JP2937570B2 - Sizing agent for carbon fiber - Google Patents

Sizing agent for carbon fiber

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JP2937570B2
JP2937570B2 JP22110491A JP22110491A JP2937570B2 JP 2937570 B2 JP2937570 B2 JP 2937570B2 JP 22110491 A JP22110491 A JP 22110491A JP 22110491 A JP22110491 A JP 22110491A JP 2937570 B2 JP2937570 B2 JP 2937570B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維用サイジング剤
に関する。複合材料の強化材として炭素繊維が用いられ
ている。該炭素繊維はもともと伸度が小さく、脆い繊維
である。したがって該炭素繊維は、その製織工程等で毛
羽立ち易く、ハンドリング性が悪い。そこで、ハンドリ
ング性を良くするために、該炭素繊維をサイジング剤で
処理することが行われている。本発明は、かかる炭素繊
維用サイジング剤の改良に関し、特に水洗によって脱サ
イジングの容易な炭素繊維用サイジング剤に関するもの
である。
The present invention relates to a sizing agent for carbon fibers. Carbon fiber is used as a reinforcing material for composite materials. The carbon fibers are inherently low in elongation and brittle. Therefore, the carbon fibers are liable to fluff in the weaving process or the like, and have poor handling properties. Then, in order to improve the handleability, the carbon fiber is treated with a sizing agent. The present invention relates to an improvement in such a sizing agent for carbon fibers, and more particularly to a sizing agent for carbon fibers which can be easily desized by washing with water.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、炭素繊維用サイジング剤として各
種のエポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤が提
案されている(特公昭57−49675、特公昭62−
34876、特公昭62−56266、特公昭62−5
6267、特公昭63−48989)。
2. Description of the Related Art Various types of aqueous sizing agents for epoxy resin aqueous emulsions have been proposed as sizing agents for carbon fibers (Japanese Patent Publication No. 57-49675, Japanese Patent Publication No. Sho 62-62).
34876, JP-B-62-56266, JP-B-62-5
6267, JP-B-63-48989).

【0003】ところが、これら従来の炭素繊維用サイジ
ング剤には、炭素繊維の集束性を向上させることができ
ても、該炭素繊維に充分な平滑性を付与することができ
ないという欠点がある。炭素繊維の平滑性が不足する
と、その製織工程等で該炭素繊維が毛羽立ち易く、製織
工程等における速度を上げることができないのである。
[0003] However, these conventional sizing agents for carbon fibers have the disadvantage that, even if the sizing property of the carbon fibers can be improved, sufficient smoothness cannot be imparted to the carbon fibers. If the smoothness of the carbon fiber is insufficient, the carbon fiber tends to fluff in the weaving step or the like, and the speed in the weaving step or the like cannot be increased.

【0004】またこれら従来の炭素繊維用サイジング剤
には、これらで処理した炭素繊維をそのマトリックスが
エポキシ樹脂以外の樹脂である複合材料の強化材として
用いた場合、該複合材料に所期の物性を発揮させること
ができないという欠点がある。従来のエポキシ樹脂水性
エマルジョン型サイジング剤は、これを炭素繊維に付与
すると、水洗という簡単な手段によっては該炭素繊維か
ら除去することが難しく、炭素繊維と共に該サイジング
剤も複合材料中に持ち込まれてしまい、その結果、該複
合材料のマトリックスがエポキシ樹脂である場合には、
該炭素繊維は該マトリックスとの濡れが良いため、得ら
れる複合材料に所期の物性を発揮させることができる
が、該複合材料のマトリックスがエポキシ樹脂以外の樹
脂である場合、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹
脂、フェノール樹脂等である場合には、該炭素繊維は該
マトリックスとの濡れが悪いため、得られる複合材料に
所期の物性を発揮させることができないのである。
[0004] Further, these conventional carbon fiber sizing agents include, when carbon fibers treated with them are used as a reinforcing material for a composite material whose matrix is a resin other than an epoxy resin, the composite material has desired physical properties. Has the drawback that it cannot be used. When a conventional epoxy resin aqueous emulsion type sizing agent is applied to carbon fiber, it is difficult to remove it from the carbon fiber by a simple means of washing with water, and the sizing agent is also brought into the composite material together with the carbon fiber. As a result, when the matrix of the composite material is an epoxy resin,
Since the carbon fiber has good wettability with the matrix, the obtained composite material can exhibit desired physical properties.However, when the matrix of the composite material is a resin other than an epoxy resin, for example, an unsaturated polyester resin In the case of a vinyl ester resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, a phenol resin, or the like, the carbon fibers have poor wettability with the matrix, so that the obtained composite material cannot exhibit the expected physical properties. .

【0005】炭素繊維用サイジング剤には、炭素繊維に
充分な集束性及び平滑性を付与することができ、同時に
水洗という簡単な手段によって脱サイジングし、該炭素
繊維と広く一般のマトリックスとの濡れを良くして、得
られる複合材料に所期の物性を発揮させ得るものである
ことが要請されているのである。
[0005] A sizing agent for carbon fibers can impart sufficient sizing and smoothness to carbon fibers, and at the same time, desizing by a simple means of washing with water, and wetting between the carbon fibers and a general matrix. Therefore, it is required that the composite material obtained can exhibit desired physical properties.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の炭素繊維用サイジング剤では、炭素
繊維に充分な集束性及び平滑性を付与することができ
ず、また水洗という簡単な手段によっては脱サイジング
することが難しく、広く一般のマトリックスを対象とす
る複合材料に所期の物性を発揮させることができない点
である。
The problem to be solved by the present invention is that a conventional sizing agent for carbon fibers cannot impart sufficient convergence and smoothness to carbon fibers, and the sizing agent cannot be easily washed with water. It is difficult to desizing by some means, and it is not possible to make a composite material intended for a general matrix exhibit the desired physical properties.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】しかして本発明者らは、
上記観点で鋭意研究した結果、特定の2成分を、特定の
モル比範囲でエステル形成反応させて得られる、特定の
ポリエーテルポリエステルを含有して成るものが正しく
好適であることを見出した。
Means for Solving the Problems Thus, the present inventors have
As a result of intensive studies from the above viewpoints, it has been found that those containing a specific polyether polyester obtained by subjecting two specific components to an ester forming reaction in a specific molar ratio range are correctly suitable.

【0008】すなわち本発明は、下記のA成分とB成分
とを、A成分/B成分=0.5〜1.3/1.0(モル
比)でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離
の水酸基を有するポリエーテルポリエステルを含有して
成ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤に係る。 A成分:ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 B成分:分子中に3〜7個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
[0008] That is, the present invention relates to a method for preparing a compound obtained by subjecting the following component A and component B to an ester formation reaction at a component / B component ratio of 0.5 to 1.3 / 1.0 (molar ratio). And a polyether polyester having a free hydroxyl group. Component A: dicarboxylic acid or ester-forming derivative thereof Component B: polyether polyol having 3 to 7 hydroxyl groups in the molecule

【0009】本発明においてA成分は、ジカルボン酸又
はそのエステル形成性誘導体であり、これには芳香族ジ
カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン
酸、又はこれらのエステル形成性誘導体がある。
In the present invention, the component A is a dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof, such as an aromatic dicarboxylic acid, an aliphatic dicarboxylic acid, an alicyclic dicarboxylic acid, or an ester-forming derivative thereof.

【0010】芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成
性誘導体としては、1)フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボ
ン酸、2)上記芳香族ジカルボン酸のジメチルエステ
ル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチルエステル
等、該芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又は
ビスヒドロキシアルキルエステル、3)イソフタル酸ジ
クロライド、テレフタル酸ジクロライド、フタル酸無水
物等の芳香族ジハライド又は酸無水物、等が挙げられ
る。
The aromatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives include 1) aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid; 2) dimethyl ester and diethyl ester of the above aromatic dicarboxylic acids. , Bishydroxyethyl esters, etc., lower alkyl esters or bishydroxyalkyl esters of the aromatic dicarboxylic acids, 3) aromatic dihalides or acid anhydrides such as isophthalic dichloride, terephthalic dichloride, phthalic anhydride and the like. .

【0011】また脂肪族ジカルボン酸又はそのエステル
形成性誘導体としては、1)マロン酸、コハク酸、マレ
イン酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカル
ボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸、2)上記飽和脂
肪族ジカルボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸のジメ
チルエステル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチ
ルエステル等、該飽和脂肪族ジカルボン酸又は不飽和脂
肪族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又はビスヒド
ロキシアルキルエステル、3)コハク酸無水物、マレイ
ン酸無水物等の酸無水物、等が挙げられる。
Examples of the aliphatic dicarboxylic acid or its ester-forming derivative include 1) a saturated aliphatic dicarboxylic acid such as malonic acid, succinic acid, maleic acid, adipic acid and sebacic acid or an unsaturated aliphatic dicarboxylic acid; Lower alkyl esters or bishydroxyalkyl esters of the saturated aliphatic dicarboxylic acids or unsaturated aliphatic dicarboxylic acids, such as dimethyl esters, diethyl esters, bishydroxyethyl esters, etc. of the above saturated aliphatic dicarboxylic acids or unsaturated aliphatic dicarboxylic acids; ) Acid anhydrides such as succinic anhydride and maleic anhydride.

【0012】更に脂環族ジカルボン酸又はそのエステル
形成性誘導体としては、1)1,3−シクロヘキサンジ
カルボン酸、シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸等
の飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン
酸、2)上記飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族
ジカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、
ビスヒドロキシエチルエステル等、該飽和脂環族ジカル
ボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン酸の低級アルキルエ
ステル又はビスヒドロキシアルキルエステル、等が挙げ
られる。
Further, alicyclic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives include: 1) saturated alicyclic dicarboxylic acids such as 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid and cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid or unsaturated alicyclic acids; Dicarboxylic acid, 2) dimethyl ester, diethyl ester of the above-mentioned saturated alicyclic dicarboxylic acid or unsaturated alicyclic dicarboxylic acid,
Lower alkyl esters or bishydroxyalkyl esters of the saturated alicyclic dicarboxylic acid or unsaturated alicyclic dicarboxylic acid, such as bishydroxyethyl ester;

【0013】A成分は以上例示したようなジカルボン酸
又はそのエステル形成性誘導体であるが、これらのうち
では芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体
が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
ナフタレンジカルボン酸又はこれらの低級アルキルエス
テルが特に好ましい。
The component A is a dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof as exemplified above, and among them, an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof is preferable, and terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid,
Naphthalenedicarboxylic acids or their lower alkyl esters are particularly preferred.

【0014】本発明においてB成分は、分子中に3〜7
個の水酸基を有するポリエーテルポリオールであり、こ
れには分子中に3〜7個の活性水素を有する窒素含有化
合物をポリアルコキシル化して得られるポリエーテルポ
リオール、分子中に3〜7個の活性水素を有する多価ア
ルコールをポリアルコキシル化して得られるポリエーテ
ルポリオール、多価アルコールを縮合して得られる分子
中に3〜7個の水酸基を有するポリエーテルポリオール
がある。
In the present invention, the component B contains 3 to 7 in the molecule.
Polyether polyols having 3 to 7 active hydrogens in the molecule, such as polyether polyols obtained by polyalkoxylating a nitrogen-containing compound having 3 to 7 active hydrogens in the molecule, and 3 to 7 active hydrogens in the molecule. And polyether polyols obtained by polyalkoxylating a polyhydric alcohol having the formula (I), and polyether polyols having 3 to 7 hydroxyl groups in the molecule obtained by condensing the polyhydric alcohol.

【0015】上記の分子中に3〜7個の活性水素を有す
る窒素含有化合物としては、1)トリエタノールアミ
ン、テトラエタノールエチレンジアミン等のアルカノー
ルアミン、2)エチレンジアミン、ヘキサメチレンジア
ミン等のアルキレンジアミン、3)ジエチレントリアミ
ン、ペンタメチレンヘキサミン等のポリアルキレンポリ
アミン、4)フェニレンジアミン、トルエンジアミン等
の芳香族ポリアミン、5)p−アミノフェノール、m−
アミノフェノール等の芳香族アミノフェノール、等が挙
げられる。
Examples of the nitrogen-containing compound having 3 to 7 active hydrogens in the molecule include 1) alkanolamines such as triethanolamine and tetraethanolethylenediamine, 2) alkylenediamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine, 3) ) Polyalkylene polyamines such as diethylenetriamine and pentamethylenehexamine; 4) aromatic polyamines such as phenylenediamine and toluenediamine; 5) p-aminophenol and m-
And aromatic aminophenols such as aminophenol.

【0016】また上記の分子中に3〜7個の活性水素を
有する多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール
等の脂肪族多価アルコールが挙げられ、更に上記の多価
アルコールを縮合して得られる分子中に3〜7個の水酸
基を有するポリエーテルポリオールとしては、ジグリセ
リン、トリグリセリン等のポリグリセリン等が挙げられ
る。
Examples of the polyhydric alcohol having 3 to 7 active hydrogens in the molecule include aliphatic polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and sorbitol. Examples of the polyether polyol having 3 to 7 hydroxyl groups in a molecule obtained by condensing an alcohol include polyglycerin such as diglycerin and triglycerin.

【0017】B成分は以上例示したような分子中に3〜
7個の水酸基を有するポリエーテルポリオールである
が、これらのうちでは、分子中に3〜5個の活性水素を
有する窒素含有化合物又は多価アルコールを炭素数2〜
4のアルキレンオキサイドでポリアルコキシル化したも
のが好ましい。
The B component is present in the molecule as exemplified above in 3 to 3 parts.
Among these are polyether polyols having 7 hydroxyl groups, and among these, a nitrogen-containing compound or a polyhydric alcohol having 3 to 5 active hydrogens in the molecule is a compound having 2 to 2 carbon atoms.
Those obtained by polyalkoxylation with the alkylene oxide of No. 4 are preferred.

【0018】B成分においてポリアルコキシル化に用い
るアルキレンオキサイドは、エチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等であり、これ
らはブロック状又はランダム状に反応させることができ
るが、用いるアルキレンオキサイド中でエチレンオキサ
イドは35重量%以上とするのが好ましく、40〜80
重量%とするのが特に好ましい。得られるポリエーテル
ポリエステルの水洗除去性が良くなるからである。また
B成分は分子量(GPCによる重量平均分子量、以下同
じ)2000〜20000のものが好ましく、5000
〜15000のものが特に好ましい。A成分とのエステ
ル形成反応を進行させ易くし、得られるポリエーテルポ
リエステルがゲル化するのを未然に防止するためであ
る。
The alkylene oxide used for the polyalkoxylation in the component B is ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc., which can be reacted in a block or random manner. Preferably, the content is 35% by weight or more.
It is particularly preferred that the content be% by weight. This is because the obtained polyether polyester has improved water-removability. The B component preferably has a molecular weight (weight average molecular weight by GPC, the same applies hereinafter) of 2,000 to 20,000, more preferably 5,000.
Particularly preferred are those of ~ 15,000. This is for facilitating the progress of the ester formation reaction with the component A and for preventing the resulting polyether polyester from gelling.

【0019】本発明におけるポリエーテルポリエステル
は、以上説明したようなA成分とB成分とを特定のモル
比でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離の
水酸基を有するものである。該モル比は、A成分/B成
分=0.5〜1.3/1.0であるが、0.6〜1.1
/1.0とするのが好ましい。モル比が0.5/1.0
よりも小さいと、B成分が未反応で残り、得られるポリ
エーテルポリエステルの分子量も小さくなるため、炭素
繊維に付与する集束性が不足する。逆にモル比が1.3
/1.0よりも大きいと、エステル形成反応中に架橋が
生じ、得られるポリエーテルポリエステルがゲル化し易
くなるため、その取扱い性が悪くなる。
The polyether polyester in the present invention has a free hydroxyl group in the molecule obtained by subjecting the above-mentioned component A and component B to an ester-forming reaction at a specific molar ratio. The molar ratio is A component / B component = 0.5 to 1.3 / 1.0, but 0.6 to 1.1.
/1.0 is preferable. 0.5 / 1.0 molar ratio
If it is smaller than that, the component B remains unreacted and the molecular weight of the obtained polyether polyester also becomes small, so that the convergence imparted to the carbon fiber is insufficient. Conversely, the molar ratio is 1.3
If the ratio is greater than /1.0, crosslinking occurs during the ester formation reaction, and the resulting polyether polyester tends to gel, resulting in poor handling.

【0020】本発明におけるポリエーテルポリエステル
は、分子量3000〜50000のものが好ましく、5
000〜40000のもの、更には10000〜300
00のものが特に好ましい。また本発明におけるポリエ
ーテルポリエステルは、その分子中でポリオキシアルキ
レン部分が70〜98重量%を占め、且つ該ポリオキシ
アルキレン部分中でオキシエチレン部分が34〜80重
量%を占めるものが好ましい。いずれも、ポリエーテル
ポリエステルの取扱い性を良くすると共に、該ポリエー
テルポリエステルにより良い集束性、平滑性及び水洗除
去性を持たせるためである。
The polyether polyester in the present invention preferably has a molecular weight of 3,000 to 50,000,
000 to 40,000, further 10,000 to 300
00 is particularly preferred. The polyether polyester in the present invention preferably has a polyoxyalkylene portion occupying 70 to 98% by weight in the molecule thereof and an oxyethylene portion occupying 34 to 80% by weight in the polyoxyalkylene portion. In any case, the handleability of the polyether polyester is improved, and the polyether polyester has better convergence, smoothness, and water-removability.

【0021】本発明の炭素繊維用サイジング剤はかくし
て得られるポリエーテルポリエステルを含有して成るも
のである。該サイジング剤はこれに所望する性能との関
係で界面活性剤や他の補助成分を含有することもでき
る。該ポリエーテルポリエステルは常温又は加温の水に
容易に溶解する。通常、該サイジング剤はポリエーテル
ポリエステルを0.1〜50重量%含有する水溶液とし
て調製し、使用するが、該水溶液は常温で長時間安定で
ある。
The sizing agent for carbon fibers of the present invention comprises the polyether polyester thus obtained. The sizing agent may also contain surfactants and other auxiliary components depending on the desired performance. The polyether polyester readily dissolves in normal or warm water. Usually, the sizing agent is prepared and used as an aqueous solution containing 0.1 to 50% by weight of the polyether polyester, and the aqueous solution is stable at room temperature for a long time.

【0022】本発明の炭素繊維用サイジング剤は、これ
を水溶液となし、浸漬法、スプレー法等で炭素繊維に付
着させることができる。付着後、ローラーで絞り、ヒー
ターで乾燥して、サイジング処理を終了する。炭素繊維
用サイジング剤の炭素繊維に対する付着量は該炭素繊維
用サイジング剤の水溶液の濃度と付着後の絞り率とによ
って調整できる。付着量は炭素繊維に対しポリエーテル
ポリエステルとして0.1〜10重量%とするのが好ま
しく、0.5〜5.0重量%とするのが特に好ましい。
炭素繊維により良い集束性及び平滑性を付与するためで
ある。
The sizing agent for carbon fiber of the present invention is made into an aqueous solution, and can be attached to the carbon fiber by an immersion method, a spray method or the like. After the adhesion, the sizing process is completed by squeezing with a roller and drying with a heater. The amount of the carbon fiber sizing agent attached to the carbon fibers can be adjusted by the concentration of the aqueous solution of the carbon fiber sizing agent and the squeezing ratio after the attachment. The attached amount is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5.0% by weight, as a polyether polyester based on carbon fibers.
This is for imparting better convergence and smoothness to the carbon fiber.

【0023】本発明の炭素繊維用サイジング剤はPAN
系又はピッチ系の炭素繊維に極めて有効である。本発明
の炭素繊維用サイジング剤はこれらの炭素繊維表面を均
一に被覆し、該炭素繊維を充分に集束させ、且つ該炭素
繊維に充分な平滑性を付与する。本発明の炭素繊維用サ
イジング剤が付着された炭素繊維は、その製織工程等で
毛羽立ちや単糸切れが殆んどなく、したがって工程スピ
ードを上げることができ、生産性を著しく向上するので
ある。また本発明の炭素繊維用サイジング剤はこれを付
着後の炭素繊維から水洗という簡単な手段によって容易
に除去することができる。有機溶剤処理や熱処理という
厄介な手段をとる必要がなく、これらの手段によって生
じる炭素繊維の損傷を未然に防止できるのである。しか
も本発明の炭素繊維用サイジング剤は、上記のようにこ
れを水洗除去した炭素繊維を複合材料の強化材として用
いると、該複合材料におけるマトリックスとの間に双方
の接着性を阻害するような物質が介在しないため、広く
一般の樹脂をマトリックスとする複合材料の物性を所期
の通りに向上することができる。
The sizing agent for carbon fibers of the present invention is PAN
It is extremely effective for carbon fibers based on pitch or pitch. The sizing agent for carbon fibers of the present invention uniformly coats the surface of these carbon fibers, sufficiently binds the carbon fibers, and imparts sufficient smoothness to the carbon fibers. The carbon fibers to which the sizing agent for carbon fibers of the present invention is adhered have almost no fluffing or breakage of single yarns in the weaving step or the like, so that the process speed can be increased and productivity is remarkably improved. Further, the sizing agent for carbon fibers of the present invention can be easily removed from the attached carbon fibers by a simple means of washing with water. It is not necessary to take troublesome means such as organic solvent treatment or heat treatment, and damage to carbon fibers caused by these means can be prevented. Moreover, when the carbon fiber sizing agent of the present invention is used as a reinforcing material for a composite material by using the carbon fiber which has been washed and removed as described above, the adhesiveness between the matrix and the matrix in the composite material is impaired. Since there is no intervening substance, the physical properties of a composite material using a general resin as a matrix can be improved as expected.

【0024】以下、本発明の構成及び効果をより具体的
にするため実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限
定されるというものではない。 ・試験区分1{ポリエーテルポリオール(B成分)の合
成} ・・B−1の合成 オートクレーブにエチレンジアミン120g(2モル)
を仕込み、70℃でプロピレンオキサイド476g
(8.2モル)を50分かけて反応させ、窒素ガス雰囲
気下で触媒として水酸化カリウム13.0gを加えた
後、120℃×10mmHg下で1.5時間、脱水した。次
に窒素ガス雰囲気下で常圧に戻した後、115〜110
℃×4〜5kg/cm2下でプロピレンオキサイド3480g
(60モル)を6時間かけて反応させ、更に同温同圧下
で1時間保持した。そして120〜125℃×5〜6kg
/cm2下でエチレンオキサイド6468g(147モル)
を4時間かけて反応させ、更に同温同圧下で1時間保持
した。反応終了後、残存する水酸化カリウムを中和し、
100℃×5mmHg下で1.5時間、脱水を行い、濾過し
て、B−1を得た。B−1は水酸基価42.6、分子量
5260であった。
Hereinafter, examples and the like will be described in order to make the configuration and effects of the present invention more specific, but the present invention is not limited to these examples.・ Test Category 1 {Synthesis of polyether polyol (B component)} ・ ・ Synthesis of B-1 120 g (2 mol) of ethylenediamine in an autoclave
And 476 g of propylene oxide at 70 ° C.
(8.2 mol) was reacted for 50 minutes, 13.0 g of potassium hydroxide was added as a catalyst in a nitrogen gas atmosphere, and then dehydrated at 120 ° C. × 10 mmHg for 1.5 hours. Next, after returning to normal pressure under a nitrogen gas atmosphere, 115 to 110
3480 g of propylene oxide at 4 ° C x 5 kg / cm 2
(60 mol) was reacted for 6 hours, and further kept at the same temperature and pressure for 1 hour. And 120-125 ℃ × 5-6kg
6468 g (147 mol) of ethylene oxide under / cm 2
Was allowed to react for 4 hours, and further kept at the same temperature and pressure for 1 hour. After the reaction, neutralize the remaining potassium hydroxide,
Dehydration was performed at 100 ° C. × 5 mmHg for 1.5 hours, followed by filtration to obtain B-1. B-1 had a hydroxyl value of 42.6 and a molecular weight of 5260.

【0025】・・B−2の合成 オートクレーブにグリセリン184g(2モル)を仕込
み、触媒として水酸化カリウム12.0gを加えた後、
110〜120℃×5〜6kg/cm2下でエチレンオキサイ
ド6380g(145.0モル)及びプロピレンオキサ
イド3480g(60.0モル)の混合物を10時間か
けて反応させ、更に同温同圧下で1時間保持した。残存
する水酸化カリウムを中和し、濾過して、B−2を得
た。B−2は水酸基価34.2、分子量4950であっ
た。
Synthesis of B-2 184 g (2 mol) of glycerin was charged into an autoclave, and 12.0 g of potassium hydroxide was added as a catalyst.
A mixture of 6380 g (145.0 mol) of ethylene oxide and 3480 g (60.0 mol) of propylene oxide was reacted at 110 to 120 ° C. × 5 to 6 kg / cm 2 for 10 hours, and further reacted at the same temperature and pressure for 1 hour. Held. The remaining potassium hydroxide was neutralized and filtered to obtain B-2. B-2 had a hydroxyl value of 34.2 and a molecular weight of 4950.

【0026】・・B−3〜B−8の合成 B−1、B−2の場合と同様にして、B−3〜B−8を
得た。B−1〜B−8の内容を表1にまとめて示した。
Synthesis of B-3 to B-8 B-3 to B-8 were obtained in the same manner as in B-1 and B-2. Table 1 summarizes the contents of B-1 to B-8.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】表1において、 b−1:エチレンジアミン、b−2:グリセリン、b−
3:トリエタノールアミン、b−4:ジアミノジフェニ
ルメタン、b−5:トリメチロールプロパン、b−6:
ペンタエリスリトール、b−7:ソルビトール 結合状態:用いたエチレンオキサイドとプロピレンオキ
サイドの結合状態 EO/PO:用いたエチレンオキサイド/プロピレンオ
キサイドの重量比
In Table 1, b-1: ethylenediamine, b-2: glycerin, b-
3: triethanolamine, b-4: diaminodiphenylmethane, b-5: trimethylolpropane, b-6:
Pentaerythritol, b-7: sorbitol Bonding state: Bonding state of ethylene oxide and propylene oxide used EO / PO: Weight ratio of ethylene oxide / propylene oxide used

【0029】・試験区分2(ポリエーテルポリエステル
の合成) ・・実施例1 A成分としてジメチルテレフタレート(A−1)を用
い、A−1/B−2=1.0/1.0(モル比)の割合
で双方を仕込み、触媒として水酸化カリウムを加え、1
40℃×1mmHg下で6時間反応させ、その間、メタノー
ルを留去した。次に反応物を100℃に冷却し、水酸化
カリウムを燐酸で中和した後、脱水し、濾過して、ポリ
エーテルポリエステル(実施例1)を得た。このポリエ
ーテルポリエステルは分子量24800であった。
Test Category 2 (Synthesis of Polyether Polyester) Example 1 Using dimethyl terephthalate (A-1) as A component, A-1 / B-2 = 1.0 / 1.0 (molar ratio) ) And potassium hydroxide as a catalyst was added.
The reaction was carried out at 40 ° C. × 1 mmHg for 6 hours, during which time methanol was distilled off. Next, the reaction product was cooled to 100 ° C., potassium hydroxide was neutralized with phosphoric acid, dehydrated, and filtered to obtain a polyether polyester (Example 1). This polyether polyester had a molecular weight of 24,800.

【0030】・・実施例2〜8及び比較例1〜3 用いたA成分及びB成分並びにこれらのモル比を変え、
実施例1の場合と同様にして、ポリエーテルポリエステ
ル(実施例2〜8及び比較例1〜3)を得た。実施例1
〜8及び比較例1〜3の内容を表2、表3にまとめて示
した。
The components A and B used in Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 and their molar ratios were changed,
In the same manner as in Example 1, polyether polyesters (Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 3) were obtained. Example 1
Tables 2 and 3 summarize the contents of Comparative Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.

【0031】・・比較例4 無水フタル酸(2モル)とポリエチレングリコール(分
子量1000、1モル)とのエステル形成反応物をトリ
エタノールアミンで中和し、ポリエーテルポリエステル
(比較例4)を得た。このポリエーテルポリエステルは
オキシエチレン部分88重量%、分子量1100であっ
た。
Comparative Example 4 An ester-forming reaction product of phthalic anhydride (2 mol) and polyethylene glycol (molecular weight 1,000, 1 mol) was neutralized with triethanolamine to obtain a polyether polyester (Comparative Example 4). Was. This polyether polyester had an oxyethylene portion of 88% by weight and a molecular weight of 1,100.

【0032】・・比較例5 固形エポキシ樹脂(エピコート1001、油化シェル社
製)5重量部と液状エポキシ樹脂(エピコート828、
油化シェル社製)10重量部とを90℃で加熱混合した
後、界面活性剤としてポリオキシエチレン(85モル)
ノニルフェニルエーテル5重量部を加え、これを水に分
散させて、エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング
剤を得た。
Comparative Example 5 5 parts by weight of a solid epoxy resin (Epicoat 1001, manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.) and a liquid epoxy resin (Epicoat 828,
After heating and mixing at 90 ° C. with 10 parts by weight of Yuka Shell Co., Ltd., polyoxyethylene (85 mol) was used as a surfactant.
Nonylphenyl ether (5 parts by weight) was added and dispersed in water to obtain an epoxy resin aqueous emulsion type sizing agent.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】表2、表3において、 A−1:ジメチルテレフタレート、A−2:ジメチルイ
ソフタレート、A−32,6−ジメチルナフタレンジカ
ルボキシレート、A−4:テレフタル酸/イソフタル酸
=0.8/0.2(モル比)の混合物、A−5:テレフ
タル酸/アジピン酸=0.8/0.2(モル比)の混合
物 A/B:A成分/B成分(モル比) EO:オキシアルキレン中に占めるオキシエチレン部分
の重量% *1:エステル形成反応中にゲル化
In Tables 2 and 3, A-1: dimethyl terephthalate, A-2: dimethyl isophthalate, A-32,6-dimethylnaphthalenedicarboxylate, A-4: terephthalic acid / isophthalic acid = 0.8. /0.2 (molar ratio), A-5: terephthalic acid / adipic acid = 0.8 / 0.2 (molar ratio) mixture A / B: A component / B component (molar ratio) EO: oxy % By weight of oxyethylene portion in alkylene * 1: Gelation during ester formation reaction

【0036】・試験区分3(評価及び測定) 試験区分2で得た実施例1〜8及び比較例3〜5の各ポ
リエーテルポリエステル又はエポキシ樹脂水性エマルジ
ョン型サイジング剤について、次のようにその性能を評
価又は測定し、結果を表4にまとめて示した。尚、比較
例1、2の各ポリエーテルポリエステルはゲル化してい
たので使用しなかった。
Test Category 3 (Evaluation and Measurement) The performance of each of the aqueous emulsion sizing agents of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 3 to 5 obtained in Test Category 2 was as follows. Was evaluated or measured, and the results are shown in Table 4. The polyether polyesters of Comparative Examples 1 and 2 were not used because they were gelled.

【0037】・・炭素繊維への付着 各ポリエーテルポリエステルの3.0重量%水溶液又は
エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤の3.0
重量%(エポキシ樹脂換算)水性エマルジョンを調製し
た。調製した各水溶液又は水性エマルジョン中にポリア
クリロニトリル系繊維から得られた未サイジングの炭素
繊維(引張強度350kg/mm2、引張弾性率28ton/m
m2、3000フィラメント)を連続的に浸漬し、該炭素
繊維に対するポリエーテルポリエステル又はエポキシ樹
脂の付着量が3.0重量%となるように絞り条件を調節
して、連続的に120℃のオーブン中へ通して乾燥し
た。
Attachment to carbon fiber 3.0% by weight aqueous solution of each polyether polyester or 3.0% aqueous epoxy resin emulsion type sizing agent
A weight% (equivalent to epoxy resin) aqueous emulsion was prepared. In each prepared aqueous solution or aqueous emulsion, an unsized carbon fiber obtained from polyacrylonitrile fiber (tensile strength 350 kg / mm 2 , tensile modulus 28 ton / m 2)
m 2 , 3000 filaments) were continuously immersed, and the squeezing conditions were adjusted so that the adhesion amount of the polyether polyester or epoxy resin to the carbon fiber was 3.0% by weight, and the oven was continuously heated at 120 ° C. Dried through.

【0038】・・集束性の評価 繊維−繊維間の擦過試験は、東洋精機社製のラビングテ
スターを用い、荷重100g/3000フィラメント、
内角35度、1回撚り、擦過長20mm、100回/分の
速さで往復運動させた。また繊維−金属間の擦過試験
は、大栄化学精機社製のTM式抱合力テスターを用い、
荷重100g/3000フィラメント、θ=150度、
擦過長30mm、クロムメッキ金属櫛を150回/分の速
さで往復運動させた。いずれも切断に至る擦過回数で評
価した。
Evaluation of convergence The rubbing test between fibers was performed using a rubbing tester manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. under a load of 100 g / 3000 filaments.
The inner angle was 35 degrees, twisted once, the rubbing length was 20 mm, and reciprocating motion was performed at a speed of 100 times / minute. In addition, the rubbing test between the fiber and the metal was performed using a TM-type conjugation tester manufactured by Daiei Chemical Seiki Co., Ltd.
Load 100g / 3000 filament, θ = 150 degree,
A chrome-plated metal comb with a rubbing length of 30 mm was reciprocated at a speed of 150 times / min. In each case, the number of times of rubbing leading to cutting was evaluated.

【0039】・・平滑性の評価 繊維−繊維間の摩擦係数(F/F)は、直径5.1cm×
長さ7.6cmの円筒に炭素繊維を巻き、その上に炭素繊
維を前記の巻き付け方向と平行に掛け、該円筒に荷重
(T1)を加えて回転させ、この際の張力(T2)を20
℃×65%RHの条件下で測定した。また繊維−金属間
の摩擦係数(F/M)は円筒に炭素繊維を巻くことなく
同様に測定した。
Evaluation of smoothness The coefficient of friction (F / F) between fibers was 5.1 cm in diameter.
A carbon fiber is wound around a cylinder having a length of 7.6 cm, a carbon fiber is wound thereon in parallel with the above-mentioned winding direction, a load (T 1 ) is applied to the cylinder, and the cylinder is rotated, and the tension (T 2 ) at this time is applied. 20
It measured under conditions of ° C x 65% RH. The coefficient of friction (F / M) between the fiber and the metal was similarly measured without winding the carbon fiber around a cylinder.

【0040】・・水洗除去性の評価 ポリエーテルポリエステル又はエポキシ樹脂を付着した
炭素繊維束を50℃の水中へ浴比1対30で浸漬し、3
0分放置後、流水にてゆるやかに洗浄し、105℃×2
0分間、乾燥した後、FT−IRスペクトル分析(AT
R法)により、同一条件で測定した。ポリエーテルポリ
エステルの場合は水洗前後のIRスペクトル波数110
0cm-1のエーテル結合による吸光度差を比較し、またエ
ポキシ樹脂の場合は水洗前後のIRスペクトル波数16
15cm-1の芳香族環による吸光度差を比較して、ポリエ
ーテルポリエステル又はエポキシ樹脂の水洗除去性を下
記の基準で評価した。 5;全く残っていない 4;殆んど残っていない 3;極わずかに残っている 2;わずかに残っている 1;水洗前とかわらない程度残っている
Evaluation of water-removability The carbon fiber bundle to which polyether polyester or epoxy resin is adhered is immersed in water at 50 ° C. at a bath ratio of 1 to 30, and
After leaving it for 0 minutes, wash it gently with running water.
After drying for 0 minutes, FT-IR spectrum analysis (AT
R method) under the same conditions. In the case of polyether polyester, the IR spectrum wave number before and after water washing is 110.
The difference in absorbance due to the ether bond at 0 cm -1 was compared.
The difference in absorbance due to an aromatic ring of 15 cm -1 was compared, and the water washability of the polyether polyester or epoxy resin was evaluated according to the following criteria. 5: Not at all 4; Almost no remaining 3; Very slight remaining 2; Slightly remaining 1;

【0041】・・曲げ強度の測定 上記で水洗除去後に乾燥した炭素繊維束をカッターで繊
維長4mmに切断した後、切断して得たチョップドファイ
バー20重量部と6,6−ナイロン樹脂80重量部とを
混合し、押出し機で混練押出ししてペレットを作製し
た。このペレットを射出成形し、成形物の曲げ強度を測
定した。
..Measurement of bending strength The carbon fiber bundle dried and washed after the above was cut into a fiber length of 4 mm with a cutter, and then 20 parts by weight of chopped fiber obtained by cutting and 80 parts by weight of 6,6-nylon resin. And kneaded and extruded with an extruder to produce pellets. The pellets were injection molded, and the bending strength of the molded product was measured.

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】[0043]

【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、炭素繊維に集束性及び平滑性を付与することが
でき、また水洗という簡単な手段によって炭素繊維から
除去できるため、該炭素繊維を強化材として用いる複合
材料に所期の物性を発揮させることができる効果があ
る。
As is clear from the above, the present invention described above can impart convergence and smoothness to the carbon fiber and can be removed from the carbon fiber by a simple means of washing with water. There is an effect that a composite material using fibers as a reinforcing material can exhibit desired physical properties.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記のA成分とB成分とを、A成分/B
成分=0.5〜1.3/1.0(モル比)でエステル形
成反応させて得られる、分子中に遊離の水酸基を有する
ポリエーテルポリエステルを含有して成ることを特徴と
する炭素繊維用サイジング剤。 A成分:ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 B成分:分子中に3〜7個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
1. The following A component and B component are combined with A component / B
For carbon fiber, characterized by containing a polyether polyester having a free hydroxyl group in a molecule obtained by an ester forming reaction at a component = 0.5 to 1.3 / 1.0 (molar ratio). Sizing agent. Component A: dicarboxylic acid or ester-forming derivative thereof Component B: polyether polyol having 3 to 7 hydroxyl groups in the molecule
【請求項2】 A成分が芳香族ジカルボン酸又はそのエ
ステル形成性誘導体である請求項1記載の炭素繊維用サ
イジング剤。
2. The sizing agent for carbon fibers according to claim 1, wherein the component A is an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof.
【請求項3】 B成分が分子中に3〜5個の活性水素を
有する窒素含有化合物又は多価アルコールを炭素数2〜
4のアルキレンオキサイドでポリアルコキシル化したも
のである請求項1又は2記載の炭素繊維用サイジング
剤。
3. The method according to claim 1, wherein the component B comprises a nitrogen-containing compound or a polyhydric alcohol having 3 to 5 active hydrogen atoms in the molecule.
The sizing agent for carbon fibers according to claim 1 or 2, which is polyalkoxylated with the alkylene oxide (4).
【請求項4】 ポリエーテルポリエステルが分子量30
00〜50000のものである請求項1、2又は3記載
の炭素繊維用サイジング剤。
4. A polyether polyester having a molecular weight of 30.
4. The sizing agent for carbon fibers according to claim 1, wherein the sizing agent is in the range of 00 to 50,000.
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