CN102884247A - 碳纤维短切纤维束及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，公开碳纤维短切纤维束及其制造方法，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维构成的单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度。

Description

碳纤维短切纤维束及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为短碳纤维增强热塑性树脂的制造原料重要的碳纤维短切纤维束及其制造方法。更详细地说，本发明涉及流动性高的碳纤维短切纤维束及其制造方法。本碳纤维短切纤维束在制造含有碳纤维的树脂粒料、含有碳纤维的树脂成型物等时被顺利地从挤出机的料斗供给到计量器。
背景技术
以往，以热塑性树脂为基体树脂制造的短碳纤维增强热塑性树脂（以下记为“CFRTP”）作为高性能的工程材料而受到关注，其需求急剧地增加。该CFRTP由于能够采用注射成型制造，因此生产率高。并且，与以往的未增强的热塑性树脂、短玻璃纤维增强热塑性树脂比较，机械特性、滑动特性、电特性、尺寸稳定性等优异。
通常，作为制造该CFRTP的方法，有以下记载的方法。
（1）首先，将切断为3～10mm的用施胶剂集束的碳纤维丝束（所谓碳纤维短切纤维束）、或粉碎为1mm以下的所谓碳纤维粉碎纤维与热塑性树脂的粒料或粉末一起供给到挤出机，在挤出机中将它们熔融混炼而粒料化。然后，使用得到的粒料，用注射成型机或挤出成型机制造CFRTP。
（2）将碳纤维短切纤维束和热塑性树脂的粒料或粉末投入挤出成型机，直接制造CFRTP。
另一方面，作为将碳纤维短切纤维束和热塑性树脂供给到挤出机制造粒料的方法，主要采用了以下的2种方法。
（1）将碳纤维短切纤维束和热塑性树脂干混，将其混合物供给到挤出机的方法（干混法）。
（2）将热塑性树脂供给到挤出机的挤出方向的后端侧，另一方面，将碳纤维短切纤维束供给到供给的热塑性树脂熔融的挤出机的挤出方向中间部分的方法（侧进料法）。
如公知那样，CFRTP的各种特性与碳纤维的纤维长相关联。如果使用纤维长极短的粉碎纤维，成型的CFRTP中的纤维长极短，因此该CFRTP具有的各种特性与使用碳纤维短切纤维束的CFRTP相比差。
为了使CFRTP中的纤维长保持得长，有时使用具有与切割长相同的纤维长的长纤维粒料制造CFRTP。这种情况下，得到的CFRTP的纤维取向控制难。因此，在需要进行大量生产的价格低的CFRTP的制造中，使用该长纤维粒料的制造方法不适合。由于上述原因，一般地将碳纤维短切纤维束用于CFRTP的制造。
制造CFRTP时碳纤维短切纤维束的流动性低的情况下，存在难以将碳纤维短切纤维束稳定地供给到挤出机的问题。
干混法中，使用的碳纤维短切纤维束的流动性低的情况下，在挤出机、注射成型机的料斗内碳纤维短切纤维束存在难以流下的问题。其结果，设置在料斗下部的计量器定量地供给到挤出机的挤出螺杆的碳纤维短切纤维束量变得不稳定。由于上述理由，恒定地得到均一的组成的CFRTP变得困难。而且制造效率下降。
另一方面，侧进料法中也同样地，碳纤维短切纤维束的流动性低的情况下，变得无法将碳纤维短切纤维束定量地供给到挤出机的挤出螺杆。而且极端的情况下，有时碳纤维短切纤维束的供给自身变得不可能。
由于这些理由，工业上大量使用的碳纤维短切纤维束要求具有流动性高的性质。为了应对该要求，采用了对碳纤维束赋予集束性高的施胶剂的方法、赋予大量的施胶剂的方法。而且，还进行了向将纤维束切割得到的碳纤维短切纤维束添加另外的施胶剂来成型为米粒状。
但是，将上述施胶剂的添加量多的短切纤维束配合到加工温度高的耐热性热塑性树脂中制造CFRTP的情况下，其制造时产生起因于施胶剂的热分解的气体。该气体成为也产生得到的CFRTP的外观不良、熔接强度降低等问题的原因（参照例如专利文献1、2）。进而，施胶剂的热分解容易成为CFRTP的物性降低的要因。
此外，由于在碳纤维中添加的大量的施胶剂的影响，在挤出机中，将短切纤维束和热塑性树脂熔融混炼时，有时碳纤维的分散性降低。这种情况下，得到的粒料中的碳纤维的分散性不足。使用该粒料制造CFRTP的情况下，存在没有在得到的CFRTP中充分分散的纤维的束。该纤维的束成为应力集中源，CFRTP的机械特性（特别是拉伸强度）降低。
另一方面，为了大量地生产短切纤维束，增加构成短切纤维束的单丝数是有效的。以往，已知包含30000根以上的单丝数的短切纤维束。该短切纤维束的形态形成为扁平。通过使形态成为扁平，从而在CFRTP中碳纤维容易以单丝状态分散，避免了碳纤维集合为束状。
但是，扁平的形态的短切纤维束由于表面积大，短切纤维束之间的接触面积变大。其结果，短切纤维束的流动性降低，将该短切纤维束供给到挤出机的情况下，产生向计量器的供给不良、向挤出机的供给不良。
进而，起因于上述供给不良，短切纤维束在挤出机内滞留的时间变长。这种情况下，短切纤维束大量受到挤出机的螺杆产生的剪切，将碳纤维折断。其结果，纤维长变短，得到的CFRTP的机械特性降低。
如上所述，碳纤维短切纤维束中，在不使碳纤维的分散性、得到的CFRTP的物性降低的情况下，提高短切纤维束的流动性，通过提高该流动性，从而以稳定的状态将大量的短切纤维束从挤出机的料斗供给到挤出机的挤出螺杆，目前为止是困难的。
专利文献1：特开2003-165849号公报
专利文献2：特开2004-149725号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明人为了解决上述问题进行了各种研究。其结果发现：在将30000根以上的单丝集束的碳纤维束中形成了捻数为0.5～50个/m的捻后，赋予1～10质量%的施胶剂而集束，然后切断为规定形状而得到的短切纤维束，在CFRTP中，与预想相反，分散性高。而且，该短切纤维束由于不是扁平，因此发现流动性高，在料斗内顺利地流下。
本发明基于上述见识而完成。因此，本发明的目的在于提供使适合大量生产的大型打包成为可能，而且能够从料斗向挤出机稳定地供给，在挤出机的混炼操作中显示碳纤维的良好的分散性的碳纤维短切纤维束及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的上述目的通过下述的本发明的各形态实现。
[1]碳纤维短切纤维束，是包含30,000～120,000根的碳纤维构成的单丝、将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂的碳纤维短切纤维束，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmi n）为1.0～1.8，沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度。
[2][1]中所述的碳纤维短切纤维束，其中，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）与短切纤维束的短径（Dmin）之比（L/Dmin）为4以下。
[3][1]中所述的碳纤维短切纤维束，其中，施胶剂为聚酰胺树脂。
[4][1]中所述的碳纤维短切纤维束的制造方法，其特征在于，具有：对单丝数为30,000～120,000根的无捻的碳纤维束加0.5～50个/m的捻的工序；将上述加捻的碳纤维束导入施胶剂浴中后进行干燥，从而赋予1～10质量%的施胶剂，使碳纤维束集束的工序；和将上述集束的碳纤维束切割为规定长度的工序。
[5][4]中所述的碳纤维短切纤维束的制造方法，其中，施胶剂为聚酰胺树脂，施胶剂浴的施胶剂浓度为0.5～30质量%。
[6]碳纤维短切纤维束的集合体，是包含30,000～120,000根的碳纤维单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂的碳纤维短切纤维束的集合体，该碳纤维短切纤维束的截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度，上述集合体中所含的碳纤维短切纤维束的束残存率为70%以上。
[7]碳纤维短切纤维束的打包体，是包含碳纤维短切纤维束和将上述碳纤维短切纤维束打包的柔性集装袋的打包体，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度，打包体中所含的碳纤维短切纤维束的束残存率为70%以上。
[8]粒料的制造方法，是使用挤出机制造的包含热塑性树脂和在上述热塑性树脂中分散的碳纤维的粒料的制造方法，其特征在于，将碳纤维短切纤维束从柔性集装袋直接投入挤出机的料斗，在挤出机中将上述碳纤维短切纤维束和树脂混炼，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维构成的单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度。
发明的效果
本发明的碳纤维短切纤维束使用使30,000～120,000根的碳纤维束含浸规定量的施胶剂的碳纤维束作为原材料。该纤维束具有0.5～50个/m的捻，因此将其裁断而得到的本碳纤维短切纤维束的集束性优异，截面形状难以成为扁平。其结果本碳纤维短切纤维束的流动性优异。
因此，将本碳纤维短切纤维束投入挤出机的料斗的情况下，顺利地进行料斗内的纤维束的流下，稳定地供给到挤出机的计量器。其结果，能够将短切纤维束稳定地供给到挤出机的挤出螺杆。
本碳纤维短切纤维束由于如上所述能够稳定地供给到挤出机，因此难以产生通过挤出机的时间的波动。其结果，能够缩短在挤出螺杆部的滞留时间。由于上述理由，挤出螺杆部的纤维束的混炼时的切断少。其结果，得到分散长纤维的成型材料。由于上述理由，使用该成型材料制造成型物的情况下，得到机械特性优异的成型物。
具体实施方式
本发明的碳纤维短切纤维束通过以下的方法制造。
本碳纤维短切纤维束的制造原料的碳纤维为能够加捻的长丝状的碳纤维。
能够使用聚丙烯腈（PAN）系、人造丝系、沥青系等各碳纤维（包含石墨纤维）、在这些纤维表面涂布了金属被膜的碳纤维等。
碳纤维的单丝直径优选3～15μm，更优选5～10μm。
这些碳纤维采用已知的方法制造，通常以纤维束的形态供给。作为构成纤维束的单丝的根数，优选30,000～120,000根，更优选40,000～110,000根，特别优选50,000～100,000根。
现状的碳纤维的制造方法中，其制造成本依赖于构成纤维束的单丝根数和单丝的直径。因此，单丝根数小于30,000根的纤维束，虽然能够使用，但制造成本升高。进而，作为要求廉价的CFRTP的增强材料，在经济上难以成立。
单丝根数超过120,000根的纤维束，赋予施胶剂时，施胶剂难以浸透到纤维束中。其结果，纤维束的集束性容易恶化。此外，将短切纤维束裁断时，纤维束容易沿纤维轴方向破裂。进而，将树脂和短切纤维束熔融混炼制造的粒料、CFRTP的内部中分散的碳纤维的均一分散性显示降低的倾向，因此不优选。
对于单丝的每单位长度的质量，0.8～8.0g/m是适当的。
对于上述碳纤维束，接下来加0.5～50个/m的捻。捻数小于0.5个/m的情况下，得到的短切纤维束的截面形状成为扁平。即，成为短切纤维束的截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比的值（Dmax/Dmin）具有超过1.8的值的扁平形状的碳纤维短切纤维束。其结果，短切纤维束的流动性降低。
捻数超过50个/m的情况下，在纤维束内部施胶剂难以含浸。其结果将纤维束切割时，未含浸施胶剂的内部的碳纤维向外部放出。该碳纤维在外部形成棉状的毛羽的块，使短切纤维束的流动性下降。
具有0.5～50个/m的捻的碳纤维束也可采用如下方法制造：预先对氧化纤维束等前体（碳纤维前体）加捻后，将上述加捻的前体采用通常的方法烧成而碳化。
通常，优选将前体碳化后加捻。碳化后对碳纤维束加捻的情况下，可在赋予无捻的碳纤维束施胶剂后加捻。此外，也可在不赋予施胶剂的情况下加捻后赋予施胶剂。一般地，优选在加捻后赋予施胶剂。
作为本发明中使用的施胶剂，可列举各种的热塑性树脂、热固化性树脂。可列举例如环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、ポリスチルピリジン树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、环氧改性聚氨酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯基吡咯烷酮树脂或它们的改性树脂。此外，还可使用这些树脂的混合物。这些中，优选环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂，在通用性、容易的处理性、高功能性的方面特别优选聚酰胺树脂。聚酰胺树脂中，特别优选作为可溶性尼龙树脂的8尼龙（商标）。
赋予碳纤维束的施胶剂量，以碳纤维束和施胶剂的合计质量为基准，为合计质量的1～10质量%，优选3～8质量%，更优选4～7质量%。
施胶剂量小于1质量%的情况下，得到的碳纤维短切纤维束的集束性降低，输送、处理中容易产生纤维束破裂。
施胶剂量超过10质量%的情况下，与熔融树脂混炼制造粒料、CFRTP时，在这些中分散的碳纤维的分散性变差。其结果，得到的粒料等的机械特性降低。此外，混炼时发生的热分解气体量增多，得到的CFRTP劣化。进而，纤维束的裁断时变得难以裁断，因此得到的短切纤维束的切断面容易成为扁平。即，难以成为接近圆形的形状，这种情况下，由于流动性降低，因此不优选。
施胶剂通常以溶解于溶剂的溶液或分散液的形态赋予碳纤维束。作为溶剂，根据施胶剂的种类，从水；乙醇、甲醇等醇类；丙酮、甲乙酮等酮类；甲苯、二甲苯等芳香族类；二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃等。此外，这些溶剂的混合系也适当地选择使用。施胶剂溶液或施胶剂分散液的施胶剂浓度优选0.5～30质量%。
作为将施胶剂赋予碳纤维束的方法，采用将碳纤维束浸渍于施胶剂溶液中的方法、使用喷雾喷嘴将施胶剂溶液喷雾的方法等公知的方法。
赋予了施胶剂的碳纤维束接下来采用公知的方法干燥。干燥例如通过使纤维束通过空气干燥机等的内部而进行。干燥温度优选50～200℃。这样，通过干燥，利用加捻和施胶剂的集束作用，碳纤维束自然地与纤维轴方向正交的截面形状接近圆形，其截面的长径（Dmax）和短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）在1.0～1.8的范围内。
再有，上述干燥时，可使用带沟槽的辊，进行赋予了施胶剂的碳纤维束的截面的成型。辊的沟槽的截面形状优选U字状。
如上所述制造的碳纤维束，接下来被切断为3～10mm，优选5～8mm，得到本发明的碳纤维短切纤维束。本发明的碳纤维短切纤维束的平均直径因集束的单丝数而异，通常为1～10mm。
本发明的碳纤维短切纤维束，与其纤维轴方向正交的截面中的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，优选为1.0～1.6。该比超过1.8的情况下，纤维束之间的接触面积增多，纤维束的流动性降低，因此不优选。
本发明的短切纤维束的纤维长（L）为3～10mm，更优选为5～8mm。短切纤维束的纤维长超过10mm的情况下，纤维束之间的接触面积增多，流动性降低，因此不优选。另一方面，短切纤维束的纤维长不足3mm的情况下，没有充分地获得作为纤维增强复合材料时的补强效果，因此不优选。
短切纤维束的纤维长（L）与短切纤维束的短径（Dmin）之比（L/Dmin）优选4以下，更优选3以下。该比超过4的情况下，纤维束之间的接触面积增多，有时流动性下降。
碳纤维短切纤维束的流动性利用其休止角进行评价。休止角采用后述的方法测定。休止角的值越小，评价为流动性越好。评价为流动性好的短切纤维束的休止角优选为30度以下，更优选为25度以下。休止角超过30度的情况下，将料斗内的短切纤维束供给挤出机时的纤维束的流下的稳定性降低，因此不优选。休止角不足10度的情况下，流动性过高，反而使处理变得困难，因此不优选。
碳纤维短切纤维束的堆积密度用每一定体积（1L）的短切纤维束的质量表示。碳纤维短切纤维束的堆积密度优选200g/L以上，更优选250g/L，特别优选300g/L以上。堆积密度的上限通常为700g/L左右。
一般地，堆积密度为150g/L以下的情况下，与对1个短切纤维束施加的重力相比，短切纤维束之间的表面的摩擦阻力增大。其结果，在料斗内产生短切纤维束不能流下的部分。
通过测定游离纤维发生率，能够评价短切纤维束的形态维持稳定性。游离纤维发生率优选3%以下。游离纤维发生率为5%以上的情况下，输送中、从料斗向挤出机供给短切纤维束时，不能维持短切纤维束的形态而开纤。其结果，生成棉状的块，引起短切纤维束的流动性的下降。
游离纤维发生率采用以下的方法求得。
在500mL的烧杯中，从烧杯的上方30cm的高度使碳纤维短切纤维束下落到烧杯内。直至碳纤维短切纤维束超过烧杯上端而重叠、从烧杯的上端落下，将碳纤维短切纤维束供给到烧杯中。然后，使玻璃棒沿烧杯的上端移动，将从烧杯的上端面向上方突出的碳纤维短切纤维束除去。然后，测定烧杯内的碳纤维短切纤维束的质量（W1g）。
接下来，将该碳纤维短切纤维束转移到2000mL的量筒中，密闭。以量筒的轴为中心，以25rpm使其旋转20分钟。使量筒的旋转停止，将碳纤维短切纤维束转移到筛（3目）中。前后左右移动筛直至碳纤维短切纤维束不再从筛眼落下，对碳纤维短切纤维束进行筛分。采取在筛中残留的游离纤维，测定其质量（W2g）。使用下式算出游离纤维发生率。
游离纤维发生率（%）=（W2/W1）×100
将本发明的短切纤维束以大量的短切纤维束的集合体的状态打包于柔性集装袋等中，供给粒料的制造工序。这种情况下，集合体或构成打包体的短切纤维束优选没有破裂为更少的根数的短切纤维束，在原始的根数的短切纤维束的状态下稳定地存在。
纤维束破裂的程度用后述的束残存率表示。束残存率优选50%以上，更优选70%以上。束残存率比50%低的情况下，由于纤维束之间的接触面积增加，因此短切纤维束的流动性下降，不优选。
短切纤维束的打包方法能够采用公知的方法，其中优选使用柔性集装袋的方法。柔性集装袋是用于保管、搬运粉末状物、粒状物的袋状的包装材料。柔性集装袋能够适宜地使用市售的产品。柔性集装袋优选其下部能够开闭的类型的集装袋。对于该柔性集装袋，短切纤维束向料斗中的投入操作变得容易。
通过使用以上的方法，能够得到本发明的碳纤维短切纤维束。
实施例
以下根据实施例对本发明进一步具体地说明，但本发明并不限于这些实施例。
（硫酸分解法）
施胶剂的定量采用以下所述的所谓硫酸分解法进行。
在200mL的锥形烧杯中装入碳纤维短切纤维束2g（W1），进行精秤。加入浓硫酸100mL，用钟表皿盖盖，在约200℃下加热1小时，将施胶剂热分解。冷却后，在烧杯中每次少量地加入过氧化氢水溶液直至溶液变为透明。然后，使用预先精秤的玻璃过滤器（W2）将碳纤维过滤分离。将过滤分离的碳纤维用约1000mL的水洗涤后，将装有碳纤维的玻璃过滤器在110±3℃下干燥2小时。对干燥后的装有碳纤维的玻璃过滤器的质量（W3）进行精秤。
根据下式求出施胶剂附着量。
施胶剂附着量（质量%）=（W1-（W3-W2））×100/W1
（束残存率）
测取短切纤维束1g。计测测取的短切纤维束的个数和破裂前的保持构成根数的短切纤维束的个数。使用得到的计测值，算出保持构成根数的短切纤维束的比率。
（堆积密度）
在2L的量筒中填充300g的短切纤维束，轻轻地持续给予冲击。测定填充的短切纤维束的体积无变化时的体积。使用该体积和短切纤维束的质量，算出堆积密度。
（休止角的测定方法）
将40g的碳纤维短切纤维束填充到下部的口径为18mm的漏斗中，使该短切纤维束从100mm的高度自由落下到地板面。计测堆落到地板面的短切纤维束的高度（h）和落下范围的半径（r）。使用下述式tanθ=h/r算出地板面与短切纤维束的山的斜面所成的角度（休止角θ）。
实施例1～6和比较例1～4
对无捻、单丝数48,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-48K]连续地加捻，分别得到了表1中记载的捻数的碳纤维束。将这些加捻的碳纤维束连续地以4m/分的处理速度导入施胶剂浴，浸渍施胶剂。施胶剂为可溶性8尼龙树脂[DIC（株）制ラッカマイド5003]的甲醇溶液。此时，调整施胶剂浴液的浓度，将碳纤维束的施胶剂量调节为表1中所示的值。通过该操作，对碳纤维束实施了集束处理。
通过沟槽的截面的形状为矩形（宽3mm深2mm）的带沟槽的辊后，将纤维束送到空气干燥器（140℃），使碳纤维束干燥。通过带沟槽的辊而使纤维束的截面维持为大致圆形。然后，将干燥的碳纤维束切割为6mm的长度，得到了碳纤维短切纤维束。采用前面所述的方法，测定这些碳纤维短切纤维束的休止角、堆积密度。接下来，将得到的碳纤维短切纤维束200Kg打包到下部可开闭的柔性集装袋中。然后，测定打包到柔性集装袋中的碳纤维短切纤维束的束残存率。将它们的结果示于表1。
实施例7
除了将3根无捻、单丝数12,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-12K]合在一起，得到了单丝数36,000根的碳纤维束，接下来，对该纤维束加捻以外，与实施例1同样地操作，得到了碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
实施例8
除了将2根无捻、单丝数48,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-48K]合在一起，得到了单丝数96,000根的碳纤维束，接下来，对该纤维束加捻以外，与实施例1同样地操作，得到了碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
实施例9
除了将5根无捻、单丝数24,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-24K]合在一起，得到了单丝数120,000根的碳纤维束，接下来，对该纤维束加捻以外，与实施例1同样地得到了碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
比较例5
使用无捻、单丝数12,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-12K]，与实施例1同样地连续地加捻，得到了碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
比较例6
除了对作为碳纤维的无捻的单丝数24,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-24K]加捻以外，与实施例1同样地操作，进行碳纤维短切纤维束的制造。但是，由于单丝数少，因此休止角高达32度。
比较例7
除了将5根作为碳纤维的无捻的单丝数48,000根的PAN系碳纤维束[东邦テナックス（株）テナックスSTS40-48K]合在一起，得到单丝数240,000根的碳纤维束，接下来对该纤维束加捻以外，与实施例1同样地操作，进行碳纤维短切纤维束的制造。但是，单丝数过多，施胶剂赋予工序、纤维束的切断工序变得不稳定，未能得到具有目标的性状的短切纤维束。
[表1]
Figure BDA00002035255500131
实施例10
除了使用了聚氨酯改性环氧树脂（（株）ADEKA社制商品名アデカレジンEPU-4-75X）的丙酮溶液作为施胶剂以外，与实施例1同样地操作，制造碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
实施例11
除了使用了聚氨酯树脂（バイエル（株）社制商品名ディスパコールU-54）的水分散溶液作为施胶剂以外，与实施例1同样地操作，制造碳纤维短切纤维束。将其结果示于表1。
实施例12～22
将实施例1～11中得到的碳纤维短切纤维束200Kg分别打包到下部可开闭的柔性集装袋中，供给到粒料制造工序。即，用起重机将打包体吊起，对柔性集装袋的下部进行开闭操作，向挤出机的料斗中供给一次料斗充满的量的碳纤维短切纤维束。
实施例1～11中得到的碳纤维短切纤维束均是休止角低达30度以下，流动性优异。因此，料斗内的大量的碳纤维短切纤维束在没有引起毛羽阻塞的情况下，稳定地从料斗供给到计量器。
比较例8～13
将比较例1～6中得到的碳纤维短切纤维束200Kg，与实施例12同样地操作，分别打包到下部可开闭的柔性集装袋中，供给到粒料制造工序。
比较例8
比较例1中得到的碳纤维短切纤维束，由于没有对碳纤维加捻，因此Dmax/Dmin的值（=1.97）大。即，短切纤维束的截面成为了比较扁平，因此短切纤维束之间的接触面积变大。其结果，短切纤维束的休止角为34度，短切纤维束的流动性低。在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。
比较例9
比较例2中得到的碳纤维短切纤维束，由于捻数过多，为100个/m，因此施胶剂未浸透到纤维束内部。因此，纤维束难集束。即，Dmax/Dmin的值（=1.84）变大，而且束残存率降低。休止角为45度，短切纤维束的流动性低。其结果，在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。
比较例10
比较例3中得到的碳纤维短切纤维束，由于施胶剂的附着量低达0.5质量%，因此纤维未充分地集束。即，Dmax/Dmin的值（=1.97）变大，束残存率降低。休止角为53度，流动性低。其结果，在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。
比较例11
比较例4中得到的碳纤维短切纤维束，由于施胶剂附着量多达14.2%，因此短切纤维束表面不光滑。即，休止角为36度，流动性低。在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。
挤出机中的树脂与碳纤维短切纤维束的混炼中，碳纤维短切纤维束在树脂中的分散性差，其结果未得到品质良好的粒料。
比较例12
比较例5中得到的碳纤维短切纤维束，使用的碳纤维的单丝数为12,000根、少。因此，得到的短切纤维束的直径变小。其结果，纤维长（L）与短径（Dmin）之比变大为6.32。即，由于接触面积增加，得到的休止角超过30度，短切纤维束的流动性降低。在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。
比较例13
比较例6中得到的碳纤维短切纤维束，使用的碳纤维的单丝数为24,000根、少。因此，得到的短切纤维束的直径变小。其结果，纤维长（L）与短径（Dmin）之比变大为4.48。即，由于接触面积增加，休止角变大为32度，短切纤维束的流动性降低。其结果，在料斗内产生毛羽阻塞，未能将短切纤维束稳定地供给到计量器。

Claims (8)

1.碳纤维短切纤维束，是包含30,000～120,000根的碳纤维构成的单丝、将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂的碳纤维短切纤维束，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度。
2.权利要求1中所述的碳纤维短切纤维束，其中，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）与短切纤维束的短径（Dmin）之比（L/Dmin）为4以下。
3.权利要求1中所述的碳纤维短切纤维束，其中，施胶剂为聚酰胺树脂。
4.权利要求1中所述的碳纤维短切纤维束的制造方法，其特征在于，具有：对单丝数为30,000～120,000根的无捻的碳纤维束加0.5～50个/m的捻的工序；将上述加捻的碳纤维束导入施胶剂浴中后进行干燥，从而赋予1～10质量%的施胶剂，使碳纤维束集束的工序；和将上述集束的碳纤维束切割为规定长度的工序。
5.权利要求4中所述的碳纤维短切纤维束的制造方法，其中，施胶剂为聚酰胺树脂，施胶剂浴的施胶剂浓度为0.5～30质量%。
6.碳纤维短切纤维束的集合体，其中，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，该碳纤维短切纤维束的截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度，上述集合体中所含的碳纤维短切纤维束的束残存率为70%以上。
7.碳纤维短切纤维束的打包体，是包含碳纤维短切纤维束和将上述碳纤维短切纤维束打包的柔性集装袋的打包体，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，短切纤维束的沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度，打包体中所含的碳纤维短切纤维束的束残存率为70%以上。
8.粒料的制造方法，是使用挤出机制造的包含热塑性树脂和在上述热塑性树脂中分散的碳纤维的粒料的制造方法，其特征在于，将碳纤维短切纤维束从柔性集装袋直接投入挤出机的料斗，在挤出机中将上述碳纤维短切纤维束和树脂混炼，该碳纤维短切纤维束包含30,000～120,000根的碳纤维构成的单丝和将上述单丝集束的1～10质量%的施胶剂，其截面的长径（Dmax）与短径（Dmin）之比（Dmax/Dmin）为1.0～1.8，沿纤维方向的长度（L）为3～10mm，其休止角为10～30度。
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