炭素繊維強化樹脂組成物およびその成形品
【課題】本発明は、機械的特性、表面外観等に優れ、特に引張強度、曲げ弾性率、外観・意匠性、寸法安定性に優れた炭素繊維強化樹脂組成物を提供することをその課題とするものである。
【解決手段】熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物であり、非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることが好ましい。
【解決手段】熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物であり、非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的特性、表面外観等に優れ、特に引張強度、曲げ弾性率、外観・意匠性、寸法安定性に優れた炭素繊維強化樹脂組成物を提供することをその課題とするものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の機械特性を向上させるための手段として、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状充填材を配合することは一般的に知られている。一般的な配合手法としては、熱可塑性樹脂と繊維のチョップドストランド（短繊維）を押出機中で溶融混練することにより繊維強化樹脂組成物が得られる手法が用いられる。
【０００３】
しかし、近年プラスチックの高性能化に対する要求が高度化し、金属同等の剛性が求められるようになってきている。金属同等の剛性を実現するためには繊維状充填材を高充填し繊維長を長く保つ必要があるが、一般的な繊維状充填材を用い押出機中で溶融混練する手法では溶融混練時の剪断により繊維が折損すること、多量の繊維状充填材起因の剪断発熱によって樹脂を劣化させることなど多くの問題があり、熱可塑性樹脂と繊維状充填材を押出機で溶融混練する手法では高性能化には限界があった。
【０００４】
また、要求性能として金属同等の剛性と同時に意匠性を向上するため良外観が求められるようになってきている。しかし、前記繊維状充填材を高充填する手法で得られた成形品は、高光沢であっても、うねり状凹凸が発生する問題により良外観が得られないため、機械的特性と外観・意匠性の両立は困難であった。
【０００５】
これに対し、軽量化、高剛性化を行う目的でナイロン６に特定の炭素繊維を添加する手法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、炭素繊維を用いた軽量化、高剛性化は達成されるものの、うねり状凹凸が発生し外観が大幅に悪化する傾向にあり、外観・意匠性に問題がある。また、軽量化、高剛性化を行う目的で芳香族ナイロン（ＭＸＤ６）に特定の炭素繊維を添加する手法が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、同様に炭素繊維を用いた軽量化、高剛性化は達成されるものの、うねり状凹凸が発生し外観が大幅に悪化する傾向にあり、外観・意匠性に問題がある。
【０００６】
特定ポリアミド樹脂に充填材添加し摺動特性を向上させる手法が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、うねり状凹凸に関する記載はなく、炭素繊維の記載はあるものの実施記載はなくそれに伴う優れた効果についても記載されていない。さらに、特定ポリアミド樹脂に特定化合物、充填材と炭素繊維を併用添加し、耐衝撃性と表面光沢を向上させる手法が提案されている（特許文献４参照）。しかしながら、光沢に優れるもののうねり状凹凸に関する記載はなく、炭素繊維の記載はあるものの実施記載はなく、それに伴う優れた効果についても記載されていない。
【０００７】
以上の通り、樹脂組成物において、ポリマー原料、繊維状充填材等原料面で様々な工夫は試されているが、金属同等の剛性が得られ、かつ優れた外観・意匠性が得られるような公知技術は存在しないのが実状であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６４号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００６−１９６５号公報（請求項１）
【特許文献３】特開平７−２２８７７４号公報（請求項１）
【特許文献４】特開２０１０−２０９２４７号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決し、炭素繊維強化により、優れた機械的特性、外観・意匠性を改善した炭素繊維強化樹脂組成物を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果得られたものである。
（１）熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物。
（２）非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることを特徴とする（１）記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（３）非晶性樹脂（Ｃ）が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種の非晶性樹脂であることを特徴とする（１）または（２）に記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（４）熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点（Ｔｍ）と降温結晶化の発熱ピーク温度（Ｔｃ）との差が７０℃以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物を成形してなる成形品。
（６）うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることを特徴とする（５）記載の成形品。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、引張強度、曲げ弾性率が大幅に優れながら、表面外観（うねり状凹凸）が良好な組成物を提供できる。そのため、機械的特性に加え外観・意匠性が必要な自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品など各種用途に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の炭素繊維強化樹脂組成物について具体的に説明する。
【００１３】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）とは、熱可塑性を示す樹脂であれば特に限定されず、ポリアミドとしては、ポリマーの繰り返し構造中にアミド結合を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００１４】
ポリアミド樹脂としては、ラクタム、アミノカルボン酸及び／又はジアミンとジカルボン酸などのモノマーを重合して得られるホモポリアミドおよびコポリアミドそしてこれらの混合物が挙げられる。
【００１５】
前記ラクタムとしては、炭素数６〜１２のラクタム類であり、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ウンデカンラクタム、ドデカンラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドン等が挙げられる。また、前記アミノカルボン酸としては炭素数６〜１２のアミノカルボン酸であり、６−アミノカプロン酸、７−アミノヘプタン酸、９−アミノノナン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸および１３−アミノトリデカン酸が挙げられる。前記ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレジアミン、デカメエチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、１，４−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環式ジアミン、及びｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。前記ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、１，１，３−トリデカン二酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸等の芳香族・環状構造を有するジカルボン酸が挙げられる。
【００１６】
具体的な例として、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）、ポリビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンＰＡＣＭ１２）、ポリビス（３−メチル−４アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンジメチルＰＡＣＭ１２）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）、ポリデカメチレンテレフタルアミド（ナイロン１０Ｔ）、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ）、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ（Ｈ））、ポリウンデカミド（ナイロン１１）、ポリドデカミド（ナイロン１２）、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロンＴＭＤＴ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６Ｔ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）及びこれらの共重合物、混合物等が挙げられ、中でも、成形性および表面外観の観点から、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔおよびこれらの共重合ポリアミドが好ましく、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔ、ナイロンＭＸＤ６がより好ましく、ナイロン９Ｔが特に好ましい。さらにこれらの熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）を、耐衝撃性、成形加工性などの必要特性に応じて混合物として用いることも実用上好適である。
【００１７】
これらポリアミド樹脂の重合度には特に制限がないが、サンプル濃度０．０１ｇ／ｍｌの９８％濃硫酸溶液中、２５℃で測定した相対粘度として、１．５〜７．０の範囲のものが好ましく、特に２．０〜６．０の範囲が好ましい。
【００１８】
結晶性樹脂である熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の場合、ガラス転移温度（Ｔｇ）まで冷却しなくとも樹脂が結晶化して固化すれば脱型できる。したがって、溶融状態から結晶状態にする結晶化速度が生産性を左右する。溶融状態からの高分子の結晶化は、融点よりやや低い過冷却温度で結晶核が生成し、その結晶核を中心に結晶が成長していくことで進行する。したがって結晶化速度は、結晶核の生成速度を高めることか、成長速度を高めることのいずれかで速くなる。
【００１９】
上記結晶化速度に関しては、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた熱分析により評価できる。結晶化速度の速いポリマーは、冷却過程でより高い温度で、結晶核が発生して成長する。結晶化の過程で結晶化発熱を示すため、融点（Ｔｍ）と結晶化発熱のピーク温度（Ｔｃ）との差で表される過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）で結晶化速度を評価することができる。
【００２０】
本発明の熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）は、過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）が７０℃以下であることが好ましく、より好ましくは６０℃以下、さらに好ましくは５０℃以下、最も好ましくは４０℃以下である。過冷却温度差を７０℃以下とすることで、短時間で結晶化が進行し生産性に優れると共にうねり凹凸の少ない成形品を得ることができるため好ましい。また下限については特に制限はないが、過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は１０℃以上が好ましく、より好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは２０℃以上である。１０℃以下の場合には、固化が速くなりすぎるため、溶融加工成形性に劣るため好ましくない。
【００２１】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）には、長期耐熱性を向上させる添加物として、銅化合物が好ましく用いられる。なかでも１価の銅化合物とりわけ１価のハロゲン化銅化合物が好ましく、酢酸第１銅、ヨウ化第１銅などを特に好適な銅化合物として例示できる。銅化合物の添加量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．０１〜２重量部であることが好ましく、さらに０．０１５〜１重量部の範囲であることが好ましい。添加量が多すぎると溶融成形時に金属銅の遊離が起こり、着色により製品の価値を減ずることになる。銅化合物と併用する形でハロゲン化アルカリを添加することも可能である。このハロゲン化アルカリ化合物の例としては、ヨウ化カリウムおよびヨウ化ナトリウムが特に好ましい。
【００２２】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する炭素繊維（Ｂ）とは、特に制限がなく、公知の各種炭素繊維、例えばポリアクリロニトリル、ピッチ、レーヨン、リグニン、炭化水素ガス等を用いて製造される炭素質繊維や黒鉛質繊維であり、また、これらの繊維を金属でコートした繊維でもよい。なかでも機械的特性向上が可能なＰＡＮ系炭素繊維が好ましく利用できる。炭素繊維（Ｂ）は通常チョップドストランド、ロービングストランド、ミルドファイバーなどの形状であり、直径１５μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍである。
【００２３】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）の形態は、特に制限されないが、数千から数十万本の炭素繊維の束、あるいは粉砕したミルド状の形態で用いられる。炭素繊維束については、連続繊維を直接使用するロービング法、あるいは所定長さにカットしたチョップドストランドを使用する方法を適用し、用いることが可能である。
【００２４】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）はチョップドストランドを用いることが好ましく、チョップド炭素繊維の前駆体である炭素繊維ストランドのフィラメント数は１,０００〜１５０,０００本が好ましい。フィラメント数が１,０００本未満であると、製造コストが上昇し、１５０,０００本を越えると製造コストが上昇するとともに、生産工程における安定性が大きく損なわれることがある。
【００２５】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランド弾性率は、特に制限はないが、１５０〜１０００ＧＰａが好ましく、２２０〜７００ＧＰａがより好ましく、さらに好ましくは２５０〜５００ＧＰａである。ストランド弾性率が１５０ＧＰａ未満であると、炭素繊維強化樹脂組成物の機械特性が発現しない場合があり、１０００ＧＰａを超えると、製造コストが上昇し好ましくない場合がある。
【００２６】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランド強度は、特に制限はないが、１〜１０ＧＰａが好ましく、２〜９ＧＰａがより好ましく、２．５〜８．５ＧＰａがさらに好ましく、３．０〜８．０ＧＰａが最も好ましい。ストランド強度が１ＧＰａ未満であると、得られる炭素繊維強化樹脂組成物の強度が発現しない場合があり、１０ＧＰａを超えると、製造コストが上昇し好ましくない場合がある。
【００２７】
ここで、ストランド弾性率およびストランド強度とは、炭素繊維単繊維３０００〜９００００本よりなる連続繊維束にエポキシ樹脂を含浸硬化させて作製されたストランドの弾性率および強度をいい、ストランド試験片をＪＩＳＲ７６０１に準拠して引張り試験に供して得られた値である。
【００２８】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との接着性を向上するために、炭素繊維（Ｂ）に表面酸化処理を行ってもよく、その場合、通電処理による表面酸化、オゾンなどの酸化性ガス雰囲気中での酸化処理をしても良い。
【００２９】
また、炭素繊維（Ｂ）の表面に、樹脂の濡れ性の改善、取り扱い性の向上を目的として、カップリング剤や集束剤等を付着させたものを用いてもよい。カップリング剤としては、例えば、アミノ系、エポキシ系、クロル系、メルカプト系、及びカチオン系のシランカップリング剤等が挙げられ、アミノ系シラン系カップリング剤が好適に使用可能である。集束剤としては、例えば、無水マレイン酸系化合物、ウレタン系化合物、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、フェノール系化合物及びこれら化合物の誘導体から選ばれる１種以上を含有する集束剤が挙げられ、ウレタン系化合物、エポキシ系化合物を含有する集束剤が好適に使用可能である。炭素繊維（Ｂ）中の集束剤の含有量は、０．１〜１０．０重量％であることが好ましく、０．３〜８．０重量％がさらに好ましく、０．５〜６．０重量％が特に好ましい。
【００３０】
また、本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランドにサイジング剤を付与し、さらにチョップド炭素繊維とする方法としては、例えば特公昭６２−９５４１号公報におけるガラス繊維チョップドストランドで採用されている方法や、例えば特開昭６２−２４４６０６号公報や、特開平５−２６１７２９号公報などの方法を適用することができる。
【００３１】
本発明における炭素繊維（Ｂ）の配合量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対し、１０〜３００重量部であり、好ましくは２０〜２５０重量部、さらに好ましくは３０〜２００重量部、より好ましくは５０〜１８０重量部である。配合量が１０重量部未満の場合は、十分な機械強度が得られず、３００重量部を越えるときには成形性および表面外観が悪化し好ましくない。
【００３２】
また熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）含有量は、６０重量％以下、さらに好ましくは５５重量％以下、より好ましくは５０重量％以下である。組成物中の炭素繊維含有量を６０重量％以下とすることで、高度な機械強度を発現しながら、成形性および表面外観の低下が抑えられるため好ましい。
【００３３】
炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）の重量平均繊維長は特に限定されるものでないが０．１〜０．５ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．１２５〜０．４５ｍｍ、特に好ましくは０．１５〜０．４０ｍｍである。０．１ｍｍ以下の場合は十分な衝撃強度、曲げ弾性率改良効果が得られず、０．５０ｍｍ以上では表面外観が悪化し好ましくない。重量平均繊維長は得られたペレットまたは成形品を熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、および非晶性樹脂（Ｃ）が溶ける溶剤にて溶解させた後、濾過・洗浄を行い、その残渣を光学顕微鏡にて観察し、１０００本の長さを測定した結果を重量平均繊維長に計算して得られたものである。
【００３４】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する非晶性樹脂（Ｃ）としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ゴム変性スチレン系樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレートなど（メタ）アクリル酸エステル系単位を含むアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂等を挙げることができるが、好ましくはスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂であり、中でも熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）中での分散性に優れ、耐衝撃性、耐熱性改良のためにはスチレン系樹脂を含む事が最も効果的である。
【００３５】
スチレン系樹脂はスチレン系単量体を必須とする共重合体である。スチレン系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンおよびｏ−エチルスチレンなどが挙げられるが、特にスチレンが好ましく使用される。これらは１種または２種以上を用いることができる。
【００３６】
スチレン系単量体以外の単量体としては、一層の耐衝撃性、耐薬品性向上、熱可塑性ポリアミド（Ａ）との親和性向上を目的とする場合にはシアン化ビニル系単量体が、また靭性および色調の向上を目的とする場合には（メタ）アクリル酸エステル系単量体が好ましく用いられる。
【００３７】
シアン化ビニル系単量体の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルなどが挙げられるが、特にアクリロニトリルが好ましく使用される。（メタ）アクリル酸エステル系単量体の具体例としては、アクリル酸およびメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、イソブチルエステル化物などが挙げられるが、特にメタクリル酸メチルが好ましく使用される。
【００３８】
また、必要に応じて使用されるこれらと共重合可能な他のビニル系単量体としては、ビニルトルエンなどスチレン系単量体以外の芳香族ビニル系単量体、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミドおよびＮ−フェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体が挙げられる。
【００３９】
本発明において、マレイミド系単量体を共重合したスチレン系樹脂、即ち、マレイミド基変性スチレン系樹脂は、炭素繊維強化樹脂組成物の表面外観（表面粗さ、表面うねり）を大幅に向上できるため、好ましく使用することができる。
【００４０】
スチレン系樹脂の構成成分であるスチレン系単量体の割合は、樹脂組成物の耐衝撃性の観点から、全単量体に対し５〜９０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜８０重量％の範囲である。シアン化ビニル系単量体を混合する場合には、耐衝撃性、流動性の観点から、１〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは４０重量％以下の範囲である。また、（メタ）アクリル酸エステル系単量体を混合する場合には、靭性、耐衝撃性の観点から、８０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは７５重量％以下の範囲である。更に、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を混合する場合には、７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がさらに好ましく、特に５０重量％以下の範囲が好ましい。
【００４１】
スチレン系樹脂の特性には制限はないが、メチルエチルケトン溶媒を用いて、３０℃で測定した極限粘度［η］が０．２５〜５．００ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましく、さらに０．３０〜３．００ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましく、特に０．３５〜１．００ｄｌ／ｇの範囲のものがすぐれた耐衝撃性および成形加工性を有する樹脂組成物が得られることから好ましい。
【００４２】
スチレン系樹脂の製造法には特に制限がなく、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、塊状−懸濁重合法および溶液−塊状重合法など通常の方法を用いることができる。
【００４３】
本発明の非晶性樹脂（Ｃ）はガラス転移温度が１００℃以上であることが好ましく、より好ましくは１２０℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上、最も好ましくは１６０℃以上である。
【００４４】
一般的に非晶性樹脂ポリマーはガラス転移温度（Ｔｇ）に対し＋１００℃〜１５０℃の温度で溶融加工することが多い。一方熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）等に代表される結晶性樹脂は融点（Ｔｍ）に対し＋１０〜５０℃で溶融加工されることが多い。さらに熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の溶融加工温度の上限は、３３０℃〜３５０℃近傍でアミド結合が切れ分解するため、この温度以下での溶融加工が望まれる。このことから、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）と非晶性樹脂（Ｃ）を溶融混練する場合には、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点と非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度の差が５０〜１５０℃の範囲になることが好ましく、６０〜１４０℃の範囲になることがより好ましく、７０〜１３０℃の範囲になることがさらに好ましく、特に８０〜１２０℃の範囲にすることで非晶性樹脂の分散性向上、炭素繊維（Ｂ）の折損抑制により、機械特性と表面外観に優れる炭素繊維強化樹脂組成物が得られるため好ましい。
【００４５】
本発明における非晶性樹脂（Ｃ）の配合量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対し、１〜１００重量部であり、好ましくは３〜８０重量部、さらに好ましくは５〜６０重量部、特に好ましくは１０〜４０重量部である。配合量が１重量部未満の場合は、表面外観改良効果が得られず、１００重量部を越えるときには成形性および表面外観が悪化し好ましくない。
【００４６】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物を、射出成形により得られた成形品表面のうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは２．０μｍ以下である。また、うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値の下限値は最大０μｍであり特に限定されない。うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍを越えると、炭素繊維強化樹脂組成物の表面に目視によってもうねり状凹凸が目立ち外観・意匠性が大幅に低下しているため好ましくない。ここでのうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されるものであり、射出成形により作製した８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板成形品を用い、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ２０ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃで、成形品表面を測定して得られるうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）である。
【００４７】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、安定剤、離型剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、滑剤、蛍光増白剤、蓄光顔料、蛍光染料、流動改質剤、耐衝撃性改良剤、結晶核剤、無機および有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤などの添加剤、球状充填材以外の充填材、他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を添加することができる。
【００４８】
本発明において、安定剤としては、熱可塑性樹脂の安定剤に用いられるものをいずれも使用することができる。具体的には、酸化防止剤、光安定剤などを挙げることができる。これらの安定剤を配合することで、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた炭素繊維強化樹脂組成物および成形品を得ることができる。
【００４９】
本発明において、離型剤としては、熱可塑性樹脂の離型剤に用いられるものをいずれも使用することができる。具体的には、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、変成シリコーンなどを挙げることができる。これらの離型剤を配合することで、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた成形品を得ることができる。
【００５０】
本発明において、難燃剤としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤およびその他の無機系難燃剤から選択される少なくとも１種の難燃剤を用いることができ、難燃性および機械特性に優れるという点で、上記難燃剤から選択されるいずれか２種以上の難燃剤を用いることが好ましい。
【００５１】
本発明において、臭素系難燃剤の具体例としては、デカブロモジフェニルオキサイド、オクタブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エタン、エチレンビステトラブロモフタルイミド、ヘキサブロモベンゼン、１，１−スルホニル［３，５−ジブロモ−４−（２，３−ジブロモプロポキシ）］ベンゼン、ポリジブロモフェニレンオキサイド、テトラブロムビスフェノール−Ｓ、トリス（２，３−ジブロモプロピル−１）イソシアヌレート、トリブロモフェノール、トリブロモフェニルアリルエーテル、トリブロモネオペンチルアルコール、ブロム化ポリスチレン、ブロム化ポリエチレン、テトラブロムビスフェノール−Ａ、テトラブロムビスフェノール−Ａ誘導体、テトラブロムビスフェノール−Ａ−エポキシオリゴマーまたはポリマー、ブロム化フェノールノボラックエポキシなどのブロム化エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノール−Ａ−カーボネートオリゴマーまたはポリマー、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２−ヒドロキシジエチルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（アリルエーテル）、テトラブロモシクロオクタン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、ポリ（ペンタブロモベンジルポリアクリレート）、オクタブロモトリメチルフェニルインダン、ジブロモネオペンチルグリコール、ペンタブロモベンジルポリアクリレート、ジブロモクレジルグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−テトラブロモテレフタルイミドなどが挙げられる。
【００５２】
本発明において、塩素系難燃剤の具体例としては、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、パークロロシクロペンタデカン、テトラクロロ無水フタル酸などが挙げられる。
【００５３】
本発明において、リン系難燃剤の具体例としては、通常一般に用いられるリン系難燃剤を用いることができ、代表的にはリン酸エステル、縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩などの有機リン系化合物や、赤リンが挙げられ、流動性、機械特性および難燃性に優れるという点で、縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩、赤リンのいずれか１種以上が好ましく、縮合リン酸エステルがより好ましく、芳香族縮合リン酸エステルがさらに好ましい。芳香族縮合リン酸エステルとしては、レゾルシノールポリフェニルホスフェート、レゾルシノールポリ（ジ−２，６−キシリル）ホスフェートなどを挙げることができる。
【００５４】
本発明において、窒素化合物系難燃剤としては、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、含窒素複素環化合物、シアン化合物、脂肪族アミド、芳香族アミド、尿素、チオ尿素などを挙げることができ、難燃性および機械特性に優れるという点で、含窒素複素環化合物が好ましく、中でもトリアジン化合物が好ましく、メラミンシアヌレートまたはメラミンイソシアヌレートがより好ましく、中でもシアヌール酸またはイソシアヌール酸とトリアジン化合物との付加物が好ましく、通常は１対１（モル比）、場合により１対２（モル比）の組成を有する付加物を挙げることができる。なお、上記窒素化合物系難燃剤の分散性が悪い場合には、トリス（β−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートなどの分散剤や公知の表面処理剤などを併用してもよい。
【００５５】
本発明で用いられるシリコーン系難燃剤としては、シリコーン樹脂、シリコーンオイルを挙げることができる。前記シリコーン樹脂は、ＲＳｉＯ３／２、Ｒ２ＳｉＯ、Ｒ３ＳｉＯ１／２の構造単位を組み合わせてできる三次元網状構造を有する樹脂などを挙げることができる。ここで、Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、または、フェニル基、ベンジル基等の芳香族基、または上記置換基にビニル基を含有した置換基を示す。前記シリコーンオイルは、ポリジメチルシロキサン、およびポリジメチルシロキサンの側鎖あるいは末端の少なくとも１つのメチル基が、水素元素、アルキル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、アミノ基、エポキシ基、ポリエーテル基、カルボキシル基、メルカプト基、クロロアルキル基、アルキル高級アルコールエステル基、アルコール基、アラルキル基、ビニル基、またはトリフロロメチル基の選ばれる少なくとも１つの基により変性された変性ポリシロキサン、またはこれらの混合物を挙げることができる。
【００５６】
本発明において、その他の無機系難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、メタスズ酸、酸化スズ、酸化スズ塩、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化第一錫、酸化第二スズ、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンモニウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、タングステン酸の金属塩、タングステンとメタロイドとの複合酸化物酸、スルファミン酸アンモニウム、臭化アンモニウム、ジルコニウム系化合物、グアニジン系化合物、フッ素系化合物、黒鉛、膨潤性黒鉛などを挙げることができる。本発明においては、難燃性および機械特性に優れるという点で、水酸化マグネシウム、フッ素系化合物、膨潤性黒鉛が好ましく、フッ素系化合物がより好ましい。フッ素系化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン／プロピレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド／エチレン共重合体などが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン粒子と有機系重合体とからなるポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体も好ましい。
【００５７】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物の製造方法は、溶融混練する方法が好ましく、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）との配合物製造時に、溶融混練装置の温度設定としては使用する熱可塑性ポリアミド樹脂の融点（Ｔｍ）＋３０℃以上で行うことが好ましい。熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）を供給する溶融混練装置原料供給位置は、特に制限はないが熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、非晶性樹脂（Ｃ）は主原料供給口が好ましく、炭素繊維（Ｂ）に関しては、特に制限はないが主原料供給口と吐出口の中間、具体的にはスクリューエレメントデザインで主原料供給口に最も近いシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンと吐出口に最も近いシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンの中間位置であれば重量平均繊維長のコントロールが容易となり好ましい。
【００５８】
前記を製造する溶融混練装置としては特に制限はなく、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）とを適度な剪断場の下で加熱溶融混合することが可能な樹脂加工用に使用される公知の押出機、連続式ニーダー等の溶融混練装置を使用することができる。例えば、スクリューが１本の単軸押出機及びニーダー、スクリューが２本の二軸押出機及びニーダー、スクリューが３本以上の多軸押出機及びニーダー、さらに、押出機及びニーダーが１台の押出機、押出機及びニーダーが２台繋がったタンデム押出機、溶融混練せず原料供給のみ可能なサイドフィーダーが設置された押出機及びニーダー等特に制限はない。スクリューエレメントデザインにおいては、フルフライトスクリュー等を有する溶融または非溶融搬送ゾーン、シールリング等を有するシールゾーン、ユニメルト、ニーディング等を有するミキシングゾーン等の組み合わせにも特に制限はなく、例えばシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する連続溶融混練装置が好ましく、シールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する２軸スクリュー部を有する連続溶融混練装置がさらに好ましく、シールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する２軸押出機が最も好ましい。
【００５９】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、通常上記の如く製造されたペレットを射出成形して各種製品を製造することができる。かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形（超臨界流体の注入によるものを含む）、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などの射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
【００６０】
また本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、フィルムなどの形で使用することもできる。またシート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、キャスティング法なども使用可能である。更に特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明の炭素繊維強化樹脂組成物を回転成形やブロー成形などにより中空成形品とすることも可能である。
【００６１】
本発明において、上記各種成形品は、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。具体的な用途としては、エアフローメーター、エアポンプ、サーモスタットハウジング、エンジンマウント、イグニッションホビン、イグニッションケース、クラッチボビン、センサーハウジング、アイドルスピードコントロールバルブ、バキュームスイッチングバルブ、ＥＣＵハウジング、バキュームポンプケース、インヒビタースイッチ、回転センサー、加速度センサー、ディストリビューターキャップ、コイルベース、ＡＢＳ用アクチュエーターケース、ラジエータタンクのトップ及びボトム、クーリングファン、ファンシュラウド、エンジンカバー、シリンダーヘッドカバー、オイルキャップ、オイルパン、オイルフィルター、フューエルキャップ、フューエルストレーナー、ディストリビューターキャップ、ベーパーキャニスターハウジング、エアクリーナーハウジング、タイミングベルトカバー、ブレーキブースター部品、各種ケース、各種チューブ、各種タンク、各種ホース、各種クリップ、各種バルブ、各種パイプなどの自動車用アンダーフード部品、トルクコントロールレバー、安全ベルト部品、レジスターブレード、ウオッシャーレバー、ウインドレギュレーターハンドル、ウインドレギュレーターハンドルのノブ、パッシングライトレバー、サンバイザーブラケット、各種モーターハウジングなどの自動車用内装部品、ルーフレール、フェンダー、ガーニッシュ、バンパー、ドアミラーステー、スポイラー、フードルーバー、ホイールカバー、ホイールキャップ、グリルエプロンカバーフレーム、ランプリフレクター、ランプベゼル、ドアハンドルなどの自動車用外装部品、リレーケース、コイルボビン、光ピックアップシャーシ、モーターケース、ノートパソコンのハウジング、シャーシおよび内部部品、ＣＲＴディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイルなどの携帯端末ハウジング、シャーシおよび内部部品、記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、ＰＤ、ＦＤＤなど）ドライブのハウジング、シャーシおよび内部部品、コピー機のハウジング、シャーシおよび内部部品、ファクシミリのハウジング、シャーシおよび内部部品、パラボラアンテナなどに代表される電気・電子部品を挙げることができる。更に、ＶＴＲ部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、ビデオカメラ、プロジェクターなどの映像機器部品、レーザーディスク（登録商標）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ブルーレイディスクなどの光記録媒体の基板、照明部品およびハウジング、シャーシ部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、タイプライター部品、ワードプロセッサー部品などに代表される家庭・事務電気製品部品を挙げることができる。また、電子楽器、家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機などのハウジング、シャーシおよび内部部品、各種ギヤー、各種ケース、センサー、ＬＥＰランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドホン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、液晶、ＦＤＤキャリッジ、ＦＤＤシャーシ、モーターブラッシュホルダー、トランス部材、コイルボビンなどの電気・電子部品、サッシ戸車、ブラインドカーテンパーツ、配管ジョイント、カーテンライナー、ブラインド部品、ガスメーター部品、水道メーター部品、湯沸かし器部品、ルーフパネル、断熱壁、アジャスター、プラ束、天井釣り具、階段、ドアー、床などの建築部材、コンクリート型枠などの土木関連部材、釣竿部品、リールのハウジング、スプールおよびボディー部品、ルアー部品、クーラーボックス部品、ゴルフクラブ部品、テニス、バドミントン、スカッシュ等のラケット部品、スキー板部品、スキーストック部品、自転車のフレーム、ペダル、フロントフォーク、ハンドルバー、ブレーキブラケット、クランク、シートピラー、車輪、専用シューズ等の部品、ボート用オール、スポーツ用ヘルメット、フェンス構成部材、ゴルフティー、剣道用防具（面）および竹刀などのスポーツ用品部品、歯車、ねじ、バネ、軸受、レバー、キーステム、カム、ラチェット、ローラー、給水部品、玩具部品、結束バンド、クリップ、ファン、パイプ、洗浄用治具、モーター部品、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などの機械部品、育苗用ポット、植生杭、農ビの止め具などの農業部材、骨折補強材などの医療用品、トレイ、ブリスター、ナイフ、フォーク、スプーン、チューブ、プラスチック缶、パウチ、コンテナー、タンク、カゴなどの容器・食器類、ホットフィル容器類、電子レンジ調理用容器類化粧品容器、ＩＣトレイ、文房具、排水溝フィルター、カバン、イス、テーブル、クーラーボックス、クマデ、ホースリール、プランター、ホースノズル、食卓、机の表面、家具パネル、台所キャビネット、ペンキャップ、ガスライターなどとして有用である。特に自動車用内装部品、自動車用外装部品、スポーツ用品部材および各種電気・電子部品のハウジング、シャーシおよび内部部品として有用である。
【００６２】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物および成形品は、リサイクルすることが可能である。例えば、樹脂組成物およびそれからなる成形品を粉砕し、好ましくは粉末状とした後、必要に応じて添加剤を配合して使用することができるが、繊維の折損がおきている場合、得られる樹脂組成物は、本発明の成形品と同様の機械強度を発現することは困難である。
【実施例】
【００６３】
本発明をさらに具体的に説明するために、以下、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
使用原料としては下記のものを使用した。
【００６５】
（Ａ）熱可塑性ポリアミド樹脂
＜Ａ１＞ナイロン６樹脂“アミラン”ＣＭ１００１（東レ株式会社製）を使用した。示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ株式会社製ロボットＤＳＣ、ＥＸＳＴＡＲ６０００システム）を用い、昇温・降温速度を２０℃／ｍｉｎにて測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は５５℃であった。
＜Ａ２＞ナイロン６１０樹脂“アミラン”ＣＭ２００１（東レ株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は５３℃であった。
＜Ａ３＞共重合ナイロン樹脂“アミラン”Ｅ３５００（東レ株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は６７℃であった。
＜Ａ４＞ナイロンＭＸＤ６樹脂“レニー”＃６００２（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は７７℃であった。
＜Ａ５＞ナイロン９Ｔ樹脂“ジェネスタ”Ｎ１００１Ｄ（株式会社クラレ製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は３８℃であった。
【００６６】
（Ｂ）炭素繊維
＜Ｂ１＞炭素繊維“トレカ”原糸Ｔ８００ＳＣ−２４Ｋ（東レ株式会社製、引張強度５．８８ＧＰａ、引張弾性率２９４ＧＰａ）を、樹脂成分付着量が３．０重量％になるようにウレタン樹脂エマルジョン：スーパーフレックス３００（第一工業製薬株式会社製）を付着させ、２００℃の乾燥炉で乾燥し水分を除去したのち、ロータリーカッターで繊維長６．０ｍｍにカットしたカットファーバーを使用した。
＜Ｂ２＞炭素繊維“トレカ”カットファイバーＴＶ１４−００６（東レ株式会社製、原糸Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ：引張強度４．９０ＧＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）を使用した。
＜Ｂ３＞炭素繊維“トレカ”カットファイバーＴＳ１５−００６（東レ株式会社製、原糸Ｓ３００Ｃ−４８Ｋ：引張強度３．４３ＧＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）を使用した。
【００６７】
（Ｃ）非晶性樹脂
＜Ｃ１＞スチレン７０ｗｔ％、アクリロニトリル３０ｗｔ％からなる単量体混合物を懸濁重合してスチレン系樹脂を調製した。得られたスチレン系樹脂を７０℃で５時間減圧乾燥後、０．４ｇ／１００ｍｌ（メチルエチルケトン、３０℃）に調製し、ウベローデ粘度計を用いた極限粘度は０．５３ｄｌ／ｇであった。さらに示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ株式会社製ロボットＤＳＣ、ＥＸＳＴＡＲ６０００システム）を用い、昇温速度を２０℃／ｍｉｎにて測定したガラス転移温度（Ｔｇ）は１１０℃であった。
＜Ｃ２＞マレイミド変性スチレン系樹脂（スチレン／アクリロニトリル／Ｎ−フェニルマレイミド共重合体）“ポリイミレックス”ＰＡＳ１４６０（株式会社日本触媒製）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は１６７℃であった。
＜Ｃ３＞ポリフェニレンエーテル樹脂ＰＸ−１００Ｆ（三菱ガス化学株式会社製）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は２１０℃であった。
＜Ｃ４＞ポリエーテルイミド樹脂“Ｕｌｔｅｍ”１０１０（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は２１７℃であった。
【００６８】
［実施例１〜１５、比較例１〜８］
表１〜表３記載の組成について、表中に示す諸条件に設定した２軸押出機（日本製鋼所製ＴＥＸ３０α）を用い、熱可塑性ポリアミド（Ａ）、非晶性樹脂（Ｃ）を主フィーダーに供給後、炭素繊維（Ｂ）をサイドフィーダーを用いて溶融樹脂中に供給し、ダイから吐出されたストランドを水中にて冷却、ストランドカッターにより長さ３．０ｍｍ長にカットしてペレット化を実施し、炭素繊維強化樹脂組成物ペレットを得た。
【００６９】
前記で得られた炭素繊維強化樹脂組成物ペレットを８０℃で一昼夜真空乾燥し、表中の条件で射出成形機（住友重機械社製ＳＧ７５Ｈ−ＭＩＶ）を使用し、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、射出圧を下限圧（最低充填圧力）＋１ＭＰａでそれぞれの試験片を成形し、次の条件で物性を測定した。
【００７０】
［繊維長］：曲げ試験片をギ酸にて溶かした後、濾過を行い、その残渣を光学顕微鏡にて２０〜１００倍の倍率で観察しながら、１０００本の長さを測定し重量平均繊維長（ｍｍ）を求めた。
【００７１】
［耐衝撃性］：ＩＳＯ１７９に従い２３℃でシャルピー衝撃強さ（ノッチ付き）を評価した。
【００７２】
［引張強度］：ＩＳＯ５２７に従い２３℃で引張強度を評価した。
【００７３】
［曲げ強度、曲げ弾性率］ＩＳＯ１７８に従い２３℃で曲げ強度および曲げ弾性率を評価した。
【００７４】
［耐熱性］：ＩＳＯ７５（荷重：０．４５ＭＰａ）に従い耐熱性を評価した。
【００７５】
［成形収縮率］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、ノギスを用いて流動方向（ＭＤ方向）と流動に対して垂直方向（ＴＤ方向）の長さを各々測定し、収縮率を算出した。
【００７６】
［表面粗さ］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ８ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃの測定条件で成形品表面の算術平均粗さ（Ｒａ）値を評価した。
【００７７】
［表面うねり］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ２０ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃの測定条件で成形品表面のうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値を評価した。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
実施例１〜５、比較例１〜５より、各種熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）に非晶性樹脂（Ｃ）を併用することで、機械特性を低下させることなく、成形収縮率と外観特性の指標である表面粗さ、表面うねりが抑制でき、金属並の機械的特性と外観・意匠性を両立する樹脂組成物を得ることができる。また、実施例６、７では、炭素繊維（Ｂ）を変更しても同様に表面うねりが抑制された組成物が得られ、実施例８〜１０ではガラス転移温度の異なる非晶性樹脂（Ｃ）を用いても表面うねり抑制に効果が得られることがわかる。特にガラス転移温度の高い非晶性樹脂を用いるほどうねり抑制効果が向上する傾向が見られる。
【００８１】
【表３】
【００８２】
実施例１１、１２と比較例６、７の比較より、炭素繊維（Ｂ）の量を変動させた場合でも、非晶性樹脂（C）を併用することで、衝撃強度、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を維持しながら、表面うねりが抑制できる。また実施例１３〜１５と比較例１、８の比較より、非晶性樹脂（Ｃ）の量を変動させた場合、本発明の範囲にあれば、衝撃強度、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を維持しながら外観・意匠性に優れる組成物が得られるが、添加量が少ない場合には表面外観が、多い場合には機械強度が低下することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、引張強度、曲げ弾性率が大幅に優れながら、表面外観（うねり状凹凸）が良好な組成物を提供できる。そのため、機械的特性に加え外観・意匠性が必要な自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品など各種用途に好適に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的特性、表面外観等に優れ、特に引張強度、曲げ弾性率、外観・意匠性、寸法安定性に優れた炭素繊維強化樹脂組成物を提供することをその課題とするものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の機械特性を向上させるための手段として、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維状充填材を配合することは一般的に知られている。一般的な配合手法としては、熱可塑性樹脂と繊維のチョップドストランド（短繊維）を押出機中で溶融混練することにより繊維強化樹脂組成物が得られる手法が用いられる。
【０００３】
しかし、近年プラスチックの高性能化に対する要求が高度化し、金属同等の剛性が求められるようになってきている。金属同等の剛性を実現するためには繊維状充填材を高充填し繊維長を長く保つ必要があるが、一般的な繊維状充填材を用い押出機中で溶融混練する手法では溶融混練時の剪断により繊維が折損すること、多量の繊維状充填材起因の剪断発熱によって樹脂を劣化させることなど多くの問題があり、熱可塑性樹脂と繊維状充填材を押出機で溶融混練する手法では高性能化には限界があった。
【０００４】
また、要求性能として金属同等の剛性と同時に意匠性を向上するため良外観が求められるようになってきている。しかし、前記繊維状充填材を高充填する手法で得られた成形品は、高光沢であっても、うねり状凹凸が発生する問題により良外観が得られないため、機械的特性と外観・意匠性の両立は困難であった。
【０００５】
これに対し、軽量化、高剛性化を行う目的でナイロン６に特定の炭素繊維を添加する手法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、炭素繊維を用いた軽量化、高剛性化は達成されるものの、うねり状凹凸が発生し外観が大幅に悪化する傾向にあり、外観・意匠性に問題がある。また、軽量化、高剛性化を行う目的で芳香族ナイロン（ＭＸＤ６）に特定の炭素繊維を添加する手法が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、同様に炭素繊維を用いた軽量化、高剛性化は達成されるものの、うねり状凹凸が発生し外観が大幅に悪化する傾向にあり、外観・意匠性に問題がある。
【０００６】
特定ポリアミド樹脂に充填材添加し摺動特性を向上させる手法が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、うねり状凹凸に関する記載はなく、炭素繊維の記載はあるものの実施記載はなくそれに伴う優れた効果についても記載されていない。さらに、特定ポリアミド樹脂に特定化合物、充填材と炭素繊維を併用添加し、耐衝撃性と表面光沢を向上させる手法が提案されている（特許文献４参照）。しかしながら、光沢に優れるもののうねり状凹凸に関する記載はなく、炭素繊維の記載はあるものの実施記載はなく、それに伴う優れた効果についても記載されていない。
【０００７】
以上の通り、樹脂組成物において、ポリマー原料、繊維状充填材等原料面で様々な工夫は試されているが、金属同等の剛性が得られ、かつ優れた外観・意匠性が得られるような公知技術は存在しないのが実状であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６４号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００６−１９６５号公報（請求項１）
【特許文献３】特開平７−２２８７７４号公報（請求項１）
【特許文献４】特開２０１０−２０９２４７号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決し、炭素繊維強化により、優れた機械的特性、外観・意匠性を改善した炭素繊維強化樹脂組成物を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果得られたものである。
（１）熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物。
（２）非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることを特徴とする（１）記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（３）非晶性樹脂（Ｃ）が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種の非晶性樹脂であることを特徴とする（１）または（２）に記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（４）熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点（Ｔｍ）と降温結晶化の発熱ピーク温度（Ｔｃ）との差が７０℃以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物を成形してなる成形品。
（６）うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることを特徴とする（５）記載の成形品。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、引張強度、曲げ弾性率が大幅に優れながら、表面外観（うねり状凹凸）が良好な組成物を提供できる。そのため、機械的特性に加え外観・意匠性が必要な自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品など各種用途に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の炭素繊維強化樹脂組成物について具体的に説明する。
【００１３】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）とは、熱可塑性を示す樹脂であれば特に限定されず、ポリアミドとしては、ポリマーの繰り返し構造中にアミド結合を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００１４】
ポリアミド樹脂としては、ラクタム、アミノカルボン酸及び／又はジアミンとジカルボン酸などのモノマーを重合して得られるホモポリアミドおよびコポリアミドそしてこれらの混合物が挙げられる。
【００１５】
前記ラクタムとしては、炭素数６〜１２のラクタム類であり、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、ウンデカンラクタム、ドデカンラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドン等が挙げられる。また、前記アミノカルボン酸としては炭素数６〜１２のアミノカルボン酸であり、６−アミノカプロン酸、７−アミノヘプタン酸、９−アミノノナン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸および１３−アミノトリデカン酸が挙げられる。前記ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレジアミン、デカメエチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、１，４−ビスアミノメチルシクロヘキサン等の脂環式ジアミン、及びｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。前記ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、１，１，３−トリデカン二酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸等の芳香族・環状構造を有するジカルボン酸が挙げられる。
【００１６】
具体的な例として、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）、ポリビス（４−アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンＰＡＣＭ１２）、ポリビス（３−メチル−４アミノシクロヘキシル）メタンドデカミド（ナイロンジメチルＰＡＣＭ１２）、ポリノナメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）、ポリデカメチレンテレフタルアミド（ナイロン１０Ｔ）、ポリウンデカメチレンテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ）、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド（ナイロン１１Ｔ（Ｈ））、ポリウンデカミド（ナイロン１１）、ポリドデカミド（ナイロン１２）、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロンＴＭＤＴ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド（ナイロン６Ｔ）、ポリヘキサメチレンイソフタルアミド（ナイロン６Ｉ）、ポリメタキシリレンアジパミド（ナイロンＭＸＤ６）及びこれらの共重合物、混合物等が挙げられ、中でも、成形性および表面外観の観点から、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔおよびこれらの共重合ポリアミドが好ましく、ナイロン９Ｔ、ナイロン１０Ｔ、ナイロンＭＸＤ６がより好ましく、ナイロン９Ｔが特に好ましい。さらにこれらの熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）を、耐衝撃性、成形加工性などの必要特性に応じて混合物として用いることも実用上好適である。
【００１７】
これらポリアミド樹脂の重合度には特に制限がないが、サンプル濃度０．０１ｇ／ｍｌの９８％濃硫酸溶液中、２５℃で測定した相対粘度として、１．５〜７．０の範囲のものが好ましく、特に２．０〜６．０の範囲が好ましい。
【００１８】
結晶性樹脂である熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の場合、ガラス転移温度（Ｔｇ）まで冷却しなくとも樹脂が結晶化して固化すれば脱型できる。したがって、溶融状態から結晶状態にする結晶化速度が生産性を左右する。溶融状態からの高分子の結晶化は、融点よりやや低い過冷却温度で結晶核が生成し、その結晶核を中心に結晶が成長していくことで進行する。したがって結晶化速度は、結晶核の生成速度を高めることか、成長速度を高めることのいずれかで速くなる。
【００１９】
上記結晶化速度に関しては、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた熱分析により評価できる。結晶化速度の速いポリマーは、冷却過程でより高い温度で、結晶核が発生して成長する。結晶化の過程で結晶化発熱を示すため、融点（Ｔｍ）と結晶化発熱のピーク温度（Ｔｃ）との差で表される過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）で結晶化速度を評価することができる。
【００２０】
本発明の熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）は、過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）が７０℃以下であることが好ましく、より好ましくは６０℃以下、さらに好ましくは５０℃以下、最も好ましくは４０℃以下である。過冷却温度差を７０℃以下とすることで、短時間で結晶化が進行し生産性に優れると共にうねり凹凸の少ない成形品を得ることができるため好ましい。また下限については特に制限はないが、過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は１０℃以上が好ましく、より好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは２０℃以上である。１０℃以下の場合には、固化が速くなりすぎるため、溶融加工成形性に劣るため好ましくない。
【００２１】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）には、長期耐熱性を向上させる添加物として、銅化合物が好ましく用いられる。なかでも１価の銅化合物とりわけ１価のハロゲン化銅化合物が好ましく、酢酸第１銅、ヨウ化第１銅などを特に好適な銅化合物として例示できる。銅化合物の添加量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して０．０１〜２重量部であることが好ましく、さらに０．０１５〜１重量部の範囲であることが好ましい。添加量が多すぎると溶融成形時に金属銅の遊離が起こり、着色により製品の価値を減ずることになる。銅化合物と併用する形でハロゲン化アルカリを添加することも可能である。このハロゲン化アルカリ化合物の例としては、ヨウ化カリウムおよびヨウ化ナトリウムが特に好ましい。
【００２２】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する炭素繊維（Ｂ）とは、特に制限がなく、公知の各種炭素繊維、例えばポリアクリロニトリル、ピッチ、レーヨン、リグニン、炭化水素ガス等を用いて製造される炭素質繊維や黒鉛質繊維であり、また、これらの繊維を金属でコートした繊維でもよい。なかでも機械的特性向上が可能なＰＡＮ系炭素繊維が好ましく利用できる。炭素繊維（Ｂ）は通常チョップドストランド、ロービングストランド、ミルドファイバーなどの形状であり、直径１５μｍ以下、好ましくは５〜１０μｍである。
【００２３】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）の形態は、特に制限されないが、数千から数十万本の炭素繊維の束、あるいは粉砕したミルド状の形態で用いられる。炭素繊維束については、連続繊維を直接使用するロービング法、あるいは所定長さにカットしたチョップドストランドを使用する方法を適用し、用いることが可能である。
【００２４】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）はチョップドストランドを用いることが好ましく、チョップド炭素繊維の前駆体である炭素繊維ストランドのフィラメント数は１,０００〜１５０,０００本が好ましい。フィラメント数が１,０００本未満であると、製造コストが上昇し、１５０,０００本を越えると製造コストが上昇するとともに、生産工程における安定性が大きく損なわれることがある。
【００２５】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランド弾性率は、特に制限はないが、１５０〜１０００ＧＰａが好ましく、２２０〜７００ＧＰａがより好ましく、さらに好ましくは２５０〜５００ＧＰａである。ストランド弾性率が１５０ＧＰａ未満であると、炭素繊維強化樹脂組成物の機械特性が発現しない場合があり、１０００ＧＰａを超えると、製造コストが上昇し好ましくない場合がある。
【００２６】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランド強度は、特に制限はないが、１〜１０ＧＰａが好ましく、２〜９ＧＰａがより好ましく、２．５〜８．５ＧＰａがさらに好ましく、３．０〜８．０ＧＰａが最も好ましい。ストランド強度が１ＧＰａ未満であると、得られる炭素繊維強化樹脂組成物の強度が発現しない場合があり、１０ＧＰａを超えると、製造コストが上昇し好ましくない場合がある。
【００２７】
ここで、ストランド弾性率およびストランド強度とは、炭素繊維単繊維３０００〜９００００本よりなる連続繊維束にエポキシ樹脂を含浸硬化させて作製されたストランドの弾性率および強度をいい、ストランド試験片をＪＩＳＲ７６０１に準拠して引張り試験に供して得られた値である。
【００２８】
本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）と炭素繊維（Ｂ）との接着性を向上するために、炭素繊維（Ｂ）に表面酸化処理を行ってもよく、その場合、通電処理による表面酸化、オゾンなどの酸化性ガス雰囲気中での酸化処理をしても良い。
【００２９】
また、炭素繊維（Ｂ）の表面に、樹脂の濡れ性の改善、取り扱い性の向上を目的として、カップリング剤や集束剤等を付着させたものを用いてもよい。カップリング剤としては、例えば、アミノ系、エポキシ系、クロル系、メルカプト系、及びカチオン系のシランカップリング剤等が挙げられ、アミノ系シラン系カップリング剤が好適に使用可能である。集束剤としては、例えば、無水マレイン酸系化合物、ウレタン系化合物、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、フェノール系化合物及びこれら化合物の誘導体から選ばれる１種以上を含有する集束剤が挙げられ、ウレタン系化合物、エポキシ系化合物を含有する集束剤が好適に使用可能である。炭素繊維（Ｂ）中の集束剤の含有量は、０．１〜１０．０重量％であることが好ましく、０．３〜８．０重量％がさらに好ましく、０．５〜６．０重量％が特に好ましい。
【００３０】
また、本発明に用いる炭素繊維（Ｂ）のストランドにサイジング剤を付与し、さらにチョップド炭素繊維とする方法としては、例えば特公昭６２−９５４１号公報におけるガラス繊維チョップドストランドで採用されている方法や、例えば特開昭６２−２４４６０６号公報や、特開平５−２６１７２９号公報などの方法を適用することができる。
【００３１】
本発明における炭素繊維（Ｂ）の配合量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対し、１０〜３００重量部であり、好ましくは２０〜２５０重量部、さらに好ましくは３０〜２００重量部、より好ましくは５０〜１８０重量部である。配合量が１０重量部未満の場合は、十分な機械強度が得られず、３００重量部を越えるときには成形性および表面外観が悪化し好ましくない。
【００３２】
また熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）含有量は、６０重量％以下、さらに好ましくは５５重量％以下、より好ましくは５０重量％以下である。組成物中の炭素繊維含有量を６０重量％以下とすることで、高度な機械強度を発現しながら、成形性および表面外観の低下が抑えられるため好ましい。
【００３３】
炭素繊維強化樹脂組成物中の炭素繊維（Ｂ）の重量平均繊維長は特に限定されるものでないが０．１〜０．５ｍｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．１２５〜０．４５ｍｍ、特に好ましくは０．１５〜０．４０ｍｍである。０．１ｍｍ以下の場合は十分な衝撃強度、曲げ弾性率改良効果が得られず、０．５０ｍｍ以上では表面外観が悪化し好ましくない。重量平均繊維長は得られたペレットまたは成形品を熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、および非晶性樹脂（Ｃ）が溶ける溶剤にて溶解させた後、濾過・洗浄を行い、その残渣を光学顕微鏡にて観察し、１０００本の長さを測定した結果を重量平均繊維長に計算して得られたものである。
【００３４】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物に使用する非晶性樹脂（Ｃ）としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ゴム変性スチレン系樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレートなど（メタ）アクリル酸エステル系単位を含むアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂等を挙げることができるが、好ましくはスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂であり、中でも熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）中での分散性に優れ、耐衝撃性、耐熱性改良のためにはスチレン系樹脂を含む事が最も効果的である。
【００３５】
スチレン系樹脂はスチレン系単量体を必須とする共重合体である。スチレン系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンおよびｏ−エチルスチレンなどが挙げられるが、特にスチレンが好ましく使用される。これらは１種または２種以上を用いることができる。
【００３６】
スチレン系単量体以外の単量体としては、一層の耐衝撃性、耐薬品性向上、熱可塑性ポリアミド（Ａ）との親和性向上を目的とする場合にはシアン化ビニル系単量体が、また靭性および色調の向上を目的とする場合には（メタ）アクリル酸エステル系単量体が好ましく用いられる。
【００３７】
シアン化ビニル系単量体の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルおよびエタクリロニトリルなどが挙げられるが、特にアクリロニトリルが好ましく使用される。（メタ）アクリル酸エステル系単量体の具体例としては、アクリル酸およびメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、イソブチルエステル化物などが挙げられるが、特にメタクリル酸メチルが好ましく使用される。
【００３８】
また、必要に応じて使用されるこれらと共重合可能な他のビニル系単量体としては、ビニルトルエンなどスチレン系単量体以外の芳香族ビニル系単量体、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミドおよびＮ−フェニルマレイミドなどのマレイミド系単量体が挙げられる。
【００３９】
本発明において、マレイミド系単量体を共重合したスチレン系樹脂、即ち、マレイミド基変性スチレン系樹脂は、炭素繊維強化樹脂組成物の表面外観（表面粗さ、表面うねり）を大幅に向上できるため、好ましく使用することができる。
【００４０】
スチレン系樹脂の構成成分であるスチレン系単量体の割合は、樹脂組成物の耐衝撃性の観点から、全単量体に対し５〜９０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜８０重量％の範囲である。シアン化ビニル系単量体を混合する場合には、耐衝撃性、流動性の観点から、１〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは４０重量％以下の範囲である。また、（メタ）アクリル酸エステル系単量体を混合する場合には、靭性、耐衝撃性の観点から、８０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは７５重量％以下の範囲である。更に、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を混合する場合には、７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がさらに好ましく、特に５０重量％以下の範囲が好ましい。
【００４１】
スチレン系樹脂の特性には制限はないが、メチルエチルケトン溶媒を用いて、３０℃で測定した極限粘度［η］が０．２５〜５．００ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましく、さらに０．３０〜３．００ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましく、特に０．３５〜１．００ｄｌ／ｇの範囲のものがすぐれた耐衝撃性および成形加工性を有する樹脂組成物が得られることから好ましい。
【００４２】
スチレン系樹脂の製造法には特に制限がなく、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、塊状−懸濁重合法および溶液−塊状重合法など通常の方法を用いることができる。
【００４３】
本発明の非晶性樹脂（Ｃ）はガラス転移温度が１００℃以上であることが好ましく、より好ましくは１２０℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上、最も好ましくは１６０℃以上である。
【００４４】
一般的に非晶性樹脂ポリマーはガラス転移温度（Ｔｇ）に対し＋１００℃〜１５０℃の温度で溶融加工することが多い。一方熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）等に代表される結晶性樹脂は融点（Ｔｍ）に対し＋１０〜５０℃で溶融加工されることが多い。さらに熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の溶融加工温度の上限は、３３０℃〜３５０℃近傍でアミド結合が切れ分解するため、この温度以下での溶融加工が望まれる。このことから、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）と非晶性樹脂（Ｃ）を溶融混練する場合には、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点と非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度の差が５０〜１５０℃の範囲になることが好ましく、６０〜１４０℃の範囲になることがより好ましく、７０〜１３０℃の範囲になることがさらに好ましく、特に８０〜１２０℃の範囲にすることで非晶性樹脂の分散性向上、炭素繊維（Ｂ）の折損抑制により、機械特性と表面外観に優れる炭素繊維強化樹脂組成物が得られるため好ましい。
【００４５】
本発明における非晶性樹脂（Ｃ）の配合量は、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対し、１〜１００重量部であり、好ましくは３〜８０重量部、さらに好ましくは５〜６０重量部、特に好ましくは１０〜４０重量部である。配合量が１重量部未満の場合は、表面外観改良効果が得られず、１００重量部を越えるときには成形性および表面外観が悪化し好ましくない。
【００４６】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物を、射出成形により得られた成形品表面のうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２．５μｍ以下、さらに好ましくは２．０μｍ以下である。また、うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値の下限値は最大０μｍであり特に限定されない。うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍを越えると、炭素繊維強化樹脂組成物の表面に目視によってもうねり状凹凸が目立ち外観・意匠性が大幅に低下しているため好ましくない。ここでのうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されるものであり、射出成形により作製した８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板成形品を用い、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ２０ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃで、成形品表面を測定して得られるうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）である。
【００４７】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、安定剤、離型剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、滑剤、蛍光増白剤、蓄光顔料、蛍光染料、流動改質剤、耐衝撃性改良剤、結晶核剤、無機および有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、フォトクロミック剤などの添加剤、球状充填材以外の充填材、他の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を添加することができる。
【００４８】
本発明において、安定剤としては、熱可塑性樹脂の安定剤に用いられるものをいずれも使用することができる。具体的には、酸化防止剤、光安定剤などを挙げることができる。これらの安定剤を配合することで、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた炭素繊維強化樹脂組成物および成形品を得ることができる。
【００４９】
本発明において、離型剤としては、熱可塑性樹脂の離型剤に用いられるものをいずれも使用することができる。具体的には、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、変成シリコーンなどを挙げることができる。これらの離型剤を配合することで、機械特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた成形品を得ることができる。
【００５０】
本発明において、難燃剤としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤およびその他の無機系難燃剤から選択される少なくとも１種の難燃剤を用いることができ、難燃性および機械特性に優れるという点で、上記難燃剤から選択されるいずれか２種以上の難燃剤を用いることが好ましい。
【００５１】
本発明において、臭素系難燃剤の具体例としては、デカブロモジフェニルオキサイド、オクタブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモ無水フタル酸、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エタン、エチレンビステトラブロモフタルイミド、ヘキサブロモベンゼン、１，１−スルホニル［３，５−ジブロモ−４−（２，３−ジブロモプロポキシ）］ベンゼン、ポリジブロモフェニレンオキサイド、テトラブロムビスフェノール−Ｓ、トリス（２，３−ジブロモプロピル−１）イソシアヌレート、トリブロモフェノール、トリブロモフェニルアリルエーテル、トリブロモネオペンチルアルコール、ブロム化ポリスチレン、ブロム化ポリエチレン、テトラブロムビスフェノール−Ａ、テトラブロムビスフェノール−Ａ誘導体、テトラブロムビスフェノール−Ａ−エポキシオリゴマーまたはポリマー、ブロム化フェノールノボラックエポキシなどのブロム化エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノール−Ａ−カーボネートオリゴマーまたはポリマー、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２−ヒドロキシジエチルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（２，３−ジブロモプロピルエーテル）、テトラブロムビスフェノール−Ａ−ビス（アリルエーテル）、テトラブロモシクロオクタン、エチレンビスペンタブロモジフェニル、トリス（トリブロモネオペンチル）ホスフェート、ポリ（ペンタブロモベンジルポリアクリレート）、オクタブロモトリメチルフェニルインダン、ジブロモネオペンチルグリコール、ペンタブロモベンジルポリアクリレート、ジブロモクレジルグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−テトラブロモテレフタルイミドなどが挙げられる。
【００５２】
本発明において、塩素系難燃剤の具体例としては、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、パークロロシクロペンタデカン、テトラクロロ無水フタル酸などが挙げられる。
【００５３】
本発明において、リン系難燃剤の具体例としては、通常一般に用いられるリン系難燃剤を用いることができ、代表的にはリン酸エステル、縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩などの有機リン系化合物や、赤リンが挙げられ、流動性、機械特性および難燃性に優れるという点で、縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩、赤リンのいずれか１種以上が好ましく、縮合リン酸エステルがより好ましく、芳香族縮合リン酸エステルがさらに好ましい。芳香族縮合リン酸エステルとしては、レゾルシノールポリフェニルホスフェート、レゾルシノールポリ（ジ−２，６−キシリル）ホスフェートなどを挙げることができる。
【００５４】
本発明において、窒素化合物系難燃剤としては、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、含窒素複素環化合物、シアン化合物、脂肪族アミド、芳香族アミド、尿素、チオ尿素などを挙げることができ、難燃性および機械特性に優れるという点で、含窒素複素環化合物が好ましく、中でもトリアジン化合物が好ましく、メラミンシアヌレートまたはメラミンイソシアヌレートがより好ましく、中でもシアヌール酸またはイソシアヌール酸とトリアジン化合物との付加物が好ましく、通常は１対１（モル比）、場合により１対２（モル比）の組成を有する付加物を挙げることができる。なお、上記窒素化合物系難燃剤の分散性が悪い場合には、トリス（β−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートなどの分散剤や公知の表面処理剤などを併用してもよい。
【００５５】
本発明で用いられるシリコーン系難燃剤としては、シリコーン樹脂、シリコーンオイルを挙げることができる。前記シリコーン樹脂は、ＲＳｉＯ３／２、Ｒ２ＳｉＯ、Ｒ３ＳｉＯ１／２の構造単位を組み合わせてできる三次元網状構造を有する樹脂などを挙げることができる。ここで、Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、または、フェニル基、ベンジル基等の芳香族基、または上記置換基にビニル基を含有した置換基を示す。前記シリコーンオイルは、ポリジメチルシロキサン、およびポリジメチルシロキサンの側鎖あるいは末端の少なくとも１つのメチル基が、水素元素、アルキル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、アミノ基、エポキシ基、ポリエーテル基、カルボキシル基、メルカプト基、クロロアルキル基、アルキル高級アルコールエステル基、アルコール基、アラルキル基、ビニル基、またはトリフロロメチル基の選ばれる少なくとも１つの基により変性された変性ポリシロキサン、またはこれらの混合物を挙げることができる。
【００５６】
本発明において、その他の無機系難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダ、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、メタスズ酸、酸化スズ、酸化スズ塩、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化第一錫、酸化第二スズ、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アンモニウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、タングステン酸の金属塩、タングステンとメタロイドとの複合酸化物酸、スルファミン酸アンモニウム、臭化アンモニウム、ジルコニウム系化合物、グアニジン系化合物、フッ素系化合物、黒鉛、膨潤性黒鉛などを挙げることができる。本発明においては、難燃性および機械特性に優れるという点で、水酸化マグネシウム、フッ素系化合物、膨潤性黒鉛が好ましく、フッ素系化合物がより好ましい。フッ素系化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン／プロピレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド／エチレン共重合体などが好ましく、ポリテトラフルオロエチレン粒子と有機系重合体とからなるポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体も好ましい。
【００５７】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物の製造方法は、溶融混練する方法が好ましく、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）との配合物製造時に、溶融混練装置の温度設定としては使用する熱可塑性ポリアミド樹脂の融点（Ｔｍ）＋３０℃以上で行うことが好ましい。熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）を供給する溶融混練装置原料供給位置は、特に制限はないが熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、非晶性樹脂（Ｃ）は主原料供給口が好ましく、炭素繊維（Ｂ）に関しては、特に制限はないが主原料供給口と吐出口の中間、具体的にはスクリューエレメントデザインで主原料供給口に最も近いシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンと吐出口に最も近いシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンの中間位置であれば重量平均繊維長のコントロールが容易となり好ましい。
【００５８】
前記を製造する溶融混練装置としては特に制限はなく、熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）、非晶性樹脂（Ｃ）とを適度な剪断場の下で加熱溶融混合することが可能な樹脂加工用に使用される公知の押出機、連続式ニーダー等の溶融混練装置を使用することができる。例えば、スクリューが１本の単軸押出機及びニーダー、スクリューが２本の二軸押出機及びニーダー、スクリューが３本以上の多軸押出機及びニーダー、さらに、押出機及びニーダーが１台の押出機、押出機及びニーダーが２台繋がったタンデム押出機、溶融混練せず原料供給のみ可能なサイドフィーダーが設置された押出機及びニーダー等特に制限はない。スクリューエレメントデザインにおいては、フルフライトスクリュー等を有する溶融または非溶融搬送ゾーン、シールリング等を有するシールゾーン、ユニメルト、ニーディング等を有するミキシングゾーン等の組み合わせにも特に制限はなく、例えばシールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する連続溶融混練装置が好ましく、シールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する２軸スクリュー部を有する連続溶融混練装置がさらに好ましく、シールゾーンおよび／またはミキシングゾーンを２ヶ所以上有し、原料供給口を２ヶ所以上有する２軸押出機が最も好ましい。
【００５９】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、通常上記の如く製造されたペレットを射出成形して各種製品を製造することができる。かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形（超臨界流体の注入によるものを含む）、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などの射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
【００６０】
また本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、フィルムなどの形で使用することもできる。またシート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、キャスティング法なども使用可能である。更に特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明の炭素繊維強化樹脂組成物を回転成形やブロー成形などにより中空成形品とすることも可能である。
【００６１】
本発明において、上記各種成形品は、自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品、各種容器、日用品、生活雑貨および衛生用品など各種用途に利用することができる。具体的な用途としては、エアフローメーター、エアポンプ、サーモスタットハウジング、エンジンマウント、イグニッションホビン、イグニッションケース、クラッチボビン、センサーハウジング、アイドルスピードコントロールバルブ、バキュームスイッチングバルブ、ＥＣＵハウジング、バキュームポンプケース、インヒビタースイッチ、回転センサー、加速度センサー、ディストリビューターキャップ、コイルベース、ＡＢＳ用アクチュエーターケース、ラジエータタンクのトップ及びボトム、クーリングファン、ファンシュラウド、エンジンカバー、シリンダーヘッドカバー、オイルキャップ、オイルパン、オイルフィルター、フューエルキャップ、フューエルストレーナー、ディストリビューターキャップ、ベーパーキャニスターハウジング、エアクリーナーハウジング、タイミングベルトカバー、ブレーキブースター部品、各種ケース、各種チューブ、各種タンク、各種ホース、各種クリップ、各種バルブ、各種パイプなどの自動車用アンダーフード部品、トルクコントロールレバー、安全ベルト部品、レジスターブレード、ウオッシャーレバー、ウインドレギュレーターハンドル、ウインドレギュレーターハンドルのノブ、パッシングライトレバー、サンバイザーブラケット、各種モーターハウジングなどの自動車用内装部品、ルーフレール、フェンダー、ガーニッシュ、バンパー、ドアミラーステー、スポイラー、フードルーバー、ホイールカバー、ホイールキャップ、グリルエプロンカバーフレーム、ランプリフレクター、ランプベゼル、ドアハンドルなどの自動車用外装部品、リレーケース、コイルボビン、光ピックアップシャーシ、モーターケース、ノートパソコンのハウジング、シャーシおよび内部部品、ＣＲＴディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイルなどの携帯端末ハウジング、シャーシおよび内部部品、記録媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、ＰＤ、ＦＤＤなど）ドライブのハウジング、シャーシおよび内部部品、コピー機のハウジング、シャーシおよび内部部品、ファクシミリのハウジング、シャーシおよび内部部品、パラボラアンテナなどに代表される電気・電子部品を挙げることができる。更に、ＶＴＲ部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、ビデオカメラ、プロジェクターなどの映像機器部品、レーザーディスク（登録商標）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ブルーレイディスクなどの光記録媒体の基板、照明部品およびハウジング、シャーシ部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、タイプライター部品、ワードプロセッサー部品などに代表される家庭・事務電気製品部品を挙げることができる。また、電子楽器、家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機などのハウジング、シャーシおよび内部部品、各種ギヤー、各種ケース、センサー、ＬＥＰランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント配線板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドホン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、液晶、ＦＤＤキャリッジ、ＦＤＤシャーシ、モーターブラッシュホルダー、トランス部材、コイルボビンなどの電気・電子部品、サッシ戸車、ブラインドカーテンパーツ、配管ジョイント、カーテンライナー、ブラインド部品、ガスメーター部品、水道メーター部品、湯沸かし器部品、ルーフパネル、断熱壁、アジャスター、プラ束、天井釣り具、階段、ドアー、床などの建築部材、コンクリート型枠などの土木関連部材、釣竿部品、リールのハウジング、スプールおよびボディー部品、ルアー部品、クーラーボックス部品、ゴルフクラブ部品、テニス、バドミントン、スカッシュ等のラケット部品、スキー板部品、スキーストック部品、自転車のフレーム、ペダル、フロントフォーク、ハンドルバー、ブレーキブラケット、クランク、シートピラー、車輪、専用シューズ等の部品、ボート用オール、スポーツ用ヘルメット、フェンス構成部材、ゴルフティー、剣道用防具（面）および竹刀などのスポーツ用品部品、歯車、ねじ、バネ、軸受、レバー、キーステム、カム、ラチェット、ローラー、給水部品、玩具部品、結束バンド、クリップ、ファン、パイプ、洗浄用治具、モーター部品、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計などの機械部品、育苗用ポット、植生杭、農ビの止め具などの農業部材、骨折補強材などの医療用品、トレイ、ブリスター、ナイフ、フォーク、スプーン、チューブ、プラスチック缶、パウチ、コンテナー、タンク、カゴなどの容器・食器類、ホットフィル容器類、電子レンジ調理用容器類化粧品容器、ＩＣトレイ、文房具、排水溝フィルター、カバン、イス、テーブル、クーラーボックス、クマデ、ホースリール、プランター、ホースノズル、食卓、机の表面、家具パネル、台所キャビネット、ペンキャップ、ガスライターなどとして有用である。特に自動車用内装部品、自動車用外装部品、スポーツ用品部材および各種電気・電子部品のハウジング、シャーシおよび内部部品として有用である。
【００６２】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物および成形品は、リサイクルすることが可能である。例えば、樹脂組成物およびそれからなる成形品を粉砕し、好ましくは粉末状とした後、必要に応じて添加剤を配合して使用することができるが、繊維の折損がおきている場合、得られる樹脂組成物は、本発明の成形品と同様の機械強度を発現することは困難である。
【実施例】
【００６３】
本発明をさらに具体的に説明するために、以下、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
使用原料としては下記のものを使用した。
【００６５】
（Ａ）熱可塑性ポリアミド樹脂
＜Ａ１＞ナイロン６樹脂“アミラン”ＣＭ１００１（東レ株式会社製）を使用した。示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ株式会社製ロボットＤＳＣ、ＥＸＳＴＡＲ６０００システム）を用い、昇温・降温速度を２０℃／ｍｉｎにて測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は５５℃であった。
＜Ａ２＞ナイロン６１０樹脂“アミラン”ＣＭ２００１（東レ株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は５３℃であった。
＜Ａ３＞共重合ナイロン樹脂“アミラン”Ｅ３５００（東レ株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は６７℃であった。
＜Ａ４＞ナイロンＭＸＤ６樹脂“レニー”＃６００２（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は７７℃であった。
＜Ａ５＞ナイロン９Ｔ樹脂“ジェネスタ”Ｎ１００１Ｄ（株式会社クラレ製）を使用した。上記＜Ａ１＞と同様に測定した過冷却温度差（Ｔｍ−Ｔｃ）は３８℃であった。
【００６６】
（Ｂ）炭素繊維
＜Ｂ１＞炭素繊維“トレカ”原糸Ｔ８００ＳＣ−２４Ｋ（東レ株式会社製、引張強度５．８８ＧＰａ、引張弾性率２９４ＧＰａ）を、樹脂成分付着量が３．０重量％になるようにウレタン樹脂エマルジョン：スーパーフレックス３００（第一工業製薬株式会社製）を付着させ、２００℃の乾燥炉で乾燥し水分を除去したのち、ロータリーカッターで繊維長６．０ｍｍにカットしたカットファーバーを使用した。
＜Ｂ２＞炭素繊維“トレカ”カットファイバーＴＶ１４−００６（東レ株式会社製、原糸Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ：引張強度４．９０ＧＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）を使用した。
＜Ｂ３＞炭素繊維“トレカ”カットファイバーＴＳ１５−００６（東レ株式会社製、原糸Ｓ３００Ｃ−４８Ｋ：引張強度３．４３ＧＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）を使用した。
【００６７】
（Ｃ）非晶性樹脂
＜Ｃ１＞スチレン７０ｗｔ％、アクリロニトリル３０ｗｔ％からなる単量体混合物を懸濁重合してスチレン系樹脂を調製した。得られたスチレン系樹脂を７０℃で５時間減圧乾燥後、０．４ｇ／１００ｍｌ（メチルエチルケトン、３０℃）に調製し、ウベローデ粘度計を用いた極限粘度は０．５３ｄｌ／ｇであった。さらに示差走査熱量計（セイコーインスツルメンツ株式会社製ロボットＤＳＣ、ＥＸＳＴＡＲ６０００システム）を用い、昇温速度を２０℃／ｍｉｎにて測定したガラス転移温度（Ｔｇ）は１１０℃であった。
＜Ｃ２＞マレイミド変性スチレン系樹脂（スチレン／アクリロニトリル／Ｎ−フェニルマレイミド共重合体）“ポリイミレックス”ＰＡＳ１４６０（株式会社日本触媒製）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は１６７℃であった。
＜Ｃ３＞ポリフェニレンエーテル樹脂ＰＸ−１００Ｆ（三菱ガス化学株式会社製）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は２１０℃であった。
＜Ｃ４＞ポリエーテルイミド樹脂“Ｕｌｔｅｍ”１０１０（ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックス）を使用した。上記＜Ｃ１＞と同様に測定したガラス転移温度は２１７℃であった。
【００６８】
［実施例１〜１５、比較例１〜８］
表１〜表３記載の組成について、表中に示す諸条件に設定した２軸押出機（日本製鋼所製ＴＥＸ３０α）を用い、熱可塑性ポリアミド（Ａ）、非晶性樹脂（Ｃ）を主フィーダーに供給後、炭素繊維（Ｂ）をサイドフィーダーを用いて溶融樹脂中に供給し、ダイから吐出されたストランドを水中にて冷却、ストランドカッターにより長さ３．０ｍｍ長にカットしてペレット化を実施し、炭素繊維強化樹脂組成物ペレットを得た。
【００６９】
前記で得られた炭素繊維強化樹脂組成物ペレットを８０℃で一昼夜真空乾燥し、表中の条件で射出成形機（住友重機械社製ＳＧ７５Ｈ−ＭＩＶ）を使用し、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、射出圧を下限圧（最低充填圧力）＋１ＭＰａでそれぞれの試験片を成形し、次の条件で物性を測定した。
【００７０】
［繊維長］：曲げ試験片をギ酸にて溶かした後、濾過を行い、その残渣を光学顕微鏡にて２０〜１００倍の倍率で観察しながら、１０００本の長さを測定し重量平均繊維長（ｍｍ）を求めた。
【００７１】
［耐衝撃性］：ＩＳＯ１７９に従い２３℃でシャルピー衝撃強さ（ノッチ付き）を評価した。
【００７２】
［引張強度］：ＩＳＯ５２７に従い２３℃で引張強度を評価した。
【００７３】
［曲げ強度、曲げ弾性率］ＩＳＯ１７８に従い２３℃で曲げ強度および曲げ弾性率を評価した。
【００７４】
［耐熱性］：ＩＳＯ７５（荷重：０．４５ＭＰａ）に従い耐熱性を評価した。
【００７５】
［成形収縮率］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、ノギスを用いて流動方向（ＭＤ方向）と流動に対して垂直方向（ＴＤ方向）の長さを各々測定し、収縮率を算出した。
【００７６】
［表面粗さ］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ８ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃの測定条件で成形品表面の算術平均粗さ（Ｒａ）値を評価した。
【００７７】
［表面うねり］：射出成形で得られた８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの角板を使用し、表面粗さ測定装置（ＡＣＣＲＴＥＣＨ社製）を用いて、評価長さ２０ｍｍ、試験速度０．６ｍｍ／ｓｅｃの測定条件で成形品表面のうねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値を評価した。
【００７８】
【表１】
【００７９】
【表２】
【００８０】
実施例１〜５、比較例１〜５より、各種熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）、炭素繊維（Ｂ）に非晶性樹脂（Ｃ）を併用することで、機械特性を低下させることなく、成形収縮率と外観特性の指標である表面粗さ、表面うねりが抑制でき、金属並の機械的特性と外観・意匠性を両立する樹脂組成物を得ることができる。また、実施例６、７では、炭素繊維（Ｂ）を変更しても同様に表面うねりが抑制された組成物が得られ、実施例８〜１０ではガラス転移温度の異なる非晶性樹脂（Ｃ）を用いても表面うねり抑制に効果が得られることがわかる。特にガラス転移温度の高い非晶性樹脂を用いるほどうねり抑制効果が向上する傾向が見られる。
【００８１】
【表３】
【００８２】
実施例１１、１２と比較例６、７の比較より、炭素繊維（Ｂ）の量を変動させた場合でも、非晶性樹脂（C）を併用することで、衝撃強度、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を維持しながら、表面うねりが抑制できる。また実施例１３〜１５と比較例１、８の比較より、非晶性樹脂（Ｃ）の量を変動させた場合、本発明の範囲にあれば、衝撃強度、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率を維持しながら外観・意匠性に優れる組成物が得られるが、添加量が少ない場合には表面外観が、多い場合には機械強度が低下することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の炭素繊維強化樹脂組成物は、引張強度、曲げ弾性率が大幅に優れながら、表面外観（うねり状凹凸）が良好な組成物を提供できる。そのため、機械的特性に加え外観・意匠性が必要な自動車部品、電気・電子部品、建築部材、スポーツ用品部品など各種用途に好適に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項２】
非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項３】
非晶性樹脂（Ｃ）が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種の非晶性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項４】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点（Ｔｍ）と降温結晶化の発熱ピーク温度（Ｔｃ）との差が７０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項６】
うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の成形品。
【請求項１】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、炭素繊維（Ｂ）１０〜３００重量部、非晶性樹脂（Ｃ）１〜１００重量部を配合してなる炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項２】
非晶性樹脂（Ｃ）のガラス転移温度（Ｔｇ）が、１００℃以上であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項３】
非晶性樹脂（Ｃ）が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種の非晶性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項４】
熱可塑性ポリアミド樹脂（Ａ）の融点（Ｔｍ）と降温結晶化の発熱ピーク温度（Ｔｃ）との差が７０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の炭素繊維強化樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項６】
うねり曲線の算術平均高さ（Ｗａ）値が３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の成形品。
【公開番号】特開２０１３−２３６７２（Ｐ２０１３−２３６７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２７８１（Ｐ２０１１−１６２７８１）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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