JPH02248440A - 炭素質繊維集合体 - Google Patents

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、炭素質繊維集合体に関し、さらに詳しくは、
気相法により得られた炭素質繊維の集合体の取扱い性を
改良した炭素質繊維集合体に関するものである。

（従来の技術） 炭素質繊維は高強度、高弾性率などの優れた性質を有し
、各種複合材料として近年脚光を浴びている材料である
。従来、炭素質繊維は有機繊維を炭化することによって
主に製造されているが炭化水素類の熱分解および触媒反
応によって生成する気相法炭素質繊維も知られている。

気相法炭素質繊維は、前者の炭素質繊維に比べ、優れた
結晶性、配向性を有しているため、高強度、高弾性率を
兼備する材料として、多方面の用途が期待されており、
このような気相法炭素質繊維としては、例えば、特開昭
６１−１３２６３０号公報、同６１−１３２６００号公
報、同６１−１３２６６３号公報、同６１−２２５３２
５号公報、同６１−２２５３１９号公報、同６１−２２
５３２０号公報、同６０−２１５８１６号公報、同６１
−７００１４号公報などに示されている物が知られてい
る。

しかしながら、これらの特許出願に係る気相法炭素質繊
維は、本発明者らの検討によると嵩密度が０．０４ｇ／
ｄ以下と小さく、その重量に対しての体積が膨大なため
、そのままフィラーとして押出機に供給すると、押出機
への喰い込みが悪（均一に樹脂中に分散することができ
ない等の問題が生じた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、樹脂などと混練する際に押出機等への
喰い込みが改善されると共に樹脂中に均−且つ容易に分
散することのできる炭素質繊維集合体を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結
果、ある特定の気相法炭素質繊維をある特定の嵩密度に
調整した集合体とする事により、前記問題点が大幅に改
善されることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、繊維の直径が２．０μｍ以下、繊維
の長さ／繊維径が１０〜１０００の炭素質繊維の集合体
において、その嵩密度が０．０５〜０．５０ｇ／ｄであ
る事を特徴とする炭素質繊維集合体である。

本発明の炭素質繊維の直径は２．０μ−以下であり、こ
の事により精密成形性などの成形加工性が非常に良好で
ある。

又炭素質繊維の長さ／繊維径は１０以上、１０００以下
であり、１０より小さくなると補強効果が小さ（なり、
１０００をこえると精密成形性等の成形加工性が悪くな
る。

本発明による炭素質繊維の集合体は、炭素質繊維だけか
らなる集合体であり、その嵩密度を０．０５〜０．５０
ｇ／ｃｊの範囲に特定したものである。嵩密度が０．０
５　ｇ　／ｃｊより小さくなると押出機への喰い込み性
、分散性が悪く、又０．５０ｇ／ｃａより大きくなると
分散性が悪くなる。本発明の炭素質繊維集合体の嵩密度
は、好ましくは０．０７〜０．３０ｇ／ｃ＋ｆｆ、特に
好ましくは０．１〜０．２　ｇ／ｃｄである。

炭素質繊維の集合体の中には、炭素質繊維がくっつき合
ったり、からみあったりしているものもある。

本発明において、炭素質繊維集合体中の金属の含有量は
、樹脂の劣化等の面より炭素質繊維に対して１％以下が
好ましく、特に好ましくは０．５％以下にした方がよい
。

本発明において炭素質繊維は、本発明で特定されたよう
な繊維の直径及び繊維の長さ／繊維径に粉砕されたもの
、熱処理や酸化処理などを行なったものでも良い。

本発明の炭素質繊維を製造するには、例えば特開昭６０
−２３１８２１号公報、同６１−２２５３２２号公報、
同６１−２２５３２７号公報、同６１−２２５３２１号
公報、同６１−２２５３２９号公報、同６１−２７５４
２５号公報、同６２−８５０２７号公報、同６１−２８
２４２７号公報、同６１−１０８７２３号公報、同６２
−５３４１９号公報、同６２−６９１８号公報、同６１
−７４４８０号公報、同６２−２８２０２０号公報、同
６３−２１９６３０号公報、同６２−６２９１４号公報
、同６２−５７９２６号公報、同６２−５７９２７号公
報、同６２−５３４１８号公報、同６２−２６８８１９
号公報、同６０−２３１８２２号公報、同６１−２６６
６１８号公報、同６１−２８２４２５号公報、同６１−
２８２４２６号公報、同６３−１８２４１５号公報、同
６０−５４９９８号公報、同６０−５４９９９号公報、
同６０−１８１３１９号公報、同６０−１８５８１８号
公報、同６０−２２４８１５号公報、同６０２２４８１
６号公報、同６１−３４２２１号公報、同６２−２８２
０２１号公報、同５Ｂ−１８０６１５号公報、同６１−
１９４２２３号公報、同６１−２９１４９７号公報、同
６２−７８２１７号公報、同６２−１３３１１９号公報
、同６３−９２７２６号公報等に示されるように、加熱
帯域の空間で炭化水素類を熱分解、触媒反応させること
により製造される。

本発明による０、０５〜０．５０ｇ／ｃｄの嵩密度の炭
素質繊維集合体を得るためには、前記製造法において得
られた炭素質繊維集合体や、その集合体を熱処理や酸化
処理したもの、及び本発明で特定されたような繊維の直
径と繊維の長さ／繊維径に粉砕されたものを圧縮し、本
発明の嵩密度に調整する。

その圧縮方法としては、例えば、プレスによる圧縮、ス
クリューによる圧縮、ロールによる圧縮等が採用でき、
その圧縮に際し、必要に応じて加圧系、減圧系雰囲気で
行なっても良い。

前記方法で得られた本発明の炭素質繊維集合体は、その
圧縮方法により、例えばシート状、フレーク状、粒状等
の形態であり、樹脂又はゴムなどとの混練の際には、そ
の形態によっては、公知の方法を用いて破砕や粉砕切断
をしても良い、また形態がシート状の場合には、これに
樹脂などを含浸することによっても均一な複合材のシー
ト状物を得ることができる。

（発明の効果） 本発明による炭素質繊維集合体は、樹脂又はゴム等に混
練する際に押出機等への喰い込みが改善されると共に、
樹脂又はゴム中に均一かつ容易に分散することができる
。またシート状物を用い、これに樹脂などを含浸するこ
とによっても均一な複合材のシート状物を得ることもで
きる。

（実施例） 以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説
明する。

実施例１〜６、比較例１〜３ 特開昭６１−２２５３２２号公報に準じて製造した繊維
の直径が０．０２〜０．３μ冑、繊維の長さ／繊維径が
５０〜４００の炭素質繊維を用意し、金型を用い、プレ
スの圧力を０〜数１０００ｋｇ／Ｃｄにする事によって
各種嵩密度の炭素繊維集合体（シート状物）を作製した
。

樹脂との複合は、マトリックス樹脂としてポリプロピレ
ンを用い、炭素質繊維の集合体としては、上記方法で嵩
密度を調整したシート状物を５１１ＩＩｌ角程度に切断
し使用した。

押出機での喰い込み性、押出し性は３０ｍ２軸押出機（
池貝鉄工製、ＰＣＭ−３０）にて評価した。

また炭素繊維の分散性は、押出したストランドの表面状
態及びストランド断面を走査型電子顕微鏡で観察し評価
した。

その結果を表１に示す。

表　　　１ 嵩密度は、体積（ｃｄ）と重量（ｇ）から計算したもの
である。

表１の結果から判るように、嵩密度が０．０４ｇ／ｃｄ
以下であると喰い込み性が悪くなり、更に小さくなると
（嵩密度が０．００７　ｇ／ｃｄでは）分散性も悪くな
る。一方嵩密度が０．６　ｇ／ｃｄ以上になると喰い込
み性は非常に良くなるものの分散性が悪くなる。

以上の事より、本発明の炭素質繊維集合体においては、
押出機への喰い込み性、分散性が改善される事が明らか
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 繊維の直径が２．０μｍ以下、繊維の長さ／繊維径が１
   ０〜１０００の炭素質繊維の集合体において、その嵩密
   度が０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ＾２である事を特徴と
   する炭素質繊維集合体