JP7500104B1 - 炭素繊維含有不織布製造用の処理剤、炭素繊維含有不織布、及び炭素繊維含有不織布の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決する各態様を記載する。
態様2の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤は、エポキシ化合物(A)、ノニオン界面活性剤(B)、及びエステル化合物(C)を含有する炭素繊維含有不織布製造用の処理剤であって、前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が30質量%以上60質量%以下であり、前記エステル化合物(C)の含有割合が5~40質量%であり、前記エポキシ化合物(A)は、主骨格としてビスフェノールA及びビスフェノールFから選ばれる少なくとも一種を有することを特徴とする。
態様3は、態様1に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤において、前記エポキシ化合物(A)が、ビスフェノールA骨格、及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1つを有する。
態様5は、態様1又は3に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤において、前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が5~60質量%である。
態様9の炭素繊維含有不織布の製造方法は、態様1~7のいずれか一態様に記載の処理剤を、炭素繊維の短繊維に付着させる工程を含むことを特徴とする。
以下、本発明の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤(以下、処理剤という)を具体化した第1実施形態を説明する。本実施形態の処理剤は、下記のエポキシ化合物(A)及びノニオン界面活性剤(B)を含有し、さらにエステル化合物(C)を含有する。
エポキシ化合物(A)は、分子中にエポキシ基を有する化合物である。エポキシ化合物(A)は、分子中にエポキシ基を1つ有するモノエポキシ化合物、又は2以上有する多官能エポキシ化合物のいずれであってもよい。
処理剤の不揮発分中におけるエポキシ化合物(A)の含有割合は、例えば3~100質量%、5~90質量%である。かかる範囲に規定することにより本発明の効果をより向上できる。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。また、不揮発分とは、処理剤を105℃で2時間熱処理して揮発性成分を十分に除去したものをいう。以下、不揮発分の定義は、同じ条件を採用するものとする。
処理剤は、さらにノニオン界面活性剤(B)を含有してもよい。処理剤中にノニオン界面活性剤(B)が含まれることにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた不織布の強さが向上する。
処理剤の不揮発分中において、ノニオン界面活性剤(B)の含有割合は、例えば3~70質量%、5~60質量%である。かかる含有割合の範囲に規定することにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた不織布の強さが向上する。なお、上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
本実施形態の処理剤に供するエステル化合物(C)は、1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物が適用される。このエステル化合物(C)を適用することにより、処理剤が付与された炭素繊維から得られた不織布の強さが向上する。
これらのエステル化合物(C)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
次に、本発明に係る炭素繊維含有不織布(以下、単に不織布という)を具体化した第2実施形態について説明する。本実施形態の不織布は、不織布に第1実施形態の処理剤が付着している。本実施形態の不織布は、まず第1実施形態の処理剤を炭素繊維に付着させる工程が行われ、次にカーディングによるウェブ形成工程を行うことにより製造される。不織布に対する処理剤の付着量については特に制限はないが、不織布に処理剤(溶媒を含まない)が好ましくは0.01~10質量%、より好ましくは0.1~2質量%となるよう付着している。
(1)本実施形態の処理剤では、エポキシ化合物(A)を配合して構成した。したがって、カード機を通過する際、処理剤が付与された炭素繊維の折れを低減することができる。また、処理剤が付与された炭素繊維から得られた不織布の強さを向上できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
表1に示すように、エポキシ化合物(A)、ノニオン界面活性剤(B)、エステル化合物(C)、その他成分(D)を、固形分濃度が30%となるように撹拌しながら水又は有機溶媒を徐々に加えることにより各例の処理剤を調製した。
試験区分1で調製した処理剤を用いて、炭素繊維不織布を製造した。
調製した各処理剤の水性液又は有機溶媒溶液を更に水希釈し、各処理剤の1~4%水性液とした。この水性液を繊維長45mmの炭素短繊維にスプレー給油法で付着させた。その後、105℃の熱風乾燥機に60分間入れて乾燥し、処理剤を付着させた処理済み炭素短繊維を得た。得られた処理済み炭素短繊維を25℃で65%RHの雰囲気に一夜調湿して評価に供した。なお、実施例47等は、表に記載の合成繊維を所定の割合で混紡した。
カード前後で炭素繊維の長さが何%になったかを測定することにより炭素繊維の折れ具合を評価した。50mmに揃えた短繊維を、カードを通した後に、短繊維の長さをn=50で測定し、平均値を求めた。(カード後の長さ平均/カード前の長さ平均)×100を値とし、下記の基準で評価した。
◎(良好):90%以上
○(可):70%以上、90%未満
×(不可):70%未満
試験区分4(製造したウェブの強さ)
得られたウェブを把持して引っ張り、切れた時の倍率を測定することにより、製造したウェブの強さを評価した。作製したウェブを用い、引っ張り強伸度試験機を用いて把持長10cm、引張速度10cm/minで1分間延伸し、その間にウェブの切断が発生するか否かを確認した。下記の基準で評価した。
◎◎(優れる):延伸中にウェブが切断しない場合
◎(良好):延伸中、50秒以上60秒未満の間に、ウェブが切断する場合
○(可):延伸中、40秒以上50秒未満の間に、ウェブが切断する場合
×(不可):延伸中、40秒未満でウェブが切断する場合
上記表の各比較例に対する各実施例の評価結果からも明らかなように、本発明の処理剤によると、処理剤が付与された炭素繊維がカード通過する際の折れを低減できる。また、処理剤が付与された炭素繊維から得られたウェブの強さを向上できる。
Claims (9)
- エポキシ化合物(A)、ノニオン界面活性剤(B)、及びエステル化合物(C)を含有する炭素繊維含有不織布製造用の処理剤であって、前記処理剤の不揮発分における前記エポキシ化合物(A)の含有割合が5質量%以上60質量%以下であり、前記エステル化合物(C)の含有割合が5~50質量%であり、前記エポキシ化合物(A)は、主骨格としてビスフェノールA、ビスフェノールF、及びジアミノジフェニルメタンから選ばれる少なくとも一種を有することを特徴とする炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
エステル化合物(C):1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物。 - エポキシ化合物(A)、ノニオン界面活性剤(B)、及びエステル化合物(C)を含有する炭素繊維含有不織布製造用の処理剤であって、前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が30質量%以上60質量%以下であり、前記エステル化合物(C)の含有割合が5~40質量%であり、前記エポキシ化合物(A)は、主骨格としてビスフェノールA及びビスフェノールFから選ばれる少なくとも一種を有することを特徴とする炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
エステル化合物(C):1価脂肪族アルコールと1価カルボン酸とからなるエステル化合物。 - 前記エポキシ化合物(A)が、ビスフェノールA骨格、及びビスフェノールF骨格から選ばれる少なくとも1つを有する請求項1に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
- 前記処理剤の不揮発分における前記エポキシ化合物(A)の含有割合が5~60質量%である請求項2に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
- 前記処理剤の不揮発分における前記ノニオン界面活性剤(B)の含有割合が5~60質量%である請求項1に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
- 前記エポキシ化合物(A)、前記ノニオン界面活性剤(B)、及び前記エステル化合物(C)の含有割合の合計を100質量%とすると、前記エポキシ化合物(A)を5~90質量%、前記ノニオン界面活性剤(B)を5~60質量%、及び前記エステル化合物(C)を5~50質量%の割合で含有する請求項1に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
- 前記エポキシ化合物(A)、前記ノニオン界面活性剤(B)、及び前記エステル化合物(C)の含有割合の合計を100質量%とすると、前記エポキシ化合物(A)を5~60質量%、前記ノニオン界面活性剤(B)を30~60質量%、及び前記エステル化合物(C)を5~50質量%の割合で含有する請求項2に記載の炭素繊維含有不織布製造用の処理剤。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の処理剤が付着していることを特徴とする炭素繊維含有不織布。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の処理剤を、炭素繊維の短繊維に付着させる工程を含むことを特徴とする炭素繊維含有不織布の製造方法。
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