JP2013177560A - Method for producing carbon fiber reinforced molded product, and carbon fiber reinforced molded product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素繊維強化成形品の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、軽量かつ、力学特性、導電性(低い体積抵抗値)、電磁波遮蔽性に優れた炭素繊維強化成形品の製造方法、およびその製造方法により得られる炭素繊維強化成形品に関する。 The present invention relates to a method for producing a carbon fiber reinforced molded product, and more specifically, a method for producing a carbon fiber reinforced molded product that is lightweight and excellent in mechanical properties, electrical conductivity (low volume resistance), and electromagnetic wave shielding properties. And a carbon fiber reinforced molded product obtained by the production method thereof.
強化繊維と熱可塑性樹脂からなる成形品は、軽量で優れた力学特性を有するために、スポーツ用品用途、航空宇宙用途および一般産業用途に広く用いられている。これらの強化繊維には、アルミニウム繊維やステンレス繊維などの金属繊維、アラミド繊維やポリパラフェニレンベンズオキサゾール(PBO)繊維などの有機繊維、およびシリコンカーバイド繊維などの無機繊維や炭素繊維などが使用されているが、比強度、比剛性および軽量性のバランスの観点から炭素繊維が好適であり、その中でもポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が好適に用いられる。 Molded articles made of reinforcing fibers and thermoplastic resins are widely used in sports equipment applications, aerospace applications, and general industrial applications because they are lightweight and have excellent mechanical properties. These reinforcing fibers include metal fibers such as aluminum fibers and stainless fibers, organic fibers such as aramid fibers and polyparaphenylene benzoxazole (PBO) fibers, and inorganic fibers such as silicon carbide fibers and carbon fibers. However, carbon fiber is preferable from the viewpoint of the balance of specific strength, specific rigidity, and lightness, and among them, polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber is preferably used.
炭素繊維で強化した成形品は、炭素繊維が優れた導電性を有することから、優れた電磁波遮蔽性を有する。したがって、ノイズの原因や、他の電子部品に悪影響を及ぼす電磁波を遮蔽することができ、特にパソコン、テレビ、オーディオ機器を始めとする電子・情報機器や、自動車のEV・HEV関連部材に好適に用いることができる。 A molded article reinforced with carbon fiber has excellent electromagnetic shielding properties because carbon fiber has excellent conductivity. Therefore, it can shield the cause of noise and electromagnetic waves that adversely affect other electronic components, and is particularly suitable for electronic and information equipment such as personal computers, televisions, audio equipment, and EV / HEV related members of automobiles. Can be used.
本出願人は特許文献1にて、強化繊維と、特定のSP値を有するテルペン系樹脂と、プロピレン系樹脂とを有する繊維強化プロピレン系樹脂組成物を提案している。かかる樹脂組成物により、成形性に優れ、強化繊維とプロピレン系樹脂との界面接着性が良好であり、力学特性にも優れた成形品を得ることができる。しかしながら、体積抵抗値、電磁波遮蔽性については全く言及されていない。 The present applicant has proposed a fiber-reinforced propylene resin composition having a reinforcing fiber, a terpene resin having a specific SP value, and a propylene resin in Patent Document 1. With such a resin composition, it is possible to obtain a molded article having excellent moldability, good interfacial adhesion between the reinforcing fiber and the propylene-based resin, and excellent mechanical properties. However, no mention is made of volume resistivity and electromagnetic shielding properties.
また、特許文献2には、均一な導電性を有し、表面外観に優れた炭素繊維強化成形体品を得ることを目的として、プロピレン系樹脂中の分子量106以上の成分量を規定したプロピレン系樹脂成形体が開示されている。しかしながら、優れた体積抵抗値を発現することが示されているものの、一般に市販されている他の熱可塑性樹脂への適応は困難である。 Patent Document 2 discloses a propylene having a molecular weight of 10 6 or more in a propylene resin for the purpose of obtaining a carbon fiber reinforced molded article having uniform conductivity and excellent surface appearance. A resin-based molded article is disclosed. However, although it has been shown to exhibit an excellent volume resistance value, it is difficult to adapt to other commercially available thermoplastic resins.
特許文献3には、耐腐食性に優れ、高導電性を付与し得る高導電性樹脂成形品を得ることを目的として、エチレン系重合体と島状に分散し得る熱可塑性樹脂とからなる樹脂成分中に、カーボンブラックと炭素繊維及び/鱗片状黒鉛を含む導電性熱可塑性樹脂組成物を成形してなる高導電性樹脂成形品が開示されている。しかしながら、成形品中に含まれるカーボンブラック及び/又は鱗片状黒鉛の添加により力学特性の低下を招く場合がある。さらに、炭素繊維量が樹脂成分100重量部に対して、60〜400重量部と含有量が多い範囲が規定されており、成形品中に含まれる炭素繊維量がこの範囲より少ないと、導電性を損なうとされているため、一般的な炭素繊維強化成形品には適応が困難である。 Patent Document 3 discloses a resin comprising an ethylene-based polymer and a thermoplastic resin that can be dispersed in islands for the purpose of obtaining a highly conductive resin molded article that has excellent corrosion resistance and can impart high conductivity. A highly conductive resin molded article formed by molding a conductive thermoplastic resin composition containing carbon black, carbon fiber, and / or flake graphite in its components is disclosed. However, the addition of carbon black and / or scaly graphite contained in the molded product may lead to a decrease in mechanical properties. Furthermore, the range in which the amount of carbon fiber is 60 to 400 parts by weight and the content is large with respect to 100 parts by weight of the resin component is specified, and if the amount of carbon fiber contained in the molded product is less than this range, the conductivity is reduced. Therefore, it is difficult to adapt to general carbon fiber reinforced molded products.
このように、従来技術では熱可塑性樹脂をマトリックスとした炭素繊維強化成形品において、簡便な手法により、優れた導電性(低い体積抵抗値)と電磁波遮蔽性を発現し、さらには、力学特性と両立できる炭素繊維強化成形品の開発が望まれていた。 As described above, in the conventional technology, in a carbon fiber reinforced molded article using a thermoplastic resin as a matrix, excellent conductivity (low volume resistance value) and electromagnetic wave shielding properties are expressed by a simple method. It has been desired to develop a carbon fiber reinforced molded product that can achieve both.
本発明は従来技術の有する問題点に鑑み、力学特性、導電性(低い体積抵抗値)、電磁波遮蔽性に優れた炭素繊維強化成形品を得るための効果的な製造方法を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an effective production method for obtaining a carbon fiber reinforced molded article having excellent mechanical properties, electrical conductivity (low volume resistance value), and electromagnetic wave shielding properties. And
上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
(1)熱可塑性樹脂(A)と、該熱可塑性樹脂(A)とのSP値差が3.5よりも大きいサイジング剤(a)でサイジング処理されてなり、繊維長/繊維直径から算出されるアスペクト比が250〜10,000である炭素繊維(B)を含む成形材料を、金型温度が前記熱可塑性樹脂(A)の熱変形温度より5〜50℃高い条件で成形する、炭素繊維強化成形品の製造方法。
(2)前記成形材料に含まれる前記炭素繊維(B)の平均繊維長が1.5〜40mmである、(1)に記載の炭素繊維強化成形品の製造方法。
(3)前記成形材料が、前記熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、前記炭素繊維(B)を5〜50重量部含む、(1)または(2)に記載の炭素繊維強化成形品の製造方法。
(4)前記成形材料の形態が長繊維ペレットである、(1)〜(3)のいずれかに記載の炭素繊維強化成形品の製造方法。
(5)(1)〜(4)いずれかに記載の炭素繊維強化成形品の製造方法によって得られる、下記[1]および[2]の要件を満たす炭素繊維強化成形品。
[1]成形品中に分散する前記炭素繊維(B)の平均繊維間距離D[μm]と、前記炭素繊維(B)の繊維含有重量分率Wf[%]との関係が下記式で表される。
0<D<83×Wf−1.10
[2]成形品の切断面における単位面積あたりの前記炭素繊維(B)の本数の変動係数が15%以下。
(6)成形品中に分散する前記炭素繊維(B)の平均繊維長が0.3〜10mmである、(5)に記載の炭素繊維強化成形品。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(1) A sizing treatment in which the SP value difference between the thermoplastic resin (A) and the thermoplastic resin (A) is larger than 3.5 is calculated from the fiber length / fiber diameter. A carbon fiber, which is formed by molding a molding material containing carbon fiber (B) having an aspect ratio of 250 to 10,000 under a condition that the mold temperature is 5 to 50 ° C. higher than the thermal deformation temperature of the thermoplastic resin (A). A method of manufacturing a reinforced molded product.
(2) The method for producing a carbon fiber reinforced molded product according to (1), wherein an average fiber length of the carbon fiber (B) contained in the molding material is 1.5 to 40 mm.
(3) The carbon fiber reinforced molded product according to (1) or (2), wherein the molding material contains 5 to 50 parts by weight of the carbon fiber (B) with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin (A). Manufacturing method.
(4) The method for producing a carbon fiber reinforced molded product according to any one of (1) to (3), wherein the form of the molding material is a long fiber pellet.
(5) A carbon fiber reinforced molded product satisfying the following requirements [1] and [2] obtained by the method for producing a carbon fiber reinforced molded product according to any one of (1) to (4).
[1] The relationship between the average interfiber distance D [μm] of the carbon fibers (B) dispersed in the molded product and the fiber content weight fraction Wf [%] of the carbon fibers (B) is represented by the following formula. Is done.
0 <D <83 × Wf −1.10
[2] The variation coefficient of the number of the carbon fibers (B) per unit area on the cut surface of the molded product is 15% or less.
(6) The carbon fiber reinforced molded product according to (5), wherein an average fiber length of the carbon fiber (B) dispersed in the molded product is 0.3 to 10 mm.
本発明の製造方法により得られる炭素繊維強化成形品は、優れた導電性(低い体積抵抗値)と電磁波遮蔽性を有し、曲げ特性などの力学特性に優れた成形品である。また、熱可塑性樹脂をマトリックスとしているため、軽量性も兼ね備えている。本発明の炭素繊維強化成形品は、電気・電子機器、OA機器、家電機器、筐体、または自動車の部品に極めて有用である。 The carbon fiber reinforced molded product obtained by the production method of the present invention is a molded product having excellent electrical properties (low volume resistance value) and electromagnetic wave shielding properties and excellent mechanical properties such as bending properties. Moreover, since the thermoplastic resin is used as a matrix, it also has light weight. The carbon fiber reinforced molded product of the present invention is extremely useful for electrical / electronic devices, OA devices, home appliances, housings, or automobile parts.
本発明を詳細に説明する。本発明の炭素繊維強化成形品(以下、単に「成形品」と呼ぶこともある)およびその製造方法において用いられる成形材料は、少なくとも熱可塑性樹脂(A)と、炭素繊維(B)から構成される。まず、これらの構成成分について詳細に記す。なお、本発明において、「成形材料」とは、形態を変えることなく種々の成形方法に直接用いることのできる材料を指す。 The present invention will be described in detail. The carbon fiber reinforced molded product of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “molded product”) and the molding material used in the production method thereof are composed of at least a thermoplastic resin (A) and a carbon fiber (B). The First, these constituent components will be described in detail. In the present invention, the “molding material” refers to a material that can be directly used in various molding methods without changing the form.
本発明において熱可塑性樹脂(A)は、成形温度(溶融温度)が200〜450℃で成形できるものが好ましく、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールスルホン、ポリアリールケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイドスルフォン、ポリアリレート、液晶ポリエステル、フッ素樹脂等が挙げられ、これらはいずれも、電気絶縁体に相当する。かかる群から選ばれる熱可塑性樹脂を単独で用いることもでき、または二種以上の熱可塑性樹脂を組み合わせてポリマーアロイとして用いることもできる。 In the present invention, the thermoplastic resin (A) is preferably one that can be molded at a molding temperature (melting temperature) of 200 to 450 ° C., polyolefin, polystyrene, polyamide, halogenated vinyl resin, polyacetal, saturated polyester, polycarbonate, polyarylsulfone. , Polyaryl ketone, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyaryl ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide sulfone, polyarylate, liquid crystal polyester, fluororesin, and the like, all of which correspond to an electrical insulator. A thermoplastic resin selected from such a group can be used alone, or two or more thermoplastic resins can be used in combination as a polymer alloy.
前記熱可塑性樹脂の中でも、電気・電子機器や自動車の部品としての用途から、軽量、かつ、力学特性や成形性のバランスに優れるポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂がより好ましく、耐薬品性や吸湿性にも優れることから、ポリプロピレン樹脂がさらに好ましい。以下、好適な熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂について説明する。 Among the above thermoplastic resins, polyolefin resin, polyamide resin, and polycarbonate resin that are lightweight and have a good balance of mechanical properties and moldability are more preferable for use as electrical / electronic equipment and automotive parts, and have chemical resistance and moisture absorption. Polypropylene resin is more preferable because of its excellent properties. Hereinafter, polypropylene resins, polyamide resins, and polycarbonate resins that are suitable thermoplastic resins will be described.
ここで言うポリプロピレン樹脂とは、無変性のものも、変性されたものも含まれる。 The polypropylene resin referred to here includes both unmodified and modified ones.
無変性のポリプロピレン樹脂は、具体的には、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと少なくとも1種のα−オレフィン、共役ジエン、非共役ジエンなどとの共重合体である。α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4ジメチル−1−ヘキセン、1−ノネン、1−オクテン、1−ヘプテン、1−ヘキセン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン等のプロピレンを除く炭素数2〜12のα−オレフィンなどが挙げられる。共役ジエン、非共役ジエンとしては、例えば、ブタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエン等が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。無変性ポリプロピレン樹脂の骨格構造としては、プロピレンの単独重合体、プロピレンと前記その他の単量体のランダムあるいはブロック共重合体、またはプロピレンと他の熱可塑性単量体とのランダムあるいはブロック共重合体等を挙げることができる。例えば、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン共重合体などが好適なものとして挙げられる。プロピレンの単独重合体は成形品の剛性をより向上させる観点から好ましく、プロピレンと前記その他の単量体のランダムあるいはブロック共重合体は成形品の衝撃強度をより向上させる観点から好ましい。 The unmodified polypropylene resin is specifically a homopolymer of propylene or a copolymer of propylene and at least one α-olefin, conjugated diene, non-conjugated diene or the like. Examples of the α-olefin include ethylene, 1-butene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-hexene, and 4,4 dimethyl. Examples include α-olefins having 2 to 12 carbon atoms excluding propylene such as -1-hexene, 1-nonene, 1-octene, 1-heptene, 1-hexene, 1-decene, 1-undecene and 1-dodecene. . Examples of the conjugated diene and non-conjugated diene include butadiene, ethylidene norbornene, dicyclopentadiene, 1,5-hexadiene, and the like. Two or more of these may be used. As the skeleton structure of the unmodified polypropylene resin, a homopolymer of propylene, a random or block copolymer of propylene and the other monomer, or a random or block copolymer of propylene and another thermoplastic monomer Etc. For example, polypropylene, ethylene / propylene copolymer, propylene / 1-butene copolymer, ethylene / propylene / 1-butene copolymer, and the like are preferable. A propylene homopolymer is preferable from the viewpoint of further improving the rigidity of the molded product, and a random or block copolymer of propylene and the other monomers is preferable from the viewpoint of further improving the impact strength of the molded product.
また、変性ポリプロピレン樹脂としては、酸変性ポリプロピレン樹脂が好ましく、重合体鎖に結合したカルボン酸および/またはその塩の基を有するポリプロピレン樹脂がより好ましい。上記酸変性ポリプロピレン樹脂は種々の方法で得ることができ、例えば、ポリプロピレン樹脂に、中和されているか、中和されていないカルボン酸基を有する単量体、および/または、ケン化されているか、ケン化されていないカルボン酸エステルを有する単量体を、グラフト重合することにより得ることができる。 The modified polypropylene resin is preferably an acid-modified polypropylene resin, and more preferably a polypropylene resin having a carboxylic acid and / or salt group bonded to a polymer chain. The acid-modified polypropylene resin can be obtained by various methods, for example, whether the polypropylene resin is neutralized or a monomer having a non-neutralized carboxylic acid group, and / or saponified. A monomer having an unsaponified carboxylic acid ester can be obtained by graft polymerization.
ここで、中和されているか、中和されていないカルボン酸基を有する単量体、および、ケン化されているか、ケン化されていないカルボン酸エステル基を有する単量体としては、例えば、エチレン系不飽和カルボン酸、その無水物、これらのエステル化物などが挙げられる。さらに、オレフィン以外の不飽和ビニル基を有する化合物なども挙げられる。 Here, as a monomer having a neutralized or non-neutralized carboxylic acid group, and a monomer having a saponified or unsaponified carboxylic acid ester group, for example, Examples thereof include ethylenically unsaturated carboxylic acids, anhydrides thereof, and esterified products thereof. Furthermore, the compound etc. which have unsaturated vinyl groups other than an olefin are also mentioned.
エチレン系不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸などが例示され、その無水物としては、ナジック酸TM(エンドシス−ビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸)、無水マレイン酸、無水シトラコン酸などが例示できる。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid include (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, tetrahydrophthalic acid, itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, and the like. Examples thereof include (endocis-bicyclo [2,2,1] hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid), maleic anhydride, citraconic anhydride and the like.
エチレン系不飽和カルボン酸のエステル化物としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウロイル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、ラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジヒドロキシエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類などが挙げられる。 Examples of esterified products of ethylenically unsaturated carboxylic acids include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, tert-butyl ( (Meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, isoamyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) Acrylate, octadecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, lauroyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid such as nyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate Esters, hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, lactone-modified hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, etc. Hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters, glycidyl (meth) acrylate, epoxy group-containing (meth) acrylic acid esters such as methyl glycidyl (meth) acrylate N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylate, N, Examples include aminoalkyl (meth) acrylates such as N-dibutylaminoethyl (meth) acrylate and N, N-dihydroxyethylaminoethyl (meth) acrylate.
オレフィン以外の不飽和ビニル基を有する単量体としては、ビニルイソシアナート、イソプロペニルイソシアナート等のイソシアナート基含有ビニル類、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン等の芳香族ビニル類、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、マレイン酸アミド等のアミド基含有ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸ソーダ、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類、モノ(2−メタクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート、モノ(2−アクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート等の不飽和リン酸類等が挙げられる。 Monomers having unsaturated vinyl groups other than olefins include isocyanate groups-containing vinyls such as vinyl isocyanate and isopropenyl isocyanate, and aromatics such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and t-butylstyrene. Vinyl, acrylamide, methacrylamide, N-methylol methacrylamide, N-methylol acrylamide, diacetone acrylamide, vinyl esters containing maleic acid amide, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, styrene sulfonic acid, Unsaturated sulfonic acids such as sodium styrene sulfonate and 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, mono (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate, mono (2-acryloyloxyethyl) acid phosphate Unsaturated phosphoric acids, etc. and the like.
これらを2種以上用いることもできる。また、これらの中でも、エチレン系不飽和カルボン酸無水物類が好ましく、無水マレイン酸がより好ましい。 Two or more of these may be used. Among these, ethylenically unsaturated carboxylic acid anhydrides are preferable, and maleic anhydride is more preferable.
ここで、成形品の力学特性、特に曲げ強度を向上させるため、無変性ポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂を共に用いることが好ましく、特に難燃性や力学特性のバランスの観点から、無変性ポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂の重量比が95/5〜75/25となるように用いることが好ましい。より好ましくは95/5〜80/20、さらに好ましくは90/10〜80/20である。 Here, in order to improve the mechanical properties of the molded article, particularly the bending strength, it is preferable to use both the unmodified polypropylene resin and the modified polypropylene resin, and particularly from the viewpoint of the balance between flame retardancy and mechanical properties, It is preferable that the weight ratio of the modified polypropylene resin is 95/5 to 75/25. More preferably, it is 95 / 5-80 / 20, More preferably, it is 90 / 10-80 / 20.
また、ポリアミド樹脂は、アミノ酸、ラクタム、あるいはジアミンとジカルボン酸を主たる原料とする樹脂である。その主要原料の代表例としては、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−/2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂環族ジアミン、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 The polyamide resin is a resin mainly composed of amino acid, lactam, or diamine and dicarboxylic acid. Representative examples of the main raw materials include amino acids such as 6-aminocaproic acid, 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid and paraaminomethylbenzoic acid, lactams such as ε-caprolactam and ω-laurolactam, tetramethylenediamine, Hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, nonamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4- / 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 5-methylnonamethylenediamine, etc. Aromatic diamines such as aliphatic diamine, metaxylylenediamine, paraxylylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1-amino-3-aminomethyl- 3,5,5-trimethyl Cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, bis (aminopropyl) piperazine, aminoethylpiperazine, etc. Aliphatic diamine, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid and other aliphatic dicarboxylic acids, terephthalic acid, isophthalic acid, 2-chloroterephthalic acid, 2-methylterephthalic acid, 5-methylisophthalic acid , Aromatic dicarboxylic acids such as 5-sodium sulfoisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, fats such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid Cyclic dicarboxylic acid Etc., and the like. Two or more of these may be used.
本発明においては、耐熱性や強度に優れるという点から、200℃以上の融点を有するポリアミド樹脂が特に有用である。その具体的な例としては、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー(ナイロン6/66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリカプロアミドコポリマー(ナイロン6T/6)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6I)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリドデカンアミドコポリマー(ナイロン6T/12)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリ(2−メチルペンタメチレン)テレフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/M5T)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)およびこれらの共重合体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、ナイロン6、ナイロン66がより好ましい。 In the present invention, a polyamide resin having a melting point of 200 ° C. or higher is particularly useful from the viewpoint of excellent heat resistance and strength. Specific examples thereof include polycaproamide (nylon 6), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polycaproamide / polyhexamethylene adipamide copolymer (nylon 6/66), polytetramethylene adipa Midon (nylon 46), polyhexamethylene sebamide (nylon 610), polyhexamethylene dodecamide (nylon 612), polyhexamethylene terephthalamide / polycaproamide copolymer (nylon 6T / 6), polyhexamethylene adipamide / Polyhexamethylene terephthalamide copolymer (nylon 66 / 6T), polyhexamethylene adipamide / polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 66 / 6I), polyhexamethylene adipamide / polyhexamethylene terephthalamide Polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 66 / 6T / 6I), polyhexamethylene terephthalamide / polyhexamethylene isophthalamide copolymer (nylon 6T / 6I), polyhexamethylene terephthalamide / polydodecanamide copolymer (nylon 6T / 12) , Polyhexamethylene terephthalamide / poly (2-methylpentamethylene) terephthalamide copolymer (nylon 6T / M5T), polyxylylene adipamide (nylon XD6), polynonamethylene terephthalamide (nylon 9T) and their co-polymers Examples include coalescence. Two or more of these may be used. Among these, nylon 6 and nylon 66 are more preferable.
これらポリアミド樹脂の重合度には特に制限がなく、98%濃硫酸25mlにポリアミド樹脂0.25gを溶解した溶液の25℃で測定した相対粘度が1.5〜5.0の範囲、特に2.0〜3.5の範囲のポリアミド樹脂が好ましい。 The degree of polymerization of these polyamide resins is not particularly limited, and the relative viscosity measured at 25 ° C. of a solution of 0.25 g of polyamide resin in 25 ml of 98% concentrated sulfuric acid is in the range of 1.5 to 5.0, particularly 2. A polyamide resin in the range of 0 to 3.5 is preferred.
また、ポリカーネボート樹脂は、二価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものである。2種以上の二価フェノールまたは2種以上のカーボネート前駆体を用いて得られる共重合体であってもよい。反応方法の一例として、界面重合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法、および環状カーボネート化合物の開環重合法などを挙げることができる。かかるポリカーボネート樹脂はそれ自体公知であり、例えば、特開2002−129027号公報に記載のポリカーボネート樹脂を使用できる。 The polycarbonate resin is obtained by reacting a dihydric phenol and a carbonate precursor. The copolymer obtained using 2 or more types of dihydric phenols or 2 or more types of carbonate precursors may be sufficient. Examples of the reaction method include an interfacial polymerization method, a melt transesterification method, a solid phase transesterification method of a carbonate prepolymer, and a ring-opening polymerization method of a cyclic carbonate compound. Such polycarbonate resins are known per se, and for example, the polycarbonate resins described in JP-A-2002-129027 can be used.
二価フェノールとしては、例えば、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン(ビスフェノールAなど)、2,2−ビス{(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニル}プロパン、α,α’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−m−ジイソプロピルベンゼン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、ビスフェノールAが好ましく、耐衝撃特性により優れたポリカーボネート樹脂を得ることができる。一方、ビスフェノールAと他の二価フェノールを用いて得られる共重合体は、高耐熱性または低吸水率の点で優れている。 Examples of the dihydric phenol include 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane, bis (4-hydroxyphenyl) alkane (such as bisphenol A), 2,2-bis {( 4-hydroxy-3-methyl) phenyl} propane, α, α′-bis (4-hydroxyphenyl) -m-diisopropylbenzene, 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, and the like. . Two or more of these may be used. Among these, bisphenol A is preferable, and a polycarbonate resin excellent in impact resistance can be obtained. On the other hand, a copolymer obtained using bisphenol A and another dihydric phenol is excellent in terms of high heat resistance or low water absorption.
カーボネート前駆体としては、例えば、カルボニルハライド、炭酸ジエステルまたはハロホルメートなどが使用され、具体的には、ホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメートなどが挙げられる。 As the carbonate precursor, for example, carbonyl halide, carbonic acid diester, haloformate or the like is used, and specific examples include phosgene, diphenyl carbonate, dihaloformate of dihydric phenol, and the like.
上記二価フェノールとカーボネート前駆体からポリカーボネート樹脂を製造するにあたっては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノールの酸化を防止する酸化防止剤などを使用してもよい。 In producing a polycarbonate resin from the dihydric phenol and the carbonate precursor, a catalyst, a terminal terminator, an antioxidant for preventing the oxidation of the dihydric phenol, and the like may be used as necessary.
また、本発明におけるポリカーボネート樹脂には、三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂、芳香族または脂肪族(脂環族を含む)の二官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂、二官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート樹脂、並びにかかる二官能性カルボン酸および二官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネート樹脂を含む。これらのポリカーボネート樹脂も公知である。また、これらのポリカーボネート樹脂を2種以上用いてもよい。 Further, the polycarbonate resin in the present invention is copolymerized with a branched polycarbonate resin copolymerized with a trifunctional or higher polyfunctional aromatic compound, an aromatic or aliphatic (including alicyclic) difunctional carboxylic acid. The polyester carbonate resin, the copolymer polycarbonate resin which copolymerized bifunctional alcohol (an alicyclic group is included), and the polyester carbonate resin which copolymerized both such bifunctional carboxylic acid and bifunctional alcohol are included. These polycarbonate resins are also known. Two or more of these polycarbonate resins may be used.
ポリカーボネート樹脂の分子量は特定されないが、粘度平均分子量が10,000〜50,000のものが好ましい。粘度平均分子量が10,000以上であれば、成形品の強度をより向上させることができる。15,000以上がより好ましく、18,000以上がさらに好ましい。一方、粘度平均分子量が50,000以下であれば、成形加工性が向上する。40,000以下がより好ましく、30,000以下がさらに好ましい。ポリカーボネート樹脂を2種以上用いる場合、少なくとも1種の粘度平均分子量が上記範囲にあることが好ましい。この場合、他のポリカーボネート樹脂として、粘度平均分子量が50,000、好ましくは80,000を超えるポリカーボネート樹脂を用いることが好ましい。かかるポリカーボネート樹脂は、エントロピー弾性が高く、ガスアシスト成形等を併用する場合に有利となる他、高いエントロピー弾性に由来する特性(ドリップ防止特性、ドローダウン特性、およびジェッティング改良などの溶融特性を改良する特性)を発揮する。 The molecular weight of the polycarbonate resin is not specified, but those having a viscosity average molecular weight of 10,000 to 50,000 are preferred. When the viscosity average molecular weight is 10,000 or more, the strength of the molded product can be further improved. 15,000 or more is more preferable, and 18,000 or more is more preferable. On the other hand, if the viscosity average molecular weight is 50,000 or less, the moldability is improved. It is more preferably 40,000 or less, and further preferably 30,000 or less. When using 2 or more types of polycarbonate resin, it is preferable that at least 1 type of viscosity average molecular weight exists in the said range. In this case, it is preferable to use a polycarbonate resin having a viscosity average molecular weight of more than 50,000, preferably more than 80,000 as the other polycarbonate resin. Such polycarbonate resin has high entropy elasticity and is advantageous when used in combination with gas-assist molding, as well as improved properties such as anti-drip characteristics, draw-down characteristics, and improved jetting properties derived from high entropy elasticity. Exhibiting properties).
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(M)は、塩化メチレン100mlにポリカーボネート樹脂0.7gを溶解した溶液から20℃で求めた比粘度(ηsp)を次式に挿入して求めたものである。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
The viscosity average molecular weight (M) of the polycarbonate resin is obtained by inserting the specific viscosity (ηsp) obtained at 20 ° C. from a solution of 0.7 g of the polycarbonate resin in 100 ml of methylene chloride into the following equation.
ηsp / c = [η] + 0.45 × [η] 2c (where [η] is the intrinsic viscosity)
[Η] = 1.23 × 10 −4 M 0.83
c = 0.7
本発明に用いられる炭素繊維(B)は、サイジング処理を施す前の炭素繊維(b)に、サイジング剤(a)を付与したものであることが、集束性、耐屈曲性や耐擦過性を改良し、高次加工工程において、毛羽、糸切れの発生を抑制でき、いわゆる糊剤、集束剤として高次加工性を向上させることもできることから、好ましい。 The carbon fiber (B) used in the present invention is obtained by adding the sizing agent (a) to the carbon fiber (b) before the sizing treatment. It is preferable because it can be improved and the occurrence of fluff and yarn breakage can be suppressed in the high-order processing step, and the high-order workability can be improved as a so-called paste or bundling agent.
ここで、本発明における炭素繊維(b)には、PAN系、ピッチ系、レーヨン系などが挙げられ、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、PAN系炭素繊維が好ましい。 Here, examples of the carbon fiber (b) in the present invention include PAN-based, pitch-based, and rayon-based, and PAN-based carbon fibers are preferable from the viewpoint of the balance between strength and elastic modulus of the obtained molded product.
さらに炭素繊維(b)としては、X線光電子分光法により測定される繊維表面の酸素(O)と炭素(C)の原子数の比である表面酸素濃度比[O/C]が0.05〜0.5であるものが好ましく、より好ましくは0.08〜0.4であり、さらに好ましくは0.1〜0.3である。表面酸素濃度比が0.05以上であることにより、炭素繊維表面の官能基量を確保でき、より強固な接着性を得ることができる。力学特性向上の観点から、表面酸素濃度比が大きい程、高い接着性が得られるため好ましい。また、表面酸素濃度比の上限には特に制限はないが、炭素繊維の取扱い性、生産性のバランスから一般的に0.5以下とすることが例示できる。 Further, as the carbon fiber (b), the surface oxygen concentration ratio [O / C] which is the ratio of the number of atoms of oxygen (O) and carbon (C) on the fiber surface measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.05. What is -0.5 is preferable, More preferably, it is 0.08-0.4, More preferably, it is 0.1-0.3. When the surface oxygen concentration ratio is 0.05 or more, the amount of functional groups on the surface of the carbon fiber can be secured, and stronger adhesiveness can be obtained. From the viewpoint of improving the mechanical properties, a higher surface oxygen concentration ratio is preferable because high adhesiveness can be obtained. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of surface oxygen concentration ratio, Generally it can be illustrated to 0.5 or less from the balance of the handleability of carbon fiber, and productivity.
炭素繊維(b)の表面酸素濃度比は、X線光電子分光法により、次の手順にしたがって求めるものである。まず、溶剤で炭素繊維表面に付着しているサイジング剤などを除去した炭素繊維束を20mmにカットして、銅製の試料支持台に拡げて並べた後、X線源としてA1Kα1、2を用い、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保つ。測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sの主ピークの運動エネルギー値(K.E.)を1202eVに合わせる。C1sピーク面積をK.E.として1191〜1205eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。O1sピーク面積をK.E.として947〜959eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。 The surface oxygen concentration ratio of the carbon fiber (b) is determined by X-ray photoelectron spectroscopy according to the following procedure. First, after cutting the carbon fiber bundle from which the sizing agent and the like adhering to the carbon fiber surface with a solvent was cut to 20 mm and spreading and arranging on a copper sample support base, using A1Kα1,2 as the X-ray source, The sample chamber is kept at 1 × 10 −8 Torr. The kinetic energy value (KE) of the main peak of C1s is adjusted to 1202 eV as a peak correction value associated with charging during measurement. The C1s peak area is expressed as K.S. E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 1191 to 1205 eV. The O1s peak area is expressed as K.I. E. Is obtained by drawing a straight base line in the range of 947 to 959 eV.
ここで、表面酸素濃度比とは、上記O1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出する。X線光電子分光法装置として、国際電気社製モデルES−200を用い、感度補正値を1.74とする。 Here, the surface oxygen concentration ratio is calculated as an atomic ratio by using a sensitivity correction value unique to the apparatus from the ratio of the O1s peak area to the C1s peak area. As an X-ray photoelectron spectroscopy apparatus, model ES-200 manufactured by Kokusai Electric Inc. is used, and the sensitivity correction value is set to 1.74.
表面酸素濃度比[O/C]を0.05〜0.5に制御する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素繊維(b)に表面処理を施す工程において、処理量を増減する方法が挙げられる。表面処理方法としては、電解酸化処理、薬液酸化処理および気相酸化処理などの手法をとることができ、中でも電解酸化処理が好ましい。 The means for controlling the surface oxygen concentration ratio [O / C] to 0.05 to 0.5 is not particularly limited. For example, in the step of performing the surface treatment on the carbon fiber (b), the treatment amount The method of increasing / decreasing is mentioned. As the surface treatment method, methods such as electrolytic oxidation treatment, chemical solution oxidation treatment, and gas phase oxidation treatment can be employed, and among them, electrolytic oxidation treatment is preferable.
また、炭素繊維(b)を炭素繊維束とした場合の単糸数には、特に制限はなく、100〜350,000本の範囲内で使用することができ、とりわけ1,000〜250,000本の範囲内で使用することが好ましい。また炭素繊維(b)の生産性の観点からは、単糸数が多いものが好ましく、20,000〜100,000本の範囲内で使用することが好ましい。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the number of single yarns when carbon fiber (b) is made into a carbon fiber bundle, and it can be used within the range of 100 to 350,000, especially 1,000 to 250,000. It is preferable to use within the range. Further, from the viewpoint of productivity of the carbon fiber (b), those having a large number of single yarns are preferable, and it is preferable to use them within the range of 20,000 to 100,000.
本発明において、炭素繊維(b)に付与するサイジング剤(a)として、化合物は特に限定されないが、サイジング剤(a)と前記熱可塑性樹脂(A)とのSP値差が3.5より大きく20以下であることが好ましい。より好ましくは4.0以上10以下である。 In the present invention, the compound is not particularly limited as the sizing agent (a) to be imparted to the carbon fiber (b), but the SP value difference between the sizing agent (a) and the thermoplastic resin (A) is larger than 3.5. It is preferable that it is 20 or less. More preferably, it is 4.0 or more and 10 or less.
ここで、本発明において、SP値とは溶解度パラメーターであり、2成分のSP値が近いほど溶解度が大きくなることが経験的に得られている。本発明においては、SP値が3.5よりも大きくなるよう、熱可塑性樹脂(A)およびサイジング剤(a)を選定することで、サイジング剤(a)を付与された炭素繊維(B)が成形工程において樹脂中で成形時の剪断や流動によって分散後、再凝集しやすい傾向にある。このため、後述する炭素繊維(B)によって導電性のネットワークが形成され、その結果、平均繊維間距離Dが小さくなり、体積抵抗値を低減し、導電性を向上させることができる。 Here, in the present invention, the SP value is a solubility parameter, and it has been empirically obtained that the solubility increases as the SP values of the two components are closer. In the present invention, the carbon fiber (B) provided with the sizing agent (a) is selected by selecting the thermoplastic resin (A) and the sizing agent (a) so that the SP value is larger than 3.5. In the molding process, the resin tends to re-aggregate after being dispersed by shearing or flowing during molding in the resin. For this reason, an electroconductive network is formed by the carbon fiber (B) mentioned later, As a result, the average inter-fiber distance D becomes small, volume resistance value can be reduced, and electroconductivity can be improved.
一方、SP値差が3.5以下の場合、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)の濡れ性が高くなり、炭素繊維(B)同士の接触を阻害する形で熱可塑性樹脂(A)が介在し、結果として、炭素繊維(B)の平均繊維間距離Dが大きくなり、炭素繊維(B)による導電性のネットワークが形成されず、体積抵抗値が増大するため、好ましくない。 On the other hand, when the SP value difference is 3.5 or less, the wettability between the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) increases, and the thermoplastic resin (A As a result, the average inter-fiber distance D of the carbon fibers (B) is increased, a conductive network is not formed by the carbon fibers (B), and the volume resistance value is increased, which is not preferable.
なお、SP値の決定法は幾種類か知られているが、比較においては同一の決定法を用いればよい。具体的には、Fedorsの方法を用いることが望ましい。(参照 SP値基礎・応用と計算、2005年3月31日 第1版、発行者 谷口彰敏、発行 株式会社情報機構、66〜67頁) Note that several methods for determining the SP value are known, but the same determination method may be used for comparison. Specifically, it is desirable to use the Fedors method. (Reference SP Value Basics / Applications and Calculations, March 31, 2005, 1st edition, publisher Akitoshi Taniguchi, published by Information Organization Co., Ltd., pages 66-67)
本発明において、サイジング剤(a)としては、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレングリコール、ポリウレタン、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、テルペン系樹脂、乳化剤あるいは界面活性剤などが挙げられる。中でもポリエステル樹脂が好適である。熱可塑性樹脂マトリックスと炭素繊維(B)との混練時に、炭素短繊維の分散性を向上させ、組成物の電気的特性を向上させるよう働く。また、ポリエステル樹脂は、その皮膜特性から、炭素短繊維の集束性を高めるサイジング剤としては好適である。また、水溶性もしくは水分散性であると炭素繊維との濡れ性が良好であり、炭素繊維束内への浸透性が良く、好ましい。これらは1種または2種以上を併用してもよい。 In the present invention, specific examples of the sizing agent (a) include epoxy resin, phenol resin, polyethylene glycol, polyurethane, polyester resin, polyamide resin, terpene resin, emulsifier, or surfactant. Of these, polyester resins are preferred. When kneading the thermoplastic resin matrix and the carbon fiber (B), it works to improve the dispersibility of the short carbon fibers and improve the electrical characteristics of the composition. In addition, polyester resin is suitable as a sizing agent that enhances the sizing properties of short carbon fibers because of its film properties. Further, water solubility or water dispersibility is preferable because of good wettability with the carbon fiber and good permeability into the carbon fiber bundle. These may be used alone or in combination of two or more.
かかるポリエステル樹脂としては、例えば、ジカルボン酸とグリコールとの重縮合物、環状ラクトンの開環重合物、ヒドロキシカルボン酸の重縮合物、二塩基酸とグリコールとの重縮合物などが使用され、具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリブチレンナフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン−1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4、4'−ジカルボキシレート樹脂、ポリエチレン−1,2−ビス(フェノキシ)エタン−4、4'−ジカルボキシレート樹脂などのほか、ポリエチレンイソフタレート/テレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート/デカンジカルボキシレート樹脂およびポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート/イソフタレート樹脂などの共重合体を代表的に使用することができる。これらを2種以上併用してもよい。これらの中でも、ジカルボン酸とグリコールとの重縮合物であるポリエステル樹脂が好ましく、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸およびそれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むジカルボン酸と、グリコール成分として、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロパンジオールおよびそれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むグリコールとの重縮合物が好ましい。とりわけ、ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸またはそれらの誘導体が好ましく、全ジカルボン酸成分中、30mol%以上(より好ましくは50mol%以上、さらに好ましくは70mol%以上)のテレフタル酸および/またはイソフタル酸を含むことが好ましい。一方、グリコール成分としては、エチレングリコールまたはその誘導体が好ましく、全グリコール成分中、30mol%以上(より好ましくは50mol%以上、さらに好ましくは70mol%以上)のエチレングリコールを含むことが好ましい。 Examples of such polyester resins include polycondensates of dicarboxylic acids and glycols, ring-opening polymerization products of cyclic lactones, polycondensates of hydroxycarboxylic acids, polycondensates of dibasic acids and glycols, and the like. Specifically, polyethylene terephthalate resin, polypropylene terephthalate resin, polytrimethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polybutylene naphthalate resin, polycyclohexanedimethylene terephthalate resin, polyethylene-1,2-bis (phenoxy) ) Ethane-4,4′-dicarboxylate resin, polyethylene-1,2-bis (phenoxy) ethane-4,4′-dicarboxylate resin, polyethylene isophthalate / terephthalate resin, polybuty Terephthalate / isophthalate resin, a copolymer of polybutylene terephthalate / decane carboxylate resin and polycyclohexanedimethylene terephthalate / isophthalate resin can be typically used. Two or more of these may be used in combination. Among these, a polyester resin which is a polycondensate of dicarboxylic acid and glycol is preferable, and at least one selected from the group consisting of aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid and derivatives thereof is used as the dicarboxylic acid component. A polycondensate of the dicarboxylic acid contained and a glycol containing at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, propanediol and derivatives thereof is preferred as the glycol component. In particular, the dicarboxylic acid component is preferably an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid or isophthalic acid, or a derivative thereof. In the total dicarboxylic acid component, 30 mol% or more (more preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more). Of terephthalic acid and / or isophthalic acid. On the other hand, the glycol component is preferably ethylene glycol or a derivative thereof, and preferably contains 30 mol% or more (more preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more) of ethylene glycol in the total glycol component.
また、これらのポリエステル樹脂をサイジング剤として用いる場合、これらは水溶性または部分水溶性、水分散性であることが好ましい。水溶性、部分水溶性または水分散性のポリエステル樹脂は、例えば、分子鎖中または末端基にポリアルキレンオキシド鎖、スルホン酸基またはその塩、カルボキシル基またはその塩、アミノ基またはその塩などを導入することにより得ることができ、その中ではポリアルキレンオキシド鎖の導入および/またはスルホン酸基またはその塩の導入が好ましく、その塩としてはアルカリ金属塩が好ましい。 When these polyester resins are used as a sizing agent, they are preferably water-soluble, partially water-soluble, or water-dispersible. Water-soluble, partially water-soluble, or water-dispersible polyester resins introduce, for example, polyalkylene oxide chains, sulfonic acid groups or salts thereof, carboxyl groups or salts thereof, amino groups or salts thereof, in the molecular chain or at terminal groups. Among them, introduction of a polyalkylene oxide chain and / or introduction of a sulfonic acid group or a salt thereof is preferred, and an alkali metal salt is preferred as the salt thereof.
サイジング剤(a)の付着量は特に限定しないが、炭素繊維(b)のみの質量に対して、0.01〜10重量%が好ましく、0.05〜5重量%がより好ましく、0.1〜2重量%がさらに好ましい。サイジング剤(a)の付着量を0.01重量%以上とすることにより接着性をより向上させることができ、10重量%以下にすることにより熱可塑性樹脂(A)の物性を効果的に発現することができる。 The adhesion amount of the sizing agent (a) is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 5% by weight, based on the mass of the carbon fiber (b) alone, 0.1% More preferred is ˜2% by weight. Adhesion can be further improved by setting the amount of sizing agent (a) to be 0.01% by weight or more, and the physical properties of the thermoplastic resin (A) can be effectively expressed by setting it to 10% by weight or less. can do.
サイジング処理方法としては特に限定されるものではないが、例えばローラーを介して炭素繊維(b)をサイジング液に浸漬する方法、サイジング液の付着したローラーに炭素繊維(b)を接する方法、サイジング液を霧状にして炭素繊維(b)に吹き付ける方法などがある。また、バッチ式、連続式いずれでもよいが、生産性がよくバラツキが小さくできる連続式が好ましい。この際、炭素繊維(b)に対するサイジング剤(a)の有効成分の付着量が適正範囲内で均一に付着するように、サイジング液濃度、温度、糸条張力などをコントロールすることが好ましい。また、サイジング処理時に炭素繊維(b)を超音波で加振させることはより好ましい。 Although it does not specifically limit as a sizing processing method, For example, the method of immersing carbon fiber (b) in a sizing liquid via a roller, the method of contacting carbon fiber (b) to the roller to which the sizing liquid adhered, sizing liquid And spraying the carbon fiber (b). Moreover, although either a batch type or a continuous type may be sufficient, the continuous type which has good productivity and small variations is preferable. At this time, it is preferable to control the sizing solution concentration, temperature, yarn tension, and the like so that the amount of the active component of the sizing agent (a) attached to the carbon fiber (b) is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, it is more preferable to vibrate the carbon fiber (b) with ultrasonic waves during the sizing treatment.
乾燥温度と乾燥時間は化合物の付着量によって調整すべきであるが、サイジング剤(a)の付与に用いる溶媒の完全な除去、乾燥に要する時間を短くし、一方、サイジング剤(a)の熱劣化を防止し、サイジング処理された炭素繊維(B)が固くなって拡がり性が悪化することを防止する観点から、乾燥温度は、150℃以上350℃以下であることが好ましく、180℃以上250℃以下であることがより好ましい。 The drying temperature and drying time should be adjusted according to the amount of the compound attached, but the complete removal of the solvent used for applying the sizing agent (a) and the time required for drying are shortened, while the heat of the sizing agent (a) From the viewpoint of preventing the deterioration and preventing the sizing-treated carbon fiber (B) from becoming hard and spreading property, the drying temperature is preferably 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and 180 ° C. or higher and 250 ° C. or higher. It is more preferable that it is below ℃.
サイジング剤(a)の希釈に使用する溶媒は、水、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン等が挙げられるが、取扱いが容易であることおよび防災の観点から、水が好ましい。従って、水に不溶、若しくは難溶の化合物をサイジング剤として用いる場合には、乳化剤、界面活性剤を添加し、水分散して用いることが好ましい。具体的には、乳化剤、界面活性剤としては、スチレン−無水マレイン酸共重合体、オレフィン−無水マレイン酸共重合体、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリアクリル酸ソーダ等のアニオン系乳化剤、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾリン等のカチオン系乳化剤、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレンエーテルエステル共重合体、ソルビタンエステルエチルオキサイド付加物等のノニオン系乳化剤等を用いることができるが、相互作用の小さいノニオン系乳化剤が多官能化合物の接着性効果を阻害しにくく好ましい。 Examples of the solvent used for diluting the sizing agent (a) include water, methanol, ethanol, dimethylformamide, dimethylacetamide, acetone and the like, but water is preferable from the viewpoint of easy handling and disaster prevention. Therefore, when using a compound insoluble or hardly soluble in water as a sizing agent, it is preferable to add an emulsifier and a surfactant and disperse in water. Specifically, as an emulsifier and a surfactant, styrene-maleic anhydride copolymer, olefin-maleic anhydride copolymer, formalin condensate of naphthalene sulfonate, anionic emulsifier such as sodium polyacrylate, Nonionic emulsifiers such as cationic emulsifiers such as polyethyleneimine and polyvinylimidazoline, nonylphenol ethylene oxide adducts, polyvinyl alcohol, polyoxyethylene ether ester copolymers, sorbitan ester ethyl oxide adducts, etc. can be used. A nonionic emulsifier having a small size is preferable because it hardly inhibits the adhesive effect of the polyfunctional compound.
次に、後述する本発明の炭素繊維強化成形品の製造方法に用いられる成形材料について説明する。この成形材料は、前述の熱可塑性樹脂(A)と、該熱可塑性樹脂(A)とのSP値差が3.5よりも大きいサイジング剤(a)でサイジング処理されてなり、繊維長/繊維直径から算出されるアスペクト比が250〜10,000である炭素繊維(B)を含む。ここで、本発明において、繊維長および繊維直径とは、それぞれ後述の平均繊維長、および平均繊維径を指す。 Next, the molding material used for the manufacturing method of the carbon fiber reinforced molded product of this invention mentioned later is demonstrated. This molding material is sizing-treated with a sizing agent (a) in which the SP value difference between the thermoplastic resin (A) and the thermoplastic resin (A) is larger than 3.5, and the fiber length / fiber The carbon fiber (B) whose aspect ratio calculated from a diameter is 250-10,000 is included. Here, in this invention, fiber length and a fiber diameter point out the below-mentioned average fiber length and average fiber diameter, respectively.
成形材料に含まれる炭素繊維(B)の繊維長/繊維直径から算出されるアスペクト比は、50〜50,000であることが好ましく、本発明においては250〜10,000である。成形時の炭素繊維(B)の折損を考慮した場合、かかる範囲において、成形品中に分散する炭素繊維(B)のアスペクト比を、力学特性、体積抵抗値、電磁波遮蔽性をバランス良く発現し、かつ、良好な表面外観を得ることができる好適な値に調節することができるため、好ましい。ここで、アスペクト比が250より小さい場合、体積抵抗値が増大し、さらに、電磁波遮蔽性が十分に得られない場合がある。アスペクト比は400以上が好ましく、500以上がより好ましい。また、アスペクト比が10,000より大きい場合、成形時に炭素繊維(B)が、巨視的に均一に分散せず、体積抵抗値が増大したり、電磁波遮蔽性が発現しない場合がある。また、成形性も低下する。アスペクト比は8,000以下が好ましく、6,000以下がより好ましい。 The aspect ratio calculated from the fiber length / fiber diameter of the carbon fiber (B) contained in the molding material is preferably 50 to 50,000, and 250 to 10,000 in the present invention. When considering the breakage of the carbon fiber (B) at the time of molding, within this range, the aspect ratio of the carbon fiber (B) dispersed in the molded product is expressed with a good balance of mechanical properties, volume resistance, and electromagnetic shielding properties. And it is preferable because it can be adjusted to a suitable value capable of obtaining a good surface appearance. Here, when the aspect ratio is smaller than 250, the volume resistance value increases, and the electromagnetic wave shielding property may not be sufficiently obtained. The aspect ratio is preferably 400 or more, more preferably 500 or more. In addition, when the aspect ratio is greater than 10,000, the carbon fiber (B) may not be uniformly dispersed macroscopically at the time of molding, and the volume resistance value may not increase or electromagnetic wave shielding may not be exhibited. In addition, the moldability also decreases. The aspect ratio is preferably 8,000 or less, and more preferably 6,000 or less.
また本発明において、成形材料に含まれる炭素繊維(B)の平均繊維長は1.5〜40mmであることが好ましい。前記アスペクト比と同様、成形時の炭素繊維(B)の折損を考慮した場合、かかる範囲において、成形品中に分散する炭素繊維(B)の繊維長を、力学特性、導電性、電磁波遮蔽性をバランス良く発現することができる好適な値に調節することができるため、好ましい。平均繊維長が1.5mm以上であれば、特に優れた電磁波遮蔽性を発現することができる。平均繊維長は3mm以上がより好ましく、4mm以上がさらに好ましい。また、平均繊維長が40mm以下であれば、成形品中における炭素繊維(B)を巨視的に十分に分散することができ、電磁波遮蔽性をより効果的に発現することができる。平均繊維長は20mm以下がより好ましく、15mm以下がさらに好ましい。 In the present invention, the average fiber length of the carbon fibers (B) contained in the molding material is preferably 1.5 to 40 mm. As with the aspect ratio, when the breakage of the carbon fiber (B) at the time of molding is taken into consideration, the fiber length of the carbon fiber (B) dispersed in the molded product is determined within the above range in terms of mechanical properties, electrical conductivity, and electromagnetic shielding properties. Can be adjusted to a suitable value that can be expressed in a balanced manner. When the average fiber length is 1.5 mm or more, particularly excellent electromagnetic shielding properties can be exhibited. The average fiber length is more preferably 3 mm or more, and further preferably 4 mm or more. Moreover, if average fiber length is 40 mm or less, the carbon fiber (B) in a molded article can be fully disperse | distributed macroscopically, and electromagnetic wave shielding can be expressed more effectively. The average fiber length is more preferably 20 mm or less, and further preferably 15 mm or less.
ここで、本発明における「平均繊維長」とは、重量平均分子量の算出方法を繊維長の算出に適用し、単純に数平均を取るのではなく、繊維長の寄与を考慮した下記の式から算出される平均繊維長を指す。ただし、下記の式は、炭素繊維(B)の繊維径および密度が一定の場合に適用される。
平均繊維長=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)
Mi:繊維長(mm)
Ni:繊維長Miの炭素繊維の個数
Here, the “average fiber length” in the present invention is a method of calculating the weight average molecular weight applied to the calculation of the fiber length, not simply taking the number average, but from the following formula that takes into account the contribution of the fiber length: Refers to the calculated average fiber length. However, the following formula is applied when the fiber diameter and density of the carbon fiber (B) are constant.
Average fiber length = Σ (Mi 2 × Ni) / Σ (Mi × Ni)
Mi: Fiber length (mm)
Ni: Number of carbon fibers having a fiber length Mi
上記平均繊維長の測定は、次の方法により行うことができる。成形材料を500℃で2時間灰化処理し、成形材料中の炭素繊維を取り出し、この炭素繊維を水中に均一分散させる。炭素繊維が均一分散した分散水をシャーレにサンプリングした後、乾燥させ、光学顕微鏡(50〜200倍)にて観察する。無作為に選んだ1000本の炭素繊維(B)の長さを計測して、上記式から平均繊維長を算出する。 The average fiber length can be measured by the following method. The molding material is incinerated at 500 ° C. for 2 hours, the carbon fibers in the molding material are taken out, and the carbon fibers are uniformly dispersed in water. The dispersed water in which carbon fibers are uniformly dispersed is sampled in a petri dish, dried, and observed with an optical microscope (50 to 200 times). The length of 1000 carbon fibers (B) selected at random is measured, and the average fiber length is calculated from the above formula.
また、本発明において用いられる炭素繊維(B)の平均繊維径は特に限定されないが、得られる成形品の電磁波遮蔽性、力学特性および表面外観の観点から、1〜20μmの範囲内から、前記アスペクト比と繊維長から選定することが好ましく、3〜15μmの範囲内であることがより好ましい。 Further, the average fiber diameter of the carbon fiber (B) used in the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of electromagnetic wave shielding properties, mechanical properties and surface appearance of the obtained molded product, the aspect ratio is within the range of 1 to 20 μm. It is preferable to select from the ratio and the fiber length, and it is more preferable to be within the range of 3 to 15 μm.
上記平均繊維径の測定は、次の方法により行うことができる。炭素繊維(b)の繊維束断面を走査型電子顕微鏡(5,000倍)にて観察し、無作為に選んだ400本の炭素繊維(b)の繊維径を計測して、数平均値を算出する。 The average fiber diameter can be measured by the following method. Observe the cross section of the carbon fiber (b) with a scanning electron microscope (5,000 times), measure the fiber diameter of 400 carbon fibers (b) selected at random, and calculate the number average value. calculate.
本発明において、前記成形材料が熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、炭素繊維(B)を5〜50重量部含むことが好ましい。かかる範囲において、得られる炭素繊維強化成形品中で、後述する炭素繊維(B)の平均繊維間距離Dが好適な値となり、低い体積抵抗値と優れた電磁波遮蔽性を両立することができる。より好ましくは10〜40重量部、さらに好ましくは15〜30重量部である。 In this invention, it is preferable that the said molding material contains 5-50 weight part of carbon fibers (B) with respect to 100 weight part of thermoplastic resins (A). In such a range, in the obtained carbon fiber reinforced molded product, the average inter-fiber distance D of the carbon fiber (B) described later is a suitable value, and both a low volume resistance value and excellent electromagnetic shielding properties can be achieved. More preferably, it is 10-40 weight part, More preferably, it is 15-30 weight part.
本発明における成形材料の形態としては、ペレット、スタンパブルシート、プリプレグ、SMC、BMC等を使用することができるが、最も望ましい形態は、射出成形に用いられるペレットである。前記ペレットは、一般的には、所望量の熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)のチョップド糸または連続繊維とを押出機中で混練し、押出、ペレタイズすることによって得られたものを指す。このようなペレットは、ペレットの長手方向の長さよりペレット中の繊維長さの方が短くなるが、本発明におけるペレットには長繊維ペレットも含まれ、特に好ましく使用することができる。 As the form of the molding material in the present invention, pellets, stampable sheets, prepregs, SMC, BMC and the like can be used, but the most desirable form is pellets used for injection molding. The pellet is generally obtained by kneading a desired amount of thermoplastic resin (A) and chopped yarn or continuous fiber of carbon fiber (B) in an extruder, and extruding and pelletizing. Point to. In such a pellet, the fiber length in the pellet is shorter than the length in the longitudinal direction of the pellet, but the pellet in the present invention includes a long fiber pellet and can be particularly preferably used.
かかる長繊維ペレットとは、特公昭63−37694号公報に示されるような、繊維がペレットの長手方向に、ほぼ平行に配列し、ペレット中の繊維長さが、ペレット長さと同一またはそれ以上であるものを指す。 Such a long fiber pellet is, as shown in Japanese Patent Publication No. 63-37694, in which fibers are arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the pellet, and the fiber length in the pellet is equal to or longer than the pellet length. It points to something.
また前記長繊維ペレットにおいて、樹脂は繊維束中に含浸されていても、繊維束に被覆されていてもよい。特に樹脂が被覆された長繊維ペレットの場合、繊維束には被覆されたものと同じか、あるいは被覆された樹脂よりも低粘度(または低分子量)の樹脂が、予め含浸されていてもよい。 In the long fiber pellet, the resin may be impregnated in the fiber bundle or may be coated on the fiber bundle. In particular, in the case of long fiber pellets coated with a resin, the fiber bundle may be impregnated in advance with a resin having the same viscosity as that of the coated fiber or a resin having a lower viscosity (or lower molecular weight) than the coated resin.
長繊維ペレットを成形に用いた場合、ペレットの長手方向の長さよりペレット中の繊維長さの方が短いペレットに比べて、成形品中での炭素繊維長さが長くなるため力学特性に優れるため、より好ましく用いられる。 When long fiber pellets are used for molding, the carbon fiber length in the molded product is longer than the pellets in which the fiber length in the pellet is shorter than the length in the longitudinal direction of the pellet. Are more preferably used.
次に、後述する本発明の炭素繊維強化成形品の製造方法によって得られる炭素繊維強化成形品について詳細に記す。 Next, the carbon fiber reinforced molded product obtained by the method for producing the carbon fiber reinforced molded product of the present invention described later will be described in detail.
本発明の炭素繊維強化成形品において、体積抵抗値と電磁波遮蔽性がバランス良く発現することから、成形品中に分散する炭素繊維(B)の平均繊維間距離D[μm]と、炭素繊維(B)の繊維含有重量分率Wf[%]との関係が下記式を満たすことが好ましい。
0<D<83×Wf−1.10
In the carbon fiber reinforced molded product of the present invention, the volume resistance value and the electromagnetic wave shielding properties are expressed in a well-balanced manner, so that the average interfiber distance D [μm] of the carbon fibers (B) dispersed in the molded product and the carbon fiber ( It is preferable that the relationship between B) and the fiber-containing weight fraction Wf [%] satisfies the following formula.
0 <D <83 × Wf −1.10
本発明において「成形品中に分散する炭素繊維(B)の平均繊維間距離D」とは、成形品中に分散する炭素繊維(B)に対して、それぞれの繊維に最も近接する他の炭素繊維(B)との最短距離の数平均値を表す値である。 In the present invention, “the average interfiber distance D of the carbon fibers (B) dispersed in the molded product” means other carbons closest to the respective fibers with respect to the carbon fibers (B) dispersed in the molded product. It is a value representing the number average value of the shortest distance from the fiber (B).
一般的に上記繊維含有重量分率の値が大きい程、体積が一定である成形品において炭素繊維(B)は密にパッキングされるため、上記平均繊維間距離の値は小さくなる傾向にある。すると炭素繊維(B)同士の凝集力が働き易く、炭素繊維(B)同士が接触して導電パスが形成されるため、体積抵抗値を低減し、導電性をより向上させることができる。一方、繊維含有重量分率の値が小さい程、炭素繊維(B)の平均繊維間距離の値は大きくなる傾向にある。すると、炭素繊維(B)の分散性が電磁波遮蔽性に与える影響が大きくなり、わずかな分散の偏りから炭素繊維(B)の存在していない空隙が生じ、電磁波遮蔽性の低下や力学特性の低下を招くこととなる。本発明は、炭素繊維(B)の繊維含有重量分率と平均繊維間距離に着目し、力学特性、導電性、電磁波遮蔽性を両立するために求められる上記式の関係を見出したものである。なお、上記式の係数および指数部の値は、複数の測定結果から実験的に求めた値である。本発明においては、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)との親和性を炭素繊維(B)に付与したサイジング剤のSP値によって調整し、炭素繊維(B)同士の間に熱可塑性樹脂(A)を介在させることができるため、繊維含有重量分率の値が大きい場合でも一定の平均繊維間距離の値を確保することができる。 In general, as the value of the fiber-containing weight fraction is larger, the carbon fiber (B) is densely packed in a molded product having a constant volume, and therefore the value of the average interfiber distance tends to be smaller. Then, the cohesive force between the carbon fibers (B) tends to work, and the carbon fibers (B) come into contact with each other to form a conductive path, so that the volume resistance value can be reduced and the conductivity can be further improved. On the other hand, the smaller the value of the fiber-containing weight fraction, the greater the value of the average interfiber distance of the carbon fiber (B). Then, the influence of the dispersibility of the carbon fiber (B) on the electromagnetic wave shielding becomes large, and a gap in which the carbon fiber (B) does not exist is generated due to a slight deviation of the dispersion, and the electromagnetic wave shielding property is deteriorated and the mechanical properties are reduced. It will cause a decline. This invention pays attention to the fiber content weight fraction and average fiber distance of carbon fiber (B), and discovered the relationship of the said formula calculated | required in order to make a mechanical characteristic, electroconductivity, and electromagnetic shielding property compatible. . Note that the values of the coefficient and the exponent in the above formula are values obtained experimentally from a plurality of measurement results. In the present invention, the affinity between the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) is adjusted by the SP value of the sizing agent imparted to the carbon fiber (B), and the thermoplasticity between the carbon fibers (B). Since the resin (A) can be interposed, even when the value of the fiber-containing weight fraction is large, a certain value of the average interfiber distance can be ensured.
平均繊維間距離Dの具体的な算出方法は、成形品の断面を光学顕微鏡(200〜400倍)にて観察し、得られた顕微鏡像について画像処理・解析する方法や、顕微鏡像から繊維間距離を直接測定し、数平均値を求める方法、X線CTで成形品中に分散する炭素繊維(B)の像を3次元的に取得し、得られた3次元データを専用の解析ソフトで解析することによって算出する方法などが挙げられる。ここで、ある特定の領域を2次元的に切り出して算出する場合、炭素繊維(B)の成形品中の配向角度によっては、測定される繊維間距離が最近接距離ではない場合もあるため、複数断面について測定を行い、より3次元的なデータを取得することが好ましい。具体的には、5つ以上の断面について測定することが好ましく、10以上の断面について測定することがより好ましい。また、繊維間距離を直接測定する場合、1つの断面につき、無作為に選んだ400以上の炭素繊維について測定することが好ましい。 A specific method for calculating the average inter-fiber distance D is a method of observing a cross section of a molded product with an optical microscope (200 to 400 times), image processing / analysis of the obtained microscopic image, A method of directly measuring the distance and obtaining the number average value, obtaining an image of the carbon fiber (B) dispersed in the molded product by X-ray CT in a three-dimensional manner, and using the obtained three-dimensional data with dedicated analysis software The method of calculating by analysis etc. is mentioned. Here, when calculating by cutting out a specific region two-dimensionally, depending on the orientation angle in the molded product of the carbon fiber (B), the measured inter-fiber distance may not be the closest distance, It is preferable to measure a plurality of cross sections to obtain more three-dimensional data. Specifically, it is preferable to measure about five or more cross sections, and it is more preferable to measure about ten or more cross sections. Moreover, when measuring the distance between fibers directly, it is preferable to measure about 400 or more randomly selected carbon fibers per cross section.
また、繊維含有重量分率Wfとは、成形品全体の重量(WA)の中で、炭素繊維(B)の重量(WB)が占める割合を示す値であり、次式で表される。 Further, the fiber-containing weight fraction Wf is a value indicating the proportion of the weight (W B ) of the carbon fiber (B) in the weight (W A ) of the entire molded product, and is represented by the following formula. .
上記WA、WBの具体的な測定方法について、WAは成形品の一部を切り出し、重量を測定する。またWBの測定は用いた熱可塑性樹脂(A)の種類によって適した方法を選択することが好ましく、例えば、ポリプロピレン樹脂やポリアミド樹脂を用いた場合、WAの測定に用いた成形品片を500℃で15分間灰化処理を行い、成形品中の炭素繊維(B)を取り出して重量を測定する。また、熱可塑性樹脂(A)にポリカーボネート樹脂を用いた場合、WAの測定に用いた成形品片にテトラヒドロフランを加え、45分間超音波振盪してポリカーボネート樹脂を溶解する。これを吸引濾過して炭素繊維(B)を取り出し、重量を測定する。 The W A, the specific measuring method of W B, W A is cutting out a portion of the molded article, and weighed. Also it is preferable to select a suitable method depending on the type of W the thermoplastic resin measured using the B (A), for example, when using a polypropylene resin or polyamide resin, molded product pieces used for measurement of the W A of Ashing treatment is performed at 500 ° C. for 15 minutes, the carbon fiber (B) in the molded product is taken out, and the weight is measured. In the case of using the polycarbonate resin in the thermoplastic resin (A), tetrahydrofuran was added to the molded product pieces used for measurement of the W A, to dissolve the 45 minute ultrasound shaking to polycarbonate resins. This is suction filtered to take out the carbon fiber (B), and the weight is measured.
ここで、平均繊維間距離Dが83×Wf−1.10以上の場合、炭素繊維(B)同士で接触している箇所が少なく、導電性のネットワークが形成されないため、体積抵抗値が増大してしまうので好ましくない。一方、平均繊維間距離は一般的に0より大きい。 Here, when the average inter-fiber distance D is 83 × Wf −1.10 or more, there are few places where the carbon fibers (B) are in contact with each other, and a conductive network is not formed, so that the volume resistance value increases. This is not preferable. On the other hand, the average interfiber distance is generally greater than zero.
なお、平均繊維間距離D[μm]と繊維含有重量分率Wf[%]が上記関係式を満たした場合、かかる効果が発現する理由については必ずしも明らかではないが、本発明者らは次のように推定している。すなわち、導電性を有する炭素繊維(B)同士を近づけることによって、導電性ネットワークが形成され、本来熱可塑性樹脂(A)の有する電気絶縁性を改善でき、一方で、炭素繊維(B)の有する誘電損失特性によって、電磁波のエネルギーを熱エネルギーに変換し、高い電磁波遮蔽性を発現すると推定される。 In addition, when the average inter-fiber distance D [μm] and the fiber-containing weight fraction Wf [%] satisfy the above relational expression, the reason why such an effect appears is not necessarily clear, but the present inventors have It is estimated that. That is, by bringing the conductive carbon fibers (B) closer to each other, a conductive network is formed, and the electrical insulation inherently possessed by the thermoplastic resin (A) can be improved, while the carbon fibers (B) have It is presumed that the electromagnetic loss energy is converted into heat energy by the dielectric loss characteristic, and high electromagnetic shielding properties are exhibited.
本発明の炭素繊維強化成形品において、炭素繊維(B)が均一分散し、優れた電磁波遮蔽性、力学特性を発現することから、成形品の切断面における単位面積あたりの炭素繊維(B)の本数の変動係数が15%以下であることが好ましい。より好ましくは10%以下である。 In the carbon fiber reinforced molded product of the present invention, the carbon fiber (B) is uniformly dispersed and exhibits excellent electromagnetic shielding properties and mechanical properties. Therefore, the carbon fiber (B) per unit area on the cut surface of the molded product The variation coefficient of the number is preferably 15% or less. More preferably, it is 10% or less.
本発明において、「成形品の切断面における単位面積あたりの炭素繊維(B)の本数の変動係数」とは、ある成形品の断面において、単位面積あたりに存在する繊維本数の平均値と標準偏差から算出される、成形品中における炭素繊維(B)の均一分散性を示すファクターである。この変動係数の値が小さいほど、分散のばらつきが小さく、成形品中に炭素繊維(B)が均一に存在していることを示す。具体的な算出方法として、例えば、成形品の断面を光学顕微鏡(50〜200倍)にて観察し、40以上の観察部位について単位面積あたりの繊維本数を計数し、変動係数を算出する手法が挙げられる。 In the present invention, “the coefficient of variation of the number of carbon fibers (B) per unit area on the cut surface of the molded product” refers to the average value and standard deviation of the number of fibers present per unit area in the cross section of a certain molded product. Is a factor indicating the uniform dispersibility of the carbon fiber (B) in the molded product, calculated from The smaller the value of the coefficient of variation, the smaller the dispersion variation, indicating that the carbon fibers (B) are uniformly present in the molded product. As a specific calculation method, for example, a method of observing a cross section of a molded product with an optical microscope (50 to 200 times), counting the number of fibers per unit area for 40 or more observation sites, and calculating a coefficient of variation. Can be mentioned.
ここで、成形品の切断面における単位面積あたりの炭素繊維(B)の本数の変動係数が15%以下である場合、成形品中の炭素繊維(B)が十分に分散し、電磁波遮蔽性や力学特性をより向上させることができる。 Here, when the variation coefficient of the number of carbon fibers (B) per unit area on the cut surface of the molded product is 15% or less, the carbon fibers (B) in the molded product are sufficiently dispersed, The mechanical properties can be further improved.
本発明において、成形品中に分散する前記炭素繊維(B)の平均繊維長が0.1〜10mmであることが好ましい。平均繊維長が0.1mm以上であれば電磁波遮蔽性をより効果的に発現し得る。平均繊維長は0.2mm以上がより好ましく、0.3mm以上がより好ましく、0.4mm以上がさらに好ましく、0.5mm以上がさらに好ましい。また、平均繊維長が10mm以下であれば、炭素繊維(B)の成形品中における分散不良を低減し、体積抵抗値をより低減し、電磁波遮蔽性をより効果的に発現し得るため、好ましい。平均繊維長は8mm以下がより好ましく、6mm以下がさらに好ましい。なお、成形品中に分散する炭素繊維(B)の平均繊維長についても、前記成形材料に含まれる炭素繊維(B)の平均繊維長と同様にして算出することができる。 In this invention, it is preferable that the average fiber length of the said carbon fiber (B) disperse | distributed in a molded article is 0.1-10 mm. If the average fiber length is 0.1 mm or more, the electromagnetic wave shielding property can be expressed more effectively. The average fiber length is more preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, further preferably 0.4 mm or more, and further preferably 0.5 mm or more. Further, if the average fiber length is 10 mm or less, it is preferable because the dispersion failure in the molded product of the carbon fiber (B) can be reduced, the volume resistance value can be further reduced, and the electromagnetic wave shielding property can be expressed more effectively. . The average fiber length is more preferably 8 mm or less, and further preferably 6 mm or less. The average fiber length of the carbon fibers (B) dispersed in the molded product can be calculated in the same manner as the average fiber length of the carbon fibers (B) contained in the molding material.
また、本発明の炭素繊維強化成形品には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の充填材や添加剤が含有されていてもよい。これらの例としては、無機充填材、結晶核剤、酸化防止剤、制振剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色防止剤、熱安定剤、離型剤、可塑剤、滑剤、着色剤、顔料、染料、発泡剤、制泡剤、あるいは、カップリング剤などが挙げられる。なお、カーボンブラックまたは鱗片状黒鉛を含有する場合、炭素繊維強化成形品の力学特性の観点から、その含有量は炭素繊維強化成形品中10重量%未満が好ましい。 In addition, the carbon fiber reinforced molded product of the present invention may contain other fillers and additives as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of these include inorganic fillers, crystal nucleating agents, antioxidants, damping agents, antibacterial agents, insect repellents, deodorants, anti-coloring agents, heat stabilizers, mold release agents, plasticizers, lubricants, and coloring agents. , Pigments, dyes, foaming agents, antifoaming agents, or coupling agents. In addition, when carbon black or scaly graphite is contained, the content is preferably less than 10% by weight in the carbon fiber reinforced molded product from the viewpoint of mechanical properties of the carbon fiber reinforced molded product.
続いて、本発明の炭素繊維強化成形品の製造方法について詳細を記す。 Subsequently, the method for producing the carbon fiber reinforced molded product of the present invention is described in detail.
本発明の炭素繊維強化成形品の製造方法は、前記熱可塑性樹脂(A)と、前記炭素繊維(B)を含む成形材料を、金型温度が前記熱可塑性樹脂(A)の熱変形温度より5〜50℃高い条件で成形することを特徴とする。好ましい金型の温度範囲は、熱変形温度より10℃〜30℃高い条件である。なお、本発明における熱変形温度とは、熱可塑性樹脂(A)のみで構成される成形品を、ISO 75に準拠し、フラットワイズにて、試験荷重0.45MPaの試験条件にて測定される熱可塑性樹脂(A)の荷重たわみ温度を指す。 In the method for producing a carbon fiber reinforced molded article of the present invention, the molding temperature of the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) is determined from the heat distortion temperature of the thermoplastic resin (A). It is characterized in that it is molded under a condition that is 5 to 50 ° C. higher. A preferable mold temperature range is a condition that is higher by 10 ° C. to 30 ° C. than the heat distortion temperature. The heat distortion temperature in the present invention is measured for a molded article composed only of the thermoplastic resin (A) in accordance with ISO 75 under flat-wise test conditions with a test load of 0.45 MPa. It refers to the deflection temperature under load of the thermoplastic resin (A).
金型温度をかかる範囲に設定することにより、炭素繊維(B)が分散している溶融した熱可塑性樹脂(A)が金型中で冷却・硬化し、成形品を得る過程において、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)との界面の親和性に起因して、炭素繊維(B)は優れた導電性を発現し得る繊維間距離を保って、安定な分散状態を形成することができる。これにより、炭素繊維(B)を均一に分散し、成形品中の平均繊維間距離Dと繊維含有重量分率Wf、変動係数を上記好ましい範囲に容易に制御することができる。 By setting the mold temperature within such a range, the thermoplastic resin (A) in which the carbon fibers (B) are dispersed is cooled and cured in the mold to obtain a molded product. Due to the affinity of the interface between (A) and carbon fiber (B), carbon fiber (B) can form a stable dispersion state while maintaining a distance between fibers that can exhibit excellent conductivity. it can. Thereby, carbon fiber (B) can be disperse | distributed uniformly and the average inter-fiber distance D in a molded article, fiber content weight fraction Wf, and a coefficient of variation can be easily controlled to the said preferable range.
ここで、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)との界面の親和性は、炭素繊維(B)の表層に存在するサイジング剤(a)と熱可塑性樹脂(A)との親和性に依存する。したがって、これらのSP値差を3.5よりも大きくすることで、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)が低い親和性を示し、結果として炭素繊維(B)同士の間に熱可塑性樹脂(A)が介在している状態よりも、炭素繊維(B)同士が接触している状態の方が安定し、炭素繊維(B)による導電ネットワークを形成し、成形品中の平均繊維間距離Dと繊維含有重量分率Wfを上記好ましい範囲に容易に制御することができ、体積抵抗値を低減することができるため好ましい。一方、サイジング剤(a)と熱可塑性樹脂(A)とのSP値差が3.5以下であると、熱可塑性樹脂(A)と炭素繊維(B)の濡れ性が高くなり、炭素繊維(B)同士の間に熱可塑性樹脂(A)が介在して炭素繊維(B)の平均繊維間距離Dが大きくなり、炭素繊維(B)による導電性のネットワークが形成されず、体積抵抗値が増大する。 Here, the affinity of the interface between the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) is related to the affinity between the sizing agent (a) present on the surface layer of the carbon fiber (B) and the thermoplastic resin (A). Dependent. Therefore, by making these SP value differences larger than 3.5, the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) show a low affinity, and as a result, the thermoplasticity between the carbon fibers (B). The state in which the carbon fibers (B) are in contact with each other is more stable than the state in which the resin (A) is interposed, and a conductive network is formed by the carbon fibers (B). It is preferable because the distance D and the fiber-containing weight fraction Wf can be easily controlled within the above preferable range and the volume resistance value can be reduced. On the other hand, when the SP value difference between the sizing agent (a) and the thermoplastic resin (A) is 3.5 or less, the wettability between the thermoplastic resin (A) and the carbon fiber (B) increases, and the carbon fiber ( B) The thermoplastic resin (A) is interposed between the carbon fibers (B), and the average interfiber distance D of the carbon fibers (B) is increased. As a result, a conductive network is not formed by the carbon fibers (B), and the volume resistance value is increased. Increase.
また、金型温度が熱可塑性樹脂(A)の熱変形温度より5℃高い温度未満であると、溶融状態にある熱可塑性樹脂(A)は、炭素繊維(B)が一定の繊維間距離を保った安定な分散状態を形成する前に冷却・硬化されてしまうため、導電性が低下する。また、金型温度が熱可塑性樹脂(A)の熱変形温度+50℃を超える温度であると、冷却・硬化に時間を要し、成形サイクルが低下したり、金型から成形品をうまく脱型することができない場合があるなど、成形加工性が低下する。さらに、マトリックスである熱可塑性樹脂(A)が熱劣化し、力学特性が低下する場合もある。 Further, when the mold temperature is less than 5 ° C. higher than the thermal deformation temperature of the thermoplastic resin (A), the thermoplastic resin (A) in the molten state has a constant fiber distance between the carbon fibers (B). Since it is cooled and hardened before forming a stable dispersion state that is maintained, conductivity is lowered. Also, if the mold temperature exceeds the heat distortion temperature of the thermoplastic resin (A) + 50 ° C, it takes time for cooling and curing, the molding cycle is reduced, and the molded product is successfully removed from the mold. In some cases, it may not be possible to reduce the moldability. Furthermore, the thermoplastic resin (A) as a matrix may be thermally deteriorated and mechanical properties may be reduced.
本発明において、炭素繊維強化成形品の製造方法は、上記温度の金型を用いた成形方法であれば特に限定されず、射出成形、押出成形、プレス成形など、種々の公知の手法を用いることができるが、成形効率に優れるといった観点から好ましくは射出成形である。 In the present invention, the method for producing a carbon fiber reinforced molded product is not particularly limited as long as it is a molding method using a mold having the above temperature, and various known methods such as injection molding, extrusion molding, and press molding are used. However, injection molding is preferred from the viewpoint of excellent molding efficiency.
本発明の炭素繊維強化成形品は、インストルメントパネル、ドアビーム、アンダーカバー、ランプハウジング、ペダルハウジング、ラジエータサポート、スペアタイヤカバー、フロントエンドなどの各種モジュール等の自動車部品に好適に用いることができる。さらに電話、ファクシミリ、VTR、コピー機、テレビ、電子レンジ、音響機器、トイレタリー用品、レーザーディスク(登録商標)、冷蔵庫、エアコンなどの家庭・事務電気製品部品も挙げられる。またパーソナルコンピューター、携帯電話などに使用されるような筐体や、パーソナルコンピューターの内部でキーボードを支持する部材であるキーボード支持体に代表されるような電気・電子機器用部材なども挙げられる。特に軽量性と力学特性、導電性、電磁波遮蔽性がバランス良く優れることから、携帯用電気・電子機器部品や電気自動車の電気部品収納容器、例えばバッテリーケース、インバーターケース、ECUケースとしての使用に特に適している。 The carbon fiber reinforced molded product of the present invention can be suitably used for automobile parts such as various modules such as instrument panels, door beams, under covers, lamp housings, pedal housings, radiator supports, spare tire covers, and front ends. Furthermore, home / office electrical product parts such as telephones, facsimiles, VTRs, copiers, televisions, microwave ovens, audio equipment, toiletries, laser discs (registered trademarks), refrigerators, air conditioners, and the like are also included. Further, there are a housing used for a personal computer, a mobile phone and the like, and a member for electric / electronic equipment represented by a keyboard support which is a member for supporting a keyboard inside the personal computer. Especially because of its excellent balance between lightness, mechanical properties, electrical conductivity, and electromagnetic wave shielding, it is especially suitable for use as portable electrical / electronic equipment parts and electrical parts storage containers for electric vehicles, such as battery cases, inverter cases, and ECU cases. Is suitable.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the following Example does not limit this invention.
[材料評価手法]
(1)熱可塑性樹脂の熱変形温度
ISO 75に準拠し、フラットワイズにて、試験荷重0.45MPaの試験条件にて熱可塑性樹脂の熱変形温度(荷重たわみ温度)を測定した。
[Material Evaluation Method]
(1) Thermal deformation temperature of thermoplastic resin According to ISO 75, the thermal deformation temperature (deflection temperature under load) of the thermoplastic resin was measured flat-wise under test conditions of a test load of 0.45 MPa.
(2)SP値算出方法
SP値は、化合物の分子式から、下記に示す式を用いて算出した。
σ(SP値)=(ΣEcoh/ΣV)1/2
ここでEcohは凝集エネルギー密度のことであり、Vは分子のモル容積である。いずれの値も官能基に依存する定数として、Fedorsが提案しており、本値を採用した。
(2) SP value calculation method The SP value was calculated from the molecular formula of the compound using the formula shown below.
σ (SP value) = (ΣE coh / ΣV) 1/2
Here, E coh is the cohesive energy density, and V is the molar volume of the molecule. All values were proposed by Fedors as constants depending on the functional group, and this value was adopted.
(3)成形品中の炭素繊維の平均繊維長
成形したISO型引張ダンベル試験片の中央部を20mm×10mm(4mmt)に切断し、500℃で2時間灰化処理し、試験片中の炭素繊維を取り出した。この炭素繊維を3Lの水とともにビーカーに入れ、超音波洗浄機を用いて炭素繊維を水中に均一分散させた。先端の直径が8mmのスポイトで炭素繊維が均一分散した分散水を1mL吸い取り、10mm×10mmの窪みを持つシャーレにサンプリングした後、乾燥させた。乾燥後の炭素繊維を光学顕微鏡(50〜200倍)にて観察し、無作為に選んだ1000本の長さを計測して、下記式から平均繊維長を算出した。
平均繊維長=Σ(Mi2×Ni)/Σ(Mi×Ni)
Mi:繊維長(mm)
Ni:個数。
(3) Average fiber length of carbon fibers in the molded product The center part of the molded ISO-type tensile dumbbell test piece was cut into 20 mm × 10 mm (4 mmt), ashed at 500 ° C. for 2 hours, and carbon in the test piece. The fiber was removed. This carbon fiber was put into a beaker together with 3 L of water, and the carbon fiber was uniformly dispersed in water using an ultrasonic cleaner. 1 mL of dispersed water in which carbon fibers are uniformly dispersed with a dropper having a tip diameter of 8 mm was sucked and sampled in a petri dish having a 10 mm × 10 mm recess, and then dried. The carbon fiber after drying was observed with an optical microscope (50 to 200 times), 1000 randomly selected lengths were measured, and the average fiber length was calculated from the following formula.
Average fiber length = Σ (Mi 2 × Ni) / Σ (Mi × Ni)
Mi: Fiber length (mm)
Ni: Number.
(4)炭素繊維の平均繊維間距離
成形したISO型引張ダンベル試験片の中央部、及び、中央部から両端に向かって10mm間隔で4箇所、ダイヤモンドカッターにて切断した後、断面を研磨し、合計5つのサンプルを作製した。この5つの10mm×4mmの切断面中の炭素繊維を光学顕微鏡(200〜400倍)で観察し、それぞれの切断面について得られた顕微鏡像を画像処理にかけて、400点の繊維間距離を測定し、その数平均値を求めることにより平均繊維間距離を算出した。
(4) Average interfiber distance of carbon fiber After cutting with a diamond cutter at the center of the formed ISO type tensile dumbbell test piece and at four locations at 10 mm intervals from the center to both ends, the cross section was polished, A total of 5 samples were made. The carbon fibers in the five 10 mm × 4 mm cut surfaces were observed with an optical microscope (200 to 400 times), and the microscopic images obtained for the respective cut surfaces were subjected to image processing to measure 400 interfiber distances. The average interfiber distance was calculated by calculating the number average value.
(5)炭素繊維本数の変動係数
成形したISO型引張ダンベル試験片の中央部をダイヤモンドカッターにて切断した後、断面を研磨し、サンプルを作製した。この10mm×4mmの切断面を1mm×1mmの区画に区切り(計40区画)、光学顕微鏡(50〜200倍)で観察した。得られた各区画の顕微鏡像から、炭素繊維の繊維本数を画像処理によって計数し、繊維本数の変動係数を算出した。
(5) Coefficient of variation of the number of carbon fibers After cutting the center part of the formed ISO type tensile dumbbell test piece with a diamond cutter, the cross section was polished to prepare a sample. The cut surface of 10 mm × 4 mm was divided into 1 mm × 1 mm sections (40 sections in total) and observed with an optical microscope (50 to 200 times). From the obtained microscopic images of each section, the number of carbon fibers was counted by image processing, and the variation coefficient of the number of fibers was calculated.
(6)曲げ強度
ISO 178に準拠し、3点曲げ試験冶具(圧子半径5mm)を用いて支点距離を64mmに設定し、試験速度2mm/minの試験条件にて曲げ強度を測定した。試験機として、“インストロン(登録商標)”万能試験機5566型(インストロン社製)を用いた。
(6) Bending strength Based on ISO 178, the fulcrum distance was set to 64 mm using a three-point bending test jig (indenter radius 5 mm), and the bending strength was measured under the test conditions of a test speed of 2 mm / min. As a testing machine, an “Instron (registered trademark)” universal testing machine type 5566 (manufactured by Instron) was used.
(7)体積抵抗値
ISO型引張ダンベル試験片をダイヤモンドカッターにて80mm×10mm(4mmt)の寸法に切断・研磨して体積抵抗値測定用試験片を得た。JIS K 6271に準拠し、抵抗計HIOKI3541を用いて、四端子法にて体積抵抗値を測定した。
(7) Volume Resistance Value An ISO type tensile dumbbell test piece was cut and polished to a size of 80 mm × 10 mm (4 mmt) with a diamond cutter to obtain a test piece for measuring volume resistance value. In accordance with JIS K 6271, the volume resistance value was measured by a four-terminal method using an ohmmeter HIOKI3541.
(8)電磁波遮蔽性
マイクロウェーブ・ファクトリー社製の評価装置を用いて、KEC法に準拠し、近傍電界10MHz〜1GHzの領域において電磁波遮蔽性を測定した。なお、電磁波遮蔽性は下記式により算出した。試験片には、150mm×150mm(3mmt)角板の四辺に導電性ペースト(藤倉化成(株)製ドータイト)を塗布し、十分に導電性ペーストを乾燥させたものを用いた。
SE=20×logE0/EX
SE:電磁波遮蔽性(dB)
E0:遮蔽材が無い場合の空間電界強度
EX:遮蔽材が有る場合の空間電界強度
(8) Electromagnetic wave shielding properties Using an evaluation device manufactured by Microwave Factory, electromagnetic wave shielding properties were measured in the vicinity of an electric field of 10 MHz to 1 GHz in accordance with the KEC method. The electromagnetic wave shielding property was calculated by the following formula. For the test piece, a conductive paste (Dotite manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was applied to four sides of a 150 mm × 150 mm (3 mmt) square plate, and the conductive paste was sufficiently dried.
SE = 20 × logE 0 / E X
SE: Electromagnetic wave shielding property (dB)
E 0 : Spatial electric field strength when there is no shielding material E X : Spatial electric field strength when there is a shielding material
(9)繊維含有重量分率Wf
成形したISO型引張ダンベル試験片の中央部から10mm×10mm(4mmt)の小片を切り出し、小片の重量を測定してWAとした。また、この小片を500℃で15分間灰化処理を行い、成形品中の炭素繊維(B)を取り出して測定した重量をWBとした。得られたWA、WBを用いて、下記式よりWfを算出した。
(9) Fiber-containing weight fraction Wf
Cut out pieces of 10mm × 10mm (4mmt) from the central portion of the molded ISO type tensile dumbbell was a W A by measuring the weight of the pieces. Further, the piece subjected to 15 minutes ashing at 500 ° C., the weight measured by taking out the carbon fibers in the molded article (B) was W B. The resulting W A, with W B, was calculated Wf from the following equation.
[参考例1−1]炭素繊維(b−1)の作製
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、表面酸化処理を行い、総単糸数24,000本、単繊維径7μm、単位長さ当たりの質量1.6g/m、比重1.8g/cm3、表面酸素濃度[O/C]0.06の炭素繊維(b)を得た。この炭素繊維(b)のストランド引張強度は4880MPa、ストランド引張弾性率は225GPaであった。
[Reference Example 1-1] Production of carbon fiber (b-1) Spinning, baking treatment, and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer containing polyacrylonitrile as a main component, the total number of single yarns was 24,000, and the single fiber diameter was 7 μm. Carbon fiber (b) having a mass per unit length of 1.6 g / m, a specific gravity of 1.8 g / cm 3 and a surface oxygen concentration [O / C] of 0.06 was obtained. The carbon fiber (b) had a strand tensile strength of 4880 MPa and a strand tensile elastic modulus of 225 GPa.
[参考例1−2]炭素繊維(b−2)の作製
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、表面酸化処理を行い、総単糸数24,000本、単繊維径7μm、単位長さ当たりの質量1.6g/m、比重1.8g/cm3、表面酸素濃度[O/C]0.12の炭素繊維(b)を得た。この炭素繊維(b)のストランド引張強度は4880MPa、ストランド引張弾性率は225GPaであった。
[Reference Example 1-2] Production of carbon fiber (b-2) Spinning, baking treatment and surface oxidation treatment were carried out from a copolymer containing polyacrylonitrile as the main component, the total number of single yarns was 24,000, and the single fiber diameter was 7 μm. A carbon fiber (b) having a mass per unit length of 1.6 g / m, a specific gravity of 1.8 g / cm 3 and a surface oxygen concentration [O / C] of 0.12 was obtained. The carbon fiber (b) had a strand tensile strength of 4880 MPa and a strand tensile elastic modulus of 225 GPa.
[参考例2]サイジング剤(a)の付与
サイジング剤(a)を2重量%になるように水に溶解、または分散させたサイジング剤母液を調製し、付着量が1.0重量%になるよう、浸漬法により炭素繊維(b)にサイジング剤(a)を付与し、230℃で乾燥を行った。
[Reference Example 2] Application of sizing agent (a) A sizing agent mother liquor in which sizing agent (a) is dissolved or dispersed in water so as to be 2% by weight is prepared, and the adhesion amount becomes 1.0% by weight. Thus, the sizing agent (a) was applied to the carbon fiber (b) by an immersion method and dried at 230 ° C.
(実施例1)
熱可塑性樹脂(A)として、ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を重量比85/15でペレットブレンドしたもの(A−1)を用い、住友重機械工業社製SE75DUZ−C250型射出成形機を用いて、射出時間:10秒、保圧力:成形下限圧+10MPa、保圧時間:10秒、シリンダー温度:230℃、金型温度:60℃で特性評価用試験片を成形した。次に得られた試験片を上記(1)に示した評価手法に従い、熱可塑性樹脂(A−1)単体の熱変形温度を測定した。
Example 1
As thermoplastic resin (A), a polypropylene resin (Prime Polymer Co., Ltd. Prime Polypro J105G) and maleic acid-modified polypropylene resin (Mitsui Chemicals Co., Ltd. Admer QE840) are pellet blended at a weight ratio of 85/15 (A -1), using an SE75DUZ-C250 injection molding machine manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., injection time: 10 seconds, holding pressure: molding lower limit pressure + 10 MPa, holding pressure time: 10 seconds, cylinder temperature: 230 ° C., Mold temperature: A test piece for characteristic evaluation was molded at 60 ° C. Next, the thermal deformation temperature of the thermoplastic resin (A-1) alone was measured for the obtained test piece according to the evaluation method shown in (1) above.
また、熱可塑性樹脂(A−1)、及び、サイジング剤(a)として、芳香族ポリエステル樹脂(DIC(株)製 ES2200)(a−1)のSP値を上記(2)に示した評価手法に従いそれぞれ求め、SP値差を算出した。 Moreover, the evaluation method which showed SP value of aromatic polyester resin (DIC Corporation ES2200) (a-1) as said thermoplastic resin (A-1) and the sizing agent (a) in said (2). Respectively, and the SP value difference was calculated.
続いて、参考例1−1から得た炭素繊維(b−1)に、上記のサイジング剤(a−1)を参考例2に示した方法で付与し、炭素繊維(B−1)を得た。 Then, said sizing agent (a-1) is provided to the carbon fiber (b-1) obtained from Reference Example 1-1 by the method shown in Reference Example 2, and carbon fiber (B-1) is obtained. It was.
単軸押出機の吐出先端部に溶融樹脂の被覆ダイス口を設置した長繊維強化樹脂ペレット製造装置を使用し、押出機シリンダー温度を220℃に設定し、上記に示した熱可塑性樹脂(A−1)をメインホッパーから供給し、スクリュー回転数200rpmで溶融させ、上記炭素繊維(B−1)を、溶融樹脂を吐出するダイス口(直径3mm)へ供給して、樹脂を被覆したストランドを冷却後、ペレタイザーでペレット長10mm長さに切断して長繊維ペレットとした。ここで、成形材料中の炭素繊維(B)の繊維長は、ペレット長と実質的に同等として扱った。また、熱可塑性樹脂(A−1)100重量部に対し、炭素繊維(B−1)が30重量部となるように、炭素繊維(B−1)の引取速度を調整した。 Using a long fiber reinforced resin pellet manufacturing apparatus with a molten resin coating die port at the discharge tip of a single screw extruder, the extruder cylinder temperature was set to 220 ° C., and the thermoplastic resin (A- 1) is supplied from the main hopper, melted at a screw speed of 200 rpm, and the carbon fiber (B-1) is supplied to a die port (3 mm in diameter) for discharging the molten resin to cool the resin-coated strand. Thereafter, the pellet length was cut to 10 mm with a pelletizer to obtain long fiber pellets. Here, the fiber length of the carbon fiber (B) in the molding material was handled as being substantially equivalent to the pellet length. Further, the take-up speed of the carbon fiber (B-1) was adjusted so that the carbon fiber (B-1) was 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin (A-1).
こうして得られた長繊維ペレットを用いて、住友重機械工業社製SE75DUZ−C250型射出成形機を用いて、射出時間:10秒、保圧力:成形下限圧+10MPa、保圧時間:10秒、シリンダー温度:230℃、金型温度:110℃の条件で特性評価用試験片(成形品)を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価に供した。次に、得られた特性評価用試験片(成形品)を上記(3)〜(9)に示した評価手法に従い評価した。一連の評価結果はまとめて表1に示した。 The long fiber pellets thus obtained were used, using an SE75DUZ-C250 injection molding machine manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., injection time: 10 seconds, holding pressure: molding lower limit pressure + 10 MPa, holding pressure time: 10 seconds, cylinder A test piece for characteristic evaluation (molded product) was molded under the conditions of a temperature of 230 ° C. and a mold temperature of 110 ° C. The obtained test piece was subjected to characteristic evaluation after being left in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours. Next, the obtained test pieces for characteristic evaluation (molded products) were evaluated according to the evaluation methods shown in the above (3) to (9). A series of evaluation results are summarized in Table 1.
(実施例2)
長繊維ペレットを作製する際、熱可塑性樹脂(A−1)100重量部に対し、炭素繊維(B−1)が5重量部となるようにした以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
(Example 2)
When producing long fiber pellets, molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber (B-1) was 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of thermoplastic resin (A-1). Went. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例3)
長繊維ペレットを作製する際、熱可塑性樹脂(A−1)100重量部に対し、炭素繊維(B−1)が50重量部となるようにした以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
(Example 3)
When producing long fiber pellets, molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that carbon fiber (B-1) was 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of thermoplastic resin (A-1). Went. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例4)
炭素繊維(b)に付与するサイジング剤(a)として、水溶性ナイロン(東レ(株)製AQナイロンP70)(a−2)を用いて炭素繊維(B−2)を得た以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
Example 4
Except having obtained carbon fiber (B-2) using water-soluble nylon (AQ nylon P70 by Toray Industries, Inc.) (a-2) as a sizing agent (a) to be imparted to carbon fiber (b) Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例5)
得られた長繊維ペレット成形時の射出成形の際の金型温度を145℃とした以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
(Example 5)
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature at the time of injection molding at the time of molding the obtained long fiber pellets was 145 ° C. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例6)
熱可塑性樹脂(A)として、ナイロン6(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM1007)(A−2)を用い、また、炭素繊維(B)には、サイジング剤(a)として、ポリオレフィン水性ディスパージョン(三井化学社製 ケミパールS75N)(a−3)を用いて得られた炭素繊維(B−3)を用いた。
(Example 6)
As the thermoplastic resin (A), nylon 6 (“Amilan” (registered trademark) CM1007 manufactured by Toray Industries, Inc.) (A-2) is used, and the carbon fiber (B) is used as a sizing agent (a). A carbon fiber (B-3) obtained using a polyolefin aqueous dispersion (Chemical S75N manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) (a-3) was used.
さらに、射出成形機シリンダー温度を280℃、熱変形温度測定用の試験片成形時の金型温度を80℃、長繊維ペレット成形時の金型温度を190℃とし、さらに、長繊維ペレット作製時の押出機シリンダー温度を250℃に設定した以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。 Further, the cylinder temperature of the injection molding machine is 280 ° C., the mold temperature at the time of molding the test piece for measuring the heat distortion temperature is 80 ° C., the mold temperature at the time of molding the long fiber pellet is 190 ° C. Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the extruder cylinder temperature was set to 250 ° C. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例7)
サイジング剤(a)を付与する炭素繊維(b)として、参考例1−2から得た炭素繊維(b−2)を用い、(B−4)とした以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
(Example 7)
As carbon fiber (b) to which sizing agent (a) is applied, carbon fiber (b-2) obtained from Reference Example 1-2 was used, and (B-4) was used. Molding evaluation was performed. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例8)
長繊維ペレットを作製する際、ペレット長が2mmの長さになるように切断した以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
(Example 8)
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the long fiber pellet was cut so that the pellet length was 2 mm. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(実施例9)
長繊維ペレットを作製する際、ペレット長が40mmの長さになるように切断した以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表1に示した。
Example 9
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the long fiber pellet was cut so that the pellet length was 40 mm. The evaluation results are collectively shown in Table 1.
(比較例1)
炭素繊維(b−1)にサイジング剤(a)を付与しない以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。長繊維ペレットから糸のす抜けが多発し、射出成形機のホッパーにてブリッジングが起こり、成形品を得るのが困難であった。
(Comparative Example 1)
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a) was not applied to the carbon fiber (b-1). Many thread slips out of the long fiber pellets, bridging occurred in the hopper of the injection molding machine, and it was difficult to obtain a molded product.
(比較例2)
炭素繊維(b)に付与するサイジング剤(a)として、平均分子量370のビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート828)を41.2重量%、POA−トリスチレン化フェニルエーテルを17.6重量%、不飽和ポリエステル樹脂を41.2重量%含むサイジング剤(a−4)を用い炭素繊維(B−5)を得た以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表2に示した。
(Comparative Example 2)
As a sizing agent (a) to be imparted to the carbon fiber (b), 41.2% by weight of bisphenol A type epoxy resin having an average molecular weight of 370 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epicoat 828), POA-tristyrenated phenyl ether Was evaluated in the same manner as in Example 1 except that a carbon fiber (B-5) was obtained using a sizing agent (a-4) containing 17.6% by weight and 41.2% by weight of an unsaturated polyester resin. went. The evaluation results are collectively shown in Table 2.
(比較例3)
得られた長繊維ペレット成形時の射出成形の際の金型温度を60℃とした以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。評価結果はまとめて表2に示した。
(Comparative Example 3)
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature at the time of injection molding at the time of molding the obtained long fiber pellets was set to 60 ° C. The evaluation results are collectively shown in Table 2.
(比較例4)
得られた長繊維ペレット成形時の射出成形の際の金型温度を170℃とした以外は、実施例1と同様にして成形を試みたが、成形品を金型から脱型することができず、評価不能であった。
(Comparative Example 4)
Although molding was attempted in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature at the time of injection molding at the time of molding the obtained long fiber pellets was set to 170 ° C., the molded product could be removed from the mold. It was impossible to evaluate.
(比較例5)
参考例1−1から得た炭素繊維(b−1)に、サイジング剤(a)として、芳香族ポリエステル樹脂(a−1)を参考例2に示した方法で付与して得た炭素繊維(B−1)をカートリッジカッターにて切断し、6mm長の炭素繊維チョップドストランドを得た。次いで、ポリプロピレン樹脂(プライムポリマー(株)製プライムポリプロJ105G)とマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(三井化学(株)製アドマーQE840)を重量比85/15でペレットブレンドした熱可塑性樹脂(A−1)と上記炭素繊維チョップドストランドとを、熱可塑性樹脂(A−1)100重量部に対し、炭素繊維(B−1)が30重量部となるようにドライブレンドした。これをJSW製TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、ダイス直径5mm、バレル温度220℃、スクリュー回転数150rpm)を用いて溶融混練し、溶融混練ペレットを得て、成形材料とした。ここで、上記(3)の評価手法において、ISO型引張ダンベル試験片の代わりに、上記溶融混練ペレット1g用いた以外は同様の手法にて溶融混練ペレット中の炭素繊維(B)の平均繊維長を測定した。
(Comparative Example 5)
Carbon fiber obtained by applying aromatic polyester resin (a-1) as a sizing agent (a) to the carbon fiber (b-1) obtained from Reference Example 1-1 by the method shown in Reference Example 2 ( B-1) was cut with a cartridge cutter to obtain a carbon fiber chopped strand having a length of 6 mm. Next, a thermoplastic resin (A-1) obtained by pellet blending polypropylene resin (Prime Polypro J105G manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and maleic acid-modified polypropylene resin (Admer QE840 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.) at a weight ratio of 85/15; The carbon fiber chopped strand was dry blended so that the carbon fiber (B-1) was 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin (A-1). This was melt-kneaded using a JSW TEX-30α type twin screw extruder (screw diameter 30 mm, die diameter 5 mm, barrel temperature 220 ° C., screw rotation speed 150 rpm) to obtain melt-kneaded pellets, which were used as molding materials. Here, in the evaluation method of (3) above, the average fiber length of the carbon fibers (B) in the melt-kneaded pellets was the same as that of the melt-kneaded pellets except that 1 g of the melt-kneaded pellets was used instead of the ISO type tensile dumbbell test piece. Was measured.
こうして得られた溶融混練ペレットを、住友重機械工業社製SE75DUZ−C250型射出成形機を用いて、射出時間:10秒、保圧力:成形下限圧+10MPa、保圧時間:10秒、シリンダー温度:230℃、金型温度:110℃で特性評価用試験片(成形品)を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価に供した。次に、得られた特性評価用試験片(成形品)を上記(3)〜(9)に示した評価手法に従い評価した。一連の評価結果はまとめて表2に示した。 The melt-kneaded pellets thus obtained were injected using a SE75DUZ-C250 injection molding machine manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., injection time: 10 seconds, holding pressure: molding lower limit pressure + 10 MPa, holding pressure time: 10 seconds, cylinder temperature: A test piece for characteristic evaluation (molded product) was molded at 230 ° C. and mold temperature: 110 ° C. The obtained test piece was subjected to characteristic evaluation after being left in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours. Next, the obtained test pieces for characteristic evaluation (molded products) were evaluated according to the evaluation methods shown in the above (3) to (9). A series of evaluation results are summarized in Table 2.
(比較例6)
長繊維ペレットを作製する際、ペレット長が100mmの長さになるように切断した以外は、実施例1と同様にして成形評価を行った。流動性が著しく低く、成形品を得られなかった。
(Comparative Example 6)
Molding evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the long fiber pellet was cut so that the length of the pellet was 100 mm. The fluidity was extremely low, and a molded product could not be obtained.
実施例1〜5および実施例7〜9いずれの材料も、優れた力学特性、導電性、電磁波遮蔽性を示した。また、実施例6の材料から示されるように、マトリックス樹脂を変更しても同様に高い力学特性、導電性、電磁波遮蔽性を示した。 The materials of Examples 1 to 5 and Examples 7 to 9 all showed excellent mechanical properties, conductivity, and electromagnetic shielding properties. Further, as shown from the material of Example 6, even when the matrix resin was changed, high mechanical properties, electrical conductivity, and electromagnetic shielding properties were similarly exhibited.
一方、比較例1では、サイジング剤を付与しなかったため、長繊維ペレットから糸のす抜けが多発し、射出成形機のホッパーにてブリッジングが起こり、成形品を得るのが困難であった。比較例2では、力学特性は満足するものの、炭素繊維とマトリックス樹脂の界面接着が炭素繊維同士の導電性ネットワーク形成を阻害したため体積抵抗値が増大した。比較例3では、力学特性は満足するものの、比較例2と同様、体積抵抗値が増大し、電磁波遮蔽性も低下した。比較例4では、金型温度が高く、成形品を金型から脱型することができず、評価不能であった。比較例5では、成形材料中の炭素繊維(B)のアスペクト比が小さいため、体積抵抗値が増大し、電磁波遮蔽性も低下した。比較例6では、成形材料中の炭素繊維(B)の繊維長が長く、アスペクト比が大きいため、流動性が著しく低下し、成形品を得られなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since the sizing agent was not applied, yarn threading frequently occurred from the long fiber pellets, bridging occurred in the hopper of the injection molding machine, and it was difficult to obtain a molded product. In Comparative Example 2, although the mechanical properties were satisfactory, the volume resistance value increased because the interfacial adhesion between the carbon fibers and the matrix resin inhibited the formation of a conductive network between the carbon fibers. In Comparative Example 3, the mechanical properties were satisfactory, but as in Comparative Example 2, the volume resistance value was increased and the electromagnetic wave shielding property was also reduced. In Comparative Example 4, the mold temperature was high, the molded product could not be removed from the mold, and evaluation was impossible. In Comparative Example 5, since the aspect ratio of the carbon fiber (B) in the molding material was small, the volume resistance value was increased and the electromagnetic wave shielding property was also lowered. In Comparative Example 6, since the fiber length of the carbon fiber (B) in the molding material was long and the aspect ratio was large, the fluidity was remarkably lowered and a molded product could not be obtained.
本発明の炭素繊維強化成形品は、優れた力学特性を有し、優れた導電性と電磁波遮蔽性を有するため、電気・電子機器、OA機器、家電機器、筐体に好適に用いられる。 Since the carbon fiber reinforced molded product of the present invention has excellent mechanical properties and excellent electrical conductivity and electromagnetic wave shielding properties, it is suitably used for electric / electronic devices, OA devices, home appliances, and housings.
Claims (6)
[1]成形品中に分散する前記炭素繊維(B)の平均繊維間距離D[μm]と、前記炭素繊維(B)の繊維含有重量分率Wf[%]との関係が下記式で表される。
0<D<83×Wf−1.10
[2]成形品の切断面における単位面積あたりの前記炭素繊維(B)の本数の変動係数が15%以下。 A carbon fiber reinforced molded product that satisfies the following requirements [1] and [2], which is obtained by the method for producing a carbon fiber reinforced molded product according to claim 1.
[1] The relationship between the average interfiber distance D [μm] of the carbon fibers (B) dispersed in the molded product and the fiber content weight fraction Wf [%] of the carbon fibers (B) is represented by the following formula. Is done.
0 <D <83 × Wf −1.10
[2] The variation coefficient of the number of the carbon fibers (B) per unit area on the cut surface of the molded product is 15% or less.
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