JP2009280746A - Composite material member with uniform surface resistivity - Google Patents

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Toshiyuki Yasuhara
鋭幸 安原
Akira Kawase
暁 河瀬
Hiroya Murakami
碩哉 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily obtain an injection-molded molding having a good and unifrom electroconductivity. <P>SOLUTION: The composite material comprises carbon fibers dispersed in the matrix as a filler. In the carbon fiber-containing composite material member, the number density of the carbon fibers is uniform in the depth direction and the carbon fibers are not extremely orientated along the flow direction on the surface of the composite member. Preferably, the carbon fibers are carbon nanotubes or gas phase-grown carbon fibers. For example, when a molding material containing the filers and the matrix is flown into the mold, the orientation and density of the carbon fibers are controlled by carrying out the molding as the fountain flow phenomenon on the free surface of the tip of the flow is covered with another resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノ炭素繊維を含有する複合材料およびこれを用いる部材に関する。   The present invention relates to a composite material containing nanocarbon fibers and a member using the same.

本発明の複合材料は、所定の特性(例えば、導電性、熱伝導性、機械的強度、等)が必要とされる技術分野に、特に制限なく使用可能であるが、ここでは説明の便宜のため、主に半導体の分野において必要とされる「導電性」に関する背景技術について述べる。   The composite material of the present invention can be used without particular limitation in a technical field where predetermined characteristics (for example, conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, etc.) are required. Therefore, the background art related to “conductivity”, which is mainly required in the field of semiconductors, will be described.

従来より、半導体製造業界など静電気放電等による電子機器への障害を防ぐ目的で、樹脂に導電性物質を混ぜた導電性物質−樹脂の複合材料からなる運搬容器が使用されている。現在、このような複合材料を与える目的で、導電性物質として、金属粉やカーボンブラック、炭素繊維などを混ぜた複合材料が使用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, transport containers made of a conductive material-resin composite material in which a conductive material is mixed with a resin have been used for the purpose of preventing damage to electronic equipment due to electrostatic discharge or the like in the semiconductor manufacturing industry. Currently, for the purpose of providing such a composite material, a composite material in which metal powder, carbon black, carbon fiber, or the like is mixed is used as a conductive substance.

特に、導電性物質として、ナノ炭素繊維を混合した複合材料は、繊維がナノサイズであるため、少量の質量で導電性を持たせることができ、且つ、微細であるため成形品の微細な形状の細部にまで行き渡り、さらにフィラーの微細形状による成形品からの発塵性が低いため、クリーンルーム等での使用に適する複合材料を与える特徴を有するため、注目を集めている。   In particular, a composite material in which nano carbon fibers are mixed as a conductive substance can be made conductive with a small amount of mass because the fibers are nano-sized, and because it is fine, the fine shape of the molded product It has attracted attention because it has the characteristics of providing a composite material suitable for use in a clean room or the like because it has a low dust generation from a molded product due to the fine shape of the filler.

しかしながら、これらのナノ炭素繊維含有複合材料を射出成形して得られた静電防止材は、成形用材料そのものの抵抗率より2〜3桁ほどおおきくなってしまい、さらに成形品内において静電防止効果に重要な影響を与える表面抵抗率が不均一になり、静電気をうまく除去できず、電子機器に影響を及ぼすという問題があった。すなわち、ナノ炭素繊維含有複合材料の射出成形によって作製された成形品は、該成形品個体内で表面抵抗率が場所によって不均一であるという欠点を有していた。   However, the antistatic materials obtained by injection molding these nanocarbon fiber-containing composite materials are about 2 to 3 orders of magnitude larger than the resistivity of the molding material itself, and further antistatic in the molded product. The surface resistivity that has an important effect on the effect becomes non-uniform, and static electricity cannot be removed well, affecting the electronic equipment. That is, a molded product produced by injection molding of a nanocarbon fiber-containing composite material has a drawback that the surface resistivity is non-uniform depending on the location within the molded product.

この抵抗率の増加および不均一になる問題は射出成形時の成形条件に大きく依存し、特に成形時の材料流動速度が高くなると、表面抵抗率が高くなってしまう傾向にある。今後部材の軽量化への要求が高まるにつれ部材の厚さが薄くなり、射出速度を上げないと成形できなくなる。それに伴い、これらの問題が大きくなることが予想される。
熱可塑性樹脂と微細炭素繊維の複合材料を射出成形して高導電性成形品を作製する技術は既に報告されている(特許文献2)が、当該技術は成形時にガラス転移温度から30℃以上の温度で10秒間以上保持する必要があるため、生産性が低下することが問題である。
(特許文献1)については、成形品を2層構造にして電気抵抗を制御する技術はすでに報告されているが、当該特許はラッピング成形により成形されるため先行して射出される表層部を形成する樹脂も流動を伴うため、フィラーが不均一になっている可能性がある。
This increase in resistivity and non-uniformity greatly depends on the molding conditions during injection molding, and in particular, when the material flow rate during molding increases, the surface resistivity tends to increase. As the demand for weight reduction of members increases in the future, the thickness of the members will become thinner, and it will be impossible to mold unless the injection speed is increased. Along with this, these problems are expected to increase.
A technology for producing a highly conductive molded product by injection molding of a composite material of a thermoplastic resin and fine carbon fibers has already been reported (Patent Document 2). Since it is necessary to hold at temperature for 10 seconds or more, productivity is a problem.
With regard to (Patent Document 1), the technology of controlling the electrical resistance by making the molded product into a two-layer structure has already been reported, but since this patent is molded by wrapping molding, it forms the surface layer part to be injected in advance. Since the resin to be accompanied also flows, the filler may be non-uniform.

特許公開2005−81827号公報Japanese Patent Publication No. 2005-81827 特許公開2004−35826号公報Japanese Patent Publication No. 2004-35826

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、良好な導電性を有する複合材料を提供することにある。   An object of the present invention is to eliminate the above-described drawbacks of the prior art and provide a composite material having good conductivity.

本発明者は鋭意研究の結果、フィラーの無秩序な移動を抑制することにより、樹脂中のフィラー濃度を制御できることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the filler concentration in the resin can be controlled by suppressing the chaotic movement of the filler.

本発明の複合材料は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、マトリックスと、該中にマトリックス中に分散されたフィラー(例えば0.05〜50wt.%)とを少なくとも含む複合材料であって;該複合材料の表面から深さ5μm以下までの領域(a領域)のフィラー濃度(数密度)をFaとし、該表面から深さ20μm以上の領域(b領域)のフィラー濃度をFbとした際の、それらの比(Fa/Fb)が、0.7以上であることを特徴とするものである。   The composite material of the present invention is based on the above findings. More specifically, the composite material includes at least a matrix and a filler (for example, 0.05 to 50 wt.%) Dispersed in the matrix. When the filler concentration (number density) in the region (a region) from the surface of the composite material to a depth of 5 μm or less is Fa and the filler concentration in the region (b region) at a depth of 20 μm or more from the surface is Fb The ratio (Fa / Fb) is 0.7 or more.

本発明において、上記のような効果が得られる理由は、本発明者によれば、以下の理由によると推定される。   In the present invention, the reason why the above-described effects can be obtained is estimated according to the inventor as follows.

一般に、成形品の表面抵抗率は、成形条件により大きく変化する。例えば、10Ω/sqの表面抵抗率を有するナノ炭素繊維複合材料を射出成形した場合、キャビティ内の樹脂流速が変化すると成形品表面におけるフィラーの表面抵抗率は10〜10Ω/sqの範囲で変化する。キャビティ形状が複雑な形状を取る場合、樹脂が充填される際にキャビティ内において樹脂流速にばらつきが起こる。その結果、表面抵抗率にも樹脂流速に基づくバラツキが生じる等の問題がある。 Generally, the surface resistivity of a molded product varies greatly depending on molding conditions. For example, when a nanocarbon fiber composite material having a surface resistivity of 10 3 Ω / sq is injection-molded, the surface resistivity of the filler on the surface of the molded product changes from 10 3 to 10 7 Ω / sq when the resin flow rate in the cavity changes. It varies in the range. When the cavity has a complicated shape, the resin flow rate varies within the cavity when the resin is filled. As a result, there is a problem that the surface resistivity also varies based on the resin flow rate.

本発明では、キャビティに流入する樹脂の流動先端部で生じるファウンテン・フロー現象を抑えることにより、成形品個体内において均一な表面抵抗率を有する成形品の作製が可能となる。   In the present invention, by suppressing the fountain flow phenomenon that occurs at the flow front portion of the resin flowing into the cavity, it becomes possible to produce a molded product having a uniform surface resistivity within the molded product.

本発明においては、成形品の表面抵抗率が変化する要因として、成形品表層部近傍に存在する炭素繊維の流動方向への配向現象と表層部における数密度が低い層が存在することを成形品の観察より明らかとなった。炭素繊維が流動方向へ一様に配向すると、フィラー同士の接触点が激減し抵抗が大きくなる傾向がある。また、成形品表層部におけるフィラーの数密度が変化すると、フィラー同士の接触点が激減し、抵抗が大きくなる傾向がある。   In the present invention, the cause of the change in the surface resistivity of the molded product is that the carbon fiber existing in the vicinity of the molded product surface layer has an orientation phenomenon in the flow direction and a layer having a low number density in the surface layer. It became clear from observation. When the carbon fibers are uniformly oriented in the flow direction, the contact points between the fillers are drastically reduced and the resistance tends to increase. Moreover, when the number density of the filler in the surface layer portion of the molded product changes, the contact points between the fillers are drastically reduced and the resistance tends to increase.

本発明においては、これら成形品表層部におけるフィラーの配向現象と数密度低下現象を射出成形時に抑制することが可能である。   In the present invention, it is possible to suppress the filler orientation phenomenon and the number density reduction phenomenon in the surface layer portion of the molded article during injection molding.

上述したように本発明によれば、導電性の均一性に優れ、少ない微細炭素繊維添加量で良好な導電性を有する運搬容器などの静電防止材を容易に得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain an antistatic material such as a transport container having excellent conductivity uniformity and good conductivity with a small amount of fine carbon fiber added.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準とする。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings as necessary. In the following description, “parts” and “%” representing the quantity ratio are based on mass unless otherwise specified.

(複合材料)
本発明の複合材料は、マトリックスと、該中にマトリックス中に分散されたフィラーとを少なくとも含む。本発明の複合材料においては、該複合材料の表面から深さ5μm以下までの領域(a領域)のフィラー濃度(数密度)をFaとし、該表面から深さ20μm以上の領域(b領域)のフィラー濃度をFbとした際の、それらの比(Fa/Fb)が特徴である。すなわち、表面抵抗率の測定点付近における、無作為に選んだ1点以上の地点から深さ方向へのフィラーの数密度が、0.7以上であることが特徴である。この(Fa/Fb)の比は、0.8以上であることが好ましく、更には0.9以上であることが好ましい。
(Composite material)
The composite material of the present invention includes at least a matrix and a filler dispersed in the matrix. In the composite material of the present invention, the filler concentration (number density) of the region (a region) from the surface of the composite material to a depth of 5 μm or less is Fa, and the region (b region) of a depth of 20 μm or more from the surface (b region). Their ratio (Fa / Fb) is characteristic when the filler concentration is Fb. That is, the number density of fillers in the depth direction from one or more randomly selected points in the vicinity of the surface resistivity measurement point is 0.7 or more. This (Fa / Fb) ratio is preferably 0.8 or more, and more preferably 0.9 or more.

(通常の射出成形)
通常の射出成形により得られた同様の複合材料においては、(Fa/Fb)の比は、通常0.5以下程度(例えば、0.1〜0.5程度)である。
(Normal injection molding)
In a similar composite material obtained by ordinary injection molding, the ratio of (Fa / Fb) is usually about 0.5 or less (for example, about 0.1 to 0.5).

(Fa/Fbの測定方法)
後述する実施例に記載の測定方法に従って、(Fa/Fb)の比を得ることができる。
(Fa / Fb measurement method)
The ratio of (Fa / Fb) can be obtained according to the measurement method described in Examples described later.

すなわち、この方法は、以下のようなステップを含む。
(1)流動方向に沿って凍結波断させる。
(2)10nmほど観察面に金コーティングを行う。
(3)得られた断面を、電子顕微鏡を用いて5000倍まで拡大する。
(4)樹脂から引き抜けているフィラーを、幅15μm×深さ方向5μmごとに本数を測定する。
That is, this method includes the following steps.
(1) Freezing and breaking along the flow direction.
(2) Gold coating is performed on the observation surface by about 10 nm.
(3) Enlarge the obtained cross section up to 5000 times using an electron microscope.
(4) The number of fillers pulled out from the resin is measured every 15 μm width × 5 μm in the depth direction.

(5)得られた測定結果を、断面積(15×5μmm2)で平均化したものを、横軸に深さ方向、縦軸にフィラー濃度(数密度)としてグラフ化する。 (5) A graph obtained by averaging the obtained measurement results with a cross-sectional area (15 × 5 μm 2) is plotted as a depth direction on the horizontal axis and a filler concentration (number density) on the vertical axis.

上記測定により、本発明の複合材料(ないし複合部材)中においては、マトリックス中にフィラーが分散されており、該複合材料表面において該フィラーの数密度が深さ方向に均一であること(更には、例えば、流動方向への配向が抑制されていること)が、確認可能である。   According to the above measurement, in the composite material (or composite member) of the present invention, the filler is dispersed in the matrix, and the number density of the filler is uniform in the depth direction on the surface of the composite material (in addition, For example, it is possible to confirm that the orientation in the flow direction is suppressed).

(フィラー)
本発明において使用可能なフィラーは、本発明の趣旨に反しない限り、特に制限されない。機械的特性の向上および低発塵性の点からは、該フィラーは、繊維状の形状を有するものであることが好ましい。
(Filler)
The filler that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it does not contradict the gist of the present invention. From the viewpoint of improvement in mechanical properties and low dust generation, the filler preferably has a fibrous shape.

(炭素繊維)
機械的特性の向上・導電性の付与および向上・熱伝導性の付与および向上の点からは、上記フィラーとしては、炭素繊維が特に好適に使用可能である。中でも、少ない添加量で上述の特性を発現させる点からは、カーボンナノチューブ(CNT)または気相成長炭素繊維であることが好ましい。
(Carbon fiber)
From the viewpoint of improving mechanical properties, imparting and improving conductivity, and imparting and improving thermal conductivity, carbon fibers can be used particularly suitably as the filler. Among these, carbon nanotubes (CNT) or vapor grown carbon fibers are preferable from the viewpoint of expressing the above-described properties with a small addition amount.

該炭素繊維としては、0.1mm以下の細い炭素繊維であるカーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などが好適であるが、溶融紡糸もしくは遠心紡糸の後に焼成して得られるPAN系もしくはピッチ系炭素繊維も使用可能である。炭素繊維の長さは、射出成形機に負担をかけない程度の長繊維から短繊維までのいずれも、目的により使用できる。   As the carbon fiber, carbon nanotubes and vapor-grown carbon fibers, which are fine carbon fibers of 0.1 mm or less, are suitable, but PAN-based or pitch-based carbon fibers obtained by firing after melt spinning or centrifugal spinning. Can also be used. As for the length of the carbon fibers, any of long fibers to short fibers that do not impose a burden on the injection molding machine can be used depending on the purpose.

(マトリックス)
本発明の複合材料において、マトリックスとしては、射出成形に適する樹脂を選択することが好ましい。このような樹脂としては、熱可塑性樹脂、導電性樹脂が好適である。より具体的には、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアセチレン、ポリプロピレンなどの汎用樹脂も挙げられる。
(matrix)
In the composite material of the present invention, it is preferable to select a resin suitable for injection molding as the matrix. As such a resin, a thermoplastic resin and a conductive resin are suitable. More specifically, for example, general-purpose resins such as polyester, polystyrene, polycarbonate, polyacetal, polyacetylene, and polypropylene are also included.

<熱可塑性樹脂>
本発明で使用する熱可塑性樹脂は、例えばポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ABS樹脂、AS樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニルスルホン、ポリスチレン、熱可塑性ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、液晶性ポリエステル等の熱可塑性樹脂或いはこれらの混合物が挙げられ、これらは、成形品の使用目的に応じて機械的強度、成形性等の特性から適宜選択することができる。
<Thermoplastic resin>
The thermoplastic resin used in the present invention is, for example, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyamide, ABS resin, AS resin, polyethylene, polypropylene, polyacetal, polyamideimide, polyethersulfone, polyethylene terephthalate, polyimide, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, poly Examples thereof include thermoplastic resins such as phenyl sulfone, polystyrene, thermoplastic polyurethane, polyvinyl chloride, fluororesin, and liquid crystalline polyester, or a mixture thereof. These include mechanical strength, moldability, etc. according to the intended use of the molded product. It is possible to appropriately select from these characteristics.

これらのうち、非結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、変性ポリオキシメチレン、ABS樹脂、AS樹脂、ポリスチレン、脂環式ポリオレフィンなどが挙げられる。   Among these, examples of the amorphous thermoplastic resin include polycarbonate, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, modified polyoxymethylene, ABS resin, AS resin, polystyrene, and alicyclic polyolefin.

また、結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、シンジオタクティック(結晶性)ポリスチレンなどが挙げられる。   Examples of the crystalline thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), polyamide, polyether ether ketone, syndiotactic (crystalline) polystyrene, and the like. Is mentioned.

その他、液晶性ポリエステルなどの液晶性樹脂を使用することもできる。   In addition, a liquid crystalline resin such as liquid crystalline polyester can also be used.

特に、燃料電池セパレータとして使用する場合には、耐水性、耐酸性、耐熱性が要求されるため、上記結晶性熱可塑性の中でもポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン、シンジオタクティック(結晶性)ポリスチレンなどを使用することが好ましい。また、液晶樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、又はポリエーテルスルホンなどの耐熱性、耐加水分解性に優れた非結晶性樹脂を使用することも好ましい。   In particular, when used as a fuel cell separator, water resistance, acid resistance, and heat resistance are required. Therefore, among the above crystalline thermoplastics, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone, syndiotactic (crystalline) ) It is preferable to use polystyrene or the like. Further, it is also preferable to use an amorphous resin excellent in heat resistance and hydrolysis resistance such as liquid crystal resin, polysulfone, polyetherimide, or polyethersulfone.

(配向角度)
本発明の複合材料は、好適には、フィラー(例えば、炭素繊維)の配向角度が流動方向を0°として上下15°以上程度であることが好ましい。この配向角度は、更には上下30°以上程度、特に上下45°以上程度であることが好ましい。このフィラー(例えば、炭素繊維)は、数密度として1.2〜1.4/μm−2程度であることが好ましい。
(Orientation angle)
In the composite material of the present invention, it is preferable that the orientation angle of the filler (for example, carbon fiber) is about 15 ° or more with the flow direction as 0 °. The orientation angle is preferably about 30 ° or more in the vertical direction, and more preferably about 45 ° or more in the vertical direction. This filler (for example, carbon fiber) preferably has a number density of about 1.2 to 1.4 / μm −2 .

(フィラーの配向)
フィラー(例えば、炭素繊維)の流動方向への配向、キャビティ内に樹脂が充填される際にフィラーが流動樹脂から受けるせん断ひずみによって起こることを、本発明者は見出している。また、フィラーの数密度低下現象は、キャビティ内に樹脂が充填時における流動先端部においてファンテン・フローによって起こることが、本発明者らの研究において明らかになった。本発明においては、本発明者らの知見によれば、充填中の樹脂の流動先端部自由表面でおこるファウンテン・フローを抑制することによって、本発明においては、フィラーの配向現象と数密度低下現象を抑制すること(更には、良電導性で均一な表面抵抗率を有する成形品を得ること)が容易となる。
(Filler orientation)
The present inventor has found that the filler (for example, carbon fiber) is oriented in the flow direction and the shear strain that the filler receives from the flow resin when the resin is filled in the cavity. Further, it has been clarified by the present inventors that the phenomenon in which the number density of the filler decreases is caused by phantom flow at the flow front end when the resin is filled in the cavity. In the present invention, according to the knowledge of the present inventors, by suppressing the fountain flow occurring on the free surface of the flow front portion of the resin during filling, in the present invention, the filler orientation phenomenon and the number density reduction phenomenon (Furthermore, it is easy to obtain a molded product having good conductivity and uniform surface resistivity).

後述するように、本発明においては、複合材料としてポリカーボネートに多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を5wt.%の割合で溶融混練したものを射出成形した際に、通常の射出成形法で作製した成形品の場合には、その表面抵抗率が10〜10Ω/sqであった。他方、同じ複合材料の系で、本発明を適用した場合には、同じ射出成形条件において表面抵抗率が10〜10Ω/sq程度に改善された。後述するように、このような実験により得られた成形品内部を走査型電子顕微鏡で観察すると、成形品表層部近傍の炭素繊維の流動方向への配向は緩和され、均一な数密度を保っていることが確認された。 As will be described later, in the present invention, 5 wt. %, The surface resistivity was 10 7 to 10 6 Ω / sq in the case of a molded product produced by a normal injection molding method when melt-kneaded at a ratio of%. On the other hand, when the present invention was applied to the same composite material system, the surface resistivity was improved to about 10 3 to 10 4 Ω / sq under the same injection molding conditions. As will be described later, when the inside of the molded product obtained by such an experiment is observed with a scanning electron microscope, the orientation of the carbon fibers in the vicinity of the surface layer of the molded product in the flow direction is relaxed, and a uniform number density is maintained. It was confirmed that

(電磁シールド)
本発明は、電磁シールドにも応用することが可能である。この電磁シールドの分野に関しては、電気的特性は表面抵抗率ではなく体積抵抗率で評価されるものが多く、通常、10−1〜数Ω・cm程度の導電性が求められることが多い。
(Electromagnetic shield)
The present invention can also be applied to electromagnetic shielding. In this field of electromagnetic shielding, electrical characteristics are often evaluated not by surface resistivity but by volume resistivity, and usually a conductivity of about 10 −1 to several Ω · cm is often required.

この電磁シールドに関しては、半導体やハードディスクの急激な高性能化により、製造工程内でのデバイスのESD破壊が大きいが大きい問題となりつつある。これまでは、ESD破壊を回避するために、イオナイザーを使用し、表面抵抗率10Q/sq以下の導電性プラスチックを使用することで対応してきたが、ここ数年において、半導体やハードディスク業界において、デバイスと接する材料に、表面抵抗率が10〜1010Ω/sqの範囲で厳密に制御され、かつ、クリーン度が高い材料の要求が高まっている。10〜1010Ω/sqの表面抵抗率が求められるのは、主に、以下の理由による。 With respect to this electromagnetic shield, due to the rapid improvement in performance of semiconductors and hard disks, the ESD damage of the device in the manufacturing process is large, but it is becoming a big problem. Until now, in order to avoid ESD destruction, we have dealt with using ionizers and using conductive plastics with a surface resistivity of 10 5 Q / sq or less. There is an increasing demand for a material that is in contact with the device and has a surface resistivity that is strictly controlled in the range of 10 6 to 10 10 Ω / sq and that has a high degree of cleanness. The reason why the surface resistivity of 10 6 to 10 10 Ω / sq is required is mainly due to the following reason.

すなわち2つの帯電レベルの異なる導電物質が接触した場合、瞬時に電荷の移動が起こり、帯電レベルが等しくなるとともに、電流が流れる。デバイスのESD破壊は、この電荷の移動に伴い発生する電流が原因で起こると考えられる。従って、デバイスをESD破壊から守るためには、この電荷の移動速度を制御し、発生する電流レベルを抑えることが必要である。言い換えれば、デバイスを接する材料に電荷移動速度が比較的遅く、且つ帯電しない材料を使用することで、ESD破壊を回避できる。電荷移動速度は材料の表面抵抗に依存し、一般的にESD対応材料に求められる表面抵抗率は10〜1010Ω/sqとされる。材料の表面抵抗率が1011Ω/sqより高い場合、摩擦による帯電ばかりでなく、帯電することによるゴミ、塵等の吸着により、他の問題も引き起こす傾向が強まる。 That is, when two conductive materials having different charge levels come into contact with each other, charge transfer occurs instantaneously, the charge levels become equal, and a current flows. The ESD breakdown of the device is considered to be caused by the current generated by the movement of the charge. Therefore, in order to protect the device from ESD destruction, it is necessary to control the speed of movement of this charge and suppress the generated current level. In other words, ESD damage can be avoided by using a material that contacts the device with a material that has a relatively low charge transfer rate and that is not charged. The charge transfer rate depends on the surface resistance of the material, and the surface resistivity generally required for an ESD-compatible material is 10 6 to 10 10 Ω / sq. When the surface resistivity of the material is higher than 10 11 Ω / sq, not only charging due to friction but also a tendency to cause other problems due to adsorption of dust, dust and the like due to charging.

(他の配合剤)
本発明において使用可能な他の配合剤は、以下の通りである。
(1)難燃配合剤
火災に対する安全性を確保するために使用される。
例えば、水酸化アルミニウムの場合、その原理は、水酸化アルミニウムが300℃〜350℃脱水して、酸化アルミニウムになる際の吸熱作用を利用して、樹脂の温度上昇や着火を抑制し、燃焼を遅延、阻止するというものである。
(Other ingredients)
Other compounding agents that can be used in the present invention are as follows.
(1) Flame retardant compounding agent Used to ensure fire safety.
For example, in the case of aluminum hydroxide, the principle is that aluminum hydroxide is dehydrated at 300 ° C. to 350 ° C. to take advantage of the endothermic action when it becomes aluminum oxide, suppressing the temperature rise and ignition of the resin, and burning. It is to delay and prevent.

無機系配合剤として、例えば、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムが挙げられる。ハロゲン系配合剤として、例えば臭素系化合物、塩素系化合物が挙げられる。りん系配合剤として、例えばりん酸化合物が挙げられる。   Examples of inorganic compounding agents include aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. Examples of the halogen compounding agent include bromine compounds and chlorine compounds. Examples of the phosphorus-based compounding agent include phosphoric acid compounds.

抗菌性配合剤としては、種々の有機化合物、食品添加物、無機化合物が挙げられる。これは、主に、銀、銅、亜鉛等の抗菌機能を持つ金属イオンを各種化合物に結合させたものである(参考:http://www.aichi-inst.jp/htmJ/news/news98/news98084.html)。   Examples of the antibacterial compounding agent include various organic compounds, food additives, and inorganic compounds. This is mainly made by binding metal ions with antibacterial functions such as silver, copper and zinc to various compounds (Reference: http://www.aichi-inst.jp/htmJ/news/news98/ news98084.html).

高比重材料向け配合剤としては、タングステン系等の高比重配合剤が挙げられる。   As a compounding agent for high specific gravity materials, a high specific gravity compounding agent such as tungsten-based material can be mentioned.

高比重のため、振動吸収性が良く、遮音性に優れる。更に、金属なので、導電性もある。   Due to its high specific gravity, vibration absorption is good and sound insulation is excellent. Furthermore, since it is a metal, it is also conductive.

(流動先端部表層部のフィラー低下現象)
本発明者の知見によれば、流動樹脂内部のせん断速度に起因するものではなく、流動先端部におけるファウンテンフローを伴う樹脂流動が、フィラーであるナノ炭素繊維の濃度低下を促す主な因子として挙げられる。また、数値解析によると流動先端部において、樹脂流動速度購買の小さい領域が存在し、溶融樹脂が滞留するような現象が起こっていることが予測される。ここで、流動先端自由表面部において起きている現象について考察したところ、流動先端頭頂部から金型壁面にかけての樹脂流動とは関係のない引張応力がかかっていることが予想される。この引張応力により自由表面が極度に緊張することによって、フィラーがより緊張力の低い内側に移動することによって、フィラー濃度定価減少が引き起こされるのではないかという仮説を立てた。
(Filler lowering phenomenon in the surface layer of the flow front)
According to the knowledge of the present inventor, the resin flow accompanied by the fountain flow at the flow front portion is not caused by the shear rate inside the fluid resin, and is cited as a main factor that promotes the decrease in the concentration of nanocarbon fibers that are fillers. It is done. Further, according to the numerical analysis, it is predicted that there is a region where the purchase of the resin flow rate is small at the flow front end, and a phenomenon in which the molten resin stays is occurring. Here, when the phenomenon occurring in the flow front free surface portion is considered, it is expected that a tensile stress unrelated to the resin flow from the flow front top portion to the mold wall surface is applied. It was hypothesized that the tensile stress would cause the free surface to be extremely tensed, which would cause the filler to move inwardly, leading to a decrease in the filler concentration list price.

(ラッピング成形)
射出成形を行う場合には、成形材料はファウンテンフローを伴いながら金型内を進んでゆくため、流動先端部に自由表面が出現する現象は必ず生じることになる。
ファウンテンフローを伴わない流れとしては、プラグフローと呼ばれる現象があるが、これは金型壁面と溶融樹脂との界面ですべりが生じることにより発現するため、成形品表面に傷がついたりすることがあり、通常プラグフローによる成形は避ける傾向にある。
(Lapping molding)
When injection molding is performed, the molding material advances in the mold while accompanying the fountain flow, so that a phenomenon in which a free surface appears at the flow front end portion always occurs.
As a flow without fountain flow, there is a phenomenon called plug flow, but this occurs due to slippage at the interface between the mold wall surface and the molten resin, which may damage the surface of the molded product. There is usually a tendency to avoid molding by plug flow.

そこで、流動先端部にファウンテンフローを伴う樹脂の自由表面の生成を防ぐために、流動先端部を同種または異種の材料で覆うことで自由表面の露出を抑制することを考えた。この方法をラッピング成形と呼ぶことにする。具体的には、通常の射出成形機のノズルと金型の樹脂注入口の間に溶融した材料樹脂を溜める装置を挟むことにより簡単に実行できる。
この方法によれば、表層部を形成する材料はファウンテンフローを伴わず、内部を形成する材料に伸ばされながら成形品表層部を形成するので、成形品表層部のフィラー濃度低下現象が生じない。
Therefore, in order to prevent the formation of a free surface of the resin accompanied by fountain flow at the flow front end, it was considered to suppress the exposure of the free surface by covering the flow front end with the same or different material. This method will be called lapping molding. Specifically, it can be easily carried out by sandwiching a device for accumulating molten material resin between a nozzle of a normal injection molding machine and a resin injection port of a mold.
According to this method, the material for forming the surface layer portion is not accompanied by a fountain flow, and the molded product surface layer portion is formed while being stretched to the material forming the interior, so that the phenomenon of lowering the filler concentration of the molded product surface layer portion does not occur.

本発明におけるラッピング成形法を行うにあたり、表層部と内部で同種の材料を用いる場合には、表層部材料溜まりには同種の材料が自動的に補充されるため生産性の面でも連続的に生産が可能となる。   When the same kind of material is used in the surface layer part and the inside when performing the lapping molding method in the present invention, the same kind of material is automatically replenished in the surface layer part material reservoir so that it is continuously produced in terms of productivity. Is possible.

表層部を形成する材料の成形後の厚みはa領域で示される5μm以上あることが望ましい。   The thickness of the material forming the surface layer part after molding is desirably 5 μm or more indicated by the a region.

本発明においては表層部材料にナノ繊維含有複合材料を内部材料に同種材料もしくは透明なポリカーボネート(PC)を用いて、ラッピング成形を行い、ファウンテンフローの影響を受けない複合材料部材内のフィラー濃度の変化を観察する。射出条件としては、特に表面抵抗率に大きな変化を与えた射出速度を変化させ、キャビティ内流速を変化させた。   In the present invention, the nanofiber-containing composite material is used as the surface layer material and the same material or transparent polycarbonate (PC) is used as the internal material, and lapping molding is performed, and the filler concentration in the composite material member that is not affected by the fountain flow. Observe changes. As the injection conditions, in particular, the injection speed that greatly changed the surface resistivity was changed, and the flow velocity in the cavity was changed.

この成形法をもちいれば、ペレットとほぼ同等の表面抵抗率の成形品が得られるため、必要に応じた表面抵抗率を有するペレットを表面層材料に使用すればよい。   If this molding method is used, a molded product having a surface resistivity substantially equal to that of the pellet can be obtained. Therefore, a pellet having a surface resistivity according to need may be used as the surface layer material.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例A−1
気相成長させた多層カーボンナノチューブ(Multi Walled Carbon Nanotube:MWCNT)(径 80 nm、長さ15〜20μm)を充填材としてポリカーボネート樹脂に5wt.%の割合で含有させたものをペレット(市販)とし、射出成形することにより板厚1 mmの成形品を得た。
Example A-1
Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) (diameter 80 nm, length 15-20 μm) grown in a vapor phase are used as a filler in 5 wt. % Was used as pellets (commercially available), and a molded product having a thickness of 1 mm was obtained by injection molding.

射出成形によって成形した試験片内の充填材が配向しているのかどうかを確認するため走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)によって観察を行った。射出圧力 45 MPa、板厚1.0 mm、樹脂温度300℃、金型温度100℃、キャビティ内速度325 mm/s で作製された試験片の板厚方向表層部のSEM写真を図1に示す。このSEMでの樹脂内部の観察によって射出成形法によって成形した試験片内部の充填材は成形時の樹脂流動方向に配向していることが確認できた。   Observation was performed with a scanning electron microscope (SEM) to confirm whether or not the filler in the test piece formed by injection molding was oriented. FIG. 1 shows an SEM photograph of the surface layer portion in the plate thickness direction of a test piece produced at an injection pressure of 45 MPa, a plate thickness of 1.0 mm, a resin temperature of 300 ° C., a mold temperature of 100 ° C., and an in-cavity speed of 325 mm / s. . By observing the inside of the resin with this SEM, it was confirmed that the filler inside the test piece molded by the injection molding method was oriented in the direction of resin flow during molding.

図2(a)に示すように試験片表層部近傍の深さ0〜15μmの領域で充填材の数密度が極端に70%程低下していることが確認できた。   As shown in FIG. 2 (a), it was confirmed that the number density of the filler was extremely reduced by about 70% in the region of the depth of 0 to 15 μm near the surface layer portion of the test piece.

射出成形によって成形した試験片表層部近傍で充填材の数密度が低下する現象は、樹脂がキャビティ内への充填過程中の流動先端部において起こるかどうか確認するために走査型電子顕微鏡によって観察を行った。流動途中の流動先端部を観察するために金型を、液体窒素などを用いて極低温に保持して射出成形を行い、ショート・ショット成形不良品を作成した。射出圧力〜数MPa、金型温度−150℃、樹脂温度300℃で作製された試験片の流動先端部自由表面上を拡大したSEM写真を図3に示す。これから、流動先端部自由表面から深さ方向0〜15μmにおいて充填材の数密度が極度に低い領域が存在していることが確認された。   The phenomenon in which the number density of the filler decreases near the surface layer of the specimen molded by injection molding is observed with a scanning electron microscope to confirm whether the resin occurs at the flow front end during the filling process into the cavity. went. In order to observe the flow front part in the middle of the flow, the mold was held at an extremely low temperature using liquid nitrogen or the like, and injection molding was performed to produce a short shot molding defective product. The SEM photograph which expanded on the flow front-end | tip front surface of the test piece produced by injection pressure-several MPa, mold temperature -150 degreeC, and resin temperature 300 degreeC is shown in FIG. From this, it was confirmed that there is a region where the number density of the filler is extremely low in the depth direction of 0 to 15 μm from the free surface of the flow tip.

以上から、炭素繊維含有複合材料を射出成形した場合、流動先端部自由表面において充填材である炭素繊維の数密度が低下し、また樹脂の流速差分に起因するせん断ひずみにより流動方向への配向が発生する。これらの現象を抑制するためには、流動先端部における樹脂流動の影響を成形品表層部に到達させないようにする必要がある。その方法として、流動先端部自由表面部を選択的に固化することにより成形品表層部への樹脂流動による影響を制御することが考えられる。   From the above, when the carbon fiber-containing composite material is injection-molded, the number density of the carbon fibers as the filler is reduced on the free surface of the flow front end, and the orientation in the flow direction is caused by the shear strain caused by the difference in the flow rate of the resin. appear. In order to suppress these phenomena, it is necessary to prevent the influence of the resin flow at the flow front end from reaching the surface layer of the molded product. As a method for this, it is conceivable to control the influence of the resin flow on the surface layer portion of the molded product by selectively solidifying the free surface portion of the flow tip portion.

実施例A−2
本実験では、選択的に流動先端部自由表面を固化するために、キャビティ内に流れる樹脂をコア層とスキン層に分離させる方法をとり、縦型射出成形機とキャビティの中間に図4に示すAのような樹脂を加熱して溶融できる機能を有する器(スキン層用溶融器)を設計し、製作を行った。
Example A-2
In this experiment, in order to selectively solidify the flow front end free surface, a method of separating the resin flowing in the cavity into a core layer and a skin layer is used, and is shown in FIG. 4 between the vertical injection molding machine and the cavity. A vessel (skin layer melting device) having the function of heating and melting a resin such as A was designed and manufactured.

スキン層用溶融器(図4中の符号A)は、ヒーターにより370℃まで加熱することができる。この器で、スキン材となる炭素繊維含有複合材料を入れて射出条件まで加熱・溶融する。そして、上部から射出成形機のシリンダーによってコア材を射出することにより、炭素繊維含有複合材料はキャビティ内にはスキン層とコア層を形成しながら充填されていく。この時、充填材に配向や数密度へ影響を及ぼす樹脂流動はコア材に限定される。   The skin layer melter (symbol A in FIG. 4) can be heated to 370 ° C. by a heater. In this container, a carbon fiber-containing composite material that becomes a skin material is put and heated and melted to the injection conditions. Then, by injecting the core material from above with a cylinder of an injection molding machine, the carbon fiber-containing composite material is filled into the cavity while forming a skin layer and a core layer. At this time, the resin flow affecting the orientation and number density of the filler is limited to the core material.

以下に、スキン/コア成形を行った際の成形条件を記す。   The molding conditions when skin / core molding is performed are described below.

(表1) (Table 1)

成形後の試験片中を走査型電子顕微鏡で観察し、充填材の成形品表面から深さ方向への数密度の測定と配向角度について測定を行った。試験片表層部内における深さ方向0〜15μmの領域においても充填材の数密度は低下していないことが確認された(図2(a))。また、流動方向への配向については、通常の射出成形よりも緩和されていることが確認された(図5)。   The inside of the test piece after molding was observed with a scanning electron microscope, and the number density in the depth direction from the surface of the molded article of the filler and the orientation angle were measured. It was confirmed that the number density of the filler did not decrease even in the region of 0 to 15 μm in the depth direction in the surface layer of the test piece (FIG. 2A). Further, it was confirmed that the orientation in the flow direction was relaxed as compared with normal injection molding (FIG. 5).

この試験片の表面抵抗率は10〜10 Ω/sqであり、通常の射出成形法によって同じ成形条件により作製される試験片の100分の1程の値を確認した(図6)。 The surface resistivity of this test piece was 10 3 to 10 4 Ω / sq, and a value about 1/100 of a test piece produced under the same molding conditions by a normal injection molding method was confirmed (FIG. 6).

実施例B−1
(ラッピング成形)
図1の装置を用いて、ラッピング成形を行った。
(1)供試材料ポリカーボネート(PC)
本実験ではラッピング成形におけるコア材として、ポリカーボネートを用いた。帝人化成株式会社製のパンライトL−1225Y用いた。スキン材の複合材料のマトリクス樹脂と同じものを使用しているので、サンドイッチ構造に成りやすいという利点がある。
Example B-1
(Lapping molding)
Lapping molding was performed using the apparatus shown in FIG.
(1) Test material polycarbonate (PC)
In this experiment, polycarbonate was used as a core material in lapping molding. Panlite L-1225Y manufactured by Teijin Chemicals Ltd. was used. Since the same material as the matrix resin of the composite material of the skin material is used, there is an advantage that a sandwich structure is easily formed.

(2)樹脂基CNT複合材料(PCcArr)
実施例では、ポリカーボネートをマトリクス樹脂として、MWCNTをフィラーとして5wt.%添加したMWCNT/PCコンポジットのペレットを使用した。
(2) Resin-based CNT composite material (PCcArr)
In the examples, polycarbonate was used as a matrix resin and MWCNT was used as a filler at 5 wt. % MWCNT / PC composite pellets were used.

(3)実験装置
本来ラッピング成形法はスキン材とコア材それぞれを溶融・射出を行うシリンダーを2本備えた装置を用意する必要がある。しかし、本実験では前述した通常の縦型射出成形機に新たな装置を追加設計・作製の改造を施しラッピング成形を可能とした。
(3) Experimental apparatus Originally, the lapping molding method requires the preparation of an apparatus having two cylinders for melting and injecting each of the skin material and the core material. However, in this experiment, a new device was added to the normal vertical injection molding machine described above, and the design and production were modified to enable lapping molding.

本実験装置のスキン材溶融部からキャビティまでの概要を図7に示す。本実験装置は縦型射出成形機・加熱皿・キャビティの3つのユニットから構成される。   An outline from the skin material melting part to the cavity of this experimental apparatus is shown in FIG. This experimental apparatus is composed of three units: a vertical injection molding machine, a heating pan, and a cavity.

まず通常の縦型射出成形機のスプルーブッシュとシリンダーの間に、少量の樹脂を溶融温度まで加熱することができる皿状の装置を設置する(図7中のA)。これを加熱皿と呼称する。次に、スプルーの下部には、圧力センサを二つ内蔵した試験片成形用キャビティを持つ金型を設置する(図7中のB)。   First, a dish-shaped device capable of heating a small amount of resin to the melting temperature is installed between a sprue bush and a cylinder of a normal vertical injection molding machine (A in FIG. 7). This is called a heating dish. Next, at the lower part of the sprue, a mold having a test piece molding cavity incorporating two pressure sensors is installed (B in FIG. 7).

(4)加熱皿
加熱皿はカートリッジヒーターにより360℃まで加熱することが可能であり、この加熱皿のポケット部(図7のpocket of composite matrixの領域)にスキン材となる樹脂を少量だけ投入後、射出温度まで加熱させ溶融させる。その上から、シリンダーで溶融された、コア材となる樹脂を射出することにより、ラッピング成形機と同様の機能を発現することができる。
(4) Heating dish The heating dish can be heated up to 360 ° C with a cartridge heater. After a small amount of resin serving as a skin material has been put into the pocket part of this heating dish (the region of the pocket of composite matrix in Fig. 7) Heat to injection temperature and melt. Further, by injecting a resin that becomes a core material melted in a cylinder, the same function as that of a lapping molding machine can be expressed.

(5)圧力センサ
本実験では、新しく金型を作製する際に、圧力センサを間接式金型内圧力センサーISA446−2.25C(Dynisco製)へ変更した。従来の試験片作成用の金型装置では溶融樹脂がキャビティ内を流れる際に、圧力測定素子(直径6mm)の形状が成形品に転写され、またキャビティ内の流動状態に影響を及ぼす等の問題があった。そこで、圧力素子痕を極力小さくするべく、直径1.5mmのイジェクターピンを介して圧力を測定する手法を採用した。キャビティ内を流れる溶融樹脂がピンの上を溶融樹脂が通過し圧力が発生すると、荷重がインジェクターピンを介してロードセルにかかり、電圧がロガー(PCD−300:株式会社共和電業製)へ出力される。これにより金型内圧力を間接的に測定する。
(5) Pressure sensor In this experiment, when a new mold was produced, the pressure sensor was changed to an indirect in-mold pressure sensor ISA446-2.25C (Dynisco). In the conventional mold apparatus for preparing test pieces, when the molten resin flows in the cavity, the shape of the pressure measuring element (diameter 6 mm) is transferred to the molded product, and the flow condition in the cavity is affected. was there. Therefore, in order to make the pressure element trace as small as possible, a method of measuring pressure via an ejector pin having a diameter of 1.5 mm was adopted. When the molten resin flowing in the cavity passes over the pin and pressure is generated, the load is applied to the load cell via the injector pin, and the voltage is output to the logger (PCD-300: manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.). The This indirectly measures the pressure in the mold.

(6)金型
本実験では、流動樹脂の不必要な外乱を避けるため、キャビティ形状をシリンダー・スプルー・キャビティが一直線になるように設計した。キャビティ内には、25mmの間隔をあけて、¢1.5mmのピンが内蔵されており、それぞれS3、S4とする。これは前述した圧力測定用のインターフェイスであり、キャビティ内の圧力を測定すると共に、この2点間における圧力の立ち上がりの時間差からキャビティ内の樹脂流速を算出する。
(6) Mold In this experiment, in order to avoid unnecessary disturbance of the fluid resin, the cavity shape was designed so that the cylinder, sprue, and cavity were aligned. In the cavity, pins of ¢ 1.5 mm are built with an interval of 25 mm, which are designated as S3 and S4, respectively. This is the pressure measurement interface described above, and measures the pressure in the cavity and calculates the resin flow rate in the cavity from the time difference between the pressure rises between the two points.

上記第1の金型に、もう一つの試験片作製用キャビティを持つ金型を合わせて図11の様に設置する。キャビティの形状は、サンドイッチ形状が成立しやすい様に、¢5×60mmの円筒形状とした。成形品形状が円筒形状であるため、キャビティブロックを設けて、射出後の成形品を取り出しやすくするために分解式とした。金型Aにキャビティブロックを合わせてMoldAにはめ込み、前述の圧力センサ内臓金型と合わせることで、キャビティとして実験装置に組み込む。   A mold having another test piece preparation cavity is put together with the first mold as shown in FIG. The shape of the cavity was a cylindrical shape of ¢ 5 x 60 mm so that a sandwich shape could be easily established. Since the shape of the molded product is a cylindrical shape, a cavity block is provided, so that the molded product after injection is easily taken out. A cavity block is aligned with mold A and fitted into Mold A, and combined with the above-described mold with a built-in pressure sensor, so that it is incorporated into the experimental apparatus as a cavity.

これに、図中のようにカートリッジ型ヒーターとプレート型ヒーターを用いて射出温度条件まで加熱する。   To this, heating is performed up to the injection temperature condition using a cartridge type heater and a plate type heater as shown in the figure.

(7)射出条件
今回使用する樹脂は、マトリクスは同じポリカーボネートであるが、CNTをフィラーとして用いることにより熱伝導率が向上している。そのためスキン材とコア材の熱物性と粘度が異なる。スキン材は熱伝導率が高いために、金型に熱を奪われやすいことから粘度が上昇しやすく、ショート・ショットが起こりやすい。そこで、本実験ではスキン材の温度をコア材の射出温度よりも50℃程高く設定しスキン材の粘度を低くすることで、ショート・ショットを防止した。
(7) Injection conditions Although the resin used this time is the same polycarbonate, the thermal conductivity is improved by using CNT as a filler. Therefore, the thermal properties and viscosity of the skin material and the core material are different. Since the skin material has a high thermal conductivity, the mold is easily deprived of heat, so the viscosity is likely to increase, and short shots are likely to occur. Therefore, in this experiment, the short shot was prevented by setting the skin material temperature about 50 ° C. higher than the injection temperature of the core material and lowering the viscosity of the skin material.

また図金型温度に関しても同様に、通常の成形条件と比べ高めの設定とした。成形条件を表2に示す。   Similarly, the mold temperature was set higher than the normal molding conditions. Table 2 shows the molding conditions.

(表2) (Table 2)

(断面観察)
(射出成形)
図9にキャビティ内流速とS3とS4で測定された圧力波形の関係を示す。キャビティ内流速とともに測定される圧力の最大値は増加した。これは、キャビティ内樹脂流速が大きくなるにつれて流動樹脂の持つエネルギーが大きくなるためと考えれられる。また、前述の実験で用いたキャビティ内Sl、S2で測定された2点間の圧力低下よりも若干小さいことがわかる。キャビティ形状が、T型形状から、直線形状に設計変更されたために、流動樹脂が受ける圧力損失が小さくなったためだと考えられる。
(Cross section observation)
(injection molding)
FIG. 9 shows the relationship between the flow velocity in the cavity and the pressure waveform measured in S3 and S4. The maximum value of the pressure measured with the flow velocity in the cavity increased. This is presumably because the energy of the fluid resin increases as the resin flow rate in the cavity increases. It can also be seen that the pressure drop between the two points measured in the cavities S1 and S2 used in the above-described experiment is slightly smaller. This is probably because the pressure loss received by the fluid resin is reduced because the cavity shape has been changed from the T shape to the linear shape.

(光学顕微鏡観察)
それぞれ試験片をゲート付近から10mmごとに軸方向に垂直に切断し、断面を光学顕微鏡で観察した。図9、図10に、ゲート付近から20mm付近と50mm付近の光学顕微鏡写真を示す。これらより、複合材料(写真中:黒い層)とPC(写真中:白い層)が層状構造を形成していることから、ラッピング成形が成立していることが分かる。また図9の中心部の影は、射出過程において気泡が混ざったものである。
(Optical microscope observation)
Each test piece was cut perpendicularly in the axial direction every 10 mm from the vicinity of the gate, and the cross section was observed with an optical microscope. 9 and 10 show optical micrographs of the vicinity of 20 mm and 50 mm from the vicinity of the gate. From these, the composite material (in the photo: black layer) and the PC (in the photo: white layer) form a layered structure, which indicates that lapping molding is established. Also, the shadow in the center of FIG. 9 is a mixture of bubbles in the injection process.

またゲート付近では最外層に複合材料、内側層にPCが観察されラッピング成形が成立していることが伺えるが、ゲートから50mm離れた地点では複合材料のさらに外側にPCの層が形成されていることがわかる。これはキャビティ内に充填される際に、スキン層となる複合材料の量が少なく、または、一部コア層流動先端付近において局所的にスキン層が薄くなった箇所から、コア材となるPCが最外層に流れ出し、複合材料のさらに先端部にPCのスキン層を形成したものと考えられる。これを一般的にブレイク・スルーと呼ぶ。   In the vicinity of the gate, composite material is observed in the outermost layer and PC is observed in the inner layer, indicating that wrapping molding has been established, but at a point 50 mm away from the gate, a PC layer is formed on the outer side of the composite material. I understand that. This is because when the cavity is filled, the amount of the composite material that becomes the skin layer is small, or the PC that becomes the core material starts from the portion where the skin layer is locally thinned in the vicinity of the tip of the core layer flow. It is thought that it flowed out to the outermost layer and a PC skin layer was formed at the tip of the composite material. This is generally called break through.

これらの観察結果よりキャビティ内流速が速い成形条件の場合、よりゲートから遠い地点でブレイク・スルーが起こることがわかる。またどちらの結果もスキン層の厚さに変化が無いことから、キャビティ内流速が違うことによる影響は、スキン層の厚さへ寄与しないことが伺える。以上のことから、射出流速の違いは流動先端部における自由表面層の厚さには影響しないと考えられる。   From these observation results, it can be seen that break-through occurs at a point farther from the gate in the molding condition where the flow velocity in the cavity is fast. Moreover, since neither result has a change in the thickness of the skin layer, it can be seen that the influence due to the difference in the flow velocity in the cavity does not contribute to the thickness of the skin layer. From the above, it is considered that the difference in the injection flow rate does not affect the thickness of the free surface layer at the flow front end.

実施例B−2
(フィラー濃度低下現象モデルの提案)
以上の実験からは、流動先端部で起こると考えられる。そこで、最後に圧力について考察する。
Example B-2
(Proposal of a filler concentration reduction phenomenon model)
From the above experiment, it is considered that this occurs at the flow front end. Therefore, we will finally consider pressure.

YK.Shenらは、流動先端部のフアウンテン・フロー現象の数値解析を行い、圧力分布を求めている。彼らは、流動先端部内側の圧力は、周囲に比べて低い値をとると述べている。   YK. Shen et al. Perform a numerical analysis of the fountain flow phenomenon at the flow front to obtain a pressure distribution. They state that the pressure inside the flow tip is lower than the surroundings.

圧力低下によるフィラーの移動モデルにおいてキャビティ内中央部から流動先端部に移動してきた溶融樹脂は自由表面へ向かって膨張するような状態になる。そしてその後金型壁面方向へ移動する際に、溶融された樹脂の流路が狭くなり樹脂流速が相対的に速くなる。その結果ベルヌーイの定理に従って溶融樹脂の流線に沿って圧力が若干下がり、樹脂内部のフィラーが内部圧力の低い方向へ引っ張られることによって、流動先端部自由表面のフィラー濃度が極端に下がる。また、高温状態の溶融樹脂が長い時間その低い圧力にさらされることでフィラーが自由表面部から内側への移動を促進していることが考えられる。   In the filler movement model due to the pressure drop, the molten resin that has moved from the central portion in the cavity to the flow front end portion expands toward the free surface. Then, when moving toward the mold wall surface, the flow path of the melted resin becomes narrow and the resin flow rate becomes relatively high. As a result, the pressure slightly decreases along the flow line of the molten resin according to Bernoulli's theorem, and the filler concentration in the free end surface of the flow tip is extremely lowered by pulling the filler inside the resin in the direction of lower internal pressure. Moreover, it is considered that the molten resin in a high temperature state is exposed to the low pressure for a long time, so that the filler promotes the inward movement from the free surface portion.

実施例C−3
(アニーリングによる配向緩和法)
通常の射出成形された成形品内部のフィラーは、溶融した樹脂が金型壁面に冷却されながら流動していく際に、大きなせん断ひずみを受けることにより、強制的に流動方向へ配向されていると考えられる。
Example C-3
(Orientation relaxation method by annealing)
When the filler inside a normal injection-molded molded article is subjected to a large shear strain when the molten resin flows while being cooled to the mold wall surface, it is forced to be oriented in the flow direction. Conceivable.

そこで、射出成形により得られた試験片をガラス転位点以上の温度まで加熱し、樹脂がフィラーを拘束する影響を弱める処理を行い、成形品内のフィラーが成形時に流動方向へ配向された状態を解除させることにより、表面抵抗率を低下させることを目的とする。   Therefore, the test piece obtained by injection molding is heated to a temperature above the glass transition point, and the effect of the resin restraining the filler is weakened, and the filler in the molded product is oriented in the flow direction during molding. The purpose is to lower the surface resistivity by releasing.

(1)供試材料
本実施例では、これまでの成形実験と同様にポリカーボネートをマトリクス樹脂として、MWCNTをフィラーとして5wt.%添加したMWCNT/PCの複合材料ペレット(PCcNT)を使用した。
(1) Test material In this example, 5 wt. 5 using polycarbonate as a matrix resin and MWCNT as a filler as in the previous molding experiments. % MWCNT / PC composite pellets (PCcNT) were used.

(2)アニーリング処理
表面抵抗率が既知の成形品を、各条件の高温炉に入れてアニーリングを行った。成形品の成形条件とアニーリングする各条件を表4に示す。ポリカーボネートのガラス転移点以上の温度を目安に設定した。
(2) Annealing treatment A molded article having a known surface resistivity was put in a high temperature furnace under various conditions for annealing. Table 4 shows the molding conditions of the molded product and the annealing conditions. The temperature was set above the glass transition point of polycarbonate.

(表3) (Table 3)

(電気的特性の評価)
260℃の炉で60分間アニーリングした試験片(サンプルNo.8)の、アニーリング前後の表面抵抗率の変化を図11に示す。第二章と同様に、測定点をゲートから10mm、25mm、40mmの点としてそれぞれA、B、C点とした。その結果アニーリングをすることにより試験片の表面抵抗率を100分の1〜1000分の1程度低下させることができた。これは、このPCcArrが持つ物性値に近い値である。これは以下のような現象が起こったと考えられる。
(Evaluation of electrical characteristics)
FIG. 11 shows the change in the surface resistivity of the test piece (sample No. 8) annealed in a furnace at 260 ° C. for 60 minutes before and after annealing. As in Chapter 2, the measurement points were 10 mm, 25 mm, and 40 mm from the gate, and were designated as points A, B, and C, respectively. As a result, the surface resistivity of the test piece could be reduced by about 1/100 to 1/1000 by annealing. This is a value close to the physical property value of PCcArr. This is thought to be caused by the following phenomenon.

マトリクス樹脂のガラス転移点以上の温度まで加熱されたことにより、マトリクス樹脂内の粘度低下に伴いフィラーへの拘束力が緩和する。そして成形品内での配向が解除されフィラーがランダムな方向へ向きを変えたため、フィラー同士の接触点が増えた。その結果成形品内におけるフィラーを介した導電パスが形成され、表面抵抗率が低下したと考えられるこれをNegativeTemperatureCoefhcient(NTC)効果という。   By heating to a temperature equal to or higher than the glass transition point of the matrix resin, the binding force on the filler is eased as the viscosity in the matrix resin decreases. And since the orientation in a molded article was cancelled | released and the direction of the filler changed to the random direction, the contact point of fillers increased. As a result, a conductive path through the filler in the molded product is formed, and this is considered to have reduced the surface resistivity, which is called the Negative Temperature Coefhcient (NTC) effect.

図23に、各条件それぞれアニーリングを行った前後の表面抵抗率の変化を、縦軸に表面抵抗率を、横軸にアニーリング時間として示す。   FIG. 23 shows changes in surface resistivity before and after annealing for each condition, the vertical axis shows the surface resistivity, and the horizontal axis shows the annealing time.

これによるとアニーリング温度が280℃且つアニーリング時間が15分のサンプルNo.10とNo.11の試験片は、表面抵抗率が10Ω/sq程度まで低下した。しかしその他のアニーリング条件のサンプルの表面抵抗率は低下せずに増加するものも見られた。特に射出速度が遅い条件で作製されたサンプルの表面抵抗率は10Ω/sqと低い値だったが、サンプルN0.2とN0.9は10Ω/sqまで増加する結果となった。 According to this, the sample No. No. 280 ° C. and the annealing time was 15 minutes. 10 and no. The test piece No. 11 had a surface resistivity reduced to about 10 3 Ω / sq. However, the surface resistivity of samples with other annealing conditions increased without decreasing. In particular, the surface resistivity of the sample produced under the slow injection rate was as low as 10 4 Ω / sq, but the samples N0.2 and N0.9 increased to 10 7 Ω / sq.

これは温度上昇によりマトリクスが膨張し、フィラーを介した導電パスが切れることによって抵抗率が上昇するPositiveTemperatureCoefhcient(PTC)現象が起きたためと考えられる。   This is thought to be because the positive temperature coefhcient (PTC) phenomenon in which the resistivity is increased by the expansion of the matrix due to the temperature rise and the disconnection of the conductive path through the filler has occurred.

これはマトリクス樹脂のガラス転移点よりも高い温度でアニーリングを行っても成形品内のフィラーの拘束が緩和されなかったことを示している。先ほどの実験の様に、表面抵抗率の改善が見られるのは、280℃の高温で15分間アニーリングを行った場合のみとなった。またこれら全てのアニーリング条件において試験後のサンプルは、熱により大きく変形してしまい、成形品としての形状をとどめているものはなかった。このことから、アニーリング手法を工業的応用を視野に入れた場合、射出成形された成形品をアニーリングする工程は成形品に対して甚大なダメージを与えることになる。   This indicates that the restriction of the filler in the molded product was not relaxed even when annealing was performed at a temperature higher than the glass transition point of the matrix resin. As in the previous experiment, the surface resistivity was improved only when annealing was performed at a high temperature of 280 ° C. for 15 minutes. In all these annealing conditions, the sample after the test was greatly deformed by heat, and none of the samples remained as a molded product. For this reason, when the annealing method is taken into consideration for industrial application, the step of annealing the injection-molded molded product causes a great deal of damage to the molded product.

(成形品の断面観察試験片の作製)
次に、アニーリング前後の成形品を断面観察することにより成形品表層部近傍におけるフィラーの配向性と濃度について比較を行う。表面抵抗率が低下する要因を検討することが目的である。
(Production of cross-section observation test piece of molded product)
Next, cross-sectional observation of the molded product before and after annealing is performed to compare the orientation and concentration of the filler in the vicinity of the surface layer of the molded product. The purpose is to examine the factors that decrease the surface resistivity.

通常の射出成形によって得られた、10×50×1mmの成形品を用意した。この成形品の成形条件は射出速度が90%であり、その他の成形条件は表3に示したものと同じものとした。表面抵抗率は〜10Ω/sq程度である。 A 10 × 50 × 1 mm molded product obtained by ordinary injection molding was prepared. The molding conditions of this molded product were an injection speed of 90%, and the other molding conditions were the same as those shown in Table 3. The surface resistivity is about 10 7 Ω / sq.

この成形品から切り出した二つの試験片のうち、一方を260度の炉で20分間アニーリングを行った。アニーリングを行うことにより、若干試験片の表面が光沢を持ち、微小な変形をしていることが伺える。   One of the two test pieces cut out from the molded article was annealed in a furnace at 260 degrees for 20 minutes. By annealing, it can be seen that the surface of the test piece is slightly glossy and slightly deformed.

その後、それぞれの試験片を流動方向に凍結破断してその断面を観察した。図13、図14にアニーリング前後の試験片断面のSEM画像を示す。アニーリングを行う前は、フィラーは直線性が強く、流動方向へ配向している。しかし、アニーリングを行った後の成形品内部のフィラーは、直線性は弱く、マトリクス樹脂から解放されることで、本来CNTが持っていたと思われる曲線性によりそれぞれがランダムな方向へ向いたと考えられる。   Then, each test piece was frozen and fractured in the flow direction, and the cross section was observed. 13 and 14 show SEM images of the cross section of the test piece before and after annealing. Prior to annealing, the filler is highly linear and oriented in the flow direction. However, the filler inside the molded product after annealing is weak in linearity, and since it is released from the matrix resin, it seems that each turned to a random direction due to the curvilinearity that CNT originally had. It is done.

また、それぞれの試験片の断面から成形品表層部からのフィラー濃度分布を図15に示す。この結果から、流動方向(0°付近)へ強く配向していたフィラーがアニーリング処理を施されることでバラバラの方向へ向くことが示された。これにより成形品内のフィラー同士の接点が増えることで導電パスが形成されたと考えられる。   FIG. 15 shows the filler concentration distribution from the surface layer of the molded product from the cross section of each test piece. From this result, it was shown that the filler, which was strongly oriented in the flow direction (near 0 °), was subjected to the annealing treatment and turned in the direction of falling apart. Thus, it is considered that the conductive path was formed by increasing the number of contacts between the fillers in the molded product.

また成形品表層部近傍のフィラー濃度についてアニーリングを行うと、成形品表層部のフィラー濃度が若干上昇している。これは、樹脂が加熱されて樹脂の粘度が低下することによりフィラーであるCNTがフィラー密度の低い、成形品表層部へ向かって移動したものと考えられる。   In addition, when annealing is performed on the filler concentration in the vicinity of the molded product surface layer portion, the filler concentration in the molded product surface layer portion is slightly increased. This is considered that CNT which is a filler moved toward the surface layer part of a molded article with a low filler density by heating the resin and decreasing the viscosity of the resin.

ここで加熱・粘度低下によりマトリクス樹脂の拘束から解放されたCNTが配向性を失い、また表層部へ移動するという現象が起こることから、射出成形品内のフィラーには成形時に蓄積されたせん断ひずみからくる残留応力がかかっていたものと推測される。   Here, the phenomenon occurs in which the CNT released from the restraint of the matrix resin due to heating / viscosity loss loses orientation and moves to the surface layer. It is presumed that the residual stress was applied.

前述してきたように、射出成形された樹脂基CNT複合材料は、成形品個体内において、フィラーの配向・濃度低下などの存在状態により不均一な表面抵抗率を持つという問題があった。しかしこれらの結果からアニーリングというごく簡単な手法を用いることにより、成形品表面全体のフィラーの配向・濃度低下を緩和させ、表面抵抗率を均一にすることができることが示された。   As described above, the injection-molded resin-based CNT composite material has a problem that it has a non-uniform surface resistivity due to the presence of filler orientation and concentration in the molded product. However, from these results, it was shown that by using a very simple technique called annealing, the decrease in the orientation and concentration of the filler on the entire surface of the molded article can be alleviated and the surface resistivity can be made uniform.

(ラッピング成形法による表面抵抗率低減処理)
ここ数年、ラッピング成形法(Co-idection molding:コ・インジェクション法)に対する関心が高まっており、この手法を応用する研究が多くなされ、プラスチック産業からの期待が高まっている。
(Surface resistivity reduction processing by lapping molding method)
In recent years, interest in wrapping molding (Co-idection molding) has been increasing, and much research has been applied to this method, and expectations from the plastics industry have increased.

この技術に対する主な関心として、スキン層とコア層の異なった物性や化学的特性を併せ持った製品を作り出すことができる点である。例えば、コア材に繊維強化樹脂を、スキン材に通常の樹脂をある程度のアスペクト比をもって使用することにより、機械的特性を持ちつつ、装飾性の高い特性を維持することができる。   The main interest in this technology is the ability to create products that combine different physical and chemical properties of the skin and core layers. For example, by using a fiber reinforced resin for the core material and a normal resin for the skin material with a certain aspect ratio, it is possible to maintain a high decorative property while having mechanical properties.

また、ラッピング成形法は、安価なリサイクル樹脂をコア材を、スキン材に適切な未使用の樹脂を使用することにより、良好な機械的強度を保ちつつコストダウンを図れることから、通常の単発射出成形法にとって替わる重要な手段になるとされている。   In addition, the lapping molding method can reduce costs while maintaining good mechanical strength by using inexpensive recycled resin as the core material and unused unused resin as the skin material. It is said to be an important alternative to the molding method.

上述した実施例において、成形品の表面抵抗率は成形品表層部近傍に存在するフィラーの配向度と濃度によって決定されることを明らかにした。またその配向度は射出過程におけるキャビティ内の金型近傍において樹脂が受ける総せん断ひずみ量により説明することが可能であり、また成形品表層部近傍でフィラーの濃度低下が局所的に起こることにより成形品の表面抵抗率が個体内で不均一になることを明らかにした。R.S.Bay[79、80]らは、それらは金型に充填される過程の樹脂のフアウンテン・フロー現象により引き起こされると述べている。彼らによれば流動先端部の条件においてフアウンテン・フロー現象の有無と、自由表面から離れたところにフアウンテン・フロー現象が起きた場合の、成形品内のフィラーの配向について数値解析を行っている。縦軸は流動方向への配向度を、横軸は成形品中央部から表層部への無次元数を表している。これによると、フアウンテン・フロー現象が自由表面よりもある程度後方で起こる状態で金型に充填されると、表層部近傍においてフィラーの配向度の低いスキン層が形成されると述べている。   In the examples described above, it has been clarified that the surface resistivity of the molded product is determined by the orientation degree and concentration of the filler existing in the vicinity of the surface layer portion of the molded product. The degree of orientation can be explained by the total shear strain applied to the resin in the vicinity of the mold in the cavity during the injection process. Also, molding is caused by local decrease in filler concentration near the surface of the molded product. It was clarified that the surface resistivity of the product became uneven within the individual. R. S. Bay [79, 80] et al. State that they are caused by the resin fountain flow phenomenon in the process of filling the mold. According to them, numerical analysis is performed on the presence or absence of the fountain flow phenomenon in the condition of the flow front and the orientation of the filler in the molded article when the fountain flow phenomenon occurs at a position away from the free surface. The vertical axis represents the degree of orientation in the flow direction, and the horizontal axis represents the dimensionless number from the center of the molded product to the surface layer. According to this, when the mold is filled in a state where the fountain flow phenomenon occurs to some extent behind the free surface, a skin layer having a low degree of filler orientation is formed in the vicinity of the surface layer portion.

この知見と先に述べたフィラー濃度低下現象とフアウンテン・フローの関係を踏まえると、これまでのフィラー濃度低下現象による表面抵抗率不均一問題・フィラーの配向による表面抵抗率の増加等の問題を解決する手段として流動先端部において、フアウンテン・フローと自由表面を分離させることができるラッピング成形法を応用できる。これにより樹脂基CNT複合材料を用いて高品質の静電防止材(この場合、表面抵抗率が成形品内で均一、且つ高い導電性を持つ)を作製することが可能であると考えられる。   Based on this knowledge and the relationship between the filler concentration lowering phenomenon and the fountain flow described above, the problems such as the surface resistivity non-uniformity problem caused by the filler concentration lowering phenomenon and the surface resistivity increase caused by filler orientation have been solved. As a means for achieving this, a lapping molding method capable of separating the fountain flow and the free surface at the flow front end can be applied. Thereby, it is considered that a high-quality antistatic material (in this case, the surface resistivity is uniform in the molded product and has high conductivity) can be produced using the resin-based CNT composite material.

(1)供試材料VGCF150
気相成長炭素繊維(Vapor Grown CarbonFiber:VG150)を用いた。VG150は気相成長法により合成された高結晶性のカーボンナノファイバーである。VGCFは1100℃に加熱した還元性雰囲気の反応器中で、金属の超微粒子を触媒として炭化水素を気相分解させ、金属粒子を核として長さ数百μmまで成長させた繊維状炭素である。核となる金属粒子の大きさにより、50mm〜1μmの直径を有する。このうち、直径50nm〜200nmのものを特に気相成長炭素ナノ繊維(VGCNF)と呼ぶ。これらの観察より、直径80〜200mm(平均直径150μm)であることがわかる。
(1) Test material VGCF150
Vapor grown carbon fiber (VG150) was used. VG150 is a highly crystalline carbon nanofiber synthesized by a vapor deposition method. VGCF is a fibrous carbon grown in a reducing atmosphere reactor heated to 1100 ° C. by vapor-decomposing hydrocarbons using ultrafine metal particles as a catalyst and growing to a length of several hundred μm using metal particles as nuclei. . Depending on the size of the core metal particles, it has a diameter of 50 mm to 1 μm. Among these, those having a diameter of 50 nm to 200 nm are particularly referred to as vapor grown carbon nanofibers (VGCNF). From these observations, it can be seen that the diameter is 80 to 200 mm (average diameter 150 μm).

(成形品の表面抵抗率改善に関する検討)
(ポリカーボネート)
上記したもの
(PC/MWCNT複合材料)
これまでの研究で用いてきたPCcArrを用いる。
(PC/VG150複合材料(PCvg150)
本実験では、コア材の流動状態を把握することを目的にPCcNTと区別するためにMWCNTとは異なる短炭素繊維をPCに混ぜ、新たに複合材料を作製した。マトリクス樹脂にPC、フィラーにVG150を用いた。これらを混練機により溶融混練を行って作製した。これをPCvg150とする。
(Study on improvement of surface resistivity of molded products)
(Polycarbonate)
Above (PC / MWCNT composite material)
PCcArr that has been used in previous studies is used.
(PC / VG150 composite material (PCvg150)
In this experiment, short carbon fibers different from MWCNT were mixed with PC in order to distinguish it from PCcNT for the purpose of grasping the flow state of the core material, and a new composite material was produced. PC was used for the matrix resin and VG150 was used for the filler. These were prepared by melt kneading with a kneader. This is PCvg150.

(混練)
本実験では共試材料のPCvg150は新たに混練することにより用意した。
通常射出成形する際、射出成形機のスクリューによりフィラーとマトリクス樹脂が混ざり合う効果が発現するが、短繊維含有樹脂を射出成形する場合、この効果のみでフィラーをマトリクス樹脂中へ一様に分散させることは困難である。そのため、ラボブラストミルによってフィラーとマトリクス樹脂を溶融混練してペレット化した後に射出成形を行った。
(Kneading)
In this experiment, PCvg 150 as a co-test material was prepared by newly kneading.
Normally, when injection molding is performed, the effect of mixing filler and matrix resin is manifested by the screw of the injection molding machine, but when short fiber-containing resin is injection molded, the filler is uniformly dispersed in the matrix resin only by this effect. It is difficult. Therefore, injection molding was performed after the filler and matrix resin were melt-kneaded and pelletized by a laboratory blast mill.

本実施例では、マトリクス樹脂中にフィラーを一様に分散させるために株式会社東洋精機製作所のラボブラストミル(50C150)を使用した。この装置は加熱されたミキサー部に投入されたフィラーとマトリクス樹脂を定速回転する二本のスクリュー間及びスクリューとミキサー内壁の間で溶融混練するものである。   In this example, a laboratory blast mill (50C150) manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. was used to uniformly disperse the filler in the matrix resin. This apparatus melts and kneads the filler and matrix resin charged in the heated mixer section between two screws rotating at a constant speed and between the screw and the inner wall of the mixer.

(混練条件)
混練条件はこれまでの本研究室で行ってきた混練条件を参考に定めた。
(Kneading conditions)
The kneading conditions were determined with reference to the kneading conditions carried out in the laboratory so far.

(射出成形)
本実験では、上述したラッピング成形装置を用いて実験を行った。
(injection molding)
In this experiment, the experiment was performed using the lapping molding apparatus described above.

(1)金型
これまでの試験片では、キャビティ内中央部付近でコア材がスキン材よりも前に先行してしまうブレイク・スルー現象が起こるために、完全なサンドイッチ構造を作製することはできなかった。表面抵抗率測定用試験片の作製の際にはこのような現象を抑制し、サンドイッチ構造を得やすくするため、新たに試験片用金型を設計・製作を行った。
(1) Mold With conventional specimens, a complete sandwich structure cannot be produced because a break-through phenomenon occurs in which the core material precedes the skin material near the center of the cavity. There wasn't. In order to suppress this phenomenon and make it easier to obtain a sandwich structure when preparing a test piece for surface resistivity measurement, a new test piece mold was designed and manufactured.

試験片の全長を16×20×1と従来の試験片に比べてアスペクト比を低くすることにより、ブレイク・スルーが起こる可能性を少なくした。また、スプルーからキャビティ内へのゲート部の絞りを排除し、サンドイッチ構造成立への障害となりうる要素を除外した。   By reducing the aspect ratio of the test piece to 16 × 20 × 1 as compared with the conventional test piece, the possibility of breakthrough was reduced. In addition, the gate part from the sprue to the cavity was eliminated, and elements that could hinder the sandwich structure were excluded.

図16に試験片の概要を示す。またこの金型で得られたラッピング成形表面抵抗率測定用試験片の成形品の例(PC/PCcNT)を図17に示す。この場合、ゲート付近から10mmほどはスキン層に透明なPC層・コア層に黒い複合材料が形成されラッピング成形が成立しているが、成形品の端の方はブレイク・スルーが起こりスキン層よりも外側に複合材料が表層部を形成している。   FIG. 16 shows an outline of the test piece. Moreover, the example (PC / PCcNT) of the molded article of the test piece for lapping molding surface resistivity measurement obtained with this metal mold | die is shown in FIG. In this case, about 10 mm from the vicinity of the gate, a black composite material is formed on the skin layer and the PC layer / core layer is black, and wrapping molding is established. Also, the composite material forms a surface layer portion on the outside.

(ラッピング成形法による表面抵抗率低減処理)
本実験ではPC・PCCNT・PCvg150の3種類の材料について、複数のスキン層/コア層を組み合わせて行った。
(Surface resistivity reduction processing by lapping molding method)
In this experiment, three kinds of materials PC · PC CNT · PCvg150, was performed by combining a plurality of skin layer / core layer.

表4に、試験片番号と、スキン層・コア層の組合せをまとめたものを示す。   Table 4 shows a summary of test piece numbers and combinations of skin layers and core layers.

(表4) (Table 4)

まずコア層とスキン層にPC/PCNTを用いてラッピング成形を行い、表面抵抗率を評価する(PC/PCNT及び、PCNT/PC)。またスキン層とコア層の両方にPCNTを充填する組合せを試みた(PCNT/PCNT)。そしてPCNTを同じ金型に通常射出したもの(PCNT)を圧力を20kg/cmと90kg/cmの二通りの条件を設定し、PCNT/PCNTと表面抵抗率の比較を行った。 First, the core layer and the skin layer are subjected to lapping using PC / PCNT , and the surface resistivity is evaluated (PC / PCNT and PCNT / PC). Also tried combinations to fill the P CNT in both the skin layer and the core layer (P CNT / P CNT). Then, the pressure of 20 kg / cm 2 and 90 kg / cm 2 is set for the normal injection of P CNT into the same mold (P CNT ), and the surface resistivity is compared with P CNT / P CNT. It was.

表5に成形条件を示す。   Table 5 shows the molding conditions.

(表5) (Table 5)

コア層にPCを充填する際には、PCの粘度はPCNTに比べて低いのでスキン層とコア層の粘度を揃える目的として、PCの樹脂温度を成形温度限界の270℃とした。また条件・PCCNT及びPCの場合、金型温度を通常の射出条件に合わせる目的で100℃としている。 When filling the PC to the core layer, the viscosity of PC was for the purpose of aligning the viscosity of the skin layer and the core layer is lower than the P CNT, a resin temperature of PC and 270 ° C. of the molding temperature limit. Further, in the case of conditions, PC CNT and PC, the mold temperature is set to 100 ° C. for the purpose of adjusting to normal injection conditions.

(電気的特性の評価)
図18に、各条件により成形された試験片の表面抵抗率を示す。このときPC/PCCNT及びPCCNT/PCとPCの3種類の試験片に関しては、表面抵抗率が測定器の測定範囲(〜10Ω/sq)を超える値を示したため、PC/PCNT及びPCNTPCは測定不能と記し、PCに関してはスペックからの参考値を掲載する。PC/PCNT及びPCNTPCが測定値を超えてしまった理由としてPCの表面抵抗率が〜1016Ω/sqと非常に高いために、成形品表層部で形成された極薄い膜によって絶縁されていると考えられる。
(Evaluation of electrical characteristics)
In FIG. 18, the surface resistivity of the test piece shape | molded by each condition is shown. For this case PC / PC CNT and PC CNT / PC and three specimens of PC, since the surface resistivity showed a value exceeding the measurement range of the measuring instrument (~10 7 Ω / sq), PC / P CNT And P CNT PC are described as being incapable of measurement, and reference values from the specs are listed for PC. The reason why PC / P CNT and P CNT PC exceeded the measured value is that the surface resistivity of PC is so high as 10 16 Ω / sq, so it is insulated by the extremely thin film formed on the surface layer of the molded product. It is thought that.

PCCNT単独の射出成形品の表面抵抗率の値は、前述で計測した値と同様の傾向を示している。射出圧力が高ければ、フィラー密度が高くなり、結果として表面抵抗率が下がったとみられる。 The value of the surface resistivity of the injection molded product of PC CNT alone shows the same tendency as the value measured above. The higher the injection pressure, the higher the filler density and, as a result, the surface resistivity appears to have decreased.

また、同じPCCNT同士をラッピング成形したものの試験片の表面抵抗率は、同じ成形条件で行ったPCCNT単独の射出成形品に比べて、100分の1ほどの値を示している(図18)。これは、PCCNTが本来持つ抵抗率とほぼ同等の値である。これは、ラッピング成形法を利用してキャビティ内流れの流動先端部においてフアウンテン・フロー現象と、スキン層形成過程を分離したことにより、成形品表層部近傍におけるフィラーの配向と濃度低下現象が起こらなかったためだと考えられる。 In addition, the surface resistivity of the test piece of the same PC CNT formed by wrapping each other shows a value of about 1/100 compared with the injection molded product of PC CNT alone performed under the same molding conditions (FIG. 18). ). This is a value approximately equivalent to the resistivity inherent in PC CNT . This is because the fountain flow phenomenon and the skin layer formation process are separated at the flow front part of the flow in the cavity using the lapping molding method, so that the orientation and concentration reduction phenomenon of the filler near the surface part of the molded product does not occur. It is thought that it was because of it.

(成形品の断面観察)
次にPCNT/PCNT、PCNT及びPC/PCNTの断面観察を行った。それぞれの試験片を流動方向へ凍結破断法により破断させたものを電子顕微鏡で観察し、成形品表層部近傍から深さ方向へのフィラーの配向角の分布とフィラー濃度について測定を行った。
(Cross-section observation of molded product)
Next, cross-sectional observation of PCNT / PCNT , PCNT, and PC / PCNT was performed. Each test piece was fractured in the flow direction by the freeze fracture method, and observed with an electron microscope, and the distribution of filler orientation angle and the filler concentration in the depth direction from the vicinity of the surface layer of the molded product were measured.

また図19に成形品表面から深さ方向へ向かってフィラー濃度を測定したものを示す。表面抵抗率を測定した近傍を3点ほど抽出して測定を行い、その平均値を検討する。   FIG. 19 shows the filler concentration measured from the surface of the molded product in the depth direction. Three points near the surface where the surface resistivity was measured are extracted and measured, and the average value is examined.

PCCNTを単独で射出成形を行った成形品内では、これまでの断面観察と同じように深さ0〜10μmの領域において、フィラー濃度が著しく低下している様子が観察できた。 Within moldings were injection molded PC CNT alone in this to the same as in depth 0~10μm area and cross-sectional observation of, could be observed how the filler concentration is significantly reduced.

一方、PCCNT/PCCNTの成形品内では、深さ0〜10μmの領域においてフィラー濃度の低下現象はほとんど観察されなかった。この結果から、前述したようにラッピング成形では成形品表層部近傍におけるフィラー濃度低下現象を抑制できることが示された。 On the other hand, in the molded article PCCNT / PC CNT, reduction phenomena of the filler concentration in the region of depth 0~10μm was hardly observed. From this result, as described above, it was shown that the wrapping molding can suppress the filler concentration lowering phenomenon in the vicinity of the surface layer portion of the molded product.

また、図20および図21に、それぞれの成形品において表面から深さごとに存在するフィラーの配向角を示す。これからラッピング成形を行った成形品は、単独射出成形で成形したものと比べて0°付近への配向が弱い。特に、表面抵抗率に大きな影響を及ぼすと考えられる深さ0〜15μmの領域において、通常の射出成形によって成形されたものが−5〜5°の間にフィラー角度が集中し、流動方向に強い配向を示しているが、一方のラッピング成形により成形されたもののフィラー角度は、−45〜45°辺りに分散している。これらの違いにより、フィラー同士の接触点が増加したと考えられ、結果的に導電パスが形成されたことにより表面抵抗率が低下した。   Moreover, in FIG. 20 and FIG. 21, the orientation angle | corner of the filler which exists in each molded article for every depth from the surface is shown. From now on, the molded product subjected to lapping molding is weakly oriented around 0 ° compared to that molded by single injection molding. In particular, in a region having a depth of 0 to 15 μm, which is considered to have a great influence on the surface resistivity, the filler angle is concentrated between −5 to 5 ° for those molded by ordinary injection molding, and is strong in the flow direction. Although the orientation is shown, the filler angle of one formed by lapping molding is dispersed around −45 to 45 °. Due to these differences, it is considered that the contact points between the fillers increased, and as a result, the surface resistivity decreased due to the formation of the conductive path.

図22、図23に、それぞれの断面SEM写真を示す。
通常射出成形を行った成形品内のフィラー存在角度は低い分散値をとっている。これは、フィラーが0°付近に集中していることに起因している。それに対してPCNT/PCNTやPCNTPCなどのラッピング成形された成形品は高い分散を示している。これは、フィラーが流動方向(0°付近)に配向せずに配向がランダムになっているためだと考えられ、ラッピング成形法がフィラーの配向抑制に有効であることが示された。
22 and 23 show cross-sectional SEM photographs of each.
Normally, the filler existing angle in a molded product subjected to injection molding has a low dispersion value. This is due to the filler being concentrated in the vicinity of 0 °. On the other hand, lapping molded products such as P CNT / P CNT and P CNT PC show high dispersion. This is thought to be because the filler is not oriented in the flow direction (near 0 °) and the orientation is random, and it was shown that the lapping molding method is effective for suppressing the orientation of the filler.

(ラッピング成形品でのコア層内のフィラー状態)
またコア層にPCvg150を用いた場合成形品の表面抵抗率は測定範囲(〜107Ω/sq)を超えてしまったため測定できなかった。これは5wt.%でVG150を混ぜたPCvg150ではスキン材であるPCCNTに比べて粘度が低く、早い段階でコア層がスキン層を突き破って成形が進むブレイク・スルーが起こったことが考えらる。それに加えてフィラーのかさ密度が小さいために成形品内でのフィラー同士が十分に接触点を持てず導電パスを形成されないためにパーコレーションが起こらない状態にある。そのため、抵抗率が高くなったと推測される。
(Filler state in the core layer of the wrapping molded product)
When PCvg 150 was used for the core layer, the surface resistivity of the molded product exceeded the measurement range (up to 107 Ω / sq) and could not be measured. This is 5 wt. In PCvg150 mixed with VG150 in%, the viscosity is lower than that of PCCNT which is a skin material, and it is considered that a breakthrough occurred in which the core layer broke through the skin layer and the molding progressed at an early stage. In addition, since the bulk density of the filler is small, the fillers in the molded product do not have sufficient contact points, and no conductive path is formed, so that percolation does not occur. Therefore, it is estimated that the resistivity has increased.

ここで、コア材内のフィラーの存在状態を調べることよってラッピング成形内での樹脂の挙動を推測する。PCCNT/PCvg150の成形品についてコア層内のフィラーの状態を調べるために断面観察を行った。   Here, the behavior of the resin in the lapping molding is estimated by examining the presence state of the filler in the core material. In order to examine the state of the filler in the core layer of the molded article of PCCNT / PCvg150, cross-sectional observation was performed.

スキン層に存在するフィラーはMWCNT、コア層に存在するフィラーはVG150である。両フィラーは太さが違うので一目瞭然であるが、かさ密度の小さいVG150はマトリクス内での数密度はMWCNTのそれと比べて極めて低い。またフィラー自身の長さがVG150は数卜皿とMWCNTに比べて短いのでフィラー同士の接触が少なく、導電パスを形成できていないことが伺える。   The filler present in the skin layer is MWCNT, and the filler present in the core layer is VG150. Although the two fillers are different in thickness, it is obvious, but the number density in the matrix VG150 having a small bulk density is extremely lower than that of MWCNT. Moreover, since the length of the filler itself is shorter than VG150 in the VG150, there is little contact between the fillers, and it can be seen that a conductive path cannot be formed.

無作為に3点を選んで測定したものに加えて3点の平均値の結果からコア材側のスキン層とコア層の境界でコア層側のフィラー濃度が低下していることがわかる。通常、ラッピング成形においてコア材はスキン層の中をフアウンテン・フロー現象を伴って進むと考えられている。フアウンテン・フロー現象が起こることによりスキン層とコア層の境界でフィラー濃度低下現象が起きていると考えられる。よってフアウンテン・フロー現象が成形品表層部近傍でのフィラー濃度低下現象に深い影響を及ぼしていることをさらに裏付ける結果となった。   It can be seen that the filler concentration on the core layer side is lowered at the boundary between the skin layer and the core layer on the core material side from the result of the average value of the three points in addition to those measured by randomly selecting three points. Usually, in lapping molding, it is considered that the core material proceeds in the skin layer with a fountain flow phenomenon. It is considered that the filler concentration decrease phenomenon occurs at the boundary between the skin layer and the core layer due to the fountain flow phenomenon. Therefore, it was further confirmed that the fountain flow phenomenon has a profound effect on the filler concentration lowering phenomenon in the vicinity of the surface layer of the molded product.

(ラッピング成形によるフィラーの配向・濃度低下抑制モデル)
以上の研究から、ラッピング成形法によりフィラーの配向及び、成形品表面近傍における濃度低下現象を抑制することができることがわかった。
(Filler orientation / concentration reduction suppression model by lapping molding)
From the above studies, it was found that the lapping molding method can suppress the filler orientation and the concentration reduction phenomenon in the vicinity of the molded product surface.

これまでの知見を総合して、ラッピング成形によるフィラーの配向・濃度低下抑制モデルを以下に示す。   A model for suppressing filler orientation / concentration reduction by lapping molding is shown below by integrating the findings so far.

まず、キャビティ内に先行して射出されたスキン材は、金型によって冷却され粘度が上昇する。そして、後方から射出されるコア材はスキン材の中をフアウンテン・フローを伴って進行する。この間、スキン材とコア材の境界は混ざり合うことなくスキン層とコア層が形成されていく。   First, the skin material previously injected into the cavity is cooled by the mold and the viscosity increases. Then, the core material injected from the rear proceeds in the skin material with a fountain flow. During this time, the skin layer and the core layer are formed without mixing the boundary between the skin material and the core material.

スキン材は流動先端部において内側からコア材に押されるように膨張していく。スキン材内部では、フアウンテン・フロー現象は起こらず、金型壁面近傍ではキャビティ内流速と金型壁面との相対的な速度から引張応力がかかることによりスキン層は単純に引き伸ばされていく。   The skin material expands so as to be pushed by the core material from the inside at the flow front end portion. The fountain flow phenomenon does not occur inside the skin material, and the skin layer is simply stretched by applying a tensile stress from the relative velocity between the flow velocity in the cavity and the mold wall surface in the vicinity of the mold wall surface.

この時キャビティ内流速の際が引張応力の大小に影響し、スキン層のフィラー密度が変化する)。例えば、キャビティ内流速が速ければ引張応力が大きくなり、スキン層が強く引き伸ばされる。その結果マトリクスが膨張し単位体積辺りに含まれるフィラーが減少し、フィラー密度が低下する。しかし、前述のキャビティ内流速と表面抵抗率の関係を見ると、この現象による密度低下は表面抵抗率には影響しないと思われる。   At this time, the flow velocity in the cavity affects the magnitude of the tensile stress, and the filler density of the skin layer changes. For example, if the flow velocity in the cavity is high, the tensile stress increases, and the skin layer is strongly stretched. As a result, the matrix expands, the filler contained around the unit volume decreases, and the filler density decreases. However, looking at the relationship between the flow velocity in the cavity and the surface resistivity described above, it seems that the decrease in density due to this phenomenon does not affect the surface resistivity.

また、引き伸ばされる際に内部には流速差分によるせん断速度は生じないため、フィラーの配向現象が起こりづらい。その際、フィラーは配向せずにスキン層へ形成されるので、成形品表面近傍においてフィラーの流動方向への配向は起こらないと考えられる(図42)。   In addition, since the shear rate due to the difference in flow velocity does not occur inside when being stretched, the filler orientation phenomenon is difficult to occur. At that time, since the filler is formed in the skin layer without being oriented, it is considered that the filler is not oriented in the flow direction in the vicinity of the surface of the molded product (FIG. 42).

また、成形品表面近傍における極端なフィラー濃度低下現象が前で述したモデルにおいて起こると仮定すると、フアウンテン・フロー現象を伴って流動・進展してきたコア材は、樹脂流速の変化に起因する圧力低下が内部で起こる.その際、フィラーは圧力の低い方へ移動することによって、スキン層とコア層の境界付近で極端なフィラー濃度低下現象が起こる。   Assuming that the extreme filler concentration reduction phenomenon near the surface of the molded product occurs in the model described above, the core material that has flowed and developed with the fountain flow phenomenon is a pressure drop caused by changes in the resin flow rate. Happens inside. At this time, the filler moves to a lower pressure side, and an extreme filler concentration lowering phenomenon occurs near the boundary between the skin layer and the core layer.

また、スキン層においては、前述したようにフアウンテン・フロー現象は起こらないので、樹脂内部の圧力低下が起こらないと推測される。そのため、スキン層表層部近傍のフィラーは移動することなく成形品表層部を形成するため、成形品表層部近傍では極端なフィラー濃度低下現象が起こらない。また、それに加えて前述のアニーリングで得られた知見より、先に射出されたスキン材は、比較的長い時間を流動先端部に存在し続ける。すると、流動先端部自由表面は、アニーリングされているのと同じような状態になり、フィラー濃度の均一化、フィラーの配向緩和が促進される。   Further, in the skin layer, since the fountain flow phenomenon does not occur as described above, it is estimated that the pressure inside the resin does not decrease. Therefore, the filler in the vicinity of the skin layer surface layer portion forms the molded product surface layer portion without moving, and therefore, an extreme filler concentration lowering phenomenon does not occur in the vicinity of the molded product surface layer portion. In addition to this, the skin material previously injected continues to exist in the flow front part for a relatively long time based on the knowledge obtained by the above-described annealing. Then, the flow front end free surface is in a state similar to that of being annealed, and the uniform filler concentration and the relaxation of the filler orientation are promoted.

これらの要因の結果、ラッピング成形法を行うと、成形品表層部近傍のフィラー濃度が均一で、流動方向へのフィラー配向が抑えられた、表面抵抗率が各成形品内で均一な静電防止材が作製できると考えられる。   As a result of these factors, when the lapping molding method is used, the filler concentration near the surface layer of the molded product is uniform, the filler orientation in the flow direction is suppressed, and the surface resistivity is uniform within each molded product. It is thought that the material can be produced.

実施例A−1で得られた試験片の板厚方向表層部のSEM写真である。It is a SEM photograph of the plate | board thickness direction surface layer part of the test piece obtained in Example A-1. 図3(a)は、図2に示す試験片表層部近傍の深さ0〜60μmの領域における充填材の数密度を示すグラフである。図3(b)は、本発明により得られた試験片表層部近傍の深さ0〜60μmの領域における充填材の数密度を示すグラフである。Fig.3 (a) is a graph which shows the number density of the filler in the area | region of the depth of 0-60 micrometers in the test piece surface layer vicinity vicinity shown in FIG. FIG.3 (b) is a graph which shows the number density of the filler in the area | region of the depth of 0-60 micrometers near the test piece surface layer part obtained by this invention. ショート・ショット成形不良品の試験片の流動先端部自由表面上を拡大したSEM写真である。It is the SEM photograph which expanded the flow front-end | tip part free surface of the test piece of a short shot molding inferior goods. スキン層用溶融器の構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the melter for skin layers. 充填材の成形品表面から深さ方向への配向角度を示すグラフである。It is a graph which shows the orientation angle from the molded article surface of a filler to a depth direction. 通常の射出成形と、スキン/コア成形の表面抵抗率の比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison of the surface resistivity of normal injection molding and skin / core molding. 実施例で用いた実験装置の概要を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the outline | summary of the experimental apparatus used in the Example. キャビティ内流速と、圧力センサで測定された圧力波形の関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the flow velocity in a cavity, and the pressure waveform measured with the pressure sensor. 図15(a)は、キャビティ内流速125mm/sの条件下の成形により得られた成形品の、ゲートから20mmの面における光学顕微鏡写真である。図15(b)は、ゲートから50mmの面における光学顕微鏡写真である。FIG. 15 (a) is an optical micrograph of a molded product obtained by molding under a condition where the flow velocity in the cavity is 125 mm / s, on a surface 20 mm from the gate. FIG. 15B is an optical micrograph on a surface 50 mm from the gate. 図16(a)は、キャビティ内流速625mm/sの条件下の成形により得られた成形品の、ゲートから20mmの面における光学顕微鏡写真である。図16(b)は、ゲートから50mmの面における光学顕微鏡写真である。FIG. 16A is an optical micrograph of a molded product obtained by molding under the condition of a flow velocity in the cavity of 625 mm / s on a surface 20 mm from the gate. FIG. 16B is an optical micrograph on a surface 50 mm from the gate. アニーリング前後における表面抵抗率変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the surface resistivity change before and behind annealing. 各アニーリング条件における表面抵抗率変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the surface resistivity change in each annealing condition. アニーリング前の試験片の流動方向断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the flow direction cross section of the test piece before annealing. アニーリング後の試験片の流動方向断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the flow direction cross section of the test piece after annealing. アニーリング前後における成形品表層部近傍フィラー濃度変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a molded article surface layer vicinity filler density change before and behind annealing. ラッピング成形品の表面抵抗率測定用試験片の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the test piece for surface resistivity measurement of a lapping molded product. PC/PCCNT成形品の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of a PC / PC CNT molded product. 図33(a)は、スキン/コアの組合せと表面抵抗率の関係の一例を示すグラフである。図33(b)は、PCCNT/PCCNTとPCCNTとの表面抵抗率の比較の一例を示すグラフである。FIG. 33A is a graph showing an example of the relationship between the skin / core combination and the surface resistivity. FIG. 33B is a graph showing an example of a comparison of surface resistivity between PC CNT / PC CNT and PC CNT . 図34(a)は、PCCNTにおける成形品表面からの深さとフィラー濃度との関係の一例を示すグラフである。図34(b)は、PCCNT/PCCNTにおける成形品表面からの深さとフィラー濃度との関係の一例を示すグラフである。図34(c)は、PCCNT/PCにおける成形品表面からの深さとフィラー濃度との関係の一例を示すグラフである。FIG. 34 (a) is a graph showing an example of the relationship between the depth from the surface of the molded product in PC CNT and the filler concentration. FIG. 34B is a graph showing an example of the relationship between the depth from the surface of the molded product and the filler concentration in PC CNT / PC CNT . FIG. 34 (c) is a graph showing an example of the relationship between the depth from the surface of the molded article in PC CNT / PC and the filler concentration. 成形品表面からの深さ、フィラーの配向角および存在割合の関係の一例を示すグラフである。(a)は深さ0〜5μm、(b)は深さ5〜10μm、(c)は深さ10〜15μm、(d)は深さ15〜20μmの各条件におけるグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship from the depth from a molded article surface, the orientation angle | corner of a filler, and an abundance ratio. (A) is depth 0-5 micrometers, (b) is depth 5-10 micrometers, (c) is depth 10-15 micrometers, (d) is a graph in each condition of depth 15-20 micrometers. 成形品表面からの深さ、フィラーの配向角および存在割合の関係の一例を示すグラフである。(e)は深さ20〜25μm、(f)は深さ25〜30μm、(g)は深さ30〜35μm、(h)は深さ35〜40μmの各条件におけるグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship from the depth from a molded article surface, the orientation angle | corner of a filler, and an abundance ratio. (E) is a depth of 20 to 25 μm, (f) is a depth of 25 to 30 μm, (g) is a depth of 30 to 35 μm, and (h) is a graph under the conditions of a depth of 35 to 40 μm. PCCNTの断面を示すSEM写真である。Is a SEM photograph showing a cross-section of the PC CNT. PCCNT/PCCNTの断面を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the cross section of PCCNT / PCCNT .

Claims (6)

マトリックスと、該中にマトリックス中に分散されたフィラーとを少なくとも含む複合材料であって;
該複合材料の表面から深さ5μm以下までの領域(a領域)のフィラー濃度(数密度)をFaとし、該表面から深さ20μm以上の領域(b領域)のフィラー濃度をFbとした際の、それらの比(Fa/Fb)が、0.7以上であることを特徴とする複合材料。
A composite material comprising at least a matrix and a filler dispersed in the matrix;
When the filler concentration (number density) in the region (a region) from the surface of the composite material to a depth of 5 μm or less is Fa, and the filler concentration in the region (b region) at a depth of 20 μm or more from the surface is Fb. A composite material characterized in that the ratio (Fa / Fb) is 0.7 or more.
前記フィラーが、繊維状の形状を有する請求項1に記載の複合材料。   The composite material according to claim 1, wherein the filler has a fibrous shape. 前記フィラーが、炭素繊維である請求項2に記載の複合材料。   The composite material according to claim 2, wherein the filler is carbon fiber. 前記炭素繊維が、カーボンナノチューブ(CNT)または気相成長炭素繊維である請求項3に記載の複合材料。   The composite material according to claim 3, wherein the carbon fiber is a carbon nanotube (CNT) or a vapor-grown carbon fiber. 複合部材の形状を有する請求項1〜4のいずれかに記載の複合材料。   The composite material according to claim 1, which has a shape of a composite member. フィラーとマトリックスを含む成形用材料を金型に流入させる際に,流動先端部自由表面におけるフィラーの無秩序な移動を抑制および金型壁面とのせん断応力を低減することにより,樹脂中のフィラー濃度およびフィラーの配向を制御することを特徴とする複合材部材の製造方法。   When the molding material containing the filler and matrix flows into the mold, the filler concentration in the resin and A method for producing a composite member, wherein the orientation of the filler is controlled.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315149A (en) * 1998-05-07 1999-11-16 Unitika Ltd Manufacture of molded product with reduced dusting
JP2001247772A (en) * 2000-03-06 2001-09-11 Denki Kagaku Kogyo Kk Electrically conductive resin molded article and its method for production
JP2002309006A (en) * 2001-04-16 2002-10-23 Asahi Kasei Corp Carbon-fiber reinforced rubber-reinforced styrene resin injection molded product
JP2003335871A (en) * 2002-05-23 2003-11-28 Yuka Denshi Co Ltd Electroconductive slidable resin molded article
JP2004035826A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Yuka Denshi Co Ltd Highly electroconductive resin molded article
JP2004107534A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Rikogaku Shinkokai Carbon fiber-containing composite member

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11315149A (en) * 1998-05-07 1999-11-16 Unitika Ltd Manufacture of molded product with reduced dusting
JP2001247772A (en) * 2000-03-06 2001-09-11 Denki Kagaku Kogyo Kk Electrically conductive resin molded article and its method for production
JP2002309006A (en) * 2001-04-16 2002-10-23 Asahi Kasei Corp Carbon-fiber reinforced rubber-reinforced styrene resin injection molded product
JP2003335871A (en) * 2002-05-23 2003-11-28 Yuka Denshi Co Ltd Electroconductive slidable resin molded article
JP2004035826A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Yuka Denshi Co Ltd Highly electroconductive resin molded article
JP2004107534A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Rikogaku Shinkokai Carbon fiber-containing composite member

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