JP4786711B2 - 導電性長繊維複合材の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2005年6月10日に出願された米国仮出願第60/689475号に基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照によりここに取り込まれる。
本発明は、熱可塑性長繊維複合材、その製造方法、およびそれから得られた製品に関する。
長繊維複合材は、その繊維強化材が他の複合材に使用した繊維強化材に比べて実質的に大きなアスペクト比を有する点で、他の複合材と異なる。このアスペクト比は、繊維の直径に対する長さの比と定義される。一般に、長繊維複合材は、熱可塑性ポリマー内にガラス長繊維を配置したものである。長繊維複合材は、種々の方法で製造することができ、そのうちの1つとして引抜成形が知られている。引抜成形された長繊維複合材は、自動車、電子機器、コンピュータなど多様な製品の製造に使用される。
ここで開示するのは、熱可塑性樹脂、炭素長繊維およびガラス長繊維を含む導電性長繊維複合材であって、前記炭素長繊維および前記ガラス長繊維が、約2mmを超えるかまたはそれと等しい長さを有し、前記導電性長繊維複合材が、製品に成形した場合、約108オーム/平方センチメートル(Ω/cm2)未満またはそれと等しい表面抵抗率、および約10キロジュール/平方メートル(kJ/m2)を超えるかまたはそれと等しいノッチ付アイゾッド衝撃強さを示す導電性長繊維複合材である。
本発明は、以下の説明および実施例でより詳しく説明されるが、これらは単に例示を意図しているに過ぎないことを意味しており、当業者とって本発明についてなしえる多くの改変および変形は明白である。本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、単数形(「a」、「an」、および「the」)は、文脈で明確に規定しない限り複数の指示対象を含み得る。また、本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、「含む」という用語は、「からなる」および「本質的に〜からなる」の実施形態を含み得る。さらに、ここで開示する全ての範囲は、両端点を含み、互いに独立して組み合わせることができる。
(実施例1)
本実施例は、ガラス長繊維および炭素長繊維の両方を含む、引抜成形された導電性長繊維複合材の製造を実証するために実施した。最初に、炭素長繊維およびガラス長繊維をナイロン6,6を通過させて引き抜くことにより、引抜成形された複合材を作製した。引抜成形された複合材は25重量%の炭素長繊維および30重量%のガラス長繊維を含んでいた。引抜成形された複合材は、ガラス長繊維のみを含むナイロン6,6[General Electric Advanced Materials社製のVERTON RF−7007 EM HS BK9001(登録商標)]、またはカーボンブラックを含むナイロン6,6[やはりGeneral Electric Advanced Materials社製のSTAT−KON R−1 HI(登録商標)]のいずれかとブレンドして、長繊維複合材を作製した。この長繊維複合材は、10cm×12.5cmの寸法で長方形に成形されたプラークの形状を有していた。この試料を、220 Ton Milacron射出成形機で成形した。表1は、成形した組成、およびこれら試料の体積固有抵抗値を示している。
本実施例は、炭素長繊維を含む導電性複合材の特性と、炭素短繊維を含む導電性複合材の特性とを比較するために実施した。前述の通り、炭素長繊維は約2mmより長いかまたはそれと等しい長さを有し、一方、炭素短繊維は2mm未満の長さである。実験用プラークは、ガラス長繊維複合材と、炭素長繊維複合材または炭素短繊維複合材のいずれかとのブレンドを射出成形することにより製造した。空気焼失度はガラス繊維がどれだけ存在するかを表し、窒素焼失度は繊維が全部でどれだけ存在するかを表す。実験の詳細は、以下の表2に示す。
本実施例は、導電性長繊維複合材が様々の異なる樹脂と組み合わせて製造可能であることを実証するために実施した。表3は、2種類の組成を示しており、試料#18はナイロン6,6を含み、試料#19はナイロン6,6とポリフェニレンエーテルとの相容化したブレンドを含む。それぞれの導電性長繊維複合材の組成および特性を、以下の表3に示す。
本実施例では、広い範囲の添加量の炭素長繊維を使用して導電性長繊維複合材を製造することが可能なことを示している。炭素長繊維の量は、導電性長繊維複合材の総重量に対して約3.5〜約10.5重量%まで変化している。ガラス長繊維の量は、導電性長繊維複合材の総重量に対して約19〜約48重量%まで変化している。これらの例は、また、本発明が繊維の総添加量について狭い範囲に限定しないことを示している。これらの例を表4に示す
Claims (14)
- 炭素繊維を含む第1のロービングを、第1の溶融熱可塑性ポリマーを含む第1の含浸槽を通過させて、引抜成形する工程と、
前記炭素繊維に前記第1の溶融熱可塑性ポリマーを含浸させることによって、炭素長繊維複合材を作製する工程と、
ガラス繊維を含む第2のロービングを、第2の溶融熱可塑性ポリマーを含む第2の含浸槽を通過させて、引抜成形する工程と、
前記ガラス繊維に前記第2の溶融熱可塑性ポリマーを含浸させることによって、ガラス長繊維複合材を作製する工程と、
前記炭素長繊維複合材および前記ガラス長繊維複合材を成形することによって、導電性長繊維複合材を作製する工程と、
を含む導電性長繊維複合材の製造方法。 - 前記第1のロービングが、前記第2のロービングと同一であり、
前記第1の含浸槽が、前記第2の含浸槽と同一であり、
前記炭素長繊維複合材および前記ガラス長繊維複合材を結合することによって、含浸槽内で導電性長繊維複合材を形成する請求項1に記載の方法。 - 前記第1のロービングが、前記第2のロービングと異なる請求項1に記載の方法。
- 前記第1の熱可塑性ポリマーが、前記第2の熱可塑性ポリマーと同一である請求項1に記載の方法。
- 前記第1の熱可塑性ポリマーが、前記第2の熱可塑性ポリマーと異なる請求項1に記載の方法。
- 前記第1の含浸槽が、前記第2の含浸槽と同一である請求項1に記載の方法。
- 前記第1の含浸槽が、前記第2の含浸槽と異なる請求項1に記載の方法。
- 成形前に、前記炭素長繊維複合材および前記ガラス長繊維複合材をペレット化する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記炭素長繊維複合材および前記ガラス長繊維複合材が、2mm以上の繊維長を有する請求項1に記載の方法。
- 前記導電性長繊維複合材が、108Ω/cm2以下の表面抵抗率、および10kJ/m2以上のノッチ付アイゾッド衝撃強さを有する請求項1に記載の方法。
- 炭素長繊維およびガラス長繊維を含むロービングを、溶融熱可塑性ポリマーを含む含浸槽を通過させて、引抜成形する工程と、
前記炭素長繊維および前記ガラス長繊維に、前記溶融熱可塑性ポリマーを含浸させることによって、導電性長繊維複合材を作製する工程と、
前記導電性長繊維複合材を成形することによって製品を形成する工程と
を含む導電性長繊維複合材の製造方法であって、
前記製品が、108Ω/cm2以下の表面抵抗率、および15kJ/m2以上のノッチ付アイゾッド衝撃強さを有する導電性長繊維複合材の製造方法。 - 導電性長繊維複合材をペレット化する工程をさらに含む請求項11に記載の方法。
- 導電性長繊維複合材内の炭素長繊維およびガラス長繊維が、2mm以上の長さを有する請求項11に記載の方法。
- 前記製品が自動車に使用される請求項11に記載の方法。
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