JP6703389B2 - 成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、特に屈曲疲労性を向上させるための手段は記載されていない。
また、段落番号0040の冒頭には「複合材要素14の屈曲性に影響を与える別の要因は、各繊維強化層の構造および厚さである。いくつかの実施形態においては、各繊維強化層は、樹脂部材と繊維含有部材とを備える。」と記載されている。
しかし、繊維強化層の厚さについては具体的な記載はなく、さらに多数の樹脂と多数の繊維が例示されているが、具体的な組み合わせと効果の関係は記載されていない。
前記ポリアミド樹脂組成物が、炭素繊維束に相対粘度1.4〜2.9のポリアミド樹脂が付着一体化されたものが長さ0.5〜25mmに切断されたポリアミド樹脂付着炭素繊維束を含むものであり、
前記ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維の含有割合が0.5〜8質量%であり、
前記成形品に含まれる炭素繊維長が0.5〜2.5mmである、成形品の製造方法を提供する。
ポリアミド樹脂組成物に含まれているポリアミド樹脂付着炭素繊維束は、炭素繊維が長さ方向に揃えて束ねられたものに、ポリアミド樹脂が付着一体化されたものが0.5〜25mmの長さに切断されたのである。
(I)炭素繊維束の中心部までポリアミド樹脂が浸透され(含浸され)、炭素繊維束を構成する中心部の炭素繊維間にまでポリアミド樹脂が入り込んだ状態のもの(以下「ポリアミド樹脂含浸炭素繊維束」という)。
(II)炭素繊維束の表面のみがポリアミド樹脂で覆われた状態のもの(以下「ポリアミド樹脂表面被覆炭素繊維束」という)。
(III)それらの中間のもの(炭素繊維束の表面がポリアミド樹脂で覆われ、表面近傍のみにポリアミド樹脂が含浸され、中心部にまでポリアミド樹脂が入り込んでいないもの)(以下「ポリアミド樹脂一部含浸炭素繊維束」という)。
本発明では、(III)のポリアミド樹脂含浸炭素繊維束が好ましい。
(I)〜(III)の形態の樹脂付着繊維束は、特開2013−107979号公報に記載されている(但し、前記公報では、ポリアミド樹脂は使用されていない)。
ポリアミド樹脂は脂肪族ポリアミドが好ましく、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド11、ポリアミド12などを使用することができるが、ポリアミド12が好ましい。
ポリアミド樹脂付着炭素繊維束の長さと炭素繊維の長さは同じである。
ポリアミド樹脂組成物が混合物からなるものであるときは、ポリアミド樹脂付着炭素繊維束と別に混合したポリアミド樹脂は、同じものでもよいし、異なっているものでもよいが、相対粘度が1.6以上のものが好ましい。
本発明の成形品の製造方法は、上記したポリアミド樹脂組成物を使用して、射出成形法を適用して製造することができる。
ポリアミド樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂付着炭素繊維束の長さ(即ち、炭素繊維の長さ)は0.5〜25mmであるが、射出成形機により溶融混練するときと、金型に射出成形するときに折れて短くなる。
このとき、炭素繊維が短いと折れにくくなり、長いと折れやすくなる。通常の1回の射出成形(例えば、実施例に記載のISO多目的試験片A型形状品の射出成形)の場合は、炭素繊維の長さが0.5mm程度であれば折れることはなく、炭素繊維の長さが25mmであれば2.5mm以下程度になり、0.5mmよりも短くなることはない。
成形品の厚さが0.1〜2mmであると、剛性および疲労屈曲性を高めることができる。
前記曲げ弾性率は、成形品がポリアミド樹脂と炭素繊維のみからなる組成物からえられたものの数値である。
(ポリアミド樹脂)
・PA−1:ポリアミド12、相対粘度1.6、商品名L1600(ダイセルエボニック(株)製)
・PA−2:ポリアミド12、相対粘度1.9、商品名L1940(ダイセルエボニック(株)製)
・CF−1:製品名「トレカT700SC−12000」(普通CF)、東レ(株)製、エポキシ化合物(収束剤)で被覆された炭素繊維ロービング
・CF−2:製品名「トレカT700GC−12000」(高強度CF)、東レ(株)製、エポキシ化合物(収束剤)で被覆された炭素繊維ロービング
・CF−3:CFチョップドストランド、短繊維6mm、HTC413、東邦テナックス(株)製
温度25℃、96質量%硫酸中にPA12を1g/100mlの濃度で溶解させて測定する。
下記条件にてISO多目的試験片A型形状品(厚み2mm)を作製した。
装置:(株)日本製鋼所製、J−150EII
シリンダー温度280℃
金型温度:100℃
スクリュー:長繊維専用スクリュー
スクリュー径:51mm
ゲート形状:20mm幅サイドゲート
射出圧力:55〜80%
射出時間:1.0〜1.5sec
保持圧力:40%
保持時間:10sec
背圧:10%
上記試験片から約3gの試料を切出し、硫酸により樹脂を溶解して炭素繊維を取り出した。取り出した繊維の一部(500本)から重量平均繊維長を求めた。計算式は、特開2006−274061号公報の段落0044、0045に記載のものを使用した。
ISO527に準拠して測定した。
<曲げ強度(MPa)>
ISO178に準拠して測定した。
<曲げ弾性率(MPa)>
ISO178に準拠して測定した。
ISOダンベル形試験片を射出成形した後、両端を切断してストレート部分(幅10mm、厚み2mm)を試験片として試験機(ロスフレキシングテスター:(株)安田精機製作所)に取り付けた。
その後、下記条件で試験をして、前記試験片(10×2mm)が破損しなかった場合を〇、破損した場合を×とした。
角度:90°
試験槽温度:−3℃
試験速度:103回/分
繰返回数:5万回
実施例1〜3および比較例2、3で使用したポリアミド樹脂含浸炭素繊維束1、2は、次の方法で製造した。
表1に示す炭素繊維束をクロスヘッドダイに通した。そのとき、クロスヘッドダイには、2軸押出機(シリンダー温度280℃)から溶融状態の表1に示すPA12を表1に示す量供給し、その溶融物を炭素繊維ロービング(CF−1またはCF−2)に含浸させた。
その後、クロスヘッドダイ出口の賦形ノズルで賦形し、整形ロールで形を整えた後、ペレタイザーにより長さ9mmに切断し、円柱状のポリアミド12含浸繊維束を得た。
円柱状のポリアミド12含浸繊維束を長さ方向に切断して確認したところ、炭素繊維が長さ方向にほぼ平行になっていた。
PA−1の80質量%とCF−3の20質量%をタンブラーブレンダーにて混合後、押出機(250℃)で溶融混練してCF−3含有樹脂ペレットを得た。
表2に示す成分を混合して組成物を得た。
得られた各組成物を使用して、上記した各測定を実施した。結果を表2、表3に示す。
比較例1は、炭素繊維を含んでいないため、剛性が劣っていた。
比較例2、3は、炭素繊維の含有量が多いため、剛性は高いが、屈曲疲労性が悪かった。
比較例4は、炭素繊維として短繊維を使用したものであるため、曲げ弾性率が低くなっていた。
特に本発明の製造方法により得られた成形品は、スポーツシューズにおける革靴の中物に相当するミッドソール、踵を構成するウエッジソール、靴の底面全体を被い接地性を高め、磨耗を防ぐアウトソールのそれぞれの全部または一部として適している。
Claims (4)
- ポリアミド樹脂組成物を射出成形する厚みが0.5〜2mmの成形品の製造方法であって、
前記ポリアミド樹脂組成物が、炭素繊維束に相対粘度1.4〜2.9のポリアミド樹脂が付着一体化されたものが長さ0.5〜25mmに切断されたポリアミド樹脂付着炭素繊維束を含むものであり、
前記ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維の含有割合が0.5〜8質量%であり、
前記成形品に含まれる炭素繊維長が0.5〜2.5mmであり、
前記成形品が靴を含む履き物の底部品である、成形品の製造方法。 - 前記ポリアミド樹脂組成物が、炭素繊維束に相対粘度1.4〜2.9のポリアミド樹脂が付着一体化されたものが長さ0.5〜25mmに切断されたポリアミド樹脂付着炭素繊維束と、前記ポリアミド樹脂と同じポリアミド樹脂および/または前記ポリアミド樹脂と異なるポリアミド樹脂を含むものである、請求項1記載の成形品の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維の含有割合が0.5〜5質量%である、請求項1または2記載の成形品の製造方法。
- 前記ポリアミド樹脂がポリアミド12を含むものである、請求項1〜3のいずれか1項記載の成形品の製造方法。
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