JPH02175972A - 耐熱性樹脂組成物およびそれを用いた内燃機関用部品 - Google Patents

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］ 本発明は優れた機械強度を有する耐熱性樹脂組成物およ
びそれを用いた内燃機関用部品、例えば一体型遠心圧縮
機のインペラに関する。

［従来の技術］ ポリエーテルスルホン（以下ＰＥＳと略記する）。

ポリエーテルイミド（以下ＰＥＩと略記する）、ボッス
ルホン（以下ＰＳＦと略記する）、ポリアミドイミド（
以下ＦＡＩと略記する）、ポリイミド（以下ＰＩと略記
する）、ポリフェニレンスルフィド（以下ＰＰＳと略記
する）、ポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥにと
略記する）、芳香族ポリエステル（以下ＰＥＲと略記す
る）およびポリエーテルケトン（以下ＰＥにと略記する
）等の耐熱性樹脂は耐熱性、機械強度の点で汎用エンジ
ニアリングプラスチックより大幅に優れていることより
、スーパーエンジニアリングプラスチックと称されてお
り、電気・電子機器、機械、自動車等の用途に種々使用
されている。

しかし最近の技術の進歩により、これら耐熱性樹脂が有
する特性、特に機械強度を一段と高めたものが要求され
るようになってきた。

このためこれら耐熱性樹脂に繊維上補強材、特に炭素繊
維を配合することにより機械強度、耐熱性を改良する方
法が実施されている。

炭素繊維はエポキシ樹脂をマトリクスとする炭素繊維強
化プラスチックに多く使用されているため、炭素繊維の
収束剤としては、エポキシ樹脂が使われている。しかし
、エポキシ樹脂収束剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂がマトリクスである場合には有効であるが、前記耐熱
性樹脂に対しては接着性が悪く、機械強度の良好な樹脂
組成物が得られない。このために、特開昭５３−１０６
７５２号公報に見られるごとく、熱可塑性樹脂に対して
、ポリアミド樹脂を炭素繊維の収束剤として用いること
が試みられている。また特開昭５６−１２０７３０号公
報には、芳香族ポリスルフォン樹脂で収束した炭素繊維
の使用が開示されている。

従来の内燃機関用部品、例えば繊維強化樹脂製インペラ
としては、例えば特公昭５２−４８６８４号公報および
特開昭５７−１１９１０５号公報に記載されているもの
があり、これらのインペラを構成する樹脂材料は炭素繊
維を樹脂の補強材として用いることを特徴としている。

特に特開昭５７−１１９１０５号公報には、耐熱性のあ
る熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂とし
て用いた炭素繊維強化樹脂がインペラに用いられること
が記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂で収束した炭素繊維
を前記の耐熱性樹脂に適用した場合、これ等の耐熱性樹
脂の成形温度は少くとも３００℃の高温が必要であるた
め、成形中に収束剤が熱分解して、ボイドの生成、ウェ
ルド部強度の低下等の問題を生じている。

このために、特開昭５６−１２０７３０号公報に見られ
るごとく、芳香族ポリスルホン樹脂にて収束した炭素繊
維を使用し、ボイドの生成、ウェルド部強度の低下等の
問題を無くしているが、機械強度の向上が少なく、より
一層の機械強度向上が要求されている。

現在の内燃機関用部品、例えば遠心圧縮機インペラの使
用条件は一５０℃から２００℃（通常使用時最高温度と
して１５０℃）、最大回転数が１３Ｘ　１０’ｒｐｍに
なり、しかも最大回転時に発生する最大応力は、現行品
（アルミニウム合金製、外径約６０ｍｍ）で約２０ｋｇ
／ｍｍ”、買付は根部で約１０ｋｇ／ｍｍ”にもなる。

これを比重の小さい繊維強化樹脂を用いることにより、
回転時の最大応力を約坏程度に低下させることができる
のでその使用は好ましいがこのような現行の使用条件か
ら、耐熱性９強度１弾性率、耐久疲労性、引張クリープ
特性、圧縮クリープ特性等を加味して材料を選定すると
、特開昭５７−１１９１０５号公報に開示されている熱
可塑性樹脂又は、熱硬化性樹脂がそのままインペラに使
用できるわけではない。

これらの条件を満足する繊維強化樹脂組成物としては、
ＰＥＳ、　ＰＥＩ、　ＰＥＥに、　ＰＡＩ等の耐熱性樹
脂と炭素繊維、ガラス繊維、ウィスカ等との複合化が考
えられる。しかし、上述した樹脂は、ガラス転移温度あ
るいは溶融温度が高く、成形時の樹脂溶融温度を３６０
℃〜４２０℃とかなり高温にして成形する必要がある。

特に炭素繊維については現在、市販されている樹脂強化
用炭素繊維は、その表面処理材（集束剤）として、熱可
塑性樹脂用としてのポリアミド系（分解温度２８０℃）
、熱硬化樹脂用としてのエポキシ系（分解温度３００℃
）が主に用いられており、前述の成形時の樹脂溶融温度
（３６０℃〜４２０℃）では、分解しやすく、炭素繊維
とマトリクス樹脂との濡れ不足による界面強度の低下が
おこり、また、強度のバラツキも生じやすく、繊維強化
樹脂性遠心圧縮機のインペラ用材料として用いる場合に
は、炭素繊維での補強硬化が有効に生かされず強度が低
いという問題点があった。

本発明は上述の種々の問題点を解決すべくなされたもの
で、その目的は、耐熱性樹脂に配合して充分な補強効果
を有し、組成物としたときは機械強度に優れ成形時にボ
イドの生成、ウェルド部強度の低下の少ない炭素繊維及
びそれを含有する耐熱性樹脂組成物を提供することにあ
る。

第２の目的は、上記耐熱性樹脂組成物からなる内燃機関
用部品、例えば一体型遠心圧縮機のインペラを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは種々検討した結果、収束剤として芳香族ポ
リスルホン樹脂で表面被覆した後、３００〜４００℃で
加熱された炭素ｍ維を耐熱性樹脂と配合することにより
上記目的を達成することができることを見出し本発明を
完成するに至った。

即ち、本発明は収束剤として芳香族ポリスルホン樹脂で
表面被覆した後、３００〜４００℃で加熱された炭素繊
維、この炭素繊維を耐熱性樹脂と配合させてなる樹脂組
成物、およびこの樹脂組成物を用いてなる内燃機関用部
品である。

本発明において用いられる耐熱性樹脂はＰＥＳ。

ＰＥ１．　ＰＳＦ、　ＰＡＩ、　ＰＩ、　ＰＰＳ、　Ｐ
ＥＥに、　ＰＥＲおよびＰＥＫ等のいわゆるスーパーエ
ンジニアリングプラスチックと称されるものである。

本発明において、収束剤として炭素繊維の表面を被覆す
るのに用いられる芳香族ポリスルホン樹脂は、アリーレ
ン結合、エーテル結合およびスルホン結合を結合単位と
する線状重合体であり、例えば、次式のような構造単位
からなるものが知られている。

（１）モ０舎ｓｏ、（ト÷ モＯべ）ｓｏ・舎０（シ０（ト÷ モ０舎ＳＯ・＋０＋◇ト士 七〇　＋ＳＯａｍＳＯ□−５−Ｏ−→ これらの芳香族ポリスルホン樹脂は、例えば特公昭４０
−１００６７号公報、特公昭４２−７７９９号公報、及
び特公昭４７−６１７号公報等に記載された方法によっ
て製造することができ、これらの一種以上が用いられる
。

例えば上記（１）のポリマーはジクロロジフェニルスル
ホン、硫化ナトリウム水溶液及びジメチルスルフォオキ
サイドなＮ２中にて、　１５０℃で５時間攪拌する。

次いでベンゼンを添加し、すべての水を共沸的に除去し
、さらにベンゼンを蒸留により除去した後、残った混合
物を攪拌しながら１７０℃で７時間加熱して重合体を得
る。

また上記（２）のポリマーはベンゼンと［１Ｍ５Ｏを溶
媒としてＮ２中でビスフェノールＡをＫＯ）Ｉで中和し
、生じた水はベンゼンとの共沸で除去し、まったく水を
含まないビスフェノールＡのに塩のＤＭＳＯ溶液をつく
り、これに４．４゛−ジクロルジフェニルスルホンを加
え、　１３５℃で４〜５時間重縮合させて合成される。

（１）の構造単位で示されるポリスルホン樹脂は例えば
英国ＩＣ１社より°’ＶＩＣＴＲＥＸ■、ポリエーテル
スルフォン（ＰＥＳ）”の商標名で、住友化学ｍｌより
”スミブロイＳ”の商標名で、また三井東圧化学■から
、“ポリエーテルスルフォン　（ＰＥＳ）”として市販
されている。（２）構造単位で示される代表例として、
米国アモコ・ケミカル社の「ニーデル・ポリスルホン（
商標）」等がある。

本発明で使用される炭素繊維はアクリル系、レーヨン系
、リグニン系、ピッチ系等が挙げられ、いずれも使用さ
れる。本発明では繊維強度の最も高いアクリル系が最も
好ましく使用される。

炭素繊維の形態は、チョップトストランド、ロービング
、織物等いずれでも良い。これらの炭素繊維は予めその
表面をオゾンまたは電解酸化等で酸化処理しておくと更
に好ましい。

これら炭素４ｍ維への芳香族ポリスルホン樹脂の被覆方
法としては、芳香族ポリスルホン樹脂をジクロルメタン
、クロロホルム、１．２ジクロルエタン、１，１，２．
２−テトラクロルエタン、ジメチルスルホオキシド、Ｎ
−メチル−ピロリドン、メチルニチルケトン、１，１．
２−トリクロルエタンなどの溶剤に溶解した溶液に、炭
素繊維を浸し、その後乾燥し溶剤を除去して、芳香族ポ
リスルホン樹脂を被覆した炭素繊維を得る。

炭素繊維に対する芳香族ポリスルホン樹脂の被覆型は炭
素繊維１００重量部に対して０．１−１０重量％が良く
、特に０．５〜９重量％さらに１〜８重量％が好適であ
る。０．１重量％未満では本発明の効果は得られず、ま
た１０重量％超えて被覆させても機械強度のより以上の
向上は期待できず意味がない。

以上のようにして芳香族ポリスルホン樹脂を被覆した炭
素繊維の熱処理は、空気中３００〜４００℃、特に好ま
しくは３４０〜３８０℃の温度下に曝すことにより行わ
れる。加熱処理時間は３〜２０時間、特に好ましくは５
〜１５時間である。

このようにして得られる芳香族ポリスルホン樹脂を被覆
した炭素繊維と耐熱性樹脂との混合には種々の手法が採
用できる。例えば被覆、加熱処理した炭素繊維を３〜６
ｍｍ長さに切断し、これと耐熱性樹脂を個々別々に溶融
押出機に供給して混合することもできるし、あらかじめ
ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、リボンブレン
ダーなどの混合機で予備ブレンドした後、溶融押出機に
供給することもできる。更に被覆、加熱処理した炭素繊
維ロービングを直接溶融押出機に供給し、耐熱性樹脂と
混合することができる。

本発明において芳香族ポリスルホン樹脂を被覆し加熱処
理した炭素繊維とマトリクス樹脂としての耐熱性樹脂と
の配合割合は、炭素繊維５〜５０重量％、好ましくは１
０〜５０重量％、耐熱性樹脂９５〜５０重量％である。

炭素繊維の配合量が５重量％未満の場合には、得られる
樹脂組成物の引張強度が低く好ましくない。また炭素繊
維を５０重量％を超えて配合した場合には、得られた樹
脂組成物の均一な溶融混合が難しくなり、溶融流動性も
著しく低下して射出成形などの成形加工性を損なう結果
となる。

本発明では上記耐熱性樹脂組成物に必要に応じ、タルク
、炭酸力ルシュウム、マイカ、ガラスピーズ等の充填剤
、ガラス繊維、チタン酸カリ繊維、アラミド繊維、セラ
ミック質繊維等の繊維状補強材、安定剤、着色剤を本発
明の樹脂組成物の品質、性能を損なわない範囲で混和し
てもよい。

上記した本発明の改良された炭素繊維と耐熱性樹脂の樹
脂組成物は、射出成形法、押出成形法。

トランスファー成形法、圧縮成形性等公知の成形法によ
り所定の成形品に成形することができる。

このようにして成形された本発明の樹脂組成物は、機械
強度、特に高温時の機械強度に優れているため、高温に
おいて高い機械強度を必要とされる機械部品、自動車部
品、例えば、歯車、カムブッシング、プーリー、スリー
ブ等に用いられ、また内燃機関用部品として、一体型遠
心圧縮機のインペラ、マニホールド等の消音器用排気系
部品、バルブガイド、バルブステム、ピストンスカート
、オイルパン、フロントカバー、ロッカーカバー類に使
用できる。

内燃機関用部品、例えば一体型遠心圧縮機のインペラの
製造には、本発明の耐熱性樹脂組成物であれば充分使用
可能である。マトリックス樹脂としてＰＥＳ、　ＰＥＫ
、　ＰＥＥＫがより好ましく、ＰＥＳではその分子末端
基が塩素基で中ないし高粘度（３６００〜４８００ボイ
ズ）のもの、特に４１００ボイズ程度のものが好適であ
り、ＰＥにとは一般式 で表わされるものであり、ＰＥＥＫとは一般式で表わさ
れるものである。また、炭素繊維の表面処理に用いる芳
香族ポリスルホン樹脂としては、分子末端基に水酸基を
有する低分子量のものが好適であり、その被覆量として
は炭素繊維に対し０．１−１０重量％が適当である。炭
素繊維に表面に被覆したのち３５０℃でｌＯ時間程度加
熱処理したものが特に好ましい０表面処理した炭素繊維
の配合量としては、マトリックス樹脂により異なるが、
組成物中通常１０〜５０重量％が適当であり、マトリッ
クス樹脂がＰＥＳでは２０〜４５重量％、ＰＥにでは２
０〜４０重量％、ＰＥＥにでは２０〜５０重量％が好適
である。

本発明の内燃機関用部品の成形は、通常公知の方法が採
用でき、炭素繊維含有量やマトリックス樹脂により最適
条件が適宜決定される。

なお、炭素繊維強化耐熱性樹脂組成物は、通常取扱いや
すいペレット状成形材料とし、射出成形にて製品が製造
される。この際にペレットとするには公知の一軸又は二
軸の押出機を用いて、耐熱性樹脂と炭素繊維ストランド
を配合し、シリンダー温度例えば、ＰＥＳでは３５０〜
４００℃好ましくは３６０〜３８０℃、ＰＥＫでは３８
０〜４３０℃好ましは３９０〜４１０℃、ＰＥＥにでは
３６０〜４２０℃好ましくは３７０〜３９０℃で、押出
機のスクリューの圧縮比を２〜３にして混線押出し、切
断することによって達成される。

得られたペレットの射出成形は通常の射出成形機を用い
、シリンダー温度を上記よりやや高くし、金型温度１６
０〜２１０℃好ましくはｉａｏ〜２００℃で行なうこと
ができ、複雑な形状の内燃機関用部品例えば一体型遠心
圧縮機用インベラも容易に得ることができる。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の内燃機関用部品の一例のインペラ１
を示す図である。

図示するように遠心圧縮機のインペラは複雑な形状をし
ており、しかも精密な寸法精度を必要とする。このイン
ペラ１は、第２図に示すように、スリーブ２とワッシャ
３とにより挟まれ、ナツト４で遠心圧縮機のシャフト部
５に固定されている。この発明のインペラは前記樹脂組
成物を用い、押出成形や射出成形等のよく知られている
方法で製造することができる。

例えば第３図に示す金型な用いてインペラを成形するこ
とができる。すなわち、インペラ形状を彫り込んだ組立
て大金型６と組合せた下金型１０にビン７を取りつけ、
しかる後、止金型８を密着固定し、へ方自からゲート９
を通して成形材料を射出あるいは押し出し、インペラ形
状部（キャビティ部）１１に充填し成形する。

〔実施例〕

次に、この発明を実施例および比較例により説明する。

実施例１〜３ インペリアル・ケミカル・インダストリーズ社の「ピク
トレックス　ポリエーテルスルホンＰＥ５５００３Ｐ　
（商標）」を２０重量％、ジクロルメタン４０重量％、
１．１．２　トリクロルエタン４０重量％からなるポリ
エーテルスルホン溶液を調製した。このポリエーテルス
ルホン溶液に表面を酸化処理したアクリル系炭素繊維（
東邦レーヨン社製、商品名ＨＴＡ、以下の実施例、比較
例において、炭素繊維は特記した以外はこの製品を使用
した）のロービングを６０Ｍ／）ＩＲの速度で連続的に
浸漬し、乾燥し脱溶剤を行った後３ｍｍ長さに切断し、
チョップトストランドとした。

この時の炭素繊維に対する芳香族ポリエーテルスルホン
樹脂の付着量は５重量％であった。

この炭素繊維チョップトストランドをステンレス製のバ
ットに入れ、　３５０℃に昇温した電気炉に入れ、空気
雰囲気下で１０時間加熱処理を行った。

このようにして得られた炭素繊維チョップトストランド
と耐熱性樹脂としてインペリアル・ケミカル・インダス
トリーズ社製ＰＥＥＫ　４５０Ｐとを表−１に示した割
合でトライブレンドした後４０ｍｍ径押出機にて押出温
度３８０℃で溶融混練しながら押出す操作を行って均一
配合ペレットを得た。

次に上記の均一配合ペレットを通常の射出成形機を用い
てシリンダー温度３８０℃及び金型温度１８０℃の温度
条件下でダンベル試験片を作成し、温度２３℃、引張速
度５ｍｍ／分で引張強度を測定し、その結果を表−１に
示した。なお、以下の実施例および比較例における引張
強度の測定条件は特記した以外はこの実施例と同様であ
る。

比較例１〜３ 実施例１〜３において芳香族ポリエーテルスルホン樹脂
を被覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランドにか
えて、エポキシ樹脂で収束されたアクリル系炭素繊維を
使用したほかは実施例１と同様の操作で炭素繊維配合Ｐ
ＥＥＫ樹脂のダンベル試験片を作成し、引張強度を測定
してその結果を表−１に示した。

比較例４〜６ 実施例１〜３において芳香族ポリエーテルスルホン樹脂
を被覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランドにか
えて、芳香族ポリエーテルスルホン樹脂で収束されたア
クリル系炭素繊維を使用したほかは実施例１〜３と同様
の操作で炭素繊維配合ＰＥＥに樹脂のダンベル試験片を
作成し、引張強度を測定してその結果を表−１に示した
。

実施例４ 実施例１において得られた芳香族ポリエーテルスルホン
樹脂を被覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランド
３０重量％と　ＰＥＳとしてインペリアル・ケミカル・
インダストリーズ社製ＰＥ５４１００Ｐ　７０重量％と
をトライブレンドした後４０ｍｍｍｍ用機にて押出温度
３６０℃で溶融混練しながら押出す操作を行って均一配
合ベレットを得た。次に上記の均一配合ベレットを通常
の射出成形機を用いてシリンダー温度３８０℃及び金型
温度１７０℃の温度条件下でダンベル試験片を作成し、
引張強度を測定してその結果を表−１に示した。

比較例７ 実施例４において加熱処理操作を除外したほかはすべて
同様にして調製した炭素繊維を使用し、実施例４と同様
の操作で炭素繊維配合ＰＥＳ樹脂のダンベル試験片を作
成し、引張強度を測定してその結果を表−２に示した。

実施例５ 実施例１において得られた芳香族ポリエーテルスルホン
樹脂を被覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランド
３０重量％と　ＰＥＩとしてＧＥ社製ＵＬＴＥＭ１００
Ｏ（商品名）７０重量％とをトライブレンドした後４０
ｍｍ径押出機にて押出温度３８０℃で溶融混練しながら
押出す操作を行って均一配合ベレットを得た。次に上記
の均一配合ベレットを通常の射出成形機を用いてシリン
ダー温度３８０℃及び金型温度１６０℃の温度条件下で
ダンベル試験片を作成し、引張強度を測定しその結果を
表−２に示した。

比較例８ 実施例５において加熱処理操作を除外したほかはすべて
同様にして調製した炭素繊維を使用し、実施例５と同様
の操作で炭素繊維配合ＰＥＩ樹脂のダンベル試験片を作
成し、引張強度を測定してその結果を表−２に示した。

実施例６ 実施例１において得られた芳香族ポリエーテルスルホン
樹脂を被覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランド
３０重量％と　ＰＰＳとしてフィリップス石油社製ライ
ドンＰ−４（商品名）７０重量％とをトライブレンドし
た後４０闘径押出機にて押出温度３４０℃で溶融混練し
ながら押出す操作を行って均一配合ベレットを得た。次
に上記の均一配合ベレットを通常の射出成形機を用いて
シリンダー温度３６０℃及び金型温度１２０℃の温度条
件下でダンベル試験片を作成し、引張強度を測定してそ
の結果を表−２に示した。

比較例９ 実施例６において加熱処理操作を除外したほかはすべて
同様にして調製した炭素繊維を使用し、実施例６と同様
の操作で炭素繊維配合ｐｐｓ樹脂のダンベル試験片を作
成し、引張強度を測定してその結果を表−２に示した。

比較例１Ｏ 実施例４において炭素繊維のチョップトストランドの熱
処理温度を２５０℃に変えた以外は、実施例４と同様に
してダンベル試験片を作成し、引張強度を測定したとこ
ろ１７５０ｋｇ／ａｍ”であった。

比較例１１ 芳香族ポリエーテルスルホン樹脂を被覆した炭素Ｉｎ　
ｌｆｆ１チヨツプトストランドを４５０℃に昇温した電
気炉に入れ、空気雰囲気下で１０時間加熱処理な行った
以外は比較例１０と同様にして得たダンベル試験片の引
張強度を測定したところ１８４０ｋｇ／ｃｍ２であった
。

実施例７ 米国アモコ・ケミカル社の「ニーデル・ポリスルホンＰ
−１７００（商標）」を２０重量％、Ｎ−メチル−ピロ
リドン８０重量％からなるポリスルホン溶液を調製した
。このポリスルホン溶液に表面を酸化処理したアクリル
系炭素繊維のロービングを６０Ｍ／ＨＲの速度で連続的
に浸漬し、乾燥し脱溶剤を行った後３ｍｍ長さに切断し
、チョップトストランドとした。

この時の炭素繊維に対する芳香族ポリエーテルスルホン
樹脂の付着量は５重量％であった。

実施例１〜３と同一条件で加熱処理して得られた炭素繊
維チョップトストランドを用い、実施例２と同様の操作
で炭素繊維配合ＰＥＥＫ樹脂のダンベル試験片を作成し
、引張強度を測定したところ２３１０ｋｇ／ｃｍ２であ
った。

実施例８ 電解酸化により表面処理を施したポリアクリロニトリル
系炭素繊維（東邦レーヨン側製ＬＩＴＡタイプ）を、末
端基に水酸基を有する低分子爪のポリエーテルスルフォ
ン樹脂（三井東圧化学■製５００３Ｐ　）をＮ〜メチル
−ピロリドンを溶剤として用い樹脂の含有率１０〜３０
重量％に調合しさらにキシレンを希釈剤として用いたポ
リエーテルスルフォン系収束剤で収束した後、６ｍｍ長
さに切断したチョブドファイバーを、空気雰囲気の熱処
理炉中で表３記載の各種条件で熱処理を行った。

次に、マトリクス樹脂としてのポリエーテルスルフォン
樹脂（三井東圧化学■製４１００Ｇ）と、上記で処理し
た炭素繊維とを、炭素！ａ維の含有率を３０重量％にな
るように配合した。

このものを、Ｌ／Ｄ　＝２３．圧縮比３の直径６５ｍｍ
の一軸ベント式押出磯を用い、シリンダー温度３７０℃
、スクリュー回転数４５ｒｐｍで押し出し、ストランド
を切断しペレット状の成形材料を得た。

このものを１８０℃で５時間熱風乾燥した後、日本製鋼
新製７５ＴＯＮ（型締圧）の射出成形機を用いシリンダ
ー温度３７０℃、金型温度１６０℃で厚み３ｍｍのＡＳ
ＴＭ　１号ダンベル片を成形し、その後引張試験を実施
した。その結果を加熱処理を４００℃で行ったものおよ
び加熱処理を行なわなかったもの（ブランク）の試験結
果と共に表３に示す、また実施例の試料の熱処理時間と
引張強度との関係を第４図に示す。

加熱処理温度と時間をみると最適な領域は、３７０℃で
１０時間が特に好ましい。さらに、この３７０℃で１０
時間熱処理を施した炭素繊維を用いて成形したＡＳＴＭ
Ｉ号ダンベル片を用い、引張強度の温度依存性を調べた
。その結果をブランクの結果と一緒に第５図に示す。

又、上述した３７０℃で１０時間熱処理を施した炭素繊
維を用いた成形材料を用い、シリンダー温度３８０℃、
金型温度２００℃、射出圧力１６００ｋｇ／ａｍ”の成
形条件で第３図に示すような構造の金型に射出し、イン
ペラ形状物を得た。得られた形状物をパリ取り、バラン
スチエツクなどの機械加工を行い、第２図に示すような
構造でシャフトに固定し、空気加熱装置付き（温度範囲
０〜６００℃）の高速回転強度試験機（回転数０〜２５
Ｘ　１０’ｒｐｍ）に設置し、回転数が１３Ｘ　１０’
ｒｐｍの場合の各温度におけるバースト試験（１３Ｘ　
１０’ｒｐｍで６０分間）を行った。また、１３Ｘ　１
０’ｒｐｍで連続耐久２００ｈｒに耐えるか否かを判定
する簡便法によれば常温での瞬間バースト回転数が２０
万ｒｐｍ以上を満足する必要があるため、この実験（２
０Ｘ　１０’ｒｐｍで５秒間回転）も合わせて行った。

得られた結果を表４に示す。

比較例１２ ポリエーテルスルフォン樹脂（三井東圧化学側製４１０
０Ｇ）を炭素繊維（東邦レーヨン側製■ＴＡ−Ｃ６Ｅ　
、エポキシ系収束剤）が３０重量％になるように配合し
て、ベレット状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成
物を用いシリンダー温度３７０℃、金型温度１６０℃で
厚み３ｍｍのＡＳＴＭＩ号ダンベル片を成形し、引張試
験を実施した。その結果を第４図に実施例８の結果と合
わせて示す。

さらにこの樹脂組成物を用い、シリンダー温度３８０℃
、金型温度２００℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ”の
成形条件で第３図に示すような構造の金型に射出し、イ
ンペラ形状物を得た。この後、実施例８に記載の内容と
同様に機械加工後、試験を行った。

その結果を表４に合わせて示す。

比較例１３ ポリアミド系収束剤で収束した短繊維炭素繊維（東邦レ
ーヨン■製ＨＴＡ−Ｃ６Ｎ）と、ポリエーテルスルフォ
ン樹脂（三井東圧化学■製４１００Ｇ）とを、炭素繊維
含有率が３０重量％になるように配合して、ペレット状
の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、比較
例１２に記載したと全く同様にして実験を行った。その
結果を第４図、ならびに表４に示す。

比較例１４ エポキシ系収束剤で収束した長繊維の炭素繊維（東邦レ
ーヨン■製１１ＴＡタイプ）を−度焼成し、炭素繊維表
面上の収束剤を０．３重量％〜１．５重量％にまでおと
した。この長繊維炭素繊維の上にポリエーテルスルフォ
ン樹脂（三井東圧化学■製、　　５００３Ｐ）を収束剤
としてコーティングした炭素繊維を用い６ｍｍ長さに切
断した炭素繊維チョツプドファイバーを３０重量％にな
るように、マトリクス樹脂としてのポリエーテルスルフ
ォン樹脂（三井東圧化学■製４１００Ｇ）と配合してペ
レット状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用
い比較例１２に記載したと同様な実験を行った。その結
果を第４図、並びに表４に示す。

比較例１５ エポキシ系収束剤で収束した長繊維の炭素繊維（東邦レ
ーヨン■製ＨＴＡタイプ）を−度焼成し炭素繊維表面上
の収束剤を０．３重量％〜１．５重量％にまでおとした
。この長繊維炭素繊維の上にポリエーテルスルフォン樹
脂（三井東圧化学側製４１００Ｇ）を収束剤としてコー
ティングした炭素繊維を用い６ｍｍ長さに切断した炭素
繊維チョツプドファイバーを３０重量％になるようにマ
トリクス樹脂としてのポリエーテルスルフォン樹脂（三
井東圧化学■製４１００Ｇ）と配合してペレット状の樹
脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、比較例１
２に記載したと同様な実験を行った。その結果を第４図
並びに表４に示す。

実施例９ 末端基に水酸基を有する低分子量のポリエーテルスルフ
ォン樹脂（三井東圧化学■製、　５００３Ｐ　）をＮ−
メチル−ピロリドンを溶剤として用い樹脂含有率を１０
〜３０重量％に調合し、さらにキシレンで希釈したポリ
エーテルスルフォン系収束剤で、電解酸化により表面処
理を施したポリアクリロニトリル系炭素繊維（東邦レー
ヨン■製）ＩＴＡタイプ）を収束した。これを６ｍｍ長
さに切断したチョブドファイバーとし、空気雰囲気の熱
処理炉中３７０℃で１０時間処理を行った。その後、マ
トリクス樹脂としてのポリエーテルスルフォン樹脂（三
井東圧化学■製４１００Ｇ）と、上記処理を行った炭素
繊維とを、炭素繊維の含有率カ月０．２０．３０．４０
．５０重量％となるように配合して、ペレット状の樹脂
組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、比較例１２
に記載したと同様な実験を行った。その結果を第６図に
示す。さらに、この樹脂組成物の中から、炭素繊維含有
率が３０重量％のもののみをシリンダー温度３８０℃、
金型２００℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ”の成形条
件で第３図に示すような構造の金型に射出し、インペラ
形状物を得た。この後、実施例８に記載の内容と同様に
機械加工後、バースト試験を行った。その結果を表４に
示す。

比較例１６ ポリエーテルスルフォン樹脂（三井東圧化学■製４１０
０Ｇ）と炭素繊維（東邦レーヨン■製１（ＴＡ−Ｃ６Ｅ
、エポキシ系収束剤）を、炭素繊維の含有率が１０〜４
０重量％になるように配合してペレット状の樹脂組成物
を調製した。この樹脂組成物を用いシリンダー温度３７
０℃、金型温度１６０℃で厚み３ｍｍのＡＳＴＭＩ号ダ
ンベル片を成形し、引張試験を実施した。その結果を第
６図に実施例９の結果と合わせて示す。

さらに、この樹脂組成物の中から炭素繊維含有率が３０
重量％のもののみをシリンダー温度３８０℃、金型２０
０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ”の成形条件で第３
図に示すような構造の金型に射出しインペラ形状物を得
た。この後実施例８に記載の内容と同様に機械加工後、
バースト試験を行った。

その結果を表４に合わせて示す。

表４ （註）Ｏ；合格 ×：不合格 バーストなし バースト 実施例ＩＯ マトリクス樹脂としてのポリエーテルケトン樹脂（ＩＣ
Ｉ社製ピクトレックス（ＰＥＫ））を使用した以外は実
施例８と同様にして炭素繊維の含有率３０重量％を含む
樹脂組成物を配合した。このものをＬ／Ｄ＝２３、圧縮
比３の６５φ−軸ベント式押出機を用いシリンダー温度
３９０℃、スクリュー回転数４５ｒｐｍで押し出し、ス
トランドを切断し、ペレット状の成形材料を得た。この
ものを１８０℃で５時間熱風乾燥した後、日本製鋼新製
７５ＴＯＮ（型締圧）の射出成形機を用い、シリンダー
温度４２０℃、金型温度１８０℃で、厚み３ｍｍのＪＩ
ＳＩ号ダンベル試験片を成形し、その後、引張試験を実
施した。

その結果表５並びに第７図に示す。

表５ 収束剤を施した炭素繊維の加熱処理温度と時間との相関
をみると、最適な領域は、３７０℃で１０時間が特に好
ましい。さらに、この３７０℃で１０時間加熱処理を施
した炭素繊維を用いた成形材料を用いて成形したＪＩＳ
Ｉ号ダンベル試験片を用い、引張強度の温度依存性を調
べた。その結果を第８図に示す。

又、上述した３７０°Ｃで１０時間熱処理を施した炭素
繊維を用いた成形材料を用い、シリンダー温度４００℃
、金型温度１８０℃、射出圧力２０００ｋｇ／ｃｍ２の
成形条件で、第３図に示すような構造の金型に射出し、
インペラ形状物を得た。得られた形状物を、パリ取り、
バランスチエツクなどの機械加工を行い、第２図に示す
ような構造でシャフトに固定し、実施例８と同様の条件
でバースト試験を行った。得られた結果を表６に示す。

比較例１７ 電解酸化により表面処理を施したポリアクリロニトリル
系炭素繊維（東邦レーヨン■製ＨＴＡタイプ）を、分子
の末端に水酸基を有する低分子量のポリエーテルスルフ
ォン樹脂（三井東圧化学■製５００３Ｐ）をＮ−メチル
ピロリドンを溶剤とし、樹脂と溶剤の配合比率を１０〜
３０重量％に調合し、さらに、キシレンを希釈剤として
用いたポリエーテルスルフォン系収束剤で収束した後、
６ｍｍ長さに切断して短繊維炭素繊維とした。

この炭素＃ａ維を用い、マトリクス樹脂としてのポリエ
ーテルケトン樹脂（ＩＣ１社製品　ピクトレックス（Ｐ
ＥＫ））と混合し、炭素繊維の含有率を３０重量％にな
るように配合調製した。

このものを、実施例１Ｏに記載したと同様の条件で、−
軸ベント式押出機を用い、ペレット状の成形材料を得た
。また、この成形材料を用い、実施例１０に記載したと
同様の実験を行い、その結果を表６に合わせて示す。

比較例１８ ポリアミド系収束剤で収束した短繊維炭素繊維（東邦レ
ーヨン■製ＨＴＡ−Ｃ６Ｎ）とポリエーテルケトン樹脂
（ＩＣ１社製　ピクトレックス（ＰＥＫ））とを、炭素
繊維含有率が３０重量％になるように配合して、ペレッ
ト状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、
比較例１７に記載したと全く同様にして実験を行った。

その結果を第７図並びに表６に示す。

比較例１９ エポキシ系収束剤で収束した短繊維炭素１ｉ１＆維（東
邦レーヨン■製）ＩＴＡ−Ｃ６Ｅ）とポリエーテルケト
ン樹脂（ＩＣ１社製　ピクトレックス（ＰＥＫ）　）と
を、炭素繊維含有率が３０重量％になるように配合して
ベレット状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を
用い、比較例１７に記載したと全く同様にして実験を行
った。その結果を第７図並びに表６に示す。

実施例１１ 末端基として水酸基を有する低分子量のポリエーテルス
ルフォン樹脂（三井東圧化学■製。

５００３Ｐ）をＮ−メチルピロリドンを溶剤として用い
、樹脂含有率を１０〜３０重量％に調合し、さらに、キ
シレンで希釈したポリエーテルスルフォン系収束剤とし
、この収束剤を用いて、電解酸化により表面処理を施し
たポリアクリロニトリル系炭素繊維（東邦レーヨン用架
ＨＴＡタイプ）を収束した。これを６ｍｍ長さに切断し
た短繊維炭素ｌ、１維とし、空気雰囲気の熱処理炉中３
７０℃、１０時間処理を行った。その後、マトリクス樹
脂としてのポリエーテルケトン樹脂（ＩＣ１社製　ピク
トレックス（ＰＥＲ））と、上記処理を行った炭素繊維
とを炭素繊維の含有率カ月０．２０．３０．４０．５０
重量％となるように配合して、ベレット状の樹脂組成物
を調製した。この樹脂組成物を用い、比較例１７に記載
したと同様な実験を行った。その結果を第９図に示す。

さらに、この樹脂組成物の中から、炭素繊維含有率が４
０重量％のもののみをシリンダー温度４１０℃、金型２
００℃、射出圧力２１００ｋｇ／ａｍ２の成形条件で第
３図に示すような構造の金型に射出し、インペラ形状物
を得た。この後、実施例８に記載の内容と同様に機械加
工した後、バースト試験を行った。その結果を表６に示
す。

比較例２０ 末端基として水酸基を有する低分子量のポリエーテルス
ルフォン樹脂（三井東圧化学■製。

５００３Ｐ）をＮ−メチルピロリドンを溶剤として用い
樹脂含有率を１０〜３０重量％に調合し、さらに、キシ
レンで希釈したポリエーテルスルフォン系収束剤とし、
この収束剤を用いて、電解酸化により表面処理を施した
ポリアクリロニトリル系炭素繊維（東邦レーヨン側製Ｈ
ＴＡタイプ）を収束し、これを６ｍｍ長さに切断した短
繊維炭素繊維とした。この後、マトリクス樹脂としての
ポリエーテルケトン樹脂（ＩＣ１社製　ピクトレックス
（ＰＥに））と、上記、炭素繊維とを、炭素繊維の含有
率が２０．３０゜４０重量％となるように配合して、ペ
レット状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用
い、比較例１７に記載したと同様な実験を行った。その
結果を第９図に示す。

さらに、この樹脂組成物の中から炭素繊維含有率が３０
重量％のもののみを、実施例１１に記載したと同様な条
件で成形を行い、機械加工した後、バースト試験を行っ
た。その結果を表６に示す。

表６ と肚四鵬 （註）　バースト試験は、１３ＸｌＯ’ｒｐｍで２０時
間の場合と、２０Ｘ１０’ｒｐｍで５秒間回転させた場
合の結果で比較を行った。

Ｏ：合　格　　バーストなしく安定してバーストなし）
Δ：半合格　　合格するものもある力坏安定×：不合格
　　全く合格するもの無し 表４および６の結果より、実施例において成形したイン
ペラは、比較例のものに比べて、耐熱強度、並びに耐ク
リープ特性に僅れていることが分かる。また、比較例１
２および１８（ポリアミド樹脂収束剤）と、比較例１３
および１９（エポキシ樹脂収束剤）に示した市販品の炭
素繊維では、テストピースでの初期物性の比較では、比
較的良い物性（引張強度）を示すが、インペラ形状の実
体でのバースト試験では、強度が低く出ている。これは
、インペラを成形する時の成形サイクルが、テストピー
スを成形する時の成形サイクルより長くなるため、エポ
キシ樹脂や、ポリアミド樹脂収束剤が、成形温度３６０
〜４２０℃（ＰＥＳ）、３８０〜４３０”Ｃ（ＰＥに）
では、分解・ガス化がおこり、樹脂成形材料として滞留
劣化を生じ、成形品中に微小ボイドとして残存するため
と考えられる。

実施例１２ 分子の末端基に水酸基を有する低分子量のポリエーテル
スルフォン樹脂（三井東圧化学■製５００３Ｐ）を、溶
剤としてＮ−メチルピロリドンを用い、樹脂との混合比
率を１０〜３０重量％に調合し、さらにキシレンを希釈
剤としてポリエーテルスルフォン系収束剤として。この
収束剤を用いて電解酸化により表面処理を施したポリア
クリロニトリル系炭素繊維（東邦レーヨン側胴、ＨＴＡ
タイプ）を収束した後、６ｍｍ長さに切断してチョツプ
ド炭素繊維とし、空気雰囲気に熱処理炉中で表７記載の
各種条件で熱処理を行なった。

次に、マトリクス樹脂としてのポリエーテルエーテルケ
トン樹脂（三井東圧化学■製ＰＥＥＲ）と、上記で処理
した炭素繊維とを炭素繊維の含有率を４０重量％になる
ように配合した。このものをＬ／Ｄ・２３、圧縮比３の
直径６５ｍｍ−軸ベント式押出し機を用い、シリンダ温
度３８０℃、スクリュー回転数４５ｒｐｍで押し出しス
トランドを切断しベレット状の成形材料を得た。このも
のを１５０℃で５時間熱風乾燥した後、日清樹脂工業側
製ＢＯＴＯＮ　（型締圧）射出成形機を用い、シリンダ
温度３８０℃、金型温度１８０℃で厚み３ｍｍのＪＩＳ
　１号ダンベル試験片を成形し、その後、引張試験を実
施した。その結果を表７並びに第１０図に示す。

表７ 収束剤を施した炭素繊維の加熱処理温度と時間との相関
をみると、最適な領域は３７０℃で１０時間が特に好ま
しい。さらに、この３７０℃で１０時間加熱処理を施し
た炭素繊維を用いた成形材料を用いて成形したＪＩＳ　
１号ダンベル試験片を用い、引張強度の温度依存性を調
べた。その結果を第１１図に示す。

又、上述した３７０℃で１０時間熱処理を施した炭素繊
維を用いた成形材料を用い、シリンダ温度３９０℃、金
型温度１８０℃、射出圧力２Ｘ００に３７ｃｍ”の成形
条件で第３図に示すような構造の金型に射出し、インペ
ラ形状物を得た。得られた形状物をパリ取り、バランス
チエツクなどの機械加工を行ない、第２図に示すような
構造でシャフトに固定し、空気加熱装置付き（温度範囲
○〜６００℃）の高速回転強度試験機（回転数０〜２５
Ｘ　１０’ｒｐｍ）にセットし、回転数が１３Ｘ　１０
’ｒｐｍの場合の各温度（室温、　１００℃）における
バースト試験を行なうた。また、１３Ｘ　ｌＯ’ｒｐｍ
で連続耐久２００時間に耐えるか否かを判定する簡便法
によれば、常温での瞬間バースト回転数が２０Ｘ　ｌＯ
’ｒｐｍ以上を満足する必要があるため、この実験も併
せて行なった。得られた結果を表８に示す。

比較例２１ 分子の末端基に水酸基を有する低分子量のポリエーテル
スルフォン樹脂（三井東圧化学側製５００３Ｐ）を、溶
剤としてＮ−メチルピロリドンを用い、樹脂と溶剤との
配合比率を１０〜３０重量％に調合し、さらにキシレン
を希釈剤としてポリエーテルスルフォン系収束剤とした
。この収束剤を用し）て電解酸化により表面処理を施し
たポリアクリロニトリル系炭素繊維（東邦レーヨン側波
、ｔＩＴＡタイプ）を収束した後、６ｍｍ長さに切断し
てチョツプド炭素繊維とした。この炭素繊維には熱処理
を加えずマトリクス樹脂としてのポリエーテルエーテル
ケトン樹脂（三井東圧化学■製ＰＥＥに）と混練し、炭
素繊維の含有率を４０重量％になるように配合調整した
。

このものを実施例１２に記載したと同様の実験を行ない
、その結果を表８に併せて示す。

比較例２２ ポリアミド系収束剤で収束した短繊維炭素繊維（東邦レ
ーヨン側波ＨＴＡ−Ｃ６Ｎ）と、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂（三井東圧化学■製ＰＥＥに）とを炭素繊維
含有率が４０重量％になるように配合してベレット状の
樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、比較例
２１に記載したと全く同様にして実験を行なった。その
結果を第１０図並びに表８に示す。

比較例２３ エポキシ系収束剤で収束したチョツプド炭素繊維（東邦
レーヨン側製ＨＴＡ−Ｃ６Ｅ）と、ポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂（三井東圧化学■製ＰＥＥＫ　）とを炭素
繊維含有率が４０重量％になるように配合して、ベレッ
ト状の樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を用い、
比較例１２に記載したと全く同様にして実験を行なった
。その結果を第１０図並びに表８に示す。

実施例１３ 分子の末端基に水酸基を有する低分子量のポリエーテル
スルフォン樹脂（三井東圧化学■製５００３Ｐ）を、Ｎ
−メチルピロリドンを溶剤として用い、樹脂含有率を１
０〜３０重量％に調合し、更にキシレンで希釈して、ポ
リエーテルスルフォン系収束剤とした。この収束剤を用
いて電解酸化により表面処理を施したポリアクリロニト
リル系炭素繊維（東邦レーヨン側波、　ＨＴＡタイプ）
を収束した。これを６ｍｍ長さに切断してチョツプド炭
素繊維とし、空気雰囲気に熱処理炉中で３７０℃で１０
時間処理を行なった。その後、マトリクス樹脂としての
ポリエーテルエーテルケトン樹脂（三井東圧化学側製Ｐ
ＥεＫ）と、上記処理を行なった炭素繊維とを炭素繊維
の含有率を２０．３０．４０．５０重量％になるように
配合してベレット状の樹脂組成物を調製した。この樹脂
組成物を用い比較例２１に記載したと同様な実験を行な
った。その結果を第１２図に示す、更に、この樹脂組成
物の中から炭素繊維含有率が３０重量％のもののみをシ
リンダ温度３９０℃、金型温度２００℃、射出圧力１９
００Ｋｇ／ｃｍ”の成形条件で第３図に示すような構造
の金型に射出し、インペラ形状物を得た。

この後、実施例１２に記載の内容と同様に、機械加工を
行ないバースト試験を行なった。その結果を表８に示す
。

比較例２４ 末端基に水酸基を有する低分子量のポリエーテルスルフ
ォン樹脂（三井東圧化学■製５００３Ｐ）を、溶剤とし
てＮ−メチルピロリドンを用い、樹脂と溶剤の配合比率
（樹脂配合比率）を１０〜３０重量％に調合し、さらに
キシレンで希釈してポリエーテルスルフォン系収束剤と
した。しかる後、この収束剤を用いて電解酸化により表
面処理を施しであるポリアクリロニトリル系炭素繊維（
東邦レーヨン側製ＨＴＡタイプ）を収束し、これを６ｍ
ｍ長さに切断してチョツプド炭素繊維とした。この炭素
繊維に熱処理を施さず、マトリックス樹脂（三井東圧化
学側製ＰＥＥに）と炭素繊維の含有率が２０゜３０、４
０重量％となるように配合してベレット状の樹脂組成物
を調製した。この樹脂組成物を用い、比較例２１に記載
したと同様な実験を行なった。その結果を第１２図に示
す。

さらに、この樹脂組成物の中から炭素繊維含有率が３０
重量％のもののみを、実施例１３に記載したと同様な条
件で形成を行ない、機械加工を施しバースト試験を行な
った。その結果を表８に示す。

表８ （註）　バースト試験は、１３ＸｌＯ’ｒｐｍで２０時
間耐久の場合と２０Ｘ　１０’ｒｐｍで５秒間回転させ
た場合の結果で比較を行った。

０２合　格　　バースト無しく安定してバースト無し）
Δ：半合格　　合格するものもある力坏安定×；不合格
　　全く合格するもの無し 表８の結果により、実施例において成形したインペラは
比較例のものに比べて耐熱強度並びに耐熱クリープ特性
に優れていることがわかる。また、比較例２２（ポリア
ミド系収束剤）と比較例２３（エポキシ系収束剤）で示
した市販品の炭素繊維では、収束剤が形成温度３６０〜
４２０℃では分解ガス化が起こり、マトリクス樹ｎ旨と
炭素繊維との界面に濡れ不良による隙間が生じる為、実
施例１２（ポリエーテルスルフォン系収束剤で熱処理有
り）に比べると、強度低下が起こると考えられる。

実施例１４ 実施例１において得られた芳香族ポリスルホン樹脂を被
覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランド３０重量
％とポリエーテルイミド樹脂としてＧＥ社製ｔｌＬＴＥ
ＭＩ０００　　（商品名）を７０重量％トライブレンド
した後４０ｍｍ径押出機にて押出温度３８０°Ｃで溶融
混練しながら押出す操作を行なって均一配合ベレットを
得た。

次に上記の均一配合ベレットを通常の射出成形機を用い
てシリンダー温度３８０℃および金型温度１６０°Ｃの
温度条件でダンベル試験片を作成し、引張強度を測定し
たところ２３６０にｇ／ｃｍ２であった。

比較例２５ 実施例１４において芳香族ポリスルホン樹脂を被覆し熱
処理した炭素繊維チョップトストランドにかえて、エポ
キシ樹脂で収束されたアクリル系炭素繊維を使用したほ
かは実施例１４と同様に試験して炭素繊維配合ポリエー
テルイミド樹脂のダンベル試験片を作成した。引張強度
を測定したところ１８２０にｇ／ｃｍ”であった。

実施例１５ 実施例１において得られた芳香族ポリスルホン樹脂を被
覆し熱処理した炭素繊維チョップトストランド３０重量
％とポリフェニレンサルファイド樹脂としてフィリップ
ス石油社製ライドンＰ−４（商品名）を７０重量％トラ
イブレンドした後４０ｍｍ径押出機にて押出温度３４０
℃で溶融混練しながら押出す操作を行なって均一配合ベ
レットを得た。

次に上記の均一配合ベレットを通常の射出成形機を用い
てシリンダー温度３６０’Ｃおよび金型温度１２０℃の
温度条件でダンベル試験片を作成し、引張強度を測定し
たところ２２３０Ｋｇ／ｃｍ”であった。

比較例２６ 実施例１５において芳香族ポリスルホン樹脂を被覆し熱
処理した炭素繊維チョップトストランドにかえて、エポ
キシ樹脂で収束されたアクリル系゛炭素繊維を使用した
ほかは実施例１５と同様に試験して炭素繊維充填ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂のダンベル試験片を作成した
。引張強度を測定したところ１１７９Ｋｇ／ａｍ２であ
った。

実施例１６ インペリアル・ケミカル・インダストリーズ社の「ピク
トレックス　ポリエーテルスルホンＰＥ５５００３Ｐ　
　（商標）」を１０重量％、ジクロルメタン４５重量％
、１，１．２　）−リクロルエタン４５重量％からなる
ポリエーテルスルホン溶液を調製した。このポリエーテ
ルスルホン溶液に表面を酸化処理したアクリル系炭素繊
維のロービングを８０Ｍ／）ＩＲの速度で速続的に浸漬
し、乾燥し脱溶剤を行った後３ｍｍ長さに切断し、チョ
ップトストランドとした。

この時の炭素繊維に対する芳香族ポリスルホン樹脂の付
着量は１％であった。

この炭素繊維チョップトストランドをステンレス製のバ
ットに入れ、　３５０℃に昇温した電気炉に入れ、空気
雰囲気下で１０時間加熱処理を行った。

この熱処理した炭素繊維チョップトストランドを使用し
たほかは実施例１と同様の操作で炭素繊維配合ＰＥＥに
樹脂のダンベル試験片を作成し、引張強度を測定したと
ころ２２５０にｇ／ｃｍ”であった。

実施例１７ 実施例１において調整したポリエーテルスルホン溶液に
表面を酸化処理したアクリル系炭素繊維のロービングを
６０Ｍ／ＨＲの速度で連続的に浸漬し、乾燥し脱溶剤を
行った。さらにこのロービングを再度ポリエーテルスル
ホン溶液に６０Ｍ／ＨＨの速度で連続的に浸漬し、乾燥
し脱溶剤を行った。

この時の炭素繊維に対する芳香族ポリスルホン樹脂の付
着量は９％であった。

この炭素繊維チョップトストランドをステンレス製のバ
ットに入れ、　３５０℃に昇温した電気炉に入れ、空気
雰囲気下で１０時間加熱処理を行った。

この熱処理した炭素繊維チョップトストランドを使用し
たほかは実施例１と同様の操作で炭素繊維配合ＰＥＥＫ
樹脂のダンベル試験片を作成し、引張強度を測定したと
ころ２３８０Ｋｇ／ｃｍ２であった。

［発明の効果］ 本発明の芳香族ポリスルホン樹脂を被覆し熱処理した炭
素繊維を耐熱性樹脂に配合した耐熱性樹脂組成物は、優
れた機械強度を有している。

また、本発明の内燃機関用部品は炭素繊維と、マトリク
ス樹脂との間のぬれ性が改善され、界面強度の向上がい
ちじるしく、強度向上が達成されるという効果が得られ
る。

また、例えばインペラの場合は、その軽量化により、エ
ンジン負荷変動に対する追従性が改善され、さらに、製
品表面の精度がアルミ合金製のものに比較して極めて向
上する為に、高速回転時の吸入空気の翼表面からの剥離
現象を低減することができ、吸入圧縮効率が上がるとい
う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の１例で、インペラの斜視図、 第２図は、シャフト部に取付けた第１図に示すインペラ
の断面図、 第３図は、インペラ成形金型の断面図、第４図、第７図
および第１Ｏ図はこの発明のインペラを製作する為に用
いた炭素繊維の熱処理時間とそれぞれの時間の引張強度
を示す曲線図で、マトリクス樹脂は第４図においてはＰ
ＥＳ　、第７図においてはＰＥＫ　、第１０図において
はＰＥＥにであり、第５図、第８図および第１１図は炭
素繊維の熱処理の有・無による引張強度の温度依存性を
示す曲線図で、マトリクス樹脂は第５図においてはＰＥ
Ｓ　、第８図においてはＰＥに、第１１図においてはＰ
ＥＥＫであり、 第６図、第９図および第１２図は、熱処理無しの炭素繊
維とこの発明の炭素繊維（熱処理有り）とにおける強化
繊維含有率と引張強度との関係を示す曲線図で、マトリ
クス樹脂は第６図においてはＰＥＳ　、第９図において
はＰＥＫ　、第１２図においてはＰＥＥにである。 １・・・インペラ　　　　　２・・・スリーブ３・・・
ワッシャ　　　　　４・・・ナツト５・・・シャフト　
　　　　６・・・組立て代金型７・・・ビン　　　　　
　　８・・・上金型９・・・ゲートｌＯ・・・下金型 １１・・・インペラ形状部（キャビティ）Ａ・・・成形
材料入口 特許出願人　　三井東圧化学株式会社 日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芳香族ポリスルホン樹脂で表面を被覆した後、３０
   ０〜４００℃で加熱された炭素繊維。 ２、請求項１記載の炭素繊維５〜５０重量％と、耐熱性
   樹脂９５〜５０重量％からなる耐熱性樹脂組成物。 ３、耐熱樹脂がポリエーテルスルホン、ポリエーテルイ
   ミド、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミド、
   ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケト
   ン、芳香族ポリエステルまたはポリエーテルケトンであ
   る請求項２記載の耐熱性樹脂組成物。 ４、請求項２または３記載の耐熱性樹脂組成物を用いた
   ことを特徴とする内燃機関用部品。 ５、前記内燃機関用部品が一体型遠心圧縮機のインペラ
   である請求項４記載の内燃機関用部品。