JPH0249031A

JPH0249031A - 複合材料用機能付与材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0249031A
Application number: JP27997188A
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: 1988-04-30
Filing date: 1988-11-05
Publication date: 1990-02-19

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、樹脂やゴム、セメントなどの母材に配合して
複合材料を得る上で、導電性とか摺動性などの機能を付
与するために用いられる複合材料用機能付与材およびそ
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉上述した複合材料用機能付与材としては、黒鉛粉、カー
ボンブラック、炭素フィスカなどが知られているが、い
ずれにおいても、２０Ｄ１１程度から１０ＩＩ１１以下
のもの、あるいはそれらが多く含まれる粉体や粒体など
の微細な無機粉状体であり、このような微細な無機粉状
体を母材に配合するに際し、従来、粉状体のまま、ある
いは、溶液中に分散させて分散液にした状態で行ってい
る。

〈発明が解決しようとする！！題〉しかしながら、従来例においては、次のような欠点があ
った。

即ち、粉状体のままで母材に配合する場合は、母材に供
給して混合する時に、微細な粉状体であるために取り汲
いにくく、そのうえ、粉塵が多量に発生して作業環境を
悪化する欠点があった。

また、粉状体が微細な大きさであるため、母材に配合す
るときに、例えば、下部に溜まるなど、粉状体どうしが
一部の箇所に集中して母材と分離した状態になりやすく
、多量の粉状体を母材に均一に配合しにくい欠点があっ
た。

更に、粉状体において導電性を有する場合に、それら粉
状体が粉塵となって飛散し、周辺のスイッチボックスや
操作盤などに付着すると、漏電や感電などの事故を発生
する虞があるため、そのような事故の防止のために、電
気系統の機器類を宙閉構造にする必要があり、付帯設備
のために複合材料が高価になる欠点があった。

一方、分散液にした状態で母材に配合する場合には、母
材との混合時における粉塵の発生を無くすことができる
ものの、複合材料を成形加工する二次加工メーカーそれ
ぞれにおいて、機能付与材を母材に混合するための設備
とは別に分散液を得るための設備が必要になり、複合材
料が高価になる欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、母材との混合時における粉塵発生を防止しながら、
取り扱い容易で、かつ、均一に分散できるおともに安価
にして複合材料を得ることができる複合材料用機能付与
材を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉本発明の複合材料用機能付与材は、このような目的を達
成するために、微細な無機粉状体１００重量部と、熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂または／およびゴムの総量０．
５〜１０重量部とが配合固化されて成ることを特徴とし
ている。

また、本発明の複合材料用機能付与材の製造方法は、熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはゴムの少なくとも一種
の溶液、懸濁液またはエマルジジン液と、微細な＠機粉
状体を混合し、湿潤状態で分断または切断して塊状にし
た後に乾燥し、無機粉状体１００重量部に対し、前記の
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または／およびゴムの総量
が０．５〜１０重景部重量るように調整することを特徴
としている。

前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの飽和ポ
リエステル、ポリアミド、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、エチレンプロピレン共重
合樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、エチレンアク
リル酸共重合樹脂などが使用される。

前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂
、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレ
ート樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リイミドなどが使用される。

前記ゴムとしては、ブタジェンゴム、スチレンブタジー
ンゴム、ニトリルゴム、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
ムなどが使用される。

前記無機粉状体としては、黒鉛粉、カーボンブラック、
マイクロビーズ、メソカーボンマイクロビーズ、導電性
カーボンブランク（例えば、ケッチエンブラック（ＡＫ
ＺＯ社商標））、コークス粉、炭素フィスカ、炭化珪素
フィスカ、チタン酸カリウムフィスカなど、大きさ（細
長いものにあっては長さ）が２０μ−程度から０．１μ
ｍ程度の粉体や粒体や粉粒体、ならびに、それらを含む
ものを使用できる。特に、導電性を付与する目的の場合
は、大きさが１μｍ以下の方が好ましい。

上記エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、
ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを含んだ樹
脂成分は収束剤として使用するものであり、そのうちの
二種以上を併用しても良い。

このような収束剤は、無機粉状体１００重量部に対して
０．５〜１０．０重量部配合すれば良い。０．５重置部
未満では、固化状態での保形性が低下し、−方１０．０
ｆｉ１部を越えると、複合材料を成形した後における無
機粉状体による機能性の付与効果が低下するからである
。なお、同一の無機粉状体であっても、その嵩密度が大
きい場合には収束剤の使用量は少なくて済み、逆に、嵩
密度が小さい場合には収束剤の使用量は多くなる。

また、収束剤を含む液を得るうえでの溶媒としては、水
、エタノール、メタノール、アセトン、トルエン、メチ
ルエチルケトン、ベンゼン、ヘキサン、四塩化炭素、キ
シレン、ジメチルエーテル、酢酸エチルなどを使用でき
、使用する上述の収束剤のｆＩＷ４に応じて適宜選択す
れば良い。

また、その溶液や分散液といった収束剤を含む液の濃度
は、特に限定されないが、通常１．５〜３重量％程度が
好ましい。

収束剤としての樹脂成分の液と微細な無機粉状体とを混
合する手段としては、無機粉状体を収束剤の溶液または
分散液内に混入するか、あるいは、無機粉状体に収束剤
の溶液または分散液を噴霧するといった手段が採用でき
る。

また、上述の液と無機粉状体とを混合して、その湿潤状
態で分断または切断する手段としては、ミンチ機に類イ
以するミキサーであるイクストル−ダーなどの各種の手
段を採用できるが、イクストルーダーによって行う場合
には、圧縮と同時に成形を行うことができ、製造効率を
向上できる利点を存している。

また、湿潤状態で分断または切断した後における乾燥処
理としては、例えば、熱風乾燥炉などの乾燥装置により
高温状態で乾燥することにより、乾燥処理を迅速に行う
ことができる利点があるが、乾燥装置を使用せずに、自
然乾燥によって処理しても良い。

本発明品を用いる目的を導電性または摺動性の向上に置
く場合には、上記発明の構成要素である粉状体として、
黒鉛粉、カーボンブラック、メソカーボンマイクロビー
ズ、導電性カーボンブラック、コークス粉の群から選ば
れたもの、即ち、炭素質粉状体を用いると良い。

く作用〉本発明によれば、無機粉状体と収束剤とを配合して、塊
状に固化した状態の複合材料用機能付与材が得られ、そ
の塊状の固化物を樹脂やゴムなどの母材と混合して、導
電性、摺動性、補強性等の機能を付与した複合材料を得
ることができる。チタン酸カリウムフィスカを用いた場
合にあっては、樹脂着色時のマスキング効果も得られる
。

〈実施例〉次に、本発明の実施例を詳細に説明する。

夫１圀」− エポキシ樹脂５０重量％の分散液３５ｇに水８６５ｇを
加えて撹拌し、９００ｇの分散液を調製した。この分散
液に導電性カーボンブラック２００ｇを加えて？ｌ［し
、ミンチ機に類似するミキサーであるイクストルーダー
内に入れ、直径４ｍのロープ状のストランドにして押し
出した後、長さ５鴫に分断した。このとき、得られた長
さ５關のストランドの総重量は８６８ｇ、イクストルー
ダー内に残っていた残分の重量は１６１ｇであった。

こうして得たストランドおよび残分を、熱風乾燥炉によ
り温度１６０℃で乾燥させて固化状態の複合材料用機能
付与材を得た。この複合材料用機能付与材は、外径（直
径）が４１１１１１、長さ５ｍのストランドであり、そ
の総重量は１６６ｇであった。また、粒状または粉状に
して得られたものの重量は１８ｇ、イクストルーダー内
に残っていた残分の重量は３６ｇであった。

このようにして得たストランドの複合材料用機能付与材
は、保形性に優れて非常に取り扱い易いものであった。

１施１ｉエポキシ樹脂５０重量％の分散液３０ｇに水９２０ｇを
加えて撹拌し、９５０ｇの分散液を調製した。この分散
液に導電性カーボンブラック２００　ｇを加えて混練し
、ミンチ機に類似するミキサーであるイクストルーダー
内に入れ、直径４ｍのローブ状のストランドにして押し
出した後、長さ５ＩＩＩＩＩ＋に分断した。このとき、
得られた長さ５ｍのストランドの総重量は８８２　ｇ　
、イクストルーダー内に残っていた残分の重量は１７６
　ｇであった。

こうして得たストランドおよび残分を、熱風乾燥炉によ
り温度１６５℃で乾燥させて固化状態の複合材料用機能
付与材を得た。この複合材料用機能付与材は、外径（直
径）が４ｍｍ、長さ５ＩＩ１１のストランドであり、そ
の総重量は１６３ｇであった。また、粒状または粉状に
して得られたものの重量は２１ｇ、イクストルーダー内
に残っていた残分の重量は３７ｇであった。

ａｌｌユ固形分３０重量％のポリウレタン水分散液（第−工業製
薬株式会社製’）　１３．５ｇに水１３６ｇを加えて撹
拌し、１４９．５　ｇの分散線を調製した。この分散液
に、黒鉛化した２０μ糟の平均粒径を持つメソカーボン
マイクロビーズ５００　ｇを含浸し、湿潤状態で、ミン
チ機に類似するミキサーであるイクストルーダー内に入
れ、直径３．５ｍのストランド状に押し出し、長さ６Ｉ
ＩＩ＋１に分断し、ベレット状物を４８４ｇ得た。この
ベレット状物を、熱風乾燥炉により温度１２０℃で乾燥
させて固化状態の複合材料用ｍ能付与材を得た。この複
合材料用機能付与材の重量は３７９ｇであった。

このようにして得たベレット状の複合材料用機能付与材
は、保形性に優れて非常に取り扱い易いものであった。

η区（ＮＢＲラテックス（日本ゼオン社製）の希釈液に導電性
カーボンブラック２００ｇを加えた混練し、ミンチ機に
類似するミキサーであるイクストルーダー内に入れ、直
径４１ＩＩ１１のロープ状のストランドにして押し出し
た後、長さ５１１ＩＩ１１に分断する。このストランド
を、熱風乾燥機により乾燥させて固化状態の複合材料用
機能付与材を得た。

このものは、保形性に優れて非常に取り扱い易いもので
あった。

上述のようにして得た複合材料用機能付与材を樹脂やゴ
ムなどの母材と混合し、成形機に供給して加熱圧縮成形
するなどによ／）複合材料を得ることができる。このと
き、混合しようとする母材の種類に応じ、複合材料用機
能付与材を構成している収束剤の種類や量を選択するこ
とにより、母材との間でのなじみを改善でき、母材との
混合時における分散性をより一層向上でき、所期の機能
を良好に付与して高品質の複合材料を得ることができる
。

収束剤としてフェノール樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂それぞれを用い、上述同様にして複合
材料用機能付与材を得た場合にあっても、その複合材料
用機能付与材は、保形性に優れて非常に取り扱い易いも
のであることが確認された。

また、無機粉状体として、黒鉛粉、カーボンブラック、
コークス粉、炭素フィスカ、炭化珪素フィスカ、チタン
酸カリウムフィスカそれぞれを用い、上述同様にして複
合材料用機能付与材を得た場合にあっても、その複合材
料用機能付与材は、保形性に優れて非常に取り扱い易い
ものであることが確認された。

本発明において得る複合材料用機能付与材としては、直
径が３〜６ｍｍ程度の塊状、または、直径が２〜５ｍｍ
程度で長さが３〜６１１Ｉ１１程度の塊状にするのが望
ましい。ここに記載した３〜６ｆｆＩＩ１１．２〜５ｍ
という数値は、成形機によってはこれよりも大きくして
良い場合があるから、一義的に決定されるものでは無い
。

〈発明の効果〉以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複合
材料用機能付与材を、収束剤により無機粉状体を塊状の
固化物にして得るから、母材との混合に際して、粉塵の
浮遊発生が無く、作業環境の悪化を防止できる。また、
使用する粉状体が導電性を有する場合は、電気設備への
粉塵付着に起因する漏電や感電事故発生を防止すること
もできる。

また、無機粉状体の密度を上げることができるから、容
易に取り扱うことができるとともに、充填量を多くして
も均一に分散できる。

更に、複合材料の成形とは別に無機粉状体を塊状に固化
した複合材料用機能付与材を得ることができるから、複
合材料を成形する二次加工メーカーでは、この複合材料
用機能付与材を入手しさえすれば良く、二次加工メーカ
ーにおいて微細な状態の無機粉状体を取り扱わずに済む
ために、設備投資を軽減でき、全体として、複合材料を
安価にして成形することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）微細な無機粉状体１００重量部と、熱可塑性樹脂
、熱硬化性樹脂または／およびゴムの総量０．５〜１０
重量部とが配合固化されて成ることを特徴とする複合材
料用機能付与材。
（２）請求項第（１）項に記載の無機粉状体が、黒鉛粉
、カーボンブラック、マイクロビーズ、導電性カーボン
ブラック、コークス粉、炭素フィスカ、炭化珪素フィス
カ、チタン酸カリウムフィスカの群から選ばれたもので
ある複合材料用機能付与材。
（３）熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはゴムの少なく
とも一種の溶液、懸濁液またはエマルジョン液と、微細
な無機粉状体を混合し、湿潤状態で分断または切断して
塊状にした後に乾燥し、無機粉状体１００重量部に対し
、前記の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または／およびゴ
ムの総量が０．５〜１０重量部となるように調整するこ
とを特徴とする複合材料用機能付与材の製造方法。