlの水を用意し、厚み0.05mm、縦30mm×横30mmのフィルム状物を投入し、200回転/分の速度で撹拌する)、フィルム状物が消滅するまでの時間から得ることができる。   Water-soluble polyurethane and water-soluble polyamide mean water-soluble polyurethane and polyamide, respectively. Polyurethane means a molecule having a urethane bond (—NH—COO—) in the molecule. Polyamide means a molecule having an amide bond (—NH—CO—) in the molecule, and various nylons are exemplified. Water-soluble means a property that is soluble in water. Preferable examples of the water-soluble polyurethane and the water-soluble polyamide are preferably those having a water dissolution rate of 5 minutes or less. The dissolution rate in water is measured by, for example, bringing a sample into contact with water of a film-like material having a constant thickness and area and stirring (stirring condition: 400 ml of water is prepared in a cylindrical 1000 ml beaker having a diameter of 100 mm and a thickness of 0. 05 mm, 30 mm long × 30 mm wide film-like material is added and stirred at a speed of 200 revolutions / minute), and the time until the film-like material disappears can be obtained.

水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドは、分子鎖中にポリアルキレングリコールユニットを含有することが好ましい。尚、水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドを併用する場合には、少なくとも一方が分子鎖中にポリアルキレングリコールユニットを含有することが好ましく、両方が該ユニットを有することがより好ましい。   The water-soluble polyurethane and water-soluble polyamide preferably contain a polyalkylene glycol unit in the molecular chain. In addition, when using water-soluble polyurethane and water-soluble polyamide together, it is preferable that at least one contains a polyalkylene glycol unit in the molecular chain, and it is more preferable that both have this unit.

ポリアルキレングリコールユニットとは、エチレングリコールをはじめとするアルキレングリコールの繰り返し単位を意味する。水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドを構成する分子鎖中における、ポリアルキレングリコールユニットの含有量は、30〜95質量%であることが好ましい。ポリアルキレングリコールユニットの含有量はNMRやIRなどの既存の高分子分析手法を用いて決定される。   The polyalkylene glycol unit means a repeating unit of alkylene glycol including ethylene glycol. The content of the polyalkylene glycol unit in the molecular chain constituting the water-soluble polyurethane and water-soluble polyamide is preferably 30 to 95% by mass. The content of the polyalkylene glycol unit is determined using an existing polymer analysis technique such as NMR or IR.

水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドは、さらに、直鎖状高分子であることが好ましい。直鎖状とは、実質的に分岐鎖を有しない状態を意味する。高分子とは、高分子量の分子を意味し、好ましくは分子量5000〜500,000、より好ましくは分子量10,000〜300,000である。   The water-soluble polyurethane and the water-soluble polyamide are preferably linear polymers. The straight chain means a state having substantially no branched chain. The polymer means a high molecular weight molecule, preferably a molecular weight of 5000 to 500,000, more preferably a molecular weight of 10,000 to 300,000.

水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いることも可能である。   One type of water-soluble polyurethane and water-soluble polyamide may be used alone, or two or more types may be used in combination.

炭素繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、気相成長系炭素繊維、これらの黒鉛化繊維などが例示される。PAN系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル繊維を原料とする炭素繊維である。ピッチ系炭素繊維は石油タールや石油ピッチを原料とする炭素繊維である。セルロース系炭素繊維はビスコースレーヨンや酢酸セルロースなどを原料とする炭素繊維である。気相成長系炭素繊維は炭化水素などを原料とする炭素繊維である。このうち、強度と弾性率のバランスに優れる点で、PAN系炭素繊維が好ましい。   Examples of carbon fibers include PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, cellulose-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, and graphitized fibers thereof. PAN-based carbon fibers are carbon fibers made from polyacrylonitrile fibers. Pitch-based carbon fiber is carbon fiber made from petroleum tar or petroleum pitch. Cellulosic carbon fibers are carbon fibers made from viscose rayon, cellulose acetate, or the like. Vapor-grown carbon fibers are carbon fibers made from hydrocarbons or the like. Of these, PAN-based carbon fibers are preferable because they are excellent in balance between strength and elastic modulus.

炭素繊維ウェブを構成する炭素繊維は1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。   One type of carbon fiber constituting the carbon fiber web may be used, or two or more types may be used.

炭素繊維は、その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であるものが好ましく、0.06〜0.3であるものがより好ましく、0.07〜0.2であるものがさらにより好ましい。表面酸素濃度比が0.05以上であることにより、炭素繊維表面の極性官能基量を確保し、熱可塑性樹脂組成物との親和性が高くなるので、より強固な接着を得ることができる。また、表面酸素濃度比が0.5以下であることにより、表面酸化による炭素繊維自身の強度の低下を少なくすることができる。   The carbon fiber preferably has a surface oxygen concentration ratio O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.05 to 0.50, more preferably 0.06 to 0.3. Even more preferable is a value of 0.07 to 0.2. When the surface oxygen concentration ratio is 0.05 or more, the amount of polar functional groups on the surface of the carbon fiber is ensured and the affinity with the thermoplastic resin composition is increased, so that stronger adhesion can be obtained. Moreover, when the surface oxygen concentration ratio is 0.5 or less, it is possible to reduce a decrease in strength of the carbon fiber itself due to surface oxidation.

表面酸素濃度比とは、繊維表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数の比を意味する。表面酸素濃度比をX線光電子分光法により求める場合の手順を、以下に一例を挙げて説明する。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着しているサイジング剤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後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×108Torrに保つ。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に合わせる。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る。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る。 The surface oxygen concentration ratio means the ratio of the number of oxygen (O) and carbon (C) atoms on the fiber surface. The procedure for obtaining the surface oxygen concentration ratio by X-ray photoelectron spectroscopy will be described below with an example. First, carbon fibers from which the sizing agent and the like adhering to the carbon fiber surface were removed with a solvent were cut to 20 mm, spread on a copper sample support base, and then arranged using an A1Kα1,2 as an X-ray source. The chamber is maintained at 1 × 10 8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s is set to 1202 cV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 947 to 959 eV.

表面酸素濃度は、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出したものである。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用い、感度補正値を1.74として算出し得る。 The surface oxygen concentration is calculated as an atomic ratio by using a sensitivity correction value unique to the apparatus from the ratio between the O 1s peak area and the C 1s peak area. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, a model ES-200 manufactured by Kokusai Electric Inc. can be used, and the sensitivity correction value can be calculated as 1.74.

炭素繊維の表面酸素濃度O/Cを0.05〜0.5に制御する手段としては、特に限定されるものではないが、電界酸化処理、薬液酸化処理、気相酸化処理などの手法が例示される。中でも電界酸化処理が取り扱いやすく好ましい。   The means for controlling the surface oxygen concentration O / C of the carbon fiber to 0.05 to 0.5 is not particularly limited, and examples include techniques such as electric field oxidation treatment, chemical solution oxidation treatment, and gas phase oxidation treatment. Is done. Of these, electric field oxidation treatment is preferred because it is easy to handle.

電界酸化処理に用いられる電解液としては、以下に挙げる化合物の水溶液が好ましく用いられる。硫酸、硝酸、塩酸等の無機酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化バリウム等の無機水酸化物、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機金属塩類、酢酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等の有機塩類、さらにこれらナトリウム塩の代わりにカリウム塩、バリウム塩その他の金属塩、アンモニウム塩、その他にはヒドラジンなどの有機化合物である。これらの中でも電解液としては無機酸が好ましく、硫酸及び硝酸が特に好ましく使用される。電界処理の程度は、電界処理で流れる電気量を設定することにより炭素繊維表面のO/Cを制御することができる。   As the electrolytic solution used for the electric field oxidation treatment, aqueous solutions of the following compounds are preferably used. Inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and barium hydroxide, inorganic metal salts such as ammonia, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium acetate, sodium benzoate, etc. Organic salts, and in addition to these sodium salts, potassium salts, barium salts and other metal salts, ammonium salts, and other organic compounds such as hydrazine. Among these, an inorganic acid is preferable as the electrolytic solution, and sulfuric acid and nitric acid are particularly preferably used. The degree of the electric field treatment can control O / C on the surface of the carbon fiber by setting the amount of electricity flowing in the electric field treatment.

炭素繊維束は、連続した強化繊維から構成されるもの、あるいは不連続な炭素繊維から構成されるもののどちらでも良いが、より良好な分散状態を達成するためには、不連続な炭素繊維束が好ましく、チョップド炭素繊維がより好ましい。
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。
The carbon fiber bundle may be composed of continuous reinforcing fibers or discontinuous carbon fibers, but in order to achieve a better dispersion state, the discontinuous carbon fiber bundles Preferably, chopped carbon fiber is more preferable.
Further, the number of single fibers constituting the carbon fiber bundle is not particularly limited, but is preferably 24,000 or more, and more preferably 48,000 or more from the viewpoint of productivity. The upper limit of the number of single fibers is not particularly limited, but considering the balance between dispersibility and handleability, productivity, dispersibility, and handleability can be kept good if there are about 300,000. .

炭素繊維束の長さは、1〜50mmであることが好ましく、3〜30mmであることがより好ましい。3mm未満であると強化繊維による補強効果を効率良く発揮することが困難となるおそれがあり、30mmを超えると分散を良好に保つのが困難となるおそれがある。炭素繊維束の長さとは、炭素繊維束を構成する単繊維の長さをいい、強化繊維束の繊維軸方向の長さをノギスで測定する、あるいは強化繊維束から単繊維を取り出し顕微鏡で観察して測定され得る。   The length of the carbon fiber bundle is preferably 1 to 50 mm, and more preferably 3 to 30 mm. If it is less than 3 mm, it may be difficult to efficiently exhibit the reinforcing effect of the reinforcing fiber, and if it exceeds 30 mm, it may be difficult to maintain good dispersion. The length of the carbon fiber bundle means the length of the single fiber constituting the carbon fiber bundle. The length of the reinforcing fiber bundle in the fiber axis direction is measured with a caliper, or the single fiber is taken out from the reinforcing fiber bundle and observed with a microscope. Can be measured.

分散媒体(分散液)とは、炭素繊維束を分散させ得る媒体を意味する。分散媒体の例としては水、アルコールなどのいわゆる溶媒が挙げられるが、水が好ましい。水としては、通常の水道水のほか、蒸留水、精製水等の水を使用することができる。水には必要に応じて界面活性剤を混合し得る。界面活性剤は、陽イオン型、陰イオン型、非イオン型、両性の各種に分類されるが、このうち非イオン性界面活性剤が好ましく用いられ、中でもポリオキシエチレンラウリルエーテルがより好ましく用いられる。界面活性剤を水に混合する場合の界面活性剤の濃度は、通常は0.0001質量%以上0.1質量%以下、好ましくは0.0005質量%以上0.05質量%以下である。   The dispersion medium (dispersion liquid) means a medium capable of dispersing the carbon fiber bundle. Examples of the dispersion medium include so-called solvents such as water and alcohol, with water being preferred. As water, in addition to normal tap water, water such as distilled water and purified water can be used. A surfactant may be mixed in the water as necessary. Surfactants are classified into a cation type, an anion type, a nonionic type, and an amphoteric type. Of these, nonionic surfactants are preferably used, and polyoxyethylene lauryl ether is more preferably used. . The concentration of the surfactant when mixing the surfactant with water is usually 0.0001% by mass or more and 0.1% by mass or less, preferably 0.0005% by mass or more and 0.05% by mass or less.

炭素繊維束の投入量は、水(分散液)1lの投入量に対する量として、通常0.1g以上10g以下、好ましくは0.3g以上5g以下の範囲で調整し得る。前記範囲とすることにより、炭素繊維束が分散媒体に効率よく分散し、均一に分散したスラリーを短時間で得ることができる。水(分散液)に対し炭素繊維束を分散させる際には、必要に応じて撹拌を行う。   The input amount of the carbon fiber bundle can be adjusted in the range of usually 0.1 g or more and 10 g or less, preferably 0.3 g or more and 5 g or less as the amount of water (dispersion) 1 l. By setting it as the said range, a carbon fiber bundle can disperse | distribute efficiently to a dispersion medium and the slurry disperse | distributed uniformly can be obtained in a short time. When the carbon fiber bundle is dispersed in water (dispersion), stirring is performed as necessary.

工程(II)では、炭素繊維束を構成する炭素繊維が分散媒体中に分散したスラリーを調製する。   In step (II), a slurry is prepared in which carbon fibers constituting a carbon fiber bundle are dispersed in a dispersion medium.

スラリーとは固体粒子が分散している懸濁液をいい、本発明においては水系スラリーであることが好ましい。 The slurry refers to a suspension in which solid particles are dispersed. In the present invention, an aqueous slurry is preferable.

スラリー中の炭素繊維の質量含有量(スラリーにおける固形分濃度)は、0.01質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.03質量%以上0.5質量%以下であることがより好ましい。上記範囲であることにより抄造を効率よく行うことができる。   The mass content of carbon fibers in the slurry (solid content concentration in the slurry) is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and preferably 0.03% by mass or more and 0.5% by mass or less. More preferred. Papermaking can be performed efficiently by being in the above range.

工程(II)は、通常分散槽で実施される。分散槽はスラリーを収容可能な槽(容器)である。分散槽を用いる場合、工程(I)における分散媒体と炭素繊維束とは、直接分散槽に対し行われることが好ましい。もちろん先に分散槽以外の槽に分散媒体と炭素繊維束とを投入し、かかる槽の中身を分散槽に移して工程(II)を行ってもよいことは言うまでもない。分散槽は、必要に応じて撹拌装置を備えるものであってもよい。   Step (II) is usually carried out in a dispersion tank. The dispersion tank is a tank (container) that can contain slurry. When using a dispersion tank, it is preferable that the dispersion medium and the carbon fiber bundle in the step (I) are directly performed on the dispersion tank. Of course, it goes without saying that the dispersion medium and the carbon fiber bundle may be first introduced into a tank other than the dispersion tank, and the contents of the tank may be transferred to the dispersion tank to perform the step (II). A dispersion tank may be equipped with a stirring apparatus as needed.

工程(III)では、工程(II)で得られるスラリーを輸送する。   In step (III), the slurry obtained in step (II) is transported.

工程(III)は、通常、工程(II)が行われる分散槽と工程(IV)が行われる抄紙槽とを接続する輸送部で行われる。   Step (III) is usually performed in a transport section that connects a dispersion tank in which step (II) is performed and a papermaking tank in which step (IV) is performed.

輸送部の幅は特に規定されないが、輸送部の幅W1と炭素繊維基材の幅W2との比W1/W2が、0.5〜1.0であることが好ましく、0.7〜1.0であることがより好ましい。W1/W2が0.5未満であると工程(III)における輸送に長時間を要するおそれがある。W1/W2が1.0を超えると工程(IV)におけるスラリーの分散状態が不十分となるおそれや、輸送部から工程(IV)へスラリーが流れる際に、スラリー流動部の幅が大きくなるためにスラリーに負荷がかかり分散状態が不十分となるおそれがある。ここで「輸送部の幅」とは輸送部の断面の長径を意味し、例えば輸送部の断面が長方形の場合には長いほうの径を意味する。「炭素繊維基材の幅」とは工程(IV)において得られる炭素繊維基材の長さ、幅、及び厚みのうち幅(長さより短い方)を意味する。尚、各幅が部位により異なる場合にはその平均値を意味するものとする。   The width of the transport portion is not particularly defined, but the ratio W1 / W2 between the width W1 of the transport portion and the width W2 of the carbon fiber substrate is preferably 0.5 to 1.0, and 0.7 to 1. More preferably 0. If W1 / W2 is less than 0.5, it may take a long time for transportation in the step (III). If W1 / W2 exceeds 1.0, the dispersion state of the slurry in step (IV) may be insufficient, and the width of the slurry fluidizing portion increases when the slurry flows from the transport portion to step (IV). In addition, the slurry is loaded and the dispersion state may be insufficient. Here, the “width of the transport part” means the major axis of the cross section of the transport part. For example, when the cross section of the transport part is rectangular, it means the longer diameter. The “width of the carbon fiber substrate” means the width (one shorter than the length) of the length, width, and thickness of the carbon fiber substrate obtained in the step (IV). In addition, when each width changes with parts, it shall mean the average value.

輸送部の幅は、通常は0.1〜2mの範囲である。炭素繊維基材の幅は、通常0.2〜2mである。   The width of the transport section is usually in the range of 0.1 to 2 m. The width | variety of a carbon fiber base material is 0.2-2 m normally.

輸送部の形状はスラリーを輸送できる形状であれば特には限定されず、通常は管状である。必要に応じて、輸送部の途中に送液ポンプを備える。送液ポンプは、例えばダイアフラムポンプ、スネークポンプ等の低剪断ポンプであることが好ましい。   The shape of the transport part is not particularly limited as long as it can transport the slurry, and is usually tubular. If necessary, a liquid feed pump is provided in the middle of the transport section. The liquid feed pump is preferably a low shear pump such as a diaphragm pump or a snake pump.

工程(III)はオーバーフロー方式で行われるものであってもよい。これにより、輸送されるスラリー中の炭素繊維に剪断力がかかり沈降、凝集することを防ぎ、スラリー中の分散性を保つことができる。また、ポンプなど動力を使わずに経済的な輸送が可能である。   Step (III) may be performed by an overflow method. Thereby, it is possible to prevent the carbon fibers in the slurry to be transported from being sheared and settle and aggregate, and maintain the dispersibility in the slurry. Moreover, economical transportation is possible without using power such as a pump.

オーバーフロー方式とは、容器(槽)から溢れる液体を、重力を利用して次の容器(槽)へ送液する方式を意味する。すなわち、送液ポンプなどの動力を実質的に用いずに送液する方式である。   The overflow method means a method of feeding liquid overflowing from a container (tank) to the next container (tank) using gravity. In other words, this is a system for feeding liquid without substantially using power such as a liquid feed pump.

オーバーフロー方式とする場合には、輸送部は傾斜していることが好ましい。すなわち、輸送部を水平方向から見る場合に、分散槽と輸送部との接続点が抄紙槽と輸送部との接続点よりも高い位置にあることが好ましい。その傾斜角は30〜60°、40〜55°であることがより好ましい。傾斜角が30°未満であると工程(III)における輸送に長時間を要するおそれがある。傾斜角が60°を超えると、オーバーフロー方式とした場合、スラリーの輸送時の流速が大きくなるために、工程(IV)への到達時にスラリーに過剰の剪断が加わり、工程(IV)におけるスラリーの分散状態が不十分となるおそれがある。   In the case of the overflow method, the transport section is preferably inclined. That is, when the transport section is viewed from the horizontal direction, it is preferable that the connection point between the dispersion tank and the transport section is higher than the connection point between the papermaking tank and the transport section. The inclination angle is more preferably 30 to 60 ° and 40 to 55 °. If the inclination angle is less than 30 °, it may take a long time for transportation in the step (III). When the tilt angle exceeds 60 °, when the overflow method is used, the flow rate during transportation of the slurry increases, so that excessive shear is applied to the slurry when reaching the step (IV), and the slurry in the step (IV) There is a possibility that the dispersion state becomes insufficient.

ここで、傾斜角とは、輸送部の管の中心線と、重力方向と平行な線とが交差する部分の鉛直下方側の角度を意味する。   Here, the inclination angle means the angle on the vertically lower side of the portion where the center line of the pipe of the transport section and the line parallel to the direction of gravity intersect.

尚、工程(III)をオーバーフロー方式で行う場合には、輸送部の分散槽との接続部は分散槽の壁面、特に上方に位置することが好ましい。   In addition, when performing process (III) by an overflow system, it is preferable that the connection part with the dispersion tank of a transport part is located in the wall surface of a dispersion tank, especially upper direction.

オーバーフロー方式とする場合には、輸送部は直線状であること、すなわち、湾曲部、屈曲部などの方向変換点を途中に有しない形状であることが好ましい。   In the case of the overflow method, it is preferable that the transport portion is linear, that is, a shape having no direction change point such as a curved portion or a bent portion.

オーバーフロー方式とする場合には、輸送部の高さは60mm以上、好ましくは100mm以上であることが好ましい。60mm以上であることにより、輸送するスラリー量に対して輸送部壁面とスラリーとの接触面積を相対的に小さくすることができ、壁面接触時のスラリーへの剪断力発生による分散繊維の再凝集を少なくすることができる。ここで輸送部の高さとは、輸送部を水平方向から見る場合に、輸送部の径の大きさを意味する。輸送部が長方形(長辺が基材幅方向、短辺が基材厚み方向)の場合、短辺の長さが「輸送部の高さ」に該当する。輸送部の高さの上限は特に限定されないが、通常は500mm以下である。尚、輸送部の高さに部位により差がある場合にはその平均値を意味するものとする。   In the case of the overflow method, the height of the transport part is 60 mm or more, preferably 100 mm or more. By being 60 mm or more, the contact area between the wall surface of the transport section and the slurry can be made relatively small with respect to the amount of slurry to be transported, and re-aggregation of the dispersed fibers due to the generation of shearing force on the slurry when contacting the wall surface. Can be reduced. Here, the height of the transport section means the diameter of the transport section when the transport section is viewed from the horizontal direction. When the transport portion is rectangular (the long side is the base material width direction and the short side is the base material thickness direction), the length of the short side corresponds to the “height of the transport portion”. Although the upper limit of the height of a transport part is not specifically limited, Usually, it is 500 mm or less. If there is a difference in the height of the transport section depending on the part, the average value is meant.

輸送部の形状について、図1〜図8を例にとって説明する。図1〜図8は、工程(I)および工程(II)は分散槽で行われ、前記工程(IV)は抄紙槽で行い、前記工程(III)を前記分散槽と抄紙槽とを接続する輸送部で行う場合の、分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けを模式的に示す図である。図1〜6及び図8中の輸送部13は、直線状を呈している。   The shape of the transport section will be described with reference to FIGS. 1-8, the process (I) and the process (II) are performed in a dispersion tank, the process (IV) is performed in a papermaking tank, and the process (III) is connected to the dispersion tank and the papermaking tank. It is a figure which shows typically the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion | distribution tank, a papermaking tank, and a transport part in the case of performing in a transport part. The transport part 13 in FIGS. 1 to 6 and FIG. 8 has a linear shape.

輸送部の傾斜角は、各図において輸送部13の中心線qと、重力方向に伸びる線Pとが鉛直下方側に形成する角度rを意味する。図1、図5及び図6中の輸送部13は、分散槽11から抄紙槽12に向けて傾斜しており、傾斜角が30〜60°である。図2中の輸送部13は、分散槽11と抄紙槽12を水平に接続しており、傾斜角は略90°である。図3中の輸送部13は、分散槽11から抄紙槽12に向けて傾斜しており、傾斜角が30〜60°である。図4中の輸送部13は、分散槽11と抄紙槽12とを重力方向で接続しており、傾斜角は略0°である。図8中の輸送部13も図4と同様に傾斜角は略0°であり、輸送部13の途中にポンプ25を備える。   The inclination angle of the transport portion means an angle r formed by the center line q of the transport portion 13 and the line P extending in the direction of gravity in the vertical direction in each figure. The transport section 13 in FIGS. 1, 5, and 6 is inclined from the dispersion tank 11 toward the papermaking tank 12, and the inclination angle is 30 to 60 °. The transport unit 13 in FIG. 2 connects the dispersion tank 11 and the papermaking tank 12 horizontally, and the inclination angle is approximately 90 °. The transport section 13 in FIG. 3 is inclined from the dispersion tank 11 toward the papermaking tank 12, and the inclination angle is 30 to 60 °. The transport section 13 in FIG. 4 connects the dispersion tank 11 and the papermaking tank 12 in the direction of gravity, and the inclination angle is approximately 0 °. The transport section 13 in FIG. 8 also has an inclination angle of approximately 0 ° as in FIG. 4 and includes a pump 25 in the middle of the transport section 13.

図1、図5および図6中、輸送部13の分散槽11との接続部14は、分散槽11の壁面の上方に位置する。そのため、図1のような分散槽、抄紙槽及び輸送部の位置づけであれば、工程(III)をオーバーフロー方式により行うことが可能となる。   In FIG. 1, FIG. 5 and FIG. 6, the connection portion 14 of the transport portion 13 with the dispersion tank 11 is located above the wall surface of the dispersion tank 11. Therefore, if the dispersion tank, papermaking tank, and transport section are positioned as shown in FIG. 1, step (III) can be performed by the overflow method.

工程(IV)では、スラリーより分散媒体を除去して炭素繊維基材を得る。   In step (IV), the dispersion medium is removed from the slurry to obtain a carbon fiber substrate.

工程(IV)は、通常抄紙槽で実施される。抄紙槽はスラリーを収容可能であり、水分吸引可能な抄紙面を有する槽(容器)である。抄紙面は一般に底面付近に設けられ、その材料としてはメッシュシートなどが例示される。   Step (IV) is usually carried out in a papermaking tank. The papermaking tank is a tank (container) that can contain slurry and has a papermaking surface capable of sucking moisture. The papermaking surface is generally provided near the bottom surface, and the material is exemplified by a mesh sheet.

本発明においては、工程(IV)において得られる炭素繊維基材を引き取ることができる。炭素繊維基材の引き取りは、ロールに巻き取って行うことができる。引取速度は10m/分以上であることが好ましい。引取速度の上限は通常は、100m/分以下である。   In this invention, the carbon fiber base material obtained in process (IV) can be taken up. The carbon fiber substrate can be taken up by being wound on a roll. The take-up speed is preferably 10 m / min or more. The upper limit of the take-up speed is usually 100 m / min or less.

工程(II)で調製されるスラリー中の炭素繊維の質量含有率をC1とし、工程(IV)開始時のスラリー中の炭素繊維の質量含有率をC2とした場合に、C1/C2が0.8〜1.2の範囲であることが好ましく、0.9〜1.1の範囲であることがより好ましい。C1/C2が0.8未満であるとC2を増やすために、分散媒体のみを除去したり、強化繊維のみを投入する必要があり、工程が煩雑になるうえ、スラリーの分散状態が不十分となるおそれがある。C1/C2が1.2を超えると工程(IV)におけるスラリーの分散状態が不十分となるおそれがある。   When the mass content of carbon fiber in the slurry prepared in step (II) is C1, and the mass content of carbon fiber in the slurry at the start of step (IV) is C2, C1 / C2 is 0.00. The range is preferably 8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1. When C1 / C2 is less than 0.8, in order to increase C2, it is necessary to remove only the dispersion medium or to introduce only reinforcing fibers, which complicates the process and that the dispersion state of the slurry is insufficient. There is a risk. If C1 / C2 exceeds 1.2, the dispersed state of the slurry in step (IV) may be insufficient.

工程(I)〜工程(IV)はオンラインで実施されることが好ましい。オンラインとは、各工程の間が連続的に実施される方式であり、オフラインの反対語である。すなわちオンラインとは、各工程が一連の流れとして行われるプロセスを意味し、それぞれが独立した状態のプロセスとは異なる。工程(I)〜工程(IV)をオンラインで実施することにより、炭素繊維基材を短時間で得ることができる。   Step (I) to step (IV) are preferably performed online. Online is a system in which each process is continuously performed, and is an antonym of offline. That is, online means a process in which each process is performed as a series of flows, and is different from a process in which each process is independent. A carbon fiber base material can be obtained in a short time by carrying out steps (I) to (IV) on-line.

工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1は、工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2よりも高い位置にあることが好ましい。「スラリーの液面の高さ」とはスラリーを水平方向から見た場合の液面の位置を意味する。「高い位置にある」とは、2つの液面の高さを、該高さよりも鉛直下方に位置する基準からの距離としての測定値として表現した場合に、一方の高さが他方よりも高い位置にあること、すなわち、2つの液面の高さのうち一方が他方の鉛直下方に位置することを意味する。   The level H1 of the slurry liquid level in the step (II) is preferably higher than the height H2 of the slurry liquid level in the step (IV). “The height of the liquid level of the slurry” means the position of the liquid level when the slurry is viewed from the horizontal direction. “At a high position” means that when the height of two liquid levels is expressed as a measured value as a distance from a reference located vertically below the height, one height is higher than the other. That is, it means that one of the two liquid surface heights is located vertically below the other.

中でも、前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1が、前記工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2との差H1−H2が、0.1〜5mであることが好ましく、0.5〜2mであることがより好ましい。0.1m未満であると工程(III)における輸送に長時間を要するおそれがある。一方、5mを超えると工程(IV)におけるスラリーの分散状態が不十分となるおそれがある。   Among them, the difference H1-H2 between the height H1 of the slurry level in the step (II) and the height H2 of the slurry level in the step (IV) is preferably 0.1 to 5 m. More preferably, it is 0.5-2m. If it is less than 0.1 m, it may take a long time for transportation in the step (III). On the other hand, if it exceeds 5 m, the dispersion state of the slurry in step (IV) may be insufficient.

工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1と工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2について、図1〜図8に基づき説明する。分散槽11のスラリー(斜線部分)の液面の高さH1は、H1及びH2よりも鉛直下方に位置する基準Aに対する液面の位置Bの距離H1で表される。抄紙槽12のスラリー(斜線部分)の液面の高さH2は、液面基準Aに対する液面の位置Cの距離H2で表される。スラリーの液面の高さH1およびH2の差を維持するためには、図1、図3、図4及び図7に示すように分散槽11と抄紙槽12とが重力方向を基準としてずれて位置していることが好ましいが、図2、図5及び図6に示すように、スラリーの量や槽の大きさなどにより、各槽内のスラリーの液面の高さを調整すれば、分散槽11と抄紙槽12の重力方向における位置が水平であってもよい。   The height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) and the height H2 of the liquid level of the slurry in the step (IV) will be described with reference to FIGS. The liquid surface height H1 of the slurry (shaded portion) in the dispersion tank 11 is represented by a distance H1 of the liquid surface position B with respect to the reference A positioned vertically below H1 and H2. The liquid surface height H2 of the slurry (shaded portion) in the papermaking tank 12 is represented by a distance H2 of the liquid surface position C with respect to the liquid surface reference A. In order to maintain the difference between the heights H1 and H2 of the liquid level of the slurry, as shown in FIGS. 1, 3, 4 and 7, the dispersion tank 11 and the papermaking tank 12 are shifted with respect to the direction of gravity. 2, 5 and 6, as shown in FIG. 2, FIG. 5 and FIG. 6, if the height of the liquid level of the slurry in each tank is adjusted according to the amount of slurry and the size of the tank, the dispersion The positions in the gravity direction of the tank 11 and the papermaking tank 12 may be horizontal.

工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1を工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2よりも高い位置に保つためには、例えば工程(II)を分散槽で、工程(IV)を抄紙槽で行う場合に、これら2つの槽を、分散槽の底面の位置が抄紙槽の上面の位置よりも鉛直上方に位置するように設置することが好ましい。   In order to maintain the height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) at a position higher than the height H2 of the liquid level of the slurry in the step (IV), for example, the step (II) is a dispersion tank and the step (IV ) In a papermaking tank, it is preferable to install these two tanks so that the position of the bottom surface of the dispersion tank is located vertically above the position of the top surface of the papermaking tank.

工程(I)から工程(IV)の開始までの所要時間は、10分以内であることが好ましい。10分を超えると、炭素繊維の種類によっては、スラリー中で分散した炭素繊維が再凝集するとなるおそれがある。工程(I)から工程(IV)の開始までの所要時間の下限は特に限定されないが、通常は1分以上である。   The time required from step (I) to the start of step (IV) is preferably within 10 minutes. If it exceeds 10 minutes, depending on the type of carbon fiber, the carbon fiber dispersed in the slurry may be re-agglomerated. The lower limit of the time required from the step (I) to the start of the step (IV) is not particularly limited, but is usually 1 minute or more.

工程(I)において、分散媒体と炭素繊維束とが継続的に投入され、前記工程(I)から工程(IV)までが継続的に実施されることが好ましい。これにより、炭素繊維基材をより短時間で得ることができる。また、一度にスラリーを大量に投入すると、スラリーの一部は抄紙されるまでに長時間かかり分散状態が不良になってしまう可能性があるが、継続的に投入、実施を行うことにより、スラリーを少量ずつ効率よく、分散状態を保持しつつ抄紙することが可能である。「継続的に投入する」「継続的に実施する」とは連続的に投入すること、工程(I)において投与される原料について順次、或いは連続的に工程(II)〜(IV)を実施することを意味する。言い換えれば一連の工程において、分散スラリーの原料の供給、及びスラリー供給を継続しながら実施する状態を意味し、最初に一定量のスラリーを作製するプロセスより量産を考慮したプロセスを意味する。継続的に投入、実施を行う方法としては、バッチ式以外の方法、一定の速度で投入する方法、所定の間隔に略一定量を投入する方法が例示される。一定の速度で投入する条件としては、分散媒体を1×10〜1×10g/分、炭素繊維束を0.1〜1×10g/分で投入する条件が例示される。所定の間隔に略一定量を投入する条件としては、1〜5分おきに分散媒体を1×10〜1×10gずつ、炭素繊維束を0.1〜1×10gずつ投入する条件が例示される。 In the step (I), it is preferable that the dispersion medium and the carbon fiber bundle are continuously charged and the steps (I) to (IV) are continuously performed. Thereby, a carbon fiber base material can be obtained in a shorter time. In addition, if a large amount of slurry is added at once, a part of the slurry may take a long time to be paper-made, and the dispersion state may be deteriorated. Can be made in small amounts efficiently while maintaining the dispersed state. “Continuously input” and “Continuously execute” means continuous input, and sequentially or continuously execute steps (II) to (IV) for the raw materials to be administered in step (I). Means that. In other words, in a series of steps, it means a state in which the supply of the raw material of the dispersed slurry and the supply of the slurry are continued, and it means a process that considers mass production rather than the process of producing a certain amount of slurry first. Examples of the method of continuously charging and executing include a method other than the batch method, a method of charging at a constant speed, and a method of charging a substantially constant amount at a predetermined interval. Examples of the conditions for feeding at a constant rate include conditions for feeding the dispersion medium at 1 × 10 3 to 1 × 10 7 g / min and the carbon fiber bundle at 0.1 to 1 × 10 5 g / min. As conditions for introducing a substantially constant amount at a predetermined interval, 1 × 10 3 to 1 × 10 7 g of the dispersion medium and 0.1 to 1 × 10 5 g of the carbon fiber bundle are added every 1 to 5 minutes. The conditions to do are illustrated.

工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1は、工程(II)を通じて実質的に同じ高さに保たれることが好ましい。工程(I)から工程(IV)を継続的に実施する場合には特に、工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1は、工程(II)を通じて実質的に同じ高さに保たれることが好ましい。   It is preferable that the height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) is maintained at substantially the same height throughout the step (II). Particularly when the steps (I) to (IV) are continuously performed, the level H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) is kept substantially the same throughout the step (II). It is preferable.

「工程(II)を通じて実質的に同じ高さに保たれる」とは、工程(II)を実施する間に高さの変動が100mm以内であること、好ましくは50mm以内、より好ましくは変動がないこと(0mm)を意味する。工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1を工程(II)を通じて実質的に同じ高さに保つためには、工程(I)を継続的に行うことが好ましい。例えば工程(II)を分散槽で行う場合、分散槽への分散媒体と炭素繊維の供給を継続的に行うと共に、工程(I)から工程(IV)までが継続的に実施されることが好ましい。   “Maintains substantially the same height throughout the step (II)” means that the height variation is within 100 mm, preferably within 50 mm, more preferably the variation during the step (II). It means not (0 mm). In order to keep the height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) substantially the same throughout the step (II), it is preferable to continuously perform the step (I). For example, when the step (II) is performed in a dispersion tank, it is preferable that the dispersion medium and the carbon fiber are continuously supplied to the dispersion tank, and the steps (I) to (IV) are continuously performed. .

炭素繊維基材の目付は、10〜500g/m2であることが好ましく、50〜300g/m2であることがより好ましい。10g/m2未満であると基材の破れなどの取り扱い性に不具合を生じるおそれがあり、500g/m2を超えると基材の乾燥に長時間かかるなど、その後のプロセスに不具合を生じるおそれがある。 Basis weight of the carbon fiber base material is preferably 10 to 500 g / m 2, and more preferably 50 to 300 g / m 2. If it is less than 10 g / m 2, it may cause problems in handling such as tearing of the substrate, and if it exceeds 500 g / m 2 , it may take a long time to dry the substrate, resulting in problems in subsequent processes. is there.

本発明において得られる炭素繊維基材は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含む繊維強化成形基材として用いることができる。繊維強化成形基材は、電気・電子機器部品、土木・建築用部品、自動車・二輪車用部品、航空機用部品等の各種用途に用いることができ、電子機器部品、自動車用の構造部品により好ましく用いられる。   The carbon fiber substrate obtained in the present invention can be used as a fiber reinforced molded substrate containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin. The fiber reinforced molding base material can be used for various applications such as electrical / electronic equipment parts, civil engineering / architectural parts, automobile / motorcycle parts, aircraft parts, etc., and is preferably used for electronic equipment parts, automotive structural parts. It is done.

製造例1(A1:PAN系炭素繊維)
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 水溶性ポリウレタン樹脂(吉村油化学(株)製“テキサノール”PE−10F)
ポリエチレングリコールユニット(分子量4000)
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.10
Production Example 1 (A1: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. This carbon fiber bundle is an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and is subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per gram of carbon fiber, further provided with a sizing agent by an immersion method, and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. Fiber was obtained.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type Water-soluble polyurethane resin ("Texanol" PE-10F, manufactured by Yoshimura Oil Chemical Co., Ltd.)
Polyethylene glycol unit (molecular weight 4000)
Sizing adhesion amount (Note 3) 1.5% by mass
O / C (Note 4) 0.10

製造例2(A2:PAN系炭素繊維)
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 水溶性ポリウレタン樹脂(吉村油化学(株)製“テキサノール”PE−10F)
ポリエチレングリコールユニット(分子量4000)
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.05
Production Example 2 (A2: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. Further, a sizing agent was applied by an immersion method and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. to obtain a PAN-based carbon fiber.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type Water-soluble polyurethane resin ("Texanol" PE-10F, manufactured by Yoshimura Oil Chemical Co., Ltd.)
Polyethylene glycol unit (molecular weight 4000)
Sizing adhesion amount (Note 3) 1.5% by mass
O / C (Note 4) 0.05

製造例3(A3:PAN系炭素繊維)
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 水溶性ポリウレタン樹脂(三洋化成(株)製“メルポール”F−220)
ポリエチレングリコールユニット(分子量20,000)
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.10
Production Example 3 (A3: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. This carbon fiber bundle is an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and is subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per gram of carbon fiber, further provided with a sizing agent by an immersion method, and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. Fiber was obtained.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type Water-soluble polyurethane resin ("Melpol" F-220 manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.)
Polyethylene glycol unit (molecular weight 20,000)
Sizing adhesion amount (Note 3) 1.5% by mass
O / C (Note 4) 0.10

製造例4(A4:PAN系炭素繊維)
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 ポリウレタン樹脂(第一工業製薬(株)製“スーパーフレックス”840)
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.10
Production Example 4 (A4: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. This carbon fiber bundle is an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and is subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per gram of carbon fiber, further provided with a sizing agent by an immersion method, and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. Fiber was obtained.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type polyurethane resin (Daiichi Kogyo Seiyaku "Superflex" 840)
Sizing adhesion amount (Note 3) 1.5% by mass
O / C (Note 4) 0.10

製造例5(A5:PAN系炭素繊維)
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 水溶性ポリウレタン樹脂(吉村油化学(株)製“テキサノール”PE−10F)
ポリエチレングリコールユニット(分子量4000)
サイジング付着量(注3) 15質量%
O/C(注4) 0.10
Production Example 5 (A5: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. This carbon fiber bundle is an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and is subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per gram of carbon fiber, further provided with a sizing agent by an immersion method, and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. Fiber was obtained.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type Water-soluble polyurethane resin ("Texanol" PE-10F, manufactured by Yoshimura Oil Chemical Co., Ltd.)
Polyethylene glycol unit (molecular weight 4000)
Sizing adhesion amount (Note 3) 15% by mass
O / C (Note 4) 0.10

製造例6(A6:PAN系炭素繊維)
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 水溶性ポリアミド樹脂(松本油脂(株)製A−774)
ポリエチレングリコールユニット(分子量4000)
サイジング付着量(注3) 1.5質量%
O/C(注4) 0.10
Production Example 6 (A6: PAN-based carbon fiber)
Using a copolymer composed of 99.4 mol% of acrylonitrile (AN) and 0.6 mol% of methacrylic acid, an acrylic fiber bundle having a single fiber denier 1d and a filament number of 12,000 was obtained by a dry and wet spinning method. The obtained acrylic fiber bundle was heated at a draw ratio of 1.05 in air at a temperature of 240 to 280 ° C., converted to flame-resistant fiber, and then heated in a temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. After 10% stretching at a rate of 200 ° C./min, the temperature was raised to a temperature of 1,300 ° C. and baked. This carbon fiber bundle is an aqueous solution containing sulfuric acid as an electrolyte, and is subjected to an electrolytic surface treatment of 3 coulombs per gram of carbon fiber, further provided with a sizing agent by an immersion method, and dried in heated air at a temperature of 120 ° C. Fiber was obtained.
Total number of filaments 12,000 Single fiber diameter 7μm
Mass per unit length 0.8g / m
Specific gravity 1.8g / cm 3
Tensile strength (Note 1) 4.2 GPa
Tensile modulus (Note 2) 230 GPa
Sizing type Water-soluble polyamide resin (A-774 manufactured by Matsumoto Yushi Co., Ltd.)
Polyethylene glycol unit (molecular weight 4000)
Sizing adhesion amount (Note 3) 1.5% by mass
O / C (Note 4) 0.10

製造例3(F:酸変性ポリプロピレン樹脂フィルム)
三井化学(株)製の“アドマー”(登録商標)QE510(比重0.91、融点160℃)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。
Production Example 3 (F: acid-modified polypropylene resin film)
“Admer” (registered trademark) QE510 (specific gravity 0.91, melting point 160 ° C.) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. is press-molded at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 20 Mpa for 1 minute to produce an acid-modified polypropylene resin film F having a thickness of 50 μm. did.

(注3)サイジング剤の付着量の測定条件
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。
(Note 3) Measurement conditions for the amount of sizing agent attached As a sample, about 5 g of carbon fiber to which the sizing agent was attached was collected and put into a heat-resistant container. The container was then dried at 120 ° C. for 3 hours. After being cooled to room temperature while taking care in a desiccator so as not to absorb moisture, the weighed mass was defined as W 1 (g). Subsequently, the whole container was heated in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 15 minutes, and then cooled to room temperature while taking care not to absorb moisture in a desiccator, and the weighed mass was defined as W 2 (g). Through the above treatment, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber was determined by the following equation.
(Formula) Adhering amount (% by mass) = 100 × {(W 1 −W 2 ) / W 2 }
In addition, the measurement was performed 3 times and the average value was employ | adopted as adhesion amount.

(注4)O/Cの測定
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。
(Note 4) O / C measurement It was determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, carbon fibers from which deposits and the like were removed from the carbon fiber surface with a solvent were cut into 20 mm, and spread on a copper sample support table. A1Kα1 and 2 were used as the X-ray source, and the inside of the sample chamber was kept at 1 × 10 8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C 1s was adjusted to 1202 cV as a peak correction value associated with charging during measurement. C 1s peak area E. It was obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. O 1s peak area, E. As a linear base line in the range of 947 to 959 eV.

表面酸素濃度を、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出した。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用い、感度補正値を1.74とした。 The surface oxygen concentration was calculated as an atomic number ratio from the ratio of the O 1s peak area to the C 1s peak area using a sensitivity correction value unique to the apparatus. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, Kokusai Denki Co., Ltd. model ES-200 was used, and the sensitivity correction value was set to 1.74.

・強化繊維分散状態の評価
抄紙により得られた炭素繊維ウェブの任意の部位より、50mm×50mmの正方形状にウェブを切り出して顕微鏡にて観察した。10本以上の炭素繊維の単繊維が束状になった状態、すなわち分散が不十分な炭素繊維の束の個数を測定した。この手順で20回の測定をおこない、その平均値をもって、分散が不十分な炭素繊維の束が1個未満を二重丸、分散が不十分な炭素繊維の束が1個以上5個未満を○、分散が不十分な炭素繊維の束が5個以上10個未満を△、分散が不十分な炭素繊維の束が10個以上を×で評価した。
-Evaluation of dispersed state of reinforcing fiber The web was cut into a square shape of 50 mm x 50 mm from an arbitrary part of the carbon fiber web obtained by papermaking and observed with a microscope. A state where 10 or more carbon fibers were bundled, that is, the number of carbon fiber bundles with insufficient dispersion was measured. This procedure is performed 20 times, and with the average value, less than 1 carbon fiber bundle with insufficient dispersion is double-round, and 1 to less than 5 carbon fiber bundles with insufficient dispersion. ◯, 5 to less than 10 carbon fiber bundles with insufficient dispersion were evaluated as Δ, and 10 or more carbon fiber bundles with insufficient dispersion were evaluated as x.

・成形品力学特性の評価
抄紙により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。
-Evaluation of molded product mechanical properties A carbon fiber web obtained by papermaking was cut into 200 mm x 200 mm and dried at 120 ° C for 1 hour. Three layers of the carbon fiber web after drying and the acid-modified polypropylene resin film F were laminated so as to be resin film F / carbon fiber web / resin film F. This laminate was press-molded at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes, and cooled to 50 ° C. while maintaining the pressure to produce a carbon fiber reinforced resin sheet having a thickness of 0.12 mm. Eight of these resin sheets were laminated, press-molded at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 30 MPa for 5 minutes, and cooled to 50 ° C. while maintaining the pressure to obtain a carbon fiber reinforced resin molded product having a thickness of 1.0 mm. Using the obtained molded product, the bending strength was evaluated by n = 10 according to ISO 178 method (1993). In addition, the evaluation result of bending strength was described as a relative value with Example 1 as 100.

・水への溶解速度
評価サンプルとして縦30mm×横30mm、厚み0.05mmのフィルム状サンプルを使用した。フィルム状サンプルはそれぞれの成分を加熱プレスして上記形状のフィルムとした。直径100mmの円柱型1000mlビーカーに400mlの水を用意し、フィルム状サンプルを投入し、200回転/分の速度で撹拌した。フィルム状サンプルが消滅するまでを目視で確認し、フィルム状サンプル消失に要した時間を溶解速度とした。
-Dissolution rate in water A film sample having a length of 30 mm x a width of 30 mm and a thickness of 0.05 mm was used as an evaluation sample. The film-like sample was formed into a film having the above shape by heating and pressing each component. 400 ml of water was prepared in a cylindrical 1000 ml beaker having a diameter of 100 mm, a film sample was added, and the mixture was stirred at a speed of 200 revolutions / minute. The time until the film-like sample disappeared was visually confirmed, and the time required for the disappearance of the film-like sample was taken as the dissolution rate.

(実施例1)
炭素繊維A1をカートリッジカッターで6.4mmにカットし、チョップド炭素繊維(A1−1)を得た。
Example 1
Carbon fiber A1 was cut into 6.4 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber (A1-1).

チョップド炭素繊維A1−1に水溶性ポリウレタンを1.5質量%付着させた。かかる水溶性ポリウレタンが付着した炭素繊維束から、炭素繊維基材を製造した。   1.5 mass% of water-soluble polyurethane was made to adhere to chopped carbon fiber A1-1. A carbon fiber substrate was produced from the carbon fiber bundle to which such water-soluble polyurethane was adhered.

製造には図9に示す装置03を用いた。製造装置03は、分散槽11としての直径300mmの円筒形状の容器、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、分散槽11と抄紙槽12とを接続する直線状の輸送部(傾斜角45°)13、メッシュコンベア21に接続し、炭素繊維ウェブ(炭素繊維基材)20を運搬可能なコンベア22炭素繊維ウェブを備えている。分散槽11は上面に2つの開口部(広口開口部23、狭口開口部24)を備える凹型形状をしており、撹拌機16が広口開口部23側に設置されており、狭口開口部24から炭素繊維束17および分散液(分散媒体)18を投入可能である。   For production, an apparatus 03 shown in FIG. 9 was used. The production apparatus 03 includes a cylindrical container having a diameter of 300 mm as the dispersion tank 11, a papermaking tank 12 having a mesh conveyor 21 having a papermaking surface 19 having a width of 200 mm at the bottom, and a straight line connecting the dispersion tank 11 and the papermaking tank 12. The conveyor 22 (inclination angle 45 degrees) 13 and the mesh conveyor 21 are connected, and the conveyor 22 carbon fiber web which can convey the carbon fiber web (carbon fiber base material) 20 is provided. The dispersion tank 11 has a concave shape with two openings (a wide-mouth opening 23 and a narrow-mouth opening 24) on the upper surface, and the stirrer 16 is installed on the wide-mouth opening 23 side. From 24, the carbon fiber bundle 17 and the dispersion liquid (dispersion medium) 18 can be charged.

水と界面活性剤(ナカライテクス(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名))からなる濃度0.1質量%の分散液を作成した。分散槽内へ、前記分散液と前記繊維束の投入を開始した(工程(I))。製造中、分散槽中のスラリー中の炭素繊維濃度が一定濃度になるように、かつ、分散槽内のスラリーの液面の高さH1が一定となるように投入量を調整しながら、連続的に上記分散液とチョップド炭素繊維投入を継続した。容器への原料の投入開始とともに撹拌を開始し、スラリーを調製した(工程(II))。スラリーが40リットル溜まった時点で容器下部の開口コックを開放調整し、輸送部を介して抄紙槽に流し込んだ(工程(III))。このとき、分散槽内のスラリー液面の高さH1は抄紙槽内のスラリー液面H2よりも50cmだけ高い位置にあった。該スラリーから水を吸引して、10m/分の速度で引き取り、幅200mmの炭素繊維ウェブを連続的に得た(工程(IV))。炭素繊維ウェブの目付は20g/m2であった。 A dispersion liquid having a concentration of 0.1% by mass composed of water and a surfactant (manufactured by Nacalai Tex Corporation, polyoxyethylene lauryl ether (trade name)) was prepared. The introduction of the dispersion and the fiber bundle into the dispersion tank was started (step (I)). While manufacturing, continuously adjusting the input amount so that the carbon fiber concentration in the slurry in the dispersion tank becomes a constant concentration and the height H1 of the liquid level of the slurry in the dispersion tank becomes constant. The above dispersion and chopped carbon fiber were continuously charged. Stirring was started simultaneously with the start of charging of the raw material into the container to prepare a slurry (step (II)). When 40 liters of slurry was collected, the opening cock at the bottom of the container was adjusted to open and poured into the papermaking tank via the transport section (step (III)). At this time, the height H1 of the slurry liquid level in the dispersion tank was 50 cm higher than the slurry liquid level H2 in the papermaking tank. Water was sucked from the slurry and taken up at a speed of 10 m / min to continuously obtain a carbon fiber web having a width of 200 mm (step (IV)). The basis weight of the carbon fiber web was 20 g / m 2 .

実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。   The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(実施例2)
炭素繊維A3をカートリッジカッターで6.4mmにカットし、チョップド炭素繊維(A3−1)を得た。
(Example 2)
Carbon fiber A3 was cut into 6.4 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber (A3-1).

チョップド炭素繊維A1−1に代えてチョップド炭素繊維A3−1を用いたほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
(実施例3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that chopped carbon fiber A3-1 was used instead of chopped carbon fiber A1-1. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.
(Example 3)

炭素繊維A6をカートリッジカッターで6.4mmにカットし、チョップド炭素繊維(A6−1)を得た。   Carbon fiber A6 was cut into 6.4 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber (A6-1).

チョップド炭素繊維A1−1に代えてチョップド炭素繊維A6−1を用いたこと、水溶性ポリウレタンに代えて水溶性ポリアミドを用いたほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。   The same procedure as in Example 1 was performed except that chopped carbon fiber A6-1 was used instead of chopped carbon fiber A1-1 and water-soluble polyamide was used instead of water-soluble polyurethane. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例1と同様の材料を用いて、オーバーフローで実施した。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
Example 4
The same material as in Example 1 was used for overflow. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(実施例5)
炭素繊維A2をカートリッジカッターで6.4mmにカットし、チョップド炭素繊維(A2−1)を得た。
チョップド炭素繊維A1−1に代えてチョップド炭素繊維A2−1を用いたほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
(Example 5)
Carbon fiber A2 was cut to 6.4 mm with a cartridge cutter to obtain chopped carbon fiber (A2-1).
The same procedure as in Example 1 was performed except that chopped carbon fiber A2-1 was used instead of chopped carbon fiber A1-1. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1において、チョップド炭素繊維A−1をそのまま用いた(水溶性ポリウレタンを付着させなかった)ほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, it carried out like Example 1 except having used chopped carbon fiber A-1 as it was (no water-soluble polyurethane was made to adhere). The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1において、水溶性ポリウレタンの代わりにポリウレタン(水に不溶)を用いたほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, it carried out like Example 1 except having used polyurethane (insoluble in water) instead of water-soluble polyurethane. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例1において、水溶性ポリウレタンの付着量を15質量%としたほかは、実施例1と同様に行った。実施条件および得られた炭素繊維ウェブの評価結果を、表1に示した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, it carried out like Example 1 except the adhesion amount of water-soluble polyurethane having been 15 mass%. The execution conditions and the evaluation results of the obtained carbon fiber web are shown in Table 1.

Figure 2010037669
Figure 2010037669

表1から明らかなように、水溶性ポリウレタンまたは水溶性ポリアミドを0.1〜10質量%付着させた炭素繊維束を用いることにより、いずれも分散状態の優れた炭素繊維ウェブを得ることができた。   As is clear from Table 1, by using a carbon fiber bundle to which water-soluble polyurethane or water-soluble polyamide was attached in an amount of 0.1 to 10% by mass, a carbon fiber web excellent in dispersion state could be obtained. .

O/Cが高い繊維を用いることにより、炭素繊維ウェブの成形品の力学特性をより高めることができることが明らかとなった(実施例1,2,5参照)。   It has been clarified that the use of fibers having a high O / C makes it possible to further improve the mechanical properties of the molded article of the carbon fiber web (see Examples 1, 2, and 5).

分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 分散槽、抄紙槽及び輸送部の水平方向から見た位置付けの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the positioning seen from the horizontal direction of a dispersion tank, a papermaking tank, and a transport part. 炭素繊維基材の製造装置の一例を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows an example of the manufacturing apparatus of a carbon fiber base material.

符号の説明Explanation of symbols

03 炭素繊維基材の製造装置
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(炭素繊維基材)
21 メッシュコンベア
22 コンベア
23 広口開口部
24 狭口開口部
25 ポンプ
H1 工程(II)におけるスラリーの液面の高さ
H2 工程(IV)におけるスラリーの液面の高さ
A 基準
B 工程(II)におけるスラリーの液面
C 工程(IV)におけるスラリーの液面
p 重力方向と平行な線
q 輸送部の中心線
r pとqとが鉛直下方側に形成する角度
03 Carbon fiber substrate manufacturing apparatus 11 Dispersion tank 12 Papermaking tank 13 Transport part 14 Connection part 16 of transport part and dispersion tank Stirrer 17 Chopped carbon fiber (carbon fiber bundle)
18 Dispersion (dispersion medium)
19 Paper surface 20 Carbon fiber web (carbon fiber substrate)
21 Mesh conveyor 22 Conveyor 23 Wide opening 24 Narrow opening 25 Pump H1 Slurry level H2 in step (II) Slurry level A in step (IV) Standard B In step (II) Slurry level C Slurry level p in step (IV) Line q parallel to the direction of gravity Angle formed by the center line rp and q of the transport section on the vertically lower side

Claims (20)

炭素繊維基材の製造方法であって、水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが0.1〜10質量%付着した炭素繊維束を分散媒体に投入する工程(I)、前記炭素繊維束を構成する炭素繊維が前記分散媒体中に分散したスラリーを調製する工程(II)、前記スラリーを輸送する工程(III)及び前記スラリーより分散媒体を除去して抄造し炭素繊維基材を得る工程(IV)の少なくとも4つの工程を有する炭素繊維基材の製造方法。   A method for producing a carbon fiber substrate, wherein a carbon fiber bundle having 0.1 to 10% by mass of water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide is introduced into a dispersion medium (I), and the carbon fiber bundle is constituted A step (II) of preparing a slurry in which carbon fibers to be dispersed are dispersed in the dispersion medium, a step (III) of transporting the slurry, and a step of removing the dispersion medium from the slurry to produce a carbon fiber substrate (IV) The manufacturing method of the carbon fiber base material which has at least 4 process of 4). 前記水溶性ポリウレタンおよび水溶性ポリアミドは、水への溶解速度が5分以内である、請求項1に記載の炭素繊維基材の製造方法。   The method for producing a carbon fiber substrate according to claim 1, wherein the water-soluble polyurethane and the water-soluble polyamide have a dissolution rate in water of 5 minutes or less. 前記水溶性ポリウレタンおよび/または水溶性ポリアミドが分子鎖中にポリアルキレングリコールユニットを含有する直線状高分子である、請求項1または2に記載の炭素繊維基材の製造方法。   The method for producing a carbon fiber substrate according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble polyurethane and / or water-soluble polyamide is a linear polymer containing a polyalkylene glycol unit in a molecular chain. 前記工程(I)から前記工程(IV)までをオンラインで実施してなる、請求項1〜3のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-3 which implements from the said process (I) to the said process (IV) online. 前記工程(I)の開始から前記工程(IV)の開始までの所要時間を10分以内とする、請求項1〜4のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-4 which makes the required time from the start of the said process (I) to the start of the said process (IV) within 10 minutes. 前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1が、工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2よりも高い位置にある、請求項5に記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material of Claim 5 which exists in the position where the height H1 of the liquid level of the slurry in the said process (II) is higher than the height H2 of the liquid level of the slurry in the process (IV). 前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1と、工程(IV)におけるスラリーの液面の高さH2との差H1−H2が、0.1〜5mである請求項6に記載の炭素繊維基材の製造方法。   The difference H1-H2 between the height H1 of the liquid level of the slurry in the step (II) and the height H2 of the liquid level of the slurry in the step (IV) is 0.1 to 5 m. A method for producing a carbon fiber substrate. 前記工程(II)で調製されるスラリーにおける分散媒体中の炭素繊維の質量含有率をC1とし、前記工程(IV)開始時のスラリーにおける分散媒体中の炭素繊維の質量含有率をC2とした場合に、C1/C2が0.8〜1.2の範囲とする、請求項1〜7のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   When the mass content of carbon fibers in the dispersion medium in the slurry prepared in the step (II) is C1, and the mass content of carbon fibers in the dispersion medium in the slurry at the start of the step (IV) is C2. Furthermore, the manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-7 which makes C1 / C2 into the range of 0.8-1.2. 前記工程(I)において分散媒体と炭素繊維束とが継続的に投入され、前記工程(I)から工程(IV)までが継続的に実施される、請求項1〜8のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The dispersion medium and the carbon fiber bundle are continuously charged in the step (I), and the steps (I) to (IV) are continuously performed. A method for producing a carbon fiber substrate. 前記工程(I)は、前記分散媒体と前記炭素繊維とを分散槽に供給する工程であり、前記工程(II)は、前記分散槽中で前記スラリーを調製する工程である、請求項1〜9のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The step (I) is a step of supplying the dispersion medium and the carbon fiber to a dispersion vessel, and the step (II) is a step of preparing the slurry in the dispersion vessel. The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of 9. 前記輸送部の幅W1と、前記炭素繊維基材の幅W2との比W1/W2が、0.5〜1.0である、請求項10に記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material of Claim 10 whose ratio W1 / W2 of the width W1 of the said transport part and the width W2 of the said carbon fiber base material is 0.5-1.0. 前記工程(II)におけるスラリーの液面の高さH1を実質的に同じ高さに保ちながらおこなう、請求項1〜11のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-11 performed while maintaining the height H1 of the liquid level of the slurry in the said process (II) substantially the same height. 前記工程(III)をオーバーフロー方式でおこなう、請求項1〜12のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-12 which performs the said process (III) by an overflow system. 前記工程(IV)において、得られる炭素繊維基材を引取速度が10m/分以上で引き取る、請求項1〜請求項13のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of claims 1 to 13, wherein in the step (IV), the obtained carbon fiber substrate is drawn at a take-up speed of 10 m / min or more. 前記炭素繊維基材の目付が10〜500g/m2である、請求項1〜14のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。 The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-14 whose fabric weights of the said carbon fiber base material are 10-500 g / m < 2 >. 前記炭素繊維束の長さが1〜50mmである、請求項1〜15のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-15 whose length of the said carbon fiber bundle is 1-50 mm. 前記工程(II)におけるスラリー中の炭素繊維の質量含有量が0.01〜1質量%である、請求項1〜16のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-16 whose mass content of the carbon fiber in the slurry in the said process (II) is 0.01-1 mass%. 前記炭素繊維の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1〜17のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber base material in any one of Claims 1-17 whose surface oxygen concentration ratio O / C measured by the X ray photoelectron spectroscopy of the said carbon fiber is 0.05-0.50. スラリーが水系である請求項1〜18のいずれかに記載の炭素繊維基材の製造方法。   The method for producing a carbon fiber substrate according to any one of claims 1 to 18, wherein the slurry is aqueous. 請求項1〜19のいずれかに記載の製造方法で製造された炭素繊維基材を用いる、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。   An electrical / electronic device part, a civil / architectural part, a structural part for an automobile / motorcycle, or an aircraft part using the carbon fiber base material produced by the production method according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119691A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd Precursor sheet for porous electrode base material, method of manufacturing the same, porous electrode base material, membrane-electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell
JP2014080716A (en) * 2012-09-27 2014-05-08 Toray Ind Inc Polyphenylene sulfide fiber for nonwoven fabric
CN114293401A (en) * 2021-12-31 2022-04-08 湖南金博氢能科技有限公司 Carbon fiber dispersion liquid, method for producing same, gas diffusion layer, and fuel cell
CN115262278A (en) * 2022-08-01 2022-11-01 浙江科技学院 Preparation method of high-uniformity double-layer gradient hole carbon paper base paper

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119691A (en) * 2011-12-08 2013-06-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd Precursor sheet for porous electrode base material, method of manufacturing the same, porous electrode base material, membrane-electrode assembly and polymer electrolyte fuel cell
JP2014080716A (en) * 2012-09-27 2014-05-08 Toray Ind Inc Polyphenylene sulfide fiber for nonwoven fabric
CN114293401A (en) * 2021-12-31 2022-04-08 湖南金博氢能科技有限公司 Carbon fiber dispersion liquid, method for producing same, gas diffusion layer, and fuel cell
CN114293401B (en) * 2021-12-31 2022-08-30 湖南金博氢能科技有限公司 Carbon fiber dispersion liquid, method for producing same, gas diffusion layer, and fuel cell
CN115262278A (en) * 2022-08-01 2022-11-01 浙江科技学院 Preparation method of high-uniformity double-layer gradient hole carbon paper base paper
CN115262278B (en) * 2022-08-01 2023-06-16 浙江科技学院 Preparation method of high-uniformity double-layer gradient pore carbon paper base paper

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