JP2018012836A - 板状成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、炭素繊維(B)15〜60質量部、ガラス繊維(C)10〜30質量部を含有する樹脂組成物(M)で形成されてなる、厚みが0.5〜90mmの板状成形体であって、帯電圧の半減期が40秒以下であり、かつ表面抵抗率が1×102〜1×1010Ωである板状成形体。表面抵抗率における変動係数が250以下である板状成形体。好ましくは、厚みが0.1mm以上のシートを2枚以上積層されてなる板状成形体。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は下記の(1)、(2)を要旨とするものである。
(1)ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、炭素繊維(B)15〜60質量部、ガラス繊維(C)10〜30質量部を含有する樹脂組成物(M)で形成されてなる、厚みが0.5〜90mmの板状成形体であって、帯電圧の半減期が40秒以下であり、かつ表面抵抗率が1×102〜1×1010Ωであることを特徴とする板状成形体。
(2)ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、炭素繊維(B)15〜60質量部、ガラス繊維(C)10〜30質量部を配合し、得られた樹脂組成物(M)を押出し成形することによりシートを成形し、該シートを2枚以上積層し、熱圧延することを特徴とする、(1)記載の板状成形体の製造方法。
さらには、本発明の板状成形体は、板状成形体全面にわたって、導電性能の均一性にも優れているため、切削加工により得られる加工品の導電性能のバラツキを抑えることが可能である。
そして、本発明の板状成形体の製造方法によれば、本発明の特性値を満足し、かつ厚み方向の導電性能や機械的特性のバラツキの小さい板状成形体を生産性よく得ることができる。
本発明の板状成形体は樹脂組成物(M)により形成されたものであり、樹脂組成物(M)は、ポリエステル樹脂(A)、炭素繊維(B)及びガラス繊維(C)を含有するものである。
まず、ポリエステル樹脂(A)について説明する。ポリエステル樹脂(A)としては、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、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート等が挙げられるが、炭素繊維(B)、ガラス繊維(C)及び粒状無機化合物(粒状の層状ケイ酸塩鉱物(D)、粒状導電性フィラー(E)、粒状ガラスフィラー(F)を総称して、「粒状無機化合物」と称することがある)のポリエステル樹脂(A)中の分散性を考慮すると、共重合成分を含有する共重合ポリエステル樹脂が好ましい。
このような共重合ポリエステル樹脂を用いることによって、後述するような本発明の製造方法におけるシートの積層成形が行いやすくなるとともに、得られる板状成形体の導電性能のバラツキを抑えることができる。これは、イソフタル酸を共重合成分として適量含有することにより、ポリエステル樹脂の結晶性が低くなることにより、炭素繊維(B)、ガラス繊維(C)及び粒状無機化合物のポリエステル樹脂(A)中での分散性が向上することにより達成できると推測される。
一方、ポリエステル樹脂(A)におけるイソフタル酸の共重合量が15モル%を超えると、結晶性が低くなりすぎて、得られる板状成形体は耐熱性に劣るものとなる。また、シート成形時のポリエステル樹脂組成物の結晶化速度が遅くなりすぎ、生産性にも劣るものとなる。
PAN系炭素繊維としては、具体的には、東邦レーヨン社製のベスファイト・チョップドファイバーやベスファイト・ミルドファイバー、東レ社製のトレカ・チョップドファイバーやトレカ・ミルドファイバー、三菱レイヨン社製のパイロフィル、FortafilFiber社製のFortafil、日本ポリマー産業社製のチョップドファイバー(CFEPUなど)が挙げられ、また、ピッチ系炭素繊維としては、具体的には、大阪ガス社製のドナカーボ・チョップドファイバーやドナカーボ・ミルドファイバー、クレハ化学社製のクレカ・チョップドファイバーやクレカ・ミルドファイバーなどが挙げられる。
ガラス繊維(C)の含有量が上記範囲より少ないと、板状成形体の機械的強度が不足する。一方、上記範囲より多くなると、ガラス繊維を含有することによる異方性が顕著になり、板状成形体の導電性能にバラツキが生じる。また、表面平滑性が悪くなり、複数枚のシートを積層する際にシート間の接着性が悪くなる。
また、粒状ガラスフィラー(F)としては、平均粒径が100μm以下のガラスビーズが好ましく、中でもガラスビーズの平均粒径は20〜60μmであることが好ましい。
板状成形体を、縦方向に略2等分し、横方向にも略2等分し、板状成形体を略4等分し、4つのエリアに分ける(板状成形体を線図により分けるか、4つのエリアを切り出す)。それぞれのエリアにおいて、ランダムに測定箇所(縦20mm、横20mm)を10〜15か所マーキングする。それぞれの測定箇所において、株式会社 三菱化学アナリテック社製 HIRESTA UX MCP−HT800(リングプローブタイプ)を用いて、測定電圧を10Vとして、表面抵抗率を測定する。そして、40〜60箇所(n=40〜60)で測定した値の平均値を算出し、表面抵抗率とする。なお、1枚の板状成形体においてマーキングする測定箇所が40未満となる場合は、複数枚の板状成形体を用いて、測定箇所が40〜60となるようにする。
本発明の表面抵抗率における変動係数は、表面抵抗率のバラツキを示す指数である。該変動係数は、前述した表面抵抗率において測定したn=40〜60の測定値の標準偏差を算出し、表面抵抗率の平均値で除して100を乗じたものを変動係数とする。
本発明の板状成形体を上記のような積層構造のものとすることにより、導電性能や機械的特性が十分に発現されるとともに、板状成形体の表面(長手方向)と厚み方向における導電性能や機械的特性のバラツキを抑えることができる。つまり、各シートのそれぞれにおいて導電性能が十分に発現したものとなるため、板状成形体全体としても導電性能が十分に発現され、かつ成形体全面にわたって導電性能のバラツキが抑えられるものとなる。
このペレットを用い、Tダイを備えた押出しシート成形装置により、シートを作製する。この際、シートの厚みは0.1〜2mmの範囲であるものがシート成形性やシートの表面平滑性の点で好ましく、0.2〜1.5mmの範囲にあるものが特に好ましい。
熱圧延する際には、熱プレス成形機を用いることが好ましく、プレス条件としての加熱温度はポリエステル樹脂(A)のガラス転移点より高くする必要があるため、この加熱温度は100〜260℃の範囲とすることが好ましい。また昇温速度は速いほど積層しやすくなる傾向にあるので、3〜20℃/minの範囲とすることが好ましい。より好ましくは加熱温度120〜200℃、昇温速度5〜10℃/minの範囲である。また、プレス時の押圧力は15〜100kg/cm2 が好ましく、中でも30〜80kg/cm2 の範囲が好ましい。押圧の保持時間は、3〜20分とすることが好ましく、さらには5〜15分であることが好ましい。
(1)シート成形性:シートを押出成形する際(12時間連続操業)の状況によって次の3段階で評価した。
○:シート切れが全く発生しない
△:シート切れが一部発生するがシート化は可能
×:シート切れが多発し、シート化が不能
○:シート間の層間剥離が生じていない
△:シート間の層間剥離が一部で生じている
×:熱圧延時にシート間の層間剥離が全面で発生し、熱圧延による積層ができなかった
○:加工面のRmax が10μm未満である。
△:加工面のRmax が10μm以上20μm未満である。もしくは、加工面のRmax が 10μm未満であるが、切削加工部にカケが一部発生する。
×:加工面のRmax が20μm以上である。もしくは、加工面のRmax が20μm未満であるが、切削加工部にカケが多量に発生する。
(ポリエステル樹脂)
・A−1:ユニチカ社製「SA−1346P」(イソフタル酸を8モル%共重合したポリエチレンテレフタレート、極限粘度1.09)
・A−2:ユニチカ社製「SA−1206P」(ポリエチレンテレフタレート、極限粘度1.07)
・A−3:ユニチカ社製「MA−1344」(イソフタル酸を8モル%共重合したポリエチレンテレフタレート、極限粘度0.72)
(炭素繊維)
・B−1:日本ポリマー産業社製「CFEPU−LCL C5」繊維長6mm
(ガラス繊維)
・C−1:PPG社製「HP3786」繊維長3mm
(粒状の層状ケイ酸塩鉱物)
・D−1:マイカ レプコ社製「S200」平均粒径55μm
(粒状導電性フィラー)
・E−1:人造黒鉛 丸豊鋳材製作所社製 平均粒径32μm
(粒状ガラスフィラー)
・F−1:ユニオン社製 UBS−0030E 平均粒径:30μm
(アニオン系界面活性剤)
・G−1:ケミスタット3033 三洋化成社製
ポリエステル樹脂(A−1)100質量部に、炭素繊維(B−1)35質量部、ガラス繊維(C−1)16質量部、マイカ(D−1)25質量部を配合し、樹脂組成物(M)を得た。この樹脂組成物(M)を二軸押出機を用いて280℃で溶融混練した後、ストランド状に押出し、冷却後、切断することによりペレットを得た。
このペレットをシート用原料とし、Tダイを備えた押出シート成形装置に供給し、厚み0.63mmのポリエステル樹脂含有シートを作製した。
次に、上記シートを11枚用意し、17段の多段熱プレス成形機を用い、ポリエステル樹脂含有シートを圧力70kg/cm2で常温から180℃まで昇温速度5〜10℃/分で加熱しながらプレスし、180℃でプレス状態を15分間保持した後に速やかに冷却して、熱圧延された厚み6mmの板状成形体(シートが11枚積層されたものであり、各シートは厚み0.55mm)を得た。この際、プレス板としてマット加工をした厚み2mmのアルミ合金板を使用した。
シート用原料となる樹脂組成物(M)として、表1に示す原料を所定量用いた以外は、実施例1と同様にしてペレットを得た。
このペレットをシート用原料とし、実施例1と同様にしてシートを作製し、得られたシートを用いて実施例1と同様にして熱圧延された厚み6mmの板状成形体を得た。
Claims (7)
- ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、炭素繊維(B)15〜60質量部、ガラス繊維(C)10〜30質量部を含有する樹脂組成物(M)で形成されてなる、厚みが0.5〜90mmの板状成形体であって、帯電圧の半減期が40秒以下であり、かつ表面抵抗率が1×102〜1×1010Ωであることを特徴とする板状成形体。
- 表面抵抗率における変動係数が250以下である請求項1記載の板状成形体。
- ポリエステル樹脂(A)は、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、イソフタル酸を共重合成分として4〜15モル%含有するポリエステル樹脂である、請求項1又は2に記載の板状成形体。
- 樹脂組成物(M)中に、粒状の層状ケイ酸塩鉱物(D)を、ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、3〜30質量部含有してなる、請求項1〜3のいずれかに記載の板状成形体。
- 樹脂組成物(M)中に、粒状導電性フィラー(E)、粒状ガラスフィラー(F)のうち少なくとも1種を、ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、1〜20質量部含有してなる、請求項1〜4のいずれかに記載の板状成形体。
- 厚みが0.1mm以上のシートが2枚以上積層されてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の板状成形体。
- ポリエステル樹脂(A)100質量部に対して、炭素繊維(B)15〜60質量部、ガラス繊維(C)10〜20質量部を配合し、得られた樹脂組成物(M)を押出し成形することによりシートを成形し、該シートを2枚以上積層し、熱圧延することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の板状成形体の製造方法。
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