含有再生碳纤维的碳纤维复合材料、成形体及碳纤维复合材料的制造方法技术

本发明专利技术提供一种强度及弹性高的含有再生碳纤维的碳纤维复合材料及其制造方法。通过如下方式而形成分散性良好地调配有50重量％～70重量％的再生碳纤维的、强度及弹性良好的碳纤维复合材料：当沿着在内部具有通路88的螺杆主体37的外周面搬送原料时，通过设置于外周面的障壁部82来限制原料的搬送，通过螺杆主体37来对原料施加剪切力，并且使其自设置于外周面的通路88的入口91向通路88的出口92通过而对原料施加伸长力。原料施加伸长力。原料施加伸长力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有再生碳纤维的碳纤维复合材料、成形体及碳纤维复合材料的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种具有导电性的复合材料、成形体及碳纤维复合材料的制造方法，所述复合材料含有自飞机或汽车的废弃物等中取出的再生碳纤维。

技术介绍

[0002]含有碳纤维的碳纤维强化材料(碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP))为高强度、高刚性，且有利于轻量化，因此被用作飞机或汽车等的零件。由于碳纤维强化材料中所含的碳纤维价格昂贵，因此提出了将使用过的CFRP中所含的碳纤维取出来制造再生碳纤维的方法(例如专利文献1)。
[0003][现有技术文献][0004][专利文献][0005]专利文献1：特开2017
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82037号公报

技术实现思路

[0006][专利技术所要解决的问题][0007]若可使用廉价的再生碳纤维代替价格昂贵的未使用碳纤维(以下，适宜称为“碳纤维”)来制造具有高强度及弹性的碳纤维复合材料，则就经济性及对于环境的负担减轻的观点而言优选。但是，与未使用碳纤维相比，由使用过的CFRP制造的再生碳纤维因制造步骤的影响而通常机械特性低。因此，难以使用再生碳纤维代替未使用碳纤维来制造强度及弹性优异的树脂复合材料。另外，再生碳纤维在复合材料中的分散性差，因此从前难以调配超过50重量％的高浓度的再生碳纤维。若以高浓度调配的再生碳纤维的分散性差，则存在如下问题：自再生碳纤维凝聚的部分诱发初期破坏，而成为复合材料的强度及弹性降低的原因。
[0008]因此，本专利技术的目的在于提供一种含有具有高强度及弹性的再生碳纤维的碳纤维复合材料及其制造方法。
[0009][解决问题的技术手段][0010]本专利技术是基于通过施加剪切力与伸长力的方法，可使超过50重量％的高浓度的再生碳纤维分散性良好地调配于碳纤维复合材料中的见解而得，且包括以下的结构。
[0011]本专利技术的碳纤维复合材料含有树脂及再生碳纤维，且所述碳纤维复合材料的特征在于，所述再生碳纤维的含量为50重量％～70重量％。
[0012]本专利技术的碳纤维复合材料的制造方法是将包含树脂及再生碳纤维的原料熔融混练并连续地喷出，且所述碳纤维复合材料的制造方法的特征在于，所述原料含有50重量％～70重量％的所述再生碳纤维，当沿着在内部具有通路的螺杆主体的外周面搬送所述原料时，通过设置于所述外周面的障壁部来限制所述原料的搬送，通过所述螺杆主体来对所述原料施加剪切力，并且使其自设置于所述外周面的所述通路的入口向所述通路的出口通过而对所述原料施加伸长力。
[0013][专利技术的效果][0014]在将树脂与再生碳纤维熔融混练时，与剪切力一起施加伸长力，由此可使高浓度的再生碳纤维分散于树脂中。因此，可在维持高分散性的状态下提高碳纤维复合材料中的再生碳纤维的含量。通过提高再生碳纤维的含量而形成强度及弹性高的碳纤维复合材料。另外，通过将含有高浓度的再生碳纤维的碳纤维复合材料射出成形，可提供机械特性的各向异性得到抑制且各向同性优异的成形体。
附图说明
[0015]图1是概略表示本专利技术的制造方法中所使用的连续式高剪切加工装置的立体图
[0016]图2是连续式高剪切加工装置中的第一挤出机的剖面图
[0017]图3是表示第一挤出机的两根螺杆相互咬合的状态的立体图
[0018]图4是连续式高剪切加工装置中的第三挤出机的剖面图
[0019]图5是连续式高剪切加工装置中的第二挤出机的剖面图
[0020]图6是一起以剖面表示第二挤出机中的滚筒(barrel)及螺杆的第二挤出机的剖面图
[0021]图7是沿着图6的F15
‑
F15线的剖面图
[0022]图8是筒体的立体图
[0023]图9是表示原料相对于螺杆的流动方向的侧面图
[0024]图10是概略表示螺杆旋转时的原料的流动方向的第二挤出机的剖面图
[0025]图11是表示平行地设置有多个通路的示例的、与图7相对应的部分的剖面图
[0026]图12是表示(a)实施例及比较例的拉伸强度与弯曲弹性模量的图表，(b)实施例及比较例的比刚性与比强度的图表
具体实施方式
[0027][碳纤维复合材料][0028]本专利技术的碳纤维复合材料含有树脂及50重量％～70重量％的再生碳纤维。通过使用连续式高剪切加工装置的本专利技术的制造方法，可制造以良好的状态分散有50重量％～70重量％的高浓度的再生碳纤维的碳纤维复合材料。通过以高浓度含有再生碳纤维而形成强度及弹性等机械特性良好的碳纤维复合材料。在本专利技术中，数值范围“A～B”是指“A以上、B以下”。
[0029]就提高复合材料的强度及弹性的观点而言，碳纤维复合材料中的再生碳纤维的含量优选为53重量％以上，更优选为58重量％以上。另外，就制成连续加工性优异的碳纤维复合材料的观点而言，再生碳纤维的含量优选为68重量％以下，更优选为63重量％以下。
[0030]所谓再生碳纤维，是指包含自飞机的零件等中所使用的碳纤维强化材料(CFRP)回收的碳纤维。在回收(再生)碳纤维时，自碳纤维强化材料中所含的碳纤维中分离树脂的方法并无限定，例如可列举热分解法或化学溶解法等。再者，再生碳纤维除自碳纤维强化材料(CFRP)回收的碳纤维以外，还可包含制造步骤中产生的未使用碳纤维的端材(织物材或无卷曲织物等)。
[0031]就提高碳纤维复合材料的拉伸强度的观点而言，再生碳纤维的纵横比优选为3.4
～4.0，更优选为3.5～3.9。就相同的观点而言，再生碳纤维的纤维长度(D50)优选为100μm以上，更优选为105μm以上。另外，就减小将碳纤维复合材料射出成形而成的成形体的机械特性的各向异性的观点而言，再生碳纤维的纤维长度(D50)优选为150μm以下，更优选为120μm以下。
[0032]碳纤维复合材料中所含的树脂并无特别限定，就在加热条件下可容易与再生碳纤维混练的方面而言，优选为热塑性树脂。热塑性树脂为聚丙烯(polypropylene，PP)、聚砜(polysulfone，PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，PBT)、聚醚砜(polyether sulfone，PES)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚醚酮(polyetherketone，PEK)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、芳香族聚酰胺(polyamide，PA)、芳香族聚酯、芳香族聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)、聚亚芳基氧化物、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺。这些树脂可使用一种，也可并用两种以上。
[0033]碳纤维复合材料也可含有所述树脂及再生碳纤维以外的成分。作为可含有的成分，例如可列举抗氧化剂(硫系、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳纤维复合材料，含有树脂及再生碳纤维，且所述碳纤维复合材料的特征在于，所述再生碳纤维的含量为50重量％～70重量％。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其中，所述再生碳纤维的纵横比的平均为3.4～4.0。3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料，其中，所述再生碳纤维的纤维长度(D50)为100μm～150μm。4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料，其中，所述树脂为热塑性树脂。5.一种成形体，其是通过将根据权利要求1至4中任一项所述的碳纤维复合材料射出成形来成形而成。6.一种碳纤维复合材料的制造方法，其是将包含树脂及再生碳纤维的原料熔融混练并连续地喷出，且所述碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲛岛孝文，饭塚佳夫，长田华穂，
申请(专利权)人：芝浦机械株式会社，
类型：发明
国别省市：