(57)【要約】【課題】本発明の課題は、地合いが優れ、繊維脱落が少なく、ＣＦＲＰやＣＦＲＴＰ等の積層板に加工した際の引張り強度、曲げ強度に優れる炭素短繊維不織布を提供することにある。【解決手段】炭素短繊維を水中で、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いて、湿式抄紙法によって製造された炭素短繊維不織布にウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸した炭素短繊維不織布により解決することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速回転せん断型分散機を使って分散した炭素短繊維スラリーを使い、湿式抄紙法によって製造された炭素短繊維不織布に、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸したことを特徴とする炭素短繊維不織布。
【請求項２】
上記炭素短繊維が再生炭素短繊維を含む請求項１記載の炭素短繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素短繊維不織布に関し、より詳しくは地合いが均一でＣＦＲＰやＣＦＲＴＰ等の積層板に加工した際の強度に優れる炭素短繊維不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維強化プラスチック（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ、「ＣＦＲＰ」と記す場合がある）は、炭素繊維（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ、「ＣＦ」と記す場合がある）が母材樹脂中に分散されている。ＣＦＲＰは、軽量である上に、比強度や比剛性が高いため、ゴルフシャフト、テニスラケット、釣竿などに利用されている。また、最近では、翼や胴体などの大型航空機の主要構造部材にも使用されていて、市場規模が拡大している。
【０００３】
この市場規模の拡大に伴い、廃棄されるＣＦＲＰの量も増大している。例えば、航空機の場合、安全性が非常に重要であるため、特に品質が第一に考えられ、ＣＦＲＰの歩留まりは５０％と言われる。すなわち、トリミングのため、廃棄される部位も少なくない。また、型に合わせて切断されたプリプレグ、期限切れの未硬化状態、半硬化状態又は硬化状態のプリプレグも、廃棄されるＣＦＲＰの一種であり、大量に廃棄されている。
【０００４】
炭素繊維が通常の状態では不燃であるため、廃棄されるＣＦＲＰの最終廃棄処理は極めて面倒である。したがって、これまでは、廃棄されるＣＦＲＰは破砕され、埋め立て処分されていた。しかし、炭素繊維はその製造時に多くのエネルギーを消費するだけに、埋め立て処分することは、非常に無駄が多く、再利用が望まれている。
【０００５】
そこで、廃棄されるＣＦＲＰから炭素繊維をリサイクルする方法として、焼結処理、過熱水蒸気による処理等によって、廃棄されるＣＦＲＰの母材樹脂を分解させて、不燃である炭素繊維を再生炭素短繊維として回収する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００６】
回収された再生炭素短繊維を使って不織布を製造する方法として、カード機に通して、再生炭素短繊維と他の繊維とを絡ませてウエッブを形成させる乾式法が主流であった（例えば、特許文献５参照）。しかし、これら方法によって形成された不織布は、均一性が充分でなく、緻密性に劣るものであった。また、不織布を後工程において加工する際に、不織布の強度が充分でなく、不織布の切断、割れが生じ、加工性に劣るものであった。
【０００７】
また、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いて、湿式抄紙法によって炭素短繊維不織布を製造する方法では、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が（例えば、特許文献６参照）、より強度に優れ、不織布表面からの炭素短繊維の脱落の少ない炭素短繊維不織布が求められていた。
【０００８】
更に、炭素短繊維不織布を積層加工してなるＣＦＲＰや熱可塑性樹脂を使った炭素繊維強化プラスチック（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌａｓｔｉｃ、「ＣＦＲＴＰ」と記す場合がある）では加工後の高強度を達成するためにも、高強度の炭素短繊維不織布が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３０７１２１号公報
【特許文献２】特開２００８−２８５６００号公報
【特許文献３】特開２００８−２８５６０１号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４７５４５号公報
【特許文献５】特開２０１４−０２５１７５号公報
【特許文献６】特開２０１８−０２８１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
地合いが不均一な炭素短繊維不織布は繊維脱落の発生、地合いの不均一性に起因する強度低下によりスリット加工等の後加工適性の悪化や樹脂を含浸させるＣＦＲＰ加工やＣＦＲＴＰ加工でも均一性を悪化させることになる。そこで、本発明の課題は、地合いが優れ、繊維脱落が少なく、ＣＦＲＰやＣＦＲＴＰ等の積層板に加工した際の引張り強度、曲げ強度に優れる炭素短繊維不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、下記発明によって解決することができる。
【００１２】
（１）高速回転せん断型分散機を使って分散した炭素短繊維スラリーを使い、湿式抄紙法によって製造された炭素短繊維不織布に、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸したことを特徴とする炭素短繊維不織布。
【００１３】
（２）上記炭素短繊維が再生炭素短繊維を含む上記（１）記載の炭素短繊維不織布。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸した再生炭素短繊維不織布は、繊維脱落が少なく、均一性、強度に優れた炭素短繊維不織布であり、ＣＦＲＰ加工及びＣＦＲＴＰ加工性に優れ、引張り強度、曲げ強度に優れた積層板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の炭素短繊維不織布は、炭素短繊維を水中で、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いて、湿式抄紙法によって製造された炭素短繊維不織布に、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸することを特徴としている。
【００１６】
本発明の炭素短繊維不織布には、炭素短繊維を主体として用いるが、炭素短繊維にはバージンの炭素繊維（以下、単に炭素繊維、炭素短繊維と記す場合はバージンの炭素（短）繊維と再生炭素（短）繊維を含み、再生炭素短繊維と併記する場合はバージンの炭素短繊維を意味する）と再生炭素短繊維に大別され、本発明においては炭素短繊維（バージン）のみ、再生炭素短繊維のみ、炭素短繊維と再生炭素短繊維との併用のいずれでも良い。本発明に係る高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いて、湿式抄紙法によって製造することにより、再生炭素短繊維のみでも地合いの良好な炭素短繊維不織布を製造することができる。
【００１７】
本発明の炭素短繊維不織布に用いることができる炭素短繊維（バージン）としては、ポリアクリロニトリルを原料とする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。
【００１８】
また、再生炭素短繊維は、廃棄されるＣＦＲＰを、アルゴン、窒素などの不活性ガス中又は水蒸気中で処理して、母材樹脂を焼結除去して得られる炭素短繊維である。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。廃棄されるＣＦＲＰ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、未硬化状態、半硬化状態又は硬化状態の熱硬化性樹脂である母材樹脂を除去して、裁断する。この場合、繊維長の異なる再生炭素短繊維が得られる。本発明において、再生炭素短繊維を用いる場合の好ましい繊維長は３〜５０ｍｍであり、より好ましい繊維長は６〜３０ｍｍである。
【００１９】
上記に述べた再生炭素短繊維は、数本の再生炭素短繊維が束になった状態となり、この状態のまま、水中にゆるやかに分散しても、再生炭素短繊維の束は解けず、湿式抄紙法で炭素短繊維不織布を製造した場合には、大きな欠点となり、炭素短繊維不織布の均一性を損ねる。また、後工程において、炭素短繊維不織布をスリット加工する際に、スリット刃で再生炭素短繊維の束を切断した場合、再生炭素短繊維の部分が核となって、炭素短繊維不織布に亀裂が入る場合があり、後加工の加工性を著しく損なう場合がある。
【００２０】
本発明では、炭素短繊維不織布を製造する場合、再生炭素短繊維を水中で、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いる。本発明において、「高速回転せん断型分散機」とは、分散刃を有して回転するローターと分散刃を有したステーターとの間に、炭素短繊維を含むスラリーを通過させ、スラリー中の炭素短繊維にせん断力を与えて分散させる分散機である。具体的な装置としては、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、コニカルリファイナー、トップファイナー（相川鉄工製）、ＶＦポンプ（新浜ポンプ製作所製）、マイルダー（太平洋機工製）等が挙げられる。
【００２１】
上記分散機を使って、再生炭素短繊維の束を分散させたスラリーを得るには、スラリー濃度、処理時間、分散機のローターの回転数、ステーターとローターとのクリアランス等を調整することによって、炭素短繊維の分散性を適宜調整することができる。
【００２２】
本発明の炭素短繊維不織布では、炭素短繊維以外の繊維を併用することができる。木材パルプ、再生セルロース繊維、ミクロフィブリル化セルロース繊維、熱可塑性樹脂繊維等を、単独、又は、組み合わせて併用することができる。炭素短繊維：炭素短繊維以外の繊維の含有比率（質量基準）が９：１〜５：５であることが好ましく、８：２〜６：４であることがより好ましい。
【００２３】
熱可塑性樹脂繊維を併用した場合、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ことができる。熱可塑性樹脂繊維としては、非結晶性のポリビニルアルコール（ビニロン）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。
【００２４】
熱可塑性樹脂繊維の融点は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。熱可塑性樹脂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。
【００２５】
熱可塑性樹脂繊維の繊維径は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、熱可塑性樹脂繊維の繊維長は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。
【００２６】
本発明における炭素短繊維不織布は、湿式抄紙法で製造された湿式抄紙不織布である。湿式抄紙法では、まず、再生炭素短繊維と、場合によって他の併用する繊維とを均一に水中に混合分散させてスラリーとし、その後、スクリーン（異物、塊等除去）等の工程を経て、最終の繊維濃度が０．０１〜０．５０質量％に調整されたスラリーを得る。該スラリーが抄紙機で抄き上げられ、湿紙が得られる。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。
【００２７】
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、炭素短繊維不織布が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紙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、炭素短繊維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紙状態であっても、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、多層構造の炭素短繊維不織布とすることもできる。
【００２８】
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、炭素短繊維不織布の地合いが良くなり、その結果、炭素短繊維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。更に、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。
【００２９】
湿式抄紙法では、抄紙網で製造された湿紙を、ヤンキードライヤー、エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤー等で乾燥することによって、シート状の湿式抄紙不織布が得られる。湿紙の乾燥の際に、ヤンキードライヤー等の熱ロールに密着させて熱圧乾燥させることによって、密着させた面の平滑性が向上する。熱圧乾燥とは、タッチロール等で熱ロールに湿紙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。
【００３０】
本発明では、高速回転せん断型分散機を使って分散したスラリーを用いて、湿式抄紙法によって製造された炭素短繊維不織布の表面に、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布する。再生炭素短繊維を、高速回転せん断型分散機を使って分散した際には、非常に繊維長の短い炭素短繊維が少なからず発生する。非常に繊維長の短い炭素短繊維は、繊維同士の結着性が劣る。また、再生炭素短繊維の表面には、再生工程において除去しきれなかった樹脂残渣が残り、再生炭素短繊維と併用するバインダー繊維との結着性が弱い。その結果、炭素短繊維不織布の表面から、細かい繊維が脱落し、取り扱い性が悪化する。
【００３１】
炭素短繊維不織布に、ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布または含浸することで、ウレタン系樹脂エマルジョンが、炭素短繊維不織布の表面に存在する繊維長の短い炭素短繊維の周り及び炭素短繊維が交差する交点に留まり結合点を結着することになり、炭素短繊維不織布の表面からの炭素短繊維の脱落の防止と引張り強度及び曲げ強度を改善することができる。更に、炭素短繊維不織布と不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を使ったＣＦＲＰや炭素短繊維不織布とポリプロピレン及びポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を使ったＣＦＲＴＰ成型品のアルカリ性物質及び酸性物質に対する耐薬品性を損なうことなく、熱可塑性樹脂との良好な親和性により強度の向上が期待できる。
【００３２】
炭素短繊維不織布の表面に塗布または含浸するウレタン系樹脂エマルジョンの塗布（含浸）量は、炭素短繊維不織布に対し固形分質量比で３０〜６５質量％が好ましい。炭素短繊維不織布に対するウレタン系樹脂エマルジョンの固形分量が３０質量％より少ないと、炭素短繊維のネットワーク交点での強度低下により所望する引張り強度の改善効果が不十分となる場合がある。逆に、塗布量が６５質量％を超えても強度は僅かながら向上するものの、強度的にはウレタン系樹脂エマルジョン未塗布（未含浸）の炭素短繊維不織布の性状で決まってしまうので、引張り強度改善効果としてはウレタン系樹脂エマルジョンの塗布（含浸）量は６５質量％で十分である。
【００３３】
本発明に係るウレタン系樹脂エマルジョンは、熱架橋性ポリウレタンエマルジョン組成物であり、エマルジョン組成物の製造に用いる分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーは、２個以上の活性水素原子を有する化合物と、過剰量の有機ポリイソシアネートとを溶剤の存在下又は不存在下で反応させることにより得られる。
【００３４】
上述の２個以上の活性水素原子を有する化合物は、分子末端又は分子内に２個以上のヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基又はメルカプト基等を有するもので、一般に公知のポリエーテル、ポリエステル、ポリエーテルエステル、ポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリブタジエン、ポリシロキサン等であり、好ましくは、分子末端に２個以上のヒドロキシ基を有するポリエーテル又はポリエステルである。なお、これら活性水素原子を２個以上有する化合物の分子量は、５０〜５，０００の範囲であるのが好ましい。
【００３５】
また、２個以上の活性水素原子を有する化合物には、必要に応じて鎖延長剤を配合してもよく、その鎖延長剤の具体例として、低分子量の１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００３６】
一方、上記有機ポリイソシアネートとしては、従来より慣用されている芳香族、脂肪族又は脂環族の有機ポリイソシアネートを使用でき、具体例として、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の有機ポリイソシアネート、又はこれらの混合物が挙げられる。
【００３７】
なお、後述するように、得られたウレタンプレポリマーの乳化分散後のポリアミンとの反応、更に、その後の乳化分散系の維持及び貯蔵安定性を考慮した場合、使用する有機ポリイソシアネートとしては、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネートで代表される脂環族ポリイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートに代表される３級イソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートが特に好ましい。また、これらの有機ポリイソシアネートと、前記トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネートや前記ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートとの混合物も特に好ましく、その場合は、ウレタンプレポリマー分子末端のイソシアネート基に対し、少なくとも等モル以上の上記脂環族ポリイソシアネート又は上記３級イソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートを混合しておくのがよい。
【００３８】
上述した２個以上の活性水素原子を有する化合物と、過剰量の有機ポリイソシアネートとの反応は、従来から公知の一段式又は多段式イソシアネート付加反応法により５０〜１２０℃の温度条件下で行う。
【００３９】
上記方法では、必要に応じて、リン酸、アジピン酸、ベンゾイルクロライド等の反応制御剤、ジブチルスズジラウレート、スタナスオクトエート、トリエチルアミン等の反応触媒、更にはイソシアネート基と反応しない有機溶媒を反応に際し又は反応終了後に添加してもよい。
【００４０】
上記有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、トルエン、キシレン等が挙げられる。本発明によって得られるポリウレタンエマルジョン組成物が水性エマルジョンであること及び後述する溶媒回収を考慮すると、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチルがより好ましい。
【００４１】
更に、上記付加反応法では、必要であれば、反応に際し又は反応終了後に酸化防止剤、紫外線吸収剤等の安定剤を添加することもできる。
【００４２】
本発明において、ウレタン系樹脂エマルジョンを炭素短繊維不織布の表面に塗布または含浸する方法としては、サイズプレス、エアナイフコーター、コンマコーター、スプレーコーター、ダイコーター等を用いることができる。
【実施例】
【００４３】
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ない限り、すべて質量によるものである。
【００４４】
サイズプレス処理加工用の炭素短繊維不織布の製造
実施例１〜７及び比較例１〜２で用いる炭素短繊維不織布の得るために、焼結処理によってＣＦＲＰから回収された再生炭素短繊維（５ｍｍ幅カット品）をパルパーで５分、高速回転せん断型分散機を使って１０分間の分散処理をして再生炭素短繊維のスラリーを得た。
【００４５】
上記の条件で分散処理した再生炭素短繊維のスラリーに対して、再生炭素短繊維と熱可塑性樹脂繊維（芯鞘ポリエステル繊維、繊維径１．５ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍ）を固形分基準の質量比で８：２になるように混合、分散濃度０．２％に分散した後、９０メッシュの金属ワイヤーを有した円網抄紙機で、湿紙を形成し、その後、表面温度１４０℃のヤンキードライヤーで乾燥し、坪量５０ｇ／ｍ２の炭素短繊維不織布（原紙）を得た。
【００４６】
実施例１
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いてイソシアネートエーテル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス１３０）を１５％に希釈調成液を塗布、温度を４ゾーンで制御できるアーチ型ドライヤーの各ゾーンの熱風温度が１３０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃の熱風で乾燥して、固形分の質量比が６１．０％である実施例１の炭素短繊維不織布を得た。
【００４７】
実施例２
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がイソシアネートエステル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス２１０）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．４％である炭素短繊維不織布を得た。
【００４８】
実施例３
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がイソシアネートカーボネート系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス４２０ＮＳ）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．８％である炭素短繊維不織布を得た。
【００４９】
実施例４
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂が非イオン型イソシアネートエステル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス５００Ｍ）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６１．０％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５０】
実施例５
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がカチオン型イソシアネートエステル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス６２０）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．８％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５１】
実施例６
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がイソシアネートエステル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス７４０）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．４％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５２】
実施例７
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がイソシアネートエステル系ウレタン系樹脂エマルジョン（第一工業製薬社製、スーパーフレックス８７０）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．２％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５３】
比較例１
炭素短繊維不織布（原紙）にウレタン系樹脂エマルジョンを塗布せず、原紙そのものを比較例１の炭素短繊維不織布とした。
【００５４】
比較例２
ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂エマルジョン（岐阜セラック社製、ＡＲ６９）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６１．０％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５５】
比較例３
焼結処理によってＣＦＲＰから回収された再生炭素短繊維（５ｍｍ幅カット品）をパルパーで５分処理し、高速回転せん断型分散機を使わない炭素短繊維不織布を使い、再生炭素ホリゾンタルサイズプレス装置を用いて塗布する樹脂がマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂エマルジョン（岐阜セラック社製、ＡＲ６９）であること以外は実施例１の方法で処理し、固形分の質量比が６０．４％である炭素短繊維不織布を得た。
【００５６】
（積層加工）
実施例１〜７及び比較例２で塗布加工を実施した炭素短繊維不織布を１９０ｍｍ×２９０ｍｍの大きさに切り、炭素短繊維不織布１３枚に対して、１４枚の４５ｇ／ｍ２のポリプロピレンフィルムを炭素繊維シートと交互に重ね、上下はポリプロピレンフィルムとなるようにして積層板に加工する準備をした。ヒート＆クール方式の高温プレス成型加工機（郷製作所製、最高温度３２０℃、最大加圧１００トン）の平板状の金型（２００ｍｍ×３００ｍｍ）の上に炭素短繊維不織布とポリプロピレンフィルムを交互に重ねた試験片を置き、２２０℃で５分間の予熱、５００ＫＮでプレス加工後に５分間の冷却を行い約２ｍｍの積層板を得た。
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１に示した。
【００５７】
（地合い）
均一な地合いを○とし、結束繊維の存在や地合いムラが大きく透ける部分のある不織布は後工程での不具合を発生させるので×として評価した。
【００５８】
（繊維脱落）
２５ｃｍ×２５ｃｍの炭素短繊維不織布を５枚重ね、縦に持った状態で２０ｃｍ上から落とし繊維が脱落して舞う状態を光の散乱具合で観察し、繊維脱落のないものもしくは繊維脱落が殆ど発生しないものを○、多く発生するものは作業環境の悪化及び電気設備の発生させる可能性があるので×として評価した。
【００５９】
（比強度評価）
幅方向５０ｍｍ×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、得られた縦強度測定紙片の引張り強度を、ＪＩＳ  Ｐ８１１３（１９７６）に準拠して、引張り速度２０ｍｍ／ｍｉｎで測定した。
【００６０】
（曲げ強度測定）
積層板はタイルカッターを用いて幅方向１５０ｍｍ×流れ方向１０ｍｍの大きさに採取して曲げ試験用の試験片とした。試験片の幅、厚みをマイクロメーターで測定後、万能試験機（テイ・エスエンジニアリング社製、Ａｕｔｏ  ＣＯＭ／ＡＣ−１００）の圧縮モード、スパン８０ｍｍ、降下速度５ｍｍ／分の条件で曲げ強度を測定した。
【００６１】
【表１】
2020165055.tif 000002
【００６２】
実施例１〜７ではウレタン系樹脂エマルジョン、比較例２ではポリプロピレン系樹脂エマルジョンを塗布することで炭素短繊維不織布の引張り強度は比較例１に対して明らかな改善効果が認められている。また、繊維の脱落を抑える効果も認められる。
【００６３】
次に、積層板の曲げ強度で比較すると、実施例１〜７は比較例１に比べて曲げ強度は２〜５割の改善効果が認められる。しかしながら、比較例２のポリプロピレンエマルジョンを塗布した試料は５％程の向上であり改良効果は僅かであった。ウレタン系樹脂エマルジョンを塗布することで微細な炭素繊維の飛散を抑制、不織布の引張り強度の改善と積層加工した板の曲げ破壊強度に優れる、ＣＦＲＴＰ加工性に優れた再生炭素短繊維を含む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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の炭素短繊維不織布の製造方法で得られた炭素短繊維不織布は、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。