JP2011245755A - Method for producing resin-impregnated carbon fiber strand and carbon fiber pellet - Google Patents

Method for producing resin-impregnated carbon fiber strand and carbon fiber pellet Download PDF

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猛 松田
Takashi Ito
伊藤  隆
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a strand formed by impregnating a carbon fiber with a semi-aromatic polyamide resin including a 1,9-nonane diamine unit as a diamine component, and to provide a long fiber pellet of a carbon fiber.SOLUTION: A method for producing a resin-impregnated carbon fiber strand formed by impregnating a carbon fiber with a semi-aromatic polyamide resin including a 1,9-nonane diamine unit as a diamine component, includes:filling a molten resin into an impregnation bath having a plurality of opening rollers arranged alternately obliquely with respect to the direction of a fiber bundle, and impregnating the carbon fiber with the resin while allowing the carbon fiber bundle to pass through in contact with the opening rollers in the impregnation bath for spread.

Description

本発明は、炭素繊維にジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を含浸させたストランド、および長繊維ペレットの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a strand in which carbon fiber is impregnated with a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, and a method for producing long fiber pellets.

繊維強化ペレット構造物、繊維強化複合材料の製造方法に関しては特許文献1および2がある。特許文献1では30Ns/mより小さい溶融粘度を有する熱可塑性ポリマーと強化用フィラメントとから構造物を得ることが記載されているが、とくに含浸条件については規定が無い。 Patent Documents 1 and 2 are related to a method for producing a fiber-reinforced pellet structure and a fiber-reinforced composite material. Patent Document 1 describes that a structure is obtained from a thermoplastic polymer having a melt viscosity of less than 30 Ns / m 2 and a reinforcing filament, but there is no particular restriction on impregnation conditions.

特許文献2ではとくにガラス繊維複合材料の製造方法において、溶融物の粘度や第1スプレダー表面に進入する際の張力について記載があり、中程度またはかなり高い粘度(特許文献1に比べ高い)の熱可塑性樹脂を用いて繊維強化複合材料を製造する方法について、溶融物の粘度が増大するのに伴って、要求されるフィラメントの予備張力を増大させなければならないことが記載されている。   Patent Document 2 describes the viscosity of the melt and the tension when entering the surface of the first spreader, particularly in the method for producing a glass fiber composite material, and has a medium or considerably higher viscosity (higher than that of Patent Document 1). A method for producing fiber reinforced composites using plastic resins describes that the required filament pretension must be increased as the viscosity of the melt increases.

しかしジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を用いた樹脂含浸ストランド、および炭素繊維の長繊維ペレットについては、樹脂が高粘度のため、含浸性を高める技術が求められていた。   However, for resin-impregnated strands using semi-aromatic polyamide resins containing 1,9-nonanediamine units as diamine components, and carbon fiber long fiber pellets, since the resin has high viscosity, a technique for improving the impregnation property is required. It was.

特開昭57−181852号公報Japanese Patent Laid-Open No. 57-181852 特開平6−155593号公報JP-A-6-155593

本発明の目的は炭素繊維にジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を含浸させたストランド、および炭素繊維の長繊維ペレットを提供することである。   An object of the present invention is to provide a strand in which a carbon fiber is impregnated with a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, and a carbon fiber long fiber pellet.

本発明は炭素繊維にジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を含浸させたストランドの製造方法であって、複数の開繊ローラーを繊維束走行に対して交互に斜めに配置した含浸浴中に溶融状態の樹脂を充填し、炭素繊維束を含浸浴中の開繊ローラーに接触通過させ開繊させつつ樹脂を含浸させることによる炭素繊維の含浸ストランドの製造方法である。またそれからの、ジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂と炭素繊維長繊維ペレットの製造方法である。   The present invention is a method for producing a strand in which a carbon fiber is impregnated with a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, and a plurality of fiber opening rollers are alternately inclined with respect to the fiber bundle traveling. This is a method for producing an impregnated strand of carbon fiber by filling a resin in a molten state in an impregnation bath disposed, and impregnating the resin while allowing the carbon fiber bundle to pass through a fiber opening roller in the impregnation bath and opening the fiber. Moreover, it is a manufacturing method of the semi-aromatic polyamide resin and carbon fiber long fiber pellet which contain a 1,9- nonanediamine unit as a diamine component from there.

本発明によりジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を炭素繊維に含浸させたストランドおよび炭素繊維の長繊維ペレットが好適に安定性良く得られる。また得られるストランドおよび長繊維ペレットは樹脂の含浸性に優れ、ストランド中あるいはペレット中のドライファイバーが少ない。   According to the present invention, a strand obtained by impregnating a carbon fiber with a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, and a long fiber pellet of carbon fiber are preferably obtained with good stability. Moreover, the obtained strand and long fiber pellet are excellent in resin impregnation property, and there are few dry fibers in a strand or a pellet.

開繊ローラーの配置例Examples of arrangement of spreader rollers 図1の開繊ローラーを用いた開繊装置〜ペレット製造装置の模式図Schematic diagram of opening device to pellet manufacturing device using the opening roller of FIG. 開繊ローラーの配置例Examples of arrangement of spreader rollers 図2の開繊ローラーを用いた開繊装置〜ペレット製造装置の模式図Schematic diagram of opening device to pellet manufacturing device using the opening roller of FIG.

[炭素繊維]
本発明における炭素繊維は好ましくは平均直径5〜10μmの炭素繊維のモノフィラメント1000〜48000本から構成される。炭素繊維の平均直径は6〜8μmがさらに好ましい。炭素繊維の引張強度は3000〜6000MPaのものを用いることが好ましい。なお炭素繊維の強度(MPa)=(単繊維強度(gf)/1000)/単繊維断面積(mm2)という関係となる。
[Carbon fiber]
The carbon fiber in the present invention is preferably composed of 1000 to 48000 monofilaments of carbon fiber having an average diameter of 5 to 10 μm. The average diameter of the carbon fiber is more preferably 6 to 8 μm. The tensile strength of the carbon fiber is preferably 3000 to 6000 MPa. The strength of the carbon fiber (MPa) = (single fiber strength (gf) / 1000) / single fiber cross-sectional area (mm 2 ).

[樹脂]
本発明を構成する樹脂は1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂である。酸成分は芳香族ジカルボン酸成分であり、テレフタル酸およびイソフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。ジアミン成分は1,9−ノナンジアミン単位を含むものであり、1,9−ノナンジアミン単位を繰り返し単位の50モル%以上含むものが好ましく挙げられる。
1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂は好ましくは粘度が100〜3000Pa・s(Ns/m)の状態で樹脂浴容器内に必要な加温条件下にて保持することが可能なものである。
[resin]
The resin constituting the present invention is a semi-aromatic polyamide resin containing 1,9-nonanediamine units. The acid component is an aromatic dicarboxylic acid component and is preferably at least one selected from the group consisting of terephthalic acid and isophthalic acid. The diamine component contains a 1,9-nonanediamine unit, and preferably contains a 1,9-nonanediamine unit in an amount of 50 mol% or more of the repeating unit.
The semi-aromatic polyamide resin containing 1,9-nonanediamine unit is preferably kept in the resin bath container under the necessary heating conditions with a viscosity of 100 to 3000 Pa · s (Ns / m 2 ). It is a thing.

[予備テンション]
ジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド系樹脂溶融物中に引き入れる際の炭素繊維の単一フィラメント24000本当たりの張力は3〜20Nであることが好ましい。さらには5〜10Nであることが好ましい。張力が3N未満だと樹脂の含浸性が不十分となることがあり、20Nを超えると炭素の毛羽が立つことがある。予備テンションは回転体に接触式もしくは非接触式のブレーキを働かせることにより調整可能である。
ジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド系樹脂含浸ストランドを得ようとした際に、予備テンションを低く設定した場合であっても、本発明の方法にて搬送することにより十分な樹脂含浸を可能とすることが、本発明の大きな特徴である。(炭素繊維の予備テンション/熱可塑性樹脂の粘度η)が0.02以下であることが好ましい。
[Preliminary tension]
The tension per 24,000 single filaments of carbon fibers when drawn into a semi-aromatic polyamide-based resin melt containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component is preferably 3 to 20N. Furthermore, it is preferable that it is 5-10N. If the tension is less than 3N, the impregnation of the resin may be insufficient, and if it exceeds 20N, carbon fluff may be generated. The preliminary tension can be adjusted by applying a contact type or non-contact type brake to the rotating body.
Even when the preliminary tension is set low when an attempt is made to obtain a semi-aromatic polyamide-based resin-impregnated strand containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, it is sufficient to carry it by the method of the present invention. It is a great feature of the present invention to enable easy resin impregnation. (Preliminary tension of carbon fiber / viscosity η of thermoplastic resin) is preferably 0.02 or less.

[引き取りテンション]
引き取り機手前の地点で測定した含浸ストランドの引き取りテンションは単一フィラメント24000本当たり50〜500Nであることが好ましい。単一フィラメント24000本当たりの引き取りテンションが500Nを超えると、毛羽が立ったり、破断してしまうことがある。引き取りテンションが250N未満であると十分な含浸性が実現できないことがある。さらに好ましくは引き取りテンションが24000本当たり100〜400Nである。
引き取りテンションは予備テンションの設定条件や、搬送速度により適宜調整可能である。搬送速度を上げることで引き取りテンションを高くすることができる。また引き取りテンションはローラーの形状やローラーの配置によって適宜調整可能である。
[Take-up tension]
The take-up tension of the impregnated strand measured at a point before the take-up machine is preferably 50 to 500 N per 24,000 single filaments. When the take-up tension per 24,000 single filaments exceeds 500 N, the fluff may stand up or break. If the take-up tension is less than 250N, sufficient impregnation may not be realized. More preferably, the take-up tension is 100 to 400 N per 24,000 pieces.
The take-up tension can be appropriately adjusted according to the setting condition of the preliminary tension and the conveyance speed. The take-up tension can be increased by increasing the conveying speed. The take-up tension can be appropriately adjusted depending on the shape of the roller and the arrangement of the rollers.

[搬送速度]
引き取り成形時の含浸ストランドの搬送速度は1m/min以上40m/min以下であることが好ましい。搬送速度が1m/min未満だと含浸ストランドの生産性から好ましくない。40m/minを超えると十分な樹脂含浸を達成できない場合があり、また炭素繊維の毛羽が発生することがある。含浸ストランドの好ましい搬送速度は3m/min以上20m/min以下である。
[Conveying speed]
It is preferable that the conveying speed of the impregnated strand at the time of pultrusion molding is 1 m / min or more and 40 m / min or less. If the conveying speed is less than 1 m / min, it is not preferable from the productivity of the impregnated strand. If it exceeds 40 m / min, sufficient resin impregnation may not be achieved, and fluff of carbon fibers may occur. A preferable conveying speed of the impregnated strand is 3 m / min or more and 20 m / min or less.

[斜めに配置、ローラー角度]
複数の開繊ローラーをジグザグ方向に交互に斜めに配置させることが本発明方法の特徴である。交互に斜めの配置として、好ましくは(1)複数の開繊ローラーが繊維束と平行な同一平面上にあり互いに斜めに配置されている構成、および(2)複数の開繊ローラーが繊維束に垂直な面上にそれぞれあり、互いに斜めに配置されている構成、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
[Slanting, Roller angle]
It is a feature of the method of the present invention that a plurality of opening rollers are alternately arranged obliquely in a zigzag direction. As an alternately oblique arrangement, preferably (1) a configuration in which a plurality of opening rollers are on the same plane parallel to the fiber bundle and are arranged obliquely to each other, and (2) a plurality of opening rollers in the fiber bundle Examples thereof include configurations that are respectively arranged on a vertical plane and arranged obliquely to each other, and combinations thereof.

(1)の複数の開繊ローラーが繊維束の走行方向と平行な同一平面上にあり、互いに斜めに配置されている場合の開繊ローラーの配置例を図1に、図1の開繊ローラーを用いた開繊装置の模式図を図2に示す。なお斜めのローラー配置例をわかりやすく示すため、図2は正面概略図ではあるが、含浸浴(4)中の開繊ローラー(3)は斜視図的な表現とした。   FIG. 1 shows an example of the arrangement of the opening rollers when the plurality of opening rollers (1) are on the same plane parallel to the traveling direction of the fiber bundle and are arranged obliquely to each other. FIG. 2 shows a schematic diagram of a fiber opening device using. In addition, in order to show an example of an oblique roller arrangement in an easy-to-understand manner, FIG. 2 is a schematic front view, but the opening roller (3) in the impregnation bath (4) is expressed in a perspective view.

(2)の複数の開繊ローラーが繊維束の走行方向に垂直な面上にそれぞれあり、互いに斜めに配置されてい場合の開繊ローラーの配置例を図3に、図3の開繊ローラーを用いた開繊装置の模式図を図4に示す。なお斜めのローラー配置例をわかりやすく示すため、図4は正面概略図ではあるが、図4における開繊ローラー(3)は斜視図的な表現とした。   The arrangement example of the opening roller in the case where the plurality of opening rollers of (2) are respectively on the plane perpendicular to the traveling direction of the fiber bundle and are arranged obliquely to each other is shown in FIG. A schematic diagram of the used opening device is shown in FIG. In addition, in order to show an example of an oblique roller arrangement in an easy-to-understand manner, FIG. 4 is a schematic front view, but the opening roller (3) in FIG.

開繊ペレットの製造手順は図2または図4に示すとおりである。炭素繊維束1は送り出しローラーより、糸道ガイド2を通って、含浸浴4中に導入される。1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂は押出機5から含浸浴4中に導入され、含浸浴は溶融状態の1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂で満たされている。含浸浴には複数の開繊ローラー3が設置される。引取方向に熱可塑性樹脂が含浸された炭素繊維のストランドを搬送し、冷却槽6を経て引取機7にて引き取る。さらにペレタイザー8を設置し、含浸ストランドを切断して炭素繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを得ることができる。   The procedure for producing the spread pellets is as shown in FIG. 2 or FIG. The carbon fiber bundle 1 is introduced from the feed roller into the impregnation bath 4 through the yarn path guide 2. A semi-aromatic polyamide resin containing 1,9-nonanediamine units is introduced from the extruder 5 into the impregnation bath 4 and the impregnation bath is filled with a semi-aromatic polyamide resin containing 1,9-nonanediamine units in the molten state. . A plurality of opening rollers 3 are installed in the impregnation bath. A strand of carbon fiber impregnated with a thermoplastic resin in the take-up direction is conveyed and taken up by a take-up machine 7 through a cooling tank 6. Further, a pelletizer 8 is installed, and the impregnated strand can be cut to obtain carbon fiber reinforced thermoplastic resin pellets.

(1)の場合の繊維束に平行な同一平面上で繊維束の走行方向に対して、最初のローラーを繊維束走行と垂直方向を基準としてθ1の角度で斜めに配置し、次のローラーを前記の傾き角θ1を打ち消すように逆方向にθ2の角度で斜めに配置するという配置態様を繰り返す構成が具体的には挙げられる。このときθ1とθ2とは、その絶対値が一致しても異なっていても良いが、繊維束の蛇行を抑える目的においてはθ1とθ2の絶対値の差は5°〜20°であることが好ましく、さらには絶対値が一致することが好ましい。繊維束走行と垂直の方向に対するローラーの傾き角θが、プラス方向、マイナス方向ともに5〜20°、より好ましくは10〜15°であることが好ましい。   In the case of (1), on the same plane parallel to the fiber bundle, the first roller is obliquely arranged at an angle of θ1 with respect to the fiber bundle running and the vertical direction with respect to the running direction of the fiber bundle, and the next roller is Specifically, a configuration in which the arrangement is repeatedly arranged at an angle of θ2 in the opposite direction so as to cancel the inclination angle θ1 is specifically mentioned. At this time, the absolute values of θ1 and θ2 may be the same or different, but for the purpose of suppressing meandering of the fiber bundle, the difference between the absolute values of θ1 and θ2 is 5 ° to 20 °. It is preferable that the absolute values coincide with each other. It is preferable that the inclination angle θ of the roller with respect to the direction perpendicular to the fiber bundle travel is 5 to 20 °, more preferably 10 to 15 ° in both the plus direction and the minus direction.

(2)の場合の繊維束の走行方向に垂直な面上で繊維束の走行方向に対して、最初のローラーを繊維束を基準としてθ1の角度で斜めに配置し、次のローラーを前記の傾き角θ1を打ち消すように逆方向にθ2の角度で繊維束の走行方向に垂直な面上に斜めに配置するという配置態様を繰り返す構成が具体的には挙げられる。このときθ1とθ2とは、その絶対値が一致しても異なっていても良いが、繊維束の蛇行を抑える目的においてはθ1とθ2の絶対値の差は5°〜20°であることが好ましく、さらには絶対値が一致することが好ましい。繊維束走行と垂直の方向に対するローラーの傾き角θが、プラス方向、マイナス方向ともに5〜20°、より好ましくは10〜15°であることが好ましい。   In the case of (2), on the surface perpendicular to the traveling direction of the fiber bundle, the first roller is disposed obliquely at an angle of θ1 with respect to the traveling direction of the fiber bundle, and the next roller is disposed as described above. Specifically, a configuration in which the arrangement is repeatedly arranged so as to be obliquely arranged on a surface perpendicular to the traveling direction of the fiber bundle at an angle of θ2 in the opposite direction so as to cancel the inclination angle θ1 can be given. At this time, the absolute values of θ1 and θ2 may be the same or different, but for the purpose of suppressing meandering of the fiber bundle, the difference between the absolute values of θ1 and θ2 is 5 ° to 20 °. It is preferable that the absolute values coincide with each other. It is preferable that the inclination angle θ of the roller with respect to the direction perpendicular to the fiber bundle travel is 5 to 20 °, more preferably 10 to 15 ° in both the plus direction and the minus direction.

用いる開繊ローラーの総本数は複数であるが、好ましくは4〜8本であり、偶数であっても奇数でもあっても良いが、なかでも偶数であることが好ましい。
また傾き角等によっては二つのローラーが接近してしまい、ローラーを並べて配置できないことがあるので、ローラーの直径および長さより適宜配置する。
ローラー間の距離Rは二本のローラーの中心と中心との距離である。ローラー間の距離Rが含浸前の繊維束の幅Dに対し D/10<R<2×Dとすることが好ましい。ローラーを複数本用いる場合のそれぞれのローラー間の距離は均等あるいは異なっていても良い。
The total number of the opening rollers to be used is plural, but preferably 4 to 8, and may be an even number or an odd number.
Also, depending on the inclination angle and the like, the two rollers may approach each other and the rollers may not be arranged side by side, so they are appropriately arranged based on the diameter and length of the rollers.
The distance R between the rollers is the distance between the centers of the two rollers. The distance R between the rollers is preferably D / 10 <R <2 × D with respect to the width D of the fiber bundle before impregnation. When using a plurality of rollers, the distance between the rollers may be equal or different.

繊維束は交互に斜めに配置されたローラーに沿って、ジグザグ状に接触通過させることが好ましい。ジグザグ状に接触して搬送されることにより、繊維束がローラーに接触通過する際に繊維束とローラー間の隙間にヘッド内に搬送されてきた熱可塑性樹脂が巻き込まれる。繊維束に働く引取テンションはローラーに対して垂直成分方向に発生するため、巻き込まれた樹脂は引取テンションの垂直成分方向のテンションにより繊維束内へ含浸するようになる。これにより、十分に繊維束が開繊され樹脂含浸性に優れた炭素繊維の熱可塑性樹脂含浸ストランドを得ることができる。   It is preferable that the fiber bundles are passed through in zigzag form along rollers alternately arranged obliquely. By being conveyed in contact with the zigzag, the thermoplastic resin conveyed into the head is caught in the gap between the fiber bundle and the roller when the fiber bundle contacts the roller. Since the take-up tension acting on the fiber bundle is generated in the vertical component direction with respect to the roller, the entrained resin is impregnated into the fiber bundle by the tension in the vertical component direction of the take-up tension. As a result, a thermoplastic resin-impregnated strand of carbon fiber having a sufficiently opened fiber bundle and excellent resin impregnation property can be obtained.

[長繊維ペレット]
本発明の製造方法で得られた含浸ストランドを切断することによりジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂と炭素繊維との長繊維ペレットを得ることができる。本発明の製造方法により樹脂含有率の高い(炭素繊維含有率の低い)含浸ストランドを得ることが可能であるので、これより樹脂含有率の高い(炭素繊維含有率の低い)長繊維ペレットを得ることができる。炭素繊維含有率は好ましくは10〜50重量%、より好ましくは20〜40重量%である。
[Long fiber pellet]
By cutting the impregnated strand obtained by the production method of the present invention, a long fiber pellet of a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component and carbon fiber can be obtained. Since it is possible to obtain an impregnated strand having a high resin content (low carbon fiber content) by the production method of the present invention, a long fiber pellet having a higher resin content (low carbon fiber content) is obtained. be able to. The carbon fiber content is preferably 10 to 50% by weight, more preferably 20 to 40% by weight.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。ペレットの物性は以下のようにして求めた
(1)繊維重量含有率:ペレットを硫酸に溶解させ樹脂成分を除きその重量変化から求めた。
(2)含浸率:得られたペレットを割り、樹脂が含浸されていない炭素繊維をより分けてドライファイバーの重量を求め、下記式(4)により求めた。
含浸率(重量%) = 100−Wdf/(Wp×Wf) (4)
この式においてWdfは長繊維ペレット中のドライファイバー重量であり、Wpは長繊維ペレット重量であり、Wfは繊維の重量含有率である。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto. The physical properties of the pellet were determined as follows: (1) Fiber weight content: The pellet was dissolved in sulfuric acid and the resin component was removed to determine the change in weight.
(2) Impregnation rate: The obtained pellets were divided, and the carbon fibers not impregnated with the resin were further divided to determine the weight of the dry fibers, and the following formula (4) was obtained.
Impregnation rate (wt%) = 100-Wdf / (Wp x Wf) (4)
In this formula, Wdf is the dry fiber weight in the long fiber pellet, Wp is the long fiber pellet weight, and Wf is the fiber weight content.

[実施例1]
炭素繊維フィラメント(東邦テナックス社製STS40 平均直径7μm フィラメント本数 24000本、引張強度4000MPa、繊維束の幅9mm。ここで平均直径、フィラメント本数、引張強度はカタログ値である。繊維束の幅は実測値である。)を、図1および図2に示すような複数の開繊ローラーが繊維束の走行方向と平行な同一平面上で互いに斜めに配置されている装置を用いて含浸ストランドを製造した。ローラー角度は図1に示すように繊維束走行と垂直方向を基準とした傾きであり、最初のローラーの傾き15°、2つ目のローラーの傾き−15°、3つ目のローラー傾き15°、4つ目のローラー傾き−15°のように4本のローラーを互いに斜めに配置し、ローラーの間隔は4本全て均等間隔で配置した。なお開繊ローラーの直径は全て6mmである。
表1に記載の条件で、せん断速度100(1/s)においてせん断粘度500Pa・sを有するジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂であるナイロン9T樹脂(クラレ株式会社製 登録商標ジェネスタ N1000A M42 NATURAL)と一緒に引抜き成形し、含浸ストランドを得て、それを切断してペレットを得た。得られたペレットの含浸率は95%であった。
[Example 1]
Carbon fiber filaments (STS40 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., average diameter 7 μm, number of filaments 24,000, tensile strength 4000 MPa, fiber bundle width 9 mm. Average diameter, number of filaments, and tensile strength are catalog values. 1) and 2), an impregnated strand was produced using an apparatus in which a plurality of opening rollers as shown in FIGS. 1 and 2 are arranged obliquely to each other on the same plane parallel to the traveling direction of the fiber bundle. As shown in FIG. 1, the roller angle is an inclination based on the direction perpendicular to the fiber bundle traveling, the first roller inclination being 15 °, the second roller inclination −15 °, and the third roller inclination 15 °. Four rollers were arranged obliquely so that the fourth roller inclination was −15 °, and all four rollers were equally spaced. The diameters of the opening rollers are all 6 mm.
Nylon 9T resin (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) which is a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component having a shear viscosity of 500 Pa · s at a shear rate of 100 (1 / s) under the conditions described in Table 1. Pultruded together with a registered trademark Genesta N1000A M42 NATURAL) to obtain impregnated strands, which were cut into pellets. The impregnation rate of the obtained pellets was 95%.

[実施例2〜6]
実施例1と同様に表1に記載の条件で含浸ストランドを得て、それを切断してペレットを得た。得られたペレットの含浸率を表1に示す。なおローラー角度10°とは、最初のローラーの傾き10°、2つ目のローラーの傾き−10°、3つ目のローラー傾き10°、4つ目のローラー傾き−10°との意味である。
[Examples 2 to 6]
In the same manner as in Example 1, impregnated strands were obtained under the conditions described in Table 1, and were cut to obtain pellets. Table 1 shows the impregnation rate of the obtained pellets. The roller angle of 10 ° means the first roller tilt of 10 °, the second roller tilt of −10 °, the third roller tilt of 10 °, and the fourth roller tilt of −10 °. .

[実施例7]
ローラーの傾き角を25°とした以外は実施例1と同様に含浸ストランドを得ようとしたところ、繊維束の蛇行が大きく、安定した製造は困難であったため一部のサンプルにて測定した値を記した。
[Example 7]
Except that the inclination angle of the roller was 25 °, an impregnated strand was obtained in the same manner as in Example 1. As a result, the fiber bundle meandering was large and stable production was difficult. Was written.

[実施例8]
炭素繊維フィラメント(東邦テナックス社製STS40 平均直径7μm フィラメント本数 24000本、引張強度4000MPa、繊維束の幅9mm。ここで平均直径、フィラメント本数、引張強度はカタログ値である。繊維束の幅は実測値である。)を、図3および図4に示すような複数の開繊ローラーが繊維束の走行方向に垂直な面上で互いに斜めに配置されている装置を用いて含浸ストランドを製造した。ローラー角度が図3に示すように繊維束走行に垂直方向を基準とした傾きであり、最初のローラーの傾き15°、2つ目のローラーの傾き−15°、3つ目のローラー傾き15°、4つ目のローラー傾き−15°のように4本のローラーを互いに斜めに配置し、ローラーの間隔は4本全て均等間隔で配置した。なお開繊ローラーの直径は全て6mmである。
表1に記載の条件で、せん断速度100(1/s)においてせん断粘度500Pa・sを有するナイロン9T樹脂(クラレ株式会社製 登録商標ジェネスタ N1000A M42 NATURAL)と一緒に引抜き成形し、含浸ストランドを得て、それを切断してペレットを得た。実施例8で得られたペレットの含浸率は99%であった。
[Example 8]
Carbon fiber filaments (STS40 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., average diameter 7 μm, number of filaments 24,000, tensile strength 4000 MPa, fiber bundle width 9 mm. Average diameter, number of filaments, and tensile strength are catalog values. 3) and 4), an impregnated strand was produced using an apparatus in which a plurality of opening rollers as shown in FIGS. 3 and 4 are arranged obliquely on a plane perpendicular to the traveling direction of the fiber bundle. As shown in FIG. 3, the roller angle is an inclination based on the direction perpendicular to the fiber bundle traveling, the first roller inclination is 15 °, the second roller inclination is −15 °, and the third roller inclination is 15 °. Four rollers were arranged obliquely so that the fourth roller inclination was −15 °, and all four rollers were equally spaced. The diameters of the opening rollers are all 6 mm.
Under the conditions shown in Table 1, it was drawn together with nylon 9T resin (Kuraray Co., Ltd., registered trademark Genesta N1000A M42 NATURAL) having a shear viscosity of 500 Pa · s at a shear rate of 100 (1 / s) to obtain an impregnated strand. Then, it was cut to obtain a pellet. The impregnation rate of the pellets obtained in Example 8 was 99%.

[実施例9〜14]
実施例8と同様に表1に記載の条件で含浸ストランドを得て、それを切断してペレットを得た。得られたペレットの含浸率を表1に示す。なおローラー角度10°とは、最初のローラーの傾き10°、2つ目のローラーの傾き−10°、3つ目のローラー傾き10°、4つ目のローラー傾き−10°との意味である。実施例14は繊維束の蛇行が大きく、安定製造が困難だったので、一部のサンプルにて測定した値を記した。
[Examples 9 to 14]
In the same manner as in Example 8, impregnated strands were obtained under the conditions described in Table 1, and were cut to obtain pellets. Table 1 shows the impregnation rate of the obtained pellets. The roller angle of 10 ° means the first roller tilt of 10 °, the second roller tilt of −10 °, the third roller tilt of 10 °, and the fourth roller tilt of −10 °. . In Example 14, since the meandering of the fiber bundle was large and stable production was difficult, the values measured for some samples were shown.

[比較例1]
ローラーの傾き角を0°、すなわちローラーをまっすぐ並べた以外は実施例1と同様に含浸ストランドを得て、それを切断してペレットを得た。製造条件および得られた含浸率を表1に示す。
[Comparative Example 1]
An impregnated strand was obtained in the same manner as in Example 1 except that the tilt angle of the roller was 0 °, that is, the rollers were arranged in a straight line, and was cut to obtain pellets. The production conditions and the obtained impregnation rate are shown in Table 1.

Figure 2011245755
Figure 2011245755

1 炭素繊維束
2 糸道ガイド
3 開繊ローラー
4 含浸浴
5 押出機
6 冷却槽
7 引取機
8 ペレタイザー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon fiber bundle 2 Thread guide 3 Opening roller 4 Impregnation bath 5 Extruder 6 Cooling tank 7 Take-out machine 8 Pelletizer

Claims (8)

炭素繊維にジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂を含浸させたストランドの製造方法であって、複数の開繊ローラーを繊維束走行に対して交互に斜めに配置した含浸浴中に溶融状態の樹脂を充填し、炭素繊維束を含浸浴中の開繊ローラーに接触通過させ開繊させつつ樹脂を含浸させることによる炭素繊維の含浸ストランドの製造方法。   A method for producing a strand in which a carbon fiber is impregnated with a semi-aromatic polyamide resin containing a 1,9-nonanediamine unit as a diamine component, wherein a plurality of opening rollers are alternately arranged obliquely with respect to the fiber bundle traveling A method for producing an impregnated strand of carbon fiber by filling a molten resin in a bath and impregnating the resin while allowing the carbon fiber bundle to pass through a fiber opening roller in the impregnation bath to open the fiber. 複数の開繊ローラーは繊維束の走行方向と平行な同一平面上で互いに斜めに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の含浸ストランドの製造方法。   The method for producing an impregnated strand according to claim 1, wherein the plurality of opening rollers are arranged obliquely on the same plane parallel to the traveling direction of the fiber bundle. 繊維束走行と垂直の方向に対する開繊ローラーの傾き角θが、プラス方向、マイナス方向ともに5〜20°である請求項2に記載の含浸ストランドの製造方法。   The method for producing an impregnated strand according to claim 2, wherein the inclination angle θ of the opening roller with respect to the direction perpendicular to the fiber bundle traveling is 5 to 20 ° in both the plus direction and the minus direction. 複数の開繊ローラーが繊維束の走行方向に垂直な面上にそれぞれあり、互いに斜めに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の含浸ストランドの製造方法。   The method for producing an impregnated strand according to claim 1, wherein the plurality of spread rollers are respectively provided on a plane perpendicular to the traveling direction of the fiber bundle and are arranged obliquely to each other. 繊維束に対する開繊ローラーの傾き角θが、プラス方向、マイナス方向ともに5〜20°である請求項4に記載の含浸ストランドの製造方法。   The method for producing an impregnated strand according to claim 4, wherein an inclination angle θ of the opening roller with respect to the fiber bundle is 5 to 20 ° in both the plus direction and the minus direction. 開繊ローラー間の距離Rが含浸前の繊維束の幅Dに対し D/10<R<2×Dである請求項1〜5のいずれかに記載の含浸ストランドの製造方法。   The method for producing an impregnated strand according to any one of claims 1 to 5, wherein the distance R between the opening rollers is D / 10 <R <2xD with respect to the width D of the fiber bundle before impregnation. 繊維束が開繊ローラーの円弧に沿うように上下に走行する請求項1〜6のいずれかに記載の含浸ストランドの製造方法。   The manufacturing method of the impregnation strand in any one of Claims 1-6 which run up and down so that a fiber bundle may follow the circular arc of a fiber opening roller. 請求項1〜7に記載の方法で得られた含浸ストランドを切断することにより得られる、ジアミン成分として1,9−ノナンジアミン単位を含む半芳香族ポリアミド樹脂と炭素繊維からなる炭素繊維強化ペレット。   Carbon fiber reinforced pellets comprising a semi-aromatic polyamide resin containing 1,9-nonanediamine units as a diamine component and carbon fibers, obtained by cutting the impregnated strand obtained by the method according to claim 1.
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