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炭素繊維複合材料 UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P190016199
整理番号 PA-COI017
掲載日 2019年7月25日
出願番号 特願2017-039214
公開番号 特開2018-145245
出願日 平成29年3月2日(2017.3.2)
公開日 平成30年9月20日(2018.9.20)
発明者
  • 佐々木 大輔
  • 附木 貴行
  • 鵜澤 潔
出願人
  • 株式会社三栄興業
  • 学校法人金沢工業大学
発明の名称 炭素繊維複合材料 UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】少量の相溶化剤でも、繊維状補強材と樹脂間における界面接着性が向上して優れた機械的特性が得られ、また、導電性に優れた複合材料を提供する。
【解決手段】炭素繊維と、熱可塑性樹脂と、前記炭素繊維と前記熱可塑性樹脂の相溶化剤と、を含む炭素繊維複合材料であって、前記相溶化剤が、ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸、ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩からなる群から選択された少なくとも1つのブロック共重合体である炭素繊維複合材料。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要

近年、金属材料の代替材料として繊維強化プラスチックが注目され、ガラスや炭素繊維を補強材とした複合材料が様々な用途で使用されている。しかし、繊維強化プラスチックでは長繊維を用いて圧縮成形法により成形するのが一般的であるが、圧縮成形法では細かな形状に対応できず、成形性が悪いといった問題があった。

また、炭素繊維の製造には、多くのエネルギーやコストを要するので、リサイクル炭素繊維(RCF)を利用することも行われている。また、廃炭素繊維複合材料は埋め立て処理ができないため、リサイクル炭素繊維を廃炭素繊維複合材料から取り出して有効利用する点は循環社会に対し大きく寄与する。

RCFには、サイジング剤が表面に塗布されている。サイジング剤は、主に、炭素繊維の結束と、炭素繊維と熱硬化性樹脂との複合化とを効率よくするためのものであり、熱可塑性樹脂とは相溶性が低い。よって、サイジング剤は、炭素繊維と熱可塑性樹脂との間における良好な界面接着性が得られないことから、炭素繊維と熱可塑性樹脂との複合材料において、機械的特性の向上は難しいという問題があった。

また、RCFには、その繊維表面に樹脂との界面接着性低下の原因となりうる微細なうねりと表面粗さが存在する。そこで、補強効果を効率よく発現させるために、RCFのアスペクト比を大きくする方策が採られている。しかし、RCFの繊維長が5mm超になると、射出成形や押出成形が困難になり、成形方法および用途を限定する原因となってしまうという問題があった。

また、非極性の熱可塑性樹脂(例えば、ポリプロピレン樹脂等)中に、補強材である極性のセルロース繊維を分散させることは非常に困難である。非極性の熱可塑性樹脂中に極性のセルロース繊維を分散させる相溶化剤として、例えば、特許文献1、2には、ポリプロピレンとセルロース繊維に対し、相溶化剤としてマレイン酸変性ポリプロピレンを混合することにより得られる複合材料が開示されている。しかしながら、相溶化剤としてマレイン酸変性ポリプロピレンを用いた複合材料では、繊維状補強材と樹脂間における界面接着性が十分ではなく、また、十分な導電性が得られない場合があるという問題があった。また、複合材料の前記界面接着性を向上させるためには、マレイン酸変性ポリプロピレンを多量に添加しなければならないが、マレイン酸変性ポリプロピレンの配合量を増大させると、複合材料の導電性が低下してしまうという問題があった。

産業上の利用分野

本発明は、界面接着性及び帯電防止特性に優れた炭素繊維複合材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
炭素繊維と、熱可塑性樹脂と、前記炭素繊維と前記熱可塑性樹脂の相溶化剤と、を含む炭素繊維複合材料であって、
前記相溶化剤が、ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸及びポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩からなる群から選択された少なくとも1つのブロック共重合体である炭素繊維複合材料。

【請求項2】
前記相溶化剤が、0.5~10質量%含まれる請求項1に記載の炭素繊維複合材料。

【請求項3】
前記相溶化剤が、トリブロック共重合体である請求項1または2に記載の炭素繊維複合材料。

【請求項4】
前記ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸が、ポリ(メタ)アクリル酸-ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸、
前記ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩が、ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩-ポリオレフィン-ポリ(メタ)アクリル酸の金属塩である、請求項3に記載の炭素繊維複合材料。

【請求項5】
前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン樹脂である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の炭素繊維複合材料。

【請求項6】
前記ポリオレフィンが、ポリプロピレンである請求項1乃至5のいずれか1項に記載の炭素繊維複合材料。

【請求項7】
前記炭素繊維の繊維長が、0.1~50mmである請求項1乃至6のいずれか1項に記載の炭素繊維複合材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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