JPS622049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カーボン短繊維を混入した各種モル
タル、コンクリート、ガラス、金属、樹脂等の成
形品原料の製法及び装置に関するものである。

従来ピツチ等の原料から作られた径約５μ〜20
μ程度のカーボン繊維及びこの繊維を100mm程度
までの各種の長さに切断した短繊維は公知であ
る。

また、上記カーボン短繊維を均一に分散混合し
て賦形した各種モルタル、コンクリート、ガラ
ス、金属、樹脂等の成形品ないし部材が耐熱性や
化学的安定性を損うことなく機械的強度を著しく
増大することも公知である。

しかし、この種製品を作るための賦形前の粉粒
ないし流動状原料に、カーボン短繊維を均一に分
散させるには大きな困難がある。

すなわち、カーボン短繊維は、多数集合した状
態においては、多少の振動、震蘯、撹拌その他の
力が加わることによつて、あたかも短い細毛を掃
き寄せたりしたときのように、隣り合つた短繊維
同士が互いに交又し重なり合つて、柔かく綿状の
小塊状の凝集体をつくる傾向がある。この凝集体
における各短繊相互間の付着結合は大して強いも
のではないが、手指では容易にもみほぐせないも
のである。しかし、カーボン短繊維の上述のよう
な性質は、これを成形品の賦形前における粉状ま
たは流動状の原料中に添加し均一に分散混合させ
ようとするとき大きな欠点となる。

なぜなら、カーボン短繊維を前述のような多数
の小塊状の凝集体を含んだ集合物の状態のままで
成形品原料に混入すると、この凝集塊状物は、そ
の後の原料の撹拌、混練その他の尋常の分散手段
によつては単繊維ごとに分離されず、かえつて、
一旦分離したカーボン短繊維ですら成形品原料中
で小球状に再凝集してしまい、したがつて原料中
にカーボン短繊維が相互に分離した単繊維として
均一分散した状態のものを得られないからであ
る。

そのため、前述したカーボン短繊維を均一に混
入したモルタルやスレート板又はコンクリート成
形品打設物等の原料を得るには極めて繁雑な方法
を用いなければならない。すなわち、カーボン短
繊維の集合物をセメントと混練すべき水等の適当
な液状物又はセメントを含む流動状態の原料中に
投入し、特殊のミキサー等によつて少量ずつ撹拌
し、流動状の均一分散固液混合物とする操作を経
ることが必要となるのである。

湿式法とでもいうべき上記方法が非能率的で迂
遠であることは言うをまたない。

近時この種の成形材料は各種の固形材料添加物
を混合したものをワン・パツケージにして流通さ
せ、必要に応じて水等と混錬すれば、それだけで
モルタルを形成するようになつている。いわゆる
複合材料のプレミツクス品である。

ところが、前述した問題であるので、カーボン
短繊維を添加した固形粉粒状複合材料のワン・パ
ツケージ製品を作ることはできず、仮に作つても
時間の経過とともにカーボン短繊維が凝集するの
で使用に供し得なくなる。これは極めて不便であ
り、時代の趨勢に合わない。

以上のような次第で、カーボン短繊維混入モル
タル、スレート板、セメント瓦ないしコンクリー
ト成形品については、その優れた特性に着目した
大きな期待と需要があるのに、その現実の実施は
微々たるものであるというのが現状である。

そこで、上記セメント粉末等を含む粉粒状固形
原料中に乾状態で始めからカーボン短繊維の各単
繊維が相互に比較的十分に分離し分散混在した複
合セメントを得ることができれば好都合である。
そのためには、集合し凝集したカーボン短繊維の
塊を液状媒質に用いず、機械的に、いわば乾式法
により単繊維ごとに分離し、又は凝集傾向を阻止
して、分離した単繊維の状態のまま原料に投入す
る必要がある。ところがこのようなカーボン短繊
維の乾式法による解繊は従来から大企業が試みな
がら遂に成功した例をきかない。

本発明の目的は、上述のような技術水準のも
と、カーボン短繊維が乾式状態で均一に混入した
各種成形品原料の製法及び装置を提供することに
ある。

本発明者は、上記課題を達成するための方策に
ついて研究を進めた結果、これまで知られなかつ
た新規の乾式による分繊方法を想到し、かつ、こ
の方法を効率よく実現する装置を案出し、本発明
を完成するに至つた。

すなわち、本発明の方法は、本明細書の特許請
求の範囲第１項に記載のとおりであり、カーボン
短繊維凝集体を含む綿状体を表面に多数の突起が
立設され、対向部が相対運動する１対の部材間を
通過させて１次解繊を行い、次いで表面に多数の
突起が立設され対向部の一方が一方向へ、他方が
それよりおそい速度で他方向へ移動するようにな
した１対の部材間を通過させて２次解繊を行つて
単繊維状に解繊落下させ、各種成形品原料の一部
又は全部を該多数の単繊維と混合する如くなした
カーボン短繊維混入成形品原料の製法である。

また、本発明の装置は、本明細書の特許請求の
範囲第２項に記載のとおりであり、カーボン短繊
維凝集体を含む綿状体を供給する部材と表面に多
数の突起を立設し、対向部が相対運動する１対の
１次解繊部材を対向配設し、その下方に対向し、
表面に多数の突起を立設し対向部の一方が一方向
へ他方がそれよりおそい速度で他方向へ移動する
１対の２次解繊部材を対向配設し、その側方に各
種成形品原料の一部又は全部を供給する部材を配
設し、その下方に撹拌混合部材を配設したカーボ
ン短繊維混入成形品原料製造装置である。

次に本発明の一実施例について説明する。

１はカーボン短繊維凝集体２のホツパー、３は
パルプ等の柔軟で屈曲性のある短繊維凝集体４の
ホツパーで、夫々ベルトコンベアー５，６により
開綿機７に供給される。開綿機７は横軸８に多数
の打棒９が放射螺旋状に突設され一端上部入口１
０より投入された原料を打棒９で叩き乍ら綿状と
なし他端下部排出口１１から排出するようにした
周知構造のものである。１２は該カーボン短繊維
とパルプ等の短繊維が小塊状の凝集体になつて混
合している綿状体１３のホツパーである。１４は
該ホツパー１２内の綿状体１３をホツパー１５に
供給するベルトコンベアーである。１６は外径40
cm、巾80cmの肉厚スチール製円筒形回転体、１７
は外径20cm、巾80cmの同様の円筒回転体である。
いずれの回転体も表面に約３mmの間隔で円周方向
に伸びる溝がラセン状に刻設してある。この溝中
には先端を回転方向にく状に折曲した針体１８及
び先端を回転方向と逆方向にく状に折曲した針体
１９を列設した帯が埋込まれ固定されている。こ
の針体１８，１９は先端が尖鋭三角状でピツチ３
mm、高さ６mmである。円筒回転体１６と円筒回転
体１７とは両円周面の針体１８，１９先端が数μ
隔たつた間隔で対向するように配設され、図示し
ないモータ及び変速機により円筒回転体１６は
400r.p.mで、円筒回転体１７は20r.p.mで対向部
が何れも下方に移動する如く回転するようになつ
ている。円筒回転体１６，１７の下部にはブラシ
ロール２０，２１のブラシ２２，２３が数ミリく
い込み該ブラシロール２０，２１のブラシ２２，
２３も軽く接触するように配設されて対向部が何
れも下方に回転するようになつている。ブラシロ
ール２０，２１の下方には前記円筒回転体１６，
１７と同一の円筒回転体２５，２６の両円周面の
針体２７，２８が数μ隔たつた間隔で対向するよ
う配設され、図示しないモータ及び変速機により
円筒回転体２５は400r.p.mで、円筒回転体２６
は20r.p.mで何れも時計方向に回転するようにな
つている。円筒回転体２５，２６の下部にはブラ
シロール２９，３０のブラシ３１，３２が数ミリ
くい込み、該ブラシロール２９，３０のブラシ３
１，３２も軽く接触し対向部が何れも下方に回転
するように配設されている。円筒回転体２５側方
にはホツパー３３が配設され、内部に収納された
各種モルタル、コンクリート、ガラス、金属、樹
脂等の成形品原料３４がベルトコンベアー３５に
よりブラシロール２９，３０の下方に搬送落下さ
れるようになつている。３６，３７は前記円筒回
転体１７，２６と同一の円筒回転体で両円周面の
針体３８，３９先端が数μ隔たつた間隔で対向す
るように配設され、図示しないモータ及び変速機
により対向部が何れも上方に移動するよう150r.
p.mで回転するようになつている。円筒回転体３
６，３７両側にはブラシロール４０，４１のブラ
シ４２，４３が数ミリくいこみ矢印方向に回転す
るように配設されている。４４は撹拌機である。

次に上記装置を用いた本発明方法の一例につい
て述べる。ホツパー１内には平均径15μ、平均長
さ3.0mmのカーボン短繊維凝集体２が入れられて
おり、これは大部分が凝集して大小不揃いの綿状
の小塊となつている。ホツパー３内には平均長さ
10mmのパルプ短繊維凝集体４が入れられており、
夫々排出ローラー４５，４６によりベルトコンベ
アー５，６に排出され、重量比でカーボン短繊維
凝集体２が60％、パルプ短繊維凝集体４が40％の
割合で開綿機７に投入される。開綿機７によりカ
ーボン短繊維凝集体２とパルプ短繊維凝集体４と
が小塊状で混り合つた綿状体１３になつて排出さ
れ、ベルトコンベアー１４によつてホツパー１５
に送られる。そしてホッパー１５内の排出ローラ
ー４７により円筒回転体１６，１７に対向する表
面の上部に落下する。綿状体１３は円筒回転体１
６の針体１８で下方に引張られ、それよりおそい
円筒回転体１７の針体１９でおさえられ上下方向
に引張られ乍ら毎秒約７，３ｍの速度で下方に移
動する。そのため綿状体１３は細い多数の小塊体
に第１次解繊され下方に落下し、更にブラシロー
ル２０，２１のブラシ２２，２３により下方に送
られる。次いで400r.p.mで下方に回転している
円筒回転体２５と、20r.p.mで上方に回転してい
る円筒回転体２６の間に供給された第１次解繊済
の細い多数の小塊体１３ａは上下反対方向に引張
られ乍ら、殆んど大部分が円筒回転体２５の回転
に従つて下方に移動する。この間に細い多数の小
塊体は多数の単繊維状に完全に１本苑解繊され、
カーボン短繊維とパルプ短繊維とがからみ合つて
ブラシロール２９，３０の周面の間隙から霧雨の
ようになつて下方に落下する。この第２次解繊さ
れた多数の短繊維１３ｂは、顕微鏡で観察したと
ころ、殆ど切損や表面の損傷が認められなかつ
た。この落下する多数の短繊維１３ｂに、ホッパ
ー３４内の成形品原材料３４の約1/3程度がベル
トコンベアー３５によつて搬送され落下混入す
る。次いで対向部が等速で上方に回転する円筒回
転体３６，３７の針体３８，３９により上方に吹
き上げられ左右に分れてブラシロール４０，４１
の間に落下し、下方の撹拌機４４に落下する。撹
拌機４４内には成形品原材料の残り2/3が予め収
納されており、落下する多数の短繊維１３ｂと成
形品原料３４との混合物と一緒に撹拌混合され
る。

上記カーボン短繊維とパルプ短繊維の混合割合
いは重量比で１：0.2〜1.2程度に変えてもよく、
又パルプ短繊維以外にも柔軟で屈曲性のある極細
短繊維ならば天然でも人工でもどのような材質で
もよく、カーボン短繊維のみでもよく又第１次解
繊部材は対向部の一方が一方向に、他方が他方向
に移動しても要するに相対運動すればよく、撹拌
機を除いて成形品原材料全部を第２次解繊された
多数の短繊維を混合してもよい。更に又第１次、
第２次解繊する場合一方又は双方の円筒回転体に
代えて広巾のベルト等を用いてもよく、針体の形
状、ピツチは種々変更でき、一方又は両方を弾性
細線にして先端をくいこませてもよくブラシロー
ルの設置は適宜でよく、ベルトコンベアーの代り
に振動フイーダーその他の搬送部材を用いてもよ
い。

本発明によると第１次解繊及び第２次解繊を行
つているので従来至難とされていたカーボン短繊
維の１本ごとの解繊を極めて簡単に効率よく行う
ことができ、更に成形品原材料中に均一に分散混
入できるので、特殊撹拌機を必要とせず、現場に
於て従来と同様の手段でカーボン短繊維入りモル
タル、コンクリート、ガラス、金属、樹脂等の成
形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施する本発明装置の一実施
例正面図である。 ２……カーボン短繊維凝集体、１６，１７，２
５，２６……円筒回転体、１８，１９，２７，２
８……針体、３４……成形品原材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カーボン短繊維凝集体を含む綿状体を、表面
   に多数の突起が立設され対向部が相対運動する１
   対の部材間を通過させて１次解繊を行い、次いで
   表面に多数の突起が立設され対向部の一方が一方
   向へ、他方がそれよりおそい速度で他方向へ移動
   するようなした１対の部材間を通過させて２次解
   繊を行つて単繊維状に解繊落下させ、各種成形品
   原料の一部又は全部を該多数の単繊維と混合する
   如くなしたカーボン短繊維混入成形品原料の製
   法。 ２ カーボン短繊維凝集体を含む綿状体を供給す
   る部材と、表面に多数の突起を立設し、対向部が
   相対運動する１対の１次解繊部材を対向配設し、
   その下方に表面に多数の突起を立設し対向部の一
   方が一方向へ、他方がそれよりおそい速度で他方
   向へ移動する１対の２次解繊部材を対向配設し、
   その側方に各種成形品原料の一部又は全部を供給
   する部材を配設したカーボン短繊維混入成形品原
   料製造装置。