JP2812147B2 - 炭素繊維束およびプリプレグ - Google Patents
炭素繊維束およびプリプレグInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高次加工性のすぐれた
炭素繊維束に関する。さらに詳しくは、実質的によりが
なく開繊性にすぐれながら、加工上に必要な収束性を有
する炭素繊維束、およびこの炭素繊維束を用いて製造し
たプリプレグに関する。
炭素繊維束に関する。さらに詳しくは、実質的によりが
なく開繊性にすぐれながら、加工上に必要な収束性を有
する炭素繊維束、およびこの炭素繊維束を用いて製造し
たプリプレグに関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維は、そのすぐれた特性により、
航空・宇宙産業、工業、スポーツなどの広い分野におい
て、プラスチック補強用に広く用いられている。炭素繊
維をプラスチック補強用に使用するには、通常、炭素繊
維の束にマトリックスを形成するエポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸した後、成
形加工している。ところで、炭素繊維が、補強されるプ
ラスチックの力学的特性を所望の条件で効率よく向上さ
せるには、プラスチック中で炭素繊維束が均一に開繊さ
れていることが必要である。一方、炭素繊維は収束性に
乏しいので、何らかの処理を施さない限り、その製造工
程や加工工程における作業性が極めて悪く、また、多数
の毛羽が発生して損傷を受けるという問題がある。作業
性を改善するには炭素繊維束によりをかければよい。し
かし、よりは、プラスチック中の炭素繊維の開繊を阻害
し、炭素繊維の補強効果を妨げるので、炭素繊維束は、
実質的に無よりまたはそれに近い状態であることが望ま
しい。そこで、炭素繊維束には、通常、サイジング処理
を施し収束性を付与して使用していた。炭素繊維束をサ
イジング処理するために、例えば、特公昭５７−４９６
７５号公報、特公平１−２７２８６７公報や特公平４−
７０４２４号公報には、水分散型エマルジョンのエポキ
シ系サイジング剤や水溶液型サイジング剤が提案されて
いる。
航空・宇宙産業、工業、スポーツなどの広い分野におい
て、プラスチック補強用に広く用いられている。炭素繊
維をプラスチック補強用に使用するには、通常、炭素繊
維の束にマトリックスを形成するエポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸した後、成
形加工している。ところで、炭素繊維が、補強されるプ
ラスチックの力学的特性を所望の条件で効率よく向上さ
せるには、プラスチック中で炭素繊維束が均一に開繊さ
れていることが必要である。一方、炭素繊維は収束性に
乏しいので、何らかの処理を施さない限り、その製造工
程や加工工程における作業性が極めて悪く、また、多数
の毛羽が発生して損傷を受けるという問題がある。作業
性を改善するには炭素繊維束によりをかければよい。し
かし、よりは、プラスチック中の炭素繊維の開繊を阻害
し、炭素繊維の補強効果を妨げるので、炭素繊維束は、
実質的に無よりまたはそれに近い状態であることが望ま
しい。そこで、炭素繊維束には、通常、サイジング処理
を施し収束性を付与して使用していた。炭素繊維束をサ
イジング処理するために、例えば、特公昭５７−４９６
７５号公報、特公平１−２７２８６７公報や特公平４−
７０４２４号公報には、水分散型エマルジョンのエポキ
シ系サイジング剤や水溶液型サイジング剤が提案されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サイジング処
理は、当然のことながら、炭素繊維束の開繊を妨げる。
そこで、サイジング処理した炭素繊維束の開繊性を改善
するため、例えば、特開平１−２９２０３８号公報に記
載されているような幅の広い炭素繊維束の提案などがな
されている。しかし、たとえば、幅の広い炭素繊維束の
形態を保持するには、多量のサイジング剤を付着させる
必要がある。サイジング剤を多量に付着させると、炭素
繊維が相互に接着され、炭素繊維束に補強すべきマトリ
ックス樹脂を含浸しても、マトリックス樹脂が炭素繊維
束の中まで浸透しにくくなってしまう。このような炭素
繊維束の外周に樹脂が多いプリプレグを用いて成形して
も、成形体からの樹脂のフロー量が多くなったり、積層
したプリプレグ同士が成形中にずれたりするために、目
的の品質の成形物を製造することができない。本発明
は、実質的に無より、またはそれに近い炭素繊維束であ
りながら、収束性を有して毛羽の発生が少なく、マトリ
ックス樹脂が内部まで浸透して樹脂フローが少なく、か
つ成形時にずれを生じない、炭素繊維束およびプリプレ
グの提供を目的とする。
理は、当然のことながら、炭素繊維束の開繊を妨げる。
そこで、サイジング処理した炭素繊維束の開繊性を改善
するため、例えば、特開平１−２９２０３８号公報に記
載されているような幅の広い炭素繊維束の提案などがな
されている。しかし、たとえば、幅の広い炭素繊維束の
形態を保持するには、多量のサイジング剤を付着させる
必要がある。サイジング剤を多量に付着させると、炭素
繊維が相互に接着され、炭素繊維束に補強すべきマトリ
ックス樹脂を含浸しても、マトリックス樹脂が炭素繊維
束の中まで浸透しにくくなってしまう。このような炭素
繊維束の外周に樹脂が多いプリプレグを用いて成形して
も、成形体からの樹脂のフロー量が多くなったり、積層
したプリプレグ同士が成形中にずれたりするために、目
的の品質の成形物を製造することができない。本発明
は、実質的に無より、またはそれに近い炭素繊維束であ
りながら、収束性を有して毛羽の発生が少なく、マトリ
ックス樹脂が内部まで浸透して樹脂フローが少なく、か
つ成形時にずれを生じない、炭素繊維束およびプリプレ
グの提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
を解決するために、各種のサイジング剤と炭素繊維束の
形態について、その効果を確かめながら試行錯誤した結
果、少量の使用で大きな効果を有するサイジング剤を見
出だし、かつ、そのサイジング剤を使用する際の好まし
い炭素繊維束の断面寸法を確かめ、本発明を完成するこ
とができた。
を解決するために、各種のサイジング剤と炭素繊維束の
形態について、その効果を確かめながら試行錯誤した結
果、少量の使用で大きな効果を有するサイジング剤を見
出だし、かつ、そのサイジング剤を使用する際の好まし
い炭素繊維束の断面寸法を確かめ、本発明を完成するこ
とができた。
【０００５】本発明においては、次の一般式（１）、
（２）または（３）で示される化合物のうち、少なくと
も１種の化合物を、炭素繊維束重量に対し、０．１〜
０．５重量％付着させ、かつ、炭素繊維束の厚みに対す
る幅が、１５〜２５０であることを特徴とする炭素繊維
束を提供する。
（２）または（３）で示される化合物のうち、少なくと
も１種の化合物を、炭素繊維束重量に対し、０．１〜
０．５重量％付着させ、かつ、炭素繊維束の厚みに対す
る幅が、１５〜２５０であることを特徴とする炭素繊維
束を提供する。
【０００６】
【化４】
【０００７】
【化５】
【０００８】
【化６】 （ただし、前記の各一般式中、Ｒ1 はＨまたはＯＨ、ｍ
＋ｎは８〜５０である。）そして、エポキシ樹脂と硬化
剤とからなるエポキシ樹脂組成物に、前記の炭素繊維束
に含浸せしめて構成されているプリプレグを提供する。
＋ｎは８〜５０である。）そして、エポキシ樹脂と硬化
剤とからなるエポキシ樹脂組成物に、前記の炭素繊維束
に含浸せしめて構成されているプリプレグを提供する。
【０００９】
【作用と実施態様例】以下、本発明についてさらに詳細
に説明する。本発明が対象にする炭素繊維の種類に格別
の制限はなく、黒鉛繊維と称される繊維をも含まれる。
に説明する。本発明が対象にする炭素繊維の種類に格別
の制限はなく、黒鉛繊維と称される繊維をも含まれる。
【００１０】まず、本発明の炭素繊維束に付着させる一
般式（１）〜（３）で示される化合物、すなわち、サイ
ジング剤（以下、本サイジング剤という）について説明
する。ただし、以下に説明する作用は、それぞれが単独
ではなく、相互に影響し合いながら奏されるものであ
る。本発明が目的としている効果は、まず、一般式
（１）〜（３）で示されるビスフェノールＡのポリエチ
レンオキシドまたは／およびポリプロピレンオキシド付
加物の適量を炭素繊維に付着させることによって、得ら
れることが見出だされたのである。この付加されている
ポリエチレンオキシドまたは／およびポリプロピレンオ
キシドが、炭素繊維に平滑性を与え、摩擦係数を低下さ
せる作用があり、炭素繊維の毛羽立ちを押さえているも
のと考えられる。一方、ビスフェノールＡ部はマトリッ
クス樹脂との相溶性を向上させる作用があると考えられ
る。また、上記の各成分が、共重合された状態にあるの
で、各々単一成分を混合して用いる場合に比べてサイジ
ング剤の粘性特性が調整可能となり、繊維の収束性を自
由に変えることができる。
般式（１）〜（３）で示される化合物、すなわち、サイ
ジング剤（以下、本サイジング剤という）について説明
する。ただし、以下に説明する作用は、それぞれが単独
ではなく、相互に影響し合いながら奏されるものであ
る。本発明が目的としている効果は、まず、一般式
（１）〜（３）で示されるビスフェノールＡのポリエチ
レンオキシドまたは／およびポリプロピレンオキシド付
加物の適量を炭素繊維に付着させることによって、得ら
れることが見出だされたのである。この付加されている
ポリエチレンオキシドまたは／およびポリプロピレンオ
キシドが、炭素繊維に平滑性を与え、摩擦係数を低下さ
せる作用があり、炭素繊維の毛羽立ちを押さえているも
のと考えられる。一方、ビスフェノールＡ部はマトリッ
クス樹脂との相溶性を向上させる作用があると考えられ
る。また、上記の各成分が、共重合された状態にあるの
で、各々単一成分を混合して用いる場合に比べてサイジ
ング剤の粘性特性が調整可能となり、繊維の収束性を自
由に変えることができる。
【００１１】本サイジング剤において、一般式（１）〜
（３）中、ｍ＋ｎが８未満では、水と混ざりにくくなる
ので好ましくない。また、ｍ＋ｎが５０を越えるとマト
リックス樹脂との相溶性が低下してマトリックス樹脂と
炭素繊維との接着性が低下し、炭素繊維の補強効果を低
下させる。そして、一般式（１）〜（３）式中のＲ1
を、ＨまたはＯＨにすると、Ｒ1 が下式で示される末端
基をもつポリグリシジルエーテル類に比べて、サイジン
グ剤の付着量が低い場合でも摩擦係数を低下させる効果
が高く、ガイドロール等の糸のしごきに対して、毛羽の
発生を押さえる作用が大きい。
（３）中、ｍ＋ｎが８未満では、水と混ざりにくくなる
ので好ましくない。また、ｍ＋ｎが５０を越えるとマト
リックス樹脂との相溶性が低下してマトリックス樹脂と
炭素繊維との接着性が低下し、炭素繊維の補強効果を低
下させる。そして、一般式（１）〜（３）式中のＲ1
を、ＨまたはＯＨにすると、Ｒ1 が下式で示される末端
基をもつポリグリシジルエーテル類に比べて、サイジン
グ剤の付着量が低い場合でも摩擦係数を低下させる効果
が高く、ガイドロール等の糸のしごきに対して、毛羽の
発生を押さえる作用が大きい。
【００１２】
【化７】 次に、炭素繊維束に付与する本サイジング剤量を説明す
る。本サイジング剤の炭素繊維束に対する付着量は、炭
素繊維束の重量に対し、０．１〜０．５重量％、好まし
くは、０．２〜０．４重量％である。付着量が０．５重
量％を越えると炭素繊維束内の単繊維同士の接着が強
く、プリプレグに加工する際、マトリックス樹脂の含浸
が不十分となり、成形時の樹脂フロー量が増大する。さ
らに、積層したプリプレグが所定の位置からずれ易く、
設計通りの成形品が得られないおそれがある。本サイジ
ング剤の付着量が０．１重量％に達しないと、ガイドバ
ーやロールなどの炭素繊維束と装置との接触部で摩擦係
数が大きくなり、毛羽や糸切れの発生が多くなるので好
ましくない。
る。本サイジング剤の炭素繊維束に対する付着量は、炭
素繊維束の重量に対し、０．１〜０．５重量％、好まし
くは、０．２〜０．４重量％である。付着量が０．５重
量％を越えると炭素繊維束内の単繊維同士の接着が強
く、プリプレグに加工する際、マトリックス樹脂の含浸
が不十分となり、成形時の樹脂フロー量が増大する。さ
らに、積層したプリプレグが所定の位置からずれ易く、
設計通りの成形品が得られないおそれがある。本サイジ
ング剤の付着量が０．１重量％に達しないと、ガイドバ
ーやロールなどの炭素繊維束と装置との接触部で摩擦係
数が大きくなり、毛羽や糸切れの発生が多くなるので好
ましくない。
【００１３】炭素繊維束の形態について説明する。本発
明が対象にする炭素繊維束は、本発明の目的からして、
実質的に無より、または無よりに近いものである。本サ
イジング剤を付着させた本発明の炭素繊維束の断面形状
は、炭素繊維束の使用目的、加工工程、フィラメント数
や繊度にもとづいて決めることができるが、一般的に
は、炭素繊維束の厚みに対する幅は、１５〜２５０、好
ましくは２０〜２００、さらに好ましくは、２５〜１５
０の範囲にする。炭素繊維束断面の幅（Ｄ：ｍｍ）は実
測値であり、厚み（ｔ：ｍｍ）は、次式で決められる値
である。
明が対象にする炭素繊維束は、本発明の目的からして、
実質的に無より、または無よりに近いものである。本サ
イジング剤を付着させた本発明の炭素繊維束の断面形状
は、炭素繊維束の使用目的、加工工程、フィラメント数
や繊度にもとづいて決めることができるが、一般的に
は、炭素繊維束の厚みに対する幅は、１５〜２５０、好
ましくは２０〜２００、さらに好ましくは、２５〜１５
０の範囲にする。炭素繊維束断面の幅（Ｄ：ｍｍ）は実
測値であり、厚み（ｔ：ｍｍ）は、次式で決められる値
である。
【００１４】 厚み（ｔ）＝（炭素繊維束のフィラメント数×単繊維径）／（Ｄ／単繊維径） 炭素繊維束の厚みに対する幅が、１５未満では炭素繊維
束が厚いため、プリプレグを製造する際に炭素繊維束が
広がりにくく、目付の低い薄物プリプレグを作ることが
むつかしい。また、その値が２５０以上では、炭素繊維
束の幅が広すぎてボビン上に巻き上げることがむずかし
くなるので、好ましくない。
束が厚いため、プリプレグを製造する際に炭素繊維束が
広がりにくく、目付の低い薄物プリプレグを作ることが
むつかしい。また、その値が２５０以上では、炭素繊維
束の幅が広すぎてボビン上に巻き上げることがむずかし
くなるので、好ましくない。
【００１５】炭素繊維束に本サイジング剤を付着させる
方法に制限はなく、たとえば、ローラコート法、スプレ
ーコート法などを用いることができる。所定量の本サイ
ジング剤が、炭素繊維束に均一に付着するように、サイ
ジング液の濃度、温度、炭素繊維束の張力などを制御す
る。本サイジング剤を付与した後の炭素繊維束は、乾燥
されるが、通常、１００〜２５０℃、２０〜９００秒の
範囲で乾燥するのがよい。乾燥時間にもよるが、乾燥温
度が２５０℃を越えるとサイジング剤に熱劣化を生じ易
くなる。また、温度にもよるが、乾燥処理時間が９００
秒を越えると熱劣化が生じ易くなる。
方法に制限はなく、たとえば、ローラコート法、スプレ
ーコート法などを用いることができる。所定量の本サイ
ジング剤が、炭素繊維束に均一に付着するように、サイ
ジング液の濃度、温度、炭素繊維束の張力などを制御す
る。本サイジング剤を付与した後の炭素繊維束は、乾燥
されるが、通常、１００〜２５０℃、２０〜９００秒の
範囲で乾燥するのがよい。乾燥時間にもよるが、乾燥温
度が２５０℃を越えるとサイジング剤に熱劣化を生じ易
くなる。また、温度にもよるが、乾燥処理時間が９００
秒を越えると熱劣化が生じ易くなる。
【００１６】本発明のプリプレグは、前記した炭素繊維
束を一方向に引き揃えたものを、または当該炭素繊維束
からなるクロスにマトリックス樹脂として、通常用いら
れるエポキシ樹脂組成物に必要に応じて硬化促進剤を添
加したものを、定法により含浸して得ることができる。
束を一方向に引き揃えたものを、または当該炭素繊維束
からなるクロスにマトリックス樹脂として、通常用いら
れるエポキシ樹脂組成物に必要に応じて硬化促進剤を添
加したものを、定法により含浸して得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、実施例中の炭素繊維束の評価方法は、次の
通りである。
する。なお、実施例中の炭素繊維束の評価方法は、次の
通りである。
【００１８】（１）擦過毛羽数 直径１０ｍｍのステンレス棒（クロムめっき、表面粗さ
１〜１．５Ｓ）５本を５０ｍｍ間隔で各々平行、かつ、
これらの棒の表面を炭素繊維束が１２０度の接触角で接
触しながら通過するように、棒をジグザクに配置した擦
過装置を用いた。入口側の炭素繊維束に１デニール当り
０．０９ｇの張力を与え、３ｍ／分の速度で、この装置
を通過させた。側面から炭素繊維束に対し直角にレーザ
ー光線を照射し、毛羽数をカウントする毛羽検出装置を
用いた。
１〜１．５Ｓ）５本を５０ｍｍ間隔で各々平行、かつ、
これらの棒の表面を炭素繊維束が１２０度の接触角で接
触しながら通過するように、棒をジグザクに配置した擦
過装置を用いた。入口側の炭素繊維束に１デニール当り
０．０９ｇの張力を与え、３ｍ／分の速度で、この装置
を通過させた。側面から炭素繊維束に対し直角にレーザ
ー光線を照射し、毛羽数をカウントする毛羽検出装置を
用いた。
【００１９】（２）摩擦係数 擦過毛羽数測定の際の炭素繊維束入口側と出口側の張力
を測定し、次式によって求めた。
を測定し、次式によって求めた。
【００２０】 摩擦係数＝（３／８π）ｌｎ（Ｔ2 ／Ｔ1 ） ただし、Ｔ1 ：糸条入側張力 Ｔ2 ：糸条出側張力 （３） プリプレグ下限目付 プリプレグ下限目付（以下、ＰＰ下限目付という）は、
図１に模式的に示したドラムワインド装置を用い、一方
向プリプレグを製造し、プリプレグの外観を良好に製造
できる下限の目付で表示した。なお、図中、１は炭素繊
維ボビン、２は炭素繊維ボビンから引き出された炭素繊
維束、３は樹脂含浸槽、４はシゴキバー、５は巻取りを
示す。
図１に模式的に示したドラムワインド装置を用い、一方
向プリプレグを製造し、プリプレグの外観を良好に製造
できる下限の目付で表示した。なお、図中、１は炭素繊
維ボビン、２は炭素繊維ボビンから引き出された炭素繊
維束、３は樹脂含浸槽、４はシゴキバー、５は巻取りを
示す。
【００２１】（４） 樹脂フロー量 エピコート８２８（ビスフェノールＡグリシジルエーテ
ル（エポキシ当量１８９）：油化シェル・エポキシ
（株）製）１００重量部とジシアンジアミド１０重量部
および３（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメ
チル尿素５重量部とを均一に混合し、一液硬化性エポキ
シ樹脂を得た。これを炭素繊維束に含浸させ、Ｂステー
ジ化してプリプレグを製造した。プリプレグを１００ｍ
ｍ×１００ｍｍに切り出し、繊維軸方向に対して０度、
９０度、０度、９０度に配向して積層し、重量（Ｗ1 ）
を測定した。積層したプリプレグの両面に多孔性離型フ
ィルム（ポリ四ふっ化エチレンフィルム）１枚、ガラス
クロス（＃１８１）３枚の順に合わせた。温度１３０
℃、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 、加圧時間３０分の硬化条件
で成形し、プリプレグの重量（Ｗ2 ）を測定した。硬化
前の重量Ｗ1 と硬化後の重量Ｗ2 とから次式より、樹脂
フローを求めた。
ル（エポキシ当量１８９）：油化シェル・エポキシ
（株）製）１００重量部とジシアンジアミド１０重量部
および３（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメ
チル尿素５重量部とを均一に混合し、一液硬化性エポキ
シ樹脂を得た。これを炭素繊維束に含浸させ、Ｂステー
ジ化してプリプレグを製造した。プリプレグを１００ｍ
ｍ×１００ｍｍに切り出し、繊維軸方向に対して０度、
９０度、０度、９０度に配向して積層し、重量（Ｗ1 ）
を測定した。積層したプリプレグの両面に多孔性離型フ
ィルム（ポリ四ふっ化エチレンフィルム）１枚、ガラス
クロス（＃１８１）３枚の順に合わせた。温度１３０
℃、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ2 、加圧時間３０分の硬化条件
で成形し、プリプレグの重量（Ｗ2 ）を測定した。硬化
前の重量Ｗ1 と硬化後の重量Ｗ2 とから次式より、樹脂
フローを求めた。
【００２２】樹脂フロー量（％）＝｛（Ｗ1 −Ｗ2 ）／
Ｗ1 ｝×１００ （５） プリプレグのずれ量 上記（４）と同様にしてプリプレグを製造した。このプ
リプレグをテーパー角度が０．２０５度の金型棒（長さ
１１２０ｍｍ）に積層した。積層構成は、金型の長さ方
向に対し、プリプレグの繊維軸が４０度、−４０度、４
０度になるように積層し（以下、バイアス層という）、
さらに、０度のプリプレグを３回積層（以下、ストレー
ト層という）した。その後、テープ強力３．８kgf/テー
プ幅の条件でテープを巻き、１３０℃、３０分で硬化さ
せた。硬化後、先端が細い方のバイヤス層とストレート
層のずれを測定し、プリプレグのずれ量を求めた。
Ｗ1 ｝×１００ （５） プリプレグのずれ量 上記（４）と同様にしてプリプレグを製造した。このプ
リプレグをテーパー角度が０．２０５度の金型棒（長さ
１１２０ｍｍ）に積層した。積層構成は、金型の長さ方
向に対し、プリプレグの繊維軸が４０度、−４０度、４
０度になるように積層し（以下、バイアス層という）、
さらに、０度のプリプレグを３回積層（以下、ストレー
ト層という）した。その後、テープ強力３．８kgf/テー
プ幅の条件でテープを巻き、１３０℃、３０分で硬化さ
せた。硬化後、先端が細い方のバイヤス層とストレート
層のずれを測定し、プリプレグのずれ量を求めた。
【００２３】（６）層間せん断強度（ＩＬＳＳ） マトリックスとしてエピコート８２８（既出）を用い、
ＡＳＴＭ Ｄ−２３４４に準じて測定した。
ＡＳＴＭ Ｄ−２３４４に準じて測定した。
【００２４】実施例 １ 前記の一般式（１）において、Ｒ1 をＯＨ、ｍ＝５、ｎ
＝５としたビスフェノールＡエチレンオキシド１０モル
付加物を本サイジング剤として用い、炭素繊維束を製造
した。炭素繊維束への本サイジング剤の付着量が０．４
重量％になるように、水分散エマルジョンを調合した。
調合したエマルジョンに、単繊維の繊度が０．６デニー
ル、フィラメント数が１２０００本からなる炭素繊維束
を、ディップローラを介して浸漬した後、熱風循環型乾
燥機を用い１５０℃、１分間、乾燥し、本発明の炭素繊
維束を得た。この炭素繊維束の幅と厚みの比（Ｄ／
ｔ）、擦過毛羽数、摩擦係数、ＰＰ下限目付、樹脂フロ
ー量、プリプレグのずれ量およびＩＬＳＳを測定した。
その結果を表１に示す。
＝５としたビスフェノールＡエチレンオキシド１０モル
付加物を本サイジング剤として用い、炭素繊維束を製造
した。炭素繊維束への本サイジング剤の付着量が０．４
重量％になるように、水分散エマルジョンを調合した。
調合したエマルジョンに、単繊維の繊度が０．６デニー
ル、フィラメント数が１２０００本からなる炭素繊維束
を、ディップローラを介して浸漬した後、熱風循環型乾
燥機を用い１５０℃、１分間、乾燥し、本発明の炭素繊
維束を得た。この炭素繊維束の幅と厚みの比（Ｄ／
ｔ）、擦過毛羽数、摩擦係数、ＰＰ下限目付、樹脂フロ
ー量、プリプレグのずれ量およびＩＬＳＳを測定した。
その結果を表１に示す。
【００２５】実施例 ２ 本サイジング剤に、一般式（１）のＲ1 をＨ、ｍ＝５、
ｎ＝５とした、ビスフェノールＡエチレンオキシド１０
モル付加物を用いた以外は、実施例１と同様にして本発
明の炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束について、
実施例１と同じ評価を行った。その結果を表１に示す。
ｎ＝５とした、ビスフェノールＡエチレンオキシド１０
モル付加物を用いた以外は、実施例１と同様にして本発
明の炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束について、
実施例１と同じ評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２６】実施例 ３ 本サイジング剤に、一般式（２）のＲ1 をＯＨ、ｍ＝１
２、ｎ＝１２とした、ビスフェノールＡプロピレンオキ
シド２４モル付加物の水分散エマルジョンを用いた以外
は、実施例１と同様にして本発明の炭素繊維束を得た。
得られた炭素繊維束について、実施例１と同じ評価を行
った。その結果を表１に示す。
２、ｎ＝１２とした、ビスフェノールＡプロピレンオキ
シド２４モル付加物の水分散エマルジョンを用いた以外
は、実施例１と同様にして本発明の炭素繊維束を得た。
得られた炭素繊維束について、実施例１と同じ評価を行
った。その結果を表１に示す。
【００２７】実施例 ４ 本サイジング剤に、一般式（３）式のＲ1 をＯＨ、ｍ＝
１５、ｎ＝１５としたビスフェノールＡエチレンオキシ
ド１５モルプロピレンオキシド１５モル付加物の水分散
エマルジョンを用いた以外は、実施例１と同様にして本
発明の炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束につい
て、実施例１と同じ評価を行った。その結果を表１に示
す。
１５、ｎ＝１５としたビスフェノールＡエチレンオキシ
ド１５モルプロピレンオキシド１５モル付加物の水分散
エマルジョンを用いた以外は、実施例１と同様にして本
発明の炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束につい
て、実施例１と同じ評価を行った。その結果を表１に示
す。
【００２８】比較例 １ 次の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を高粘度乳化装置に仕込
み、５０〜６０℃で均一にした。これに次の（ｄ）のう
ち１０％を加え、４０℃以下で充分撹拌し、乳化転相さ
せた。転相後、残りの（ｄ）を徐々に添加し、均一なエ
マルジョンを得た。 （ａ）３０重量部のエピコート８
２８ （ｂ）２０重量部の、ビスフェノールＡエチレンオキシ
ド２モル付加物（２モル）とマレイン酸（１．５モル）
とセバチン酸（０．５モル）との縮合物（酸価５５） （ｃ）５重量部のポリオキシエチレン（７０モル）スチ
レン化（５モル）クミルフェノール （ｄ）４５重量部の水 得られたエマルジョンをサイジングに用いた以外は、実
施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得られた炭素繊
維束について実施例１と同じ評価を行った。評価結果を
表１に示した。
み、５０〜６０℃で均一にした。これに次の（ｄ）のう
ち１０％を加え、４０℃以下で充分撹拌し、乳化転相さ
せた。転相後、残りの（ｄ）を徐々に添加し、均一なエ
マルジョンを得た。 （ａ）３０重量部のエピコート８
２８ （ｂ）２０重量部の、ビスフェノールＡエチレンオキシ
ド２モル付加物（２モル）とマレイン酸（１．５モル）
とセバチン酸（０．５モル）との縮合物（酸価５５） （ｃ）５重量部のポリオキシエチレン（７０モル）スチ
レン化（５モル）クミルフェノール （ｄ）４５重量部の水 得られたエマルジョンをサイジングに用いた以外は、実
施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得られた炭素繊
維束について実施例１と同じ評価を行った。評価結果を
表１に示した。
【００２９】比較例 ２ サイジング剤に、一般式（１）のＲ1 が
【００３０】
【化８】 ｍ＝５、ｎ＝５であるビスフェノールＡエチレンオキシ
ド１０モル付加物を用いた以外は、実施例１と同様にし
て炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束について実施
例１と同じ評価を行った。評価結果を表１に示した。
ド１０モル付加物を用いた以外は、実施例１と同様にし
て炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束について実施
例１と同じ評価を行った。評価結果を表１に示した。
【００３１】比較例 ３ 実施例１に用いたのと同じサイジング剤を用い、サイジ
ング剤の付着量を炭素繊維束に対し、０．０５重量％に
した以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。
得られた炭素繊維束について実施例１と同じ評価を行っ
た。評価結果を表１に示した。
ング剤の付着量を炭素繊維束に対し、０．０５重量％に
した以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。
得られた炭素繊維束について実施例１と同じ評価を行っ
た。評価結果を表１に示した。
【００３２】比較例 ４ 実施例１に用いたのと同じサイジング剤を用い、サイジ
ング剤の付着量を炭素繊維束に対し、０．６重量％にし
た以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得
られた炭素繊維束について実施例１と同じ評価を行っ
た。評価結果を表１に示した。
ング剤の付着量を炭素繊維束に対し、０．６重量％にし
た以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得
られた炭素繊維束について実施例１と同じ評価を行っ
た。評価結果を表１に示した。
【００３３】比較例 ５ 実施例１に用いたのと同じサイジング剤を用い、Ｄ／ｔ
を１０にした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束
を得た。得られた炭素繊維束について実施例１と同じ評
価を行った。評価結果を表１に示した。
を１０にした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束
を得た。得られた炭素繊維束について実施例１と同じ評
価を行った。評価結果を表１に示した。
【００３４】比較例 ６ 実施例１に用いたのと同じサイジング剤を用い、Ｄ／ｔ
が３００になるようにして炭素繊維束を製造したが、ボ
ビンに巻き取ることができなかった。
が３００になるようにして炭素繊維束を製造したが、ボ
ビンに巻き取ることができなかった。
【００３５】比較例 ７ サイジング剤に、一般式（１）のＲ1 をＯＨ、ｍ＝３
０、ｎ＝３０にしたビスフェノールＡエチレンオキシド
６０モル付加物の水分散エマルジョンを用いた以外は、
実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得られた炭素
繊維束について実施例１と同じ評価を行った。評価結果
を表１に示した。
０、ｎ＝３０にしたビスフェノールＡエチレンオキシド
６０モル付加物の水分散エマルジョンを用いた以外は、
実施例１と同様にして炭素繊維束を得た。得られた炭素
繊維束について実施例１と同じ評価を行った。評価結果
を表１に示した。
【００３６】比較例 ８ サイジング剤に、一般式（１）のＲ1 をＯＨ、ｎ＋ｍを
４にしたビスフェノールＡエチレンオキシド４モル付加
物を用いようとしたが、このものは、相分離して水に不
溶であり、サイジング剤として使用することができなか
った。
４にしたビスフェノールＡエチレンオキシド４モル付加
物を用いようとしたが、このものは、相分離して水に不
溶であり、サイジング剤として使用することができなか
った。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【発明の効果】本発明の炭素繊維束は、少ない使用量で
大きな効果を奏するサイジング剤を使用しているので、
サイジング付着量およびＤ／ｔを好ましい範囲に保つこ
とにより、実質的に無より、またはそれに近い炭素繊維
束でありながら、収束性を有して耐擦過性にすぐれ、毛
羽の発生が少なくい。また、炭素繊維束中の単繊維同士
の接着が少なく、マトリックス樹脂との相溶性がよく、
広がり性にすぐれているので、マトリックス樹脂が内部
まで浸透して樹脂フローが少なくなり、かつプリプレグ
のずれがない。従って、プリプレグに加工して使用すれ
ば、設計どうりに正確な成形体が得られる。また薄物プ
リプレグへの加工が容易で、高次加工性に優れた複合材
料用炭素繊維束が提供できるという、顕著な効果を有す
るものである。
大きな効果を奏するサイジング剤を使用しているので、
サイジング付着量およびＤ／ｔを好ましい範囲に保つこ
とにより、実質的に無より、またはそれに近い炭素繊維
束でありながら、収束性を有して耐擦過性にすぐれ、毛
羽の発生が少なくい。また、炭素繊維束中の単繊維同士
の接着が少なく、マトリックス樹脂との相溶性がよく、
広がり性にすぐれているので、マトリックス樹脂が内部
まで浸透して樹脂フローが少なくなり、かつプリプレグ
のずれがない。従って、プリプレグに加工して使用すれ
ば、設計どうりに正確な成形体が得られる。また薄物プ
リプレグへの加工が容易で、高次加工性に優れた複合材
料用炭素繊維束が提供できるという、顕著な効果を有す
るものである。
【図１】 プリプレグ下限目付の測定に使用した装置の
模式図。
模式図。
１：炭素繊維ボビン ２：炭素繊維束 ３：樹脂含
浸槽 ４：シゴキバー ５：巻取り
浸槽 ４：シゴキバー ５：巻取り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:06 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D06M 15/55 B29B 11/16 B29B 15/08 D01F 11/10 D04H 3/00
Claims (2)
- 【請求項１】次の一般式（１）、（２）または（３）で
示される化合物のうち、少なくとも１種の化合物を、炭
素繊維束重量に対し、０．１〜０．５重量％付着させ、
かつ、炭素繊維束の厚みに対する炭素繊維束の幅が、１
５〜２５０であることを特徴とする炭素繊維束。 【化１】 【化２】 【化３】 （ただし、前記の各一般式中、Ｒ1 はＨまたはＯＨ、ｍ
＋ｎは８〜５０である。） - 【請求項２】エポキシ樹脂と硬化剤とからなるエポキシ
樹脂組成物に、請求項１に記載の炭素繊維束に含浸せし
めてなることを特徴とするプリプレグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15668793A JP2812147B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 炭素繊維束およびプリプレグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15668793A JP2812147B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 炭素繊維束およびプリプレグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079444A JPH079444A (ja) | 1995-01-13 |
| JP2812147B2 true JP2812147B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=15633137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15668793A Expired - Lifetime JP2812147B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 炭素繊維束およびプリプレグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812147B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69723965T2 (de) * | 1996-12-18 | 2004-02-12 | Toray Industries, Inc. | Kohlefaserprepregs und verfahren zu seiner herstellung |
| JP4094546B2 (ja) | 2001-07-31 | 2008-06-04 | 三菱レイヨン株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤、該サイジング剤による炭素繊維のサイジング方法、サイジング処理された炭素繊維及び該炭素繊維を使用した編織物 |
| HUE046253T2 (hu) | 2010-06-30 | 2020-02-28 | Toray Industries | Eljárás írezõszerrel bevont karbonszálak elõállítására és írezõszerrel bevont karbonszálak |
| HUE039223T2 (hu) | 2011-10-04 | 2018-12-28 | Toray Industries | Szénszál-erõsítésû termoplasztikus gyanta formázóanyag és eljárások elõállítására |
| MX369404B (es) | 2011-12-05 | 2019-11-07 | Toray Industries | Materia prima formadora de fibra de carbono, material formado y material compuesto reforzado con fibra de carbono. |
| JP5929158B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2016-06-01 | 東レ株式会社 | サイジング剤塗布炭素繊維 |
| KR101863990B1 (ko) | 2011-12-27 | 2018-07-04 | 도레이 카부시키가이샤 | 사이징제 도포 탄소 섬유, 사이징제 도포 탄소 섬유의 제조 방법, 프리프레그 및 탄소 섬유 강화 복합 재료 |
| US9388294B2 (en) | 2012-05-16 | 2016-07-12 | Daicel Corporation | Epoxy-amine adduct, resin composition, sizing agent, carbon fiber coated with sizing agent, and fiber-reinforced composite material |
| EP2910676B1 (en) | 2012-10-18 | 2017-10-04 | Toray Industries, Inc. | Carbon fiber-reinforced resin composition, method for manufacturing carbon fiber-reinforced resin composition, molding material, method for manufacturing molding material, and carbon-fiber reinforced resin molded article |
| KR101596207B1 (ko) | 2012-11-27 | 2016-02-19 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 섬유 강화 열가소성 수지 프리프레그 및 그 성형체, 및 섬유 강화 열가소성 수지 프리프레그의 제조 방법 |
| EP2980309A4 (en) | 2013-03-26 | 2016-10-19 | Toray Industries | NON-WOVEN CARBON FIBERS |
| KR102381897B1 (ko) * | 2014-08-12 | 2022-03-31 | 마쓰모토유시세이야쿠 가부시키가이샤 | 아크릴 섬유 처리제 및 그 용도 |
| KR101683345B1 (ko) | 2014-11-08 | 2016-12-07 | 주식회사 효성 | 탄소섬유용 사이징제, 및 이를 이용하여 제조된 탄소섬유 |
| JP5967334B1 (ja) * | 2015-01-21 | 2016-08-10 | 東レ株式会社 | サイジング剤塗布炭素繊維束およびその製造方法、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15668793A patent/JP2812147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH079444A (ja) | 1995-01-13 |
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