JP2613252B2 - ウィスカーと熱可塑性樹脂との均質混合予備成形物粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ウィスカーと熱可塑性樹脂との複合材料を
製造する際に用い得る均質混合予備成形物粉末の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

熱可塑性樹脂を基材としウィスカーを強化材として基
材マトリックス連続相に強化材分散相を分散一体化させ
て製造される強化プラスチック複合材料は高い強度を有
する優れた産業資材として期待されている。

一般に取扱を容易にするために通常はタブレット、ピ
ル、ペレット、ビスケット等の予備成形物中間製品とし
て製造され、その後に最終製品に加工される。この種の
予備成形物は一般に、可塑化溶融状態の樹脂中に短繊維
強化材を分散させた後に冷却固化させて製造されるか、
樹脂と短繊維強化材との混合物を常温加圧成形して製造
される。

溶融樹脂中にウィスカーを分散含浸させた後に冷却固
化させて予備成形物を製造する方法においては、樹脂の
溶融状態でウィスカーを分散混合するに際し、ウィスカ
ーの混合比が体積率（Volume Fraction Vf）で10数％に
達すると流動性を失うため均質に混合することができな
くなり、この方法ではウィスカーの体積率が高くできな
いため優れた特性を有する複合材料の製造は困難であ
る。また、樹脂とウィスカーとの混合物を常温加圧成形
して予備成形物を製造する方法においては、ウィスカー
の混合比は任意に設定できるものの、樹脂とウィスカー
とはその性状が異なるため通常の方法では均質に混合す
るのが困難であり、特にウィスカーの混合比が増大した
場合には均質性を確保することが困難であった。ウィス
カーの体積率が高く、かつ均質な予備成形物を得るため
には、少なくとも前記した２つの方法、すなわち溶融樹
脂中にウィスカーを分散含浸させる方法および樹脂とウ
ィスカーとの混合物を常温加圧成形する方法は使用する
ことができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、ウィスカーと熱可塑性樹脂とからなる強化
プラスチック複合材料を製造する際に用い得る予備成形
物であって、ウィスカーの体積比が高く、かつ均質な予
備成形物を特に実質的に粉末の形態で製造し得る方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、ウィスカーと熱可塑性樹脂とを均質
に混合した予備成形物粉末を製造するに際し、熱可塑性
樹脂を溶解し得る溶媒に熱可塑性樹脂を溶解した溶液に
ウィスカーを均質に分散させた分散液を熱可塑性樹脂の
非溶媒に滴下して凝集させることを特徴とするウィスカ
ーと熱可塑性樹脂との均質混合予備成形物粉末の製造方
法が提供される。

本発明の製造方法に用い得るウィスカーは、単結晶繊
維および気相成長繊維全般を含むものであり、具体的に
は炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、チタ
ン酸カリウムウィスカー、気相成長炭素繊維およびその
熱処理もしくは黒鉛化物（いわゆるグラファイトウィス
カー）等が含まれる。すなわち、ここでウィスカーと
は、必ずしも単結晶でなくてもよく、形状がいわゆるウ
ィスカーに似ており、熱処理により容易に高結晶化する
ものを含む。いわゆる気相成長炭素繊維は、黒鉛化処理
をされていなくても、ここでいうウィスカーに含まれ
る。また、本発明で効果を奏する形状は直径１μｍ以
下、長さ3000μｍ以下、より好ましくは直径0.6μｍ以
下、長さ300μｍ以下である。

本発明の熱可塑性樹脂は、一般的概念に包含されるも
の全てを含む。具体的には、ポリアミド樹脂、ポリエチ
レン、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ふっ素
樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート等が含まれ
る。

本発明の主旨から見て、そのままで、また加硫するこ
とによってゴム状となる熱可塑性樹脂、例えばエチレン
−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンブロック
コポリマー、クロロプレン共重合体、その他にも溶媒と
非溶媒の選択ができれば有効であることは自明であろ
う。

本発明の熱可塑性樹脂を溶解する溶媒は、適宜選択さ
れるものであり特に限定はない。

熱可塑性樹脂を溶解した溶液にウィスカーを均質に分
散させる際は、例えばスターラー等で激しく撹拌する
が、撹拌を続けながら熱可塑性樹脂の非溶媒に滴下すれ
ば、より均質な予備成形物粉末が形成される。

この際、非溶媒として分散液の溶媒と相溶性の高いも
のを選択することが好ましい。スターラー等でウィスカ
ーが均一に分散されていれば熱可塑性樹脂の凝縮により
均一混合の粉末状凝集塊が得られる。また、ウィスカー
の分散量のコントロールで最終の体積率を自由に調節で
きる。

このようにして得られる粉末状凝集塊は洗浄、乾燥後
に成形に供し得る。この際、必要に応じて粉末状凝集塊
をさらに微粉砕することにより粒径を揃えて成形に供す
れば好適である。このようにして調製する予備成形物に
ついては任意の値のVfを設定することができるが、溶融
時の流動性が特に良好であるため、実質的に20％を越え
るVfで混合しても容易に成形を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウィスカーと熱可塑性樹脂とからな
る取扱いの便利な予備成形物を製造することができる。
ウィスカーの体積比が高く、均質であり、実質的に粉末
の性状で挙動する予備成形物が得られる。

〔実施例〕

以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではな
い。

実施例１ ナイロン6.6、30gを２のギ酸に加え、完全に溶解さ
せた後に直径0.2μｍ、長さ50μｍのウィスカー25gを加
えて分散させた。溶解、分散は適切には撹拌によるが、
超音波を用いることもでき、必要に応じて加温すれば好
適である。

撹拌を続けながらウィスカーの分散状態を維持しつ
つ、容器下部に設けたノズルから分散液を滴下させた。

滴下液滴はゆるやかに撹拌維持した10の水中に滴下
した。液滴が水面に達するとただちに凝集が起こり、ウ
ィスカーのまわりにナイロンが付着した綿状の予備成形
物が得られた。

得られた予備成形物（Vf＝30％）を乾燥、圧縮成形し
た後走査型電子顕微鏡で分析すると、ウィスカーの分散
は良好であった。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウィスカーと熱可塑性樹脂とを均質に混合
   した予備成形物粉末を製造するに際し、熱可塑性樹脂を
   溶解し得る溶媒に熱可塑性樹脂を溶解した溶液にウィス
   カーを均質に分散させた分散液を熱可塑性樹脂の非溶媒
   に滴下して凝集させることを特徴とするウィスカーと熱
   可塑性樹脂との均質混合予備成形物粉末の製造方法。
2. 【請求項２】ウィスカーが気相成長炭素繊維または熱処
   理された気相成長炭素繊維である請求項１記載のウィス
   カーと熱可塑性樹脂との均質混合予備成形物粉末の製造
   方法。