JP2018171724A - 複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維と樹脂を含む複合体の繊維や樹脂の偏在を抑制し、当該複合体から得られる成形体の機械物性のバラつきを低減することが可能な、複合体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の複合体の製造方法は、樹脂と繊維とを含む複合体の製造方法であって、樹脂および繊維を溶媒に添加し、撹拌してスラリーを得る工程、フィルターを介して、スラリーから溶媒を分離し凝集物を得る工程、凝集物を乾燥させる工程、とを含み、スラリーから溶媒を分離する工程における、分離速度は、３ｃｍ／ｍｉｎ以上６０ｃｍ／ｍｉｎ以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、複合体の製造方法に関する。

樹脂と繊維とを含む複合体を利用した成形品の製造プロセスとしては、例えば、特許文献１に記載の手法が挙げられる。同文献には、樹脂の粉末と繊維との混合液を抄造し、抄造シートを形成した後、該シートを加圧加熱することによりシート状の断熱材を形成する方法が記載されている。つまり、原料固形分が十分分散されたスラリーを漉くことにより、ランダムに原料固形分が分布したシート状の抄造体を形成することができる。

特開２０１６−１８６２２８号公報

しかしながら本発明者が検討した所、上記の製造プロセスの抄造工程を利用して複合体を得ようとした場合、次のような課題が見出された。
（１）複合体において、繊維や樹脂の偏在が見られ、シワ等の外観不良を生じること、
（２）複合体から得られる成形体の機械物性等に特性バラつきが大きいこと、が判明した。

本発明の目的は、樹脂と繊維とを含む複合体の繊維や樹脂の偏在を抑制し、当該複合体から得られる成形体の機械物性のバラつきを低減することが可能な、複合体の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 樹脂と繊維とを含む複合体の製造方法であって、樹脂および繊維を溶媒に添加し、撹拌してスラリーを得る工程、フィルターを介して、前記スラリーから溶媒を分離し凝集物を得る工程、前記凝集物を乾燥させる工程、とを含み、
前記スラリーから溶媒を分離し凝集物を得る工程における、分離速度は、３ｃｍ／ｍｉｎ以上５０ｃｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする、複合体の製造方法。
（２）前記複合体が、シート状である、上記（１）に記載の複合体の製造方法。
（３）前記複合体が、立体形状である、上記（１）に記載の複合体の製造方法。
（４）前記繊維が、平面方向に、平行に配向し、厚さ方向に、積み重なるように配向している上記（２）または（３）に記載の複合体の製造方法。
（５）前記繊維が、無機繊維である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の複合体。
（６）前記繊維の平均繊維長さが３ｍｍ以下である、上記（５）に記載の複合体の製造方法。

本発明によれば、樹脂と繊維とを含む複合体の繊維や樹脂の偏在を抑制し、当該複合体から得られる成形体の機械物性のバラつきを低減することが可能な、複合体の製造方法を提供することができる。

本実施形態に係る複合体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係る複合体の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る複合体の製造方法の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る複合体の構造の一例を示す断面模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

図１は、本実施形態に係る複合体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。

本実施形態の複合体の製造方法は、樹脂および繊維を溶媒に添加し、撹拌してスラリーを得る工程、フィルターを介して、前記スラリーから溶媒を分離する工程、前記スラリーから溶媒が分離されて得られた凝集物を乾燥させる工程と、を含むものである。

具体的には、図１に示すように、容器１００内において、溶媒１１１に樹脂１１２と繊維１１３を添加し、スラリー１１０を得る。

次いで、図２に示す、分離装置２００を用いて、スラリー１１０から溶媒１１１を分離する。抄造装置２００は、容器２０１と、容器２０１の下部にあるフィルター２０２で構成されるものであり、上記スラリー１１０を、容器２０１に移し、フィルター２０２の上面から下面に向けて、溶媒１１１を移動させることにより、スラリー１１０から溶媒１１１を分離する。そして、スラリー１１０から溶媒１１１が分離されて得られた凝集物３００を乾燥させ、複合体４００を得る。
（撹拌方法）
樹脂１１２および繊維１１３を溶媒１１１に分散させる方法としては、特に限定されないが、例えば、ディスパーザーを用いて撹拌する方法が挙げられる。
（フィルター）
本実施形態において、フィルター２０２は網目構造または多孔質構造を有している。メッシュ粗さや孔径は、例えば凝集物３００のサイズに応じて調整できる。また、フィルター２０２の立体形状を適宜選択することによって、得られる凝集物の形状を調整することが可能である。
（分離速度）
上記スラリー１１０から溶媒１１１を分離する工程における分離速度は、３ｃｍ／ｍｉｎ以上６０ｃｍ／ｍｉｎ以下である。分離速度が上記上限値を超える場合、スラリー１１０が均一に抄きこまれず、凝集物３００において繊維や樹脂の偏在化を十分抑制できず、その結果、複合体４００においても繊維や樹脂の偏在化を十分抑制できなくなる。また、分離速度が上記下限値未満の場合、分離工程に要する時間が長くなり生産性が低下する。

尚、分離速度とは、フィルター２０２を介してスラリー１１０から溶媒１１１を分離する工程において、溶媒１１１がフィルター２０２の面を通過する速度のことを言う。

上記スラリー１１０から溶媒１１１を分離する工程における分離速度は、３ｃｍ／ｍｉｎ以上５０ｃｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、３ｃｍ／ｍｉｎ以上２０ｃｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。分離速度が上記範囲内であることにより、上記効果がより顕著なものとなる。
（複合体の形状）
複合体４００は、２次元のシート状の凝集物３００を加熱加圧することにより、所望の立体形状に成形されるものでもよいし、抄造する際に所望の形状となるように抄造メッシュを選択して立体形状を得た後に、乾燥して得られるものでもよい。

本実施形態の複合体の製造方法は上記のような工程を含むことにより、図４に示すような構造を有する複合体４００を得ることができる。すなわち、以下のような構造上の特徴（Ａ）〜（Ｃ）を有するものである。
（Ａ）複合体４００の表面の平面視において、繊維１１３がランダムに配向している。
（Ｂ）複合体４００の厚み方向における断面視において、繊維１１３の配向状態が高度に制御されており、繊維１１３が特定方向に配向している。言い換えれば、複合体４００の厚み方向におけて、繊維１１３は積層した状態である。
（Ｃ）複合体４００内の樹脂１１２や繊維１１３の偏在が少なく、密度分布バラつきの小さいものである。

上記のような構造であることにより、外観が良好であり、かつ樹脂や繊維の偏在が低減されることで機械物性のバラつきが低減された複合体を得ることができる。

次に、本実施形態における複合体の材料組成物の各成分について説明する。
（樹脂）
樹脂１１２は、繊維１１３同士の間をつなぐ結着剤として機能するものであれば特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂を用いることができる。

上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、又はこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられる。これらの樹脂は１種を単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

樹脂１１２は、湿式抄造により繊維１１３等と複合化することから、常温で粒子状又は繊維状であり、水に不溶であるものが好ましい。これらのなかでも熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）から選ばれる少なくとも一種の樹脂が、成形体の耐熱性を高めることができる点で、更に高融点であるため好ましい。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂から選ばれる少なくとも一種の樹脂が、成形体の耐熱性を高めることができる点で特に好ましい。これらのうち、機械強度や耐薬品性が良好であるという観点では、熱硬化性樹脂が好ましく、成形性が良好であることや、樹脂の透明性などのデザイン性が必要であるという観点では、熱可塑性樹脂が好ましい。一方、熱硬化性樹脂としては、たとえば、非加熱状態にある常温（２５℃）において固形状の形態にあるものを使用することが、安定的に作製する観点から好ましい。

粒子状又は繊維状である熱硬化性樹脂としては、たとえば平均粒径５００μｍ以下であるものを含むことができる。たとえば平均粒径５００μｍ以下である固体状態のものを使用することにより、凝集工程において、凝集状態をより形成しやすくすることができる。機械特性をより効果的に向上させる観点からは、粒子状又は繊維状である熱硬化性樹脂の平均粒径が１ｎｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。このような平均粒径を有する粒子状又は繊維状である熱硬化性樹脂は、たとえばアトマイザー粉砕機等を用いて粉砕処理を行うことにより得ることが可能である。なお、熱硬化性樹脂の平均粒径は、たとえば（株）島津製作所製のＳＡＬＤ−７０００などのレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて、重量基準の５０％粒子径を平均粒径として求めることができる。

樹脂１１２の含有量としては、複合体４００全体に対して、好ましくは１０重量％以上８０重量％以下、さらに好ましくは２０重量％以上７０重量％以下、特に好ましくは３０重量％６０重量％以下である。これにより、複合体４００を加熱・加圧成形した場合に、外観が良好で且つ樹脂１１２の偏在の少ない成形体を作製することができる。

また、樹脂１１２中の熱硬化性樹脂の含有量の下限値は、好ましくは、複合体４００全体に対して５重量％以上であり、より好ましくは、１５重量％以上であり、最も好ましくは、２０重量％以上である。これにより、複合体４００の加工性や軽量性をより効果的に向上させることができる。一方で、樹脂１１２中の熱硬化性樹脂の含有量の上限値は、好ましくは、複合体４００全体に対して、８０重量％以下であり、より好ましくは、６０重量％以下であり、最も好ましくは、４０重量％以下である。これにより、複合体４００を硬化して得られた成形体の熱的特性をより効果的に向上させることが可能となる。
（繊維１１３）
繊維１１３は、たとえば金属繊維；炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維；木材繊維、木綿、麻、羊毛等の天然繊維；レーヨン繊維などの再生繊維；セルロース繊維などの半合成繊維；ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、エチレンビニルアルコール繊維などの合成繊維から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、成形品の熱伝導性を向上させる観点からは、金属繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことが好ましく、金属繊維および炭素繊維のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましい。また、成形品の機械的特性を向上させる観点からは、合成繊維および無機繊維のうちの一種または二種以上を含むことがより好ましい。とくに、成形品の曲げ強さを向上させる観点からは、炭素繊維を含むことがとくに好ましい。また、成形品の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を含むことがとくに好ましい。成形品の電磁波遮蔽性能を向上させる観点からは、金属繊維を含むことがより好ましい。

上記金属繊維は、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよい。金属繊維は、たとえばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される１種または二種以上の金属元素を含むことが好ましい。なお、本実施形態において、上記金属繊維としては、たとえば日本精線（株）やベカルトジャパン（株）製のステンレス繊維、虹技（株）製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、リン青銅繊維などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。これらの金属繊維は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、これらのうち、熱伝導性という観点では銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維のいずれか１種以上が好ましく、電磁波シールド性という観点ではステンレス繊維、銅繊維、アルミニウム繊維のいずれか１種以上が好ましい。

繊維１１３としては、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理したものや、樹脂との密着性や取り扱い性を向上させるために収束剤処理をしたものを使用してもよい。

また、繊維１１３には、樹脂１１２との密着性、親和性を高める表面処理をあらかじめ施してもよい。表面処理方法としては、例えば、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズマ照射処理、表面層形成処理等が挙げられる。

このうち、表面層としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤のようなカップリング剤、各種界面活性剤、各種油剤等が挙げられる。

また、繊維１１３の含有量は、複合体４００全体に対して、例えば、１重量％以上９０重量％以下であることが好ましく、特に求められる要求に応じて使い分けることが好ましい。例えば、樹脂の加工性や軽量性が要求された場合は、複合体４００全体の含有量の１重量％以上３０重量％未満にすることが好ましく、繊維１１３と樹脂１１２の性質をバランスよく発現することが要求された場合は、複合体４００全体の含有量の３０重量％以上６０重量％未満にすることが好ましく、熱伝導性や剛性など繊維の性質が要求された場合には、複合体４００全体の含有量の３０重量％以上９０重量％以下にすることが望ましい。繊維１１３の含有量を複合体４００全体の含有量の１重量％以上とすることで、繊維１１３の性能を発現させることができる。一方で、繊維１１３の含有量を、複合体４００全体の含有量の９０重量％以下とすることで、軽量性、加工性の悪化を防止できる。

また、本実施形態に係る繊維１１３の平均繊維長さは、特に限定されないが、要求される特性に応じて使い分けることが望ましく、例えば、５００μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。平均繊維長さを５００μｍ以上とすることで、繊維１１３による特性を発現させることができる。一方で、平均繊維長さを５００μｍ以上１０ｍｍ以下とすることで、成形加工性を確保することができる。なお、成形加工性とは、複合体４００の表面平滑性および脱型性のことをいう。なかでも、繊維１１３による特性を発揮させるとともに、成形加工性を確保する観点から、繊維１１３の平均繊維長さは、１ｍｍ以上、さらには３ｍｍ以上、８ｍｍ以下であることが好ましい。また、繊維１１３の平均径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。１μｍ以上とすることで、複合体４００の剛性を確保することができ、１００μｍ以下とすることで、成形加工性を確保することができる。繊維１１３の長さおよび径は、例えば、得られた複合体４００を電子顕微鏡で観察することにより、確認することができる。

繊維１１３は、高アスペクト比の繊維と低アスペクト比の繊維をそれぞれ単独で使用または併用してもよい。繊維のアスペクト比は、繊維長／繊維幅により求められる。

高アスペクト比の繊維としては、アスペクト比が、好ましくは、１００以上であり、より好ましくは、１５０以上であり、最も好ましくは、２００以上である。これにより、複合体４００を成形して得られた成形体の特性を向上することができる。一方、高アスペクト比の繊維のアスペクト比は、複合体４００の製造容易性や、複合体４００を成形して得られた制振材の強度を向上させる観点から、好ましくは、１０００以下であり、より好ましくは、７００以下である。また、低アスペクト比の繊維のアスペクト比は、好ましくは、５０以下であり、より好ましくは、３０以下であり、最も好ましくは、２０以下である。これにより、複合体４００を成形して得られた成形体の特性を向上することができる。一方で、低アスペクト比の繊維のアスペクト比が、たとえば１とすることができる。複合体４００を成形して得られる成形体の機械強度と特性とのバランスを向上させる観点からは、低アスペクト比の繊維のアスペクト比が３以上であることがより好ましい。

繊維１１３には、有機繊維をフィブリル化したパルプ繊維をさらに含むことができる。パルプ繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、リンターパルプや木材パルプ等のセルロース繊維、ケナフ、ジュート、竹などの天然繊維、パラ型全芳香族ポリアミド繊維やその共重合体、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンザゾール繊維、メタ型アラミド繊維やその共重合体、アクリル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維をフィブリル化したパルプ状繊維が挙げられる。繊維の分散性を向上させる観点からは、アラミド繊維により構成されるアラミドパルプ、およびアクリロニトリル繊維により構成されるポリアクリロニトリルパルプのうちのいずれか一方または双方を含むことが好ましい。

有機繊維のフィブリル化方法については特に限定されないが、有機繊維を水に分散させたスラリーとしてビーターもしくはリファイナーなどで叩解することにより、フィブリル化処理有機繊維を作製することができる。叩解時のスラリー濃度は任意であるが、固形分濃度０．１重量％以上１０重量％以下が好ましい。

また、上記パルプ繊維の配合量としては、複合体４００に対して、好ましくは１重量％以上５０重量％以下、さらに好ましくは３重量％以上３０重量％、特に好ましくは５重量％以上２０重量％以下である。これにより、樹脂粒子の歩留りが高く、樹脂粒子脱落を抑えた取り扱い性の良い複合体４００を得ることができ、加熱加圧成形した成形体の機械的特性を高めることができる。

本実施形態の複合体４００には、材料歩留まり等の向上を目的として抄造薬剤を添加することができる。抄造薬剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、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、ポリエステル、ポリエチレンオキシド等の熱可塑性樹脂が挙げられ、これらより選ばれる少なくとも１種が用いられる。また、抄造薬剤として用いられる熱可塑性樹脂は、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、オキサゾリン基、カルボン酸塩基及び酸無水物基から選択される少なくとも１種の官能基を有することが好ましく、２種以上の官能基を有していてもよい。中でも、アミノ基を有する熱可塑性樹脂がより好ましい。

本実施形態の複合体４００には、さらに添加剤を添加することができる。添加剤としては、充填剤、導電性付与剤、難燃剤、難燃助剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、相溶化剤、分散剤、結晶核剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色防止剤、紫外線吸収剤、流動性改質剤、発泡剤、抗菌剤、制震剤、防臭剤、摺動性改質剤、帯電防止剤などが例示される。

上記充填剤としては、破砕ガラス、マイカ、タルク、カオリン、セリサイト、ベントナイト、ゾノトライト、セピオライト、スメクタイト、モンモリロナイト、ワラステナイト、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化アルミ、酸化亜鉛、ポリリン酸カルシウム、グラファイト、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸亜カルシウム、ホウ酸アルミニウムウィスカ、チタン酸カリウムウィスカが例示される。

複合体４００は、さらにイオン交換能を有する粉末状物質を含んでもよい。このようなイオン交換能を有する粉末物質を用いることにより、繊維１１３の繊維長を長く維持したまま高い収率で、繊維１１３と樹脂１１２との凝集物３００を効率よく作製することができるため、繊維１１３と樹脂１１２との配合比率を広範囲に調整することが可能となる。このため、求められる要求に応じて、繊維１１３の特性と、樹脂１１２の特性とのバランスに優れた幅広い複合体４００を、より効率的に得ることができる。

上記イオン交換能を有する粉末状物質としては、粘土鉱物、鱗片状シリカ微粒子、ハイドロタルサイト類、フッ素テニオライト及び膨潤性合成雲母から選ばれる少なくとも１種の層間化合物を含むことが好ましい。

上記粘土鉱物としては、天然物でも合成されたものであっても特に限定されるものではないが、例えば、スメクタイト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム及び燐酸チタニウムなどが挙げられる。上記ハイドロタルサイト類としては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などが挙げられる。上記フッ素テニオライトとしては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、リチウム型フッ素テニオライト、ナトリウム型フッ素テニオライトなどが挙げられる。上記膨潤性合成雲母としては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ナトリウム型四珪素フッ素雲母、リチウム型四珪素フッ素などが挙げられ、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

これらのうちでは、粘土鉱物がより好ましく、スメクタイトが天然物から合成物まで存在し、選択の幅が広いという点においてさらに好ましい。

上記スメクタイトとしては、イオン交換能を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト及びスチーブンサイトなどが挙げられる。上記モンモリロナイトは、アルミニウムの含水ケイ酸塩であるが、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライトなどの鉱物を含んでいるベントナイトであってもよい。着色や不純物を気にする用途に用いる場合などには、不純物が少ない合成スメクタイトが好ましい。

上記イオン交換能を有する粉末状物質として、例えば、クニミネ工業（株）製のクニピア（ベントナイト）、スメクトンＳＡ（合成サポナイト）、ＡＧＣエスアイテック（株）製のサンラブリー（鱗片状シリカ微粒子）、コープケミカル（株）製のソマシフ（膨潤性合成雲母）、ルーセンタイト（合成スメクタイト）、堺化学工業（株）製のハイドロタルサイトＳＴＡＢＩＡＣＥ ＨＴ−１（ハイドロタルサイト）などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。

上記イオン交換能を有する粉末状物質の含有量は、複合体４００全体の０．１重量％以上３０重量％以下であることが好ましく、更に好ましくは、２重量％以上２０重量％以下である。上記範囲内であれば、繊維と樹脂のように性質の異なる構成材料の作業性を向上させる効果を得ることができる。尚、繊維と樹脂との比率や、高分子凝集剤の種類や量などに合せて、イオン交換能を有する粉末状物質の含有量を調整することが好ましい。
（溶媒）
溶媒としては、とくに限定されないが、上記固形分を分散させる過程において揮発しにくいことと、凝集物３００中への残存を抑制するために脱溶媒をしやすいこと、脱溶媒によってエネルギーが増大してしまうことを抑制すること、等の観点から、沸点が５０℃以上２００℃以下であるものが好ましい。このような溶媒としては、たとえば水や、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジオキサン、フルフラールなどのエーテル類などを挙げることができる。これらの溶媒は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、供給量が豊富であり、安価、環境負荷が低い、安全性も高く扱いやすいという理由から水を用いることがとくに好ましい。
（凝集剤）
本実施形態の複合体４００は、凝集剤（高分子凝集剤）を含むことができる。凝集剤は、複合体４００の製造プロセスにおいて、樹脂１１２と繊維１１３とを含む原料成分をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。

上記高分子凝集剤は、特にイオン性などにより限定されるものではなく、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤などを用いることができる。このようなものとして、例えば、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ホフマンポリアクリルアミド、マンニックポリアクリルアミド、両性共重合ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉、両性澱粉、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。これらの高分子凝集剤は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、高分子凝集剤として、ポリマー構造や分子量、水酸基やイオン性基などの官能基量などは、必要特性に応じて特に制限無く使用可能である。また、高分子凝集剤としては、例えば、和光純薬工業（株）製や関東化学工業（株）製、住友精化（株）製のポリエチレンオキシドや、ハリマ化成（株）製のカチオン性ＰＡＭであるハリフィックス、アニオン性ＰＡＭであるハーマイドＢ−１５、両性ＰＡＭであるハーマイドＲＢ−３００、三和澱粉工業（株）製カチオン化澱粉であるＳＣ−５などが市販品として入手可能であるが、これらに限定されるものではない。

また、上記高分子凝集剤の添加量としては、特に限定はされないが、複合体４００全体に対して、例えば、１００重量ｐｐｍ以上１重量％以下が好ましい。更に好ましくは、５００重量ｐｐｍ以上０．５重量％である。これにより、収得よく複合体４００の構成材料を凝集させることができる。高分子凝集剤の添加量を上記下限値以下とすることにより、収得の低下を抑制でき、また、上記上限値以下とすることにより、凝集力を適切にでき、脱水などが生じることを抑制できる。

本実施形態の複合体４００は、構成材料として、さらに無機粉末及び金属粉末から選ばれる少なくとも一種のフィラー粉末を含むことにより、特性を調整することができる。無機粉末としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マグネシウムなどの酸化物類や、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素などの窒化物類や、硫酸バリウム、硫酸鉄、硫酸銅などの硫化物類や、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物類や、カオリナイト、タルク、天然マイカ、合成マイカなどの鉱物類ならびに、炭化ケイ素などの炭化物類などが挙げられ、そのまま使用してもよいが、必要特性に応じてシランカップリング剤、アルミネートカップリング剤、チタネートカップリング剤などで表面処理をしたものを使用してもよい。また、金属粉末としては、単独の金属元素で構成される金属粉末であっても、複数の金属で構成される合金粉末であってもよいが、金属粉末を構成する金属元素としては、アルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデン及びタングステンなどが挙げられる。

本実施形態の複合体４００には、上述の構成材料の他に、特性向上を目的とした酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤、離型剤、可塑剤、難燃剤、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤、顔料、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤などの紙力向上剤、歩留まり向上剤、濾水性向上剤、サイズ定着剤、消泡剤、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性製紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤などのサイズ剤、硫酸バンド、塩化アルミ、ポリ塩化アルミなどの凝結剤などを、生産条件調整や、要求される物性を発現させることを目的に様々な添加剤を使用することができる。

また、本実施形態の複合体４００は、上述の構成材料を適切に選択することで、様々な特性を発揮することが可能になる。例えば、成形品の耐衝撃性を向上させる観点からは、アラミド繊維を含むことがとくに好ましい。成形品の電磁波遮蔽性能を向上させる観点からは、金属繊維を含むことがより好ましい。磁性による電磁波吸収効果を向上させる観点から、磁性金属からなる粒子を含むことが好ましい。また、熱伝導性を向上させる観点から、例えば１００以上の高アスペクト比の繊維を含むことが好ましい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。

１．複合体の製造
（実施例１）
まず、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂繊維（平均繊維長さ６ｍｍ）と、繊ＰＡＮ系炭素繊維（平均繊維長さ３ｍｍ）と、ポリエチレンパルプとを複合体における体積比がＰＰＳ樹脂５５に対し、ＰＡＮ系炭素繊維４０、ポリエチレンパルプ５となるように水に添加し、ディスパーザーで３０分撹拌してスラリーを得た。尚、樹脂と繊維の合計１００質量部に対して、水を１０００００質量部使用した。

次いで、得られたスラリーを、３０メッシュの金属網を用い、６０ｃｍ／ｍｉｎの分離速度で、水と分離した。この後、得られた凝集物を、脱水プレスし、乾燥機により１５０℃、３時間の乾燥処理を行い、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ２０ｍｍの複合体を得た。

２．成形体の製造
得られた複合体を成形型のキャビティー内に入れ、加熱しつつ加圧・成形することにより、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２．５ｍｍのシート状の成形体を得た。

（実施例２〜４）
分離速度を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

（実施例５）
フェノール樹脂（平均粒径１００μｍ）と、ＰＡＮ系炭素繊維繊維（平均繊維長さ３ｍｍ）と、アラミドパルプと、熱膨張性マイクロカプセル（積水化学工業社製、アドバンセルＥＭ−３０４）とを複合体における体積比がフェノール樹脂１１に対し、ＰＡＮ系炭素繊維８、ポリエチレンパルプ１、熱膨張性マイクロカプセル８０となるように水に添加し、ディスパーザーで３０分撹拌してスラリーを得た。尚、樹脂と繊維の合計１００質量部に対して、水を１０００００質量部使用した。得られたスラリーから、実施例３と同様にして複合体および成形体を得た。

（比較例１）
分離速度を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。

３．成形体の評価
３．１ シワの評価
各実施例および各比較例の凝集物について、繊維や樹脂の偏在化により生じる「シワ」の発生状態を、以下の評価基準に基づき目視観察にて評価した。

＜シワの評価基準＞
Ａ：観察されるシワが１５個未満である。

Ｂ：観察されるシワが１５〜２９個である。

Ｃ：観察されるシワが３０個以上である。

３．２ 機械物性のバラつき評価
各実施例および各比較例の成形体について、ＩＳＯ１７８：２００１に準拠した方法により、曲げ強度を２５℃において測定した。各成形体につき曲げ強度を５回測定し、標準偏差値からバラつきを評価した。

測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、各実施例で得られた成形体は、シワが少なく、繊維や樹脂の偏在化が抑制できており、また、機械物性のバラつきも低減されていることが分かる。

一方、比較例１で得られた成形体は、シワが比較的多く観察され、繊維や樹脂の偏在化が抑制できていないと考えられる。また、機械物性のバラつきも生じていると考えられる。

１００ 容器
１１１ 溶媒
１１２ 樹脂
１１３ 繊維
１１０ スラリー
２００ 分離装置
２０１ 容器
２０２ フィルター
３００ 凝集物
４００ 複合体

Claims (6)

1. 樹脂と繊維とを含む複合体の製造方法であって、
   樹脂および繊維を溶媒に添加し、撹拌してスラリーを得る工程、
   フィルターを介して、前記スラリーから溶媒を分離し凝集物を得る工程、
   前記凝集物を乾燥させる工程、とを含み、
   前記スラリーから溶媒を分離し凝集物を得る工程における、分離速度は、３ｃｍ／ｍｉ ｎ以上６０ｃｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする、複合体の製造方法。
2. 前記複合体が、シート状である、請求項１に記載の複合体の製造方法。
3. 前記複合体が、立体形状である、請求項１に記載の複合体の製造方法。
4. 前記繊維が、平面方向に、平行に配向し、
   厚さ方向に、積み重なるように配向している請求項２または３に記載の複合体の製造方法。
5. 前記繊維が無機繊維である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合体の製造方法。
6. 前記繊維の平均繊維長さが３ｍｍ以下である、請求項５に記載の複合体の製造方法。

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