JPH02118194A - 複合材料用ホイスカー含有シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ホイスカー及び有機繊維として叩解繊維と、
弱叩解短繊維及び／又は未叩解短繊維とを含むシートで
あって、樹脂やセラミックス等の母材に使用される補強
用シートに関する。

（従来の技術及びその解決すべき課題）従来より、複合
材料を強化するために補強材料としてホイスカーを使用
することは公知であり、近年、複合材料のホイスカーの
割合を大きくし、更に強度の改良された複合材料を製造
するために予めボイスカーをシート状にして使用するこ
とが行われている。

このようなシート状にする技術として、ホイスカーを、
叩解したセルロースバルブからなる定着担持体とともに
抄紙して、ホイスカーをセルロースパルプに定着するこ
とにより、シート化することが行われている（特開昭６
０−８１３９９号公報）。

しかしながら、この技術では、単に定着担持体として叩
解により完全にフィブリル化したセルロースバルブを使
用しているため、抄紙工程における濾水性が悪い。また
、叩解繊維には叩解により長繊維が含まれなくなってい
るため、補強用シートの強度を改良することはできない
。一方、叩解繊維にセルロースの未叩解長繊維を配合す
れば、濾水性はやや改善されるものの、長繊維間の交点
部分にホイスカーが存在しにくいために、シート内でホ
イスカーの分布が不均一になるなど問題となっていた。

従って、本発明は、複合材料に使用することのできる補
強用シートであって、抄紙性及び強度が改良された薄層
補強用シートを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果
、ボイスカーと、有機繊維と、バインダーとを含有する
補強用シートにおいて、その有機繊維として、叩解繊維
と、未叩解短繊維及び／又は弱叩解短繊維とを使用する
ことにより、上記目的を達成できることを見出し、本発
明に到ったものである。

以下、本発明について詳述する。

本発明の補強用シートは、ホイスカーと、有機繊維と、
バインダーとを主体とする。

ホイスカーとしては、炭化珪素、窒化珪素、チタン酸カ
リウム等のチタン酸塩、グラファイト、ポリオキシメチ
レン等が使用できる。

有機繊維としては、叩解ｗ４維と、未叩解短繊維及び／
又は弱叩解短繊維が使用される。

叩解繊維は、叩解によりフィブリル化した繊維であり、
ホイスカーの定着担持体として使用される。叩解繊維に
使用される繊維としては、例えばバラ系アラミド繊維、
アクリル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維等が
使用できる。

叩解は、例えば適度の濃度で繊維を水中に分散した後、
デイスフレファイナ−やビータ−等の叩解機で、繊維を
完全にフィブリル化することにより得られる。叩解によ
るフィブリル化は、繊維の表面から徐々に行われる。叩
解の過程で種々の程度でフィブリル化されるが、本発明
でいう叩解繊維とは完全にフィブリル化された繊維をい
う。叩解の程度（フィブリル化の程度）は、簡単に測定
することができ、例えば、叩解機を通過した繊維を顕微
鏡で観察することにより行うことができる。

しかし、叩解度の決定は上記のような顕微鏡観察により
行うよりも、通常は製紙工程のセルロース繊維の叩解度
管理で使用しているカナデイアン・スタンダード・フリ
ーネス・テスターによって決定するのが便利であり、ま
た抄紙時の脱水抵抗等、抄紙条件の推定データとしても
役立つことから、本発明ではこのカナデイアン・スタン
ダード・フリーネス（ＣＳＦ）の値を用いて評価するこ
とにした。

叩解繊維のフリーネス（ＣＳＦ）としては、３０　Ｑｍ
ｌ以下が好ましい。３０９ｍｌ以上では、ホイスカーの
配合率が高いと、ホイスカーの一部が定着しなくなった
り、抄紙時の脱水性を阻害したり、あるいは高価なホイ
スカーの歩留まりを低下するなど、好ましくないからで
ある。

叩解繊維は一般に、ホイスカーと有機Ｉ＆維との合計量
に対して５〜３０重量％で使用される。５重量％より少
ないと、ホイスカーの定着が悪くなり、一方、３０重量
％より多いと、濾水性が劣るからである。

本発明においては、叩解繊維とともに未叩解短繊維及び
／又は弱叩解短繊維を使用する。これらの繊維を併用す
ることにより、抄紙工程での濾水性（脱水性）が改良さ
れ、またホイスカーをシート内に均一に含めることがで
き、補強用シートとしての強度を大きく改良することが
できる。なお、弱叩解短繊維を使用すると、未叩解短繊
維に比べてホイスカーの均一性が更に改良される。

上記未即解短Ｉ！ｌ維及び弱叩解短繊維は、連続繊維と
は異なるチョツプドストランドのような短繊維（通常、
３〜２５ｍｍ＞をそのまま又は弱く叩解して繊維とした
ものである。これにより、抄紙工程における濾水性の改
良と、ホイスカーの均一な分布とを達成し、補強用シー
トがあらゆる方向で均一なしかも改良された強度を有す
る薄層シートが提供される。

未叩解短繊維は繊維、を全く叩解していない繊維をいう
。未叩解短繊維に使用される繊維には種々の繊維が使用
でき、例えば、バラ系アラミド繊維、アクリル繊維、ポ
リエチレン繊維、メタ系アラミド繊維、ビニロンｍ維、
ポリエステル繊維、フェノール繊維、ポリプロピレン繊
維等が挙げられる。

未叩解繊維のフリーネス（ＣＳＦ）は７００〜８００ｍ
ｌが好ましい。

弱叩解短繊維は、繊維の表面のみを叩解した繊維であり
、４００〜７００ｍｌのフリーネｘ　（ＣＳＦ）を有す
ることが好ましい。弱叩解短繊維に使用される繊維とし
ては、例えば、パラ系アラミド繊維、アクリル繊維、ポ
リエチレン繊維を挙げることができる。

本発明に使用されるバインダーとしては、従来からこの
ような補強用シートの分野で使用されている、各種の有
機又は無機バインダーを使用することができる。バイン
ダーは抄紙シートの乾燥後の強度を持たせ、ホイスカー
が繊維から脱落するのを防止し、更には高密度化のため
カレンダー掛けするときの接着剤としての役割を果たす
。また、バインダーは樹脂フェスを含浸し、複合材料と
した場合にその耐溶剤性を高める効果を有している。

バインダーとしては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹
脂、メラミン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ウレタ
ン樹脂等の有機バインダーや、アルミナゾル、コロイダ
ルシリカ、アルキルシリケート等の無機バインダーがあ
る。

バインダーは、通常有機繊維１００重量部当たり５〜３
０重量部の量で使用される。

なお、バインダーには必要に応じてシランカップリング
剤等の結合助剤を添加してもよい。

補強シートは、一般に上記ホイスカー、有機繊維、バイ
ンダー等の原料を所定の濃度で抄紙用のスラリーを調製
し、これを抄紙し、そして乾燥することによって製造す
ることができる。なお、バインダーは、抄紙した後、ス
プレーで吹きつけてもよい。また、抄紙シートを乾燥し
た後、カレンダー掛してもよい。

このようにして製造した補強用シートは、樹脂やセラミ
ックス等の母材を含浸することによって複合材料に用い
ることができる。

（実施例） 以下、実施例により本発明について更に詳細に説明する
。

実施例１〜６及び比較例１〜２ 以下の表−１に示す配合で、ホイスカーと、有機繊維と
、バインダーとから抄紙用混合スラリーを調製し、撹拌
後、定着剤としてカチオン性ポリアクリルアミドを、０
．３％の割合で配合した。次に、この混合スラリーから
、ＴＡＰＰＩ　手抄きシートマシンにより抄紙した。抄
紙シートは、１０５℃で熱風乾燥した後、１００℃に加
熱した金属カレンダーロール間を１００ｋｇ／ａｍの線
圧で通過させた。一方、走査型電子顕微鏡によりホイス
カーの分布を観察し、その均一性を評価した。更に、得
られた補強用シートをエポキシ樹脂で含浸し、複合材料
を製造し、その引張強度を測定した。

表より、本発明の実施例では、比較例に比べて補強用シ
ートの抄紙性及び得られた複合材料の引張強度が大変に
優れていることが分かる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホイスカーと、有機繊維と、バインダーとを含有
   する補強用シートであって、前記有機繊維が、叩解繊維
   と、未叩解短繊維及び／又は弱叩解短繊維とからなるこ
   とを特徴とするシート。
2. （２）前記叩解繊維のフリーネス（ＣＳＦ）が３００ｍ
   ｌ以下である請求項１記載のシート。
3. （３）前記弱叩解短繊維のフリーネス（ＣＳＦ）が４０
   ０〜７００ｍｌである請求項１記載のシート。