JPH05503723A - Composite and its manufacturing method - Google Patents
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 複合体及びその製造方法 〔技術分野〕 本発明は、複合体及びその製造方法に関する。[Detailed description of the invention] Composite and its manufacturing method 〔Technical field〕 The present invention relates to a composite and a method for producing the same.
本出願は、本願と同じ譲受は人に譲渡されているスナイダ−(SBder )そ の他による1988年1月28日に出願された「炭素フィブリル(Carbon Fibrils)」と題する米国特許出願5erial No、 149.5 73のCIP(参考のためここに入れである)である。The present application is filed by Snyder (SBder), who is assigned the same ownership as the present application. “Carbon Fibril” filed on January 28, 1988 by et al. U.S. Patent Application No. 149.5 entitled "Fibrils)" 73 CIP (included here for reference).
固体又は液体マトリックスに固体充填剤(例えば、繊維状又は粒状充填剤)を分 散させて複合構造体を形成するのに種々の方法が存在する。これらの方法は、羽 根型混合機、高剪断ワーリング型混合機、ロールミル、固練り混合機、又は内部 ブラベンダー型混合機を用いて充填剤・マトリックス混合物を調合することを含 んでいる。 dispensing solid fillers (e.g. fibrous or granular fillers) into a solid or liquid matrix; Various methods exist for dispersing to form composite structures. These methods Root mixer, high shear whirling mixer, roll mill, compaction mixer, or internal Includes blending the filler/matrix mixture using a Brabender type mixer. I'm reading.
反応射出成形(RIM>は次のような成形方法である。Reaction injection molding (RIM) is a molding method as follows.
一種類以上の液体又は混合用反応物を別々に混合ヘッドに計量して入れ、それら を例えば、高衝撃混合により混合する1次にその混合物を型に注入してそれを重 合し、成形部品3形成する。屡々補強反応射出成形(RRIM>と呼ばれている 構造反応射出成形(SRIM)では、細断ガラス繊維又は粒状鉱物充填剤の如き 補強剤を成形前の混合物に添加する。別の種類のS RI M法では、低粘度、 特に重合したRIM組成物を繊維織物マ/トを充填した型中へ注入し、得られた 組成物を成形する。RIM及びSRIMの方法の両方共、成形した部品を使用前 に被覆して紫外線に対する保護を与え、他の部品と釣合うようにさせる。One or more liquids or mixing reactants are separately metered into the mix head and For example, by first mixing the mixture by high-impact mixing, then pouring the mixture into a mold and weighing it down. Then, a molded part 3 is formed. Often referred to as reinforced reaction injection molding (RRIM) In structural reaction injection molding (SRIM), materials such as shredded glass fibers or particulate mineral fillers are used. A reinforcing agent is added to the mixture before molding. Another type of SRIM method uses low viscosity, In particular, the polymerized RIM composition was poured into a mold filled with fibrous mat/mat, and the resulting Shaping the composition. In both RIM and SRIM methods, the formed part is be coated to provide UV protection and to balance with other components.
第二の種類の成形法は前混合物を含んでいる。前混合物は成形操作前にその操作 とは別に調製された成形用組成物であり、成形に必要な全ての成分、例えば、樹 脂、補強剤、充填剤、触媒、離型剤等を含んでいる。前混合物の一つの種類はシ ート状成形用配合物(SMC)と呼ばれている。SMCは、典型的には細断ガラ ス繊維又は連続したガラス繊維糸で補強された熱可塑性樹脂の半粘着性の薄いシ ートである。そのシートは、例えば組合せグイ成形法を用いて成形し、種々の部 品を形成することができる。第二の種類の前混合物はばら状(bulk)成形用 配合物(BMC)と呼ばれている。BMCは、直接成形することができるパテの 形に調製されている。それは取り扱い易くするため棒又は丸太の形に押出すこと ができる。RIM及びSRIM成形物品のように、成形された前混合物製品も屡 々使用する前に被覆されている。A second type of molding process involves premixing. The pre-mixture is processed before the molding operation. A molding composition prepared separately from the molding composition containing all the ingredients necessary for molding, such as Contains fat, reinforcing agent, filler, catalyst, mold release agent, etc. One type of premix is It is called sheet molding compound (SMC). SMC is typically made of shredded glass. A thin, semi-tacky sheet of thermoplastic resin reinforced with glass fibers or continuous glass fiber threads. It is the default. The sheet is formed using, for example, a combination molding method, and various parts are formed. products can be formed. The second type of premix is for bulk molding. It is called compound compound (BMC). BMC is a putty that can be directly molded. prepared into a shape. It can be extruded into a bar or log shape to make it easier to handle. Can be done. Molded premix products are also often used, such as RIM and SRIM molded articles. coated before each use.
種々の種類の組成物も知られている。例えば、重合体系導電性複合体(例えば、 被覆又はインクの形のもの)が知られている。これらの組成物は導電性添加物を 配合することにより導電性にされている。Various types of compositions are also known. For example, polymer-based conductive composites (e.g. (in the form of coatings or inks) are known. These compositions contain conductive additives The combination makes it conductive.
混成(hybrid)複合体は、マトリックスが二種類以上の補強剤で補強され た構造物である。最も大きな体積分率(他の補強剤と比較して)で存在する補強 剤は、−次補強剤と呼ばれ、残りの補強剤は二次補強剤と呼ばれている。Hybrid composites are those in which the matrix is reinforced with two or more reinforcing agents. It is a built-in structure. Reinforcement present in the largest volume fraction (compared to other reinforcements) The reinforcing agent is called the secondary reinforcing agent and the remaining reinforcing agent is called the secondary reinforcing agent.
エラストマーにも種々の材料が充填されてきた。そのような材料はエラストマー マトリックスの機械的又は電気的性質を改良するため、又はコストを低下させる ために用いられている。Elastomers have also been filled with various materials. Such materials are elastomers to improve the mechanical or electrical properties of the matrix or to reduce cost It is used for.
摩擦材料は、適用された力を発散させるためその力を熱に変換する材料である。A friction material is a material that converts applied force into heat in order to dissipate it.
そのような材料の応用例には、ブレーキ、自動変速円盤、及びクラッチが含まれ る。補強された有機重合体は摩擦材料として用いられてきた。Applications for such materials include brakes, automatic transmission discs, and clutches. Ru. Reinforced organic polymers have been used as friction materials.
炭素フィブリルは直径が500niより小さい炭素単繊維である。特別な炭素フ ィブリル及びその製造方法の例は、スナイダーその他による1988年1月28 日に出願された米国特許出願5erial No、 149.573 (炭素フ ィブリル);テネット(Tennent)による米国特許第4.663.230 号(炭素フィブリル、その製造方法、及びそれを含む組成物):テネットその他 による1986年6月6日に出願された米国特許出願S erial N o、 871.676(新規な炭素フィブリル、その製造方法、及びそれを含む組成物 )、テネットその他による1986年6月6日に出願された米国特許比!5er ialN o、871.675(新規な炭素フィブリル、その製造方法、及びカ プセル化触媒)、マンデビル(Nandeville>その他による1988年 12月16日に出願された米国特許比1iserialNo、285.817 (フィブリル)、及びマノカーシー(hlcCar−thy)その他による19 89年5月15日に出願された米国特許出願5erial No151.967 (炭素微細繊維の表面処理)(それらは全て本願と同じ譲受は人に譲渡されて おり、それらは参考のため全体的にここに入れである)に記載されている。Carbon fibrils are single carbon fibers with a diameter less than 500 ni. special carbon film Examples of Vibril and its method of manufacture are given by Snyder et al., January 28, 1988. U.S. Patent Application No. 149.573 filed on U.S. Patent No. 4.663.230 by Tennent Issue (carbon fibrils, methods for producing them, and compositions containing them): Tenet et al. U.S. Patent Application Serial No. filed June 6, 1986 by 871.676 (Novel carbon fibrils, methods for producing the same, and compositions containing the same) ), U.S. patent filed June 6, 1986 by Tenet et al.! 5er ialN o, 871.675 (Novel carbon fibril, method for producing the same, and carbon 1988 by Nandeville et al. US patent application filed on December 16th Serial No. 285.817 (Fibril), and 19 by Manokurthy (hlcCar-thy) and others. US Patent Application No. 151.967 filed on May 15, 1989 (Surface treatment of carbon fine fibers) (All of them are the same as the present application and have been assigned to a person. and they are included here in their entirety for reference).
配合方法 本発明は、一種類以上の充填剤及びマトリックス材料を撹拌ボールミルに導入し 、それら充填剤及びマトリックス材料を、充填剤によって形成された凝集物の粒 径を予め定められた値よりも小さな値に減少させるのに充分な反応時間を含めた 反応条件下で剪断力と衝撃力との併合力に掛け、マトリックス材料全体に亙って 充填剤を分散させる諸工程を含む複合体製造のための配合方法を発明として特徴 づけるものである。 Blending method The present invention involves introducing one or more fillers and matrix materials into a stirred ball mill. , the filler and the matrix material are combined into particles of aggregates formed by the filler. including sufficient reaction time to reduce the diameter to a value less than a predetermined value. Under reaction conditions, the combined force of shear and impact forces is applied throughout the matrix material. Characterized as an invention is a compounding method for manufacturing a composite including steps of dispersing fillers It is something that can be attached.
好ましい具体例として、凝集物粒径の予め定められた値は充填剤の粒径の100 0倍以下、一層好ましくは100倍以下、更に好ましくは10倍以下である。充 填剤の特性軸の一つ以上(その粒径の尺度)の大きさが1μlより小さ′いのが 好ましく、0.1μ!より小さいのが一層好ましい。In a preferred embodiment, the predetermined value of the aggregate particle size is 100% of the filler particle size. It is 0 times or less, more preferably 100 times or less, even more preferably 10 times or less. Mitsuru The size of one or more of the characteristic axes of the filler (a measure of its particle size) is less than 1 μl. Preferably 0.1μ! It is even more preferable that it be smaller.
粘度調節剤(即ち、分散を促進するためマトリックス・充填剤混合物の固有の粘 度を変化する材料)を撹拌ボールミルに添加するのが好ましい、好ましい粘度調 節剤には、分散工程後に除去される材料1例えば溶媒、及び分散工程後に維持さ れる材料の両方が含まれ、後者の種類の粘度調節剤の一例は、マトリックス材料 と化学的に反応する反応性希釈剤である。更に好ましいB様として、一種類以上 の粉砕媒体(即ち、付加的衝撃力を加えることにより分散を促進する粒状材料) を撹拌ボールミルに添加する。Viscosity modifiers (i.e., modifying the inherent viscosity of the matrix/filler mixture to facilitate dispersion) The preferred viscosity adjustment material is preferably added to a stirred ball mill. Moderating agents include materials that are removed after the dispersion process, such as solvents, and materials that are retained after the dispersion process. An example of the latter type of viscosity modifier is the matrix material It is a reactive diluent that chemically reacts with As a more preferable type B, one or more types grinding media (i.e., particulate material that promotes dispersion by applying additional impact force) into a stirred ball mill.
好ましい充填剤には、ウィスカー(即ち単結晶繊維)、不連続繊維、粒状繊維、 及び炭素フィブリルが含まれる。Preferred fillers include whiskers (i.e. single crystal fibers), discontinuous fibers, granular fibers, and carbon fibrils.
フィブリルは、フィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有する管であるのが好ま しい。実質的な平行性の一つのM徴は、スナイダーその他による米国特許出願S erialNo、149.573に記載されているように、フィブリル軸に投 影した黒鉛層の長さが、フィブリルの外径に対して比較的長い距離に互って伸び ている(例えば、少なくともフィブリル直径の2倍、好ましくはその直径の少な くとも5倍)ことである、これらのフィブリルは連続的熱分解炭素外側被覆(即 ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分解から生じた熱分解的に 付着した炭素)を含まないのが好ましい。フィブリルは3.5〜75nm(両数 字を含む)の直径を有し、少なくとも5の長さ対直径比を有するのが好ましい。Preferably, the fibrils are tubes with graphite layers substantially parallel to the fibril axis. Yes. One M characteristic of substantial parallelism is U.S. patent application S by Snyder et al. As described in Erial No. 149.573, cast onto the fibril axis. The length of the shaded graphite layer extends over a relatively long distance relative to the outer diameter of the fibril. (e.g. at least twice the fibril diameter, preferably less than that diameter) These fibrils have a continuous pyrolytic carbon outer coating (immediately pyrolytically produced from the thermal decomposition of the gas feed used to produce the fibrils. Preferably, it does not contain any attached carbon. Fibrils are 3.5 to 75 nm (both numbers preferably has a length-to-diameter ratio of at least 5.
この形態を有し、黒鉛層の外側表面が複数の酸素含有基(例えば、カルボニル、 カルボン酸、カルボン酸エステル、エポキシ、ビニルエステル、ヒドロキシ、ア ルコキシ、イソシアネート、又はアミン基〉、又はそれらの誘導体(例えば、ス ルフヒドリル、アミノ、又はイミノ基)に結合されているフィブリルも好ましい 。With this morphology, the outer surface of the graphite layer contains multiple oxygen-containing groups (e.g., carbonyl, Carboxylic acid, carboxylic acid ester, epoxy, vinyl ester, hydroxy, acetic acid hydroxy, isocyanate, or amine groups) or derivatives thereof (e.g. Also preferred are fibrils attached to .
好ましいマトリックス材料には、金属粉、セラミック粉(例えばガラス粉末)、 熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエラストマー、及び液体の形をしたマトリッ クス材料が含まれる。好ましい熱可塑性樹脂には、熱可塑性ポリエステル(例え ば、ポリエチレンテレツクレート)、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケト ン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミド(例えばナイロン )、及びポリ尿素樹脂が含まれる6好ましい熱硬化性樹脂には、フェノール系、 エポキシ、熱硬。Preferred matrix materials include metal powders, ceramic powders (e.g. glass powders), Thermoplastics, thermosets, and elastomers, and matrices in liquid form. Contains alcoholic materials. Preferred thermoplastic resins include thermoplastic polyesters (e.g. (e.g., polyethylene telecrate), polyurethane, polyether ether ketone polyethersulfone, polyetherimide, polyamide (e.g. nylon) ), and polyurea resins.6 Preferred thermosetting resins include phenolics, Epoxy, thermoset.
化性ポリウレタン、熱硬化性ポリエステル(例えばアルキド)、ポリイミド、ビ スマレイミド、ポリシクロペンタジェン、及びビニルアクリルイミド〔オハイオ 州コロンブスのアシ二ランド・ケミカル社(Ashland Chemical Co、)から市販されているアリガラス(Arimix)樹脂の如きもの〕が含 まれる。好ましいエラストマーには、スチレン・ブタジェンゴム、天然ゴム、エ チレン・プロピレン・ジエンモノマー(EPDM)ゴム、シリコーンゴム、ポリ ブタジェン(シス及びトランス1.4及び1.2−ポリブタジェン)、ポリイソ プレン、ネオブレン、クロロブレン、フルオロエラストマー(例えば、フッ素化 ポリエチレン)、及びウレタンエラストマーが含まれる。thermosetting polyurethane, thermosetting polyester (e.g. alkyd), polyimide, vinyl sumaleimide, polycyclopentadiene, and vinyl acrylimide [Ohio Ashland Chemical Company of Columbus, State such as Arimix resin commercially available from Co., Ltd.). be caught. Preferred elastomers include styrene-butadiene rubber, natural rubber, Tyrene propylene diene monomer (EPDM) rubber, silicone rubber, poly Butadiene (cis and trans 1.4 and 1.2-polybutadiene), polyiso Prene, neoprene, chloroprene, fluoroelastomers (e.g. fluorinated polyethylene), and urethane elastomers.
マトリックス材料が熱可塑性樹脂の場合、配合方法は、撹拌ボールミルの内容物 を、マトリックス材料が分散工程前に脆くなる温度へ冷却し、その温度を分散工 程中維持することを含むのが好ましい。If the matrix material is a thermoplastic resin, the blending method is based on the contents of the stirred ball mill. is cooled to a temperature at which the matrix material becomes brittle before the dispersion process, and that temperature is then Preferably, the method includes maintaining the temperature during the process.
本発明は、上記方法に従って製造された複合体も発明として特徴づけるものであ る。The present invention also characterizes the composite produced according to the above method as an invention. Ru.
本発明は、充填剤がマトリックス材料全体に亙って、平均充填剤直径が1μ以下 の程度である場合でも実質的に均一に分散し、改良された複合体特性、例えば電 気的、光学的、機械的、及び磁気的性質が与えられた複合体を生成する。均一性 の程度(充填剤凝集物の粒径によって測定する)は、粉砕時間を調節することに より複合体が目的とする特定の用途に適合させることができる。In the present invention, the filler has an average filler diameter of 1 μm or less over the entire matrix material. substantially uniform dispersion even when the temperature is low, resulting in improved composite properties, e.g. Produces composites endowed with gaseous, optical, mechanical, and magnetic properties. uniformity The degree of The composite can be more tailored to the specific intended use.
本発明は、異なった直径及び形を有する種々の充填剤をマトリックス中に同時に 分散することができるように理したり、或は化学的分散剤を適用する必要性はな い。The present invention simultaneously incorporates various fillers with different diameters and shapes into a matrix. There is no need to process or apply chemical dispersants to enable dispersion. stomach.
−外、用 合 本発明は、炭素フィブリルが混入されたマトリックスを含む複合体も発明として 特徴づけるものであり、それらフィブリルの量は複合体が直接(即ち最初に下塗 り被覆を適用することなく)静電気的に外側被覆されるのに充分な量である。- outside, use The present invention also includes a composite containing a matrix mixed with carbon fibrils. The amount of these fibrils is determined by the amount of fibrils that the composite contains directly (i.e., first The amount is sufficient to be electrostatically overcoated (without applying a secondary coating).
一つの態様として、複合体は炭素フィブリルが混入されている反応射出成形マト リックスを含む。In one embodiment, the composite is a reaction injection molded matrix incorporating carbon fibrils. Including Ricks.
第二のBa!として、複合体は、炭素フィブリルが混入された樹脂マトリックス を含む前混合物の成形生成物を含む。Second Ba! As a composite, the resin matrix is mixed with carbon fibrils. The molded product of the pre-mixture containing.
好ましい具体例として、前混合物はシート状成形用配合物、又はばら状成形用配 合物である。複合体の電気伝導度は、同じマトリックスに同じ量のカーボンブラ ックを充填した複合体の電気伝導度より大きいのが好ましい。In a preferred embodiment, the premix is a sheet molding compound or a bulk molding compound. It is a compound. The electrical conductivity of the composite is determined by the same amount of carbon brane in the same matrix. The electrical conductivity is preferably greater than the electrical conductivity of the composite material.
複合体中のフィブリルの量は、直接表面に静電被覆を行うことが出来るようにす るのに充分な高い電気伝導度をその複合体に与えるのに充分な量であるのが好ま しい。The amount of fibrils in the composite is such that it is possible to perform electrostatic coating directly on the surface. Preferably, the amount is sufficient to provide the composite with a high enough electrical conductivity to Yes.
フィブリルの量が静電気を消失させるのに充分な複合体も好ましい。その量は好 ましくは20重量%(樹脂に基づく)に等しいか又はそれより少なく、一層好ま しくは、4重量%に等しいか又はそれより少ない。Also preferred are composites in which the amount of fibrils is sufficient to dissipate static electricity. The amount is good preferably less than or equal to 20% by weight (based on resin), more preferably less than or equal to 20% by weight (based on resin). or less than or equal to 4% by weight.
フィブリルは、フィブリル軸に実質的に平均な黒鉛層を有する管であるのが好ま しい、実質的な平行性の一つの特徴は、スナイダーその他による米国特許出願S erialNo、149,573に記載されているように、フィブリル軸に投 影した黒鉛層の長さが、フィブリルの外径に対して比較的長い距離に互って伸び ている(例えば、少なくともフィブリル直径の2倍、好ましくはその直径の少な くとも5倍)ことである、これらのフィブリルは連続的熱分解炭素外側被覆(即 ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分解から生じた熱分解的に 付着した炭素)を含まないのが好ましい。フィブリルは3,5〜75nm(両数 字を含む)の直径を有し、少なくとも5の長さ対直径比を有するのが好ましい。Preferably, the fibrils are tubes with a substantially average layer of graphite on the fibril axis. One feature of new, substantial parallelism is the U.S. patent application S. As described in Erial No. 149,573, cast onto the fibril axis. The length of the shaded graphite layer extends over a relatively long distance relative to the outer diameter of the fibril. (e.g. at least twice the fibril diameter, preferably less than that diameter) These fibrils have a continuous pyrolytic carbon outer coating (immediately pyrolytically produced from the thermal decomposition of the gas feed used to produce the fibrils. Preferably, it does not contain any attached carbon. Fibrils are 3.5 to 75 nm (both numbers preferably has a length-to-diameter ratio of at least 5.
この形態を有し、黒鉛層の外側表面が複数の酸素含有基(例えば、カルボニル、 カルボン酸、カルボン酸エステル、エポキシ、ビニルエステル、ヒドロキシ、ア ルコキシ、インシアネート、又はアミド基)、又はそれらの誘導体(例えば、ス ルフヒドリル、アミノ、又はイミノ基)に結合されているフィブリルであるのも 好ましい。With this morphology, the outer surface of the graphite layer contains multiple oxygen-containing groups (e.g., carbonyl, Carboxylic acid, carboxylic acid ester, epoxy, vinyl ester, hydroxy, acetic acid (alkoxy, incyanate, or amide groups), or derivatives thereof (e.g. fibrils that are attached to (alphahydryl, amino, or imino groups) preferable.
好ましいマトリックス材料には、熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミド、ポリウレ タン、ポリ尿素、又はエラストマー)、及び熱硬化性樹脂(例えば、ポリジシク ロベ ”ンタジエン、ポリエステル、熱硬化性ポリウレタン、エポキシ樹脂、又 はビニルアクリルイミド樹脂(オハイオ州コロンブスのアシュランド・ケミカル 社から市販されているアリガラス樹脂の如きもの)が含まれる。樹脂混合物を用 いてもよい。どの複合体でも、自動車、トラック、又はバスの自動車部品の形に 成形されるのが好ましい。Preferred matrix materials include thermoplastics (e.g. polyamides, polyurethanes). tan, polyurea, or elastomer), and thermosetting resins (e.g. Robe” entadiene, polyester, thermosetting polyurethane, epoxy resin, is a vinyl acrylimide resin (Ashland Chemical, Columbus, Ohio). (such as ant glass resin commercially available from Co., Ltd.). using a resin mixture You can stay there. Any complex in the form of an automotive part for a car, truck or bus Preferably, it is molded.
第三のB様として、本発明は、重合して反応射出成形されたマトリックスを形成 することができる一種類以上の液体反応物と炭素フィブリルとを含む反応射出成 形に適した形の複合体を特徴づけるものである。As a third aspect B, the present invention is polymerized to form a reaction injection molded matrix. A reaction injection compound containing carbon fibrils and one or more liquid reactants that can be It characterizes a complex of shapes suitable for shapes.
第四の態様として、本発明は、炭素フィブリルが混入された樹脂を含む前混合物 を特徴づけるものである。In a fourth aspect, the present invention provides a premix comprising a resin mixed with carbon fibrils. It is characterized by
好ましい具体例として、液体反応物は一種類以上のポリオール、ポリイソシアネ ート、又はポリアミンを含む。In a preferred embodiment, the liquid reactant is one or more polyols, polyisocyanates, etc. Contains salts or polyamines.
前混合物はばら状成形用配合物又はシート状成形用配合物であるのが好ましい。Preferably, the premix is a bulk molding compound or a sheet molding compound.
フィブリルの量は好ましくは20重量%に等しいか又はそれより少なく、一層好 ましくは4重量%に等しいか又はそれより少ない。好ましいフィブリル及び樹脂 は上で記載してものである。The amount of fibrils is preferably equal to or less than 20% by weight, more preferably Preferably equal to or less than 4% by weight. Preferred fibrils and resins is as described above.
本発明は、上記複合体を製造するための方法も発明として特徴づけるものである 。The present invention also characterizes the method for producing the above-mentioned composite as an invention. .
反応射出成形された複合体は、重合してマトリックスを形成することができる液 体反応物とフィブリルとを混合し、その混合物を型に導入し、その混合物を圧力 及び温度を含む反応条件下で成形し、成形部品の形の複合体を製造することを含 む方法により製造される。Reaction injection molded composites are made of a liquid that can polymerize to form a matrix. The reactants and fibrils are mixed, the mixture is introduced into a mold, and the mixture is subjected to pressure. and temperature to produce a composite in the form of a molded part. Manufactured by the following method.
シート状成形用配合物複合体は、フィブリルと樹脂とを混合し、その混合物をシ ートに成形することを含む方法により製造される。ばら状成形用配合物複合体は 、フィブリルと樹脂とを混合し、成形に適したパテを形成することを含む方法に より製造される。両方の方法とも、温度及び圧力を含む反応条件下で複合体を成 形部品の形に製造する成形工程を含むのが好ましい。Sheet-shaped molding compound composites are made by mixing fibrils and resin, and then molding the mixture into a sheet. manufactured by a method that includes molding into a sheet. The bulk molding compound composite is , to a method comprising mixing fibrils and resin to form a putty suitable for molding. Manufactured by Both methods require the formation of complexes under reaction conditions including temperature and pressure. Preferably, it includes a molding step for manufacturing into the shape of a shaped part.
上記方法により製造された成形部品は、成形が完了したならば直接静電気的に被 覆されるのが好ましい。Molded parts manufactured by the above method are directly exposed to static electricity once molding is completed. Preferably overridden.
本発明は、比較的低いフィブリル含有量で電気伝導性である前混合物(例えば、 シート状成形用配合物又はばら状成形用配合物)から製造された反応射出成形さ れた複合体及び成形複合体を与える。これによって、金属部品に対して現在行わ れているように、それら複合体から作られた成形部品が静電気的に被覆できるよ うになり、それによって別の工程として伝導性下地被覆を適用する必要はなくな る。フィブリルが与える更に別の利点には、良好な機械的特性(例えば硬度及び 衝撃強度)及び難燃剤の如き添加物の使用量を少なくすることができることが含 まれる。フィブリルは固有のEMI遮蔽も与える。The present invention provides a method for preparing premixes that are electrically conductive with relatively low fibril content, e.g. Reaction injection molded products made from sheet-form molding compounds or bulk molding compounds) A molded composite and a molded composite are provided. This allows for As shown in Figure 2, molded parts made from these composites can be coated electrostatically. , thereby eliminating the need to apply a conductive undercoat as a separate step. Ru. Further advantages offered by fibrils include good mechanical properties (e.g. hardness and impact strength) and the ability to use fewer additives such as flame retardants. be caught. Fibrils also provide inherent EMI shielding.
フィブリルを使用することは、バッチが変わっても電気的及び機械的性質に関す る一致性が良好であることを含めた幾つかの処理上の利点も同様に与える。RI M処理の場合、フィブリルはそれらの大きさが小さいなめ、用いられた低いフィ ブリル含有量では処理装置の小さな管及び穴を閉塞することはない。更にフィブ リルは処理中大勢的に配向された状態になっている必要はなく、従って、それら は部分的歪みの一因となることはない。SMCの場合、フィブリルによる粘度の 増大によって、粘稠性シートを形成するのに必要な濃化剤を省略することができ るようになる。The use of fibrils ensures good electrical and mechanical properties from batch to batch. It also provides several processing advantages, including better consistency. R.I. In the case of M treatment, the fibrils are smaller in size and the lower fibrils used. The Bryl content will not block the small tubes and holes of the processing equipment. more fib The rills do not need to be in a massively oriented state during processing, so they does not contribute to local distortion. In the case of SMC, the viscosity due to fibrils is The thickening allows the thickening agent needed to form a viscous sheet to be omitted. Become so.
・気云導 被、 びインク 本発明は、炭素フィブリルが混入された重合体結合剤 。・Air guide cover and ink The present invention is a polymer binder mixed with carbon fibrils.
を含む基体の表面に適用するのに適した形の電気伝導性複合体を発明として特徴 づけるものである。The invention features an electrically conductive composite in a form suitable for application to the surface of a substrate containing It is something that can be attached.
好ましい具体例として、複合体は粉末又は液体状の被覆の形をしている。被覆中 のフィブリルの量は、被覆が適用される基体が直接静電被覆されるように充分大 きなものであるのが好ましい。その量は好ましくは15重量%(樹脂に基づく) に等しいか又はそれより少なく、一層好ましくは0.5〜10重量%である6一 層好ましいのは、フィブリルの量が1〜4重量%の被覆である。被覆は一種類以 上の顔料を含んでいてもよい。In a preferred embodiment, the composite is in the form of a powder or liquid coating. Covering The amount of fibrils in is large enough so that the substrate to which the coating is applied is electrostatically coated directly. Preferably, it is of a high quality. The amount is preferably 15% by weight (based on resin) more preferably 0.5 to 10% by weight. Preferred layers are coatings in which the amount of fibrils is 1 to 4% by weight. More than one type of coating May contain the above pigments.
別の好ましい具体例として、被覆は、電子部品を形成するため、基体の表面上に スクリーンプリントするのに適した抵抗性インクの形になっている。抵抗性イン ク中のフィブリルの量は、基体に適用する場合、10−2〜106Ωc+y(一 層好ましくは10−’〜lO″Ωcz)の値まで結合剤の体積抵抗率(bulk resistivity)を減少させるのに充分な量である。フィブリルの好 ましい量は1〜30重量%である。In another preferred embodiment, the coating is applied onto the surface of the substrate to form the electronic component. It is in the form of a resistive ink suitable for screen printing. resistant in When applied to a substrate, the amount of fibrils in the The volume resistivity of the binder (bulk This amount is sufficient to reduce the resistance. Fibril preference A preferred amount is 1 to 30% by weight.
別の好ましい具体例として、被覆は更に電気伝導性黒鉛又は金属粒子(例えば、 銀箔片、金属被覆細断繊維、又は金属粉末)を含み、基体の表面にプリントする のに適した伝導性インクの形をしている。インク中のフィブリルの量は、粒子充 填結合剤の体積抵抗率(炭素フィブリルを入れずに測定されたもの)を、基体に 適用した時の予め定められた量だけ減少させるのに充分なものである。好ましく は粒子充填結合剤の体積抵抗率は1Ωcxより大きく、フィブリルの量は体積抵 抗率を1Ωcxよりも低い値へ減少させるのに充分な量である。一層好ましいの は、粒子充填結合剤の体積抵抗率が1O−1Ωc1より大きく、フィブリルの量 が体積抵抗率t!0:10−1ΩCjよりも低い値へ減少させるのに充分である 伝導性インクである。フィブリルの好ましい量は20〜50重量%である。In another preferred embodiment, the coating further includes electrically conductive graphite or metal particles (e.g. (silver foil pieces, metal-coated shredded fibers, or metal powder) printed onto the surface of the substrate It is in the form of a conductive ink suitable for The amount of fibrils in the ink depends on the particle filling. The volume resistivity of the filler (measured without carbon fibrils) is applied to the substrate. It is sufficient to reduce the amount by a predetermined amount when applied. preferably The volume resistivity of the particle-filled binder is greater than 1Ωcx, and the amount of fibrils is This amount is sufficient to reduce the resistivity to less than 1 Ωcx. even more preferable The volume resistivity of the particle-filled binder is greater than 1O-1Ωc1, and the amount of fibrils is is the volume resistivity t! is sufficient to reduce it to a value lower than 0:10-1ΩCj It is a conductive ink. The preferred amount of fibrils is 20-50% by weight.
フィブリルは、フィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有する管であるのが好ま しい5実質的な平行性の一つの特徴は、スナイダーその他による米国特許出願S erialNo、149.573に記載されているように、フィブリル軸に投 影した黒鉛層の長さが、フィブリルの外径に対して比較的長い距離に互って伸び ている(例えば、少なくともフィブリル直径の2倍、好ましくはその直径の少な くとも5倍になる)ことである。これらのフィブリルは連続的熱分解炭素外側被 覆(即ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分解から生じた熱分 解的に付着した炭素)を持たないのが好ましい。フィブリルは3.5〜75nm (両数字を含む)直径を有し、少なくとも5の長さ対直径比を有するのが好ま しい。Preferably, the fibrils are tubes with graphite layers substantially parallel to the fibril axis. 5 One feature of substantial parallelism is the U.S. patent application S. Snyder et al. As described in Erial No. 149.573, cast onto the fibril axis. The length of the shaded graphite layer extends over a relatively long distance relative to the outer diameter of the fibril. (e.g. at least twice the fibril diameter, preferably less than that diameter) (at least 5 times). These fibrils have a continuous pyrolytic carbon outer coating. (i.e., the heat content resulting from the pyrolysis of the gas feed used to produce the fibrils) Preferably, it does not have any chemically attached carbon. Fibrils are 3.5-75nm diameter (inclusive) and preferably has a length-to-diameter ratio of at least 5. Yes.
好ましい重合体結合剤には、熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピ レン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、又は熱可七性ポリエステル 樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート)、及び熱硬化性樹脂(例えば、熱 硬化性ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂)が含まれる。Preferred polymeric binders include thermoplastics (e.g., polyethylene, polypropylene, polyamide, polyurethane, polyvinyl chloride, or thermoplastic polyester resins, e.g. polyethylene terephthalate), and thermosetting resins (e.g. curable polyester resin or epoxy resin).
本発明は、フィブリル充填電気伝導性複合体で被覆された基体も発明として特徴 づけるものである。複合体の伝導度は、被覆された基体の表面分直接静電被覆す ることができる充分な大きさを持つのが好ましい。また複合体が電子部品(例え ば抵抗器)の形に基体上に印刷された抵抗性インクであるか、又は電子部品を電 気的に接続するための伝導性線路(trace )の形をした基体上にプリント された伝導性インクであるプリント回路板のための基板であるのが好ましい。ま た、被覆された基体(それらは直接静電被覆することができる)を製造するため の方法、及び基体上にフィブリル充填インクをスクリーンプリントするための方 法も発明として特徴づけるものである。The invention also features a substrate coated with a fibril-filled electrically conductive composite. It is something that can be attached. The conductivity of the composite is determined by the direct electrostatic coating on the surface of the coated substrate. It is preferable to have a size large enough to allow for Also, the composite is an electronic component (for example, resistive ink printed onto a substrate in the form of a resistor (for example, a resistor) or printed on a substrate in the form of a conductive trace for electrical connection Preferably, the conductive ink is a substrate for a printed circuit board. Ma Also, for producing coated substrates (they can be electrostatically coated directly) and methods for screen printing fibril-filled inks onto substrates. Law is also characterized as an invention.
フィブリル充填複合体は低いフィブリル含有量で電気伝導性である。その結果、 予め定められた抵抗率値を有。Fibril-filled composites are electrically conductive with low fibril content. the result, Has a predetermined resistivity value.
する被覆及びインクは、添加したフィブリルによる過度の粘度の増大を起こすこ となく製造することができる。Coatings and inks that are coated with It can be manufactured without any restrictions.
そのような増大はそれらを適用しにくくするため望ましくない。複合体の性質も バッチ毎に著しく変化することはない。なぜなら、フィブリルは複合体を製造す るのに用いられる剪断混合により惹き起こされる剪断劣化に対する良好な抵抗性 を示すからである。更に、複合体の抵抗率は、比較的温度変動による影響を受け にくい。Such increases are undesirable as they make them difficult to apply. The properties of the complex also It does not vary significantly from batch to batch. Because fibrils make composites Good resistance to shear degradation caused by shear mixing used in This is because it shows that Furthermore, the resistivity of the composite is relatively sensitive to temperature fluctuations. Hateful.
成形部品(例えば自動車部品)上の、後で表面を静電被覆するための下塗りとし て用いた場合、それらの被覆により低いエネルギーで直接表面を静電被覆するこ とができ、それによってコロナ効果を減少させ、均一な被覆性を与えることがで きる。更に、フィブリル充填複合体は、仕上がった複合体が黒い外観を持たない ように過剰に着色することができる。被覆は、金属又は成形プラスチック部品の 露出した表面上の腐食を防ぐのに役立つ犠牲陽極材料と組合せて用いるのに充分 な電気伝導性も有する。プラスチック基体に適用した場合、それら被覆は良好な 機械的付着を示し、金属が直接プラスチック上にメッキできるようにする。As a primer on molded parts (e.g. car parts) for later electrostatic coating of surfaces. These coatings allow direct electrostatic coating of surfaces with low energy. can reduce corona effects and provide uniform coverage. Wear. Additionally, fibril-filled composites ensure that the finished composite does not have a black appearance. Can be over-colored. Coatings can be applied to metal or molded plastic parts. Suitable for use in conjunction with sacrificial anode materials to help prevent corrosion on exposed surfaces It also has good electrical conductivity. When applied to plastic substrates, these coatings have good Demonstrates mechanical adhesion, allowing metal to be plated directly onto plastic.
抵抗性又は伝導性インクの形のフィブリル充填複合体は更に別の利点を与える。Fibril-filled composites in the form of resistive or conductive inks offer additional advantages.
基体上にプリントした場合、インクの抵抗性及びその基体に付着する能力は、基 体の折り畳み又は曲げによる劣化を受けない。インクは摩耗及びかき傷に対する 抵抗性も有する。伝導性インクの場合、フィブリル充填インクは伝導性充填剤が 100%金属粒子(それによって適用し易くなる)であるインクよりも軽く、改 良された腐食抵抗を示す。更に、フィブリルによって金属粒子含有伝導性インク の抵抗率を特別な用途や適用に対し細かく調整することができるようになり、そ れによって金属粒子単独を用いたのでは容易に得ることができない抵抗率値を得 ることができる。When printed onto a substrate, the ink's resistance and ability to adhere to the substrate Not subject to deterioration due to folding or bending of the body. Ink is abrasion and scratch resistant It also has resistance. For conductive inks, fibril-filled inks have a conductive filler. Lighter and less modified than inks that are 100% metal particles (which makes them easier to apply) Shows improved corrosion resistance. Furthermore, conductive ink containing metal particles by fibrils resistivity can now be finely tuned for specific uses and applications; This allows us to obtain resistivity values that cannot be easily obtained using metal particles alone. can be done.
エラストマ一 本発明は、炭素フィブリルがエラストマーマトリックス中に混入された複合体を 特徴つけるものである。一つの!j3様として、それらフィブリルは連続的熱分 解炭素外側被覆(即ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分解か ら生じた熱分解的に付着した炭素)を持たず、フィブリル軸に実質的に平行な黒 鉛層を有する管からなる形態分有する特徴を持つ。実質的な平行性の一つの特徴 は、スナイダーその他による米国特許出願5erial No、149,573 に記載されているように、フィブリル軸に投影した黒鉛層の長さが、フィブリル の外径に対して比較的長い距離に互って伸びている(例えば、少なくともフィブ リル直径の2倍、好ましくはその直径の少なくとも5倍になる)ことである。こ れらのフィブリルは、好ましくは1oot+mより小さく、一層好ましくは3. 5〜75nm (両数字を含む)の直径を有し、5〜100の長さ対直径比を有 するのが好ましい。Elastomer one The present invention provides a composite in which carbon fibrils are mixed into an elastomer matrix. It is characteristic. One! As j3-like, those fibrils have continuous heat content. Decarbonized outer coating (i.e., pyrolysis of the gas feed used to produce the fibrils) pyrolytically deposited carbon) and are substantially parallel to the fibril axis. It has the characteristics of being made of a tube with a lead layer. One feature of substantial parallelism is U.S. Patent Application No. 149,573 by Snyder et al. As described in , the length of the graphite layer projected onto the fibril axis is extend a relatively long distance relative to the outer diameter of the fibrils (e.g., at least 2 times the diameter of the rill, preferably at least 5 times that diameter). child These fibrils are preferably smaller than 1 oot+m, more preferably 3. having a diameter of 5 to 75 nm (inclusive) and a length-to-diameter ratio of 5 to 100 It is preferable to do so.
第二の態様として、それらフィブリルは、結晶黒鉛構造及びフィブリル軸に沿っ て黒鉛層が魚骨状に配列したものとして定義にされる形態を有する特徴を持つ。In a second aspect, the fibrils have a crystalline graphite structure and along the fibril axis. It has a characteristic feature that is defined as a fishbone-like arrangement of graphite layers.
そのようなフィブリルの例は、前記スナイダーその他による米国特許出願5er ial No、]49.573及びジアス(Geus)その他による1986年 10月22日に公開された欧州特許出願第01911558に記載されている。Examples of such fibrils are described in U.S. patent application No. 5er by Snyder et al. ial No.]49.573 and Geus et al. 1986 It is described in European Patent Application No. 01911558, published on October 22nd.
これらのフィブリルは1100nより小さい直径を有するのが好ましい。Preferably, these fibrils have a diameter of less than 1100n.
複合体中のフィブリルの量は、抵抗又は誘導加熱により複合体を硬化することが できるか、又は複合体の物理的性質の少なくとも一つを電気的に監視検出(mo nitor)することができるようにするのに充分な量であるのが好ましい、こ の量は好ましく、はエラストマ−1Cto部当たり25部より少なく、一層好ま しくはエラストマー100部当たり10部より少ない。しかしマスターバンチ( 即ち、最終的複合構造体を製造するために後で付加的エラストマーと混合される フィブリル充填エラストマー前駆物質)の場合、フィブリルの量はエラストマー 100部当たり25部より多いのが好ましい。The amount of fibrils in the composite is such that the composite can be cured by resistive or induction heating. electrically monitored detection (mo) of at least one physical property of the complex. This amount is preferably sufficient to enable the is preferably less than 25 parts per Cto part of elastomer, more preferably less than 25 parts per Cto part of elastomer. or less than 10 parts per 100 parts of elastomer. However, the master bunch ( i.e., later mixed with additional elastomers to produce the final composite structure. For fibril-filled elastomer precursors), the amount of fibrils in the elastomer Preferably more than 25 parts per 100 parts.
好ましいエラストマーマトリックスには、天然ゴム、スチレン・ブタジェンゴム (ランダム及びブロック共重合体の両方)、ポリインブレン、ネオブレン、クロ ロブレンポリブタジェン(シス及びトランス1,4及び1.2−ポリブタジェン の両方)、フルオロエラストマー(例えば、フッ素化ポリエチレン)、シリコー ンゴム、及びウレタンエラストマーが含まれる。フィブリルの外に、エラストマ ーは一種類以上の充填剤、例えば、カーボンブラ/り、シリカ、又はそれらの組 合せを含むのが好ましい。Preferred elastomer matrices include natural rubber, styrene-butadiene rubber (both random and block copolymers), polyimrene, neorene, black Robrene polybutadiene (cis and trans 1,4 and 1,2-polybutadiene) ), fluoroelastomers (e.g. fluorinated polyethylene), silicones rubber, and urethane elastomers. Elastomer outside the fibrils - contains one or more fillers, such as carbon brane, silica, or combinations thereof. Preferably, it includes a combination.
充填剤の全量に対する複合体中のフィブリルの量の比は、少なくと61:4又は それ以上(例えば、1・5.1:6等)である。複合体はタイヤ又はその部品( 例えば、タイヤトレッド又はゲージング)、密封材、溶液、又は接着剤の形態で 与えられるのが好ましい。The ratio of the amount of fibrils in the composite to the total amount of filler is at least 61:4 or or more (for example, 1.5.1:6, etc.). The composite is a tire or its parts ( (e.g. tire tread or gauging), in the form of a sealant, solution, or adhesive. Preferably given.
第三の態様として、本発明は、エラストマーマトリ・・lラス中に炭素フィブリ ルを混入することにより複合体を製造し、然もそのフィブリルの量は抵抗又は誘 導加熱を可能にするのに充分な大きさの電気伝導度を複合体に付与するのに充分 な量であり、前記複合体を抵抗又は誘導加熱して硬化を行わせる諸工程を含むエ ラストマー硬化法を特徴づけるものである。In a third aspect, the present invention provides carbon fibrils in the elastomer matrix. The amount of fibrils is either resistant or attractive. Sufficient to impart electrical conductivity to the composite of sufficient magnitude to allow conductive heating The amount of the composite material to be cured is as follows. This characterizes the lastomer curing method.
第四の態様として、本発明は、エラストマーマトリックス中に電気伝導性添加物 を混入することにより複合体を製造し、然しその添加物の量はエラストマーの物 理的状態を電気的に監視検出するのを可能にするのに充分な大きさの電気伝導度 を複合体に付与するのに充分な量であり、前記複合体の電気的性質(例えば固有 抵抗)をエラストマーの物理的状態の指標として監視検出する諸工程を含むエラ ストマーの物理的状態の監視検出方法を特徴づけるものである。この態様の好ま しい具体例として、電気伝導性添加物は炭素フィブリルを含む。別の好ましい具 体例として、複合体はタイヤの形をしており、そのタイヤの内部圧力が監視検出 される。その方法は切れ、裂け、孔の存在についてエラストマー(例えば、コン ベアーベルト又はホースの形のもの)を監視検出するのに用いるのも好ましい。In a fourth aspect, the present invention provides electrically conductive additives in the elastomeric matrix. The composite is prepared by incorporating the elastomer, but the amount of additive is electrical conductivity of sufficient magnitude to permit electrical monitoring and detection of physical conditions; is sufficient to impart to the composite the electrical properties of said composite (e.g. intrinsic elastomer resistance) as an indicator of the physical condition of the elastomer. The present invention characterizes a method for monitoring and detecting the physical condition of a streamer. This embodiment is preferable. In a specific example, the electrically conductive additive includes carbon fibrils. Another preferred ingredient As an example, the complex is in the shape of a tire, and the internal pressure of that tire is monitored and detected. be done. The method evaluates the presence of cuts, tears, and pores in elastomers (e.g., composites). It is also preferable to use it for monitoring detection (in the form of bare belts or hoses).
第三及び第四の態様の好ましい具体例として、複合体中のフィブリルの量はエラ ストマー100部当たり25部より少なく、一層好ましくはエラストマー100 部当たり10部より少ない。好ましいフィブリルは上述のものである。In preferred embodiments of the third and fourth aspects, the amount of fibrils in the composite is less than 25 parts per 100 parts of elastomer, more preferably less than 100 parts of elastomer Less than 10 parts per part. Preferred fibrils are those described above.
第五の態様として、本発明は、エラストマー100部当たり少なくとも25部の フィブリルをエラストマー中に分散させることによりマスターバッチを製造し、 前記マスターバッチの予め定められた部分に、マスターバッチを製造するのに用 いたエラストマーと同じ又は異なったエラストマーを付加的量配合して複合体を 製造する諸工程を含むエラストマー複合体の製造方法を特徴とする特許である、 好ましくは最終的複合体中のフィブリルの量はエラストマー100部当たり25 部より少なく、一層好ましくは10部より少ない。好ましいフィブリルは上で述 べたようなものである。マスターバッチの製造中、又は配合工程中、カーボンブ ラックを複合体に添加してもよい。In a fifth aspect, the invention provides at least 25 parts per 100 parts of elastomer. producing a masterbatch by dispersing fibrils in an elastomer; A predetermined portion of the masterbatch is filled with a material used for manufacturing the masterbatch. Additional amounts of the same or different elastomer may be incorporated to form a composite. A patent featuring a method of manufacturing an elastomer composite including steps for manufacturing Preferably the amount of fibrils in the final composite is 25 parts per 100 parts of elastomer. parts, more preferably less than 10 parts. Preferred fibrils are described above. It's sticky. During the production of masterbatch or during the compounding process, carbon Lac may be added to the composite.
第六の態様として、本発明は、エラストマーの機械的性質を改良するのに充分な 量の炭素フィブリルをエラストマーマスターバッチ中に混入することを含むエラ ストマー補強方法を特徴づけるものである。それらフィブリルは、本発明の第− 及び第二態様について上で述べたものと同様である。In a sixth aspect, the present invention provides sufficient elastomer masterbatch. This characterizes the stroma reinforcement method. These fibrils are the and as described above for the second embodiment.
本発明は、良好な靭性、抗張力、引き裂き強度、クリーム及びダイ膨潤抵抗、及 び生の抵抗(即ち硬化前の強度)を示すフィブリル補強エラストマー複合を与え る。The present invention has good toughness, tensile strength, tear strength, cream and die swelling resistance, and Provides a fibril-reinforced elastomeric composite that exhibits corrosion resistance (i.e., pre-cure strength). Ru.
それら複合体も、良好な硬化、応力・歪み特性、及び摩耗抵抗(比較的軟らかい エラストマーマトリックスを用いた場合でも)を示し、低い比重を有する。改良 された摩耗抵抗により、それら複合体から製造された物品に牽引、ローリング抵 抗、及びトレッド摩耗についての有利な均衡を達成することができる。更に、こ れらの利点は低いフィブリル含有量で達成される。These composites also have good hardening, stress/strain properties, and wear resistance (relatively soft even when using an elastomeric matrix) and have a low specific gravity. improvement The resulting abrasion resistance provides articles made from these composites with traction and rolling resistance. A favorable balance of drag and tread wear can be achieved. Furthermore, this These advantages are achieved with low fibril content.
フィブリルの電気的性質から更に利点が得られる。フィブリルは電気伝導性なの で、それらはエラストマーマトリックスを補強すると同時に、マトリックスを電 気伝導性にする二重の機能を果たさせるために用いることができる。電気伝導性 複合体は、抵抗又は誘導加熱により硬化することができ、それによって慣用的加 熱硬化に屡々伴われていた熱移動及びコスト上昇の問題を回避することができる 。電気的に硬化することができることにより、フィブリル充填複合体を、ゴム ゴム結合(例えば、タイヤトレッドをタイヤケーシングに結合する場合)、ゴム 、金属結合、及びゴム・セラミック結合を形成するような種々の結合操作、及び タイヤ及びコンベアーベルトの如き製品のゴム補修系統での接着剤として特に役 立つものにすることができる。Further advantages derive from the electrical properties of fibrils. fibrils are electrically conductive , they reinforce the elastomer matrix and at the same time electrically conduct the matrix. It can be used to perform the dual function of being air conductive. electrical conductivity The composite can be cured by resistive or induction heating, thereby Avoids the heat transfer and cost increase problems often associated with thermal curing . By being able to electrically cure, the fibril-filled composite can be made into a rubber Rubber bonding (for example, when bonding a tire tread to a tire casing), rubber , various bonding operations such as forming metallic bonds, and rubber-ceramic bonds, and Particularly useful as an adhesive in rubber repair systems for products such as tires and conveyor belts. It can be made to stand.
複合体の電気伝導性は、ゴムチューブ、タイヤ、トレッド、及び関連製品の押出 しの如き用途でも有用である。Composite electrical conductivity extrusion of rubber tubes, tires, treads, and related products It is also useful for applications such as.
更に、それら複合体は部分的に電気的に硬化して、複合体に付加的形状安定性を 与えることができる。本発明は、内部圧力の如き複合体の物理的変化を電気的に 監視検出することができる設計製品も可能にする。例えば、タイヤ、空気スプリ ング、ホース又はコンベアーベルトの状態を簡単に且つ効果的に監視検出するこ とができる。Additionally, the composites can be partially electrically cured to provide additional shape stability to the composite. can give. The present invention electrically detects physical changes in a complex, such as internal pressure. It also enables products designed to be monitored and detected. For example, tires, air springs Easily and effectively monitor and detect the condition of hoses, hoses or conveyor belts. I can do it.
泉夏且1 第一の態様として、本発明は、カーボンフィブリルが混入されたマトリックスを 含む摩擦材料から製造されたブレーキ又はその部品を特徴づけるものである。Izumi Natsu 1 As a first aspect, the present invention uses a matrix mixed with carbon fibrils. It characterizes brakes or parts thereof manufactured from friction materials containing:
第二の態様として、本発明は、炭素フィブリルが混入されたマトリックスを含む 摩擦材料から製造されたクラッチ又はその部品を特徴づけるものである。In a second aspect, the invention includes a matrix incorporating carbon fibrils. Characterizes clutches or parts thereof manufactured from friction materials.
第三の態様として、本発明は、炭素フィブリルが混入されたマトリックスを含む 摩擦材料から製造された自動変速円盤又はその部品を特徴づけるものである。In a third aspect, the invention includes a matrix incorporating carbon fibrils. Characterizes automatic transmission discs or parts thereof manufactured from friction materials.
第四のB様として、本発明は、炭素フィブリルが混入されたマトリックスを含む 摩擦材料の形の複合体を特徴づけるものである。As a fourth aspect B, the present invention includes a matrix mixed with carbon fibrils. It characterizes a composite in the form of a friction material.
好ましい具体例として、フィブリルの量は20重量%く樹脂に基づく)に等しい か又はそれより少なく、一層好ましくは5〜10重量%である。In a preferred embodiment, the amount of fibrils is equal to 20% by weight (based on resin). or less, more preferably 5 to 10% by weight.
フィブリルは、フィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有する管であるのが好ま しい。実質的な平行性の一つの特徴は、スナイダーその他による米国特許出願S erialN o、149,573に記載されているように、フィブリル軸に 投影した黒鉛層の長さが、フィブリルの外径に対して比較的長い距離に亙って伸 びている(例えば、少なくともフィブリル直径の2倍、好ましくはその直径の少 なくとも5倍になる)ことである。これらのフィブリルは連続的熱分解炭素外側 被覆(即ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分解から生じた熱 分解的に付着した炭素)を持たないのが好ましい。フィブリルは35〜75nm (両数字を含む)直径を有し、少なくとも5の長さ対直径比を有するのが好ま しい。この形態を有し、黒鉛層の外側表面が複数の酸素含有基(例えば、カルボ ニル、カルボン酸、カルボン酸エステル、エポキシ、ビニルエステル、ヒドロキ シ、アルコキシ イソシアネート、又はアミド基〉、又はそれらの誘導体(例え ば、スルフヒドリル、アミノ、又はイミノ基)に結合されているフィブリルであ るのも好ましい。Preferably, the fibrils are tubes with graphite layers substantially parallel to the fibril axis. Yes. One feature of substantial parallelism is the U.S. patent application S. on the fibril axis, as described in ErialN o, 149,573. The length of the projected graphite layer extends over a relatively long distance with respect to the outer diameter of the fibril. (e.g. at least twice the fibril diameter, preferably less than that diameter) (at least 5 times). These fibrils are continuously pyrolyzed carbon on the outside The coating (i.e., the heat generated from the pyrolysis of the gas feed used to make the fibrils) It is preferable that the material has no decompositionally attached carbon. Fibrils are 35-75nm diameter (inclusive) and preferably has a length-to-diameter ratio of at least 5. Yes. It has this morphology, and the outer surface of the graphite layer has multiple oxygen-containing groups (e.g., carboxylic acid). vinyl, carboxylic acid, carboxylic acid ester, epoxy, vinyl ester, hydroxyl cy, alkoxy isocyanate, or amide group>, or derivatives thereof (e.g. for example, fibrils attached to sulfhydryl, amino, or imino groups). It is also preferable to
好ましいマトリックス材料は、炭素及び熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂 、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂である6一種類以上の付加的充填剤を同 様に添加するのも好ましい。好ましい充填剤の例には、金属、シア、ベリリア、 アルミナ、炭化珪素、炭酸硼素、二酸化チタン、又はカーボンブラックの如き粒 状物が含まれる。摩擦材料に好ましい用途の例には、クラッチ、自動変速円盤、 及びブレーキ(例えば、ブレーキパッド及びチューブのための裏打)が含まれる 。Preferred matrix materials are carbon and thermosetting resins, such as phenolic resins. , polyester resins, and epoxy resins. It is also preferable to add it in different ways. Examples of preferred fillers include metals, shea, beryllia, Granules such as alumina, silicon carbide, boron carbonate, titanium dioxide, or carbon black This includes things like Examples of preferred applications for friction materials include clutches, automatic transmission discs, and brakes (e.g. linings for brake pads and tubes) .
フィブリル含有複合体から製造された摩擦材料から製造された物品は、良好な摩 擦特性及びフェード(fade)抵抗を示す、これらの性質は上昇させた温度で 維持され5そのような温度に屡々かけられる、野外乗り物、レーシングカー、装 甲車、及び自動車のディスクブレーキを含めた仕事量の大きな用途に特に有用な 品質である。更に、それら摩擦材料は上昇させた温度での剥離及び亀裂に対する 抵抗性を有する。Articles made from friction materials made from fibril-containing composites exhibit good friction. These properties exhibit rubbing properties and fade resistance at elevated temperatures. 5 Outdoor vehicles, racing cars, and equipment that are frequently exposed to such temperatures. Particularly useful for heavy-duty applications including armored vehicles and automobile disc brakes. It's about quality. Additionally, these friction materials resist delamination and cracking at elevated temperatures. Has resistance.
l腹l皇オ 本発明は、第一の態様として、−次繊維補強剤と、その−次補強剤に対し無作為 的に配関し、マトリックス全体に亙って均一に分散した二次補強剤とを混入した マトリックスを含む混成複合体を特徴づけるものである。l belly l emperor o As a first aspect, the present invention provides a secondary fiber reinforcement and a random pattern for the secondary reinforcement. A secondary reinforcing agent is mixed in, which is distributed evenly throughout the matrix. Characterizes a hybrid complex containing a matrix.
好ましい具体例として、−次補強剤の平均直径は二次補強剤の平均直径の少なく とも10倍、−暦好ましくは少なくとも100倍の大きさである。マトリックス 中の二次補強剤により形成される凝集物の殆どは好ましくは10μl以下、好ま しくは0.5μ署以下である3二次補強剤には好ましくは炭素微細繊維(即ち、 1μlに等しいか又はそれより小さな直径を有する炭素繊維)、ウィスカー(即 ち、単結晶繊維)、細断繊維(即ち、長さがl/16〜2inの程度の不連続繊 維)、及び粒状材料、例えばシリカ又はカーボンブラックが含まれる。炭素フィ ブリル、好ましくはフィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有する管である炭素 フィブリルも好ましい。実質的な平行性の一つの特徴は、スナイダーその他によ る米国特許出願5erial No、149,573に記載されているように、 フィブリル軸に投影した黒鉛層の長さが、フィブリルの外径に対して比較的長い 距離に互って伸びている(例えば、少なくともフィブリル直径の2倍、好ましく はその直径の少なくとも5倍になる)ことである。これらのフィブリルは連続的 熱分解炭素外側被覆(即ち、フィブリルを製造するのに用いたガス供給物の熱分 解から生じた熱分解的に付着した炭素)を持たないのが好ましい。フィブリルは 3.5〜75nm (両数字を含む)の直径を有し、少なくとも5の長さ対直径 比を有するのが好ましい。マトリックス中に混入された二次補強剤の量は、好ま しくは20体積%に等しいか又はそれより少なく、1〜10体積%であるのが一 層好ましい。In a preferred embodiment, the average diameter of the primary reinforcement is less than the average diameter of the secondary reinforcement. Both are 10 times larger, and preferably at least 100 times larger. matrix Most of the aggregates formed by the secondary reinforcing agent in the or less than 0.5 μm, the secondary reinforcement preferably includes carbon fine fibers (i.e. carbon fibers with a diameter equal to or smaller than 1 μl), whiskers (immediately i.e., single crystal fibers), chopped fibers (i.e., discontinuous fibers with a length of 1/16 to 2 inches) fibers), and particulate materials such as silica or carbon black. carbon fiber Brill, preferably a carbon tube with a layer of graphite substantially parallel to the fibril axis Fibrils are also preferred. One feature of substantial parallelism is that Snyder et al. As described in U.S. Patent Application No. 149,573, The length of the graphite layer projected onto the fibril axis is relatively long compared to the outer diameter of the fibril. extending a distance from each other (e.g., at least twice the fibril diameter, preferably is at least five times its diameter). These fibrils are continuous Thermal content of the gas feed used to produce the pyrolytic carbon overcoat (i.e., the fibrils) It is preferred to have no pyrolytically deposited carbon (derived from the solution). The fibril is having a diameter of 3.5 to 75 nm (inclusive), with a length to diameter of at least 5 It is preferable to have the ratio. The amount of secondary reinforcement incorporated into the matrix is preferably or less than or equal to 20% by volume, and preferably from 1 to 10% by volume. Layer preferred.
好ましい一次補強剤には連続的繊維が含まれる。好ましい連続的繊維の例には、 炭素、ガラス、セラミック(例えば、硼素、アルミナ、又は炭化珪素)、及びポ リアラミド〔例えばケブラー(Kevlar) )繊維が含まれる。これらの繊 維は、織り、編み、捲縮にかけてあってもよく、或は直線状でもよい、連続的繊 維と同じ種類の材料がら作られた不連続繊維を含む一次補強剤も好ましい。Preferred primary reinforcing agents include continuous fibers. Examples of preferred continuous fibers include: carbon, glass, ceramic (e.g. boron, alumina, or silicon carbide), and Real aramid (eg, Kevlar) fibers are included. These fibers Fibers are continuous fibers that may be woven, knitted, crimped, or straight. Also preferred are primary reinforcements comprising discontinuous fibers made from the same type of material as the fibers.
好ましいマトリックス材料には、有機熱硬化性及び熱可塑性樹脂が含まれる。好 ましい熱硬化性樹脂の例には、エポキシ、ビスマレイミド、ポリイミド、及びポ リエステル樹脂が含まれる。好ましい熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレン、ポ リプロピレン、ポリアミド(例えばナイロン)、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル 、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル ホン、ポリエーテルイミド、配向ポリエチレン、液晶重合体、及び反応射出成形 樹脂が含まれる。Preferred matrix materials include organic thermosets and thermoplastics. good Examples of preferred thermosetting resins include epoxies, bismaleimides, polyimides, and polymers. Contains polyester resin. Examples of preferred thermoplastic resins include polyethylene, polyethylene, Lipropylene, polyamide (e.g. nylon), polyurethane, polyvinyl chloride , thermoplastic polyester resin, polyether ether ketone, polyether sulfate polyetherimide, oriented polyethylene, liquid crystal polymer, and reaction injection molding Contains resin.
他の好ましいマトリックス材料には、無機重合体(例えば、ガラスの如き重合体 無機酸化物)、金属(例えば、アルミニウム又はチタン合金)、セラミック(例 えば、ボートランドセメント又はコンクリート)、及び炭素が含まれる。Other preferred matrix materials include inorganic polymers (e.g. polymers such as glass). inorganic oxides), metals (e.g. aluminum or titanium alloys), ceramics (e.g. (for example, Boatland cement or concrete), and carbon.
第二の態様として、本発明は、−次繊維補強剤及び二次繊維補強剤が混入され、 前記−次補強剤が前記二次補強剤の平均直径の少なくとも1000倍の平均直径 を有するマトリックスを含む混成複合体を特徴づけるものである。In a second aspect, the present invention provides that a secondary fiber reinforcement and a secondary fiber reinforcement are mixed; the secondary reinforcement has an average diameter that is at least 1000 times the average diameter of the secondary reinforcement; Characterizes a hybrid composite comprising a matrix with .
第二の態様の好ましい具体例として、二次補強剤はマトリックス中に均一に分散 され、−次補強剤に対し無作為的に配向されている。好ましい二次補強剤は上述 の如き炭素フィブリルである。好ましいマトリックス材料、−次補強剤、凝集物 粒径、及び二次補強剤の量は上述の通りである。In a preferred embodiment of the second embodiment, the secondary reinforcing agent is uniformly dispersed in the matrix. and are randomly oriented with respect to the reinforcing agent. Preferred secondary reinforcing agents are mentioned above. It is a carbon fibril like this. Preferred matrix materials, sub-reinforcing agents, aggregates Particle size and amount of secondary reinforcing agent are as described above.
本発明は、混成複合体を製造する方法も発明として特徴づけるものである。The present invention also features a method of making a hybrid composite.
本発明は、−次補強剤だけを含有する複合体では得ることができない性質を有す る混成複合体を与える。二次補強剤は一次補強剤に対し無作為的に配向され、マ トリックス中に均一に分散されている(マトリックス全体に互って凝集物粒径が 小さいことにより測定される)ので、−次補強剤よりもむしろマトリックスによ って通常支配されている横方向及び内部層状性が改良される。更に、二次補強剤 は一次補強剤よりも実質的に小さいので、それをマトリックス中に混入しても一 次補強剤の性質と損なうことはない、更に、−次補強剤の眉間ではなく、マトリ ックス全体に互って二次補強剤を分散させることにより、−次補強剤の織り目或 は積層の破壊或は変形を避けることができる。The present invention has properties that cannot be obtained with composites containing only secondary reinforcing agents. gives a hybrid complex. The secondary reinforcement is randomly oriented relative to the primary reinforcement and uniformly distributed throughout the matrix (the aggregate particle size is evenly distributed throughout the matrix) (measured by small The normally dominant lateral and internal lamellarity is improved. Furthermore, secondary reinforcement is substantially smaller than the primary reinforcing agent, so it can be incorporated into the matrix without any It does not interfere with the properties of the next reinforcing agent. By dispersing the secondary reinforcement throughout the box, the texture or can avoid destruction or deformation of the laminate.
他の特徴及び利点は、好ましい蓼様についての次の記載及び請求の範囲から明ら かになるであろう。Other features and advantages will be apparent from the following description of the preferred butterfly and from the claims. It will be something like that.
ましい具体例についてのの:述 最初に図面について簡単に述べる。Description of specific examples First, I will briefly explain the drawings.
図面は本発明を具体化した二次元的混成複合体の概略的断面図である。The drawing is a schematic cross-sectional view of a two-dimensional hybrid composite embodying the invention.
配合方法 複合体は次のようにして製造されるのが好ましい。マトリックス材料及び一種類 以上の充填剤を、粉末粉砕に慣用的に用いられている型の撹拌ボールミル中に入 れる。Blending method Preferably, the composite is produced as follows. Matrix material and one type The above filler is placed in a stirred ball mill of the type conventionally used for powder grinding. It will be done.
ミル中でこれらの材料を機械的回転子の撹拌作用による剪断力と、撹拌中ミルに 添加される粉末粉砕用に慣用的に用いられている種類の粒状粉砕媒体による衝撃 力との両方にかける。粉砕操作が終わったならばそれらの粒状物を除去する。し かし、金属及びセラミックマトリックスの場合には、マトリックス自身(それら は粉末の形で添加されている)が衝撃力を生ずることができるので、別の粉砕媒 体を添加する必要はない。In the mill, these materials are subjected to shear forces due to the stirring action of a mechanical rotor and Impact by added granular grinding media of the type conventionally used for powder grinding Apply both power and power. Once the grinding operation is complete, remove the granules. death In the case of oak, metal and ceramic matrices, the matrix itself ( (added in powder form) can generate impact forces, so another grinding medium is No need to add body.
粘度調節剤を粘稠なマトリックス・充填剤混合物に添加し、その固有の粘度を粉 砕が容易になるのに充分な低い値まで低下させる。粘度調節剤は、マトリックス 材料が高分子量の熱可塑性又は部分的に硬化した熱硬化性樹脂である場合には特 に有用である。適切な粘度調節剤の例には、水、トルエン、アセトン、メチルエ チルケトン(MEK>、イソプロパツール、又は鉱油の如き溶媒が含まれる。ミ ル掛は操作に続き、例えば、真空乾燥、水蒸気追い出し、又は冷凍乾燥により溶 媒を除去する。粘度調節剤はミル掛けが終わった時マトリックス又は充填剤の一 部になるような材料でもよい。そのような調節剤の例には、ミル掛は中マトリッ クス材料と化学的に反応する反応性希釈剤と呼ばれる単量体く例えば、スチレン 、トリアリルシアヌレート、ジアリルシアヌレート、多官能性アクリレート、及 びジビニルベンゼン)が含まれる。A viscosity modifier is added to a viscous matrix/filler mixture to adjust its inherent viscosity to a powder. Reduce to a low enough value to facilitate comminution. Viscosity modifier matrix Especially if the material is a high molecular weight thermoplastic or partially cured thermoset. It is useful for Examples of suitable viscosity modifiers include water, toluene, acetone, methyl ether. Includes solvents such as methylketone (MEK), isopropanol, or mineral oil. Following the operation, the solution can be removed by, for example, vacuum drying, steam expulsion, or freeze drying. Remove medium. The viscosity modifier is part of the matrix or filler after milling. Any material that can be used as a part may be used. Examples of such modifiers include milling medium matrices. A monomer called a reactive diluent that chemically reacts with the storage material, such as styrene. , triallyl cyanurate, diallyl cyanurate, polyfunctional acrylate, and and divinylbenzene).
粘度調節剤はマトリックス中に組み込まれてもよい。そのような場合には粘度調 節剤はマトリックスの製造中例えば、溶液重合SBRの溶液及び重合反応から得 られる熱可塑性物の溶液中に存在していてもよい6適当な充填剤には不連続繊維 (例えば細断ガラス又は炭素繊維)、ウィスカー(例えば、炭素又は炭化珪素ウ ィスカー)、粒状繊維(例えば、シリカ又はカーホンブラック)、炭素フィブリ ル、又はそれら充填剤のいずれか又は全ての組合せが含まれる。好ましくは、充 填剤の平均直径(即ち、充填剤を構成する個々の粒子又は繊維の直径)は1μ以 下の程度である。好ましいフィブリルは、小さな直径(好ましくは3.5〜75 nm)及びフィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有し、連続的熱分解炭素外側 被覆を実質的に持たないものである。それについてはテネット(Tennenj )による米国特許第4.663.230号、テネントその他による米国特許比H S erial N o、g71,675 ;テ不ツトその他による米国持許出 1jserial No、871,676;スナイダーその他による米国特許比 nS erial No。Viscosity modifiers may be incorporated into the matrix. In such cases, viscosity control The moderation agent can be obtained during the manufacture of the matrix, for example from the solution and polymerization reaction of solution polymerized SBR. Suitable fillers that may be present in the thermoplastic solution include discontinuous fibers. (e.g. shredded glass or carbon fiber), whiskers (e.g. carbon or silicon carbide) carbon fibers), particulate fibers (e.g. silica or carbon black), carbon fibrils or a combination of any or all of these fillers. Preferably, The average diameter of the filler (i.e. the diameter of the individual particles or fibers that make up the filler) is less than 1 μm. It is at a lower level. Preferred fibrils have a small diameter (preferably 3.5-75 continuous pyrolytic carbon with a graphite layer substantially parallel to the fibril axis It has substantially no coating. About that, Tenet (Tennenj) ), U.S. Patent No. 4.663.230, Tennent et al. Serial N o, g71,675; U.S. license issued by Tefuto et al. 1j serial No. 871,676; U.S. patent comparison by Snyder et al. nSerial No.
149.573 、及びマンデビル(Mandeville)その他による米国 特許出願5erial No、2115.817に記載されている。これらのフ ィブリルは前期特許及び特許出願に記載されているようにして製造される。それ らフィブリルはマツカーシーその他による米国特許出願5erial Noj5 1.967に記載されているように、フィブリル表面に酸素含有官能基を導入す るように処理してもよい。好ましいマトリックス材料には、上の本発明の開示で 記述したように、金属及びセラミック(例えばガラス)粉末、及び有機マトリッ クス、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエラストマー樹脂が含まれる 。炭素フィブリル充填エラストマーの製造は、本願と同時に出願され、本願と同 じ譲受は人に譲渡されているバーバー(Barber)その他による「フィブリ ル充填エラストマー」と題する米国特許5erial No、 に記載されてお り、それは参考のため全体的にここに入れである。熱可塑性樹脂の場合、複合体 は、樹脂及び充填剤を撹拌ボールミル中に入れ、次にドライアイスをミルに添加 し、樹脂が脆い固体に変化する温度又はそれに近い温度まで内容物を冷却するこ とにより製造されるのが好ましい。この形で樹脂はミル掛は中一層容易に粉砕さ れ、一層均一な分散物を生ずる。149.573, and the United States by Mandeville et al. It is described in patent application 5erial No. 2115.817. These frames Vibril is manufactured as described in earlier patents and patent applications. that The fibrils are US Patent Application No. 5 by Matsukashi et al. 1.967, by introducing oxygen-containing functional groups onto the fibril surface. It may be processed as follows. Preferred matrix materials include those described in the invention disclosure above. As described, metal and ceramic (e.g. glass) powders and organic matrices including thermoplastic resins, thermosetting resins, and elastomeric resins. . The production of carbon fibril-filled elastomers was filed at the same time as the present application, and The same transfer was made by Barber et al. as described in U.S. Patent 5erial No. , it is put here in its entirety for reference. For thermoplastics, composites Place the resin and filler into an agitated ball mill, then add dry ice to the mill The contents must be cooled to or close to the temperature at which the resin turns into a brittle solid. Preferably, it is manufactured by. In this form, the resin is more easily crushed during milling. This results in a more uniform dispersion.
ドライアイスはミル掛は中蒸発し、従って、最終的分散物中に全く残らない。The dry ice evaporates during the milling process, so none remains in the final dispersion.
ミル掛は時間によって充填剤凝集物の最終的大きさ、従って分散度が決定され、 それは今度はその複合体が目的とする最終用途に依存する1例えば、伝導性網状 組繊を確立する内部粒子間接触を必要とする電気的用途では、凝集物が強度低下 欠陥として働く機械的用途の場合よりも大きな凝集物を許容することができる。Milling time determines the final size of the filler agglomerates and therefore the degree of dispersion; It in turn depends on the intended end use of the composite. In electrical applications that require internal particle-particle contact to establish fibers, agglomerates can reduce strength. Larger agglomerates can be tolerated than in mechanical applications where they act as defects.
炭素フィブリル(上述の如く製造されたもの)がスチレン・ブタジェンゴム(S BR)マトリックス中に分散された複合体を、上述の撹拌ホールミル法を用いて 製造し、その性質を、慣用的内部混合及びロールミル配合法を用いて製造したフ ィブリル補強SBRマトリックスと比較した。表■に示したそれらの結果は、撹 拌ボールミルを用いて製造した複合体の方が優れた性質を有するこ最終抗張力( M P A> 6.7 10.1破断時伸び(%) 255 395 延伸時モジュラス(MPa) 硬度(IRHD) 64 64 トラウザ−(Trouser)裂け (KN/M) 5.4 6.fl リング疲労 (破損までのキロサイクル> 12 40表I(続き) 11 ロールミル ボールミル DIN摩耗: 損失(IIJI’> 203 1.89指数 95 102 熱蓄積(”C) 70 65 抵抗率(Ωcz) 2190 42 その配合方法は、本願と同時に出願され、本願と同じ譲受は人に譲渡されている クリ−ハム(Creehan)その他による「混成複合体」と題する米国特許S erial N o。Carbon fibrils (prepared as described above) are made of styrene-butadiene rubber (S BR) The composite dispersed in the matrix was processed using the stirred whole mill method described above. Fibers produced using conventional internal mixing and roll mill compounding methods compared to a fibril-reinforced SBR matrix. Those results shown in Table ■ The final tensile strength ( M P A> 6.7 10.1 Elongation at break (%) 255 395 Modulus during stretching (MPa) Hardness (IRHD) 64 64 Trousers torn (KN/M) 5.4 6. fl ring fatigue (Kilocycles until failure > 12 40 Table I (continued) 11 Roll mill Ball mill DIN wear: Loss (IIJI'>203 1.89 index 95 102 Heat accumulation ("C) 70 65 Resistivity (Ωcz) 2190 42 The compounding method was filed at the same time as the present application, and the same assignment as the present application has been assigned to a person. U.S. Patent S entitled "Hybrid Complex" by Creehan et al. erial No.
(それは参考のため全体的にここに入れである)に記載されている混成複合体の ためのプレプレグ(prepreg)を製造するのに用いることもできる。(It is put here in its entirety for reference) of the hybrid complex described in It can also be used to produce prepregs for.
轡 ・夕 のための 合体 次の実施例により、炭素フィブリルが混入されたシート状成形用配合物(SMC )複合体、ばち状成形用配合物(BMC)複合体、及び反応射出成形(RIM) 複合体を記述する。好ましいフィブリルは、テネットによる米国特許第4.66 3.230号:テネットその他による米国特許比1i1 S eriaI N o、1t71.675 ;テネットその他による米国特許出願S erial N o、871,676 :スナイダーその他による米国特許出願 の他による米国特許出願5erial No、2g5.1117に記載されてい るように、小さな直径(好ましくは3.5〜75nm )、フィブリル軸に実質 的平行な黒鉛層を有し、連続的熱分解炭素外側被覆を実質的に持たないものであ る。これらのフィブリルは前記特許及び特許出願に記載されているようにして製 造される。それらフィブリルはマツカーシーその他による米国特許出願S er ial N o、351,967に記載されているように、フィブリル表面に酸 素含有官能基を導入するように処理してもよい。Union for evening The following example shows a carbon fibril incorporated sheet molding compound (SMC). ) composites, drumstick molding compound (BMC) composites, and reaction injection molding (RIM) Describe a complex. Preferred fibrils are disclosed in U.S. Pat. No. 4.66 by Tenet. No. 3.230: U.S. patent ratio 1i1 S area I N by Tenet et al. o, 1t71.675; U.S. Patent Application S erial by Tenet et al. No. 871,676: U.S. patent application filed by Snyder et al. As described in U.S. Patent Application No. 2g5.1117 by et al. small diameter (preferably 3.5 to 75 nm), substantially attached to the fibril axis, so that with parallel graphite layers and substantially no continuous pyrolytic carbon outer coating. Ru. These fibrils are manufactured as described in the aforementioned patents and patent applications. will be built. These fibrils are described in the US patent application Ser. ial No. 351,967, acid on the fibril surface. Treatment may also be performed to introduce a functional group containing an element.
実施例1−RIM フィブリル含有RIM複合体は、慣用的RIM処理装置を用いて製造される。そ のような装置は、典型的には材料調整系、高圧計量導入系、混合ヘッド、型、及 び型操作台を有する。Example 1 - RIM Fibril-containing RIM composites are produced using conventional RIM processing equipment. So Equipment such as material conditioning systems, high pressure metering systems, mix heads, molds, and It has a double-shaped operation table.
材料調整系は、複合体を製造するための反応物を保持するタンク(各反応物は別 々のタンクに保存されている)、タンク全体に互って均一な温度及び組成条件を 維持するための撹拌器、及び反応物中に溶解したガスの適正な水準を維持するた めの温度制御系を有する。フィブリルは、最終的成形製品中に1〜4重量%のフ ィブリルを与えるのに充分な量で一種類以上の反応物と予め混合されているのが 好ましい、付加的タンクには、任意の付加的タンク、例えば細断ガラス繊維と同 様、印料及び触媒の如き添加物が保存されている。好ましい反応物には、ポリオ ール及びポリイソシアネート(ポリウレタンマトリックスを製造するため)及び ポリアミン及びポリイソシアネート(ポリ尿素マトリックス−を製造するなめ) が含まれる。The material preparation system consists of a tank that holds the reactants for producing the composite (each reactant is separated). (stored in different tanks), with uniform temperature and composition conditions throughout the tank. A stirrer to maintain and maintain proper levels of dissolved gas in the reactants. It has a temperature control system. Fibrils are present in the final molded product in an amount of 1 to 4% by weight. premixed with one or more reactants in an amount sufficient to provide Preferred additional tanks include any additional tanks, such as shredded glass fibers. Additives such as printing materials and catalysts are preserved. Preferred reactants include polio polyisocyanates (for producing polyurethane matrices) and Polyamines and polyisocyanates (for producing polyurea matrices) is included.
典型的には、例えば軸方向又は径方向の高圧ピストンポンプ又はランス(lan ce)変位シリンダーからなる計量系は、反応物、フィブリル、及び付加的充填 剤の適切な量を混合ヘッドへ計量して導入する。混合ヘッドは、例えば■500 〜3500psiの圧力で直接衝突させることにより反応物と充填剤が混合され る室を有する。混合が完了した時、その混合物を型へ移し、そこで反応物を重合 させて最終的部品を形成する。適当な型構造体には、機械加工された鋼又はアル ミニウム、鋳造アルミニウム、カークサイト(kirksite)、スプレー金 属、又は電気メツキ板、及び充填エポキシ樹脂が含まれる。重合中の典型的な型 内部圧力は25〜100psiである。成形温度は、当業者には容易に分かるよ うに、用いられる特定の反応物によって変化する。ポリウレタン形成反応物の場 合、型温度は約+30°F(±70°F)である、型操作台は型を配向させ、型 内部圧力に耐える締止力を与え、型を開閉し、仕上げ部品の取り出し、清浄化、 及び次の成形操作のための準備をするために型を配置する。Typically, high pressure piston pumps or lans, e.g. axial or radial, are used. ce) A metering system consisting of a displacement cylinder is used for the reactants, fibrils and additional filling. Meter the appropriate amount of agent into the mix head. The mixing head is, for example, ■500 The reactants and filler are mixed by direct collision at a pressure of ~3500 psi. It has a room where When the mixing is complete, the mixture is transferred to a mold where the reactants are polymerized. to form the final part. Suitable mold structures include machined steel or aluminum. minium, cast aluminum, kirksite, spray gold or electroplated boards, and filled epoxy resins. Typical type during polymerization Internal pressure is 25-100 psi. The molding temperature is easily known to those skilled in the art. However, this will vary depending on the particular reactants used. Place of polyurethane forming reactants When the mold temperature is approximately +30°F (±70°F), the mold control table orients the mold and Provides clamping force that withstands internal pressure, opens and closes molds, removes finished parts, cleans, and positioning the mold to prepare it for the next molding operation.
フィブリル含有RIM複合体は、種々の工業的及び消費者用成形製品に有用であ る。それらは自動車、トラ7り、又はバスの自動車部品、例えばバンパー、内装 部品、計器板、一体的窓密封剤、ハンドル、ひじ掛け、保護覆い、車体パネルに 特に有用である。それら部品は使用する前に被覆される。カーボンフィブリルを 混入することにより、それら部品は静電被覆することができ、その製造を金属部 品の処理と両立させることができる。Fibril-containing RIM composites are useful in a variety of industrial and consumer molded products. Ru. They are automotive parts of cars, trucks, or buses, such as bumpers, interior parts, etc. For parts, instrument panels, integral window sealants, steering wheels, armrests, protective coverings, body panels Particularly useful. The parts are coated before use. carbon fibrils By mixing these parts, they can be electrostatically coated, and their manufacture can be This can be done simultaneously with product processing.
実施例2−3MC フィブリル含有SMC複合体を慣用的SMC処理装置を用いて製造しな。連続的 ベルト又はベルトを持たないこの装置は、典型的には混合系、ペースト計量導入 系、圧搾系、及び取り出し系を有する。Example 2-3MC The fibril-containing SMC composites are prepared using conventional SMC processing equipment. Continuous This device, which has a belt or belt, is typically used for mixing systems, paste metering installations, etc. It has a press system, a compression system, and a take-out system.
混合系では、未硬化樹脂(典型的には、不飽和熱硬化性ポリエステル又はエポキ シ樹脂であり、それらは熱の適用によって硬化する)及び触媒、充填剤、濃化剤 、離型剤、顔料、熱可塑性重合体(例えば、成形中の収縮を最小にするためにポ リ塩化ビニル重合体及び共重合体、及びポリエチレン粉末)、難燃剤、及び紫外 線吸収剤の如き添加物を配合して、シートに形成するのに適した柔らかい練り状 物の粘度を有するペーストにする。そのペーストも炭素フィブリルを含有する。In mixed systems, uncured resin (typically unsaturated thermoset polyester or epoxy resins, which cure by the application of heat) and catalysts, fillers, and thickeners. , mold release agents, pigments, thermoplastic polymers (e.g., polymers to minimize shrinkage during molding). polyvinyl chloride polymers and copolymers, and polyethylene powder), flame retardants, and ultraviolet A soft dough suitable for forming into sheets by adding additives such as line absorbers. Make a paste with the consistency of The paste also contains carbon fibrils.
混合系はバッチ、バッチ/連続、又は連続式のものでもよい。The mixing system may be batch, batch/continuous, or continuous.
ペーストを混合系からペースト貯槽へ移し、調節可能なドクターブレードを使用 して上方及び下方プラスチック(例えばポリエチレン)キャリヤーフィルム上へ 予め定められた厚さのペーストに計量して形成する。ドクターブレードの高さは 最終的S M C複合体中の樹脂ペーストの量を決定する。2枚のペースト被覆 シートの間に補強剤、例えば、細断ガラス糸、又は連続的ガラスロービングを適 用してサンドイッチ状のものを形成する。付加的炭素フィブリルをこの段階で添 加してもよい。炭素フィブリルの全f(即ち、ペーストの配合中に添加したフィ ブリルと、ペースト被覆シートに直接適用したフィブリルとの合計)は、樹脂に 基づいて1〜4重量%であるのが好ましい。Transfer the paste from the mixing system to the paste reservoir using an adjustable doctor blade and then onto a plastic (e.g. polyethylene) carrier film above and below. Measure and form a paste of a predetermined thickness. The height of the doctor blade is Determine the amount of resin paste in the final SMC composite. 2 paste coatings Apply reinforcement between the sheets, e.g. chopped glass thread or continuous glass roving. Use to form a sandwich. Additional carbon fibrils are added at this stage. You may add Total f of carbon fibrils (i.e., fibrils added during paste formulation) The sum of brill and fibrils applied directly to the paste-coated sheet) is Preferably, it is 1 to 4% by weight.
圧搾機はそのサンドイッチ状のものを圧搾して、樹脂ペーストがフィブリル及び 他のすべの補強剤を濡らすようにする。典型的には、圧搾“機は一連の鋸歯状鋼 ローラー又は2本ワイヤーメツシュベルト圧搾機構からなる。The pressing machine squeezes the sandwich-like material to form fibrils and resin paste. Make sure to wet all other reinforcements. Typically, the press is a series of serrated steel It consists of a roller or two wire mesh belt compression mechanism.
次に圧搾機から出てきたシートを、例えば巻取りターレットにより取り上げ、ロ ールに形成する。複合体の完全なロールが出来たならば、シート(典型的には、 2〜5ft幅)を切り取り、第二巻取りターレットへ移す。次にロールがほどけ ないようにテープで止め、紫外線又は湿分による汚染を防ぐため蒸気障壁套管を 適用する。そのロールを約85〜90°Fに維持した熟成室中で約1〜78開貯 蔵し、均一で再現性のある成形用粘度を与える。次にシートを切断し、例えば、 圧搾又は嵌合ダイス成形を用いて希望の部品に成形する。Next, the sheet that comes out of the press is picked up by a winding turret, for example, and rolled. Form into a shape. Once a complete roll of composite is made, a sheet (typically 2-5 ft wide) and transfer to the second take-up turret. Then the roll unravels the vapor barrier mantle to prevent UV or moisture contamination. Apply. The rolls are stored for about 1 to 78 hours in a ripening chamber maintained at about 85 to 90 degrees Fahrenheit. to provide a uniform and reproducible molding viscosity. Then cut the sheet, e.g. Form into the desired part using compression or mating die molding.
このようにして製造された成形部品は種々の用途に有用である。自動車工業では 、それらは加熱及び通風装置の部品、ボンネット、トランク、側壁板、フェンダ −5屋根板、フェンダ−延長部分を含む前端板、ヘッドランプ及びグリルのため の取付は部材、及びトラックのための運転台部品(例えばフード)として有用で ある。成形複合体は電気的スイッチギアー容器、電気ドリルの如き手動電カニ具 のための容器、空調機及び皿洗い機の如き器具のための容器としても有用である 。フィブリル含有RIM複合体の場合のように、それら部品を静電気的に被覆す ることができる。Molded parts produced in this manner are useful in a variety of applications. In the automobile industry , they are parts of heating and ventilation equipment, hoods, trunks, side walls, fenders. -5 For roof panels, front end panels including fender extensions, headlamps and grilles. The installation is useful as a member and cab parts for trucks (e.g. hoods). be. The molded composite is an electrical switchgear container, a manual electric tool such as an electric drill. It is also useful as a container for appliances such as air conditioners and dishwashers. . As in the case of fibril-containing RIM composites, electrostatic coating of these parts can be done.
実施例3−BMC フィブリル含有BMC複合体は慣用的8MC処理装置を用いて製造される。典型 的には、この装置は二つの混合機からなる。第一の混合機、例えば簡単なプロペ ラ型又はペイント工業で用いられている種類の溶解器又は分散器を用いて、樹脂 (例えば、SMC複合体の場合のように不飽和熱硬化性ポリエステル又はエポキ シ樹脂)と、粒状充填剤、離型剤、着色剤、触媒、濃化剤、低プロファイル(p rofile>添加物とを混合する。炭素フィブリルを樹脂混合物へ添加するの も好ましい。成分をよく混合して、樹脂全体に添加物及びフィブリルを分散させ る。得られた混合物を次に第二高負荷混合機、例えば固練り混合機又は二軸混合 機へ移し、ガラスm維(細断糸又は細断スパンロービングの形をしている)、ア スベスト、サイザル麻、及び有機繊維の如き付加的補強剤を添加する。Example 3 - BMC Fibril-containing BMC composites are produced using conventional 8MC processing equipment. typical Essentially, this device consists of two mixers. First mixer, e.g. simple propeller The resin is (e.g. unsaturated thermosetting polyester or epoxy as in the case of SMC composites) resins), granular fillers, mold release agents, colorants, catalysts, thickeners, low profile (p rofile> Mix with additives. Adding carbon fibrils to the resin mixture is also preferable. Mix the ingredients well to disperse the additives and fibrils throughout the resin. Ru. The resulting mixture is then passed through a second high-load mixer, such as a compaction mixer or a twin-screw mixer. Transfer to a machine and add glass fibers (in the form of chopped yarn or chopped spun roving), Add additional reinforcing agents such as subest, sisal, and organic fibers.
付加的量の炭素フィブリルはこの時に添加してもよい。Additional amounts of carbon fibrils may be added at this time.
炭素フィブリルの全量(即ち、両方の混合段階中で添加したフィブリルの合計) は樹脂に基づいて1〜4重量%である。Total amount of carbon fibrils (i.e. the sum of fibrils added during both mixing stages) is 1-4% by weight based on resin.
第二混合機により、得られる混合物がパテの粘度を持つようになるまで成分を混 合する1次にそのパテを熟成する(例えば、77゛Fで約4時間)。熟成が完了 した時、そのパテを直接形成するか、又は必要になるまで密封冷凍プラスチック 袋中に保存する。パテは取扱い及び保存をし易くするため、熟成前に棒又は丸太 状の形に押出してもよい。A second mixer mixes the ingredients until the resulting mixture has the consistency of a putty. First, the putty is aged (e.g., about 4 hours at 77°F). Maturing is complete When done, form the putty directly or store it in sealed frozen plastic until needed. Store in a bag. Patties are prepared on sticks or logs before ripening for easier handling and storage. It may be extruded into a shape.
フィブリル補強BMC前混合物を、慣用的熱硬化成形法、例えば、圧搾、転移、 又は熱硬化射出成形を用いて、型の細部にまで前混合物を流入させるのに充分な 圧力で成形する。典型的な成形圧力は約100〜1500psiの範囲である。The fibril-reinforced BMC premix may be processed by conventional thermosetting molding methods such as squeezing, transfer, or using thermoset injection molding, with sufficient pre-mix to flow into the details of the mold. Shape with pressure. Typical molding pressures range from about 100 to 1500 psi.
成形された部品はSMC成形部品と同じ多くの用途で有用である。付加的な用途 には、自動車のヒーター容器及び関連する導管が含まれる。RIM及びSMC成 形部品と同様に、BMC成形部品を、電気伝導性下地被覆を前以て適用すること なく、静電゛被覆することができる。Molded parts are useful in many of the same applications as SMC molded parts. additional uses Includes automotive heating vessels and associated conduits. RIM and SMC configuration Similar to shaped parts, BMC molded parts can be pre-applied with an electrically conductive undercoating. It can be electrostatically coated.
上述の実施例の外に、フィブリルを多くの種類のマトリックス(例えば、熱可塑 性及び熱硬化性マトリックスの如きもの)の中へ混入し、得られた複合体に、直 接表面を静電被覆することができる充分な電気伝導性を与えることができる。Besides the embodiments mentioned above, fibrils can be formed in many types of matrices (e.g. thermoplastics). (such as thermosetting matrices) and directly into the resulting composite. Sufficient electrical conductivity can be provided to enable electrostatic coating of contact surfaces.
ム 、 びインク A、rゝ び体 粉末及び液体被覆の両方共、炭素フィブリルが混入された重合体結合剤からなる 。粉末被覆に好ましい結合剤には、次の熱硬化性樹脂が含まれる。ウレタンポリ エステル、エポキシ、エポキシポリエステル、ポリエステル トリグリシジルイ ソシアヌレート、及びウレタン又はエポキシ型ポリエステル。適切な熱可塑性樹 脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド(例えばナイロン)、ポリ 塩化ビニル、及び熱可塑性ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート) が含まれる。結合剤の分子量は、それが室温で固体になるように充分貰いもので ある。液体被覆の場合、好ましい樹脂は熱可塑性ポリエステル及びポリウレタン である。結合剤の分子量は、それが室温で液体であるように充分低いものである 。Mu, and ink A, r body Both powder and liquid coatings consist of a polymeric binder mixed with carbon fibrils. . Preferred binders for powder coating include the following thermosetting resins. Urethane poly Ester, epoxy, epoxy polyester, polyester triglycidyl socyanurates, and urethane or epoxy type polyesters. Suitable thermoplastic wood Fats include polyethylene, polypropylene, polyamide (e.g. nylon), and polyethylene. vinyl chloride, and thermoplastic polyesters (e.g. polyethylene terephthalate) is included. The molecular weight of the binder must be large enough so that it is solid at room temperature. be. For liquid coatings, preferred resins are thermoplastic polyesters and polyurethanes. It is. The molecular weight of the binder is low enough that it is liquid at room temperature .
電気伝導性被覆を形成するためには、1〜4%(樹脂の重量に基づく)の炭素フ ィブリルを結合剤中に混入するのが好ましい。そのような含有量は、被覆が適用 される誘電体部品(例えばプラスチック)の外側被覆を直接静電的に形成するの に充分な量である。適用後のこのような被覆の抵抗率は典型的には106ΩCλ 以下の程度である。To form an electrically conductive coating, 1-4% (based on the weight of the resin) carbon fluoride is added. Preferably, fibril is incorporated into the binder. Such content is applied by coating directly electrostatically forming the outer coating of dielectric components (e.g. plastic) The amount is sufficient. The resistivity of such a coating after application is typically 106ΩCλ The extent is as follows.
好ましいフィブリルは、テネットによる米国特許第4.663.230号;テネ ットその他による米国特許出願5erial No、1I71,675:テネン トその池による米国特許出願S erial N o、871,676 ;スナ イダーその他による米国特許出願S erial No、 149.573 ; マンデビルその他による米国特許出願5erial No、285.817 ; 及びマ・7カーシーその他による米国特許出願S erial N oj51. 967に記載されているように、小さな直径(好ましくは3.5〜75nm) 、フィブリル軸に実質的に平行な黒鉛層を有し、連続的熱分解炭素外側被覆を実 質的に持たないするものである。これらのフィブリルは前記特許及び特許出願に 記載されているようにして製造される。それらフィブリルはマツカーシーその他 による米国特許出願5erialNoj51,967に記載されているように、 フィブリル表面に酸素含有官能基を導入するように処理してもよい。Preferred fibrils are disclosed in U.S. Patent No. 4.663.230 by Tenet; U.S. Patent Application No. 1I71,675 by Matt et al. U.S. Patent Application Serial No. 871,676 by Tosonoike; Suna U.S. patent application Serial No. 149.573 by Ider et al.; U.S. Patent Application No. 5erial No. 285.817 by Mandeville et al.; and U.S. Patent Application Serial N oj51 by Ma.7 Carthy et al. Small diameter (preferably 3.5-75 nm) as described in 967 , with a graphite layer substantially parallel to the fibril axis, implementing a continuous pyrolytic carbon outer coating. It is something that you do not have qualitatively. These fibrils are included in the patents and patent applications mentioned above. Manufactured as described. Those fibrils are matsukashi and others. As described in U.S. Patent Application No. 51,967 by The fibril surface may be treated to introduce oxygen-containing functional groups.
それら被覆は、結合剤、フィブリル、及び顔料の如き添加物を剪断混合で一緒に することにより製造される。These coatings are made by shear mixing together additives such as binders, fibrils, and pigments. Manufactured by
混合が完了した時、それら被覆を直接金属又は成形プラスチック部品に適用する か、又は必要になるまで保存する。When mixing is complete, apply the coatings directly to the metal or molded plastic parts. or store until needed.
被覆は、自動車本体パネルの如きシート成形用配合物(SMC)及びばら状成形 用配合物(BMC)圧搾成形部品に、型中で静電気的に適用される。被覆した部 品は次にそのまま用いるか、又は第二被覆、例えば仕上げ被覆を表面に静電被覆 する。どちらの場合でも、被覆を電気伝導性にするために結合剤にフィブリルを 添加することによって直接表面を静電被覆することができる。Coatings can be applied to sheet molding compounds (SMC) and bulk moldings such as automotive body panels. The molded compound (BMC) is applied electrostatically in a mold to the press molded part. covered part The article can then be used as is or electrostatically coated with a second coat, e.g. a finish coat. do. In both cases, fibrils are added to the binder to make the coating electrically conductive. By adding it, it is possible to electrostatically coat the surface directly.
B、インク 抵抗性及び伝導性インクのための好ましい重合体結合剤は、熱硬化性エポキシ樹 脂及び熱可塑性ポリエステル樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート)であ る。B. Ink Preferred polymeric binders for resistive and conductive inks are thermosetting epoxy resins. resins and thermoplastic polyester resins (e.g. polyethylene terephthalate). Ru.
インクは溶液又は溶媒分散物の形で与えられてもよい。The ink may be provided in the form of a solution or a solvent dispersion.
好ましいフィブリルは、粉末及び液体被覆の場合について上で述べたものである 。結合剤中に混入されたフィブリルの量は、希望の抵抗率水準の関数であり、そ れは今度はそれらインクが目的とする用途に依存する。一般に、10−2〜】0 6Ωcwの範囲の抵抗率を有する抵抗性インクの場合、1〜30重量%のフィブ リルが混入される。例えば、金属箔の存在により比較的低い抵抗率を既に有する 伝導性インクの場合、インクの抵抗率を細かく調節するのにフィブリルが用いら れ、銀箔の量を調節することだけでは得ることができないか又は実際的でない抵 抗率の値を得ることができるようになる。従って、フィブリルの混入量は、銀充 填結合剤の抵抗率及び目的抵抗率の値に依存する。一般に20〜50重量%のフ ィブリルが、1部cmよりも大きな抵抗率を有する銀充填結合剤の抵抗率を1Ω cxより小さい値に低下させるために混入される。Preferred fibrils are those mentioned above for powder and liquid coatings. . The amount of fibrils incorporated into the binder is a function of the desired resistivity level; This in turn depends on the intended use of those inks. Generally, 10-2~]0 For resistive inks with resistivities in the range of 6 Ωcw, 1 to 30% by weight fib Lil is mixed in. For example, it already has a relatively low resistivity due to the presence of metal foil. In the case of conductive inks, fibrils are used to finely adjust the resistivity of the ink. However, the resistance cannot be obtained or is impractical by adjusting the amount of silver foil alone. It becomes possible to obtain the value of resistivity. Therefore, the amount of fibrils mixed in is It depends on the resistivity of the filler binder and the desired resistivity value. Generally 20-50% by weight The resistivity of a silver-filled binder with a resistivity greater than 1 part cm is 1Ω. It is mixed in to reduce the value to a value smaller than cx.
伝導性粉末及び液体被覆について上で述べたのと同じ手順を用いてインクが製造 される。それらを次にプリント回路基板の如き基体、又はそのような基体のため の使い捨てドナー(donor)シートの上に慣用的スクリーンプリント法によ りスクリーンプリントして抵抗器(抵抗性インクの場合)又は電子部品を接続す るための伝導性線118(伝導性インクの場合)を形成する。インクの一定した 伝導性のため、レーザー切削を行う必要はなく、多層成形回路板にそれらインク を用いることができる。The ink is manufactured using the same procedure described above for the conductive powder and liquid coating. be done. They are then attached to a substrate such as a printed circuit board, or for such a substrate. by conventional screen printing onto a disposable donor sheet. screen print to connect resistors (if using resistive ink) or electronic components. A conductive line 118 (in the case of conductive ink) is formed for the conductive ink. ink constant Because of their conductivity, there is no need to perform laser cutting and these inks can be applied to multilayer molded circuit boards. can be used.
エラストマー フィブリルをエラストマーマトリックス中に分散させることにより複合体を製造 する。好ましいフィブリルは、テネットによる米国特許第4,663.230号 1テネツトその他による米国特許出願5erial No、871,675 ; テネットその他による米国特許出願5erial No、871.676:スナ イダー゛その他による米国特許出願S erial No、149,573 + マンデビルその他による米国特許出願5erialNo。elastomer Manufacture composites by dispersing fibrils in an elastomeric matrix do. Preferred fibrils are disclosed in U.S. Pat. No. 4,663,230 by Tenet. 1 U.S. Patent Application No. 871,675 by Tennet et al.; U.S. Patent Application No. 871.676 by Tenet et al. U.S. Patent Application Serial No. 149,573 + by Idar et al. US Patent Application No. 5 by Mandeville et al.
2115.8+7、に記載されているように、小さな直径(好ましくは3.5〜 75部m)、フィブリル軸に実賀的平行な黒鉛層を有し、連続的熱分解炭素外側 被覆を実質的に持たないものである。これらのフィブリルは前記特許及び特許出 願に記載されているようにして製造される。それらフィブリルはマツカーシーそ の他による米国特許出願S erialNoj51,967に記載されているよ うに、フィブリル表面に酸素含有官能基を導入するように処理してもよい、好ま しいエラストマーマトリックスには、天然ゴム、スチレン・ブタジェンゴム(ラ ンダム及びブロック共重合体の両方)、ポリイソプレン、ネオプレン、クロロプ レン、ポリブタジェン(シス及びトランス1.4及び1.2−ポリブタジェンの 両方)、フルオロエラストマー(例えば、フッ素化ポリエチレン)、シリコーン ゴム、及びウレタンエラストマー〔例えば、スパンデックス(Spar++fe x) )が含まれる。2115.8+7, with a small diameter (preferably from 3.5 to 75 parts m), with a graphite layer parallel to the fibril axis, with a continuous pyrolytic carbon outer layer It has substantially no coating. These fibrils are manufactured as described in the application. Those fibrils are As described in U.S. Patent Application Serial No. 51,967 by et al. The surface of the fibril may be treated to introduce an oxygen-containing functional group. The new elastomer matrix includes natural rubber, styrene-butadiene rubber (both random and block copolymers), polyisoprene, neoprene, chloropropylene Ren, polybutadiene (cis and trans 1.4 and 1.2-polybutadiene) both), fluoroelastomers (e.g. fluorinated polyethylene), silicones Rubber, and urethane elastomer [e.g., spandex (Spar++fe x))) is included.
低いフィブリル含有量が好ましい。一般にエラストマー100部当たり1〜10 部のフィブリルが添加される。カーボンブラック及びシリカの如き充填剤も添加 してよい。Low fibril content is preferred. Generally 1 to 10 per 100 parts of elastomer of fibrils are added. Added fillers such as carbon black and silica You may do so.
曳徨紙 好ましくは各1部のフィブリルに対し4部のや−←ダ→升ル′が用いられる。Hikigami Preferably, for each part of fibril, four parts of y-←da->square' are used.
フィブリル充填エラストマー複合体を製造するのに用いられる特別な配合方法は 請求められる最終的性質、エラストマーマトリックスの種類、必要な分散度、及 びフィブリルの外に添加される充填剤の種類に依存する。The special compounding method used to produce fibril-filled elastomer composites is The final properties claimed, the type of elastomeric matrix, the degree of dispersion required, and and the type of filler added outside the fibrils.
例えば、別々に添加される補強剤が存在しない場合でも、かなりの強度値を有す る天然ゴムの如きゴムマトリ・ノクスの場合には、バンバリー及び二軸ロールミ ルの如き慣用的配合装置を用いて複合体を製造することができる。For example, it has significant strength values even in the absence of separately added reinforcing agents. In the case of rubber matrices such as natural rubber, Banbury and twin-shaft roll mills are used. The composite can be made using conventional compounding equipment such as a mold.
しかし、高度に均一な分散が望まれる場合、ボールミルの如き方法を用いてフィ ブリルを先ず粉砕する。よく分散した混合物を得るための特に有効な方法は、本 願と同時に出願され、本願と同じ譲受は人に譲渡されているクリ−ハム(Cre ehan)による「均一な分散物の製造」と題する米国特許出願5erial No、 (その記載は参考のため全体的にここに入れである)に記載されている ように、フィブリル、エラストマーマトリックス、及び任意の他の充填剤を低粘 度添加剤(例えば、油又は液体溶媒)及び粉砕促進材(例えば、研磨材粒子)と −緒にし、スラリーを形成し、次にそのスラリーを高速度で、例えば撹拌ボール ミル又は摩滅機中で撹拌することを含んでいる。粘度調節剤もマトリックスに、 例えば、溶液重量SBRの場合に添加してもよい、撹拌が完了したならば、例え ば、真空乾燥、水蒸気追い出し、又は冷凍乾燥により溶媒を除去することができ る。次に混合物をそのまま成形するか、又は例えばバンバリー又は二軸ロールミ ルでさらに高剪断混合にかけ、それから成形してもよい。However, if highly uniform dispersion is desired, methods such as ball milling can be used to First crush the brill. A particularly effective method for obtaining well-dispersed mixtures is described in this book. Creham (Creham), which was filed at the same time as the present application and has been assigned the same assignment as the present application. U.S. Patent Application 5erial entitled "Preparation of Homogeneous Dispersions" by Ehan) No, (the description is included here in its entirety for reference) As such, fibrils, elastomeric matrices, and any other fillers have low viscosity. additives (e.g. oils or liquid solvents) and grinding accelerators (e.g. abrasive particles). - mix together to form a slurry, then mix the slurry at high speed, e.g. with a stirring bowl. This includes stirring in a mill or attritor. The viscosity modifier is also included in the matrix. For example, if the solution weight SBR may be added, once stirring is complete, e.g. For example, the solvent can be removed by vacuum drying, steam expulsion, or freeze drying. Ru. The mixture can then be shaped as is or, for example, in a Banbury or twin-screw roll mill. It may be further subjected to high shear mixing in a mold and then shaped.
配合中、フィブリルの量は最終的複合体中の希望のフィブリルの量に合うように 選択され、エラストマーマトリックスに直接添加してもよい。しかし、フィブリ ル充填複合体と次のようにして製造してもよい。エラストマーと多量(25部) のフィブリルとを先ず一緒にし、マスターバッチを形成する1次に、最終的複合 体中の目的とする量(例えば5〜10部)のフィブリルが得られるように計画し た適当な量のマスターバッチを、上述の如き付加的エラストマーと混合し、最終 的複合体を形成する。During compounding, the amount of fibrils is adjusted to match the desired amount of fibrils in the final composite. selected and may be added directly to the elastomeric matrix. However, fibri A fill-filled composite may be manufactured as follows. Elastomer and large amount (25 parts) fibrils are first brought together to form a masterbatch, and then the final composite Plan to obtain the desired amount of fibrils in the body (for example, 5 to 10 parts). The appropriate amount of masterbatch is mixed with additional elastomer as described above to form the final form a complex.
それら複合体を、慣用的エラストマー成形法を用いて熱の適用又は抵抗又は誘導 加熱により種々の物品に成形することができる。特に有用な物品には、タイヤ、 及びトレッド及びケーシングの如きタイヤ物品、密封剤、及び振動吸収材が含ま れる。未硬化複合体は、接着剤及び結合剤として、例えば、タイヤ及びコンベア ーのための補修配合物として有用である。接着剤は誘導又は抵抗加熱によその場 で硬化することができる。フィブリル充填エラストマーから製造された物品の物 理的性質(例えば、タイヤの空気圧)を電気的に監視検出することができる。The composites can be prepared using conventional elastomeric molding techniques by applying heat or resisting or inducing heat. It can be molded into various articles by heating. Particularly useful items include tires; and tire articles such as treads and casings, sealants, and vibration absorbers. It will be done. The uncured composites can be used as adhesives and binders, e.g. in tires and conveyors. It is useful as a repair formulation for. The adhesive is heated in situ by induction or resistance heating. It can be cured with. Articles manufactured from fibril-filled elastomers Physical properties (eg, tire pressure) can be monitored and detected electrically.
上述の炭素フィブリルの外に、例えば、ジアス(Geus)その他による198 6年lO月22日に公開された欧州特許出願第0198558に記載されている ような、結晶黒鉛構造及びフィブリル軸に沿って黒鉛層が魚骨状に配列したもの として定義にされる形態を有するフィブリルも適切である。これらのフィブリル は少なくとも5nmの直径を有する単結晶金属粒子触媒(例えば鉄)上に炭化水 素ガスを250〜800℃の温度で蒸着させることにより製造される。In addition to the carbon fibrils mentioned above, for example the 198 carbon fibrils according to Geus et al. Described in European Patent Application No. 0198558, published on 22nd October 2016 A crystalline graphite structure with graphite layers arranged like a fishbone along the fibril axis. Also suitable are fibrils having a morphology defined as . These fibrils hydrocarbons on a single crystal metal particle catalyst (e.g. iron) with a diameter of at least 5 nm. It is manufactured by vapor depositing elementary gas at a temperature of 250 to 800°C.
1豊豆1 好ましい摩擦材料は、炭素フィブリル及び他の充填剤が混入された有機樹脂結合 剤を含む、成分の相対的量は、摩擦材料が目的とする特定の用途に依存する。例 えば、フェード抵抗及び停止力が問題になる大きなトラックのためのブレーキシ ユーズの如き高負荷用途の場合には、自動車の円盤ブレーキパッドに比較して一 層多量のフィブリルが用いられるであろう、典型的には、フィブリルの量は、樹 脂に基づき組成物の20重量%迄である。1 Toyomame 1 A preferred friction material is an organic resin bond mixed with carbon fibrils and other fillers. The relative amounts of ingredients, including agents, depend on the particular use for which the friction material is intended. example For example, brake systems for large trucks where fade resistance and stopping power are issues. In the case of high-load applications such as use, it is more effective than disc brake pads for automobiles. A large amount of fibril may be used; typically the amount of fibril is Up to 20% by weight of the composition based on fat.
樹脂結合剤は、使用中に遭遇する上昇しな温度に耐えることができなければなら ない、フェノール樹脂は、熱劣化に対する抵抗が優れており、比較的コストが低 いので好ましい、フィブリルの外に好ましい充填剤には金属(例えば真鍮)繊維 、ポリアラミド線維(例えば、E。The resin binder must be able to withstand the elevated temperatures encountered during use. No, phenolic resins have better resistance to thermal degradation and are relatively low cost. Preferred fillers outside the fibrils include metal (e.g. brass) fibers. , polyaramid fibers (e.g. E.
■、デュポン・ド・ヌマー アンド カンパニーから市販されているケブラーl !維)、珪藻土及び硫酸バリウムの如き鉱物充填剤、黒鉛、及び細断炭素繊維が 含まれる。フィブリルを混入することにより、これらの添加物の量を慣用的摩擦 材料組成物に比較して少なくすることができる。■ Kevlar commercially available from DuPont de Numer & Company ! fiber), mineral fillers such as diatomaceous earth and barium sulfate, graphite, and shredded carbon fiber. included. By incorporating fibrils, the amount of these additives can be reduced by conventional friction. The amount can be reduced compared to the material composition.
好ましいフィブリルは、テネットによる米国特許第4.663,230号;テネ ットその他による米国特許出願5erial No、871,675;テネット その他による米国特許出願S erial N o、871,676 +スナイ ダーその他による米国特許出願S erial No、 149.573 :及 びマンデビルその他による米国特許出願S erial N o、285.H7 、に記載されているように、小さな直径(好ましくは3.5〜75nm>、フィ ブリル軸に実質的平行な黒鉛層を有し、連続的熱分解炭素外側被覆を実質的に持 たないものである。これらのフィブリルは前記特許及び特許出願に記載されてい るようにして製造される。それらフィブリルはマツカーシーその他による米国特 許出願S erial N o、351.967に記載されているように、フィ ブリル表面に酸素含有官能基を導入するように処理してもよい。Preferred fibrils are those disclosed in U.S. Pat. No. 4,663,230 by Tenet; U.S. Patent Application No. 871,675 by Matt et al. U.S. Patent Application by Others Serial No. 871,676 + Sunai U.S. Patent Application Serial No. 149.573 by Der et al. U.S. Patent Application Serial No. 285 by Mandeville et al. H7 As described in having a graphite layer substantially parallel to the Brill axis and having a substantially continuous pyrolytic carbon outer coating. It is worthless. These fibrils are described in said patents and patent applications. Manufactured as follows. These fibrils were developed by Matsukashi et al. As described in patent application Serial No. 351.967, The Brill surface may be treated to introduce oxygen-containing functional groups.
摩擦材料は、樹脂、フィブリル、及び他の添加物を剪断力の下で乾式混合し、次 に得られた混合物を上昇させた温度で慣用的熱硬化成形法、例えば、圧搾又は組 合せダイ成形を用いて成形することにより製造される。フェノール樹脂中に8重 量%の炭素フィブリル(上述の如き)を含み、金属繊維、珪藻土、硫酸バリウム 、ケブラーポリアラミドam、黒鉛、及び炭素m維も含んでいる摩擦材料を、円 盤ブレーキ裏打板の形に製造した。それらブレーキは、フィブリルを含まない組 成物に比較して低いフェード〔ダイノモメーター(Dynoo+ometer )試験により測定して〕を示し、高温で改良された摩擦を示した。Friction materials are made by dry mixing resins, fibrils, and other additives under shear forces, and then The resulting mixture is subjected to conventional thermosetting molding techniques such as pressing or assembly at elevated temperatures. Manufactured by molding using mating die molding. 8 layers in phenolic resin % of carbon fibrils (as described above), metal fibers, diatomaceous earth, barium sulfate A friction material also containing Kevlar polyaramid am, graphite, and carbon m fibres, Manufactured in the form of a disc brake backing plate. These brakes are fibril-free. Low fade compared to synthetic products [Dynoo + meter] ) as measured by tests] and showed improved friction at elevated temperatures.
それらブレーキは高温(750’F)で亀裂及び剥離に対し改良された抵抗性も 示した。They also have improved resistance to cracking and delamination at high temperatures (750'F). Indicated.
渡炙l遣遣 好ましい混成複合体は、−次補強剤が約1〜10μの程度の平均直径を有する連 続又は不連続繊維からなり、二次補強剤が炭素フィブリルからなる複合体である 。好ましいフィブリルは、テネットによる米国特許第4.663.230号:テ ネノトその他による米国特許出願S erial N o。Wataburi dispatch Preferred hybrid composites include chains in which the secondary reinforcement has an average diameter on the order of about 1 to 10 microns. Composite consisting of continuous or discontinuous fibers, with secondary reinforcement consisting of carbon fibrils. . Preferred fibrils are disclosed in U.S. Pat. No. 4.663.230 by Tenet: U.S. Patent Application Serial N.O. by Nenoto et al.
871.675 :テネットその他による米国特許出願S erialN o、 871,676 :スナイダーその他による米国特許出願S erial No 、149,573 、及びマンデビルその他による米国特許出願S erial N o、2115.817、に記載されているように、小さな直径(好ましく は3.5〜75nm) 、フィブリル軸に実質的平行な黒鉛層を有し、連続的熱 分解炭素外側被覆を実質的に持たないものである。これらのフィブリルは前記特 許及び特許出願に記載されているようにして製造される。それらフィブリルはマ ツカーシーその他による米国特許出願S erial N oj51.967に 記載されているように、フィブリル表面に酸素含有官能基を導入するように処理 してもよい。871.675: U.S. Patent Application SerialN o by Tenet et al. No. 871,676: U.S. Patent Application Serial No. 871,676 by Snyder et al. , 149,573, and U.S. patent application Serial by Mandeville et al. Small diameter (preferably (3.5-75 nm), has a graphite layer substantially parallel to the fibril axis, and has a continuous thermal It is substantially free of a decomposed carbon outer coating. These fibrils are manufactured as described in the patent and patent application. Those fibrils are In U.S. Patent Application Serial N oj51.967 by Tukashi et al. Treated to introduce oxygen-containing functional groups onto the fibril surface as described You may.
複合体は、一方向性複合体(即ち、−次補強剤が個々の連続的繊維で、それらの 全てが互いに平行に配列されており、そのためそれらがマトリックスを主として 一方向にだけ補強されている複合体)、一方向性テープ又は織物の二次元的層状 体又は積層体(即ち、−次補強剤が連続的繊維で、単一の面内でマトリックスを 二つ以上の方向で補強している複合体)、多次元的層状体又は積層体く即ち、連 続的繊維による補強が単一の面に限られていない複合体)、及び不連続繊維補強 等方性複合体(即ち、−次補強剤としての不連続繊維、例えば、細断ガラス又は 炭素繊維、又は炭素ウィスカーがマトリックス全体に互って無作為的に配関し、 均質な補強を与えている複合体)でもよい。熱硬化性樹脂は、−次補強剤が連続 的繊維である場合に好ましいが、熱可塑性と熱硬化性樹脂の百方は不連続繊維の 場合に適切である。The composite is a unidirectional composite (i.e., where the reinforcing agent is individual continuous fibers and their All are arranged parallel to each other so that they are mainly (composite reinforced in only one direction), two-dimensional layering of unidirectional tape or fabric body or laminate (i.e., where the reinforcing agent is continuous fibers and covers the matrix in a single plane) composites reinforced in two or more directions), multidimensional layers or laminates, i.e. composites in which continuous fiber reinforcement is not confined to a single surface), and discontinuous fiber reinforcement Isotropic composites (i.e. discontinuous fibers as secondary reinforcement, e.g. chopped glass or carbon fibers or carbon whiskers are randomly distributed throughout the matrix; A composite material providing homogeneous reinforcement may also be used. Thermosetting resin has a continuous reinforcing agent. Discontinuous fibers are preferable, but thermoplastics and thermosetting resins are preferable for discontinuous fibers. appropriate for the case.
図面は、−次補強剤繊維14及び炭素フィブリル16の層でエポキシマトリック ス12が補強された二次元的織物積層体!0を示している。−次繊維12はポリ アクリロニトリル系炭素繊維である。−次繊維の各層は単一の面内で二つの相互 に直角な方向に織られてエポキシマトリックス12を補強している。炭素フィブ リル16はマトリックス12全体に互って均一に分散しており、−次繊維14に 対し無作為的に配向している。The drawing shows an epoxy matrix with layers of reinforcing fibers 14 and carbon fibrils 16. A two-dimensional woven fabric laminate with reinforced base 12! It shows 0. -Next fiber 12 is poly Acrylonitrile carbon fiber. - Each layer of next fiber has two mutual layers in a single plane. The fibers are woven in a direction perpendicular to the epoxy matrix 12 to reinforce the epoxy matrix 12. carbon fib The rills 16 are evenly distributed throughout the matrix 12 and are arranged in the secondary fibers 14. It is randomly oriented.
複合体は次のようにして製造される。樹脂(混合し易くするため、粘稠な液体、 ペースト、又は溶融物の形をしている)全体にフィブリルを分散させてプレプレ グを形成する。フィブリル凝集物の大部分が0.5μlより小さい平均直径を有 するよく分散したプレプレグを得るための特に有効な方法は、本願と同時に出願 され、本願と同じ譲受は人に譲渡されているクリ−ハムによる「均一な分散物の 製造」と題する米国特許出願S erial N 。The composite is manufactured as follows. Resin (viscous liquid for easy mixing, pre-prepared with fibrils dispersed throughout (in the form of a paste or melt) form a group. The majority of fibril aggregates have an average diameter smaller than 0.5 μl. A particularly effective method for obtaining well-dispersed prepregs is disclosed in a patent application filed concurrently with the present application. and the same assignment as the present application is made by Creamham, which is assigned to a person. U.S. patent application entitled ``Manufacturing'' Serial N.
(その記載は参考のため全体的にここに入れである)に記載されているように、 フィブリル、マトリックス、及び任意の他の充填剤を低粘度添加剤(例えば、油 又は液体溶媒)及び粉砕促進材(例えば、グリッド粒子の如き研磨材粒子)と− 緒にし、スラリーを形成し、次にそのスラリーを高速度で、例えば撹拌ボールミ ル又は摩滅機中で撹拌することを含んでいる。撹拌が完了したならば、例えば、 真空乾燥、水蒸気追い出し、又は冷凍乾燥により溶媒を除去することができる。As stated in (the entire description is included here for reference): fibrils, matrix, and any other fillers with low viscosity additives (e.g., oil). or liquid solvent) and a grinding accelerator (e.g., abrasive particles such as grid particles); to form a slurry, which is then heated at high speed, e.g., in a stirred ball mill. This includes stirring in a mill or attritor. Once stirring is complete, e.g. The solvent can be removed by vacuum drying, steam expulsion, or freeze drying.
もし−次補強剤が不連続繊維であるならば、それらをフィブリルと一緒に樹脂に 添加することができる。もし−次補強剤が連続的繊維であるならば、樹脂 フィ ブリル混合物を慣用的含浸法を用いて一次補強剤に適用し、樹脂・フィブリル混 合物が一次補強剤を適切に濡らすように注意を払う。If the reinforcing agents are discontinuous fibers, add them to the resin along with the fibrils. Can be added. If the reinforcing agent is a continuous fiber, the resin filament The Brill mixture is applied to the primary reinforcement using conventional impregnation methods to form a resin-fibril mixture. Care is taken to ensure that the compound properly wets the primary reinforcement.
次に複合体を慣用的成形法を用いて成形及び硬化する。The composite is then molded and cured using conventional molding techniques.
図面に示された複合体は次のようにして製造された。The composite shown in the drawings was manufactured as follows.
9部のN、N、N′、N′−テトラグリシジル−4,4′−メチレンビスベンゼ ンアミン(チバ ガイギー社からMY720エポキシとして市販されている)、 1部のビスフェノールAとエピクロルヒドリン(チバ・ガイギー社からGY60 10エポキシとして市販されている)、及び5部の4゜4′−ジアミノジフェニ ルスルホン硬化剤(チバ・ガイギー社からHT 976硬化剤として市販されて いる)を、成る体積の炭素フィブリル(前記スナイダーその他による出願に記載 されているようにして製造されたもの)と、フィブリルが樹脂全体に互って均一 に分散するまで撹拌ボールミルを用いて(前記クリ−ハムの出願に記載されてい るようにして)混合した。製造した試料のフィブリルの体積分率は全樹脂含有量 に基づき0.01〜0.05の範囲にあった。次に混合物を、織ったポリアクリ ロニトリル系炭素繊維織物(:24X23(±1)のヤーン数及び10.7オン ス/平方ヤード(±1)の面積密度を有するセリオン(Celion) 3 K ヤーのテクニウィーブ(Techn iweave )8ハーネス・サテン織物 (Harness 5atin 1leave) 8 HSスタイル3に−17 5−8H)の6枚重ね積層体に手で適用した。複合体織物の体積分率i声0.6 0+0.02であった。9 parts of N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-methylenebisbenze amine (commercially available as MY720 epoxy from Ciba Geigy), 1 part bisphenol A and epichlorohydrin (GY60 from Ciba Geigy) 10 epoxy), and 5 parts of 4°4'-diaminodiphenylene Lusulfone curing agent (commercially available as HT 976 curing agent from Ciba Geigy) carbon fibrils (as described in Snyder et al., supra). (manufactured as described above), the fibrils are evenly distributed throughout the resin. using a stirred ball mill until dispersed (as described in the Creamham application, supra). Mixed (as shown). The volume fraction of fibrils in the prepared samples is the total resin content. It was in the range of 0.01 to 0.05 based on . Next, mix the mixture into a woven polyacrylic Lonitrile carbon fiber fabric (: 24 x 23 (±1) yarn count and 10.7 on Celion 3K with an areal density of Yar's Techn iweave 8 Harness Satin Fabric (Harness 5atin 1 leave) 8 HS style 3 -17 5-8H) was applied by hand to a 6-ply laminate. Volume fraction of composite fabric 0.6 It was 0+0.02.
得られた複合体を次に成形し、硬化し、最終的複合構造体を形成しな、フィブリ ルの体積分率が0.025である複合体の諸性質を測定し、フィブリルを含まな い対照試料と比較した。それらの結果は無作為的に配向した均一に分散したフィ ブリルは、圧縮強度、短距離剪断強度、面内剪断強度、トランス層抵抗率の如き マトリックス主導型特性、及び曲げ強度及びモジュラスの如きマトリックス成分 主導型特性を、引張り強度及びモジュラスの如き連続繊維主導型特性を阻害する ことなく、改良することを示していた。The resulting composite is then shaped, cured, and fibrillated to form the final composite structure. The properties of a composite with a fibril volume fraction of 0.025 were measured, and the composite was free of fibrils. compared with a fresh control sample. Their results show that randomly oriented, uniformly distributed filaments Brill measures properties such as compressive strength, short distance shear strength, in-plane shear strength, and translayer resistivity. Matrix-driven properties and matrix components such as flexural strength and modulus inhibits continuous fiber-driven properties such as tensile strength and modulus. It showed that it could be improved without any problems.
他の態様は次の請求項の中に含まれている。Other aspects are within the following claims.
Pσt/U39010421工 λττλC五にΣHテ 5m1t丁 INT、CL、(51: HOIB lfo、6; B52B 910o; D O2G 37oo; B29B’710J cos、y 5P00 BO5D 04; C08K 3104; C08L 6310J B41y 31100I−一、−^−4−一にゴ13ηl軸211Pσt/U39010421 engineering λττλC5 to ΣHte 5m1t INT, CL, (51: HOIB lfo, 6; B52B 910o; D O2G 37oo; B29B'710J cos, y 5P00 BO5D 04; C08K 3104; C08L 6310J B41y 31100I-1, -^-4-1 Go 13ηl axis 211
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