JP2991891B2 - Metal-coated carbon fiber chopped strand, method for producing the same, and fiber-reinforced resin composition - Google Patents
Metal-coated carbon fiber chopped strand, method for producing the same, and fiber-reinforced resin compositionInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、サイズ剤処理された集
束性の高い金属被覆炭素繊維チョップドストランド、そ
の製造方法、およびその金属被覆炭素繊維チョップドス
トランドを用いた強化樹脂組成物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chopped strand of a metal-coated carbon fiber which has been treated with a sizing agent and has high convergence, a method for producing the same, and a reinforced resin composition using the metal-coated carbon fiber chopped strand.
【０００２】詳しくは、熱可塑性樹脂をマトリックスと
する複合材料用の強化繊維に適した、スチレン・メチル
メタクリレート共重合樹脂でサイズされた金属被覆炭素
繊維チョップドストランド、その製造方法、およびその
金属被覆炭素繊維チョップドストランドを用いた強化樹
脂組成物に関する。More specifically, chopped strands of metal-coated carbon fibers sized with a styrene-methyl methacrylate copolymer resin suitable for reinforcing fibers for composite materials having a thermoplastic resin as a matrix, a method for producing the same, and a method for producing the metal-coated carbon The present invention relates to a reinforced resin composition using a fiber chopped strand.
【０００３】[0003]
【従来の技術】熱可塑性樹脂を母材とする複合材料は、
一般に充填フィラーとマトリックス樹脂をコンパウンド
して成形用材料であるペレットを作製し、次いで射出成
形により成形される。その充填フィラーにはガラス繊維
（ＧＦ）、炭素繊維（ＣＦ）、芳香族ポリアミド繊維、
各種ウィスカーやシリカ、マイカ、炭酸カルシウム、タ
ルク、カーボンブラック等のミネラルフィラーが使用さ
れている。特に炭素繊維チョップドストランドを使用し
て成形された炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料（ＣＦ
ＲＴＰ）は、強度、剛性に加え、電気特性、摺動特性等
に優れたものとなる。2. Description of the Related Art Composite materials based on a thermoplastic resin are:
Generally, a filler as a molding material is prepared by compounding a filler and a matrix resin, and then molded by injection molding. The fillers include glass fiber (GF), carbon fiber (CF), aromatic polyamide fiber,
Various whiskers and mineral fillers such as silica, mica, calcium carbonate, talc, and carbon black are used. In particular, a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composite material (CF) formed using carbon fiber chopped strands
RTP) has excellent electrical characteristics, sliding characteristics, etc. in addition to strength and rigidity.
【０００４】近年、充填フィラーとして炭素繊維の周囲
に金属が被覆された金属被覆炭素繊維が開発されてお
り、その性質は、電気電導性が高いため、この金属被覆
炭素繊維を用いて成形された複合材料は、例えば、電磁
波遮蔽性に優れる用途に利用されることが期待されてい
る。そして、この金属被覆炭素繊維チョップドストラン
ドを複合材料用の強化繊維とすることが要望されてい
る。In recent years, metal-coated carbon fibers in which a metal is coated around a carbon fiber as a filler have been developed, and since the properties thereof are high in electric conductivity, the carbon fiber is formed using the metal-coated carbon fiber. The composite material is expected to be used, for example, for applications having excellent electromagnetic wave shielding properties. And it is desired that this metal-coated carbon fiber chopped strand be used as a reinforcing fiber for a composite material.
【０００５】前記従来の炭素繊維チョップドストランド
が充填されているペレットを用いた射出成形において
は、ペレット作製時および射出成形時の２度にわたり、
炭素繊維チョップドストランドが剪断作用を受けて、短
くなるという不都合がある。このため、アスペクト比が
小さくなって、繊維強化熱可塑性樹脂複合材料（ＦＲＴ
Ｐ）の各種特性が低下するという問題がある。In the conventional injection molding using pellets filled with carbon fiber chopped strands, two times, one at the time of pellet production and one at the time of injection molding,
There is an inconvenience that the chopped carbon fiber strand is shortened by the shearing action. For this reason, the aspect ratio becomes small, and the fiber reinforced thermoplastic resin composite material (FRT)
There is a problem that various properties of P) are deteriorated.
【０００６】このようなペレットを用いた射出成形の問
題を回避するために、ペレットを作製しない射出成形
法、即ち、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、射出成形するダイレクト成形法が、近
年増加しつつある。このダイレクト成形法ではコンパウ
ンド工程（ペレット作製工程）がないため、繊維が剪断
を受ける工程が射出成形時の１回で済む。したがって、
このダイレクト成形法により成形された成形品は、その
成形品中の繊維のアスペクト比が大きくなり、その結
果、通常の方法に比べより少ない繊維含有率で高い性能
を持つ成形品を得ることができる利点を持っている。In order to avoid the problem of injection molding using such pellets, an injection molding method in which pellets are not prepared, that is, a resin heated and melted and softened in an injection molding machine or an extrusion molding machine is carbon-fed by a side feed. In recent years, direct molding methods in which fiber chopped strands are added and injection molding is performed have been increasing. In this direct molding method, since there is no compounding step (pellet making step), the step of subjecting the fiber to shearing only needs to be performed once during injection molding. Therefore,
The molded article molded by this direct molding method has a large aspect ratio of the fiber in the molded article, and as a result, it is possible to obtain a molded article having high performance with a smaller fiber content than the ordinary method. Have advantages.
【０００７】ところがダイレクト成形では、コンパウン
ド工程（ペレット作製工程）がないため成形品中に炭素
繊維チョップドストランドを均一に分散させることが困
難である。このため、ドライブレンド時に炭素繊維チョ
ップドストランドとマトリックス樹脂を十分混合させる
必要がある。そのためには、このドライブレンド時には
炭素繊維チョップドストランドが開繊（ばらけ）を起こ
させず、成形材料が供給不良とならないことが必要であ
り、さらに射出成形時においては、成形材料が射出成形
機へスムースに安定して供給されるように炭素繊維チョ
ップドストランドの集束性が強固であること、および射
出成形機内では炭素繊維チョップドストランドが均一に
且つ容易に分散することが要求されている。このような
要求のため、従来、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するこ
とが、行なわれている。However, in direct molding, since there is no compounding step (pellet making step), it is difficult to uniformly disperse the chopped carbon fiber strands in the molded article. For this reason, it is necessary to sufficiently mix the chopped carbon fiber strand and the matrix resin during dry blending. For this purpose, it is necessary that the carbon fiber chopped strand does not spread (split) during the dry blending, and that the molding material does not cause a supply defect. It is required that the convergence of the carbon fiber chopped strand is strong so that the carbon fiber chopped strand is supplied stably and smoothly, and that the carbon fiber chopped strand is uniformly and easily dispersed in the injection molding machine. Due to such demands, conventionally, a sizing agent has been applied to carbon fibers in order to enhance the convergence of the carbon fiber chopped strands.
【０００８】ところで、使用する炭素繊維チョップドス
トランド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
ち易くなり、嵩密度が低くなるとともに、ドライブレン
ド時に樹脂やチョップドストランド等との摩擦力により
開繊して、綿状の遊離繊維（フリーファイバー）になり
やすいという問題がある。その結果、押出機や射出成形
機のホッパー内で繊維のみが浮き上がり、定量的に供給
されなくなり、樹脂と炭素繊維が均一に混合された樹脂
組成物を定常的に得るのが困難になり、作業効率も低下
する。If the convergence of the carbon fiber chopped strands used is insufficient, the chopped strands are liable to crack, unimpregnated fibers tend to fall off from the ends, reduce the bulk density, and reduce the bulk density during dry blending. There is a problem that the fiber is easily opened into flocculent free fiber (free fiber) by being opened by frictional force with resin or chopped strand. As a result, only the fiber floats up in the hopper of the extruder or the injection molding machine and is not supplied quantitatively, making it difficult to constantly obtain a resin composition in which the resin and the carbon fiber are uniformly mixed. Efficiency also decreases.
【０００９】したがって、炭素繊維チョップドストラン
ドと熱可塑性樹脂とのドライブレンド時には、集束性、
嵩密度が高く且つフリーファイバーが少なく、しかもそ
の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。この炭素
繊維チョップドストランドの集束性を高めるためには、
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 dry blending of the carbon fiber chopped strand and the thermoplastic resin, the convergence,
It is necessary to use a carbon fiber chopped strand having a high bulk density and a small amount of free fibers, and in which free fibers are less likely to be generated even during the process. In order to improve the convergence of this carbon fiber chopped strand,
It is necessary to add a sizing agent to the carbon fiber and sufficiently impregnate it.
【００１０】従来、炭素繊維チョップドストランドの集
束性を高めるためのサイズ剤には、ポリカーボネート樹
脂の溶液を使用することが、一般に行なわれている（例
えば、特開平２−６４１３３号公報）。Conventionally, a solution of a polycarbonate resin is generally used as a sizing agent for improving the convergence of chopped carbon fiber strands (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-64133).
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のサイズ剤、例えば、ポリカーボネート樹脂の溶液で
サイズ剤処理され、乾燥機で乾燥された炭素繊維チョッ
プドストランドは、ローラとの接触等やカット工程での
ポリカーボネート樹脂のサイズ層が破砕され易くなり、
ドライブレンド時の作業性が低下するという問題があっ
た。特に、成形加工温度の高い熱可塑性樹脂をマトリッ
クス樹脂に用いた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
ることになるため、この問題の発生は顕著である。However, the carbon fiber chopped strand, which has been treated with the conventional sizing agent, for example, a sizing agent with a solution of a polycarbonate resin, and dried in a dryer, can be contacted with a roller or the like or cut. The size layer of the polycarbonate resin is easily crushed,
There was a problem that workability during dry blending was reduced. In particular, under molding processing conditions in which a thermoplastic resin having a high molding processing temperature is used as the matrix resin, a layer of a sizing agent corresponding to the matrix resin will select a hard resin, so the occurrence of this problem is remarkable. is there.
【００１２】このような炭素繊維チョップドストランド
の問題点に加えて、金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンドは、通常の炭素繊維チョップドストランドに比較
し、特に、その機械的性質が剛直であるために、その集
束性を高めることが困難であり、はるかに「ばらけ」易
いという問題点を有している。[0012] In addition to the problems of the carbon fiber chopped strand, the metal-coated carbon fiber chopped strand is compared with the ordinary carbon fiber chopped strand. However, it is difficult to enhance the performance, and there is a problem that it is much easier to “separate”.
【００１３】そこで本発明は、金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドを熱可塑性樹脂とドライブレンドして、
射出成形等の成形材料として利用するのに、金属被覆炭
素繊維チョップドストランドに高い集束性を付与し、そ
のドライブレンド時に金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドがばらけることなく、安定的に成形機等に供給で
き、且つ該成形機内では繊維が容易に分散する性質を合
わせ持つ、金属被覆炭素繊維チョップドストランド、そ
の製造方法、および繊維強化樹脂組成物を提供すること
を目的とする。Accordingly, the present invention provides a method of dry-blending a metal-coated carbon fiber chopped strand with a thermoplastic resin,
Gives high convergence to metal-coated carbon fiber chopped strands when used as a molding material for injection molding, etc., and stably supplies metal-coated carbon fiber chopped strands to molding machines, etc., without dispersing during dry blending. It is an object of the present invention to provide a metal-coated carbon fiber chopped strand that can be made and has a property that fibers are easily dispersed in the molding machine, a method for producing the same, and a fiber-reinforced resin composition.
【００１４】[0014]
【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、本発明の金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンドは、２０〜８０重量％のスチレンおよび８０〜２０
重量％のメチルメタクリレートからなる組成比のスチレ
ン・メチルメタクリレート共重合樹脂が付着量２〜４０
重量％で、サイズ剤処理された金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドとするものである。In order to solve the above-mentioned problems, the metal-coated carbon fiber chopped strand of the present invention comprises 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight.
Styrene-methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of 2% by weight of methyl methacrylate
By weight percent, it is a metal-coated carbon fiber chopped strand that has been treated with a sizing agent.
【００１５】また本発明の金属被覆炭素繊維強化熱可塑
性樹脂組成物は、２０〜８０重量％のスチレンおよび８
０〜２０重量％のメチルメタクリレートからなる組成比
のスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂が付着量
２〜４０重量％で、サイズ剤処理された金属被覆炭素繊
維チョップドストランドを５〜７０重量％含み、且つ、
熱可塑性マトリックス樹脂を含むことを特徴とする金属
被覆炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物とするものであ
る。The metal-coated carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention contains 20 to 80% by weight of styrene and 8% by weight.
A styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of 0 to 20% by weight of methyl methacrylate having an adhesion amount of 2 to 40% by weight, containing 5 to 70% by weight of a metal-coated carbon fiber chopped strand treated with a sizing agent, and ,
A metal-coated carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition characterized by containing a thermoplastic matrix resin.
【００１６】また本発明の金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドの製造方法は、金属被覆炭素繊維ストランド
をサイズ剤処理し、乾燥し、カットして金属被覆炭素繊
維チョップドストランドを製造する方法において、
（１）２０〜８０重量％のスチレンおよび８０〜２０重
量％のメチルメタクリレートからなる組成比のスチレン
・メチルメタクリレート共重合樹脂を溶剤に溶解させた
サイズ剤の溶液中に、金属被覆炭素繊維ストランドを無
撚の状態で導入し、（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）さらに該金属被覆炭素
繊維ストランドに付着しているサイズ剤を均質化処理
し、サイズ剤を２〜４０重量％付着させることを特徴と
する金属被覆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 method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand according to the present invention is a method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand by treating a metal-coated carbon fiber strand with a sizing agent, drying and cutting.
(1) A metal-coated carbon fiber strand is placed in a solution of a sizing agent obtained by dissolving a styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight of methyl methacrylate in a solvent. Introduced untwisted, (2) then give a twist of 3-20 turns / m in or out of the sizing solution, (3) then dried, (4) further metallized A method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand, characterized in that a sizing agent attached to a carbon fiber strand is homogenized and 2 to 40% by weight of the sizing agent is attached.
【００１７】また本発明の金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドの製造方法は、前記発明におけるサイズ剤の
乾燥処理前に、解撚処理をすること、即ち、金属被覆炭
素繊維ストランドをサイズ剤処理し、乾燥し、カットし
て金属被覆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）２０〜８０重量％のスチレンおよび
８０〜２０重量％のメチルメタクリレートからなる組成
比のスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂を溶剤
に溶解させたサイズ剤の溶液中に、金属被覆炭素繊維ス
トランドを無撚の状態で導入し、（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）撚が与えられた金属被覆炭素繊
維ストランドを解撚し、（４）次いで乾燥し、（５）さ
らに該金属被覆炭素繊維ストランドに付着しているサイ
ズ剤を均質化処理し、サイズ剤を２〜４０重量％付着さ
せることを特徴とする金属被覆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 method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand according to the present invention is characterized in that, prior to the drying treatment of the sizing agent according to the above invention, untwisting treatment is performed, that is, the metal-coated carbon fiber strand is treated with a sizing agent and dried. And producing a chopped strand of metal-coated carbon fiber by cutting. (1) A styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight of methyl methacrylate is dissolved in a solvent. In a solution of the sizing agent dissolved in the above, the metal-coated carbon fiber strand is introduced in an untwisted state, and (2) Then, twisting of 3 to 20 times / m is performed in or out of the solution of the sizing agent. (3) untwist the twisted metal-coated carbon fiber strand, (4) then dry, and (5) further remove the metal-coated carbon fiber strand. The sizing agent adhering to the fiber strands and homogenized, it is an method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strands, wherein adhering the sizing agent 2 to 40% by weight.
【００１８】前記の、金属被覆炭素繊維ストランドを無
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の撚を与える方法は、次の手段で行なうことができ
る。すなわち、無撚の状態の金属被覆炭素繊維ストラン
ドを、サイズ剤容器の入口付近に位置する入口ローラの
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
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、
金属被覆炭素繊維ストランドに３〜２０回／ｍの撚を与
えることができる。 本発明の組成比がスチレン２０〜
８０重量％、メチルメタクリレート８０〜２０重量％と
からなるスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂を
含むサイズ剤でサイズ処理した金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドは、該共重合樹脂によって集束され、射
出成形時には、繊維の分散性に優れ、物性の低下を抑え
る効果を有している。The above-mentioned metal-coated carbon fiber strands are introduced in an untwisted state into a solution of the sizing agent, and then twisted at a rate of 3 to 20 turns / m while being drawn out of or from the solution of the sizing agent. The method can be performed by the following means. That is, the untwisted metal-coated carbon fiber strand is run in a direction perpendicular to the axis of the inlet roller located near the inlet of the sizing container, and introduced into the sizing solution in the sizing container, and the size is adjusted. After contact with the roller immersed in the solution, the roller travels obliquely with respect to an extension of the previous traveling direction between the roller and the diverter located near the outlet of the size agent container. By letting
The metal-coated carbon fiber strand can be twisted at 3 to 20 turns / m. The composition ratio of the present invention is styrene 20 to
A metal-coated carbon fiber chopped strand sized with a sizing agent containing a styrene-methyl methacrylate copolymer resin consisting of 80% by weight and 80 to 20% by weight of methyl methacrylate is bundled by the copolymer resin, and the fibers are formed by injection molding. Is excellent in dispersibility and has an effect of suppressing a decrease in physical properties.
【００１９】本発明におけるスチレン・メチルメタクリ
レート共重合樹脂は、メチルメタクリレートの組成比を
８０〜２０重量％としているが、その理由はメチルメタ
クリレートが２０重量％未満の場合、および８０重量％
超の場合、いずれも射出成形品中の繊維の分散性が低下
し、この結果、射出成形品の物性がばらつくとともに、
その物性の低下が著しいからである。In the styrene / methyl methacrylate copolymer resin of the present invention, the composition ratio of methyl methacrylate is set to 80 to 20% by weight, because methyl methacrylate is less than 20% by weight and 80% by weight.
In the case of exceeding, the dispersibility of the fiber in the injection molded product is reduced in any case, and as a result, the physical properties of the injection molded product vary,
This is because the physical properties are significantly reduced.
【００２０】本発明のスチレン・メチルメタクリレート
共重合樹脂は、溶剤に溶解せしめた１〜５０重量％の溶
液として使用される。その溶剤としては、例えば、メチ
ルクロライド、メチレンクロライド（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
リドンの単独または混合溶剤が用いられる。The styrene / methyl methacrylate copolymer resin of the present invention is used as a 1 to 50% by weight solution dissolved in a solvent. Examples of the solvent include methyl chloride, methylene chloride (methylene chloride),
A single or mixed solvent of chloroform, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, and N-methylpyrrolidone is used.
【００２１】本発明において、金属被覆炭素繊維ストラ
ンドに対するスチレン・メチルメタクリレート共重合樹
脂の付着量は２〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重
量％である。その理由は、その付着量が２重量％未満で
は金属被覆炭素繊維ストランドの集束性が十分ではな
く、マトリックス樹脂とのドライブレンド時に繊維がば
らけて絡み合い、成形機への供給不良となるからであ
る。また、その付着量が４０重量％を越えると金属被覆
炭素繊維ストランドが剛直になり、サイズ剤処理時の取
り扱い性が低下すると共に、サイズ剤の溶液粘度も高く
なってサイズ剤がストランド内部まで十分含浸しにくい
からである。その結果、金属被覆炭素繊維ストランドを
切断して金属被覆炭素繊維チョップドストランドとする
ときに、該ストランドが割れて未含浸フィラメントが現
れ、このようなチョップドストランドは、ドライブレン
ド時に絡み合い、成形機への供給不良の原因となるから
である。In the present invention, the adhesion amount of the styrene / methyl methacrylate copolymer resin to the metal-coated carbon fiber strand is 2 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight. The reason for this is that if the amount is less than 2% by weight, the metal-coated carbon fiber strands have insufficient sizing properties, and the fibers are loosened and entangled during dry blending with the matrix resin, resulting in poor supply to the molding machine. is there. On the other hand, if the amount exceeds 40% by weight, the metal-coated carbon fiber strand becomes rigid, the handleability during sizing treatment decreases, and the solution viscosity of the sizing agent increases, so that the sizing agent reaches the inside of the strand. This is because it is difficult to impregnate. As a result, when the metal-coated carbon fiber strand is cut into a metal-coated carbon fiber chopped strand, the strand breaks and unimpregnated filaments appear. This is because it causes a supply failure.
【００２２】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドは、各種熱可塑性マトリックス樹脂、例えば、ポ
リプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹
脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド
樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレン
テレフタレート樹脂、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
ルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、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等の
１種または２種以上と混合され、射出成形、押出成形等
の複合材料の成形に利用される。The metal-coated carbon fiber chopped strand of the present invention can be made of various thermoplastic matrix resins, for example, polypropylene resin, polyethylene resin, polystyrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, acrylic resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyacetal. Resin, polyphenylene oxide resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene sulfide resin, polyarylate resin, aromatic polyester resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyetherketone resin Mixed with one or more of polyetheretherketone resin, etc. to form composite materials such as injection molding and extrusion molding It is use.
【００２３】本発明の複合材料用の成形材料である金属
被覆炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物には、スチレン・
メチルメタクリレート共重合樹脂でサイズ処理した金属
被覆炭素繊維チョップドストランドが５〜７０重量％含
まれている。その理由は、成形材料中の金属被覆炭素繊
維チョップドストランドが５％未満だと、成形体の体積
抵抗率が１０1 Ω・ｃｍ以上になり、成形物としたとき
に、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎ
ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）シールド効果が不十分となるか
らである。一方、体積抵抗率が７０重量％超の場合は、
成形性が著しく低下するからである。The metal-coated carbon fiber-reinforced thermoplastic resin composition which is a molding material for a composite material of the present invention contains styrene.
Metal-coated carbon fiber chopped strands sized with a methyl methacrylate copolymer resin are contained in an amount of 5 to 70% by weight. The reason is that if the metal-coated carbon fiber chopped strand in the molding material is less than 5%, the volume resistivity of the molded body becomes 10 1 Ω · cm or more, and when the molded product is formed, EMI (Electro Magnetic Injection) is used.
This is because the shielding effect becomes insufficient. On the other hand, when the volume resistivity is more than 70% by weight,
This is because the moldability is significantly reduced.
【００２４】本発明で用いる金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドの炭素繊維の種類には、ポリアクリロニト
リル系、レーヨン系、ピッチ系等の各炭素繊維や黒鉛繊
維に金属を被覆した炭素繊維ストランドのいずれも利用
可能である。炭素繊維への金属の被覆方法は電気メッ
キ、無電解メッキ、溶射、真空蒸着、イオンプレーティ
ングのいずれの方法でもよく、特に、生産性に優れた電
気メッキが好ましい。The carbon fibers of the metal-coated carbon fiber chopped strand used in the present invention may be any of polyacrylonitrile-based, rayon-based, pitch-based carbon fibers, and carbon fiber strands obtained by coating graphite fibers with metal. It is possible. The method of coating the metal on the carbon fiber may be any of electroplating, electroless plating, thermal spraying, vacuum deposition, and ion plating, and particularly, electroplating excellent in productivity is preferable.
【００２５】本発明で使用される金属被覆炭素繊維に被
覆される金属の種類は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ
およびそれらの合金等が挙げられ、中でも耐食性に優れ
且つ安価なＮｉの電気メッキが好ましい。それらの金属
で被覆された皮膜の厚さは０．０５〜２．０μｍ、好ま
しくは０．１〜１．０μｍである。The types of metals coated on the metal-coated carbon fibers used in the present invention are Ni, Cu, Cr, Fe, Z
n, Cd, Pb, Sn, Au, Ag, Al, Mg, Co
And alloys thereof. Among them, Ni electroplating which is excellent in corrosion resistance and inexpensive is preferable. The thickness of the film coated with these metals is 0.05 to 2.0 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm.
【００２６】金属被覆炭素繊維ストランドのサイズ剤処
理方法は、サイズ剤の溶液として溶剤に溶解したスチレ
ン・メチルメタクリレート共重合樹脂溶液中に、金属被
覆炭素繊維ストランドを無撚の状態で導入し、次いでこ
のサイズ剤の溶液中で、またはサイズ剤の溶液から引き
出しつつ金属被覆炭素繊維ストランドに撚を与え、繊維
間にサイズ剤の溶液を含浸させることによりサイズ剤処
理を行なう。The method of treating the metal-coated carbon fiber strand with a sizing agent is as follows: a metal-coated carbon fiber strand is introduced into a styrene / methyl methacrylate copolymer resin solution dissolved in a solvent as a sizing agent solution in an untwisted state; The metal-coated carbon fiber strand is twisted in or out of the sizing solution, and the sizing treatment is performed by impregnating the sizing solution between the fibers.
【００２７】前記「サイズ剤の溶液中で、または該サイ
ズ剤の溶液から引き出しつつ撚を与える」方法として
は、特に定めるものではないが、例えば、次のような方
法が挙げられる。すなわち、無撚の状態の金属被覆炭素
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樹脂溶液に導入し、次いでサイズ剤
の溶液中またはサイズ剤の溶液出口に設けられた方向転
換子によって、金属被覆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。前記方向
転換子には、例えば、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。The method of "twisting in or out of the solution of the sizing agent" is not particularly defined, but includes, for example, the following method. That is, the untwisted metal-coated carbon fiber strand is introduced into the resin solution by running in a direction perpendicular to the rotation axis of the entrance roller, and then provided in the sizing solution or at the sizing solution outlet. This can be carried out by changing the running direction of the metal-coated carbon fiber strand using the diverter. As the direction changer, for example, a hook or ring, a snake wire, a roller, an hourglass roller, a grooved roller, and the like can be used.
【００２８】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。The adjustment of the number of twists is determined by the strand tension, the angle of the direction change, the distance between the direction changer and the take-up roller, the running speed, and the like.
【００２９】溝付ローラを使用し、平行に並べられた金
属被覆炭素繊維ストランド群を加撚する場合を次に具体
例によって説明する。この方法は、工業的に大量に同時
処理する場合に有効である。Next, a case where a group of metal-coated carbon fiber strands arranged in parallel are twisted using a grooved roller will be described with reference to specific examples. This method is effective for simultaneous industrial large-scale processing.
【００３０】図１は、本発明の一実施例を示すサイズ剤
容器と金属被覆炭素繊維ストランドを搬送する最も単純
化したローラの関係を示す側面概念図である。図２は、
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
溝付き出口ローラとの間における金属被覆炭素繊維スト
ランドの斜行走行を示す。FIG. 1 is a schematic side view showing the relationship between a sizing container showing one embodiment of the present invention and the simplest roller for transporting a metal-coated carbon fiber strand. FIG.
1 shows a plan view of FIG. 1 and shows one embodiment of the present invention. A skew running of a metal-coated carbon fiber strand between a dip roller having a smooth surface and a grooved exit roller located near an exit of a sizing container Is shown.
【００３１】図１および図２中、１は金属被覆炭素繊維
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、金属被覆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中に浸漬されており表面が平滑な浸漬ローラ、
５はサイズ剤容器７の出口付近に位置し、金属被覆炭素
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。前記浸漬ローラ４は表
面が平滑でも溝付でも何れでもよいが、入口ローラ３お
よび出口ローラ５はその表面に溝が形成されたものでな
ければならない。1 and 2, reference numeral 1 denotes a metal-coated carbon fiber strand, 2 denotes a solution of a sizing agent contained in a sizing container 7, and 3 denotes a metal-coated carbon fiber strand located near the entrance of the sizing container 7. Carbon fiber strand 1 is sizing solution 2
A grooved inlet roller for introduction into the immersion roller 4 immersed in the sizing agent solution 2 and having a smooth surface;
Reference numeral 5 denotes a grooved outlet roller for discharging the metal-coated carbon fiber strand 1 from the sizing solution 2 near the outlet of the sizing container 7. The immersion roller 4 may have a smooth or grooved surface, but the inlet roller 3 and the outlet roller 5 must have grooves formed on the surface.
【００３２】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、金属被覆炭素繊維ストランド
１の走行中に、サイズ剤の溶液２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、金属被
覆炭素繊維ストランドは浸漬ローラ４の下側のみ、ある
いは浸漬ローラ４の下側から上下に交互に走行させるこ
とができる。The immersion roller 4 in the sizing solution 2
More than one can be provided, and while the metal-coated carbon fiber strand 1 is running, it can be repeatedly taken in and out of the sizing solution 2 to increase the impregnation efficiency. In this case, the metal-coated carbon fiber strand can run up and down only from the lower side of the dip roller 4 or from the lower side of the dip roller 4 alternately.
【００３３】入口ローラ３および出口ローラ５の表面に
は金属被覆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、金属被覆炭素繊維ストランド１が互い
に接触しないように各金属被覆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、ストランドの撚数、ストランドの太さ等によって
決定される。A circumferential groove 6 in which the metal-coated carbon fiber strand 1 can be accommodated is formed on the surface of the inlet roller 3 and the outlet roller 5, and the metal-coated carbon fiber strands 1 are not in contact with each other. The strands 1 are designed to be spaced from one another. 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, the depth of the groove, the width of the groove, the interval between the grooves may be the same or different, and is determined by the number of twists of the strand, the thickness of the strand, and the like.
【００３４】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金属被覆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。Next, a method of treating a metal-coated carbon fiber strand with the sizing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
【００３５】金属被覆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、表面が平滑な浸漬ローラ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金属被覆炭
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。The metal-coated carbon fiber strand 1 is caused to travel in parallel with an immersion roller 4 having a smooth surface in a sizing solution 2 via a grooved inlet roller 3 located near the inlet of the sizing container 7. Next, an immersion roller 4 having a smooth surface,
The metal-coated carbon fiber strand 1 is twisted by running obliquely at an angle θ with the grooved outlet roller 5 located near the outlet of the sizing agent container 7. The number of twists is in the range of 3 to 20 turns / m.
【００３６】このように本発明においては、金属被覆炭
素繊維ストランドのサイズ剤処理において表面平滑ロー
ラと出側溝付ローラとの間で斜行走行させて金属被覆炭
素繊維ストランドに撚を与えることは、金属被覆炭素繊
維ストランドが溶液を抱え込んでいる解繊状態から加撚
状態に移行することにより、金属被覆炭素繊維ストラン
ドへのサイズ剤を均一に含浸させるためであり、且つサ
イズ剤の各金属被覆炭素繊維外周面への被覆を均一にす
るためである。As described above, according to the present invention, in the sizing treatment of the metal-coated carbon fiber strand, twisting the metal-coated carbon fiber strand by skew running between the surface smoothing roller and the outlet grooved roller, This is because the metal-coated carbon fiber strands are allowed to uniformly impregnate the sizing agent into the metal-coated carbon fiber strands by shifting from the defibration state in which the solution holds the solution to the twisted state. This is for evenly covering the outer peripheral surface of the fiber.
【００３７】さらに本発明においては、金属被覆炭素繊
維ストランドに付与したスチレン．メチルメタクリレー
ト共重合樹脂からなるサイズ剤を該樹脂の融点以上の温
度で熱処理して均質化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、サイズ剤の溶液
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、金属被覆炭素繊維ストランドの表面が樹脂
リッチになり金属被覆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、このため金属被覆炭素繊維スト
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、乾燥後の前記均質化処理
により、金属被覆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、金属被
覆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, in the present invention, styrene. It is also characterized in that a sizing agent composed of a methyl methacrylate copolymer resin is heat-treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin and homogenized.
The reason for performing such a homogenization treatment is that, when dried after impregnation with the solution of the sizing agent, the surface of the metal-coated carbon fiber strand becomes resin-rich due to the extraction effect of the solvent during evaporation of the solvent, and the metal-coated carbon fiber strand becomes This is because the amount of resin decreases in the core portion of the metal fiber, and when the surface of the metal-coated carbon fiber strand breaks, the number of free fibers increases rapidly. Therefore, by the homogenization treatment after drying, the sizing agent composed of the thermoplastic resin unevenly distributed on the outer peripheral portion of the metal-coated carbon fiber strand is melted and uniformly impregnated in the metal-coated carbon fiber strand, and the free fiber The effect of reducing the occurrence of is exhibited.
【００３８】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、金属被覆炭素繊維ストランド１の撚
り数、およびサイズ剤の金属被覆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、走行時の金属被覆炭素繊維ス
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 depends on the number of twists of the metal-coated carbon fiber strand 1 and the size of the metal-coated carbon fiber strand 1.
It is involved in the impregnating properties of the compound and can be appropriately changed according to these purposes. Normally, when the tension of the metal-coated carbon fiber strand 1 during traveling is increased (increased) or the skew traveling angle (θ) is increased, the number of twists increases. 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.
【００３９】例えば、金属被覆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
金属被覆炭素繊維ストランド１の走行角度（θ）、金属
被覆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金属被
覆炭素繊維ストランド１へのサイズ剤の付着量の適正化
と金属被覆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 metal-coated 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) depends on the running metal. The required number of twists can be obtained by changing the running angle (θ) of the coated carbon fiber strand 1, the tension applied to the metal-coated carbon fiber strand 1, 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 metal-coated carbon fiber strand 1 and to uniformly coat the outer peripheral surface of the metal-coated carbon fiber strand 1 with the sizing agent.
【００４０】浸漬ローラ４と出口ローラ５との間で金属
被覆炭素繊維ストランド１に与えられる撚は、出口ロー
ラ５を離れる時点で金属被覆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。The twist given to the metal-coated carbon fiber strand 1 between the immersion roller 4 and the exit roller 5 changes the running direction of the metal-coated carbon fiber strand 1 when leaving the exit roller 5, and the sizing solution 2 Is untwisted by making it parallel to the running direction before it is introduced. Drying (desolvation) in the untwisted state tends to lower the bulk density.
【００４１】本発明において、サイズ剤を付与した金属
被覆炭素繊維ストランドの撚数は３〜２０回／ｍが必要
である。その理由は、撚が３回／ｍ未満では、金属被覆
炭素繊維ストランドの集束性が不十分であるからであ
る。また、撚数が２０回／ｍ超の場合は、加撚工程で金
属被覆炭素繊維ストランドに過大なテンションがかか
り、ストランドを傷つけ、ストランドの単糸切れにより
ストランドが毛羽立ち、嵩密度を低下させるからであ
る。特に金属被覆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、金属
被覆炭素繊維ストランドを２〜３０ｍｍの必要な長さに
切断する際、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問題がある
からである。In the present invention, the number of twists of the metal-coated carbon fiber strand provided with the sizing agent is required to be 3 to 20 turns / m. The reason is that if the twist is less than 3 turns / m, the convergence of the metal-coated carbon fiber strand is insufficient. On the other hand, when the number of twists is more than 20 turns / m, excessive tension is applied to the metal-coated carbon fiber strands in the twisting step, which damages the strands and breaks the single strands of the strands, causing the strands to fluff and lower the bulk density. It is. In particular, the number of twists of the metal-coated carbon fiber strand is 3 to 20.
When the number of turns / m is out of the range, besides the above-mentioned problems, when the metal-coated carbon fiber strand is cut into a required length of 2 to 30 mm, the strand becomes easily broken in the fiber axis direction, and free fiber is generated. This is because there are many problems.
【００４２】上記の方法でサイズ剤処理された金属被覆
炭素繊維ストランド１を切断するこによって金属被覆炭
素繊維チョップドストランドとする。この金属被覆炭素
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。このような金属
被覆炭素繊維チョップドストランドと、複合材料のマト
リックス樹脂となる樹脂ペレット（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
適な金属被覆炭素繊維チョップドストランドとなる。The metal-coated carbon fiber strand 1 that has been subjected to the sizing treatment by the above method is cut into a metal-coated carbon fiber chopped strand. If the cross section of this metal-coated carbon fiber chopped strand is almost circular,
The bulk density is high even in a twisted state. Even when such a metal-coated carbon fiber chopped strand and a resin pellet (or resin powder) serving as a matrix resin of a composite material are dry-blended, the molding material can be smoothly supplied from a hopper to an injection molding machine or an extrusion molding machine. Therefore, a metal-coated carbon fiber chopped strand suitable for forming a so-called dry blend type composite material is obtained.
【００４３】一方、撚りを戻した状態の金属被覆炭素繊
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。On the other hand, the untwisted metal-coated carbon fiber chopped strand can be used for general purposes because it can be dispersed relatively easily and uniformly with the matrix resin.
【００４４】[0044]
【実施例】金属被覆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、上部３０ｃｍより金属被覆炭
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
金属被覆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、このときの金属被覆炭素繊維
チョップドストランド（Ｗ1 ｇ）の質量を測定する。さ
らに、この金属被覆炭素繊維チョップドストランドを２
０００ｍｌのメスシリンダーに移し、メスシリンダーの
中央を軸に２０分間２５ｒｐｍで攪拌する。メスシリン
ダーの回転が停止したら、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-firing of metal-coated carbon fiber chopped strand
Bar generation rate measurement method A metal-coated carbon fiber chopped strand is dropped from the upper 30 cm into a 500 ml beaker and filled to a heaped state. Thereafter, the chopped strands of the metal-coated carbon fibers above the upper surface of the 500 ml beaker are removed up to abrasion using a glass rod, and the mass of the chopped strands of the metal-coated carbon fibers (W 1 g) at this time is measured. Furthermore, this metal-coated carbon fiber chopped strand is
Transfer to a 000 ml graduated cylinder and stir at 25 rpm for 20 minutes around the center of the graduated cylinder. When the rotation of the measuring cylinder is stopped, the sample is transferred to a # 4 sieve, and the sample is moved forward, backward, left and right until the sample no longer falls from the eyes of the sieve, and sieved.
【００４５】篩に残った遊離繊維（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。Free fiber remaining on the sieve (free fiber)
And its mass (W 2 g) is measured. The free fiber generation rate is represented by (%) based on the mass of the entire sample and the mass of the free fiber.
【００４６】嵩密度の測定法 予め乾燥した、質量（Ｗ1 ｇ）および容積（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より金
属被覆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
上の金属被覆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、次の式
（１）より算出する。 Measurement of Bulk Density In a pre-dried transparent plastic cylindrical container having a mass (W 1 g) and volume (Vml) of 5 cm from the top so that no space is created and no vibrational filling occurs. The metal-coated carbon fiber chopped strand is dropped and naturally filled to a heaped state. Thereafter, the metal-coated carbon fiber chopped strands on the upper surface of the cylindrical container or higher are removed with a glass rod, and the mass (W 2 g) at this time is measured and calculated by the following equation (1).
【００４７】 嵩密度（ｇ／ｌ）＝（Ｗ2 −Ｗ1 ）／Ｖ 式（１） 〔実施例１〕スチレン・メチルメタクリレート共重合樹
脂（新日鐵化学（株）製 エスチレンＭＳ−６００：商
品名、スチレン・メチルメタクリレート重量比：４０／
６０）を塩化メチレンに溶解して２００ｇ／ｌのサイズ
剤の溶液を調製した。このサイズ剤の溶液中に膜厚０．
２５μｍのニッケルで被覆された炭素繊維（東邦レーヨ
ン（株）製 ベスファイト−ＭＣ：登録商標）を連続的
に浸漬した後、引続きサイズ剤容器中のサイズ剤の溶液
に浸漬されている表面が平滑な浸漬ローラと、該サイズ
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
において走行角度（θ）が３０°になるように斜行走行
させて、９回の仮撚を付与し、サイズ剤の溶液の均一付
着と、ニッケル被覆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 Styrene / methyl methacrylate copolymer resin (Estyrene MS-600 manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.): Trade name, styrene / methyl methacrylate weight ratio: 40 /
60) was dissolved in methylene chloride to prepare a 200 g / l sizing solution. A film having a thickness of 0.
After continuously immersing carbon fibers (Vesfight-MC: registered trademark, manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) coated with 25 μm nickel, the surface immersed in the sizing solution in the sizing container is smooth. Between the immersion roller and the grooved exit roller located near the exit of the sizing agent container so that the traveling angle (θ) becomes 30 °, and 9 times of false twist is applied. The solution of the sizing agent was evenly applied, and the outer surface of the nickel-coated carbon fiber strand was evenly coated, and untwisted by running in parallel from a grooved outlet roller near the outlet.
【００４８】次いで脱溶剤した後、２２０℃で樹脂を溶
融させた。冷却後、カッターにて６ｍｍに切断し、スチ
レン・メチルメタクリレート共重合樹脂でサイズされた
ニッケル被覆炭素繊維チョップドストランドを得た。サ
イズ剤付着量は２５重量％、嵩密度３５０ｇ／ｌであ
り、フリーファイバーの発生率が０．０５重量％と非常
に少なく、集束性に極めて優れたものであった。Next, after the solvent was removed, the resin was melted at 220 ° C. After cooling, it was cut into 6 mm with a cutter to obtain a nickel-coated carbon fiber chopped strand sized with a styrene / methyl methacrylate copolymer resin. The amount of the sizing agent attached was 25% by weight, the bulk density was 350 g / l, the generation rate of free fibers was very low at 0.05% by weight, and the bunching properties were extremely excellent.
【００４９】このスチレン・メチルメタクリレート共重
合樹脂でサイズされたニッケル被覆炭素繊維チョップド
ストランド（ＭＣと略記）とポリカーボネート樹脂（Ｐ
Ｃと略記）〔日本ＧＥプラスチックス（株）製、レキサ
ン９２０Ａ：商品名〕をＭＣが１０重量％になるように
ドライブレンドし、射出成形機（東芝機械（株）製、Ｉ
Ｓ−１００Ｅ：商品名）で成形した場合のＭＣの供給性
および分散性を併せて下記の表１に示す。A nickel-coated carbon fiber chopped strand (abbreviated as MC) sized with the styrene / methyl methacrylate copolymer resin and a polycarbonate resin (P
C) [Lexan 920A, manufactured by Nippon GE Plastics Co., Ltd.] is dry-blended so that MC becomes 10% by weight, and an injection molding machine (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., I
Table 1 below shows the supply and dispersibility of MC when molded under S-100E (trade name).
【００５０】〔実施例２〜１０、比較例１〜８〕スチレ
ン・メチルメタクリレート比、サイズ剤付着量および仮
撚数等を変化させた以外は前記実施例１と同じ条件のス
チレン・メチルメタクリレート共重合樹脂でサイズされ
たＭＣを作製した。得られたＭＣの嵩密度、フリーファ
イバーの発生率を表１に示し、さらに、このＭＣを用い
て前記実施例１と同じ方法で射出成形した場合のＭＣの
供給性および分散性を併せて下記の表１に示す。[Examples 2 to 10, Comparative Examples 1 to 8] Styrene / methyl methacrylate under the same conditions as in Example 1 except that the styrene / methyl methacrylate ratio, the amount of sizing agent, the number of false twists, etc. were changed. An MC sized with a polymer resin was prepared. The bulk density of the obtained MC and the generation rate of free fiber are shown in Table 1, and the supply and dispersibility of the MC when the MC was injection-molded in the same manner as in Example 1 were also described below. Is shown in Table 1.
【００５１】[0051]
【表１】 〔実施例１１〜１３、比較例９および１０〕前記実施例
１で得られたスチレン・メチルメタクリレート共重合樹
脂でサイズされたＭＣとＰＣ〔日本ＧＥプラスチックス
（株）製、レキサン９２０Ａ（商品名）〕とを下記の表
２に示す量比でドライブレンドし、射出成形機〔東芝機
械（株）製 ＩＳ−１００Ｅ（商品名）〕で成形を行な
い成形板を作製した。この成形板より試験片を切断し物
性を評価した。その結果を下記の表２に併せて示す。な
お、比較例１０は成形板の物性のバラツキが大きく、測
定不能であった。[Table 1] [Examples 11 to 13, Comparative Examples 9 and 10] MC and PC sized with the styrene / methyl methacrylate copolymer resin obtained in Example 1 [Lexan 920A (trade name, manufactured by Nippon GE Plastics Co., Ltd.) )] Was dry-blended in the ratio shown in Table 2 below, and molded using an injection molding machine [IS-100E (trade name) manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.] to produce a molded plate. A test piece was cut from this molded plate and the physical properties were evaluated. The results are shown in Table 2 below. In Comparative Example 10, the physical properties of the molded plate varied greatly and measurement was impossible.
【００５２】[0052]
【表２】 [Table 2]
【００５３】[0053]
【発明の効果】本発明のスチレン・メチルメタクリレー
ト共重合樹脂をサイズした金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドは、フリーファイバーの発生がなく、嵩密度
に優れ、複合材料を成形するためのマトリックス樹脂と
のドライブレンド時に繊維がばらけることなく強固に集
束しているため、安定的に射出成形機に供給され、且つ
射出成形機内では繊維が容易に分散する効果を有する。The chopped strands of the metal-coated carbon fiber sized with the styrene / methyl methacrylate copolymer resin of the present invention have no free fibers, are excellent in bulk density, and can be dried with a matrix resin for forming a composite material. Since the fibers are firmly bundled without being separated at the time of blending, the fibers are stably supplied to the injection molding machine, and the fibers are easily dispersed in the injection molding machine.
【図１】本発明の一実施例を示すサイズ剤容器と金属被
覆炭素繊維ストランドを搬送する最も単純化したローラ
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 container and a roller which transports a metal-coated carbon fiber strand, which is the simplest roller, showing one 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
位置する溝付き出口ローラとの間における金属被覆炭素
繊維ストランドの斜行走行を示す。FIG. 2 shows the top view of FIG. 1 and shows one embodiment of the invention, a metal-coated carbon fiber strand between a smooth surface dipping roller and a grooved exit roller located near the exit of the sizing container. Shows the skew running of.
１ 金属被覆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 Metal-coated 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 (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｂ 3/04 Ｄ０６Ｂ 3/04 Ｚ // Ｄ０６Ｍ 101:40 (56)参考文献 特開 平２−64133（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−23054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−163790（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D06M 15/00 - 15/715 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI D06B 3/04 D06B 3/04 Z // D06M 101: 40 (56) References JP-A-2-64133 (JP, A) JP-A-1 -23054 (JP, A) JP-A-54-163790 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) D06M 15/00-15/715
Claims (5)
〜２０重量％のメチルメタクリレートからなる組成比の
スチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂が付着量２
〜４０重量％で、サイズ剤処理された金属被覆炭素繊維
チョップドストランド。1. Styrene and 80% by weight of 20-80% by weight
Styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of -20% by weight of methyl methacrylate
Sized metal-coated carbon fiber chopped strands at ４０40% by weight.
び８０〜２０重量％のメチルメタクリレートからなる組
成比のスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂が付
着量２〜４０重量％で、サイズ剤処理された金属被覆炭
素繊維チョップドストランドを５〜７０重量％含み、且
つ、 （２）熱可塑性マトリックス樹脂を含むことを特徴とす
る金属被覆炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。2. (1) A styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight of methyl methacrylate is treated with a sizing agent at an adhesion amount of 2 to 40% by weight. A metal-coated carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition comprising 5 to 70% by weight of the metal-coated carbon fiber chopped strand and (2) a thermoplastic matrix resin.
処理し、乾燥し、カットして金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドを製造する方法において、 （１）２０〜８０重量％のスチレンおよび８０〜２０重
量％のメチルメタクリレートからなる組成比のスチレン
・メチルメタクリレート共重合樹脂を溶剤に溶解させた
サイズ剤の溶液中に、金属被覆炭素繊維ストランドを無
撚の状態で導入し、 （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）さらに該金属被覆炭素繊維ストランドに付着して
いるサイズ剤を均質化処理し、サイズ剤を２〜４０重量
％付着させることを特徴とする金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドの製造方法。3. A method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand by sizing, drying and cutting a metal-coated carbon fiber strand, comprising: (1) 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight; A metal-coated carbon fiber strand is introduced in a non-twisted state into a solution of a sizing agent obtained by dissolving a styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of methyl methacrylate in a solvent. Giving a twist of 3-20 turns / m in or out of solution, (3) then drying, (4) homogenizing the sizing agent adhering to the metal-coated carbon fiber strand, A method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand, comprising adhering a sizing agent in an amount of 2 to 40% by weight.
処理し、乾燥し、カットして金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドを製造する方法において、 （１）２０〜８０重量％のスチレンおよび８０〜２０重
量％のメチルメタクリレートからなる組成比のスチレン
・メチルメタクリレート共重合樹脂を溶剤に溶解させた
サイズ剤の溶液中に、金属被覆炭素繊維ストランドを無
撚の状態で導入し、 （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）撚が与えられた金属被覆炭素繊維ストランドを解
撚し、 （４）次いで乾燥し、 （５）さらに該金属被覆炭素繊維ストランドに付着して
いるサイズ剤を均質化処理し、サイズ剤を２〜４０重量
％付着させることを特徴とする金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドの製造方法。4. A method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand by sizing, drying and cutting a metal-coated carbon fiber strand, comprising: (1) 20 to 80% by weight of styrene and 80 to 20% by weight; A metal-coated carbon fiber strand is introduced in a non-twisted state into a solution of a sizing agent obtained by dissolving a styrene / methyl methacrylate copolymer resin having a composition ratio of methyl methacrylate in a solvent. (3) untwisting the twisted metal-coated carbon fiber strand, (4) then drying, and (5) further drying The size-adhering agent attached to the metal-coated carbon fiber strand is homogenized, and the size agent is applied in an amount of 2 to 40% by weight. Method of manufacturing a Pudosutorando.
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、 該無撚の状態の金属被覆炭素繊維ストランドを、サイズ
剤容器の入口付近に位置する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、金属被覆炭
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３または４記載の金属被覆炭素繊維チ
ョップドストランドの製造方法。5. The method according to claim 5, wherein the metal-coated carbon fiber strand is introduced into the sizing solution in an untwisted state, and then twisted at a rate of 3 to 20 times / m while being drawn out of or from the sizing solution. The method of providing the non-twisted metal-coated carbon fiber strand is caused to travel in a direction perpendicular to the axis of an inlet roller located near the inlet of the sizing container, and into the sizing solution in the sizing container. After being introduced and brought into contact with a roller which is immersed in the sizing solution, the roller and the diverter located near the outlet of the sizing container are inclined with respect to the extension of the previous running direction. The method for producing a metal-coated carbon fiber chopped strand according to claim 3 or 4, wherein the metal-coated carbon fiber strand is twisted at a rate of 3 to 20 turns / m by running in a row direction.
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|---|---|---|---|
| JP5134118A JP2991891B2 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Metal-coated carbon fiber chopped strand, method for producing the same, and fiber-reinforced resin composition |
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