KR102441754B1 - 부분 분섬 섬유 다발 및 그의 제조 방법, 그리고 그것을 사용한 촙드 섬유 다발 및 섬유 강화 수지 성형 재료 - Google Patents

Abstract

복수의 단사를 포함하는 강화 섬유 다발의 길이 방향을 따라, 복수의 다발로 분섬된 분섬 처리 구간과, 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발에, 적어도 폴리아미드계 수지를 포함하는 사이징제가 강화 섬유 표면에 부착되어 있고, 강화 섬유 다발에 포함되는 단위폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1600개/㎜ 미만이고, 강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 부분 분섬 섬유 다발, 그리고 그것을 사용한 촙드 섬유 다발 및 섬유 강화 수지 성형 재료. 또한, 복수의 단사를 포함하는 섬유 다발을 길이 방향을 따라 주행시키면서, 복수의 돌출부를 구비하는 분섬 수단을 섬유 다발에 찔러 넣어, 분섬 처리부를 생성하는 분섬 공정 [A], 적어도 하나의 분섬 처리부에 있어서의 돌출부와의 접촉부에 단사가 교락하는 낙합부를 형성하는 낙합 공정 [B], 분섬 수단을 섬유 다발로부터 발취하고, 낙합부를 포함하는 낙합 축적부를 경과한 후, 다시 분섬 수단을 섬유 다발에 찔러 넣어, 복수의 다발로 분할된 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간을 교대로 형성하는 부분 분섬 처리 공정 [C] 및 섬유 다발에 수용성 폴리아미드를 부여하는 수지 함침 공정 [D]를 실시하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법. 부적절한 재응집 등이 발생하는 것을 방지하면서, 절단 처리 등의 공정 안정성이 우수하여, 생산성이 향상된 부분 분섬 섬유 다발을 제공한다.

Description

부분 분섬 섬유 다발 및 그의 제조 방법, 그리고 그것을 사용한 촙드 섬유 다발 및 섬유 강화 수지 성형 재료

본 발명은, 부분 분섬 섬유 다발과 그의 촙드 섬유 다발 및 그의 제조 방법, 그리고 그것을 사용한 섬유 강화 수지 성형 재료에 관한 것으로, 더욱 상세히는, 분섬하는 것을 상정하지 않은, 단사수가 많은 저렴한 라지 토우를 포함하는 섬유 다발에, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 최적의 형태의 부분 분섬 섬유 다발로 형성 가능한 특정한 부분 분섬 처리를 실시할 때에 있어서, 적절한 타이밍에서 수용성 폴리아미드 부여를 행하도록 한 부분 분섬 섬유 다발과 그의 촙드 섬유 다발 및 그의 제조 방법, 그리고 그것을 사용한 섬유 강화 수지 성형 재료 그의 제조 방법에 관한 것이다.

불연속의 강화 섬유(예를 들어, 탄소 섬유)의 다발상 집합체(이하, 섬유 다발이라고 하는 경우도 있다.)와 매트릭스 수지를 포함하는 성형 재료를 사용하여, 가열, 가압 성형에 의해, 원하는 형상의 성형품을 제조하는 기술은 널리 알려져 있다. 이러한 성형 재료에 있어서, 단사수가 많은 섬유 다발을 포함하는 성형 재료에서는 성형 시의 유동성은 우수하지만, 성형품의 역학 특성은 떨어지는 경향이 있다. 이에 대해, 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성의 양립을 목표로, 성형 재료 내의 섬유 다발로서, 임의의 단사수로 조정한 섬유 다발이 사용되고 있다.

섬유 다발의 단사수를 조정하는 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1, 2에는, 복수의 섬유 다발을 사전에 권취한 복수 섬유 다발 권취체를 사용하여, 분섬 처리를 행하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법은, 사전 처리의 섬유 다발의 단사수의 제약을 받기 때문에, 조정 범위가 한정되어, 원하는 단사수로 조정하기 어려운 것이었다.

또한, 예를 들어 특허문헌 3 내지 5에는, 원반 형상의 회전 날을 사용해서 섬유 다발을 원하는 단사수로 세로 슬릿하는 방법이 개시되어 있다. 이들 방법은, 회전 날의 피치를 변경함으로써 단사수의 조정이 가능하기는 하지만, 길이 방향 전체 길이에 걸쳐 세로 슬릿된 섬유 다발은 집속성이 없기 때문에, 세로 슬릿 후의 실을 보빈에 권취하거나, 권취한 보빈으로부터 섬유 다발을 권출하는 것과 같은 취급이 곤란해지기 쉽다. 또한, 세로 슬릿 후의 섬유 다발을 반송할 때에는, 세로 슬릿에 의해 발생한 지모 형상의 섬유 다발이, 가이드 롤이나 이송 롤 등에 감겨서, 반송이 용이하지 않게 될 우려가 있다.

또한, 특허문헌 6에는, 섬유 방향에 평행한 세로 슬릿 기능이 있는 세로 날에 더하여, 섬유 방향에 수직인 가로 날을 갖는 분섬 커터에 의해, 세로 슬릿과 동시에 섬유를 소정 길이로 절단하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법이면, 세로 슬릿 후의 섬유 다발을 일단 보빈에 권취해서 반송하는 것이 불필요해져서, 취급성은 개선된다. 그러나, 분섬 커터는, 세로 날과 가로 날을 구비하기 때문에, 한쪽 날이 먼저 절단 수명에 이르면, 날 전체를 교환하지 않을 수 없게 되는 폐해가 발생하는 것이었다.

또한, 예를 들어 특허문헌 7, 8에는, 외주면에 복수의 돌기를 갖는 롤을 구비하고, 롤의 돌기를 섬유 다발에 압입해서 부분적으로 분섬시키도록 한 방법이 기재되어 있다. 그러나 이 방법으로는, 기본적으로 롤의 주속과 섬유 다발의 반송 속도가 동기한 동일한 속도이기 때문에, 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간의 길이 등의 제어를 할 수 없어, 최적의 형태의 부분 분섬 섬유 다발을 얻는 것은 곤란하다.

또한, 특허문헌 9에는, 섬유 다발과 직교하는 방향으로 연장되는 모노 필라멘트에 의해, 섬유 다발 안으로, 수지 함침 용이화를 위한 단속적으로 신장되는 유로를 형성하는 특수한 방법이 기재되어 있다. 그러나 이 방법은, 섬유 다발 안으로 수지 함침 용이화를 위한 유로를 형성하는 기술에 관한 것이고, 라지 토우 등의 섬유 다발의 분섬과는 기본적으로 다른 기술이다.

일본특허공개 제2002-255448호 공보 일본특허공개 제2004-100132호 공보 일본특허공개 제2013-49208호 공보 일본특허공개 제2014-30913호 공보 일본특허 제5512908호 공보 국제공개 2012/105080 일본특허공개 제2011-241494호 공보 미국특허공개 제2012/0213997호 유럽특허공개 제2687356호

상술한 바와 같이, 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성을 양립시키기 위해서는, 임의의 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발이 필요하다. 또한, 라지 토우를 포함하는 섬유 다발을 가령 최적의 단사수의 가는 다발의 섬유 다발로 분섬할 수 있었다 하더라도, 어떠한 원인으로 분섬된 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있고, 재응집하면, 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해진다. 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태로 유지할 수 없으면, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 해당 분섬 섬유 다발을 절단/살포하여, 불연속 섬유의 섬유 다발의 중간 기재로 할 때에, 최적의 형태의 중간 기재로 하는 것이 곤란해져서, 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시키는 것이 곤란해진다.

또한, 상기한 바와 같이, 섬유 다발의 분섬이 적절히 행해지지 않았으면, 해당 분섬 섬유 다발을 절단/살포하여, 불연속 섬유의 섬유 다발의 중간 기재로 할 때에, 절단을 위해 해당 분섬 섬유 다발을 보빈 등으로부터 권출할 때에 안정된 권출이 곤란해지거나, 반송 롤러나 절단 날로의 감김이 발생하거나 하는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.

그래서, 본 발명의 과제는, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 최적의 단사수의 섬유 다발을 형성 가능한 특정한 부분 분섬 처리를 실시함과 함께, 제작되는 부분 분섬 섬유 다발에 부적절한 재응집 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 부분 분섬 섬유 다발을 절단 등의 처리에 제공하는 경우에도 우수한 공정 안정성이 얻어져서, 생산성의 향상이 가능한 부분 분섬 섬유 다발 및 그의 제조 방법, 그리고 부분 분섬 섬유 다발을 절단함으로써 얻어지고, 성형 시의 양호한 유동성과, 성형품에 있어서의 더욱 높은 역학 특성(강도, 탄성률)과 그의 변동 저감이 가능한 촙드 섬유 다발 및 그의 제조 방법 그리고 그것을 사용한 섬유 강화 수지 성형 재료를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.

(1) 복수의 단사를 포함하는 강화 섬유 다발의 길이 방향을 따라, 복수의 다발로 분섬된 분섬 처리 구간과, 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발에, 적어도 폴리아미드계 수지를 포함하는 사이징제가 강화 섬유 표면에 부착되어 있고, 강화 섬유 다발에 포함되는 단위폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1600개/㎜ 미만이고, 강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 부분 분섬 섬유 다발.

(2) 상기 사이징제에 에폭시기, 우레탄기, 아미노기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 화합물의 어느 것, 혹은 그들을 혼합한 것을 포함하는, (1)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(3) 상기 강화 섬유 다발 표면의 상기 폴리아미드계 수지가 최표층에 존재하는, (1) 또는 (2)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(4) 상기 부분 분섬 섬유 다발의 경도가 39g 이상 200g 이하인, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(5) 상기 부분 분섬 섬유 다발에 포함되는 폴리아미드계 수지의 부착량이 0.1wt% 이상 5wt% 이하인, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(6) 상기 부분 분섬 섬유 다발의 분섬 처리를 실시하기 전의 상기 강화 섬유 다발에 있어서, 상기 강화 섬유 다발의 침지 전에 있어서의 폭을 W1, 상기 강화 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지 후, 물에서 취출한 후에 있어서의 폭을 W2라 하면, 상기 강화 섬유 다발의 폭 변화율 W2/W1이 0.5 이상 1.1 이하인, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(7) 상기 부분 분섬 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지하고, 절건한 후의 공기 중에서의 드레이프값 D2가, 110㎜ 이상 240㎜ 이하인, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(8) 상기 부분 분섬 섬유 다발에 있어서, 하나의 미분섬 처리 구간을 사이에 두고 인접하는 분섬 처리 구간의 길이가 다른, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발.

(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발을 절단한 촙드 섬유 다발에 있어서, 상기 촙드 섬유 다발의 침지 전에 있어서의 폭을 W3, 상기 촙드 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지 후, 취출한 후에 있어서의 폭을 W4라 하면, 상기 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 W4/W3가 0.6 이상 1.1 이하인 것을 특징으로 하는 촙드 섬유 다발.

(10) 상기 부분 분섬 섬유 다발을 길이 방향에 대하여 일정한 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 절단해서 이루어지는, (9)에 기재된 촙드 섬유 다발.

(11) (9) 또는 (10)에 기재된 촙드 섬유 다발과 매트릭스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 성형 재료.

(12) 상기 매트릭스 수지가 폴리아미드인, (11)에 기재된 섬유 강화 수지 성형 재료.

(13) 이하의 공정 [A] 내지 공정 [D]를 실시하는 것을 특징으로 하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

[A] 복수의 단사를 포함하는 섬유 다발을 길이 방향을 따라 주행시키면서, 복수의 돌출부를 구비하는 분섬 수단을 상기 섬유 다발에 찔러 넣어, 분섬 처리부를 생성하는 분섬 공정

[B] 적어도 하나의 상기 분섬 처리부에 있어서의 상기 돌출부와의 접촉부에 상기 단사가 교락하는 낙합부를 형성하는 낙합 공정

[C] 상기 분섬 수단을 상기 섬유 다발로부터 발취하고, 상기 낙합부를 포함하는 낙합 축적부를 경과한 후, 다시 상기 분섬 수단을 상기 섬유 다발에 찔러 넣어, 복수의 다발로 분할된 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간을 교대로 형성하는 부분 분섬 처리 공정

[D] 상기 섬유 다발에 수용성 폴리아미드를 부여하는 수지 함침 공정

(14) 복수의 단사를 포함하는 섬유 다발을 개섬 및 확폭한 후에 공정 [D]를 실시하는, (13)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

(15) 공정 [D]의 실시에 의해 수용성 폴리아미드가 부여된 상기 섬유 다발을 열처리한 후에 공정 [A]를 실시하는, (13) 또는 (14)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

(16) 공정 [D]의 실시에 의해 수용성 폴리아미드가 부여된 상기 섬유 다발을 130 내지 350℃의 온도 조건 하에서 열처리하는, (15)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

(17) 공정 [D]의 실시에 의해 수용성 폴리아미드가 부여된 상기 섬유 다발을 0.33 내지 15분간의 처리 조건 하에서 열처리하는, (15) 또는 (16)에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

(18) 공정 [D]에 있어서, 용매에 용해시켜서 농도 0.1wt% 내지 20wt%의 고분자 용액으로 한 상기 수용성 폴리아미드를 상기 섬유 다발에 부여하는, (13) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

(19) 상기 수용성 폴리아미드가, 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 디카르복실산을 중합해서 얻어진 것을 포함하는, (13) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법.

본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발에 의하면, 복수의 단사를 포함하는 강화 섬유 다발의 길이 방향을 따라, 복수의 다발로 분섬된 분섬 처리 구간과, 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발에, 폴리아미드계 수지가 강화 섬유 표면에 도포됨으로써, 최적의 부분 분섬 처리가 실시된 부분 분섬 섬유 다발에 재응집이 일어나지 않도록 할 수 있어, 최적의 부분 분섬 처리 상태를 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과, 최적의 부분 분섬 처리 상태로 유지된 부분 분섬 섬유 다발을, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 절단/살포하여, 불연속 섬유의 촙드 섬유 다발의 중간 기재로 했을 때에, 가는 다발의 섬유 다발과 굵은 다발의 섬유 다발을 최적의 비율의 범위 내에서 혼재시키는 것이 가능해지고, 그에 의해 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 분섬 공정 [A]의 일례를 나타내는 (A) 개략 평면도와 (B) 개략적인 측면도이다.
도 3은 분섬 공정 [A]에 있어서의 분섬 수단의 이동 사이클의 일례를 나타내는 (A) 개략 평면도와 (B) 개략적인 측면도이다.
도 4는 분섬 공정 [A]에 있어서의 분섬 수단의 이동 사이클의 다른 예를 나타내는 개요 설명도이다.
도 5는 분섬 공정 [A]에 있어서 회전 분섬 수단을 찔러 넣는 이동 사이클의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 7은 섬유 다발 확폭 공정을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 8은 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 9는 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 10은 섬유 다발 확폭 공정을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 11은 섬유 다발 확폭 공정을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 12는 분섬 다발 집합체 [a]의 제작 방법의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 13은 결합 다발 집합체 [b]의 제작 방법의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 14는 결합 절단 집합체 [c]의 제작 방법의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 15는 (식 2)에 대해서 설명하기 위한 개략 평면도이다.
도 16은 드레이프값의 측정 방법의 개략도이다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 당해 도면의 양태에 전혀 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발에 대해서 설명한다. 부분 분섬 섬유 다발 (A)란, 복수의 단사를 포함하는 섬유 다발의 길이 방향을 따라, 복수의 다발로 분섬된 분섬 처리 구간과, 미분섬 처리 구간이 교대로 형성된 강화 섬유 다발이며, 상기 강화 섬유 다발에 도포 수지 (P)가 도포되어 있는 것이다.

상기 부분 분섬 섬유 다발에 있어서, 미분섬 처리 구간은 부분 분섬 섬유 다발의 폭 방향으로 연속이어도 되고, 불연속이어도 된다.

상기 부분 분섬 섬유 다발에 있어서, 하나의 미분섬 처리 구간을 사이에 두고 인접하는 분섬 처리 구간의 길이는 동일해도 되고, 상이해도 된다.

본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 있어서의 섬유 다발로 분섬 처리를 실시한 부분 분섬 섬유 다발의 일례를 나타내고 있고, 도 2는 그 분섬 처리의 일례를 나타내고 있다. 본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 대해서, 도 2를 사용해서 설명한다. 도 2의 (A)는 주행하는 섬유 다발로 분섬 수단을 찔러 넣은 일례를 나타내는 개략 평면도이며, 도 2의 (B)는 개략적인 측면도이다. 도면 중의 섬유 다발 주행 방향(RA)(화살표)이 섬유 다발(100)의 길이 방향이며, 도시되지 않은 섬유 다발 공급 장치로부터 연속적으로 섬유 다발(100)이 공급되어 있는 것을 나타낸다.

분섬 수단(200)은 섬유 다발(100)에 찔러 넣기 쉬운 돌출 형상을 갖는 돌출부(210)를 구비하고 있고, 주행하는 섬유 다발(100)에 찔러 넣어, 섬유 다발(100)의 길이 방향으로 대략 평행한 분섬 처리부(150)를 생성한다. 여기서, 분섬 수단(200)은, 섬유 다발(100)의 측면을 따르는 방향으로 찔러 넣는 것이 바람직하다. 섬유 다발의 측면이란, 섬유 다발의 단면이, 가로로 긴 타원 혹은 가로로 긴 직사각형과 같은 편평 형상이라고 한 경우의 단면 단부에 있어서의 수직 방향의 면(예를 들어, 도 2에 도시하는 섬유 다발(100)의 측 표면에 상당한다)이다. 또한, 구비하는 돌출부(210)는, 하나의 분섬 수단(200)에 대해서 하나여도 되고, 또한 복수여도 된다. 하나의 분섬 수단(200)에서 돌출부(210)가 복수인 경우, 돌출부(210)의 마모 빈도가 줄어드는 점에서, 교환 빈도를 저감시키는 것도 가능해진다. 또한, 분섬하는 섬유 다발수에 따라서, 복수의 분섬 수단(200)을 동시에 사용하는 것도 가능하다. 복수의 분섬 수단(200)을, 병렬, 엇갈림, 위상을 어긋나게 하거나 해서, 복수의 돌출부(210)를 임의로 배치할 수 있다.

복수의 단사를 포함하는 섬유 다발(100)을, 분섬 수단(200)에 의해 개수가 보다 적은 분섬 다발로 나누어 가는 경우, 복수의 단사는, 실질적으로 섬유 다발(100) 내에서, 정렬된 상태가 아니고, 단사 레벨에서는 교락하고 있는 부분이 많기 때문에, 분섬 처리 중에 접촉부(211) 부근에 단사가 교락하는 낙합부(160)를 형성하는 경우가 있다.

여기서, 낙합부(160)를 형성한다는 것은, 예를 들어 분섬 처리 구간 내에 미리 존재하고 있던 단사끼리의 교락을 분섬 수단(200)에 의해 접촉부(211)에 형성(이동)시키는 경우나, 분섬 수단(200)에 의해 새롭게 단사가 교락한 집합체를 형성(제조)시키는 경우 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발에 있어서는 강화 섬유 표면에 도포 수지를 도포하고 있기 때문에, 강화 섬유끼리가 구속되어 있고, 상기 분섬 처리 시에 있어서의 찰과 등에 의한 단사의 발생을 대폭으로 삭감할 수 있어, 상기 기재된 낙합부(160)의 발생을 대폭으로 삭감할 수 있다.

임의의 범위에 분섬 처리부(150)를 생성한 후, 분섬 수단(200)을 섬유 다발(100)로부터 발취한다. 이 발취에 의해 분섬 처리가 실시된 분섬 처리 구간(110)이 생성되고, 그와 동시에 상기와 같이 생성된 낙합부(160)가 분섬 처리 구간(110)의 단부 부위에 축적되고, 낙합부(160)가 축적된 낙합 축적부(120)가 생성된다. 또한, 분섬 처리 중에 섬유 다발로부터 발생한 보풀은 보풀 쌓임부(140)로서 분섬 처리 시에 낙합 축적부(120) 부근에 생성된다.

그 후 다시 분섬 수단(200)을 섬유 다발(100)에 찔러 넣는 것으로, 미분섬 처리 구간(130)이 생성되고, 섬유 다발(100)의 길이 방향을 따라, 분섬 처리 구간(110)과 미분섬 처리 구간(130)이 교대로 배치되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발(180)이 형성된다. 본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발(180)에서는, 미분섬 처리 구간(130)의 함유율이 3% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 미분섬 처리 구간(130)의 함유율이란, 섬유 다발(100)의 전체 길이에 대하여 미분섬 처리 구간(130)의 합계 생성 길이의 비율로서 정의한다. 미분섬 처리 구간(130)의 함유율이 3% 미만이면 부분 분섬 섬유 다발(180)을 절단/살포하여, 불연속 섬유의 섬유 다발의 중간 기재로서 성형에 사용할 때의 유동성이 부족해지고, 50%를 초과하면 그것을 사용해서 성형한 성형품의 역학 특성이 저하된다.

또한, 개개의 구간 길이로서는, 상기 분섬 처리 구간(110)의 길이가 30㎜ 이상 1500㎜ 이하인 것이 바람직하고, 상기 미분섬 처리 구간(130)의 길이가 1㎜ 이상 150㎜ 이하인 것이 바람직하다.

섬유 다발(100)의 주행 속도는 변동이 적은 안정된 속도가 바람직하고, 일정한 속도가 보다 바람직하다.

분섬 수단(200)은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위이면 특별히 제한이 없고, 금속제의 바늘이나 얇은 플레이트 등의 예리한 형상과 같은 형상을 구비한 것이 바람직하다. 분섬 수단(200)은, 분섬 처리를 행하는 섬유 다발(100)의 폭 방향에 대하여, 복수의 분섬 수단(200)을 마련하는 것이 바람직하고, 분섬 수단(200)의 수는, 분섬 처리를 행하는 섬유 다발(100)의 구성 단사 개수 F(개)에 의해 임의로 선택할 수 있다. 분섬 수단(200)의 수는, 섬유 다발(100)의 폭 방향에 대하여, (F/10000-1)개 이상 (F/50-1)개 미만으로 하는 것이 바람직하다. (F/10000-1)개 미만이면, 후속 공정에서 섬유 강화 복합 재료로 했을 때에 역학 특성의 향상이 발현되기 어렵고, (F/50-1)개 이상이면 분섬 처리 시에 실 끊김이나 보풀 일어남의 우려가 있다.

본 발명에 사용하는 강화 섬유 다발은, 복수의 단사를 포함하는 강화 섬유 다발이면 섬유 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 중, 그 중에서도, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 및 유리 섬유를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 되고 2종류 이상을 병용할 수도 있다. 그 중에서도 탄소 섬유는, 경량이고 또한 강도가 우수한 복합 재료를 제공하는 것이 가능하게 되기 때문에, 특히 적합하다. 탄소 섬유로서는, PAN계, 피치계의 어느 것이든 좋고, 그의 평균 섬유 직경은 3 내지 12㎛가 바람직하고, 6 내지 9㎛가 보다 바람직하다.

탄소 섬유의 경우에는, 통상, 연속 섬유를 포함하는 단사가 3000 내지 60000개 정도 집속된 섬유 다발을, 보빈에 권취한 권사체(패키지)로서 공급된다. 섬유 다발은 꼬임이 없는 것이 바람직하기는 하지만, 꼬임이 들어 있어도 사용 가능하고, 반송 중에 꼬임이 들어가도, 본 발명에는 적용 가능하다. 단사수에도 제약은 없고, 단사수가 많은, 소위 라지 토우를 사용하는 경우에는, 섬유 다발의 단위 중량당 가격은 저렴하기 때문에, 단사수가 많을수록, 최종 제품의 비용을 저감시킬 수 있어서 바람직하다. 또한, 라지 토우로서, 섬유 다발끼리를 하나의 다발로 통합해서 권취한, 소위 합사한 형태를 사용해도 된다.

강화 섬유를 사용할 때는, 섬유 강화 복합 재료로 할 때의 매트릭스 수지와의 접착성을 향상시키는 등의 목적으로 표면 처리되어 있는 것이 바람직하다. 표면 처리의 방법으로서는, 전해 처리, 오존 처리, 자외선 처리 등이 있다. 또한, 강화 섬유의 보풀 일어남을 방지하거나, 강화 섬유 스트랜드의 집속성을 향상시키거나, 매트릭스 수지와의 접착성을 향상시키는 등의 목적으로 사이징제가 부여되어 있어도 상관없다. 단, 이 사이징제의 부여는, 후술하는, 본 발명에 있어서의 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중에 있어서의 어느 것의 타이밍에서 행해지는 수용성 폴리아미드(도포 수지 (P))의 부여와는 다른 공정에서 행해지는 것이다. 사이징제로서는, 특별히 한정되지 않지만, 에폭시기, 우레탄기, 아미노기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 화합물을 사용할 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 된다.

또한, 본 발명에 있어서, 사이징제의 고형분 부착량의 하한은, 0.01wt% 이상이 바람직하고, 0.1wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.15wt% 이상이 더욱 바람직하다. 또한 사이징제의 고형분 부착량의 상한은, 4wt% 미만이 바람직하고, 3wt% 미만이 보다 바람직하고, 2wt% 미만이 더욱 바람직하다. 사이징제의 부착량이 0.01wt% 미만인 경우, 복합 재료를 제작할 때, 매트릭스와 강화 섬유와의 표면 접착성이 저하되는 경향이 있고, 복합 재료의 역학 특성이 낮아지기 쉽다. 한편, 사이징제의 부착량이 4wt%를 초과하면, 반대로 매트릭스와 강화 섬유와의 접착성에 악영향을 미치는 경향이 있다.

강화 섬유 다발의 표면에 사이징제를 부착시킬 때의, 사이징용 고분자 용액의 농도 하한으로서는, 0.01wt% 이상이 바람직하고, 0.05wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.1wt% 이상이 더욱 바람직하다. 또한 사이징용 고분자 용액의 농도 상한으로서는 10wt% 미만이 바람직하고, 5wt% 미만이 보다 바람직하고, 1wt% 미만이 더욱 바람직하다. 고분자 용액에 차지하는 고분자의 함유량이 너무 낮으면, 강화 섬유 다발을 구성하는 각 모노 필라멘트에 부착되는 사이징제의 양이 적기 때문에, 강화 섬유 다발의 집속성이 저하되어버릴뿐만 아니라, 강화 섬유와 매트릭스 수지와의 접착성, 친화성을 높일 수 없고, 기계 강도가 양호한 복합 재료를 얻는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 고분자의 함유량이 너무 높으면, 고분자 용액의 점도가 높아지고, 강화 섬유 다발을 구성하는 각 모노 필라멘트에까지 고분자 용액을 균등하게 확산시키는 것이 어려워지는 경향이 있다.

본 발명에 있어서, 사이징제의 부여 수단으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지된 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어 스프레이법, 롤러 침지법, 롤러 전사법 등을 들 수 있다. 이들 방법을 단독 혹은 조합하여 사용해도 된다. 이들 부여 수단 중에서도, 생산성, 균일성이 우수한 방법으로서, 롤러 침지법이 바람직하다. 고분자 용액에 강화 섬유 다발을 침지할 때에는, 고분자 용액욕 중에 마련된 침지 롤러를 통해서, 개섬과 조임을 반복한 경우, 특히 강화 섬유 다발 안으로까지 고분자 용액을 함침시킬 수 있다. 본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발에 대한 사이징제의 부착량은, 고분자 용액의 농도나, 조임 롤러의 조정 등에 의해 조정을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서 사용하는 섬유 다발은, 미리 집속된 상태인 것이 바람직하다. 여기에서 미리 집속된 상태란, 예를 들어 섬유 다발을 구성하는 단사끼리의 교락에 의한 집속된 상태나, 섬유 다발에 부여된 사이징제에 의한 집속된 상태, 섬유 다발의 제조 공정에서 함유되어 이루어지는 꼬임에 의한 집속된 상태를 가리킨다.

본 발명에서는, 섬유 다발이 주행하는 경우에 한하지 않고, 도 3에 도시한 바와 같이, 정지 상태의 섬유 다발(100)에 대하여, 분섬 수단(200)을 찔러 넣고(화살표 (S1)), 그 후, 분섬 수단(200)을 섬유 다발(100)을 따라 주행(화살표 (S2))시키면서 분섬 처리부(150)를 생성하고, 그 후, 분섬 수단(200)을 발취하는(화살표 (S3)) 방법이어도 된다. 그 후에는 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 정지하고 있던 섬유 다발(100)을 화살표 (S3), (S4)로 나타내는 타이밍에서 일정 거리 이동시킨 후에, 분섬 수단(200)을 원래의 위치(화살표 (S4))로 되돌려도 되고, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 섬유 다발(100)은 이동시키지 않고, 분섬 수단(200)이 낙합 축적부(120)를 경과할 때까지 이동(화살표 (S4))시켜도 된다.

섬유 다발(100)을 일정 거리 이동시키면서 분섬 처리를 행하는 경우에는, 도 3의 (B) 또는 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 분섬 수단(200)을 찔러 넣은 분섬 처리 시간(화살표 (S2)로 나타내는 동작의 시간)과, 분섬 수단(200)을 발취하고, 다시 섬유 다발에 찔러 넣을 때까지의 시간(화살표 (S3), (S4), (S1)로 나타내는 동작의 시간)이, 제어되는 것이 바람직하다. 이 경우, 분섬 수단(200)의 이동 방향은 도면의 (S1) 내지 (S4)의 반복이 된다.

또한, 섬유 다발(100)은 이동시키지 않고, 분섬 수단(200)이 낙합 축적부(120)를 통과할 때까지 분섬 수단(200)을 이동시키면서 분섬 처리를 행하는 경우에는, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 분섬 수단을 찔러 넣은 분섬 처리 시간(화살표 (S2) 또는 화살표 (S6)으로 나타내는 동작의 시간)과, 분섬 수단(200)을 발취하고, 다시 섬유 다발에 찔러 넣을 때까지의 시간(화살표 (S3), (S4), (S5) 또는 화살표 (S3), (S4), (S1)로 나타내는 동작의 시간)이, 제어되는 것이 바람직하다. 이 경우에도, 분섬 수단(200)의 이동 방향은 도면의 (S1) 내지 (S4)의 반복이 된다.

이와 같이, 분섬 수단(200)에 의해, 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되고, 미분섬 처리 구간이 섬유 다발의 전체 길이에 대하여 소정 범위 내의 비율이 되도록 부분 분섬 섬유 다발이 제조된다.

또한, 섬유 다발(100)을 구성하는 단사의 교락 상태에 따라서는, 임의 길이의 미분섬 처리 구간을 확보(예를 들어 도 2에 있어서, 분섬 처리 구간(110)을 처리 후, 일정 길이의 미분섬 처리 구간(130)을 확보한 다음에 다음의 분섬 처리부(150)를 처리)하지 않고, 분섬 처리 구간의 종단부 근방에서, 계속해서 분섬 처리를 재개할 수도 있다. 예를 들어, 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 섬유 다발(100)을 간헐적으로 이동시키면서 분섬 처리를 행하는 경우에는, 분섬 수단(200)이 분섬 처리를 행한 후(화살표 (S2)), 섬유 다발(100)의 이동 길이를, 직전에서 분섬 처리한 길이 보다 짧게 함으로써, 다시 분섬 수단(200)을 찔러 넣는 위치(화살표 (S1))를, 직전에 분섬 처리한 분섬 처리 구간에 겹칠 수 있다. 한편, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이 분섬 수단(200) 자신을 이동시키면서 분섬 처리를 행하는 경우에는, 일단, 분섬 수단(200)을 발취한 후(화살표 (S3)), 일정 길이를 이동(화살표 (S4))시키지 않고, 다시 분섬 수단(200)을 섬유 다발에 찔러 넣을 수 있다(화살표 (S5)).

이러한 분섬 처리는, 섬유 다발(100)을 구성하는 복수의 단사끼리가 교락하고 있는 경우, 섬유 다발 내에서 단사가 실질적으로 정렬된 상태는 아니기 때문에, 섬유 다발(100)의 폭 방향에 대하여, 이미 분섬 처리된 위치나, 분섬 수단(200)을 발취한 개소와 동일 위치에 다시 분섬 수단(200)을 찔러 넣어도, 단사 레벨에서 찔러 넣는 위치가 어긋나기 쉬워, 직전에 형성된 분섬 처리 구간과는, 분섬된 상태(공극)가 연속되는 일 없이, 별도의 분섬 처리 구간으로서 존재시킬 수 있다.

분섬 처리 1회당 분섬하는 분섬 처리 구간의 길이(분섬 거리(170))는, 분섬 처리를 행하는 섬유 다발의 단사 교락 상태에 따라 다르지만, 30㎜ 이상 1500㎜ 미만이 바람직하다. 30㎜ 미만이면 분섬 처리의 효과가 불충분하고, 1500㎜ 이상이 되면 강화 섬유 다발에 따라서는 실 끊김이나 보풀 일어남의 우려가 있다.

또한, 분섬 수단(200)이 복수 마련되는 경우에는, 교대로 형성되는 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간을, 섬유 다발의 폭 방향에 대하여, 대략 평행하게 복수 마련할 수도 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 복수의 분섬 수단(200)을, 병렬, 엇갈림, 위상을 어긋나게 하거나 해서, 복수의 돌출부(210)를 임의로 배치할 수 있다.

또한 더욱더, 복수의 돌출부(210)를, 독립적으로 제어할 수도 있다. 상세는 후술하지만, 분섬 처리에 요하는 시간이나, 돌출부(210)가 검지하는 압박력에 의해, 개개의 돌출부(210)가 독립적으로 분섬 처리하는 것도 바람직하다.

어느 것의 경우에도, 섬유 다발 주행 방향 상류측에 배치한, 섬유 다발을 권출하는 권출 장치(도시하지 않음) 등으로부터 섬유 다발을 권출한다. 섬유 다발의 권출 방향은, 보빈의 회전축과 수직으로 교차하는 방향으로 인출하는 가로 인출 방식이나, 보빈(지관)의 회전축과 동일한 방향으로 인출하는 세로 인출 방식이 생각되지만, 해제 꼬임이 적은 것을 감안하면 가로 인출 방식이 바람직하다.

또한, 권출 시의 보빈의 설치 자세에 대해서는, 임의의 방향으로 설치할 수 있다. 그 중에서도, 크릴에 보빈을 꽂은 상태에 있어서, 크릴 회전축 고정면이 아닌 측의 보빈 단부면이 수평 방향 이외의 방향을 향한 상태에서 설치하는 경우에는, 섬유 다발에 일정한 장력이 가해진 상태에서 유지되는 것이 바람직하다. 섬유 다발에 일정한 장력이 없는 경우에는, 섬유 다발이 패키지(보빈에 섬유 다발이 권취된 권체)로부터 어긋나 떨어져서 패키지로부터 이격되거나, 혹은 패키지로부터 이격된 섬유 다발이 크릴 회전축으로 감김으로써, 권출이 곤란해지는 것이 생각된다.

또한, 권출 패키지의 회전축 고정 방법으로서는, 크릴을 사용하는 방법 외에, 평행하게 배열된 2개의 롤러 상에 롤러와 평행하게 패키지를 싣고, 배열된 롤러 상에서 패키지를 굴리도록 하여, 섬유 다발을 권출하는, 서페이스 권출 방식도 적용 가능하다.

또한, 크릴을 사용한 권출의 경우, 크릴에 벨트를 걸고, 그 한쪽을 고정하고, 다른 한쪽에 추를 매달아, 스프링으로 끌어당기거나 해서, 크릴에 브레이크를 거는 것으로, 권출 섬유 다발에 장력을 부여하는 방법이 생각된다. 이 경우, 감기 직경에 따라, 브레이크력을 가변하는 것이, 장력을 안정시키는 수단으로서 유효하다.

또한, 분섬 후의 단사 개수의 조정에는, 섬유 다발을 확폭하는 방법과, 섬유 다발의 폭 방향으로 배열해서 배치한 복수의 분섬 수단의 피치에 의해 조정이 가능하다. 분섬 수단의 피치를 작게 하고, 섬유 다발폭 방향으로 보다 많은 분섬 수단을 마련함으로써, 보다 단사 개수가 적은, 소위 가는 다발로 분섬 처리가 가능해진다. 또한, 분섬 수단의 피치를 좁히지 않고도, 분섬 처리를 행하기 전에 섬유 다발을 확폭하고, 확폭한 섬유 다발을 보다 많은 분섬 수단으로 분섬함으로써도, 단사 개수의 조정이 가능하다.

여기서 확폭이란, 섬유 다발(100)의 폭을 넓히는 처리를 의미한다. 확폭 처리 방법으로서는 특별히 제한이 없고, 진동 롤을 통과시키는 진동 확폭법, 압축한 공기를 분사하는 에어 확폭법 등이 바람직하다.

본 발명에서는 확폭 처리를 할 때, 섬유 다발(100)의 단위폭당 섬유 개수는, 600개/㎜ 이상이 좋고, 700개/㎜ 이상이 바람직하고, 800개/㎜ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 단위폭당 섬유 개수는, 1600개/㎜ 미만이 좋고, 1400개/㎜ 미만이 바람직하고, 1250개/㎜ 미만이 보다 바람직하다. 단위폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 미만이 되면, 섬유 다발의 갈라짐이 발생하여, 분섬 시에 목적의 폭으로 분섬할 수 없거나, 보풀이 많이 발생하여, 공정 통과성이 나빠지게 된다. 1600개/㎜ 이상이 되면 다발 두께가 두꺼워져서, 보빈의 권취성이 저하되거나, 분섬 시의 저항이 커져서 공정 통과성이 나빠지거나 할 가능성이 있다.

본 발명에서는 분섬 수단(200)의 찔러 넣기와 발취를 반복해서 분섬 처리부(150)를 형성한다. 그 때, 다시 찔러 넣는 타이밍은, 분섬 수단(200)을 발취한 후의 경과 시간으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 다시 발취하는 타이밍도, 분섬 수단(200)을 찔러 넣은 후의 경과 시간으로 설정하는 것이 바람직하다. 찔러 넣기, 및/또는 발취의 타이밍을 시간으로 설정함으로써, 소정 거리 간격의 분섬 처리 구간(110) 및 미분섬 처리 구간(130)을 생성하는 것이 가능하게 되고, 분섬 처리 구간(110)과 미분섬 처리 구간(130)의 비율도 임의로 결정하는 것이 가능해진다. 또한, 소정 시간 간격은, 상시 동일해도 되지만, 분섬 처리를 진행시킨 거리에 따라 길게 해가거나 혹은 짧게 해가는 것이나, 그때마다의 섬유 다발의 상태에 따라, 예를 들어 섬유 다발이 원래 갖고 있는 보풀이나 단사의 교락이 적은 경우에는, 소정 시간 간격을 짧게 하는 등, 상황에 따라서 변화시켜도 된다.

섬유 다발(100)에 분섬 수단(200)을 찔러 넣으면, 분섬 처리의 경과에 따라서, 생성하는 낙합부(160)가 돌출부(210)를 계속해서 누르기 때문에, 분섬 수단(200)은 낙합부(160)로부터 압박력을 받는다.

전술한 바와 같이, 복수의 단사는 실질적으로 섬유 다발(100) 내에서 정렬된 상태가 아니고, 단사 레벨에서 교락하고 있는 부분이 많고, 또한 섬유 다발(100)의 길이 방향에 있어서는, 교락이 많은 개소와 적은 개소가 존재하는 경우가 있다. 단사 교락이 많은 개소는 분섬 처리 시의 압박력의 상승이 빨라지고, 반대로, 단사 교락이 적은 개소는 압박력의 상승이 느려진다. 따라서, 본 발명의 분섬 수단(200)에는, 섬유 다발(100)로부터의 압박력을 검지하는 압박력 검지 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 분섬 수단(200)의 전후에서 섬유 다발(100)의 장력이 변화하는 경우가 있기 때문에, 분섬 수단(200)의 부근에는 섬유 다발(100)의 장력을 검지하는 장력 검지 수단을 적어도 하나 구비해도 되고, 복수 구비해서 장력차를 연산해도 된다. 이들 압박력, 장력, 장력차의 검지 수단은, 개별로 구비할 수도 있고, 어느 것을 조합해서 마련할 수도 있다. 여기서, 장력을 검지하는 장력 검지 수단은, 분섬 수단(200)으로부터 섬유 다발(100)의 길이 방향을 따라 전후의 적어도 한쪽 10 내지 1000㎜ 이격된 범위에 배치하는 것이 바람직하다.

이들 압박력, 장력, 장력차는, 검출한 값에 따라서 분섬 수단(200)의 발출을 제어하는 것이 바람직하다. 검출한 값의 상승에 수반하여, 임의로 설정한 상한값을 초과한 경우에 분섬 수단(200)을 발출하도록 제어하는 것이 더욱 바람직하다. 상한값은, 압박력, 장력의 경우에는 0.01 내지 5N/㎜의 범위, 장력차는 0.01 내지 0.8N/㎜의 범위에서 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상한값은, 섬유 다발의 상태에 따라서, ±10%의 폭으로 변동시켜도 된다. 여기서, 압박력, 장력, 장력차의 단위(N/㎜)는, 섬유 다발(100)의 폭당 작용하는 힘을 나타낸다.

압박력, 장력, 장력차의 상한값 범위를 하회하면, 분섬 수단(200)을 찔러 넣고 바로, 분섬 수단(200)을 발취하는 압박력이나 장력, 장력차에 도달하기 때문에, 충분한 분섬 거리가 취해지지 않아, 분섬 처리 구간(110)이 너무 짧아지고, 본 발명에서 얻고자 하는 분섬 처리가 실시된 섬유 다발이 얻어지지 않게 된다. 한편, 상한값의 범위를 상회하면, 분섬 수단(200)을 찔러 넣은 후, 분섬 수단(200)을 발취하는 압박력이나 장력, 장력차에 도달하기 전에 섬유 다발(100)에 단사의 절단이 증가하기 때문에, 분섬 처리가 실시된 섬유 다발이 지모 형상으로 튀어나오는 것이나, 발생하는 보풀이 증가하는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 튀어나온 지모는, 반송 중의 롤에 감기거나, 보풀은 구동 롤에 퇴적되어 섬유 다발에 미끄럼을 발생시키거나 하는 등, 반송 불량을 발생시키기 쉽게 된다.

분섬 수단(200)의 발취 타이밍을 시간으로 제어하는 경우와는 달리, 압박력, 장력, 장력차를 검지하는 경우에는, 분섬 처리 시에 섬유 다발(100)을 절단할 정도의 힘이 가해지기 전에 분섬 수단(200)을 발취하기 때문에, 섬유 다발(100)에 무리한 힘이 가해지지 않게 되어, 연속된 분섬 처리가 가능해진다.

또한, 섬유 다발(100)이 부분적으로 절단된 가지 절단이나 보풀 일어남의 발생을 억제하면서, 분섬 처리 구간(110)이 길고, 또한 낙합 축적부(120)의 형상이 길이 방향으로 안정적인 섬유 다발(100)을 얻기 위해서는, 압박력은 0.04 내지 2.0N/㎜, 장력은 0.02 내지 0.2N/㎜ 범위, 장력차는 0.05 내지 0.5N/㎜이 범위로 하는 것이 바람직하다.

섬유 다발(100)에 찔러 넣은 분섬 수단(200)으로부터 섬유 다발(100)의 길이 방향을 따른 전후의 적어도 한쪽 10 내지 1000㎜ 이격된 범위에 있어서, 섬유 다발(100)의 꼬임의 유무를 검지하는 촬상 수단을 구비하는 것도 바람직하다. 이 촬상에 의해, 꼬임의 위치를 미리 특정하고, 꼬임에 분섬 수단(200)을 찔러 넣지 않도록 제어함으로써, 찔러 넣기 미스를 방지할 수 있다. 또한, 찔러 넣은 분섬 수단(200)에 꼬임이 근접했을 때, 분섬 수단(200)을 발출하는 것, 즉 꼬임을 분섬 처리하지 않는 것으로, 섬유 다발(100)의 협폭화를 방지할 수 있다. 여기서, 찔러 넣기 미스란, 꼬임에 분섬 수단(200)을 찔러 넣어버려, 섬유 다발(100)을 분섬 수단(200)의 찔러 넣기 방향으로 눌러 움직이게 하는 것만으로, 분섬 처리되지 않는 것을 말한다.

분섬 수단(200)이 섬유 다발(100)의 폭 방향으로 복수 존재하며, 또한 등간격으로 배치되는 구성에서는, 섬유 다발(100)의 폭이 변화되면, 분섬된 단사 개수도 변화되기 때문에, 안정된 단사 개수의 분섬 처리를 행할 수 없게 되는 경우가 있다. 또한, 꼬임을 무리하게 분섬 처리하면, 섬유 다발(100)을 단사 레벨에서 절단하여 보풀을 많이 발생시키기 때문에, 낙합부(160)가 집적되어 이루어지는 낙합 축적부(120)의 형상이 커진다. 큰 낙합 축적부(120)를 남겨 두면, 권체로 해서(解舒)되는 섬유 다발(100)에 걸리기 쉬워진다.

섬유 다발(100)의 꼬임을 검지한 경우, 전술한 꼬임에 분섬 수단(200)을 찔러 넣지 않도록 제어하는 것 이외에도, 섬유 다발(100)의 주행 속도를 변화시켜도 된다. 구체적으로는, 꼬임을 검지한 후, 분섬 수단(200)이 섬유 다발(100)로부터 발출하고 있는 타이밍에서, 꼬임이 분섬 수단(200)을 경과할 때까지의 사이에, 섬유 다발(100)의 주행 속도를 빠르게 하는 것으로, 효율적으로 꼬임을 회피할 수 있다.

또한, 촬상 수단으로 얻어진 화상을 연산하는 화상 연산 처리 수단을 더 구비하고, 화상 연산 처리 수단의 연산 결과에 기초하여, 분섬 수단(200)의 압박력을 제어하는 압박력 제어 수단을 더 구비해도 된다. 예를 들어, 화상 연산 처리 수단이 꼬임을 검지한 경우, 분섬 수단이 꼬임을 경과할 때의 꼬임의 통과성을 좋게 할 수 있다. 구체적으로는, 촬상 수단에 의해 꼬임을 검지하고, 돌출부(210)가 검지한 꼬임에 접촉하기 직전부터 통과할 때까지, 압박력이 저감되도록 분섬 수단(200)을 제어하는 것이 바람직하다. 꼬임을 검지했을 때, 압박력의 상한값 0.01 내지 0.8배의 범위로 저감시키는 것이 바람직하다. 이 범위를 하회하는 경우, 실질적으로 압박력을 검지할 수 없게 되어, 압박력의 제어가 곤란해지거나, 제어 기기 자체의 검출 정밀도를 높일 필요가 발생한다. 또한, 이 범위를 상회하는 경우에는, 꼬임을 분섬 처리하는 빈도가 많아져서, 섬유 다발이 가늘어진다.

돌출부(210)를 구비한 분섬 수단(200)을 단순하게 섬유 다발(100)에 찔러 넣는 것 이외에도, 분섬 수단으로서 회전 가능한 회전 분섬 수단(220)을 사용하는 것도 바람직한 양태이다. 도 5는 회전 분섬 수단을 찔러 넣는 이동 사이클의 일례를 나타내는 설명도이다. 회전 분섬 수단(220)은 섬유 다발(100)의 길이 방향에 직교하는 회전축(240)을 구비한 회전 기구를 갖고 있고, 회전축(240)의 표면에는 돌출부(210)가 마련되어 있다. 도면 중의 섬유 다발 주행 방향(RB)(화살표)을 따라 섬유 다발(100)이 주행하는 데 맞춰서, 회전 분섬 수단(220)에 마련된 돌출부(210)가 섬유 다발(100)에 찔러 넣어져서, 분섬 처리가 시작된다. 여기서, 도시는 생략하지만, 회전 분섬 수단(220)은, 압박력 검지 기구와 회전 정지 위치 유지 기구를 갖고 있는 것이 바람직하다. 쌍방 기구에 의해, 소정의 압박력이 회전 분섬 수단(220)에 작용할 때까지는, 도 5의 (A)의 위치에서 회전 정지 위치를 유지하고 분섬을 계속한다. 돌출부(210)에 낙합부(160)가 발생하는 등, 소정의 압박력을 초과하면, 도 5의 (B)과 같이, 회전 분섬 수단(220)이 회전을 시작한다. 그 후, 도 5의 (C)와 같이, 돌출부(210)(검정 동그라미 표시)가 섬유 다발(100)로부터 빠져나오고, 다음의 돌출부(210)(흰 동그라미 표시)가 섬유 다발(100)에 찔러 들어가는 동작을 행한다. 도 5의 (A) 내지 도 5의 (C)의 동작이 짧으면 짧을수록, 미분섬 처리 구간은 짧아지기 때문에, 섬유 다발의 분섬 처리 구간의 비율을 많게 하고자 하는 경우에는 도 5의 (A) 내지 도 5의 (C)의 동작을 짧게 하는 것이 바람직하다.

회전 분섬 수단(220)에 돌출부(210)를 많이 배치함으로써, 분섬 처리 비율이 많은 섬유 다발(100)이 얻어지게 되거나, 회전 분섬 수단(220)의 수명을 길게 하거나 할 수 있다. 분섬 처리 비율이 많은 섬유 다발이란, 섬유 다발 내에 있어서의 분섬 처리된 길이를 길게 한 섬유 다발 혹은, 분섬 처리된 구간과 미분섬 처리의 구간의 발생 빈도를 높인 섬유 다발을 말한다. 또한, 하나의 회전 분섬 수단에 마련된 돌출부(210)의 수가 많을수록, 섬유 다발(100)과 접촉해서 돌출부(210)가 마모되는 빈도를 저감시킴으로써, 수명을 길게 할 수 있다. 돌출부(210)를 마련하는 수로서는, 원반 형상의 외측 테두리에 등간격으로 3 내지 12개 배치하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4 내지 8개이다.

이와 같이, 분섬 처리 비율과 돌출부의 수명을 우선시키면서, 섬유 다발폭이 안정된 섬유 다발(100)을 얻고자 하는 경우, 회전 분섬 수단(220)에는, 꼬임을 검지하는 촬상 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 촬상 수단이 꼬임을 검지할 때까지의 통상 시에는, 회전 분섬 수단(220)은 회전 및 정지를 간헐적으로 반복함으로써 분섬 처리를 행하고, 꼬임을 검지한 경우에는, 회전 분섬 수단(220)의 회전 속도를 통상 시보다 높이거나, 및/또는 정지 시간을 짧게 함으로써, 섬유 다발폭을 안정시킬 수 있다.

상기 정지 시간을 제로로, 즉 정지하지 않고 연속해서 계속 회전할 수도 있다.

또한, 회전 분섬 수단(220)의 간헐적인 회전과 정지를 반복하는 방법 이외에도, 항상 회전 분섬 수단(220)을 계속해서 회전해도 된다. 그 때, 섬유 다발(100)의 주행 속도와 회전 분섬 수단(220)의 회전 속도를, 상대적으로 어느 한쪽을 빠르게 하거나, 혹은 느리게 하는 것이 바람직하다. 속도가 동일한 경우에는, 돌출부(210)를 섬유 다발(100)에 꽂는/발출하는, 동작이 행해지기 때문에, 분섬 처리 구간은 형성할 수 있기는 하지만, 섬유 다발(100)에 대한 분섬 작용이 약하기 때문에, 분섬 처리가 충분히 행해지지 않는 경우가 있다. 또한 어느 한쪽의 속도가 상대적으로 너무 빠르거나, 혹은 너무 느린 경우에는, 섬유 다발(100)과 돌출부(210)가 접촉하는 횟수가 많아져서, 찰과에 의해 실이 끊어질 우려가 있어, 연속 생산성이 떨어지는 경우가 있다.

본 발명에서는, 분섬 수단(200), 회전 분섬 수단(220)의 찔러 넣기와 발취를, 분섬 수단(200), 회전 분섬 수단(220)의 왕복 이동에 의해 행하는 왕복 이동 기구를 더 가져도 된다. 또한, 분섬 수단(200), 회전 분섬 수단(220)을 섬유 다발(100)의 조출 방향을 따라서 왕복 이동시키기 위한 왕복 이동 기구를 더 갖는 것도 바람직한 양태이다. 왕복 이동 기구에는, 압공이나 전동의 실린더나 슬라이더 등의 직동 액추에이터를 사용할 수 있다.

섬유 다발에 강화 섬유를 사용하는 경우의 분섬 처리 구간의 수는, 어떤 폭 방향의 영역에 있어서 적어도 (F/10000-1)군데 이상 (F/50-1)군데 미만의 분섬 처리 구간수를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, F는 분섬 처리를 행하는 섬유 다발을 구성하는 총 단사 개수(개)이다. 분섬 처리 구간의 수는, 어떤 폭 방향의 영역에 있어서 적어도 (F/10000-1)군데 이상 분섬 처리 구간을 가짐으로써, 부분 분섬 섬유 다발을 소정의 길이로 커트하여 불연속 섬유 강화 복합 재료로 했을 때, 불연속 섬유 강화 복합 재료 중 강화 섬유 다발 단부가 미세하게 분할되기 때문에, 역학 특성이 우수한 불연속 섬유 강화 복합 재료를 얻을 수 있다. 또한, 부분 분섬 섬유 다발을 커트하지 않고 연속 섬유로서 사용할 때는, 후속 공정에서 수지 등을 함침시켜서 섬유 강화 복합 재료로 할 때 분섬 처리 구간이 많이 포함되는 영역으로부터, 강화 섬유 다발 안으로 수지가 함침하는 기점이 되어, 성형 시간이 단축할 수 있음과 함께, 섬유 강화 복합 재료 중의 보이드 등을 저감시킬 수 있다. 분섬 처리 구간수를 (F/50-1)군데 미만으로 함으로써, 얻어지는 부분 분섬 섬유 다발이 실 끊김을 일으키기 어려워, 섬유 강화 복합 재료로 했을 때의 역학 특성의 저하를 억제할 수 있다.

분섬 처리 구간을, 섬유 다발(100)의 길이 방향으로 주기성이나 규칙성을 지니게 해서 마련하면, 후속 공정에서 부분 분섬 섬유 다발을 소정의 길이로 커트한 불연속 섬유로 하는 경우, 소정의 분섬 섬유 다발 개수로 제어하기 쉽게 할 수 있다.

다음에 부분 분섬 섬유 다발 (A)에 부착시키는 도포 수지 (P)에 대해서 설명한다.

본 발명에 관한 본 발명의 도포 수지 (P)란 수용성 폴리아미드를 주성분으로서 함유하고 있는 강화 섬유 다발의 수용성 집속제이며, 그 수용성 폴리아미드는 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 카르복실산으로부터 중축합해서 얻어지는 폴리아미드 수지이며, 상기 디아민으로서, 피페라진 환을 갖는 N,N'-비스(γ-아미노프로필)피페라진, N-(β-아미노에틸)피페라진 등 주쇄 중에 3급 아미노기를 포함하는 모노머, 옥시에틸렌알킬아민 등의 주쇄 중에 옥시에틸렌기를 포함하는 알킬디아민이 유용하다. 또, 디카르복실산으로서는 아디프산, 세바스산 등이 있다.

본 발명의 수용성 폴리아미드는 공중합체여도 된다. 공중합 성분으로서는, 예를 들어 α-피롤리돈, α-피페리돈, ε-카프로락탐, α-메틸-ε-카프로락탐, ε-메틸-ε-카프로락탐, ε-라우로락탐 등의 락탐을 들 수 있고, 2원 공중합 혹은 다원 공중합도 가능하지만, 공중합 비율은 수용성이라고 하는 물성을 방해하지 않는 범위에 있어서 결정된다. 바람직하게는 락탐환을 갖는 공중합 성분 비율을 30wt% 이내로 하지 않으면 폴리머가 물에 완전히 녹지 하지 않게 된다.

그러나, 상기 범위 밖의 공중합 성분 비율의 난수용성의 폴리머라도, 유기 및 무기산을 사용해서 용액을 산성으로 한 경우 용해성이 증대하여, 물 가용성이 되어 사용이 가능해진다. 유기산으로서는, 아세트산, 클로로아세트산, 프로피온산, 말레산, 옥살산, 플루오로아세트산 등이 있고, 무기산으로서는, 일반적인 무기산류인 염산, 황산, 인산 등을 들 수 있다.

이 수용성 폴리아미드는 상기 사이징제가 부여되어 있지 않은 강화 섬유에 1차 사이징제로서 사용해도 되고, 상기 사이징제가 미리 부여되어 있는 강화 섬유에 2차 사이징제로서 사용해도 된다.

수용성 폴리아미드의 고형분 부착량은 0.1wt% 이상이 바람직하고, 0.3wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.5wt% 이상이 더욱 바람직하다. 또한 수용성 폴리아미드의 고형분 부착량은 5wt% 이하가 바람직하고, 4wt% 이하가 보다 바람직하고, 3wt% 이하가 더욱 바람직하다. 수용성 폴리아미드의 부착량이 0.1wt% 미만인 경우, 복합 재료를 제작하려고 하면, 매트릭스와 강화 섬유의 표면 접착성이 저하되는 경향이 있어, 복합 재료의 역학 특성의 발현율이 낮아질 가능성이 있다. 또한, 필라멘트가 흐트러져서, 보풀이 발생함으로써, 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터 날로의 감김이 발생할 수 있다. 한편, 수용성 폴리아미드의 부착량이 5wt%를 초과하면, 섬유 다발의 유연성이 부족해져서 너무 단단해져서, 보빈의 권취, 권출이 원활하게 되지 못할 가능성이 있다. 또한, 커트 시에 단사 갈라짐을 야기하여, 이상적인 촙드 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다. 또한, 강화 섬유 다발에 상기 사이징제가 미리 부여되어 있지 않은 경우, 상기 수용성 폴리아미드의 바람직한 부착량의 범위에서 부여하는 것이 좋다.

수용성 폴리아미드의 고형분 부착량을 0.1wt% 이상 5wt% 이하로 함으로써, 부분 분섬 섬유 다발을 예를 들어 커터로 절단할 때, 보빈으로부터의 권출성의 향상, 닙 롤러, 커터 날로의 감김 저감과 같은 효과가 얻어져서, 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 절단된 섬유 다발이 갈리지거나 단사 분산하는 것을 억제할 수 있어, 소정의 다발 형태에 대한 유지성이 향상된다. 즉, 절단된 섬유 다발이 살포된 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]에서 촙드 섬유 다발을 형성하는 단사 개수의 분포가 좁아져서, 균일하고 또한 최적의 형태의 촙드 섬유 다발을 얻는 것이 가능하다. 이에 의해, 섬유 다발이 면 배향하기 때문에, 더욱 역학 특성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 다발상 집합체 [N]의 단위 면적당 중량 편차를 저감화할 수 있기 때문에, 성형품 시의 역학 특성의 편차를 저감화하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서 채용하는 특정한 최적의 부분 분섬 처리에 의하면, 섬유 다발을 연속해서 안정적으로 슬릿 가능하며, 최적의 형태의 부분 분섬 섬유 다발을 용이하게 효율적으로 제조할 수 있다. 특히, 꼬임이 포함되는 섬유 다발이나, 라지 토우의 단사수가 많은 섬유 다발에서도, 회전 날의 교환 수명을 신경쓰지 않고, 연속된 슬릿 처리를 가능하게 하는, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 저렴한 라지 토우의 연속 슬릿 처리가 가능하게 되어, 성형품의 재료 비용, 제조 비용의 저감을 도모하는 것도 가능해진다.

강화 섬유 다발에 상기 사이징제가 미리 부여되어 있는 경우, 상기 사이징제의 바람직한 부착량의 범위에 추가하여, 상기 수용성 폴리아미드의 바람직한 부착량의 범위에서 부여하는 것이 바람직하고, 1차 사이징제와 2차 사이징제의 합계 부착량으로서는, 0.11wt% 이상, 바람직하게는 0.2wt% 이상, 특히 바람직하게는 0.5wt% 이상, 9wt% 이하, 바람직하게는 6wt% 이하, 특히 바람직하게는 3wt% 이하이다.

이들 수용성 폴리아미드는, 강화 섬유 표면에 균질하게 부착된 것임이 바람직하다. 그와 같이 균질하게 부착시키는 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 이들 수용성 폴리아미드를 물 또는 알코올, 산성 수용액에 0.1wt% 이상, 바람직하게는 1wt% 이상, 20wt% 이하, 바람직하게는 10wt% 이하의 농도로 용해하고, 그 고분자 용액에 롤러를 통해서 섬유 다발을 사이징 처리액에 침지하는 방법, 사이징 처리액이 부착된 롤러에 섬유 다발을 접하는 방법, 사이징 처리액을 안개 상태로 해서 섬유 다발로 분사하는 방법 등이 있다. 이때, 환경의 관점에서 물이 바람직하다. 섬유 다발에 대한 사이징제 유효 성분의 부착량이 적정 범위 내에서 균일하게 부착되도록, 사이징 처리액 농도, 온도, 사조 장력 등을 컨트롤하는 것이 바람직하다. 또한, 사이징제 부여 시에 섬유 다발을 초음파로 가진시키는 것은 보다 바람직하다. 상기 사이징제 부착 방법으로 부여해도 된다.

또한, 강화 섬유 다발에 부착된 수용성 폴리아미드 중의 물이나 알코올 등의 용제를 제거하기 위해서는, 열처리나 풍건, 원심 분리 등의 어느 방법을 사용해도 되지만, 그 중에서도 비용의 관점에서 열처리가 바람직하다. 열처리의 가열 수단으로서는, 예를 들어 열풍, 열판, 롤러, 적외선 히터 등을 사용할 수 있다. 이 가열 처리 조건도 중요하고, 취급성, 매트릭스재와의 접착성의 양부와 관련되어 있다. 즉, 본 발명의 수용성 폴리아미드는 섬유 다발에 부여한 후, 열처리한다. 열처리 온도는 130℃ 이상이 바람직하고, 200℃ 이상이 보다 바람직하다. 열처리 온도는 350℃ 이하가 바람직하고, 280℃가 보다 바람직하다. 이 범위의 열처리 온도는, 수용성의 폴리아미드가 수가용의 물성을 상실하는 온도이다. 이 처리에 의해, 수용성 폴리머가 불용이 되어 흡습성도 저하하기 때문에, 필라멘트를 집속된 스트랜드의 끈적거림이 없어져, 후속 가공의 작업성이 향상될뿐만 아니라, 매트릭스재에 대한 밀착성이 좋아져서 취급하기 쉬운 섬유 다발을 제공할 수 있다. 또한, 용제에 가교 촉진제를 첨가하여, 열처리 온도를 낮게 하거나, 혹은 시간을 단축하는 것도 가능하다. 또한, 사이징제의 열 열화를 방지한다는 관점에서, 실온 내지 180℃ 하에서 건조하여, 수분을 제거한 후, 열처리를 행해도 된다.

수용성 폴리아미드가 부여된 상기 섬유 다발의 열처리 시간으로서는 0.33분 이상, 보다 바람직하게는 0.4분 이상, 더욱 바람직하게는 0.5분 이상, 15분 미만, 보다 바람직하게는 10분 미만, 특히 바람직하게는 5분 미만이 바람직하다. 열처리 온도에 따라 다르지만, 0.33분보다 짧아지면 수용성 폴리아미드의 수가용의 물성이 남아있음으로써, 분섬 처리를 한 후, 분섬된 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있다. 재응집하면, 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 또한, 15분보다 길게 열처리를 실시하면, 수용성 폴리아미드가 열화될 가능성이 있고, 수용성 폴리아미드가 열화되면, 강화 섬유와 매트릭스 수지와의 밀착성이 저하될 가능성이 있다. 이 수용성 폴리아미드 수지를 사용한 사이징제는 각종 매트릭스재와의 친화성이 우수하고 컴포지트 물성을 현저하게 향상시키지만, 특히 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드이미드계 수지 및 폴리에테르아미드이미드계 수지에 있어서 우수한 밀착성의 개선 효과가 있다.

상기 수용성 폴리아미드를 2차 사이징제로서 사용하는 경우에는, 1차 사이징제가 부여된 강화 섬유에 상기 방법과 마찬가지의 부여 방법이어도 되고, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정에 있어서 부여해도 된다. 특정한 부분 분섬 섬유 다발의 제조에 있어서, 해당 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중 어느 것의 타이밍에서 행해지는 사이징제의 부여에 대해서 예시하면, 예를 들어 사이징제를 용매(분산시키는 경우의 분산매를 포함함) 중에 용해(분산도 포함함)한 사이징 처리액을 제조하고, 해당 사이징 처리액을 섬유 다발에 도포한 후에, 용매를 건조·기화시켜서, 제거함으로써, 사이징제를 섬유 다발에 부여하는 것이 일반적으로 행해진다. 여기서, 나중에 상세히 설명하는 바와 같이, 이 도포 공정과 건조 공정 사이에 부분 분섬 처리나, 섬유 다발의 확폭 처리를 행해도 된다.

다음에 본 발명에 있어서의 사이징제 부여의 타이밍에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중에 있어서의 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내고 있다. 도 6에는, 섬유 다발(100)이 부분 분섬 처리 공정(300)을 거쳐서 부분 분섬 섬유 다발(180)에 형성되는 공정 중에 있어서, 사이징제 부여 공정(400)이, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 전에 행해지는 패턴 PA와, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 PB가 나타나 있다. 패턴 PA, 패턴 PB의 어느 것의 타이밍도 가능하다.

도 7은 본 발명에 관한 섬유 다발 확폭 공정(301)을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중에 있어서의 사이징제 부여 공정(400)의 타이밍예를 나타내고 있다. 도 7에는, 섬유 다발(100)이 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300)을 이 순서대로 거쳐서 부분 분섬 섬유 다발(180)에 형성되는 공정 중에 있어서, 사이징제 부여 공정(400)이, 섬유 다발 확폭 공정(301)보다 전에 행해지는 패턴 PC와, 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300) 사이에서 행해지는 패턴 PD와, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 PE가 나타나 있다. 패턴 PC, 패턴 PD, 패턴 PE의 어느 것의 타이밍도 가능하지만, 최적의 부분 분섬 처리를 달성할 수 있다는 관점에서, 패턴 PD의 타이밍이 가장 바람직하다.

도 8은 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내고 있다. 사이징제 부여 공정(400)은, 사이징제 도포 공정(401)과 건조 공정(402)을 포함하지만, 도 8에는, 이들 사이징제 도포 공정(401)과 건조 공정(402)을 포함하는 사이징제 부여 공정(400)이, 섬유 다발(100)이 부분 분섬 처리 공정(300)을 거쳐서 부분 분섬 섬유 다발(180)에 형성되는 공정 중에 있어서, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 전에 행해지는 패턴 PF와, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 PG가 나타나 있다. 패턴 PF, 패턴 PG의 어느 것의 타이밍도 가능하다. 패턴 PF는, 도 6에 있어서의 패턴 PA과, 패턴 PG는 도 6에 있어서의 패턴 PB와 실질적으로 동일하다.

도 9는 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서, 부분 분섬 섬유 다발의 제조 공정 중에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 타이밍예에 있어서의 패턴 PH에서는, 사이징제 부여 공정(400)에 있어서의 사이징제 도포 공정(401)과 건조 공정(402)이 분리되어 각각 별도의 타이밍에서 행해진다. 사이징제 도포 공정(401)은 부분 분섬 처리 공정(300)보다 전에 행해지고, 건조 공정(402)은 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해진다.

도 10은 본 발명에 관한 섬유 다발 확폭 공정을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내고 있고, 섬유 다발(100)이 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300)을 이 순서대로 거쳐서 부분 분섬 섬유 다발(180)에 형성되는 공정 중에 있어서, 사이징제 부여 공정의 사이징제 도포 공정(401)이, 섬유 다발 확폭 공정(301)보다 전에 행해지고, 건조 공정(402)에 대해서는, 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300) 사이에서 행해지는 패턴 PI와, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 PJ가 나타나 있다.

도 11은 본 발명에 관한 섬유 다발 확폭 공정을 포함하는 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의, 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내고 있고, 섬유 다발(100)이 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300)을 이 순서대로 거쳐서 부분 분섬 섬유 다발(180)에 형성되는 공정 중에 있어서, 사이징제 부여 공정의 사이징제 도포 공정(401)이, 섬유 다발 확폭 공정(301)과 부분 분섬 처리 공정(300) 사이에서 행해지고, 건조 공정(402)이, 부분 분섬 처리 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 PK가 나타나 있다.

이와 같이, 본 발명에 관한 부분 분섬 섬유 다발의 제조 방법에 있어서는, 각종 타이밍에서 사이징제를 부여하는 것이 가능하다.

이와 같이 해서 얻어진, 본 발명의 부분 분섬 섬유 다발의 드레이프값 D1(다발 경도)은 120㎜ 이상이 좋고, 145㎜ 이상이 바람직하고, 170㎜ 이상이 보다 바람직하다. 또한 드레이프값 D1(다발 경도)은 240㎜ 이하가 좋고, 230㎜ 이하가 바람직하고, 220㎜ 이하가 보다 바람직하다. 드레이프값 D1이 120㎜보다 작아지면 필라멘트가 흐트러져서, 보풀이 발생함으로써, 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터 날로의 감김이 발생할 수 있다. 한편, 드레이프값 D1이 240㎜를 초과하면, 섬유 다발의 유연성이 부족해져서 너무 단단해져서, 보빈의 권취, 권출이 원활하게 되지 못할 가능성이 있다. 또한, 커트 시에 단사 갈라짐을 야기하여, 이상적인 촙드 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다. 여기서, 드레이프값이란 다발 경도를 말하며, 23±5℃의 분위기 하에서, 직육면체의 대의 단부에, 30㎝로 절단한 강화 섬유 다발을 고정하고, 이때, 강화 섬유 다발은 대의 단부로부터 25㎝ 돌출되도록 고정, 즉, 강화 섬유 다발의 단부로부터 5㎝의 부분이, 대의 단부에 오도록 하여, 이 상태에서 5분간 정치한 후, 대에 고정하지 않은 쪽의 강화 섬유의 선단과, 대의 측면과의 최단 거리를 측정한 값을 드레이프값 D1이라 한다.

다음에 드레이프값 D1을 측정한 부분 분섬 섬유 다발을 25℃의 물에, 5분간 침지 처리 후, 취출하고, 절건한 후, 상기 방법과 마찬가지 방법으로 측정한 드레이프값을 드레이프값 D2라 한다. 드레이프값 D2(다발 경도)는 110㎜ 이상이 바람직하고, 145㎜ 이상이 보다 바람직하고, 170㎜ 이상이 더욱 바람직하다. 또한 드레이프값 D2(다발 경도)는 240㎜ 이하가 바람직하고, 230㎜ 이하가 보다 바람직하고, 220㎜ 이하가 더욱 바람직하다. 드레이프값 D2가 110㎜보다 작아지면 필라멘트가 흐트러져서, 보풀이 발생함으로써, 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터 날로의 감김이 발생할 수 있다. 한편, 드레이프값 D2가 240㎜를 초과하면, 섬유 다발의 유연성이 부족해져서 너무 단단해져서, 보빈의 권취, 권출이 원활하게 되지 못할 가능성이 있다. 또한, 커트 시에 단사 갈라짐을 야기하여, 이상적인 촙드 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다.

본 발명의 부분 분섬 섬유 다발의 경도는 39g 이상이 바람직하고, 70g 이상이 보다 바람직하고, 120g 이상이 더욱 바람직하다. 부분 분섬 섬유 다발의 경도는 200g 이하가 바람직하고, 190g 이하가 보다 바람직하다. 부분 분섬 섬유 다발의 경도란, 일반적으로 핸들 오 미터법이라고 불리는 측정법에서 얻어지는 경도이며, 슬릿 홈이 마련된 시험대에 탄소 섬유 다발을 싣고, 블레이드로 홈(20㎜)의 일정 깊이(8㎜)까지 시험편을 압입할 때 발생하는 저항력(g)을 경도로 한다. 부분 분섬 섬유 다발의 경도가 39g 미만인 경우, 필라멘트가 흐트러져서, 보풀이 발생함으로써, 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터 날로의 감김이 발생할 수 있다. 한편, 200g을 초과하면, 부분 분섬 섬유 다발의 와인더에서의 권취성이 저하되고, 본 발명의 효과를 발휘하지 않는다.

본 발명의 상기 부분 분섬 섬유 다발의 분섬 처리를 실시하기 전의 수지 함유 강화 섬유 다발에 있어서, 상기 수지 함유 강화 섬유 다발의 물로의 침지 전에 있어서의 폭을 W1, 상기 수지 함유 강화 섬유 다발을 25℃의 물에, 5분간 침지한 후, 취출하고, 1분간 물기를 제거한 후에 있어서의 폭을 W2라 하면, 상기 수지 함유 강화 섬유 다발의 폭 변화율 W2/W1은 0.5 이상이 바람직하고, 0.6 이상이 보다 바람직하고, 0.7 이상이 더욱 바람직하다. 또한 폭 변화율 W2/W1은 1.1 이하인 것이 바람직하다. 상기 수지 함유 강화 섬유 다발의 폭 변화율 W2/W1이 0.5보다 작으면 강화 섬유 다발에 부착되어 있는 수용성 폴리아미드의 수가용의 물성이 남아있음으로써, 분섬 처리를 한 후, 분섬된 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있다. 재응집하면, 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태로 유지할 수 없으면, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 해당 분섬 섬유 다발을 절단/살포하여, 불연속 섬유의 섬유 다발의 중간 기재로 할 때에, 최적의 형태의 중간 기재로 하는 것이 곤란해지고, 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시키는 것이 곤란해진다. 또한, 상기 수지 함유 강화 섬유 다발의 폭 변화율 W2/W1이 1.1을 초과하면 섬유 다발의 유연성이 부족해져서 너무 단단해져서, 보빈의 권취, 권출이 원활하게 되지 못할 가능성이 있다. 또한, 커트 시에 단사 갈라짐을 야기하여, 이상적인 촙드 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다.

또한, 본 발명의 부분 분섬 섬유 다발은 수용성 폴리아미드가 강화 섬유 표면에 도포되어 있도록 했기 때문에, 최적의 부분 분섬 처리가 실시된 부분 분섬 섬유 다발에 재응집이 일어나지 않도록 할 수 있고, 최적의 부분 분섬 처리 상태를 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과, 최적의 부분 분섬 처리 상태로 유지된 부분 분섬 섬유 다발을, 복합 재료 성형에 사용되는 성형 재료 제작을 위해 절단할 때에, 촙드 섬유 다발이 갈리지거나 단사 분산하는 것을 억제할 수 있어, 소정의 다발 형태에 대한 유지성이 향상된다. 즉, 절단된 섬유 다발이 살포된 매트 내에서 촙드 섬유 다발을 형성하는 단사 개수로 히스토그램화했을 때에 단일 피크가 되고, 다발 분포가 더 좁아져서, 균일하고 또한 최적의 형태의 촙드 섬유 다발을 얻는 것이 가능하다. 다발 분포로서는 표준 편차 σ가 550 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 400 이하이다. 이에 의해, 섬유 다발이 면 배향하기 때문에, 더욱 역학 특성의 향상을 도모할 수 있다. 표준 편차 σ가 550을 초과하면, 얻어진 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]에, 매트릭스 수지 [M]을 함침하고, 섬유 강화 수지 성형 재료, 섬유 강화 수지 성형품으로 했을 때에, 응력 집중이 일어나기 쉬워, 성형품의 역학 특성의 저하나 그의 변동의 원인이 된다. 여기서, 표준 편차 σ란 상기 히스토그램에 가우스 함수를 피팅했을 때에 얻어지는 표준 편차 σ를 말한다.

본 발명의 촙드 섬유 다발의 중량 평균 섬유 길이는, 5㎜ 이상이 바람직하고, 6㎜ 이상이 보다 바람직하고, 10㎜ 이상이 더욱 바람직하다. 촙드 섬유 다발의 중량 평균 섬유 길이는, 100㎜ 이하가 바람직하고, 50㎜ 이하가 보다 바람직하고, 25㎜ 이하가 더욱 바람직하다. 강화 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 5㎜ 미만이면, 섬유 강화 수지 성형 재료로 했을 때의 역학 특성이 저하된다. 한편, 탄소 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 100㎜를 초과하면, 성형성이 저하된다.

본 발명의 촙드 섬유 다발의 수 평균 다발폭은 0.03㎜ 이상이 바람직하고, 0.05㎜ 이상이 보다 바람직하고, 0.07㎜ 이상이 더욱 바람직하다. 0.03㎜ 미만인 경우, 성형 재료의 유동성이 떨어질 우려가 있다. 강화 섬유 매트를 구성하는 불연속 강화 섬유 다발의 평균 다발폭은 3㎜ 이하가 바람직하고, 2㎜ 이하가 보다 바람직하고, 1㎜ 이하가 더욱 바람직하다. 5㎜를 초과하는 경우, 성형품의 역학 특성이 떨어질 우려가 있다.

본 발명의 상기 부분 분섬 섬유 다발을 절단한 촙드 섬유 다발에 있어서, 상기 촙드 섬유 다발의 침지 전에 있어서의 폭을 W3, 상기 촙드 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지 후, 취출하고, 1분간 물기를 제거한 후에 있어서의 폭을 W4라 하면, 상기 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 W4/W3가 0.6 이상이 바람직하고, 0.7 이상이 보다 바람직하고, 0.75 이상이 더욱 바람직하다. 또한 폭 변화율 W4/W3는 1.1 이하인 것이 바람직하다. 상기 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 W4/W3가 0.6보다 작으면 촙드 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있고, 재응집하면, 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 최적의 단사수로 조정된 섬유 다발의 형태로 유지할 수 없으면, 불연속 섬유의 섬유 다발의 중간 기재로 할 때, 최적의 형태의 중간 기재로 하는 것이 곤란해지고, 성형 시의 유동성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시키는 것이 곤란해진다. 1.1보다 커지면, 중간 기재를 성형할 때의 유동성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시키는 것이 곤란해진다.

본 발명의 부분 분섬 섬유 다발을 절단해서 촙드 섬유로 할 때의 절단 방법에는, 특별히 제한은 없고, 공지된 수단을 사용할 수 있다. 예시하면, 로터리 커터나 기요틴 커터 등을 적절히 사용할 수 있다. 이 경우, 부분 분섬 섬유 다발을 권취하지 않고 절단해도 되고, 부분 분섬 섬유 다발을 보빈에 일단 권취, 그 후 그 보빈으로부터 권출해서 절단해도 된다. 여기서 촙드 섬유 다발을 얻는 방법의 바람직한 일례로서, 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 각도 θ로 절단하는 방법을 들 수 있다. 이 절단 각도 θ의 바람직한 범위로서는, 0°＜θ＜90°이고, 보다 바람직하게는 0°＜θ＜45°이고, 더욱 바람직하게는 5°＜θ＜30°이다. 이러한 범위에 있어서, 높은 역학 특성과 저변동의 발현과, 절단 미스를 억제하여, 원하는 각도로 절단 가능한 고프로세스성의 양립을 도모할 수 있다.

상기와 같은 절단에 의해 얻어진 촙드 섬유 다발을 랜덤하게 분산함으로써 형성되는 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]은, 예를 들어 분섬 처리에 의해 임의의 다발 개수로 분할된 분섬 다발 집합체 [a]와, 미분섬 처리 구간에 의해, 섬유 다발의 단사끼리가 결합된 결합 다발 집합체 [b]와, 미분섬 처리 구간과, 부분 분섬 섬유 다발의 절단 시의 절단면이 교차하고, 해당 교차부에 있어서, 섬유 다발의 단사끼리의 결합이 절단되어 있는 결합 절단 집합체 [c] 중, 적어도 1종의 집합체를 포함하는 형태로 할 수 있다.

상기 분섬 다발 집합체 [a]는, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이, 부분 분섬 섬유 다발(180)의 분섬 처리 구간(110) 내에 있어서 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 기울어진 절단면(501)에서 절단됨으로써, 소폭이며 소정 길이의, 임의의 복수의 분섬 다발 집합체 [a]로서 형성된다.

상기 결합 다발 집합체 [b]에 대해서 예시하는 데, 결합 다발 집합체 [b]는, 예를 들어 도 13에 도시하는 바와 같이, 부분 분섬 섬유 다발(180)의 주로 미분섬 처리 구간(130)에 있어서 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 기울어진 절단면(501)에서 절단됨으로써, 섬유 다발 길이 방향 단부에 절입이 들어간 결합 다발 집합체 [b]로서 형성된다. 혹은, 결합 다발 집합체 [b]는, 예를 들어 도 13에 도시하는 바와 같이, 부분 분섬 섬유 다발(180)의 미분섬 처리 구간(130)과 단부에 낙합부(160)를 갖는 분섬 처리 구간(110)에 걸쳐서, 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 기울어진 절단면(501)에서 절단됨으로써, 섬유 다발 길이 방향 단부에 깊은 홈이 생긴 것 같은, 낙합부(160)를 갖는 결합 다발 집합체 [b]로서 형성된다. 혹은, 결합 다발 집합체 [b]는, 예를 들어 도 13에 도시한 바와 같이, 부분 분섬 섬유 다발(180)의 미분섬 처리 구간(130)과 단부에 낙합 집적부(120)를 갖는 분섬 처리 구간(110)에 걸쳐서, 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 기울어진 절단면(501)에서 절단됨으로써, 섬유 다발 길이 방향 단부에 깊은 홈이 생긴 것 같은, 낙합 집적부(120)를 갖는 결합 다발 집합체 [b]로서 형성된다.

또한, 상기 결합 절단 집합체 [c]는, 예를 들어 도 14에 도시한 바와 같이, 부분 분섬 섬유 다발(180)의 주로 해서 미분섬 처리 구간(130)을 포함하도록 혹은 미분섬 처리 구간(130)을 전체 길이에 걸쳐 비스듬히 가로 지르도록, 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 기울어진 절단면(501)에서 절단됨으로써, 평균 섬유 다발 길이가 비교적 긴 소폭의, 길이 방향 단부가 더욱 소폭이 된 결합 절단 집합체 [c]로서 형성된다. 도시예에서는, 미분섬 처리 구간(130)과, 부분 분섬 섬유 다발(190)의 절단 시의 절단면(501)이 교차하고, 해당 교차부에 있어서, 섬유 다발(100)의 단사끼리의 결합이 절단되어 있다.

또한, 상기 결합 절단 집합체 [c]는 평균 섬유 다발 길이가 비교적 길어지는 점에서, 섬유 다발 절단 시나, 집합체의 살포 시 등에 있어서, 미분섬 처리 구간에 있어서도 저절로 섬유 다발로 갈라짐이 발생하고, 보다 단사수가 적은 집합체가 형성되는 경우가 있다. 이러한 소속화한 집합체도 본 발명에 있어서는 상기 결합 절단 집합체 [c]에 포함한다.

촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]은, 상기와 같은 분섬 다발 집합체 [a]와, 결합 다발 집합체 [b]와, 결합 절단 집합체 [c] 중, 적어도 1종의 집합체를 포함하는 형태를 채용할 수 있다. 상기 다발상 집합체 [N]에 있어서, 보다 우수한 역학 특성과 저변동을 발현한다는 관점에서, 상기 결합 다발 집합체 [b]의 함유율이 0 내지 15%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 여기서 본 발명에 있어서 함유율이란, 다발상 집합체 [N] 중에서 차지하는 결합 다발 집합체 [b]의 빈도 비율을 가리킨다. 즉, 다발상 집합체 [N]의 총 개수를 N(A)라 하고, 그 중에 포함되는 결합 다발 집합체 [b]의 개수를 N(b)라 하면, 하기 (식 1)에 의해 표시된다.

{N(b)/N(A)}×100 … (식 1)

본 발명에 있어서는, 상기와 같은 다발상 집합체 [N]을 포함하는 섬유 강화 수지 성형 재료를 제조하는 경우, 상기 다발상 집합체 [N]을 얻을 때, 하기 (식 2)를 충족하도록 부분 분섬 섬유 다발을 절단하는 것이 바람직하다.

W·cosθ/D≥35 … (식 2)

W: 부분 분섬 섬유 다발 절단 시의 섬유 다발폭

D: 다발상 집합체 [N]에 있어서의 절단면의 간격

예를 들어 도 15에 도시한 바와 같이 절단 각도를 θ, 부분 분섬 섬유 다발(190)의 절단 시의 섬유 다발의 폭을 W, 절단면(501)의 간격을 D라 하면, △Fyz에 있어서의 변(Fy)의 길이 t는,

t=D/cosθ

가 되고, 섬유 다발의 폭 W를 폭 방향으로 절단면에 의해 절단하는 수 W/t가 바람직하게는,

W/t≥35

로 하면, 상기 식으로부터, 상기 (식 2)가 성립된다.

이 (식 2)로부터는, 결합 다발 집합체 [b]를 작게 세단하기 위해서는 W를 크게 하는 것(섬유 다발폭을 넓히는 것)이 효과적임을 알 수 있다. 절단 각도 θ(0°＜θ＜90°)를 작게 하는 것도 된다. 단, 다발 형태 유지성이나 프로세스성으로부터 한계가 있다. 또한, 상기 (식 2)를 만족시키기 위해서는, 절단면의 간격 D로도 제어할 수 있지만, 섬유 길이가 변동되어버릴 우려가 있기 때문에, 목표로 하는 섬유 길이로 절단할 수 있도록 기본적으로는 D는 고정값으로 해 두는 것이 좋다.

이와 같이, 본 발명에 의해, 분섬 처리 구간과 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발을, 섬유 다발의 길이 방향에 대하여 비스듬히 절단함으로써 형성된 특정한 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]을 갖고 있음으로써, 성형품으로 했을 때의 매우 높은 역학 특성(강도, 탄성률)을 실현할 수 있음과 함께 그 역학 특성의 변동을 작게 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서, 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]에 함침하는 매트릭스 수지 〔M〕으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 우레탄아크릴레이트 수지, 페녹시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 말레이미드 수지, 시아네이트 수지 등의 열경화성 수지나, 폴리아미드 수지, 폴리아세탈, 폴리아크릴레이트, 폴리술폰, ABS, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 액정 폴리머, 염화비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지, 실리콘 등의 열가소성 수지를 들 수 있다. 특히, 상기 열가소성 수지로서 폴리아미드계 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 또한 폴리아미드에 무기계의 산화 방지제를 배합시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하는 열가소성 폴리아미드 수지로서는, 예를 들어 환상 락탐의 개환 중합 또는 ω-아미노카르복실산의 중축합에서 얻어지는 나일론 6, 나일론 11, 나일론 12나 디아민과 디카르복실산의 중축합에서 얻어지는 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 6T, 나일론 6I, 나일론 9T, 나일론 M5T, 나일론 MFD6, 2종 이상의 디아민과 디카르복실산의 중축합에서 얻어지는 나일론 66·6·I, 나일론 66·6·12 등의 공중합 나일론 등을 적합하게 사용할 수 있다. 특히 나일론 6, 66, 610은 기계적 특성과 비용의 관점에서 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용하는 할로겐화구리 혹은 그의 유도체로서는, 요오드화구리, 브롬화구리, 염화구리, 머캅토벤즈이미다졸과 요오드화구리와의 착염 등을 들 수 있다. 그 중에서도 요오드화구리, 머캅토벤즈이미다졸과 요오드화구리와의 착염을 적합하게 사용할 수 있다. 할로겐화구리 혹은 그의 유도체의 첨가량으로서는, 열가소성 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 0.001 내지 5중량부의 범위에 있는 것이 바람직하다. 첨가량이 0.001중량부 미만에서는 예열 시의 수지 분해나 발연, 악취를 억제할 수 없고, 5중량부 이상에서는 개선 효과의 향상을 볼 수 없게 된다. 더욱 0.002 내지 1중량부가 열안정화 효과와 비용의 밸런스로부터 바람직하다.

본 발명에 있어서, 촙드 섬유 다발의 다발상 집합체 [N]에 매트릭스 수지를 함침하는 방법은 특별히 한정하는 것이 아니고, 상기 열가소성 수지를 함침하는 방법을 예시하면, 열가소성 수지 섬유를 함유하는 다발상 집합체 [N]을 제작하고, 다발상 집합체 [N]에 포함되는 열가소성 수지 섬유를 그대로 매트릭스 수지로서 사용해도 상관없고, 열가소성 수지 섬유를 포함하지 않는 다발상 집합체 [N]을 원료로서 사용하여, 섬유 강화 수지 성형 재료를 제조하는 임의의 단계에서 매트릭스 수지를 함침해도 상관없다.

또한, 열가소성 수지 섬유를 함유하는 다발상 집합체 [N]을 원료로서 사용하는 경우에도, 섬유 강화 수지 성형 재료를 제조하는 임의의 단계에서 매트릭스 수지를 함침할 수도 있다. 이러한 경우, 열가소성 수지 섬유를 구성하는 수지와 매트릭스 수지는 동일한 수지여도 상관없고, 다른 수지여도 상관없다. 열가소성 수지 섬유를 구성하는 수지와 매트릭스 수지가 다른 경우에는, 양자는 상용성을 갖거나, 혹은 친화성이 높은 쪽이 바람직하다.

섬유 강화 수지 성형 재료를 제조할 때에 있어서, 다발상 집합체 [N]에 대한, 매트릭스 수지인 열가소성 수지의 함침을, 함침 프레스기를 사용해서 실시할 수 있다. 프레스기로서는 매트릭스 수지의 함침에 필요한 온도, 압력을 실현할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 상하하는 평면 형상의 플래튼을 갖는 통상의 프레스기나, 한 쌍의 엔드리스 스틸 벨트가 주행하는 기구를 갖는 소위 더블 벨트 프레스기를 사용할 수 있다. 이러한 함침 공정에 있어서는 매트릭스 수지를, 필름, 부직포 또는 직물 등의 시트상으로 한 후, 불연속 섬유 매트와 적층하고, 그 상태에서 상기 프레스기 등을 사용해서 매트릭스 수지를 용융·함침할 수 있고, 입자상의 매트릭스 수지를 다발상 집합체 [N] 상에 살포하여 적층체로 해도 되고, 혹은 촙드 섬유를 살포할 때 동시에 살포하여, 다발상 집합체 [N] 내부에 섞어도 된다.

섬유 강화 수지 성형 재료에 차지하는 강화 섬유의 함유량으로서는, 전체 체적의 20 내지 70체적%인 것이 바람직하다. 강화 섬유의 함유량이 저하되면, 섬유 강화 수지 성형 재료의 역학 특성도 저하되는 경향이 있다. 한편, 강화 섬유의 함유량이 너무 많으면, 섬유 강화 수지 성형 재료의 역학 특성은 향상되기 쉽기는 하지만, 성형성이 저하되는 경향이 있다. 섬유 강화 수지 성형 재료에 차지하는 강화 섬유의 함유량 범위로서는 25 내지 50 체적%인 것이 보다 바람직하다.

실시예

이어서, 본 발명의 실시예, 비교예에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 본 실시예나 비교예에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다.

(1) 사용 원료

섬유 다발 [A-1]:

섬유 직경 7.2㎛, 인장 탄성률 240㎬, 단사수 50,000개가 연속된 탄소 섬유 다발(ZOLTEK사제, "PX35(등록상표)")을 사용했다.

사이징제 [S-1]:

반응성 우레탄 수지 에멀션(다이이찌 고교 세야꾸(주)제, "슈퍼 플렉스(등록상표)R5000")을 사용했다.

도포 수지 [P-1]:

수용성 폴리아미드(도레이(주)사제, "T-70")를 사용했다.

도포 수지 [P-2]:

수용성 폴리아미드(도레이(주)사제, "A-90")를 사용했다.

도포 수지 [P-3]:

수용성 폴리아미드(도레이(주)사제, "P-70")를 사용했다.

도포 수지 [P-4]:

수용성 폴리아미드(도레이(주)사제, "P-95")를 사용했다.

매트릭스 수지 [M-1]:

폴리아미드 수지(도레이(주)제, "아밀란(등록상표) CM1001")를 사용했다.

(2) 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법

사이징제 또는 수용성 폴리아미드가 부착되어 있는 탄소 섬유 다발을 5g 정도 채취하고, 내열제의 용기에 투입했다. 다음에 이 용기를 80℃, 진공 조건 하에서 24시간 건조하고, 흡습하지 않도록 주의하면서 실온까지 냉각 후, 칭량한 탄소 섬유의 중량을 m1(g)로 하고, 계속해서 용기마다, 질소 분위기 중, 450℃에서 회화 처리를 행하였다. 흡습하지 않도록 주의하면서 실온까지 냉각하고, 칭량한 탄소 섬유의 중량을 ㎡(g)로 하였다. 이상의 처리를 거쳐서, 탄소 섬유에 대한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량을 다음 식에 의해 구했다. 측정은 10개의 섬유 다발에 대해서 행하고, 그의 평균값을 산출했다.

부착량(wt%)=100×{(m1-m2)/m1}

(3) 드레이프값의 측정

30㎝로 절단한 강화 섬유 다발을 똑바로 신장하여 평평한 대에 싣고, 만곡하거나 꼬이거나 하지 않은 것을 확인한다. 만곡 혹은 꼬임이 발생한 경우, 100℃ 이하의 가열, 혹은 0.1㎫ 이하의 가압에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 23±5℃의 분위기 하에서, 직육면체의 대의 단부에, 30㎝로 절단한 부분 분섬 섬유 다발을 고정하고, 이때, 부분 분섬 섬유 다발은 대의 단부로부터 25㎝의 길이로 돌출되도록 고정했다. 즉, 부분 분섬 섬유 다발의 단부로부터 5㎝의 부분이, 대의 단부에 오도록 했다. 이 상태에서 5분간 정치한 후, 대에 고정하지 않는 쪽의 부분 분섬 섬유 다발의 선단과, 대의 측면과의 최단 거리를 측정하여, 드레이프값 D1로 했다. 측정한 상기 부분 분섬 섬유 다발을 25℃의 물에, 5분간 침지한 후, 취출하여, 물기를 제거했다. 다음에 부분 분섬 섬유 다발을 80℃, 진공 조건 하에서 24시간 건조하고, 절건한 후, 상기 방법과 마찬가지 방법으로 침지 처리 후 드레이프값 D2로 했다. 측정 개수는 n=5로 하고, 평균값을 채용했다.

(4) 경도의 측정

부분 분섬 섬유 다발의 경도는, JIS L-1096 E법(핸들 오 미터법)에 준하여, 핸들 오 미터(HANDLE-O-Meter)(다이에이 카가꾸 세이키 세이사쿠쇼제 「CAN-1MCB」)를 사용하여 측정했다. 경도 측정에 사용하는 시험편의 길이는 10㎝, 폭은 필라멘트수 1700개 내지 550개로 1㎜가 되도록 부분 분섬 섬유 다발을 개섬 조정했다. 또한, 슬릿폭은 20㎜로 설정했다. 이 슬릿홈이 마련된 시험대에 시험편이 되는 부분 분섬 섬유 다발을 1개 싣고, 블레이로 홈의 일정 깊이(8㎜)까지 시험편을 압입할 때에 발생하는 저항력(g)을 측정했다. 부분 분섬 섬유 다발의 경도는 3회의 측정의 평균값으로부터 얻었다.

(5) 수지 함유 강화 섬유 다발의 폭 변화율 측정

부분 분섬 섬유 다발의 분섬 처리를 실시하기 전의 폭 30㎜로부터 85㎜로 확폭된 수지 함유 탄소 섬유 다발을 길이 230㎜로 커트하고, 그 일단부의 단부로부터 30㎜의 위치를 클립으로 끼우고, 역단부로부터 100㎜의 사이에서 폭을 5점 측정하고, 그의 평균값을 침지 전에 있어서의 W1로 했다. 그 후, 25℃의 물에, 5분간 침지한 후, 취출하고, 클립으로 끼운 측이 위로 오도록 매단 상태에서 1분간 물기를 제거한 후, 클립으로 끼운 역단부로부터 100㎜ 사이에 있어서의 폭을 5점 측정하고, 그의 평균값을 침지 후에 있어서의 W2로 했다. 이상의 처리를 거쳐서, 수지 함유 탄소 섬유 다발의 폭 변화율을 다음 식에 의해 구했다.

폭 변화율=W2/W1

(6) 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 측정

부분 분섬 섬유 다발을 커트해 얻어진, 촙드 섬유 다발의 폭을 현미경을 사용해서 5점 측정하고, 그의 평균값을 침지 전에 있어서의 W3으로 했다. 그 후, 25℃의 물에, 5분간 침지한 후, 핀셋을 사용해서 취출하고, 형태가 어긋나지 않도록 신중하게 킴와이프 상에 배치하고, 1분간 물기를 제거한 후, 폭을 5점 측정하고, 그의 평균값을 침지 후에 있어서의 W4로 했다. 이상의 처리를 거쳐서, 촙드 섬유 다발의 폭 변화율을 다음 식에 의해 구했다.

폭 변화율=W4/W3

(7) 단위폭당 섬유 개수의 측정

부분 분섬 섬유 다발, 수지 함유 강화 섬유 다발의 단위폭당 섬유 개수는 섬유 다발의 폭(W1)을 측정하고, 사용 원료의 강화 섬유 다발 안으로 포함되는 전체 단사 개수(여기서는 50,000개)를 측정한 섬유폭으로 제산하는 것으로 구했다.

(8) Wf(섬유 강화 수지 성형 재료 중의 탄소 섬유의 중량 함유율)

섬유 강화 수지 성형 재료로부터 약 2g의 샘플을 잘라내고, 그 질량을 측정했다. 그 후, 샘플을 500℃로 가열한 전기로 중에서 1시간 가열해서 매트릭스 수지 등의 유기물을 연소 제거하였다. 실온까지 냉각하고 나서, 남은 탄소 섬유의 질량을 측정했다. 탄소 섬유의 질량의, 매트릭스 수지 등의 유기물을 연소 제거하기 전의 샘플 질량에 대한 비율을 측정하고, 탄소 섬유의 중량 함유율 Wf(wt%)를 산출했다.

(9) 역학 특성의 평가 방법

섬유 강화 수지 성형 재료를 후기하는 방법에 의해 성형하고, 500×400㎜의 평판 성형품을 얻었다. 평판 길이 방향을 0°로 하고, 얻어진 평판으로부터 0°와 90° 방향으로부터, 각각 100×25×2㎜의 시험편을 16편(합계 32편) 잘라내어, JIS K7074(1988년)에 준거해서 측정을 실시했다. 역학 특성으로서는, 굽힘 강도, 굽힘 탄성률, 굽힘 강도의 CV값(%), 굽힘 탄성률의 CV값(%)을 구했다(CV: 변동 계수).

(10) 유동성 시험(스탬핑 성형)

치수 150㎜×150㎜×2㎜의 섬유 강화 수지 성형 재료를 2매 겹친 상태에서, 기재 중심 온도(2매 겹친 사이의 온도)가 260℃가 되도록 예열 후, 150℃로 승온한 프레스반에 배치하고, 10㎫로 30초간 가압했다. 이 압축 후의 면적 A2(㎟)와, 프레스 전의 기재의 면적 A1(㎟)을 측정하고, A2/A1×100을 유동율(%)로 하였다.

(실시예 1)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 50㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 50㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

얻어진 확폭 섬유 다발을 일정 속도 5m/min으로 권출하고, 사이징제 [S-1]을 정제수로 희석한 사이징 처리액에 연속적으로 침지시켜서, 확폭 섬유 다발에 1차 사이징제를 도포하고, 이어서 150℃의 핫 롤러와 200℃의 건조로(대기 분위기 하)에 1차 사이징제를 도포한 상기 확폭 섬유 다발을 제공하고, 건조해서 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을 전술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 기초하여 산출한바, 1.5wt%였다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때, 확폭 섬유 다발의 섬유 다발폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록, 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다. 다음에 얻어진 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을, 도포 수지 [P-1]을 정제수로 희석한 함유 수지 처리액에 연속적으로 침지시켜서, 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 도포 수지를 도포하고, 이어서 250℃의 핫 롤러와 250℃의 건조로(대기 분위기 하)에 2차 사이징제(도포 수지 [P-1])를 도포한 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을 제공하고, 건조해서 수분을 제거하고, 1.5분 열처리를 실시했다. 얻어진 도포 수지 부여가 끝난 확폭 섬유 다발(수지 함침 강화 섬유 다발)을 전술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 기초하여 산출한바, 도포 수지 부착량은 0.1wt%였다. 또한, 이것은 원래의 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 부여되어 있던 사이징제를 포함하지 않는 총 부착량이다.

얻어진 도포 수지 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 대하여, 두께 0.2㎜, 폭 3㎜, 높이 20㎜의 돌출 형상을 구비하는 분섬 처리용 철제 플레이트를, 강화 섬유 다발의 폭 방향에 대하여 1㎜ 등간격으로 병행하여 세트한 분섬 처리 수단을 준비했다. 이 분섬 처리 수단을 확폭 섬유 다발에 대하여, 간헐식으로 삽발하여, 부분 분섬 섬유 다발을 얻었다.

이때, 분섬 처리 수단은 일정 속도 10m/min으로 주행하는 확폭 섬유 다발에 대하여, 3초간 분섬 처리 수단을 꽂아 분섬 처리 구간을 생성하고, 0.2초간에 분섬 처리 수단을 뽑고, 다시 꽂는 동작을 반복해서 행하였다.

얻어진 부분 분섬 섬유 다발은, 분섬 처리 구간에서 섬유 다발이 폭 방향에 대하여 50분할로 분섬되어 있고, 적어도 하나의 분섬 처리 구간의 적어도 하나의 단부에, 미분섬 처리 구간을 갖고 있었다. 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있었지만, 조금 감김이 발생하여, 프로세스 통과성을 △(가능)로 하였다. 얻어진 도포 수지 부여가 끝난 확폭 섬유 다발의 폭 변화율=W2/W1의 결과 및, 얻어진 부분 분섬 섬유 다발의 드레이프 시험, 경도 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

그 결과, 단위폭당 섬유 개수 1000개/㎜, 드레이프값 D1이 130㎜의 부분 분섬 섬유 다발이 얻어졌다.

계속해서, 얻어진 부분 분섬 섬유 다발을, 로터리 커터에 연속적으로 삽입해서 섬유 다발을 섬유 길이 25㎜, 절단 각도 20°로 절단, 균일 분산하도록 살포함으로써, 섬유 배향이 등방적인 불연속 섬유 부직포를 얻었다. 얻어진 불연속 섬유 부직포의 단위 면적당 중량은 0.25㎏/㎡였다. 또한, 전술한 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 측정에 기초하여 산출한 결과를 표 1에 나타낸다.

이어서, 불연속 섬유 부직포를 5매 적층하고, 더욱 적층한 불연속 섬유 부직포의 탄소 섬유 [A-1]과 매트릭스 수지 [M-1]의 중량비가 45:55가 되도록 나일론 수지 멜트블로우 부직포(「CM1001」, 도레이(주)제)를 적층한 후에, 전체를 스테인리스판 사이에 끼우고, 240℃에서 90초간 예열 후, 2.0㎫의 압력을 가하면서 180초간, 240℃에서 핫 프레스했다. 계속해서, 가압 상태에서 50℃까지 냉각하여, 두께 2㎜의 섬유 강화 수지 성형 재료를 얻었다. 이때, 섬유 강화 수지 성형 재료의 강화 섬유 중량 함유율이 46wt%가 되도록, 수지 시트 제작의 단계에서 수지의 도포량을 조정했다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 역학 특성, 유동성 시험의 평가를 행하였다. 결과를 (표 1)에 나타낸다. 이에 의해, 굽힘 강도 390㎫, 굽힘 강도의 CV8.5%, 굽힘 탄성률 24.1㎬, 굽힘 탄성률의 CV8.6%, 유동율 249%이고, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 2)

도포 수지 [P-1] 부착량을 0.5wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 제조, 평가를 행하였다. 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은, 단위폭당 섬유 개수 1111개/㎜, 드레이프값 D1이 153㎜였다. 또한, 굽힘 강도 431㎫, 굽힘 강도의 CV7.6%, 굽힘 탄성률 24.2㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.6%, 유동율 241%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 3)

도포 수지 [P-1] 부착량을 1wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1020개/㎜, 드레이프값 D1이 171㎜였다. 또한, 굽힘 강도 407㎫, 굽힘 강도의 CV7.7%, 굽힘 탄성률 24.3㎬, 굽힘 탄성률의 CV6.7%, 유동율 243%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 4)

도포 수지 [P-1] 부착량을 2wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1087개/㎜, 드레이프값 D1이 210㎜였다. 또한, 굽힘 강도 417㎫, 굽힘 강도의 CV7.7%, 굽힘 탄성률 25.4㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.2%, 유동율 260%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 5)

도포 수지 [P-1] 부착량을 3wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은, 단위폭당 섬유 개수 1111개/㎜, 드레이프값 D1이 215㎜였다. 또한, 굽힘 강도 396㎫, 굽힘 강도의 CV7.8%, 굽힘 탄성률 24.7㎬, 굽힘 탄성률의 CV7%, 유동율 255%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 6)

도포 수지 [P-1] 부착량을 5wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은, 단위폭당 섬유 개수 1020개/㎜, 드레이프값 D1이 235㎜였다. 또한, 굽힘 강도 390㎫, 굽힘 강도의 CV8%, 굽힘 탄성률 24.3㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.5%, 유동율 240%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(비교예 1)

도포 수지 [P-1] 부착량을 7wt%로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 섬유 다발이 단단하고, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 없었다. 이에 의해 프로세스 통과성을 ×(불량)로 하였다. 또한, 안정되게 부분 분섬 섬유 다발을 얻을 수 없어, 촙드 섬유 다발을 얻을 수 없었기 때문에, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(비교예 2)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 50㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 50㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

얻어진 확폭 섬유 다발을, 사이징제 [S-1]을 정제수로 희석한 사이징 처리액에 연속적으로 침지시켜서, 확폭 섬유 다발에 1차 사이징제를 도포하고, 이어서 150℃의 핫 롤러와 200℃의 건조로에 1차 사이징제를 도포한 상기 확폭 섬유 다발을 제공하고, 건조해서 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을 전술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 기초하여 산출한바, 1.5wt%였다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때, 확폭 섬유 다발의 섬유 다발폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록, 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다.

얻어진 1차 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 대하여, 두께 0.2㎜, 폭 3㎜, 높이 20㎜의 돌출 형상을 구비하는 분섬 처리용 철제 플레이트를, 강화 섬유 다발의 폭 방향에 대하여 1㎜ 등간격으로 병행하여 세트한 분섬 처리 수단을 준비했다. 이 분섬 처리 수단을 확폭 섬유 다발에 대하여, 간헐식으로 삽발하여, 부분 분섬 섬유 다발을 얻었다.

이때, 분섬 처리 수단은 일정 속도 10m/min으로 주행하는 확폭 섬유 다발에 대하여, 3초간 분섬 처리 수단을 꽂아 분섬 처리 구간을 생성하여, 0.2초간에 분섬 처리 수단을 뽑고, 다시 꽂는 동작을 반복해서 행하였다.

얻어진 부분 분섬 섬유 다발은, 분섬 처리 구간에서 섬유 다발이 폭 방향에 대하여 50분할로 분섬되어 있고, 적어도 하나의 분섬 처리 구간의 적어도 하나의 단부에, 단사가 교락한 낙합부가 축적되어 이루어지는 낙합 축적부를 갖고 있었다. 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 분섬 처리를 행할 수는 있었지만, 단사 보풀에 의한 롤러 등으로의 감김이 발생하여, 안정되게 분섬 처리를 행할 수는 없어, 프로세스 통과성을 ×(불량) 내지 △(가능)로 하였다.

2차 사이징제 도포 처리를 실시하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 역학 특성, 유동성 시험의 평가를 행하였다. 그 결과, 단위폭당 섬유 개수 1000개/㎜, 드레이프값 D1이 39㎜의 부분 분섬 섬유 다발이 얻어지고, 또한 굽힘 강도 367㎫, 굽힘 강도의 CV15%, 굽힘 탄성률 23.3㎬, 굽힘 탄성률의 CV16.1%, 유동율 230%였다. 강도 편차, 탄성률 편차 모두에 실시예 1 내지 6과 비교해서 커서, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(비교예 3)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 30㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 30㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

확폭 폭을 30㎜로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 분섬 처리를 행할 수는 있었지만, 섬유 다발이 단단하고, 안정되게 분섬 처리를 행할 수는 없어, 프로세스 통과성을 △(가능)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1667개/㎜, 드레이프값 D1이 242㎜였다. 또한, 굽힘 강도 378㎫, 굽힘 강도의 CV11%, 굽힘 탄성률 23.8㎬, 굽힘 탄성률의 CV10.2%, 유동율 263%였다. 강도 편차, 탄성률 편차 모두에 실시예 1 내지 6과 비교해서 크며, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(실시예 7)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 35㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 36㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

확폭 폭을 36㎜로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1389개/㎜, 드레이프값 D1이 225㎜였다. 또한, 굽힘 강도 405㎫, 굽힘 강도의 CV7.8%, 굽힘 탄성률 24.7㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.2%, 유동율 260%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 8)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하여, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 70㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 69㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

확폭 폭을 69㎜로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 725개/㎜, 드레이프값 D1이 164㎜였다. 또한, 굽힘 강도 420㎫, 굽힘 강도의 CV7.6%, 굽힘 탄성률 25.3㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.1%, 유동율 254%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(비교예 4)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 90㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 85㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

확폭 폭을 85㎜로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 섬유 다발이 얇고, 섬유 다발의 갈라짐이 발생하여, 안정되게 분섬 처리를 행할 수는 없어, 프로세스 통과성을 ×(불량)로 하였다. 또한, 목적으로 한 부분 분섬 섬유 다발을 얻을 수 없어, 촙드 섬유 다발을 얻을 수 없었기 때문에, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(실시예 9)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 35㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 35㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

확폭 폭을 35㎜로 하는 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1429개/㎜, 드레이프값 D1이 229㎜였다. 또한, 굽힘 강도 392㎫, 굽힘 강도의 CV7.5%, 굽힘 탄성률 24.1㎬, 굽힘 탄성률의 CV6.8%, 유동율 265%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(비교예 5)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 50㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 50㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

얻어진 확폭 섬유 다발을 일정 속도 5m/min으로 권출하고, 사이징제 [S-1]을 정제수로 희석한 사이징 처리액에 연속적으로 침지시켜서, 확폭 섬유 다발에 1차 사이징제를 도포하고, 이어서 150℃의 핫 롤러와 200℃의 건조로(대기 분위기 하)에 1차 사이징제를 도포한 상기 확폭 섬유 다발을 제공하고, 건조해서 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을 전술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 기초하여 산출한바, 1.5wt%였다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때, 확폭 섬유 다발의 섬유 다발폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록, 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다. 다음에 얻어진 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을, 도포 수지 [P-1]을 정제수로 희석한 함유 수지 처리액에 연속적으로 침지시켜서, 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 도포 수지를 도포하고, 이어서 130℃의 핫 롤러와 130℃의 건조로(대기 분위기 하)에 2차 사이징제(도포 수지 [P-1])를 도포한 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발을 제공하고, 건조해서 수분을 제거하고, 0.3분 열처리를 실시했다. 얻어진 도포 수지 부여가 끝난 확폭 섬유 다발(수지 함침 강화 섬유 다발)을 전술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 기초하여 산출한바, 도포 수지 부착량은 2wt%였다. 또한, 이것은 원래의 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 부여되어 있던 사이징제를 포함하지 않는 총 부착량이다.

열처리 온도, 시간을 130℃, 0.3분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 역학 특성, 유동성 시험의 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 분섬 처리 시에 감김이 발생하고, 안정되게 분섬 처리를 행할 수 없어, 프로세스 통과성을 ×(불량)로 하였다. 또한, 목적으로 한 부분 분섬 섬유 다발을 얻을 수 없어, 촙드 섬유 다발을 얻을 수 없었기 때문에, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(실시예 10)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 130℃, 15분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1042개/㎜, 드레이프값 D1이 214㎜였다. 또한, 굽힘 강도 420㎫, 굽힘 강도의 CV7.7%, 굽힘 탄성률 25.6㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.3%, 유동율 251%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 11)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 350℃, 0.4분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1064개/㎜, 드레이프값 D1이 200㎜였다. 또한, 굽힘 강도 410㎫, 굽힘 강도의 CV7.9%, 굽힘 탄성률 25.3㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.5%, 유동율 260%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(비교예 6)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 350℃, 16분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바,일부 섬유 갈라짐이 일어나기는 하지만, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하고, 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 △(가능)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1111개/㎜, 드레이프값 D1이 96㎜였다. 또한, 굽힘 강도 354㎫, 굽힘 강도의 CV11%, 굽힘 탄성률 22.9㎬, 굽힘 탄성률의 CV12.3%, 유동율 233%였다. 강도 편차, 탄성률 편차 모두에 실시예 10, 11과 비교해서 커서, 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ×로 하였다.

(실시예 12)

섬유 다발 [A-1]을, 와인더를 사용해서 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시키고, 확폭 처리를 실시한 후에, 50㎜폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 50㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻고, 얻어진 확폭 섬유 다발에 1차 사이징제에 사이징제 [S-1] 대신에 도포 수지 [P-1]을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 또한, 1차 사이징제(도포 수지 [P-1]) 부착량은 0.5wt%, 2차 사이징제(도포 수지 [P-1]) 부착량은 1.5wt%로 했다. 또한, 2차 사이징제(도포 수지 [P-1]) 부착량은 원래의 1차 사이징제 부여가 끝난 확폭 섬유 다발에 부여되어 있던 1차 사이징제를 포함하지 않는 부착량이다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1000개/㎜, 드레이프값 D1이 198㎜였다. 또한, 굽힘 강도 402㎫, 굽힘 강도의 CV7.6%, 굽힘 탄성률 24.5㎬, 굽힘 탄성률의 CV6.3%, 유동율 260%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 13)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-2]로 한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1042개/㎜, 드레이프값 D1이 224㎜였다. 또한, 굽힘 강도 420㎫, 굽힘 강도의 CV8%, 굽힘 탄성률 25㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.5%, 유동율 265%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 14)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-3]로 한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1111개/㎜, 드레이프값 D1이 211㎜였다. 또한, 굽힘 강도 410㎫, 굽힘 강도의 CV7.8%, 굽힘 탄성률 24.5㎬, 굽힘 탄성률의 CV7.5%, 유동율 258%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

(실시예 15)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-4]로 한 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 그 결과, 부분 분섬 섬유 다발을 1500m 제작한바, 한번도 실 끊김, 감김을 일으키지 않고, 섬유 다발 내에 존재한 섬유의 꼬임은 분섬 처리 수단을 삽발할 때에 주행 방향으로 통과하여, 안정된 폭으로 분섬 처리를 행할 수 있어, 프로세스 통과성을 ○(양호)로 하였다. 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 단위폭당 섬유 개수 1000개/㎜, 드레이프값 D1이 214㎜였다. 또한, 굽힘 강도 412㎫, 굽힘 강도의 CV8.1%, 굽힘 탄성률 25㎬, 굽힘 탄성률의 CV8%, 유동율 260%였다. 판단(○: 실사용상 문제 없는 레벨, ×: 실사용상 문제가 있는 레벨)을 ○로 하였다.

본 발명은, 복수의 단사를 포함하는 섬유 다발을 2개 이상의 가는 다발로 분섬하는 것이 요망되는 모든 섬유 다발에 적용할 수 있어, 도포 수지를 적절한 타이밍으로 부여함으로써, 적절한 부분 분섬 형태로 유지할 수 있다. 특히 강화 섬유를 사용할 때는, 얻어진 부분 분섬 섬유 다발은 매트릭스 수지를 함침하여, 모든 섬유 강화 복합 재료에 사용할 수 있다.

100 : 섬유 다발
110 : 분섬 처리 구간
120 : 낙합 축적부
130 : 미분섬 처리 구간
140 : 보풀 쌓임부
150 : 분섬 처리부
160 : 낙합부
170 : 분섬 거리
180 : 부분 분섬 섬유 다발
190 : 분섬 섬유 다발
200 : 분섬 수단
210 : 돌출부
211 : 접촉부
220 : 회전 분섬 수단
240 : 회전축
300 : 부분 분섬 처리 공정
301 : 섬유 다발 확폭 공정
400 : 사이징제 부여 공정
401 : 사이징제 도포 공정
402 : 건조 공정
501 : 절단면
D : 절단면의 간격
D1 : 드레이프값
PA 내지 PK : 패턴
RA, RB : 섬유 다발의 주행 방향
S1 내지 S6 : 분섬 수단의 이동 방향
SA : 섬유 다발의 이동 방향
t : 변(Fy)의 길이
W : 섬유 다발의 폭
θ : 절단 각도
[a] : 분섬 다발 집합체
[b] : 결합 다발 집합체
[c] : 결합 절단 집합체

Claims (19)

1. 복수의 단사를 포함하는 강화 섬유 다발의 길이 방향을 따라, 복수의 다발로 분섬된 분섬 처리 구간과, 미분섬 처리 구간이 교대로 형성되어 이루어지는 부분 분섬 섬유 다발에, 적어도 폴리아미드계 수지를 포함하는 사이징제가 강화 섬유 표면에 부착되어 있고, 강화 섬유 다발에 포함되는 단위폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1600개/㎜ 미만이고, 강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 부분 분섬 섬유 다발.
2. 제1항에 있어서, 상기 사이징제에 에폭시기, 우레탄기, 아미노기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 화합물의 어느 것, 혹은 그들을 혼합한 것을 포함하는, 부분 분섬 섬유 다발.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강화 섬유 다발 표면의 상기 폴리아미드계 수지가 최표층에 존재하는, 부분 분섬 섬유 다발.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발의 경도가 39g 이상 200g 이하인, 부분 분섬 섬유 다발.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발에 포함되는 폴리아미드계 수지의 부착량이 0.1wt% 이상 5wt% 이하인, 부분 분섬 섬유 다발.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발의 분섬 처리를 실시하기 전의 상기 강화 섬유 다발에 있어서, 상기 강화 섬유 다발의 침지 전에 있어서의 폭을 W1, 상기 강화 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지 후, 물에서 취출한 후에 있어서의 폭을 W2라 하면, 상기 강화 섬유 다발의 폭 변화율 W2/W1이 0.5 이상 1.1 이하인, 부분 분섬 섬유 다발.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지하고, 절건한 후의 공기 중에서의 드레이프값 D2가, 110㎜ 이상 240㎜ 이하인, 부분 분섬 섬유 다발.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발에 있어서, 하나의 미분섬 처리 구간을 사이에 두고 인접하는 분섬 처리 구간의 길이가 다른, 부분 분섬 섬유 다발.
9. 제1항 또는 제2항에 기재된 부분 분섬 섬유 다발을 절단한 촙드 섬유 다발에 있어서, 상기 촙드 섬유 다발의 침지 전에 있어서의 폭을 W3, 상기 촙드 섬유 다발을 25℃, 5분간 물에 침지 후, 취출한 후에 있어서의 폭을 W4라 하면, 상기 촙드 섬유 다발의 폭 변화율 W4/W3가 0.6 이상 1.1 이하인 것을 특징으로 하는 촙드 섬유 다발.
10. 제9항에 있어서, 상기 부분 분섬 섬유 다발을 길이 방향에 대하여 일정한 각도 θ(0°＜θ＜90°)로 절단해서 이루어지는, 촙드 섬유 다발.
11. 제9항에 기재된 촙드 섬유 다발과 매트릭스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 성형 재료.
12. 제11항에 있어서, 상기 매트릭스 수지가 폴리아미드인, 섬유 강화 수지 성형 재료.
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