JP2003003376A - Carbon fiber bundle - Google Patents

Carbon fiber bundle

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JP2003003376A
JP2003003376A JP2001182945A JP2001182945A JP2003003376A JP 2003003376 A JP2003003376 A JP 2003003376A JP 2001182945 A JP2001182945 A JP 2001182945A JP 2001182945 A JP2001182945 A JP 2001182945A JP 2003003376 A JP2003003376 A JP 2003003376A
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JP
Japan
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carbon fiber
fiber bundle
sizing agent
weight
fiber
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Application number
JP2001182945A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Endo
真 遠藤
Takashi Okamoto
尚 岡本
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon fiber bundle which has excellent openability even when comprising many filaments, has excellent mechanical characteristics, and can produce a prepreg having a low weight. SOLUTION: This carbon fiber bundle is characterized by comprising 20,000 to 1000,000 filaments and being adhered to a sizing agent which contains at least polyoxyalkylene groups and epoxy groups in the component, has an epoxy equivalent of 0.2 to 5.0×10<-3> equivalents/g and in which the amount of the polyoxyalkylene group-containing compound contained in the sizing agent is >=40 wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フィラメント数が
多い、いわゆる太物の炭素繊維でありながら、織物やプ
リプレグへの優れた加工性を有し、かつ優れた複合材料
物性を有する炭素繊維束に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called thick carbon fiber having a large number of filaments, yet having excellent workability for a woven fabric or a prepreg and having excellent composite material properties. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】炭素繊維の需要は年々増えており、航空
機、スポーツだけでなく、自動車、建材等の一般産業用
途での需要が高まっている。
2. Description of the Related Art Demand for carbon fiber is increasing year by year, and not only for aircraft and sports, but also for general industrial applications such as automobiles and building materials.

【0003】近年、衣料用アクリル繊維をベースとした
フィラメント数20000以上の炭素繊維、いわゆるラ
ージトウタイプの炭素繊維が上市されている。
In recent years, carbon fibers having a filament number of 20000 or more, based on acrylic fibers for clothing, so-called large tow type carbon fibers have been put on the market.

【0004】ラージトウタイプの炭素繊維はその製造過
程において繊維束一本当たりの処理量が多くする事が出
来るため、生産効率が高く、コストを安くすることがで
きる特徴がある。そのため、低コストが要求される一般
産業用途において展開が期待されている。
The large tow type carbon fiber is characterized in that since the amount of treatment per fiber bundle can be increased in the manufacturing process, the production efficiency is high and the cost can be reduced. Therefore, it is expected to be deployed in general industrial applications requiring low cost.

【0005】従来ラージトウ炭素繊維は、フィラメント
数12000までのいわゆるスモールトウ炭素繊維に比
べて製造コストは安くできるものの毛羽が多く品位に劣
っており、用途はもっぱらカット糸やミルド糸と言った
いわゆる短繊維が主流であった。炭素繊維の需要拡大の
ためにはプリプレグや織物などのように均一な開繊性が
要求される用途への展開が不可欠であるが、現状のラー
ジトウタイプの炭素繊維では開繊性がフィラメントタイ
プに比べ劣っており、該用途への適用は難しい問題があ
った。
Conventional large tow carbon fibers have a low production cost compared to so-called small tow carbon fibers having a filament number of up to 12,000, but they have many fluffs and are inferior in quality. Fiber was the mainstream. In order to expand the demand for carbon fiber, it is indispensable to expand to applications such as prepreg and woven fabric that require uniform openability, but in the current large tow type carbon fiber, openability is filament type. However, there is a problem that it is difficult to apply to the use.

【0006】開繊性に優れる炭素繊維としては例えば特
許第2812147号のように有る特定の化合物を炭素
繊維束重量に対して、少なくとも0.1〜0.5%重量
%付着させ、かつ炭素厚みに対する炭素繊維束の幅が1
5〜250であることを特徴とする炭素繊維束が提案さ
れている。ところが、該特許において付着させる化合物
即ち、サイジング剤はエポキシ基を含有しておらず、開
繊性に優れるものの、エポキシ樹脂をマトリックスとし
た複合材料のコンポジット特性において、接着性が劣る
という問題があった。また該公報では炭素繊維に付着す
るサイジング剤の付着量が少なく、繊維のフィラメント
数が大きいラージトウ炭素繊維にはサイジング付着量に
斑が出来やすく、サイジングの付着が少ない部分は摩擦
係数が高くなり結果として十分な開繊性を得ることがで
きない問題もあった。
As the carbon fiber having excellent openability, for example, a specific compound as disclosed in Japanese Patent No. 2812147 is attached at least 0.1 to 0.5% by weight based on the weight of the carbon fiber bundle, and the carbon thickness is The width of the carbon fiber bundle is 1
A carbon fiber bundle characterized by being 5 to 250 has been proposed. However, the compound to be attached in the patent, that is, the sizing agent does not contain an epoxy group and is excellent in openability, but there is a problem in that the adhesiveness is inferior in the composite characteristics of a composite material using an epoxy resin as a matrix. It was Further, in this publication, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber is small, and the large tow carbon fiber having a large number of filaments of the fiber is likely to have uneven sizing amount. As a result, there is also a problem that sufficient openability cannot be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、フィラメント数の多い炭素繊維であ
っても、開繊性に優れ、さらに機械特性に優れる上に、
目付の低いプリプレグを製造することができる炭素繊維
束を提供せんとするものである。
In view of such background of the prior art, the present invention has excellent openability and excellent mechanical properties even with carbon fibers having a large number of filaments.
An object of the present invention is to provide a carbon fiber bundle capable of producing a prepreg having a low basis weight.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の炭素繊維束は、フィラメント数
20000〜100000の炭素繊維であって、成分中
に少なくともポリオキシアルキレン基とエポキシ基が含
有されているサイジング剤が付着されており、かつ、該
サイジング剤のエポキシ当量が0.2〜5.0×10-3
当量/gで、かつ、該サイジングに含まれるポリオキシ
アルキレン基を含む化合物の比率が40重量%以上であ
ることを特徴とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the carbon fiber bundle of the present invention is a carbon fiber having a number of filaments of 20,000 to 100,000, to which a sizing agent containing at least a polyoxyalkylene group and an epoxy group is attached in the component, and the sizing. Epoxy equivalent of agent is 0.2 to 5.0 × 10 -3
Equivalent / g, and the ratio of the compound containing a polyoxyalkylene group contained in the sizing is 40% by weight or more.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまりフィ
ラメント数の多い炭素繊維であっても、開繊性に優れ、
さらに機械特性に優れる上に、目付の低いプリプレグを
製造することができる炭素繊維束について、鋭意検討
し、エポキシ樹脂を含むサイジング剤およびポリオキシ
アルキレン基を含有する化合物を含むサイジング剤を、
炭素繊維束に、特定量付与してみたところ、かかる課題
を一挙に解決することを究明したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention has the above-mentioned problems, that is, even in the case of carbon fibers having a large number of filaments, excellent openability,
Furthermore, in addition to having excellent mechanical properties, a carbon fiber bundle capable of producing a prepreg having a low basis weight is earnestly studied, and a sizing agent containing a compound containing a sizing agent and a polyoxyalkylene group containing an epoxy resin,
When a specific amount was added to the carbon fiber bundle, it was clarified that these problems could be solved all at once.

【0010】本発明の炭素繊維束は、フィラメント数2
0000〜100000、好ましくは30000〜75
000の炭素繊維で構成される、いわゆるラージトウで
あることが必須である。すなわち、フィラメント数が2
0000未満であれば、従来の技術を採用しても、高次
加工性は満足できるものの、生産効率が低くなるという
問題があり、また、フィラメント数が100000を越
えるものとなると、本発明の技術を採用しても、繊維本
数が多すぎるため、良好な開繊性が得られない上に、繊
維束内の処理ムラのためストランド強度や弾性率の低下
など炭素繊維の基本物性が低下するという問題がある。
The carbon fiber bundle of the present invention has two filaments.
0000 to 100,000, preferably 30,000 to 75
It is essential that it is a so-called large tow composed of 000 carbon fibers. That is, the number of filaments is 2
If it is less than 0000, even if the conventional technique is adopted, the high-order processability is satisfied, but there is a problem that the production efficiency is lowered, and if the number of filaments exceeds 100,000, the technique of the present invention is used. Even if adopted, since the number of fibers is too large, good openability cannot be obtained, and basic physical properties of carbon fiber such as decrease in strand strength and elastic modulus due to uneven processing in the fiber bundle are deteriorated. There's a problem.

【0011】本発明において、炭素繊維に付与されるサ
イジング剤は、成分中に少なくともポリオキシアルキレ
ン基とエポキシ基を含有する形で構成されている。
In the present invention, the sizing agent applied to the carbon fiber is constituted so that the component contains at least a polyoxyalkylene group and an epoxy group.

【0012】ここでポリオキシアルキレン基とは−(R
−O)n−という構造で示される官能基の総称を言い、
ここでRはアルキレン基を表すものであり、例えば、R
がエチレンであれば、−(CH2 CH2 −O)n−とい
う構造のものを意味するものであり、つまりポリオキシ
エチレン基である。
Here, the polyoxyalkylene group is-(R
-O) n- is a general term for functional groups represented by the structure,
Here, R represents an alkylene group, for example, R
If but ethylene, - is intended to mean those (CH 2 CH 2 -O) n- that the structure, i.e. a polyoxyethylene group.

【0013】すなわち、該サイジング剤の一つの形態
は、分子内にエポキシ基とポリオキシアルキレン基の両
方が含まれている化合物が含有されているものである。
具体的には、ポリオキシアルキレンの末端にエポキシ基
が付加した化合物、好ましくはエポキシ樹脂を構成する
高分子の主鎖にポリオキシアルキレンをグラフト重合さ
せたものなどがある。
That is, one form of the sizing agent contains a compound containing both an epoxy group and a polyoxyalkylene group in the molecule.
Specifically, there is a compound in which an epoxy group is added to the end of polyoxyalkylene, preferably a compound in which polyoxyalkylene is graft-polymerized to the main chain of a polymer constituting an epoxy resin.

【0014】また、かかるサイジング剤のもう一つの形
態は、エポキシ樹脂とポリオキシアルキレンの混合物で
ある。エポキシ樹脂は、通常のエポキシ樹脂、例えばビ
スフェノール型、フェノール型、エステル型、エーテル
型に代表されるグリシジル系エポキシ樹脂、あるいはエ
ポキシ化ブタジエン等に代表される非グリシジル系エポ
キシ樹脂などをいう。
Another form of the sizing agent is a mixture of epoxy resin and polyoxyalkylene. The epoxy resin refers to an ordinary epoxy resin, for example, a glycidyl epoxy resin represented by bisphenol type, phenol type, ester type, ether type, or a non-glycidyl type epoxy resin represented by epoxidized butadiene.

【0015】また、ポリオキシアルキレンとは、エチレ
ンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオ
キサイドをモノマーとし、ランダムおるいはブロック共
重合させた高分子である。かかるポリオキシアルキレン
の中でも、分子量が300〜30000が好ましく、さ
らに好ましくは1000〜10000である。
The polyoxyalkylene is a polymer obtained by using alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide as a monomer, and random or block copolymerization. Among such polyoxyalkylenes, the molecular weight is preferably 300 to 30,000, more preferably 1,000 to 10,000.

【0016】かかるサイジング剤としては、該サイジン
グ剤のエポキシ当量としては、0.2〜5.0×10-3
当量/gであり、かつ、ポリオキシアルキレン基を含む
化合物の重量としては、40重量%以上であることの両
方の条件を満たすことが必須である。
The sizing agent has an epoxy equivalent of 0.2 to 5.0 × 10 −3.
It is essential that both of the equivalent weight / g and the weight of the compound containing a polyoxyalkylene group are 40% by weight or more.

【0017】なお、エポキシ当量とは、エポキシ樹脂1
g当たりに含有するエポキシ基の当量を表し、通常、塩
酸−ジオキサン溶液、塩酸−ピリジン法による測定によ
り定量化される。
The epoxy equivalent means the epoxy resin 1
It represents the equivalent amount of the epoxy group contained per g, and is usually quantified by measurement by a hydrochloric acid-dioxane solution or a hydrochloric acid-pyridine method.

【0018】かかるエポキシ当量が0.2×10-3当量
/g未満であると、エポキシ基が少なすぎて、エポキシ
樹脂をマトリックスとした複合材料の接着特性が悪化す
る。また5×10-3当量/gを越えると、サイジング剤
の粘性が高くなり、開繊性が低下する。したがって、か
かるエポキシ当量の好ましい範囲は、0.4×10-3
量/g〜4×10-3当量/gである。
When the epoxy equivalent is less than 0.2 × 10 −3 equivalent / g, the epoxy group is too small and the adhesive property of the composite material using the epoxy resin as a matrix is deteriorated. On the other hand, when it exceeds 5 × 10 −3 equivalent / g, the viscosity of the sizing agent becomes high and the spreadability is lowered. Therefore, the preferable range of the epoxy equivalent is 0.4 × 10 −3 equivalent / g to 4 × 10 −3 equivalent / g.

【0019】また、かかるサイジング剤のポリオキシア
ルキレン基含有化合物の重量分率は40重量%以上、好
ましくは50以上であることが必須である。すなわち、
ポリオキシアルキレンの重量分率が40%未満である
と、糸の摩擦抵抗が大きくなり、金属ガイドバーに糸を
接触させたとき、糸が動きにくく、満足できる開繊性を
得ることができない。
It is essential that the weight fraction of the polyoxyalkylene group-containing compound in the sizing agent is 40% by weight or more, preferably 50 or more. That is,
If the weight fraction of polyoxyalkylene is less than 40%, the frictional resistance of the yarn becomes large, and when the yarn is brought into contact with the metal guide bar, the yarn does not move easily, and satisfactory opening property cannot be obtained.

【0020】かかるサイジング剤の付着量は、好ましく
は0.5〜3.0重量%、さらに好ましくは0.8〜
2.0重量%がよい。かかるサイジング剤の付着量が低
くなると、開繊性が悪くなり、また3.0重量%を越え
ると、繊維束が集束しすぎて、開繊性が十分ではなくな
ってしまうものである。
The amount of the sizing agent attached is preferably 0.5 to 3.0% by weight, more preferably 0.8 to 3.0% by weight.
2.0 wt% is good. When the amount of the sizing agent attached is low, the fiber-opening property is deteriorated, and when it exceeds 3.0% by weight, the fiber bundles are excessively bundled and the fiber-opening property is insufficient.

【0021】本発明において、繊維と金属の静摩擦係数
は、好ましくは0.10〜0.25、より好ましくは
0.40〜0.60の範囲であるものがよい。かかる静
摩擦係数が0.25より大きくなると、ガイドバーなど
にしごかれても糸が動きにくく、糸が拡幅されにくくな
り、一方、静摩擦係数が0.10よりも低い場合は、糸
が捌けやすく、かえって糸が広がりにくくなる。
In the present invention, the coefficient of static friction between the fiber and the metal is preferably 0.10 to 0.25, more preferably 0.40 to 0.60. If the coefficient of static friction is greater than 0.25, the thread will not move easily even if it is squeezed by a guide bar or the like, and it will be difficult to widen the thread. On the other hand, if the coefficient of static friction is less than 0.10, the thread will be easily handled, On the contrary, the thread will not spread easily.

【0022】ここで繊維の金属に対する摩擦係数は下記
のように測定した値とする。すなわち、炭素繊維束を直
径20mmの円柱ガイドバーに接触させ、抱き角180
°になるようにして、片方に500gの重りを掛け、も
う片方にバネばかりをかけてバネばかりを引っ張った際
にガイドバー上で繊維が滑り出す荷重をAを測定し、次
式よりρを静摩擦係数とした。評価は3回繰り返し実施
し、その平均値を静摩擦係数とした。
Here, the friction coefficient of the fiber with respect to the metal is a value measured as follows. That is, the carbon fiber bundle is brought into contact with a cylindrical guide bar having a diameter of 20 mm, and the wrap angle is 180
The weight of 500 g is applied to one side and the spring is applied to the other side to measure the load at which the fibers slide on the guide bar when the spring is pulled. The coefficient was used. The evaluation was repeated three times, and the average value was used as the coefficient of static friction.

【0023】[0023]

【式1】 [Formula 1]

【0024】また、本発明における糸の繊維交絡値は、
好ましくは5〜30m-1、より好ましくは8〜20m-1
の範囲であるのがよい。かかる繊維交絡値が、5mm-1
より低くなると、繊維単糸間の交絡が強すぎ、糸同志が
拘束されるので、繊維が拡幅されにくくなる。かかる繊
維交絡値が低い、すなわち、30m-1より高くなると、
繊維が捌けやすく、取り扱い性が悪かったり、炭素繊維
製造の過程でローラーなどに巻き付きやすくなり、糸切
れなどにより、炭素繊維の収率が低くなる傾向がでてく
る。
The fiber entanglement value of the yarn in the present invention is
Preferably 5 to 30 m -1 , more preferably 8 to 20 m -1
It should be in the range of. The fiber entanglement value is 5 mm -1
If it becomes lower, the entanglement between the single fibers of the fiber is too strong, and the yarns are restrained from each other, so that the fiber is less likely to be widened. When the fiber entanglement value is low, that is, higher than 30 m -1 ,
The fiber tends to be loosened, the handleability is poor, and the carbon fiber is likely to be wound around a roller or the like in the process of producing the fiber, and the yield of the carbon fiber tends to be low due to yarn breakage or the like.

【0025】かかる繊維の交絡値は、以下のようにして
測定する。すなわち、撚りがない状態の繊維束に200
gのおもりをかけ、10gのおもり(フック)を繊維束
の中央に引っかけた時の落下距離をA(mm)として、
次式で示されるFをフックドロップ値(CF値)とし
た。
The entanglement value of such fibers is measured as follows. That is, a fiber bundle without twist is 200
A weight of 10 g (hook) is hooked on the center of the fiber bundle and the fall distance is A (mm).
F shown by the following formula was made into the hook drop value (CF value).

【0026】F=1000/A 評価は、n=50で実施し、最大値、最小値から各10
点ずつを削除し、n=30の平均値をフックドロップ値
とした。
F = 1000 / A The evaluation was carried out at n = 50, and the maximum value and the minimum value were each 10
Each point was deleted, and the average value of n = 30 was used as the hook drop value.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明する。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail by way of examples.

【0028】実施例中の各種評価は次のようにして行っ
た。 (1)繊維の拡幅可能目付 直径10mmのステンレス棒(クロムメッキ、表面粗さ
1〜1.5S)5本を50mm間隔で、各々並行、か
つ、これらの棒の表面を炭素繊維束が120度の接触角
で接触しながら通過するように、棒をジグザグに配置し
た装置を用いた。入り口側の炭素繊維束に、1.1dt
ex当たり9mgの張力を与え、1m/分の速度で、こ
の装置を通過させた。炭素繊維が最終(5本目)のガイ
ド上を通過した直後の繊維束の拡がり幅X(mm)を測
定した時、次式に示されるy(g/m 2 )を拡幅可能目付
とした。
Various evaluations in the examples are carried out as follows.
It was (1) Expandable fiber weight 10mm diameter stainless steel rod (chrome plating, surface roughness
1 to 1.5S) 5 lines at 50mm intervals, each in parallel,
The carbon fiber bundles have a contact angle of 120 degrees on the surface of these rods.
Place the bars in a zigzag so that they pass while touching
The device was used. 1.1 dt on the carbon fiber bundle on the entrance side
Applying a tension of 9 mg per ex, at a speed of 1 m / min,
Of the device. Guy with the final (fifth) carbon fiber
Measure the spread width X (mm) of the fiber bundle immediately after passing over
When determined, y (g / m 2) Can be widened
And

【0029】y(g/m2 )=1000/X(mm)×
炭素繊維の目付(g/m) 炭素繊維の拡がり幅の測定は、0.5mごとに測定し、
n=20の平均値を拡幅可能目付値とした。拡幅可能目
付は130以下が良好な値とした。 (2)繊維の擦過毛羽 直径10mmのステンレス棒(クロムメッキ、表面粗さ
1〜1.5S)5本を50mm間隔で各々並行かつこれ
らの棒の表面を炭素繊維束が120度の接触角で接触し
ながら通過するように、棒をジグザグに配置した擦過装
置を用いた。入り口側の炭素繊維束に1.1dtex当
たり0.09gの張力を与え、3m/分の速度で、この
装置を通過させた。側面から炭素繊維束に対し直角にレ
ーザー光線を照射し、毛羽数をカウントする毛羽検出装
置を用いた。擦過毛羽数は1m当たりの数とし、3回測
定した平均値を擦過毛羽数とした。擦過毛羽数は20コ
/m以下を良好な値とした。 (5)ストランド引張強度、弾性率 次のストランド引張強度、弾性率はJIS−R−760
1の樹脂含浸ストランド試験法に準じ測定した。樹脂処
方としてユニオンカーバイド社製ベークライト(登録商
標)ERL4221/3フッカホウ素モノエチルアミン
/アセトン=100/3/4(重量部)を用い、硬化条
件としては常圧、130℃、30分を用いた。ストラン
ド10本を測定し、その平均値を求めた。 (6)コンポジットILSS マトリックス樹脂としてエピコート828を用い、AS
TM D−2344に基づいて測定した。ILSSは8
0MPa以上を良好な値とした。
Y (g / m 2 ) = 1000 / X (mm) ×
Unit weight of carbon fiber (g / m) The spread width of carbon fiber is measured every 0.5 m,
The average value of n = 20 was used as the basis weight for widening. 130 or less was set as a good value for the widening basis weight. (2) Abrasion of fibers Five stainless steel rods (chrome plating, surface roughness 1 to 1.5S) having a diameter of 10 mm are parallel to each other at 50 mm intervals, and the carbon fiber bundles have a contact angle of 120 degrees on the surfaces of these rods. A scraping device was used in which the rods were arranged in a zigzag manner so that they passed in contact. The carbon fiber bundle on the inlet side was given a tension of 0.09 g per 1.1 dtex and passed through this device at a speed of 3 m / min. A fluff detector was used which counts the number of fluffs by irradiating a laser beam perpendicularly to the carbon fiber bundle from the side surface. The number of rubbing fluff was set per 1 m, and the average value of three measurements was taken as the number of rubbing fluff. The number of fluffs was 20 / m or less as a good value. (5) Strand Tensile Strength, Elastic Modulus The following strand tensile strength and elastic modulus are JIS-R-760.
It measured according to the resin impregnation strand test method of 1. Bakelite (registered trademark) ERL4221 / 3 Hooker boron monoethylamine / acetone = 100/3/4 (parts by weight) manufactured by Union Carbide was used as the resin formulation, and the curing conditions were atmospheric pressure, 130 ° C., and 30 minutes. Ten strands were measured and the average value was calculated. (6) Composite ILSS Using Epicoat 828 as matrix resin, AS
It was measured based on TM D-2344. ILSS is 8
A value of 0 MPa or more was regarded as a good value.

【0030】実施例1 アクリロニトリル99.4%とメタクリル酸0.6%か
らなる共重合体を用いて単繊度1.7dtex、フィラ
メント数50000のアクリル系繊維を得た。得られた
繊維束を200〜250℃の空気中で延伸比1.05で
加熱処理し、耐炎化繊維を得た。ついで、窒素雰囲気中
300〜900℃の温度領域での昇温速度を200℃/
分とし、2%の延伸を行った後、1400℃まで焼成
し、炭素繊維束を得た。
Example 1 An acrylic fiber having a single fineness of 1.7 dtex and a filament number of 50,000 was obtained by using a copolymer composed of 99.4% acrylonitrile and 0.6% methacrylic acid. The obtained fiber bundle was heat-treated in air at 200 to 250 ° C. at a draw ratio of 1.05 to obtain flame-resistant fibers. Then, the temperature rising rate in the temperature range of 300 to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere is 200 ° C. /
Minutes, 2% stretching was performed, and then firing was performed up to 1400 ° C. to obtain a carbon fiber bundle.

【0031】この炭素繊維束に電解液による表面処理を
行い、樹脂成分を3%になるように水で希釈したサイジ
ング剤を、浸積法により炭素繊維に付与し、200℃で
5分間乾燥し、サイジング付着量1.1%の炭素繊維を
得た。サイジング剤はエポキシ樹脂(エピコート100
1、エピコート828の混合物)20重量部とポリエチ
レングリコール75重量部および乳化剤5重量部の混合
物を用い、付与したサイジング剤のエポキシ当量は0.
7×10-3当量/gで、%であった。このようにして得
られた炭素繊維のストランド強度は3900MPa、弾
性率232GPaであった。この炭素繊維の静摩擦係
数、フックドロップ法による繊維交絡値、擦過毛羽数、
拡幅可能目付、ILSSを測定した。結果を表1に示
す。
The carbon fiber bundle was surface-treated with an electrolytic solution, and a sizing agent prepared by diluting the resin component with water to 3% was applied to the carbon fibers by an immersion method and dried at 200 ° C. for 5 minutes. A carbon fiber having a sizing adhesion amount of 1.1% was obtained. Epoxy resin (Epicoat 100
1, a mixture of Epicoat 828), 20 parts by weight, a mixture of 75 parts by weight of polyethylene glycol and 5 parts by weight of an emulsifier, and the epoxy equivalent of the sizing agent applied is 0.
It was 7 × 10 −3 equivalent / g, and was%. The strand strength of the carbon fiber thus obtained was 3900 MPa, and the elastic modulus was 232 GPa. The coefficient of static friction of this carbon fiber, the fiber entanglement value by the hook drop method, the number of fluffs,
The widening unit weight and ILSS were measured. The results are shown in Table 1.

【0032】実施例2 実施例1と同様の方法で得た炭素繊維束に電解液による
表面処理を行い、続いてサイジング剤として、ポリエチ
レングリコールジグリシジルエーテル100%を用い、
樹脂成分が3%になるようにして水で希釈したサイジン
グ剤を調整し、浸漬法により炭素繊維に付与し、200
℃で乾燥を行った。付着量は1.2%であった。
Example 2 A carbon fiber bundle obtained by the same method as in Example 1 was surface-treated with an electrolytic solution, and subsequently, 100% polyethylene glycol diglycidyl ether was used as a sizing agent.
A sizing agent diluted with water so that the resin component becomes 3% was prepared and applied to the carbon fiber by the dipping method,
Drying was performed at ° C. The adhered amount was 1.2%.

【0033】サイジング剤の、エポキシ当量は3.7×
10-3当量/gであった。このようにして得られた炭素繊
維ストランドの引張強度は3970MPa、弾性率は2
30GPaであった。この炭素繊維をの静摩擦係数、フ
ックドロップ法による繊維交絡値、擦過毛羽数、拡幅可
能目付、ILSSを測定した。結果を表1に示す。
The epoxy equivalent of the sizing agent is 3.7 ×
It was 10 −3 equivalent / g. The carbon fiber strand thus obtained has a tensile strength of 3970 MPa and an elastic modulus of 2
It was 30 GPa. The static friction coefficient, the fiber entanglement value by the hook drop method, the number of scratched fluffs, the widening basis weight, and the ILSS of this carbon fiber were measured. The results are shown in Table 1.

【0034】比較例1 アクリロニトリル99.4%とメタクリル酸0.6%か
らなる共重合体を用いて単繊度1.7dtex、フィラ
メント数120000のアクリル系繊維を得た。得られ
たアクリル繊維を実施例1と同様に処理し、炭素繊維を
得た。この炭素繊維束に電解液による表面処理を行い、
続いてサイジング剤として、ポリエチレングリコールジ
グリシジルエーテルを用い、樹脂成分が3%になるよう
にして水で希釈したサイジング剤を調整し、浸漬法によ
りサイジングを付与し、200℃で乾燥を行った。付着
量は1.5%であった。この炭素繊維のストランド強度
は2600MPa、弾性率は215GPaであった。
Comparative Example 1 An acrylic fiber having a single fineness of 1.7 dtex and a filament number of 120,000 was obtained using a copolymer of 99.4% acrylonitrile and 0.6% methacrylic acid. The obtained acrylic fiber was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a carbon fiber. This carbon fiber bundle is subjected to surface treatment with an electrolytic solution,
Then, using polyethylene glycol diglycidyl ether as a sizing agent, a sizing agent diluted with water so that the resin component became 3% was prepared, and sizing was applied by a dipping method, followed by drying at 200 ° C. The adhered amount was 1.5%. The strand strength of this carbon fiber was 2600 MPa, and the elastic modulus was 215 GPa.

【0035】この炭素繊維の静摩擦係数、フックドロッ
プ法による繊維交絡値、擦過毛羽数、拡幅可能目付、I
LSSを測定した。結果を表1に示す。
The static friction coefficient of this carbon fiber, the fiber entanglement value by the hook drop method, the number of scratched fluffs, the widening basis weight, I
LSS was measured. The results are shown in Table 1.

【0036】比較例2 実施例1と同様にして電解液による表面処理を行い、サ
イジング剤としてエポキシ樹脂(エピコート1001)
80重量部と乳化剤20重量部の混合物を樹脂成分を3
%になるように水で希釈して、浸積法により炭素繊維に
付与し、200℃で5分乾燥を行った。付着量は1.1
%であった。
Comparative Example 2 A surface treatment with an electrolytic solution was carried out in the same manner as in Example 1, and an epoxy resin (Epicoat 1001) was used as a sizing agent.
A mixture of 80 parts by weight and 20 parts by weight of an emulsifier was added to the resin component 3
It was diluted with water so as to be 100%, applied to carbon fibers by a dipping method, and dried at 200 ° C. for 5 minutes. Adhesion amount is 1.1
%Met.

【0037】付与したサイジング剤のエポキシ当量は
2.7×10-3当量/gで、ポリオキシエチレン基を有
する化合物は含有していなかった。このようにして得ら
れた炭素繊維のストランド強度は4000MPa、弾性
率は230GPaであった。この炭素繊維をの静摩擦係
数、フックドロップ法による繊維交絡値、擦過毛羽数、
拡幅可能目付、ILSSを測定した。結果を表1に示
す。
The sizing agent applied had an epoxy equivalent of 2.7 × 10 -3 equivalent / g and contained no compound having a polyoxyethylene group. The carbon fiber thus obtained had a strand strength of 4000 MPa and an elastic modulus of 230 GPa. The static friction coefficient of this carbon fiber, the fiber entanglement value by the hook drop method, the number of fluffs,
The widening unit weight and ILSS were measured. The results are shown in Table 1.

【0038】比較例3 実施例1と同様にして電解液による表面処理を行い、サ
イジング剤として分子量12000のポリエチレングリ
コールを水に溶解させ、樹脂成分を3%になるようにし
て、浸積法により炭素繊維に付与し、200℃で乾燥を
行った。付着量は1.3%であった。付与したサイジン
グ剤にはエポキシ樹脂は含有されていないため、エポキ
シ当量は0×10-3当量/gであり、ポリオキシエチレ
ン基の含有率は99.9%であった。このようにして得
られた炭素繊維のストランド強度は4000MPa、弾
性率230GPaであった。この炭素繊維をの静摩擦係
数、フックドロップ法による繊維交絡値、擦過毛羽数、
拡幅可能目付、ILSSを測定した。結果を表1に示
す。
Comparative Example 3 A surface treatment with an electrolytic solution was carried out in the same manner as in Example 1, polyethylene glycol having a molecular weight of 12000 was dissolved in water as a sizing agent, and the resin component was adjusted to 3% by an immersion method. It was applied to carbon fiber and dried at 200 ° C. The adhered amount was 1.3%. Since the applied sizing agent contained no epoxy resin, the epoxy equivalent was 0 × 10 −3 equivalent / g and the polyoxyethylene group content was 99.9%. The carbon fiber thus obtained had a strand strength of 4000 MPa and an elastic modulus of 230 GPa. The static friction coefficient of this carbon fiber, the fiber entanglement value by the hook drop method, the number of fluffs,
The widening unit weight and ILSS were measured. The results are shown in Table 1.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1から明らかなように、実施例1、2の
ものは、比較例1〜3のものに比して、炭素繊維の開繊
性が優れており、かつ、コンポジット成形品の機械特性
が優れていることがわかる。
As is clear from Table 1, the carbon fibers of Examples 1 and 2 are superior to the carbon fibers of Comparative Examples 1 to 3 in the fiber-spreading property, and the machine of the composite molded product is excellent. It can be seen that the characteristics are excellent.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の方法によれば、フィラメント数
の多い炭素繊維であっても、開繊性に優れているので、
目付の低いプリプレグが製造でき、また機械特性に優れ
た複合材料を提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention, carbon fiber having a large number of filaments has excellent openability.
A prepreg having a low basis weight can be produced, and a composite material having excellent mechanical properties can be provided.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フィラメント数20000〜10000
0の炭素繊維であって、成分中に少なくともポリオキシ
アルキレン基とエポキシ基が含有されているサイジング
剤が付着されており、かつ、該サイジング剤のエポキシ
当量が0.2〜5.0×10-3当量/gで、かつ、該サ
イジングに含まれるポリオキシアルキレン基を含む化合
物の比率が40重量%以上であることを特徴とする炭素
繊維束。
1. The number of filaments from 20,000 to 10,000
0 carbon fiber, a sizing agent containing at least a polyoxyalkylene group and an epoxy group is attached to the component, and the epoxy equivalent of the sizing agent is 0.2 to 5.0 × 10. -3 equivalents / g, and the ratio of the compound containing a polyoxyalkylene group contained in the sizing is 40% by weight or more.
【請求項2】 該サイジング剤が、炭素繊維に対して
0.5〜3重量%付着していることを特徴とする請求項
1記載の炭素繊維束。
2. The carbon fiber bundle according to claim 1, wherein the sizing agent adheres to the carbon fiber in an amount of 0.5 to 3% by weight.
【請求項3】 該炭素繊維束が、金属に対する静摩擦係
数が0.10〜0.25であり、かつ、該炭素繊維束の
本文で定義するフックドロップ法による繊維交絡値が5
〜30m-1であることを特徴とする請求項1または2記
載の炭素繊維束。
3. The carbon fiber bundle has a coefficient of static friction with metal of 0.10 to 0.25, and a fiber entanglement value by the hook-drop method as defined in the text of the carbon fiber bundle of 5.
The carbon fiber bundle according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber bundle has a size of -30 m -1 .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8273454B2 (en) 2004-03-31 2012-09-25 Toho Tenax Europe Gmbh Epoxy resin impregnated yarn and the use thereof for producing a preform

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