JP2016093997A - 強化繊維ペレットの製造方法、強化繊維ペレット及び成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】成形体の外観及び機械的特性に優れる強化繊維ペレット及び強化繊維ペレット製造方法を提供する。【解決手段】炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む長繊維ペレット(A)を、溶融混練して再度ペレット化する、強化繊維ペレットの製造方法。前記製造方法によって得られた強化繊維ペレット。前記強化繊維ペレットを含む成形体。【選択図】 なし
Description
本発明は、強化繊維ペレットの製造方法、強化繊維ペレット及び成形体に関する。
繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、成形加工性と機械的特性のバランスに優れているため、各種工業部品等に幅広く用いられている。繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の製造方法として、熱可塑性樹脂とチョップド炭素繊維とを混合し、押出機により混練押出する方法が知られている。
しかしながら、この方法で製造した繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、短繊維ペレットであり、このペレットを用いて成形した成形体は、成形体中の強化繊維の長さが一般的に短くなり、強化繊維による物性向上効果を十分発現することができない。
しかしながら、この方法で製造した繊維強化熱可塑性樹脂複合材料は、短繊維ペレットであり、このペレットを用いて成形した成形体は、成形体中の強化繊維の長さが一般的に短くなり、強化繊維による物性向上効果を十分発現することができない。
そのため、連続した強化繊維束の周囲を熱可塑性樹脂で被覆して切断した長繊維ペレットが、射出成形等に用いる成形材料として注目されている。
例えば、特許文献1には、ポリプロピレン樹脂と長繊維とを配合した繊維強化熱可塑性樹脂複合材料が提案されている。
例えば、特許文献1には、ポリプロピレン樹脂と長繊維とを配合した繊維強化熱可塑性樹脂複合材料が提案されている。
しかしながら、特許文献1で提案されている方法は、長繊維ペレットを溶融混練して再度ペレット化していないため、成形体の外観に劣る。
そこで、本発明は、成形体の外観及び機械的特性に優れる強化繊維ペレット及び強化繊維ペレット製造方法を提供することにある。
本発明は、炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む長繊維ペレット(A)を、溶融混練して再度ペレット化する強化繊維ペレットの製造方法に関する。
また、本発明は、前記製造方法によって得られた強化繊維ペレットに関する。
更に、本発明は、前記強化繊維ペレットを含む成形体に関する。
更に、本発明は、前記強化繊維ペレットを含む成形体に関する。
本発明の強化繊維ペレットの製造方法は、得られる強化繊維ペレットを用いた成形体の外観及び機械的特性に優れる。
また、本発明の強化繊維ペレットは、得られる成形体の外観及び機械的特性に優れる。
更に、本発明の成形体は、外観及び機械的特性に優れる。
また、本発明の強化繊維ペレットは、得られる成形体の外観及び機械的特性に優れる。
更に、本発明の成形体は、外観及び機械的特性に優れる。
本発明の強化繊維ペレットの製造方法は、炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む長繊維ペレット(A)を、溶融混練して再度ペレット化する。
(炭素繊維(a))
炭素繊維(a)の種類としては、例えば、PAN系炭素繊維(HT、IM、HM)、ピッチ系炭素繊維(GP、HM)、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。これらの炭素繊維(a)の種類は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの炭素繊維(a)の種類の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、PAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維(a)の種類としては、例えば、PAN系炭素繊維(HT、IM、HM)、ピッチ系炭素繊維(GP、HM)、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。これらの炭素繊維(a)の種類は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの炭素繊維(a)の種類の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、PAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維(a)の繊維径は、5μm〜12μmが好ましく、6μm〜8μmがより好ましい。炭素繊維(a)の繊維径が5μm以上であると、炭素繊維(a)の表面積が小さくなり、成形体の外観に優れる。また、炭素繊維(a)の繊維径が12μm以下であると、炭素繊維(a)のアスペクト比が大きくなり、成形体の機械的特性に優れる。
尚、本明細書において、炭素繊維の繊維径は、電子顕微鏡を用いて測定した値とする。
尚、本明細書において、炭素繊維の繊維径は、電子顕微鏡を用いて測定した値とする。
前記範囲の繊維径を有する炭素繊維は、公知の方法で製造することができ、例えば、特開2001−214334号公報、特開2004−11030号公報等に記載される方法等が挙げられる。
炭素繊維(a)は、表面を電解処理したものが好ましく、更に表面処理剤を用いて表面処理したものがより好ましい。
表面処理剤としては、例えば、エポキシ系サイジング剤、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤、オレフィン系サイジング剤等が挙げられる。これらの表面処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの表面処理剤の中でも、接着性に優れることから、エポキシ系サイジング剤が好ましい。
表面処理することによって、成形体の機械的特性に優れる。表面処理された炭素繊維は、市販品を用いてもよい。
表面処理剤としては、例えば、エポキシ系サイジング剤、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤、オレフィン系サイジング剤等が挙げられる。これらの表面処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの表面処理剤の中でも、接着性に優れることから、エポキシ系サイジング剤が好ましい。
表面処理することによって、成形体の機械的特性に優れる。表面処理された炭素繊維は、市販品を用いてもよい。
炭素繊維(a)の形態としては、三菱レイヨン(株)製のパイロフィル(登録商標)CFトウ TR50S 6L、TRH50 12L、TRH50 18M、TR50S 12L、TR50S 15L、MR40 12M、MR60H 24P、MS40 12M、HR40 12M、HS40 12P、TRH50 60M、TRW40 50L等に代表されるトウ;パイロフィル(登録商標)チョップドファイバー TR066、TR066A、TR068、TR06U、TR06NE、TR06G、TR06UL、TR06NL、MR06NE等に代表されるチョップド等が挙げられる。これらの炭素繊維(a)の形態の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、トウが好ましい。
(熱可塑性樹脂(b))
熱可塑性樹脂(b)としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂;カーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の非結晶性樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂(b)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの熱可塑性樹脂(b)の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、結晶性樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂がより好ましく、ポリエステル樹脂が更に好ましく、ポリブチレンテレフタレートが特に好ましい。
熱可塑性樹脂(b)としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂;カーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の非結晶性樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂(b)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの熱可塑性樹脂(b)の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、結晶性樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂がより好ましく、ポリエステル樹脂が更に好ましく、ポリブチレンテレフタレートが特に好ましい。
(長繊維ペレット(A))
長繊維ペレット(A)は、炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む。
長繊維ペレット(A)を製造する方法は、炭素繊維(a)に熱可塑性樹脂(b)を十分被覆できることから、溶融状態の熱可塑性樹脂(b)に炭素繊維(a)を供給して複合化し、冷却後に切断する方法が好ましい。具体的には、押出機を用いて熱可塑性樹脂(b)を溶融状態にし、押出機の先端に取り付けたダイから炭素繊維(a)を供給して複合化し、冷却後に切断すればよい。
長繊維ペレット(A)は、炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む。
長繊維ペレット(A)を製造する方法は、炭素繊維(a)に熱可塑性樹脂(b)を十分被覆できることから、溶融状態の熱可塑性樹脂(b)に炭素繊維(a)を供給して複合化し、冷却後に切断する方法が好ましい。具体的には、押出機を用いて熱可塑性樹脂(b)を溶融状態にし、押出機の先端に取り付けたダイから炭素繊維(a)を供給して複合化し、冷却後に切断すればよい。
押出機としては、例えば、二軸押出機、単軸押出機等が挙げられる。
炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを複合化する方法としては、例えば、ダイに取り付けた樹脂浴中に炭素繊維(a)のトウを連続的に供給しながら、連続的に溶融状態の熱可塑性樹脂(b)を含侵して複合化する引抜法;炭素繊維(a)のトウを連続的に供給しながら、トウの周囲に溶融状態の熱可塑性樹脂(b)を連続的に被覆して複合化する電線被覆法等が挙げられる。これらの複合化する方法の中でも、切断不良を抑制することができることから、電線被覆法が好ましい。
熱可塑性樹脂(b)の溶融温度は、200℃〜300℃が好ましく、230℃〜260℃がより好ましい。熱可塑性樹脂(b)の溶融温度が200℃以上であると、溶融混練性に優れる。また、熱可塑性樹脂(b)の溶融温度が300℃以下であると、炭素繊維(a)に熱可塑性樹脂(b)を十分被覆できる。
冷却温度は、切断不良を抑制することができることから、20℃〜150℃が好ましく、30℃〜100℃がより好ましい。
複合体の切断する長さは、長繊維ペレット(A)の取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
長繊維ペレット(A)の長さは、複合体の切断する長さと同様、長繊維ペレット(A)の取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
長繊維ペレット(A)中の長繊維の長さは、長繊維ペレット(A)の長さと同様、長繊維ペレット(A)の取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
長繊維ペレット(A)の長さは、複合体の切断する長さと同様、長繊維ペレット(A)の取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
長繊維ペレット(A)中の長繊維の長さは、長繊維ペレット(A)の長さと同様、長繊維ペレット(A)の取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
複合体の切断方法は、切断不良を抑制することができることから、サイドカット方式が好ましい。
切断不良には、ペレットが繊維軸方向に沿って割れてしまう不良や繊維がペレット長と同じ長さに切断されずに繊維の切断が不十分な状態の不良がある。これらの切断不良が生じると、後述する長繊維ペレット(A)を溶融混練して再度ペレット化する工程で、樹脂が被覆されていない炭素繊維が混入し、取り扱い性が悪化するため、切断不良をできるだけ抑制することが好ましい。
長繊維ペレット(A)中の炭素繊維(a)の含有率は、長繊維繊ペレット(A)100質量%中、20質量%〜45質量%が好ましく、25質量%〜40質量%がより好ましい。炭素繊維(a)の含有率が20質量%以上であると、成形体の機械的特性に優れる。また、炭素繊維(a)の含有率が45質量%以下であると、成形体の外観に優れる。
長繊維ペレット(A)中の熱可塑性樹脂(b)の含有率は、55質量%〜80質量%が好ましく、60質量%〜75質量%がより好ましい。熱可塑性樹脂(b)の含有率が55質量%以上であると、成形体の外観に優れる。また、熱可塑性樹脂(b)の含有率が80質量%以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
(強化繊維ペレットの配合)
本発明の強化繊維ペレットの製造方法は、長繊維ペレット(A)のみを溶融混練して再度ペレット化してもよく、熱可塑性樹脂(B)、炭素繊維(C)及び他の添加剤(D)の少なくとも1種を長繊維ペレット(A)に配合し、溶融混練して再度ペレット化してもよい。
本発明の強化繊維ペレットの製造方法は、長繊維ペレット(A)のみを溶融混練して再度ペレット化してもよく、熱可塑性樹脂(B)、炭素繊維(C)及び他の添加剤(D)の少なくとも1種を長繊維ペレット(A)に配合し、溶融混練して再度ペレット化してもよい。
熱可塑性樹脂(B)としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂等の結晶性樹脂;カーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の非結晶性樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの熱可塑性樹脂(B)の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、結晶性樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂がより好ましく、ポリエステル樹脂が更に好ましく、ポリブチレンテレフタレートが特に好ましい。
熱可塑性樹脂(b)と熱可塑性樹脂(B)は、同種であっても異種であってもよいが、相溶性に優れることから、同種であることが好ましく、いずれもポリエステル樹脂であることがより好ましく、いずれもポリブチレンテレフタレートであることが更に好ましい。
熱可塑性樹脂(b)と熱可塑性樹脂(B)は、同種であっても異種であってもよいが、相溶性に優れることから、同種であることが好ましく、いずれもポリエステル樹脂であることがより好ましく、いずれもポリブチレンテレフタレートであることが更に好ましい。
熱可塑性樹脂(B)の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、熱可塑性樹脂組成物(長繊維ペレット(A)、熱可塑性樹脂(B)、炭素繊維(C)及び他の添加剤(D)の合計)100質量%中、60質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。
炭素繊維(C)の種類としては、例えば、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。これらの炭素繊維(C)の種類は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの炭素繊維(C)の種類の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、PAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維(C)の形態としては、例えば、トウ、チョップド等が挙げられる。これらの炭素繊維(C)の形態の中でも、配合が容易であることから、チョップドが好ましい。
炭素繊維(C)の形態としては、例えば、トウ、チョップド等が挙げられる。これらの炭素繊維(C)の形態の中でも、配合が容易であることから、チョップドが好ましい。
熱可塑性樹脂(C)の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、熱可塑性樹脂組成物100質量%中、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
他の添加剤(D)としては、公知の添加剤が挙げられ、例えば、安定剤、強化剤、無機フィラー、耐衝撃性改質剤、加工助剤、離形剤、着色剤、カーボンブラック、帯電防止剤、難燃剤、フルオロオレフィン等が挙げられる。これらの他の添加剤(D)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
他の添加剤(D)の含有率は、強化繊維ペレット本来の性能を損なわないことから、熱可塑性樹脂組成物100質量%中、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
長繊維ペレット(A)の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、熱可塑性樹脂組成物100質量%中、40質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。
(強化繊維ペレットの製造方法)
溶融混練して再度ペレット化する方法としては、例えば、長繊維ペレット(A)、必要に応じて、熱可塑性樹脂(B)、炭素繊維(C)、他の添加剤(D)を配合して溶融混練して再度ペレット化する方法、溶融状態の熱可塑性樹脂(B)に長繊維ペレット(A)、必要に応じて、炭素繊維(C)、他の添加剤(D)を供給して溶融混練して再度ペレット化する方法等が挙げられる。
溶融混練して再度ペレット化する方法としては、例えば、長繊維ペレット(A)、必要に応じて、熱可塑性樹脂(B)、炭素繊維(C)、他の添加剤(D)を配合して溶融混練して再度ペレット化する方法、溶融状態の熱可塑性樹脂(B)に長繊維ペレット(A)、必要に応じて、炭素繊維(C)、他の添加剤(D)を供給して溶融混練して再度ペレット化する方法等が挙げられる。
溶融混練するためには、押出機を用いればよい。
押出機としては、例えば、二軸押出機、単軸押出機等が挙げられる。
押出機としては、例えば、二軸押出機、単軸押出機等が挙げられる。
長繊維ペレット(A)の溶融混練温度は、200℃〜300℃が好ましく、230℃〜260℃がより好ましい。長繊維ペレット(A)の溶融混練温度が200℃以上であると、溶融混練性に優れる。また、長繊維ペレット(A)の溶融混練温度が300℃以下であると、熱可塑性樹脂と炭素繊維との分散性に優れる。
溶融混練して再度ペレット化する際のペレット化の回数は、成形体の機械的特性に優れることから、1回〜2回が好ましく、1回がより好ましい。
溶融混練後に冷却することで、固形化される。
冷却温度は、切断不良を抑制することができることから、20℃〜150℃が好ましく、30℃〜100℃がより好ましい。
冷却温度は、切断不良を抑制することができることから、20℃〜150℃が好ましく、30℃〜100℃がより好ましい。
固形物を切断することで、強化繊維ペレットが得られる。
固形物の切断方法としては、サイドカット方式のペレタイザーを用いる方法、ドラム式カッターを用いる方法、ギロチン式カッターを用いる方法等が挙げられる。これらの固形物の切断方法の中でも、切断不良を抑制することができることから、サイドカット方式のペレタイザーを用いる方法が好ましい。
固形物の切断方法としては、サイドカット方式のペレタイザーを用いる方法、ドラム式カッターを用いる方法、ギロチン式カッターを用いる方法等が挙げられる。これらの固形物の切断方法の中でも、切断不良を抑制することができることから、サイドカット方式のペレタイザーを用いる方法が好ましい。
(強化繊維ペレット)
強化繊維ペレット中の炭素繊維の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、強化繊維ペレット100質量%中、10質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。
尚、強化繊維ペレット中の炭素繊維は、炭素繊維(a)と炭素繊維(C)との合計となる。
強化繊維ペレット中の炭素繊維の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、強化繊維ペレット100質量%中、10質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。
尚、強化繊維ペレット中の炭素繊維は、炭素繊維(a)と炭素繊維(C)との合計となる。
強化繊維ペレット中の熱可塑性樹脂の含有率は、成形体の外観、機械的特性に優れることから、強化繊維ペレット100質量%中、50質量%〜90質量%が好ましく、60質量%〜80質量%がより好ましい。
尚、強化繊維ペレット中の熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂(b)と熱可塑性樹脂(B)と他の添加剤(D)に含まれる熱可塑性樹脂との合計となる。
尚、強化繊維ペレット中の熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂(b)と熱可塑性樹脂(B)と他の添加剤(D)に含まれる熱可塑性樹脂との合計となる。
強化繊維ペレットの長さは、強化繊維ペレットの取り扱い性に優れ、成形体の機械的特性に優れることから、4mm〜14mmが好ましく、5mm〜9mmがより好ましい。
強化繊維ペレット中の炭素繊維の質量平均繊維長は、成形体の機械的特性に優れることから、100μm〜600μmが好ましく、200μm〜500μmがより好ましい。
尚、本明細書において、質量平均繊維長は、強化繊維ペレット又は強化繊維ペレットにより得られた成形体を、空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維の繊維長を光学顕微鏡で測定して算出した値とする。質量平均繊維長は、繊維長をLとしたとき、下式(1)で算出される。
質量平均繊維長=ΣL2/ΣL (1)
尚、本明細書において、質量平均繊維長は、強化繊維ペレット又は強化繊維ペレットにより得られた成形体を、空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維の繊維長を光学顕微鏡で測定して算出した値とする。質量平均繊維長は、繊維長をLとしたとき、下式(1)で算出される。
質量平均繊維長=ΣL2/ΣL (1)
(成形体)
本発明の成形体は、強化繊維ペレットを成形することで得られる。
成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形等が挙げられる。これらの中でも、生産性に優れることから、射出成形が好ましい。
本発明の成形体を得る際、強化繊維ペレット以外に、他の樹脂や他の添加剤を配合してもよい。
本発明の成形体は、強化繊維ペレットを成形することで得られる。
成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形等が挙げられる。これらの中でも、生産性に優れることから、射出成形が好ましい。
本発明の成形体を得る際、強化繊維ペレット以外に、他の樹脂や他の添加剤を配合してもよい。
本発明の成形体は、外観及び機械的特性に優れることから、各種工業部品等に好適に用いることができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(質量平均繊維長)
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維の繊維長を光学顕微鏡で測定して、質量平均繊維長を算出した。
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維の繊維長を光学顕微鏡で測定して、質量平均繊維長を算出した。
(外観)
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅100mm、長さ100mm、厚さ2mm)を得た。得られた成形体を目視で観察し、以下のように評価した。
A:下記Bや下記Cの不良がない又は目立たない
B:表面の凹凸(高さ0.1mm以上)が目立つ
C:樹脂のみの部分(直径1mm以上)が目立つ
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅100mm、長さ100mm、厚さ2mm)を得た。得られた成形体を目視で観察し、以下のように評価した。
A:下記Bや下記Cの不良がない又は目立たない
B:表面の凹凸(高さ0.1mm以上)が目立つ
C:樹脂のみの部分(直径1mm以上)が目立つ
(曲げ強さ・曲げ弾性率)
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体について、ISO178に準拠し、3点曲げ試験を行い、曲げ強さ、曲げ弾性率を測定した。
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体について、ISO178に準拠し、3点曲げ試験を行い、曲げ強さ、曲げ弾性率を測定した。
(シャルピー衝撃特性)
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体にノッチを付与し、ISO179に準拠し、シャルピー衝撃試験を行い、シャルピー衝撃特性を測定した。
実施例・比較例で得られた繊維強化ペレットを、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダ温度300℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体にノッチを付与し、ISO179に準拠し、シャルピー衝撃試験を行い、シャルピー衝撃特性を測定した。
(原料)
炭素繊維(a−1):炭素繊維(商品名「パイロフィルCFトウ TR50S 15L」、三菱レイヨン(株)製、トウ、サイジング剤JJ、エポキシ系サイジング剤処理、目付1000mg/m、引っ張り強度4900MPa、引張弾性率240GPa、繊維径7μm)
熱可塑性樹脂(b−1):ポリブチレンテレフタレート樹脂(商品名「ノバデュラン5009L」、三菱エンジニアリングプラステックス(株)製)
熱可塑性樹脂(B−1):ポリブチレンテレフタレート樹脂(商品名「ノバデュラン5020F」、三菱エンジニアリングプラステックス(株)製)
炭素繊維(C−1):炭素繊維(商品名「パイロフィルチョップドファイバー TR06NE」、三菱レイヨン(株)製、チョップド、ナイロン系サイジング剤処理、カット長6mm、引張強度4900MPa、引張弾性率240GPa、繊維径7μm)
炭素繊維(a−1):炭素繊維(商品名「パイロフィルCFトウ TR50S 15L」、三菱レイヨン(株)製、トウ、サイジング剤JJ、エポキシ系サイジング剤処理、目付1000mg/m、引っ張り強度4900MPa、引張弾性率240GPa、繊維径7μm)
熱可塑性樹脂(b−1):ポリブチレンテレフタレート樹脂(商品名「ノバデュラン5009L」、三菱エンジニアリングプラステックス(株)製)
熱可塑性樹脂(B−1):ポリブチレンテレフタレート樹脂(商品名「ノバデュラン5020F」、三菱エンジニアリングプラステックス(株)製)
炭素繊維(C−1):炭素繊維(商品名「パイロフィルチョップドファイバー TR06NE」、三菱レイヨン(株)製、チョップド、ナイロン系サイジング剤処理、カット長6mm、引張強度4900MPa、引張弾性率240GPa、繊維径7μm)
(長繊維ペレット(A−1)の製造)
二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製、30φ)を用いて、熱可塑性樹脂(b−1)を3.5kg/時間で供給しながら溶融混練した。前記二軸押出機の先端に取り付けた300℃に加熱した電線被覆ダイから炭素繊維(a−1)を供給した。25m/分の速度で、炭素繊維(a−1)と熱可塑性樹脂(b−1)とを連続的に複合した。得られた複合体を40℃に冷却し、長さ8mmに切断し、長さ8mm、炭素繊維含有率30質量%の長繊維ペレット(A−1)を得た。
二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製、30φ)を用いて、熱可塑性樹脂(b−1)を3.5kg/時間で供給しながら溶融混練した。前記二軸押出機の先端に取り付けた300℃に加熱した電線被覆ダイから炭素繊維(a−1)を供給した。25m/分の速度で、炭素繊維(a−1)と熱可塑性樹脂(b−1)とを連続的に複合した。得られた複合体を40℃に冷却し、長さ8mmに切断し、長さ8mm、炭素繊維含有率30質量%の長繊維ペレット(A−1)を得た。
[実施例1]
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、長繊維ペレット(A−1)45質量%、熱可塑性樹脂(B−1)55質量%をメインフィーダーから供給し、下記条件にて溶融混練を行い、40℃に冷却し、長さ8mmに切断し、長さ8mm、炭素繊維含有率13.5質量%の強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
シリンダ温度C1:200℃
シリンダ温度C2〜C8:220℃
スクリューフォーメーション:サイドフィーダーより上流に1箇所、サイドフィーダーより下流に1箇所のニーディングゾーンを設置
スクリュー回転数:200rpm
吐出量:15kg/時間
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、長繊維ペレット(A−1)45質量%、熱可塑性樹脂(B−1)55質量%をメインフィーダーから供給し、下記条件にて溶融混練を行い、40℃に冷却し、長さ8mmに切断し、長さ8mm、炭素繊維含有率13.5質量%の強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
シリンダ温度C1:200℃
シリンダ温度C2〜C8:220℃
スクリューフォーメーション:サイドフィーダーより上流に1箇所、サイドフィーダーより下流に1箇所のニーディングゾーンを設置
スクリュー回転数:200rpm
吐出量:15kg/時間
[実施例2〜5]
原料組成を表1のように変更した以外は、実施例1と同様に操作を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
尚、実施例4の炭素繊維(C−1)は、サイドフィーダーから供給した。また、実施例5の長繊維ペレット(A−1)は、メインフィーダーから50質量%、サイドフィーダーから50質量%供給した。
原料組成を表1のように変更した以外は、実施例1と同様に操作を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
尚、実施例4の炭素繊維(C−1)は、サイドフィーダーから供給した。また、実施例5の長繊維ペレット(A−1)は、メインフィーダーから50質量%、サイドフィーダーから50質量%供給した。
[実施例6]
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、実施例5で得られた強化繊維ペレットをメインフィーダーから供給し、実施例5と同様の条件にて溶融混練、冷却、切断を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、実施例5で得られた強化繊維ペレットをメインフィーダーから供給し、実施例5と同様の条件にて溶融混練、冷却、切断を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
[実施例7]
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、実施例3で得られた強化繊維ペレットをメインフィーダーから供給し、実施例3と同様の条件にて溶融混練、冷却、切断を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を用いて、実施例3で得られた強化繊維ペレットをメインフィーダーから供給し、実施例3と同様の条件にて溶融混練、冷却、切断を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
[比較例1]
熱可塑性樹脂(B−1)85質量%をメインフィーダーから供給し、炭素繊維(C−1)15質量%をサイドフィーダーから供給した以外は、実施例4と同様に操作を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
熱可塑性樹脂(B−1)85質量%をメインフィーダーから供給し、炭素繊維(C−1)15質量%をサイドフィーダーから供給した以外は、実施例4と同様に操作を行い、強化繊維ペレットを得た。得られた強化繊維ペレットの評価結果を、表1に示す。
[比較例2]
長繊維ペレット(A−1)をそのまま強化繊維ペレットとして評価に用いた。
長繊維ペレット(A−1)をそのまま強化繊維ペレットとして評価に用いた。
実施例1〜7の強化繊維ペレットから得られた成形体は、外観及び機械的特性に優れた。
一方、比較例1の強化繊維ペレットから得られた成形体は、長繊維ペレット(A)を用いていないため、機械的特性に劣った。また、比較例2の強化繊維ペレットから得られた成形体は、溶融混練して再度ペレット化を行わなかったため、外観に劣った。
一方、比較例1の強化繊維ペレットから得られた成形体は、長繊維ペレット(A)を用いていないため、機械的特性に劣った。また、比較例2の強化繊維ペレットから得られた成形体は、溶融混練して再度ペレット化を行わなかったため、外観に劣った。
本発明の成形体は、外観及び機械的特性に優れることから、各種工業部品等に好適に用いることができる。
Claims (9)
- 炭素繊維(a)と熱可塑性樹脂(b)とを含む長繊維ペレット(A)を、溶融混練して再度ペレット化する、強化繊維ペレットの製造方法。
- 溶融混練して再度ペレット化する際のペレット化の回数が、1回である、請求項1に記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 強化繊維ペレット100質量%中の炭素繊維の含有率が、20質量%〜40質量%である、請求項1又は2に記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 長繊維ペレット(A)の長さが、4mm〜14mmである、請求項1〜3のいずれかに記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 熱可塑性樹脂(b)が、ポリエステル樹脂である、請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 再度ペレット化する際、長繊維ペレット(A)に、更に熱可塑性樹脂(B)を配合する、請求項1〜5のいずれかに記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 熱可塑性樹脂(B)が、ポリエステル樹脂である、請求項6に記載の強化繊維ペレットの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法によって得られた強化繊維ペレット。
- 請求項8に記載の強化繊維ペレットを含む成形体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014225085 | 2014-11-05 | ||
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Publications (1)
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JP2015206103A Pending JP2016093997A (ja) | 2014-11-05 | 2015-10-20 | 強化繊維ペレットの製造方法、強化繊維ペレット及び成形体 |
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JP (1) | JP2016093997A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112538214A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-23 | 南京特塑复合材料有限公司 | 一种耐氧化复合材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-10-20 JP JP2015206103A patent/JP2016093997A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112538214A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-23 | 南京特塑复合材料有限公司 | 一种耐氧化复合材料及其制备方法 |
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