KR102403727B1 - 유리 다이렉트 로빙, 및 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 - Google Patents

유리 다이렉트 로빙, 및 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 Download PDF

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Abstract

양호한 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 생산성을 실현할 수 있으며, 또한 우수한 방사 생산성, 및 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 양호한 강도를 양립 가능한 유리 다이렉트 로빙을 제공한다. 유리 다이렉트 로빙은 복수개의 유리 필라멘트가 집속되어 구성되며, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.5㎛~21.5㎛의 범위에 있고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 3000개~7000개의 범위에 있고, 유리 다이렉트 로빙의 질량이 2450g/1000m~4000g/1000m의 범위에 있고, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)이 0.03질량%~0.90질량%의 범위에 있으며, 상기 D, F 및 L이 하기 식(1)을 만족한다. 1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)

Description

유리 다이렉트 로빙, 및 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿
본 발명은 유리 다이렉트 로빙, 및 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿에 관한 것이다.
금속 대체 재료로서 유리 섬유 강화 수지 성형품의 수요가 높아지고 있다. 특히 수천개의 연속된 유리 필라멘트를 한번에 묶어서 감은 유리 섬유속(유리 다이렉트 로빙)을 포함하는 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(LFT 펠릿)을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품이 주목을 받고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 여기서, LFT 펠릿은 통상적으로 유리 로빙을, 열 용융한 매트릭스 수지와 함께, 관통공이 형성된 다이스의 해당 관통공에 관통시켜서 뽑아 낸 후에 소정의 길이로 절단하여 얻어진다.
LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품은 유리 촙 스트랜드와 수지를 혼련하여 얻어지는 통상적인 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품보다, 유리 섬유 강화 수지 성형품 내에 잔존하는 유리 섬유의 길이가 길기 때문에 강도가 높아진다.
특허문헌 1에도 나타나는 바와 같이, 종래에 LFT 펠릿 제조에 이용하는 유리 다이렉트 로빙은 섬유 지름 17㎛의 유리 필라멘트가 4000개 집속되어 구성되는 2400tex(g/1000m)인 것이 주류를 이루었다.
[특허문헌 1] 특개2009-242551호 공보
최근에 LFT 펠릿의 생산성을 높이기 위해서 보다 고질량의 유리 다이렉트 로빙이 요구되고 있다. 유리 다이렉트 로빙의 질량을 높이기 위해서는 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 집속 개수를 늘리거나, 유리 필라멘트의 섬유 지름을 크게 하는 것을 고려된다.
그러나 발명자가 검토한 결과, 유리 필라멘트의 집속 개수를 늘리면 유리 다이렉트 로빙의 제조성(방사 생산성)이 저하되고, 유리 필라멘트의 섬유 지름을 크게 하면, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하여, 양호한 LFT 펠릿 생산성 및 우수한 방사 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 양호한 강도를 양립 가능한 유리 다이렉트 로빙을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 본 발명의 유리 다이렉트 로빙을 포함하는 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(LFT 펠릿)을 제공하는 데도 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 복수개의 유리 필라멘트가 집속되어 구성되는 유리 다이렉트 로빙이며, 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.5㎛~21.5㎛의 범위에 있고, 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 3000개~7000개의 범위에 있고, 상기 유리 다이렉트 로빙의 질량이 2450g/1000m~4000g/1000m의 범위에 있고, 상기 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)이 0.03질량%~0.90질량%의 범위에 있으며, 상기 D, F 및 L이 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 한다.
1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)
본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F 및 L이 식(1)을 만족함으로써 우수한 방사 생산성을 구비하고, 양호한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여할 수 있다. 여기서, 우수한 방사 생산성을 구비한다는 것은 생산(방사) 시의 실 절단회수가 1회/시간 이하이며, 유리 다이렉트 로빙의 생산(방사)이 가능하다는 것을 의미한다. 또한 양호한 LFT 펠릿 생산성을 구비한다는 것은 반송속도가 20m/분~50m/분이고, LFT 펠릿의 생산을 행했을 때에 유리 다이렉트 로빙의 보풀 등에 기인하는 수지 함침조에서의 단선회수가 1회/8000m 이하이며, LFT 펠릿을 생산 가능하다는 것을 의미한다. 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여한다는 것은 섬유 지름 17.3㎛의 유리 필라멘트가 4000개 집속되어 구성되는 2400g/1000m의 유리 다이렉트 로빙이며, 동일한 강열 감량을 구비하는 것을 이용한 것 이외에는 완전히 동일한 방법으로 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도(인장강도, 굴곡강도 및 샤르피 충격강도)를 기준으로 하여 95% 이상의 강도를 구비하는 것을 의미한다.
또한 본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 유리 다이렉트 로빙 전량에 대한 실란 커플링제의 부착율(S)이 0.010질량%~0.200질량%의 범위에 있으며, 상기 D, F, L 및 S가 하기 식(2)을 만족하는 것이 바람직하다.
375≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤630 …(2)
본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F, L 및 S가 식(2)을 만족함으로써 우수한 방사 생산성을 보다 확실하게 구비하고, 양호한 LFT 펠릿 생산성을 보다 확실하게 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 보다 확실하게 부여할 수 있다.
또한 본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F, L 및 S가 하기 식(3)을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
400≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤585 …(3)
본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F, L 및 S가 식(3)을 만족함으로써 우수한 방사 생산성을 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여할 수 있다. 여기서, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 구비한다는 것은 반송속도가 20m/분~100m/분이고, LFT 펠릿의 생산을 행했을 때에 유리 다이렉트 로빙의 보풀 등에 기인하는 수지 함침조에서의 단선회수가 1회/8000m 이하이며, LFT 펠릿을 생산 가능하다는 것을 의미한다.
또한 본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F, L 및 S가 하기 식(4)을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
405≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤495 …(4)
본 발명의 유리 다이렉트 로빙은 상기 D, F, L 및 S가 식(4)을 만족함으로써 우수한 방사 생산성을 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 우수한 강도를 부여할 수 있다. 여기서, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여한다는 것은 섬유 지름 17.3㎛의 유리 필라멘트가 4000개 집속되어 구성되는 2400g/1000m의 유리 다이렉트 로빙이며, 동일한 강열 감량을 구비하는 것을 이용한 것 이외에는 완전히 동일한 방법으로 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도(인장강도, 굴곡강도 및 샤르피 충격강도)를 기준으로 하여 97% 이상의 강도를 구비하는 것을 의미한다.
또한 본 발명의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 상기 본 발명의 유리 다이렉트 로빙과 열가소성 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌 또는 폴리아미드인 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 더 자세히 설명한다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 복수개의 유리 필라멘트가 집속되어 구성되는 유리 다이렉트 로빙이며, 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.5㎛~21.5㎛의 범위에 있고, 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 3000개~7000개의 범위에 있고, 상기 유리 다이렉트 로빙의 질량이 2450g/1000m~4000g/1000m의 범위에 있고, 상기 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)이 0.03질량%~0.90질량%의 범위에 있으며, 상기 D, F 및 L이 하기 식(1)을 만족한다.
1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 예를 들어 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.
우선, 유리 원료가 되는 광석에 포함되는 성분과 각 성분의 함유율, 및 용융 과정에서의 각 성분의 휘발량에 기초하여 소정의 유리 조성이 되도록 조합된 유리 원료(유리 배치)를 융융로에 공급하고, 예를 들어 1450℃~1550℃의 범위의 온도로 용융한다.
다음에, 용융된 유리 배치(용융 유리)를 소정의 온도로 제어된, 부싱의 3000개~7000개의 노즐 팁으로부터 꺼내서 급냉하여 유리 필라멘트를 형성하고, 유리 필라멘트에 바인더를 도포하고, 유리 필라멘트 3000개~7000개를 집속시켜서 유리 다이렉트 로빙을 얻을 수 있다. 여기서, 용융 유리의 점도, 상기 노즐 팁의 개공부의 크기, 용융 유리를 꺼낼 때의 속도를 제어함으로써 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(즉, 유리 필라멘트의 직경)을 제어할 수 있다. 또한 상기 노즐 팁을, 비원형 형상을 가지고, 용융 유리를 급냉하는 돌기부나 노치부를 갖는 것으로 하며, 온도 조건을 제어함으로써 편평한 단면 형상(진원 형상 또는 대략 진원 형상 이외의 단면 형상, 예를 들어, 타원 형상, 장원 형상 등)을 갖는 유리 필라멘트를 얻을 수도 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 취할 수 있는 상기 유리 조성으로서는, 예를 들어 가장 범용적인 E 유리 조성(유리 섬유의 전량에 대해서, 산화물 환산으로 52.0질량%~56.0질량%의 범위의 SiO2와, 12.0질량%~16.0질량%의 범위의 Al2O3와, 합계로 20.0질량%~25.0질량%의 범위의 MgO 및 CaO와, 5.0질량%~10.0질량%의 범위의 B2O3를 포함하는 조성), 고강도 고탄성율 유리 조성(유리 섬유의 전량에 대해서 60.0질량%~70.0질량%의 범위의 SiO2와, 20.0질량%~30.0질량%의 범위의 Al2O3와, 5.0질량%~15.0질량%의 범위의 MgO와, 0질량%~1.5질량%의 Fe2O3와, 합계 0질량%~0.2질량%의 범위의 Na2O, K2O 및 LiO2를 포함하는 조성), 고탄성율 제조 용이성 유리 조성(유리 섬유의 전량에 대해서 57.0질량%~60.0질량%의 범위의 SiO2와, 17.5질량%~20.0질량%의 범위의 Al2O3와, 8.5질량%~12.0질량%의 범위의 MgO와, 10.0질량%~13.0질량%의 범위의 CaO와, 0.5질량%~1.5질량%의 범위의 B2O3를 포함하며, 또한 합계로 98.0질량% 이상의 범위의 SiO2, Al2O3, MgO 및 CaO를 포함하는 조성), 및 저유전율 저유전 정접 유리 조성(유리 섬유 전량에 대해서 48.0질량%~62.0질량%의 범위의 SiO2와, 17.0질량%~26.0질량%의 범위의 B2O3와, 9.0질량%~18.0질량%의 범위의 Al2O3와, 0.1질량%~9.0질량%의 범위의 CaO와, 0질량%~6.0질량%의 범위의 MgO와, 합계로 0.05질량%~0.5질량%의 범위의 Na2O, K2O 및 Li2O와, 0질량%~5.0질량%의 범위의 TiO2와, 0질량%~6.0질량%의 범위의 SrO와, 합계로 0질량%~3.0질량%의 범위의 F2 및 Cl2와, 0질량%~6.0질량%의 범위의 P2O5를 포함하는 조성)을 들 수 있다.
또한 본 실시형태의 유리 섬유 강화 수지 성형품에 포함되는 유리 섬유에 있어서, 전술한 각 성분의 함유량의 측정은 경원소인 Li에 대해서는 ICP 발광 분광 분석장치를 이용하고, 그 외의 원소는 파장 분산형 형광 X선 분석장치를 이용하여행할 수 있다.
측정방법으로서는, 처음에 유리 배치(유리 원료를 혼합하여 조합한 것), 또는 유리 섬유(유리 섬유 표면에 유기물이 부착되어 있는 경우, 또는 유리 섬유가 유기물(수지) 내에 주로 강화재로서 포함되어 있는 경우에는 예를 들어 300℃~650℃의 머플로에서 0.5시간~24시간 정도 가열하여 유기물을 제거한 후에 이용한다)를 백금 도가니에 넣고, 전기로 내에서 1600℃의 온도로 6시간 보유하여 교반을 가하면서 용융시킴으로써 균질한 용융 유리를 얻는다. 다음에, 얻어진 용융 유리를 카본판 상에 유출시켜서 유리 컬렛을 제작한 후, 유리 컬렛를 분쇄하고 분말화하여 유리 분말을 얻는다. 경원소인 Li에 대해서는 얻어진 유리 분말을 산으로 가열 분해한 후, ICP 발광 분광 분석장치를 이용하여 정량 분석한다. 그 외의 원소는 상기 유리 분말을 프레스기로 원반 형상으로 성형한 후, 파장 분산형 형광 X선 분석장치를 이용하여 정량 분석한다. 이들의 정량 분석결과를 산화물 환산하여 각 성분의 함유량 및 전량을 계산하고, 이들의 수치로부터 전술한 각 성분의 함유량(질량%)을 구할 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 있어서, 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)은 17.5㎛~21.5㎛의 범위에 있다. 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)은 방사 생산성 및 LFT 펠릿 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도를 높은 수준으로 양립시키기 위해서는 17.7㎛~20.4㎛의 범위에 있는 것이 바람직하고, 18.0㎛~19.5㎛의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 18.3㎛~19.0㎛의 범위에 있는 것이 더 바람직하며, 18.5㎛~18.9㎛의 범위에 있는 것이 특히 바람직하다. 여기서, 상기 유리 필라멘트의 단면 형상은 통상적으로 진원 형상이지만, 진원 형상 또는 대략 진원 형상 이외(예를 들어, 타원 형상, 장원 형상 등)이어도 된다. 상기 유리 필라멘트의 단면 형상이 진원 형상 또는 대략 진원 형상 이외인 경우에, 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)은 해당 단면 형상의 면적과 동일한 면적을 갖는 진원의 직경(환산 섬유 지름이라고 한다)을 의미한다.
상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)은 예를 들어 유리 다이렉트 로빙을 에폭시 수지 등의 수지에 채워서 상기 수지를 경화시키고, 경화한 수지를 절단하여 그 단면을 연마하고, 이어서 전자현미경을 이용하여 경화한 수지의 단면을 관찰하고, 상기 단면에 노출되는 유리 필라멘트 100개 이상에 대해서 해당 유리 필라멘트의 단면 형상이 진원 형상 또는 대략 진원 형상인 경우에는 그 직경을 측정하고, 해당 유리 필라멘트의 단면 형상이 진원 형상 또는 대략 진원 형상 이외인 경우에는 그 단면적을 산출한 후, 해당 단면적에 기초하여 환산 섬유 지름을 산출하고, 이어서 측정 또는 산출된 직경 또는 환산 섬유 지름의 평균값을 구함으로써 산출할 수 있다. 또한 전자현미경으로부터 얻은 화상을 자동해석장치로 화상 처리함으로써 측정할 수도 있다. 한편, 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 LFT 펠릿에 포함되는 경우에는, 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)은 예를 들어 우선 LFT 펠릿을 625℃로 30분간 가열하고, 열가소성 수지를 소각하고, 다이렉트 로빙을 꺼내고, 이어서 전술한 유리 다이렉트 로빙 내의 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)을 측정하는 방법과 동일하게 하여 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)을 측정할 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)는 3000개~7000개의 범위에 있다. 방사 생산성 및 LFT 펠릿 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도를 높은 수준으로 양립시키기 위해서는 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)는 3300개~5000개의 범위에 있는 것이 바람직하며, 3500개~4500개의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)는 예를 들어 유리 다이렉트 로빙을 에폭시 수지 등의 수지에 채워서 상기 수지를 경화시키고, 경화한 수지를 절단하여 그 단면을 연마하고, 이어서 전자현미경을 이용하여 경화한 수지의 단면을 관찰하고, 상기 단면에 노출되는 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 필라멘트 개수를 계측함으로써 구할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 LFT 펠릿에 포함되는 경우에는, 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)는 우선 LFT 펠릿의 단면을 연마하고, 이어서 전자현미경을 이용하여 LFT 펠릿 내의 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 필라멘트 개수를 계측함으로써 구할 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 2450g/1000m~4000g/1000m의 범위의 질량을 구비한다. 방사 생산성 및 LFT 펠릿 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도를 높은 수준으로 양립시키기 위해서는 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 2500g/1000m~3500g/1000m의 범위의 질량을 구비하는 것이 바람직하고, 2600g/1000m~3300g/1000m의 범위의 질량을 구비하는 것이 보다 바람직하며, 2700g/1000m~3100g/1000m의 범위의 질량을 구비하는 것이 더 바람직하다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙의 질량은 JIS R 3420:2013에 준거하여 측정할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 LFT 펠릿에 포함되는 경우에는, 전술한 방법으로 측정한 상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 및 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리의 비중에 기초하여 계산에 의해 유리 다이렉트 로빙의 질량을 산출할 수 있다. 또한 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리의 비중은 전술한 방법으로 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리의 조성을 구하고, 동일한 조성이 되도록 유리 배치를 조합하고, 유리 배치를 용융 및 냉각하여 유리 벌크를 작성하고, 유리 벌크의 비중을 측정함으로써 구할 수 있다. 또한 유리 조성이 E 유리 조성이면, 비중으로서 2.6을 이용하여 유리 다이렉트 로빙의 질량을 대강 계산할 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)은 0.03질량%~0.90질량%의 범위에 있다. 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)은 방사 생산성 및 LFT 펠릿 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도를 높은 수준으로 양립시키기 위해서는 0.10질량%~0.40질량%의 범위에 있는 것이 바람직하며, 0.15질량%~0.30질량%의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)은 JIS R 3420:2013에 준거하여 측정할 수 있다.
상기 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)은 상기 유리 다이렉트 로빙에서의 상기 바인더의 부착량을 의미한다. 바인더는 유리 섬유와 수지의 접착성의 향상, 유리 섬유와 수지 또는 무기 재료의 혼합물 내의 유리 섬유의 균일 분산성의 향상 등을 목적으로 하여 유리 섬유에 부여된다. 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 이용되는 바인더의 성분으로서는 예를 들어 실란 커플링제, 필름 포머를 들 수 있다.
실란 커플링제로서는, 예를 들어 아미노실란(γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-N＇-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아니리노프로필트리메톡시실란 등), 클로르실란(γ-클로로프로필트리메톡시실란 등), 에폭시실란(γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-엑폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등), 메르캅토실란(γ-메르캅토트리메톡시실란 등), 비닐실란(비닐트리메톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등), 아크릴실란(γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등), 양이온성 실란(N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 염산염, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 염산염 등), 메타크릴실란(3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등)을 들 수 있다. 상기 실란 커플링제는 이들의 화합물을 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2 종류 이상을 병용할 수도 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 있어서, 유리 다이렉트 로빙의 전량에 대한 실란 커플링제의 부착율(S)은 예를 들어 0.010%~0.200%(질량%)의 범위에 있다. 상기 실란 커플링제의 부착율(S)은 방사 생산성 및 LFT 펠릿 생산성과, LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도를 높은 수준으로 양립시키기 위해서는 0.020질량%~0.100질량%의 범위에 있는 것이 바람직하며, 0.025질량%~0.055질량%의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
상기 실란 커플링제의 부착율(S)은 예를 들어 이하와 같이 하여 구할 수 있다. 우선, 유리 다이렉트 로빙을 10cm의 길이로 절단하여 칭량한 후, 스크류관에 칭량한 유리 다이렉트 로빙 및 용매를 넣고, 핫 플레이트로 소정의 온도까지 가열하여 실란 커플링제를 추출한다. 구체적으로는 염화 메틸렌 용매 중에 45℃로 가열함으로써 세정한 후, 불용물을 여과하여 70℃의 메탄올 및 80℃의 물로 2회씩 추출한다. 다음에, 추출액을 각각 농축한 것의 1H-NMR을 측정하고, 적분값으로부터 내부 표준법(내부 표준 : 1,4-피라딘)으로 각 추출액 중의 실란 커플링제량을 정량한다. 다음에, 메탄올 추출액 중의 실란 커플링제량과 물 추출액 중의 실란 커플링제량을 합산한 것을 유리 다이렉트 로빙의 질량으로 나누어서 얻어진 몫에 100을 곱함으로써 실란 커플링제의 부착율(S)(%)을 산출한다.
필름 포머는 유리 섬유의 표면을 피복하는 유기물이며, 이와 같은 유기물로서는, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아세트산 비닐 수지, 아크릴 수지, 변성 폴리프로필렌(특히 카르본산 변성 폴리프로필렌), (폴리)카르본산(특히 말레인산)과 불포화 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 이용되는 바인더는 실란 커플링제 및 필름 포머 이외에 윤활제, 계면활성제, 대전방지제 등을 포함할 수 있다.
윤활제로서는, 변성 실리콘 오일, 동물유(우지 등) 및 이 수소 첨가물, 식물유(대두유, 야자유, 유채유, 팜유, 피마자유 등) 및 이 수소 첨가물, 동물성 왁스(밀랍, 라놀린 등), 식물성 왁스(칸데릴라 왁스, 카르나바 왁스 등), 광물계 왁스(파라핀 왁스, 몬탄 왁스 등), 고급 포화 지방산과 고급 포화 알코올의 축합물(라우릴스테아레이트 등의 스테아린산 에스테르 등), 폴리에틸렌이민, 폴리알킬폴리아민알킬아마이드 유도체, 지방산 아미드(예를 들어, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민 등의 폴리에틸렌폴리아민과, 라우린산, 미리스틴산, 팔미틴산, 스테아린산 등의 지방산과의 탈수 축합물 등), 제4급 암모늄염(라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 알킬트리메틸암모늄염 등)을 들 수 있다. 상기 윤활제는 이들을 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종류 이상을 병용할 수도 있다.
계면활성제로서는, 비이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 양성 계면활성제를 들 수 있다. 상기 계면활성제는 이들을 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종류 이상을 병용할 수도 있다.
비이온계 계면활성제로서는, 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌-블록 코폴리머, 알킬폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌-블록 코폴리머 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 모노에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 디에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 글리세롤 지방산 에스테르에틸렌옥사이드 부가물, 폴리옥시에틸렌 캐스터오일 에테르, 경화 피마자유 에틸렌옥사이드 부가물, 알킬아민에틸렌옥사이드 부가물, 지방산 아미드에틸렌옥사이드 부가물, 글리세롤 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 펜타에리트리톨 지방산 에스테르, 소르비톨 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 자당 지방산 에스테르, 다가 알코올 알킬에테르, 지방산 알칸올아미드, 아세틸렌글리콜, 아세틸렌알코올, 아세틸렌글리콜의 에틸렌옥사이드 부가물, 아세틸렌알코올의 에틸렌옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.
양이온계 계면활성제로서는, 염화 알킬디메틸벤질암모늄, 염화 알킬트리메틸암모늄, 알킬디메틸에틸암모늄에틸설페이트, 고급 알킬아민염(아세트산염이나 염산염 등), 고급 알킬아민에의 에틸렌옥사이드 부가물, 고급 지방산과 폴리알킬렌폴리아민의 축합물, 고급 지방산과 알칸올아민과의 에스테르의 염, 고급 지방산 아미드의 염, 이미다졸린형 양이온성 계면활성제, 알킬피리디늄염 등을 들 수 있다.
음이온계 계면활성제로서는, 고급 알코올 황산 에스테르염, 고급 알킬에테르 황산 에스테르염, α-올레핀 황산 에스테르염, 알킬벤젠설폰산염, α-올레핀설폰산염, 지방산 할라이드와 N-메틸타우린의 반응생성물, 술포숙신산 디알킬에스테르염, 고급 알코올 인산 에스테르염, 고급 알코올 에틸렌옥사이드 부가물의 인산 에스테르염 등을 들 수 있다.
양성 계면활성제로서는, 알킬아미노프로피온산 알칼리 금속염 등의 아미노산형 양성 계면활성제, 알킬디메틸베타인 등의 베타인형, 이미다졸린형 양성 계면활성제 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 이용되는 바인더는 고형분 환산으로 필름 포머를 30질량%~90질량%, 실란 커플링제를 5질량%~50질량%, 그 외의 성분을 5질량%~50질량%의 범위로 포함할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 이용되는 바인더의 성분 및 구성비는 GC-MS에 의해 분석할 수 있다.
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 있어서, 상기 D, F 및 L은 하기 식(1)을 만족하고, 하기 식(5)을 만족하는 것이 바람직하며, 하기 식(6)을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)
1059≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1631 …(5)
1170≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1450 …(6)
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙에 있어서, 상기 D, F, L 및 S는 하기 식(2)을 만족하고, 하기 식(7)을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 식(3)을 만족하는 것이 보다 바람직하고, 하기 식(4)을 만족하는 것이 더 바람직하며, 하기 식(8)을 만족하는 것이 특히 바람직하다.
375≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤630 …(2)
377≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤590 …(7)
400≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤585 …(3)
405≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤495 …(4)
410≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤475 …(8)
본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 식(3)을 만족함으로써, 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 우수한 방사 생산성을 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 식(7)을 만족함으로써, 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 우수한 방사 생산성을 보다 확실하게 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 보다 확실하게 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 보다 확실하게 부여할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 식(4)을 만족함으로써, 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 우수한 방사 생산성을 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 우수한 강도를 부여할 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙이 식(8)을 만족함으로써, 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙은 우수한 방사 생산성을 보다 확실하게 구비하고, 우수한 LFT 펠릿 생산성을 보다 확실하게 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 우수한 강도를 보다 확실하게 부여할 수 있다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 전술한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙과 열가소성 수지를 포함한다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿에 있어서, 상기 열가소성 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 스티렌/무수 말레산 수지, 스티렌/말레이미드 수지, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴/스티렌(AS) 수지, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 수지, 염소화 폴리에틸렌/아크릴로니트릴/스티렌(ACS) 수지, 아크릴로니트릴/에틸렌/스티렌(AES) 수지, 아크릴로니트릴/스티렌/아크릴산 메틸(ASA) 수지, 스티렌/아크릴로니트릴(SAN) 수지, 메타크릴 수지, 폴리염화 비닐(PVC), 폴리염화 비닐리덴(PVDC), 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리카보네이트, 폴리아릴렌설파이드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐술폰(PPSU), 폴리페닐렌에테르(PPE), 변성 폴리페닐렌에테르(m-PPE), 폴리아릴에테르케톤, 액정 폴리머(LCP), 불소 수지, 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리술폰(PSF), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리아미노비스말레이미드(PABM), 열가소성 폴리이미드(TPI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 에틸렌/아세트산 비닐(EVA) 수지, 아이오노머(IO) 수지, 폴리부타디엔, 스티렌/부타디엔 수지, 폴리부틸렌, 폴리메틸펜텐, 올레핀/비닐알코올 수지, 환상 올레핀 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리 유산 등을 들 수 있다.
구체적으로 폴리에틸렌으로서는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초고분자량 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.
폴리프로필렌으로서는, 이소택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
폴리스티렌으로서는, 어택틱 구조를 갖는 어택틱 폴리스티렌인 범용 폴리스티렌(GPPS), GPPS에 고무 성분을 가한 내충격성 폴리스티렌(HIPS), 신디오택틱 구조를 갖는 신디오택틱 폴리스티렌 등을 들 수 있다.
메타크릴 수지로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 메타크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 메타크릴산 부틸, 지방산 비닐에스테르 중 1종을 단독으로 중합한 중합체, 또는 2종 이상을 공중합한 중합체 등을 들 수 있다.
폴리염화 비닐로서는, 종래에 공지된 유화 중합법, 현탁 중합법, 마이크로 현탁중합법, 괴상 중합법 등의 방법에 의해 중합되는 염화 비닐 단독 중합체, 또는 염화 비닐 모노머와 공중합 가능한 모노머와의 공중합체, 또는 중합체에 염화 비닐 모노머를 그래프트 중합한 그래프트 공중합체 등을 들 수 있다.
폴리아미드로서는, 폴리카프로아미드(나일론 6), 폴리헥사메틸렌아디파미드(나일론 66), 폴리테트라메틸렌아디파미드(나일론 46), 폴리테트라메틸렌세바스아미드(나일론 410), 폴리펜타메틸렌아디파미드(나일론 56), 폴리펜타메틸렌세바스아미드(나일론 510), 폴리헥사메틸렌세바스아미드(나일론 610), 폴리헥사메틸렌도데칸아미드(나일론 612), 폴리데카메틸렌아디파미드(나일론 106), 폴리데카메틸렌세바스아미드(나일론 1010), 폴리데카메틸렌도데칸아미드(나일론 1012), 폴리운데칸아미드(나일론 11), 폴리운데카메틸렌아디파미드(나일론 116), 폴리도데칸아미드(나일론 12), 폴리크실렌아디파미드(나일론 XD6), 폴리크실렌세바스아미드(나일론 XD10), 폴리메타크실릴렌아디파미드(나일론 MXD6), 폴리파라크실릴렌아디파미드(나일론 PXD6), 폴리테트라메틸렌테레프탈아미드(나일론 4T), 폴리펜타메틸렌테레프탈아미드(나일론 5T), 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드(나일론 6T), 폴리헥사메틸렌이소프탈아미드(나일론 6I), 폴리노나메틸렌테레프탈아미드(나일론 9T), 폴리데카메틸렌테레프탈아미드(나일론 10T), 폴리운데카메틸렌테레프탈아미드(나일론 11T), 폴리도데카메틸렌테레프탈아미드(나일론 12T), 폴리테트라메틸렌이소프탈아미드(나일론 4I), 폴리비스(3-메틸-4-아미노헥실)메탄테레프탈아미드(나일론 PACMT), 폴리비스(3-메틸-4-아미노헥실)메탄이소프탈아미드(나일론 PACMI), 폴리비스(3-메틸-4-아미노헥실)메탄도데칸아미드(나일론 PACM12), 폴리비스(3-메틸-4-아미노헥실)메탄테트라데칸아미드(나일론 PACM14) 등의 성분 중 1종 혹은 2종 이상의 성분을 조합시킨 공중합체나 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
폴리아세탈로서는, 옥시메틸렌 단위를 주된 반복단위로 하는 단독 중합체, 및 주로 옥시메틸렌 단위로 이루어지고, 주쇄 중에 2개~8개의 인접하는 탄소 원자를 갖는 옥시알킬렌 단위를 함유하는 공중합체 등을 들 수 있다.
폴리에틸렌테레프탈레이트로서는, 테레프탈산 또는 그 유도체와 에틸렌글리콜을 중축합함으로써 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다.
폴리부틸렌테레프탈레이트로서는, 테레프탈산 또는 그 유도체와 1,4-부탄디올을 중축합함으로써 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다.
폴리트리메틸렌테레프탈레이트로서는, 테레프탈산 또는 그 유도체와 1,3-프로판디올을 중축합함으로써 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트로서는, 디히드록시디아릴 화합물과 디페닐카보네이트 등의 탄산 에스테르를 용융상태에서 반응시키는 에스테르 교환법에 의해 얻어지는 중합체, 또는 디히드록시아릴 화합물과 포스겐을 반응시키는 포스겐법에 의해 얻어지는 중합체를 들 수 있다.
폴리아릴렌설파이드로서는, 직쇄형 폴리페닐렌설파이드, 중합 후에 경화반응을 행함으로써 고분자량화한 가교형 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌설파이드설폰, 폴리페닐렌설파이드에테르, 폴리페닐렌설파이드케톤 등을 들 수 있다.
폴리페닐렌에테르로서는, 폴리(2,3-디메틸-6-에틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-클로로메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-히드록시에틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-n-부틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-에틸-6-이소프로필-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-에틸-6-n-프로필-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리[2-(4＇-메틸페닐)-1,4-페닐렌에테르], 폴리(2-브로모-6-페닐-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-페닐-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-페닐-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-클로로-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-클로로-6-에틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-클로로-6-브로모-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디-n-프로필-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-이소프로필-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-클로로-6-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디브로모-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디클로로-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌에테르) 등을 들 수 있다.
변성 폴리페닐렌에테르로서는, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리스티렌의 폴리머 알로이, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 스티렌/부타디엔 공중합체의 폴리머 알로이, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 스티렌/무수 말레산 공중합체의 폴리머 알로이, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리아미드의 폴리머 알로이, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체의 폴리머 알로이, 상기 폴리페닐렌에테르의 폴리머쇄 말단에 아미노기, 에폭시기, 카르복시기, 스티릴기 등의 관능기를 도입한 것, 상기 폴리페닐렌에테르의 폴리머쇄 측쇄에 아미노기, 에폭시기, 카르복시기, 스티릴기, 메타크릴기 등의 관능기를 도입한 것 등을 들 수 있다.
폴리아릴에테르케톤으로서는, 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르에테르케톤케톤(PEEKK) 등을 들 수 있다.
액정 폴리머(LCP)로서는, 서모트로픽 액정 폴리에스테르인 방향족 히드록시카르보닐 단위, 방향족 디히드록시 단위, 방향족 디카르보닐 단위, 지방족 디히드록시 단위, 지방족 디카르보닐 단위 등으로부터 선택되는 1종 이상의 구조단위로 이루어지는 (공)중합체 등을 들 수 있다.
불소 수지로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로알콕시 수지(PFA), 불화 에틸렌프로필렌 수지(FEP), 불화 에틸렌테트라플루오로에틸렌 수지(ETFE), 폴리비닐플로라이드(PVF), 폴리불화 비닐리덴(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌/클로로트리플루오로에틸렌 수지(ECTFE) 등을 들 수 있다.
아이오노머(IO) 수지로서는, 올레핀 또는 스티렌과 불포화 카르본산의 공중합체이며, 카르복실기의 일부를 금속 이온으로 중화하여 이루어지는 중합체 등을 들 수 있다.
올레핀/비닐알코올 수지로서는, 에틸렌/비닐알코올 공중합체, 프로필렌/비닐알코올 공중합체, 에틸렌/아세트산 비닐 공중합체 비누화물, 프로필렌/아세트산 비닐 공중합체 비누화물 등을 들 수 있다.
환상 올레핀 수지로서는, 시클로헥센 등의 단환체, 테트라시클로펜타디엔 등의 다환체, 환상 올레핀 모노머의 중합체 등을 들 수 있다.
폴리 유산으로서는, L체의 단독 중합체인 폴리 L-유산, D체의 단독 중합체인 폴리 D-유산, 또는 그 혼합물인 스테레오 컴플렉스형 폴리 유산 등을 들 수 있다.
셀룰로오스 수지로서는, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스프로피오네이트, 셀룰로오스부틸레이트 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿에 있어서, 상기 열가소성 수지는 비용, 기계적 강도, 및 공급 안정성이 우수하고, 유리 섬유에 의한 보강효과가 특히 큰 것으로 인해 폴리아미드 또는 폴리프로필렌인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿에 있어서, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 전량에 대한 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙의 함유율은 예를 들어 10질량%~70질량%의 범위에 있고, 바람직하게는 20질량%~60질량%의 범위에 있으며, 보다 바람직하게는 35질량%~55질량%의 범위에 있다. 또한 본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿에 있어서, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 전량에 대한 상기 열가소성 수지의 함유율은 예를 들어 30질량%~90질량%의 범위에 있고, 바람직하게는 40질량%~80질량%의 범위에 있으며, 보다 바람직하게는 45질량%~65질량%의 범위에 있다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙 및 상기 열가소성 수지 이외의 성분을 포함할 수 있다. 이와 같은 성분으로서는, 유리 섬유 이외의 강화 섬유(예를 들어, 탄소 섬유, 금속 섬유), 유리 섬유 이외의 충전제(예를 들어, 유리 파우더, 탈크, 마이카), 난연제, 자외선 흡수제, 열안정제, 산화 방지제, 대전방지제, 유동성 개량제, 안티 블로킹제, 윤활제, 핵제, 항균제, 안료 등을 들 수 있다. 또한 본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 전량에 대해서 이들의 성분을 합계로 0질량%~40질량%의 범위로 함유할 수 있다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿은 공지된 방법으로 본 실시형태의 유리 다이렉트 로빙을, 열 용융한 상기 열가소성 수지와 함께, 관통공이 형성된 다이스의 해당 관통공에 관통시켜서 뽑아 낸 후에 1.5mm~20mm로 절단하여 얻어진다.
본 실시형태의 유리 섬유 강화 수지 성형품은 공지된 방법, 예를 들어, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿의 사출 성형에 의해 성형할 수 있다.
본 실시형태의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 공지된 방법으로 성형하여 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품은 예를 들어 차량 외장부재(범퍼, 펜더, 본넷, 에어 댐, 휠 커버, 도어 미러 스테이 등), 차량 내장부재(도어 트림, 천정재, 콤비네이션 스위치 등), 차량 엔진 주위부재(실린더 헤드 커버, 오일 팬, 엔진 커버, 인테이크 매니폴드, 인테이크 에어 덕트, 에어 파이프, 냉각 팬, 체인 가이드, 텐셔너, 엔진 마운트용 올리피스, 임펠러, 에어플로우 미터, 이그니션 코일 커버, 액추에이터 케이스, 퀵 커넥터, 배기 매니폴드 등), 차량 전장부품, 차량 기구부품(페달 모듈, 시프트 레버 베이스, 풀리, 실링, 기어, 베어링), 차량 머플러 부품(소음부재 등), 전자기기 케이스, 그 외의 전자부품(커넥터, 소켓, LED 밀봉재), 및 고압 탱크 등에 이용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 유리 다이렉트 로빙의 실시예 및 비교예를 나타낸다.
실시예
[실시예 1]
본 실시예에서는, 우선 E 유리 조성이 되도록 조합된 유리 원료(유리 배치)를 용융로에 공급하여 용융하고, 용융된 유리 배치(용융 유리)를 소정 온도로 제어된, 4000개의 노즐 팁이 설치된 부싱의 노즐 팁으로부터 꺼내서 급냉하여 유리 필라멘트를 형성하고, 유리 필라멘트에 실란 커플링제, 필름 포머, 윤활제 및 계면활성제를 포함하는 바인더를 도포하고, 유리 필라멘트를 4000개 집속시켜서 튜브에 감음으로써, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 실시예 1의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다. 또한 표 1에 있어서, D＾4는 D4를 의미하고, F＾(1/4)는 F1/4를 의미하고, L＾(1/6)는 L1/6을 의미하며, S＾(1/3)는 S1/3을 의미한다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을, 용융된 폴리프로필렌(스미토모 화학 주식회사 제품, 상품명 : 노브렌U501E1)이 충전된 함침조에 도입하고, 텐션을 걸면서 함침조에 통과시킴으로써 유리 다이렉트 로빙에 수지를 함침시켰다. 다음에, 함침조를 통과한, 폴리프로필렌이 함침된 유리 다이렉트 로빙을 반송하면서 냉각하고, 6mm의 길이로 자름으로써 실시예 1의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(LFT 펠릿)을 얻었다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 사출 성형기(닛세이 수지공업 주식회사 제품, 상품명 : NEX80)에 의해 사출 성형함으로써 실시예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 이하와 같이 하여 측정했다. 또한 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 다음과 같이 하여 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도]
본 실시예에서 얻어진 LFT 펠릿을 이용하여 JIS K 7165:2008에 준한 A형 덤벨 시험편(두께 4mm)을 작성하고, 해당 시험편을 이용하여 시험온도 23℃의 조건으로 정밀 만능시험기(주식회사 시마즈 제작소 제품, 상품명 : 오토그래프 AG-5000B)를 이용하여 JIS K 7165:2008에 준거한 정적 인장시험을 행하여 인장강도를 측정했다.
[유리 섬유 강화 수지 성형품의 굴곡강도]
본 실시예에서 얻어진 LFT 펠릿을 이용하여 JIS K 7165:2008에 준한 A형 덤벨 시험편(두께 4mm)을 작성하고, 해당 시험편을 이용하여 시험온도 23℃의 조건으로 정밀 만능시험기(주식회사 시마즈 제작소 제품, 상품명 : 오토그래프 AG-5000B)를 이용하여 JIS K 7171:2016에 준거한 정적 인장시험을 행하여 굴곡강도를 측정했다.
[유리 섬유 강화 수지 성형품의 샤르피 충격강도]
본 실시예에서 얻어진 LFT 펠릿을 이용하여 JIS K 7165:2008에 준한 A형 덤벨 시험편(두께 4mm)을 작성하고, 해당 덤벨 시험편의 양단을 절삭하여 길이 80mm의 스트립 형상의 시험편으로 하여 노치 가공을 시행하고, 시험온도 23℃의 조건으로 JIS K 7111-1에 준거한 노치가 있는 샤르피 충격시험을 행하여 샤르피 충격강도를 측정했다.
[유리 다이렉트 로빙의 방사 생산성]
유리 다이렉트 로빙의 생산(방사)을 8시간 실시하고, 그 시간 내의 실 절단회수를 계측했다. 실 절단회수가 1회/시간 이하인 경우에는 "A", 1회/시간 초과, 3회/시간 이하인 경우에는 "B", 3회/시간 초과인 경우에는 "C"라고 평가했다.
[LFT 펠릿 생산성]
LFT 펠릿을 20m/분~100m/분의 범위로 속도를 바꾸어서 반송하고, LFT 펠릿 8000m를 생산했을 때의 유리 다이렉트 로빙의 보풀 등에 기인하는 수지 함침조에서의 단선회수를 측정했다.
[실시예 2]
식별번호 [0114] (정정)
유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 19.9㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 3200g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.045질량%인 실시예 2의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[실시예 3]
상기 바인더의 조성 및 도포량을 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.60질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.045질량%인 실시예 3의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 2의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[실시예 4]
상기 바인더의 조성을 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.100질량%인 실시예 4의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 1]
4650개의 노즐 팁을 구비하는 부싱을 이용하여 유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.3㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4650개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 비교예 1의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 2]
6000개의 노즐 팁을 구비하는 부싱을 이용하여 유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.3㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 6000개이고, 질량이 3600g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 비교예 2의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 3]
유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 21.2㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 3600g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 비교예 3의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 표 1의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 4]
상기 바인더의 조성 및 도포량을 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.04질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.010질량%인 비교예 4의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 5]
상기 바인더의 조성 및 도포량을 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.80질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.050질량%인 비교예 5의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 6]
E 유리 조성이 되도록 조합된 유리 원료(유리 배치)를 용융로에 공급하여 용융하고, 용융된 유리 배치(용융 유리)를 소정의 온도로 제어된, 부싱의 노즐 팁으로부터 꺼내서 급냉하여 유리 필라멘트를 형성하고, 유리 필라멘트에 필름 포머, 실란 커플링제, 윤활제 및 계면활성제를 포함하는 바인더를 도포하고, 유리 필라멘트 800개를 집속시켜서 튜브에 감음으로써, 질량이 560g/1000m, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛인 유리 스트랜드를 얻었다. 다음에, 상기 튜브로부터 풀면서 이 유리 스트랜드 5개를 배열함으로써, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 비교예 6의 유리 합사 로빙을 얻었다.
본 비교예에서 얻어진 유리 합사 로빙에 대해서, 유리 합사 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 합사 로빙의 질량, 유리 합사 로빙의 강열 감량(L), 유리 합사 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 비교예에서 얻어진 유리 합사 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도ㆍ굴곡강도ㆍ샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 합사 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 1의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[참고예 1]
유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.3㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2400g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 참고예 1의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 참고예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 참고예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 참고예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 참고예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[참고예 2]
상기 바인더의 조성 및 도포량, 및 유리 필라멘트의 인출속도를 조정한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.3㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2400g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.60질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.045질량%인 참고예 2의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 참고예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 1에 나타낸다.
다음에, 본 참고예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 완전히 동일하게 하여, 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조하고, 본 참고예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 참고예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 참고예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 우선 E 유리 조성이 되도록 조합된 유리 원료(유리 배치)를 용융로에 공급하여 용융하고, 용융된 유리 배치(용융 유리)를 소정의 온도로 제어된, 4000개의 노즐 팁이 설치된 부싱의 노즐 팁으로부터 꺼내서 급냉하여 유리 필라멘트를 형성하고, 유리 필라멘트에 실란 커플링제, 필름 포머, 윤활제 및 계면활성제를 포함하는 바인더를 도포하고, 유리 필라멘트를 4000개 집속시켜서 튜브에 감음으로써, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 18.7㎛이고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 4000개이고, 질량이 2800g/1000m이고, 강열 감량(L)이 0.20질량%이며, 실란 커플링제 부착율(S)이 0.035질량%인 실시예 5의 유리 다이렉트 로빙을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙에 대해서, 유리 다이렉트 로빙을 구성하는 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D), 상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F), 유리 다이렉트 로빙의 질량, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L), 유리 다이렉트 로빙의 실란 커플링제 부착율(S), (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값, 및 (D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)의 값을 표 2에 나타낸다. 또한 표 2에 있어서, D＾4는 D4를 의미하고, F＾(1/4)는 F1/4를 의미하고, L＾(1/6)는 L1/6을 의미하며, S＾(1/3)는 S1/3을 의미한다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 다이렉트 로빙을, 용융된 폴리아미드(우베 흥산 주식회사 제품, 상품명 : UBE1010X)가 충전된 함침조에 도입하고, 텐션을 걸면서 함침조에 통과시킴으로써 유리 다이렉트 로빙에 수지를 함침시켰다. 다음에, 함침조를 통과한, 폴리아미드가 함침된 유리 다이렉트 로빙을 반송하면서 냉각하고, 3mm의 길이로 자름으로써 실시예 5의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿(LFT 펠릿)을 얻었다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 사출 성형기(닛세이 수지공업 주식회사 제품, 상품명 : NEX80)에 의해 사출 성형함으로써 실시예 5의 유리 섬유 강화 수지 성형품을 얻었다.
본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 표 2의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 3의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[실시예 6]
실시예 2의 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 완전히 동일하게 하여, 실시예 6의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조했다.
본 실시예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 실시예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 실시예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 표 2의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 3의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 7]
비교예 1의 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 완전히 동일하게 하여, 비교예 7의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조했다.
본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 표 2의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 3의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 8]
비교예 2의 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 완전히 동일하게 하여, 비교예 8의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조했다.
본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 표 2의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 3의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[비교예 9]
비교예 3의 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 완전히 동일하게 하여, 비교예 9의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조했다.
본 비교예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 비교예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 비교예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한 표 2의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도의 란에 기재한 백분율은 후술하는 참고예 3의 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도를 각각 100%로 했을 때의 값이다.
[참고예 3]
참고예 1의 유리 다이렉트 로빙을 이용한 것 이외에는, 실시예 5와 완전히 동일하게 하여, 참고예 3의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿 및 유리 섬유 강화 수지 성형품을 제조했다.
본 참고예에서 얻어진 유리 섬유 강화 수지 성형품의 인장강도, 굴곡강도, 샤르피 충격강도, 본 참고예의 유리 다이렉트 로빙을 얻을 때의 방사 생산성, 및 본 참고예의 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿을 얻을 때의 LFT 펠릿 생산성을 실시예 1과 완전히 동일하게 하여 측정 또는 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 참고예 1 참고예 2
유리 섬유 로빙 타입 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 합사 다이렉트 다이렉트
필라멘트 지름(D)(㎛) 18.7 19.9 18.7 18.7 17.3 17.3 21.2 18.7 18.7 18.7 17.3 17.3
필라멘트 집속 개수(F) 4000 4000 4000 4000 4650 6000 4000 4000 4000 4000 4000 4000
로빙 질량(tex) 2800 3200 2800 2800 2800 3600 3600 2800 2800 2800 2400 2400
강열 감량(L)(%) 0.20 0.20 0.60 0.20 0.20 0.20 0.20 0.04 0.80 0.20 0.20 0.60
실란 커플링제 부착율(S)(%) 0.035 0.045 0.045 0.100 0.035 0.035 0.035 0.010 0.050 0.035 0.035 0.045
D＾4×F＾(1/4)/(1000×L＾(1/6)) 1272 1631 1059 1272 967 1031 2101 1663 1009 1272 932 776
D＾4×F＾(1/4)×S＾(1/3)/(1000×L＾(1/6)) 416 580 377 590 316 337 687 358 372 416 305 276
수지 종류 PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP
성형품 유리 함유율(질량%) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
평가 항목 인장강도[참고예에 대한 강도비](MPa) 119[99%] 115[96%] 113[96%] 114[95%] 120[100%] 121[101%] 109[91%] 109[-] 105[-] 120[100%] 120 118
굴곡강도[참고예에 대한 강도비](MPa) 174[99%] 170[97%] 167[98%] 169[97%] 173[99%] 174[99%] 160[94%] 159[-] 155[-] 172[98%] 175 170
샤르피 충격강도[참고예에 대한 강도비](kJ/㎡) 20[100%] 19[95%] 19[95%] 19[95%] 20[100%] 20[100%] 19[95%] 19[-] 18[-] 20[100%] 20 20
방사 생산성 A A A A C C A A A A B B
LFT 펠릿 생산성 A A B B A A A C C C C C
실시예 5 실시예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 참고예 3
유리 섬유 로빙 타입 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트 다이렉트
필라멘트 지름(D)(㎛) 18.7 19.9 17.3 17.3 21.2 17.3
필라멘트 집속 개수(F) 4000 4000 4650 6000 4000 4000
로빙 질량(tex) 2800 3200 2800 3600 3600 2400
강열 감량(L)(%) 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
실란 커플링제 부착율(S)(%) 0.035 0.045 0.035 0.035 0.035 0.035
D＾4×F＾(1/4)/(1000×L＾(1/6)) 1272 1631 967 1031 2101 932
D＾4×F＾(1/4)×S＾(1/3)/(1000×L＾(1/6)) 416 580 316 337 687 305
수지 종류 PA6 PA6 PA6 PA6 PA6 PA6
성형품 유리 함유율(질량%) 50 50 50 50 50 50
평가 항목 인장강도[참고예에 대한 강도비](MPa) 228[99%] 221[96%] 231[100%] 229[100%] 215[93%] 230
굴곡강도[참고예에 대한 강도비](MPa) 359[100%] 351[98%] 362[101%] 361[100%] 340[94%] 360
샤르피 충격강도[참고예에 대한 강도비](kJ/㎡) 35[97%] 35[97%] 35[97%] 35[97%] 34[94%] 36
방사 생산성 A A C C A B
LFT 펠릿 생산성 A A A A A C
표 1및 표 2로부터 명백한 바와 같이, 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.5㎛~21.5㎛의 범위에 있고, 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 3000개~7000개의 범위에 있고, 유리 다이렉트 로빙의 질량이 2450g/1000m~4000g/1000m의 범위에 있고, 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)이 0.03질량%~0.90질량%의 범위에 있으며, 상기 D, F 및 L이 하기 식(1)을 만족하는 실시예 1~6의 유리 다이렉트 로빙은 우수한 방사 생산성을 구비하고, 양호한 LFT 펠릿 생산성을 구비하며, 또한 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품에 양호한 강도를 부여할 수 있는 것이 명백하다.
1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)
이에 반해서, (D4×F1/4)/(1000×L1/6)의 값이 1050 미만 또는 1640 초과인 비교예 1~5및 비교예 7~9의 유리 다이렉트 로빙은 방사 생산성, LFT 펠릿 생산성, 또는 LFT 펠릿을 이용하여 제조된 유리 섬유 강화 수지 성형품의 강도 중 어느 것에 있어서도 충분한 성능을 얻을 수 없었다.
또한 유리 다이렉트 로빙이 아닌 비교예 6의 유리 합사 로빙에서는 충분한 LFT 펠릿 생산성을 얻을 수 없었다.

Claims (6)

  1. 복수개의 유리 필라멘트가 집속되어 구성되는 유리 다이렉트 로빙이며,
    상기 유리 필라멘트의 필라멘트 지름(D)이 17.5㎛~20.4㎛의 범위에 있고,
    상기 유리 필라멘트의 집속 개수(F)가 3000개~7000개의 범위에 있고,
    상기 유리 다이렉트 로빙의 질량이 2450g/1000m~3500g/1000m의 범위에 있고,
    유리 다이렉트 로빙의 질량은 JIS R 3420:2013에 준거하여 측정하였으며,
    상기 유리 다이렉트 로빙의 강열 감량(L)이 0.03질량%~0.40질량%의 범위에 있고,
    상기 유리 다이렉트 로빙의 전량에 대한 실란 커플링제의 부착율(S)이 0.010질량%~0.055질량%의 범위에 있으며,
    상기 D, F 및 L이 하기 식(1)을 만족하고,
    상기 D, F, L 및 S는 하기 식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 유리 다이렉트 로빙.
    1050≤(D4×F1/4)/(1000×L1/6)≤1640 …(1)
    400≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤585 …(3)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 D, F, L 및 S가 하기 식(4)을 만족하는 것을 특징으로 하는 유리 다이렉트 로빙.
    405≤(D4×F1/4×S1/3)/(1000×L1/6)≤495 …(4)
  5. 제1항 또는 제4항에 기재한 유리 다이렉트 로빙과 열가소성 수지를 포함하는 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리프로필렌 또는 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 유리 장섬유 강화 열가소성 수지 펠릿.
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