JP2007131959A - 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 - Google Patents
熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007131959A JP2007131959A JP2005324339A JP2005324339A JP2007131959A JP 2007131959 A JP2007131959 A JP 2007131959A JP 2005324339 A JP2005324339 A JP 2005324339A JP 2005324339 A JP2005324339 A JP 2005324339A JP 2007131959 A JP2007131959 A JP 2007131959A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- resin
- thermoplastic resin
- sizing
- sizing agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 130
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 130
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 11
- -1 ester polyol Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 17
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101150062523 bath-39 gene Proteins 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011199 continuous fiber reinforced thermoplastic Substances 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N nonanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGZQGDTEZPERC-UHFFFAOYSA-N 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CCC(C(O)=O)CC1 PXGZQGDTEZPERC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043375 1,5-pentanediol Drugs 0.000 description 1
- LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical compound CC(O)COC(C)COC(C)CO LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAXFZZHBFXRZMT-UHFFFAOYSA-N 2-[3-(2-hydroxyethoxy)phenoxy]ethanol Chemical compound OCCOC1=CC=CC(OCCO)=C1 IAXFZZHBFXRZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WMRCTEPOPAZMMN-UHFFFAOYSA-N 2-undecylpropanedioic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(C(O)=O)C(O)=O WMRCTEPOPAZMMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 3-methylpentane-1,5-diol Chemical compound OCCC(C)CCO SXFJDZNJHVPHPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 3-phenylphthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(O)=O HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLIQIXIBZLTPGQ-UHFFFAOYSA-N 4-(2-hydroxyethoxy)benzoic acid Chemical compound OCCOC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 QLIQIXIBZLTPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940090248 4-hydroxybenzoic acid Drugs 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N Tetraethylene glycol, Natural products OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCC(CO)CC1 YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical class OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- LNGJOYPCXLOTKL-UHFFFAOYSA-N cyclopentane-1,3-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CCC(C(O)=O)C1 LNGJOYPCXLOTKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- MIMDHDXOBDPUQW-UHFFFAOYSA-N dioctyl decanedioate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)CCCCCCCCC(=O)OCCCCCCCC MIMDHDXOBDPUQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N elaidic acid methyl ester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diol Chemical compound OCCCCCCO XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910001853 inorganic hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N methyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N 0.000 description 1
- 229940073769 methyl oleate Drugs 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- ABMFBCRYHDZLRD-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,4-dicarboxylic acid Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)O)=CC=C(C(O)=O)C2=C1 ABMFBCRYHDZLRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAWFFNJAPKXVPH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,6-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 VAWFFNJAPKXVPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRRDCWDFRIJIQZ-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,8-dicarboxylic acid Chemical compound C1=CC(C(O)=O)=C2C(C(=O)O)=CC=CC2=C1 HRRDCWDFRIJIQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,6-dicarboxylic acid Chemical compound C1=C(C(O)=O)C=CC2=CC(C(=O)O)=CC=C21 RXOHFPCZGPKIRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001652 poly(etherketoneketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
【課題】ポリアミド樹脂との接着性に優れるサイジング剤を付与した熱可塑性樹脂強化用炭素繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリウレタン樹脂を水に分散してなるサイジング液に炭素繊維を浸漬してサイジング剤を炭素繊維に付与するに際し、前記ポリウレタン樹脂のポリオール成分がエステル系、前記サイジング液中の粒子の平均粒子径が10〜80nm、前記サイジング剤の炭素繊維に対する付着量が0.1〜5.0質量%、前記サイジング剤の軟化温度が50〜150℃とすることにより熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドを製造する。当該炭素繊維ストランドを配合した炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、フィラメントに炭素繊維とマトリックス樹脂との親和性が高い樹脂が付着しているので、曲げ強度等の機械的強度に優れる。
【選択図】なし
【解決手段】ポリウレタン樹脂を水に分散してなるサイジング液に炭素繊維を浸漬してサイジング剤を炭素繊維に付与するに際し、前記ポリウレタン樹脂のポリオール成分がエステル系、前記サイジング液中の粒子の平均粒子径が10〜80nm、前記サイジング剤の炭素繊維に対する付着量が0.1〜5.0質量%、前記サイジング剤の軟化温度が50〜150℃とすることにより熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドを製造する。当該炭素繊維ストランドを配合した炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、フィラメントに炭素繊維とマトリックス樹脂との親和性が高い樹脂が付着しているので、曲げ強度等の機械的強度に優れる。
【選択図】なし
Description
本発明は、熱可塑性樹脂マトリックスとの接着性に優れるサイジング剤が付与された熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法、及び当該炭素繊維ストランドによって強化された熱可塑性樹脂に関する。
炭素繊維及び炭素繊維複合材料は、引張強度・引張弾性率が高く、耐熱性、耐薬品性、疲労特性、耐摩耗性に優れる、線膨張係数が小さく寸法安定性に優れる、電磁波シールド性、X線透過性に富むなどの優れた特長を有している。このことから、スポーツ・レジャー、航空・宇宙、一般産業用途に幅広く適用されている。従来は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を複合材料のマトリックス樹脂とすることが多かったが、最近、リサイクル性・高速成型性の観点から熱可塑性樹脂が注目されている。
炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料のマトリックス樹脂としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66など)、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。
これら熱可塑性樹脂のうち、ポリアミド樹脂は、安価であり、耐熱性、機械的特性(強度、弾性率)、耐薬品性に優れた性質を有する。そのため、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料のマトリックスとして、今後飛躍的な成長が期待されている。
炭素繊維は、多数本の極細フィラメントを束ねた繊維束(ストランド)形状のものとして製造されるが、その取扱時において機械的摩擦などによって毛羽が発生し易い。このため、炭素繊維の集束性を向上させて取扱性を改善し、且つ、マトリックスとの親和性・接着性を向上させるために、炭素繊維にサイジング剤を付与するのが一般的である。
熱可塑性樹脂をマトリックスとする炭素繊維複合材料は、コンパウンドペレットの射出成型、樹脂含有長繊維ストランドをカットしたもので繊維強化樹脂複合材料用中間素材(いわゆる長繊維ペレット)の射出成型、射出圧縮成型、押出成型、ランダムマットを使用したスタンピング成型などの成型材料として用いられ、これらに含まれる炭素繊維は比較的短い繊維形態で使用されることが多い。
このため、炭素繊維複合材料の強度・弾性率等の機械的特性は、炭素繊維とマトリックスである熱可塑性樹脂との親和性・接着性に大きく影響を受ける。特に、近年は炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に対して更なる性能向上が要求されており、上記成型方法による場合は必要な強度が得られない場合がある。
サイジング剤と熱可塑性樹脂マトリックスとの親和性を考慮した炭素繊維用サイジング剤については、これまでに多くの提案がなされている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1には、ポリウレタンで被覆処理された炭素繊維ストランドが提案されている。この提案によれば、炭素繊維ストランドの取扱性の向上、並びに、炭素繊維強化熱可塑性樹脂の機械的特性の向上を図ることができることが開示されている。
また、特許文献2には、常温で液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、常温で固形状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ステアリン酸を必須成分とするサイジング剤が提案されている。更に、特許文献2には、上記サイジング剤が炭素繊維ストランドに良好な耐擦過性を与えることが記載されている。
しかしながら、特許文献1及び2で開示されたサイジング剤では、近年の炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料に対する更なる性能向上の要求に対しては、満足すべき補強効果を確保できなかった。
特開昭58−126375号公報 (特許請求の範囲)
特開平7−197381号公報 (特許請求の範囲)
本発明の目的は、熱可塑性樹脂マトリックスとの親和性・接着性に優れた熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法、及び当該炭素繊維ストランドを配合した炭素繊維強化熱可塑性樹脂を提供することにある。
上記目的を達成する本発明は、以下に記載のものである。
〔1〕 ポリウレタン樹脂を水に分散してなるサイジング液に炭素繊維を浸漬してサイジング剤を炭素繊維に付与する熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法であって、前記ポリウレタン樹脂のポリオール成分がエステル系、前記サイジング液中の粒子の平均粒子径が10〜80nm、前記サイジング剤の炭素繊維に対する付着量が0.1〜5.0質量%、前記サイジング剤の軟化温度が50〜150℃である熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法。
〔2〕 〔1〕に記載の製造方法により製造された熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドを5〜70質量%配合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂。
〔3〕 熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である〔2〕に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂。
本発明の炭素繊維ストランドにおいては、所定のポリウレタンが炭素繊維に付着し、ポリアミド樹脂に対する接着性に優れた被膜を形成している。
本発明の炭素繊維ストランドは、コンパウンドペレットの射出成型、樹脂含有長繊維ストランドをカットしたもので繊維強化樹脂複合材料用中間素材(いわゆる長繊維ペレット)の射出成型、射出圧縮成型、押出成型等の成型に好適に供される。これらの成型により得られる炭素繊維強化熱可塑性樹脂は、フィラメントを覆う被膜とポリアミド樹脂との親和性が高いので、曲げ強度等の機械的強度に優れる。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明の炭素繊維ストランドに付与されるサイジング液中の粒子の平均粒子径は、10〜80nmで、20〜60nmが好ましい。平均粒子径は、小さければ小さいほど好ましいが、10nm未満の粒子径を製造することは通常困難である。他方、平均粒子径が80nmを超えると、ポリアミド樹脂との接着性が低下するため、機械的強度が良好な炭素繊維強化熱可塑性樹脂が得られない。
サイジング液中の粒子の粒子径が小さいと、炭素繊維ストランド内部への浸透性が良好となり、炭素繊維ストランドの中心部分と外表面近くの部分との付着斑が解消され、結果として炭素繊維強化熱可塑性樹脂の機械的強度が向上する。また、サイジング液中の粒子の粒子径が小さいと、炭素繊維の上に形成されるサイジング剤の被覆の厚みが均一なものとなる。そのため、ポリアミド樹脂との接着性が良好となり、結果として炭素繊維強化熱可塑性樹脂の機械的強度が向上するものと考えられる。
本発明の炭素繊維ストランドに付与されるサイジング剤は、軟化温度が50〜150℃、好ましくは70〜130℃のものとする。軟化温度が150℃を超える場合は、ポリアミド樹脂との接着性が低下するため、機械的強度が良好な炭素繊維強化熱可塑性樹脂が得られない。軟化温度が50℃未満の場合も、軟化温度が150℃を超える場合と同様である。
本発明の熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドに付着されるポリウレタン樹脂のポリオール成分はエステル系とする。即ち、ポリウレタン樹脂の製造原料のポリオール成分としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられるが、ポリアミド樹脂との接着性が良好なポリオール成分はポリエステルポリオールである。
ポリエステルポリオールとしては、下記グリコール成分と下記酸成分とを脱水縮合反応させて得られるポリエステルポリオールを使用することができる。
ポリエステルポリオールを得る際に使用することができるグリコール成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量300〜6000)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキシド付加体等が挙げられる。
ポリエステルポリオールを得る際に使用することができる酸成分としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、サバチン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ナフタール酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビス(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸及びこれらジカルボン酸の無水物若しくはエステル形成性誘導体、並びに、p−ヒドロキシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエトキシ)安息香酸及びこれらヒドロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等が挙げられる。
また、ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステル及びこれらの共重合ポリエステルも使用することができる。
サイジング剤には上記ポリウレタン樹脂以外に、オレイン酸メチルやジオクチルセバケートなどの合成潤滑油、植物油、マッコーアルコールなどの高級アルコール、ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤や低度硫酸化油などの乳化剤等が含まれていてもよい。
上記サイジング剤を付与する炭素繊維ストランドは、ポリアクリロニトリル(PAN)系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系など、何れの炭素繊維も使用することができる。特に、PANを原料としたPAN系炭素繊維が、工業規模における生産性及び機械的特性に優れており好ましい。これらは市販品として入手できる。
炭素繊維ストランドを構成するフィラメント数は特に制限はないが、通常の製造工程で得られる炭素繊維ストランドのフィラメント数は1000〜50000本程度である。
炭素繊維ストランドを構成するフィラメントの直径は4〜10μmが好ましく、6〜8μmがより好ましい。
PAN系炭素繊維は、概略以下の工程を経て製造される。
まず最初の耐炎化工程では、アクリル繊維を200〜300℃の空気雰囲気中で加熱し、ニトリル基を閉環させ、アクリルポリマー中に酸素を導入して、高温下でも安定な構造にする。
炭素化工程では、不活性ガス雰囲気中1000℃以上の高温で焼成し、炭素含有率を90質量%以上まで高めた炭素繊維とする。
表面処理工程では、炭素繊維表面にマトリックス樹脂との接着性を高めるための含酸素官能基を導入する。
炭素繊維の表面処理としては、液相における薬液酸化・電解酸化、気相酸化などが挙げられる。これら表面処理のうちでも、生産性、処理の均一性の観点から、液相における電解酸化処理が好ましい。電解酸化処理に用いられる電解液としては、硫酸、硝酸、塩酸等の無機酸や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機水酸化物、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩類などが挙げられる。
炭素繊維ストランドに対するサイジング剤の付着量は、炭素繊維に対し0.1〜5.0質量%、好ましくは0.5〜2.0質量%とする。付着量が0.1質量%未満では成型加工時における炭素繊維ストランドの取扱性が劣る。一方、5.0質量%を超えると、炭素繊維ストランドの風合が低下し、ボビンに巻き取ったときの巻き密度が低下するので運送時に巻き崩れなどの問題が生じやすい。
以下、本発明の炭素繊維ストランドの製造方法の一例について説明する。
[サイジング液]
ポリウレタン樹脂を水に分散させた形態で使用するのが一般的である。ポリウレタン樹脂は、分子中に親水基を導入して自己乳化させてもよいし、公知の界面活性剤を用いて強制乳化させてもよい。
ポリウレタン樹脂を水に分散させた形態で使用するのが一般的である。ポリウレタン樹脂は、分子中に親水基を導入して自己乳化させてもよいし、公知の界面活性剤を用いて強制乳化させてもよい。
[サイジング剤]
本発明でサイジング剤とは、炭素繊維表面に付着したサイジング液中の組成物をいう。また、サイジング剤はサイジング液中では前述の粒子径の粒子として分散している。
本発明でサイジング剤とは、炭素繊維表面に付着したサイジング液中の組成物をいう。また、サイジング剤はサイジング液中では前述の粒子径の粒子として分散している。
[サイジング工程]
炭素繊維ストランドへのサイジング法は、スプレー法、ローラー浸漬法、ローラー転写法などがある。これらサイジング法のうちでも、生産性、均一性に優れるローラー浸漬法が好ましい。炭素繊維ストランドをサイジング液に浸漬する際には、サイジング浴中に設けられた浸漬ローラーを介して、開繊と絞りを繰り返し、ストランドの中までサイジング液を含浸させることが肝要である。
炭素繊維ストランドへのサイジング法は、スプレー法、ローラー浸漬法、ローラー転写法などがある。これらサイジング法のうちでも、生産性、均一性に優れるローラー浸漬法が好ましい。炭素繊維ストランドをサイジング液に浸漬する際には、サイジング浴中に設けられた浸漬ローラーを介して、開繊と絞りを繰り返し、ストランドの中までサイジング液を含浸させることが肝要である。
サイジング液を炭素繊維ストランドに含浸させた後、続く乾燥処理によって水分又は溶剤を除去して、目的とするサイジング剤を付与した炭素繊維ストランドを得る。炭素繊維に対するサイジング剤の付着量の調整は、サイジング液の濃度調整や、絞りローラーの調整などによって行う。
炭素繊維ストランドの乾燥は、例えば、熱風、熱板、ローラー、赤外線ヒーターなどを使用することができ、120〜150℃の温度に1〜10分保持させることが好ましい。
上記方法により製造した本発明の炭素繊維ストランドは、コンパウンドペレット、樹脂含有長繊維ストランドをカットした中間素材(いわゆる長繊維ペレット)、ランダムマット、一方向強化プリプレグなどに加工し、これを成型して成型品(炭素繊維強化熱可塑性樹脂)とすることができる。本発明の炭素繊維ストランドは、コンパウンドペレット、長繊維ペレットに加工して行う射出成型、射出圧縮成型、押出成型等の成型品を製造する場合に特に好適である。
炭素繊維強化熱可塑性樹脂に配合する本発明の炭素繊維ストランドの配合量は、炭素繊維の形態や成型方法、用途等によって異なるが、コストパフォーマンスの観点から5〜70質量%の範囲が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。
以下の実施例1〜4及び比較例1〜3に記載した条件によりサイジング剤の付着した炭素繊維ストランドを作製した。得られた炭素繊維ストランドの諸物性値について、以下の方法により測定した。
〔界面接着強度の測定〕
界面接着強度は、複合材界面特性評価装置(東栄産業社製)を用いたマイクロドロップレット試験により評価した。
界面接着強度は、複合材界面特性評価装置(東栄産業社製)を用いたマイクロドロップレット試験により評価した。
はじめに、炭素繊維ストランドから炭素繊維モノフィラメントを取り出した。図1に示すように、コ字状の台紙13の両端側に設けた突出部13a、13bに炭素繊維モノフィラメント11の両端をそれぞれ接着剤12で固定し、炭素繊維モノフィラメント11を台紙13に張設した。この台紙を装置の台紙ホルダーにセットした。台紙ホルダーはロードセルを備えた試料移動装置と連結されており、炭素繊維モノフィラメント11の繊維軸方向に台紙13を一定の速度で移動させることが可能となっている。250℃に加熱し溶融させたポリアミド樹脂(宇部興産製、宇部ナイロン 1011FB)を、装置に備えられた試料容器の網目から液滴状に懸垂して台紙13に張設した炭素繊維モノフィラメント11に接触させた。この操作により、炭素繊維モノフィラメント11にマイクロドロップレット14を付着させ、測定用試料を得た。マイクロドロップレットを室温で十分に冷却した後、炭素繊維モノフィラメント11をSUS製ブレード15a、15bで挟んだ。その後、台紙13を0.06mm/minの速度で炭素繊維モノフィラメント11の繊維軸方向に移動させ、マイクロドロップレット14から炭素繊維モノフィラメント11を引き抜くとともに、ロードセルで引き抜き時の最大荷重Fを測定した。10個以上の測定用試料を作製して測定を行い、直径30〜100μmのマイクロドロップレットについて最大荷重Fの平均値を求めた。なお、測定は、窒素雰囲気下、雰囲気温度23℃で行い、1個の測定用試料で測定するサンプル数は5個とした。
次式(iii)により界面剪断強度τを算出し、炭素繊維フィラメントとポリプロピレン樹脂の接着強度を評価した。
τ=F/πdl……(iii)
なお、式(iii)中、Fは引き抜き時の最大荷重、dは炭素繊維フィラメント径、lはマイクロドロップレットの引き抜き方向の粒子径を示す。
τ=F/πdl……(iii)
なお、式(iii)中、Fは引き抜き時の最大荷重、dは炭素繊維フィラメント径、lはマイクロドロップレットの引き抜き方向の粒子径を示す。
〔一方向積層板の曲げ試験〕
図2に示す装置を用いてサイジング剤を付与した炭素繊維にポリアミド樹脂(宇部興産製、宇部ナイロン 1022B)を含浸させて炭素繊維強化ストランドプリプレグを製造した。
図2に示す装置を用いてサイジング剤を付与した炭素繊維にポリアミド樹脂(宇部興産製、宇部ナイロン 1022B)を含浸させて炭素繊維強化ストランドプリプレグを製造した。
サイジング剤を付与した炭素繊維31を、270℃に保持された恒温槽38中にセットしたポリアミド樹脂浴39(幅10cm×長さ30cm)に30cm/分で連続的に浸漬し、樹脂浴の出側で絞りローラー34により余剰の樹脂を絞り取った後、ワインダー37で巻き取った。得られた炭素繊維強化ストランドプリプレグにおける炭素繊維の体積含有率は30%であった。なお、図2中、32はガイドローラー、33は浸漬ローラー、35は炭素繊維ストランドのパッケージを示す。
得られた炭素繊維強化ストランドプリプレグを、炭素繊維の配向方向を一方向に揃えてシート状に形成し、炭素繊維の配向方向をシート間で同一にして金型内に7枚積層した。金型内に積層した炭素繊維強化ストランドプリプレグを、270℃中6kgf/cm2(0.59MPa)で加圧下4分間加熱し、幅10mm×厚さ2mm×長さ12mmの炭素繊維強化プラスチック(CFRTP)試験片を作製した。CFRTP試験片の炭素繊維の体積含有率は30%であった。試験片5本について、JIS K 7074に準拠して曲げ試験(スパン/厚さ比=32、試験速度5.0mm/分)を実施した。
〔平均粒子径の測定〕
粒度分布測定装置 SALD−2100[島津製作所(株)製]を用いて測定した。
粒度分布測定装置 SALD−2100[島津製作所(株)製]を用いて測定した。
〔軟化温度の測定〕
サイジング剤を乾燥後の膜厚が150μmとなるように、室温で20時間乾燥した後、更に140℃で5分間乾燥させて乾燥固形物を作製した。次に、この試料を用いて、高化式フローテスター[島津製作所(株)製 CFT−500D]を使用し、荷重98N、内径1mm且つ長さ1mmのオリフィスを使用して測定した時の流動開始温度を測定した。前述、後述の軟化温度は、この流動開始温度のことを指す。
サイジング剤を乾燥後の膜厚が150μmとなるように、室温で20時間乾燥した後、更に140℃で5分間乾燥させて乾燥固形物を作製した。次に、この試料を用いて、高化式フローテスター[島津製作所(株)製 CFT−500D]を使用し、荷重98N、内径1mm且つ長さ1mmのオリフィスを使用して測定した時の流動開始温度を測定した。前述、後述の軟化温度は、この流動開始温度のことを指す。
実施例1
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液として、水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランAP−40、軟化温度:106℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:20nm]を純水で希釈し、樹脂濃度が25g/Lとなるように調整した。このサイジング液に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STS−24K N00」、直径7μm×24000フィラメント、繊度1.6g/m、引張強度4000MPa(408kgf/mm2)、引張弾性率238GPa(24.3tonf/mm2)]を連続的に浸漬させ、フィラメント間に前記サイジング液を含浸させた。続いて、140℃の乾燥機に3分間通して水分を蒸発させ、サイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液として、水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランAP−40、軟化温度:106℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:20nm]を純水で希釈し、樹脂濃度が25g/Lとなるように調整した。このサイジング液に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STS−24K N00」、直径7μm×24000フィラメント、繊度1.6g/m、引張強度4000MPa(408kgf/mm2)、引張弾性率238GPa(24.3tonf/mm2)]を連続的に浸漬させ、フィラメント間に前記サイジング液を含浸させた。続いて、140℃の乾燥機に3分間通して水分を蒸発させ、サイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ63MPa及び733MPaと高いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ63MPa及び733MPaと高いものであった。
実施例2
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランAP−30F、軟化温度:105℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:60nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランAP−30F、軟化温度:105℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:60nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ59MPa及び740MPaと高いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ59MPa及び740MPaと高いものであった。
実施例3
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW350、軟化温度:127℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:35nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW350、軟化温度:127℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:35nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ63MPa及び731MPaと高いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ63MPa及び731MPaと高いものであった。
実施例4
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW140SF、軟化温度:75℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:25nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW140SF、軟化温度:75℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:25nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ59MPa及び730MPaと高いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ59MPa及び730MPaと高いものであった。
比較例1
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW930、軟化温度:170℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:100nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW930、軟化温度:170℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:100nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ50MPa及び655MPaと低いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ50MPa及び655MPaと低いものであった。
比較例2
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW940、軟化温度:180℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:100nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ハイドランHW940、軟化温度:180℃、ポリオール成分:エステル系、平均粒子径:100nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ48MPa及び654MPaと低いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ48MPa及び654MPaと低いものであった。
比較例3
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ボンディック1310NE、軟化温度:173℃、ポリオール成分:エーテル系、平均粒子径:800nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(1) 炭素繊維ストランドの製造
サイジング液を水系ポリウレタン樹脂[大日本インキ化学工業(株)製ボンディック1310NE、軟化温度:173℃、ポリオール成分:エーテル系、平均粒子径:800nm]にした以外は実施例1と同様に操作してサイジング剤が1.0質量%付着した炭素繊維ストランドを得た。
(2) 炭素繊維ストランドの界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ52MPa及び650MPaと低いものであった。
得られた炭素繊維ストランドについて測定した界面接着強度及び一方向積層板の曲げ強度は表1に示すように、それぞれ52MPa及び650MPaと低いものであった。
11 炭素繊維モノフィラメント
12 接着剤
13 台紙
13a、13b 突出部
14 マイクロドロップレット
15a、15b ブレード
31 炭素繊維ストランド
32 ガイドローラー
33 浸漬ローラー
34 絞りローラー
35 パッケージ
37 ワインダー
38 恒温槽
39 樹脂浴
12 接着剤
13 台紙
13a、13b 突出部
14 マイクロドロップレット
15a、15b ブレード
31 炭素繊維ストランド
32 ガイドローラー
33 浸漬ローラー
34 絞りローラー
35 パッケージ
37 ワインダー
38 恒温槽
39 樹脂浴
Claims (3)
- ポリウレタン樹脂を水に分散してなるサイジング液に炭素繊維を浸漬してサイジング剤を炭素繊維に付与する熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法であって、前記ポリウレタン樹脂のポリオール成分がエステル系、前記サイジング液中の粒子の平均粒子径が10〜80nm、前記サイジング剤の炭素繊維に対する付着量が0.1〜5.0質量%、前記サイジング剤の軟化温度が50〜150℃である熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法により製造された熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドを5〜70質量%配合してなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂。
- 熱可塑性樹脂がポリアミド樹脂である請求項2に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005324339A JP2007131959A (ja) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005324339A JP2007131959A (ja) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007131959A true JP2007131959A (ja) | 2007-05-31 |
Family
ID=38153848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005324339A Pending JP2007131959A (ja) | 2005-11-09 | 2005-11-09 | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007131959A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012029399A (ja) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Denso Corp | コイルの製造方法及びコイル |
WO2013027708A1 (ja) | 2011-08-22 | 2013-02-28 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、その水分散液、サイジング剤の付着した炭素繊維束、シート状物、および炭素繊維強化複合材 |
WO2013172318A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 帝人株式会社 | 補強用炭素繊維束、その製造方法及びそれを用いた複合体の製造方法 |
WO2014045981A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 帝人株式会社 | 強化繊維束及びそれを用いた複合材料 |
JP2016065349A (ja) * | 2014-09-23 | 2016-04-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 複合物における透過性及び繊維体積率を制御するためのポリマーナノ粒子 |
JP6041416B2 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-12-07 | ジャパンマテックス株式会社 | 炭素繊維樹脂テープの製造方法及び炭素繊維樹脂テープ |
JP2017007266A (ja) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 学校法人日本大学 | 繊維強化ポリアミド複合材料の引抜製造装置及び引抜製造方法 |
JP2020158903A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 帝人フロンティア株式会社 | ポリウレタン樹脂補強用炭素繊維コード及びその製造方法 |
US11518857B2 (en) | 2017-09-08 | 2022-12-06 | Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. | Sizing agent for reinforcement fiber and applications thereof |
-
2005
- 2005-11-09 JP JP2005324339A patent/JP2007131959A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012029399A (ja) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Denso Corp | コイルの製造方法及びコイル |
WO2013027708A1 (ja) | 2011-08-22 | 2013-02-28 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、その水分散液、サイジング剤の付着した炭素繊維束、シート状物、および炭素繊維強化複合材 |
US9862824B2 (en) | 2011-08-22 | 2018-01-09 | Mitsubishi Chemical Corporation | Carbon fiber sizing agent, aqueous dispersion thereof, carbon fiber bundle applied with sizing agent, sheet-like article comprising carbon fiber bundle, and carbon fiber reinforced composite material |
WO2013172318A1 (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 帝人株式会社 | 補強用炭素繊維束、その製造方法及びそれを用いた複合体の製造方法 |
US9732195B2 (en) | 2012-05-15 | 2017-08-15 | Teijin Limited | Reinforcing carbon fiber bundle, method for manufacturing the same and method for manufacturing composite using the same |
WO2014045981A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 帝人株式会社 | 強化繊維束及びそれを用いた複合材料 |
JP2016065349A (ja) * | 2014-09-23 | 2016-04-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 複合物における透過性及び繊維体積率を制御するためのポリマーナノ粒子 |
JP6041416B2 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-12-07 | ジャパンマテックス株式会社 | 炭素繊維樹脂テープの製造方法及び炭素繊維樹脂テープ |
JP2017007266A (ja) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 学校法人日本大学 | 繊維強化ポリアミド複合材料の引抜製造装置及び引抜製造方法 |
US11518857B2 (en) | 2017-09-08 | 2022-12-06 | Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. | Sizing agent for reinforcement fiber and applications thereof |
JP2020158903A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 帝人フロンティア株式会社 | ポリウレタン樹脂補強用炭素繊維コード及びその製造方法 |
JP7315352B2 (ja) | 2019-03-26 | 2023-07-26 | 帝人フロンティア株式会社 | ポリウレタン樹脂補強用炭素繊維コードの製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007131959A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 | |
US11118022B2 (en) | Sizing agent coated carbon fiber, method for producing sizing agent coated carbon fiber, carbon fiber reinforced composite material, and method for producing carbon fiber reinforced composite material | |
JP2007231441A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド | |
EP2990185B1 (en) | Composite material including unidirectional continuous fibers and thermoplastic resin | |
EP1862281A1 (en) | Carbon fiber strand for reinforcing thermoplastic resins and method of producing the same | |
JP4616617B2 (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランドの製造方法 | |
CN102549050A (zh) | 纤维基材、这样的纤维基材的制备方法及用途 | |
JP5595705B2 (ja) | 摺動面材及び該摺動面材を備えた複層摺動部材 | |
JP5614187B2 (ja) | 複合強化繊維束の製造方法およびそれを用いた成形材料 | |
JP5494375B2 (ja) | 複合強化繊維束の製造方法およびそれを用いた成形材料 | |
JP2006291377A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド | |
KR20190058676A (ko) | 사이징제 도포 탄소섬유다발, 열가소성 수지 조성물, 성형체, 사이징제 도포 탄소섬유다발의 제조 방법, 및 성형체의 제조 방법 | |
Nayana et al. | Advanced polymeric composites via commingling for critical engineering applications | |
US4668578A (en) | Surface treated metallic filaments | |
JP4361401B2 (ja) | 炭素繊維、炭素繊維強化熱可塑性樹脂、及び炭素繊維の製造方法 | |
JP2006336131A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド | |
JP2008044999A (ja) | 均一性に優れたプリプレグの製造方法 | |
JP2011162767A (ja) | 炭素繊維強化ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物、ならびにそれを用いた成形材料および成形品 | |
JP5908765B2 (ja) | 複合材料の製造方法 | |
JP6338029B1 (ja) | サイジング剤塗布炭素繊維束、熱可塑性樹脂組成物、成形体、サイジング剤塗布炭素繊維束の製造方法、および成形体の製造方法 | |
JP2008240170A (ja) | 熱可塑性樹脂補強用複合糸及びそれを用いた樹脂含有ストランドの製造方法 | |
JP2006022441A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維 | |
CA3192495A1 (en) | Process for manufacturing a shaped object through filament winding | |
JP2006207073A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド | |
JP2006124852A (ja) | 熱可塑性樹脂強化用炭素繊維ストランド |