復合纖維、紡織物、編織物和復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及包含特定聚酰胺樹脂纖維和連續強化纖維的復合纖維。進而，涉及使 用所述復合纖維制造的紡織物和編織物。進而，涉及將前述復合纖維、紡織物和編織物進行 加熱加工而得到的復合材料。
【背景技術】
[0002] 將纖維材料與基體樹脂組合而成的纖維強化樹脂系復合材料由于質量輕且剛性 高，因此使用了其的成形品被廣泛用作機械部件、電氣/電子儀器部件、車輛用部件/構件、 航空/宇宙用機器部件等。
[0003] 此處，從機械強度、與纖維材料的親和性、成形性等觀點出發，基體樹脂通常使用 不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂等熱固化性樹脂。然而，使用了熱固化性樹脂的產品存在無法再 熔融并成形這一根本性的缺點。
[0004] 基于所述狀況，專利文獻1中公開了如下聚酰胺樹脂系復合材料，其特征在于，其 是二胺結構單元的50摩爾％以上源自苯二甲胺的聚酰胺樹脂，其是將數均分子量（Mn)為 6, 000~30, 000且含有0. 5~5質量％的分子量1，000以下的成分的聚酰胺樹脂纖維浸滲 于纖維材料而成的。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本專利第4894982號公報
【發明內容】
[0008] 發明要解決的問題
[0009] 此處，專利文獻1記載的聚酰胺樹脂系復合材料是使聚酰胺樹脂浸滲于纖維材料 而制造的。與此相對，若能夠制成將纖維狀聚酰胺樹脂纖維與連續強化纖維分散而成的絲 狀纖維束（復合纖維），則能夠直接對復合纖維進行加熱加工，或者制成紡織物、編織物后 進行加熱加工，因此容易成形為立體形狀、能夠得到具有更復雜形狀的成形體、進而能夠期 待應用于廣泛的用途中。本發明的目的在于，解決所述課題，其目的在于，提供將聚酰胺樹 脂纖維與連續強化纖維分散而成的復合纖維。
[0010] 用于解決問題的方案
[0011] 基于所述狀況，本發明人進行了深入研究，結果發現：通過在包含聚酰胺樹脂纖維 (A)、連續強化纖維（B)以及聚酰胺樹脂纖維（A)的處理劑（a)的復合纖維中采用規定的聚 酰胺樹脂，且調整前述聚酰胺樹脂纖維的處理劑（a)的量，能夠提供將聚酰胺樹脂纖維（A) 與連續強化纖維（B)分散而成的復合纖維，從而完成了本發明。具體而言，通過以下的手段 〈1>、優選通過〈2>~〈8>，從而解決了上述課題。
[0012] 〈1> 一種復合纖維，其含有：包含聚酰胺樹脂組合物的聚酰胺樹脂纖維（A)、連續 強化纖維（B)、以及聚酰胺樹脂纖維（A)的處理劑（a)，
[0013] 前述處理劑（a)的量為聚酰胺樹脂纖維（A)的0. 1~2. 0質量％，
[0014] 前述聚酰胺樹脂組合物為二胺結構單元的50摩爾％以上源自苯二甲胺的聚酰胺 樹脂，該聚酰胺樹脂的數均分子量（Mn)為6, 000~30, 000、其0. 5~5質量％的分子量為 1,000以下。
[0015] 〈2>根據〈1>所述的復合纖維，其還包含具有與聚酰胺樹脂具備反應性的官能團 的連續強化纖維（B)的處理劑（b)，該處理劑（B)的量為連續強化纖維（B)的0. 01~1. 5 質量％。
[0016] 〈3>根據〈1>或〈2>所述的復合纖維，其中，復合纖維中的連續強化纖維（B)的分 散度為40~100。
[0017] 〈4>根據〈1>~〈3>中任一項所述的復合纖維，其使用纖度為40~600dtex、纖維 數為1~200f的聚酰胺樹脂纖維束。
[0018] 〈5>根據〈1>~〈4>中任一項所述的復合纖維，其中，用于制造1根復合纖維的聚 酰胺樹脂纖維（A)的總纖度與連續強化纖維（B)的總纖度之比（聚酰胺樹脂纖維（A)的總 纖度/連續強化纖維（B)的總纖度）為0· 1~10。
[0019] 〈6>根據〈1>~〈5>中任一項所述的復合纖維，其中，用于制造1根復合纖維的聚 酰胺樹脂纖維（A)的總纖維數與連續強化纖維（B)的總纖維數之比（聚酰胺樹脂纖維（A) 的總纖維數/連續強化纖維（B)的總纖維數）為0. 001~1。
[0020] 〈7>根據〈1>~〈6>中任一項所述的復合纖維，其中，前述聚酰胺樹脂纖維（A)的 處理劑（a)選自酯系化合物、亞烷基二醇系化合物、聚烯烴系化合物和苯醚系化合物。
[0021] 〈8> -種紡織物或編織物，其包含〈1>~〈7>中任一項所述的復合纖維。
[0022] 〈9>復合材料，其是將〈1>~〈7>所述的復合纖維或者〈8>所述的紡織物或編織物 進行加熱加工而得到的。
[0023] 發明的效果
[0024] 通過本發明，能夠提供將聚酰胺樹脂纖維與連續強化纖維分散而成的復合纖維。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本發明的復合纖維的示意圖。
[0026] 圖2是表示制造復合纖維的狀態的示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 以下針對本發明的內容進行詳細說明。另外，在本申請說明書中，"~"是指包含其 前后記載的數值作為下限值和上限值的意義來使用。
[0028] 在沒有特別說明的情況下，本發明中的纖度和纖維數分別是指測定纖維的任意10 處而得到的平均纖度、平均纖維數。
[0029] 本發明的復合纖維的特征在于，其含有：包含聚酰胺樹脂組合物的聚酰胺樹脂纖 維（A)、連續強化纖維（B)、以及聚酰胺樹脂纖維（A)的處理劑（a)，前述處理劑（a)的量 為聚酰胺樹脂纖維（A)的0. 1~2. 0質量％，前述聚酰胺樹脂組合物為二胺結構單元的 50摩爾％以上源自苯二甲胺的聚酰胺樹脂，該聚酰胺樹脂的數均分子量（Mn)為6, 000~ 30, 000、其0. 5~5質量％的分子量為1，000以下。通過使用這種特定的聚酰胺樹脂纖維 (A) ，且將聚酰胺樹脂纖維（A)的處理劑（a)的量設為規定量，能夠得到聚酰胺樹脂纖維（A) 和連續強化纖維（B)良好地分散在復合纖維中的復合纖維。本發明的復合纖維中，聚酰胺 樹脂纖維（A)和連續強化纖維（B)利用處理劑（a)、更優選利用處理劑（a)和處理劑（b)而 通常進行收束、形成纖維束（復合纖維）。本發明從聚酰胺樹脂纖維（A)與連續強化纖維 (B) 進行了分散這一點出發具有技術意義。
[0030] 圖1為表示本發明的復合纖維的示意圖，表示纖維的截面。圖1中，分別地，1表 示復合纖維、2表示聚酰胺樹脂纖維（A)、3表示連續強化纖維（B)。另外，聚酰胺樹脂纖維 (A)2和連續強化纖維（B)3的直徑大小大概相同，為了方便而如上那樣地表示，但聚酰胺樹 脂纖維（A)與連續強化纖維（B)的粗度相同并不是必要的條件。針對聚酰胺樹脂纖維（A) 和連續強化纖維（B)的各自的詳情分別見后述。
[0031] 再次返回至圖1，在本發明中，聚酰胺樹脂纖維（A)2和連續強化纖維（B)3分別形 成進行了分散的纖維束（復合纖維1)。通過制成這種構成，在對該復合纖維進行加熱加工 時，能夠得到連續強化纖維（B)的分散狀態良好、即連續強化纖維（B)均質分散而成的成形 品。像這樣，使用連續強化纖維（B)均勻分散的復合材料進行加熱加工時，所得成形品的機 械強度（尤其是拉伸強度、拉伸彈性模量）等物性變得優異。尤其是，制成編織物、紡織物 后進行加熱加工時，該效果會顯著地發揮。像這樣，為了制造由連續強化纖維（B)均勻分 散而成的復合纖維，在本發明中使用規定的聚酰胺樹脂且以聚酰胺樹脂纖維（A)的處理劑 (a)達到規定量的方式進行調整。進而，還通過調整連續強化纖維（B)的處理劑（b)的量， 能夠實現更良好的連續強化纖維（B)的分散性。
[0032] 本發明的復合纖維的制造中，通常使用將聚酰胺樹脂纖維制成束狀的聚酰胺樹脂 纖維束和將連續強化纖維制成束狀的連續強化纖維束。用于制造1根復合纖維的纖維的總 纖度（用于制造1根復合纖維的聚酰胺樹脂纖維的總纖度與連續強化纖維的總纖度相加而 得到的值）優選為1000~lOOOOOdtex、更優選為1500~50000dtex、進一步優選為2000~ 50000dtex、特別優選為 3000 ~5000dtex。
[0033] 用于制造1根復合纖維的聚酰胺樹脂纖維（A)的總纖度與連續強化纖維（B)的總 纖度之比（聚酰胺樹脂纖維（A)的總纖度/連續強化纖維（b)的總纖度）優選為0. 1~ 10、更優選為〇· 1~6. 0、進一步優選為0· 8~2. 0。
[0034] 用于制造1根復合纖維的總纖維數（將聚酰胺樹脂纖維（A)的總纖維數與連續 強化纖維（B)的總纖維數進行合計的纖維數）優選為100~lOOOOOf、更優選為1000~ 1000 OOf、更優選為1500~70000f、進一步優選為2000~20000f、更進一步優選為2500~ 1000 Of、特別優選為3000~5000f。通過設為這種范圍，復合纖維的混纖性提高、作為復合 材料的物性和質感更優異。另外，任意纖維不均勻存在的區域少、纖維彼此更容易均勻分 散。
[0035] 用于制造1根復合纖維的聚酰胺樹脂纖維（A)的總纖維數與連續強化纖維（B)的 總纖維數之比（聚酰胺樹脂纖維（A)的總纖維數/連續強化纖維（B)的總纖維數）優選為 0. 001~1、更優選為0. 001~0. 5、進一步優選為0. 05~0. 2。通過設為這種范圍，復合纖 維的混纖性提高、作為復合材料的物性和質感更優異。另外，復合纖維中的聚酰胺樹脂纖維 (A)與連續強化纖維（B)優選纖維彼此更均勻地分散，為上述范圍時，纖維彼此容易更均勻 地分散。
[0036] 本發明的復合纖維中的連續強化纖維（B)的分散度優選為40~100、更優選為 60~100、特別優選為65~100。通過設為這種范圍，復合纖維顯示更均勻的物性，進而成 形品的外觀進一步提高。另外，使用其制作成形品時，機械物性更優異。
[0037] 本發明中的分散度是表示聚酰胺樹脂纖維（A)和連續強化纖維（B)在復合纖維中 均勻分散至何種程度的指標，用下述數學式進行定義。
[0038] [數學式1]
[0039] D(%) = (I-(Lcf+Lpoly)/Ltot) *100
[0040] (式中，D表示分散度、Ltot表示將1根混纖絲相對于纖維方向垂直地切斷時 的復合纖維的截面積、Lcf表示復合纖維的截面中僅連續強化纖維所占的面積之中為 31400 μπι2以上的纖維的總面積、Lpoly表示復合纖維的截面中僅樹脂纖維所占的面積之中 為31400 μ m2以上的纖維的總面積。混纖絲的截面是將混纖絲相對于纖維方向垂直地切斷 而成的物質進行測定。面積使用數碼顯微鏡進行測定。）
[0041] 分散度D越大，則表示聚酰胺樹脂纖維（A)與連續強化纖維（B)更均勻地分散。
[0042] 本發明的復合纖維中可以包含聚酰胺樹脂纖維（A)、連續強化纖維（B)、前述處理 劑（a)和處理劑（b)之外的其它成分，具體而言，可例示出短纖維長碳纖維、碳納米管、富勒 烯、微纖維素纖維、滑石、云母等。這些其它成分的配混量優選為復合纖維的5質量％以下。