JP2560936B2 - Three-dimensional array fiber assembly and manufacturing method thereof - Google Patents

Three-dimensional array fiber assembly and manufacturing method thereof

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は均質性や等方性に優れた
繊維集合体およびその製造方法に関する。さらに詳しく
は炭素繊維等の剛直性を有する短繊維集合体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber aggregate having excellent homogeneity and isotropy and a method for producing the same. More specifically, it relates to a short fiber aggregate having rigidity such as carbon fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、剛直性を有する炭素繊維、ガラス
繊維等の短繊維集合体は、同じ繊維長を有する短繊維集
合体または2〜3種の繊維長を有する短繊維集合体が主
流であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, short fiber aggregates having the same fiber length or short fiber aggregates having 2 to 3 kinds of fiber lengths have been the mainstream of short fiber aggregates having rigidity such as carbon fiber and glass fiber. there were.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術の短
繊維集合体は、概ね繊維長が一定である繊維集合体であ
り、数種の繊維長の異なる繊維を断続的に集合させて
も、繊維は部分的に集合斑を形成し易く、不均一に平面
配列したものしか得られず、特に三次元的に等方性に優
れたものは得られなかった。
These prior art short fiber aggregates are fiber aggregates having a substantially constant fiber length, and even if several kinds of fibers having different fiber lengths are intermittently aggregated, As for the fibers, aggregated spots were likely to be formed partially, and only non-uniformly planarly arranged fibers were obtained, and particularly, three-dimensionally excellent isotropic ones were not obtained.

【0004】本発明は、カット長がバリアブルであり、
しかも繊維長の短いもの程本数が多い分布で、しかも連
続的に変化している繊維長分布でランダムに集合させた
ときに三次元的に等方性で、かつ均質性に優れた集合体
を形成することを究明したものである。本発明は、特に
剛直性に富んだ繊維においてその特徴を十分に発揮する
ものである。
In the present invention, the cut length is variable,
Moreover, the shorter the fiber length is, the more the distribution is, and when the fibers are randomly aggregated with the fiber length distribution that is continuously changing, the aggregate is three-dimensionally isotropic and excellent in homogeneity. It is a study to form. The present invention sufficiently exhibits its characteristics particularly in a fiber having high rigidity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次のような構成を有する。
The present invention has the following constitution in order to achieve the above object.

【0006】すなわち、本発明の三次元配列繊維集合体
は、繊維の集合体であって、該集合体は繊維の長さが少
なくとも1〜15mmの範囲で連続的に分布している短繊
維を含み、かつ該各種長さの短繊維は三次元にランダム
に交り合って、かつ、全面に均一な重量分布をもって
合していることを特徴とするものである。
That is, the three-dimensional array fiber aggregate of the present invention is an aggregate of fibers, and the aggregate comprises short fibers in which the length of the fibers is continuously distributed in the range of at least 1 to 15 mm. It is characterized in that the short fibers containing and having various lengths are randomly three-dimensionally intersected with each other and are aggregated over the entire surface with a uniform weight distribution .

【0007】また、本発明の三次元配列繊維集合体の製
造方法は、多繊維条を、周面上に突起を有する回転体に
係合せしめてランダムに切断して短繊維とした後、該短
繊維を、チャンバ、整流板およびネットとを備えた捕集
装置に導き、該短繊維を該チャンバ内で2次分散せしめ
た後、整流板を通して分配し、次いで吸引下にあるネッ
ト上に集合させることを特徴とするものであり、また、
さらに、かくして得られる三次元配列繊維シート状物を
樹脂で一体化することを特徴とするものである。
Further, in the method for producing a three-dimensional array fiber assembly of the present invention, a multi-fiber strip is engaged with a rotating body having protrusions on its peripheral surface and randomly cut into short fibers, which are then cut into short fibers.
Collection of fibers with chamber, baffle and net
Lead to the device and second-disperse the short fibers in the chamber
Then distribute through the baffle and then draw the net under suction.
Is intended, characterized in that to set on preparative, also,
Furthermore, the three-dimensionally arranged fiber sheet material thus obtained is integrated with a resin.

【0008】[0008]

【作用】繊維集合体を形成する際に、たとえば、繊維長
の異なる各種等長カットの短繊維を混ぜる方法によって
繊維集合体を形成しても、短かい繊維と長い繊維の混り
方が均一とならず、等方性に欠け、著しくは平面的に配
列するので、本発明の目的を達成することができない。
When the fiber aggregate is formed by, for example, a method of mixing short fibers of various equal length cuts having different fiber lengths, the short fibers and the long fibers are uniformly mixed. However, it lacks isotropy and is extremely planarly arranged, so that the object of the present invention cannot be achieved.

【0009】本発明の繊維集合体を構成する繊維は、た
とえば炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、ジルコニ
ア繊維などの如き弾性率が5000Kg/mm2 以上である
剛直繊維において、特に優れた効果を発揮する。
The fiber constituting the fiber assembly of the present invention exhibits a particularly excellent effect in a rigid fiber having an elastic modulus of 5000 kg / mm 2 or more such as carbon fiber, glass fiber, alumina fiber and zirconia fiber. To do.

【0010】かかる繊維の切断前の形態としては、多繊
維条であればよく、たとえばマルチフィラメント条物、
サブトウ状物、トウ状物などを適用することができる。
かかる単繊維の太さとしては、好ましくは0.1〜20
デニール、さらに好ましくは0.4〜3.0デニールの
ものが切断し易い。また弾性率が5000Kg/mm2 以上
の剛直繊維が切断し易く連続分布のものが得易くてよ
い。
The form of the fiber before cutting may be a multifilament strip, for example, a multifilament strip,
Sub tow-shaped material, tow-shaped material and the like can be applied.
The monofilament thickness is preferably 0.1 to 20.
Denier, more preferably 0.4 to 3.0 denier, is easy to cut. Further, the rigid fiber having an elastic modulus of 5000 kg / mm 2 or more may be easily cut and a continuous distribution may be easily obtained.

【0011】本発明において上述繊維を切断する方法と
しては、連続分布状態に切断されるものであれば如何な
る方法でもよいが、好ましくは叩き作用により切断する
ものがよい。叩き作用による切断では、切断長は極めて
バリアブルにカットされ、連続的な分布を示す短繊維が
得られ易くてよい。
In the present invention, any method may be used as a method for cutting the above fibers as long as it can be cut in a continuous distribution state, but it is preferable to cut by a hitting action. In the cutting by the tapping action, the cut length is cut in a very variable manner, and short fibers showing a continuous distribution may be easily obtained.

【0012】叩き作用を与える方法として、回転体の円
周上に突起を有する構造の装置が良く、突起を有するメ
タリックワイヤ、針、ピンあるいは針をくの字等に曲げ
加工した部材を回転体に組付けたものなどが良い。一般
的には各種品種の揃ったガーネットワイヤや針布が好適
である。該ガーネットワイヤは突起を有するメタリック
ワイヤであり、その構造は特定されるものでなく、通
常、紡績業界でいう綿用、合繊用などいずれでも適用で
きるものである。また、前記回転体による係合のみなら
ず、バイブレーションやチェンソー的な運動をするもの
との係合であってもよい。要は本発明の目的とする機能
を有すれば良い。つまり、糸速軸に対して、外力が付与
されることにより繊維束を切断(切断分力)する作用・
機能を有しておればよいことを意味する。加えて、該突
起物の材質や表面処理等も特に限定されるものでない。
As a method of giving a hitting action, a device having a structure having a projection on the circumference of a rotating body is preferable, and a metallic wire having a projection, a needle, a pin or a member obtained by bending a needle into a dogleg shape is used as the rotating body. The one that is assembled in is good. Generally, garnet wires and clothings of various kinds are suitable. The garnet wire is a metallic wire having protrusions, and its structure is not specified, and it can be applied to any of the cotton and synthetic fibers generally used in the spinning industry. Further, not only the engagement by the rotating body, but also the engagement by means of vibration or chain saw movement may be employed. The point is that it has only the function intended by the present invention. That is, the action of cutting the fiber bundle (cutting component force) by applying an external force to the yarn speed axis.
It means that it only needs to have a function. In addition, the material and surface treatment of the protrusions are not particularly limited.

【0013】本発明の繊維集合体を構成する繊維として
は、炭素繊維100%、ガラス繊維100%、炭
素繊維とガラス繊維、炭素繊維と例えばポリエステル
等の炭素繊維以外の繊維を含んだ繊維群などが好ましく
使用される。特に、、、のものは複合材料や燃料
電池電極基材等の炭化構造物の前駆体や耐熱性保温材の
原料として、のものは導電性や制電性を目的とした繊
維集合体として好ましく使用されるものである。
The fibers constituting the fiber assembly of the present invention include a fiber group containing 100% carbon fibers, 100% glass fibers, carbon fibers and glass fibers, carbon fibers and fibers other than carbon fibers such as polyester. Is preferably used. In particular, those are preferable as a precursor of a carbonized structure such as a composite material or a fuel cell electrode base material or a raw material of a heat-resistant heat insulating material, and one is preferable as a fiber assembly for the purpose of conductivity or antistatic property. Is what is used.

【0014】本発明の繊維集合体は捕集の仕方により塊
状、シート状(不織布状)、マット状の集合体を形成す
ることができるので、必要により適宜の形態の集合体を
形成することができる。
The fiber aggregate of the present invention can be formed into a lump, a sheet (nonwoven fabric) or a mat-like aggregate depending on how it is collected. Therefore, if necessary, an aggregate having an appropriate shape can be formed. it can.

【0015】かかる繊維集合体を一体化する場合は、樹
脂溶液で結合させる方法が好ましく使用される。かかる
樹脂は一般に複合材料を製造する際に採用される、たと
えば、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ化ビ
ニル樹脂などの熱可塑性樹脂、アクリルフェノール樹
脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、不飽和ポリエ
ステル系樹脂などの熱硬化型樹脂などが使用できるが、
特に熱硬化性樹脂が好ましい。
When integrating such fiber aggregates, a method of binding with a resin solution is preferably used. Such a resin is generally used when manufacturing a composite material, for example, a vinyl chloride resin, a vinylidene chloride resin, a thermoplastic resin such as a vinyl fluoride resin, an acrylic phenol resin, an epoxy resin, a polyimide resin, an unsaturated polyester. Although thermosetting resins such as resin can be used,
A thermosetting resin is particularly preferable.

【0016】かかる一体化物は、乾燥後、そのまま硬化
させることもできるが、さらにプレス成形したり、炭化
したりすることができる。これらの方法は、特殊な方法
を採用する必要はなく、通常複合材料を製造する場合に
使用される技術でよい。
Such an integrated product can be directly cured after being dried, but can be further press-molded or carbonized. These methods do not need to employ a special method, and may be a technique usually used when manufacturing a composite material.

【0017】たとえば、熱硬化性樹脂を用いてプレス成
形により硬化させる場合、110〜280℃で2〜12
0分程度のプレス条件が使用されるが、使用樹脂や生産
条件によってこれらの条件は変動してもよい。
For example, when the thermosetting resin is used for curing by press molding, it is 2 to 12 at 110 to 280 ° C.
Pressing conditions of about 0 minutes are used, but these conditions may vary depending on the resin used and the production conditions.

【0018】また、上述の樹脂により一体化させたもの
を炭化させる場合は、たとえばフェノール樹脂を用いた
場合は、2000〜2600℃程度の温度で焼成するこ
とにより炭化させることができる。この条件は要求され
る熱伝導性や電気伝導性などの性能により変動すること
ができる。
When carbonized with the above resin, for example, when a phenol resin is used, it can be carbonized by firing at a temperature of about 2000 to 2600 ° C. This condition can vary depending on the required performance such as thermal conductivity and electrical conductivity.

【0019】以下、図面により本発明をさらに詳しく説
明する。図1は、本発明の繊維集合体を得るための一実
施態様を示す図であって、まず、多繊維条2はパッケー
ジ1から解舒され、フィードローラ3よりフィードさ
れ、コーミングローラ装置4内のフィードローラ5を経
て回転するコーミングローラ6に供給される。この際、
多繊維条2は弛緩状態で供給されてもよいし、緊張状態
で供給されてもよいが、好ましくは多繊維条2が、開繊
する弛緩供給がよい。上述の多繊維条2としては好まし
くは無ヨリであって、かつ各種サイジング剤である樹脂
付着のないものがカット性と開繊性に優れている。換言
すれば、カット可能なヨリやサイジング剤の付着があっ
てもよいということである。ここにおいて、コーミング
ローラ6のガーネットワイヤ6Gが多繊維条2に作用し
て切断し、本発明の短繊維14となり、該装置4の排出
7より排出される。本発明の短繊維14の切断長はバ
リアブル繊維長となる。バリアブル繊維長の重量平均繊
維長は多繊維糸条2の繊維特性、該繊維糸条2の供給量
とコーミングローラの回転数(ガーネットワイヤの打点
密度)、ガーネットワイヤの材質、形状、角度などより
変更できる。次に捕集装置8に導かれる訳であるが、こ
こで重要なことは、高速回転する該コーミングローラ6
によりカットされた短繊維14の分散性を向上させるこ
とにある。その意味で本発明では捕集装置8は特別な作
用を有するように設計されている。つまり、図1から明
らかなように、コーミングローラ6の短繊維14の排出
孔7の排出孔面積より、捕集装置8の面積は広い空間チ
ャンバを設けるというものである。この目的とするとこ
ろは、分散性の向上にある。つまり捕集装置8そのもの
が空間チャンバを形成していることにより、狭い排出口
から広い空間に送り込まれた短繊維14は、該チャンバ
内に発生している撹乱流により、分散性を一段と向上さ
せることができる。その面積比率は、好ましは少なくと
も2倍以上、さらに好ましくは3〜200倍であって、
2倍未満では、逆に二次凝集が起こりやすくなり、一
方、200倍を越えると短繊維14の撹乱流の影響を受
けすぎる傾向があり、後の捕集時の目付ムラを発生しや
すくなるという問題がでてくる。該捕集装置8は吸引装
置13と連動させておけば吸引下にてネット9上を移動
するコンベアネット10により捕集させることができ
る。本発明において、全面に重量分布が均一、かつ、繊
維が三次元的にランダムに積層させるために重要な機構
は、上述の短繊維の分散性を向上するための捕集装置8
の面積は広い空間チャンバと、整流板11、12にあ
る。すなわち、ランダム配向には空中での繊維分散域を
設けることが特に好ましく、かつ前記空中での繊維分散
域としては少なくとも前記排出孔7の面積より広い面
積を有する空間とすることで、また、さらにかかる分散
繊維を整流板によって、幅方向に均等に分配して重量分
布を制御してから、ネットへ供給することで、それぞれ
の目的を達成することができるのである。
The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment for obtaining a fiber assembly of the present invention. First, a multi-fiber strip 2 is unwound from a package 1, fed from a feed roller 3, and inside a combing roller device 4. Is fed to the combing roller 6 which rotates through the feed roller 5 of FIG. On this occasion,
The multifilamentary strip 2 may be supplied in a relaxed state or may be supplied in a tensioned state, but it is preferable that the multifilamentary strip 2 be loosely supplied to open the fiber. The multifilamentary strip 2 described above is preferably twist-free, and various sizing agents without resin adhesion are excellent in cuttability and openability. Paraphrase
If you do, there will be no twists and sizing agents that can be cut.
It means that you may. Here, the garnet wire 6G of the combing roller 6 acts on the multifilamentary strip 2 to cut it into the short fibers 14 of the present invention, which is discharged from the device 4.
It is discharged from the hole 7. The cut length of the short fiber 14 of the present invention is a variable fiber length. The weight average fiber length of the variable fiber length depends on the fiber characteristics of the multifilament yarn 2, the supply amount of the fiber yarn 2 and the number of revolutions of the combing roller (strike density of the garnet wire), the material, shape, angle of the garnet wire, etc. Can be changed. Next, it is guided to the collection device 8.
What is important here is that the combing roller 6 rotating at a high speed.
To improve the dispersibility of the short fibers 14 cut by
And in. In that sense, in the present invention, the collection device 8 is a special product.
Is designed to have That is, it is clear from FIG.
Discharge of the short fibers 14 of the combing roller 6
The area of the collecting device 8 is larger than the area of the discharge hole of the hole 7.
It is to set up a room. For this purpose
The purpose is to improve dispersibility. That is, the collection device 8 itself
Narrow outlet due to the formation of the space chamber
The short fibers 14 sent into the wide space from the chamber are
Dispersion is further improved by the turbulent flow generated inside.
Can be made. The area ratio is less preferred
Is more than 2 times, more preferably 3 to 200 times,
If it is less than 2 times, on the contrary, secondary aggregation tends to occur, and
However, if it exceeds 200 times, it will be affected by the turbulent flow of the short fibers 14.
It tends to be overwhelmed and may cause unevenness in weight when collecting later.
The problem is that it becomes less expensive. If the collecting device 8 is linked with the suction device 13, it can be collected by the conveyor net 10 moving on the net 9 under suction. In the present invention , a mechanism that is important for evenly distributing the weight over the entire surface and for laminating the fibers in a three-dimensional random manner is a collecting device 8 for improving the dispersibility of the short fibers described above.
Has a wide space chamber and the rectifying plates 11 and 12.
It That is particularly preferred that provided fiber dispersion zone of the air in the random orientation, and as the fiber dispersion zone in said air, by a space having a larger area than the area of at least the discharge holes 7, also, More such dispersion
The fibers are evenly distributed in the width direction by the straightening vane to
By controlling the cloth and then feeding it to the net,
The purpose of can be achieved.

【0020】また、本発明の三次元配列繊維集合体の製
造方法はバッチ方式により三次元配列繊維集合体15を
取り出すものである
In addition, the three-dimensional array fiber assembly of the present invention is manufactured.
Concrete methods are those taken a three-dimensional array fiber assembly 15 by the batch method.

【0021】たとえば、燃料電池用電極基材であるプリ
プレグを製造する場合、前記、該繊維集合体にフェノー
ル樹脂をメタノールで希釈した溶液を含浸する工程、含
浸した樹脂を絞る工程、該樹脂を硬化させることなく乾
燥する工程、次にシート(プリプレグ)を剥離する工程
に続き該プリプレグをテイクアップする工程によって達
成することができる。
[0021] For example, to manufacture the prepreg is an electrode substrate for a fuel cell, wherein, the step of the phenol resin in the fiber aggregate impregnated with a solution diluted with methanol, the step of squeezing the impregnated resin, the resin drying without curing, then sheet the prepreg following the step of peeling away the (prepreg) can be achieved by a process for the take-up.

【0022】図2は、本発明の繊維集合体を構成する短
繊維の分布状態を説明するための一態様を示す図であっ
て、ステープルダイヤグラムと呼ばれている分布図であ
る。図より15mmから1mmを連続的に分布して含んでい
る状態が明らかである。ここで連続的に分布しいると
は、繊維長の長い繊維は少なく、繊維長の短い繊維は多
く含む形、すなわち、繊維長と本数が反比例(直線、曲
線を含む)して含まれるものであって、途中に凹凸があ
るような分布のものは、原則的に除外するが、ただし、
本発明の目的を阻害しない範囲内であればさしつかえな
い。
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment for explaining the distribution state of the short fibers constituting the fiber assembly of the present invention, and is a distribution diagram called a staple diagram. From the figure, it is clear that 15 mm to 1 mm are continuously distributed and included. The term “continuously distributed” here means that the number of long fibers is small and the number of short fibers is large, that is, the fibers are included in inverse proportion (including straight line and curve) to the number of fibers. In principle, those with unevenness in the middle are excluded, but
It does not matter as long as it does not impair the object of the present invention.

【0023】図3は、本発明で得る繊維集合体15のう
ちシート状に積層せしめた態様のモデル図を示すが、こ
こで、幅方向(w−w′)、長手方向( l− l′)ある
いはバイアス方向(b−b′)に対し2次元的に配列が
ランダムである短繊維14以外に厚さ方向(t−t′)
の配列もランダムである、いわゆる三次元的に配列がラ
ンダムである短繊維14を有していることが明らかであ
る。該繊維集合体の厚さ方向のランダム性の程度は吸引
作用の調整により自在に達成し得るものである。該厚さ
方向に繊維軸が向いている繊維としては特に短い繊維が
寄与し、該繊維の配列のランダム性と繊維の剛直性と相
俟って繊維集合体構造に対し、高嵩高性、高反発性、気
体や液体の易通過性および易含浸性が確保できる。炭素
繊維を例にするならばNa/S電池や各種燃料電池の電
極基材として要求される導電性に好結果をもたらすもの
である。さらに複合材の前駆体にあっては樹脂の易含浸
性、結着性をもたらし、複合材として、高強度、高信頼
性の基材が得られる。
FIG. 3 shows a model diagram of a mode in which the fiber assembly 15 obtained in the present invention is laminated in a sheet form. Here, the width direction (w-w ') and the longitudinal direction (l-l') are shown. ) Or in the thickness direction (t-t ') in addition to the short fibers 14 whose arrangement is two-dimensionally random with respect to the bias direction (b-b').
It is clear that the arrangement also has short fibers 14 in which the arrangement is random, that is, the arrangement is so-called three-dimensionally random. The degree of randomness in the thickness direction of the fiber assembly can be freely achieved by adjusting the suction action. Particularly short fibers contribute to the fibers whose fiber axes are oriented in the thickness direction, and in combination with the randomness of the arrangement of the fibers and the rigidity of the fibers, they have a high bulkiness and a high bulkiness with respect to the fiber assembly structure. Repulsion, easy passage of gas and liquid, and easy impregnation can be secured. If carbon fiber is taken as an example, it will bring good results to the conductivity required as an electrode base material for Na / S batteries and various fuel cells. Further, in the precursor of the composite material, the resin can be easily impregnated and the binding property can be obtained, and a high-strength and highly reliable base material can be obtained as the composite material.

【0024】[0024]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明する。
The present invention will be described in more detail based on the following examples.

【0025】実施例1 単糸デニールが0.6デニール、構成繊維本数3000
本のPAN系炭素繊維糸条を窒素シール下650℃の熱
処理を施し、脱サイジング加工した後、コーミングロー
ラに供した。コーミングローラの回転数は7000r.p.
m とした。得られた炭素繊維の短繊維特性は最大繊維長
が65mm、最小繊維長0.02mm(測定可能範囲内で測
長したもの)であり、本発明でいう少なくとも1mmから
15mmの範囲を含んで分布している繊維集合体となっ
た。該分布するバリアブル繊維長の繊維集合体の重量平
均繊維長は8.9mmであった。該繊維集合体を負圧下の
チャンバ内に飛散せしめ、ステンレス製金網60メッシ
ュのネット上に捕集した。捕集したシートの目付は24
g/ m2 とし、該シートにフェノール樹脂(メタノール
で希釈の溶液)を含浸した後、再焼成によりC/C材を
得た。該基板をリン酸型燃料電池用電極基材に供したと
ころ気孔性、電気伝導性、熱伝導性ならびにシート強力
に共に優れた性能を示した。
Example 1 Single yarn denier is 0.6 denier and the number of constituent fibers is 3000
The PAN-based carbon fiber yarn of this book was subjected to heat treatment at 650 ° C. under a nitrogen seal, subjected to desizing processing, and then subjected to a combing roller. The rotation speed of the combing roller is 7,000 r.p.
m. The short fiber characteristics of the obtained carbon fiber have a maximum fiber length of 65 mm and a minimum fiber length of 0.02 mm (measured within a measurable range), and are distributed in the range of at least 1 mm to 15 mm according to the present invention. It has become a fiber assembly. The weight-average fiber length of the distributed variable fiber length fiber aggregate was 8.9 mm. The fiber assembly was scattered in a chamber under negative pressure and collected on a stainless mesh 60 mesh net. The weight of the collected sheet is 24
C / C material was obtained by impregnating the sheet with g / m 2 and impregnating the sheet with a phenol resin (a solution diluted with methanol) and then re-baking. When the substrate was used as an electrode base material for a phosphoric acid fuel cell, it exhibited excellent performances in porosity, electrical conductivity, thermal conductivity and sheet strength.

【0026】実施例2 サイジング剤が付与されていない単糸デニール0.6デ
ニール、構成繊維本数6000本のPAN系炭素繊維糸
条をコーミングローラに供し、短繊維化した。該短繊維
の繊維長特性は最大繊維長72mm、最小繊維長0.01
mm、重量平均繊維長10.3mmのバリアブル繊維長にて
分布する繊維集合体となった。該短繊維をステンレス製
80メッシュの金網にて捕集した。目付400 g/ m2
のマット得た。該マットを交絡化処理を施こした後、ナ
トリウム/イオウ電池の電極基材に供したところ、マッ
ト厚み方向に配向した繊維により、厚み方向の弾発性に
優れ、かつ電気伝導性およびガス透過性にも優れた基材
であった。
Example 2 A PAN-based carbon fiber yarn having a single-fiber denier of 0.6 denier to which a sizing agent was not applied and a constituent fiber number of 6000 was provided to a combing roller to shorten the fiber. The fiber length characteristics of the short fibers are a maximum fiber length of 72 mm and a minimum fiber length of 0.01
mm, the weight average fiber length was 10.3 mm, and the fiber aggregate was distributed in the variable fiber length. The short fibers were collected with a stainless steel 80-mesh wire net. Basis weight 400 g / m 2
Got the mat. When the mat was subjected to an entanglement treatment and then used as an electrode base material of a sodium / sulfur battery, the fibers oriented in the thickness direction of the mat were excellent in elasticity in the thickness direction, and had electrical conductivity and gas permeation. It was a substrate with excellent properties.

【0027】実施例3 単糸デニール0.6デニール、構成繊維本数1000本
のPAN系炭素繊維糸条と短繊維デニールが1デニール
繊維長が38mmのポリエステルからなる250ゲレン/
30ヤードの粗糸を同時にコーミングローラに供給し
た。コーミングローラの回転数は7500r.p.m とし
た。該コーミングローラ内では前記炭素繊維はバリアブ
ルカットされ、一方、ポリエステルステープルは開繊作
用を受け、該コーミングローラの排出孔から混紡状態で
飛散せしめた。該混紡品をネット上に捕集し、均一分散
型の複合シートを得た。該複合シートの混紡比率は重量
比で炭素繊維/ポリエステル、10%/90%であっ
た。該複合シートは静電気障害の起りやすい分野に適し
たシートであった。
Example 3 Single-ply denier 0.6 denier, PAN-based carbon fiber yarn having 1000 constituent fibers and short denier 1 denier 250 gelene consisting of polyester having a fiber length of 38 mm /
30 yards of roving were simultaneously fed to the combing roller. The rotation speed of the combing roller was 7500 rpm. In the combing roller, the carbon fibers were variably cut, while the polyester staple was subjected to a fiber-spreading action and scattered from the discharge holes of the combing roller in a mixed spinning state. Collecting the blend products on nets, to obtain a uniform dispersion type composite sheet. The blending ratio of the composite sheet was 10% / 90% by weight of carbon fiber / polyester. The composite sheet was a sheet suitable for fields where static electricity is likely to occur.

【0028】実施例4 単糸直径6μm、607デニールのグラスファイバ1本
に対し、0.6デニール3000フィラメントのPAN
系炭素繊維糸条9本を7500r.p.m で回転するコーミ
ングローラに供給し短繊維化せしめた。各々の繊維長特
性は次の通りであった。すなわち、炭素繊維は、最大繊
維長58mm、最小繊維長0.02mm、重量平均繊維長
9.8であるが、ガラス繊維は、最大繊維長39mm、最
小繊維長0.02mm、重量平均繊維長8.1であった。
Example 4 Single-fiber diameter 6 μm, 607 denier glass fiber, 0.6 denier 3000 filament PAN
Nine carbon fiber yarns were fed to a combing roller rotating at 7,500 rpm to shorten the fibers. The fiber length characteristics of each were as follows. That is, the carbon fiber has a maximum fiber length of 58 mm, a minimum fiber length of 0.02 mm, and a weight average fiber length of 9.8, while the glass fiber has a maximum fiber length of 39 mm, a minimum fiber length of 0.02 mm, and a weight average fiber length of 8. It was 1.

【0029】該短繊維をステンレス製80メッシュの金
網に捕集し、目付40g/ m2 のシートを得た。該シー
トをメタノールにて希釈したフェノール樹脂を含浸し4
枚積層して、プレス成形した後再焼成しG/Cコンポジ
ットを得た。該コンポジットを燃料電池のセパレータ基
材として用いたところ、グラファイト、炭素繊維及びガ
ラス状カーボンが組合さったもので均斉な密度と信頼性
に富む強度を有し、かつ、曲げ強度大なるため取扱い性
に優れ、ガス透過性、電気伝導性共に優れた特性を有す
るものであった。
The short fibers were collected in a stainless steel 80-mesh wire net to obtain a sheet having a basis weight of 40 g / m 2 . The sheet is impregnated with phenol resin diluted with methanol 4
The sheets were laminated, press-molded and then re-fired to obtain a G / C composite. When the composite was used as a separator base material of a fuel cell, it was a combination of graphite, carbon fiber and glassy carbon, had uniform density and reliable strength, and had a large bending strength, and thus was easy to handle. It had excellent properties such as excellent gas permeability and electric conductivity.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明で得る短繊維集合体は、15mmか
ら1mmを含んで分布するものであり長目の短カット繊維
は該集合体の絡合性を、一方、短か目の短カット繊維は
繊維配向のランダム性にや高密度充填性に寄与するもの
であって、これらが混在することにより単一カット長の
繊維集合体より有益な特性を示すものである。具体的に
は前者の場合、シート、マット等には強度面や電気伝導
性、後者は嵩高性、ポーラス性や電気伝導性に優れた効
果を発揮し、各種複合材、電池の電極基材やセパレー
タ、瀘材、防振材、防音材、さらには導電材に適した材
料を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The short fiber aggregate obtained by the present invention is distributed including 15 mm to 1 mm, and the long short cut fiber has the entanglement property of the aggregate, while the short short cut fiber has the entanglement property. The fibers contribute to the randomness of the fiber orientation and to the high-density packing property, and when they are mixed, they exhibit more advantageous properties than the fiber assembly having a single cut length. Specifically, in the case of the former, a sheet, a mat, etc. exhibit excellent strength and electrical conductivity, and the latter exhibit an effect of being excellent in bulkiness, porosity and electrical conductivity, and various composite materials, electrode base materials for batteries and It is possible to provide a material suitable for a separator, a filter material, a vibration-proof material, a sound-proof material, and a conductive material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この図は、本発明の繊維集合体を得るための
一実施態様を示す工程図である。
FIG. 1 is a process drawing showing one embodiment for obtaining the fiber assembly of the present invention.

【図2】 この図は、本発明の繊維集合体を構成する繊
維長の分布状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a distribution state of fiber lengths constituting the fiber assembly of the present invention.

【図3】 この図は、本発明の繊維集合体をシート状に
積層した場合の態様図を示す。
FIG. 3 is a view showing an embodiment when the fiber assembly of the present invention is laminated in a sheet shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:パッケージ 2:多繊維条 3、5:フィードローラ 4:コーミングローラ装置 6:コーミングローラ 6G:ガーネットワイヤ 7:排出口 8:捕集装置 9:コンベアネット 10:ネット 11、12:整流板 13:吸引装置 14:短繊維 15:繊維集合体 1: Package 2: Multi-fiber strips 3, 5: Feed roller 4: Combing roller device 6: Combing roller 6G: Garnet wire 7: Discharge port 8: Collection device 9: Conveyor net 10: Net 11, 12: Rectifier plate 13 : Suction device 14: Short fibers 15: Fiber aggregate

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 繊維の集合体であって、該集合体は繊維
の長さが少なくとも1〜15mmの範囲で連続的に分布し
ている短繊維を含み、かつ該各種長さの短繊維は三次元
ランダムに交り合って、かつ、全面に均一な重量分布
をもって集合していることを特徴とする三次元配列繊維
集合体。
1. An aggregate of fibers, the aggregate comprising staple fibers having a fiber length continuously distributed in a range of at least 1 to 15 mm, and the staple fibers of various lengths are Three-dimensional
Randomly matching交Ri and uniform weight distribution over the entire surface
That you set with a three-dimensional array fiber assembly according to claim.
【請求項2】 繊維集合体が、不織布状物である請求項
1記載の三次元配列繊維集合体。
2. The three-dimensional array fiber assembly according to claim 1, wherein the fiber assembly is a non-woven fabric.
【請求項3】 繊維が、少なくとも炭素繊維を含むこと
を特徴とする請求項1記載の三次元配列繊維集合体。
3. The three-dimensional array fiber assembly according to claim 1, wherein the fibers include at least carbon fibers.
【請求項4】 繊維が、ガラス繊維を含むことを特徴と
する請求項1記載の三次元配列繊維集合体。
4. The three-dimensional array fiber assembly according to claim 1, wherein the fibers include glass fibers.
【請求項5】 多繊維条を、周面上に突起を有する回転
体に係合せしめてランダムに切断して短繊維とした後、
該短繊維をチャンバ、整流板およびネットとを備えた捕
集装置に導き、該短繊維を該チャンバ内で2次分散せし
めた後、整流板を通して分配し、次いで吸引下にあるネ
ット上に集合させることを特徴とする三次元配列繊維集
合体の製造方法。
5. The multifilamentary strip is engaged with a rotating body having protrusions on its peripheral surface and randomly cut into short fibers,
The short fibers were captured with a chamber, a current plate and a net.
To the collecting device and secondly disperse the short fibers in the chamber.
After dispensing, distribute through the straightening vane and then under suction.
A method for producing a three-dimensional array fiber assembly, which is characterized in that the fiber assembly is assembled on a sheet .
【請求項6】 多繊維条を、周面上に突起を有する回転
体に係合せしめてランダムに切断して短繊維とした後、
該短繊維を、チャンバ、整流板およびネットとを備えた
捕集装置に導き、該短繊維を該チャンバ内で2次分散せ
しめた後、整流板を通して分配し、次いで吸引下にある
ネット上に集合させて得られる三次元配列繊維シート状
物を樹脂で一体化することを特徴とする三次元配列繊維
集合体の製造方法。
6. A multifilament strip is engaged with a rotating body having protrusions on its peripheral surface and randomly cut into short fibers,
The short fiber was provided with a chamber, a current plate and a net.
Lead to a collector to secondarily disperse the short fibers in the chamber
After squeezing, dispense through straightening vanes, then under suction
A method for producing a three-dimensional array fiber assembly, characterized in that a three- dimensional array fiber sheet material obtained by assembling on a net is integrated with a resin.
【請求項7】 短繊維が、少なくとも1〜15mmの範囲
に連続的に分布したものを含むことを特徴とする請求項
5または6記載の三次元配列繊維集合体の製造方法。
7. The method for producing a three-dimensional array fiber assembly according to claim 5 or 6, wherein the short fibers include ones continuously distributed in a range of at least 1 to 15 mm.
【請求項8】 三次元配列繊維集合体を一体化する工程
が、該三次元配列繊維集合体に樹脂を溶液にして付与し
た後、乾燥する工程を含むことを特徴とする請求項6記
載の三次元配列繊維集合体の製造方法。
8. the step of integrating the three-dimensional array fiber assembly, after applying to the resin solution in the three-dimensional array fiber assembly according to claim 6, characterized in that it comprises a step of drying Manufacturing method of three-dimensional array fiber assembly.
【請求項9】 三次元配列繊維集合体を樹脂で一体化す
る工程が、三次元配列繊維集合体に樹脂を付与した後、
該樹脂を硬化させることなく乾燥し、次いで捕集ネット
から前記樹脂を含む三次元配列繊維集合体を剥離する工
程を含むことを特徴とする請求項6記載の三次元配列
維集合体の製造方法。
9. step of a three-dimensional array fiber aggregate are integrated with resin, after the resin has been applied to the three-dimensional array fiber aggregate,
Dried without curing the resin, and then the three-dimensional array fiber <br/> Wei according to claim 6, characterized in that the collecting net comprising the step of removing the three dimensional array fiber aggregate comprising the resin Manufacturing method of aggregate.
【請求項10】 繊維集合体を一体化する工程が、繊維
集合体に樹脂を付与した後、プレス成形する工程を含む
ことを特徴とする請求項6記載の繊維集合体の製造方
法。
10. The method for producing a fiber assembly according to claim 6, wherein the step of integrating the fiber assembly includes a step of applying a resin to the fiber assembly and then press-molding.
【請求項11】 繊維集合体を一体化する工程が、繊維
集合体に樹脂を付与した後、樹脂を硬化する工程を含む
ことを特徴とする請求項6記載の繊維集合体の製造方
法。
11. The method for producing a fiber assembly according to claim 6, wherein the step of integrating the fiber assembly includes a step of applying a resin to the fiber assembly and then curing the resin.
【請求項12】 繊維集合体を一体化する工程が、繊維
集合体に樹脂を付与した後、樹脂を炭化する工程を含む
ことを特徴とする請求項6記載の繊維集合体の製造方
法。
12. The method for producing a fiber assembly according to claim 6, wherein the step of integrating the fiber assembly includes a step of carbonizing the resin after applying the resin to the fiber assembly.
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