JPH04198224A - 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、炭素短繊維強化熱可塑性樹脂組成物に関する
ものであり、より詳しくは細径炭素繊維を配合して得ら
れる炭素短繊維強化高弾性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、高耐摩耗性等の優れた
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
ジング剤等により集合体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ベレットを得、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、従来の炭素短繊維強化樹脂では、樹脂成
分と炭素短繊維とを混練りする際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、その結果炭
素長繊維強化樹脂に比べて十分な強度・剛性が得られな
い。そのため従来の技術では、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をえなかった。

［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、細径炭素短繊維を配合しかつ炭素短繊
維強化樹脂中の炭素短繊維の糸長ｌ糸径の数平均値を比
を制御することにより、前述の課題が改善されること見
いだし本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的は、炭素繊維自体のもつ高強度
、高剛性を十分に利用した繊維強化高弾性熱可塑性樹脂
組成物を提供することにあり、かかる目的は、糸径６１
１ｍ以下の炭素短繊維を５〜５０重量部配合してなる炭
素繊維強化熱可塑性樹脂組成物であって該炭素繊維強化
熱可塑性樹脂組成物中の炭素短繊維の糸長ｌ糸径の数平
均値の比が２０以上であることを特徴とする炭素繊維強
化熱可塑性樹脂組成物により達成することが出来る。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明では炭素繊維として、従来公知の種々の炭素繊維
が使用でき、具体的にはポリアクリロニトリル系、ピッ
チ系、レーヨン系等の炭素繊維、又は気相法炭素繊維が
挙げられる。用いる炭素繊維の糸径としては、６μｍ以
下、より好ましくは５□ｍ以下の炭素繊維を用いるのが
よい。糸径が太すぎると、成形体中の糸長がたとえ長く
ても高剛性を発現しにくい。

単糸糸径はＪＩＳ　Ｒ７６０１に規定されている単繊維
試験法に準じて測定し、測定回数１００回の数平均値を
以て示した。

複合材中の糸長： 炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を、該樹脂を溶解する
溶媒、もしくは濃硫酸にて溶解して樹脂を除去する。そ
の後、顕微鏡にて数１００本糸長を測定し、その数平均
値をもって示した。

また、熱可塑性樹脂と本発明の炭素繊維との配合方法と
しては、−軸押出機、二軸押出機、射出成形機等の方法
が好ましい。この配合方法を選択することにより成形体
中の糸長が長くなるように制御し、該成形体の糸長／糸
径の数平均値の比を２０以上、好ましくは２０〜１００
の範囲、さらに好ましくは２０〜５０の範囲にするのが
よい。糸長を長くする方法は、炭素短繊維と樹脂との混
練りの際に糸に加わる剪断力を弱める方法であればよい
。たとえば、混練り時のスクリュー形状を練りの弱いフ
ルフライトで行う方法、糸の混練り時間を減少させるた
めに熱可塑性樹脂をまず押出機に供給し、ついで、熱可
塑性樹脂の溶融した部分に炭素短繊維集合体を供給する
方法等が好ましい。

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ては、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、ＡＢＳ樹脂、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、液晶ポリエルテル、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５〜５０重量％、好ましくは１０〜４
０重量％とするのがよい。配合する炭素繊維の形態とし
ては特に限定されないが、繊維長０．１〜３０ｍｍ、好
ましくは１−１５ｍｍの短祿維状がよい。

また、かかる炭素繊維は、通常サイジング剤を表面に被
層した後樹脂と含浸するのが好ましいが、そのサイジン
グ剤としては通常任意のものが使用することができ、モ
ノフィラメントの集束性の良いものが選択できる。この
集束性が低下すると混練りの際に糸の解繊が早まるため
成形体中の糸長が低下し好ましくない。本発明にて使用
するサイジング剤は例えばエポキシ化合物、飽和又は゛
不飽和ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリオキシ
メチレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、アクリル樹
脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂などのホモポリマ
ー又はコポリマーが挙げられる。また必要に応じて、界
面活性剤、シランカップリング剤、エポキシ硬化剤、触
媒、接着剤等を配合しても良い。その際使用するサイジ
ング剤の付着量は繊維全量に対して０．１〜１０重量％
好ましくは０．５〜７重量％の範囲で選択される。そし
て、その表面被覆方法としては、例えば、数百〜数十万
事の炭素長繊維束に、サイジング剤を含浸させたのち、
乾燥する。表面被覆に使用するサイジング剤は溶剤等に
溶解させるか、あるいはサイジング剤を含むエマルジョ
ンを用いても良い。

用いる溶剤としては、２−ブタノン、テトラヒドロフラ
ン、Ｎ、　Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン、クロ
ロホルム、ジクロロメタン等が有る。またエマルジョン
に用いる界面活性剤としては、例えば、ポリオキシメチ
レンのヒシシ油エーテル、ノニルフェニルエーテル、ス
チレン化フェニルエーテルなどのポリオキシエチレンア
ルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリル
エ−テル も１種類の界面活性剤が挙げられる。サイジング剤の付
着量が０，１重量％未満では該炭素繊維集合体の集束性
が劣り、１０重量％を越えると炭素繊維強化熱可塑性樹
脂の物性が低下するため好ましくない。

更に、上記成分以外の本発明の効果を損なわない程度に
、例えば、他種の炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維
、ボロン繊維、炭化珪素繊維等の短繊維及び長繊維、ウ
ィスカー類、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。

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の範面で行われる
。

［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および比較例１、２ 強化繊維として第１表に示す市販炭素繊維を、“エピコ
ート８３４　”　（シェル化学社製）５０重量部と″エ
ピコー）　１００４”（シェル化学社製）５０重量部と
のエマルジョン溶液（濃度３重量％）中に含浸させたの
ち、約１２０°Ｃで２０分間加熱乾燥し、さらに切断機
で６ｍｍ長の炭素短繊維集合体を製造した。得られた炭
素短繊維集合体のエポキシ化合物含有量は３〜４重量％
であった。この炭素短繊維集合体２０重量部と乾燥した
ポリカーボネート（三菱化成株式会社製“ツバレックス
７０２２　ＰＪ　”　）　８０重量部とをトライブレン
ドした後、フルフライト型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、水冷後ペレット状
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
°０４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３ フルフライト型スクリュー押出機の代わりに剪断力の強
い２軸ダルメ一ジ型スクリユー押出機を使用した以外は
上記実施例と同様に試料を調製しその物性を測定した。

得られた結果を第１表に示す。

Ｌ／Ｄ　；糸長／糸径の数平均値の比 これらの比較により明らがなように、本発明の物は大き
な物性の向上がみられた。

［発明の効果］ 糸径６ｐｍ以下の炭素短繊維を５〜５０重量部配合して
あって該炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物中の炭素短繊
維の糸長ｌ糸径の数平均値の比が２０以上である本発明
の炭素短繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、高強度、高弾
性の利点を有してし）ることから、工業上極めて有用で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半径６μｍ以下の炭素短繊維を５〜５０重量部配
   合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物であって該
   炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物中の炭素短繊維の糸長
   ／糸径の数平均値の比が２０以上であることを特徴とす
   る炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。