JPS6231107B2 - - Google Patents
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- JPS6231107B2 JPS6231107B2 JP55127959A JP12795980A JPS6231107B2 JP S6231107 B2 JPS6231107 B2 JP S6231107B2 JP 55127959 A JP55127959 A JP 55127959A JP 12795980 A JP12795980 A JP 12795980A JP S6231107 B2 JPS6231107 B2 JP S6231107B2
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
本発明はポリビニルピロリドン（以下「PVP」
と略す。）で表面被覆した炭素繊維材料に関する
ものである。本発明は炭素繊維強化樹脂（以下
「CFRP」という。）の機械的特性、特に強度と衝
撃強度を向上させると共にCFRPの電気特性を向
上させることのできる炭素繊維材料を提供するこ
とを目的とする。 炭素繊維は弾性率、耐摩耗性、電気特性、耐薬
品性、軽量性に優れているが、炭素繊維単独で使
用されることは少なく、樹脂、金属等の強化材と
して使用されるのが一般である。特に、樹脂の強
化材として、航空宇宙産業、レジヤー産業に幅広
く使用されている。しかし、この炭素繊維はその
表面が本質的に不活性であり、樹脂との接着性は
良好とは言い難い。 炭素繊維と樹脂との接着性を向上させてCFRP
の機械的特性を向上させることは炭素繊維の補強
効果を向上させる上で重要な因子である。炭素繊
維、特に短繊維のものと、熱可塑性樹脂との接着
性の悪さは、炭素繊維強化熱可塑性樹脂の衝撃強
度の低下となつてあらわれる。すなわち、炭素繊
維と樹脂との接着性が改善されていない炭素繊維
強化熱可塑性樹脂に衝撃力が加わつた場合、炭素
繊維と樹脂との界面で容易に剪断剥離現象が生
じ、クラツクの発生点となり、熱可塑性樹脂単独
の場合より衝撃強度は大幅に低下する。 この炭素繊維強化熱可塑性樹脂の衝撃強度の低
さは、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂と比較して衝
撃強度以外の他の特性が優れているにも拘わら
ず、その応用分野が制限されている大きな原因の
一つとなつている。 このような問題の解決法として、樹脂を選定す
ること、及び、炭素繊維を酸化剤処理したり或い
は電解質溶液中で通電処理するところの、いわゆ
る表面活性化を行うこと、がそれぞれ提案されて
いる。 しかし、この表面活性化処理のみでは、熱可塑
性樹脂をマトリツクスとする場合、充分な効果を
あげ得ない。 一方、炭素繊維は導電性があることが知られて
いるが、CFRPとした場合、炭素繊維と樹脂との
接着性を向上させ、耐衝撃性等を向上させると
CFRPの導電性は一般に低下すると言われてい
る。 本発明者等は、このような相反する問題を解決
し、CFRPの導電性を向上させると共に、その耐
衝撃性等も向上させる方法について検討の結果、
本発明に至つたものである。 すなわち、本発明は、１〜10重量％のPVPで表
面被覆した炭素繊維材料である。特に、表面活性
化処理をした炭素繊維を１〜10重量％のPVPで表
面被覆した炭素繊維材料である。 本発明の繊維材料は、樹脂との接着性の向上に
より、CFRPの機械的特性を向上させることがで
き、しかも、PVPで表面被覆しない炭素繊維を使
用した場合のCFRPに比較し、CFRPの導電性を
大幅に向上させることができる。前記のように、
炭素繊維と樹脂との接着性が良いと一般に通電性
は低下すると言われるだけに、このような本発明
の効果は驚くべきことである。 本発明のものを用いると、炭素繊維と樹脂との
接着性が良好で且つ導電性の良好なCFRPが得ら
れるが、このCFRPは帯電防止性材料として、ま
た、発熱体として用いることができる。 例えば、炭素繊維を表面活性化処理して、耐衝
撃強度を高めた場合のCFRPの体積固有抵抗につ
いて、本発明の効果を対比例と共に示すと第１表
の通りである。
と略す。）で表面被覆した炭素繊維材料に関する
ものである。本発明は炭素繊維強化樹脂（以下
「CFRP」という。）の機械的特性、特に強度と衝
撃強度を向上させると共にCFRPの電気特性を向
上させることのできる炭素繊維材料を提供するこ
とを目的とする。 炭素繊維は弾性率、耐摩耗性、電気特性、耐薬
品性、軽量性に優れているが、炭素繊維単独で使
用されることは少なく、樹脂、金属等の強化材と
して使用されるのが一般である。特に、樹脂の強
化材として、航空宇宙産業、レジヤー産業に幅広
く使用されている。しかし、この炭素繊維はその
表面が本質的に不活性であり、樹脂との接着性は
良好とは言い難い。 炭素繊維と樹脂との接着性を向上させてCFRP
の機械的特性を向上させることは炭素繊維の補強
効果を向上させる上で重要な因子である。炭素繊
維、特に短繊維のものと、熱可塑性樹脂との接着
性の悪さは、炭素繊維強化熱可塑性樹脂の衝撃強
度の低下となつてあらわれる。すなわち、炭素繊
維と樹脂との接着性が改善されていない炭素繊維
強化熱可塑性樹脂に衝撃力が加わつた場合、炭素
繊維と樹脂との界面で容易に剪断剥離現象が生
じ、クラツクの発生点となり、熱可塑性樹脂単独
の場合より衝撃強度は大幅に低下する。 この炭素繊維強化熱可塑性樹脂の衝撃強度の低
さは、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂と比較して衝
撃強度以外の他の特性が優れているにも拘わら
ず、その応用分野が制限されている大きな原因の
一つとなつている。 このような問題の解決法として、樹脂を選定す
ること、及び、炭素繊維を酸化剤処理したり或い
は電解質溶液中で通電処理するところの、いわゆ
る表面活性化を行うこと、がそれぞれ提案されて
いる。 しかし、この表面活性化処理のみでは、熱可塑
性樹脂をマトリツクスとする場合、充分な効果を
あげ得ない。 一方、炭素繊維は導電性があることが知られて
いるが、CFRPとした場合、炭素繊維と樹脂との
接着性を向上させ、耐衝撃性等を向上させると
CFRPの導電性は一般に低下すると言われてい
る。 本発明者等は、このような相反する問題を解決
し、CFRPの導電性を向上させると共に、その耐
衝撃性等も向上させる方法について検討の結果、
本発明に至つたものである。 すなわち、本発明は、１〜10重量％のPVPで表
面被覆した炭素繊維材料である。特に、表面活性
化処理をした炭素繊維を１〜10重量％のPVPで表
面被覆した炭素繊維材料である。 本発明の繊維材料は、樹脂との接着性の向上に
より、CFRPの機械的特性を向上させることがで
き、しかも、PVPで表面被覆しない炭素繊維を使
用した場合のCFRPに比較し、CFRPの導電性を
大幅に向上させることができる。前記のように、
炭素繊維と樹脂との接着性が良いと一般に通電性
は低下すると言われるだけに、このような本発明
の効果は驚くべきことである。 本発明のものを用いると、炭素繊維と樹脂との
接着性が良好で且つ導電性の良好なCFRPが得ら
れるが、このCFRPは帯電防止性材料として、ま
た、発熱体として用いることができる。 例えば、炭素繊維を表面活性化処理して、耐衝
撃強度を高めた場合のCFRPの体積固有抵抗につ
いて、本発明の効果を対比例と共に示すと第１表
の通りである。
【表】
第１表から明らかな通り、未処理のものが衝撃
強度を高めると電気抵抗が高まる傾向を示してい
るのに対し、PVP表面被覆処理したものは、衝撃
強度を高めても電気抵抗が高くならず逆に低下す
る傾向を示すことが判る。 更に、本発明の副次的効果として、押出機を用
いて熱可塑性樹脂と混練する際、ホツパーにおけ
る落ち込みが極めて優れており均一な混合物が容
易に得られることをあげることができる。 例えば、炭素繊維ストランドに量を変えてPVP
を付与し、押出機での混合テストをした結果を示
すと第２表の通りである。第２表のテストは、
12000フイラメントのストランドを６mmに切断し
た炭素繊維を２Kgとナイロン66の８KgをＶ型ブレ
ンダーで混合機40mmベンド付スクリユー式押出機
のホツパーに一度に投入し、ホツパー内に残留し
た炭素繊維量を計量したものである。
強度を高めると電気抵抗が高まる傾向を示してい
るのに対し、PVP表面被覆処理したものは、衝撃
強度を高めても電気抵抗が高くならず逆に低下す
る傾向を示すことが判る。 更に、本発明の副次的効果として、押出機を用
いて熱可塑性樹脂と混練する際、ホツパーにおけ
る落ち込みが極めて優れており均一な混合物が容
易に得られることをあげることができる。 例えば、炭素繊維ストランドに量を変えてPVP
を付与し、押出機での混合テストをした結果を示
すと第２表の通りである。第２表のテストは、
12000フイラメントのストランドを６mmに切断し
た炭素繊維を２Kgとナイロン66の８KgをＶ型ブレ
ンダーで混合機40mmベンド付スクリユー式押出機
のホツパーに一度に投入し、ホツパー内に残留し
た炭素繊維量を計量したものである。
【表】
アクリロニトリル97重量％、アクリル酸メチル
３重量％の重合体組成のアクリロニトリル系繊維
を予備酸化処理及び炭素化処理して得た炭素繊維
ストランド（単繊維直径７μ、12000フイラメン
ト）を30℃、10％の硫酸アンモン水溶液中、電流
密度0.06A/m2で３分間表面活性化処理し、これ
をPVP（分子量４×104）３重量％メチルアルコ
ール溶液中に導入して引出し、熱風にて乾燥し、
PVP付着量3.5重量％（対ストランド）のストラ
ンドを得た。 〔成形材料の製造と特定測定〕 このストランドを繊維長６mmに切断し、チヨツ
プドストランドとした。このチヨツプドストラン
ド１Kgとナイロン66の４KgとをＶ型ブレンダーで
混合後40mmベント付押出機を用い、シリンダー温
度260〜290℃、スクリユー回転数50rpmで押出し
直径約３mm、長さ６mmのペレツトを製造した。 このペレツトを５オンス射出成形機を用い所定
のテストピースを作り、各種特性の測定をした。
その結果を示すと下記第３表の通りであつた。 実施例 ２ 実施例１で用いた炭素繊維ストランドを表面活
性化処理することなく、PVPメチルアルコール溶
液中を通してPVP被覆し、実施例１と同様にして
テストピースを作つた。このテストピースの各種
特性の測定結果を第３表に示した。 比較例として、PVP表面被覆処理をしない炭素
繊維を対象に、表面活性化処理したものイと、し
ないものロにつき、同様のテストピースを作り、
測定した結果を第３表に示した。 ただし、引張強度、引張弾性率はASTM・
D638、曲げ強度、曲げ弾性率は、ASTM・D790
によりそれぞれ測定した。
３重量％の重合体組成のアクリロニトリル系繊維
を予備酸化処理及び炭素化処理して得た炭素繊維
ストランド（単繊維直径７μ、12000フイラメン
ト）を30℃、10％の硫酸アンモン水溶液中、電流
密度0.06A/m2で３分間表面活性化処理し、これ
をPVP（分子量４×104）３重量％メチルアルコ
ール溶液中に導入して引出し、熱風にて乾燥し、
PVP付着量3.5重量％（対ストランド）のストラ
ンドを得た。 〔成形材料の製造と特定測定〕 このストランドを繊維長６mmに切断し、チヨツ
プドストランドとした。このチヨツプドストラン
ド１Kgとナイロン66の４KgとをＶ型ブレンダーで
混合後40mmベント付押出機を用い、シリンダー温
度260〜290℃、スクリユー回転数50rpmで押出し
直径約３mm、長さ６mmのペレツトを製造した。 このペレツトを５オンス射出成形機を用い所定
のテストピースを作り、各種特性の測定をした。
その結果を示すと下記第３表の通りであつた。 実施例 ２ 実施例１で用いた炭素繊維ストランドを表面活
性化処理することなく、PVPメチルアルコール溶
液中を通してPVP被覆し、実施例１と同様にして
テストピースを作つた。このテストピースの各種
特性の測定結果を第３表に示した。 比較例として、PVP表面被覆処理をしない炭素
繊維を対象に、表面活性化処理したものイと、し
ないものロにつき、同様のテストピースを作り、
測定した結果を第３表に示した。 ただし、引張強度、引張弾性率はASTM・
D638、曲げ強度、曲げ弾性率は、ASTM・D790
によりそれぞれ測定した。
【表】
実施例 ３
実施例１において、炭素繊維とマトリツクス樹
脂（ナイロン66）との混合比を変えて成形した場
合の特性について、測定結果を示すと第４表の通
りであつた。
脂（ナイロン66）との混合比を変えて成形した場
合の特性について、測定結果を示すと第４表の通
りであつた。
【表】
実施例 ４
実施例１で用いた表面活性化処理した炭素繊維
ストランドにPVPメタノール溶液を付与し、3.5
重量％のPVPを有する炭素繊維チヨツプドストラ
ンドとした。このチヨツプドストランドとポリア
セタールとを20対80の重量比で混合して押出機で
成形し、所定のテストピースを作り、各種特性を
測定した。その結果を示すと第５表の通りであ
る。ポリアセタールの代りにポリカーボネートを
使用した場合についても同表に示す。
ストランドにPVPメタノール溶液を付与し、3.5
重量％のPVPを有する炭素繊維チヨツプドストラ
ンドとした。このチヨツプドストランドとポリア
セタールとを20対80の重量比で混合して押出機で
成形し、所定のテストピースを作り、各種特性を
測定した。その結果を示すと第５表の通りであ
る。ポリアセタールの代りにポリカーボネートを
使用した場合についても同表に示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １〜10重量％のポリビニルピロリドンで表面
被覆した炭素繊維材料。 ２ 表面活性化処理をした炭素繊維を１〜10重量
％のポリビニルピロリドンで表面被覆した特許請
求の範囲１の炭素繊維材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55127959A JPS5756586A (en) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Fiber material |
| JP62025567A JPS62230829A (ja) | 1980-09-17 | 1987-02-07 | 成形材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55127959A JPS5756586A (en) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Fiber material |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62025567A Division JPS62230829A (ja) | 1980-09-17 | 1987-02-07 | 成形材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5756586A JPS5756586A (en) | 1982-04-05 |
| JPS6231107B2 true JPS6231107B2 (ja) | 1987-07-07 |
Family
ID=14972887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55127959A Granted JPS5756586A (en) | 1980-09-17 | 1980-09-17 | Fiber material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5756586A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58126375A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | 東邦レーヨン株式会社 | 炭素繊維及びその樹脂組成物 |
| JPS58129031A (ja) * | 1982-01-27 | 1983-08-01 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 導電性樹脂組成物 |
| JPS6054967B2 (ja) * | 1982-04-09 | 1985-12-03 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 導電性プラスチツクの製造方法 |
| FR2854409B1 (fr) * | 2003-04-30 | 2005-06-17 | Centre Nat Rech Scient | Procede d'obtention de fibres a haute teneur en particules colloidales et fibres composites obtenues |
| JP6210217B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2017-10-11 | 東洋紡株式会社 | 炭素繊維強化ポリアミド樹脂組成物 |
| KR20170066520A (ko) * | 2014-10-08 | 2017-06-14 | 오씨브이 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨 | 하이브리드 장섬유 열가소성 복합재들 |
| JP6544033B2 (ja) * | 2015-05-12 | 2019-07-17 | 王子ホールディングス株式会社 | 不織布とその製造方法、および繊維強化プラスチック成形体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4993676A (ja) * | 1973-01-16 | 1974-09-05 |
-
1980
- 1980-09-17 JP JP55127959A patent/JPS5756586A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4993676A (ja) * | 1973-01-16 | 1974-09-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5756586A (en) | 1982-04-05 |
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