JPH04153007A - 炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物 - 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、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物に関するも
のであり、より詳しくは従来より繊維含有率を容易に高
くしうる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物に関するもの
である。

（従来の技術） 近年、炭素短繊維を各種のマトリックスに混合、分散さ
せてなる繊維強化樹脂組成物は、高強度、高剛性、低比
重、高電気伝導性、低熱膨張率、高耐γ耗性等の優れた
特長を有する炭素繊維を使用していることから工業的に
重要な材料として注目されている。

一般に、炭素繊維をポリエステル、ポリアミド、ポリオ
レフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂等の各種マトリックスに混合、分散させて繊維強化樹
脂組成物を得る場合、あらかじめ多数の炭素短繊維をサ
イジング荊等により集合化させた炭素短繊維の集合体を
樹脂と混練りして繊維強化樹脂ペレットを得、該ベレッ
トを所望の金型に射出成形して製造している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の炭素短繊維集合体では、樹脂成分
と炭素短繊維とを混練りする際に繊維含有率を３０重量
％以上とするのは困難であり、仮に３０重景％以上とし
た場合には混練り時に補強材である炭素繊維が切断され
て所望の繊維長を維持できず、その結果十分な強度・剛
性が得られない。また、特に高弾性率の炭素繊維を補強
材とした場合には炭素繊維自体が脆いために３０重量％
以下の低繊維含有率であっても樹脂マトリックスとの混
練りの際にスクリューのせん断力によって糸が破壊され
機械的物性の発現率が著しく低下する傾向がある。その
ため従来の技術では、高弾性炭素繊維自体の高強度、高
剛性を十分利用できずに使用せざるおえなかった。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者等はかかる課題を解決すべく鋭意検討
を行なった結果、長手方向に配列集束された高弾性細径
炭素繊維強化熱可塑性樹脂を切断して得られる小複合体
を成形原料とすることにより、上記課題が解消されるこ
とを見いだし本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的は、高弾性率の細径炭素繊維を
補強材とした繊維強化熱可塑性樹脂組成物を提供するこ
とにある。

そしてその目的は、糸径１２μｍ以下、糸弾性率３０　
ｔ　／ａｎ”以上の長繊維状炭素繊維で補強された繊維
強化熱可塑性樹脂を切断して、強化繊維方向長さ３〜２
５１１ＩＩ１１の小複合体とし、当該複合体を加熱・成
形してなる繊維含有率が１０〜６５重量％の炭素繊維強
化熱可塑性樹脂組成物により得ることが出来る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いる糸径１２μｍ以下、糸弾性率３０ｔ／ｍ
ｍ２以上の長繊維状炭素繊維で補強された繊維強化熱可
塑性樹脂複合体は、炭素繊維の連続長繊維にマトリック
ス樹脂である熱可塑性樹脂を含浸、成形、冷却して長手
方向に配列集束した物である。その形状は通常棒状であ
るが必ずしも棒状であることはなく、例えばシート状で
もよい。

用いる炭素繊維の糸径としては、１２μｍ以下、好まし
くは７μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下の炭素繊維
を用いるのがよい。糸径が太すぎると成形体中の糸長が
長くても高剛性を発現しにくい。

用いる炭素繊維の弾性率としては、３０　ｔ　７ｍｍ”
以上、好ましくは４０〜７０　ｔ　／ｉｎ２の範囲の炭
素繊維を用いるのがよい。

ここで、単繊維弾性率はＪ　ｌ５−Ｒ−７６０１に規定
されている単繊維試験法に準して測定し、測定回数１０
０回の平均値を以て定義される。

次に、かかる炭素繊維を用いた熱可塑性樹脂組成物につ
いて説明する。

用いる熱可塑性樹脂としでは、例えば、ポリカーボネー
ト、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオ
レフィン、アクリル樹脂、ポリオキシメチレン、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリ
フェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リエーテル・エーテルケトン、ポリフェニレンスルホン
、液晶ポリマー、フッ素樹脂などのポリマー類又はこれ
らのコポリマー類などの公知の熱可塑性樹脂あるいはそ
れらのポリマーアロイが挙げられ、好ましくは、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリフェニレンオキシド、液晶
ポリエステル、ポリフェニレンサルファイドを用いるの
が良い。

これら繊維強化熱可塑性樹脂複合体の配合割合は、繊維
含有率として通常１０〜６５重量％、好ましくは４０〜
６５重量％とするのがよい。そしてかかる繊維強化熱可
塑性樹脂複合体は上記補強用炭素長繊維を張力下で引き
揃えながら熱可塑性樹脂を含浸し成形する、いわゆるプ
ルトルージョン法により製造される。

本発明では、かかる棒状繊維強化熱可塑性樹脂複合体を
切断して、強化繊維方向長さ３〜２５ｍｍ、好ましくは
６〜１０圓の小複合体とする。この範囲を逸脱すると射
出成形時のフィード性の点で望ましくない。また強化繊
維垂直方向は、実用可能な範囲なら時に限定されない。

そして通常はかかる小集合体をそのまま射出成形するが
、繊維強化されていない樹脂ペレットを混合することに
より成形体中の繊維含有率を通常１０〜６５重量％、好
ましくは４０〜６５重量％にＩＩＪ？卸してもよい。

成形条件としては、使用するマトリックス樹脂により異
なるが、通常１２０°Ｃ〜５００°Ｃの範囲で行われる
。

更に、上述成分以外の本発明の効果を損なわない程度に
、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、炭
化珪素繊維等の長繊維、あるいはカーボンブラック、二
硫化モリブデン、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、等
のフィラー類から成る強化材、安定剤、滑剤、その他添
加剤などを加えることができる。

（実施例） 以下、実施例により具体的に本発明を説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもので
はない。

実施例１．２．３ マトリックス樹脂としてＡＢＳ樹脂（三菱モンサンド社
製“′タフレックスＹＴ−６４５”）を用い、強化繊維
として第１表に示す市販炭素繊維を用いて、ストランド
状の炭素繊維強化樹脂複合材（直径、’３＋１１！１．
繊維含有率５０重量％）を引き抜き成形法により調製し
た。この複合材を約１０鵬長にカッターにより切断して
複合体を作製し、これら複合体を９０°Ｃ４時間乾燥し
た後、射出成形にて成形体を調製してその物性を測定し
た。得られた測定結果を第１表に示す。

比較例１．２ 炭素短繊維集合体と前述のＡＢＳ樹脂ベレットとをトラ
イブレンドした後、スクリュー押出機にしこみ、溶融混
合してストランド状に押出し、水冷後ベレット状に切断
した。このようにして得られた炭素短繊維強化成形材料
を９０　’Ｃ４時間乾燥した後、射出成形にて成形し試
験片を得た。

実施例１〜３、比較例１〜２の力学的特性を第１表に示
す。

第１表 実施例４．５．６、比較例３．４ マトリックスとしてナイロン６６（三菱化成社製°゛ノ
ハミソド）を使用し、他は実施例１、比較例１と同様に
評価した結果を第２表に示す。

第２表 これらの比較により明らかなように、本発明の物は大き
な物性の向上がみられた。

（発明の効果） 本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、長手方向
に配列集束された高弾性細径炭素繊維強化熱可塑製樹脂
を切断して得られる小複合体を成形原料とすることによ
り、高強度、高弾性の利点を有している。

しかも、 該処理は容易かつ低コス トであるから、 工業上極めて有用である。

大三菱化成株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）糸径１２μｍ以下、糸弾性率３０ｔ／ｍｍ＾２以
   上の長繊維状炭素繊維で補強された繊維強化熱可塑性樹
   脂を切断して、強化繊維方向長さ３〜２５ｍｍの小複合
   体とし、当該複合体を加熱・成形してなる繊維含有率が
   １０〜６５重量％の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。