混纤丝、纺织物和编织物、复合材料以及复合材料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纤维成分包含连续热塑性树脂纤维和连续强化纤维的混纤丝，该混纤 丝在制成成形品时的机械强度优异且外观优异。进而，涉及使用了所述混纤丝的纺织物、编 织物。另外，涉及使用了前述混纤丝、纺织物或编织物的复合材料。进而，涉及所述复合材 料的制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，用连续强化纤维对热塑性树脂进行强化而成的热塑性树脂复合材料备受 关注。通过使用连续强化纤维，能够期待高的力学特性，通过使用热塑性树脂，能够得到再 利用性、二次加工性等优点。但是，用连续强化纤维进行了强化的热塑性树脂复合材料的树 脂熔融粘度高，因此存在热塑性树脂难以浸渗至连续强化纤维束这一问题。
[0003] 因而，为了解决该问题，将连续热塑性树脂纤维与连续强化纤维进行混纤而成的 纤维状中间材料即混纤丝备受关注。例如，专利文献1公开了一种复合材料用混纤丝，其特 征在于，在无捻的连续强化纤维束的开纤处理物与无捻的连续热塑性树脂纤维束的开纤处 理物的混纤丝中，前述连续强化纤维束的开纤处理物和前述连续热塑性树脂纤维束的开纤 处理物各自的用下述式1定义的开纤指数F为0. 5~3。
[0004] F=W/DN
[0005] (式中，F表示开纤指数、W表示纤维束的宽度（mm)、D表示单纤维的直径（mm)、N 表示纤维束中的单纤维的根数，关于纤维束的宽度，对于卷装纱线而言在保持原有形态的 状态下进行测定，刚刚进行开纤处理之后的纱线在处理装置出口的状态下进行测定。）
[0006] 这种混纤丝在分别使连续强化纤维束、连续热塑性树脂纤维束充分开纤后再进行 混纤，因此能够得到两者均以单纤维水平均匀混纤而成的复合材料用混纤丝。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开平9-324331号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 然而，本发明人针对专利文献1进行研究，结果可知：使用所述混纤丝进行加热加 工时，所得成形品的机械强度（尤其是拉伸强度）有时会降低。另外可知：混纤丝和所得成 形品的外观也差。本发明用于解决所述课题，其目的在于提供纤维成分包含连续热塑性树 脂纤维和连续强化纤维的混纤丝，该混纤丝即使进行加热加工其机械强度也优异且加热加 工前后的外观优异。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] 本发明人基于上述状况而进行了研究，结果可知：将上述那样的混纤丝进行加热 加工时，机械强度差的原因是加热加工时的连续强化纤维的取向紊乱。并且发现：通过对混 纤丝进行加捻，能够抑制所述连续强化纤维的取向的紊乱。进而发现：抑制连续强化纤维的 取向紊乱时，成形品的外观也提高，从而完成了本发明。具体而言，通过以下的手段〈1>、优 选通过〈2>~〈8>，从而解决了上述课题。
[0014] 〈1> 一种混纤丝，其为纤维成分包含连续热塑性树脂纤维和连续强化纤维的混纤 丝，该混纤丝进行了捻合。
[0015] 〈2>根据〈1>所述的混纤丝，其中，连续热塑性树脂纤维为聚酰胺树脂纤维。
[0016] 〈3>根据〈1>或〈2>所述的混纤丝，其中，连续热塑性树脂纤维包含选自聚酰胺6、 聚酰胺66和苯二甲胺系聚酰胺中的至少1种。
[0017] 〈4>根据〈1>~〈3>中任一项所述的混纤丝，其中，连续强化纤维为碳纤维和/或 玻璃纤维。
[0018] 〈5> -种纺织物或编织物，其使用〈1>~〈4>中任一项所述的混纤丝。
[0019] 〈6> -种复合材料，其是对〈1>~〈4>中任一项所述的混纤丝或者〈5>所述的纺织 物或编织物进行加热加工而得到的。
[0020] 〈7> -种复合材料的制造方法，其包括：制造纤维成分包含连续热塑性树脂纤维 和连续强化纤维的混纤丝、对前述混纤丝进行加捻、对该进行了加捻的混纤丝进行加热加 工。
[0021] 〈8>根据〈7>所述的制造方法，其还包括：在前述加热加工之前，对进行了加捻的 混纤丝进行纺织或编织。
[0022] 发明的效果
[0023] 通过本发明，可提供即使进行成形加工也能够维持高机械强度、且在加热加工前 后均能够维持良好外观的混纤丝。
【附图说明】
[0024] 图1是表示现有技术与本发明的不同点的概略图。
[0025] 图2是表示制造复合纤维的工序的示意图。
[0026] 图3是表示本申请实施例中制造的混纤丝和比较例的混纤丝的连续碳纤维的取 向状态的照片。
【具体实施方式】
[0027] 以下，针对本发明的内容进行详细说明。另外，在本申请说明书中，"~"是指包含 其前后记载的数值作为下限值和上限值的意义来使用。
[0028] 本发明中的纤度和纤维数在没有特别说明的情况下分别是指：测定纤维的任意 10处而得到的平均纤度、平均纤维数。
[0029] 本发明的混纤丝的特征在于，其为纤维成分包含连续热塑性树脂纤维和连续强化 纤维的混纤丝，该混纤丝进行了捻合。通过对混纤丝进行加捻，能够提供即使进行加热加工 (例如在热塑性树脂的熔点+0~80°C的范围下进行加热加工）其机械强度也优异的成形 品。首先，针对其原因进行说明。
[0030] 图1是表示现有技术与本发明的不同点的概略图。（1-1)和（2-1)为混纤丝的加 热加工前的外观照片，（1-1)表示无捻的混纤丝，（2-1)表示有捻的混纤丝。（1-2)和（2-2) 是表示对混纤丝进行加热加工后的连续强化纤维的取向状态的示意图。
[0031] 图1(1-1)和（2-1)的状态（加热加工前）下，连续强化纤维在任意情况下均以均 匀的状态进行了分散。然而，对所述混纤丝施加热时，在无捻的情况下，如（1-2)所示那样， 连续强化纤维的取向紊乱。另一方面，在加捻的情况下，如图1(2-2)所示那样，即使在加热 加工后，连续强化纤维也保持一定的取向。因此，加捻了的混纤丝即使在加热加工后也能够 维持高机械强度。进而，连续强化纤维由于保持一定的取向状态，因此还能够实现优异的成 形品外观。另外，令人惊讶的是，存在加热成形时的热塑性树脂在连续强化纤维中的浸渗率 也提高的倾向。
[0032] 以下，进一步详细说明本发明的混纤丝。
[0033] 本发明的混纤丝是对纤维成分包含连续热塑性树脂纤维和连续强化纤维的混纤 丝进行加捻而得到的。通过这样地进行加捻，即使在加热加工后也能够维持高机械强度。 [0034] 加捻方法没有特别限定，可以采用公知的方法。作为捻的次数，可以根据连续热 塑性树脂纤维所使用的热塑性树脂的种类、热塑性树脂的纤维数、纤度、连续强化纤维的种 类、纤维数、纤度、连续热塑性树脂纤维与连续强化纤维的纤维数之比、纤度比来适当设定， 例如可以设为1~200次/m(纤维长）、进而可以设为1~100次/m、进而还可以设为1~ 70次/m、特别可以设为1~50次/m。进而，捻的最低次数优选设为11次以上/m、更优选 设为15次以上/m、进一步优选设为20次以上/m。
[0035] 本发明的混纤丝的制造中，通常使用连续热塑性树脂纤维束和连续强化纤维束进 行制造。制造一根混纤丝时使用的纤维的总纤度（制造一根混纤丝时使用的连续热塑性树 脂纤维的总纤度与连续强化纤维的总纤度相加而得到的值）优选为1000~lOOOOOdtex、更 优选为1500~50000dtex、进一步优选为2000~50000dtex、特别优选为3000~5000dtex。
[0036] 用于制造一根混纤丝的连续热塑性树脂纤维的总纤度与连续强化纤维的总纤度 之比（连续热塑性树脂纤维的总纤度/连续强化纤维的总纤度）优选为0. 1~10、更优选 为0? 1~6. 0、进一步优选为0? 8~2. 0。
[0037] 用于制造一根混纤丝的总纤维数（将连续热塑性树脂纤维的总纤维数与连续强 化纤维的总纤维数进行总计的纤维数）优选为100~l〇〇〇〇〇f、更优选为1000~l〇〇〇〇〇f、 更优选为1500~70000f、进一步优选为2000~20000f、更进一步优选为2500~10000f、 特别优选为3000~5000f。通过设为这种范围，混纤丝的混纤性提高，可以得到作为复合材 料的物性和质感更优异的混纤丝。另外，任意纤维不均匀存在的区域少、纤维彼此更容易均 勾分散。
[0038] 用于制造一根混纤丝的连续热塑性树脂纤维的总纤维数与连续强化纤维的总纤 维数之比（连续热塑性树脂纤维的总纤维数/连续强化纤维的总纤维数）优选为0. 001~ 1、更优选为0. 001~0. 5、进一步优选为0. 05~0. 2。通过设为这种范围，混纤丝的混纤性 提高，可以得到作为复合材料的物性和质感更优异的混纤丝。另外，混纤丝中的连续热塑性 树脂纤维与连续强化纤维优选纤维彼此更均匀地分散，为上述范围时，纤维彼此容易更均 勾地分散。
[0039] 本发明的混纤丝中的连续强化纤维的分散度优选为40~100、更优选为60~ 100、特别优选为65~100。通过设为这种范围，混纤丝显示更均匀的物性，进而成形品的外 观进一步提高。另外，使用其制作成形品时，可以得到机械物性更优异的混纤丝。
[0040]本发明中的分散度是表示连续热塑性树脂纤维和连续强化纤维在混纤丝中均匀 分散至何种程度的指标，用下述数学式进行定义。
[0041][数学式1]
[0042]D(%) = (I-(Lcf+Lpoly)/Ltot) *100
[0043](式中，D表示分散度、Ltot表示混纤丝的截面积、Lcf表示在混纤丝的截面中仅 连续强化纤维所占的面积之中为31400ym2以上的纤维的总面积、Lpoly表示在混纤丝的截 面中仅树脂纤维所占的面积之中为31400ym2以上的纤维的总面积。混纤丝的截面是将混 纤丝相对于纤维方向垂直地切断而成的物质进行测定。面积使用数码显微镜进行测定。）
[0044] 分散度D越大，则表示连续热塑性树脂纤维与连续强化纤维更均匀地分散。
[0045]本发明的混纤丝中使用的连续热塑性树脂纤维和/或连续强化纤维优选使用用 处理剂进行了表面处理的纤维。通过这样的技术方案，能够得到连续热塑性树脂纤维与连 续强化纤维更均匀分散的混纤丝、例如连续强化纤维的分散度为40~100的混纤丝。其结 果，机械强度等本发明效果还会更有效地发挥。这些处理剂的详情见后述。
[0046]进而，本发明的混纤丝中还可以包含上述连续热塑性树脂纤维、连续强化纤维、连 续热塑性树脂纤维的处理剂和连续强化纤维的处理剂之外的其它成分，具体而言，可例示 出短纤维长碳纤维、碳纳米管、富勒烯、微纤维素纤维、滑石、云母等。这些其它成分的配混 量优选为混纤丝的5质量％以下。
[0047]本发明的混纤丝在热塑性树脂的熔点+0~80°C的范围下进行加热加工时的机械 强度可以设为将包含相同材料、且无捻的混纤丝在相同条件下进行加热加工时的拉伸强度 (拉伸强度提高率）的1. 03倍以上。尤其是，在本发明中，所述拉伸强度提高率可以设为高 达1. 05~2. 00倍的值，是有益的。本发明通过对混纤丝进行加捻，加热加工后的连续强化 纤维的均匀取向得以维持，使拉伸强度、拉伸弹性模量等机械强度提高，自不用说本领域技 术人员对