JP3169468B2 - 炭素繊維のサイジング方法 - Google Patents
炭素繊維のサイジング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維のサイジング方
法に関する。近年、炭素繊維を使用した複合材料（コン
ポジット）がスポーツ、レジャー、航空宇宙分野等に広
く利用されている。かかる炭素繊維は通常、フィラメン
ト又はトウの形で製造され、更に一方向に引き揃えたシ
ート、テープ、フィラメントワインディング、織物又は
チョップドファイバー等に加工されて、使用されてい
る。ところで、スポーツ、レジャー、航空宇宙分野等に
広く利用される一方向プリプレグ用炭素繊維の加工にお
いては、その糸扱い工程中で各種ガイドとの接触摩擦に
よる毛羽や糸切れの発生を防ぐため、集束性及び平滑性
が要求され、また高品位の一方向プリプレグシートを得
るため、容易に薄く且つ透き間なく炭素繊維ヤーンの広
がることが要求される。本発明はかかる要求に応える炭
素繊維のサイジング方法を提供するものである。
法に関する。近年、炭素繊維を使用した複合材料（コン
ポジット）がスポーツ、レジャー、航空宇宙分野等に広
く利用されている。かかる炭素繊維は通常、フィラメン
ト又はトウの形で製造され、更に一方向に引き揃えたシ
ート、テープ、フィラメントワインディング、織物又は
チョップドファイバー等に加工されて、使用されてい
る。ところで、スポーツ、レジャー、航空宇宙分野等に
広く利用される一方向プリプレグ用炭素繊維の加工にお
いては、その糸扱い工程中で各種ガイドとの接触摩擦に
よる毛羽や糸切れの発生を防ぐため、集束性及び平滑性
が要求され、また高品位の一方向プリプレグシートを得
るため、容易に薄く且つ透き間なく炭素繊維ヤーンの広
がることが要求される。本発明はかかる要求に応える炭
素繊維のサイジング方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素繊維のサイジング方法とし
て、炭素繊維を、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主体
とするサイジング剤組成物の水性エマルジョンで処理す
る方法が提案されている（特公昭６２−５６２６６、特
開昭５８−４１９７３）。ところが、これらの従来法に
は、炭素繊維の集束性を改善することができる反面、次
のような欠点がある。１）ビスフェノール系エポキシ樹
脂の平滑性が悪いので、これを付与した炭素繊維を用い
て一方向プリプレグシートを得るための糸扱い工程中で
各種ガイドとの接触摩擦によって毛羽や糸切れが発生す
る。２）ビスフェノール系エポキシ樹脂の粘着性が大き
いので、これを付与した炭素繊維の開繊性が悪く、軽い
接圧によっては充分薄く広がることができないばかり
か、広がっても透き間の空いた広がりとなってしまう。
３）分子量が大きいビスフェノール系エポキシ樹脂の場
合には疎水性で粘度が高いので、これを主体とするサイ
ジング剤組成物はそもそも安定した微細な粒子径の水性
エマルジョンにすることが難しく、炭素繊維に対する付
着性も悪い。
て、炭素繊維を、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主体
とするサイジング剤組成物の水性エマルジョンで処理す
る方法が提案されている（特公昭６２−５６２６６、特
開昭５８−４１９７３）。ところが、これらの従来法に
は、炭素繊維の集束性を改善することができる反面、次
のような欠点がある。１）ビスフェノール系エポキシ樹
脂の平滑性が悪いので、これを付与した炭素繊維を用い
て一方向プリプレグシートを得るための糸扱い工程中で
各種ガイドとの接触摩擦によって毛羽や糸切れが発生す
る。２）ビスフェノール系エポキシ樹脂の粘着性が大き
いので、これを付与した炭素繊維の開繊性が悪く、軽い
接圧によっては充分薄く広がることができないばかり
か、広がっても透き間の空いた広がりとなってしまう。
３）分子量が大きいビスフェノール系エポキシ樹脂の場
合には疎水性で粘度が高いので、これを主体とするサイ
ジング剤組成物はそもそも安定した微細な粒子径の水性
エマルジョンにすることが難しく、炭素繊維に対する付
着性も悪い。
【０００３】また従来、炭素繊維のサイジング方法とし
て、炭素繊維を、ビスフェノール系エポキシ樹脂に潤滑
剤としての脂肪酸エステル類を併用したサイジング剤組
成物の水性エマルジョンで処理する方法も提案されてい
る（特公昭６２−５６２６７）。ところが、この従来法
には、脂肪酸エステル類を併用することによって平滑性
は幾分改善されるものの、依然として炭素繊維の開繊性
が悪いという欠点がある。
て、炭素繊維を、ビスフェノール系エポキシ樹脂に潤滑
剤としての脂肪酸エステル類を併用したサイジング剤組
成物の水性エマルジョンで処理する方法も提案されてい
る（特公昭６２−５６２６７）。ところが、この従来法
には、脂肪酸エステル類を併用することによって平滑性
は幾分改善されるものの、依然として炭素繊維の開繊性
が悪いという欠点がある。
【０００４】
【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、従来法では、炭素繊維に充分な集束性、平
滑性及び開繊性を同時に付与することができず、また薄
くて透き間のない高品位の一方向プリプレグシートを得
ることができない点である。
する課題は、従来法では、炭素繊維に充分な集束性、平
滑性及び開繊性を同時に付与することができず、また薄
くて透き間のない高品位の一方向プリプレグシートを得
ることができない点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】しかして本発明者らは、
上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、炭素繊維
を、特定のエステル化合物と特定の非イオン界面活性剤
とがそれぞれ所定割合から成るサイジング剤組成物の水
性液で処理し、該サイジング剤組成物を炭素繊維に対し
所定量付与することが正しく好適であることを見出し
た。
上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、炭素繊維
を、特定のエステル化合物と特定の非イオン界面活性剤
とがそれぞれ所定割合から成るサイジング剤組成物の水
性液で処理し、該サイジング剤組成物を炭素繊維に対し
所定量付与することが正しく好適であることを見出し
た。
【０００６】すなわち本発明は、炭素繊維を、次のＡ群
から選ばれるエステル化合物の少なくとも１種／次のＢ
群から選ばれる非イオン界面活性剤の少なくとも１種＝
９０／１０〜３０／７０（重量比）の割合から成るサイ
ジング剤組成物の水性液で処理し、該サイジング剤組成
物を炭素繊維に対し０．１〜５．０重量％付与すること
を特徴とする炭素繊維のサイジング方法に係る。
から選ばれるエステル化合物の少なくとも１種／次のＢ
群から選ばれる非イオン界面活性剤の少なくとも１種＝
９０／１０〜３０／７０（重量比）の割合から成るサイ
ジング剤組成物の水性液で処理し、該サイジング剤組成
物を炭素繊維に対し０．１〜５．０重量％付与すること
を特徴とする炭素繊維のサイジング方法に係る。
【０００７】Ａ群：下記の式１で示されるエステル化合
物及び下記の式２で示されるエステル化合物 Ｂ群：オキシアルキレン基の炭素数が２〜４の、ポリオ
キシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオ
キシアルキレングリコール脂肪酸エステル及び脂肪族ア
ルコールのポリオキシアルキレングリコールエーテル
物及び下記の式２で示されるエステル化合物 Ｂ群：オキシアルキレン基の炭素数が２〜４の、ポリオ
キシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオ
キシアルキレングリコール脂肪酸エステル及び脂肪族ア
ルコールのポリオキシアルキレングリコールエーテル
【０００８】
【式１】
【０００９】
【式２】
【００１０】［式１及び式２において、 Ｒ1，Ｒ3；炭素数１〜２９の飽和脂肪族炭化水素基、炭
素数１５〜２１の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数１
５〜２１のヒドロキシ置換脂肪族炭化水素基 Ｒ2 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基又は炭素
数１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基 Ｒ4 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数
１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数４〜１
２のアルキル基を有するアルキルフェニル基 Ｒ5 ；水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基又は
フェノキシメチル基（但し、Ｒ1とＲ2の炭素数の総和及
びＲ3とＲ4の炭素数の総和はそれぞれ１０以上） ｎ；１〜２０の整数］
素数１５〜２１の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数１
５〜２１のヒドロキシ置換脂肪族炭化水素基 Ｒ2 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基又は炭素
数１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基 Ｒ4 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数
１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数４〜１
２のアルキル基を有するアルキルフェニル基 Ｒ5 ；水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基又は
フェノキシメチル基（但し、Ｒ1とＲ2の炭素数の総和及
びＲ3とＲ4の炭素数の総和はそれぞれ１０以上） ｎ；１〜２０の整数］
【００１１】Ａ群の式１で示されるエステル化合物に
は、１）炭素数２〜２０の飽和脂肪族カルボン酸と炭素
数１〜２２の飽和脂肪族アルコールとのエステル、２）
前記１）の飽和脂肪族カルボン酸と炭素数１４〜２２の
不飽和脂肪族アルコールとのエステル、３）炭素数１６
〜２２の不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数１〜２２の飽
和脂肪族アルコールとのエステル、４）前記３）の不飽
和脂肪族カルボン酸と炭素数１４〜２２の不飽和脂肪族
アルコールとのエステル、５）炭素数１６〜２２のヒド
ロキシ置換基を有する脂肪族カルボン酸と炭素数１〜２
２の飽和脂肪族アルコールとのエステル、６）前記５）
のヒドロキシ置換基を有する脂肪族カルボン酸と炭素数
１４〜２２の不飽和脂肪族アルコールとのエステル等が
包含される。
は、１）炭素数２〜２０の飽和脂肪族カルボン酸と炭素
数１〜２２の飽和脂肪族アルコールとのエステル、２）
前記１）の飽和脂肪族カルボン酸と炭素数１４〜２２の
不飽和脂肪族アルコールとのエステル、３）炭素数１６
〜２２の不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数１〜２２の飽
和脂肪族アルコールとのエステル、４）前記３）の不飽
和脂肪族カルボン酸と炭素数１４〜２２の不飽和脂肪族
アルコールとのエステル、５）炭素数１６〜２２のヒド
ロキシ置換基を有する脂肪族カルボン酸と炭素数１〜２
２の飽和脂肪族アルコールとのエステル、６）前記５）
のヒドロキシ置換基を有する脂肪族カルボン酸と炭素数
１４〜２２の不飽和脂肪族アルコールとのエステル等が
包含される。
【００１２】式１で示されるエステル化合物を得るため
の原料として用いる脂肪酸としては、１）酢酸、酪酸、
カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ウンデカン酸、
ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、ア
ラキジン酸、ベヘニン酸、セロチン酸、モンタン酸、メ
リシン酸等の飽和脂肪酸、２）パルミトレイン酸、オレ
イン酸、エライジン酸、イコセン酸、バクセン酸等の脂
肪族モノエン酸、３）リノール酸、リノレン酸、アラキ
ドン酸等の脂肪族非共役ポリエン酸、４）リシノール
酸、α−オキシリノレン酸等の不飽和モノヒドロキシ酸
が挙げられる。
の原料として用いる脂肪酸としては、１）酢酸、酪酸、
カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ウンデカン酸、
ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、ア
ラキジン酸、ベヘニン酸、セロチン酸、モンタン酸、メ
リシン酸等の飽和脂肪酸、２）パルミトレイン酸、オレ
イン酸、エライジン酸、イコセン酸、バクセン酸等の脂
肪族モノエン酸、３）リノール酸、リノレン酸、アラキ
ドン酸等の脂肪族非共役ポリエン酸、４）リシノール
酸、α−オキシリノレン酸等の不飽和モノヒドロキシ酸
が挙げられる。
【００１３】また式１で示されるエステル化合物を得る
ための原料として用いる脂肪族アルコールとしては、
１）メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタ
ノール、ｉｓｏ−ブタノール、１−ヘキサノール、１−
オクタノール、ノニルアルコール、１−デカノール、ラ
ウリルアルコール、１−トリデカノール、ミリスチルア
ルコール、１−ペンタデカノール、セチルアルコール、
ステアリルアルコール、アラキニルアルコール、１−ド
コサノール等の飽和脂肪族一級アルコール、２）ｉｓｏ
−プロパノール、ｓｅｃ−ブタノール、２−ヘキサノー
ル、２−オクタノール、２−デカノール、２−ドデカノ
ール、２−テトラデカノール、２−ヘキサデカノール、
２−オクタデカノール、２−ノナデカノール、２−イコ
サノール等の飽和脂肪族二級アルコール、３）２−テト
ラデセン−１−オール、２−ペンタデセン−１−オー
ル、２−オクタデセン−１−オール、１５−ヘキサデセ
ン−１−オール、オレイルアルコール、リノレイルアル
コール、リシノレイルアルコール、エレオステアリルア
ルコール等の不飽和脂肪族アルコールが挙げられる。
ための原料として用いる脂肪族アルコールとしては、
１）メタノール、エタノール、プロパノール、ｎ−ブタ
ノール、ｉｓｏ−ブタノール、１−ヘキサノール、１−
オクタノール、ノニルアルコール、１−デカノール、ラ
ウリルアルコール、１−トリデカノール、ミリスチルア
ルコール、１−ペンタデカノール、セチルアルコール、
ステアリルアルコール、アラキニルアルコール、１−ド
コサノール等の飽和脂肪族一級アルコール、２）ｉｓｏ
−プロパノール、ｓｅｃ−ブタノール、２−ヘキサノー
ル、２−オクタノール、２−デカノール、２−ドデカノ
ール、２−テトラデカノール、２−ヘキサデカノール、
２−オクタデカノール、２−ノナデカノール、２−イコ
サノール等の飽和脂肪族二級アルコール、３）２−テト
ラデセン−１−オール、２−ペンタデセン−１−オー
ル、２−オクタデセン−１−オール、１５−ヘキサデセ
ン−１−オール、オレイルアルコール、リノレイルアル
コール、リシノレイルアルコール、エレオステアリルア
ルコール等の不飽和脂肪族アルコールが挙げられる。
【００１４】式１で示されるエステル化合物はその原料
として用いる脂肪酸と脂肪族アルコールとの組み合わせ
により各種が得られるが、いずれも脂肪酸部分の炭化水
素基と脂肪族アルコール部分の炭化水素基とに含まれる
炭素数の総和が１０以上となることが必須であり、１５
〜４０となることが好ましい。
として用いる脂肪酸と脂肪族アルコールとの組み合わせ
により各種が得られるが、いずれも脂肪酸部分の炭化水
素基と脂肪族アルコール部分の炭化水素基とに含まれる
炭素数の総和が１０以上となることが必須であり、１５
〜４０となることが好ましい。
【００１５】式１で示されるエステル化合物のうちで
は、その原料である脂肪酸及び脂肪族アルコールの少な
くとも１種として炭素数１６〜２０のアルケニル基を有
するものを用いて得られるエステル化合物が好ましい。
かかるエステル化合物としては、１）オクチルパルミト
レート、ラウリルパルミトレート、オレイルパルミトレ
ート等の、パルミトレイン酸のエステル、２）ラウリル
オレエート、ステアリルオレエート、オレイルオレエー
ト、オクチルオレエート、トリデシルオレエート、メチ
ルオレエート、ブチルオレエート、２−エチルヘキシル
オレエート等の、オレイン酸のエステル、３）オレイル
イコセネート、ラウリルイコセネート等の、イコセン酸
のエステル、４）ヘキサデセニルラウレート、ヘキサデ
セニルパルミテート、ヘキサデセニルオレエート、ヘキ
サデセニルステアレート等の、ヘキサデセノールのエス
テル、５）オレイルステアレート、オレイルパルミテー
ト、オレイルラウレート、オレイルイソステアレート、
オレイルオクタノエート等の、オレイルアルコールのエ
ステルが挙げられるが、なかでも、原料である脂肪酸及
び脂肪族アルコールとして共に炭素数１６〜２０のアル
ケニル基を有するものを用いて得られるエステル化合物
が更に好ましい。
は、その原料である脂肪酸及び脂肪族アルコールの少な
くとも１種として炭素数１６〜２０のアルケニル基を有
するものを用いて得られるエステル化合物が好ましい。
かかるエステル化合物としては、１）オクチルパルミト
レート、ラウリルパルミトレート、オレイルパルミトレ
ート等の、パルミトレイン酸のエステル、２）ラウリル
オレエート、ステアリルオレエート、オレイルオレエー
ト、オクチルオレエート、トリデシルオレエート、メチ
ルオレエート、ブチルオレエート、２−エチルヘキシル
オレエート等の、オレイン酸のエステル、３）オレイル
イコセネート、ラウリルイコセネート等の、イコセン酸
のエステル、４）ヘキサデセニルラウレート、ヘキサデ
セニルパルミテート、ヘキサデセニルオレエート、ヘキ
サデセニルステアレート等の、ヘキサデセノールのエス
テル、５）オレイルステアレート、オレイルパルミテー
ト、オレイルラウレート、オレイルイソステアレート、
オレイルオクタノエート等の、オレイルアルコールのエ
ステルが挙げられるが、なかでも、原料である脂肪酸及
び脂肪族アルコールとして共に炭素数１６〜２０のアル
ケニル基を有するものを用いて得られるエステル化合物
が更に好ましい。
【００１６】Ａ群の式２で示されるエステル化合物は、
前記した式１で示されるエステル化合物を得るための原
料として用いる脂肪酸と、炭素数１〜２２の飽和脂肪族
アルコール、炭素数１４〜２２の不飽和脂肪族アルコー
ル又は炭素数４〜１２のアルキル基を有するアルキルフ
ェノールに１，２−エポキシドを開環付加した（ポリ）
グリコールエーテルとを用いて得られるエステル化合物
である。
前記した式１で示されるエステル化合物を得るための原
料として用いる脂肪酸と、炭素数１〜２２の飽和脂肪族
アルコール、炭素数１４〜２２の不飽和脂肪族アルコー
ル又は炭素数４〜１２のアルキル基を有するアルキルフ
ェノールに１，２−エポキシドを開環付加した（ポリ）
グリコールエーテルとを用いて得られるエステル化合物
である。
【００１７】式２で示されるエステル化合物を得るため
の原料として用いる（ポリ）グリコールエーテルとして
は、１）前記した式１のエステル化合物を得るための原
料として用いる脂肪族アルコールの１，２−エポキシド
付加物、２）ブチルフェノール、オクチルフェノール、
ノニルフェノール、ドデシルフェノール等の、アルキル
フェノールの１，２−エポキシド付加物が挙げられる。
の原料として用いる（ポリ）グリコールエーテルとして
は、１）前記した式１のエステル化合物を得るための原
料として用いる脂肪族アルコールの１，２−エポキシド
付加物、２）ブチルフェノール、オクチルフェノール、
ノニルフェノール、ドデシルフェノール等の、アルキル
フェノールの１，２−エポキシド付加物が挙げられる。
【００１８】前記（ポリ）グリコールエーテルを得るた
めの原料として用いる１，２−エポキシドとしては、エ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレ
ンオキシド、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエ
ーテルが挙げられる。かかる１，２−エポキシドの付加
モル数は前記脂肪族アルコール又はアルキルフェノール
の水酸基１モル当たり１〜２０モルである。（ポリ）グ
リコールエーテルには、単一の１，２−エポキシドを付
加した（ポリ）グリコールエーテル、２種以上の異なる
１，２−エポキシドをランダム状又はブロック状に付加
した（ポリ）グリコールエーテルが包含されるが、かか
る（ポリ）グリコールエーテル類としては、エチレンオ
キシド、プロピレンオキシドの単一付加物又はこれらの
混合付加物が好ましく、これらの１〜５モル付加物が更
に好ましい。
めの原料として用いる１，２−エポキシドとしては、エ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２−ブチレ
ンオキシド、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエ
ーテルが挙げられる。かかる１，２−エポキシドの付加
モル数は前記脂肪族アルコール又はアルキルフェノール
の水酸基１モル当たり１〜２０モルである。（ポリ）グ
リコールエーテルには、単一の１，２−エポキシドを付
加した（ポリ）グリコールエーテル、２種以上の異なる
１，２−エポキシドをランダム状又はブロック状に付加
した（ポリ）グリコールエーテルが包含されるが、かか
る（ポリ）グリコールエーテル類としては、エチレンオ
キシド、プロピレンオキシドの単一付加物又はこれらの
混合付加物が好ましく、これらの１〜５モル付加物が更
に好ましい。
【００１９】式２で示されるエステル化合物は原料とし
て用いる脂肪酸と（ポリ）グリコールエーテルとの組み
合わせにより各種が得られるが、いずれも脂肪酸部分の
炭化水素基と（ポリ）グリコールエーテルの原料である
脂肪族アルコール又はアルキルフェノール部分の炭化水
素基とに含まれる炭素数の総和が１０以上となることが
必須であり、１５〜４０となることが好ましい。
て用いる脂肪酸と（ポリ）グリコールエーテルとの組み
合わせにより各種が得られるが、いずれも脂肪酸部分の
炭化水素基と（ポリ）グリコールエーテルの原料である
脂肪族アルコール又はアルキルフェノール部分の炭化水
素基とに含まれる炭素数の総和が１０以上となることが
必須であり、１５〜４０となることが好ましい。
【００２０】式２で示されるエステル化合物のうちで
は、その原料である脂肪酸及び（ポリ）グリコールエー
テルの少なくとも１種として炭素数１６〜２０のアルケ
ニル基を有するものを用いて得られるエステル化合物が
好ましい。かかるエステル化合物としては、１）ポリオ
キシエチレン（５モル）ラウリルエーテルパルミトレー
ト、ポリオキシプロピレン（３モル）ステアリルエーテ
ルパルミトレート、ポリオキシエチレン（３モル）オレ
イルエーテルパルミトレート等の（ポリ）グリコールエ
ーテルパルミトレート、２）ポリオキシエチレン（３モ
ル）ラウリルエーテルオレエート、ポリオキシプロピレ
ン（５モル）イソトリデシルエーテルオレエート、オレ
オキシエチルオレエート等の（ポリ）グリコールエーテ
ルオレエート、３）ポリオキシエチレン（３モル）ラウ
リルエーテルイソコネート、ポリオキシプロピレン（３
モル）オレイルエーテルイコセネート等の（ポリ）グリ
コールエーテルイコセネート、４）ポリオキシエチレン
（３モル）オレイルエーテルラウレート、ポリオキシプ
ロピレン（３モル）オレイルエーテルステアレート、ポ
リオキシエチレン（３モル）／ポリオキシプロピレン
（２モル）オレイルエーテルパルミテート、オレオキシ
エチルエイコサノエート等の、オレイル（ポリ）グリコ
ールエーテルのエステルが挙げられるが、なかでも、原
料である脂肪酸及び（ポリ）グリコールエーテルとして
共に炭素数１６〜２０のアルケニル基を有するものを用
いて得られるエステル化合物が更に好ましい。
は、その原料である脂肪酸及び（ポリ）グリコールエー
テルの少なくとも１種として炭素数１６〜２０のアルケ
ニル基を有するものを用いて得られるエステル化合物が
好ましい。かかるエステル化合物としては、１）ポリオ
キシエチレン（５モル）ラウリルエーテルパルミトレー
ト、ポリオキシプロピレン（３モル）ステアリルエーテ
ルパルミトレート、ポリオキシエチレン（３モル）オレ
イルエーテルパルミトレート等の（ポリ）グリコールエ
ーテルパルミトレート、２）ポリオキシエチレン（３モ
ル）ラウリルエーテルオレエート、ポリオキシプロピレ
ン（５モル）イソトリデシルエーテルオレエート、オレ
オキシエチルオレエート等の（ポリ）グリコールエーテ
ルオレエート、３）ポリオキシエチレン（３モル）ラウ
リルエーテルイソコネート、ポリオキシプロピレン（３
モル）オレイルエーテルイコセネート等の（ポリ）グリ
コールエーテルイコセネート、４）ポリオキシエチレン
（３モル）オレイルエーテルラウレート、ポリオキシプ
ロピレン（３モル）オレイルエーテルステアレート、ポ
リオキシエチレン（３モル）／ポリオキシプロピレン
（２モル）オレイルエーテルパルミテート、オレオキシ
エチルエイコサノエート等の、オレイル（ポリ）グリコ
ールエーテルのエステルが挙げられるが、なかでも、原
料である脂肪酸及び（ポリ）グリコールエーテルとして
共に炭素数１６〜２０のアルケニル基を有するものを用
いて得られるエステル化合物が更に好ましい。
【００２１】Ｂ群の非イオン界面活性剤には、ポリオキ
シアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキ
シアルキレングリコール脂肪酸エステル及び脂肪族アル
コールのポリオキシアルキレングリコールエーテルが包
含される。この場合、オキシアルキレン基の炭素数は２
〜４である。
シアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキ
シアルキレングリコール脂肪酸エステル及び脂肪族アル
コールのポリオキシアルキレングリコールエーテルが包
含される。この場合、オキシアルキレン基の炭素数は２
〜４である。
【００２２】前記ポリオキシアルキレン多価アルコール
脂肪酸エステルとしては、１）３〜６価のアルコールと
脂肪酸との部分エステルにアルキレンオキシドを付加し
たもの、２）アルキレンオキシドを付加した３〜６価の
アルコールと脂肪酸との部分エステル又は完全エステ
ル、３）３〜６価アルコールとヒドロキシ脂肪酸とのエ
ステルにアルキレンオキシドを付加したものが挙げられ
る。そしてこの場合、３〜６価のアルコールとしては、
グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、
トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール、ソルビタンが挙げられる。
脂肪酸エステルとしては、１）３〜６価のアルコールと
脂肪酸との部分エステルにアルキレンオキシドを付加し
たもの、２）アルキレンオキシドを付加した３〜６価の
アルコールと脂肪酸との部分エステル又は完全エステ
ル、３）３〜６価アルコールとヒドロキシ脂肪酸とのエ
ステルにアルキレンオキシドを付加したものが挙げられ
る。そしてこの場合、３〜６価のアルコールとしては、
グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、
トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール、ソルビタンが挙げられる。
【００２３】前記ポリオキシアルキレングリコール脂肪
酸エステルとしては、ポリオキシアルキレングリコール
脂肪酸モノエステル、ポリオキシアルキレングリコール
脂肪酸ジエステルが挙げられる。
酸エステルとしては、ポリオキシアルキレングリコール
脂肪酸モノエステル、ポリオキシアルキレングリコール
脂肪酸ジエステルが挙げられる。
【００２４】Ｂ群の非イオン界面活性剤は、併用するＡ
群のエステル化合物の種類及びその併用割合に応じて、
疎水基原料の種類、アルキレンオキシドの種類及びその
付加モル数を任意に選択できるが、通常、原料として炭
素数８〜２２の脂肪酸又は脂肪族アルコールを用い、ま
たアルキレンオキシドとしてエチレンオキシドの単一物
又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物
を用いたものが有利に使用できる。かかる非イオン界面
活性剤としては、１種又は２種以上を用いることができ
るが、２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。か
かる好ましい例としては、ポリアルコキシ化グリセリン
トリリシノレート、ポリオキシアルキレンソルビタンオ
レエート、ポリアルコキシ化ソルビトールオレエートと
炭素数１６〜２０の脂肪族アルコールに１，２−エポキ
シドを開環付加したポリグリコールエーテルとの組み合
わせが挙げられる。
群のエステル化合物の種類及びその併用割合に応じて、
疎水基原料の種類、アルキレンオキシドの種類及びその
付加モル数を任意に選択できるが、通常、原料として炭
素数８〜２２の脂肪酸又は脂肪族アルコールを用い、ま
たアルキレンオキシドとしてエチレンオキシドの単一物
又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物
を用いたものが有利に使用できる。かかる非イオン界面
活性剤としては、１種又は２種以上を用いることができ
るが、２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。か
かる好ましい例としては、ポリアルコキシ化グリセリン
トリリシノレート、ポリオキシアルキレンソルビタンオ
レエート、ポリアルコキシ化ソルビトールオレエートと
炭素数１６〜２０の脂肪族アルコールに１，２−エポキ
シドを開環付加したポリグリコールエーテルとの組み合
わせが挙げられる。
【００２５】本発明におけるサイジング剤組成物は以上
説明したようなＡ群のエステル化合物の少なくとも１種
とＢ群の非イオン界面活性剤の少なくとも１種とをそれ
ぞれ所定の重量比で配合して成るものである。該重量比
は、Ａ群のエステル化合物／Ｂ群の非イオン界面活性剤
＝９０／１０〜３０／７０であるが、７０／３０〜５０
／５０とするのが好ましい。重量比が９０／１０より大
きいと、得られるサイジング剤組成物を良好な水性液と
することができず、逆に３０／７０よりも小さいと、得
られるサイジング剤組成物の水性液を付与した炭素繊維
の集束性が不足し、糸扱い工程での毛羽が増加したり、
一方向プリプレグを得る際の開繊性を悪くする。
説明したようなＡ群のエステル化合物の少なくとも１種
とＢ群の非イオン界面活性剤の少なくとも１種とをそれ
ぞれ所定の重量比で配合して成るものである。該重量比
は、Ａ群のエステル化合物／Ｂ群の非イオン界面活性剤
＝９０／１０〜３０／７０であるが、７０／３０〜５０
／５０とするのが好ましい。重量比が９０／１０より大
きいと、得られるサイジング剤組成物を良好な水性液と
することができず、逆に３０／７０よりも小さいと、得
られるサイジング剤組成物の水性液を付与した炭素繊維
の集束性が不足し、糸扱い工程での毛羽が増加したり、
一方向プリプレグを得る際の開繊性を悪くする。
【００２６】本発明におけるサイジング剤組成物は適宜
の方法で水性液とすることができる。通常、該水性液は
サイジング剤組成物を１〜５０重量％含有する乳化液又
は水溶液として調製され、かかる水性液で炭素繊維を処
理するに際しては０．１〜１０重量％に再調製して用い
る。水性液で炭素繊維を処理する方法としてはローラー
浸漬法、スプレー給油法等が適用できる。
の方法で水性液とすることができる。通常、該水性液は
サイジング剤組成物を１〜５０重量％含有する乳化液又
は水溶液として調製され、かかる水性液で炭素繊維を処
理するに際しては０．１〜１０重量％に再調製して用い
る。水性液で炭素繊維を処理する方法としてはローラー
浸漬法、スプレー給油法等が適用できる。
【００２７】本発明では、水性液で炭素繊維を処理する
ことにより、サイジング剤組成物を炭素繊維に対し０．
１〜５．０重量％付与するが、０．３〜２．０重量％付
与するのが好ましい。炭素繊維により良い集束性、平滑
性及び開繊性を同時に付与するためである。付与量が
０．１重量％より少ないと、糸扱い工程での毛羽や糸切
れが発生し易く、逆に５重量％を越えると、炭素繊維が
べたついて一方向プリプレグシートを得る工程で開繊性
が悪くなったり、複合材料成形時に樹脂のしみこみが悪
化して複合材料の物性が低下する。
ことにより、サイジング剤組成物を炭素繊維に対し０．
１〜５．０重量％付与するが、０．３〜２．０重量％付
与するのが好ましい。炭素繊維により良い集束性、平滑
性及び開繊性を同時に付与するためである。付与量が
０．１重量％より少ないと、糸扱い工程での毛羽や糸切
れが発生し易く、逆に５重量％を越えると、炭素繊維が
べたついて一方向プリプレグシートを得る工程で開繊性
が悪くなったり、複合材料成形時に樹脂のしみこみが悪
化して複合材料の物性が低下する。
【００２８】本発明はＰＡＮ系またはピッチ系の５００
フィラメント以上の炭素繊維束に適用すると極めて有効
である。本発明で用いるサイジング剤組成物はこれらの
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
明を適用した炭素繊維はその糸扱い工程等で毛羽や糸切
れが殆どなく、また容易に薄く且つ透き間なく広がる。
したがって本発明によると、高品位の一方向プリプレグ
を生産性良く製造できる。しかもサイジング剤組成物と
マトリックスであるエポキシ樹脂との親和性が良好であ
るため、一方向プリプレグを用いた複合材料の接着性を
阻害することがなく、所期の物性を有する複合材料が得
られる。
フィラメント以上の炭素繊維束に適用すると極めて有効
である。本発明で用いるサイジング剤組成物はこれらの
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
明を適用した炭素繊維はその糸扱い工程等で毛羽や糸切
れが殆どなく、また容易に薄く且つ透き間なく広がる。
したがって本発明によると、高品位の一方向プリプレグ
を生産性良く製造できる。しかもサイジング剤組成物と
マトリックスであるエポキシ樹脂との親和性が良好であ
るため、一方向プリプレグを用いた複合材料の接着性を
阻害することがなく、所期の物性を有する複合材料が得
られる。
【００２９】
試験区分１（エステル化合物の合成） ・エステル化合物Ｐ−５の合成 フラスコにオレイン酸５６５ｇ（２．０モル）及びラウ
リルアルコール７４９ｇ（２．０１モル）を仕込み、窒
素ガス下に１００℃で溶融した後、パラトルエンスルホ
ン酸５．０ｇを加え、１２０℃で２mmHgの減圧下に４時
間反応させた。次いで窒素ガス下に１０５℃で常圧に戻
し、吸着剤を添加して触媒を処理した。そして９０℃で
濾過し、淡黄色のエステル化合物Ｐ−５を得た。Ｐ−５
は酸価０．８、けん化価１２４であった。
リルアルコール７４９ｇ（２．０１モル）を仕込み、窒
素ガス下に１００℃で溶融した後、パラトルエンスルホ
ン酸５．０ｇを加え、１２０℃で２mmHgの減圧下に４時
間反応させた。次いで窒素ガス下に１０５℃で常圧に戻
し、吸着剤を添加して触媒を処理した。そして９０℃で
濾過し、淡黄色のエステル化合物Ｐ−５を得た。Ｐ−５
は酸価０．８、けん化価１２４であった。
【００３０】・エステル化合物Ｑ−２の合成 フラスコにパルミトレイン酸５０９ｇ（２．０モル）及
びポリオキシエチレン（５モル）グリコールオレイルエ
ーテル９８２ｇ（２．０１モル）を仕込み、窒素ガス下
に１００℃で溶融した後、パラトルエンスルホン酸５．
０ｇを加え、１２０℃で１．５mmHgの減圧下に３時間反
応させた。次いで窒素ガス下に１０５℃で常圧に戻し、
吸着剤を添加して触媒を処理した。そして８０℃で濾過
し、淡黄色のエステル化合物Ｑ−２を得た。Ｑ−２は酸
価０．４、けん化価７７であった。
びポリオキシエチレン（５モル）グリコールオレイルエ
ーテル９８２ｇ（２．０１モル）を仕込み、窒素ガス下
に１００℃で溶融した後、パラトルエンスルホン酸５．
０ｇを加え、１２０℃で１．５mmHgの減圧下に３時間反
応させた。次いで窒素ガス下に１０５℃で常圧に戻し、
吸着剤を添加して触媒を処理した。そして８０℃で濾過
し、淡黄色のエステル化合物Ｑ−２を得た。Ｑ−２は酸
価０．４、けん化価７７であった。
【００３１】・エステル化合物Ｐ−１，２，３，４，６
及びＱ−１，３，４の合成 エステル化合物Ｐ−５の合成の場合と同様にして、エス
テル化合物Ｐ−１，２，３，４，６を得た。またエステ
ル化合物Ｑ−２の合成の場合と同様にして、エステル化
合物Ｑ−１，３，４を得た。エステル化合物Ｐ−１〜Ｐ
−６及びＱ−１〜Ｑ−４の内容を表１にまとめて示し
た。
及びＱ−１，３，４の合成 エステル化合物Ｐ−５の合成の場合と同様にして、エス
テル化合物Ｐ−１，２，３，４，６を得た。またエステ
ル化合物Ｑ−２の合成の場合と同様にして、エステル化
合物Ｑ−１，３，４を得た。エステル化合物Ｐ−１〜Ｐ
−６及びＱ−１〜Ｑ−４の内容を表１にまとめて示し
た。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１において、Ａ−１：オレイン酸、Ａ−
２：パルミトレイン酸、Ａ−３：ミリスチン酸、Ａ−
４：イコセン酸、Ａ−５：リシノール酸 Ｂ−１：ラウリルアルコール、Ｂ−２：ヘキサデセニル
アルコール、Ｂ−３：ポリオキシプロピレン（５モル）
オレイルエーテル、Ｂ−４：ポリオキシエチレン／ポリ
オキシプロピレン（５モル／３モル）ノニルフェニルエ
ーテル、Ｂ−５：ｎ−ブチルアルコール、Ｂ−６：オレ
イルアルコール、Ｂ−７：ポリオキシエチレン（５モ
ル）グリコールオレイルエーテル 酸価：ＫＯＨmg/g、けん化価：ＫＯＨmg/g
２：パルミトレイン酸、Ａ−３：ミリスチン酸、Ａ−
４：イコセン酸、Ａ−５：リシノール酸 Ｂ−１：ラウリルアルコール、Ｂ−２：ヘキサデセニル
アルコール、Ｂ−３：ポリオキシプロピレン（５モル）
オレイルエーテル、Ｂ−４：ポリオキシエチレン／ポリ
オキシプロピレン（５モル／３モル）ノニルフェニルエ
ーテル、Ｂ−５：ｎ−ブチルアルコール、Ｂ−６：オレ
イルアルコール、Ｂ−７：ポリオキシエチレン（５モ
ル）グリコールオレイルエーテル 酸価：ＫＯＨmg/g、けん化価：ＫＯＨmg/g
【００３４】試験区分２（水性液の調製） ・水性液Ｉ−１の調製 試験区分１で合成したエステル化合物Ｐ−１を１２０ｇ
と、非イオン界面活性剤として、ポリオキシエチレン
（１２モル）水添ヒマシ油６０ｇ及びポリオキシエチレ
ン（１６モル）／ポリオキシプロピレン（４モル）ラウ
リルエーテル２０ｇとを混合し、９０℃で溶融した後、
これを４０℃まで冷却し、４０℃の水８００ｇを撹拌し
つつこの中へ徐々に添加して、サイジング剤組成物の２
０％（重量％、以下同じ）水性液Ｉ−１を得た。
と、非イオン界面活性剤として、ポリオキシエチレン
（１２モル）水添ヒマシ油６０ｇ及びポリオキシエチレ
ン（１６モル）／ポリオキシプロピレン（４モル）ラウ
リルエーテル２０ｇとを混合し、９０℃で溶融した後、
これを４０℃まで冷却し、４０℃の水８００ｇを撹拌し
つつこの中へ徐々に添加して、サイジング剤組成物の２
０％（重量％、以下同じ）水性液Ｉ−１を得た。
【００３５】・水性液Ｉ−２〜Ｉ−１２及びＲ−５〜Ｒ
−７の調製 水性液Ｉ−１の調製の場合と同様にして、サイジング剤
組成物の２０％水性液Ｉ−２〜Ｉ−１２及びＲ−５〜Ｒ
−７を得た。
−７の調製 水性液Ｉ−１の調製の場合と同様にして、サイジング剤
組成物の２０％水性液Ｉ−２〜Ｉ−１２及びＲ−５〜Ｒ
−７を得た。
【００３６】・水性液Ｒ−１の調製 固形エポキシ樹脂（シェルオイル社製の商品名エポン−
１００１）５０ｇと液状エポキシ樹脂（シェルオイル社
製の商品名エポン−８２８）１００ｇ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（８
５モル）ノニルフェニルエーテルを５０ｇ加え、これを
水８００ｇに分散させて、サイジング剤組成物の２０％
水性液Ｒ−１を得た。
１００１）５０ｇと液状エポキシ樹脂（シェルオイル社
製の商品名エポン−８２８）１００ｇ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（８
５モル）ノニルフェニルエーテルを５０ｇ加え、これを
水８００ｇに分散させて、サイジング剤組成物の２０％
水性液Ｒ−１を得た。
【００３７】・水性液Ｒ−２の調製 下記のａを３０ｇ、下記のｂを２０ｇ及び下記のｃを５
ｇ、以上を６０℃で加熱した後、これに水２２０ｇを徐
々に加え、３０℃で転相乳化させて、サイジング剤組成
物の２０％水性液Ｒ−２を調製した。 ａ：液状エポキシ樹脂（シェルオイル社製の商品名エポ
ン−８２８） ｂ：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加
物２．０モルとマレイン酸１．５モルとセバチン酸０．
５モルとから得たポリエステル ｃ：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
ｇ、以上を６０℃で加熱した後、これに水２２０ｇを徐
々に加え、３０℃で転相乳化させて、サイジング剤組成
物の２０％水性液Ｒ−２を調製した。 ａ：液状エポキシ樹脂（シェルオイル社製の商品名エポ
ン−８２８） ｂ：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド２モル付加
物２．０モルとマレイン酸１．５モルとセバチン酸０．
５モルとから得たポリエステル ｃ：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
【００３８】・水性液Ｒ−３の調製 エポキシ樹脂（シェルオイル社製の商品名エポン−８２
８）７０ｇに、ポリオキシエチレン（５モル）オクチル
フェニルエーテル４ｇ、ポリオキシアルキレン｛オキシ
プロピレン／オキシエチレン＝１／３（モル比）、３モ
ル｝ポリオキシエチレン（２５モル）ペンタベンジルフ
ェニルフェニルエーテル１８ｇ及びオレイルオレエート
８ｇを混合し、８０℃にて加熱溶解した。これに５０〜
６０℃の温水２０ｇを徐々に加えつつ撹拌を続け、転相
後、更に同じ温水３８０ｇを加えながらエマルジョンと
した後、直ちに２０℃に冷却して、サイジング剤組成物
の２０％水性液Ｒ−３を調製した。
８）７０ｇに、ポリオキシエチレン（５モル）オクチル
フェニルエーテル４ｇ、ポリオキシアルキレン｛オキシ
プロピレン／オキシエチレン＝１／３（モル比）、３モ
ル｝ポリオキシエチレン（２５モル）ペンタベンジルフ
ェニルフェニルエーテル１８ｇ及びオレイルオレエート
８ｇを混合し、８０℃にて加熱溶解した。これに５０〜
６０℃の温水２０ｇを徐々に加えつつ撹拌を続け、転相
後、更に同じ温水３８０ｇを加えながらエマルジョンと
した後、直ちに２０℃に冷却して、サイジング剤組成物
の２０％水性液Ｒ−３を調製した。
【００３９】・水性液Ｒ−４の調製 エポキシ樹脂（シェルオイル社製の商品名エポン−８２
８）５０ｇに、ポリオキシエチレン（１０モル）ポリオ
キシプロピレン（２モル）ランダム付加ヒマシ油１０
ｇ、ポリオキシエチレン（１６モル）ポリオキシプロピ
レン（４モル）ブロック付加ラウリルエーテル１０ｇ及
びポリオキシエチレン（５モル）オレイルエーテルリシ
ノレート３０ｇを混合し、８０℃にて加熱溶解した。こ
れに５０〜６０℃の温水２０ｇを徐々に加えつつ撹拌を
続け、転相後、更に同じ温水３８０ｇを加えながらエマ
ルジョンとした後、直ちに２０℃に冷却して、サイジン
グ剤組成物の２０％水性液Ｒ−４を調製した。水性液Ｉ
−１〜Ｉ−１２，Ｒ−１〜Ｒ−７の内容を表２にまとめ
て示した。
８）５０ｇに、ポリオキシエチレン（１０モル）ポリオ
キシプロピレン（２モル）ランダム付加ヒマシ油１０
ｇ、ポリオキシエチレン（１６モル）ポリオキシプロピ
レン（４モル）ブロック付加ラウリルエーテル１０ｇ及
びポリオキシエチレン（５モル）オレイルエーテルリシ
ノレート３０ｇを混合し、８０℃にて加熱溶解した。こ
れに５０〜６０℃の温水２０ｇを徐々に加えつつ撹拌を
続け、転相後、更に同じ温水３８０ｇを加えながらエマ
ルジョンとした後、直ちに２０℃に冷却して、サイジン
グ剤組成物の２０％水性液Ｒ−４を調製した。水性液Ｉ
−１〜Ｉ−１２，Ｒ−１〜Ｒ−７の内容を表２にまとめ
て示した。
【００４０】
【表２】
【００４１】表２において、 Ａ：エステル化合物 Ｂ：非イオン界面活性剤 Ｐ−１〜Ｐ−６，Ｑ−１〜Ｑ−４：試験区分１で合成し
たもの Ｋ−１：ＰＯＥ（１０モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−
ヒマシ油 Ｋ−２：ＰＯＥ（１０モル）オレイルエーテル Ｋ−３：ＰＯＥ（７モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−ラ
ウレート Ｋ−４：ＰＯＥ（１６モル）／ＰＯＰ（４モル）−Ｂ−
ラウリルエーテル Ｋ−５：ＰＯＥ（１０モル）ソルビタンモノオレエート Ｋ−６：ＰＯＥ（８モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−イ
ソステアリルエーテル Ｋ−７：ＰＯＥ（１２モル）水添ヒマシ油 Ｋ−８：ＰＯＥ（２５モル）ヒマシ油 Ｋ−９：ＰＯＥ（２０モル）ソルビトールジオレエート Ｋ−10：ＰＯＥ（８５モル）ノニルフェニルエーテル Ｋ−11：ＰＯＥ（７０モル）スチレン（５モル）クミル
フェノール Ｋ−12：ＰＯＥ（５モル）オクチルフェニルエーテル Ｋ−13：ポリオキシアルキレン｛オキシプロピレン／オ
キシエチレン＝１／３（モル比）、３モル｝ＰＯＥ（２
５モル）ペンタベンジルフェニルフェニルエーテル（但
し、ＰＯＥ；ポリオキシエチレン、ＰＯＰ；ポリオキシ
プロピレン、ＰＯ Ｂ；ポリオキシブチレン、Ｒ；ランダム付加、Ｂ；ブロ
ック付加）
たもの Ｋ−１：ＰＯＥ（１０モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−
ヒマシ油 Ｋ−２：ＰＯＥ（１０モル）オレイルエーテル Ｋ−３：ＰＯＥ（７モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−ラ
ウレート Ｋ−４：ＰＯＥ（１６モル）／ＰＯＰ（４モル）−Ｂ−
ラウリルエーテル Ｋ−５：ＰＯＥ（１０モル）ソルビタンモノオレエート Ｋ−６：ＰＯＥ（８モル）／ＰＯＰ（２モル）−Ｒ−イ
ソステアリルエーテル Ｋ−７：ＰＯＥ（１２モル）水添ヒマシ油 Ｋ−８：ＰＯＥ（２５モル）ヒマシ油 Ｋ−９：ＰＯＥ（２０モル）ソルビトールジオレエート Ｋ−10：ＰＯＥ（８５モル）ノニルフェニルエーテル Ｋ−11：ＰＯＥ（７０モル）スチレン（５モル）クミル
フェノール Ｋ−12：ＰＯＥ（５モル）オクチルフェニルエーテル Ｋ−13：ポリオキシアルキレン｛オキシプロピレン／オ
キシエチレン＝１／３（モル比）、３モル｝ＰＯＥ（２
５モル）ペンタベンジルフェニルフェニルエーテル（但
し、ＰＯＥ；ポリオキシエチレン、ＰＯＰ；ポリオキシ
プロピレン、ＰＯ Ｂ；ポリオキシブチレン、Ｒ；ランダム付加、Ｂ；ブロ
ック付加）
【００４２】試験区分３（水性液の評価） 試験区分２で得た各サイジング剤組成物の水性液につい
て、次のようにその安定性を評価し、結果を表３にまと
めて示した。
て、次のようにその安定性を評価し、結果を表３にまと
めて示した。
【００４３】・水性液の安定性 各サイジング剤組成物の水性液を調整直後と２５℃で１
０日間放置した後とで、その安定性を次の基準で評価し
た。 ◎：半可溶化状で分離なし ○：白濁状で分離なし △：わずかに沈澱又はクリーム分離あり ×：沈澱又は分離あり
０日間放置した後とで、その安定性を次の基準で評価し
た。 ◎：半可溶化状で分離なし ○：白濁状で分離なし △：わずかに沈澱又はクリーム分離あり ×：沈澱又は分離あり
【００４４】試験区分４（実施例及び比較例） ・炭素繊維への付与 試験区分２で得た各サイジング剤組成物の水性液を用
い、これらをそれぞれ２％水性液に再調製した。再調製
した各水性液中にポリアクリロニトリル系繊維から得た
未サイジングの炭素繊維（引張強度３６０kg/mm2、引張
弾性率２３．５ｔ/mm2、１２０００フィラメント）を連
続的に浸漬し、該炭素繊維に対するサイジング剤組成物
の付与量が１．５％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。
い、これらをそれぞれ２％水性液に再調製した。再調製
した各水性液中にポリアクリロニトリル系繊維から得た
未サイジングの炭素繊維（引張強度３６０kg/mm2、引張
弾性率２３．５ｔ/mm2、１２０００フィラメント）を連
続的に浸漬し、該炭素繊維に対するサイジング剤組成物
の付与量が１．５％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。
【００４５】・集束性の評価 東洋精機社製のラビングテスターを用い、荷重１５０ｇ
／１２０００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、繊維
−繊維間の擦過試験を行なった。また大栄科学精機社製
のＴＭ式抱合力テスターを用い、荷重１５０ｇ／１２０
００フィラメント、θ＝１５０度、擦過長３０mm、クロ
ムメッキ金属を１５０回／分の速さで往復運動させ、繊
維−金属間の擦過試験を行なった。双方の擦過試験によ
る結果を次の基準で５点法により求め、その平均値で評
価した。評価結果を表３にまとめて示した。 ５：毛羽なし、糸切れなし ４：毛羽ややあり ３：毛羽あり ２：毛羽多く、糸切れあり １：切断
／１２０００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、繊維
−繊維間の擦過試験を行なった。また大栄科学精機社製
のＴＭ式抱合力テスターを用い、荷重１５０ｇ／１２０
００フィラメント、θ＝１５０度、擦過長３０mm、クロ
ムメッキ金属を１５０回／分の速さで往復運動させ、繊
維−金属間の擦過試験を行なった。双方の擦過試験によ
る結果を次の基準で５点法により求め、その平均値で評
価した。評価結果を表３にまとめて示した。 ５：毛羽なし、糸切れなし ４：毛羽ややあり ３：毛羽あり ２：毛羽多く、糸切れあり １：切断
【００４６】・平滑性の評価 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、繊維
−繊維間の摩擦係数（Ｆ／Ｆ）を求めた。また円筒に炭
素繊維を巻くことなく同様に張力（Ｔ2)を測定し、繊維
−金属間の摩擦係数（Ｆ／Ｍ）を求めた。結果を表３に
まとめて示した。
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、繊維
−繊維間の摩擦係数（Ｆ／Ｆ）を求めた。また円筒に炭
素繊維を巻くことなく同様に張力（Ｔ2)を測定し、繊維
−金属間の摩擦係数（Ｆ／Ｍ）を求めた。結果を表３に
まとめて示した。
【００４７】・開繊性１の評価（棒との接圧によるヤー
ンの広がり幅の評価） 表面が平滑な直径１０mmのステンレス棒３本に炭素繊維
が１２０度の接触角で接触しながら、ジグザグに通過し
うるように配置した装置を用い、炭素繊維に１デニール
あたり０．１ｇの入り側張力下、５ｍ／分の糸速で通過
させ、通過後の炭素繊維の幅を測定した。結果を表３に
まとめて示した。
ンの広がり幅の評価） 表面が平滑な直径１０mmのステンレス棒３本に炭素繊維
が１２０度の接触角で接触しながら、ジグザグに通過し
うるように配置した装置を用い、炭素繊維に１デニール
あたり０．１ｇの入り側張力下、５ｍ／分の糸速で通過
させ、通過後の炭素繊維の幅を測定した。結果を表３に
まとめて示した。
【００４８】・開繊性２の評価（一方向プリプレグシー
ト中での糸の広がりの評価） １２０℃硬化型のエポキシ樹脂コート紙を用い、乾式法
により炭素繊維１００ｇ／ｍ2、樹脂含有率３３％の一
方向プリプレグシートを作製し、糸の広がり性を次の基
準で評価した。結果を表３にまとめて示した。 ○：炭素繊維にほとんど透き間がなく、均一なシート状
である △：炭素繊維にわずかに透き間ができている ×：炭素繊維に透き間が多い
ト中での糸の広がりの評価） １２０℃硬化型のエポキシ樹脂コート紙を用い、乾式法
により炭素繊維１００ｇ／ｍ2、樹脂含有率３３％の一
方向プリプレグシートを作製し、糸の広がり性を次の基
準で評価した。結果を表３にまとめて示した。 ○：炭素繊維にほとんど透き間がなく、均一なシート状
である △：炭素繊維にわずかに透き間ができている ×：炭素繊維に透き間が多い
【００４９】・層間剪断強度（ＩＬＳＳ）の測定 開繊性２の評価で作製したプリプレグシートを金型中に
積層し、１２０℃で４０分間、圧力７kgＧ／cm2で加圧
成形した。得られた複合材料（コンポジット）の層間剪
断強度（ＩＬＳＳ）をＡＳＴＭ△Ｄ−２３４４に準じて
測定した。結果を表３にまとめて示した。
積層し、１２０℃で４０分間、圧力７kgＧ／cm2で加圧
成形した。得られた複合材料（コンポジット）の層間剪
断強度（ＩＬＳＳ）をＡＳＴＭ△Ｄ−２３４４に準じて
測定した。結果を表３にまとめて示した。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【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、平滑性及び開繊性を同時に
付与することができ、したがって薄くて透き間のない高
品位の一方向プリプレグシートを作製することができる
という効果があり、ひいては該プリプレグシートを用い
る複合材料に所期の物性を発揮させることができるとい
う効果がある。
明には、炭素繊維に集束性、平滑性及び開繊性を同時に
付与することができ、したがって薄くて透き間のない高
品位の一方向プリプレグシートを作製することができる
という効果があり、ひいては該プリプレグシートを用い
る複合材料に所期の物性を発揮させることができるとい
う効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D06M 13/00 - 15/72 D01F 11/14
Claims (5)
- 【請求項１】 炭素繊維を、次のＡ群から選ばれるエス
テル化合物の少なくとも１種／次のＢ群から選ばれる非
イオン界面活性剤の少なくとも１種＝９０／１０〜３０
／７０（重量比）の割合から成るサイジング剤組成物の
水性液で処理し、該サイジング剤組成物を炭素繊維に対
し０．１〜５．０重量％付与することを特徴とする炭素
繊維のサイジング方法。 Ａ群：下記の式１で示されるエステル化合物及び下記の
式２で示されるエステル化合物 Ｂ群：オキシアルキレン基の炭素数が２〜４の、ポリオ
キシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオ
キシアルキレングリコール脂肪酸エステル及び脂肪族ア
ルコールのポリオキシアルキレングリコールエーテル 【式１】 【式２】 ［式１及び式２において、 Ｒ1，Ｒ3；炭素数１〜２９の飽和脂肪族炭化水素基、炭
素数１５〜２１の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数１
５〜２１のヒドロキシ置換脂肪族炭化水素基 Ｒ2 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基又は炭素
数１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基 Ｒ4 ；炭素数１〜２２の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数
１４〜２２の不飽和脂肪族炭化水素基又は炭素数４〜１
２のアルキル基を有するアルキルフェニル基 Ｒ5 ；水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基又は
フェノキシメチル基（但し、Ｒ1とＲ2の炭素数の総和及
びＲ3とＲ4の炭素数の総和はそれぞれ１０以上） ｎ；１〜２０の整数］ - 【請求項２】 式１で示されるエステル化合物が、その
原料である脂肪酸及び脂肪族アルコールの少なくとも１
種として炭素数１６〜２０のアルケニル基を有するもの
を用いて得られるエステル化合物である請求項１記載の
炭素繊維のサイジング方法。 - 【請求項３】 式２で示されるエステル化合物が、脂肪
酸と脂肪族アルコールに１，２−エポキシドを開環付加
した（ポリ）グリコールエーテルとから得られるエステ
ル化合物であって、該脂肪酸及び該（ポリ）グリコール
エーテルの少なくとも１種として炭素数１６〜２０のア
ルケニル基を有するものを用いて得られるエステル化合
物である請求項１記載の炭素繊維のサイジング方法。 - 【請求項４】 非イオン界面活性剤が、ポリアルコキシ
化グリセリントリリシノレート、ポリオキシアルキレン
ソルビタンオレエート及びポリアルコキシ化ソルビトー
ルオレエートから選ばれる少なくとも１種と炭素数１６
〜２０の脂肪族アルコールのポリグリコールエーテルと
から成るものである請求項１、２又は３記載の炭素繊維
のサイジング方法。 - 【請求項５】 サイジング剤組成物が、エステル化合物
／非イオン界面活性剤＝７０／３０〜５０／５０（重量
比）の割合から成るものである請求項１、２、３又は４
記載の炭素繊維のサイジング方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5144593A JP3169468B2 (ja) | 1992-03-27 | 1993-02-16 | 炭素繊維のサイジング方法 |
| US08/037,919 US5334419A (en) | 1992-03-27 | 1993-03-26 | Method of sizing carbon fibers |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10221792 | 1992-03-27 | ||
| JP4-102217 | 1992-03-27 | ||
| JP5144593A JP3169468B2 (ja) | 1992-03-27 | 1993-02-16 | 炭素繊維のサイジング方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610264A JPH0610264A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3169468B2 true JP3169468B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=26391980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5144593A Expired - Fee Related JP3169468B2 (ja) | 1992-03-27 | 1993-02-16 | 炭素繊維のサイジング方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3169468B2 (ja) |
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| US6248443B1 (en) * | 1994-03-28 | 2001-06-19 | Hitco Carbon Composites, Inc. | Process for the preparation of flexible carbon yarn and carbon products therefrom |
| US5487942A (en) * | 1994-04-28 | 1996-01-30 | Nippon Sanmo Sensyoku Co., Ltd. | Carboxyl group-modified acrylonitrile fiber and process of producing same |
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| AT7744U1 (de) * | 2004-04-01 | 2005-08-25 | Josef Walderdorff | Umweltschonendes verpackungsmaterial für stückgut, sowie daraus hergestellte verpackung und ihre verwendung |
| US20070132126A1 (en) * | 2005-12-14 | 2007-06-14 | Shao Richard L | Method for debundling and dispersing carbon fiber filaments uniformly throughout carbon composite compacts before densification |
| JP5260621B2 (ja) | 2010-12-15 | 2013-08-14 | 花王株式会社 | 繊維用処理剤 |
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| JPH0718085B2 (ja) * | 1987-04-27 | 1995-03-01 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維用サイジング剤 |
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-
1993
- 1993-02-16 JP JP5144593A patent/JP3169468B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-26 US US08/037,919 patent/US5334419A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5334419A (en) | 1994-08-02 |
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