JPH0745624B2

JPH0745624B2 - 炭素繊維強化芳香族ポリアミド樹脂圧縮成形物

Info

Publication number: JPH0745624B2
Application number: JP61002295A
Authority: JP
Inventors: 寛行大越; 正己木下
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS62161855A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、炭素繊維強化芳香族ポリアミド樹脂圧縮成形
物に関する。さらに詳しくは、メタフェニレンジアミン
およびイソフタル酸との縮合重合物であるメタフェニレ
ンイソフタルアミド樹脂に炭素繊維粉末を配合分散させ
た炭素繊維強化芳香族ポリアミド樹脂圧縮成形物に関す
る。

（従来技術）従来、メタフェニレンイソフタルアミド樹脂成形物の製
造方法としては、特公昭56-2092、特開昭55-131024、特
開昭57-164などに開示されているように、不活性雰囲気
（通常窒素ガス）中での焼結法が採用されている。

これは、この樹脂が融点が高く（430℃）、しかもこの
融点が熱分解温度に近接しており、溶融と熱分解とがほ
とんど同時に起きるので、押出し、射出、圧縮成形法な
どのように、成形時に樹脂の溶融を伴う溶融成形法で
は、実用に供し得る成形物を得ることがきわめて困難で
あるという理由によるものである。

また、この樹脂は吸湿性（温度21℃、相対湿度65％のと
き飽和含水率5.2％）を有しているので、溶融流動を伴
う上述した成形法では熱分解によるガスの発生と相俟っ
て含有水分のガス化が大きく影響して、ふくれや亀裂あ
るいは巣の発生を招きやすく、溶融成形法による成形物
はこれまで商品として市場に出ていないというのが実情
であった。

（発明が解決しようとする問題点）一般に焼結法による樹脂成形物（「焼結物」と呼ぶべき
であろうが、ここでは成形物と呼ぶ）は、溶融成形法に
よる成形物に比較して機械的強度が低くなることが指摘
されている。

焼結法による成形物の機械的強度は、予備成形物（圧粉
体）を得るときの加圧力の大小によって著しく影響を受
ける。

すなわち、加圧力が小さければ必然的に圧縮比も小さ
く、予備成形物の多孔度も増すから、この予備成形物を
焼結して得られる製品の機械的強度は小さくなる。

したがって、焼結法によるものを溶融成形法による成形
物の機械的強度に近づけるためには、予備成形時に加圧
力を著しく大きくしなければならない。

メタフェニレンイソフタルアミド樹脂の場合、この加圧
力は、2,000kg/cm²以上、好ましくは3,000〜7,000kg/cm
²も高圧を必要としている。

このような問題に加えて、焼結時には窒素ガスなどの雰
囲気調整が可能な焼結炉を必要とするばかりでなく、焼
結時間も10数時間を必要とするなどの問題もある。

本発明者らは、このような問題点を解決するものとして
メタフェニレンイソフタルアミド樹脂の圧縮成形法を確
立（特願昭59-59779）し、満足のゆく成形物を得ること
に成功しているが、この成形物をたとえば金属材料に置
き換え得るような高強度、耐摩耗用途に向けようとした
場合には、なお一層の機械的強度の向上が望まれた。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、所定のアスペクト比を持った炭素繊維粉
末をこのメタフェニレンイソフタルアミド樹脂に分散さ
せることによって問題を解決し得ることを見出した。

炭素繊維のアスペクト比は９〜40、長さが3mm以下とく
に0.2〜0.7mmの範囲の粉末が良好であり、配合量は10〜
40重量％好ましくは15〜30重量％である。

得られた成形物の曲げ強さに例をとると、炭素繊維粉末
の配合量とともに強度は２次曲線的に向上し、おおむね
20重量％の配合で最大となり、それ以上の配合では却っ
て強度は減少の傾向にある。また、衝撃強さに例をとる
と、炭素繊維粉末の配合量とともに強度は指数函数曲線
的に向上するが、40重量％を超えると成形性が損なわ
れ、強度のばら付きを招き易い。

炭素繊維粉末の配合量が10重量％未満では、強度向上効
果が顕著でない。

以上の実験結果から叙上の炭素繊維粉末の配合量が好ま
しいことが分かった。

炭素繊維粉末はメタフェニレンイソフタルアミド樹脂粉
末に対してかなり良好な分散性を示すが、この混合粉末
に振動を与えるなどの外力を加えると、往々にして均一
性が損なわれ、炭素繊維粉末の分離を惹起することが観
察された。

また、無添加の樹脂粉末に比較して、炭素繊維粉末を混
入したものは、該繊維粉末による金型のかじりを生じ易
い。

本発明者らの実験によれば、このような不都合な点は第
三成分として四ふっ化エチレン樹脂粉末とくに好ましく
はその粉末を擦ったりすると容易に繊維化する四ふっ化
エチレン樹脂粉末（たとえば三井フロロケミカル社製テ
フロン7AJ〔商品名〕など）を添加することによって改
善されることを見出した。四ふっ化エチレン樹脂粉末の
添加量は0.5〜５重量％好ましくは１〜３重量％であ
る。

５重量％を超えて添加すると、炭素繊維粉末配合によっ
て得られた強度向上の効果が損なわれるので好ましくな
く、0.5重量％未満の添加では、その効果が十分に発揮
されない。

繊維化を起こし易い四ふっ化エチレン樹脂粉末は、各成
分粉末の攪拌混合時に繊維化が進んで炭素繊維粉末に絡
み付いて分散されることが分かった。したがって得られ
た混合粉末に振動などの外力を加えても炭素繊維粉末は
メタフェニレンイソフタルアミド樹脂粉末から容易には
分離しなくなる。

また、四ふっ化エチレン樹脂は摩擦係数が低く潤滑作用
を有しているから、炭素繊維粉末配合による金型のかじ
りを防止するばかりでなく、成形物の低摩擦化にも役立
つ。

本発明の成形物を得るには、本発明者らがすでになした
特願昭59-59779に準じた、成形方法を採択する。

すなわち、嵩密度が0.2〜0.4g/cm³のメタフェニレンイ
ソフタルアミド樹脂粉末を用意し、これにアスペクト比
が９〜40、長さが3mm以下の炭素繊維粉末10〜40重量％
を配合するか、または該炭素繊維粉末に加えて0.5〜５
重量％の四ふっ化エチレン樹脂粉末を併せ配合し、これ
を攪拌混合して混合粉末を得る。

この混合粉末を金型を用いて290℃以上であって360℃を
越えない温度で成形圧力を少なくとも70kg/cm²として成
形物の肉厚1mm当たり１〜５分間保持し、ついで金型温
度を250℃以下の温度に冷却したのち成形物を金型から
取り出すという工程をとる。

本発明の成形物は、無添加のメタフェニレンイソフタル
アミド樹脂成形物に比較して、配合した炭素繊維粉末が
熱伝導性にすぐれるので、むしろ成形性は向上し、成形
保持時間も上述した所定保持時間の下限側で済むことが
分かった。

因みに、炭素繊維粉末を配合したメタフェニレンイソフ
タルアミド樹脂粉末を用いて、焼結法によって成形物を
得ようと試みたが、満足のゆく成形物は得られなかっ
た。これは、焼結法においては、樹脂粉末界面に存在す
る炭素繊維粉末が焼結の進行を阻害する結果、脆弱な成
形物しか得られなかったものと考えられる。

（実施例）以下、実施例について説明する。

〔実施例１〜５〕メタフェニレンイソフタルアミド樹脂粉末として、平均
粒度150メッシュの帝人社製コーネックス（商品名）パ
ウダーを用意し、これに炭素繊維粉末としてアスペクト
比40、繊維長さ0.7mmの呉羽化学社製クレハカーボンフ
ァイバーM-107T（商品名）を、それぞれ重量比で10％
（実施例１）、15％（実施例２）、20％（実施例３）、
30％（実施４）そして40％（実施例５）加えて攪拌混合
した。これを、140℃の雰囲気温度で30分間加温乾燥し
て樹脂粉末中の水分を１重量％以下とした。

ついで、これらの混合粉末を金型を用いて成形温度320
℃、成形圧力350kg/cm²で10〜15分間保持したのち、金
型温度を250℃以下に冷却し、金型から取り出した。

〔実施例６〜８〕メタフェニレンイソフタルアミド樹脂粉末として、平均
粒度150メッシュの帝人社製コーネックス（商品名）パ
ウダーを用意し、これに炭素繊維粉末としてアスペクト
比40、繊維長さ0.7mmの呉羽化学社製クレハカーボンフ
ァイバーM-107T（商品名）を15重量％と四ふっ化エチレ
ン樹脂粉末として三井フロロケミカル社製テフロン7AJ
（商品名）をそれぞれ重量比で１％（実施例６）、２％
（実施例７）、３％（実施例８）加えて攪拌混合した。
これを、140℃の雰囲気温度で30分間加温乾燥して樹脂
粉末中の水分を１重量％以下とした。

以下、上記実施例と同一条件で成形し、成形物を得た。

このようにして得られた成形物のうち、実施例２および
実施例７についての物性値を表に示した。なお表中の比
較例は炭素繊維粉末および四ふっ化エチレン樹脂粉末の
いずれをも含まない無添加のメタフェニレンイソフタル
アミド樹脂成形物について示した。

第１図は、炭素繊維粉末配合量と曲げ強さとの関係を示
すグラフで、実線が炭素繊維粉末のみを配合したもの、
破線は炭素繊維粉末に加えて四ふっ化エチレン樹脂粉末
２重量％を配合したものについて示す。

第２図は、同様に炭素繊維粉末配合量と衝撃強さとの関
係を示すグラフで、実線が炭素繊維粉末のみを配合した
もの、破線は炭素繊維粉末に加えて四ふっ化エチレン樹
脂粉末２重量％を配合したものについて示す。

（発明の効果）以上説明したように、本発明による炭素繊維粉末を配合
した成形物は、機械的強度が向上しており、また炭素繊
維が良好な熱伝導性を有しているので、成形時における
被成形物の温度分布が均一になり易く、したがって成形
性が向上する。

炭素繊維はまた良好な電気伝導性を有しているので、表
示した体積抵抗率の値からも理解されるように成形物に
静電気の発生が少なく帯電防止効果がある。

炭素繊維粉末に加えて四ふっ化エチレン樹脂粉末を添加
すると、上述した諸性能向上をほとんど損なうことな
く、炭素繊維粉末の分離を防止して均質性が高められ、
また成形時における金型のかじりを著しく減少させるの
で、美麗な成形面をもった成形物が得られる。

四ふっ化エチレン樹脂はまた成形物に低摩耗係数を付与
し、とくに摺動材用途における耐摩耗性の向上にも寄与
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の成形物において炭素繊維粉末の配合
量と曲げ強さとの関係を示すグラフ、第２図は、炭素繊
維粉末の配合量と衝撃強さとの関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メタフェニレンイソフタルアミド樹脂60〜
90重量％、アスペクト比が９〜40、長さが3mm以下の炭
素繊維粉末10〜40重量％からなる炭素繊維強化芳香族ポ
リアミド樹脂圧縮成形物。
【請求項２】メタフェニレンイソフタルアミド樹脂にア
スペクト比が９〜40、長さが3mm以下の炭素繊維粉末10
〜40重量％、四ふっ化エチレン樹脂粉末0.5〜５重量％
が均一に混合されてなる炭素繊維強化芳香族ポリアミド
樹脂圧縮成形物。