JP2914469B2 - Method for producing carbon fiber chopped strand - Google Patents
Method for producing carbon fiber chopped strandInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂をマトリ
ックス樹脂とする複合材料用の強化材に適した、熱可塑
性樹脂でサイズされた炭素繊維チョップドストランドの
製造方法に関する。さらに詳しくは、炭素繊維ストラン
ドにサイズ剤である熱可塑性樹脂を含浸付与するに際
し、該炭素繊維ストランドに撚を与え、熱可塑性樹脂の
均一付着及び乾燥（溶剤の除去）を行ない、次いで熱可
塑性樹脂の均質化処理をすることにより、繊維束の内部
まで均一にサイズ剤を含浸させて、集束性が高く、嵩密
度が高く、しかもコンパウンディング時の遊離繊維（フ
リーファイバー）の発生が抑えられた、作業性の高い炭
素繊維チョップドストランドの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a chopped strand of a thermoplastic resin-sized carbon fiber, which is suitable as a reinforcing material for a composite material using a thermoplastic resin as a matrix resin. More specifically, when impregnating the carbon fiber strand with a thermoplastic resin as a sizing agent, the carbon fiber strand is twisted, and the thermoplastic resin is uniformly adhered and dried (removal of the solvent). By homogenizing the fibers, the inside of the fiber bundle is uniformly impregnated with the sizing agent, and the bunching property is high, the bulk density is high, and the generation of free fibers (free fibers) during compounding is suppressed. And a method for producing a carbon fiber chopped strand having high workability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする
短炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、射出成形が可能なため
複合材料を製造するのに生産性が高い。この短炭素繊維
強化熱可塑性樹脂は、従来の未強化熱可塑性樹脂やガラ
ス短繊維強化熱可塑性樹脂と比較して、機械特性、摺動
特性、電気特性、寸法安定性等に優れた高性能のエンジ
ニアリング材料として注目され、その需要が急激に増加
している。2. Description of the Related Art A short carbon fiber reinforced thermoplastic resin using a thermoplastic resin as a matrix resin has high productivity in producing a composite material because injection molding is possible. This short carbon fiber reinforced thermoplastic resin has higher mechanical properties, sliding properties, electrical properties, dimensional stability, etc. compared to conventional unreinforced thermoplastic resin and glass short fiber reinforced thermoplastic resin. It is attracting attention as an engineering material, and its demand is rapidly increasing.
【０００３】近年、耐熱性の優れるスーパーエンジニア
リングプラスチックが開発されるとともに、金属ダイキ
ャスト材料の代替えとして、そのスーパーエンジニアリ
ングプラスチックを炭素繊維で強化した材料の研究開発
が進められている。熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂と
してこれを炭素繊維で強化して複合材料を成形する方法
には大きく分けて、例えば次の〜の３つの方法が一
般的に知られている。[0003] In recent years, super engineering plastics having excellent heat resistance have been developed, and research and development of materials in which the super engineering plastic is reinforced with carbon fibers have been promoted as an alternative to metal die cast materials. A method of molding a composite material by using a thermoplastic resin as a matrix resin and reinforcing the matrix resin with carbon fibers is roughly divided into, for example, the following three methods are generally known.
【０００４】適当な長さ（例えば１〜３０ｍｍ）に切
断された炭素繊維チョップドストランドを樹脂のペレッ
トまたは樹脂パウダーと共に押出機で溶融混練し、一
旦、ペレット（コンパウンド）にした後に、このペレッ
トを用いて射出成形または押出成形することにより短炭
素繊維強化熱可塑性樹脂を成形する方法。 樹脂のペレット又は樹脂パウダーと、炭素繊維チョッ
プドストランドをドライブレンドし、得られた混合物
を、直接、射出成形または押出成形することにより短炭
素繊維強化熱可塑性樹脂を成形する方法。A carbon fiber chopped strand cut to an appropriate length (for example, 1 to 30 mm) is melt-kneaded with an extruder together with a resin pellet or a resin powder, and once formed into a pellet (compound), the pellet is used. Molding a short carbon fiber reinforced thermoplastic resin by injection molding or extrusion molding. A method of dry-blending resin pellets or resin powder and chopped carbon fiber strands, and directly molding or injection-molding the resulting mixture to form a short carbon fiber reinforced thermoplastic resin.
【０００５】射出成形機や押出成形機内で加熱溶融し
軟化した樹脂にサイドフィードにて炭素繊維チョップド
ストランドを添加し、射出成形または押出成形すること
により短炭素繊維強化熱可塑性樹脂を成形する方法。 近年、短炭素繊維強化熱可塑性樹脂の成形法の傾向は、
マトリックス樹脂と炭素繊維チョップドストランドとの
混合物を使用する、いわゆるプリブレンドによる成形法
のほか、炭素繊維チョップドストランドを定量的にサイ
ドフィードして成形する方法など連続的に大量に成形で
きる、コンパウンドを経由しない方法へ移行しつつあ
る。[0005] A method in which a carbon fiber chopped strand is added to a resin heated and melted and softened in an injection molding machine or an extrusion molding machine by a side feed, followed by injection molding or extrusion molding to form a short carbon fiber reinforced thermoplastic resin. In recent years, the trend of molding methods for short carbon fiber reinforced thermoplastics has been
Through a compound that can be continuously molded in large quantities, such as a molding method using a mixture of matrix resin and chopped strands of carbon fiber, which is a so-called pre-blend method, and a method of quantitatively side-feeding and molding chopped carbon fiber strands. We are moving to a method that does not.
【０００６】これらの成形方法において、使用する炭素
繊維チョップドストランドのサイズ剤（集束剤）の含浸
性が低く、その集束性が不十分であると、チョップドス
トランドが割れやすく、端部から未含浸状態の繊維が抜
け落ちやすくなる。そのため嵩密度が低くなり、炭素繊
維チョップドストランドはコンパウンディング前に樹脂
との摩擦力により開繊して、綿状の遊離繊維（フリーフ
ァイバー）になりやすい。その結果、押出成形機や射出
成形機のホッパー内で繊維のみが浮き上がり、定量的に
炭素繊維チョップドストランドが供給されなくなり、そ
のため樹脂と炭素繊維の均一な混合状態の樹脂組成物を
定常的に得るのが困難になる。また、これらの作業性も
低下する。In these molding methods, the chopped strand of the carbon fiber used has a low impregnating property with a sizing agent (a sizing agent), and if the sizing property is insufficient, the chopped strand is liable to crack, and the impregnated state from the end is not impregnated. Fibers easily fall off. As a result, the bulk density becomes low, and the chopped carbon fiber strands are opened by a frictional force with the resin before compounding, and easily become free cotton-like fibers (free fibers). As a result, only the fiber is lifted in the hopper of the extrusion molding machine or the injection molding machine, and the carbon fiber chopped strand is not supplied quantitatively. Therefore, the resin composition in a uniform mixed state of the resin and the carbon fiber is constantly obtained. It becomes difficult. In addition, their workability is also reduced.
【０００７】したがって、炭素繊維強化熱可塑性樹脂の
コンパウンディング時には、集束性が高く、嵩密度が高
く、且つフリーファイバーが少なく、しかも成形工程途
中でもフリーファイバーの生じにくい炭素繊維チョップ
ドストランドを使用する必要がある。特に、前記したコ
ンパウンドを経由しない方法においてはこの傾向は顕著
である。このため、炭素繊維チョップドストランドの集
束性を高めるために、炭素繊維にサイズ剤を付与し、十
分に含浸させることが必要である。Therefore, at the time of compounding a carbon fiber reinforced thermoplastic resin, it is necessary to use a carbon fiber chopped strand which has a high convergence, a high bulk density, a small amount of free fibers, and hardly generates free fibers during the molding process. There is. In particular, this tendency is remarkable in the method that does not involve the above-mentioned compound. For this reason, in order to enhance the convergence of the chopped carbon fiber strands, it is necessary to impart a sizing agent to the carbon fibers and sufficiently impregnate them.
【０００８】上記従来の方法にしたがい熱可塑性樹脂で
炭素繊維をサイジングした場合、炭素繊維はサイジング
後、乾燥機を出ると、ローラとの接触等やカット工程で
サイズ剤層が破砕されやすく、カット後の炭素繊維チョ
ップドストランドが割れやすくなるため、集束性（嵩密
度）が低くなり、コンパウンディング時の作業性が低下
するという問題が生じる。特に、成形加工温度の高い熱
可塑性樹脂をマトリックス樹脂として採用する成形加工
条件においては、このマトリックス樹脂に対応するサイ
ズ剤の層が硬い樹脂を選択する傾向が強くなるため、こ
の問題の発生は顕著である。In the case where carbon fibers are sized with a thermoplastic resin according to the above-mentioned conventional method, the carbon fibers are sized, and when they exit the dryer, the sizing agent layer is liable to be crushed in a contact step with a roller or in a cutting step. Since the later carbon fiber chopped strands are easily broken, there is a problem that the convergence (bulk density) is reduced and the workability during compounding is reduced. In particular, under the molding processing conditions in which a thermoplastic resin having a high molding processing temperature is used as the matrix resin, the tendency of selecting a resin in which the layer of the sizing agent corresponding to the matrix resin is hard increases, so the occurrence of this problem is remarkable It is.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、熱可塑性樹脂強化用炭素繊維チョップドスト
ランドにおいて、繊維束の内部に均一にサイズ剤が含浸
して集束性が高く、嵩密度が高く、コンパウンディング
時にフリーファイバーの発生が抑えられ、作業性が高
い、サイズ剤処理された炭素繊維チョップドストランド
の製造方法を提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and, in a carbon fiber chopped strand for reinforcing a thermoplastic resin, a sizing agent is uniformly impregnated into the inside of a fiber bundle, so that the bunching property is high and the bulk is high. An object of the present invention is to provide a method for producing a sizing-treated carbon fiber chopped strand having a high density, suppressing generation of free fibers during compounding, and having high workability.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した問題点を解決す
るために、本発明は、炭素繊維ストランドをサイズ剤処
理し、乾燥し、カットして炭素繊維チョップドストラン
ドを製造する方法において、炭素繊維ストランドを解繊
または無撚の状態でサイズ剤の溶液中に導入し、次いで
該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引き出しつつ３
〜２０回／ｍの撚を与えることを特徴とする炭素繊維チ
ョップドストランドの製造方法とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for producing a carbon fiber chopped strand by sizing, drying and cutting a carbon fiber strand. The strands are introduced into the sizing solution in a defibrated or untwisted state and then withdrawn from or from the sizing solution.
A method for producing a chopped strand of carbon fiber, characterized by giving a twist of up to 20 turns / m.
【００１１】また本発明は、炭素繊維ストランドをサイ
ズ剤処理し、乾燥し、カットして炭素繊維チョップドス
トランドを製造する方法において、炭素繊維ストランド
を解繊または無撚の状態でサイズ剤の溶液中に導入し、
次いで該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引き出し
つつ３〜２０回／ｍの撚を与え、次いで乾燥し、さらに
該サイズ剤の均質化処理をし、サイズ剤を１〜２０重量
％付着させることを特徴とする炭素繊維チョップドスト
ランドの製造方法とするものである。The present invention also relates to a method for producing a carbon fiber chopped strand by treating a carbon fiber strand with a sizing agent, drying and cutting the carbon fiber strand. Introduced to
Next, a twist of 3 to 20 turns / m is applied in or out of the solution of the sizing agent, then dried, and further subjected to a homogenizing treatment of the sizing agent to deposit 1 to 20% by weight of the sizing agent. A method for producing a chopped carbon fiber strand.
【００１２】また本発明は、炭素繊維ストランドをサイ
ズ剤処理し、乾燥し、カットして炭素繊維チョップドス
トランドを製造する方法において、炭素繊維ストランド
を解繊または無撚の状態でサイズ剤の溶液中に導入し、
次いで該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引き出し
つつ３〜２０回／ｍの撚を与え、撚が与えられた炭素繊
維ストランドを解撚し、次いで乾燥し、さらに該サイズ
剤の均質化処理をし、サイズ剤を１〜２０重量％付着さ
せることを特徴とする炭素繊維チョップドストランドの
製造方法とするものである。Further, the present invention provides a method for producing a carbon fiber chopped strand by treating a carbon fiber strand with a sizing agent, drying and cutting the carbon fiber strand. Introduced to
Next, a twist of 3 to 20 turns / m is given in or out of the solution of the sizing agent, the twisted carbon fiber strand is untwisted, and then dried, and the homogenizing treatment of the sizing agent is performed. And attaching a sizing agent in an amount of 1 to 20% by weight to produce a carbon fiber chopped strand.
【００１３】本発明において「乾燥」とは、サイズ剤処
理された炭素繊維ストランドに含まれているサイズ剤中
の溶剤をストランドから除去することであり、例えば、
風乾、加熱乾燥等が採用される。加熱乾燥の際は、急激
な温度の上昇やポリマーの溶融温度または軟化点温度を
越える温度上昇は、溶剤によってポリマーの発泡を招
き、そのために炭素繊維チョップドストランドの嵩密度
低下の原因となるので好ましくない。したがって、加熱
乾燥においては急激な温度の上昇を避け、加熱温度はポ
リマーの溶融温度および軟化点温度以下としなければな
らない。In the present invention, "drying" means removing the solvent in the sizing agent contained in the sizing-treated carbon fiber strand from the strand.
Air drying, heat drying and the like are employed. In the case of heating and drying, a sharp rise in temperature or a rise in temperature exceeding the melting temperature or softening point of the polymer causes foaming of the polymer by the solvent, which causes a reduction in the bulk density of the carbon fiber chopped strand. Absent. Therefore, in heating and drying, the temperature must be prevented from sharply increasing, and the heating temperature must be lower than the melting temperature and the softening point of the polymer.
【００１４】本発明において、「解繊または無撚の状態
の炭素繊維ストランドをサイズ剤の溶液中に導入し、該
サイズ剤の溶液中で、または該溶液から引き出しつつ３
〜２０回／ｍの撚を与える」方法には、特に制限された
方法はない。このような撚を与える方法には、例えば、
解繊または無撚の状態の炭素繊維ストランドを、入り口
ローラの回転軸に対して、直角方向に走行させてサイズ
剤容器内のサイズ剤の溶液中に導入し、次いで該溶液中
またはサイズ剤容器の出口付近に設けられた方向転換子
によって、炭素繊維ストランドの走行方向を変えること
によって実施することができる。例えば、サイズ剤容器
の入口付近に位置する溝付ローラを介して該溝付ローラ
の軸に対して直角方向に炭素繊維ストランドを走行させ
てサイズ剤の溶液中に導入し、該溶液中に浸漬されてい
る表面が平滑なローラに接触させたのち、該ローラとサ
イズ剤容器の出口付近に位置する溝付ローラの間で、そ
れ以前の走行方向の延長線に対して斜行方向に走行させ
ることにより、炭素繊維ストランドに３〜２０回／ｍの
撚を与える。In the present invention, it is preferable that “a fiber fiber strand in a defibrated or untwisted state is introduced into a solution of a sizing agent, and the carbon fiber strand is drawn into or out of the solution of the sizing agent.
There is no particular limitation on the method of “giving a twist of ２０20 turns / m”. Examples of a method for giving such a twist include, for example,
The defibrated or non-twisted carbon fiber strand is run in a direction perpendicular to the rotation axis of the inlet roller to introduce it into the sizing solution in the sizing container, and then in the solution or the sizing container. By changing the running direction of the carbon fiber strands by using a diverter provided near the exit of the carbon fiber strand. For example, a carbon fiber strand is run in a direction perpendicular to the axis of the grooved roller through a grooved roller located near the entrance of the sizing container, and introduced into the solution of the sizing agent, and immersed in the solution. After the surface has been brought into contact with a smooth roller, the roller is skewed between the roller and a grooved roller located near the exit of the sizing agent container with respect to an extension of the previous traveling direction. This gives a twist of 3 to 20 turns / m to the carbon fiber strand.
【００１５】方向転換子としては、フックまたはリン
グ、スネークワイヤー、コロ、鼓型ローラ、溝付ローラ
などが使用できる。撚数の調整は、ストランドの張力、
方向転換の角度、方向転換子と引取りローラとの距離、
走行速度等により決定される。方向転換子として溝付ロ
ーラを使用し、平行に並べられた炭素繊維ストランド群
を加撚する場合を次に図１および図２に示された具体例
によって説明する。As the direction changer, hooks or rings, snake wires, rollers, hourglass rollers, grooved rollers, and the like can be used. Adjusting the number of twists depends on the tension of the strand,
Angle of direction change, distance between direction changer and take-up roller,
It is determined by the traveling speed and the like. Next, the case where a group of carbon fiber strands arranged in parallel are twisted using a grooved roller as a directional changer will be described with reference to specific examples shown in FIGS.
【００１６】図１は、サイズ剤容器と炭素繊維ストラン
ドを搬送するローラの関係を示す側面概念図であり、図
２は、図１の平面図を示したものである。１は炭素繊維
ストランドであり、２はサイズ剤容器７に収容されたサ
イズ剤の溶液、３はサイズ剤容器７の入口付近に位置
し、炭素繊維ストランド１をサイズ剤の溶液２中に導入
するための溝付きの入口ローラ、４はサイズ剤の溶液２
中に浸漬されている浸漬ローラ、５はサイズ剤容器７の
出口付近に位置し、炭素繊維ストランド１をサイズ剤の
溶液２中から導出するための溝付きの出口ローラであ
る。この図１および図２は最も単純化した炭素繊維チョ
ップドストランドのサイズ装置の構成例を示している。FIG. 1 is a conceptual side view showing the relationship between a sizing agent container and rollers for transporting carbon fiber strands, and FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 is a carbon fiber strand, 2 is a solution of the sizing agent contained in the sizing container 7, 3 is located near the entrance of the sizing container 7, and introduces the carbon fiber strand 1 into the sizing solution 2. Rollers with grooves for the sizing solution 2
Immersion rollers 5 immersed therein are located near the exit of the sizing container 7 and are grooved exit rollers for leading out the carbon fiber strand 1 from the sizing solution 2. FIGS. 1 and 2 show an example of the configuration of the most simplified carbon fiber chopped strand sizing apparatus.
【００１７】浸漬ローラ４は、その表面が平滑でも溝付
きでもよいが、入口ローラ３および出口ローラ５は炭素
繊維ストランド１を加撚するために、方向転換子として
の機能を有する必要があるので溝付きでなければならな
い。サイズ剤の溶液２中の浸漬ローラ４は、２個以上設
けることもでき、炭素繊維ストランド１の走行中に、樹
脂溶液に繰り返し出し入れし、含浸効率を高めることも
できる。この場合、炭素繊維ストランド１は浸漬ローラ
４下側のみ、あるいは浸漬ローラ４下側から上下に交互
に走行させることができる。Although the surface of the immersion roller 4 may be smooth or grooved, the inlet roller 3 and the outlet roller 5 need to have a function as a direction changer in order to twist the carbon fiber strand 1. Must be grooved. Two or more immersion rollers 4 in the sizing agent solution 2 can be provided, and the immersion roller 4 can be repeatedly taken in and out of the resin solution while the carbon fiber strand 1 is running, thereby increasing the impregnation efficiency. In this case, the carbon fiber strand 1 can be made to run up and down only from the lower side of the immersion roller 4 or from the lower side of the immersion roller 4.
【００１８】図３は、入口ローラ３および出口ローラ５
表面の溝６の中に炭素繊維ストランド１が収まった状態
を示す断面図である。各々のローラ表面には炭素繊維ス
トランド１が収納可能な周方向の溝６が形成され、炭素
繊維ストランド１が互いに接触しないように各炭素繊維
ストランド１相互に間隔が保たれるように設計されてい
る。このような入口ローラ３および出口ローラ５は炭素
繊維の製造工程用ローラとして既知であるので、これら
のものが本発明においては利用可能である。各ローラの
直径、溝の深さ、溝の幅、溝の間隔は同じであっても異
なっていてもよく、炭素繊維ストランドの撚数、炭素繊
維ストランドの太さ等によって決定される。FIG. 3 shows an inlet roller 3 and an outlet roller 5.
It is sectional drawing which shows the state which the carbon fiber strand 1 fit in the groove | channel 6 of the surface. A circumferential groove 6 for accommodating the carbon fiber strands 1 is formed on each roller surface, and is designed so that the carbon fiber strands 1 are spaced from each other so that the carbon fiber strands 1 do not contact each other. I have. Since such an inlet roller 3 and an outlet roller 5 are known as rollers for a carbon fiber manufacturing process, they can be used in the present invention. The diameter of each roller, groove depth, groove width, groove spacing may be the same or different, and is determined by the number of twists of the carbon fiber strand, the thickness of the carbon fiber strand, and the like.
【００１９】上記に説明した図１および図２に示される
サイズ剤処理装置を用いた炭素繊維ストランドに対する
サイズ剤処理方法を次に説明する。炭素繊維ストランド
１をサイズ剤容器７の入口付近に位置する溝付きの入口
ローラ３を介してサイズ剤の溶液２中の表面が平滑な浸
漬ローラ４に平行走行させる。次いで、浸漬ローラ４
と、サイズ剤容器７の出口付近に位置する溝付きの出口
ローラ５との間で角度θを与えて斜行走行させて炭素繊
維ストランド１に撚を与える。撚数は、３〜２０回／ｍ
の範囲とする。A method for treating a carbon fiber strand using the above-described sizing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will now be described. The carbon fiber strand 1 is caused to travel in parallel with a dip roller 4 having a smooth surface in the solution 2 of the sizing agent via a grooved inlet roller 3 located near the inlet of the sizing container 7. Next, the immersion roller 4
And the grooved outlet roller 5 located in the vicinity of the outlet of the sizing agent container 7, the skew running is performed at an angle θ, and the carbon fiber strand 1 is twisted. The number of twists is 3 to 20 times / m
Range.
【００２０】このように本発明においては、炭素繊維ス
トランドのサイズ剤処理において炭素繊維ストランドに
撚を与えることによって、炭素繊維ストランドがサイズ
剤の溶液を抱え込んでいる解繊状態から、加撚状態に移
行し、このことによってサイズ剤の溶液が炭素繊維スト
ランド中に含浸付与される。本発明において均質化処理
とは、炭素繊維ストランドに付着している熱可塑性樹脂
からなるサイズ剤を溶融させ、炭素繊維ストランドに均
一に含浸させる処理をいう。均質化処理の具体的手段と
しては、サイズ剤である熱可塑性樹脂が溶融状態となる
まで、加熱処理あるいは超音波処理する等の手段が採用
される。As described above, in the present invention, by twisting the carbon fiber strand in the sizing treatment of the carbon fiber strand, the carbon fiber strand is changed from the defibrated state in which the sizing agent solution is held to the twisted state. Migrating, which impregnates the sizing solution into the carbon fiber strands. In the present invention, the homogenization treatment refers to a treatment in which a sizing agent made of a thermoplastic resin adhered to a carbon fiber strand is melted and the carbon fiber strand is uniformly impregnated. As a specific means of the homogenizing treatment, means such as heat treatment or ultrasonic treatment is employed until the thermoplastic resin as a sizing agent is in a molten state.
【００２１】さらに本発明においては、炭素繊維ストラ
ンドに付与した熱可塑性樹脂からなるサイズ剤の均質化
処理をする点においても特徴を有する。このような均質
化処理を行なう理由は、サイズ剤溶液の含浸後に乾燥す
ると、溶剤の蒸発の際に溶剤の抽出効果によって、炭素
繊維ストランドの表面が樹脂リッチになり炭素繊維スト
ランドの芯部において樹脂量が少なくなり、このため炭
素繊維ストランドの表面が破壊した場合にフリーファイ
バーが急増するからである。したがって、乾燥後の前記
熱処理により、炭素繊維ストランドの外周部に偏在して
いた熱可塑性樹脂からなるサイズ剤が溶融し、炭素繊維
ストランドに均一に含浸した状態となり、フリーファイ
バーの発生を少なくする効果が発揮される。Further, the present invention is characterized in that a sizing agent made of a thermoplastic resin applied to the carbon fiber strand is homogenized. The reason for performing such a homogenization treatment is that when dried after impregnation with the sizing solution, the surface of the carbon fiber strand becomes resin-rich due to the extraction effect of the solvent at the time of evaporation of the solvent, and the resin at the core of the carbon fiber strand becomes resin-rich. This is because the amount of the free fiber is rapidly increased when the surface of the carbon fiber strand is broken due to the reduced amount. Therefore, by the heat treatment after drying, the sizing agent made of the thermoplastic resin unevenly distributed on the outer peripheral portion of the carbon fiber strands is melted and uniformly impregnated in the carbon fiber strands, thereby reducing the generation of free fibers. Is exhibited.
【００２２】入口ローラ３、浸漬ローラ４、および出口
ローラ５の間隔は、炭素繊維ストランド１の撚り数、お
よびサイズ剤の炭素繊維ストランド１に対する含浸性に
関与し、これらの目的に応じ適宜変更することができ
る。通常、走行時の炭素繊維ストランド１のテンション
を強く（高く）したり、斜行走行角（θ）を大きくすれ
ば撚数は多くなる。逆に、出口ローラ５と次ローラとの
距離を長くすると解撚され、撚数は少なくなる傾向にあ
る。The distance between the inlet roller 3, the immersion roller 4, and the outlet roller 5 affects the number of twists of the carbon fiber strand 1 and the impregnation of the sizing agent into the carbon fiber strand 1, and is appropriately changed according to the purpose. be able to. Normally, the number of twists increases when the tension of the carbon fiber strand 1 during traveling is increased (increased) or the skew traveling angle (θ) is increased. Conversely, when the distance between the exit roller 5 and the next roller is increased, twisting is performed, and the number of twists tends to decrease.
【００２３】例えば、炭素繊維ストランド１を浸漬ロー
ラ４と出口ローラ５との間で斜行走行させて仮撚を与え
る際、その撚数（回／ｍ）は、該走行している炭素繊維
ストランド１の走行角度（θ）、炭素繊維ストランド１
に与えるテンション、浸漬ローラ４と出口ローラ５の間
隔を変更することによって必要な撚数が得られる。これ
らの条件選択によって炭素繊維ストランド１へのサイズ
剤の付着量の適正化と炭素繊維ストランド１の外周面へ
のサイズ剤の均一被覆が可能となる。For example, when the carbon fiber strand 1 is skewed between the immersion roller 4 and the exit roller 5 to give a false twist, the number of twists (times / m) is determined by the number of twists of the traveling carbon fiber strand. 1 running angle (θ), carbon fiber strand 1
The required number of twists can be obtained by changing the tension applied to the roller and the distance between the immersion roller 4 and the exit roller 5. By selecting these conditions, it is possible to optimize the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber strand 1 and to uniformly coat the outer peripheral surface of the carbon fiber strand 1 with the sizing agent.
【００２４】浸漬ローラ４と出口ローラ５との間で炭素
繊維ストランド１に与えられる撚は、出口ローラ５を離
れる時点で炭素繊維ストランド１の走行方向を変え、サ
イズ剤の溶液２に導入する前の走行方向と平行にするこ
とによって、解撚される。解撚された状態で、乾燥（脱
溶剤）すると、嵩密度は低くなる傾向にある。また、チ
ョップドストランドの使用条件または用途によって、炭
素繊維ストランドが乾燥（脱溶剤）される前に、解撚せ
ず、撚のある状態のままで乾燥し、次いで炭素繊維スト
ランドを切断し炭素繊維チョップドストランドとするこ
ともできる。The twist given to the carbon fiber strand 1 between the immersion roller 4 and the exit roller 5 changes the running direction of the carbon fiber strand 1 when leaving the exit roller 5, and before the introduction into the sizing solution 2. Is untwisted by making it parallel to the running direction of Drying (desolvation) in the untwisted state tends to lower the bulk density. In addition, before the carbon fiber strand is dried (desolvated), it is not untwisted, but is dried in a twisted state before the carbon fiber strand is dried (desolvated), and then the carbon fiber strand is cut and the carbon fiber strand is chopped. It can also be a strand.
【００２５】炭素繊維チョップドストランドの断面がほ
ぼ円形であれば、撚りのある状態でも嵩密度が高くな
る。このような炭素繊維チョップドストランドは、この
チョップドストランドと樹脂ペレット（または樹脂パウ
ダー）をドライブレンドしても、ホッパーから円滑に成
形材料を射出成形機または押出成形機等に供給できるの
で、いわゆるドライブレンド方式の複合材料の形成に好
適な炭素繊維チョップドストランドとなる。If the cross section of the carbon fiber chopped strand is substantially circular, the bulk density becomes high even in a twisted state. Such a carbon fiber chopped strand can be supplied to an injection molding machine or an extrusion molding machine from a hopper even if the chopped strand is dry-blended with resin pellets (or resin powder). It becomes a carbon fiber chopped strand suitable for forming a composite material of the type.
【００２６】一方、撚りを戻した状態の炭素繊維チョッ
プドストランドは、比較的容易にマトリックス樹脂と均
一に分散できるために汎用的に使用できる。本発明にお
いて、サイズ剤の溶液を付与した炭素繊維ストランドの
撚数は３〜２０回／ｍが必要である。この場合、撚が３
回／ｍ未満では炭素繊維ストランドの集束性が不十分で
ある。このような数値を採用する理由は、撚が２０回／
ｍ超の場合は、加撚工程で炭素繊維ストランドに過大な
テンションがかかり、炭素繊維ストランドを傷つけ、炭
素繊維ストランドの単糸切れにより、炭素繊維ストラン
ドが毛羽立ち、嵩密度を低下させるからである。特に、
炭素繊維ストランドの撚数が３〜２０回／ｍの範囲をは
ずれた場合、上記の問題以外に炭素繊維ストランドを１
〜３０ｍｍの必要な長さに切断する際、炭素繊維ストラ
ンドが繊維軸方向に割れやすくなり、また、フリーファ
イバー発生が多くなる。On the other hand, the untwisted carbon fiber chopped strand can be used for general purposes because it can be dispersed relatively easily and uniformly with the matrix resin. In the present invention, the number of twists of the carbon fiber strand to which the solution of the sizing agent is applied needs to be 3 to 20 turns / m. In this case, the twist is 3
If the number is less than times / m, the convergence of the carbon fiber strand is insufficient. The reason for adopting such a numerical value is that the twist is 20 times /
If it is more than m, excessive tension is applied to the carbon fiber strand in the twisting step, and the carbon fiber strand is damaged, and the single fiber of the carbon fiber strand breaks, causing the carbon fiber strand to fluff and reduce the bulk density. Especially,
When the number of twists of the carbon fiber strands is out of the range of 3 to 20 turns / m, the carbon fiber strands may be reduced to 1 in addition to the above problems.
When the carbon fiber strand is cut to a required length of up to 30 mm, the carbon fiber strand is liable to break in the fiber axis direction, and the generation of free fibers increases.
【００２７】本発明において、炭素繊維チョップドスト
ランドの熱可塑性樹脂のサイズ剤量はサイズ剤を含まな
い繊維重量に対し、好ましくは１〜２０重量％である。
その理由はサイズ剤量が１重量％未満の場合は、チョッ
プド形態を保つ十分な集束性が得られず大量のフリーフ
ァイバー発生によるホッパーでのフィード不良が発生す
るため、安定した生産ができないからである。さらに炭
素繊維チョップドストランドの供給が途絶えるため、押
出機内に滞留する時間が長くなることにより炭素繊維チ
ョップドストランドに剪断荷重がかかり、繊維長を長く
保つことができなくなるからである。また、サイズ剤量
が２０重量％超の場合は、押出機内での混練不良の発生
を招き、サイズ剤の分解によって発生するボイド等によ
り成形物の外観を著しく損なうばかりか、成形物の反り
発生等の成形不良の原因となるからである。In the present invention, the sizing amount of the thermoplastic resin of the carbon fiber chopped strand is preferably 1 to 20% by weight based on the weight of the fiber not containing the sizing agent.
The reason is that if the amount of the sizing agent is less than 1% by weight, sufficient convergence to maintain the chopped form cannot be obtained, and a large amount of free fiber generates poor feed in the hopper, so that stable production cannot be performed. is there. Further, the supply of the carbon fiber chopped strand is interrupted, so that the residence time in the extruder becomes longer, so that a shear load is applied to the carbon fiber chopped strand, and the fiber length cannot be kept long. If the amount of the sizing agent exceeds 20% by weight, poor kneading in the extruder is caused, and not only does the appearance of the molded product significantly deteriorate due to voids and the like generated by decomposition of the sizing agent, but the molded product is warped. This is because it causes molding failure such as.
【００２８】本発明で用いられる炭素繊維は、その種類
に特に制限がなく、各種の炭素繊維を用いることがで
き、例えば、ポリアクリロニトリル、ピッチ、レーヨ
ン、リグニン、炭化水素ガス等を用いて製造される炭素
繊維や黒鉛繊維等が挙げられる。また、これらの炭素繊
維に金属をコートした金属被覆炭素繊維を用いてもよ
い。本発明は炭素繊維以外の無機繊維または有機繊維の
ストランド、フィラメント、ロービング等も適用でき
る。The type of carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and various types of carbon fiber can be used. For example, it is produced using polyacrylonitrile, pitch, rayon, lignin, hydrocarbon gas and the like. Carbon fiber and graphite fiber. Further, metal-coated carbon fibers obtained by coating these carbon fibers with a metal may be used. The present invention can also be applied to strands, filaments, rovings and the like of inorganic fibers or organic fibers other than carbon fibers.
【００２９】本発明において使用されるサイズ剤として
の熱可塑性樹脂には、例えば、ポリカーボネート樹脂、
ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエー
テルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミドイ
ミド樹脂等が挙げられる。また、前記サイズ剤としての
熱可塑性樹脂に混合する溶剤には、例えば、塩化メチレ
ン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、アセトン、メ
チルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル
ピロリドン、エタノール、メタノール等の１種または２
種以上の混合溶剤が好適である。The thermoplastic resin as the sizing agent used in the present invention includes, for example, polycarbonate resin,
Examples include polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyarylate resin, polyamideimide resin, and the like. Examples of the solvent to be mixed with the thermoplastic resin as the sizing agent include one or two of methylene chloride, chloroform, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, ethanol, methanol, and the like.
Mixtures of more than one species are preferred.
【００３０】本発明によって得られる炭素繊維チョップ
ドストランドは、次に挙げる樹脂の強化に使用すること
が好適である。すなわち、特に成形加工温度が３００〜
４５０℃である熱可塑性樹脂、例えば、ポリアミド樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂、ポリアリレート樹脂、芳香族ポリエステル樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、
ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエ
ーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、
熱可塑性ポリイミド樹脂などの強化材として使用するの
に適している。The carbon fiber chopped strand obtained by the present invention is preferably used for reinforcing the following resins. That is, especially when the forming temperature is 300 to
Thermoplastic resin at 450 ° C., for example, polyamide resin, polycarbonate resin, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, aromatic polyester resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin,
Polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyetherketone resin, polyetheretherketone resin,
It is suitable for use as a reinforcing material such as a thermoplastic polyimide resin.
【００３１】本発明の方法によって得られる炭素繊維チ
ョップドストランドは、エンジニアリングプラスチッ
ク、スーパーエンジニアリングプラスチック等に最適な
強化材として用いることができる。The carbon fiber chopped strand obtained by the method of the present invention can be used as an optimum reinforcing material for engineering plastics, super engineering plastics and the like.
【００３２】[0032]
【実施例】炭素繊維チョップドストランドのフリーファイバー発生
率測定法 ５００ｍｌのビーカーに、その上部３０ｃｍより炭素繊
維チョップドストランドを落として山盛り状態まで充填
する。その後、５００ｍｌのビーカーの上面以上の炭素
繊維チョップドストランドをガラス棒を用いてすり切り
まで除去し、このときの炭素繊維チョップドストランド
（Ｗ1 ｇ）の質量を測定する。さらに、この炭素繊維チ
ョップドストランドを２０００ｍｌのメスシリンダーに
移し、密閉し、メスシリンダーの高さ方向の中央を軸に
して、２０分間２５ｒｐｍで回転する。メスシリンダー
の回転が停止し、試料を＃４の篩に移し、試料が篩の目
から落下しなくなるまで前後左右に動かして篩分けす
る。[Example] Free fiber generation of carbon fiber chopped strand
Rate measurement method A carbon fiber chopped strand is dropped from the upper 30 cm into a 500 ml beaker and filled to a heaped state. Thereafter, the carbon fiber chopped strands above the upper surface of the 500 ml beaker are removed up to abrasion using a glass rod, and the mass of the carbon fiber chopped strand (W 1 g) at this time is measured. Further, the carbon fiber chopped strand is transferred to a 2,000 ml measuring cylinder, sealed, and rotated at 25 rpm for 20 minutes around the center in the height direction of the measuring cylinder. The rotation of the measuring cylinder is stopped, the sample is transferred to a # 4 sieve, and the sample is moved back and forth and right and left until the sample does not fall from the eyes of the sieve.
【００３３】篩に残ったフリーファイバーを採取し、そ
の質量（Ｗ2 ｇ）を測定する。試料全体の質量とフリー
ファイバーの質量からフリーファイバー発生率を（％）
で表す。嵩密度の測定法 予め乾燥した、質量（Ｗ1 ｇ）及び容積（Ｖｍｌ）の透
明プラスチック製円筒容器に、空間を作らないように且
つ、振動充填を起こさないように、上部５ｃｍより炭素
繊維チョップドストランドを落として山盛り状態まで自
然充填を行なう。その後、円筒容器の上面以上の炭素繊
維チョップドストランドをガラス棒で除去し、この時の
質量（Ｗ2 ｇ）を測定し、嵩密度を次の式１により算出
する。The free fiber remaining on the sieve is collected, and its mass (W 2 g) is measured. From the mass of the entire sample and the mass of the free fiber, determine the free fiber generation rate (%)
Expressed by Bulk density measurement method Carbon fiber chopped from the top 5 cm in a pre-dried transparent plastic cylindrical container of mass (W 1 g) and volume (Vml) so as not to create space and cause vibrational filling. The strand is dropped and natural filling is performed to a heaping state. Thereafter, the carbon fiber chopped strands on the upper surface of the cylindrical container or higher are removed with a glass rod, the mass (W 2 g) at this time is measured, and the bulk density is calculated by the following equation 1.
【００３４】 嵩密度（ｇ／ｌ）＝（Ｗ2 −Ｗ1 ）／Ｖ 式１ 〔実施例１〕ポリエーテルイミド樹脂（分子量３０，０
００）８０ｇを塩化メチレン１０００ｃｃに溶解してサ
イズ剤の溶液を調製した。サイズ剤の溶液中に浸漬され
た表面が平滑なローラにより、このサイズ剤の溶液中に
アクリル系高強度炭素繊維ストランド（東邦レーヨン
（株）製）を連続的に浸漬した後、引続きサイズ剤容器
の出口付近で図１に示す表面が平滑な浸漬ローラと該出
口付近の溝付きの出口ローラとの間において角度θが３
０度になる如く斜行走行させて９回／ｍの仮撚をかけ、
サイズ剤の溶液の均一付着と炭素繊維ストランド外周面
への均一被覆を行ない、該出口付近の溝付きの出口ロー
ラから平行走行させることによって解撚した。Bulk density (g / l) = (W 2 −W 1 ) / V Formula 1 Example 1 Polyetherimide resin (molecular weight 30,0
00) 80 g was dissolved in methylene chloride 1000 cc to prepare a sizing solution. Acrylic high-strength carbon fiber strand (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) is continuously immersed in a solution of the sizing agent by a roller having a smooth surface immersed in the solution of the sizing agent. The angle θ between the immersion roller having a smooth surface near the outlet shown in FIG.
Run it obliquely so that it becomes 0 degree and apply 9 twists / m false twist.
Uniform adhesion of the solution of the sizing agent and uniform coating on the outer peripheral surface of the carbon fiber strand were carried out, and untwisting was performed by running parallel from a grooved exit roller near the exit.
【００３５】次いで１６０℃の熱風乾燥機で脱溶剤し、
冷却後６ｍｍにカットして炭素繊維チョップドストラン
ドを作製した。この場合のサイズ剤量は７重量％で、嵩
密度は３４２ｇ／ｌ、フリーファイバー発生率は０．３
９％であった。この状態の炭素繊維チョップドストラン
ドは、開繊による毛玉の発生は殆どなく、ホッパー内で
のトラブルもなく落下した。それらの結果を下記の表１
に示す。Next, the solvent was removed by a hot air dryer at 160 ° C.
After cooling, it was cut into 6 mm to prepare a carbon fiber chopped strand. In this case, the amount of the sizing agent was 7% by weight, the bulk density was 342 g / l, and the free fiber generation rate was 0.3.
9%. In this state, the chopped strands of carbon fiber hardly generated pills due to fiber opening, and dropped without trouble in the hopper. Table 1 below shows the results.
Shown in
【００３６】〔実施例２〕ポリカーボネート樹脂（分子
量２５，０００）８０ｇを塩化メチレン１０００ｃｃに
溶解してサイズ剤の溶液を調製した。サイズ剤の溶液中
に浸漬された表面が平滑なローラにより、このサイズ剤
の溶液中に前記実施例１と同じアクリル系高強度炭素繊
維ストランド（東邦レーヨン（株）製）を連続的に浸漬
した後、引続きサイズ剤容器の出口付近で図１に示す表
面が平滑な浸漬ローラと該出口付近の溝付きの出口ロー
ラとの間において角度θが３０度になる如く斜行走行さ
せて９回／ｍの仮撚をかけ、サイズ剤の溶液の均一付着
と炭素繊維ストランド外周面への均一被覆を行ない、該
出口付近の溝付きの出口ローラから平行走行させること
によって解撚した。Example 2 A sizing solution was prepared by dissolving 80 g of a polycarbonate resin (molecular weight: 25,000) in 1,000 cc of methylene chloride. The same acrylic high-strength carbon fiber strand (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) as in Example 1 was continuously immersed in the sizing solution by a roller having a smooth surface immersed in the sizing solution. Thereafter, the sheet is skewed so that the angle θ becomes 30 degrees between the dip roller having a smooth surface and the exit roller having a groove near the exit as shown in FIG. m, a uniform application of the solution of the sizing agent and a uniform coating on the outer peripheral surface of the carbon fiber strand were performed, and untwisting was performed by running in parallel from a grooved exit roller near the exit.
【００３７】次いで熱風乾燥機で脱溶剤し、さらに２８
０℃で熱処理し炭素繊維ストランドに付着しているポリ
カーボネート樹脂を溶融させ均質化処理を行なった。冷
却後６ｍｍにカットして炭素繊維チョップドストランド
を作製した。この場合のサイズ剤量は７重量％で、嵩密
度は２８６ｇ／ｌ、フリーファイバー発生率は０．０２
％であった。この状態の炭素繊維チョップドストランド
は、開繊による毛玉の発生は殆どなく、ホッパー内での
トラブルもなく落下した。それらの結果を下記の表１に
示す。Next, the solvent was removed with a hot air drier, and 28
Heat treatment was performed at 0 ° C. to melt the polycarbonate resin adhering to the carbon fiber strands, and a homogenization treatment was performed. After cooling, it was cut into 6 mm to prepare a carbon fiber chopped strand. In this case, the amount of the sizing agent was 7% by weight, the bulk density was 286 g / l, and the free fiber generation rate was 0.02%.
%Met. In this state, the chopped strands of carbon fiber hardly generated pills due to fiber opening, and dropped without trouble in the hopper. The results are shown in Table 1 below.
【００３８】この炭素繊維チョップドストランドと十分
に乾燥したポリカーボネート樹脂ペレット（分子量２
５，０００）を炭素繊維が３０重量％になるように合計
で２０ｋｇとして、タンブラーに仕込みドライブレンド
した後、このドライブレンド物２０ｋｇを４０ｍｍピッ
チのオープンベント式押出機の、外径８０ｍｍ、内径４
０ｍｍ、ピッチ８０ｍｍのスクリューフィーダーがつい
たホッパーに全量入れ、シリンダー温度３００℃で溶融
混練して５ｍｍφのダイから押出し、水冷後３ｍｍ長の
ペレット状に切断して炭素繊維強化ポリカーボネート成
形材料を得た。このコンパウンディング時に、押出機の
ホッパー内に残った炭素繊維チョップドストランドは殆
どなく、押出し量もほぼ一定で安定していた。このよう
にして得た成形材料を、射出成形機（東芝機械（株）製
ＩＳ−１００Ｅ 商品名）でシリンダー温度３００℃
で試験片を成形したが、成形時および成形品に問題は発
生しなかった。This carbon fiber chopped strand and sufficiently dried polycarbonate resin pellets (molecular weight 2
5,000) to a total of 20 kg so that the carbon fiber content is 30% by weight, and the mixture is dry blended in a tumbler. Then, 20 kg of the dry blend is subjected to an open vent type extruder having a 40 mm pitch and an outer diameter of 80 mm and an inner diameter of 4 mm.
The whole amount was put into a hopper equipped with a screw feeder of 0 mm and a pitch of 80 mm, melt-kneaded at a cylinder temperature of 300 ° C., extruded from a 5 mm φ die, cooled with water, and cut into a 3 mm long pellet to obtain a carbon fiber reinforced polycarbonate molding material. . At the time of this compounding, almost no carbon fiber chopped strand remained in the hopper of the extruder, and the extrusion amount was almost constant and stable. The molding material obtained in this manner was subjected to an injection molding machine (trade name of IS-100E, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) to have a cylinder temperature of 300 ° C.
The test piece was molded by using the method described above, but no problem occurred during molding and in the molded product.
【００３９】〔実施例３〜５〕前記実施例２に記載のサ
イズ剤と仮撚数を変えた以外は、前記実施例２の記載と
同じ条件で処理した。それらの結果を下記の表１に示
す。得られた炭素繊維チョップドストランドを前記実施
例２に記載された条件、方法でコンパウンディングし、
さらに射出成形したが何等トラブルは生じなかった。Examples 3 to 5 The same treatment as in Example 2 was carried out except that the sizing agent and the number of false twists described in Example 2 were changed. The results are shown in Table 1 below. The obtained carbon fiber chopped strand was compounded under the conditions and methods described in Example 2 above,
Further injection molding was performed, but no trouble occurred.
【００４０】〔比較例１及び２〕前記実施例２に記載し
た条件でサイズ剤を炭素繊維ストランドに付与し、そし
て炭素繊維ストランドへの撚数を変えた以外、全く前記
実施例２と同じ条件で処理した。それらの結果を下記の
表１に示す。得られた炭素繊維チョップドストランド
は、コンパウンディング時に押出機のホッパー内に残
り、円滑な押出しができなかった。[Comparative Examples 1 and 2] The same conditions as in Example 2 except that the sizing agent was applied to the carbon fiber strands under the conditions described in Example 2 and the number of twists in the carbon fiber strands was changed. Processed. The results are shown in Table 1 below. The obtained carbon fiber chopped strand remained in the hopper of the extruder during compounding, and could not be smoothly extruded.
【００４１】〔比較例３〕ポリカーボネート樹脂（分子
量２５，０００）７０ｇを塩化メチレン１０００ｃｃに
溶解してサイズ剤の溶液を調製した。このサイズ剤の溶
液中に前記実施例１と同じアクリル系高強度炭素繊維ス
トランドを表面平滑な浸漬ローラとサイズ剤容器の出口
付近に位置する溝付きの出口ローラ間で並行走行させて
撚をかけず浸漬し、次いで熱風乾燥機で脱溶剤し、さら
に２８０℃で熱処理し炭素繊維に付着しているポリカー
ボネート樹脂を溶融させ均質化処理を行なった。冷却後
６ｍｍにカットして炭素繊維チョップドストランドを作
製した。Comparative Example 3 A sizing solution was prepared by dissolving 70 g of a polycarbonate resin (molecular weight: 25,000) in 1,000 cc of methylene chloride. In the solution of the sizing agent, the same acrylic high-strength carbon fiber strand as in Example 1 was run in parallel between an immersion roller having a smooth surface and an outlet roller having a groove located near the outlet of the sizing container, and twisted. Then, the solvent was removed by a hot air drier, and heat treatment was further performed at 280 ° C. to melt the polycarbonate resin adhering to the carbon fibers and to perform homogenization treatment. After cooling, it was cut into 6 mm to prepare a carbon fiber chopped strand.
【００４２】この場合のサイズ剤量は７重量％で、嵩密
度は２６１ｇ／ｌ、フリーファイバー発生率は１．３％
であった。この状態の炭素繊維チョップドストランド
は、開繊による毛玉の発生があり、ホッパーでの落下テ
ストを行なった結果、ホッパー内でつまりが発生し、落
下することができなかった。これらの結果を下記の表１
に示す。In this case, the amount of the sizing agent was 7% by weight, the bulk density was 261 g / l, and the free fiber generation rate was 1.3%.
Met. The chopped carbon fiber strands in this state had pills due to spreading, and as a result of performing a drop test with a hopper, clogging occurred in the hopper and the strand could not be dropped. The results are shown in Table 1 below.
Shown in
【００４３】〔実施例６〕ポリカーボネート樹脂（分子
量２５，０００）８０ｇを塩化メチレン１０００ｃｃに
溶解してサイズ剤の溶液を調製した。このサイズ剤の溶
液中に前記実施例１と同じアクリル系高強度炭素繊維ス
トランドを連続的に浸漬した後、サイズ剤容器の出口付
近で図１に示す表面が平滑なローラと出口付近の溝付ロ
ーラとの間において角度θが３０度になる如く斜行走行
させて９回／ｍの仮撚をかけ、樹脂の均一付着と炭素繊
維ストランド外周面への均一被覆を行ない、引続き、サ
イズ剤容器の出口付近に位置する溝付ローラと乾燥機出
側に位置する溝付ローラとの間において解撚しないよう
角度θが３０度になる如く斜行走行させた。Example 6 A sizing solution was prepared by dissolving 80 g of a polycarbonate resin (molecular weight: 25,000) in 1,000 cc of methylene chloride. After continuously immersing the same acrylic high-strength carbon fiber strand as in Example 1 in the solution of the sizing agent, a roller having a smooth surface shown in FIG. The roller is skewed so as to have an angle θ of 30 degrees between the rollers and a false twist of 9 turns / m is applied to uniformly apply the resin and uniformly coat the outer peripheral surface of the carbon fiber strand. And the grooved roller located on the exit side of the dryer was run obliquely so that the angle θ was 30 degrees so as not to untwist.
【００４４】次いで熱風乾燥機で脱溶剤し、さらに２８
０℃で熱処理し炭素繊維ストランドに付着しているポリ
カーボネート樹脂を溶融させ均質化処理を行なった。冷
却後６ｍｍにカットして炭素繊維チョップドストランド
を作製した。この場合のサイズ剤量は７重量％で、嵩密
度は３３０ｇ／ｌ、フリーファイバー発生率は０．０５
％であった。得られた炭素繊維チョップドストランドを
前記実施例１に記載された条件、方法でコンパウンディ
ングし、さらに射出成形したが、何等トラブルは生じな
かった。Next, the solvent was removed by a hot air dryer, and 28
Heat treatment was performed at 0 ° C. to melt the polycarbonate resin adhering to the carbon fiber strands, and a homogenization treatment was performed. After cooling, it was cut into 6 mm to prepare a carbon fiber chopped strand. In this case, the amount of the sizing agent was 7% by weight, the bulk density was 330 g / l, and the free fiber generation rate was 0.05.
%Met. The obtained carbon fiber chopped strand was compounded under the conditions and methods described in Example 1 and injection-molded, but no trouble occurred.
【００４５】[0045]
【表１】 [Table 1]
【００４６】ＰＣ：ポリカーボネート樹脂 ＰＥＩ：ポリエーテルイミド樹脂 ＰＥＳ：ポリエーテルサルホン樹脂 ＰＳ：ポリサルホン樹脂 ＊１：可撚時の撚の形態 ＊２：フィード性評価基準 ◎：ホッパーでのフィードトラブルなし 〇：定量フィードに問題なし △：一部に落下不良発生（定量フィードは可能） ×：フィードトラブル多発 ××：定量フィード不可能PC: Polycarbonate resin PEI: Polyetherimide resin PES: Polyethersulfone resin PS: Polysulfone resin * 1: Twisted form at the time of twisting * 2: Evaluation criteria for feedability ：: No feed trouble in hopper 〇 : No problem with the quantitative feed △: Partial drop failure (quantitative feed is possible) ×: Frequent feed trouble ××: Impossible with quantitative feed
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明の炭素繊維チョップドストランド
の製造方法によれば、本発明は、炭素繊維ストランドに
熱可塑性樹脂を含浸付与するに際し、該炭素繊維ストラ
ンドに撚を与え、樹脂の均一付着及び乾燥（溶剤の除
去）を行ない、次いでサイズ剤の均質化処理をすること
により、繊維束の内部まで均一にサイズ剤が含浸し、こ
のため集束性が高く、嵩密度が高く、しかもコンパウン
ディング時の遊離繊維（フリーファイバー）の発生を抑
えるとともに、作業性の高い炭素繊維チョップドストラ
ンドの製造方法とすることができる。According to the method for producing a chopped carbon fiber strand of the present invention, the present invention provides a method for impregnating a carbon fiber strand with a thermoplastic resin, by twisting the carbon fiber strand to achieve uniform adhesion of the resin. By drying (removing the solvent) and then homogenizing the sizing agent, the sizing agent is evenly impregnated into the inside of the fiber bundle, so that the sizing property is high, the bulk density is high, and at the time of compounding. In addition to suppressing the generation of free fibers (free fibers), it is possible to provide a method of producing a chopped strand of carbon fibers with high workability.
【図１】本発明の一実施例を示すサイズ剤容器と炭素繊
維ストランドを搬送するローラの関係を示す側面概念図
である。FIG. 1 is a schematic side view showing a relationship between a sizing agent container and a roller for conveying a carbon fiber strand according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の平面図を示し、本発明の一実施例を示す
表面が平滑な浸漬ローラと、サイズ剤容器の出口付近に
位置する溝付きの出口ローラとの間における炭素繊維ス
トランドの斜行走行方向を示す。FIG. 2 shows a top view of FIG. 1 and shows an embodiment of the invention in which the carbon fiber strands are placed between a smooth surface immersion roller and a grooved exit roller located near the exit of the sizing container. Indicates the skew running direction.
【図３】溝付ローラ表面の溝の中に炭素繊維ストランド
が収まった状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which carbon fiber strands are accommodated in grooves on the surface of a grooved roller.
１ 炭素繊維ストランド ２ サイズ剤の溶液 ３ 入口ローラ ４ 浸漬ローラ ５ 出口ローラ ６ 溝 ７ サイズ剤容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon fiber strand 2 Sizing agent solution 3 Inlet roller 4 Immersion roller 5 Outlet roller 6 Groove 7 Sizing agent container
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽場崎 正裕 静岡県駿東郡長泉町上土狩字高石234番 地 東邦レーヨン株式会社 三島工場内 (56)参考文献 特開 平５−261730（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−138197（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D02G 3/26 C08J 5/06 C08K 9/04 D01F 9/12 D01G 1/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiro Habasaki 234 Takaishi, Kamitsukari, Nagaizumi-cho, Sunto-gun, Shizuoka Prefecture Toho Rayon Co., Ltd. Mishima Plant (56) References JP-A-5-261730 (JP, A) JP-A-50-138197 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) D02G 3/26 C08J 5/06 C08K 9/04 D01F 9/12 D01G 1/00
Claims (4)
乾燥し、カットして炭素繊維チョップドストランドを製
造する方法において、 （１）炭素繊維ストランドを解繊または無撚の状態でサ
イズ剤の溶液中に導入し、 （２）次いで該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引
き出しつつ３〜２０回／ｍの撚を与えることを特徴とす
る炭素繊維チョップドストランドの製造方法。Claims: 1. Sizing a carbon fiber strand,
The method for producing a chopped carbon fiber strand by drying and cutting: (1) introducing the carbon fiber strand into a sizing solution in a defibrated or untwisted state; Or giving a twist of 3 to 20 turns / m while drawing from the solution.
乾燥し、カットして炭素繊維チョップドストランドを製
造する方法において、 （１）炭素繊維ストランドを解繊または無撚の状態でサ
イズ剤の溶液中に導入し、 （２）次いで該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引
き出しつつ３〜２０回／ｍの撚を与え、 （３）次いで乾燥し、 （４）さらに該サイズ剤の均質化処理をし、サイズ剤を
１〜２０重量％付着させることを特徴とする炭素繊維チ
ョップドストランドの製造方法。2. A sizing treatment of a carbon fiber strand,
The method for producing a chopped carbon fiber strand by drying and cutting: (1) introducing the carbon fiber strand into a sizing solution in a defibrated or untwisted state; (3) then drying, (4) further homogenizing the sizing agent and depositing 1 to 20% by weight of the sizing agent. A method for producing a carbon fiber chopped strand, comprising:
乾燥し、カットして炭素繊維チョップドストランドを製
造する方法において、 （１）炭素繊維ストランドを解繊または無撚の状態でサ
イズ剤の溶液中に導入し、 （２）次いで該サイズ剤の溶液中でまたは該溶液から引
き出しつつ３〜２０回／ｍの撚を与え、 （３）撚が与えられた炭素繊維ストランドを解撚し、 （４）次いで乾燥し、 （５）さらに該サイズ剤の均質化処理をし、サイズ剤を
１〜２０重量％付着させることを特徴とする炭素繊維チ
ョップドストランドの製造方法。3. A carbon fiber strand is treated with a sizing agent,
The method for producing a chopped carbon fiber strand by drying and cutting: (1) introducing the carbon fiber strand into a sizing solution in a defibrated or untwisted state; (3) untwist the twisted carbon fiber strand, (4) then dry, (5) further homogenize the sizing agent A method for producing carbon fiber chopped strands, which comprises subjecting a sizing agent to adhesion of 1 to 20% by weight.
無撚の状態でサイズ剤の溶液中に導入し、次いで該サイ
ズ剤の溶液中でまたは該溶液から引き出しつつ３〜２０
回／ｍの撚を与える方法が、 該解繊または無撚の状態の炭素繊維ストランドを、入口
ローラの軸に対して直角方向に走行させてサイズ剤容器
内のサイズ剤溶液中に導入し、サイズ剤溶液中に浸漬さ
れている浸漬ローラに接触させたのち、該ローラとサイ
ズ剤容器の出口付近に位置する方向転換子の間で、それ
以前の走行方向の延長線に対して斜行方向に走行させる
ことにより、炭素繊維ストランドに３〜２０回／ｍの撚
を与えることを特徴とする請求項１、２または３記載の
炭素繊維チョップドストランドの製造方法。4. The method of introducing a carbon fiber strand into a sizing solution in a defibrated or untwisted state, and then pulling the carbon fiber strand into or out of the sizing solution.
The method of giving a twist of m / m is to introduce the defibrated or untwisted carbon fiber strand into the sizing solution in the sizing container by running in a direction perpendicular to the axis of the inlet roller, After contact with the immersion roller immersed in the sizing solution, between the roller and the diverter located near the exit of the sizing container, the skew direction with respect to the extension of the previous traveling direction The method for producing a carbon fiber chopped strand according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon fiber strand is twisted at a rate of 3 to 20 turns / m by running the carbon fiber strand.
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