JPH11117179A

JPH11117179A - 金属被覆炭素繊維チョップドストランド、その製造方法、それを用いた繊維強化熱可塑性樹脂組成物、及び成形品

Info

Publication number: JPH11117179A
Application number: JP29167397A
Authority: JP
Inventors: Yuki Onishi; 祐輝大西; Masayuki Kobayashi; 政幸小林
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】金属被覆が剥がれ易いという欠点を改良し、
熱可塑性樹脂と金属被覆炭素繊維チョップドストランド
との濡れ性を向上させて良好なコンポジット性能を発揮
でき、しかもドライブレンド時に高い集束性を有し、成
形機内では繊維が容易に分散する性質を併せ持つ、金属
被覆炭素繊維チョップドストランド、その製造方法、そ
れを用いた繊維強化熱可塑性樹脂組成物を提供する。【解決手段】表面に皺を有する炭素繊維に好ましくは
皺を残すように金属被覆されてなる金属被覆炭素繊維に
対して、共重合樹脂とノニオン界面活性剤を含む水エマ
ルジョンのサイジング剤でサイズ処理した金属被覆炭素
繊維チョップドストランドである。該金属被覆炭素繊維
チョップドストランドは、金属被覆表面において原料の
炭素繊維の皺が残っているため、皺による樹脂との接着
面積が増大し、そのためアンカー効果により樹脂との接
着性が向上し、熱可塑性樹脂に混入して成形された成形
品はコンポジット特性が良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂をマ
トリックスとする複合材料用の強化繊維に適し、集束性
の高い、また、分散性に優れた金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランド、その製造方法、及びその金属被覆炭素
繊維チョップドストランドを用いた繊維強化熱可塑性樹
脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピューター、ワープロ、携帯
電話等の電子、電気機器の普及に伴い、電子、電気機器
から発生する電磁波が社会的な問題となっている。当
初、これらの機器の筐体には加工性、軽量化の観点から
プラスチック材料が用いられてきたが、プラスチックは
一般に電磁波シールド特性を有しておらず、そのためプ
ラスチックへの電磁波シールド特性の付与が必要とな
る。

【０００３】プラスチック成形品に電磁波シールド特性
を付与する方法として、プラスチック成形品に亜鉛溶
射、導電性塗料の塗布等の方法により、導電性被膜を形
成する方法や、プラスチック成形材料にカーボンブラッ
ク、炭素繊維等の導電性材料を混入してプラスチック成
形品とする方法が提案されている。

【０００４】一方、炭素繊維の周囲に金属が被覆された
金属被覆炭素繊維は、電気導電性が高いため、この金属
被覆炭素繊維に熱可塑性樹脂を母材として成形された繊
維強化熱可塑性樹脂複合材料は、電磁波シールド特性に
優れ、更に強度、剛性、電気特性、摺動特性、意匠性等
に優れているため、今後の用途展開が期待されている。

【０００５】金属被覆炭素繊維は、金属と炭素繊維表面
との接着性が悪く、金属被覆が剥がれ易いという欠点を
有していた。

【０００６】一方、炭素繊維を熱可塑性樹脂組成物に混
入強化して樹脂成形を行う場合に、良好なコンポジット
特性を得るために炭素繊維表面を酸化による表面エッチ
ング或いは含酸素官能基の導入等を行い樹脂と炭素繊維
の濡れ性／接着性を向上させる処理が行われているが、
金属被覆炭素繊維チョップドストランドでは、表面に金
属被覆されているために熱可塑性樹脂との濡れ性が悪
く、良好なコンポジット特性が得られないという問題を
有していた。

【０００７】さらにまた、このような金属被覆炭素繊維
を強化繊維とした繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の製造
方法の一つとして、金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンドとマトリックス樹脂をコンパウンドし、成形用材料
であるペレットを作製し、次いで該金属被覆炭素繊維チ
ョップドストランド入ペレットを射出成形或いは押出成
形することが知られていたが、該成形方法には次のよう
な問題点がある。

【０００８】すなわち、成形材料として金属被覆炭素繊
維チョップドストランド入ペレットを用いた射出成形或
いは押出成形においては、ペレット作製時の押出スクリ
ューによるせん断作用、及び該ペレットを成形材料とし
た射出成形時或いは押出成形時のスクリューによるせん
断作用からなる２度に渡るせん断作用が金属被覆炭素繊
維チョップドストランドに負荷され、繊維長が短くなる
という不都合がある。このため、アスペクト比が小さく
なって、繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の各種特性が低
下するという問題がある。

【０００９】このような金属被覆炭素繊維チョップドス
トランドのアスペクト比の減少の問題を回避するため
に、成形材料として金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンド入ペレットを使用しない射出成形法である、ダイレ
クト成形法が近年増加しつつある。該ダイレクト成形法
は、射出成形機或いは押出成形機のホッパに樹脂ペレッ
トと金属被覆炭素繊維チョップドストランドを供給し、
ドライブレンドして、射出成形機内或いは押出成形機内
に導入する成形法である。

【００１０】このダイレクト成形法では、金属被覆炭素
繊維チョップドストランドは、ペレット作製工程を経て
いないため、繊維が剪断を受ける工程が成形時の１回で
済む。従って、このダイレクト成形法により成形された
成形品は、その成形品中の繊維のアスペクト比が大き
く、その結果、金属被覆炭素繊維チョップドストランド
入ペレットを使用した方法に比べ、より少ない繊維含有
率で高い電磁波シールド特性に優れ、更に強度、剛性、
電気特性、摺動特性、意匠性等の高い性能を持つ成形品
を得ることができる利点を持っている。

【００１１】ところで、ダイレクト成形法では、樹脂中
に金属被覆炭素繊維チョップドストランドを均一に分散
させることが次のような理由で困難である。即ち、ドラ
イブレンド時に金属被覆炭素繊維チョップドストランド
とマトリックス樹脂を十分混合させるためには、まず金
属被覆炭素繊維チョップドストランドの集束性が高くな
ければならない。集束性が不十分であると、チョップド
ストランドが割れやすく、端部から繊維が抜け落ち易く
なり、嵩密度が低くなるとともに、樹脂との混練時に樹
脂やチョップドストランド等との摩擦力により開繊（ば
らけ）して、綿状の遊離繊維（フリーファイバー）にな
りやすいという問題がある。その結果、射出成形機や押
出成形機のホッパー内で繊維のみが浮き上がり、定量的
に供給されなくなり、樹脂と金属被覆炭素繊維が均一に
混合された樹脂組成物を定常的に得るのが困難になり、
作業効率も低下する。

【００１２】さらに、ドライブレンド工程を経た成形材
料は射出成形機内或いは押出成形機内では、金属被覆炭
素繊維チョップドストランドは溶融している樹脂に容易
に分散されなければならない。金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドが溶融樹脂に均一に分散されていない
と、成形品が十分に補強されず、成形品の物性が低下し
てしまう。

【００１３】このように、金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドと熱可塑性樹脂とをドライブレンドして射出
成形或いは押出成形して繊維強化熱可塑性樹脂複合材料
を成形する場合に、ドライブレンド時においては、金属
被覆炭素繊維チョップドストランドは、集束性、嵩密度
が高く、且つフリーファイバーの発生が少なくなければ
ならず、一方、射出成形機内或いは押出成形機内におい
ては、溶融している樹脂中に容易に分散するという相反
する性質を同時に満足しなければならない。

【００１４】このような要求に答えるのに、金属被覆炭
素繊維にサイジング剤を付与することにより、金属被覆
炭素繊維チョップドストランドの集束性を高めることが
行われている。このようなサイジング剤として、例え
ば、特開平４−２１２８１０号公報や特開平６−３２２
６６５号公報にはスチレンとアクリル酸、メタクリル酸
からなる共重合樹脂を使用することが提案されている。
特に、特開平６−３２２６６５号公報には金属被覆炭素
繊維の溶剤を使用したサイジング剤処理に加えて、サイ
ズ剤浴中あるいは該サイズ剤浴から引出し中に金属被覆
炭素繊維を仮撚し、解撚或いはそのままの状態で乾燥し
た集束性を高めたサイズ剤処理金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドが示されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のサイズ剤処理金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンドは前記した金属被覆が剥がれ易いという欠点や、熱
可塑性樹脂との濡れ性が悪く、良好なコンポジット性能
を発揮することが困難であるという問題があった。

【００１６】そこで本発明は、金属被覆炭素繊維チョッ
プドストランドを混入した繊維強化樹脂成形において、
金属被覆が剥がれ易いという欠点を改良し、熱可塑性樹
脂との金属被覆炭素繊維チョップドストランドとの濡れ
性を向上させて良好なコンポジット性能を発揮すること
ができ、しかも金属被覆炭素繊維チョップドストランド
と熱可塑性樹脂をドライブレンドして、射出成形等によ
り繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を成形するのに、金属
被覆炭素繊維チョップドストランドに高い集束性を付与
し、そのドライブレンド時に金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドがばらけることなく、安定的に成形機に供
給でき、且つ該成形機内では繊維が容易に分散する性質
を併せ持つ、金属被覆炭素繊維チョップドストランド、
その製造方法、及びその金属被覆炭素繊維チョップドス
トランドを用いた繊維強化熱可塑性樹脂組成物を提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために本発明の金属被覆炭素繊維チョップドストラン
ドは、表面に皺を有する炭素繊維の表面に金属皮膜が被
着され、該金属皮膜には共重合樹脂とノニオン界面活性
剤が付着していることを特徴とする。

【００１８】前記本発明の金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドにおいて、金属皮膜は、炭素繊維の表面の皺
を残すよう被着されたものであることが好ましい。この
ような構成を持つ金属被覆炭素繊維チョップドストラン
ドは、金属被覆表面において原料の炭素繊維の皺が残っ
ているため、皺による樹脂との接着面積が増大し、その
ためアンカー効果により樹脂との接着性が向上するの
で、本発明の金属被覆炭素繊維チョップドストランドを
熱可塑性樹脂に混入して成形された成形品はコンポジッ
ト特性が良好となる。

【００１９】前記本発明の金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドにおいて、共重合樹脂とノニオン界面活性剤
の付着形態は、共重合樹脂とノニオン界面活性剤を含む
水エマルジョンのサイジング剤でサイズ処理されてなる
ことが望ましい。

【００２０】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドは、高い集束性を有し、フリーファイバーの発生
がないので、熱可塑性樹脂とドライブレンドする際に繊
維がばらけることがなく、安定的に射出成形機に供給で
きる。

【００２１】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドは、射出成形機内での繊維の分散性が良好なた
め、成形品の物性も良好となる。

【００２２】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドは、サイジング剤でサイズ処理する際に溶剤を使
用しないため、環境に優しく、人体への危険性を回避で
きる。

【００２３】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドにおいて、炭素繊維の径は５〜１０μｍが好まし
く、さらに好ましくは７〜８μｍであり、被覆されてい
る金属の鍍金厚は、０．２〜０．３μｍが好ましい。該
金属の鍍金厚みが０．３μｍを超えると金属被覆炭素繊
維チョップドストランド表面の皺が消え、熱可塑性樹脂
との接着性の向上が発揮できず、しかも比重が大となっ
て強化繊維としての特性が低下するので好ましくない。
また、該金属の鍍金厚みが０．２μｍ未満であると、金
属被覆が完全でなくなり、炭素繊維表面が露出し、金属
被覆部分が孤立した被覆斑が発生して、得られた成形品
の電気抵抗が増大することになり、電磁波シールド特性
も低くなるという問題を有する。

【００２４】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに使用されるサイズ剤には、スチレンとアクリル
酸、メタクリル酸及びその誘導体からなる共重合樹脂と
ノニオン界面活性剤からなるサイジング剤が好ましく使
用される。

【００２５】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに使用されるサイジング剤に含まれる共重合樹脂
の配合比率は、好ましくは、スチレンが１０〜５０重量
％、アクリル酸、メタクリル酸及びその誘導体が９０〜
５０重量％である。

【００２６】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに使用されるサイジング剤の配合比率は、好まし
くは、共重合樹脂が８０〜９９重量％、ノニオン界面活
性剤が２０〜１重量％である。

【００２７】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに付着されているサイジング剤の付着量は、好ま
しくは、２〜４０重量％である。

【００２８】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに使用されるサイジング剤に含まれる共重合樹脂
は、アクリル酸、メタクリル酸及びその誘導体が好まし
く、さらに好ましくはメチルメタクリルレートである。

【００２９】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドに使用されるサイジング剤に含まれるノニオン界
面活性剤は、好ましくはポリエチレン・オキサイド縮合
物である。

【００３０】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドの製造方法は、スチレンと、アクリル酸、メタク
リル酸およびその誘導体から選ばれた１種類以上の化合
物とを含む共重合樹脂、並びにノニオン界面活性剤を含
む水エマルジョンのサイジング剤浴中に、表面に皺を有
する炭素繊維に皺を残すように金属被覆されてなる金属
被覆炭素繊維ストランドを導入し、引き上げることによ
りサイジング剤を被覆させ、次いで乾燥し、切断するこ
とを特徴とする。

【００３１】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドの製造方法に使用されるサイジング剤は水エマル
ジョンタイプであるので、有機溶剤を使用した溶剤タイ
プのサイジング剤に比べて、環境汚染を防止でき、安全
性が高い。

【００３２】前記本発明の金属被覆炭素繊維チョップド
ストランドの製造方法において、サイジング剤の粘度は
２０〜３００センチポイズが好ましく、さらに好ましく
は６０〜２００センチポイズである。

【００３３】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、
前記したサイズ剤処理された金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドと熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする。

【００３４】本発明の成形品は、該繊維強化熱可塑性樹
脂組成物により射出成形或いは押出成形された成形品で
あることを特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００３６】本発明で使用される金属被覆炭素繊維の種
類には、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ
系等の各炭素繊維や黒鉛繊維に金属を被覆した炭素繊維
のいずれも利用可能である。炭素繊維への金属の被覆方
法は電気メッキ、無電解メッキ、溶射、真空蒸着、イオ
ンプレーティングのいずれの方法でも良く、特に、生産
性に優れた電気メッキが好ましい。

【００３７】本発明で使用される金属被覆炭素繊維に被
覆される金属の種類は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ
及びそれらの合金等が挙げられ、中でも耐食性に優れ且
つ安価なＮｉの電気メッキが好ましい。それらの金属で
被覆された皮膜の厚さは０．２〜０．３μｍが好まし
い。

【００３８】本発明において、サイジング剤の一成分と
して使用されるアクリル酸、メタクリル酸及びその誘導
体とはメチルアクリレート、エチルアクリレート、フェ
ニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、アク
リル酸クロライド等のアクリル酸及びアクリル酸エステ
ル及びそれらの共重合体、並びにメチルメタクリレー
ト、エチルメタクリルレート、ｎ−ブチルメタクリレー
ト、ｉ−ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレー
ト、デシルオクチルメタクリレート、ラウリルメタクリ
レート、ステアリルメタクリレート、グラシアルメタク
リレート、ソジュウムメタクリレート、メタクリルアミ
ド、メタクリルニトリル、2-エチルヘキシルメタクリレ
ート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチ
ルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルメタク
リレート、グリシジルメタクリレート、エチレングリコ
ールジメタクリレート、ノニルメタクリレート、2-エト
キシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリ
レート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルメ
タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、ｎ−プロピルメタクリレート、ｉ−プロピルメタク
リレート、フェニルメタクリレート、メタクリル酸クロ
ライド等のメタクリル酸及びメタクリル酸エステル及び
それらの共重合体を言う。

【００３９】本発明において、前記したアクリル酸、メ
タクリル酸及びその誘導体とスチレンからなる共重合樹
脂がサイジング剤の一成分として使用されるが、中でも
スチレンとメチルメタクリルレートの共重合樹脂が好ま
しい。

【００４０】本発明において、サイジング剤の一成分と
して使用されるノニオン界面活性剤は、前記したスチレ
ンとアクリル酸、メタクリル酸及びその誘導体からなる
共重合樹脂を水エマルジョンサイジング剤として使用す
るための界面活性剤として作用する。

【００４１】本発明において使用できるノニオン界面活
性剤はポリエチレン・オキサイド縮合物、ポリオキシ化
合物（ポリオール）の脂肪酸エステルがあるが、中でも
ポリエチレン・オキサイド縮合物が好ましい。

【００４２】ポリエチレン・オキサイド縮合物として
は、高級アルコール縮合物、高級脂肪酸縮合物、高級ア
ルキル・アミン縮合物、高級脂肪酸アミド縮合物、高級
アルキル・メルカプタン縮合物、アルキル・フェノール
縮合物、ポリプロピレン・オキサイド縮合物が使用でき
る。

【００４３】ポリオキシ化合物の脂肪酸エステルとして
は、脂肪酸グリセリンエステル、脂肪酸グリコールエス
テル、脂肪酸ペンタエリスリットールエステル、脂肪酸
蔗糖エステル、脂肪酸ソルビタン及びマンニタンエステ
ルが使用できる。

【００４４】なお、本発明において、水エマルジョンサ
イジング剤の安定性を向上させるために、乳化安定剤を
付与しても構わない。

【００４５】乳化安定剤としては、植物ゴム、澱粉、ア
ルギン酸塩等の天然品、繊維素エーテル、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルピロリドン等の合成品が使用でき
る。本発明において、スチレンとアクリル酸、メタクリ
ル酸及びその誘導体からなる共重合樹脂の各成分の配合
比率は、スチレンは１０〜５０重量％が好ましく、さら
に好ましくは２０〜４０重量％、アクリル酸、メタクリ
ル酸及びその誘導体は９０〜５０重量％である。スチレ
ン含有量が１０重量％未満であると金属被覆炭素繊維チ
ョップドストランドの収束性が劣り、フリーファイバー
が増加して好ましくなく、また５０重量％を超えるとコ
ンポジット中において分散性が不良となりストランド束
が残り、得られた成形品は均一な機械的強度は発揮でき
ず、全体として機械的強度が悪くなる。

【００４６】本発明において、スチレンとアクリル酸、
メタクリル酸及びその誘導体からなる共重合樹脂とノニ
オン界面活性剤からなるサイジング剤の各成分の配合比
率は、共重合樹脂は８０〜９９重量％、ノニオン界面活
性剤は２０〜１重量％が好ましい。ノニオン界面活性剤
が２０重量％を越えると、界面活性剤の影響で成形品の
物性が低下する。

【００４７】本発明において、スチレンとアクリル酸、
メタクリル酸及びその誘導体からなる共重合樹脂とノニ
オン界面活性剤からなるサイジング剤の金属被覆炭素繊
維チョップドストランドへの付着量は２〜４０重量％が
好ましい。付着量が２重量％未満では金属被覆炭素繊維
チョップドストランドの集束性が十分ではなく、熱可塑
性樹脂とのドライブレンド時に繊維がばらけて絡み合
い、成形機への供給不良となる。また、付着量が４０重
量％を越えるとサイジング剤の影響で成形品の物性が低
下する。

【００４８】次に、本発明の金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランドの製造方法について説明する。

【００４９】始めに、スチレンとアクリル酸、メタクリ
ル酸及びその誘導体からなる共重合樹脂とノニオン界面
活性剤からなる濃度３〜５０重量％の水エマルジョンサ
イジング剤を作製する。

【００５０】本発明において、金属被覆炭素繊維ストラ
ンドへのサイズ処理時の前記水エマルジョンサイジング
剤の粘度は２０〜３００センチポイズであることが好ま
しい。その時の前記水エマルジョンサイジング剤の温度
は５〜５０℃である。３００センチポイズを越えるとサ
イジング剤がストランド内部まで十分含浸されない。そ
の結果、金属被覆炭素繊維ストランドを切断して金属被
覆チョップドストランドとするときに、該ストランドが
割れて未含浸フィラメントが現れ、このようなチョップ
ドストランドは、ドライブレンド時に絡み合い、成形機
への供給不良の原因となる。

【００５１】次に、前記水エマルジョンサイジング剤中
に、表面に皺を有する炭素繊維に皺を残すように金属被
覆されてなる金属被覆炭素繊維ストランドを導入し、金
属被覆炭素繊維ストランドにサイジング剤を被覆させ、
後に乾燥処理を行う。

【００５２】なお、乾燥処理後に、サイジング剤に含ま
れる共重合樹脂の融点以上の温度で熱処理して樹脂を溶
融させ、樹脂を金属被覆炭素繊維ストランド全体に均一
に含浸させることもできる。この熱処理により、金属被
覆炭素繊維ストランドの樹脂の含浸斑がなくなり、フリ
ーファイバーの発生を少なくすることができる。

【００５３】こうして乾燥処理された金属被覆炭素繊維
ストランドは、カッターで２〜３０ｍｍの長さに切断さ
れ、最終的に本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドが製造される。

【００５４】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドは、各種熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン
樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロ
ニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、アクリル
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリア
セタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエ
チレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレー
ト樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレ
ート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド
樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、
ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹
脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の１種または２
種以上と混合され、射出成形、押出成形等により成形さ
れ、複合材料用の成形材料である繊維強化熱可塑性樹脂
組成物が得られる。

【００５５】本発明の複合材料用の成形材料である繊維
強化熱可塑性樹脂組成物には、サイジング剤でサイズ処
理した金属被覆炭素繊維チョップドストランドが５〜７
０重量％含まれていることが望ましい。

【００５６】金属被覆炭素繊維チョップドストランドが
５重量％未満だと、体積抵抗率が１０Ω・ｃｍ以上にな
り、成形物としたときに、電磁波シールド効果が不十分
となる。

【００５７】一方、金属被覆炭素繊維チョップドストラ
ンドが７０重量％超の場合は、成形性が著しく低下す
る。

【００５８】

【実施例】以下の各実施例において示した金属被覆炭素
繊維チョップドストランドの嵩密度及びフリーファイバ
ー発生率は以下の測定法に従った。各実施例において使
用したニッケルで被覆された炭素繊維（東邦レーヨン
（株）製ベスファイト−ＭＣ：登録商標）の形状を示
す写真を図１に示す。また、該金属被覆炭素繊維につい
てニッケル被覆する前の炭素繊維の形状を示す写真を図
２に示す。図２によれば、本実施例で用いる炭素繊維の
表面には明瞭な皺が多数形成されている。また図１によ
れば、ニッケル被覆後の炭素繊維の表面には、皺が残っ
ている。

【００５９】金属被覆炭素繊維チョップドストランドの
嵩密度の測定法予め乾燥した、質量（Ｗ₁ｇ）及び容積（Ｖｍｌ）の透
明プラスチック製円筒容器に、空間を作らないように且
つ、振動充填を起こさないように、上部５ｃｍより金属
被覆炭素繊維チョップドストランドを落として山盛り状
態まで自然充填を行う。その後、円筒容器の上面以上の
金属被覆炭素繊維チョップドストランドをガラス棒で除
去し、このときの質量（Ｗ₂ｇ）を測定し、次の式
（１）より算出する。

【００６０】嵩密度（ｇ／ｌ）＝（Ｗ₂−Ｗ₁）／Ｖ式（１）フリーファイバー発生率測定法５００ｍｌのビーカーに、上部３０ｃｍより金属被覆炭
素繊維チョップドストランドを落として山盛り状態まで
充填する。その後、５００ｍｌのビーカーの上面以上の
金属被覆炭素繊維チョップドストランドをガラス棒を用
いてすり切りまで除去し、このときの金属被覆炭素繊維
チョップドストランド（Ｗ₁ｇ）の質量を測定する。さ
らに、この金属被覆炭素繊維チョップドストランドを２
０００ｍｌのメスシリンダーに移し、メスシリンダーの
中央を軸に２０分間２５ｒｐｍで攪拌する。メスシリン
ダーの回転が停止したら、試料を＃４の篩に移し、試料
が篩の目から落下しなくなるまで前後左右に動かして篩
分けする。

【００６１】篩に残った遊離繊維（フリーファイバー）
を採取し、その質量（Ｗ₂ｇ）を測定する。試料全体の
質量とフリーファイバーの質量からフリーファイバー発
生率を（％）で表す。

【００６２】〔実施例１〕スチレン・メチルメタクリレ
ート共重合樹脂（スチレン・メチルメタクリレート重量
比：４０／６０）９０重量部とノニオン界面活性剤１０
重量部を含有した３２重量％濃度の水溶液をサイズ剤溶
液として調製した。このサイズ剤溶液の粘度は１６０ｃ
ｐｓであった。

【００６３】このサイズ剤の溶液中に膜厚０．２５μｍ
のニッケルで被覆された炭素繊維（東邦レーヨン（株）
製ベスファイト−ＭＣ：登録商標）を連続的に浸漬さ
せた。次いで乾燥した後、２２０℃で樹脂を溶融させ
た。冷却後、カッターにて５ｍｍに切断し、スチレン・
メチルメタクリレート共重合樹脂でサイズされたニッケ
ル被覆炭素繊維チョップドストランドを得た。サイズ剤
付着量は２９重量％、嵩密度は３７９ｇ／ｌであり、フ
リーファイバー発生率が０．１４重量％と非常に少な
く、集束性に優れたものであった。

【００６４】このスチレン・メチルメタクリレート共重
合樹脂でサイズされたニッケル被覆炭素繊維チョップド
ストランド（ＭＣと略記）とポリカーボネート／ＡＢＳ
アロイ樹脂（ＰＣ／ＡＢＳと略記、住友ダウ（株）製、
テクニエースＦ−７２５：商品名）をＭＣが１５重量％
になるようにドライブレンドし、射出成形機（東芝機械
（株）製、ＩＳ−１００Ｅ：商品名）で成形した場合の
ＭＣの供給性及び分散性を下記の表１に示す。

【００６５】本実施例１で得られたニッケル被覆炭素繊
維チョップドストランド強化樹脂成形品の表面における
繊維の形状の分散状態を示す写真を図３に示す。図３に
よればニッケル被覆炭素繊維が均一に分散していること
がわかる。

【００６６】〔実施例２〜１１〕スチレン・メチルメタ
クリレート比、樹脂／界面活性剤比、濃度、粘度及びサ
イズ剤付着量を変化させた以外は前記実施例１と同じ条
件のスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂でサイ
ズされた実施例２〜１１のＭＣを作製した。得られた各
ＭＣの嵩密度、フリーファイバーの発生率を下記の表１
に示し、さらに、この各ＭＣを用いて前記実施例１と同
じ方法で射出成形した場合の実施例２〜１１のＭＣの供
給性及び分散性を併せて下記の表１に示す。

【００６７】実施例４で得られたニッケル被覆炭素繊維
チョップドストランド強化樹脂成形品の表面におけるニ
ッケル被覆炭素繊維の形状の分散状態を示す写真を図４
に示す。

【００６８】〔実施例１２〕前記実施例１のサイズ剤溶
液中に前記実施例１のニッケル被覆炭素繊維を連続的に
浸漬した後、引き続きサイズ剤容器中のサイズ剤の溶液
に浸漬されている表面が平滑な浸漬ローラと、該サイズ
剤容器の出口付近に位置する溝付きの出口ローラとの間
において走行角度（θ）が３０°になるように斜行走行
させて、９回の仮撚を付与し、サイズ剤の溶液の均一付
着と、ニッケル被覆炭素繊維ストランド外周への均一被
覆を行い、該出口付近の溝付きの出口ローラから平行走
行させることによって解撚した。

【００６９】次いで乾燥した後、２２０℃で樹脂を溶融
させた。冷却後、前記実施例１と同じ条件でカットし、
ＭＣを作製した。得られたＭＣの嵩密度、フリーファイ
バーの発生率を下記の表１に示し、さらにこのＭＣを用
いて前記実施例１と同じ方法で射出成形した場合のＭＣ
の供給性及び分散性を併せて下記の表１に示す。

【００７０】〔実施例１３〕前記実施例６のサイズ剤溶
液中に、予め撚を３回／ｍ加えた前記実施例１のニッケ
ル被覆炭素繊維を連続的に浸漬させた。次いで乾燥した
後、２２０℃で樹脂を溶融させた。冷却後、前記実施例
１と同じ条件でカットし、ＭＣを作製した。得られたＭ
Ｃの嵩密度、フリーファイバーの発生率を下記の表１に
示し、さらに、このＭＣを用いて前記実施例１と同じ方
法で射出成形した場合のＭＣの供給性及び分散性を併せ
て下記の表１に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】〔比較例１〕スチレン・メチルメタクリレ
ート共重合樹脂（スチレン・メチルメタクリレート重量
比：４０／６０）を塩化メチレンに溶解して２０重量％
のサイズ剤の溶液を調製した。このサイズ剤溶液の粘度
は３００ｃｐｓであった。

【００７３】このサイズ剤の溶液中に前記実施例１のニ
ッケル被覆炭素繊維を連続的に浸漬した後、引き続きサ
イズ剤容器中のサイズ剤の溶液に浸漬されている表面が
平滑な浸漬ローラと、該サイズ剤容器の出口付近に位置
する溝付きの出口ローラとの間において走行角度（θ）
が３０°になるように斜行走行させて、９回の仮撚を付
与し、サイズ剤の溶液の均一付着と、ニッケル被覆炭素
繊維ストランド外周への均一被覆を行い、該出口付近の
溝付きの出口ローラから平行走行させることによって解
撚した。

【００７４】次いで乾燥した後、２２０℃で樹脂を溶融
させた。冷却後、前記実施例１と同じ条件でカットし、
ＭＣを作製した。得られたＭＣの嵩密度、フリーファイ
バーの発生率を下記の表２に示し、さらに、このＭＣを
用いて前記実施例１と同じ方法で射出成形した場合のＭ
Ｃの供給性及び分散性を併せて下記の表２に示す。

【００７５】本比較例１おいて得られた成形品につい
て、前記実施例１及び前記実施例４で得られた成形品の
物性を比較したものを下記の表３に示す。

【００７６】表３によれば、本比較例１の成形品は、引
張り強さ及び引張弾性率が共に本発明のものより低く、
機械的強度が劣ることが分かる。このことは、比較例１
の金属被覆炭素繊維チョップドストランドの成形品中に
おける分散性が悪いことを示している。

【００７７】本比較例１で得られた金属被覆炭素繊維チ
ョップドストランド強化樹脂成形品の表面における繊維
の形状の分散状態を示す写真を図５に示す。

【００７８】〔比較例２〕スチレン・メチルメタクリレ
ート共重合樹脂（スチレン・メチルメタクリレート重量
比：８０／２０）を塩化メチレンに溶解して１６重量％
のサイズ剤の溶液を調製した。このサイズ剤溶液の粘度
は２１０ｃｐｓであった。

【００７９】このサイズ剤の溶液中に前記実施例１のニ
ッケル被覆炭素繊維を連続的に浸漬させた。次いで乾燥
した後、２２０℃で樹脂を溶融させた。冷却後、前記実
施例１と同じ条件でカットし、ＭＣを作製した。得られ
たＭＣの嵩密度、フリーファイバーの発生率を下記の表
２に示し、さらに、このＭＣを用いて前記実施例１と同
じ方法で射出成形した場合のＭＣの供給性及び分散性を
併せて下記の表２に示す。

【００８０】〔比較例３〜６〕スチレン・メチルメタク
リレート比、樹脂／界面活性剤比、濃度、粘度及びサイ
ズ剤付着量を変化させた以外は前記実施例１と同じ条件
のスチレン・メチルメタクリレート共重合樹脂でサイズ
されたＭＣを作製した。得られたＭＣの嵩密度、フリー
ファイバーの発生率を下記の表２に示し、さらに、この
ＭＣを用いて前記実施例１と同じ方法で射出成形した場
合のＭＣの供給性及び分散性を併せて下記の表２に示
す。

【００８１】

【表２】

【００８２】

【表３】

【００８３】

【発明の効果】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドス
トランドは、金属被覆が剥がれ難く、熱可塑性樹脂との
濡れ性が良いので、熱可塑性樹脂に混入して繊維強化樹
脂成形した場合に、良好なコンポジット性能を発揮する
ことができる。

【００８４】本発明の金属被覆炭素繊維チョップドスト
ランドを熱可塑性樹脂とドライブレンドして、射出成形
或いは押出成形等により繊維強化熱可塑性樹脂複合材料
を成形した場合、金属被覆炭素繊維チョップドストラン
ドに高い集束性を付与し、そのドライブレンド時に金属
被覆炭素繊維チョップドストランドがばらけることな
く、安定的に成形機に供給でき、且つ該成形機内では繊
維が容易に分散する性質を併せ持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】各実施例に使用するニッケルで被覆された炭素
繊維（東邦レーヨン（株）製ベスファイト−ＭＣ：登録
商標）の形状を示す顕微鏡写真である。

【図２】各実施例に使用する金属被覆炭素繊維について
ニッケル被覆する前の炭素繊維の形状を示す顕微鏡写真
である。

【図３】実施例１で得られた金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランド強化樹脂成形品の表面における繊維の形状
の分散状態を示す写真である。

【図４】実施例４で得られた金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランド強化樹脂成形品の表面における繊維の形状
の分散状態を示す写真である。

【図５】比較例１で得られた金属被覆炭素繊維チョップ
ドストランド強化樹脂成形品の表面における繊維の形状
の分散状態を示す写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に皺を有する炭素繊維の表面に金属
皮膜が被着され、該金属皮膜には共重合樹脂とノニオン
界面活性剤が付着している金属被覆炭素繊維チョップド
ストランド。
【請求項２】前記金属皮膜は、炭素繊維の表面の皺を
残して被着されてなる請求項１記載の金属被覆炭素繊維
チョップドストランド。
【請求項３】前記共重合樹脂とノニオン界面活性剤
は、水エマルジョンのサイジング剤の形態で付与され、
付着したものである請求項１記載の金属被覆炭素繊維チ
ョップドストランド。
【請求項４】前記炭素繊維の径が５〜１０μｍで、且
つ該炭素繊維を金属被覆してなる金属被覆炭素繊維の鍍
金厚が０．２〜０．３μｍである請求項１記載の金属被
覆炭素繊維チョップドストランド。
【請求項５】前記共重合樹脂は、（１）スチレンが１０〜５０重量％、並びに（２）アク
リル酸、メタクリル酸およびその誘導体の１種類以上の
化合物が９０〜５０重量％の配合比率である請求項１記
載の金属被覆炭素繊維チョップドストランド。
【請求項６】前記共重合樹脂とノニオン界面活性剤の
配合比率は、８０〜９９重量％対２０〜１重量％である
ことを特徴とする請求項１記載の金属被覆炭素繊維チョ
ップドストランド。
【請求項７】前記共重合樹脂とノニオン界面活性剤
の、金属被覆炭素繊維チョップドストランドにおける付
着量は、２〜４０重量％であることを特徴とする請求項
１記載の金属被覆炭素繊維チョップドストランド。
【請求項８】前記アクリル酸、メタクリル酸及びその
誘導体の１種類以上の化合物が、メチルメタクリルレー
トであることを特徴とする請求項５記載の金属被覆炭素
繊維チョップドストランド。
【請求項９】前記ノニオン界面活性剤が、ポリエチレ
ン・オキサイド縮合物およびポリアルコール縮合物から
選ばれたものであることを特徴とする請求項１記載の金
属被覆炭素繊維チョップドストランド。
【請求項１０】スチレンと、アクリル酸、メタクリル
酸およびその誘導体から選ばれた１種類以上の化合物と
を含む共重合樹脂、並びにノニオン界面活性剤を含む水
エマルジョンのサイジング剤浴中に、表面に皺を有する
炭素繊維に金属被覆されてなる金属被覆炭素繊維ストラ
ンドを導入し、引き上げることによりサイジング剤を被
覆させ、次いで乾燥し、切断することを特徴とする金属
被覆炭素繊維チョップドストランドの製造方法。
【請求項１１】前記サイジング剤浴の粘度が２０〜３
００センチポイズであることを特徴とする請求項１０記
載の金属被覆炭素繊維チョップドストランドの製造方
法。
【請求項１２】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８または９記載の金属被覆炭素繊維チョップドストラン
ドと熱可塑性樹脂を含む繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１３】請求項１２記載の繊維強化熱可塑性樹
脂組成物により射出成形或いは押出成形された成形品。