JPH01268758A

JPH01268758A - 繊維含有塊状着色樹脂組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH01268758A
Application number: JP9799888A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Inamori; 稲守　均之; Satoru Hamaoka; 浜岡　覚; Akihiro Hachitani; 彰啓蜂谷
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-26

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、繊維含有塊状着色樹脂組成物およびその製造
方法に関する。本発明の繊維含有塊状着色樹脂組成物は
、樹脂、ゴムなどを主材料とする複合材料における強化
材として、有用であり、また複合材料を均−且つ鮮明に
着色することが出来る。

従来技術とその問題点炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などは、樹脂、セ
メントなどに導電性を付与したり、その機械的性質、成
形寸法安定性などを改善するために、使用されている。

炭素繊維を例としてより具体的に説明すれば、樹脂、ゴ
ムなどの材料の強度向上のみならず、導電性の付与、摺
動性の向上などを主な目的として、収束剤による処理を
行った繊維長１ｍｍ以下のものを複合相手の母材に配合
している。この様な物性の向上は、付与された収束剤が
母材と炭素繊維との密着性を改善することにより、達成
される。従来の収束剤による炭素繊維の表面処理は、長
繊維、マット状、トウ状などの形態の炭素繊維に収束剤
を含有する液を付与した後、乾燥し、ボビンに巻き取り
、切断して、短繊維とすることにより、行われている。

しかしながら、この様な従来技術による炭素繊維の表面
処理には、以下の如き欠点がある。

（イ）収束剤による処理後に炭素繊維の切断を行なうの
で、切断端面には、収束剤が付与されない。

従って、複合材料の物性改善が十分に行われない。

（ロ）炭素繊維の切断時に粉塵が発生するので、作業環
境を悪化させる。

（ハ）炭素繊維は、導電性なので、短繊維加工機の操作
盤、周辺のスイッチボックスなどを密閉構造として、漏
電、感電などを防止する必要がある。

上記の問題点は、（ハ）を除いて、ガラス繊維およびア
ラミド繊維についても、該当する。

また、炭素短繊維の樹脂への配合を例にとるならば、炭
素短繊維は、通常下記の如きペレット化工程を経た後、
樹脂に混入配合されているが、それぞれやはり問題点が
ある。

（ｉ）樹脂ペレットまたは樹脂パウダーに必要量の炭素
短繊維を加え、高速回転ミキサーにより均一に分散させ
た後、加熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に押出し成形
し、冷却後、３〜５ｍｍに切断して炭素短繊維と樹脂と
からなるペレットとする。

この場合には、高速回転ミキサー中で繊維切れを起こし
易く、また繊維に添着した収束剤が脱離することがある
。従って、この様なペレットを使用して得られた複合材
料の物性向上は、不十分となる。

（ｉ　ｉ）樹脂ペレットまたは樹脂パウダーに必要量の
炭素短繊維を加え、高速回転ミキサーにより均一に分散
させた後、加熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に押出し
成形し、３〜５ｍｍに切断し、冷却し、乾燥して、炭素
短繊維と樹脂とからなるペレットとする。

この場合にも、高速回転ミキサーを使用するので、上記
（ｉ）と同様な問題が生じる。

（ｉ　Ｌ　ｉ）−字足の樹脂ペレットまたは樹脂パウダ
ーと炭素短繊維とを連続的に押出し成形機に投入し、加
熱加圧下に混練しつつ、ロープ状に成形し、冷却後、３
〜５ｍｍ程度に切断して、ペレットとする。

いずれの場合にも、樹脂と炭素繊維を加熱加圧下に混練
し、ペレットを製造しなければならないという煩わしさ
がある。

炭素繊維についての上記の問題点は、一部を除いて、ガ
ラス繊維およびアラミド繊維についても、該当する。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑みて種々
研究を重ねた結果、炭素繊維、収束剤、ウィスカー、着
色剤および粒状炭素材料からなる塊状着色樹脂組成物を
湿潤状態で作製する場合には、従来技術の問題点を大巾
に軽減若しくは実質的に解消し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、下記の組成物およびその製造方法
を提供するものである。

■（イ）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維から
なる群から選ばれた少なくとも一種の繊維１００重量部
、（ロ）収束剤としてのエポキシ樹脂、フェノール樹脂
、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂および不飽和ポリエス
テル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂
０６５〜１０重量部、（ハ）ウィスカー、（ニ）着色剤
および（ホ）粒状炭素材料からなる繊維含有塊状着色樹
脂組成物。

■（イ）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維から
なる群から選ばれた少なくとも一種の繊維に、（ロ）収
束剤としてのエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ウレタン樹脂および不飽和ポリエステル樹脂か
らなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂、（ハ）ウ
ィスカー、（ニ）着色剤および（ホ）粒状炭素材料を含
む液を付与し、湿潤状態で混合し、切断又は分断して塊
状とした後、乾燥することを特徴とする繊維含有塊状着
色樹脂組成物の製造方法。

本発明で使用する炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド
繊維類は、形状、原料などに特に制限はない。例えば、
炭素繊維の場合、長繊維、トウ状繊維、マット状繊維の
いずれであっても良く、また、その原料としても、石炭
系、石油系、有機繊維系の如何を問わない。

本発明で使用する収束剤としては、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂および不飽
和ポリエステル樹脂などが、溶液、分散液などの形態で
使用される。これら収束剤の溶液、分散液などの液中の
濃度は、特に限定されないが、通常１〜１０重量％程度
である。また、収束剤は、２種以上を併用することも差
し支えない。なお、本発明において、収束剤とは、繊維
を集合させ、その集合した状態を保持する機能を有する
ものをいう。

上記樹脂の溶媒ないし液媒としても、特に限定されず、
水、トルエン、エタノール、メチルエチルケトンなどが
例示される。これらの溶媒ないし液媒は、使用する収束
剤の種類に応じて適宜選択すれば良い。

本発明において使用するウィスカーとしては、チタン酸
カリウムウィスカー、酸化アルミニウムウィスカーなど
の白色系ウィスカーが、補強効果及びマスキング効果の
点から、好ましい。マスキング効果のみを達成する場合
には、二酸化チタンの様な粉状体を使用してもよい。

本発明で使用する着色剤としては、例えば、酸化チタン
、カドミウムレッド、カドミウムイエロー、コバルトブ
ルー、ペリノン系顔料（赤色）などが例示される。

本発明においては、摺動性、導電性などの機能を付与す
るために、メソカーボンマイクロビーズ、カーボンブラ
ックなどの粒状の炭素材料を配合する。

本発明組成物においては、収束剤は、炭素繊維などの繊
維類１００重量部に対し、通常０．５〜１０重足部、好
ましくは、１〜８重位部とする。

収束剤の量が少なすぎる場合には、繊維の保型性が不十
分となるのに対し、収束剤の量が過剰となる場合には、
繊維による補強硬化を阻害する。

また、本発明においては、複合材料の物性改善および色
の発色性の改善のために、ウィスカーを併用するが、そ
の使用量は、繊維の種類、着色度合、使用する着色材の
性質等によって変り、一義的に規定することは、出来ず
、使用目的に応じて、定められる。例えば、チタン酸カ
リウムウィスカーを配合すると、黒色の炭素繊維を用い
る場合にも、複合材料の機械的強度を改善し、且つ奇麗
な色を付けることができる。この場合の使用量は、炭素
繊維１００重曾部に対し、２０〜１００重合部程度とす
ることが好ましい。

着色剤の量は、少なすぎる場合には、着色が不充分とな
るのに対し、過剰となると、複合材料の物性を低下させ
る場合がある。着色剤の使用量も、前述のウィスカーの
場合と同様に目的に応じて定められるものである。一般
に、着色剤の使用量は、同じ着色剤を用いて同一の色を
出す場合でも、使用するウィスカーのマスキング効果の
程度により、変る。−例を挙げれば、繊維として炭素繊
維を、ウィスカーとしてチタン酸カリウムを使用する場
合の着色剤としてのカドミウムイエローの使用量は、炭
素繊維１００重合部に対し、２〜３０重口部程度である
。

本発明の粒状炭素材料の使用量は、目的に応じて大巾に
変るが、炭素繊維１００重量部に対し、通常３０〜９０
０重量部程度の景品内にある。炭素繊維複合材料として
の導電性を付与する場合には、均一に分散させるために
、炭素繊維１００重量部に対し、粒状炭素材料３０重量
部程度を下限とすることが望ましい。また、逆に、粉体
が効果を発揮する摺動材としての特性を確保するために
は、炭素繊維１００重全部に対し、粒状炭素材料を９０
０１１ｆｆｆ１部程度まで使用することも可能である。

本発明方法は、以下の様にして実施される。まず、着色
剤、ウィスカーおよび粒状炭素材料を含む収束剤の溶液
、分散液などに炭素繊維などの繊維を浸漬するか、該繊
維に着色剤、ウィスカーおよび粒状炭素材料を含む収束
剤の溶液、分散液などを噴霧するなどの任意の手段によ
り、繊維に着色剤、ウィスカーおよび収束剤を付与する
。次いで、乾燥機、ローラー、遠心分離機などの任意の
手段で過剰の液を除去した後、ミキサー、イクストルー
ダーなどにより、混合押出しし、湿潤状態で、混合物を
所定の大きさ（例えば、直径４ｍｍＸ長さ５ｍｍ）に切
断または分断する。切断または分断された塊状物は、収
束剤が存在しているため、その形態を保持する。これを
乾燥する場合には、その取扱はより一層容易となる。上
記の過剰の液の除去は、乾燥機により行なうことが、最
も好ましい。それ以外の手段により液の除去を行なう場
合には、例えば着色材のみが除去されたりして、組成が
変動若しくは不均一となることがあるので、注意する必
要がある。

本発明における着色剤、ウィスカーおよび粒状炭素材料
の混合は、同時に行なう必要はない。例えば、着色材及
びウィスカーを含む収束剤液を繊維に付与した後、粒状
炭素材料を付与することも、可能である。

混合物から塊状組成物を製造する工程は、ミンチ・ミキ
サーに類似するミキシング・イクストルーダーにより行
うと、圧縮と同時に繊維の切断も行われ、豆粒大の塊状
体が直接得られるので、好都合である。

発明の効果本発明の繊維含有塊状着色組成物は、繊維強化樹脂、繊
維強化ゴムなどの強化材として、極めて有用である。

本発明の繊維含有着色塊状樹脂組成物は、湿潤状態で製
造されるので、製造時の浮遊粉塵の発生による作業環境
の悪化、付着粉塵による漏電や感電（繊維が炭素繊維で
ある場合）などが防止される。また、これを強化材とし
て複合材料の成形を行なう場合にも、粉塵は、発生しな
い。

また、切断または分断により得られる塊状繊維の端部に
も収束剤が付着しているため、防水性の収束剤を使用す
る場合には、大気中の水分が繊維に付着することが防止
され、その結果、複合材料の物性が改善される。

本発明の組成物は、湿潤状態で製造され、加圧加熱が不
溶であるため、その製法は、極めて簡単である。しかも
、形態が塊状物であるため、取扱が、容易である。従っ
て、複合材料の製造に際しては、マトリックス材料（樹
脂、ゴムなど）と本発明組成物とを製造装置（例えば、
樹脂成形の場合には、射出成形機）に容易且つ均一に供
給することができる。

さらに、成形メーカーは、本発明組成物を使用すること
により、繊維、着色剤およびウィスカーを個別に揃えて
おく必要はなく、またこれらを混合するた狛の装置類も
、必要と１７ない。複合材料製造に際しては、本発明組
成物にマトリックス材料およびその他の所望の補助材料
を添加するだけで、均一に着色された繊維強化樹脂成形
品を製造することができるので、その経済的効果は、極
めて大きい。

また、本発明組成物を使用する場合には、繊維が組成物
に均一に包含された状態で複合材料製造装置に供給され
るので、繊維がマトリックス中に均一に分散した安定し
た品質の成形品が得られ、繊維強化複合材料でしばしば
問題となる繊維のブロック化現象は防止される。

特に、ウィスカーと着色剤とを併用するので、着色剤混
入に伴う複合材料の強度低下が防止され、且つウィスカ
ーが白色系の場合には、そのマスキング効果により、奇
麗に着色される。

実施例以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。

以下において、“部”および“％とあるのは、それぞれ
“重旦部”および“重量％”を表す。

実施例１水溶性エポキシ樹脂の５０％水溶液９ｇに水２８０ｇを
加え、さらにチタン酸カリウムウィスカー２５ｇ１メソ
カーボンマイクロビーズ２５ｇおよびペリノン系顔料（
赤色）２．５ｇを加えて、収束剤液を調製した。次いで
、マット状のピッチ系炭素繊維７５ｇに該収束剤液を含
浸させた後、てて圧縮して均一にし、次いで８０℃で熱
風予備乾燥し、過剰の水分を除去した。

次に、上記の予備乾燥物をミキサー・イクストルーダー
に入れ、直径４ｍｍのストランドに押出した後、長さ５
ｍｍに分断し、１５０℃で２時間乾燥した。

得られた茶褐色の繊維含有塊状樹脂組成物の重量は、１
２２．４ｇであった。

実施例２エーテル・エステル系のアニオン性ポリウレタンエマル
ジョン（濃度３０％）２０ｇに水２８ｇを加えて攪拌し
、さらにチタン酸カリウムウィスカー２５ｇ１カーボン
ブラツク２５ｇおよびカドミウムイエロー５ｇを加えて
、収束剤液を調製した。次いで、マット状のピッチ系炭
素繊維７５ｇに該収束剤液を含浸させた後、熱風乾燥炉
中８０°Ｃで予備乾燥させた。

得られた乾燥物２０３ｇをミキサー・イクストルーダー
に入れ、直径４ｍｍのストランドに押出した後、長さ５
ｍｍに分断し、１２０℃で２．５時間乾燥した。

得られた繊維含有塊状黄色樹脂組成物の重量は、１２４
．５ｇであった。

実施例３有色添加成分としてコバルトブルーを使用する以外は実
施例１と同様にして、繊維含有塊状青色樹脂組成物１２
４ｇを得た。

実施例４カーボンブラックに代えて導電性カーボンブラック（商
標“ケッチエンブラック”、オランダアクゾ社製）を使
用する以外は実施例２と同様にして、黄色の塊状の炭素
繊維−ウレタン樹脂組成物を得た。

実施例５水溶性エポキシ樹脂の５０％水溶液９ｇに水２８０ｇを
加え、さらにチタン酸カリウムウィスカー２５ｇ１メソ
カーボンマイクロビーズ２５ｇおよびペリノン系顔料（
赤色）２．５ｇ−を加えて、収束剤液を調製した。次い
で、マット状のガラス繊維７５ｇに該収束剤液を含浸さ
せた後、手で圧縮して均一にし、熱風乾燥炉で、８０’
Ｃで予備乾燥して過剰の水分を除去した。

次いで、得られた予備乾燥物をミキサー・イクストルー
ダーに入れ、直径４ｍｍのストランドに押出した後、長
さ５ｍｍに分断し、１６０　’Ｃで２時間乾燥した。

得られた赤色の繊維含有塊状樹脂組成物の重量は、１２
３．．５ｇであった。

（以上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（イ）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維
からなる群から選ばれた少なくとも一種の繊維１００重
量部、（ロ）収束剤としてのエポキシ樹脂、フェノール樹脂、
ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂および不飽和ポリエステ
ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂０
．５〜１０重量部、（ハ）ウィスカー、（ニ）着色剤および（ホ）粒状炭素材料からなる繊維含有塊状着色樹脂組成
物。
（２）（イ）炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維
からなる群から選ばれた少なくとも一種の繊維に、（ロ）収束剤としてのエポキシ樹脂、フェノール樹脂、
ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂および不飽和ポリエステ
ル樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種の樹脂、（ハ）ウィスカー、（ニ）着色剤および（ホ）粒状炭素材料を含む液を付与し、湿潤状態で混合
し、切断又は分断して塊状とした後、乾燥することを特
徴とする繊維含有塊状着色樹脂組成物の製造方法。