JP2019035163A - Production method of carbon staple fiber nonwoven fabric - Google Patents

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Abstract

To provide a carbon staple fiber nonwoven fabric difficult to cause fiber dropout, having excellent processability on molding processing and showing excellent strength.SOLUTION: The production method of a carbon staple fiber nonwoven fabric, containing a carbon staple fiber and a binder synthetic fiber and obtained by drying wet type fiber web produced by wet machining, is a production method of carbon staple fiber nonwoven fabric characterized by that a wet type fiber web is dried while being brought into contact with a metal heat roll having a fluororesin-processed surface, wherein the wet type fiber web is preferably dried while being sandwiched between the fluororesin-processed metal heat roll surface and a dryer canvas.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、炭素短繊維不織布の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric.

炭素繊維と樹脂を複合化してなる炭素繊維強化樹脂複合体は、金属材料に匹敵する強度・弾性率を有しながら、金属材料よりも比重が小さいため、部材の軽量化を図ることができ、また、発錆の問題も無く、酸やアルカリにも強いという性質を有していることから、電子機器材料、電気機器材料、土木材料、建築材料、自動車材料、航空機材料、各種製造業で使用されるロボット、ロール等の製造部品等で使用されている。   Carbon fiber reinforced resin composite formed by combining carbon fiber and resin has strength and elastic modulus comparable to metal materials, but has a smaller specific gravity than metal materials, so the weight of members can be reduced, In addition, since it has no rusting problems and is resistant to acids and alkalis, it is used in electronic equipment materials, electrical equipment materials, civil engineering materials, building materials, automotive materials, aircraft materials, and various manufacturing industries. Used in manufacturing parts such as robots and rolls.

炭素繊維強化樹脂複合体は、長繊維織布、開繊織物、一方向性ウェブ、短繊維不織布等の炭素繊維布帛と、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂とを複合させた複合体である。最も一般的な炭素繊維強化樹脂複合体には、長繊維不織布と熱硬化性樹脂とを複合させた複合体であるが、設計が難しい、均質材料ではない、成形加工時間が長い、高価等の課題があった。   The carbon fiber reinforced resin composite is a composite in which a carbon fiber fabric such as a long fiber woven fabric, a spread fabric, a unidirectional web, and a short fiber nonwoven fabric is combined with a resin such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin. It is. The most common carbon fiber reinforced resin composite is a composite of a long fiber nonwoven fabric and a thermosetting resin, but it is difficult to design, is not a homogeneous material, has a long molding time, is expensive, etc. There was a problem.

これらの課題を解決した炭素繊維強化樹脂複合体として、炭素短繊維を含有する不織布(炭素短繊維不織布)と熱可塑性樹脂とが複合された炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合体が提案されている(例えば、特許文献1〜6参照)。炭素短繊維不織布が使用されることによって、均質性が高まり、熱可塑性樹脂が使用されることによって、易設計・加工性が得られ、安価であり、さらに、リサイクルが可能となっている。   As a carbon fiber reinforced resin composite that has solved these problems, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite in which a nonwoven fabric containing carbon short fibers (carbon short fiber nonwoven fabric) and a thermoplastic resin is combined has been proposed ( For example, refer to Patent Documents 1 to 6). By using a carbon short fiber nonwoven fabric, homogeneity is enhanced, and by using a thermoplastic resin, easy design and processability are obtained, it is inexpensive, and recycling is possible.

炭素短繊維不織布が、炭素繊維強化樹脂複合体の基材として使用される場合には、炭素短繊維不織布としての炭素短繊維の含有量が高いことが望ましい。しかし、炭素短繊維不織布の炭素短繊維の含有量が高くなると、炭素短繊維不織布の強度が低下してしまう。その結果、炭素短繊維不織布を取り扱った際に、炭素短繊維不織布表面からの繊維の脱落が発生する問題や、成型加工する工程で、圧力によって炭素短繊維不織布の均一性が損なわれる問題が発生しやすかった。   When a carbon short fiber nonwoven fabric is used as a base material of a carbon fiber reinforced resin composite, it is desirable that the content of carbon short fibers as the carbon short fiber nonwoven fabric is high. However, when the carbon short fiber content of the carbon short fiber nonwoven fabric increases, the strength of the carbon short fiber nonwoven fabric decreases. As a result, when dealing with carbon short fiber nonwoven fabrics, there are problems that fibers fall off from the surface of carbon short fiber nonwoven fabrics, and that the uniformity of carbon short fiber nonwoven fabrics is impaired by pressure during the molding process. It was easy.

特開2013−208791号公報JP 2013-208791 A 特開2013−202891号公報JP 2013-202891 A 特開2011−21303号公報JP 2011-21303 A 特開2004−43985号公報JP 2004-43985 A 特開2011−194852号公報JP 2011-194852 A 特開2014−224333号公報JP 2014-224333 A

本発明の課題は、繊維の脱落が発生しにくく、成型加工時の加工性に優れ、強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することである。   An object of the present invention is to provide a carbon short fiber nonwoven fabric that is less likely to cause fiber dropping, has excellent processability during molding, and has excellent strength.

上記課題は、下記発明によって解決することができる。   The above problems can be solved by the following invention.

(1)炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなり、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを乾燥する炭素短繊維不織布の製造方法において、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することを特徴とする炭素短繊維不織布の製造方法。 (1) A metal having a surface subjected to fluororesin processing in a method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric, which comprises carbon short fibers and a binder synthetic fiber, and dries a wet fiber web produced by a wet papermaking method. A method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric, wherein the wet fiber web is dried while being in contact with a heat roll.

(2)湿式繊維ウェブが、フッ素樹脂加工が施された金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることを特徴とする上記(1)記載の炭素短繊維不織布の製造方法。 (2) The method for producing a short carbon fiber nonwoven fabric according to the above (1), wherein the wet fiber web is dried in a state sandwiched between a metal heat roll surface subjected to fluororesin processing and a dryer canvas.

本発明によれば、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することによって、湿式繊維ウェブを乾燥する際に、ウェブ表面からの繊維の脱離、湿式抄造ウェブの金属ヒートロール表面への貼りつきによる断紙が無く、効率的に、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。さらに、湿式繊維ウェブをフッ素樹脂加工が施された金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟んだ状態で乾燥することによって、更に強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。   According to the present invention, when a wet fiber web is dried by contacting the wet fiber web with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing, the fibers are detached from the web surface. Thus, there can be provided a short carbon non-woven fabric excellent in strength with few defects, without any paper break due to sticking of the wet paper web to the metal heat roll surface. Furthermore, by drying the wet fiber web in a state sandwiched between a metal heat roll surface subjected to fluororesin processing and a dryer canvas, it is possible to provide a carbon short fiber nonwoven fabric having further excellent strength.

本発明の炭素短繊維不織布の製造方法では、炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有するスラリーを用いて、湿式抄造法により湿式繊維ウェブを形成する。次に、湿式繊維ウェブをフッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールと直接接触させて乾燥させて、炭素短繊維不織布を製造する。   In the method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric of the present invention, a wet fiber web is formed by a wet papermaking method using a slurry containing carbon short fibers and binder synthetic fibers. Next, the wet fiber web is directly contacted with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing and dried to produce a carbon short fiber nonwoven fabric.

炭素短繊維としては、ポリアクリロニトリル(PAN)を原料とするPAN系炭素短繊維、ピッチ類を原料とするピッチ系炭素短繊維が挙げられる。炭素短繊維の繊維径は3〜20μmであることが好ましく、5〜15μmであることがより好ましい。また、炭素短繊維の繊維長は1〜30mmであることが好ましく、3〜12mmであることがより好ましい。   Examples of the carbon short fibers include PAN-based carbon short fibers made from polyacrylonitrile (PAN) as a raw material, and pitch-based carbon short fibers made from pitches. The fiber diameter of the short carbon fibers is preferably 3 to 20 μm, and more preferably 5 to 15 μm. Moreover, it is preferable that the fiber length of a carbon short fiber is 1-30 mm, and it is more preferable that it is 3-12 mm.

本発明において、炭素短繊維としてリサイクル炭素短繊維を用いることができる。リサイクル炭素繊維とは、一度成形体として成った炭素繊維と樹脂複合体を、アルゴン、窒素などの不活性ガス中又は水蒸気中で、樹脂成分を焼結除去して得られる材料である。特に過熱水蒸気による焼結方法は、大気下で熱を奪うと水に戻ることから、安価で環境を汚染しない有効な方法である。プリプレグより成る樹脂複合体はアングルプライ積層体など多様な形態をしており、通常は一定サイズに落としてから、焼結処理し、熱硬化性樹脂を除去して、裁断する。この場合、繊維長の異なるリサイクル炭素短繊維が得られる。本発明において、炭素短繊維としてリサイクル炭素短繊維を用いる場合の好ましい繊維長は3〜500mmであり、より好ましくは6〜150mmである。   In the present invention, recycled carbon short fibers can be used as the carbon short fibers. The recycled carbon fiber is a material obtained by sintering and removing a resin component from a carbon fiber and a resin composite once formed into a molded body in an inert gas such as argon or nitrogen or in water vapor. In particular, the sintering method using superheated steam is an effective method that is inexpensive and does not pollute the environment because it returns to water when heat is removed in the atmosphere. The resin composite made of prepreg has various forms such as an angle ply laminated body. Usually, after being reduced to a certain size, it is sintered, and the thermosetting resin is removed and cut. In this case, recycled carbon short fibers having different fiber lengths are obtained. In the present invention, when a recycled carbon short fiber is used as the carbon short fiber, a preferable fiber length is 3 to 500 mm, and more preferably 6 to 150 mm.

炭素短繊維不織布中の炭素短繊維の含有量は、好ましくは50〜92質量%であり、より好ましくは60〜90質量%であり、更に好ましくは65〜90質量%である。   The carbon short fiber content in the carbon short fiber nonwoven fabric is preferably 50 to 92% by mass, more preferably 60 to 90% by mass, and still more preferably 65 to 90% by mass.

バインダー合成繊維は、炭素短繊維が不織布から脱離することを防止し、炭素短繊維不織布に強度を付与するために添加される。バインダー合成繊維としては、非結晶性のポリビニルアルコール(PVA)短繊維、表面が低融点化されている芯鞘ポリエステル繊維、未延伸ポリエステル繊維、ポリカーボネート(PC)繊維、ポリオレフィン繊維、表面が低融点化されているポリオレフィン芯鞘繊維、表面が酸変性ポリオレフィンよりなるポリオレフィン繊維、脂肪族ポリアミド繊維、未延伸ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルケトンケトン繊維等が挙げられる。バインダー合成繊維は、「ステープル」と称されるフィブリル化されていない状態の非フィブリル化短繊維であることが好ましい。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)が好ましい。   The binder synthetic fiber is added to prevent the carbon short fibers from being detached from the nonwoven fabric and to impart strength to the carbon short fiber nonwoven fabric. Binder synthetic fibers include amorphous polyvinyl alcohol (PVA) short fibers, core-sheath polyester fibers whose surfaces have a low melting point, unstretched polyester fibers, polycarbonate (PC) fibers, polyolefin fibers, and low melting points on the surface. Examples thereof include polyolefin core-sheath fibers, polyolefin fibers whose surfaces are made of acid-modified polyolefin, aliphatic polyamide fibers, unstretched polyphenylene sulfide fibers, polyether ketone ketone fibers, and the like. The binder synthetic fibers are preferably non-fibrillated short fibers in a non-fibrillated state called “staples”. As the polyester, polyethylene terephthalate (PET) is preferable.

バインダー合成繊維の融点は60〜260℃であることが好ましく、60〜230℃であることがより好ましく、60〜180℃であることが更に好ましく、80〜160℃であることが特に好ましい。バインダー合成繊維の融点がこの温度範囲であることによって、不織布製造工程における加熱処理によって、結着性が付与され、炭素短繊維不織布に強度が付与される。   The melting point of the binder synthetic fiber is preferably 60 to 260 ° C, more preferably 60 to 230 ° C, still more preferably 60 to 180 ° C, and particularly preferably 80 to 160 ° C. When the melting point of the binder synthetic fiber is within this temperature range, the heat treatment in the nonwoven fabric manufacturing process imparts binding properties and imparts strength to the carbon short fiber nonwoven fabric.

バインダー合成繊維の繊維径は3〜40μmであることが好ましく、5〜20μmであることがより好ましい。また、バインダー合成繊維の繊維長は1〜20mmであることが好ましく、3〜12mmであることがより好ましい。   The fiber diameter of the binder synthetic fiber is preferably 3 to 40 μm, and more preferably 5 to 20 μm. Moreover, it is preferable that the fiber length of a binder synthetic fiber is 1-20 mm, and it is more preferable that it is 3-12 mm.

炭素短繊維不織布中のバインダー合成繊維の含有量は、好ましくは5〜50質量%であり、より好ましくは7〜40質量%であり、更に好ましくは7〜30質量%である。   Content of the binder synthetic fiber in a carbon short fiber nonwoven fabric becomes like this. Preferably it is 5-50 mass%, More preferably, it is 7-40 mass%, More preferably, it is 7-30 mass%.

本発明の炭素短繊維不織布を製造する際には、炭素短繊維、バインダー合成繊維に加えて、フィブリル化繊維を併用することができる。フィブリル化繊維を併用することで、湿式繊維ウェブの強度を改善し、製造工程での断紙を防ぐ効果が高まる。また、炭素短繊維やバインダー合成繊維と適度に絡み合い、強度に優れ、繊維の脱落の少ない炭素短繊維不織布を提供することができる。   When manufacturing the carbon short fiber nonwoven fabric of this invention, in addition to a carbon short fiber and a binder synthetic fiber, a fibrillated fiber can be used together. By using the fibrillated fibers in combination, the effect of improving the strength of the wet fiber web and preventing paper breaks in the production process is enhanced. Further, it is possible to provide a carbon short fiber nonwoven fabric that is moderately entangled with short carbon fibers and binder synthetic fibers, is excellent in strength, and has few fibers falling off.

フィブリル化繊維としては、天然繊維、再生繊維、合成繊維などをフィブリル化してなる繊維が挙げられる。天然繊維としては、木材由来のセルロース繊維、麻、綿、サトウキビなどの非木材由来のセルロース繊維、バイオセルロース繊維、羊毛、絹などが挙げられる。再生繊維としては、溶剤紡糸セルロース繊維やキュプラ繊維が挙げられる。合成繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリエステル、ポリエステル誘導体、アクリル系重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスチアゾール、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂からなる繊維が挙げられる。フィブリル化の程度としては、JIS P8121に規定されるカナダ標準濾水度が0〜600mlであることが好ましく、0〜500mlであることがより好ましく、0〜400mlであることが更に好ましい。   Examples of fibrillated fibers include fibers formed by fibrillating natural fibers, regenerated fibers, synthetic fibers, and the like. Examples of natural fibers include cellulose fibers derived from wood, cellulose fibers derived from non-wood such as hemp, cotton, and sugarcane, biocellulose fibers, wool, and silk. Examples of regenerated fibers include solvent-spun cellulose fibers and cupra fibers. Synthetic fibers include polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polyester, polyester derivatives, acrylic polymers, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, poly Ether, polyvinyl alcohol, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, wholly aromatic polyamide, wholly aromatic polyester, polyamideimide, polyimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, poly-p-phenylenebenzobisthiazole, poly Examples thereof include fibers made of a resin such as -p-phenylenebenzobisoxazole and polytetrafluoroethylene. The degree of fibrillation is preferably 0 to 600 ml, more preferably 0 to 500 ml, and still more preferably 0 to 400 ml, according to JIS P8121.

炭素短繊維不織布中のフィブリル化繊維の含有量は、好ましくは2〜10質量%、より好ましくは3〜8質量%、更に好ましくは3〜7質量%である。   The content of the fibrillated fiber in the carbon short fiber nonwoven fabric is preferably 2 to 10% by mass, more preferably 3 to 8% by mass, and further preferably 3 to 7% by mass.

本発明の炭素短繊維不織布の製造法によって製造される炭素短繊維不織布は、湿式抄造法で製造される。湿式抄造法では、まず、炭素短繊維、バインダー合成繊維、必要に応じてフィブリル化繊維を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン(異物、塊等除去)等の工程を通り、最終の繊維濃度を0.01〜0.50質量%に調整されたスラリーが抄紙機で抄き上げられ、湿式繊維ウェブが得られる。繊維の分散性を均一にするために、工程中で分散剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤、高分子粘剤、離型剤、抗菌剤、殺菌剤等の薬品を添加する場合もある。   The carbon short fiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric of the present invention is produced by a wet papermaking method. In the wet papermaking method, first, short carbon fibers, binder synthetic fibers, and if necessary, fibrillated fibers are uniformly dispersed in water, and then passed through a process such as screen (removal of foreign matter, lumps, etc.), and the final fiber concentration Is adjusted to 0.01 to 0.50% by mass with a paper machine to obtain a wet fiber web. In order to make the dispersibility of the fibers uniform, chemicals such as dispersants, antifoaming agents, hydrophilic agents, antistatic agents, polymer thickeners, mold release agents, antibacterial agents, bactericides, etc. may be added during the process. is there.

抄紙機としては、例えば、長網、円網、傾斜ワイヤー等の抄紙網を単独で使用した抄紙機、同種又は異種の2以上の抄紙網がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機等を使用することができる。また、不織布が2層以上の多層構造の場合には、各々の抄紙機で抄き上げた湿式繊維ウェブを積層する抄き合わせ法や、一方の層を形成した後に、該層上に繊維を分散したスラリーを流延して積層とする流延法等で、不織布を製造することができる。繊維を分散したスラリーを流延する際に、先に形成した層は湿式繊維ウェブ状態であっても、乾燥状態であってもいずれでも良い。また、2枚以上の乾燥状態の層を熱融着させて、多層構造の不織布とすることもできる。   As the paper machine, for example, a paper machine using a paper net such as a long net, a circular net, or an inclined wire alone, or a combination paper machine in which two or more paper nets of the same type or different types are installed online is used. be able to. In addition, when the nonwoven fabric has a multilayer structure of two or more layers, a fiber bonding method in which wet fiber webs made by each paper machine are laminated, or after forming one layer, fibers are put on the layer. A nonwoven fabric can be manufactured by a casting method in which the dispersed slurry is cast to form a laminate. When the slurry in which the fibers are dispersed is cast, the previously formed layer may be either a wet fiber web state or a dry state. In addition, two or more dry layers can be heat-sealed to form a multilayered nonwoven fabric.

本発明において、炭素短繊維不織布が多層構造である場合、各層の繊維配合が同一である多層構造であっても良く、各層の繊維配合が異なっている多層構造であっても良い。多層構造である場合、各層の坪量が下がることにより、スラリーの繊維濃度を下げることができるため、不織布の地合いが良くなり、その結果、不織布の地合いの均一性が向上する。また、各層の地合いが不均一であった場合でも、積層することで補填できる。さらに、抄紙速度を上げることができ、操業性が向上するという効果も得られる。   In the present invention, when the carbon short fiber nonwoven fabric has a multilayer structure, it may have a multilayer structure in which the fiber blend of each layer is the same, or may have a multilayer structure in which the fiber blend of each layer is different. In the case of a multilayer structure, since the fiber concentration of the slurry can be lowered by reducing the basis weight of each layer, the texture of the nonwoven fabric is improved, and as a result, the uniformity of the texture of the nonwoven fabric is improved. Even if the texture of each layer is uneven, it can be compensated by stacking. Furthermore, the papermaking speed can be increased, and the operability can be improved.

本発明の炭素短繊維不織布の製造法において、湿式抄造法の抄紙網で製造された湿式繊維ウェブを、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに接触させながら乾燥させる。具体的には、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールを組み込んだヤンキードライヤー、シリンダードライヤーで乾燥させる。金属ヒートロールの表面にフッ素樹脂加工を施すことにより、湿式繊維ウェブ中に含有されるバインダー合成繊維の金属ヒートロールへの貼りつきを防止し、その結果、金属ヒートロールに接した湿式繊維ウェブの面の表面からの繊維の脱落、剥がれを無くすことが可能となる。   In the method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric of the present invention, a wet fiber web produced by a wet papermaking papermaking mesh is dried while being brought into contact with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. Specifically, it is dried with a Yankee dryer or a cylinder dryer incorporating a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. By applying fluororesin processing to the surface of the metal heat roll, the binder synthetic fiber contained in the wet fiber web is prevented from sticking to the metal heat roll, and as a result, the wet fiber web in contact with the metal heat roll It becomes possible to eliminate the dropping and peeling of the fibers from the surface.

湿式繊維ウェブの乾燥の際に、フッ素樹脂加工が施された金属ヒートロールに密着させて熱圧乾燥させることによって、炭素短繊維不織布の強度が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿式繊維ウェブを押しつけて乾燥させることを言う。熱ロールの表面温度は、100〜180℃が好ましく、100〜160℃がより好ましく、110〜160℃が更に好ましい。圧力は、好ましくは50〜1000N/cmであり、より好ましくは100〜800N/cmである。   When the wet fiber web is dried, the strength of the carbon short fiber nonwoven fabric is improved by bringing the wet fiber web into close contact with a metal heat roll that has been subjected to fluororesin processing and drying it under hot pressure. Hot-pressure drying means pressing the wet fiber web against the hot roll with a touch roll or the like to dry it. The surface temperature of the hot roll is preferably 100 to 180 ° C, more preferably 100 to 160 ° C, and still more preferably 110 to 160 ° C. The pressure is preferably 50 to 1000 N / cm, more preferably 100 to 800 N / cm.

さらに、湿式繊維ウェブが、フッ素樹脂加工が施された金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることにより、より強度に優れ、均一性に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。湿式繊維ウェブを金属ヒートロールとドライヤーカンバスを挟んで乾燥することにより、金属ヒートロールから湿式繊維ウェブへ効率的に熱を伝えることが可能となり、炭素短繊維不織布の強度が向上する。   Furthermore, the wet fiber web is dried in a state sandwiched between a metal heat roll surface subjected to fluororesin processing and a dryer canvas, thereby providing a carbon short fiber nonwoven fabric having superior strength and uniformity. be able to. By drying the wet fiber web between the metal heat roll and the dryer canvas, heat can be efficiently transferred from the metal heat roll to the wet fiber web, and the strength of the carbon short fiber nonwoven fabric is improved.

本発明の製造法で製造された炭素短繊維不織布は、熱可塑性樹脂フィルムと積層してなる複合体として提供することが可能である。複合体は、炭素短繊維不織布と熱可塑性樹脂フィルムとを重ね合わせて、加熱処理又は加熱加圧処理することによって、製造することができる。この複合体を熱圧加工(熱プレス加工)することによって、成型品を製造することができる。   The carbon short fiber nonwoven fabric produced by the production method of the present invention can be provided as a composite formed by laminating with a thermoplastic resin film. The composite can be produced by superposing a carbon short fiber nonwoven fabric and a thermoplastic resin film, and subjecting them to heat treatment or heat pressure treatment. A molded product can be produced by subjecting this composite to hot pressing (hot pressing).

熱可塑性樹脂フィルムの熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂;ポリメチルメタクリレート樹脂等のメタクリル系樹脂;ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリ1,4−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート(PCT)樹脂等のポリエステル系樹脂;6−ナイロン樹脂、6,6−ナイロン樹脂等のポリアミド(PA)樹脂;ポリ塩化ビニル樹脂;ポリオキシメチレン(POM)樹脂;ポリカーボネート(PC)樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂;変性ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂;ポリエーテルイミド(PEI)樹脂;ポリスルホン(PSF)樹脂;ポリエーテルスルホン(PES)樹脂;ポリケトン樹脂;ポリアリレート(PAR)樹脂;ポリエーテルニトリル(PEN)樹脂;ポリエーテルケトン(PEK)樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂;ポリエーテルケトンケトン(PEKK)樹脂;ポリイミド(PI)樹脂;ポリアミドイミド(PAI)樹脂;フッ素(F)樹脂;液晶ポリエステル樹脂等の液晶ポリマー樹脂;ポリスチレン系、ポリオレフィン系、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、ポリイソプレン系又はフッ素系等の熱可塑性エラストマー;又はこれらの共重合体樹脂や変性樹脂;アイオノマー樹脂等が挙げられる。これらの樹脂の中から、1種又は2種以上を用いることができる。燃焼性の観点から、PC、PPS、PEEK、PEI等が好ましい。   Examples of the thermoplastic resin of the thermoplastic resin film include polyolefin resins such as polyethylene resin, polypropylene resin and polybutylene resin; methacrylic resins such as polymethyl methacrylate resin; polystyrene resins such as polystyrene resin, ABS resin and AS resin; polyethylene Polyester resins such as terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, polytrimethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin, poly 1,4-cyclohexyldimethylene terephthalate (PCT) resin; 6-nylon Polyamide (PA) resin such as resin, 6,6-nylon resin; polyvinyl chloride resin; polyoxymethylene (POM) resin; polycarbonate (PC) resin; polyphenylene sulfide (PP Modified polyphenylene ether (PPE) resin; polyetherimide (PEI) resin; polysulfone (PSF) resin; polyethersulfone (PES) resin; polyketone resin; polyarylate (PAR) resin; polyether nitrile (PEN) resin Polyetherketone (PEK) resin; Polyetheretherketone (PEEK) resin; Polyetherketoneketone (PEKK) resin; Polyimide (PI) resin; Polyamideimide (PAI) resin; Fluorine (F) resin; Liquid crystalline polymer resin: polystyrene, polyolefin, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, polyisoprene, or fluorine-based thermoplastic elastomer; or a copolymer resin or modified resin thereof; ionomer Resins. Among these resins, one type or two or more types can be used. From the viewpoint of combustibility, PC, PPS, PEEK, PEI and the like are preferable.

アイオノマー樹脂としては、エチレン−不飽和カルボン酸共重合樹脂のカルボキシル基の一部を金属イオンで中和してなるエチレン系アイオノマー樹脂が挙げられる。カルボキシル基の10モル%以上、好ましくは10〜90モル%を金属イオンで中和したものが使用される。金属イオンとしては、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属;亜鉛、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属のような多価金属イオンを挙げることができる。   Examples of the ionomer resin include an ethylene ionomer resin obtained by neutralizing a part of the carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer resin with a metal ion. A product obtained by neutralizing 10 mol% or more, preferably 10 to 90 mol%, of a carboxyl group with a metal ion is used. Examples of the metal ion include alkali metal such as lithium and sodium; and polyvalent metal ion such as alkaline earth metal such as zinc, magnesium and calcium.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りの無い限り、すべて質量によるものである。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. All parts and percentages in the examples are based on mass unless otherwise specified.

表1記載の「繊維配合」で原料繊維を秤量し、分散濃度0.2質量%、分散時間5分間で分散した後、90メッシュの金属ワイヤーを有した円網抄紙機で、湿式繊維ウェブを形成した。その後、表1記載の「乾燥工程 条件」で湿式繊維ウェブを乾燥し、坪量50g/mの実施例1〜5と比較例1〜3の炭素短繊維不織布を得た。 The raw fiber was weighed with the “fiber blending” shown in Table 1 and dispersed in a dispersion concentration of 0.2 mass% and a dispersion time of 5 minutes. Then, the wet fiber web was formed on a circular paper machine having a 90-mesh metal wire. Formed. Thereafter, the wet fiber web was dried under the “drying process conditions” shown in Table 1, and carbon short fiber nonwoven fabrics of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 having a basis weight of 50 g / m 2 were obtained.

Figure 2019035163
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「炭素繊維」:ゾルテック社製炭素繊維、繊維径7μm、6mmカット品
「芯鞘PET繊維」:繊維径15μm×5mmカット品(鞘部のガラス転移点72℃)
「PVA繊維」:繊維径11μm×3mmカット品
「ミクロフィブリルセルロース」:ダイセルファインケム社製「セリッシュ(登録商標)KY100G」
“Carbon fiber”: Carbon fiber manufactured by Zoltech, fiber diameter 7 μm, 6 mm cut product “core-sheath PET fiber”: fiber diameter 15 μm × 5 mm cut product (glass transition temperature of sheath part 72 ° C.)
“PVA fiber”: fiber diameter 11 μm × 3 mm cut product “microfibril cellulose”: “Cerish (registered trademark) KY100G” manufactured by Daicel Finechem

実施例及び比較例で製造した炭素短繊維不織布に対して、以下の評価を行い、結果を表2に示した。   The following evaluation was performed on the carbon short fiber nonwoven fabrics produced in the examples and comparative examples, and the results are shown in Table 2.

(表面状態評価)
25cm×25cmの炭素短繊維不織布における表裏の表面状態を下記指標に従って、目視評価を行った。「2」以上であれば、実用上、使用が可能と判断した。
(Surface condition evaluation)
The surface conditions of the front and back surfaces of a 25 cm × 25 cm short carbon fiber nonwoven fabric were visually evaluated according to the following indices. If it was “2” or more, it was judged that it could be used practically.

「4」:表面が滑らかであり、表面を擦っても繊維の脱落が見られない。
「3」:表面の凹凸は、ほとんど見られない。表面を擦っても繊維脱落が、ほとんど見られない。
「2」:表面に窪みが見られる。表面を擦った際に、繊維脱落がわずかに見られる。
「1」:表面に繊維が浮きだった凹凸が見られる。表面を擦った際に、繊維脱落が見られる。
“4”: The surface is smooth, and no fibers fall off even when the surface is rubbed.
"3": Surface irregularities are hardly seen. Even if the surface is rubbed, there is almost no loss of fibers.
“2”: A depression is seen on the surface. When the surface is rubbed, there is a slight loss of fibers.
“1”: Concavities and convexities in which fibers floated on the surface are observed. When the surface is rubbed, fiber dropout is observed.

(比強度評価)
幅方向15mm×流れ方向240mmの炭素短繊維不織布を採取して、縦強度測定紙片とし、幅方向240mm×流れ方向15mmの炭素短繊維不織布を採取して、横強度測定紙片とした。得られた縦・横強度測定紙片の引張強度を、JIS P8113(1976)に準拠して、引っ張り速度20mm/minで測定した。縦・横強度(単位:N/15mm)の平均値を坪量で除した値を「比強度」とした。「比強度」としては、実用上、0.40((N/15mm)/(g/m))以上が好ましく、より好ましくは、0.60((N/15mm)/(g/m))以上であり、更に好ましくは、0.65((N/15mm)/(g/m))以上である。
(Specific strength evaluation)
A carbon short fiber nonwoven fabric having a width direction of 15 mm and a flow direction of 240 mm was collected to obtain a longitudinal strength measurement paper piece, and a carbon short fiber nonwoven fabric having a width direction of 240 mm and a flow direction of 15 mm was collected to obtain a transverse strength measurement paper piece. The tensile strength of the obtained longitudinal / lateral strength measuring paper piece was measured at a pulling speed of 20 mm / min according to JIS P8113 (1976). A value obtained by dividing an average value of longitudinal and lateral strength (unit: N / 15 mm) by basis weight was defined as “specific strength”. The “specific strength” is practically preferably 0.40 ((N / 15 mm) / (g / m 2 )) or more, more preferably 0.60 ((N / 15 mm) / (g / m 2). )) Or more, and more preferably 0.65 ((N / 15 mm) / (g / m 2 )) or more.

Figure 2019035163
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実施例1と比較例1及び2を比較することで、炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなる炭素短繊維不織布を製造する際に、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに接触させながら乾燥することで、湿式繊維ウェブ表面から繊維の脱離が抑えられ、湿式繊維ウェブの金属ヒートロール表面への貼り付きによる断紙も無く、効率的に、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。   By comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2, a short carbon fiber nonwoven fabric containing short carbon fibers and binder synthetic fibers was produced. Paper is cut off by sticking the wet fiber web to the surface of the metal heat roll by drying while making contact with a metal heat roll having a surface that has been subjected to resin processing. It can also be seen that a carbon short fiber nonwoven fabric excellent in strength with few defects can be efficiently provided.

実施例1と比較例3を比較することで、炭素短繊維不織布がバインダー合成繊維を含有し、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。   By comparing Example 1 with Comparative Example 3, the carbon short fiber nonwoven fabric contains binder synthetic fiber and is dried while contacting the wet fiber web with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. Thus, it can be seen that a carbon short fiber nonwoven fabric excellent in strength with few defects can be provided.

実施例1と実施例2を比較することで、バインダー合成繊維をPVA繊維から芯鞘PET繊維に変更しても、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。   By comparing Example 1 and Example 2, even when the binder synthetic fiber is changed from PVA fiber to core-sheath PET fiber, the wet fiber web is brought into contact with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. It can be seen that a carbon short fiber non-woven fabric excellent in strength with few defects can be provided by drying while making it dry.

実施例1と実施例3を比較することで、バインダー合成繊維と共に、ミクロフィブリル化セルロースを併用し、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、表面強度、不織布全体の強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。   By comparing Example 1 and Example 3, microfibrillated cellulose is used together with binder synthetic fiber, and drying is performed while the wet fiber web is brought into contact with a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. It turns out that the carbon short fiber nonwoven fabric excellent in surface strength and the intensity | strength of the whole nonwoven fabric can be provided.

実施例1と実施例4との比較及び実施例3と実施例5との比較から、湿式繊維ウェブが、フッ素樹脂加工が施された金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることで、より表面強度、不織布全体の強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。   From the comparison between Example 1 and Example 4 and the comparison between Example 3 and Example 5, the wet fiber web was dried in a state sandwiched between the surface of the metal heat roll treated with fluororesin and the dryer canvas. Thus, it can be seen that a carbon short fiber nonwoven fabric having superior surface strength and overall nonwoven fabric strength can be provided.

本発明の炭素短繊維不織布及び複合体は、電子機器材料、電気機器材料、土木材料、建築材料、自動車材料、航空機材料、各種製造業で使用されるロボット、ロール等の製造部品等に利用可能である。   The carbon short fiber nonwoven fabric and composite of the present invention can be used for manufacturing parts such as electronic equipment materials, electrical equipment materials, civil engineering materials, building materials, automobile materials, aircraft materials, robots and rolls used in various manufacturing industries, etc. It is.

Claims (2)

炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなり、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを乾燥する炭素短繊維不織布の製造方法において、フッ素樹脂加工が施されている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することを特徴とする炭素短繊維不織布の製造方法。   In a method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric, comprising a carbon short fiber and a binder synthetic fiber, and drying a wet fiber web produced by a wet papermaking method, a metal heat roll having a surface subjected to fluororesin processing. A method for producing a short carbon fiber nonwoven fabric, wherein the wet fiber web is dried while contacting. 湿式繊維ウェブが、フッ素樹脂加工が施された金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることを特徴とする請求項1記載の炭素短繊維不織布の製造方法。   The method for producing a carbon short fiber nonwoven fabric according to claim 1, wherein the wet fiber web is dried in a state sandwiched between a metal heat roll surface subjected to fluororesin processing and a dryer canvas.
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