JPH028225A - 炭素繊維強化着色樹脂製造用の塊状の樹脂組成物及び樹脂組成物の製造方法 - 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、炭素繊維を含有する繊維強化着色樹脂製造用
の中間体の樹脂組成物及びその製造方法並びにその樹脂
組成物を用いた炭素繊維強化着色樹脂組成物の製造方法
に関する。

〈従来の技術とその問題点〉 炭素繊維強化着色樹脂を製造する場合、炭素繊維は黒色
であるので、これを淡色化するか或いは隠蔽するため白
色の二酸化チタンを単独で又は二酸化チタンに顔料又は
染料を添加している。しかしながら、二酸化チタン等を
添加すると、炭素繊維の添加により改善された樹脂の強
度を低下させる。

この二酸化チタン等の添加に伴う欠点をなくすため、白
色のチタン酸カリウムウィスカーを配合した炭素繊維強
化樹脂組成物が知られている（特開昭６１−２２８０２
６号公報記ａ＞。そしてこの組成のものを成形又はペレ
ット化する場合は、高速ミキサーで良く混合する必要が
ある。しかし、炭素繊維と樹脂と顔料と白色ウィスカー
とを良く混合しようとして、高速ミキサーを使用しても
繊維と繊維が絡み合い、分散が悪いうえ炭素繊維が切断
しやすく、小さく切断した炭素繊維や粉が飛散し、作業
環境を悪くするとともに周囲の電気８Ｉ器に障害を生し
させる等の問題点がある。

〈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
の研究を重ね、炭素繊維強化着色樹脂製造用の中間体の
樹脂組成物及びその中間体の樹脂組成物の製造方法並び
にその中間体の樹脂組成物を用いた炭素繊維強化着色樹
脂組成物の製造方法の発明を完成した。

第１の発明は、炭素繊維強化着色樹脂製造用の中間体の
樹脂組成物である。

具体的には、炭素繊維強化着色樹脂製造用の少なくとも
、炭素繊維と収束剤と白色ウィスカーと顔料とからなる
塊状の樹脂組成物である。

該樹脂組成物は直径又は長さが１０ｍｍ程度以下好まし
くは３３〜７１の塊状に作ることが望ましい。そうする
と炭素繊維強化着色樹脂組成物を作るときのハンドリン
グが容易であり、１０ｍｍ以上になると、製品の母材の
マトリックス樹脂を混合し゛ζ成形するとき均一化が難
しくなる。なお、ここでいう塊状とは直径又は長さが１
０ｍｍ程度以下で断面の代表長さがｌｌＩｎｌＩｎ以上
１０以ａ＋以下のものをいう。

本発明で使用する原料炭素繊維は、短繊維、長繊維又は
トウ状繊維、７７１・状繊維のいずれであってもよい。

これらの原料炭素繊維を混合前に所望の長さに切断して
使用してもよいし、混合時に所望の長さに切断されるな
ら原料の炭素繊維の形態は問わない。その原料としても
、石炭系、石油系、有機系の炭素繊維のいずれでもよい
。

本発明に使用する収束剤としては、炭素繊維及びマトリ
ックス樹脂に悪影響を与えないものであればよく、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリビニールアルコール、酢酸ビニール等が挙
げられる。とくに、ウレタン樹脂は広範囲な性状のもの
が得られるため、各種のマトリックス樹脂に悪影響を与
えずに広く用いることができる。

本発明に使用する白色ウィスカーとしては、チタン酸カ
リウムウィスカー（ＫｚＴｉ６０＋ｓ）が最も望ましく
、にｚＴｉ□０．又はに２ＴＩ　ａＯｑであってもよく
、その他アルミニウム、炭化珪素等であってもよい。

ウィスカーの添加量は、炭素繊維の量、樹脂の種類によ
って変わり得るが、炭素繊維１００重量部に対し通常は
５〜５０重量部重量部上り好ましくは２０〜４０重量部
程度である。この白色ウィスカーの添加量が過剰すぎる
と、樹脂の性質が白色ウィスカーの特性に支配され、少
なすぎるとＤｎ料による着色効果がわるくなる。

本発明に使用する顔料は、有機、無機のいずれであって
もよく、無機顔料の例として酸化チタン、カドミウムレ
ッド、カドミウムイエロー、コバルトブルー等を使用で
き、マトリックス樹脂や炭素繊維強化着色樹脂製品の要
求等に応して選択する。顔料の添加量は、希望の着色度
合によって変わるが概ね炭素繊維１００重量部に対し０
．１−１０重量部程度である。なお、本明細書でいう顔
料とは染料も含む概念で用いる。

第２の発明は、炭素繊維強化着色樹脂製造用の中間体と
なる塊状の樹脂組成物の製造方法、即ち第１の発明の樹
脂組成物の製造方法である。具体的には、収束剤と、白
色ウィスカー及び顔料を含有する溶液を炭素繊維に含浸
させたのち、過剰のｉＨＩを除去し、塊状に成形し乾燥
することを特徴とする炭素繊維強化着色樹脂製造用の塊
状の樹脂組成物の製造方法である。

ここで、溶液を炭素繊維に含浸させる手段としては、を
容液を炭素繊維に浸漬する方法、溶液を炭素繊維にスプ
レーする方法、溶液を炭素繊維に添加し混ぜる方法等が
ある。過剰の溶液を除去する場合、過度に溶液を除去す
ると顔料が過度に流出することがあるので、ある程度溶
液を除去したら予備乾燥することにより、好ましい組成
物が得られる。しかし、この予備乾燥は必須ではない。

過剰の溶液の除去は、圧縮、遠心分離等によって行うこ
とができる。

成形は、溶液を含浸した炭素繊維をミンチ・ミキサーや
、ミキシング・エクストルーダー等によって混合しつつ
押出し、押出されてくる組成物を切断して、塊状にして
もよいし、たんに炭素繊維と溶液を混合造粒して塊状に
してもよいし、また溶液を含浸したシート状又はマット
状の炭素繊維をハニカム状、丸型、角型等の穴を有する
型材で押し抜いて塊状に成形してもよい。

本発明で使用する炭素繊維と、収束剤と、白色ウィスカ
ーと、顔料等は第１の発明の樹脂組成物のものと同じで
よい。また、樹脂、全水分量、顔料の合計量に対する樹
脂の量は樹脂の種類によっても変わるが概ね１〜１０重
量％が好ましい。

第３の発明は、第１の発明の樹脂組成物とマトリックス
樹脂を混合し加熱成形する炭素繊維強化着色樹脂組成物
の製造方法である。

なお本発明で使用するマトリックス樹脂は、ナイロン６
、ナイロン１２等のポリアミド類、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等のポリエステ
ル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン頼
等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂のいずれでもよ
い。また炭素繊維と、収束剤と、白色ウィスカーと、顔
料等は第１の発明の樹脂組成物のものと同じでよい。さ
らに、樹脂組成物を得る第２の発明は第３の発明の製造
方法にも適用でき、炭素繊維強化着色樹脂組成物の成形
法は、押出成形、射出成形、圧縮成形等公知の方法が適
用できる。

〈発明の効果〉 第１の発明の樹脂組成物は、はぼ均一に炭素繊維、白色
ウィスカー及び顔料を含み、炭素繊維が収束剤に被覆さ
れた状態の、特に塊状に作られた樹脂組成物は、取扱が
容易であり、かつ中間品として市販できる。さらに収束
剤によっては、保管中や輸送中に炭素繊維が水分を吸収
することを逓減できる。また白色ウィスカーによって炭
素繊維の黒色を隠蔽しているので明るい色の顔料を混合
できる。

第２の製造方法の発明によると、炭素繊維強化着色樹脂
製造用の中間製品である塊状の樹脂組成物を湿式状態で
作るため、炭素繊維の粉塵が発生せず作業環境を良好に
維持出来る。

もし湿式でなくそのまま炭素繊維と樹脂を混合して中間
製品である塊状の樹脂組成物を作ると、大量の粉塵が発
生し作業環境を悪くし、かつ作業場の電気設備の短絡の
原因となることがあるし、炭素繊維の歩留りが悪くなる
ので湿式法で作る本発明の方法の効果は大きい。

第１発明又は第２の発明を利用した第３の発明によると
、第１発明又は第２の発明に７トリツクス樹脂を加えて
処理するだけで炭素繊維で補強された所定の明るい色の
着色樹脂の製品を得ることができる。この場合、炭素繊
維が収束剤と顔料に被覆されている樹脂組成物を取り扱
うので、炭素繊維とマトリックス樹脂の馴じみがよい。

さらに炭素繊維が塊状の樹脂組成物にコンデンスして入
っているので、マトリックス樹脂と混合し加熱成形した
場合、炭素繊維はマトリックス樹脂に均一に分散する。

また第１発明と同様、炭素の粉塵は発生せず作業環境も
良好に維持でき、さらに炭素繊維が収束剤に被覆され°
ζいる成形品を取り扱うので、ハンドリングが容易であ
る。

〈実施例〉 以下に実施例を示し、本発明の特徴を明らかにするが、
本発明は実施例に限られるものでない。

実施例１ エポキシ樹脂系のエマルジョン５０％濃度のものを９ｇ
に、撹拌しながら水２８０ｇとチタン酸カリウムウィス
カー（ＫｚＴｉＪ。）２５ｇと着色剤としてペリノン系
顔料（レッド）２．５ｇとを加えて混合液を調整した。

マット状のピッチ系炭素繊維（７５ｇ）にこの混合液（
３１６，５ｇ）を含浸させたのち、手で圧縮しながら均
一にし、続いて熱風乾燥炉で８０℃で予備乾燥して過剰
の水分を蒸発させた。予備乾燥後の重量は１８４．５ｇ
であった。

次いで、ミキサー・イクストルーダーに入れ、直径３Ｉ
ＩｌｌＩのストランドを得ながら、長さ５ｍ蒙に切断し
乾燥した。乾燥条件は、１００°Ｃから３０分で１６５
°Ｃに昇温し、同温度で２５分間保持した、乾燥重量は
９９．２ｇであった。この乾燥により直径が約３１１１
１１、長さが約４．５　ｎ＋ｍの茶褐色の塊状の樹脂組
成物を得た。

さらに、この塊状の樹脂組成物２０重量部と１２ナイロ
ン８０重量部とを混合し、押圧成形し幅８０ｍｍ、厚さ
２１の帯状の茶褐色の成形物を得た。この押圧成形条件
は、原料子Ｏｉ１を乾燥を８０°Ｃで３時間、成形温度
をシリンダ一部で１９５〜２４０°Ｃ、グイ部で２４０
°Ｃとし、押出しスクリュー回転数を１３　Ｏｒｐｍと
し、冷却用引抜速度を６９．８ｃｍ／ｍｉｎで行った。

成形品の断面を光学顕微鏡で観察すると、マトリックス
中に炭素繊維はほぼ均一に分散していた。

実施例２ エーテル・エステル系のアニオン性ポリウレタン・エマ
ルジョン３０％濃度のものを２０ｇに水２８０ｇを加え
、さらにウィスカー２５ｇと着色剤としてカドミウムイ
エロー（Ｖｔ色）５ｇとを加えて／ｆｔ合液を調整した
。マット状のピンチ系炭素繊維（７５ｇ）にこのｌ捏合
ンＦｊ、（３：ｉｏｇ）を含ン受さゼたのち、熱風乾燥
炉で７０°Ｃで予備乾燥して過剰の水分を蒸発させた。

予備乾燥後の重量は１８０ｇであった。

次いで、ミキサー・イクストルーダーに入れ、直径３Ｉ
のストランドをｔｌながら、長さ５１１１１１に切断し
乾燥し、塊状の樹脂組成物を得た。乾燥条件は、５０“
Ｃから２０分で＋２０°Ｃに臀温し、同温度で２０分間
保持した。乾燥重量は９９ｇであった。

さらに、この塊状の樹脂組成物２０ｇと６ナイロン８０
ｇとを混合し、押圧成形し幅８０１、；７さ２ｆｆＩｆ
ｆｉの帯状の浅黄色の成形物を得た。この押出成形条件
は、原料予備乾燥を８０°Ｃで３時間、成形温度をシリ
ンダ一部で１９５〜２４０°Ｃ、ダイ部で２６５°Ｃと
し、押出しスクリュー回転数を１３０ｒｐとし、冷却用
引抜速度を６９．８ｃｍ／麟ｉｎで行った。成形品の断
面を光学顕微鏡で観察すると、マトリックス中に炭素繊
維はほぼ均一に分散していた。

実施例３ 顔料としてコバルトブルーを用いた以外は実施例１同様
の組成の混合物を、上記実施例Ｉと同様の条件により成
形品を造った。この成形品の色はコバルトブルーであっ
た。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも炭素繊維と、収束剤と、白色ウィスカー
   と、顔料とからなることを特徴とする炭素繊維強化着色
   樹脂製造用の塊状の樹脂組成物。 ２）収束剤がウレタン樹脂であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項の炭素繊維強化着色樹脂製造用の塊状
   の樹脂組成物。 ３）収束剤、白色ウィスカー及び顔料を含有する溶液を
   炭素繊維に含浸させたのち、過剰の溶液を除去し、塊状
   に成形し乾燥することを特徴とする炭素繊維強化着色樹
   脂製造用の塊状の樹脂組成物の製造方法。 ４）収束剤、白色ウィスカー及び顔料を含有する溶液を
   炭素繊維に含浸させたのち、過剰の溶液を除去し、塊状
   に成形し乾燥した塊状の樹脂組成物に、マトリックス樹
   脂を加えて混合したのち、加熱成形することを特徴とす
   る炭素繊維強化着色樹脂組成物の製造方法。