KR102595469B1

KR102595469B1 - 강화 섬유 다발 기재 및 그 제조 방법, 및 그것을 사용한 섬유 강화 열가소성 수지 재료 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102595469B1
Application number: KR1020207016178A
Authority: KR
Inventors: 미츠키 후세; 마사루 타테야마; 히로시 히라노; 사토시 세이케; 아키히코 마츠이; 카즈마 우라
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2023-10-30
Also published as: WO2019146485A1; CN111565902A; EP3744493A1; JPWO2019146485A1; US20210039281A1; CN111565902B; EP3744493A4; JP7310602B2; KR20200110738A

Abstract

적어도 폴리아미드계 수지를 포함하는 사이징제가 강화 섬유 표면에 부착되어 있으며, 강화 섬유 다발에 포함되는 단위 폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1,600개/㎜ 미만이며, 강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재. 또한, 그 제조 방법 및 그것을 사용한 섬유 강화 열가소성 수지 재료 및 그 제조 방법. 파이버 플레이스먼트 및 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료 등 복수의 성형 방법에 적응할 수 있는 형태 안정성 및 함침성이 우수한 강화 섬유 다발 기재를 제공한다.

Description

강화 섬유 다발 기재 및 그 제조 방법, 및 그것을 사용한 섬유 강화 열가소성 수지 재료 및 그 제조 방법

본 발명은 취급성이 우수하고, 보풀이 적어 형태 안정성, 또한 함침성이 우수한 강화 섬유 다발 기재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

강화 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 섬유 강화 수지(FRP)는 우수한 역학 특성, 경량화 등의 요구 특성을 충촉하는 점에서 주로 항공, 우주, 스포츠 용도에 사용되어 왔다. 이들의 대표적인 제조 방법으로서 오토클레이브 성형법이 알려져 있다. 이러한 성형법에서는 강화 섬유 다발군에 매트릭스 수지를 미리 함침시킨 프리프레그를 성형 몰드에 적층해서 오토클레이브에 의해 가열·가압하고, FRP를 성형한다. 프리프레그를 사용하면 매우 신뢰성이 높은 FRP가 얻어지는 이점이 있지만 제조에 높은 비용이 드는 문제가 있었다.

한편, FRP의 생산성이 우수한 성형법으로서는, 예를 들면 매트릭스 수지를 예비 함침하고 있지 않는 드라이한 강화 섬유 다발군으로 구성되는 강화 섬유 기재를 성형 몰드에 적층하고, 액상으로 저점도의 매트릭스 수지를 주입함으로써 나중에 매트릭스 수지를 함침·고화시켜서 FRP를 성형하는 레진·트랜스퍼·몰딩 성형법(RTM) 등의 주입 성형 또한 미리 강화 섬유 다발에 열가소성 수지를 함침시킨 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 예열, 가압 냉각하는 스탬핑 성형 등을 들 수 있다.

RTM 성형법에서는 성형 몰드 내에 배치되는 기재 적층체는 생성되는 성형품의 몰드에 맞춘 3차원 형상을 갖도록 미리 형성되어 있다. 일반적으로는, 우선 기재 적층체를 평판형상으로 형성하고, 그 후 기재 적층체를 소정 3차원 형상으로 부형해서 소위 프리폼을 제작하여 성형 몰드 내에 배치된다. 이 기재 적층체를 제작하는 공정에 있어서 최초로부터 제품 형상에 맞춘 소망의 형상이 되도록 필요한 개소에만 강화 섬유 다발을 순차적으로 배치해 가는 파이버 플레이스먼트법이 주목되어 있다. 파이버 플레이스먼트법에 의하면 폐기되는 단재(端材)의 양을 대폭 저감시킬 수 있다.

파이버 플레이스먼트법을 사용해서 강화 섬유 다발을 순차적으로 배치해 갈 경우 강화 섬유 다발에 요구되는 조건으로서 파이버 플레이스먼트 장치의 사도(絲道)의 폭에 적합한 폭의 강화 섬유 다발을 사용할 필요가 있다. 강화 섬유 다발의 폭이 파이버 플레이스먼트 장치의 사도의 폭에 적합하지 않을 경우 강화 섬유 다발의 배치 시에 발생하는 축 어긋남에 의해 배치 정밀도가 저하되거나 또는 사도에서의 실 접힘에 의해 품질이 저하되는 원인이 된다. 그 때문에 강화 섬유 다발 대신에 복수의 강화 섬유 다발을 일체화한 테이프를 사용해서 파이버 플레이스먼트에 의해 순차적으로 배치해 가는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 복수의 탄소 섬유 다발이 간격을 두고 평행하게 배치되고, 열가소성 부직포와 접착에 의해 결합 일체화한 테이프의 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

강화 섬유 직물을 사용한 성형품의 역학 특성을 높이는 기술로서는 강화 섬유와 열가소성 수지의 계면 접착성을 높인 섬유 강화 열가소성 수지 조성물(특허문헌 2)이나 수용성 열가소성 수지와 양성 계면활성제를 함유한 사이징제를 부여함으로써 가공성을 높인 제직물(특허문헌 3)이 있다. 이렇게 역학 특성의 향상이나 가공성의 개선이 진행되어 있지만, 보다 역학 특성이나 가공성이 우수한 강화 섬유 직물이 요구되어 있다.

또한, 스탬핑 성형용 기재로서는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료(FRTP)가 사용된다. FRTP에는 강화 섬유 다발에 미리 열가소성 수지를 함침시킨 일방향 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료, 촙 섬유에 수지를 함침시킨 불연속 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료가 있다. FRTP는 열경화 수지를 함침시킨 프리프레그와 비교해서 인성이 높고, 기재의 보존 관리가 용이하며, 경화 반응이 불필요하므로 사출 성형·스탬핑 성형 등 성형 싸이클의 고속화가 가능하다. 또한, FRTP는 리사이클성이 우수하고, 용접, 보수 등의 리페어성도 우수하다는 등 이점도 많아 폭넓은 분야에서 실용화되어 있다.

또한, 원재료에 의한 개발예로서 유동성이 우수하고, 내열 노화성이 우수한 성형품을 얻는 것이 가능한 장섬유 강화 폴리아미드 수지 펠릿(특허문헌 4)을 들 수 있다. 이렇게 역학 특성의 향상이나 기능의 추가·개선이 진행되어 있지만 추가적인 역학 특성의 향상 및 역학 특성의 불균일 저감이 요구되어 있다.

그러나 열가소성 수지는 일반적으로 열경화성 수지에 비해 고분자량으로 용융 점도가 높아 강화 섬유로의 용융 함침과 저보이드율화가 곤란해진다. 이 때문에 고분자량·고점도의 열가소성 수지를 강화 섬유 중에 함침한 저보이드율 FRTP는 생산성이 낮아 제조 비용이 높다. 한편, 함침 용이한 저분자량·저점도의 열가소성 수지를 사용한 FRTP는 역학적 특성이 대폭 낮아 사용 용도가 한정된다. 그래서 고분자량·고점도의 열가소 수지를 사용한 저보이드율 FRTP를 함침성 좋게 효율적으로 생산하는 여러 가지 방법이 제안되어 있다(특허문헌 5 참조).

또한, 자동차 용도로 전개 가능한 CFRP 기술에 관한 개발예로서 우수한 역학 특성, 도전성, 전자파 차폐성을 겸비한 탄소 섬유 강화 성형품의 제조 방법(특허문헌 6)이나 역학 특성, 전기 절연성, 전자파 차폐성이 우수한 탄소 섬유 강화 성형품이나 그 제조 방법(특허문헌 7)을 들 수 있다.

이들과 같이 성형 방법에 의해 그 성형에 사용하는 재료(기재)에 요구되는 요구가 상이하며, 폭 정밀도에 특화된 강화 섬유 또는 함침성이 우수한 강화 섬유 등 각각의 성형에 맞춘 섬유를 준비할 필요가 있으며, 일종의 강화 섬유로 형태 안정성 및 함침성을 양립하여 복수의 성형 방법에 적응하는 것은 곤란했다.

일본 특허공표 2013-532739호 공보 국제공개 제2007/037260호 국제공개 제2003/012188호 일본 특허공개 2016-190923호 공보 일본 특허공개 2005-239843호 공보 일본 특허공개 2013-177560호 공보 일본 특허공개 2013-117014호 공보

본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 해결하는 것이며, 구체적으로는 파이버 플레이스먼트 및 강화 섬유 직물 등 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 복수의 성형 방법에 적응할 수 있는 형태 안정성 및 함침성이 우수한 강화 섬유 다발 기재를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.

[1] 사이징제가 강화 섬유 다발 표면에 부착되어 있으며, 강화 섬유 다발에 포함되는 단위 폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1,600개/㎜ 미만이며, 강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[2] [1]에 있어서, 상기 사이징제가 적어도 폴리아미드계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[3] [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 사이징제가 에폭시기, 우레탄기, 아미노기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 화합물 중 어느 하나이거나 또는 그들을 혼합한 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 강화 섬유 다발 표면의 상기 폴리아미드계 수지가 최표층에 존재하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[5] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 경도가 39g 이상 200g 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 폴리아미드계 수지의 부착량이 0.1wt% 이상 5wt% 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 강화 섬유 다발 기재의 침지 전에 있어서의 폭을 W1, 25℃, 5분간 물에 침지한 후에 있어서의 폭을 W2라고 한 경우의 폭 변화율 W2/W1이 0.5 이상 1.1 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[8] [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 강화 섬유 다발 기재를 25℃, 5분간 물에 침지하고, 완전 건조한 후의 공기 중에서의 드레이프값(D2)이 110㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[9] [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서, 상기 강화 섬유 다발의 평균 폭을 W1이라고 했을 때에 폭 정밀도가 W1-1㎜ 이상, W1+1㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

[10] 강화 섬유 다발군으로 이루어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료로서, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 강화 섬유 다발 기재의 부직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

[11] 강화 섬유 다발군으로 이루어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료로서, [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 강화 섬유 다발 기재의 직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

[12] [10] 또는 [11]에 있어서, 매트릭스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

[13] [12]에 있어서, 상기 매트릭스 수지가 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

[14] 하기 공정 (1) 및 공정 (2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.

공정 (1) 복수의 단사로 이루어지는 강화 섬유 다발을 확폭하는 확폭 공정

공정 (2) 수용성 폴리아미드를 확폭한 강화 섬유 다발에 부여한 후에 가열 처리를 실시하는 사이징제 부여 공정

[15] [14]에 있어서, 상기 공정 (2)에 있어서 용매에 용해시켜서 농도 0.1wt%~20wt%의 고분자 용액으로 한 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.

[16] [14] 또는 [15]에 있어서, 상기 수용성 폴리아미드가 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 디카르복실산을 중합해서 얻어진 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.

[17] 하기 공정 (1)~공정 (4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

공정 (3) 용융한 열가소성 수지를 상기 사이징제를 부여한 강화 섬유 다발에 함침시키는 공정

공정 (4) 열가소성 수지가 함침된 강화 섬유 다발을 절단하여 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻는 공정

[18] [17]에 있어서, 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포한 후에 온도 130~350℃의 가열 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

[19] [17] 또는 [18]에 있어서, 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포한 후에 0.33~15분간의 가열 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

[20] [17] 내지 [19] 중 어느 하나에 있어서, 상기 공정 (2)에 있어서 용매에 용해시켜서 농도 0.1wt%~20wt%의 고분자 용액으로 한 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

[21] [17] 내지 [20] 중 어느 하나에 있어서, 상기 수용성 폴리아미드가 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 디카르복실산을 중합해서 얻어진 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재에 의하면 폴리아미드계 수지가 강화 섬유 표면에 도포되어 있도록 했기 때문에 확폭 처리 등에 의해 폭광화(輻廣化)한 강화 섬유 다발의 재응집이 일어나지 않도록 할 수 있고, 우수한 해서성(解舒性), 형태 안정성, 고폭 정밀도를 갖고, 오토메이티드 파이버 플레이스먼트(AFP) 장치에서의 자동 적층 프로세스에 적합하게 사용된다. 또한, 높은 함침성을 갖기 때문에 열경화뿐만 아니라 열가소성 수지를 함침시킨 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료에도 적응할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 강화 섬유 다발 기재의 제조 장치의 일실시형태를 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 본 발명에 사용하는 강화 섬유 기재의 일실시형태를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 4는 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법에 있어서의 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 5는 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법에 있어서의 열처리 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 6은 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법에 있어서의 건조 공정, 열처리 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 7은 강화 섬유 다발로의 사이징제 부여의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 8은 강화 섬유 다발로의 사이징제 부여의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 9는 강화 섬유 다발로의 사이징제 부여의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 10은 강화 섬유 다발로의 사이징제 부여의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 11은 강화 섬유 다발로의 사이징제 부여의 타이밍예를 나타내는 공정도이다.
도 12는 드레이프값의 측정 방법을 나타내는 개략적인 설명도이다.

이하에 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 상기 도면의 실시형태에 조금도 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발 기재(100)에 대해서 설명한다. 강화 섬유 다발 기재(100)란 복수의 단사로 이루어지는 강화 섬유 다발(섬유 다발이라고 부르는 경우도 있다)에 도포 수지(P)가 도포되어 있는 것이다.

강화 섬유 표면에 도포 수지(P)가 부착되어 있음으로써 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭이나 섬유 배향 등의 형태 안정성을 향상시킬 수 있거나, 강화 섬유 다발 기재(100)의 군으로 이루어지는 시트형상의 강화 섬유 적층 기재의 반송 시 등의 취급성을 향상시키거나 할 수 있다.

또한, 프리폼을 얻을 때의 강화 섬유 적층 기재끼리의 접착성을 부여시킬 수 있거나, 프리폼에 적당한 강성을 부여시킬 수 있거나, 프리폼 중의 강화 섬유의 실 어긋남을 방지하는 등의 형태 안정 효과를 부여시킬 수 있는 등 프리폼의 취급성의 향상이 가능하다.

본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)에 의하면 제직함으로써 형태 안정성, 취급성이 우수한 강화 섬유 직물을 얻을 수 있다.

또한, 강화 섬유 표면에 미리 도포 수지(P)가 도포되어 있음으로써 수지 주입 성형에 제공했을 때에 매트릭스 수지의 함침이 용이해질 뿐만 아니라 그 함침 속도도 빨라지며, FRP의 생산성이 보다 우수하다라는 효과도 발현된다.

본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)에 의하면 열경화 수지에 비해 강화 섬유로의 용융 함침과 저보이드율화가 곤란한 고분자량·고점도의 열가소성 수지에 있어서도 매트릭스 수지의 함침이 용이해지며, 저보이드율의 일방향 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻을 수 있다. 이에 따라 성형 후의 FRP 성형품에 있어서도 결함이 적은 고품위의 성형품을 얻는 것이 가능하다. 또한, 섬유 다발로의 함침 속도도 빨라지며, 일방향 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조 비용을 억제할 수 있다.

또한, 일방향 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료뿐만 아니라 상기 강화 섬유 다발 기재(100)를 절단함으로써 불연속 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료용의 촙 섬유 다발을 얻을 수 있다. 본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)에 의하면 섬유를 절단할 때에 촙 섬유 다발이 갈라지거나 단사 분산되거나 하는 것을 억제할 수 있어 소정 다발 형태로의 유지성이 향상된다. 즉, 균일하며, 또한 최적인 형태의 촙 섬유 다발을 얻는 것이 가능하다. 이에 따라 섬유 다발이 면배향되기 때문에 역학 특성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 촙 섬유의 수지 함침성이 우수하기 때문에 저보이드율의 불연속 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발의 제조 방법에 대해서 설명한다.

강화 섬유로 이루어지는 강화 섬유 다발 기재(100)는, 예를 들면 도 1에 예시하는 장치를 사용해서 작성된다. 상세하게는 도면 중의 섬유 다발 주행 방향(a)(화살표)이 강화 섬유 다발의 길이 방향이며, 보빈(101)으로부터 인출된 강화 섬유 다발(102)은 연속적으로 개섬·확폭 유닛(103)에 의해 개섬, 확폭되고, 폭 규제 롤러(104)에 의해 소망의 폭으로 조정한 후 미리 농도 조정된 도포 수지 수용액(105)에 침지되고, 당김 롤러(106)에 의해 부착량 조정을 받은 후 히터 롤(107)에 의해 가열, 열처리가 실시되어 권취됨으로써 작성된다.

본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발 기재(100)는 오토메티드 파이버 플레이스먼트(AFP)나 오토메티드 테이프 레이업(ATL) 장치에 적합하게 사용된다. 이러한 장치는 강화 섬유 기재(201)의 폐기율 삭감이나 적층 공정 자동화를 목적으로 해서 사용되지만, 배치 후의 폭이나 섬유 배향 등이 엄격하게 요구되기 때문에 강화 섬유 기재(201)의 형태 안정성이 중요해진다. 여기에서 본 발명에 사용하는 강화 섬유 다발 기재(100)는 섬유 표면에 폴리아미드계 수지가 도포된 형태를 하고 있기 때문에 폭 안정성이나 형태 안정성이 우수하여 AFP나 ATL에 적합하게 사용할 수 있다.

섬유 다발 주행 방향(a)의 상류측에 배치한 권출 장치 등으로부터 강화 섬유 다발(102)을 권출한다. 강화 섬유 다발(102)의 권출 방향은 보빈의 회전축과 수직으로 교차하는 방향으로 인출하는 횡출 방식이나, 보빈(지관)의 회전축과 동일 방향으로 인출하는 종출 방식이 생각되지만 꼬임풀기가 적은 것을 감안하면 횡출 방식이 바람직하다.

또한, 권출 시의 보빈(101)의 설치 자세에 대해서는 임의의 방향으로 설치할 수 있다. 그 중에서도 크릴에 보빈(101)을 찌른 상태에 있어서 크릴 회전축 고정면이 아닌 측의 보빈(101)의 끝면이 수평 방향 이외의 방향을 향한 상태로 설치하는 경우에는 강화 섬유 다발(102)에 일정한 장력이 가해진 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 강화 섬유 다발(102)에 일정한 장력이 없을 경우에는 강화 섬유 다발(102)이 패키지(보빈(101)에 강화 섬유 다발(102)이 권취된 권취체)로부터 어긋나서 탈락하여 패키지로부터 떨어지거나, 또는 패키지로부터 떨어진 강화 섬유 다발(102)이 크릴 회전축에 권취함으로써 권출이 곤란해지는 것이 생각된다.

또한, 권출 패키지의 회전축 고정 방법으로서는 크릴을 사용하는 방법 외에 평행하게 배열한 2개의 롤러 상에 롤러와 평행하게 패키지를 얹고, 배열한 롤러 상에서 패키지를 굴리도록 하여 강화 섬유 다발(102)을 권출하는 서피스 권출 방식도 적용 가능하다.

또한, 크릴을 사용한 권출의 경우 크릴에 벨트를 걸어 그 한쪽을 고정하고, 다른 쪽에 추를 매달아 스프링으로 잡아당기는 등 해서 크릴에 브레이크를 가함으로써 권출 강화 섬유 다발(102)에 장력을 부여하는 방법이 생각된다. 이 경우, 권취 지름에 따라 브레이크력을 가변하는 것이 장력을 안정시키는 수단으로서 유효하다.

또한, 섬유 다발 폭 및 섬유 다발 폭 방향에 있어서의 단위 폭당 섬유 단사 개수는 강화 섬유 다발(102)을 개섬·확폭하는 방법에 의해 조정이 가능하다. 여기에서 개섬·확폭이란 강화 섬유 다발(102)의 폭을 넓히는 처리를 의미한다.

개섬·확폭 처리 방법으로서는 특별히 제한이 없고, 진동 롤러를 통과시키는 진동 확폭법, 압축한 공기를 블로잉하는 에어 확폭법 등이 바람직하다.

개섬·확폭 유닛(103)은 진동 롤러 등에 의해 구성되고, 강화 섬유 다발(102)의 진행 방향에 대하여 직행하는 연직 방향이나 수평 방향으로 진동을 추가하는 기구를 구비한다. 또한, 개섬·확폭 유닛(103)은 강화 섬유 다발 표면에 부착된 사이징제를 연화시키기 위한 히터(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 좋다. 이때 보빈(101)으로부터 인출된 강화 섬유 다발(102)의 실 폭을 w0이라고 하면 개섬·확폭 후의 강화 섬유 다발(102)의 폭은 w1(w0<w1)로 확폭되고, 그 후 폭 규제 롤러(104)에 의해 폭 w2(w1>w2)로 조정된다. w2는 강화 섬유 기재(201)에 요구되는 단위 중량에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 정밀도를 향상시키기 위해서 히터 롤(107)은 홈이 형성된 구조로 해도 좋다.

본 발명에서는 개섬·확폭 처리를 할 때 강화 섬유 다발(102)의 단위 폭당 섬유 개수는 600개/㎜ 이상이 좋고, 700개/㎜ 이상이 바람직하고, 800개/㎜ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 단위 폭당 섬유 개수는 1,600개/㎜ 미만이 좋고, 1,400개/㎜ 미만이 바람직하고, 1,250개/㎜ 미만이 보다 바람직하다. 단위 폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 미만이 되면 강화 섬유 다발 기재(100)의 갈라짐이 발생하여 목적의 폭의 강화 섬유 다발 기재(100)를 할 수 없거나, 보풀이 많이 발생하여 공정 통과성이 나빠지거나 한다. 1,600개/㎜ 이상이 되면 다발 두께가 두꺼워지며, 보빈의 권취성이 저하되거나, 수지 함침 시의 함침성이 나빠져 생산성이 나빠지거나 할 가능성이 있다.

본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)의 평균 다발 폭(W1)은 1㎜ 이상이 바람직하고, 2㎜ 이상이 보다 바람직하고, 3㎜ 이상이 더 바람직하다. 1㎜ 미만의 경우 제직했을 때에 강화 섬유 직물의 제직 효율성이 저하될 우려가 있다. 강화 섬유 다발 기재(100)의 평균 다발 폭(W1)은 100㎜ 이하가 바람직하고, 50㎜ 이하가 보다 바람직하고, 30㎜ 이하가 더 바람직하다. 100㎜를 초과할 경우 제직했을 때의 강화 섬유 직물로의 수지 함침성이 저하되고, 소망의 역학 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다.

또한, 본 발명에서는 강화 섬유 다발 기재(100)의 평균 섬유 다발 기재 폭을 W1이라고 하면 강화 섬유 다발 기재(100) 폭 정밀도의 하한은 W1-1㎜ 이상이 바람직하고, W1-0.7㎜ 이상이 보다 바람직하고, W1-0.5㎜ 이상이 더 바람직하다. 강화 섬유 다발 기재(100) 폭의 폭 정밀도의 상한은 W1+1㎜ 이하가 바람직하고, W1+0.7㎜ 이하가 보다 바람직하고, W1+0.5㎜ 이하가 더 바람직하다. 강화 섬유 다발 기재(100) 폭이 W1-1㎜ 미만, W1+1㎜보다 커지면 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 정밀도가 나빠 AFP법 등에 의해 적층된 강화 섬유 기재에 있어서 스트랜드 간에 틈이 발생하여 섬유 강화 수지 성형품으로 했을 때에 물성이 저하될 가능성이 있다.

또한, 강화 섬유 다발 기재 제조 시에 있어서 강화 섬유 다발(102)의 장력이 변화하는 경우가 있기 때문에 강화 섬유 다발(102)의 장력을 검지하는 장력 검지 수단을 적어도 1개 구비해도 좋고, 복수개 구비해서 장력 차를 연산해도 좋다. 이들 장력, 장력 차의 검지 수단은 개별적으로 구비할 수도 있고, 어느 것을 조합해서 설치할 수도 있다. 여기에서 장력을 검지하는 장력 검지 수단은 강화 섬유 다발(102)의 길이 방향을 따라 전후의 적어도 일방 10~1,000㎜ 떨어진 범위에 배치하는 것이 바람직하다.

이들 장력, 장력 차는 검출한 값에 따라 확폭 수단을 제어하는 것이 바람직하다. 상한값은 장력의 경우에는 0.01~5N/㎜의 범위, 장력 차는 0.01~0.8N/㎜의 범위에서 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상한값은 강화 섬유 다발(102)의 상태에 따라 ±10%의 폭에서 변동시켜도 좋다. 여기에서 장력, 장력 차의 단위(N/㎜)는 강화 섬유 다발(102)의 단위 폭당에 작용하는 힘을 나타낸다.

강화 섬유 다발(102)의 주행 속도는 변동이 적은 안정된 속도가 바람직하고, 일정한 속도가 보다 바람직하다.

본 발명에 사용하는 강화 섬유 다발(102)은 복수의 단사로 이루어지는 강화 섬유 다발(102)이면 섬유 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 중, 그 중에서도 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 및 유리 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용할 수도 있다. 그 중에서도 탄소 섬유는 경량이며, 또한 강도가 우수한 복합 재료를 제공하는 것이 가능해지기 때문에 특히 적합하다. 탄소 섬유로서는 PAN계, 피치계 중 어느 것이어도 좋고, 그 평균 섬유 지름은 3~12㎛가 바람직하고, 6~9㎛가 보다 바람직하다.

탄소 섬유의 경우에는 통상 연속 섬유로 이루어지는 단사가 3,000~60,000개 정도 집속한 섬유 다발을 보빈에 권취한 권사체(卷絲體)(패키지)로서 공급된다. 섬유 다발은 꼬임 없음이 바람직하지만 꼬임이 들어가 있어도 사용 가능하며, 반송 중에 꼬임이 들어가도 본 발명에는 적용 가능하다. 단사 수에도 제약은 없고, 단사 수가 많은, 소위 라지토우를 사용할 경우에는 섬유 다발의 단위 중량당 가격은 저렴하기 때문에 단사 수가 많을수록 최종 제품의 비용을 줄일 수 있어서 바람직하다. 또한, 라지토우로서 섬유 다발끼리를 1개의 다발로 정리해서 권취한, 소위 합사한 형태를 사용해도 좋다.

탄소 섬유 수의 보다 바람직한 범위는 10,000개~60,000개이다. 탄소 섬유의 단섬유 수가 3,000개 미만일 경우 강화 섬유 다발 기재(100)의 탄소 섬유 단위 중량이 낮아지며, 파이버 플레이스먼트법을 사용하여 제품 형상에 맞춘 소망의 형상이 되도록 강화 섬유 다발 기재(100)를 순차적으로 배치해 갈 때에 보다 많은 개수의 강화 섬유 다발 기재(100)를 배치하는 것이 되며, 배치에 시간을 요해 생산성을 저하시켜버린다. 탄소 섬유의 단섬유 수가 60,000개보다 많을 경우 강화 섬유 다발 기재(100)의 탄소 섬유 단위 중량이 높아지며, 파이버 플레이스먼트법을 사용하여 제품 형상에 맞춘 소망의 형상이 되도록 강화 섬유 다발 기재(100)를 순차적으로 배치해 갈 때에 1층당 탄소 섬유 단위 중량이 지나치게 높음으로써 배향 설계의 범위를 좁혀버린다.

강화 섬유를 사용할 때에는 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 일기를 방지하거나, 강화 섬유 스트랜드의 집속성을 향상시키거나, 매트릭스 수지와의 접착성을 향상시키는 등의 목적으로 사이징제가 부여되어 있어도 상관없다. 단, 이 사이징제의 부여는 후술하는 본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 공정 중에 있어서의 어느 타이밍에서 행해지는 수용성 폴리아미드(도포 수지(P))의 부여와는 상이한 공정에서 행해지는 것이다. 사이징제로서는 특별히 한정되지 않지만 에폭시기, 우레탄기, 아미노기, 카르복실기 등의 관능기를 갖는 화합물을 사용할 수 있고, 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서 사이징제의 고형분 부착량의 하한은 0.01wt% 이상이 바람직하고, 0.1wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.15wt% 이상이 더 바람직하다. 또한, 사이징제의 고형분 부착량의 상한은 4wt% 미만인 것이 바람직하고, 3wt% 미만이 보다 바람직하고, 2wt% 미만이 더 바람직하다. 사이징제의 부착량이 0.01wt% 미만인 경우 복합 재료를 제작할 때 매트릭스 수지와 강화 섬유의 표면 접착성이 저하되는 경향이 있으며, 복합 재료의 역학 특성이 낮아지기 용이하다. 한편, 사이징제의 부착량이 4wt%를 초과하면 반대로 매트릭스 수지와 강화 섬유의 접착성에 악영향을 끼치는 경향이 있다.

강화 섬유 다발(102)의 표면에 사이징제를 부착시킬 때의 사이징용의 고분자 용액의 농도 하한으로서는 0.01wt% 이상이 바람직하고, 0.05wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.1wt% 이상이 더 바람직하다. 또한, 사이징용의 고분자 용액의 농도 상한으로서는 10wt% 미만이 바람직하고, 5wt% 미만이 보다 바람직하고, 1wt% 미만이 더 바람직하다. 고분자 용액에 차지하는 고분자의 함유량이 지나치게 낮으면 강화 섬유 다발(102)을 구성하는 각 모노필라멘트에 부착되는 사이징제의 양이 적기 때문에 강화 섬유 다발(102)의 집속성이 저하되어버릴 뿐만 아니라 강화 섬유와 매트릭스 수지의 접착성, 친화성을 높일 수 없고, 기계 강도의 양호한 복합 재료를 얻는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 고분자의 함유량이 지나치게 높으면 고분자 용액의 점도가 높아지며, 강화 섬유 다발(102)을 구성하는 각 모노필라멘트에까지 고분자 용액을 균등하게 확산시키는 것이 어려워지는 경향이 있다.

본 발명에 있어서 사이징제의 부여 수단으로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 수단을 사용할 수 있다. 예를 들면, 스프레이법, 롤러 침지법, 롤러 전사법 등을 들 수 있다. 이들 방법을 단독 또는 조합해서 사용해도 좋다. 이들 부여 수단 중에서도 생산성, 균일성이 우수한 방법으로서 롤러 침지법이 바람직하다. 고분자 용액에 강화 섬유 다발을 침지할 때에는 고분자 용액욕 중에 설치된 침지 롤러를 통해 개섬과 스퀴징을 반복했을 경우, 특히 강화 섬유 다발 안에까지 고분자 용액을 함침시킬 수 있다. 본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발에 대한 사이징제의 부착량은 고분자 용액의 농도나 스퀴징 롤러의 조정 등에 의해 조정을 행하는 것이 가능해진다.

이어서, 강화 섬유 다발에 부착시키는 도포 수지(P)에 대해서 설명한다.

본 발명에 의한 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 카르복실산보다 중축합해서 얻어지는 폴리아미드 수지이며, 상기 디아민으로서 피페라진환을 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. 또한, 디카르복실산으로서는 아디프산, 세박산 등이 있다.

본 발명의 수용성의 폴리아미드는 공중합체이어도 좋다. 공중합 성분으로서는, 예를 들면 α-피롤리돈, α-피페리돈, ε-카프로락탐, α-메틸-ε-카프로락탐, ε-메틸-ε-카프로락탐, ε-라우로락탐 등의 락탐을 들 수 있고, 2원 공중합 또는 다원 공중합도 가능하지만 공중합 비율은 수용성이라는 물성을 방해하지 않는 범위에 있어서 결정된다. 바람직하게는 락탐환을 갖는 공중합 성분 비율을 30wt% 이내로 하지 않으면 폴리머가 물에 완전 용해되지 않게 된다.

그러나 상기 범위 외의 공중합 성분 비율에 난수용성의 폴리머이어도 유기 및 무기산을 사용하여 용액을 산성으로 했을 경우 용해성이 증대하고, 수가용성이 되어 사용이 가능해진다. 유기산으로서는 아세트산, 클로로아세트산, 프로피온산, 말레산, 옥살산, 플루오로아세트산 등이 있으며, 무기산으로서는 일반적인 광산류인 염산, 황산, 인산 등을 들 수 있다.

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

수용성 폴리아미드의 고형분 부착량의 하한으로서는 0.1wt% 이상이 바람직하고, 0.3wt% 이상이 보다 바람직하고, 0.5wt% 이상이 더 바람직하다. 또한, 수용성 폴리아미드의 고형분 부착량의 상한으로서는 5wt% 이하가 바람직하고, 4wt% 이하가 보다 바람직하고, 3wt% 이하가 더 바람직하다. 수용성 폴리아미드의 부착량이 0.1wt% 미만인 경우 복합 재료를 제작하고자 하면 매트릭스 수지와 강화 섬유의 표면 접착성이 저하되는 경향이 있으며, 복합 재료의 역학 특성의 발현율이 낮아질 가능성이 있다. 또한, 필라멘트가 흐트러져 보풀이 발생함으로써 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터날로의 권취가 발생할 수 있다. 또한, 수지를 함침할 때에 확폭된 섬유 다발이 표면 장력 등에 의해 집속함으로써 스트랜드 간에 틈이 발생하고, 섬유 강화 수지 성형품으로 했을 때에 물성이 저하될 가능성이 있다. 한편, 수용성 폴리아미드의 부착량이 5wt%를 초과하면 섬유 다발의 유연성이 부족하여 지나치게 딱딱해져 보빈의 권취, 권출이 스무드하게 행해지지 않을 가능성이 있다. 또한, 커팅 시에 단사 갈라짐을 야기하여 이상적인 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다. 또한, 강화 섬유 다발에 상기 사이징제가 미리 부여되어 있지 않을 경우, 상기 수용성 폴리아미드의 바람직한 부착량의 범위에서 부여하는 것이 좋다.

수용성 폴리아미드의 고형분 부착량을 0.1wt% 이상 5wt% 이하로 함으로써 강화 섬유 다발을, 예를 들면 AFP법에 의한 자동 적층 프로세스에 있어서 상기 강화 섬유 다발 기재(100)를 병행으로 나란히 배치했을 때에 보빈으로부터의 권출성의 향상, 닙 롤러, 커터날로의 권취 저감이라는 효과가 얻어져 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 커팅된 강화 섬유 다발의 갈라짐을 억제할 수 있고, 소정 섬유 다발 형태로의 유지성, 형태 안정성이 향상된다. 즉, AFP 등에 의한 자동 적층 프로세스에 있어서 강화 섬유 다발을 커팅한 섬유 다발 단부에 있어서 섬유 갈라짐이 발생하지 않고, 최적인 형태의 강화 섬유 다발을 배치할 수 있다. 이에 따라 강화 섬유의 얼라인먼트가 적절하게 유지되어 역학 특성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 강화 섬유 다발 기재(100)의 형태 안정성이 향상되기 때문에 폭 정밀도가 양호하며, 강화 섬유 다발 기재(100)를 적층한 강화 섬유 기재(201)의 단위 중량 불균일을 저감화할 수 있고, 성형품 시의 역학 특성의 불균일성을 저감화하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발 기재(100)에 의하면 섬유 방향으로 강화 섬유 다발을 연속해서 안정적으로 슬릿 가능하며, 최적인 형태, 섬유 폭의 강화 섬유 다발을 용이하게 효율 좋게 제조할 수 있다. 특히, 꼬임이 포함되는 섬유 다발이나 라지토우의 단사 수가 많은 섬유 다발이어도 연속된 슬릿 처리를 가능하게 하는 강화 섬유 다발 기재(100)를 제공할 수 있다. 또한, 저렴한 라지토우의 연속 슬릿 처리가 가능해지며, 성형품의 재료 비용, 제조 비용의 저감을 도모하는 것도 가능해진다.

강화 섬유 다발에 상기 사이징제가 미리 부여되어 있을 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% 이하다.

이들 수용성 폴리아미드는 강화 섬유 표면에 균질하게 부착된 것이 바람직하다. 그렇게 균질하게 부착시키는 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 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 통해 섬유 다발을 사이징 처리액에 침지하는 방법, 사이징 처리액이 부착된 롤러에 섬유 다발을 접하는 방법, 사이징 처리액을 안개형상으로 해서 섬유 다발에 블로잉하는 방법 등이 있다. 이때 환경의 관점으로부터 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 좋다.

또한, 강화 섬유 다발에 부착된 수용성 폴리아미드 중의 물이나 알코올 등의 용제를 제거하기 위해서는 열처리나 풍건, 원심 분리 등 중 어느 방법을 사용해도 좋지만, 그 중에서도 비용의 관점으로부터 열처리가 바람직하다. 열처리의 가열 수단으로서는, 예를 들면 열풍, 열판, 롤러, 적외선 히터 등을 사용할 수 있다. 이 가열 처리 조건도 중요하며, 취급성, 매트릭스재와의 접착성의 양부에 관계된다. 즉, 본 발명의 수용성 폴리아미드는 섬유 다발에 부여한 후 열처리한다. 열처리, 온도의 하한은 130℃ 이상이 바람직하고, 200℃ 이상이 보다 바람직하다. 열처리 온도의 상한은 350℃ 이하가 바람직하고, 280℃가 보다 바람직하다. 이 범위의 열처리 온도는 수용성의 폴리아미드가 수가용의 물성을 잃는 온도이다. 이 처리에 의해 수용성 폴리머가 불용이 되며, 흡습성도 저하되기 때문에 필라멘트를 집속한 스트랜드의 끈적임이 없어지고, 후가공의 작업성이 향상될 뿐만 아니라 매트릭스재로의 밀착성이 좋아져 취급하기 쉬운 섬유 다발을 제공할 수 있다. 또한, 용제에 가교 촉진제를 첨가하고, 열처리 온도를 낮게 하거나 또는 시간을 단축하는 것도 가능하다. 또한, 사이징제의 열열화를 방지하는 관점으로부터 실온~180℃하에서 건조하고, 수분을 제거한 후 열처리를 행해도 좋다.

수용성 폴리아미드가 부여된 상기 섬유 다발의 열처리 시간으로서는 0.33분 이상, 보다 바람직하게는 0.4분 이상, 더 바람직하게는 0.5분 이상, 15분 미만, 보다 바람직하게는 10분 미만, 특히 바람직하게는 5분 미만이 바람직하다. 열처리 온도에도 의하지만 0.33분보다 짧아지면 수용성 폴리아미드의 수가용의 물성이 남아있음으로써 확폭 처리를 한 후 확폭된 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있으며, 재응집하면 최적인 섬유 다발 폭으로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 또한, 15분보다 길게 열처리를 실시하면 수용성 폴리아미드가 열화할 가능성이 있으며, 수용성 폴리아미드가 열화하면 강화 섬유와 매트릭스 수지의 밀착성이 저하될 가능성이 있다.

이 수용성 폴리아미드 수지를 사용한 사이징제는 각종 매트릭스재와의 친화성이 우수하며, 콤퍼짓 물성을 현저하게 향상시키지만, 특히 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드이미드계 수지, 폴리에테르아미드이미드계 수지, 및 에폭시계 수지에 있어서 우수한 밀착성의 개선 효과가 있다.

상기 수용성 폴리아미드를 2차 사이징제로서 사용하는 경우에는 1차 사이징제가 부여된 강화 섬유에 상기 방법과 마찬가지의 부착법이어도 좋고, 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 공정에 있어서 부여해도 좋다. 특정 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조에 있어서 상기 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 공정 중 어느 타이밍에서 행해지는 사이징제의 부여에 대해서 예시하면, 예를 들면 사이징제를 용매(분산시킬 경우의 분산매 포함) 중에 용해(분산도 포함)한 사이징 처리액을 조제하고, 상기 사이징 처리액을 강화 섬유 다발에 도포한 후에 용매를 건조·기화시켜서 제거함으로써 사이징제를 섬유 다발에 부여하는 것이 일반적으로 행해진다. 여기에서 후에 상세하게 설명하는 바와 같이 이 도포 공정과 건조 공정 사이에 섬유 다발의 확폭 처리를 행해도 좋다.

이어서, 본 발명에 있어서의 사이징제 부여의 타이밍에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 방법에 있어서 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 공정 중에 있어서의 사이징제 부여 공정의 타이밍예를 나타내고 있다. 도 3에는 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)을 거쳐 강화 섬유 다발 기재(100)로 형성되는 공정 중에 있어서 사이징제 도포 공정(401)이 개섬·확폭 공정(300)보다 전에 행해지는 패턴 A와, 개섬·확폭 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 B가 나타내어져 있다. 패턴 A, 패턴 B 중 어느 타이밍도 가능하다.

도 4는 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 방법에 있어서 강화 섬유 다발 기재(100)의 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 4에는 이들 사이징제 도포 공정(401)과 건조 공정(402)을 포함하는 사이징제 부여 공정(400)이 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)을 거쳐 강화 섬유 다발 기재(100)로 형성되는 공정 중에 있어서 개섬·확폭 공정(300)보다 전에 행해지는 패턴 C와, 개섬·확폭 공정(300)보다 후에 행해지는 패턴 D가 나타내어져 있다. 패턴 C, 패턴 D 중 어느 타이밍도 가능하다. 패턴 D는 도 3에 있어서의 패턴 B와 실질적으로 동일하다.

도 5는 본 발명에 의한 열처리 공정을 포함하는 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 방법에 있어서의 사이징제 도포 공정과 건조 공정을 포함하는 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내고 있으며, 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)과 열처리 공정(500)을 이 순서를 거쳐 강화 섬유 다발 기재(100)로 형성되는 공정 중에 있어서 사이징제 부여 공정(400)이 개섬·확폭 공정(300) 전에 행해지는 패턴 E와, 사이징제 부여 공정(400)이 개섬·확폭 공정(300)과 열처리 공정(500) 사이에서 행해지는 패턴 F가 나타내어져 있다.

도 6은 본 발명에 의한 건조 공정, 열처리 공정을 포함하는 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정의 다른 타이밍예를 나타내고 있으며, 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)과, 건조 공정(401)과, 열처리 공정(500)을 이 순서를 거쳐 강화 섬유 다발 기재(100)로 형성되는 공정 중에 있어서 사이징제 부여 공정(400)이 개섬·확폭 공정(300) 전에 행해지는 패턴 G와, 사이징제 부여 공정(400)이 개섬·확폭 공정(300)과 건조 공정(401) 사이에서 행해지는 패턴 H가 나타내어져 있다. 패턴 H는 도 5에 있어서의 패턴 F와 실질적으로 동일하다.

이렇게 본 발명에 의한 강화 섬유 다발 기재(100)의 제조 방법에 있어서는 각종 타이밍에서 사이징제를 부여하는 것이 가능하다.

이렇게 해서 얻어진 본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)는 그 드레이프값(D1)(다발 경도)의 하한은 120㎜ 이상이 좋고, 145㎜ 이상이 바람직하고, 170㎜ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 드레이프값(D1)(다발 경도)의 상한은 240㎜ 이하가 좋고, 230㎜ 이하가 바람직하고, 220㎜ 이하가 보다 바람직하다. 드레이프값(D1)이 120㎜보다 작아지면 필라멘트가 흐트러져 보풀이 발생함으로써 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터날로의 권취가 발생할 수 있다. 한편, 드레이프값(D1)이 240㎜를 초과하면 섬유 다발의 유연성이 부족하여 지나치게 딱딱해져 보빈의 권취, 권출이 스무드하게 행해지지 않을 가능성이 있다. 또한, 커팅 시에 단사 갈라짐을 야기하여 이상의 섬유 다발 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다. 여기에서 드레이프값이란 다발 경도인 것이며, 23±5℃의 분위기하, 직방체의 대의 단에 30㎝로 절단한 강화 섬유 다발을 고정하고, 이때 강화 섬유 다발은 대의 단으로부터 25㎝ 돌출되도록 고정, 즉 강화 섬유 다발의 단으로부터 5㎝의 부분이 대의 단에 오도록 하고, 이 상태로 5분간 정치한 후 대에 고정하고 있지 않는 쪽의 강화 섬유 다발의 선단과, 대의 측면의 최단 거리를 측정한 값을 드레이프값(D1)이라고 한다.

이어서, 드레이프값(D1)을 측정한 강화 섬유 다발 기재(100)를 25℃의 물에 5분간 침지 처리 후 인출, 완전 건조한 후 상기 방법과 마찬가지의 방법으로 측정한 드레이프값을 드레이프값(D2)이라고 한다. 드레이프값(D2)(다발 경도)의 하한은 110㎜ 이상이 바람직하고, 145㎜ 이상이 보다 바람직하고, 170㎜ 이상이 더 바람직하다. 또한, 드레이프값(D1)(다발 경도)의 상한은 240㎜ 이하가 바람직하고, 230㎜ 이하가 보다 바람직하고, 220㎜ 이하가 더 바람직하다. 드레이프값(D2)이 110㎜보다 작아지면 필라멘트가 흐트러져 보풀이 발생함으로써 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터날로의 권취가 발생할 수 있다. 한편, 드레이프값(D2)이 240㎜를 초과하면 섬유 다발의 유연성이 부족하여 지나치게 딱딱해져 보빈의 권취, 권출이 스무드하게 행해지지 않을 가능성이 있다. 또한, 커팅 시에 단사 갈라짐을 야기하여 이상적인 섬유 형태가 얻어지지 않을 가능성이 발생한다.

본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)는 그 경도의 하한은 39g 이상이 바람직하고, 70g 이상이 보다 바람직하고, 120g 이상이 더 바람직하다. 강화 섬유 다발 기재(100)의 경도의 상한은 200g 이하가 바람직하고, 190g 이하인 것이 보다 바람직하다. 강화 섬유 다발 기재(100)의 경도란 일반적으로 handle-o-meter법으로 불리는 측정법으로 얻어지는 경도이며, 슬릿 홈이 형성된 시험대에 탄소 섬유 다발을 얹어 블레이드에 의해 홈(20㎜)의 일정 깊이(8㎜)까지 시험편을 밀어 넣을 때에 발생하는 저항력(g)을 경도라고 한다.

강화 섬유 다발 기재(100)의 경도가 39g 미만일 경우 필라멘트가 흐트러져 보풀이 발생함으로써 보빈으로부터의 권출성의 저하, 닙 롤러, 커터날로의 권취가 발생할 수 있다. 또한, 형태 유지성이 낮아 수지 함침 시에 강화 섬유 다발이 재집속하거나 또는 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 정밀도가 낮음으로써 스트랜드 사이에 틈이 발생하여 섬유 강화 수지 성형품으로 했을 때에 물성이 저하될 가능성이 있다. 한편, 200g을 초과하면 강화 섬유 다발 기재(100)의 와인더에서의 권취성이 저하되고, 본 발명의 효과를 발휘하지 않는다.

본 발명의 상기 강화 섬유 다발 기재(100)에 있어서 강화 섬유 다발 기재(100)의 물로의 침지 전에 있어서의 평균 폭을 W1, 상기 강화 섬유 다발 기재(100)를 25℃의 물에 5분간 침지한 후 인출하고, 1분간 물기를 없앤 후에 있어서의 폭을 W2라고 하면 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 변화율 W2/W1은 0.5 이상이 바람직하고, 0.6 이상이 보다 바람직하고, 0.7 이상이 더 바람직하다. 또한, 폭 변화율 W2/W1은 1.1 이하인 것이 바람직하다. 상기 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 변화율 W2/W1이 0.5보다 작으면 강화 섬유 다발에 부착되어 있는 수용성 폴리아미드의 수가용의 물성이 남아있음으로써 확폭된 섬유 다발이 재응집하는 경우가 있다. 재응집하면 최적인 폭, 단사 수로 조정된 섬유 다발의 형태를 유지하는 것이 곤란해질 가능성이 있다. 최적인 폭, 단사 수로 조정된 섬유 다발의 형태로 유지할 수 없으면 섬유 강화 수지 성형품으로 할 때에 최적인 형태의 섬유 다발 두께, 섬유 배향으로 하는 것이 곤란해지며, 성형할 때의 성형성과 성형품의 역학 특성을 밸런스 좋게 발현시키는 것이 곤란해진다. 또한, 상기 강화 섬유 다발 기재(100)의 폭 변화율 W2/W1이 1.1을 초과하면 섬유 다발의 유연성이 부족하여 지나치게 딱딱해져 보빈의 권취, 권출이 스무드하게 행해지지 않을 가능성이 있다. 또한, 부형 시에 섬유 다발이 지나치게 딱딱하기 때문에 성형성이 저하될 가능성이 발생한다.

또한, 본 발명의 강화 섬유 다발 기재(100)는 수용성 폴리아미드가 강화 섬유 표면에 도포되어 있도록 했기 때문에 최적인 확폭 처리가 실시된 강화 섬유 다발 기재(100)에 재응집이 일어나지 않도록 할 수 있고, 최적인 섬유 다발 폭, 두께를 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과 예를 들면 강화 섬유 다발 기재(100)에 분섬 처리, 슬릿 처리를 했을 때에도 최적인 섬유 폭, 두께로 할 수 있다. 또한, 강화 섬유 다발 기재(100), 분섬 처리 등을 실시한 강화 섬유 다발 기재(100)를 절단하여 촙 섬유 다발로 했을 때에 촙 섬유 다발이 갈라지거나 단사 분산되거나 하는 것을 억제할 수 있어 소정 다발 형태로의 유지성이 향상된다.

이어서, 강화 섬유 다발군(202)으로 이루어지는 강화 섬유 기재(201)는, 예를 들면 도 2에 예시하는 장치에 강화 섬유 다발 기재(100)로 이루어지는 보빈을 걸어 복수의 강화 섬유 다발 기재(100)를 병행하여 모으면서 인출함으로써 작성된다. 여기에서 병행하여 모은다란 인접하는 강화 섬유 다발 기재(100)끼리가 실질적으로 교차 또는 교착하지 않도록 모으는 것을 말하고, 바람직하게는 인접하는 2개의 강화 섬유 사조를 100㎜의 길이의 범위에서 직선에 근사했을 때 근사한 직선이 형성하는 각도가 5° 이하, 더 바람직하게는 2° 이하가 되도록 모으는 것이다. 여기에서 강화 섬유 다발 기재(100)를 직선에 근사한다란 100㎜의 기점과 종점을 연결해서 직선을 형성하는 것을 말한다. 또한, 인접하는 강화 섬유 다발 기재(100)끼리는 요구되는 강화 섬유 기재(201)의 단위 중량에 따라 일정 간격을 두고 있어도 좋고, 서로 겹쳐서 있어도 좋다. 일정 간격을 둘 경우, 간격은 강화 섬유 다발 기재(100) 폭의 200% 이하인 것이 바람직하고, 서로 겹쳐 있을 경우에는 강화 섬유 다발 기재(100) 폭의 100% 겹쳐 있어도 좋다. 이렇게 병행하여 모으면서 인출된 강화 섬유 다발군(202), 즉 강화 섬유 기재(201)는 폭 방향의 단위 중량을 균일하게 분포시키는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 강화 섬유 다발군(202)으로부터 제작된 강화 섬유 기재(201)는 필요하면 슬릿을 행하여 임의의 폭으로 제어하는 것도 가능하다.

이러한 장치에 의해 제작된 강화 섬유 기재(201)는 폭이나 단위 중량의 안정성이 좋고, 또한 섬유 배향에도 우수하기 때문에 FRP의 역학 특성(특히, 압축 강도) 향상에 기여할 수 있다.

본 발명에 있어서의 강화 섬유 다발 기재(100)에 있어서는 강화 섬유 표면에 도포 수지를 도포하고 있기 때문에 강화 섬유끼리가 구속되어 있으며, 자동 적층 프로세스 시 등의 찰과에 의한 단사의 발생을 대폭 삭감할 수 있다.

파이버 플레이스먼트법을 사용하여 상기 강화 섬유 다발 기재(100)를 병행하여 나란히 배치해서 층을 형성하고, 복수의 층을 섞어 짜는 일 없이 서로 겹쳐서 층간을 접착함으로써 강화 섬유 적층 기재를 작성할 수 있다.

또한, 이상과 같은 강화 섬유 다발 기재를 사용하여 제직함으로써 직물을 얻을 수 있지만 이러한 강화 섬유 다발 기재는 직물의 날실이나 씨실, 또한 양쪽을 사용할 수 있다. 직물에 있어서 날실끼리의 간극은 0.1~0.8㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.15~0.6㎜, 더 바람직하게는 0.2~0.5㎜의 범위이다. 직물에 있어서 날실끼리의 간극이 지나치게 작으면 강화 섬유 사조의 찰과에 의한 보풀이 많아지며, 강화 섬유 직물의 품위를 손상하는 경우가 있을 뿐만 아니라 강화 섬유 직물에 매트릭스 수지를 함침시켜서 섬유 강화 플라스틱을 성형하는0 경우에 매트릭스 수지의 함침성을 저해하는 경우가 있다.

이어서, 본 발명에 의한 강화 섬유 직물을 구성하는 강화 섬유 다발의 슬릿, 분섬 처리 방법에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 강화 섬유 직물을 구성하는 강화 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정(400)의 타이밍예를 나타내고 있으며, 이러한 사이징제 부여 공정(400)은 사이징제 도포 공정(401)과, 건조 공정(402)과, 열처리 공정(500)을 포함하고 있다. 또한, 사이징제 부여 공정에 있어서 건조 공정과 열처리 공정은 반드시 포함할 필요는 없지만 도 7에는 이들 사이징제 도포 공정(401), 건조 공정(402), 열처리 공정(500)을 포함하는 사이징제 부여 공정(400)이 강화 섬유 다발(102)이 분섬 처리 공정(301)을 거쳐 분섬 섬유 다발(180)로 형성되는 공정 중에 있어서 분섬 처리 공정(301)보다 전에 행해지는 패턴 I와, 분섬 처리 공정(301)보다 후에 행해지는 패턴 J가 나타내어져 있다. 패턴 I, 패턴 J 중 어느 타이밍도 가능하다.

도 8은 개섬·확폭 공정(300)을 포함하는 강화 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 부여 공정(400)의 타이밍예를 나타내고 있다. 도 8에는 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301)을 이 순서를 거쳐 분섬 섬유 다발(180)로 형성되는 공정 중에 있어서 도 7과 마찬가지의 사이징제 부여 공정(400)이 개섬·확폭 공정(300)보다 전에 행해지는 패턴 K와, 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301) 사이에서 행해지는 패턴 L과, 분섬 처리 공정(301)보다 후에 행해지는 패턴 M이 나타내어져 있다. 패턴 K, 패턴 L, 패턴 M 중 어느 타이밍도 가능하지만 최적인 분섬 처리를 달성할 수 있는 관점으로부터 패턴 L의 타이밍이 가장 바람직하다. 또한, 이 도면에 나타내는 패턴에 있어서도 건조 공정과 열처리 공정은 반드시 포함할 필요는 없다.

도 9도 본 발명에 의한 강화 섬유 직물을 구성하는 강화 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 도포 공정, 건조 공정, 열처리 공정의 다른 타이밍예를 나타내고 있다. 도 9에 나타내는 타이밍예에서는 도 7의 사이징제 부여 공정(400)에 있어서의 사이징제 도포 공정(401)과 건조 공정(402), 열처리 공정(500)이 분리되어 각각 다른 타이밍에서 행해진다. 사이징제 도포 공정(401)은 분섬 처리 공정(301)보다 전에 행해지고, 건조 공정(402)과 열처리 공정(500)은 분섬 처리 공정(301)보다 후에 행해진다.

도 10은 개섬·확폭 공정을 포함하는 강화 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 도포 공정, 건조 공정, 열처리 공정의 도 8과는 다른 타이밍예를 나타내고 있다. 강화 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301)을 이 순서를 거쳐 분섬 섬유 다발(180)로 형성되는 공정 중에 있어서 사이징제 부여 공정의 사이징제 도포 공정(401)이 개섬·확폭 공정(300)보다 전에 행해지고, 건조 공정(402)과 열처리 공정(500)에 대해서는 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301) 사이에서 행해지는 패턴 N과, 분섬 처리 공정(301)보다 후에 행해지는 패턴 O가 나타내어져 있다.

도 11은 개섬·확폭 공정을 포함하는 강화 섬유 다발의 제조 방법에 있어서의 사이징제 도포 공정, 건조 공정, 열처리 공정의 또 다른 타이밍예를 나타내고 있다. 섬유 다발(102)이 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301)을 이 순서를 거쳐 분섬 섬유 다발(180)로 형성되는 공정 중에 있어서 사이징제 부여 공정의 사이징제 도포 공정(401)이 개섬·확폭 공정(300)과 분섬 처리 공정(301) 사이에서 행해지고, 건조 공정(402)과 열처리 공정(500)이 분섬 처리 공정(301)보다 후에 행해지는 예가 나타내어져 있다.

본 발명에 있어서 강화 섬유 적층 기재에 함침하는 매트릭스 수지 〔M〕으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 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 산화방지제를 배합시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하는 열가소성 폴리아미드 수지로서는, 예를 들면 환형상 락탐의 개환 중합 또는 ω-아미노카르복실산의 중축합으로 얻어지는 나일론6, 나일론11, 나일론12나 디아민과 디카르복실산의 중축합으로 얻어지는 나일론66, 나일론610, 나일론612, 나일론6T, 나일론6I, 나일론9T, 나일론M5T, 나일론MFD6, 2종 이상의 디아민과 디카르복실산의 중축합으로 얻어지는 나일론66·6·I, 나일론66·6·12 등의 공중합 나일론 등이 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 나일론6, 66, 610은 기계적 특성과 비용의 관점으로부터 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용하는 할로겐화구리 또는 그 유도체로서는 요오드화구리, 브롬화구리, 염화구리, 메르캅토벤조이미다졸과 요오드화구리의 착염 등을 들 수 있다. 그 중에서도 요오드화구리, 메르캅토벤조이미다졸과 요오드화구리의 착염을 적합하게 사용할 수 있다. 할로겐화구리 또는 그 유도체의 첨가량으로서는 열가소성 폴리아미드 수지 100중량부에 대하여 0.001~5중량부의 범위에 있는 것이 바람직하다. 첨가량이 0.001중량부 미만에서는 예열 시의 수지 분해나 발연, 악취를 억제할 수 없고, 5중량부 이상에서는 개선 효과의 향상이 보이지 않게 된다. 또한, 0.002~1중량부가 열안정화 효과와 비용의 밸런스로부터 바람직하다.

또한, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 연속된 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시킴으로써 얻을 수 있다(제 1 실시형태). 또는 강화 섬유 다발 기재를 절단하여 불연속 섬유의 촙 섬유 다발로 해서 촙 섬유 다발이 분산된 촙 섬유 다발 기재에 폴리아미드 수지를 함침시킴으로써 얻을 수 있다(제 2 실시형태). 또한, 연속된 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시킨 것을 절단함으로써 펠릿형상의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻을 수 있다(제 3 실시형태).

제 1 실시형태에 있어서의 연속된 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 방법으로서는, 예를 들면 필름형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 필름법, 섬유형상의 열가소성 수지와 강화 섬유 다발 기재를 혼방한 후 섬유형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 코밍글법, 분말형상의 열가소성 수지를 강화 섬유 다발 기재에 있어서의 섬유의 간극에 분산시킨 후 분말형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 분말법, 용융한 열가소성 수지 중에 강화 섬유 다발 기재를 담그고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 추출법을 들 수 있다. 여러 가지 두께, 섬유 체적 함유율 등 다품종의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 제작할 수 있는 점에서 추출법이 바람직하다.

본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께는 0.1~10㎜가 바람직하다. 두께가 0.1㎜ 이상이면 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용하여 얻어지는 성형품의 강도를 향상시킬 수 있다. 0.2㎜ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 두께가 1.5㎜ 이하이면 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 보다 함침시키기 쉽다. 1㎜ 이하가 보다 바람직하고, 0.7㎜ 이하가 더 바람직하고, 0.6㎜ 이하가 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 섬유 체적 함유율은 20~70체적%가 바람직하다. 바꿔 말하면 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료 전체(100체적%)에 대하여 강화 섬유를 20~70체적%(20체적% 이상 70체적% 이하)의 비율로 함유하는 것이 바람직하다. 강화 섬유를 20체적% 이상 함유함으로써 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용하여 얻어지는 성형품의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 30체적% 이상이 보다 바람직하고, 40체적% 이상이 더 바람직하다. 한편, 강화 섬유를 70체적% 이하 함유함으로써 강화 섬유에 열가소성 수지를 보다 함침시키기 용이하다. 60체적% 이하가 보다 바람직하고, 55체적% 이하가 더 바람직하다. 섬유 체적 함유율은 강화 섬유와 열가소성 수지의 투입량을 조정함으로써 소망의 범위로 조정하는 것이 가능하다.

섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료에 있어서의 강화 섬유의 체적 함유율(Vf)은 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 질량(M0)을 측정한 후, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 공기 중 500℃에서 30분간 가열해서 열가소성 수지 성분을 태워 날리고, 남은 강화 섬유의 질량(M1)을 측정하여 다음 식에 의해 산출할 수 있다.

Vf(체적%)=(M1/ρf)/{M1/ρf+(M0-M1)/ρ1}×100

ρf: 강화 섬유의 밀도(g/㎤)

ρr: 폴리아미드 수지의 밀도(g/㎤)

또한, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 그 용법이나 목적에 따라 소망의 함침성을 선택할 수 있다. 예를 들면, 보다 함침성을 높인 프리프레그나 반함침의 세미프레그, 함침성이 낮은 패브릭 등을 들 수 있다. 일반적으로 함침성이 높은 성형 재료일수록 단시간의 성형으로 역학 특성이 우수한 성형품이 얻어지기 때문에 바람직하다.

제 2 실시형태에 있어서의 불연속 섬유가 분산된 촙 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 방법으로서는, 예를 들면 열가소성 수지를 압출기에 의해 공급해서 촙 섬유 다발 기재에 함침시키는 방법, 분말의 열가소성 수지를 촙 섬유 다발 기재의 섬유층에 분산해서 용융시키는 방법, 열가소성 수지를 필름화해서 촙 섬유 다발 기재와 라미네이트하는 방법, 열가소성 수지를 용제에 녹여 용액의 상태로 촙 섬유 다발 기재에 함침시킨 후에 용제를 휘발시키는 방법, 열가소성 수지를 섬유화해서 불연속 섬유와의 혼합사로 하는 방법, 열가소성 수지의 전구체를 촙 섬유 다발 기재에 함침시킨 후에 중합시켜서 열가소성 수지로 하는 방법, 멜트 블로우 부직포를 사용하여 라미네이트 하는 방법 등을 들 수 있다. 어느 방법을 사용해도 좋지만 열가소성 수지를 압출기에 의해 공급해서 강화 섬유 기재에 함침시키는 방법은 열가소성 수지를 가공할 필요가 없다는 이점이 있으며, 분말의 열가소성 수지를 촙 섬유 다발 기재의 섬유층에 분산해서 용융시키는 방법은 함침이 용이하다는 이점이 있으며, 열가소성 수지를 필름화해서 촙 섬유 다발 기재와 라미네이트하는 방법은 비교적 품질이 좋은 것이 얻어진다는 이점이 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께는 0.1~10㎜가 바람직하다. 두께가 0.1㎜ 이상이면 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용해서 얻어지는 성형품의 강도를 향상시킬 수 있다. 0.5㎜ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 두께가 10㎜ 이하이면 강화 섬유에 열가소성 수지를 보다 함침시키기 쉽다. 7㎜ 이하가 보다 바람직하고, 5㎜ 이하가 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 섬유 체적 함유율은 20~70체적%가 바람직하다. 바꿔 말하면 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료 전체(100체적%) 중 불연속 섬유를 20체적% 이상 70체적% 이하 함유하는 것이 바람직하다. 불연속 섬유를 20체적% 이상 함유함으로써 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용하여 얻어지는 성형품의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 30체적% 이상이 보다 바람직하다. 한편, 불연속 섬유를 70체적% 이하 함유함으로써 불연속 섬유에 열가소성 수지를 보다 함침시키기 쉽다. 60체적% 이하가 보다 바람직하고, 50체적% 이하가 더 바람직하다. 상기 섬유 체적 함유율은 상술한 식(Vf)에 의해 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 그 용법이나 목적에 따라서 소망의 함침성을 선택할 수 있다. 일반적으로 함침성이 높은 성형 재료일수록 단시간의 성형으로 역학 특성이 우수한 성형품이 얻어지기 때문에 바람직하다.

본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 제조하는 것에 있어서 상기 기재를 소망의 두께나 섬유 체적 함유율로 조정하는 방법으로서는 프레스기를 사용하여 가열 가압하는 방법을 들 수 있다. 프레스기로서는 열가소성 수지의 함침에 필요한 온도, 압력을 실현할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 상하하는 평면형상의 플래튼을 갖는 통상의 프레스기나, 1쌍의 엔드리스 스틸 벨트가 주행하는 기구를 갖는, 소위 더블 벨트 프레스기를 사용할 수 있다.

제 3 실시형태에 있어서의 연속된 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 방법(공정 (3))으로서는, 예를 들면 필름형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 폴리아미드 열가소성 수지를 함침시키는 필름법, 섬유형상의 폴리아미드 열가소성 수지와 강화 섬유 다발 기재를 혼방한 후 섬유형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 코밍글법, 분말형상의 열가소성 수지를 강화 섬유 다발 기재에 있어서의 섬유의 간극에 분산시킨 후 분말형상의 열가소성 수지를 용융하고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 분말법, 용융한 열가소성 수지 중에 강화 섬유 다발 기재를 담그고, 가압함으로써 강화 섬유 다발 기재에 열가소성 수지를 함침시키는 추출법을 들 수 있다. 여러 가지 두께, 섬유 체적 함유율 등 다품종의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 제작할 수 있는 점에서 분말형상, 추출법이 바람직하다.

본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료에 포함되는 강화 섬유의 양으로서는 상기 성형 재료에 포함되는 열가소성 수지 100중량부에 대하여 5~50중량부인 것이 바람직하다. 바꿔 말하면 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료 전체(100중량%)에 대하여 강화 섬유를 5~50중량%(5중량% 이상 50중량% 이하) 함유하는 것이 바람직하다. 강화 섬유를 5중량% 이상 함유함으로써 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용하여 얻어지는 성형품의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 10중량% 이상이 보다 바람직하고, 20중량% 이상이 더 바람직하다. 한편, 강화 섬유를 50중량% 이하 함유함으로써 강화 섬유에 열가소성 수지를 보다 함침시키기 용이하다. 45중량% 이하가 보다 바람직하고, 40중량% 이하가 더 바람직하다. 섬유 중량 함유율은 강화 섬유와 열가소성 수지의 투입량을 조정함으로써 소망의 범위로 조정하는 것이 가능하다.

또한, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 그 용법이나 목적에 따라 소망의 함침성을 선택할 수 있다. 일반적으로 함침성이 높은 성형 재료일수록 단시간의 성형으로 역학 특성이 우수한 성형품이 얻어지기 때문에 바람직하다.

또한, 열가소성 수지의 부여 전의 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 기재 또는 열가소성 수지가 부여된 강화 섬유 다발에 대하여 단면형상을 조정하는 공정을 더 행하는 것은 포함되는 섬유의 수나, 크기나, 형상에 불균일이 적은 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료가 얻어지므로 바람직한 실시형태이다. 예를 들면, 롤이나 가이드 등을 사용하여 폭 방향으로 바이어싱하고, 강화 섬유 다발의 단면에 있어서 가장자리부를 둥글게 정형할 수 있다.

절단 공정(공정 (4))에 있어서는 열가소성 수지가 함침된 강화 섬유 다발을 절단한다. 절단의 방법에는 특별히 제한은 없고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 단수 또는 복수의 원반형상의 날에 압박하여 절단하는 방법이나, 2개의 날을 사용하여 전단력으로 절단하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 형태로서는 펠릿형상으로 하는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 형태는 사출 성형에 사용되는 사이즈로 한 펠릿이다. 펠릿의 형상을 한 본 발명에 의한 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 섬유가 펠릿의 길이 방향에 거의 평행하게 배열되고, 펠릿 중의 섬유 길이가 펠릿 길이와 동일 또는 그 이상이므로 이것을 사용하여 성형품으로 했을 때의 강화 섬유에 의한 기계 특성의 향상의 정도는 커서 성형품으로서 유리하다.

펠릿형상으로 한 본 발명의 제조 방법으로 얻어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 사용하여 사출 성형법에 의해 성형품을 얻는 방법으로서는, 예를 들면 금형의 온도가 상기 열가소성 수지의 열변형 온도보다 5~50℃ 높은 조건에서 성형하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 금형의 온도 범위가 열변형 온도보다 10℃~30℃ 높은 조건이다. 또한, 열변형 온도란 열가소성 수지만으로 구성되는 성형품을 ISO 75에 준거하여 플랫와이즈로 시험 하중 0.45㎫의 시험 조건에서 측정되는 열가소성 수지의 하중 휨 온도를 말한다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 이것을 사용하여 최종적인 성형품으로 하기 전의 중간 기재인 스탬퍼블 시트, 프리프레그로 가공할 수 있고, 또한 SMC(sheet molding compound)나 BMC(bulk molding compound)용의 재료로 가공할 수 있다.

(실시예)

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

(1) 사용 원료

·강화 섬유 다발 [A-1]:

섬유 지름 7.2㎛, 단사 수 50,000개의 연속된 탄소 섬유 다발(Zoltek Companies, Inc.제, "PX(등록상표)35")을 사용했다.

·강화 섬유 다발 [A-2]: 탄소 섬유 다발(Zoltek Companies, Inc.제 "PX35", 단사 수 50,000개, "13" 사이징제)을 사용했다.

·강화 섬유 다발 [A-3]: 유리 섬유 다발(Nitto Boseki Co., Ltd.제 240TEX, 단사 수 1,600개)을 사용했다.

·사이징제 [S-1]:

반응성 우레탄 수지 에멀션(DKS Co. Ltd.제, "SUPERFLEX(등록상표) R5000")을 사용했다.

·도포 수지 [P-1]:

수용성 폴리아미드(Toray Industries, Inc.제, "T-70")를 사용했다.

·도포 수지 [P-2]:

수용성 폴리아미드(Toray Industries, Inc.제, "A-90")를 사용했다.

·도포 수지 [P-3]:

수용성 폴리아미드(Toray Industries, Inc.제, "P-70")를 사용했다.

·도포 수지 [P-4]:

수용성 폴리아미드(Toray Industries, Inc.제, "P-95")를 사용했다.

·매트릭스 수지 [M-1]:

폴리아미드 수지(Toray Industries, Inc.제, "AMILAN(등록상표) CM1001")를 사용했다.

·매트릭스 수지 [M-2]: 미변성 폴리프로필렌 수지(Prime Polymer Co., Ltd.제, "Prime Polypro"(등록상표) J106MG) 90질량%와, 산변성 폴리프로필렌 수지(Mitsui Chemicals, Inc.제, "ADMER"(등록상표) QE800) 10질량%로 이루어지는 폴리프로필렌 마스터 배치를 제작했다.

(2) 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법

사이징제 또는 수용성 폴리아미드가 부착되어 있는 탄소 섬유 다발을 5g 정도 채취하고, 내열제의 용기에 투입했다. 이어서, 이 용기를 80℃, 진공 조건하에서 24시간 건조하고, 흡습하지 않도록 주의하면서 실온까지 냉각 후 칭량한 탄소 섬유의 중량을 m1(g)이라고 하고, 계속해서 용기마다 질소분위기 중 450℃에서 회화 처리를 행했다. 흡습하지 않도록 주의하면서 실온까지 냉각하고, 칭량한 탄소 섬유의 중량을 m2(g)라고 했다. 이상의 처리를 거쳐 탄소 섬유로의 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량을 다음 식에 의해 구했다. 측정은 10개의 섬유 다발에 대해서 행하고, 그 평균값을 산출했다.

부착량(wt%)=100×(m1-m2)/m1

(3) 드레이프값의 측정

30㎝로 절단한 강화 섬유 다발을 똑바로 늘려서 평평한 대에 얹고, 만곡하거나 꼬이거나 하지 않는 것을 확인한다. 만곡 또는 꼬임이 발생했을 경우 100℃ 이하의 가열 또는 0.1㎫ 이하의 가압에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 도 7에 나타내는 바와 같이 23±5℃의 분위기하 직방체의 대의 단으로부터 30㎝로 절단한 강화 섬유 다발 기재를 고정하고, 이때 강화 섬유 다발 기재는 대의 단으로부터 25㎝ 돌출되도록 고정했다. 즉, 강화 섬유 다발 기재의 단으로부터 5㎝의 부분이 대의 단에 오도록 했다. 이 상태로 5분간 정치한 후 대에 고정하고 있지 않은 쪽의 강화 섬유 다발 기재의 선단과, 대의 측면의 최단 거리를 측정하고, 드레이프값(D1)이라고 했다. 측정한 상기 강화 섬유 다발 기재를 25℃의 물에 5분간 침지한 후 인출하고, 물기를 없앴다. 이어서, 강화 섬유 다발 기재를 80℃, 진공 조건하에서 24시간 건조하고, 완전 건조한 후 상기 방법과 마찬가지의 방법으로 침지 처리 후 드레이프값(D2)이라고 했다. 측정 개수는 n=5로 해서 평균값을 채용했다.

(4) 경도의 측정

강화 섬유 다발 기재의 경도는 JIS L-1096 E법 (handle-o-meter법)에 준하여 HANDLE-O-Meter(DAIEI KAGAKU SEIKI MFG. co., ltd.제 「CAN-1MCB」)를 사용하여 측정했다. 경도 측정에 사용하는 시험편의 길이는 10㎝, 폭은 필라멘트 수 1700개~550개로 1㎜가 되도록 강화 섬유 다발 기재를 확폭 조정했다. 또한, 슬릿 폭은 20㎜로 설정했다. 이 슬릿 홈이 형성된 시험대에 시험편이 되는 강화 섬유 다발 기재를 1개 올리고, 블레이드에 의해 홈의 일정 깊이(8㎜)까지 시험편을 밀어넣을 때에 발생하는 저항력(g)을 측정했다. 강화 섬유 다발 기재의 경도는 3회의 측정의 산술 평균값으로부터 얻었다.

(5) 평균 섬유 수의 측정

1m당 강화 섬유 다발의 중량과 강화 섬유 다발을 구성하는 필라멘트 수로부터 필라멘트 1m당 중량 a(㎎/m)를 도출한다. 이어서, 10㎜ 정도의 길이로 커팅한 강화 섬유 다발의 섬유 길이 c(㎜)와 중량 b(㎎)를 측정하고, 하기 식에 의해 다발을 구성하는 섬유 수를 도출한다. 평균 섬유 수는 계 20개의 커팅한 강화 섬유 다발의 섬유 수의 산술 평균값으로 한다.

평균 섬유 수=(b×1000/(a×c))

(6) 평균 섬유 다발 폭의 측정

다발 폭을 강화 섬유 다발 길이 방향으로 30㎝ 간격 이상의 간격을 두고 20점 측정하고, 그 산술 평균값을 평균 섬유 다발 폭이라고 했다.

(7) 단위 폭당 섬유 수

평균 섬유 수를 평균 섬유 다발 폭으로 나눔으로써 단위 폭당 섬유 수라고 했다.

(8) 평균 다발 두께의 측정법

다발 두께를 섬유 다발 길이 방향(섬유 방향)으로 30㎝ 간격으로 20점 정도 측정하고, 그 평균값을 평균 섬유 다발 두께라고 했다.

(9) 강화 섬유 다발 기재의 폭 변화율 측정

30㎜로부터 85㎜로 확폭된 강화 섬유 다발 기재를 길이 230㎜로 커팅하고, 그 일단의 단으로부터 30㎜의 위치를 클립으로 끼워서 역단으로부터 100㎜ 사이에서 폭을 5점 측정하고, 그 평균값을 침지 전에 있어서의 W1이라고 했다. 그 후 25℃의 물에 5분간 침지한 후 인출하고, 클립으로 끼운 측이 위로 오도록 매단 상태로 1분간 물기를 없앤 후 클립으로 끼운 역단으로부터 100㎜ 사이에 있어서의 폭을 5점 측정하고, 그 평균값을 침지 후에 있어서의 W2라고 했다. 이상의 처리를 거쳐 강화 섬유 다발 기재의 폭 변화율을 다음 식에 의해 구했다.

폭 변화율=W2/W1

<공정 안정성>

강화 섬유 다발 기재를 제작하는 공정에 있어서 가열 롤러 등의 롤러로의 권취성이나 보풀의 발생량, 보빈으로의 권취성을 평가했다(양: 실용상 문제가 없는 레벨, 가: 바람직하지 못하지만 실용상 문제 없는 레벨, 불량: 실용상 문제 있으며, 사용할 수 없는 레벨).

<강화 섬유 기재의 제작(AFP 공정 안정성)>

파이버 플레이스먼트 헤드를 사용하여 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했다. 제작할 때의 보빈으로부터의 해서성이나 보풀의 발생량, 롤러 등으로의 권취 등을 평가하고, 실용상에 문제가 없는지 평가했다(양: 실용상 문제가 없는 레벨, 가: 바람직하지 못하지만 실용상 문제 없는 레벨, 불량: 실용상 문제 있으며, 사용할 수 없는 레벨).

[함침성 평가]

각 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께 방향 단면을 이하와 같이 관찰했다. 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 에폭시 수지로 포매한 샘플을 준비하고, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께 방향 단면이 양호하게 관찰할 수 있도록 될 때까지 상기 샘플을 연마했다. 연마한 샘플을 초심도 컬러 3D 형상 측정 현미경 VHX-950F(컨트롤러부)/VH-Z100R(측정부)(KEYENCE CORPORATION제)을 사용해서 확대 배율 400배로 촬영했다. 촬영 범위는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께×폭 500㎛의 범위로 했다. 촬영 화상에 있어서 수지가 차지하는 부위의 면적 및 공극(보이드)으로 되어 있는 부위의 면적을 구하고, 다음 식에 의해 함침률을 산출했다.

함침률(%)=100×(수지가 차지하는 부위의 총면적)/{(수지가 차지하는 부위의 총면적)+(공극으로 되어 있는 부위의 총면적)}

함침성이 높은 경우에는 보이드가 저감되고, 함침성이 낮은 경우에는 보이드가 증가하는 점에서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 함침성은 이 함침률을 평가 기준으로 해서 이하의 2단계로 평가하고, 양을 합격으로 했다.

(양: 함침률이 98% 이상이다. 불량: 함침률이 98% 미만이다)

[섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법]

제 1 실시형태에 있어서의 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료는 강화 섬유 다발 기재가 감긴 보빈을 4개 준비하고, 각각 보빈으로부터 연속적으로 사도 가이드를 통해 강화 섬유 다발 기재를 송출했다. 연속적으로 송출된 강화 섬유 다발 기재에 함침 다이 내에 있어서 충전한 피더로부터 정량 공급된 폴리아미드 수지를 함침시켰다. 함침 다이 내에서 폴리아미드 수지를 함침한 탄소 섬유를 인취 롤을 사용하여 함침 다이의 노즐로부터 1m/min의 추출 속도로 연속적으로 추출했다. 탄소 섬유를 추출할 때의 온도는 융점+60℃의 가공 온도에서 제조했다. 추출된 탄소 섬유 다발은 냉각 롤을 통과해서 폴리아미드 수지가 냉각 고화되고, 연속된 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료로서 권취기에 권취되었다. 얻어진 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 두께는 0.3㎜, 폭은 50㎜이며, 강화 섬유 방향은 일방향으로 배열되고, 섬유 체적 함유율 Vf가 55%인 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 상기 함침성 평가를 행했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

(10) 제직성의 평가

적어도 300m의 연속 운전이 가능한지의 여부로 평가했다.

A: 300m 이상의 연속 운전이 가능했다.

C: 300m 이상의 연속 운전이 불가능했다.

(11) 직물에 있어서의 수지 함침성의 판정

2장 포갠 일방향성 직물의 상면에 직물과 같은 중량의 폴리아미드6 수지(Toray Industries, Inc.제, "AMILAN"(등록상표) CM1001)를 적층하고, 프레스기로 1㎫, 5분 가압한 후의 직물 내부로의 수지 함침성을 단면 연마에 의해 판정했다.

A: 강화 섬유 다발 내에 수지가 90% 이상 함침했다.

B: 강화 섬유 다발 내에 수지가 50% 이상 90% 미만 함침했다.

C: 강화 섬유 다발 내에 수지가 50 미만 함침했다.

(12) 역학 특성(굽힘 특성)의 평가

JIS K7074(1988년)에 준거하여 제작된 시험편 각 수준 10샘플로 굽힘 시험을 실시하고, 굽힘 강도, 굽힘 강도의 CV값(%)을 구했다(CV: 변동 계수). 굽힘 강도가 150㎫ 미만을 C, 150㎫ 이상 200㎫ 미만을 B, 200㎫ 이상을 A라고 판정했다. 굽힘 강도의 CV값(%) 15%를 초과하는 경우를 C, 10% 이상 15% 이하를 B, 10% 미만을 A라고 판정했다. CV값이 작을수록 역학 특성의 불균일이 작아 양호하다.

(실시예 1)

섬유 다발 [A-1]을 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 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 분위기하)에 1차 사이징제를 도포한 상기 확폭 섬유 다발을 제공해서 건조하여 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 상술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 의거하여 산출한 결과 1.5wt%이었다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때에 확폭 섬유 다발의 섬유 다발 폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다. 이어서, 얻어진 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 도포 수지 [P-1]을 정제수로 희석한 함유(含油) 수지 처리액에 연속적으로 침지시켜서 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발에 도포 수지를 도포하고, 이어서 250℃의 핫 롤러와 250℃의 건조로(대기 분위기하)에 2차 사이징제(도포 수지 [P-1])를 도포한 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 제공해서 건조하여 수분을 제거하고, 1.5분 열처리를 실시해서 강화 섬유 다발 기재를 얻었다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 상술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 의거하여 산출한 결과 도포 수지 부착량은 0.1wt%이었다. 또한, 이것은 원래의 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발에 부여되어 있었던 사이징제를 포함하지 않은 총부착량이다.

강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성 제작한 결과 한번도 실 끊김을 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재가 얻어졌지만 약간 권취가 발생하여 프로세스 통과성을 가 라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재의 폭 변화율=W2/W1의 결과 및 드레이프 시험, 경도 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

결과 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 130㎜인 강화 섬유 다발 기재가 얻어졌다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했지만 파이버 플레이스먼트 헤드부에 약간 보풀이 퇴적하고 있었기 때문에 AFP 공정 안정성을 가 라고 했다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행하고, 함침성 평가 결과는 양 이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 양 이라고 했다.

(실시예 2)

도포 수지 [P-1] 부착량을 0.5wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 제조, 평가를 행했다. 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 제작할 수 있고, 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,111개/㎜, 드레이프값(D1)이 153㎜이었다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작하여 해서성도 문제 없고, 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭, 스트랜드 간격으로 강화 섬유 기재를 제작할 수 있었던 점에서 AFP 공정 안정성을 양 이라고 했다.

(실시예 3)

도포 수지 [P-1] 부착량을 1wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,020개/㎜, 드레이프값(D1)이 171㎜이었다.

(실시예 4)

도포 수지 [P-1] 부착량을 2wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,087개/㎜, 드레이프값(D1)이 210㎜이었다.

(실시예 5)

도포 수지 [P-1] 부착량을 3wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발을 얻을 수 있고, 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,111개/㎜, 드레이프값(D1)이 215㎜이었다.

(실시예 6)

도포 수지 [P-1] 부착량을 5wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있고, 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,020개/㎜, 드레이프값(D1)이 235㎜이었다.

(비교예 1)

도포 수지 [P-1] 부착량을 7wt%로 한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 섬유 다발이 딱딱하고, 보빈으로의 권취성이 불량하며, 안정되게 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 없어 이것으로부터 프로세스 통과성을 불량이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 242㎜이었다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했지만, 강화 섬유 다발을 잘 모을 수 없어 안정된 폭, 스트랜드 간격으로 강화 섬유 기재를 제작할 수 없었던 점에서 AFP 공정 안정성을 불량이라고 했다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행하고, 함침성 평가 결과는 양 이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 불량이라고 했다.

(비교예 2)

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 제공해서 건조하여 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 상술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 의거하여 산출한 결과 1.5% wt%이었다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때에 확폭 섬유 다발의 섬유 다발 폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다.

1차 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 1,500m 작성한 결과 확폭 처리를 행할 수는 있었지만 단사 보풀에 의한 롤러 등으로의 권취가 발생하여 안정되게 확폭 처리를 행할 수는 없어 프로세스 통과성을 불량~가 라고 했다.

2차 사이징제 도포 처리를 실시하지 않는 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 39㎜인 강화 섬유 다발 기재가 얻어졌다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했지만 얽히며, 보풀이 발생하고, 또한 강화 섬유 다발을 잘 모을 수 없어 안정된 폭, 스트랜드 간격으로 강화 섬유 기재를 제작할 수 없었던 점에서 AFP 공정 안정성을 불량이라고 했다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행한 결과 섬유 다발 내에 보이드가 보여 함침성 평가 결과는 불량이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 불량이라고 했다.

(비교예 3)

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

확폭 폭을 30㎜로 하는 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 확폭 처리를 행할 수는 있었지만 섬유 다발이 딱딱하고, 안정되게 권취할 수 없어 프로세스 통과성을 가 라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발은 단위 폭당 섬유 개수 1,667개/㎜, 드레이프값(D1)이 242㎜이었다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했지만, 강화 섬유 다발을 잘 모을 수 없어 안정된 폭, 스트랜드 간격으로 강화 섬유 기재를 제작할 수 없었던 점에서 AFP 공정 안정성을 가 라고 했다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행한 결과 약간 보이드가 보여 함침성 평가 결과는 불량이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 불량이라고 했다.

(실시예 7)

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

확폭 폭을 36㎜로 하는 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,389개/㎜, 드레이프값(D1)이 225㎜이었다.

(실시예 8)

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

확폭 폭을 69㎜로 하는 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 725개/㎜, 드레이프값(D1)이 164㎜이었다.

(비교예 4)

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

확폭 폭을 85㎜로 하는 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 섬유 다발이 얇고, 섬유 다발의 갈라짐이 발생하여 안정되게 확폭 처리를 행할 수는 없어 프로세스 통과성을 불량이라고 했다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작했지만 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일은 없었지만 안정된 폭, 스트랜드 간격으로 강화 섬유 다발 기재를 모을 수 없어 AFP 공정 안정성을 가 라고 했다.

(실시예 9)

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

확폭 폭을 35㎜로 하는 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,429개/㎜, 드레이프값(D1)이 229㎜이었다.

(비교예 5)

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 분위기하)에 1차 사이징제를 도포한 상기 확폭 섬유 다발을 제공해서 건조하여 수분을 제거했다. 얻어진 1차 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 상술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 의거하여 산출한 결과 1.5wt%이었다. 또한, 사이징 처리액에 침지했을 때에 확폭 섬유 다발의 섬유 다발 폭이 표면 장력에 의해 줄어들지 않도록 섬유 다발에 가해지는 장력을 조정하면서 실시했다. 이어서, 얻어진 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 도포 수지 [P-1]을 정제수로 희석한 함유 수지 처리액에 연속적으로 침지시켜서 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발에 도포 수지를 도포하고, 이어서 130℃의 핫 롤러와 130℃의 건조로(대기 분위기하)에 2차 사이징제(도포 수지 [P-1])를 도포한 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발을 제공해서 건조하여 수분을 제거하고, 0.3분 열처리를 실시했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 상술한 사이징제 또는 수용성 폴리아미드의 부착량의 측정 방법에 의거하여 산출한 결과 도포 수지 부착량은 2wt%이었다. 또한, 이것은 원래의 사이징제 부여가 완료된 확폭 섬유 다발에 부여되어 있었던 사이징제를 포함하지 않은 총부착량이다.

열처리 온도, 시간을 130℃, 0.3분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 롤러로의 권취가 발생하여 안정되게 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 없어 프로세스 통과성을 불량이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재의 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 108㎜인 강화 섬유 다발 기재가 얻어졌다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행한 결과 함침성 평가 결과는 양 이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 불량이라고 했다.

(실시예 10)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 130℃, 15분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,042개/㎜, 드레이프값(D1)이 214㎜이었다.

(실시예 11)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 350℃, 0.4분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,064개/㎜, 드레이프값(D1)이 200㎜이었다.

(비교예 6)

2차 사이징제의 열처리 온도, 시간을 350℃, 16분으로 하는 것 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 일부 섬유 갈라짐이 일어나지만 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 가 라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,111개/㎜, 드레이프값(D1)이 96㎜이었다.

계속해서, 얻어진 강화 섬유 다발 기재를 파이버 플레이스먼트 헤드로 연속적으로 삽입해서 가대 상에 상기 강화 섬유 다발을 일방향으로 모으고, 250㎜×250㎜의 정방형형상이 되도록 강화 섬유 기재를 제작한 결과 한번도 실 끊김은 없었지만 일부 권취를 일으키고, 또한 보풀이 발생해 있었던 점에서 AFP 공정 안정성을 양 이라고 했다.

이어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법에 따라 강화 섬유 다발 기재에 매트릭스 수지 [M-1]을 함침시켜서 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻었다. 얻어진 섬유 강화 수지 성형 재료의 함침성의 평가를 행한 결과 보이드가 보여 함침성 평가 결과는 불량이었다. 이것으로부터 총합 평가(양: 실사용상 문제 없는 레벨, 불량: 실사용상 문제가 있는 레벨)를 불량이라고 했다.

(실시예 12)

섬유 다발 [A-1]을 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/min으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 확폭 처리를 실시한 후에 50㎜ 폭의 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 50㎜로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻고, 얻어진 확폭 섬유 다발의 1차 사이징제에 사이징제 [S-1]의 대신에 도포 수지 [P-1]을 사용한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 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 완료된 확폭 섬유 다발에 부여되어 있었던 1차 사이징제를 포함하지 않은 부착량이다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 198㎜이었다.

(실시예 13)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-2]로 한 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,042개/㎜, 드레이프값(D1)이 224㎜이었다.

(실시예 14)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-3]으로 한 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,111개/㎜, 드레이프값(D1)이 211㎜이었다.

(실시예 15)

도포 수지 [P-1]을 도포 수지 [P-4]로 한 이외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 평가를 행했다. 그 결과 강화 섬유 다발 기재를 1,500m 작성한 결과 한번도 실 끊김, 권취를 일으키는 일 없이 안정된 폭으로 강화 섬유 다발 기재를 얻을 수 있어 프로세스 통과성을 양 이라고 했다. 얻어진 강화 섬유 다발 기재는 단위 폭당 섬유 개수 1,000개/㎜, 드레이프값(D1)이 214㎜이었다.

이어서, 제직성의 평가를 행했다.

(참고예 1)

강화 섬유 다발 [A-2]를 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/분으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 확폭 처리를 실시한 후에 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 임의의 폭으로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

도포 수지 [P-1]을 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 3.2질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 1540개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 138㎜, 다발 경도 81g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 6.5㎜인 강화 섬유 다발(a)을 얻었다.

(참고예 2)

도포 수지 [P-1]을 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 6.1질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 1430개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 231㎜, 다발 경도 210g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 7.0㎜인 강화 섬유 다발(b)을 얻었다.

(참고예 3)

도포 수지 [P-2]를 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 3.3질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 550개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 127㎜, 다발 경도 76g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 9.1㎜인 강화 섬유 다발(c)을 얻었다.

(참고예 4)

강화 섬유 다발 [A-3]을 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/분으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 확폭 처리를 실시한 후에 폭 규제 롤을 통과시킴으로써 임의의 폭으로 확폭한 확폭 섬유 다발을 얻었다.

도포 수지 [P-2]를 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 3.8질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-3]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-3]의 단위 폭당 섬유 수 2200개/㎜, 다발 두께 0.23㎜, 드레이프값 220㎜, 다발 경도 191g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-3]을 분섬하여 평균 다발 폭이 0.7㎜인 강화 섬유 다발(d)을 얻었다.

(참고예 5)

도포 수지 [P-3]을 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 3.3질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 4420개/㎜, 다발 두께 0.36㎜, 드레이프값 243㎜, 다발 경도 230g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 5.7㎜인 강화 섬유 다발(e)을 얻었다.

(참고예 6)

도포 수지 [P-3]을 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 4.7질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 5110개/㎜, 다발 두께 0.38㎜, 드레이프값 246㎜, 다발 경도 254g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 4.9㎜인 강화 섬유 다발(f)을 얻었다.

(참고예 7)

도포 수지 [P-4]를 물에 용해 또는 분산시킨 모액을 조정하여 3.1질량%의 부착량이 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표에 나타내는 바와 같이 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 4880개/㎜, 다발 두께 0.4㎜, 드레이프값 245㎜, 다발 경도 243g이었다. 확폭된 강화 섬유 다발 [A-2]를 분섬하여 평균 다발 폭이 5.1㎜인 강화 섬유 다발(g)을 얻었다.

(실시예 16)

참고예 1에서 얻어진 강화 섬유 다발(a)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 다발(날실)은 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭(筬入幅) 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입(打入) 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(실시예 17)

참고예 2에서 얻어진 강화 섬유 다발(b)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 다발(날실)은 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(실시예 18)

참고예 3에서 얻어진 강화 섬유 다발(c)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 사조(날실)는 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 7)

참고예 4에서 얻어진 강화 섬유 다발(d)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 유리 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 유리 섬유 사조(날실)는 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 8)

참고예 5에서 얻어진 강화 섬유 다발(e)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 사조(날실)는 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 9)

참고예 6에서 얻어진 강화 섬유 다발(f)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 사조(날실)는 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

(비교예 10)

참고예 7에서 얻어진 강화 섬유 다발(g)을 사용하여 일방향성 직물(평직 조직, 탄소 섬유 단위 중량 200g/㎡)을 에어 제트 직기(TSUDAKOMA Corp.제 ZA100)에서 1.1m/분의 속도로 제직했다. 탄소 섬유 사조(날실)는 각 보빈으로부터 해서하여 모아 정경하지 않고 직접 성입폭 127㎝로 직기에 유도했다. 씨실에는 22.5tex의 글라스 파이버(UNITIKA LTD.제)를 사용했다. 날실이 개구를 시작하는 개소로부터 힐드까지의 날실 길이는 힐드 개구량의 12배로 했다. 씨실 삽입은 메인 노즐 1개(0.25㎫), 서브 노즐 16개(0.4㎫)에 의해 타입 횟수가 340회/분이 되도록 행했다. 여기에서 서브 노즐의 배치 간격은 씨실 삽입측으로부터 순서대로 70㎜ 간격으로 2개, 55㎜ 간격으로 6개, 50㎜ 간격으로 4개, 45㎜ 간격으로 4개가 되도록 하고, 씨실 삽입측에 있어서의 최단부의 서브 노즐과 이웃하는 서브 노즐 사이의 거리보다 반 씨실 삽입측에 있어서의 거리를 짧게 했다. 수지 함침성 및 제직성의 결과를 표 3에 나타낸다.

이어서, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료(제 3 실시형태)에 있어서의 평가를 실시했다.

(실시예 19)

강화 섬유 다발 [A-2]를 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/분으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 확폭 처리를 실시한 후에 폭 규제 롤을 통과시켜서 확폭 폭을 조정했다.

도포 수지 [P-1]의 수용액을 사용하여 사이징제의 부착량이 3.2중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 1540개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 138㎜, 다발 경도 81g이었다.

단축 압출기의 토출 선단부에 용융 수지의 피복 다이스구를 설치한 장섬유 강화 수지 펠릿 제조 장치를 사용해서 매트릭스 수지 [M-1]을 메인 호퍼로부터 공급하고, 스크루 회전수 200rpm으로 용융시켜 사이징제가 부여된 상기 강화 섬유 다발을 용융 수지를 토출하는 다이스구(직경 3㎜)에 공급하고, 수지를 함침해서 얻어진 스트랜드를 냉각 후 펠리타이저에서 펠릿 길이 10㎜ 길이로 절단하여 장섬유 펠릿을 얻었다.

상기 펠릿 중에 포함되는 강화 섬유의 섬유 길이는 펠릿 길이와 실질적으로 동일했다. 또한, 매트릭스 수지 [M-1] 100중량부에 대한 강화 섬유 다발 [A-2]의 함유량은 30중량부이었다.

이 장섬유 펠릿을 사용하여 Sumitomo Heavy Industries, Ltd.제 SE75DUZ-C250형 사출 성형기를 사용하여 사출 시간: 10초, 보압(保壓)력: 성형 하한압+10㎫, 보압 시간: 10초, 실린더 온도: 230℃, 금형 온도: 110℃의 조건에서 특성 평가용 시험편(성형품)을 성형했다. 얻어진 시험편은 온도 23℃, 50%RH로 조정된 항온 항습실에 24시간 방치 후에 굽힘 특성 평가를 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

(실시예 20)

도포 수지 [P-2]의 수용액을 사용하고, 사이징제의 부착량이 6.1중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 1430개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 231㎜, 다발 경도 210g이었다.

이 장섬유 펠릿을 사용하여 Sumitomo Heavy Industries, Ltd.제 SE75DUZ-C250형 사출 성형기를 사용하여 사출 시간: 10초, 보압력: 성형 하한압+10㎫, 보압 시간: 10초, 실린더 온도: 230℃, 금형 온도: 110℃의 조건에서 특성 평가용 시험편(성형품)을 성형했다. 얻어진 시험편은 온도 23℃, 50%RH로 조정된 항온 항습실에 24시간 방치 후에 굽힘 특성 평가를 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

(실시예 21)

강화 섬유 다발 [A-3]을 와인더를 사용하여 일정 속도 10m/분으로 권출하고, 10㎐로 축 방향으로 진동하는 진동 확폭 롤에 통과시켜 확폭 처리를 실시한 후에 폭 규제 롤을 통과시켜서 확폭 폭을 조정했다.

도포 수지 [P-2]의 수용액을 사용하고, 사이징제의 부착량이 3.3중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-3]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-3]의 단위 폭당 섬유 수 550개/㎜, 다발 두께 0.07㎜, 드레이프값 127㎜, 다발 경도 76g이었다.

상기 펠릿에 포함되는 강화 섬유의 섬유 길이는 펠릿 길이와 실질적으로 동일했다. 또한, 매트릭스 수지 [M-1] 100중량부에 대한 강화 섬유 다발 [A-3]의 함유량은 30중량부이었다.

(실시예 22)

도포 수지 [P-3]의 수용액을 사용하고, 사이징제의 부착량이 3.8중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 2200개/㎜, 다발 두께 0.23㎜, 드레이프값 220㎜, 다발 경도 191g이었다.

단축 압출기의 토출 선단부에 용융 수지의 피복 다이스구를 설치한 장섬유 강화 수지 펠릿 제조 장치를 사용해서 매트릭스 수지 [M-2]를 메인 호퍼로부터 공급하고, 스크루 회전수 200rpm으로 용융시켜 사이징제가 부여된 상기 강화 섬유 다발을 용융 수지를 토출하는 다이스구(직경 3㎜)에 공급하고, 수지를 함침해서 얻어진 스트랜드를 냉각 후 펠리타이저에서 펠릿 길이 10㎜ 길이로 절단하여 장섬유 펠릿을 얻었다.

상기 펠릿에 포함되는 강화 섬유의 섬유 길이는 펠릿 길이와 실질적으로 동일했다. 또한, 매트릭스 수지 [M-2] 100중량부에 대한 강화 섬유 다발 [A-2]의 함유량은 30중량부이었다.

(비교예 11)

확폭 처리는 행하지 않고, 도포 수지 [P-3]의 수용액을 사용해서 사이징제의 부착량이 3.3중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 4420개/㎜, 다발 두께 0.36㎜, 드레이프값 243㎜, 다발 경도 230g이었다.

상기 펠릿에 포함되는 강화 섬유의 섬유 길이는 펠릿 길이와 실질적으로 동일했다. 또한, 매트릭스 수지 [M-1] 100중량부에 대한 강화 섬유 다발 [A-2]의 함유량은 30중량부이었다.

(비교예 12)

확폭 처리는 행하지 않고, 도포 수지 [P-4]의 수용액을 사용해서 사이징제의 부착량이 4.7중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 5110개/㎜, 다발 두께 0.38㎜, 드레이프값 246㎜, 다발 경도 254g이었다.

(비교예 13)

확폭 처리는 행하지 않고, 도포 수지 [P-4]의 수용액을 사용해서 사이징제의 부착량이 3.1중량%가 되도록 침지법에 의해 강화 섬유 다발 [A-2]에 부여하고, 250℃, 2분간 건조를 행했다. 표 4에 나타내는 바와 같이 사이징제가 부여된 강화 섬유 다발 [A-2]의 단위 폭당 섬유 수 4880개/㎜, 다발 두께 0.4㎜, 드레이프값 245㎜, 다발 경도 243g이었다.

이 장섬유 펠릿을 사용하여 Sumitomo Heavy Industries, Ltd.제 SE75DUZ-C250형 사출 성형기를 사용하여 사출 시간: 10초, 보압력: 성형 하한압+10㎫, 보압 시간: 10초, 실린더 온도: 230℃, 금형 온도: 110℃의 조건에서 특성 평가용 시험편(성형품)을 성형했다. 얻어진 시험편은 온도 23℃, 50%RH로 조정된 항온 항습실에 24시간 방치 후에 굽힘 특성 평가를 행했다. 얻어진 결과를 표 4에 나타낸다.

본 발명은 복수의 단사로 이루어지는 섬유 다발에 적용할 수 있고, 도포 수지를 적절한 타이밍에서 부여함으로써 적절한 형태로 유지할 수 있다. 특히, 강화 섬유를 사용할 때에는 얻어진 섬유 강화 수지 재료는 매트릭스 수지를 함침하여 모든 섬유 강화 복합 재료에 사용할 수 있다.

100: 강화 섬유 다발 기재 101: 보빈(강화 섬유)
102: 강화 섬유 다발 103: 개섬·확폭 유닛
104: 폭 규제 롤러 105: 도포 수지 수용액
106: 당김 롤러 107: 히터 롤
180: 분섬 섬유 다발 201: 강화 섬유 기재
202: 강화 섬유 다발군 300: 개섬·확폭 공정
301: 분섬 처리 공정 400: 사이징제 부여 공정
401: 사이징제 도포 공정 402: 건조 공정
500: 열처리 공정 A~O: 패턴
a: 섬유 다발 주행 방향

Claims

1차 사이징제 및 2차 사이징제가 강화 섬유 다발 표면에 부착되어 있고,
상기 1차 사이징제는 에폭시기, 우레탄기, 아미노기 또는 카르복실기를 갖는 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하며,
상기 2차 사이징제는 수용성 폴리아미드계 수지를 포함하고,
상기 수용성 폴리아미드계 수지는 강화 섬유 다발 표면의 최표층에 존재하며,
상기 수용성 폴리아미드계 수지의 고형분 부착량은 0.1wt% 이상 5wt% 이하이고,
강화 섬유 다발에 포함되는 단위 폭당 섬유 개수가 600개/㎜ 이상 1,600개/㎜ 미만이며,
강화 섬유 다발의 드레이프값이 120㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

삭제

제 1 항에 있어서,
경도가 39g 이상 200g 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

삭제

제 1 항에 있어서,
상기 강화 섬유 다발 기재의 침지 전에 있어서의 폭을 W1, 25℃, 5분간 물에 침지한 후에 있어서의 폭을 W2라고 했을 경우의 폭 변화율 W2/W1이 0.5 이상 1.1 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

제 1 항에 있어서,
상기 강화 섬유 다발 기재를 25℃, 5분간 물에 침지하고, 완전 건조한 후의 공기 중에서의 드레이프값(D2)이 110㎜ 이상 240㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

제 1 항에 있어서,
상기 강화 섬유 다발의 평균 폭을 W1이라고 했을 때에 폭 정밀도가 W1-1㎜ 이상, W1+1㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재.

강화 섬유 다발군으로 이루어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료로서,
제 1 항에 기재된 강화 섬유 다발 기재의 부직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

강화 섬유 다발군으로 이루어지는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료로서,
제 1 항에 기재된 강화 섬유 다발 기재의 직물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
매트릭스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

제 12 항에 있어서,
상기 매트릭스 수지가 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료.

하기 공정 (1) 및 공정 (2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.
공정 (1) 에폭시기, 우레탄기, 아미노기 또는 카르복실기를 갖는 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 1차 사이징제가 부착된 복수의 단사로 이루어지는 강화 섬유 다발을 확폭하는 확폭 공정
공정 (2) 수용성 폴리아미드를 포함하는 2차 사이징제를 확폭한 강화 섬유 다발에 상기 수용성 폴리아미드의 고형분 부착량이 0.1wt% 이상 5wt% 이하가 되도록 부여한 후에 가열 처리를 실시하는 사이징제 부여 공정

제 14 항에 있어서,
상기 공정 (2)에 있어서 용매에 용해시켜서 농도 0.1wt%~20wt%의 고분자 용액으로 한 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포하는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.

제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 수용성 폴리아미드가 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 디카르복실산을 중합해서 얻어진 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 섬유 다발 기재의 제조 방법.

하기 공정 (1)~공정 (4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.
공정 (1) 에폭시기, 우레탄기, 아미노기 또는 카르복실기를 갖는 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 1차 사이징제가 부착된 복수의 단사로 이루어지는 강화 섬유 다발을 확폭하는 확폭 공정
공정 (2) 수용성 폴리아미드를 포함하는 2차 사이징제를 확폭한 강화 섬유 다발에 상기 수용성 폴리아미드의 고형분 부착량이 0.1wt% 이상 5wt% 이하가 되도록 부여한 후에 가열 처리를 실시하는 사이징제 부여 공정
공정 (3) 용융한 열가소성 수지를 상기 사이징제를 부여한 강화 섬유 다발에 함침시키는 공정
공정 (4) 열가소성 수지가 함침된 강화 섬유 다발을 절단하고, 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료를 얻는 공정

제 17 항에 있어서,
상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포한 후에 온도 130~350℃의 가열 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포한 후에 0.33~15분간의 가열 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

제 17 항에 있어서,
상기 공정 (2)에 있어서 용매에 용해시켜서 농도 0.1wt%~20wt%의 고분자 용액으로 한 상기 수용성 폴리아미드를 상기 강화 섬유 다발에 도포하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.

제 17 항에 있어서,
상기 수용성 폴리아미드가 주쇄 중에 3급 아미노기 및/또는 옥시에틸렌기를 갖는 디아민과 디카르복실산을 중합해서 얻어진 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 열가소성 수지 성형 재료의 제조 방법.