WO1997047799A1 - Fibres de carbone, procede de production correspondant, et compositions de resines armees de ces fibres - Google Patents

Fibres de carbone, procede de production correspondant, et compositions de resines armees de ces fibres Download PDF

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Iwao Yamamoto
Eisaku Kakikura
Masami Kinouchi
Yoshiaki Inoue
Tamotsu Shiotsu
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Mitsubishi Chemical Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a carbon fiber mainly used for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition by mixing with a resin, a method for producing the same, and a fiber-reinforced resin composition using the same.
  • fiber-reinforced resin compositions made by mixing and dispersing carbon fibers in various matrix resins have been evaluated for their mechanical properties such as high strength, high rigidity, low specific gravity, and high wear resistance. It is attracting attention as an important material.
  • molded parts made of a highly rigid fiber-reinforced resin composition are being used as metal substitutes.
  • Conventionally, when such a carbon fiber is mixed and dispersed in each resin to obtain a fiber-reinforced resin material a large number of long carbon fibers are previously bundled with a resin called a sizing agent, and then cut short.
  • a method is used in which carbon fiber is used and mixed with a matrix resin.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve such a problem, and as a result, when agitation treatment is performed on carbon fibers having a high fluffy weight due to cutting, the fluffs surprisingly become fluff balls (fuzz balls formed by entanglement of fluffs). Spheres with a diameter of about 3 to 100 mm) and were separated from the carbon fiber bundle body. And it was found that the carbon fiber after fluff ball separation had significantly improved fluidity.
  • the gist of the present invention is a carbon fiber obtained by bundling and cutting a carbon fiber having a basis weight of 0.9 g / m or more with a sizing agent, and the following collapse start angle and funnel drop time are 65 degrees or less, respectively. , 20 seconds or less, a fiber reinforced resin composition obtained by mixing the same with a thermosetting resin, or a carbon fiber having a basis weight of 0.9 g / m or more.
  • the present invention is directed to a method for producing carbon fiber, which comprises subjecting a sizing agent to sizing, cutting, and stirring.
  • 100 g of carbon fiber is placed in a glass dish having an outer diameter of 255 mm and a height of 6 O mm, and the lid is closed. Shake gently so that the top surface of the carbon fiber is horizontal with the outer surface of the Petri dish facing down. When the shape is complete, place the Petri dish on a horizontal table. Then rotate the glass container until the carbon fibers start to collapse. At this time, the rotated angle is measured.
  • carbon fiber used in the present invention various conventionally known carbon fibers are used, and specifically, carbon fibers such as polyacrylonitrile-based, rayon-based, pitch-based, and polyvinyl alcohol-based carbon fibers are used.
  • carbon fibers such as polyacrylonitrile-based, rayon-based, pitch-based, and polyvinyl alcohol-based carbon fibers are used.
  • pitch-based carbon fibers produced from mesophase pitch are preferred.
  • the carbon fiber of the present invention is obtained by bundling these carbon fibers with a sizing agent and then cutting them by a known cutting method.
  • the carbon fiber has a weight per unit length of 0.9 g / m or more, preferably 1.0 g / m or more and 25 g / m or less, and more preferably 1 g / m or more. 5 g Zm or more 8. O g Zm or less Preferably, it is used.
  • those having a basis weight of less than 0.9 g Zm can be used, they are not economically preferable as carbon fibers of the fiber-reinforced resin composition because the production cost is high. On the other hand, if it is larger than 25 g / m, it may be difficult to uniformly disperse it in the resin.
  • the carbon fiber is bundled with a sizing agent.
  • a sizing agent commonly used for this purpose can be used, and it is preferable to select a sizing agent having good monofilament convergence.
  • epoxy compounds, polyurethane compounds, saturated or unsaturated polyesters, polyphenylene sulphite, polyphenylene ether, polycarbonate, polymethylene, polystyrene, polyolefin, acryl resin examples include homopolymers or copolymers such as biel acetate resin, ethylene vinegar bicopolymer, and polyamide resin. Of these, epoxy compounds and water-soluble polyamide compounds are particularly preferred.
  • the amount of the sizing agent to be used is not particularly limited as long as the effect of assembling can be exerted without any excess or shortage, and there is no particular difference from the amount of the sizing agent used during normal sizing. Specifically, it is selected from the range of 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 7% by weight, based on the total amount of carbon fibers. If the amount of the sizing agent adhered is less than 0.1% by weight, the sizing ability of the carbon fiber is inferior. If the amount exceeds 10% by weight, the sizing ability of the carbon fiber is too good and the dispersibility in the resin decreases. It is not preferable because the physical properties of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin deteriorate.
  • the specific means for bundling the carbon fibers with the sizing agent may be a known method. For example, several hundreds to hundreds of thousands of carbon long fiber bundles may be impregnated with the sizing agent and then dried.
  • the impregnation method at this time is Saijin
  • various methods such as dissolving the solvent in a solvent and using it as a solution, dispersing it in a solvent to use it as an emulsion, and using it by heating and dissolving it. Because the viscosity of the resin is high, it is difficult to remove the sizing agent attached to the carbon fiber at any time, so it is difficult to control the amount of the sizing agent attached, and the sizing agent is thermally denatured during heating and melting.
  • the bundled carbon fibers are cut into a predetermined length by any known method.
  • Solvents used to dissolve or disperse the sizing agent include 2-butanone, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, acetone, chlorophonolem, dichloromethan alcohol, There is water etc.
  • a surfactant In the solution or emulsion containing the sizing agent, a surfactant, a silane coupling agent, an epoxy curing agent, a catalyst, a binder, and the like may be added as necessary.
  • the surfactant used in the emulsion include polyoxymethylene castor oil ether, nonyl phenyl ether, styrenated phenyl ether, etc. At least one type of surfactant selected from polybutyl alcohol and the like can be used.
  • the specific physical properties of the present invention are obtained by subjecting such cut carbon fiber having a length of 2 mm or more and 20 mm or less, preferably 3 mm or more and 12 mm or less, for example, to the following stirring treatment.
  • the stirring process can be performed using an arbitrary stirrer.
  • a stirrer such as a cylindrical type, a V type, and a double cone type can be used, but a cylindrical type is preferably used.
  • Batch processing method and continuous processing method Any of the methods can be applied.
  • the stirring conditions are as follows: the charging rate of the carbon fiber into the stirring vessel machine is 1 to 90%, preferably 5 to 50% of the total volume of the vessel, and the rotation speed is 1 to 150111, preferably 5 to 701. 111. It is preferable to carry out as a dry stirring process.
  • the stirring time or the residence time in the container is preferably from 10 minutes to 30 minutes, but if the state of fluff is good and the obtained carbon fiber has good fluidity, the stirring time may be 10 minutes or less, or vice versa.
  • the pills are separated by a sieve to obtain carbon fibers having good fluidity.
  • the sieve for example, the size of the pill with a diameter of about 3 to 100 mm and the length of the carbon fiber obtained as a product can be taken into consideration to select an optimal eye size. preferable.
  • the stirring treatment is performed by adjusting the charging rate, the peripheral speed, the stirring time or the residence time, etc., so that the obtained carbon fiber has the desired specific physical properties of the present application. By performing the above-described stirring treatment, carbon fibers having specific physical properties, that is, (1) a specific collapse start angle and (2) a specific funnel falling time can be produced.
  • the collapse start angle is 65 degrees or less, preferably 60 degrees or less and 5 degrees or more, and the fall time is 20 seconds or less, preferably 10 seconds or less and 0.1 seconds or more. . If the collapse start angle and the funnel fall time deviate from the above ranges, the handleability in the mixing / dispersion process in the production of the fiber reinforced resin material is reduced. Further, the carbon fiber of the present invention has a bulk density of 350 g / 7 ⁇ to 800 g Z 8 or less, preferably 400 6 to 200 g / ⁇ , and more preferably 450 g / Q to 65 0 ⁇ ⁇ . Next, an evaluation method will be described.
  • the bulk density (d) is calculated from the following formula based on the weight (w) of the carbon fiber and the volume (V) after filling.
  • Pitch-based carbon fiber with a tensile strength of 240 kg / mm 2 , a tensile modulus of 22-ton / mm 2 , a fiber diameter of 10 / ⁇ ⁇ , a density of 2.0 1 g / cm 3 , and a basis weight of 1
  • the epoxy compound “Epicoat 8334” manufactured by Shell Chemical
  • 60 parts by weight and 40 parts by weight of “Epicoat 104” manufactured by Shell Chemical with an emulsion concentration of 7 g Zm were used.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1 except that the ft To produce carbon fiber and fiber resin reinforced materials.
  • the obtained carbon fiber had a bulk density of 43Og / fi, a collapse start angle of 72 degrees, and a funnel falling time of 30 seconds.
  • the flowability of the carbon fibers in the feeder was poor, and the supply was unstable.
  • Pitch-based carbon fiber with a tensile strength of 240 kg / mm 2 , a tensile elasticity of 22 ton / mm 2 , a fiber diameter, a density of 2.0 g / cm 3 , and a basis weight of 3.8 g / m
  • the product is impregnated with a water-emulsion solution prepared so that the concentration of the water-soluble polyamide compound in the emulsion becomes 3% by weight, then dried by heating at about 120 for 20 minutes, and then cut by a cutting machine to a length of 6 mm.
  • Carbon fiber (the amount of the polyamide compound attached was 3.8%).
  • the carbon fiber of the present invention After dry-drawing 25 parts by weight of the carbon fiber and 100 parts by weight of a dried polyoxymethylene resin pellet (“Jyuracon M90—02J” manufactured by Boli Plastics Co., Ltd.), screw extrusion was performed.
  • the carbon fiber of the present invention which was extruded into a strand, melt-mixed, extruded into a strand, cooled with water, and cut into a pellet, has excellent handleability and can be easily mixed with polyoxymethylene resin.
  • a dried polyoxymethylene resin pellet (“Jyuracon M90—02J” manufactured by Boli Plastics Co., Ltd.
  • Carbon fibers were produced in the same manner as in Example 2 except that the stirring treatment was not performed in the cylindrical container.
  • the obtained carbon fiber had a bulk density of 450 g / ⁇ , a collapse start angle of 64 °, and a funnel fall time of 30 seconds.
  • the flowability of the carbon fiber was poor in feeder II, and the supply was unstable.
  • the present invention improves the drawbacks that occur when producing a fiber-reinforced resin material, and provides carbon fibers having good handleability, that is, excellent operability in the mixing and dispersing steps.
  • the carbon fiber of the present invention has a high bulk density, a fiber-reinforced resin composition having a high fiber content can be easily obtained, which is preferable.

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Description

明細書 炭素繊維及びその製造法並びにそれを用いた繊維強化樹脂組成物 技術分野
本発明は、 樹脂と混合して繊維強化熱可塑性榭脂組成物を製造す るのに主と して用いられる炭素繊維及びその製造法並びにそれを用 いた繊維強化樹脂組成物に関する。 背景技術
近年、 炭素繊維を各種のマ ト リ ッ ク ス樹脂に混合、 分散してなる 繊維強化樹脂組成物は、 高強度、 高剛性、 低比重、 高耐摩耗性など の機械的特性が評価され工業的に重要な材料と して注目 されている。 特に最近小型軽量化が進んでいる電子応用製品の分野において高剛 性の繊維強化樹脂組成物の成形部品が金属代替材料と して用途展開 されてきている。 従来このような炭素繊維を各榭脂に混合、 分散さ せて繊維強化樹脂材料を得る場合に、 あらかじめ多数本の炭素長繊 維をサイジング剤と呼ばれる榭脂によって集束させた後、 短く切断 してなる炭素繊維を用いてそれをマ ト リ ックス榭脂と混合させる方 法が通常用いられている。
かかる繊維強化榭脂組成物の性能を向上せしめるには繊維含有量 を増加させることが重要であり、 そのためには嵩密度の高い炭素繊 維を得ることが課題であった。
しかしながら、 従来、 嵩密度の高い炭素繊維を得る目的で、 高い 目付 （炭素繊維束 1 mあたりの重量） を有する炭素繊維束を切断し よう とすると、 束のばらけが生じ、 毛羽 （束の本体から分離された、 数本から数十本単位の炭素繊維） が発生するという問題があった。 すなわち、 目付が低く、 束が細い炭素繊維は容易に切断出来るが、 目付が高い、 束が太い炭素繊維の切断は、 束のばらけ、 毛羽の発生 を伴い困難であった。
また、 このよ うな炭素繊維を榭脂と混合する際には、 毛羽同士が 絡み合う ことによ り、 炭素繊維供給フィーダ一内での炭素繊維の流 動性が悪く、 定量フィー ドが出来ないため、 炭素繊維を樹脂中に均 一に分散させることが困難であった。
そのために、 従来から知られている本分野の炭素繊維、 特にピッ チ系炭素繊維の目付は高いもので 0 . 8 g / m程度でしかなく、 更 に高い目付を有していながら、 かつ流動性に優れる炭素繊維が望ま れていた。
本発明者らはかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、 切断に より毛羽立った高目付の炭素繊維に攪拌処理を施すと、 驚くべきこ とに毛羽同士が、 毛羽玉 （毛羽が絡み合って出来た直径 3〜 1 0 0 m m程度の球状物） と して集合し、 炭素繊維束本体から分離されて く ることを見いだした。 そして毛羽玉を分離した後の炭素繊維は、 その流動性が著しく 向上することを見いだした。
本発明の目的は、 高嵩密度で且つ、 繊維強化樹脂材料を製造する 際に生じる欠点を改良した、 取扱性が良好で、 混合、 分散の工程に おける操作性に優れた炭素繊維を得ることにあり、 更に、 高嵩密度 の炭素繊維を含有した、 高繊維含有率の繊維強化樹脂組成物を得る ことにある。 発明の開示
すなわち本発明の要旨は、 目付が 0 . 9 g / m以上の炭素繊維を サイジング剤によって集束、 切断してなる炭素繊維であって、 下記 の崩れ開始角度、 漏斗落下時間がそれぞれ 6 5度以下、 2 0秒以下 であることを特徴とする炭素繊維、 それを熱可組成樹脂に混合して なる繊維強化樹脂組成物、 又は目付が 0 . 9 g / m以上の炭素繊維 をサイジング剤によって集束、 切断した後、 撹拌処理を施すことを 特徴とする炭素繊維の製造法に存する。
流動性を表す尺度と して、 次の二つのパラメーターを設定した。
( 1 ) 崩れ開始角度
外径 2 5 5 mm、 高さ 6 O mmのガラスシヤーレ中に炭素繊維を 1 0 0 g入れ、 蓋をする。 シャーレの外周面を下にして、 炭素繊維 の上面が水平になるよ う に軽く振と う し、 形が整ったらそのままの 状態でシャーレを水平な台の上に置く。 次にガラス容器を炭素繊維 が崩れ始めるまで回転させる。 このとき回転させた角度を測定する。
( 2 ) ロー ト落下時間
あらかじめ出口をふさいだポリプロ ピレン製粉末ロー ト （上径 1 0 0 mm, 管径 2 5 mm、 管長 2 4 mm) に炭素繊維を 3 0 g入れ、 約 2 5 g / c m 2 の荷重を 1 0秒間かけ、 抜重したのち出口を開放 する。 このときロー トから炭素繊維が全量落下するまでの時間を測 定する。 なお 3 0秒以上たつても全量落下しない場合は測定値を 3 0秒と した。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる炭素繊維と しては従来公知の種々の炭素繊維が使 用されるが、 具体的にはポリアク リ ロニ ト リル系、 レーヨン系、 ピ ツチ系、 ポリ ビニルアルコール系等の炭素繊維が挙げられるが、 特 にはメ ソフェーズピッチから製造されたピッチ系炭素繊維が好まし レ、。 本発明の炭素繊維はこれらの炭素繊維をサイジング剤で集束さ せたのち公知の切断方法で切断してなる。
尚、 炭素繊維と しては、 その単位長さ当たりの重量である目付が 0. 9 g /m以上、 好ましくは 1. 0 g /m以上 2 5 g /m以下、 さ らに好ましく は 1. 5 g Zm以上 8. O g Zm以下であるものを 用いることが好ましい。
目付が 0 . 9 g Z m未満のものも使用可能であるが、 製造コス ト が高価になるため、 繊維強化樹脂組成物の炭素繊維と しては経済上 好ましく ない。 また、 2 5 g / mよ り大きいものは、 樹脂中に均一 分散させることが困難になる恐れがある。
本発明の炭素繊維の製造法と しては、 まず、 サイジング剤で炭素 繊維を集束させる。 そのサイジング剤と してはこの目的で通常用い られる任意のものが使用でき、 その中からモノフィラメ ン 卜の集束 性の良いものを選択するとよい。 具体的には、 エポキシ化合物、 ポ リ ウレタン化合物、 飽和又は不飽和ポリエステル、 ポリ フエ二レン サルファイ ト、 ポリ フエ二レンエーテル、 ポリ カーボネー ト、 ポリ ォキシメチレン、 ポリ スチレン、 ポリ オレフイ ン、 アク リル樹脂、 酢酸ビエル樹脂、 エチレン酢ビコポリ マー、 ポリ ア ミ ド榭脂などの ホモポリマー又はコポリマー等が挙げられる。 このうち、 特にェポ キシ化合物または水溶性ポリ アミ ド化合物が好ましい。 使用するサイジング剤の付着量は、 集合体化の効果を過不足なく 発揮する量である限り特に限定されず、 通常のサイジングの際の付 着量と特に変わると ころはない。 具体的には、 炭素繊維全量に対し て 0 . 1〜 1 0重量％、 より好ましくは 0 . 5〜 7重量％の範囲か ら選択される。 集束剤の付着量が 0 . 1重量％未満では該炭素繊維 の集束性が劣り、 1 0重量％を越えると該炭素繊維の集束性が良す ぎてかえって樹脂中での分散性が低下し炭素繊維強化熱可塑性樹脂 の物性が低下するため好ましくない。 サイジング剤で炭素繊維を集束させる具体的手段も、 公知の方法 でよく 、 例えば、 数百〜数十万本の炭素長繊維束にサイジング剤を 含浸した後乾燥すると良い。 その際の含浸方法と しては、 サイジン グ剤を溶剤に溶解させて溶液と して用いる、 溶剤中に分散させてェ マルジヨ ンと して用いる、 加熱溶解して用いる等の方法が考えられ るが、 加熱溶解して用いる方法は、 樹脂の粘性が高いのでいつたん 炭素繊維に付着したサイジング剤を除去するのが難しい等の理由で、 付着量を調節するのが難しい上、 加熱溶融の際、 サイジング剤が熱 変性して、 榭脂組成物全体の耐熱性等の物性に悪影響を与える場合 があるので好ましく ない。 その後、 集束した炭素繊維を所定の長さ に公知の任意の方法で切断する。 サイジング剤を溶解または分散させるのに用いる溶剤と しては、 2 —ブタ ノ ン、 テ トラ ヒ ドロフラン、 N， N —ジメチルホルムア ミ ド、 アセ トン、 ク ロ ロホノレム、 ジク ロ ロメ タ ンアルコール、 水等が 有る。
サイジング剤を含む溶液またはェマルジョ ン中には、 必要に応じ て界面活性剤、 シランカップリ ング剤、 エポキシ硬化剤、 触媒、 接 着剤等を配合しても良い。 ェマルジョ ンに用いる界面活性剤と して は、 例えば、 ポリ オキシメチレンのヒマシ油エーテル、 ノニルフエ ニルエーテル、 スチレン化フエニルエーテルなどのポリ ォキシェチ レンアルキノレエ一テノレ又はポリォキシエチレンァノレキノレア リ ノレエー テル及びポリ ビュルアルコールなどの中から選ばれた少なく と も 1 種類の界面活性剤が挙げられる。 本発明では、 かかる切断した、 長さ 2 m m以上 2 0 m m以下、 好 ましく は 3 m m以上 1 2 m m以下の炭素繊維を例えば下記の撹拌処 理を施すことにより、 本発明の特定物性を有する炭素繊維を得る。 撹拌処理は任意の撹拌機を用いて行う ことができる。 例えば円筒型、 V型、 二重円錐型等の撹拌機が使用できるが好ましく は円筒型が用 いられる。 また処理方法についてもバッチ処理方式、 連続処理方式 のいずれの方法でも適用できる。 撹拌条件は、 撹拌容器機への炭素 繊維の装入率が容器全容積の 1〜 9 0 %好ましくは 5〜 5 0 %、 回 転速度が 1〜 1 5 0 111好ましく は 5〜 7 0 1 111でぁる。 乾式 攙拌処理と して行う ことが好ましい。 搔拌装入率が大きすぎると炭 素繊維の運動が阻害され、 また装入率が小さいと容器内壁面を滑り やすく なるため撹拌効率が低下し好ましく ない。 また回転速度が 1 r p mより も小さいと撹拌の進行に有効な動きが見られず、 1 5 0 r p mより も大きいと容器内の炭素繊維層に不動部が生じ撹拌効率 が低下するため好ましく ない。 撹拌時間あるいは容器内滞留時間に ついては 1 0分〜 3 0分が好ましいが、 毛羽の集合状態が良好で、 得られる炭素繊維の流動性が良ければ 1 0分以下の撹拌時間でもよ く、 逆に 3 0分以上撹拌しても、 集合体の集束性は低下することな く、 さらに流動性が良好な炭素繊維と毛玉の混合物が得られる。 次 に篩で毛玉を分離し、 流動性の良好な炭素繊維を得る。 篩と しては、 例えば、 直径約 3〜 1 0 0 m mとなる毛玉の大きさと、 製品と して 得る炭素繊維の長さを考慮し、 最適な目の大きさのものを選ぶこと が好ましい。 上記撹拌処理は得られる炭素繊維が目的とする本願の 特定物性を有するよ うにその装入率、 周速度、 撹拌時間あるいは滞 留時間等を調整して行われる。 上記撹拌処理を施すことにより、 特定の物性、 即ち （ 1 ) 特定の 崩れ開始角度と （ 2 ) 特定のロー ト落下時間を有する炭素繊維を製 造することができる。
その崩れ開始角度とは 6 5度以下、 好ましくは 6 0度以下 5度以 上であって、 ロー ト落下時間とは 2 0秒以下、 好ましく は 1 0秒以 下 0 . 1秒以上である。 崩れ開始角度、 ロー ト落下時間が前記範囲 を逸脱すると繊維強化樹脂材料製造時の混合 · 分散工程での取扱性 が低下する。 更にかかる本発明の炭素繊維は、 嵩密度が 3 5 0 g /7 β以上 8 0 0 g Z 8以下、 好ましく は 4 0 0 6ノ 2以上 7 00 g/ β以下、 さらに好ましく は 4 5 0 g / Q以上 6 5 0 β Ζ βである。 次に評価方法について説明する。
( 1 ) 崩れ開始角度
外径 2 5 5 mm、 高さ 6 0 m mのガラスシャーレ中に炭素繊維を 1 0 0 g入れ、 蓋をする。 シャーレの外周面を下にして、 炭素繊維 の上面が水平になるように軽く振と う し、 形が整ったらそのままの 状態でシャーレを水平な台の上に置く。 次にガラス容器を炭素繊維 が崩れ始めるまで回転させる。 このとき回転させた角度を測定する。
( 2 ) ロー ト落下時間
あらかじめ出口をふさいだポリプロ ピレン製粉末口一 ト （上径 1 0 0 mm, 管径 2 5 mm、 管長 2 4 mm) に炭素繊維を 3 0 g入れ、 約 2 5 g c m2 の荷重を 1 0秒間かけ、 抜重したのち出口を開放 する。 このときロー トから炭素繊維が全量落下するまでの時間を測 定する。 なお 3 0秒以上たつても全量落下しない場合は測定値を 3 0秒と した。
( 3 ) 嵩密度
炭素繊維約 3 0 gを枰量後その約 1 3ずつを順次 2 0 0 m 1 の メスシリ ンダ一中に入れ、 炭素繊維をメスシリ ンダ一に入れる都度 5 c mの高さからメスシリ ンダ一を 1 0回落下させ、 全量充填し終 わったらその体積を読みとる。 炭素繊維の重量 （w ) と充填後の体 積 （ V ) から嵩密度 （ d ) を次式で計算する。
【式 1 】
d = w / V 炭素繊維に毛羽あるいは毛玉が含まれると集合体どう しがブリ ツ ジングをおこ して、 崩れ開始角度測定時に崩れ難かったり、 また口 ー トから滑り落ちなかったりするため、 崩れ開始角度、 ロー ト落下 時間は大きく なる。
(実施例 1 )
a ： 炭素繊維の製造
ピッチ系炭素繊維であって引張強度 2 4 0 k g /mm2 、 引張弹 -性率 2 2 t o n /mm2 、 繊維直径 1 0 /χ πι、 密度 2. 0 1 g / c m3 、 目付が 1. 7 g Zmのものをエポキシ化合物 "ェピコー ト 8 3 4 " (シェル化学社製） 6 0重量部と "ェピコー ト 1 0 0 4 " (シェル化学社製） 4 0重量部をェマルジョ ン濃度が 3重量％にな るように調製した水ェマルジョ ン溶液に含浸させた後約 1 2 0でで 2 0分加熱乾燥しさらに切断機で 6 mm長さの炭素繊維 （エポキシ 化合物付着量は 3. 1重量％) を製造した。 その後内径 4 0 0 mm の円筒型提拌容器中に炭素繊維を容器全容積の 1 0 %投入し、 回転 速度 3 0 r p mで 1 0分間 ¾拌、 篩いによって毛羽玉を分離し炭素 繊維を得た。 得られた炭素繊維は嵩密度が 5 3 0 gZ β、 崩れ開始 角度 5 5度、 ロー ト落下時間 1秒であった。 b ： 繊維強化樹脂材料の製造
前記炭素繊維 2 5重量部と乾燥したポリォキシメチレン樹脂ペレ ッ ト （ポリ プラスチック社製 「ジユラコン M 9 0— 0 2」 ） 1 0 0 重量部とを ドライブレン ドした後、 スク リ ユー押出機にしこみ、 溶 融混合してス トラン ド状に押し出し、 水冷後ペレッ ト状に切断した。 本発明の炭素繊維は取扱性に優れているためポリオキシメチレン樹 脂に容易に混合することができた。
(比較例 1 )
円筒容器中で ft拌処理を行わなかった以外は実施例 1 と同様にし て炭素繊維及び繊維樹脂強化材料を製造した。 得られた炭素繊維は 嵩密度が 4 3 0 g/ fi、 崩れ開始角度 7 2度、 ロート落下時間 3 0 秒であった。 またポリオキシメチレン樹脂との混合時に、 フィーダ 一内で炭素繊維の流動性が悪く、 供給が不安定であった。
(実施例 2 )
a ： 炭素繊維の製造
ピッチ系炭素繊維であって引張強度 2 4 0 k g /mm2 、 引張弾 性率 2 2 t o n /mm 2 、 繊維直径 、 密度 2. 0 1 g/ c m3 、 目付が 3. 8 g /mのものを水溶性ポリアミ ド化合物のエマ ルジョ ン濃度が 3重量％になるよ うに調製した水ェマルジョ ン溶液 に含浸させた後約 1 2 0 で 2 0分加熱乾燥しさらに切断機で 6 m m長さの炭素繊維 （ポリアミ ド化合物付着量は 3. 8 %) を製造し た。 その後内径 4 0 0 mmの円筒型攪拌容器中に炭素繊維を容器全 容積の 1 0 %投入し、 回転速度 3 0 r p mで 1 0分問搔拌、 篩いに よって毛羽玉を分離し炭素繊維を得た。 得られた炭素繊維は嵩密度 が 5 1 0 g / 2、 崩れ開始角度 5 7度、 ロー ト落下時間 1秒であつ た。 b ： 繊維強化樹脂材料の製造
前記炭素繊維 2 5重量部と乾燥したポリォキシメチレン樹脂ペレ ッ ト （ボリ プラスチック社製 「ジユラコン M 9 0— 0 2 J ) 1 0 0 重量部とを ドライブレン ドした後、 スク リ ュー押出機にしこみ、 溶 融混合してス トラン ド状に押し出し、 水冷後ペレッ ト状に切断した 本発明の炭素繊維は取扱性に優れているためポリオキシメチレン榭 脂に容易に混合することができた。
(比較例 2 ) 円筒容器中で攪拌処理を行わなかった以外は実施例 2 と同様にし て炭素繊維を製造した。 得られた炭素繊維は嵩密度が 4 4 0 g / β 、 崩れ開始角度 6 4度、 ロー ト落下時間 3 0秒であった。 またポリオ キシメチレン樹脂との混合時に、 フィーダー內で炭素繊維の流動性 が悪く、 供給が不安定であった。
Figure imgf000012_0001
産業上の利用可能性
本発明は、 繊維強化樹脂材料を製造する際に生じる欠点を改良し, 取扱性が良好、 つまり混合、 分散の工程における操作性に優れた炭 素繊維を与える。
更に本発明の炭素繊維は、 高嵩密度であるため、 容易に高繊維含 有率の繊維強化榭脂組成物を得ることができ、 好ましい。

Claims

請求の範囲
1. 目付が 0. 9 g Zm以上の炭素繊維をサイジング剤によって集 束、 切断してなる炭素繊維であって、 下記の崩れ開始角度、 漏斗落 下時間がそれぞれ 6 5度以下、 2 0秒以下であることを特徴とする 炭素繊維。
( 1 ) 崩れ開始角度
外径 2 5 5 mm、 高さ 6 0 m mのガラスシャーレ中に炭素繊維を 1 0 0 g入れ、 蓋をする。 シャーレの外周面を下にして、 炭素繊維 の上面が水平になるように軽く振と う し、 形が整ったらそのままの 状態でシャーレを水平な台の上に置く。 次にガラス容器を炭素繊維 が崩れ始めるまで回転させる。 このとき回転させた角度を測定する。
( 2 ) ロー ト落下時間
あらかじめ出口をふさいだポリプロピレン製粉末ロー ト （上径 1 0 0 mm, 管径 2 5 mm、 管長 2 4 mm) に炭素繊維を 3 0 g入れ、 約 2 5 g c m2 の荷重を 1 0秒間かけ、 抜重したのち出口を開放 する。 このときロー トから炭素繊維が全量落下するまでの時間を測 定する。 なお 3 0秒以上たつても全量落下しない場合は測定値を 3 0秒と した。
2. 炭素繊維の長さが 2 mm以上 2 0 mm以下であることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の炭素繊維。
3. 炭素繊維がピツチ系炭素繊維であることを特徴とする請求の範 囲第 1項又は第 2項記載の炭素繊維。
4. 目付が 0. 9 g /m以上の炭素繊維をサイジング剤によって集 束、 切断した後に、 ft拌処理を施すことにより、 上記の崩れ開始角 度、 漏斗落下時間がそれぞれ 6 5度以下、 2 0秒以下である炭素繊 維を得ることを特徴とする炭素繊維の製造法。
5. 目付が 0. 9 g /m以上の炭素繊維をサイジング剤によって集 束、 切断した後に、 »拌処理を施し、 その後、 毛羽玉を分離除去す ることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の炭素繊維の製造法。
6. 熱可塑性樹脂に、 目付が 0. 9 g Ζπι以上の炭素繊維をサイジ ング剤によって集束、 切断してなる炭素繊維であって、 崩れ開始角 度、 漏斗落下時間がそれぞれ 6 5度以下、 2 0秒以下である炭素繊 維を混合してなることを特徴とする繊維強化樹脂組成物。
7. 熱可塑性樹脂に混合する炭素繊維の長さが、 2 mm以上 2 0 m m以下であることを特徴とする請求項 6記載の繊維強化樹脂組成物 t
8. 炭素繊維がピッチ系炭素繊維であることを特徴とする特許請求 の範囲第 6項又は第 7項記載の繊維強化樹脂組成物。
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