JP2023169089A - Sizing agent composition for fiber and sizing agent solution for fiber - Google Patents

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Abstract

To provide a fiber sizing agent that exhibits superior sizing properties and ensures superior adhesion between fiber and matrix resin.SOLUTION: A sizing agent composition for fiber contains a bisphenol type epoxy resin (A) represented by the general formula (1), and a nonionic surfactant (B). The bisphenol type epoxy resin (A) includes at least an epoxy resin (A1), where n in the general formula (1) is 0 or 1, and an epoxy resin (A2), where n in the general formula (1) is 2 or more. For each molecule of the bisphenol type epoxy resin (A), n in the general formula (1) is 20 or less. When the total weight of the epoxy resin (A1), where n in the general formula (1) is 0 or 1, is defined as W1, and the total weight of the epoxy resin (A2), where n in the general formula (1) is 2 or more, is defined as W2, the ratio between them (W1/W2) is 15/85-90/10.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、繊維用集束剤組成物及び繊維用集束剤溶液に関する。 The present invention relates to a sizing agent composition for fibers and a sizing agent solution for fibers.

近年、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及びポリプロピレン樹脂等のマトリックス樹脂と各種繊維との複合材料は、スポーツ用具、レジャー用品及び航空機等の分野で広く利用されている。これらの複合材料においては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維等の繊維が用いられている。これらの繊維には、上記複合材料とする加工工程において、通常、集束剤が付与される(例えば特許文献1を参照)。 In recent years, composite materials of matrix resins such as unsaturated polyester resins, phenolic resins, epoxy resins, and polypropylene resins and various fibers have been widely used in fields such as sports equipment, leisure goods, and aircraft. In these composite materials, fibers such as glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, metal fibers, mineral fibers, rock fibers, and slag fibers are used. A sizing agent is usually added to these fibers during the processing step to form the composite material (see, for example, Patent Document 1).

特開2013-249562号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-249562

複合材料の物性向上には、繊維の特性を有効に生かすという点から繊維とマトリックス樹脂との接着性が高いこと、及び、繊維束の取扱い性の観点から集束性が優れることが重要である。
しかしながら、従来の技術では、前記の特性を充分に向上できておらず、改善の余地があった。
In order to improve the physical properties of composite materials, it is important to have high adhesion between the fibers and the matrix resin in order to make effective use of the characteristics of the fibers, and to have excellent cohesiveness in terms of the ease of handling the fiber bundles.
However, conventional techniques have not been able to sufficiently improve the above-mentioned characteristics, and there is still room for improvement.

本発明は、集束性に優れかつ、繊維とマトリックス樹脂との接着性に優れた繊維用集束剤を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sizing agent for fibers that has excellent sizing properties and excellent adhesiveness between fibers and matrix resin.

本発明者は、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂(A)と、非イオン界面活性剤(B)とを含有する繊維用集束剤組成物であって、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)が、少なくとも、下記一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)と、下記一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)とを含み、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)1分子あたりの下記一般式(1)中のnは20以下であり、下記一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)の総重量W1と、下記一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)の総重量W2との比(W1/W2)が15/85~90/10である繊維用集束剤組成物;前記繊維用集束剤組成物が水及び有機溶剤からなる群より選ばれる1種以上を含む溶剤に溶解または分散されてなる繊維用集束剤溶液である。
The present inventor has arrived at the present invention as a result of studies to achieve the above object.
That is, the present invention provides a sizing agent composition for fibers containing a bisphenol-type epoxy resin (A) represented by the following general formula (1) and a nonionic surfactant (B), The resin (A) contains at least an epoxy resin (A1) in which n in the following general formula (1) is 0 or 1, and an epoxy resin (A2) in which n in the following general formula (1) is 2 or more. , n in the following general formula (1) per molecule of bisphenol type epoxy resin (A) is 20 or less, and the total weight W1 of the epoxy resin (A1) in which n in the following general formula (1) is 0 or 1. and a fiber sizing agent composition in which the ratio (W1/W2) of the epoxy resin (A2) in which n in the following general formula (1) is 2 or more to the total weight W2 is 15/85 to 90/10; This is a sizing agent solution for fibers in which a sizing agent composition for fibers is dissolved or dispersed in a solvent containing one or more selected from the group consisting of water and an organic solvent.

Figure 2023169089000001


[式中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1~4のアルキル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であり、Rはそれぞれ独立にメチレン基又はイソプロピリデン基のいずれかで表される構造部位であり、nは0以上の整数である。]
Figure 2023169089000001


[In the formula, R 1 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is each independently a methylene group or an isopropylidene group. is a structural site represented by , where n is an integer of 0 or more. ]

本発明によれば、集束性に優れかつ、繊維とマトリックス樹脂との接着性に優れた繊維用集束剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sizing agent for fibers that has excellent sizing properties and excellent adhesiveness between fibers and matrix resin.

<繊維用集束剤組成物>
本発明の繊維用集束剤組成物は、下記一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂(A)と、非イオン界面活性剤(B)とを含有する。
<Fiber sizing agent composition>
The fiber sizing agent composition of the present invention contains a bisphenol-type epoxy resin (A) represented by the following general formula (1) and a nonionic surfactant (B).

Figure 2023169089000002
Figure 2023169089000002

一般式(1)中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1~4のアルキル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基である。炭素原子数1~4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、直鎖または分岐のプロピル基及び直鎖または分岐のブチル基が挙げられる。炭素原子数1~4のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、直鎖または分岐のプロポキシ基及び直鎖または分岐のブトキシ基が挙げられる。Rは水素原子であることが好ましい。 In the general formula (1), R 1 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a straight-chain or branched propyl group, and a straight-chain or branched butyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a straight-chain or branched propoxy group, and a straight-chain or branched butoxy group. Preferably, R 1 is a hydrogen atom.

一般式(1)中、Rはそれぞれ独立にメチレン基又はイソプロピリデン基のいずれかで表される構造部位である。Rとしては、好ましくはメチレン基である。 In general formula (1), R 2 is a structural moiety each independently represented by either a methylene group or an isopropylidene group. R 2 is preferably a methylene group.

一般式(1)中のnは、一般式(1)中の括弧内の基の数であり、0以上の整数である。ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)1分子あたりの、一般式(1)中のnは20以下である。 n in general formula (1) is the number of groups in parentheses in general formula (1), and is an integer of 0 or more. n in general formula (1) per molecule of bisphenol type epoxy resin (A) is 20 or less.

本発明において、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)は、少なくとも一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)と、下記一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)とを含む。また、本発明において、前記エポキシ樹脂(A1)の総重量W1と、前記エポキシ樹脂(A2)の総重量W2との比(W1/W2)は15/85~90/10である。以下において「ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)」を「(A)成分」ともいう。 In the present invention, the bisphenol type epoxy resin (A) includes at least an epoxy resin (A1) in which n in the general formula (1) is 0 or 1, and an epoxy resin (A1) in which n in the following general formula (1) is 2 or more ( A2). Further, in the present invention, the ratio (W1/W2) of the total weight W1 of the epoxy resin (A1) to the total weight W2 of the epoxy resin (A2) is 15/85 to 90/10. In the following, "bisphenol type epoxy resin (A)" is also referred to as "component (A)."

(A)成分が、前記エポキシ樹脂(A1)と、前記エポキシ樹脂(A2)とを、重量比(W1/W2)が15/85~90/10の範囲で含むことにより、集束性に優れかつ繊維とマトリックス樹脂との接着性を充分に向上させることができる。
(A)成分中の、前記エポキシ樹脂(A1)と前記エポキシ樹脂(A2)との重量比(W1/W2)が15/85未満であると繊維とマトリックス樹脂との接着性が不充分となることがあり、前記重量比が90/10を超えると集束性が不十分となることがある。
By containing the epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) in a weight ratio (W1/W2) of 15/85 to 90/10, component (A) has excellent focusing properties and Adhesion between fibers and matrix resin can be sufficiently improved.
If the weight ratio (W1/W2) of the epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) in component (A) is less than 15/85, the adhesiveness between the fiber and the matrix resin will be insufficient. If the weight ratio exceeds 90/10, the convergence may become insufficient.

(A)成分中の、前記エポキシ樹脂(A1)と前記エポキシ樹脂(A2)との重量比(W1/W2)は、繊維とマトリックス樹脂との接着性の観点から、好ましくは20/80以上、より好ましくは25/75以上であり、集束性の観点から、好ましくは89/11以下、より好ましくは75/25以下である。 The weight ratio (W1/W2) of the epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) in component (A) is preferably 20/80 or more, from the viewpoint of adhesiveness between the fibers and the matrix resin. More preferably, it is 25/75 or more, and from the viewpoint of convergence, it is preferably 89/11 or less, and more preferably 75/25 or less.

集束性に優れるという観点から、(A)成分が、前記エポキシ樹脂(A1)が一般式(1)中のnが0のエポキシ樹脂を含み、前記エポキシ樹脂(A2)が一般式(1)中のnが2のエポキシ樹脂及び前記一般式(1)中のnが4以上のエポキシ樹脂を含む態様が好ましい。つまり、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)は、一般式(1)中のnが0のエポキシ樹脂、前記一般式(1)中のnが2のエポキシ樹脂及び前記一般式(1)中のnが4以上のエポキシ樹脂を含む態様が好ましい。 From the viewpoint of having excellent focusing properties, component (A) contains an epoxy resin in which the epoxy resin (A1) is 0 in the general formula (1), and the epoxy resin (A2) is in the general formula (1). A preferred embodiment includes an epoxy resin in which n is 2 and an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 4 or more. In other words, the bisphenol type epoxy resin (A) includes an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 0, an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 2, and an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 2. An embodiment containing four or more epoxy resins is preferred.

本発明において、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)としては、好ましくはビスフェノール化合物(例えばビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等)のジグリシジルエーテルとエピハロヒドリン(例えばエピクロルヒドリン等)とが縮合してなるエポキシ樹脂であり、より好ましくはビスフェノールAとエピクロルヒドリンとが縮合してなるビスフェノールA型エポキシ樹脂である。 In the present invention, the bisphenol-type epoxy resin (A) is preferably an epoxy resin formed by condensing diglycidyl ether of a bisphenol compound (for example, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, etc.) and epihalohydrin (for example, epichlorohydrin, etc.). More preferably, it is a bisphenol A type epoxy resin formed by condensing bisphenol A and epichlorohydrin.

ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)は、繊維束の毛羽立ちを抑制する観点から、Mnが350~1200のビスフェノール型エポキシ樹脂(Ax)を含むことが好ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)がMn350~1200のビスフェノール型エポキシ樹脂(Ax)を含む場合、Mnが350~1200のビスフェノール型エポキシ樹脂の合計重量は、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)の総重量に基づき60重量%以上であることが好ましく、65重量%以上がより好ましい。 The bisphenol-type epoxy resin (A) preferably contains a bisphenol-type epoxy resin (Ax) having an Mn of 350 to 1200 from the viewpoint of suppressing fluffing of the fiber bundle. When the bisphenol-type epoxy resin (A) contains a bisphenol-type epoxy resin (Ax) with Mn of 350 to 1200, the total weight of the bisphenol-type epoxy resin with Mn of 350 to 1200 is based on the total weight of the bisphenol-type epoxy resin (A). It is preferably 60% by weight or more, more preferably 65% by weight or more.

ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)の数平均分子量(Mn)はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPC)によって、40℃で測定することができる。
GPCの測定条件は例えば以下のようにすることができる。
(GPCの測定条件)
機種:Alliance(日本ウォーターズ(株)製液体クロマトグラフ)
カラム:Guardcolumn Super H-L
+TSK gel Super H4000
+TSK gel Super H3000
+TSK gel Super H2000
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
検出器:RI(Refractive Index)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.6ml/分
試料濃度:0.25重量%
注入量:10μl
標準物質:
分子量=228(出光興産(株);ビスフェノールA)
分子量=340(三井化学ファイン(株)製;エポミックR139S)
分子量=370(三菱ケミカル(株)製;jER828)
分子量=470(三菱ケミカル(株)製;jER834)
分子量=900(三菱ケミカル(株)製;jER1001)
分子量=1200(三菱ケミカル(株)製;jER1002)
The number average molecular weight (Mn) of the bisphenol type epoxy resin (A) can be measured at 40°C by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as GPC).
GPC measurement conditions can be set as follows, for example.
(GPC measurement conditions)
Model: Alliance (liquid chromatograph manufactured by Nippon Waters Co., Ltd.)
Column: Guardcolumn Super HL
+TSK gel Super H4000
+TSK gel Super H3000
+TSK gel Super H2000
(Both manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40℃
Detector: RI (Refractive Index)
Eluent: Tetrahydrofuran Eluent flow rate: 0.6ml/min Sample concentration: 0.25% by weight
Injection volume: 10μl
Standard material:
Molecular weight = 228 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.; bisphenol A)
Molecular weight = 340 (manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.; Epomic R139S)
Molecular weight = 370 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER828)
Molecular weight = 470 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER834)
Molecular weight = 900 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER1001)
Molecular weight = 1200 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER1002)

ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)は、例えば、一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)と、一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)とを、その重量比(W1/W2)が15/85~90/10となるように配合し混合する方法などにより製造することができる。 The bisphenol type epoxy resin (A) includes, for example, an epoxy resin (A1) in which n in the general formula (1) is 0 or 1, and an epoxy resin (A2) in which n in the general formula (1) is 2 or more. can be produced by a method of blending and mixing so that the weight ratio (W1/W2) is 15/85 to 90/10.

前記エポキシ樹脂(A1)及び前記エポキシ樹脂(A2)は、前記エポキシ樹脂(A1)及び前記エポキシ樹脂(A2)を含む樹脂(例えば、三菱ケミカル製エポキシ樹脂「jER1001」等)を溶剤(例えばテトラヒドロフラン等)に溶解し、GPC分取装置[例えば、リサイクル分取HPLC、日本分析工業(株)製「LC-9130NEXT」]を用いて分子量毎に分取する方法により製造してもよい。 The epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) are prepared by mixing a resin containing the epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) (for example, epoxy resin "jER1001" manufactured by Mitsubishi Chemical) with a solvent (for example, tetrahydrofuran, etc.). ), and fractionated according to molecular weight using a GPC fractionator [for example, recycle preparative HPLC, "LC-9130NEXT" manufactured by Japan Analytical Industry Co., Ltd.].

前記エポキシ樹脂(A1)及び前記エポキシ樹脂(A2)は、各種ビスフェノール化合物及びエピハロヒドリン等を用いて製造してもよい。具体的な製造方法としては、例えば、ビスフェノール化合物とエピハロヒドリンとを反応させて得られるジグリシジルエーテル化合物を、更にビスフェノール化合物と反応させる方法(方法1)、及びビスフェノール化合物とエピハロヒドリンとを反応させて直接目的物であるエポキシ樹脂を得る方法(方法2)等が挙げられる。反応が調整し易く、得られるエポキシ樹脂のn[一般式(1)中の括弧内の基の数]の調整が容易であることから、方法1が好ましい。 The epoxy resin (A1) and the epoxy resin (A2) may be manufactured using various bisphenol compounds, epihalohydrin, and the like. Specific production methods include, for example, a method in which a diglycidyl ether compound obtained by reacting a bisphenol compound and epihalohydrin is further reacted with a bisphenol compound (Method 1), and a method in which a bisphenol compound and epihalohydrin are reacted directly. Examples include a method (method 2) for obtaining the target epoxy resin. Method 1 is preferred because the reaction is easy to adjust and n [the number of groups in parentheses in general formula (1)] of the resulting epoxy resin can be easily adjusted.

方法1又は2で用いるビスフェノール化合物としては、例えば、下記一般式(1a)で表される化合物を用いることができる。エピハロヒドリンとしてはエピクロロヒドリン等を用いることができる。 As the bisphenol compound used in method 1 or 2, for example, a compound represented by the following general formula (1a) can be used. As the epihalohydrin, epichlorohydrin or the like can be used.

Figure 2023169089000003
Figure 2023169089000003

式(1a)中の、Rは及びRはそれぞれ一般式(1)中のR及びRと同じである。一般式(1a)で表される化合物は、目的物であるビスフェノール型エポキシ樹脂[一般式(1)で表される化合物]の種類に応じ選択することができる。 In formula (1a), R 1 and R 2 are respectively the same as R 1 and R 2 in general formula (1). The compound represented by the general formula (1a) can be selected depending on the type of the target bisphenol-type epoxy resin [the compound represented by the general formula (1)].

本発明において、非イオン界面活性剤(B)としては、例えば、脂肪族1価アルコール(炭素数8~18)のアルキレンオキサイド(AO)付加物(Mn=158~200,000)、多価(2~8価)アルコール(炭素数2~6;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール及びソルビタン等)のAO付加物(Mn500~100,000)、高級脂肪酸(炭素数12~24)のAO付加物(Mn=158~200,000)、アルキルフェノール(炭素数が10~20)のAO付加物(Mn500~5,000)、アリールアルキルフェノール(炭素数が14~62;スチレン化フェノール等)のAO付加物(Mn500~5,000)、スチレン化クミルフェノールまたはスチレン化クレゾール(炭素数の総数が15~61)のAO付加物(Mn500~5,000)、ポリアルキレングリコール(Mn150~6,000)と炭素数12~24の脂肪酸とを反応させたもの、多価(2価~8価、またはそれ以上)アルコール(炭素数2~32、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタンなど)と炭素数12~24の脂肪酸(たとえばラウリン酸、ステアリン酸)とのエステルのAO付加物(Mn350~10,000)、炭素数12~24の脂肪酸アミドのAO付加物(Mn200~30,000)、多価(2価~8価またはそれ以上)アルコールアルキル(炭素数8~60)エーテルのAO付加物(Mn220~30,000)などが挙げられる。
アルキレンオキサイド(AO)としては、エチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)及びブチレンオキサイド(BO)等が挙げられる。PO及びBOは直鎖であっても分岐していてもよい。AOは一種であっても二種以上を組み合わせてもよい。二種以上を組み合わせたAO付加物としてはランダム付加物、ブロック付加物及びこれらの混合付加物等が挙げられる。
In the present invention, nonionic surfactants (B) include, for example, alkylene oxide (AO) adducts (Mn = 158 to 200,000) of aliphatic monohydric alcohols (8 to 18 carbon atoms), polyvalent ( AO adducts (Mn 500-100,000) of divalent (2-8) alcohols (2-6 carbon atoms; ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitan, etc.), AO of higher fatty acids (12-24 carbon atoms) Adducts (Mn = 158 to 200,000), AO adducts of alkylphenols (carbon numbers 10 to 20) (Mn 500 to 5,000), AO adducts of arylalkylphenols (carbon numbers 14 to 62; styrenated phenols, etc.) Adduct (Mn 500-5,000), AO adduct (Mn 500-5,000) of styrenated cumylphenol or styrenated cresol (total number of carbon atoms 15-61), polyalkylene glycol (Mn 150-6,000) ) with a fatty acid having 12 to 24 carbon atoms, polyhydric (bivalent to octavalent, or more) alcohol (carbon number 2 to 32, such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitan) etc.) and fatty acids having 12 to 24 carbon atoms (e.g. lauric acid, stearic acid), AO adducts of esters (Mn 350 to 10,000), AO adducts of fatty acid amides having 12 to 24 carbon atoms (Mn 200 to 30, 000), polyvalent (divalent to octavalent or more) alcohol alkyl (carbon number 8 to 60) ether adduct (Mn 220 to 30,000), and the like.
Examples of alkylene oxide (AO) include ethylene oxide (EO), propylene oxide (PO), and butylene oxide (BO). PO and BO may be linear or branched. AO may be used alone or in combination of two or more. Examples of AO adducts that are a combination of two or more types include random adducts, block adducts, and mixed adducts thereof.

上記非イオン界面活性剤(B)のうち、集束性の観点から、好ましくはアリールアルキルフェノール{スチレン化フェノール(炭素数14~62)、スチレン化クミルフェノール及びスチレン化クレゾール(炭素数15~61)等}のAO付加物(Mn500~5,000)であり、より好ましくはアリールアルキルフェノールのAO付加物であり、より好ましくはスチレン化フェノールのAO付加物であり、特に好ましくはスチレン化フェノールのPOおよびEO付加物である。
非イオン界面活性剤(B)は一種を単独で用いてもよいし二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among the nonionic surfactants (B), from the viewpoint of focusing properties, arylalkylphenols {styrenated phenol (14 to 62 carbon atoms), styrenated cumylphenol, and styrenated cresol (15 to 61 carbon atoms) are preferable. AO adducts of styrenated phenols (Mn 500 to 5,000), more preferably AO adducts of arylalkylphenols, more preferably AO adducts of styrenated phenols, particularly preferably PO and styrenated phenols. It is an EO adduct.
The nonionic surfactants (B) may be used alone or in combination of two or more.

非イオン界面活性剤(B)のMnの測定方法は、標準物質をポリエチレングリコールに代える以外は上記ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)のMnの測定方法と同様である。 The method for measuring Mn of the nonionic surfactant (B) is the same as the method for measuring Mn of the bisphenol type epoxy resin (A) described above, except that polyethylene glycol is used as the standard substance.

本発明の繊維用集束剤組成物において、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)の重量Waに対する非イオン界面活性剤(B)の重量Wbに対する比(Wb/Wa)は、毛羽立ち抑制効果と接着性向上効果の両立の観点から、5/95~50/50であることが好ましく、10/90~30/70であることがより好ましく、20/80~35/65であることがさらに好ましい。 In the fiber sizing agent composition of the present invention, the ratio (Wb/Wa) to the weight Wa of the bisphenol-type epoxy resin (A) to the weight Wb of the nonionic surfactant (B) is determined by the fuzzing suppressing effect and the adhesion improving effect. From the viewpoint of coexistence, the ratio is preferably 5/95 to 50/50, more preferably 10/90 to 30/70, and even more preferably 20/80 to 35/65.

本発明の繊維用集束剤組成物中のビスフェノール型エポキシ樹脂(A)の含有量は、毛羽立ち抑制効果と接着性向上効果の両立の観点から、繊維用集束剤組成物が含有する固形分の重量に基づき、50~95重量%が好ましく、70~90重量%がより好ましい。ここで、固形分とは、試料1gを130℃45分間循風乾燥機で加熱乾燥した後の残渣である。 The content of the bisphenol-type epoxy resin (A) in the sizing agent composition for fibers of the present invention is determined by the weight of the solid content contained in the sizing agent composition for fibers, from the viewpoint of achieving both a fluffing suppressing effect and an effect of improving adhesiveness. Based on the above, 50 to 95% by weight is preferred, and 70 to 90% by weight is more preferred. Here, the solid content is the residue after heating and drying 1 g of the sample at 130° C. for 45 minutes in a circulating dryer.

本発明の繊維用集束剤組成物中の非イオン界面活性剤(B)の含有量は、毛羽立ち抑制効果と接着性向上効果の両立の観点から、繊維用集束剤組成物が含有する固形分の重量に基づき、5~50重量%が好ましく、10~30重量%がより好ましい。 The content of the nonionic surfactant (B) in the sizing agent composition for fibers of the present invention is determined based on the solid content of the sizing agent composition for fibers, from the viewpoint of achieving both a fluffing suppressing effect and an effect of improving adhesiveness. Based on weight, 5 to 50% by weight is preferred, and 10 to 30% by weight is more preferred.

本発明の繊維用集束剤組成物はビスフェノール型エポキシ樹脂(A)及び非イオン性界面活性剤(B)以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、非イオン界面活性剤以外の界面活性剤(C)、平滑剤、防腐剤及び酸化防止剤等が挙げられる。 The fiber sizing agent composition of the present invention may contain components other than the bisphenol-type epoxy resin (A) and the nonionic surfactant (B). Other components include surfactants (C) other than nonionic surfactants, smoothing agents, preservatives, antioxidants, and the like.

非イオン界面活性剤以外の界面活性剤(C)としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及び両性界面活性剤等の公知の界面活性剤(例えば特開2006-124877号公報、WO2003/37964号公報記載のもの)等が挙げられる。
平滑剤としては、ワックス類(ポリエチレン、ポリプロピレン、酸化ポリエチレン、酸化ポリプロピレン、変性ポリエチレン及び変性ポリプロピレン等)、高級脂肪酸アルキル(炭素数1~24)エステル類(メチルステアレート、エチルステアレート、プロプルステアレート、ブチルステアレート、オクチルステアレート及びステアリルステアレート等)、高級脂肪酸(ミリスチン酸、パルミチン酸及びステアリン酸等)、天然油脂(ヤシ油、牛脂、オリーブ油及びナタネ油等)及び流動パラフィン等が挙げられる。
防腐剤としては、安息香酸類、サリチル酸類、ソルビン酸類及び第4級アンモニウム塩類イミダゾール類等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール類(2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール等)、チオジプロピオネート類(ジラウリル 3,3’-チオジプロピオネート等)及びホスファイト類(トリフェニルホスファイト等)等が挙げられる。
Surfactants (C) other than nonionic surfactants include known surfactants such as anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants (for example, JP 2006-124877A, WO 2003/37964). (mentioned in the No. 1 publication), etc.
Smoothing agents include waxes (polyethylene, polypropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, modified polyethylene, modified polypropylene, etc.), higher fatty acid alkyl (1 to 24 carbon atoms) esters (methyl stearate, ethyl stearate, proprustearate, etc.). stearate, butyl stearate, octyl stearate, stearyl stearate, etc.), higher fatty acids (myristic acid, palmitic acid, stearic acid, etc.), natural fats and oils (coconut oil, beef tallow, olive oil, rapeseed oil, etc.), and liquid paraffin. It will be done.
Examples of preservatives include benzoic acids, salicylic acids, sorbic acids, quaternary ammonium salts, imidazoles, and the like.
Examples of antioxidants include phenols (2,6-di-t-butyl-p-cresol, etc.), thiodipropionates (dilauryl 3,3'-thiodipropionate, etc.), and phosphites (triphenyl phosphite, etc.).

本発明の繊維用集束剤組成物中の他の成分の含有量は、集束性に優れるという観点から、繊維用集束剤組成物が含有する固形分の重量に基づき、0~5重量%が好ましく、0~2重量%がより好ましい。 The content of other components in the sizing agent composition for fibers of the present invention is preferably 0 to 5% by weight based on the weight of solid content contained in the sizing agent composition for fibers from the viewpoint of excellent sizing properties. , more preferably 0 to 2% by weight.

本発明の繊維用集束剤組成物の製造方法に特に制限はないが、例えば、混合容器に、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)及び非イオン界面活性剤(B)、並びに、必要により用いる成分(上記他の成分)を投入し、好ましくは20~150℃、更に好ましくは50~120℃で均一になるまで撹拌して製造する方法等が挙げられる。組成物を構成する成分[(A)、(B)及び他の成分]の投入順序は特に制限はない。 Although there are no particular limitations on the method for producing the fiber sizing agent composition of the present invention, for example, a bisphenol-type epoxy resin (A) and a nonionic surfactant (B), as well as the components to be used as necessary (as described above), are placed in a mixing container. Examples include a method in which the mixture is stirred until homogeneous, preferably at 20 to 150°C, more preferably at 50 to 120°C. There is no particular restriction on the order in which the components [(A), (B) and other components] constituting the composition are added.

<繊維用集束剤溶液>
本発明の繊維用集束剤溶液は、本発明の繊維用集束剤組成物が水及び有機溶剤からなる群より選ばれる一種以上を含む溶剤に溶解または分散されてなるものである。
本発明の繊維用集束剤組成物を溶剤に溶解又は分散することにより、繊維束への繊維用集束剤組成物の付着量を適量にすることが容易になる。
<Fiber sizing agent solution>
The fiber sizing agent solution of the present invention is obtained by dissolving or dispersing the fiber sizing agent composition of the present invention in a solvent containing one or more types selected from the group consisting of water and an organic solvent.
By dissolving or dispersing the fiber sizing agent composition of the present invention in a solvent, it becomes easy to control the amount of the fiber sizing agent composition attached to the fiber bundle in an appropriate amount.

溶剤としては、水及び有機溶剤等が挙げられる。
有機溶剤としては、例えば、炭素数1~4の1価のアルコール(メタノール、エタノール及びイソプロパノール等)、炭素数3~6のケトン(アセトン、エチルメチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)、炭素数2~6のグリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等)、そのモノ低級アルキル(アルキルの炭素数は1~4)エーテル、ジメチルホルムアミド、芳香族炭化水素(トルエン及びキシレン等)、炭素数3~5の酢酸アルキルエステル(酢酸メチル及び酢酸エチル等)等が挙げられる。
前記の溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記の溶剤のうち、火気などの安全性等の観点から好ましいのは、水、及び、水混和性有機溶剤(25℃において、水と、体積比1:1で混合した場合に、均一に混合しうる有機溶剤)と水との混合溶剤であり、更に好ましいのは水である。
Examples of the solvent include water and organic solvents.
Examples of organic solvents include monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms (methanol, ethanol, isopropanol, etc.), ketones having 3 to 6 carbon atoms (acetone, ethyl methyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), and 2 to 4 carbon atoms. 6 glycol (ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, etc.), its mono-lower alkyl (alkyl has 1 to 4 carbon atoms) ether, dimethylformamide, aromatic hydrocarbon (toluene, xylene, etc.), carbon number Examples include 3 to 5 acetic acid alkyl esters (methyl acetate, ethyl acetate, etc.).
The above-mentioned solvents may be used alone or in combination of two or more. Among the above-mentioned solvents, water and water-miscible organic solvents (mixed uniformly with water at a volume ratio of 1:1 at 25°C) are preferable from the viewpoint of fire safety, etc. A mixed solvent of water and an organic solvent that can be used is water, and water is more preferred.

本発明の繊維用集束剤溶液は、コスト等の観点から、流通時は高濃度であって、繊維束の製造時は低濃度であることが好ましい。すなわち、高濃度で流通することで輸送コスト及び保管コスト等を低下させ、低濃度で繊維を処理することで、優れた集束性と開繊性とを両立した繊維束を製造することができる。
流通時の繊維用集束剤溶液の濃度(溶剤以外の成分の重量割合)は、保存安定性等の観点から、好ましくは30~80重量%であり、更に好ましくは40~70重量%である。
繊維束製造時の繊維用集束剤溶液の濃度は、繊維束の製造時に繊維用集束剤の付着量を適量にすることができるという観点等から、好ましくは0.5~15重量%であり、更に好ましくは1~10重量%である。
From the viewpoint of cost and the like, the fiber sizing agent solution of the present invention preferably has a high concentration during distribution and a low concentration during production of fiber bundles. That is, by distributing the fibers at a high concentration, transportation costs, storage costs, etc. can be reduced, and by processing the fibers at a low concentration, it is possible to manufacture fiber bundles that have both excellent bundling and opening properties.
The concentration (weight ratio of components other than the solvent) of the fiber sizing agent solution during distribution is preferably 30 to 80% by weight, more preferably 40 to 70% by weight, from the viewpoint of storage stability and the like.
The concentration of the fiber sizing agent solution during production of the fiber bundle is preferably 0.5 to 15% by weight, from the viewpoint that the amount of the fiber sizing agent deposited can be set to an appropriate amount during production of the fiber bundle. More preferably, it is 1 to 10% by weight.

本発明の繊維用集束剤溶液の製造方法に特に制限はないが、例えば、本発明の繊維用集束剤組成物に溶剤を投入して、繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散させる方法が挙げられる。
繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散する際の温度は、混合し易さの観点から、好ましくは20~90℃であり、更に好ましくは40~90℃である。繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散する時間は、好ましくは1~20時間であり、更に好ましくは1~10時間である。
繊維用集束剤組成物を溶剤中に溶解又は乳化分散する際には、公知の混合装置、溶解装置及び乳化分散装置を使用することができ、具体的には、撹拌羽根(羽根形状:カイ型及び三段パドル等)、ナウタミキサー[ホソカワミクロン(株)製等]、リボンミキサー、コニカルブレンダー、モルタルミキサー、万能混合機{万能混合撹拌機「5DM-L」[(株)三英製作所製]等}及びヘンシエルミキサー[日本コークス工業(株)等]及びオートクレーブ等が使用できる。
Although there are no particular limitations on the method for producing the fiber sizing agent solution of the present invention, for example, a solvent may be added to the fiber sizing agent composition of the present invention to dissolve or emulsify and disperse the fiber sizing agent composition in the solvent. One example is how to
The temperature at which the fiber sizing agent composition is dissolved or emulsified in a solvent is preferably 20 to 90°C, more preferably 40 to 90°C, from the viewpoint of ease of mixing. The time for dissolving or emulsifying and dispersing the fiber sizing agent composition in a solvent is preferably 1 to 20 hours, more preferably 1 to 10 hours.
When dissolving or emulsifying and dispersing the fiber sizing agent composition in a solvent, known mixing devices, dissolving devices, and emulsifying and dispersing devices can be used. and three-stage paddle, etc.), Nauta mixer [manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., etc.], ribbon mixer, conical blender, mortar mixer, universal mixer {universal mixer "5DM-L" [manufactured by Sanei Seisakusho Co., Ltd.], etc. }, a Henschel mixer [Nippon Coke Industry Co., Ltd., etc.], an autoclave, etc. can be used.

本発明の繊維用集束剤組成物または繊維用集束剤溶液を適用できる繊維としては、無機繊維(炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維及びスラッグ繊維等)並びに有機繊維(アラミド繊維等)などが挙げられる。繊維用集束剤組成物及び繊維を用いた複合材料の成形体の強度の観点から、これらの中では炭素繊維が好ましい。 The fibers to which the fiber sizing agent composition or fiber sizing agent solution of the present invention can be applied include inorganic fibers (carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, metal fibers, mineral fibers, slag fibers, etc.) and organic fibers (aramid fibers, etc.). etc.). From the viewpoint of the strength of the fiber sizing agent composition and the composite material molded body using the fibers, carbon fibers are preferred among these.

本発明の繊維用集束剤組成物または繊維用集束剤溶液により繊維を処理する方法としては、スプレー法及び浸漬法等が挙げられる。繊維上への繊維用集束剤組成物の付着量は、集束性の観点から、繊維の重量に基づいて、好ましくは0.05~5重量%であり、更に好ましくは0.2~2.5重量%である。 Examples of methods for treating fibers with the fiber sizing agent composition or fiber sizing agent solution of the present invention include a spray method and a dipping method. The amount of the fiber sizing agent composition deposited on the fiber is preferably 0.05 to 5% by weight, more preferably 0.2 to 2.5% by weight, based on the weight of the fiber, from the viewpoint of sizing property. Weight%.

前記繊維を本発明の繊維用集束剤組成物または繊維用集束剤溶液により処理して得られる繊維束は、加工して繊維製品としてもよい。繊維製品としては、織物、編み物、不織布(フェルト、マット及びペーパー等)、チョップドファイバー及びミルドファイバー等が含まれる。 A fiber bundle obtained by treating the fibers with the fiber sizing agent composition or fiber sizing agent solution of the present invention may be processed into a textile product. Textile products include woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics (felt, mats, paper, etc.), chopped fibers, milled fibers, and the like.

本発明の繊維用集束剤組成物または繊維用集束剤溶液により処理して得られる繊維束及び/又は繊維製品は、マトリックス樹脂と組み合わせて複合材料としてもよい。
マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂(ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート及びポリフェニレンスルフィド等)及び熱硬化性樹脂[エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びビニルエステル樹脂と同様のもの、ならびにフェノール樹脂(特許第3723462号に記載のもの等)等]等が挙げられる。
The fiber bundle and/or textile product obtained by treatment with the fiber sizing agent composition or fiber sizing agent solution of the present invention may be combined with a matrix resin to form a composite material.
Matrix resins include thermoplastic resins (polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyphenylene sulfide, etc.), thermosetting resins [similar to epoxy resins, unsaturated polyester resins, and vinyl ester resins], and phenolic resins (patent No. No. 3,723,462, etc.), etc.).

複合材料において、マトリックス樹脂と繊維束との重量比(マトリックス樹脂/繊維束)は、複合材料の成形体の強度等の観点から、好ましくは10/90~90/10であり、更に好ましくは20/80~70/30であり、特に好ましくは30/70~60/40である。複合材料は触媒を含んでいてもよい。 In the composite material, the weight ratio between the matrix resin and the fiber bundle (matrix resin/fiber bundle) is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20 /80 to 70/30, particularly preferably 30/70 to 60/40. The composite material may also include a catalyst.

複合材料は、熱溶融(好ましい溶融温度:60~350℃)したマトリックス樹脂、又は溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン及び酢酸エチル等)で希釈したマトリックス樹脂を、繊維束及び/又は繊維製品に含浸させることで製造できる。溶剤を使用した場合、プリプレグを乾燥させて溶剤を除去することが好ましい。 The composite material is made by combining a matrix resin that has been thermally melted (preferably melting temperature: 60 to 350°C) or diluted with a solvent (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, ethyl acetate, etc.) to fiber bundles and/or matrix resin. Alternatively, it can be manufactured by impregnating textile products. When a solvent is used, it is preferable to dry the prepreg to remove the solvent.

複合材料を構成するマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である場合、プリプレグを加熱成形し、常温で固化することで成形体とすることができる。
複合材料を構成するマトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である場合、プリプレグを加熱成形し、硬化することで成形体とすることができる。
これらの樹脂は完全に硬化している必要はないが、成形体が形状を維持できる程度に硬化していることが好ましい。成形後、更に加熱して完全に硬化させてもよい。
加熱成形の方法は特に限定されず、公知の方法、例えばフィラメントワインディング成形法(回転するマンドレルに張力をかけながら巻き付け、加熱成形する方法)、プレス成形法(プリプレグシートを積層して加熱成形する方法)、オートクレーブ法(プリプレグシートを型に圧力をかけ押しつけて加熱成形する方法)及びチョップドファイバー又はミルドファイバーをマトリックス樹脂と混合して射出成形する方法等が挙げられる。
When the matrix resin constituting the composite material is a thermoplastic resin, a molded article can be obtained by heat-molding the prepreg and solidifying it at room temperature.
When the matrix resin constituting the composite material is a thermosetting resin, a molded article can be obtained by heat-molding the prepreg and curing it.
Although these resins do not need to be completely cured, they are preferably cured to an extent that the molded article can maintain its shape. After molding, it may be further heated to be completely cured.
The method of thermoforming is not particularly limited, and may be a known method, such as a filament winding method (a method of winding a rotating mandrel while applying tension and heat forming), a press molding method (a method of laminating prepreg sheets and heat forming them). ), an autoclave method (a method in which a prepreg sheet is heated and molded by pressing it against a mold), and a method in which chopped fibers or milled fibers are mixed with a matrix resin and injection molded.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。以下、特に定めない限り、部は重量部を示す。
本実施例において、エポキシ樹脂のMnは、以下の方法で測定した。
The present invention will be further explained below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, parts refer to parts by weight unless otherwise specified.
In this example, Mn of the epoxy resin was measured by the following method.

<エポキシ樹脂のMnの測定方法>
エポキシ樹脂のMnはGPCによって、下記標準物質を用いて、40℃で測定した。
GPCの測定条件は以下の通りである。
(GPCの測定条件)
機種:Alliance(日本ウォーターズ(株)製液体クロマトグラフ)
カラム:Guardcolumn Super H-L
+TSK gel Super H4000
+TSK gel Super H3000
+TSK gel Super H2000
(いずれも東ソー(株)製)
カラム温度:40℃
検出器:RI(Refractive Index)
溶離液:テトラヒドロフラン
溶離液流量:0.6ml/分
試料濃度:0.25重量%
注入量:10μl
標準物質:
分子量=228(出光興産(株);ビスフェノールA)
分子量=340(三井化学ファイン(株)製;エポミックR139S)
分子量=370(三菱ケミカル(株)製;jER828)
分子量=470(三菱ケミカル(株)製;jER834)
分子量=900(三菱ケミカル(株)製;jER1001)
分子量=1200(三菱ケミカル(株)製;jER1002)
<Method for measuring Mn of epoxy resin>
Mn of the epoxy resin was measured by GPC at 40°C using the following standard substance.
The GPC measurement conditions are as follows.
(GPC measurement conditions)
Model: Alliance (liquid chromatograph manufactured by Nippon Waters Co., Ltd.)
Column: Guardcolumn Super HL
+TSK gel Super H4000
+TSK gel Super H3000
+TSK gel Super H2000
(Both manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40℃
Detector: RI (Refractive Index)
Eluent: Tetrahydrofuran Eluent flow rate: 0.6ml/min Sample concentration: 0.25% by weight
Injection volume: 10μl
Standard material:
Molecular weight = 228 (Idemitsu Kosan Co., Ltd.; bisphenol A)
Molecular weight = 340 (manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.; Epomic R139S)
Molecular weight = 370 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER828)
Molecular weight = 470 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER834)
Molecular weight = 900 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER1001)
Molecular weight = 1200 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; jER1002)

<製造例1:ビスフェノール型エポキシ樹脂の製造>
三菱ケミカル製エポキシ樹脂「jER1001」400gをテトラヒドロフランで固形分濃度が2%になるように溶解し、GPC分取装置[リサイクル分取HPLC、日本分析工業(株)製「LC-9130NEXT」]を用いてエポキシ樹脂を分子量毎に分取した。その後、それぞれの分取液を加熱冷却装置及び撹拌装置を備えた反応容器に仕込み、90℃で20mmHgまで徐々に減圧してテトラヒドロフランを除去し、一般式(1)中のnが0のビスフェノール型エポキシ樹脂(A-1)(分子量340)、nが1のビスフェノール型エポキシ樹脂(A-2)(分子量624)、nが2のビスフェノール型エポキシ樹脂(A-3)(分子量908)、nが3のビスフェノール型エポキシ樹脂(A-4)(分子量1192)及びnが4以上10以下のビスフェノール型エポキシ樹脂(A-5)(Mn1476以上)を得た。エポキシ樹脂(A-1)~(A-5)は、それぞれ、一般式(1)中のRが水素原子、Rがイソプロピリデン基の化合物である。
<Production Example 1: Production of bisphenol type epoxy resin>
400 g of Mitsubishi Chemical's epoxy resin "jER1001" was dissolved in tetrahydrofuran to a solid content concentration of 2%, and the mixture was dissolved using a GPC preparative device [recycle preparative HPLC, "LC-9130NEXT" manufactured by Japan Analytical Industry Co., Ltd.]. The epoxy resin was fractionated according to molecular weight. Thereafter, each fractionated liquid was charged into a reaction vessel equipped with a heating/cooling device and a stirring device, and the pressure was gradually reduced to 20 mmHg at 90°C to remove tetrahydrofuran. Epoxy resin (A-1) (molecular weight 340), bisphenol epoxy resin (A-2) (molecular weight 624) where n is 1, bisphenol epoxy resin (A-3) where n is 2 (molecular weight 908), A bisphenol-type epoxy resin (A-4) of No. 3 (molecular weight 1192) and a bisphenol-type epoxy resin (A-5) with n of 4 or more and 10 or less (Mn of 1476 or more) were obtained. Epoxy resins (A-1) to (A-5) are each a compound in which R 1 in the general formula (1) is a hydrogen atom and R 2 is an isopropylidene group.

<実施例1~7、比較例1~7>
表1に記載の種類及び量(重量部)のエポキシ樹脂(A)および非イオン界面活性剤(B-1)[スチレン化フェノールのプロピレンオキサイドエチレンオキサイド付加物[商品名「Soprophor 796/P」、ソルベイ日華(株)製]を、万能混合機[万能混合攪拌機、(株)三英製作所製]中で60℃に温調しながら30分均一溶解させた後、そこに水を6時間かけて滴下し、固形分濃度が40重量%の実施例の繊維用集束剤溶液(Y-1)~(Y-7)及び比較例の繊維用集束剤溶液(Y’-1)~(Y’-7)をそれぞれ25部得た。
<Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 7>
Epoxy resin (A) and nonionic surfactant (B-1) of the type and amount (parts by weight) listed in Table 1 [propylene oxide ethylene oxide adduct of styrenated phenol [trade name "Soprophor 796/P"] Solvay Nicca Co., Ltd.] was uniformly dissolved for 30 minutes in a universal mixer [all-purpose mixer, manufactured by Sanei Seisakusho Co., Ltd.] while controlling the temperature at 60°C, and then water was poured there for 6 hours. The sizing agent solutions for fibers (Y-1) to (Y-7) of Examples with a solid content concentration of 40% by weight and the sizing agent solutions for fibers of Comparative Examples (Y'-1) to (Y' -7) were obtained, 25 parts each.

実施例及び比較例の繊維用集束剤溶液(Y-1)~(Y-7)、(Y’-1)~(Y’-7)を用いて下記の方法により炭素繊維束を作製し、集束性及び界面剪断強度を評価した。結果を表1示す。 Using the fiber sizing agent solutions (Y-1) to (Y-7) and (Y'-1) to (Y'-7) of Examples and Comparative Examples, carbon fiber bundles were produced by the following method, The focusing properties and interfacial shear strength were evaluated. The results are shown in Table 1.

<評価試験用の炭素繊維束の製造>
各例の繊維用集束剤溶液に、固形分濃度が1.5重量%となるように水を加えて分散液とし、未処理炭素繊維(フィラメント数12,000本)を浸漬して繊維用集束剤組成物の分散液を含浸させた。その後、炭素繊維を繊維用集束剤組成物の分散液から取り出し、180℃で3分間熱風乾燥させて炭素繊維束を得た。なお、繊維用集束剤組成物の分散液に含まれる固形分の繊維への付着量(浸漬前炭素繊維重量に基づく百分率)は、1.5重量%となるように、炭素繊維束を作製した。当該炭素繊維束を集束性及び界面剪断強度の評価試験に供した
<Manufacture of carbon fiber bundles for evaluation tests>
Water is added to the fiber sizing agent solution of each example to make a dispersion liquid so that the solid content concentration is 1.5% by weight, and untreated carbon fibers (12,000 filaments) are immersed in the fiber sizing agent solution. and impregnated with a dispersion of the agent composition. Thereafter, the carbon fibers were taken out from the dispersion of the fiber sizing agent composition and dried with hot air at 180° C. for 3 minutes to obtain a carbon fiber bundle. The carbon fiber bundles were prepared such that the amount of solid content contained in the dispersion of the fiber sizing agent composition attached to the fibers (percentage based on the weight of carbon fibers before dipping) was 1.5% by weight. . The carbon fiber bundle was subjected to evaluation tests for cohesiveness and interfacial shear strength.

<集束性の評価試験>
試験用の炭素繊維束を用いて、集束性を、JIS L1096-2010 8.21.1 A法(45°カンチレバー法)に準じて評価した。前記JISで規定する処理条件で得られた炭素繊維束をカンチレバーで評価した。測定値(cm)が大きいほど集束性に優れることを意味する。本評価方法で測定した集束性の値は、13cm以上が好ましい。
<Convergence evaluation test>
Using a carbon fiber bundle for testing, the focusing property was evaluated according to JIS L1096-2010 8.21.1 A method (45° cantilever method). The carbon fiber bundles obtained under the processing conditions specified by JIS were evaluated using a cantilever. The larger the measured value (cm), the better the focusing ability. The convergence value measured by this evaluation method is preferably 13 cm or more.

<界面剪断強度の評価試験>
マイクロドロップレット試験により界面剪断強度を評価した。
炭素繊維束より単糸を取り出し、試料ホルダーにセッティングした。マトリクス樹脂として、エポキシ樹脂[三菱ケミカル株式会社製jER828(製品名)]を用い、当該樹脂100質量部と、硬化剤[ハンツマン社製アミン系硬化剤ジェファーミンT-403(製品名)]45質量部とを混合し、炭素繊維単糸上に塗布しドロップを形成させ、80℃で180分硬化し、測定用の試料を得た。測定は複合材料界面特性評価装置HM410[東栄産業株式会社製]を使用し、0.12mm/分の速度で走行させ単糸からドロップを引き抜く際の最大引抜き荷重Fを測定した。次式により界面剪断強度τを算出し、単糸とマトリクス樹脂との界面剪断強度を評価した。 界面剪断強度の数値が大きいほど、繊維とマトリックス樹脂との接着性が優れる。界面剪断強度は55MPa以上が好ましい。
界面剪断強度τ(単位:MPa)=F/πdl
(F:最大引抜き荷重、d:単糸直径、l:ドロップの引き抜き方向の粒子径)
<Evaluation test of interfacial shear strength>
Interfacial shear strength was evaluated by microdroplet test.
A single yarn was taken out from the carbon fiber bundle and set in a sample holder. As the matrix resin, an epoxy resin [jER828 (product name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation] was used, and 100 parts by mass of the resin and 45 parts by mass of a curing agent [amine-based curing agent Jeffermine T-403 (product name) manufactured by Huntsman Co., Ltd.] were used. A sample for measurement was obtained by coating the mixture on carbon fiber single yarn to form a drop and curing at 80° C. for 180 minutes. The measurement was carried out using a composite material interface property evaluation device HM410 [manufactured by Toei Sangyo Co., Ltd.], and the maximum pulling load F was measured when a drop was pulled out from a single yarn by running at a speed of 0.12 mm/min. The interfacial shear strength τ was calculated using the following formula, and the interfacial shear strength between the single fiber and the matrix resin was evaluated. The larger the value of the interfacial shear strength, the better the adhesion between the fiber and the matrix resin. The interfacial shear strength is preferably 55 MPa or more.
Interfacial shear strength τ (unit: MPa) = F/πdl
(F: Maximum pulling load, d: Single yarn diameter, l: Particle diameter in the drop pulling direction)

Figure 2023169089000004
Figure 2023169089000004

表1に示すように、実施例の繊維用集束剤溶液を用いると、集束性に優れかつ、界面剪断強度を優れたものとすることができるということがわかった。これにより、本発明によれば、集束性に優れかつ、繊維とマトリックス樹脂との接着性に優れた繊維用集束剤を提供できることがわかる。
As shown in Table 1, it was found that when the fiber sizing agent solution of the example was used, excellent sizing properties and interfacial shear strength could be obtained. This shows that, according to the present invention, it is possible to provide a sizing agent for fibers that has excellent sizing properties and excellent adhesiveness between fibers and matrix resin.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、部は重量部を示す。
本実施例において、エポキシ樹脂のMnは、以下の方法で測定した。なお実施例1、2、3、4、7は、それぞれ、参考例1、2、3、4、5である。
The present invention will be further explained below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, parts refer to parts by weight unless otherwise specified.
In this example, Mn of the epoxy resin was measured by the following method. Note that Examples 1, 2, 3, 4, and 7 are Reference Examples 1, 2, 3, 4, and 5, respectively.

Claims (4)

下記一般式(1)で表されるビスフェノール型エポキシ樹脂(A)と、非イオン界面活性剤(B)とを含有する繊維用集束剤組成物であって、
ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)が、少なくとも、下記一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)と、下記一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)とを含み、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)1分子あたりの下記一般式(1)中のnは20以下であり、
下記一般式(1)中のnが0または1のエポキシ樹脂(A1)の総重量W1と、下記一般式(1)中のnが2以上のエポキシ樹脂(A2)の総重量W2との比(W1/W2)が15/85~90/10である繊維用集束剤組成物。
Figure 2023169089000005


[式中、Rはそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1~4のアルキル基または炭素原子数1~4のアルコキシ基であり、Rはそれぞれ独立にメチレン基又はイソプロピリデン基のいずれかで表される構造部位であり、nは0以上の整数である。]
A fiber sizing agent composition containing a bisphenol-type epoxy resin (A) represented by the following general formula (1) and a nonionic surfactant (B),
The bisphenol type epoxy resin (A) is at least an epoxy resin (A1) in which n in the following general formula (1) is 0 or 1, and an epoxy resin (A2) in which n in the following general formula (1) is 2 or more. n in the following general formula (1) per molecule of bisphenol type epoxy resin (A) is 20 or less,
Ratio of the total weight W1 of the epoxy resin (A1) in which n is 0 or 1 in the following general formula (1) to the total weight W2 of the epoxy resin (A2) in which n is 2 or more in the following general formula (1) A sizing agent composition for fibers having a ratio (W1/W2) of 15/85 to 90/10.
Figure 2023169089000005


[In the formula, R 1 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is each independently a methylene group or an isopropylidene group. is a structural site represented by , where n is an integer of 0 or more. ]
ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)は、前記一般式(1)中のnが0のエポキシ樹脂、前記一般式(1)中のnが2のエポキシ樹脂及び前記一般式(1)中のnが4以上のエポキシ樹脂を含む請求項1に記載の繊維用集束剤組成物。 The bisphenol type epoxy resin (A) includes an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 0, an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 2, and an epoxy resin in which n in the general formula (1) is 4. The sizing agent composition for fibers according to claim 1, comprising the above epoxy resin. ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)における、数平均分子量が350~1200のビスフェノール型エポキシ樹脂の合計重量が、ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)の総重量に基づき60重量%以上である請求項1又は2に記載の繊維用集束剤組成物。 Claim 1 or 2, wherein the total weight of the bisphenol epoxy resins having a number average molecular weight of 350 to 1200 in the bisphenol epoxy resin (A) is 60% by weight or more based on the total weight of the bisphenol epoxy resin (A). The fiber sizing agent composition described above. 請求項1又は2に記載の繊維用集束剤組成物が水及び有機溶剤から選ばれる一種以上を含む溶剤に溶解または分散されてなる繊維用集束剤溶液。
A sizing agent solution for fibers, which is obtained by dissolving or dispersing the sizing agent composition for fibers according to claim 1 or 2 in a solvent containing one or more types selected from water and organic solvents.
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