JP2003292633A - Carbon fiber strand, and carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin - Google Patents
Carbon fiber strand, and carbon fiber reinforced unsaturated matrix resinInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂強化用炭素繊
維、及び前記炭素繊維によって強化された、不飽和ポリ
エステル樹脂やビニルエステル樹脂等の不飽和マトリッ
クス樹脂に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon fiber for resin reinforcement and an unsaturated matrix resin such as an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin reinforced by the carbon fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素繊維は他の繊維と比較し、強度や弾
性率が高く、軽いという特徴を有するため、航空宇宙産
業を始めとし、各種の産業に利用されている。また、主
に熱可塑性樹脂や本発明に関連する熱硬化性樹脂をマト
リックス樹脂とする複合材料の強化材として使用されて
いる。2. Description of the Related Art Carbon fibers have characteristics of higher strength and elastic modulus and lighter weight than other fibers, and are therefore used in various industries including aerospace industry. Further, it is mainly used as a reinforcing material for a composite material containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin related to the present invention as a matrix resin.
【0003】熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする複
合材料を製造する方法としては、中間基材であるプリプ
レグを用いて賦形成型する方法の外、引抜成形、レジン
トランスファーモールディング(RTM)法、フィラメ
ント・ワインディング(FW)法、シート・モールディ
ング・コンパウンド(SMC)法、バルク・モールディ
ング・コンパウンド(BMC)法、ハンドレイアップ法
などがある。As a method for producing a composite material using a thermosetting resin as a matrix resin, in addition to a method of forming by using a prepreg which is an intermediate substrate, pultrusion molding, resin transfer molding (RTM) method, filament・ Winding (FW) method, sheet molding compound (SMC) method, bulk molding compound (BMC) method, hand lay-up method, etc.
【0004】熱硬化性のマトリックス樹脂としてはエポ
キシ樹脂のほか、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエス
テル樹脂等の不飽和マトリックス樹脂が使用される。As the thermosetting matrix resin, in addition to epoxy resin, unsaturated matrix resin such as unsaturated polyester resin or vinyl ester resin is used.
【0005】不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル
樹脂は一般的にスチレン等の重合性モノマーと共に使用
され、エポキシ樹脂に比べ粘度が低いことや硬化速度が
速く、RTMや引抜成形によって製造される複合材料の
マトリックス樹脂として広く利用されている。Unsaturated polyester resins and vinyl ester resins are generally used together with a polymerizable monomer such as styrene, have a lower viscosity and a higher curing speed than epoxy resins, and are used as composite materials produced by RTM or pultrusion molding. Widely used as matrix resin.
【0006】しかしながら、不飽和ポリエステル樹脂や
ビニルエステル樹脂をマトリックス樹脂とした複合材料
の強化材として、従来のエポキシ樹脂サイズ剤を付与し
た炭素繊維を使用した場合、得られる複合材料における
物性が、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とした複合材
料と比較して低い場合がある。具体的には諸物性のう
ち、炭素繊維と、不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエ
ステル樹脂との接着性、特に剪断強度がエポキシ樹脂に
比較して低く、複合材料としては実用し難いものとなる
場合がある。However, when carbon fiber having a conventional epoxy resin sizing agent is used as a reinforcing material for a composite material containing an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin as a matrix resin, the physical properties of the resulting composite material are epoxy. It may be lower than the composite material in which the resin is a matrix resin. Specifically, among the various physical properties, the adhesiveness between the carbon fiber and the unsaturated polyester resin or the vinyl ester resin, especially the shear strength is lower than that of the epoxy resin, and it may be difficult to put into practical use as a composite material. is there.
【0007】炭素繊維と不飽和マトリックス樹脂との接
着性を向上させる技術としては、ビニルエステル樹脂を
炭素繊維に付着させる方法(特公昭62−18671号
公報)、不飽和基を有するウレタン化合物を炭素繊維に
付着させる方法(特開昭56−167715号公報、特
開昭63−50573号公報)、末端不飽和基を有する
エステル化合物を炭素繊維に付着させる方法(特開昭6
3−105178号公報)が開示されている。しかし、
炭素繊維の形態や表面特性については考慮されていない
ため、その効果は不十分であった。As a technique for improving the adhesiveness between the carbon fiber and the unsaturated matrix resin, a method of attaching a vinyl ester resin to the carbon fiber (Japanese Patent Publication No. 62-18671) or a urethane compound having an unsaturated group is used. A method of attaching to a fiber (JP-A-56-167715, JP-A-63-50573), and a method of attaching an ester compound having a terminal unsaturated group to a carbon fiber (JP-A-6).
3-105178). But,
Since the morphology and surface characteristics of carbon fiber were not taken into consideration, its effect was insufficient.
【0008】また、表面官能基量を調整した炭素繊維に
イソシアネート基及び末端不飽和基を有する化合物を付
着させ、不飽和マトリックス樹脂との接着性を向上させ
る方法(特開平11−93078)が開示されている。
しかし、サイズ剤付着後の炭素繊維形態について考慮し
ていないため、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステ
ル樹脂が複合材料のマトリックス樹脂として広く使用さ
れる引抜成形の分野において、含浸不良や切断トラブル
等が発生しかねないのが現状である。Also disclosed is a method of adhering a compound having an isocyanate group and a terminal unsaturated group to a carbon fiber whose surface functional group amount is adjusted to improve the adhesiveness to an unsaturated matrix resin (JP-A-11-93078). Has been done.
However, since the carbon fiber morphology after the sizing agent is not considered, impregnation defects and cutting problems occur in the field of pultrusion molding where unsaturated polyester resins and vinyl ester resins are widely used as matrix resins for composite materials. This is the current situation.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記問題
を解決するために種々検討しているうちに、炭素繊維の
形態をストランド(数百本乃至数万本のフィラメントか
らなる繊維束)とし、この炭素繊維ストランドの走行時
扁平率を所定の範囲とし、且つビニルエステル樹脂を所
定量以上含むものをサイズ剤とすることにより、得られ
る炭素繊維ストランドが不飽和マトリックス樹脂系複合
材料に適した強化材となり得ることを知得し本発明を完
成するに至った。The present inventor has made various investigations to solve the above-mentioned problems, and found that the form of carbon fibers is a strand (a fiber bundle composed of hundreds to tens of thousands of filaments). By setting the flatness of the carbon fiber strands during running in a predetermined range and containing a vinyl ester resin in a predetermined amount or more as a sizing agent, the obtained carbon fiber strands are suitable for unsaturated matrix resin-based composite materials. As a result, they have come to complete the present invention by knowing that they can be used as a reinforcing material.
【0010】よって、本発明の目的とするところは不飽
和マトリックス樹脂との接着性に優れ、炭素繊維強化複
合材料の物性に優れ、工業的に複合材料成形性に優れた
炭素繊維ストランド及び前記繊維ストランドによって強
化された不飽和マトリックス樹脂を提供することにあ
る。Therefore, the object of the present invention is to provide a carbon fiber strand excellent in adhesiveness with an unsaturated matrix resin, a physical property of a carbon fiber reinforced composite material, and an industrially excellent composite material moldability, and the above-mentioned fiber. It is to provide an unsaturated matrix resin reinforced by strands.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、以下に記載のものである。The present invention for achieving the above object is as described below.
【0012】〔1〕 ビニルエステル樹脂を30質量%
以上含むサイズ剤が0.3〜5.0質量%付着されてな
る不飽和マトリックス樹脂強化用の炭素繊維ストランド
であって、5m/分の速度でテンション200gf時に
おいてローラー掛けした後の走行時扁平率(幅/厚み)
が25〜70である炭素繊維ストランド。[1] 30 mass% of vinyl ester resin
A carbon fiber strand for reinforcing an unsaturated matrix resin, in which 0.3 to 5.0% by mass of the above-described sizing agent is adhered, and is flat during running after being rollered at a tension of 200 gf at a speed of 5 m / min. Rate (width / thickness)
25-70 carbon fiber strands.
【0013】〔2〕 炭素繊維ストランドが1000〜
50000本の炭素繊維フィラメントからなる〔1〕に
記載の炭素繊維ストランド。[2] 1000 to 1000 carbon fiber strands
The carbon fiber strand according to [1], which comprises 50,000 carbon fiber filaments.
【0014】〔3〕 炭素繊維ストランドの風合い度が
150〜1500gf/mm2である〔1〕に記載の炭
素繊維ストランド。[3] The carbon fiber strand according to [1], wherein the carbon fiber strand has a texture of 150 to 1500 gf / mm 2 .
【0015】〔4〕 炭素繊維ストランドのスチレン溶
媒中の分散不良度が10000本の炭素繊維フィラメン
ト当たり3〜50である〔1〕に記載の炭素繊維ストラ
ンド。[4] The carbon fiber strand according to [1], wherein the degree of poor dispersion of the carbon fiber strand in a styrene solvent is 3 to 50 per 10,000 carbon fiber filaments.
【0016】〔5〕 ビニルエステル樹脂がビス系メタ
クリル型ビニルエステル樹脂である〔1〕に記載の炭素
繊維ストランド。[5] The carbon fiber strand according to [1], wherein the vinyl ester resin is a bis type methacrylic vinyl ester resin.
【0017】〔6〕 炭素繊維ストランドを構成する炭
素繊維の、X線光電子分光法により測定される表面酸素
濃度比O/Cが0.1〜0.3である〔1〕に記載の炭
素繊維ストランド。[6] The carbon fiber according to [1], wherein the carbon fiber constituting the carbon fiber strand has a surface oxygen concentration ratio O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.1 to 0.3. Strand.
【0018】〔7〕 〔1〕乃至〔6〕の何れかに記載
の炭素繊維ストランドによって強化されてなる炭素繊維
強化不飽和マトリックス樹脂。[7] A carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin reinforced by the carbon fiber strand according to any one of [1] to [6].
【0019】〔8〕 不飽和マトリックス樹脂が不飽和
ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂であり、引抜
成形用に供されてなる〔7〕に記載の炭素繊維強化不飽
和マトリックス樹脂。[8] The carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin according to [7], wherein the unsaturated matrix resin is an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin and is used for pultrusion molding.
【0020】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の炭素繊維ストランドはサ
イズ剤が付着されてなり、このサイズ剤はビニルエステ
ル樹脂を30質量%以上含む。このビニルエステル樹脂
は末端のみに反応性の不飽和基をもった鎖状高分子化合
物であり、例えばエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とによ
り合成することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The carbon fiber strand of the present invention has a sizing agent attached thereto, and the sizing agent contains 30% by mass or more of a vinyl ester resin. This vinyl ester resin is a chain polymer compound having a reactive unsaturated group only at the terminal and can be synthesized, for example, with an epoxy resin and an unsaturated monobasic acid.
【0022】本発明の炭素繊維ストランドに付着された
サイズ剤に含まれるビニルエステル樹脂は特に限定され
るものではないないが、ビス系メタクリル型ビニルエス
テル樹脂が靭性に優れることから特に好ましい。ビス系
メタクリル型ビニルエステル樹脂としては、例えば共栄
社化学株式会社製エポキシエステル3002Mやエポキ
シエステル3000M等が挙げられる。The vinyl ester resin contained in the sizing agent attached to the carbon fiber strand of the present invention is not particularly limited, but a bis-methacrylic vinyl ester resin is particularly preferable because it has excellent toughness. Examples of the bis-based methacrylic vinyl ester resin include epoxy ester 3002M and epoxy ester 3000M manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
【0023】本発明の炭素繊維ストランドは、後述する
ように5m/分の速度でテンション200gf時におい
てローラー掛けした後の走行時扁平率が25〜70であ
り、特に30〜60が好ましい。走行時扁平率が25未
満の場合は、繊維ストランド内部までマトリックス樹脂
を含浸させるのが困難であり、特に引抜成形のような走
行時に樹脂を含浸させる場合には極めて顕著であるので
好ましくない。また、走行時扁平率が70を超える場合
は、引抜成形において樹脂浴から次工程のダイスへの樹
脂持ち込み量が多くなり、引抜テンションが高くなり、
最終的には切断等のトラブルを引き起こしやすくなるの
で好ましくない。As will be described later, the carbon fiber strand of the present invention has a running flatness of 25 to 70 after being rollered at a speed of 5 m / min and a tension of 200 gf, and particularly preferably 30 to 60. When the running flatness is less than 25, it is difficult to impregnate the inside of the fiber strands with the matrix resin, and particularly when impregnating the resin during traveling such as pultrusion molding, it is extremely remarkable, which is not preferable. If the running flatness exceeds 70, the amount of resin brought into the die in the next step from the resin bath during drawing will increase, and the drawing tension will increase.
Eventually, problems such as cutting are likely to occur, which is not preferable.
【0024】ここで走行時扁平率は下記式(1)で定義
される。The running flatness is defined by the following equation (1).
【0025】[0025]
【数1】
走行時扁平率
=走行時炭素繊維ストランド幅(W1)/炭素繊維ストランド厚み(D) (1)
本発明の炭素繊維ストランドは、炭素繊維フィラメント
を束ねたものであって、そのフィラメント数は1束当た
り1000〜50000本が好ましい。## EQU00001 ## Running flatness = running carbon fiber strand width (W1) / carbon fiber strand thickness (D) (1) The carbon fiber strand of the present invention is a bundle of carbon fiber filaments. The number is preferably 1,000 to 50,000 per bundle.
【0026】前記炭素繊維ストランドを構成する炭素繊
維は、原料としては特に限定するものではないが、ポリ
アクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素
繊維、レーヨン系炭素繊維等が例示できる。これらの炭
素繊維のうち、取扱性能、製造工程通過性能に適したP
AN系炭素繊維が特に好ましい。ここで、PAN系炭素
繊維は、アクリロニトリル構造単位を主成分とし、イタ
コン酸、アクリル酸、アクリルエステル等のビニル単量
体単位を10モル%以内で含有する共重合体を炭素繊維
化したものである。The carbon fiber constituting the carbon fiber strand is not particularly limited as a raw material, but polyacrylonitrile (PAN) type carbon fiber, pitch type carbon fiber, rayon type carbon fiber and the like can be exemplified. Of these carbon fibers, P suitable for handling performance and manufacturing process passing performance
AN-based carbon fiber is particularly preferable. Here, the PAN-based carbon fiber is a carbon fiber-based copolymer containing an acrylonitrile structural unit as a main component and containing vinyl monomer units such as itaconic acid, acrylic acid, and acrylic ester within 10 mol%. is there.
【0027】本発明の炭素繊維ストランドを構成する炭
素繊維は、マトリックス樹脂との接着性を高めるため
に、X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度比
O/Cが0.1〜0.3であることが好ましい。The carbon fiber constituting the carbon fiber strand of the present invention has a surface oxygen concentration ratio O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.1 to 0. It is preferably 3.
【0028】表面酸素濃度O/Cが0.1未満の場合は
マトリックス樹脂との接着性が劣り、複合材料の物性低
下の原因となるので好ましくない。一方、表面酸素濃度
O/Cが0.3を超える場合は炭素繊維自体の強度が低
下するので好ましくない。If the surface oxygen concentration O / C is less than 0.1, the adhesiveness with the matrix resin will be poor and this will cause deterioration of the physical properties of the composite material. On the other hand, when the surface oxygen concentration O / C exceeds 0.3, the strength of the carbon fiber itself decreases, which is not preferable.
【0029】炭素繊維の表面酸素濃度比O/Cを上記範
囲にするためには、炭素繊維の製造工程において、炭素
化処理終了後、表面処理を施すことが好ましい。In order to keep the surface oxygen concentration ratio O / C of the carbon fiber within the above range, it is preferable to carry out a surface treatment after the carbonization treatment in the carbon fiber production process.
【0030】かかる表面処理は、液相処理、気相処理な
どによる表面処理を挙げることができる。本発明におい
ては、生産性、処理の均一性、安定性等の観点から、液
相電解表面処理が好ましい。Examples of such surface treatment include liquid phase treatment and gas phase treatment. In the present invention, the liquid-phase electrolytic surface treatment is preferable from the viewpoint of productivity, treatment uniformity, stability and the like.
【0031】炭素繊維の表面処理を行う程度を管理する
ための指標としては、X線光電子分光法(XPS)によ
り測定される炭素繊維の表面酸素濃度比O/Cが好まし
い。As an index for controlling the degree of surface treatment of carbon fiber, the surface oxygen concentration ratio O / C of carbon fiber measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is preferable.
【0032】O/Cは一例として次の方法によって求め
ることができる。日本電子株式会社製X線光電子分光器
ESCA JPS−9000MXにより、予めサイジン
グ剤を落とした炭素繊維を10ー6Paに減圧した測定
室中に入れ、Mgを対極として電子線加速電圧10k
V、10mAの条件で発生させたX線を照射し、炭素原
子、酸素原子より発生する光電子のスペクトルを測定
し、その面積比を算出する。The O / C can be obtained by the following method as an example. By using an X-ray photoelectron spectroscope ESCA JPS-9000MX manufactured by JEOL Ltd., the carbon fiber preliminarily stripped of the sizing agent was put into a measuring chamber depressurized to 10-6 Pa, and the electron beam accelerating voltage 10 k with Mg as a counter electrode
The X-ray generated under the conditions of V and 10 mA is irradiated, the spectrum of photoelectrons generated from carbon atoms and oxygen atoms is measured, and the area ratio is calculated.
【0033】発生する光電子の割合は各元素により異な
り、この日本電子株式会社製X線光電子分光器ESCA
JPS−9000MXの装置特性による換算係数は
2.69である。The proportion of photoelectrons generated differs depending on each element. This X-ray photoelectron spectrometer ESCA manufactured by JEOL Ltd.
The conversion factor according to the device characteristics of JPS-9000MX is 2.69.
【0034】表面処理を経た炭素繊維は、充分に洗浄し
電解質を除去した後、前述したサイズ剤を施すことが好
ましい。It is preferable that the surface-treated carbon fiber is thoroughly washed to remove the electrolyte, and then the above-mentioned sizing agent is applied thereto.
【0035】サイズ剤の付与は、スプレー法、液浸法、
転写法等、既知の方法を採択し得るが、汎用性、効率
性、付与の均一性に優れることから、液浸法が特に好ま
しい。The sizing agent is applied by a spray method, a liquid immersion method,
Although a known method such as a transfer method can be adopted, the liquid immersion method is particularly preferable because it is excellent in versatility, efficiency, and uniformity of application.
【0036】炭素繊維ストランドをサイズ剤液に浸漬す
る際、サイズ剤液中に設けられた液没ローラー又は液浸
ローラーを介して、開繊と絞りを繰り返し、ストランド
の芯までサイズ剤を含浸させることが好ましい。When the carbon fiber strands are dipped in the sizing liquid, opening and squeezing are repeated through the immersion roller or the immersion roller provided in the sizing liquid to impregnate the sizing agent to the core of the strand. It is preferable.
【0037】サイズ剤付与処理は、アセトン等の溶剤に
ビニルエステルを溶解させた溶液中に炭素繊維を浸漬す
る溶剤法も可能であるが、乳化剤等を用い水系エマルジ
ョン中に炭素繊維を浸漬するエマルジョン法が人体への
安全性及び自然環境の汚染を防止する観点から好まし
い。The sizing agent can be applied by a solvent method in which carbon fibers are immersed in a solution in which vinyl ester is dissolved in a solvent such as acetone, but an emulsion in which carbon fibers are immersed in an aqueous emulsion using an emulsifier or the like. The method is preferable from the viewpoint of safety to the human body and prevention of pollution of the natural environment.
【0038】また、炭素繊維の取扱性や、耐擦過性、耐
毛羽性、含浸性を向上させるため、分散剤、界面活性剤
等の補助成分を添加しても良い。更に集束性などをより
向上させるために、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ
アミド、エポキシ樹脂など他の化合物を加えても良い。
これらはビニルエステル樹脂を含むサイズ浴に添加して
もよく、又は二段階以上に分けて付与しても良い。補助
成分の添加量はサイズ剤の付着量の50質量%以下が好
ましい。Further, auxiliary components such as a dispersant and a surfactant may be added in order to improve the handling property, scratch resistance, fluff resistance and impregnation property of the carbon fiber. Further, other compounds such as polyurethane, polyester, polyamide and epoxy resin may be added in order to further improve the focusing property.
These may be added to the size bath containing the vinyl ester resin, or may be applied in two or more stages. The addition amount of the auxiliary component is preferably 50% by mass or less of the attached amount of the sizing agent.
【0039】サイズ剤の付着量は0.3〜5.0質量%
が取扱性の点で好ましい。サイズ剤の付着量が0.3質
量%未満の場合は、炭素繊維が本発明を満足する不飽和
マトリックス樹脂との接着性を得られない外、集束性も
劣るので好ましくない。一方、サイズ剤の付着量が5.
0質量%を超える場合は、マトリックス樹脂が炭素繊維
ストランドに含浸するのを妨げるので好ましくない。The amount of the sizing agent deposited is 0.3 to 5.0% by mass.
Is preferable in terms of handleability. When the amount of the sizing agent attached is less than 0.3% by mass, the carbon fiber cannot obtain the adhesiveness with the unsaturated matrix resin satisfying the present invention, and the sizing property is poor, which is not preferable. On the other hand, the amount of sizing agent deposited is 5.
When it exceeds 0% by mass, it impedes the impregnation of the carbon fiber strands with the matrix resin, which is not preferable.
【0040】サイズ剤付与処理後、炭素繊維ストランド
は通常の乾燥工程により、サイズ剤付与時の分散媒であ
った水の乾燥あるいは溶媒である溶剤の乾燥を行う。乾
燥工程は乾燥炉を通過させる方法、過熱したローラーに
接触させる方法等、既知の方法を採択し得る。乾燥温度
は特に限定されるものではないが、汎用的な水系エマル
ジョンの場合は通常80℃〜200℃に設定される。ま
た、本発明においては、乾燥工程の後、200℃以上の
熱処理工程を経ることも可能である。After the sizing treatment, the carbon fiber strands are dried by a usual drying process such as water which is a dispersion medium at the time of sizing or a solvent which is a solvent. For the drying step, a known method such as a method of passing through a drying furnace or a method of contacting with a heated roller can be adopted. The drying temperature is not particularly limited, but in the case of a general-purpose aqueous emulsion, it is usually set to 80 ° C to 200 ° C. Further, in the present invention, after the drying step, a heat treatment step at 200 ° C. or higher can be performed.
【0041】本発明の炭素繊維ストランドは、後述する
測定方法により得られる風合い度が150〜1500g
f/mm2(1.5〜15MPa)であることが好まし
い。風合い度が150gf/mm2未満の場合は、引抜
成形などの工程において、炭素繊維ストランドを支持す
る支点(ガイドローラー等)の支点間距離が大きいとこ
ろで、炭素繊維ストランドの部分的なたるみが発生し、
巻きつきや切断などトラブルを誘発しやすいので好まし
くない。一方、1500gf/mm2を超えると炭素繊
維ストランドの拡がり性が低下することなどにより、マ
トリックス樹脂の含浸性が低下するので好ましくない。The carbon fiber strand of the present invention has a texture of 150 to 1500 g obtained by the measuring method described later.
It is preferably f / mm 2 (1.5 to 15 MPa). If the texture is less than 150 gf / mm 2 , partial sagging of the carbon fiber strands will occur in the process such as pultrusion molding where the distance between the fulcrums of the fulcrums (guide rollers, etc.) supporting the carbon fiber strands is large. ,
It is not preferable because it easily causes troubles such as winding and cutting. On the other hand, if it exceeds 1500 gf / mm 2 , it is not preferable because the spreadability of the carbon fiber strands is reduced and the impregnation property of the matrix resin is reduced.
【0042】本発明における炭素繊維ストランドは、ス
チレン溶媒中の分散不良度が10000フィラメント当
たり3〜50であることが好ましい。The carbon fiber strand in the present invention preferably has a degree of poor dispersion in a styrene solvent of 3 to 50 per 10,000 filaments.
【0043】分散不良度が3未満の場合は、不飽和ポリ
エステルやビニルエステルのような不飽和マトリックス
樹脂系の引抜成形やFW成形における樹脂含浸中に炭素
繊維ストランドが必要以上に開繊し、含浸後以降の集束
性が低下し、ガイドローラーやダイス等での単糸切断を
伴うトラブルが発生しやすくなるので好ましくない。When the degree of dispersion failure is less than 3, the carbon fiber strands are unnecessarily opened and impregnated during the resin impregnation in the pultrusion molding or FW molding of an unsaturated matrix resin such as unsaturated polyester or vinyl ester. This is not preferable because the bundle-forming property after that is deteriorated, and troubles such as cutting of a single yarn with a guide roller or a die are likely to occur.
【0044】一方、分散不良度が50を超える場合は、
不飽和マトリックス樹脂の含浸ムラがおこり、複合材料
の物性低下の原因となるので好ましくない。On the other hand, when the degree of dispersion failure exceeds 50,
The unsaturated matrix resin is impregnated unevenly, which causes deterioration of the physical properties of the composite material, which is not preferable.
【0045】炭素繊維ストランドのストランド引張り強
度は、4000MPa以上が好ましく、4500MPa
以上がより好ましい。The strand tensile strength of the carbon fiber strand is preferably 4000 MPa or more, and 4500 MPa.
The above is more preferable.
【0046】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【0047】[0047]
【実施例】以下の実施例及び比較例の条件により炭素繊
維ストランドを作製した。各炭素繊維ストランドの諸物
性値を、以下の方法により測定した。EXAMPLES Carbon fiber strands were produced under the conditions of the following examples and comparative examples. Various physical properties of each carbon fiber strand were measured by the following methods.
【0048】<走行時炭素繊維ストランド幅>図1に示
す通り、セットしたボビン2より巻取られた炭素繊維ス
トランド4は、ガイドローラー6、8、10及び12に
接触後、イメージセンサー14上を通過させた。その
後、ニップローラー16a及び16bにより5m/分の
速度で引き取らせた。その際、炭素繊維ストランド4に
撚りがかからないように注意し、また、ガイドローラー
6と、ニップローラー16a及び16bとの間における
炭素繊維ストランドのテンションが200gf(2N)
になるよう調整した。テンション等が安定した時点でイ
メージセンサーの読み取りを開始した。読み取りは2秒
間隔で1分間行い、読み取り値の平均を走行時炭素繊維
ストランド幅(W1)とした。<Carbon Fiber Strand Width During Running> As shown in FIG. 1, the carbon fiber strand 4 wound from the set bobbin 2 comes in contact with the guide rollers 6, 8, 10 and 12 and then moves on the image sensor 14. Let it pass. Then, it was made to pick up by the nip rollers 16a and 16b at a speed of 5 m / min. At that time, be careful not to twist the carbon fiber strands 4, and the tension of the carbon fiber strands between the guide roller 6 and the nip rollers 16a and 16b is 200 gf (2N).
I adjusted it to be. The reading of the image sensor was started when the tension etc. became stable. Reading was performed at 2-second intervals for 1 minute, and the average of the readings was taken as the running carbon fiber strand width (W1).
【0049】イメージセンサーは、株式会社キーエンス
社製(センサーヘッドVG―035、コントローラーV
G―300)のものを使用した。The image sensor is manufactured by Keyence Corporation (sensor head VG-035, controller V
G-300) was used.
【0050】<静止時炭素繊維ストランド幅>4cm長
に切断した炭素繊維ストランドを5束用意し、上記のイ
メージセンサーで各炭素繊維ストランドの幅を測定し、
その平均値を静止時炭素繊維ストランド(W2)とし
た。<Carbon fiber strand width at rest> Five bundles of carbon fiber strands cut to a length of 4 cm were prepared, and the width of each carbon fiber strand was measured by the above image sensor.
The average value was used as a carbon fiber strand at rest (W2).
【0051】<炭素繊維ストランド厚み>走行時炭素繊
維ストランド幅測定終了後、図1に示す装置の駆動を停
止させ、ガイドローラー6と、ニップローラー16a及
び16bとの間における炭素繊維ストランドの任意の5
箇所の厚みを厚みゲージ(株式会社ミツトヨ製厚みゲー
ジNo.2050F)を用いて測定し、その平均値を炭
素繊維ストランド厚み(D)とした。<Carbon Fiber Strand Thickness> After the measurement of the width of the carbon fiber strand during running, the driving of the apparatus shown in FIG. 1 is stopped, and any carbon fiber strand between the guide roller 6 and the nip rollers 16a and 16b is stopped. 5
The thickness of the portion was measured using a thickness gauge (thickness gauge No. 2050F manufactured by Mitutoyo Corporation), and the average value was used as the carbon fiber strand thickness (D).
【0052】<風合い度>風合い度は大栄科学精器製作
所(株)製ハイドロメーター 型式:HOM−2を用い
て以下の条件で測定した。
測定サンプル:20cm長の炭素繊維ストランド
スリット幅:5mm(S)
測定方法:サンプルをスリットと直角及びサンプル中央
部がスリット上になるように試料台に載せた。次に幅1
mm、長さ200mmの金属プレートでこのサンプルを
スリット間に深さ10mmまで10mm/secの速さ
で押し込み、このときの金属プレートに負荷する最大荷
重を測定した。測定は指示計の示す値を読む、測定は5
回行い、その平均値を測定値(F)とした。<Handling degree> The handing degree was measured using a hydrometer model: HOM-2 manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd. under the following conditions. Measurement sample: 20 cm long carbon fiber strand slit width: 5 mm (S) Measurement method: The sample was placed on the sample stand at right angles to the slit and with the center of the sample on the slit. Then width 1
This sample was pushed into the slits to a depth of 10 mm at a speed of 10 mm / sec using a metal plate having a length of 200 mm and a length of 200 mm, and the maximum load applied to the metal plate at this time was measured. For measurement, read the value indicated by the indicator, and measure 5
The measurement was repeated, and the average value was used as the measurement value (F).
【0053】[0053]
【数2】
F:ハイドロメーターの測定値[gf]
S:スリット幅(=5mm)
W2:静止時炭素繊維ストランド幅[mm]
D:炭素繊維ストランド厚み[mm]
上記測定値等から、風合い度は上記式(2)で算出し
た。[Equation 2] F: Hydrometer measurement value [gf] S: Slit width (= 5 mm) W2: Resting carbon fiber strand width [mm] D: Carbon fiber strand thickness [mm] From the above measurement values, the texture is calculated by the above formula ( Calculated in 2).
【0054】<スチレン溶媒中の分散不良度>炭素繊維
ストランドを3mm長に切断し、界面活性剤0.5質量
%を含むスチレン溶媒10mlの入った100mlビー
カーに投入した。このビーカーは、超音波洗浄機(本多
電子株式会社製3周波超音波洗浄機 型式W−133)
にて45kHzの超音波を10秒間付与した。その後、
光学顕微鏡にて20倍の倍率で観察し、炭素繊維フィラ
メント同士が絡んだ等の未分散部分の個数を数えた。そ
の個数値を10000本のフィラメント当たりに換算し
た値を求め、この換算値を分散不良度とした(例えば1
2000本のフィラメントからなる炭素繊維ストランド
を測定した場合は未分散部分の個数を1.2で除し
た。)。<Dispersion Defect in Styrene Solvent> The carbon fiber strand was cut into a length of 3 mm and put into a 100 ml beaker containing 10 ml of a styrene solvent containing 0.5% by mass of a surfactant. This beaker is an ultrasonic cleaner (Honda Electronics Co., Ltd. 3-frequency ultrasonic cleaner model W-133)
The ultrasonic wave of 45 kHz was applied for 10 seconds. afterwards,
It was observed with an optical microscope at a magnification of 20 times, and the number of undispersed parts such as carbon fiber filaments entangled with each other was counted. A value obtained by converting the number value per 10,000 filaments was obtained, and this converted value was defined as the degree of dispersion failure (for example, 1
When measuring a carbon fiber strand composed of 2000 filaments, the number of undispersed parts was divided by 1.2. ).
【0055】<引抜試験>ビニルエステル樹脂(昭和高
分子社製リポキシR−806)100部、過酸化物硬化
剤(日本油脂製パーキュア−O)2部に調整されたマト
リックス樹脂を樹脂浴(長さ:400mm、幅:120
mm、高さ:100mm)に適量投入した。30cm長
に切断した炭素繊維ストランドを適度な本数、平行に束
ね(以下サンプル束という)、両端を市販の炭素繊維ス
トランド(東邦テナックス社製ベスファイト、1200
0フィラメント、引張強度3900MPa、引張弾性率
235GPa)にて縛り固定する。この内、片端に関し
ては固定に使用している市販の炭素繊維ストランド1束
(以下誘導糸とする)を予め絞りガイド及び筒状の金型
(内容 断面:10mm×3mm、長さ300mm)を
通過させておいた。サンプル束を樹脂浴長さ方向と平行
に浸漬させ、30秒浸漬後、サンプル束が金型内に収ま
るよう誘導糸を引っ張った。その後、誘導糸を切断、除
去した。尚、サンプル束を形成する炭素繊維ストランド
の本数は炭素繊維単繊維の断面積及び炭素繊維ストラン
ドのフィラメント数により決めた(炭素繊維体積含有率
Vfが60%になるように調整した)。以上の引抜試験
から、
○:特に問題なし △:絞りガイドや金型入口で毛羽
塊が発生した ×:誘導中に誘導糸が切断した
上記の引抜性の指標に基づいて、引抜性を評価した。<Pull-out test> 100 parts of a vinyl ester resin (Lipoxy R-806 manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) and 2 parts of a peroxide curing agent (Percure-O manufactured by NOF CORPORATION) were used as resin matrices (long). Size: 400 mm, width: 120
mm, height: 100 mm). An appropriate number of carbon fiber strands cut into a length of 30 cm are bundled in parallel (hereinafter referred to as a sample bundle), and both ends are commercially available carbon fiber strands (Besphite 1200 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.).
0 filaments, a tensile strength of 3900 MPa, a tensile elastic modulus of 235 GPa) are tied and fixed. Of these, for one end, one bundle of commercially available carbon fiber strands used for fixation (hereinafter referred to as induction yarn) is passed through a drawing guide and a tubular mold (content cross section: 10 mm x 3 mm, length 300 mm) in advance. I let it. The sample bundle was dipped in parallel with the length direction of the resin bath, and after soaking for 30 seconds, the guide yarn was pulled so that the sample bundle fits in the mold. After that, the guide yarn was cut and removed. The number of carbon fiber strands forming the sample bundle was determined by the cross-sectional area of the carbon fiber single fibers and the number of filaments of the carbon fiber strand (adjusted so that the carbon fiber volume content Vf was 60%). From the above pulling test, ○: no particular problem △: fluff lumps were generated at the drawing guide or the mold inlet ×: guide yarn was cut during induction Based on the above pullability index, the pullability was evaluated. .
【0056】<層間剪断強度(ILSS)>上記のサンプ
ル束が充填された金型を150℃雰囲気のオーブン中に
7分間入れ、マトリックス樹脂を硬化させた。離型した
成型物からJISK7078に準拠した試験片を作製
し、同規定に準拠してILSSの測定をした。<Interlaminar Shear Strength (ILSS)> The mold filled with the above sample bundle was placed in an oven at 150 ° C. for 7 minutes to cure the matrix resin. A test piece conforming to JIS K7078 was prepared from the released molded product, and ILSS was measured according to the same regulations.
【0057】<濡れ性>上記成型物の内、ILSS測定
に用いない部分を曲げ試験的破壊し、破断面のSEM観
察を行い、
◎:繊維表面のほぼ全面に樹脂が付着 ○:繊維表面
の大半に樹脂が付着
△:繊維表面の一部に樹脂が付着 ×:繊維表面への
樹脂付着がほとんど観察できない
上記の濡れ性の指標に基づいて、濡れ性を評価した。<Wettability> In the above-mentioned molded product, a portion not used for ILSS measurement was subjected to bending test fracture, and the fracture surface was observed by SEM. ◎: Resin adhered to almost the entire fiber surface ○: Fiber surface Resin adheres to the most part Δ: Resin adheres to a part of the fiber surface ×: Almost no resin adhesion to the fiber surface can be observed. The wettability was evaluated based on the above wettability index.
【0058】実施例1〜5、比較例1〜2
X線光電子分光法により測定される炭素繊維の表面酸素
濃度比O/Cが0.2である未サイジングの炭素繊維ス
トランド(東邦テナックス社製ベスファイト、1200
0フィラメント、引張強度4800MPa、引張弾性率
240GPa)をビスフェノールA系メタクリル型ビニ
ルエステル樹脂(共栄社化学社製エポキシエステル30
00M)100部をポリオキシエチレンスチレン化フェ
ノールエーテル40部で乳化した水エマルジョンが入っ
たサイジング浴に連続的に浸漬させた後、水分を乾燥除
去し、炭素繊維ストランドを得た。その際、浴濃度、乾
燥温度、サイジング方法を調整することにより、表1に
挙げる炭素繊維ストランドを得た。これらの炭素繊維ス
トランドを用いて、上記に挙げた各種評価試験を行っ
た。その結果を表1にまとめて示した。Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 2 Unsized carbon fiber strands (produced by Toho Tenax Co., Ltd.) in which the surface oxygen concentration ratio O / C of carbon fibers measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.2. Bethfight 1200
0 filament, tensile strength 4800 MPa, tensile elastic modulus 240 GPa) bisphenol A methacrylic vinyl ester resin (Kyoeisha Chemical Co., Ltd. epoxy ester 30
100 M) was continuously dipped in a sizing bath containing a water emulsion obtained by emulsifying 100 parts of polyoxyethylene styrenated phenol ether with 40 parts, and then water was removed by drying to obtain a carbon fiber strand. At that time, the carbon fiber strands listed in Table 1 were obtained by adjusting the bath concentration, the drying temperature, and the sizing method. Using these carbon fiber strands, the various evaluation tests listed above were performed. The results are summarized in Table 1.
【0059】サイジング方法は、図2、3、4、5及び
6でそれぞれ示されるA法、B法、C法、D法及びE法
を適宜用いた。As the sizing method, method A, method B, method C, method D and method E shown in FIGS. 2, 3, 4, 5 and 6, respectively, were appropriately used.
【0060】図2、3、4、5及び6のそれぞれのサイ
ジング方法において、炭素繊維ストランド22、32、
42、52及び72は、ガイドローラー24、34、4
4、54及び74を経て、サイジング浴26、36、4
6、56及び76に連続的に浸漬させた。その後、必要
に応じ、絞りローラー28、30、38、58及び7
8、並びに、ヒートローラー60、62、64、66、
80及び82を経て、乾燥炉へ搬送した。In each of the sizing methods of FIGS. 2, 3, 4, 5 and 6, carbon fiber strands 22, 32,
42, 52 and 72 are guide rollers 24, 34, 4
4, 54 and 74, sizing baths 26, 36, 4
6, 56 and 76 were continuously dipped. Then, if necessary, the squeezing rollers 28, 30, 38, 58 and 7
8, and heat rollers 60, 62, 64, 66,
It was conveyed to a drying furnace via 80 and 82.
【0061】表1の結果に示すように、実施例1乃至6
は何れも満足な結果が得られた。しかし、比較例1は炭
素繊維ストランドの走行時扁平率が低く、濡れ性が△
等、満足な結果は得られなかった。比較例2は炭素繊維
ストランドの走行時扁平率、風合い度、及び分散不良度
が高く、引抜性が×等、満足な結果は得られなかった。As shown in the results of Table 1, Examples 1 to 6
In all cases, satisfactory results were obtained. However, in Comparative Example 1, the flatness of the carbon fiber strand during traveling was low and the wettability was Δ.
Etc., no satisfactory result was obtained. In Comparative Example 2, the running flatness of the carbon fiber strands, the texture, and the degree of poor dispersion were high, and the drawability was x and the like, and satisfactory results were not obtained.
【0062】[0062]
【表1】
表1
────────────────────────────────────
実施例No 比較例No
────────────── ─────
1 2 3 4 5 1 2
────────────────────────────────────
浴中サイズ剤濃度 (g/L) 17 29 32 22 22 20 20
乾燥温度 (℃) 120 120 120 100 160 120 200
サイジング方法 A E A B E C D
サイズ剤付着量 (質量%) 0.7 1.6 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0
走行時炭素繊維ストラント゛幅(mm) 6.7 7.1 6.0 6.3 8.2 5.3 10.5
静止時炭素繊維ストラント゛幅(mm) 6.2 5.7 5.5 5.8 7.5 4.9 10.3
炭素繊維ストラント゛厚み (mm) 0.16 0.15 0.16 0.20 0.15 0.22 0.14
走行時扁平率 (%) 42 47 38 32 55 24 75
風合い度 (gf/mm2) 536 741 817 388 948 486 2551
分散不良度 21 32 41 9 36 46 82
引抜性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ×
濡れ性 ○ ◎ ◎ ○ ◎ △ ○
ILSS (MPa) 80 83 85 81 86 76 80
────────────────────────────────────
実施例6
X線光電子分光法により測定される炭素繊維の表面酸素
濃度比O/Cが0.2である未サイジングの炭素繊維ス
トランド(東邦テナックス社製ベスファイト、1200
0フィラメント、引張強度3900MPa、引張弾性率
235GPa)を、ビスフェノールA系メタクリル型ビ
ニルエステル樹脂(共栄社化学社製エポキシエステル3
002M)100部をポリオキシエチレンスチレン化フ
ェノールエーテル50部で乳化した濃度20g/lの水
エマルジョンが入ったサイジング浴に連続的に浸漬させ
た。その後、水分を120℃にて乾燥除去し(サイジン
グ方法:B法)、サイズ付着量0.9%、走行時扁平率
32、風合い度454gf/mm2、分散不良度12の
炭素繊維ストランドを得た。この炭素繊維ストランドを
用いて引抜試験を行ったところ、引抜性は○、ILSS
は78MPa、濡れ性は○と満足する結果となった。[Table 1] Table 1 ──────────────────────────────────── Example No Comparative Example No ── ──────────── ───── 1 2 3 4 5 1 2 ─────────────────────────── ────────── Sizing agent concentration (g / L) 17 29 32 22 22 20 20 Drying temperature (℃) 120 120 120 100 160 120 200 Sizing method A E A B E C D Sizing agent Adhesion amount (% by mass) 0.7 1.6 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Width of running carbon fiber strand (mm) 6.7 7.1 6.0 6.3 8.2 5.3 10.5 Width of resting carbon fiber strand (mm) 6.2 5.7 5.5 5.8 7.5 4.9 10.3 Thickness of carbon fiber strand ( mm) 0.16 0.15 0.16 0.20 0.15 0.22 0.14 Running flatness (%) 42 47 38 32 55 24 75 Texture (gf / mm 2 ) 536 741 817 388 948 486 2551 Dispersion degree 21 32 41 9 36 46 82 Pullability ○ ○ ○ ○ ○ ○ × Wettability ◎ ◎ ○ ◎ △ ○ ○ ILSS (MPa) 80 83 85 81 86 76 80 ────────────────────────────────── Example 6 An unsized carbon fiber strand having a surface oxygen concentration ratio O / C of carbon fiber measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.2 (Besphite, 1200 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., 1200
0 filament, tensile strength 3900 MPa, tensile elastic modulus 235 GPa), bisphenol A methacrylic vinyl ester resin (Kyoeisha Chemical Co., Ltd. epoxy ester 3
(002M) 100 parts of polyoxyethylene styrenated phenol ether was continuously immersed in a sizing bath containing a water emulsion having a concentration of 20 g / l. After that, the water content is dried and removed at 120 ° C. (sizing method: B method) to obtain a carbon fiber strand having a size adhesion amount of 0.9%, a running flatness of 32, a texture of 454 gf / mm 2 , and a dispersibility of 12. It was A pulling test was conducted using this carbon fiber strand, and the pullability was ◯, ILSS
Was 78 MPa and the wettability was ◯.
【0063】比較例3
X線光電子分光法により測定される炭素繊維の表面酸素
濃度比O/Cが0.2である未サイジングの炭素繊維ス
トランド(東邦テナックス社製ベスファイト、1200
0フィラメント、引張強度4800MPa、引張弾性率
240GPa)を、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ社製エピコート1001)100
部をPO/EOポリエーテル30部で乳化した濃度25
g/lの水エマルジョンが入ったサイジング浴に連続的
に浸漬させた。その後、水分を120℃で乾燥除去し
(サイジング方法:A法)、サイズ付着量1.3%、走
行時扁平率30、風合い度1423gf/mm2、分散
不良度34の炭素繊維ストランドを得た。この炭素繊維
ストランドを用いて引抜試験を行ったところ、引抜性は
○、ILSSは74MPa、濡れ性は×とマトリックス
樹脂との接着性が満足な結果ではなかった。Comparative Example 3 An unsized carbon fiber strand having a surface oxygen concentration ratio O / C of 0.2 measured by X-ray photoelectron spectroscopy (Besphite, 1200 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)
0 filament, tensile strength of 4800 MPa, tensile elastic modulus of 240 GPa), bisphenol A type epoxy resin (Epicote 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) 100
Concentration of 25 parts emulsified with 30 parts of PO / EO polyether
It was continuously immersed in a sizing bath containing g / l of water emulsion. Then, the water content was dried and removed at 120 ° C. (sizing method: method A) to obtain a carbon fiber strand having a size adhesion amount of 1.3%, a running flatness of 30, a texture of 1423 gf / mm 2 , and a dispersibility of 34. . When a pulling test was conducted using this carbon fiber strand, the pullability was ◯, the ILSS was 74 MPa, and the wettability was x, and the adhesion to the matrix resin was not satisfactory.
【0064】比較例4
X線光電子分光法により測定される炭素繊維の表面酸素
濃度比O/Cが0.2である未サイジングの炭素繊維ス
トランド(東邦テナックス社製ベスファイト、1200
0フィラメント、引張強度4800MPa、引張弾性率
240GPa)を、ウレタン変性エポキシ樹脂(DIC
社製N320)の20g/l水溶液が入ったサイジング
浴に連続的に浸漬させた。その後、水分を120℃で乾
燥除去し(サイジング方法:E法)、サイズ付着量0.
6%、走行時扁平率61、風合い度425gf/m
m2、分散不良度28の炭素繊維ストランドを得た。こ
の炭素繊維ストランドを用いて引抜試験を行ったとこ
ろ、引抜性は△、ILSSは72MPa、濡れ性は×と
満足な結果ではなかった。Comparative Example 4 An unsized carbon fiber strand having a surface oxygen concentration ratio O / C of 0.2 measured by X-ray photoelectron spectroscopy (Besphite, 1200 manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)
0 filament, tensile strength 4800 MPa, tensile elastic modulus 240 GPa, urethane modified epoxy resin (DIC
It was continuously immersed in a sizing bath containing a 20 g / l aqueous solution of N320). Then, the water content is dried and removed at 120 ° C. (sizing method: E method), and the size adhesion amount of 0.
6%, flatness during running 61, texture 425 gf / m
A carbon fiber strand having m 2 and a dispersibility of 28 was obtained. When a pulling test was performed using this carbon fiber strand, the pullability was Δ, the ILSS was 72 MPa, and the wettability was ×, which were unsatisfactory results.
【0065】[0065]
【発明の効果】本発明の炭素繊維ストランドは不飽和マ
トリックス樹脂との接着性に優れるため、物性が優れた
炭素繊維強化不飽和マトリックス樹脂複合材料を得るこ
とが可能である。特に引抜成形においては、含浸性、引
抜性に優れ、成形時のトラブル発生を防止するという利
点がある。Since the carbon fiber strand of the present invention has excellent adhesiveness with the unsaturated matrix resin, it is possible to obtain a carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin composite material having excellent physical properties. Particularly in pultrusion molding, there are advantages that it is excellent in impregnating property and pultrusion property, and troubles during molding are prevented.
【図1】炭素繊維ストランドの走行時扁平率を測定する
ための試験機の一例を示す概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of a tester for measuring a running flatness of a carbon fiber strand.
【図2】炭素繊維ストランドのサイジング方法:A法を
示す概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing a sizing method for carbon fiber strands: Method A.
【図3】炭素繊維ストランドのサイジング方法:B法を
示す概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a sizing method for carbon fiber strands: method B.
【図4】炭素繊維ストランドのサイジング方法:C法を
示す概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing a carbon fiber strand sizing method: method C.
【図5】炭素繊維ストランドのサイジング方法:D法を
示す概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a sizing method of carbon fiber strands: D method.
【図6】炭素繊維ストランドのサイジング方法:E法を
示す概略説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a carbon fiber strand sizing method: E method.
2 ボビン
4 炭素繊維ストランド
6、8、10、12 ガイドローラー
14 イメージセンサー
16a、16b ニップローラー
22、32、42、52、72 炭素繊維ストランド
24、34、44、54、74 ガイドローラー
26、36、46、56、76 サイジング浴
28、30、38、58、78 絞りローラー
60、62、64、66、80、82 ヒートローラ
ー2 bobbins 4 carbon fiber strands 6, 8, 10, 12 guide rollers 14 image sensors 16a, 16b nip rollers 22, 32, 42, 52, 72 carbon fiber strands 24, 34, 44, 54, 74 guide rollers 26, 36, 46, 56, 76 Sizing bath 28, 30, 38, 58, 78 Squeezing roller 60, 62, 64, 66, 80, 82 Heat roller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 功 静岡県駿東郡長泉町上土狩234 東邦テナ ックス株式会社内 (72)発明者 梅元 禎孝 静岡県駿東郡長泉町上土狩234 東邦テナ ックス株式会社内 Fターム(参考) 4F072 AA04 AA07 AB10 AB14 AB15 AB17 AB22 AC05 AC14 AD08 AD23 AD38 AK17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Isao Nishimura Toho Tena 234 Uechikari, Nagaizumi-cho, Sunto-gun, Shizuoka Prefecture X Co., Ltd. (72) Inventor Sadataka Umemoto Toho Tena 234 Uechikari, Nagaizumi-cho, Sunto-gun, Shizuoka Prefecture X Co., Ltd. F-term (reference) 4F072 AA04 AA07 AB10 AB14 AB15 AB17 AB22 AC05 AC14 AD08 AD23 AD38 AK17
Claims (8)
むサイズ剤が0.3〜5.0質量%付着されてなる不飽
和マトリックス樹脂強化用の炭素繊維ストランドであっ
て、5m/分の速度でテンション200gf時において
ローラー掛けした後の走行時扁平率(幅/厚み)が25
〜70である炭素繊維ストランド。1. A carbon fiber strand for reinforcing an unsaturated matrix resin, comprising 0.3 to 5.0% by mass of a sizing agent containing 30% by mass or more of a vinyl ester resin, the carbon fiber strand being at a speed of 5 m / min. Flatness (width / thickness) during running after rolling with a roller at a tension of 200 gf is 25
~ 70 carbon fiber strands.
00本の炭素繊維フィラメントからなる請求項1に記載
の炭素繊維ストランド。2. The carbon fiber strand is 1000 to 500.
The carbon fiber strand according to claim 1, which is composed of 00 carbon fiber filaments.
〜1500gf/mm2である請求項1に記載の炭素繊
維ストランド。3. The texture of carbon fiber strands is 150.
The carbon fiber strand according to claim 1, having a weight of ˜1500 gf / mm 2 .
分散不良度が10000本の炭素繊維フィラメント当た
り3〜50である請求項1に記載の炭素繊維ストラン
ド。4. The carbon fiber strand according to claim 1, wherein the carbon fiber strand has a poor degree of dispersion in a styrene solvent of 3 to 50 per 10,000 carbon fiber filaments.
型ビニルエステル樹脂である請求項1に記載の炭素繊維
ストランド。5. The carbon fiber strand according to claim 1, wherein the vinyl ester resin is a bis type methacrylic vinyl ester resin.
の、X線光電子分光法により測定される表面酸素濃度比
O/Cが0.1〜0.3である請求項1に記載の炭素繊
維ストランド。6. The carbon fiber strand according to claim 1, wherein the carbon fiber forming the carbon fiber strand has a surface oxygen concentration ratio O / C measured by X-ray photoelectron spectroscopy of 0.1 to 0.3. .
維ストランドによって強化されてなる炭素繊維強化不飽
和マトリックス樹脂。7. A carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin reinforced by the carbon fiber strand according to claim 1.
ステル樹脂又はビニルエステル樹脂であり、引抜成形用
に供されてなる請求項7に記載の炭素繊維強化不飽和マ
トリックス樹脂。8. The carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin according to claim 7, wherein the unsaturated matrix resin is an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin and is used for pultrusion molding.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002093930A JP2003292633A (en) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | Carbon fiber strand, and carbon fiber reinforced unsaturated matrix resin |
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