JP2019060031A

JP2019060031A - Method for producing carbon staple fiber non-woven fabric

Info

Publication number: JP2019060031A
Application number: JP2017182970A
Authority: JP
Inventors: 鍛治　裕夫; Hiroo Kaji; 裕夫鍛治; 憲司門間; Kenji Kadoma
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-04-18

Abstract

【課題】本発明の課題は、繊維の脱落が発生しにくく、成型加工時の加工性に優れ、強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することである。【解決手段】炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなり、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを乾燥する炭素短繊維不織布の製造方法において、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することを特徴とする炭素短繊維不織布の製造方法であり、湿式繊維ウェブが、ポリイミドフィルムを貼りつけている金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることがより好ましい。【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a carbon short fiber non-woven fabric which is resistant to occurrence of fiber detachment, excellent in processability at the time of molding and excellent in strength. A method of producing a short carbon fiber non-woven fabric comprising a short carbon fiber and a binder synthetic fiber and drying a wet fiber web produced by a wet sheet-forming method, comprising: a metal having a surface to which a polyimide film is attached A method for producing a carbon short fiber non-woven fabric comprising drying while bringing a wet fiber web into contact with a heat roll, wherein the wet fiber web is sandwiched between a metal heat roll surface on which a polyimide film is attached and a dryer canvas. It is more preferable to be dried in the state. 【Selection chart】 None

Description

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

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

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

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

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

特開２０１３−２０８７９１号公報JP, 2013-208791, A 特開２０１３−２０２８９１号公報JP, 2013-202891, A 特開２０１１−２１３０３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-21303 特開２００４−４３９８５号公報JP 2004-43985 A 特開２０１１−１９４８５２号公報JP, 2011-194852, A 特開２０１４−２２４３３３号公報JP 2014-224333 A

本発明の課題は、繊維の脱落が発生しにくく、成型加工時の加工性に優れ、強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することである。 An object of the present invention is to provide a carbon short fiber non-woven fabric which is resistant to occurrence of fiber detachment, excellent in processability at the time of molding and excellent in strength.

上記課題は、下記発明によって解決することができる。 The said subject is solvable by the following invention.

（１）炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなり、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを乾燥する炭素短繊維不織布の製造方法において、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することを特徴とする炭素短繊維不織布の製造方法。 (1) A method for producing a short carbon fiber non-woven fabric comprising a carbon short fiber and a binder synthetic fiber and drying a wet fiber web produced by a wet sheet-forming method, metal heat having a surface to which a polyimide film is attached A method for producing a carbon short fiber non-woven fabric, comprising drying while bringing a wet fiber web into contact with a roll.

（２）湿式繊維ウェブが、ポリイミドフィルムを貼りつけている金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることを特徴とする上記（１）記載の炭素短繊維不織布の製造方法。 (2) The method for producing a carbon short fiber non-woven fabric according to the above (1), wherein the wet fiber web is dried in a state of being sandwiched between the metal heat roll surface to which the polyimide film is attached and the dryer canvas.

本発明によれば、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することによって、湿式繊維ウェブを乾燥する際に、ウェブ表面からの繊維の脱離、湿式抄造ウェブの金属ヒートロール表面への貼りつきによる断紙が無く、効率的に、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。さらに、湿式繊維ウェブをポリイミドフィルムを貼りつけている金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟んだ状態で乾燥することによって、更に強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。 According to the present invention, when the wet fiber web is dried by bringing the wet fiber web into contact with the metal heat roll having the surface to which the polyimide film is attached, detachment of the fibers from the web surface, It is possible to efficiently provide a short carbon non-woven fabric excellent in strength with few defects, since there is no sheet breakage due to sticking of the wet papermaking web to the metal heat roll surface. Furthermore, a carbon short fiber non-woven fabric having further excellent strength can be provided by drying the wet fiber web in a state of being sandwiched between the metal heat roll surface on which the polyimide film is bonded and the dryer canvas.

本発明の炭素短繊維不織布の製造方法では、炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有するスラリーを用いて、湿式抄造法により湿式繊維ウェブを形成する。次に、湿式繊維ウェブを、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールと直接接触させて乾燥させて、炭素短繊維不織布を製造する。 In the method for producing a carbon short fiber non-woven fabric of the present invention, a wet fiber web is formed by a wet sheet-forming method using a slurry containing carbon short fibers and binder synthetic fibers. Next, the wet fiber web is brought into direct contact with a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached and dried to produce a carbon short fiber non-woven fabric.

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

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

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

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

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

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

炭素短繊維不織布中のバインダー合成繊維の含有量は、好ましくは５〜５０質量％であり、より好ましくは７〜４０質量％であり、更に好ましくは７〜３０質量％である。 The content of the binder synthetic fiber in the carbon short fiber non-woven fabric is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 7 to 40% by mass, and still more preferably 7 to 30% by mass.

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

フィブリル化繊維としては、天然繊維、再生繊維、合成繊維などをフィブリル化してなる繊維が挙げられる。天然繊維としては、木材由来のセルロース繊維、麻、綿、サトウキビなどの非木材由来のセルロース繊維、バイオセルロース繊維、羊毛、絹などが挙げられる。再生繊維としては、溶剤紡糸セルロース繊維やキュプラ繊維が挙げられる。合成繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリエステル、ポリエステル誘導体、アクリル系重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂からなる繊維が挙げられる。フィブリル化の程度としては、ＪＩＳＰ８１２１に規定されるカナダ標準濾水度が０〜６００ｍｌであることが好ましく、０〜５００ｍｌであることがより好ましく、０〜４００ｍｌであることが更に好ましい。 Examples of fibrillated fibers include fibers obtained by fibrillating natural fibers, regenerated fibers, synthetic fibers and the like. Natural fibers include cellulose fibers derived from wood, non-wood derived cellulose fibers such as hemp, cotton and sugar cane, biocellulose fibers, wool and silk. The regenerated fibers include solvent-spun cellulose fibers and cupra fibers. As synthetic fibers, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polyester, polyester derivative, acrylic polymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, poly Ether, polyvinyl alcohol, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, wholly aromatic polyamide, wholly aromatic polyester, polyamideimide, polyimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, poly-p-phenylenebenzobisthiazole, poly And fibers made of a resin such as p-phenylene benzobisoxazole or polytetrafluoroethylene. The degree of fibrillation is preferably 0 to 600 ml, more preferably 0 to 500 ml, and still more preferably 0 to 400 ml of the Canadian standard freeness defined in JIS P8121.

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

本発明の炭素短繊維不織布の製造法によって製造される炭素短繊維不織布は、湿式抄造法で製造される。湿式抄造法では、まず、炭素短繊維、バインダー合成繊維、必要に応じてフィブリル化繊維を均一に水中に分散させ、その後、スクリーン（異物、塊等除去）等の工程を通り、最終の繊維濃度を０．０１〜０．５０質量％に調整されたスラリーが抄紙機で抄き上げられ、湿式繊維ウェブが得られる。繊維の分散性を均一にするために、工程中で分散剤、消泡剤、親水剤、帯電防止剤、高分子粘剤、離型剤、抗菌剤、殺菌剤等の薬品を添加する場合もある。 The carbon short fiber non-woven fabric produced by the method of producing a carbon short fiber non-woven fabric of the present invention is produced by a wet sheet-forming method. In the wet sheet-forming method, first, carbon short fibers, binder synthetic fibers, and optionally fibrillated fibers are uniformly dispersed in water, and then the final fiber concentration is passed through processes such as screens (for removal of foreign matter, lumps, etc.) The slurry adjusted to 0.01 to 0.50 mass% is made up by a paper machine to obtain a wet fiber web. Even when chemicals such as dispersant, defoamer, hydrophilic agent, antistatic agent, polymeric tackifier, mold release agent, antibacterial agent, bactericidal agent, etc. are added in the process to make the fiber dispersibility uniform. is there.

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

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

本発明の炭素短繊維不織布の製造法において、湿式抄造法の抄紙網で製造された湿式繊維ウェブを、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに接触させながら乾燥させる。具体的には、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールを組み込んだヤンキードライヤー、シリンダードライヤーで乾燥させる。金属ヒートロールの表面にポリイミドフィルムを貼りつけることにより、湿式繊維ウェブ中に含有されるバインダー合成繊維の金属ヒートロールへの貼りつきを防止し、その結果、金属ヒートロールに接した湿式繊維ウェブの面の表面からの繊維の脱落、剥がれを無くすことが可能となる。 In the method for producing a carbon short fiber non-woven fabric of the present invention, a wet fiber web produced by a wet papermaking method is made to dry while contacting a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached. Specifically, it is dried with a Yankee dryer or a cylinder dryer incorporating a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached. By sticking the polyimide film on the surface of the metal heat roll, sticking of the binder synthetic fiber contained in the wet fiber web to the metal heat roll is prevented, and as a result, the wet fiber web in contact with the metal heat roll It becomes possible to eliminate the falling off and peeling of the fiber from the surface of the surface.

湿式繊維ウェブの乾燥の際に、ポリイミドフィルムを貼りつけた金属ヒートロールに密着させて熱圧乾燥させることによって、炭素短繊維不織布の強度が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿式繊維ウェブを押しつけて乾燥させることを言う。熱ロールの表面温度は、１００〜１８０℃が好ましく、１００〜１６０℃がより好ましく、１１０〜１６０℃が更に好ましい。圧力は、好ましくは５０〜１０００Ｎ／ｃｍであり、より好ましくは１００〜８００Ｎ／ｃｍである。 When the wet fiber web is dried, the strength of the carbon short fiber non-woven fabric is improved by bringing it into close contact with a metal heat roll to which a polyimide film is attached and performing heat and pressure drying. Hot-pressure drying refers to pressing a wet fiber web against a heat roll with a touch roll or the like to dry it. 100-180 degreeC is preferable, as for the surface temperature of a heat roll, 100-160 degreeC is more preferable, and 110-160 degreeC is still more preferable. The pressure is preferably 50 to 1000 N / cm, more preferably 100 to 800 N / cm.

さらに、湿式繊維ウェブが、ポリイミドフィルムを貼りつけた金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることにより、より強度に優れ、均一性に優れた炭素短繊維不織布を提供することができる。湿式繊維ウェブを金属ヒートロールとドライヤーカンバスを挟んで乾燥することにより、金属ヒートロールから湿式繊維ウェブへ効率的に熱を伝えることが可能となり、炭素短繊維不織布の強度が向上する。 Furthermore, the wet fiber web is dried in a state of being sandwiched between the surface of the metal heat roll on which the polyimide film is attached and the surface of the metal heat roll and the dryer canvas, to provide a carbon short fiber nonwoven fabric which is more excellent in strength and excellent in uniformity. Can. By drying the wet fiber web by sandwiching the metal heat roll and the dryer canvas, heat can be efficiently transferred from the metal heat roll to the wet fiber web, and the strength of the carbon short fiber non-woven fabric is improved.

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

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

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

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

表１記載の「繊維配合」で原料繊維を秤量し、分散濃度０．２質量％、分散時間５分間で分散した後、９０メッシュの金属ワイヤーを有した円網抄紙機で、湿式繊維ウェブを形成した。その後、表１記載の「乾燥工程条件」で湿式繊維ウェブを乾燥し、坪量５０ｇ／ｍ^２の実施例１〜５と比較例１〜３の炭素短繊維不織布を得た。表１において、「ＰＩフィルム有り」は、金属ヒートロールがポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有することを意味する。 Raw fiber is weighed by "Fiber blend" described in Table 1, dispersed by 0.2 mass% dispersion time, 5 minutes dispersion time, then wet fiber web is cut by a paper machine with 90 mesh metal wire. It formed. Thereafter, the wet fiber web was dried under the "drying process conditions" described in Table 1 to obtain carbon short fiber nonwoven fabrics of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 having a basis weight of 50 g / m ² . In Table 1, "PI film present" means that the metal heat roll has a surface to which a polyimide film is attached.

「炭素繊維」：ゾルテック社製炭素繊維、繊維径７μｍ、６ｍｍカット品
「芯鞘ＰＥＴ繊維」：繊維径１５μｍ×５ｍｍカット品（鞘部のガラス転移点７２℃）
「ＰＶＡ繊維」：繊維径１１μｍ×３ｍｍカット品
「ミクロフィブリルセルロース」：ダイセルファインケム社製「セリッシュ（登録商標）ＫＹ１００Ｇ」 "Carbon fiber": Carbon fiber made by Soltech, fiber diameter 7 μm, 6 mm cut product "core-sheath PET fiber": fiber diameter 15 μm × 5 mm cut product (glass transition point of sheath part 72 ° C.)
"PVA fiber": 11 μm fiber diameter × 3 mm cut product "micro fibril cellulose": "Cerish (registered trademark) KY 100 G" manufactured by Daicel Finechem

実施例及び比較例で製造した炭素短繊維不織布に対して、以下の評価を行い、結果を表２に示した。 The following evaluation was performed with respect to the carbon staple fiber non-woven fabric manufactured in Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 2.

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

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

（比強度評価）
幅方向１５ｍｍ×流れ方向２４０ｍｍの炭素短繊維不織布を採取して、縦強度測定紙片とし、幅方向２４０ｍｍ×流れ方向１５ｍｍの炭素短繊維不織布を採取して、横強度測定紙片とした。得られた縦・横強度測定紙片の引張強度を、ＪＩＳＰ８１１３（１９７６）に準拠して、引っ張り速度２０ｍｍ／ｍｉｎで測定した。縦・横強度（単位：Ｎ／１５ｍｍ）の平均値を坪量で除した値を「比強度」とした。「比強度」としては、実用上、０．４０（（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２））以上が好ましく、より好ましくは、０．６０（（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２））以上であり、更に好ましくは、０．６５（（Ｎ／１５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２））以上である。 (Specific strength evaluation)
A short carbon fiber non-woven fabric of 15 mm in width direction × 240 mm in flow direction was collected and used as a longitudinal strength measurement sheet, and a carbon short fiber non-woven fabric in a width direction of 240 mm × flow direction 15 mm was collected to obtain a horizontal strength measurement sheet. The tensile strength of the obtained longitudinal / lateral strength measurement paper piece was measured at a tension rate of 20 mm / min in accordance with JIS P8113 (1976). The value obtained by dividing the average value of the longitudinal and transverse strengths (unit: N / 15 mm) by the basis weight was taken as “specific strength”. The “specific strength” is preferably 0.40 ((N / 15 mm) / (g / m ² )) or more practically, more preferably 0.60 ((N / 15 mm) / (g / m ²⁾ Or more), more preferably 0.65 ((N / 15 mm) / (g / m ² )) or more.

実施例１と比較例１及び２を比較することで、炭素短繊維とバインダー合成繊維とを含有してなる炭素短繊維不織布を製造する際に、湿式抄造法により製造した湿式繊維ウェブを、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに接触させながら乾燥することで、湿式繊維ウェブ表面から繊維の脱離が抑えられ、湿式繊維ウェブの金属ヒートロール表面への貼りつきによる断紙も無く、効率的に、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。 By comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2, when producing a carbon short fiber non-woven fabric comprising carbon short fibers and binder synthetic fibers, the wet fiber web produced by the wet sheet-forming method is polyimide, By contacting the metal heat roll having the surface to which the film is attached and drying it, detachment of the fiber from the wet fiber web surface is suppressed, and the cut paper by sticking the wet fiber web to the metal heat roll surface is also It turns out that it is possible to efficiently provide a carbon short fiber nonwoven fabric excellent in strength with few defects.

実施例１と比較例３を比較することで、炭素短繊維不織布がバインダー合成繊維を含有し、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。 By comparing Example 1 and Comparative Example 3, the short carbon fiber non-woven fabric contains binder synthetic fiber, and is dried by bringing the wet fiber web into contact with a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached. It can be seen that a carbon staple fiber non-woven fabric excellent in strength can be provided.

実施例１と実施例２を比較することで、バインダー合成繊維をＰＶＡ繊維から芯鞘ＰＥＴ繊維に変更しても、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、欠点の少ない強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。 By comparing Example 1 and Example 2, even if the binder synthetic fiber is changed from PVA fiber to core-sheath PET fiber, the wet fiber web is brought into contact with the metal heat roll having the surface to which the polyimide film is attached. However, it can be seen that by drying, a carbon short fiber non-woven fabric excellent in strength with few defects can be provided.

実施例１と実施例３を比較することで、バインダー合成繊維と共に、ミクロフィブリル化セルロースを併用し、ポリイミドフィルムを貼りつけている表面を有する金属ヒートロールに湿式繊維ウェブを接触させながら乾燥することで、表面強度及び不織布全体の強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。 Comparing Example 1 and Example 3, using a microfibrillated cellulose in combination with a binder synthetic fiber, and drying while contacting a wet fiber web with a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached Thus, it can be seen that a carbon short fiber nonwoven fabric excellent in surface strength and strength of the whole nonwoven fabric can be provided.

実施例１と実施例４との比較及び実施例３と実施例５との比較から、湿式繊維ウェブが、ポリイミドフィルムを貼りつけている金属ヒートロール表面とドライヤーカンバスに挟まれた状態で乾燥されることで、より表面強度及び不織布全体の強度に優れた炭素短繊維不織布を提供することができることがわかる。 From the comparison between Example 1 and Example 4 and the comparison between Example 3 and Example 5, the wet fiber web is dried in a state of being sandwiched between the metal heat roll surface on which the polyimide film is attached and the dryer canvas. It turns out that the carbon short fiber nonwoven fabric excellent in surface intensity and the intensity of the whole nonwoven fabric can be provided by doing.

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

Claims

In a method of producing a carbon short fiber non-woven fabric comprising carbon short fibers and a binder synthetic fiber and drying a wet fiber web produced by a wet sheet-forming method, a metal heat roll having a surface to which a polyimide film is attached is used. A method for producing a carbon short fiber non-woven fabric, comprising drying while bringing a fiber web into contact.

The method for producing a carbon staple fiber non-woven fabric according to claim 1, wherein the wet fiber web is dried in a state of being sandwiched between a metal heat roll surface to which a polyimide film is attached and a dryer canvas.