АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНОМ МАТЕРИАЛ И СТРУКТУРА
FIBER-REINFORCED MATERIAL AND STRUCTURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001]
Настоящее изобретение относится к армированному волокном материалу и изделию. Более конкретно, настоящее изобретение относится к армированному волокном материалу и изделию, которые имеют превосходную способность к поглощению удара.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002]
Композитный материал, называемый армированным волокном пластиком, является традиционно известным материалом. Как правило, армированный волокном пластик получают путем использования сборки волокон, такого как стекловолоконное нетканое полотно, в качестве материала сердцевины, покрытия материала сердцевины смолой (матричной смолой) в качестве матричного материала, и затем отверждения смолы. При этом в качестве матричной смолы часто используют термоотверждающуюся смолу. Причина, по которой выбирают термоотверждающуюся смолу, состоит в том, что многие термоотверждающиеся смолы имеют превосходную текучесть в их неотвержденном состоянии, и, следовательно, внутренняя часть материала сердцевины легко пропитывается ими. Однако термоотверждающиеся смолы имеют недостаток, проявляющийся в том, что их хрупкость повышается во время отверждения, и, таким образом, отвержденные термоотверждающиеся смолы легко разрушаются. По этой причине, возникла потребность в армированном волокном материале и изделии, которое сложнее разрушить. С такой точки зрения, термопластическая смола может быть использована в качестве матричной смолы.
В качестве термопластических смол, имеющих превосходную стойкость к ударным нагрузкам, известны те, которые раскрыты в следующих Патентных документах 1-3.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0003]
Патентный Документ 1: JP 2013-147647 A
Патентный Документ 2: JP 2013-147646 A
Патентный Документ 3: JP 2013-147645 A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
[0004]
Как описано выше, если в качестве матричной смолы используют термопластическую смолу, например, может быть использована полиамидная смола, такая как нейлон 6, так как она обладает превосходной текучестью в ее расплавленном состоянии и имеет превосходную упругость и стойкость к ударным нагрузкам в своем затвердевшем состоянии. Однако полиамидная смола имеет недостаток, состоящий в том, что она проявляет превосходную стойкость к подведению ударной нагрузки при относительно низкой скорости, но по мере повышения скорости подводимой ударной нагрузки возникают проблемы в том, чтобы поддерживать достаточную стойкость к ударным нагрузкам.
[0005]
Следует отметить, что Патентный документ 1 раскрывает композицию термопластической смолы, которую получают смешением полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и агента для улучшения совместимости, и, которая обладает структурой с разделенными фазами, имеющей непрерывную фазу, дисперсную фазу и тонкодисперсную фазу, дополнительно диспергированную в дисперсной фазе. Патентный документ 1 показывает, что эта композиция термопластической смолы проявляет превосходную стойкость к ударной нагрузке.
Патентный документ 2 раскрывает, что в том случае, когда PA11, PA610, PA614, PA1010 и PA10T используют по отдельности или в комбинации из двух или более из них в качестве полиамидной смолы, а модифицированный кислотой термопластический эластомер на основе олефина используют в качестве агента для улучшения совместимости, композиция термопластической смолы, полученная смешиванием в расплаве полиолефиновой смолы полиамидной смолы и агента для улучшения совместимости, может проявлять превосходную стойкость к ударной нагрузке.
Кроме того, Патентный документ 3 раскрывает, что композиция термопластической смолы, полученная пластицированием в расплаве смешанной смолы, полученной пластицированием в расплаве полиамидной смолы и агента для улучшения совместимости, и полиолефиновой смолы, проявляет превосходную стойкость к ударной нагрузке.
Однако в Патентных документах 1-3 не рассматривается нанесение такой композиции термопластической смолы на армированный волокном материал и изделие.
[0006]
В свете вышеупомянутых обстоятельств задачей настоящего изобретения является обеспечение армированного волокном материала и изделия, которые сложнее сломать, чем когда-либо прежде.
РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
[0007]
Для решения вышеупомянутой задачи настоящее изобретение обеспечивает следующее.
Армированный волокном материал по пункту 1 включает волокно и матричный материал, покрывающий это волокно, причем
матричный материал представляет собой композицию термопластической смолы, полученную смешиванием полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, имеющего реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой.
Армированный волокном материал по пункту 2 представляет собой армированный волокном материал по пункту 1, причем волокно представляет собой сборку волокон.
Армированный волокном материал по пункту 3 представляет собой армированный волокном материал по пункту 1 или 2, причем, если испытание на продавливание выполняется при скорости бойка ударника 1 м/сек или более, но 4 м/сек или менее, и
M
если деформация прогиба (мм) при приложении максимальной ударной нагрузки (Н) определяется как P, а
B
B
M
деформация прогиба (мм) при разрушении определяется как P, то P/P≥4.
1
Армированный волокном материал по пункту 4 представляет собой армированный волокном материал по пункту 3, причем, если количество энергии (Н·мм), поглощенное до приложения максимальной ударной нагрузки (Н), определятся как Е,
2
количество энергии (Н·мм), поглощенное после приложения максимальной ударной нагрузки (Н) и до разрушения, определяется как Е, и
1
2
Т
2
Т
2
Т
общее количество поглощенной энергии (Н·мм) в качестве суммы количества энергии Е и количества энергии Е, определяется как Е, то отношение Е к Е (Е/Е) составляет 70% или более.
Армированный волокном материал по пункту 5 представляет собой армированный волокном материал по любому из пунктов 1-4, причем сборка волокон представляет собой тканое/трикотажное полотно.
Армированный волокном материал по пункту 6 представляет собой армированный волокном материал по любому из пунктов 1-4, причем сборка волокон представляет собой нетканое полотно.
Армированный волокном материал по пункту 7 представляет собой армированный волокном материал по любому из пунктов 1-6, причем композиция термопластической смолы имеет непрерывную фазу (А), содержащую полиолефиновую смолу,
и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую полиамидную смолу.
Армированный волокном материал по пункту 8 представляет собой армированный волокном материал по пункту 7, причем дисперсная фаза (В) дополнительно содержит модифицированный эластомер, и
1
2
1
дисперсная фаза (В) имеет непрерывную фазу (В), содержащую полиамидную смолу, и тонкодисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (В) и содержащую модифицированный эластомер.
Изделие по пункту 9 включает армированный волокном материал по любому из пунктов 1-8.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008]
Согласно настоящему изобретению, можно обеспечить армированный волокном материал, который сложнее разрушить, чем когда-либо прежде. В частности, можно получить армированный волокном материал, который сложнее разрушить благодаря действию повышения энергии, затрачиваемой на развитие растрескивания до разрушения.
Согласно настоящему изобретению можно обеспечить изделие, которое сложнее разрушить, чем когда-либо прежде. В частности, можно получить изделие, которое сложнее разрушить благодаря действию повышения энергии, затрачиваемой на развитие растрескивания до разрушения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009]
Настоящее изобретение дополнительно описано в последующем подробном описании со ссылкой на неограничивающие примеры иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения и приведенные чертежи, на которых одни и те же номера позиций отражают одни и те же части на протяжении нескольких видов чертежей.
ФИГ. 1 представляет собой схематическое изображение, поясняющее пример армированного волокном материала или изделия согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 2 представляет собой схематическое изображение, поясняющее другой пример армированного волокном материала или изделия согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 3 представляет собой схематическое изображение, поясняющее пример фазовой структуры композиции термопластической смолы, составляющей армированный волокном материал или изделие согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 4 представляет собой схематическое изображение, поясняющее другой пример фазовой структуры композиции термопластической смолы, составляющей армированный волокном материал или изделие согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 5 показывает графики, каждый из которых получен построением корреляции между ударной нагрузкой и деформацией прогиба, полученными при подвергании воздействию каждого из испытуемых образцов Примера и Сравнительных Примеров в испытании на продавливание (скорость бойка ударника 1 м/сек).
ФИГ. 6 показывает графики, каждый из которых получен построением корреляции между ударной нагрузкой и деформацией прогиба, полученными при подвергании воздействию каждого из испытуемых образцов Примера и Сравнительных Примеров в испытании на продавливание (скорость бойка ударника 4 м/сек).
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010]
Показанные в данном документе конкретные детали даны исключительно для примера и для целей иллюстративного рассмотрения вариантов осуществления настоящего изобретения и представлены ради обеспечения, как полагают, наиболее полезного и легко воспринимаемого описания принципов и концептуальных аспектов настоящего изобретения. В этом отношении не предпринимается попытка показать структурные детали настоящего изобретения более подробно, чем это необходимо для фундаментального понимания настоящего изобретения, где описание, взятое вместе с чертежами, делает очевидным для специалистов в данной области то, как может быть осуществлено на практике несколько форм настоящего изобретения.
[0011]
[1] Армированный волокном материал
Армированный волокном материал (10) по настоящему изобретению включает волокно (15) и матричный материал (12), покрывающий волокно (15) (см. ФИГ. 1 и ФИГ. 2).
Из них матричный материал (12) представляет собой композицию термопластической смолы, полученную смешиванием полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, имеющего реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой.
[0012]
<1> Волокно
Волокно 15 представляет собой материал, который действует в качестве армирующего материала в армированном волокном материале 10. Волокно 15, содержащееся в армированном волокном материале 10, может быть диспергировано или агрегировано. Обычно, при наличии волокна короткой длины (то есть, при наличии штапельного волокна), волокно 15, содержащееся в армированном волокном материале 10, предпочтительно является диспергированным (см. ФИГ. 1). С другой стороны, при наличии волокна большой длины (то есть, при наличии филаментного волокна), волокно 15 предпочтительно содержится в форме сборки волокон 15 (см. ФИГ. 2). Более конкретно, если волокно 1 представляет собой сборку волокон 15, армированный волокном материал 10 включает сборку волокон 15 и матричный материал 12, покрывающий сборку волокон 15, причем матричный материал 12 представляет собой композицию термопластической смолы, полученную смешиванием полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, имеющего реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой.
[0013]
6
В случае штапельного волокна волокно 15 обычно имеет длину волокна менее 15 мм. Если волокно 15 представляет собой штапельное волокно (в том числе волокнистый наполнитель), длина его волокна составляет предпочтительно 1 мм или более, более предпочтительно 3 мм или более, еще более предпочтительно 5 мм или более. С другой стороны, если волокно 15 является длинным волокном, длина его волокна составляет предпочтительно 15 мм или более. Если длина волокна составляет 15 мм или более, каждое составляющее волоконце (одиночное волокно), составляющее сборку волокон 15, вероятно пересекается с другими составляющими волоконцами, что обеспечивает возможность повышения прочности на раздирание сборки волокон 15. С такой точки зрения, если волокно 15 является длинным волокном, длина его составляет предпочтительно 50 мм или более, более предпочтительно 100 мм или более, еще более предпочтительно 500 мм или более. Если волокно 15 является длинным волокном, его максимальная длина не ограничена, и, например, изделие, изготовленное из армированного волокном материала по настоящему изобретению, может содержать волокно, которое является непрерывным от одного конца до другого конца изделия. В этом случае, максимальная длина волокна может составлять, например, 1 × 10 мм или менее.
[0014]
Если волокно 15 содержится в виде сборки волокон 15, ансамбль волокон 15 используется в качестве материала сердцевины в армированном волокном материале 10. Когда волокно 15 представляет собой сборку волокон 15, форма сборки составляющих волокон, образующих сборку волокон 15, не ограничена, и примеры сборки волокон 15 включает тканое полотно, трикотажное полотно, и нетканое полотно (в том числе нанесенное осаждением волоконное покрытие). Эти волоконные сборки могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более сборок. Ткацкое переплетение в тканом полотне, узор вязания в трикотажном полотне и рисунок наращивания слоя нетканого полотна не ограничены.
-3
2
2
Толщина сборки волокон 15 также не ограничивается и может составлять, например, 1 × 10 мм или более, но и 100 мм или менее. Масса на единицу площади для сборки волокон 15 не также ограничивается и может составлять, например, 0,1 г/м или более, но и 100000 г/м или менее.
[0015]
Материал, образующий волокно 15 и составляющие волокна сборки волокон 15, не ограничивается, и может представлять собой неорганический материал, органический материал или их комбинацию.
Примеры неорганического волокна включают стекловолокно, углеродное волокно, активированное углеродное волокно, керамическое волокно (например, силикат, титанат или оксид алюминия), металлическое волокно, и борное волокно. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
Примеры органического волокна включают природное волокно и синтетическое волокно. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них. Примеры природного волокна включают волокно на основе растительного сырья (например, волокно кенаф) и волокно животного происхождения (например, волосы животных, шелк). Примеры синтетического волокна включают волокно, полученное формованием синтетической смолы в волокно. Примеры такого волокна синтетической смолы включают волокно полиамидной смолы (например, алифатический полиамид (например, нейлоновое волокно), ароматический полиамид (арамидное волокно, торговое наименование «Кевлар»)), волокно полиэфирной смолы (например, алифатический сложный полиэфир, ароматический сложный полиэфир (например, полиэтилентерефталатное волокно, полиэтиленнафталатное волокно)), волокно полиолефиновой смолы (например, полиолефин высокой молекулярной массы (торговое наименование «Dyneema»), и волокно полибензазольной смолы (например, полипарафениленбензобисоксазольное волокно (торговое наименование «Zylon»)). Другие примеры волокна синтетической смолы включают винилоновое волокно и полиарилатное волокно. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0016]
Кроме того, форма волокна не ограничивается, и волокно может представлять собой крученую пряжу, пряжу из филаментных нитей или их комбинацию. Кроме того, волокно может представлять собой монофиламентную нить, мультифиламентную нить или их комбинацию.
Следует отметить, что в качестве волокна 15 может содержаться как штапельное волокно, так и длинное волокно. Конкретный пример армированного волокном материала, содержащего как штапельное волокно, так и длинное волокно в качестве волокна 15, включает материал, содержащий как сборку волокон 15, так и волокнистый наполнитель.
[0017]
<2> Матричный материал
Матричный материал 12 представляет собой материал, покрывающий волокно 15. В армированном волокном материале 10 по настоящему изобретению, матричный материал 12 представляет собой композицию термопластической смолы (см. ФИГ.1 и ФИГ.2). Кроме того, матричный материал 12 обычно связывается с поверхностью волокна 15. Имеется в виду, что композиция термопластической смолы, составляющая матричный материал 12, связывается с волокном 15.
В частности, если волокно 15 представляет собой сборку волокон 15, композиция термопластической смолы, составляющая матричный материал 12, связывается с составляющими волокнами сборки волокон 15, и обычно также, внутренняя часть сборки волокон 15 является пропитанной матричным материалом 12. Это означает, что если волокно 15 представляет собой сборку волокон 15, матричный материал 12, образующий переднюю поверхность сборки волокон 15, и матричный материал 12, образующий обратную поверхность сборки волокон 15, сплавляются вместе в сборке волокон 15 (см. ФИГ.2). Иными словами, сборка волокон 15 является заделанной в матрицу 12.
Матричный материал 12 представляет собой композицию термопластической смолы, полученную смешиванием полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, имеющего реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой.
[0018]
(1) Полиолефиновая смола
Полиолефиновая смола представляет собой олефиновый гомополимер и/или олефиновый сополимер.
Олефин, образующий полиолефиновую смолу, особым образом не ограничивается, но его примеры включают этилен, пропилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 1-пентен, 3-метил-1-пентен, 4-метил-1-пентен, и 1-гексен, и 1-октен. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
Конкретные примеры полиолефиновой смолы включают полиэтиленовую смолу, полипропиленовую смолу, поли-1-бутен, поли-1-гексен, и поли-4-метил-1-пентен. Эти полимеры могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них. Имеется в виду, что полиолефиновая смола может представлять собой смесь двух или более из вышеупомянутых полимеров.
[0019]
Примеры полиэтиленовой смолы включают гомополимер этилена и сополимер этилена и другого олефина. Примеры последнего включают этилен-1-бутеновый сополимер, этилен-1-гексеновый сополимер, этилен-1-октеновый сополимер, и этилен-4-метил-1-пентеновый сополимер (содержание этиленового структурного звена составляет 50% или более относительно всех структурных звеньев).
[0020]
Примеры полипропиленовой смолы включают гомополимер пропилена и сополимер пропилена и другого олефина.
Примеры другого олефина, образующего сополимер пропилена с другим олефином, включают вышеупомянутые различные олефины (за исключением пропилена). Из их числа предпочтительны, например, этилен и 1-бутен. Имеется в виду, что сополимер пропилена и другого олефина предпочтительно представляет собой пропилен-этиленовый сополимер или пропилен-1-бутеновый сополимер.
Сополимер пропилена и другого олефина может быть либо статистическим сополимером, либо блоксополимером.
Следует отметить, что содержание пропиленового структурного звена сополимера пропилена и другого олефина составляет 50% или более относительно всех структурных звеньев.
[0021]
В композиции термопластической смолы, полиолефиновая смола предпочтительно содержит гомополимер, и более предпочтительно содержит гомополимер в качестве основного компонента (содержание гомополимера составляет обычно 70% по массе или более или может составлять 100% по массе относительно общей массы полиолефиновой смолы). Более конкретно, гомополимер предпочтительно представляет собой гомополимер, содержащий, в качестве мономера, один из олефинов, таких как этилен, пропилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 1-пентен, 3-метил-1-пентен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен и 1-октен, или смесь таких гомополимеров. В частности, полиолефиновая смола предпочтительно содержит гомополимер пропилена, и более предпочтительно содержит гомополимер пропилена в качестве основного компонента (содержание гомополимера пропилена обычно составляет 70% по массе или более или может составлять 100% по массе относительно общей массы полиолефиновой смолы).
В том случае, когда полиолефиновая смола содержит гомополимер в качестве его основного компонента, и основной компонент представляет собой гомополимер пропилена, другой гомополимер, отличающийся от гомополимера пропилена, может представлять собой гомополимер этилена и/или гомополимер 1-бутена.
[0022]
Следует отметить, что полиолефиновая смола является полиолефином, который не имеет сродства к полиамидной смоле, и, который не имеет реакционноспособную группу, которая может вступать в реакцию с полиамидной смолой. В этом аспекте полиолефиновая смола отличается от модифицированного эластомера.
[0023]
Средняя молекулярная масса (среднемассовая молекулярная масса) полиолефиновой смолы, содержащейся в композиции термопластической смолы, особым образом не ограничивается, но имеет значение предпочтительно 10000 или более, но 500000 или менее, более предпочтительно 100000 или более, но 450000 или менее, особенно предпочтительно 200000 или более, но 400000 или менее.
Среднемассовую молекулярную массу определяют с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) на основе полистирольных стандартов. Когда полиолефиновая смола, используемая в настоящем изобретении, является гомополимером, вышеупомянутые диапазоны среднемассовой молекулярной массы могут, соответственно, считаться диапазонами числовых значений среднечисловой молекулярной массы.
[0024]
(2) Полиамидная смола
Полиамидная смола представляет собой полимер, имеющий цепочечный скелет, образованный полимеризацией множества мономеров через амидные связи (-NH-CO-).
Примеры мономера, образующего полиамидную смолу, включают аминокислоты, такие как 6-аминокапроновая кислота, 11-аминоундекановая кислота, 12-аминододекановая кислота и пара-аминометилбензойная кислота, и лактамы, такие как ε-капролактам, ундеканлактам и ω-лауриллактам. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0025]
Далее полиамидная смола может быть получена также сополимеризацией диамина и дикарбоновой кислоты. В этом случе примеры диамина в качестве мономера включают: алифатические диамины, такие как этилендиамин, 1,3-диаминопропан, 1,4-диаминобутан, 1,6-диаминогексан, 1,7-диаминогептан, 1,8-диаминооктан, 1,9-диаминононан, 1,10-диаминодекан, 1,11-диаминоундекан, 1,12-диаминододекан, 1,13-диаминотридекан, 1,14-диаминотетрадекан, 1,15-диаминопентадекан, 1,16-диаминогексадекан, 1,17-диаминогептадекан, 1,18-диаминооктадекан, 1,19-диаминононадекан, 1,20-диаминоэйкозан, 2-метил-1,5-диаминопентан и 2-метил-1,8-диаминооктан; алициклические диамины, такие как циклогександиамин и бис-(4-аминоциклогексил)метан; и ароматические диамины, такие как ксилилендиамины (например, пара-фенилендиамин и мета-фенилендиамин). Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0026]
Примеры дикарбоновой кислоты в качестве мономера включают: алифатические дикарбоновые кислоты, такие как щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, ундекандиовая (нонандикарбоновая) кислота, додекандиовая кислота, брассиловая кислота, тетрадекандиовая кислота, пентадекандиовая кислота и октадекандиовая кислота; алициклические дикарбоновые кислоты, такие как циклогександикарбоновая кислота; и ароматические дикарбоновые кислоты, такие как фталевая кислота, тетрафталевая кислота, изофталевая кислота и нафталиндикарбоновая кислота. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0027]
Конкретные примеры полиамидной смолы включают полиамид 6, полиамид 66, полиамид 11, полиаимд 610, полиамид 612, полиамид 614, полиамид 12, полиамид 6Т, полиамид 6I, полиамид 9Т, полиамид М5Т, полиамид 1010, полиамид 1012, полиамид 10Т, полиамид MXD6, полиамид 6Т/66, полиамид 6Т/6I, полиамид 6Т/6I/66, полиамид 6Т/2M-5T и полиамид 9Т/2М-8Т. Эти полиамиды могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0028]
В настоящем изобретении из числа вышеупомянутых различных полиамидных смол могут быть использованы полиамидные смолы растительного происхождения. Полиамидные смолы растительного происхождения предпочтительны с точки зрения защиты окружающей среды (в частности, ввиду нейтрального уровня высвобождения углерода), так как они представляют собой смолы, в получении которых используются мономеры, извлеченные из компонентов растительного происхождения, таких как растительные масла.
Примеры полиамидных смол растительного происхождения включают полиамид 11 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA11»), полиамид 610 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA610»), полиамид 612 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA612»), полиамид 614 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA614»), полиамид 1010 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA1010»), полиамид 1012 (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA1012»), и полиамид 10Т (в дальнейшем в данном документе также называется просто «PA10Т»). Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0029]
Из числа вышеупомянутых полиамидных смол PA11 имеет структуру, где мономеры, имеющие 11 атомов углерода, связаны посредством амидных связей. PA11 может быть получен с использованием аминоундекановой кислоты, извлекаемой из касторового масла, в качестве мономера. Содержание структурного звена, получаемого от мономера, имеющего 11 атомов углерода, в PA11 предпочтительно составляет 50% или более или может составлять 100% всех структурных звеньев PA11.
PA610 имеет структуру, где мономеры, имеющие 6 атомов углерода, и мономеры, имеющие 10 атомов углерода, связаны посредством амидных связей. PA610 может быть получен с использованием себациновой кислоты, извлекаемой из касторового масла, в качестве мономера. Общее содержание структурного звена, получаемого от мономера, имеющего 6 атомов углерода, и структурного звена, получаемого от мономера, имеющего 10 атомов углерода, в PA610 предпочтительно составляет 50% или более или может составлять 100% всех структурных звеньев PA610.
PA1010 имеет структуру, где диамин, имеющий 10 атомов углерода, и дикарбоновая кислота, имеющая 10 атомов углерода, сополимеризованы. PA1010 может быть получен с использованием 1,10-декандиамина (декаметилендиамина) и себациновой кислоты, которые извлекают из касторового масла, в качестве мономеров. Общее содержание структурного звена, полученного от диамина, имеющего 10 атомов углерода, и структурного звена, полученного от дикарбоновой кислоты, имеющей 10 атомов углерода, в PA1010 предпочтительно составляет 50% или более или может составлять 100% всех структурных звеньев PA1010.
[0030]
PA614 имеет структуру, где мономер, имеющий 6 атомов углерода, и мономер, имеющий 14 атомов углерода, связаны посредством амидных связей. PA614 может быть получен с использованием дикарбоновой кислоты растительного происхождения, имеющей 14 атомов углерода, в качестве мономера. Общее содержание структурного звена, получаемого от мономера, имеющего 6 атомов углерода, и структурного звена, получаемого от мономера, имеющего 14 атомов углерода, в PA614 предпочтительно составляет 50% или более или может составлять 100% всех структурных звеньев PA614.
PA10Т имеет структуру, где диамин, имеющий 10 атомов углерода, и терефталевая кислота связаны посредством амидных связей. PA10Т может быть получен с использованием 1,10-декандиамина (декаметилендиамина), извлеченного из касторового масла, в качестве мономера. Общее содержание структурного звена, полученного от диамина, имеющего 10 атомов углерода, и структурного звена, полученного от терефталевой кислоты, в PA10Т предпочтительно составляет 50% или более или может составлять 100% всех структурных звеньев PA10Т.
[0031]
Из числа вышеупомянутых пяти полиамидных смол растительного происхождения PA11 превосходит другие четыре полиамидные смолы растительного происхождения в части низкой способности к водопоглощению, низкого относительного удельного веса и высокого процентного содержания биомассы.
Полиамид 610 уступает PA11 в части скорости водопоглощения, стойкости к действию химикатов и ударной прочности, но имеет превосходную термостойкость (температуру плавления) и жесткость (прочность). Кроме того, полиамид 610 превосходит полиамид 6 или полиамид 66 в части низкой способности к водопоглощению и размерной стабильности, и, следовательно, может быть использован в качестве альтернативы полиамиду 6 или полиамиду 66.
Полиамид 1010 превосходит PA11 в части термостойкости и жесткости. Кроме того, процентное содержание биомассы для полиамида 1010 сравнимо с процентным содержанием биомассы для PA11, и, следовательно, полиамид 1010 может быть использован для участков, необходимых для обеспечения более высокой долговечности.
Полиамид 10Т имеет ароматическое кольцо в своем молекулярном скелете, и, следовательно, имеет более высокую температуру плавления и более высокую жесткость, чем полиамид 1010. Таким образом, полиамид 10Т может быть использован в жестких условиях окружающей среды (в качестве элементов, необходимых для обеспечения термостойкости, или деталей, к которым должна прикладываться сила).
[0032]
Среднемассовая молекулярная масса полиамидной смолы особым образом не ограничивается, и имеет значение, например, 5000 или более, но 100000 или менее, однако предпочтительно имеет величину 7500 или более, но 50000 или менее, более предпочтительно 10000 или более, но 50000 или менее.
Следует отметить, что среднемассовую молекулярную массу полиамидной смолы определяют с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) на основе полистирольных стандартов.
[033]
(3) Модифицированный эластомер
Модифицированный эластомер представляет собой эластомер, имеющий реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой. Модифицированный эластомер предпочтительно представляет собой эластомер, имеющий сродство не только к полиамидной смоле благодаря использованию реакционноспособной группы, но и к полиолефиновой смоле. Имеется в виду, что модифицированный эластомер предпочтительно представляет собой агент для улучшения совместимости, имеющий реакционноспособную группу, которая реагирует с полиамидной смолой, и совместимость как с полиолефиновой смолой, так и с полиамидной смолой.
Следует отметить, что модифицированный эластомер, содержащийся в композиции термопластической смолы, может представлять собой непрореагировавший модифицированный эластомер, продукт, полученный реакцией с полиамидной смолой, или их смесь.
[0034]
2
3
4
Примеры реакционноспособной группы включают группу ангидрида кислоты (-СО-О-ОС-), карбоксильную группу (-СООН), эпоксидную группу {-CO(трехчленная кольцевая структура, состоящая из двух атомов углерода и одного атома кислорода)}, оксазолиновую группу (-СНNO) и изоцианатную группу (-NCO). Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
Эти реакционноспособные группы могут быть введены модификацией в эластомер до модификации (немодифицированного эластомера). Конкретные примеры модифицированного эластомера включают модифицированный кислотой эластомер, эпокси-модифицированный эластомер и модифицированный оксазолином эластомер. Из их числа предпочтителен модифицированный кислотой эластомер, а более предпочтителен модифицированный ангидридом кислоты эластомер или модифицированный карбоновой кислотой эластомер.
Такой модифицированный эластомер особенно предпочтительно имеет группу ангидрида кислоты или карбоксильную группу в боковой цепи или на конце своей молекулы. Степень модификации кислотой особым образом не ограничивается. Например, число групп ангидрида кислоты или карбоксильных групп, содержащихся в одной молекуле модифицированного эластомера, составляет предпочтительно 1 или более, более предпочтительно 2 или более, но 50 или менее, еще более предпочтительно 3 или более, но 30 или менее, особенно предпочтительно 5 или более, но 20 или менее.
Вышеупомянутые модифицированные эластомеры могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0035]
Примеры эластомера до модификации включают эластомер на основе олефина и эластомер на основе стирола. С точки зрения обеспечения совместимости с полиолефиновой смолой, особенно предпочтителен эластомер на основе олефина.
Эластомер на основе олефина представляет собой предпочтительно сополимер на основе α-олефина, содержащий структурное звено, полученное от α-олефина, имеющего 3-8 атомов углерода, и примеры такого сополимера на основе α-олефина включают сополимер этилен-α-олефин, α-олефиновый сополимер, сополимер α-олефин-несопряженный диен и сополимер этилен-α-олефин-несопряженный диен. Из их числа, сополимер этилен-α-олефин, α-олефиновый сополимер и сополимер этилен-α-олефин-несопряженный диен являются особенно предпочтительными.
[0036]
Примеры несопряженного диена включают: линейное нециклическое диеновое соединение, такое как 1,4-пентадиен, 1,4-гексадиен, 1,5-гексадиен и 1,6-гексадиен; нециклическое диеновое соединение с разветвленной цепью, такое как 5-метил-1,4-гексадиен, 3,7-диметил-1,6-октадиен, 5,7-диметилокта-1,6-диен, 3,7-диметил-1,7-октадиен, 7-метилокта-1,6-диен и дигидромирцен; и алициклическое диеновое соединение, такое как тетрагидроиден, метилтетрагидроиден, дициклопентадиен, бицикло[2.2.1]-гепта-2,5-диен, 5-метилен-2-норборнен, 5-этилиден-2-норборнен, 5-пропенил-2-норборнен, 5-изопропилиден-2-норборнен, 5-циклогексилиден-2-норборнен и 5-винил-2-норборнен.
[0037]
Конкретные примеры олефинового эластомера включают этилен-пропиленовый сополимер, этилен-1-бутеновый сополимер, этилен-1-пентеновый сополимер, этилен-1-гексеновый сополимер, этилен-1-октеновый сополимер, пропилен-1-бутеновый сополимер, пропилен-1-пентеновый сополимер, пропилен-1-гексеновый сополимер и пропилен-1-октеновый сополимер. Из их числа этилен-пропиленовый сополимер, этилен-1-бутеновый сополимер и этилен-1-октеновый сополимер являются предпочтительными.
[0038]
Примеры эластомера на основе стирола (то есть, термопластического эластомера на основе стирола, имеющего стирольный скелет) включают блоксополимер ароматического винилового соединения и сопряженного диенового соединения, и его гидрированный продукт.
Примеры ароматического винилового соединения включают: стирол; алкилстиролы, такие как α-метилстирол, пара-метилстирол и пара-трет-бутилстирол; пара-метоксистирол и винилнафталин.
Примеры сопряженного диенового соединения включают бутадиен, изопрен, 1,3-пентадиен, метилпентадиен, фенилбутадиен, 3,4-диметил-1,3-гексадиен и 4,5-диэтил-1,3-октадиен.
[0039]
Конкретные примеры эластомера на основе стирола включают стирол-бутадиен-стирольный (SBS) сополимер, стирол-изопрен-стирольный (SIS) сополимер, стирол-этилен/бутилен-стирольный (SEBS) сополимер и стирол-этилен/пропилен-стирольный (SEPS) сополимер.
[0040]
Примеры ангидрида кислоты для модификации кислотой включают малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, итаконовый ангидрид, янтарный ангидрид, глутаровый ангидрид, адипиновый ангидрид, цитраконовый ангидрид, тетрагидрофталевый ангидрид и бутенилянтарный ангидрид. Из их числа малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид и итаконовый ангидрид являются предпочтительными.
Примеры карбоновой кислоты включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту и цитраконовую кислоту.
[0041]
Среди вышеупомянутых различных модифицированных эластомеров модифицированный эластомер, содержащийся в композиции термопластической смолы представляет собой предпочтительно модифицированный ангидридом кислоты эластомер, особенно предпочтительно модифицированный малеиновым ангидридом эластомер, в большей степени предпочтительно модифицированный кислотой сополимер на основе α-олефина, содержащий структурное звено, полученное от α-олефина, имеющего 3-8 атомов углерода. Конкретно, предпочтителен термопластический эластомер на основе олефина, имеющий, в качестве скелета, сополимер этилена или пропилена и α-олефина, имеющего 3-8 атомов углерода. Более конкретно, предпочтителен модифицированный малеиновым ангидридом эластомер, такой как модифицированный малеиновым ангидридом этилен-пропиленовый сополимер, модифицированный малеиновым ангидридом этилен-1-бутеновый сополимер, модифицированный малеиновым ангидридом этилен-1-гексеновый сополимер, или модифицированный малеиновым ангидридом этилен-1-октеновый сополимер. Конкретные примеры модифицированного эластомера включают α-олефиновые сополимеры серии «TAFMER» (торговое наименование), произведенные в Mitsui Chemicals, Inc., и α-олефиновые сополимеры серии «AMPLIFY» (торговое наименование), произведенные в Dow Chemical.
[0042]
Среднемассовая молекулярная масса модифицированного эластомера, содержащегося в композиции термопластической смолы, особым образом не ограничивается, и может иметь значение, например, 10000 или более, но 500000 или менее, однако предпочтительно имеет величину 20000 или более, но 500000 или менее, более предпочтительно 30000 или более, но 300000 или менее.
Следует отметить, что среднемассовую молекулярную массу модифицированного эластомера определяют с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) на основе полистирольных стандартов.
[043]
(4) Другие компоненты
Композиция термопластической смолы может содержать, в качестве термопластической смолы, только описываемую выше термопластическую смолу без включения термопластической смолы, отличающейся от описываемых выше полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, но может содержать другие компоненты в дополнение к ним. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
Пример других компонентов включает другую термопластическую смолу. Конкретные примеры другой термопластической смолы включают смолы на основе сложного полиэфира (полибутилентерефталат, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полибутиленсукцинат, полиэтиленсукцинат и полимолочную кислоту). Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
В том случае, когда содержится другая термопластическая смола, и общее количество описываемых выше полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера и другой термопластической смолы принимают за 100% по массе, доля другой термопластической смолы составляет предпочтительно 25% по массе или менее (более предпочтительно 20% по массе или менее, еще более предпочтительно 15% по массе или менее, еще более предпочтительно 10% по массе или менее, еще более предпочтительно 5% по массе или менее, но 1% по массе или более).
[0044]
Примеры добавки, которая может быть введена, включают зародышеобразующий агент, антиоксидант, термостабилизатор, агент для придания атмосферостойкости, светостабилизатор, пластификатор, поглотитель ультрафиолетовых лучей, агент-антистатик, добавка для придания огнеупорных свойств, добавка для понижения трения, агент, препятствующий слипанию, противовуалирующий агент, смазочное вещество, пигмент, краситель, диспергирующее вещество, ингибитор коррозии меди, нейтрализатор, противовспенивающий агент, добавку для улучшения прочности шва, природное масло, синтетическое масло и воск. Эти сборки волокон могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них.
[0045]
Примеры зародышеобразующего агента и армирующего наполнителя включают: силикаты, такие как тальк, диоксид кремния, глина, монтмориллонит и каолин; карбонаты, такие как карбонат кальция, карбонат лития и карбонат магния; оксиды металла, такие как оксид алюминия, оксид титана и оксид цинка; металлы, такие как алюминий, железо, серебро и медь; гидроксиды, такие как гидроксид алюминия и гидроксид магния; сульфиды, такие как сульфат бария; карбиды, такие как древесный уголь и бамбуковый уголь; титаниды, такие как титанат калия и титанат бария; целлюлозы, такие как микрофибриллированная целлюлоза и ацетатная целлюлоза; и углеродные соединения, такие как фуллерен.
[0046]
Примеры антиоксиданта включают соединения на основе фенола, органические соединения на основе фосфита и соединения на основе тиоэфира.
Пример термостабилизатора включают пространственно затрудненные соединения на основе амина.
Примеры поглотителя ультрафиолетовых лучей включают соединения на основе бензофенона, соединения на основе бензотриазола и соединения на основе бензоата.
Примеры агента-антистатика включают неионные соединения, катионные соединения и анионные соединения.
Примеры добавки для придания огнеупорных свойств включают соединения на основе галогена, соединения на основе фосфора (например, азотсодержащие фосфатные соединения, сложные эфиры фосфорной кислоты), соединения на основе азота (например, гуанидин, триазин, меламин и их производные), неорганические соединения (например, гидроксиды металла), соединения на основе бора, соединения на основе кремния, соединения на основе серы и соединения на основе красного фосфора.
Примеры вспомогательной добавки для придания огнеупорных свойств включают соединения сурьмы, соединения цинка, соединения висмута, гидроксид магния и глинистый силикат.
[0047]
<3> Фазовая структура
Композицию термопластической смолы получают смешиванием полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера. Фазовая структура композиции термопластической смолы особым образом не ограничивается, и композиция термопластической смолы может иметь любую фазовую структуру. Например, композиция термопластической смолы может иметь следующую фазовую структуру (1), (2) или (3).
Фазовая структура (1): Фазовая структура, имеющая непрерывную фазу (А), содержащую полиолефиновую смолу и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую полиамидную смолу (см. ФИГ.3). Следует отметить, что фазовая структура (1) не сосуществует с другой фазовой структурой, имеющей непрерывную фазу, содержащую полиамидную смолу, и дисперсную фазу, диспергированную в непрерывной фазе.
Фазовая структура (2): Фазовая структура, имеющая непрерывную фазу, содержащую полиамидную смолу, и дисперсную фазу, диспергированную в непрерывной фазе и содержащую полиолефиновую смолу. Следует отметить, что фазовая структура (2) не сосуществует с другой фазовой структурой, имеющей непрерывную фазу, содержащую полиолефиновую смолу, и дисперсную фазу, диспергированную в непрерывной фазе.
1
А1
1
2
А2
2
Фазовая Структура (3): Фазовая структура, имеющая непрерывную фазу (А), содержащую полиолефиновую смолу, дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую полиамидную смолу, непрерывную фазу (А), содержащую полиамидную смолу, и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую модифицированный эластомер (см. ФИГ.4).
Среди этих фазовых структур, фазовая структура (1) или фазовая структура (3) является предпочтительной.
[0048]
Более конкретно, фазовая структура (1) может иметь непрерывную фазу (А), содержащую полиолефиновую смолу и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую полиамидную смолу, и дисперсная фаза (В) может содержать модифицированный эластомер в дополнение к полиамидной смоле.
1
2
1
1
Кроме того, дисперсная фаза (В) может иметь непрерывную фазу (B), которая присутствует в дисперсной фазе (В) и содержит полиамидную смолу, и тонкодисперсную фазу (В), которая диспергирована в непрерывной фазе (В) и содержит модифицированный эластомер (см. ФИГ.3). В этом случае, фазовая структура (1) представляет собой многофазную структуру, имеющую тонкодисперсную фазу (В), дополнительно диспергированную в дисперсной фазе (В).
Следует отметить, что фазовая структура (1) не имеет непрерывную фазу, отличающуюся от непрерывной фазы (А). Кроме того, модифицированный эластомер, присутствующий в фазовой структуре (1), может быть непрореагировавшим модифицированным эластомером, продуктом, полученным реакцией с полиамидной смолой, или их смесью.
[0049]
1
А1
1
А1
С другой стороны, более конкретно, фазовая структура (3) может иметь непрерывную фазу (А), содержащую полиолефиновую смолу, и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую полиамидную смолу, и дисперсная фаза (В) может содержать модифицированный эластомер в дополнение к полиамидной смоле.
1
А1
2
А2
2
1
2
Кроме того, фазовая структура (3) может иметь, в дополнение к непрерывной фазе (А) и дисперсной фазе (В), непрерывную фазу (A), содержащую полиамидную смолу, и дисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (А) и содержащую модифицированный эластомер (см. ФИГ.4). Это означает, что фазовая структура (3) может представлять собой совместно непрерывную фазовую структуру, в которой сосуществуют две непрерывные фазы, непрерывная фаза (A) и непрерывная фаза (А).
А1
А11
А1
А12
А11
А12
А1
Следует отметить, что среди этих фаз дисперсная фаза (В) может иметь непрерывную фазу (В), которая присутствует в дисперсной фазе (В) и содержит полиамидную смолу, и тонкодисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (В) и содержащую модифицированный эластомер. В этом случае фазовая структура (3) представляет собой многофазную структуру, имеющую тонкодисперсную фазу (В), дополнительно диспергированную в дисперсной фазе (В).
1
2
Фазовая структура (3) не имеет непрерывную фазу, отличающуюся от непрерывной фазы (А) и непрерывной фазы (А). Модифицированный эластомер, присутствующий в фазовой структуре (3), может быть непрореагировавшим модифицированным эластомером, продуктом, полученным реакцией с полиамидной смолой, или их смесью.
[0050]
В случае фазовой структуры (1) непрерывная фаза (А) содержит полиолефиновую смолу. Полиолефиновая смола предпочтительно представляет собой основной компонент непрерывной фазы (А) (доля полиолефиновой смолы составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы непрерывной фазы (А)). Дисперсная фаза (В) содержит полиамидную смолу и может дополнительно содержать модифицированный эластомер. Полиамидная смола (когда дисперсная фаза (В) содержит модифицированный эластомер, полиамидную смолу и модифицированный эластомер) является предпочтительно основным компонентом дисперсной фазы (В) (доля полиамидной смолы (полиамидной смолы и модифицированного эластомера) составляет обычно 70% по массе или более или может составлять 100% по массе относительно общей массы дисперсной фазы (В)).
1
2
1
1
1
1
2
2
2
Кроме того, дисперсная фаза (В) может иметь непрерывную фазу (В), присутствующую в дисперсной фазе (В), и тонкодисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (В). Среди этих фаз непрерывная фаза (В) содержит полиамидную смолу. Полиамидная смола предпочтительно является основным компонентом непрерывной фазы (В) (доля полиамидной смолы составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы непрерывной фазы (В)). Тонкодисперсная фаза (В) содержит модифицированный эластомер. Модифицированный эластомер является предпочтительно основным компонентом дисперсной фазы (В) (доля модифицированного эластомера составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы тонкодисперсной фазы (В)).
[0051]
1
1
1
А1
1
А1
А1
В случае фазовой структуры (3) непрерывная фаза (А) содержит полиолефиновую смолу. Полиолефиновая смола является предпочтительно основным компонентом непрерывной фазы (А) (доля полиолефиновой смолы составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы непрерывной фазы (А)). Дисперсная фаза (В), диспергированная в непрерывной фазе (А), содержит полиамидную смолу, и может дополнительно содержать модифицированный эластомер. Полиамидная смола (когда дисперсная фаза (В) содержит модифицированный эластомер, полиамидную смолу и модифицированный эластомер) является предпочтительно основным компонентом дисперсной фазы (В) (доля полиамидной смолы (полиамидной смолы и модифицированного эластомера) обычно составляет 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы дисперсной фазы (В)).
А1
А11
А1
А12
А11
А11
А11
А11
А12
А12
А12
Кроме того, дисперсная фаза (В) может (или может не) иметь непрерывную фазу (В), присутствующую в дисперсной фазе (В), и тонкодисперсную фазу (В), диспергированную в непрерывной фазе (В). В случае такой многофазной структуры непрерывная фаза (В) содержит полиамидную смолу. Полиамидная смола является предпочтительно основным компонентом непрерывной фазы (В) (доля полиамидной смолы составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы непрерывной фазы (В)). Тонкодисперсная фаза (В) содержит модифицированный эластомер. Модифицированный эластомер является предпочтительно основным компонентом дисперсной фазы (В) (доля модифицированного эластомера составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы тонкодисперсной фазы (В)).
2
2
2
А2
2
А2
А2
Непрерывная фаза (А) содержит полиамидную смолу. Полиамидная смола является предпочтительно основным компонентом непрерывной фазы (А) (доля полиамидной смолы составляет обычно 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы непрерывной фазы (А)). Дисперсная фаза (В), диспергированная в непрерывной фазе (А), содержит модифицированный эластомер. Модифицированный эластомер является предпочтительно основным компонентом дисперсной фазы (В) (доля модифицированного эластомера обычно составляет 70% по массе или более и может составлять 100% по массе относительно общей массы дисперсной фазы (В)).
[0052]
В том случае, когда композиция термопластической смолы имеет фазовую структуру (1) или фазовую структуру (3), армированный волокном материал по настоящему изобретению может проявлять более хорошую способность к поглощению удара. Как будет рассмотрено в дальнейшем, эта фазовая структура может быть получена пластицированием в расплаве полиолефиновой смолы и пластицированного в расплаве продукта, состоящего из полиамидной смолы и модифицированного эластомера.
1
2
1
2
1
А1
А11
А12
Следует отметить, что в композиции термопластической смолы, представляющей собой армированный волокном материал по настоящему изобретению, модифицированный эластомер может прореагировать с полиамидной смолой. Это означает, что модифицированный эластомер может представлять собой продукт, полученный реакцией реакционноспособной группы модифицированного эластомера с полиамидной смолой (продукт, полученный реакцией между полиамидной смолой и модифицированным эластомером). Например, в фазовой структуре (1) продукт реакции может присутствовать на границе раздела между непрерывной фазой (А) и дисперсной фазой (В) и/или на границе раздела между непрерывной фазой (В) и тонкодисперсной фазой (В). Подобно тому, в фазовой структуре (3), продукт реакции может присутствовать на границе раздела между непрерывной фазой (А) и непрерывной фазой (А), на границе раздела между непрерывной фазой (А) и дисперсной фазой (В), и на границе раздела между непрерывной фазой (В) и тонкодисперсной фазой (В).
[0053]
Различные фазовые структуры можно увидеть при изучении обработанной поверхности испытуемого образца (испытуемого образца композиции термопластической смолы), подвергнутого травлению в плазме кислорода и затем нанесению слоя осмия, с помощью автоэлектронного сканирующего микроскопа (FE-SEM). В частности, при использовании такого метода дисперсная фаза и тонкодисперсная фаза могут быть изучены по изображению, увеличенному в 1000 раз или более (обычно в 10000 раз или менее). Компонент, составляющий каждую из фаз, может быть идентифицирован в результате проведения энергодисперсионной рентгеновской спектрометрии (EDS) в ходе изучения с помощью автоэлектронного сканирующего микроскопа (FE-SEM).
[0054]
А1
Размер дисперсной фазы (дисперсной фазы В, показанной на ФИГ.3, дисперсной фазы В, показанной на ФИГ.4) для композиции термопластической смолы особым образом не ограничивается, но дисперсионный диаметр (средний дисперсионный диаметр) дисперсной фазы имеет величину предпочтительно 10000 нм или менее, более предпочтительно 50 нм или более, но 8000 нм или менее, еще более предпочтительно 100 нм или более, но 4000 нм или менее.
Дисперсионный диаметр дисперсной фазы может быть измерен на полученном с помощью электронного микроскопа изображении, увеличенном в 1000 раз или более. Более конкретно, 20 частиц дисперсной фазы случайным образом выбирают в заданной зоне на изображении, измеряют самый большой диаметр каждой из частиц, и определяют среднее значение самых больших диаметров в качестве первого среднего значения. Затем, первые средние значения, измеренные в 5 различных зонах на изображении, дополнительно усредняют для определения среднего дисперсионного диаметра (средний дисперсионный диаметр по главной оси) дисперсной фазы.
[0055]
2
А12
А1
Размер тонкодисперсной фазы (тонкодисперсной фазы В, показанной на ФИГ.3, тонкодисперсной фазы В, показанной на ФИГ.4), содержащейся в дисперсной фазе (дисперсной фазе В, показанной на ФИГ.3, дисперсной фазе В, показанной на ФИГ.4) композиции термопластической смолы особым образом не ограничивается, но дисперсионный диаметр (средний дисперсионный диаметр) дисперсной фазы имеет величину предпочтительно 5 нм или более, но 1000 нм или менее, более предпочтительно 5 нм или более, но 600 нм или менее, еще более предпочтительно 10 нм или более, но 400 нм или менее, особенно предпочтительно 15 нм или более, но 350 нм или менее.
Дисперсионный диаметр тонкодисперсной фазы может быть измерен на полученном с помощью микроскопа изображении, увеличенном в 1000 раз или более. Более конкретно, 20 частиц тонкодисперсной фазы случайным образом выбирают в заданной зоне на изображении, измеряют самый большой диаметр каждой из частиц и определяют среднее значение самых больших диаметров в качестве первого среднего значения. Затем, первые средние значения, измеренные в 5 различных зонах на изображении, дополнительно усредняют для определения среднего дисперсионного диаметра (средний дисперсионный диаметр по главной оси) дисперсной фазы.
[0056]
<4> Смешивание
В том случае, когда общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля полиолефиновой смолы может составлять 2% по массе или более, но 90% по массе или менее. Доля полиолефиновой смолы составляет предпочтительно 5% по массе или более, но 85% по массе или менее, более предпочтительно 10% по массе или более, но 83% по массе или менее, даже более предпочтительно 15% по массе или более, но 80% по массе или менее, еще более предпочтительно 20% по массе или более, но 78% по массе или менее, еще более предпочтительно 25% по массе или более, но 75% по массе или менее, еще более предпочтительно 30% по массе или более, но 73% по массе или менее, еще более предпочтительно 35% по массе или более, но 70% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0057]
В том случае, когда общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля полиамидной смолы и модифицированного эластомера (часть или все их количество может прореагировать друг с другом, то же самое допущение применяется в дальнейшем в данном документе) может составлять 10% по массе или более, но 98% по массе или менее. Доля полиамидной смолы и модифицированного эластомера составляет предпочтительно 15% по массе или более, но 95% по массе или менее, более предпочтительно 17% по массе или более, но 90% по массе или менее, даже более предпочтительно 20% по массе или более, но 85% по массе или менее, еще более предпочтительно 22% по массе или более, но 80% по массе или менее, еще более предпочтительно 25% по массе или более, но 75% по массе или менее, еще более предпочтительно 27% по массе или более, но 70% по массе или менее, еще более предпочтительно 30% по массе или более, но 65% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0058]
В том случае, когда общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля полиамидной смолы может составлять 1% по массе или более, но 75% по массе или менее. Доля полиамидной смолы составляет предпочтительно 15% по массе или более, но 72% по массе или менее, более предпочтительно 20% по массе или более, но 70% по массе или менее, даже более предпочтительно 22% по массе или более, но 68% по массе или менее, еще более предпочтительно 25% по массе или более, но 65% по массе или менее, еще более предпочтительно 27% по массе или более, но 57% по массе или менее, еще более предпочтительно 29% по массе или более, но 53% по массе или менее, еще более предпочтительно 33% по массе или более, но 49% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0059]
В том случае, когда общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля модифицированного эластомера может составлять 1% по массе или более, но 60% по массе или менее. Доля модифицированного эластомера составляет предпочтительно 5% по массе или более, но 53% по массе или менее, более предпочтительно 11% по массе или более, но 45% по массе или менее, даже более предпочтительно 12% по массе или более, но 40% по массе или менее, еще более предпочтительно 13% по массе или более, но 38% по массе или менее, еще более предпочтительно 14% по массе или более, но 36% по массе или менее, еще более предпочтительно 15% по массе или более, но 35% по массе или менее, еще более предпочтительно 18% по массе или более, но 34% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0060]
В том случае, когда общее количество полиолефиновой смолы и полиамидной смолы, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля полиамидной смолы может составлять 1,5% по массе или более, но 88% по массе или менее. Доля полиамидной смолы составляет предпочтительно 3% по массе или более, но 75% по массе или менее, более предпочтительно 5% по массе или более, но 70% по массе или менее, даже более предпочтительно 10% по массе или более, но 65% по массе или менее, еще более предпочтительно 15% по массе или более, но 60% по массе или менее, еще более предпочтительно 18% по массе или более, но 55% по массе или менее, еще более предпочтительно 20% по массе или более, но 50% по массе или менее, еще более предпочтительно 25% по массе или более, но 45% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0061]
В том случае, когда общее количество полиамидной смолы и модифицированного эластомера, содержащихся в композиции термопластической смолы, принимают за 100% по массе, доля модифицированного эластомера может составлять 20% по массе или более, но 90% по массе или менее. Доля модифицированного эластомера составляет предпочтительно 22% по массе или более, но 88% по массе или менее, более предпочтительно 25% по массе или более, но 86% по массе или менее, даже более предпочтительно 27% по массе или более, но 75% по массе или менее, еще более предпочтительно 29% по массе или более, но 70% по массе или менее, еще более предпочтительно 32% по массе или более, но 66% по массе или менее, еще более предпочтительно 36% по массе или более, но 60% по массе или менее. В том случае, когда доля полиолефиновой смолы находится в пределах вышеупомянутого диапазона, могут быть получены армированный волокном материал, имеющий превосходные свойства поглощения удара, и, при использовании этого армированного волокном материала, изделие.
[0062]
1
Следует отметить, что в случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3), доля полиолефиновой смолы, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле непрерывной фазы (А), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля полиолефиновой смолы, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле непрерывной фазы (А), если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%. Доля, упоминаемая в данном документе, относится к объемной доле, и обычно также равна отношению площадей, отражающему объемную долю (то же самое допущение применяется в дальнейшем в данном документе).
[0063]
А1
2
А2
В случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3), доля полиамидной смолы и модифицированного эластомера, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле дисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля полиамидной смолы и модифицированного эластомера, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна общей доле дисперсной фазы (В), непрерывной фазы (А) и дисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%.
[0064]
1
2
А11
В случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3) доля полиамидной смолы, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле непрерывной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля полиамидной смолы, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна общей доле непрерывной фазы (А) и непрерывной фазы (В), присутствующей в дисперсной фазе, если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%.
[0065]
2
А12
А2
В случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3) доля модифицированного эластомера, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле тонкодисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля модифицированного эластомера, если общее количество полиолефиновой смолы, полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна общей доле тонкодисперсной фазы (В) и дисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%.
[0066]
1
2
А1
А12
А11
А1
А12
В случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3) доля полиамидной смолы, если общее количество полиолефиновой смолы и полиамидной смолы принимают за 100% по массе, обычно равна доле непрерывной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля полиамидной смолы, если общее количество полиолефиновой смолы и полиамидной смолы принимают за 100% по массе, обычно равна общей доле непрерывной фазы (А), дисперсной фазы (В), не включающей тонкодисперсную фазу (В), и непрерывной фазы (В) в дисперсной фазе (В), включающей тонкодисперсную фазу (В), если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%.
[0067]
2
А2
А12
В случае фазовой структуры (1) (см. ФИГ.3) доля модифицированного эластомера, если общее количество полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна доле тонкодисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (1) принимают за 100%. С другой стороны, в случае фазовой структуры (3) (см. ФИГ.4) доля модифицированного эластомера, если общее количество полиамидной смолы и модифицированного эластомера принимают за 100% по массе, обычно равна общей доле дисперсной фазы (В) и тонкодисперсной фазы (В), если общую массу фаз фазовой структуры (3) принимают за 100%.
[0068]
<5> Свойства поглощения удара
Армированный волокном материал по настоящему изобретению и изделие по настоящему изобретению, которые будут рассмотрены в дальнейшем, могут проявлять превосходные свойства поглощения удара. Более конкретно, если испытание на продавливание выполняется при скорости бойка ударника 1 м/сек или более, но 4 м/сек или менее,
M
B
M
B
B
M
B
M
и, если деформация прогиба (мм) при приложении максимальной ударной нагрузки (Н) определяется как P, а деформация прогиба (мм) при разрушении определяетcя как P, то P и P удовлетворяют соотношению P/P≥4 (обычно, P/P≥10).
Это означает, что деформация прогиба после появления растрескивания и до разрушения в четыре раза или более превышает деформацию прогиба до появления растрескивания, вызванного подведением энергии удара. Таким образом, армированный волокном материал и структура по настоящему изобретению могут поглощать энергию до появления растрескивания, и также могут поглощать большое количество энергии во время развития растрескивания, что позволяет увеличивать общее количество энергии, поглощаемой до разрушения, и демонстрировать более хорошую способность к поглощению удара. Это означает, что армированный волокном материал и структура по настоящему изобретению, как сообщают, могут представлять собой материалы, которые сложнее разрушить. Как правило, материалы могут поглощать энергию удара, если они разрушены, но их способность к поглощению удара резко снижается после разрушения. Таким образом, материалы разработаны с возможностью обеспечения поглощения большего количества энергии до появления растрескивания с тем, чтобы увеличить общее количество поглощаемой ими энергии. С этой точки зрения, необходимо разрабатывать материалы более длинными, более крупными и более тяжелыми, например, посредством увеличения толщины. Однако армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут демонстрировать большее общее количество поглощенной энергии даже, если их разрабатывают более тонкими, более легкими и более мелкими.
B
M
B
M
B
M
B
M
B
M
Описываемое выше значение P/P может дополнительно удовлетворять условию 4 ≤ P/P ≤ 10, может дополнительно удовлетворять условию 4,5 ≤ P/P ≤ 9,8, может дополнительно удовлетворять условию 5,0 ≤ P/P ≤ 9,6, или может дополнительно удовлетворять условию 5,5 ≤ P/P ≤ 9,4.
[0069]
1
2
1
2
Т
2
Т
2
T
Далее, если в описываемом выше испытании на продавливание, количество энергии (Н·мм), поглощенной до приложения максимальной ударной нагрузки (Н), определяют как Е, количество энергии (Н·мм), поглощенной после приложения максимальной ударной нагрузки (Н) и до разрушения, определяют как Е, и сумму количества энергии Е и количества энергии Е, то есть, общее количество поглощенной энергии (Н·мм) определяют как Е, отношение Е к Е (E/E) может составлять 70% или более.
2
Это означает, что отношение количества энергии Е (Н·мм), поглощенной после приложения максимальной ударной нагрузки (Н) и до разрушения, к общей поглощенной энергии составляет 70% или более (обычно, 90% или менее). Имеется в виду, что количество энергии, поглощенной после появления растрескивания, вызванного подведением энергии удара, и до разрушения, в 2,3 раза или более превышает количество энергии, поглощенной до появления растрескивания. Как описано выше, армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению может поглощать большое количество энергии, во время развития растрескивания, и, следовательно, может проявлять превосходную способность поглощения удара до разрушения.
2
T
2
T
2
T
2
T
2
T
2
T
2
T
Описываемое выше значение E/E может дополнительно удовлетворять условию 70 ≤ E/E(%)≤ 90 или может дополнительно удовлетворять условию 70,5 ≤ E/E(%)≤88. В частности, когда армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению подвергают воздействию в испытании на продавливание при скорости бойка ударника 4 м/сек (то есть, когда подводят энергию удара с высокой скоростью), значение E/E может дополнительно удовлетворять условию 72 ≤ E/E(%)≤ 87, может дополнительно удовлетворять условию 74 ≤ E/E(%)≤ 86, или может дополнительно удовлетворять условию 76 ≤ E/E(%)≤85.
[0070]
2
2
Следует отметить, что описываемое выше испытание на продавливание проводят в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 7211-2. Испытуемый образец (армированный волокном материал 10), используемый в испытании на продавливание, представляет собой армированный волокном материал 10 (толщина: 0,5-0,8 мм), полученный с использованием тканого полотна из углеродного волокна, имеющего массу на единицу площади 200 г/м, в качестве сборки волокон 15 и композиции термопластической смолы, имеющей массу на единицу площади 600 г/м, в качестве матричного материала 12. Испытание проводят путем горизонтального прикрепления испытуемого образца к заданному зажимному устройству прибора для проведения испытания на продавливание и вертикального высвобождения бойка ударника в форме круглого стержня (уровень нагрузки: 20 кН), имеющего диаметр 1/2 дюйма (12,7 мм) и полусферический конец, из вышеупомянутого испытуемого образца при скорости бойка ударника 1 м/сек или более, но 4 м/сек или менее. Затем, записывают ударную нагрузку (Н), прилагаемую в этом испытании, и деформацию прогиба (мм), вызванную подведением энергии ударной нагрузки, с тем, чтобы вычислить описываемые выше параметры (более конкретно, испытание проводят в условиях, описанных в дальнейшем в Примерах).
[0071]
[2] Изделие
Изделие (50) по настоящему изобретению изготавливают из описываемого выше армированного волокном материала (10) по настоящему изобретению. Имеется в виду, что изделие 50 по настоящему изобретению, как можно сказать, является формованным изделием из армированного волокном материала 10. Конкретные примеры изделия 50 по настоящему изобретению включают изделие, полученное формованием армированного волокном материала 10 с приданием заданной формы (включая форму плоской пластины), и изделие, полученное отрезанием ненужных периферических участков от армированного волокном материала 10.
[0072]
Форма, размер, толщина и прочее для изделия 50 по настоящему изобретению особым образом не ограничивается, и применение изделия 50 по настоящему изобретению особым образом не ограничивается тоже. Это изделие может быть использовано, например, в качестве внешнего материала, внутреннего материала, конструкционного материала (оболочка корпуса, кузов легкового автомобиля, фюзеляж), и амортизатора для автомобилей, железнодорожного транспорта, лодок и кораблей и самолетов. Примеры автомобильных материалов включают наружные материалы автомобиля, внутренние материалы автомобиля, конструкционные материалы автомобиля, амортизаторы автомобиля и детали подкапотного пространства. Конкретные примеры автомобильных материалов включают бамперы, спойлеры, кожухи, радиаторные решетки, декоративные элементы, капоты, дверцы багажника, прорези типа жалюзи в капоте, брызговики крыла, молдинги панели коромысла, дверные панели, панели крыши, приборные панели, центральные приборные блоки, облицовочные материалы двери, облицовочные материалы боковины кузова, панели крыши, декоративные облицовочные материалы стойки кузова, панели платформы, панели, закрывающие открытый салон автомобиля типа пикапа или кабриолета, отделения для мелких вещей, доски приборов, консольные ящики, накладки на порог двери, корпуса выключателей, спинки сиденья, рамы сиденья, подлокотники, сонцезащитные козырьки, впускные патрубки, устройства, поглощающие энергию, такие как крышки головки двигателя, защитные элементы картера двигателя, корпуса масляного фильтра, корпуса для электронных деталей автомобиля (например, электронные управляющие блоки (ECUs) и TV-мониторы), корпуса воздушного фильтра и ящички со всем необходимым для спешного ремонта, и детали корпуса автомобильного кузова, такие как стыковочные модули.
[0073]
Изделие 50 по настоящему изобретению также может быть использовано, например, в качестве внутреннего материала, внешнего материала и конструкционного материала для зданий и мебели. Конкретные их примеры включают материалы для обшивки двери, дверные конструкционные материалы, облицовочные материалы и конструкционные материалы для мебели (например, парты, стулья, полки, комоды), модульные ванные комнаты и септические резервуары. Изделие 50 по настоящему изобретению также может быть использовано, например, в качестве формованного тела, такого как коробка или конструкционное тело для домашних бытовых приборов (например, для плоских телевизоров (TVs), холодильников, стиральных машин, пылесосов, мобильных телефонов, переносных игровых устройств, персональных компьютеров размером с ноутбук).
[0074]
В том случае, когда волокно 15 является штапельным волокном, армированный волокном материал по настоящему изобретению может представлять собой гранулу, в которой штапельное волокно содержится в матричном материале. В этом случае способ для получения армированного волокном материала по настоящему изобретению не ограничивается. Например, гранула может быть получена в результате смешивания композиции термопластической смолы в качестве матричного материала 12 и волокна 15, а затем гранулирования смеси. Альтернативно, волокно 15 может быть добавлено, когда композиция термопластической смолы приготовлена. Например, гранула может быть получена пластицированием в расплаве полиолефиновой смолы, содержащей волокно 15, и подвергнутого пластицированию в расплаве продукта полиамидной смолы и модифицированного эластомера с получением композиции, а затем гранулированием этой композиции.
[0075]
[3] Способ получения армированного волокном материала и изделия
Способ получения армированного волокном материала и изделия по настоящему изобретению не ограничивается, но может представлять собой, например, один из последующих способов (1)-(7).
(1) Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены формованием композиции термопластической смолы, содержащей волокно (штапельное волокно). Более конкретно, армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены, например, формованием описываемых выше гранул (гранул для литья под давлением), где штапельное волокно содержится в матричном материале. При этом формование может быть осуществлено с помощью известного способа. Примеры способа формования включают формование литьем под давлением, экструзионное формование, выдувное формование и их комбинацию из двух или более.
[0076]
(2) Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены термическим прессованием слоистого материала, включающего сборку волокон (который находится в форме, например, пленки, листа, мата или пластины) и пленку, изготовленную из композиции термопластической смолы (которая может быть в форме листа), с пропитыванием внутренней части сборки волокон размягченной или расплавленной композицией термопластической смолы и затем охлаждением слоистого материала (или обеспечением остывания слоистого материала) с затвердеванием композиции термопластической смолы.
Следует отметить, что слоистый материал может быть получен ламинированием (совместным прессованием различных материалов для получения слоистой структуры) одного слоя сборки волокон и одного слоя пленки из композиции термопластической смолы или формированием сэндвич-структуры с размещением одного слоя сборки волокон между двумя слоями пленок из композиции термопластической смолы. Полученное изделие в форме пластины может быть дополнительно подвергнут термическому формованию с приданием более сложной формы.
[0077]
Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены напылением порошка, изготовленного из композиции термопластической смолы, на одну поверхность (обычно, верхнюю поверхность) сборки волокон (который имеет форму, например, пленки, листа, мата или пластины), затем термическим прессованием сборки волокон с размягчением или расплавлением композиции термопластической смолы в сборке волокон, и затем охлаждением сборки волокон (или обеспечением остывания сборки волокон) с затвердением композиции термопластической смолы в сборке волокон.
Следует отметить, что сборка волокон может быть подвергнута воздействию вибрации с тем, чтобы порошок более легко распределился в сборке волокон. Также в этом случае, полученное изделие в форме пластины может быть подвергнуто термическому формованию с приданием более сложной формы.
[0078]
Армированный волокном материал и изделие согласно настоящему изобретению могут быть получены смешиванием волокна, которое будет составлять сборку волокон, и волокна из композиции термопластической смолы, полученного формованием композиции термопластической смолы с приданием формы волокна, затем формованием смеси волокон с приданием формы мата (например, смесь волокон наносят, например, наслаиванием на воздухе с образованием мата), затем термическим прессованием мата с размягчением или расплавлением только волокна из композиции термопластической смолы, и затем охлаждением мата (или обеспечением остывания мата) с затвердением композиции термопластической смолы.
Также в этом случае, полученное изделие в форме пластины может быть подвергнуто термическому формованию с приданием более сложной формы.
[0079]
(5) Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены диспергированием в жидкости волокна, которое будет составлять сборку волокон, и волокна из композиции термопластической смолы, полученного формованием композиции термопластической смолы с приданием формы волокна, затем формированием мата из составного волокна и волокна из композиции термопластической смолы, диспергированного в дисперсной жидкости, бумагоделательным способом, затем термическим прессованием мата с размягчением или расплавлением только волокна из композиции термопластической смолы, и затем охлаждением мата (или обеспечением остывания мата) с затвердением композиции термопластической смолы.
Также в этом случае полученное изделие в форме пластины может быть подвергнуто термическому формованию с приданием более сложной формы.
[0080]
(6) Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены формированием требуемой сборки волокон с использованием волокна сердцевина-оболочка, полученного нанесением на поверхность волокна, которое будет составлять сборку волокон, композиции термопластической смолы (то есть, составное волокно служит в качестве материала сердцевины, а композиция термопластической смолы служит в качестве материала оболочки), затем термическим прессованием сборки волокон с размягчением или расплавлением только материала оболочки (композиции термопластической смолы), и затем охлаждением затем охлаждением сборки волокон (или обеспечением остывания сборки волокон) с затвердением композиции термопластической смолы.
Следует отметить, что примеры сборки волокон, сформированной с использованием волокна сердцевина-оболочка, включают тканое полотно, трикотажное полотно, и нетканое полотно, получаемые с применением процесса ткачества, процесса петлеобразования и процесса, отличающегося от способа переплетением нитей (например, волокно сердцевина-оболочка наносят, например, наслаиванием на воздухе с образованием мата). Также в этом случае, полученное изделие в форме пластины может быть подвергнуто термическому формованию с приданием более сложной формы.
[0081]
(7) Армированный волокном материал и изделие по настоящему изобретению могут быть получены распылением жидкой композиции термопластической смолы на сборки волокон (например, сборки волокон, полученные размещением волокон (длинных волокон) параллельно в одном направлении, или сборки волокон в виде тканых полотен, полученных плетением волокон в ткань) и затем ламинированием сборок волокон посредством жидкой композиции смолы, прикрепленной к ним, или формованием сборок волокон с приданием требуемой формы (Система наслаивания лент) в ходе ламинирования сборок волокон посредством жидкой композиции смолы, прикрепленной к ним.
[0082]
Термопластическая смола, используемая в настоящем изобретении, может быть получена любым способом, при этом может быть получена пластицированием в расплаве подвергнутого пластицированию в расплаве продукта, состоящего из полиамидной смолы и модифицированного эластомера, и полиолефиновой смолы. Более конкретно, композицию термопластической смолы предпочтительно получают предварительным пластицированием в расплаве полиамидной смолы и модифицированного эластомера с получением пластицированного в расплаве продукта отдельно от полиолефиновой смолы и затем пластицированием в расплаве подвергнутого пластицированию в расплаве продукта и полиолефиновой смолы.
Полагают, что при получении пластицированного в расплаве продукта, состоящего из полиамидной смолы и модифицированного эластомера, таким способом, реакционноспособная группа модифицированного эластомера прикрепляется к поверхности полиамидной смолы, в результате чего образуются частицы полиамидной смолы, имеющие прореагировавший модифицированный эластомер, связанный с ними. Частицы полиамидной смолы, имеющие прореагировавший модифицированный эластомер, связанный с их поверхностями, подвергают воздействию усилия сдвига посредством дополнительного пластицирования, в результате чего появляются поверхности непрореагировавшей полиамидной смолы. Затем, непрореагировавший модифицированный эластомер, как полагают, дополнительно реагирует с непрореагировавшими поверхностями. Считают, что, как описано выше, повторное осуществление воздействия усилия сдвига на частицы полиамидной смолы, имеющие прореагировавший модифицированный эластомер, связанный с ними, обнажения непрореагировавших поверхностей полиамидной смолы, и реакционного взаимодействия непрореагировавшего модифицированного эластомера с непрореагировавшими поверхностями позволяет стабильно получать меньшие частицы полиамидной смолы, имеющие прореагировавший модифицированный эластомер, связанный с ними, без использования большого усилия сдвига.
Следует отметить, что описываемый выше пластицированный в расплаве продукт может представлять сбой композицию в расплавленном состоянии, композицию в размягченном состоянии, или композицию, затвердевшую в результате гранулирования, или тому подобное.
[0083]
Приготовление пластицированного в расплаве продукта и пластицирование в расплаве подвергнутого пластицированию в расплаве продукта и полиолефиновой смолы могут быть осуществлены при использовании любого устройства для пластицирования в расплаве. Примеры устройства для пластицирования в расплаве включают экструдер (например, одношнековый экструдер, двухшнековый экструдер-пластикатор), пластикатор и смеситель (например, высокоскоростной проточный смеситель, лопастной смеситель, ленточно-спиральный смеситель). Эти устройства могут быть использованы по отдельности или в комбинации из двух или более из них. При использовании двух или более устройств, они могут работать или в непрерывном режиме, или в периодическом режиме. Кроме того, все исходные материалы могут быть смешаны сразу за один прием или могут быть смешаны введением их несколькими порциями (многостадийное введение).
Температура пластицирования в расплаве полиамидной смолы и модифицированного эластомера не ограничивается, при этом составляет, например, предпочтительно 190°С или выше, но 350° или ниже, более предпочтительно 200°С или выше, но 330°С или ниже, еще более предпочтительно 205°С или выше, но 310°С или ниже.
С другой стороны, температура пластицирования в расплаве подвергнутого пластицированию в расплаве продукта, состоящего из полиамидной смолы и модифицированного эластомера, и полиолефиновой смолы не ограничивается, при этом составляет, например, предпочтительно 190°С или выше, но 350° или ниже, более предпочтительно 200°С или выше, но 300°С или ниже, еще более предпочтительно 205°С или выше, но 260°С или ниже.
ПРИМЕРЫ
[0084]
В дальнейшем в данном документе, настоящее изобретение будет конкретно описано со ссылкой на примеры.
[1] Получение армированного волокном материала
<1> Армированный волокном материал Примера 1
(1) Получение пленки из композиции термопластической смолы
2
Гранулы нижеуказанной полиамидной смолы и гранулы нижеуказанного модифицированного эластомера подвергают сухому смешиванию, затем подают в двухшнековый экструдер для пластицирования в расплаве и пластицируют в расплаве при температуре пластицирования 210°С. Полученный таким образом пластицированный в расплаве продукт, состоящий из полиамидной смолы и модифицированного эластомера, гранулируют с помощью гранулятора с получением гранул пластицированного в расплаве продукта. Далее, эти гранулы (гранулы пластицированного в расплаве продукта, состоящего из полиамидной смолы и модифицированного эластомера) и гранулы указанной ниже полиолефиновой смолы подвергают сухому смешиванию, затем подают в двухшнековый экструдер для пластицирования в расплаве и пластицируют в расплаве при температуре пластицирования 210°С, подвергают экструдированию через экструдер с плоскощелевым мундштуком Т-образной формы с получением пленки, изготовленной из композиции термопластической смолы, имеющей массу на единицу площади 300 г/м.
Следует отметить, что полиолефиновую смолу, полиамидную смолу и модифицированный эластомер смешивают в массовом соотношении 55:25:20.
⋅Полиолефиновая смола: полипропиленовая смола, гомополимер, произведенный в японской корпорации Japan Polypropylene Corporation, наименование продукта: «NOVATEC MA1B», среднемассовая молекулярная масса: 312000, температура плавления: 165°С
⋅Полиамидная смола: смола нейлон 11, произведенная в Arkema, наименование продукта: «Rilsan BMN O», среднемассовая молекулярная масса: 18000, температура плавления: 190°С
⋅Модифицированный эластомер: модифицированный малеиновым ангидридом этилен-бутеновый сополимер (модифицированный EBR), произведенный в Mitsui Chemicals, наименование продукта: «TAFMER MH7020»
(2) Получение армированного волокном материала
2
В качестве сборки волокон (15) получают тканое полотно из углеродного волокна, которое изготавливается ткачеством ткани полотняного переплетения углеродных волокон (3К: мультифиламентные волокна (комплексные нити), каждое из которых состоит из 3000 монофиламентных нитей (мононить)) и имеет массу на единицу площади 200 г/см.
7
2
6
2
Один лист сборки волокон размещают с формированием сэндвич-структуры между одним листом пленки из композиции термопластической смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве верхнего слоя, и одним листом пленки из композиции термопластической смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве нижнего слоя, и эти листы подвергают термическому прессованию в течение 120 секунд в условиях температуры 240°С и давления прессования 1 × 10 Н/м и затем дополнительно подвергают холодному прессованию в течение 120 секунд в условиях комнатной температуры (приблизительно 25°С) и давления прессования 5 × 10 Н/м с получением армированного волокном материала Примера 1 (то есть, изделие в форме пластины) (толщина: 0,6 мм).
[0086]
<2> Армированный волокном материал Сравнительного Примера 1
(1) Получение пленки из полиолефиновой смолы
2
Указанную ниже полиолефиновую смолу формуют с приданием ей формы пленки, имеющей массу на единицу площади 300 г/м, с помощью экструдера с плоскощелевым мундштуком Т-образной формы.
⋅Полиолефиновая смола: полипропиленовая смола, блочный полимер, произведенный в Prime Polymer Co., Ltd., наименование продукта: «J-452 HP», температура плавления: 165°С
(2) Получение армированного волокном материала
2
7
2
6
2
Как и в случае Примера 1, описываемого выше в разделе <1> (2), в качестве сборки волокон (15) получают тканое полотно из углеродного волокна (3К: мультифиламентные волокна, полотняное переплетение), имеющее массу на единицу площади 200 г/м. Затем, один лист сборки волокон размещают с формированием сэндвич-структуры между одним листом пленки из полиолефиновой смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве верхнего слоя, и одним листом пленки из полиолефиновой смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве нижнего слоя, и эти листы подвергают термическому прессованию в течение 120 секунд в условиях температуры 240°С и давления прессования 1 × 10 Н/м и затем дополнительно подвергают холодному прессованию в течение 120 секунд в условиях комнатной температуры (приблизительно 25°С) и давления прессования 5 × 10 Н/м с получением армированного волокном материала Сравнительного Примера 1 (толщина: 0,6 мм).
[0087]
<3> Армированный волокном материал Сравнительного Примера 2
(1) Получение пленки из полиамидной смолы
2
Указанную ниже полиамидную смолу формуют с приданием ей формы пленки, имеющей массу на единицу площади 300 г/м, с помощью экструдера с плоскощелевым мундштуком Т-образной формы.
⋅Полиамидная смола: смола нейлон 6, произведенная в Toray Industries, Inc., наименование продукта: «Amilan CM1021FS», температура плавления: 225°С
(2) Получение армированного волокном материала
2
7
2
6
2
Как и в случае Примера 1, описываемого выше в разделе <1> (2), в качестве сборки волокон (15) получают тканое полотно из углеродного волокна (3К: мультифиламентные волокна, полотняное переплетение), имеющее массу на единицу площади 200 г/м. Затем, один лист сборки волокон размещают с формированием сэндвич-структуры между одним листом пленки из полиамидной смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве верхнего слоя, и одним листом пленки из полиамидной смолы, получение которой описано выше в разделе (1), в качестве нижнего слоя, и эти листы подвергают термическому прессованию в течение 120 секунд в условиях температуры 260°С и давления прессования 1 × 10 Н/м и затем дополнительно подвергают холодному прессованию в течение 120 секунд в условиях комнатной температуры (приблизительно 25°С) и давления прессования 5 × 10 Н/м с получением армированного волокном материала Сравнительного Примера 2 (толщина: 0,6 мм).
[0088]
[2] Оценивание армированных волокном материалов
(1) Испытание на продавливание (скорость бойка ударника: 1 м/сек)
Испытание на продавливание проводят в соответствии со стандартом JIS K 7211-2. В качестве испытуемого образца (армированного волокном материала), используют образец (120 мм × 150 мм), вырезанный из каждого из армированных волокном материалов Примера 1, Сравнительного Примера 1 и Сравнительного Примера 2, получение которых описано выше в разделе [1].
Конкретно, каждый из образцов прикрепляют горизонтально к зажимному устройству прибора для проведения испытания на продавливание (произведенного в Shimadzu Corporation, прибор для испытания с приложением высокоскоростной ударной нагрузки, модель «EHF-22H-20L»), боек ударника в форме круглого стержня (уровень нагрузки: 20 кН), имеющего диаметр 1/2 дюйма (12,7 мм) и полусферический конец, вертикального высвобождают из вышеупомянутого испытуемого образца при скорости бойка ударника 1 м/сек, и записывают ударную нагрузку (Н), прилагаемую в это время, и деформацию прогиба (мм), вызванную подведением энергии ударной нагрузки. Результаты показаны в виде графиков на ФИГ. 5.
(2) Испытание на продавливание (скорость бойка ударника: 4 м/сек)
Ударную нагрузку (Н) и деформацию прогиба (мм), вызванную подведением энергии ударной нагрузки, записывают таким же образом, как описано выше в разделе (1), за исключением того, что скорость бойка ударника изменяют на 4 м/сек. Результаты показаны в виде графиков на ФИГ. 6.
[0089]
(3) Способ оценивания
M,
B
1
2
Т
На графиках, полученных с помощью испытания на продавливание, описываемого выше в разделе (1) и (2), устанавливают следующие характеристики: PP, E, E, и E.
M
M
«P (мм)»: Деформацию прогиба (мм) в тот момент времени, когда достигается максимальная ударная нагрузка (Н), в каждом из испытаний определяют как P и показывают на графиках ФИГУР 5 и 6, получение которых описано выше в разделе (1). Считается, что растрескивание происходит тогда, когда достигается максимальная ударная нагрузка (Н).
B
B
M
B
«P (мм)»: Деформацию прогиба (мм), равную или больше 2 мм, непосредственно перед тем, как ударная нагрузка станет 0 Н или менее, определяют как деформацию прогиба при разрушении P и показывают на графиках ФИГУР 5 и 6, получение которых описано выше в разделе (1). Полагают, что растрескивание развивается от точки P до точки P.
[0090]
1
E
M
E
1
1
«Е (Н·мм)»: Участок, расположенный слева от сегмента линии L, начерченного параллельно с осью Y таким образом, чтобы пройти через P (см. проведенную с левой стороны пунктирную линию L на ФИГУРАХ 5 и 6) (участок, где деформация прогиба является меньшей), определяют как E и показывают на графиках ФИГУР 5 и 6, получение которых описано выше в разделе (1). Дополнительно, площадь участка Е вычисляют и приводят на ФИГУРАХ 5 и 6.
2
E
M
E
2
2
«Е (Н·мм)»: Участок, расположенный справа от сегмента линии L, начерченного параллельно с осью Y таким образом, чтобы пройти через P (см. проведенную с левой стороны пунктирную линию L на ФИГУРАХ 5 и 6) (участок, где деформация прогиба является большей), определяют как E и показывают на графиках ФИГУР 5 и 6, получение которых описано выше в разделе (1). Дополнительно, площадь участка Е вычисляют и приводят на ФИГУРАХ 5 и 6.
Т
1
2
Т
«Е (Н·мм)»: Общую площадь, включающую площадь участка Е и площадь участка Е, определяют как Е и приводят на ФИГУРАХ 5 и 6.
B
В
B
Следует отметить, что на ФИГУРАХ 5 и 6, сегмент линии L (см. проведенную с правой стороны пунктирную линию L на ФИГУРАХ 5 и 6) представляет собой сегмент линии, который проходит через P и идет параллельно оси Y.
[0091]
[3] Эффекты, показанные в Примерах
В
M
В
M
Как можно увидеть из ФИГУР 5 и 6, в случае Сравнительного Примера 1 с использованием полиолефиновой смолы в качестве матричного материала 12, Р/P=2,94 в Сравнительном Примере 1-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Р/P=2,56 в Сравнительном Примере 1-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек). Это указывает на то, что отношение деформации прогиба во время развития растрескивания к деформации прогиба до появления растрескивания является небольшим.
В
M
В
M
В
M
M
Далее, в случае Сравнительного Примера 2 с использованием полиамидной смолы в качестве матричного материала 12, Р/P=8,75 в Сравнительном Примере 2-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Р/P=5,31 в Сравнительном Примере 2-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек). Это указывает на то, что отношение деформации прогиба во время развития растрескивания к деформации прогиба до появления растрескивания является большим. Однако можно увидеть, что Р/P является большим, когда скорость бойка ударника составляет 1 м/сек, но оно снижается, когда скорость бойка ударника составляет 4 м/сек. Кроме того, P равна 2,81 при скорости бойка ударника 4 м/сек, что указывает на то, что деформация прогиба до появления растрескивания является небольшой. Это позволяет выявить тот факт, что полиамидная смола может проявлять высокую способность к поглощению удара, когда ударную нагрузку подводят при низкой скорости, но ее способность к поглощению удара обычно снижается, когда ударную нагрузку подводят с высокой скоростью.
[0092]
В
M
В
M
М
М
С другой стороны, в случае Примера 1 с использованием заданной композиции термопластической смолы в качестве матричного материала 12, Р/P=5,96 в Примере 1-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Р/P=7,17 в Примере 1-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек). Кроме того, Р=4,56 в Примере 1-1 и Р=3,83 в Примере 1-2, что указывает на то, что деформация прогиба до появления растрескивания является большой вне зависимости от скорости бойка ударника. Это позволяет выявить тот факт, что использование заданной композиции термопластической смолы позволяет получать высокую способность поглощения удара вне зависимости от того, низкая или высокая скорость подведения ударной нагрузки. Можно полагать, что этот результат свидетельствует о том, что трещина, которая возникает в образцах Примера 1-1 и Примера 1-2 представляет собой пластический излом.
[0093]
2
Т
2
Т
Далее, как можно увидеть из ФИГУР 5 и 6, в случае Сравнительного Примера 1 с использованием полиолефиновой смолы в качестве матричного материала 12, Е/Е×100=57,8% в Сравнительном Примере 1-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Е/Е×100=77,6% в Сравнительном Примере 1-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек). Это указывает на то, что отношение количества энергии, поглощаемой во время развития растрескивания, к деформации прогиба до появления растрескивания является небольшим.
2
Т
2
Т
2
Т
Далее, в случае Сравнительного Примера 2 с использованием полиамидной смолы в качестве матричного материала 12, Е/Е×100=71,7% в Сравнительном Примере 2-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Е/Е×100=68,5% в Сравнительном Примере 2-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек). Это указывает на то, что отношение количества энергии, поглощаемой во время развития растрескивания, к деформации прогиба до появления растрескивания является большим. Однако, можно увидеть, что отношение Е/Е является большим, когда скорость бойка ударника составляет 1 м/сек, но оно снижается, когда скорость бойка ударника составляет 4 м/сек.
[0094]
2
Т
2
Т
С другой стороны, в случае Примера 1 с использованием заданной композиции термопластической смолы в качестве матричного материала 12, Е/Е×100=71,3% в Примере 1-1 (скорость бойка ударника: 1 м/сек), и Е/Е×100=82,0% в Примере 1-2 (скорость бойка ударника: 4 м/сек), что указывает на то, что количество энергии, поглощаемой до появления растрескивания, является большим вне зависимости от скорости бойка ударника. Это позволяет выявить тот факт, что использование заданной композиции термопластической смолы позволяет получить высокую способность поглощения удара вне зависимости от того, является ли низкой или высокой скорость подведения ударной нагрузки.
[0095]
Описываемые выше примеры приведены лишь с иллюстративными целями, и не следует считать их ограничивающими настоящее изобретение. Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, ясно, что слова, используемые в описании и на чертежах настоящего изобретения, носят пояснительный и иллюстративный характер, а не ограничительный. Как подробно описано в данном документе, в отношении вариантов осуществления могут быть выполнены модификации в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения без отступления от объема и существа настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на конкретные структуры, материалы и примеры, настоящее изобретение, как подразумевается, не ограничено конкретными деталями, раскрываемыми в данном документе, скорее настоящее изобретение распространяется на все функционально-эквивалентные структуры, способы и применения в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0096]
10: Армированный волокном материал
12: Матричный материал
15: Волокно, Сборка волокон
50: Изделие
А: Непрерывная фаза
В: Дисперсная фаза
1
В: Непрерывная фаза (непрерывная фаза в дисперсной фазе В)
2
В: Тонкодисперсная фаза (дисперсная фаза в дисперсной фазе В)
1
2
А, А: Непрерывная фаза
А1
А2
В, В: Дисперсная фаза
А11
А1
В: Непрерывная фаза (непрерывная фаза в дисперсной фазе В)
А12
А1
В: Тонкодисперсная фаза (дисперсная фаза в дисперсной фазе В)