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CARBON FIBER COMPOSITE MATERIAL UPDATE_EN meetings

Patent code P190016199
File No. PA-COI017
Posted date Jul 25, 2019
Application number P2017-039214
Publication number P2018-145245A
Date of filing Mar 2, 2017
Date of publication of application Sep 20, 2018
Inventor
  • (In Japanese)佐々木 大輔
  • (In Japanese)附木 貴行
  • (In Japanese)鵜澤 潔
Applicant
  • (In Japanese)株式会社三栄興業
  • (In Japanese)学校法人金沢工業大学
Title CARBON FIBER COMPOSITE MATERIAL UPDATE_EN meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material which improves interface adhesion between a fibrous reinforcement material and a resin even with a small amount of a compatibilizer and can obtain excellent mechanical characteristics, and is excellent in electroconductivity.
SOLUTION: A carbon fiber composite material contains a carbon fiber, a thermoplastic resin and a compatibilizer of the carbon fiber and the thermoplastic resin, where the compatibilizer is at least one block polymer selected from the group consisting of a polyolefin-poly (meth)acrylic acid and a metal salt of the polyolefin-poly (meth)acrylic acid.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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