JPH02105860A

JPH02105860A - 繊維含有塊状樹脂組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02105860A
Application number: JP25971988A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Inamori; 稲守　均之; Satoru Hamaoka; 浜岡　覚; Akihiro Hachitani; 彰啓蜂谷
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、繊維含有塊状樹脂組成物およびその製造方法
に関する。本発明の繊維含有塊状樹脂組成物は、樹脂、
ゴムなどと強化材とからなる複合材料における強化材と
して、有用である。

従来技術とその問題点炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などは、樹脂、セ
メントなどに導電性を付与したり、その機械的性質、成
形寸法安定性などを改善するために、使用されている。

炭素繊維を例としてより具体的に説明すれば、樹脂、セ
メントなどの材料の強度向上のみならず、導電性の付与
、摺動性の向上などを主な目的として、カップリング剤
による処理を行った繊維長１！Ｉ１ｍ以下のものを複合
相手の母材に配合している。この様な物性の向上は、付
与されたカップリング剤が母材と炭素繊維との密着性を
改善することにより、達成される。従来のカップリング
剤による炭素繊維の表面処理は、長繊維、マット状、ト
ウ状などの形態の炭素繊維にカップリング剤を含有する
液を付与した後、乾燥し、ボビンに巻き取り、切断して
、短繊維とすることにより、行われている。しかしなが
ら、この様な従来技術による炭素繊維の表面処理には、
以下の如き欠点がある。

（イ）カップリング剤による処理後に炭素繊維の切断を
行うので、切断端面には、カップリング剤が付与されな
い。従って、複合材料の物性改善が十分に行われない。

（ロ）炭素繊維の切断時に粉塵が発生するので、作業環
境を悪化させる。

（ハ）炭素繊維は、導電性なので、短繊維加工機の操作
盤、周辺のスイッチボックスなどを密閉構造として、漏
電、感電などを防止する必要がある。

上記の問題点は、（ハ）を除いて、ガラス繊維およびア
ラミド繊維についても、該当する。

また、炭素短繊維の樹脂への配合を例にとるならば、炭
素短繊維は、通常下記の如きペレット化工程を経た後、
樹脂に混入配合されているが、それぞれやはり問題点が
ある。

（ｉ）樹脂ペレットまたは樹脂パウダーに必要量の炭素
短繊維を加え、高速回転ミキサーにより均一に分散させ
た後、加熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に押出し成形
し、冷却後、３〜５ｍｍに切断して炭素短繊維と樹脂と
からなるペレットとする。

この場合には、高速回転ミキサー中で繊維切れを起こし
易（、また繊維に添着したカップリング剤が脱離するこ
とがある。従って、この様なペレットを使用して得られ
た複合材料の物性向上は、不十分となる。

（ｉ　ｉ）樹脂ペレットまたは樹脂パウダーに必要量の
炭素短繊維を加え、高速回転ミキサーにより均一に分散
させた後、加熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に押出し
成形し、３〜５ｍｍに切断し、冷却し、乾燥して、炭素
短繊維と樹脂とからなるペレットとする。

この場合にも、高速回転ミキサーを使用するので、上記
（ｉ）と同様な問題が生じる。

（ｉ　ｉ　ｉ）一定量の樹脂ペレットまたは樹脂パウダ
ーと炭素短繊維とを連続的に押出し成形機に投入し、加
熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に成形し、冷却後、３
〜５ｍｍ程度に切断して、ペレットとする。

いずれの場合にも、加熱加圧下にペレットを製造しなけ
ればならないという煩わしさがある。

炭素繊維についての上記の問題点は、一部を除いて、ガ
ラス繊維およびアラミド繊維についても、該当する。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑みて種々
研究を重ねた結果、まず炭素繊維などに樹脂系および／
またはゴム系カップリング剤を含有する液を付与し、こ
の状態で圧縮および切断を行う場合には、従来技術の問
題点を大巾に軽減若しくは実質的に解消し得ることを見
出した。

すなわち、本発明は、下記の組成物およびその製造方法
を提供するものである。

■炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維からなる群
から選ばれた少なくとも一種の繊維１００重量部と熱可
塑性樹脂（ポリアミド樹脂を除く）およびゴムからなる
群から選ばれた少なくとも一種０．５〜１０重量部とか
らなる繊維含有塊状樹脂組成物。

■繊維１００重量部に対し、チタン酸カリウムウィスカ
ー、メソカーボンマイクロビーズおよびカ−ボンブラッ
クからなる群から選ばれた少くとも一種の補助添加成分
５〜２００重世部を含有する上記第１項に記載の繊維含
有塊状樹脂組成物。

■炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維からなる群
から選ばれた少なくとも一種の繊維に、熱可塑性樹脂（
ポリアミド樹脂を除く）およびゴムからなる群から選ば
れた少なくとも一種を含む溶液、懸濁液またはエマルジ
ョンを付与し、湿潤状態で切断又は分断して塊状とした
後、乾燥することを特徴とする繊維含有塊状樹脂組成物
の製造方法。

なお、本発明において、カップリング剤とは、繊維を集
合させ、その集合した状態を保持する機能を有するもの
をいう。

本発明で使用する炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド
繊維類は、形状、原料などに特に制限はない。例えば、
炭素繊維の場合、長繊維、トウ状繊維、マット状繊維の
いずれであっても良く、また、その原料としても、石炭
系、石油系、有機繊維系の如何を問わない。

本発明で使用するカップリング剤の中、ポリアミド樹脂
を除く熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体など
のポリオレフィン類；ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレートなど飽和ポリエステル類；ポ
リスチレン、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリスル
ホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリフェニレンオキサイド、ボリアリレート、ポリ
エーテルスンジレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミノビス
マレイミド、芳香族ポリアミドなどが挙げられる。ゴム
系カップリング剤としては、ブタジェンゴム、スチレン
ブタジェンゴム、ニトリルブタジェンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロブレンゴム、アクリルゴム、天然
ゴム、イソプレンゴムなどが挙げられる。これらカップ
リング剤の溶液、懸濁液またはエマルジョンなどの液中
の濃度は、特に限定されないが、通常１〜１０重量％程
度である。また、カップリング剤は、必要ならば、２種
以上を併用することも出来る。

溶媒ないし液媒としても、特に限定されず、水、メタノ
ール、エタノール、アセトン、トルエン、メチルエチル
ケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ベンゼン、
キシレン、クロロホルム、四塩化炭素、ペプタン、ヘキ
サン、ジエチルエーテルなどが例示される。これら溶媒
も、必要に応じて、２種以上を併用することが出来る。

本発明組成物においては、炭素繊維などの繊維類と熱可
塑性樹脂および／またはゴムとの割合は、前者１００重
量部に対し、後者０．５〜１０重量部、より好ましくは
１〜８重量部とする。熱可塑性樹脂および／またはゴム
の量が少なすぎる場合には、繊維の保型性が不十分とな
るのに対し、熱可塑性樹脂および／またはゴムの量が過
剰となる場合には、補強材としての有用性が低下する。

さらに、本発明においては、炭素繊維などの繊維類にチ
タン酸カリウムウィスカー、メソカーボンマイクロビー
ズ、カーボンブラックなどの補助添加成分を併用するに
より、組成物の特性、延いては本発明組成物を補強材と
する複合材料の物性（例えば、メソカーボンマイクロビ
ーズまたはカーボンブラックを使用する場合には、導電
性：チタン酸カリウムウィスカーを使用する場合には、
機械的強度および発色性）を改善することが出来る。こ
の様な補助添加成分の伍は、炭素繊維などの繊維類１０
０重量部に対し、５〜２００重量部程度とすることが好
ましく、１０〜１００重量部程度とすることが特に好ま
しい。

本発明方法は、以下の様にして実施される。まず、処理
すべき炭素繊維などの繊維をカップリング剤の溶液、懸
濁液１、エマルジョンなどに浸漬するか、処理すべき炭
素繊維などの繊維にカップリング剤の溶液、懸濁液、エ
マルジョンなどを噴霧するなどの任意の手段により、繊
維に処理液を付与する。次いで、該炭素繊維をローラー
などの任意の手段で圧縮することにより、過剰のカップ
リング剤液を除去するとともに、かさ比重を増大させた
後、カップリング剤を含む湿った状態の組成物を所定の
大きさに切断または分断すると、カップリング剤液が存
在しているので、短繊維は、個々に分散することなく、
小さな塊状体を形成する。

この塊状体を乾燥すると、短繊維が凝集した乾燥塊状体
が得られる。また、補助添加成分を使用する場合には、
補助添加成分を予め分散させておいたカップリング剤液
を使用して上記と同様の操作を行うことが出来る。

なお、カップリング剤液を付与された繊維の圧縮をミン
チミキサ上に類似するミキシング・イクストルーダーに
より行う場合には、圧縮と同時に繊維の切断も行われ、
豆粒大の塊状体が直接得られるので、好都合である。

発明の効果本発明によれば、浮瀞粉塵の発生による作業環境の悪化
、付着粉塵による漏電や感電（炭素繊維の場合）などが
防止される。

本発明の塊状樹脂組成物を補強材とする場合には、マト
リックスが樹脂、ゴムなどである複合材料の物性が大き
く改善される。

さらに、補助添加成分を併用する場合には、導電性、機
械的強度などをさらに一層改善することが出来る。

また、得られる短繊維は、切断端面にもカップリングが
付与されているので、防水性の樹脂を用いる場合には、
吸水および吸湿を予防することが出来る。

さらにまた、カップリング剤の付与曾をコントロールす
ることにより、これを補強材とする複合材料の物性を適
宜調整することも、出来る。

さらに、本発明による短繊維は、一体性を有する塊状物
なので、取扱が容易であり、例えば、これを樹脂と併せ
てペレット化する場合にも、定量供給によるペレット組
成の均一化を図り得る。

さらにまた、本発明による短繊維は、母材に対する分散
性に優れているので、高繊維含有率の複合材料を得るこ
とが出来る。

なお、実施例には示していないが、炭素繊維を使用する
本発明の塊状樹脂組成物を合成ゴムに配合すると、引張
り強度が向上することが確認された。

実施例以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。

以下において、”部”および“％とあるのは、それぞれ
“重量部”および“重量％”を表す。

実施例１ニトリルブタジェンゴムラテックスの希釈液（固形分濃
度１０％）をカップリング剤液として、これにマット状
のピッチ系炭素繊維（５０ｇ）を浸漬し、遠心脱水機で
圧縮して過剰のカップリング剤液を除去して、重量を８
５ｇとした後、ミンチミキサ上に類似するミキサーΦイ
クストルーダーに入れ、直径３ｍｍのロープ状に押出し
、長さ３關に分断し、乾燥した。

得られた塊状の炭素繊維組成物の繊維長さは、平均０．
３ｍｍであり、保形性に優れたものであった。

また、得られた塊状の炭素繊維組成物をナイロン１２に
１０％の割合で配合して、押出し成形を行なったところ
、炭素繊維の分散状態は均一で、作業性も良好であった
。

実施例２ポリフ二二しンオキサイド樹脂をトルエンに溶解して、
濃度１０％のカップリング剤液を調整した後、これにピ
ッチ系炭素繊維からなるマット状物を浸漬し、以後実施
例１と同様にして本発明組成物を製造した。

得られた塊状の炭素繊維−エポキシ樹脂組成物は、一体
性に優れ、取扱が容易であった。

また、これを樹脂類の補強材として使用したところ、分
散性に優れているので、物性が大巾に改善された。

（以上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維からな
る群から選ばれた少なくとも一種の繊維１００重量部と
熱可塑性樹脂（ポリアミド樹脂を除く）およびゴムから
なる群から選ばれた少なくとも一種０．５〜１０重量部
とからなる繊維含有塊状樹脂組成物。
（２）繊維１００重量部に対し、チタン酸カリウムウィ
スカー、メソカーボンマイクロビーズおよびカーボンブ
ラックからなる群から選ばれた少くとも一種の補助添加
成分５〜２００重量部を含有する第１請求項に記載の繊
維含有塊状樹脂組成物。
（３）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維からな
る群から選ばれた少なくとも一種の繊維に、熱可塑性樹
脂（ポリアミド樹脂を除く）およびゴムからなる群から
選ばれた少なくとも一種を含む溶液、懸濁液またはエマ
ルジョンを付与し、湿潤状態で切断又は分断して塊状と
した後、乾燥することを特徴とする繊維含有塊状樹脂組
成物の製造方法。