JPH0860550A - メソフェーズピッチ系炭素繊維チョップドストランド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】室温で固体状で臭素含有量が少なくとも１５重
量％のエポキシ樹脂、または室温で固体状の分子量が２
０００以下で未変性のノボラック型フェノール樹脂が、
１０〜３０重量％担持された直接射出成型用メソフェー
ズピッチ系炭素繊維チョップドストランド。 【効果】本発明の炭素繊維チョップドストランドから直
接射出成型により得られた成型体は、メソフェーズピッ
チ系炭素繊維の特徴が効率よく反映され、また高炭素繊
維含量の条件からも成型体を得ることができるので補強
性、電気伝導性、熱伝導性等に優れた性能のものが得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維強化熱可塑性樹
脂の射出成型に用いられる炭素繊維チョップドストラン
ドに関し、詳しくはコンパウンド工程を経ずに炭素繊維
チョップドストランドと熱可塑性樹脂を直接射出成型す
る方法において、炭素繊維補強効果の高い射出成型体を
得るために用いられるメソフェーズピッチ系炭素繊維チ
ョップドストランドに関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維はポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）を原料とするＰＡＮ系のものと、石炭および石油系
のピッチ類や、例えば縮合多環芳香族化合物からＨＦ／
ＢＦ₃触媒により得られる合成ピッチを原料とするピッ
チ系のものが主に使用されている。ピッチ系炭素繊維の
中でも光学異方性相を含むメソフェーズピッチから得ら
れる炭素繊維は、低コストで高弾性率、高電気伝導性、
高熱伝導性を示す特徴があり、炭素繊維強化熱可塑性樹
脂（以下、ＣＦＲＴＰと称する）の補強材として用い
て、ＯＡ機器や電気通信分野、自動車・車両関連、精密
機械部品関連分野等に広く用途開発が進められている。

【０００３】一般にＣＦＲＴＰ成型体は、炭素繊維チョ
ップドストランドと熱可塑性樹脂ペレットをドライブレ
ンドにより混合した後、押出機により溶融混合する方
法、または熱可塑性樹脂を押出機により溶融しながら供
給し、押出機中段サイド部より炭素繊維チョップドスト
ランドを供給しながら溶融混合する方法などのコンパウ
ンド工程によりペレット化された後、このペレットの射
出成型工程を経て製造されている。このようなＣＦＲＴ
Ｐ成型体の製造法において次のような課題が挙げられ
る。

【０００４】（１）ドライブレンド中に炭素繊維チョッ
プドストランドの解繊やケバ立ちのために毛玉状の炭素
繊維塊が生成し、繊維の供給量が不安定になったりホッ
パー下部で閉塞を起こしたりする等のトラブルを起こし
て安定した操業が困難であり、また均一なブレンド状態
が崩れて繊維含有率がずれてしまうために、ドライブレ
ンドしたものをそのまま射出成型したのでは均一な性能
を有したＣＦＲＴＰが得られない。そのため射出成型前
に予め繊維と樹脂を溶融混合するコンパウンド工程が必
要であり、その費用が大きい。

【０００５】（２）コンパウンド工程や射出成型工程で
炭素繊維が剪断力により切断されて、最終製品中に残存
する繊維の長さと径の比（残存繊維アスペクト比）が小
さくなるので、炭素繊維の機械的、熱的、電気的諸特性
が有効に成型体性能に反映せず、高価な炭素繊維を用い
ることのコスト・パフォーマンスは満足のいくものとは
ならない。特に近年、機械的補強の他に、熱伝導性、電
気伝導性の改善されたＣＦＲＴＰが求められており、そ
の補強材としてメソフェーズピッチ系炭素繊維が有望視
されているが、一般に高熱伝導性、高電気伝導性の炭素
繊維ほど引張弾性率が高いために脆く、コンパウンドや
射出成型工程においてアスペクト比の低下が著しくなる
ので、たとえ高性能なメソフェズピッチ系炭素繊維を用
いても、得られる成型体の性能がさほど上昇しない。

【０００６】（３）また一般に炭素繊維の含量を高くす
ればする程、より高強度、高剛性、高熱伝導性、高電気
伝導性の成型体が得られると期待されるが、上記の従来
法では炭素繊維含量を上げると成型原料の流れ性が急激
に低下するので残存繊維アスペクト比が更に低下するの
みならず、コンパウンディングや射出成型そのものが困
難となる。通常用いられている射出成型機で成型可能な
成型体中の炭素繊維含量はせいぜい４０重量％である。

【０００７】上記の（１）の課題に対しては、コンパウ
ンド工程での炭素繊維チョップドストランドの取扱性を
改良するため、特定のエポキシ化合物の混合物を成分と
する集束剤を用いて高密度で安息角の小さい炭素繊維チ
ップにする方法（特開昭６１−６６６１６号）やエポキ
シ系エマルジョン集束剤のエマルジョン粒径を最適化す
ることで集束性を高めようとする方法（特開平４−１７
０４３５号）が報告されている。これらは何れも作業性
改善の効果は期待できるものの、コンパウンド工程を省
略することはできず、また上記の（２）および（３）の
課題に対しては何ら解決方法を示すものではない。

【０００８】また（１）の課題のコンパウンド工程でス
クリューによる繊維の破壊を抑えるため、炭素繊維の造
粒物にオートクレーブ中で熱可塑性樹脂を加圧含浸させ
ることでコンパウンド化する方法が提案されている（特
開平３−５６５６６号）。これは炭素繊維の破壊を極力
抑えて、機械的、電気的、熱的特性に優れたＣＦＲＴＰ
を得ようとするものであるが、操作が複雑で工業的に有
利な方法とは言い難い。先に述べた炭素繊維を押出機中
段部よりサイドフィードする方法も残存繊維アスペクト
比を高くするための手段として用いられているが、スク
リューフィーダーで直接炭素繊維を供給するには更に強
い集束安定性が求められる。集束安定性はサイジング剤
の量を増やすことで改善されるが、逆に繊維の流動性が
低下して均一にマトリックス樹脂中に分散することが困
難となり、ＣＦＲＴＰの機械物性が損なわれる。

【０００９】特公昭６４−２０２号には、熱硬化性樹脂
を高濃度で高弾性率繊維のチョップドファイバーに被覆
する方法が記載されており、この方法で得られたチョッ
プドファイバーをそれ自体で圧縮成型することによっ
て、繊維含有量の極めて高い条件でも良好な表面特性を
有した成型品が得られることが示されている。また特開
平５−１６２１３２号には、特公昭６４−２０２号の方
法を更に発展させて熱硬化性樹脂と同時にウレタン樹脂
を併用することでドライブレンド中の衝撃に対しても解
繊することなく熱可塑性樹脂ペレットと共に安定に直接
射出成型に供することができる炭素繊維チョップドスト
ランドを得る方法が提案されている。

【００１０】これらの方法は補強繊維としての炭素繊維
とマトリックス樹脂としての熱可塑性樹脂以外に、第三
成分として室温では固体で射出成型条件下では低粘度を
呈する熱硬化性樹脂類を多量に繊維に被覆することで、
解繊性を抑えて取扱性を向上すると同時に射出成型時の
流動性も向上させてコンパウンド工程を省略して直接射
出成型を可能ならしめる方法であり、上記課題の解決方
法として注目すべきものである。しかしこの様に多量に
添加された熱硬化性樹脂は、マトリックスである熱可塑
性樹脂への分散性が低いために成型体内部に不均一な海
島構造を発現させ、炭素繊維表面とマトリックス樹脂と
の強固な結合を阻害して機械的性能や電気的・熱的な性
能に対する補強効率の低下を招き、更にマトリックス樹
脂との反応性のために分子量を低下させるために、たと
え高性能なメソフェズピッチ系炭素繊維を用いたとして
もその性能が十分にＣＦＲＴＰ性能に反映しない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】最近のＣＦＲＴＰの低
コスト化、高性能化要求は更に厳しいものとなっている
が、上記のような種々の方法が提案されているにも拘ら
ずまだ十分な効果が得られていないのが現状である。こ
のため上記の（１）（２）（３）の如き課題を解決し
て、工業的に有利な方法でメソフェーズピッチ系炭素繊
維の性能を有効にＣＦＲＴＰに反映できる射出成型法の
開発が望まれている。本発明の目的は熱可塑性樹脂とコ
ンパウンドすることなく、直接射出成型法に用いられる
マトリックス樹脂との分散性と安定性に優れ高い補強効
果を発現するメソフェーズピッチ系炭素繊維チョップド
ストランドを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の如
き直接射出成型法の課題を解決するためには、高い炭素
繊維チュップドストランドの集束能と、炭素繊維−溶融
熱可塑性樹脂界面の流動性向上能を有すると同時に、マ
トリックス樹脂との分散性と安定性に優れ、高い炭素繊
維補強効果を発現するメソフェーズピッチ系炭素繊維チ
ョップドストランドの開発が重要であると認識して鋭意
検討を行なった。その結果、室温で固体状で臭素含有量
が少なくとも１５重量％のエポキシ樹脂または室温で固
体状の分子量が２０００以下で未変性のノボラック型フ
ェノール樹脂が１０〜３０重量％担持されたメソフェー
ズピッチ系炭素繊維チョップドストランドが、直接射出
成型法に用いられるマトリックス樹脂との分散性と安定
性に優れ高い補強効果を発現することを見い出し、本発
明に到達した。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、室温で固
体状で臭素含有量が少なくとも１５重量％のエポキシ樹
脂、または室温で固体状の分子量が２０００以下で未変
性のノボラック型フェノール樹脂が、１０〜３０重量％
担持された直接射出成型用メソフェーズピッチ系炭素繊
維チョップドストランドである。以下、本発明を詳細に
説明する。

【００１４】本発明におけるメソフェーズピッチ系炭素
繊維は、石炭系、石油系あるいは合成ピッチ系など従来
公知のメソフェーズピッチ系炭素繊維が使用でき、本発
明はそのような炭素繊維に樹脂を担持させたチョップド
ストランドである。チョップドストランドの製造方法は
特に限定されず、炭素繊維製造工程間の任意の工程で公
知の切断方法で長さ１〜５０ｍｍ、好ましくは３〜１０
ｍｍに切断して製造される。炭素繊維チョップドストラ
ンドを構成する繊維の径や本数にも特に制限はないが、
通常直径５〜２５μｍ、本数１０００〜６００００本で
構成される。また炭素繊維にあらかじめ表面処理が施さ
れていても良く、本発明の効果を損なわない範囲でサイ
ジング剤が塗布されていても良い。

【００１５】本発明において使用される室温で固体状で
臭素含有量が少なくとも１５重量％のエポキシ樹脂とし
ては、たとえばテトラブロモビスフェノールＡとエピク
ロロヒドリンとの反応、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂とテトラブロモビスフェノールＡとの反応、ブロム化
フェノールノボラックとエピクロロヒドリンとの反応に
よって得られる反応生成物などが挙げられる。また用い
られるエポキシ樹脂のエポキシ当量に特に制限はない
が、一般にエポキシ当量が高いと分子量が高く溶融粘度
も高くなる傾向を示すので、本発明ではある程度分子量
が高く、かつ射出成型時に一般に用いられる樹脂温度１
８０〜３２０℃で十分に低粘度を有する必要があること
から、エポキシ当量としては２５０〜７００ｇ／ｅｑの
樹脂が好ましい。このような樹脂としては、油化シェル
エポキシ（株）の「エピコート５０５０」「エピコート
５０５１Ｆ」「エピコート５０４６−Ａ−７０」「エピ
コート５０４８−Ｂ−７０」や、日本化薬（株）の「Ｂ
ＲＥＮ」などが例示される。これらの樹脂の中には溶液
状態で市販されているものもあるが、後述の調製例等に
よって最終的には溶媒を含まない固形樹脂として炭素繊
維チョップドストランドに担持される。

【００１６】また本発明で使用されるフェノール樹脂
は、分子量２０００以下で室温で固体状のノボラック型
フェノール樹脂で未変性のものが用いられる。これらの
樹脂中に含まれる遊離のフェノールは、マトリックス樹
脂の変質原因になることからできるだけ少ないことが望
ましく、少なくとも３重量％以下、好ましくは１重量％
以下の遊離フェノール含量の樹脂が好適である。なおフ
ェノール樹脂の平均分子量（重量平均分子量）は高速Ｇ
ＰＣ（Gel Permeation Chromatography)によりポリスチ
レンに換算した値として、また遊離フェノール量は常法
によりガスクロマトグラフィーによりそれぞれ求められ
る。このようなフェノール樹脂の具体例としては、昭和
高分子（株）の「ＢＲＧ−５５５」「ＢＲＧ−５５６」
「ＢＲＧ−５５７」や、群栄化学工業（株）の「ＰＳＭ
−４２６１」「ＰＳＭ−４３２７」「ＰＳＭ−６８４
２」などを挙げることができる。

【００１７】これらの樹脂は炭素繊維チョップドストラ
ンドに担持されるが、その担持量は１０〜４０重量％で
あり、好ましくは１０〜２５重量％である。担持量が１
０重量％未満では、集束力が弱まりドライブレンド中に
解繊しやすくなるのみでなく、射出成型時の炭素繊維−
熱可塑性樹脂界面の流動性が低下して均一分散が困難と
なりアスペクト比が低下する。また４０重量％以上で
は、射出成型で得られる成型体中のマトリックス樹脂量
が実質的に低下して機械物性の低下を招くので好ましく
ない。

【００１８】これらの樹脂を炭素繊維チョップドストラ
ンドに担持する方法は特に制限されず、溶媒を用いた含
浸法等を用いることができる。特に１０重量％以上の樹
脂を担持する場合には、特公昭６４−２０２号に示され
ている方法が好適に用いられる。すなわち担持される樹
脂の溶液中に炭素繊維チョップドストランドを浸漬して
樹脂成分を含浸させた後、炭素繊維チョップドストラン
ドを分離し、水溶媒中に投入して樹脂溶媒成分を水溶媒
側に移行させた後、チョップドストランドを分離乾燥す
る方法が、チョップドストランド同士の融着を防いで均
一に担持する方法として好ましい。

【００１９】かかるエポキシ樹脂ないしはフェノール樹
脂が担持された炭素繊維チョップドストランドと共に射
出成型に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフ
ェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリス
ルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミノ
ビスマレイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのポリマー
類またはこれらのコポリマー類などを挙げることができ
る。特にこれらの中で、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リフェニレンオキシドなどが好適に用いられる。

【００２０】本発明のエポキシ樹脂ないしはフェノール
樹脂が担持されたメソフェーズピッチ系炭素繊維チョッ
プドストランドと熱可塑性樹脂は、ドライブレンドによ
り混合された後、そのまま射出成型に供される。従来と
同様の工程で、即ちコンパウンド・射出成型工程により
ＣＦＲＴＰに成型することを排除するものではないが、
炭素繊維に担持された該エポキシ樹脂やフェノール樹脂
は繊維の解繊を抑えるための強力なサイジング剤である
と同時に、繊維−樹脂界面の流動性向上剤としても作用
しているので、熱可塑性樹脂ペレットとドライブレンド
により混合した後そのまま直接射出成型に供することが
でき経済的に有利であると共に、更に高い残存繊維アス
ペクト比が得られるのでＣＦＲＴＰの高性能化に対して
も有利である。

【００２１】この直接射出成型時の炭素繊維含有量は、
目的とするＣＦＲＴＰで要求される性能によって適宜選
択されるが、通常は１〜７５重量％，好ましくは５〜７
０重量％である。成型体中の炭素繊維含量が１重量％未
満では炭素繊維の補強効果が発揮されず、また７５重量
％を越えると成型材料の流動性が低下してしまうので、
ドライブレンドにより混合した後そのまま射出成型する
ことが困難となる。なお本発明の炭素繊維チョップドス
トランドが使用される成型原料中には、上記成分以外
に、本発明の効果を損なわない範囲で滑剤や安定化剤等
を含んでいても良い。

【００２２】

【実施例】次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。各実施例および比較例において炭素繊維および試験
片の評価に用いた試験方法、および炭素繊維チョップド
ストランドの調製方法は次の通りである。

【００２３】（炭素繊維および試験片の試験方法） 炭素繊維物性：ＪＩＳ法 Ｒ ７６０１ 成型体物性 引張強度：ＡＳＴＭ法 Ｄ ６３８ 曲げ強度・弾性率：ＡＳＴＭ法 Ｄ ７９０ 体積抵抗率：ＡＳＴＭ法 Ｄ ２５７ 熱伝導率 ＨＯＬＯＭＥＴＲＩＸ社製熱伝導率測定装置（Ｃ−ＭＡ
ＴＩＣ）を用いて標準試験片より得られた検量線から
「平板比較法」により求めた。なお試験片は直径５０
φ、厚さ５ｍｍとし６０℃で測定した。

【００２４】（炭素繊維チョップドストランドの調製方
法）合成メソフェーズピッチ〔ＡＲ樹脂、三菱ガス化学
（株）製〕をプリカーサーとして溶融紡糸し、ピッチ繊
維４００００本で構成されるストランドを得た。このピ
ッチ繊維ストランドを３ｍｍ長に切断し、ついで空気雰
囲気中で２７０℃で不融化した。さらに窒素雰囲気中で
炭素化して炭素繊維チョップドストランドを得た。炭素
繊維の性能を表１に示す。

【表１】 炭素繊維 繊維直径 (μm) 引張強度 (Kgf/mm² ) 引張弾性率(Tf/mm² ) Ａ ７．５ ２２０ ２０ Ｂ ８．８ ２７０ ６６

【００２５】実施例１ 臭素含有量２５重量％のエポキシ樹脂のメチルエチルケ
トン溶液〔エピコート５０４８−Ｂ−７０、樹脂固形分
量７０重量％、油化シェルエポキシ（株）製〕に、更に
メチルエチルケトンを加えて樹脂固形分量が３４重量％
の溶液を調製した。この溶液５０重量部に炭素繊維Ａの
チョップドストランド１００重量部を浸漬した後、１０
００重量部の温水（６０℃）中に投入しマイルドに攪拌
を行いながら室温まで放冷した。その後チョップドスト
ランドを分離して４０℃で乾燥してエポキシ樹脂が担持
された炭素繊維チョップドストランドを製造した。得ら
れたチョップドストランドへのエポキシ樹脂担持量は１
５重量％であった。こうして得られた樹脂担持炭素繊維
チョップドストランドとポリカーボネート樹脂ペレット
〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化学（株）製〕を
炭素繊維含量が２０重量％になるようにドライブレンド
した後、そのまま射出成型して評価用試験片を得た。試
験片の性能を表２に示す。試験中極めて安定して射出成
型を行うことができ、得られた試験片の表面状態も良好
であった。

【００２６】比較例１ 実施例１と同じエポキシ樹脂の７重量％メチルエチルケ
トン溶液を用いて、実施例１と同様の方法で樹脂担持量
が３重量％の炭素繊維Ａのチョップドストランドを調製
した。このチョップドストランドとポリカーボネート樹
脂ペレット〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化学
（株）製〕を炭素繊維含量が２０重量％になるようにド
ライブレンドして射出成型を試みた。原料ホッパー内で
炭素繊維の毛玉が発生して均一なブレンド状態が維持さ
れず、辛うじて得られた成型体は明らかに炭素繊維が遍
在したものであり表面状態も滑らかなものではなかっ
た。

【００２７】比較例２ 比較例１で得たエポキシ樹脂担持量３重量％の炭素繊維
Ａのチョップドストランドとポリカーボネート樹脂ペレ
ット〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化学（株）
製〕を炭素繊維含量が２０ｗｔ％になるようにドライブ
レンドした後、二軸押出機によりストランド状に押し出
しながら冷却、切断してペレット状コンパウンドを得
た。次にこのコンパウンド材料を射出成型して評価用試
験片を得た。試験片の性能を表２に示す。実施例１で得
られた成績に比べて残存繊維アスペクト比が小さく、機
械物性も劣っていた。

【００２８】比較例３ 実施例１で調製したエポキシ樹脂が１５重量％担持され
た炭素繊維Ａのチョップドストランドとポリカーボネー
ト樹脂ペレット〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化
学（株）製〕を炭素繊維含量が２０重量％になるように
ドライブレンドした後、二軸押出機によりストランド状
に押し出しながら冷却、切断してペレット状コンパウン
ドを得た。次にこのコンパウンド材料を射出成型して評
価用試験片を得た。試験片の性能を表２に示す。実施例
１で得られた成績に比べて残存繊維アスペクト比が小さ
く、機械物性も劣っていた。

【００２９】

【表２】 実施例１ 比較例２ 比較例３ （物性）引張強度 [Kgf/cm² ] １６４０ １３９７ １２００ 曲げ強度 [Kgf/cm² ] ２１６９ ２０７８ １８４０ 曲げ弾性率[Tf/cm² ] １１１ ９７ ９９ 残存繊維アスペクト比 ３１ ２１ ２５

【００３０】実施例２ 炭素繊維Ｂのチョップドストランドと、エピコート５０
４８−Ｂ−７０〔油化シェルエポキシ（株）製〕の５０
重量％メチルエチルケトン溶液を用いて実施例１と同様
の方法によりエポキシ樹脂担持量が２０重量％の炭素繊
維チョップドストランドを得た。得られた樹脂担持炭素
繊維チョップドストランドとポリカーボネート樹脂ペレ
ット〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化学（株）
製〕を炭素繊維含量が４０重量％になるようにドライブ
レンドした後、そのまま射出成型して評価用試験片を得
た。試験中極めて安定して射出成型を行うことができ、
得られた試験片の表面状態も良好であった。試験片の性
能は表３に示すように、極めて高い曲げ弾性率を有して
いた。

【００３１】比較例４ 実施例２と同じエポキシ樹脂が３重量％担持された炭素
繊維Ｂのチョップドストランドとポリカーボネート樹脂
ペレット〔ユーピロンＳ−２０００、三菱ガス化学
（株）製〕を炭素繊維含量が４０重量％になるようにド
ライブレンドした後、二軸押出機によりストランド状に
押し出しながら冷却、切断してペレット状コンパウンド
を得た。次にこのコンパウンド材料を射出成型して評価
用試験片を得た。試験片の性能を表３に示す。実施例２
で得られたような高い剛性を有した成型体は得られなか
った。

【００３２】比較例５ 炭素繊維Ｂのチョップドストランドと、臭素を含まない
エポキシ樹脂〔エピコート１００１、油化シェルエポキ
シ（株）製〕を用いて実施例２と同様の方法によりエポ
キシ樹脂担持量が２０重量％の炭素繊維チョップドスト
ランドを得た。得られた樹脂担持炭素繊維チョップドス
トランドとポリカーボネート樹脂ペレット〔ユーピロン
Ｓ−２０００、三菱ガス化学（株）製〕を炭素繊維含量
が４０重量％になるようにドライブレンドした後、その
まま射出成型して評価用試験片を得た。試験片の性能を
表３に示す。試験中極めて安定して射出成型を行うこと
ができ、得られた試験片の表面状態も良好であった。し
かし得られた試験片の性能は実施例２には及ばなかっ
た。

【００３３】

【表３】 実施例２ 比較例４ 比較例５ （物性）引張強度 [Kgf/cm² ] １０７２ ８７１ ９５０ 曲げ強度 [Kgf/cm² ] １３８１ １２５７ １２９０ 曲げ弾性率[Tf/cm² ] ２８９ １６７ １９３ 残存繊維アスペクト比 １４ １１ １４

【００３４】実施例３ 平均分子量が約１２００、軟化点約８０℃の未変性ノボ
ラック型フェノール樹脂〔ショウノール ＢＲＧ−５５
６，昭和高分子（株）製〕と炭素繊維Ｂのチョップドス
トランドから、実施例２と同様の方法により樹脂担持量
が２０重量％のチョップドストランドを調製した。得ら
れた樹脂担持炭素繊維チョップドストランドとナイロン
６樹脂〔Ｔ−８０２−０１、東洋紡（株）製〕を炭素繊
維含量が３５重量％になるようにドライブレンドした
後、そのまま射出成型して評価用試験片を得た。試験片
の性能を表４に示す。試験中極めて安定して射出成型を
行うことができ、得られた試験片の表面状態も良好であ
った。

【００３５】比較例６ 実施例３と同じフェノール樹脂が５０重量％担持された
炭素繊維Ｂのチョップドストランドを用いた以外は実施
例３と同様の操作で射出成型を行い炭素繊維３５重量％
で強化されたナイロン６樹脂の評価用試験片を得た。試
験片の性能を表４に示す。試験中極めて安定に射出成型
を行うことができ得られた試験片の表面状態も良好であ
ったが、実施例３に比べて性能は低かった。

【００３６】比較例７ 実施例３と同じフェノール樹脂が３重量％担持された炭
素繊維Ｂのチョップドストランドとナイロン６樹脂〔Ｔ
−８０２−０１、東洋紡（株）製〕を炭素繊維含量が３
５重量％になるようにドライブレンドした後、二軸押出
機によりストランド状に押し出しながら冷却、切断して
ペレット状コンパウンドを得、次にこのコンパウンド材
料を射出成型して評価用試験片を得た。試験片の性能は
表４に示す如く、実施例３で得られたような高剛性の成
型体は得られなかった。

【００３７】比較例８ 平均分子量が約４５００、軟化点約１００℃のノボラッ
ク型フェノール樹脂〔ショウノール ＢＲＧ−５９３
Ｇ、昭和高分子（株）製〕と炭素繊維Ｂのチョップドス
トランドから、実施例２と同様の方法により樹脂担持量
が２０重量％のチョップドストランドを調製した。得ら
れた樹脂担持炭素繊維チョップドストランドとナイロン
６樹脂〔Ｔ−８０２−０１、東洋紡（株）製〕を炭素繊
維含量が３５重量％になるようにドライブレンドした
後、そのまま射出成型して評価用試験片を得た。試験中
安定して射出成型を行うことができたが、得られた試験
片の表面状態はあまり良好とは言えず、炭素繊維が十分
均一に分散されていないことが分かった。試験片の性能
は表４に示す如く実施例３に比べて成型品物性は劣って
いた。

【００３８】

【表４】 実施例３ 比較例６ 比較例７ 比較例８ 樹脂担持量 [重量%] ２０ ５０ ３ ２０ フェノール樹脂数平均分子量 １２００ １２００ １２００ ４５００ 物性 引張強度 [Kgf/cm² ] １３１９ ９８０ １３４０ ９５６ 曲げ強度 [Kgf/cm² ] ２０９５ １４５０ ２１９０ １４３０ 曲げ弾性率[Tf/cm² ] ３０７ １８８ １６５ ２２５ 残存繊維アスペクト比 １６ １８ １２ １４

【００３９】実施例４ 臭素含有量５１重量％のエポキシ樹脂〔エピコート５０
５１Ｆ、油化シェルエポキシ（株）製〕のメチルエチル
ケトン溶液（５０重量％）の溶液を調製した。この溶液
５０重量部に炭素繊維Ｂのチョップドストランド１００
重量部を浸漬した後、実施例１と同様の操作によりエポ
キシ樹脂担持量２０重量％の炭素繊維Ｂのチョップドス
トランドを得た。こうして得られた樹脂担持炭素繊維チ
ョップドストランドとポリアセタール樹脂ペレット〔ユ
ピタールＦ２０−０２、三菱ガス化学（株）製〕を炭素
繊維含量が５０重量％になるようにドライブレンドした
後、そのまま射出成型して評価用試験片を得た。試験中
極めて安定して射出成型を行うことができ、得られた試
験片の表面状態も良好であった。試験片の性能は表５に
示す如く、熱伝導性、電気伝導性に優れていた。

【００４０】比較例９ 実施例４と同じエポキシ樹脂を３重量％担持した炭素繊
維Ｂのチョップドストランドとポリアセタール樹脂ペレ
ット〔ユピタールＦ２０−０２、三菱ガス化学（株）
製〕を炭素繊維含量が５０重量％になるようにドライブ
レンドした後、二軸押出機によりストランド状に押し出
しながら冷却、切断してペレット状コンパウンドを得
た。次にこのコンパウンド材料を射出成型して評価用試
験片を得た。試験片の性能は表５に示す如く、実施例４
に比べて性能は劣っていた。

【００４１】実施例５ 実施例４で得られたエポキシ樹脂を２０重量％担持した
炭素繊維Ｂのチョップドストランドとポリアセタール樹
脂ペレット〔ユピタールＦ２０−０２、三菱ガス化学
（株）製〕を炭素繊維含量が６０重量％になるようにド
ライブレンドした後、そのまま射出成型して評価用試験
片を得た。試験中極めて安定して射出成型を行うことが
でき、得られた試験片の表面状態も良好であった。試験
片の性能は表５に示す如く、きわめて高い熱伝導性と電
気伝導性を示した。

【００４２】比較例１０ 実施例４と同じエポキシ樹脂を３重量％担持した炭素繊
維Ｂのチョップドストランドとポリアセタール樹脂ペレ
ット〔ユピタールＦ２０−０２、三菱ガス化学（株）
製〕を炭素繊維含量が６０重量％になるようにドライブ
レンドした後、二軸押出機によりストランド状に押し出
しながら冷却、切断してペレット状コンパウンドを得
た。次にこのコンパウンド材料を射出成型しようとした
が成形圧が高くなり過ぎて成型することができず評価用
試験片を得ることができなかった。

【００４３】

【表５】 実施例４ 比較例９ 実施例５ 比較例１０ 炭素繊維含量 [wt%] ５０ ５０ ６０ ６０ 熱伝導率 [W/mK] ４．０ ３．０ ８．９ 成型不能 体積抵抗率 [Ω・cm] ０．１０ ０．３７ ０．０８ ─

【００４４】

【発明の効果】本発明の炭素繊維チョップドストランド
は、熱可塑性樹脂とコンパウンドすることなく、直接射
出成型法による樹脂成型体の製造に用いられるのでコス
トの削減が図られる。また本発明の炭素繊維チョップド
ストランドはマトリックス樹脂との分散性と安定性に優
れ、高い補強効果を発現する。すなわち本発明の炭素繊
維チョップドストランドより得られる炭素繊維強化熱可
塑性樹脂の成型体は、残存繊維アスペクト比が高いので
メソフェーズピッチ系炭素繊維の特徴が効率よく反映さ
れ、また従来法では不可能であった高炭素繊維含量の条
件からも成型体を得ることができるので補強性、電気伝
導性、熱伝導性等に優れた性能のものが得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温で固体状で臭素含有量が少なくとも
   １５重量％のエポキシ樹脂、または室温で固体状の分子
   量が２０００以下で未変性のノボラック型フェノール樹
   脂が、１０〜３０重量％担持された直接射出成型用メソ
   フェーズピッチ系炭素繊維チョップドストランド。