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公開番号2025162199
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2024065329
出願日2024-04-15
発明の名称繊維成形体および繊維状バインダー、並びにその応用
出願人日本製紙株式会社
代理人個人
主分類D21H 13/50 20060101AFI20251020BHJP(製紙;セルロースの製造)
要約【課題】十分な強度をもった繊維成形体およびこれを用いた複合材料を提供することを課題の1つとする。また、炭素繊維を用いて、十分な強度を有する繊維成形体およびこれを用いた複合材料を提供することを1つの課題とする。
【解決手段】フィブリル化した繊維状バインダーを用いて、不織布などに加工された繊維成形体を作製する。繊維成形体の一実施形態は、主繊維材料および繊維状バインダーを含み、前記主繊維材料と前記繊維状バインダーとの含有割合は、前記主繊維材料100重量部に対して前記繊維状バインダー1～20重量部であり、前記繊維状バインダーの平均繊維長が、0.30～2.50mmであり、前記繊維状バインダーの平均フィブリル周囲長比が、25%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
繊維成形体であって、
前記繊維成形体は、主繊維材料および繊維状バインダーを含み、
前記主繊維材料と前記繊維状バインダーとの含有割合は、前記主繊維材料１００重量部に対して前記繊維状バインダー１～２０重量部であり、
前記繊維状バインダーの平均繊維長は、０．３０～２．５０ｍｍであり、
前記繊維状バインダーの平均フィブリル周囲長比は、２５％以上である、
繊維成形体。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記主繊維材料が、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、天然繊維、セルロース系繊維、再生繊維、半合成繊維、および合成繊維からなる群より選ばれる１種または２種以上である、請求項１に記載の繊維成形体。
【請求項３】
前記主繊維材料が、炭素繊維、ガラス繊維、ＰＥＴ系繊維、およびアラミド系繊維からなる群より選ばれる１種または２種以上である、請求項１に記載の繊維成形体。
【請求項４】
前記主繊維材料が炭素繊維である、請求項１に記載の繊維成形体。
【請求項５】
前記炭素繊維が、初使用の炭素繊維、再利用の炭素繊維、またはこれらの混合繊維である、請求項４に記載の繊維成形体。
【請求項６】
前記繊維状バインダーが、フィブリル化セルロース繊維である、請求項１に記載の繊維成形体。
【請求項７】
前記繊維状バインダーのファイン率が、９５％以下である、請求項１に記載の繊維成形体。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の繊維成形体と、前記繊維成形体に含浸された樹脂成分とを含む、繊維強化樹脂成形体。
【請求項９】
フィブリル化セルロース繊維であって、
前記フィブリル化セルロース繊維の平均フィブリル周囲長比が２５％以上であり、
前記フィブリル化セルロース繊維の平均繊維長が０．３０～２．５０ｍｍであり、
前記前記フィブリル化セルロース繊維のファイン率が９５％以下である、
繊維成形体用の繊維状バインダー。
【請求項１０】
フィブリル化繊維を含む繊維状バインダーの製造方法であって、
パルプに含まれる繊維を液中で離解させてパルプスラリーを調製することと、
前記パルプスラリー中に含まれる離解した繊維をフィブリル化することを含み、
前記フィブリル化することを行って、下記（ａ）および（ｂ）：
（ａ）前記繊維状バインダーの平均フィブリル周囲長比が２５％以上であること、
（ｂ）前記繊維状バインダーの平均繊維長が０．３０～２．５０ｍｍであること、
を満たすようにフィブリル化繊維を生成する、
前記方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維成形体およびこれに用いる繊維状バインダー、並びにその応用に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などを母材（マトリックス）とし、これにガラス繊維や炭素繊維などの繊維材料を複合して様々な機能を向上させた強化プラスチック材料である。中でも、炭素繊維は、軽量でありながら、強度および弾性率に優れる材料であり、炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）は、自動車部材、船舶部材、航空機部材、宇宙機部材、ドローン部材、土木建築材、スポーツ用品、パーソナルコンピュータなど電子機器・電化製品用部材など、極めて幅広い分野に用いられている。
【０００３】
一般的に、ＦＲＰは、シート状の繊維材料に母材となる樹脂成分を含浸させて作製される。ＦＲＰの性能を向上させるための技術開発は多岐にわたるが、このような繊維材料を用いた複合材料を作製する上での重要なファクターの１つとして、母材を含浸させる前の繊維成形体自体が十分な強度をもつことが望ましい。
【０００４】
ＦＲＰに用いられるシート状の繊維材料として代表的なものは不織布である。繊維材料から不織布を作製する方法は、ＦＲＰの分野に限らず、既に様々な方法が開発されてきた。また、上記のようなＦＲＰに用いることを前提にした不織布の作製についても、研究開発が進められてきた。
【０００５】
例えば、炭素繊維のバインダーとして熱可塑性樹脂を用いる繊維強化プラスチック成型体では、熱溶融等の高熱時に熱可性樹脂が溶融してしまうと、炭素繊維同士の交絡点の固定が損なわれる結果、炭素繊維の３次元構造が崩れ、炭素繊維が特定の方向に配向し易くなって、強度が低下することが起こりうる。このような課題を解決するために、樹脂含浸前の抄紙シートに関し、炭素繊維と水膨潤フィブリル化繊維の混合分散液を用いて抄紙プロセスに供する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維を湿式抄紙法によって不織布に加工する場合、無機繊維は疎水性であることから水中での分散性が劣る。これに起因して、地合の良好な無機繊維シートを得ることが困難であったところ、この課題を解消するために、所定の界面活性剤または樹脂を含む分散剤を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
ところで、近年、持続可能な開発の促進が世界的なコンセンサスとして求められており、上記のように炭素繊維などの繊維と母材で構成される複合材料の利用が進むにつれ、その再利用の開発も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１４／０２１３６６号
特開２０１７－５７５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、ＦＲＰに配合する繊維の優れた特性を活かすための１つの方策として、母材を含浸させる前の繊維成形体自体の強度を優れたとものとすることが求められる。しかしながら、ＣＦＲＰなどの成形製品から、再利用のために炭素繊維などの繊維成分を分離すると、分離して得た再生繊維は、未使用の繊維状態とは大きく異なり、多くの場合、未使用のものに比べて断片化した短い繊維となってしまう。再生繊維を用いて、再度、繊維成形体シートなどに加工しようとしても、そもそもシート状に加工できなかったり、シート状に加工できても、ＦＲＰ用の材料として求められる程度の強度や耐性などの性能を得ることが困難であった。
【００１０】
そこで、再生繊維を用いた繊維成形体シートを作製するための１つの方策として、バインダーの配合量を多くすることも考えられる。しかしながら、所望の性能を有するＦＲＰを作製する観点から、主たる繊維材料の特性をより活かすために、バインダーの量はできるだけ少なくすることが求められていた。
（【００１１】以降は省略されています）

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