KR20170134532A

KR20170134532A - 복합재료, 복합재료의 제조방법 및 성형품의 제조방법

Info

Publication number: KR20170134532A
Application number: KR1020177031119A
Authority: KR
Inventors: 아키오 오타니; 아사미 나카이; 마사타카 카지; 미츠로 타카기; 노부히코 마츠모토
Original assignee: 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: WO2016159340A1; KR102385582B1

Abstract

가열가공 후의 외관이 우수한 복합재료, 그리고, 복합재료의 제조방법 및 성형품의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 복합재료는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하는 혼섬사와, 상기 혼섬사를 보형하는 열가소성 수지섬유(C)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은 것을 특징으로 한다.

Description

복합재료, 복합재료의 제조방법 및 성형품의 제조방법

본 발명은, 복합재료, 상기 복합재료의 제조방법 및, 상기 복합재료를 이용한 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 섬유와 열가소성 수지로 이루어진 섬유강화열가소성 수지재료(fiber-reinforced thermoplastic, FRP)가 주목을 받고 있다(특허문헌 1~4). FRP는, 경량이고 높은 강도를 갖는 점에서, 각종 용도에 널리 이용되고 있다.

여기서, FRP의 대표적인 예로는, 섬유를 열가소성 수지에 함침시킨 섬유강화열가소성 수지재료가 알려져 있다. 이러한 FRP는, 통상, 섬유를 열가소성 수지에 함침시킨 섬유강화열가소성 수지재료를 복수매 가열하여 결합한 프리프레그로서 이용되고 있다. 이러한 프리프레그는, 추가로 가열하여, 원하는 용도에 따른 형상으로 가공된다.

또한, 본원 출원인들은, 섬유성분이 연속열가소성 수지섬유와 연속강화섬유로 이루어진 혼섬사를 개시하고 있다.

일본특허공개 2011-207198호 공보 일본특허공개 2014-169411호 공보 일본특허공개 2010-17934호 공보 일본특허공개 2014-173196호 공보

여기서, 상기와 같은 섬유성분이 연속강화섬유와 연속열가소성 수지섬유로 이루어진 혼섬사는, 사상(絲狀)이기 때문에, 시트상 등의 형상으로 보형한 재료가 있다면 유익하다. 그러나, 혼섬사를 어느 한 섬유로 보형한 복합재료는, 가열가공했을 때에, 연속섬유가 흐트러져 성형품의 표면에서 눈에 띈다거나, 외관이 뒤떨어지는 경우가 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 것으로서, 가열가공 후의 외관이 우수한 복합재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 복합재료의 제조방법 및 성형품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 토대로, 본 발명자가 예의 검토를 행한 결과, 혼섬사를 보형하는 섬유로서, 혼섬사에 포함되는 수지보다 융점이 높은 수지섬유를 채용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. 구체적으로는, 하기 수단 <1>에 의해, 바람직하게는 <2>~<18>에 의해, 상기 과제는 해결되었다.

<1> 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하는 혼섬사와, 상기 혼섬사를 보형하는 열가소성 수지섬유(C)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은, 복합재료.

<2> 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인, <1>에 기재된 복합재료.

<3> 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지가 디아민 유래의 구성단위와 디카르본산 유래의 구성단위를 포함하고, 디아민 유래의 구성단위의 50몰% 이상이 자일릴렌디아민에서 유래하는 폴리아미드 수지인, <1>에 기재된 복합재료.

<4> 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인, <1>~<3> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<5> 상기 혼섬사는, 기재 상에 배열되며, 상기 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하여 보형되어 있는, <1>~<4> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<6> 상기 기재는, 열가소성 수지필름(D)인, <5>에 기재된 복합재료.

<7> 상기 열가소성 수지필름(D)을 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다, 15℃ 이상 높은, <6>에 기재된 복합재료.

<8> 상기 열가소성 수지필름(D)이 폴리아미드 수지를 포함하는, <6> 또는 <7>에 기재된 복합재료.

<9> 상기 연속강화섬유(A)는, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 유리섬유 중 적어도 1종인, <1>~<8> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<10> 상기 연속강화섬유(A)는, 탄소섬유인, <1>~<8> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<11> 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점은, 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다, 15~100℃ 높은, <1>~<10> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<12> 상기 혼섬사 중의 연속강화섬유(A)의 분산도가 60~100%인, <1>~<11> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<13> 복수개의 혼섬사가 일방향으로 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 층상의 혼섬사 상에, 복수개의 혼섬사가 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 10°~90°의 방향으로, 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 열가소성 수지섬유(C)가 상기 층상의 혼섬사를 보형하고 있는, <1>~<12> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<14> 상기 복합재료가 논크림프 패브릭인, <1>~<13> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<15> 상기 혼섬사는, 연속강화섬유(A) 및 연속열가소성 수지섬유(B) 중 적어도 일방의 처리제에 의해, 속상(束狀)으로 되어 있는, <1>~<14> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<16> 의료용 장구 형성용인, <1>~<15> 중 어느 하나에 기재된 복합재료.

<17> 기재와, 기재 상에 배열하고 있는 혼섬사를, 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하는 것을 포함하고, 상기 혼섬사는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은, 복합재료의 제조방법.

<18> <1>~<16> 중 어느 하나에 기재된 복합재료를, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 낮은 온도에서 성형하는 것을 포함하는, 성형품의 제조방법.

본 발명에 의해, 가열가공 후의 외관이 우수한 복합재료를 제공할 수 있게 되었다. 또한, 복합재료의 제조방법 및 성형품의 제조방법을 제공할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 복합재료의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 있어서의, 혼섬사의 배열상태를 나타내는 이미지도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의, 혼섬사를 입체적으로 배열할 때의 혼섬사의 상태를 나타내는 이미지도이다.
도 4는 분산도의 측정방법에 있어서의 화상처리의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 복합재료의 실시형태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 복합재료의 실시형태의 다른 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 복합재료의 실시형태의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.

이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 명세서에 있어서 「~」란 그 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다.

본 발명에 있어서의 섬유의 길이는, 특별히 언급하지 않는 한, 중량평균섬유길이를 말한다.

본 발명의 복합재료는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하는 혼섬사와, 상기 혼섬사를 보형하는 열가소성 수지섬유(C)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지(이하, 「수지 c」라고도 함)의 융점이 상기 열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지(이하, 「수지 b」라고도 함)의 융점보다 15℃ 이상 높은 것을 특징으로 한다. 이러한 구성으로 함으로써, 외관이 우수한 성형품이 얻어진다. 더 나아가, 열가소성 수지섬유(B)와 열가소성 수지섬유(C)에, 융점이 동일한 정도의 수지를 이용하는 경우와 비교할 때 기계적 강도가 비약적으로 향상되고, 성형가공성이 우수한 것이 얻어진다.

그 이유는 추정이나, 본 발명의 복합재료는, 혼섬사를 보형하는 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지(수지 c)의 융점을, 혼섬사를 구성하는 열가소성 수지 b의 융점보다 15℃ 이상 높임으로써, 본 발명의 복합재료를 가열가공했을 때에, 수지 b가 수지 c보다 먼저 용융되고, 연속강화섬유(A) 내에 적절하게 함침하므로, 혼섬사 중의 연속강화섬유(A)의 분산도를 높게 유지한 상태인 채로 성형가공할 수 있고, 연속강화섬유(A)가 흐트러지지 않아, 외관이 향상되는 것으로 추정된다. 나아가, 이러한 혼섬사의 흐트러짐을 억제함으로써, 기계적 강도도, 현저하게 향상시키는 것이 가능해진다.

지금까지의 섬유강화재료로서, 열가소성 수지가 연속강화섬유에 함침한 프리프레그가 알려져 있었다. 이러한 프리프레그도 유익한 재료이지만, 열가소성 수지를 연속강화섬유에 함침시킬 때에 가열하는 것에 더하여, 추가로, 성형품으로서 가공할 때에 가열가공하기 위하여, 통상, 2회 이상의 가열공정을 거칠 필요가 있었다. 이에 반해, 본 발명에서는, 1회의 가열가공으로도 성형품을 성형할 수 있다.

또한, 종래의 섬유강화재료로서, 섬유시트와 수지필름을 적층한 섬유강화재료도 알려져 있었다. 이러한 섬유강화재료도 유익한 재료이지만, 섬유시트와 수지필름의 적층체이기 때문에, 마이크로스케일로 섬유와 수지가 분산되지 않고, 섬유와 수지의 거리가 길기 때문에, 가공에는 시간을 들여 가열하여, 수지를 섬유시트 중에 함침시킬 필요가 있었다. 본 발명에서는, 연속강화섬유(A)의 분산도가 본래적으로 높은 혼섬사를, 그 높은 분산도를 유지한 채 가공할 수 있는 점에서, 섬유시트와 수지필름을 적층한 섬유강화재료보다, 성형가공성이 우수하다. 또한, 이러한 구성으로 함으로써, 기계적 강도도 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 복합재료의 개략도의 일 예를 나타내는 것으로서, 1은 복합재료를, 2는 혼섬사를, (C)는 열가소성 수지섬유(C)를, (D)는, 열가소성 수지필름(D)을 나타내고 있다.

본 실시형태에서는, 열가소성 수지필름(D) 상에, 혼섬사 2가 일방향으로 배열되며, 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭함으로써, 혼섬사 2를 보형하고 있다. 도 1에서는, 혼섬사는, 일방향으로 나열하고 있으나, 다른 나열법이어도 된다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 나열법이다. 즉, 도 2는, 본 발명에 있어서의 혼섬사의 배열의 예를 나타낸 개념도로서, 도 2(a)에서는 혼섬사가 굽어 돌아오도록 되어 있고, (b)에서는 격자상으로 배열되어 있다. 그 밖에, 혼섬사의 나열법은 특별히 정하는 것은 아니나, 일정한 규칙성을 가지고 나열되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 성형품의 용도에 따라 원하는 배열로 할 수 있다.

본 발명에서는, 나아가, 도 3에 나타내는 바와 같이, 성형품의 가장자리나 모서리 등, 힘이 집중적으로 들어가는 개소에는, 여러 겹으로 혼섬사를 배치하는 것도 바람직하다.

여기서, 연속강화섬유와 연속열가소성 수지섬유를 가지는 재료로서, 종래에는 끈목 등이 이용되고 있었다. 끈목은, 연속강화섬유를 심(芯)으로 하고, 그 주변에, 연속열가소성 수지섬유를 피복한 것이 주류인데, 이러한 끈목은, 연속강화섬유가 집중되는 부분이 있다. 이에 따라, 끈목(組紐)을 보형하고자 하면, 연속강화섬유가 집중되는 부분에는, 스티칭을 하기 어려웠다. 또한, 강도를 높이고자 하여, 끈목 중의 연속강화섬유의 비율을 높이면, 스티칭을 하기 더 힘들어진다는 문제가 있었다. 한편, UD테이프와 같은, 이미, 열가소성 수지가 함침되어 있는 것은, 스티칭시에 균열이 일어나기 쉬웠다.

본 발명에서는, 혼섬사를 이용하고 있으므로, 연속강화섬유가 분산되어 있어, 어느 위치에서도, 스티칭할 수 있고, 용이하게 보형할 수 있다. 또한, 혼섬사 중의 연속강화섬유의 비율을 높이거나, 복합재료 중의 혼섬사의 밀도를 높여도 스티칭을 용이하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 복합재료는, 혼섬사나 혼섬사 중의 연속강화섬유의 밀도가 높은 것부터 낮은 것까지 자유롭게 설계할 수 있다.

다시 도 1로 돌아가서, 도 1의 형태에서는, 혼섬사 2는, 기재(열가소성 수지필름(D)) 상에 배열되며, 열가소성 수지섬유(C)로 보형되어 있다. 보형수단으로는, 스티칭이 예시된다. 이러한 수단을 채용함으로써, 혼섬사의 보형이 용이해진다. 그러나, 혼섬사를 원하는 형태로 보형할 수 있는 한, 기재에 스티칭하는 것은 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 배열한 혼섬사에 있어서, 기재에 스티칭하지 않고, 혼섬사끼리 교차되는 부분만을 열가소성 수지섬유(C)로 보형함으로써, 기재 없이도, 혼섬사를 보형할 수 있다. 또한, 혼섬사를 이용하여 제조한 편물이나 직물을 적층하여, 스티칭하는 태양도 예시된다.

또한, 도 1에서는, 기재로서, 열가소성 수지필름(D)을 이용하고 있는데, 다른 기재일 수도 있다. 기재의 상세에 대해서는, 상세를 후술한다. 나아가, 용도에 따라, 열가소성 수지필름(D)을 끼워 양면에 혼섬사를 스티칭할 수도 있다.

본 발명의 복합재료의 형태의 일 예로서, 일정한 규칙성을 가지고 층상으로 배열한 혼섬사와, 상기 일정한 규칙성을 층상에 가지고 배열한 혼섬사를, 열가소성 수지(C)로 보형한 복합재료가 예시된다. 여기서, 층상이란, 혼섬사가 반드시 밀이 되도록 배열하고 있는 것을 의미하는 것은 아니며, 또한, 혼섬사가 반드시 일방향으로 병렬하고 있는 것을 필수로 하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2의 (a)나 (c)와 같이, 층상으로, 일정한 규칙성을 가지고 배열한 것을 적층하여 보형하는 형태도, 본 형태에 포함된다. 또한, 직물이나 편물을 적층한 형태도, 본 형태에 포함된다.

층상의 혼섬사는, 기재 상에 마련할 수도 있고, 기재를 이용하지 않고 배열시킬 수도 있다. 혼섬사의 층의 수는, 2층 이상이며, 3~20층이 바람직하다.

본 발명의 복합재료의 형태의 다른 일 예로서, 논크림프 패브릭 등이라 불리는 복합재료를 들 수 있다. 논크림프 패브릭이란, 직물과 같이 경사와 위사가 교차되어 있는 재료와는 달리, 경사와 위사의 교차 등에 따른 굴곡(크림프)이 발생하지 않는 재료로 알려져 있다. 논크림프 패브릭은, 상기 교차에 따른 굴곡(크림프)이 없는만큼, 층상의 혼섬사가 일방향성을 유지하고 있으므로, 높은 강도 및 탄성률을 달성하는 것이 가능해진다.

논크림프 패브릭으로는, 복수개의 혼섬사가 일방향으로 층상으로 병렬한 층을 1층 또는 2층 이상을 가지는 형태를 들 수 있고, 층상의 혼섬사는, 2층 이상 가지는 것이 바람직하다. 층상의 혼섬사를 2층 이상 가지는 경우, 1층째의 혼섬사의 병렬방향과, 2층째 이후의 혼섬사의 병렬방향은 동일한, 즉, 1층째의 혼섬사의 병렬방향과 2층째 이후의 혼섬사의 병렬방향의 이루는 각이 0°이어도 되는데, 1층째와, 2층째 이후 중 적어도 1층의, 혼섬사의 병렬방향의 이루는 각은, 0° 초과 90° 이하인 것이 바람직하다. 1층째와 2층째 이후의 적어도 1층의 혼섬사의 병렬방향의 이루는 각(なす角)이 0°를 초과함으로써, 얻어지는 논크림프 패브릭을 2방향 이상의 방향에 대한 강도를 강화시킬 수 있다. 상기 이루는 각은, 바람직하게는 10~90°, 더욱 바람직하게는 30~90°이다. 또한, 이루는 각이란, 한 층상으로 병렬한 혼섬사의 병렬방향과, 다른 한 층상으로 병렬한 혼섬사의 병렬방향의 이루는 각 중, 적은 쪽의 각을 말한다. 또한, 본 발명에 있어서의 이루는 각은, 수학상의 엄밀한 이루는 각이 아닌, 본 발명의 기술분야에 있어서의 통상의 오차를 포함할 수 있음은 물론이다.

논크림프 패브릭의 상세는, 일본특허공개 2007-46197호 공보 및 일본특허공표 2015-521661호 공보에 기재된 것을 참작할 수 있으며, 이들 내용은 본 명세서에 편입된다.

본 발명에 있어서의 논크림프 패브릭의 바람직한 실시형태의 일 예로서, 복수개의 혼섬사가 일방향으로 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 층상의 혼섬사 상에, 복수개의 혼섬사가 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 0° 초과 90° 이하, 바람직하게는 10~90°, 더욱 바람직하게는 30~90°의 방향으로, 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 열가소성 수지섬유(C)가 상기 층상의 혼섬사를 보형하고 있는 복합재료를 들 수 있다. 이러한 복합재료로는, 예를 들어, 도 5에 나타내는 복합재료를 들 수 있다. 도 5에서는, 혼섬사 21가 층상으로 병렬하고, 상기 혼섬사 21에 대하여, 45°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사 22가 층상으로 병렬하고, 또한, 상기 혼섬사 22에 대하여, 45°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사 23이 병렬하고, 다시, 상기 혼섬사 23에 대하여, 45°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사 24가 병렬하고 있다. 그리고, 이와 같이 병렬한 혼섬사를 열가소성 수지섬유(C)로 보형하고 있다. 본 실시형태에서는, 혼섬사 24에 대하여, Z자가 되도록 스티칭하고 있는데, 다른 보형방법일 수도 있다. 직물의 경우, 경사와 위사를 교차시키기 때문에, 굴곡(크림프)이 발생하여 강도, 탄성률이 저하되는 경향이 있었다. 그러나, 본 실시형태의 복합재료는, 각 층의 혼섬사가 일방향성을 유지하고 있으므로, 높은 강도 및 탄성률을 달성하는 것이 가능해진다.

도 5에서는, 층상의 혼섬사 상에, 복수개의 혼섬사가 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 45°의 이루는 각도가 되도록 병렬하고 있는데, 이루는 각은, 0° 초과 90° 이하의 범위에서 적당히 정할 수 있으며, 바람직하게는 10~90°, 더욱 바람직하게는 30~90°이다.

또한, 도 5에 있어서, 층상의 혼섬사의 최표층의 표면에 기재를 가지고 있을 수도 있다. 나아가, 도 5에서는, 층상의 혼섬사가 연속하여 적층하고 있는데, 층상의 혼섬사 사이에 다른 층을 포함하고 있을 수도 있다. 다른 층은, 특별히 정하는 것은 아니며, 층상의 혼섬사와 층상의 혼섬사 사이의 층도, 층상의 혼섬사일 수도 있다.

예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 층상의 혼섬사의 표면에, 복수개의 혼섬사가 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 0°로 병렬하고 있는 태양이 예시된다. 도 6에서는, 화살표는, 혼섬사의 병렬방향을 나타내고 있고, 31~36은 혼섬사로 구성되는 층을 나타내고 있다. 그리고, 도 6에서는, 층 31에 있어서의 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 0°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사가 병렬하여 층 32를 형성하고, 층 32에 있어서의 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 90°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사가 병렬하여 층 33을 형성하고, 층 33에 있어서의 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 0°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사가 병렬하여 층 34를 형성하고, 층 34에 있어서의 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 90°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사가 병렬하여 층 35를 형성하고, 층 35에 있어서의 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 0°의 이루는 각도가 되도록 혼섬사가 병렬하여 층 36을 형성하고 있다. 이와 같이, 동일한 방향으로 혼섬사를 병렬한 층을 2층 이상 연속하여 마련함으로써, 상기 방향의 강도를 높일 수 있다.

본 실시형태에서는, 예를 들어, 폭 5cm 이상, 200g/m² 이상의 복합재료를 제조할 수 있다. 상한값으로는, 예를 들어, 폭 200cm 이하, 4000g/m² 이하의 복합재료로 할 수 있다.

본 발명에 있어서의 논크림프 패브릭은, 필요한 형상으로 커트하여 이용할 수도 있는데, 처음부터, 원하는 형상을 따르도록 혼섬사를 층상으로 병렬하여 제조할 수도 있다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 복합재료를 결합함으로써, 원하는 형상이 되도록 구성할 수도 있다. 도 7에서는, 4개의 동일한 형상의 복합재료를 제조하여, 이들을 결합하고 있는데, 이러한 복합재료의 결합에도, 열가소성 수지섬유(C)를 이용할 수 있다.

<혼섬사>

본 발명에서 이용하는 혼섬사는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함한다. 본 발명에서 이용하는 혼섬사는, 통상, 혼섬사를 구성하는 연속섬유의 95중량% 이상이 연속강화섬유(A) 또는 연속열가소성 수지섬유(B)로 구성된다.

본 발명에서 이용하는 혼섬사는, 바람직하게는, 연속강화섬유(A)가 분산되어 있으며, 또한, 연속강화섬유(A) 및 연속열가소성 수지섬유(B) 중 적어도 일방의 처리제에 의해, 속상으로 된 것이다. 또한, 본 발명에서 이용하는 혼섬사에서는, 연속열가소성 수지섬유(B)는 연속강화섬유(A)에 함침하지 하지 않고, 섬유의 상태를 유지하고 있다. 그러나, 본 발명에서 이용하는 혼섬사는, 연속열가소성 수지섬유(B)성분의 일부가 연속강화섬유에 함침하고 있을 수도 있다. 구체적으로는, 본 발명에서 이용하는 혼섬사에 있어서, 연속열가소성 수지섬유(B)성분의 함침율은 12% 이하인 것이 바람직하고, 10% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 함침율의 하한값은 특별히 정하는 것은 아니며, 0%일 수도 있다.

여기서, 도 2(a)나 도 3에서 나타내는 바와 같이 혼섬사를, 직선상으로 배열하지 않고, 구부려서 배열하는 경우, 함침율은 5% 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 하면, 구부려서 배열하여도, 혼섬사를 잘 접히지 않게 할 수 있다.

한편, 함침율을 1~12%, 더 나아가, 7~12%로 하면, 혼섬사의 연속섬유의 직선성을 보다 효과적으로 유지할 수 있고, 기계적 강도가 보다 향상되는 경향이 있으므로 바람직하다. 특히, 본 발명의 복합재료를 논크림프 패브릭로서 이용하는 경우에는, 함침율을 1~12%로 하면, 혼섬사를, 보다 정확하게 병렬시킬 수 있다.

본 발명에 있어서의 함침율은, 후술하는 실시예에서 측정된 방법에 의해 얻어지는 값을 말한다. 단, 측정기기 등에 대하여, 실시예에 기재된 기기 등이 입수 불가능 또는 입수 곤란한 경우에는, 다른 동일한 측정이 가능한 기기를 이용할 수 있다. 이하의 측정방법에 대해서도 동일하다.

또한, 혼섬사 중에 있어서의, 연속강화섬유(A)의 비율은, 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 15중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 20중량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 30중량% 이상인 것이 한층 바람직하고, 40중량% 이상인 것이 한층 더 바람직하고, 50중량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 55중량% 이상으로 할 수도 있다. 혼섬사 중에 있어서의 연속강화섬유(A)의 비율의 상한은, 바람직하게는 90중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 80중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 70중량% 이하이고, 65중량% 이하로 할 수도 있다.

혼섬사 중에 있어서의, 연속열가소성 수지섬유(B)의 비율은, 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 20중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 30중량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 35중량% 이상으로 할 수도 있다. 연속열가소성 수지섬유(B)의 비율의 상한은, 바람직하게는 90중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 85중량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 80중량% 이하이고, 한층 바람직하게는 70중량% 이하이고, 한층 더 바람직하게는 60중량% 이하이고, 특히 바람직하게는 50중량% 이하이고, 45중량% 이하로 할 수도 있다.

혼섬사 중에 있어서의, 연속강화섬유(A)의 분산도는, 60~100%인 것이 바람직하고, 63~100%인 것이 보다 바람직하고, 68~100%가 더욱 바람직하고, 70~100%가 특히 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 혼섬사는 보다 균일한 물성을 나타내고, 나아가, 성형품의 외관이 보다 향상된다. 또한, 이것을 이용하여 성형품을 제작했을 때에 기계물성이 보다 우수한 것이 얻어진다.

본 발명에 있어서의 분산도란, 후술하는 실시예에서 나타내는 방법에 의해 측정된 값을 말한다. 측정장치 등이 입수 불가능한 경우, 다른 동종의 기기 등을 채용할 수 있다(이하, 다른 측정방법에 대해서도 동일).

혼섬사의 제조에는, 통상, 연속열가소성 수지섬유속과 연속강화섬유속을 이용하여 제조한다. 1개의 혼섬사의 제조에 이용되는 섬유의 합계섬도(1개의 혼섬사의 제조에 이용되는 연속열가소성 수지섬유의 섬도의 합계 및 연속강화섬유의 섬도의 합계를 모두 더한 값)는, 1000~100000dtex인 것이 바람직하고, 1500~50000dtex인 것이 보다 바람직하고, 2000~50000dtex인 것이 더욱 바람직하고, 3000~30000dtex인 것이 특히 바람직하다.

1개의 혼섬사의 제조에 이용하는 연속열가소성 수지섬유(B)의 섬도의 합계와 연속강화섬유(A)의 섬도의 합계의 비(연속열가소성 수지섬유(B)의 섬도의 합계/연속강화섬유(A)의 섬도의 합계)는 0.1~10인 것이 바람직하고, 0.1~6.0인 것이 보다 바람직하고, 0.5~2.0이 더욱 바람직하다.

1개의 혼섬사의 제조에 이용하는 섬유수의 합계(연속열가소성 수지섬유(B)의 섬유수의 합계와 연속강화섬유(A)의 섬유수의 합계를 합계한 섬유수)는 100~100000f인 것이 바람직하고, 1000~100000f인 것이 보다 바람직하고, 1500~70000f인 것이 보다 바람직하고, 2000~20000f인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 혼섬사의 혼섬성이 향상되고, 복합재료로서의 물성과 질감이 보다 우수한 것이 얻어진다. 또한, 어느 한 섬유가 치우치는 영역이 적어 서로의 섬유가 보다 균일하게 분산되기 쉽다.

1개의 혼섬사의 제조에 이용하는 연속열가소성 수지섬유(B)의 섬유수의 합계와 연속강화섬유(A)의 섬유수의 합계의 비(연속열가소성 수지섬유(B)의 섬유수의 합계/연속강화섬유(A)의 섬유수의 합계)는 0.001~1인 것이 바람직하고, 0.001~0.5인 것이 보다 바람직하고, 0.05~0.2인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 혼섬사의 혼섬성이 향상되고, 복합재료로서의 물성과 질감이 보다 우수한 것이 얻어진다. 또한, 혼섬사 중의 연속열가소성 수지섬유(B)와 연속강화섬유(A)는, 서로의 섬유가 균일하게 분산되어 있는 것이 바람직하나, 상기 서술한 범위이면 서로의 섬유가 보다 균일하게 분산되기 쉽다.

본 발명에서 이용하는 혼섬사는, 꼬임을 줄 수도 있다. 꼬임을 주는 방법은, 특별히 정하는 것은 아니며, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 꼬임의 횟수로는, 연속열가소성 수지섬유에 이용하는 열가소성 수지의 종류, 열가소성 수지의 섬유수, 섬도, 연속강화섬유의 종류, 섬유수, 섬도, 연속열가소성 수지섬유와 연속강화섬유의 섬유수비나 섬도비에 따라 적당히 정할 수 있는데, 예를 들어 1~200회/m(섬유길이)로 할 수 있고, 나아가 1~100회/m로 할 수 있으며, 더 나아가서는 1~70회/m로 할 수 있으며, 특히 1~50회/m로 할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 보다 기계적 강도가 우수한 성형품이 얻어진다.

혼섬사에 이용하는 연속강화섬유(A) 및/또는 연속열가소성 수지섬유(B)는, 처리제로 표면처리된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)가 보다 균일하게 분산된 혼섬사를 얻기 쉬워지고, 또한, 성형 후의 연속열가소성 수지섬유(B)성분의 연속강화섬유(A)에 대한 함침율을 향상시킬 수 있다.

또한, 혼섬사에는, 연속강화섬유(A), 연속열가소성 수지섬유(B), 연속강화섬유(A)의 처리제, 연속열가소성 수지섬유(B)의 처리제 및 이외의 다른 성분이 포함되어 있을 수도 있으며, 구체적으로는, 단섬유길이탄소섬유, 카본나노튜브, 풀러렌, 마이크로셀룰로오스파이버, 탈크, 마이카 등이 예시된다. 이들 다른 성분의 배합량은, 혼섬사의 5중량% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 혼섬사의 일 예로는, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하고, 혼섬사 중의 연속강화섬유(A)의 분산도가 60~100%이고, 연속열가소성 수지섬유(B)의 연속강화섬유에 대한 함침율이 12% 이하이고, 연속열가소성 수지섬유(B)의 길이가 30mm를 초과하는 혼섬사를 들 수 있다.

<<연속강화섬유(A)>>

본 발명에서 이용하는 혼섬사는 연속강화섬유(A)를 포함한다. 본 발명에 있어서의 연속강화섬유(A)란, 6mm를 초과하는 섬유길이를 가지는 연속강화섬유를 말하며, 30mm를 초과하는 섬유길이를 가지는 연속강화섬유인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 연속강화섬유의 평균섬유길이는 특별히 제한되지 않으나, 성형가공성을 양호하게 하는 관점으로부터, 1~20,000m의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~10,000m, 더욱 바람직하게는 1,000~7,000m이다.

본 발명에서 이용하는 연속강화섬유는, 통상, 복수의 연속강화섬유가 속상으로 된 연속강화섬유속이다.

본 발명에서 이용하는 연속강화섬유는, 혼섬사 1개당의 합계섬도가, 100~50000dtex인 것이 바람직하고, 500~40000dtex인 것이 보다 바람직하고, 1000~10000dtex인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 가공이 보다 용이해지며, 얻어지는 혼섬사의 탄성률·강도가 보다 우수한 것이 된다.

본 발명에서 이용하는 연속강화섬유는, 혼섬사 1개당의 합계섬유수가, 500~50000f인 것이 바람직하고 500~20000f인 것이 보다 바람직하고, 1000~15000f인 것이 더욱 바람직하고, 1500~5000f인 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 혼섬사 중에서의 연속강화섬유의 분산상태가 보다 양호해진다.

1개의 혼섬사에 있어서, 연속강화섬유가, 소정의 합계섬도 및 합계섬유수를 만족하기 위하여, 1개의 연속강화섬유속으로 제조할 수도 있고, 복수개의 연속강화섬유속을 이용하여 제조할 수도 있다. 본 발명에서는, 1~10개의 연속강화섬유속을 이용하여 제조하는 것이 바람직하고, 1~3개의 연속강화섬유속을 이용하여 제조하는 것이 보다 바람직하고, 1개의 연속강화섬유속을 이용하여 제조하는 것이 더욱 바람직하다.

연속강화섬유로는, 유리섬유, 탄소섬유, 식물섬유(케나프(Kenaf), 죽섬유 등을 포함함), 알루미나섬유, 보론섬유, 세라믹섬유, 금속섬유(스틸섬유등) 등의 무기섬유, 및, 아라미드섬유, 폴리옥시메틸렌섬유, 방향족 폴리아미드섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸섬유, 초고분자량 폴리에틸렌섬유 등의 유기섬유 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 유리섬유 중 적어도 1종인 것이 바람직하고, 탄소섬유 및 유리섬유 중 적어도 1종인 것이 보다 바람직하다. 특히, 경량이면서, 고강도, 고탄성률이라는 우수한 특징을 가지므로, 탄소섬유가 바람직하게 이용된다. 탄소섬유는 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유, 피치계 탄소섬유를 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 리그닌이나 셀룰로오스 등, 식물 유래원료의 탄소섬유도 이용할 수 있다.

<<연속강화섬유의 처리제>>

본 발명에서 이용하는 연속강화섬유는, 처리제로 처리된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 처리제로는, 집속제나 표면처리제가 예시되고, 특허 제4894982호 공보의 단락번호 0093 및 0094에 기재된 것이 바람직하게 채용되며, 이들 내용은 본 명세서에 편입된다.

본 발명에서는, 특히, 극성기를 가지는 열가소성 수지를 이용하는 경우, 상기 열가소성 수지의 극성기와 반응성을 가지는 관능기를 가지는 연속강화섬유의 처리제로 처리하는 것이 바람직하다. 이러한 열가소성 수지의 극성기와 반응성을 가지는 관능기는, 통상, 가열성형하는 공정에서 열가소성 수지와 화학결합한다. 이러한 열가소성 수지의 극성기와 반응성을 가지는 관능기를 가지는 연속강화섬유의 처리제는, 연속강화섬유를 집속시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 혼섬사에 있어서의 가열가공 전의 각 섬유의 물리적 집속을 돕는다.

구체적으로는, 본 발명에서 이용하는 처리제는, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실란커플링제, 수불용성 폴리아미드 수지 및 수용성 폴리아미드 수지의 적어도 1종인 것이 바람직하고, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 수불용성 폴리아미드 수지 및 수용성 폴리아미드 수지의 적어도 1종인 것이 보다 바람직하고, 수용성 폴리아미드 수지인 것이 더욱 바람직하다.

에폭시 수지로는, 에폭시알칸, 알칸디에폭사이드, 비스페놀A-글리시딜에테르, 비스페놀A-글리시딜에테르의 이량체, 비스페놀A-글리시딜에테르의 삼량체, 비스페놀A-글리시딜에테르의 올리고머, 비스페놀A-글리시딜에테르의 폴리머, 비스페놀F-글리시딜에테르, 비스페놀F-글리시딜에테르의 이량체, 비스페놀F-글리시딜에테르의 삼량체, 비스페놀F-글리시딜에테르의 올리고머, 비스페놀F-글리시딜에테르의 폴리머, 스테아릴글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 에틸렌옥사이드라우릴알코올글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르 등의 글리시딜 화합물; 안식향산글리시딜에스테르, p-톨루일산글리시딜에스테르, 스테아르산글리시딜에스테르, 라우르산글리시딜에스테르, 팔미트산글리시딜에스테르, 올레산글리시딜에스테르, 리놀레산글리시딜에스테르, 리놀렌산글리시딜에스테르, 프탈산디글리시딜에스테르 등의 글리시딜에스테르 화합물; 테트라글리시딜아미노디페닐메탄, 트리글리시딜아미노페놀, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜톨루이딘, 테트라글리시딜메타자일렌디아민, 트리글리시딜시아누레이트, 트리글리시딜이소시아누레이트 등의 글리시딜아민 화합물을 들 수 있다.

우레탄 수지로는, 예를 들어, 폴리올, 유지와 다가알코올을 움에스테르화한 폴리올, 및 폴리이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 우레탄 수지를 사용할 수 있다.

상기 폴리이소시아네이트로는, 예를 들어, 1,4-테트라메틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,8-디이소시아네이트메틸카프로에이트 등의 지방족 이소시아네이트류; 3-이소시아네이트메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실이소시아네이트, 메틸시클로헥실-2,4-디이소시아네이트 등의 지환족 디이소시아네이트류; 톨루일렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 1,5-나프텐디이소시아네이트, 디페닐메틸메탄디이소시아네이트, 테트라알킬디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4-디벤질디이소시아네이트, 1,3-페닐렌디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트류; 염소화디이소시아네이트류, 브롬화디이소시아네이트류 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로, 또는 2종 이상의 혼합물로서 이용할 수 있다.

상기 폴리올로는, 통상 우레탄 수지의 제조에 사용되는 각종 폴리올, 예를 들어, 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 헥산디올, 네오펜틸글리콜, 비스페놀A, 시클로헥산디메탄올, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리스리톨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 폴리카프로락톤, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 폴리티오에테르폴리올, 폴리아세탈폴리올, 폴리부타디엔폴리올, 푸란디메탄올 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로, 또는 2종 이상의 혼합물로서 이용할 수 있다.

실란커플링제로는, 예를 들어, 아미노프로필트리에톡시실란, 페닐아미노프로필트리메톡시실란, 글리시딜프로필트리에톡시실란, 메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등의 트리알콕시 또는 트리알릴옥시실란 화합물, 우레이도실란, 설파이드실란, 비닐실란, 이미다졸실란 등을 들 수 있다.

여기서, 수불용성 폴리아미드 수지란, 25℃에서 1g의 폴리아미드 수지를 100g의 물에 첨가했을 때 99중량% 이상이 용해되지 않는 것을 말한다.

수불용성 폴리아미드 수지를 이용하는 경우, 물 또는 유기용매에, 분말상의 수불용성 폴리아미드 수지를 분산 또는 현탁시켜 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 분말상의 수불용성 폴리아미드 수지의 분산물 또는 현탁액에 혼섬유속을 침지하여 이용하고, 건조시켜 혼섬사로 할 수 있다.

수불용성 폴리아미드 수지로는, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 자일릴렌디아민계 폴리아미드 수지(바람직하게는, 폴리자일릴렌아디프아미드, 폴리자일릴렌세바스아미드) 및, 이들의 공중합체의 분체를 비이온계, 양이온계, 음이온계 또는 이들의 혼합물인 계면활성제를 첨가하여 유화분산된 것을 들 수 있다. 수불용성 폴리아미드 수지의 시판품은, 예를 들어, 수불용성 나일론에멀젼으로서 판매되고 있으며, 예를 들어, 스미토모세이카제 세폴젼 PA, Michaelman제 Michem Emulsion을 들 수 있다.

여기서, 수용성 폴리아미드 수지란, 25℃에서 1g의 폴리아미드 수지를 100g의 물에 첨가했을 때에, 그 99중량% 이상이 물에 녹는 것을 말한다.

수용성 폴리아미드 수지로는, 아크릴산그래프트화N-메톡시메틸화폴리아미드 수지, 아미드기를 부여한 N-메톡시메틸화폴리아미드 수지 등의 변성폴리아미드를 들 수 있다. 수용성 폴리아미드 수지로는, 예를 들어, 토레이제 AQ-나일론, 나가세켐텍스제 트레진 등의 시판품을 들 수 있다.

상기 처리제의 양은, 연속강화섬유의 0.001~1.5중량%인 것이 바람직하고, 0.1~1.2중량%인 것이 보다 바람직하고, 0.5~1.1중량%인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 연속강화섬유의 분산도가 보다 향상되고, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.

<<연속강화섬유의 처리제에 의한 처리방법>>

연속강화섬유에 의한 처리제에 의한 처리방법은, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 연속강화섬유를, 처리제를 용액에 용해시킨 것에 첨가하고, 연속강화섬유의 표면에 처리제를 부착시키는 것을 들 수 있다. 또한, 처리제를 연속강화섬유의 표면에 에어블로우할 수도 있다. 또한, 이미, 표면처리제나 처리제로 처리되어 있는 연속강화섬유를 이용할 수도 있고, 시판품의 표면처리제나 처리제를 씻어내고 나서, 재차, 원하는 처리제 양이 되도록, 다시 표면처리할 수도 있다.

<<연속열가소성 수지섬유(B)>>

본 발명에 있어서의 연속열가소성 수지섬유(B)란, 6mm를 초과하는 섬유길이를 가지는 열가소성 수지섬유를 말하며, 30mm를 초과하는 섬유길이를 가지는 열가소성 수지섬유인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 연속열가소성 수지섬유의 평균섬유길이에 특별히 제한은 없으나, 성형가공성을 양호하게 하는 관점으로부터, 1~20,000m의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~1,0000m, 더욱 바람직하게는 1,000~7,000m이다.

본 발명에서 이용하는 연속열가소성 수지섬유(B)는, 열가소성 수지 b를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물로 이루어진다. 예를 들어, 열가소성 수지 조성물의 80중량% 이상, 더 나아가, 90~100중량%가 열가소성 수지 b인 것을 말한다. 따라서, 열가소성 수지 조성물은, 열가소성 수지 b만으로 이루어질 수도 있고, 열가소성 수지 b에 더하여, 공지의 첨가제 등을 적당히 배합한 것일 수도 있다.

수지 b로는, 복합재료에 이용하는 것을 널리 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀수지류, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지류, 폴리카보네이트 수지, 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리에테르에테르케톤케톤 등의 폴리에테르케톤 수지류, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르설파이드 수지, 열가소성 폴리에테르이미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 전방향족 폴리이미드, 반방향족 폴리이미드 등의 열가소성 폴리이미드 수지류 등을 이용할 수 있으며, 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용할 수 있는 열가소성 수지 조성물, 폴리아미드 수지의 상세에 대해서는, 후술한다.

수지 b의 융점은, 이용하는 수지의 종류에 따라 다른데, 예를 들어, 165~390℃인 것이 바람직하고, 165~375℃인 것이 보다 바람직하고, 165~305℃인 것이 더욱 바람직하고, 175~295℃인 것이 한층 바람직하고, 185~285℃인 것이 한층 더 바람직하다. 그러나, 수지 b에 높은 융점을 가지는 수지를 채용하는 경우, 슈퍼엔지니어링플라스틱스라 불리는 고내열성열가소성 수지를 이용할 수 있다. 슈퍼엔지니어링플라스틱스의 예로는, 미쯔이화학제, AURUM(등록상표), Victrex제, Victrex(등록상표)PEEK시리즈 등이 예시된다.

본 발명에서 이용하는 연속열가소성 수지섬유는, 통상, 연속열가소성 수지섬유가 속상으로 된 연속열가소성 수지섬유속을 이용하여 제조하는데, 이러한 연속열가소성 수지섬유속 1개당의 합계섬도가, 40~600dtex인 것이 바람직하고, 50~500dtex인 것이 보다 바람직하고, 100~400dtex인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 얻어지는 혼섬사 중에서의 연속열가소성 수지섬유의 분산상태가 보다 양호해진다. 이러한 연속열가소성 수지섬유속을 구성하는 섬유수는, 1~200f인 것이 바람직하고, 5~100f인 것이 보다 바람직하고, 10~80f인 것이 더욱 바람직하고, 20~50f인 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 얻어지는 혼섬사 중에서의 연속열가소성 수지섬유의 분산상태가 보다 양호해진다.

본 발명에서는, 1개의 혼섬사를 제조하기 위하여, 상기 연속열가소성 수지섬유속을 1~100개의 범위에서 이용하는 것이 바람직하고, 1~50개의 범위에서 이용하는 것이 보다 바람직하고, 3~25개의 범위에서 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.

혼섬사 1개를 제조하기 위한 상기 연속열가소성 수지섬유의 합계섬도는, 200~12000dtex인 것이 바람직하고, 1000~6000dtex인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 본 발명의 효과가 보다 효과적으로 발휘된다.

혼섬사 1개를 제조하기 위한 상기 연속열가소성 수지섬유의 합계섬유수는, 10~2000f인 것이 바람직하고, 20~1600f인 것이 보다 바람직하고, 200~350f인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 혼섬사의 혼섬성이 향상되고, 복합재료로서의 물성과 질감이 보다 우수한 것이 얻어진다. 다시, 섬유수를 10f 이상으로 함으로써, 개섬한 섬유가 보다 균일하게 혼합하기 쉬워진다. 또한, 2000f 이하로 하면, 어느 한 섬유가 치우치는 영역이 생기기 더 어려워져, 보다 균일성이 있는 혼섬사가 얻어진다.

본 발명에서 이용하는 연속열가소성 수지섬유속은, 인장강도가 2~10gf/d인 것이 바람직하다.

<<열가소성 수지 조성물>>

본 발명에서 이용하는 연속열가소성 수지섬유(B)는, 상기 서술한 바와 같이, 열가소성 수지 b를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물로 이루어진 것이 바람직하고, 폴리아미드 수지를 주성분으로 하는 폴리아미드 수지 조성물로 이루어진 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 열가소성 수지 조성물은, 엘라스토머성분을 포함하고 있을 수도 있다.

엘라스토머성분으로는, 예를 들어, 폴리올레핀계 엘라스토머, 디엔계 엘라스토머, 폴리스티렌계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, 불소계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머 등 공지의 엘라스토머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀계 엘라스토머 및 폴리스티렌계 엘라스토머이다. 이들 엘라스토머로는, 폴리아미드 수지에 대한 상용성을 부여하기 위하여, 라디칼개시제의 존재하 또는 비존재하에서, α,β-불포화카르본산 및 그의 산무수물, 아크릴아미드 그리고 이들의 유도체 등으로 변성한 변성 엘라스토머도 바람직하다.

열가소성 수지 조성물에, 엘라스토머성분을 배합하는 경우, 엘라스토머성분의 배합량은, 열가소성 수지 조성물의 5~25중량%인 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 목적·효과를 손상시키지 않는 범위에서, 본 발명에서 이용하는 열가소성 수지 조성물에도, 산화방지제, 열안정제 등의 안정제, 내가수분해성 개량제, 내후안정제, 염소제, 자외선흡수제, 핵제, 가소제, 분산제, 난연제, 대전방지제, 착색방지제, 겔화방지제, 착색제, 이형제 등의 첨가제 등을 첨가할 수 있다. 이들의 상세는, 특허 제4894982호 공보의 단락번호 0130~0155에 기재된 것을 참작할 수 있으며, 이들 내용은 본 명세서에 편입된다. 한편, 본 발명에서 이용하는 열가소성 수지 조성물은, 필러를 포함하고 있을 수도 있는데, 필러를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 열가소성 수지 조성물 중의 필러의 함유량이, 3중량% 이하인 것을 말한다.

본 발명에서 이용하는 열가소성 수지 조성물의 바람직한 실시형태로서, 열가소성 수지 조성물의 70중량% 이상(바람직하게는 80중량% 이상)이, 폴리아미드 수지인 형태가 예시되며, 이러한 폴리아미드 수지는, 디아민 유래의 구성단위와 디카르본산 유래의 구성단위를 포함하고, 디아민 유래의 구성단위의 50몰% 이상이 자일릴렌디아민에서 유래하는 것이 더욱 바람직하다.

<<폴리아미드 수지>>

본 발명에서 이용하는 폴리아미드 수지로는, 폴리아미드 4, 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드(폴리아미드 6T), 폴리헥사메틸렌이소프탈아미드(폴리아미드 6I), 폴리아미드 66/6T, 폴리자일릴렌아디프아미드, 폴리자일릴렌세바스아미드, 폴리자일릴렌도데칸아미드, 폴리아미드 9T, 폴리아미드 9MT, 폴리아미드 6I/6T 등을 들 수 있다.

상기 서술한 바와 같은 폴리아미드 수지 중에서도, 성형성, 내열성의 관점으로부터, 디아민 유래의 구성단위와 디카르본산 유래의 구성단위를 포함하고, 디아민 유래의 구성단위의 50몰% 이상이 자일릴렌디아민에서 유래하는 폴리아미드 수지(이하, 「XD계 폴리아미드」라고도 함)인 것이 바람직하다.

또한, 폴리아미드 수지가 혼합물인 경우에는, 폴리아미드 수지 중의 XD계 폴리아미드의 비율이 50중량% 이상인 것이 바람직하고, 80중량% 이상인 것이 보다 바람직하다.

XD계 폴리아미드는, 바람직하게는, 디아민 유래의 구성단위의 70몰% 이상, 보다 바람직하게는 80몰% 이상이 메타자일릴렌디아민 및/또는 파라자일릴렌디아민에서 유래하고, 디카르본산 유래의 구성단위의 바람직하게는 50몰% 이상, 보다 바람직하게는 70몰% 이상, 특히 80몰% 이상이, 탄소원자수가 바람직하게는 4~20의 α,ω-직쇄지방족 디카르본산에서 유래하는 것이 바람직하다.

XD계 폴리아미드의 원료 디아민성분으로서 이용할 수 있는 메타자일릴렌디아민 및 파라자일릴렌디아민 이외의 디아민으로는, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 2-메틸펜탄디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민 등의 지방족 디아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,3-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)프로판, 비스(아미노메틸)데칼린, 비스(아미노메틸)트리시클로데칸 등의 지환식디아민, 비스(4-아미노페닐)에테르, 파라페닐렌디아민, 비스(아미노메틸)나프탈렌 등의 방향환을 가지는 디아민 등을 예시할 수 있으며, 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

디아민성분으로서, 자일릴렌디아민 이외의 디아민을 이용하는 경우에는, 디아민 유래의 구성단위의 50몰% 미만이고, 30몰% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~25몰%, 특히 바람직하게는 5~20몰%의 비율로 이용한다.

폴리아미드 수지의 원료 디카르본산성분으로서 이용하는데 바람직한 탄소원자수 4~20의 α,ω-직쇄지방족 디카르본산으로는, 예를 들어 석신산, 글루타르산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 아디프산, 세바스산, 운데칸이산, 도데칸이산 등의 지방족 디카르본산을 예시할 수 있고, 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있는데, 이들 중에서도 폴리아미드 수지의 융점이 성형가공하는데 적절한 범위가 되는 점에서, 아디프산 또는 세바스산이 바람직하고, 세바스산이 특히 바람직하다.

상기 탄소원자수 4~20의 α,ω-직쇄지방족 디카르본산 이외의 디카르본산성분으로는, 이소프탈산, 테레프탈산, 오르토프탈산 등의 프탈산 화합물, 1,2-나프탈렌디카르본산, 1,3-나프탈렌디카르본산, 1,4-나프탈렌디카르본산, 1,5-나프탈렌디카르본산, 1,6-나프탈렌디카르본산, 1,7-나프탈렌디카르본산, 1,8-나프탈렌디카르본산, 2,3-나프탈렌디카르본산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 2,7-나프탈렌디카르본산과 같은 이성체 등의 나프탈렌디카르본산 등을 예시할 수 있고, 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

디카르본산성분으로서, 탄소원자수 4~20의 α,ω-직쇄지방족 디카르본산 이외의 디카르본산을 이용하는 경우에는, 성형가공성, 배리어성의 점에서, 테레프탈산, 이소프탈산을 이용하는 것이 바람직하다. 테레프탈산, 이소프탈산의 비율은, 바람직하게는 디카르본산구성단위의 30몰% 이하이고, 보다 바람직하게는 1~30몰%, 특히 바람직하게는 5~20몰%의 범위이다.

또한, 디아민성분, 디카르본산성분 이외에도, 폴리아미드 수지를 구성하는 성분으로서, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 ε-카프로락탐이나 라우로락탐 등의 락탐류, 아미노카프로산, 아미노운데칸산 등의 지방족 아미노카르본산류도 공중합성분으로서 사용할 수 있다.

본 발명에서 이용하는 폴리아미드 수지는, 수평균분자량(Mn)이 6,000~30,000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8,000~28,000이고, 더욱 바람직하게는 9,000~26,000이고, 보다 더욱 바람직하게는 10,000~24,000이고, 특히 바람직하게는 11,000~22,000이다. 이러한 범위이면, 내열성, 탄성률, 치수안정성, 성형가공성이 보다 양호해진다.

한편, 여기서 말하는 수평균분자량(Mn)이란, 폴리아미드 수지의 말단아미노기농도[NH₂](μ당량/g)와 말단카르복실기농도[COOH](μ당량/g)로부터, 다음 식으로 산출된다.

수평균분자량(Mn)=2,000,000/([COOH]+[NH₂])

본 발명에서 이용하는 폴리아미드 수지는, 분자량분포(중량평균분자량/수평균분자량(Mw/Mn))가, 바람직하게는 1.8~3.1이다. 분자량분포는, 보다 바람직하게는 1.9~3.0, 더욱 바람직하게는 2.0~2.9이다. 분자량분포를 이러한 범위로 함으로써, 기계특성이 우수한 복합재료가 얻어지기 쉬운 경향이 있다.

폴리아미드 수지의 분자량분포는, 예를 들어, 중합시에 사용하는 개시제나 촉매의 종류, 양 및 반응온도, 압력, 시간 등의 중합반응조건 등을 적당히 선택함으로써 조정할 수 있다. 또한, 상이한 중합조건에 따라 얻어진 평균분자량이 상이한 복수종의 폴리아미드 수지를 혼합하거나, 중합 후의 폴리아미드 수지를 분별침전시킴으로써 조정할 수도 있다.

분자량분포는, GPC측정에 의해 구할 수 있고, 구체적으로는, 장치로서 토소사제 「HLC-8320GPC」, 칼럼으로서, 토소사제 「TSK gel Super HM-H」 2개를 사용하고, 용리액 트리플루오로아세트산나트륨농도 10mmol/l의 헥사플루오로이소프로판올(HFIP), 수지농도 0.02중량%, 칼럼온도 40℃, 유속 0.3ml/분, 굴절률검출기(RI)의 조건으로 측정하여, 표준 폴리메틸메타크릴레이트 환산의 값으로서 구할 수 있다. 또한, 검량선은 6수준의 PMMA를 HFIP에 용해시켜 측정하여 작성한다.

또한, 폴리아미드 수지는, 흡수시의 굽힘탄성률 유지율이, 85% 이상인 것이 바람직하다. 흡수시의 굽힘탄성률 유지율을, 이러한 범위로 함으로써, 성형품의 고온고습도하에서의 물성저하가 적어지고, 휨 등의 형상변화가 적어지는 경향이 있다.

여기서, 폴리아미드 수지의 흡수시의 굽힘탄성률 유지율이란, 폴리아미드 수지를 JIS K7171에 따라 성형한 굽힘시험편의 0.1중량%의 흡수시의 굽힘탄성률에 대한, 0.5중량%의 흡수시의 굽힘탄성률의 비율(%)로서 정의되며, 이것이 높다는 것은 흡습하여도 굽힘탄성률이 저하되기 어렵다는 것을 의미한다. 여기서, 굽힘탄성률은 JIS K7171에 따라 측정한 값을 말한다.

흡수시의 굽힘탄성률 유지율은, 보다 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이다.

폴리아미드 수지의 흡수시의 굽힘탄성률 유지율은, 예를 들어, 파라자일릴렌디아민과 메타자일릴렌디아민의 혼합비율에 의해 컨트롤할 수 있으며, 파라자일릴렌디아민의 비율이 많을수록 굽힘탄성률 유지율을 양호하게 할 수 있다. 또한, 굽힘시험편의 결정화도를 컨트롤함으로써도 조정할 수 있다.

폴리아미드 수지의 흡수율은, JIS K7171에 따라 성형한 굽힘시험편을 23℃에서 1주간, 물에 침지한 후 취출하고, 수분을 닦고 바로 측정했을 때의 흡수율로서 1중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.6중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.4중량% 이하이다. 이 범위이면, 성형품의 흡수에 따른 변형을 방지하기 쉽고, 또한, 가열가압시 등의 복합재료를 성형가공할 때의 발포를 억제하여, 기포가 적은 성형품을 얻을 수 있다.

또한, 폴리아미드 수지는, 말단아미노기농도([NH₂])가 바람직하게는 100μ당량/g 미만, 보다 바람직하게는 5~75μ당량/g, 더욱 바람직하게는 10~60μ당량/g이고, 말단카르복실기농도([COOH])는, 바람직하게는 150μ당량/g 미만, 보다 바람직하게는 10~120μ당량/g, 더욱 바람직하게는 10~100μ당량/g인 것이 호적하게 이용된다. 이러한 말단기농도의 폴리아미드 수지를 이용함으로써, 폴리아미드 수지를 필름상 또는 섬유상으로 가공할 때에 점도가 안정되기 쉬우며, 또한, 후술하는 카르보디이미드 화합물과의 반응성이 양호해지는 경향이 있다.

또한, 말단카르복실기농도에 대한 말단아미노기농도의 비([NH₂]/[COOH])는, 0.7 이하인 것이 바람직하고, 0.6 이하인 것이 보다 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.5 이하이다. 이 비가 0.7보다 큰 것은, 폴리아미드 수지를 중합할 때에, 분자량의 제어가 어려워지는 경우가 있다.

말단아미노기농도는, 폴리아미드 수지 0.5g을 30ml의 페놀/메탄올(4:1)혼합용액에 20~30℃에서 교반용해하고, 0.01N의 염산으로 적정하여 측정할 수 있다. 또한, 말단카르복실기농도는, 폴리아미드 수지 0.1g을 30ml의 벤질알코올에 200℃에서 용해하고, 160℃~165℃의 범위에서 페놀레드용액을 0.1ml 첨가하였다. 그 용액을 0.132g의 KOH를 벤질알코올 200ml에 용해시킨 적정액(KOH농도로서 0.01mol/l)으로 적정을 행하고, 색의 변화가 황색~적색이 되어 색의 변화가 없어진 시점을 종점으로 함으로써 산출할 수 있다.

폴리아미드 수지의 제조방법은, 일본특허공개 2014-173196호 공보의 단락 0052~0053에 기재된 것을 참작할 수 있으며, 이들 내용은 본 명세서에 편입된다.

본 발명에 있어서는, 폴리아미드 수지의 융점은, 150~310℃인 것이 바람직하고, 180~300℃인 것이 보다 바람직하고, 180~250℃인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 폴리아미드 수지의 유리전이점은, 50~100℃가 바람직하고, 55~100℃가 보다 바람직하고, 특히 바람직하게는 60~100℃이다. 이 범위이면, 내열성이 양호해지는 경향이 있다.

한편, 본 발명에 있어서의 융점이란, DSC(시차주사열량측정)법에 의해 관측되는 승온시의 흡열피크의 피크톱의 온도로서, 구체적으로는, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정된 값을 말한다.

유리전이점이란, 시료를 한번 가열용융시켜 열이력에 따른 결정성에 대한 영향을 없앤 후, 재차 승온하여 측정되는 유리전이점을 말한다. 측정에는, 예를 들어, 시마즈제작소(SHIMADZU CORPORATION)제, DSC-60을 이용하고, 시료량은 약 1mg로 하고, 분위기가스로는 질소를 30ml/분으로 흘려, 승온속도는 10℃/분의 조건으로 실온으로부터 예상되는 융점 이상의 온도까지 가열하여 용융시켰을 때에 관측되는 흡열피크의 피크톱의 온도로부터 융점을 구할 수 있다. 이어서, 용융된 폴리아미드 수지를, 드라이아이스로 급랭하고, 10℃/분의 속도로 융점 이상의 온도까지 재차 승온하여, 유리전이점, 융점을 구할 수 있다.

한편, 결정구조를 형성하기 어려운 저결정성 수지에 대해서는, 전처리 등을 행하여 융점이 명확해지도록 조정하고나서 융점을 측정할 수도 있다. 전처리의 일 예로는, 가열처리가 예시된다.

<<연속열가소성 수지섬유의 처리제>>

본 발명에서 이용하는 연속열가소성 수지섬유(B)는, 그 표면을 처리제로 처리하는 것도 바람직하다. 이러한 태양으로 함으로써, 혼섬사에 있어서의 연속강화섬유(A)의 분산도가 보다 향상된다. 처리제는, 연속열가소성 수지섬유(B)를 집속하는 기능을 갖는 것이면, 그 종류는 특별히 정하는 것은 아니다. 처리제로는, 에스테르계 화합물, 알킬렌글리콜계 화합물, 폴리올레핀계 화합물, 페닐에테르계 화합물을 예시할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 계면활성제가 바람직하다.

연속열가소성 수지섬유의 처리제의 양은, 연속열가소성 수지섬유에 대하여, 0.1~2중량%인 것이 바람직하고, 0.5~1.5중량%인 것이 보다 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 연속열가소성 수지섬유의 분산이 양호해져, 보다 균질한 혼섬사를 쉽게 얻을 수 있다. 또한, 혼섬사를 제조할 때에는 연속열가소성 수지섬유에는 기계와의 마찰력이나 섬유끼리의 마찰력이 발생하고, 이때 연속열가소성 수지섬유가 끊기는 경우가 있으나, 상기 범위로 함으로써 섬유의 절단을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 균질한 혼섬사를 얻기 위해 기계적인 응력을 연속열가소성 수지섬유에 가하나, 이때의 응력에 의해 연속열가소성 수지섬유가 절단되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

<<연속열가소성 수지섬유(B)의 처리제에 의한 처리방법>>

연속열가소성 수지섬유(B)의 처리제에 의한 처리방법은, 소기의 목적을 달성할 수 있는 한 특별히 정하는 것은 아니다. 예를 들어, 연속열가소성 수지섬유(B)에, 처리제를 용액에 용해시킨 것을 부가하고, 연속열가소성 수지섬유의 표면에 처리제를 부착시키는 것을 들 수 있다. 혹은 처리제를 연속열가소성 수지섬유의 표면에 대하여 에어블로우함으로써도 가능하다.

<열가소성 수지섬유(C)>

본 발명에서 이용하는 열가소성 수지섬유(C)는, 열가소성 수지 c를 주성분으로 하는 열가소성 수지 조성물로 이루어진다. 열가소성 수지섬유(C)의 원료인 열가소성 수지 조성물은, 통상, 50중량% 이상이 열가소성 수지 c이고, 60중량% 이상이 열가소성 수지 c인 것이 바람직하고, 70중량% 이상을 열가소성 수지 c로 할 수도 있다.

수지 c로는, 복합재료에 이용하는 것을 널리 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지류, 폴리카보네이트 수지, 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리에테르에테르케톤케톤 등의 폴리에테르케톤 수지류, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르설파이드 수지, 열가소성 폴리에테르이미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 전방향족 폴리이미드, 반방향족 폴리이미드 등의 열가소성 폴리이미드 수지류 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 수지 c가 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다. 폴리아미드 수지의 구체예로는, 상기 서술한 연속열가소성 수지섬유(B)에서 설명한 폴리아미드 수지를 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 열가소성 수지섬유(C)의 원료인 열가소성 수지 조성물은, 열가소성 수지 이외의 성분을 포함하고 있을 수도 있으며, 이들은, 연속열가소성 수지섬유(B)에서 설명한 것과 동의이고, 바람직한 범위도 동일하다.

수지 c의 융점은, 이용하는 수지의 종류에 따라 다른데, 180~405℃인 것이 바람직하고, 180~390℃인 것이 보다 바람직하고, 180~320℃인 것이 더욱 바람직하고, 190~310℃인 것이 한층 바람직하고, 200~300℃인 것이 한층 더 바람직하다. 본 발명에서 이용하는 열가소성 수지섬유(C)의 길이는, 혼섬사를 보형할 수 있는 한 특별히 정하는 것은 아니나, 가공의 용이성으로부터, 6mm 이상의 길이를 가지는 열가소성 수지섬유가 바람직하고, 20mm 이상의 길이를 가지는 열가소성 수지섬유인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서는, 1개의 열가소성 수지섬유(C)로 혼섬사를 보형할 수도 있고, 2개 이상의 열가소성 수지섬유(C)로 혼섬사의 각각의 개소를 보형한 것일 수도 있다. 나아가, 2개 이상의 속상의 열가소성 수지섬유(C)를 이용하여 혼섬사를 보형할 수도 있다.

열가소성 수지섬유(C)의 섬도는, 예를 들어, 10~200dtex, 바람직하게는 50~150dtex, 더욱 바람직하게는 100~150dtex로 할 수 있다. 열가소성 수지섬유(C)는 이용시, 그대로 이용할 수도 있고, 2개 꼬임, 3개 꼬임 등, 복수개 꼰 것을 이용할 수도 있다.

<수지 b와 수지 c의 융점의 관계>

본 발명에서는, 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지 c의 융점이 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지 b의 융점보다 15℃ 이상 높다. 이러한 구성으로 함으로써, 연속강화섬유(A)의 분산상태가 흐트러지지 않은 채, 수지 b를 함침시킬 수 있고, 얻어지는 성형품의 외관이 향상된다.

여기서, 수지 b가 2종 이상의 수지로 이루어진 경우, 융점이 높은 쪽의 수지의 융점을 가지고, 수지 b의 융점으로 한다. 또한, 수지 b가 융점을 2개 이상 가지는 경우, 높은 쪽의 융점을 가지고 수지 b의 융점으로 한다. 한편, 수지 c가 2종 이상의 수지로 이루어진 경우, 배합량이 많은 쪽의 수지의 융점을 가지고, 수지 c의 융점으로 한다. 한편, 수지 c가 2종 이상의 대략 등량의 열가소성 수지로 이루어진 경우, 융점이 가장 높은 수지의 융점을 가지고, 수지 c의 융점으로 한다.

또한, 수지 c가 융점을 2개 이상 가지는 경우, 높은 쪽의 융점을 가지고 수지 c의 융점으로 한다.

수지 c의 융점과 수지 b의 융점의 차(수지 c의 융점 - 수지 b의 융점)는, 16℃ 이상으로 할 수 있고, 더 나아가 17℃ 이상으로 할 수도 있으며, 특히 18℃ 이상으로 할 수도 있다. 또한, 수지 c의 융점과 수지 b의 융점의 차의 상한은 특별히 정하는 것은 아니나, 100℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 80℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 75℃ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써, 가열성형시에, 수지 b가 용융된 후에, 수지 c도 용융되어, 열가소성 수지섬유(C)가 눈에 띄지 않게 되어, 보다 외관이 양호한 성형품이 얻어진다.

본 발명에서는, 또한, 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 수지 c로서, 수지 b보다 15℃ 이상 융점이 높은 수지 c1과, 수지 b보다 융점이 낮은 수지 c2를 이용하는 실시형태도 개시한다. 본 실시형태에서는, 수지 b를 포함하는 혼섬사를, 수지 c1과 수지 c2를 포함하는 열가소성 수지섬유(C)를 이용하여 보형하고, 수지 b의 융점 이하의 온도에서 예비가열하면, 수지 c2만이 용융되어, 전체를 간이적으로 접착할 수 있어, 조작성을 향상시킬 수 있다.

한편, 보형시, 열가소성 수지섬유(C)를 기재 상에 자수하도록 스티칭하면, 열가소성 수지섬유(C)가, 의장성이 있는 모양을 형성할 수 있다. 따라서, 수지 c를 용융시키지 않고, 그대로 남기는 것도 가능하다. 이 경우의 수지 c의 융점은, 수지 b의 융점보다, 20~100℃ 높은 것이 바람직하고, 30~100℃ 높은 것이 보다 바람직하다.

<기재>

본 발명에서는, 혼섬사는, 기재 상에 배열되며, 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하여 보형되어 있는 것이 바람직하다. 기재는, 수지필름, 강화섬유를 포함하는 매트재, 유리섬유 등의 섬유의 직물이나 편물, 금속박 등이 예시된다. 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 열가소성 수지필름(D)을 이용하는 것이 예시된다. 기재의 두께는 특별히 정하는 것은 아니나, 예를 들어, 20~100μm로 할 수 있다.

강화섬유를 포함하는 매트재를 이용함으로써 프레스성형시에 매트성분을 리브 등에 부어 넣고, 일체성형이 가능해지는 점에서 유익하다.

스티칭방법은, 공지의 봉합방법, 자수방법을 채용할 수 있으며, 기재와 혼섬사가, 이동, 운반 등에 의해 크게 형태가 망가지거나 하지 않도록 보형되어 있으면 된다.

<<열가소성 수지필름(D)>>

본 발명에서 이용하는 열가소성 수지필름(D)은, 열가소성 수지를 포함하는 필름이며, 통상, 필름의 30~100중량%가 열가소성 수지(이하, 「수지 d」라고도 함)로 구성된다. 열가소성 수지로는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지류, 폴리카보네이트 수지, 폴리옥시메틸렌 수지, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤, 폴리에테르에테르케톤케톤 등의 폴리에테르케톤 수지류, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르설파이드 수지, 열가소성 폴리에테르이미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 전방향족 폴리이미드, 반방향족 폴리이미드 등의 열가소성 폴리이미드 수지류 등을 이용할 수 있으며, 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용할 수 있는 폴리아미드 수지로는, 수지 b에서 설명한 폴리아미드 수지가 예시되며, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 등이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 이용하는 열가소성 수지필름(D)은, 열가소성 수지 이외의 성분을 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 성분의 예로는, 상기 서술한 연속열가소성 수지섬유(B)에서 설명한 것과 동의이고, 바람직한 범위도 동일하다.

수지 d의 융점은, 180~405℃인 것이 바람직하고, 180~390℃인 것이 보다 바람직하고, 180~320℃인 것이 더욱 바람직하고, 190~310℃인 것이 한층 바람직하고, 200~300℃인 것이 한층 더 바람직하다. 수지 d가 2종 이상의 수지로 이루어진 경우, 배합량이 많은 쪽의 수지의 융점을 가지고, 수지 d의 융점으로 한다. 또한, 수지 d가 융점을 2개 이상 가지는 경우, 높은 쪽의 융점을 가지고 수지 d의 융점으로 한다.

본 발명에서는, 수지 d의 융점이 수지 b의 융점보다, 15℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 20~80℃ 높은 것이 보다 바람직하고, 25~76℃ 높은 것이 보다 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 가열성형시에, 수지 d가 용융되기 전에, 수지 b를 용융시키는 것이 가능해진다.

<수지 b, 수지 c, 수지 d의 조합>

본 발명의 복합재료에 있어서의, 수지 b, 수지 c, 수지 d의 조합은, 상기 융점의 관계를 만족시키는 것이 바람직하고, 특히, 수지 b가, XD계 폴리아미드를 주성분으로 하고, 수지 c 및 수지 d가, 각각, 폴리아미드 66 또는 XD계 폴리아미드를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 또한, 수지 b 및 수지 c의 양방에, 고융점수지를 이용하는 것도, 내열성이 높은 복합재료를 얻는다는 관점으로부터 바람직하다. 특히, 폴리에테르케톤 수지 및 폴리이미드 수지의 적어도 일방을 이용하는 태양이 바람직하게 예시되고, 적어도 폴리에테르케톤 수지를 이용하는 태양이 보다 바람직하게 예시된다. 구체적으로는, 수지 b로서 폴리에테르에테르케톤 수지(예를 들어, 융점 343℃인 것)를 이용하고, 수지 c로서 폴리이미드 수지(예를 들어, 미쯔이화학제, AURUM, 융점 388℃)를 이용하는 태양이나, 수지 b와 수지 c로서, 각각, 융점이 상이한 폴리에테르케톤케톤 수지(예를 들어, ARKEMA제, KEPSTAN 7002(융점 331℃)와 KEPSTAN 8002(융점 357℃))를 이용하는 태양이 예시된다.

<복합재료의 제조방법>

본 발명의 복합재료의 제조방법은 특별히 정하는 것은 아니며, 공지의 방법을 이용하여 제조할 수 있다.

일 예로서, 기재와, 기재 상에 배열하고 있는 혼섬사를, 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하는 것을 포함하고, 상기 혼섬사는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은, 복합재료의 제조방법이 예시된다.

<성형품의 제조방법>

본 발명의 성형품의 제조방법은, 특별히 정하는 것은 아니나, 본 발명의 복합재료를, 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 낮은 온도에서 성형하는 것이 바람직하다. 이러한 성형조건으로 함으로써, 수지 c가 잘 용융되지 않게 되어, 수지 b를 먼저 용융시킬 수 있다. 결과적으로, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)의 분산상태를 유지하면서, 수지 b 또는 수지 b를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 연속강화섬유(A)에 적절하게 함침시킬 수 있다. 수지 b가 용해된 후, 수지 c는 용융시킬 수도 있고, 용융시키지 않을 수도 있다. 그러나, 수지 c를 용융시키는 것이, 성형품에 있어서 수지 c가 눈에 띄지 않으므로 바람직하다.

성형온도는, 수지 c의 융점보다 5~50℃ 낮은 것이 바람직하고, 10~34℃ 낮은 것이 보다 바람직하고, 10~30℃ 낮은 것이 더욱 바람직하고, 10~28℃ 낮은 것이 한층 바람직하고, 10~25℃ 낮은 것이 한층 더 바람직하다. 가열시간은 특별히 정하는 것은 아니나, 예를 들어, 1~10분으로 할 수 있다. 또한, 이때 압력을 가할 수도 있으며, 압력으로는, 1~5MPa 정도인 것이 바람직하다.

또한, 성형온도는, 수지의 종류에 따라 다른데, 180~300℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 190~270℃가 보다 바람직하다.

상기 성형 후, 추가로 승온하여 가열할 수도 있다. 이러한 성형 후 가열을 함으로써, 열가소성 수지섬유(C)의 눈에 띔을 더욱 잘 일어나지 않도록 할 수 있다. 이때의 가열온도는, (수지 c의 융점 -20℃) 이상인 것이 바람직하고, (수지 c의 융점 -15℃) 이상이 보다 바람직하다. 성형 후의 가열온도의 상한은, 수지 c의 융점 이하인 것이 바람직하고, (수지 c의 융점 -5℃) 이하인 것이 보다 바람직하다. 이때의 가열시간으로는, 30~300초가 예시된다.

성형 후에 승온하여 가열하는 경우에는, 성형온도를 비교적 낮추더라도(예를 들어, 수지 c의 융점보다 20~55℃ 정도 낮게, 더 나아가, 수지의 융점보다 25~50℃ 낮게), 수지 c를 눈에 띄지 않게 할 수 있다.

성형 후에 승온하여 가열하는 태양보다, 성형 후에 승온하지 않는 태양이, 작업시간이 짧아지고, 조작성의 관점으로부터 바람직하다. 단, 성형 후에 승온하는 태양이, 열가소성 수지의 함침이나 연속강화섬유의 계면과의 반응을 효과적으로 진행시킬 수 있어, 보다 기계적 강도가 우수한 성형품이 얻어진다.

본 발명에서는, 성형품을 열경화성 수지로 피복할 수도 있다.

<성형품의 용도>

본 발명의 복합재료를 성형하여 이루어진 성형품의 이용분야에 대해서는 특별히 정하는 것은 아니며, 자동차, 항공기 등 수송기부품, 일반기기부품, 정밀기계부품, 전자·전기기기부품, OA기기부품, 건재·주설관련부품, 의료장치, 레저스포츠용품, 유희구, 의료품, 식품포장용 필름 등의 일회용, 방위 및 항공우주제품 등에 널리 이용된다. 특히, 의료용 장구(장하지장구 등), 자동차, 전차 및 배 등의 창틀, 헬멧의 고글부위의 테, 안경프레임, 안전화 등 용의 성형재료로서, 호적하게 이용된다. 특히, 본 발명의 복합재료는, 의료용 장구 형성용 재료, 자동차용 이차구조부재로서의 이용 가치가 높다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리내용, 처리순서 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 적당히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예로 한정되는 것은 아니다.

이하의 원재료를 사용하였다.

1. 열가소성 수지 b

<합성예 1 MPXD10>

교반기, 분축기, 전축기, 온도계, 적하깔때기 및 질소도입관, 스트랜드다이를 구비한 반응용기에, 세바스산(이토제유(주)제TA그레이드) 10kg(49.4mol) 및 아세트산나트륨/차아인산나트륨·일수화물(몰비=1/1.5) 11.66g을 투입하고, 충분히 질소치환한 후, 다시 소량의 질소기류하에서 계 내를 교반하면서 170℃까지 가열용융하였다.

메타자일릴렌디아민(미쯔비시가스화학(주)제)과 파라자일릴렌디아민(미쯔비시가스화학(주)제)의 몰비가 70/30인 혼합자일릴렌디아민 6.647kg(메타자일릴렌디아민 34.16mol, 파라자일릴렌디아민 14.64mol)을 용융한 세바스산에 교반하에서 적하하고, 생성되는 축합수를 계 외로 배출하면서, 내온을 연속적으로 2.5시간동안 240℃까지 승온하였다.

적하 종료 후, 내온을 상승시켜, 250℃에 달한 시점에서 반응용기 내를 감압으로 하고, 다시 내온을 상승시켜 255℃에서 20분간, 용융중축합반응을 계속하였다. 그 후, 계 내를 질소로 가압하고, 얻어진 중합물을 스트랜드다이로부터 취출하여, 이것을 펠릿화함으로써, 폴리아미드 수지 MPXD10을 얻었다.

얻어진 폴리아미드 수지의 융점은, 213℃, 수평균분자량은, 15400이었다.

<합성예 2 MXD10>

합성예 1에 있어서, 메타자일릴렌디아민과 파라자일릴렌디아민의 혼합자일릴렌디아민을, 등량의 메타자일릴렌디아민으로 변경한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 MXD10을 얻었다.

얻어진 폴리아미드 수지의 융점은, 190℃, 수평균분자량은, 14900이었다.

MXD6: 메타자일릴렌아디프아미드 수지(미쯔비시가스화학제, 그레이드 S6001), 융점 237℃, 수평균분자량 16800

2. 연속강화섬유(A)

연속탄소섬유: 미쯔비시레이온제, Pyrofil-TR-50S-12000-AD, 8000dtex, 섬유수 12000f. 에폭시 수지로 표면처리되어 있다.

연속유리섬유: 니토보제, 1350dtex, 섬유수 800f.

연속아라미드섬유: FRP-ZONE.COM으로부터 구입.

3. 열가소성 수지필름(D)

폴리아미드 66 펠릿을 실린더직경 30mm의 T다이가 부착된 단축압출기(플라스틱공학공학연사제, PTM-30)에 공급하였다. 실린더온도를 215℃~290℃, 스크류회전수 30rpm의 조건으로 용융혼련을 행하였다. 용융혼련한 후, T다이를 통해 필름상물을 압출하고, 냉각롤 상에서 고화하여, 두께 100μm의 필름을 얻었다.

4. 열가소성 수지 c

MXD6: 열가소성 수지 b에서 이용한 MXD6을 이용하였다.

MPXD10: 열가소성 수지 b에서 이용한 MPXD10을 이용하였다.

PA66: 토레이제, CM3001N

<합성예 3 MPXD6>

합성예 1에 있어서, 세바스산을, 등몰수의 아디프산(로디아사제)으로 변경하고, 적하 종료 후, 내온을 275℃에 달한 시점에서 반응용기 내를 감압으로 하고, 다시 내온을 상승시켜 280℃로 한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지 MPXD6을 얻었다.

얻어진 폴리아미드 수지의 융점은, 255℃, 수평균분자량은, 17800이었다.

<합성예 4 PXD10>

합성예 1에 있어서, 메타자일릴렌디아민과 파라자일릴렌디아민의 혼합자일릴렌디아민을, 등량의 파라자일릴렌디아민으로 변경하고, 적하 종료 후, 내온을 290℃에 달한 시점에서 반응용기 내를 감압으로 하고, 다시 내온을 상승시켜 295℃로 한 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 수지PXD10을 얻었다.

얻어진 폴리아미드 수지의 융점은, 290℃, 수평균분자량은, 17000이었다.

5. 측정방법

(융점)

시마즈제작소(SHIMADZU CORPORATION)제, DSC-60을 이용하고, 시료량은 약 1mg으로 하고, 분위기가스로는 질소를 30ml/분으로 흘려, 승온속도는 10℃/분의 조건으로 실온(25℃)으로부터 예상되는 융점 이상의 온도까지 가열하여 용융시키고 이어서, 용융된 폴리아미드 수지를, 드라이아이스로 급랭하고, 10℃/분의 속도로 융점 이상의 온도까지 재차 승온했을 때에 관측되는 흡열피크의 피크톱의 온도를 융점으로 하였다.

(섬도)

혼섬사 또는 열가소성 수지섬유 1m당의 중량을 측정하고, 섬도로 환산하였다.

실시예 1

(연속열가소성 수지섬유(B)의 제조)

하기 표에 나타내는 열가소성 수지를 이용하고, 이하의 수법에 따라 섬유상으로 하였다.

열가소성 수지를 30mmφ의 스크류를 가지는 단축압출기로 용융압출하고, 60구멍의 다이로부터 스트랜드상으로 압출하고, 롤로 권취하면서 연신하고, 회권체(回卷體)에 권취한 열가소성 수지섬유속을 얻었다. 용융온도는, 수지의 융점+15℃로 하였다.

(열가소성 수지섬유(C)의 제조)

열가소성 수지를 30mmφ의 스크류를 가지는 단축압출기로 용융압출하고, 34구멍의 다이로부터 스트랜드상으로 압출하고, 롤로 권취하면서 연신하고, 회권체에 권취한 열가소성 수지섬유속을 얻었다. 용융온도는, 수지의 융점+15℃로 하였다.

(혼섬사의 제조)

혼섬사는, 이하의 방법에 따라 제조하였다.

회권체로부터, 연속열가소성 수지섬유 및 연속강화섬유를 각각 인출하고, 복수의 가이드를 통과하면서 에어블로우에 의해 개섬을 행하였다. 개섬하면서, 연속열가소성 수지섬유 및 연속강화섬유를 일속으로 하고, 다시, 복수의 가이드를 통과하면서 에어블로우를 가하고, 균일화를 진행하여, 혼섬사로 하였다.

(분산도의 측정)

혼섬사의 분산도를 이하와 같이 관찰하여 측정하였다.

혼섬사를 잘라, 에폭시 수지로 포매(包埋)하고, 상기 포매한 혼섬사의 길이방향에 수직인 단면을 연마하고, 단면도를 초심도 컬러 3D형상 측정 현미경 VK-9500(컨트롤러부)/VK-9510(측정부)(키엔스제)을 사용하여 촬영하였다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 촬영화상에 있어서, 방사상으로 보조선을 등간격으로 6개 단위로, 각 보조선 상에 있는 강화섬유영역의 길이를 a1, a2, a3···ai(i=n)로 측량하였다. 동시에 각 보조선 상에 있는 열가소성 수지섬유영역의 길이를 b1, b2, b3···bi(i=m)로 측량하였다. 다음 식을 통해 분산도를 산출하였다.

[수학식 1]

(함침율의 측정)

혼섬사를 잘라 에폭시 수지로 포매하고, 상기 포매한 혼섬사의 길이방향에 수직인 단면을 연마하고, 단면도를 초심도 컬러 3D형상 측정 현미경 VK-9500(컨트롤러부)/VK-9510(측정부)(키엔스제)을 사용하여 촬영하였다. 얻어진 단면사진에 대하여, 연속강화섬유의 열가소성 수지섬유성분이 용융되어 함침한 영역을 화상해석소프트 ImageJ를 이용하여 선택하고, 그 면적을 측정하였다. 함침율은, 열가소성 수지성분이 연속강화섬유에 함침한 영역/촬영단면적(단위%)으로 하여 나타내었다.

(복합재료의 제조)

폴리아미드 66 필름(열가소성 수지필름(D))에, 상기에서 얻어진 혼섬사를 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 배열하고, 표에 나타내는 열가소성 수지섬유(C)를 2개 꼬임으로 하여, 혼섬사를 폴리아미드 66 필름에 스티칭하여 고정하고, 복합재료를 얻었다.

(복합재료의 성형)

상기에서 얻어진 섬유강화복합재료를, 표에 나타내는 성형온도에서 2MPa, 5분간 프레스성형하여 성형품을 얻었다.

(외관 1: 연속강화섬유의 흐트러짐)

얻어진 성형품에 대하여, 이하의 기준에 따라 평가하였다.

○: 연속강화섬유(A)의 흐트러짐이 거의 보이지 않음

×: 연속강화섬유(A)의 흐트러짐이 눈에 띔(상기 ○ 이외)

(외관 2: 열가소성 수지섬유(C)의 스티치)

얻어진 성형품에 대하여, 이하의 기준에 따라 평가하였다.

유: 열가소성 수지섬유(C)가 미용융으로 눈에 띔

무: 열가소성 수지섬유(C)가 용융되어 눈에 띄지 않음

(기계적 강도의 향상율)

얻어진 성형품(성형품 1이라 함)에 대하여, ISO 527-1 및 ISO 527-2에 기재된 방법에 따라서, 측정온도 23℃, 척간거리 50mm, 인장속도 50mm/min의 조건으로 인장강도를 측정하였다.

또한, 실시예 1에 있어서, 열가소성 수지섬유(C)를, 실시예 1에서 이용하고 있는 열가소성 수지섬유(B)로 변경하고, 다른 것은 동일한 방법으로 행하여 얻어진 성형품(성형품 2라 함)의 인장강도를 측정하였다. 성형품 2에 대한 성형품 1의 비율을 향상율로 하였다.

향상율=(성형품 1의 인장강도)/(성형품 2의 인장강도)

(성형가공성)

얻어진 성형품에 대하여, 이하와 같이 측정하고, 평가하였다. 가열성형 전의 복합재료의 5cm 이격된 임의의 2점을 마킹하고, 가열성형 후에, 상기 임의의 2점의 거리를 재차 측정하여, 변화율을 구하였다.

○: 성형품의 치수가 보형시의 치수 ±2% 미만

×: 성형품의 치수가 보형시의 치수 ±2% 이상

실시예 2~13, 비교예 1

실시예 1에 있어서, 하기 표에 나타내는 바와 같이, 연속강화섬유(A)의 종류, 연속열가소성 수지섬유(B)의 종류, 열가소성 수지섬유(C)의 종류, 및, 복합재료의 성형온도 등을 변경하고, 다른 것은 동일하게 행하였다. 또한, 실시예 10, 실시예 11에 대해서는, 성형 후에 추가로 표에 나타내는 온도에서 180초간 가열을 행하였다. 기계적 강도의 향상율의 평가에 대해서는, 열가소성 수지섬유(C)를, 각각의 실시예, 비교예에서 이용하고 있는 열가소성 수지섬유(B)로 바꾸어 하였다. 결과를 하기 표에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

상기 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 복합재료는, 연속강화섬유의 흐트러짐이 거의 보이지 않았다. 또한 기계적 강도의 향상율이 높고, 성형가공성도 우수하였다. 이에 반해, 연속열가소성 수지섬유(B)와 열가소성 수지섬유(C)에 동일한 재료를 이용한 비교예 1에서는, 연속강화섬유의 흐트러짐이 눈에 띄었다.

<논크림프 패브릭의 제작>

실시예 9에서 이용한 혼섬사를 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 병렬하였다. 즉, 복수개의 혼섬사를 일방향으로 층상으로 병렬하였다. 그 표면에, 혼섬사를 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여 90°가 되도록 병렬하였다. 그 후, 실시예 9에서 이용한 열가소성 수지섬유(C)를 2개 꼬임으로 하여, 혼섬사에 대하여 Z자가 되도록 스티치하여, 폭 20cm, 480g/m²의 논크림프 패브릭을 얻었다.

<장하지장구의 제작>

실시예 1에서 이용한 혼섬사를, 장하지장구의 형상에 대응하도록 가공한 평균두께 100μm의 폴리아미드 66 필름의 표면에, 실시예 1에서 이용한 열가소성 수지섬유(C)를 이용하여 스티칭하고, 금형을 이용하여 240℃, 2MPa의 조건으로, 5분간 열프레스하여, 장하지장구를 얻었다.

1: 복합재료
2, 21~25: 혼섬사
31~36: 혼섬사로 구성되는 층
C: 열가소성 수지섬유(C)
D: 수지필름(D)

Claims

섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하는 혼섬사와, 상기 혼섬사를 보형하는 열가소성 수지섬유(C)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은, 복합재료.
제1항에 있어서,
상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인, 복합재료.
제1항에 있어서,
상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지가 디아민 유래의 구성단위와 디카르본산 유래의 구성단위를 포함하고, 디아민 유래의 구성단위의 50몰% 이상이 자일릴렌디아민에서 유래하는 폴리아미드 수지인, 복합재료.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지가 폴리아미드 수지인, 복합재료.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼섬사는, 기재 상에 배열되며, 상기 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하여 보형되어 있는, 복합재료.
제5항에 있어서,
상기 기재는, 열가소성 수지필름(D)인, 복합재료.
제6항에 있어서,
상기 열가소성 수지필름(D)을 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다, 15℃ 이상 높은, 복합재료.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 열가소성 수지필름(D)이 폴리아미드 수지를 포함하는, 복합재료.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연속강화섬유(A)는, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 유리섬유 중 적어도 1종인, 복합재료.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연속강화섬유(A)는, 탄소섬유인, 복합재료.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점은, 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다, 15~100℃ 높은, 복합재료.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼섬사 중의 연속강화섬유(A)의 분산도가 60~100%인, 복합재료.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
복수개의 혼섬사가 일방향으로 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 층상의 혼섬사 상에, 복수개의 혼섬사가 상기 혼섬사의 병렬방향에 대하여, 10°~90°의 방향으로, 층상으로 병렬하고 있으며, 상기 열가소성 수지섬유(C)가 상기 층상의 혼섬사를 보형하고 있는, 복합재료.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복합재료가 논크림프 패브릭인, 복합재료.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼섬사는, 연속강화섬유(A) 및 연속열가소성 수지섬유(B) 중 적어도 일방의 처리제에 의해, 속상으로 되어 있는, 복합재료.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
의료용 장구 형성용인, 복합재료.
기재와, 기재 상에 배열하고 있는 혼섬사를, 열가소성 수지섬유(C)로 스티칭하는 것을 포함하고, 상기 혼섬사는, 섬유성분으로서, 연속강화섬유(A)와 연속열가소성 수지섬유(B)를 포함하고, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점이 상기 연속열가소성 수지섬유(B)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 15℃ 이상 높은, 복합재료의 제조방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 복합재료를, 상기 열가소성 수지섬유(C)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 낮은 온도에서 성형하는 것을 포함하는, 성형품의 제조방법.