JP5971795B2 - Carbon fiber composite resin beads, carbon fiber reinforced composite material, and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、高繊維含有量の炭素繊維複合樹脂ビーズとその製造方法、ならびに炭素繊維と高分子樹脂からなる炭素繊維強化複合材料に関するものであり、さらに詳しくは、炭素繊維複合樹脂ビーズならびに炭素繊維強化複合材料およびその製造方法、その複合材料の熱劣化を抑制する機能を付加した機能性炭素繊維複合樹脂ビーズおよびその組成物に関するものである。   The present invention relates to a carbon fiber composite resin bead having a high fiber content, a method for producing the same, and a carbon fiber reinforced composite material comprising carbon fiber and a polymer resin. More specifically, the present invention relates to a carbon fiber composite resin bead and a carbon fiber. The present invention relates to a reinforced composite material, a production method thereof, a functional carbon fiber composite resin bead having a function of suppressing thermal deterioration of the composite material, and a composition thereof.

本発明は、圧縮、押出しまたは射出成形用の炭素繊維強化樹脂コンパウンドあるいはペレット材料およびその成型体の技術分野において、炭素繊維複合樹脂ビーズならびに炭素繊維強化複合材料およびその製造方法に関する新技術・新製品を提供するものである。   In the technical field of carbon fiber reinforced resin compound or pellet material for compression, extrusion or injection molding and molded article thereof, the present invention relates to carbon fiber composite resin beads, carbon fiber reinforced composite material, and new technology and new product relating to the manufacturing method thereof. Is to provide.

近年、炭素繊維で強化した炭素繊維強化樹脂材料(CFRP、CFRTP)は、軽量化と高剛性を兼ね備えた材料として、特に、電子部品のシャーシー部材や自動車用の準構造部材として、その適用が検討され始めている。汎用製品としての炭素繊維強化樹脂材料では、非連続の炭素繊維(長繊維、短繊維)を利用することが大きなニーズとなっている。   In recent years, carbon fiber reinforced resin materials (CFRP, CFRTP) reinforced with carbon fibers have been studied for application as materials that combine weight reduction and high rigidity, especially as chassis members for electronic parts and semi-structure members for automobiles. Being started. In the carbon fiber reinforced resin material as a general-purpose product, there is a great need to use discontinuous carbon fibers (long fibers, short fibers).

炭素繊維強化樹脂の機械特性を高めるには、強化する炭素繊維の長繊維化もしくは樹脂中への炭素繊維含有量の増加が望ましいとされ、その炭素繊維を含有させた樹脂をペレット化して、圧縮、押出し、射出成形などの加熱加圧成形を行って、成型品を生産している。特に、このようなペレット材料を用いることは、成型品の生産性を上げるために適した手法となっている。   In order to enhance the mechanical properties of carbon fiber reinforced resin, it is desirable to lengthen the carbon fiber to be reinforced or increase the carbon fiber content in the resin. The resin containing the carbon fiber is pelletized and compressed. Molded products are produced by heat and pressure molding such as extrusion and injection molding. In particular, the use of such a pellet material is a method suitable for increasing the productivity of a molded product.

炭素繊維の長繊維を樹脂中に導入し、ペレット化する方法としては、先行技術として、例えば、溶融状態の熱可塑性樹脂に炭素繊維束を導入し、その後に、切断、ペレット化する含浸スランド法(特許文献1)、が報告されているが、大掛かりな設備を必要とするものであり、且つその炭素繊維含有量は約20重量%程度のものである。   As a method for introducing a carbon fiber long fiber into a resin and pelletizing it, as a prior art, for example, an impregnation sland method in which a carbon fiber bundle is introduced into a molten thermoplastic resin and then cut and pelletized. (Patent Document 1) has been reported, but it requires a large facility, and its carbon fiber content is about 20% by weight.

その他、樹脂の押出溶融混練状態の中に炭素繊維を導入し、その押出体を、切断、ペレット化する方法が既知の手法として知られており、例えば、先行技術として、ポリプロピレン樹脂組成物60〜85重量部、PAN系炭素繊維15〜40重量部、中実のカーボンブラック0.1〜5.0重量部を配合してなる樹脂組成物(特許文献2)、が報告されている。   In addition, a method of introducing carbon fibers into an extruded melt kneaded state of a resin and cutting and pelletizing the extruded body is known as a known technique. For example, as a prior art, polypropylene resin compositions 60 to A resin composition (Patent Document 2) comprising 85 parts by weight, 15 to 40 parts by weight of PAN-based carbon fiber, and 0.1 to 5.0 parts by weight of solid carbon black has been reported.

また、成形体中の材料として使用される再生ポリフェニレンスルフィドの比率を高めても、ポリフェニレンスルフィド成形体が本来有する機械特性、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れるという特性を保持した成形体の製造方法や(特許文献3)、また、リグニンを含む、圧縮、押出しまたは射出成形用の成形用樹脂コンパウンド材料であって、リグニンが有機溶媒に可溶であり、リグニンを5〜90質量%含む成形用樹脂コンパウンド材料(特許文献4)、が報告されている。   In addition, even if the ratio of recycled polyphenylene sulfide used as a material in the molded product is increased, the molded product retains the mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability inherent in the polyphenylene sulfide molded product. (Patent Document 3), and a resin compound material for molding for compression, extrusion or injection molding containing lignin, wherein the lignin is soluble in an organic solvent and the lignin is contained in an amount of 5 to 90% by mass. A resin compound material for molding containing (Patent Document 4) has been reported.

しかし、これらの押出混練法では、炭素繊維の含有量が多くなると溶融樹脂の粘度が極めて高くなるため、炭素繊維は、20〜30体積%での混練が限界とされている。   However, in these extrusion kneading methods, the viscosity of the molten resin becomes extremely high as the carbon fiber content increases, so that the kneading of carbon fiber at 20 to 30% by volume is limited.

また、用途によっては、高剛性のような機械特性だけではなく、熱伝導性が求められる。樹脂は、熱伝導性が低く、炭素繊維の熱伝導性が高いため、熱が加わる部品に用いた場合、材料中に熱が籠り、その熱履歴によって熱劣化を引き起こしてしまうという問題がある。このような問題に対する対策技術は、現在のところ、公知の事実として公表されていないが、その対策技術あるいはそれに対応した新しい炭素繊維強化樹脂材料(CFRP)の開発は、材料の安全性と信頼性の観点から、必要且つ重要である。   Depending on the application, not only mechanical properties such as high rigidity but also thermal conductivity is required. Since the resin has a low thermal conductivity and the carbon fiber has a high thermal conductivity, when used in a component to which heat is applied, there is a problem that heat is generated in the material and the thermal history causes thermal degradation. At present, no countermeasure technology for such a problem has been disclosed as a publicly known fact, but the development of the countermeasure technology or a new carbon fiber reinforced resin material (CFRP) corresponding thereto is the safety and reliability of the material. From the point of view, it is necessary and important.

特開2011−246621号公報JP 2011-246621 A 特開2012−36247号公報JP 2012-36247 A 特開2009−291986号公報JP 2009-291986 A 特開2011−219715号公報JP 2011-219715 A

ここで、上述の樹脂ペレットについて、さらに説明すると、複合材料の製造に際しては、樹脂粉末と炭素繊維をそれぞれ単独で、もしくは両者を混合して、直接、成形機に供給する方法が、特に、生産性を考慮する上で望ましい。しかしながら、このような方法では、ホッパー内で原料の樹脂粉末あるいは炭素繊維が固まり、ブリッジ現象が生じるという問題があり、さらには品質のばらつきが起きるという問題がある。   Here, the above-described resin pellets will be further described. In the production of the composite material, the method of supplying the resin powder and the carbon fiber individually or in a mixture and supplying them directly to the molding machine is particularly produced. This is desirable in consideration of sex. However, in such a method, there is a problem that the raw material resin powder or carbon fiber is hardened in the hopper, causing a bridging phenomenon, and further, there is a problem that quality variation occurs.

また、炭素繊維の添加量が高くなると、混合物の流動性は低下することから、現状では、高炭素繊維添加量での樹脂混練は困難であり、さらにペレットの樹脂特性である可とう性を発現させることは困難であるのが実情であり、当技術分野においては、これらの課題を解決するための新しい技術を開発することが強く要請されていた。   In addition, since the fluidity of the mixture decreases as the amount of carbon fiber added increases, at present, it is difficult to knead the resin with a high amount of carbon fiber added, and further exhibits the flexibility of the resin characteristics of the pellets. Actually, it is difficult to make this happen, and there has been a strong demand in this technical field to develop a new technology for solving these problems.

このような状況の中で、本発明者らは、上述のような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、炭素繊維を樹脂に配合する際に、炭素繊維と樹脂の混合媒体を回転させ、且つ樹脂中へ機能性フィラーを配合することによって、これらの課題を解決した製品が得られることを見出し、公知の混練方法を用いたペレット製造では困難であった、高繊維含有量の炭素繊維複合樹脂ビーズを作製するに至り、熱履歴による劣化を抑えることが可能な炭素繊維複合樹脂組成物を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。   Under such circumstances, the present inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems, and as a result, when blending carbon fiber with resin, the mixed medium of carbon fiber and resin is rotated. In addition, it has been found that a product that solves these problems can be obtained by blending a functional filler into a resin, and carbon fiber having a high fiber content, which has been difficult in pellet production using a known kneading method. As a result of producing composite resin beads, the present inventors have succeeded in developing a carbon fiber composite resin composition capable of suppressing deterioration due to thermal history, thereby completing the present invention.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、炭素繊維複合樹脂ペレットの従来材に見られる種々の問題点を解決できる炭素繊維複合樹脂ペレットとその組成物の製造方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、炭素繊維の体積含有量を大きくし、炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP)の製造に使用できる、取扱性や作業性に優れた炭素繊維複合樹脂ビーズを提供することを目的とするものである。さらに、本発明は、熱履歴による劣化を抑制する炭素繊維複合ビーズおよびその炭素繊維複合樹脂組成物の成型体を提供することを目的とするものである。   This invention is made | formed in view of the above situations, and provides the manufacturing method of the carbon fiber composite resin pellet which can solve the various problems seen in the conventional material of a carbon fiber composite resin pellet, and its composition. It is intended to do. Another object of the present invention is to provide a carbon fiber composite resin bead excellent in handleability and workability that can be used for the production of carbon fiber reinforced plastic (CFRP / CFRTP) by increasing the volume content of carbon fiber. It is what. Furthermore, this invention aims at providing the molded object of the carbon fiber composite bead which suppresses deterioration by a heat history, and its carbon fiber composite resin composition.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)炭素繊維を高含有量で含む加熱および加圧成形用の炭素繊維複合樹脂ビーズであり、該炭素繊維の含有量が30体積%以上95体積%以下である炭素繊維複合樹脂ビーズを製造する方法であって、炭素繊維および液状の樹脂の混合物を、公転および/または自転する撹拌装置によって、毎分400〜3000回転で撹拌操作を行って複合してビーズに形成することを特徴とする炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(2)前記炭素繊維の繊維長が100μm以上6mm以下であり、その径が5μm以上15μm以下である、前記(1)に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(3)前記樹脂が、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミドからなる群より選ばれる1種または2種以上の高分子樹脂である、前記(1)または(2)に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(4)前記樹脂に、フィラーとして、アルミナ、酸化マグネシウム、ジルコニア、チタン酸バリウム、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカからなる群より選ばれる1種または2種以上の無機フィラーを複合化することを含む、前記(1)から(3)のいずれかに記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(5)前記樹脂に前記フィラーを複合化した後、前記撹拌操作を行う、前記(4)に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(6)前記樹脂に前記フィラーを複合化することが、0.1体積%以上30体積%以下のフィラーを含有する樹脂を形成することを含む、前記(4)または(5)に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
(7)炭素繊維を高含有量で含む加熱および加圧成形用の、該炭素繊維の含有量が30体積%以上95体積%以下である炭素繊維複合樹脂ビーズであって、炭素繊維および液状の樹脂の混合物を、公転および/または自転する撹拌装置によって、毎分400〜3000回転で撹拌操作を行って複合してビーズに形成することによって製造された炭素繊維複合樹脂ビーズを、加熱加圧成形して得られることを特徴とする炭素繊維強化複合樹脂組成物の成型体。

The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A carbon fiber composite resin bead for heating and pressure molding containing a high content of carbon fiber, and the carbon fiber content is 30% by volume to 95% by volume. And a composite of carbon fiber and liquid resin is formed into beads by performing a stirring operation at 400 to 3000 revolutions per minute by a revolving and / or rotating stirring device. A method for producing carbon fiber composite resin beads.
(2) The method for producing carbon fiber composite resin beads according to (1), wherein the carbon fiber has a fiber length of 100 μm to 6 mm and a diameter of 5 μm to 15 μm.
(3) The above (1) or (1), wherein the resin is one or two or more polymer resins selected from the group consisting of polycarbonate, polyamide, polypropylene, polyethylene, acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, and polyimide. The manufacturing method of the carbon fiber composite resin bead as described in 2).
(4) One or two or more types selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, zirconia, barium titanate, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and silica as fillers in the resin. The manufacturing method of the carbon fiber composite resin bead in any one of said (1) to (3) including compounding an inorganic filler.
(5) The method for producing carbon fiber composite resin beads according to (4), wherein the stirring operation is performed after the filler is combined with the resin.
(6) The carbon according to (4) or (5), wherein compounding the filler with the resin includes forming a resin containing a filler of 0.1% by volume to 30% by volume. Manufacturing method of fiber composite resin beads.
(7) Carbon fiber composite resin beads having a carbon fiber content of 30% by volume or more and 95% by volume or less for heating and pressure molding including a high content of carbon fiber, A carbon fiber composite resin bead produced by mixing and forming a resin mixture into a bead by agitating operation at 400 to 3000 revolutions per minute with a stirring device that revolves and / or rotates , and heat-press molding A molded product of a carbon fiber reinforced composite resin composition characterized by being obtained as described above.

次に、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、炭素繊維複合樹脂組成物の成形体を製造するための、加熱及び加圧成形用のペレットであり、従来の炭素繊維複合樹脂ペレットのように、単純に樹脂粉末と炭素繊維を混合したものではなく、その炭素繊維含有量が30体積%から95体積%の範囲で製造したものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The carbon fiber composite resin beads of the present invention are pellets for heating and pressure molding for producing a molded product of a carbon fiber composite resin composition, and are simply resin like conventional carbon fiber composite resin pellets. It is not a mixture of powder and carbon fiber, but produced with a carbon fiber content in the range of 30% to 95% by volume.

この製造方法による炭素繊維複合樹脂ビーズは、液状の高分子樹脂もしくは溶媒にて溶解した高分子樹脂液に、炭素繊維を混合し、公転および/または自転を有する撹拌装置で複合化して得られるビーズ形状体であり、その炭素繊維複合ビーズが、加熱および加圧下において、可とう性を有し、且つ成形可能な特性を有すものである。   The carbon fiber composite resin beads by this manufacturing method are obtained by mixing carbon fiber in a liquid polymer resin or a polymer resin solution dissolved in a solvent, and compounding with a stirrer having revolution and / or rotation. It is a shape body, and the carbon fiber composite bead has flexibility and moldability under heating and pressurization.

使用する炭素繊維としては、その繊維長が100μm以上6mm以下のものを使用することができ、繊維長が120μm以上5mm以下であることが好ましい。また、炭素繊維の径が5μm以上15μm以下のものを使用することができ、炭素繊維の径が8μm以上12μm以下であることが好ましい。繊維長が100μm未満では、組成物の十分な機械的な特性を得られることができず、好ましくない。   As the carbon fiber to be used, those having a fiber length of 100 μm to 6 mm can be used, and the fiber length is preferably 120 μm to 5 mm. In addition, carbon fibers having a diameter of 5 μm or more and 15 μm or less can be used, and the carbon fiber diameter is preferably 8 μm or more and 12 μm or less. If the fiber length is less than 100 μm, sufficient mechanical properties of the composition cannot be obtained, which is not preferable.

また、6mmよりも長い繊維では、複合化において、繊維の絡み合いがとれず、ビーズを形成できず、好ましくない。また、繊維径が5μm未満では、混練時に繊維が壊れる可能性があり、15μmを超える径では、繊維の剛直性が強くなり、ビーズを製造することが困難であるため、本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズの形成においては、好ましくない。   In addition, fibers longer than 6 mm are not preferable because the fibers cannot be entangled in the composite process and beads cannot be formed. In addition, if the fiber diameter is less than 5 μm, the fiber may be broken at the time of kneading, and if it exceeds 15 μm, the rigidity of the fiber becomes strong and it is difficult to produce beads. In the formation of resin beads, it is not preferable.

使用する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこの混合物であればよく、具体的には、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミドからなる群より選ばれる1種または2種以上の高分子樹脂材料を選択することができる。この場合、樹脂の種類に制限はないが、室温あるいは加熱下において、液状の樹脂あるいは溶媒にて溶解した高分子樹脂液が、本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造に好適に用いられる。   The resin to be used may be a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixture thereof, specifically, from the group consisting of polycarbonate, polyamide, polypropylene, polyethylene, acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, and polyimide. One or more polymer resin materials selected can be selected. In this case, the type of resin is not limited, but a liquid resin or a polymer resin solution dissolved in a solvent at room temperature or under heating is suitably used for producing the carbon fiber composite resin beads of the present invention.

本発明において提供される炭素繊維複合樹脂ビーズは、公転および/または自転を有する撹拌装置で複合化して得られる。すなわち、炭素繊維と樹脂とを、容器中にて混合し、その容器を撹拌機に設置した後、毎分400〜3000回転、好適には500〜2000回転にて公転および/または自転の撹拌操作を行う。当然ながら、公転のみでビーズ形成を行っても問題はないが、より球状化、繊維の充填化を向上させるためには、公転と自転での撹拌操作を行うことが好ましい。   The carbon fiber composite resin beads provided in the present invention are obtained by compounding with a stirrer having revolution and / or rotation. That is, carbon fiber and resin are mixed in a container, and after the container is placed in a stirrer, the revolution and / or rotation stirring operation is performed at 400 to 3000 rotations per minute, preferably 500 to 2000 rotations per minute. I do. Of course, there is no problem even if beads are formed only by revolution, but in order to improve spheroidization and fiber filling, it is preferable to perform a stirring operation in revolution and rotation.

炭素繊維と樹脂との混合割合としては、製造される炭素繊維複合樹脂ビーズの炭素繊維含有量を30体積%から95体積%とすることが好適であり、それにより、通常の混練法では困難な、高い繊維含有量の炭素繊維複合樹脂ビーズが形成される。したがって、このような炭素繊維複合樹脂ビーズを、圧縮、押出し、射出成形のような、加熱および加圧成形方法によって、成形体を作製することができ、その成形体の炭素繊維含有量も、炭素繊維が30体積%から95体積%という、高い繊維含有量の炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP複合材)を製造することができる。   As a mixing ratio of the carbon fiber and the resin, it is preferable that the carbon fiber content of the produced carbon fiber composite resin beads is 30% by volume to 95% by volume, which is difficult by a normal kneading method. A high fiber content carbon fiber composite resin bead is formed. Therefore, a molded body can be produced from such a carbon fiber composite resin bead by heating and pressure molding methods such as compression, extrusion, and injection molding. A carbon fiber reinforced plastic (CFRP / CFRTP composite) having a high fiber content of 30 to 95% by volume can be produced.

本発明における炭素繊維複合樹脂ビーズの繊維含有量は、好適には、30体積%から95体積%の範囲である。30体積%未満の繊維含有量では、液状化した高分子樹脂の量が多すぎて、均一なペースト状になるが、複合ビーズの形態にすることはできない。また、95体積%を超えた繊維含有量では、繊維間を繋ぐあるいは繊維間の空隙を埋めるための樹脂量が足りず、且つ炭素繊維の嵩が大きくなりすぎるために、複合ビーズを形成することができない。そのため、好適には、30体積%から95体積%の範囲の炭素繊維含有量で、複合ビーズを製造することが好ましい。   The fiber content of the carbon fiber composite resin beads in the present invention is preferably in the range of 30% to 95% by volume. If the fiber content is less than 30% by volume, the amount of the liquefied polymer resin is too large to form a uniform paste, but it cannot be formed into a composite bead. In addition, when the fiber content exceeds 95% by volume, the amount of resin for connecting the fibers or filling the gaps between the fibers is insufficient, and the bulk of the carbon fibers becomes too large, so that composite beads are formed. I can't. Therefore, it is preferable to manufacture composite beads with a carbon fiber content in the range of 30% to 95% by volume.

また、炭素繊維複合樹脂ビーズのマトリックス樹脂に、高熱伝導性などのフィラーを複合化することによって、機能性を有する炭素繊維複合ビーズを製造することが可能である。この場合、フィラーとして、アルミナ、酸化マグネシウム、ジルコニア、チタン酸バリウム、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカからなる群より選ばれる1種または2種以上が例示される。これらの無機フィラーを樹脂と複合化し、その無機フィラー複合樹脂と炭素繊維を、上述した方法ならびに条件にて混合することによって、機能性の炭素繊維樹脂ビーズ構造体を製造することができる。   Moreover, it is possible to manufacture carbon fiber composite beads having functionality by combining a filler such as high thermal conductivity with a matrix resin of carbon fiber composite resin beads. In this case, examples of the filler include one or more selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, zirconia, barium titanate, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and silica. A functional carbon fiber resin bead structure can be manufactured by compounding these inorganic fillers with a resin and mixing the inorganic filler composite resin and carbon fiber in the above-described method and conditions.

本発明の機能性を有する炭素繊維複合樹脂ビーズにおいては、複合化する無機フィラーは、30体積%を超えないことが好ましい。30体積%を超えてしまうと、複合化した樹脂の流動性が損なわれ、炭素繊維と撹拌混合することが困難になる可能性がある。さらには、無機フィラー量が増すと、素材コストの観点、材料としての重量増が引き起こされ、工業的な部材としての価値が損なわれる可能性がある。好適には、0.1体積%以上30体積%以下の無機フィラー含有量のマトリックス樹脂を形成することが望ましい。   In the carbon fiber composite resin beads having the functionality of the present invention, the composite inorganic filler preferably does not exceed 30% by volume. If it exceeds 30% by volume, the fluidity of the composite resin may be impaired, and stirring and mixing with the carbon fiber may be difficult. Furthermore, when the amount of the inorganic filler is increased, an increase in weight as a material from the viewpoint of material cost may be caused, and the value as an industrial member may be impaired. Preferably, it is desirable to form a matrix resin having an inorganic filler content of 0.1 volume% or more and 30 volume% or less.

本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、次のような特徴を有する。すなわち、第1に、炭素繊維と高分子樹脂を混合、撹拌することによって得られたビーズ状のものであって、第2に、その炭素繊維複合樹脂ビーズの繊維含有量が30体積%から95体積%の範囲である高繊維含有量のビーズ状構造体である。   The carbon fiber composite resin beads of the present invention have the following characteristics. That is, firstly, it is a bead obtained by mixing and stirring carbon fiber and polymer resin, and secondly, the fiber content of the carbon fiber composite resin bead is from 30% by volume to 95%. It is a bead-like structure having a high fiber content in the range of volume%.

第3に、炭素繊維複合樹脂ビーズを構成している炭素繊維の繊維長および繊維径が、それぞれ100μm以上6mm以下、好ましくは5μm以上15μmの範囲であり、第4に、炭素繊維複合樹脂ビーズを構成している高分子樹脂材料が少なくとも1種類あるいは複数種類の樹脂であり、第5に、製造した炭素繊維複合樹脂ビーズを用いて、加熱、加圧よって可とう性を発現し、加熱加圧成形によって、炭素繊維含有量が30体積%から95体積%の高繊維含有量で炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP)を形成する。   Third, the fiber length and fiber diameter of the carbon fibers constituting the carbon fiber composite resin beads are each in the range of 100 μm to 6 mm, preferably 5 μm to 15 μm. Fourth, the carbon fiber composite resin beads The polymer resin material is at least one kind or a plurality of kinds of resins. Fifth, using the produced carbon fiber composite resin beads, flexibility is exhibited by heating and pressing, and heating and pressing are performed. By molding, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP / CFRTP) is formed with a high fiber content of 30 to 95% by volume.

また、第6に、製造する炭素繊維複合樹脂ビーズを構成している樹脂に、機能性の無機フィラーを0.1体積%以上30体積%以下の範囲で導入することによって、熱伝導性を付加した、機能性を有する炭素繊維複合樹脂ビーズを形成し、それを加熱加圧成形することによって、機能性を持った炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP)とすることができる。さらに、炭素繊維、無機フィラー、樹脂を配合ならびに混合し、公転および/または自転を有する撹拌機により、ビーズ形態の炭素繊維複合樹脂ビーズを製造することができる。   Sixth, thermal conductivity is added by introducing a functional inorganic filler in the range of 0.1 volume% to 30 volume% into the resin constituting the carbon fiber composite resin beads to be produced. By forming a carbon fiber composite resin bead having functionality and molding it by heating and pressing, it is possible to obtain a carbon fiber reinforced plastic (CFRP / CFRTP) having functionality. Furthermore, carbon fiber composite resin beads in the form of beads can be produced by mixing and mixing carbon fibers, inorganic fillers, and resins, and using a stirrer having revolution and / or rotation.

次に、本発明で提供される炭素繊維複合樹脂ビーズを用いた、炭素繊維強化複合樹脂組成物としての成型体の特徴について説明する。   Next, characteristics of the molded body as a carbon fiber reinforced composite resin composition using the carbon fiber composite resin beads provided in the present invention will be described.

本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、30体積%から95体積%の炭素繊維と、炭素繊維間あるいは空隙を埋める形態で固体の樹脂(熱可塑性の場合)あるいは半固体状の樹脂(熱硬化性樹脂の場合)を含んでいる。そのため、加熱プレス機、押出成形機、射出成形機、ロール機などの加熱加圧を用いた成形、すなわち公知の成形方法を利用して成形することが可能である。   The carbon fiber composite resin bead of the present invention comprises 30% to 95% by volume of carbon fiber and a solid resin (in the case of thermoplastic) or a semi-solid resin (thermosetting) in a form filling the gaps between the carbon fibers. (In the case of resin). Therefore, it is possible to perform molding using heating and pressurization such as a heating press machine, an extrusion molding machine, an injection molding machine, a roll machine, that is, a known molding method.

この成形では、加熱によって樹脂が溶融化および軟化し、炭素繊維複合樹脂ビーズに可とう性が発現し、加圧によって変形し、成型することが可能となる。その結果、易成形性の、高い繊維含有量を有する炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP)材料およびその成型体が得られる。   In this molding, the resin is melted and softened by heating, and the carbon fiber composite resin beads exhibit flexibility, and can be deformed and molded by pressurization. As a result, an easily moldable carbon fiber reinforced plastic (CFRP / CFRTP) material having a high fiber content and a molded body thereof are obtained.

前述したように、この炭素繊維複合樹脂ビーズを構成しているマトリックス樹脂に、機能性を有する無機フィラーを導入しても、上記成形方法で、成型体を製造することが可能であり、それにより、機能性を、炭素繊維強化プラスチックに付与することができる。   As described above, even if an inorganic filler having functionality is introduced into the matrix resin constituting the carbon fiber composite resin beads, it is possible to produce a molded body by the above molding method, Functionality can be imparted to the carbon fiber reinforced plastic.

後述する実施例において詳細に示すように、例えば、高熱伝導性の特徴を有する窒化ホウ素を、10体積%で樹脂に混練すると、その複合樹脂の熱伝導率は、約1W/mKになる。この窒化ホウ素複合樹脂と炭素繊維とを混合し、撹拌することによって、前述した方法によって、窒化ホウ素フィラーを含んだ炭素繊維複合樹脂ビーズの構造体が形成される。   As will be described in detail in Examples described later, for example, when boron nitride having high thermal conductivity is kneaded with a resin at 10% by volume, the thermal conductivity of the composite resin becomes about 1 W / mK. By mixing and stirring the boron nitride composite resin and the carbon fiber, a structure of carbon fiber composite resin beads containing a boron nitride filler is formed by the method described above.

その成形後の成型体の熱伝導率は、上記複合樹脂の熱伝導率とほぼ同等の値を示すが、この特性は、成型体の熱偏析を抑制することになり、炭素繊維強化プラスチックの熱劣化を抑制する。なぜならば、炭素繊維は熱伝導性を有するが、樹脂は熱伝導性が低いために、熱が成型体に加わると、炭素繊維に付加された熱の放出場所がなくなり、樹脂の劣化を引き起こしてしまうからである。   The thermal conductivity of the molded body after the molding shows a value almost equal to the thermal conductivity of the composite resin, but this characteristic suppresses thermal segregation of the molded body, and the thermal conductivity of the carbon fiber reinforced plastic. Suppress deterioration. This is because carbon fiber has thermal conductivity, but resin has low thermal conductivity, so when heat is applied to the molded body, there is no place for the release of heat added to the carbon fiber, causing deterioration of the resin. Because it ends up.

このように、機能性無機フィラーを、炭素繊維複合樹脂ビーズの構造体中に導入することにより、機能性のビーズ、すなわち機能性炭素繊維複合樹脂ビーズが形成され、その成型体は、機能性を有する。   In this way, by introducing the functional inorganic filler into the structure of the carbon fiber composite resin beads, functional beads, that is, functional carbon fiber composite resin beads are formed. Have.

図1は、上記炭素繊維複合樹脂ビーズの構造を模式的に示した説明図である。図中、1は樹脂、2は炭素繊維、3は無機フィラーを示す。得ようとする炭素繊維複合樹脂ビーズならびに成型体としての炭素繊維強化プラスチックによって、3の無機フィラーを、構造体中に導入するかどうかを決めればよい。   FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the structure of the carbon fiber composite resin beads. In the figure, 1 is a resin, 2 is a carbon fiber, and 3 is an inorganic filler. Whether to introduce the three inorganic fillers into the structure body may be determined by the carbon fiber composite resin beads to be obtained and the carbon fiber reinforced plastic as a molded body.

また、使用する炭素繊維複合樹脂ビーズは、単一の直径でもよいし、粒径の異なる炭素繊維複合樹脂ビーズを用いてもよい。加熱および加圧した際に、ビーズが可とう性を示し、且つ樹脂が一部染み出れば、炭素繊維複合樹脂ビーズ間をつなぎ合わせ、且つ炭素繊維間およびその空隙を樹脂が埋めることになるため、成型体の大小は問わず、また、厚さも問うことなく、成形加工することが可能である。   Moreover, the carbon fiber composite resin beads to be used may have a single diameter or carbon fiber composite resin beads having different particle diameters. When heated and pressurized, if the beads show flexibility and part of the resin oozes out, the carbon fiber composite resin beads are joined together and the carbon fibers and the gaps are filled with the resin. The molding can be processed regardless of the size of the molded body, and without questioning the thickness.

以上述べたように、本発明では、炭素繊維と樹脂からなる高繊維含有量の炭素繊維複合樹脂ビーズが得られ、その特徴は、加熱加圧において、可とう性を有するために、成型体、すなわち炭素繊維強化プラスチックを容易に製造することができる。炭素繊維複合樹脂ビーズは、従来のペレットとして使われているものと同等に扱うことができるため、成型体の生産性と加工性が向上する。このように、本発明は、炭素繊維強化プラスチックを利用して製品を製造する諸産業において、その意義はきわめて大きく、例えば、自動車、航空機、電子機器などに搭載される炭素繊維強化プラスチック構造部材として有用である。   As described above, in the present invention, a carbon fiber composite resin bead having a high fiber content composed of carbon fiber and resin is obtained. That is, the carbon fiber reinforced plastic can be easily manufactured. Since the carbon fiber composite resin beads can be handled in the same manner as those used as conventional pellets, the productivity and processability of the molded body are improved. As described above, the present invention is extremely significant in various industries for manufacturing products using carbon fiber reinforced plastics, for example, as carbon fiber reinforced plastic structural members mounted on automobiles, aircrafts, electronic devices and the like. Useful.

本発明により、以下のような効果が奏される。
(1)本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、該ビーズ中に30体積%から95体積%という非常に高い繊維含有量の炭素繊維を含んでおり、しかも、加熱および加圧によって、可とう性を有するため、圧縮、押出し、射出成形などの加熱加圧成形法が適用でき、繊維含有量30体積%から95体積%の成型体、すなわち高繊維含有の炭素繊維強化プラスチックを得ることができる。
(2)本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズを用いて、これを加熱加圧成形することによって、任意の形状に、容易に、空隙の少ない、高品位の炭素繊維複合プラスチック(CFRP・CFRTP)成型体に加工することができる。
(3)炭素繊維複合樹脂ビーズ中のマトリックス樹脂中に、熱伝導性フィラーを導入した構造体を製造することが可能であり、マトリックス樹脂の熱伝導性の向上によって、炭素繊維複合樹脂材料中に熱が籠ることがなく、熱劣化を抑えた炭素繊維複合プラスチック(CFRP・CFRTP)を簡便な方法で製造することができる。
(4)本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、ペレット材料として用いることができ、そのため、炭素繊維強化プラスチックの成型品を生産性よく作製することができる。
(5)本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、そのマトリックス樹脂中に熱伝導性フィラーを導入することができ、その特性を有した炭素繊維強化プラスチックを作製できるため、熱特性および機械強度の必要な部分製品に適用可能である。
The following effects are exhibited by the present invention.
(1) The carbon fiber composite resin beads of the present invention contain carbon fibers having a very high fiber content of 30% to 95% by volume in the beads, and are flexible by heating and pressurization. Therefore, a hot pressing method such as compression, extrusion, injection molding or the like can be applied, and a molded product having a fiber content of 30% by volume to 95% by volume, that is, a high-fiber-containing carbon fiber reinforced plastic can be obtained.
(2) High-quality carbon fiber composite plastic (CFRP / CFRTP) molding with a small number of voids and easily with any shape by heating and pressure molding using the carbon fiber composite resin beads of the present invention Can be processed into a body.
(3) It is possible to manufacture a structure in which a thermally conductive filler is introduced into a matrix resin in a carbon fiber composite resin bead. By improving the thermal conductivity of the matrix resin, A carbon fiber composite plastic (CFRP / CFRTP) that does not generate heat and suppresses thermal deterioration can be produced by a simple method.
(4) The carbon fiber composite resin beads of the present invention can be used as a pellet material, so that a molded product of carbon fiber reinforced plastic can be produced with high productivity.
(5) Since the carbon fiber composite resin beads of the present invention can introduce a heat conductive filler into the matrix resin and can produce a carbon fiber reinforced plastic having the characteristics, it is necessary to have thermal characteristics and mechanical strength. It is applicable to various partial products.

本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズの概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the concept of the carbon fiber composite resin bead of this invention. 実施例1の炭素繊維複合樹脂ビーズの外観写真である。2 is an appearance photograph of the carbon fiber composite resin beads of Example 1. FIG. 実施例1の炭素繊維複合樹脂ビーズの断面写真である。2 is a cross-sectional photograph of a carbon fiber composite resin bead of Example 1. FIG. ポリカーボネートと炭素繊維から構成された炭素繊維複合ビーズを示す。The carbon fiber composite bead comprised from the polycarbonate and carbon fiber is shown. 実施例4の炭素繊維複合樹脂ビーズから成形した圧縮成型体の熱伝導率を示す。The heat conductivity of the compression molding body shape | molded from the carbon fiber composite resin bead of Example 4 is shown. 実施例2および実施例3で作製した成型体の熱劣化の様子と熱劣化の抑制を示す写真である。It is a photograph which shows the mode of thermal deterioration of the molded object produced in Example 2 and Example 3, and suppression of thermal deterioration.

次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

[炭素繊維複合樹脂ビーズおよび炭素繊維強化プラスチックの作製]
原料繊維としての炭素繊維(繊維長250μm、繊維径10μm)を、液状のエポキシ樹脂とその硬化剤の混合溶液に、繊維含有量50体積%となるように配合し、室温で、公転および自転を有する撹拌機にて混合し、9分間、回転処理を行った。その結果、図2に示すような炭素繊維複合樹脂ビーズを得た。ビーズの断面写真を、図3に示す。図より、ビーズの断面には、空隙がほとんど見られず、炭素繊維間およびその空隙を埋めるように、エポキシ樹脂が充填している様子が分かる。
[Production of carbon fiber composite resin beads and carbon fiber reinforced plastic]
Carbon fiber (fiber length: 250 μm, fiber diameter: 10 μm) as a raw material fiber is blended in a mixed solution of a liquid epoxy resin and its curing agent so that the fiber content is 50% by volume, and rotation and rotation are performed at room temperature. The mixture was mixed with a stirrer having a rotating process for 9 minutes. As a result, carbon fiber composite resin beads as shown in FIG. 2 were obtained. A cross-sectional photograph of the beads is shown in FIG. From the figure, it can be seen that the voids are hardly seen in the cross section of the beads, and the epoxy resin is filled so as to fill the gaps between the carbon fibers.

このようにして製造した炭素繊維複合樹脂ビーズを、金型に詰め、温度100℃、加圧80MPaにて、加熱圧縮成形を実施し、炭素繊維強化プラスチックを製造した。その成型体の炭素繊維含有量は50体積%となり、初めに調合した炭素繊維含有量と同様の、高繊維含有量の成型体、すなわち熱硬化性炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が得られることを確認した。   The carbon fiber composite resin beads thus produced were packed in a mold and subjected to heat compression molding at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 80 MPa to produce a carbon fiber reinforced plastic. The carbon fiber content of the molded body is 50% by volume, and a molded body having a high fiber content, that is, a thermosetting carbon fiber reinforced plastic (CFRP) similar to the carbon fiber content prepared at the beginning, is obtained. confirmed.

[炭素繊維複合樹脂ビーズおよび炭素繊維強化プラスチックの作製]
本実施例では、実施例1と同じ炭素繊維、およびトルエンに溶解したポリカーボネート溶液を準備した。先ず、炭素繊維を、ポリカーボネートに対して60体積%となるように混合し、室温で、公転および自転を有する撹拌機にて混合し、5分間、回転処理を行った。その結果、図4に示すような熱可塑性樹脂による炭素繊維複合樹脂ビーズが形成された。図より、ビーズ表面および断面は、溶媒が蒸発するために、空隙の存在がある様子が分かる。
[Production of carbon fiber composite resin beads and carbon fiber reinforced plastic]
In this example, the same carbon fiber as in Example 1 and a polycarbonate solution dissolved in toluene were prepared. First, carbon fiber was mixed so that it might become 60 volume% with respect to polycarbonate, it mixed with the stirrer which has revolution and rotation at room temperature, and the rotation process was performed for 5 minutes. As a result, carbon fiber composite resin beads made of thermoplastic resin as shown in FIG. 4 were formed. From the figure, it can be seen that the bead surface and cross section have voids due to the evaporation of the solvent.

このようにして製造した炭素繊維複合樹脂ビーズを、金型に詰め、温度265℃、加圧40MPaにて、加熱圧縮成形を実施し、炭素繊維強化プラスチックを製造した。その成型体の炭素繊維含有量は60体積%となり、初めに調合した炭素繊維含有量と同様の、高繊維含有量の成型体、すなわち熱可塑性炭素繊維強化プラスチックCFRP(CFRTP)が得られることを確認した。   The carbon fiber composite resin beads thus produced were packed in a mold and subjected to heat compression molding at a temperature of 265 ° C. and a pressure of 40 MPa to produce a carbon fiber reinforced plastic. The carbon fiber content of the molded product is 60% by volume, and a molded product having a high fiber content similar to the carbon fiber content prepared at the beginning, that is, a thermoplastic carbon fiber reinforced plastic CFRP (CFRTP) is obtained. confirmed.

このように、ビーズ自体に空隙が存在しても、加熱加圧成形によって、炭素繊維複合樹脂ビーズが可とう性を示し、且つ樹脂が炭素繊維の間に充填するため、初めに調合した炭素繊維含有量を保持した、熱可塑性樹脂で構成した熱可塑性炭素繊維強化プラスチック(CFRTP)が得られることを確認した。   Thus, even if there are voids in the beads themselves, the carbon fiber composite resin beads show flexibility by heating and pressing and the resin is filled between the carbon fibers. It was confirmed that a thermoplastic carbon fiber reinforced plastic (CFRTP) composed of a thermoplastic resin having a content was obtained.

[機能性炭素繊維複合樹脂ビーズの機能化]
本実施例では、炭素繊維複合樹脂ビーズを機能化するために、熱伝導性の向上を調べた。熱伝導率の高い窒化ホウ素を無機フィラーとし、これを、10体積%となるように、液状エポキシと硬化剤の混合溶液に添加混合し、窒化ホウ素複合樹脂ペーストを得た。それとは別に、これを、10体積%となるように、ポリカーボネートペレットと混合し、その混合物を、一軸押出混練機に導入し、260℃にて、混練押出することで、窒化ホウ素複合樹脂ペレットを作製した。
[Functionalization of functional carbon fiber composite resin beads]
In this example, in order to functionalize the carbon fiber composite resin beads, improvement in thermal conductivity was examined. Boron nitride having high thermal conductivity was used as an inorganic filler, and this was added to and mixed with a mixed solution of a liquid epoxy and a curing agent so as to be 10% by volume to obtain a boron nitride composite resin paste. Separately, this is mixed with polycarbonate pellets so as to be 10% by volume, and the mixture is introduced into a single-screw extrusion kneader, and kneaded and extruded at 260 ° C. to obtain boron nitride composite resin pellets. Produced.

まず、第1に、窒化ホウ素複合樹脂ペーストに対して、炭素繊維を、50体積%となるように配合し、実施例1と同様な条件で撹拌を行った。そして、第2に、ポリカーボネートを用いて作製した窒化ホウ素複合樹脂ペレットを、実施例2と同様に、トルエンに溶解し、繊維含有量が60体積%となるように、炭素繊維を混合し、撹拌を行った。   First, carbon fiber was blended with the boron nitride composite resin paste so as to be 50% by volume, and stirred under the same conditions as in Example 1. Secondly, boron nitride composite resin pellets produced using polycarbonate are dissolved in toluene as in Example 2, and carbon fibers are mixed and stirred so that the fiber content is 60% by volume. Went.

その結果、窒化ホウ素を10体積%含んだエポキシ樹脂ならびにポリカーボネートから、炭素繊維複合樹脂ビーズを得ることができることを確認した。これらの炭素繊維複合樹脂ビーズを用いて、加熱圧縮成形を行うことにより、10体積%の窒化ホウ素を含有した炭素繊維複合組成物、すなわち窒化ホウ素を複合化した炭素繊維強化プラスチック(CFRP・CFRTP)を得ることに成功した。その炭素繊維含有量は、初めに配合した繊維含有量を維持していた。   As a result, it was confirmed that carbon fiber composite resin beads can be obtained from an epoxy resin containing 10% by volume of boron nitride and polycarbonate. By performing heat compression molding using these carbon fiber composite resin beads, a carbon fiber composite composition containing 10% by volume of boron nitride, that is, carbon fiber reinforced plastic composited with boron nitride (CFRP / CFRTP) Succeeded in getting. The carbon fiber content maintained the fiber content originally blended.

[炭素繊維強化プラスチックの熱伝導率]
本実施例では、実施例3で作製した炭素繊維強化プラスチックの熱伝導率を調べた。熱伝導率の測定は、レーザーフラッシュ法によって行った。図5に、窒化ホウ素を複合化したエポキシ樹脂から作製した、実施例3の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)における熱伝導率、その比較例としての、炭素繊維を複合化していない窒化ホウ素複合樹脂(エポキシ)の熱伝導率、およびエポキシ単体での熱伝導率、を示す。
[Thermal conductivity of carbon fiber reinforced plastic]
In this example, the thermal conductivity of the carbon fiber reinforced plastic produced in Example 3 was examined. The thermal conductivity was measured by a laser flash method. FIG. 5 shows the thermal conductivity of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) of Example 3 made from an epoxy resin compounded with boron nitride, and a boron nitride compound resin (CF fiber) not compounded with carbon fiber as a comparative example. The thermal conductivity of the epoxy) and the thermal conductivity of the epoxy alone are shown.

図から明らかなように、エポキシ単体での熱伝導率は、0.19W/mKであり、窒化ホウ素複合樹脂の熱伝導率は、1.01W/mKであり、本発明で開発した実施例3の炭素繊維複合樹脂ビーズから作製した炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の熱伝導率は、1.13W/mKであり、これらの結果から、マトリックス樹脂の熱伝導性が、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の熱伝導性に付加されたことを確認した。   As is clear from the figure, the thermal conductivity of the epoxy alone is 0.19 W / mK, and the thermal conductivity of the boron nitride composite resin is 1.01 W / mK. Example 3 developed in the present invention The carbon fiber reinforced plastic (CFRP) produced from the carbon fiber composite resin beads has a thermal conductivity of 1.13 W / mK. From these results, the thermal conductivity of the matrix resin is determined by the carbon fiber reinforced plastic (CFRP). It was confirmed that the thermal conductivity was added.

[炭素繊維強化プラスチックの熱劣化の抑制]
本実施例では、実施例3で作製した、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に関して、加熱による熱劣化の形態を調べた。加熱は、1500Wのマイクロ波照射を30秒行って実施した。その結果、実施例1および2で作製した、炭素繊維強化プラスチック(CFRPとCFRTP)は、熱劣化を起こし、表面が破損した。
[Inhibition of thermal deterioration of carbon fiber reinforced plastic]
In this example, regarding the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) produced in Example 3, the form of thermal deterioration due to heating was examined. The heating was performed by applying microwave irradiation of 1500 W for 30 seconds. As a result, the carbon fiber reinforced plastics (CFRP and CFRTP) produced in Examples 1 and 2 were thermally deteriorated and the surface was damaged.

一方、実施例3で作製した、炭素繊維強化プラスチック(CFRPおよびCFRTP)の表面外観は、変化せず、熱伝導性マトリックス複合樹脂を用いたことで、熱偏析が緩和されたために、熱劣化を抑制できたと考えられた。図6に、熱可塑性樹脂をマトリックスにした熱劣化の様子とその抑制の様子を示す。   On the other hand, the surface appearance of the carbon fiber reinforced plastics (CFRP and CFRTP) produced in Example 3 was not changed, and thermal segregation was alleviated by using the thermally conductive matrix composite resin, so that thermal degradation was caused. It was thought that it was able to be suppressed. FIG. 6 shows the state of thermal deterioration using a thermoplastic resin as a matrix and the state of its suppression.

以上詳述した通り、本発明は、炭素繊維複合樹脂ビーズならびに炭素繊維と高分子樹脂からなる複合材料およびその製造方法に係るものであり、本発明により、本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズは、ビーズ中に炭素繊維含有量30体積%から95体積%という非常に高い炭素繊維を含んでおり、しかも、加熱および加圧によって、可とう性を示すようになるため、圧縮、押出し、射出成形などの加熱加圧成形法が適用でき、炭素繊維含有量30体積%から95体積%の成型体を得ることができる。本発明の炭素繊維複合樹脂ビーズを用いて、これを加熱加圧成形することによって、任意の形状に、空隙の少ない高品位の炭素繊維複合プラスチック(CFRP・CFRTP)成型体に加工することができる。本発明は、炭素繊維複合樹脂ビーズ中のマトリックス樹脂中に、熱伝導性フィラーを導入した構造体を製造することを可能とするものであり、マトリックス樹脂の熱伝導性の向上によって、炭素繊維複合樹脂材料中に熱が籠ることがなく、熱劣化を抑えた炭素繊維複合プラスチック(CFRP・CFRTP)を製造することを可能とするものとして有用である。   As described above in detail, the present invention relates to a carbon fiber composite resin bead, a composite material composed of carbon fiber and a polymer resin, and a method for producing the same. According to the present invention, the carbon fiber composite resin bead of the present invention is The beads contain very high carbon fibers with a carbon fiber content of 30 to 95 volume%, and become flexible by heating and pressurization, so compression, extrusion, injection molding, etc. Thus, a molded product having a carbon fiber content of 30% by volume to 95% by volume can be obtained. The carbon fiber composite resin beads of the present invention can be processed into a high-quality carbon fiber composite plastic (CFRP / CFRTP) molded body having a small number of voids by heat-pressing the carbon fiber composite resin beads of the present invention. . The present invention makes it possible to produce a structure in which a thermally conductive filler is introduced into a matrix resin in a carbon fiber composite resin bead. By improving the thermal conductivity of the matrix resin, the carbon fiber composite The resin material is useful as a material capable of producing a carbon fiber composite plastic (CFRP / CFRTP) that does not generate heat and suppresses thermal degradation.

(図1の符号)
1 樹脂
2 炭素繊維
3 無機フィラー
(Reference in FIG. 1)
1 Resin 2 Carbon fiber 3 Inorganic filler

Claims (7)

炭素繊維を高含有量で含む加熱および加圧成形用の炭素繊維複合樹脂ビーズであり、該炭素繊維の含有量が30体積%以上95体積%以下である炭素繊維複合樹脂ビーズを製造する方法であって、
炭素繊維および液状の樹脂の混合物を、公転および/または自転する撹拌装置によって、毎分400〜3000回転で撹拌操作を行って複合してビーズに形成することを特徴とする炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。
A carbon fiber composite resin bead for heating and pressure molding containing a high content of carbon fiber, and a method for producing a carbon fiber composite resin bead having a carbon fiber content of 30% by volume to 95% by volume There,
A carbon fiber composite resin bead characterized in that a mixture of carbon fiber and liquid resin is formed into a bead by performing a stirring operation at 400 to 3000 revolutions per minute by a revolving and / or rotating stirrer. Production method.
前記炭素繊維の繊維長が100μm以上6mm以下であり、その径が5μm以上15μm以下である、請求項1に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。   The method for producing carbon fiber composite resin beads according to claim 1, wherein the carbon fiber has a fiber length of 100 µm to 6 mm and a diameter of 5 µm to 15 µm. 前記樹脂が、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミドからなる群より選ばれる1種または2種以上の高分子樹脂である、請求項1または2に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。   The carbon according to claim 1 or 2, wherein the resin is one or more polymer resins selected from the group consisting of polycarbonate, polyamide, polypropylene, polyethylene, acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, and polyimide. Manufacturing method of fiber composite resin beads. 前記樹脂に、フィラーとして、アルミナ、酸化マグネシウム、ジルコニア、チタン酸バリウム、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカからなる群より選ばれる1種または2種以上の無機フィラーを複合化することを含む、請求項1から3のいずれかに記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。   One or more inorganic fillers selected from the group consisting of alumina, magnesium oxide, zirconia, barium titanate, titanium dioxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and silica are used as fillers in the resin. The manufacturing method of the carbon fiber composite resin bead in any one of Claim 1 to 3 including combining. 前記樹脂に前記フィラーを複合化した後、前記撹拌操作を行う、請求項4に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。   The method for producing carbon fiber composite resin beads according to claim 4, wherein the stirring operation is performed after the filler is combined with the resin. 前記樹脂に前記フィラーを複合化することが、0.1体積%以上30体積%以下のフィラーを含有する樹脂を形成することを含む、請求項4または5に記載の炭素繊維複合樹脂ビーズの製造方法。   6. The production of carbon fiber composite resin beads according to claim 4 or 5, wherein compounding the filler with the resin comprises forming a resin containing 0.1% by volume to 30% by volume of filler. Method. 炭素繊維を高含有量で含む加熱および加圧成形用の、該炭素繊維の含有量が30体積%以上95体積%以下である炭素繊維複合樹脂ビーズであって、炭素繊維および液状の樹脂の混合物を、公転および/または自転する撹拌装置によって、毎分400〜3000回転で撹拌操作を行って複合してビーズに形成することによって製造された炭素繊維複合樹脂ビーズを、加熱加圧成形して得られることを特徴とする炭素繊維強化複合樹脂組成物の成型体。 Carbon fiber composite resin beads having a carbon fiber content of 30% by volume or more and 95% by volume or less for heating and pressure molding including a high content of carbon fiber, and a mixture of carbon fiber and liquid resin The carbon fiber composite resin beads produced by performing the agitation operation at 400 to 3000 revolutions per minute by a revolving and / or rotating stirrer and forming the beads into beads are obtained by heat and pressure molding. A molded product of a carbon fiber reinforced composite resin composition, wherein
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