JPH03126608A - 炭素繊維塊状組成物およびその製造方法 - Google Patents
炭素繊維塊状組成物およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH03126608A JPH03126608A JP1265611A JP26561189A JPH03126608A JP H03126608 A JPH03126608 A JP H03126608A JP 1265611 A JP1265611 A JP 1265611A JP 26561189 A JP26561189 A JP 26561189A JP H03126608 A JPH03126608 A JP H03126608A
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- JP
- Japan
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- fiber
- carbon fiber
- soln
- composition
- carbon
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- Pending
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
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。
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、炭素繊維塊状組成物およびその製造方法に関
する。本発明の炭素繊維塊状組成物は、樹脂、ゴムなど
と強化材とからなる複合材料における強化材として、有
用である。
する。本発明の炭素繊維塊状組成物は、樹脂、ゴムなど
と強化材とからなる複合材料における強化材として、有
用である。
従来技術とその問題点
炭素繊維は、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。より具体的に説明すれば、樹脂、
セメント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、カップリング
剤（これは、炭素繊維を収束乃至集合させ、その状態を
保持する機能を有する）による処理を行った繊維長１ｍ
ｍ以下のものを複合相手の母材に配合している。従来の
カップリング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カップリング
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。
、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。より具体的に説明すれば、樹脂、
セメント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、カップリング
剤（これは、炭素繊維を収束乃至集合させ、その状態を
保持する機能を有する）による処理を行った繊維長１ｍ
ｍ以下のものを複合相手の母材に配合している。従来の
カップリング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カップリング
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）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。
境を悪化させる。
（ロ）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。
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。
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、まず炭素繊維にエポキシ樹脂系カッ
プリング剤を含有する液を付与し、この状態で圧縮およ
び切断を行ない、次いで炭化処理を行なう場合には、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。
研究を重ねた結果、まず炭素繊維にエポキシ樹脂系カッ
プリング剤を含有する液を付与し、この状態で圧縮およ
び切断を行ない、次いで炭化処理を行なう場合には、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。
を提供するものである。
■炭素繊維１００重量部とエポキシ樹脂０． ５〜１０
重量部とからなる収束体を炭化処理してなる炭素繊維塊
状組成物。
重量部とからなる収束体を炭化処理してなる炭素繊維塊
状組成物。
■炭素繊維にエポキシ樹脂を含む溶液または分散液を付
与し、湿潤状態で切断又は分断して塊状とした後、乾燥
し、炭化することを特徴とする炭素繊維塊状組成物の製
造方法。
与し、湿潤状態で切断又は分断して塊状とした後、乾燥
し、炭化することを特徴とする炭素繊維塊状組成物の製
造方法。
本発明で使用する炭素繊維は、形状、原料などに特に制
限はない。例えば、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。
限はない。例えば、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。
本発明で使用するカップリング剤としては、エポキシ樹
脂を使用する。カップリング剤としての溶液、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。
脂を使用する。カップリング剤としての溶液、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。
溶媒ないし液媒は、特に限定されず、水、メタノール、
エタノール、アセトン、トルエン、メチルエチルケトン
などが例示される。これら溶媒は、必要ならば、２種以
上を併用しても良い。
エタノール、アセトン、トルエン、メチルエチルケトン
などが例示される。これら溶媒は、必要ならば、２種以
上を併用しても良い。
本発明において、焼成前のエポキシ樹脂含浸炭素繊維体
中の炭素繊維とエポキシ樹脂との割合は、前者１００重
量部に対し、後者０． ５〜１０重量部（固型分として
）、より好ましくは１〜８重量部とする。エポキシ樹脂
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、エポキシ樹脂の量が過剰となる場合には、
最終製品である炭素繊維塊状組成物の補強材としての有
用性が低下する。
中の炭素繊維とエポキシ樹脂との割合は、前者１００重
量部に対し、後者０． ５〜１０重量部（固型分として
）、より好ましくは１〜８重量部とする。エポキシ樹脂
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、エポキシ樹脂の量が過剰となる場合には、
最終製品である炭素繊維塊状組成物の補強材としての有
用性が低下する。
さらに、本発明においては、炭素繊維にメソカーボンマ
イクロビーズ、カーボンブラックなとの補助添加成分を
併用するにより、組成物の特性、延いては本発明組成物
を補強材とする複合材料の物性を改善することができる
。例えば、メソカーボンマイクロビーズまたはカーボン
ブラックを使用する場合には、導電性を改善することが
出来る。
イクロビーズ、カーボンブラックなとの補助添加成分を
併用するにより、組成物の特性、延いては本発明組成物
を補強材とする複合材料の物性を改善することができる
。例えば、メソカーボンマイクロビーズまたはカーボン
ブラックを使用する場合には、導電性を改善することが
出来る。
この様な補助添加成分の量は、炭素繊維などの繊維類１
００重量部に対し、５〜２００重量部程度とすることが
好ましく、１０〜１００重量部程度とすることが特に好
ましい。
００重量部に対し、５〜２００重量部程度とすることが
好ましく、１０〜１００重量部程度とすることが特に好
ましい。
本発明による炭素繊維塊状組成物は、以下の様ぺ
にして製造される。まず、処理すべき炭素繊維をカップ
リング剤の溶液、分散液などに浸漬するか、処理すべき
炭素繊維にカップリング剤の溶液、分散液などを噴霧す
るなどの任意の手段により、炭素繊維に処理液を付与す
る。□次いで、該炭素繊維をローラーなどの任意の手段
で圧縮することにより、過剰のカップリング剤液を除去
するとともに、かさ比重を増大させた後、カップリング
剤を含む湿った状態の収束体を所定の大きさに切断また
は分断して、小さな塊状体を形成する。また、補助添加
成分を使用する場合には、補助添加成分を予め分散させ
ておいたカップリング剤液を使用して上記と同様の操作
を行うことが出来る。
リング剤の溶液、分散液などに浸漬するか、処理すべき
炭素繊維にカップリング剤の溶液、分散液などを噴霧す
るなどの任意の手段により、炭素繊維に処理液を付与す
る。□次いで、該炭素繊維をローラーなどの任意の手段
で圧縮することにより、過剰のカップリング剤液を除去
するとともに、かさ比重を増大させた後、カップリング
剤を含む湿った状態の収束体を所定の大きさに切断また
は分断して、小さな塊状体を形成する。また、補助添加
成分を使用する場合には、補助添加成分を予め分散させ
ておいたカップリング剤液を使用して上記と同様の操作
を行うことが出来る。
なお、カップリング剤液を付与された炭素繊維の圧縮を
ミンチ・ミキサーに類似するミキシング・イクストルー
ダーにより行う場合には、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。
ミンチ・ミキサーに類似するミキシング・イクストルー
ダーにより行う場合には、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。
次いで、上記の様にして得られた塊状体を非酸化性雰囲
気中９００〜１２００ ℃程度で加熱することにより、
炭化処理して、炭素繊維塊状組成物を得る。この炭化処
理に際しては、予め湿潤状態の塊状体を１２０〜１７０
℃程度で乾燥した後、高温で加熱しても良く、或いは
湿潤状態の塊状体を直接高温加熱しても良い。
気中９００〜１２００ ℃程度で加熱することにより、
炭化処理して、炭素繊維塊状組成物を得る。この炭化処
理に際しては、予め湿潤状態の塊状体を１２０〜１７０
℃程度で乾燥した後、高温で加熱しても良く、或いは
湿潤状態の塊状体を直接高温加熱しても良い。
発明の効果
本発明によれば、炭素繊維塊状組成物の製造に際し、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（炭素繊維の場合）など′が防止される。
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（炭素繊維の場合）など′が防止される。
また、本発明の炭素繊維塊状組成物を樹脂、ゴムなどの
マトリックスに複合することにより、導電性効果が大き
く改善される。
マトリックスに複合することにより、導電性効果が大き
く改善される。
さらに、補助添加成分を併用する場合には、炭素繊維塊
状組成物およびこれを補強材とする複合利料の導電性、
機械的強度などをさらに一層改善することが出来る。
状組成物およびこれを補強材とする複合利料の導電性、
機械的強度などをさらに一層改善することが出来る。
さらにまた、本発明による短繊維は、一体性を有する塊
状物なので、取扱が容易であり、例えば、これを樹脂と
併せてペレット化する場合にも、定量供給によるペレッ
ト組成の均一化を図り得る。
状物なので、取扱が容易であり、例えば、これを樹脂と
併せてペレット化する場合にも、定量供給によるペレッ
ト組成の均一化を図り得る。
さらに、本発明による短繊維は、母材に対する分散性に
優れているので、高繊維含有率の複合飼料を得ることが
できる。
優れているので、高繊維含有率の複合飼料を得ることが
できる。
なお、実施例としては示していないが、炭素繊維を使用
する本発明の塊状組成物を合成ゴムに配合することによ
り、その引張り強度が向上することが確認されている。
する本発明の塊状組成物を合成ゴムに配合することによ
り、その引張り強度が向上することが確認されている。
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。
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
“重量部”および“重量％”を表す。
“重量部”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３部を水９７部に加
え、カップリング剤液を調製した。次いで、マット状の
ピッチ系炭素繊維（５０ｇ）を該カップリング剤液（１
５０ｇ）に浸漬し、遠心脱水機で圧縮して過剰のカップ
リング剤液を除去した（重量８４ｇ）。得られた脱水体
をミキサー・イクストルーダーに入れ、直径３ｍｍのロ
ープ状に押出した後、長さ３ｍｍに分断し、乾燥した。
え、カップリング剤液を調製した。次いで、マット状の
ピッチ系炭素繊維（５０ｇ）を該カップリング剤液（１
５０ｇ）に浸漬し、遠心脱水機で圧縮して過剰のカップ
リング剤液を除去した（重量８４ｇ）。得られた脱水体
をミキサー・イクストルーダーに入れ、直径３ｍｍのロ
ープ状に押出した後、長さ３ｍｍに分断し、乾燥した。
乾燥は、２０分間かけて１００°Ｃから１６５°Ｃに昇
温させ、同温度に１０分間保持した。乾燥体の重量は、
５１．２ｇであり、繊維長さは、平均０．３ｍｍであっ
た。
温させ、同温度に１０分間保持した。乾燥体の重量は、
５１．２ｇであり、繊維長さは、平均０．３ｍｍであっ
た。
次いで、得られた乾燥体を４℃／分の速度で９００℃ま
で昇温し、同温度で１時間保持加熱して、炭化した。
で昇温し、同温度で１時間保持加熱して、炭化した。
得られた炭化体（即ち、本発明の炭素繊維塊状組成物）
は、炭素含有率が９７．３％、繊維長さが平均０．３ｍ
ｍで、乾燥体の形状をほぼそのまま保持していた。また
、その収率は、乾燥体基準で９３％であった。
は、炭素含有率が９７．３％、繊維長さが平均０．３ｍ
ｍで、乾燥体の形状をほぼそのまま保持していた。また
、その収率は、乾燥体基準で９３％であった。
参考例１
補強材としての実施例１で得られた炭化体（炭素繊維塊
状組成物）１７部とナイロン６６（商標“東し３００４
Ｖ−０“、東しく株））８３部とからなる複合材を使用
して試験片を作成し、その各種物性を測定した。結果を
Ｎｏ、 １として第１表に示す。
状組成物）１７部とナイロン６６（商標“東し３００４
Ｖ−０“、東しく株））８３部とからなる複合材を使用
して試験片を作成し、その各種物性を測定した。結果を
Ｎｏ、 １として第１表に示す。
なお、第１表には、実施例１の製造過程で得られた乾燥
体を上記の炭化体に代えて補強材として使用した複合相
についての結果（Ｎｏ、 ２ ）および補強材を使用し
ないナイロン６６単独についての結果（Ｎｏ、 ３ ）
を併せて示す。
体を上記の炭化体に代えて補強材として使用した複合相
についての結果（Ｎｏ、 ２ ）および補強材を使用し
ないナイロン６６単独についての結果（Ｎｏ、 ３ ）
を併せて示す。
第１表において、それぞれの符号は、以下の物性を表す
。
。
Ｉ ・・・引張り強度（ｋｇ／ｍｒｒｒ’）■・・・曲
げ強度（ｋｇ ／ ｍボ） ０ ■・・・曲げ弾性率（ｋｇ／ｍｒｌｆ）■・・・体積抵
抗（Ω・ｃｍ） 第１表 ＩＩＩＩＩＩＩＶ 勘。
げ強度（ｋｇ ／ ｍボ） ０ ■・・・曲げ弾性率（ｋｇ／ｍｒｌｆ）■・・・体積抵
抗（Ω・ｃｍ） 第１表 ＩＩＩＩＩＩＩＶ 勘。
１ ８．４ １１．９ ３２９ １０５
２ ｇ、２ １２．０ ３１９ １０
６３ ７．７ １０．３ ２５８ １０
１５実施例２ 加熱温度を１２００℃とする以外は実施例１と同様の操
作を行なって、炭化体（炭素繊維塊状組成物）を得た。
２ ｇ、２ １２．０ ３１９ １０
６３ ７．７ １０．３ ２５８ １０
１５実施例２ 加熱温度を１２００℃とする以外は実施例１と同様の操
作を行なって、炭化体（炭素繊維塊状組成物）を得た。
炭化体の繊維長さは平均０．３ｍｍで、乾燥体の形状を
ほぼそのまま保持していた。また、その収率は、乾燥体
基準で９２％であった。
ほぼそのまま保持していた。また、その収率は、乾燥体
基準で９２％であった。
次いで、実施例１と同様の手法により、得られ１ま
た炭化体を補強材とするナイロン６６複合材料を製造し
た。得られた複合材料の物性は、以下の通りであった。
た。得られた複合材料の物性は、以下の通りであった。
引張り強度・・・８ 、 ９ ｋｇ ／ ｍ ｒｒ？曲
げ強度＝４１．３ｋｇ／ｍｒｒｆ 曲げ弾性率・・・３２５ｋｇ／ｍｒｒｒ体積抵抗・・・
１０４Ω・Ｑｍ （以 上） ２
げ強度＝４１．３ｋｇ／ｍｒｒｆ 曲げ弾性率・・・３２５ｋｇ／ｍｒｒｒ体積抵抗・・・
１０４Ω・Ｑｍ （以 上） ２
Claims (2)
- （１）炭素繊維１００重量部とエポキシ樹脂０．５〜１
０重量部とからなる収束体を炭化処理してなる炭素繊維
塊状組成物。 - （２）炭素繊維にエポキシ樹脂を含む溶液または分散液
を付与し、湿潤状態で切断又は分断して塊状とした後、
乾燥し、炭化することを特徴とする炭素繊維塊状組成物
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1265611A JPH03126608A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 炭素繊維塊状組成物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1265611A JPH03126608A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 炭素繊維塊状組成物およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126608A true JPH03126608A (ja) | 1991-05-29 |
Family
ID=17419541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1265611A Pending JPH03126608A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 炭素繊維塊状組成物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126608A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5641572A (en) * | 1993-12-27 | 1997-06-24 | Mitsubishi Chemical Corporation | Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced thermoplastic resin composition |
| US6120894A (en) * | 1995-07-14 | 2000-09-19 | Mitsubishi Chemical Corporation | Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced resin composition |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP1265611A patent/JPH03126608A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5641572A (en) * | 1993-12-27 | 1997-06-24 | Mitsubishi Chemical Corporation | Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced thermoplastic resin composition |
| US6120894A (en) * | 1995-07-14 | 2000-09-19 | Mitsubishi Chemical Corporation | Short carbon fiber bundling mass, process for producing the same and fiber-reinforced resin composition |
| US6197421B1 (en) * | 1995-07-14 | 2001-03-06 | Mitsubishi Chemical Corporation | Carbon fiber-reinforced resin composition |
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