JP2004263359A5

JP2004263359A5 -

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Publication number: JP2004263359A5
Application number: JP2003157625A
Authority: JP
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2023-06-03

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】数平均分子量２０，０００以下、ＡＳＴＭＤ１３８６に準じて測定された酸価が２３〜１２０ｍｇＫＯＨ／ｇである酸変性されたポリプロピレン樹脂（化合物ａ）、ポリオキシ系ではない脂肪族系主鎖を有しエポキシ基を含有する樹脂（化合物ｂ）及びオレフィン系熱可塑性エラストマー樹脂（化合物ｃ）を構成成分として含むサイジング剤で収束されたことを特徴とする炭素繊維束。
【請求項２】サイジング剤総質量に対して、化合物ａを３５質量％以上、化合物ｂを３０質量％以上、化合物ｃを２０質量％以上含むサイジング剤で収束された請求項１記載の炭素繊維束。
【請求項３】化合物ｃが、ＡＳＴＭＤ１５２５−７０に準じて測定されたビカット軟化点が１２０℃以下の化合物である請求項１又は２記載の炭素繊維束。
【請求項４】エチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマー成分を含む共重合物を構成成分として含むサイジング剤であって、該共重合物をサイジング剤総質量に対し４０質量％以上含むサイジング剤で収束されたことを特徴とする炭素繊維束。
【請求項５】前記共重合物が、エチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマーとの共重合物（化合物ｄ）、若しくはエチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマーとアクリル酸エステルとの共重合物（化合物ｅ）である請求項４記載の炭素繊維束。
【請求項６】請求項４又は５記載のサイジング剤であり、エチレン或いはプロピレン、アクリル酸エステル及び酸無水基を含有するモノマーとの共重合物（化合物ｆ）を構成成分として含むサイジング剤で収束されたことを特徴とする炭素繊維束。
【請求項７】請求項４又は５記載のサイジング剤であり、数平均分子量２０，０００以下、ＡＳＴＭＤ１３８６に準じて測定された酸価が２３〜１２０ｍｇＫＯＨ／ｇである酸変性されたポリプロピレン樹脂（化合物ａ）を構成成分として含むサイジング剤で収束されたことを特徴とする炭素繊維束。
【請求項８】ポリオキシ系ではない脂肪族系主鎖を有しエポキシ基を含有する樹脂（化合物ｂ）が、エチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマーとの共重合物（化合物ｄ）、若しくはエチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマーとアクリル酸エステルとの共重合物（化合物ｅ）である請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭素繊維束。
【請求項９】サイジング剤が、分子中にエポキシ基、ビニル基、アミノ基、メタクリル基、アクリル基、直鎖アルキル基を有するシランカップリング剤をサイジング剤総質量に対し５質量％以下含む請求項１〜８のいずれか一項に記
載の炭素繊維束。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載のサイジング剤が炭素繊維束に付着され、所定長さに切断されてなり、炭素繊維束に対するサイジング剤の付着量が水以外の成分量で１〜５質量％であるチョップド炭素繊維束。
【請求項１１】炭素繊維束の目付が０．４〜１５ｇ／ｍであると共に、切断時の繊維束幅／厚みが３〜１０である請求項１０記載のチョップド炭素繊維束。
【請求項１２】請求項１〜９のいずれか一項に記載のサイジング剤を炭素繊維束に付着させ、所定長さに切断した後、乾燥させるチョップド炭素繊維束の製造方法であって、炭素繊維束に対してサイジング剤を水以外の成分量で１〜５質量％付着させ、炭素繊維束の含水率が２０〜６０質量％の湿潤状態で切断することを特徴とするチョップド炭素繊維束の製造方法。
【請求項１３】サイジング剤を水中に溶解或いは分散させた水系サイジング剤溶液として用いる請求項１２記載のチョップド炭素繊維束の製造方法。
【請求項１４】熱可塑性樹脂に、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の炭素繊維束又はチョップド炭素繊維束を炭素繊維量で３〜６０質量％配合した炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１５】熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルサルフィン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらのアロイ系樹脂の群から選ばれる少なくとも一つである請求項１４に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１６】請求項１４又は１５に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。

【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるサイジング剤のこれら３種の化合物の組成比率は、サイジング剤総質量に対して、化合物ａが３５質量％以上、化合物が３０質量％以上、化合物ｃが２０質量％以上であることが好ましい。上述したように、それぞれの化合物は、それぞれ重要な役割を担っていることから、その役割の効果的発現させるために、それぞれの最低の存在比率が決定される。

また、本発明の炭素繊維束は、エチレン或いはプロピレンとエポキシ基含有モノマー成分を含む共重合物を構成成分とするサイジング剤であって、この共重合物をサイジング剤総質量に対し４０質量％以上含むサイジング剤で収束されたことを特徴とするものである。構成成分のこの共重合物は、ポリオレフィン系樹脂と炭素繊維とのカップリング剤として、非常に効率よく作用する。これは共重合物のポリマーの主骨格が、エチレンユニットやプロピレンユニットより形成されているため、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂との相溶性に非常に優れ、更に分子中エポキシ基を有するため炭素繊維表面と強固な化学的相互作用を形成することが可能であるからである。

これは、既に述べたように、サイジング剤の水分の乾燥工程後の炭素繊維束に良好な集束性を付与できるからである。このような共重合物としては、住友化学（株）製"ボンドファースト"シリーズ、日本ポリオレフィン（株）製レクスパールＲＡシリーズ等が具体的に挙げられる。これらの共重合物は、サイジング剤総質量に対し４０質量％以上、好ましくは５０質量％以上含むことが必要である。４０質量％未満では、この化合物の界面接着性向上機能を十分に発揮させることができない。

更にまた本発明の炭素繊維束は、第一成分として化合物ｄ或いは化合物ｅをサイジング剤総質量に対し４０質量％以上含み、第二成分としてエチレン或いはプロピレンとアクリル酸エステル及び酸無水基を含有するモノマーとの共重合物（化合物ｆ）を構成成分とするサイジング剤で収束されたことを特徴とするものである。

このような第二成分の共重合物（化合物ｆ）も、ポリオレフィン系樹脂と炭素繊維とのカップリング剤として、非常に効率良く作用するものである。これは、共重合物（化合物ｆ）のポリマーの主骨格が、エチレンユニットやプロピレンユニットより形成されているために、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂との相溶性に非常に優れ、更に分子中に酸基を有するため、炭素繊維表面と強い化学的相互作用を形成することが可能であるからである。好ましいこれらの共重合物（化合物ｆ）としては、ビカット軟化点が１２０℃以下、好ましくは１１０℃以下のものである。これは、既に述べたように、サイジング剤の水分の乾燥工程後の炭素繊維束に良好な集束性を付与できるからである。このような共重合物（化合物ｆ）としては、住友化学（株）製"ボンダイン"シリーズ、日本ポリオ
レフィン（株）製レクスパールＥＴシリーズ等が具体的に挙げられる。これらの共重合物（化合物ｆ）は、サイジング剤総質量に対し４０質量％以上、好ましくは５０質量％以上含むことが必要である。４０質量％未満では、この化合物の界面接着性向上機能を十分に発揮させることができない。

また、第一成分として、化合物ｄ或いは化合物ｅをサイジング剤総質量に対し４０質量％以上含み、第二成分として、数平均分子量２０，０００以下、酸価が３０〜１００である酸変性されたポリプロピレン樹脂(化合物ａ)を構成成分とするサイジング剤で収束された炭素繊維束も、ポリオレフィン系樹脂と炭素繊維の界面接着性を良好にすることができる。