JP2016540067A - 炭素繊維強化プラスチック成形材料 - Google Patents

炭素繊維強化プラスチック成形材料 Download PDF

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Abstract

以下の組成:(a)49〜97重量%の少なくとも1つのマトリックス形成プラスチック(A);(b)3〜40重量%の、少なくとも1つのプラスチック(B)でコーティングした少なくとも1つの炭素繊維;(c)0〜48重量%の少なくとも1つの更なる添加剤(C)を有し、成分(a)〜(c)の合計が100重量%であり、共にIEC60093に従って測定される、表面抵抗率1×107〜1×1022Ωおよび体積抵抗1×105〜1×1020Ω・mを有する、プラスチック成形材料が提案されている。

Description

本発明は、炭素繊維強化プラスチック成形材料、上記成形材料から製造された成形体、および炭素繊維強化プラスチック成形材料を製造するための添加剤としての炭素繊維の使用に関する。
良好な熱伝導度および電気伝導性に加えて、炭素繊維(黒鉛繊維としても既知である)は、特に低い重量によって特徴付けられる。炭素繊維は、2〜10μmの範囲の直径を有し、ほとんどポリアクリロニトリル(PAN)をベースとして製造される。炭素繊維強化プラスチック材料(略号CFRPとしても既知である)は、前述の低い重量および非常に優れた機械的特性により、航空および宇宙航行用、またはスポーツ用具などの軽量構造物に用いられている。炭素繊維は、未被覆または多くの場合、被覆した形で用いられる。コーティングは、良好な定着および接着性、それによる良好な補強効果を保証するため、プラスチックマトリックスと良好な相溶性を有する必要がある。補強に加えて、炭素繊維は、プラスチック材料に、多くの用途に対して望ましいものである電気伝導性および帯電防止性も付与する。
特許文献1には、ジアミン化合物、ジカルボン酸化合物およびグリシジルポリアルキレンオキシド誘導体から形成される共重合体で表面がコーティングされた特殊な炭素繊維が開示されている。高い強度および良好な電気伝導性を示す、このような繊維で補強された樹脂が更に記載されている。表面コーティング用の本明細書中に記載された共重合体を用いて、他のポリマーを用いた表面コーティングと比較して、成形材料の電気伝導性を更に増大することができた。
電気伝導性は、例えば自動車の燃料システム中のプラスチック部品の帯電防止性を改質する役割を果たす。燃料を流すことによって静電的に帯電する可能性があり、燃料が発火する可能性がある。この問題を、炭素繊維などの電気伝導性添加剤による燃料接触プラスチック部品の帯電防止性の改質によって、改善することができる。
電磁波の伝送などのいくらかの他の用途に対して、炭素繊維の電気伝導性は、電磁遮蔽につながるため妨害となる。従って、炭素繊維強化プラスチック材料は、移動通信機器の用途にのみ適度に好適である。炭素繊維の前述の欠点を回避するための1つの可能性が、特許文献2に記載されている。この文献には、炭素繊維強化ハウジング部品およびガラス繊維などの非導電性繊維を含む特殊なハウジング構造体が開示されている。下にアンテナ配置されているハウジングの部分を、非導電性繊維で補強している。特許文献2に記載されている解決策により、複雑な製造および実装工程並びにより高重量となる欠点を引き起こす。
欧州特許出願公開第0 459 287号明細書 米国特許出願公開第2009/130995号明細書
従って、本発明の目的は、従来技術と比べて低い電気伝導性のみを示し、数ある中でアンテナの領域内の移動通信機器の用途に好適である、良好な機械的特性を有する炭素繊維強化プラスチック成形材料を提供することである。
上記目的は、本発明に従って、以下の組成:
(a)49〜97重量%の少なくとも1つのマトリックス形成プラスチック(A);
(b)3〜40重量%の、少なくとも1つのプラスチック(B)でコーティングした少なくとも1つの炭素繊維;
(c)0〜48重量%の少なくとも1つの更なる添加剤(C)
を有し、
成分(a)〜(c)の合計が100重量%であり、
共にIEC60093に従って測定される、表面抵抗率1×10〜1×1022Ωおよび体積抵抗1×10〜1×1020Ω・mを有することを特徴とする、プラスチック成形材料によって達成される。
プラスチック(A)は、成分(a)のプラスチック材料である。プラスチック(B)は、成分(b)のプラスチック材料である。
本発明によるプラスチック成形材料の好ましい態様を、従属クレームに記載する。更に、炭素繊維強化プラスチック成形材料の製造における添加剤としてのそれぞれの炭素繊維の使用を記載している。
成分(b)として本発明によるプラスチック成形材料に含まれる炭素繊維が、ポリアミド、特にコポリアミド、ポリエステル、特にコポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリヒドロキシエーテル、アクリル系共重合体、およびそれらの2以上の混合物または積層構造体から成る群から選択され、アクリル系共重合体が好ましい、少なくとも1つのプラスチック(B)でコーティングされている。
プラスチック(A)およびプラスチック(B)は、同一であっても、または異なっていてもよい。
上記炭素繊維のプラスチックコーティングにより、一方では特殊な絶縁効果をもたらし、コーティングしていない炭素繊維と比較して、それぞれのプラスチック成形材料のより低い電気伝導度の一因となることができる。これに対して、上記コーティングは、プラスチック成形材料に炭素繊維を導入する場合に、得られる繊維長に影響を与える。コーティングは、より強靱な炭素繊維をもたらす。配合後、コーティングしていないものより短い長さを有し、従って、より大きな可撓性を有して、加工時にそれ自体に作用する力に耐えることができる。
好ましい態様において、ジアミン、ジカルボン酸およびグリシジルポリアルキレンオキシド誘導体から形成される共重合体は、プラスチック(B)としては除外する。
本発明によるプラスチック成形材料の場合、成分(a)の少なくとも1つのプラスチック(A)は、更に好ましくは、アセタール樹脂、液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、オレフィンおよびシクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、特にポリエステルアミド、ポリエーテルアミドおよびポリエーテルエステルアミド、ポリアミド‐イミド、ポリエーテル、ポリフェニルエーテルを含むポリアリールエーテル、ポリヒドロキシエーテル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル‐ポリカーボネート、ポリオキシエチレン、ポリスチレン、スチレン共重合体、ポリスルホン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルなどのビニル系ポリマー、並びにそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される熱可塑性樹脂;或いはメラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、架橋ポリアクリレート、およびそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される熱硬化性材料のいずれかである。
特別な態様において、プロピレンのポリマーは、プラスチック(A)としては除外する。
上記少なくとも1つのプラスチック(A)がポリアミドから選択される場合、上記少なくとも1つのプラスチックは好ましくは、PA 6;PA 46;PA 66;PA 66/6;PA 610;PA 612;PA 1010;PA 11;PA 12;PA MXD6;PA MXD10;PA MACM12;PA PACM12;PA 6T/6I;PA 6T/66;PA 6T/612;PA 6T/1012;PA 4T;PA 9T;PA 10T;PA 12T;PA 10/6T;PA 6T/6I/66;PA 11/10T;PA 12/10T;PA 610/10T;PA 612/10T;PA 1010/10T;PA 1012/10T;PA 1212/10T;PA 11/10T/12;PA 11/10T/6;PA 12/10T/6;PA 11/10T/10I;PA 11/10T/106;PA 12/10T/10I;PA 12/10T/106;ジアミン成分としてのヘキサメチレンジアミンおよび2‐メチル‐ペンタメチレンジアミンとジカルボン酸成分としてのテレフタル酸との混合物に基づくポリアミド;ジアミン成分が、4,4’‐ジアミノシクロヘキシルメタン、3,3’‐ジメチル‐4,4’‐ジアミノシクロヘキシルメタン、シクロヘキシルジアミン、または2,2’,6,6’‐テトラメチル‐4,4’‐メチレンビス‐(シクロヘキシルアミン)であるポリアミド;並びにそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される。
「ポリアミド」の語は、ホモポリアミドおよびコポリアミド並びにそれらの混合物を包含する一般的な語であることが、現時点で注目される。ポリアミドおよびそのモノマーに対する表記方法および略語は、ISO規格1874−1:1992(E)において決定されている。
炭素繊維自体の構造もまた、電気伝導性に影響を与える。ほとんど完全性を示さない内部構造を有する炭素繊維の使用により、本発明に従って、本発明によるプラスチック成形材料の低い電気伝導性ももたらす。ほとんど完全性を示さない内部構造は、数ある中で、例えば、部分的な水素化による共役二重結合系の中断によって、完全な構造中の電子の非局在化において妨害が存在すると理解されている。完全な内部構造における中断は、特に熱分解工程が含まれる場合に、炭素繊維を含有するプラスチック材料からの炭素繊維のリサイクルにおける極めて厳しい反応条件下で生じることができる。この点で、成分(b)の炭素繊維は好ましくは、リサイクル炭素繊維およびセルロース系炭素繊維から成る群から選択され、リサイクル炭素繊維が好ましい。CFRP製造廃棄物およびCFRP構成成分廃棄物から炭素繊維を回収するためのリサイクル法が、例えば国際公開第2009/135486号に記載されている。
本発明に従って、上記プラスチック成形材料中の炭素繊維の含有率は、好ましくは4〜35重量%、より好ましくは5〜30重量%、特に好ましくは6〜25重量%である。
上記炭素繊維のコーティングに用いられる少なくとも1つのプラスチック(B)は、コーティングされた炭素繊維の合計質量に対して、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%、特に好ましくは1〜2重量%である。
上記成分(b)の炭素繊維が、平均長30〜500μm、好ましくは40〜300μm、特に好ましくは50〜200μmを有する場合、本発明によるプラスチック成形材料に更に好ましい。プラスチック成形材料中に分散されたそのような短い炭素繊維は、ほんの少数の点でのみ互いと接触し、それにより非常に少ない電気伝導体経路を形成するので、そのような非常に短い炭素繊維はまた、本発明に従って、低い電気伝導率に寄与する。
上記炭素繊維の互いとの接触点の数は、上記繊維長のみでは決定することはできない。上記成形材料中の炭素繊維の含有率、即ち、充填率もまた、上記数に関連のある影響を与える。上記充填度が低いほど、および上記繊維長が短いほど、接触点が少なくなる。これは、本発明の範囲内では好ましい。
しかしながら、上記プラスチック成形材料のマトリックスにおける機械的補強効果と同様に、良好な定着および固定がなお存在する。
高い抵抗率を達成するために、低い導電率に対する影響因子をまた、本発明に従って組み合わせることもできる。
本発明によるプラスチック成形材料は、表面抵抗率1×10〜1×1018、好ましくは1×10〜1×1016Ω、特に好ましくは1×1010〜1×1014Ωを有することが好ましく、本発明によるプラスチック成形材料の体積抵抗は、好ましくは1×10〜1×1016、より好ましくは1×10〜1×1014、特に好ましくは1×10〜1×1012Ω・mである。
本発明によるプラスチック成形材料の成分(c)の少なくとも1つの更なる添加剤(C)は、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、熱安定剤、加水分解安定剤、架橋活性剤、架橋剤、難燃剤、フィロシリケート、充填剤、着色剤、補強剤、接着促進剤、衝撃強度改質剤、滑剤、ガラスビーズ、ガラス繊維、鉱物粉末、潤滑助剤および離型助剤、無機顔料、有機顔料、赤外線吸収剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、造核剤、結晶化促進剤、結晶化抑制剤、鎖伸長剤、蛍光増白剤、フォトクロミック添加剤、およびそれらの2つ以上の混合物から成る群から選択される。上記少なくとも1つの更なる添加剤(C)の含有率は、好ましくは0.01〜45重量%、より好ましくは0.5〜35重量%、特に好ましくは1.0〜20重量%である。
本発明によるプラスチック成形材料における炭素繊維の機械的補強効果の存在により、ISO 527に従って測定した乾燥状態での破断伸びが、好ましくは0.7〜6.0%、より好ましくは1.0〜5.0%、特に好ましくは1.3〜3.0%であることを確認することができる。
本発明による成形体は、本発明によるプラスチック成形材料の少なくとも一部を構成し、好ましくは電気/電子分野の部品の形、特にプリント基板、ハウジング、フィルム、ケーブル、スイッチ、配電盤、リレー、抵抗器、コンデンサ、コイル、ランプ、ダイオード、LED、トランジスタ、コネクタ、コントローラ、メモリおよびセンサの部品用、並びに携帯電話、スマートフォン、デスクトップPC、ラップトップPC、ノートPCおよびネットブックPCのハウジングまたはハウジング部品用として存在する。
本発明に従って、IEC60093に従って測定される、体積抵抗1×10〜1×1020Ω・m、好ましくは1×10〜1×1012Ω・mを有するプラスチック成形材料の製造における、添加剤としての少なくとも1つのプラスチックでコーティングされた炭素繊維の使用、或いは、炭素繊維コーティングの少なくとも1つのプラスチックがポリアミド、特にコポリアミド、ポリエステル、特にコポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリヒドロキシエーテル、アクリル系共重合体、およびそれらの2以上の混合物または積層構造体から成る群から選択される上記プラスチック成形材料から形成された成形体の製造のための炭素繊維の使用が提供される。好ましい態様において、ジアミン、ジカルボン酸およびグリシジルポリアルキレンオキシド誘導体から形成される共重合体は、コーティングとしては除外する。
本発明を、以下の実施例を参照して以下のように説明するが、それらは本発明を例証するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
表1に記載された材料を、実施例および比較例に使用した。
Figure 2016540067
コンパウンディング
一般に、一軸または二軸スクリュー押出機或いはスクリューニーダなどの通常用いられる配合装置によりプラスチック成形材料の製造用のポリマー溶融物中で構成成分を混合する。従って、上記構成成分は個々に供給装置に供給され、ドライブレンドの形で提供される。添加剤を使用する場合、直接またはマスターバッチの形で導入することができる。ドライブレンド製造において、乾燥ポリマー粉粒体および添加剤を混合する。吸湿を回避するため、上記混合は乾燥不活性ガス下で行ってもよい。
上記配合は、設定押出機バレル温度、例えば230〜350℃で行う。ノズル前で、減圧しても、または脱気を行ってもよい。溶融物を、水浴中にストランドの形で排出して、粒状化する。従って、好ましくは粒状の形で得られるプラスチック成形材料を次いで乾燥し、次に成形体に更に加工してもよい。
本発明による実施例B1、B2およびB3並びに比較例VB1、VB2およびVB3用の成形材料を、Berstorff type ZE 40A×33D UTの二軸スクリュー押出機により作製した。表2に示した全成形材料100重量%に対する定量的含有率の出発原料[重量%]を、上記二軸スクリュー押出機中で配合した。表2に示した特性を測定した、試料自体は得られた粉粒体から射出成形した。
機械的データおよび電気伝導性を測定するための規格
表2に示される機械的データおよび電気伝導性(後者は導電率に反比例する電気抵抗により表される。)を以下の規格に従って測定した。
引張弾性率
引張速度1mm/分でのISO 527
ISO引張試験片、規格:ISO 3167、タイプ A、170×20/10×4mm、温度23℃
引張強さおよび破断伸び
引張速度5mm/分でのISO 527
ISO引張試験片、規格:ISO 3167、タイプ A、170×20/10×4mm、温度23℃
シャルピー衝撃強さおよびノッチ付きシャルピー衝撃強さ
ISO 179‐2/1eU(シャルピー衝撃強さ)
ISO衝撃試験片、規格:ISO 179‐1、タイプ 1、80×10×4mm、温度23℃
破断伸び
引張速度5mm/分でのISO 527
ISO引張試験片、規格:ISO 3167、タイプ A、170×20/10×4mm、温度23℃
体積抵抗率
(体積抵抗[Ω・m]としても既知)
IEC 60093
導電性銀と接触した100×100×2mmプレート
表面固有抵抗値および表面抵抗率
(電極の配置によりΩスクエアとも呼ぶ、単位[Ω])
IEC 60093
導電性銀と接触した100×100×2mmプレート
試験:
以下の表2には、予備試験の成形材料の組成および測定結果(B=実施例、VB=比較例)を示す。
Figure 2016540067
長さ6mmのコーティングされていない炭素繊維を用いた、それぞれの比較例VB1、VB2およびVB3に比べて、本発明の実施例B1、B2およびB3は、両者共に10〜10倍だけ高い、プラスチック成形材料から形成された試料本体の体積抵抗および表面抵抗率を示す。そのような1010の差は非常に大きく、従来技術(例えば、特許文献1)において報告されていたことを考慮しても、ポリマーコーティングされた炭素繊維を有するプラスチック成形材料における良好な電気伝導性に関して全く予測されないものである。実施例において達成された高い固有抵抗はすべて、本発明に好ましい範囲内にあり、炭素繊維強化プラスチック成形材料に対して従来から既知の値をはるかに超え、炭素繊維不含プラスチック成形材料に非常に近いものである。これに対して、実施例においてほぼ同様に高いか、または比較例においてよりわずかに低いだけである、破断伸びに関する測定値によって確認される、プラスチック成形材料における炭素繊維による機械的補強効果がなお存在することも予想外である。上記破断伸びは、本発明に従って好ましい範囲内にあり、実施例B1およびB2においては特に、約1.5%である純粋な炭素繊維の破断伸びにほぼ正確に相当する。これは、実施例においても、炭素繊維によって主な機械的負荷を更に受けることを意味する。
従来技術とは対照的に、非常に高い電気抵抗、即ち、非常に低い電気伝導性によって特徴付けられるが、なお良好な機械的特性を有する、炭素繊維強化プラスチック成形材料を、本発明によって提供することができることは、当業者にとってはまったく予想外である。強化した軽量の異形もまた、非常に低い電気伝導性だけを有するか、または全く有さないものであるべきである、このような用途に用いることができる前述の2つの特性を分離するように管理した。従って、プラスチック成形材料の範囲は、興味深い異形によって拡大されることができる。結果として、例えば内蔵のアンテナを備えた携帯端末用のハウジングは、今では単一の炭素繊維強化プラスチック材料から製造されることができ、2つの部品から設計される必要がない。

Claims (15)

  1. 以下の組成:
    (a)49〜97重量%の少なくとも1つのマトリックス形成プラスチック(A);
    (b)3〜40重量%の、少なくとも1つのプラスチック(B)でコーティングした少なくとも1つの炭素繊維;
    (c)0〜48重量%の少なくとも1つの更なる添加剤(C)
    を有し、
    成分(a)〜(c)の合計が100重量%であり、
    共にIEC60093に従って測定される、表面抵抗率1×10〜1×1022Ωおよび体積抵抗1×10〜1×1020Ω・mを有する、
    プラスチック成形材料。
  2. 前記成分(b)の炭素繊維が、ポリアミド、特にコポリアミド、ポリエステル、特にコポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリヒドロキシエーテル、アクリル系共重合体、およびそれらの2以上の混合物または積層構造体から成る群から選択され、アクリル系共重合体が好ましい、少なくとも1つのプラスチック(B)でコーティングされている、請求項1記載のプラスチック成形材料。
  3. 前記成分(a)の少なくとも1つのプラスチック(A)が、アセタール樹脂、液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、オレフィンおよびシクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、特にポリエステルアミド、ポリエーテルアミドおよびポリエーテルエステルアミド、ポリアミド‐イミド、ポリエーテル、ポリフェニルエーテルを含むポリアリールエーテル、ポリヒドロキシエーテル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエステル‐ポリカーボネート、ポリオキシエチレン、ポリスチレン、スチレン共重合体、ポリスルホン、ポリ塩化ビニルおよびポリ酢酸ビニルなどのビニル系ポリマー、並びにそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される熱可塑性樹脂、或いはメラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、架橋ポリアクリレート、およびそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される熱硬化性材料である、請求項1または2記載のプラスチック成形材料。
  4. 前記少なくとも1つのプラスチック(A)が、PA 6;PA 46;PA 66;PA 66/6;PA 610;PA 612;PA 1010;PA 11;PA 12;PA MXD6;PA MXD10;PA MACM12;PA PACM12;PA 6T/6I;PA 6T/66;PA 6T/612;PA 6T/1012;PA 4T;PA 9T;PA 10T;PA 12T;PA 10/6T;PA 6T/6I/66;PA 11/10T;PA 12/10T;PA 610/10T;PA 612/10T;PA 1010/10T;PA 1012/10T;PA 1212/10T;PA 11/10T/12;PA 11/10T/6;PA 12/10T/6;PA 11/10T/10I;PA 11/10T/106;PA 12/10T/10I;PA 12/10T/106;ジアミン成分としてのヘキサメチレンジアミンおよび2‐メチル‐ペンタメチレンジアミンとジカルボン酸成分としてのテレフタル酸との混合物に基づくポリアミド;ジアミン成分が、4,4’‐ジアミノシクロヘキシルメタン、3,3’‐ジメチル‐4,4’‐ジアミノシクロヘキシルメタン、シクロヘキシルジアミン、または2,2’,6,6’‐テトラメチル‐4,4’‐メチレンビス‐(シクロヘキシルアミン)であるポリアミド;並びにそれらの2つ以上の混合物またはブレンドから成る群から選択される少なくとも1つのポリアミドである、請求項3記載のプラスチック成形材料。
  5. 前記成分(b)の炭素繊維が、リサイクル炭素繊維およびセルロース系炭素繊維から成る群から選択され、リサイクル炭素繊維が好ましい、請求項1〜4のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  6. 前記炭素繊維の含有率が、4〜35重量%、好ましくは5〜30重量%、より好ましくは6〜25重量%である、請求項1〜5のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  7. 前記炭素繊維のコーティングに用いられる少なくとも1つのプラスチック(B)が、コーティングされた炭素繊維の合計質量に対して、0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%、より好ましくは1〜2重量%である、請求項1〜6のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  8. 前記成分(b)の炭素繊維が、平均長30〜500μm、好ましくは40〜300μm、特に好ましくは50〜200μmを有する、請求項1〜7のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  9. 表面抵抗率が、1×10〜1×1018、好ましくは1×10〜1×1016Ω、より好ましくは1×1010〜1×1014Ωである、請求項1〜8のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  10. 体積抵抗が、1×10〜1×1016、好ましくは1×10〜1×1014、より好ましくは1×10〜1×1012Ω・mである、請求項1〜9のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  11. 前記成分(c)の少なくとも1つの更なる添加剤(C)が、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、熱安定剤、加水分解安定剤、架橋活性剤、架橋剤、難燃剤、フィロシリケート、充填剤、着色剤、補強剤、接着促進剤、衝撃強度改質剤、滑剤、ガラスビーズ、ガラス繊維、鉱物粉末、潤滑助剤および離型助剤、無機顔料、有機顔料、赤外線吸収剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、造核剤、結晶化促進剤、結晶化抑制剤、鎖伸長剤、蛍光増白剤、フォトクロミック添加剤、およびそれらの2つ以上の混合物から成る群から選択される、請求項1〜10のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  12. 前記少なくとも1つの更なる添加剤(C)の含有率が、0.01〜45重量%、好ましくは0.5〜35重量%、より好ましくは1.0〜20重量%である、請求項1〜11のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  13. ISO 527に従って測定した乾燥状態での破断伸びが、0.7〜6.0%、好ましくは1.0〜5.0%、より好ましくは1.3〜3.0%である、請求項1〜12のいずれか1項記載のプラスチック成形材料。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項記載のプラスチック成形材料の少なくとも一部を構成し、好ましくは電気/電子分野用の部品の形で存在し、特にプリント基板、ハウジング、フィルム、ケーブル、スイッチ、配電盤、リレー、抵抗器、コンデンサ、コイル、ランプ、ダイオード、LED、トランジスタ、コネクタ、コントローラ、メモリおよびセンサの部品用、並びに携帯電話、スマートフォン、デスクトップPC、ラップトップPC、ノートPCおよびネットブックPCのハウジングまたはハウジング部品用の成形体。
  15. IEC60093に従って測定される、体積抵抗1×10〜1×1020Ω・m、好ましくは1×10〜1×1012Ω・mを有するプラスチック成形材料の製造における添加剤としての少なくとも1つのプラスチック材料でコーティングされた炭素繊維の使用、或いは、炭素繊維コーティングの少なくとも1つのプラスチックがポリアミド、特にコポリアミド、ポリエステル、特にコポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリヒドロキシエーテル、アクリル系共重合体、およびそれらの2以上の混合物または積層構造体から成る群から選択される該プラスチック成形材料から形成された成形体の製造のための炭素繊維の使用。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3143076B2 (en) 2014-05-12 2023-02-01 Performance Polyamides, SAS Polyamide composition comprising amorphous polyamide and/or polyester with enhanced and uniform electrical conductivity
US10563023B2 (en) * 2016-08-26 2020-02-18 The Boeing Company Carbon fiber composite, a medium incorporating the carbon fiber composite, and a related method
JP6939004B2 (ja) * 2017-03-24 2021-09-22 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 樹脂成形体用樹脂組成物、及び樹脂成形体
KR101893353B1 (ko) * 2017-10-13 2018-09-03 이국성 카본섬유와 열가소성 중합체가 혼합되어 제조되는 수지 조성물 및 그의 제조방법
CN108467571B (zh) * 2018-03-14 2021-01-05 武汉理工大学 一种电阻率宽分布导电复合材料及其制备方法
FR3129154A1 (fr) 2021-11-17 2023-05-19 Arkema France Compositions de polyamide comprenant des fibres de carbone recyclees et leurs utilisations

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543120A (en) * 1978-09-22 1980-03-26 Dainippon Ink & Chem Inc Preparation of improved resin composition
JPH07228707A (ja) * 1994-02-22 1995-08-29 Mitsubishi Chem Corp 炭素繊維強化樹脂複合材料
JP2000219780A (ja) * 1999-01-29 2000-08-08 Asics Corp ゴム組成物
JP2000248186A (ja) * 1999-02-26 2000-09-12 Teijin Ltd 樹脂組成物およびそれからなるエレクトロニクス分野の搬送用冶具
JP2005533909A (ja) * 2002-07-25 2005-11-10 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 静電気拡散性熱可塑性ポリマー組成物
JP2005320514A (ja) * 2004-04-06 2005-11-17 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 高熱伝導絶縁性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
JP2006282707A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Asahi Kasei Chemicals Corp 帯電防止用押出シート
JP2006335068A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Ems Chemie Ag 射出成形部品中の充填剤の配向および/または充填剤の分布を均一にする方法
JP2008540779A (ja) * 2005-05-20 2008-11-20 エムズ−ヒェミー・アクチェンゲゼルシャフト 改善された流動性を有するポリアミド成形コンパウンド、その製造及びその使用
JP2009079212A (ja) * 2007-08-24 2009-04-16 Ems-Patent Ag 扁平ガラス繊維で補強された高温ポリアミド成形化合物
JP2013060580A (ja) * 2011-08-25 2013-04-04 Unitika Ltd 導電性ポリアミド樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5229202A (en) * 1990-05-22 1993-07-20 Mitsubishi Kasei Corporation Carbon fiber and carbon fiber-reinforced resin composition using it
US6248262B1 (en) * 2000-02-03 2001-06-19 General Electric Company Carbon-reinforced thermoplastic resin composition and articles made from same
TW200923619A (en) 2007-11-16 2009-06-01 Asustek Comp Inc Mobile communication device, housing structure and manufacturing method of housing structure
DE102008002846B4 (de) 2008-05-08 2010-02-18 Cfk Valley Stade Recycling Gmbh & Co. Kg Abfallaufbereitungsverfahren und Anordnung dazu

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543120A (en) * 1978-09-22 1980-03-26 Dainippon Ink & Chem Inc Preparation of improved resin composition
JPH07228707A (ja) * 1994-02-22 1995-08-29 Mitsubishi Chem Corp 炭素繊維強化樹脂複合材料
JP2000219780A (ja) * 1999-01-29 2000-08-08 Asics Corp ゴム組成物
JP2000248186A (ja) * 1999-02-26 2000-09-12 Teijin Ltd 樹脂組成物およびそれからなるエレクトロニクス分野の搬送用冶具
JP2005533909A (ja) * 2002-07-25 2005-11-10 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 静電気拡散性熱可塑性ポリマー組成物
JP2005320514A (ja) * 2004-04-06 2005-11-17 Mitsubishi Engineering Plastics Corp 高熱伝導絶縁性ポリカーボネート系樹脂組成物および成形体
JP2006282707A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Asahi Kasei Chemicals Corp 帯電防止用押出シート
JP2008540779A (ja) * 2005-05-20 2008-11-20 エムズ−ヒェミー・アクチェンゲゼルシャフト 改善された流動性を有するポリアミド成形コンパウンド、その製造及びその使用
JP2006335068A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Ems Chemie Ag 射出成形部品中の充填剤の配向および/または充填剤の分布を均一にする方法
JP2009079212A (ja) * 2007-08-24 2009-04-16 Ems-Patent Ag 扁平ガラス繊維で補強された高温ポリアミド成形化合物
JP2013060580A (ja) * 2011-08-25 2013-04-04 Unitika Ltd 導電性ポリアミド樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体

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