KR20140105477A

KR20140105477A - 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140105477A
Application number: KR1020147016590A
Authority: KR
Inventors: 유키노 오오사와; 마코토 오오츠보; 타케루 오오키; 카츠유키 하기하라
Original assignee: 데이진 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-09-01
Also published as: US9528200B2; CN104011273B; CN104011273A; JPWO2013094742A1; EP2796599A4; JP5764222B2; WO2013094742A1; EP2796599B1; EP2796599A1; US20150259832A1

Abstract

본 발명의 과제는, 스트랜드의 확폭 방법에 있어서, 간편한 기구이면서, 고속 처리의 조건하에 있어도 안정되게 확폭되는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이러한 과제를 해결하는 본 발명은, 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 요철 치구, 확폭 치구를 순서대로 통과시키고, 요철 치구가 오목부와 볼록부로 이루어지는 복수의 요철을 갖고, 스트랜드가 볼록부에 의해 나누어지는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법이다. 또한, 요철 치구가, 스트랜드 두께의 0.01∼10배의 높낮이 차의 요철을 가지는 치구인 것이나, 스트랜드가 요철 치구의 전에 수속 치구를 통과하는 것이 바람직하다. 또한, 보강 섬유가 탄소 섬유인 것이나, 확폭 전의 스트랜드의 폭이 1∼300mm인 것이 바람직하고, 치구가 롤 또는 핀인 것이 바람직하다.

Description

보강 섬유 스트랜드의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING REINFORCING FIBER STRANDS}

본 발명은 보강 섬유 스트랜드(strand)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 섬유 강화 복합재료에 최적인 확폭(擴幅)된 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 스트랜드를 확폭하는 방법으로서는, 수류(水流)나 고압 공기류를 보강 섬유 스트랜드에 쐬어 구성 섬유를 폭방향으로 분산시키는 방법, 공기중 혹은 액체중에서 초음파 등에 의해 스트랜드에 진동을 부여하여 넓히는 방법, 혹은 스트랜드와 확폭 치구(治具, jig)와의 접촉에 의해 스트랜드를 늘려서 넓히는 방법 등이 알려져 있다.

예를 들면 수류나 고압 공기류를 작용시키는 방법으로서는, 특허문헌 1이나 특허문헌 2 등이 알려져 있다. 그러나, 유체에 물 등을 사용하면 확폭 후의 건조 공정에 큰 에너지를 필요로 하고, 흡인 고압 공기류를 사용하는 경우, 다추화(多錘化, multiple spindles)나 고속화 등의 스케일 업(scale-up)에 따라 막대한 부대 설비를 필요로 한다고 하는 문제가 있었다. 그 점, 특허문헌 3∼5와 같이 스트랜드에 진동을 부여하여 넓히는 방법은 비교적 소형의 장치로 실시 가능하다. 그러나 이와 같이 진동하는 치구를 사용한 방법에서는, 일정한 라인 속도를 초과하면 진동수가 부족하여, 충분한 스트랜드 폭을 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

결국 공업적으로는, 확폭 치구와의 접촉에 의한 방법이 설비 투자가 비교적 적어 효율적인 생산이 가능하다고 하는 이점이 있다. 예를 들면 특허문헌 6에서는, 표면이 철곡면(凸曲面)의 곡면 바(curved bar)와 요곡면(凹曲面)의 곡면 바를 사용함으로써 균일하고 충분히 확폭된 강화 섬유 스트랜드를 얻는 방법이 개시되어 있다. 그러나 공정상에서는 스트랜드의 장력에 변동이 생겨 철곡면의 중심부로부터 스트랜드의 중심부가 어긋나서, 확폭이 불균일하게 된다고 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 소57-77342호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제3049225호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허공개 소56-43435호 공보 특허문헌 4 : 일본 특허공개 평1-282362호 공보 특허문헌 5 : 일본 특허공개 2007-313697호 공보 특허문헌 6 : 일본 특허공개 평3-146736호 공보

본 발명은, 간편한 기구면서, 고속 처리의 조건하에 있어도 안정되게 스트랜드가 확폭되는, 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법은, 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 요철 치구, 확폭 치구를 순서대로 통과시키고, 요철 치구가 오목부와 볼록부로 이루어지는 복수의 요철을 갖고, 스트랜드가 볼록부에 의해 나누어지는 것을 특징으로 한다. 나아가서, 요철 치구가, 스트랜드 두께의 0.01∼10배의 높이의 요철을 가지는 치구인 것이나, 스트랜드가 요철 치구의 전에 수속(收束) 치구를 통과하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 거리인 스트랜드 인도(引渡距離, delivering distance) 거리(L)는 하기 부등식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.

L≤20×W (1)

L : 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 스트랜드 인도 거리(mm)

W : 확폭 전의 섬유 스트랜드 폭(mm)

또한, 확폭 치구가 하나의 볼록부를 형성하는 치구인 것이나, 확폭 치구의 뒤에 제2의 요철 치구를 가지는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 보강 섬유가 탄소 섬유인 것이나, 확폭 전의 스트랜드의 폭이 1∼300mm인 것이 바람직하고, 치구가 롤(roll) 또는 핀(pin)인 것이나, 수속 치구가 하나의 오목부를 형성하는 치구인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 간편한 기구면서, 고속 처리의 조건하에 있어도 안정되게 스트랜드가 확폭되는, 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 요철 치구의 모식도.
도 2는 확폭 치구의 모식도.
도 3은 수속 치구의 모식도.
도 4는 본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에, 커트 공정을 조합한 모식도.
도 5는 보강 섬유에 걸리는 장력의 방향을 설명하는 모식도.
도 6은 요철 치구와 확폭 치구의, 스트랜드 인도 거리(L)가 짧은 예.
도 7은 요철 치구와 확폭 치구의, 스트랜드 인도 거리(L)가 긴 예.
도 8은 요철 치구와 확폭 치구가 일체화된, L=0인 예.
도 9는 요철 치구가, 횡방향으로 복수 늘어선 도면.
도 10은 확폭 치구(철(凸)치구)가, 횡방향으로 복수 늘어선 도면.
도 11은 수속 치구(요(凹)치구)가, 횡방향으로 복수 늘어선 도면.

본 발명은, 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 요철 치구, 확폭 치구를 순서대로 통과시키고, 요철 치구가 오목부와 볼록부로 이루어지는 복수의 요철을 갖고, 스트랜드가 볼록부에 의해 나누어지는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법이다. 요철 치구의 복수의 볼록부는, 스트랜드를 그 진행 방향의 직각 방향(폭방향)으로 복수로 나누는 기능을 갖고, 그 결과, 섬유다발(스트랜드)은 폭방향으로 일단 분섬 (分纖)된다. 그 후 확폭 치구 등을 통과한 후도, 소형의 섬유다발로 일단 나누어진스트랜드는, 단섬유(單纖維)끼리의 약한 결합과 강한 결합이 공존하는 상태를 유지할 수 있다. 본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에서는, 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 최종적으로는, 각각 소형의 섬유다발로 요철 치구의 볼록부에 의해 나누어지는 것이다.

또한, 확폭 치구로서는, 섬유 스트랜드의 폭을 넓힐 수 있으면 특별히 제한은 없지만, 하나의 볼록부를 가지는 치구인 것이 바람직하고, 도 2에 있는 하나의 완만한 볼록부를 가지는 치구인 것이 보다 바람직하다. 즉 확폭 치구로서는 소위 북(drum) 형상(보다 상세하게는 일본 전통 북 형상이나 통(barrel) 형상)의 치구( 이하, 철치구(凸治具))인 것이 바람직하다. 이러한 치구는 도 10과 같이 긴 방향으로 연결시킴으로써, 용이하게 다추화에 대응할 수 있고, 다추화로서 공업적으로 대량 생산할 때에 특히 유용하다.

본 발명의 제조 방법에서는, 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 스트랜드의 인도 거리(L)는 작은 것이 바람직하고, 적어도 확폭 전의 섬유 스트랜드의 폭(W)의 20배 이하의 거리인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 보강 섬유로서는, 섬유 강화 복합재료에 사용하는 것이 가능한 고강도 섬유이면 섬유의 종류에 대하여 특별히 한정은 없지만, 무기계 섬유로서는 탄소 섬유, 유리 섬유, 현무암 섬유, 알루미나 섬유, 보론 섬유, 스틸 섬유 등이, 유기계 합성 섬유로서는 방향족 폴리아미드 섬유, PBO 섬유, 고강도 폴리에틸렌 섬유 등을 바람직하게 들 수 있다. 그 중에서도 본 발명의 제조 방법을 적용함에 있어서는 탄소 섬유가 적합하다. 탄소 섬유로서는, 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 석유·석탄 피치계, 레이온계, 리그닌계 등, 어느 쪽의 탄소 섬유도 사용할 수 있지만, 특히, PAN을 원료로 한 PAN계 탄소 섬유인 것이, 공업 규모에 있어서의 생산성 및 기계적 특성이 뛰어나고 있어 특히 최적이다.

보강 섬유의 인장강도로서는, 600MPa∼12GPa인 것이 바람직하고, 특히는 3000∼10000MPa의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 보강 섬유의 스트랜드 인장 탄성률로서는, 100∼1000GPa인 것이 바람직하고, 특히는 200∼500GPa인 것이 바람직하다.

보강 섬유의 직경으로서는 용도에 따라 1㎛∼30㎛의 폭넓은 범위를 사용할 수 있고, 특히는 3∼10㎛의 범위인 것이, 매트릭스 수지에 대한 보강 효과가 높아 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드는, 복수의 단섬유가 집합되어 다발이 된 것이다. 다발을 구성하는 단섬유의 갯수로서는 1000개∼10만개의 섬유로 구성된 섬유다발(스트랜드)인 것이, 본 발명의 확폭 효과가 명확하게 되어 바람직하다. 또한 6000개∼5만개의 범위인 것이 바람직하다. 갯수가 너무 적은 경우에는 본 발명의 확폭 효과가 적어지는 경향이 있다. 스트랜드의 총 섬도(纖度)로서는 30tex∼50만tex인 것이 바람직하고, 특히는 200∼4000tex인 것이 바람직하다.

이러한 스트랜드의 폭으로서는, 사용하는 보강 섬유의 섬유 직경에도 따르지만, 보강 섬유 100tex 당 0.1∼10mm인 것이 바람직하고, 0.5∼5mm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 가공성의 관점으로부터, 스트랜드 1개 근처의 폭이 1mm∼300mm의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3∼90mm, 특히는 5∼40mm의 범위가 최적이다. 또한, 이들의 스트랜드는 제조 당초부터 섬유로 이루어지는 다발을 구성하여 있어도 되고, 복수 라인의 스트랜드를 모아 한번에 처리하는 것도 가능하다. 그리고 스트랜드를 복수 사용하는 경우에는, 다추(多錘)로 공급해도 된다. 투입하는 스트랜드의 갯수 및 폭에 따라, 각 치구를 축방향으로 연장함으로써, 본 발명의 제조 방법에 있어서는 용이하게 대응할 수 있다.

본 발명에 사용되는 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드의 형상으로서는 편평한 것이 바람직하고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 직사각형, 원형 및 타원형인 것이 바람직하다. 스트랜드의 두께로서는 0.01∼20mm의 범위인 것이 바람직하고, 특히는 0.02∼10mm의 두께인 것이 바람직하다. 이 두께는, 노기스나 마이크로미터를 사용하여 측정하는 것이 가능하다. 확폭 전의 스트랜드는 통상 사이징제(sizing agent)에 의해 수속되어 있고, 예를 들면 그러한 탄소 섬유이면, 두께도 용이하게 측정이 가능하다. 또한 그것이 곤란한 경우에 있어서도, 스트랜드에 수지를 함침시킨 시험편의 절단 단면을 연마하고, 현미경 등으로 관찰하여, 정확하게 두께를 측정하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 사용되는 보강 섬유 스트랜드는 그 전(前)공정에서 사이징제를 부여하고 있는 것인 것이 바람직하다. 사이징제의 부착량으로서는, 섬유 100질량부에 대하여, 0초과∼10질량부인 것이 바람직하고, 0.5∼5질량부인 것이 보다 바람직하다. 또한 사이징제로서는, 특별히 제한은 없지만, 얻어지는 복합재료의 물성의 관점으로부터, 후(後)에 스트랜드가 보강하는 대상이 되는 매트릭스 수지와 같은 수지계의 사이징제인 것이 바람직하다. 또한, 연화점을 가지는 열경화성 또는 열가소성의 수지를 주제(主劑)로서 포함하는 사이징제가 바람직하다. 본 발명의 제조 방법에서는, 이러한 사이징제가 부착된 개섬(開纖)하기 어려운 섬유 스트랜드도, 고속 처리가 가능하다.

본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에서는, 상기와 같은 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드를, 요철 치구, 확폭 치구의 순서로 통과시키는 공정을 필수로 하고 있다. 그리고 이 요철 치구가 스트랜드의 진행 방향에 대하여 직각 방향으로 조밀(粗密) 불균일이 생기도록 복수의 요철을 가지는 것이 중요하다. 또한 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 스트랜드의 인도 거리(L)가 하기 부등식(1)을 만족하는 위치 관계로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

L≤20×W (1)

W : 확폭 전의 섬유 스트랜드 폭(mm)

본 발명의 제조 방법에서는, 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 스트랜드의 인도 거리(L)는 작은 것이 바람직하고, 적어도 확폭 전의 섬유 스트랜드의 폭(W)의 20배 이하의 거리인 것이 바람직하다. 또한 섬유 스트랜드의 폭(W)의 5배 이하, 특히는 2배 이하가 바람직하다. 거리(L)의 하한치로서는 요철 치구와 확폭 치구가 일체화되고, 도 8과 같이 실질적으로는 L이 영인 경우도 바람직한 형태이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 보강 섬유 스트랜드를 요철 치구, 확폭 치구에 대하여, 스트랜드의 사도(絲道, thread guide)를 안정화시키는 가이드 기구를 통과시키는 것이 바람직하다. 확폭 치구를 사용하여 스트랜드의 폭을 넓히는 경우, 스트랜드에 대하여 폭방향(X방향)의 분력(分力)이 가해지지만, 이 때, 예를 들면 도 5에 있어서 +X방향, -X방향의 분력이, 확폭에 충분한 크기인 것도 물론이거니와, 양쪽의 밸런스가 잡혀 있는 것이 이상적이다. 만일 +X방향이 극단적으로 큰 경우는, 스트랜드 전체가 +X방향으로 치우쳐 버려, 스트랜드가 균일하고 충분히 확폭되지 않는 경향이 있다.

확폭 치구에 있어서, 스트랜드에 대하여 +X, -X 쌍방향에 분력을 균형있게 가하기 위해서는 스트랜드 자체를 확폭 치구의 중심을 주행시키는 것이 바람직하다. 그 때문에, 확폭 치구에의 스트랜드 입사 위치 및 각도를 제어하여, 스트랜드 폭방향의 사도를 규제하는 것이 바람직하다.

확폭 치구에의 스트랜드 입사 위치로서는, (i) 스트랜드 중심이 확폭 치구 위의 중심(X=0)의 위치를 주행하는 것, (ii) 중심(X=0)의 축과 스트랜드의 입사 방향으로 이루는 각도(스트랜드 입사각도)가 0도인 것이 이상적이다. 그러나, 실제로는 보강 섬유 스트랜드의 확폭 처리를, 공업적으로 고속이고 연속적으로 실시하는 경우, 상기 (i), (ii)를 항시, 계속하여 만족하는 것은 곤란하다.

본 발명에 있어서, 보강 섬유 스트랜드를 요철 치구, 확폭 치구의 순서로 통과시키면, 스트랜드 전체가 +X방향으로 치우쳤을 경우에도, 사도를 수정하기 위해서 -X방향으로 힘(궤도 수정력)이 가해진다. 또한, 보강 섬유 스트랜드를 요철 치구, 확폭 치구에 대하여, 스트랜드의 사도를 안정화시키는 가이드 기구를 통과시켰을 경우에는, 예를 들면 도 6(확폭 치구에의 입사 위치 X＇)에 나타내는 바와 같이확폭 치구 위에서 스트랜드 전체가 +X방향으로 치우쳤다고 해도, 가이드 기구가 스트랜드 폭방향의 사도 어긋남(deviation)에 대하여 지점으로서 작용함으로써, X방향의 요철 치구 위의 스트랜드에 -X방향의 반력을 생기게 하고, 이 반력을 궤도 수정력으로서 사용하기 쉽다. 여기서 -X방향의 반력은 스트랜드의 섬유 축방향으로 작용시키고 있는 스트랜드의 풀링 텐션(pulling tension)의 X방향 분력이므로, 스트랜드의 폭방향에 대한 요철 치구와 확폭 치구의 위치 관계가 상기 부등식(1)을 만족함으로써 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

그 때문에 요철 치구로부터 스트랜드 확폭 치구 사이의 스트랜드의 인도 거리(L)는 작은 것이 바람직하고, 스트랜드의 풀링 텐션의 X방향 분력을 크게 하기 위해서, 거리(L)가 스트랜드의 폭(W)의 20배 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한 L이 W의 5배 이하인 것이 바람직하고, 특히는 2배 이하인 것이 바람직하다.

이러한 구성을 취함으로써, 스트랜드의 사도가 다소 어긋난 경우이여도, 실용적인 범위로 궤도가 수정되기 쉬워지는 것이다. 종래부터 궤도 수정의 방법으로서는, 센서 등으로 사도의 어긋남을 검지하여 피드백 제어를 실시하는 방법 등이 있지만, 본 발명의 방법에서는, 이러한 설비적으로 대대적인 것은 불필요해지고, 특히 다추화하여 공업적으로 안정 생산하는데 있어서 효과적이다.

또한, 스트랜드가 요철 치구를 통과하기 전에 미리 한번 수속 치구를 통과하는 것이 바람직하다. 수속 치구를 미리 통과함으로써 스트랜드가 보다 안정된 사도를 통과하고, 장력 변동 등의 공정 상태의 영향을 보다 줄이는 것이 가능해진다.

더욱이 스트랜드가 확폭 치구를 통과한 후에, 제2의 요철 치구를 통과하는 것도 바람직하다. 처리 후의 스트랜드가, 재차, 복수의 요철을 가지는 요철 치구를 통과함으로써, 후의 공정에 있어서도 확폭 상태를 보다 균일하게 유지하는 것이 가능해진다.

이러한 본 발명의 제조 방법에 사용되는 요철 치구는, 스트랜드의 진행 방향의 직각 방향(폭방향)으로, 스트랜드의 조밀 불균일이 발생하도록 배치된 요철을 가지는 것을 필수로 하는 치구이다. 요철에 의해 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드를 미리 분섬하고, 확폭을 안정화시킴과 함께, 스트랜드의 사도를 일정하게 하는 가이드 기구로서의 효과가 있다.

통상 보강용 섬유를 확폭시키는 경우에는, 스트랜드의 두께를 스트랜드의 폭방향에 대하여 균일하게 유지할 필요성이 있어, 본 발명과 같은 요철 치구의 사용은 피할 수 있었다. 복합재료 중의 섬유의 존재율이 높은 부분과 낮은 부분에서 매트릭스 수지의 보강 효과가 다르다고 생각할 수 있었기 때문이다. 그러나, 보강 섬유 스트랜드의 사용 방법으로서는 그대로 매트릭스 수지 중에 함침시키는 것 이외에도, 확폭한 상태에서 수지를 침지하고, 수속한 후에 수지를 고체화시켜 커트(cut)하여 펠렛(pellet)으로서 사용하는 방법이나, 확폭한 상태에서 보강 섬유 스트랜드를 커트하여 랜덤 매트에 사용하는 방법 등의 활용 방법이 있다. 이들의 경우는 공정 도중에서 안정된 스트랜드 전체의 폭과 두께를 얻을 수 있는 것이 특히 중요하고, 스트랜드의 폭방향에 있어서의 국소적인 두께 변동은 아무런 문제는 되지 않는다. 오히려 규칙적이면 국소적인 폭방향의 두께 변동이 있는 것이 바람직한 것이, 본 발명자들의 노력에 의해 판명되었던 것이다.

요철 치구는, 스트랜드를 구성하는 필라멘트가 보다 안정된 곡부(谷部)(오목부)를 주행하기 쉽기 때문에, 간단하고 쉬운 기구이여도 X방향에 대하여, 충분히, 스트랜드의 사도를 안정화시키는 지점으로서 기능한다. 또한, 도 9와 같이 도 1과 같은 요철 치구를 긴 방향으로 연결시킴으로써, 용이하게 다추화에 대응하는 것이 가능하고 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 요철 치구로서는, 그 요철에 의한 높낮이 차가 스트랜드 두께의 0.01∼10배 정도의 높이인 것이 바람직하다. 스트랜드의 두께보다 요철의 높낮이 차가 작은 경우에는 사도의 안정과 함께, 스트랜드의 폭방향의 국소적인 두께 변동도 억제하는 것이 가능해진다. 한편 스트랜드의 두께보다 요철의 높낮이 차가 큰 경우에는 사도의 것보다 높은 안정화를 얻을 수 있다. 또한, 스트랜드 중에 다수의 것보다 소형의 섬유다발이 생기기 때문에, 후의 함침 처리나 커트 공정에서 각각의 소형의 섬유다발(스트랜드)이 한데 모여서 처리된다고 하는 특징을 가진다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, 원래의 스트랜드보다 가는, 소형의 섬유다발이 다수 생기는 결과를 얻는 것이 가능해진다. 요철에 의한 높낮이 차는 0.01∼20mm가 바람직하고, 또한 0.05∼5mm가 최적이다.

이러한 요철 치구로서는, 롤이나 핀 등의 형상이여도 되고, 고정한 치구의 스트랜드가 통과하는 면에 요철을 형성한 것이여도 된다. 예를 들면 톱니 형상의 요철을 가지는 도 1과 같은 핀 형상인 것이 바람직하다. 롤이나 핀 등의 원통형의 형상을 취득하는 경우에는, 그 직경으로서는 5∼900mm인 것이 바람직하고, 10∼200mm인 것이 보다 바람직하고, 또한 10∼90mm인 것이 특히 바람직하다.

또한 사도 위에 오목부와 볼록부로 이루어지는 복수의 요철부를 가진다면 그 단면(斷面) 형상은 특별히는 상관없지만, 끼인각이나 사도의 자유도가 높은 점으로부터, 치구의 단면 형상은 원형인 것이 바람직하다. 끼인각으로서는 1∼350°의 범위인 것이 바람직하고, 30∼180°인 것이 보다 바람직하다. 이 끼인각은 치구 사이의 거리나 높이를 변경함으로써 용이하게 조정하는 것이 가능하다.

본 발명에서 사용되는 요철 치구에 있어서는 요철이 복수인 것이 필요하다. 요철의 각 볼록부의 피치로서는 0.1∼10mm의 간격인 것이 바람직하고, 또한 5mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 볼록부의 피치는, 확폭 전의 보강 섬유 스트랜드의 폭에 대하여 1/2 이하의 간격인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/5 이하, 1/10 이하의 피치 간격인 것이 특히 바람직하다. 하나의 볼록부의 측면의 각도로서는 특별히 한정되지 않지만 15°∼90°인 것이 바람직하고, 또한 30°∼90°의 범위가 최적이다.

볼록부의 정점은, 보강 섬유를 손상시키지 않게 곡률을 가지는 것이 바람직하고, 곡률 반경 R1은 요철의 폭과 간격에도 따르지만, R1=0.01mm∼30mm, 특히는 10mm 이하인 것이 바람직하다. 또한 스트랜드가 통과하는 요철의 저부(底部)가 되는 오목부의 정점(頂点)의 곡률 반경 R2는 요철폭과 간격에도 따르지만, R2=0.01mm∼50mm의 범위인 것이, 특히는 30mm 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 사용되는 요철 치구로서는, 전체적으로 북형(보다 상세하게는 작은북 형상)의 형상을 취하며, 그 하나의 큰 오목부 안에 작은 요철부를 형성시킴으로써, 수속 치구와 요철 치구를 겸한 치구로서 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 사용되는 요철 치구를 형성하는 재질은 특별히 한정되지 않지만, 스테인레스, 철, 구리 등의 금속이나, 유리나 알루미나, 산화지르코늄 등의 세라믹스가 바람직하다. 금속에는 칠공예 가공이나 연마 가공, 크롬 도금 등의 표면 처리, 세라믹스에는 불소 수지 등의 합성 수지를 코팅하여 둘 수도 있다. 무엇보다 바람직하게는, 스테인레스강에 하드 크롬 도금 가공을 실시한 것이다. 특히 탄소 섬유와 같이 강성이 높은 섬유를 사용하는 경우, 찰과(擦過)에 의한 치구의 내마모성을 향상시키기 위해서 특히 바람직하다. 또한 그 표면은 목적에 따라, 경면 가공을 해도 칠공예 처리 등을 해도 된다. 나아가서 요철 치구에 초음파 진동 등의 진동이나, 가열·냉각을 부여함으로써 보다 적합하게 사용할 수 있는 경우도 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 이러한 예를 들면 도 1과 같은 요철 치구를 사용함으로써, 요철에 의해 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드를 분섬하고, 확폭을 안정화시킴과 함께, 스트랜드의 사도를 일정하게 할 수 있다.

본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에서는, 스트랜드는 요철 치구를 통과 후, 확폭 치구를 통과한다. 확폭 치구로서는, 스트랜드를 확폭할 수 있는 치구이면 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는 확폭 치구로서는 다추화하여 공업적으로 생산하는 것을 고려하면 도 2와 같은 하나의 완만한 볼록부를 형성하는 치구(철치구)인 것이 바람직하다. 소위 북 형상(보다 상세하게는 일본 전통 북 형상)의 치구이다. 이러한 치구는 도 10과 같이 긴 방향으로 연결시킴으로써, 용이하게 다추화에 대응할 수 있다.

이러한 확폭 치구로서는, 롤이나 핀 등의 형상이여도 되고, 고정한 치구의 섬유다발(스트랜드)이 통과하는 면에 볼록부를 형성한 것이라도 된다. 롤이나 핀 등의 원통형의 형상을 취득하는 경우에는, 최대부의 직경으로서는 5∼900mm인 것이 바람직하고, 10∼200mm인 것이 보다 바람직하고, 또한 10∼90mm인 것이 바람직하다.

또한 사도 위에 볼록부를 가진다면 그 단면 형상은 특별히는 상관없지만, 끼인각이나 사도의 자유도가 높은 점에서는, 치구의 단면 형상은 원형인 것이 바람직하다. 끼인각으로서는 1∼350°의 범위인 것이 바람직하고, 30∼180°의 범위인 것이 보다 바람직하다. 이 끼인각은 치구 사이의 거리나 높이를 변경함으로써 용이하게 조정하는 것이 가능하다.

볼록부는, 치구의 중앙에 가까울수록 대경(大徑)으로 되고, 소위 북 형상(보다 상세하게는 일본 전통 북 형상)」으로 가공되어 있다. 볼록부를 가지는 확폭 치구인 철치구는 중앙부와 단부(端部)에서는 직경이 다르다. 섬유는 사도 위에 있고, 그 행로 길이가 짧아지는 루트(route)로 주행하는 경향이 있다. 따라서, 철치구에 있어서 직경이 큰 중앙부를 주행하는 섬유는 행로 길이가 길어지기 쉽기 때문에, 섬유는 폭방향으로 넓혀짐으로써 행로 길이가 짧아지는 루트를 주행하여 스트랜드의 확폭이 된다. 한편, 확폭하는 것은, 섬유가 스트랜드의 주행 방향에 대하여 각도를 가진 루트를 주행하는 것이기 때문에, 이 각도가 너무 크면 행로 길이가 길어지는 방향이 된다. 따라서, 섬유는 양쪽의 밸런스가 잡힌 가장 행로 길이가 짧아지는 루트를 주행하게 된다.

볼록부는 원호 형상인 것도 바람직하고, 그 경우의 곡률 반경 R은, R=10mm∼900mm가 바람직하고, 또한 R=10mm∼500mm의 범위인 것이 보다 바람직하다. 확폭 치구의 곡률 반경이 너무 작으면 확폭 상태가 불량하게 되기 쉽고, 곡률 반경이 너무 크면 확폭이 불충분하게 되는 경향이 있다.

또한, 확폭 치구의 유효폭을 설정함으로써, 보강 섬유 스트랜드의 확폭 후의 폭을 조정하는 것이 가능하다. 또한 유효폭을 규정한 플랫 바(flat bar)나 핀, 롤 등의 치구를 사용함으로써, 보다 품질이 안정된 보강 섬유 스트랜드를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 보강 섬유 스트랜드가 확폭 치구를 통과한 후에, 예를 들면, 규제폭을 설정한 핀 가이드나 홈 롤러 등의 실폭 규제 치구를 통과시키는 것도 바람직하다. 실폭 규제 치구를 사용함으로써, 보강 섬유 스트랜드의 확폭 후의 폭을 조정하고, 또한 확폭 후의 보강 섬유 스트랜드에 생긴 틈을 저감할 수 있다.

본 발명에 사용되는 확폭 치구를 형성하는 재질은 특별히 한정되지 않지만, 스테인레스, 철, 구리 등의 금속이나, 유리나 알루미나, 산화지르코늄 등의 세라믹스가 바람직하다. 금속에는 칠공예 가공이나 연마 가공, 크롬 도금 등의 표면 처리, 세라믹스에는 불소 수지 등의 합성 수지를 코팅하여 둘 수도 있다. 무엇보다 바람직하게는, 스테인레스강에 하드 크롬 도금 가공을 한 것이다. 특히 탄소 섬유와 같이 강성이 높은 섬유를 사용하는 경우, 찰과에 의한 치구의 내마모성을 향상시키기 위해서 특히 바람직하다. 한층 더 확폭 치구에 초음파 진동 등의 진동이나, 가열·냉각을 부여함으로써 보다 적합하게 사용할 수 있는 경우도 있다.

상술한 바와 같이, 철치구를 사용한 경우에는 중앙을 주행하는 섬유는 행로 길이가 길어지기 때문에, 확폭 후의 스트랜드는 중앙부가 얇아지기 쉬운 경향이 있다. 따라서 스트랜드 폭방향의 요철 치구로부터 스트랜드 확폭 치구 사이의 스트랜드의 인도 거리(L)를 작게 함으로써, 중앙부의 섬유가 과도하게 폭방향으로 도피되는 것이 억제되어, 안정적으로 균일한 두께와 폭의 확폭 스트랜드를 얻을 수 있다. 따라서, 도 8과 같이 스트랜드 폭방향의 요철 치구와 확폭 치구를 실질적으로 일체화시킨 것은 특히 유효하다.

또한, 확폭 치구의 뒤에 가이드 기구가 배치되어 있는 경우, 이 가이드 기구는, 사도가 어긋났을 때의 궤도 수정을 실시하기 위해서 하류측의 지점으로서 작용한다. 가이드 기구로서는, 하류측의 지점으로서 작용할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 플랫 바나 핀, 롤 등의 치구 등을 들 수 있다. 특히는, 스트랜드 폭방향의 요철 치구와 마찬가지로 X방향으로 요철을 가지는 고정된 요철 치구를 사용하는 것이 바람직하다. 가이드 기구로서 요철 치구를 사용함으로써, 스트랜드를 구성하는 필라멘트가 보다 안정된 오목부를 주행하기 쉽기 때문에, 간단하고 쉬운 기구이여도 X방향에 대하여 충분히 지점으로서 기능하고, 또한, 긴 방향으로 연결시킴으로써, 용이하게 다추화에 대응할 수 있고, 나아가서 후의 공정에 있어서도 확폭 상태를 보다 균일하게 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 요철 치구를 사용한 경우에는, 스트랜드의 진행 방향의 직각 방향(X방향)으로 스트랜드의 조밀 불균일이 발생하도록 배치된 요철이 존재하기 때문에, 이에 의해 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드를 미리 분섬하는 효과가 있다.

이러한 미리 분섬된 보강용 섬유다발은, 확폭된 상태에서 수지를 침지하고, 수속한 후에 수지를 고체화시켜 커트하여 얻어지는 펠렛이나, 확폭한 상태에서 커트된 보강 섬유를 분산시켜 제조되는 랜덤 매트에, 특히 바람직하게 사용된다. 이러한 경우는 공정 도중에서 안정된 스트랜드 전체의 폭과 두께를 얻는 것이 특히 중요하기 때문이다.

종래 섬유를 확폭하여 연속 섬유로서 보강재에 사용하는 경우에는, 스트랜드를 틈이 없이 균일하게 유지하는 것이 중시되어 왔다. 보강 섬유 스트랜드의 사용 방법으로서는 그대로 매트릭스 수지 중에 함침시키는 방법이 주류였기 때문이다. 그 때문에, 분섬 작용을 가지는 본 발명과 같은 요철 치구의 사용은 일반적으로 회피되어 왔다. 복합재료 중의 섬유의 존재율이 높은 부분과 낮은 부분에서 매트릭스 수지의 보강 효과가 달라, 결점이 된다고 생각되어 왔기 때문이다. 그러나 상기 펠렛이나 랜덤 매트로서 사용하는 경우에는, 스트랜드의 폭방향에 있어서의 국소적인 두께 변동은 아무런 문제는 되지 않는다. 특히 확폭 후의 스트랜드를 커트하여 랜덤 매트로서 사용하는 경우, 매트의 불균일을 경감시키기 위해서는, 반대로 적극적으로 스트랜드를 분섬하고, 섬유 및 섬유다발의 갯수를 증가시키는 것이 효과적이며, 본 발명의 요철 치구의 사용은, 스트랜드의 분섬 작용을 갖고 있기 때문에, 특히 바람직한 방법이 된다.

또한 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 스트랜드가 상기와 같은 요철 치구나 확폭 치구를 통과하기 전에 미리 수속 치구를 통과하는 것이 바람직하다. 그러한 수속 치구로서는, 스트랜드의 사도를 고정화할 수 있는 치구이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 다추화하여 공업적으로 생산하는 것을 고려하면, 도 3과 같이 롤이나 핀 등의 스트랜드가 통과하는 면에 오목부를 형성한 치구(요치구(凹治具))인 것이 바람직하다. 소위 북 형상(보다 상세하게는 작은북 형상)의 치구이다. 이러한 치구는 도 11과 같이 긴 방향으로 연결시킴으로써, 용이하게 다추화에 대응할 수 있다.

수속 치구를 미리 통과함으로써 상술한 (i)의 조건, 「스트랜드 중심이 확폭 치구 위의 X=0의 위치를 주행하는 것」을 높은 기준으로 만족하고, 스트랜드가 보다 안정된 사도를 통과하기 때문에, 안정된 확폭이 가능해져, 최종적으로 얻어지는 스트랜드의 확폭 폭도 안정된다.

수속 치구의 기능으로서는, 상술한 롤이나 핀 등의 원통형의 형상을 취득하는 경우에는, 최대부의 직경으로서는 5∼900mm인 것이 바람직하고, 10∼200mm인 것이 보다 바람직하고, 또한 10∼90mm인 것이 바람직하다.

사도 위에 오목부를 가진다면 그 단면 형상은 특별히 문제 삼지 않지만, 끼인각이나 사도의 자유도가 높은 점에서는, 치구의 단면 형상은 원형인 것이 바람직하다. 끼인각으로서는 1∼350°의 범위인 것이 바람직하고, 30∼180°인 것이 보다 바람직하다. 이 끼인각은 치구 사이의 거리나 높이를 변경함으로써 용이하게 조정하는 것이 가능하다.

수속 치구의 오목부는, 치구의 중앙일수록 소경(小徑)으로 되어 있고, 소위 북 형상(보다 상세하게는 작은북 형상)으로 가공되어 있다. 오목부는 원호 형상인 것도 바람직하고, 그 경우의 곡률 반경 R는, R=10mm∼900mm가 바람직하고, 또한 R=10mm∼500mm의 범위인 것이 보다 바람직하다. R이 너무 작으면 섬유가 너무 수속되어고, 반대로 너무 크면 위치 결정 효과가 떨어지는 경향이 된다.

본 발명에 사용되는 수속 치구를 형성하는 재질은 특별히 한정되지 않지만, 스테인레스, 철, 구리 등의 금속이나, 유리나 알루미나, 산화지르코늄 등의 세라믹스가 바람직하다. 금속에는 칠공예 가공이나 연마 가공, 크롬 도금 등의 표면 처리, 세라믹스에는 불소 수지 등의 합성 수지를 코팅하여 둘 수도 있다. 무엇보다 바람직하게는, 스테인레스강에 하드 크롬 도금 가공을 한 것이다. 특히 탄소 섬유와 같이 강성이 높은 섬유를 사용하는 경우, 찰과에 의한 치구의 내마모성을 향상시키기 위해서 특히 바람직하다. 더욱이 수속 치구에 초음파 진동 등의 진동이나, 가열·냉각을 부여함으로써 적합하게 사용할 수 있는 경우도 있다.

본 발명에 바람직하게 사용되는, 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구, 가이드 기구 등에는, 또한 단부(端部)에 「플랜지(flange)」 등으로 섬유가 통과하는 범위를 규제함으로써, 이러한 치구에 유효폭을 설정하고, 보강 섬유 스트랜드의 확폭 후의 폭을 조정하는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 사용되는 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구, 가이드 기구 등에는, 초음파 진동 등의 진동이나, 가열·냉각을 부여하는 것이, 스트랜드의 확폭성의 향상 및 사도의 어긋남 억제를 도모하는 것이 가능해지기 때문에, 바람직하다. 위에서 설명한 바와 같이 보강 섬유 스트랜드에는 매트릭스 재료와의 접착 향상이나 스트랜드의 수속성을 높이는 목적으로 각종 사이징제를 부여하는 것이 바람직하고, 진동·가열·냉각 등에 의해 이 수속력을 저감함으로써 비교적 작은 장력으로도 효과적으로 확폭을 실시할 수 있게 된다. 다만, 수속력이 너무 크면, 원하는 스트랜드 폭에 확폭하기 위해 큰 장력이 필요한 경우가 있다. 특히, 사이징제가 고체의 수지 성분을 포함하는 경우에는, 수속 치구, 스트랜드 폭방향의 요철 치구, 확폭 치구, 가이드 기구 등을 사이징제의 연화 온도 이상, 분해 온도 미만으로 가열하는 것이 바람직하고, 공정 도중에 있어서의 사이징제의 수속력을 일시적으로 저하시킬 수 있어, 생산성이 향상된다. 또한, 사이징제가 열경화성 수지 성분을 포함하는 경우에는, 가열 온도는 경화 온도 미만인 것이 보다 바람직하다. 치구의 가열 온도로서는, 스트랜드 자체의 열열화, 스트랜드-각 기구의 접촉 시간, 사이징제의 성분에 따라 다르지만, 일반적으로는 50∼300℃가 바람직하고, 70∼250℃가 보다 바람직하다.

본 발명의 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법에서는, 보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 요철 치구, 확폭 치구에 접촉하면서 순서대로 주행하는 것이지만, 접촉 길이, 접촉 시간, 사도, 치구와 스트랜드의 마찰 계수 등을 적절히 조정함으로써, 장력이나 확폭 상태를 적절히 최적화할 수가 있다.

일반적으로는 본 발명의 제조 방법의 라인 속도로서는 1∼500m/분의 범위가 바람직하고, 특히는 2∼90m/분의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 처리하기 전의 스트랜드에 걸치는 장력으로서는 0.098∼98N(0.01∼10kgf)의 범위가 바람직하고, 0.98N(0.1kgf) 이상인 것이 최적이다.

이러한 본 발명의 제조 방법에서 얻어진 보강 섬유 스트랜드를 매트릭스 수지와 조합, 예를 들면, 사출 성형, 프레스 성형, 필라멘트 와인딩 성형, 수지 트랜스퍼 성형, 오토클래브(autoclave) 성형 등, 공지의 성형 수단·성형 방법에 의해 섬유 강화 복합재료를 얻을 수 있다. 본 발명의 제조 방법에서 얻어진 보강 섬유 스트랜드는, 예를 들면, 이러한 보강 섬유 스트랜드를 일방향으로 잡아당겨 정렬하고 혹은 직편물이나 부직포, 다축직물, 조물(組物) 등으로 성형한 보강 섬유 재료, 보강 섬유 스트랜드를 임의의 섬유 길이로 절단한 촙드 스트랜드(chopped strands)로서, 특히 바람직하게는, 수지 함침 스트랜드나 보강 섬유 펠렛, 혹은 랜덤 매트로서, 최종적으로는 섬유 강화 복합재료에 특히 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면 수지 함침 스트랜드로 하기 위해 확폭한 보강 섬유 스트랜드를, 열가소성 수지 등에 함침하고, 냉각하여 절단함으로써 보강 섬유 펠렛으로 할 수 있다.

매트릭스 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 사용된다. 열가소성 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지, 및 그 공중합체나 블랜드물인 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드66, 폴리아미드6, 폴리아미드12 등의 지방족 폴리아미드계 수지, 산성분으로서 방향족 성분을 가지는 반(半)방향족 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET)나 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT) 등의 방향족 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리스티렌계 수지(폴리스티렌 수지, AS수지, ABS 수지 등 ), 혹은, 폴리젖산계 등의 지방족 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는 폴리카보네이트계 수지나 지방족 폴리아미드계 수지, 폴리올레핀계 수지를 바람직하게 들 수 있다.

열경화성 수지의 구체적인 예로서는, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지, 시안산에스테르 수지, 우레탄아크릴레이트 수지, 페녹시 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 말레이미드 수지와 시안산에스테르 수지의 예비 중합 수지, 비스말레이미드 수지, 아세틸렌 말단을 가지는 폴리이미드 수지 및 폴리이소이미드 수지, 나딕산 말단을 가지는 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수도 있다. 그 중에서도, 내열성, 탄성률, 내약품성이 뛰어난 에폭시 수지나 비닐 에스테르 수지가, 특히 바람직하다. 이러한 열경화성 수지에는, 경화제, 경화촉진제 이외에, 통상 사용되는 착색제나 각종 첨가제 등이 포함되어 있어도 된다. 복합재료 중에 차지하는 수지 조성물의 함유율은, 10∼90질량%, 바람직하게는 20∼60질량%, 더욱 바람직하게는 25∼45질량%이다.

본 발명의 보강 섬유 스트랜드는 충분히 확폭되어 있고, 수지가 용이하게 함침되기 때문에, 이들을 사용한 복합재료는 높은 물성을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 보강 섬유 스트랜드는, 특히, 임의의 섬유 길이의 보강 섬유를 랜덤 배향시킨 의사(疑似) 등방성의 부직포 기재(基材)인 랜덤 매트의 제조에 사용되는 보강 섬유 스트랜드로서 바람직하게 사용할 수 있고, 예를 들면 다음과 같은 공정을 경유함으로써 얻어지는 랜덤 매트 및 그것을 사용한 섬유 강화 복합재료에 사용함으로써 특히 높은 효과를 발휘하는 것이 가능하다(도 4).

1. (커트) 보강 섬유 스트랜드를 커트하는 공정,

2. (분할) 커트된 보강 섬유 스트랜드를 관내에 도입하고, 공기를 섬유 스트랜드에 분사함으로써, 스트랜드를 분할시키는 공정,

3. (섬유 산포) 분할시킨 각 보강 섬유 스트랜드를 확산시키는 공정(동시에, 섬유 형상 또는 파우더 형상의 매트릭스 수지와 함께 흡인하고, 보강 섬유와 매트릭스 수지를 동시에 산포(散布)하는 도포 공정으로 할 수도 있음),

4. (정착) 도포된 보강 섬유 및 매트릭스 수지를 정착시켜, 랜덤 매트를 얻는 공정,

5. (프레스) 얻어진 랜덤 매트를 프레스 성형하는 공정.

특히 본 발명의 제조 방법에서 얻어진 보강 섬유 스트랜드는, 요철 치구 처리에서 유래하는 폭방향으로 규칙적인 조밀 불균일이 있고, 커트 공정 후의 따로따로 분할하는 공정으로 특히 품질이 높은 분할된 섬유 스트랜드를 얻는 것이 가능해진다.

이러한 랜덤 매트에 사용하는 매트릭스 수지로서는, 특별히 제한은 없지만, 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 프레스는 4의 공정에서 얻어지는 랜덤 매트를 복수 매 겹쳐서, 원하는 두께로 할 수 있다. 프레스 성형의 방법 및 조건에는 특별히 제한은 없지만, 매트릭스 수지가 열가소성 수지인 경우에는, 열가소성 수지의 융점 이상, 융점 분해 온도 이하의 조건에서 열프레스 하는 것이 바람직하다. 프레스의 압력 및 프레스 시간도 적절히 선택할 수 있다. 또한, 랜덤 매트에 사용하는 수지는 상기의 3의 공정과 동시에 도포해도 되고, 섬유 산포한 매트 위에, 수지 필름이나 용융된 수지를 겹쳐서 다음의 4의 정착 공정을 실시해도 된다.

랜덤 매트에 사용하는 매트릭스 수지의 존재량은, 보강 섬유 100질량부에 대하여, 50∼1000질량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 보강 섬유 100질량부에 대하여, 매트릭스 수지 100∼600질량부, 더욱 바람직하게는, 보강 섬유 100질량부에 대하여, 매트릭스 수지 150∼300질량부이다.

랜덤 매트에 적절한 열가소성 수지의 종류로서는 예를 들면 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 아세트산비닐수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌 수지(AS수지), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지), 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드6 수지, 폴리아미드11 수지, 폴리아미드12 수지, 폴리아미드46 수지, 폴리아미드66 수지, 폴리아미드610 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌설피드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등의 단량체, 공중합체, 및 그들 2종 이상의 혼합체를 바람직하게 들 수 있다. 이 중에서도, 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지 등이 바람직하다.

또한 본 발명의 보강 섬유 스트랜드를 사용하여 최종적으로 얻어지는 섬유 강화 복합재료 중에는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서, 본 발명의 보강 섬유 스트랜드에 사용한 섬유 이외에, 다른 유리 섬유 등의 무기 섬유나 유기 섬유 등의 각종 섬유상 또는 비섬유상 필러, 난연제, 내UV제, 안료, 이형제, 연화제, 가소제, 계면활성제의 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

랜덤 매트를 사용하여, 섬유 강화 복합재료인 성형품을 얻는 방법으로서는, 특별히 한정은 하지 않지만, 프레스 성형, 열성형이 바람직하다. 이러한 성형 공정은, 상기 랜덤 매트의 제조 공정에 있어서의 5의 프레스 성형 공정에 있어서, 직접 최종 성형품의 형상에 성형하는 것이어도 되고, 5의 프레스 성형 공정에 있어서, 예를 들면 판상(板狀) 등 취급하기 쉬운 형상으로 예비 성형한 섬유 강화 복합재료를, 프레스 성형 혹은 열성형 등 임의의 성형 방법에 의해 최종 성형품의 형상으로 성형하는 것이어도 된다.

구체적으로는, 금형 내에 랜덤 매트 혹은 예비 성형한 섬유 강화 복합재료를 배치하고, 융점 이상 혹은 유리전이점 이상(매트릭스 수지가 열경화성 수지인 경우에는 경화 온도 이상)까지 승온하면서, 프레스 성형을 실시하고, 이어서 금형을 융점 미만 혹은 유리전이 온도 미만까지 냉각하는, 소위 핫프레스에 의해 바람직하게 성형품을 얻을 수가 있다.

또한, 매트릭스 수지가 열경화성 수지인 경우에는, 랜덤 매트 혹은 예비 성형한 섬유 강화 복합재료를 융점 이상 혹은 유리전이점 이상까지 가열하고, 이것을 얻으려고 하는 성형체의 형상에 맞추어 단독 또는 복수 매 겹치고, 융점 미만 혹은 유리전이점 미만으로 유지한 금형 내에 투입하고, 가압한 후, 냉각하는, 소위 콜드프레스로도 바람직하게 성형품을 얻을 수가 있다.

이러한 본 발명에서 얻어지는 보강 섬유 스트랜드를 사용한 섬유 강화 복합재료는, 수지의 함침이 충분히 행해지고, 높은 물성과 고효율의 가공성을 가지는 경제 효율의 높은 복합재료가 되고, 기계 물성이 뛰어나고, 그 격차도 작기 때문에, 스포츠 용도, 레저 용도, 일반 산업용도, 항공·우주 용도, 자동차 용도 등, 여러가지 용도에 넓게 적용할 수 있는 것이 된다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 또한 복합재료의 제조 및 물성의 평가는 이하에 나타내는 방법으로 실시했다.

(보강 섬유 스트랜드의 폭의 측정)

보강 섬유 스트랜드의 폭을, 노기스를 사용하여, 섬유의 길이 방향 1m 두고 합계 10점 측정하고, 그 평균을 보강 섬유 스트랜드의 폭으로 했다.

(랜덤 매트의 제조)

보강 섬유 스트랜드를, 로터리 커터를 사용하고 섬유 길이 20mm로 커트했다. 커트된 스트랜드를 SUS304제의 이중관 안에 도입하고, 150m/sec의 압축 공기를 분사함으로써 스트랜드를 분할시켰다. 더 계속하여, 스트랜드를 확산시킴과 함께, 매트릭스 수지로서 폴리아미드 수지(PA6 파우더, 유니치카 가부시키가이샤 제 A1030FP)를 공급하고, 섬유와 수지를 동시에 산포한 후, 섬유에 폴리아미드 수지를 정착시켜 랜덤 매트를 작성했다.

(성형판의 제조 방법)

350mm×300mm의 크기로 재단한 상기 랜덤 매트를, 성형 후의 두께가 5mm가 되도록 적층하고, 260℃로 가열한 프레스기를 사용하여 4MPa의 압력으로 3분간 열프레스하여, 섬유 강화 복합재료 성형판을 얻었다.

(인장강도 측정)

상기 제조 방법에 의해 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판을 사용하여, JIS K7164에 따라, 폭 45mm, 길이 215mm(파지구(gripper)의 길이 115mm, 측정부에서의 폭 25mm)의 덤벨형의 시험편을 제작하고, 시험 속도 10mm/min로 인장시험을 실시했다. 같은 시험을 10회 반복하고, 그 표준 편차를 인장강도의 편차 정도의 지표로서 구했다.

[실시예 1]

보강 섬유 스트랜드로서, 토호테낙스 가부시키가이샤 제의 탄소 섬유 테낙스(등록상표)(평균 직경 7㎛, 필라멘트 갯수 24000개, 섬도 1600tex, 인장강도 4000MPa)를 사용하여 폴리아미드 수지계 수지(연화점 90℃)를 주제(主劑)로 하는 사이징제로써, 폭 10mm, 두께 0.15mm의 편평 상태로 수렴시킨 스트랜드(사이징제 부착량 1.0wt%)를 준비했다.

이 스트랜드가 하기의 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구를 순서대로, 라인 스피드 40m/분, 확폭전 장력(수속 치구 직전) 평균 0.7kgf(6.9N)(로드셀식 디지털 텐션미터로 측정)의 조건에서, 연속적으로 급사체(給絲體)로부터 반송되는 조건으로 처리를 실시하고, 폭 20mm로 확폭한 보강 섬유 스트랜드를 얻었다. 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구는 모두 핀(원기둥형)에서, 그 중심부는 일직선으로 배치되어 있고, 각 핀의 중심 거리는 40mm, 핀의 스트랜드의 끼인각은 약 70°였다. 이 때의 L의 값은 35mm였다.

(수속 치구)

재질은 하드 크롬 도금 처리를 실시한 스테인레스강이며, 사도의 유효폭이 40mm, 하나의 오목부가 존재하고, 오목부 곡률의 반경 R이 100mm, 수속 치구의 최대부 직경 Φ가 20mm였다.

(요철 치구)

재질은 스테인레스강이며, 사도의 유효폭이 40mm, 요철이 다수 형성되어 있고, 볼록부 측면의 각도θ는 80°, 볼록부 정점의 반경 R이 0.05mm, 오목부 저부의 반경 R이 0.2mm, 요철 치구의 직경이 20mm, 볼록부의 정점 간격이 1mm, 볼록부의 높이(요철의 높낮이 차)가 0.6mm였다.

(확폭 치구)

재질은 스테인레스강이며, 사도의 유효폭이 20mm, 하나의 볼록부가 존재하고, 볼록부 곡률의 반경 R이 100mm, 확폭 치구의 직경 Φ가 25mm였다. 확폭 처리 직후의 장력은 평균 1.5kgf(14.7N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 20mm이며, 2시간 연속 운전했지만, 시간이 경과해도 확폭 후의 스트랜드 폭에 변화는 볼 수 없었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지로, 보강 섬유 스트랜드를, 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 순서로 통과시키고, 그 후 계속하여, 실폭(絲幅)규제 치구인 규제폭 18mm의 평핀에 의해 처리를 실시했다(또한 모든 치구는 평핀을 포함 일직선으로 배치되어 있었다).

평핀 통과 직후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)로 약간 높아졌지만, 실시예 1보다 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 18mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다. 평핀 처리를 실시함으로써 요철 치구에 의한 틈이 감소된 효과에 의하는 것이라고 생각된다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

실시예 1과 마찬가지로, 보강 섬유 스트랜드를, 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 순서로 통과시키고, 그 후 계속하여 가이드 기구로서 제2의 요철 치구에 의해 처리를 실시했다(또한 모든 치구는 일직선으로 배치되어 있었다). 제2의 요철 치구는, 최초의 요철 치구와 동일한 것이다.

제2의 요철 치구 통과 직후의 장력은 평균 1.8kgf(17.6N)로 높아지고, 1mm 피치의 분섬 섬유 흔적을 볼 수 있었지만, 전체적으로는 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 20mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 실시예 1과 같은 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다.

[실시예 4]

확폭 치구의 볼록부 곡률의 반경 R을 실시예 1의 100mm에서 300mm로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)이며, 실시예 1보다 확폭 후의 스트랜드 폭의 점에서 약간 떨어지지만 충분한 품위의 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다. 확폭 후의 스트랜드 폭은 16mm였다.

[실시예 5]

사용한 보강 섬유의 사이징제를 폴리아미드 수지계로부터 우레탄계로 변경ㅎ하고 실시예 4와 같이 확폭 치구의 볼록부 곡률의 반경 R이 300mm인 것을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 16mm에서 20mm로 확대되고, 안정된 보강 섬유 스트랜드였다.

[실시예 6]

사용한 보강 섬유의 필라멘트수를 24000개(24K)에서 12000개(12K)로 변경하고, 실시예 4와 같이 확폭 치구의 볼록부 곡률의 반경 R이 300mm인 것을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.5kgf(14.7N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 20mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드였다.

[비교예 1]

요철 치구를 사용하지 않은 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)로 약간 높아졌을 뿐이었지만, 사도가 불안정하고, 수속 치구 통과 후의 원사(原絲)가, 확폭핀의 중앙을 주행하지 않아, 안정된 확폭 효과를 얻을 수 없었다. 사도가 어긋나기 때문에 목적하는 스트랜드 폭을 얻을 수 없었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했지만, 확폭 처리를 실시하지 않는 보강 섬유 스트랜드와 같은 물성의 것밖에 얻을 수 없었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 40으로 크고, 강도의 편차가 크고, 불균일한 성형판이었다.

[비교예 2]

요철 치구 대신에, 하드 크롬 도금 처리를 실시한 스테인레스강 제품의 직경 Φ가 20mm인 원통형의 플랫 바를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.7kgf(16.7N)로 높아지고, 또한, 사도가 불안정하고, 수속 치구 통과 후의 원사가, 확폭핀의 중앙을 주행하지 않아, 안정된 확폭 효과를 얻을 수 없었다. 얻어진 스트랜드의 스트랜드 폭은, 13mm로 요철 치구를 사용했을 때와 비교하여 좁아, 충분한 확폭 효과를 얻을 수 없었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했지만, 확폭 처리를 실시하지 않는 보강 섬유 스트랜드와 같은 물성의 것밖에 얻을 수 없었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 37로 크고, 강도가 편차가 크고, 불균일한 성형판이었다.

[실시예 7]

요철 치구의 볼록부의 정점 간격을 실시예 1의 1mm에서 6mm로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.3kgf(12.7N)이며, 실시예 1보다 확폭 후의 스트랜드 폭의 점에서 약간 떨어지지만 충분한 품위의 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다. 확폭 후의 스트랜드 폭은 16mm였다.

[실시예 8]

요철 치구의 볼록부의 높이를 실시예 1의 0.6mm에서 1.8mm로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.7kgf(16.7N)이며, 실시예 1보다 확폭 후의 스트랜드 폭의 점에서 약간 떨어지지만 충분한 품위의 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다. 확폭 후의 스트랜드 폭은 15mm였다.

[실시예 9]

실시예 1과 마찬가지로, 보강 섬유 스트랜드를, 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 순서로 통과시키고, 그 후 계속하여 가이드 기구로서 하드 크롬 도금 처리를 실시한 스테인레스 강철 제품의 직경 Φ가 20mm인 원통형의 플랫 바에 의해 처리를 실시했다(또한 모든 치구는 일직선으로 배치되어 있었다). 플랫 바 통과 직후의 장력은 평균 1.7kgf(16.7N)이며, 확폭 후의 스트랜드 폭은 20mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다.

[실시예 10]

사용한 보강 섬유의 사이징제의 부착량을 1wt%에서 5wt%로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭이 16mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다.

[실시예 11]

수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 직경 Φ를 90mm로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 또한 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 중심부는 일직선으로 배치되어 있고, 각 핀의 중심 거리는 100mm, 핀의 스트랜드의 끼인각은 약 140°이며, L의 값은 35mm였다. 확폭 후의 장력은 평균 2.0kgf(19.6N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 22mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드였다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 18로 작고, 강도의 편차가 작은, 균일한 형상과 물성을 가지는 성형판을 얻을 수 있었다.

[실시예 12]

수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구, 각각의 측면에서 봉(棒)히터(Φ12mm)를 삽입하고, 각 치구의 온도를 120℃로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 처리를 실시했다. 확폭 후의 장력은 평균 1.8kgf(17.6N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 21mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드였다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 실시예 1과 같은 방법으로, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 19로 작고, 강도의 편차가 작은, 균일한 형상과 물성을 가지는 성형판을 얻을 수 있었다.

[실시예 13]

수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구, 각각의 측면에서 봉히터(Φ12mm)를 삽입하고, 각 치구의 온도를 120℃로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 처리를 실시했다. 또한 제2의 요철 치구에는 봉히터를 사용하고 있지 않다. 확폭 후의 장력은 평균 1.8kgf(17.6N)이며, 균일하게 섬유가 분산되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 21mm인 안정된 보강 섬유 스트랜드였다.

[실시예 14]

수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구 및 제2의 요철 치구의 직경 Φ를 90mm로 변경하고, 또한 각 핀의 중심 거리를 200mm로 함으로써, L의 값을 180mm로 변경한 것 이외는 실시예 13과 마찬가지로 처리를 실시했다. 또한 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 중심부는 일직선으로 배치되어 있고, 핀의 스트랜드의 끼인각은 50°였다. 확폭 처리 직후의 장력은 평균 1.5kgf(14.7N)이며, 균일하게 섬유가 분섬되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 16mm이며, 2시간 연속 운전했지만, 시간이 경과해도 확폭 후의 스트랜드 폭에 변화는 볼 수 없었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 25로 작고, 강도의 편차가 작은, 균일한 형상과 물성을 가지는 성형판을 얻을 수 있었다.

[실시예 15]

실시예 14에서 사용한, 요철 치구 및 확폭 치구를 각각 반 분할로 하여, 그 단면(斷面)을 맞춤으로써 실질적으로 요철 치구와 확폭 치구를 도 8과 같이 일체화시킨 것을 준비했다. 그리고 상기 일체화 치구와 각 치구(수속 치구 및 제2의 요철 치구) 간의 중심 거리를 각각 110mm(치구에의 스트랜드의 끼인각은 약 110°)로 한 것 이외는, 실시예 14와 마찬가지로 처리를 실시했다. 즉, 이 실시예 15에 있어서의 요철 치구-확폭 치구 사이의 인도 거리(L)는 0mm였다. 확폭 처리 직후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)이며, 섬유가 균일하게 분섬되고, 확폭 후의 스트랜드 폭은 20mm였다. 2시간 연속 운전했는데, 스트랜드의 확폭 치구에의 입사각도는 거의 영이며, 시간이 경과해도 확폭 후의 스트랜드 폭에 변화는 볼 수 없었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 17로 작고, 강도의 편차가 작은, 균일한 형상과 물성을 가지는 성형판을 얻을 수 있었다.

[실시예 16]

수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구 및 제2의 요철 치구의 중심 거리를 250mm로 함으로써, L의 값을 240mm(섬유 스트랜드 폭의 24배)로 변경한 것 이외는 실시예 14와 마찬가지로 처리를 실시했다. 또한 수속 치구, 요철 치구, 확폭 치구의 중심부는 일직선으로 배치되어 있고, 핀의 스트랜드의 끼인각은 45°였다. 전체적으로 15mm 정도까지 확폭한 보강 섬유 확폭 스트랜드를 얻었다. 확폭 처리 직후의 장력은 평균 1.6kgf(15.7N)이며, 확폭 치구에의 입사각도가 다소 불안정하기는 했지만, 확폭 후의 스트랜드 폭이 15mm인 보강 섬유 스트랜드를 얻을 수 있었다.

계속하여 얻어진 보강 섬유 스트랜드를, 실시예 1과 같은 방법으로, 커트하여, 섬유와 수지로 이루어지는 랜덤 매트로 가공했던바, 뛰어난 물성의 랜덤 매트를 얻을 수 있었다. 이러한 랜덤 매트를 성형하여 얻어진 섬유 강화 복합재료 성형판의 인장강도의 표준 편차는 27로 작고, 강도의 편차가 작은, 균일한 형상과 물성을 가지는 성형판을 얻을 수 있었다.

산업상의 사용 가능성

본 발명을 상세하게 또한 특정의 실시형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 일 없이 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

본 출원은, 2011년 12월 22일 출원의 일본 특허출원(특원 2011-281507)에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용되었다.

1 : 수속 치구
2 : 요철 치구
3 : 확폭 치구
4 : 로터리 커터 본체
5 : 고무 롤러
6 : 보강용 섬유의 사도(絲道)
7 : 가이드 기구
8 : 확폭 치구에 입사(入射)시의 스트랜드 풀링 텐션
9 : 궤도 수정력이 되는 스트랜드 풀링 텐션의 반력

Claims

보강 섬유로 이루어지는 스트랜드가 요철 치구, 확폭(擴幅) 치구를 순서대로 통과시키고, 요철 치구가 오목부와 볼록부로 이루어지는 복수의 요철을 갖고, 스트랜드가 볼록부에 의해 나누어지는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항에 있어서,
요철 치구가, 스트랜드 두께의 0.01∼10배의 높이의 요철을 가지는 치구인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 거리인 스트랜드 인도(引渡) 거리(L)가 하기 부등식(1)을 만족하는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
L≤20×W (1)
L : 요철 치구로부터 확폭 치구 사이의 스트랜드 인도 거리(mm)
W : 확폭 전의 섬유 스트랜드 폭(mm)
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
스트랜드가 요철 치구의 전에 수속 치구를 통과하는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
확폭 치구가 하나의 볼록부를 가지는 치구인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
확폭 치구의 뒤에 제2의 요철 치구를 통과하는 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
보강 섬유가 탄소 섬유인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
확폭 전의 스트랜드의 폭이 1mm∼300mm인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
치구가 롤 또는 핀인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.
제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
수속 치구가 하나의 오목부를 가지는 치구인 보강 섬유 스트랜드의 제조 방법.