JP2611299B2 - 樹脂用機能性付与剤 - Google Patents

樹脂用機能性付与剤

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ピッチ系炭素繊維(以下、ピッチ系CFと略
す。)とポリアクリルニトリル系炭素繊維(以下PAN系C
Fと略す。)、カーボンブラック、グラファイト等との
組合せよりなるペレット状等に賦形された樹脂用機能性
付与剤に関するもので、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の
補強、導電性、摺動性、電磁遮蔽性等の機能化の目的で
用いられるものである。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題) 熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の補強、導電性、摺動性
等の機能化の目的においては従来よりPAN系CF、ガラス
繊維、ピッチ系CF、カーボンブラック、グラファイト等
のフィラーは広く使用されてきた。この場合、特に一般
的な成形方法である射出成形においては、樹脂ペレット
と炭素繊維等のチョップドファイバーやミルドファイバ
ー、カーボンブラック等のパウダーを目的に応じて配合
し押出し機にて混合ペレット化した後射出成形するのが
通常の操作方法である。また押出し機にかける前操作と
してミキサーで混合分散させることもよく行なわれるこ
とである。このような一連の操作において炭素繊維のミ
ルドファイバーやカーボ2ブラック等の粉末を取扱う際
は6の飛散等による作業環境上の問題、押出し機への供
給時の作業性や生産性などの諸点において改善されるべ
き点が多い。
一方多くの用途分野においてコストダウンは大きな課
題の一つであり、フィラーの占める割合も大きいことか
らフィラーの添加量を減らすことやフィラー自体のコス
トダウン、高性能化も強く望まれているところである。
またコストや作業性、生産性あるいは要求性能等々によ
り異なるが、種種の機能化のためには単一のフィラーだ
けでなく種々のフィラーが同時に用いられることが多
い。例えばピッチ系CFはPAN系CFに比べ安価でありかつ
比較的容易にペレット化できるため導電材や摺動材分野
でよく用いられている。しかしながら、単独での添加に
おいては補強効果や導電性も必ずしも満足できるもので
はなく、かかる効果を発揮するのに15〜30重量%の添加
が必要であるため結果的に割高なものとなってしまう。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、比較的安価なピッチ系CFを樹脂用フィ
ラーとして用いる場合の諸問題、即ち補強効果が少な
い、少量添加において導電性が不十分、粉の飛散等の作
業性環境、取扱い作業性が不十分である等を改善、改良
することを目的に鋭意検討した結果、ピッチ系CFとPAN
系CF、カーボンブラック、グラファイト等とを樹脂バイ
ンダーで結合し、ペレット状等に賦形することが極めて
効果的であることが判り、かつコストパーフォーマンス
も良いことが判明し本発明に至った。
即ち、本発明は、(A)ピッチ系CFと(B)PAN系C
F、ガラス繊維、無機あるいは有機繊維ウィスカー、金
属繊維あるいは粉末、カーボンブラック、グラファイ
ト、二硫化モリブデン、フッ素樹脂粉末、フェライトの
中から選ばれる少なくとも1種のフィラーとを比較的少
量の(C)樹脂バインダーで結合してなることを特徴と
する樹脂用機能性付与剤を提供する。
本発明で用いられるピッチ系CFは比較的安価な汎用タ
イプのもので石炭系、石油系いずれのピッチから製造さ
れるものでも良い。繊維の形状は特に制限されることな
く使用できるが、コストや作業性を考えてマット状物や
チョップドファイバーが好ましい。例えば(株)ドナッ
ク製のピッチ系CFはフィラメントの形状が曲状で一次製
品がマット状であり、このものを直接用いることはコス
ト的にも且つカーボンブラック、グラファイト等の粉末
フィラーを分散させる上でも有利である。かかる(株)
ドナック製のピッチ系CFは比容積が9cm3/g以上で、アス
ペクト比が200〜1500のものが好ましい。次に特にピッ
チ系CFの低い強度を補う目的で配合するPAN系CF、ガラ
ス繊維、無機あるいは有機繊維ウィスカー、金属繊維も
市販の種々の形状のものが使用できるがチョップドファ
イバーあるいはミルドファイバーが作業性の点等より好
ましい。PAN系CF及びガラス繊維は好ましくは収束され
ていないものが良い。
本発明では、ピッチ系CFと他のフィラーとの配合比率
は用途、要求性能、使用フィラーにより賦形化に難易の
差があるため必ずしも特定できないが、目的に合せ広い
範囲で選択することができる。
例えば、強度向上の目的でPAN系CFのチョップドファ
イバーを用いる場合、ピッチ系CF/PAN系CF=10/90〜99/
1のほぼ任意の重量割合が可能であるがコスト、賦形化
時の作業性、補強効果などを考えるとピッチ系CF/PAN系
CF=60/40〜85/15の重量範囲が好ましい。また導電性向
上の目的でカーボンブラックを用いる場合、特に比表面
積の大きい吸油量の高いものは賦形化がやや難しくなる
ためピッチ系CF/カーボンブラック=60/40〜98/2、好ま
しくは80/20〜95/5の重量範囲が好ましい。ピッチ系CF
と組合されるものは要求目的に応じて必ずしも1種であ
る必要はなく多種類混合することも何ら問題なく出来
る。例えばピッチ系CF単独では達し得ない強度が要求さ
れ、且つ優れた摺動性が求められる用途においてはPAN
系CF、グラファイト、二硫化モリブデン、フッ素樹脂粉
末を目的に応じた量で組合せることが可能である。
また、本発明の機能性付与剤には、要求物性を損わな
い範囲で必須のフィラー以外のフィラー例えばシリカゲ
ル、タルク、炭酸カルシウム等も添加できる。
本発明で用いられる樹脂バインダーとしては、水分散
性エポキシ樹脂、レゾール型フェノール樹脂、溶剤可溶
型熱可塑性樹脂、例えばアルコール可溶のポリアミド、
ジオキサン可溶ポリエチレンテレフタレート等が挙げら
れ、勿論これらの制限されるものではない。樹脂バイン
ダーの使用量は、用いるフィラーの種類や量、賦形後の
密度、機能性付与剤が用いられる樹脂に悪影響を及ぼさ
ない程度の量等々の点から異なるが、得られる機能性付
与剤中0.5〜20重量%で十分である。
次に、本発明の機能性付与剤の製造の一例について述
べる。
液状の樹脂バインダーをピッチ系CFマットあるいはチ
ョップドファイバー若しくはピッチ系CFと他の繊維フィ
ラーとの混合物に含浸あるいは散布雰霧等により処理
し、それに例えばグラファイトなどのパウダーは処理し
たマット上に均質に所定量分散させ続いて押出し機に類
した装置にて押出すことによりペレット状、ヌードル
状、顆粒状、粒状等に賦形される。用いる装置の構造は
生産量、賦形後の形状等により変りうるが一般的にはピ
ッチ系CF/フィラー混合物を送り込むためのスクリュー
部を、突出部にそれら混合物を切断するカッターと賦形
・押出しのためのノズル部を備えたものであれば良く、
各部の材質、ノズルの径、数、長さ等はフィラーの種
類、賦形後の形状等に応じて設計することが可能であ
る。
本発明の機能性付与剤は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性
樹脂に添加してそれらに機能性を付与する。機能性が付
与され得る樹脂としては、ポリアミド、熱可塑性ポリエ
ステル(PET,PBT)ポリフェニレンエーテル、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ
塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑
性樹脂;エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ポリスチリルピリジン系樹脂(PSP樹
脂)、ビスマレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ
る。又、かかる樹脂に配合される機能性付与剤の量は、
目的とする性能によって異なるが、通常配合された組成
物中3〜40重量%が適当である。
(発明の効果) 本発明の機能性付与剤は各種樹脂の高機能化の目的で
添加するフィラーとして取扱い性、作業性、コストパー
フォーマンス等が改善されたものであり、特にピッチ系
CFの不十分な点を補う、即ち補強、摺動性、導電性等の
向上に有益である。
(実施例) 次いで本発明を実施例によりさらに説明する。
尚、例中の部及び%は重量基準である。
実施例1 (株)ドナック製の汎用型ピッチ系CFマット状物(比
容積50cm3/g、嵩密度約0.02g/cm3、見かけ厚さ10〜15m
m、糸の基本物性;糸径約13.5μ、引張り強度約60〜70k
g/mm2、弾性率約3700kg/mm2)上に均質に水分散性エポ
キシ樹脂(吉村油化(株)製E−1022)をマットに対し
1%(エポキシ樹脂固型分として)を散布しマット表面
を処理した。マットに対する溶液量はマット100部当り3
0〜40部であった。処理したマット上に予め解繊された
切れ端のPNA系CFの6mmチョップドファイバー(東邦レー
ヨン(株)製、引張強度330kg/mm2、弾性率24,000kg/mm
2)をマットに対し30%分を均質に重ねた。このものを
市販されている多孔のノズルを備えた小型押出し機に充
てん押し続いて乾燥することでピッチ系CFの糸長が約35
0〜450μm、PAN系CFの糸長が約0.8〜1.5mm、複合化ペ
レットの嵩密度約0.20g/cm3のものが得られた。複合ペ
レットの形状保持率(一定量をとり1kg/cm2の圧力を1
〜3秒間印加した後1mmメッシュの篩上にとり数回振っ
た後メッシュを通過した量を測定)は95%以上であっ
た。得られた複合化ペレットをナイロン−66に対し20%
添加し通常の方法で押出しペレット化後射出成形した。
このものの機械的物性を未強化樹脂及びピッチ系CF20%
添加したものと比較し表1に示した。
実施例2 (株)ドナック製ピッチ系CFマットに東洋紡績(株)
製PET(バイロン30P)をTHFに溶解したものを固型分と
して10%マット表面に均質に散布処理した(マット/PET
溶液=100部/120部)。次いでこの上にライオン(株)
製ケッチンブラックECをマットに対し15%分散させた上
で実施例1と同じ装置にて切断、賦形化し嵩密度0.18g/
cm3の複合化ペレットを得た。形状保持率は約90%であ
った。得られた複合化ペレットをABS樹脂に対し15%添
加し通常の方法で射出成形したものの物性を未強化樹脂
及びピッチ系CF15%添加したものと比較し表2に示し
た。
実施例3 (株)ドナック製ピッチ系CFマットに東レ(株)製共
重合ナイロン(CM8000)をメタノールに溶解し、固型分
として2%分をマット表面に均質に散布処理した(マッ
ト/メタノール溶液=100部/100部)次いで天然グラフ
ァイト及びフッ素樹脂(PTFE)パウダーを各々マットに
対し10%及び5%を均質に分散させた。このものを実施
例1,2と同様に処理し嵩密度0.21g/cm3の複合化ペレット
を得た。形状保持率は95%以上であった。得られた複合
化ペレットをPPS樹脂に対し20%添加し通常の方法で射
出成形したものの物性を未強化樹脂及びピッチ系CF20%
添加したものと比較し表3に示した。
実施例1〜3より明らかなようにピッチ系CF単独の場
合と比較して目的とする物性要求を上回る効果があり、
且つ一連の操作の際に取扱い性、例えば粉の飛散が少な
い、押出しペレット化時に充てんし易く作業性、生産性
が向上する等の利点があった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 7/14 KCK C08K 7/14 KCK 7/16 KCL 7/16 KCL 9/04 KCP 9/04 KCP C08L 27/12 C08L 27/12 101/00 101/00 (56)参考文献 特開 昭58−167649(JP,A) 特開 昭62−45659(JP,A) 特開 昭61−255962(JP,A) 特開 昭63−35444(JP,A) 特開 昭62−17906(JP,A) 特開 昭49−130441(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ピッチ系炭素繊維と(B)ポリアク
    リルニトリル系炭素繊維、ガラス繊維、無機あるいは有
    機繊維ウィスカー、金属繊維あるいは粉末、カーボンブ
    ラック、グラファイト、二硫化モリブデン、フッ素樹脂
    粉末、フェライトの中から選ばれる少なくとも1種のフ
    ィラーとを比較的少量の(C)樹脂バインダーで結合し
    てなることを特徴とする樹脂用機能性付与剤。
  2. 【請求項2】該樹脂バインダー(C)の量が0.5〜20重
    量%であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の樹脂用機能性付与剤。
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