JPH0655533A - 炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物の混合方法 - Google Patents

炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物の混合方法

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JPH0655533A
JPH0655533A JP22794792A JP22794792A JPH0655533A JP H0655533 A JPH0655533 A JP H0655533A JP 22794792 A JP22794792 A JP 22794792A JP 22794792 A JP22794792 A JP 22794792A JP H0655533 A JPH0655533 A JP H0655533A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
raw material
weight
mixing
carbon fiber
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Withdrawn
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JP22794792A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Miyanaga
俊明 宮永
Shin Okamoto
伸 岡本
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】チョップドストランド炭素繊維を含有する熱可
塑性樹脂組成物をバッチ式回転型混合機を用いて混合す
るに際し、炭素繊維に特有な混合時の解繊やほつれおよ
びそれに伴う毛玉現象による不均一混合状態を防止する
こと。 【構成】サイジング剤処理してチョップドストランド状
態を有する炭素繊維1〜50重量部及び該炭素繊維以外
の原料99〜50重量部を用いて熱可塑性樹脂組成物を
製造するにあたり、予備混合機としてバッチ式回転型混
合機を使用して混合する場合において、粉体状態を有す
る原料の重量(F)と前記炭素繊維の重量(C)との比
率(F/C)を0.5以上とする。粉体状態を有する原
料とは粉体粒子の平均粒子直径が700μm以下を有す
る原料又はJIS標準ふるい規格で示される20メッシ
ュ以下の細かさを有する原料をいう。特に、炭素繊維を
処理するために使用されるサイジング剤の重量(S)と
炭素繊維及びサイジング剤の合計重量(C)との比率
(S/C)を0.1以下、チョップドストランド状態を
有する炭素繊維のチョップ長さが20mm以下にすると
よい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサイジング剤で処理する
ことによってチョップドストランド状態を有する炭素繊
維を含有する熱可塑性樹脂組成物を製造するに際の好適
な混合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維(CF)は熱可塑性樹組成物に
使用される無機フィラ−としてしばしば用いられる。そ
して、一般にCFは取扱を簡便にするため、樹脂バイン
ダー(サイジング剤)で処理することによって、フィラ
メントの集合体とし、かつ所定の長さの切断されたチョ
ップドストランド状態のものにして市販されている。し
かし、こうしたフィラメントの集合体としてのチョップ
ドストランド状態CFを用いて熱可塑性樹脂組成物を従
来知られる単軸押出機や2軸押出機にて製造する際、そ
の予備混合として従来知られるタンブラ−やVブレンダ
−等のバッチ式回転型混合機によるドライブレンドを行
うと、CFに特有な繊維のほつれやばらけ、さらには解
繊したCFによる毛玉化が起こり、CF以外の材料との
均一な混合が困難となる。従ってこれらの解決策とし
て、例えば「アドバンスド・カーボンシリーズ1、炭素
繊維の展開と評価方法」、炭素材料学会編、リアライズ
社、151頁に示されるような、CFの取扱性改良のた
めのサイジング処理、すなわちCFを樹脂コーティング
することによってCFのばらけ易さを抑制することが試
みられたりまた重量フィ−ダ−システムの導入によって
混合プロセス的な対応によってCFの不均一な混合状態
を回避することが試みられている。
【0003】しかしながら、一般にCFの樹脂バインダ
−量を増加させると製造後の熱可塑性樹脂組成物の機械
的物性が低下するためにCFの樹脂バインダ−量が制限
されるのが現状であり、また重量フィ−ダ−システム等
の導入は成分ごとに高価な材料装置を必要とするため設
備費的に高価格なプロセスになる割には安定したCF量
の供給が困難なために均一な製品の製造に支障がでるな
ど、物性面やプロセス費用面および安定な生産性等の面
で未だ十分満足できる混合方法は確立されていないのが
実状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち本発明は、チ
ョップドストランド炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂組
成物をバッチ式回転型混合機を用いて混合するに際し、
炭素繊維に特有な混合時の解繊やほつれおよびそれに伴
う毛玉現象による不均一混合状態の問題点の解決を目的
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決につい
て鋭意検討した結果、本発明者は炭素繊維(CF)を含
有する熱可塑性樹脂組成物においてCF以外の原料の一
部を粉体状態を有する原料に置き換えればこれらの課題
は一気に解決することを見いだし、本発明に到達した。
【0006】すなわち、本発明はサイジング剤処理して
チョップドストランド状態を有する炭素繊維1〜50重
量部及び該炭素繊維以外の原料99〜50重量部を用い
て熱可塑性樹脂組成物を製造するにあたり、予備混合機
としてバッチ式回転型混合機を使用して混合する場合に
おいて、粉体状態を有する原料の重量(F)と前記炭素
繊維の重量(C)との比率(F/C)を0.5以上とす
ることにより、好適な混合状態が可能となる方法を提供
するものである。
【0007】本発明においては、チョップドストランド
状態を有する炭素繊維に使用される樹脂バインダ−(サ
イジング剤)の重量(S)と炭素繊維及びサイジング剤
の合計重量(C)の比率(S/C)を0.1以下とする
ことによって、またチョップドストランド状態を有する
炭素繊維のチョップ長さを20mm以下とすることによ
って、本発明の効果を顕著に発揮せしめることが可能で
ある。
【0008】本発明において粉体状態を有する原料(以
下「粉体原料」という)とは粉体粒子の平均粒子直径が
700μm以下を有する原料もしくはJIS標準ふるい
規格で示される20メッシュ以下の細かさを有する原料
をいい、望ましくは平均粒子直径が500μm以下もし
くはJIS標準ふるい規格で示される32メッシュ以下
の細かさを有する原料が好ましく、さらに望ましくは平
均粒子直径が300μm以下もしくはJIS標準ふるい
規格で示される200メッシュ以下の細かさを有する原
料が好ましい。なお、本発明でいう粉体原料の種類は従
来知られる熱可塑性樹脂や無機フィラー及び添加剤で良
い。したがって、ペレットや繊維など粉体状態でない原
料はもちろん、粉体であっても上記所定の粒径範囲にな
いものは本発明の粉体原料に該当しない。
【0009】先ず本発明で使用する熱可塑性樹脂とは、
例えば、PP(ポリプロピレン)、PA6(ナイロン
6)、PA66(ナイロン66)、半芳香族ナイロン、
ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体)、AS(アクリロニトリル−スチレン共重合
体)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PBT
(ポリブチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネ
ート)等が代表的であり好ましいが、望ましくはPA
6、PA66、半芳香族ナイロン、ABS、AS、PB
T、PCが好ましい。また本発明における熱可塑性樹脂
とは、これらのブレンド物やポリマ−アロイ物でもよ
い。
【0010】本発明で使用する無機フィラ−とは、例え
ばマイカ、タルク、炭酸カルシウム、ウオラストナイ
ト、球状シリカ、ガラスビ−ズ、カ−ボンブラック等の
粉体状態を有するものが代表的であり、それらの混合物
でも良い。また粉体状態以外の無機フィラ−としてはガ
ラス繊維やアラミド繊維等の繊維状態を有するものが代
表的であり、それらの混合物でも良い。
【0011】本発明で使用する添加剤とは、例えば難燃
剤や着色剤、耐候性助剤、酸化防止剤等が代表的であ
る。
【0012】次にバッチ式回転型混合機とは、タンブラ
−やVブレンダ−などの公知のもの、若しくは同等の機
能を有する混合機であれば良い。
【0013】本混合方法における粉体原料の役割は、混
合中に粉体原料がCF表面を覆うことにより、解繊やば
らけの生じたCF同士のからみあいや毛玉化を防ぐこと
にあり、炭素繊維以外に占める原料のうち粉体原料の占
める割合は粉体原料の重量(F)と炭素繊維の重量
(C)の比率(F/C値)が0.5以上とすることが好
ましく、望ましくは1.0以上4.0以下とすることが
好ましく、さらに望ましくは1.5以上3.0以下とす
ることが好ましい。
【0014】チョップドストランド状態を有する炭素繊
維を得るために使用される樹脂バインダ−(サイジング
剤)の重量(S)と炭素繊維及びサイジング剤の合計重
量(C)の比率(S/C)はサイジング剤の種類にかか
わらず0.1以下とすることが好ましく、望ましくは
0.01以上0.07以下とすることが好ましく、さら
に望ましくは0.02以上0.06以下とすることが好
ましい。
【0015】また、チョップドストランド状態を有する
炭素繊維のチョップ長さは20mm以下とすることが好
ましいが、望ましくは10mm以下とすることが好まし
く、さらに望ましくは6mm以下とすることが好まし
い。
【0016】なお本発明における混合方法は、バッチ式
回転型混合機において熱可塑性樹脂および無機フィラ
ー、CFを1度に混合する方法にとらわれず、CFの混
合を行う際の混合方法が本発明の方法に従うものであれ
ばCFと無機フィラ−の混合やCFと熱可塑性樹脂の混
合でも同じように考えて良く、2度以上の混合回数を用
いた方法としても良い。
【0017】
【作用】CF含有原料の混合方法として、CF以外の原
料中の一部を特定粒径以下の粉体原料に置き換えて混合
を行うと、混合中に粉体原料がCF表面を覆うことによ
り、解繊やばらけの生じたCF同士のからみあいや毛玉
化を防ぐために従来知られるタンブラ−やVブレンダ−
による混合方法においても充分に均一な混合状態が得ら
れ、良好な物性を有していることがわかった。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0019】実施例1〜2、比較例1 10kg容量のVブレンダ−により以下の材料について
混合を行い、混合状態の経時変化を確認した。回転数は
20rpmである。結果を表1に示す。
【0020】(実施例1)粉体原料およびCFから構成
される原料の混合 400メッシュの粉体状態を有するナイロン6が50重
量部、200メッシュの粉体状態を有するマイカが25
重量部、繊維状態を有するチョップ長さ3mmのCFが
25重量部で構成される原料。F/C値は3.0であ
り、S/C値は0.07。
【0021】(実施例2)ペレット原料、粉体原料およ
びCFから構成される原料の混合 ペレット状態を有するナイロン6が40重量部、200
メッシュの粉体状態を有するマイカが40重量部、繊維
状態を有するチョップ長さ3mmのCFが20重量部で
構成される原料。F/C値は2.0であり、S/C値は
0.07。
【0022】(比較例1)ペレット原料およびCFから
構成される原料の混合 ペレット状態を有するナイロン6が80重量部、繊維状
態を有するチョップ長さ3mmのCFが20重量部で構
成される原料。F/C値は0であり、S/C値は 0.
07。
【0023】
【表1】 1)Vブレンダー上部の三箇所から約50g を任意サン
プリングして、サンプリング材中に占めるCF量を測定
した。数値は三箇所のCF量の平均値である。
【0024】上記表1の結果から明らかなように、実施
例1、2は回転総数の増加(混合時間の経過)につれて
サンプリング材中にしめるCF量が仕込CF量に収束し
ており良好かつ均一な混合状態になっていることがわか
る。これに対して、比較例1ではいくら混合しても仕込
CF量からかなりのバラツキが認められた。
【0025】実施例3〜4 200kg容量のタンブラーにより、以下の材料につい
て混合を行い、混合状態の経時変化を確認した。回転数
は20rpmである。結果は表2に示した。
【0026】(実施例3)ペレット原料、粉体原料およ
びCFから構成される原料の混合 繊維状態を有するチョップ長さ10mmのCFが10重
量部、400メッシュの粉体状態を有する難燃剤が20
重量部、ペレット状態を有するポリカーボネートが70
重量部で構成される原料。F/C値は2.0であり、S
/C値は0.03。
【0027】(実施例4)ペレット原料、粉体原料およ
びCFから構成される原料の混合 繊維状態を有するチョップ長さ10mmのCFが10重
量部、200メッシュの粉体状態を有するマイカが30
重量部、ペレット状態を有するポリカーボネートが60
重量部で構成される原料。F/C値は3.0であり、S
/C値は0.03。
【0028】
【表2】 1)Vブレンダー上部の三箇所から約50g を任意サン
プリングして、サンプリング材中に占めるCF量を測定
した。数値は三箇所のCF量の平均値である。
【0029】上記表2の結果によれば、大容量の混合機
を用いた実施例3、4についても、回転総数の増加(混
合時間の経過)につれてサンプリング材中にしめるCF
量が仕込CF量に収束しており良好かつ均一な混合状態
になっていることがわかる。
【0030】実施例5〜6、比較例2 10kg容量のVブレンダ−により以下の材料について
混合を行い、混合状態の経時変化を確認した。回転数は
20rpmである。結果を表3に示す。
【0031】(実施例5)60メッシュの粉体状態を有
するマイカを用いた場合の混合 ペレット状態を有するポリプロピレン樹脂が40重量
部、60メッシュの粉体状態を有するマイカが40重量
部、繊維状態を有するチョップ長さ3mmのCFが20
重量部で構成される原料。F/C値は2.0であり、S
/C値は0.07。
【0032】(実施例6)200メッシュの粉体状態を
有するマイカを用いた場合の混合 ペレット状態を有するポリプロピレン樹脂が40重量
部、200メッシュの粉体状態を有するマイカが40重
量部、繊維状態を有するチョップ長さ3mmのCFが2
0重量部で構成される原料。F/C値は2.0であり、
S/C値は0.07。
【0033】(比較例2)20メッシュの粉体状態を有
するマイカを用いた場合の混合 ペレット状態を有するポリプロピレン樹脂が40重量
部、20メッシュの粉体状態を有するマイカが40重量
部、繊維状態を有するチョップ長さ3mmのCFが20
重量部で構成される原料。F/C値は2.0であり、S
/C値は0.07。
【0034】
【表3】 1)Vブレンダー上部の三箇所から約50g を任意サン
プリングして、サンプリング材中に占めるCF量を測定
した。数値は三箇所のCF量の平均値である。
【0035】上記表3の結果から明らかなように、本発
明で規定された粒径範囲内にある粉体原料を用いた場
合、実施例5、6におけるように回転総数の増加(混合
時間の経過)につれてサンプリング材中にしめるCF量
が仕込CF量に収束しており良好かつ均一な混合状態に
なっていることがわかる。これに対して、規定粒径範囲
外の粉末を原料として用いた比較例2では、いくら混合
してもいくら混合しても仕込CF量からかなりのバラツ
キが認められた。
【0036】
【発明の効果】本発明の方法によって、従来知られるタ
ンブラ−やVブレンダ−等の混合機を用いて炭素繊維を
含有する熱可塑性樹脂組成物を混合するに際し、炭素繊
維以外に占める原料の一部を粉体状原料に置き換えるこ
とにより良好な混合状態を実現できた。発明の効果は顕
著である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 7/06 KCJ 7242−4J // B29K 105:08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サイジング剤処理してチョップドストラ
    ンド状態を有する炭素繊維1〜50重量部及び該炭素繊
    維以外の原料99〜50重量部を用いて熱可塑性樹脂組
    成物を製造するにあたり、予備混合機としてバッチ式回
    転型混合機を使用して混合する場合において、粉体状態
    を有する原料の重量(F)と前記炭素繊維の重量(C)
    との比率(F/C)を0.5以上とすることを特徴とす
    る炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物の混合方法。
  2. 【請求項2】 炭素繊維を処理するために使用されるサ
    イジング剤の重量(S)と炭素繊維及びサイジング剤の
    合計重量(C)との比率(S/C)が0.1以下である
    ことを特徴とする請求項1の熱可塑性樹脂組成物の混合
    方法。
  3. 【請求項3】 チョップドストランド状態を有する炭素
    繊維のチョップ長さが20mm以下であることを特徴と
    する請求項1又は2記載の熱可塑性樹脂組成物の混合方
    法。
JP22794792A 1992-08-04 1992-08-04 炭素繊維を含有する熱可塑性樹脂組成物の混合方法 Withdrawn JPH0655533A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047799A1 (fr) * 1996-06-10 1997-12-18 Mitsubishi Chemical Corporation Fibres de carbone, procede de production correspondant, et compositions de resines armees de ces fibres
JP2011016910A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsui Chemicals Inc 炭素繊維強化プロピレン系複合材料およびその成形体
JP2011016911A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsui Chemicals Inc 炭素繊維強化プロピレン系複合材料およびその成形体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047799A1 (fr) * 1996-06-10 1997-12-18 Mitsubishi Chemical Corporation Fibres de carbone, procede de production correspondant, et compositions de resines armees de ces fibres
JP2011016910A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsui Chemicals Inc 炭素繊維強化プロピレン系複合材料およびその成形体
JP2011016911A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Mitsui Chemicals Inc 炭素繊維強化プロピレン系複合材料およびその成形体

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Effective date: 19991005