JPS6327207A - 繊維混入樹脂材の製造方法 - Google Patents

繊維混入樹脂材の製造方法

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JPS6327207A
JPS6327207A JP61170926A JP17092686A JPS6327207A JP S6327207 A JPS6327207 A JP S6327207A JP 61170926 A JP61170926 A JP 61170926A JP 17092686 A JP17092686 A JP 17092686A JP S6327207 A JPS6327207 A JP S6327207A
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fiber
specific gravity
thermoplastic resin
resin material
fibers
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JP61170926A
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Tadao Kaneko
金子 忠男
Tomotaka Marui
智敬 丸井
Kazuo Ao
阿尾 和夫
Norio Kosuge
小菅 詔雄
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】 (業■−の利IWjL野 この発明は、熱0■塑性樹脂マトリツクス材中に繊維が
単一な短繊維状で均一に分散した高強度或いは導電性を
有する繊維混入樹脂材を製造する方法に関するものであ
る。
従来のI 合成樹脂等の樹脂マトリックス材中に、補強用又は導電
化用の繊維を分散させた繊維混入樹脂材は広く用いられ
ているが、たとえば炭素繊維のような繊維は、そのまま
の短繊維状ではかさ比重が10−2〜10 ’ g /
 c m 3と非常に軽いために、ハンドリング−1−
の問題があると共に、材料ホッパー内で樹脂材料と分離
しやすい。そのため樹脂マトリックス材中にこのような
繊維を混練することが困難である。
現状では大きな容積の混練機に樹脂マトリックス材料と
補強用又は導電化用の短繊維を投入し、十分な時間をか
けてバッチ的に混練するか、或いは大きなエネルギーで
強制的に混練しているが、連続法でないために量産が難
しい。また大きな容積或いは大きなエネルギーを消費す
る混練機を必要とするという問題もある。
λ男」快しようとする問題工へ 本発明は、熱可塑性樹脂マトリックス材中に、炭素繊#
I等の補強用又は導電化用繊維が単一な短繊維状で均一
に分散した高強度又は導電性の繊維混入樹脂材を提供す
ることを[1的とする。
問題点を鯵迭するための1 本発明による繊維混入樹脂材の製造方法は、かさ比重0
.04〜0.15で1粒径10mm以ドの球形状に集束
した短繊維と熱可塑性樹脂の粉末又はペレットを混合し
、その熱可塑性樹脂の熱融解温度以上の一度で混、練す
ることを特徴とする。。
ここで、本発明で使用するかさ比重が0.04〜0.1
5で、粒径10m’m以下の球形状(マリモ状)に集束
した繊維、特に炭素繊維について述べる。
長繊維が作りにくいピッチ系のIR素繊維は、遠心紡糸
法により短くちぎれた状態で製造されるため、短繊維ど
うしが複雑にからみ合った。かさ比重の低い綿状の集合
体になっており、そのまま使用して樹脂マトリックス材
中に分散させようとしても、綿状物が完全にはほぐれず
、均一分散させることが困難である。
予め短縁゛維どうしの綿状の複雑なからみ合いをほぐし
、押し固めて、かさ比重を大きくし、分散し易い炭素繊
維集束物とするため、特願昭60−253724号「炭
素繊維集束物の*n方法」には、内部に旋回気流を生じ
させた円筒容器内に炭素繊維の短繊維の綿状集合体を混
入し気流と共に旋回させることよりなる炭素繊維集束物
の製造方法が記載されている。
円筒容器の内部に旋回気流を生じさせるためには、円筒
容器の側面にその切線方向に設けた気流送入管から気流
を送入すればよく、送入された気流は円筒容器の内壁に
沿って旋回したのち、フィルターを設けた気流出口から
外部へ排出される。
このほか通常のサイクロンタイ、プの装置を使用しても
よい。
そこで、炭素繊維の短繊維の綿状集合体を円筒容器内に
混入するか、気流と共に円筒容器内に送入すると、その
炭素繊維の短繊維の綿状集合体は気流と共に円筒容器内
で旋回し、分散、集束をくりかえして、最締的にほぼ均
等な大きさと均等な形状を有する炭素繊維集束物が形成
される。
得られる炭素繊維集束物の形状は、操作条件に応じ大別
して炭素繊維の短繊維が一方向に揃った径が2〜4 m
 mの円柱状のもの、又は炭素繊維の短繊維が丸まった
球形のマリモ状のものとなる。
操作条件について具体的に説明すると、次の3つのパラ
メータが大きな影響を有する。
■炭素繊維の短繊維綿状集合体の容積(v)と円筒容器
の容積(V)との比率α[・α= v / V ]■炭
素繊維が円筒容器の内壁に沿って旋回する毎秒回転数γ
[r p sl ■炭素繊維を旋回させる時間t [分]即ち、これら3
つのパラメータを制御することにより、炭素繊維の短繊
維が一方向に揃った径が2〜4 m mの円柱状の゛も
の、あるいはかさ比重が0.02〜(120’の範囲で
粒径10mm以下の球形状に集束したも′のが得られる
本発明において「集束した′」というのは、このような
過程を経て、短縁□維どうしのからみ合いが先ずほぐさ
れた後、小塊状゛にまとめられた状態をいう。
□これらについて、熱可塑性樹脂マトリックス材中に分
散さ゛せる試験を行ったところ、かさ比重が0−04〜
0.15−t’、粒径10mm以下の球形状に集束した
ものが、”熱融解した熱可塑性樹脂中への分散性が優れ
ており、その結果繊維が単一な短繊維状で均一に分散し
た繊!II混入樹脂材が得られることがわかった。
本発明による繊維混入樹脂材の製造方法においては、」
−記のような方法で製造された。かさ比重0.04〜0
.15で、粒径10mm以下の球形状に集束した短繊維
と熱可塑性樹脂の粉末又はペレットを混合し、その熱可
塑性樹脂の熱融解温度以」;の温度で混練する。
本発明による繊維混入樹脂材の製造工程例を添付第1図
により説明すると、上記のような性状を有する球形状に
集束した短縁#Ilを定量フィーダ2により、また熱可
塑性樹脂の粉末又はペレット3を定量フィーダ4により
、同時に混線押出機5にフィードし、押し出しされたも
のを成形工程、例えばペレタイザー6で処理し・、繊維
混入樹脂材7を得る。
以下実施例及び比較例により、本発明゛の具体的な一構
成及び作パ用゛を説明する。 ・   ゛[実施例及び
比較例1 熱可塑性樹脂として熱融解温度136℃の高密度ポリエ
チレンを使用し、ピッチ系炭素繊維からなるf均粒径3
mmの球形集束物で、かさ比重が異なるもの各種をポリ
エチレンペレットに対して30%混合し、これを200
℃に加熱した短軸スクリュー式の混練押出機(バレル径
30 m mφ、L/D=30.圧縮比3.2)の投入
ホッパーに投ドし、混練混練押し出しされたものをペレ
ット化し、これを180℃に加熱したホットプレスにて
15 cmX 15 cmX厚さl m m (1”+
成形板を作り、第1表に示すような特性を求めるための
試験を実施した。
第  1  表 作」■ 本発明の作用は、第1表に示すように、炭素繊維の球形
状集束物のかさ密度が特許請求の範囲内であれば、樹脂
の中に炭素m維が短繊維状に均一な形に分散されるため
に、引張強度が大きく、かつ電気抵抗の低い複合材が製
造できる。これに対し本発明の特許請求の範囲外では、
まずかさ密度が低い(0、03)場合は、混練押出機に
は樹脂ペレットの方が先に入りがちで、最後には炭素繊
維が残留するので、樹脂中に所定濃度以下の炭素繊維し
か分散できないために、引張強度と体積固有抵抗は本発
明によるものより大幅に劣るものしか製造できない。ま
たかさ密度が極めて高い場合(0,160)は分散され
難い。
本発明を実施する場合、混練押出機から押し出しSれた
、繊維が単一な短繊維状で熱可塑性樹脂中に均一に分散
した繊維混入樹脂材料を、1−記実施例の如く、いった
んペレット化した後二次成形を行ってもよいし、またペ
レット化することなく直接所望の形状に成形加工しても
よい。
なお、本発明は繊維の囲体例として炭素繊維を取り1−
げて説明したが、かさ比重や形状の点で炭素繊維と同様
な混練トの問題点を有する繊維について適用することが
n(能である。
門の効果 ■高強度の繊維混入樹脂材料を連続的に製造することが
できる。
■繊維として炭素繊維を用いた場合には、高強度或いは
電気抵抗の低い繊維混入樹脂材料を連続的に製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による繊維混入樹脂材の製造工程を例示
したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. かさ比重0.04〜0.15で、粒径10mm以下の球
    形状に集束した短繊維と熱可塑性樹脂の粉末又はペレッ
    トを混合し、その熱可塑性樹脂の熱融解温度以上の温度
    で混練すること特徴とする繊維混入樹脂材の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0882558A1 (en) * 1997-06-06 1998-12-09 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Carbon fiber ball and process for manufacturing the same
FR2795669A1 (fr) * 1999-07-01 2001-01-05 Mecelec Composites Et Recyclag Procede et installation de traitement de fibres destinees a la fabrication de materiaux composites, element de charge et materiau composite ainsi obtenus

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EP0882558A1 (en) * 1997-06-06 1998-12-09 Kureha Chemical Industry Co., Ltd. Carbon fiber ball and process for manufacturing the same
US6194071B1 (en) 1997-06-06 2001-02-27 Kureha Chemical Industries Co., Ltd. Carbon fiber ball and a process for manufacturing the same
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EP1066939A1 (fr) * 1999-07-01 2001-01-10 Mecelec Composites et Recyclage Procédé et installation de traitement de fibres destinées à la fabrication de matériaux composites, élément de charge et matériau composite ainsi obtenus

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