ポリアミド×CNF コンパウンド試作所感

今回、ポリアミド樹脂にカーボンナノファイバー(CNF)を

5％、10％、20％で配合し、二軸押出機にてコンパウンドを実施。

まず前提として、CNFは極めて軽量かつ凝集しやすく

フィード時点でのハンドリング性が挙動に大きく影響する印象だった。

使用設備：　二軸押出機　26㎜ ／ L/D45

投入方法：　メインフィーダー　ポリアミド樹脂

　　　　　　サイドフィーダー　CNF

■5％配合

●5％配合では、見た目、流動性ともにポリアミド単体に近い挙動を維持。

・溶融粘度　：　トルクやや上昇(軽微)　

・分散性　　：　比較的良好(ダマの発生は少ない)

・外観　　　：　若干の黒味が付与される程度

・成型性　　：　ほぼ問題なし

※導電性については、まだパーコレーションには届かない印象で

　大きな変化は感じにくい。

　ただし、剛性はわずかに向上している印象となり【少し締まった材料】

　になった感覚。

　【ベース樹脂を崩さず、軽く機能付与する領域】

■10％配合

●10％配合した瞬間に機械挙動に変化。

・まず、トルクが一段上がる。

　スクリューに負荷がかかってきているという手ごたえ。

　一番感じることは、吐出したストランドにて

　「凝集しているカーボンナノファイバーがいる事がわかる】

　※ここで、テストとして

　　①回転数UP　→　一気に粘度が上昇

　　　　　　　　 →　分散は多少改善

　　せん断がかかりすぎている。

※スクリュー構成の改善が必要と感じる。

【配合量としては、良好と思われる。】【導電性付与】

■20％配合

●20％配合でトルク及び表面性に大きな変化。

・スクリューがグッと踏ん張んる感じ。

　トルクが明確に上がり、機械負荷が目に見えてわかるレベル。

　一番明確なのは分散性。

　「明らかに凝集し絡み合っている状態のダマが定期的に発生】

　※ここで、テストとして

　　①回転数UP　→　一気に粘度が上昇

　　　　　　　　 →　分散は目に見えて良好とはいえない

　　せん断がかかりすぎている。

※ストランドも

・表面荒れ

・定期的に脈打ちが発生し吐出が一定ではない

・ストランドカット時に明らかに音の変化あり（硬度UP）

触った感じも樹脂と言うよりは、カーボンの塊を樹脂で

繋いでいるようなイメージ

■やってみた感想

・今回のテストで一番感じたことは

　【10％配合を超えると　配合　というよりは　設計　になる】

　5%では素材足しにしただけ。

　10%で調整が必要となる。（スクリュー構成・せん断・分散）

　20%はもうプロセス込みで作る材料

　特にCNF配合の難しい点は、

　・軽すぎる　（供給が難しい）

　・絡む　　　（分散が難しい）

　・効きすぎる（粘度がすぐに上昇）

　この3つが一番の難点と考える。

　ここを攻略する事で高充填も可能と考える。

　スクリュー構成が一番重要