JP7433083B2 - 炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に関する炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法を実施するための炭素繊維強化樹脂成形体の製造装置の例示的な構成を示す模式図である。
炭素繊維の平均繊維径は、3μm以上30μmであることが好ましく、4μm以上10μm以下であることがより好ましい。上記平均繊維径が3μm以上であると、炭素繊維を集束するときなどに、より少量の炭素繊維のみを束ねればよいため、樹脂組成物の生産性を高めることができる。また、上記平均繊維径が3μm以上であると、炭素繊維が破損しにくいため、射出成形体の強度をより高めることができる。上記平均繊維径が30μm以下であると、炭素繊維のアスペクト比をより高めやすくして、射出成形体の強度低下を抑制することができる。
樹脂組成物を構成する樹脂種は特に限定されず、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。上記樹脂組成物は、1種類の樹脂のみを含んでもでもよいし、2種類以上の樹脂のブレンドまたはポリマーアロイであってもよい。
図1に構成を示す、輻射ヒーターである予熱部を有する炭素繊維強化樹脂成形体の製造装置と、上記製造装置の下流側に設置した冷却水槽、ロールフォーマー、および切断機と、を用いて、ペレット状の炭素繊維強化樹脂成形体を作製した。炭素繊維としては、帝人社製、テナックスHTS40、東レ社製、T700を、樹脂組成物としては、ポリプロピレン系樹脂組成物(融点:165℃)を用いた。
予熱部において、輻射ヒーターの代わりに熱風を吹き付けて炭素繊維を加熱した以外は実験1~実験3と同様にして、ペレット状の炭素繊維強化樹脂成形体を作製した。加熱による炭素繊維の到達温度および溶融した樹脂組成物の温度を変更して実験を行い、搬送安定性およびペレット安定性を実験1~実験3と同様に評価した。
得られたペレット状の炭素繊維強化樹脂成形体を、以下の基準で評価した。
○ 炭素繊維は含浸処理部を問題なく通過できた
× 炭素繊維の切断片が発生滞留し、含浸処理部を通過できなかった
○ ペレットの割れおよび炭素繊維の脱落は生じなかった
△ ペレットの割れおよび炭素繊維の脱落がわずかに生じた
× ペレットの割れおよび炭素繊維の脱落が顕著に生じた
110 樹脂供給部
112 ヒーター
114 シリンダー
116 ホッパー
118 スクリュー
120 炭素繊維供給部
122 クリール
124a、124b、124c 開繊ローラー
126 サイジング槽
130 予熱部
140 含浸処理部
142 導入口
144 導入口
146 流路
147a、147b 障壁
148 排出口
Claims (5)
- 炭素繊維を輻射熱により加熱する工程と、
樹脂組成物を溶融させる工程と、
加熱された前記炭素繊維に、溶融された前記樹脂組成物を含浸させる工程と、
を有し、
前記炭素繊維を輻射熱により加熱する輻射ヒーターは、前記炭素繊維に前記樹脂組成物を含浸させる含浸処理部の入り口に接して配置された、
炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法。 - 前記加熱する工程は、赤外線またはマイクロ波によって前記炭素繊維を加熱する工程である、請求項1に記載の炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 前記加熱する工程は、到達温度が前記樹脂組成物の融点より高い温度になるように前記炭素繊維を加熱する工程である、請求項1または2に記載の炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 前記加熱する工程は、到達温度が150℃以上350℃以下になるように前記炭素繊維を加熱する工程である、請求項1または2に記載の炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法。
- 前記含浸させる工程は、
加熱された前記炭素繊維をダイの内部に流路内に供給する工程と、
溶融された前記樹脂組成物をダイの内部に流路内に供給して前記供給された炭素繊維に接触させる工程と、
前記樹脂組成物が接触した前記炭素繊維が、前記流路に対して異なる方向に延出した複数の障壁のそれぞれに接触するように、前記樹脂組成物が接触した前記炭素繊維に前記流路内を移動させる工程と、
を有する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の炭素繊維強化樹脂成形体の製造方法。
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