JPS62191595A - 無機繊維のシ−ト製造法 - 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〕 この発明は繊維強化プラスチックス（以下ＦＲＰ）、繊
維強化セラミックス（以下ＦＲＯ）、繊維強化金属（以
下ＦＲＭ）の強化材に使用される無機繊維のシート製造
法に関する。

〔従来の技術〕

ＦＲＰ、ＦＲＯ，ＦＲＭなどの複合材料の強化材として
カーボン繊維やボロン繊維、　　Ｓ１０繊維。

アルミナ繊維、ＢＮ繊維が使用されているがこれらはい
ずれも連続繊維を用いた一方向強化タイブの複合材料や
連続繊維の織布（クロス）を用いた複合材料が最も一般
的であった。しかし、最近になって気相反応法や液相反
応法の進展によって上記無機繊維の短繊維やウィスカー
が容易に製造できるようになυ複合材料の補強材料とし
て大きな期待が寄せられている。

従来９％開昭５０−１６０５６５号公報に示されている
ように、これらの無機短繊維やウィスカーが用いられる
場合は、複合拐料のマトリックス招となるプラスチック
やセラミックス、金属などに混合して加圧加熱成形する
方法や無機繊維やウィスカーを適当な結合剤を用いて成
形体の形状に予備成形（プリフォーム）した後、プリフ
ォームの空孔部にマトリックス材を含浸させる方法によ
シ用いられている。また、積層成形品や薄肉成形板など
ｆ：製造する場合は無機繊維やウィスカーをシート状に
して、該シートにマトリックス材を含浸またはコーティ
ング処理をして積層成形する方法がとられている。これ
ら無機繊維やウィスカーを用いたＦＲＰ、ＦＲＯ，ＦＲ
Ｍなどの複合材料の製造法において、第１に示した無機
繊維やウィスカーをマトリックス材に混合する方法は混
合時に無機繊維やウィスカーがせん断力によって破損し
強化材のアスペクト比が減少すると言う欠点がある。

また、この方法では９強化材が多量に混入できないなど
の欠点があるため、最近では第２．第３に示した強化材
の予備成形法や強化材をシート化して使用する積層成形
法が採用されている。この両者の成形法はマトリックス
材をプラスチック。

セラミックス金属のいずれにも採用できるため有効な手
段となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した予備成形法や積層成形法に用いる強化材の形態
はシート状になったものが最も便利であり、このシート
を種々の形状に成形したり、又シート状のまま使用され
ようとしているが、繊維長が数ミリメートル以下の短繊
維や繊維長が数十ミクロンから数百ミクロン程度のウィ
スカーではシートの製造が困離とされている。これらの
繊維およびウィスカーのシート化は多量の結合剤、たと
えばパルプや有機繊維又は合成樹脂のエマルジョン、合
成ゴムのラテックス、さらに高分子凝集剤などを単独又
は併用してシート化が試みられている。結合剤の添加量
も２０〜３０重量パーセント使用されているのが実情で
ある。また、繊維が均質に分布し厚みのバラツキも小さ
い連続シートの製造法も未だ確立されていない。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で少量の結合剤によシ繊維長が数ミリメートル以下の繊
維からウィスカーのような数十ミクロンから数百ミクロ
ン程度の繊維長の繊維でも容易に繊維の破損を防止し、
抄紙速度もよシ速く連続的にシート化できる無機繊維の
シート製造法を得ることを口重とする。

〔問題点を解決するための手段〕

との発明の無機繊維のシート製造法は、主成分としての
無機繊維および結合剤としての１ミクロン以下までフィ
ブリル化された有機繊維を含有する分散液を流出させる
工程、流出させた分散液を湿 および脱水された抄紙を、乾燥ロールに接触させて移動
することによう乾燥する乾燥工程を施すものにおいて、
上記脱水工程は上記プレスロールの前後の内の少なくと
も一方にサクションボックス浸 を設け、一対の上記プレスロールと湿紙間に各々２朋厚
以上の弾性体を介在させ、プレス圧を１０ゆ・ｃｓｔ以
下として脱水するものである。

〔作用〕

上記のように脱水工程を改良することにより繊維の破損
が防止され、又充分脱水されるため乾燥も容易となシ抄
紙速度が速くなる。

〔実施例〕

この発明の一実施例に関わる無機繊維としては。

例えばガラス繊維、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、ボ
ロン繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ク
ォーツ繊維、ジルコニア繊維、アスベスト繊維、などの
繊維又は上記繊維のウィスカーさらにマグネシア、炭化
ホウ素、窒化ホウ系。

窒化ケイ素、チタン酸カリウム、グラファイトなどのウ
ィスカーを使用するが、これらの無機繊維に限定される
のではな（、無機化合物の繊維状物質であればいずれの
繊維も使用できる。なお、繊維と繊維長が数ミリメート
ル以下の長さのもの。

ウィスカーとは繊維長が舷１０ミクロンから数１００ミ
クロン程度のものヲ酒う。これら無機繊維の結合剤とし
ては綿、亜麻、羊毛、絹などの天然繊維の不純物を除き
、繊維径が１ミクロン以下まで解繊された単繊維、ある
いは木材を原料とするセルロースおよびセロロース誘導
体であるビスコースレーヨンやアセテート繊維を１ミク
ロン以下にフィブリル化した繊維が用いられる。さらに
ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化
ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル系繊維。

ポリアクリコニトリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポ
リエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維。

ポリウレタン系繊維、ポリシアン化ビニリデン系繊維　
ポリフルオロエチレン系繊維などを極限近（まで延伸処
理した後２強力なせん断力によってフィブリル化した合
成繊維を結合剤として用いることができる。さらに全芳
香族ポリアミド繊維やフェノール−ホルムアルデヒド繊
維などの耐熱有機繊維をフィブリル化したものも用いる
ことができる。

又、上記以外の繊維でも単繊維径が１ミクロンオーダ以
下にフィブリル化された繊維であれば。

いずれも用いることができる。又、これら結合剤は上記
無機繊維に対し、１〜１５重量パーセント用いるのが好
ましい。これらの結合剤の繊維径は無機繊維の繊維径に
対し小さければ小さい程少量添加で高い結合力を示す。

また、結合剤の繊維長は無機繊維より長い方が好ましい
が特に限定されるものではない。なお、繊維径が１ミク
ロン以上では結合効率が低下し、１重量パーセント以下
１５重量パーセント以上では同じ（結合力が低下する。

図面はこの発明の一実施例に関わる長網抄紙機の構成図
であ９１図において（１ａ）　　は原料分散液。

（１ｂ）は無機繊維シート、（２）はセーキング翼、（
３）は分散液混合ロール、〔４）はすき網、（５）はテ
ンションロール、　＋６１１１ｍザクジョンボックス、
　　（７１１）　　は弾性体としてのアンダーフェルト
、　　（７ｂ）　　は弾性体トシてのトップフェルト、
（８）はテンションロール。

ｔ９＋　ｉプレスロール、ａＯＵカンバス、αυはテン
ションＥ１２−　ｋ、α２Ｈ乾ｉｏ−ル、ＵＵ巻取ロー
ル、住９はテンションロールの移動方向、αｅは巻取ら
れたシート、α７１はプレスロールの回転方向、　（Ｉ
Ｓは巻取回転方向、（１９は乾燥ロールの回転方向であ
る。

即ち、先ず（１ａ）の原料分散液ヲ（２）のセーキング
翼及び（３）の分散液混合ロールの取付けられたフロオ
ーボックスに定流量流し、フロオーボックスよジオ−バ
ーフロオーした分散液を１４）のすぎ網で脱水して抄紙
する。脱水方法は、（６）に設置したサクションボック
スで行ない、脱水された湿紙’ｋ　（９１のプレスロー
ルでさらに脱水して乾燥工程へシートを移行させる。こ
の流出工程でフロオーボックスに（３）の分散液混合ロ
ールと（２）のセーキング翼から成る分散液を回転させ
ながら振動さぜる手段を用いればこれらのコントロール
によって無機拭維の沈降を防ぐと共に、無機繊維が均一
に分散した状態ですき綱部にオーバフロオーさせること
ができ、均質なシートが得られるため好ましい。これは
分散液の混合を（３）で回転方向の流れを起し、さらに
（２）のセーキング翼によって分散液の流れ方向に対し
て直角方向に振動を与えるものである。

また９分散液は主成分としての無機繊維および結合剤と
しての繊維径が１ミクロン以下までフィブリル化された
有機繊維を上記無機繊維に対して１〜１５重ｆパ重上パ
ーセントで、これらを例えば水等の分散媒に濃度１〜０
．１％となるように分散して得られるものを用いるのが
均質なシートが得られるため好ましい。

さらに、すき網工程では、（６）のザクジョンボックス
の吸引力を可能な限９太き（することが好ましい。すき
網工程での脱水が十分でない場合、すき網工程から次の
工程への移行が困難となる。脱水工程における（９）の
プレスロールによる脱水は（７ａ）　　のアンダーフエ
）Ｖ　）と（７’ｂ）　　のトップフェルトをロールに
介在させて脱水する。このとき。

ロールの押伺圧力によって無機繊維が折れるのを防ぐた
め、ロール間の線圧は１０に９・ｃｎｔ以下とし。

フェルトの厚みは２ｍｍ以上のものを使用しなげればな
らない。なお２図においてはロール材として金属のよう
な硬質材料を用いた場合で＋２ｍｍ厚以上のフェルトを
弾性体としているが、ロール材を例えば軟質のゴムを１
史用すればそれ自体が弾性体としても機能する。さらに
この部分での脱水効率を高め抄紙速度を速めるため、ロ
ールの前後の内の少なくとも一方に吸引力の大きいサク
ションボックスを設置しなければならない。脱水率が悪
い場合プレスロールの線圧を上昇させるのではなく（６
）のサクションボックスの設置距離を長くシ、かつ吸引
力を増加させる方が好ましい。１９１の線圧は可能な限
シ小さくする方が好ましい。このような方法でシート化
され、脱水された無機繊維シートは乾燥工程においてα
２の乾燥ロールを通シ、９９％以上脱水されσｌの巻取
りロールで巻取られる。

この乾燥工程では使用するα２の乾燥ロールの径を可能
な限り大きく取９．しかも乾燥ロールの熱容量が大きい
ものが充分乾燥できるため抄紙速度が速くなシ好ましく
２例えば乾燥ロールは、ロール内に熱媒を封じ込めたジ
ャケットロールが好適であり、熱媒の加熱方式もエネル
ギーロスを小さくしかつ短時間で昇温させることが可能
な＝＝Ｓ加熱方式が好ましく誘導加熱タイプのジャケッ
トロールであればどのようなタイプのものも使用できる
。

〔発明の効果〕

主成分としての無機繊維および結合剤としての１ミクロ
ン以下までフィブリル化された有機繊維を含有する分散
液を流させる工程、流出させた分温 工程、および脱水された抄紙を、乾燥ロールに接触させ
て移動することにより乾燥する乾燥工程を施すものにお
いて、上記脱水工程は上記プレスロールの前後の内の少
なくとも一方にサクションボ堰 プレスを設け、−石の上記プレスロールと湿紙間に各々
２ｕｍ厚以上の弾性体を介在させ、プレス圧を１０〜・
ｃｎｔ以下として脱水することにより、少魚の結合剤に
より繊維長が数ミリメートルの繊維から繊維長が数十ミ
クロンからａ自ミクロン程度のウィスカーでも容易に繊
維の破損を防止し抄紙速度もよシ速く連続的にシート化
できる無＠繊維のシート製造法が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面にこの発明の一実施例に関わる長網抄紙機の構成図
である。 図において、（１リ　は原料分散准、　　（１ｂ）は無
機繊維シート、（４）はすき網、（７リ　および（７１
））は弾性体、（９］はプレスロール、α２は乾燥ロー
ル。 叫は巻取ロールである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）主成分としての無機繊維および結合剤としての１
   ミクロン以下までフイブリル化された有機繊維を含有す
   る分散液を流出させる流出工程、流出させた分散液をす
   き網により抄紙するすき網工程、１対のプレスロール間
   で抄紙した湿紙を押圧し脱水する脱水工程、および脱水
   された湿紙を乾燥ロールに接触させて移動することによ
   り乾燥する乾燥工程を施すものにおいて、上記脱水工程
   は上記プレスロールの前後の内の少なくとも一方にサク
   ションボックスを設け、一対の上記プレスロールと湿紙
   間に各々２ｍｍ厚以上の弾性体を介在させ、プレス圧を
   １０ｋｇ・ｃｍ以下として脱水するものである無機繊維
   のシート製造法。
2. （２）弾性体はフェルトである特許請求の範囲第１項記
   載の無機繊維のシート製造法。
3. （３）弾性体は軟質のゴムである特許請求の範囲第１項
   記載の無機繊維のシート製造法。
4. （４）乾燥工程は、乾燥ロールの径が３００ｍｍ以上で
   あり、乾燥ロールが熱容量最大のもので形成されている
   ものを用いて乾燥する特許請求の範囲第１項ないし第３
   項の何れかに記載の無機繊維のシート製造法。
5. （５）乾燥ロールが誘導発熱ジャケットロールである特
   許請求の範囲第１項ないし第４項の何れかに記載の無機
   繊維のシート製造法。
6. （６）流出する工程は、分散液を回転させながら振動さ
   せる手段を用いることにより、無機繊維の沈降を防止し
   て分散液を流出させる特許請求の範囲第１項ないし第５
   項の何れかに記載の無機繊維のシート製造法。
7. （７）分散液は、主成分としての無機繊維および結合剤
   としての繊維径が１ミクロン以下までフイブリル化され
   た有機繊維を上記無機繊維に対して１〜１５重量パーセ
   ントの割合で水中に分散させたものである特許請求の範
   囲第１項ないし第６項の何れかに記載の無機繊維のシー
   ト製造法。