JPH03182306A - 炭素繊維強化プラスチックの製造に用いるペレットおよびその製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は強度および耐衝撃性に優れた炭素繊維強化プラ
スチックの製造に用いるペレットに関する。

本発明はインジェクション成形やトランスファー成形の
際に、メルトブローン法、遠心紡糸法あるいはスパンボ
ンド法により製造したピッチ繊維を原料とする炭素繊維
によりプラスチックの補強を行う場合、従来の方法では
補強用の炭素繊維が均一に混合し難く、強い混練を加え
れば短く切断されるため、成形品の強度や耐衝撃性が十
分に改良されない欠点があったがこれを改善することを
目的とするものである。

本発明の製造方法によれば、マトリックス樹脂の中での
補強用繊維の分散が良く、強い剪断を与えなくても均一
な成形品が得られるため、補強用繊維の切断が少なく、
その結果として優れた補強効果が得られる。しかも補強
繊維の製造方法が比較的容易なメルトブローン法、遠心
紡糸法あるいはスパンボンド法によるピッチ繊維を原料
とすることもできるものであるため、低価格である利点
を有する。

本発明のペレットは、その製造時には殆ど繊維の損傷を
受けておらず、かさ高くないため成形時に混合不十分な
どの理由による繊維の凝集（かたより）は殆ど生じない
、また成形過程での脱気の不足を生じることも少ない。

本発明の製造方法による炭素繊維強化プラスチックは優
れた機械的性質のほか、寸法安定性、少ないクリープ、
低い熱膨張、高い熱変形温度、優れた潤滑性、かなり大
きい電気伝導度、制電性能、電磁波遮蔽能等を有してお
り、機械部品、とくに寸法精度の要求されるもの、ベア
リング、シール、ガスゲット、パツキン類のような摺動
特性を要求されるもの、あるいは自己潤滑性を要求され
るもの、電子機器のケーシング類、除電機能を有するコ
ンテナー等に用いることが出来る。

（ロ）従来の技術 不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックは、熱硬
化性樹脂を含浸した繊維をマンドレルに巻き付けて硬化
させるフィラメントワインディング法や、熱硬化性樹脂
を含浸した布を型の上に適宜の枚数重ねて静置、もしく
は加圧して硬化するハンドレイアップ法等により成形さ
れる。

これらの成形法は補強用繊維を損傷することが少なく、
強度および耐衝撃性の優れた成形品を与えることが出来
るが、フィラメントワインディング法は成形できる形状
に制限があり、ハンドレイアップ法は人手が掛かり生産
性が低い欠点を有している。また両者とも加工精度をそ
れほど高めることが出来ず、マトリックスとして熱可塑
性樹脂の使用が出来ない欠点を有している。

このような欠点を解決するため熱可塑性樹脂もしくは熱
硬化性樹脂と、強化用繊維のチョツプドストランドもし
くはミルドファイバーを混練した後、適当な大きさに切
断したものを原料として、インジェクション成形もしく
はトランスファー成形することが行われる。この方法は
確かに生産性が良く、寸法精度も良好であるが、混合可
能な強化用繊維の量がフィラメントワインディングやハ
ンドレイアップに比べてはるかに少ない上、混練の際に
強化用繊維が短く切断されるため、十分な強化効果を発
揮していない点で問題がある。

また強化用繊維としてメルトブローン法、遠心紡糸法あ
るいはスパンボンド法により製造したガラス１ｍ維やピ
ッチ繊維を原料とする炭素繊維のような不定長の短繊維
や平面状に開繊された長繊維を用いることが困難である
問題がある。ガラス繊維の場合には連続繊維のコストが
低いなめ大きな問題ではないが、炭素繊維の場合には連
続繊維と不定長の短繊維のコスト差が大きく、低コスト
の短繊維を使うことが困難であることが大きな問題にな
る。

このような問題の解決のために、強化用繊維のマット状
物に熱硬化性樹脂を含浸し、これをプレスのような強力
な成形機で成形するＳＭＣ法、Ｂｌ（Ｃ法が行われる。

この方法は確かに生産性が良く、寸法精度ら良好である
が、強力な成形機と丈夫な金型を必要とするため、同一
の成形品を多量に生産しないとコスト高になる欠点があ
り、また成形時に大きな変形を与え難いため、成形品の
形状にはかなりの制限がある。とくにマット状物が不定
長の短繊維やスパンボンドのような切断されていない長
繊維から出来ているものである場合、変形率を小さくし
か取れない問題がある。

また数−角に切断した布や紙を熱硬化性樹脂に混合して
成形することも、古くから知られているが、成形材料の
流動性が乏しくなるため、混練中に布や紙の構造が破壊
され、更には繊維の切断粉砕が生じるため、このような
方法によって繊維質の物質を大量に混合することは困難
と考えられて来た。

ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の熱可塑
性樹脂をマトリックスとする繊維強化プラスチックは、
従来強化用繊維を混合したべｌ／・ント等の成形原料を
用い、インジェクション成形等の方法により、成形され
ている。

成形原料の製造方法としては、（１）適当な長さに切断
した繊維と、粉末もしくは粒状の樹脂とを単に機械的に
混合する方法、（２）樹脂を溶剤に溶解もしくは懸濁し
、それに切断した繊維を添加して撹拌しながら溶剤を除
去する方法、（３）樹脂を溶剤に溶解もしくは懸濁し、
これに長繊維を連続的に浸漬し、溶剤を乾燥除去した後
、切断する方法、（４）適当な長さに切断した強化用繊
維と粉末もしくは粒状の樹脂を混合し、押出成形機によ
り押し出し、切断する方法、（５）樹脂を押出成形機に
より可塑化溶融し、溶融物の吐出側に長繊維を連続的に
導入し、繊維に樹脂溶融物を浸透させ、押し出し、これ
を切断する方法等が知られている。

これらの方法はいずれも強化用繊維が連続繊維の場合に
は繊維に激しい損傷を与えずに成形する条件が知られて
いる。しかし不定長の短繊維を強化用１ｍ維とする場合
、（１）　、（２）の方法によるときは成形原料自体の
嵩高さから、成形が概して困難であり、多くの場合には
強化用繊維が凝集して、期待した性能が得られない、　
（３）　、（４）　、（５）の方法は不定長の短繊維や
既に開繊されてしまった長繊維を強化用繊維として用い
ることが困難な方法である。

これらの問題を解決するために、特開昭４３−７４４８
号にはガラス長繊維をあらかじめマトリックスとなる樹
脂の溶液に含浸し、溶剤を乾燥した後、可塑化溶融した
マトリックス樹脂の吐出側に導入し、繊維に樹脂を被覆
して押し出し、切断してペレット化する技術を開示して
いる。この技術は確かに成形性の良いペレットを効率良
く製造するには優れた方法であるが、やはり不定長の短
繊維を強化用繊維として用いることが出来ない。

また特公昭４４−２５９１１号には、樹脂の軟化温度よ
りも高温に予熱したガラス短繊維をロータリーフィーダ
ーを用いて強制的に押出機のホッパーに供給し、混練す
る方法である。この方法はガラス短繊維が樹脂のペレッ
トを軟化させて表面に付着するため、繊維の分散が良く
、繊維の切断が少ない利点があるが、繊維の含有率が大
きくなると繊維の凝集塊が急に発生し易くなるため、概
して繊維含有率の大きいものが作り難い欠点を有する。

また特開昭６４−２６６５２号には、不定長の炭素繊維
マットに液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、ミンチミ
キサーのような特殊形状の押出機により、混練し分断し
て繊維１００部に対して樹脂分０．５〜１０重量部を混
合した塊状樹脂を得る技術が開示されている。この技術
は確かに繊維と樹脂を均一に混合でき、繊維長も概して
均一にすることが可能であるが、樹脂分の量を小さくす
ると概して繊維が短くなり過ぎる問題があり、複合材料
の強化繊維とマトリックス樹脂との接着面からはこの段
階での樹脂分を１０重量部以下にすることが望まれるの
に対し、繊維長の面からはこの段階での樹脂分は３０重
量部以上でないと十分に長さを保ち難く、また繊維長を
大きくすると樹脂塊の中の繊維の絡まりが過度になり、
成形後も塊の境界が消失しない問題がある。

このような従来技術の問題のうち、繊維の切断、粉砕お
よび凝集塊の発生は、ガラス繊維よりも炭素繊維の方が
発生頻度が高く、炭素繊維のコストが高いこととあいま
って、利用の拡大の有力な阻害要因となっている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明はインジェクション成形、トランスファー底形の
ような高能率、高精度の成形法により、炭素繊維強化プ
ラスチックを成形する際に、強化用繊維としてメルトプ
ローン法や遠心紡糸法で製造されるような不定長の短繊
維やスパンボンド法で製造されるようなシート状に開繊
された長繊維を使用することが困難である問題を解決す
ることを目的とする。

繊維強化プラスチックの成形に際し、強化用繊維として
メルトブローン法や遠心紡糸法で製造されるような不定
長の短繊維を使用することは、その後の工程で繊維を引
き揃えて供給して加工することが難しいため、得られた
繊維集合体は嵩高く、強化用繊維とマトリックス樹脂と
の混合が難しく、また繊維間に絡合を生じて、繊維だけ
が凝集塊を成形して樹脂と繊維の比率に大きな変動を生
じ易いため、成形方法が極めて限られている問題がある
。

このためガラス繊維では長繊維を一定長に切断して強化
用繊維としているが、炭素繊維の場合には長繊維のコス
トが高いため、不定長短繊維を使用する価値が高いと考
えられる。

（ニ）課題を解決する手段 本発明はメルトブローン紡糸もしくは遠心紡糸もしくは
スパンボンド紡糸によって製造したピッチ繊維を炭化し
て得た炭素繊維の、直径０，５〜１０間の紐状物に、熱
可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフィルム状物もしく
は糸状物を巻き付け、熱処理、接着もしくは融着等によ
り樹脂の形態の安定化を行った後、適宜の長さに切断し
たことを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの成形用
ペレットおよびその製造方法である。

本発明においてピッチ繊維の製造に用いるメルトブロー
ン紡糸は、溶融したピッチを高速気流の中に出口を有す
る紡糸孔もしくはスリットから紡出する方法である。

メルトブローン法にはスリット状の高速気流の吐出孔の
中に、紡糸孔を一列に並べる方法あるいはスリットを設
ける方法、および礼状の高速気流の吐出孔の中に紡糸孔
を１個ないし数個設ける方法が知られているが、本発明
に対してはいずれの方法も使用することが出来る。

本発明に使用するピッチは溶融紡糸および不融化処理が
可能な高軟化点ピッチである。ピッチは等方性のもので
あっても良いが、好ましくはメソフェースピッチである
。メソフェースピッチがら得られる炭素繊維は、強度、
弾性率が高く、強化繊維として優れた性能を示す。

溶融紡糸したピッチ繊維を紐状に採取する方法の一つの
実施態様は第１図に示すように、多孔質のベルト３の上
に、該ベルトの背面がら吸引口２により吸引して載せ、
シート状のＩＩＩＩ維集合体とする際に、吸引を終了す
る箇所の後端を、ベルトの進行方向に対して斜めにする
方法である。この際に第２図（ロ）に示すように単純に
一方から他方へ向けて、吸引を終了する位置を遅らせて
、斜めにすることも可能であり、この位置の形を斜めの
形を二ＨＪ組み合わせて第２図（イ）に示すように■字
形とすることもでき、またこれを多数組み合わせて第３
図に示すように鋸歯状の形とすることができる。

吸引する箇所の後端をベルトの一端から他端に向かって
斜めにすることにより、ピッチ繊維のシート状集合体の
幅を狭くすることができるばかりでなく、シート状集合
体をベルトの片側に誘導し、要すれば集束することがで
きる。集束したピッチ繊維を、さらにそのままベルトに
載せて不融化処理装置に送ることも可能であり、また転
勤させながらベルトに対して斜めに引き取り、弱い撚り
を与えてボビンに巻き取り、あるいはトップ状に巻き上
げることも可能である０、ｔたケンスに収容することも
可能である。

吸引する位置を第３図に示すように鋸歯状とすることに
より、ピッチ繊維のシート状集合体を並列的に複数本に
分割して、その幅を縮小することができる。例えば鋸歯
状の形状を逆■字形１個とすることにより、ピッチ繊維
のシート状集合体はベルトの両側に、数本に分れてトウ
状に誘導することができる。

本発明の別の実施態様としては、第４図に示すようにベ
ルトの背面に設けた吸引箇所の、該ベルトの進行方向に
直交する方向の幅を、進行方向に向かって段階的に狭く
することにより、ピッチ繊維のシート状集合体の幅を縮
小し、ベルトの特定の位置に誘導する方法である。

このようなピッチ繊維のシート状物を紐状ないしトウ状
に誘導する方法は、メルトブローン法ばかりでなく、遠
心紡糸法やスパンボンド法にも用いることができる。

また本発明の更に別の実施態様としては、ピッチ繊維を
炭化させた後、紡績に用いるカード機により繊維を引き
揃える方法が用いられる。この際２台のカード機を用い
、第１のカード機では繊維の切断を主に行い、第２のカ
ート機では引き揃えを主体に行うことが望ましい、ピッ
チ繊維の炭化は軽度に行い、炭化した繊維の伸度が大き
い条件を採用することが好ましい、カード機により引き
揃えた繊維はそのままのスライバーの状態でペレットに
加工しても良く、またドラフトを行って細化した後加工
しても良い、また加撚した後加工しても良い。

このようにして製造したピッチ繊維もしくは炭素繊維の
紐状物は、要すれば更に炭化を進めて炭素繊維の紐状物
とした後、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフィル
ム状物もしくは糸状物を巻き付け、熱処理、接着もしく
は融着等により樹脂の形態の安定化を行い、さらに適宜
の長さに切断してペレットとする。このペレットは炭素
繊維強化プラスチックを射出成形、トランスファー成形
等の型中に圧入して成形するための材料として優れた性
能を有する。成形の際には同時にもしくはあらかじめマ
トリックスとなる樹脂を混合して成形する、好ましくは
マトリックス成分となる樹脂とあらかじめ混線を行う。

本発明において熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフ
ィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物に巻き
付ける具体的な実態態様の一つとして、該フィルム状物
もしくは糸状物を中空軸を有するボビンに巻き付け、軸
の中空部を通して紐状物を送りながら該ボビンを回転さ
せつつボビンから振り離されるフィルム状物又は糸状物
を該紐状物の送り込み口から同方向に送り込み該糸状物
に巻き付けて巻き出す方法がある。

この方法はフィルム幅の大きいものを使用できない欠点
があるが、巻き付ける速度を大きくすることができ、熱
硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の紐状物への固定も能率良く
行うことができる。

本発明において熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフ
ィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物に巻き
付ける具体的な実施態様の別の一つとして、該フィルム
状物もしくは糸状物を一列ないし二列以上の線上を融着
もしくは接着することにより筒を形成し、その中空部に
該紐状物を収納する方法がある。

この方法は特にフィルム状物を使用するのに都合の良い
方法である。＃ｌくスリットしたフィルムを２枚供給し
て、このフィルムで紐状物を挾み、フィルムの両サイド
を圧着もしくはヒートシールする。このような装置は包
装機として広く市販されている。供給するフィルムは１
枚とし、これを折って紐状物を挾み、開放側を圧着もし
くはヒートシールすることもできる。

本発明において熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフ
ィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物に巻き
付ける更に別の実施態様の一つとして、該フィルム状物
もしくは糸状物を紐状物に巻いた後、該フィルム状物も
しくは糸状物の両端をひねって固定し、要すればそのひ
ねった箇所を融着もしくは接着する方法がある。

この方法は糸状物を用いるのに都合の良い方法である。

糸状物はこの方法の場合溶融した液状の物を用いること
ができる。液状の糸をひねるためには、気体の渦流によ
る仮撚を使用することが好ましい、糸状物をひねる方法
として、編み機を利用することができる。経ｍａｉによ
って筒を形成させることが可能であり、緯編機によって
糸を巻き付けながら筒を形成させることができる。また
ジグザグミシンのような機構で糸を巻き付けることも可
能である。

糸状物もしくはフィルム状物を液状で巻き付ける方法の
別の実施態様として、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
脂のフィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物
に巻き付ける際に、該紐状物をダイを通して送り、該ダ
イの周辺に設けた吐出孔から液状化した樹脂を吐出させ
、該樹脂が固化して形成するフィルム状物もしくは糸状
物に交互撚りを与えて紐状物に巻いた後、要すれば該フ
ィルム状物もしくは糸状物を融着させて固定する方法が
ある。この方法は装置がやや複雑になる欠点はあるが、
高速の加工に適しており、工業生産には優れている。

本発明において炭素繊維の紐状物は好ましくは、メルト
ブローン紡糸したピッチ繊維を多孔質のベルト上に採取
する際に、気流によって集束したものを炭化して得たも
のである。

メルトブローン紡糸法によるピッチの溶融紡糸において
は、溶融ピッチの温度は、好ましくはピッチの軟化点よ
りも１０〜７０℃高温にし、紡糸孔の周辺から噴出させ
る気体の温度は、好ましくは溶融ピッチの温度とほぼ同
温度ないし２００℃高い温度にする。紡糸孔の周辺から
噴出させる気体は、好ましくは空気、水蒸気もしくは燃
焼廃ガスであり、流速は該気体の吐出孔で測定して、好
ましくは音速の０．１〜１倍である。

紡糸したピッチ繊維は、引き続き多孔質ベルト−Ｅに採
取する。繊維の採取に当たってはベルトの背面から吸引
し、ベルト近傍への繊維の移送には紡糸孔の周辺から噴
出する気体の利用が好ましい。

この際に補助的にアスピレータ−等を使用することも可
能である。多孔質ベルト上に採取する場合、比較的均一
なマット状の形態に成形出来る利点があり、とくに極め
て脆いピッチ繊維に力を掛けずに取り扱える利点がある
。ピッチ繊維は多孔質ベルト上で紐状に成形し、ベルト
に載せたまま不融化、炭化を行うことが出来る。

メルトブローン紡糸した繊維は、従来のピッチ繊維と比
べて簡易な紡糸装置を使用するため、低コストであり、
また繊維が気流に浮遊した形で生成するため、紐状の形
態で採取することが容易である利点を有する０本発明の
ペレットでは、このようなピッチ繊維の紐状物を原料と
することにより、従来の炭素繊維強化プラスチックより
も低コストの成形品を得ることが出来る。

本発明において、メルトブローン紡糸した繊維は好まし
くは連続した長繊維でなく、紡糸工程で自然に切断した
。不定長の短繊維である。この不定長の短繊維は繊維長
数馴から数十個の、概して広い繊維長分布を有するもの
である。連続した長、繊維よりも不定長の短繊維の場合
には、気流によって集束され難く、成形加工の際に均一
な含浸ができる構造を形成する傾向がある。

本発明において炭素繊維の紐状物は、ピッチの遠心紡糸
によって作ることができる。この方法では、溶融された
ピッチを高速で回転するダイから押し出し、糸状に成形
する。ダイから振り飛ばされた繊維をダイの周辺を囲む
円筒状の受器の上に一旦受けた後、自重により円筒状の
受器の下に設けた、ゆっくり回転するドーナツ型の第２
の受器の上に堆積する。第２の受器の一箇所に掻き出し
用のガイドを設け、堆積した繊維を引き出し、紐状物と
する。

この方法は設備が簡略で安価であり、運転し易い利点を
有するが、掻き出しガイドで繊維を痛め易い問題があり
、この欠点を改良するため、第２の受器を多孔質ベルト
のコンベヤーにすることが好ましい、この方法は繊維を
痛めることが少なく、トウの太さに変動が少ない利点が
ある。採取された繊維集合体は吸引する箇所の後端をベ
ルトの進行方向に対して斜めにすることにより、紐状に
集束することができる。

本発明において炭素繊維の紐状物の別の実施態様は、炭
素繊維の短繊維をカードを通したスライバーである。ス
ライバーは炭素繊維の長繊維を切断したものであっても
良いが、コストが高いのでメルトブローン法もしくは遠
心紡糸法もしくはスパンボンド法で作られた、シート状
の繊維集合体から製造することが好ましい、この際２種
類のカードを使用し、第１のカードで繊維を切断し、第
２のカードで繊維の引き揃えを行うことがさらに好まし
い。

（ホ）作用 本発明は炭素繊維強化プラスチックをインジェクション
成形もしくはトランスファー底形のような型に圧入する
成形法により成形する際に、炭素繊維が切断されること
により、補強効果が低減する問題を解決することを目的
とする。

炭素繊維の切断は、最終の成形段階でも発生しているが
、最も激しいのは成形用ペレットを製造する段階での、
混練によるものである。必要な混練の強さは成形材料の
混合し易さにより大幅に変化し、本発明のペレットは混
合し易いためこの混練工程を弱くすることが可能で、繊
維の切断を防止することができる。

混練工程を弱くできる理由は、特にメルトブローン紡糸
によって製造した炭素繊維の場合、従来の炭素繊維と異
なり、繊維に曲がりや捲縮が存在し、繊維の間隙に樹脂
が入り込み易い形態を有している。このため樹脂に強い
剪断を与えなくても、単に高圧を掛けて流し込んだり、
真空により繊維間の空気を除去するだけで、樹脂と繊維
が均一に混合するようになるためと推定される。

〈へ）実施例 次に本発明を実施例により、さらに詳細がっ具体的に説
明する。

実施例　１ 軟化点２８５°Ｃ１光学異方性分率１００％の石油系ピ
ッチを原料とし、内径０．３曲外径０．６ｍｍの原料吐
出用管状ノズルを内蔵する直径０．８間の紡糸孔を有す
る口金を用い、管状ノズルの周辺から加撚空気を噴出さ
せて、溶融ピッチを牽引して紡糸を行った。ピッチの吐
出量、１２ｇ／８０Ｈ・分、ピッチ温度３１０℃、口金
温度３７０℃、加撚空気の流量０．４０ｋｇ／分、加撚
空気の温度３７０℃、加撚空気の圧力１　、５　ｋｉ　
／　ｃｄ　Ｑであった。

紡糸された繊維を、捕集部分が２０メツシユのステンレ
ス製金網で出来たベルトの背面から吸引して、ベルト上
に捕集した。吸引口の形状を第２図（ロ）の形とし、シ
ート状に堆積したピッチ繊維を集束してトウ状とした。

吸引口の幅は、縮小が始まる前で３０部ｍ、１ｌｌｆｉ
小が始まる位置から吸引口の最後端までの、ベルトの進
行方向に測った長さは５０ｃｍであった。

得られたトウは常法により不融化処理し、さらに最高温
度１０００℃で炭化処理し約１２万デニールの太さのも
のを得た。繊維性能は平均繊維直径１０．５μｍ、比重
１．８５、引っ張り強度１４０ｋｇ　ｆ　／　ｍｆ、引
っ張り弾性率１２．８ｘ１０’　ｂｇｆ　／ｍｌｌ、伸
度１．０１％であった。この炭素繊維の不定長短繊維か
らなる紐状物に幅６圓、厚さ１６μｍのナイロン６フィ
ルムを巻き付け、ピッチ１關で超音波により点溶接した
後、４開の長さに切断した。得られたペレットの樹脂含
有率は４．２％であった。

このペレット３０部に対してナイロン６ペレット７０部
を混合し、インジェクション成形を行った。

この混合物は予備的な混練を行わなくても、成形機のス
クリューにより十分に繊維が分散でき、優れた性能の成
形品が得られた。プリンダー温度２７０℃、スクリュー
回転数６ＯＲＰＭ　、金型温度８２℃、成形周期５５秒
であった。得られた成形品の性能を繊維強化しないもの
、ミルドファイバーで強化したものと比較した結果を表
１に示す。

表１ 炭素繊維強化ナイロンの性能 実施例　２ 実施例１のナイロンフィルムの代わりに、厚さ２０μｍ
のＰＢＴフィルムを用いたところ、実施例１と同様に繊
維強化効果が優れた成形品が得られた。

実施例　３ 実施例１のナイロンフィルムの代わりに、ポリプロピレ
ンフィルム、Ａ８Ｓ樹脂フィルムを用いたところ実施例
１と同様に繊維強化効果が優れた成形品が得られた。

実施例　４ 実施例１のナイロンフィルムの代わりに、熱硬化性ビニ
ルエステル樹脂（昭和高分子製Ｒ３−７０３０）１００
部、エポキシアクリレート系増粘剤（昭和高分子製リポ
キシＬ）６部、ステアリン酸亜鉛０．５部、過酸化ベン
ゾイル１部の混合液をガラス板上に流して２０°Ｃで２
４時間放置し、得られた厚さ５０μｍのシート状物を用
いた。このシート状物を実施例１と同様の炭素繊維の紐
状物に巻き付け、長さ　３．５關に切断してペレットを
製造した。

このペレット４◇部に対して上記シート状物と同組成の
熱硬化性樹脂のペレット６０部を混合して、金型温度１
６５℃でインジェクション成形を行ったところ、良好な
機械的、電気的性質を示した。

実施例　５ 実施例１のナイロン６フィルムの代わりにエポキシ樹脂
モノマー（シェル社製エピコート８２８）１００部、硬
化剤（シェル社製エビキュアＺ）２０部、アセトン６□
７部の混合物をポリエチレンフィルム上に流して室温で
５時間乾燥し、厚さ６０μｍのフィルムを得た。このフ
ィルムをポリエチレンフィルムといっしょにスリットし
、エポキシ樹脂側を炭素繊維の紐状物に接するようにし
て２枚重ねて圧着し、さらに８０℃で６０分間加圧硬化
させ、ポリエチレンフィルムを剥がした後、これを３１
１Ｉｌｌの長さに切断して成形相ペレットとした。

このペレットに上記と同様にして製造したエポキシ樹脂
のペレットを混合して、金型温度１５０℃でインジェク
ション成形を行ったところ、良好な機械的、電気的性質
を示した。

実施例　６ 実施例１の紡糸装置の代わりに、スパンボンド法の紡糸
機を用いたところ、同様に優れた炭素繊維強化樹脂の成
形相ペレットが得られた。

実施例　７ 実施例１の紡糸装置の代わりに、遠心紡糸法の紡糸機を
用いたところ、同様に優れた炭素繊維強化樹脂の成形用
ペレットが得られた。

実施例　８ 実施例１のナイロン６フィルムの代わりに、７５デニー
ルのポリエステルフィラメントを用い、ジグザグミシン
を用いて炭素繊維の紐状物のまわりに繊維を巻き付け、
長さ４關に切断してペレットとした。このペレットにＰ
ＢＴ　＠脂ペレットまたはＰＵＴ樹脂ペレットを混合し
てインジェクション成形したところ、実施ρ１１と同様
に優れた性能の炭素＃維強化樹脂成形物が得られた。

（ト）発明の効果 本発明は強度および耐衝撃性に優れた炭素繊維強化プラ
スチックの製造方法およびその製造に用いるペレットに
関する。

本発明はインジェクション成形やトランスファー成形の
際に、メルトブローン法もしくは遠心紡糸法により製造
したピッチ繊維を原料とする炭素繊維あるいはスパンボ
ンド法のような開繊した長繊維の炭素繊維により補強を
行う場合、従来の方法では補強用の炭素繊維が均一に混
合し難く、強い混練を加えれば短く切断されるため、成
形品の強度や耐衝撃性が十分に改良されない欠点を改善
するものである。

本発明の製造方法によれば、マトリックス樹脂の中での
補強用繊維の分散が良く、強い剪断を与えなくても均一
な成形品が得られるため、補強用繊維の切断が少なく、
その結果として優れた補強効果が得られる。しかも補強
繊維がメルトプローン法もしくは遠心紡糸法もしくはス
パンボンド法によるピッチ繊維を原料とするものである
ため、低価格である利点を有する。

本発明のペレットは、その製造時には殆ど繊維の損傷を
受けておらず、嵩高くないため成形時に混合不十分など
の理由による、繊維の凝集は殆ど生じない、また成形過
程での脱気の不足を生じることは少ない。

本発明の製造方法による炭素繊維強化プラスチックは優
れた機械的性質のほか、寸法安定性、少ないクリープ、
低い熱膨張、高い熱変形温度、優れた潤滑性、かなり大
きい電気伝導度、ｆｌｉｌＪ＠性能、電磁波遮蔽能等を
有しており、機械部品、とくに寸法精度の要求されるも
の、ベアリング、シール、ガスゲット、パツキン類のよ
うな摺動特性を要求されるもの、あるいは自己潤滑性を
要求されるもの、電子機器のゲージング類、除電機能を
有するコンテナー等に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のペレットの原料である炭素繊維の紐状
物の製造装置を斜め上方から見た略図である。第２図は
吸引口の形状とシートから紐状物が成形される状況を示
す略図である。第３図は炭素繊維紐状物を分割採取する
装置を斜め上方から見た略図である。第４図はベルトの
進行方向に向かって段階的に幅が狭くなる吸引口の例と
、それによる紐状物の成形状況を示す略図である。 １・・・紡糸機 ２・・・吸引口 ３・・・ベルト ４・・・トウ 以 上

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピッチ系の炭素繊維の直径０．５〜１０ｍｍの紐
   状物の周囲に熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフィ
   ルムもしくは繊維を巻き付け、該炭素繊維の含有率を８
   ０〜９９．５重量％にしたことを特徴とする炭素繊維強
   化プラスチックの製造に用いるペレット。
2. （２）メルトブローン紡糸もしくは遠心紡糸もしくはス
   パンボンド紡糸によって製造したピッチ繊維を炭化して
   得た直径０．５〜１０ｍｍの炭素繊維の紐状物に、熱可
   塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂のフィルム状物もしくは
   糸状物を巻き付け、該炭素繊維の含有率を８０〜９９．
   ５重量％にし熱処理、接着もしくは融着等により樹脂の
   形態の安定化を行つた後、適宜の長さに切断したことを
   特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造に用いるペ
   レットの製造方法。
3. （３）請求項１および２記載の炭素繊維強化プラスチッ
   クが型中への圧入により成形するものであることを特徴
   とする炭素繊維強化プラスチックの製造に用いるペレッ
   ト。
4. （４）請求項１ないし３記載の炭素繊維強化プラスチッ
   クの成形において、型中へのペレットの圧入の際に、同
   時にもしくはあらかじめマトリックスとなる樹脂を混合
   して成形することを特徴とする炭素繊維強化プラスチッ
   クの製造に用いるペレット。
5. （５）請求項２記載の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
   脂のフィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物
   に巻き付ける際に、該フィルム状物もしくは糸状物を中
   空軸を有するボビンに巻き付け、軸の中空部を通して該
   紐状物を送りながら該ボビンを回転させつつボビンから
   振り離されるフィルム状物もしくは糸状物を該紐状物の
   送り込み口から中空軸に送り込み該紐状物に巻き付けて
   出すことを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造
   に用いるペレットの製造方法。
6. （６）請求項２記載の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
   脂のフィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物
   に巻き付ける際に、該フィルム状物もしくは糸状物を一
   列ないし二列以上の線上を融着もしくは接着することに
   より筒を形成し、その中空部に該紐状物を収納すること
   を特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造に用いる
   ペレットの製造方法。
7. （７）請求項２記載の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
   脂のフィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物
   に巻き付ける際に、該フィルム状物もしくは糸状物を紐
   状物に巻いた後、該フィルム状物もしくは糸状物の両端
   をひねって固定し、要すればそのひねった箇所を融着も
   しくは接着することを特徴とする炭素繊維強化プラスチ
   ックの製造に用いるペレットの製造方法。
8. （８）請求項２記載の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
   脂のフィルム状物もしくは糸状物を、炭素繊維の紐状物
   に巻き付ける際に、該紐状物をダイを通して送り、該ダ
   イの周辺に設けた吐出孔から液状化した樹脂を吐出させ
   、該樹脂が固化して形成するフィルム状物もしくは糸状
   物に交互撚りを与えて紐状物に巻いた後、要すれば該フ
   ィルム状物もしくは糸状物を融着させて固定することを
   特徴とする炭素繊維強化プラスチックの製造に用いるペ
   レットの製造方法。
9. （９）請求項２ないし８記載の炭素繊維の紐状物が、メ
   ルトブローン紡糸したピッチ繊維を多孔質のベルト上に
   採取する際に、気流によって集束したものを炭化して得
   た炭素繊維の紐状物であることを特徴とする炭素繊維強
   化プラスチックの製造に用いるペレットの製造方法。
10. （１０）請求項１ないし９記載の炭素繊維の紐状物が、
    炭素繊維の短繊維をカードを通したスライバー、もしく
    は該スライバーをドラフトした繊維束、もしくは該スラ
    イバーを加撚したもの、もしくは該繊維束を加撚したも
    のであることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの
    製造に用いるペレットの製造方法。
11. （１１）請求項１ないし１０記載のピッチ繊維がメソフ
    ェースピッチから製造されるものである、炭素繊維強化
    プラスチックの製造に用いるペレットの製造方法。