特許ウォッチ

公開番号2024162963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023177109
出願日2023-10-12
発明の名称炭素繊維集塊からなるバルク製品および炭素繊維集塊からなるバルク製品を製造する方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人
主分類D06M 15/55 20060101AFI20241114BHJP(繊維または類似のものの処理;洗濯;他に分類されない可とう性材料)
要約【課題】再生炭素繊維を用いた、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品について、再生炭素繊維の使用量を大きく減らすことなく、そのCFRP用補強材としての能力を改善するための技法を提供する。
【解決手段】複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品は、バージン炭素繊維および再生炭素繊維を含む複数の短尺炭素繊維と有機バインダーとを含有し、前記再生炭素繊維と前記バージン炭素繊維の合計質量に対する前記バージン炭素繊維の質量の比率が50%未満である。また、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品を製造する方法は、いずれも短尺炭素繊維であるバージン炭素繊維および再生炭素繊維を、水および有機バインダーの存在下で混合して複数のウェットな炭素繊維集塊を形成することと、複数のウェットな炭素繊維集塊を乾燥させることとを含み、バージン炭素繊維と再生炭素繊維の合計質量に対するバージン炭素繊維の質量の比率は50%未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品であって、バージン炭素繊維および再生炭素繊維を含む複数の短尺炭素繊維と有機バインダーとを含有し、前記再生炭素繊維と前記バージン炭素繊維の合計質量に対する前記バージン炭素繊維の質量の比率は５０％未満である、バルク製品。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記複数の短尺炭素繊維の長さが１００ｍｍ以下であり、９０ｍｍ以下、８０ｍｍ以下、７０ｍｍ以下または６０ｍｍ以下であってもよい、請求項１に係るバルク製品。
【請求項３】
前記比率が１％以上５０％未満であり、５％以上３５％以下または１０％以上２０％以下であってもよい、請求項１または２に係るバルク製品。
【請求項４】
前記バージン炭素繊維の繊維長が前記再生炭素繊維の繊維長の最大値よりも小さい、請求項１～３のいずれかに係るバルク製品。
【請求項５】
前記再生炭素繊維の繊維長が６０ｍｍ以下であり、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４０ｍｍ以下、更に好ましくは３０ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれかに係るバルク製品。
【請求項６】
前記再生炭素繊維の６０質量％以上が１０ｍｍ以上の繊維長を有し、更には２０ｍｍ以上の繊維長を有してもよい、請求項１～５のいずれかに係るバルク製品。
【請求項７】
前記バージン炭素繊維の繊維長が１０ｍｍ未満である、請求項１～６のいずれかに係るバルク製品。
【請求項８】
前記バージン炭素繊維の繊維長が６ｍｍ以下である、請求項７に係るバルク製品。
【請求項９】
前記バージン炭素繊維の９０質量％以上が１ｍｍ以上の繊維長を有する、請求項１～８のいずれかに係るバルク製品。
【請求項１０】
前記バージン炭素繊維の９０質量％以上が３ｍｍ以上の繊維長を有する、請求項１～９のいずれかに係るバルク製品。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、複数の炭素繊維集塊（carbon fiber agglomerate）からなるバルク製品（bulk product）および複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品を製造する方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素繊維からなる繊維補強材（fiber reinforcement）を用いた繊維強化プラスチックであるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）は、自動車、船舶、鉄道車両、有人航空機、無人航空機その他の輸送機器の部品に適した、軽量かつ力学特性に優れた材料であり、近年その重要度はますます高くなっている。
【０００３】
炭素繊維としてバージン炭素繊維のみを含むウェットな連続炭素繊維束を約１～約１０ｍｍの長さに切断し、サイジング剤の溶液または懸濁液と混合した後、回転式ディスクペレタイザーを用いてペレット化し、最後に乾燥させる、炭素繊維ペレットの製造方法が知られている（特許文献１）。
【０００４】
熱分解法によって廃炭素繊維シートモールディングコンパウンドから回収される乾燥した再生炭素繊維に、有機バインダーを分散させた水を加えて撹拌することにより、不連続炭素繊維束からなるバルク製品を製造することができる。かかるバルク製品はＣＦＲＰ用補強材として使用することができる（特許文献２）。炭素繊維シートモールディングコンパウンドは炭素繊維プリプレグの一種であり、チョップド炭素繊維束からなるランダムマットを樹脂で含浸させる方法で製造される。チョップド炭素繊維束は、バージン炭素繊維からなる連続炭素繊維束を切断することにより製造される、短尺の炭素繊維束である。以下では炭素繊維シートモールディングコンパウンドをＣＦ－ＳＭＣと略称することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表平１０－５０３８１２号公報
国際公開ＷＯ２０２２／２６５０９９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再生炭素繊維の中でも、特に廃炭素繊維コンポジットから熱分解法を用いて回収されたものは、バージンのときと比べた機械強度の低下の度合が高いことが知られている。一方、再生炭素繊維のＣＦＲＰ用補強材としての能力が、バージン炭素繊維と混合することによりどのように変化するかは、未だ十分に調べられていない。本発明の主たる目的は、再生炭素繊維を原料に用いた、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品について、再生炭素繊維の使用量を大きく減らすことなく、そのＣＦＲＰ用補強材としての能力を改善するための技法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
廃炭素繊維コンポジットから熱分解法で回収した再生炭素繊維束を用いた、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品のＣＦＲＰの補強材としての能力が、意外にも、比較的少量のバージン炭素繊維を原料に混ぜるだけで改善されることを、本発明者等は見出した。本発明はかかる発見に基づいてなされたものである。
【０００８】
本発明の一態様は、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品に関する。このバルク製品は、バージン炭素繊維および再生炭素繊維を含む複数の短尺炭素繊維と有機バインダーとを含有し、前記再生炭素繊維と前記バージン炭素繊維の合計質量に対する前記バージン炭素繊維の質量の比率は５０％未満である。本発明の他の一態様は、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品を製造する方法に関する。この方法は、いずれも短尺炭素繊維であるバージン炭素繊維および再生炭素繊維を、水および有機バインダーの存在下で混合して複数のウェットな炭素繊維集塊を形成することと、前記複数のウェットな炭素繊維集塊を乾燥させることとを含む。前記バージン炭素繊維と前記再生炭素繊維の合計質量に対する前記バージン炭素繊維の質量の比率は５０％未満である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、再生炭素繊維を用いた、複数の炭素繊維集塊からなるバルク製品について、再生炭素繊維の使用量を大きく減らすことなく、そのＣＦＲＰ用補強材としての能力を改善するための技法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、炭素繊維集塊の構造例を示す模式図である。
図２は、シートプリプレグ製造装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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