(57)【要約】本発明は連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料及びその製造方法並びに使用を提供する。前記複合材料は炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含み、等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する。炭素長繊維（ＬＣＦ）の重量含有量が４０〜７０ｗｔ％であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が２５〜４０ｗｔ％であり、充填材の重量含有量が３〜１５ｗｔ％であり、助剤の重量含有量が２〜５ｗｔ％である。加工成形部材製品において保留される炭素長繊維（ＬＣＦ）の長さが０．５〜１５ｍｍであり、かつ正規分布≧８０％を満たす。本発明の複合材料は、比重が小さく、強度が高く、靭性及び導電性熱伝導性が良好であり、耐摩耗性、耐食性、耐疲労性に優れ、生産プロセスが簡単で、ワーク加工コストが低いなどのメリットと特徴を有する。【選択図】図１
2018535133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含み、
炭素長繊維の重量含有量が４０〜７０ｗｔ％であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が２５〜４０ｗｔ％であり、充填材の重量含有量が３〜１５ｗｔ％であり、助剤の重量含有量が２〜５ｗｔ％であることを特徴とする、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項２】
前記複合材料のペレットの長さが５〜２５ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍであり、直径が４〜７ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項３】
前記ナノ複合材料の加工成形部材製品において保留される炭素長繊維（ＬＣＦ）の長さが０．５〜１５ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍであり、かつ正規分布≧８０％を満たすことを特徴とする、請求項１又は２に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリホルムアルデヒド（ＰＯＭ）、ポリケトン（ＰＯＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＦ）、ポリチオエーテルスルホン（ＰＴＥＳ）、ポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリエステル（ＴＰＥＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）のうちのいずれか１種、又は、その２種以上を物理機械的ブレンド又は化学修飾して形成される多相多成分ポリマーブレンド物を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項５】
前記充填材は、導電性充填材５〜３５ｗｔ％と、耐摩耗性充填材１０〜５５ｗｔ％と、熱伝導性充填材３５〜７０ｗｔ％とを含み、前記導電性充填材は、導電性カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブのうちのいずれか１種、又は２種以上からなるブレンド複合物であり、前記耐摩耗性充填材は、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンのうちのいずれか１種、又は２種以上からなるブレンド複合物であり、前記熱伝導性充填材は、ミクロンアルミニウム繊維、ナノ炭化ケイ素繊維、ナノグラフェン、ナノ窒化アルミニウム、ナノ窒化モリブデン、ナノアルミナ、ナノマグネシアのうちのいずれか１種、又は２種以上からなるブレンド複合物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項６】
前記助剤は、強靭化剤、難燃剤、酸化防止剤、抗ＵＶ剤、滑剤、核剤、カップリング剤、耐衝撃性改良剤のうちのいずれか１種、又は２種以上からなるブレンド複合物を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項７】
射出成形したプレートの表面抵抗が１０〜１００００／Ω・ｃｍであり、熱伝導率が２〜１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、静摩擦係数が０．０９〜０．１８／μｓであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料。
【請求項８】
等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法であって、
連続炭素繊維長糸ロール（ＣＣＦ）を、予熱装置に通過させ、糸放出搬送テンショナーと糸（束）気流動的分散装置を制御することで平行な単分散配列に形成させ、ガイドローラーで搬送され且つ二軸押出機から押し出された熱可塑性樹脂マトリックス、充填材及び助剤と溶融、ブレンドして複合することにより、多相多成分ブレンド複合材料に作製し、含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧され、一定の等静圧において糸の放出張力を制御しながら、含浸スロットダイの内部に取り付けられた間隔の異なった１１〜１５個の変径ローラーを通過するように迅速に牽引し、溶融樹脂の浸漬及び複合成形を行うことで、溶融した多相多成分ブレンド高分子複合粘性流動体系を形成し、さらに延伸、冷却、圧密成形、ブロー乾燥、切断を経て、最終的に複合材料ペレット（ＬＣＦＲＴ）を得ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の車輪ハブへの使用であって、低負荷純電気自動車に用いられる複合材料製車輪ハブの動的曲げ疲労強度が３５０Ｋｇ以上であり、荷重偏差が４％以下であり、径方向動的疲労強度が４５０ｋｇ以上であり、荷重偏差が２％以下であることを特徴とする、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（Ｌｏｎｇ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＬＣＦＲＴ）及びその製造方法並びに使用に関し、高性能化及び軽量化し、環境に優しく、リサイクル可能な炭素長繊維熱可塑性樹脂系複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料と金属材料は、機械的特性が顕著に異なり、その相違点は主に、１）複合材料の機械的特性は顕著な異方性を有しかつ高い設計可能性を示すのに対して、金属材料は等方性であり、材料成分組成が決まったらその性能が決まる点と、２）複合材料と金属材料は衝撃破壊モードが異なり、複合材料の衝撃破壊モードが複雑で多様性を示し、マルチスケールで漸進的な靭性段階的破壊であるのに対して、金属材料の衝撃破壊モードが塑性変形を主導とする降伏破断破壊である点とにある。現在、繊維複合材料はすでに最も重要で数が最も多く、しかも最も汎用される軽質高強度複合材料になっており、主に、熱硬化性樹脂系複合材料（ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）と熱可塑性樹脂系複合材料（ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）に分けられる。熱硬化性樹脂系複合材料は剛性及び耐疲労性に優れ、一体化成形が可能であり、比較的に軽量であるというメリットを有するが、製造コストが高く、制御プロセスが複雑であり、大規模かつ標準化された工業生産が困難である。熱可塑性樹脂系複合材料は軽量で剛性及び低温耐衝撃靭性に優れ、加工成形プロセスが簡単で、一体化及びモジュール化成形が可能であり、生産サイクルが短く、コストが低く、標準化且つ量産化生産を実現できるメリットを有するとともに、環境に優しく、リサイクルが可能であるといった顕著な特徴をも有し、今の時代の産業化発展における高性能化、軽量化、低コスト化といった新型複合材料の高度な技術動向及び政府による各業界の法的規制に沿ったものである。
【０００３】
炭素繊維（ＣＦ）は、樹脂マトリックス（熱硬化性樹脂マトリックス及び熱可塑性樹脂マトリックス）において保留される炭素繊維（ＣＦ）の長さによって、炭素短繊維（ＳＣＦ）、炭素長繊維（ＬＣＦ）、連続炭素繊維（ＣＣＦ。２次元織布と３次元織物を含む）との３種類の形態構造に分けられる。炭素短繊維強化熱硬化性樹脂系複合材料（ペレット、ＳＣＦＲＴ）における炭素短繊維（ＳＣＦ）の長さが３〜５ｍｍであり、かつ製品において保留される炭素繊維（ＳＣＦ）の長さが０．１〜０．３ｍｍであり、繊維アスペクト比が小さく、強化効果が限られ、炭素繊維（ＳＣＦ）の重量含有量が１０〜３５ｗｔ％である。連続炭素長繊維強化熱硬化性樹脂系複合材料（ペレット、ＬＣＦＲＴ）における炭素繊維（ＬＣＦ）の長さが５〜２５ｍｍであり、かつ製品において保留される炭素繊維（ＬＣＦ）の長さが５〜８ｍｍであり、繊維アスペクト比が大きく、強化効果が著しく向上し、炭素繊維（ＬＣＦ）の重量含有量が４０〜７０ｗｔ％である。
【０００４】
現在、通常使用される連続炭素繊維強化熱硬化性エポキシ樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）により製造された複合材料製自動車のハブは、一般的に、比重が大きく、吸湿及び変形しやすく、低温耐衝撃性が悪く、製造加工のコストが高く、歩留まりが低いなどの欠点があり、特殊な応用における量産化、低コスト化の使用要求を満足できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、軽量で、強度が高く、耐衝撃靭性、放熱性がよく、耐摩耗性、耐食性、耐疲労性、成形加工性に優れ、製造生産プロセスが簡単で、製造コストが低く、それとともに設計可能性を有し、リサイクルが可能で、環境に優しい連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）及びその製造方法並びに使用を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、炭素長繊維と、熱可塑性樹脂と、充填材と、助剤とを含む連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料を提供する。
【０００７】
炭素長繊維の重量含有量が４０〜７０ｗｔ％であり、熱可塑性樹脂の重量含有量が２５〜４０ｗｔ％であり、充填材の重量含有量が３〜１５ｗｔ％であり、助剤の重量含有量が２〜５ｗｔ％である。
【０００８】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記複合材料のペレットの長さが５〜２５ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍであり、直径が４〜７ｍｍである。
【０００９】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記ナノ複合材料の加工成形部材製品において保留される炭素長繊維（ＬＣＦ）の長さが０．５〜１５ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍであり、かつ正規分布≧８０％を満たす。
【００１０】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば，前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリホルムアルデヒド（ＰＯＭ）、ポリケトン（ＰＯＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＦ）、ポリチオエーテルスルホン（ＰＴＥＳ）、ポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリエステル（ＴＰＥＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）のうちのいずれか１種、又は、２種以上が物理機械的ブレンド又は化学修飾により形成された多相多成分ポリマーブレンド物を含む。
【００１１】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記充填材が、導電性充填材５〜３５ｗｔ％、耐摩耗性充填材１０〜５５ｗｔ％、及び熱伝導性充填材３５〜７０ｗｔ％を含み、導電性充填材が、導電性カーボンブラック、導電性グラファイト、カーボンナノチューブのうちのいずれか１種、又は、２種以上からなるブレンド複合物であり、耐摩耗性充填材が、ポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンのうちのいずれか１種、又は、２種以上からなるブレンド複合物であり、熱伝導性充填材が、ミクロンアルミニウム繊維、ナノ炭化ケイ素繊維、ナノグラフェン、ナノ窒化アルミニウム、ナノ窒化モリブデン、ナノアルミナ、ナノマグネシアのうちのいずれか１種、又は、２種以上からなるブレンド複合物である。
【００１２】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記助剤が、強靭化剤、難燃剤、酸化防止剤、抗ＵＶ剤、滑剤、核剤、カップリング剤、耐衝撃性改良剤のうちのいずれか１種、又は、２種以上からなるブレンド複合物を含有する。
【００１３】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料によれば、前記複合材料は、射出成形したプレートの表面抵抗が１０〜１００００／Ω・ｃｍであり、熱伝導率が２〜１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、静摩擦係数が０．０９〜０．１８／μｓである。
【００１４】
本発明は、さらに、等静圧溶融樹脂浸漬複合法を用いて、多相構造特徴を有する多成分ブレンド複合材料を製造する連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の製造方法であって、連続炭素繊維長糸ロール（ＣＣＦ）を、予熱装置に通過させ、糸放出搬送テンショナーと糸（束）気流動的分散装置を制御することで平行な単分散配列に形成させ、ガイドローラーで搬送され且つ二軸押出機から押し出された熱可塑性樹脂マトリックス、充填材及び助剤と溶融、ブレンドして複合することにより、多相多成分ブレンド複合材料に作製し、含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧され、一定の等静圧において糸の放出張力を制御しながら、含浸スロットダイの内部に取り付けられた間隔の異なった１１〜１５個の変径ローラーを通過するように迅速に牽引し、溶融樹脂の浸漬及び複合成形を行うことで、溶融した多相多成分ブレンド高分子複合粘性流動体系を形成し、さらに延伸、冷却、圧密成形、ブロー乾燥、切断を経て、最終的に複合材料ペレット（ＬＣＦＲＴ）を得る、前記製造方法を提供する。
【００１５】
本発明はさらに、連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料の車輪ハブへの使用を提供し、低負荷純電気自動車に用いられる複合材料製車輪ハブの動的曲げ疲労強度が３５０Ｋｇ以上であり、荷重偏差が４％以下であり、径方向動的疲労強度が４５０ｋｇ以上であり、荷重偏差が２％以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に記載の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）は、加工成形した部品製品において保留される炭素長繊維（ＬＣＦ）の長さが０．５〜１５ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍであり、かつ正規分布≧８０％を満たし、それとともに比重が小さく、強度が高く、低温耐衝撃性に優れ、反り変形が小さく、寸法が安定しており、吸水吸湿性が低く、導電放熱性が良好で、耐傷つき性、耐ＵＶ老化性、耐薬品腐食性に優れ、使用寿命が長く、リサイクルが可能であり、自動車部品製造分野でアルミニウム合金材料の代替品として使用でき、幅広い応用の将来性を持ち、国家による低炭素経済に関する規制や、省エネ及び排出削減に関する環境保護要件を満たしている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１はＳＣＦＲＴ−Ｇ複合材料ペレットとＬＣＦＲＴ−Ｇ複合材料ペレットの構造を示す概念図である。
【図２】図２は連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）の構造を示す概念図である。
【図３】図３は連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）により製造されたハブを示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参酌しながら本発明の各例示性実施例、特徴及び態様を説明する。図面では、同一の符号は機能が同一の又は類似する構成を示す。図面には、実施例の様々な態様が示されているが、特に明記しない限り、縮尺通りに描く必要はない。
【００１９】
また、本発明をより明瞭に説明するために、下記の具体的な実施形態では数多くの詳細項目が説明されているが、当業者であれば、一部の詳細項目がなくても、本発明は実施できるということを理解すべきである。
【００２０】
本発明は、下記工程を含む連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）の製造方法を提供する。（粘度、温度及び圧力）精密センサーを用いて連続炭素繊維束（ＣＣＦ）と低粘度の溶融熱可塑性樹脂とのブレンド物の加熱温度、加圧の圧力、引張力を制御し、押出含浸スロットダイの内部に設置する面取りの異なる１１〜１５個の転動ローラーにより、分散分布された炭素繊維（束）を配列させ、連続モノフィラメント炭素長繊維（ＣＣＦ）に形成し、溶融温度と低粘度流動体を維持しながら含浸スロット内部の有効等静圧を８５〜２５０ＭＰａに制御して連続モノフィラメント炭素繊維（ＣＣＦ）を完全に熱溶融浸漬、湿潤、加圧圧密成形複合（プロセス）させ、それによって、２つの相の界面強度が顕著に向上できる。１ステップ法で溶融浸漬と成形複合（プロセス）を完了させて複合材料ストリップを共押出し、５０〜１８０ＭＰａの加圧条件下で１〜３ｍｉｎ圧縮、冷却固化させ、高性能の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）を製造する。最後に、使用性能の要求に応じて異なる長さの複合材料（ペレット）に切断する。
【００２１】
上記方法によれば、連続モノフィラメント炭素繊維（ＣＣＦ）が、溶融される熱可塑性樹脂（マトリックス）との浸漬、湿潤、及び圧密といった成形複合プロセスにわたって、単分散配列することを、１ステップ法で解決したため、浸漬効率が高まり、良好な界面（相）ミクロ構造が形成でき、炭素繊維（ＣＣＦ）分布がより均一になり、保留される炭素繊維（ＬＣＦ）の長さが著しく増大し、補強及び靭性強化作用（効果）が顕著に高まり、加工レオロジー特性が向上し、ワークの機械的特性及び寸法安定性、耐疲労性、高低温での耐衝撃性などが著しく向上した。
【００２２】
本発明の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）は、射出成形したプレートの表面抵抗が１０〜１００００／Ω・ｃｍであり、熱伝導率が２〜１００Ｗ／ｍ・Ｋであり、静摩擦係数が０．０９〜０．１８／μｓである。
【００２３】
本発明の連続炭素長繊維強化熱可塑性樹脂系ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）を用いて、精密射出加工成形して得られた低負荷用純電気自動車向け複合材料製ハブにおいて保留される炭素繊維（ＬＣＦ）の長さが５〜８ｍｍであり、かつ正規分布≧８０％を満たす。複合材料製自動車ハブの動的曲げ疲労強度が３５０Ｋｇ以上であり、荷重偏差が４％以下であり、径方向動的疲労強度が４５０ｋｇ以上であり、荷重偏差が２％以下である。
【００２４】
純電気自動車向け複合材料製ハブは精密射出成形技術により製造され、加工プロセスが簡単で、生産コストが低く、使用寿命が長く、軽量で、反り変形が小さく、寸法が安定し、吸水吸湿性が低く、強度が高く、放熱性及び高低温での耐衝撃性が良好で、耐傷つき性、耐ＵＶ老化性、耐薬品腐食性、安全信頼性に優れ、環境に優しく、リサイクルが可能であるといった顕著な特徴及び優れた性能を有するが、実際の使用では、複合材料製ハブは荷重を受ける能力に制限があり、疲労強度及び使用寿命にも上限値があるため、図３に示されているように、本製品は現段階では、低速度、低負荷のミニカーや純電気自動車又は電動自転車への使用に適する。
【実施例】
【００２５】
実施例１
炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ４０）の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、ＰＡ６６  ４０ｗｔ％、無水マレイン酸グラフトＰＯＥ（相溶化剤）３ｗｔ％、導電性カーボンブラック２ｗｔ％、導電性グラファイト２ｗｔ％、カーボンナノチューブ０．３ｗｔ％、ポリテトラフルオロエチレン０．２ｗｔ％、二硫化モリブデン１．５ｗｔ％、ミクロンアルミニウム繊維１ｗｔ％、ナノ炭化ケイ素繊維０．５ｗｔ％、ナノグラフェン０．５ｗｔ％、ナノ窒化アルミニウム３ｗｔ％、ナノ窒化モリブデン２ｗｔ％、ナノアルミナ１ｗｔ％、ナノマグネシア０．５ｗｔ％、アルキルビス脂肪酸アミド０．５ｗｔ％、抗ＵＶ剤７４５  １ｗｔ％、酸化防止剤１ｗｔ％（０．５ｗｔ％の１０１０と０．５ｗｔ％の１６４）のブレンド物を用意し、そしてハイスピードミキサーにて、低速度（３５ｒｐｍ）、及び高速度（８５ｒｐｍ）の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
【００２６】
精密に制御された連続炭素繊維フィラメント（ＣＦ、日本東レ株式会社製Ｔ７００、１２Ｋ）を用いて、２５ｍ／ｓの引張速度で上記多成分のブレンド複合物とともに、４５型二軸押出機の特別な含浸スロットダイのダイ内で加熱、加圧しながら、溶融浸漬共押出により複合材料（ペレット）ストリップを製造した。炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ＬＣＦＲＴ）の合計重量に対して、炭素繊維（ＬＣＦ）の重量含有量が４０ｗｔ％であり、多相（ナノ−ミクロン）特徴的構造が形成された多成分ブレンド複合物が６０ｗｔ％であった。
【００２７】
４５型二軸押出機のヘッドに、（粘度、温度及び圧力）センサーにより自動制御される特別な炭素繊維（ＬＣＦ）含浸スロットが取り付けられており、押出機シリンダー内の溶融温度をそれぞれ、２３５℃（一段目）、２４５℃（二段目）、２５０℃（三段目）、２６７℃（四段目）に設定し、含浸スロットダイのダイ内の静圧を１６５ＭＰａに制御し、炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ４０）を得た。冷却後に定圧１２５ＭＰａをかけて２ｍｉｎ圧縮、冷却固化させ、性能の要求に応じて複合材料（プリプレグ粒子）ストリップを長さ１０．８３ｍｍ、直径５．７１ｍｍのペレット（粒子）に切断した。当該ペレットの物理及び機械的特性パラメータは表１に示す。
【００２８】
炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ４０）を射出成形して得られた純電気自動車向け複合材料製ハブの物理及び機械的特性は表２に示す。
【００２９】
【表１】
2018535133.tif 000003
【００３０】
【表２】
2018535133.tif 000004
【００３１】
実施例２
炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ５０）の作製
合計量に占める各組成成分の配合割合が、ＰＡ６６  ２８．５ｗｔ％、無水マレイン酸グラフトＰＯＥ（相溶化剤）３ｗｔ％、導電性カーボンブラック２ｗｔ％、導電性グラファイト３ｗｔ％、カーボンナノチューブ０．３ｗｔ％、ポリテトラフルオロエチレン０．３ｗｔ％、二硫化モリブデン２ｗｔ％、ミクロンアルミニウム繊維１ｗｔ％、ナノ炭化ケイ素繊維０．２ｗｔ％、ナノグラフェン０．５ｗｔ％、ナノ窒化アルミニウム３ｗｔ％、ナノ窒化モリブデン２ｗｔ％、ナノアルミナ１ｗｔ％、ナノマグネシア０．２ｗｔ％、アルキルビス脂肪酸アミド１ｗｔ％、抗ＵＶ剤７４５  １ｗｔ％、酸化防止剤１ｗｔ％（０．５ｗｔ％の１０１０と０．５ｗｔ％の１６４）のブレンド物を用意し、ハイスピードミキサーにて、低速度（３５ｒｐｍ）、及び高速度（１２５ｒｐｍ）の順で均一に混合撹拌して、多相多成分ブレンド複合物を得た。
【００３２】
精密に制御された連続炭素繊維（ＣＦ、日本東レ株式会社製Ｔ７００、１２Ｋ）を用いて、２１ｍ／ｓの引張速度で上記熱可塑性樹脂ブレンド物とともに、４５型二軸押出機の加熱加圧可能である特別な含浸スロットダイで複合材料（ペレット）ストリップに共押出した。炭素長繊維強化ＰＡ６６ナノ複合材料（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ５０）の合計量に対して、炭素繊維（ＬＣＦ）の重量含有量が５０ｗｔ％であり、多相（ナノ−ミクロン）特徴的構造が形成された多成分ブレンド複合物の重量含有量が５０ｗｔ％であった。
【００３３】
４５型二軸押出機のヘッドに、（粘度、温度及び圧力）センサーにより自動制御される特別な溶融含浸スロットが取り付けられており、押出機シリンダー内の溶融温度をそれぞれ、２４５℃（一段目）、２５５℃（二段目）、２７５℃（三段目），２８５℃（四段目）に設定し、含浸スロットダイのダイ内の静圧を１２５ＭＰａに制御し、炭素長繊維強化ＰＡ６６熱可塑性ナノ複合材料プリプレグ（ペレット、ＬＦＴ−ＰＡ６６−ＬＣＦ５０）を得た。冷却後に定圧１５０ＭＰａをかけて３ｍｉｎ圧縮、冷却固化させ、性能の要求に応じて複合材料プリプレグ（粒子）ストリップを長さ１１．５２ｍｍ、直径４．３９ｍｍのペレット（粒子）に切断した。当該ペレットの物理及び機械的特性パラメータは表３に示す。射出成形して得られた純電気自動車用ハブの物理及び機械的特性、寸法安定性、耐疲労性、高低温での耐衝撃性のパラメータは表４に示す。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
【表４】
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【００３６】
以上、好適な実施形態をいくつか例示しているにすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の思想又は主要特徴及び原理に違反しない他の具体的な形態も本発明に使用できる。よって、本発明の特許請求の範囲と均等な含有量および範囲、概念、技術手段のいかなる変更、均等な置換、改良などはすべて本発明の技術的範囲内とすべきである。
【図１】
2018535133.tif 000007
【図２】
2018535133.tif 000008
【図３】
2018535133.tif 000009
【国際調査報告】
2018535133.tif 000010
2018535133.tif 000011
2018535133.tif 000012
2018535133.tif 000013
2018535133.tif 000014
2018535133.tif 000015