JP4036970B2

JP4036970B2 - カーボンファイバーボール及びその製造方法

Info

Publication number: JP4036970B2
Application number: JP17212298A
Authority: JP
Inventors: 克人高野; 幸廣渋谷; ジェラール・パルマローレ
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: US6194071B1; EP0882558A1; JPH11105030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維を含有する複合材及び炭素繊維を含有する樹脂コンパウンドの製造に好適に使用されるカーボンファイバーボール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂の機械特性、電気特性、摺動特性などの諸特性を改善する目的で、樹脂に炭素繊維を添加・複合した複合材が広く使用されている。このような複合材を製造する一つの方法として、長さ約３〜１０ｍｍ程度の短炭素繊維と樹脂を押出機等の成形機に連続的に供給し、押出機等の成形機内で短炭素繊維を樹脂マトリックス中に均一に分散させて連続的に成形する方法が知られている。ピッチを遠心紡糸して製造されるピッチ系短炭素繊維のように、繊維同士が複雑に絡み合ったものは、嵩密度が小さく、ホッパーから押出機への食い込みあるいはホッパーに装着された供給手段から押出機への食い込みが悪いので、押出機等の成形機への定量的な供給が極めて困難である。このような場合には、バッチ式の混練機で予め樹脂と短炭素繊維とを混合したマスターバッチを製造し、これを更に樹脂に混合・成形する方法が採用されている。この方法ではマスターバッチの製造という余分な工程が必要となるのに加えて連続生産ができないという問題がある。
【０００３】
この問題を解決する方法として、短繊維の綿状集合体を空気流で旋回させることにより、嵩比重０．０４〜０．１５で粒径１０ｍｍ以下の球形状に収束させた短繊維と熱可塑性樹脂の粉末又はペレットを混合し、その熱可塑性樹脂の熱融解温度以上の温度で混練する方法が提案されている（特開昭６３−２７２０７号公報参照）。しかし、上記方法においては、収束された炭素繊維が複雑に絡み合っており、混練により炭素繊維を樹脂マトリックス中に均一に分散させることが困難であるという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、押出機等への定量的で安定した供給が可能であり、更に押出機等により炭素繊維を樹脂マトリックス中に容易に均一に分散させることを可能とするカーボンファイバーボール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、押出機により短炭素繊維を樹脂マトリックス中に均一に分散させることを検討した結果、短炭素繊維に結着剤を含浸させることにより、かかる問題点を解決しうることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の第一は、短炭素繊維及び結着剤からなり、嵩密度が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とするカーボンファイバーボールを提供する。本発明の第二は、短炭素繊維、樹脂粉末及び結着剤からなり、嵩密度が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ³であることを特徴とするカーボンファイバーボールを提供する。
【０００７】
これら本発明の第一及び第二のカーボンファイバーボールは、形状が略球形状をしており、嵩密度が大きいため、ホッパーから押出機への食い込みあるいはホッパー等に装着された供給手段から押出機への食い込みも良好であり、押出機等への定量的で安定な供給が可能である。また、結着剤は、短炭素繊維同士及び短炭素繊維と樹脂粉末を接着し、カーボンファイバーボールのばらけや、短炭素繊維及び樹脂粉末がカーボンファイバーボールから脱離するのを防止する機能を有する。更にこの結着剤は、押出機等でカーボンファイバーボールと樹脂を混練して短炭素繊維を樹脂マトリックス中へ分散させる工程で短炭素繊維間の滑りを良好にする潤滑剤として作用し、短炭素繊維を樹脂マトリックス中へ容易に均一に分散させることを可能とする。
【０００８】
樹脂粉末は、短炭素繊維が絡み合って形成した略球形状のボールの中及び／又は外に存在し、カーボンファイバーボールの嵩密度をより大きくする機能を有する。また、樹脂粉末は、カーボンファイバーボールと樹脂との混練時に短炭素繊維が樹脂マトリックス中へ均一に分散するのを助ける。
【０００９】
本発明の第一のカーボンファイバーボールは、軸を略水平にした円筒状容器内に水平軸を共回転軸とする複数の平板状ブレードと複数の鍬状羽根を有するミキサーに短炭素繊維を充填し、該平板状ブレードと該鍬状羽根を同時に回転させた後、結着剤をミキサー内に添加し、平板状ブレードを回転させることによって製造することができる。また本発明の第二のカーボンファイバーボールは、軸を略水平にした円筒状容器内に水平軸を共回転軸とする複数の平板状ブレードと複数の鍬状羽根を有するミキサーに短炭素繊維を充填し、該平板状ブレードと該鍬状羽根を同時に回転させた後、結着剤をミキサー内に添加し、平板状ブレードを回転させ、更に樹脂粉末をミキサー内に添加し、平板状ブレードを回転させることによって製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第一のカーボンファイバーボールは、短炭素繊維及び結着剤から構成され、その嵩密度は０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ³である。本発明の第二のカーボンファイバーボールは、短炭素繊維、樹脂粉末及び結着剤から構成され、その、嵩密度は０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ³である。本発明の第一及び第二のいずれのカーボンファイバーボールも、その直径が３〜１５ｍｍであることが好ましい。直径が小さすぎても、大きすぎてもホッパーから押出機への食い込みあるいはホッパー等に装着された供給手段への食い込みが悪くなり、定量的な連続供給が困難となる。カーボンファイバーボールの直径は、好ましくは３〜１５ｍｍ、更に好ましくは５〜１３ｍｍ、最も好ましくは７〜１０ｍｍである。ここに、カーボンファイバーボールの上記直径の範囲は、８０重量％以上のカーボンファイバーボールが入る範囲を指し、個々のカーボンファイバーボールの直径は、該ボールの径を種々の方向で測定し、そのうち値がいちばん大きなものをいう。
【００１１】
短炭素繊維の繊維長は、１〜３０ｍｍ、好ましくは２〜２０ｍｍ、更に好ましくは３〜１０ｍｍである。繊維長が１ｍｍ以下では、炭素繊維の絡み合いが不充分で、カーボンファイバーボールがばらけ易く（バラバラになり易く）、形状の保持が困難となる。また、繊維長が３０ｍｍ以上ではボール状に成形することが困難となる。
短炭素繊維の繊維径は特に限定されないが、通常５〜３０μｍ程度のものが使用される。
【００１２】
遠心紡糸法により製造されるピッチ系炭素繊維や気相成長法により製造される気相成長炭素繊維では、炭素繊維を一方向に引き揃えて収束して嵩密度を大きくする方法の採用が困難であるので、本発明の効果は上記ピッチ系炭素繊維や気相成長炭素繊維を使用した場合特に顕著に発揮されるが、本発明に使用される炭素繊維はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
本発明の第二のカーボンファイバーボールを構成する樹脂粉末は、該カーボンファイバーボールを添加して複合材を製造する樹脂と同種の樹脂であることが好ましいが、少量の異種の樹脂の混入が許される場合は、特に限定されない。粉末として使用される樹脂は、以下のものを例示することができるが、これに限定されるものではない。例えば、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ１１、ＰＡ１２等）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の熱可塑性樹脂、更には、エポキシ、ウレタン、フェノール、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。熱硬化性樹脂の場合は、未硬化のもの、半硬化（Ｂステージ）のもの、硬化後のものいずれも使用することができる。
【００１４】
樹脂粉末の粒径は、１００〜８００μｍであることが好ましい。粒径が小さすぎると、カーボンファイバーボールの嵩密度を大きくする作用が低下し、また粒径が大きすぎるとカーボンファイバーボールに均一に保持することが困難となる。樹脂粉末の粒径は、好ましくは１００〜８００μｍ、更に好ましくは１５０〜７５０μｍ、最も好ましくは２００〜７００μｍである。
【００１５】
結着剤は短炭素繊維の間隙に含浸されて、短炭素繊維同士を接着させたり、短炭素繊維に対して樹脂粉末を付着させ、カーボンファイバーボールを貯蔵したり、輸送したり、ホッパーへ供給したりするカーボンファイバーボールの取り扱い時には、カーボンファイバーボールのばらけや、付着した樹脂粉末がカーボンファイバーボールから脱離するのを防止する機能を有するものである。また、結着剤はカーボンファイバーボールを樹脂と混練して、短炭素繊維を樹脂マトリックス中に分散させる工程において、炭素繊維間の摩擦を低減する潤滑剤の機能を有し、短炭素繊維の樹脂マトリックス中への均一分散を容易にする働きをするものである。
【００１６】
結着剤は、カーボンファイバーボールと樹脂を混練しカーボンファイバーを樹脂マトリックス中へ分散させる温度で液体状或いは溶融状態であることが必要である。常温、即ち５〜３５℃程度の温度で固体状態の結着剤は、カーボンファイバーボール製造装置及び結着剤を加熱し、結着剤が液体状態となるようにしてカーボンファイバーボールを製造する。カーボンファイバーボール製造時に固体状である結着剤を使用する場合は、結着剤を微粉末として添加してカーボンファイバーボールを製造し、その後カーボンファイバーボールを結着剤の融点以上の温度に加熱して一旦溶融させて短炭素繊維同士及び短炭素繊維と樹脂粉末を接着させることもできる。
【００１７】
また、常温で高粘度あるいは固体状態の結着剤については、ベンゼン、ヘキサン、アセトン、クロロホルム、メチルアルコール、エチルアルコール、水等の溶剤に溶解させて使用し、カーボンファイバーボール製造後に溶剤を蒸発除去することもできる。この場合使用される溶剤は結着剤を良く溶解し沸点が１００℃以下のものが好ましい。結着剤は、常温、すなわち５〜３５℃程度の温度で液体状であることが特に好ましく、固体状の場合はその融点が１５０℃以下、好ましくは１００℃以下であることが望ましい。また、結着剤は、カーボンファイバーボールを添加混合する樹脂（ホストポリマー）と相溶性を有することが好ましい。
【００１８】
本発明で使用する結着剤としては、液状或いは加熱により容易に溶融し低粘度の液体となる各種プラスチックス用添加剤を上げることができる。以下にそれらを例示する。
可塑剤：フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジヘプチル（ＤＨＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジイソデシル（ＤＩＤＰ）、フタル酸ジトリデシル（ＤＴＤＰ）、フタル酸ブチルベンジル（ＢＢＰ）、テトラヒドロフタル酸エステルのようなフタル酸エステル系可塑剤；トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、トリ（クロロエチル）ホスフェート（ＴＣＥＰ）、トリスジクロロプロピルホスフェート（ＣＲＰ）、トリブトキシエチルホスフェート（ＴＢＸＰ）、トリス（β−クロロプロピル）ホスフェート（ＴＭＣＰＰ）、トリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）、オクチルジフェニルホスフェート、トリス（イソプロピルフェニル）ホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート（ＣＤＰ）のようなリン酸エステル系可塑剤；アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）、アジピン酸ジイソデシル（ＤＩＤＡ）、アジピン酸ジブチルグリコール（ＢＸＡ）のようなアジピン酸ジエステル類、ジオクチルアゼレート（ＤＯＺ）のようなアゼライン酸ジエステル、セバチン酸ジブチル（ＤＢＳ）、セバチン酸ジオクチル（ＤＯＳ）のようなセバチン酸ジエステル類、クエン酸アセチルトリエチル（ＡＴＥＣ）、クエン酸アセチルトリブチル（ＡＴＢＣ）のようなクエン酸トリエステル類、マレイン酸ジブチル（ＤＢＭ）、マレイン酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＭ）のようなマレイン酸ジエステル類、フマル酸ジブチル（ＤＢＦ）のようなフマル酸ジエステル類等の脂肪族多価カルボン酸エステル系可塑剤；トリメリット酸エステル、ピロメリット酸エステルのような芳香族多価カルボン酸エステル系可塑剤；ポリエステル系可塑剤；エポキシ系可塑剤；ステアリン酸系可塑剤；塩化パラフィン等。
【００１９】
安定剤：ジ−ｎ−オクチルスズビス（イソオクチルチオグリコール酸エステル）塩、ジ−ｎ−オクチルスズマレイン酸塩ポリマー、ジ−ｎ−オクチルスズジラウリン酸塩、ジ−ｎ−オクチルスズマレイン酸エステル塩、ジ−ｎ−ブチルスズビスマレイン酸エステル塩、ジ−ｎ−ブチルスズマレイン酸塩ポリマー、ジ−ｎ−ブチルスズビスオクチルチオグリコールエステル塩、ジ−ｎ−ブチルスズβ−メルカプトプロピオン酸塩ポリマー、ジ−ｎ−ブチルスズジラウレート、ジ−ｎ−メチルスズビス（イソオクチルメルカプトアセテート）塩のような有機スズ系安定剤等。
【００２０】
酸化防止剤：２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、ステアリル−β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５，−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ビス［３，３’−ビス−（４’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチルフェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、トコフェロール（類）のようなフェノール系酸化防止剤；ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３’−チオジプロピオネート、ジステアリル３，３’−チオジプロピオネートのような硫黄系酸化防止剤；トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニルジトリデシル）ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス（オクタデシルホスファイト）、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイト、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイトのような亜リン酸エステル系酸化防止剤等。
【００２１】
紫外線吸収剤：ｐ−ｔ−ブチルフェニルサリシレートのようなサリチル酸系紫外線吸収剤；２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノンのようなベンゾフェノン系紫外線吸収剤；２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾールのようなベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等。
【００２２】
帯電防止剤：ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミド、ポリ（オキシエチレン）アルキルエーテル、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、アルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルホスフェート等のノニオン系、アニオン系、カチオン系、両性イオン系帯電防止剤。
難燃剤：テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＡ）、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、塩素化パラフィンのようなハロゲン系難燃剤；トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）、トリス（β−クロロエチル）ホスフェート（ＴＣＥＰ）のようなリン酸系難燃剤等。
滑剤：Ｃ₁₆以上の流動パラフィン、天然パラフィン、ポリオレフィンワックスおよびこれらの部分酸化物、フッ化物又は塩化物等のような脂肪族炭化水素系滑剤；Ｃ₁₆以上の高級脂肪族アルコール類や高級脂肪酸類の滑剤；Ｃ₁₆以上の高級脂肪酸のアマイドおよびビスアマイド類のような脂肪族アマイド系滑剤；ステアリン酸のバリウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウムの塩類のような金属石鹸系滑剤等。
【００２３】
上述のプラスチックス添加剤を結着剤とすることにより、カーボンファイバーボールを樹脂に添加して複合材料を製造する際及び得られる複合材料に上記プラスチックス添加剤の各種機能を付与することができるという利点がある。結着剤としては更に、低分子量ポリエチレン（ポリエチレンワックス）、低分子量ポリプロピレン、クマロンプラスチック等の低分子量ポリマー、液状ポリエステル樹脂、液状エポキシ樹脂、液状フェノール樹脂等の液状樹脂を挙げることができる。
結着剤としては、更にシラン系あるいはチタネート系カップリング剤；石油からの液状炭化水素である鉱油；動植物油脂；ビフェニル、ターフェニル、アルキルナフタレン類等を上げることができる。
【００２４】
本発明の第一のカーボンファイバーボールは、短炭素繊維１００重量部と、結着剤５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部から構成されていることが望ましい。本発明の第二のカーボンファイバーボールは、短炭素繊維１００重量部と、結着剤５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部、樹脂粉末５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部から構成されていることが望ましい。本発明のカーボンファイバーボールは以下のようにして製造することができる。
【００２５】
本発明の第一のカーボンファイバーボールは、軸を略水平にした円筒状容器内に水平軸を共回転軸とする複数の平板状ブレードと複数の鍬状羽根を有するミキサーに、短炭素繊維を充填し所定時間（好ましくは１０〜１２０分、更に好ましくは２０〜９０分）この該平板状ブレードと該鍬状羽根を同時に回転させた後、結着剤をミキサー内に添加し所定時間（好ましくは１〜３０分、更に好ましくは５〜２０分）平板状ブレードを回転させることによって製造することができる。
また本発明の第二のカーボンファイバーボールは、軸を略水平にした円筒状容器内に水平軸を共回転軸とする複数の平板状ブレードと複数の鍬状羽根を有するミキサーに、短炭素繊維を充填し所定時間（好ましくは１０〜１２０分、更に好ましくは２０〜９０分）該平板状ブレードと該鍬状羽根を同時に回転させた後、結着剤をミキサー内に添加し所定時間（好ましくは１〜３０分、更に好ましくは５〜２０分）平板状ブレードを回転させ、更に樹脂粉末をミキサー内に添加し所定時間（好ましくは０．２〜１０分、更に好ましくは０．５〜５分）平板状ブレードを回転させることによって製造することができる。
【００２６】
本発明のカーボンファイバーボールの製造に好適に用いられる上記構造のミキサーにおいて、平板状のブレードは、短炭素繊維を主にボール状にする機能を有するもので平板状ブレードが回転軸にほぼ直角になるように取り付けられていることが好ましい。鍬状の羽根は円筒状容器内の短炭素繊維及び形成されつつあるカーボンファイバーボールを平板状ブレードに供給する機能を有するものであり短炭素繊維及びカーボンファイバーボールをすくい上げるように取り付けられている。平板状ブレードは通常５０〜３００ｒｐｍで回転させ、鍬状の羽根は平板状ブレードの回転数の２〜３０倍の回転数で回転させる。
このような機能を有するミキサーとしてはゲブリューダー・レディゲ（Gebrueder Loedige Mashinenbau GmbH）社のレディゲミキサー（Loedige Mixer）を挙げることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下実施例、比較例を示しながら、本発明を更に詳細に説明する。なお、カーボンファイバーボールの嵩密度は以下のようにして測定した。すなわち、直径８７ｍｍ、内容積５００ｃｍ³のガラス製のビーカーにカーボンファイバーボールの量が約５００ｃｍ³になるように入れ、軽く押しつけて充填した後押しつけ圧力を解放する。このときのカーボンファイバーボールの容積Ｖ（ｃｍ³）と重量（ｇ）から嵩密度（ρ_B）を次式：ρ_B＝Ｗ／Ｖ（ｇ／ｃｍ³）により計算する。
【００２８】
（実施例１）
レディゲミキサー（ゲブリューダー・レディゲ社製：型式ＦＫＭ１６００Ｄ、内容積１．６ｍ³）に短炭素繊維（呉羽化学社製：Ｃ−１０３Ｔ、平均繊維長＝約３ｍｍ、平均繊維直径＝１８μｍ）４０ｋｇを充填し、鍬状の羽根を３０００ｒｐｍ、平板状のブレードを１５０ｒｐｍで同時に４０分間回転させて短炭素繊維を球形状にした。次に平板状のブレードのみを１５０ｒｐｍで回転させながら鉱油（Ｋａｙｄｏｌｏｉｌ）７ｋｇを添加し、添加終了時から１０分間ブレードの回転を続けて球形状短炭素繊維に結着剤を含浸させた。
得られたカーボンファイバーボールの直径は３〜１０ｍｍで、嵩密度は０．０５ｇ／ｃｍ³であった。
このカーボンファイバーボールは樹脂に配合して均一な短炭素繊維入り樹脂成形品を得ることができた。
【００２９】
（実施例２）
実施例１に続けて、結着剤を含浸させたカーボンファイバーボールにプロピレン樹脂の粉末（Ｍｏｐｌｅｎ、粒径２００〜８００μｍ）８ｋｇを添加し、平板状のブレードを１５０ｒｐｍで１分間回転させて樹脂粉末を含有するカーボンファイバーボールを製造した。得られたカーボンファイバーボールの直径は３〜１０ｍｍで、嵩密度は０．０６ｇ／ｃｍ³であった。このカーボンファイバーボールは通常のホッパーから押出機に連続的に安定に供給することができるものであった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のカーボンファイバーボールは、形状が略球形状をしており、嵩密度が大きいため、ホッパーから押出機への食い込みあるいはホッパー等に装着された供給手段への食い込みも良好であり、押出機等への定量的な安定な供給が可能である。また、結着剤が、短炭素繊維同士及び短炭素繊維と樹脂粉末を接着しているため、カーボンファイバーボールの貯蔵中や輸送やホッパーへの供給等の取り扱い時にカーボンファイバーボールのばらけや、短炭素繊維及び樹脂粉末がカーボンファイバーボールから脱離することがない。更にこの結着剤は、押出機等でカーボンファイバーボールと樹脂を混練して短炭素繊維を樹脂マトリックス中へ分散させる工程で短炭素繊維間の滑りを良好にする潤滑剤として作用し、短炭素繊維を樹脂マトリックス中へ容易に均一に分散させることを可能とする。
更に結着剤として、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、滑剤等のプラスチックス添加剤を使用することによって、カーボンファイバーボールを樹脂に添加して複合材料を製造する際および得られた複合材料に上記プラスチックス添加剤の有する機能を付与することもできる。
本発明のカーボンファイバーボールは、短炭素繊維の機能を生かした構造部材、摺動部材、導電部材等の炭素繊維含有複合プラスチックスの製造に好適に使用できるばかりでなく、樹脂マトリックス中に短炭素繊維を分散させて樹脂製品に模様を形成する自動車の内装材等を製造する場合にも好適に使用できる。

Claims

短炭素繊維、粒径が１００〜８００μｍであり、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、エポキシ、ウレタン、フェノール、ポリイミドからなる群から選択される少なくとも一種の樹脂粉末、及び結着剤としての鉱油からなり、嵩密度が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とするカーボンファイバーボール。
直径が３〜１５ｍｍである、請求項１記載のカーボンファイバーボール。
短炭素繊維が直径５〜３０μｍ、繊維長１〜３０ｍｍである請求項１又は２記載のカーボンファイバーボール。
短炭素繊維が遠心紡糸法により製造されたピッチ系炭素繊維である請求項１〜３のいずれかに記載のカーボンファイバーボール。
短炭素繊維１００重量部、樹脂粉末５〜５０重量部、結着剤５〜５０重量部からなる請求項１〜４のいずれかに記載のカーボンファイバーボール。
軸を略水平にした円筒状容器内に水平軸を共回転軸とする複数の平板状ブレードと複数の鍬状羽根を有するミキサーに短炭素繊維を充填し、該平板状ブレードと該鍬状羽根を同時に回転させた後、結着剤としての鉱油をミキサー内に添加し、平板状ブレードを回転させ、更に粒径が１００〜８００μｍであり、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、エポキシ、ウレタン、フェノール、ポリイミドからなる群から選択される少なくとも一種の樹脂粉末をミキサー内に添加し平板状ブレードを回転させることを特徴とする請求項１記載のカーボンファイバーボールの製造方法。