JPS6026037A - 金属被覆炭素繊維及びその樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性樹脂との複合材料に用いることがで
きる金属被覆炭素繊維及びその樹脂組成物に関し、その
目的とするところは、熱可塑性樹脂をマトリックスどり
る金属被覆炭素繊ＩＩＩ強化樹脂のｔｉｌｔ　ｌｄ特性
、特に耐衝撃強度を向上さＭるどともに、Ｉｔ　＃ｉＩ
のＷ束竹を高めて樹脂との況合時の作業性を改越した熱
可塑性樹脂強化用金属被覆炭ｙＡ惧絹及びイの樹脂組成
物を提供することである。

近年、熱可塑１！ｉ樹脂を金属被覆炭素繊維で強化した
高性ｒｌｌｉのエンジニアリング樹脂材料が注目され、
その需要が急激に増加している。しかし、金属被覆炭素
繊維は表面に活性基をもたず本質的に不活１１１であっ
て、熱可塑１１１樹脂との接着１４Ｊが悪く、金属被覆
炭素繊維「をそのまま熱可塑性樹脂と混合Ｉ）だものは
、７１〜リックス樹ＤＩ中体と比べて聞械特ｆ１が向上
するものの、向−りの程度が不十分で強化繊肩１の特性
が十分有効に利用されているとはいえない。強化１１ｉ
１（ｔと熱可塑１ｇ樹脂どの接着性の悪さは、強化樹脂
の特に耐衝撃強度に著しい悪影響を！５えている。

強化繊維ど前回Ｉ！！　１！ｌ樹脂を混合するには、適
当な長さく例えば１０〜３ｍｍ　）に切断した繊維を樹
脂ペレット或いは樹脂パウダーとともに押出機で溶融混
練するのが一般的である。この際４ＪＪＩｆｆに高い集
束性がイリ与されていないと、繊組は樹脂との摩擦力に
よって開繊して綿状になりやすく、押出機ホッパー内で
浮ぎ上って樹脂のみが供給されるＪ：うになり、均一な
樹脂組成物を定常的に１９るのが困カ１１どなる。

かかる回動を）ケするためには、当然のことながら繊維
に高い集束性を（＝Ｉ与することが必要であり、また開
繊防止の見地から繊維長を１ｍｍ以下の、いわゆるミル
ドファイバーにすることが考えられる。

媒材１の集束性を高めるため強化繊維をマトリックス樹
脂と同じ熱可塑性樹脂で被覆処理することが行われ、こ
の場合一般にマトリックス樹脂は溶剤にとかして使用さ
れる。イしてこの際の溶剤どしては、例えばポリアミド
樹脂に対するギ酸、）Ｔノール等とか、又はポリカーボ
ネー１〜、ポリザルホン、ポリエーテルザルホンの各樹
脂に対づ−る塩素系溶剤とかの、処理工程においで環境
を悪化、＼１４る溶剤が使用されることが多く、Ｊ、た
、熱１１［塑匪樹脂で無害な溶剤にと（〕るものし少く
、これらを考えると、集束１（ｌを高めるのに溶剤をＩ
Ｉ］！用りる方法は好ましいものではない。また、開繊
１ノ易さを防ぐため、前記のよう本゛炭素楳糾を１１１
ｍ以Ｆのミルドファイバーにする方法は、ミルドファイ
バーが混練Ｉ１１スクリコー内でさＩ）にり、０繊維化
し、最終成形物中のＩＩ　１１艮が０．１ｍｍ以下にな
る。本発明者らは、これらの問題点を改良リベく種々検
討した結果、完全熱可塑１（１タイプのポリウレタン樹
脂で金属被覆炭素ＩＪＩｉ麓を被覆処理することにＪ：
す、金属被覆炭素楳紐ど熱可塑性用ｔｉｌｔとの接着↑
１１を高めて成形物の特Ｐ１を白子さｕｌさらにＩＩ紐
の集束１１を高めで繊維１ど樹脂どの間合時の作業１ｊ
１を向上さＵ゛うることを見出し、本発明に至った。

すなわら、本発明は、完全熱可塑タイプのポリウレタン
樹脂で被覆された熱可塑性樹脂強化用金属被ｒＨ炭炭素
組紐ある。

さらに、本発明は前記繊維の５〜７０重担％と熱可塑性
樹脂９５〜３０重量％からなる金属被覆炭素繊維強化熱
可塑性樹脂組成物である。

本発明の金属被覆炭素＄１ｉ麗は、集束性に優れている
ので、樹脂との混合時に押出機のホッパーから円滑に供
給されて均一な樹脂組成物を与え、熱可塑性樹脂との接
着性を高めて成形物に優れた特性、特に耐衝撃強度を与
えることができる。

本発明で用いられる金属被覆炭素楳紐は、通常知られて
いるアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系などの
炭素ｍｔｍ、黒鉛繊維を表面酸化処理された繊組にＡｕ
ｌＡｇ、ＣＩ」、ｃｄ１ｐＨ，３ｎなどの被膜を例えば
、電解メッキ、無電解メッキ、溶射、蒸着、イオンプ１
ノーティングなどの方法によって形成させることによっ
て得られる。

本発明で用いられる完全熱可塑タイプのポリウレタン樹
脂は、１．６−ヘキサンジイソシアネート、４．４＝　
−ジフェニルメタンジイソシアネ＝１−１４．４”　−
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１−リレン
ジイソシアネート、イソホ５− ロンジイソシアネート等のイソシアネー１〜類（△）と
丁ヂｌノングリコール、ブヂレングリコール、１．０−
ヘキリーンジアｊ−−ル、ビスヒドロキシエ１〜キシベ
ンゼン等のグリコール類、ポリエチレンアジペ−１・、
ポリカプロラフトン、ポリ（ヘキサメチレンアジペート
）等のポリエステルジオール類又はポリＡキシテ１ヘラ
メチレングリコール等のポリニーデルジオール類などの
ジオール類（Ｂ）どの反応で得られるところの０．９５
≦Ｎ　ＣＯ／　Ｏｌ−（≦１．０のいわゆる完全熱可塑
タイプの線状ボリウｌノタン樹脂である。

Ｎ　Ｇ　Ｏ／　ＯＩ−１＞　１の、いわゆる不完全熱可
塑タイプのボリウ［メタン樹脂は、リーイジング処理時
に架橋反応を起し易く、この結果、炭素ｍ紐の集束＋１
１の過多を招ぎ、熱可塑性樹脂特にポリアミド樹脂のＪ
：うな溶融粘度の低い樹脂との間合時に分１１（不良を
起すので好ましくない。

本発明の金属？ｌ！！覆炭素繊緒は０．３〜１０重隋％
のポリウレタン樹脂で被覆処理されたものが好ましい。

ここにポリウレタン樹脂のサイジング出６− が０．３重量％未）−１では、繊維の集束１！Ｉが低く
、繊維と樹脂との接着性向」二のＰｉ！麿も低く、逆に
１０重量％を越えると集束性が強過て分１）（が不良と
なり強度が低下する傾向が強くなる。

金属被覆炭素繊維にポリウレタン樹脂を被覆処理するに
は、ボリウ１ノタン樹脂を適当な溶剤にとかした溶液又
はこれを水に分散させた液に楳１ｆｔを浸漬し、次いで
加熱して脱溶剤する。

本発明にかかる金属被覆炭素繊維は、例えば具体的には
次のようにして製造される。適当なフィシメン１〜数を
有する実質的に連続した金属被覆炭素繊維を、メチルエ
チルケトンに０．５〜１０重石％とかし７ｊポリウレタ
ン樹脂溶液に連続的に浸漬し、次いで８０℃の熱風乾燥
炉に通して脱溶剤し、その後カッターで適当な長さに切
断することによって得られる。

金属被覆炭素繊維を熱可塑性樹脂に混合する場合、Ｉｉ
　Ｈの長さは特に限定がないが、作業性の点から０．３
〜１０ｍｎ＋特に３〜６ｍｍが好ましい。

さらに、本発明は、０．３〜１０重量％のポリウレタン
樹脂で被Ｎ処理された前記金属被覆炭素繊維の（１へ一
７０ｒｐｌｆｉ％及び熱ＯＴ塑性樹脂９５〜３０重品％
からなる金属被ｒｆｉ炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物
である。ここに、金属被Ｎ炭素繊維を混合１〕うる前回
咋」↑ノ１樹脂どしては、一般に市販されているポリカ
ーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑１ｚ１飽和ポ
リエステル樹脂、（例えばボリブヂ］ノンテ（ノック１
ノート樹脂、ポリエチレンテｌノフタレート樹脂）ポリ
アレタール樹脂、ポリ１ノールホン樹脂、ポリニーデル
ザルホン樹脂、ボリフ−「ニレンリルファイド樹脂、ス
ヂレン系樹脂、Ａレフイン系樹脂、塩七ビニル樹脂のよ
うな一般成形用樹脂を使用できるが、特に、ポリカーボ
ネ−１・樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリｘｒ−ス
テル樹脂が、成形物の機械物性を顕著に向トさせるので
好適である。

本発明にかかる金属被覆炭素繊維強化熱可塑↑ｌｌ樹脂
相成物ｌ１前記処理された炭素繊維を５〜７０重坦％ど
熱１すれ’ｌ　（ＩＩ　１６１脂を９：）〜３０重間％
含むものである。樹脂組成物中の炭素ＩＩＨ含有率が、
５重量％未渦のときは強化材どしての効果が小さく、７
０重出％を越えるときは成形性が著しく悪化し、いずれ
にしても好ましくない。

以下、本発明を実施例によって一層詳細に説明するが、
本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例１゜ 分子邑数万のエステル型完全熱可塑性ポリウレタン樹脂
（大日本インキ化学工業社製りリスボン６２１ＧＳ　Ｌ
　）をメチルエチルケトンに溶解してポリウレタン樹脂
溶液を作り、これにアクリル系高強度タイプの炭素繊維
ロービング（１２０００フイラメント）に厚さ０．２μ
のＮｉを被覆した金属被覆炭素繊維を浸漬し、次いで８
０℃の熱風乾燥機で脱溶剤後、ロービングカッターで６
ｍｍ艮の炭素Ｉ！帷チョツプドストランドを作成した。

この際ポリウレタン樹脂溶液の濃度を調整し、ザイジン
グ量の異なる５種のチョップトストランドを作成した。

これらの各チョツプドストランドを十分に乾燥−〇− したブイ［二１ン６６樹脂ぺ１ノット（宇部興産ネ１製
２０２０Ｂ〉叉（よポリカーボネート樹脂パウダー（帝
人化成？Ｉ製パンライＩ−ｌ−１２５０ｐ　）にそれぞ
れＮｉ被覆炭素繊軒１が３０車吊％になるように添加（
）、Ｎ１３に！’］をタンブラ−にてドライブ１ノンド
（）た後、４０１＋１１１１ベント式押出聞にて溶融混
練してス１へランド状に押出し、水冷後ペレッ１へ状に
切断して成形４４　ＰＩを１１１だ。この際押出機のホ
ッパー内に残留したＮ：被覆炭素組紐はこれを取出しイ
の重（至）を測７ｉ：　ｌ、ｌζ。結果を表１に示す。

Ｎ　ｉ　？ｇｔ’ｌＦＩ９１Ｍ４Ｘ＃ｒＩＩが残った系
は定常運転が置引１なものである。Ｎｔ被覆炭素繊維が
残った系については、混合比を同じにして再度ホッパー
に投入した後プラスック製の棒を用いて強制的にＮ１被
覆炭素繊紺を押出１幾に供給した。

このＪ：うにして得たＮｉ被覆炭素繊維含有率３０■聞
％の成形４４　）ｉ！ｌを十分乾燥した後、削出成形機
にて試験片を成形し物性を測定した。結果を表２で示づ
。

比較例１゜ ＝１０− リイジング処理をしない（ノーサイズ）Ｎｉ被覆炭素繊
維又はエボギシ樹脂〈シェル化学社製Ｊ−ピコート　８
２８〉でリーイジング処理をしたＮ１被覆炭素繊紐の各
６ｍｍ長のチョップトス１へランドを実施例１ど同様に
それぞれナイロン６６樹脂ペレツ１〜と混合し押出機の
ホッパーに投入し押出した。また、前記各チョツプドス
トランドをそれぞれポリカーボネー１〜樹脂パウダーと
混合し同様にして押出した。その結果いずれの場合も大
部分のＮ１被覆炭素繊維がホッパー内に残留し満足な成
形月利を１りることができなかった。

名残留Ｎ１被覆炭素＄１維の重量を測定した。結果を表
１にイタ１記する。

まＩ；、実施例１と同様に再洩混合比を同じにして、プ
ラスチック製の棒で強制的にＮ１被覆炭素４１　ＩＩＩ
を押出機に供給し成形月利を得た。この成形月利を十分
乾燥した後、射出成形機にて試験片を成形し物性を測定
した。結果を表２に（ｊｌ記する。

１１− 実施例２゜ 前記実施例１で使用したと同じヂョップドストランドを
十分に乾燥したポリブチレンテレフタ１ノー１へ（帝人
ン１製Ｃｌ　−７０００）にそれぞれＮｉ被覆炭素繊艙
含有率が３０屯巳％になるように添加し、タンブラ−に
１ドライブ１ノンドした後、４０ｍｍペン１一式押出！
幾にて溶融混１＄１ノてス１ヘランド状に押出し、水冷
後ペレッ１〜化した。これらのぺ１ノツ１〜を　１２０
℃で４時間乾燥した後、射出成形機で試験片を成形し、
物性測定を行った。

結果を表３に示ず。

比較例２゜ 前記比較例１で使用したと同じノー゛リーイズＮｉ被Ｎ
炭素楳軒１又はコーホキシ樹脂り゛イスＮ１被覆炭素繊
杜を用いて調製しＩｃ試験片の物１！１を表３に併記す
る。

以」−ににれば、０．３ヘ−１０重間％のポリウレタン
樹脂で被覆処理されたＮ１被覆炭素繊維を用いることに
につて熱可塑性樹脂との混合が定常的に行ね礼、かつ成
形物の物性が特に向上するこ一１／Ｉ− １３− ＝１５− −１６− 手続補正… 昭和５８４１８月２７１］ 特許庁長官　殿 １、小イ′１の表示 昭和５　Ｂ　４［特許願第１３５４３８月２、発明の名
称 金属被覆炭糸繊ｌ１１１及びイの樹脂組成物３、補正を
づる習　〒１０３ 事イ′１どの関係　！１５１　ｎり出願入居　所　東京
都中央区［１本橋三丁目３番９号名　称　東邦ヘスロン
林式会社 代表者　鐘　江　啓　藏 ４、代理人〒Ｈ１！１ （１１所　東京都港区西新橋１丁目１０雷８月５、補正
命令の目ｆｉｌ　自発補正 ６、補正のス・１象　明細１１の特Ｂ′１請求の範囲及
び発明の詳細ｔ′ｒＭｆ２明の欄 ７、補正の内容　別紙の通り （１）明細…第１頁特許請求の範囲を次のとおり訂正す
る。

［２、特許請求の範囲 （１〉完全熱可塑タイプのポリウレタン樹脂で被覆処理
された熱可塑性樹脂強化 用−金属被覆炭素Ｉｌｉ＃ｔ１゜ （２）　０．３へ１０重量％の完全熱可塑タイプのポリ
ウレタン樹脂で被覆処理された 特許請求の範囲（１）の金属被覆炭素 繊組。

（３）完全熱可塑タイプのポリウレタン樹脂で被覆処理
されている金属被覆炭素 ｗＡ維５〜７０重量％と熱可塑性樹脂９５〜３０１量％
とを含む金属被覆炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。」 （２）同第４頁１１行「熱可塑」の次の「性」を削除す
る。

（３）同第４真下３行「被覆」の次に「処理Ｊを加入す
る。

１− （４）同第１２頁１表１１の表下に下記を加入する。

［（注）　Ｎ　−Ｇ［ｉ　：　Ｊイロン６６１〕Ｃ：ボ
リカーボネーｉ〜１ 以」二 ２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）完全前回！１１！タイプのボリウ１ノタン樹脂で
   被覆処理された熱可塑性樹脂強化金属被覆炭素繊組。 （２＞０．３〜１幡１％の完全熱可塑タイプのボリウ１
   ノタン樹脂で被覆処理された特許請求の範囲（１〉の金
   属被覆炭素ｍ組。 （３）完全熱可塑タイプのポリウレタン樹脂で被覆処理
   されている金属被覆炭素繊ｒｌ（ｔ５〜７０徂聞９６と
   熱可塑性樹脂９５〜３０重」％とを含む金属被ｒｆｉ炭
   素繊維強化熱可塑１？１樹脂組成物。