JP5561180B2 - Carbon fiber bundles for aqueous processes - Google Patents

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Description

本発明は、チョップド繊維への加工性、チョップド繊維の取扱い性に適した集束性、および抄紙プロセスに代表される水を媒体とするプロセスに適した開繊性を有する炭素繊維束に関する。   The present invention relates to a carbon fiber bundle having processability into chopped fibers, bundling properties suitable for handling of chopped fibers, and opening properties suitable for water-based processes represented by papermaking processes.

炭素繊維をマトリックス樹脂と複合させた炭素繊維強化複合材料は、軽量性、力学特性、導電性および寸法安定性等に優れることから、自動車、航空機、電気・電子機器、光学機器、スポーツ用品、建築材料などの幅広い分野で活用されている。   Carbon fiber reinforced composite material with carbon fiber and matrix resin is excellent in lightness, mechanical properties, electrical conductivity and dimensional stability, etc., so it can be used in automobiles, aircraft, electrical / electronic equipment, optical equipment, sporting goods, and construction. It is used in a wide range of materials and other fields.

炭素繊維複合材料には多くの成形方法が知られているが、成形に用いられる基材を得る方法の一つとして、炭素繊維を湿式抄紙プロセスに代表される水系プロセスで加工する方法がある。例えば、チョップド繊維を水系媒体中に分散させて紙や不織布に加工した後、各種樹脂を母材として複合材料基材とするものである。燃料電池の電極基材等が、この抄紙プロセスにより製造される。   Many molding methods are known for carbon fiber composite materials. One method for obtaining a base material used for molding is to process carbon fibers by an aqueous process typified by a wet papermaking process. For example, chopped fibers are dispersed in an aqueous medium and processed into paper or nonwoven fabric, and then various resins are used as a base material to form a composite material base material. An electrode base material of a fuel cell is manufactured by this paper making process.

湿式抄紙プロセスでは、チョップド繊維を水系分散媒に分散させて抄紙する。抄紙品の品質を高めるには、炭素繊維の集束性と水系分散媒中での開繊性が要求される。集束性は、カット時の繊維長の均一化や、チョップド繊維をフィードする際のプロセス性において重要である。開繊性は繊維束が単繊維レベルで分散するための特性であり、抄紙品質に直接的に影響する。炭素繊維束の集束性と開繊性が優れるほど、炭素繊維強化複合材料の力学特性や導電特性が向上する。   In the wet papermaking process, paper is made by dispersing chopped fibers in an aqueous dispersion medium. In order to improve the quality of paper products, it is required to have carbon fiber bundling and openability in an aqueous dispersion medium. Convergence is important in making the fiber length uniform at the time of cutting and processability when feeding chopped fibers. The spreadability is a characteristic for dispersing the fiber bundle at the single fiber level, and directly affects the papermaking quality. The better the convergence and spreadability of the carbon fiber bundle, the better the mechanical and conductive properties of the carbon fiber reinforced composite material.

このような背景から、水系プロセスに用いる炭素繊維束では、通常特定の樹脂をサイジング剤として付着させ、集束性および開繊性の改善を図っている。   From such a background, in a carbon fiber bundle used for an aqueous process, a specific resin is usually attached as a sizing agent to improve the bundling property and the spreadability.

特許文献1では、界面活性剤を主成分とするサイジング剤を付着させた水系プロセス用炭素繊維が開示されている。また、特許文献2では、ポリオキシアルキレンと脂肪族炭化水素からなる親水性化合物をサイジング剤として付着させた抄紙用炭素繊維が開示されている。さらに、特許文献3には、HLB値9〜17の界面活性剤およびポリビニルアルコール系水溶性熱可塑樹脂からなるサイジング剤を付着させた炭素繊維が開示されている。   Patent Document 1 discloses an aqueous process carbon fiber to which a sizing agent mainly composed of a surfactant is attached. Patent Document 2 discloses a carbon fiber for papermaking in which a hydrophilic compound composed of polyoxyalkylene and an aliphatic hydrocarbon is attached as a sizing agent. Further, Patent Document 3 discloses a carbon fiber to which a sizing agent composed of a surfactant having an HLB value of 9 to 17 and a polyvinyl alcohol-based water-soluble thermoplastic resin is attached.

しかしながら、集束性と開繊性の両立は容易ではなく、特に水系分散媒中の炭素繊維濃度を上げて目付の高い抄紙を得ようとすると、繊維の開繊性が不十分であったり、再凝集したりして基材の品位が落ち、成形品の力学特性が十分に発揮できない問題があった。   However, it is not easy to achieve both convergence and spreadability. In particular, when trying to obtain a paper with a high basis weight by increasing the carbon fiber concentration in the aqueous dispersion medium, the fiber spreadability is insufficient, There is a problem that the quality of the base material is deteriorated due to agglomeration and the mechanical properties of the molded product cannot be fully exhibited.

ところで、ウレタン樹脂は、弾性、強靭性、接着性等に優れることから、繊維のサイジング剤にしばしば用いられる。例えば、特許文献4には、ポリエーテルポリウレタンあるいはポリエステルポリウレタン樹脂をサイジング剤として使用した炭素繊維束が開示されている。   By the way, urethane resin is often used as a fiber sizing agent because it is excellent in elasticity, toughness, adhesiveness and the like. For example, Patent Document 4 discloses a carbon fiber bundle using polyether polyurethane or polyester polyurethane resin as a sizing agent.

この繊維束では、破断伸度が400%以下のポリエステル系ポリウレタン樹脂を付着させることで、熱可塑樹脂との接着性向上を図っているものの、水系プロセスで優れた性質を示すことは開示も示唆もされていない。   Although this fiber bundle is intended to improve adhesion to thermoplastic resin by attaching a polyester polyurethane resin with a breaking elongation of 400% or less, the disclosure also suggests that it exhibits excellent properties in an aqueous process. It has not been done.

また、特許文献5には、芳香族ポリウレタンと非芳香族ポリウレタンの混合物をサイジング剤として用い、取り扱い性、複合材料の機械特性および導電性に優れる炭素繊維チョップドストランドが開示されている。   Further, Patent Document 5 discloses a carbon fiber chopped strand that uses a mixture of an aromatic polyurethane and a non-aromatic polyurethane as a sizing agent and is excellent in handleability, mechanical properties of the composite material, and conductivity.

しかしながら、特許文献5に記載される炭素繊維チョップドストランドが水系プロセスで優れた性質を示す事は、開示も示唆もされていない。   However, it is neither disclosed nor suggested that the carbon fiber chopped strand described in Patent Document 5 exhibits excellent properties in an aqueous process.

また、特定の溶解度パラメーター(SP値)を持つサイジング剤を炭素繊維に付着させた炭素繊維束が、特許文献6に開示されている。特定範囲のSP値を有するサイジング剤を用いることで、ゴム含有樹脂との接着性を向上させている。   Patent Document 6 discloses a carbon fiber bundle in which a sizing agent having a specific solubility parameter (SP value) is attached to carbon fibers. Adhesion with a rubber-containing resin is improved by using a sizing agent having a specific range of SP values.

国際公開第2006/019139号パンフレットInternational Publication No. 2006/018139 Pamphlet 特開2006−219808号公報JP 2006-219808 A 特開2000−54269号公報JP 2000-54269 A 特開2007−231441号公報JP 2007-231441 A 特開2003−247127号公報JP 2003-247127 A 特開2003−247127号公報JP 2003-247127 A

このように、集束性と水系分散媒での開繊性を両立した炭素繊維束が要求されている。炭素繊維強化複合材料の場合、炭素繊維の割合が多いほど力学特性や導電性に優れるため、高い炭素繊維濃度で加工できれば、より優れた基材を得ることができる。また、繊維束を製造、加工する際の取り扱い性も重要であり、ボビンへの巻き取りや加工時のプロセス性は、繊維束に常に要求される特性である。   Thus, there is a demand for a carbon fiber bundle that achieves both convergence and spreadability with an aqueous dispersion medium. In the case of a carbon fiber reinforced composite material, the greater the proportion of carbon fiber, the better the mechanical properties and conductivity. Therefore, a better substrate can be obtained if it can be processed at a high carbon fiber concentration. In addition, handleability when manufacturing and processing a fiber bundle is also important, and winding around a bobbin and processability during processing are characteristics that are always required for the fiber bundle.

本発明の目的は、繊維束を製造、加工する際の取り扱い性が良好であり、集束性に優れ、かつ高濃度でも水系分散媒中の開繊性に優れる炭素 繊維束を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a carbon fiber bundle that has good handleability when producing and processing a fiber bundle, is excellent in bundling properties, and is excellent in openability in an aqueous dispersion medium even at a high concentration. .

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、上記課題を達成することができる、次の炭素繊維束を見出した。すなわち、本発明は、炭素繊維とサイジング剤を有してなる炭素繊維束において、前記サイジング剤は、SP値が11.2〜13.4の水溶性ポリウレタン樹脂からなり、該サイジング剤が前記炭素繊維に0.5〜7質量%の割合で付着している水系プロセス用炭素繊維束である。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found the following carbon fiber bundle that can achieve the above-mentioned problems. That is, the present invention relates to a carbon fiber bundle comprising carbon fibers and a sizing agent, wherein the sizing agent comprises a water-soluble polyurethane resin having an SP value of 11.2 to 13.4, and the sizing agent is the carbon fiber. It is the carbon fiber bundle for aqueous processes which has adhered to the fiber in the ratio of 0.5-7 mass%.

本発明の炭素繊維束は、繊維束を製造、加工する際の取り扱い性に優れ、さらに繊維の集束性と水系分散媒中の開繊性を両立したものであり、炭素繊維濃度を上げた場合でも単繊維レベルの均一分散が可能であり、力学特性および導電性に優れた抄紙基材を得ることができる。   The carbon fiber bundle of the present invention is excellent in handleability when manufacturing and processing the fiber bundle, and further achieves both the fiber convergence and the openability in the aqueous dispersion medium, when the carbon fiber concentration is increased. However, uniform dispersion at the single fiber level is possible, and a papermaking substrate excellent in mechanical properties and conductivity can be obtained.

炭素繊維束のドレープ値の測定方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the measuring method of the drape value of a carbon fiber bundle.

本発明の炭素繊維束は、炭素繊維にSP値が11.2〜13.4の水溶性ポリウレタン樹脂が付着されたものである。まず、これらの構成要素について説明する。   The carbon fiber bundle of the present invention is obtained by attaching a water-soluble polyurethane resin having an SP value of 11.2 to 13.4 to carbon fibers. First, these components will be described.

炭素繊維は、PAN系、ピッチ系、レーヨン系などが使用できるが、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、PAN系炭素繊維が好ましい。これらは、市販品として入手可能である。また、サイジング剤への付着性を高め均一な皮膜を形成させるために、炭素繊維には表面処理が施されていても良い。表面処理としては、液相中での薬液酸化や電解酸化、あるいは気相酸化が挙げられるが、電解質水溶液中で炭素繊維を陽極として酸化処理する電解酸化が、簡便かつ強度低下が抑えられるために好ましい。電解処理液は特に限定されないが、硫酸、硝酸等の無機酸や、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機塩基、あるいは硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等の無機塩が挙げられる。   As the carbon fiber, PAN-based, pitch-based, rayon-based, and the like can be used, but PAN-based carbon fiber is preferable from the viewpoint of the balance between strength and elastic modulus of the obtained molded product. These are available as commercial products. The carbon fiber may be subjected to a surface treatment in order to improve adhesion to the sizing agent and form a uniform film. Examples of surface treatment include chemical oxidation, electrolytic oxidation, or gas phase oxidation in the liquid phase, but the electrolytic oxidation in which the carbon fiber is used as the anode in the aqueous electrolyte solution is simple and suppresses the decrease in strength. preferable. The electrolytic treatment solution is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids such as sulfuric acid and nitric acid, inorganic bases such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, and inorganic salts such as ammonium sulfate, ammonium carbonate and sodium carbonate.

炭素繊維束とは、炭素繊維の単繊維(フィラメント)が集束された形態であり、通常フィラメント数は1,000〜60,000本程度である。炭素繊維の取り扱い性および開繊性の観点から、3,000〜40,000本が好ましい。より好ましくは6,000〜24,000である。   A carbon fiber bundle is a form in which single fibers (filaments) of carbon fibers are bundled, and the number of filaments is usually about 1,000 to 60,000. From the viewpoint of handling and opening properties of carbon fibers, 3,000 to 40,000 are preferable. More preferably, it is 6,000 to 24,000.

炭素繊維束を構成する炭素繊維(フィラメント)の直径は、3〜15μmが好ましく、より好ましくは5〜10μmである。   As for the diameter of the carbon fiber (filament) which comprises a carbon fiber bundle, 3-15 micrometers is preferable, More preferably, it is 5-10 micrometers.

また、本発明の炭素繊維束には、発明の目的を損なわない範囲で少量の他の繊維種が含まれていても良い。他の繊維種としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、金属繊維などの高強度高弾性率繊維が挙げられ、これらを1種以上含有してもよい。   In addition, the carbon fiber bundle of the present invention may contain a small amount of other fiber types as long as the object of the invention is not impaired. Examples of other fiber types include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, metal fiber, and other high-strength and high-modulus fibers. Also good.

本発明のサイジング剤は水溶性ポリウレタン樹脂からなり、該水溶性ポリウレタン樹脂は、ポリオールユニットとウレタンユニットから構成される。この水溶性ポリウレタン樹脂は、ジイソシアネートにポリオールを縮合して得ることができ、ポリオールはポリオールユニットを、ジイソシアネートはウレタンユニットを構成する。水溶性とする観点から、ポリオールとしては、ポリアルキレングリコールが含まれる必要がある。また、ポリオールは、ポリアルキレングリコールに加え、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる1種または複数種を併用することができる。   The sizing agent of the present invention comprises a water-soluble polyurethane resin, and the water-soluble polyurethane resin is composed of a polyol unit and a urethane unit. This water-soluble polyurethane resin can be obtained by condensing a polyol with a diisocyanate. The polyol constitutes a polyol unit, and the diisocyanate constitutes a urethane unit. From the viewpoint of water solubility, the polyol needs to contain polyalkylene glycol. Moreover, in addition to polyalkylene glycol, the polyol can use together 1 type or multiple types chosen from polyester polyol, polycaprolactone polyol, and polycarbonate polyol.

ジイソシアネートとポリオールの縮合は重付加(付加重合)反応であり、低分子の生成・分離を伴わないため、本発明のサイジング剤を構成するポリオールユニットおよびウレタンユニットの質量比には、それぞれのユニットを構成する原料の質量比が反映される。すなわち、本発明における各ユニットの質量%は、原料であるポリオールとジイソシアネートの合計質量に対する、各原料の質量%である。ポリオールの質量%としては、94〜99.2質量%が好ましい。   Since the condensation of diisocyanate and polyol is a polyaddition (addition polymerization) reaction and does not involve the formation and separation of low molecules, the mass ratio of the polyol unit and the urethane unit constituting the sizing agent of the present invention should be The mass ratio of the constituent raw materials is reflected. That is, the mass% of each unit in the present invention is the mass% of each raw material with respect to the total mass of the polyol and diisocyanate that are the raw materials. As a mass% of a polyol, 94-99.2 mass% is preferable.

本発明のサイジング剤を得る際に使用できるポリアルキレングリコールは、水系分散媒中で炭素繊維束が高い開繊性を示すために、親水性である必要があり、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、PEG/PPGブロック重合体、PEG/PPGランダム重合体等が挙げられる。なかでも、ポリエチレングリコールが好ましい。特に、炭素繊維束の取り扱い性、集束性および水系分散媒での開繊性のバランスの観点から、このポリアルキレングリコールの重量平均分子量を4,000以上21,000以下とすることが好ましい。ポリアルキレングリコール成分は分子量により親水性や皮膜の柔軟性が変化する。分子量が適切な範囲にあることで、高い開繊性を示しつつ、より集束性や取り扱い性に優れたサイジング剤を得ることができる。   The polyalkylene glycol that can be used in obtaining the sizing agent of the present invention needs to be hydrophilic in order that the carbon fiber bundle exhibits high openability in the aqueous dispersion medium, for example, polyethylene glycol (PEG), Examples include polypropylene glycol (PPG), PEG / PPG block polymer, PEG / PPG random polymer, and the like. Of these, polyethylene glycol is preferable. In particular, the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol is preferably 4,000 or more and 21,000 or less from the viewpoint of the balance between the handleability of the carbon fiber bundle, the bundling property, and the spreadability in the aqueous dispersion medium. The polyalkylene glycol component varies in hydrophilicity and film flexibility depending on the molecular weight. When the molecular weight is in an appropriate range, it is possible to obtain a sizing agent that is more excellent in convergence and handling properties while exhibiting high fiber opening.

なお、ポリアルキレングリコール成分は、異なる重量平均分子量を持つ複数種を混ぜ合わせて使用することもできる。その場合のポリアルキレングリコールの重量平均分子量は、以下の式で求めることができる。   In addition, the polyalkylene glycol component can also be used by mixing a plurality of types having different weight average molecular weights. In this case, the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol can be obtained by the following formula.

Figure 0005561180
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ここで、Mwは重量平均分子量を表し、Wはポリアルキレングリコール成分の質量%を表す。   Here, Mw represents a weight average molecular weight, and W represents mass% of the polyalkylene glycol component.

また、ポリオール成分として、ポリアルキレングリコールに加え、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる1種または複数種を併用することができる。 ポリエステルポリオールは、グリコールとカルボン酸の脱水縮合により得ることができる。脱水縮合に使用できるグリコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール等が挙げられる。また、ジカルボン酸成分としては、アジピン酸、コハク酸、アゼライン酸、セバチン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェン酸、ウビド酸、2−メチルテレフタル酸、4−メチルフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。   In addition to polyalkylene glycol, one or more kinds selected from polyester polyol, polycaprolactone polyol, and polycarbonate polyol can be used in combination as the polyol component. The polyester polyol can be obtained by dehydration condensation of glycol and carboxylic acid. Examples of glycols that can be used for dehydration condensation include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, and the like. Examples of the dicarboxylic acid component include adipic acid, succinic acid, azelaic acid, sebacic acid, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, diphenic acid, ubidic acid, 2-methylterephthalic acid, 4-methylphthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc. Is mentioned.

ポリカプロラクトンポリオールは、ε−カプロラクトンと各種アルコールを原料とするポリオールである。例えばDIC(株)製ポリライトOD−X−2155,OD−X−640,OD−X−2586、ダイセル化学(株)製プラクセル205,210,220,303,305等が、市販品として入手可能である。   The polycaprolactone polyol is a polyol using ε-caprolactone and various alcohols as raw materials. For example, DIC Corporation polylite OD-X-2155, OD-X-640, OD-X-2586, Daicel Chemical Co., Ltd. Plaxel 205, 210, 220, 303, 305, etc. are available as commercial products. is there.

ポリカーボネートポリオールは、分子鎖中にカーボネート構造を有するポリオールである。例えばダイセル化学(株)製プラクセルCD CD205,CD210,CD220等が市販品として入手可能である。   The polycarbonate polyol is a polyol having a carbonate structure in the molecular chain. For example, Plaxel CD CD205, CD210, CD220 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. are commercially available.

また、サイジング剤の取り扱い性、集束性および開繊性を損なわない範囲で、水を除く他のヒドロキシル基を有する化合物を含有することができる。このような化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、カテコール、ビスフェノールA等が挙げられる。   Moreover, the compound which has other hydroxyl groups except water can be contained in the range which does not impair the handleability of a sizing agent, bundling property, and fiber opening property. Examples of such compounds include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sorbitol, catechol, bisphenol A, and the like.

本発明のサイジング剤を得る際に使用できるジイソシアネートとしては、フェニルジイソシアネート、メチレンジフェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。皮膜の柔軟性と強靭性の観点から、トリレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートが好ましい。   Diisocyanates that can be used in obtaining the sizing agent of the present invention include phenyl diisocyanate, methylene diphenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, naphthalene diisocyanate, dimer acid diisocyanate, norbornene diisocyanate, dicyclohexylmethane. Diisocyanate etc. are mentioned. From the viewpoint of flexibility and toughness of the film, tolylene diisocyanate or isophorone diisocyanate is preferable.

このように、本発明において、サイジング剤に用いるポリウレタン樹脂を構成するウレタンユニットは、トリレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートから構成されることが好ましいが、ここで説明される「トリレンジイソシアネートまたはイソホロンジイソシアネートからなる」とは、当該ジイソシアネート成分が全ジイソシアネート成分の90質量%以上であることを意味する。   As described above, in the present invention, the urethane unit constituting the polyurethane resin used for the sizing agent is preferably composed of tolylene diisocyanate or isophorone diisocyanate. "" Means that the diisocyanate component is 90% by mass or more of the total diisocyanate component.

水系分散媒中で、炭素繊維束が高濃度であっても高い開繊性を示すためには、サイジング剤が水溶性であり、かつSP値が11.2〜13.4の範囲にあることが重要である。ここで、水溶性とは、水に分子レベルで「溶解」、すなわち、均一な液相となることを表す。ポリウレタン系のサイジング剤では、例えば特許文献4に記載されているように、ポリウレタン樹脂を水に分散させたものが汎用される。具体的には、ポリウレタン樹脂を自己乳化、あるいは界面活性剤により乳化させる。ここで、乳化とは、互いに溶解しない二液体の一方が微粒子となって他方の液体中に分散し、エマルションを生成する現象(日本規格協会 第3版JIS工業用語大辞典 p1352)である。すなわち、ポリウレタン樹脂が水に「乳化」している状態と「溶解」している状態は、大きく異なる。   In the aqueous dispersion medium, the sizing agent is water-soluble and the SP value is in the range of 11.2 to 13.4 in order to exhibit high fiber opening properties even when the carbon fiber bundle is at a high concentration. is important. Here, “water-soluble” means “dissolving” in water at a molecular level, that is, a uniform liquid phase. As a polyurethane-based sizing agent, for example, as described in Patent Document 4, a polyurethane resin dispersed in water is widely used. Specifically, the polyurethane resin is self-emulsified or emulsified with a surfactant. Here, emulsification is a phenomenon in which one of two liquids that do not dissolve each other becomes fine particles and is dispersed in the other liquid to form an emulsion (Japanese Standards Association 3rd edition JIS Industrial Term Dictionary p1352). That is, the state in which the polyurethane resin is “emulsified” and “dissolved” in water is greatly different.

水に乳化させたポリウレタン系サイジング剤では、ポリウレタン自身は水との親和性が低いため、炭素繊維束表面に皮膜を形成した後に水系分散媒中で処理しても、ほとんど開繊性を示さない。良好な開繊性を示すためには、サイジング剤と水が相溶性を示すことが重要であり、水溶性のポリウレタン系サイジング剤を用いる必要がある。   In polyurethane sizing agents emulsified in water, polyurethane itself has a low affinity with water, so even if it is treated in an aqueous dispersion medium after forming a film on the surface of the carbon fiber bundle, it shows almost no fiber opening. . In order to exhibit good fiber opening properties, it is important that the sizing agent and water are compatible, and it is necessary to use a water-soluble polyurethane-based sizing agent.

一方で、例えば界面活性剤等、高い水溶性を有するサイジング剤を炭素繊維に付着させた場合、サイジング剤の水への溶解が早すぎて開繊性が不足したり、炭素繊維表面からサイジング剤が速やかに失われて再凝集したりして、特に高い目付けの抄紙を行った場合、品位が低下する。すなわち抄紙の高目付け化には、サイジング剤の水溶性が適切に制御されていることが重要である。   On the other hand, for example, when a sizing agent having high water solubility such as a surfactant is attached to the carbon fiber, the sizing agent dissolves in water too early and the opening property is insufficient, or the sizing agent from the surface of the carbon fiber. Is lost rapidly and re-agglomerates, and the quality is lowered particularly when paper making with high basis weight is performed. That is, it is important that the water solubility of the sizing agent is appropriately controlled in order to increase the paper weight of the paper.

SP値(溶解度パラメーター)は体積あたりの蒸発熱の平方根で定義されるが、2成分の溶解度の目安として使用される数値である。両者のSP値の差が小さいほど溶解度は大きくなる。本発明の炭素繊維束において、水溶性ポリウレタン樹脂のSP値が11.2〜13.4の範囲にあると、水溶性が適切に制御され、高い開繊性を示す。好ましくは12.3〜13.3である。この範囲外の場合、水溶性が不足するか、高すぎるかして開繊性が低下する。   The SP value (solubility parameter) is defined by the square root of the heat of evaporation per volume, but is a numerical value used as a measure of the solubility of the two components. The smaller the difference between the two SP values, the greater the solubility. In the carbon fiber bundle of the present invention, when the SP value of the water-soluble polyurethane resin is in the range of 11.2 to 13.4, the water-solubility is appropriately controlled and high fiber opening property is exhibited. Preferably it is 12.3-13.3. If it is outside this range, the water-solubility is insufficient or too high, and the spreadability is lowered.

本発明において、SP値は、Fedorsの方法(Polymer Engineering and Science,vol.14,No.2,p147(1974))に基づき計算する。例えば、次の化学式で示されるポリウレタン樹脂のSP値は、以下のようにして計算する。 In the present invention, the SP value is calculated based on the method of Fedors (Polymer Engineering and Science, vol. 14, No. 2, p 147 (1974)). For example, the SP value of a polyurethane resin represented by the following chemical formula is calculated as follows.

Figure 0005561180
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式(1)のポリウレタンは、ポリオールユニットと、ウレタンユニットから構成される。ポリオールユニットには、メチレン基(−CH −)が10個、エーテル(−O−)が6個含まれている。ウレタンユニットには、メチル基(−CH)が1個、アミド(−CONH−)が2個、フェニレンが1個含まれている。それぞれのユニットのモル蒸発熱Δeiおよびモル体積Δviは、上記文献によれば、それぞれ表1の通り記載されている。 The polyurethane of the formula (1) is composed of a polyol unit and a urethane unit. The polyol unit contains 10 methylene groups (—CH 2 —) and 6 ethers (—O—). The urethane units, one is a methyl group (-CH 3), 2 pieces A bromide (-CONH-) is phenylene are included one. The molar heat of vaporization Δei and the molar volume Δvi of each unit are shown in Table 1 according to the above literature.

Figure 0005561180
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ここで、それぞれのユニットのSP値は、以下の式で表される。 Here, the SP value of each unit is expressed by the following equation.

Figure 0005561180
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ΣΔeiおよびΣΔviの値は表1のとおりであるから、SP値はそれぞれの値を上式にあてはめて、ポリオールユニットは9.503、ウレタンユニットは15.362となる。式(1)のポリウレタンでは、ポリオールユニットとウレタンユニットが1つずつ含まれているから、SP値は((9.503×1)+(15.362×1))/2となり、12.433となる。
Since the values of ΣΔei and ΣΔvi are as shown in Table 1, the SP value is 9.503 for the polyol unit and 15.362 for the urethane unit by applying the respective values to the above equation . Since the polyurethane of formula (1) contains one polyol unit and one urethane unit, the SP value is ((9.503 × 1) + (15.362 × 1)) / 2, which is 12.433. It becomes.

本発明において、サイジング剤に用いるポリウレタン樹脂の構成成分には、本発明の目的を損なわない範囲で、少量の他のユニットを含んでいてもよい。他のユニットとしては、例えば低分子量アルキレングリコール、シクロヘキサンジオール、ヘキサメチレンジアミン等のポリアミン等が挙げられる。   In the present invention, the constituent component of the polyurethane resin used for the sizing agent may contain a small amount of other units as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of other units include polyamines such as low molecular weight alkylene glycol, cyclohexanediol, and hexamethylenediamine.

本発明におけるサイジング剤は、例えば、以下の方法で製造することができる。すなわち、十分に減圧乾燥したポリオールに、適当な温度でジイソシアネートを加えて重付加を進める。その際、反応用触媒として、有機スズ化合物や3級アミン等を用いてもよい。ポリオールとしてポリエステルポリオールを使用する場合には、ジカルボン酸とアルキレングリコールを、減圧下で加熱して脱水縮合させてポリエステルポリオールを生成させた後、これにポリアルキレングリコールを加えて適当な温度まで冷却し、ジイソシアネートを添加する。   The sizing agent in this invention can be manufactured with the following method, for example. That is, polyisocyanate is advanced by adding diisocyanate to a polyol that has been sufficiently dried under reduced pressure at an appropriate temperature. At that time, an organic tin compound, a tertiary amine, or the like may be used as a reaction catalyst. When a polyester polyol is used as the polyol, a dicarboxylic acid and an alkylene glycol are heated under reduced pressure to undergo dehydration condensation to form a polyester polyol, and then a polyalkylene glycol is added thereto and cooled to an appropriate temperature. Add diisocyanate.

本発明において、サイジング剤の炭素繊維への付着量は、集束性と開繊性のバランスの観点から、炭素繊維束100質量%に対し、に0.5〜7質量%の範囲であることが重要である。付着量がこの下限値未満であると、皮膜形成が不十分となり、炭素繊維束の集束性および開繊性が不足する。また、この上限値を超えると、繊維束が硬く取扱い性が不十分となるし、コスト面でも不利となる。好ましくは1〜5質量%であり、より好ましくは1.2〜3質量%である。   In the present invention, the adhesion amount of the sizing agent to the carbon fiber is in the range of 0.5 to 7% by mass with respect to 100% by mass of the carbon fiber bundle from the viewpoint of the balance between the bundling property and the spreadability. is important. When the adhesion amount is less than this lower limit, film formation becomes insufficient, and the converging property and opening property of the carbon fiber bundle are insufficient. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the fiber bundle is hard and the handleability is insufficient, and the cost is disadvantageous. Preferably it is 1-5 mass%, More preferably, it is 1.2-3 mass%.

本発明において用いるサイジング剤には、本発明の目的を損なわない範囲で、消泡剤、乳化剤、防腐剤、スライム防止剤、架橋剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、エポキシ樹脂、アクリル樹脂や種々の熱可塑性樹脂などの成分を含有してもよい。また、公知のサイジング剤を添加することもできる。   The sizing agent used in the present invention includes an antifoaming agent, an emulsifier, an antiseptic, a slime inhibitor, a cross-linking agent, an antioxidant, a heat stabilizer, an epoxy resin, an acrylic resin, and the like, as long as the object of the present invention is not impaired. Ingredients such as thermoplastic resins may be included. Moreover, a well-known sizing agent can also be added.

炭素繊維のサイジング処理は、通常サイジング剤の水系媒体に対する溶液または分散液(サイジング液)に連続炭素繊維束を浸漬したり、サイジング液を炭素繊維に滴下、散布あるいは噴霧した後、分散媒を乾燥・除去することで進められる。   Carbon fiber sizing treatment is usually performed by immersing a continuous carbon fiber bundle in a solution or dispersion liquid (sizing liquid) of a sizing agent in an aqueous medium, or dripping, spraying or spraying the sizing liquid onto the carbon fiber, and then drying the dispersion medium.・ Proceed by removing.

本発明の炭素繊維束を抄紙プロセスに用いる場合には、前記サイジング剤が付着した連続繊維であるロービングを、ギロチンカッターなどの公知の切断機でカットしたチョップド繊維とする。このチョップド繊維の長さは特に限定されないが、1〜20mm程度にカットすることが好ましい。カット長をこの範囲にすることで、抄紙のプロセス性と、力学特性および導電特性のバランスに優れた基材を得ることができる。   When the carbon fiber bundle of the present invention is used in a papermaking process, the roving, which is a continuous fiber to which the sizing agent is attached, is a chopped fiber cut with a known cutting machine such as a guillotine cutter. Although the length of this chopped fiber is not specifically limited, It is preferable to cut to about 1-20 mm. By making the cut length within this range, it is possible to obtain a base material excellent in the balance of paper processability, mechanical properties and conductive properties.

本発明の炭素繊維束は、ロービングのボビンへの巻取りを容易とし、かつカット時の毛羽発生を抑制する観点から、トレープ値(束硬さ)が5〜20cmであることが好ましい。ドレープ値がこの範囲にあることで、ロービングのボビンへの巻取りが容易になる。また、カット時の毛羽の発生、カッターへの巻きつき、およびカット面がずれることによるミスカットの誘発を防止できる。   The carbon fiber bundle of the present invention preferably has a rape value (bundle hardness) of 5 to 20 cm from the viewpoint of facilitating winding of a roving onto a bobbin and suppressing generation of fluff at the time of cutting. When the drape value is in this range, winding of the roving onto the bobbin becomes easy. In addition, generation of fuzz during cutting, winding around the cutter, and miscut induction due to shift of the cut surface can be prevented.

また、本発明において用いるサイジング剤は、水系分散媒中の炭素繊維を高濃度にした場合でも開繊性が維持され、かついったん分散した単繊維の再凝集を防ぐことができる。サイジング剤が水系分散媒に高い親和性を示すと同時に、炭素繊維への親和性にも優れているため、優れた開繊性が発現したと考えられる。   In addition, the sizing agent used in the present invention can maintain the openability even when the concentration of carbon fibers in the aqueous dispersion medium is increased, and can prevent re-aggregation of single fibers once dispersed. Since the sizing agent has a high affinity for the aqueous dispersion medium and at the same time has an excellent affinity for carbon fibers, it is considered that an excellent opening property has been developed.

本発明のサイジング剤が付着した炭素繊維束は、集束性および水系分散媒中での開繊性に優れているため、抄紙工程により単繊維レベルで均一に分散した炭素繊維シートを得ることができる。本炭素繊維シートは、電極材、面状発熱体、静電気除去シート等に好適に利用することができる。また、公知の樹脂を母材として、力学特性および導電特性に優れた炭素繊維複合材料を作ることができる。   Since the carbon fiber bundle to which the sizing agent of the present invention is attached is excellent in bundling property and spreadability in an aqueous dispersion medium, a carbon fiber sheet uniformly dispersed at a single fiber level can be obtained by a papermaking process. . This carbon fiber sheet can be suitably used for an electrode material, a planar heating element, a static electricity removing sheet, and the like. In addition, a carbon fiber composite material having excellent mechanical characteristics and conductive characteristics can be produced using a known resin as a base material.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the following Example does not restrict | limit this invention.

本発明の説明で用いられた炭素繊維の諸特性の測定手法は、以下のとおりである。   The measurement method of various characteristics of the carbon fiber used in the description of the present invention is as follows.

(1)サイジング剤の付着量
サイジング剤が付着している炭素繊維を約5g採取し、耐熱製の容器に投入した。次にこの容器を120℃で3時間乾燥し、吸湿しないように注意しながら室温まで冷却後、秤量した炭素繊維の重量をW(g)とし、続いて容器ごと、窒素雰囲気中、450℃で15分間加熱後、吸湿しないように注意しながら室温まで冷却し、秤量した炭素繊維の重量をW(g)とした。以上の処理を経て、炭素繊維へのサイジング剤の付着量を次式により求めた。
付着量(重量%)=100×{(W−W)/W}。
(1) Adhering amount of sizing agent About 5 g of carbon fiber to which the sizing agent was attached was collected and put into a heat-resistant container. Next, this container was dried at 120 ° C. for 3 hours, cooled to room temperature while taking care not to absorb moisture, and the weight of the weighed carbon fiber was set to W 1 (g). Subsequently, the entire container was placed in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. After heating for 15 minutes, the mixture was cooled to room temperature while taking care not to absorb moisture, and the weight of the weighed carbon fiber was defined as W 2 (g). Through the above treatment, the amount of the sizing agent attached to the carbon fiber was determined by the following equation.
Adhering amount (% by weight) = 100 × {(W 1 −W 2 ) / W 2 }.

(2)集束性評価
炭素繊維束をカットし、チョップド繊維約70g[秤量値M(g)]を採取し、500mLメスシリンダーに投入し、次に、このメスシリンダーを、厚さ4mmのゴムシートの上で、高さ2.54cmから60回タッピング処理した後に、メスシリンダー内のチョップド繊維の容量V(mL)を読み取った。この処理を経て、充填嵩密度を次式により求めた。
D:充填嵩密度 D=M/V
測定回数は3回とし、充填嵩密度を測定回数で除した平均嵩密度をA〜Dの4段階で評価した。A〜Cが合格、Dが不合格である。
A:平均嵩密度が0.35以上である。
B:平均嵩密度が0.25以上、0.35未満である。
C:平均嵩密度が0.2以上、0.25未満である。
D:平均嵩密度が0.2未満である。
(2) Evaluation of convergence The carbon fiber bundle is cut, and about 70 g of chopped fibers [weighing value M (g)] is collected and put into a 500 mL graduated cylinder. Next, this graduated cylinder is a rubber sheet having a thickness of 4 mm. Then, after tapping treatment from a height of 2.54 cm to 60 times, the volume V (mL) of the chopped fiber in the graduated cylinder was read. Through this treatment, the filling bulk density was determined by the following equation.
D: Filled bulk density D = M / V
The number of measurements was three, and the average bulk density obtained by dividing the filling bulk density by the number of measurements was evaluated in four stages A to D. A to C are acceptable and D is unacceptable.
A: The average bulk density is 0.35 or more.
B: The average bulk density is 0.25 or more and less than 0.35.
C: The average bulk density is 0.2 or more and less than 0.25.
D: The average bulk density is less than 0.2.

(3)開繊性評価
(A)開繊性評価(通常)
6mm長にカットしたチョップド繊維0.05gを水300mlに投入し、20秒間ゆっくりと撹拌した後、20秒間静置する。炭素繊維の分散状態を目視で観察し、開繊性をA〜Dの4段階で評価した。A〜Bが合格、C〜Dが不合格である。
A:未開繊束数が2個未満である。
B:未開繊束数が2個以上5個未満である。
C:未開繊束数が5個以上10個未満である。
D:未開繊束数が10個以上である。
(3) Evaluation of spreadability (A) Evaluation of spreadability (normal)
0.05 g of chopped fiber cut to a length of 6 mm is put into 300 ml of water, stirred gently for 20 seconds, and then allowed to stand for 20 seconds. The dispersion state of the carbon fibers was visually observed, and the spreadability was evaluated in four stages A to D. A to B are acceptable and C to D are unacceptable.
A: The number of unopened bundles is less than two.
B: The number of unopened bundles is 2 or more and less than 5.
C: The number of unopened bundles is 5 or more and less than 10.
D: The number of unopened bundles is 10 or more.

(B)開繊評価(高濃度)
6mm長にカットしたチョップド繊維2gを、水1000mLの入った直径150mmの容器に投入し、60秒間ゆっくり撹拌した後、60秒間静置する。水をろ別して除き、得られたシート状の炭素繊維から2cm×2cmの小片を3つ切り出し、顕微鏡観察により未開繊束数を測定した。観察は小片の表裏両面について行い、未開繊束数の合計から、開繊性をA〜Dの4段階で評価した。A〜Cが合格、Dが不合格である。
A:未開繊束数が5個未満である。
B:未開繊束数が6個以上9個未満である。
C:未開繊束数が10個以上19個未満である。
D:未開繊束数が20個以上である。
(B) Opening evaluation (high concentration)
2 g of chopped fiber cut to a length of 6 mm is put into a container with a diameter of 150 mm containing 1000 mL of water, stirred gently for 60 seconds, and then allowed to stand for 60 seconds. Water was filtered off and three small pieces of 2 cm × 2 cm were cut out from the obtained sheet-like carbon fiber, and the number of unopened bundles was measured by microscopic observation. Observation was performed on both the front and back sides of the small piece, and the spreadability was evaluated in four stages A to D from the total number of unopened bundles. A to C are acceptable and D is unacceptable.
A: The number of unopened bundles is less than 5.
B: The number of unopened bundles is 6 or more and less than 9.
C: The number of unopened bundles is 10 or more and less than 19.
D: The number of unopened bundles is 20 or more.

(4)ドレープ値の測定
23±5℃の雰囲気下、直方体の台の端に、30cmに切断した炭素繊維束を固定し、この時、炭素繊維束は台の端から25cm突き出るように固定した。すなわち、図1に示すように、炭素繊維束の端から5cmの部分が、台の端に来るようにした。この状態で30分間静置した後、台に固定していない方の炭素繊維の先端と、台の側面との最短距離を測定し、ドレープ値とした。測定本数はn=5とし、平均値を採用した。
(4) Measurement of drape value In an atmosphere of 23 ± 5 ° C., a carbon fiber bundle cut to 30 cm was fixed to the end of a rectangular parallelepiped base, and at this time, the carbon fiber bundle was fixed to protrude 25 cm from the end of the base. . That is, as shown in FIG. 1, a portion 5 cm from the end of the carbon fiber bundle was placed at the end of the table. After leaving still in this state for 30 minutes, the shortest distance between the tip of the carbon fiber not fixed to the table and the side surface of the table was measured to obtain the drape value. The number of measurements was n = 5, and an average value was adopted.

(5)サイジング剤溶出量の測定
サイジング剤を水で希釈して4重量%の水溶液または水分散液を調整した。これにろ紙(ADVANEC社製No.2ろ紙、直径90mm)を1分間浸した後、60℃、2時間で減圧乾燥してろ紙にサイジング剤を付着させた。サイジング剤付着前後のろ紙重量から、サイジング剤の付着量を算出した。次に、このろ紙を水250mLに浸けてサイジング剤を溶出させた。1分後および5分後のろ紙乾燥重量を測定し、サイジング剤のろ紙からの溶出率を算出した。
(5) Measurement of elution amount of sizing agent The sizing agent was diluted with water to prepare a 4 wt% aqueous solution or aqueous dispersion. A filter paper (No. 2 filter paper manufactured by ADVANEC, diameter 90 mm) was immersed in this for 1 minute, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. for 2 hours to attach a sizing agent to the filter paper. The amount of sizing agent deposited was calculated from the weight of the filter paper before and after sizing agent deposition. Next, the filter paper was immersed in 250 mL of water to elute the sizing agent. The dry weight of the filter paper after 1 minute and after 5 minutes was measured, and the dissolution rate of the sizing agent from the filter paper was calculated.

参考例1 サイジング剤水溶液(a−1)の調製
ポリエチレングリコール(PEG)(重量平均分子量2000)1モル(91.99重量部)を120℃に加熱し、トリレンジイソシアネート(TDI)1モル(8.01重量部)を加えて撹拌し、PEG−TDI重付加体を得た。得られた重付加体を水で濃度10質量%に薄めて、サイジング剤水溶液(a−1)を得た。
Reference Example 1 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-1) 1 mol (91.99 parts by weight) of polyethylene glycol (PEG) (weight average molecular weight 2000) was heated to 120 ° C., and 1 mol of tolylene diisocyanate (TDI) (8 (.01 part by weight) was added and stirred to obtain a PEG-TDI polyadduct. The obtained polyaddition product was diluted with water to a concentration of 10% by mass to obtain an aqueous sizing agent solution (a-1).

参考例2 サイジング剤水溶液(a−2)の調製
重量平均分子量4,000のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−2)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(95.83重量部)、TDI1モル(4.17重量部)であった。
Reference Example 2 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-2) A sizing agent aqueous solution (a-2) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that PEG having a weight average molecular weight of 4,000 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (95.83 parts by weight) of PEG and 1 mol (4.17 parts by weight) of TDI.

参考例3 サイジング剤水溶液(a−3)の調製
重量平均分子量6,200のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−3)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(97.27重量部)、TDI1モル(2.73重量部)であった。
Reference Example 3 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-3) A sizing agent aqueous solution (a-3) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that PEG having a weight average molecular weight of 6,200 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (97.27 parts by weight) of PEG and 1 mol (2.73 parts by weight) of TDI.

参考例4 サイジング剤水溶液(a−4)の調製
重量平均分子量7,000のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−4)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(97.57重量部)、TDI1モル(2.43重量部)であった。
Reference Example 4 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-4) A sizing agent aqueous solution (a-4) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that PEG having a weight average molecular weight of 7,000 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (97.57 parts by weight) of PEG and 1 mol (2.43 parts by weight) of TDI.

参考例5 サイジング剤水溶液(a−5)の調製
重量平均分子量10,000のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−5)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(98.29重量部)、TDI1モル(1.71重量部)であった。
Reference Example 5 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-5) A sizing agent aqueous solution (a-5) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that PEG having a weight average molecular weight of 10,000 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (98.29 parts by weight) of PEG and 1 mol (1.71 parts by weight) of TDI.

参考例6 サイジング剤水溶液(a−6)の調製
重量平均分子量20,000のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−6)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(99.14重量部)、TDI1モル(0.86重量部)であった。
Reference Example 6 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-6) A sizing agent aqueous solution (a-6) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that PEG having a weight average molecular weight of 20,000 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol of PEG (99.14 parts by weight) and 1 mol of TDI (0.86 parts by weight).

参考例7 サイジング剤水溶液(a−7)の調製
重量平均分子量25,750のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−7)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(99.33重量部)、TDI1モル(0.67重量部)であった。
Reference Example 7 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-7) A sizing agent aqueous solution (a-7) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that PEG having a weight average molecular weight of 25,750 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (99.33 parts by weight) of PEG and 1 mol (0.67 parts by weight) of TDI.

参考例8 サイジング剤水溶液(a−8)の調製
重量平均分子量31,500のPEGを使用した以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−8)を得た。なお、PEG−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(99.45重量部)、TDI1モル(0.55重量部)であった。
Reference Example 8 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-8) A sizing agent aqueous solution (a-8) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that PEG having a weight average molecular weight of 31,500 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG-TDI polyadduct was 1 mol (99.45 parts by weight) of PEG and 1 mol (0.55 parts by weight) of TDI.

参考例9 サイジング剤水溶液(a−9)の調製
重量平均分子量10,000のPEG1モル(97.56重量部)と、メチレンジフェニレンジイソシアネート(MDI)1モル(2.44重量部)を、参考例1と同様にして重付加させ、10質量%に水で希釈してサイジング剤水溶液(a−9)を得た。
Reference Example 9 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-9) 1 mol (97.56 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 1 mol (2.44 parts by weight) of methylenediphenylene diisocyanate (MDI) Polyaddition was carried out in the same manner as in Example 1, and diluted to 10% by mass with water to obtain an aqueous sizing agent solution (a-9).

参考例10 サイジング剤水溶液(a−10)の調製
重量平均分子量10,000のPEG1モル(98.35重量部)と、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)1モル(1.65重量部)を、参考例1と同様にして重付加させ、10質量%に水で希釈してサイジング剤水溶液(a−10)を得た。
Reference Example 10 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-10) 1 mol (98.35 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 1 mol (1.65 parts by weight) of hexamethylene diisocyanate (HDI) were used as reference examples. In the same manner as in No. 1, polyaddition was performed, and the mixture was diluted to 10% by mass with water to obtain an aqueous sizing agent solution (a-10).

参考例11 サイジング剤水溶液(a−11)の調製
重量平均分子量2,000のPEGの代わりに、重量平均分子量10,000のポリプロピレングリコール(PPG)1モル(98.29重量部)を用い、TDI量を1モル(1.71重量部)としてPEG−TDI重付加体を得た以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−11)を得た。
Reference Example 11 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-11) Instead of PEG having a weight average molecular weight of 2,000, 1 mol (98.29 parts by weight) of polypropylene glycol (PPG) having a weight average molecular weight of 10,000 was used. A sizing agent aqueous solution (a-11) was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the amount was 1 mol (1.71 parts by weight) to obtain a PEG-TDI polyadduct.

参考例12 サイジング剤水溶液(a−12)の調製
エチレングリコール1.2モルとテレフタル酸0.6モルを180℃で加熱撹拌し、酸価が1以下になるまで脱水縮合し、テレフタル酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHET)を得た。
Reference Example 12 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-12) 1.2 mol of ethylene glycol and 0.6 mol of terephthalic acid were heated and stirred at 180 ° C. and dehydrated and condensed until the acid value became 1 or less. 2-hydroxyethyl) (BHET) was obtained.

重量平均分子量10,000のPEG0.4モル(92.45重量部)と、BHET 0.6モル(3.53重量部)の混合物を120℃に加熱し、TDI1モル(4.03重量部)を加えて撹拌し、PEG/BHET−TDI重付加物を得た。得られた重付加体を水で濃度10質量%に薄めて、サイジング剤水溶液(a−12)を得た。   A mixture of 0.4 mol (92.45 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 0.6 mol (3.53 parts by weight) of BHET was heated to 120 ° C., and 1 mol of TDI (4.03 parts by weight) was heated. And stirred to obtain a PEG / BHET-TDI polyadduct. The obtained polyaddition product was diluted with water to a concentration of 10% by mass to obtain an aqueous sizing agent solution (a-12).

参考例13 サイジング剤水溶液(a−13)の調製
重量平均分子量7,000のPEGを使用した以外は、参考例12と同様にしてサイジング剤水溶液(a−13)を得た。なお、PEG/BHET−TDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG0.4モル(89.55重量部)、BHET0.6モル(4.88重量部)、TDI1モル(5.57重量部)であった。
Reference Example 13 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-13) A sizing agent aqueous solution (a-13) was obtained in the same manner as in Reference Example 12 except that PEG having a weight average molecular weight of 7,000 was used. The raw material ratio for obtaining the PEG / BHET-TDI polyadduct was as follows: PEG 0.4 mol (89.55 parts by weight), BHET 0.6 mol (4.88 parts by weight), TDI 1 mol (5.57 parts by weight). )Met.

参考例14 サイジング剤水溶液(a−14)の調製
エチレングリコール1.2モルとアジピン酸0.6モルを180℃で加熱撹拌し、酸価が1以下になるまで脱水縮合し、アジピン酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHEA)を得た。
Reference Example 14 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-14) 1.2 mol of ethylene glycol and 0.6 mol of adipic acid were heated and stirred at 180 ° C., and dehydrated and condensed until the acid value was 1 or less. 2-Hydroxyethyl) (BHEA) was obtained.

重量平均分子量10,000のPEG0.4モル(92.71重量部)と、BHEA 0.6モル(3.26重量部)の混合物を120℃に加熱し、TDI1モル(4.04重量部)を加えて撹拌し、PEG/BHEA−TDI重付加物を得た。得られた重付加体を水で濃度10質量%に薄めて、サイジング剤水溶液(a−14)を得た。   A mixture of 0.4 mol (92.71 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 0.6 mol (3.26 parts by weight) of BHEA was heated to 120 ° C., and 1 mol of TDI (4.04 parts by weight) was heated. Was added and stirred to obtain a PEG / BHEA-TDI polyadduct. The obtained polyaddition product was diluted with water to a concentration of 10% by mass to obtain an aqueous sizing agent solution (a-14).

参考例15 サイジング剤水溶液(a−15)の調製
エチレングリコール1.2モルとコハク酸0.6モルを180℃で加熱撹拌し、酸価が1以下になるまで脱水縮合し、コハク酸ビス(2−ヒドロキシエチル)(BHES)を得た。
Reference Example 15 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-15) 1.2 mol of ethylene glycol and 0.6 mol of succinic acid were heated and stirred at 180 ° C., dehydrated and condensed until the acid value became 1 or less, and bis succinate ( 2-hydroxyethyl) (BHES) was obtained.

重量平均分子量10,000のPEG0.4モル(93.07重量部)と、BHES 0.6モル(2.88重量部)の混合物を120℃に加熱し、TDI1モル(4.05重量部)を加えて撹拌し、PEG/BHEA−TDI重付加物を得た。得られた重付加体を水で濃度10質量%に薄めて、サイジング剤水溶液(a−15)を得た。   A mixture of 0.4 mol (93.07 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 0.6 mol (2.88 parts by weight) of BHES was heated to 120 ° C., and 1 mol of TDI (4.05 parts by weight) was heated. Was added and stirred to obtain a PEG / BHEA-TDI polyadduct. The obtained polyadduct was diluted with water to a concentration of 10% by mass to obtain an aqueous sizing agent solution (a-15).

参考例16 サイジング剤水溶液(a−16)の調製
ジイソシアネートとして、イソホロンジイソシアネート(IPDI)1モルを用いた以外は、参考例12と同様にしてサイジング剤水溶液(a−16)を得た。なお、PEG/BHET−IPDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG0.4モル(91.43重量部)、BHET0.6モル(3.49重量部)、IPDI1モル(5.08重量部)であった。
Reference Example 16 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-16) A sizing agent aqueous solution (a-16) was obtained in the same manner as in Reference Example 12 except that 1 mol of isophorone diisocyanate (IPDI) was used as the diisocyanate. The raw material ratio for obtaining the PEG / BHET-IPDI polyadduct was as follows: PEG 0.4 mol (91.43 parts by weight), BHET 0.6 mol (3.49 parts by weight), IPDI 1 mol (5.08 parts by weight) )Met.

参考例17 サイジング剤水溶液(a−17)の調製
ジイソシアネートとして、イソホロンジイソシアネート(IPDI)1モルを用いた以外は、参考例1と同様にしてサイジング剤水溶液(a−17)を得た。なお、PEG−IPDI重付加体を得るに際しての原料比は、PEG1モル(97.83重量部)、IPDI1モル(2.17重量部)であった。
Reference Example 17 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-17) A sizing agent aqueous solution (a-17) was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that 1 mol of isophorone diisocyanate (IPDI) was used as the diisocyanate. The raw material ratio for obtaining the PEG-IPDI polyadduct was 1 mol (97.83 parts by weight) of PEG and 1 mol (2.17 parts by weight) of IPDI.

参考例18 サイジング剤水溶液(a−18)の調製
重量平均分子量10,000のPEGを0.1モル(71.28重量部)と、BHET0.9モル用(16.31重量部)を用いてBHETを得、TDIを1モル(12.41重量部)用いてPEG/BHET−TDI重付加物を得た以外は、参考例15と同様にして、サイジング剤水溶液(a−18)を得た。
Reference Example 18 Preparation of Aqueous Sizing Agent Solution (a-18) Using 0.1 mole (71.28 parts by weight) of PEG having a weight average molecular weight of 10,000 and 0.9 moles of BHET (16.31 parts by weight) BHET was obtained, and a sizing agent aqueous solution (a-18) was obtained in the same manner as in Reference Example 15 except that 1 mol (12.41 parts by weight) of TDI was used to obtain a PEG / BHET-TDI polyaddition product. .

参考例19 サイジング剤水溶液(a−19)の調整
特許文献1(国際公開第2006/019139号パンフレット)の参考例1に従い、下記化学式(I)で表される数平均分子量600、HLB11.3のポリオキシエチレンオレイルエーテル80重量部と、下記化学式(II)で表される数平均分子量1300、HLB17のポリオキシエチレンアルキルエーテル20重量部とを混合した界面活性剤(A)を、濃度20重量%水溶液に調製し、サイジング剤水溶液(a−19)を得た。
1835O−(CHCHO)−H (I)
1225O−(CHCHO)25−H (II)。
Reference Example 19 Preparation of Sizing Agent Aqueous Solution (a-19) According to Reference Example 1 of Patent Document 1 (International Publication No. 2006/018139 Pamphlet), the number average molecular weight 600 represented by the following chemical formula (I), HLB 11.3 A surfactant (A) prepared by mixing 80 parts by weight of polyoxyethylene oleyl ether and 20 parts by weight of polyoxyethylene alkyl ether having a number average molecular weight of 1300 and HLB17 represented by the following chemical formula (II) is 20% by weight. It prepared to aqueous solution and obtained sizing agent aqueous solution (a-19).
C 18 H 35 O- (CH 2 CH 2 O) 8 -H (I)
C 12 H 25 O- (CH 2 CH 2 O) 25 -H (II).

実施例1
参考例1のサイジング剤水溶液(a−1)を濃度3.5%に調整した水溶液に炭素繊維連続束(東レ(株)製T700S−12K)を浸漬してサイジング剤を付着させ、熱風乾燥機により170℃で2分間乾燥した。得られたサイジング剤を付着した炭素繊維束を6mm長にカットし、チョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 1
A continuous bundle of carbon fibers (T700S-12K manufactured by Toray Industries, Inc.) was immersed in an aqueous solution prepared by adjusting the aqueous sizing agent solution (a-1) of Reference Example 1 to a concentration of 3.5%, and the sizing agent was adhered thereto, and a hot air dryer was used. For 2 minutes at 170 ° C. The obtained carbon fiber bundle to which the sizing agent was adhered was cut into a length of 6 mm to obtain chopped fibers. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例2
サイジング剤水溶液として、参考例2のサイジング剤(a−2)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 2
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-2) of Reference Example 2 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例3
サイジング剤水溶液として、参考例3のサイジング剤(a−3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 3
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-3) of Reference Example 3 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例4
サイジング剤水溶液として、参考例4のサイジング剤(a−4)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 4
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-4) of Reference Example 4 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例5
サイジング剤水溶液として、参考例5のサイジング剤(a−5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 5
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-5) of Reference Example 5 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例6
サイジング剤水溶液として、参考例6のサイジング剤(a−6)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 6
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-6) of Reference Example 6 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例7
サイジング剤水溶液として、参考例7のサイジング剤(a−7)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 7
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-7) of Reference Example 7 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例8
サイジング剤水溶液として、参考例8のサイジング剤(a−8)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 8
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-8) of Reference Example 8 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例9
サイジング剤水溶液として、参考例9のサイジング剤(a−9)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 9
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-9) of Reference Example 9 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例10
サイジング剤水溶液として、参考例10のサイジング剤(a−10)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 10
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-10) of Reference Example 10 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例11
サイジング剤水溶液として、参考例11のサイジング剤(a−11)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 11
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-11) of Reference Example 11 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例12
サイジング剤水溶液として、参考例12のサイジング剤(a−12)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 12
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-12) of Reference Example 12 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例13
サイジング剤水溶液として、参考例13のサイジング剤(a−13)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 13
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-13) of Reference Example 13 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例14
サイジング剤水溶液として、参考例14のサイジング剤(a−14)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 14
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-14) of Reference Example 14 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例15
サイジング剤水溶液として、参考例15のサイジング剤(a−15)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 15
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-15) of Reference Example 15 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例16
サイジング剤水溶液として、参考例16のサイジング剤(a−16)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 16
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-16) of Reference Example 16 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例17
参考例5のサイジング剤水溶液(a−5)を濃度2.0%に調整した以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。サイジング剤の付着量は、1.4質量%であった。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 17
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the aqueous sizing agent solution (a-5) in Reference Example 5 was adjusted to 2.0%. The adhesion amount of the sizing agent was 1.4% by mass. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

実施例18
参考例5のサイジング剤水溶液(a−5)を濃度1.2%に調整した以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。サイジング剤の付着量は、0.7質量%であった。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表2に示した。
Example 18
Chopped fibers were obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent aqueous solution (a-5) in Reference Example 5 was adjusted to a concentration of 1.2%. The adhesion amount of the sizing agent was 0.7% by mass. The properties of the obtained carbon fiber bundle are summarized in Table 2.

比較例1
サイジング剤水溶液として、参考例16のサイジング剤(a−17)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。SP値の範囲が外れることで、特に高濃度での開繊性が不足した。
Comparative Example 1
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-17) of Reference Example 16 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. Out of the SP value range, the fiber-opening property at a particularly high concentration was insufficient.

比較例2
サイジング剤水溶液として、参考例17のサイジング剤(a−18)を用いた以外は、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。SP値の範囲が外れることで、開繊性が大幅に不足した。
Comparative Example 2
A chopped fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sizing agent (a-18) of Reference Example 17 was used as the sizing agent aqueous solution. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. Since the range of the SP value is out of the range, the openability is greatly insufficient.

比較例3
参考例19のサイジング剤水溶液(a−19)を濃度3.5%に調整した水溶液に炭素繊維連続束(東レ(株)製T700S)を浸漬してサイジング剤を付着させ、熱風乾燥機により200℃で2分間乾燥した。得られたサイジング剤付着炭素繊維束を6mm長にカットし、チョップド繊維を得た。この時、得られたチョップド繊維に付着しているサイジング剤の付着量は2.2質量%であった。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。得られた炭素繊維束の開繊性は劣っており、特に高濃度での開繊不足が顕著であった。
Comparative Example 3
A continuous bundle of carbon fibers (T700S manufactured by Toray Industries, Inc.) was immersed in an aqueous solution prepared by adjusting the aqueous sizing agent solution (a-19) of Reference Example 19 to a concentration of 3.5%. Dry at 2 ° C. for 2 minutes. The obtained sizing agent-attached carbon fiber bundle was cut into a length of 6 mm to obtain chopped fibers. At this time, the adhesion amount of the sizing agent adhered to the obtained chopped fiber was 2.2% by mass. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. The resulting carbon fiber bundles were inferior in opening property, and in particular, the lack of opening at a high concentration was remarkable.

比較例4
特許文献4(特開2007−231441号公報)の実施例1に従い、サイジング剤にハイドランAP−40(DIC社製、22.5%懸濁液)を用い、実施例1と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。得られた炭素繊維束は、ほとんど開繊性を示さなかった。
Comparative Example 4
According to Example 1 of Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-231441), hydrated AP-40 (manufactured by DIC, 22.5% suspension) was used as a sizing agent, and chopped fiber in the same manner as Example 1. Got. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. The obtained carbon fiber bundle showed almost no opening property.

比較例5
特許文献4(特開2007−231441号公報)の実施例2に従い、サイジング剤にハイドランAP−30F(DIC社製、20%懸濁液)を用いた以外は、比較例6と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。得られた炭素繊維束は、ほとんど開繊性を示さなかった。
Comparative Example 5
According to Example 2 of Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-231441), chopped in the same manner as in Comparative Example 6 except that Hydran AP-30F (manufactured by DIC, 20% suspension) was used as the sizing agent. Fiber was obtained. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. The obtained carbon fiber bundle showed almost no opening property.

比較例6
特許文献4(特開2007−231441号公報)の実施例3に従い、サイジング剤にハイドランAP−20(DIC社製、29.5%懸濁液)を用いた以外は、比較例6と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。得られた炭素繊維束は、ほとんど開繊性を示さなかった。
Comparative Example 6
According to Example 3 of Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-231441), the same procedure as in Comparative Example 6 was conducted except that Hydran AP-20 (DIC, 29.5% suspension) was used as the sizing agent. To obtain chopped fibers. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. The obtained carbon fiber bundle showed almost no opening property.

比較例7
特許文献4(特開2007−231441号公報)の実施例4に従い、サイジング剤にハイドランHW−140SF(DIC社製、25%懸濁液)を用いた以外は、比較例6と同様にしてチョップド繊維を得た。得られた炭素繊維束の特性評価はまとめて表3に示した。得られた炭素繊維束は、ほとんど開繊性を示さなかった。
Comparative Example 7
According to Example 4 of Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-231441), chopped in the same manner as in Comparative Example 6 except that Hydran HW-140SF (DIC, 25% suspension) was used as the sizing agent. Fiber was obtained. The properties of the obtained carbon fiber bundles are summarized in Table 3. The obtained carbon fiber bundle showed almost no opening property.

Figure 0005561180
Figure 0005561180

Figure 0005561180
Figure 0005561180

また、水溶性ポリウレタンによる皮膜が、水系分散媒中の開繊性に優れることを確認するために、サイジング剤溶出量の測定を行った。結果を表4に示した。水溶性サイジング剤は一定の速度で水に溶出し、5分後には大部分が溶出しており、サイジング剤により形成された皮膜が水溶性を示していることが分かる。すなわち、実施例に示される炭素繊維束は、サイジング剤の水溶性が適切に制御されているために、高い開繊性が得られたものと考えられる。一方、比較例4〜7では、サイジング剤を付着したろ紙を水中に5分間浸した場合でも溶出量は小さく、いったん形成された皮膜は水に溶けにくいことが分かる。すなわち、サイジング剤の水溶性が低いために、水への親和性が不足して繊維束が分散せず、開繊性をほとんど示さなかったと考えられる。   In addition, the elution amount of the sizing agent was measured in order to confirm that the film made of water-soluble polyurethane was excellent in the opening property in the aqueous dispersion medium. The results are shown in Table 4. The water-soluble sizing agent is eluted in water at a constant rate, and most of the water-soluble sizing agent is eluted after 5 minutes. It can be seen that the film formed by the sizing agent shows water solubility. That is, the carbon fiber bundles shown in the examples are considered to have obtained high fiber opening properties because the water solubility of the sizing agent is appropriately controlled. On the other hand, in Comparative Examples 4 to 7, it can be seen that even when the filter paper to which the sizing agent is adhered is immersed in water for 5 minutes, the elution amount is small and the film once formed is hardly soluble in water. That is, it is considered that since the water solubility of the sizing agent is low, the affinity for water is insufficient, the fiber bundle is not dispersed, and the fiber opening property is hardly exhibited.

Figure 0005561180
Figure 0005561180

表2の実施例、表3および表4の比較例より、以下のことが明らかである。   From the examples in Table 2 and the comparative examples in Table 3 and Table 4, the following is clear.

すなわち、実施例に示される、SP値が適当に制御されたポリウレタン系サイジング剤では、炭素繊維の取り扱い性、集束性および開繊性がバランスよく制御されており、特に炭素繊維束の濃度を上げた場合でも、良好な開繊性を示す。また、ドレープ値も適切な範囲に制御できているため、ボビンへの巻取りが容易で毛羽の少ない、取り扱い性に優れた炭素繊維束が得られていると言える。   That is, in the polyurethane-based sizing agent whose SP value is appropriately controlled as shown in the examples, the handling property, the bundling property and the opening property of the carbon fiber are controlled in a well-balanced manner, and in particular, the concentration of the carbon fiber bundle is increased. Even if it shows, it shows a good spreadability. In addition, since the drape value can be controlled within an appropriate range, it can be said that a carbon fiber bundle that is easy to wind on a bobbin, has less fuzz, and has excellent handleability is obtained.

1 炭素繊維束
2 直方体の台
3 ドレープ値
1 Carbon fiber bundle 2 Rectangular base 3 Drape value

Claims (7)

炭素繊維とサイジング剤を有してなる炭素繊維束において、前記サイジング剤は、SP値が11.2〜13.3の水溶性ポリウレタン樹脂からなり、該サイジング剤が前記炭素繊維に0.5〜7質量%の割合で付着している水系プロセス用炭素繊維束。 In a carbon fiber bundle having carbon fibers and a sizing agent, the sizing agent is made of a water-soluble polyurethane resin having an SP value of 11.2 to 13.3, and the sizing agent is 0.5 to A carbon fiber bundle for an aqueous process attached at a rate of 7% by mass. 前記サイジング剤が、重量平均分子量が4,000以上21,000以下のポリエチレングリコールユニットを含む水溶性ポリウレタンである、請求項1記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for water-based processes according to claim 1, wherein the sizing agent is a water-soluble polyurethane containing a polyethylene glycol unit having a weight average molecular weight of 4,000 to 21,000. 前記サイジング剤において、ウレタンユニットを構成するイソシアネートがトリレンジイソシアネートである、請求項1または2に記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for aqueous processes according to claim 1 or 2, wherein in the sizing agent, the isocyanate constituting the urethane unit is tolylene diisocyanate. 前記サイジング剤において、ウレタンユニットを構成するイソシアネートがイソホロンジイソシアネートである、請求項1〜3のいずれかに記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for aqueous processes according to any one of claims 1 to 3, wherein in the sizing agent, the isocyanate constituting the urethane unit is isophorone diisocyanate. ドレープ値が2〜20cmである、請求項1〜4のいずれかに記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for aqueous processes according to any one of claims 1 to 4, wherein the drape value is 2 to 20 cm. 前記炭素繊維束が1,000〜60,000本の単繊維からなる、請求項1〜5のいずれかに記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for aqueous processes according to any one of claims 1 to 5, wherein the carbon fiber bundle is composed of 1,000 to 60,000 single fibers. 前記炭素繊維束が繊維長1〜20mmのチョップド繊維である、請求項1〜6のいずれかに記載の水系プロセス用炭素繊維束。 The carbon fiber bundle for aqueous processes according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbon fiber bundle is a chopped fiber having a fiber length of 1 to 20 mm.
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