JPS63286437A

JPS63286437A - 繊維複合樹脂組成物

Info

Publication number: JPS63286437A
Application number: JP62121797A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakatani; 雅行中谷; Yukinari Komatsu; 小松　行成
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1988-11-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は複合樹脂組成物に関し、さらに詳しくは気相成
長法炭素繊維と短繊維と合成樹脂とを含有した繊維複合
樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

繊維複合樹脂は今日、生活や産業分野で幅広く応用され
ており、その研究開発も活発に行なわれている。これら
の繊維材料としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維
、合成繊維、天然繊維、セラミック繊維、各種ウィスカ
ー等が用いられている。

これらのうち、特に短繊維（ウィスカーも含む）を強化
材料とした複合材は、流動成形が可能なため、生産性、
経済性に優れ、寸法精度にも優れており、非常に応用範
囲が広い。

しかしながら、これら短繊維複合樹脂は、優れた機械物
性を有する強化繊維材料を用いているにもかかわらず、
その補強効果はまだ充分とはいえ　　。

ず、さらなる研究開発が活発に行なわれている。

また複合樹脂組成物に電気伝導性を付与する場合、カー
ボンブランクを樹脂に複合することが広く行なわれてい
る。しかしながら、所望の電気伝導性を得るために、機
械物性を犠牲にしなくてはならないという欠点があった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決し、機械物
性および電気伝導性に優れた繊維複合樹脂組成物を提供
することにある。

本発明者らはこれまで新しい炭素材料として、気相成長
法炭素繊維の開発およびこの素材の特性、反応性につい
て基礎的研究を進めていたが、本繊維の特異な形態と機
械物性、電気特性に注目して各種の実用性試験を行なっ
ていたところ、本繊維の形状や、他の物質との分散状態
によって、優れた機械物性、電気特性を発現できること
を見出し、さらに鋭意研究の結果、本発明に到達した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、繊維の直径が０．０１〜３μ、アスペクト比
が２〜１０８である気相成長法炭素繊維と、短繊維と、
合成樹脂とを含有した繊維複合樹脂組成物である。

本発明において、気相成長法炭素繊維とは、炭化水素な
どの炭素源を、触媒の存在下に加熱して気相成長させて
作られる繊維状の炭素質の物質、これを粉砕したり切断
したりした種々の形態の炭素質物質、またはこれらを加
熱処理した炭素質または黒鉛質物質である。本発明の気
相成長法炭素繊維は、電子顕微鏡で観察すると、芯の部
分と、どれを取巻く、−見して年輪状の炭素層からなる
特異な形状の繊維、およびこれを粉砕、破砕、切断、混
練などによって加工したものを総称する。

本発明において、気相成長法炭素繊維の直径は０．０１
〜３μである。このうち０．０１〜１μが好ましく、特
に０．０５〜０．５μが好ましい。またアスペクト比は
２〜１０８であり、このうち５〜１０４、特に２０〜１
０００が好ましい。アスペクト比は、気相成長法炭素繊
維の製造方法および粉砕、破砕、切断、混練等の加工に
より調整される。

本発明において、気相成長法炭素繊維は、酸性官能基を
有していてもよく、その場合、繊維の表面積光たり１〜
１００μｅ　ｑ　／　ｒｄが好ましく、２〜５０μｅｑ
／＋ｒｆ、’特に４〜３０　ｐ　ｅ　ｑ／ｒｒｒが好ま
しい。酸性官能基を有している繊維は機械物性に優れる
傾向にある。酸性官能基は、気相成長法炭素繊維を酸素
などの酸化性ガスや硝酸などの酸化剤などで酸化するこ
とによって導入され、−ＣＯ□Ｈ１−ＯＨ等の酸性官能
基を有する気相成長法炭素繊維が得られる。

本発明において、短繊維は特に制限されず、ガラス繊維
、炭素繊維、アラミド繊維、炭化珪素繊維、炭化珪素ウ
ィスカー、窒化珪素ウィスカー等、一般に強化繊維とし
て用いられるものである。これら短繊維の長さも特に制
限されず、取扱い方法に応じて適宜の長さのものを用い
ればよい。例えば射出成形、押出成形等の成形には短い
ものを用いるのが便利であり、積層成形、ロール圧縮成
形等においては長くても短くてもよい。一般には２ｃＩ
１１以下であり、このうち、０．００５〜２０鶴が好ま
しく、特に０．０１〜１０ｍｍが好ましい、また短繊維
の直径は特に制限はないが、含有する気相成長法炭素繊
維よりも太いものが好ましく、気相成長法炭素繊維の直
径に対して３〜５０００倍のもの、特に５〜５００倍の
ものが好ましい。極細の気相成長法炭素繊維とそれより
直径の太い短繊維との組合わせにより、優れた機械物性
および電気伝導性をさらに発現させることができる。

本発明において合成樹脂とは、熱可塑性樹脂、不融性樹
脂または熱硬化性樹脂であり、例えばポリアセタール、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメ
チルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル
、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリア
クリロニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリケトン、ポリスルホン、ポリフェニレン
スルフィド、フッ素樹脂、珪素樹脂、ポリイミド、ポリ
ベンズイミダゾール等、また熱硬化性樹脂としては、フ
ェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、アニリン
樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂等があげられる。

本発明において、気相成長法炭素繊維と短繊維と合成樹
脂との割合は特に制限されないが、一般にはその重量比
が気相成長法炭素繊維：短繊維二合成樹脂＝１〜８０ｗ
ｔ％：３〜９Ｑｗｔ％：５〜９６ｗｔ％の範囲で用いる
のが便利であり、このうち、気相成長法炭素繊維：短繊
維：合成樹脂−３〜４Ｑｗｔ％：５〜６０ｗｔ％：２０
〜９０ｗｔ％の範囲が好ましく用いられる。

本発明の繊維複合樹脂組成物において、気相成長法炭素
繊維、短繊維および合成樹脂の混合状態は特に制限はさ
れないが、合成樹脂と短繊維が均−に分散、−混合され
ているのが好ましい。分散、混合状態の一つの評価方法
として、例えば密度のバラツキで評価することができ、
組成物の小片（１０〜１５０ｍｎ？）の密度のバラツキ
が、平均値の±１０％以内が好ましく、特に±５％以内
が好ましい。この範囲において、機械物性および電気伝
導性が優れる傾向がある。

本発明の組成物においては、他の無機や有機の繊維状物
、パルプ状粒子、粉状や粒状物を含有していてもよく、
また結晶核剤、増粘剤、難燃剤、希釈剤、安定剤、酸化
防止剤、成形の際の金型からの離型性をよくするための
添加剤等、公知の種々の配合剤を含有していてもよい。

本発明の組成物は、多孔質、緻密質のいずれでもよいが
、多孔質の場合、気孔率が９５％以下のものが好ましく
、気孔が均一に分散しているのが好ましい。例えば密度
の平均値に対するバラツキが±１０％以内、特に土５％
以内が好ましい。

本発明の樹脂組成物は、極細の気相成長法炭素繊維と短
繊維を含有していることにより、機械物性および電気伝
導性に優れた材料である。この理由については明確では
ないが、本発明の組成物を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、合成樹脂中に分散している短繊維の周囲近くに
極細の気相成長法炭素繊維が主に分散、混合されている
ところが見られた。

本発明の組成物は公知の方法で製造することができ、例
えば気相成長法炭素繊維、短繊維および粉末状またはチ
ップ状の合成樹脂を、乾式で混合した後、加熱下に混練
して射出成形または押出成形する方法、気相成長法炭素
繊維と短繊維および合成樹脂を溶液状態で分散、混合し
、これをそのまま濾過してシート状にした後、乾燥、加
熱圧縮する方法、分散、混合した溶液を乾燥後、加熱混
練した後成形する方法等いかなる方法を用いてもよい。

〔実施例〕

実施例１気相成長法炭素繊維をトリスアセチルアセトン鉄、トル
エン、水素ガスを１５００℃の加熱空間に導入し、直径
０．０５〜０．１０μ、アスペクト比５．００〜１００
０のものを得た。この気相成長法炭素繊維を粉砕した後
、０２／ＨＣ＃／Ｎ２ガス雰囲気下で酸化処理をして、
酸性官能基を単位表面積当たり９．０μｅ　ｑ　／　ｒ
ｄ有する気相成長法炭素繊維を得た。なお、酸性官能基
の測定は、ＢＥＴ法（Ｎ２）による比表面積の測定と、
ＮａＯＨ水溶液含浸後ＨＣｆｆｉによる滴定によって求
めた。

短繊維としてガラス繊維（Ｅガラス、直径１０μ、長さ
３ｆｌ）、合成樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂（ＡＥＲ−３３１，硬化剤ニジアミノジフェニルス
ルホン）を用いた。

上記樹脂１００重量部に対して、気相成長法炭素繊維を
５重量部、ガラス繊維を２０重量部をアセトン中で混合
後、乾燥し、ニーダ−でよく攪拌した。脱気を行なった
後、２００℃で圧力２００ｋｇ／−で１時間はど成形し
てシート状物を得た。

得られた繊維複合樹脂シート状物を８０ｎＸ１０龍Ｘ４
Ｂに切断し、ＪＩＳ　　Ｋ　　６９１１の方法で曲げ試
験を行ない、体積固有抵抗も測定した。

これらの結果を第１表に要約した。また密度勾配管を用
いて組成物の小片（１０〜１５０ｍｎ？）１５個の密度
のバラツキを調べたところ、平均値の±２％以内にすべ
て入っていた。また、樹脂組成物中の気相成長法炭素繊
維のアスペクト比は２５０〜５００であった。

比較例１気相成長法炭素繊維を用いない以外は実施例１と同様に
して繊維複合樹脂シートを作成し、同様に評価した。密
度のバラツキは平均値の±４％以内にすべて入っていた
。これらの結果を第１表に要約した。

比較例２樹脂１００重量部に対して、ガラス繊維２５重量部を用
いた以外は、比較例１と同様に行なった。

密度のバラツキは平均値の±４％以内にすべて入ってい
た。これらの結果を第１表に要約した。

実施例２気相成長法炭Ｓ繊維として実施例１で使用したものを用
い、短繊維としてミルドカーボンファイバー（ピッチ系
、直径１４５μ、長さ約０．７龍）、合成樹脂としてナ
イロン６６の粉末を用いた。

上記樹脂１００重量部に対して、気相成長法炭素繊維１
５重量部、ミルドカーボンファイバー１５重量部、を乾
式で混合後、２軸スクリユーで２９０℃にて混練してペ
レットを製造し、その後射出成形してダンベルを成形し
た。

ダンベルの小片（１０〜１５０ｍｎ？）　２０個を切取
り、密度のバラツキを見たところ、すべて±３％以内に
入っていた。ダンベルの曲げ試験（ＡＳＴＭ　　Ｄ　　
７９０）および体積固有抵抗を測定し、その結果を第１
表に要約した。またダンベル内での気相成長法炭素繊維
のアスペクト比は８０〜３００であった。

比較例３気相成長法炭素繊維を用いない以外はすべて実施例２と
同様に行なった。密度のバラツキは平均値に対して±４
％以内に入っていた。これらの結果を第１表に要約した
。

比較例４樹脂１００重量部に対して、ミルドカーボンファイバー
を３０重量部用いた以外は比較例３と同様に行なった。

密度のバラツキは平均値に対して±５％以内に入ってい
た。これらの結果を第１表に要約した。

第　　　１　　　表〔発明の効果〕本発明の繊維複合樹脂組成物は、機械強度、電気伝導性
に優れているため、本発明の組成物を用いた成形体は、
コンピュータハウジング、ＯＡ機器の構造材、シールド
特性、制電性を要する機器の構成部材として、また、住
宅材料、建材、タンク、容器、工業機材として好適に使
用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）繊維の直径が０．０１〜３μ、アスペクト比が２
〜１０＾８である気相成長法炭素繊維と、短繊維と、合
成樹脂とを含有してなることを特徴とする繊維複合樹脂
組成物。