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JP2012162835A - Method for producing carbon fiber-containing nonwoven fabric - Google Patents

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JP2012162835A
JP2012162835A JP2011026186A JP2011026186A JP2012162835A JP 2012162835 A JP2012162835 A JP 2012162835A JP 2011026186 A JP2011026186 A JP 2011026186A JP 2011026186 A JP2011026186 A JP 2011026186A JP 2012162835 A JP2012162835 A JP 2012162835A
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佳弘 佐古
Kazuhiro Sumioka
和宏 隅岡
Hiroto Tatsuno
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Abstract

【課題】炭素繊維の脱落や抜けの殆どない形態保持性に優れる炭素繊維含有不織布および炭素繊維不織布を製造する。
【解決手段】繊径3〜8μm、カット長2〜6mmの炭素短繊維(A)を40〜95質量%、および、アクリロニトリルを50質量%以上含有したアクリロニトリル系ポリマーよりなる繊度0.05〜0.3dtex、カット長2〜6mmの超極細アクリロニトリル系繊維(B)を5〜60質量%含有する、目付20〜200g/m2、布厚0.1〜2.0mmの不織布の製造方法であって、炭素短繊維(A)及び超極細アクリロニトリル系繊維(B)を含有する抄紙スラリーから抄造ウエッブを形成する工程を繰り返して、多層化された抄造ウエッブを製造する工程、及び、多層化された抄造ウエッブにウオータージェットパンチングすることによって多層化された抄造ウエッブを交絡一体化する工程を有する。
【選択図】なし
A carbon fiber-containing non-woven fabric and a carbon fiber non-woven fabric that are excellent in form retention with almost no falling off or falling off of carbon fibers.
SOLUTION: Fineness of 0.05 to 0 comprising an acrylonitrile-based polymer containing 40 to 95% by mass of carbon short fibers (A) having a fine diameter of 3 to 8 μm and a cut length of 2 to 6 mm and 50% by mass or more of acrylonitrile. .3 dtex, 5 to 60% by mass of ultrafine acrylonitrile fiber (B) having a cut length of 2 to 6 mm, and a method for producing a nonwoven fabric having a basis weight of 20 to 200 g / m 2 and a fabric thickness of 0.1 to 2.0 mm. The step of forming the papermaking web from the papermaking slurry containing the short carbon fiber (A) and the ultrafine acrylonitrile fiber (B) is repeated, and the multilayered papermaking web is produced. A step of confounding and integrating the multi-layered paper web by water jet punching on the paper web;
[Selection figure] None

Description

本発明は、帯電防止材、燃料電池のガス拡散体などに利用可能な炭素繊維含有不織布に関する。   The present invention relates to a carbon fiber-containing nonwoven fabric that can be used for an antistatic material, a gas diffuser of a fuel cell, and the like.

炭素繊維は他の繊維と比較して高強度、高弾性であり、硬く曲がり難い性質をもつため、炭素繊維同士の交絡が難しく、炭素繊維単独で形態を保持できる不織布を得ることは難しい。このため、そのような炭素繊維と曲がり易く交絡性能のある繊維を分散し、交絡処理を施し炭素繊維を含有する不織布が製造する試みがなされている。しかしながら、交絡処理が十分になされ、且つ不織布としてシート形態が良好に保持できる炭素繊維含有不織布を得ることは難しく、繊維同士を結着するバインダー繊維や樹脂等を併用することが必要であった。   Since carbon fibers have higher strength and higher elasticity than other fibers and have properties that are hard and difficult to bend, it is difficult to entangle carbon fibers, and it is difficult to obtain a nonwoven fabric that can maintain its shape with carbon fibers alone. For this reason, an attempt has been made to produce a nonwoven fabric containing carbon fibers by dispersing such carbon fibers that are easily bent and having entanglement performance, and performing entanglement treatment. However, it is difficult to obtain a carbon fiber-containing nonwoven fabric that is sufficiently entangled and that can maintain a good sheet form as a nonwoven fabric, and it is necessary to use a binder fiber, a resin, or the like that binds the fibers together.

例えば、特許文献1では、炭素繊維とバインダー繊維のステープルからなる不織布を形成し、次いでこの不織布を燃焼させてバインダー繊維を除去することを特徴とする炭素繊維からなる不織布の製造方法が提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes a method for producing a nonwoven fabric composed of carbon fibers, which comprises forming a nonwoven fabric composed of carbon fiber and binder fiber staples, and then burning the nonwoven fabric to remove the binder fibers. Yes.

また、特許文献2では、少なくともポリアクリロニトリル系炭素短繊維を含むスラリーを、不織布中の該炭素短繊維の含有量が70質量%以上となるように調製し、該スラリーを連続抄紙法により抄紙して得られるウェブに柱状高圧水流を当て、該炭素短繊維を交絡させる、炭素繊維不織布の製造方法が提供されている。また、特許文献2では結着剤としてPVA(ポリビニルアルコール)短繊維を混抄して乾燥処理により強固な結着点を形成することでシート形態を保持している。よって、湿潤状態でのウェブの強度は必ずしも良好とは言えず、ウェブ形成後の脱水工程や乾燥工程における加工性やハンドリング性は比較的低い。また、高圧水流により炭素短繊維を交絡させると、シート表面が荒れたり、荒れた部分から繊維が抜け落ちるなどの問題があった。   In Patent Document 2, a slurry containing at least polyacrylonitrile-based carbon short fibers is prepared so that the content of the carbon short fibers in the nonwoven fabric is 70% by mass or more, and the slurry is made by a continuous paper making method. There is provided a method for producing a carbon fiber nonwoven fabric, in which a columnar high-pressure water stream is applied to a web obtained in such a manner that the carbon short fibers are entangled. In Patent Document 2, PVA (polyvinyl alcohol) short fibers are mixed as a binder, and a solid binding point is formed by a drying process to maintain the sheet form. Therefore, the strength of the web in a wet state is not necessarily good, and the processability and handling properties in the dehydration process and the drying process after the web formation are relatively low. In addition, when carbon short fibers are entangled with a high-pressure water stream, there are problems such as rough sheet surfaces and fibers falling off from the rough portions.

特開平10−314519号公報JP 10-314519 A 特開2002−266217号公報JP 2002-266217 A

本発明は炭素繊維の脱落や抜けのほとんどなく、形態保持性に優れる炭素繊維含有不織布の製造方法を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the carbon fiber containing nonwoven fabric which has almost no drop-off | omission of a carbon fiber and omission, and is excellent in form retainability.

本発明は以下の工程を含む、炭素繊維含有不織布の製造方法を提供する。
(1)炭素短繊維(A)を40〜90質量%及び超極細アクリロニトリル系短繊維(B)を5〜60質量%含有する抄紙スラリーを調製する工程。
(2)前記スラリーから抄造ウエッブを形成する工程。
(3)前記工程を繰り返して、多層化された抄造ウエッブを調製する工程。
(4)前記多層化された抄造ウエッブをウオータージェットパンチングに供し、多層化された抄造ウエッブを交絡一体化する工程。
This invention provides the manufacturing method of a carbon fiber containing nonwoven fabric including the following processes.
(1) A step of preparing a papermaking slurry containing 40 to 90% by mass of carbon short fibers (A) and 5 to 60% by mass of ultrafine acrylonitrile-based short fibers (B).
(2) A step of forming a papermaking web from the slurry.
(3) The process of repeating the said process and preparing the multilayered papermaking web.
(4) A step of subjecting the multilayered papermaking web to water jet punching to entangle the multilayered papermaking web.

本発明によれば、炭素繊維の脱落や抜けのない形態保持性の優れた炭素繊維含有不織布を製造することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to manufacture the carbon fiber containing nonwoven fabric excellent in the form retainability which does not drop | omit or drop | omit carbon fiber.

高圧液体噴射ノズル(1)で形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを示す図である。It is a figure which shows the confounding pattern which consists of a water jet locus | trajectory formed with a high pressure liquid injection nozzle (1). 高圧液体噴射ノズル(2)で形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを示す図である。It is a figure which shows the confounding pattern which consists of a water jet locus | trajectory formed with a high pressure liquid injection nozzle (2). 高圧液体噴射ノズル(1)を2本使用することで形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを示す図である。It is a figure which shows the confounding pattern which consists of a water jet locus | trajectory formed by using two high pressure liquid injection nozzles (1). 高圧液体噴射ノズル(1)を2本と高圧液体噴射ノズル(2)使用することで形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを示す図である。It is a figure which shows the confounding pattern which consists of a water jet locus | trajectory formed by using two high pressure liquid injection nozzles (1) and a high pressure liquid injection nozzle (2). ウオータージェットによる交絡軌跡パターンが存在する炭素繊維含有不織布の表面を示す写真である。It is a photograph which shows the surface of the carbon fiber containing nonwoven fabric in which the confounding locus | trajectory pattern by a water jet exists.

本発明は、炭素短繊維(A)40〜90質量%と、超極細アクリロニトリル系短繊維(B)5〜60質量%とを含有する、炭素繊維含有不織布の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a carbon fiber-containing nonwoven fabric containing 40 to 90% by mass of carbon short fibers (A) and 5 to 60% by mass of ultrafine acrylonitrile-based short fibers (B).

なお、本明細書において、一層の段階、多層化された段階、湿潤状態にある段階および乾燥された段階にある抄造ウエッブを含め、原料の繊維をシート状にしたものを、シートと呼ぶ。   In the present specification, a sheet of raw material fibers including a sheet-forming web in a single stage, a multilayered stage, a wet stage, and a dried stage is referred to as a sheet.

〔炭素短繊維(A)〕
炭素繊維含有不織布は、炭素短繊維を含有する。ここで炭素短繊維(A)とは、繊維径3〜9μm、平均繊維長2〜6mmの炭素繊維をいう。この炭素短繊維は炭素繊維含有不織布に40〜90質量%含有する。
[Short carbon fiber (A)]
The carbon fiber-containing non-woven fabric contains carbon short fibers. Here, the short carbon fiber (A) refers to a carbon fiber having a fiber diameter of 3 to 9 μm and an average fiber length of 2 to 6 mm. The carbon short fibers are contained in the carbon fiber-containing nonwoven fabric in an amount of 40 to 90% by mass.

炭素短繊維(A)としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊維(以下「PAN系炭素繊維」という。)、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等の炭素繊維を適当な長さに切断してものが挙げられる。シートの機械的強度の観点から、PAN系炭素繊維が好ましい。具体的には、三菱レイヨン(株)製、商品名:パイロフィルTR50S、東レ(株)製、商品名:トレカT−300等を適当な長さに切断した炭素短繊維が挙げられる。
炭素短繊維(A)の繊維径は、炭素短繊維の生産コストおよび分散性の面から、3〜9μmであることが好ましく、シートの平滑性の面から、4〜8μmであることがより好ましい。
As the carbon short fiber (A), a carbon fiber such as polyacrylonitrile-based carbon fiber (hereinafter referred to as “PAN-based carbon fiber”), pitch-based carbon fiber, rayon-based carbon fiber or the like may be cut to an appropriate length. Can be mentioned. From the viewpoint of the mechanical strength of the sheet, PAN-based carbon fibers are preferable. Specific examples include carbon short fibers obtained by cutting Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: Pyrofil TR50S, Toray Industries, Inc., trade name: Trading Card T-300, and the like into appropriate lengths.
The fiber diameter of the short carbon fiber (A) is preferably 3 to 9 μm from the viewpoint of the production cost and dispersibility of the short carbon fiber, and more preferably 4 to 8 μm from the smoothness of the sheet. .

また、炭素短繊維(A)の平均繊維長は、分散性の点から、2〜6mm程度であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the average fiber length of a carbon short fiber (A) is about 2-6 mm from the point of a dispersibility.

炭素短繊維(A)の平均繊維長が2mm以上では形成したシートからの炭素繊維の脱落が少なくなり形態保持性の優れるシートを形成することができる。平均繊維長6mmを以下では炭素繊維の分繊性が良好で離解も容易であり、繊維のもつれ等の欠点が発生しにくい。   When the average fiber length of the short carbon fibers (A) is 2 mm or more, the carbon fibers are less dropped from the formed sheet, and a sheet having excellent shape retention can be formed. When the average fiber length is 6 mm or less, the carbon fiber has good separability and is easily disaggregated, and defects such as fiber entanglement are unlikely to occur.

また、炭素短繊維(A)は、炭素繊維含有不織布に40〜90質量%含有される。炭素繊維含有不織布における炭素短繊維(A)の含有量が40質量%以上では、不織布に炭素繊維の導電性、熱伝導性、耐熱性、耐腐食性を付与することが可能となる。炭素短繊維(A)の含有量が90質量%以下では、製造された炭素繊維含有不織布が剛直となりすぎず、取扱いが容易となる。   Moreover, 40 to 90 mass% of carbon short fibers (A) are contained in the carbon fiber-containing nonwoven fabric. When the content of the short carbon fiber (A) in the carbon fiber-containing nonwoven fabric is 40% by mass or more, it becomes possible to impart carbon fiber conductivity, thermal conductivity, heat resistance, and corrosion resistance to the nonwoven fabric. When the content of the short carbon fiber (A) is 90% by mass or less, the produced carbon fiber-containing non-woven fabric is not too rigid and is easy to handle.

ここで、上述した炭素短繊維(A)はそれ単独ではシート形態保持できる程度の繊維交絡がかからない。また、炭素短繊維(A)のみで形成された湿潤状態の抄紙シートは、シート強力がなく、抄紙ネットから剥ぎ取ることが困難である。剥ぎ取れたとしても、得られた炭素繊維含有不織布では脱水処理、乾燥処理、樹脂含浸処理、成型処理などの後加工工程を通過できるようなシート強力は発現しない。   Here, the short carbon fiber (A) mentioned above is not entangled in fiber enough to maintain the sheet form. In addition, a wet papermaking sheet formed only of short carbon fibers (A) does not have sheet strength and is difficult to peel off from the papermaking net. Even if it is peeled off, the obtained carbon fiber-containing non-woven fabric does not exhibit sheet strength that can pass through post-processing steps such as dehydration, drying, resin impregnation, and molding.

よって、本発明では、炭素短繊維(A)に加えて、シート化した際に繊維同士の交絡性が強くシート形態保持性性能を付与できる超極細アクリロニトリル系繊維(B)を抄紙スラリー中に分散して抄紙し、さらに、ウオータージェットパンチングによる交絡を行うことにより、湿潤状態の未乾燥シートでも形態保持性が優れ、脱水、乾燥、成型、巻き取りの後工程も容易に通過するシートの形成が可能とする。   Therefore, in the present invention, in addition to the short carbon fiber (A), the ultrafine acrylonitrile fiber (B) that has a strong entanglement property between the fibers when formed into a sheet and can impart sheet shape retention performance is dispersed in the papermaking slurry. In addition, by entanglement by water jet punching, the shape retention is excellent even in wet undried sheets, and the formation of a sheet that easily passes through the post-dehydration, drying, molding, and winding processes is also possible. Make it possible.

〔超極細アクリロニトリル系繊維(B)〕
超極細アクリロニトリル系繊維(B)は、アクリロニトリルを50質量%以上含有するアクリロニトリル系ポリマーからなる。超極細アクリロニトリル系繊維(B)はアクリロニトリル単独のポリマーであってもよいが、アクリロニトリルと他のモノマーの共重合体であってもよい。アクリロニトリルに共重合可能なモノマーは、通常のアクリル繊維を構成する不飽和モノマーであれば特に限定されないが、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルなどに代表されるアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどに代表されるメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどが挙げられる。さらに、染色性改良などの目的で、p−スルホフェニルメタリルエーテル、メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩などを共重合しても良い。
[Ultrafine acrylonitrile fiber (B)]
The ultrafine acrylonitrile fiber (B) is made of an acrylonitrile polymer containing 50% by mass or more of acrylonitrile. The ultrafine acrylonitrile fiber (B) may be a polymer of acrylonitrile alone, but may be a copolymer of acrylonitrile and another monomer. The monomer copolymerizable with acrylonitrile is not particularly limited as long as it is an unsaturated monomer constituting a normal acrylic fiber. For example, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylic acid 2 -Acrylic esters represented by ethylhexyl, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, etc., methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-methacrylic acid t- Methacrylates such as butyl, n-hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, etc. Acid esters, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, acrylamide, N-methylol acrylamide, diacetone acrylamide, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinylidene bromide, vinyl fluoride, fluorine And vinylidene chloride. Furthermore, p-sulfophenyl methallyl ether, methallyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid and alkali metal salts thereof are copolymerized for the purpose of improving dyeability. You may do it.

超極細アクリロニトリル系繊維(B)は、湿式紡糸を用いて製造することができる。例えば、繊維(B)の原料となるポリマーを溶剤に溶解して紡糸原液とし、細孔ノズルから繊維(B)を構成するポリマーの非溶剤を含む凝固浴中へ吐出し、それに凝固、引き取り、湿熱延伸、洗浄、乾燥焼き潰し、乾熱延伸を施すことで繊維(B)を製造することができる。用いる溶剤としてはジメチルアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシドなどの有機溶剤を用いることができる。凝固剤としては、例えば、水、メタノール、エタノールなどを用いることができる。凝固浴は溶剤/非溶剤の混合物を用いることができる。   The ultrafine acrylonitrile fiber (B) can be produced using wet spinning. For example, the polymer used as a raw material for the fiber (B) is dissolved in a solvent to form a spinning stock solution, and discharged from a pore nozzle into a coagulation bath containing a non-solvent for the polymer constituting the fiber (B). The fiber (B) can be produced by wet-heat stretching, washing, dry-baking, and dry-heat stretching. As the solvent to be used, an organic solvent such as dimethylamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide or the like can be used. As the coagulant, for example, water, methanol, ethanol or the like can be used. The coagulation bath can be a solvent / non-solvent mixture.

アクリロニトリル系ポリマーの分子量は特に限定しないが、重量平均分子量5万〜100万が望ましい。重量平均分子量5万以上では、紡糸性に優れると同時に繊維の糸質も優れる傾向にある。重量平均分子量100万以下では、紡糸原液の最適粘度を与えるポリマー濃度が低くなることを容易に防止でき、生産性が低下することを容易に防止できる。   The molecular weight of the acrylonitrile-based polymer is not particularly limited, but a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000 is desirable. When the weight average molecular weight is 50,000 or more, the spinnability tends to be excellent as well as the spinnability. When the weight average molecular weight is 1,000,000 or less, it can be easily prevented that the polymer concentration that gives the optimum viscosity of the spinning dope is lowered, and the productivity can be easily prevented from decreasing.

また、超極細アクリロニトリル系繊維(B)は、繊度0.05〜0.3dtexである。繊度0.05dtex以上であれば、シート強力を発現できる糸質及びカット長を有するものは工業的には量産されており入手が容易である。繊度0.3dtex以下であれば、繊径も適度で曲がり易いため繊維交絡が強くなり、形態保持性が高くハンドリング性の良いシートは得られる。   The ultrafine acrylonitrile fiber (B) has a fineness of 0.05 to 0.3 dtex. If the fineness is 0.05 dtex or more, those having yarn quality and cut length capable of expressing sheet strength are industrially mass-produced and are easily available. If the fineness is 0.3 dtex or less, the fiber diameter is moderate and easy to bend, so that the fiber entanglement becomes strong, and a sheet having high form retention and good handling properties can be obtained.

また、超極細アクリロニトリル系繊維(B)の繊維長は、2〜6mmである。繊維長が2mm以上ではシート化した際の不織布からの繊維の脱落を防止することができる。カット長6mmを以下では炭素繊維の分繊性が良好で離解も容易であり、繊維のもつれ等の欠点が発生しにくい。   The ultrafine acrylonitrile fiber (B) has a fiber length of 2 to 6 mm. When the fiber length is 2 mm or more, the fibers can be prevented from falling off from the nonwoven fabric when formed into a sheet. When the cut length is 6 mm or less, the carbon fiber has good separability and is easily disaggregated, and defects such as fiber entanglement are unlikely to occur.

超極細アクリロニトリル系繊維(B)は直接紡糸によって得られた繊維径及び繊維長が均一な超極細アクリロニトリル系繊維を用いることが好ましい。超極細アクリロニトリル系繊維(B)は、炭素繊維含有不織布に5〜60質量%含有する。   The ultrafine acrylonitrile fiber (B) is preferably an ultrafine acrylonitrile fiber having a uniform fiber diameter and fiber length obtained by direct spinning. The ultrafine acrylonitrile fiber (B) is contained in the carbon fiber-containing nonwoven fabric in an amount of 5 to 60% by mass.

炭素繊維含有不織布における超極細アクリロニトリル系繊維(B)の含有量が5質量%以上であれば、抄紙シートの繊維同士の交絡が良好で、ハンドリングできる紙力を発生する。60質量%以下であれば、不織布に炭素繊維の導電性、熱伝導性、耐熱性、耐腐食性を付与することが可能となる。
〔易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)〕
交絡をより強固とし、炭素繊維含有不織布の紙力を増強させる観点から、炭素繊維含有不織布には、アクリロニトリル系ポリマーと異種ポリマーをブレンドした易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)を5〜40質量%含有していることが好ましい。また、繊維(C)は、その一部が叩解、または、割繊した繊維(C*)していてもよい。繊維(C)の繊度は1.0〜5.0dtexが好ましい。また繊維(C)は、アクリロニトリル系ポリマーを50〜70質量%と、前記異種ポリマー50〜30質量%とを含有し、前記アクリロニトリル系ポリマーは、アクリロニトリルを50質量%以上含有する。
If the content of the ultrafine acrylonitrile fiber (B) in the carbon fiber-containing nonwoven fabric is 5% by mass or more, the entanglement between the fibers of the papermaking sheet is good, and paper strength that can be handled is generated. If it is 60 mass% or less, it becomes possible to provide the nonwoven fabric with the conductivity, thermal conductivity, heat resistance, and corrosion resistance of carbon fibers.
[Easily split acrylonitrile polymer blend fiber (C)]
From the viewpoint of strengthening the entanglement and enhancing the paper strength of the carbon fiber-containing non-woven fabric, the carbon fiber-containing non-woven fabric contains 5% easily splittable acrylonitrile-based polymer blend fiber (C) blended with an acrylonitrile-based polymer and a different polymer. It is preferable to contain 40 mass%. Further, the fiber (C) may be partially broken or split fiber (C * ). The fineness of the fiber (C) is preferably 1.0 to 5.0 dtex. The fiber (C) contains 50 to 70% by mass of an acrylonitrile-based polymer and 50 to 30% by mass of the different polymer, and the acrylonitrile-based polymer contains 50% by mass or more of acrylonitrile.

繊維(C)は、機械的外力による相分離界面の剥離により叩解、または、割繊して、その一部が繊維(C*)の形態へ変化することができる。繊維(C*)は、JIS P8121による濾水度が100〜700mlのフィブリル繊維であることが好ましい。濾水度が100ml以上のフィブリル繊維は取扱いが容易であり、700ml未満であるとその一部が叩解、または割繊した状態を得ることが容易である。 The fiber (C) can be beaten or split by peeling of the phase separation interface due to mechanical external force, and a part of the fiber (C) can be changed into a fiber (C * ) form. The fiber (C * ) is preferably a fibril fiber having a freeness of 100 to 700 ml according to JIS P8121. The fibril fiber having a freeness of 100 ml or more is easy to handle, and if it is less than 700 ml, it is easy to obtain a state in which a part thereof is beaten or split.

繊維(C)は、湿式紡糸法を用いて製造することができる(例えば、特開2007−182641号公報参照)。繊維(C)を構成するアクリロニトリル系ポリマーと異種ポリマーとを、これらを溶解する溶剤に溶解して紡糸原液とし、細孔ノズルから、繊維(C)を構成するこれらのポリマーの非溶剤を含む凝固浴中へ紡糸原液を吐出し、それに凝固、引き取り、湿熱延伸、洗浄、乾燥焼き潰し、乾熱延伸を施して繊維(C)を得ることができる。   The fiber (C) can be produced by using a wet spinning method (see, for example, JP-A-2007-182641). The acrylonitrile-based polymer constituting the fiber (C) and the heterogeneous polymer are dissolved in a solvent for dissolving them to form a spinning dope, and the coagulation containing a non-solvent for these polymers constituting the fiber (C) from the pore nozzle. The fiber (C) can be obtained by discharging the spinning solution into a bath and coagulating, taking, wet-heat drawing, washing, dry-baking and dry-heat drawing.

用いる溶剤としてはジメチルアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシドなどの有機溶剤を用いることができる。凝固剤としては、例えば、水、メタノール、エタノールなどを用いることができる。凝固浴は溶剤/非溶剤の混合物を用いることができる。   As the solvent to be used, an organic solvent such as dimethylamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide or the like can be used. As the coagulant, for example, water, methanol, ethanol or the like can be used. The coagulation bath can be a solvent / non-solvent mixture.

繊維(C)に用いるアクリロニトリル系ポリマーの分子量は、質量平均分子量5万〜100万が望ましい。質量平均分子量5万以上であれば紡糸性に優れると同時に繊維の糸質も優れる傾向にある。質量平均分子量100万以下であれば、紡糸原液の最適粘度を与えるポリマー濃度が低くなることを容易に防止でき、生産性が低下することを容易に防止できる。   The molecular weight of the acrylonitrile polymer used for the fiber (C) is preferably 50,000 to 1,000,000. If the mass average molecular weight is 50,000 or more, the spinnability tends to be excellent and the fiber quality is also excellent. When the mass average molecular weight is 1,000,000 or less, it is possible to easily prevent the polymer concentration that gives the optimum viscosity of the spinning dope from being lowered, and to easily prevent the productivity from being lowered.

異種ポリマーとしては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピロリドン、酢酸セルロース、(メタ)アクリル樹脂などが挙げられる。この中でも(メタ)アクリル樹脂は好ましい異種ポリマー成分である。(メタ)アクリル樹脂は、カルボン酸、またはスルホン酸等の酸性基を有する共重合体であり、たとえば(メタ)アクリル酸、クロトン酸等の一塩基、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、イソフタル酸等の二塩基酸、及びこれらの部分エステル等が共重合されていても良い。   Examples of the heterogeneous polymer include polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyrrolidone, cellulose acetate, and (meth) acrylic resin. Among these, (meth) acrylic resin is a preferable different polymer component. The (meth) acrylic resin is a copolymer having an acidic group such as carboxylic acid or sulfonic acid. For example, (meth) acrylic acid, monobasic such as crotonic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, isophthalic acid Dibasic acids such as these, partial esters thereof and the like may be copolymerized.

上記のモノマーの他に、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等のモノマーが(メタ)アクリル酸に共重合されていてもよい。また、ポリマーの水溶性を抑制する等の別の目的で、更にスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、メタクリル酸ベンジルなどの芳香族ビニル化合物を共重合しても良い。   In addition to the above monomers, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, ethyl methacrylate, methyl methacrylate, n-butyl methacrylate, methacryl Monomers such as i-butyl acid and t-butyl methacrylate may be copolymerized with (meth) acrylic acid. Further, for other purposes such as suppressing the water solubility of the polymer, an aromatic vinyl compound such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, benzyl methacrylate or the like may be copolymerized.

繊維(C)用いるアクリル樹脂及び/又はメタクリル樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが1万〜100万が望ましい。重量平均分子量が1万以上では紡糸工程での繊維の脱落を容易に防止でき、分子量が100万以下の場合、優れた紡糸性が得られる。また、アクリル樹脂及び/又はメタクリル樹脂は、水に難溶性であることが望ましい。水への溶解性が低いと、紡糸凝固槽への脱落を容易に防止でき、繊維の毛羽立ち、糸切れを容易に防止でき、工程通過性が低下することを容易に防止できる。   The weight average molecular weight of the acrylic resin and / or methacrylic resin used for the fiber (C) is not particularly limited, but is preferably 10,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight is 10,000 or more, the fibers can be easily prevented from falling off during the spinning process, and when the molecular weight is 1,000,000 or less, excellent spinnability can be obtained. The acrylic resin and / or methacrylic resin is desirably poorly soluble in water. When the solubility in water is low, it is possible to easily prevent the fibers from falling into the spinning coagulation tank, to easily prevent fiber fluffing and yarn breakage, and to easily prevent deterioration in process passability.

繊維(C)は、アクリル繊維内部に更に明確な筋状相分離構造を形成し、容易にフィブリル化する。   The fiber (C) forms a clearer streaky phase separation structure inside the acrylic fiber and easily fibrillates.

〔フィブリル化アクリル繊維(D)〕
炭素繊維含有不織布が、フィブリル化アクリル繊維(D)を5〜40質量%含有することができる。繊維(D)は、アクリロニトリルを50質量%以上含有したアクリロニトリル系ポリマーよりなる幅0.1μm〜30μm、長さ10μm〜10mmのフィブリル状およびフィルム状物から構成される。
[Fibrillated acrylic fiber (D)]
The carbon fiber-containing non-woven fabric can contain 5 to 40% by mass of the fibrillated acrylic fiber (D). The fiber (D) is composed of a fibril-like and film-like material having a width of 0.1 μm to 30 μm and a length of 10 μm to 10 mm made of an acrylonitrile-based polymer containing 50% by mass or more of acrylonitrile.

また繊維(D)は、少なくとも、1000μm以上の長さを有するフィブリル状又はフィルム状物の割合が5%以上である。   The fiber (D) has a fibril-like or film-like ratio of at least 5% having a length of at least 1000 μm.

繊維(D)としては、フィブリル化されたポリエチレン繊維、アクリル繊維、アラミド繊維などの合成パルプが用いられる。炭素繊維との親和性、取り扱い性、コストの点からフィブリル化されたポリエチレン繊維が好ましい。具体的には、ポリエチレンパルプ(三井化学株式会社製)等が例示できる。
繊維(D)は、直径0.1〜10μm程度の繊維状の幹より直径が数μm以下(例えば0.1〜3μm)のフィブリルが多数分岐した構造を有する。
As the fiber (D), synthetic pulp such as fibrillated polyethylene fiber, acrylic fiber, and aramid fiber is used. A fibrillated polyethylene fiber is preferred from the viewpoints of affinity with carbon fiber, handleability, and cost. Specifically, a polyethylene pulp (made by Mitsui Chemicals) etc. can be illustrated.
The fiber (D) has a structure in which a large number of fibrils having a diameter of several μm or less (for example, 0.1 to 3 μm) are branched from a fibrous trunk having a diameter of about 0.1 to 10 μm.

抄紙を行う場合は、繊維(D)が抄紙時の分散媒に不溶でかつ膨潤しないことが好ましい。交絡構造を効率的に形成するという点から繊維(D)を構成する繊維の表面自由エネルギーが、炭素短繊維(A)の表面自由エネルギーより大きいものが好ましい。   When making paper, it is preferable that the fiber (D) is insoluble in the dispersion medium during paper making and does not swell. From the viewpoint of efficiently forming the entangled structure, the surface free energy of the fibers constituting the fiber (D) is preferably larger than the surface free energy of the carbon short fibers (A).

フィブリル化アクリル繊維(D)は、JIS P8121による濾水度が100〜700mlのフィブリル繊維であることが好ましい。濾水度が100ml以上のフィブリル繊維は、取り扱いが容易であり、700ml以下であると繊維形態がシート化に特に好適である。   The fibrillated acrylic fiber (D) is preferably a fibril fiber having a freeness of 100 to 700 ml according to JIS P8121. The fibril fiber having a freeness of 100 ml or more is easy to handle, and if it is 700 ml or less, the fiber form is particularly suitable for forming a sheet.

フィブリル化アクリル繊維(D)は、以下に示す方法で得ることができる。即ち、アクリロニトリル系ポリマーをその溶剤に溶解して調製したポリマー溶液を、ノズルに定量供給して狭路とした吐出孔よりセル内に吐出させる。それと同時に、ポリマー溶液吐出流方向とほぼ同方向に供給されるように周りに設けたスリットよりポリマーの非溶剤の加圧水蒸気を供給する。それによりセル内で吐出ポリマー溶液に衝突させ、ポリマーを凝固させるとともに加圧水蒸気流により加えられた剪断応力により凝固ポリマーが引きちぎられた状態でノズルのセル出口から噴出させる。凝固浴で完全凝固させてフィブリル繊維を形成し、このフィブリル繊維に残留する溶剤を洗浄抽出し、乾燥することによりファイバー状物又はフィルム状物或いはその混合物と存在する集合体として繊維(D)を得ることができる。
フィブリル繊維を構成するファイバー状物又はフィルム状物の幅及び長さは、吐出孔形状、スリット形状、ポリマー溶液の濃度、供給量、水蒸気の供給量、供給圧、供給衝突角度、セル形状によって決定される。
The fibrillated acrylic fiber (D) can be obtained by the method shown below. That is, a polymer solution prepared by dissolving acrylonitrile-based polymer in the solvent is quantitatively supplied to a nozzle and discharged into a cell through a discharge hole formed as a narrow path. At the same time, the non-solvent pressurized water vapor of the polymer is supplied from the slits provided in the periphery so as to be supplied in substantially the same direction as the polymer solution discharge flow direction. Thereby, the polymer is made to collide with the discharged polymer solution in the cell, and the polymer is solidified and ejected from the cell outlet of the nozzle in a state where the solidified polymer is torn off by the shearing stress applied by the pressurized steam flow. The fiber (D) is formed as an aggregate that exists as a fiber or a film or a mixture thereof by completely solidifying in a coagulation bath to form fibril fibers, washing and extracting the solvent remaining in the fibril fibers, and drying. Obtainable.
The width and length of the fibrous or film-like material constituting the fibril fiber is determined by the discharge hole shape, slit shape, polymer solution concentration, supply amount, water vapor supply amount, supply pressure, supply collision angle, and cell shape. Is done.

〔炭素繊維含有不織布の製造〕
本発明の炭素繊維含有不織布の製造方法は、
炭素短繊維(A)及び超極細アクリロニトリル系繊維(B)を含有する抄紙スラリーから抄造ウエッブを形成する工程I*を繰り返して多層化された抄造ウエッブを製造する工程I、および、
該多層化された抄造ウエッブにウオータージェットパンチングすることによって該多層化された抄造ウエッブを交絡一体化する工程II
を有する。
[Manufacture of carbon fiber-containing nonwoven fabric]
The method for producing the carbon fiber-containing nonwoven fabric of the present invention is as follows.
A process I for producing a multi-layered paper web by repeating the process I * for forming a paper web from a papermaking slurry containing short carbon fibers (A) and ultrafine acrylonitrile fibers (B); and
Step II of confounding and integrating the multilayered paper web by water jet punching on the multilayered paper web
Have

上記方法により得られる炭素繊維含有不織布は、目付20〜200g/m2、布厚0.1〜2.0mmのものである。目付が20g/m2以上では、工程I(各層の抄紙工程I*を繰り返す工程)、ウオータージェットパンチングによる交絡工程(工程II)を通過させることが容易となり、抄紙ネットから問題なく剥ぎ取れる点で好ましい。目付が200g/m2以下では、抄紙やウオータージェットパンチングの工程での減圧脱水が容易となり、良好な均一なシートを形成することができる。 The carbon fiber-containing nonwoven fabric obtained by the above method has a basis weight of 20 to 200 g / m 2 and a fabric thickness of 0.1 to 2.0 mm. When the basis weight is 20 g / m 2 or more, it becomes easy to pass through the step I (the step of repeating the paper making step I * of each layer) and the entanglement step (step II) by water jet punching, and it can be peeled off from the paper making net without problems. preferable. When the basis weight is 200 g / m 2 or less, dehydration under reduced pressure in the papermaking or water jet punching process is facilitated, and a good uniform sheet can be formed.

工程Iにおいて、繊維濃度0.1〜3.0g/Lの抄紙スラリーを用いる湿式抄紙を行うことが好ましい。工程Iにおいて、抄紙速度(抄紙スラリー搬送速度)を1〜10m/minとすることが好ましい。工程Iにおいて、目付10〜66g/m2の抄造ウエッブを多層化して、目付20〜200g/m2の、抄紙ネットから剥ぎ取れる紙力強度を有するシート(多層化された抄造ウエッブ)を形成することが好ましい。 In step I, wet papermaking using a papermaking slurry having a fiber concentration of 0.1 to 3.0 g / L is preferably performed. In step I, the paper making speed (paper making slurry transport speed) is preferably 1 to 10 m / min. In step I, and multi-layered paper making web having a basis weight 10~66g / m 2, to form a sheet (multi-layered papermaking web) having a basis weight 20 to 200 g / m 2, the paper strength can take off from the paper making net It is preferable.

抄紙速度は、抄紙スラリーを供給する抄紙ネット上に供給するフローボックス(FB)の分配能力、サクションボックス(SB)の脱水性能によってきまるが、上記の繊維濃度の範囲であれば繊維の分散性、地合い、均質性が好ましいものになる。   The papermaking speed depends on the distribution capacity of the flow box (FB) supplied on the papermaking net for supplying papermaking slurry and the dewatering performance of the suction box (SB). If the fiber concentration is within the above range, the fiber dispersibility, The texture and homogeneity are preferable.

抄紙スラリーを、抄紙シート幅に均一分配するフローボックス(FB)を通して、抄紙ネット上に定量吐出した後、抄紙ネット下に設けたサクションボックス(SB)により減圧脱水することができる。一般的な抄紙方法では前記繊維濃度(0.1〜3.0g/L)よりも低い領域で行われるが、均一分配できるフローボックスを用いることで抄紙スラリー濃度を高く設定しても抄紙シートの製造が可能となり、コンパクトな抄紙ユニットを組むことが可能となる。   The papermaking slurry can be dehydrated under reduced pressure by a suction box (SB) provided under the papermaking net after being quantitatively discharged onto the papermaking net through a flow box (FB) that uniformly distributes the papermaking sheet width. In a general papermaking method, it is performed in a region lower than the fiber concentration (0.1 to 3.0 g / L), but even if the papermaking slurry concentration is set high by using a flow box capable of uniform distribution, the papermaking sheet Manufacture is possible, and a compact papermaking unit can be assembled.

工程Iにおいて用いる抄紙スラリー中の繊維濃度が0.1g/L以上では、多層化された抄造ウエッブを、目付が高く、厚いシートとすることが容易で、抄紙ネットから剥ぎ取ることが容易なシートとすることが容易である。抄紙スラリー中の繊維濃度が3.0g/L以下では、スラリー中への繊維の均一分散、および、抄紙スラリーの均一な流れの形成を容易に達成でき、良好な地合い、均質なシートを得ることが容易である。   When the fiber concentration in the papermaking slurry used in Step I is 0.1 g / L or more, the multi-layered papermaking web has a high basis weight and can be easily made into a thick sheet, and can be easily peeled off from the papermaking net. It is easy to do. When the fiber concentration in the papermaking slurry is 3.0 g / L or less, uniform dispersion of the fibers in the slurry and formation of a uniform flow of the papermaking slurry can be easily achieved, and a good texture and uniform sheet can be obtained. Is easy.

抄紙ネット下に設置されたサクションボックスにおいて抄紙スラリーの減圧脱水を実施することができる。その際、抄紙目付66g/m2以下の抄造ウエッブとすることにより、脱水が容易で地合いの良いシートを得ることが容易である。また、工程IIにおいても高圧水流の脱水や交絡処理を行う際に、脱水が容易となり、サクションを容易に行え、繊維がシートから飛び散ってシート上に荒れが発生するような現象を容易に防止することができる。 The papermaking slurry can be dewatered under reduced pressure in a suction box installed under the papermaking net. At that time, by making a papermaking web having a papermaking basis weight of 66 g / m 2 or less, it is easy to obtain a sheet that is easily dehydrated and has a good texture. Also, in Step II, when performing dehydration or entanglement treatment of a high-pressure water stream, dehydration is facilitated, suction can be performed easily, and a phenomenon in which fibers are scattered and roughened on the sheet is easily prevented. be able to.

工程Iにおいて湿式抄紙法により抄造ウエッブを複数層積層した後に、工程IIにおいてウオータージェットパンチングによって多層化された抄造ウエッブを交絡一体化することができる。ウオータージェットパンチングによって、炭素短繊維(A)と超極細アクリロニトリル系繊維(B)の交絡一体化と、積層された抄造ウエッブの交絡一体化とが行われる。   In Step I, after a plurality of layers of papermaking webs are laminated by the wet papermaking method, the papermaking webs multilayered by water jet punching in Step II can be entangled and integrated. By water jet punching, the entanglement integration of the short carbon fiber (A) and the ultrafine acrylonitrile fiber (B) and the entanglement integration of the laminated papermaking web are performed.

工程I*において、炭素繊維含有不織布の良好な地合いを得る観点から、10〜60g/m2の抄造ウエッブを積層することが好ましい。10〜60g/m2の抄紙(工程I*)を複数回繰り返すことによって目付20〜200g/m2のシート形成後することが好ましい。 In step I * , it is preferable to laminate a papermaking web of 10 to 60 g / m 2 from the viewpoint of obtaining a good texture of the carbon fiber-containing nonwoven fabric. It is preferable to form a sheet having a basis weight of 20 to 200 g / m 2 by repeating a paper making of 10 to 60 g / m 2 (step I * ) a plurality of times.

工程Iの繰り返し抄紙と、工程IIのウオータージェットパンチングによる交絡を、一台のネット搬送装置上に組み込んで連続的に行うことが好ましい。抄紙ユニットとウオータージェットパンチングのユニットを組み込んだコンパクトな装置で不織布シートが形成できる。   It is preferable to continuously perform the paper making in Step I and the entanglement by water jet punching in Step II by incorporating them on a single net conveyance device. A non-woven sheet can be formed with a compact device incorporating a papermaking unit and a water jet punching unit.

本発明では、炭素短繊維(A)と超極細アクリロニトリル系繊維(B)を含有する抄紙スラリーを用いて抄造ウエッブを形成した後に、ウオータージェットパンチングによる繊維交絡処理を行う。繊維交絡性能が高い超極細繊維(B)を含有すること、これらをウオータージェットパンチングにより交絡することにより湿潤状態の抄紙シートがネットから剥ぎ取れるだけでなく、乾燥処理した後もシート形態が保持されるシートを形成することができる。形態変化が小さいだけでなく炭素短繊維(A)の脱落のほとんどない炭素繊維含有不織布を製造できる。   In this invention, after forming a papermaking web using the papermaking slurry containing a carbon short fiber (A) and a super extra fine acrylonitrile fiber (B), the fiber entanglement process by water jet punching is performed. By containing ultra-fine fibers (B) with high fiber entanglement performance and entanglement by water jet punching, not only the wet papermaking sheet can be peeled off from the net, but also the sheet form is retained after drying. A sheet can be formed. It is possible to produce a carbon fiber-containing non-woven fabric that not only has a small change in shape but also has almost no loss of short carbon fibers (A).

ウオータージェットパンチングに際し、ウオータージェットパンチングに用いる高圧液体噴射ノズルに振動を与えることでシート(多層化された抄造ウエッブ)の表面にサインカーブ状の交絡パターン(交絡軌跡)を形成させることができる。これは、シート長さ方向の交絡のみならずシート幅方向の交絡に効果がありシート形態安定性を向上できる。   In water jet punching, a sinusoidal entanglement pattern (entanglement locus) can be formed on the surface of a sheet (multilayered web) by applying vibration to a high-pressure liquid jet nozzle used for water jet punching. This is effective not only in the entanglement in the sheet length direction but also in the entanglement in the sheet width direction, and can improve sheet form stability.

〔第一のウオータージェットパンチング〕
ウオータージェットパンチングの一形態について説明する。この形態を第一のウオータージェットパンチングという。
[First water jet punching]
One form of water jet punching will be described. This form is called first water jet punching.

第一のウオータージェットパンチングでは、シート搬送方向に対して直角方向に振動する1列配置されたノズル孔を備える高圧液体噴射ノズル(第一の高圧液体噴射ノズル。以下、高圧液体噴射ノズル(1)と呼ぶ)を用い、周期20〜100mm、振幅1〜3mmのサインカーブ状の交絡軌跡をシート表面に描くようにウオータージェットパンチングする。   In the first water jet punching, a high-pressure liquid jet nozzle (first high-pressure liquid jet nozzle, hereinafter referred to as a high-pressure liquid jet nozzle (1)) having nozzle holes arranged in a row that vibrates in a direction perpendicular to the sheet conveying direction. Is used, and water jet punching is performed so that a sinusoidal confounding locus having a period of 20 to 100 mm and an amplitude of 1 to 3 mm is drawn on the sheet surface.

工程I(多層抄紙)及び工程II(ウオータージェットパンチング)は、抄造ウェブを搬送する平網タイプの機台に設置した抄紙ネット上で連続したプロセスで行うことが好ましい。   Step I (multilayer papermaking) and step II (water jet punching) are preferably performed by a continuous process on a papermaking net installed on a flat net type machine that conveys the papermaking web.

ウオータージェットパンチングにおいて、シート搬送方向に対して垂直方向に1列上に配置されたウオータージェットノズルを振動することで、シート表面にサインカーブ状のウオータージェット軌跡を描いて交絡処理して交絡部分の均一化を図ることができる。   In water jet punching, the water jet nozzles arranged in a line perpendicular to the sheet conveyance direction are vibrated to draw a sinusoidal water jet trajectory on the surface of the sheet and perform the confounding process. Uniformity can be achieved.

シート搬送速度、ノズル振動速度、ノズル振り幅の関係によりシート表面に形成されるウオータージェットパンチングの軌跡は決まる。ノズル振動数としては1〜1000rpm程度、振り幅6mm程度で制御することが実用的な範囲であり、シート搬送速度を1〜10m/minに設定した場合、周期20〜100mm、振幅1〜3mmのサインカーブをシート上に形成することができる。   The trajectory of water jet punching formed on the sheet surface is determined by the relationship between the sheet conveyance speed, the nozzle vibration speed, and the nozzle swing width. As a nozzle frequency, it is practical to control with about 1 to 1000 rpm and a swing width of about 6 mm. When the sheet conveyance speed is set to 1 to 10 m / min, the cycle is 20 to 100 mm and the amplitude is 1 to 3 mm. A sine curve can be formed on the sheet.

交絡処理をより強固にするために、ウオータージェットノズルによる処理を繰り返し行うことも可能である。例えば、1列ノズル間の列間ピッチは30cmとして2本のノズルを固定して1台のノズル振動装置で振動を与えることもできる。   In order to further strengthen the entanglement process, it is possible to repeatedly perform the process using the water jet nozzle. For example, the pitch between rows of nozzles can be set to 30 cm, and two nozzles can be fixed and vibration can be applied by a single nozzle vibration device.

第一のウオータージェットパンチングにおいて、高圧液体噴射ノズル(1)を2本用い、周期20〜100mm、振幅1〜3mmのサインカーブ状の交絡軌跡を重ね合わせる。   In the first water jet punching, two high-pressure liquid jet nozzles (1) are used to superimpose sine curve-shaped confounding trajectories having a period of 20 to 100 mm and an amplitude of 1 to 3 mm.

〔第二のウオータージェットパンチング〕
ウオータージェットパンチングの別の形態について説明する。この形態を第二のウオータージェットパンチングという。
[Second water jet punching]
Another form of water jet punching will be described. This form is called second water jet punching.

第二のウオータージェットパンチングでは、シート搬送方向に対して直角方向に振動する3列配置されたノズル孔を備える高圧液体噴射ノズル(第二の高圧液体噴射ノズル。以下、高圧液体噴射ノズル(2)と呼ぶ)を用いて、シート表面に周期10〜20mm、振幅1〜3mm、位相差120°で3本重ね合わせたウオータージェットパンチングによる交絡軌跡を形成する。高圧液体噴射ノズル(2)は3列配置されたノズルであり、ノズルに振動を与えながらシートを搬送すると、シート表面には3相のサインカーブが描かれる。この3相波のサインカーブの位相差が120°になる振動条件を選べば交絡軌跡が重なりあうことにより周期的な横段模様はシート表面には形成されない。   In the second water jet punching, high-pressure liquid jet nozzles (second high-pressure liquid jet nozzles; hereinafter referred to as high-pressure liquid jet nozzles (2)) provided with three rows of nozzle holes that vibrate in a direction perpendicular to the sheet conveying direction. Is used to form a confounding locus by water jet punching on the surface of the sheet, in which three lines are superimposed with a period of 10 to 20 mm, an amplitude of 1 to 3 mm, and a phase difference of 120 °. The high-pressure liquid jet nozzles (2) are nozzles arranged in three rows. When the sheet is conveyed while vibrating the nozzles, a three-phase sine curve is drawn on the sheet surface. If the vibration condition is selected so that the phase difference of the sine curve of the three-phase wave is 120 °, the confounding trajectories overlap each other so that a periodic horizontal pattern is not formed on the sheet surface.

高圧液体噴射ノズル(1)及び(2)の、高圧水流を発生させるノズル孔径はΦ(直径)0.05〜0.3mmが好ましい。直径0.05mm以上ではウオータージェットパンチングの打力が好適であり、効率的に交絡処理を行うことができる。直径0.3mm以下では、ウオータージェットパンチングの水量が増加して打力が強くなることを容易に防止し、シート表面に残る軌跡が太くなって表面が荒れることを容易に防止できる。   The nozzle hole diameter of the high pressure liquid jet nozzles (1) and (2) for generating a high pressure water flow is preferably Φ (diameter) 0.05 to 0.3 mm. When the diameter is 0.05 mm or more, the water jet punching force is suitable, and the entanglement process can be performed efficiently. If the diameter is 0.3 mm or less, it is possible to easily prevent the water jet punching water amount from increasing and the striking force to become strong, and to easily prevent the surface from becoming rough due to the thick trajectory remaining on the sheet surface.

高圧液体噴射ノズル(1)及び(2)のノズル孔間ピッチは特に限定されるものではない。孔間ピッチは狭いほど高密度な交絡処理は可能となるが、ウオータージェットノズルから発生する高圧水流の直進性や使用水量と排水量のバランス、ノズルの加工精度などを考慮すると0.05〜0.3mmが好ましい。   The pitch between the nozzle holes of the high-pressure liquid jet nozzles (1) and (2) is not particularly limited. The narrower the pitch between holes, the higher the density of the entanglement treatment becomes possible. However, when considering the straightness of the high-pressure water flow generated from the water jet nozzle, the balance between the amount of water used and the amount of drainage, the processing accuracy of the nozzle, etc. 3 mm is preferred.

高圧液体噴射ノズル(1)及び(2)の高圧水流の圧力は0.1〜6MPaが好ましい。圧力0.1MPa以上では繊維の交絡を良好にすることが容易である。圧力6MPa以下では、不織布の形態が崩れ破れることを容易に防止できる。   The pressure of the high-pressure water flow of the high-pressure liquid jet nozzles (1) and (2) is preferably 0.1 to 6 MPa. When the pressure is 0.1 MPa or more, it is easy to improve the entanglement of the fibers. When the pressure is 6 MPa or less, it is possible to easily prevent the shape of the nonwoven fabric from collapsing and breaking.

高圧液体噴射ノズル(1)及び(2)による交絡処理を組み合わせてウオータージェットパンチングにより交絡一体化を行うことが好ましい。つまり、工程IIにおいて、第一および第二のウオータージェットパンチングの両方を行うことが好ましい。   It is preferable to perform entanglement integration by water jet punching by combining the entanglement processing by the high pressure liquid injection nozzles (1) and (2). That is, in step II, it is preferable to perform both the first and second water jet punching.

〔炭素繊維不織布の製造〕
前記炭素繊維含有不織布を100〜250℃、好ましくは120〜200℃の温度で熱プレスした後、1000〜3000℃で炭化処理することで炭素繊維不織布とすることが可能である。この炭素繊維不織布は多孔質電極基材として用いることが可能である。炭素繊維不織布の目付は15〜150g/m2とすることが好ましい。
[Manufacture of carbon fiber nonwoven fabric]
After the carbon fiber-containing nonwoven fabric is hot-pressed at a temperature of 100 to 250 ° C., preferably 120 to 200 ° C., it is possible to obtain a carbon fiber nonwoven fabric by carbonizing at 1000 to 3000 ° C. This carbon fiber nonwoven fabric can be used as a porous electrode substrate. The basis weight of the carbon fiber nonwoven fabric is preferably 15 to 150 g / m 2 .

炭素化処理は導電性を高めるために、不活性ガス中で行うことが好ましい。1000〜3000℃の温度範囲で炭素化処理することが好ましく1000〜2200℃の温度範囲がより好ましい。1000℃以上の温度で炭素化処理して得られた炭素繊維不織布は、燃料電池の多孔質電極基材として用いるに優れた導電性を有する。   The carbonization treatment is preferably performed in an inert gas in order to increase conductivity. Carbonization treatment is preferably performed in a temperature range of 1000 to 3000 ° C, and a temperature range of 1000 to 2200 ° C is more preferable. The carbon fiber nonwoven fabric obtained by carbonization at a temperature of 1000 ° C. or higher has excellent conductivity for use as a porous electrode substrate for fuel cells.

熱プレスの後、炭素化処理の前に、300〜800℃の程度の不活性雰囲気での焼成による前処理を行っても良い。   A pretreatment by firing in an inert atmosphere of about 300 to 800 ° C. may be performed after the hot pressing and before the carbonization treatment.

炭素繊維含有不織布は、炭素化処理の前に、200℃以下の温度で加熱加圧成型(熱プレス)することで交絡部分および結着部分を融着させることができる。加圧加熱成型すると厚みムラを低減できる。加熱加圧成型は炭素繊維含有不織布を均等に加熱加圧成型できる技術であればいかなる技術も適用できる。例えば上下両面から平滑な剛板にて熱プレスする方法や連続ベルトプレス装置を用いて行う方法がある。   The carbon fiber-containing non-woven fabric can be fused with the entangled portion and the bound portion by heating and pressing (hot pressing) at a temperature of 200 ° C. or lower before the carbonization treatment. Thickness unevenness can be reduced by pressurizing and molding. Any technique can be applied to the heat and pressure molding as long as the technique can uniformly heat and pressurize the carbon fiber-containing nonwoven fabric. For example, there are a method of hot pressing with smooth rigid plates from both the upper and lower surfaces and a method of using a continuous belt press apparatus.

成型圧力は特に限定されないが、上記の点において優れた効果を得る観点、成型時の炭素繊維不織布の破壊を防止する観点、多孔質電極基材としたときその組織が緻密化することを防止する観点から、例えば、20kPa〜10MPaの圧力で加圧することができる。加熱加圧成型の時間は、例えば30秒〜10分とすることができる。   The molding pressure is not particularly limited, but the viewpoint of obtaining an excellent effect in the above points, the viewpoint of preventing the destruction of the carbon fiber nonwoven fabric during molding, and the densification of the structure when used as a porous electrode base material are prevented. From the viewpoint, for example, pressurization can be performed at a pressure of 20 kPa to 10 MPa. The time for heat and pressure molding can be, for example, 30 seconds to 10 minutes.

炭素繊維含有不織布は、加熱加圧成型した後、炭素化処理の前に、200℃以上300℃未満の温度で酸化処理することが、含有成分である樹脂部分を融着させるという点で好ましい。   The carbon fiber-containing nonwoven fabric is preferably subjected to an oxidation treatment at a temperature of 200 ° C. or more and less than 300 ° C. after the heat and pressure molding and before the carbonization treatment in terms of fusing the resin portion as a component.

この酸化処理は、200℃以上300℃未満の温度範囲で行うことが好ましく、240〜270℃で行うことがより好ましい。酸化処理は、大気雰囲気下で行うことが好ましい。   This oxidation treatment is preferably performed in a temperature range of 200 ° C. or more and less than 300 ° C., and more preferably performed at 240 to 270 ° C. The oxidation treatment is preferably performed in an air atmosphere.

実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。本発明の実施例、比較例に用いた、抄紙原料、混合組成、抄紙スラリー中の繊維濃度、抄紙目付、積層数以外の共通の調製条件、機台設定条件、および、工程通過性の評価方法を以下に示す。   The present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples. Examples of the present invention, papermaking raw materials, mixed composition, fiber concentration in papermaking slurry, papermaking basis weight, common preparation conditions other than the number of layers, machine setting conditions, and process passability evaluation method Is shown below.

また、実施例、比較例の概要を表1にまとめる。表1において、各欄は次の意味を持つ。
基材種:使用した繊維の仕様、
シート組成:製造した炭素繊維含有不織布の組成(%は質量%)、
CF(A):炭素短繊維(A)、
超極細(B):超極細アクリロニトリル系繊維(B)、
割繊(C):易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)及びその一部が割繊または叩解された繊維(C*)、
フィブリッド(D):フィブリル化アクリル繊維(D)、
抄紙スラリー濃度:抄紙スラリー中の繊維の濃度、
シート目付:製造した炭素繊維含有不織布の目付、
抄紙目付:多層抄紙における各層の目付、
FB:工程Iのフローボックスにおける工程通過性評価結果、
抄紙:工程Iの昨ションボックス減圧脱水の評価結果、
WJ:工程IIのウオータージェットパンチングによる交絡処理の評価結果、
ネット剥離:シートのネットからの剥離に係る評価結果、
マングル脱水:シートのマングルからの取り出しに係る評価結果、
乾燥:シートの乾燥機からの取り出しに係る評価結果、
成形シートの目付・布厚:炭素繊維含有不織布を熱プレスした段階の目付と布厚、
焼成シートの目付・布厚:製造した炭素繊維不織布の目付と布厚。
In addition, Table 1 summarizes the outline of Examples and Comparative Examples. In Table 1, each column has the following meaning.
Substrate type: Specification of fiber used,
Sheet composition: Composition (% is mass%) of the produced carbon fiber-containing nonwoven fabric,
CF (A): carbon short fiber (A),
Super extra fine (B): Super extra fine acrylonitrile fiber (B),
Split fiber (C): easy split fiber acrylonitrile-based polymer blend fiber (C) and a part of which is split or beaten (C * ),
Fibrid (D): Fibrilized acrylic fiber (D),
Papermaking slurry concentration: concentration of fibers in the papermaking slurry,
Sheet basis weight: basis weight of the produced carbon fiber-containing nonwoven fabric,
Paper basis weight: The basis weight of each layer in multilayer papermaking,
FB: Process passability evaluation result in the flow box of process I,
Paper making: Evaluation result of decontamination under vacuum at step I in process I,
WJ: Evaluation result of confounding process by water jet punching in process II,
Net peeling: Evaluation results related to peeling of the sheet from the net,
Mangle dehydration: Evaluation results regarding removal of sheets from the mangle,
Drying: Evaluation results regarding removal of sheet from dryer,
Fabric weight and fabric thickness of molded sheet: Fabric weight and fabric thickness when carbon fiber-containing nonwoven fabric is hot-pressed,
Fabric weight and fabric thickness of fired sheet: Fabric weight and fabric thickness of the produced carbon fiber nonwoven fabric.

〔抄紙原料(フロック)の離解、叩解処理〕
・炭素短繊維(A)の離解処理
繊径7μmのポリアクリロニトル系炭素繊維(三菱レイヨン(株)製、商品名:パイロフィルTR50S)を長さ3mmにカットした。以下では繊維原料をフロックもしくは原料フロックと称することがある。この原料フロックを繊維濃度1質量%になるように水に分散した後、ディスクリファイナー(熊谷理機製)により離解処理した。ディスク回転数5000rpm、ディスククリアランス0.4mm、Bタイプディスクを使用して離解処理した。
[Disaggregation and beating of papermaking materials (floc)]
-Disaggregation treatment of carbon short fiber (A) Polyacrylonitrile-based carbon fiber (trade name: Pyrofil TR50S, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) having a fine diameter of 7 μm was cut to a length of 3 mm. Hereinafter, the fiber raw material may be referred to as a flock or a raw material flock. This raw material floc was dispersed in water so as to have a fiber concentration of 1% by mass, and then disaggregated by a disc refiner (manufactured by Kumagai Riki). The disaggregation process was performed using a disc rotation speed of 5000 rpm, a disc clearance of 0.4 mm, and a B type disc.

・超極細アクリロニトリル系繊維(B)の離解処理
繊度0.13dtexの超極細アクリロニトリル系繊維を長さ3mmにカットした(三菱レイヨン製、製品名:MVP D122)。この原料フロックを繊維濃度1質量%になるように水に分散して前記ディスクリファイナーにより離解処理した。ディスク回転数5000rpm、ディスククリアランス0.4mm、Bタイプディスクを使用して離解処理した。
-Disaggregation treatment of ultrafine acrylonitrile fiber (B) An ultrafine acrylonitrile fiber having a fineness of 0.13 dtex was cut into a length of 3 mm (product name: MVP D122, manufactured by Mitsubishi Rayon). This raw material floc was dispersed in water so as to have a fiber concentration of 1% by mass, and then disaggregated by the disc refiner. The disaggregation process was performed using a disc rotation speed of 5000 rpm, a disc clearance of 0.4 mm, and a B type disc.

・易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)の叩解処理品(C*)調製
易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)(三菱レイヨン製、商品名:C651、ポリアクリロニトル系ポリマー/ジアセ=70/30)を長さ3mmにカットした。この原料フロックを繊維濃度1質量%で水に分散して前記ディスクリファイナーにより離解処理した。ディスク回転数5000rpm、ディスククリアランス0.05mm、Bタイプディスクを使用して叩解処理した。調製した叩解処理物(C*)の濾水度(CSF)は320ccであった。
・ Preparation product (C * ) of easily split acrylonitrile polymer blend fiber (C) Easy split acrylonitrile polymer blend fiber (C) (Made by Mitsubishi Rayon, trade name: C651, polyacrylonitrile polymer / Diase = 70/30) was cut to a length of 3 mm. The raw material floc was dispersed in water at a fiber concentration of 1% by mass and disaggregated by the disc refiner. The beating process was carried out using a disc rotation speed of 5000 rpm, a disc clearance of 0.05 mm, and a B type disc. The freeness (CSF) of the prepared beating product (C * ) was 320 cc.

・フィブリル化アクリル繊維(D)の調製
アクリロニトリル系ポリマーをジメチルアセトアミドに80℃で加熱溶解して、ポリマー濃度23質量%のポリマー溶液を調製した。該ポリマー溶液を加圧水蒸気により凝固、せん断し、水よりなる凝固浴中へ噴出させた後、凝固浴中に浮遊した凝固物を濾過捕集した。ポリマー溶液は60℃に保ち、ギヤポンプにて24ml/分で直径0.2mmの吐出孔より、直径2mm、長さ10mmのセル内に吐出させた。該セル内にはポリマー溶液吐出流方向に対し60度の方向に供給されるように周りに設けたスリットより圧0.25MPaの加圧水蒸気を供給した。
調製したフィブリル化アクリル繊維(D)の濾水度(CSF)は350ccであった。繊維濃度1質量%で水に分散して前記ディスクリファイナーにより離解処理した。ディスク回転数5000rpm、ディスククリアランス0.4mm、Bタイプディスクを使用して離解処理した。調製した叩解処理物(C*)の濾水度(CSF)は350ccであった。
-Preparation of fibrillated acrylic fiber (D) An acrylonitrile polymer was dissolved in dimethylacetamide by heating at 80 ° C to prepare a polymer solution having a polymer concentration of 23% by mass. The polymer solution was coagulated and sheared with pressurized steam, and ejected into a coagulation bath made of water, and then the coagulum suspended in the coagulation bath was collected by filtration. The polymer solution was kept at 60 ° C. and was discharged into a cell having a diameter of 2 mm and a length of 10 mm from a discharge hole having a diameter of 0.2 mm by a gear pump at 24 ml / min. Pressurized water vapor with a pressure of 0.25 MPa was supplied into the cell through a slit provided around the cell so as to be supplied in a direction of 60 degrees with respect to the direction of the polymer solution discharge flow.
The freeness (CSF) of the prepared fibrillated acrylic fiber (D) was 350 cc. The fiber was dispersed in water at a fiber concentration of 1% by mass and disaggregated by the disc refiner. The disaggregation process was performed using a disc rotation speed of 5000 rpm, a disc clearance of 0.4 mm, and a B type disc. The freeness (CSF) of the prepared beaten product (C * ) was 350 cc.

〔抄紙スラリー調製〕
離解処理した炭素短繊維(A)および離解処理した超極細繊維(B)と、場合により繊維(C)の叩解物(C*)および/またはフィブリル化繊維(D)の離解処理品とを、スラリー調整タンクに入れて希釈水を添加して所定のスラリー繊維濃度、混合組成に調製した。さらに、ポリアクリルアマイドを添加して粘度22センチポイズ(0.022Pa・s)の抄紙用スラリーを調整した。
[Paper making slurry]
A disaggregated carbon short fiber (A) and a disaggregated ultrafine fiber (B), and optionally a disaggregated product (C * ) of fiber (C) and / or a disaggregated product of fibrillated fiber (D), It put into the slurry adjustment tank and diluted water was added, and it prepared to the predetermined slurry fiber density | concentration and mixed composition. Further, polyacrylamide was added to prepare a papermaking slurry having a viscosity of 22 centipoise (0.022 Pa · s).

〔ネット駆動及びシート搬送〕
抄紙ネットをベルト状につなぎあわせて連続的に回転させる装置(ネット搬送装置という)上で抄紙(繊維積載)、ウオータージェットパンチングによる交絡処理を実施した。ネット搬送装置には抄紙用スラリー供給装置、ウオータージェットノズル、減圧脱水装置のユニットをそれぞれ複数配置した。シート搬送速度は3.5m/minとして、抄紙ネットはPE(ポリエチレン)製平織抄紙ネット(商品名:FOP76、日本フィルコン製)を用いた。
[Net drive and sheet conveyance]
Interlacing was performed by papermaking (fiber loading) and water jet punching on a device (called a net transport device) that connected the papermaking net in a belt shape and rotated it continuously. A plurality of units for a papermaking slurry supply device, a water jet nozzle, and a vacuum dewatering device were arranged in the net conveyance device. The sheet conveying speed was 3.5 m / min, and a PE (polyethylene) plain woven paper net (trade name: FOP76, manufactured by Nippon Filcon) was used as the paper net.

〔多層抄紙工程I〕
繊維(フロック)積載量はスラリー供給量、供給スラリー中の繊維濃度と抄紙ネット搬送速度、スラリー供給部幅で決まるので、上記パラメーターを調整して所定の目付になるように設定した。抄紙用スラリーを、抄紙ネット上にフローボックス(FB)を通して均一に分配供給した後に、常圧(自然)脱水する静置部分を通過させながら自然に脱水し、その後ネット下部に配置した減圧脱水装置により脱水した。この際、調製したスラリーは定量ポンプにより定量吐出して流れを均一にするフローボックスを介して抄紙ネット上に分配し流しこんだ。抄紙に用いたフローボックスの幅は48cmであり、スラリー供給量は30L/minで定量供給して抄紙を行った。抄紙スラリー供給装置はネット搬送装置上に3台配置して複数層の抄造ウエッブの積層を行った。
[Multilayer paper making process I]
Since the fiber (floc) loading amount is determined by the slurry supply amount, the fiber concentration in the supply slurry, the papermaking net conveyance speed, and the slurry supply unit width, the above parameters were adjusted and set to have a predetermined basis weight. After the slurry for papermaking is uniformly distributed and fed through the flow box (FB) on the papermaking net, it is dehydrated naturally while passing through a stationary part that is dehydrated at normal pressure (natural), and then placed under the net. Was dehydrated. At this time, the prepared slurry was dispensed and poured on the papermaking net through a flow box that was dispensed by a metering pump to make the flow uniform. The width of the flow box used for papermaking was 48 cm, and the paper supply was carried out with a fixed amount of slurry supplied at 30 L / min. Three papermaking slurry feeders were placed on the net transport device, and a plurality of papermaking webs were stacked.

多層抄紙工程Iの工程通過性の評価を目視で行い、フローボックス(FB)の流れが均一であるものは良好○、流れが不良であるものは×とした。抄紙におけるサクションボックス(SB)減圧脱水が良好に行われているものは○、脱水できてないものは×とした。   The process passability of the multilayer paper making process I was evaluated by visual inspection, and the case where the flow of the flow box (FB) was uniform was good, and the case where the flow was poor was x. The suction box (SB) in which paper was successfully dewatered under reduced pressure was marked as ◯, and the paper that had not been dewatered was marked as x.

〔交絡一体化工程II〕
ネット搬送装置の抄紙部(繊維積載部)を通過した後方にウオータージェットパンチング装置(WJ交絡装置)を配置した。ウオータージェットノズルは以下の2種類、計3本を装置上に配置した。高圧液体噴射ノズル(1)を2本、及び、高圧液体噴射ノズル(2)を1本用い、各ノズルをシート搬送方向に対して垂直方向に振動させるノズル振動装置を用いることにより、シート上にサインカーブ状のノズル軌跡を描いた。実施例で用いた高圧液体噴射ノズルのディメンジョン、構成などの詳細は以下に示す。
・高圧流体噴射ノズル(1)×2本
1列配列ノズル2本を固定して1台の振動装置で振動
ノズル孔数:501hole×2本(列)
孔径:φ0.10mm
幅方向孔間ピッチ:1mm
1列配置、ノズル間(列間)ピッチ:300mm
ノズル振り幅:3.0mm(サインカーブ振幅1.5mm)
ノズル振動機回転数:144rpm(1.91 cycle/sec)
・高圧流体噴出ノズル(2)×1本
3列ノズル
孔径:φ0.15mm
ノズル孔数:1002hole
幅方向孔間ピッチ:1.5mm
列間ピッチ5mm
ノズル振り幅3.0mm(サインカーブ振幅1.5mm)
ノズル振動機回転数:233rpm(389cycle/sec)
交絡一体化工程IIの工程通過性を以下の定義で評価した。ウオータージェットパンチングによりシートに交絡処理が良好に行われシート表面に交絡軌跡が描かれたものを○、シートが破壊または大きな穴が開いたものは×とした。
[Entanglement integration process II]
A water jet punching device (WJ entanglement device) was arranged behind the paper making unit (fiber loading unit) of the net conveying device. The following two types of water jet nozzles were arranged on the apparatus. By using two high-pressure liquid jet nozzles (1) and one high-pressure liquid jet nozzle (2) and using a nozzle vibration device that vibrates each nozzle in a direction perpendicular to the sheet conveyance direction, A nozzle curve with a sine curve was drawn. Details of the dimensions and configuration of the high-pressure liquid injection nozzle used in the examples are shown below.
・ High pressure fluid injection nozzle (1) x 2
Fixing two nozzles arranged in a row and vibrating with one vibration device
Number of nozzle holes: 501hole x 2 (row)
Hole diameter: φ0.10mm
Width between holes: 1mm
1 row arrangement, nozzle pitch (row spacing): 300mm
Nozzle swing width: 3.0 mm (sine curve amplitude 1.5 mm)
Nozzle vibrator rotation speed: 144 rpm (1.91 cycle / sec)
・ High-pressure fluid ejection nozzle (2) x 1 3-row nozzle hole diameter: φ0.15mm
Number of nozzle holes: 1002hole
Width direction hole pitch: 1.5mm
Inter-row pitch 5mm
Nozzle swing width 3.0mm (sine curve amplitude 1.5mm)
Nozzle vibrator rotation speed: 233 rpm (389 cycles / sec)
The process passability of the confounding integrated process II was evaluated with the following definition. The case where the entanglement process was satisfactorily performed on the sheet by water jet punching and the entanglement locus was drawn on the surface of the sheet was indicated as “◯”, and the case where the sheet was broken or a large hole was opened was indicated as “X”.

〔抄紙ネットからの剥離〕
多層抄紙工程Iと交絡一体化工程IIを通過したシートは減圧脱水されているが湿潤状態の湿紙である。シート水付着量(ピックアップ)は550〜600質量%であった。ピックアップ[%]の定義は(シート湿潤質量−乾燥質量)/乾燥質量とした。
[Peeling from papermaking net]
The sheet that has passed through the multilayer paper making process I and the entanglement integration process II is a wet paper that has been dehydrated under reduced pressure but is in a wet state. The sheet water adhesion amount (pickup) was 550 to 600% by mass. The definition of the pickup [%] was (sheet wet mass-dry mass) / dry mass.

抄紙ネットからシートを剥離する際、ハンドリングできる湿紙強力がなければシートを取り出すことはできない。抄紙ネットからの剥離ができるハンドリング性は以下のとおり評価した。抄紙ネットからシートを人手により剥離して取り出す操作をした後に、抄紙ネット後端から1m離した位置にネット抄紙ネットと同速度で搬送している1ベルトコンベヤに転送した後、ベルトコンベヤ端面から床面まで1.5mの高さとってシートを床面に振り込んだ。湿紙にシート自重による張力かけてシートが裂けることなく連続的に採取できるか確認した。シートがネットから剥ぎ取れ、ベルトコンベヤで床面に連続的に振り込めたものは○、シートが剥ぎ取れず、裂けたり破れたりして連続的に床面に振り込めないもの×とした。   When the sheet is peeled from the papermaking net, the sheet cannot be taken out without the wet paper strength that can be handled. The handling ability to peel off from the papermaking net was evaluated as follows. After the sheet is manually peeled off from the papermaking net, it is transferred to the 1 belt conveyor that is transported at the same speed as the net papermaking net at a position 1 m away from the rear end of the papermaking net, and then the floor from the end of the belt conveyor. The sheet was transferred to the floor with a height of 1.5 m to the surface. It was confirmed that the sheet could be continuously collected without tearing the wet paper under tension due to its own weight. The case where the sheet was peeled off from the net and was continuously transferred onto the floor surface by the belt conveyor was evaluated as “Good”, and the sheet was not peeled off and was not transferred onto the floor surface due to tearing or tearing.

〔脱水処理〕
抄紙ネットより剥ぎ取ったシートはマングルにより水分を絞った。シート水付着量(ピックアップ)は250〜300質量%になるように調整した。
工程通過性の評価はシートがマングルから取り出すことができシートの破れがないものは○、シートが剥ぎ取れず、裂けたり破れたりしたもの×とした。
[Dehydration]
The sheet peeled off from the papermaking net was squeezed with a mangle. The sheet water adhesion amount (pickup) was adjusted to 250 to 300% by mass.
In the evaluation of the process passability, the sheet was taken out from the mangle and the sheet was not torn, and the sheet was not peeled off and was torn or torn.

〔乾燥処理〕
次にピンテンター試験機(辻井染色機製、商品名:PT−2A−400)により130℃×4分で乾燥した。乾燥機のピンチェーンは入口幅39cm、出口幅40cmに設定して、1cm拡幅しながら処理した。工程通過性の評価はシートが取り出すことができ破れがないものは○、シートが裂けたり破れたりしたものを×とした。
[Drying treatment]
Next, it was dried at 130 ° C. for 4 minutes by a pin tenter tester (trade name: PT-2A-400, manufactured by Sakurai Dyeing Machine). The pin chain of the dryer was set at an inlet width of 39 cm and an outlet width of 40 cm, and was processed while being widened by 1 cm. In the evaluation of process passability, the sheet was taken out and it was not torn, and the sheet was torn, and the sheet was torn or torn was rated as x.

〔実施例1〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)/叩解処理品(C*)/フィブリル化繊維(D)=50/30/10/10(質量%)の抄紙基材を含有する繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。これを用いて、目付30g/m2の各層抄紙工程I*を2回繰り返し、目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層化抄造ウエッブ)を形成した。
[Example 1]
Fiber concentration 1 containing a papermaking substrate of carbon short fiber (A) / ultrafine fiber (B) / beaten product (C * ) / fibrillated fiber (D) = 50/30/10/10 (mass%) A papermaking slurry of .68 g / L was prepared. Using this, repeated twice basis weight 30 g / m 2 in each layer papermaking process I *, to form a papermaking web laminate sheet having a basis weight of 60 g / m 2 (double-layered papermaking web).

多層抄紙工程Iのフローボックスの流れ及び分配は均一であり、ネット下に配置されたサクションボックスからの脱水も良好であった。シート表面の荒れなどはなく表面が均質な抄造ウエッブが形成された。   The flow and distribution of the flow box in the multilayer paper making process I were uniform, and the dehydration from the suction box arranged under the net was also good. A paper-making web having a uniform surface and no rough surface was formed.

次に得られた多層抄造ウエッブを、高圧液体噴射ノズル(1)を2本と高圧液体噴射ノズル(2)1本とを通過させて、交絡一体化工程IIを行った。高圧液体噴射ノズル(1)の圧力は1本目を1MPaに、2本目を2MPa、3本目を3MPaの圧力に設定してウオータージェットパンチングする交絡一体化工程IIを行った。   Next, the obtained multi-layered web was passed through two high-pressure liquid jet nozzles (1) and one high-pressure liquid jet nozzle (2) to perform the entanglement integration step II. The pressure of the high-pressure liquid jet nozzle (1) was set at 1 MPa for the first, 2 MPa for the second, and 3 MPa for the third, and the entanglement integration step II for water jet punching was performed.

高圧液体噴射ノズル(1)により処理することで、シート上には振幅1.5mm、周期31mmシート上に描き、高圧液体噴射ノズル(2)により振幅1.5mm、周期15mmのサインカーブがシート表面に重ね合わされた交絡パターンが描かれた。   By processing with the high-pressure liquid jet nozzle (1), the sheet is drawn on the sheet with an amplitude of 1.5 mm and a cycle of 31 mm, and the high-pressure liquid jet nozzle (2) shows a sine curve with an amplitude of 1.5 mm and a cycle of 15 mm. The confounding pattern superimposed on is drawn.

高圧液体噴射ノズル(1)を1本用いて形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを図1に示す。高圧液体噴射ノズル(2)を1本用いて形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを図2に示す。高圧液体噴射ノズル(1)を2本使用することで形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを図3に示す。高圧液体噴射ノズル(1)を2本と高圧液体噴射ノズル(2)を1本使用することで形成されるウオータージェット軌跡よりなる交絡パターンを図4に示す。   FIG. 1 shows an entanglement pattern composed of a water jet locus formed by using one high-pressure liquid jet nozzle (1). FIG. 2 shows an entanglement pattern composed of a water jet trajectory formed by using one high-pressure liquid jet nozzle (2). FIG. 3 shows an entanglement pattern composed of a water jet trajectory formed by using two high-pressure liquid jet nozzles (1). FIG. 4 shows an entanglement pattern composed of a water jet locus formed by using two high-pressure liquid jet nozzles (1) and one high-pressure liquid jet nozzle (2).

ウオータージェットパンチングによる交絡一体化工程IIでも、シート表面及び形態は良好であり、ウオータージェットパンチングの交絡軌跡パターンがシート表面に形成された。また、工程I及び工程IIの処理を終えたシートは抄紙ネットより連続的に剥離することが可能であった。   Even in the entanglement integration step II by water jet punching, the sheet surface and form were good, and the entanglement locus pattern of water jet punching was formed on the sheet surface. Moreover, the sheet which finished the process of the process I and the process II was able to peel continuously from a papermaking net | network.

次に、マングルによりシートを脱水した後に得られたシートはピンテンター試験機により乾燥した。乾燥時にシートは裂けることなく処理が可能であった。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。得られた炭素繊維含有不織布を図5に示す。 Next, the sheet obtained after dehydrating the sheet with mangles was dried with a pin tenter tester. When dried, the sheet could be processed without tearing. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained. The obtained carbon fiber-containing nonwoven fabric is shown in FIG.

〔実施例2〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
[Example 2]
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔実施例3〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=90/10(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.9mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 3
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 90/10 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.9 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔比較例1〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=95/5(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施したが、湿紙強力が十分でなく抄紙ネットからの剥離ができず連続シートを形成することができなかった。
[Comparative Example 1]
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 95/5 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1, but the wet paper strength was not sufficient, and peeling from the papermaking net was not possible, so that a continuous sheet could not be formed.

〔比較例2〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度0.56g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付10g/m2の抄紙工程I*を1回だけ行って一層の抄造ウエッブシートを形成した(多層化は行わなかった)。湿紙強力が十分でなく抄紙ネットからの剥離ができず連続シートを形成することができなかった。
[Comparative Example 2]
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 0.56 g / L was prepared. A papermaking process I * having a basis weight of 10 g / m 2 was performed only once to form a single papermaking web sheet (not multi-layered). The strength of the wet paper was not sufficient, so that it could not be peeled off from the papermaking net and a continuous sheet could not be formed.

〔実施例4〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度0.84g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付15g/m2の抄紙工程I*を2回繰り返し、目付30g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層抄造ウエッブ)を形成した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付30g/m2、布厚0.4mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 4
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 0.84 g / L was prepared. The paper making process I * having a basis weight of 15 g / m 2 was repeated twice to form a paper making web laminated sheet (double-layer paper making web) having a basis weight of 30 g / m 2 . Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 30 g / m 2 and a fabric thickness of 0.4 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔実施例5〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度1.12g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付20g/m2の抄紙工程I*を3回繰り返し、目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(三層抄造ウエッブ)を形成した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.7mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 5
A papermaking slurry having short carbon fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 1.12 g / L was prepared. The basis weight 20 g / m 2 of the paper making process I * repeated three times to form a papermaking web laminate sheet having a basis weight of 60 g / m 2 (three-layer papermaking web). Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.7 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔実施例6〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度2.52g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付45g/m2の抄紙工程I*を3回繰り返し、目付135g/m2の抄造ウエッブ積層シート(三層抄造ウエッブ)を形成した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付135g/m2、布厚1.3mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 6
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 2.52 g / L was prepared. The basis weight 45 g / m 2 of the paper making process I * repeated three times to form a basis weight 135 g / m 2 of papermaking web laminate sheet (three-layer papermaking web). Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing nonwoven fabric having a basis weight of 135 g / m 2 and a fabric thickness of 1.3 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔比較例3〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度3.92g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付70g/m2の抄紙工程I*を3回繰り返し、目付210g/m2の抄造ウエッブ積層シート(三層抄造ウエッブ)を形成した。その他は実施例1と同様な方法で実施したが、抄紙工程Iでのフローボックス(FB)からの流れにも斑があり、サクションボックス(SB)による減圧脱水も十分でなく、表面が荒れた不均一なシートとなった。
[Comparative Example 3]
A papermaking slurry having short carbon fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 3.92 g / L was prepared. Basis weight of 70 g / m 2 and paper making process I * repeated three times to form a papermaking web laminate sheet having a basis weight of 210g / m 2 (three-layer papermaking web). Others were carried out in the same manner as in Example 1, but the flow from the flow box (FB) in the paper making process I was uneven, the vacuum dehydration by the suction box (SB) was not sufficient, and the surface was rough. The sheet became uneven.

〔比較例4〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。目付30g/m2の抄紙工程I*を2回繰り返し、目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層抄造ウエッブ)を形成した。ウオータージェットパンチングによる交絡処理は行わなかった以外は実施例2と同様な処理を行った。抄紙ネットからの剥離はできるがマングルにより脱水工程、および、乾燥工程で層間剥離や繊維脱落があり、形態安定性が良好なシートは得られなかった。
[Comparative Example 4]
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. The basis weight 30 g / m 2 of the paper making process I * was repeated twice to form a papermaking web laminate sheet having a basis weight of 60 g / m 2 (two-layer papermaking web). The same process as in Example 2 was performed except that the entanglement process by water jet punching was not performed. Although peeling from the papermaking net was possible, delamination and fiber peeling occurred in the dehydration process and drying process due to the mangle, and a sheet with good shape stability could not be obtained.

〔実施例7〕
比較例4と同様な方法で目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層抄造ウエッブ)を形成した。ウオータージェットパンチングによる交絡一体化処理IIは高圧液体噴射ノズル(1)を2本使用して行った。高圧液体噴射ノズル(2)は使用しなかった。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。シート表面にはウオータージェットパンチングによる交絡軌跡の干渉があり、図3に示すような周期的な緯段模様が観察された。
Example 7
A paper-making web laminate sheet (double-layer paper-making web) having a basis weight of 60 g / m 2 was formed in the same manner as in Comparative Example 4. The entanglement integration process II by water jet punching was performed using two high-pressure liquid jet nozzles (1). The high pressure liquid injection nozzle (2) was not used. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained. On the surface of the sheet, there was interference of the confounding locus due to water jet punching, and a periodic weft pattern as shown in FIG. 3 was observed.

〔実施例8〕
比較例4と同様な方法で目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層抄造ウエッブ)を形成した。ウオータージェットパンチングによる交絡一体化処理IIは高圧液体噴射ノズル(2)だけを使用して行った。その他は実施例1と同様な方法で実施した。シート表面にはウオータージェットパンチングによる交絡軌跡の干渉はなく、図2に示す交絡パターンが形成された。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 8
A paper-making web laminate sheet (double-layer paper-making web) having a basis weight of 60 g / m 2 was formed in the same manner as in Comparative Example 4. The entanglement integration process II by water jet punching was performed using only the high-pressure liquid jet nozzle (2). Others were carried out in the same manner as in Example 1. The confounding pattern shown in FIG. 2 was formed on the sheet surface without interference of the confounding locus due to water jet punching. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

〔比較例5〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)=70/30(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。超極細繊維(B)として、繊度1.0dtex、カット長5mmの超極細繊維を用いた。その他は実施例2と同様な方法で実施した。
目付30g/m2の抄紙工程I*を2回繰り返し、目付60g/m2の抄造ウエッブ積層シート(二層抄造ウエッブ)を形成した。乾燥上がりのシートの形態安定性はわるく、繊維の抜けや脱落が発生するシートであった。
[Comparative Example 5]
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) = 70/30 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. As the ultrafine fiber (B), an ultrafine fiber having a fineness of 1.0 dtex and a cut length of 5 mm was used. Others were carried out in the same manner as in Example 2.
The basis weight 30 g / m 2 of the paper making process I * was repeated twice to form a papermaking web laminate sheet having a basis weight of 60 g / m 2 (two-layer papermaking web). The form stability of the dried sheet was unsatisfactory, and it was a sheet in which fibers were lost or dropped.

〔実施例9〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)/叩解処理品(C*)=50/30/20(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 9
A papermaking slurry having a short carbon fiber (A) / ultrafine fiber (B) / beaten product (C * ) = 50/30/20 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

次に、この炭素繊維含有不織布に温度180℃で3分間、10MPaの圧力を加えてバッチプレスを行った。その後、不活性ガス(窒素)雰囲気中で、1800℃、1分間で炭素化した。この結果、目付44g/m2、布厚0.2mmの炭素繊維不織布を得た。 Next, batch press was performed by applying a pressure of 10 MPa to the carbon fiber-containing nonwoven fabric at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes. Then, it carbonized in 1800 degreeC and 1 minute in inert gas (nitrogen) atmosphere. As a result, a carbon fiber nonwoven fabric having a basis weight of 44 g / m 2 and a cloth thickness of 0.2 mm was obtained.

〔実施例10〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)/フィブリル化繊維(D)=50/30/20(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 10
A papermaking slurry having short carbon fibers (A) / ultrafine fibers (B) / fibrillated fibers (D) = 50/30/20 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

得られた炭素含有不織布に180℃の温度で3分間、10MPaの圧力を加えてバッチプレスを行った後、不活性ガス(窒素)雰囲気中で、1800℃の温度で1分間かけ炭素化した。この結果、目付45g/m2、布厚0.2mmの炭素繊維不織布を得た。 The obtained carbon-containing nonwoven fabric was batch-pressed by applying a pressure of 10 MPa at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes, and then carbonized in an inert gas (nitrogen) atmosphere at a temperature of 1800 ° C. for 1 minute. As a result, a carbon fiber nonwoven fabric having a basis weight of 45 g / m 2 and a cloth thickness of 0.2 mm was obtained.

〔実施例11〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)/叩解処理品(C*)=70/10/20(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 11
A papermaking slurry having carbon short fibers (A) / ultrafine fibers (B) / beaten processed products (C * ) = 70/10/20 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

得られた炭素繊維含有不織布に温度180℃で3分間、10MPaの圧力を加えてバッチプレスを行った。その後、不活性ガス(窒素)雰囲気中で、1800℃、1分間で炭素化した。この結果、目付50g/m2、布厚0.2mmの炭素繊維不織布を得た。 The resulting carbon fiber-containing non-woven fabric was batch pressed by applying a pressure of 10 MPa at 180 ° C. for 3 minutes. Then, it carbonized in 1800 degreeC and 1 minute in inert gas (nitrogen) atmosphere. As a result, a carbon fiber nonwoven fabric having a basis weight of 50 g / m 2 and a fabric thickness of 0.2 mm was obtained.

〔実施例12〕
炭素短繊維(A)/超極細繊維(B)/フィブリル化繊維(D)=70/10/20(質量%)、繊維濃度1.68g/Lの抄紙スラリーを調製した。その他は実施例1と同様な方法で実施した。この結果、目付60g/m2、布厚0.6mmの層間剥離や繊維脱落のないシートの形態安定性が良好な炭素繊維含有不織布を得た。
Example 12
A papermaking slurry having short carbon fibers (A) / ultrafine fibers (B) / fibrillated fibers (D) = 70/10/20 (mass%) and a fiber concentration of 1.68 g / L was prepared. Others were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, a carbon fiber-containing non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and a fabric thickness of 0.6 mm and having good sheet form stability without delamination and fiber dropping was obtained.

得られた炭素含有不織布に180℃の温度で3分間、10MPaの圧力を加えてバッチプレスを行った後、不活性ガス(窒素)雰囲気中で、1800℃の温度で1分間かけ炭素化した。この結果、目付51g/m2、布厚0.2mmの炭素繊維不織布を得た。 The obtained carbon-containing nonwoven fabric was batch-pressed by applying a pressure of 10 MPa at a temperature of 180 ° C. for 3 minutes, and then carbonized in an inert gas (nitrogen) atmosphere at a temperature of 1800 ° C. for 1 minute. As a result, a carbon fiber nonwoven fabric having a basis weight of 51 g / m 2 and a cloth thickness of 0.2 mm was obtained.

炭素繊維含有不織布および炭素繊維不織布は、導電性、熱伝導性、耐熱性、耐腐食性、気体透過性が優れる多孔質構造を有する不織布として有用である。   The carbon fiber-containing non-woven fabric and the carbon fiber non-woven fabric are useful as a non-woven fabric having a porous structure excellent in conductivity, thermal conductivity, heat resistance, corrosion resistance, and gas permeability.

本発明の炭素繊維含有不織布は炭素繊維の抜け落ちがなく帯電防止材、電磁波シールド材、その他フィルター、樹脂を含浸させ炭素繊維強化樹脂としても利用できる。また、本発明の炭素繊維含有不織布を炭素化処理することで得られる多孔質炭素繊維不織布は固体高分子型燃料電池のガス拡散体の材料として用いることができる。   The carbon fiber-containing non-woven fabric of the present invention can be used as a carbon fiber reinforced resin by impregnating an antistatic material, an electromagnetic shielding material, other filters, and a resin without causing the carbon fiber to fall off. Moreover, the porous carbon fiber nonwoven fabric obtained by carbonizing the carbon fiber-containing nonwoven fabric of the present invention can be used as a material for a gas diffuser of a polymer electrolyte fuel cell.

Claims (6)

以下の工程を含む、炭素繊維含有不織布の製造方法。
(1)炭素短繊維(A)を40〜90質量%及び超極細アクリロニトリル系短繊維(B)を5〜60質量%含有する抄紙スラリーを調製する工程。
(2)前記スラリーから抄造ウエッブを形成する工程。
(3)前記工程を繰り返して、多層化された抄造ウエッブを調製する工程。
(4)前記多層化された抄造ウエッブをウオータージェットパンチングに供し、多層化された抄造ウエッブを交絡一体化する工程。
The manufacturing method of a carbon fiber containing nonwoven fabric including the following processes.
(1) A step of preparing a papermaking slurry containing 40 to 90% by mass of carbon short fibers (A) and 5 to 60% by mass of ultrafine acrylonitrile-based short fibers (B).
(2) A step of forming a papermaking web from the slurry.
(3) The process of repeating the said process and preparing the multilayered papermaking web.
(4) A step of subjecting the multilayered papermaking web to water jet punching to entangle the multilayered papermaking web.
前記工程(1)において、さらにアクリロニトリル系ポリマーを50〜70質量%、及び該アクリロニトリル系ポリマーと相溶性がなく、且つ、該アクリロニトリル系ポリマーと共通な溶剤に可溶であるポリマー50〜30質量%を含有した、易割繊性アクリロニトリル系ポリマーブレンド繊維(C)を含む、請求項1記載の製造方法。   In the step (1), 50 to 70% by mass of the acrylonitrile-based polymer, and 50 to 30% by mass of the polymer that is incompatible with the acrylonitrile-based polymer and is soluble in the same solvent as the acrylonitrile-based polymer. The manufacturing method of Claim 1 containing the easily split fiber acrylonitrile-type polymer blend fiber (C) containing this. 工程(4)において、ウオータージェットパンチングが、
1列に配置された複数のノズル孔を備える第一の高圧液体噴射ノズルであって、
該ノズルは、抄造ウエッブの搬送方向に対して直角方向に振動し、周期20〜100mm、振幅1〜3mmのサインカーブ状の交絡軌跡を抄造ウエッブ表面に描く、第一のウオータージェットパンチングを含む、
請求項1又は2記載の製造方法。
In step (4), water jet punching
A first high-pressure liquid jet nozzle comprising a plurality of nozzle holes arranged in a row,
The nozzle includes a first water jet punching that vibrates in a direction perpendicular to the conveyance direction of the papermaking web and draws a sinusoidal confounding locus with a period of 20 to 100 mm and an amplitude of 1 to 3 mm on the surface of the papermaking web.
The manufacturing method of Claim 1 or 2.
工程(4)において、ウオータージェットパンチングが、
前記第一の高圧液体噴射ノズルを2本用いて、該2本の第一の高圧液体噴射ノズルによって描かれる交絡軌跡を重ね合わせ、10〜50mm間隔の横段状の干渉縞を形成するウオータージェットパンチングを含む、
請求項3記載の製造方法。
In step (4), water jet punching
A water jet that uses two of the first high-pressure liquid jet nozzles and superimposes the confounding trajectories drawn by the two first high-pressure liquid jet nozzles to form horizontal interference fringes at intervals of 10 to 50 mm. Including punching,
The manufacturing method of Claim 3.
工程(4)において、ウオータージェットパンチングが、
抄造ウエッブの搬送方向に対して直角方向に振動する、3列配置されたノズル孔を備える第二の高圧液体噴射ノズルを用いて、周期10〜20mm、振幅1〜3mm、位相差120°で3本重ね合わせたサインカーブ状の交絡軌跡を、多層化された抄造ウエッブ表面に描く、第二のウオータージェットパンチングを含む
請求項1〜4のいずれかに記載の炭素繊維含有不織布の製造方法。
In step (4), water jet punching
Using a second high-pressure liquid jet nozzle having nozzle holes arranged in three rows that vibrates in a direction perpendicular to the conveying direction of the papermaking web, the cycle is 10 to 20 mm, the amplitude is 1 to 3 mm, and the phase difference is 120 °. The manufacturing method of the carbon fiber containing nonwoven fabric in any one of Claims 1-4 including the 2nd water jet punching which draws the superimposition sine curve-shaped confounding locus | trajectory on the multilayered papermaking web surface.
請求項1〜5のいずれかの方法で製造された炭素繊維含有不織布を熱プレスする工程、及び該熱プレスした炭素繊維含有不織布を最高温度1000〜3000℃で炭化処理する工程を含む、
炭素繊維不織布の製造方法。
Including a step of hot pressing the carbon fiber-containing nonwoven fabric produced by the method according to any one of claims 1 to 5, and a step of carbonizing the hot-pressed carbon fiber-containing nonwoven fabric at a maximum temperature of 1000 to 3000 ° C.
A method for producing a carbon fiber nonwoven fabric.
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