JP2002088655A - 炭素繊維用サイジング剤及び炭素繊維のサイジング方法 - Google Patents
炭素繊維用サイジング剤及び炭素繊維のサイジング方法Info
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Abstract
該炭素繊維のハンドリング性が良く、また該炭素繊維か
ら作製したプリプレグやチョップドファイバーのマトリ
ックス樹脂に対する接着性も良い炭素繊維用サイジング
剤及び炭素繊維のサイジング方法を提供する。 【解決手段】いずれも特定のポリエポキシ化合物、酸化
防止剤及び界面活性剤の3成分系、或は更に特定の完全
エステル化合物を加えた4成分系から成るサイジング剤
を用いた。
Description
グ剤(以下、単にサイジング剤という)及び炭素繊維の
サイジング方法(以下、単にサイジング方法という)に
関する。エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ
アミド樹脂等のマトリックス樹脂に炭素繊維を複合した
炭素繊維複合材料が、航空宇宙産業分野等の各種の産業
分野に広く利用されている。かかる炭素繊維複合材料の
製造において、炭素繊維は一般にプリプレグ或はチョッ
プドファイバーの形で使用される。プリプレグは、炭素
繊維をフィラメント又はトウの状態に引き揃え、ストラ
ンド、シート、織物又は編物状にした後、樹脂と複合し
たものであり、またチョップドファイバーは、炭素繊維
のフィラメント又はトウを一定の長さに切断したもので
ある。ところで、炭素繊維はもともと伸度が小さく脆い
繊維であるため、これをそのまま上記のようなプリプレ
グの作製に供すると、毛羽立ちや糸切れを起こし易く、
ハンドリング性が著しく悪い。炭素繊維をそのまま上記
のようなチョップドファイバーの作製に供する場合も同
様で、炭素繊維がばらけや飛散を起こし易く、ハンドリ
ング性が著しく悪い。そこで通常は、ハンドリング性を
改善し、同時に得られるプリプレグやチョップドファイ
バーのマトリックス樹脂に対する接着性を改善するた
め、プリプレグやチョップドファイバーの作製に供する
炭素繊維にサイジング剤を付着させる。本発明はかかる
サイジング剤及びこれを用いたサイジング方法の改良に
関する。
て、(ポリ)エポキシ化合物を用いた各種が提案されて
いる(特開昭58−41973、特公昭59−4329
8、特公昭62−56266、特公昭62−5626
7、特公昭63−14114、特公平6−10287
0)。ところが、これら従来のサイジング剤には、これ
らを付着させた炭素繊維が当初は相応のハンドリング性
を示し、またかかる炭素繊維から作製したプリプレグや
チョップドファイバーもマトリックス樹脂に対する相応
の接着性を示すものの、これらを付着させた炭素繊維を
長期間保存すると、そのハンドリング性が低下し、また
かかる炭素繊維から作製したプリプレグやチョップドフ
ァイバーもマトリックス樹脂に対する接着性が低下する
という問題がある。
する課題は、サイジングした炭素繊維を長期間保存して
も、炭素繊維のハンドリング性が良く、またかかる炭素
繊維から作製したプリプレグやチョップドファイバーの
マトリックス樹脂に対する接着性も良いサイジング剤及
びこれを用いたサイジング方法を提供する処にある。
上記の課題を解決するべく研究した結果、いずれも特定
のポリエポキシ化合物、酸化防止剤及び界面活性剤の3
成分系、或はこれらに特定の完全エステル化合物を加え
た4成分系から成るサイジング剤が正しく好適であり、
またかかるサイジング剤を所定の条件下で炭素繊維に付
着させるサイジング方法が正しく好適であることを見出
した。
及びC成分の3成分系から成る炭素繊維用サイジング剤
であって、A成分/B成分=99.5/0.5〜95/
5(重量比)の割合で含有しており、且つA成分とB成
分との合計100重量部当たりC成分を5〜45重量部
の割合で含有して成ることを特徴とする炭素繊維用サイ
ジング剤に係る。
を有するポリエポキシ化合物から選ばれる一つ又は二つ
以上 B成分:硫黄系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸
化防止剤、アミン系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤か
ら選ばれる一つ又は二つ以上 C成分:単環フェノールのアルキレンオキサイド付加物
及び多環フェノールのアルキレンオキサイド付加物から
選ばれる一つ又は二つ以上
C成分、並びに下記のD成分の4成分系から成る炭素繊
維用サイジング剤であって、A成分/B成分=99.5
/0.5〜95/5(重量比)の割合で含有しており、
且つA成分とB成分との合計100重量部当たり、C成
分を5〜45重量部、またD成分を5〜30重量部の割
合で含有して成ることを特徴とする炭素繊維用サイジン
グ剤に係る。
と1価の脂肪族アルコールとの完全エステル化合物及び
1価の脂肪族カルボン酸と2〜4価の脂肪族アルコール
との完全エステル化合物から選ばれる一つ又は二つ以上
ジング剤を水性液となし、この水性液を炭素繊維に対し
サイジング剤として0.1〜5重量%となるよう付着さ
せることを特徴とするサイジング方法に係る。
リエポキシ化合物であり、分子中に2〜10個のエポキ
シ基を有するポリエポキシ化合物である。A成分として
はかかるポリエポキシ化合物から選ばれる一つ又は二つ
以上を使用できるが、その分子量が300〜1200の
ものを使用するのが好ましい。
としては、1)ビスフェノールAジグリシジルエーテ
ル、ビスフェノールAジβ−メチルグリシジルエーテ
ル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ポリメチ
レンポリフェニルグリシジルエーテル、ポリメチレンポ
リクレジルグリシジルエーテル等の、分子中に2個のエ
ポキシ基を有する芳香族ポリエポキシ化合物、2)テト
ラグリセリンポリグリシジルエーテル、ヘキサグリセリ
ンポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジ
グリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエー
テル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル
等の、分子中に2〜10個のエポキシ基を有する脂肪族
ポリエポキシ化合物、3)テトラグリシジルジアミノジ
フェニルメタン、テトラグリシジルキシリレンジアミ
ン、トリグリシジルアミノクレゾール等の、分子中に3
〜4個のエポキシ基を有するアミノ変性ポリエポキシ化
合物等が挙げられるが、なかでも分子中に2個のエポキ
シ基を有する芳香族ポリエポキシ化合物、分子中に2〜
6個のエポキシ基を有する脂肪族ポリエポキシ化合物が
好ましい。
化防止剤であり、硫黄系酸化防止剤、ヒンダードフェノ
ール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤及びリン系酸化
防止剤から選ばれる酸化防止剤である。B成分として
は、これらの酸化防止剤から選ばれる一つ又は二つ以上
を使用できる。かかる酸化防止剤としては、1)ビス
[2−メチル−4−(3−n−ラウリルチオプロピオニ
ルオキシ)−5−t−ブチルフェニル]スルフィド、ジ
ラウリルチオジプロピオネート、ジイソステアリルチオ
ジプロピオネート、メルカプトベンズチアゾール等の硫
黄系酸化防止剤、2)トリエチレングリコール−ビス
[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシ
フェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−
テトラキス[3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシフェニル)プロピオネート、2,2−チオ−ジエ
チレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス−
(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5
−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジ
ン、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロ
キシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸等の
ヒンダードフェノール系酸化防止剤、3)フェニル−β
−ナフチルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニ
レンジアミン、フェノチアジン等のアミン系酸化防止
剤、4)ジ(ノニルフェニル)ジノニルフェニルホスフ
ァイト、トリフェニルホスファイト、トリオクタデシル
ホスファイト等のリン系酸化防止剤が挙げられるが、な
かでも硫黄系酸化防止剤が好ましく、ビス[2−メチル
−4−(3−n−ラウリルチオプロピオニルオキシ)−
5−t−ブチルフェニル]スルフィド、ジラウリルチオ
ジプロピオネート、ジイソステアリルチオジプロピオネ
ートが特に好ましい。
面活性剤であり、単環フェノールのアルキレンオキサイ
ド付加物及び多環フェノールのアルキレンオキサイド付
加物から選ばれる界面活性剤である。C成分としては、
これらの界面活性剤から選ばれる一つ又は二つ以上を使
用できる。かかる界面活性剤としては、1)ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
オクチルフェニルエーテル等の、単環フェノールのアル
キレンオキサイド付加物、2)ポリオキシエチレントリ
スチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンペンタ
スチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレントリベ
ンジルフェニルエーテル等の、多環フェノールのアルキ
レンオキサイド付加物が挙げられるが、なかでも多環フ
ェノールのアルキレンオキサイド付加物が好ましい。
3成分系から成る場合の本発明のサイジング剤は、A成
分/B成分=99.5/0.5〜95/5(重量比)、
好ましくは98/2〜96/4(重量比)の割合で含有
しており、且つA成分とB成分との合計100重量部当
たりD成分を5〜45重量部、好ましくは10〜35重
量部の割合で含有して成るものである。
全エステル化合物であり、2〜4価の脂肪族カルボン酸
と1価の脂肪族アルコールとの完全エステル化合物及び
1価の脂肪族カルボン酸と2〜4価の脂肪族アルコール
との完全エステル化合物から選ばれる完全エステル化合
物である。D成分としては、これらの完全エステル化合
物から選ばれる一つ又は二つ以上を使用できる。かかる
完全エステル化合物としては、1)ジオレイルアジペー
ト、ジイソステアリルアジペート、ジオレイルアゼレー
ト、ジオレイルセバケート、1,2,3−ブタントリカ
ルボン酸トリオレイル、1,2,3,4−ブタンテトラ
カルボン酸テトライソステアリル等の、2〜4価の脂肪
族カルボン酸と1価の脂肪族アルコールとの完全エステ
ル化合物、2)ネオペンチルグリコールジラウレート、
1,6−ヘキサンジオールジオレート、トリメチロール
プロパントリペラルゴネート、ペンタエリスリトールテ
トラオレート等の、1価の脂肪族カルボン酸と2〜4価
の脂肪族アルコールとの完全エステル化合物が挙げられ
るが、なかでも2〜4価の脂肪族カルボン酸と1価の脂
肪族アルコールとの完全エステル化合物が好ましい。
並びにD成分の4成分系から成る場合の本発明のサイジ
ング剤は、A成分/B成分=99.5/0.5〜95/
5(重量比)、好ましくは98/2〜96/4(重量
比)の割合で含有しており、且つA成分とB成分との合
計100重量部当たり、C成分を5〜45重量部、好ま
しくは10〜35重量部、またD成分を5〜30重量
部、好ましくは10〜20重量部の割合で含有して成る
ものである。
た本発明のサイジング剤を水性液とした後、炭素繊維に
付着させる。通常は、予めサイジング剤の濃度が10〜
50重量%程度の高濃度水性液を調製しておき、使用に
際してこれを0.1〜10重量%程度の低濃度水性液に
希釈して、炭素繊維に付着させる。サイジング剤の高濃
度水性液は、A成分、B成分及びC成分、或は更にD成
分を室温下若しくは加温下で混合して均一物とし、これ
を混合しながら、それに水を徐々に加えて転相乳化させ
ることにより調製できる。
剤の水性液を炭素繊維に対しサイジング剤として0.1
〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%となるよう付
着させる。サイジング剤の水性液を炭素繊維に付着させ
る方法には、浸漬給油法、ローラー給油法、計量ポンプ
を用いたガイド給油法、スプレー給油法等が挙げられる
が、浸漬給油法、ローラー給油法が好ましい。
は、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維のいずれにも
適用できるが、PAN系炭素繊維に適用する場合により
効果が高い。
としては、次の1)〜10)が挙げられる。 1)下記のA成分、B成分及びC成分の3成分系から成
る炭素繊維用サイジング剤であって、A成分/B成分=
98.5/1.5(重量比)の割合で含有しており、且
つA成分とB成分との合計100重量部当たりC成分を
15重量部の割合で含有して成るサイジング剤(P−
1)。 A成分:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量38
0の芳香族ポリエポキシ化合物{油化シェル社製の商品
名エピコート828}(A−1) B成分:ビス[2−メチル−4−[3−n−ラウリルチ
オプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル]ス
ルフィド(B−1) C成分:ポリオキシエチレン(25モル)トリベンジル
化フェニルエーテル(C−1)
成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であって、A成
分/B成分=96/4(重量比)の割合で含有してお
り、且つA成分とB成分との合計100重量部当たりC
成分を35重量部の割合で含有して成るサイジング剤
(P−2)。 A成分:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量90
0の芳香族ポリエポキシ化合物{油化シェル社製の商品
名エピコート1001}(A−2) B成分:ジイソステアリルチオジプロピオネート(B−
2) C成分:ポリオキシエチレン(35モル)トリスチリル
フェニルエーテル(C−2)
成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であって、A成
分/B成分=98.5/1.5(重量比)の割合で含有
しており、且つA成分とB成分との合計100重量部当
たりC成分を35重量部の割合で含有して成るサイジン
グ剤(P−3)。 A成分:分子中に4個のエポキシ基を有する分子量67
2の脂肪族ポリエポキシ化合物{ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−512}(A−3) B成分:ジオレイルチオジプロピオネート(B−3) C成分:ポリオキシエチレン(10モル)ポリオキシプ
ロピレン(2モル)ペンタスチリルフェニルエーテル
(C−3)
成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であって、A成
分/B成分=96/4(重量比)の割合で含有してお
り、且つA成分とB成分との合計100重量部当たりC
成分を15重量部の割合で含有して成るサイジング剤
(P−4)。 A成分:分子中に4個のエポキシ基を有する分子量66
8の脂肪族ポリエポキシ化合物{ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−614}(A−4) B成分:前記の(B−3) C成分:ポリオキシエチレン(16モル)ポリオキシプ
ロピレン(4モル)トリベンジル化フェニルエーテル
(C−4)
成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であって、A成
分/B成分=97/3(重量比)の割合で含有してお
り、且つA成分とB成分との合計100重量部当たりC
成分を20重量部の割合で含有して成るサイジング剤
(P−5)。 A成分:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量53
6の脂肪族ポリエポキシ化合物{ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−830}(A−5) B成分:前記の(B−2) C成分:前記の(C−1)
成分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であっ
て、A成分/B成分=98.5/1.5(重量比)の割
合で含有しており、且つA成分とB成分との合計100
重量部当たり、C成分を15重量部、またD成分を10
重量部の割合で含有して成るサイジング剤(P−8)。 A成分:前記の(A−4) B成分:前記の(B−1) C成分:前記の(C−1) D成分:ジオレイルアジペート(D−1)
成分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であっ
て、A成分/B成分=96/4(重量比)の割合で含有
しており、且つA成分とB成分との合計100重量部当
たり、C成分を35重量部、またD成分を20重量部の
割合で含有して成るサイジング剤(P−9)。 A成分:前記の(A−3) B成分:前記の(B−1) C成分:前記の(C−2) D成分:ジオレイルセバケート(D−3)
成分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であっ
て、A成分/B成分=98.5/1.5(重量比)の割
合で含有しており、且つA成分とB成分との合計100
重量部当たり、C成分を35重量部、またD成分を20
重量部の割合で含有して成るサイジング剤(P−1
0)。 A成分:前記の(A−2) B成分:前記の(B−2) C成分:前記の(C−3) D成分:前記の(D−1)
成分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であっ
て、A成分/B成分=96/4(重量比)の割合で含有
しており、且つA成分とB成分との合計100重量部当
たり、C成分を15重量部、またD成分を10重量部の
割合で含有して成るサイジング剤(P−11)。 A成分:前記の(A−1) B成分:前記の(B−3) C成分:前記の(C−4) D成分:前記の(D−1)
D成分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であ
って、A成分/B成分=97/3(重量比)の割合で含
有しており、且つA成分とB成分との合計100重量部
当たり、C成分を20重量部、またD成分を15重量部
の割合で含有して成るサイジング剤(P−12)。 A成分:前記の(A−5) B成分:前記の(B−2) C成分:前記の(C−1) D成分:前記の(D−3)
は、次の11)が挙げられる。 11)前記1)〜10)のいずれかのサイジング剤を水
性液となし、この水性液を炭素繊維に対しサイジング剤
として0.1〜5重量%となるよう付着させるサイジン
グ方法。
にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に
限定されるというものではない。尚、以下の実施例等に
おいて、別に記載しない限り、部は重量部、%は重量%
である。
1)〜(R−6)の水性液の調製 A成分として分子中に2個のエポキシ基を有する分子量
380の芳香族ポリエポキシ化合物{油化シェル社製の
商品名エピコート828}(A−1)98.5部、B成
分としてビス[2−メチル−4−[3−n−ラウリルチ
オプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル]ス
ルフィド(B−1)1.5部及びC成分としてポリオキ
シエチレン(25モル)トリベンジル化フェニルエーテ
ル(C−1)15部を混合し、80℃にて加熱溶解し
た。これに50〜60℃の温水20部を徐々に加えつつ
撹拌を続け、転相後、更に同じ温水380部を加えてエ
マルジョンとした後、直ちに20℃に冷却して、サイジ
ング剤(P−1)の20%水性液を調製した。同様にし
て、サイジング剤(P−2)〜(P−14)及び(R−
1)〜(R−6)のそれぞれ20%水性液を調製した。
これらの内容を表1にまとめて示した。
族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商品名エピコ
ート1001)20部、分子中に2個のエポキシ基を有
する分子量380の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シ
ェル社製の商品名エピコート828)70部、ポリオキ
シエチレン(25モル)スチリルメチルフェニルエーテ
ル7部、ポリオキシエチレン(15モル)ラウリルグリ
シジルエーテル3部及びメチルエチルケトン10部を5
0℃で加熱混合した後、これに水390部を徐々に加え
つつ、高速ホモミキサーによる機械的処理を行ない、サ
イジング剤(R−7)の20%水性液を調製した。
品名エピコート828)30部、ビスフェノールAのエ
チレンオキサイド2モル付加物/マレイン酸/セバチン
酸=2.0/1.5/0.5(モル比)の割合で反応さ
せたポリエステル20部及びポリオキシエチレン(70
モル)スチレン化(5モル)クミルフェノール5部を6
0℃で加熱混合した後、これに水220部を徐々に加
え、30℃で転相乳化させて、サイジング剤(R−8)
の20%水性液を調製した。
リセロールジグリシジルエーテル50部及び分子中に3
個のエポキシ基を有する分子量334のジグリセロール
トリグリシジルエーテル50部を混合し、これに50〜
60℃の温水400gを徐々に加えつつ撹拌した後、高
圧ホモジナイザー処理を行なって、サイジング剤(R−
9)の20%水性液を調製した。
製 前記の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商
品名エピコート1001)50部及び前記の芳香族ポリ
エポキシ化合物(油化シェル社製の商品名エピコート8
28)100部を90℃で加熱混合した後、これにポリ
オキシエチレン(85モル)ノニルフェニルエーテル5
0部を加え、高速ホモミキサーを用い水800部に分散
させて、サイジング剤(R−10)の20%水性液を調
製した。
製 前記の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商
品名エピコート828)70部、ポリオキシエチレン
(5モル)オクチルフェニルエーテル4部、ポリオキシ
アルキレン{オキシプロピレン/オキシエチレン=1/
3(モル比)を3モル}ポリオキシエチレン(25モ
ル)ペンタベンジルフェニルフェニルエーテル18部及
びオレイルオレエート8部を80℃で加熱混合した後、
これに50〜60℃の温水20部を徐々に加えつつ撹拌
を続け、転相後、更に同じ温水380部を加えながらエ
マルジョンとし、直ちに20℃に冷却して、サイジング
剤(R−11)の20%水性液を調製した。
製 前記の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商
品名エピコート828)70部、ポリオキシアルキレン
{オキシプロピレン/オキシエチレン=1/3(モル
比)を3モル}ポリオキシエチレン(25モル)ペンタ
ベンジルフェニルフェニルエーテル18部及びオレイル
オレエート8部を80℃で加熱混合した後、これに50
〜60℃の温水20gを徐々に加えつつ撹拌を続け、転
相後、更に同じ温水380gを加えながらエマルジョン
とし、直ちに20℃に冷却して、サイジング剤(R−1
2)の20%水性液を調製した。
製 分子中に2個のエポキシ基を有する分子量1160の芳
香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商品名エピ
コート1002)40部、前記の芳香族ポリエポキシ化
合物(油化シェル社製の商品名エピコート828)43
部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド(4モル)
付加物/無水マレイン酸/プロピレンオキサイド=2/
8/8(モル比)の割合で反応させたポリエーテルポリ
エステル90部、ポリオキシエチレン(6モル)ノニル
フェニルエーテル2部及びポリオキシエチレン(30モ
ル)トリベンジル化フェニルエーテル25部を80℃で
加熱混合した後、これに50〜60℃の温水100部を
徐々に加えつつ撹拌を続け、転相後、更に同じ温水70
0部を加えながらエマルジョンとし、直ちに20℃に冷
却して、サイジング剤(R−13)の20%水性液を調
製した。
成分の重量部 *3:A成分とB成分との合計100重量部当たりのD
成分の重量部 A−1:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量38
0の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商品
名エピコート828) A−2:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量90
0の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商品
名エピコート1001) A−3:分子中に4個のエポキシ基を有する分子量67
2の脂肪族ポリエポキシ化合物(ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−512) A−4:分子中に4個のエポキシ基を有する分子量66
8の脂肪族ポリエポキシ化合物(ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−614) A−5:分子中に2個のエポキシ基を有する分子量53
6の脂肪族ポリエポキシ化合物(ナガセ化成工業社製の
商品名デナコールEX−830) A−6:分子中に6個のエポキシ基を有する分子量10
20の芳香族ポリエポキシ化合物(油化シェル社製の商
品名エピコート152) A−7:分子中に4個のエポキシ基を有する分子量48
4のアミノ変性ポリエポキシ化合物(住友化学社製の商
品名ELM434) AR−1:分子中に1個のエポキシ基を有する分子量1
51の芳香族ポリエポキシ化合物(ナガセ化成工業社製
の商品名デナコールEX−141) AR−2:分子中に1個のエポキシ基を有する分子量1
87の脂肪族ポリエポキシ化合物(ナガセ化成工業社製
の商品名デナコールEX−121)
−ラウリルチオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチル
フェニル]スルフィド B−2:ジイソステアリルチオジプロピオネート B−3:ジオレイルチオジプロピオネート B−4:トリメチレングリコール−ビス[3−(3−t
−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル) B−5:N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミ
ン B−6:ジ(ノニルフェニル)ジノニルフェニルホスフ
ァイト
トリベンジル化フェニルエーテル C−2:ポリオキシエチレン(35モル)トリスチリル
フェニルエーテル C−3:ポリオキシエチレン(10モル)ポリオキシプ
ロピレン(2モル)ペンタスチリルフェニルエーテル C−4:ポリオキシエチレン(16モル)ポリオキシプ
ロピレン(4モル)トリベンジル化フェニルエーテル C−5:ポリオキシエチレン(10モル)ノニルフェニ
ルエーテル
価) ・炭素繊維のサイジング 試験区分1で調製した各サイジング剤の水性液を各サイ
ジング剤の目標付着量に合わせてそれぞれ水希釈し、処
理浴に入れた。ポリアクリロニトリル系繊維から得た未
サイジングの炭素繊維(引張強度3500MPa、引張
弾性率2.3×105MPa、12000フィラメン
ト)を連続的に上記処理浴に浸漬し、各サイジング剤の
水性液の付着量が炭素繊維に対して一定の付着量となる
ようにローラーの絞り条件を調節して、該炭素繊維に目
標量のサイジング剤を付着させた。引き続き連続的に1
20℃のオーブンに5分間通して乾燥し、炭素繊維をサ
イジングした。得られたサイジング済み炭素繊維を40
℃の雰囲気に6ヶ月間保存して評価用試料とした。
下記のように、各評価用試料の耐擦過性を評価した。各
評価用試料を東洋精機社製のラビングテスターに供し、
荷重150g/12000フィラメント、内角35度、
1回撚り、擦過長20mm、100回/分の速さで往復運
動させ、繊維−繊維間の擦過試験を行なった。別に、各
評価用試料を大栄科学精機社製のTM式抱合力テスター
に供し、荷重150g/12000フィラメント、θ=
150度、擦過長30mm、クロムメッキ金属を150回
/分の速さで往復運動させ、繊維−金属間の擦過試験を
行なった。双方の擦過試験による結果を次の基準で5点
法により求め、その平均値を表2にまとめて示した。 5:毛羽なし、糸切れなし 4:毛羽ややあり 3:毛羽あり 2:毛羽多く、糸切れあり 1:切断
する指標として、下記のように各評価用試料から一方向
プリプレグを作製し、この一方向プリプレグを用い炭素
繊維複合材料(コンポジット)を作製して、その層間剪
断強度(ILSS)を測定した。120℃硬化型エポキ
シ樹脂コート紙を用い、乾式法により、各評価用試料1
00g/m2で樹脂含有率33%の一方向プリプレグシ
ートを作製した。この一方向プリプレグシートを金型中
に積層し、120℃で40分間、圧力686kPaで加
圧して炭素繊維複合材料(コンポジット)を作製した。
この炭素繊維複合材料(コンポジット)の層間剪断強度
(ILSS)をASTM−D2344に準じて測定し、
結果を表2にまとめて示した。
明には、サイジングした炭素繊維を長期間保存しても、
該炭素繊維のハンドリング性が良く、また該炭素繊維か
ら作製したプリプレグやチョップドファイバーのマトリ
ックス樹脂に対する接着性も良いという効果がある。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記のA成分、B成分及びC成分の3成
分系から成る炭素繊維用サイジング剤であって、A成分
/B成分=99.5/0.5〜95/5(重量比)の割
合で含有しており、且つA成分とB成分との合計100
重量部当たりC成分を5〜45重量部の割合で含有して
成ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤。 A成分:分子中に2〜10個のエポキシ基を有するポリ
エポキシ化合物から選ばれる一つ又は二つ以上 B成分:硫黄系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸
化防止剤、アミン系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤か
ら選ばれる一つ又は二つ以上 C成分:単環フェノールのアルキレンオキサイド付加物
及び多環フェノールのアルキレンオキサイド付加物から
選ばれる一つ又は二つ以上 - 【請求項2】 下記のA成分、B成分、C成分及びD成
分の4成分系から成る炭素繊維用サイジング剤であっ
て、A成分/B成分=99.5/0.5〜95/5(重
量比)の割合で含有しており、且つA成分とB成分との
合計100重量部当たり、C成分を5〜45重量部、ま
たD成分を5〜30重量部の割合で含有して成ることを
特徴とする炭素繊維用サイジング剤。 A成分:分子中に2〜10個のエポキシ基を有するポリ
エポキシ化合物から選ばれる一つ又は二つ以上 B成分:硫黄系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸
化防止剤、アミン系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤か
ら選ばれる一つ又は二つ以上 C成分:単環フェノールのアルキレンオキサイド付加物
及び多環フェノールのアルキレンオキサイド付加物から
選ばれる一つ又は二つ以上 D成分:2〜4価の脂肪族ポリカルボン酸と1価の脂肪
族アルコールとの完全エステル化合物及び1価の脂肪族
カルボン酸と2〜4価の脂肪族アルコールとの完全エス
テル化合物から選ばれる一つ又は二つ以上 - 【請求項3】 A成分のポリエポキシ化合物が分子量3
00〜1200のものである請求項1又は2記載の炭素
繊維用サイジング剤。 - 【請求項4】 A成分が分子中に2個のエポキシ基を有
する芳香族ポリエポキシ化合物及び分子中に2〜6個の
エポキシ基を有する脂肪族ポリエポキシ化合物から選ば
れる一つ又は二つ以上である請求項1〜3のいずれか一
つの項記載の炭素繊維用サイジング剤。 - 【請求項5】 B成分が硫黄系酸化防止剤から選ばれる
一つ又は二つ以上である請求項1〜4のいずれか一つの
項記載の炭素繊維用サイジング剤。 - 【請求項6】 C成分が多環フェノールのアルキレンオ
キサイド付加物から選ばれる一つ又は二つ以上である請
求項1〜5のいずれか一つの項記載の炭素繊維用サイジ
ング剤。 - 【請求項7】 D成分が2〜4価の脂肪族カルボン酸と
1価の脂肪族アルコールとの完全エステル化合物から選
ばれる一つ又は二つ以上である請求項1〜6のいずれか
一つの項記載の炭素繊維用サイジング剤。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一つの項記載の
炭素繊維用サイジング剤を水性液となし、この水性液を
炭素繊維に対しサイジング剤として0.1〜5重量%と
なるよう付着させることを特徴とする炭素繊維のサイジ
ング方法。
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