Композитный материал

Композитный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к армированному нитями органическому композитному материалу на основе термопластичной смолы, в частности, к композитному материалу пригодному для применения и для деталей, которые требуют ударной стойкости, а также к материалам сэндвич-типа с использованием композитного материала в качестве сердцевинного материала.

Уровень техники

Пластики, в частности термопластичные смолы, могут перерабатываться с помощью различных способов формования, и представляют собой материалы, необходимые для нашей ежедневной жизни. Однако, поскольку гибкость термопластичных смол иногда приводит к низкой прочности и низкой жесткости, осуществляют армирование с использованием неорганических штапельных нитей, например, из стекловолокна и углеродного волокна, для применений, которые требуют высокой прочности и высокой жесткости. Однако композитные материалы, состоящие из органической термопластичной смолы и неорганического стекловолокна, и тому подобное, трудно рециркулировать, при этом возникают проблемы с отходами. Кроме того, стекловолокно является тяжелым из-за его высокой относительной плотности, и имеет ту проблему, что оно непригодно для уменьшения веса. В дополнение к этому, хотя армирование с помощью неорганического волокна является эффективным для улучшения прочности и жесткости композитного материала, оно не является настолько же эффективным для таких рабочих характеристик, как ударная стойкость.

По этой причине, исследуется сочетание термопластичной смолы и органического волокна. Например, Патентный документ 1 предлагает изготавливать композит посредством импрегнирования ориентированной органической нити с использованием валика с помощью расплавленной термопластичной смолы, выходящей из экструдера, для улучшения прочности. Патентный документ 2 предлагает изготавливать композит из термопластичного эластомера с модулем упругости при разрыве меньшим, чем 1 ГПа и с удлинением 300% или более, с помощью ткани из шелкового волокна для улучшения ударной стойкости композиции на основе смолы.

С другой стороны, материалы каучуков, изготовленные из каучука, такого как латекс, и термопластичного эластомера, такого как EPDM (сополимер этилен-пропилен), армированные органическими волокнами, используются для таких применений, как шины, шланги, ремни, и тому подобное.

В дополнение к этому, хотя прочность композитного материала может быть улучшена с помощью воздействия органического волокна, как описано в Патентном документе 1, важность органического волокна связана с его ударной стойкостью. Патентный документ 1 не рассматривает ударную стойкость. Хотя, Патентный документ 2 улучшает ударную стойкость композитного материала с использованием шелкового волокна, имеются проблемы производительности и экономии, такие как его стоимость, поскольку шелковое волокно представляет собой натуральное волокно, и является дорогостоящим. Имеется также та проблема, что натуральное волокно, такое как шелковое волокно, как правило, имеет низкую прочность по сравнению с синтетическим волокном.

Кроме того, хотя композитные материалы, изготовленные из каучука и термопластичного эластомера, армированного органическим волокном, не доставляют проблемы с ударной стойкостью, их твердость и модуль упругости являются низкими, поскольку их матрица, то есть, каучук или термопластичный эластомер, является мягким.

[Список цитирований]

[Патентный документ 1] Выложенный патент Японии № 2002-144395

[Патентный документ 2] Выложенный патент Японии № 2009-530469

Описание изобретения

[Проблема, которая должна решаться с помощью изобретения]

Настоящее изобретение осуществляется с учетом этих существующих проблем, и имеет целью создание композитного материала, содержащего органическую нить и термопластичную смолу, который является превосходным по пригодности к переработке, легкости, производительности и экономической эффективности и пригодным для применения и для деталей, которые требуют ударной стойкости.

[Средства для решения проблемы]

В результате большого ряда исследований для достижения рассмотренной выше цели, авторы настоящего изобретения обнаружили, что указанные выше проблемы, включая пригодность к переработке, могут решаться с помощью объединения термопластичной смолы с органической нитью, имеющей температуру плавления 200°C или выше. Таким образом, настоящее изобретение представляет собой композитный материал, содержащий органическую нить, имеющую температуру плавления 200°C или выше, и термопластичную смолу, отличающуюся тем, что органическая нить находится в форме корда из скрученной пряжи или тканого материала, или вязаного материала, состоящей из кордов из скрученной пряжи, формованное изделие из него и материал сэндвич-типа, имеющий композитный материал в качестве сердцевинного материала.

[Воздействия изобретения]

Настоящее изобретение предусматривает экономичный композитный материал, для которого требуется высокая ударная стойкость, сохраняя при этом высокую прочность и высокий модуль упругости. Кроме того, композитный материал согласно настоящему изобретению является превосходным по легкости, производительности и пригодности к переработке. В дополнение к этому, может предусматриваться формованное изделие из композитного материала согласно настоящему изобретению, содержащее удобным образом ударопоглощающий материал. В дополнение к этому, посредством использования материала сэндвич-типа, имеющего композитный материал в качестве сердцевинного материала, может быть получено формованное изделие, которое представляет собой ударопоглощающий материал, имеющий высокую прочность и высокую жесткость. Такое формованное изделие может благоприятно использоваться в качестве деталей конструкций автомобиля, наружных деталей автомобиля и внутренних деталей автомобиля.

[Краткое описание чертежей]

Фиг.1 представляет собой фотографию поперечного сечения (увеличение 1000) композитного материала из Примера 1.

Фиг.2 представляет собой фотографию поперечного сечения (увеличение 1000) композитного материала из Сравнительного примера 6.

Фиг.3 представляет собой блок-схему, показывающую способ измерения при исследовании высокоскоростного удара в Примерах.

Наилучший способ осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут последовательно описываться далее.

[Органическая нить]

Примеры органической нити, имеющей температуру плавления 200°C или выше, используемой в настоящем изобретении, включают полиэфирэфиркетоновое волокно, полифениленсульфидное волокно, полиэфирсульфоновое волокно, арамидное волокно, полибензоксазольное волокно, полиакрилатное волокно, поликетоновое волокно, полиэфирное волокно, полиамидное волокно, волокно на основе поливинилового спирта, и тому подобное. Поскольку органическая нить используется в качестве армирующего материала для композитного материала и температура формования смолы, особенно пригодной для использования, среди термопластичных смол, которая представляет собой матрицу композитного материала, составляет 170°C или выше, с немногими исключениями, используется органическая нить, имеющая температуру плавления 200°C или выше. Если температура плавления органической нити ниже температуры формования, волокно плавится вместе с термопластичной смолой и композитный материал не может быть получен. В дополнение к этому, значительное термическое повреждение органической нити в течение процесса формования не является предпочтительным для армирующего материала. Поскольку желательно, чтобы ориентирование полимера и кристаллов в органической нити, как правило, релаксировало вблизи температуры плавления, является предпочтительным, чтобы температура плавления органической нити была на 10°C или более, выше, чем температура формования. Является более предпочтительным, чтобы температура плавления органической нити была на 20°C или более, выше, чем температура формования.

В дополнение к этому, хотя температура формования промышленных типов пластиков, к которым принадлежит полиолефин, и тому подобное, которые используются чаще всего среди термопластичных смол, обычно составляет 170°C или выше, температура формования конструкционных пластиков, имеющих более высокую теплостойкость, таких как полиамид, поликарбонат, полиэфир, и тому подобное, составляет 230°C или выше. По этой причине, является более предпочтительным, чтобы температура плавления органической нити, используемой в настоящем изобретении, составляла 250°C или выше, поскольку она может использоваться не только в пластиках промышленного типа, но также и в конструкционных пластиках.

Температура плавления 200°C или выше, означает в настоящем документе, что волокно не плавится ниже 200°C и что волокно включает такие волокна, которые по существу не имеют температуры плавления.

Однако, органическая нить, имеющая температуру плавления, является предпочтительной, и достаточный верхний предел температуры плавления составляет 350°C.

В настоящем изобретении, полиэфирная нить, полиамидная нить и нить на основе поливинилового спирта являются предпочтительными среди органических нитей, имеющих температуру плавления 200°C или выше, благодаря балансу таких свойств, как механические характеристики и теплостойкость, и стоимость. Среди них, полиэфирная нить или нейлоновая нить является особенно предпочтительной.

Примеры основной цепи полиэфирной нити включают полиалкиленнафталиндикарбоксилат, полиалкилентерефталат, стереокомплексную полимолочную кислоту, и тому подобное. Среди них, полиалкиленнафталиндикарбоксилат и полиалкилентерефталат, имеющие температуру плавления 250°C или выше, являются предпочтительными. Они могут использоваться по отдельности, как смесь двух или более видов, или как сополимер.

В качестве полиалкиленнафталиндикарбоксилата, сложный полиэфир, имеющий алкилен-2,6-нафталиндикарбоксилат или алкилен-2,7-нафталиндикарбоксилат в качестве главной повторяющейся единицы, является предпочтительным. Содержание алкиленнафталиндикарбоксилата в сложном полиэфире предпочтительно составляет 90% мол. или более, более предпочтительно, 95% мол. или более, еще более предпочтительно, 96-100% мол.. В качестве алкиленовой группы может использоваться либо алифатическая алкиленовая группа, либо алициклическая алкиленовая группа, алкиленовая группа, имеющая 2-4 атомов углерода, является предпочтительной. Полиалкиленнафталиндикарбоксилат предпочтительно представляет собой полиэтиленнафталиндикарбоксилат, более предпочтительно, полиэтилен-2,6-нафталиндикарбоксилат.

В качестве полиалкилентерефталата, сложный полиэфир, имеющий алкилентерефталат в качестве главной повторяющейся единицы, является предпочтительным. Содержание алкилентерефталата в сложном полиэфире предпочтительно составляет 90% мол. или более, более предпочтительно 95% мол. или более, еще более предпочтительно 96-100% мол. В качестве алкиленовой группы, может использоваться либо алифатическая алкиленовая группа, либо алициклическая алкиленовая группа, алкиленовая группа, имеющая 2-4 атомов углерода, является предпочтительной. Полиалкилентерефталат предпочтительно представляет собой полиэтилентерефталат.

Общая повторяющаяся единица полиэфирного волокна может содержать третий компонент до той степени, до какой он не влияет отрицательно на цели настоящего изобретения. Примеры такого третьего компонента включают (a) соединения, имеющие две функциональные группы, образующие сложные эфиры, например, алифатическую дикарбоновую кислоту, такую как щавелевая кислота, янтарная кислота, себациновая кислота и димерная кислота; алициклическую дикарбоновую кислоту, такую как циклопропандикарбоновая кислота и гексагидротерефталевая кислота; ароматическую дикарбоновую кислоту, такую как фталевая кислота, изофталевая кислота, нафталин-2,7-дикарбоновая кислота и дифенилкарбоновая кислота; карбоновую кислоту, такую как дифенилэфирдикарбоновая кислота, дифеноксиэтандикарбоновая кислота и натрий 3,5-дикарбоксибензолсульфоновая кислота; оксикарбоновую кислоту, такую как гликолевая кислота, п-оксибензойная кислота и p-оксиэтоксибензойная кислота; окси соединение, такое как пропиленгликоль, триметиленгликоль, диэтиленгликоль, тетраметиленгликоль, гексаметиленгликоль, неопентиленгликоль, p-ксилолгликоль, 1,4-циклогександиметанол, бисфенол A, p,p'-дигидроксифенилсульфон, 1,4-бис-(β-гидроксиэтокси)бензол, 2,2-бис(p-β-гидроксиэтоксифенил)пропан и полиалкиленгликоль; их функциональные производные; и сильно полимеризованное соединение, полученное из указанной выше карбоновой кислоты, оксикарбоновой кислоты, окси соединения или его функционального производного; и (b) соединения, имеющие одну функциональную группу, образующую сложные эфиры, например, бензойную кислоту, бензилоксибензойную кислоту, метоксиполиалкиленгликоль, и тому подобное. В дополнение к этому, (c) соединения, имеющие три или более функциональных групп, образующих сложные эфиры, например, глицерин, пентаэритритол, триметилолпропан, и тому подобное, могут использоваться в прадедах, где полимер является по существу линейным. В дополнение к этому, эти сложные полиэфиры могут содержать матирующее средство, такое как диоксид титана и стабилизатор, такой как фосфорная кислота, фосфористая кислота и их сложные эфиры.

Примеры нейлоновой нити включают нити, состоящие из алифатического полиамида, такого как нейлон 66, нейлон 6, смола на основе полиамида 46, смола на основе полиамида 610, и тому подобное. Они могут использоваться сами по себе или в смеси из двух или более видов. Среди них, волокно из нейлона 66 или нейлона 6 является предпочтительным, поскольку они являются хорошими по общей универсальности и недорогостоящими, волокно из нейлона 66 является более предпочтительным, поскольку его температура плавления составляет 250°C или выше.

Органическая нить согласно настоящему изобретению имеет непрерывное полотно и форму органической нити из корда из скрученной пряжи или тканого материала, или вязаного материала, состоящей из кордов из скрученной пряжи. Волокно с конечной длиной или штапельной нитью может использоваться в сочетании с органической нитью.

Является предпочтительным, чтобы органическая нить, используемая в настоящем изобретении, представляла собой комплексную нить. Как правило, органические нити включают элементарную нить, которая является коммерчески доступной в виде относительно толстой однониточной пряжи, и комплексную нить, состоящую из множества относительно тонких волокон однониточной пряжи и образующую пучок. Элементарная нить является дорогостоящей из-за низкой производительности получения и используется для специальных применений, таких как сетка для сит, в то время как комплексная нить используется для обычного применения в одежде и для промышленного использования. Относительно недорогостоящая комплексная нить является предпочтительной для композитного материала согласно настоящему изобретению. Количество волокон однониточной пряжи, составляющих комплексную нить, предпочтительно равно 2-10000, более предпочтительно, 50-5000, и еще более предпочтительно, 100-1000. Если количество волокон однониточной пряжи превышает 10000, ее производство является сложным, и свойства волокна при манипуляциях в виде комплексной нити становятся значительно хуже.

Общая тонина органической нити в качестве комплексной нити, используемой для настоящего изобретения, предпочтительно составляет 100 дтекс - 10000 дтекс, более предпочтительно, 200 дтекс - 8000 дтекс, и еще более предпочтительно, 500 дтекс - 5000 дтекс. Если тонина ниже 100 дтекс, не ожидается армирующего воздействия для композитного материала из-за низкой прочности самой пряжи. Если тонина превышает 10000 дтекс, производство пряжи становится сложным.

В настоящем изобретении, тонина волокон однониточной пряжи, составляющих органическую нить, предпочтительно составляет 1-30 дтекс, при этом предпочтительный верхний предел составляет 25 дтекс, в частности, 20 дтекс. Предпочтительный нижний предел составляет 1,5 дтекс. Наиболее предпочтительный диапазон составляет 2-20 дтекс. Такой диапазон позволяет достигнуть цели настоящего изобретения. Если тонина однониточной пряжи ниже 1 дтекс, свойства при получении пряжи становятся проблематичными. Если тонина является слишком большой, прочность границы раздела между волокном и смолой уменьшается, приводя к ухудшению свойств композитного материала.

Прочность на разрыв органической нити, используемой в настоящем изобретении, предпочтительно составляет 6-11 сН/дтекс, более предпочтительно, 7-10 сН/дтекс. Если прочность на разрыв ниже 6 сН/дтекс, прочность получаемого композитного материала становится слишком низкой.

В дополнение к этому, отношение термической усадки в сухом состоянии при 180°C органической нити согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет 20% или меньше, более предпочтительно, 18% или меньше. Если отношение термической усадки в сухом состоянии превышает 20%, размер волокна имеет тенденцию к значительному изменению под действием тепла во время переработки, вызывая дефекты в форме формованной армированной смолы.

Нет какого-либо конкретного ограничения на способ получения органической нити, имеющей эти свойства. Например, волокно может быть получено посредством отдельного растяжения нерастянутой пряжи после вытягивания из расплава и временной намотки или с помощью непрерывного растяжения нерастянутой пряжи без намотки. Полученное волокно имеет высокую прочность, и является превосходным по стабильности размеров. В дополнение к этому, органическая нить может быть получена посредством мокрого вытягивания из раствора, содержащего полимер, который представляет собой исходный материал.

В дополнение к этому, поверхность волокна может обрабатываться с помощью соответствующего агента для улучшения свойств формованного изделия из смолы. В этом случае, агент для обработки поверхности может прилипать к поверхности волокна в количестве 0,1-10 массовых долей, предпочтительно, 0,1-3 массовых частей на 100 массовых частей волокна. Агент для обработки поверхности может выбираться по потребности, в зависимости от типа термопластичной смолы.

[Скрученная пряжа]

Форма органической нити согласно настоящему изобретению представляет собой корд из скрученной пряжи или тканый материал, или вязаный материал, состоящую из корда из скрученной пряжи. Посредством скручивания пряжи, пучок волокон сжимается, и импрегнирование смолы внутри пучка волокон ограничивается. Как будет обсуждаться подробно далее относительно импрегнирования смолы, является предпочтительным, чтобы органическая нить представляла собой комплексную нить и, чтобы термопластичная смола импрегнировалась в достаточной степени между пучками волокон. Также является предпочтительным, чтобы термопластичная смола по существу не импрегнировалась внутри пучка волокон органической нити.

В случае, когда органическая нить представляет собой комплексную нить, поскольку исходная пряжа, поставляемая производителем пряжи, находится в нескрученном состоянии, ориентирование волокон однониточной пряжи может нарушаться и свойства волокна могут не проявляться в достаточной степени, когда исходная пряжа обрабатывается как есть. В дополнение к этому, нескрученная пряжа не является простой при манипуляциях из-за ее низкой сходимости. Является эффективным скручивание пряжи, для улучшения свойств пряжи, связанных с ориентированием и с манипуляциями. Кроме того, скручивание является эффективным в отношении ударной стойкости, поскольку корд из скрученной пряжи имеет более высокое отношение удлинения и лучшие свойства усталости при изгибе, чем у исходной пряжи. В дополнение к этому, однониточная пряжа, составляющая комплексную нить, может упаковываться плотнее всего посредством скручивания.

Структура скручивания не является как-либо ограниченной. Может использоваться одинарное скручивание, при котором органическая нить скручивается только один раз, или двойное скручивание, при котором используется два или более волокон пряжи, и нить состоит из первой скрутки и второй скрутки. С точки зрения прочности и свойств пряжи при манипуляции, двойное скручивание является предпочтительным, поскольку может ограничиваться запутывание. Количество волокон пряжи, составляющих каждую из первой и второй скруток, может определяться по потребности, в зависимости от требуемых свойств. Количество кручений для волокна определяется в диапазоне от 1 до 1000 на метр, предпочтительно, в пределах от 10 до 1000. Среди них, с точки зрения твердости, которая является произведением прочности и удлинения для корда из скрученной пряжи, количество кручений на метр предпочтительно составляет 30-700, более предпочтительно, 50-500. Количество кручений, превышающее 1000, не является предпочтительным с точки зрения армирующего воздействия для композитного материала, поскольку прочность корда из скрученной пряжи делается слишком малой. В дополнение к этому, количество кручений, превышающее 1000, очень сильно ухудшает производительность получения. Хотя количества первых и вторых кручений определяются в указанном выше диапазоне, является предпочтительным, чтобы количество кручений определялось с помощью коэффициента скручивания, согласованного для первого и второго скручивания, с точки зрения ограничения запутывания. В дополнение к этому, сбалансированное скручивание, при котором количества первых и вторых кручений являются одинаковыми, также является предпочтительным в аспекте износостойкости корда из скрученной пряжи, как используется для кордов для покрышек.

В качестве формы органической нити для настоящего изобретения, могут использоваться как однонаправленный материал, полученный посредством ориентирования множества кордов из скрученной пряжи, как они есть, так и форма ткани, то есть, двунаправленный материал, такой как тканый материал или вязаный материал. Композитный материал согласно настоящему изобретению может выбираться по потребности из каждого из однонаправленного и двунаправленного материала в зависимости от используемой формы. Корд из скрученной пряжи отличается тониной исходной пряжи, количеством скручиваний, интервалом в корде, и тому подобное. Масса на единицу площади одного слоя предпочтительного корда из скрученной пряжи составляет 30-500 г/м², более предпочтительно, 50-300 г/м². Если масса на единицу площади одного слоя корда из скрученной пряжи меньше чем 30 г/м², необходимая характеристика поглощения энергии не может быть получена. В противоположность этому, если масса на единицу площади превышает 500 г/м², смоле трудно импрегнироваться между пучками волокон и композитный материал становится слишком тяжелым.

Примеры структуры ткацкого переплетения в тканом материале включают полотняное переплетение, саржевое переплетение, атласное переплетение, и тому подобное. Среди них, полотняное переплетение является предпочтительным, поскольку смола легко импрегнируется между пучками органических нитей. Плотность основы тканого материала предпочтительно составляет 5-50 на 2,5 см, более предпочтительно, 10-40, с точки зрения свойств импрегнирования смолы между пучками волокон. Если плотность основы ниже 5, имеется тенденция к образованию отверстий в виде сетки из-за увеличения подвижности пряжи, значительно ухудшая свойства ткани при манипуляциях. Если плотность основы превышает 50, смола тяжело импрегнируется между пучками волокон, поскольку расстояние между ними является слишком малым, и желаемый композитный материал не может быть получен. Плотность уточной нити тканого материала предпочтительно составляет 1-50 на 2,5 см, более предпочтительно, 1-40, с точки зрения свойств импрегнирования смолы между пучками волокон. Среди тканых материалов, имеется кордовая ткань, в которой основа играет роль для рабочих характеристик ткани, а уточная нить используется для ограничения отверстий в виде сетки в основе. Такая кордовая ткань, которая используется для кордов для покрышек, и имеет исключительно малое количество уточных нитей, может применяться в настоящем изобретении. Следовательно, является достаточной плотность уточной нити, равная одной или нескольким нитям на 2,5 см. В противоположность этому, если плотность основы достигает 50 или более, смола тяжело импрегнируется между пучками волокон, поскольку расстояние между ними является слишком малым, и желаемый композитный материал не может быть получен. Плотность основы и уточной нити может быть одинаковой или различной, постольку, поскольку она находится в рассмотренных выше пределах. Масса на единицу площади тканого материала, то есть, масса одного слоя тканого материала с органическими нитями в композитном материале, предпочтительно составляет 30 г - 500 г на 1 м², более предпочтительно, 50 г - 400 г на 1 м², с точки зрения свойств импрегнирования смолы между пучками органических нитей. Если масса на единицу площади ниже 30 г, армирующее воздействие композитного материала не может быть получено, поскольку прочность тканого материала уменьшается. Если масса на единицу площади превышает 500 г, смола тяжело импрегнируется между пучками волокон, поскольку расстояние между ними является слишком малым, и желаемый композитный материал не может быть получен.

Примеры структуры вязки вязаного материала включают основную вязку, уточную вязку, трикотажную вязку, и тому подобное. Среди них, трикотажная вязка является предпочтительной с точки зрения прочности вязки, поскольку она имеет тенденцию к получению более прочной структуры. Масса на единицу площади вязаного материала, то есть, масса одного слоя вязаного материала из органической нити в композитном материале, предпочтительно составляет 30 г - 500 г на 1 м², более предпочтительно, 50 г - 400 г на 1 м², с точки зрения свойств импрегнирования смолы между пучками органических нитей. Если масса на единицу площади ниже 30 г, армирующее воздействие композитного материала не может быть получено, поскольку прочность вязаного материала уменьшается. Если масса на единицу площади превышает 500 г, смола тяжело импрегнируется между пучками волокон, поскольку расстояние между ними является слишком малым, и желаемый композитный материал не может быть получен.

[Импрегнирование смолы внутри волокна]

В настоящем изобретении, хотя смола импрегнируется между пучками волокон, является предпочтительным, чтобы пучок волокон имел часть, внутри которой смола не импрегнируется, другими словами, чтобы степень импрегнирования внутри пучка волокон была малой. Лучшие свойства могут быть получены посредством сохранения внутренней части пучка органических нитей, по существу не импрегнированной термопластичной смолой. В композитном материале согласно настоящему изобретению, является предпочтительным, чтобы пространство между пучками органических нитей имело структуру, в которой термопластичная смола импрегнируется в достаточной степени. Если пространство между пучками волокон не является полностью заполненным смолой, прочность композитного материала уменьшается, поскольку остаются пустоты между пучками волокон. В настоящем изобретении, структура, в которой термопластичная смола в достаточной степени импрегнируется между пучками органических нитей, означает, что процент пустот между пучками волокон составляет 10% или меньше. Это можно проверить посредством взвешивания образца, объем которого может быть вычислен или получен посредством наблюдения поперечного сечения с помощью микроскопа.

В дополнение к этому, в композитном материале согласно настоящему изобретению, внутренняя часть пучка органических нитей может в достаточной степени импрегнироваться термопластичной смолой или не импрегнироваться. Однако более предпочтительным является, чтобы внутренняя часть пучка нитей по существу не импрегнировалась смолой с точки зрения ударной стойкости, поскольку считается, что волокно должно иметь некоторую степень свободы в материале для эффективного поглощения энергии. В настоящем изобретении, "внутренняя часть пучка органических нитей, который представляет собой комплексную нить, по существу не импрегнируется смолой" означает, что степень импрегнирования смолы во внутренней части пучка волокон составляет 50% или меньше в композитном материале с процентом пустот между пучками волокон 10% или меньше.

Это может быть проверено посредством вычисления количества волокон однониточной пряжи, составляющих комплексную нить, которые могут быть взяты из органической нити, удаленной из композитного материала, то есть, процента свободных волокон однониточной пряжи. Например, в случае, когда органическая нить состоит из 250 волокон однониточной пряжи, если можно взять 150 свободных волокон однониточной пряжи, процент свободных волокон однониточной пряжи составляет 60%, это означает, что процент импрегнирования смолы составляет остальные 40%. В дополнение к этому, процент импрегнирования смолы может также быть подтвержден с помощью микроскопического наблюдения с использованием электронного микроскопа или оптического микроскопа и конкретно вычислен из отношения площади соответствующих пространств в поперечном сечении композитного материала.

Примеры фотографий поперечного сечения композитного материала согласно настоящему изобретению и материала, соответствующего сравнительному примеру, показаны на Фиг. 1 и Фиг. 2, соответственно. Множество кружков, наблюдаемых на фотографии, представляют собой профиль поперечного сечения однониточной пряжи органического волокна, а плотные агрегаты кружков представляют собой пучки волокон. Белые участки снаружи кружков представляют собой термопластичную смолу, а черные участки представляют собой части пустот. Пустоты наблюдаются в пучке на Фиг. 1, в то время как термопластичная смола, импрегнированная между пучками волокон, наблюдается на Фиг. 2.

Указанная выше структура позволяет поддерживать прочность композитного материала с помощью органической нити и термопластичной смолы между пучками волокон. В дополнение к этому, поскольку органическая нить, строго говоря, однониточная пряжа, составляющая волокно, имеет свободу деформации и перемещения в композитном материале, удар, принимаемый композитным материалом, может поглощаться с помощью этой свободы, которая также ассоциируется с образованием трещин, приводя к получению материала, превосходного по ударной стойкости.

Степень импрегнирования смолы внутри пучка волокон может контролироваться структурой скрученной пряжи, тканого материала и вязаного материала, как рассмотрено выше, а также посредством выбора типа термопластичной смолы и давления формования, температуры термопластичной смолы, и тому подобное, в процессе импрегнирования смолы между пучками волокон, как будет рассмотрено далее. С другой стороны, если термоотверждаемая смола импрегнируется внутри пучка волокон органической нити, с получением композитного материала, смола импрегнируется глубоко внутри пучка волокон, благодаря низкой вязкости термоотверждаемой смолы перед отверждением, приводя к ухудшению свойств, например, к понижению ударной стойкости.

[Композитный материал]

Настоящее изобретение представляет собой композитный материал, содержащий органическую нить, имеющую температуру плавления 200°C или выше, и термопластичную смолу. Относительно композиционного отношения органической нити и термопластичной смолы в настоящем изобретении, термопластичная смола предпочтительно составляет 20-900 частей, более предпочтительно, 25-400 частей на 100 частей органической нити, как объемное отношение. Если отношение термопластичной смолы меньше чем 20 частей на 100 частей органической нити, между пучками волокон нитей образуется слишком много пустот, приводя к значительному понижению механической прочности композитного материала. В противоположность этому, если отношение превышает 900 частей, армирующее воздействие органической нити не проявляется в достаточной степени.

Масса на единицу площади органической нити на 10 мм толщины композитного материала предпочтительно составляет 1000-12000 г/м², более предпочтительно, 2000-10000 г/м². Если масса на единицу площади органической нити меньше чем 1000 г/м², проявление рабочей характеристики поглощения энергии является маловероятным. В противоположность этому, если масса на единицу площади превышает 12000 г/м², имеется вероятность образования пустот между пучками волокон нитей и механическая прочность композитного материала может значительно понижаться.

[Термопластичная смола]

Поскольку композитный материал согласно настоящему изобретению предназначен для обеспечения высокой прочности и высокого модуля упругости, ассоциируемых с ударной стойкостью, является предпочтительным, чтобы матрица представляла собой обычную термопластичную смолу. Эластомеры, такие как термопластичный эластомер и каучук, не являются пригодными для использования. В качестве критерия выбора, является предпочтительным, чтобы температура термической деформации матрицы составляла 80°C или выше. Температура отклонения под нагрузкой используется в качестве показателя свойства термической деформации.

Примеры термопластичной смолы, составляющей композитный материал согласно настоящему изобретению, включают винилхлоридную смолу, винилиденхлоридную смолу, винилацетатную смолу, смолу на основе поливинилового спирта, полистирольную смолу, акрилонитрил-стирольную смолу (смола AS), акрилонитрил-бутадиен-стирольную смолу (смола ABS), акриловую смолу, метакриловую смолу, полиэтиленовую смолу, полипропиленовую смолу, смолу на основе полиамида 6, смолу на основе полиамида 11, смолу на основе полиамида 12, смолу на основе полиамида 46, смолу на основе полиамида 66, смолу на основе полиамида 610, полиацеталевую смолу, поликарбонатную смолу, полиэтилентерефталатную смолу, полиэтиленнафталатную смолу, полибутилентерефталатную смолу, полиакрилатную смолу, полифениленэфирную смолу, полифениленсульфидную смолу, полисульфоновую смолу, полиэфирсульфоновую смолу, полиэфирэфиркетоновую смолу, и тому подобное.

Среди них, более предпочтительными являются винилхлоридная смола, полистирольная смола, смола ABS, полиэтиленовая смола, полипропиленовая смола, смола на основе полиамида 6, смола на основе полиамида 66, полиацеталевая смола, поликарбонатная смола, полиэтилентерефталатная смола, полиэтиленнафталатная смола, полибутилентерефталатная смола и полиакрилатная смола. Особенно предпочтительными являются полипропиленовая смола, полиэтилентерефталатная смола, поликарбонатная смола, смола на основе полиамида 6 и смола на основе полиамида 66.

[Способ получения]

Способ получения композитного материала согласно настоящему изобретению и формованного изделия, состоящего из композитного материала, включает объединение посредством импрегнирования смолы между пучками волокон и формование полученного композитного материала. Способ импрегнирования смолы между пучками волокон не является как-либо ограниченным и может выбираться по потребности в зависимости от формы органической нити, которая должна использоваться. Например, если органическая нить находится в форме ткани, такой как тканый материал или вязаный материал, композитный материал с термопластичной смолой, импрегнированной между пучками нитей, может быть получен посредством повышения давления или понижения давления, приложенного к ламинированному с пленкой смолы тканому материалу или к вязаному материалу, или к нетканому материалу, при температуре, при которой термопластичная смола плавится, а органическое волокно не плавится, с использованием прессовой формовочной машины или машины для вакуумного формования. В дополнение к этому, если органическая нить представляет собой корд из скрученной пряжи, композитный материал с терм