JP4062619B2 - 成形体及び成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
かかる製造方法によれば、ナノカーボンが析出して凝集することなく超臨界流体とともに溶融樹脂と混練することができる。また、混練後に射出成形や押し出し成形、プレス成形等を行うことで、所望の形状を有し、かつ、ナノカーボンが均一分散した樹脂成形品を得ることができる。そして、スクリュー攪拌後、ペレット化せずとも連続して成形することが可能となる。本発明における官能基は[化1]又は[化2]に示す化学式の群のなかから選択することを特徴とする。本発明における修飾方法は任意であるが、例えば、下記方法を用いることができる。窒素雰囲気下、トルエンにナノカーボンを懸濁させて、銅及び濃硝酸から生じるニトロラジカルと反応させると[化1]に示すニトロ化されたナノカーボンが得られる。更に、トリエチルアミン存在下、アミンと反応させることにより、[化2]に示すナノカーボンが得られる。かかる方法によれば毒性の強い有機溶媒や試薬を用いることなく簡便な方法で修飾することが可能となる。また官能基とナノカーボンは結合力の強い共有結合で結合されるため、超臨界流体中で安定に溶解する。
かかる製造方法により、金型内の特定の位置に接触する熱可塑性樹脂表面にのみナノカーボンを浸透させることができる。
本発明において用いるナノカーボンの官能基は超臨界流体に溶解する性質があれば任意であるが、本実施例においては、[化1]で示される構造式を有するもの(以下、(1)と表す。)及び[化2]で示される構造式を有するもの(以下、(2)と表す。)を用いた。また本発明において、修飾するナノカーボンの種類は任意であるが本実施例においてはカーボンナノチューブを用いた。
本実施例に用いた金型及び成形装置の要部断面構造図を図1、プロセス模式図を図2に示す。図1中、7a〜7gは成形機の任意の信号をトリガーとして駆動する自動駆動弁であり、8a,8bは減圧弁、9a〜9dは手動開閉弁、10a〜10eは逆止弁、15a,15bはフィルターである。
前記化学式(2)の修飾カーボンナノチューブを用いた以外は実施例2と同様な装置を用い、同様な方法にてナノカーボンをポリマー内に浸透した。本実施例において作製したプラスチック試験片を超臨界抽出装置(ISCO社製 SFXシステム1220)にて分析したところ、圧力30MPaの超臨界CO2にて溶質が抽出された。該溶質をTEMにて観察したところCNT構造物が確認された。1HNMR分析により(2)の生成を確認した。
図3に示す成形装置を用い、実施例2と同様な修飾ナノカーボンを樹脂成形品表面に選択的に配向させた。熱可塑性樹脂は実施例1と同様な材料を用いた。本実施例に用いた装置は、CO2ボンベ18から超臨界流体発生装置3、更にナノカーボンやエントレーナと超臨界流体の攪拌槽4および金型へ導入するための自動弁7bまでの経路は実施例2に用いた装置と同様な構成である。本実施例においては、成形機可塑化シリンダー16内への超臨界流体および修飾ナノカーボンの導入は行わなかった。本実施例に用いた金型においては、固定金型24の表面に幅0.3mm深さ0.4mm長さ30mmの凹部溝23を2本、機械加工によって切削してある。該凹部溝23の両端における底部にはそれぞれ導入配管22に通じる孔が2本ずつ形成されている。
2…ナノカーボン誘導体
3…超臨界流体発生装置
14…スクリュー
18…CO2ボンベ
21…金型キャビティ
24…固定金型
23A…金型表面凹部
25…可動金型
30,31…溶融樹脂
Claims (8)
- 熱可塑性樹脂を成形することによって成形体を製造する方法であって、
前記熱可塑性樹脂を混練するスクリューを備えてかつ前記熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化シリンダーにおいて、二酸化炭素の超臨界流体及び下記化学式のいずれかで示されるように前記超臨界流体に溶解するように修飾されたナノカーボンと前記熱可塑性樹脂とを、前記スクリューを利用して混練する工程を有することを特徴とする製造方法。
- 熱可塑性樹脂を射出成形することによって成形体を製造する方法であって、
金型内に前記熱可塑性樹脂を導入する工程と、前記金型内の特定の位置に二酸化炭素の超臨界流体及び下記化学式のいずれかで示されるように当該超臨界流体に溶解するように修飾されたナノカーボンを導入し、前記熱可塑性樹脂に前記超臨界流体及び前記超臨界流体に溶解したナノカーボンを接触させ、前記成形体を改質する工程を有することを特徴とする製造方法。
- 熱可塑性樹脂からなる成形体であって、前記成形体内部に、超臨界流体に溶解可能なナノカーボン誘導体が分散されており、該ナノカーボン誘導体は下記化学式のいずれかであることを特徴とする成形体。
- 請求項1記載の製造方法により作製されたことを特徴とする成形体。
- 熱可塑性樹脂からなる成形体であって、
前記成形体内部に、超臨界流体に溶解可能なナノカーボン誘導体を含有しており、
前記ナノカーボン誘導体は前記成形体の表面及び表面近傍で、かつ特定の位置に配置されており、
該ナノカーボン誘導体は下記化学式のいずれかであることを特徴とする成形体。
- 請求項2記載の製造方法により作製されたことを特徴とする成形体。
- 前記特定の位置は凸部であることを特徴とする請求項5又は6記載の成形体。
- 前記ナノカーボン誘導体が、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンの誘導体のうちいずれか一種類以上を含むことを特徴とする請求項3又は5記載の成形体。
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