JPH048759A - 低異方性炭素繊維強化成形品． - 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、機械的強度、耐熱性、導電性にすぐれ、かつ
低異方性の芳香族ポリカーボネート系樹脂炭素繊維強化
成形品に関するものであり、工業部品、電気・電子部品
、輸送部品、雑貨などの広い分野で使用でき、特に寸法
精度を要求される精密成形品に好適に使用できるもので
ある。

〔従来の技術および課題〕

従来、芳香族ポリカーボネート樹脂に炭素繊維を配合し
て、優れた耐熱性、機械的強度、電気的導電性などを有
する成形品を得ることは知られている。しかし、この成
形品は、射出成形時の成形収縮率の異方性が非常に大き
く、高度の寸法精度や寸法安定性が要求される精密成形
部品に使用するには課題の残されたものであった。この
異方性の改良のために、他の樹脂を添加する方法や射出
成形条件を大幅に変更する方法など種々検討したが、異
方性を低減させる効果は僅かであった。

他方、ガラス繊維強化芳香族ポリカーボネート樹脂の場
合、ガラス繊維にアスペクト比が小さいガラスピーズな
どを併用することによって、異方性を低減した組成物と
する方法が知られている。

しかし、アスペクト比の小さい充填材を使用した場合、
機械的強度、曲げ強度、曲げ弾性率などの機械的特性の
改良効果は殆どないものであった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題の解決について鋭意検討した結
果、特定のアスペクト比を有する炭素繊維を含む成形品
は、機械的特性が改良され、さらに成形収縮率の異方性
も著しく低減したものであることを発見し、本発明に到
達した。

すなわち、本発明は、炭素繊維強化芳香族ポリカーボネ
ート系樹脂成形品において、該炭素繊維の数平均アスペ
クト比が５〜１０であることを特徴とする芳香族ポリカ
ーボネート系樹脂製の低異方性炭素繊維強化成形品であ
り、該炭素繊維の含有量が　１５〜３０重量％の範囲で
あること、また、該炭素繊維として数平均アスペクト比
が６．５〜１３である成形材料を用いて射出成形してな
ることを特徴とする芳香族ポリカーボネート系樹脂製の
低異方性炭素繊維強化成形品である。

以下、本発明の構成について説明する。

本発明の成形品に用いる芳香族ポリカーボネート系樹脂
は、芳香族ポリカーボネート樹脂単独、又は、これにス
チレン系、ポリエステル系、その他の熱可塑性樹脂を併
用してなる樹脂組成物であって、本質的に非結晶性とし
て挙動する樹脂組成物であれば、いずれも好適に使用で
きる。

芳香族ポリカーボネート樹脂は従来の芳香族ポリカーボ
ネート樹脂の製法、すなわち、芳香族二価フェノール系
化合物、ホスゲン又は炭酸ジエステルおよび末端停止剤
を反応させてなるものであり、粘度平均分子量１．５万
以上、好ましくは２０，０００〜３５．０００の範囲の
熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体である。

芳香族二価フェノール系化合物としては、ビス（４−ヒ
ドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スル
ホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホキシド、
ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、ビス（４
−ヒドロキシフェニル）ケトン、１，１−ビス（４−ヒ
ドロキシフェニル）エタン、２．２−ビス（４−ヒドロ
キシフェニル）プロパン、２２−ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）ブタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）シクロヘキサン、２２−ビス（４−ヒドロキシ−
３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２．２−ビス（
４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン
、２，２−ビス（４−ヒドロキシ３．５−ジクロロフェ
ニル）プロパン、２．２−ビス（４−ヒドロキシ−３−
ブロモフェニル）プロパン、２２−ビス（４−ヒドロキ
シ−３−クロロフェニル）プロパン、１，１−ビス（４
〜ヒドロキシフエニル）−１−フェニルエタン、ビス（
４−ヒドロキシフェニル）ジフェニルメタンが例示され
、単独或いは２種以上の混合物として用いる。本発明で
は、２，２−ビス（４ヒドロキシフエニル）プロパン（
＝ビスフェノールＡ）が好ましい。

また、末端停止剤或いは分子量調節剤を通常使用するも
のであり、これらとしては−価のフェノール性水酸基を
有する化合物が挙げられ、通常のフェノール、ｐ−第三
ブチルフェノール、トリブロモフェノールなどの他に、
長鎖アルキルフェノール、脂肪族カルボン酸クロライド
、脂肪族カルボン酸、ヒドロキシ安息香酸アルキルエス
テル、ヒドロキシ・フェニル酸アルキルエステル、アル
キルエーテルフェノールなどが例示される。その使用量
は用いる全ての二価フェノール系化合物１００モルに対
して、１〜１０モル、好ましくは２〜３．５モルの範囲
であり、二種以上の化合物を併用することも当然に可能
である。更に分岐化剤を上記の二価フェノール系化合物
に対して、０．０１〜２モル％、特に０．１〜１．０モ
ル％の範囲で併用して分岐化ポリカーボネートと出来、
分岐化剤としては、フロログリシン、２，６−シメチル
ー２．４．６〜トリ（４ヒドロキシフエニル）へブテン
−３，４，６−ジメチル２．４．６−トリ（４−ヒドロ
キシフェニル）ヘプテン２．１，３．５−　トリ（２−
ヒドロキシフェニル）ヘンゾール、ＬＬＩ−）す（４−
ヒドロキシフェニル）エタン、２，６−ビス（２−ヒド
ロキシ−５−メチルヘンシル）−４−メチルフェノール
、α、α′、α“−トリ（４ヒドロキシフエニル）４，
３．５−　）リイソプロビルベンゼンなどで例示される
ポリヒドロキシ化合物、及び３，３−ビス（４−ヒドロ
キシアリール）オキシインドール（＝イサチンビスフェ
ノール）、５−りロルイサチン、５，７−ジクロルイサ
チン、５−ブロムイサチンなどが例示される。

また、芳香族ポリカーボネート樹脂との組成物として好
適に使用される熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリ
ル／スチレン共重合体（ＡＳ）　、アクリロニトリル／
ブタジェン／スチレン共重合体（ＡＢＳ）、メチルメタ
クリレート／スチレン共重合体（ＭＳ）　、メチルメタ
クリレート／アクリルゴム／スチレン共重合体（ＭＡＳ
）、その他のスチレン系樹脂；ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンテレフタレート、その他のポリエス
テル系樹脂；ポリフェニレンエーテル、ポリエステルカ
ーボネート、ポリスルホン、ポリアミド、ポリメチレメ
タクリレートなどが挙げられる。

本発明の炭素繊維とは、市販のＰＡＮ系、ピッチ系など
で、チョツプドストランド、ロービングストランド、ミ
ルドファイバーなどの形状のものであり、直径１〜３０
１ｔＷｌの範囲から選択される。また、これら炭素繊維
はカンプリング剤、オキサプリン環を持った有機化合物
、その他の表面処理剤によって処理されたものも好適に
使用でき、又、集束したものとして通常使用されるもの
であり、特にポリカーボネート樹脂で集束したものを使
用することが好適である。

本発明の芳香族ポリカーボネート系樹脂からなる低異方
性炭素繊維強化成形品は、上記した芳香族ポリカーボネ
ート系樹脂に、上記の炭素繊維を１配合してなる組成物
を用い、通常、射出成形することによって製造され、そ
の成形品中の炭素繊維の数平均アスペクト比が５〜１０
の範囲であることを特徴とするものである。

ここに、炭素繊維の数平均アスペクト比が１０より大き
いと、樹脂流れ方向の成形収縮率〈樹脂流れに垂直方向
の成形収縮率となる。逆に５より小さいとは、樹脂流れ
方向の成形収縮率〉樹脂流れに垂直方向の成形収縮率と
なり、かつ、強度の低下も大きいので好ましくない。ま
た、炭素繊維の配合量は通常の範囲５〜５０重量％の範
囲から適宜選択できるものであるが、本発明では、成形
収縮率と線膨張係数との異方性を同時に改良する点から
１５重量％以上の範囲が好適であり、成形加工性の容易
さの点から３０重量％以下の範囲が特に好ましい。配合
量が少ないと、強化が不十分であり、かつ、成形収縮率
の異方性は実質的に無くなるものであり、また、５０重
量％を超えると溶融粘度が高くなり成形が困難となるの
で好ましくない。

本発明の低異方性の炭素繊維強化成形品は上記の如きも
のであるが、通常、上記した芳香族ポリカーボネート系
樹脂と炭素繊維とを押出機中で熔融混練し、ペレットと
し、射出成形により製造する。

ここに、通常のスクリュー式の射出成形機を用いて射出
成形する場合、−回の射出成形光たり炭素繊維はその数
平均アスペクト比が１０〜３０％程度小さくなるもので
あり、成形材料としては数平均アスペクト比が６．５〜
１３の範囲のものを選択するのが好ましい。

なお、このペレットの製造時にもブレンド時の繊維長に
比較して数平均アスペクト比が低下するものであり、ブ
レンド素材として用いる炭素繊維としでは数平均アスペ
クト比が上記にペレットの場合より１０〜５０％大きい
７〜１５程度のものを用いて調製するか、又は、通常の
炭素繊維を用いて、−同程度押出しすることにより製造
する。

以上の如くである本発明の低異方性炭素繊維強化成形品
には所望に応して、従来、ポリカーボネート樹脂に公知
の種々の添加剤類をふくんでいてもよいものであり、こ
れらとしては熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯
電防止剤、滑剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤、無機充
填剤、ガラス繊維、耐衝撃性改良用のエラストマーなど
が挙げられる。例えば、安定側としては特に亜リン酸、
又はホスファイトが好適である。又、離型剤としては飽
和脂肪酸の千ノー或いは多価アルコールのエステルが挙
げられ、ステアリルステアレート、へヘニルヘヘネート
、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ジペンタ
エリスリトールへキサオクトエートなどが例示される。

ガラス粉、ガラスピーズ、合成雲母或いはフッ素化雲母
、酸化亜鉛、炭素繊維、酸化亜鉛ウィスカー、ステンレ
ス繊維、ケブラー繊維などの有機或いは無機の充填剤や
補強剤など、さらにポリエステルカーボネート、ボリア
リレートなどの樹脂類も当然に目的に応して適宜好適に
用いることができる。

〔実施例〕

以下、実施例等により具体的に説明する。

実施例１〜５及び比較例１〜５ 芳香族ポリカーボネート樹脂（三菱瓦斯化学株製、商品
名；ニーピロンＳ−２０００）に、直径７戸、長さ６．
０ｍｍの炭素繊維（以下ｒＣＦＬ、と記す）又は直径７
／ｌＴ１１、数平均繊維長　７０−の炭素繊維（以下ｒ
ｃＦＭＪと記す）を第１表に記載の比率で混合した。こ
れらの混合物をスクリュー径４０ｍｍの単軸押出機又は
スクリュー径３０鵬の二軸押出機をも用い、シリンダー
温度２８０℃で溶融混練押し出ししてペレットを得た。

得られたペレットを１２０°Ｃで５時間予備乾燥した後
、金型として、厚み３Ｉｌｎ、巾３０［１ｌＩ１１の扇
型ゲートで、厚さ４胴、１００印Ｘ　１００ｍｍの平板
用のものを用い、スクリュー式の射出成形機で、シリン
ダー温度３１０°Ｃ１金型温度１００°Ｃ１射出圧力１
　、２００ｋｇ　／　ｃｉ　、成形サイクル　６０秒で
射出成形した。

得られた平板状成形品について、成形品中の炭素繊維の
数平均アスペクト比、成形収縮率、線膨張係数、曲げ強
度、曲げ弾性率を測定した。

結果を第１表に示した。

第１表−１ 第１表 また、 表中の物性値の測定等は下記によった。

また、上記した平板状成形品について、その中央部から
流れ方向に平行（＝Ｐ力方向な断面と流れ方向に垂直（
＝Ｖ力方向な断面とから、それぞれ厚さ４０−の薄片を
ミクロトームにより切出し、これを光学顕微鏡で観察し
た。

その結果、数平均アスペクト比１７．３の比較例１では
、表面層から中間層では従来から知られているようにＰ
方向に平行に配向し、中心層ではＰ方向に垂直に配向し
ていた。これに対して数平均アスペクト比８．３の実施
例１では、表面層から中心層まで炭素繊維が略ランダム
になっていることが観察された。

実施例６．７及び比較例６．７ 実施例１において、第２表に記載のようにポリブチレン
テレフタレート樹脂（ポリプラスチックス社製１ジュラ
ネノクス２００２　、以下ｒＰＢＴ　Ｊと記す）又はポ
リエチレンテレフタレート樹脂（三菱レイヨン社製、ダ
イヤナイトＰＡ−２００Ｄ、以下「ＰＥＴ　Ｊと記す）
とを更に用いる他は同様にして平板状成形品を製造し、
成形品中の炭素繊維の数平均アスペクト比、成形収縮率
、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した結果を第１表に示し
た。

第２表 〔発明の作用および効果〕 以上の如く、本発明の炭素繊維強化成形品は、成形収縮
率、機械的強度の異方性が低減し、さらに線膨張係数の
異方性も著しく低減されたものである。従って、強化さ
れた優れた均一性を活かして、精密成形品などとして広
い分野で、極めて有用であることが理解されるものであ
る。

特許出願人　　三菱瓦斯化学株式会社 代理人　弁理士（９０７０）　　手掘　貞文注）物性値
の記載は第１表と同様である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炭素繊維強化芳香族ポリカーボネート系樹脂成形品
   において、該炭素繊維の数平均アスペクト比が５〜１０
   であることを特徴とする芳香族ポリカーボネート系樹脂
   製の低異方性炭素繊維強化成形品。 ２　該炭素繊維の含有量が１５〜３０重量％の範囲であ
   ることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維強化成形品
   。 ３　該炭素繊維として数平均アスペクト比が６．５〜１
   ３である成形材料を用いて射出成形することを特徴とす
   る請求項１記載の炭素繊維強化成形品。