JP2957406B2 - Sizing agent for carbon fiber strand, sized carbon fiber strand, and prepreg using carbon fiber strand as reinforcing fiber - Google Patents
Sizing agent for carbon fiber strand, sized carbon fiber strand, and prepreg using carbon fiber strand as reinforcing fiberInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐擦過性に優れた炭素
繊維ストランド及びこの炭素繊維ストランド用サイジン
グ剤並びにこの炭素繊維ストランドを用いたプリプレグ
に関する。更に詳しくはホットメルト法一方向プリプレ
グ（以下、ＵＤプリプレグと略記）製造工程での擦過に
よる毛羽の発生が少なく、取り扱い性に優れた炭素繊維
ストランド及びこの炭素繊維ストランド用サイジング剤
並びにこの炭素繊維ストランドを用いたプリプレグに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber strand excellent in abrasion resistance, a sizing agent for the carbon fiber strand, and a prepreg using the carbon fiber strand. More specifically, a carbon fiber strand, a sizing agent for the carbon fiber strand, and a sizing agent for the carbon fiber strand, which generate less fluff due to abrasion in a hot melt method unidirectional prepreg (hereinafter abbreviated as UD prepreg) manufacturing process, and have excellent handleability, and the carbon fiber strand For prepregs using
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、炭素繊維はその優れた高比強度、
高比弾性の特性を生かし、各種の樹脂組成物をマトリッ
クスとした複合材料としてレジャー、スポーツ分野にお
いて広く利用されており、最近では航空機分野への用途
も本格化してきている。この炭素繊維は一般的にストラ
ンド（数千本乃至数万本のフィラメントからなる繊維
束）のまま一方向に引き揃えられた状態で樹脂を含浸し
一方向配向プリプレグ（いわゆるＵＤプリプレグ）とし
てから、次工程にて成形され、複合材料として利用され
ることが多い。2. Description of the Related Art In recent years, carbon fibers have an excellent high specific strength,
Taking advantage of the property of high specific elasticity, it is widely used in leisure and sports fields as a composite material using various resin compositions as a matrix, and recently, its use in the field of aircraft is in full swing. This carbon fiber is generally made into a unidirectionally oriented prepreg (a so-called UD prepreg) by impregnating a resin in a state where the strands (fiber bundles composed of thousands to tens of thousands of filaments) are aligned in one direction as they are. It is often formed in the next step and used as a composite material.
【０００３】このＵＤプリプレグの製造方法としては溶
剤法とホットメルト法が一般的であるが、最近では、そ
の生産性及び様々な炭素繊維目付のＵＤプリプレグ生産
が可能であることからホットメルト法を採用するところ
が多くなりつつある。溶剤法は、１本又は数本の炭素繊
維ストランドに、有機溶剤に溶かした樹脂（樹脂溶液）
を含浸させた後、離型紙を巻いたドラムにこの炭素繊維
ストランドを引き揃えて巻き付けＵＤプリプレグを製造
する方法である。ホットメルト法は、数百本の炭素繊維
ストランドを一方向、等間隔に引き揃え、離型紙に塗工
した樹脂フィルムにてラミネートした後、加熱し炭素繊
維間に樹脂を含浸させＵＤプリプレグを製造する方法で
ある。The UD prepreg is generally produced by a solvent method or a hot melt method. Recently, however, the hot melt method has been used because of its productivity and production of various UD prepregs having a basis weight of carbon fiber. The place to be adopted is increasing. In the solvent method, one or several strands of carbon fiber are coated with a resin (resin solution) dissolved in an organic solvent.
And then wrapping the carbon fiber strands on a drum around which release paper is wound, and winding the carbon fiber strands to produce a UD prepreg. In the hot melt method, hundreds of carbon fiber strands are aligned at equal intervals in one direction, laminated with a resin film coated on release paper, and then heated to impregnate the resin between the carbon fibers to produce UD prepreg. How to
【０００４】これらのプリプレグ製造過程では、炭素繊
維ストランドは擦れることにより毛羽が生じ易く、取り
扱い性が悪くなるため、通常、炭素繊維ストランドはサ
イジング剤で表面をコートし繊維の集束性を高め、耐擦
過性や取り扱い性を向上させる処理がなされている。こ
のサイジング剤は、プリプレグ製造時に炭素繊維ストラ
ンドへの樹脂の含浸性を高め、更にはこの炭素繊維を使
用して樹脂との複合材にした場合は、マトリックス樹脂
との濡れ性を高め、複合材における炭素繊維とマトリッ
クス樹脂との複合効果を発揮させる作用をする。In the prepreg production process, the carbon fiber strands are liable to be fuzzed due to rubbing, and the handleability is deteriorated. Therefore, usually, the surface of the carbon fiber strands is coated with a sizing agent to improve the convergence of the fibers and to improve the fiber resistance. A treatment for improving abrasion and handling has been performed. This sizing agent enhances the impregnation of the resin into the carbon fiber strands during the production of the prepreg, and further enhances the wettability with the matrix resin when the carbon fiber is used as a composite material with the resin. In which the composite effect of the carbon fiber and the matrix resin is exhibited.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来、炭素繊維用サイ
ジング剤については種々の提案がされているが、ＵＤプ
リプレグを製造する際に良好な耐擦過性、ＵＤプリプレ
グの表面平滑性及び成形品とした際のコンポジット物性
を発揮させる点では十分に要求に応えるものはなかっ
た。Conventionally, various sizing agents for carbon fibers have been proposed. However, when producing UD prepregs, good rubbing resistance, surface smoothness of UD prepregs, and molded products are not required. However, there was nothing that could fully meet the demand in terms of exhibiting the composite physical properties at the time.
【０００６】例えば、特開昭５３−５２７９６号公報に
開示されている炭素繊維用サイジング剤の樹脂組成物
は、エポキシ樹脂と、不飽和二塩基酸とビスフェノール
類のアルキレンオキシド付加物との縮合物と、単環フェ
ノール及び多環フェノール類から選ばれるフェノール類
のアルキレンオキシド付加物とを必須成分としている。
しかしながら、このサイジング剤により処理された炭素
繊維を用いて製造された炭素繊維強化複合材料は、強度
的に優れているものの、このサイズ処理された炭素繊維
を用いたプリプレグ製造工程においては、耐擦過性は不
十分であり、そのため単繊維の切断によるストランドの
毛羽立ちが多いという問題があった。For example, a resin composition of a sizing agent for carbon fibers disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-52796 is a condensate of an epoxy resin, an unsaturated dibasic acid and an adduct of a bisphenol with an alkylene oxide. And an alkylene oxide adduct of a phenol selected from monocyclic phenols and polycyclic phenols.
However, although the carbon fiber reinforced composite material produced using the carbon fiber treated with the sizing agent is excellent in strength, in the prepreg production process using the sized carbon fiber, the abrasion resistance is reduced. However, there was a problem that the strand was fuzzy due to the cutting of the single fiber.
【０００７】また、特開昭６２−５６２６６号公報に
は、固形状のグリシジルエーテル・ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を配合した炭素繊維用サイジング剤が提案
されている。しかしながら、このサイジング剤により処
理された炭素繊維は良好な耐擦過性は得られるものの、
炭素繊維ストランドが固くなるため、このような炭素繊
維ストランドを用いてホットメルト法でＵＤプリプレグ
を製造する場合、炭素繊維ストランドの開繊性が悪く、
このためプリプレグの表面の平滑性が悪くなり、プリプ
レグの品位が低下し、引いては複合材料の品質低下の原
因になるという問題があった。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-56266 proposes a sizing agent for carbon fibers containing a solid glycidyl ether / bisphenol A type epoxy resin. However, although carbon fibers treated with this sizing agent have good abrasion resistance,
Since the carbon fiber strands are hardened, when the UD prepreg is manufactured by a hot melt method using such a carbon fiber strand, the carbon fiber strand has poor openability,
For this reason, there has been a problem that the smoothness of the surface of the prepreg is deteriorated, the quality of the prepreg is reduced, and the quality of the composite material is reduced.
【０００８】また、特開昭４７−４３４９５号公報に
は、炭素繊維のストランド耐擦過性を高める目的で、パ
ラフィン系化合物を添加したサイジング剤が提案されて
いる。しかしながら、このサイジング剤により処理され
た炭素繊維は集束性が不十分のためＵＤプリプレグの作
製工程でストランドに毛羽が多発するという問題点があ
った。Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-43495 proposes a sizing agent to which a paraffin compound is added for the purpose of enhancing the strand abrasion resistance of carbon fibers. However, carbon fibers treated with this sizing agent have a problem in that the strands are frequently fuzzed in the production process of the UD prepreg due to insufficient sizing properties.
【０００９】また、特開昭６２−１１０９８４号公報に
は、炭素繊維ストランドの柔軟性を高める目的で、エポ
キシ樹脂にポリウレタン樹脂を配合したサイジング剤が
提案されている。しかしながら、このサイジング剤によ
り処理された炭素繊維を用いてプリプレグを製造する場
合、炭素繊維ストランドに樹脂が充分含浸しないので、
得られたプレプレグを複合成形品とした際に成形物にボ
イドを生じ、複合成形物の物性（コンポジット物性）低
下を引き起こすという問題点があった。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-110983 proposes a sizing agent in which a polyurethane resin is blended with an epoxy resin in order to increase the flexibility of a carbon fiber strand. However, when a prepreg is manufactured using carbon fibers treated with the sizing agent, the resin is not sufficiently impregnated into the carbon fiber strands.
When the obtained prepreg is used as a composite molded product, there is a problem that voids are generated in the molded product, and the physical properties (composite physical properties) of the composite molded product are reduced.
【００１０】このように、従来のサイジング剤は良好な
耐擦過性を有すると同時に、ＵＤプリプレグとした際の
表面平滑性及び成形品とした際のコンポジット物性を損
なわないという特性を兼ね備えた炭素繊維ストランド用
サイジング剤を得るに至っていない。As described above, the conventional sizing agent has good abrasion resistance, and at the same time, has the property of not impairing the surface smoothness of a UD prepreg and the physical properties of a composite of a molded product. No strand sizing agent has been obtained.
【００１１】そこで本発明は、前記従来技術の欠点を除
去し、炭素繊維を用いたホットメルト方式によるＵＤプ
リプレグを製造する際に良好な耐擦過性を有し、同時に
そのＵＤプリプレグは表面平滑性を有し、さらに同時に
そのＵＤプリプレグを用いて成形された成形品はコンポ
ジット物性が優れた特徴を有する、炭素繊維ストランド
用サイジング剤、そのサイジング剤によりサイズ処理さ
れた炭素繊維ストランド、及びそのサイズ処理された炭
素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグを提供す
ることを目的とする。Therefore, the present invention eliminates the above-mentioned disadvantages of the prior art and has a good abrasion resistance when producing a UD prepreg by a hot melt method using carbon fibers, and at the same time, the UD prepreg has a surface smoothness. A sizing agent for a carbon fiber strand, a carbon fiber strand sized with the sizing agent, and a sizing treatment of the molded article molded using the UD prepreg having excellent composite physical properties It is an object of the present invention to provide a prepreg using a carbon fiber strand as a reinforcing fiber.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために本発明の炭素繊維ストランド用サイジング剤
は、下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び
（Ｄ）成分を必須成分とすることを特徴とする。即ち、
（Ａ）成分を常温において液状のビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂とし、（Ｂ）成分を常温において固形のビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂とし、（Ｃ）成分を不飽和
二塩基酸とビスフェノールＡのアルキレンオキシド付加
物との縮合物である不飽和ポリエステル樹脂とし、
（Ｄ）成分をステアリン酸エステルとする。In order to solve the above-mentioned problems, a sizing agent for a carbon fiber strand of the present invention comprises the following components (A), (B), (C) and (D). As an essential component. That is,
Component (A) is a bisphenol A type epoxy resin that is liquid at room temperature, component (B) is a bisphenol A type epoxy resin that is solid at room temperature, and component (C) is an alkylene oxide adduct of unsaturated dibasic acid and bisphenol A. And an unsaturated polyester resin that is a condensate with
The component (D) is a stearic acid ester.
【００１３】また、本発明のサイズ処理された炭素繊維
ストランドは、炭素繊維ストランドに対する、上記炭素
繊維ストランド用サイジング剤の付着量が０．２〜３．
０重量％であることを特徴とする。The sized carbon fiber strand of the present invention has an amount of the sizing agent for a carbon fiber strand adhered to the carbon fiber strand of 0.2 to 3.
0% by weight.
【００１４】また、本発明のプリプレグは、上記サイズ
処理された炭素繊維ストランドを強化材繊維とし、且つ
熱硬化性樹脂をマトリックスとしたことを特徴とする。Further, the prepreg of the present invention is characterized in that the sized carbon fiber strand is used as a reinforcing fiber and a thermosetting resin is used as a matrix.
【００１５】上記構成とすることにより、本発明は、従
来のサイジング剤における問題点を解決し、ホットメル
ト方式によるＵＤプリプレグを製造する際に良好な耐擦
過性を有し、かつそのＵＤプリプレグの表面平滑性及び
成形品とした際のコンポジット物性を損なわない炭素繊
維ストランドを得ることができる。By adopting the above constitution, the present invention solves the problems of the conventional sizing agent, has good abrasion resistance when producing a UD prepreg by a hot-melt method, and has the UD prepreg. It is possible to obtain a carbon fiber strand that does not impair the surface smoothness and the physical properties of the composite when formed into a molded product.
【００１６】炭素繊維ストランド：本発明における炭素
繊維ストランドには、アクリロニトリル系、レーヨン
系、ピッチ系等の炭素繊維フィラメント１００〜１０
０，０００本が集束された繊維束が好適に使用される。Carbon fiber strands: The carbon fiber strands of the present invention include acrylonitrile-based, rayon-based, pitch-based, etc. carbon fiber filaments of 100-10.
A fiber bundle in which 0000 fibers are bundled is preferably used.
【００１７】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：本発明
の炭素繊維ストランド用サイジング剤における（Ａ）成
分の「常温において液状のビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂」には、分子量３００〜５００のビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂が挙げられ、具体的には、エピコート８
１５、エピコート８２８、エピコート８３４（以上、商
品名：油化シェルエポキシ社製）、アラルダイトＧＹ２
５０、アラルダイトＧＹ２６０、アラルダイトＧＹ２８
０（以上、商品名：チバガイギー社製）等の名で市販さ
れているものが使用できる。Bisphenol A type epoxy resin: The bisphenol A type epoxy resin which is liquid at ordinary temperature of the component (A) in the sizing agent for carbon fiber strands of the present invention includes bisphenol A having a molecular weight of 300 to 500.
Type epoxy resin. Specifically, Epicoat 8
15, Epicoat 828, Epicoat 834 (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy), Araldite GY2
50, Araldite GY260, Araldite GY28
Commercially available products such as 0 (the trade name: manufactured by Ciba Geigy) can be used.
【００１８】本発明の炭素繊維ストランド用サイジング
剤における（Ｂ）成分の「常温において固形のビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂」には、分子量７００〜４００
０以上のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられ、
具体的には、エピコート１００１、エピコート１００
２、エピコート１００４、エピコート１００７（以上、
商品名：油化シェルエポキシ社製）、アラルダイト６０
７１、アラルダイト６０８４、アラルダイト６０９７
（以上、商品名：チバガイギー社製）等の名で市販され
ているものが使用できる。In the sizing agent for carbon fiber strands of the present invention, the component (B) “bisphenol A type epoxy resin solid at room temperature” has a molecular weight of 700 to 400.
0 or more bisphenol A type epoxy resin,
Specifically, Epicoat 1001, Epicoat 100
2, Epicoat 1004, Epicoat 1007 (or more,
Product name: Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), Araldite 60
71, Araldite 6084, Araldite 6097
(Trade name: manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd.) can be used.
【００１９】なお、ここでいう常温とは２０℃の温度を
示す。Here, the normal temperature means a temperature of 20 ° C.
【００２０】不飽和ポリエステル樹脂：本発明の炭素繊
維ストランド用サイジング剤における（Ｃ）成分である
「不飽和ポリエステル樹脂」は、不飽和二塩基酸とビス
フェノールＡのアルキレンオキシド付加物との縮合反応
によって得られるものである。Unsaturated polyester resin: The "unsaturated polyester resin" which is the component (C) in the sizing agent for a carbon fiber strand of the present invention is obtained by a condensation reaction between an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenol A. It is obtained.
【００２１】不飽和二塩基酸：前記（Ｃ）成分に使用さ
れる「不飽和二塩基酸」には、無水マレイン酸、フマル
酸、アジピン酸、シトラコン酸、イタコン酸等が挙げら
れる。Unsaturated dibasic acid: The "unsaturated dibasic acid" used for the component (C) includes maleic anhydride, fumaric acid, adipic acid, citraconic acid, itaconic acid and the like.
【００２２】アルキレンオキシド付加物：前記（Ｃ）成
分に使用される「ビスフェノールＡのアルキレンオキシ
ド付加物」には、ビスフェノールＡとアルキレンオキシ
ドとの付加物が挙げられる。Alkylene oxide adduct: The "alkylene oxide adduct of bisphenol A" used in the component (C) includes adducts of bisphenol A and alkylene oxide.
【００２３】ビスフェノールＡに対するアルキレンオキ
シドの付加モル数は通常１〜１５、好ましくは１〜５で
ある。付加モル数が１５超の場合、乳化が容易となる
が、マトリックス樹脂との接着性が損なわれる。The number of moles of the alkylene oxide added to bisphenol A is usually 1 to 15, preferably 1 to 5. When the number of added moles is more than 15, emulsification becomes easy, but the adhesion to the matrix resin is impaired.
【００２４】不飽和二塩基酸とビスフェノールＡのアル
キレンオキシド付加物の縮合物は公知のエステル化反応
により得られ、そのモル比はビスフェノールＡのアルキ
レンオキシド付加物／不飽和二塩基酸＝０．５〜２であ
る。モル比が０．５未満の場合は、マトリックス樹脂と
の接着性が低下し、モル比が２超の場合は、サイズ処理
した炭素繊維ストランドが固くなり、更にＵＤプリプレ
グとした際の表面平滑性が著しく低下する。A condensate of an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenol A can be obtained by a known esterification reaction, and the molar ratio thereof is as follows: alkylene oxide adduct of bisphenol A / unsaturated dibasic acid = 0.5 ~ 2. When the molar ratio is less than 0.5, the adhesion to the matrix resin is reduced. When the molar ratio is more than 2, the sized carbon fiber strand becomes hard, and the surface smoothness when UD prepreg is further formed. Is significantly reduced.
【００２５】ステアリン酸エステル：本発明の炭素繊維
ストランド用サイジング剤における（Ｄ）成分の「ステ
アリン酸エステル」には、ステアリン酸と炭素数１〜２
０の各種アルコールとのエステルが使用できるが、アル
コールの種類はこれに限定されない。特にメチルステア
レート、エチルステアレート、プロピルステアレート、
ブチルステアレート、オクチルステアレート、ステアリ
ルステアレート、オレイルステアレート、トリデシルス
テアレート、ヘキサデシルステアレート等が好ましく使
用される。Stearic acid ester: The “stearic acid ester” of the component (D) in the sizing agent for a carbon fiber strand of the present invention includes stearic acid and a compound having 1 to 2 carbon atoms.
Ester with 0 various alcohols can be used, but the type of alcohol is not limited thereto. Especially methyl stearate, ethyl stearate, propyl stearate,
Butyl stearate, octyl stearate, stearyl stearate, oleyl stearate, tridecyl stearate, hexadecyl stearate and the like are preferably used.
【００２６】（Ａ）＋（Ｂ）成分の配合比：（Ａ）成分
及び（Ｂ）成分の相対的な配合比において、それらの合
計を１００重量％とした場合に、（Ａ）成分を１０〜５
０重量％、（Ｂ）成分を５０〜９０重量％の割合でそれ
ぞれ配合することにより、炭素繊維ストランドに柔軟性
と集束性を同時に付与することができる。この場合、好
ましくは（Ａ）成分が２０〜５０重量％、（Ｂ）成分が
５０〜８０重量％であり、さらに好ましくは（Ａ）成分
が３０〜５０重量％、（Ｂ）成分が５０〜７０重量％で
ある。Mixing ratio of component (A) + (B): In a relative mixing ratio of component (A) and component (B), when the total thereof is 100% by weight, component (A) is 10% by weight. ~ 5
By blending 0% by weight and 50% by weight of the component (B), flexibility and convergence can be simultaneously imparted to the carbon fiber strand. In this case, the component (A) is preferably 20 to 50% by weight, the component (B) is 50 to 80% by weight, more preferably the component (A) is 30 to 50% by weight, and the component (B) is 50 to 50% by weight. 70% by weight.
【００２７】（Ａ）成分の配合量が１０重量％未満で
（Ｂ）成分の配合量が９０重量％超の場合、サイズ処理
した炭素繊維ストランドが固くなり、ＵＤプリプレグと
した際の表面平滑性が損なわれ、（Ａ）成分の配合量が
５０重量％超で（Ｂ）成分の配合量が５０重量％未満の
場合は、サイズ処理した炭素繊維ストランドの集束性が
弱まり、耐擦過性が低下する傾向が大きい。When the blending amount of the component (A) is less than 10% by weight and the blending amount of the component (B) is more than 90% by weight, the sized carbon fiber strand becomes hard, and the surface smoothness of the UD prepreg is obtained. When the amount of the component (A) is more than 50% by weight and the amount of the component (B) is less than 50% by weight, the sizing property of the carbon fiber strand is reduced, and the abrasion resistance is reduced. Large tendency to do.
【００２８】（Ｃ）成分配合比：（Ａ）成分、（Ｂ）成
分及び（Ｃ）成分の相対的な配合比において、それらの
合計を１００重量％とした場合、（Ｃ）成分の不飽和ポ
リエステル樹脂の配合量は１０〜４０重量％で、好まし
くは２０〜４０重量％である。さらに好ましくは３０〜
４０重量％である。（Ｃ）成分の配合量が１０重量％未
満の場合、良好な耐擦過性が得られ難い。また（Ｃ）成
分の配合量が４０重量％超の場合、耐熱的特性、とくに
高温下での層間剪断強度（ＩＬＳＳ）が低下してくる。Component (C) compounding ratio: When relative amounts of component (A), component (B) and component (C) are 100% by weight, the unsaturated content of component (C) The blending amount of the polyester resin is 10 to 40% by weight, preferably 20 to 40% by weight. More preferably 30 to
40% by weight. When the amount of the component (C) is less than 10% by weight, it is difficult to obtain good scratch resistance. When the amount of the component (C) is more than 40% by weight, the heat resistance, especially the interlaminar shear strength (ILSS) at high temperatures, decreases.
【００２９】（Ｄ）成分の配合比：（Ａ）成分、（Ｂ）
成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分の相対的な配合比にお
いて、それらの合計を１００重量％とした場合、（Ｄ）
成分のステアリン酸エステルの配合量は１〜１０重量％
であり、好ましくは２．５〜１０重量％である。さらに
好ましくは５〜１０重量％である。（Ｄ）成分の配合比
が１重量％未満の場合、良好な耐擦過性を得ることがで
き難い。一方、（Ｄ）成分の配合比が１０重量％超の場
合、複合材料の成形品とした際のコンポジット物性の低
下が大きくなる傾向にある。The mixing ratio of component (D): component (A), component (B)
In a relative mixing ratio of the component, the component (C) and the component (D), when the total thereof is 100% by weight, the component (D)
The amount of stearic acid ester is 1 to 10% by weight
And preferably from 2.5 to 10% by weight. More preferably, it is 5 to 10% by weight. When the compounding ratio of the component (D) is less than 1% by weight, it is difficult to obtain good scratch resistance. On the other hand, when the compounding ratio of the component (D) is more than 10% by weight, a decrease in composite physical properties when a composite material is formed tends to be large.
【００３０】（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び
（Ｄ）成分を必須成分とする樹脂組成物である、本発明
の炭素繊維ストランド用サイジング剤を、炭素繊維スト
ランドに付与するに際しては、該樹脂組成物の水エマル
ジョン、アセトン等の有機溶剤溶液にて付与し、次いで
乾燥することによって行なうことができる。安全性等を
考慮すると水エマルジョンで使用することが好ましい。The sizing agent for a carbon fiber strand of the present invention, which is a resin composition containing the components (A), (B), (C) and (D) as essential components, is applied to the carbon fiber strand. In this case, the application can be carried out by applying a water emulsion of the resin composition or a solution of an organic solvent such as acetone and then drying. Considering safety and the like, it is preferable to use a water emulsion.
【００３１】水エマルジョン溶液の調製：本発明におい
て、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成
分を必須成分として含む樹脂組成物を水エマルジョンと
するには界面活性剤を使用することができる。このよう
な界面活性剤には、ノニオン系、カチオン系、アニオン
系界面活性剤が挙げられるが、水エマルジョン溶液とし
た際の溶液安定性の面から、ノニオン系界面活性剤を使
用するのが好ましい。その界面活性剤の配合量は重量比
で樹脂組成物／界面活性剤＝９０／１０乃至８０／２０
である。その界面活性剤の配合量がこの量比未満の場合
は、樹脂組成物の乳化が難しくなり、その界面活性剤の
配合量がこの量比超の場合は、複合材料の成形品とした
際のコンポジット物性の低下が大きくなる。Preparation of Water Emulsion Solution: In the present invention, a resin composition containing the components (A), (B), (C) and (D) as essential components is converted into a water emulsion by using a surfactant. Can be used. Such surfactants include nonionic, cationic, and anionic surfactants, but it is preferable to use a nonionic surfactant from the viewpoint of solution stability when a water emulsion solution is used. . The amount of the surfactant is as follows: resin composition / surfactant = 90/10 to 80/20 in weight ratio.
It is. If the amount of the surfactant is less than this amount ratio, it becomes difficult to emulsify the resin composition, and if the amount of the surfactant exceeds this amount ratio, a molded article of a composite material is obtained. The deterioration of the composite physical properties increases.
【００３２】本発明において、（Ａ）成分、（Ｂ）成
分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分をそれぞれの量比におい
て混合した樹脂組成物を水エマルジョンとした際のエマ
ルジョン平均粒子径は、１μｍ以下、好ましくは０．３
〜０．８μｍである。そのエマルジョン平均粒子径が１
μｍ超の場合、炭素繊維間にエマルジョン粒子が入りに
くくなるため、炭素繊維ストランドの集束性が低下す
る。またエマルジョン粒子が沈降しやすくなり、溶液安
定性が悪くなる。In the present invention, when a resin composition in which the components (A), (B), (C) and (D) are mixed at the respective ratios to form a water emulsion, the average particle diameter of the emulsion is as follows: 1 μm or less, preferably 0.3 μm
０．８0.8 μm. The emulsion has an average particle size of 1
If it exceeds μm, it becomes difficult for emulsion particles to enter between the carbon fibers, so that the convergence of the carbon fiber strands is reduced. Further, the emulsion particles are liable to settle, and the solution stability is deteriorated.
【００３３】炭素繊維ストランド用サイジング剤の樹脂
組成物濃度は、水エマルジョンの粘度が５０センチポイ
ズ以下の濃度に調整することが水エマルジョンとした際
の溶液安定性の面から好適である。なお、エマルジョン
平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置（ＬＡ−
５００、商品名：堀場製作所製）にて測定し、水エマル
ジョンの粘度は、単一円筒回転粘度計（ビスコテスター
ＶＴ−０３ 商品名：リオン（株）製）にて測定した。The concentration of the resin composition of the sizing agent for a carbon fiber strand is preferably adjusted to a concentration at which the viscosity of the water emulsion is 50 centipoise or less, from the viewpoint of the solution stability when the water emulsion is formed. The average particle diameter of the emulsion was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-
500, trade name: Horiba, Ltd.), and the viscosity of the water emulsion was measured with a single cylinder rotational viscometer (Visco Tester VT-03 trade name, manufactured by Rion Co., Ltd.).
【００３４】炭素繊維ストランド用サイジング剤の物
性：本発明の炭素繊維ストランド用サイジング剤であ
る、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成
分を必須成分として混合した樹脂組成物の粘度は、好ま
しくは２０℃において１，０００〜１００，０００ポイ
ズ、特に好ましくは１０，０００〜１００，０００ポイ
ズである。なお、ここでの粘度とはレオメーター（ＲＤ
Ｓ−７７００、商品名：レオメトリック社製）にて測定
した粘度である。その樹脂組成物の２０℃における粘度
が１，０００ポイズ未満の場合、良好な耐擦過性が得ら
れない。また、その樹脂組成物の２０℃における粘度が
１００，０００ポイズ超の場合、サイズ処理した炭素繊
維ストランドが固くなり、ＵＤプリプレグとした際の表
面平滑性が低下する。Physical properties of sizing agent for carbon fiber strand: Resin which is a sizing agent for carbon fiber strand of the present invention, which is a mixture of components (A), (B), (C) and (D) as essential components. The viscosity of the composition is preferably between 1,000 and 100,000 poise at 20 ° C., particularly preferably between 10,000 and 100,000 poise. In addition, the viscosity here means a rheometer (RD
S-7700 (trade name: manufactured by Rheometrics)). If the viscosity at 20 ° C. of the resin composition is less than 1,000 poise, good scratch resistance cannot be obtained. If the viscosity at 20 ° C. of the resin composition is more than 100,000 poise, the sized carbon fiber strand becomes hard, and the surface smoothness of the UD prepreg decreases.
【００３５】第三成分：本発明の炭素繊維ストランド用
サイジング剤は、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分
及び（Ｄ）成分を必須成分として混合した樹脂組成物で
あるが、この（Ａ）〜（Ｄ）成分以外に必要に応じ、柔
軟剤（例えば、ポリオキシエチレンステアリン酸アミ
ド、ポリオキシステアリルエステル等）、希釈剤（例え
ば、スチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、フ
ェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテ
ル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメ
チロールプロパントリグリシジルエーテル等の反応性希
釈剤やノニルフェノール、トリクレジルフォスフェート
等の非反応性希釈剤）等を含ませることができる。Third component: The sizing agent for a carbon fiber strand of the present invention is a resin composition obtained by mixing components (A), (B), (C) and (D) as essential components. In addition to the components (A) to (D), if necessary, a softener (for example, polyoxyethylene stearamide, polyoxystearyl ester, etc.), a diluent (for example, styrene, vinyltoluene, divinylbenzene, phenylglycidyl ether) And a reactive diluent such as cresyl glycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, and trimethylolpropane triglycidyl ether; and a non-reactive diluent such as nonylphenol and tricresyl phosphate.
【００３６】炭素繊維ストランドに対するサイジング剤
付着：本発明の炭素繊維ストランド用サイジング剤を炭
素繊維ストランドに付着させる方法は、一般に行われて
いるローラーサイジング法、ローラー浸漬法、スプレー
法等の既知の流動材料の適用方法を用いることができ
る。本発明の炭素繊維ストランド用サイジング剤の炭素
繊維ストランドに対する付着量は、０．２〜３．０重量
％で、好ましくは０．５〜２．５重量％である。このサ
イジング剤の炭素繊維ストランドに対する付着量が０．
２重量％未満の場合、良好な耐擦過性が得られない。ま
た、このサイジング剤の炭素繊維ストランドに対する付
着量が３．０重量％超の場合、成形品とした際のコンポ
ジット物性が低下する。Adhesion of sizing agent to carbon fiber strands: The method of adhering the sizing agent for carbon fiber strands of the present invention to carbon fiber strands is performed by a known method such as a roller sizing method, a roller dipping method, or a spray method which is generally performed. Material application methods can be used. The amount of the carbon fiber strand sizing agent of the present invention attached to the carbon fiber strand is 0.2 to 3.0% by weight, preferably 0.5 to 2.5% by weight. The amount of adhesion of the sizing agent to the carbon fiber strand is 0.
If the amount is less than 2% by weight, good scratch resistance cannot be obtained. If the amount of the sizing agent adhered to the carbon fiber strand is more than 3.0% by weight, the composite physical properties of a molded product are reduced.
【００３７】プリプレグの製造：本発明の炭素繊維スト
ランド用サイジング剤が付与された炭素繊維に対して、
マトリックス樹脂を適用してプリプレグを製造するに
は、通常のホットメルト法や溶剤法が適用できる。ホッ
トメルト法によるプリプレグの製造は、マトリックス樹
脂となる樹脂フィルムに、炭素繊維ストランドを引き揃
えて並べ、ローラで押圧含浸させる方法や、スリットか
ら樹脂を供給しストランドに含浸させる方法などが挙げ
られるが、特に制限されない。プリプレグに於けるマト
リックス樹脂の含有比率は、通常３０〜５０重量％であ
る。Production of prepreg: The carbon fibers to which the sizing agent for carbon fiber strands of the present invention has been applied are:
In order to manufacture a prepreg by applying a matrix resin, an ordinary hot melt method or a solvent method can be applied. The production of the prepreg by the hot melt method includes, for example, a method in which carbon fiber strands are aligned and arranged on a resin film to be a matrix resin, and a method of impregnating the strands with a roller or a method of supplying a resin from a slit to impregnate the strands is used. , Is not particularly limited. The content ratio of the matrix resin in the prepreg is usually 30 to 50% by weight.
【００３８】マトリックス樹脂：本発明のサイジング剤
で処理された炭素繊維ストランドを強化材としたプリプ
レグに使用されるマトリックス樹脂としては、通常、炭
素繊維を強化材とする複合材料のマトリックス樹脂とし
て使用される樹脂、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリ
アジン樹脂等が挙げられるが、特に、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステルが、相溶性・接着性の面から好まし
い。Matrix resin: As a matrix resin used for a prepreg using a carbon fiber strand treated with the sizing agent of the present invention as a reinforcing material, it is usually used as a matrix resin of a composite material using carbon fiber as a reinforcing material. Resins, for example, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a polyimide resin, a bismaleimide-triazine resin, and the like. Particularly, an epoxy resin and an unsaturated polyester are preferable from the viewpoint of compatibility and adhesion.
【００３９】エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ
系エポキシ樹脂、テトラグリシジルアミン、トリグリシ
ジルアミン等の多官能エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ
樹脂の硬化剤、硬化促進剤としては、一般に使用されて
いるジシアンジアミド、ジアミノジメチル尿素、ジアミ
ノジフェニルスルフォン等アミン系硬化剤、イミダゾー
ル系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が使用される。不飽和
ポリエステル樹脂としては、リゴラック（商品名：昭和
高分子株式会社製）、スミコンＴＭ（商品名：住友ベー
クライト株式会社製）、東芝プリミックス（商品名：東
芝ケミカル株式会社製）、ブドウプリミックス（商品
名：不動化学工業株式会社製）等で市販されているもの
が特に好ましい。As the epoxy resin, bisphenol A
Examples include a polyfunctional epoxy resin, a polyfunctional epoxy resin such as tetraglycidylamine and triglycidylamine, and a phenol novolak type epoxy resin. As a curing agent and a curing accelerator for these epoxy resins, commonly used amine curing agents such as dicyandiamide, diaminodimethylurea, and diaminodiphenylsulfone, imidazole curing agents, and acid anhydride curing agents are used. . Examples of unsaturated polyester resins include Rigolac (trade name: manufactured by Showa Kogyo Co., Ltd.), Sumicon TM (trade name: manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), Toshiba Premix (trade name: Toshiba Chemical Co., Ltd.), grape premix (Trade name: manufactured by Fudo Chemical Co., Ltd.) is particularly preferable.
【００４０】特性：本発明の炭素繊維ストランド用サイ
ジング剤を付与された炭素繊維ストランドは、柔軟性、
集束性及び耐擦過性が同時に優れている。この炭素繊維
ストランドを強化繊維とし、熱硬化性樹脂をマトリック
ス樹脂としたプリプレグは、表面平滑性がよい。そのた
め、プリプレグどうしの密着性に優れ、積層しやすいと
いう利点を有し、さらに、成形して得られた複合材料
は、コンポジット物性（特に、層間剪断強度）に優れて
いる。Properties: The carbon fiber strands provided with the carbon fiber strand sizing agent of the present invention are flexible,
The convergence and the scratch resistance are simultaneously excellent. A prepreg using the carbon fiber strand as a reinforcing fiber and a thermosetting resin as a matrix resin has good surface smoothness. For this reason, the prepregs have the advantages of excellent adhesion and easy lamination, and the composite material obtained by molding has excellent composite properties (particularly, interlaminar shear strength).
【００４１】[0041]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例中の炭素繊維ストランドの擦過毛羽
量、ＵＤプリプレグ表面平滑性、層間剪断強度（ＩＬＳ
Ｓ）は次の方法に準拠した。The present invention will be described below in more detail with reference to examples. The amount of fluff of the carbon fiber strands in the examples, the UD prepreg surface smoothness, and the interlayer shear strength (ILS
S) was based on the following method.
【００４２】（１）炭素繊維ストランドの擦過毛羽量 直径２ｍｍのクロムめっきのステンレス棒を１５ｍｍ間
隔で、かつその表面をサイジングされた炭素繊維ストラ
ンドが１２０°の接触角で接触しながら通過し得るよう
にジグザグに５本配置した。このステンレス棒間にサイ
ジングされた炭素繊維ストランドをジグザグにかけ、２
００ｇの荷重をかけて通し、擦過後の炭素繊維ストラン
ドをウレタンスポンジ（寸法３２ｍｍ×６４ｍｍ×１０
ｍｍ、重さ約０．２５ｇ）２枚の間にはさみ、１２５ｇ
の重りをウレタンスポンジ全面に荷重がかかるようにの
せ、炭素繊維ストランドを１５ｍ／分の速度で２分間通
過させたときのスポンジに付着した毛羽の重量を擦過毛
羽量とした。(1) Abrasion amount of carbon fiber strands A chromium-plated stainless steel rod having a diameter of 2 mm can be passed at intervals of 15 mm and the sized carbon fiber strands can pass through the surface thereof at a contact angle of 120 ° while being in contact therewith. Were arranged in a zigzag pattern. Zigzag the carbon fiber strand sized between the stainless steel rods,
After passing through a load of 00 g, the rubbed carbon fiber strand was passed through a urethane sponge (dimensions: 32 mm × 64 mm × 10
mm, weight about 0.25g) sandwich between two pieces, 125g
Was applied so as to apply a load to the entire surface of the urethane sponge, and the weight of the fluff adhering to the sponge when the carbon fiber strand was passed through the carbon fiber strand at a speed of 15 m / min for 2 minutes was defined as the amount of fluff.
【００４３】（２）ＵＤプリプレグ表面平滑性 チバガイギー社製ＥＰＮ１１３８（商品名：フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂）７０重量部、油化シェルエ
ポキシ社製エピコート８３４（商品名：ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂）１２重量部、同社製エピコート１０
０２（商品名：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）１８
重量部の割合で混合した樹脂組成物に、更に硬化剤、促
進剤を加え、プリプレグ用樹脂組成物を作製した。(2) Surface smoothness of UD prepreg 70 parts by weight of EPN1138 (trade name: phenol novolak type epoxy resin) manufactured by Ciba Geigy, 12 parts by weight of Epicoat 834 (trade name: bisphenol A type epoxy resin) manufactured by Yuka Shell Epoxy Co. , Epicoat 10
02 (trade name: bisphenol A type epoxy resin) 18
A curing agent and an accelerator were further added to the resin composition mixed in parts by weight to prepare a resin composition for prepreg.
【００４４】この樹脂組成物をフィルムコーターによ
り、樹脂フィルムとした。この樹脂フィルム上にサイジ
ングされた炭素繊維ストランドを等間隔に引き揃え並べ
た後、加熱して樹脂を該炭素繊維ストランドに含浸さ
せ、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ2、樹脂含有率３７重量
％のＵＤプリプレグを作製した。このＵＤプリプレグを
目視及び触感にて評価した。This resin composition was formed into a resin film by a film coater. After arranging and arranging the carbon fiber strands sized on the resin film at equal intervals, the resin is impregnated into the carbon fiber strands by heating, and a UD having a carbon fiber weight of 150 g / m 2 and a resin content of 37% by weight is used. A prepreg was prepared. This UD prepreg was evaluated visually and tactilely.
【００４５】（３）層間剪断強度（略語：ＩＬＳＳ） 前記（２）にて作製したＵＤプリプレグを成形後の厚み
が３ｍｍとなるように積層し、金型に入れ、１８０℃で
２時間、７ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で成形し一方向の炭素繊
維強化成形板（ＣＦＲＰ板）を作製した。このＣＦＲＰ
板のＩＬＳＳをＡＳＴＭ−Ｄ−２３４４に準拠し、室温
にて測定を行った。(3) Interlaminar shear strength (abbreviation: ILSS) The UD prepreg prepared in the above (2) is laminated so as to have a thickness of 3 mm after molding, placed in a mold, and heated at 180 ° C. for 2 hours at 7 kg. / Cm 2 to produce a unidirectional carbon fiber reinforced molded plate (CFRP plate). This CFRP
The ILSS of the plate was measured at room temperature in accordance with ASTM-D-2344.
【００４６】〔実施例１〜９〕（Ａ）成分の「室温にお
いて液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂」としてエ
ピコート８２８、エピコート８３４（以上、商品名：油
化シェルエポキシ社製）を、（Ｂ）成分の「室温におい
て固形のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂」としてエピ
コート１００１、エピコート１００２（以上、商品名：
油化シェルエポキシ社製）を、（Ｃ）成分の「不飽和ポ
リエステル樹脂」として無水マレイン酸とビスフェノー
ルＡのエチレンオキシド３モル付加物をモル比でビスフ
ェノールＡのエチレンオキシド３モル付加物／無水マレ
イン酸＝１．８で反応させて得られた不飽和ポリエステ
ル樹脂のスチレン溶液を、（Ｄ）成分の「ステアリン酸
エステル」としてブチルステアレート（エヌジェルブＢ
Ｓ、商品名：新日本理化社製）、オクチルステアレート
（エヌジェルブＯＳ、商品名：新日本理化社製）、ステ
アリルステアレート（エヌジェルブＳＳ、商品名：新日
本理化社製）を用い、下記の表１に示す（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分のそれぞれの配合比（重
量部）からなる樹脂組成物αと、ポリオキシエチレン−
ヒマシ油エーテル５０重量部及びポリオキシエチレンー
スチレン化フェニルエーテル５０重量部からなる界面活
性剤βとをα／β＝８０／２０（重量比）の割合で混合
し、乳化した。Examples 1 to 9 Epicoat 828 and Epicoat 834 (trade names, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) as the component (A) "bisphenol A type epoxy resin liquid at room temperature" were used as components (A) and (B). The components "Bisphenol A type epoxy resin solid at room temperature" are Epicoat 1001 and Epicoat 1002 (the trade names are:
Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) as a component (C) “unsaturated polyester resin”, maleic anhydride and ethylene oxide 3 mol adduct of bisphenol A in a molar ratio of 3 mol ethylene oxide adduct of bisphenol A / maleic anhydride = The styrene solution of the unsaturated polyester resin obtained by the reaction in 1.8 was converted to butyl stearate (Engelb B) as the “stearic ester” of the component (D).
S, trade name: Nippon Rika Co., Ltd., octyl stearate (Engelbu OS, trade name: Nippon Rika Co., Ltd.), stearyl stearate (Engelbu SS, trade name: Nippon Rika Co., Ltd.) (A) shown in Table 1,
A resin composition α consisting of components (B), (C) and (D) in respective proportions (parts by weight);
A surfactant β consisting of 50 parts by weight of castor oil ether and 50 parts by weight of polyoxyethylene-styrenated phenyl ether was mixed at a ratio of α / β = 80/20 (weight ratio) and emulsified.
【００４７】得られた水エマルジョンサイジング剤を有
効成分濃度が２０ｇ／ｌとなるように水で希釈してサイ
ジング剤溶液を作製した。The obtained water emulsion sizing agent was diluted with water so that the active ingredient concentration became 20 g / l to prepare a sizing agent solution.
【００４８】このサイジング剤溶液の浴中に、未サイジ
ングの炭素繊維ストランド（ベスファイト、登録商標：
東邦レーヨン株式会社製、１２０００フィラメント、引
張り強度４００ｋｇｆ／ｍｍ2 、引張り弾性率２４．５
ｔ／ｍｍ2 ）を浸漬したのち、ローラーにて余分な水分
を除去し、１４０℃で２分間乾燥し、連続的に炭素繊維
ストランドのサイズ処理を行った。この時の炭素繊維ス
トランドに対するサイジング剤の付着量は１．３％であ
った。In the bath of this sizing agent solution, an unsized carbon fiber strand (Vesfite, registered trademark:
12000 filament, Toho Rayon Co., Ltd., tensile strength 400 kgf / mm 2 , tensile modulus 24.5
t / mm 2 ), the excess water was removed with a roller, and dried at 140 ° C. for 2 minutes to continuously size the carbon fiber strand. At this time, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber strand was 1.3%.
【００４９】このようにして得られた本実施例１〜９の
サイズ処理された炭素繊維ストランドの擦過毛羽量、Ｕ
Ｄプリプレグ表面平滑性、及びＩＬＳＳを上記の方法に
より測定し、その結果を下記の表１に示す。本実施例１
〜９における炭素繊維ストランドは、満足すべき耐擦過
性を示し、かつＵＤプリプレグとした際の表面平滑性も
良く、またＣＦＲＰ板のＩＬＳＳ低下も見られなかっ
た。The rubbing amount of the sized carbon fiber strands of Examples 1 to 9 thus obtained, U
D prepreg surface smoothness and ILSS were measured by the above methods, and the results are shown in Table 1 below. Example 1
The carbon fiber strands Nos. 9 to 9 exhibited satisfactory abrasion resistance, had good surface smoothness when formed into a UD prepreg, and did not show a decrease in the ILSS of the CFRP plate.
【００５０】〔比較例１、２〕比較例１及び２で製造す
るサイジング剤は、前記実施例１で使用した（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分の樹脂と同じものを使用
し、比較例１では（Ａ）及び（Ｃ）成分からなる樹脂組
成物を、比較例２では（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分か
らなる樹脂組成物を用いた。これらの樹脂組成比（重量
部）を下記の表２に示す。その他の条件は、前記実施例
１〜９と同様な方法にて、サイジング剤溶液を作製し、
次いで炭素繊維ストランドをサイズ処理した。この時の
炭素繊維ストランドに対するサイジング剤の付着量は
１．３％であった。Comparative Examples 1 and 2 The sizing agents produced in Comparative Examples 1 and 2 were used in Example 1 (A),
The same resin as the components (B), (C) and (D) was used. In Comparative Example 1, a resin composition comprising the components (A) and (C) was used. In Comparative Example 2, (A) and (B) were used. ) And (C) component. The composition ratio (parts by weight) of these resins is shown in Table 2 below. Other conditions are similar to those of Examples 1 to 9 to prepare a sizing agent solution,
The carbon fiber strand was then sized. At this time, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber strand was 1.3%.
【００５１】このようにして得られた比較例１及び２の
サイズ処理された炭素繊維ストランドの擦過毛羽量、Ｕ
Ｄプリプレグ表面平滑性、及びＩＬＳＳを上記の方法に
より測定し、その結果を下記の表２に示す。この比較例
１、２において、ＵＤプリプレグとした際の表面平滑性
は良好で、且つＣＦＲＰ板のＩＬＳＳの低下は見られな
かったが、炭素繊維ストランドの擦過毛羽量は多く、良
好な耐擦過性は得られなかった。The rubbing amount of the sized carbon fiber strands of Comparative Examples 1 and 2 thus obtained, U
D prepreg surface smoothness and ILSS were measured by the above methods, and the results are shown in Table 2 below. In Comparative Examples 1 and 2, when UD prepreg was used, the surface smoothness was good, and no decrease in ILSS of the CFRP plate was observed. However, the amount of fluff of the carbon fiber strands was large, and good scratch resistance was obtained. Was not obtained.
【００５２】〔比較例３〜５〕比較例３、４及び５で製
造するサイジング剤は、前記実施例１で使用した
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分の樹脂と同じも
のを使用し、比較例３では（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｄ）成
分からなる樹脂組成物を、比較例４では（Ｂ）、（Ｃ）
及び（Ｄ）成分からなる樹脂組成物を、比較例５では
（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分からなる樹脂組成物を用
いた。これらの樹脂組成比（重量部）を下記の表２に示
す。その他の条件は、前記実施例１〜９と同様な方法に
て、サイジング剤溶液を作製し、次いで炭素繊維ストラ
ンドをサイズ処理した。この時の炭素繊維ストランドに
対するサイジング剤の付着量は１．３％であった。[Comparative Examples 3 to 5] The sizing agents produced in Comparative Examples 3, 4 and 5 are the same as those of the components (A), (B), (C) and (D) used in Example 1 above. The same resin composition was used. In Comparative Example 3, a resin composition composed of the components (A), (B) and (D) was used. In Comparative Example 4, (B) and (C) were used.
In Comparative Example 5, a resin composition composed of the components (A), (C) and (D) was used. The composition ratio (parts by weight) of these resins is shown in Table 2 below. Other conditions were the same as those in Examples 1 to 9 to prepare a sizing agent solution, and then sizing the carbon fiber strand. At this time, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber strand was 1.3%.
【００５３】このようにして得られた比較例３、４及び
５のサイズ処理された炭素繊維ストランドの擦過毛羽
量、ＵＤプリプレグ表面平滑性、及びＩＬＳＳを上記の
方法により測定し、その結果を下記の表２に示す。この
比較例３〜４において炭素繊維ストランドの擦過毛羽量
は多く、良好な耐擦過性は得られなかった。またＵＤプ
リプレグの表面平滑性も不良であり、ＣＦＲＰ板のＩＬ
ＳＳも低い値を示した。比較例５はＵＤプリプレグの表
面平滑性は良好であったが、炭素繊維ストランドの擦過
毛羽量は多く、ＣＦＲＰ板のＩＬＳＳは低い値を示し
た。The rubbing amount, UD prepreg surface smoothness, and ILSS of the sized carbon fiber strands of Comparative Examples 3, 4 and 5 thus obtained were measured by the above-mentioned methods. Is shown in Table 2. In Comparative Examples 3 and 4, the amount of fuzz on the carbon fiber strand was large, and good scratch resistance was not obtained. Also, the surface smoothness of UD prepreg is poor, and the IL of CFRP plate is poor.
SS also showed a low value. In Comparative Example 5, the surface smoothness of the UD prepreg was good, but the amount of fluff of the carbon fiber strands was large, and the ILSS of the CFRP plate showed a low value.
【００５４】〔実施例１０〕本実施例１０で製造するサ
イジング剤は、前記実施例１で使用した（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分の樹脂と同じものを使用
し、本実施例１０では（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の
配合量がそれぞれ３２重量部であり、（Ｄ）成分の配合
量が４重量部である樹脂組成物を使用した。この樹脂組
成物の粘度をレオメーター（ＲＤＳ−７７００、商品
名：レオメトリック社製）にて測定したところ、２０℃
における粘度は４０，０００ポイズであり、８０℃にお
ける粘度は５０ポイズであった。Example 10 The sizing agent manufactured in Example 10 was used in Example 1 (A),
The same resin as the components (B), (C) and (D) was used. In Example 10, the amounts of the components (A), (B) and (C) were 32 parts by weight, respectively. D) A resin composition containing 4 parts by weight of the component was used. When the viscosity of the resin composition was measured with a rheometer (RDS-7700, trade name: manufactured by Rheometrics), the viscosity was 20 ° C.
Was 40,000 poise and the viscosity at 80 ° C. was 50 poise.
【００５５】この樹脂組成物を前記実施例１〜９と同様
な方法で水エマルジョンとした。この際の樹脂組成物α
と界面活性剤βの比率はα／β＝８０／２０（重量比）
であった。この水エマルジョンのエマルジョン平均粒子
径をレーザー回折式粒度分布測定装置（ＬＡ−５００、
商品名：堀場製作所製）にて測定したところ、０．６μ
ｍであった。この水エマルジョンのサイジング剤を前記
実施例１〜９と同様な方法で炭素繊維ストランドにサイ
ズ処理した。この時の炭素繊維ストランドに対するサイ
ジング剤の付着量は１．３％であった。This resin composition was converted into a water emulsion in the same manner as in Examples 1 to 9. In this case, the resin composition α
And the ratio of surfactant β is α / β = 80/20 (weight ratio)
Met. The emulsion average particle size of this water emulsion was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-500,
(Product name: HORIBA, Ltd.) 0.6μ
m. The sizing agent of this water emulsion was sized to carbon fiber strands in the same manner as in Examples 1 to 9. At this time, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber strand was 1.3%.
【００５６】このようにして得られた実施例１０のサイ
ズ処理された炭素繊維ストランドの擦過毛羽量、ＵＤプ
リプレグ表面平滑性、及びＩＬＳＳを上記の方法により
測定し、その結果を下記の表１に示す。本実施例１０に
おける炭素繊維ストランドは、満足すべき耐擦過性を示
し、擦過毛羽量は４．５ｍｇであった。そしてＵＤプリ
プレグとした際の表面平滑性も良好で、ＣＦＲＰ板のＩ
ＬＳＳは９．８ｋｇｆ／ｍｍ2 であり、ＩＬＳＳの低下
も見られなかった。The thus obtained sized carbon fiber strand of Example 10 was measured for the amount of fluff, the UD prepreg surface smoothness, and the ILSS by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 1 below. Show. The carbon fiber strands in Example 10 exhibited satisfactory scratch resistance, and the amount of fluff was 4.5 mg. The surface smoothness of the UD prepreg is also good, and the I
LSS was 9.8 kgf / mm 2 , and no decrease in ILSS was observed.
【００５７】[0057]
【表１】 [Table 1]
【００５８】[0058]
【表２】 [Table 2]
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明の炭素繊維ストランド用サイジン
グ剤により、炭素繊維ストランドにサイズ処理をしたの
で、 （１）本発明のサイズ処理された炭素繊維ストランドを
用いてＵＤプリプレグを製造する際にそのサイズ処理さ
れた炭素繊維ストランドは良好な耐擦過性を有し、 （２）且つ、製造されたＵＤプリプレグは表面平滑性を
有し、 （３）且つ、そのＵＤプリプレグを用いて成形された成
形品はコンポジット物性が優れたものとなる。 （４）また、本発明により得られたＵＤプリプレグは、
表面平滑性に優れているためＵＤプリプレグ同士の密着
性に優れ、積層しやすい。 （５）したがって、ＵＤプリプレグ製造工程における作
業性、及び生産性が向上する。The carbon fiber strand is sized by the carbon fiber strand sizing agent of the present invention. (1) When a UD prepreg is produced using the sized carbon fiber strand of the present invention, The sized carbon fiber strand has good abrasion resistance, (2) and the produced UD prepreg has a surface smoothness, (3) and a molding formed using the UD prepreg The product has excellent composite properties. (4) The UD prepreg obtained according to the present invention comprises:
Since it has excellent surface smoothness, it has excellent adhesion between UD prepregs and can be easily laminated. (5) Therefore, workability and productivity in the UD prepreg manufacturing process are improved.
Claims (7)
成分及び（Ｄ）成分を必須成分とすることを特徴とする
炭素繊維ストランド用サイジング剤。 （Ａ）成分：常温において液状のビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、 （Ｂ）成分：常温において固形のビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、 （Ｃ）成分：不飽和二塩基酸とビスフェノールＡのアル
キレンオキシド付加物との縮合物である不飽和ポリエス
テル樹脂、 （Ｄ）成分：ステアリン酸エステル。1. The following components (A), (B) and (C)
A sizing agent for a carbon fiber strand, comprising the component and the component (D) as essential components. (A) Component: Bisphenol A type epoxy resin which is liquid at normal temperature, (B) Component: Bisphenol A type epoxy resin which is solid at normal temperature, (C) Component: Mixture of unsaturated dibasic acid and alkylene oxide adduct of bisphenol A Unsaturated polyester resin which is a condensate, Component (D): stearic acid ester.
対的な配合比において、それらの合計を１００重量％と
した場合に、（Ａ）成分が１０〜５０重量％で、且つ
（Ｂ）成分が５０〜９０重量％である請求項１記載の炭
素繊維ストランド用サイジング剤。2. In a relative mixing ratio of the component (A) and the component (B), when the total thereof is 100% by weight, the component (A) is 10 to 50% by weight, and ( The sizing agent for a carbon fiber strand according to claim 1, wherein the component (B) is 50 to 90% by weight.
記（Ｃ）成分の相対的な配合比において、それらの合計
を１００重量％とした場合に、（Ｃ）成分の配合量が１
０〜４０重量％である請求項１記載の炭素繊維ストラン
ド用サイジング剤。3. In a relative mixing ratio of the component (A), the component (B), and the component (C), when the total thereof is 100% by weight, the compounding amount of the component (C) is 1
The sizing agent for carbon fiber strands according to claim 1, which is 0 to 40% by weight.
（Ｃ）成分及び前記（Ｄ）成分の相対的な配合比におい
て、それらの合計を１００重量％とした場合に、（Ｄ）
成分の配合量が１〜１０重量％である請求項１記載の炭
素繊維ストランド用サイジング剤。4. In a relative mixing ratio of the component (A), the component (B), the component (C), and the component (D), when the total thereof is 100% by weight, )
The sizing agent for a carbon fiber strand according to claim 1, wherein the amount of the component is 1 to 10% by weight.
１、２、３又は４記載の炭素繊維ストランド用サイジン
グ剤の付着量が０．２〜３．０重量％であることを特徴
とするサイズ処理された炭素繊維ストランド。5. A sizing treatment, wherein the sizing agent for a carbon fiber strand according to claim 1, 2, 3 or 4 is applied to the carbon fiber strand in an amount of 0.2 to 3.0% by weight. Carbon fiber strand.
維ストランドを強化材繊維とし、且つ熱硬化性樹脂をマ
トリックスとしたことを特徴とするプリプレグ。6. A prepreg, wherein the sized carbon fiber strand according to claim 5 is used as reinforcing fiber, and a thermosetting resin is used as a matrix.
飽和ポリエステル樹脂である請求項６記載のプリプレ
グ。7. The prepreg according to claim 6, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin or an unsaturated polyester resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5353477A JP2957406B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Sizing agent for carbon fiber strand, sized carbon fiber strand, and prepreg using carbon fiber strand as reinforcing fiber |
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|---|---|---|---|
| JP5353477A JP2957406B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Sizing agent for carbon fiber strand, sized carbon fiber strand, and prepreg using carbon fiber strand as reinforcing fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197381A JPH07197381A (en) | 1995-08-01 |
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| JP5353477A Expired - Fee Related JP2957406B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Sizing agent for carbon fiber strand, sized carbon fiber strand, and prepreg using carbon fiber strand as reinforcing fiber |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957406B2 (en) |
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