JP6048235B2 - サイジング剤塗布炭素繊維およびサイジング剤塗布炭素繊維の製造方法 - Google Patents
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Description
なお、kは装置固有のC1sピーク面積に対するF1sピーク面積の感度補正値であり、米国SSI社製モデルSSX−100−206を用いる場合、上記装置固有の感度補正値は3.919である。
なお、kは装置固有のC1sピーク面積に対するF1sピーク面積の感度補正値であり、米国SSI社製モデルSSX−100−206を用いる場合の、上記装置固有の感度補正値は3.919である。
炭素繊維の表面酸素濃度(O/C)は、次の手順に従いX線光電子分光法により求めた。まず、溶媒で表面に付着している汚れを除去した炭素繊維を、約20mmにカットし、銅製の試料支持台に拡げる。次に、試料支持台を試料チャンバー内にセットし、試料チャンバー中を1×10−8Torrに保った。続いて、X線源としてAlKα1,2 を用い、光電子脱出角度を90°として測定を行った。なお、測定時の帯電に伴うピークの補正値としてC1sのメインピーク(ピークトップ)の結合エネルギー値を284.6eVに合わせた。C1sピーク面積は282〜296eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。また、O1sピーク面積は528〜540eVの範囲で直線のベースラインを引くことにより求めた。ここで、表面酸素濃度とは、上記のO1sピーク面積とC1sピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出したものである。X線光電子分光法装置として、アルバック・ファイ(株)製ESCA−1600を用い、上記装置固有の感度補正値は2.33であった。
エポキシ化合物のエポキシ価は、溶媒を除去したサイジング剤をN,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、塩酸でエポキシ基を開環させ、酸塩基滴定で求めた。
エポキシ化合物の水酸基価は、溶媒を除去したサイジング剤をN,N−ジメチルホルムアミドに溶解し、無水酢酸を用いて、水酸基をアセチル化し、生成した酢酸を水酸化カリウム溶液で滴定することにより求めた。エポキシ基も滴定されるため、(2)で測定したエポキシ価の値で補正した。
約2gのサイジング付着炭素繊維束を秤量(W1)(少数第4位まで読み取り)した後、50ミリリットル/分の窒素気流中、450℃の温度に設定した電気炉(容量120cm3)に15分間放置し、サイジング剤を完全に熱分解させる。そして、20リットル/分の乾燥窒素気流中の容器に移し、15分間冷却した後の炭素繊維束を秤量(W2)(少数第4位まで読み取り)して、W1−W2によりサイジング付着量を求める。このサイジング付着量を炭素繊維束100質量部に対する量に換算した値(小数点第3位を四捨五入)を、付着したサイジング剤の質量部とした。測定は2回行い、その平均値をサイジング剤の質量部とした。
界面剪断強度(IFSS)の測定は、次の(イ)〜(ニ)の手順で行った。
(イ)樹脂の調整
ビスフェノールA型エポキシ化合物“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)100質量部とメタフェニレンジアミン(シグマアルドリッチジャパン(株)製)14.5質量部を、それぞれ容器に入れた。その後、上記のjER828の粘度低下とメタフェニレンジアミンの溶解のため、75℃の温度で15分間加熱した。その後、両者をよく混合し、80℃の温度で約15分間真空脱泡を行った。
(ロ)炭素繊維単糸を専用モールドに固定
炭素繊維束から単繊維を抜き取り、ダンベル型モールドの長手方向に単繊維に一定張力を与えた状態で両端を接着剤で固定した。その後、炭素繊維およびモールドに付着した水分を除去するため、80℃の温度で30分間以上真空乾燥を行った。ダンベル型モールドはシリコーンゴム製で、注型部分の形状は、中央部分巾5mm、長さ25mm、両端部分巾10mm、全体長さ150mmだった。
(ハ)樹脂注型から硬化まで
上記(ロ)の手順の真空乾燥後のモールド内に、上記(イ)の手順で調整した樹脂を流し込み、オーブンを用いて、昇温速度1.5℃/分で75℃の温度まで上昇し2時間保持後、昇温速度1.5℃/分で125℃の温度まで上昇し2時間保持後、降温速度2.5℃/分で30℃の温度まで降温した。その後、脱型して試験片を得た。
(ニ)界面剪断強度(IFSS)の測定
上記(ハ)の手順で得られた試験片に繊維軸方向(長手方向)に引張力を与え、歪みを12%生じさせた後、偏光顕微鏡により試験片中心部22mmの範囲における繊維破断数N(個)を測定した。次に、平均破断繊維長laを、la(μm)=22×1000(μm)/N(個)の式により計算した。次に、平均破断繊維長laから臨界繊維長lcを、lc(μm)=(4/3)×la(μm)の式により計算した。ストランド引張強度σと炭素繊維単糸の直径dを測定し、炭素繊維と樹脂界面の接着強度の指標である界面剪断強度IFSS(c)を、次式で算出した。実施例では、測定数n=5の平均を試験結果とした。
・界面剪断強度IFSS(c)(MPa)=σ(MPa)×d(μm)/(2×lc)(μm)
(6)擦過毛羽
表面が平滑な直径10mmのステンレス棒5本を50mm間隔で、それぞれ平行にかつ炭素繊維糸条が120°の角度で接触しながら通過するようにジグザグに配置した。糸条走行時の入り側から1、2、4、5本目にフィラメント数24,000本の炭素繊維糸条に初期張力650gを付加しながら3m/分の速度で通過させ、繊維糸条に対して直角方向からレーザー光線を照射する。レーザー光線を遮蔽する回数から発生した毛羽個数をカウントし、個/mで表示する。毛羽個数が10個/m未満を◎、10個/m以上20個/m未満を○、20個/m以上30個/m未満を△、30個/m以上を×とした。◎、○、△が本発明において好ましい範囲である。
押出工程において、カットしたサイジング剤塗布炭素繊維を、2軸押出機にサイドホッパーから供給する際の通過性を確認した。良好に通過するものを○、時々ブリッジングが生じ通過しにくいものを△、常にブリッジングが生じ物理的に押込むことで供給したものを×とした。○、△が本発明において好ましい範囲である。
得られた射出成形品から、長さ130±1mm、幅25±0.2mmの曲げ強度試験片を切り出した。ASTM D−790(2004)に規定する試験方法に従い、3点曲げ試験冶具(圧子10mm、支点10mm)を用いて支持スパンを100mmに設定し、クロスヘッド速度5.3mm/分で曲げ強度を測定した。なお、本実施例においては、試験機として“インストロン(登録商標)”万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。測定数はn=5とし、平均値を曲げ強度(MPa)とした。
A−1:“デナコール(登録商標)”EX−810(ナガセケムテックス(株)製)
エチレングリコールのジグリシジルエーテル
エポキシ価:8.85meq/g、水酸基価:0meq/g、エポキシ基数:2
A−2:“デナコール(登録商標)”EX−611(ナガセケムテックス(株)製)
ソルビトールポリグリシジルエーテル
エポキシ価:5.99meq/g、水酸基価:3.8meq/g、エポキシ基数:4
A−3:“デナコール(登録商標)”EX−411(ナガセケムテックス(株)製)
ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル
エポキシ価:4.37meq/g、水酸基価:0meq/g、エポキシ基数:4
A−4:“デナコール(登録商標)”EX−521(ナガセケムテックス(株)製)
ポリグリセリンポリグリシジルエーテル
エポキシ価:5.46meq/g、水酸基価:2.58meq/g、エポキシ基数:6.3。
B−1:“ハイドラン(登録商標)”HW350(DIC(株)製)
芳香族イソシアネートと芳香族ポリエステルの重合物
B−2:“VONDIC(登録商標)”1230NE(DIC(株)製)
芳香族イソシアネートと芳香族ポリエステルの重合物
B−3:“VONDIC(登録商標)”2210(DIC(株)製)
脂肪族イソシアネートと脂肪族ポリエステルの重合物
B−4:“VONDIC(登録商標)”1310NE(DIC(株)製)
芳香族イソシアネートと脂肪族ポリエーテルの重合物
B−5:“VONDIC(登録商標)”8510(DIC(株)製)
脂肪族イソシアネートと脂肪族ポリエーテルの重合物。
C−1:“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)
ビスフェノールAのジグリシジルエーテル
エポキシ価:5.29meq/g、エポキシ基数:2
C−2:“jER(登録商標)”152(三菱化学(株)製)
フェノールノボラックのグリシジルエーテル
エポキシ当量:5.71meq/g、エポキシ基数:3。
ポリアミド樹脂:
ポリアミド66(PA)樹脂ペレット・・・“アミラン(登録商標)”CM3001(東レ(株)製)。
本実施例は、次の第I〜Vの工程からなる。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
アクリロニトリル99モル%とイタコン酸1モル%からなる共重合体を紡糸し、焼成し、総フィラメント数24,000本、繊密度1,000テックス、比重1.8、ストランド引張強度5.9GPa、ストランド引張弾性率295GPaの炭素繊維を得た。次いで、その炭素繊維を、濃度0.1モル/lの炭酸水素アンモニウム水溶液を電解液として、電気量を炭素繊維1g当たり50クーロンで電解表面処理した。この電解表面処理を施された炭素繊維を続いて水洗し、150℃の温度の加熱空気中で乾燥し、原料となる炭素繊維を得た。このとき表面酸素濃度O/Cは、0.15、表面カルボキシル基濃度COOH/Cは0.005、表面水酸基濃度COH/Cは0.018であった。これを炭素繊維Aとした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(B)成分として(B−1)40質量部を含む水分散エマルジョンを調合した後、(A)成分として(A−4)を60質量部混合してサイジング液を調合した。このサイジング剤を浸漬法により表面処理された炭素繊維に塗布した後、210℃の温度で75秒間熱処理をして、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。サイジング剤の付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維に対して1.0質量%となるように調整した。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表1にまとめた。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性が良好であることが分かった。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
日本製鋼所(株)TEX−30α型2軸押出機(スクリュー直径30mm、L/D=32)を使用し、PA66樹脂(PA)ペレットをメインホッパーから供給し、次いで、その下流のサイドホッパーから前工程でカットしたサイジング剤を塗布した炭素繊維を供給し、バレル温度280℃、回転数150rpmで十分混練し、さらに下流の真空ベントより脱気を行った。供給は、重量フィーダーによりPA66樹脂ペレット70質量部に対して、サイジング剤を塗布した炭素繊維が30質量部になるように調整した。溶融樹脂をダイス口(直径5mm)から吐出し、得られたストランドを冷却後、カッターで切断してペレット状の成形材料とした。ホッパー通過性について表1に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
押出工程で得られたペレット状の成形材料を、日本製鋼所(株)製J350EIII型射出成形機を用いて、シリンダー温度:300℃、金型温度:70℃で特性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表1にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表1に示す(B)成分を用いた以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表1にまとめた。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性が良好であることが分かった。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表1に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表1にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表1に示す(B)成分を用いた以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表1にまとめた。この結果、IFSSで測定した接着性がやや低く、耐擦過性が良好であることが分かった。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表1に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表1にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表1に示す(A)成分を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表1にまとめた。この結果、IFSSで測定した接着性が高く、耐擦過性が良好であることが分かった。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表1に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表1にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表1に示す(A)成分を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表1にまとめた。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性が良好であることが分かった。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表1に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表1にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表2に示すエポキシ成分に(A)(C)成分を用いた以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性が十分高く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表2にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表2に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表2に示す質量比にした以外は実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性がやや低く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表2にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表2に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表2に示す質量比にした以外は実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性が高く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表2にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表2に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表2に示す質量比にした以外は実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表2にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表2に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表2に示す質量比にした以外は実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性があることが分かった。結果を表2にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表2に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表2にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
(B)成分として(B−1)40質量部を含む水分散エマルジョンを調合した後、(A)成分として(A−4)を60質量部混合してサイジング液を調合した。このサイジング剤を浸漬法により表面処理された炭素繊維に塗布した後、表3に示す条件で熱処理を行い、サイジング剤塗布炭素繊維束を得た。サイジング剤の付着量は、サイジング剤塗布炭素繊維に対して1.0質量%となるように調整した。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。結果を表3にまとめた。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表3に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表3にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表4に示す質量比にした以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は十分であったが、耐擦過性が不十分であることが分かった。結果を表4に示す。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表4に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表4にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤として表4に示す質量比にした以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は不十分であったが、耐擦過性は良好であった。結果を表4に示す。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表4に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表4にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例1と同様にした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
サイジング剤のエポキシ成分として芳香族エポキシ化合物(C)成分を使用し、(B)成分を表4に示すようにした以外は、実施例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は不十分であったが、耐擦過性は良好であった。結果を表4に示す。
・第IIIの工程:サイジング剤を塗布した炭素繊維のカット工程
第II工程で得られたサイジング剤を塗布した炭素繊維を、カートリッジカッターで1/4インチにカットした。
・第IVの工程:押出工程
実施例1と同様の方法でペレット状の成形材料を得た。ホッパー通過性について表4に示す。
・第Vの工程:射出成形工程
実施例1と同様の方法で、物性評価用試験片を成形した。得られた試験片は、温度23℃、50%RHに調整された恒温恒湿室に24時間放置後に特性評価試験に供した。次に、得られた特性評価用試験片を上記の射出成形品評価方法に従い評価した。結果を表4にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
アクリロニトリル99モル%とイタコン酸1モル%からなる共重合体を紡糸し、焼成し、総フィラメント数24,000本、繊密度1000テックス、比重1.8、ストランド引張強度6.3GPa、ストランド引張弾性率330GPaの炭素繊維を得た。次いで、次いで、その炭素繊維を、濃度0.05モル/lの硫酸水溶液を用い、電気量を炭素繊維1g当たり10クーロンで電解表面処理した。この電解表面処理を施された炭素繊維を続いて水洗し、150℃の温度の加熱空気中で乾燥し、原料となる炭素繊維を得た。このときの表面酸素濃度O/Cは、0.09、表面カルボン酸濃度COOH/Cは0.004、表面水酸基濃度COH/Cは0.003であった。これを炭素繊維Bとした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Bを使用したこと以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性が十分に高く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表5にまとめた。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例25と同様にして炭素繊維Bを得た。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Bを使用した以外は比較例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は十分であったが、耐擦過性が不十分であることが分かった。結果を表5に示す。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例25と同様にして炭素繊維Bを得た。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Bを使用した以外は比較例3と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は不十分であったが、耐擦過性は十分であることが分かった。結果を表5に示す。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
アクリロニトリル99モル%とイタコン酸1モル%からなる共重合体を紡糸し、焼成し、総フィラメント数12,000本、繊密度490テックス、比重1.75、ストランド引張強度4.9GPa、ストランド引張弾性率380GPaの炭素繊維を得た。次いで、その炭素繊維を、濃度0.05モル/lの硫酸水溶液を用い、電気量を炭素繊維1g当たり100クーロンで電解表面処理した。この電解表面処理を施された炭素繊維を続いて水洗し、150℃の温度の加熱空気中で乾燥し、原料となる炭素繊維を得た。このときの表面酸素濃度O/Cは、0.14、表面カルボン酸濃度COOH/Cは0.007、表面水酸基濃度COH/Cは0.006であった。これを炭素繊維Cとした。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Cを使用したこと以外は、実施例2と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。この結果、IFSSで測定した接着性やや低く、耐擦過性が良好であることが分かった。結果を表5に示す。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例26と同様にして炭素繊維Cを得た。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Cを使用した以外は比較例1と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は十分であったが、耐擦過性が不十分であることが分かった。結果を表5に示す。
・第Iの工程:原料となる炭素繊維を製造する工程
実施例26と同様にして炭素繊維Cを得た。
・第IIの工程:サイジング剤を炭素繊維に付着させる工程
炭素繊維Cを使用した以外は比較例3と同様の方法でサイジング剤塗布炭素繊維を得た。続いて、サイジング剤塗布炭素繊維の界面剪断強度(IFSS)および、擦過毛羽を測定した。IFSSで測定した接着性は不十分であったが、耐擦過性は十分であることが分かった。結果を表5に示す。
Claims (4)
- 少なくとも脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)と、芳香族ポリイソシアネートと芳香族ポリエステルの重合物(B2)であるポリウレタン化合物(B)を、脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)とポリウレタン化合物(B)の質量比(A)/(B)が、10/90〜95/5となる範囲で含むサイジング剤を、炭素繊維に塗布してなるサイジング剤塗布炭素繊維。
- 脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)は、エポキシ価(A)が2.0meq/g以上、水酸基価(b)が2.0〜5.0meq/gであり、かつ、分子内にエポキシ基を2個以上有するグリシジルエーテル型エポキシ化合物である、請求項1に記載のサイジング剤塗布炭素繊維。
- 脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ポリブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、ジグリセロール、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、およびアラビトールからなる群から選択される少なくとも1種と、エピクロロヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ化合物である、請求項1または2に記載のサイジング剤塗布炭素繊維。
- 炭素繊維に、少なくとも脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)とポリウレタン化合物(B)を、脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ化合物(A)と、芳香族ポリイソシアネートと芳香族ポリエステルの重合物(B2)であるポリウレタン化合物(B)の質量比(A)/(B)が、10/90〜95/5となる範囲で含むサイジング剤水溶液を塗布した後、160〜260℃の温度範囲で30〜600秒熱処理する工程を含むことを特徴とする、サイジング剤塗布炭素繊維の製造方法。
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