KR101650352B1

KR101650352B1 - 섬유 강화 수지 복합체, 및 섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지

Info

Publication number: KR101650352B1
Application number: KR1020147018581A
Authority: KR
Inventors: 다케시 야마자키; 데츠야 하라다; 다카히토 이쿠마; 히로노부 다키자와
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2016-08-23
Also published as: WO2013122209A1; CN104114619B; TWI586719B; EP2816073A4; US20170015799A1; KR20140105528A; TW201343732A; EP2816073B1; CN104114619A; JPWO2013122209A1; US20150005413A1; EP2816073A1; JP5392590B1

Abstract

강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)를 함유하는 섬유 강화 수지(C)와, 보강재(D)를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체(E)이며, 당해 보강재(D)가, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하고, 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지 복합체 및 당해 섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지를 제공한다. 또한, 상기 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화 후, 추가로 환상 무수다염기산(J)과 반응시켜서 얻어지는 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)인, 섬유 강화 수지 복합체를 제공한다.

Description

섬유 강화 수지 복합체, 및 섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지{FIBER-REINFORCED RESIN COMPOSITE BODY, AND REINFORCED MATRIX RESIN FOR FIBER-REINFORCED RESIN}

본 발명은, 섬유 강화 수지 복합체, 및 섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지에 관한 것이다.

최근, 경량이며 고성능의 재료로서, 섬유 강화 수지가 주목되고 있다. 특히, 자동차나 항공기와 같은 수송 기계나, 각종 전자 부재에 있어서, 금속의 대체품으로서의 용도가 기대되고 있다.

섬유 강화 수지는, 합성 수지에 카본 섬유나 유리 섬유를 복합화함으로써, 경량화와 강도를 양립하는 것이지만, 더 새로운 고강도화가 요구되고 있다.

그래서, 인용문헌 1에 있어서는, 섬유 강화 수지에 대하여 식물 유래의 천연 원료 나노 필러인 셀룰로오스 나노파이버를 배합하는 발명이 개시되어 있다. 셀룰로오스를 해섬(解纖)하여 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버를 배합함으로써, 섬유 강화 수지가 강화되는 것이다.

한편, 수산기를 많이 가지는 셀룰로오스를 나노 레벨까지 미세화하기 위해서는, 현재의 기술로는 수중에서 해섬을 행하거나, 수지에 대량의 물을 혼합하여 해섬할 필요가 있어, 해섬 후의 셀룰로오스 나노파이버는 물을 많이 함유한다(특허문헌 2 참조). 이 함수 해섬 셀룰로오스 나노파이버를 각종 수지에 복합화하기 위해서는, 제조된 셀룰로오스 나노파이버의 탈수 공정 또는 수분을 알코올 치환한 후에서의 탈용제가 필수로 되어 있다. 또한, 셀룰로오스는 분자간 수소 결합을 형성하기 쉽기 때문에, 셀룰로오스 나노파이버 탈수 공정 중에 재응집해 버려서, 수지 중에서의 분산이 불량해지고, 수지에 복합화하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.

일본국 특개2010-24413호 공보 일본국 특개2005-42283호 공보

본 발명에서는, 종래의 섬유 강화 수지보다도 강도가 더 높은 섬유 강화 수지 복합체를 제공하는 것, 또한, 섬유 강화 수지보다도 강도가 더 높은 섬유 강화 수지 복합체를 제공하기 위한, 섬유 강화 수지용 강화 매트릭스 수지를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 물이나 유기 용매를 사용하지 않고, 직접 해섬용 수지 중에서 셀룰로오스를 미세화함으로써 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버를 보강재로 함으로써, 섬유 강화 수지 복합체의 강도를 높일 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 당해 보강재와 매트릭스 수지를 함유하는 강화 매트릭스 수지는, 강화 섬유와의 복합화가 용이하며, 또한 복합화시킴으로써 뛰어난 섬유 강화 수지 복합체가 얻어지는 것을 알아냈다.

즉 본 발명은, 강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)를 함유하는 섬유 강화 수지(C)와, 보강재(D)를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체(E)이며,

당해 보강재(D)가, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하고, 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지 복합체를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 상기 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화 후, 추가로 환상 무수다염기산(J)과 반응시켜서 얻어지는 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)인, 섬유 강화 수지 복합체를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지(H)이며,

당해 강화 매트릭스 수지(H)가, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유하고,

당해 보강재(D)가, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하고, 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 강화 매트릭스 수지를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과,

당해 해섬 수지(G)와 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하는 보강재(D)와, 매트릭스 수지(B)를 배합하여 강화 매트릭스 수지(H)를 얻는 공정과,

당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화하여 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는,

섬유 강화 수지 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과, 해섬 수지(G) 중에서 추가로 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시켜서 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 얻는 공정과,

당해 해섬 수지(G) 또는 해섬 수지(G)를 환상 무수다염기산(J)에 의해 변성한 변성 해섬 수지(K)와, 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 함유하는 보강재(D)와, 매트릭스 수지(B)를 배합하여 강화 매트릭스 수지(H)를 얻는 공정과,

당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화하여 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 섬유 강화 수지 복합체의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 물이나 유기 용매를 사용하지 않고, 직접 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화함으로써 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버(F)를 보강재(D)로 함으로써, 섬유 강화 수지 복합체(E)의 강도를 높일 수 있다. 이것은, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 해섬 수지(G) 중에서 직접 해섬하므로, 얻어지는 보강재(D) 중의 셀룰로오스 나노파이버(F)가 수계 용제에서 해섬할 때와 같이 수화하지 않기 때문에, 수지에 대하여 친화성이 높으므로, 매트릭스 수지(B)에 셀룰로오스 나노파이버(F)를 고농도로 배합할 수 있으므로, 섬유 강화 수지(C)가 셀룰로오스 나노파이버(F)로 효과적으로 강화되는 것에 의해, 섬유 강화 수지 복합체(E)의 강도가 높아지는 것이다.

이하에 있어서, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 이하의 기재는 본 발명의 실시형태의 일례이며, 본 기재에 한정되는 것은 아니다.

[강화 섬유(A)]

본 발명에 있어서의 강화 섬유(A)는, 섬유 강화 수지(C)에 사용되는 것이면 되며, 카본 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 보론 섬유, 알루미나 섬유, 탄화규소 섬유 등의 무기 섬유 외에, 유기 섬유를 사용해도 된다. 그 중에서도, 카본 섬유와 유리 섬유는, 산업상 이용 범위가 넓으므로, 바람직하다. 이들 중, 1종류만 사용해도 되며, 복수종을 동시에 사용해도 된다.

본 발명의 강화 섬유(A)는, 섬유의 집합체여도 되며, 직포상이어도, 부직포상이어도 상관없다. 또한, 섬유를 한쪽 방향으로 정렬한 섬유 다발이어도 되며, 섬유 다발을 나열한 시트상이어도 된다. 또한, 섬유의 집합체에 두께를 갖게 한 입체 형상이어도 상관없다.

[매트릭스 수지(B)]

본 발명의 매트릭스 수지(B)로서는, 강화 섬유(A)와 복합화할 수 있는 것이면 특히 제한이 없고, 모노머여도 올리고머여도 폴리머여도 상관없고, 폴리머는 호모폴리머여도 코폴리머여도 상관없다. 또한, 이들은 1종류여도 복수 종류를 조합하여 사용해도 상관없다. 폴리머의 경우, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 모두 사용할 수 있다.

열가소성 수지란, 가열에 의해 용융 성형을 행하는 수지를 말한다. 그 구체예로서는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 고무 변성 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 아크릴로니트릴-스티렌(AS) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 아크릴 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 에틸렌비닐알코올 수지, 아세트산셀룰로오스 수지, 이오노머 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리젖산 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 변성 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리설폰 수지, 폴리페닐렌설피드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리아릴레이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리케톤 수지, 액정 폴리에스테르 수지, 불소 수지, 신디오택틱 폴리스티렌 수지, 환상 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있다. 이들의 열가소성 수지는 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.

열경화성 수지란, 가열 또는 광·자외선, 방사선이나 촉매 등의 수단에 의해 경화될 때에 실질적으로 불용이며 불융성으로 변화될 수 있는 특성을 가진 수지이다. 그 구체예로서는, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 디알릴(테레)프탈레이트 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 퓨란 수지, 케톤 수지, 자일렌 수지, 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들의 열경화성 수지는 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 수지의 주성분이 열가소성 수지의 경우, 열가소성 수지의 특성을 손상하지 않는 범위에서 소량의 열경화성 수지를 첨가하는 것이나, 반대로 주성분이 열경화성 수지의 경우에 열경화성 수지의 특성을 손상하지 않는 범위에서 소량의 열가소성 수지나 아크릴, 스티렌 등의 모노머를 첨가하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 매트릭스 수지(B)는, 경화제를 함유할 수도 있다.

에폭시 수지의 경우, 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 디시안디아미드, 폴리카르복시산, 폴리카르복시산히드라지드, 산무수물, 폴리메르캅탄, 폴리페놀 등, 양론적 반응을 행하는 화합물과, 이미다졸, 루이스산 착체, 오늄염과 같이 촉매적으로 작용하는 화합물이 있다. 양론적 반응을 행하는 화합물을 사용하는 경우에는, 경화 촉진제, 예를 들면 각종 아민류, 이미다졸, 루이스산 착체, 오늄염, 포스핀 등을 배합하는 경우가 있다.

비닐에스테르 수지와 불포화 폴리에스테르 수지의 경우, 경화제로서 각종의 유기 과산화물을 배합해도 된다. 상온에서 경화시키는 경우의 유기 과산화물로서는, 예를 들면, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 아세틸아세톤퍼옥사이드, 등을 들 수 있고, 나프텐산코발트 등의 금속 비누류 등의 경화 촉진제와 함께 사용된다. 가열하여 경화시키는 경우의 유기 과산화물로서는 t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, 벤조일퍼옥사이드, 비스-4-t-부틸시클로헥산디카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사네이트 등을 들 수 있다. 이들의 화합물은 단독 또는 2종 이상을 병용해도 된다.

본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위이면, 매트릭스 수지(B)에는 종래 공지의 각종 첨가제를 함유해도 되며, 예를 들면, 가수 분해 방지제, 착색제, 난연제, 산화 방지제, 중합 개시제, 중합 금지제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 활제, 이형제, 소포제, 레벨링제, 광안정제(예를 들면, 힌더드아민 등), 산화 방지제, 무기 필러, 유기 필러 등을 들 수 있다.

[섬유 강화 수지(C)]

본 발명에 있어서의 섬유 강화 수지(C)란, 강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)를 함유하는 수지 조성물이다.

[보강재(D)]

본 발명에 있어서의 보강재(D)는, 섬유 강화 수지(C)에 첨가하여, 섬유 강화 수지(C)의 보강을 할 수 있다. 보강재(D)는, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유한다. 당해 보강재(D)가 갖는 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 섬유 강화 수지를 보강한다. 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)는, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 해섬하여 얻어지는 것이며, 물이나 유기 용제 중에서 해섬되는 셀룰로오스 나노파이버와 비교하여, 직접 해섬 수지(G) 중에서 해섬되므로, 수계 용제에서 해섬할 때와 같이 수화하지 않기 때문에, 매트릭스 수지(B)와 친화성이 높으므로, 고농도로 셀룰로오스 나노파이버(F)를 복합화할 수 있다. 그 때문에, 섬유 강화 수지(C)를 보강재(D)로 보강한 섬유 강화 수지 복합체(E)는, 높은 강도의 수지 복합체가 된다.

본 발명에 있어서의 보강재(D)는, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 해섬하여 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하지만, 또한 해섬 수지(G)도 함유해도 된다. 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 해섬하여 얻어진 셀룰로오스 나노파이버(F)와 해섬 수지(G)의 혼합물을, 그대로 보강재(D)로서 사용함으로써, 셀룰로오스 나노파이버(F)의 정제 공정이 필요 없을 뿐만 아니라, 매트릭스 수지와의 친화성이 높아지므로, 보강재(D)로서 바람직하다.

[셀룰로오스 나노파이버(F)]

본 발명에 있어서의 셀룰로오스 나노파이버(F)는, 각종 셀룰로오스를 미세화함으로써 얻어지고, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하는 보강재(D)로서 섬유 강화 수지(C)에 배합함으로써, 섬유 강화 수지 복합체(E)의 보강을 할 수 있다.

본 발명에 있어서의 셀룰로오스는, 미세화 재료로서 이용 가능한 것이면 되며, 펄프, 면, 종이, 레이온·큐프라·폴리노직·아세테이트 등의 재생 셀룰로오스 섬유, 박테리아 산생 셀룰로오스, 호야 등의 동물 유래 셀룰로오스 등이 이용 가능하다.

또한, 이들의 셀룰로오스는 필요에 따라 표면을 화학 수식 처리한 것이어도 된다.

펄프로서는, 목재 펄프, 비목재 펄프 쌍방을 호적하게 사용할 수 있다. 목재 펄프로서는, 기계 펄프와 화학 펄프가 있으며, 리그닌 함유량이 적은 화학 펄프 쪽이 바람직하다. 화학 펄프에는 설파이드 펄프, 크래프트 펄프, 알칼리 펄프 등이 있지만, 모두 호적하게 사용할 수 있다. 비목재 펄프로서는, 짚, 버개스(Bagasse), 케나프(Kenaf), 대나무, 갈대, 닥나무, 아마 등 모두 이용 가능하다.

면은 주로 의료용 섬유에 사용되는 식물이며, 목화, 면섬유, 면포 모두 이용 가능하다.

종이는 펄프로부터 섬유를 취출하여 뜬 것이며, 신문지나 폐우유팩, 복사 완료 용지 등의 헌종이도 호적하게 이용할 수 있다.

또한, 미세화 재료로서의 셀룰로오스로서, 셀룰로오스를 파쇄하여 일정한 입경 분포를 갖는 셀룰로오스 분말을 사용해도 되며, 니혼세이시 케미컬사제의 KC플록, 아사히가세이 케미컬사제의 세올러스, FMC사제의 아비셀 등을 들 수 있다.

[해섬 수지(G)]

본 발명에 있어서의 해섬 수지(G)는, 폴리에스테르계 수지(G1), 비닐 수지(G2), 또는 변성 에폭시 수지(G3)이다.

[폴리에스테르계 수지(G1)]

본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 수지(G1)란, 하기 일반식(1)으로 표시되는 1종 혹은 2종 이상의 폴리올과, 하기 일반식(2)으로 표시되는 1종 혹은 2종 이상의 폴리카르복시산을 반응시켜서 얻어지는, 폴리에스테르 수지이다.

A-(OH)m…(1)

[식 중, A는 산소 원자를 포함하고 있어도 되는 탄소수 1∼20의 지방족 탄화수소기, 치환기를 갖고 있어도 되는 방향족기 또는 헤테로환 방향족기를 나타낸다. m은 2∼4의 정수를 나타낸다]

B-(COOH)n…(2)

[식 중, B는 탄소수 1∼20의 지방족 탄화수소기, 치환기를 갖고 있어도 되는 방향족기 또는 헤테로환 방향족기를 나타낸다. n은 2∼4의 정수를 나타낸다]

일반식(1)으로 표시되는 폴리올로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 펜틸글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,11-운데칸디올, 1,12-도데칸디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,4-부탄디올, 2-에틸-1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-헵탄디올, 수소화 비스페놀A, 비스페놀A와 프로필렌옥사이드 또는 에틸렌옥사이드의 부가물, 1,2,3,4-테트라히드록시부탄, 글리세린, 트리메틸올프로판, 1,3-프로판디올, 1,2-시클로헥산글리콜, 1,3-시클로헥산글리콜, 1,4-시클로헥산글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 파라자일렌글리콜, 비시클로헥실-4,4'-디올, 2,6-데칼린글리콜, 2,7-데칼린글리콜, 에틸렌글리콜카보네이트, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등을 들 수 있다.

일반식(2)으로 표시되는 폴리카르복시산으로서는, 불포화 이염기산 및 그 무수물이 있으며, 말레산, 무수말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 클로로말레산 및 이들의 에스테르 등이 있으며, 할로겐화 무수말레산 등, 아코니트산 등의 α,β-불포화 이염기산이나 디히드로뮤콘산 등의 β,γ-불포화 이염기산을 들 수 있다. 또한, 포화 이염기산 및 그 무수물로서, 프탈산, 무수프탈산, 할로겐화 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 니트로프탈산, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 엔도메틸렌테트라히드로무수프탈산, 할로겐화 무수프탈산 및 이들의 에스테르 등이 있으며, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 1,4-시클로헥산디카르복시산, 1,3-시클로헥산디카르복시산, 메틸헥사히드로프탈산, 헤트산, 1,1-시클로부탄디카르복시산, 옥살산, 숙신산, 숙신산 무수물, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 1,12-도데칸2산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 2,7-나프탈렌디카르복시산, 2,3-나프탈렌디카르복시산, 2,3-나프탈렌디카르복시산 무수물, 4,4'-비페닐디카르복시산, 또한 이들의 디알킬에스테르 등을 들 수 있다.

또, 상기의 폴리올과 폴리카르복시산에 더해서, 실질적으로 그 특성을 손상하지 않는 정도로 1가 알코올, 1가 카르복시산, 및 히드록시카르복시산을 사용해도 된다.

1가 알코올로서는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 2-부탄올, 3-부탄올, n-아밀알코올, n-헥산올, 이소헥산올, n-헵탄올, 이소헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, 이소옥탄올, n-노난올, 이소노난올, n-데칸올, 이소데칸올, 이소운데칸올, 라우릴알코올, 세틸알코올, 데실알코올, 운데실알코올, 트리데실알코올, 벤질알코올스테아릴알코올 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 사용해도 된다.

1가 카르복시산으로서는, 벤조산, 헵탄산, 노난산, 카프릴산, 노난산, 카프르산, 운데실산, 라우릴산 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 사용해도 된다.

히드록시카르복시산으로서는, 젖산, 글리콜산, 2-히드록시-n-부티르산, 2-히드록시카프로산, 2-히드록시3,3-디메틸부티르산, 2-히드록시-3-메틸부티르산, 2-히드록시이소카프로산, p-히드록시벤조산을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 2종 이상을 사용해도 된다.

또한, 본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 수지(G1)로서는, 상기 폴리에스테르 수지를 변성하여 얻어지는 변성 폴리에스테르 수지를 사용해도 된다. 변성 폴리에스테르 수지로서는, 우레탄 변성 폴리에스테르, 아크릴 변성 폴리에스테르, 에폭시 변성 폴리에스테르, 실리콘 변성 폴리에스테르 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 수지(G1)로서는, 직쇄상이어도 되며, 다분기상 폴리에스테르를 사용해도 상관없다.

본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 수지(G1)는, 에스테르기 농도가 6.0m㏖/g 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 6.0∼14m㏖/g, 더 바람직하게는 6.0∼20m㏖/g, 특히 바람직하게는 6.0∼30m㏖/g이다.

또한, 에스테르기 농도가 6.0m㏖/g 이상이며 산가가 10KOH㎎/g 이상이면, 바람직하다.

보다 바람직하게는 산가 10∼100KOH㎎/g, 더 바람직하게는 10∼200KOH㎎/g, 특히 바람직하게는 10∼300KOH㎎/g이다.

또한, 에스테르기 농도가 6.0m㏖/g 이상이며 수산기가가 10 이상이면, 바람직하다.

보다 바람직하게는 수산기가 10∼500KOH㎎/g, 더 바람직하게는 10∼800KOH㎎/g, 특히 바람직하게는 10∼1000KOH㎎/g이다.

또한, 본 발명에 있어서의 폴리에스테르계 수지는, 에스테르기 농도가 6.0m㏖/g 이상이며, 산가가 10KOH㎎/g 이상이며 수산기가가 10KOH㎎/g 이상이면, 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리에스테르계 수지(G1)는 단독으로 사용해도 되지만, 복수를 조합하여 사용해도 상관없다.

[비닐 수지(G2)]

본 발명에 있어서의 비닐 수지(G2)란, 비닐 모노머의 중합체 혹은 공중합체이며, 비닐 모노머로서는, 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, (메타)아크릴산에스테르 유도체, 비닐에스테르 유도체, 말레산디에스테르 유도체, (메타)아크릴아미드 유도체, 스티렌 유도체, 비닐에테르 유도체, 비닐케톤 유도체, 올레핀 유도체, 말레이미드 유도체, (메타)아크릴로니트릴을 호적하게 들 수 있다. 비닐 수지로서는, 그 중에서도 특히 (메타)아크릴산에스테르 유도체를 중합하여 얻어지는 (메타)아크릴 수지가 특히 바람직하다.

이하, 이들의 비닐 모노머의 바람직한 예에 대하여 설명한다. (메타)아크릴산에스테르 유도체의 예로서는, (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산n-프로필, (메타)아크릴산이소프로필, (메타)아크릴산n-부틸, (메타)아크릴산이소부틸, (메타)아크릴산t-부틸, (메타)아크릴산아밀, (메타)아크릴산n-헥실, (메타)아크릴산시클로헥실, (메타)아크릴산t-부틸시클로헥실, (메타)아크릴산2-에틸헥실, (메타)아크릴산t-옥틸, (메타)아크릴산도데실, (메타)아크릴산옥타데실, (메타)아크릴산아세톡시에틸, (메타)아크릴산페닐, (메타)아크릴산2-히드록시에틸, (메타)아크릴산-2-히드록시프로필, (메타)아크릴산-3-히드록시프로필, (메타)아크릴산-4-히드록시부틸, (메타)아크릴산2-메톡시에틸, (메타)아크릴산2-에톡시에틸, (메타)아크릴산2-(2-메톡시에톡시)에틸, (메타)아크릴산3-페녹시기-2-히드록시프로필, (메타)아크릴산-2-클로로에틸, (메타)아크릴산글리시딜, (메타)아크릴산-3,4-에폭시시클로헥실메틸, (메타)아크릴산비닐, (메타)아크릴산-2-페닐비닐, (메타)아크릴산-1-프로페닐, (메타)아크릴산알릴, (메타)아크릴산-2-알릴옥시에틸, (메타)아크릴산프로파길, (메타)아크릴산벤질, (메타)아크릴산디에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산디에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산폴리에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산β-페녹시에톡시에틸, (메타)아크릴산노닐페녹시폴리에틸렌글리콜, (메타)아크릴산디시클로펜테닐, (메타)아크릴산디시클로펜테닐옥시에틸, (메타)아크릴산트리플루오로에틸, (메타)아크릴산옥타플루오로펜틸, (메타)아크릴산퍼플루오로옥틸에틸, (메타)아크릴산디시클로펜타닐, (메타)아크릴산트리브로모페닐, (메타)아크릴산트리브로모페닐옥시에틸, (메타)아크릴산-γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.

비닐에스테르 유도체의 예로서는, 비닐아세테이트, 비닐클로로아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부티레이트, 비닐메톡시아세테이트, 및 벤조산비닐 등을 들 수 있다.

말레산디에스테르 유도체의 예로서는, 말레산디메틸, 말레산디에틸, 및 말레산디부틸 등을 들 수 있다.

푸마르산디에스테르 유도체의 예로서는, 푸마르산디메틸, 푸마르산디에틸, 및 푸마르산디부틸 등을 들 수 있다.

이타콘산디에스테르 유도체의 예로서는, 이타콘산디메틸, 이타콘산디에틸, 및 이타콘산디부틸 등을 들 수 있다.

(메타)아크릴아미드 유도체의 예로서는, (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴아미드, N-프로필(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N-n-부틸아크릴(메타)아미드, N-t-부틸(메타)아크릴아미드, N-시클로헥실(메타)아크릴아미드, N-(2-메톡시에틸)(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N-페닐(메타)아크릴아미드, N-니트로페닐아크릴아미드, N-에틸-N-페닐아크릴아미드, N-벤질(메타)아크릴아미드, (메타)아크릴로일모르폴린, 디아세톤아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, N-히드록시에틸아크릴아미드, 비닐(메타)아크릴아미드, N,N-디알릴(메타)아크릴아미드, N-알릴(메타)아크릴아미드 등을 들 수 있다.

스티렌 유도체의 예로서는, 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 트리메틸스티렌, 에틸스티렌, 이소프로필스티렌, 부틸스티렌, 히드록시스티렌, 메톡시스티렌, 부톡시스티렌, 아세톡시스티렌, 클로로스티렌, 디클로로스티렌, 브로모스티렌, 클로로메틸스티렌, 및 α-메틸스티렌 등을 들 수 있다.

비닐에테르 유도체의 예로서는, 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 2-클로로에틸비닐에테르, 히드록시에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르, 부틸비닐에테르, 헥실비닐에테르, 옥틸비닐에테르, 메톡시에틸비닐에테르 및 페닐비닐에테르 등을 들 수 있다.

비닐케톤 유도체의 예로서는, 메틸비닐케톤, 에틸비닐케톤, 프로필비닐케톤, 페닐비닐케톤 등을 들 수 있다.

올레핀 유도체의 예로서는, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 부타디엔, 이소프로필 등을 들 수 있다.

말레이미드 유도체의 예로서는, 말레이미드, 부틸말레이미드, 시클로헥실말레이미드, 페닐말레이미드 등을 들 수 있다.

그 외에도, (메타)아크릴로니트릴, 비닐기가 치환한 복소환식기(예를 들면, 비닐피리딘, N-비닐피롤리돈, 비닐카르바졸 등), N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, N-비닐이미다졸, 비닐카프로락톤 등도 사용할 수 있다.

[관능기]

본 발명에 있어서의 비닐 수지(G2)는, 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이것은, 희석 수지와의 상호 작용에 의해 기계 특성 등 성형체의 물성을 향상시키는 것이 가능해지기 때문이다. 관능기로서는, 구체적으로는 할로겐기(불소, 염소), 수산기, 카르복시기, 아미노기, 실라놀기, 시아노기 등을 들 수 있고, 이들을 복수종 갖고 있어도 상관없다.

상기 비닐 수지(G2)는, 상기 비닐 모노머를 중합 개시제의 존재하, 반응 용기 중에서 가열, 필요에 따라 숙성하는 것에 의해 얻을 수 있다. 반응 조건으로서는 예를 들면, 중합 개시제 및 용매에 따라 다르지만, 반응 온도가 30∼150℃, 바람직하게는 60∼120℃이다. 중합은, 비반응성 용제의 존재하에서 행해도 상관없다.

상기 중합 개시제로서는, 예를 들면 t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디-t-부틸퍼옥사이드, 쿠멘퍼히드록시드, 아세틸퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 등 과산화물; 아조비스이소부틸니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴 등 아조 화합물 등을 들 수 있다.

상기 비반응성 용제로서는, 예를 들면 헥산, 미네랄 스피릿 등 지방족 탄화수소계 용제; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소계 용제; 아세트산부틸 등의 에스테르계 용제; 메탄올, 부탄올 등의 알코올계 용제; 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸피롤리돈 등의 비프로톤성 극성 용제 등을 들 수 있다. 이들의 용제는, 단독으로 사용해도, 복수 종류 병용해도 상관없다.

본 발명에 있어서, 상기 비닐 수지(G2)는 단독으로 사용해도 되지만, 복수를 조합하여 사용해도 상관없다.

또한, 본 발명의 비닐 수지(G2)는, 직쇄형 폴리머여도 분기형 폴리머여도 되며, 분기형 폴리머의 경우 빗형이어도 별형이어도 상관없다.

[분자량]

본 발명에서 사용하는 비닐 수지의 분자량은, 수평균 분자량이 3000 이하인 것이 바람직하다. 상세한 이유는 불명하지만, 수평균 분자량이 3000 이하이면, 셀룰로오스 섬유에의 친화성이 높아지기 때문이라고 예상된다.

[산가]

본 발명에 있어서의 비닐 수지(G2)의 수평균 분자량이 3000 이하일 때, 산가가 30KOH㎎/g 이상 60KOH㎎/g 미만이면 보다 바람직하다.

[수산기가]

본 발명에 있어서의 비닐 수지(G2)의 수평균 분자량이 3000 이하일 때, 수산가가 30KOH㎎/g 이상이면 바람직하고, 50KOH㎎/g 이상이면 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서의 비닐 수지(G2)의 수평균 분자량이 3000 이하일 때, 산가가 30KOH㎎/g 이상 60KOH㎎/g 미만이며 수산기가가 30KOH㎎/g 이상이면 특히 바람직하다.

[변성 에폭시 수지(G3)]

본 발명에 있어서의 변성 에폭시 수지(G3)란, 에폭시기를 갖고, 수산기가가 100㎎KOH/g 이상인 변성 에폭시 수지(G3)이다.

당해 변성 에폭시 수지(G3)는, 에폭시 수지와 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)를 반응시킴으로써 얻을 수 있다.

[에폭시 수지]

본 발명에서 사용하는 에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 갖는 화합물이며, 후술하는 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)과 반응하여, 수산기가가 100㎎KOH/g 이상인 변성 에폭시 수지(G3)를 생성하는 것이면 되며, 그 구조 등에 특히 제한은 없다. 예를 들면, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀AD형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, p-tert-부틸페놀노볼락형 에폭시 수지, 노닐페놀노볼락형 에폭시 수지, t-부틸카테콜형 에폭시 수지 등의 다가 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 또한 1가의 에폭시 수지로서는, 부탄올 등의 지방족 알코올, 탄소수 11∼12의 지방족 알코올, 페놀, p-에틸페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, p-tert-부틸페놀, s-부틸페놀, 노닐페놀, 자일레놀 등의 1가 페놀류와 에피할로히드린의 축합물, 네오데칸산 등의 1가 카르복시기와 에피할로히드린의 축합물 등을 들 수 있고, 글리시딜아민으로서는, 디아미노디페닐메탄과 에피할로히드린의 축합물 등, 다가 지방족 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 대두유, 피마자유 등의 식물유의 폴리글리시딜에테르를 들 수 있고, 다가 알킬렌글리콜형 에폭시 수지로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세린, 에리트리톨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 트리메틸올프로판과 에피할로히드린의 축합물 등, 또한 일본국 특개2005-239928호 공보 기재의 수성 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 1종류로 사용해도, 2종류 이상을 병용해도 된다.

상기 에폭시 수지는, 필요에 따라 유기 용제나 비반응성 희석제 등을 가하여 액상화·저점도화한 것이어도, 된다.

[카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)]

본 발명에 있어서의 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)은, 상기 에폭시 수지와 반응하여 수산기가가 100㎎KOH/g 이상인 변성 에폭시 수지(G3)를 생성하는 것이면 되며, 카르복시기를 갖는 화합물(g1)과, 아미노기를 갖는 화합물(g2)과, 카르복시기 및 아미노기를 갖는 화합물(g3) 중 어느 1종 이상을 사용할 수 있다.

또한, 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)에 있어서 수산기를 더 갖는 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g4)은, 에폭시 화합물(B)과 반응했을 때에 변성 에폭시 수지(G3)에 높은 수산기가를 부여할 수 있으므로, 특히 바람직하다.

[카르복시기를 갖는 화합물(g1)]

본 발명에 있어서의 카르복시기를 갖는 화합물(g1)이란, 카르복시기를 하나 이상 갖는 화합물이다. 카르복시기를 1개 갖는 화합물로서, 구체적으로는, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 이소프로필산, 이소스테아르산, 네오데칸산, 등의 지방산, 벤조산, 메틸벤조산, 디메틸벤조산, 트리메틸벤조산, 페닐아세트산, 4-이소프로필벤조산, 2-페닐프로판산, 2-페닐아크릴산, 3-페닐프로판산, 신남산 등의 방향족 카르복시산 등을 들 수 있다. 카르복시기를 두 개 이상 갖는 화합물로서, 구체적으로는, 숙신산, 아디프산, 테레프탈레이트산, 이소프탈산, 피로멜리트산 등의 카르복시산류, 및 이들의 무수물을 들 수 있다. 또한, 말레산, 무수말레산, 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 클로로말레산 및 이들의 에스테르 등이 있으며, 할로겐화 무수말레산 등, 아코니트산 등의 α,β-불포화 이염기산이나 디히드로뮤콘산 등의 β,γ-불포화 이염기산을 들 수 있다. 또한, 포화 이염기산 및 그 무수물로서, 프탈산, 무수프탈산, 할로겐화 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 니트로프탈산, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 엔도메틸렌테트라히드로무수프탈산, 할로겐화 무수프탈산 및 이들의 에스테르 등이 있으며, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 헥사히드로테레프탈산, 헥사히드로이소프탈산, 1,4-시클로헥산디카르복시산, 1,3-시클로헥산디카르복시산, 메틸헥사히드로프탈산, 헤트산, 1,1-시클로부탄디카르복시산, 옥살산, 숙신산, 숙신산 무수물, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 1,12-도데칸2산, 2,6-나프탈렌디카르복시산, 2,7-나프탈렌디카르복시산, 2,3-나프탈렌디카르복시산, 2,3-나프탈렌디카르복시산 무수물, 4,4'-비페닐디카르복시산 등을 들 수 있다.

[아미노기를 갖는 화합물(g2)]

본 발명에 있어서의 아미노기를 갖는 화합물(g2)이란, 아미노기를 하나 이상 갖는 화합물이다. 구체적으로는, 아미노기를 1개 갖는 화합물로서, 메틸아민, 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, N,N-디메틸-2-프로판아민, 아닐린, 톨루이딘, 2-아미노안트라센 등을 들 수 있다. 2개 이상의 아미노기를 갖는 화합물로서는, 에틸렌디아민, 1,3-프로판디아민, 1,4-부탄디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,4-시클로헥산디아민, 3-아미노메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실아민, 피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 이소포론디아민, 4,4'-시클로헥실메탄디아민, 노르보르난디아민, 히드라진, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌트리아민, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 자일릴렌디아민 등을 들 수 있다.

[카르복시기 및 아미노기를 갖는 화합물(g3)]

본 발명에 있어서의 카르복시기 및 아미노기를 갖는 화합물(g3)이란, 카르복시기와 아미노기를 하나 이상씩 갖는 화합물이다. 대표적으로는 아미노산을 들 수 있고, 수산기를 더 가져도 상관없다. 구체적으로는, 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파라긴산, 시스테인, 글루타민, 글루타민산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 발린, 아미노부티르산, 테아닌, 트리콜롬산, 카인산 등을 들 수 있다.

[수산기를 더 갖는, 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g4)]

수산기를 더 갖는, 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g4)이란, 카르복시기 또는 아미노기를 갖고, 수산기를 하나 이상 더 갖는 화합물이다. 구체적으로는, 글리콜산, 글리세린산, 히드록시프로피온산, 히드록시부티르산, 말산, 2,3-디히드록시부탄이산, 시트르산, 이소시트르산, 메발론산, 반토인산, 리시놀산, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부탄산, 히드록시페닐프로판산, 만델산, 벤질산, 히드록시메틸아민, 히드록시에틸아민, 히드록시프로필아민 등을 들 수 있다.

[변성 에폭시 수지(G3)의 제조]

본 발명에 있어서의 수산기가가 100㎎KOH/g 이상인 변성 에폭시 수지(G2)는, 에폭시 수지의 에폭시기와 카르복시기 또는 아미노기를 갖는 화합물(g)의 카르복시기 또는 아미노기를 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 수산기가가 100㎎KOH/g보다 적을 경우, 셀룰로오스와의 친화성이 낮아지므로, 셀룰로오스 나노파이버로의 해섬은 진행하기 어렵기 때문에, 바람직하지 못하다. 에폭시기와 카르복시기 또는 아미노기의 반응비는, 수산기가가 100㎎KOH/g 이상 발생하고, 또한 소망의 에폭시기량이 남도록 임의로 설정하면 된다.

변성 에폭시 수지(G3) 중의 에폭시기량은 1분자당 0.3개 이상이 바람직하고, 0.5개 이상이 더 바람직하고, 1개 이상이 가장 바람직하다.

변성 에폭시 수지(G3)의 제조는, 무용매 혹은 용매 중에서 행할 수 있다. 바람직하게는, 탈용제가 필요 없는 무용매에서의 반응이 바람직하다.

사용하는 중합 용매는 특히 제한은 없다. 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-부탄올, 제3급 부탄올, 이소부탄올, 디아세톤알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온, 디부틸에테르, 테트라히드로퓨란, 디옥산, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 부틸셀로솔브, 톨루엔, 자일렌, 아세트산에틸, 아세트산이소부틸 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 용매는 단독으로 사용해도 되며, 혼합하여 사용해도 된다.

또한, 반응 촉매로서 루이스산 촉매나 루이스 염기 촉매를 사용해도 된다.

구체적으로는, 3불화붕소, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 디메틸아미노피리딘, 피리딘, 8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔, 트리페닐포스핀 등을 들 수 있다.

반응 온도는, 실온∼200℃ 사이가 바람직하다.

[해섬 수지(G) 중에서의 셀룰로오스의 미세화]

본 발명에 있어서, 셀룰로오스 나노파이버(F)는 해섬 수지(G) 중에서 미세화된다. 셀룰로오스의 미세화는, 해섬 수지(G) 중에 셀룰로오스를 첨가하여, 기계적으로 전단력을 부여하는 것에 의해 행할 수 있다. 전단력을 부여하는 수단으로서는, 비드밀, 초음파 호모지나이저, 1축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기, 밴버리 믹서, 그라인더, 가압 니더, 2본롤 등의 공지의 혼련기 등을 사용하여 전단력을 부여할 수 있다. 이들 중에서도 고점도의 수지 중에서도 안정한 전단력이 얻어지는 관점에서 가압 니더를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 방법에 의해, 셀룰로오스는 셀룰로오스 나노파이버화한다. 본 발명의 미세화 방법에서는, 예를 들면, 장축 방향으로 100㎚∼1000000㎚, 단축 방향으로 5㎚∼1000㎚로 미세화하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 해섬 수지(G)와 셀룰로오스의 비율은 임의로 변경이 가능하다. 미세화 후에 추가로 섬유 강화 수지(C)에 복합화하기 때문에, 미리 해섬 수지(G)에 대한 셀룰로오스 농도가 어느 정도 높은 쪽이 보다 수지의 강화의 효과가 부여된다. 한편, 해섬 수지(G)의 비율이 너무 적으면 충분한 셀룰로오스의 미세화 효과를 얻을 수 없다. 해섬 수지(G)와 셀룰로오스의 합계량에 대하여, 셀룰로오스의 비율은 10질량%∼90질량%, 바람직하게는 30질량%∼70질량%, 보다 바람직하게는 40질량%∼60질량%가 되는 것이 바람직하다.

[변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)]

본 발명에 있어서, 셀룰로오스 나노파이버(F)는, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 제조한 후, 환상 무수다염기산(J)을 더 첨가하여, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시킴으로써 얻어지는, 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)여도 된다.

본 발명의 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 사용함으로써, 수지 조성물로 했을 때에 수지와의 친화성이 더 높아지기 때문에, 바람직하다.

본 발명에 있어서의 환상 무수다염기산(J)이란, 하기 식(1)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

(식(1) 중, R¹은, 탄소수 15 이하의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 알케닐렌기, 또는 환상 구조를 갖는 치환기를 나타낸다. 또한, 치환기를 통하여, 환상 산무수물끼리가 결합하고, 다량체를 형성해도 상관없다)

구체적으로는, 이하와 같은 화합물을 들 수 있다.

R¹이 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 알케닐렌기의 예로서는, 무수말론산, 무수숙신산, 무수글루타르산, 무수아디프산, 무수피멜산, 무수수베르산, 무수아젤라산, 무수세바스산, 무수말레산을 들 수 있다.

R¹이 환상 구조를 갖는 치환기로서는, 5원환∼10원환을 들 수 있고, 복수의 환상 구조를 갖는 다환 구조여도 되며, 방향환이어도 상관없다. 6원환을 예로 하면, 이하와 같은 골격을 들 수 있다.

구체적으로는,

헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 무수테트라히드로프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, cis-4-시클로헥센-1,2-디카르복시산 무수물, 4-메틸-4-시클로헥센-1,2-디카르복시산 무수물, 메틸부테닐테트라히드로무수프탈산, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 메틸엔도메틸렌테트라히드로무수프탈산, 엔도메틸렌테트라히드로무수프탈산 등을 들 수 있다.

또한, 식(1) 중, R¹은, 치환기를 통하여, 환상 산무수물끼리가 결합하여, 다량체를 형성해도 상관없다. 구체적으로는, 이하에 나타내는 무수벤조페논테트라카르복시산과 같은 구조를 들 수 있다.

[셀룰로오스 나노파이버(F)와 환상 무수다염기산(J)의 반응]

해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버(F)와, 환상 무수다염기산(J)을 반응시키는 경우, 당해 해섬 수지(G)와 셀룰로오스 나노파이버(F)의 혼련물에 대하여 환상 무수다염기산(J)을 첨가한 후, 공지 관용의 방법으로 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시키면 된다. 구체적으로는, 혼합하면서 60∼140℃ 정도 가열하면 되며, 각종 니더, 각종 믹서, 각종 밀, 각종 호모지나이저, 디졸버, 그라인더, 각종 압출기 등, 분산·교반·혼련에 사용되는 기기 등등이 호적하게 사용 가능하다.

또한, 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)의 반응을 촉진하고자 하는 경우, 촉매를 사용할 수 있다. 촉매로서는 염기성 촉매나 부가 에스테르화 촉매 등을 사용할 수 있고, 탄산나트륨, 디메틸벤질아민, 테트라메틸암모늄클로라이드, 피리딘 등을 들 수 있다.

[셀룰로오스 나노파이버(F)와 환상 무수다염기산(J)의 배합률]

본 발명에 있어서, 셀룰로오스 나노파이버(F)와 환상 무수다염기산(J)의 배합률은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위이면 임의이지만, 셀룰로오스 나노파이버의 수산기가 X몰, 해섬 수지 중의 수산기가 Y몰, 환상 무수다염기산(J)의 산무수물기가 Z몰이면, (Z-Y)/X가 0.1∼10 사이가 바람직하고, 0.2∼7 사이가 더 바람직하고, 0.3∼5 사이가 가장 바람직하다.

[변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)]

상기 공정을 거침으로써, 본 발명의 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서의 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)란, 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시켜서 얻어지는 것이며, 이하에 나타내는 일반식(2)과 같은 관능기를 갖는다.

(식(2) 중, R¹은, 탄소수 15 이하의 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬렌기, 알케닐렌기, 또는 환상 구조를 갖는 치환기를 나타낸다. 또한, 치환기를 통하여, 환상 산무수물끼리가 결합하여, 다량체를 형성해도 상관없다)

변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)에 있어서의 상기 일반식(4)과 같은 관능기의 치환수는, 셀룰로오스 나노파이버(F)의 글루코오스 단위 1몰당 0.1몰∼1.0몰 사이가 바람직하고, 0.2몰∼0.7몰 사이가 더 바람직하고, 0.2몰∼0.5몰 사이가 가장 바람직하다. 치환수가 적으면 변성의 효과가 얻어지지 않고, 너무 많으면 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)가 섬유 형상을 유지할 수 없게 되어 파이버로서의 효과가 얻어지지 않는다.

[보강재(D)의 첨가물]

해섬 수지(G) 중에서 미세화된 셀룰로오스 나노파이버(F)는, 정제 공정을 거치지 않고 그대로 셀룰로오스 나노파이버(F)와 해섬 수지(G)를 함유하는 보강재(D)로서 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 보강재(D)는, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 해섬하여 얻어지는 셀룰로오스 나노파이버(F)를 필수 성분으로 하는 것이며, 해섬 수지(G)를 그대로 함유해도 된다. 보강재(D)에 대해서는 또한, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위이면, 각종 수지, 첨가제, 유기 및 무기 필러 등을 첨가하는 것이 가능하다. 각종 수지, 첨가제, 유기 및 무기 필러는, 셀룰로오스의 해섬 전에 첨가해도, 해섬 후에 첨가해도 상관없지만, 그 후의 섬유 강화 수지(C)와의 복합에 있어서, 건조나 정제 등의 불순물 제거 공정이 필요해지는 것은, 발명의 효과를 손상되기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 당해 해섬 수지(G)가 수산기를 갖는 경우에는, 환상 무수다염기산(J)과 반응한 변성 해섬 수지(g)여도 된다. 본 발명에 있어서의 보강재(D)는, 셀룰로오스의 해섬 공정 및 셀룰로오스 나노파이버의 변성 공정으로부터 정제를 행하지 않고 그대로 사용할 수 있다. 물이나 친수 용매를 사용하지 않기 때문에, 당해 보강재(D)는 수지와의 친화성이 매우 높고, 셀룰로오스 나노파이버(F)량이 고농도여도 희석용 수지에 배합하는 것이 가능하다.

[섬유 강화 수지 복합체(E)]

본 발명의 섬유 강화 수지 복합체(E)는, 강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)를 함유하는 섬유 강화 수지(C)와, 보강재(D)를 함유한다. 여기에서, 섬유 강화 수지 복합체(E)는, 섬유 강화 수지(C)에 대하여 보강재(D)를 복합화하는 것에 의해 얻어지지만, 강화 섬유(A)에 대해서, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유하는 강화 매트릭스 수지(H)를 복합화하는 것에 의해 얻을 수 있다. 미리, 강화 매트릭스 수지(H)를 제조한 후, 강화 섬유(A)와 복합화하는 방법 쪽이, 제조 공정상 간편하기 때문에 바람직하다.

[강화 매트릭스 수지(H)]

강화 매트릭스 수지(H)는, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유한다.

보강재(D)는, 매트릭스 수지(B)에 대하여 친화성이 높으므로, 임의의 방법으로 혼합하는 것이 가능하다.

강화 매트릭스 수지(H) 중에 있어서, 셀룰로오스 나노파이버(F)의 양은, 바람직하게는 0.1∼30질량%, 바람직하게는 0.1∼20질량%, 더 바람직하게는 0.1∼10질량%이며, 이들의 범위이면, 강화 섬유(A)에 복합화할 때에 점도가 비교적 낮고, 복합화가 용이하다.

[복합화 방법]

섬유 강화 수지 복합체(E)는, 강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 복합화하는 것에 의해 얻어진다.

복합화의 방법은, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위이면 특히 한정은 없고, 섬유 강화 수지(C)에 대하여 보강재(D)를 복합화하는 것에 의해 얻어지지만, 강화 섬유(A)에 대해서, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유하는 강화 매트릭스 수지(H)를 복합화하는 것에 의해 얻을 수 있다.

바람직한 섬유 강화 수지 복합체(E)의 제조 방법은,

해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과,

당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화하여 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻는 공정을 거쳐, 섬유 강화 수지 복합체(E)로 하는 방법이다. 이 경우, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 해섬함으로써, 셀룰로오스 나노파이버(F)가 수화하지 않는 상태에서 얻어지기 때문에, 매트릭스 수지(B)에 고농도로 배합할 수 있고, 또한 강화 매트릭스 수지(H)를 미리 작성한 상태 쪽이, 강화 섬유(A)에 대해 복합화하기 쉽기 때문이다.

강화 섬유(A)에 대해, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유하는 강화 매트릭스 수지(H)를 복합화하는 경우, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 미리 혼합하여 강화 매트릭스 수지(H)로 한 후, 강화 섬유(A)와 복합화한다. 강화 매트릭스 수지(H)는, 액상이어도, 점조 액체여도 된다.

강화 매트릭스 수지(H)를 강화 섬유(A)와 복합화하기 위해서는, 혼련, 도포, 함침, 주입, 압착, 등의 방법을 들 수 있고, 강화 섬유(A)의 형태 및 섬유 강화 수지 복합체의 용도에 따라 적시 선택할 수 있다.

섬유 강화 수지(C)에 대하여 보강재(D)를 복합화하는 경우, 섬유 강화 수지(C) 중의 매트릭스 수지(B)는 경화 전일 필요가 있다. 경화 전의 섬유 강화 수지(C)에 대하여, 보강재(D)를 혼련, 함침, 도포, 주입 등의 방법으로 복합화할 수 있다.

섬유 강화 수지 복합체(E)는, 강화 섬유(A)와 보강재(D)를 미리 복합화한 후, 매트릭스 수지(B)와 복합화시켜도 된다. 강화 섬유(A)와 보강재(D)는, 혼련, 도포, 함침, 주입, 압착 등의 방법으로 복합화할 수 있고, 또한 매트릭스 수지(B)를 혼련, 도포, 함침, 주입, 압착 등의 방법으로 더 복합화하는 것에 의해, 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 셀룰로오스 나노파이버(F)가 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)인 경우, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과, 해섬 수지(G) 중에서 추가로 환상 무수다염기산(J)과 셀룰로오스 나노파이버(F)를 반응시켜서, 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시켜서 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 얻는 공정과, 당해 해섬 수지(G) 또는 해섬 수지(G)를 환상 무수다염기산(J)에 의해 변성한 변성 해섬 수지(K)와, 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 함유하는 보강재(D)와, 매트릭스 수지(B)를 배합하여 강화 매트릭스 수지(H)를 얻는 공정과,

당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화함으로써, 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻을 수 있다.

[보강재(D)의 배합량]

상기 섬유 강화 수지 복합체(E)에 있어서의 보강재(D)와 매트릭스 수지(B)의 비율은, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위이면 임의이며, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)의 합계를 100질량부로 했을 경우에, 셀룰로오스 나노파이버(F)량은, 0.1∼30질량%, 바람직하게는 0.1∼20질량%, 더 바람직하게는 0.1∼10질량%이다.

[그 외의 첨가제]

상기 섬유 강화 수지 복합체(E)에는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위이면, 그 용도에 따라 종래 공지의 각종 첨가제를 함유해도 되며, 예를 들면, 가수 분해 방지제, 착색제, 난연제, 산화 방지제, 중합 개시제, 중합 금지제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 활제, 이형제, 소포제, 레벨링제, 광안정제(예를 들면, 힌더드아민 등), 산화 방지제, 무기 필러, 유기 필러 등을 들 수 있다.

본 발명의 섬유 강화 수지 복합체(E)는, 성형용 재료, 도공용 재료, 도료 재료, 접착제로서 사용할 수 있다.

[성형 방법]

본 발명의 수지 조성물에 따른 성형체를 성형하는 방법에 대해서는, 특히 한정되지 않는다. 판상의 제품을 제조하는 것이면, 압출 성형법이 일반적이지만, 평면 프레스에 의해서도 가능하다. 이 외에, 이형압출 성형법, 블로우 성형법, 압축 성형법, 진공 성형법, 사출 성형법 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한 필름상의 제품을 제조하는 것이면, 용융 압출법 외에, 용액 캐스트법을 사용할 수 있고, 용융 성형 방법을 사용하는 경우, 인플레이션 필름 성형, 캐스트 성형, 압출 라미네이션 성형, 캘린더 성형, 시트 성형, 섬유 성형, 블로우 성형, 사출 성형, 회전 성형, 피복 성형 등을 들 수 있다. 또한, 활성 에너지선으로 경화하는 수지의 경우, 활성 에너지선을 사용한 각종 경화 방법을 사용하여 성형체를 제조할 수 있다. 특히, 열경화성 수지를 매트릭스 수지(B)의 주성분으로 하는 경우에는, 성형 재료를 프리프레그화하여 프레스나 오토클레이브에 의해 가압 가열하는 성형법을 들 수 있고, 이 외에도 RTM(Resin Transfer Molding) 성형, VaRTM(Va㏄um assist Resin Transfer Molding) 성형, 적층 성형, 핸드레이업 성형 등을 들 수 있다.

[용도]

본 발명에 있어서의 섬유 강화 수지 복합체는, 각종 용도에 호적하게 이용할 수 있다. 예를 들면, 산업용 기계 부품, 일반 기계 부품, 자동차·철도·차량 등 부품, 우주·항공 관련 부품, 전자·전기 부품, 건축 재료, 용기·포장 부재, 생활 용품, 스포츠·레저 용품, 풍력 발전용 케이싱 부재 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

이하, 본 발명의 태양을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 부 및 %는 특히 명기가 없는 경우 질량 환산이다.

[보강재의 제조]

(제조예1) 보강재1의 제조

(폴리에스테르계 수지1의 합성)

질소 가스 도입관, 환류 콘덴서, 교반기를 구비한 2L의 유리제 플라스크에 디에틸렌글리콜 758.2부(7.14㏖, 투입 몰비 0.53), 아디프산 652.6부(4.47㏖, 투입 몰비 0.33), 무수말레산 183.9부(1.88㏖, 투입 몰비 0.14)를 투입하고, 질소 기류하에, 가열을 개시했다. 내온 200℃에서, 통상의 방법으로 탈수 축합 반응을 행했다. 산가가 13KOH㎎/g이 된 곳에서, 즉시 150℃까지 냉각하고, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 투입 원료 질량에 대하여 100ppm 첨가했다. 실온까지 더 냉각하여, 산가 13KOH㎎/g, 수산기가 89KOH㎎/g, 에스테르기 농도가 9.1m㏖/g인, 폴리에스테르계 수지1을 얻었다.

여기에서, 산가, 수산기가, 에스테르기 농도는 이하의 방법으로 규정했다.

(폴리에스테르계 수지의 산가의 측정 방법)

500㎖ 비커에 시약 특급 수산화칼륨 33g을 계량하고, 이온 교환수 150㎖를 서서히 가하여 냉각했다(KOH 용해액). 5리터 용기에 반 정도의 양의 공업용 메탄올을 넣고, KOH 용해액을 혼합하면서 서서히 옮겼다. 또한 공업용 메탄올을 서서히 가하여 전량을 5리터로 했다(0.1㏖ 수산화칼륨알코올 용액).

100㎖ 삼각 엘렌마이어에 시약 특급 옥살산 0.1g을 정칭하고, 이온 교환수 30㏄를 가하여 녹였다. 1% 페놀프탈레인 지시약 몇방울을 가하고, 0.1㏖ 수산화칼륨알코올 용액으로 적정(滴定)하고, 하기 계산식(3)에 의해 역가(力價)를 구했다.

역가=옥살산 질량(g)×1000/[적정(㎖)×6.3]…(3)

100㎖ 삼각 엘렌마이어에 시료 1g을 채취하고, 톨루엔, 메탄올 혼합 중성 용제(톨루엔과 메탄올을 7대3의 비율로 혼합하여 페놀프탈레인을 지시약으로서 0.1㏖ 수산화칼륨알코올 용액으로 중화) 30g을 가하고, 스터러로 교반했다. 또한 에탄올로 희석한 1% 페놀프탈레인 지시약을 몇방울 가하고, 교반했다. 다음에 0.1㏖ 수산화칼륨알코올 용액으로 적정하고, 하기 계산식(4)에 의해 산가를 구했다.

산가=적정량(㎖)×역가×5.611/시료의 질량(g)…(4)

(폴리에스테르계 수지의 수산기가의 측정)

말단 수산기가, 13C-NMR 스펙트럼에 있어서의, 말단 구조 및 에스테르 결합에 유래하는 각 피크의 면적비로부터 구했다. 측정 장치는, 니혼덴시제 JNM-LA300을 사용하고, 시료의 10wt% 중 클로로포름 용액에 완화 시약으로서 Cr(acac)3 10㎎을 가하여, 게이트 디커플링법에 의한 13C-NMR의 정량 측정을 행했다. 적산(積算)은 4000회 행했다.

(에스테르기 농도의 계산 방법)

에스테르기 농도는 하기 계산식(5)에 의해 구했다.

에스테르기 농도(m㏖/g)=생성 에스테르기량(㏖)/[투입 모노머량(wt)-생성수량(wt)]×1000…(5)

(셀룰로오스의 해섬)

폴리에스테르계 수지1을 600질량부, 니혼세이시 케미컬사제의 셀룰로오스 파우더 제품 「KC플록 W-50GK」 400질량부를, 모리야마 세이사쿠쇼제 가압 니더(DS1-5GHH-H)를 사용하여 60rpm으로 600분 가압 혼련을 행하고 셀룰로오스의 미세화 처리를 행하여, 마스터 배치1을 얻었다. 얻어진 마스터 배치1을, 주사형 전자 현미경으로 확인한 바, 펄프의 셀룰로오스 섬유가 직경 수십 나노미터까지 세분화된 것을 확인하고, 얻어진 마스터 배치1을 셀룰로오스 나노파이버를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체용의 보강재1이라고 했다.

(제조예2) 보강재2의 제조

(폴리에스테르계 수지2의 합성)

질소 가스 도입관, 환류 콘덴서, 교반기를 구비한 2L의 유리제 플라스크에 에틸렌글리콜 590.9부(9.52㏖), 무수숙신산 700.5부(7.00㏖), 무수말레산 274.6부(2.80㏖)를 투입하고, 질소 기류하에, 가열을 개시했다. 내온 200℃에서, 통상의 방법으로 탈수 축합 반응을 행했다. 산가가 65KOH㎎/g이 된 곳에서, 즉시 150℃까지 냉각하고, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 투입 원료 질량에 대하여 100ppm 첨가했다. 실온까지 더 냉각하여, 산가 65KOH㎎/g, 수산기가 60KOH㎎/g, 에스테르기 농도가 12.6m㏖/g인, 폴리에스테르계 수지2를 얻었다.

(셀룰로오스의 해섬)

폴리에스테르계 수지2를 600질량부, 니혼세이시 케미컬사제의 셀룰로오스 파우더 제품 「KC플록 W-50GK」 400질량부를, 모리야마 세이사쿠쇼제 가압 니더(DS1-5GHH-H)를 사용하여 60rpm으로 850분 가압 혼련을 행하고 셀룰로오스의 미세화 처리를 행하여, 마스터 배치2를 얻었다. 얻어진 마스터 배치2를, 주사형 전자 현미경으로 확인한 바, 펄프의 셀룰로오스 섬유가 직경 수십 나노미터까지 세분화된 것을 확인하고, 얻어진 마스터 배치2를 셀룰로오스 나노파이버를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체용의 보강재2라고 했다.

(실시예1) 섬유 강화 수지 복합체1의 제조

DIC 가부시키가이샤제 에폭시 수지 「EPICLON850S」 100질량부에, 보강재1을 1질량부 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션(LABOLUTION)에 동사(同社)제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 12000회전으로 5분간 교반했다. 경화제로서 BASF사제 LarominC260을 32질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지1을 얻었다. 강화 매트릭스 수지1 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 0.3질량%가 된다. 탈포 후, 50도로 가온한 금형(230㎜×230㎜×1.6㎜) 내에서, 카본 섬유로서 미쓰비시레이온사제 파이로필크로스 TR-3110-MS(230㎜×230㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지1을 함침시켰다. 당해 조작을 8회 반복하여, 카본 섬유를 8층 적층했다.

금형을 닫고, 80℃, 면압 1㎫로 60분 가압 가열 후, 150℃, 면압 1㎫로 3시간 가압 가열하여, 섬유 강화 수지 복합체1의 성형체1을 얻었다. 성형체의 육후는 1.6㎜였다.

(굽힘 강도 시험)

상기에서 얻어진 성형체1에 대하여, JIS-K-7074에 의거하여, 하기와 같이 굽힘 강도 시험을 행했다.

성형체1로부터 카본 크로스의 올과 올 사이를 따라 폭 15㎜, 길이 100㎜의 시험편을 다이아몬드 커터로 잘라냈다. 다음에 인스트론사제 만능시험기를 사용하여, 3점 굽힘 방식으로 스팬 80㎜, 시험 속도 5㎜/min의 굽힘 시험을 실온 23℃, 습도 50%의 분위기하에서 시험수 5로 행하여, 최대 응력의 평균치를 굽힘 강도로 했다.

성형품1의 굽힘 강도는, 840㎫이었다.

(실시예2) 섬유 강화 수지 복합체2의 제조

실시예1에 있어서, 보강재1의 1질량부를 1.67질량부로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체2 및 섬유 강화 수지 복합체2의 성형체2를 얻었다.

상기 성형체2의 굽힘 강도는 860㎫이었다.

(실시예3) 섬유 강화 수지 복합체3의 제조

실시예1에 있어서, 보강재1의 1질량부를 3.38질량부로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체3 및 섬유 강화 수지 복합체3의 성형체3을 얻었다.

상기 성형체3의 굽힘 강도는 900㎫이었다.

(실시예4) 섬유 강화 수지 복합체4의 제조

실시예1에 있어서, 보강재1의 1질량부를 10.7질량부로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체4 및 섬유 강화 수지 복합체4의 성형체4를 얻었다.

상기 성형체4의 굽힘 강도는 970㎫이었다.

(비교예1) 비교 섬유 강화 수지1의 제조

실시예1에 있어서, 보강재1을 혼합하지 않은(셀룰로오스 나노파이버의 함유율 0%) 이외에는 같게 하여, 비교 섬유 강화 수지1 및 비교 섬유 강화 수지1의 비교 성형체1을 얻었다.

상기 비교 성형체1의 굽힘 강도는 740㎫이었다.

(비교예2) 셀룰로오스 나노파이버 함유 비교 섬유 강화 수지2의 제조

셀룰로오스 나노파이버로서, 다이셀파인켐 가부시키가이샤제 「셀리시 KY-100G」를 4질량부에 대하여, 에탄올을 4질량부 첨가하여, 교반 후 흡인 여과를 행했다. 얻어진 셀룰로오스 나노파이버의 웨트 케이크에 대하여, 에탄올을 첨가하여 고형분 1%로 조정하고, 초음파 처리를 행했다. 당해 셀룰로오스 나노파이버의 에탄올 혼탁액(1% 고형분)을 40질량부, DIC 가부시키가이샤제 에폭시 수지 「EPICLON850S」 100질량부를, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 12000회전으로 5분간 교반했다. 이상의 처리를 한 수지를 90℃의 진공 건조로에서 휘발분이 없어질 때까지 처리를 했다. 다음에 경화제로서 BASF사제 LarominC260을 32질량부 첨가하여, 교반을 더 행하여, 셀룰로오스 나노 섬유를 0.3% 함유하는 비교 매트릭스 수지2를 얻었다.

탈포 후, 50도로 가온한 금형(230㎜×230㎜×1.6㎜) 내에서, 카본 섬유로서 미쓰비시레이온사제 파이로필크로스 TR-3110-MS(230㎜×230㎜)에 상기 비교 매트릭스 수지2를 함침시켰다. 당해 조작을 8회 반복하고, 카본 섬유를 8층 적층했다.

금형을 닫고, 80℃, 면압 1㎫로 60분 가압 가열 후, 150℃, 면압 1㎫로 3시간 가압 가열하고, 비교 섬유 강화 수지2의 비교 성형체2를 얻었다. 성형체의 육후는 1.6㎜였다.

상기 비교 성형체2의 굽힘 강도는 790㎫이었다.

(비교예3) 비교 섬유 강화 수지3

비교예2에 있어서, 셀룰로오스 나노파이버의 에탄올 혼탁액(1% 고형분) 40질량부를 66부로 바꾼 이외에는 같게 하여, 셀룰로오스 나노 섬유를 0.5% 함유하는 겔상의 비교 매트릭스 수지3을 얻었다.

상기 비교 매트릭스 수지3을, 비교예2와 같이 카본 섬유에 함침시키려고 했지만, 매트릭스 수지3을 카본 섬유 크로스에 함침시킬 수 없고, 섬유 강화 수지, 및 성형체를 얻을 수 없었다.

(실시예5) 섬유 강화 수지 복합체5의 제조

DIC 가부시키가이샤제 비닐에스테르 수지 「DICLITE UE-3505」 100질량부에, 보강재2를 2.59질량부 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 8000회전으로 5분간 교반했다. 경화제로서 가야쿠아쿠조제 카야카르본 AIC-75를 1질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지5를 얻었다(강화 매트릭스 수지5 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1질량%가 됨). 탈포 후, 30도로 가온한 금형(230㎜×230㎜×2㎜) 내에서, 카본 섬유로서 도레이 가부시키가이샤제 토레카 크로스 CO6644B(230㎜×230㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지5를 함침시켰다. 당해 조작을 5회 반복하여, 카본 섬유를 5층 적층했다.

금형을 닫고, 125℃, 면압 5㎫로 15분간 가압 가열하여, 섬유 강화 수지 복합체5의 성형품5를 얻었다. 성형품5의 육후는 2.0㎜였다.

상기 성형체5의 굽힘 강도는, 570㎫이었다.

(실시예6) 섬유 강화 수지 복합체6의 제조

실시예5에 있어서, 보강재2의 2.59질량부를 14.43질량부로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체6 및 섬유 강화 수지 복합체6의 성형체6을 얻었다(강화 매트릭스 수지6 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 5질량%가 됨).

상기 성형체6의 굽힘 강도는 640㎫이었다.

(실시예7) 섬유 강화 수지 복합체7의 제조

실시예5에 있어서, 보강재2의 2.59질량부를 33.67질량부로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체7 및 섬유 강화 수지 복합체7의 성형체7을 얻었다(강화 매트릭스 수지7 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 10질량%가 됨).

상기 성형체7의 굽힘 강도는 680㎫이었다.

(비교예4) 비교 섬유 강화 수지4의 제조

실시예5에 있어서, 보강재2를 혼합하지 않은 이외에는 같게 하여, 비교 섬유 강화 수지4(셀룰로오스 나노파이버의 함유율 0%) 및 비교 섬유 강화 수지4의 비교 성형체4를 얻었다.

상기 비교 성형체4의 굽힘 강도는 540㎫이었다.

(비교예5) 비교 섬유 강화 수지5의 제조

비교예2에 기재된 셀룰로오스 나노파이버의 에탄올 혼탁액(1% 고형분) 102부를 90℃의 진공 건조로에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조했다. 이것을 DIC 가부시키가이샤제 비닐에스테르 수지 「DICLITE UE-3505」 100질량부에 넣어, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션을 사용하여 8000회전으로 5분간 교반한 후, 경화제로서 가야쿠아쿠조제 카야카르본 AIC-75를 1질량부 첨가하여, 교반을 더 행했지만, 셀룰로오스 나노파이버가 수지 중에서 분산 불량이 되어, 성형할 수 없었다.

(실시예8) 섬유 강화 수지 복합체8 제조

DIC 가부시키가이샤제 비닐에스테르 수지 「DICLITE UE-3505」 100질량부에, 보강재1을 2.59질량부 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 8000회전으로 5분간 교반했다. 경화제로서 가야쿠아쿠조제 카야카르본 AIC-75를 1질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지8을 얻었다(강화 매트릭스 수지8 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1질량%가 됨).

탈포 후, 30도로 가온한 금형(230㎜×230㎜×1.6㎜) 내에서, 유리 섬유로서 닛토보우세키 가부시키가이샤제 MC450A(230㎜×230㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지8을 함침시켰다. 당해 조작을 2회 반복하여, 유리 섬유를 2층 적층했다.

금형을 닫고, 125℃, 면압 1㎫로 15분간 가압 가열하여, 섬유 강화 수지 복합체8의 성형체8을 얻었다. 성형체8의 육후는 1.6㎜였다.

상기 성형체8의 굽힘 강도는, 233㎫이었다.

(비교예6) 비교 섬유 강화 수지6의 제조

실시예8에 있어서, 보강재1을 혼합하지 않은 이외에는 같게 하여, 비교 섬유 강화 수지6 및 비교 섬유 강화 수지6의 비교 성형체6을 얻었다.

상기 비교 성형체6의 굽힘 강도는 208㎫이었다.

(비교예7) 비교 섬유 강화 수지7의 제조

비교예2에 기재된 셀룰로오스 나노파이버의 에탄올 혼탁액(1% 고형분 102부를 90℃의 진공 건조로에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조했다. 이것을 DIC 가부시키가이샤제 비닐에스테르 수지 「DICLITE UE-3505」 100질량부에 넣어, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션을 사용하여 8000회전으로 5분간 교반한 후, 경화제로서 가야쿠아쿠조제 카야카르본 AIC-75를 1질량부 첨가하여, 교반을 더 행했지만, 셀룰로오스 나노파이버가 수지 중에서 분산 불량이 되어 성형할 수 없었다.

(비교예8) 비교 섬유 강화 수지8의 제조

다이셀파인켐 가부시키가이샤제 「셀리시 KY-100G」 10.2중량부를 증류수로 10배로 희석하여, 드라이아이스로 동결시켰다. 또한 동결 건조기로 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 고형분 1.02중량부를 DIC 가부시키가이샤제 비닐에스테르 수지 「DICLITE UE-3505」 100질량부에 넣고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션을 사용하여 8000회전으로 5분간 교반한 후, 경화제로서 가야쿠아쿠조제 카야카르본 AIC-75를 1질량부 첨가하여, 교반을 더 행했지만, 교반 도중에 급격한 점도 상승이 일어나, 셀룰로오스 나노파이버가 분산하지 않게 되었다. 얻어진 미분산 수지는 유리 섬유에의 침투성이 나빠서, 성형할 수 없었다.

상기 실시예1-8, 비교예1-7의 결과를, 표 1-3에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

(제조예3) 보강재3(변성 셀룰로오스 나노파이버)의 제조

제조예1에서 얻어진 마스터 배치1을 82.9g, 메틸테트라히드로프탈산 무수물(DIC 가부시키가이샤제 EPICLON B-570H)을 47.1g을 요시다 세이사쿠쇼제 200㎖ 분해형 니더에 투입하고, 재킷 온도를 130℃로 하면서 60rpm으로 6시간 반응을 행하여, 변성 셀룰로오스 나노파이버 조성물1을 얻었다. 얻어진 변성 셀룰로오스 나노파이버 조성물1을, 주사형 전자 현미경으로 확인한 바, 변성 셀룰로오스 나노파이버의 섬유 직경이 직경 수십 나노미터인 것이 확인되었다.

변성 셀룰로오스 나노파이버의 치환도(DS)를 측정한 바, 0.24였다. 얻어진 변성 셀룰로오스 나노파이버 조성물1을 변성 셀룰로오스 나노파이버를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체용의 보강재3이라고 했다.

<변성 셀룰로오스 나노파이버의 치환도(DS)의 산출>

변성 셀룰로오스 나노파이버의 치환도(DS)는, 변성 셀룰로오스 나노파이버에 있어서의 글루코오스 단위 1몰당에 반응한 무수다염기산의 몰수를 나타내고 있다.

치환도(DS)의 측정에는 이하의 방법을 사용했다.

변성 셀룰로오스 나노파이버 조성물1을 10g, 200㎖ 삼각 플라스크 중에 투입하고, 아세톤 100g을 더 첨가하여, 분산했다. 여과를 행하고, 여과지상의 변성 셀룰로오스 나노파이버를 아세톤으로 세정했다. 변성 셀룰로오스 나노파이버를 취출하고, 건조에 의해 변성 셀룰로오스 나노파이버의 고형물을 얻었다. 이 고형물을 오사카케미컬 가부시키가이샤제 ABSOLUTE MILL ABS-W로 분쇄했다. 100㎖ 삼각 플라스크에, 분쇄한 변성 셀룰로오스 나노파이버를 약 0.5g, 정칭했다. 에탄올 15㎖, 증류수 5㎖를 가해 실온에서 30분 교반했다. 0.5N 수산화나트륨 용액 10㎖를 가하고, 삼각 플라스크에 냉각관을 장착하여, 80℃의 탕욕 중에서 60분 교반했다. 그 후, 실온이 되도록 교반하면서 냉각했다. 얻어진 혼합액에 85% 페놀프탈레인의 에탄올 용액을 몇방울 가한 후, 0.1N 염산 수용액으로 역(逆)적정하고, 가수 분해에 의해 생성한 다염기산량을 측정했다. 이하의 계산식으로부터 변성 셀룰로오스 나노파이버의 치환도(DS)를 계산했다.

DS=X/((Y-X×M)/162)

X : 역적정으로 구한 다염기산의 몰수

M : 변성에 사용한 무수다염기산의 분자량

Y : 정칭한 변성 셀룰로오스 나노파이버의 중량

(실시예9)

DIC 가부시키가이샤제 에폭시 수지 「EPICLON850S」 100.0질량부에, 보강재3을 5.4질량부 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 12000회전으로 30분간 교반했다. 혼합물을 110℃에서 3시간 가열했다. 실온까지 냉각 후, 경화제로서 BASF사제 LarominC260을 32.0질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지9를 얻었다. 수지 조성물9 중의 환산 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1.0질량%가 된다. 여기에서의 환산 셀룰로오스 나노파이버의 함유율이란 강화 매트릭스 수지9 중에 포함되는 변성 셀룰로오스 나노파이버를 제조하기 위해 필요한 셀룰로오스 나노파이버량을 강화 매트릭스 수지의 중량으로 나눈 중량%이다. 탈포 후, 50도로 가온한 금형(230㎜×230㎜×1.6㎜) 내에서, 카본 섬유로서 미쓰비시레이온사제 파이로필크로스 TR-3110-MS(230㎜×230㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지9를 함침시켰다. 당해 조작을 8회 반복하여, 카본 섬유를 8층 적층했다.

금형을 닫고, 80℃, 면압 1㎫로 60분 가압 가열 후, 150℃, 면압 1㎫로 3시간 가압 가열하여, 섬유 강화 수지 복합체9의 성형체9를 얻었다. 성형체의 육후(肉厚)는 1.6㎜였다.

실시예1과 같은 조작으로 굽힘 강도 시험을 행하여, 성형체9의 굽힘 강도는 967㎫이었다.

(실시예10) 섬유 강화 복합체10의 제조

DIC 가부시키가이샤제 에폭시 수지 「EPICLON850S」 100질량부에, 보강재1을 1.67질량부 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 12000회전으로 5분간 교반했다. 경화제로서 BASF사제 LarominC260을 32질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지10을 얻었다. 강화 매트릭스 수지10 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 0.5질량%가 된다. 탈포 후, 50도로 가온한 금형(230㎜×40㎜×2㎜) 내에서, 한방향의 카본 섬유로서 사카이오벡스사제에서 사수(絲數) 48K(4800개), 카본 섬유 직경 6㎛, 폭 40㎜의 품번 BHH-48K40SW(섬유 방향은 230㎜로 컷, 제품 폭은 40㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지10을 함침시켰다. 당해 조작을 24회 반복하여, 카본 섬유를 24층 적층했다.

금형을 닫고, 80℃, 면압 1㎫로 60분 가압 가열 후, 150℃, 면압 1㎫로 3시간 가압 가열하여, 한향만 카본 섬유로 강화된 섬유 강화 수지 복합체10의 성형체10을 얻었다. 성형체의 육후는 2㎜였다.

굽힘 시험 방법과 같은 조작으로 카본 섬유 방향이 길이 100㎜가 되도록 자르고, 카본 섬유에 대하여 평행 방향의 굽힘 강도 시험을 행했다. 성형체10의 굽힘 강도는 945㎫이었다.

(실시예11) 섬유 강화 복합체11의 제조

실시예10에 있어서, 보강재1의 1질량부를 3.38질량부(강화 매트릭스 수지11 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1질량%가 됨)로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체11 및 섬유 강화 수지 복합체11의 성형체11을 얻었다.

실시예10과 같이 굽힘 강도를 측정한 바, 상기 성형체11의 굽힘 강도는 1009㎫이었다.

(실시예12) 섬유 강화 복합체12의 제조

실시예10에 있어서, 보강재1의 1질량부를 5.14질량부(강화 매트릭스 수지11 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1.5질량%가 됨)로 변경한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체12 및 섬유 강화 수지 복합체12의 성형체12를 얻었다.

실시예10과 같이 굽힘 강도를 측정한 바, 상기 성형체12의 굽힘 강도는 1036㎫이었다.

(비교예9) 비교 섬유 강화 수지9의 제조

실시예10에 있어서, 보강재1을 혼합하지 않은(셀룰로오스 나노파이버의 함유율 0%) 이외에는 같게 하여, 비교 섬유 강화 수지9 및 비교 섬유 강화 수지9의 비교 성형체9를 얻었다.

실시예10과 같이 굽힘 강도를 측정한 바, 비교 성형체9의 굽힘 강도는 865㎫이었다.

상기 실시예10-12, 비교예9의 결과를, 표 4에 나타낸다.

[표 4]

(실시예13) 섬유 강화 복합체13의 제조

디에이치·머티리얼 가부시키가이샤제 불포화 폴리에스테르 수지 「선도마 FG-283」 100질량부에 6% 나프텐산코발트 용액을 0.3질량부 가하여 교반하고, 보강재1을 2.6질량부 더 혼합하고, 프라이믹스사제 교반 장치 라보루션에 동사제 네오믹서 교반 날개 4-2.5형을 장착하여 8000회전으로 5분간 교반했다. 경화제로서 니치유 가부시키가이샤제 퍼멕N을 1질량부 첨가하고, 교반을 더 행하여, 강화 매트릭스 수지13을 얻었다(강화 매트릭스 수지13 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1질량%가 됨).

탈포 후, 이형 처리한 유리판(250㎜×250㎜) 상에서, 유리 섬유로서 닛토보우세키 가부시키가이샤제 MC450A(230㎜×230㎜)에 상기 강화 매트릭스 수지13을 핸드레이업법으로(약 200㎜×200㎜의 크기) 함침시켰다. 당해 조작을 3회 반복하여, 유리 섬유를 3층 적층했다.

그대로 상온에서 일주야(一晝夜) 방치하여 경화시킨 후, 80℃의 건조로에서 5시간 애프터큐어하고, 섬유 강화 수지 복합체13의 성형체13을 얻었다. 성형체13의 육후는 약 2.5㎜였다.

상기 성형체13의 굽힘 강도는, 170㎫이었다.

(비교예10) 비교 섬유 강화 수지10의 제조

실시예13에 있어서, 보강재1을 혼합하지 않은(셀룰로오스 나노파이버의 함유율 0%) 이외에는 같게 하여, 비교 섬유 강화 수지10 및 비교 섬유 강화 수지10의 비교 성형체10을 얻었다.

비교 성형체10의 굽힘 강도는 150㎫이었다.

(제조예4) 보강재4의 제조

(변성 에폭시 수지1의 합성)

온도계, 교반기, 질소 도입관, 냉각관을 구비한 유리제 4구 플라스크에 DIC 가부시키가이샤제 EPICLON 830(비스페놀F형 에폭시 수지)을 1200g, Bis-TMA(디메틸올프로피온산)를 191g, 반응 촉매로서 TPP(트리페닐포스핀)를 300ppm이 되도록 0.4g 투입하고, 140℃에서 3시간 반응시켰다. 실온까지 냉각하여, 산가 1㎎KOH/g 이하, 수산기가 169㎎KOH/g의 변성 에폭시 수지1을 얻었다.

(변성 에폭시 수지의 산가의 측정)

산가는, 변성 에폭시 수지 1g을 중화하기 위해 필요한 수산화칼륨의 중량(㎎)을 나타내고 있으며, 단위는 ㎎KOH/g이다.

메틸에틸케톤에 변성 에폭시 수지를 용해하고, 0.1규정의 수산화칼륨메탄올 용액으로 적정하여 구했다.

(변성 에폭시 수지의 수산기가의 측정)

수산기가는, 변성 에폭시 수지 1g 중의 OH기의 몰수와 같은 몰수의 수산화칼륨의 중량(㎎)을 나타내고 있으며, 단위는 ㎎KOH/g이다. 13C-NMR 스펙트럼에 있어서의, 수산기에 유래하는 피크의 면적치로부터 구했다. 측정 장치는, 니혼덴시제 JNM-LA300을 사용하여, 시료의 10wt% 중 클로로포름 용액에 완화 시약으로서 Cr(acac)3 10㎎을 가하고, 게이트 디커플링법에 의한 13C-NMR의 정량 측정을 행했다. 적산은 4000회 행했다.

(셀룰로오스의 해섬)

제조예3에서 합성한 변성 에폭시 수지1을 450g, 니혼세이시 케미컬사제의 셀룰로오스 파우더 제품 「KC플록 W-50GK」를 550g, 모리야마 세이사쿠쇼제 가압 니더(DS1-5GHH-H)에 투입하고, 60rpm으로 240분간 가압 혼련을 행하여 셀룰로오스의 미세화 처리를 행하고, 변성 에폭시 수지1과 셀룰로오스 나노파이버의 혼합물인 마스터 배치1을 얻었다. 얻어진 마스터 배치1을 0.1g 측량하고, 0.1%의 농도가 되도록 아세톤에 현탁하고, 도쿠슈기카이고교(주)제 TK호모 믹서A형을 사용하여 15000rpm 20분간 분산 처리를 행하고, 유리 상에 펼쳐서 아세톤을 건조하여, 주사형 전자 현미경으로 셀룰로오스의 미세화 상태를 확인했다. 대부분의 셀룰로오스에 있어서, 섬유의 단축 방향의 길이가 100㎚보다 세밀하게 풀려 있는 것을 확인하여, 얻어진 마스터 배치3을 셀룰로오스 나노파이버를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체용의 보강재4라고 했다.

(실시예14) 섬유 강화 수지 복합체14의 제조

실시예3에 있어서, 보강재1의 3.38질량부를 보강재4의 2.44질량부로 변경(보강재 중의 셀룰로오스 나노파이버 함유량이 다르기 때문에 변경, 실시예3, 실시예14 모두 강화 매트릭스 수지 중의 셀룰로오스 나노파이버의 함유율은 1질량%가 됨)한 이외에는 같게 하여, 섬유 강화 수지 복합체14 및 섬유 강화 수지 복합체14의 성형체14를 얻었다.

상기 성형체14의 굽힘 강도는 850㎫이었다.

본 발명의 섬유 강화 수지용 강화 매트릭스 수지를 사용함으로써, 셀룰로오스 나노파이버를 섬유 강화 수지에 고농도로 복합화할 수 있다. 또한, 본 발명의 섬유 강화 수지 복합체는 고강도이므로, 각 산업용 기계 부품, 일반 기계 부품, 자동차·철도·차량 등 부품, 우주·항공 관련 부품, 전자·전기 부품, 건축 재료, 용기·포장 부재, 생활 용품, 스포츠·레저 용품, 풍력 발전용 케이싱 등에 호적하게 이용하는 것이 가능하다.

Claims

강화 섬유(A)와 매트릭스 수지(B)를 함유하는 섬유 강화 수지(C)와, 보강재(D)를 함유하는 섬유 강화 수지 복합체(E)이며,
당해 보강재(D)가, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하고, 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 물 및 유기 용매를 사용하지 않고 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 것이며,
상기 해섬 수지(G)가, 폴리에스테르 수지(G1), 비닐계 수지(G2) 또는 변성 에폭시 수지(G3)인
섬유 강화 수지 복합체.
제1항에 있어서,
상기 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화 후, 추가로 환상 무수다염기산(J)과 반응시켜서 얻어지는 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)인 섬유 강화 수지 복합체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보강재(D)가, 해섬 수지(G) 또는 해섬 수지(G)를 환상 무수다염기산(J)에 의해 변성한 변성 해섬 수지(K)를 더 함유하는 섬유 강화 수지 복합체.
제1항에 있어서,
상기 강화 섬유(A)가, 카본 섬유(A1) 또는 유리 섬유(A2)인 섬유 강화 수지 복합체.
섬유 강화 수지용의 강화 매트릭스 수지(H)이며,
당해 강화 매트릭스 수지(H)가, 매트릭스 수지(B)와 보강재(D)를 함유하고,
당해 보강재(D)가, 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하고, 당해 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 물 및 유기 용매를 사용하지 않고 셀룰로오스를 미세화하여 얻어지는 것이며,
상기 해섬 수지(G)가, 폴리에스테르 수지(G1), 비닐계 수지(G2) 또는 변성 에폭시 수지(G3)인
강화 매트릭스 수지.
제5항에 있어서,
상기 셀룰로오스 나노파이버(F)가, 해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화 후, 추가로 환상 무수다염기산(J)과 반응시켜서 얻어지는 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)인 강화 매트릭스 수지.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 보강재(D)가, 해섬 수지(G) 또는 해섬 수지(G)를 환상 무수다염기산(J)에 의해 변성한 변성 해섬 수지(K)를 더 함유하는 강화 매트릭스 수지.
해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과,
당해 해섬 수지(G)와 셀룰로오스 나노파이버(F)를 함유하는 보강재(D)와, 매트릭스 수지(B)를 배합하여 강화 매트릭스 수지(H)를 얻는 공정과,
당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화하여 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하며,
상기 해섬 수지(G)가, 폴리에스테르 수지(G1), 비닐계 수지(G2) 또는 변성 에폭시 수지(G3)인
섬유 강화 수지 복합체의 제조 방법.
해섬 수지(G) 중에서 셀룰로오스를 미세화하여 셀룰로오스 나노파이버(F)를 얻는 공정과, 해섬 수지(G) 중에서 추가로 셀룰로오스 나노파이버(F)가 갖는 수산기와 환상 무수다염기산(J)을 반응시켜서 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 얻는 공정과,
당해 해섬 수지(G) 또는 해섬 수지(G)를 환상 무수다염기산(J)에 의해 변성한 변성 해섬 수지(K)와, 변성 셀룰로오스 나노파이버(F1)를 함유하는 보강재(D)와, 매트릭스 수지(B)를 배합하여 강화 매트릭스 수지(H)를 얻는 공정과,
당해 강화 매트릭스 수지(H)와 강화 섬유(A)를 복합화하여 섬유 강화 수지 복합체(E)를 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 하며,
상기 해섬 수지(G)가, 폴리에스테르 수지(G1), 비닐계 수지(G2) 또는 변성 에폭시 수지(G3)인
섬유 강화 수지 복합체의 제조 방법.