JP5741836B2 - Unidirectional reinforced fabric and method for producing the same, prepreg and carbon fiber composite material using the same - Google Patents

Unidirectional reinforced fabric and method for producing the same, prepreg and carbon fiber composite material using the same Download PDF

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Description

本発明は、炭素繊維束を用いて形成された一方向強化織物、炭素繊維束を用いて一方向強化織物を製造する方法、該一方向強化織物を用いたプリプレグおよび炭素繊維複合材料に関する。   The present invention relates to a unidirectional reinforcing fabric formed using a carbon fiber bundle, a method for producing a unidirectional reinforcing fabric using a carbon fiber bundle, a prepreg using the unidirectional reinforcing fabric, and a carbon fiber composite material.

橋脚やトンネルの補強などの土建用途において炭素繊維複合材料は非常に有用である。特に縦糸である炭素繊維が横糸によって拘束された一方向強化織物と樹脂を複合させた炭素繊維複合材料は土建用途において広く用いられており、更なる高性能化が求められている。   Carbon fiber composites are very useful in earth building applications such as bridge piers and tunnel reinforcements. In particular, a carbon fiber composite material in which a carbon fiber as a warp is combined with a resin and a unidirectionally reinforced fabric in which carbon fibers are constrained by a weft is widely used in earthwork applications, and further improvement in performance is required.

一般に炭素繊維複合材料の高性能化には、炭素繊維そのものの高性能化や炭素繊維と樹脂との界面の最適化のほかに、炭素繊維複合材料中の炭素繊維の直線性を保つことが必要である。しかし土建用途では、屋外において手作業で、炭素繊維に樹脂を含浸させてプリプレグとし、さらにこれを硬化させる操作を行うため、炭素繊維の直線性を充分に保てる環境には無い。したがって、作業環境によらず炭素繊維の直線性の保つ工夫がなされてきた。   In general, to improve the performance of carbon fiber composite materials, it is necessary to maintain the linearity of the carbon fibers in the carbon fiber composite material in addition to improving the performance of the carbon fiber itself and optimizing the interface between the carbon fiber and the resin. It is. However, in an earthenware application, since carbon fiber is impregnated manually with a resin to form a prepreg and further cured, it is not in an environment where the linearity of the carbon fiber can be sufficiently maintained. Therefore, the device which maintains the linearity of carbon fiber has been made regardless of the working environment.

例えば特許文献1には、炭素繊維束を縦糸および横糸とした平織組織の織物において、炭素繊維束を扁平にすることで、該織物の、縦糸である繊維束の幅方向に垂直な断面において、縦糸の直線性の乱れを表わす角度を1度以下にする方法が記載されている。   For example, in Patent Document 1, in a woven fabric having a plain weave structure in which a carbon fiber bundle is a warp and a weft, by flattening the carbon fiber bundle, in a cross section perpendicular to the width direction of the fiber bundle that is the warp, A method is described in which the angle representing the disturbance of the linearity of the warp is set to 1 degree or less.

特許第3279048号公報Japanese Patent No. 3279048

しかし特許文献1は、扁平な炭素繊維束の織物の、該炭素繊維束の幅方向に垂直な断面における、炭素繊維の直線性を規定しているのみで、織物面を上方から見たときの、炭素繊維の直線性は規定していない。炭素繊維束の織物に手作業で樹脂を展開させ含浸させるには、一般に刷毛やロールを織物面に押し当てて、これをスライドさせる動作がある。この動作によって、織物面を上方から見たときの、炭素繊維の直線性が低下することがあり、これが物性低下につながるおそれがある。   However, Patent Document 1 only defines the linearity of carbon fibers in a cross section perpendicular to the width direction of the carbon fiber bundle of a flat carbon fiber bundle fabric, and when the fabric surface is viewed from above. The linearity of carbon fiber is not specified. In order to spread and impregnate the resin in the carbon fiber bundle fabric manually, there is generally an operation of pressing a brush or a roll against the fabric surface and sliding it. By this operation, the linearity of the carbon fiber when the fabric surface is viewed from above may be lowered, which may lead to a decrease in physical properties.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、炭素繊維束を用いて形成された一方向強化織物であって、樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくく、織物中の炭素繊維の直線性が保たれる一方向強化織物、その製造方法、該一方向強化織物を用いたプリプレグおよび炭素繊維複合材料を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a unidirectional reinforced fabric formed using a carbon fiber bundle, and the fabric loses its shape even in various molding processing environments such as resin impregnation operations. An object of the present invention is to provide a unidirectionally reinforced fabric that is difficult to maintain the linearity of carbon fibers in the woven fabric, a method for producing the same, a prepreg using the unidirectionally reinforced fabric, and a carbon fiber composite material.

本発明は以下の[1]〜[8]である。
[1]炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる一方向強化織物であって、以下の条件イ、ロ、およびニを満たすとともに、以下の条件ハ−1および/またはハ−2を満たす、一方向強化織物。
条件イ:一方向強化織物の目付けが100g/m以上500g/m以下である。
条件ロ:以下の測定方法(ロ)で測定した、一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上である。
条件ハ−1:以下の測定方法(ハ−1)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ハ−2:以下の測定方法(ハ−2)で測定した、一方向強化織物と樹脂との硬化物において、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ニ:以下の測定方法(ニ)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度が92%以下である。
The present invention includes the following [1] to [8].
[1] A unidirectional reinforced fabric comprising warp yarns composed of carbon fiber bundles and weft yarns that restrain the warp yarns, satisfying the following conditions (a), (b), and (d), and satisfying the following conditions c-1 and / or h A unidirectional reinforced fabric satisfying 2.
Condition A: The basis weight of the unidirectional reinforcing fabric is 100 g / m 2 or more and 500 g / m 2 or less.
Condition b: The cantilever value of the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (b) is 170 mm or more.
Condition C-1: The degree of orientation of single fibers in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measurement method (C-1) is 91% or more.
Condition C-2: In a cured product of a unidirectionally reinforced fabric and a resin measured by the following measurement method (C-2), the degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the cured product is 91% or more. is there.
Condition d: The roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (d) is 92% or less.

[測定方法(ロ)]
(手順1)一方向強化織物から、縦糸の繊維軸方向に40cm、縦糸の繊維軸に垂直方向に1インチとなる大きさの試験片を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験片を載せ、該試験片の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aにあわせる。該試験片の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験片の端部が斜面と接触した時点で押さえ板の移動を停止させる。
(手順4)押さえ板の移動距離を一方向強化織物のカンチレバー値とする。
[Measurement method (b)]
(Procedure 1) A test piece having a size of 40 cm in the warp fiber axis direction and 1 inch in the direction perpendicular to the warp fiber axis is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Place the test piece on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. Align with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test piece, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the pressing plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the pressing plate is stopped when the end of the test piece comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate is the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric.

[測定方法(ハ−1)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)光学顕微鏡を用いて前記試験片の観察像を得る。観察方向は一方向強化織物の面に対して垂直方向、観察倍率は50倍、観察する場所は横糸付近の炭素繊維束部分とする。
(手順3)前記観察像を2次元フーリエ変換して、変換像を得る。
(手順4)前記変換像において原点をから一定半径での輝度情報を周方向に取得して、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルを得る。該一定半径は、観察像における20μm周期に相当する長さとする。
(手順5)前記1次元プロファイルには、炭素繊維の周期由来の2つのピークが、角度にして180度異なる位置にある。ピークが、角度にして0度または360度で分割されているものについては、これをピークと認定しない。ピークが2つあるものについては任意のピークを、ピークが1つのものはそのピークを、解析対象ピークとする。
(手順6)前記解析対象ピークをガウス関数とローレンツ関数の合成曲線でフィッティングさせて、得られた合成曲線の半価幅を求める。半価幅とは、合成曲線のピーク高さの半分になる低角側の角度θ1と広角側の角度θ2の差θ2−θ1である。
(手順7)前記半価幅を用いて下式(1−1)から配向度を求める。
配向度[%]=(180−半価幅)/180×100 …式(1−1)
[Measurement method (C-1)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) An observation image of the test piece is obtained using an optical microscope. The observation direction is a direction perpendicular to the surface of the unidirectional reinforcing fabric, the observation magnification is 50 times, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 3) A two-dimensional Fourier transform is performed on the observed image to obtain a transformed image.
(Procedure 4) In the converted image, luminance information at a constant radius from the origin is acquired in the circumferential direction, and a one-dimensional profile is obtained with the horizontal axis representing the angle and the vertical axis representing the luminance information. The constant radius is a length corresponding to a period of 20 μm in the observation image.
(Procedure 5) In the one-dimensional profile, two peaks derived from the period of the carbon fiber are at positions different by 180 degrees in angle. If the peak is divided by 0 degrees or 360 degrees in angle, this is not recognized as a peak. An analysis target peak is an arbitrary peak for two peaks and a peak for one peak.
(Procedure 6) The analysis target peak is fitted with a composite curve of a Gaussian function and a Lorentz function, and the half width of the obtained composite curve is obtained. The half width is a difference θ2−θ1 between the angle θ1 on the low angle side and the angle θ2 on the wide angle side, which is half the peak height of the composite curve.
(Procedure 7) The degree of orientation is obtained from the following formula (1-1) using the half width.
Degree of orientation [%] = (180−half width) / 180 × 100 Formula (1-1)

[測定方法(ハ−2)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)少なくとも片面に離型処理を施した1辺が20cmの正方形の離型フィルムを2枚用意する。
(手順3)前記離型フィルムの1枚を離型処理面が上になるように置いて、この中心部にエポキシ樹脂を3g滴下して、さらにこの上に手順1で得た試験片を載せる。次に該試験片の中心にエポキシ樹脂を3g滴下して、その上にもう1枚の離型フィルムを離型処理面が下になるように載せて、積層物を得る。次に該積層物に、大きさが21cm×23cm×4mmで重さが0.6kgのガラス板を載せて3分間静置させた後、該ガラス板の上に底面が11cm×12cmの四角形で重さが10.5kgの錘を載せて5日間静置させることによりエポキシ樹脂を硬化させる。この後、前記錘とガラス板を外し、さらに2枚の離型フィルムをはがして、一方向強化織物の試験片とエポキシ樹脂硬化物が一体化された一方向強化織物樹脂硬化物を得る。本手順におけるエポキシ樹脂は、コニシ(株)製のボンドE2500S(製品名。主剤/硬化剤=2/1(質量比)。)を使用する。
(手順4)得られた一方向強化織物樹脂硬化物の中央部に評価対象領域を設ける。評価対象領域は、2辺が繊維軸方向に平行となるような1辺が4cmの正方形とする。光学顕微鏡を用いて前記評価対象領域を、一方向強化織物樹脂硬化物の面に対して垂直方向から観察して観察像を得る。観察の条件は、観察倍率50倍、落斜照明、暗視野として、観察場所は炭素繊維束部分であって横糸の近くとする。
(手順5)以下、前記測定方法(ハ−1)における手順3〜7と同様にして、配向度を求める。
[Measurement method (C-2)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Two square release films each having a side of 20 cm and having a release treatment on at least one side are prepared.
(Procedure 3) Place one sheet of the release film with the release treatment surface facing upward, drop 3 g of epoxy resin on the center, and place the test piece obtained in Procedure 1 on this. . Next, 3 g of an epoxy resin is dropped on the center of the test piece, and another release film is placed on the test piece so that the release treatment surface faces down to obtain a laminate. Next, a glass plate having a size of 21 cm × 23 cm × 4 mm and a weight of 0.6 kg was placed on the laminate and allowed to stand for 3 minutes, and then the bottom of the glass plate was a square having a size of 11 cm × 12 cm. The epoxy resin is cured by placing a weight of 10.5 kg and allowing to stand for 5 days. Thereafter, the weight and the glass plate are removed, and the two release films are peeled off to obtain a unidirectional reinforced fabric resin cured product in which the unidirectional reinforced fabric test piece and the epoxy resin cured product are integrated. As the epoxy resin in this procedure, Bond E2500S (product name, main agent / curing agent = 2/1 (mass ratio)) manufactured by Konishi Co., Ltd. is used.
(Procedure 4) An evaluation object region is provided at the center of the obtained unidirectional reinforced fabric resin cured product. The evaluation target region is a square having a side of 4 cm so that the two sides are parallel to the fiber axis direction. Using the optical microscope, the said evaluation object area | region is observed from a perpendicular | vertical direction with respect to the surface of a unidirectional reinforced textile resin cured | curing material, and an observation image is obtained. The observation conditions are an observation magnification of 50 times, a slanted illumination, and a dark field, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 5) Hereinafter, the degree of orientation is determined in the same manner as in Procedures 3 to 7 in the measurement method (C-1).

[測定方法(ニ)]
(手順1)一方向強化織物に樹脂を含浸させ硬化させて硬化物を得る。
(手順2)前記硬化物の、炭素繊維束の繊維軸に垂直方向の断面の研磨面を得る。
(手順3)前記研磨面を、研磨面に対して垂直方向から、顕微鏡を用いて観察して、単繊維断面の観察像を得る。
(手順4)前記観察像から単繊維断面の最小フェレ径と最大フェレ径を求める。
(手順5)前記最小フェレ径と最大フェレ径から下式(1−2)を用いて単繊維断面の真円度を求める。
真円度[%]=最小フェレ径/最大フェレ径×100 …式(1−2)
[Measurement method (d)]
(Procedure 1) A unidirectional reinforced fabric is impregnated with a resin and cured to obtain a cured product.
(Procedure 2) A polished surface having a cross section perpendicular to the fiber axis of the carbon fiber bundle of the cured product is obtained.
(Procedure 3) The polished surface is observed with a microscope from a direction perpendicular to the polished surface to obtain an observation image of a single fiber cross section.
(Procedure 4) The minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter of the cross section of the single fiber are obtained from the observed image.
(Procedure 5) The roundness of the cross section of the single fiber is obtained from the minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter using the following equation (1-2).
Roundness [%] = minimum ferret diameter / maximum ferret diameter × 100 Formula (1-2)

[2] 前記炭素繊維束が、以下の炭素繊維用サイジング剤を付着させた炭素繊維束である、[1]の一方向強化織物。
分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とのエステルであって、分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物(A)と、
硬化物の引張伸び率が40%以上の2官能タイプのウレタンアクリレートオリゴマー(B)と、
スチレン系エラストマー樹脂(C−1)、フェノキシ樹脂(C−2)、およびテルペン樹脂(C−3)からなる群から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂(C)を含有し、
前記化合物(A)と前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)との含有量の比(質量比)が、ウレタンアクリレートオリゴマー(B)/化合物(A)=1/3〜2/1の範囲内であり、
全サイジング成分中に占める前記化合物(A)および前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)の合計量の割合が18質量%以上であり、かつ
全サイジング成分中に占める前記熱可塑性樹脂(C)の割合が5〜40質量%の範囲である炭素繊維用サイジング剤。
[2] The unidirectional reinforcing fabric according to [1], wherein the carbon fiber bundle is a carbon fiber bundle to which the following carbon fiber sizing agent is attached.
An ester of an epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule and an unsaturated monobasic acid, the compound having at least one epoxy group in the molecule (A);
A bifunctional urethane acrylate oligomer (B) having a tensile elongation of the cured product of 40% or more;
Containing one or more thermoplastic resins (C) selected from the group consisting of a styrene elastomer resin (C-1), a phenoxy resin (C-2), and a terpene resin (C-3);
The ratio (mass ratio) of the content of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B) is within the range of urethane acrylate oligomer (B) / compound (A) = 1/3 to 2/1.
The ratio of the total amount of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B) in all sizing components is 18% by mass or more, and the ratio of the thermoplastic resin (C) in all sizing components is 5%. Carbon fiber sizing agent in a range of ˜40 mass%.

[3] 前記炭素繊維用サイジング剤が、さらに、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物とジカルボン酸化合物とのエステルであって、その酸価が50以上であるエステル化合物(D)を含み、該エステル化合物(D)の含有量が、前記化合物(A)および前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)の合計量の2.0質量倍以下である、[2]の一方向強化織物。 [3] The carbon fiber sizing agent further includes an ester compound (D) of an alkylene oxide adduct of bisphenols and a dicarboxylic acid compound, the acid value of which is 50 or more, and the ester compound The unidirectionally reinforced fabric of [2], wherein the content of (D) is 2.0 mass times or less of the total amount of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B).

[4] 以下の測定方法(ホ)で測定した、前記炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の一方向強化織物。
[測定方法(ホ)]
(手順1)炭素繊維束から長さ40cmの試験用炭素繊維束を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験用炭素繊維束を載せ、該試験用炭素繊維束の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aあわせる。該試験用炭素繊維束の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験用炭素繊維束の端部が斜面と接触した時点で押え板の移動を停止させる。
(手順4)手順3における押さえ板の移動距離を数値xとする。
(手順5)次に試験用炭素繊維束を表裏かつ両端の位置を反転させて、手順2から4と同じ手順で移動距離yを得る。
(手順6)数値xと数値yの平均値を炭素繊維束のカンチレバー値とする。
[4] The unidirectional reinforcing fabric according to any one of [1] to [3], wherein a cantilever value of the carbon fiber bundle measured by the following measurement method (e) is 200 mm or more.
[Measurement method (e)]
(Procedure 1) A test carbon fiber bundle having a length of 40 cm is cut out from the carbon fiber bundle.
(Procedure 2) The test carbon fiber bundle is placed on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. The end of the fiber bundle is aligned with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test carbon fiber bundle, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the presser plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the presser plate is stopped when the end of the test carbon fiber bundle comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate in the procedure 3 is a numerical value x.
(Procedure 5) Next, the test carbon fiber bundle is turned upside down and the positions of both ends are reversed, and the moving distance y is obtained in the same procedure as in Procedures 2 to 4.
(Procedure 6) The average value of the numerical value x and the numerical value y is set as the cantilever value of the carbon fiber bundle.

[5] [1]〜[4]のいずれか1項に記載の一方向強化織物に樹脂を含浸させてなるプリプレグ。
[6] [5]のプリプレグを硬化させてなる炭素繊維複合材料。
[5] A prepreg obtained by impregnating the unidirectional reinforced fabric according to any one of [1] to [4] with a resin.
[6] A carbon fiber composite material obtained by curing the prepreg of [5].

[7] 炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が以下の条件ロ、およびニを満たすとともに、以下の条件ハ−1および/またはハ−2を満たすとき、該一方向強化織物が得られた製造条件において、縦糸の繊維密度を調整することによって、目付けが100g/m以上500g/m以下の一方向強化織物を製造する、一方向強化織物の製造方法。
条件ロ:上記の測定方法(ロ)で測定した、一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上である。
条件ハ−1:上記の測定方法(ハ−1)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ハ−2:上記の測定方法(ハ−2)で測定した、一方向強化織物と樹脂との硬化物において、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ニ:上記の測定方法(ニ)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度が92%以下である。
[7] A unidirectional reinforcing woven fabric having a weight per unit area of 200 g / m 2 consisting of a warp consisting of a carbon fiber bundle and a weft binding the warp is manufactured, and the obtained unidirectional reinforcing woven fabric has the following conditions When the following conditions C-1 and / or C-2 are satisfied, the basis weight is 100 g / m 2 or more and 500 g by adjusting the fiber density of the warp yarn in the production conditions where the unidirectional reinforced fabric is obtained. / m 2 to produce the following unidirectional reinforcing fabric manufacturing method of the unidirectional reinforcing fabric.
Condition b: The cantilever value of the unidirectionally reinforced fabric measured by the measurement method (b) is 170 mm or more.
Condition C-1: The degree of orientation of the single fibers in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the measurement method (C-1) is 91% or more.
Condition C-2: In the cured product of the unidirectionally reinforced fabric and the resin measured by the above measurement method (C-2), the degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the cured product is 91% or more. is there.
Condition d: The roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the measurement method (d) is 92% or less.

[8] 上記の測定方法(ホ)で測定した、前記炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上である、[7]の一方向強化織物の製造方法。 [8] The method for producing a unidirectional reinforced fabric according to [7], wherein a cantilever value of the carbon fiber bundle measured by the measurement method (e) is 200 mm or more.

本発明の一方向強化織物は、炭素繊維束を用いて形成された一方向強化織物であって、樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくく、織物中の炭素繊維の直線性が良好に保たれる。
本発明の一方向強化織物の製造方法によれば、炭素繊維束を用いて形成された一方向強化織物であって、樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくく、織物中の炭素繊維の直線性が保たれる一方向強化織物が得られる。
本発明のプリプレグは、炭素繊維の直線性に優れる。
本発明の炭素繊維複合材料は、炭素繊維の直線性に優れる。
The unidirectional reinforced fabric of the present invention is a unidirectional reinforced fabric formed using carbon fiber bundles, and is less likely to lose its shape even in various working environments such as resin impregnation operations. The linearity of the carbon fiber is kept good.
According to the method for producing a unidirectional reinforced fabric of the present invention, a unidirectional reinforced fabric formed using a carbon fiber bundle, and the woven fabric loses its shape even in various working environments such as a resin impregnation operation. A unidirectional reinforced fabric that is less likely to occur and that maintains the linearity of the carbon fibers in the fabric is obtained.
The prepreg of the present invention is excellent in carbon fiber linearity.
The carbon fiber composite material of the present invention is excellent in carbon fiber linearity.

一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the cantilever value of a unidirectional reinforcement fabric. 一方向強化織物と樹脂との硬化物における炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the orientation degree of the single fiber in the carbon fiber bundle in the hardened | cured material of a unidirectional reinforcement fabric and resin. 一方向強化織物と樹脂との硬化物における炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the orientation degree of the single fiber in the carbon fiber bundle in the hardened | cured material of a unidirectional reinforcement fabric and resin. 一方向強化織物と樹脂との硬化物における炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the orientation degree of the single fiber in the carbon fiber bundle in the hardened | cured material of a unidirectional reinforcement fabric and resin. 炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the measuring method of the orientation degree of the single fiber in a carbon fiber bundle.

<一方向強化織物>
本発明の一方向強化織物は、炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸から構成される。「一方向強化」とは、強化繊維である炭素繊維束が一方向に配列していることを意味する。「縦糸を拘束する横糸」とは、縦糸である炭素繊維束がばらけないように、かつ束の径方向に移動しないように、横糸によって縦糸の動きが制限されていることを意味する。
縦糸である炭素繊維束を構成する炭素繊維は、ピッチ、レーヨンあるいはポリアクリロニトリルなどのいずれの原料物質から得られたものであってもよく、高強度タイプ(低弾性率炭素繊維)、中高弾性炭素繊維又は超高弾性炭素繊維のいずれでもよい。
炭素繊維束は、サイジング剤を付着させた炭素繊維束(以下、サイジング処理炭素繊維束ということもある。)であることが好ましい。
<One-way reinforced fabric>
The unidirectional reinforcing fabric of the present invention is composed of warp yarns composed of carbon fiber bundles and weft yarns for restraining the warp yarns. “One-way reinforcement” means that carbon fiber bundles that are reinforcing fibers are arranged in one direction. The term “weft yarn that restrains the warp yarn” means that the movement of the warp yarn is restricted by the weft yarn so that the carbon fiber bundle that is the warp yarn does not come apart and does not move in the radial direction of the bundle.
The carbon fiber constituting the carbon fiber bundle which is the warp may be obtained from any raw material such as pitch, rayon, polyacrylonitrile, etc., high strength type (low elastic modulus carbon fiber), medium high elasticity carbon Either fiber or ultrahigh elasticity carbon fiber may be used.
The carbon fiber bundle is preferably a carbon fiber bundle to which a sizing agent is attached (hereinafter also referred to as a sizing-treated carbon fiber bundle).

横糸は、縦糸である炭素繊維束を拘束できれば特に限定されないが、加熱することで成分の一部を溶融させて、縦糸と強固に接着させることができる熱融着繊維を用いることが好ましい。
熱融着繊維としては、室温より高い温度(熱融着温度)で溶融し接着性を示す繊維、熱融着性を示す物質を表面に付着させた繊維、熱融着繊維と融着性を示さない繊維との撚糸等が挙げられる。
熱融着繊維の具体例としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン等の熱融着性を示す樹脂からなる繊維;それらの繊維を易融着処理した繊維;ガラス繊維などの融着性を示さない繊維の表面に、このような熱融着性を示す樹脂を付着させた繊維;ガラス繊維と熱融着繊維の撚糸等が挙げられる。
横糸が熱融着繊維である場合、炭素繊維束からなる縦糸を一方向に引き揃え、これと直交する方向に熱融着繊維を間隔をおいて配置し、熱融着することにより、縦糸が横糸によって拘束された一方向強化織物が得られる。横糸を配置する方法は、炭素繊維束を縦糸に、熱融着繊維を横糸として織機を用いて織る方法でもよく、炭素繊維束の表面に熱融着繊維を単に置く方法でもよい。
The weft is not particularly limited as long as the carbon fiber bundle that is the warp can be constrained, but it is preferable to use a heat-bonded fiber that can melt a part of the component by heating and can be firmly bonded to the warp.
As the heat-fusible fiber, a fiber that melts at a temperature higher than room temperature (heat-fusing temperature) and exhibits adhesiveness, a fiber in which a substance exhibiting heat-fusible property is adhered to the surface, and a heat-fusible fiber and fusible Examples thereof include twisted yarn with fibers not shown.
Specific examples of heat-bonding fibers include fibers made of a resin that exhibits heat-fusibility, such as polyethylene, polyester, polypropylene, and nylon; fibers obtained by easily fusing these fibers; and fusibility of glass fibers and the like. Examples thereof include fibers in which a resin exhibiting such heat-fusibility is attached to the surface of a non-fiber, such as twisted yarns of glass fibers and heat-fusible fibers.
When the weft is a heat-sealed fiber, the warp yarns made of carbon fiber bundles are aligned in one direction, the heat-bonded fibers are arranged at intervals in the direction perpendicular to this, and the warp yarn is A unidirectional reinforced fabric constrained by the weft is obtained. The method of arranging the weft may be a method of weaving using a loom with the carbon fiber bundle as the warp and the heat fusion fiber as the weft, or simply placing the heat fusion fiber on the surface of the carbon fiber bundle.

[条件イ:織物の目付け]
一方向強化織物の目付けは、縦糸の繊維密度で調整できる。また、縦糸である炭素繊維束のフィラメント数、炭素繊維の密度によっても変化する。目付けが小さいと、炭素繊維複合材料として使用する際に一方向強化織物の積層数を増やす必要があり、手間が多くなる。一方、目付けが大きいと一方向強化織物の厚みが増して取扱性が低下する。したがって、目付けを100〜500g/mとすることが好ましい。また、一方向強化織物に樹脂を含浸して炭素繊維複合材料とする際の、樹脂の良好な含浸性が得られやすい点で、100〜500g/mが好ましく、200〜300g/mがより好ましい。
[Condition I: Fabric weight]
The basis weight of the unidirectional reinforcing fabric can be adjusted by the fiber density of the warp. Moreover, it changes also with the number of filaments of the carbon fiber bundle which is a warp, and the density of carbon fiber. If the basis weight is small, it is necessary to increase the number of laminated unidirectional reinforcing fabrics when used as a carbon fiber composite material, which increases labor. On the other hand, if the basis weight is large, the thickness of the unidirectionally reinforced fabric increases and the handleability decreases. Therefore, the basis weight is preferably 100 to 500 g / m 2 . Further, when the carbon fiber composite material of resin-impregnated unidirectional reinforcing fabric, in that easy good impregnation property can be obtained in the resin is preferably 100~500g / m 2, 200~300g / m 2 is More preferred.

[条件ロ:一方向強化織物のカンチレバー値]
本発明における一方向強化織物のカンチレバー値は、下記の測定方法で得られる値であり、一方向強化織物の剛軟性を表す指標である。この値が大きいほど剛性が高いことを示す。本発明では、該一方向強化織物のカンチレバー値を170mm以上とする。好ましくは175mm以上である。
一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上であると、樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくい。例えば一方向強化織物に樹脂を含浸して炭素繊維複合材料とする際の作業環境に依らず、炭素繊維の直線性が保たれやすく、物性に優れる炭素繊維複合材料が得られる。
該カンチレバー値の上限は特に限定されないが、補強対象物は平面と限らず曲面や屈曲部を有する場合があり、これに隙間無く一方向強化織物を密着させる点からは500mm以下が好ましく、400mm以下がより好ましい。
一方向強化織物のカンチレバー値は、縦糸としてサイジング処理炭素繊維束を用いることによって増大し、サイジング剤の組成を変更することによって調整できる。また、一方向強化織物の目付けや、サイジング剤の付着量によっても変化する。
サイジング剤として、後述の炭素繊維用サイジング剤を用いることが好ましい。
[Condition B: Cantilever value of unidirectional reinforced fabric]
The cantilever value of the unidirectional reinforced fabric in the present invention is a value obtained by the following measurement method, and is an index representing the bending resistance of the unidirectional reinforced fabric. It shows that rigidity is so high that this value is large. In the present invention, the cantilever value of the unidirectional reinforcing fabric is set to 170 mm or more. Preferably it is 175 mm or more.
When the cantilever value of the unidirectionally reinforced fabric is 170 mm or more, the shape of the fabric is not easily lost even in various working environments such as a resin impregnation operation. For example, regardless of the working environment when a unidirectionally reinforced fabric is impregnated with a resin to obtain a carbon fiber composite material, it is possible to obtain a carbon fiber composite material in which the linearity of the carbon fibers is easily maintained and the physical properties are excellent.
The upper limit of the cantilever value is not particularly limited, but the object to be reinforced is not limited to a flat surface, and may have a curved surface or a bent portion. Is more preferable.
The cantilever value of the unidirectionally reinforced fabric is increased by using a sizing carbon fiber bundle as the warp and can be adjusted by changing the composition of the sizing agent. Moreover, it changes also with the fabric weight of a unidirectional reinforcement fabric, and the adhesion amount of a sizing agent.
As the sizing agent, a sizing agent for carbon fiber described later is preferably used.

[炭素繊維束のカンチレバー値]
また、縦糸である炭素繊維束として、下記の測定方法で得られる炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上であるものを用いると、一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上となりやすい。該炭素繊維束のカンチレバー値は220mm以上が好ましい。該炭素繊維束のカンチレバー値の上限は特に限定されないが、炭素繊維束の製造過程でのトラブルを避ける点からは700mm以下が好ましく、500mm以下がより好ましい。
炭素繊維束のカンチレバー値は、該炭素繊維束にサイジング剤を付着させることによって増大し、サイジング剤の組成を変更することによって調整できる。サイジング剤として、後述の炭素繊維用サイジング剤を用いることが好ましい。
縦糸としてサイジング処理炭素繊維束を用いる場合、本発明における炭素繊維束のカンチレバー値は、サイジング剤が付着された後の炭素繊維についての測定値である。
[Cantilever value of carbon fiber bundle]
Further, when a carbon fiber bundle that is a warp yarn has a cantilever value of a carbon fiber bundle obtained by the following measurement method of 200 mm or more, the cantilever value of the unidirectional reinforcing fabric is likely to be 170 mm or more. The cantilever value of the carbon fiber bundle is preferably 220 mm or more. The upper limit of the cantilever value of the carbon fiber bundle is not particularly limited, but is preferably 700 mm or less and more preferably 500 mm or less from the viewpoint of avoiding troubles in the process of producing the carbon fiber bundle.
The cantilever value of the carbon fiber bundle is increased by attaching a sizing agent to the carbon fiber bundle, and can be adjusted by changing the composition of the sizing agent. As the sizing agent, a sizing agent for carbon fiber described later is preferably used.
When a sizing-treated carbon fiber bundle is used as the warp, the cantilever value of the carbon fiber bundle in the present invention is a measured value for the carbon fiber after the sizing agent is attached.

[条件ハ:炭素繊維束中の単繊維の配向度]
本発明の一方向強化織物は、下記(条件ハ−1)または(条件ハ−2)の少なくとも1つを満たす。両方を満たしてもよい。
(条件ハ−1)下記の測定方法で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
本条件の配向度が高いほど、一方向強化織物における炭素繊維の直線性が高いことを示す。該配向度が91%以上である一方向強化織物に樹脂を含浸して炭素繊維複合材料とすると、炭素繊維の直線性が高く、物性に優れる炭素繊維複合材料が得られる。
[Condition C: Degree of orientation of single fiber in carbon fiber bundle]
The unidirectional reinforcing fabric of the present invention satisfies at least one of the following (Condition C-1) or (Condition C-2). Both may be satisfied.
(Condition C-1) The degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measurement method is 91% or more.
It shows that the linearity of the carbon fiber in a unidirectional reinforcement fabric is so high that the orientation degree of this condition is high. When a unidirectional reinforcing fabric having an orientation degree of 91% or more is impregnated with a resin to obtain a carbon fiber composite material, a carbon fiber composite material having high carbon fiber linearity and excellent physical properties can be obtained.

(条件ハ−2)一方向強化織物と樹脂との硬化物について、下記の測定方法で測定した、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
本条件の配向度が高いほど、一方向強化織物に樹脂を含浸して硬化させた硬化物における、炭素繊維の直線性が高いことを示す。後述の実施例に示されるように、該硬化物における単繊維の配向度は、樹脂を含浸させる前の一方向強化織物における単繊維の配向度(条件ハ−1)と同等かまたは低くなる。したがって、本条件の配向度が91%以上となるような、一方向強化織物を用いて炭素繊維複合材料を製造すると、炭素繊維の直線性が高く、物性に優れる炭素繊維複合材料が得られる。
(Condition C-2) About the cured product of the unidirectionally reinforced fabric and the resin, the degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the cured product, measured by the following measurement method, is 91% or more.
The higher the degree of orientation in this condition, the higher the linearity of carbon fibers in a cured product obtained by impregnating a unidirectionally reinforced fabric with a resin and curing it. As shown in the examples described later, the degree of single fiber orientation in the cured product is equal to or lower than the degree of single fiber orientation (condition C-1) in the unidirectional reinforcing fabric before impregnation with the resin. Therefore, when a carbon fiber composite material is produced using a unidirectional reinforced fabric such that the degree of orientation under these conditions is 91% or more, a carbon fiber composite material having high linearity of carbon fibers and excellent physical properties can be obtained.

(条件ハ−1)の配向度、または(条件ハ−2)の配向度は、いずれも、縦糸である炭素繊維束の種類、横糸の種類、一方向強化織物の製造条件によって変化し得る。これらの配向度を高くする方法としては、例えば、横糸の引張り弾性率が縦糸のストランド弾性率より低くなるように両者の材質を選択する方法、後述の炭素繊維用サイジング剤を使用した炭素繊維束を用いて一方向強化織物を作製する方法等が挙げられる。   The degree of orientation in (Condition C-1) or the degree of orientation in (Condition C-2) can vary depending on the type of carbon fiber bundles that are warp yarns, the type of weft yarns, and the production conditions of the unidirectional reinforcing fabric. Examples of methods for increasing the degree of orientation include, for example, a method of selecting both materials so that the tensile elastic modulus of the weft yarn is lower than the strand elastic modulus of the warp yarn, and a carbon fiber bundle using a carbon fiber sizing agent described later. And the like, and the like.

[条件ニ:単繊維断面の真円度]
本発明における、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度は、下記の測定方法で得られる値である。
該真円度が100%に近いほど、つまり単繊維断面が真円に近づくほど、炭素繊維束の集束性が高まり、樹脂含浸性が低下する。炭素繊維束の樹脂含浸性が低いと、一方向強化織物に樹脂を含浸したプリプレグを硬化させて炭素繊維複合材料としたときに、炭素繊維複合材料の物性低下が生じやすい。したがって該真円度は95%以下が好ましく、92%以下がより好ましい。
単繊維断面の真円度は、炭素繊維の製造条件によって変化する。例えば炭素繊維の前駆体繊維を乾湿式紡糸で得ると該真円度が高くなる傾向があり、湿式紡糸で得ると該真円度が低くなる傾向にある。
または、市販の炭素繊維束のうちで、該単繊維断面の真円度が好ましい範囲にあるものを選択して使用してもよい。
[Condition D: Roundness of single fiber cross section]
In the present invention, the roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforcing fabric is a value obtained by the following measuring method.
The closer the roundness is to 100%, that is, the closer the cross section of the single fiber is to a perfect circle, the higher the convergence of the carbon fiber bundle and the lower the resin impregnation property. When the resin impregnation property of the carbon fiber bundle is low, when the prepreg obtained by impregnating the unidirectionally reinforced fabric with the resin is cured to form a carbon fiber composite material, the physical properties of the carbon fiber composite material are likely to deteriorate. Therefore, the roundness is preferably 95% or less, and more preferably 92% or less.
The roundness of the single fiber cross section varies depending on the production conditions of the carbon fiber. For example, when a carbon fiber precursor fiber is obtained by dry and wet spinning, the roundness tends to be high, and when it is obtained by wet spinning, the roundness tends to be low.
Or you may select and use what has the roundness of this single fiber cross section in a preferable range among commercially available carbon fiber bundles.

<一方向強化織物の製造方法>
縦糸と横糸から本発明の一方向強化織物を製造する方法は、公知の一方向強化織物の製造方法を適宜用いることができる。本発明の一方向強化織物は、前記条件イ、ロ、およびニを満たすとともに、前記条件ハ−1および/またはハ−2を満たすため、後述の実施例に示されるように、樹脂含浸前にあっては炭素繊維束の直線性が高く、かつ樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくく、炭素繊維束の直線性が保たれやすい。
縦糸である炭素繊維束として、上記の炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上であるものを用いると、これらの条件を満たす一方向強化織物が得られやすい。
<Method for producing unidirectional reinforced fabric>
As a method for producing the unidirectional reinforced fabric of the present invention from the warp and the weft, a known method for producing a unidirectional reinforced fabric can be appropriately used. The unidirectional reinforcing fabric of the present invention satisfies the above conditions (i), (b), and (d) and satisfies the above conditions c-1 and / or c-2. In this case, the linearity of the carbon fiber bundle is high, and the woven fabric is not easily deformed even in various molding work environments such as resin impregnation, and the linearity of the carbon fiber bundle is easily maintained.
When the carbon fiber bundle that is the warp yarn has a cantilever value of 200 mm or more, the unidirectional reinforcing fabric that satisfies these conditions can be easily obtained.

また、後述の実施例に示されるように、同じ炭素繊維束を用いて製造した一方向強化織物であっても、縦糸の繊維密度が増大して一方向強化織物の目付けが増大すると、上記(条件ロ)の一方向強化織物のカンチレバー値は上昇し、上記(条件ハ−1)および(条件ハ−2)の配向度はいずれもやや上昇する傾向がある。上記(条件ニ)の単繊維断面の真円度はほとんど変化しない。
したがって、炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が上記(条件ロ)および(条件ニ)を満たすとともに、上記(条件ハ−1)および/または(条件ハ−2)を満たすとき、該一方向強化織物が得られた製造条件において、縦糸の繊維密度を調整することによって、目付けが100g/m以上500g/m以下の一方向強化織物を製造することによって、樹脂含浸の操作などの各種成型加工の作業環境においても織物の型崩れが生じにくい一方向強化織物が得られる。
本方法においても、炭素繊維束は、上記の炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上であるものを用いることが好ましい。
Further, as shown in the examples described later, even in the case of a unidirectional reinforcing fabric manufactured using the same carbon fiber bundle, when the fiber density of the warp increases and the basis weight of the unidirectional reinforcing fabric increases, Condition b) The cantilever value of the unidirectionally reinforced fabric increases, and the degree of orientation in the above (Condition C-1) and (Condition C-2) tends to increase slightly. The roundness of the cross section of the single fiber in the above (Condition D) hardly changes.
Therefore, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 consisting of a warp consisting of carbon fiber bundles and a weft binding the warp is manufactured, and the obtained unidirectional reinforced fabric is the above (condition b) and (condition d). ) And satisfying the above (Condition C-1) and / or (Condition C-2), the fabric weight is adjusted by adjusting the fiber density of the warp yarns in the production conditions where the unidirectional reinforced fabric is obtained. By producing a unidirectional reinforced fabric of 100 g / m 2 or more and 500 g / m 2 or less, a unidirectional reinforced fabric is obtained which is less likely to lose its shape even in various molding work environments such as resin impregnation operations.
Also in this method, it is preferable to use a carbon fiber bundle whose carbon fiber bundle has a cantilever value of 200 mm or more.

特に、炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が上記(条件ロ)および(条件ニ)を満たすとともに、上記(条件ハ−1)および/または(条件ハ−2)を満たすとき、該一方向強化織物が得られた製造条件において、縦糸の繊維密度を調整することによって、目付けが200g/mを超え500g/m以下である一方向強化織物を製造する方法によれば、上記(条件ロ)および(条件ニ)を満たすとともに、上記(条件ハ−1)および/または(条件ハ−2)を満たす一方向強化織物が得られる。
本方法においても、炭素繊維束は、上記の炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上であるものを用いることが好ましい。
In particular, a unidirectional reinforcing woven fabric having a basis weight of 200 g / m 2 consisting of warp yarns composed of carbon fiber bundles and weft binding the warp yarns was produced. ) And satisfying the above (Condition C-1) and / or (Condition C-2), the fabric weight is adjusted by adjusting the fiber density of the warp yarns in the production conditions where the unidirectional reinforced fabric is obtained. According to the method for producing a unidirectional reinforced fabric that exceeds 200 g / m 2 and is 500 g / m 2 or less, the above (Condition B) and (Condition D) are satisfied, and the above (Condition C-1) and / or ( A unidirectional reinforced fabric satisfying the condition C-2) is obtained.
Also in this method, it is preferable to use a carbon fiber bundle whose carbon fiber bundle has a cantilever value of 200 mm or more.

<プリプレグおよび炭素繊維複合材料>
本発明のプリプレグは、本発明の一方向強化織物に樹脂を含浸させて得られるものであり、該プリプレグに含浸した樹脂を硬化させることにより、本発明の炭素繊維複合材料が得られる。
一方向強化織物に含浸させる樹脂は、炭素繊維複合材料の分野において、炭素繊維からなる織物等に含浸させる樹脂として公知の樹脂を適宜用いることができる。本発明の一方向強化織物に樹脂を含浸させる方法、および該樹脂を硬化させる方法は、公知の方法を適宜用いることができる。
<Prepreg and carbon fiber composite material>
The prepreg of the present invention is obtained by impregnating the unidirectional reinforcing fabric of the present invention with a resin, and the carbon fiber composite material of the present invention is obtained by curing the resin impregnated in the prepreg.
As the resin impregnated in the unidirectionally reinforced fabric, a known resin can be appropriately used as a resin impregnated in a fabric made of carbon fiber in the field of carbon fiber composite materials. As a method for impregnating the unidirectional reinforcing fabric of the present invention with a resin and a method for curing the resin, known methods can be appropriately used.

<一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法>
上記(条件ロ)の一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法について説明する。なお、下記では測定条件、数値を限定している場合がある。これは測定者や測定環境の違いによる測定値の違いが発生することを防ぐためである。
<Measurement method of cantilever value of unidirectional reinforced fabric>
A method for measuring the cantilever value of the unidirectionally reinforced fabric described above (condition b) will be described. In the following, measurement conditions and numerical values may be limited. This is to prevent a difference in measurement value due to a difference in measurer or measurement environment.

まず一方向強化織物から繊維軸方向に20〜50cm、繊維軸に垂直方向に1インチ(1インチ=25.4mm)となる試験片を切り出す。50cmあれば測定に充分であり、20cmより短いと測定ができない場合がある。機械的に効率良く測定するには40cmに限定することが好ましい。   First, a test piece having a size of 20 to 50 cm in the fiber axis direction and 1 inch (1 inch = 25.4 mm) in the direction perpendicular to the fiber axis is cut out from the unidirectional reinforcing fabric. If it is 50 cm, it is sufficient for measurement, and if it is shorter than 20 cm, measurement may not be possible. In order to measure mechanically efficiently, it is preferable to limit to 40 cm.

次に、図1に示すような、水平面2と、水平面2の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面4とを有する測定台の水平面2に前記試験片1を載せ、前記試験片1の端部1aの端縁を、斜面4と水平面2との境界線Aにあわせる。その上に、図1に記載の押さえ板3を、その端部3aの端縁を境界線Aに合わせるように載せる。JIS規格(L1096)の45度カンチレバー法の測定機材がある場合はこれを転用することで簡便に一方向強化織物のカンチレバー値が求まるため、斜面4の傾斜角は45度とする。   Next, as shown in FIG. 1, the test piece 1 is placed on the horizontal surface 2 of the measuring table having the horizontal surface 2 and the inclined surface 4 having an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal surface 2, The edge of the end portion 1 a of the test piece 1 is aligned with the boundary line A between the slope 4 and the horizontal plane 2. On top of that, the pressing plate 3 shown in FIG. 1 is placed so that the edge of the end 3 a is aligned with the boundary line A. If there is a JIS standard (L1096) 45-degree cantilever method measuring device, the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric can be easily obtained by diverting it, so the inclination angle of the slope 4 is 45 degrees.

次に、押さえ板3を斜面4側に向かって水平に移動させる。このとき試験片1も押さえ板3に同伴されて斜面4側に移動し、試験片1の端部1aが自重により下方にたわむ。試験片1の端部1aが斜面4と接触した時点で押さえ板3の移動を停止させる。押さえ板3を斜面4側に水平移動させる際の速度は測定効率の短縮の観点から1cm/秒以上が好ましい。また、一方向強化織物のカンチレバー値の測定では一方向強化織物が自重によってたわむ現象を利用しているため、限界までたわむ前に試験片1を水平移動させると測定精度が低下する。したがって、水平移動の速度は3cm/秒以下が好ましい。すなわち、移動速度は1cm/秒以上、3cm/秒以下が好ましく、作業者間での測定値のバラツキを低減させるには2cm/秒に限定することがさらに好ましい。   Next, the pressing plate 3 is moved horizontally toward the slope 4 side. At this time, the test piece 1 is also moved by the holding plate 3 to the inclined surface 4 side, and the end 1a of the test piece 1 bends downward due to its own weight. When the end 1a of the test piece 1 comes into contact with the inclined surface 4, the movement of the pressing plate 3 is stopped. The speed at which the pressing plate 3 is horizontally moved to the inclined surface 4 side is preferably 1 cm / second or more from the viewpoint of shortening the measurement efficiency. Moreover, since the measurement of the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric uses a phenomenon in which the unidirectional reinforced fabric bends due to its own weight, the measurement accuracy decreases if the test piece 1 is horizontally moved before it is bent to the limit. Therefore, the horizontal movement speed is preferably 3 cm / second or less. That is, the moving speed is preferably 1 cm / second or more and 3 cm / second or less, and more preferably limited to 2 cm / second in order to reduce the variation in measured values among workers.

試験片1の端部1aが斜面4と接触するまでに、前記押さえ板3が移動した距離をカンチレバー値とする。該移動距離の計測は、前記押さえ板3に目盛りをふるか、測定台の水平面2に目盛りをふる方法で行うことができる。   The distance that the pressing plate 3 has moved before the end 1a of the test piece 1 contacts the inclined surface 4 is defined as a cantilever value. The movement distance can be measured by grading the pressing plate 3 or by grading the horizontal surface 2 of the measuring table.

<炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法>
上記(条件ハ−1)の一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法、および上記(条件ハ−2)の一方向強化織物と樹脂との硬化物において硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法について説明する。
なお、下記では測定装置や測定条件、数値を限定している場合がある。これは測定者や測定環境の違いによる測定値の違いが発生することを防ぐためである。
<Measurement method of orientation degree of single fiber in carbon fiber bundle>
Curing in the method for measuring the degree of orientation of single fibers in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforcing fabric (Condition C-1) and the cured product of the unidirectional reinforcing fabric and resin (Condition C-2) A method for measuring the degree of orientation of single fibers in the carbon fiber bundle constituting the object will be described.
In the following, the measurement device, measurement conditions, and numerical values may be limited. This is to prevent a difference in measurement value due to a difference in measurer or measurement environment.

上記(条件ハ−1)の配向度の測定では、一方向強化織物の面に垂直な方向から光学顕微鏡を用いて、該一方向強化織物を構成する炭素繊維束部分の観察像を得る。炭素繊維束は同一平面内に無いため、視野内で焦点が合うところと合わないところがある。この場合は一方向強化織物の上にガラス板を置くことによってこの現象は回避できる。観察条件は観察倍率50倍、落斜照明、暗視野とする。観察像を得るには、光学顕微鏡の鏡筒にCCDカメラを設置すればよい。一方向強化織物の物性は炭素繊維束を拘束する横糸付近の配向の乱れが影響しているので、観察する場所は炭素繊維束部分であって横糸の近くとする。
こうして得られた観察像を上記(条件ハ−1)の配向度の測定に用いる。
In the measurement of the degree of orientation in (Condition C-1), an observation image of the carbon fiber bundle portion constituting the unidirectional reinforcing fabric is obtained using an optical microscope from a direction perpendicular to the surface of the unidirectional reinforcing fabric. Since the carbon fiber bundles are not in the same plane, there are places where the focus is in the field of view and does not match. In this case, this phenomenon can be avoided by placing a glass plate on the unidirectional reinforcing fabric. The observation conditions are an observation magnification of 50 times, falling illumination, and a dark field. In order to obtain an observation image, a CCD camera may be installed in the lens barrel of the optical microscope. Since the physical properties of the unidirectional reinforcing fabric are affected by the disorder of the orientation in the vicinity of the weft that restrains the carbon fiber bundle, the observation place is the carbon fiber bundle portion and near the weft.
The observation image thus obtained is used for the measurement of the degree of orientation described in (Condition C-1).

上記(条件ハ−2)の硬化物についての配向度の測定では、測定に先立ち、一方向強化織物に樹脂を含浸させて硬化させる操作を行う必要がある。
まず一方向強化織物から繊維軸方向に10〜15cm、繊維軸に垂直方向に10〜15cmとなる大きさの正方形を切り出して一方向強化織物試験片を得る。この範囲よりも、試験片が小さいまたは大きいと、その後の作業性が低下する。試験片を切り出す際、一方向強化織物を直接ハサミで切断すると、切断面から繊維が毛羽となって露出するため、整った端面が得られない。そこで図5のように、一方向強化織物31上に、繊維軸方向(図中符号Xで示す。)に10cm、繊維軸方向Xに対して垂直方向に10cmとなる正方形状に幅12mmの粘着テープ32を貼り付け、この粘着テープ32の幅方向の中央部を切断することで、一辺が11.2cmの端面の整った、正方形の一方向強化織物試験片11を得ることができる。図中符号33は切断箇所を示す。なお粘着テープ32の存在は、以降の操作では影響を与えない。
In the measurement of the degree of orientation of the cured product (Condition C-2), it is necessary to perform an operation of impregnating a unidirectional reinforced fabric with a resin and curing it before the measurement.
First, a square having a size of 10 to 15 cm in the fiber axis direction and 10 to 15 cm in the direction perpendicular to the fiber axis is cut out from the unidirectional reinforced fabric to obtain a unidirectional reinforced fabric test piece. If the test piece is smaller or larger than this range, the subsequent workability is lowered. When the test piece is cut out, if the unidirectional reinforcing fabric is cut directly with scissors, the fibers are exposed as fluff from the cut surface, so that a clean end face cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. 5, an adhesive having a width of 12 mm in a square shape having a length of 10 cm in the fiber axis direction (indicated by symbol X in the figure) and 10 cm in the direction perpendicular to the fiber axis direction X is placed on the unidirectional reinforcing fabric 31. By attaching the tape 32 and cutting the central portion in the width direction of the pressure-sensitive adhesive tape 32, a square unidirectional reinforced fabric test piece 11 having an end face of 11.2 cm on one side can be obtained. In the figure, reference numeral 33 indicates a cut portion. Note that the presence of the adhesive tape 32 does not affect the subsequent operations.

次に、少なくとも片面に離型処理を施した1辺が15〜25mmの正方形の離型フィルム12、13を2枚用意する。離型フィルム12、13は一方向強化織物試験片11よりも大きいことが必須であり、一方向強化織物試験片11の一辺が11.2cmの場合、離型フィルム12、13の一辺は20cmが好ましい。離型フィルム12、13の性能としては以降で用いるエポキシ樹脂の硬化物から離型できる性能が求められ、たとえばパナック(株)製のフィルム(SP−PET−01−75BU)を用いることができる。次に、一方の離型フィルム12を離型処理面が上になるように置いて、この中心部にエポキシ樹脂14を3g滴下し、その上に一方向強化織物試験片11を、図2に示すように載せる。次に、図3に示すように、一方向強化織物試験片11の中心に、前記エポキシ樹脂14同じ種類のエポキシ樹脂15を3g滴下し、その上にもう一枚の離型フィルム13を離型処理面が下になるように載せて積層物を得る。エポキシ樹脂14、15としては主剤の主成分がエポキシ樹脂であって、硬化剤の主成分が変性脂肪族ポリアミンと変性脂環式ポリアミンであって、これらを2/1(主剤/硬化剤の質量比)で混合してなる緑色粘ちょう体(20℃における粘度が22.0±5.0Pa・s)であり、これを硬化して得られる硬化物の曲げ強さは40N/mm以上、引張強さは30N/mm以上、引張剪断強さは10N/mm以上を満たすものを用いる。例えばコニシ(株)製のボンドE2500S(製品名:主剤/硬化剤=2/1(質量比))が好適である。エポキシ樹脂14を3g滴下するには、天板が水平な秤の上に離型フィルム12を載せ、その上に、滴下された樹脂量を計量しながら、滴下すればよい。エポキシ樹脂15を3g滴下する際も同様である。 Next, two square release films 12 and 13 each having a side of 15 to 25 mm and having a release treatment on at least one side are prepared. It is essential that the release films 12 and 13 are larger than the unidirectional reinforced fabric test piece 11. When one side of the unidirectional reinforced fabric test piece 11 is 11.2 cm, one side of the release films 12 and 13 is 20 cm. preferable. As the performance of the release films 12 and 13, performance capable of being released from the cured epoxy resin used later is required. For example, a film (SP-PET-01-75BU) manufactured by Panac Co., Ltd. can be used. Next, one release film 12 is placed so that the release treatment surface is on top, 3 g of epoxy resin 14 is dropped on the center portion, and the unidirectional reinforced fabric test piece 11 is placed on top of FIG. Place as shown. Next, as shown in FIG. 3, 3 g of the same kind of epoxy resin 15 is dropped on the center of the unidirectional reinforced fabric test piece 11, and another release film 13 is released thereon. The laminate is obtained by placing it so that the treated surface is at the bottom. As the epoxy resins 14 and 15, the main component of the main agent is an epoxy resin, the main components of the curing agent are a modified aliphatic polyamine and a modified alicyclic polyamine, and these are 2/1 (mass of the main agent / curing agent). Ratio) is a green viscous body (viscosity at 20 ° C. is 22.0 ± 5.0 Pa · s), and the bending strength of the cured product obtained by curing this is 40 N / mm 2 or more, A material having a tensile strength of 30 N / mm 2 or more and a tensile shear strength of 10 N / mm 2 or more is used. For example, Bond E2500S (product name: main agent / curing agent = 2/1 (mass ratio)) manufactured by Konishi Co., Ltd. is preferable. In order to drop 3 g of the epoxy resin 14, the release film 12 may be placed on a balance with the top plate horizontal, and the amount of the dropped resin may be dropped on the balance. The same applies when 3 g of the epoxy resin 15 is dropped.

次に前記で得た積層物の上にガラス板(21cm×23cm×4mm、重さ0.6kg)を載せて3分間静置させた後、錘(底面が11cm×12cmの四角形、重さ10.5kg)をガラス板の上に載せて5日間静置させて、エポキシ樹脂14、15を硬化させる。
ガラス板は、前記積層物よりも大きいこと、すなわち離型フィルム12、13よりも大きいこと、およびその上に載せる錘の荷重に耐え得ることが必要である。以上の観点から、ガラス板は一辺が20cm〜25cmであり厚みが3〜5mmであり、重さは0.3〜1kgが好ましい。さらに、一定の形状、重さで大量に準備するには21cm×23cm×4mmの大きさ、重さ0.6kgとすることがより好ましい。また、ガラス板を載せた直後に静置させる時間は、エポキシ樹脂14、15を一方向強化織物試験片11上に広げることが目的であり1〜5分が好ましい。
測定のバラツキを低減させるには、該静置させる時間を3分に限定すればよい。
Next, a glass plate (21 cm × 23 cm × 4 mm, weight 0.6 kg) was placed on the laminate obtained above and allowed to stand for 3 minutes, and then a weight (bottom of 11 cm × 12 cm square, weight 10). 5 kg) is placed on a glass plate and allowed to stand for 5 days to cure the epoxy resins 14 and 15.
The glass plate needs to be larger than the laminate, that is, larger than the release films 12 and 13, and be able to withstand the load of the weight placed thereon. From the above viewpoint, the glass plate preferably has a side of 20 to 25 cm, a thickness of 3 to 5 mm, and a weight of 0.3 to 1 kg. Furthermore, in order to prepare a large amount with a certain shape and weight, it is more preferable that the size is 21 cm × 23 cm × 4 mm and the weight is 0.6 kg. Moreover, the time to let it stand immediately after mounting | wearing a glass plate is the objective to spread the epoxy resins 14 and 15 on the unidirectional reinforced fabric test piece 11, and 1 to 5 minutes are preferable.
In order to reduce the variation in measurement, the time for standing still may be limited to 3 minutes.

ガラス板の上に載せる錘は、ガラス板の下に存在するエポキシ樹脂14、15を均一に展開させ、一方向強化織物試験片11に含浸させるために必要である。錘の形状はガラス板に接する面が平坦であること、およびガラス板より小さいことが必要である。またガラス板と接する面積が小さすぎるとガラス板が割れる可能性がある。したがって、錘の底面の一辺は10〜15cmが好ましく、測定のバラツキを低減させるには11cm×12cmに限定する。錘の重さはガラス板を割らない範囲で、エポキシ樹脂14、15を含浸させるのに必要な荷重が求められ、この点で重さは5〜15kgが好ましく、測定のバラツキを低減させるには11.5kgに限定する。硬化させる時間は、測定のバラツキを低減させるには5日間に限定する。   The weight placed on the glass plate is necessary for uniformly spreading the epoxy resins 14 and 15 existing under the glass plate and impregnating the unidirectional reinforced fabric test piece 11. The shape of the weight needs to be flat on the surface in contact with the glass plate and smaller than the glass plate. If the area in contact with the glass plate is too small, the glass plate may break. Accordingly, the side of the bottom surface of the weight is preferably 10 to 15 cm, and is limited to 11 cm × 12 cm in order to reduce measurement variation. The weight of the weight does not break the glass plate, and the load required to impregnate the epoxy resins 14 and 15 is required. In this respect, the weight is preferably 5 to 15 kg, and the variation in measurement is reduced. Limited to 11.5 kg. The curing time is limited to 5 days in order to reduce measurement variation.

次に、前記錘とガラス板を外して、さらに2枚の離型フィルム12、13をはがすと、一方向強化織物試験片11にエポキシ樹脂14、15が含浸して、該エポキシ樹脂14、15が硬化した硬化物が得られる。すなわち、一方向強化織物とエポキシ樹脂硬化物が一体化された一方向強化織物樹脂硬化物21が得られる。なお、ここまでの操作は室温5〜15℃の温度で行う。   Next, when the weight and the glass plate are removed and the two release films 12 and 13 are peeled off, the unidirectional reinforced fabric test piece 11 is impregnated with the epoxy resins 14 and 15, and the epoxy resins 14 and 15 A cured product obtained by curing is obtained. That is, the unidirectional reinforced fabric resin cured product 21 in which the unidirectional reinforced fabric and the epoxy resin cured product are integrated is obtained. In addition, the operation so far is performed at room temperature of 5-15 degreeC.

次に、図4に示すように、前記一方向強化織物樹脂硬化物の中央部に評価対象領域22を設ける。評価対象領域22は、2辺が繊維軸方向Xに平行となるような1辺が4cmの正方形とする。光学顕微鏡を用い、一方向強化織物樹脂硬化物21の面に対して垂直方向から観察して、評価対象領域22の観察像を得る。観察条件は観察倍率50倍、落斜照明、暗視野とする。観察像を得るには、光学顕微鏡の鏡筒にCCDカメラを設置すればよい。一方向強化織物の物性は炭素繊維束を拘束する横糸付近の配向の乱れが影響しているので、観察する場所は炭素繊維束部分であって横糸の近くとする。
こうして得られた観察像を上記(条件ハ−2)の配向度の測定に用いる。
Next, as shown in FIG. 4, an evaluation target region 22 is provided at the center of the unidirectional reinforced fabric resin cured product. The evaluation target region 22 is a square having one side of 4 cm so that the two sides are parallel to the fiber axis direction X. An observation image of the evaluation target region 22 is obtained by observing from the direction perpendicular to the surface of the unidirectional reinforced fabric resin cured product 21 using an optical microscope. The observation conditions are an observation magnification of 50 times, falling illumination, and a dark field. In order to obtain an observation image, a CCD camera may be installed in the lens barrel of the optical microscope. Since the physical properties of the unidirectional reinforcing fabric are affected by the disorder of the orientation in the vicinity of the weft that restrains the carbon fiber bundle, the observation place is the carbon fiber bundle portion and near the weft.
The observation image thus obtained is used for the measurement of the degree of orientation described above (Condition C-2).

上記(条件ハ−1)の配向度の測定方法および上記(条件ハ−2)の配向度の測定方法において、それぞれで得られた観察像を処理して配向度を求める方法は共通である。
まず、前記観察像を2次元フーリエ変換して変換像を得る。2次元フーリエ変換は市販の画像解析ソフト(たとえばMedia Cybernetics社製、商品名:イメージプロ)を使って行うことができる。
In the method for measuring the degree of orientation described in (Condition C-1) and the method for measuring the degree of orientation described in (Condition C-2), a method for obtaining the degree of orientation by processing the observation images obtained in each case is common.
First, a two-dimensional Fourier transform is performed on the observed image to obtain a converted image. The two-dimensional Fourier transform can be performed using commercially available image analysis software (for example, product name: Image Pro, manufactured by Media Cybernetics).

次に、前記変換像において原点から一定半径での輝度情報を周方向に取得して、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルを得る。ここで原点とは、変換像における画像の中心であり、観察像において周期の長い成分ほど変換像の原点に近いところに輝度を持ち、観察像において周期の短い成分ほど変換像の原点から遠いところに輝度を持つ。観察像が一方向に配向した形態を持つものであれば、すなわち観察場所において炭素繊維が一方向に配向していれば、変換像では原点を中心に対角方向に明るい帯状の輝度情報が得られる。また、原点から一定半径とは、観察像において炭素繊維の配列の周期に対応する変換像の輝度情報の位置である。観察像には一方向に揃った炭素繊維の単繊維と、樹脂中の気泡が確認できる。変換像において、輝度情報を周方向に取得する一定半径は、観察像において炭素繊維の直径よりも大きく、気泡よりも小さい長さにとることが好ましい。炭素繊維の直径が7μm程度のものであれば、観察像における15〜25μmに相当する長さを、該変換像における一定半径とすることが好ましく、サンプル間の違いを把握するには20μmに限定することがさらに好ましい。また、周方向に取得した輝度情報に基づく、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルは、画像解析ソフト(たとえばMedia Cybernetics社製、商品名:イメージプロ)においてマクロを作成すれば得ることができる。   Next, in the converted image, luminance information at a constant radius from the origin is acquired in the circumferential direction, and a one-dimensional profile is obtained with the horizontal axis representing the angle and the vertical axis representing the luminance information. Here, the origin is the center of the image in the converted image. In the observed image, the longer the component, the closer to the origin of the converted image, the luminance, and the shorter the component in the observed image, the farther from the origin of the converted image. With brightness. If the observed image has a shape oriented in one direction, that is, if the carbon fiber is oriented in one direction at the observation location, the converted image can obtain bright band-like luminance information diagonally from the origin. It is done. The constant radius from the origin is the position of the luminance information of the converted image corresponding to the period of the carbon fiber array in the observed image. In the observed image, single fibers of carbon fibers aligned in one direction and bubbles in the resin can be confirmed. In the converted image, the constant radius for obtaining the luminance information in the circumferential direction is preferably larger than the diameter of the carbon fiber and smaller than the bubble in the observed image. If the carbon fiber has a diameter of about 7 μm, the length corresponding to 15 to 25 μm in the observed image is preferably set to a constant radius in the converted image, and in order to grasp the difference between samples, it is limited to 20 μm. More preferably. A one-dimensional profile based on luminance information acquired in the circumferential direction, with the horizontal axis as the angle and the vertical axis as the luminance information, can be created as a macro in image analysis software (for example, product name: Image Pro, manufactured by Media Cybernetics). If you can get.

前記1次元プロファイルには2つのピークが角度にして180度異なる位置にある。このうちピークが角度にして0度または360度で分割されているものについては、これをピークと認定しない。ピークが2つあるものについては任意のピークを、ピークが1つのものはそのピークを解析対象ピークとする。   In the one-dimensional profile, the two peaks are at different positions by 180 degrees. Of these, peaks whose angles are divided by 0 degrees or 360 degrees are not recognized as peaks. A peak having two peaks is an arbitrary peak, and a peak having one peak is the peak to be analyzed.

次に、前記解析対象ピークをガウス関数とローレンツ関数の合成曲線でフィッティングさせて、得られた合成曲線の半価幅を求める。フィッティングおよび半価幅の算出には波形分離ソフトを用いればよい。半価幅とは、合成曲線のピーク高さの半分になる低角側の角度θ1と広角側の角度θ2の差θ2−θ1である。
最後に、前記半価幅を用いて下式(1−1)から配向度(単位:%)を求める。
配向度[%]=(180−半価幅)/180×100 …式(1−1)
Next, the analysis target peak is fitted with a composite curve of a Gaussian function and a Lorentz function, and the half width of the obtained composite curve is obtained. Waveform separation software may be used for fitting and half-value width calculation. The half width is a difference θ2−θ1 between the angle θ1 on the low angle side and the angle θ2 on the wide angle side, which is half the peak height of the composite curve.
Finally, the degree of orientation (unit:%) is obtained from the following formula (1-1) using the half width.
Degree of orientation [%] = (180−half width) / 180 × 100 Formula (1-1)

<単繊維断面の真円度の測定方法>
上記(条件ニ)の一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度の測定方法について説明する。
なお、下記では測定装置や測定条件、数値を限定している場合がある。これは測定者や測定環境の違いによる測定値の違いが発生することを防ぐためである。
まず一方向強化織物に樹脂を含浸させ硬化させて観察用の硬化物を得る。樹脂は、一方向強化織物を、その断面を研磨できる程度に硬くできるものであればく、特に限定されない。例えば適宜の熱硬化性樹脂を用いることができる。または、前記一方向強化織物樹脂硬化物21の一部を切り出したものを、観察用の硬化物としてもよい。
<Measurement method of roundness of single fiber cross section>
A method for measuring the roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforcing fabric (condition d) will be described.
In the following, the measurement device, measurement conditions, and numerical values may be limited. This is to prevent a difference in measurement value due to a difference in measurer or measurement environment.
First, a unidirectional reinforcing fabric is impregnated with a resin and cured to obtain a cured product for observation. The resin is not particularly limited as long as the unidirectional reinforced fabric can be hardened to such an extent that its cross section can be polished. For example, an appropriate thermosetting resin can be used. Or what cut out a part of said one-way reinforced textile resin hardened | cured material 21 is good also as a hardened | cured material for observation.

次いで該観察用の硬化物の、繊維軸に対して垂直方向の面を研磨して研磨面とする。この研磨面を、顕微鏡を用いて、該研磨面の垂直方向から観察して、単繊維断面の観察像を得る。顕微鏡としては電子顕微鏡を用い、倍率5000倍とし、蒸着せずに反射電子像で観察すれば、単繊維断面が明瞭に観察できる。   Next, the surface perpendicular to the fiber axis of the cured product for observation is polished to obtain a polished surface. This polished surface is observed from a direction perpendicular to the polished surface using a microscope to obtain an observation image of a single fiber cross section. If an electron microscope is used as the microscope, the magnification is 5000 times, and observation is performed with a reflected electron image without vapor deposition, the single fiber cross section can be clearly observed.

次に、得られた観察像から単繊維断面の最小フェレ径と最大フェレ径を求める。最小フェレ径とは単繊維断面に対してあらゆる角度から外接四角形を描いた場合の、1辺の最小値である。また最大フェレ径とは単繊維断面に対してあらゆる角度から外接四角形を描いた場合の、1辺の最大値である。最小フェレ径および最大フェレ径は、前記観察像を画像処理ソフトに取り込んで、単繊維断面の輪郭をなぞることで単繊維断面のみの画像を切り出した後、画像解析ソフト(たとえばMedia Cybernetics社製、商品名:イメージプロ)の最大(最小)フェレ径の算出機能を使えば求められる。
得られた前記最小フェレ径と最大フェレ径から下式(1−2)を用いて単繊維断面の真円度を求める。
真円度[%]=(最小フェレ径/最大フェレ径)×100 …式(1−2)
Next, the minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter of the cross section of the single fiber are obtained from the obtained observation image. The minimum ferret diameter is the minimum value of one side when a circumscribed rectangle is drawn from any angle with respect to the single fiber cross section. The maximum ferret diameter is the maximum value of one side when a circumscribed rectangle is drawn from any angle with respect to the single fiber cross section. The minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter are obtained by taking the observation image into image processing software, and cutting out the image of only the single fiber cross section by tracing the outline of the single fiber cross section, and then image analysis software (for example, manufactured by Media Cybernetics, It can be obtained by using the maximum (minimum) ferret diameter calculation function of the product name (Image Pro).
The roundness of the cross section of the single fiber is determined from the obtained minimum ferret diameter and maximum ferret diameter using the following formula (1-2).
Roundness [%] = (minimum ferret diameter / maximum ferret diameter) × 100 Formula (1-2)

<炭素繊維束のカンチレバー値の測定方法>
炭素繊維束のカンチレバー値の測定方法について説明する。なお、下記では測定条件、数値を限定している場合がある。これは測定者や測定環境の違いによる測定値の違いが発生することを防ぐためである。
まず炭素繊維束から繊維軸方向に40cm切り出して試験用炭素繊維束とする。上記一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法における試験片1に換えて試験用炭素繊維束を用いるほかは、一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法と同様にして、押さえ板の移動距離xを測定する。次いで、試験用炭素繊維束を表裏かつ両端の位置を反転させ、同様の手順で押さえ板の移動距離yを測定する。数値xと数値yの平均値を炭素繊維束のカンチレバー値とする。
<Measurement method of cantilever value of carbon fiber bundle>
A method for measuring the cantilever value of the carbon fiber bundle will be described. In the following, measurement conditions and numerical values may be limited. This is to prevent a difference in measurement value due to a difference in measurer or measurement environment.
First, 40 cm is cut out from the carbon fiber bundle in the fiber axis direction to obtain a test carbon fiber bundle. The movement distance x of the pressing plate is set in the same manner as the measurement method of the cantilever value of the unidirectional reinforcing fabric except that the test carbon fiber bundle is used instead of the test piece 1 in the measurement method of the cantilever value of the unidirectional reinforcing fabric. taking measurement. Next, the front and back surfaces of the test carbon fiber bundle are reversed and the movement distance y of the pressing plate is measured in the same procedure. Let the average value of the numerical value x and the numerical value y be a cantilever value of a carbon fiber bundle.

<炭素繊維用サイジング剤>
本発明において、炭素繊維束に付着させるサイジング剤として好ましい炭素繊維用サイジング剤は、分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とのエステルであって、分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物(A)(以下、(A)成分という。)と、硬化物の引張伸び率が40%以上の2官能タイプのウレタンアクリレートオリゴマー(B)(以下、(B)成分という。)と、スチレン系エラストマー樹脂(C−1)、フェノキシ樹脂(C−2)、およびテルペン樹脂(C−3)からなる群から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂(C)(以下、(C)成分という。)を必須成分として含む。
さらにビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物とジカルボン酸化合物とのエステルであって、その酸価が50以上であるエステル化合物(D)(以下、(D)成分という。)を含むことが好ましい。
<Carbon fiber sizing agent>
In the present invention, a carbon fiber sizing agent preferable as a sizing agent to be attached to the carbon fiber bundle is an ester of an epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule and an unsaturated monobasic acid, and at least in the molecule. Compound (A) having one epoxy group (hereinafter referred to as “component (A)”), and bifunctional urethane acrylate oligomer (B) (hereinafter referred to as “component (B)”) having a tensile elongation of the cured product of 40% or more. And one or more thermoplastic resins (C) selected from the group consisting of a styrene elastomer resin (C-1), a phenoxy resin (C-2), and a terpene resin (C-3) (hereinafter, (C) component)) as an essential component.
Furthermore, it is preferable to include an ester compound (D) (hereinafter referred to as “component (D)”), which is an ester of an alkylene oxide adduct of bisphenols and a dicarboxylic acid compound and has an acid value of 50 or more.

[(A)成分]
(A)成分は、分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有する。本明細書および特許請求の範囲において、エポキシ基とは、環骨格が2個の炭素原子と1個の酸素原子とから構成される3員環をその構造中に有する基を意味する。
エポキシ基としては、例えば、下記式(e1)で表される基、下記式(e2)で表される基(グリシジル基)、その他の環式脂肪族エポキシ基などが挙げられる。その他の環式脂肪族エポキシ基としては、前記3員環と、単環または多環式の脂肪族環とで形成される環状構造をその構造中に有する基が挙げられ、たとえば下記式(e3)〜(e5)で表される基が例示できる。
[(A) component]
The component (A) has at least one epoxy group in the molecule. In the present specification and claims, an epoxy group means a group whose ring skeleton has a three-membered ring composed of two carbon atoms and one oxygen atom in its structure.
Examples of the epoxy group include a group represented by the following formula (e1), a group represented by the following formula (e2) (glycidyl group), and other cyclic aliphatic epoxy groups. Examples of other cycloaliphatic epoxy groups include groups having a cyclic structure formed by the three-membered ring and a monocyclic or polycyclic aliphatic ring in the structure. For example, the following formula (e3 ) To (e5).

Figure 0005741836
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(A)成分において、エステルを形成する「分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物」としては、特に限定されず、たとえばビスフェノール類のエポキシ化合物、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加エポキシ化合物、水素化ビスフェノール類のエポキシ化合物、水素化ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加エポキシ化合物等が挙げられる。   In the component (A), the “epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule” which forms an ester is not particularly limited. For example, bisphenol epoxy compound, bisphenol alkylene oxide addition epoxy compound, hydrogenation Examples thereof include bisphenol epoxy compounds and hydrogenated bisphenol alkylene oxide addition epoxy compounds.

ビスフェノール類としては、特に限定されるものではなく、ビスフェノールF型、ビスフェノールA型、ビスフェノールS型などの化合物が挙げられる。
ビスフェノール類のエポキシ化合物以外のフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ジフェニル型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン骨格型などのエポキシ樹脂を「分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物」として用いることもできる。「分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物」は、直鎖脂肪族系骨格を有するものであってもよい。
The bisphenols are not particularly limited, and examples thereof include bisphenol F type, bisphenol A type, and bisphenol S type.
Epoxy resins such as phenol novolak type, cresol novolak type, diphenyl type, dicyclopentadiene type, naphthalene skeleton type other than epoxy compounds of bisphenols can also be used as “epoxy compounds having a plurality of epoxy groups in the molecule”. . The “epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule” may have a linear aliphatic skeleton.

(A)成分において、エステルを構成する「不飽和一塩基酸」としては、特に限定はなく、一つの不飽和基と一つのカルボキシル基を有する化合物であればよい。
不飽和基としては、特に限定はないが、嵩高くないこと、形成されるエステルの主鎖の剛直性を低下させないことから、ビニル基あるいはプロペニル基がよく、より好ましくは、ビニル基である。
不飽和一塩基酸として、特に好ましいのは、アクリル酸またはメタクリル酸である。すなわち、(A)成分は、前記「分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物」とアクリル酸またはメタクリル酸とのエステルであることが好ましい。
In the component (A), the “unsaturated monobasic acid” constituting the ester is not particularly limited as long as it is a compound having one unsaturated group and one carboxyl group.
The unsaturated group is not particularly limited, but is preferably a vinyl group or a propenyl group, more preferably a vinyl group, because it is not bulky and does not lower the rigidity of the main chain of the ester formed.
Particularly preferred as the unsaturated monobasic acid is acrylic acid or methacrylic acid. That is, the component (A) is preferably an ester of the “epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule” and acrylic acid or methacrylic acid.

(A)成分は、「分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物」と不飽和一塩基酸とを反応させて得られるエステルであり、この反応においては、エポキシ基を複数個有する化合物のエポキシ基のうち、少なくとも1つのエポキシ基が未反応のまま残留し、少なくとも1つのエポキシ基が不飽和一塩基酸によって開環し、不飽和基を有する、いわゆるハーフエステルが形成される。
かかる(A)成分は、分子中に、エポキシ基を複数個有する化合物に由来するエポキシ基と、不飽和一塩基酸に由来する不飽和基(たとえばアクリル酸に由来するCH=CH−COO−)とを有しており、かかる分子構造が、プリプレグを形成する際に一方向強化織物に含浸させる樹脂(以下、マトリックス樹脂ということもある。)の分子と、炭素繊維との間におけるカップリング機能を発揮し、炭素繊維とマトリックス樹脂との間の界面接着性を大きく向上させる。特に、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂などのラジカル重合系樹脂と炭素繊維とを強力に結合させることができ、優れた界面接着性を発現させることができる。
Component (A) is an ester obtained by reacting an “epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule” with an unsaturated monobasic acid. In this reaction, the compound having a plurality of epoxy groups Of the epoxy groups, at least one epoxy group remains unreacted, and at least one epoxy group is ring-opened by an unsaturated monobasic acid to form a so-called half ester having an unsaturated group.
The component (A) includes an epoxy group derived from a compound having a plurality of epoxy groups in the molecule and an unsaturated group derived from an unsaturated monobasic acid (for example, CH 2 ═CH—COO— derived from acrylic acid). And the molecular structure is a coupling between a carbon fiber and a molecule of a resin (hereinafter sometimes referred to as a matrix resin) impregnated in a unidirectionally reinforced fabric when forming a prepreg. Demonstrate the function and greatly improve the interfacial adhesion between the carbon fiber and the matrix resin. In particular, radical polymerization resins such as unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, and acrylic resins can be strongly bonded to carbon fibers, and excellent interfacial adhesion can be exhibited.

(A)成分としては、特に、上記効果に優れることから、分子の両末端にエポキシ基を有する化合物と、不飽和一塩基酸とのエステルであって、分子の主鎖の片方の端部に不飽和基を有し、他方の端部にエポキシ基をそれぞれ有する化合物が好ましい。(A)成分として該化合物を用いることにより、ラジカル重合系樹脂と炭素繊維とを強力に結合させることができ、優れた界面接着性を発現させることができる。   The component (A) is an ester of a compound having an epoxy group at both ends of the molecule and an unsaturated monobasic acid, particularly because of the excellent effects described above, and at one end of the main chain of the molecule. A compound having an unsaturated group and having an epoxy group at the other end is preferred. By using the compound as the component (A), the radical polymerization resin and the carbon fiber can be strongly bonded, and excellent interfacial adhesiveness can be expressed.

分子の両末端にエポキシ基を有する化合物としては、特に、ビスフェノール類のジエポキシ化合物およびビスフェノール類のアルキレンオキシド付加ジエポキシ化合物のいずれか一方または両方が好ましい。すなわち、(A)成分は、ビスフェノール類のジエポキシ化合物及びビスフェノール類のアルキレンオキシド付加ジエポキシ化合物のいずれか一方又は両方と、不飽和一塩基酸とのエステルであって、分子の主鎖の片方の端部に不飽和基を有し、他方の端部にエポキシ基をそれぞれ有する化合物であることが好ましい。例えば、片末端アクリル酸変性ジ゛グリシジルエーテルビスフェノールAを用いることができる。
(A)成分は、公知の製法で合成することができ、また市販品からも入手可能である。
(A)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
As the compound having an epoxy group at both ends of the molecule, one or both of a bisphenol diepoxy compound and a bisphenol alkylene oxide addition diepoxy compound are particularly preferred. That is, the component (A) is an ester of one or both of a bisphenol diepoxy compound and a bisphenol alkylene oxide addition diepoxy compound and an unsaturated monobasic acid, and is one end of the main chain of the molecule. A compound having an unsaturated group in the part and an epoxy group in the other end is preferred. For example, one-terminal acrylic acid-modified diglycidyl ether bisphenol A can be used.
(A) A component can be synthesize | combined with a well-known manufacturing method, and can also be obtained from a commercial item.
(A) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

[(B)成分]
(B)成分は、マトリックス樹脂と炭素繊維との界面に、柔軟性に優れた界面相を形成する効果を有する。マトリックス樹脂と炭素繊維との界面に柔軟性に優れた界面相が形成されることにより、マトリックス樹脂と炭素繊維との間の界面接着性が向上する。また、マトリックス樹脂として、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等のラジカル重合系樹脂が使用される場合、それらの樹脂には靭性の低いものが多く、上記界面相の柔軟化による高靭性化により、飛躍的に界面接着性が向上する。
[Component (B)]
The component (B) has an effect of forming an interface phase excellent in flexibility at the interface between the matrix resin and the carbon fiber. By forming an interface phase excellent in flexibility at the interface between the matrix resin and the carbon fiber, the interfacial adhesion between the matrix resin and the carbon fiber is improved. In addition, when radical polymerization resins such as vinyl ester resins and unsaturated polyester resins are used as the matrix resin, many of those resins have low toughness, and due to high toughness by softening the interface phase, Interfacial adhesion improves dramatically.

また、サイジング処理炭素繊維束とマトリックス樹脂との複合化の際、炭素繊維表面のサイジング剤成分が、マトリックス樹脂へと拡散し、特に界面付近のマトリックス樹脂中に、サイジング剤成分を高濃度に含む領域が形成される。この領域は、炭素繊維複合材料の機械特性に影響を及ぼす。そして、(B)成分は、アクリレートオリゴマーであることから、炭素繊維複合材料を形成する際、マトリックス樹脂の硬化反応に組み込まれることとなり、界面相とマトリックス樹脂相との一体化が図られる。そのため、この(B)成分を含むことにより、ラジカル重合系樹脂をマトリックス樹脂とする場合であっても、炭素繊維複合材料の機械的特性を、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とする場合と同等なレベルにすることができる。   In addition, when the sizing-treated carbon fiber bundle and the matrix resin are combined, the sizing agent component on the surface of the carbon fiber diffuses into the matrix resin, and the sizing agent component is contained in the matrix resin near the interface in a high concentration. A region is formed. This region affects the mechanical properties of the carbon fiber composite material. And since (B) component is an acrylate oligomer, when forming a carbon fiber composite material, it will be integrated in the hardening reaction of a matrix resin, and integration of an interface phase and a matrix resin phase will be aimed at. Therefore, by including this component (B), even when the radical polymerization resin is used as the matrix resin, the mechanical properties of the carbon fiber composite material are at the same level as when the epoxy resin is used as the matrix resin. can do.

(B)成分は、特定のウレタンアクリレートオリゴマーである。本発明において、ウレタンアクリレートオリゴマーとは、分子内にウレタン結合とアクリロイル基(CH=CH−CO−)とを有する化合物である。
ウレタンアクリレートオリゴマーの構造は、その構造中に芳香族基を有する芳香族系のものと、芳香族基を有さない脂肪族系のものとに大別できる。本発明に用いるウレタンアクリレートオリゴマーの構造は特に限定されず、芳香族系であってもよく、脂肪族系であってもよい。硬化物の引張伸び率と引張強度のバランスが良好であることから、脂肪族系であることが好ましい。
(B) A component is a specific urethane acrylate oligomer. In the present invention, the urethane acrylate oligomer is a compound having a urethane bond and an acryloyl group (CH 2 ═CH—CO—) in the molecule.
The structure of the urethane acrylate oligomer can be broadly classified into an aromatic type having an aromatic group in the structure and an aliphatic type having no aromatic group. The structure of the urethane acrylate oligomer used in the present invention is not particularly limited, and may be aromatic or aliphatic. Since the balance between the tensile elongation percentage and the tensile strength of the cured product is good, an aliphatic system is preferable.

(B)成分は、硬化物の引張伸び率が40%以上である必要があり、上記界面相の高靭性化の効果に優れることから、45%以上であることがより好ましく、50%以上がより好ましい。引張伸び率(%)の上限としては、界面近傍樹脂の弾性率の大幅な低減を考慮すると、900%以下が好ましく、700%以下がより好ましい。
本発明における(B)成分の硬化物の引張伸び率の値は以下の測定方法により得られる値である。すなわち、(B)成分であるウレタンアクリレートオリゴマー97gに硬化剤(メルク・ジャパン社製、製品名:ダロキュア#1173)を3g加え、充分に混合し混合物を得る。得られた混合物をガラス板上に塗布し、厚み100μmの皮膜を得る。前記皮膜を、オゾンタイプランプ(80W/cm)を使って、高さ10cmの位置から紫外線を照射して硬化させる。得られた硬化皮膜について、JISK7113に準拠し、引張り速度300mm/minで引張伸び率を測定する。
The component (B) needs to have a tensile elongation of the cured product of 40% or more, and is excellent in the effect of increasing the toughness of the interfacial phase. Therefore, it is more preferably 45% or more, and 50% or more. More preferred. The upper limit of the tensile elongation rate (%) is preferably 900% or less, more preferably 700% or less in consideration of a significant reduction in the elastic modulus of the resin near the interface.
The value of the tensile elongation of the cured product of the component (B) in the present invention is a value obtained by the following measuring method. That is, 3 g of a curing agent (manufactured by Merck Japan Co., Ltd., product name: Darocur # 1173) is added to 97 g of urethane acrylate oligomer as component (B), and mixed well to obtain a mixture. The obtained mixture is applied on a glass plate to obtain a film having a thickness of 100 μm. The film is cured by irradiating with ultraviolet rays from a position having a height of 10 cm using an ozone type lamp (80 W / cm). About the obtained hardened | cured film, based on JISK7113, a tensile elongation rate is measured by the tension speed of 300 mm / min.

また、(B)成分は2官能である必要がある。3官能以上のタイプであると、架橋密度が高くなりすぎ、充分な高靭性化が発現しない。一方、1官能タイプでは、マトリックス樹脂との架橋反応が片側のみとなり、充分な高靭性化の効果が得ることができない。
(B)成分としては、特に、界面相の靭性向上効果が非常に大きいことから、60℃における粘度が10,000mPa・s以上であり、その硬化物の引張り強度が6MPa以上のものが好ましい。
本発明における(B)成分の粘度の値はB型粘度計で得られる値である。
The component (B) needs to be bifunctional. If it is a tri- or higher functional type, the crosslink density becomes too high and sufficient toughness is not exhibited. On the other hand, in the monofunctional type, the crosslinking reaction with the matrix resin is only on one side, and a sufficient toughening effect cannot be obtained.
As the component (B), in particular, since the effect of improving the toughness of the interfacial phase is very large, it is preferable that the viscosity at 60 ° C. is 10,000 mPa · s or more and the cured product has a tensile strength of 6 MPa or more.
The viscosity value of the component (B) in the present invention is a value obtained with a B-type viscometer.

(B)成分の粘度が大きいことは、そのオリゴマーの分子量が大きいこと、またはオリゴマー分子間の凝集力が大きいことを示す。分子量が大きい場合、あるいは分子間の凝集力が大きい場合、(B)成分が、マトリックス樹脂へと拡散することなく、炭素繊維表面とマトリックス樹脂との界面相に偏在し、結果、界面相の効果的な柔軟化が成しえる。
(B)成分の60℃における粘度は、20000mPa・s以上がより好ましく、40000mPa・s以上がさらに好ましい。粘度の上限としては、60℃で固状でないほうが、サイジング剤の調製やサイジング剤の経時安定性の面から優れている。
(B) The large viscosity of a component shows that the molecular weight of the oligomer is large, or the cohesion force between oligomer molecules is large. When the molecular weight is large or the cohesive force between the molecules is large, the component (B) is unevenly distributed in the interfacial phase between the carbon fiber surface and the matrix resin without diffusing into the matrix resin, resulting in the effect of the interfacial phase. Flexibility can be achieved.
(B) As for the viscosity in 60 degreeC of a component, 20000 mPa * s or more is more preferable, and 40000 mPa * s or more is further more preferable. As the upper limit of the viscosity, the one not solid at 60 ° C. is superior from the viewpoint of the preparation of the sizing agent and the temporal stability of the sizing agent.

(B)成分の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、−5℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましい。硬化物のTgが−5℃以上であれば、界面相により適正な柔軟化が図れるのみならず、破断に至る応力の値も大きくなり、そのため、より強固な界面相が形成でき、上記効果が向上する。つまり、界面相は、強化繊維を支える機能があり、行き過ぎた柔軟化は、複合材料の機械的特性を損ねることになってしまう。硬化物のTgの上限としては、柔軟成分としての機能を考慮すると、100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。
本発明における(B)成分の硬化物のTgは、上記引張伸び率の測定方法と同様にして得られる硬化皮膜を試験片として、2℃/分の割合で昇温させ、粘弾性測定装置にて試験片の動的粘弾性および損失正接を測定し、損失正接のピーク温度(tanδMAX)から求められる値である。
The glass transition temperature (Tg) of the cured product (B) is preferably −5 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher. If the Tg of the cured product is −5 ° C. or more, not only can the appropriate softening be achieved by the interfacial phase, but the value of the stress leading to fracture also increases, so that a stronger interfacial phase can be formed and the above effects are achieved. improves. In other words, the interfacial phase has a function of supporting the reinforcing fibers, and excessive softening impairs the mechanical properties of the composite material. As an upper limit of Tg of hardened | cured material, when the function as a flexible component is considered, 100 degrees C or less is preferable and 80 degrees C or less is more preferable.
The Tg of the cured product of the component (B) in the present invention is heated at a rate of 2 ° C./min using a cured film obtained in the same manner as the above-described tensile elongation rate measurement method as a test piece, The dynamic viscoelasticity and loss tangent of the test piece are measured, and the value is obtained from the peak temperature (tan δMAX) of the loss tangent.

(B)成分としては、市販のウレタンアクリレートオリゴマーから好適なものを選択して用いてもよい。かかるウレタンアクリレートオリゴマーとしては、たとえばサートマー社製の製品名:CN−965、CN−981、CN−9178、CN−9788、CN−9893、CN−971、CN−973、CN−9782、共栄社化学製の製品名:UF−8001、新中村化学工業社製の製品名:UA−122P等が挙げられる。
本発明において、(B)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(B) As a component, you may select and use a suitable thing from a commercially available urethane acrylate oligomer. Examples of such urethane acrylate oligomers include product names manufactured by Sartomer: CN-965, CN-981, CN-9178, CN-9788, CN-9893, CN-971, CN-973, CN-9882, manufactured by Kyoeisha Chemical. Product name: UF-8001, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. product name: UA-122P and the like.
In this invention, (B) component may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

[(A)成分および(B)成分の含有量]
(A)成分と(B)成分との含有量の比(質量比)は、(B)成分/(A)成分=1/3〜2/1の範囲内であることが必要である。
(B)成分の含有量が、(A)成分の含有量の1/3未満であると、界面相の柔軟化・高靭性化が不充分となる。一方、2/1を越えると、(A)成分の機能である良接着性発現効果が阻害され、炭素繊維の、マトリックス樹脂との接着性向上効果が充分に得られない。
(A)成分と(B)成分との含有量の比は、(B)成分/(A)成分=1/2〜3/2であることが好ましく、2/3〜1/1がより好ましい。
[Contents of Component (A) and Component (B)]
The ratio (mass ratio) of the content of the component (A) and the component (B) needs to be in the range of (B) component / (A) component = 1/3 to 2/1.
When the content of the component (B) is less than 1/3 of the content of the component (A), the interfacial phase becomes insufficiently flexible and high toughness. On the other hand, if the ratio exceeds 2/1, the effect of developing good adhesion, which is the function of component (A), is inhibited, and the effect of improving the adhesion of carbon fibers to the matrix resin cannot be sufficiently obtained.
The content ratio of component (A) to component (B) is preferably (B) component / (A) component = 1/2 to 3/2, more preferably 2/3 to 1/1. .

また、全サイジング成分中に占める(A)成分および(B)成分の合計量の割合が18質量%以上であることが好ましい。18質量%未満では、この2つの成分の機能が充分に発揮されない。
ここで、「全サイジング成分」とは、炭素繊維用サイジング剤に含まれる成分のうち、サイジング処理後に炭素繊維に付与される全成分の合計量であり、たとえば水や有機溶剤等の、サイジング後に除去される成分は含まれない有効成分を表す。すなわち、「全サイジング成分」は、上述した(A)成分、(B)成分、(C)成分と、任意成分である(D)成分、後述の(E)成分およびその他の成分との合計量として求められる。(A)成分および(B)成分の合計量の割合は、全サイジング成分中、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましい。
Moreover, it is preferable that the ratio of the total amount of (A) component and (B) component which occupies in all the sizing components is 18 mass% or more. If the amount is less than 18% by mass, the functions of these two components are not sufficiently exhibited.
Here, the “total sizing component” is the total amount of all components imparted to the carbon fiber after the sizing treatment among the components contained in the sizing agent for carbon fiber. For example, after sizing such as water or an organic solvent. The removed component represents an active ingredient not included. That is, the “total sizing component” is the total amount of the above-described component (A), component (B), component (C) and optional component (D), component (E) described below, and other components. As required. The proportion of the total amount of the component (A) and the component (B) is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and further preferably 30% by mass or more in all sizing components.

[(C)成分]
(C)成分は熱可塑性樹脂で、炭素繊維束の形状を安定化させる効果を有するものである。炭素繊維束の形状が固定化されたものとすることにより、引き抜き成型やフィラメントワインディング成型等における樹脂含浸工程での樹脂ピックアップの最適化が容易となる。また樹脂を含浸させた後の炭素繊維束形状の安定化が著しく向上すること、織物の型崩れ、目ずれが生じ難くなることの効果により、成型物での炭素繊維単繊維の配向荒れ、蛇行が抑制され、成型物の強度発現性を著しく向上させることができる。
[Component (C)]
Component (C) is a thermoplastic resin that has the effect of stabilizing the shape of the carbon fiber bundle. By making the shape of the carbon fiber bundle fixed, it becomes easy to optimize the resin pickup in the resin impregnation step in pultrusion molding, filament winding molding, or the like. In addition, the effect of stabilizing the shape of the carbon fiber bundle after impregnating the resin is remarkably improved, and the orientation of the carbon fiber monofilament in the molded product is distorted due to the effect of preventing the deformation of the fabric and misalignment. Is suppressed, and the strength development of the molded product can be remarkably improved.

(C)成分としては、スチレン系エラストマー樹脂(C−1)が好適である。マトリックス樹脂であるビニルエステル樹脂や不飽和ポリエステル樹脂は、スチレンやフタル酸を共重合成分とするものが多く、スチレン系エラストマー樹脂(C−1)はこれら樹脂との相溶性が優れているからである。したがって、これらマトリックス樹脂との良好な相溶性は、硬化工程において均一な界面相を形成することに寄与する。一方、スチレン系エラストマー樹脂(C−1)は熱可塑性樹脂であることから、樹脂含浸過程においては溶解するのに時間が必要である。したがって、樹脂含浸工程中においては、炭素繊維束の形態を保持させることができ、単繊維の配向荒れや蛇行の発生を強く抑制することができる。   As the component (C), a styrene elastomer resin (C-1) is suitable. Many vinyl ester resins and unsaturated polyester resins, which are matrix resins, contain styrene and phthalic acid as copolymerization components, and the styrene elastomer resin (C-1) has excellent compatibility with these resins. is there. Therefore, good compatibility with these matrix resins contributes to the formation of a uniform interface phase in the curing process. On the other hand, since the styrene elastomer resin (C-1) is a thermoplastic resin, it takes time to dissolve in the resin impregnation process. Therefore, during the resin impregnation step, the form of the carbon fiber bundle can be maintained, and the occurrence of rough alignment and meandering of the single fiber can be strongly suppressed.

スチレン系エラストマー樹脂(C−1)としては特に制限はない。分子構造におけるスチレンユニットの存在比は、10〜70質量%であるものが好んで用いられる。これはスチレンやフタル酸との相溶性を確保するためである。さらに、これらの樹脂はエラストマータイプであることから、界面相の柔軟化の効果もあり、複合材料としての機械的性能の発現性に優れたものとすることができる。
スチレン系エラストマー樹脂(C−1)の具体例としては、旭化成工業社製のタフプレイン、アサプレイン、タフテックHまたはタフテックM、ダイセル化学工業社製のエポフレンドCT310やAT501、日本油脂社製のモディパーA4100(エチレングリシジルメタアクリレートコポリマーとポリスチレンとのグラフトポリマー、組成比:70/30)、などを挙げることができる。
特にタフテックMは、カルボン酸やアミノ基等の反応性基を導入したタイプであり、また同様にエポフレンドやモディパーA4100はエポキシ基を導入したタイプであることから、炭素繊維やマトリックス樹脂との相互作用が強く、マトリックス樹脂の硬化後の界面が強固なものとすることができる。
There is no restriction | limiting in particular as styrene-type elastomer resin (C-1). The abundance ratio of styrene units in the molecular structure is preferably 10 to 70% by mass. This is to ensure compatibility with styrene and phthalic acid. Furthermore, since these resins are of an elastomer type, there is also an effect of softening the interfacial phase, and it can be made excellent in the expression of mechanical performance as a composite material.
Specific examples of the styrene-based elastomer resin (C-1) include Tough Plain, Asaplain, Tuf Tech H or Tuf Tech M manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd., Epofriend CT310 or AT501 manufactured by Daicel Chemical Industries, and Modiper A4100 manufactured by Nippon Oil & Fats And a graft polymer of ethylene glycidyl methacrylate copolymer and polystyrene, composition ratio: 70/30).
In particular, Tuftec M is a type in which a reactive group such as a carboxylic acid or an amino group is introduced. Similarly, Epofriend or Modiper A4100 is a type in which an epoxy group is introduced. The action is strong and the interface of the matrix resin after curing can be made strong.

マトリックス樹脂として用いられる主要なエポキシ樹脂は、ビスフェノールタイプやフェノールノボラック、クレゾールノボラックなどのタイプであり、これらのスチレン系エラストマー樹脂は、エポキシ樹脂との組み合わせにおいても相溶性に優れたものであり、また同様に、樹脂含浸工程中においては、炭素繊維束の形態を保持させることができることから、単繊維の配向荒れや蛇行の発生を強く抑制できる。   The main epoxy resins used as matrix resins are bisphenol type, phenol novolac, cresol novolac, etc., and these styrenic elastomer resins have excellent compatibility even in combination with epoxy resins. Similarly, during the resin impregnation step, since the form of the carbon fiber bundle can be maintained, the occurrence of rough alignment and meandering of single fibers can be strongly suppressed.

また、(C)としては、フェノキシ樹脂(C−2)あるいはテルペン樹脂(C−3)が好適である。これは、マトリックス樹脂として主に用いられる、ビニルエステル樹脂やエポキシ樹脂がビスフェノール骨格かフェノールノボラックあるいはクレゾールノボラック骨格を有することから、フェノキシ樹脂(C−2)あるいはテルペン樹脂(C−3)との優れた相溶性を有するためである。これらの樹脂は、室温から50℃の範囲では固体であり、炭素繊維束形状の安定化、さらにはマトリックス樹脂含浸工程中における炭素繊維束の形態を保持させることができる。   Moreover, as (C), a phenoxy resin (C-2) or a terpene resin (C-3) is preferable. This is because the vinyl ester resin and epoxy resin, which are mainly used as a matrix resin, have a bisphenol skeleton, a phenol novolak or a cresol novolak skeleton, and thus are superior to the phenoxy resin (C-2) or the terpene resin (C-3). This is because they have compatibility. These resins are solid in the range of room temperature to 50 ° C., can stabilize the shape of the carbon fiber bundle, and can maintain the shape of the carbon fiber bundle during the matrix resin impregnation step.

フェノキシ樹脂(C−2)とはビスフェノール類とエピクロルヒドリンより合成されるポリヒドロキシポリエーテル樹脂で、東都化成社製のY基本フェノキシ樹脂;P−50,YP−50S,YP−55Uや特殊フェノキシ樹脂;YP−70,FX−316,YPB−43C,YPB−43M、InChem社製のPKHB,PKHC、PKHH,PKHJ、や一部カプロラクトン変性を施したPKCP−67,PKCP−80;HYDROSIZE TECHNOLOGIES社製のHP3−02などを挙げることができる(いずれも製品名)。   Phenoxy resin (C-2) is a polyhydroxy polyether resin synthesized from bisphenols and epichlorohydrin. Y basic phenoxy resin manufactured by Tohto Kasei; P-50, YP-50S, YP-55U and special phenoxy resins; YP-70, FX-316, YPB-43C, YPB-43M, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ manufactured by InChem, or PKCP-67, PKCP-80 partially modified with caprolactone; HP3 manufactured by HYDROSIZE TECHNOLOGIES -02 etc. can be mentioned (all are product names).

テルペン樹脂(C−3)は、テルペンモノマーを重合して得られる熱可塑性樹脂であり、ポリテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、芳香族変性水添テルペン樹脂などがあり、これらを用いることができる。
テルペン樹脂(C−3)としては、ヤスハラケミカル社製のテルペン樹脂のYSレジンPXシリーズ、芳香族変性テルペン樹脂のYSレジンTO、YSレジンTR、テルペンフェノール樹脂のYSポリスターシリーズやマイティーエースシリーズ、芳香族変性水添テルペン樹脂のクロアロンM、クロアロンKなどを挙げることができる(いずれも製品名)。特に、芳香族構造を分子中に有する芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、芳香族変性水添テルペン樹脂は、マトリックス樹脂との相溶性の観点からより好ましい。
The terpene resin (C-3) is a thermoplastic resin obtained by polymerizing a terpene monomer, and includes a polyterpene resin, an aromatic modified terpene resin, a terpene phenol resin, an aromatic modified hydrogenated terpene resin, and the like. be able to.
As the terpene resin (C-3), YS resin PX series of terpene resin manufactured by Yashara Chemical Co., YS resin TO, YS resin TR of aromatic modified terpene resin, YS polyster series and Mighty Ace series of terpene phenol resin, aromatic Examples of the modified hydrogenated terpene resins are chloralon M and chloralon K (all are product names). In particular, an aromatic modified terpene resin, a terpene phenol resin, and an aromatic modified hydrogenated terpene resin having an aromatic structure in the molecule are more preferable from the viewpoint of compatibility with the matrix resin.

全サイジング成分中に占める(C)成分の割合は、5〜40質量%が好ましく、10〜35質量%がより好ましい。5質量%未満ではサイジング処理炭素繊維束のカンチレバー値を増大させる効果が充分に得られない。40質量%を超えると炭素繊維束が剛直になりすぎて、炭素繊維束や一方向強化織物の作製段階でトラブルが発生する。   5-40 mass% is preferable and, as for the ratio of the (C) component which occupies in all the sizing components, 10-35 mass% is more preferable. If it is less than 5% by mass, the effect of increasing the cantilever value of the sizing-treated carbon fiber bundle cannot be obtained sufficiently. If the amount exceeds 40% by mass, the carbon fiber bundle becomes too rigid, and trouble occurs in the production stage of the carbon fiber bundle or the unidirectional reinforcing fabric.

[(D)成分]
(D)成分は、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物とジカルボン酸化合物とのエステルであり、酸価が50以上である。該酸価が50以上であると、分子量が1000程度で、分子の一方の末端にカルボキシル基を有する化合物を主要構成成分としている。このような(D)成分は、マトリックス樹脂と優れた相溶性を示す。そのため、サイジング処理された炭素繊維の樹脂に対する濡れ性が向上し、樹脂含浸性がさらに向上する。
[(D) component]
The component (D) is an ester of an alkylene oxide adduct of bisphenols and a dicarboxylic acid compound, and has an acid value of 50 or more. When the acid value is 50 or more, a main component is a compound having a molecular weight of about 1000 and having a carboxyl group at one end of the molecule. Such a component (D) exhibits excellent compatibility with the matrix resin. Therefore, the wettability of the sized carbon fiber to the resin is improved, and the resin impregnation property is further improved.

(D)成分を形成する「ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物」としては、ビスフェノール類に、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドを2〜4モル付加したものであるのが好ましい。ビスフェノール類にエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを5モル以上付加したものでは、ビスフェノール類が本来有する分子鎖の剛直性が失われ、マトリックス樹脂との親和性が悪化するおそれがある。
より好ましくは、ビスフェノール類にエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを2モル付加したものである。
ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物は、1種単独でもよく、また複数の化合物を混合したものであってもよい。
The “alkylene oxide adduct of bisphenols” forming the component (D) is preferably a bisphenol obtained by adding 2 to 4 moles of ethylene oxide or propylene oxide. When bisphenols are added with 5 mol or more of ethylene oxide or propylene oxide, the molecular chains inherent in bisphenols lose their rigidity, and the affinity with the matrix resin may deteriorate.
More preferably, bisphenols are added with 2 mol of ethylene oxide or propylene oxide.
The alkylene oxide adducts of bisphenols may be used alone or as a mixture of a plurality of compounds.

ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物とエステルを形成する「ジカルボン酸化合物」は、炭素数が4〜6の脂肪族化合物であるのが好ましい。ジカルボン酸化合物として芳香族化合物を用いると、得られるエステル化合物の融点が高く、マトリックス樹脂との溶解性が悪くなるおそれがあり、それによって、良好な濡れ性を発現させることができないおそれがある。一方、炭素数が7個以上の脂肪族化合物をジカルボン酸化合物として用いると、得られるエステル化合物の剛直性が失われ、マトリックス樹脂との親和性が低下するおそれがある。
ジカルボン酸化合物としては、たとえばフマル酸、マレイン酸、メチルフマル酸、メチルマレイン酸、エチルフマル酸、エチルマレイン酸、グルタコン酸、イタコン酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸などが挙げられる。
本発明において、(D)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The “dicarboxylic acid compound” that forms an ester with an alkylene oxide adduct of bisphenols is preferably an aliphatic compound having 4 to 6 carbon atoms. When an aromatic compound is used as the dicarboxylic acid compound, the resulting ester compound has a high melting point and may be poorly soluble in the matrix resin, thereby failing to develop good wettability. On the other hand, when an aliphatic compound having 7 or more carbon atoms is used as the dicarboxylic acid compound, the rigidity of the resulting ester compound is lost, and the affinity with the matrix resin may be reduced.
Examples of the dicarboxylic acid compound include fumaric acid, maleic acid, methyl fumaric acid, methyl maleic acid, ethyl fumaric acid, ethyl maleic acid, glutaconic acid, itaconic acid, malonic acid, succinic acid, methyl succinic acid, glutaric acid, and adipic acid. It is done.
In this invention, (D) component may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

本発明において、(D)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計量に対して、2.0質量倍以下であることが好ましい。2.0質量倍を超えると、(A)成分のエポキシ基と(D)成分の酸性基(カルボキシ基等)との間の相互作用により、(A)成分と炭素繊維表面との間の相互作用が阻害され、その結果、(A)成分の、炭素繊維とマトリックス樹脂とのカップリング機能が充分に発揮されなくなり、接着性が低下するおそれがある。
(D)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分との合計に対して、1.75質量倍以下がより好ましく、1.55質量倍以下がさらに好ましい。
(D)成分の含有量の下限値は、特に制限はないが、(D)成分による効果のためには、(A)成分と(B)成分との合計に対して、0.2質量倍以上が好ましく、0.4質量倍以上がより好ましい。
In this invention, it is preferable that content of (D) component is 2.0 mass times or less with respect to the total amount of (A) component and (B) component. When it exceeds 2.0 mass times, the interaction between the (A) component and the carbon fiber surface is caused by the interaction between the epoxy group of the (A) component and the acidic group (carboxy group, etc.) of the (D) component. As a result, the coupling function between the carbon fiber and the matrix resin of the component (A) is not sufficiently exhibited, and the adhesiveness may be lowered.
As for content of (D) component, 1.75 mass times or less is more preferable with respect to the sum total of (A) component and (B) component, and 1.55 mass times or less are still more preferable.
The lower limit of the content of the component (D) is not particularly limited, but for the effect of the component (D), 0.2 mass times the total of the components (A) and (B). The above is preferable, and 0.4 mass times or more is more preferable.

[ノニオン系界面活性剤(E)(以下、(E)成分という。)]
炭素繊維用サイジング剤は(E)成分を含んでもよい。(E)成分としてのノニオン系界面活性剤は、特に限定されないが、反応活性低下作用が非常に優れることから、脂肪族系ノニオン系界面活性剤が好ましい。
脂肪族ノニオン系界面活性剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、グリセロールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらエチレンオキサイド付加物においては、ポリエチレンオキサイド鎖中の一部にプロピレンオキサイドユニットをランダムあるいはブロック状に含有したタイプも好適に用いられる。
[Nonionic surfactant (E) (hereinafter referred to as component (E))]
The sizing agent for carbon fiber may contain (E) component. The nonionic surfactant as the component (E) is not particularly limited, but an aliphatic nonionic surfactant is preferable because the reaction activity reducing action is extremely excellent.
Aliphatic nonionic surfactants include higher alcohol ethylene oxide adducts, fatty acid ethylene oxide adducts, polyhydric alcohol fatty acid esters ethylene oxide adducts, glycerol fatty acid esters, sorbitol and sorbitan fatty acid esters, and pentaerythritol fatty acid esters. Etc. In these ethylene oxide adducts, a type in which propylene oxide units are randomly or block-containing in a part of the polyethylene oxide chain is also preferably used.

高級アルコールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物としては、これらのポリエチレンオキサイド鎖中の一部にプロピレンオキサイドユニットをランダム又はブロック状に含有したものがより好ましい。なぜならば、これらはアンモニウムイオンのエポキシ基に対する反応活性を低下させる能力が優れているためである。
脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物としては、モノエステルタイプのもの、ジエステルタイプさらにはトリエステル、テトラエステルタイプのものなども利用できる。
As higher alcohol ethylene oxide adducts, fatty acid ethylene oxide adducts, polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adducts, those containing propylene oxide units randomly or in blocks in part of these polyethylene oxide chains are more preferred. . This is because these are excellent in the ability to reduce the reaction activity of ammonium ions on epoxy groups.
As the fatty acid ethylene oxide adduct and polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adduct, monoester type, diester type, triester, tetraester type and the like can be used.

炭素繊維用サイジング剤は、各成分を常法により混合、撹拌することにより製造できる。炭素繊維用サイジング剤は、炭素繊維束のサイジング処理においては、通常、水または有機溶剤に分散または溶解させたサイジング剤液として炭素繊維束に塗布される。   The sizing agent for carbon fiber can be produced by mixing and stirring each component by a conventional method. In the sizing treatment of the carbon fiber bundle, the carbon fiber sizing agent is usually applied to the carbon fiber bundle as a sizing agent solution dispersed or dissolved in water or an organic solvent.

[サイジング剤の水分散液]
炭素繊維用サイジング剤は、炭素繊維束へ付与しやすく、また、有機溶剤に溶解する場合と比較して、工業的にも、また安全性の面からも優れていることから、水に分散した水分散液として用いることが好ましい。
サイジング剤を水分散液とする場合、サイジング剤は、特に、上述した(E)成分を含有することが好ましい。(E)成分は、(A)成分を安定に水中に分散させる機能を有しており、そのため、得られる水分散液が、良好な液安定性を有する取扱い性の良好なものとなる。
この場合、(E)成分の配合量は、全サイジング剤成分中、5〜30質量%であることが、サイジング剤液の乳化安定性がよく、またサイジング剤の効果に悪影響を与えることがないため好ましい。より好ましい下限値は7質量%であり、更に好ましい上限値は20質量%である。
[Aqueous dispersion of sizing agent]
The carbon fiber sizing agent is easy to apply to the carbon fiber bundle, and it is industrially and safer compared to the case where it is dissolved in an organic solvent. It is preferable to use it as an aqueous dispersion.
When the sizing agent is used as an aqueous dispersion, the sizing agent preferably contains the above-described component (E). The component (E) has a function of stably dispersing the component (A) in water, so that the obtained aqueous dispersion has good liquid stability and good handleability.
In this case, the blending amount of the component (E) is 5 to 30% by mass in the total sizing agent component, so that the emulsion stability of the sizing agent liquid is good and the effect of the sizing agent is not adversely affected. Therefore, it is preferable. A more preferred lower limit is 7% by mass, and a more preferred upper limit is 20% by mass.

炭素繊維用サイジング剤の水分散液は、有効成分含量が0.1〜60質量%の範囲内であることが好ましく、0.2〜40質量%がより好ましい。なお、「有効成分」とは、上述した全サイジング成分と同じ意味である。
炭素繊維束に炭素繊維用サイジング剤を付与する方法は、該サイジング剤、又は該サイジング剤の分散液をローラー浸漬法、ローラー接触法により炭素繊維に付着させ、乾燥することによって行うことができる。
炭素繊維束に付与されるサイジング剤の量は、炭素繊維束の質量に対して0.1〜5質量%が好ましく、0.2〜3質量%が更に好ましい。付与量がこの範囲内であると、炭素繊維に収束性、耐擦過性を充分に付与することができ、マトリックス樹脂との濡れ性、界面接着力を向上させることができる。そのため、サイジング処理炭素繊維束を用いて得られる炭素繊維複合材料が良好な力学的特性を得ることができる。
炭素繊維用サイジング剤の付与量は、サイジング剤液の濃度調整や、絞り量調整によって調節することができる。
The aqueous dispersion of the carbon fiber sizing agent preferably has an active ingredient content of 0.1 to 60% by mass, more preferably 0.2 to 40% by mass. The “active ingredient” has the same meaning as all the sizing ingredients described above.
The method for applying the carbon fiber sizing agent to the carbon fiber bundle can be performed by adhering the sizing agent or a dispersion of the sizing agent to the carbon fiber by a roller dipping method or a roller contact method, followed by drying.
0.1-5 mass% is preferable with respect to the mass of a carbon fiber bundle, and, as for the quantity of the sizing agent provided to a carbon fiber bundle, 0.2-3 mass% is still more preferable. When the application amount is within this range, the carbon fiber can be sufficiently provided with convergence and scratch resistance, and wettability with the matrix resin and interfacial adhesion can be improved. Therefore, the carbon fiber composite material obtained using the sizing-treated carbon fiber bundle can obtain good mechanical properties.
The application amount of the sizing agent for carbon fiber can be adjusted by adjusting the concentration of the sizing agent solution or adjusting the squeezing amount.

炭素繊維束に、本発明における炭素繊維用サイジング剤を付与すると、炭素繊維束のカンチレバー値が好ましい範囲にあるサイジング処理炭素繊維束が得られやすく、これを用いることによって一方向強化織物のカンチレバー値が好適な範囲にある一方向強化織物が得られる。
また本発明における炭素繊維用サイジング剤を付与したサイジング処理炭素繊維束は、機械的摩擦などによる毛羽などが発生しにくく、マトリックス樹脂の含浸性や接着性にも優れる。また、サイジング剤が前記(A)成分とともに(B)成分、(C)成分を含有することにより、当該サイジング処理炭素繊維束にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグの硬化物(繊維強化複合材料)の機械物性が、良好な力学的特性を示すものとなる。
サイジング処理炭素繊維束は、製織等々の工程通過性に優れ、一方向強化織物に好適に加工することができる。特に製織においては、通常、炭素繊維は擦過により毛羽立ちやすいが、サイジング処理炭素繊維束は、著しく毛羽立ちを抑えることが可能となっている。
When the sizing agent for carbon fiber according to the present invention is applied to the carbon fiber bundle, a sizing-treated carbon fiber bundle in which the cantilever value of the carbon fiber bundle is in a preferable range can be easily obtained, and by using this, the cantilever value of the unidirectional reinforcing fabric can be obtained. Is obtained in a suitable range.
Further, the sizing-treated carbon fiber bundle to which the sizing agent for carbon fiber according to the present invention is applied is less prone to fluff due to mechanical friction and the like, and is excellent in the impregnation property and adhesiveness of the matrix resin. Moreover, since the sizing agent contains the component (B) and the component (C) together with the component (A), the cured prepreg (fiber reinforced composite material) in which the sizing-treated carbon fiber bundle is impregnated with a matrix resin. Mechanical properties exhibit good mechanical properties.
The sizing-treated carbon fiber bundle has excellent processability such as weaving and can be suitably processed into a unidirectional reinforcing fabric. Particularly in weaving, carbon fibers are usually prone to fluff due to rubbing, but sizing-treated carbon fiber bundles can remarkably suppress fuzz.

以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
(実施例1)
<サイジング剤S1の調製>
ハイビスディスパーミックス(特殊機化工業(株)製、ホモミキサー仕様:形式3D−5型)を用い、以下の手順で、転送乳化によるサイジング剤を調製した。
表1のS1に示す配合で(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、他添加剤と乳化剤である(E)成分あるいは、他のノニオン系界面活性剤を、一緒に混練、混合し、その後、混練した状態で60℃に降温させ、脱イオン水を少量ずつ滴下して転相乳化させて、有効成分含量40質量%程度の乳化物を得た。これをサイジング剤S1とする。
なお(A)成分と(D)成分は、より詳細にはそれぞれ下記の手順で得られた合成品である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Example 1
<Preparation of sizing agent S1>
A sizing agent by transfer emulsification was prepared according to the following procedure using Hibis Disper Mix (made by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd., homomixer specification: model 3D-5 type).
In the formulation shown in S1 of Table 1, (A) component, (B) component, (C) component, (D) component, other additives and emulsifier (E) component or other nonionic surfactant, After kneading and mixing together, the temperature was lowered to 60 ° C. in a kneaded state, and deionized water was dropped little by little to effect phase inversion emulsification to obtain an emulsion having an active ingredient content of about 40% by mass. This is designated as sizing agent S1.
In addition, (A) component and (D) component are the synthetic products obtained by the following procedure in more detail, respectively.

(A)成分としての、片末端アクリル酸変性ジグリシジルエーテルビスフェノールA:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン製JER828)378部に対し、アクリル酸86部、ハイドロキノン1部、リチウムクロリド1部を加え、100℃で加熱反応させて得た、JER828/JER828片末端アクリル変性エポキシ樹脂(ハーフエステル)/JER828両末端アクリル変性エポキシ樹脂(ジエステル)の混合比1/2/1の混合物。(A)成分として有効なハーフエステル成分は1/2であり、残り1/2は未反応物とジエステル物である。表1に示す(A)成分の配合量は、ハーフエステル成分、未反応物およびジエステル物の総量を表している。したがってハーフエステルとしての有効成分量は、表1に示す(A)成分の配合量の1/2である。 (A) As a component, acrylic acid-modified diglycidyl ether bisphenol A: 378 parts of bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin JER828) is added with 86 parts of acrylic acid, 1 part of hydroquinone, and 1 part of lithium chloride. A mixture of JER828 / JER828 one-end acrylic modified epoxy resin (half ester) / JER828 both-end acrylic modified epoxy resin (diester), obtained by heating at 100 ° C., at a mixing ratio of 1/2/1. The half ester component effective as the component (A) is 1/2, and the remaining 1/2 is an unreacted product and a diester product. The blending amount of the component (A) shown in Table 1 represents the total amount of the half ester component, the unreacted product, and the diester product. Therefore, the effective component amount as a half ester is ½ of the blending amount of the component (A) shown in Table 1.

(D)成分としての、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加無水フマル酸エステル:ビスフェノールA1モル部に対してPO3モル部が付加したビスフェノールAのPO付加物(三洋化成工業株式会社製「ニューポールBP−3P」)800部、フマル酸278部(アルコール/酸=1/1.2モル比)及びテトライソポプロポキシチタネート1部を、ガラス反応容器中、窒素流通下180℃で−0.1MPaまで減圧し水を留去しながら10時間反応させて得た。 (D) As propylene oxide 3 mol addition fumaric acid ester of bisphenol A: PO adduct of bisphenol A added by 3 mol of PO to 1 mol of bisphenol A (“New Paul BP” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) −3P ”), 800 parts, fumaric acid 278 parts (alcohol / acid = 1 / 1.2 molar ratio) and tetraisopopropoxytitanate 1 part under reduced pressure to −0.1 MPa at 180 ° C. under nitrogen flow in a glass reaction vessel. The reaction was carried out for 10 hours while distilling off the water.

(D)成分としての、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加無水フマル酸エステルとビスフェノールAのエチレンオキサイド10モル付加無水フマル酸エステルとの共重合体:ビスフェノールA1モル部に対してPO3モル部が付加したビスフェノールAのPO付加物(三洋化成工業株式会社製「ニューポールBP−3P」)400部、フマル酸139部(アルコール/酸=1/1.2モル比)及びテトライソポプロポキシチタネート1部を、ガラス反応容器中、窒素流通下180℃で水を留去しながら10時間反応させた。更にビスフェノールA1モル部に対してEO10モル部が付加したビスフェノールAのEO付加物(三洋化成工業株式会社製「ニューポールBPE−100」)668部を加えて180℃で−0.1MPaまで減圧し水を留去しながら10時間反応させて得た。 (D) Copolymer of propylene oxide 3 mol addition fumaric anhydride of bisphenol A and ethylene oxide 10 mol addition fumaric anhydride of bisphenol A as component (D) 3 mol of PO is added to 1 mol of bisphenol A 400 parts of the bisphenol A PO adduct (“Newpol BP-3P” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), 139 parts of fumaric acid (alcohol / acid = 1 / 1.2 molar ratio) and 1 part of tetraisopopropoxy titanate In a glass reaction vessel, the reaction was carried out for 10 hours while distilling off water at 180 ° C. under nitrogen flow. Further, 668 parts of an EO addition product of bisphenol A (“New Pole BPE-100” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) in which 10 parts by mole of EO is added to 1 part by mole of bisphenol A, and the pressure is reduced to −0.1 MPa at 180 ° C. It was obtained by reacting for 10 hours while distilling off water.

<サイジング処理炭素繊維束の製造>
以下の手順で炭素繊維束にサイジング剤S1を付加してサイズ処理炭素繊維束を製造した。
内部に浸漬ローラーを有する浸漬槽内に、サイジング剤S1の水分散液を満たし、該水分散液中に、サイジング剤を付与していない炭素繊維束(パイロフィルTR50S(製品名)、三菱レイヨン株式会社製、フィラメント数12000本、ストランド強度5000MPa、ストランド弾性率242GPa)を浸漬した。その後、熱風乾燥することによってサイジング剤処理炭素繊維束を得た。得られたサイズ処理炭素繊維束はボビンに巻き取った。
<Manufacture of sizing-treated carbon fiber bundles>
The sizing agent S1 was added to the carbon fiber bundle by the following procedure to produce a sized carbon fiber bundle.
A carbon fiber bundle (Pyrofil TR50S (product name), Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) filled with an aqueous dispersion of the sizing agent S1 in an immersion tank having an immersion roller therein and not provided with a sizing agent in the aqueous dispersion. Manufactured, 12,000 filaments, strand strength 5000 MPa, strand elastic modulus 242 GPa). Thereafter, the sizing agent-treated carbon fiber bundle was obtained by drying with hot air. The obtained size-treated carbon fiber bundle was wound up on a bobbin.

<一方向強化織物の作製>
横糸はユニチカ社製ガラスファイバー(D450 1/2 4.4S)と東レ社製ナイロン繊維(エルダー50/10 融点110〜120℃)を複合化させて得た。
前記で得たサイズ処理炭素繊維束を縦糸として、6.4本/インチの繊維密度で一方向に配列し、横糸を5本/インチの繊維密度で津田駒製レピア織機を用いて製織し、引続き125℃の熱ロールに接触させることによって、縦糸と横糸とを接着固定させて目付200g/mの一方向強化織物を得た。得られた一方向強化織物について、下記の評価を行った。結果を表2に示す。
<Production of unidirectional reinforced fabric>
Weft was obtained by combining glass fiber (D450 1/2 4.4S) manufactured by Unitika and nylon fiber (Elder 50/10 melting point 110-120 ° C.) manufactured by Toray.
The size-treated carbon fiber bundle obtained above is arranged in one direction at a fiber density of 6.4 / inch as warp, and the weft is woven at a fiber density of 5 / inch using a Tsuda Koma rapier loom. Subsequently, the warp yarn and the weft yarn were bonded and fixed by contacting with a heat roll at 125 ° C. to obtain a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 . The following evaluation was performed about the obtained unidirectional reinforcement fabric. The results are shown in Table 2.

<評価1:一方向強化織物のカンチレバー値>
まず、図1に示すJIS規格(L1096)の45度カンチレバー法の測定機材を用意した。台の水平面2にはミリメート単位で目盛りをふった。上記の「一方向強化織物のカンチレバー値の測定方法」にしたがってカンチレバー値を測定した。試験片は、一方向強化織物を炭素繊維の軸方向に40cm、繊維軸に垂直方向に1インチ切り出したものを用いた。押さえ板の移動速度は2cm/秒とした。結果を表2に示す。
<Evaluation 1: Cantilever value of unidirectional reinforced fabric>
First, the measurement equipment of 45 degree cantilever method of JIS standard (L1096) shown in FIG. 1 was prepared. The horizontal surface 2 of the table was calibrated in millimeters. The cantilever value was measured according to the above-mentioned “Method for Measuring Cantilever Value of Unidirectional Reinforced Fabric”. The test piece used was a unidirectional reinforced fabric cut out 40 cm in the axial direction of the carbon fiber and 1 inch in the vertical direction to the fiber axis. The moving speed of the pressing plate was 2 cm / second. The results are shown in Table 2.

<評価2:一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度>
上記の「炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法」にしたがって(条件ハ−1)の配向度を測定した。
一方向強化織物試験片は、図5に示すように、炭素繊維が露出した部分が10cm角となるように、一方向強化織物31の片面に幅12mmの粘着テープ32を貼り、粘着テープ32の中央部33を切断することで得た。なお、粘着テープ32で炭素繊維を固定せずに切断作業を行うと切断面が不揃いとなり、一方向強化織物試験片としては不適であった。
一方向強化織物試験片の観察は、CCDカメラを取り付けた顕微鏡(ニコン製、製品名:Nikon ECLIPSE ME600)を用いた。CCDカメラからの画像を表示部に映し出して、これを視野とした。一方向強化織物試験片を顕微鏡のステージに載せて、この上にガラス板(120mm×120mm×1mm、質量60g)を載せた。視野に対して炭素繊維束の向きを左右方向とし、観察場所は炭素繊維束部分であって横糸が視野に入らない範囲で可能な限り横糸に近い部分とした。観察条件は落斜照明、減光無し、対物レンズ50倍、暗視野の条件で観察像を得た。この観察像をランダムな位置で10点得た。
<Evaluation 2: Orientation degree of single fiber in carbon fiber bundle constituting unidirectional reinforced fabric>
The degree of orientation in (Condition C-1) was measured according to the above-mentioned “Method for measuring degree of orientation of single fibers in carbon fiber bundle”.
As shown in FIG. 5, the unidirectional reinforced fabric test piece is obtained by attaching an adhesive tape 32 having a width of 12 mm on one side of the unidirectional reinforced fabric 31 so that the exposed carbon fiber is a 10 cm square. It was obtained by cutting the central portion 33. In addition, when the cutting operation was performed without fixing the carbon fiber with the adhesive tape 32, the cut surfaces became uneven, which was unsuitable as a unidirectional reinforced fabric test piece.
The observation of the unidirectionally reinforced fabric test piece was performed using a microscope (product name: Nikon ECLIPSE ME600, manufactured by Nikon) equipped with a CCD camera. An image from the CCD camera was projected on the display unit and used as a field of view. The unidirectional reinforced fabric test piece was placed on a microscope stage, and a glass plate (120 mm × 120 mm × 1 mm, mass 60 g) was placed thereon. The orientation of the carbon fiber bundle with respect to the field of view was the left-right direction, and the observation place was the carbon fiber bundle part and the part as close to the weft as possible within the range where the weft did not enter the field of view. Observation images were obtained under the conditions of oblique illumination, no dimming, objective lens 50 times, and dark field. Ten observation images were obtained at random positions.

次にこの観察像を画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、商品名:イメージプロ)に読み込ませて、8ビットグレースケールに変換後、2次元フーリエ変換を実施して変換像を得た。変換像には上下方向に輝度情報が現れた。次に変換像の原点から100ピクセル(観察像で20μm周期の長さに相当)の位置の輝度情報を周方向にマクロプログラムを作成して読み込んで、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルを得た。   Next, this observation image was read by image analysis software (trade name: Image Pro, manufactured by Media Cybernetics), converted into an 8-bit gray scale, and then subjected to two-dimensional Fourier transform to obtain a converted image. Luminance information appeared in the vertical direction in the converted image. Next, the luminance information at a position of 100 pixels from the origin of the converted image (corresponding to a length of 20 μm period in the observation image) is read by creating a macro program in the circumferential direction, the horizontal axis is the angle, and the vertical axis is the luminance information. A one-dimensional profile was obtained.

次に前記1次元プロットを波形分離ソフトfitykに読み込ませた。波形は角度にして180度付近の位置に大きなピークが一つあり、また角度にして0度付近または360度付近の位置では分割された大きなピークがあった。また90度と270度付近には180度のピークの半分程度の大きさのピークがあり、さらに微小なピークも多数確認された。解析対象を角度にして180度付近のピークとして、ピークの両端の極小値間を直線で結んでベースラインとして差し引いて加工ピークを得た後、加工ピークをガウス関数とローレンツ関数の合成曲線でフィッティングさせて、ガウス関数とローレンツ関数のパラメータを得た。   Next, the one-dimensional plot was read by the waveform separation software fityk. The waveform had one large peak at a position near 180 degrees in angle, and a large divided peak at a position near 0 degrees or 360 degrees in angle. Near 90 ° and 270 °, there were peaks about half the size of the 180 ° peak, and many finer peaks were confirmed. The peak is around 180 degrees with the analysis target as an angle, the minimum value at both ends of the peak is connected by a straight line and subtracted as the base line to obtain the processing peak, and then the processing peak is fitted with a composite curve of Gaussian function and Lorentz function Then, parameters of Gaussian function and Lorentz function were obtained.

得られたパラメータをもとにマイクロソフト社製の表計算ソフト(エクセル)で合成曲線の半価幅を求めた。最後に、前記半価幅を用いて上式(1−1)から配向度を求めた。観察像10点に対して平均した結果を平均±標準偏差の形式で表2に示した(以下、同様。)。   Based on the obtained parameters, the half-value width of the composite curve was obtained using spreadsheet software (Excel) manufactured by Microsoft Corporation. Finally, the degree of orientation was determined from the above formula (1-1) using the half width. The results obtained by averaging the 10 observation images are shown in Table 2 in the form of mean ± standard deviation (the same applies hereinafter).

<評価3:一方向強化織物と樹脂との硬化物において硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度>
上記の「炭素繊維束中の単繊維の配向度の測定方法」にしたがって(条件ハ−2)の配向度を測定した。試験片は上記評価2と同様の一方向強化織物試験片を用いた。
以下の手順で室温が8℃〜14℃の環境で一方向強化織物と樹脂との硬化物を得た。
まず、コニシ(株)製のボンドE2500Sの主剤20gと硬化剤10gを100ccディスポカップに計量して割り箸で混練して硬化樹脂を得た。次にガラス板(210mm×230mm×4mm、0.6kg)を天秤に載せた。この上に離型面が上になるように離型フィルム(20cm角に切り出したパナック(株)製の離型フィルム(SP−PET−01−75BU))を置き、次にこの離型フィルムの中央部に前記硬化樹脂を3g滴下して、さらに一方向強化織物試験片を載せ、さらに硬化樹脂を3g滴下して、さらに離型面が下になるように離型フィルムをのせた物体を得た。
次にこの物体が湾曲しないように、ガラスから平滑な実験台の上に載せかえ、ガラス板をこの物体の上に載せ、さらに錘(底面110mm×120mm、10.5kg)を載せて5日放置した。
<Evaluation 3: Orientation degree of single fiber in carbon fiber bundle constituting cured product in cured product of unidirectional reinforced fabric and resin>
The degree of orientation of (Condition C-2) was measured according to the above-mentioned “Method for measuring degree of orientation of single fibers in carbon fiber bundle”. As the test piece, the same unidirectional reinforced fabric test piece as in Evaluation 2 was used.
A cured product of a unidirectionally reinforced fabric and a resin was obtained in an environment where the room temperature was 8 ° C. to 14 ° C. by the following procedure.
First, a main resin 20 g of Bond E2500S manufactured by Konishi Co., Ltd. and a curing agent 10 g were weighed into a 100 cc disposable cup and kneaded with a chopstick to obtain a cured resin. Next, a glass plate (210 mm × 230 mm × 4 mm, 0.6 kg) was placed on a balance. A release film (a release film (SP-PET-01-75BU) manufactured by Panac Co., Ltd. cut into a 20 cm square) was placed on this so that the release surface was on top, and then the release film 3 g of the cured resin is dropped at the center, and a unidirectional reinforced fabric test piece is placed thereon. Further, 3 g of the cured resin is further dropped to obtain an object on which a release film is placed so that the release surface is further down. It was.
Next, in order to prevent this object from bending, it is placed on a smooth laboratory bench from glass, a glass plate is placed on this object, and a weight (bottom 110 mm × 120 mm, 10.5 kg) is further placed on it for 5 days. did.

次に錘とガラス板を外した後に、離型フィルムを2枚はがして、一方向強化織物試験片以外のところにある余分な樹脂を切り取って、一方向強化織物樹脂硬化試験片を得た。
次にCCDカメラを取り付けた顕微鏡(ニコン製、製品名:Nikon ECLIPSE ME600)を用意した。CCDカメラからの画像を表示部に映し出して、これを視野とした。前記一方向強化織物樹脂硬化試験片を顕微鏡のステージに載せた。視野に対して炭素繊維束の向きを左右方向として、観察場所は炭素繊維束部分であって横糸が視野に入らない範囲で可能な限り横糸に近い部分とした。観察条件は落斜照明、減光無し、対物レンズ50倍、暗視野の条件で観察像を得た。観察対象領域は図4のように一方向強化織物樹脂硬化物の中心付近の4cm角とした。
観察像から配向度の測定手順は<評価2>と同じ手順とした。
Next, after removing the weight and the glass plate, two release films were peeled off, and excess resin other than the one-way reinforced fabric test piece was cut off to obtain a one-way reinforced fabric resin cured test piece.
Next, a microscope (product name: Nikon ECLIPSE ME600, manufactured by Nikon) equipped with a CCD camera was prepared. An image from the CCD camera was projected on the display unit and used as a field of view. The unidirectional reinforced fabric resin cured specimen was placed on a microscope stage. The orientation of the carbon fiber bundle with respect to the field of view was the left-right direction, and the observation place was the carbon fiber bundle part, and the part as close to the weft as possible within the range where the weft did not enter the field of view. Observation images were obtained under the conditions of oblique illumination, no dimming, objective lens 50 times, and dark field. The observation target region was a 4 cm square near the center of the unidirectional reinforced fabric resin cured product as shown in FIG.
The procedure for measuring the degree of orientation from the observed image was the same as in <Evaluation 2>.

<評価4:単繊維断面の真円度>
上記の「単繊維断面の真円度の測定方法」にしたがって(条件ニ)の真円度を測定した。
すなわち、<評価3>における一方向強化織物樹脂硬化試験片において、観察対象領域でない部分から繊維軸方向に1cm、繊維軸に対して垂直方向に2cmとなるように試験片を切り出した。この試験片を繊維軸に垂直方向の端面が研磨面になるように樹脂(テクノビット4000 クルツァー社製)で包埋して、研磨機で研磨した。
研磨面を電子顕微鏡(日立社製、製品名:S−3400N/E−350)にて、蒸着はせずに低真空モード(30Pa)、反射電子像(3D)、加速電圧15kV、倍率5000倍で観察して、観察像を得た。
得られた観察像をMicrosoft社製のペイントソフトに取り込んで、単繊維断面の輪郭をなぞることで単繊維断面を黒く塗りつぶした画像を得た。この画像を画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、商品名:イメージプロ)に読み込ませて、次に2値化処理することで、背景が白色の中に単繊維の断面が黒色となる画像が得られた。この画像から最小フェレ径と最大フェレ径を自動算出させて得た。
得られた前記最小フェレ径と最大フェレ径から上式(1−2)を用いて単繊維断面の真円度を求めた。単繊維の断面10点に対する真円度の平均を表2に示す。
<Evaluation 4: Roundness of single fiber cross section>
The circularity of (Condition D) was measured in accordance with the above “Method for measuring roundness of single fiber cross section”.
That is, in the unidirectional reinforced fabric resin cured test piece in <Evaluation 3>, a test piece was cut out from a portion that was not the observation target region so as to be 1 cm in the fiber axis direction and 2 cm in the direction perpendicular to the fiber axis. The test piece was embedded in a resin (Technobit 4000 Kultzer) so that the end surface in the direction perpendicular to the fiber axis was a polished surface, and was polished with a polishing machine.
The polished surface was subjected to an electron microscope (manufactured by Hitachi, product name: S-3400N / E-350), without vacuum deposition, low vacuum mode (30 Pa), reflected electron image (3D), acceleration voltage 15 kV, magnification 5000 times. The observation image was obtained.
The obtained observation image was taken in with Microsoft's paint software, and the single fiber cross section was painted black by tracing the outline of the single fiber cross section. This image is read by image analysis software (Media Cybernetics, product name: Image Pro), and then binarized to obtain an image in which the cross section of the single fiber is black while the background is white. It was. The minimum and maximum ferret diameters were automatically calculated from this image.
From the obtained minimum ferret diameter and maximum ferret diameter, the roundness of the cross section of the single fiber was determined using the above equation (1-2). Table 2 shows the average roundness for 10 cross-sections of single fibers.

<評価5:炭素繊維束のカンチレバー値>
まず、図1に示すJIS規格(L1096)の45度カンチレバー法の測定機材を用意した。台の水平面2にはミリメート単位で目盛りをふった。上記の「炭素繊維束のカンチレバー値の測定方法」にしたがってカンチレバー値を測定した。試験用炭素繊維束は、縦糸として用いる炭素繊維束を軸方向に40cm切り出したものを用いた。押さえ板の移動速度は2cm/秒とした。結果を表2に示す。
<評価6:炭素繊維複合材料の評価>
得られた一方向強化織物に、実際に屋外で手作業にて樹脂(コニシ社製、E2500S 主剤/硬化剤=2/1)を含浸させて硬化物(炭素繊維複合材料)を製造し、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向状態が良好であるかどうかを目視にて観察した。本例では該単繊維例の配向状態が良好であった。また、実用上問題無く硬化物を製造でき、炭素繊維複合材料の製造性も良好であった。
<Evaluation 5: Cantilever value of carbon fiber bundle>
First, the measurement equipment of 45 degree cantilever method of JIS standard (L1096) shown in FIG. 1 was prepared. The horizontal surface 2 of the table was calibrated in millimeters. The cantilever value was measured in accordance with the above “Method for Measuring Cantilever Value of Carbon Fiber Bundle”. As the carbon fiber bundle for testing, a carbon fiber bundle used as warp was cut by 40 cm in the axial direction. The moving speed of the pressing plate was 2 cm / second. The results are shown in Table 2.
<Evaluation 6: Evaluation of carbon fiber composite material>
The obtained unidirectional reinforced fabric is actually impregnated with a resin (manufactured by Konishi Co., Ltd., E2500S main agent / curing agent = 2/1) manually to produce a cured product (carbon fiber composite material) and cured. It was visually observed whether the orientation state of the single fibers in the carbon fiber bundles constituting the product was good. In this example, the orientation state of the single fiber example was good. Moreover, the cured product could be produced without any practical problems, and the productivity of the carbon fiber composite material was also good.

(実施例2)
実施例1において、一方向強化織物を作製する際の縦糸の繊維密度を9.5本/インチに変更したほかは同様にして、目付300g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
本例の一方向強化織物を用いて得られた硬化物(炭素繊維複合材料)において、炭素繊維束中の単繊維の配向状態は良好であった。また、実用上問題無く硬化物を製造でき、炭素繊維複合材料の製造性も良好であった。
(Example 2)
In Example 1, a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 300 g / m 2 was obtained in the same manner except that the fiber density of the warp yarn when producing the unidirectional reinforced fabric was changed to 9.5 yarns / inch. And evaluated in the same manner.
In the cured product (carbon fiber composite material) obtained using the unidirectional reinforcing fabric of this example, the orientation state of the single fibers in the carbon fiber bundle was good. Moreover, the cured product could be produced without any practical problems, and the productivity of the carbon fiber composite material was also good.

(実施例3)
<サイジング剤S2の調製>
実施例1と同じハイビスディスパーミックスを用い、以下の手順で、転送乳化によるサイジング剤を調製した。
表1のS2に示す配合で(A)成分、(B)成分、(D)成分と他添加剤と乳化剤である(E)成分あるいは、他のノニオン系界面活性剤を、一緒に混練、混合し、その後、混練した状態で60℃に降温して、脱イオン水を少量ずつ滴下して転相乳化させた。次に(C)成分を混合して、有効成分含量40質量%程度の乳化物を得た。これをサイジング剤S2とする。なお、(C)成分はエマルションであり、表1の配合量は(C)成分中の有効成分含量で記載した。
<サイジング処理炭素繊維束および一方向強化織物の製造>
実施例1において、サイジング剤S1をサイジング剤S2に変更したほかは同様にして、目付200g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
本例の一方向強化織物を用いて得られた硬化物(炭素繊維複合材料)において、炭素繊維束中の単繊維の配向状態は良好であった。また、実用上問題無く硬化物を製造でき、炭素繊維複合材料の製造性も良好であった。
(Example 3)
<Preparation of sizing agent S2>
Using the same Hibis Disper mix as in Example 1, a sizing agent by transfer emulsification was prepared by the following procedure.
In the formulation shown in S2 of Table 1, (A) component, (B) component, (D) component, other additives and (E) component which is an emulsifier, or other nonionic surfactant are kneaded and mixed together Thereafter, the temperature was lowered to 60 ° C. in a kneaded state, and deionized water was added dropwise little by little to effect phase inversion emulsification. Next, the component (C) was mixed to obtain an emulsion having an active ingredient content of about 40% by mass. This is designated as sizing agent S2. In addition, (C) component is an emulsion and the compounding quantity of Table 1 was described in the active ingredient content in (C) component.
<Manufacture of sizing treated carbon fiber bundles and unidirectional reinforced fabric>
In Example 1, except that the sizing agent S1 was changed to the sizing agent S2, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1.
In the cured product (carbon fiber composite material) obtained using the unidirectional reinforcing fabric of this example, the orientation state of the single fibers in the carbon fiber bundle was good. Moreover, the cured product could be produced without any practical problems, and the productivity of the carbon fiber composite material was also good.

(実施例4)
実施例3において、一方向強化織物を作製する際の縦糸の繊維密度を9.5本/インチに変更したほかは同様にして、目付300g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
本例の一方向強化織物を用いて得られた硬化物(炭素繊維複合材料)において、炭素繊維束中の単繊維の配向状態は良好であった。また、実用上問題無く硬化物を製造でき、炭素繊維複合材料の製造性も良好であった。
Example 4
In Example 3, a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 300 g / m 2 was obtained in the same manner except that the fiber density of the warp when producing the unidirectional reinforced fabric was changed to 9.5 yarns / inch. And evaluated in the same manner.
In the cured product (carbon fiber composite material) obtained using the unidirectional reinforcing fabric of this example, the orientation state of the single fibers in the carbon fiber bundle was good. Moreover, the cured product could be produced without any practical problems, and the productivity of the carbon fiber composite material was also good.

(比較例1)
<サイジング剤S3の調製>
表1のS3に示す配合で、実施例1と同様の方法によりサイジング剤S3を調製した。
<サイジング処理炭素繊維束および一方向強化織物の製造>
実施例1において、サイジング剤S1をサイジング剤S3に変更したほかは同様にして、目付200g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
実際に屋外にて本例の一方向強化織物に樹脂を含浸させて硬化物(炭素繊維複合材料)を製造したところ、一方向強化織物のカンチレバー値が低いため、しなりやすく製造性に問題があった。また硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向は目視において悪かった。
(Comparative Example 1)
<Preparation of sizing agent S3>
Sizing agent S3 was prepared by the same method as in Example 1 with the formulation shown in S3 of Table 1.
<Manufacture of sizing treated carbon fiber bundles and unidirectional reinforced fabric>
In Example 1, except that the sizing agent S1 was changed to the sizing agent S3, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1.
When a cured product (carbon fiber composite material) was manufactured by impregnating the unidirectional reinforced fabric with resin in this example outdoors, the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric was low, which caused problems with manufacturability. there were. Moreover, the orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle which comprises hardened | cured material was bad visually.

(比較例2)
<サイジング剤S4の調製>
表1のS4に示す配合で、実施例2と同様の方法によりサイジング剤S4を調製した。
<サイジング処理炭素繊維束および一方向強化織物の製造>
実施例1において、サイジング剤S1をサイジング剤S4に変更したほかは同様にして、目付200g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
実際に屋外にて本例の一方向強化織物に樹脂を含浸させて硬化物(炭素繊維複合材料)を製造したところ、一方向強化織物のカンチレバー値が低いため、しなりやすく製造性に問題があった。また硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向は目視において悪かった。
(Comparative Example 2)
<Preparation of sizing agent S4>
Sizing agent S4 was prepared in the same manner as in Example 2 with the formulation shown in S4 of Table 1.
<Manufacture of sizing treated carbon fiber bundles and unidirectional reinforced fabric>
In Example 1, except that the sizing agent S1 was changed to the sizing agent S4, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1.
When a cured product (carbon fiber composite material) was manufactured by impregnating the unidirectional reinforced fabric with resin in this example outdoors, the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric was low, which caused problems with manufacturability. there were. Moreover, the orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle which comprises hardened | cured material was bad visually.

(比較例3)
実施例3において、一方向強化織物の縦糸の繊維密度を19本/インチに変更したほかは実施例3と同様にして、目付600g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
実際に屋外にて本例の一方向強化織物に樹脂を含浸させて硬化物を得ようとしたところ、樹脂の含浸性が悪かった。そのため炭素繊維複合材料における単繊維の配向性は評価していない。
(Comparative Example 3)
In Example 3, except that the fiber density of the warp yarn of the unidirectional reinforced fabric was changed to 19 / inch, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 600 g / m 2 was obtained and the same as in Example 1. And evaluated.
When an attempt was made to obtain a cured product by actually impregnating the unidirectional reinforced fabric of this example with a resin outdoors, the resin impregnation property was poor. Therefore, the orientation of the single fiber in the carbon fiber composite material is not evaluated.

(比較例4)
実施例3において、縦糸として用いる炭素繊維束を、パイロフィルTR40(製品名)、三菱レイヨン株式会社製(フィラメント数12000本、ストランド強度4700MPa、ストランド弾性率235GPa)に変更したほかは、実施例3と同様にして目付200g/mの一方向強化織物を得、実施例1と同様にして評価した。
実際に屋外にて本例の一方向強化織物に樹脂を含浸させて硬化物を得ようとしたところ、樹脂の含浸性が悪かった。そのため炭素繊維複合材料における単繊維の配向性は評価していない。
(Comparative Example 4)
In Example 3, the carbon fiber bundle used as the warp was changed to Pyrofil TR40 (product name), manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (12,000 filaments, strand strength 4700 MPa, strand elastic modulus 235 GPa). Similarly, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1.
When an attempt was made to obtain a cured product by actually impregnating the unidirectional reinforced fabric of this example with a resin outdoors, the resin impregnation property was poor. Therefore, the orientation of the single fiber in the carbon fiber composite material is not evaluated.

Figure 0005741836
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Figure 0005741836
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表2の結果より、実施例1〜4で得られた一方向強化織物は、本発明における条件イ、条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たしており、屋外で手作業にて樹脂含浸の操作を行っても織物の型崩れが生じにくく、炭素繊維の直線性が良好に保たれた。   From the results of Table 2, the unidirectional reinforced fabrics obtained in Examples 1 to 4 satisfy all of Condition A, Condition B, Condition C-1, Condition C-2, and Condition D in the present invention. Thus, even when the resin impregnation operation was performed manually, the woven fabric was not easily deformed, and the linearity of the carbon fiber was kept good.

また、実施例2は、目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たす、実施例1の製造条件において、縦糸の繊維密度のみを変更して目付けが300g/mの一方向強化織物を製造した例である。該実施例2においても、条件イ、条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たす一方向強化織物が得られた。
同様に、実施例4は、目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たす、実施例3の製造条件において、縦糸の繊維密度のみを変更して目付けが300g/mの一方向強化織物を製造した例である。該実施例3においても、条件イ、条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たす一方向強化織物が得られた。
Further, in Example 2, a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 200 g / m 2 was manufactured, and the obtained unidirectional reinforced fabric satisfies all of Condition B, Condition C-1, Condition C-2, and Condition D. This is an example of producing a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 300 g / m 2 by changing only the fiber density of the warp yarn under the production conditions of Example 1. Also in Example 2, a unidirectional reinforcing fabric satisfying all of the conditions (a), (b), (c) -1, (c) -2, and (d) was obtained.
Similarly, in Example 4, a unidirectional reinforced fabric having a basis weight of 200 g / m 2 was manufactured, and the unidirectional reinforced fabric obtained had all of Condition B, Condition C-1, Condition C-2, and Condition D. This is an example of producing a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 300 g / m 2 by changing only the fiber density of the warp yarn under the production conditions of Example 3 to be satisfied. Also in Example 3, a unidirectional reinforced fabric satisfying all of the conditions (a), (b), (c) -1, (c) -2, and (d) was obtained.

一方、サイジング処理炭素繊維束の製造に用いたサイジング剤が、C成分の含有量が少ないサイジング剤S3、S4であった比較例1、2は、サイジング処理炭素繊維束のカンリレバー値が低く、条件ロ、条件ハ−1および条件ハ−2を満たさず、炭素繊維複合材料の製造性、および配向性炭素繊維複合材料における単繊維の配向性が良くなかった。
比較例3は、目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニをすべて満たす、実施例3の製造条件において、縦糸の繊維密度のみを変更した例であるが、目付けが600g/mと大きく、条件イを満たさない。得られた一方向強化織物は条件ロ、条件ハ−1、条件ハ−2、および条件ニは満たすが、樹脂の含浸性が悪かった。
比較例4は、単繊維断面の真円度が高く、条件ニを満たさない。得られた一方向強化織物は条件イ、条件ロ、条件ハ−1および条件ハ−2を満たすが、樹脂の含浸性が悪かった。
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 in which the sizing agent used in the production of the sizing-treated carbon fiber bundle was the sizing agents S3 and S4 having a low C component content had a low cantilever value for the sizing-treated carbon fiber bundle. B, Condition C-1 and Condition C-2 were not satisfied, and the manufacturability of the carbon fiber composite material and the orientation of the single fiber in the oriented carbon fiber composite material were not good.
In Comparative Example 3, a unidirectional reinforced fabric with a basis weight of 200 g / m 2 was manufactured, and the obtained unidirectional reinforced fabric satisfied all of Condition B, Condition C-1, Condition C-2, and Condition D. In the production conditions of Example 3, only the fiber density of the warp is changed, but the basis weight is as large as 600 g / m 2 and does not satisfy the condition A. The obtained unidirectional reinforced fabric satisfied Condition B, Condition C-1, Condition C-2, and Condition D, but the resin impregnation property was poor.
In Comparative Example 4, the roundness of the cross section of the single fiber is high and does not satisfy the condition d. The obtained unidirectional reinforced fabric satisfies Condition A, Condition B, Condition C-1 and Condition C-2, but the resin impregnation property was poor.

1 試験片
1a 試験片の端部
2 水平面
3 押さえ板
3a 押さえ板の端部
4 斜面
11 一方向強化織物試験片
12、13 離型フィルム
14、15 エポキシ樹脂
21 一方向強化織物樹脂硬化物
22 評価対象領域
31 一方向強化織物
32 粘着テープ
33 切断箇所
X 繊維軸方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test piece 1a End part of test piece 2 Horizontal surface 3 Press plate 3a End part of press plate 4 Slope 11 Unidirectional reinforced fabric test piece 12, 13 Release film 14, 15 Epoxy resin 21 Unidirectional reinforced fabric resin cured product 22 Evaluation Target area 31 Unidirectional reinforced fabric 32 Adhesive tape 33 Cut location X Fiber axis direction

Claims (8)

炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる一方向強化織物であって、以下の条件イ、ロ、およびニを満たすとともに、以下の条件ハ−1および/またはハ−2を満たす、一方向強化織物。
条件イ:一方向強化織物の目付けが100g/m以上500g/m以下である。
条件ロ:以下の測定方法(ロ)で測定した、一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上である。
条件ハ−1:以下の測定方法(ハ−1)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ハ−2:以下の測定方法(ハ−2)で測定した、一方向強化織物と樹脂との硬化物において、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ニ:以下の測定方法(ニ)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度が92%以下である。
[測定方法(ロ)]
(手順1)一方向強化織物から、縦糸の繊維軸方向に40cm、縦糸の繊維軸に垂直方向に1インチとなる大きさの試験片を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験片を載せ、該試験片の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aにあわせる。該試験片の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験片の端部が斜面と接触した時点で押さえ板の移動を停止させる。
(手順4)押さえ板の移動距離を一方向強化織物のカンチレバー値とする。
[測定方法(ハ−1)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)光学顕微鏡を用いて前記試験片の観察像を得る。観察方向は一方向強化織物の面に対して垂直方向、観察倍率は50倍、観察する場所は横糸付近の炭素繊維束部分とする。
(手順3)前記観察像を2次元フーリエ変換して、変換像を得る。
(手順4)前記変換像において原点をから一定半径での輝度情報を周方向に取得して、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルを得る。該一定半径は、観察像における20μm周期に相当する長さとする。
(手順5)前記1次元プロファイルには、炭素繊維の周期由来の2つのピークが、角度にして180度異なる位置にある。ピークが、角度にして0度または360度で分割されているものについては、これをピークと認定しない。ピークが2つあるものについては任意のピークを、ピークが1つのものはそのピークを、解析対象ピークとする。
(手順6)前記解析対象ピークをガウス関数とローレンツ関数の合成曲線でフィッティングさせて、得られた合成曲線の半価幅を求める。半価幅とは、合成曲線のピーク高さの半分になる低角側の角度θ1と広角側の角度θ2の差θ2−θ1である。
(手順7)前記半価幅を用いて下式(1−1)から配向度を求める。
配向度[%]=(180−半価幅)/180×100 …式(1−1)
[測定方法(ハ−2)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)少なくとも片面に離型処理を施した1辺が20cmの正方形の離型フィルムを2枚用意する。
(手順3)前記離型フィルムの1枚を離型処理面が上になるように置いて、この中心部にエポキシ樹脂を3g滴下して、さらにこの上に手順1で得た試験片を載せる。次に該試験片の中心にエポキシ樹脂を3g滴下して、その上にもう1枚の離型フィルムを離型処理面が下になるように載せて、積層物を得る。次に該積層物に、大きさが21cm×23cm×4mmで重さが0.6kgのガラス板を載せて3分間静置させた後、該ガラス板の上に底面が11cm×12cmの四角形で重さが10.5kgの錘を載せて5日間静置させることによりエポキシ樹脂を硬化させる。この後、前記錘とガラス板を外し、さらに2枚の離型フィルムをはがして、一方向強化織物の試験片とエポキシ樹脂硬化物が一体化された一方向強化織物樹脂硬化物を得る。本手順におけるエポキシ樹脂は、コニシ(株)製のボンドE2500S(製品名。主剤/硬化剤=2/1(質量比)。)を使用する。
(手順4)得られた一方向強化織物樹脂硬化物の中央部に評価対象領域を設ける。評価対象領域は、2辺が繊維軸方向に平行となるような1辺が4cmの正方形とする。光学顕微鏡を用いて前記評価対象領域を、一方向強化織物樹脂硬化物の面に対して垂直方向から観察して観察像を得る。観察の条件は、観察倍率50倍、落斜照明、暗視野として、観察場所は炭素繊維束部分であって横糸の近くとする。
(手順5)以下、前記測定方法(ハ−1)における手順3〜7と同様にして、配向度を求める。
[測定方法(ニ)]
(手順1)一方向強化織物に樹脂を含浸させ硬化させて硬化物を得る。
(手順2)前記硬化物の、炭素繊維束の繊維軸に垂直方向の断面の研磨面を得る。
(手順3)前記研磨面を、研磨面に対して垂直方向から、顕微鏡を用いて観察して、単繊維断面の観察像を得る。
(手順4)前記観察像から単繊維断面の最小フェレ径と最大フェレ径を求める。
(手順5)前記最小フェレ径と最大フェレ径から下式(1−2)を用いて単繊維断面の真円度を求める。
真円度[%]=最小フェレ径/最大フェレ径×100 …式(1−2)
A unidirectionally reinforced fabric composed of warp yarns composed of carbon fiber bundles and weft yarns that restrain the warp yarns, satisfying the following conditions (a), (b), and (d), and satisfying the following conditions c-1 and / or c-2 , One-way reinforced fabric.
Condition A: The basis weight of the unidirectional reinforcing fabric is 100 g / m 2 or more and 500 g / m 2 or less.
Condition b: The cantilever value of the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (b) is 170 mm or more.
Condition C-1: The degree of orientation of single fibers in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measurement method (C-1) is 91% or more.
Condition C-2: In a cured product of a unidirectionally reinforced fabric and a resin measured by the following measurement method (C-2), the degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the cured product is 91% or more. is there.
Condition d: The roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (d) is 92% or less.
[Measurement method (b)]
(Procedure 1) A test piece having a size of 40 cm in the warp fiber axis direction and 1 inch in the direction perpendicular to the warp fiber axis is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Place the test piece on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. Align with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test piece, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the pressing plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the pressing plate is stopped when the end of the test piece comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate is the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric.
[Measurement method (C-1)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) An observation image of the test piece is obtained using an optical microscope. The observation direction is a direction perpendicular to the surface of the unidirectional reinforcing fabric, the observation magnification is 50 times, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 3) A two-dimensional Fourier transform is performed on the observed image to obtain a transformed image.
(Procedure 4) In the converted image, luminance information at a constant radius from the origin is acquired in the circumferential direction, and a one-dimensional profile is obtained with the horizontal axis representing the angle and the vertical axis representing the luminance information. The constant radius is a length corresponding to a period of 20 μm in the observation image.
(Procedure 5) In the one-dimensional profile, two peaks derived from the period of the carbon fiber are at positions different by 180 degrees in angle. If the peak is divided by 0 degrees or 360 degrees in angle, this is not recognized as a peak. An analysis target peak is an arbitrary peak for two peaks and a peak for one peak.
(Procedure 6) The analysis target peak is fitted with a composite curve of a Gaussian function and a Lorentz function, and the half width of the obtained composite curve is obtained. The half width is a difference θ2−θ1 between the angle θ1 on the low angle side and the angle θ2 on the wide angle side, which is half the peak height of the composite curve.
(Procedure 7) The degree of orientation is obtained from the following formula (1-1) using the half width.
Degree of orientation [%] = (180−half width) / 180 × 100 Formula (1-1)
[Measurement method (C-2)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Two square release films each having a side of 20 cm and having a release treatment on at least one side are prepared.
(Procedure 3) Place one sheet of the release film with the release treatment surface facing upward, drop 3 g of epoxy resin on the center, and place the test piece obtained in Procedure 1 on this. . Next, 3 g of an epoxy resin is dropped on the center of the test piece, and another release film is placed on the test piece so that the release treatment surface faces down to obtain a laminate. Next, a glass plate having a size of 21 cm × 23 cm × 4 mm and a weight of 0.6 kg was placed on the laminate and allowed to stand for 3 minutes, and then the bottom of the glass plate was a square having a size of 11 cm × 12 cm. The epoxy resin is cured by placing a weight of 10.5 kg and allowing to stand for 5 days. Thereafter, the weight and the glass plate are removed, and the two release films are peeled off to obtain a unidirectional reinforced fabric resin cured product in which the unidirectional reinforced fabric test piece and the epoxy resin cured product are integrated. As the epoxy resin in this procedure, Bond E2500S (product name, main agent / curing agent = 2/1 (mass ratio)) manufactured by Konishi Co., Ltd. is used.
(Procedure 4) An evaluation object region is provided at the center of the obtained unidirectional reinforced fabric resin cured product. The evaluation target region is a square having a side of 4 cm so that the two sides are parallel to the fiber axis direction. Using the optical microscope, the said evaluation object area | region is observed from a perpendicular | vertical direction with respect to the surface of a unidirectional reinforced textile resin cured | curing material, and an observation image is obtained. The observation conditions are an observation magnification of 50 times, a slanted illumination, and a dark field, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 5) Hereinafter, the degree of orientation is determined in the same manner as in Procedures 3 to 7 in the measurement method (C-1).
[Measurement method (d)]
(Procedure 1) A unidirectional reinforced fabric is impregnated with a resin and cured to obtain a cured product.
(Procedure 2) A polished surface having a cross section perpendicular to the fiber axis of the carbon fiber bundle of the cured product is obtained.
(Procedure 3) The polished surface is observed with a microscope from a direction perpendicular to the polished surface to obtain an observation image of a single fiber cross section.
(Procedure 4) The minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter of the cross section of the single fiber are obtained from the observed image.
(Procedure 5) The roundness of the cross section of the single fiber is obtained from the minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter using the following equation (1-2).
Roundness [%] = minimum ferret diameter / maximum ferret diameter × 100 Formula (1-2)
前記炭素繊維束が、以下の炭素繊維用サイジング剤を付着させた炭素繊維束である、請求項1に記載の一方向強化織物。
分子中に複数個のエポキシ基を有するエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とのエステルであって、分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物(A)と、
硬化物の引張伸び率が40%以上の2官能タイプのウレタンアクリレートオリゴマー(B)と、
スチレン系エラストマー樹脂(C−1)、フェノキシ樹脂(C−2)、およびテルペン樹脂(C−3)からなる群から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂(C)を含有し、
前記化合物(A)と前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)との含有量の比(質量比)が、ウレタンアクリレートオリゴマー(B)/化合物(A)=1/3〜2/1の範囲内であり、
全サイジング成分中に占める前記化合物(A)および前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)の合計量の割合が18質量%以上であり、かつ
全サイジング成分中に占める前記熱可塑性樹脂(C)の割合が5〜40質量%の範囲である炭素繊維用サイジング剤。
The unidirectional reinforcing fabric according to claim 1, wherein the carbon fiber bundle is a carbon fiber bundle to which the following carbon fiber sizing agent is attached.
An ester of an epoxy compound having a plurality of epoxy groups in the molecule and an unsaturated monobasic acid, the compound having at least one epoxy group in the molecule (A);
A bifunctional urethane acrylate oligomer (B) having a tensile elongation of the cured product of 40% or more;
Containing one or more thermoplastic resins (C) selected from the group consisting of a styrene elastomer resin (C-1), a phenoxy resin (C-2), and a terpene resin (C-3);
The ratio (mass ratio) of the content of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B) is within the range of urethane acrylate oligomer (B) / compound (A) = 1/3 to 2/1.
The ratio of the total amount of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B) in all sizing components is 18% by mass or more, and the ratio of the thermoplastic resin (C) in all sizing components is 5%. Carbon fiber sizing agent in a range of ˜40 mass%.
前記炭素繊維用サイジング剤が、さらに、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物とジカルボン酸化合物とのエステルであって、その酸価が50以上であるエステル化合物(D)を含み、該エステル化合物(D)の含有量が、前記化合物(A)および前記ウレタンアクリレートオリゴマー(B)の合計量の2.0質量倍以下である、請求項2記載の一方向強化織物。   The carbon fiber sizing agent further includes an ester compound (D) of an alkylene oxide adduct of bisphenols and a dicarboxylic acid compound, the acid value of which is 50 or more, and the ester compound (D) The unidirectional reinforcing fabric according to claim 2, wherein the content of is 2.0 mass times or less of the total amount of the compound (A) and the urethane acrylate oligomer (B). 以下の測定方法(ホ)で測定した、前記炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の一方向強化織物。
[測定方法(ホ)]
(手順1)炭素繊維束から長さ40cmの試験用炭素繊維束を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験用炭素繊維束を載せ、該試験用炭素繊維束の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aあわせる。該試験用炭素繊維束の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験用炭素繊維束の端部が斜面と接触した時点で押え板の移動を停止させる。
(手順4)手順3における押さえ板の移動距離を数値xとする。
(手順5)次に試験用炭素繊維束を表裏かつ両端の位置を反転させて、手順2から4と同じ手順で移動距離yを得る。
(手順6)数値xと数値yの平均値を炭素繊維束のカンチレバー値とする。
The unidirectional reinforcing fabric according to any one of claims 1 to 3, wherein a cantilever value of the carbon fiber bundle measured by the following measuring method (e) is 200 mm or more.
[Measurement method (e)]
(Procedure 1) A test carbon fiber bundle having a length of 40 cm is cut out from the carbon fiber bundle.
(Procedure 2) The test carbon fiber bundle is placed on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. The end of the fiber bundle is aligned with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test carbon fiber bundle, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the presser plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the presser plate is stopped when the end of the test carbon fiber bundle comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate in the procedure 3 is a numerical value x.
(Procedure 5) Next, the test carbon fiber bundle is turned upside down and the positions of both ends are reversed, and the moving distance y is obtained in the same procedure as in Procedures 2 to 4.
(Procedure 6) The average value of the numerical value x and the numerical value y is set as the cantilever value of the carbon fiber bundle.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の一方向強化織物に樹脂を含浸させてなるプリプレグ。   A prepreg obtained by impregnating the unidirectional reinforced fabric according to any one of claims 1 to 4 with a resin. 請求項5に記載のプリプレグを硬化させてなる炭素繊維複合材料。   A carbon fiber composite material obtained by curing the prepreg according to claim 5. 炭素繊維束からなる縦糸と、縦糸を拘束する横糸からなる目付けが200g/mの一方向強化織物を製造して、得られた一方向強化織物が以下の条件ロ、およびニを満たすとともに、以下の条件ハ−1および/またはハ−2を満たすとき、該一方向強化織物が得られた製造条件において、縦糸の繊維密度を調整することによって、目付けが100g/m以上500g/m以下の一方向強化織物を製造する、一方向強化織物の製造方法。
条件ロ:以下の測定方法(ロ)で測定した、一方向強化織物のカンチレバー値が170mm以上である。
条件ハ−1:以下の測定方法(ハ−1)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ハ−2:以下の測定方法(ハ−2)で測定した、一方向強化織物と樹脂との硬化物において、硬化物を構成する炭素繊維束中の単繊維の配向度が91%以上である。
条件ニ:以下の測定方法(ニ)で測定した、一方向強化織物を構成する炭素繊維束中の単繊維断面の真円度が92%以下である。
[測定方法(ロ)]
(手順1)一方向強化織物から、縦糸の繊維軸方向に40cm、縦糸の繊維軸に垂直方向に1インチとなる大きさの試験片を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験片を載せ、該試験片の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aにあわせる。該試験片の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験片の端部が斜面と接触した時点で押さえ板の移動を停止させる。
(手順4)押さえ板の移動距離を一方向強化織物のカンチレバー値とする。
[測定方法(ハ−1)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)光学顕微鏡を用いて前記試験片の観察像を得る。観察方向は一方向強化織物の面に対して垂直方向、観察倍率は50倍、観察する場所は横糸付近の炭素繊維束部分とする。
(手順3)前記観察像を2次元フーリエ変換して、変換像を得る。
(手順4)前記変換像において原点をから一定半径での輝度情報を周方向に取得して、横軸を角度、縦軸を輝度情報とした1次元プロファイルを得る。該一定半径は、観察像における20μm周期に相当する長さとする。
(手順5)前記1次元プロファイルには、炭素繊維の周期由来の2つのピークが、角度にして180度異なる位置にある。ピークが、角度にして0度または360度で分割されているものについては、これをピークと認定しない。ピークが2つあるものについては任意のピークを、ピークが1つのものはそのピークを、解析対象ピークとする。
(手順6)前記解析対象ピークをガウス関数とローレンツ関数の合成曲線でフィッティングさせて、得られた合成曲線の半価幅を求める。半価幅とは、合成曲線のピーク高さの半分になる低角側の角度θ1と広角側の角度θ2の差θ2−θ1である。
(手順7)前記半価幅を用いて下式(1−1)から配向度を求める。
配向度[%]=(180−半価幅)/180×100 …式(1−1)
[測定方法(ハ−2)]
(手順1)一方向強化織物から一辺が11.2cmとなる試験片を切り出す。
(手順2)少なくとも片面に離型処理を施した1辺が20cmの正方形の離型フィルムを2枚用意する。
(手順3)前記離型フィルムの1枚を離型処理面が上になるように置いて、この中心部にエポキシ樹脂を3g滴下して、さらにこの上に手順1で得た試験片を載せる。次に該試験片の中心にエポキシ樹脂を3g滴下して、その上にもう1枚の離型フィルムを離型処理面が下になるように載せて、積層物を得る。次に該積層物に、大きさが21cm×23cm×4mmで重さが0.6kgのガラス板を載せて3分間静置させた後、該ガラス板の上に底面が11cm×12cmの四角形で重さが10.5kgの錘を載せて5日間静置させることによりエポキシ樹脂を硬化させる。この後、前記錘とガラス板を外し、さらに2枚の離型フィルムをはがして、一方向強化織物の試験片とエポキシ樹脂硬化物が一体化された一方向強化織物樹脂硬化物を得る。本手順におけるエポキシ樹脂は、コニシ(株)製のボンドE2500S(製品名。主剤/硬化剤=2/1(質量比)。)を使用する。
(手順4)得られた一方向強化織物樹脂硬化物の中央部に評価対象領域を設ける。評価対象領域は、2辺が繊維軸方向に平行となるような1辺が4cmの正方形とする。光学顕微鏡を用いて前記評価対象領域を、一方向強化織物樹脂硬化物の面に対して垂直方向から観察して観察像を得る。観察の条件は、観察倍率50倍、落斜照明、暗視野として、観察場所は炭素繊維束部分であって横糸の近くとする。
(手順5)以下、前記測定方法(ハ−1)における手順3〜7と同様にして、配向度を求める。
[測定方法(ニ)]
(手順1)一方向強化織物に樹脂を含浸させ硬化させて硬化物を得る。
(手順2)前記硬化物の、炭素繊維束の繊維軸に垂直方向の断面の研磨面を得る。
(手順3)前記研磨面を、研磨面に対して垂直方向から、顕微鏡を用いて観察して、単繊維断面の観察像を得る。
(手順4)前記観察像から単繊維断面の最小フェレ径と最大フェレ径を求める。
(手順5)前記最小フェレ径と最大フェレ径から下式(1−2)を用いて単繊維断面の真円度を求める。
真円度[%]=最小フェレ径/最大フェレ径×100 …式(1−2)
A fabric having a fabric weight of 200 g / m 2 having a weight per unit consisting of carbon fiber bundles and a weft binding the warp yarn is produced, and the obtained unidirectional reinforcing fabric satisfies the following conditions (b) and (d): when satisfying the following condition c-1 and / or c -2 wherein the unidirectional reinforcing manufacturing conditions the fabric is obtained, by adjusting the fiber density of the warp yarns having a basis weight 100 g / m 2 or more 500 g / m 2 The manufacturing method of the unidirectional reinforcement fabric which manufactures the following unidirectional reinforcement fabric.
Condition b: The cantilever value of the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (b) is 170 mm or more.
Condition C-1: The degree of orientation of single fibers in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measurement method (C-1) is 91% or more.
Condition C-2: In a cured product of a unidirectionally reinforced fabric and a resin measured by the following measurement method (C-2), the degree of orientation of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the cured product is 91% or more. is there.
Condition d: The roundness of the cross section of the single fiber in the carbon fiber bundle constituting the unidirectional reinforced fabric measured by the following measuring method (d) is 92% or less.
[Measurement method (b)]
(Procedure 1) A test piece having a size of 40 cm in the warp fiber axis direction and 1 inch in the direction perpendicular to the warp fiber axis is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Place the test piece on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. Align with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test piece, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the pressing plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the pressing plate is stopped when the end of the test piece comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate is the cantilever value of the unidirectional reinforced fabric.
[Measurement method (C-1)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) An observation image of the test piece is obtained using an optical microscope. The observation direction is a direction perpendicular to the surface of the unidirectional reinforcing fabric, the observation magnification is 50 times, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 3) A two-dimensional Fourier transform is performed on the observed image to obtain a transformed image.
(Procedure 4) In the converted image, luminance information at a constant radius from the origin is acquired in the circumferential direction, and a one-dimensional profile is obtained with the horizontal axis representing the angle and the vertical axis representing the luminance information. The constant radius is a length corresponding to a period of 20 μm in the observation image.
(Procedure 5) In the one-dimensional profile, two peaks derived from the period of the carbon fiber are at positions different by 180 degrees in angle. If the peak is divided by 0 degrees or 360 degrees in angle, this is not recognized as a peak. An analysis target peak is an arbitrary peak for two peaks and a peak for one peak.
(Procedure 6) The analysis target peak is fitted with a composite curve of a Gaussian function and a Lorentz function, and the half width of the obtained composite curve is obtained. The half width is a difference θ2−θ1 between the angle θ1 on the low angle side and the angle θ2 on the wide angle side, which is half the peak height of the composite curve.
(Procedure 7) The degree of orientation is obtained from the following formula (1-1) using the half width.
Degree of orientation [%] = (180−half width) / 180 × 100 Formula (1-1)
[Measurement method (C-2)]
(Procedure 1) A test piece having a side of 11.2 cm is cut out from the unidirectional reinforcing fabric.
(Procedure 2) Two square release films each having a side of 20 cm and having a release treatment on at least one side are prepared.
(Procedure 3) Place one sheet of the release film with the release treatment surface facing upward, drop 3 g of epoxy resin on the center, and place the test piece obtained in Procedure 1 on this. . Next, 3 g of an epoxy resin is dropped on the center of the test piece, and another release film is placed on the test piece so that the release treatment surface faces down to obtain a laminate. Next, a glass plate having a size of 21 cm × 23 cm × 4 mm and a weight of 0.6 kg was placed on the laminate and allowed to stand for 3 minutes, and then the bottom of the glass plate was a square having a size of 11 cm × 12 cm. The epoxy resin is cured by placing a weight of 10.5 kg and allowing to stand for 5 days. Thereafter, the weight and the glass plate are removed, and the two release films are peeled off to obtain a unidirectional reinforced fabric resin cured product in which the unidirectional reinforced fabric test piece and the epoxy resin cured product are integrated. As the epoxy resin in this procedure, Bond E2500S (product name, main agent / curing agent = 2/1 (mass ratio)) manufactured by Konishi Co., Ltd. is used.
(Procedure 4) An evaluation object region is provided at the center of the obtained unidirectional reinforced fabric resin cured product. The evaluation target region is a square having a side of 4 cm so that the two sides are parallel to the fiber axis direction. Using the optical microscope, the said evaluation object area | region is observed from a perpendicular | vertical direction with respect to the surface of a unidirectional reinforced textile resin cured | curing material, and an observation image is obtained. The observation conditions are an observation magnification of 50 times, a slanted illumination, and a dark field, and the observation place is a carbon fiber bundle portion near the weft.
(Procedure 5) Hereinafter, the degree of orientation is determined in the same manner as in Procedures 3 to 7 in the measurement method (C-1).
[Measurement method (d)]
(Procedure 1) A unidirectional reinforced fabric is impregnated with a resin and cured to obtain a cured product.
(Procedure 2) A polished surface having a cross section perpendicular to the fiber axis of the carbon fiber bundle of the cured product is obtained.
(Procedure 3) The polished surface is observed with a microscope from a direction perpendicular to the polished surface to obtain an observation image of a single fiber cross section.
(Procedure 4) The minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter of the cross section of the single fiber are obtained from the observed image.
(Procedure 5) The roundness of the cross section of the single fiber is obtained from the minimum ferret diameter and the maximum ferret diameter using the following equation (1-2).
Roundness [%] = minimum ferret diameter / maximum ferret diameter × 100 Formula (1-2)
以下の測定方法(ホ)で測定した、前記炭素繊維束のカンチレバー値が200mm以上である、請求項7に記載の一方向強化織物の製造方法。
[測定方法(ホ)]
(手順1)炭素繊維束から長さ40cmの試験用炭素繊維束を切り出す。
(手順2)水平面と、該水平面の一端から下方に向かって傾斜する、傾斜角度が45度の斜面とを有する測定台の、前記水平面上に前記試験用炭素繊維束を載せ、該試験用炭素繊維束の端部を前記斜面と前記水平面との境界線Aあわせる。該試験用炭素繊維束の上に押さえ板を載せ、該押さえ板の端部を前記境界線Aに合わせる。
(手順3)次に押さえ板を斜面に向かう水平方向に2cm/秒の速さで移動させて、前記試験用炭素繊維束の端部が斜面と接触した時点で押え板の移動を停止させる。
(手順4)手順3における押さえ板の移動距離を数値xとする。
(手順5)次に試験用炭素繊維束を表裏かつ両端の位置を反転させて、手順2から4と同じ手順で移動距離yを得る。
(手順6)数値xと数値yの平均値を炭素繊維束のカンチレバー値とする。
The manufacturing method of the unidirectional reinforcement fabric of Claim 7 whose cantilever value of the said carbon fiber bundle measured by the following measuring methods (e) is 200 mm or more.
[Measurement method (e)]
(Procedure 1) A test carbon fiber bundle having a length of 40 cm is cut out from the carbon fiber bundle.
(Procedure 2) The test carbon fiber bundle is placed on the horizontal plane of a measuring table having a horizontal plane and a slope with an inclination angle of 45 degrees inclined downward from one end of the horizontal plane. The end of the fiber bundle is aligned with the boundary line A between the slope and the horizontal plane. A pressing plate is placed on the test carbon fiber bundle, and the end of the pressing plate is aligned with the boundary line A.
(Procedure 3) Next, the presser plate is moved in the horizontal direction toward the slope at a speed of 2 cm / second, and the movement of the presser plate is stopped when the end of the test carbon fiber bundle comes into contact with the slope.
(Procedure 4) The moving distance of the pressing plate in the procedure 3 is a numerical value x.
(Procedure 5) Next, the test carbon fiber bundle is turned upside down and the positions of both ends are reversed, and the moving distance y is obtained in the same procedure as in Procedures 2 to 4.
(Procedure 6) The average value of the numerical value x and the numerical value y is set as the cantilever value of the carbon fiber bundle.
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JP6490850B1 (en) * 2018-03-02 2019-03-27 株式会社有沢製作所 Method of manufacturing prepreg and prepreg molded article
JP6835157B2 (en) * 2019-07-19 2021-02-24 三菱ケミカル株式会社 Prepreg
JP7385434B2 (en) * 2019-11-08 2023-11-22 三井化学株式会社 Analysis method and device for reinforcing fiber bundles
CN110948975B (en) * 2019-12-05 2022-06-10 宁波长阳科技股份有限公司 Release film and preparation method thereof
JP7196126B2 (en) * 2020-03-18 2022-12-26 株式会社有沢製作所 Connecting member for vehicle structure
KR102558322B1 (en) * 2020-12-22 2023-07-21 주식회사 케이피아이 Carbon fiber composite resin composition and carbon fiber composite resin and cfrp prepreg and cfrp using the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3279048B2 (en) * 1994-03-07 2002-04-30 東レ株式会社 Reinforced fabric and FRP using it
JP2003268650A (en) * 2002-03-06 2003-09-25 Mitsubishi Rayon Co Ltd Fiber reinforced fabric, prepreg thereof and method for producing the fabric
JP2005179845A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Nippon Oil Corp Unidirectional woven carbon fiber fabric and method for producing the same
JP4866701B2 (en) * 2006-10-12 2012-02-01 三菱レイヨン株式会社 Carbon fiber sizing agent, sizing treated carbon fiber, sheet
JP5125867B2 (en) * 2008-08-07 2013-01-23 東レ株式会社 Reinforced fiber substrate, laminate and composite material
WO2012050171A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 三菱レイヨン株式会社 Carbon-fiber-precursor fiber bundle, carbon fiber bundle, and uses thereof

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