KR20140080481A

KR20140080481A - 섬유 강화 수지 조성물

Info

Publication number: KR20140080481A
Application number: KR20147005858A
Authority: KR
Inventors: 시게유키 코사카; 토시오 오구니; 마사히코 이타쿠라
Original assignee: 다이셀 폴리머 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-06-30
Also published as: TW201329138A; EP2764968B1; EP2764968A1; EP2764968A4; US9096750B2; CN103813893A; KR101954432B1; JP5938299B2; WO2013051369A1; US20140343196A1; CN103813893B; TWI558746B; JP2013091775A

Abstract

경량이고 기계적 강도가 높은 성형품이 얻어지는 섬유 강화 수지 조성물의 제공. (A) 열가소성 수지 및 (B) 레이온 섬유를 포함하는 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물로서, (B) 성분의 레이온 섬유가 섬유 직경이 5∼30㎛이고, X선 배향도가 86% 이상의 것이고, 상기 수지 함침 장섬유다발이 (B) 성분의 레이온 섬유를 길이방향으로 일치시킨 상태에서 2,000∼30,000개 묶은 것에 (A) 성분의 열가소성 수지를 용융시킨 상태에서 함침시켜 일체화한 후에, 3∼30mm의 길이로 절단한 것인 섬유 강화 수지 조성물.

Description

섬유 강화 수지 조성물{FIBER-REINFORCED RESIN COMPOSITION}

본 발명은 경량이며 기계적 강도, 특히 비탄성률이 높은 성형체가 얻어지는 섬유 강화 수지 조성물과, 그것으로부터 얻어지는 성형체에 관한 것이다.

경량화의 목적으로 금속 대체품으로서 수지 성형체가 사용되고 있지만, 그 기계적 강도를 높이기 위하여, 섬유가 배합된 수지 조성물을 성형하는 것이 알려져 있다.

일본 특개 2008-013693호 공보는 열가소성 폴리우레탄 수지(TPU)와 스티렌계 수지(SR)가 중량비(TPU/SR) 20/80∼90/10인 조성물 100중량부에 대하여 강화 섬유 25∼200중량부를 배합하여 이루어지는 자동차 외판 부재용 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 발명이다.

강화 섬유로서 유리, 카본, 실리콘카바이드, 현무암, 보론제의 무기 섬유; 스테인리스제의 금속 섬유; 아라미드, 레이온, 나일론, 폴리나프탈레이트, 폴리에스테르, 셀룰로오스제의 유기 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 일종의 섬유를 포함하는 것이 기재되어 있지만, 실시예에서는 우레탄계 장섬유 유리 섬유가 사용되고 있다.

일본 특개 2008-202012호 공보는 폴리카보네이트 수지(PC)와 스티렌계 수지(SR)로 이루어지는 조성물 100중량부에 대하여 강화 섬유 11∼200중량부를 배합하여 이루어지는 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 발명이다.

강화 섬유로서 유리, 탄소, 실리콘카바이트, 현무암, 보론제의 무기 섬유; 스테인리스제의 금속 섬유; 아라미드, 레이온, 나일론, 폴리나프탈레이트, 폴리에스테르제의 유기 섬유; 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 일종의 섬유를 포함하는 것이 기재되어 있지만, 실시예에서는 유리 섬유가 사용되고 있다.

본 발명은, 경량이며 기계적 강도, 특히 비탄성률이 높은 성형품이 얻어지는 섬유 강화 수지 조성물과, 그것으로부터 얻어지는 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 과제의 해결 수단으로서,

(A) 열가소성 수지 및 (B) 레이온 섬유를 포함하는 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물이며,

(B) 성분의 레이온 섬유가 섬유 직경이 5∼30㎛이고, X선 배향도가 86% 이상의 것이고,

상기 수지 함침 장섬유다발이 (B) 성분의 레이온 섬유를 길이 방향으로 일치시킨 상태에서 2,000∼30,000개 묶은 것에 (A) 성분의 열가소성 수지를 용융시킨 상태에서 함침시켜 일체화한 후에, 3∼30mm의 길이로 절단한 것인, 섬유 강화 수지 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 섬유 강화 수지 조성물로부터 얻어지는 성형체에 관한 것이다.

본 발명의 섬유 강화 수지 조성물에 포함되어 있는 수지 함침 장섬유다발은 셀룰로오스 분자가 섬유의 길이 방향으로 고배향된(즉, X선 배향도가 86% 이상) 인장탄성률이나 강도가 높은 레이온 섬유를 사용하고 있으므로, 성형 후의 성형체 내에 잔존하는 레이온 섬유의 섬유길이를 길게 할 수 있다.

이 때문에, 종래의 무기 섬유나 유기 섬유를 사용한 것과 비교하면, 성형체의 기계적 강도(특히 비탄성률)를 높게 할 수 있으므로, 두께를 작게 하는 등 하여, 경량이고 또한 높은 기계적 강도를 갖는 성형체(예를 들면, 판상 성형체)를 얻을 수 있다.

<섬유 강화 수지 조성물>

본 발명의 조성물은 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하는 수지 함침 장섬유다발(수지 함침 레이온 장섬유다발)을 포함하는 것으로, 상기 수지 함침 장섬유다발만으로 이루어지는 것이어도 되고, 필요에 따라 또 다른 성분을 함유하는 것이어도 된다.

[(A) 성분]

(A) 성분의 열가소성 수지로서는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 스티렌계 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리카보네이트계 수지, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아세탈계 수지, 폴리페닐렌술피드계 수지를 들 수 있다.

(A) 성분의 열가소성 수지로서는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지로부터 선택되는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

폴리올레핀계 수지로서는 폴리프로필렌, 고밀도, 저밀도 및 선상 저밀도 폴리에틸렌, 폴리-1-부텐, 폴리이소부틸렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체(원료로서의 디엔 성분이 10질량% 이하), 폴리메틸펜텐, 에틸렌 또는 프로필렌(50몰% 이상)과 다른 공중합 모노머(아세트산비닐, 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 방향족 비닐 등)와의 랜덤, 블록, 그라프트 공중합체 등을 사용할 수 있다. 이것들 중에서도 폴리프로필렌이 바람직하다.

(A) 성분으로서 폴리올레핀계 수지를 사용할 때는, (B) 성분의 레이온 섬유다발에 함침시키기 쉽게 하기 위하여, 산 변성 폴리올레핀을 병용하는 것이 바람직하다.

산 변성 폴리올레핀으로서는 말레산 변성 폴리올레핀(말레산 변성 폴리프로필렌), 무수 말레산 변성 폴리올레핀(무수 말레산 변성 폴리올레핀)이 바람직하다.

(A) 성분으로서 산 변성 폴리올레핀을 병용할 때, (A) 성분 중의 산량(산 변성 폴리올레핀에 포함되는 산의 (A) 성분 중의 양)이 무수 말레산 환산으로 평균 0.005∼0.5질량%의 범위가 되도록 배합하는 것이 바람직하다.

본 발명은 바람직하게는, (A) 성분의 열가소성 수지가 폴리프로필렌과 말레산 변성 폴리프로필렌 및/또는 무수 말레산 변성 폴리프로필렌을 포함하는 것으로,

(A) 성분 중의 산량이 무수 말레산 환산으로 평균 0.005∼0.5질량%인 상기 섬유 강화 수지 조성물을 포함한다.

폴리아미드계 수지로서는 지방족 폴리아미드와 방향족 폴리아미드로부터 선택되는 것이 바람직하다.

지방족 폴리아미드로서는 폴리아미드6, 폴리아미드66, 폴리아미드69, 폴리아미드610, 폴리아미드612, 폴리아미드46, 폴리아미드11, 폴리아미드12 등을 들 수 있다.

방향족 폴리아미드로서는 방향족 디카르복실산과 지방족 디아민 또는 지방족 디카르복실산과 방향족 디아민으로부터 얻어지는 것, 예를 들면, 나일론MXD(메타크실렌디아민과 아디프산), 나일론6T(헥사메틸렌디아민과 테레프탈산), 나일론6I(헥사메틸렌디아민과 이소프탈산), 나일론9T(노난디아민과 테레프탈산), 나일론M5T(메틸펜타디아민과 테레프탈산), 나일론10T(데카메틸렌디아민과 테레프탈산)을 들 수 있다.

이것들 중에서도, 폴리아미드6, 폴리아미드69, 폴리아미드610, 폴리아미드612, 폴리아미드11, 폴리아미드12 등의 지방족 폴리아미드가 바람직하다.

(B) 성분의 레이온 섬유는 Lenzinger Berichte 87(2009) p98-p105에 기재된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 비스코스레이온, 폴리노직, 모달, 큐프라, 리오셀(텐셀), Bocell이나 FORTIZAN([CELANESE사제] 셀룰로오스아세테이트를 연신한 후, 알칼리로 비누화시켜 얻어지는 섬유) 등을 사용할 수 있다.

(B) 성분의 레이온 섬유는 레이온 섬유의 다발에 수지를 함침하기 쉽게 하기 위하여 그리고 성형품의 기계적 강도를 높이기 위하여, 섬유 직경이 5∼30㎛이고, X선 배향도가 86% 이상의 것이다.

(B) 성분의 레이온 섬유의 섬유 직경은 바람직하게는 6∼20㎛, 보다 바람직하게는 7∼15㎛이다.

(B) 성분의 레이온 섬유의 X선 배향도는 바람직하게는 90% 이상이다.

여기에서 X선 배향도는 일본 특개 평9-31744호 공보의 단락번호 0012와 단락번호 0013이나 일본 특개 평9-256216호 공보의 단락 0020부터 단락 0021의 수식으로부터 구해지는 것이다.

(B) 성분의 레이온 섬유는, 상기의 섬유 직경이고, 또한 상기의 X선 배향도이며, 또한 인장탄성률(영률)이 10GPa 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 13GPa 이상, 더욱 바람직하게는 15GPa 이상이다.

(B) 성분의 레이온 섬유는 셀룰로오스 분자가 섬유의 길이 방향으로 고배향된(X선 배향도가 86% 이상) 것으로, 인장탄성률이 높고, 수지와의 계면강도도 높고, 장섬유로서의 특성에 우수하기 때문에, 장섬유 강화 수지용의 섬유로서 대단히 우수하다.

(B) 성분의 레이온 섬유는 결정성이 높은 천연 셀룰로오스 섬유 등에 비하면 섬유 표면의 활성이 강하여 반응성이 높다. 따라서, (B) 성분을 함유하는 것에 의한 효과를 더욱 높이기 위하여, (A) 성분으로서 산 변성 폴리올레핀을 병용하는 것이 바람직하다. (A) 성분으로서 작용기 함유 수지를 함유함으로써 레이온 섬유와 (A) 성분의 수지와의 계면 강도가 보다 높아져, 물성이 더욱 향상됨과 아울러, 장섬유화 하는 것에 의한 물성 향상 효과도 더욱 커진다.

[수지 함침 장섬유다발]

수지 함침 장섬유다발은 (B) 성분의 레이온 섬유를 길이 방향으로 일치시킨 상태에서 2,000∼30,000개 묶은 것에 (A) 성분의 열가소성 수지를 용융시킨 상태에서 함침시켜, 일체화한 후에, 3∼30mm의 길이로 절단하여 얻을 수 있다. 이때, 레이온 섬유다발의 중심부에까지 용융시킨 열가소성 수지를 함침시키도록 한다.

레이온 섬유다발의 개수는 30,000개를 초과하면 섬유다발의 중심부에까지 용융시킨 (A) 성분의 열가소성 수지를 함침할 수 없게 되어, 섬유 강화 수지 조성물을 성형 가공한 경우에, 섬유의 분산이 나빠져 외관이나 기계적 강도가 나빠진다. 레이온 섬유다발의 개수가 3,000개보다 적어지면, 수지 함침 섬유다발의 제조시에 섬유다발이 끊어지는 등의 제조상의 문제가 발생한다. 레이온 섬유다발의 개수는 바람직하게는 3,000∼25,000개이며, 보다 바람직하게는 5,000∼25,000개이다.

수지 함침 장섬유다발은 다이를 사용한 주지의 제조방법에 의해 제조할 수 있고, 예를 들면, 일본 특개 평6-313050호 공보의 단락번호 7, 일본 특개 2007-176227호 공보의 단락번호 23 이외에, 일본 특공 평6-2344호 공보(수지 피복 장섬유다발의 제조 방법 및 성형 방법), 일본 특개 평6-114832호 공보(섬유 강화 열가소성 수지 구조체 및 그 제조법), 일본 특개 평6-293023호 공보(장섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 제조 방법), 일본 특개 평7-205317호 공보(섬유다발의 취출 방법 및 장섬유 강화 수지 구조물의 제조 방법), 일본 특개 평7-216104호 공보(장섬유 강화 수지 구조물의 제조 방법), 일본 특개 평7-251437호 공보(장섬유 강화 열가소성 복합 재료의 제조 방법 및 제조 장치), 일본 특개 평8-118490호 공보(크로스 헤드 다이 및 장섬유 강화 수지 구조물의 제조 방법) 등에 기재된 제조 방법을 적용할 수 있다.

수지 함침 장섬유다발의 길이(즉, 수지 함침 장섬유다발에 포함되어 있는 (B) 성분의 레이온 섬유의 길이)는 3∼30mm의 범위이며, 바람직하게는 5mm∼20mm, 보다 바람직하게는 6mm∼15mm이다. 3mm 이상이면 조성물로부터 얻어지는 성형체의 기계적 강도를 높일 수 있고, 30mm 이하이면 성형성이 좋아진다.

수지 함침 장섬유다발 중의 (A) 성분과 (B) 성분의 함유 비율은,

(A) 성분은 95∼30질량%가 바람직하고, 90∼40질량%가 보다 바람직하고, 80∼40질량%가 더욱 바람직하고,

(B) 성분은 5∼70질량%가 바람직하고, 10∼60질량%가 보다 바람직하고, 20∼60질량%가 더욱 바람직하다.

본 발명의 섬유 강화 수지 조성물에는, 본 발명의 과제를 해결할 수 있는 범위 내에서, 공지의 다른 난연제 및 난연 조제, 열안정제, 윤활제, 광안정제, 산화방지제, 착색제, 이형제, 대전방지제를 함유할 수 있다.

이들 성분은 수지 함침 장섬유다발에 함유시켜도 되고, 수지 함침 장섬유다발과는 별도로 함유해도 된다.

<섬유 강화 수지 조성물로 이루어지는 성형체>

본 발명의 성형체는 상기한 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물을 성형하여 얻어지는 것이다.

본 발명의 성형체를 얻을 때는, 상기한 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물에 더하여, 필요에 따라 상기한 (A) 성분의 열가소성 수지를 가할 수 있다.

본 발명의 섬유 강화 수지 조성물에 포함되어 있는 수지 함침 장섬유다발은 용융된 수지에 대한 분산성이 좋으므로, 얻어진 성형체 내에 레이온 섬유를 균일하게 분산할 수 있다.

본 발명의 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물을 성형할 때, 성형시에 가해지는 힘에 의해, 수지 함침 장섬유다발에 포함되어 있는 레이온 섬유가 파손되어 짧아지는 것이 피할 수 없지만, 본 발명에서는 셀룰로오스 분자가 섬유의 길이 방향으로 고배향된(X선 배향도가 86% 이상) 레이온 섬유를 사용하고 있으므로, 섬유의 강도가 높아, 상기와 같은 파손에 의해 레이온 섬유가 짧아지는 것이 억제된다.

또한 섬유 자체의 강도나 탄성률도 높으므로, 얻어진 성형체의 기계적 강도(휨 탄성률 등)를 크게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 섬유 강화 수지 조성물로부터 얻어진 성형체는 소정의 인장탄성률을 갖는 레이온 섬유를 함유하고 있어, 유리 섬유 등의 무기 섬유를 함유하는 것과 비교하면 경량이므로(즉, 밀도를 작게 할 수 있으므로), 비탄성률(휨 탄성률/밀도)이 큰 성형체를 얻을 수 있다.

그리고, 예를 들면, 레이온 장섬유 함유 폴리프로필렌 성형체와 유리 장섬유 함유 폴리프로필렌 성형체를 비교하면, 레이온 섬유 또는 유리 섬유의 배합량이 높아짐에 따라 비탄성률은 커져 가지만, 그 정도는 레이온 장섬유 함유 폴리프로필렌 성형체쪽이 커진다.

본 발명의 섬유 강화 수지 조성물로부터 얻어진 성형체는 두께 4mm의 성형체의 비탄성률이 4,000MPa 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4,500MPa 이상의 것이며, 더욱 바람직하게는 5,000MPa 이상의 것이다.

본 발명의 성형체는 용도에 따른 원하는 형상으로 할 수 있지만, 상기한 바와 같이, 비탄성률을 크게 할 수 있기 때문에, 얇은 판상 성형체로 한 경우에는, 경량이고 또한 높은 기계적 강도를 갖는 것을 얻을 수 있다.

본 발명의 성형체를 얇은 판상 성형체로 하는 경우에는, 예를 들면, 1∼5mm의 두께로 한 경우에도, 높은 기계적 강도의 것을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 섬유 강화 수지 조성물로부터 얻어진 성형체는, 레이온 섬유를 함유하고 있으므로, 연소했을 때에도 유리 섬유와 같은 연소 잔사가 남지 않는다.

본 발명의 성형체는, 경량이고 기계적 강도(특히 비탄성률)가 높기 때문에, 전기·전자기기, 통신기기, 자동차, 건축 재료, 일용품 등의 각종 분야에서 사용되고 있는 금속 부품의 대체품으로서 사용할 수 있고, 특히 각종 기기의 하우징, 판상의 외장재로서 적합하다.

(실시예)

제조예 1(수지 함침 장섬유다발의 제조)

표 1에 나타내는 실시예 1∼5와 비교예 1에서 사용한 수지 함침 장섬유다발을 제조했다.

묶어진 (B) 성분의 레이온 장섬유로 이루어지는 섬유 다발(표 1에 나타내는 섬유 개수)을 크로스 헤드 다이에 통과시켰다. 그때, 크로스 헤드 다이에는 2축 압출기(실린더 온도 290℃)로부터 용융 상태의 표 1에 나타내는 (A) 성분을 표 1에 나타내는 양만 공급하고, 그 용융물을 (B) 성분의 레이온 섬유다발에 함침시켰다.

그 후, 크로스 헤드 다이 출구의 부형 노즐로 부형하고, 정형 롤로 형태를 다듬은 후, 펠리타이저에 의해 소정 길이(표 1의 장섬유다발의 길이)로 절단하여, 펠릿 형상(원기둥 형상)의 수지 함침 장섬유다발을 얻었다.

이렇게 하여 얻은 수지 함침 장섬유다발을 절단하여 확인한 바, 실시예 1∼5에서는, 레이온 섬유가 길이방향에 거의 평행하게 되어 있고, 중심부까지 수지가 함침되어 있었다.

비교예 1의 수지 함침 장섬유다발을 마찬가지로 절단하여 확인한 바, 비교예 1에서는, 레이온 섬유가 길이방향에 거의 평행하게 되어 있었지만, 중심부까지는 수지가 충분하게는 함침되어 있지 않았다.

실시예 1∼5, 비교예 1

제조예 1에서 얻은 수지 함침 장섬유다발로 이루어지는 조성물을 얻었다.

비교예 2

표 1에 나타내는 성분을 사용하여, 하기의 방법(일본 특개 2008-297479호 공보의 실시예에 기재되어 있는 방법)에 의해, 셀룰로오스 섬유 함유 조성물을 제조했다.

[제 1 공정]

히터 믹서(상측 날개: 혼련용 타입, 하측 날개: 고순환·고부하용, 히터 및 온도계 부착, 용량 200L)를 140℃로 가온하고, 막대 형상의 펄프 시트를 90°의 각도로 믹서에 투입하고, 평균 원주속도 50m/초로 교반했다. 약 3분 경과 시점에서, 막대 형상의 펄프 시트가 면 형상으로 변화되었다.

[제 2 공정]

계속해서, 히터 믹서 내에 폴리프로필렌을 투입한 후, 평균 원주속도 50m/초로 교반을 계속했다. 이때의 모터의 전류값은 30A이었다. 믹서의 온도가 120℃에 도달했을 때, MPP를 투입하고 교반을 계속했다.

약 10분 경과 시점에서, 동력이 올라가기 시작했다. 더욱 1분 후, 전류값은 50A로 상승했으므로, 원주속도를 25m/sec의 저속으로 떨어뜨렸다. 또한 계속적인 교반으로, 동력이 다시 상승하기 시작했다. 저속 회전 개시 1분 30초 후, 전류값은 70A에 도달했으므로, 믹서의 배출구를 열고, 접속된 냉각 믹서로 배출했다.

[제 3 공정]

냉각 믹서[회전 날개: 냉각용 표준 날개, 수냉 수단(20℃) 및 온도계 부착, 용량 500L, 쿨러 믹서] 평균 원주속도 10m/초로 교반을 개시하고, 믹서 내의 온도가 80℃로 된 시점에서 교반을 종료했다. 제 3 공정의 처리에 의해, 셀룰로오스 섬유와 폴리프로필렌의 혼합물은 고화되어, 직경이 수 mm부터 2cm 정도의 조립물이 얻어졌다.

비교예 3, 4

표 1에 나타내는 성분을 사용하여, 하기의 방법(일본 특개 2007-84713호 공보의 실시예에 기재되어 있는 방법과 유사한 방법)에 의해, 섬유 함유 조성물을 제조했다.

[제 1 공정]

히터 믹서(상측 날개: 혼련용 타입, 하측 날개: 고순환·고부하용, 히터 및 온도계 부착, 용량 200L)를 140℃로 가온하고, 폴리프로필렌 수지와 레이온 단섬유를 믹서에 투입하고, 평균 원주속도 50m/초로 교반했다. 믹서의 온도가 120℃에 도달했을 때에, 산 변성 PP를 투입하고 교반을 계속했다.

약 10분 경과 시점에서, 동력이 올라가기 시작했다. 더욱 1분 후, 전류값이 50A로 상승했으므로, 원주속도를 25m/sec의 저속으로 떨어뜨렸다. 또한 저속의 교반의 계속으로, 동력이 다시 상승하기 시작했다. 저속회전 개시 1분 30초 후, 전류값은 70A에 도달했으므로, 믹서의 배출구를 열고, 접속된 냉각 믹서로 배출했다.

[제 2 공정]

비교예 5

수지 함침 유리 장섬유다발로서 시판품(플라스트론 PP-GF-20-02: 다이셀폴리머(주)제)을 사용했다. 이 시판품도 유리 섬유가 길이방향에 거의 평행하게 되어 있고, 중심부까지 수지가 함침되어 있는 것이다.

<사용 성분>

(A) 성분

PP(폴리프로필렌): J139((주)프라임 폴리머제)

산 변성 PP: OREVAC CA100(아토피나·재팬(주)제), 무수 말레산 변성 1.0%

(B) 성분

레이온 섬유다발 1: 섬유 직경 12㎛, X선 배향도 93%, 영률 20GPa의 레이온 섬유를 사용한 개수 6,000개

레이온 섬유다발 2: 섬유 직경 12㎛, X선 배향도 91%, 영률 18GPa의 레이온 섬유를 사용한 개수 20,000개

레이온 섬유다발 3: 섬유 직경 10㎛, X선 배향도 91%, 영률 13GPa의 레이온 섬유(Lenzing사제의 TENCEL[등록상표])의 다발을 풀어 분할하여, 18,000개로 한 다발)

(비교 성분)

비교용 레이온 섬유다발 1: 섬유 직경 9㎛, X선 배향도 90%, 영률 9GPa의 레이온 섬유를 사용한 개수 37500개

레이온 단섬유 1: 레이온 장섬유다발 1을 3mm로 자른 것.

레이온 단섬유 2: 레이온 장섬유다발 3을 3mm로 자른 것.

목재 펄프: 펄프 NDP-T(니혼세시(주)제), 섬유 직경 25㎛, 평균 섬유길이 1.8mm

유리 장섬유 강화 수지: 플라스트론 PP-GF-20-02(장섬유 유리 20% 강화 폴리프로필렌 수지, 다이셀폴리머(주)제)

<측정 방법>

(레이온 섬유의 인장탄성률(영률))

23℃, 50RH의 공기 조절로 3주간 보관 후, 척 간 거리 200mm, 인장속도 200mm/min.로 측정.

(레이온 섬유의 X선 배향도)

X선 배향도는 투과법으로 구했다. 신틸레이션 카운터를 (101)면의 회절각도에 상당하는 2θ=20.1°로 고정하고, 섬유다발을 입사 X선에 대하여 수직하게 회전시켜, 방위각 ψ의 회절 X선 강도를 측정하고, E. Ott, M. Spurlin 편 「Cellulose and Cellulose Derivatives」 2nd. ed., Vol. II, Interscience publishers, New York(1954)에 기재되는 다음 식에 의해 산출했다. 식 중, ψ_1/2은 방위각도(degrees)로 표시한 반값폭이다.

fc(%)＝{(1-(ψ_1/2/180))×100

(시험편 제작 방법)

하기 조건으로 ISO 다목적 시험편 A형 형상품(두께 2mm)을 제작하고, 하기의 각 측정용의 시험편으로 했다.

장치: (주)니혼세코쇼제, J-150EII

실린더 온도 280℃

금형 온도: 100℃

스크루: 장섬유 전용 스크루

스크루 직경: 51mm

게이트 형상 20mm 폭 사이드 게이트

(1) 인장 강도(MPa)

ISO 527에 준거하여 측정했다.

(2) 휨 강도(MPa)

ISO 178에 준거하여 측정했다.

(3) 휨 탄성률(MPa)

ISO 178에 준거하여 측정했다.

(4) 샤르피 충격 강도(kJ/m²)

ISO 179/1eA에 준거하여, 노치 형성 샤르피 충격강도를 측정했다.

(5) 성형체 중의 레이온 섬유의 분산 상태

시험편의 표면을 육안으로 관찰했다.

성형체 중의 레이온 섬유의 분산이 좋은 것은 시험편 표면에 레이온 섬유의 덩어리(풀어지지 않고 남은 섬유다발)가 존재하고 있지 않지만, 분산이 나쁜 것은 시험편 표면에 레이온 섬유의 덩어리(풀어지지 않고 남은 섬유다발)가 보인다.

실시예 1∼5와 비교예 1∼4의 대비로부터, 실시예 1∼5의 수지 함침 레이온 장섬유다발을 사용한 성형체의 기계적 강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.

비교예 1은 수지 함침 레이온 장섬유다발을 사용하고 있지만, 제조예 1에 기재하고 있는 바와 같이, 섬유다발의 중심부에까지 수지(PP)가 함침되어 있지 않았기 때문에, 섬유다발이 충분히 풀어지지 않아, 다수개의 섬유가 합쳐진 다발(덩어리) 형상의 것이 분산되어 있는 것이 확인되었다. 이 때문에, 실시예 1∼5와 비교하면 기계적 강도가 뒤떨어진 것으로 인정된다.

비교예 5는 수지 함침 유리 장섬유다발을 사용한 예이며, 실시예 1∼5와 비교하면 비탄성률이 뒤떨어져 있었다. 이 결과로부터, 레이온 섬유는 유리 섬유와 비교해도, 탄성률 향상을 위한 장섬유 강화용의 강화 섬유로서의 특성(밀도와 영률의 밸런스)이 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

(A) 열가소성 수지 및 (B) 레이온 섬유를 포함하는 수지 함침 장섬유다발을 포함하는 섬유 강화 수지 조성물로서,
(B) 성분의 레이온 섬유가 섬유 직경이 5∼30㎛이고, X선 배향도가 86% 이상의 것이며,
상기 수지 함침 장섬유다발이 (B) 성분의 레이온 섬유를 길이방향으로 일치시킨 상태에서 2,000∼30,000개 묶은 것에 (A) 성분의 열가소성 수지를 용융시킨 상태로 함침시켜 일체화한 후에, 3∼30mm의 길이로 절단한 것인 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, (B) 성분의 레이온 섬유가 섬유 직경이 5∼30㎛, X선 배향도가 86% 이상이고 또한 인장탄성률이 10GPa 이상인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, (B) 성분의 레이온 섬유가 섬유 직경이 5∼30㎛, X선 배향도가 90% 이상이고 또한 인장탄성률이 13GPa 이상인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, (A) 성분의 열가소성 수지가 폴리올레핀 수지 및 폴리아미드계 수지로부터 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, (A) 성분의 열가소성 수지가 폴리프로필렌과 말레산 변성 폴리프로필렌 및/또는 무수 말레산 변성 폴리프로필렌을 포함하는 것이며,
(A) 성분 중의 산량이 무수 말레산 환산으로 평균 0.005∼0.5질량%인 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, (A) 성분의 열가소성 수지가 폴리아미드6, 폴리아미드69, 폴리아미드610, 폴리아미드612, 폴리아미드11, 폴리아미드12의 지방족 폴리아미드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 섬유 강화 수지 조성물로부터 얻어지는 성형체.
제 7 항에 있어서, 두께 4mm의 성형체의 비탄성률이 4,000MPa 이상인 것을 특징으로 하는 성형체.
제 7 항에 있어서, 두께 4mm의 성형체의 비탄성률이 4,500MPa 이상인 것을 특징으로 하는 성형체.