KR20130123295A - 탄소 섬유 롤테이프와 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20130123295A
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시게유키 타카사카
요시히로 아사미
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다이셀 폴리머 가부시끼가이샤
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Abstract

탄소 섬유와 방향족 폴리아미드 수지 또는 지방족 폴리아미드 수지를 포함하는 복합체로 이루어지는 탄소 섬유 테이프가 원통 형상 심재에 감긴 탄소 섬유 롤테이프로서, 식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 5~100mm의 범위이며, 상기 폭(W)이 5~100mm의 범위의 탄소 섬유 테이프가 감긴 원통 형상 심재의 최소 직경(D)이, 식(II)으로부터 구해지는 것인 탄소 섬유 롤테이프.
0.2×10-3×N≤W≤2×10-3×N (I)
(식(I) 중, N은 탄소 섬유를 구성하는 탄소 섬유의 개수이다.)
4.5×F×t≤D≤50×F×t (II)
(식(II) 중, F는 탄소 섬유량으로 20~60질량%의 범위이며, t는 탄소 섬유 테이프의 두께로 0.1~0.5mm의 범위이다.)

Description

탄소 섬유 롤테이프와 그 제조 방법{CARBON FIBER WOUND TAPE AND PRODUCTION METHOD FOR SAME}
본 발명은 원통 형상 심재에 탄소 섬유 테이프가 감긴 탄소 섬유 롤테이프와, 그 제조 방법에 관한 것이다.
탄소 섬유는 경량이며 기계적 강도가 높기 때문에, 각종 용도에 적용하는 수지 재료의 강화 섬유로서 범용되고 있다.
일본 특허 제3119699호 공보는 장섬유 강화 복합 재료의 제조 방법의 발명이며, 단락번호 0007에는 섬유의 예로서 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유 등의 연속된 섬유가 나타나 있다. 그러나, 실시예에서 사용되고 있는 것은 유리 섬유뿐이며, 다른 섬유, 특히 기계적 강도가 크게 상이한 탄소 섬유로도 마찬가지로 제조할 수 있는 것이라고는 인정되지 않았다.
일본 특허 제3386158호 공보는 소정의 조건식을 만족하는 강화 섬유를 열가소성 수지로 함침하여 얻어지는 테이프 형상 성형 재료의 발명이다. 단락번호 0007에서는 강화 섬유로서 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹스 섬유, 금속 섬유 등이 예시되어 있다. 그러나, 실시예에서 사용되고 있는 것은 유리 섬유뿐이며, 다른 섬유, 특히 기계적 강도가 크게 상이한 탄소 섬유로도 마찬가지로 제조할 수 있는 것이라고는 인정되지 않았다. 또한, 청구항 1에 기재된 조건식을 만족하는 탄소 섬유를 사용한 경우, 일본 특허 제3386158호 공보의 실시예의 방법으로는 사실상 테이프 형상 성형체는 제조할 수 없다.
일본 공개특허공보 2007-76224호는 탄소 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 장치의 발명이다. 상기 제조 장치는 탄소 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조시에 발생하는 보풀을 배출하는 것이 특징인 것이다.
일본 공개특허공보 2007-118216호는 탄소 섬유 강화 열가소성 수지 테이프의 제조 방법의 발명이다. 얻어진 테이프 두께는 130μm 이하가 되고, 130μm를 넘는 것은 굽힘 강도가 떨어지고 있는 것이 기재되어 있다(표 1 참조). 일본 공개특허공보 2007-118216호의 발명은 테이프의 두께가 크면 굽힘 강도가 떨어진다는 지견에 기초하여, 테이프 두께를 작게 함으로써, 굽힘 강도를 높이고자 한 것이다.
탄소 섬유 테이프를 보관하거나 운반하거나 하는 경우에는 긴 상태로는 취급이 어렵기 때문에, 심재에 권취한 롤테이프의 상태로 보관·운반할 수 있으면 용이하며, 사용시의 작업성도 좋아진다. 또한 작업의 종류에 따라서는 작은 직경의 롤테이프가 사용하기 쉬운 경우나, 큰 직경의 롤테이프가 사용하기 쉬운 경우가 있다.
그러나, 일본 공개특허공보 2007-118216호 공보에 기재된 바와 같이, 종래에는 탄소 섬유 테이프의 두께가 커지면(두께가 130μm를 넘으면) 굽힘 강도가 떨어지는(즉, 두께가 커지면 권취 보존이 곤란해지는) 것이 알려져 있었다. 이 사실로부터 보면, 탄소 섬유 테이프를 얇게 하면 되지만, 과도하게 얇게 하는 것은 기술적으로 곤란하며, 오히려 작업성을 손상하는 경우도 생각된다.
본 발명은 보관이나 운반이 용이하며, 작업성을 현저하게 향상시킬 수 있는 원통 형상 심재에 탄소 섬유 테이프가 감긴 탄소 섬유 롤테이프와, 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 과제의 해결 수단으로서,
탄소 섬유와 방향족 폴리아미드 수지 또는 지방족 폴리아미드 수지를 포함하는 복합체로 이루어지는 탄소 섬유 테이프가 원통 형상 심재에 감긴 탄소 섬유 롤테이프로서,
식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 5~100mm의 범위이며,
상기 폭(W)이 5~100mm의 범위의 탄소 섬유 테이프가 감긴 원통 형상 심재의 최소 직경(D)이, 식(II)으로부터 구해지는 것인 탄소 섬유 롤테이프를 제공한다.
0.2×10-3×N≤W≤2×10-3×N (I)
(식(I) 중, N은 탄소 섬유를 구성하는 탄소 섬유의 개수이다.)
4.5×F×t≤D≤50×F×t (II)
(식(II) 중, F는 탄소 섬유량으로, 20~60질량%의 범위이며, t는 탄소 섬유 테이프의 두께로, 0.1~0.5mm의 범위이다.)
또 본 발명은 다른 과제의 해결 수단으로서,
청구항 상기한 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법으로서,
1개 또는 2개 이상의 탄소 섬유를 포함하는 집속체를 크로스 헤드 다이에 도입하는 공정,
크로스 헤드 다이 내에 있어서, 가열 및 가압 상태에서, 탄소 섬유를 포함하는 집속체를 개섬하면서 용융 수지와 접촉시키고, 탄소 섬유와 열가소성 수지가 일체화된 테이프 형상의 복합체를 얻는 공정,
상기 테이프 형상의 복합체를 크로스 헤드 다이의 슬릿 출구로부터 압출하고, 두께 방향의 양측으로부터 롤러로 지지하고, 또한 냉각함으로써 탄소 섬유 테이프를 얻는 공정,
얻어진 탄소 섬유 테이프를 원통 형상 심재에 감는 공정
을 가지고 있는 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프는 심재의 주위에 탄소 섬유 테이프가 권취된 형태인 점에서 보관 및 운반이 용이하며, 필요량만큼 꺼내서 사용할 수 있는 점에서 작업성도 좋다.
본 발명은 작업시에 탄소 섬유 롤테이프로부터 필요한 길이를 풀어낸 탄소 섬유 테이프를 원하는 길이로 절단하여 사용할 수 있다.
본 발명은 자동차 등의 부품으로의 보강 테이프로서 유용하다. 인서트 성형, 첩부, 적층 등에 의해, 설계상 필요한 부분에 보수를 행함으로써, 부품을 박육(薄肉)·소형화하여 부품 중량의 저감을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 방향성을 이용한 부품의 변형 제어도 가능한 점에서 특히 자동차 산업, 토목 건축 산업 등의 부품 경량화가 필요한 분야에서 유효하다.
도 1은 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법을 설명하기 위한 제조 플로우를 나타내는 개략도.
도 2는 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법을 설명하기 위한 다른 제조 플로우를 나타내는 개략도.
<탄소 섬유 롤테이프>
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프는 탄소 섬유 테이프가 원통 형상 심재의 주위에 다수회(다수층) 권취된 것이다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로 사용하는 탄소 섬유 테이프는 원통 형상 심재에 권취할 수 있고, 또한 적어도 실시예에 기재된 내구 시험 1을 실시했을 때에 외관에 변화가 없는 것(크랙 등이 생기지 않는 것)이며, 바람직하게는 추가로 내구 시험 2를 실시했을 때에도 변화가 없는 것이다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프(탄소 섬유 테이프)는 하기 식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 5~100mm의 범위이다.
0.2×10-3×N≤W≤2×10-3×N (I)
(식(I) 중, N은 탄소 섬유를 구성하는 탄소 섬유의 개수이다.)
또한, 시판되고 있는 탄소 섬유의 외경은 거의 동일 직경(7μm정도)이므로, 식(I)에서는 고려하지 않고 있다.
식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)은 예를 들면
탄소 섬유 25,000개를 사용함으로써, 탄소 섬유 테이프의 폭(W)을 5~50mm의 범위로 할 수 있고,
탄소 섬유 50,000개를 사용함으로써, 탄소 섬유 테이프의 폭(W)을 10~100mm의 범위로 할 수 있다.
식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 하한값(5mm) 이상이면, 수지(방향족 폴리아미드 수지 또는 지방족 폴리아미드 수지)의 함침이 충분해지므로, 탄소 섬유 테이프 자체의 강도가 높아지고, 상한값(100mm) 이하이면, 테이프 내의 탄소 섬유의 분포가 균일해지므로, 탄소 섬유를 포함하고 있는 것에 따른 기능이 충분히 발현된다.
식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)은 10~80mm가 바람직하고, 10~50mm가 보다 바람직하다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로 사용하는 원통 형상 심재는 폭(직경) 방향의 단면이 원형인 것이지만, 다각형(삼각형 이상으로, 바람직하게는 육각형, 팔각형 등)이어도 되고, 타원형이어도 된다.
원통 형상 심재는 종이, 나무, 플라스틱, 금속, 세라믹스 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
원통 형상 심재의 최소 직경(최소 외경)(D)은 식(II)으로부터 구해지는 것이다. 원통 형상 심재의 최소 직경(D)은 상기 폭(W)의 탄소 섬유 테이프를 권취할 수 있고, 또한 적어도 실시예에 기재된 내구 시험 1을 실시했을 때에 외관에 변화를 발생시키지 않는(크랙 등을 발생시키지 않는) 최소값이며, 바람직하게는 추가로 내구 시험 2를 실시했을 때에도 변화를 발생시키지 않을 것 같은 최소값이다.
4.5×F×t≤D≤50×F×t (II)
(식(II) 중, F는 탄소 섬유량으로, 20~60질량%의 범위이며, t는 탄소 섬유 테이프의 두께로, 0.1~0.5mm의 범위이다.)
또한, 원통 형상 심재의 단면 형상이 다각형, 예를 들면 육각형인 경우에는, 마주 대하는 모서리끼리를 연결한 길이가 상기 D가 되고, 타원형인 경우에는 긴 직경의 길이가 상기 D가 된다.
탄소 섬유 테이프는 탄소 섬유량이 적을수록(즉, 방향족 폴리아미드 수지량 또는 지방족 폴리아미드 수지량이 많을수록), 유연성이 향상하여 심재에 감기 쉬워지고, 탄소 섬유량이 많을수록(즉, 방향족 폴리아미드 수지량 또는 지방족 폴리아미드 수지량이 적을수록), 유연성이 저하되어 심재에 감기 어려워진다.
또한 탄소 섬유 테이프는 두께가 크면 제조는 용이하지만, 심재에 감기 어려워지고, 두께가 작으면 제조가 곤란해지지만, 심재에 감기 쉬워진다.
식(II)은 탄소 섬유 테이프의 탄소 섬유 농도(F) 및 두께(t)의 관계로부터, 탄소 섬유 테이프를 감아서 유지할 수 있는 원통 형상 심재의 직경(D)을 구하는 것이다.
구체적으로는 다양한 농도(F) 및 두께(t)를 가지는 탄소 섬유 테이프를 다양한 직경의 심재에 감았을 때, 탄소 섬유 테이프에 외관 변화가 생기지 않는 경우의 심재의 직경(D)을 실험에 의해 측정하고, 농도(F) 및 두께(t)와의 관련으로부터 식(II)을 이끌어낼 수 있다.
식(II)으로부터 구해지는 원통 형상 심재의 최소 직경(D) 이상이면, 감아서 유지했을 때에 탄소 섬유 테이프에 크랙 등이 발생하는 일이 없다. 또한, 원통 형상 심재의 최소 직경(D)은 운반시, 보관시, 작업시 등에 있어서의 취급 용이성의 관점으로부터는 식(II)으로부터 구해지는 최소 직경(D)을 만족하는 것 중, 25mm 이상인 것이 바람직하고, 30mm 이상인 것이 보다 바람직하다.
또, 원통 형상 심재의 상한값은 탄소 섬유 테이프를 감을 수 있고, 또한 크랙 등을 발생시키지 않는다는 이유로부터는 제한은 없고, 제조 공정, 보관 및 운반, 작업 현장 등의 요청에 따라서 적당히 선택할 수 있는 것이며, 예를 들면 1000mm 이하로 할 수 있는데, 취급상의 관점으로부터는 800mm 이하가 바람직하고, 600mm 이하, 500mm 이하가 보다 바람직하다.
탄소 섬유 롤테이프가 되는 탄소 섬유 테이프는 탄소 섬유와 폴리아미드 수지를 포함하는 복합체로 이루어지는 것이다.
탄소 섬유는 주지의 것이며, PAN계, 피치계, 레이온계, 리그닌계 등의 것을 사용할 수 있다.
방향족 폴리아미드는 방향족 디카르복실산과 지방족 디아민 또는 지방족 디카르복실산과 방향족 디아민으로부터 얻어지는 것, 예를 들면 폴리아미드 MXD(메타크실릴렌디아민과 아디프산), 폴리아미드 6T(헥사메틸렌디아민과 테레프탈산), 폴리아미드 6I(헥사메틸렌디아민과 이소프탈산), 폴리아미드 9T(노난디아민과 테레프탈산), 폴리아미드 M5T(메틸펜타디아민과 테레프탈산), 폴리아미드 10T(데카메틸렌디아민과 테레프탈산)를 사용할 수 있다.
지방족 폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 1212, 폴리아미드 1010, 폴리아미드 1012, 폴리아미드 1112, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리아미드 69, 폴리아미드 810 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프는 원통 형상 심재에 권취된 형태의 것이고, 작업시에는 적당한 길이를 풀어내고, 원하는 길이로 절단하여, 탄소 섬유 테이프로서 사용할 수 있다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로부터 취출한 탄소 섬유 테이프는 각종 수지 성형체의 보강재로서 사용할 수 있다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로부터 취출한 탄소 섬유 테이프는 평직, 능직, 주자직 등의 방법을 적용하여, 시트 형상의 직물로 할 수도 있고, 상기한 시트 형상의 직물을 통 형상 등으로 가공할 수도 있다.
또 본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로부터 취출한 탄소 섬유 테이프를 통 형상으로 엮어나갈 수도 있다.
본 발명의 탄소 섬유 롤테이프로부터 취출한 탄소 섬유 테이프, 그들로부터 얻어진 시트나 통형상체 등은 방향족 폴리아미드 수지를 포함하고 있기 때문에, 가열함으로써 원하는 형상으로 변형시킬 수 있다.
<탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법>
도 1, 도 2에 의해, 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법을 설명한다.
최초의 공정에서, 이송 롤(15, 16)로 지지하면서, 1개 또는 2개 이상의 탄소 섬유를 포함하는 집속체(10)를 크로스 헤드 다이(20)에 도입한다.
집속체(10)는 섬유 직경이 5~24μ, 섬유 개수가 1000~200,000개의 범위의 탄소 섬유 다발이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3000~150,000개의 범위의 탄소 섬유 다발이다.
이 탄소 섬유 다발은 시판되는 탄소 섬유 다발(예를 들면, 30K=30,000개)을 그대로 사용해도 되고, 복수의 시판되는 탄소 섬유 다발을 조합하여 사용(예를 들면, 10K=10,000개의 섬유 다발을 3다발 조합하여 30,000개로 하여 사용)해도 된다.
또 이 집속체(10)는 탄소 섬유 다발을 그대로 사용해도 되고, 탄소 섬유 다발의 표면을 집속제로 표면 처리하여 가고정 상태(다발이 흩어지지 않고, 또한 나중의 개섬 작업을 해치지 않을 정도로 일체화된 상태)로 한 것이어도 된다.
다음에 크로스 헤드 다이(20) 내에 있어서, 가열 및 가압 상태에서, 탄소 섬유를 포함하는 집속체(10)를 개섬하면서 용융 수지(용융 상태의 방향족 폴리아미드 수지)와 접촉시킨다.
집속체(10)의 개섬은 집속체(10)에 대하여 두께 방향으로 압력을 가할 수 있는 방법이면 되고, 본 발명에서는 상형(21)과 하형(22)을 조합한 크로스 헤드 다이(20)를 사용한다.
크로스 헤드 다이(20)는 길이 방향으로 연속하여 형성된 물결 형상의 요철(21a)을 가지는 상형(21)과, 상형(21)의 물결 형상의 요철(21a)과 끼워맞출 수 있도록 형성된 물결 형상의 요철(22a)을 가지는 하형(22)이 조합되어 있다.
상형(21)(또는 하형(22)이어도 됨)에 용융 수지의 도입 라인(도입 구멍)(25)이 설치되어 있고, 상형(21)과 하형(22) 사이의 집속체(10)의 통과 간극에 용융 수지를 공급할 수 있도록 되어 있다.
상형(21)과 하형(22)에는 각각 가열 수단이 부착되고, 그들의 통과 간극을 통과하는 집속체(10)를 가열한다. 이 때의 가열 온도는 도입 라인(도입 구멍)(25)으로부터 공급한 수지(방향족 폴리아미드 수지)의 융점 이상의 온도이다.
집속체(10)는 상형(21)과 하형(22) 사이의 통과 간극을 통과할 때, 요철(21a, 22a)의 간극을 지그재그로 통과하는 과정에서 개섬되고, 탄소 섬유 사이에 용융한 방향족 폴리아미드 수지가 함침된다.
그 후, 집속체(10)와 방향족 폴리아미드 수지가 일체화된 복합체가 크로스 헤드 다이(20)의 슬릿 출구(26)로부터 테이프 형상(탄소 섬유 테이프(11))으로 압출된다. 이 때, 슬릿 출구(26)의 크기를 조정함으로써, 탄소 섬유 테이프(11)의 두께와 폭이 조정된다.
그 후, 적당히 배치된 냉각 롤(31, 32, 33)로 냉각되면서 끌려가, 원기둥 형상의 심재에 권취되어, 탄소 섬유 롤테이프가 얻어진다.
도 1에서는 냉각 롤(31, 32, 33)이 각각 탄소 섬유 테이프(11)를 통하여 맞닿지 않는 위치에 배치되어 있어, 탄소 섬유 테이프(11)의 어느 일면이 먼저 냉각되고, 계속해서 다른 면이 냉각된다.
도 2에서는 냉각 롤(31, 32)이 각각 탄소 섬유 테이프(11)를 통하여 맞닿는 위치에 배치되어 있어, 탄소 섬유 테이프(11)의 양면이 동시에 냉각된다.
(실시예)
(제조예(탄소 섬유 테이프의 제조))
도 1에 나타내는 플로우에 의해, 표 1에 나타내는 탄소 섬유 농도와 두께를 가지는 탄소 섬유 테이프를 제조했다.
〔탄소 섬유 집속체(10)〕
토레이카 실, T700S(토레가부시키가이샤제)
〔방향족 폴리아미드 수지〕
PA MXD6, 레니6002(미츠비시엔지니어링플라스틱(주)제)
〔지방족 폴리아미드 수지〕
PA66, UBE나일론2015B(우베코산(주)제)
PA612, VESTAMID DX9308(다이셀·에보닉(주)제)
<PA MXD6 사용시의 제조 조건>
집속체(10)의 이송 속도:5m/분
크로스 헤드 다이(20)의 가열 온도:290℃(단, PA66, PA612의 경우는 300℃)
슬릿 출구:폭(테이프의 두께) 0.1~0.6mm×길이(테이프의 폭)10~50mm
냉각 롤(31)의 표면 온도:80℃(단, PA66, PA612의 경우는 85℃)
냉각 롤(32)의 표면 온도:80℃(단, PA66, PA612의 경우는 85℃)
냉각 롤(33)의 표면 온도:60℃
얻어진 각 탄소 섬유 테이프의 탄소 섬유 농도(F)와 두께(t)를 사용하여, 식(II):4.5×F×t≤R≤50×F×t,로부터 원통 형상 심재의 외경(D)을 구한 것을 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터, 예를 들면 탄소 섬유 농도(F)가 20질량%, 두께(t)가 0.4mm일 때, 직경(D) 36mm의 심재에 권취할 수 있게 된다.
(실시예 1~6 및 비교예)
탄소 섬유와 방향족 폴리아미드 수지(MXD6)를 사용하여 제조한 표 2, 표 3에 나타내는 탄소 섬유(CF) 테이프에 대해서, 하기의 내구 시험 1을 실시했다. 결과를 표 2, 3에 나타낸다.
내구 시험 1
탄소 섬유 롤테이프는 도 1에 나타내는 장치를 사용하고, 표 2, 3에 나타내는 직경의 심재에 대하여 기계적으로 3~5층이 되도록 권취하여 제조했다. 다 감은 단부는 점착테이프로 고정했다. 얻어진 탄소 섬유 롤테이프는 육안 관찰로는 각 층이 빽빽한 상태로 권취되어 있었다. 얻어진 탄소 섬유 롤테이프에 대해서, 다음에 나타내는 내구 시험 1을 했다.
탄소 섬유 롤테이프를 실온(20~25℃)에서 습도(50%)의 분위기로 24시간(1일간) 이상 유지했다.
그 후, 탄소 섬유 롤테이프로부터 탄소 섬유 테이프를 전부 풀어내고, 그 표면을 육안으로 관찰하여, 크랙 등의 변화가 있는지 여부를 관찰했다. 결과를 표 2, 3에 나타낸다.
Figure pct00002
Figure pct00003
비교예 A는 탄소 섬유의 농도가 본 발명의 범위 밖인 예(6질량%)이며, 섬유 분산이 불균일하게 된 결과, 섬유 간격이 지나치게 열려 외관 불량을 일으킴과 아울러, 탄소 섬유를 배합한 것에 따른 충분한 기계적 성질이 얻어지지 않아, 제품 불량이 되었다.
실시예 1~6과 비교예 1~6이 각각 반대의 예이다. 실시예 1~6에서는 심재로서 표 1에 나타낸 최소 직경(D)을 만족하는 것을 사용한 것에 의해 크랙의 발생이 없었지만, 비교예 1~6은 최소 직경(D)보다 작은 직경의 심재를 사용했기 때문에 크랙의 발생이 있었다.
내구 시험 2
표 2, 표 3에 나타내는 실시예 1~6의 각 테이프는 테이프의 일단을 고정한 상태에서, 타단을 잡고 180° 회전시켜 변형시킨 후, 타단을 해방시키면 즉시 원래의 형상으로 회복했다. 이것을 10회 이상 반복해도 테이프의 외관에는 변화가 보이지 않았다.
(실시예 7, 8 및 비교예)
탄소 섬유와 지방족 폴리아미드 수지(PA612, PA66)를 사용하여 제조한 표 4에 나타내는 탄소 섬유(CF) 테이프에 대해서, 상기한 내구 시험 1을 실시했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
표 4에 나타내는 실시예 7, 8의 각 테이프는 상기한 내구 시험 2를 실시한 경우, 10회 이상 반복해도 테이프의 외관에는 변화가 보이지 않았다.
도면 중 부호 10은 탄소 섬유의 테이프 형상 집속체를, 11은 탄소 섬유 테이프를, 20은 크로스 헤드 다이를, 21은 상형을, 22는 하형을, 25는 용융 수지의 공급 라인(공급 구멍)을, 26은 슬릿 출구를, 31, 32, 33은 냉각 롤을 각각 나타낸다.

Claims (5)

  1. 탄소 섬유와 방향족 폴리아미드 수지 또는 지방족 폴리아미드 수지를 포함하는 복합체로 이루어지는 탄소 섬유 테이프가 원통 형상 심재에 감긴 탄소 섬유 롤테이프로서,
    식(I)으로부터 구해지는 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 5~100mm의 범위이며,
    상기 폭(W)이 5~100mm의 범위의 탄소 섬유 테이프가 감긴 원통 형상 심재의 최소 직경(D)이, 식(II)으로부터 구해지는 것인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 롤테이프.
    0.2×10-3×N≤W≤2×10-3×N (I)
    (식(I) 중, N은 탄소 섬유를 구성하는 탄소 섬유의 개수이다.)
    4.5×F×t≤D≤50×F×t (II)
    (식(II) 중, F는 탄소 섬유량으로, 20~60질량%의 범위이며, t는 탄소 섬유 테이프의 두께로, 0.1~0.5mm의 범위이다.)
  2. 제 1 항에 있어서, 탄소 섬유 테이프의 폭(W)이 10~80mm인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 롤테이프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 방향족 폴리아미드 수지가 폴리아미드 MXD6, 폴리아미드 9T, 폴리아미드 10T로부터 선택되는 것이며, 지방족 폴리아미드 수지가 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612로부터 선택되는 것인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 롤테이프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법으로서,
    1개 또는 2개 이상의 탄소 섬유를 포함하는 집속체를 크로스 헤드 다이에 도입하는 공정,
    크로스 헤드 다이 내에 있어서, 가열 및 가압 상태에서, 탄소 섬유를 포함하는 집속체를 개섬하면서 용융 수지와 접촉시키고, 테이프 형상의 탄소 섬유와 열가소성 수지가 일체화된 테이프 형상의 복합체를 얻는 공정,
    상기 테이프 형상의 복합체를 크로스 헤드 다이의 슬릿 출구로부터 압출하고, 두께 방향의 양측으로부터 롤러로 지지하고, 또한 냉각함으로써 탄소 섬유 테이프를 얻는 공정,
    얻어진 탄소 섬유 테이프를 원통 형상 심재에 감는 공정
    을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 크로스 헤드 다이가 길이 방향으로 연속하여 형성된 물결 형상의 요철을 가지는 상형과, 상기 상형의 물결 형상의 요철과 끼워맞출 수 있도록 형성된 물결 형상의 요철을 가지는 하형이 조합되고, 어느 일방의 형에 용융 수지의 도입 구멍이 설치된 것이며,
    상기 탄소 섬유를 포함하는 집속체의 개섬이 상기 집속체가 상형과 하형 사이를 지그재그로 통과함으로써 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 롤테이프의 제조 방법.
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