JPS59100720A - カ−ボン短繊維入り乾式微粉体原材料製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 への補強材として用い得る単繊維に解繊する方法及び装
置に関する。

ピッチ等の原料から作られた径約５μ〜２０μ程度のカ
ーボン繊維及びこの繊維を１００　ｉｎ程度までの各種
の長さに切断した短繊維は公知である。

また、上記カーボン短繊維を均一に分散混合して賦形し
た各種モルタル，コンクリート，ガラス，金属，樹脂等
の成形品ないし部材が酬熱性や化学的安定性を損うこと
なく機械的強度を著しく増大することも公知である。

しかし、この種製品を作るための賦形ＭｆＴの粉粒ない
し流動状原料に、カーボン短繊維を均一に分散させるに
は大きな困難がある。

すなわち、カーボン短繊維は、多数集合した状態におい
ては、多少の振動、震砿、攪拌その他の力が加わること
によって、あたかも短い細毛を掃き寄せたりしたときの
ように、隣り合った短繊維同士が互いに交叉し重なり合
って、柔かく綿状の小塊状の凝集体をつくる傾向がある
。

この凝集体における各短繊相：ｉ互間の何着結合は大し
て強いものではないが、手指では容易にもみほぐせない
ものである。しかし、カーボン短繊維の上述のような性
質は、これを成形品の賦形前における粉状または流動状
の原料中に添加し均一に分散混合させようとするとき大
きな欠点となる。

なぜなら、カーボン短繊維を前述のような多数の小塊状
の凝集体を含んだ集合物の状態のま″！、ヤ成形品原料
に混入すると、この凝集塊状物は、その後の原料の攪拌
、混練その他の尋常の分散手段によっては単繊維ごとに
分離されず、かえって、一旦分離したカーボン短繊維で
すら成形品原料中で小球状に再凝集してしまい、したが
って原料中にカーボン短繊維が相、互に分離した単繊維
として均一分散した状態のものを得られないからである
。

そのため、前述したカーボン短、熾維を均一に混入した
モルタルやスレート板又はコンクリート成形品打設物等
の原料を得るには極めて繁雑な方法を用いなければなら
ない。すなわち、カーボン短繊維の集合物をセメントと
混練ずべき水等の適当な液状物又はセメントを含む流動
状態の原料中に投入し、特殊のミキサー等によって少量
ずつ攪拌し、流動状の均一分散固液混合物とする操作を
経ることが必要となるのである。

湿式法とでもいうべき上記方法が非能率的で迂遠である
ことは言うをまたない。

近時この種の成形材料は各種の固形材料添加物を混合し
たものをワン・パッケージにして流通させ、必要に応じ
て水等と混練すれば、それだけでモルタルを形成するよ
うになっている。

いわゆる複合材料のプレミックス品である。

ところが、前述した問題があるので、カーボン短繊維を
添加した固形粉粒状複合材料のワンパッケージ製品を作
ることはできず、仮に作っても時間の経過とともにカー
ボン短繊維が凝集するので使用に供し得なくなる。これ
は極めて不便であり、時代の趨勢に合わない。

以上のような次第で、カーボン短繊維混入モルタル、ス
レート板、セメント瓦ないしコンクリート成形品につい
ては、その優れた特性に着目した太き々期待と需要があ
るのに、その現実の実施は微々たるものであるというの
が現状である。

そこで、上記セメント粉末等を含む粉粒状固形原料中に
乾状態で始めからカーボン短繊維の各単繊維が相互に比
較的十分に分離し分散混在した複合セメントを得ること
ができれば好都合である。また、同様に、各種の溶融ガ
ラス、溶融樹脂や未硬化樹脂原料中に上記のような乾状
態でカーボン短繊維を単繊維に解繊して混入することが
できれば益するところは犬である。

そのだ・めには、集合し凝集したカーボン短繊維の塊を
液状媒質を用いず、機械的に、いわば乾式法により単繊
維ごとに分離し、又は凝集傾向を阻止して、分離した単
繊維の状態のま捷原料に投入する必要がある。ところが
このようなカーボン短繊維の乾式法による胴線は従来か
ら大企業が試みながら遂に成功した例をきかない。

本発明の第１の目的は、上述のような技術水準のもと、
カーボン短繊維を乾式法により単繊維ごとに解繊する方
法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、上記カーボン短繊維の乾式法に
よる単繊維ごとの解繊を効率よ〈実施することのできる
新規な装置を提供するにある。

本発明者は、上記課題を達成するだめの方策について研
究を進めた結果、これ寸で知られなかった新規の乾式に
よる分繊方法を想到し、かつ、この方法を効率よく実現
する装置を案出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の方法は、本明細書の特許請求の範囲
第１項に記載のとおりであり、カーボン短繊維の小塊状
凝集体を含む集合物を、小間隙を隔てて相対向し各表面
に多数の細突起が小間隙をおいて立設され、かつ、相対
運動する一対の部材の上記間隙中を通過させることによ
り、カーボン短繊維の凝集体を各単繊維ごとに分離する
方法である。

換言すれば、本発明にかかる方法の骨子は、一対の相対
運動する部材の対向間隙個所で、一方の部材の細突起と
他方の部材の複数の細突起によって、カーボン短繊維の
凝集体を反対方向に係止しつつ、凝集体を引張り合うこ
とによって、カーボン短繊維の凝集体中の各単繊維をば
らばらに分離する方法である。

寸だ、本発明の装置は、本明細書の特許請求の範囲第２
項に記載のとおりであり、カーボン短繊維の小塊状凝集
物を含む集合原料を供給する部材と、供給原料を受ける
べき表面に多数の細突起を立設し、上記供給された集合
原料を一方向に移動可能にする移動部材と、表面に多数
の細長突起を立役配置し、との細長突起が上記可動部材
の細長突起としてカーボン短繊維の可動部材による移動
を制限する制限部材とを備え、上記可動部材の表面と制
御部材の表面とをカーボン短繊維の単繊維が通過し得る
小間隙を隔てて対向配置させたことを特徴とするカーボ
ン短繊維の分繊装置である。

次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１、添付図面第１図乃至第４図は、本発明装置の
一例である。■は外径８０　ｃｍ　、幅１８０　ｃｍの
中空円筒形回転体で、この円筒形回転体１の全川面には
硬質合成樹脂製シートが貼着されている。その表面には
、回転体１の円周方向に１（７）の間隔をおいて、高さ
が８咽の鋸歯形薄片状の細突起８が幅方向に８喘の間隔
で多列に成形立設されている。２は、回転体１に対向し
て配置された外径４０　ｃｍ　、幅１８０ｃｆｎの円筒
形回転体である。この回転体２の表面も回転体１と同様
の構造であって、表面には細突起３と同一の寸法形状の
細突起手が多列に立設されている。これらの回転体１．
２は、各円面が互いに対向し合い、細突起８と細突起４
０頂部が僅かに喰い込み合う小間隔をおいて位置決め固
定できるように軸支されている。しかし、回転体１の細
突起と回転体２の訓突起は、回転体の幅方向に交互に列
設されているので、細突起３と４とが接触することはな
い。図示しない駆動モータの運動は、モータ軸に接続し
た可変の変速機５．６からベルトを通じて、各回転体１
，２に伝えられ、各回転体１．２は任意選択した所定の
周速で回転軸を中心に自転し得るようになっている。

本実施例では第１図の上で、回転体１０回転方向が時計
方向、回転体２０回転方向が反時計方向となるように構
成されている。回転体ｌ。

２の対向する表面の直上方には、第１図の上で漏斗状に
示されたホッパー８が配置されている。

このホッパー８は回転体の対向表面の幅方向に沿って細
長く延びた原料供給口を下方に開口し内部には送り装置
を設けている。

次に、上記装置を用いた本発明の方法の一例について説
明する。１ず、ホツノ々−８内には、径１８．０μ、長
さ６．０配のカーボン短繊維凝集体１０（呉羽化学工業
株式会社製カーボン短繊維、曲品名りレカチョップ）が
集積されているが、このものは大部分が手指でつ捷める
程度の差渡し１ｍ数ｍの多数の小塊状凝集体を呈してい
る。

ホッパー８の送り装置９を操作すると、原料のカーボン
短繊維凝集体１ｒｉ、次々に回転体１，２０対向する表
面の上部に落下する。ところで、回転体１は、時計方向
に毎分２００回転の速度で回転し、回転体２も反時計方
向に毎分５０回転の速度で回転している。そこで、カー
ボン短繊維凝集体１０の各小塊状の大小形状不定のブロ
ック状凝集体は回転体１，２の表面の対向する間隙に入
り込み、一つの凝集体の多数の個所が、同時に回転体表
面の細突起に引っ掛かり係止されて、両回転体１，２の
周速の差だけ上下方向に引張られながら毎秒約７．３ｍ
の速要で下方に移動する。そのため、カーボン短繊維の
凝集体は、意外なほど完全に、単繊維が一本づつに分離
されて霧雨のように落下する。この落下しだ短繊維は、
顕微鏡で観察したところ、殆ど切損や表面の損傷が認め
られない。

実施例２、添付図面第５図は、本発明にかかる別の装置
である。２］、は肉厚スチール製円間形回転体で外径小
０ＣＴｎ、幅８０ｃｍであり、２２は同様の回転体で外
径２０ｃｍ、幅８０ｍである。

いずれの回転体も表面に約８ｍの間隔で円（２）方向に
伸ひる溝がラセン状に刻設しである。この溝中には糸鋸
歯状に純突起を列設した鉄製線状体が純突起を上にして
埋込まれ固定されている。

この純突起は、先端が尖鋭三角状でピッチ３咽。

高さ６順である。円筒形回転体２１と回転体２２とは、
両日円面の純突起の先端が接触することなく数μ距たっ
た間隔で対向するよう所定間隔をおいて固定されている
。図示しないモータ及び変速機によって回転体２１．２
′２Ｊは図面上反時計方向に回転可能なよう軸支されて
いる。

この例では、回転体２１０周面の一部に表面平滑ｆｘ　
スィーパロール２７．２８が接触してオリ、同様に、回
転体２２の円面にもスィーパロール２５．２６が接触し
ている。回転体２１．２２の中央上方には慣用のホッパ
ー２９が固定配置されている。

次に、」二記装置を用いた本発明の方法の一例について
述べると、ホッパー２９内には平均径約１５μ、平均長
さ約３．０瓢のカーボン短繊維凝集体８０が入れられて
おり、これは大部分が凝集して大小不揃いの綿状の小塊
状となっている。このカーボン短繊維凝集体３０は、ホ
ッパー２９を振動させることによって下方の供給口から
回転体２１．２２の局面対向部の上部に供給される。こ
の時回転体２１は反時計方向に毎分４００回転の速度で
回転し、回転体２２は反時計方向に毎分２０回転の速度
で回転している。

そこで、供給されたカーボン短繊維凝集体８０は、その
各所に両回転体の表面に立設された各純突起によって係
止され、上下反対方向に引張られ、殆んど大部分が回転
体２１の回転にしたがい下方に移動する。その間に上記
カーボン短繊維凝集体３０は、その単繊維が完全に一本
づつに分離し、スィーパロール２６．２７の川面の間隙
から下方に落下する。乙の場合、回転体２］の同面に付
着して回転しようとする単繊維はスィーパロール２７，
２８によって移動を阻止される。また、回転体２２の（
４）面に接するロール２５は、両回転体２１．．２２の
内を通過せずに回転体２２の表面に沿って移動しようと
するカーボン短繊維を阻止する。このようにして、ロー
ル２６．２７の間隙から下方に落下するカーボン短繊維
は驚くほど完全に単繊維一本ずつに分離される。落下し
た繊維を顕微鏡で観察したところによれば、各単繊維の
表面には殆んど損傷がなく、又切損したものも僅少であ
る。

以上二つの実施例装置とこれによる方法とを説明したが
、本発明は上記実施例に限定されるものではない。若干
の補正を加えると、装置本体を一対の回転体にする場合
は、回転体の径の大きい方がカーボン繊維の接触通路の
長さが犬となり、それたけ繊維の一本ごとの分離が容易
である。分繊装置本体は、要するに、純突起を立設した
平面が対向して相対運動するものであればよいから、回
転体でなく、一方又は双方の回転体に代えて広幅の各種
材料で作ったベルト等を用いることもできる。しかし、
間隔寸法精度の正確性を要することを考えると回転体の
方が優れている。対向する部側の表面に純突起を多数設
けるには、多数の所定寸法の釧を所定間隔で敷設した広
幅ゴムシートを例えば分繊装置本体の表面に捲回しても
よい。また、従来のおろし金に見られるように金属薄板
の表面に多数の小孔を打ち抜いて、打抜片部分を立てて
もよく、その他如何なる製造態様をとってもよい。

上記純突起は鋸歯状に頂部が尖った一部ピッチの三角形
の刃状のものが好適であり、刃はカーボン繊維の係止が
容易なように多少傾斜して立設されている方が望ましい
が、余り傾斜させると係止効率が悪くなる。処理するカ
ーボン短繊維凝集体の単繊維の長さが短かいほど上記純
突起のピッチは小さい方がよいが、余り小ピツチにする
と、その目の中にカーボン繊維が残留しやすい欠点があ
る。しかし、反対にピッチが余り大きく突起間隔が太き
いとカーボン短繊維凝集体に対する係止力が十分でなく
なり、各単繊維の一本ずつに分離する力が作用しにくい
。

一対の分繊装置本体の両側から向い合った細突起の先端
は互いに入り組み噛み合うよりも多少の間隔をおいた方
がよい。細突起が互いに噛み合ったり、そうでなくても
対向する細突起の間隔が余り小さいと処理されるカーボ
ン短繊維が切れやすくなるが、反対に間隔が太きすぎる
と各単繊維への分離が困難となる。そこで、上記間隔は
主として、処理する短繊維の平均径を考慮して調整する
。分繊装６本体の対向する部材の表面が移動する方向は
、回転体の場合には両者反対方向でも同一方向でもよく
、要は、周速の差を適当にして、カーボン短繊維凝集体
の多数個所に細突起が突きささり、係止したとき周速の
差により適切な引張り力が作用するようにすること、で
ある。なお、この一対の部材が回転体である場合にも、
その一方が回転軸を中心に間けつ運動したり、時計方向
と反時計方向に交互に一定角度だけ振れる往復動をして
もよい。

スィーパロールの設置は適宜でよい。

処理する原料はカーボン短繊維のみからなっていてもよ
いが、カーボン短繊維を含む集合物でもよい。たとえば
、添加材として用いるとき混和が許される他の無機材料
からなる粉粒や天然又は人造の極細の短、繊維を加える
こともできる。この場合、上記混入物をカーボン短繊維
凝集体に予め混ぜておいてもよいし、カーボン短繊維供
給部材とは別のホッパーを併置して、同時に分繊装置本
体に供給してもよい。丑だ、分繊されて一本ごとに分け
て落下するカーボン短繊維に、その途中で別の混和材を
吹付けたり、又は落下後に別の材料を１散布したり、あ
るいは慣用のスパイクローラーによって混合し再凝集を
防ぐこともできる。

前述のとおりの方法及び装置によれば、従来型難視され
ていたカーボン短繊維の一本ごとの分繊を極めて簡単に
効率よく行うことができる。

また、このようにして分繊されたカーボン短繊維は、一
本一本が分離されているので、各種の成形品中に混入す
る添加材料として多くの用途が期待できる。たとえば、
前述した各実施例の分繊装置を通過して落下するカーボ
ン短繊維の直下にセメントモルタル、コンクリ−１・の
固状又は流動状の材料を配置しておいて、これにその場
で投入添加し適宜攪拌して、カーボン短、繊維が均一に
分散したモルタル、コンクリート材料とすることができ
る。とくに、再凝集を防ぐ適当な他の混和物を添加し分
繊されたカーボン短繊ｘイｔは撮動、震擦、攪拌等によ
って再凝集しないから、その１′土袋につめて添加材商
品として販売することができ、各種業界の要望をみたす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例正面図、第２図は第１
１図のＡ−Ａ平断面図、第３図（ａ）　、　（／ｌ）第
４図（ａ）５．（ｂ）は夫々針状突起の正面図、側断面
図、第５図は本発明装置の第２実施例正面図である。 １、、２．２０．２１・・・回転体、３．４．２８．２
４・・・針状突起、８．２９・・・ホッパー、１．０．
３０・・・カーボン短繊維凝集体。 特許出願人　　株式会社　入江壁材 成友商事株式会社 第１図 第２図 第３図 （ａ）　　　　　（ｂ） 第４因 （ａ）　　　　　（ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　カーボン短繊維凝集体を含む集合原料を、小
   間隙を隔てて相対向し表面に多数の細い突起が小間隔を
   おいて立設され相対運動する一対の部材の上記小間隙中
   を通過させることにより、カーボン短繊維の凝集体を各
   単繊維に分離する補強材カーボン短繊維凝集体分繊方法
   。
2. （２）　　カーボン短繊維凝集体を含む集合原料を供給
   する部倒と、供給原料を受けるべき表面に多数の細い突
   起を立設し、上記供給された集合原料を一方向に移動可
   能にする可動部材と、表面に多数の細い突起を立設配置
   し、この突起が上記可動部材表面の細長突起と協同して
   、カーボン短繊維の移動部材による上記一方向への移動
   を制限する、制御部材とを備え、上記可動部材の表面と
   制御部材の表面とをカーボン短繊維の単繊維が通過し得
   る小間隙を隔てて対向”配置させたことを特徴とするカ
   ーボン短繊維凝集体分繊装置。