(57)【要約】【課題】十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有する炭素繊維紙強化プラスチックの芯材となる炭素繊維紙、その製造方法、及び、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有する炭素繊維紙強化プラスチックを提供すること。【解決手段】本発明は、炭素繊維強化プラスチック１０の芯材として用いられる炭素繊維紙１であって、繊維長が５ｍｍ〜１０ｍｍの第１炭素繊維１１、及び、繊維長が２０ｍｍ〜４０ｍｍの第２炭素繊維１２、を含む炭素繊維と、少なくとも、第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２を収束するための収束剤と、を有し、第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２がランダムに配向されている炭素繊維紙１、その製造方法、及び、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチック１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化プラスチックの芯材として用いられる炭素繊維紙であって、
繊維長が５ｍｍ〜１０ｍｍの第１炭素繊維、及び、繊維長が２０ｍｍ〜４０ｍｍの第２炭素繊維、を含む炭素繊維と、
少なくとも、前記第１炭素繊維及び前記第２炭素繊維を収束するための収束剤と、
を有し、
前記第１炭素繊維及び前記第２炭素繊維がランダムに配向されている炭素繊維紙。
【請求項２】
前記炭素繊維が、前記第１炭素繊維及び前記第２炭素繊維を６０質量％以上含む請求項１記載の炭素繊維紙。
【請求項３】
前記炭素繊維が、前記第１炭素繊維を３０質量％以上含み、且つ、前記第２炭素繊維を３０質量％以上含む請求項１記載の炭素繊維紙。
【請求項４】
平均目付が２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であり、
１０ｃｍ２あたりの目付が、５ｍｇ／１０ｃｍ２〜８００ｍｇ／１０ｃｍ２の範囲内である請求項１又は２に記載の炭素繊維紙。
【請求項５】
ＪＩＳ−Ｌ１９１３：２０１０に準じて測定した通気量が５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ〜２００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃである請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭素繊維紙。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭素繊維紙の製造方法であって、
前記炭素繊維と、前記収束剤と、水とを含むのりを調整する調整工程と、
前記のりを紙漉きにより、シート状物とする紙漉き工程と、
前記シート状物を乾燥させる乾燥工程と、
を有する炭素繊維紙の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭素繊維紙と、
該炭素繊維紙に付与された樹脂と、
を含有する炭素繊維紙強化プラスチック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材として用いられる炭素繊維紙、その製造方法及びそれを含有する炭素繊維紙強化プラスチックに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維を二次元に配向させた炭素繊維紙が知られている。
炭素繊維紙は、強度、耐薬品性、耐熱性、導電性等が優れるため、車両用部材の補強材、溶剤用タンクの補強材、帯電防止シート、電極素材等に用いられている。
【０００３】
炭素繊維紙としては、例えば、実質的に２次元ランダムな方向に分散した炭素短繊維を有機物で結着してなり、太さが４〜９μｍ、長さが４ｍｍ以上の異なる２種類以上の炭素短繊維を含むとともに、最も細い炭素短繊維の太さ（Ｄ１）に対する最も太い炭素短繊維の太さ（Ｄ２）の比（Ｄ２／Ｄ１）が１．３以上である炭素繊維紙が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、表面積比が１．０５以上であり、平均繊維長が２〜１８ｍｍである炭素繊維を含む炭素繊維紙が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２４３９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチックは、強度に優れるものの、近年では更に強度を必要とする分野への適用が求められており、その分野においては、従来の炭素繊維強化プラスチックでは強度が不十分とされている。
【０００６】
また、上記特許文献１記載の炭素繊維紙は、長さが４ｍｍ以上の炭素短繊維を用いているが、その範囲内において、長さが比較的短い場合、炭素繊維紙強化プラスチックの強度が不十分となる。一方で、その範囲内において、長さが比較的長い場合、炭素繊維紙を樹脂に含浸させた際に、炭素短繊維同士が部分的に束となり、更に、束同士が衝突してこれらの間に隙間が生じ易い。そうすると、炭素繊維紙強化プラスチックは、隙間に相当する部分の強度が低下するため、その面方向において、均一な強度が得られず、結果として、部分的な強度が不十分となる傾向にある。
【０００７】
また、上記特許文献２記載の炭素繊維紙は、平均繊維長が２〜１８ｍｍである炭素繊維を用いているため、強度が不十分となる。
【０００８】
ちなみに、炭素繊維からなる織物を用いて、炭素繊維強化プラスチックとした場合は、炭素繊維が縦方向及び横方向に配向しているため、配向していない方向（例えば斜め方向）の強度が不十分となる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有する炭素繊維紙強化プラスチックの芯材となる炭素繊維紙、その製造方法、及び、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有する炭素繊維紙強化プラスチックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、原料となる炭素繊維として、繊維長が短い所定範囲の第１炭素繊維と、繊維長が長い所定範囲の第２炭素繊維とを含むものとし、これらが混在した炭素繊維をランダムに配向させることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、（１）炭素繊維強化プラスチックの芯材として用いられる炭素繊維紙であって、繊維長が５ｍｍ〜１０ｍｍの第１炭素繊維、及び、繊維長が２０ｍｍ〜４０ｍｍの第２炭素繊維、を含む炭素繊維と、少なくとも、第１炭素繊維及び第２炭素繊維を収束するための収束剤と、を有し、第１炭素繊維及び第２炭素繊維がランダムに配向されている炭素繊維紙に存する。
【００１２】
本発明は、（２）炭素繊維が、第１炭素繊維及び第２炭素繊維を６０質量％以上含む上記（１）記載の炭素繊維紙に存する。
【００１３】
本発明は、（３）炭素繊維が、第１炭素繊維を３０質量％以上含み、且つ、第２炭素繊維を３０質量％以上含む上記（１）記載の炭素繊維紙に存する。
【００１４】
本発明は、（４）平均目付が２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であり、１０ｃｍ２あたりの目付が、５ｍｇ／１０ｃｍ２〜８００ｍｇ／１０ｃｍ２の範囲内である上記（１）又は（２）に記載の炭素繊維紙に存する。
【００１５】
本発明は、（５）ＪＩＳ−Ｌ１９１３：２０１０に準じて測定した通気量が５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ〜２００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃである上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の炭素繊維紙に存する。
【００１６】
本発明は（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の炭素繊維紙の製造方法であって、炭素繊維と、収束剤と、水とを含むのりを調整する調整工程と、のりを紙漉きにより、シート状物とする紙漉き工程と、シート状物を乾燥させる乾燥工程と、を有する炭素繊維紙の製造方法に存する。
【００１７】
本発明は、（７）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の炭素繊維紙と、該炭素繊維紙に付与された樹脂と、を含有する炭素繊維紙強化プラスチックに存する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の炭素繊維紙は、原料となる炭素繊維として、繊維長が５ｍｍ〜１０ｍｍの第１炭素繊維と、繊維長が２０ｍｍ〜４０ｍｍの第２炭素繊維とを含むことにより、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、十分な強度を有すると共に、部分的にも均一な強度を有するものとなる。
また、第１炭素繊維と、第２炭素繊維とがランダムに配向されているので、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、方向性を問わず、強度が優れるものとなる。
【００１９】
ここで、上記炭素繊維紙を芯材とすることにより、炭素繊維紙強化プラスチックの強度が著しく向上する理由としては、定かではないが、繊維長が長い第２炭素繊維を含ませることにより、十分な強度を発揮可能とし、これに、更に、第１炭素繊維を含ませることにより、仮に第２炭素繊維が他の炭素繊維と束になったとしても、その束同士の隙間に、当該第１炭素繊維が入り込み、これが第２炭素繊維の束同士を連結する働きをするため、部分的に強度が不十分となることを抑制できるものと考えられる。なお、理由はこれに限定されない。
また、第２炭素繊維により十分な強度を発揮させ、且つ、第１炭素繊維を上記隙間に入り込ませるという観点から、両者の繊維長は、１０ｍｍ以上の差を設けることが好ましい。
【００２０】
このとき、炭素繊維が、第１炭素繊維及び第２炭素繊維を、少なくとも、６０質量％以上含むことにより、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、より強度が優れるものとなる。
また、炭素繊維が、第１炭素繊維を３０質量％以上含み、且つ、第２炭素繊維を３０質量％以上含むことにより、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、より一層強度が優れるものとなる。
【００２１】
本発明の炭素繊維紙においては、平均目付を上記範囲内とすることにより、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、十分な強度を有するものとなる。
これに加え、炭素繊維紙においては、１０ｃｍ２あたりの目付を上記範囲内とすることにより、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、部分的にもより均一な強度を有するものとなる。
【００２２】
本発明の炭素繊維紙においては、ＪＩＳ−Ｌ１９１３：２０１０に準じて測定した通気量を上記範囲内とすることにより、炭素繊維紙の炭素繊維間に樹脂を十分に浸透させることが可能となる。このため、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、更に強度が優れるものとなる。
【００２３】
本発明の炭素繊維紙の製造方法においては、炭素繊維と、収束剤と、水とを含むのりを紙漉きにより、シート状物とする紙漉き工程を有するので、いわゆる和紙のような外観の炭素繊維紙を得ることができる。
そして、得られる炭素繊維紙は、上述したような効果を奏する。
【００２４】
本発明の炭素繊維紙強化プラスチックは、芯材として、上述した炭素繊維紙を含むので、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本実施形態に係る炭素繊維紙の表面を撮影した写真である。
【図２】図２は、本実施形態に係る炭素繊維紙の第１炭素繊維及び第２炭素繊維の関係を説明するための説明図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る炭素繊維紙の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態に係る炭素繊維紙強化プラスチックの概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２７】
まず、本発明に係る炭素繊維紙の実施形態について説明する。
本実施形態に係る炭素繊維紙は、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材として好適に用いられる。なお、上記炭素繊維紙は、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材としての用途の他に、従来の炭素繊維紙と同様に、車両用部材の補強材、溶剤用タンクの補強材、帯電防止シート、電極素材、耐熱タイル、断熱材等に採用することも可能である。
【００２８】
本実施形態に係る炭素繊維紙は、複数の炭素繊維と、これらを収束するための収束剤とを有する。
図１は、本実施形態に係る炭素繊維紙の表面を撮影した写真である。
図１に示すように、炭素繊維紙１は、炭素繊維がランダムに配向されており、表面がいわゆる和紙のような外観となっている。このように、炭素繊維紙１においては、炭素繊維がランダムに配向されているので、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、方向性を問わず、強度が優れるものとなる。
【００２９】
炭素繊維紙１において、平均目付は２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２であることが好ましく、５０ｇ／ｍ２〜１５０ｇ／ｍ２であることがより好ましい。
ここで、平均目付とは、炭素繊維紙１の全質量を、炭素繊維紙１の面方向の全面積で割った値である。
炭素繊維紙１の平均目付が２０ｇ／ｍ２未満であると、平均目付が上記範囲内にある場合と比較して、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックの強度が不十分となる傾向にあり、炭素繊維紙１の平均目付が２００ｇ／ｍ２を超えると、平均目付が上記範囲内にある場合と比較して、樹脂が含侵し難くなり、炭素繊維紙強化プラスチックの内部に空隙が生じる恐れがある。この場合、強度が不十分となる。
【００３０】
炭素繊維紙１において、１０ｃｍ２あたりの目付は、５ｍｇ／１０ｃｍ２〜８００ｍｇ／１０ｃｍ２の範囲内であることが好ましく、１０ｍｇ／１０ｃｍ２〜２００ｍｇ／１０ｃｍ２であることがより好ましい。
ここで、１０ｃｍ２あたりの目付とは、炭素繊維紙１の任意の部分を、面方向の面積が１０ｃｍ２となるように切り出し、その部分の質量を測定した値である。すなわち、炭素繊維紙１は、どの部分の１０ｃｍ２を切り出しても、質量が上記範囲内になることが好ましい。
炭素繊維紙１の１０ｃｍ２あたりの目付が５ｍｇ／１０ｃｍ２未満の部分があると、それがない場合と比較して、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、部分的な強度が不十分となる場合があり、炭素繊維紙１の１０ｃｍ２あたりの目付が８００ｍｇ／１０ｃｍ２を超える部分があると、それがない場合と比較して、樹脂が含侵し難くなり、炭素繊維紙強化プラスチックの内部に空隙が生じる恐れがある。この場合、強度が不十分となる。
【００３１】
炭素繊維紙１において、通気量は５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ〜２００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃであることが好ましく、１００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ〜１００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃであることがより好ましい。なお、通気量は、ＪＩＳ−Ｌ１９１３：２０１０のフラジール形法に準じて測定した値である。
炭素繊維紙１の通気量が５ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ未満であると、通気量が上記範囲内にある場合と比較して、炭素繊維紙１を樹脂に含浸させた際に、樹脂が炭素繊維紙１内部に十分に浸透せず、その結果、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックの強度が不十分となる場合があり、炭素繊維紙１の通気量が２００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃを超えると、通気量が上記範囲内にある場合と比較して、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、炭素繊維紙１による強度向上の効果が十分に認められないという欠点がある。
【００３２】
炭素繊維紙１において、炭素繊維の種類は、特に限定されず、例えば、アクリル繊維を炭化して作ったＰＡＮ系であっても、ピッチを炭化して作ったピッチ系であっても、これらをリサイクルしたものであってもよい。
炭素繊維紙１においては、上述した効果を発揮し、且つ、環境への負荷を考慮して、炭素繊維が、ＰＡＮ系を主成分とし、これに、リサイクルした炭素繊維を含ませたものであることが好ましい。
【００３３】
炭素繊維は、単繊維からなる。なお、その単繊維からなるフィラメントを用いて、炭素繊維紙１が製造される。
ここで、炭素繊維の長さ方向とは垂直な断面（以下単に「断面」という。）における長径（最も長い直径）は、４μｍ〜１０μｍであることが好ましい。
炭素繊維の断面における長径が４μｍ未満であると、長径が上記範囲内にある場合と比較して、切れ易くなるため、取扱い性が劣るという欠点があり、炭素繊維の断面における長径が１０μｍを超えると、長径が上記範囲内にある場合と比較して、重量が大きくなるため、取扱い性が劣るという欠点がある。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る炭素繊維紙の第１炭素繊維及び第２炭素繊維の関係を説明するための説明図である。
図２に示すように、炭素繊維は、繊維長が異なる第１炭素繊維１１、及び、第２炭素繊維１２を含む。なお、かかる繊維長は、例えば、ＪＩＳ−Ｌ１０１５ステーブルダイヤグラム法に準じて計測できる。
したがって、炭素繊維紙１においては、少なくとも、第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２がランダムに配向されている。
【００３５】
ここで、第２炭素繊維１２は、上述したように、炭素繊維紙１を樹脂に含浸させた際に、他の炭素繊維（第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２を含む）と束になり易い（図２において太線で示す）。
そうすると、第２炭素繊維１２が他の炭素繊維と束になることにより、剛性が生じ、その束同士の間に隙間が形成されることになる。
そして、その隙間には、第１炭素繊維１１が入り込むようになっている。なお、この際に、第１炭素繊維１１同士が束になっているか否かは問わない。ちなみに、第１炭素繊維１１は、第２炭素繊維１２よりも繊維長が１０ｍｍ以上短くなっているので、第２炭素繊維１２とは束になり難い。
これにより、炭素繊維紙１を芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、部分的にも均一な強度を有するものとなる。
【００３６】
第１炭素繊維１１は、上述したように、第２炭素繊維１２の束同士を連結する機能を発揮する。
第１炭素繊維１１は、繊維長が５ｍｍ〜１０ｍｍとなっており、７ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
第１炭素繊維１１においては、繊維長が５ｍｍ未満であると、第２炭素繊維１２の束同士を連結する機能を十分に発揮できない。一方、繊維長が１０ｍｍを超えると、第２炭素繊維１２の束同士の隙間に入り込まない傾向がある。
【００３７】
第２炭素繊維１２は、上述したように、炭素繊維紙強化プラスチックの強度を向上させる機能を発揮する。
第２炭素繊維１２は、繊維長が２０ｍｍ〜４０ｍｍとなっており、３０ｍｍ〜４０ｍｍであることが好ましい。
第２炭素繊維１２においては、繊維長が２０ｍｍ未満であると、炭素繊維紙強化プラスチックが十分な強度とはならない。一方、繊維長が４０ｍｍを超えても、強度の大きな向上が認められず、むしろ、第２炭素繊維１２の束同士の隙間が大きくなるため、第１炭素繊維１１がその隙間に入り込んだとしても、これが第２炭素繊維１２の束同士を連結する働きを十分に行えなくなるという欠点がある。
【００３８】
炭素繊維は、第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２を６０質量％以上含むことが好ましい。これにより、上述した効果を十分に発揮でき、これを芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、より強度が優れるものとなる。
また、炭素繊維は、第１炭素繊維１１を３０質量％以上含むことが好ましく、３０質量％〜５０質量％含むことがより好ましい。
同様に、炭素繊維は、第２炭素繊維１２を３０質量％以上含むことがより好ましく、５０質量％以上含むことがより好ましい。
【００３９】
また、第１炭素繊維１１と第２炭素繊維１２との配合比率は、１質量部の第１炭素繊維１１に対して、第２炭素繊維１２が０．５質量部〜５．０質量部であることが好ましい。
１質量部の第１炭素繊維１１に対する第２炭素繊維１２の配合比率が０．５質量部未満であると、第２炭素繊維１２の配合比率が上記範囲内にある場合と比較して、炭素繊維紙強化プラスチックの強度が不十分となる恐れがあり、１質量部の第１炭素繊維１１に対する第２炭素繊維１２の配合比率が５．０質量部を超えると、第２炭素繊維１２の配合比率が上記範囲内にある場合と比較して、部分的な強度が不十分となる恐れがある。
【００４０】
炭素繊維においては、第１炭素繊維１１及び第２炭素繊維１２以外にも、これらとは繊維長が異なる炭素繊維（以下「第３炭素繊維」という。）が含まれていてもよい。なお、第１炭素繊維１１、第２炭素繊維１２及び第３炭素繊維の断面における長径は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
【００４１】
第１炭素繊維１１、第２炭素繊維１２及び第３炭素繊維からなる炭素繊維全体における最大繊維長は、少なくとも６０ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがより好ましく、４０ｍｍ以下であることが更に好ましい。
炭素繊維全体における最大繊維長が、６０ｍｍを超えると、最大繊維長が上記範囲内にある場合と比較して、炭素繊維紙１を製造する際に、炭素繊維を水に分散させ難くなるという欠点がある。そうすると、得られる炭素繊維紙１は、その密度にムラが生じ易い。
【００４２】
ここで、炭素繊維における繊維長毎の含有量分布は、第１炭素繊維１１の含有量をＡ、第２炭素繊維１２の含有量をＢ、第３炭素繊維のうち繊維長が５ｍｍ未満の炭素繊維の含有量をＣ、第３炭素繊維のうち繊維長が１０ｍｍより大きく２０ｍｍ未満の炭素繊維の含有量をＤ、第３炭素繊維のうち繊維長が４０ｍｍより大きい炭素繊維をＥとした場合、含有量Ａ又は含有量Ｂが、含有量Ｄよりも多く、含有量Ｄが含有量Ｃ又は含有量Ｅよりも多いことが好ましい。
【００４３】
炭素繊維紙１において、収束剤は、第１炭素繊維１１、第２炭素繊維１２及び第３炭素繊維を収束する機能を発揮する。これにより、炭素繊維紙１の形態が維持される。
収束剤としては、特に限定されず、天然樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が適宜採用される。
天然樹脂としては、でんぷん、トロロアオイ等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ブタジエン−スチレン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、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、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００４４】
炭素繊維紙１は、収束剤を０．１質量％〜１０質量％含むことが好ましく、０．１質量％〜８質量％含むことがより好ましく、０．５質量％〜５質量％含むことが更に好ましい。これにより、炭素繊維紙１の形態を維持することが可能となる。
なお、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材として用いられることから、収束剤の含有量は炭素繊維紙１の形態を維持できる範囲で極力少ないことが好ましい。
【００４５】
炭素繊維紙１においては、炭素繊維及び収束剤以外に、添加剤が含まれていてもよい。
添加剤としては、充填剤、導電性付与剤、難燃剤、難燃助剤、顔料、染料、滑剤、離型剤、相溶化剤、分散剤、結晶核剤、可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色防止剤、紫外線吸収剤、流動性改質剤、発泡剤、抗菌剤、制震剤、防臭剤、摺動性改質剤、帯電防止剤等が挙げられる。
【００４６】
次に、本発明に係る炭素繊維紙の製造方法の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る炭素繊維紙の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態に係る炭素繊維紙１の製造方法は、調整工程Ｓ１と、紙漉き工程Ｓ２と、乾燥工程Ｓ３とを有する。
【００４７】
調整工程Ｓ１は、炭素繊維と、収束剤と、水とを含むのりを調整する工程である。
ここで、炭素繊維及び収束剤は上述したものが用いられる。
調整工程Ｓ１においては、まず、水に炭素繊維を分散させる。このとき、上述したように繊維長が６０ｍｍを超える炭素繊維が含まれていると、均一に分散することが困難となる。
そして、これに、収束剤を加えることにより、のりが調整される。
【００４８】
紙漉き工程Ｓ２は、のりを紙漉きにより、シート状物とする工程である。
なお、紙漉きとは、のりを簀子等の上に薄くのばし敷いて漉くことによりシート状物を作る行為である。かかる紙漉きは、流し漉きであっても、溜め漉きであっても、円網、短網、長網等の連続抄造設備で行ってもよい。
これにより、炭素繊維紙１は、いわゆる和紙のような意匠性に優れる外観となる。
【００４９】
乾燥工程Ｓ３は、シート状物を乾燥させる工程である。
かかる乾燥は、風乾であっても、熱源を用いた乾燥であってもよい。
こうして、炭素繊維紙１が得られる。
なお、かかる炭素繊維紙１は、上述した効果を奏する。
【００５０】
次に、本発明に係る炭素繊維紙強化プラスチックの実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る炭素繊維紙強化プラスチックの概略を示す斜視図である。
図４に示すように、炭素繊維紙強化プラスチック１０は、板状に成形されており、炭素繊維紙１と、該炭素繊維紙１に付与された樹脂とを含有する。
【００５１】
ここで、樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、熱硬化性ポリウレタン、熱硬化性ポリアミド、熱硬化性ポリイミド等の熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリメタクリル酸メチル、熱可塑性エポキシ、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
なお、樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合は、炭素繊維紙強化プラスチック１０の製造の際に、炭素繊維紙１、及び、熱硬化性樹脂の原料に加え、硬化剤、触媒、重合開始剤、重合促進剤等の添加剤が含まれていてもよい。
【００５２】
炭素繊維紙強化プラスチック１０においては、炭素繊維紙１を、軟化した熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂の原料に含浸させ、その後、成形することにより製造される。なお、かかる製造方法は、公知であるので、詳細な説明は省略する。
こうして、炭素繊維紙強化プラスチック１０が得られる。
かかる炭素繊維紙強化プラスチック１０は、芯材として、上述した炭素繊維紙１を含むので、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有するものとなる。
【００５３】
炭素繊維強化プラスチック１０は、例えば、土木用資材、建築材料、自動車用部材、航空機用部材、自転車等の輸送機器、医療機器、釣り竿、ラケット等のレジャー用品等の用途に好適に用いられる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
本実施形態に係る炭素繊維紙は、炭素繊維を有しているが、一部に、ガラス繊維、鉱物繊維、ロックウールなどの人造鉱物繊維等の無機繊維や、アラミド繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、ＰＶＡ繊維、ポリカーボネート繊維、塩化ビニル繊維等の有機繊維等が混合されていてもよい。
【００５６】
本実施形態に係る炭素繊維紙強化プラスチック１０は、板状となっているが、これに限定されない。すなわち、金型等に応じて、所望の形状とすることが可能である。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５８】
（実施例及び比較例）
［炭素繊維紙の製造］
各実施例又は各比較例においては、まず、表１に示す質量％となるように配合した炭素繊維（第１炭素繊維、第２炭素繊維及び第３炭素繊維）と、ポリビニルアルコール（収束剤）１０質量％と、水とを混合し、のりを調整した（調整工程Ｓ１）。
次に、のりを用いて、溜め漉きを行い、シート状物とした（紙漉き工程Ｓ２）。
そして、かかるシート状物を、加熱装置で加熱乾燥させることにより、炭素繊維紙を得た。
【００５９】
（表１）
2020133071.tif 000003
【００６０】
［炭素繊維紙強化プラスチックの製造］
まず、得られた炭素繊維紙と、ナイロン６６フィルムを交互に積層させ、プレス機の金型に投入した。３２０℃で加熱することによりナイロン６６（ポリアミド）を軟化させた。
そして、これに、得られた炭素繊維紙を含浸させた。
次に、これを圧力３００ｋｇｆ／ｃｍ２で３０分間加圧した。
こうして、直方体状の炭素繊維紙強化プラスチックを得た。なお、炭素繊維紙強化プラスチックにおけるナイロン６６の体積比は６０％であった。
【００６１】
（評価１：炭素繊維紙）
各実施例及び各比較例の炭素繊維紙のサンプルに対し、平均目付、任意に切り取った１０ｃｍ２の目付の最小値及び最大値、並びに、ＪＩＳ−Ｌ１９１３フラジール法に準じた通気量を測定した。
得られた結果を表２に示す。なお、表２中、「通気量」は、任意に定めた３箇所で測定しており、それらの平均値を示している。
【００６２】
（表２）
2020133071.tif 000004
【００６３】
（評価２：炭素繊維紙強化プラスチック）
各実施例及び各比較例の炭素繊維紙強化プラスチックのサンプルに対し、ＪＩＳ−Ｋ７１６４に準じて破断強度を測定した。
得られた結果を表３に示す。なお、表３において、「破断強度」は、任意に定めた縦方向の５箇所、横方向の５箇所で、ＪＩＳ−Ｋ７１６４に準じてそれぞれ破断強度を測定しており、これらの平均値、最大値、最小値を示す。
【００６４】
（表３）
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【００６５】
表３に示す結果より、本発明である実施例によれば、炭素繊維紙を芯材とする炭素繊維紙強化プラスチックは、十分な強度を有すると共に、均一な強度を有することが確認された。
一方、本発明ではない比較例においては、強度が不十分であり、強度のばらつきも認められた。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る炭素繊維紙１は、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材として利用可能である。
本発明に係る炭素繊維紙１の製造方法は、炭素繊維紙強化プラスチックの芯材となる炭素繊維紙１の製造方法として利用可能である。
本発明に係る炭素繊維紙強化プラスチック１０は、例えば、アルミニウム合金の代替品として、土木用資材、建築材料、自動車用部材、航空機用部材、自転車等の輸送機器、医療機器、釣り竿、ラケット等のレジャー用品等の用途に利用可能である。
そして、本発明の炭素繊維紙１を芯材とする炭素繊維紙強化プラスチック１０は、十分な強度を有すると共に、面方向においても、均一な強度を有するものとなる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・炭素繊維紙
１０・・・炭素繊維紙強化プラスチック
１１・・・第１炭素繊維
１２・・・第２炭素繊維
Ｓ１・・・調整工程
Ｓ２・・・紙漉き工程
Ｓ３・・・乾燥工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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