JP6535142B2 - Reinforcing fiber sizing agent and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は、強化繊維用サイジング剤及びその用途に関する。詳細には、マトリックス樹脂を補強するために用いられる強化繊維用サイジング剤、これを用いた強化繊維ストランド、強化繊維チョップドストランド及び繊維強化複合材料に関する。   The present invention relates to a reinforcing fiber sizing agent and its use. In particular, the present invention relates to a reinforcing fiber sizing agent used to reinforce a matrix resin, a reinforcing fiber strand using the same, a reinforcing fiber chopped strand, and a fiber-reinforced composite material.

自動車用途、航空・宇宙用途、スポーツ・レジャー用途、一般産業用途等に、プラスチック材料(マトリックス樹脂と称される)を各種合成繊維で補強した繊維強化複合材料が幅広く利用されている。これらの複合材料に使用される繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの各種無機繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維などの各種有機繊維が挙げられる。これら各種合成繊維は通常、フィラメント形状で製造され、その後ホットメルト法やドラムワインディング法等により一方向プリプレグと呼ばれるシート状の中間材料に加工されたり、フィラメントワインディング法によって加工されたり、場合によっては織物又はチョップドファイバー形状に加工されたりする等、各種高次加工工程を経て、強化繊維として使用されている。   BACKGROUND ART Fiber-reinforced composite materials in which plastic materials (referred to as matrix resins) are reinforced with various synthetic fibers are widely used in automotive applications, aerospace / space applications, sports / leisure applications, general industrial applications, and the like. Examples of fibers used for these composite materials include various inorganic fibers such as carbon fibers, glass fibers and ceramic fibers, and various organic fibers such as aramid fibers, polyamide fibers and polyethylene fibers. These various synthetic fibers are usually produced in the form of filaments and then processed into sheet-like intermediate materials called one-way prepregs by the hot melt method, drum winding method, etc., or processed by the filament winding method, and in some cases woven fabrics. Alternatively, it is used as a reinforcing fiber after being subjected to various higher-order processing steps such as being processed into a chopped fiber shape.

強化繊維は本質的に低伸度・剛直で脆く耐屈曲性や耐擦過性に乏しいため、数多くのガイドローラーや金属バーを通過する製造工程および高次加工工程において毛羽が発生し易く、製品の性能、品位が低下するという問題がある。
これらの問題を防止するため、強化繊維ストランドには通常サイジング剤が付与され、強化繊維束を集束させ、毛羽立ちを抑制させる目的で、各種熱可塑性樹脂を主剤とするサイジング剤を付与する技術が多数提案され(特許文献1参照)、工業的に広く利用されている。
Reinforcing fibers are inherently low in elongation, stiffness and brittleness, and are poor in bending resistance and scratch resistance, so fluff is likely to be generated in the manufacturing process and high-order processing process passing through a large number of guide rollers and metal bars. There is a problem that the performance and the quality deteriorate.
In order to prevent these problems, a sizing agent is usually applied to the reinforcing fiber strand, many techniques of applying a sizing agent containing various thermoplastic resins as a main agent for the purpose of bundling reinforcing fiber bundles and suppressing fuzzing It is proposed (refer patent document 1) and is widely used industrially.

しかし、従来のサイジング剤の適用では、強化繊維ストランドの集束性と、ストランドを切断して使用するチョップドストランドの集束性を同時に付与することが難しかった。そのため、ストランドやチョップドストランドを取り扱う際に、ストランド切れやチョップドストランドの供給不安定化による生産効率低下や複合材料の物性低下が発生する場合があった。さらに、従来技術に記載されたサイジング剤の適用では、マトリックス樹脂と強化繊維との接着性が不十分となる場合があり、強化繊維複合材料の特性が満足できるレベルに達しない場合があったため、これらの特性を同時に付与できるサイジング剤の開発が望まれていた。   However, in the application of the conventional sizing agent, it has been difficult to simultaneously impart the bundling property of the reinforcing fiber strand and the bundling property of the chopped strand used by cutting the strand. Therefore, when handling a strand or a chopped strand, there existed a case where the production efficiency fall and the physical-property fall of composite material generate | occur | produce by strand breakage | shortage or the feed instability of a chopped strand. Furthermore, with the application of the sizing agent described in the prior art, the adhesion between the matrix resin and the reinforcing fibers may be insufficient, and the properties of the reinforcing fiber composite may not reach satisfactory levels. Development of a sizing agent capable of simultaneously imparting these characteristics has been desired.

日本国特開平6−116868号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-116868

かかる従来の技術背景に鑑み、本発明の目的は、マトリックス樹脂を補強するために用いられる強化繊維に対して、優れたストランド集束性、優れたチョップドストランド集束性及びマトリックス樹脂との優れた接着性を同時に付与できる強化繊維用サイジング剤と、それを用いた強化繊維ストランド、強化繊維チョップドストランド及び繊維強化複合材料を提供することにある。   In view of such prior art background, an object of the present invention is to provide excellent strand convergence, excellent chopped strand convergence and excellent adhesion to a matrix resin to reinforcing fibers used to reinforce the matrix resin. It is an object of the present invention to provide a sizing agent for reinforcing fibers which can simultaneously be applied, and reinforcing fiber strands, reinforcing fiber chopped strands and fiber reinforced composite materials using the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を必須に含有する強化繊維用サイジング剤を用いれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の強化繊維用サイジング剤は、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を必須に含有し、前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂が、有機ポリイソシアネート化合物(A)と活性水素基含有化合物(B)との反応物であり、前記活性水素基含有化合物(B)が、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を必須に含むものである。
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to solve the said subject, the present inventors discover that the said subject can be solved if the sizing agent for reinforcing fibers which contains a specific aromatic polyester-type urethane resin essentially is used, and this invention Reached.
That is, the sizing agent for reinforcing fibers of the present invention essentially contains an aromatic polyester-based urethane resin, and the aromatic polyester-based urethane resin comprises an organic polyisocyanate compound (A) and an active hydrogen group-containing compound (B) The active hydrogen group-containing compound (B) is an aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. Is required.

前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の前記芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位を100モルとしたとき、前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位の割合が0.1〜1000モルであり、前記カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合が0.1〜1000モルであることが好ましい。   When the constituent unit derived from the aromatic polyester polyol (B1) in the aromatic polyester-based urethane resin is 100 moles, the ratio of the constituent unit derived from the tertiary amine compound (B2) having the active hydrogen group is It is 0.1-1000 mol, and it is preferable that the ratio of the structural unit derived from the active hydrogen group containing compound (B3) which has the said carboxyl group is 0.1-1000 mol.

前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位を100モルとしたとき、前記カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合が0.5〜20000モルであることが好ましい。   When the constituent unit derived from the tertiary amine compound (B2) having the active hydrogen group in the aromatic polyester urethane resin is 100 moles, it is derived from the active hydrogen group-containing compound (B3) having the carboxyl group It is preferable that the ratio of a structural unit is 0.5-20000 mol.

前記活性水素基含有化合物(B)は、さらに、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を除く化合物であって、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)を含むことが好ましい。   The active hydrogen group-containing compound (B) is a compound other than the aromatic polyester polyol (B1), the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. Preferably, it contains a trifunctional or higher functional hydrogen group-containing compound (B4).

前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)は、下記一般式(1)で示される化合物及び下記一般式(2)で示される化合物から選ばれる少なくとも1種であること好ましい。   The tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group is preferably at least one selected from a compound represented by the following general formula (1) and a compound represented by the following general formula (2).

Figure 0006535142
(式(1)中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。aは1〜20の数である。mは0〜2の数である。分子内にR、(AO)aが複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006535142
(In formula (1), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 1 O is an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. A is a number from 1 to 20. m is It is a number from 0 to 2. When there are a plurality of R 1 and (A 1 O) a in the molecule, they may be the same or different from each other.)

Figure 0006535142
(式(2)中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。Aは炭素数1〜10の炭化水素基である。nは1〜2の数である。分子内にR、Aが複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006535142
(In the formula (2), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. N is a number from 1 to 2. When there are a plurality of R 2 and A 2 , they may be identical to or different from each other.)

前記活性水素基含有化合物(B)は、さらに数平均分子量100〜2000のポリアルキレングリコール(B5)を含むことが好ましい。   The active hydrogen group-containing compound (B) preferably further contains a polyalkylene glycol (B5) having a number average molecular weight of 100 to 2,000.

さらに、炭素数4〜20の1価アルコールのアルキレンオキサイド付加物であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)を含有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable to contain the polyoxyalkylene alkyl ether (C) which is the alkylene oxide adduct of a C4-C20 monohydric alcohol.

前記強化繊維は炭素繊維であることが好ましい。   The reinforcing fiber is preferably carbon fiber.

本発明の強化繊維ストランドは、原料強化繊維ストランドに対して、上記の強化繊維用サイジング剤を付着させたものである。
本発明の強化繊維チョップドストランドは、原料強化繊維ストランドに対して、上記の強化繊維用サイジング剤を付着させた強化繊維ストランドをカットしたものである。
The reinforcing fiber strand of the present invention is obtained by attaching the above-mentioned reinforcing fiber sizing agent to a raw material reinforcing fiber strand.
The reinforcing fiber chopped strand of the present invention is obtained by cutting a reinforcing fiber strand obtained by adhering the above-described reinforcing fiber sizing agent to a raw material reinforcing fiber strand.

本発明の繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂と、上記の強化繊維ストランド及び/又は上記の強化繊維チョップドストランドとを含むものである。   The fiber-reinforced composite material of the present invention comprises a matrix resin, the above-described reinforcing fiber strand and / or the above-described reinforcing fiber chopped strand.

本発明の強化繊維用サイジング剤は、強化繊維に対して、優れたストランド集束性、優れたチョップドストランド集束性及びマトリックス樹脂との優れた接着性を同時に付与できる。本発明の強化繊維ストランド及び強化繊維チョップドストランドは、優れた集束性をもち、マトリックス樹脂との優れた接着性を有する。本発明の強化繊維ストランド又は強化繊維チョップドストランドを使用することにより、優れた物性を有する繊維強化複合材料が得られる。   The sizing agent for reinforcing fibers of the present invention can simultaneously impart excellent strand bundling properties, excellent chopped strand bundling properties, and excellent adhesiveness with a matrix resin to the reinforcing fibers. The reinforcing fiber strand and the reinforcing fiber chopped strand of the present invention have excellent bundling properties and excellent adhesion to the matrix resin. By using the reinforcing fiber strand or the reinforcing fiber chopped strand of the present invention, a fiber-reinforced composite material having excellent physical properties can be obtained.

本発明は、マトリックス樹脂を補強するために用いられる強化繊維用サイジング剤であって、特定の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を必須に含有するものである。以下、詳細に説明する。   The present invention is a sizing agent for reinforcing fibers used to reinforce a matrix resin, which essentially contains a specific aromatic polyester-based urethane resin. The details will be described below.

[芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂]
本発明のサイジング剤の必須成分である芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂は、有機ポリイソシアネート化合物(A)と活性水素基含有化合物(B)との反応物であり、これらを重付加反応等させて得られるポリマー成分である。前記活性水素基含有化合物(B)は、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を含むものである。このような特定の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を強化繊維用サイジング剤に用いることにより、強化繊維ストランドの集束性、強化繊維チョップドストランドの集束性及び強化繊維とマトリックス樹脂との接着性を飛躍的に向上させることができる。
[Aromatic polyester-based urethane resin]
The aromatic polyester-based urethane resin, which is an essential component of the sizing agent of the present invention, is a reaction product of the organic polyisocyanate compound (A) and the active hydrogen group-containing compound (B). Polymer component. The active hydrogen group-containing compound (B) contains an aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. By using such a specific aromatic polyester-based urethane resin as a sizing agent for reinforcing fibers, the bundling ability of reinforcing fiber strands, the bundling ability of reinforcing fiber chopped strands, and the adhesion between reinforcing fibers and matrix resin are dramatically improved. It can be improved.

有機ポリイソシアネート化合物(A)は、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の必須構成成分であり、分子内に2個以上(好ましくは2〜6個、より好ましくは2〜3個、さらに好ましくは2個)のイソシネート基を含有するものである。有機ポリイソシアネート化合物(A)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。   The organic polyisocyanate compound (A) is an essential component of the aromatic polyester-based urethane resin, and 2 or more (preferably 2 to 6, more preferably 2 to 3, more preferably 2) in the molecule. Containing the isocyanato group of The organic polyisocyanate compound (A) may be used alone or in combination of two or more.

有機ポリイソシアネート化合物(A)としては、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、2,6−ジイソシアナトエチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート及びビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート等のジイソシアネート;1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート及びリジンエステルトリイソシアネート(例えばリジンとアルカノールアミンとの反応生成物のホスゲン化物、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート及び2−又は3−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート)等の3官能以上のポリイソシアネート;等が挙げられる。
As an organic polyisocyanate compound (A), aliphatic polyisocyanate, alicyclic polyisocyanate, aromatic polyisocyanate etc. are mentioned.
Examples of aliphatic polyisocyanates include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4- or 2,4,4-trimethyl Hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, 2,6-diisocyanatoethyl caproate, bis (2-isocyanatoethyl) fumarate and bis (2-isocyanatoethyl) carbonate Diisocyanate; 1,6,11-undecanetriisocyanate, 1,8-diisocyanate-4-isocyanatomethyloctane, 1,3,6-hexacene Tylenetriisocyanate and lysine ester triisocyanate (eg phosgenate of reaction product of lysine and alkanolamine, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate and 2- or 3-isocyanatopropyl-2 And trifunctional or higher polyisocyanates such as 6, 6-diisocyanatohexanoate) and the like.

脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレート及び2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート等のジイソシアネート;ビシクロヘプタントリイソシアネート等の3官能以上のポリイソシアネート;等が挙げられる。   As an alicyclic polyisocyanate, for example, isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (hydrogenated MDI), cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, bis (2-isocyanatoethyl) -4 -Diisocyanates such as cyclohexylene-1,2-dicarboxylate and 2,5- or 2,6-norbornane diisocyanate; and trifunctional or higher polyisocyanates such as bicycloheptane triisocyanate; and the like.

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ポリメリック4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。   As aromatic polyisocyanate, for example, 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6 -Tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethyl xylylene diisocyanate, polymeric 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, etc. may be mentioned.

これらの中でも、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートがさらに好ましい。   Among these, ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane Diisocyanate is preferred, and hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are more preferred.

活性水素基含有化合物(B)は、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の必須の構成成分であり、分子内に少なくとも1つの活性水素基を含有する化合物を意味する。活性水素基は、イソシアネート基と反応し得る、水素を含む活性基をいう。活性水素基としては、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(B)は、次の芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を必須に含むものである。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記以外の他の活性水素基含有化合物を含んでもよい。
The active hydrogen group-containing compound (B) is an essential component of an aromatic polyester urethane resin, and means a compound containing at least one active hydrogen group in the molecule. An active hydrogen group refers to an active group containing hydrogen that can react with an isocyanate group. As an active hydrogen group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a thiol group etc. are mentioned.
The active hydrogen group-containing compound (B) essentially comprises the following aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. . In addition, other active hydrogen group-containing compounds other than the above may be included as long as the effects of the present invention are not inhibited.

芳香族ポリエステルポリオール(B1)とは、ポリカルボン酸又はその無水物と、ポリオールとの共重合体であって、前記ポリカルボン酸又はその無水物とポリオールのうちの少なくとも1種が芳香族化合物を含むものである。また、芳香族ポリエステルポリオール(B1)は、その末端がポリオールで構成され、分子内に2個以上の活性水素基を有する。活性水素基の数は、2〜4が好ましく、2〜3がより好ましく、2がさらに好ましい。芳香族ポリエステルポリオール(B1)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
このように、芳香族ポリエステルポリオール(B1)及びその他の活性水素基含有化合物を芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の必須の構成成分とすることにより、強化繊維ストランドの集束性と強化繊維チョップドストランドの集束性及び強化繊維とマトリックス樹脂との接着性を同時に向上させることができる。なお、芳香族ポリエステルポリオール(B1)の代わりに、分子内に芳香族化合物を有しない脂肪族ポリエステルポリオールを用いると、ストランド集束性が低く、接着性もほとんど向上せず、耐熱性も低いものである。
The aromatic polyester polyol (B1) is a copolymer of a polycarboxylic acid or an anhydride thereof and a polyol, and at least one of the polycarboxylic acid or an anhydride thereof and a polyol is an aromatic compound. It is included. Further, the terminal of the aromatic polyester polyol (B1) is composed of a polyol, and has two or more active hydrogen groups in the molecule. The number of active hydrogen groups is preferably 2 to 4, more preferably 2 to 3, and still more preferably 2. As the aromatic polyester polyol (B1), only one type may be used, or two or more types may be used.
Thus, by using the aromatic polyester polyol (B1) and the other active hydrogen group-containing compound as essential components of the aromatic polyester-based urethane resin, the bundling property of the reinforcing fiber strand and the bundling property of the reinforcing fiber chopped strand are obtained. And the adhesiveness of a reinforcement fiber and matrix resin can be improved simultaneously. If an aliphatic polyester polyol having no aromatic compound in the molecule is used instead of the aromatic polyester polyol (B1), the strand convergence is low, the adhesion is hardly improved, and the heat resistance is also low. is there.

上記ポリカルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、スルホン酸基含有芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、3官能以上のポリカルボン酸等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、無水フタル酸等が挙げられる。
スルホン酸塩含有芳香族ジカルボン酸としては、スルホテレフタル酸塩、5−スルホイソフタル酸塩等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸又は脂環式ジカルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられる。
3官能以上のポリカルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。
Examples of the polycarboxylic acid include aromatic dicarboxylic acids, sulfonic acid group-containing aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, and trifunctional or higher polycarboxylic acids.
Examples of the aromatic dicarboxylic acid include phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, phthalic anhydride and the like.
Examples of the sulfonate-containing aromatic dicarboxylic acid include sulfoterephthalate, 5-sulfoisophthalate and the like.
As aliphatic dicarboxylic acid or alicyclic dicarboxylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, succinic anhydride, anhydride Maleic acid etc. are mentioned.
Examples of trifunctional or higher polycarboxylic acids include trimellitic acid, pyromellitic acid, trimellitic anhydride, and pyromellitic anhydride.

上記ポリオールとしては、ジオール、3官能以上のポリオール等が挙げられる。
ジオールとしては、エチレングリコール、ジ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、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、レゾルシン、ハイドロキノン、ビスフェノールA又はそのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
3官能以上のポリオールとしては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン等が挙げられる。
As said polyol, a diol, the trifunctional or more than trifunctional polyol, etc. are mentioned.
As the diol, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, tetramethylene glycol 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, resorcine, hydroquinone, bisphenol A or its alkylene oxide adduct, and the like.
Examples of trifunctional or higher functional polyols include trimethylol ethane, trimethylol propane, glycerin, polyglycerin, pentaerythritol, ditrimethylol propane and the like.

上記の中でも、芳香族ポリエステルポリオール(B1)としては、芳香族ジカルボン酸とジオールの組み合わせが好ましく、芳香族ジカルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ジオールとしてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールの組み合わせがさらに好ましい。   Among the above, a combination of an aromatic dicarboxylic acid and a diol is preferable as the aromatic polyester polyol (B1), and terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid as the aromatic dicarboxylic acid, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol as the diol And neopentyl glycol are more preferred.

芳香族ポリエステルポリオール(B1)の水酸基価は、10〜250mgKOH/gが好ましく、15〜150mgKOH/gがより好ましく、20〜120mgKOH/gがさらに好ましい。なお、水酸基価は、JIS K 1557−1970に準拠して測定した。   The hydroxyl value of the aromatic polyester polyol (B1) is preferably 10 to 250 mg KOH / g, more preferably 15 to 150 mg KOH / g, and still more preferably 20 to 120 mg KOH / g. In addition, the hydroxyl value was measured based on JISK1557-1970.

芳香族ポリエステルポリオール(B1)の数平均分子量は、500〜10000が好ましく、700〜8000がより好ましく、1000〜4000がさらに好ましい。なお、本発明でいう数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定方法より算出した。   500-10000 are preferable, as for the number average molecular weight of aromatic polyester polyol (B1), 700-8000 are more preferable, and 1000-4000 are more preferable. In addition, the number average molecular weight as used in the field of this invention was computed by the gel permeation chromatograph (GPC) measuring method.

芳香族ポリエステルポリオール(B1)は、上記のポリカルボン酸又はその無水物と、上記のポリオールとを脱水縮合させて、公知のポリエステル製造方法と同様の方法にて得ることができる。   The aromatic polyester polyol (B1) can be obtained by dehydration condensation of the above-described polycarboxylic acid or its anhydride and the above-described polyol, by the same method as the known polyester manufacturing method.

活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)とは、分子内に、少なくとも一つの活性水素基を有する3級アミン化合物をいう。活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)を必須の構成成分とすることにより、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)によって導入されるカルボキシル基とのイオン性相互作用が発現し、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂にチョップドストランドの集束性能を付与できる。活性水素基の数は1〜4が好ましく、1〜3がさらに好ましい。活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。   The tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group refers to a tertiary amine compound having at least one active hydrogen group in the molecule. By using the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group as an essential component, an ionic interaction with the carboxyl group introduced by the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group is expressed, The bundling performance of chopped strands can be imparted to the aromatic polyester urethane resin. The number of active hydrogen groups is preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 3. Only one type of tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group may be used, or two or more types may be used.

活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)としては、本発明の効果をより発揮できる点から、上記一般式(1)で示される化合物及び上記一般式(2)で示される化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、上記一般式(1)で示される化合物がさらに好ましい。
一般式(1)において、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。Rは、直鎖状、分岐鎖状、環状(脂環式又は芳香脂肪族)のいずれでもよいが、チョップドストランド集束性が得られやすい観点から、直鎖状が好ましい。炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。Rの炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
The tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group is selected from a compound represented by the above general formula (1) and a compound represented by the above general formula (2), from the viewpoint of exhibiting the effects of the present invention. It is preferable that it is at least one type, and a compound represented by the above general formula (1) is more preferable.
In the general formula (1), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. R 1 may be linear, branched or cyclic (alicyclic or araliphatic), but is preferably linear from the viewpoint that chopped strand bundling properties are easily obtained. As a hydrocarbon group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group etc. are mentioned, An alkyl group is preferable. The number of carbon atoms in R 1 is 1 to 12, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, 1 to 3 is most preferred.

一般式(1)において、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。従って、(AO)はポリオキシアルキレン基である(但しaは2以上)。AOとしては、オキシエチレン基(EO)、オキシプロピレン基(PO)、オキシブチレン基(BO)が挙げられるが、チョップドストランド集束性が得られやすい観点から、オキシエチレン基とオキシプロピレン基が好ましい。(AO)を構成するAOは、1種でもよく、2種以上であってもよい。2種以上の場合、ブロック付加体、交互付加体、ランダム付加体のいずれであってもよい。(AO)全体に占めるEOの割合は、60モル%以上が好ましく、70〜100モル%がより好ましく、80〜100モル%がさらに好ましく、90〜100モル%が最も好ましい。
一般式(1)において、aは1〜20の数であり、ウレタン樹脂の経時吸湿を抑える観点から、1〜10が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3がさらに好ましく、1〜2が最も好ましい。
In the general formula (1), A 1 O is an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Accordingly, (A 1 O) a is a polyoxyalkylene group (provided that a is 2 or more). Examples of A 1 O include an oxyethylene group (EO), an oxypropylene group (PO), and an oxybutylene group (BO), but from the viewpoint of easy obtaining of chopped strand bundling properties, an oxyethylene group and an oxypropylene group are preferable. A 1 O constituting the (A 1 O) a may be a one, or may be two or more. In the case of two or more types, any of a block adduct, an alternate adduct, and a random adduct may be used. Ratio of (A 1 O) in the whole a EO is preferably at least 60 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, more preferably 80 to 100 mol%, and most preferably 90 to 100 mol%.
In the general formula (1), a is a number of 1 to 20, from the viewpoint of suppressing the time-dependent moisture absorption of the urethane resin, 1 to 10 is preferable, 1 to 5 is more preferable, 1 to 3 is more preferable, 1 to 2 Is most preferred.

一般式(1)において、mは0〜2の数であり、ウレタン樹脂の水分散性を向上させる点から、1〜2が好ましく、2がさらに好ましい。
分子内にR、(AO)が複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。
In the general formula (1), m is a number from 0 to 2, preferably 1 to 2 and more preferably 2 from the viewpoint of improving the water dispersibility of the urethane resin.
When there are a plurality of R 1 and (A 1 O) a in the molecule, they may be identical to or different from each other.

一般式(2)において、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。Rの好ましい範囲は、Rと同様である。In the general formula (2), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. The preferred range of R 2 is the same as that of R 1 .

一般式(2)において、Aは炭素数1〜10の炭化水素基である。Aは、直鎖状、分岐鎖状のどちらでもよいが、チョップドストランド集束性が得られやすい観点から、直鎖状が好ましい。炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。Aの炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。In the general formula (2), A 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. A 2 may be linear or branched, but linear is preferable from the viewpoint that chopped strand convergence can be easily obtained. As a hydrocarbon group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group etc. are mentioned, An alkyl group is preferable. The number of carbon atoms of A 2 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, 1 to 3 is more preferable.

一般式(2)において、nは1〜2の数であり、ウレタン樹脂の水分散性を向上させる点から、2が好ましい。
分子内にR、Aが複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。
In the general formula (2), n is a number from 1 to 2, and is preferably 2 from the viewpoint of improving the water dispersibility of the urethane resin.
When there are a plurality of R 2 and A 2 in the molecule, they may be identical to or different from each other.

活性水素基を有する3級アミン化合物としては、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−t−ブチルジエタノ−ルアミン、ジヒドロキシイソプロピルエチルアミン、ジヒドロキシイソプロピル−n−ブチルアミン、ジヒドロキシイソプロピル−t−ブチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N,N−ジメチルイソプロパノールアミン、N,N−ジエチルイソプロパノールアミン、2、4、6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、デシルアミンのEO付加物(EO2〜20モル)、デシルアミンのPO付加物(PO2〜20モル)、ドデシルアミンのEO付加物(EO2〜20モル)、ドデシルアミンのPO付加物(PO2〜20モル)、オクタデシルアミンのEO付加物(EO2〜20モル)、オクタデシルアミンのPO付加物(PO2〜20モル)、N,N−ビス(2−アミノエチル)メチルアミン、N,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミン、N,N−ビス(アミノプロピル)エチルアミン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン等があげられる。   As a tertiary amine compound having an active hydrogen group, triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, N-t-butyldiethanol-amine, dihydroxyisopropylethylamine, dihydroxyisopropyl- n-Butylamine, dihydroxyisopropyl-t-butylamine, N, N-bis (2-hydroxypropyl) aniline, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, N, N-dimethylisopropanolamine, N, N-diethylisopropanolamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, EO adduct of decylamine (EO 2-20 ), PO adduct of decylamine (PO 2 to 20 mol), EO adduct of dodecylamine (E 2 to 20 mol), PO adduct of dodecylamine (PO 2 to 20 mol), EO adduct of octadecylamine (EO 2 to 2) 20 mol), PO adduct of octadecylamine (PO 2 to 20 mol), N, N-bis (2-aminoethyl) methylamine, N, N-bis (3-aminopropyl) methylamine, N, N-bis Examples include (aminopropyl) ethylamine, N, N-dimethyl-1,3-diaminopropane, N, N-diethyl-1,3-diaminopropane, N, N-diethylethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine and the like.

これらの中でも、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)との併用により良好なチョップドストランド集束性が得られやすい観点から、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノ−ルアミン、N,N−ジエチルイソプロパノ−ルアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミンが好ましい。   Among these, triethanolamine, triisopropanolamine, N-methyldiethanolamine and N-ethyldiethanolamine are preferred from the viewpoint that good chopped strand focusing property can be easily obtained by combined use with the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylisopropanoylamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-diethylethylenediamine and N, N-dimethylethylenediamine are preferred.

カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)とは、分子内に、少なくとも一つのカルボキシル基と少なくとも1つの活性水素基を有する化合物をいう。カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を必須の構成成分とすることにより、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂に水分散能を付与できる。さらに、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)によって導入される3級アミン構造とのイオン性相互作用が発現し、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂に強化繊維チョップドストランドの集束性能を付与できる。活性水素基の数は、1〜4が好ましく、2〜3がさらに好ましい。カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。   The active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group refers to a compound having at least one carboxyl group and at least one active hydrogen group in the molecule. By using the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group as an essential component, it is possible to impart water dispersibility to the aromatic polyester urethane resin. Furthermore, the ionic interaction with the tertiary amine structure introduced by the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group is developed, and the bundling performance of the reinforced fiber chopped strand can be imparted to the aromatic polyester urethane resin. 1-4 are preferable and, as for the number of active hydrogen groups, 2-3 are more preferable. The active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group may be used singly or in combination of two or more.

カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)としては、カルボキシル基を有するポリオール、カルボキシル基を有するモノオール等が挙げられる。
カルボキシル基を有するポリオールとしては、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールペンタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸、ジオキシマレイン酸、2,6−ジオキシ安息香酸等があげられる。
カルボキシル基を有するモノオールとしては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、パラヒドロキシ安息香酸、クマル酸等が挙げられる。
これらの中でも、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の優れた水分散能の点から、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)としては、カルボキシル基を有するポリオールが好ましく、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸がより好ましく、2,2−ジメチロールプロピオン酸がさらに好ましい。
Examples of the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group include polyols having a carboxyl group, monools having a carboxyl group, and the like.
As the polyol having a carboxyl group, 2,2-dimethylol propionic acid, 2,2-dimethylol butanoic acid, 2,2-dimethylol pentanoic acid, 2,2-dimethylol heptanoic acid, dioxymaleic acid, 2 , 6-dioxybenzoic acid and the like.
Examples of monools having a carboxyl group include glycolic acid, lactic acid, hydroxybutyric acid, salicylic acid, parahydroxybenzoic acid, coumaric acid and the like.
Among these, from the viewpoint of the excellent water dispersibility of the aromatic polyester urethane resin, as the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group, a polyol having a carboxyl group is preferable, and 2,2-dimethylol propionone The acid, 2,2-dimethylol butanoic acid is more preferred, and 2,2-dimethylol propionic acid is more preferred.

活性水素基含有化合物(B)は、さらに3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)を含むことが好ましい。該3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)を用いることにより、サイジング剤はより優れたチョップドストランド集束性を有する。3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)とは、分子内に少なくとも3個の活性水素基を含有する化合物をいう。また、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)は、前記の芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を除く化合物をいう。活性水素基の数は、3〜8が好ましく、3〜4がさらに好ましい。3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)としては、活性水素基が3官能以上のポリオール、3官能以上のポリアミン等が挙げられる。
3官能以上のポリオールとしては、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリグリセリン、ソルビトール、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン等が挙げられる。3官能以上のポリアミンとしては、例えば、メラミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、トリ(アミノメチル)プロパン等が挙げられる。これらの中でも、優れた水分散能の点から、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパンが好ましく、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールがさらに好ましい。
The active hydrogen group-containing compound (B) preferably further contains a trifunctional or higher functional hydrogen group-containing compound (B4). By using the trifunctional or higher functional hydrogen group-containing compound (B4), the sizing agent has more excellent chopped strand bundling properties. The trifunctional or higher active hydrogen group-containing compound (B4) refers to a compound containing at least three active hydrogen groups in the molecule. In addition, the trifunctional or higher active hydrogen group-containing compound (B4) includes the above-mentioned aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. The compound except for). 3-8 are preferable and, as for the number of active hydrogen groups, 3-4 are more preferable. Examples of the trifunctional or more active hydrogen group-containing compound (B4) include polyols having a trifunctional or more active hydrogen group, and polyamines having three or more functions.
Examples of trifunctional or higher functional polyols include trimethylol ethane, trimethylol propane, glycerin, polyglycerin, sorbitol, pentaerythritol, and ditrimethylol propane. Examples of the trifunctional or higher polyamines include melamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tri (aminomethyl) propane and the like. Among these, trimethylolpropane, pentaerythritol and ditrimethylolpropane are preferable, and trimethylolpropane and pentaerythritol are more preferable, from the viewpoint of excellent water dispersibility.

活性水素基含有化合物(B)は、さらに数平均分子量が100〜2000のポリアルキレングリコール(B5)を含むことが好ましい。該ポリアルキレングリコール(B5)を用いることにより、サイジング剤は優れた均一付着性を有する。なお、本発明でいう数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)測定方法により、下記の測定条件で測定してポリスチレン換算した値をいう。
(GPC測定条件)
装置:装置名「HPLC LC−6A SYSTEM」(SHIMAZU社製)
カラム:「KF−800P(10mm×4.6mmφ)」、「KF−804(300mm×8mmφ)」、「KF−802.5(300mm×8mmφ)」、「KF−801(300mm×8mmφ)」(以上、SHODEX社製)
移動相:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
サンプル量:100μl(100倍希釈)
カラム温度:50℃
検量線作成標準物質:ポリスチレン(PSt)
The active hydrogen group-containing compound (B) preferably further contains a polyalkylene glycol (B5) having a number average molecular weight of 100 to 2,000. By using the polyalkylene glycol (B5), the sizing agent has excellent uniform adhesion. In addition, the number average molecular weight as used in the field of this invention says the value which was measured on the following measurement conditions by the gel permeation chromatograph (GPC) measuring method, and was converted into polystyrene.
(GPC measurement conditions)
Device: Device name "HPLC LC-6A SYSTEM" (manufactured by SHIMAZU)
Columns: “KF-800P (10 mm × 4.6 mm φ)”, “KF-804 (300 mm × 8 mm φ)”, “KF-802.5 (300 mm × 8 mm φ)”, “KF-801 (300 mm × 8 mm φ)” Above, made by SHODEX
Mobile phase: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 ml / min
Sample volume: 100 μl (100-fold dilution)
Column temperature: 50 ° C
Standard curve preparation standard substance: polystyrene (PSt)

ポリアルキレングリコール(B5)の数平均分子量は、100〜2000が好ましく、150〜1500がより好ましく、200〜1000がさらに好ましい。該分子量が100未満の場合、水分散能が不十分となる場合がある。一方、該分子量が2000超の場合、接着性が低下する場合がある。   100-2000 are preferable, as for the number average molecular weight of polyalkylene glycol (B5), 150-1500 are more preferable, and 200-1000 are more preferable. If the molecular weight is less than 100, the water dispersibility may be insufficient. On the other hand, if the molecular weight is more than 2000, the adhesiveness may be reduced.

ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコールブロック共重合体、ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコールランダム共重合体等が挙げられる。あるいは、アルキル基、芳香族基等で封鎖し、片末端のみを水酸基にしたものも使用できる。
これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが好ましく、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールがさらに好ましい。
Examples of polyalkylene glycols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol / polypropylene glycol block copolymer, polyethylene glycol / polypropylene glycol random copolymer and the like. Alternatively, those which are blocked with an alkyl group, an aromatic group or the like and one end of which is a hydroxyl group can be used.
Among these, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol and polytetramethylene glycol are preferable, and polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol are more preferable.

活性水素基含有化合物(B)は、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記以外の活性水素基含有化合物を含んでもよい。その他の活性水素基含有化合物(B6)としては、ジオールやジアミン等が挙げられる。
ジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、レゾルシン、ハイドロキノン、ビスフェノールA等が挙げられる。ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、イソホロンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン等の脂環式ジアミン等が挙げられる。
The active hydrogen group-containing compound (B) may contain other active hydrogen group-containing compounds as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the other active hydrogen group-containing compound (B6) include diols and diamines.
As a diol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, tetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1, 4-cyclohexanedimethanol, resorcinol, hydroquinone, bisphenol A and the like. Examples of the diamine include aliphatic diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, hexamethylene diamine and 2,2,4-trimethyl hexamethylene diamine, and alicyclic diamines such as isophorone diamine and 1,4-diaminocyclohexane.

また、上記の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂は、有機ポリイソシアネート化合物(A)に由来する構成単位(a)と、活性水素基含有化合物(B)に由来する構成単位(b)とから構成されてなる芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂と言い表すことができる。構成単位(b)は、芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位(b1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位(b2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位(b3)を必須に含むものである。構成単位(b)は、前述の3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)に由来する構成単位(b4)、前述のポリアルキレングリコール(B5)に由来する構成単位(b5)、前述のその他の活性水素基含有化合物(B6)に由来する構成単位(b6)を含んでもよい。
ここで有機ポリイソシアネート化合物(A)に由来する構成単位(a)とは、有機ポリイソシアネート化合物(A)を原料として構成された単位をいい、ウレタン結合のうちの「−NHC(=O)−」の構造までを含む。一方、活性水素基含有化合物(B)に由来する構成単位(b)とは、活性水素基含有化合物(B)を原料として構成された単位をいい、活性水素基含有化合物(B)から活性水素を除いた残部をいう。
Further, the above-mentioned aromatic polyester-based urethane resin is composed of a constituent unit (a) derived from the organic polyisocyanate compound (A) and a constituent unit (b) derived from the active hydrogen group-containing compound (B) It can be expressed as an aromatic polyester-based urethane resin. The structural unit (b) is a structural unit (b1) derived from an aromatic polyester polyol (B1), a structural unit (b2) derived from a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen having a carboxyl group The structural unit (b3) derived from the group-containing compound (B3) is essentially contained. The structural unit (b) is a structural unit (b4) derived from the above-mentioned trifunctional or higher active hydrogen group-containing compound (B4), a structural unit (b5) derived from the above polyalkylene glycol (B5), the other The constituent unit (b6) derived from the active hydrogen group-containing compound (B6) may be included.
Here, the structural unit (a) derived from the organic polyisocyanate compound (A) refers to a unit constituted using the organic polyisocyanate compound (A) as a raw material, and one of the urethane bonds “—NHC (ウ レ タ ン O) — Including the structure of On the other hand, the structural unit (b) derived from the active hydrogen group-containing compound (B) means a unit constituted from the active hydrogen group-containing compound (B) as a raw material, and from the active hydrogen group-containing compound (B) Say the rest except for.

芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位を100モルとしたとき、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位の割合は0.1〜1000モルが好ましく、0.2〜800モルがより好ましく、0.5〜500モルがさらに好ましい。該割合が0.1モル未満の場合、強化繊維ストランドの集束性が不十分となることがある。一方、該割合が1000モル超の場合、耐熱性が不十分となることがある。
同様に、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合は0.1〜1000モルが好ましく、0.5〜800モルがより好ましく、1〜500モルがさらに好ましい。該割合が0.1モル未満の場合、水分散能が不十分となることがある。一方、該割合が1000モル超の場合、ウレタン樹脂の吸湿性によりサイジング剤の経時安定性が不十分となることがある。
The ratio of the structural unit derived from the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group is 0.1, when the structural unit derived from the aromatic polyester polyol (B1) in the aromatic polyester urethane resin is 100 moles. 1000 mol is preferable, 0.2 to 800 mol is more preferable, and 0.5 to 500 mol is more preferable. When the ratio is less than 0.1 mol, the bundling ability of the reinforcing fiber strand may be insufficient. On the other hand, when the ratio is more than 1000 mol, the heat resistance may be insufficient.
Similarly, the ratio of the constituent unit derived from the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group is preferably 0.1 to 1000 mol, more preferably 0.5 to 800 mol, and still more preferably 1 to 500 mol. If the ratio is less than 0.1 mol, the water dispersibility may be insufficient. On the other hand, when the ratio is more than 1000 moles, the stability with time of the sizing agent may be insufficient due to the hygroscopicity of the urethane resin.

また、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位を100モルとしたとき、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合は0.5〜20000モルが好ましく、1〜15000モルがより好ましく、2〜12000モルがさらに好ましい。該割合が0.5モル未満の場合及び該割合が20000モル超の場合、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)によって導入される3級アミン構造とカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)によって導入されるカルボキシル基によるイオン性相互作用が不十分なため、強化繊維チョップドストランドの集束性が不十分となることがある。   When the constituent unit derived from the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group in the aromatic polyester urethane resin is 100 moles, the composition derived from the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group The ratio of the unit is preferably 0.5 to 20000 mol, more preferably 1 to 15000 mol, and still more preferably 2 to 12000 mol. When the ratio is less than 0.5 mol and when the ratio is more than 20000 mol, an active hydrogen group-containing compound having a tertiary amine structure and a carboxyl group introduced by a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group Since the ionic interaction by the carboxyl group introduced by (B3) is insufficient, the bundling property of the reinforcing fiber chopped strand may be insufficient.

活性水素基含有化合物(B)が3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)をさらに含む場合、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位を100モルとしたとき、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)に由来する構成単位の割合は、1〜800モルが好ましく、2〜700モルがより好ましい。該割合が1000モル超の場合、耐熱性、水分散安定性ともに不十分となることがある。   When the active hydrogen group-containing compound (B) further includes an active hydrogen group-containing compound (B4) having three or more functions, 100 mol of structural units derived from the aromatic polyester polyol (B1) in the aromatic polyester urethane resin As for the ratio of the structural unit derived from the trifunctional or more active hydrogen group containing compound (B4), 1-800 mol is preferable and 2-700 mol is more preferable. When the ratio is more than 1000 mol, both the heat resistance and the water dispersion stability may be insufficient.

活性水素基含有化合物(B)がポリアルキレングリコール(B5)をさらに含む場合、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位を100モルとしたとき、ポリアルキレングリコール(B5)に由来する構成単位の割合は、0〜1000モルが好ましく、1〜700モルがより好ましく、2〜500モルがさらに好ましい。該割合が1000モル超の場合、接着性、耐熱性ともに不十分となることがある。   When the active hydrogen group-containing compound (B) further contains a polyalkylene glycol (B5), the polyalkylene glycol, when the structural unit derived from the aromatic polyester polyol (B1) in the aromatic polyester urethane resin is 100 moles, The ratio of the structural unit derived from (B5) is preferably 0 to 1000 mol, more preferably 1 to 700 mol, and still more preferably 2 to 500 mol. When the ratio is more than 1000 mol, both adhesion and heat resistance may be insufficient.

次に、活性水素基含有化合物(B)に由来する構成単位(b)全体を100モル%としたときの各構成単位の好ましい割合に関して説明する。
構成単位(b)全体に占める構成単位(b1)の割合は、5〜80モル%が好ましく、10〜70モル%がより好ましく、15〜60モル%がさらに好ましい。該割合が5モル%未満の場合、接着性、耐熱性ともに不十分となることがある。一方、該割合が80モル%超の場合、水溶化が困難となることがある。
構成単位(b)全体に占める構成単位(b2)の割合は、0.05〜60モル%が好ましく、0.1〜50モル%がより好ましく、0.15〜40モル%がさらに好ましい。該割合が0.05モル%未満の場合、チョップドストランド集束性が不十分となることがある。一方、該割合が60モル%超の場合、耐熱性が不十分となることがある。
構成単位(b)全体に占める構成単位(b3)の割合は、0.05〜65モル%が好ましく、0.1〜60モル%がより好ましく、0.2〜55モル%がさらに好ましい。該割合が0.05モル%未満の場合、チョップドストランド集束性が不十分となることがある。一方、該割合が65モル%超の場合、吸湿性が高くなったり、耐熱性が不十分となったりすることがある。
また、構成単位(b)全体に占める構成単位(b1)、構成単位(b2)及び構成単位(b3)の合計の割合は、35モル%以上が好ましく、45モル%以上がより好ましく、50モル%以上がさらに好ましい。該割合が35モル%未満の場合、良好なチョップドストランド集束性、接着性がともに得られないことがある。
Next, a preferable ratio of each structural unit when the entire structural unit (b) derived from the active hydrogen group-containing compound (B) is 100 mol% will be described.
5-80 mol% is preferable, as for the ratio of the structural unit (b1) to the whole structural unit (b), 10-70 mol% is more preferable, and 15-60 mol% is further more preferable. If the proportion is less than 5 mol%, the adhesion and heat resistance may be insufficient. On the other hand, when the ratio is more than 80 mol%, it may be difficult to solubilize.
0.05-60 mol% is preferable, as for the ratio of the structural unit (b2) to the whole structural unit (b), 0.1-50 mol% is more preferable, and 0.15-40 mol% is more preferable. If the ratio is less than 0.05 mol%, chopped strand convergence may be insufficient. On the other hand, when the ratio is more than 60 mol%, the heat resistance may be insufficient.
0.05-65 mol% is preferable, as for the ratio of the structural unit (b3) to the whole structural unit (b), 0.1-60 mol% is more preferable, and 0.2-55 mol% is more preferable. If the ratio is less than 0.05 mol%, chopped strand convergence may be insufficient. On the other hand, if the ratio is more than 65 mol%, the hygroscopicity may be high or the heat resistance may be insufficient.
Moreover, 35 mol% or more is preferable, and, as for the ratio of the sum total of structural unit (b1), structural unit (b2), and structural unit (b3) which occupies the whole structural unit (b), 45 mol% or more is more preferable, and 50 mol % Or more is more preferable. When the ratio is less than 35 mol%, both good chopped strand convergence and adhesion may not be obtained.

活性水素基含有化合物(B)が3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)を含む場合、構成単位(b)全体に占める構成単位(b4)の割合は、1〜70モル%が好ましく、3〜60モル%がより好ましく、5〜50モル%がさらに好ましい。該割合が1モル%未満の場合、接着性が不十分となることがある。一方、該割合が70モル%超の場合、反応制御が困難になり、合成不可能となることがある。
その際の構成単位(b)全体に占める構成単位(b1)、構成単位(b2)、構成単位(b3)及び構成単位(b4)の合計の割合は、40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上がさらに好ましい。
When the active hydrogen group-containing compound (B) contains a trifunctional or higher functional hydrogen group-containing compound (B4), the proportion of the structural unit (b4) in the entire structural unit (b) is preferably 1 to 70 mol%, 3 to 60 mol% is more preferable, and 5 to 50 mol% is more preferable. If the proportion is less than 1 mol%, adhesion may be insufficient. On the other hand, when the ratio is more than 70 mol%, reaction control may be difficult and synthesis may be impossible.
The proportion of the total of the structural unit (b1), the structural unit (b2), the structural unit (b3) and the structural unit (b4) in the structural unit (b) at that time is preferably 40 mol% or more, and 50 mol% The above is more preferable, and 60 mol% or more is more preferable.

活性水素基含有化合物(B)が、ポリアルキレングリコール(B5)を含む場合、構成単位(b)全体に占める構成単位(b5)の割合は、1〜40モル%が好ましく、3〜35モル%がより好ましく、5〜30モル%がさらに好ましい。該割合が40モル%超の場合、接着性、耐熱性ともに不十分となることがある。
その際の構成単位(b)全体に占める構成単位(b1)、構成単位(b2)、構成単位(b3)及び構成単位(b5)の合計の割合は、40モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、60モル%以上がさらに好ましい。
When the active hydrogen group-containing compound (B) contains a polyalkylene glycol (B5), the proportion of the structural unit (b5) in the entire structural unit (b) is preferably 1 to 40 mol%, and 3 to 35 mol%. Is more preferable, and 5 to 30 mol% is more preferable. If the proportion is more than 40 mol%, adhesion and heat resistance may be insufficient.
The ratio of the sum of the structural unit (b1), the structural unit (b2), the structural unit (b3) and the structural unit (b5) in the structural unit (b) at that time is preferably 40 mol% or more, and 50 mol% The above is more preferable, and 60 mol% or more is more preferable.

活性水素基含有化合物(B)が、さらにその他の活性水素基含有化合物(B6)を含む場合、構成単位(b)全体に占める構成単位(b6)の割合は、1〜40モル%が好ましく、2〜35モル%がより好ましく、5〜30モル%がさらに好ましい。該割合が40モル%超の場合、良好な接着性が得られなくなることがある。   When the active hydrogen group-containing compound (B) further contains another active hydrogen group-containing compound (B6), the proportion of the structural unit (b6) in the entire structural unit (b) is preferably 1 to 40 mol%, 2 to 35 mol% is more preferable, and 5 to 30 mol% is more preferable. If the proportion is more than 40% by mole, good adhesion may not be obtained.

構成単位(a)と構成単位(b)のモル比は、40/60〜60/40が好ましく、45/55〜55/45がより好ましく、47/53〜50/50がさらに好ましい。   40/60-60/40 are preferable, as for the molar ratio of a structural unit (a) and a structural unit (b), 45/55-55/45 are more preferable, and 47/53-50/50 are more preferable.

なお、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を水に乳化、分散させて使用する場合に、界面活性剤などの乳化剤成分の添加を不要とできる点から、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)由来で導入されたカルボキシル基を、塩基性成分により一部又は全てを中和することが好ましい。
塩基性成分としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基類、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、モノシクロへキシルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類、アンモニア等が挙げられる。これらの中でも、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン、アンモニアがさらに好ましい。
In addition, when it is made to emulsify and disperse | distribute aromatic polyester-type urethane resin in water, and it disperses and uses it from the point which can make unnecessary addition of emulsifier components, such as surfactant, derived from the active hydrogen group containing compound (B3) which has a carboxyl group It is preferable to neutralize the carboxyl group introduce | transduced by (3) part or all by a basic component.
As the basic component, inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, monopropylamine, monobutylamine, diethylamine, triethylamine, tributylamine, monoethanolamine, monocyclohexylamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine And amines such as diethylenetriamine, and ammonia. Among these, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, dimethylethanolamine, diethylenetriamine and ammonia are more preferable.

本発明で用いる芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の数平均分子量は、樹脂物性及び耐熱性の観点から5000〜200000が好ましく、7000〜150000がより好ましく、8000〜130000がさらに好ましい。該分子量が5000未満の場合、耐熱性が不足し、サイジング剤に必要な樹脂物性が得られないことがある。一方、該分子量が200000超の場合、サイジング剤としての安定性が低下し強化繊維への均一付与が困難となることがある。   From the viewpoint of resin physical properties and heat resistance, the number average molecular weight of the aromatic polyester-based urethane resin used in the present invention is preferably 5,000 to 200,000, more preferably 7,000 to 150,000, and still more preferably 8,000 to 130,000. If the molecular weight is less than 5,000, the heat resistance may be insufficient, and the resin physical properties necessary for the sizing agent may not be obtained. On the other hand, when the molecular weight is more than 200,000, the stability as a sizing agent may be reduced, and uniform application to reinforcing fibers may be difficult.

本発明で用いる芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を示差走査熱量計(DSC)で測定したときのガラス転移点は、120℃以下が好ましく、−25〜100℃がより好ましく、−15〜90℃がさらに好ましい。該ガラス転移点が120℃以下であることにより、該ポリウレタン樹脂の水分散性が向上しサイジング剤としての取扱性及び安定性が向上する。
なお、本発明でいうガラス転移点とは、JIS−K7121に準拠し、DSC測定により得られるDSC曲線の階段状変化を示す部分において、各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、階段状変化部分の曲線とが交わる点(単位:℃)として定義される。
120 degrees C or less is preferable, as for the glass transition point when the aromatic polyester type urethane resin used by this invention is measured by a differential scanning calorimeter (DSC), -25-100 degreeC is more preferable, and -15-90 degreeC is further more preferable preferable. When the glass transition point is 120 ° C. or less, the water dispersibility of the polyurethane resin is improved, and the handleability and stability as a sizing agent are improved.
In the present invention, the glass transition point refers to the straight line extending from each baseline and is equidistant along the vertical axis in the portion showing the step-like change of the DSC curve obtained by DSC measurement according to JIS-K7121. It is defined as a point (unit: ° C.) at which a certain straight line and the curve of the step change intersect.

芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の製造方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。例えば、全成分を同時に反応させるワンショット法、又は有機ポリイソシアネート化合物(A)に対して活性水素基含有化合物(B)を段階的に投入し反応させる多段法、あるいは有機ポリイソシアネート化合物(A)と活性水素基含有化合物(B)を反応させて末端にイソシアネートを有するプレポリマーを合成し、次いで鎖伸長剤を反応させるプレポリマー法等、いずれの方法で行ってもよい。   There is no limitation in particular as a manufacturing method of aromatic polyester type urethane resin, A well-known method is employable. For example, a one-shot method in which all the components are reacted simultaneously, or a multistage method in which an active hydrogen group-containing compound (B) is added stepwise to an organic polyisocyanate compound (A) and reacted, or an organic polyisocyanate compound (A) The compound may be reacted with an active hydrogen group-containing compound (B) to synthesize a prepolymer having an isocyanate at the end, followed by reaction with a chain extender, such as a prepolymer method.

本発明の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を調製する際、必要ならばウレタン化触媒を使用することができる。本発明で使用できるウレタン化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、またはN−メチルモルホリン等の含窒素化合物、酢酸カリウム、ステアリン酸亜鉛、またはオクチル酸錫等の金属塩、ジブチルラウレート等の有機金属化合物などである。   When preparing the aromatic polyester-based urethane resin of the present invention, a urethanization catalyst can be used if necessary. As a urethanization catalyst which can be used in the present invention, for example, nitrogen-containing compounds such as triethylamine, triethylenediamine or N-methylmorpholine, metal salts such as potassium acetate, zinc stearate or tin octylate, dibutyl laurate and the like Organic metal compounds and the like.

[強化繊維用サイジング剤]
本発明のサイジング剤は、マトリックス樹脂を補強するために用いられる強化繊維用である。マトリックス樹脂は、本発明のサイジング剤による接着性向上効果がより高い点から、熱可塑性樹脂が好ましい。強化繊維としては、特に炭素繊維が好ましい。
本発明のサイジング剤は、前述の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を必須に含有するものである。サイジング剤の不揮発分に占める芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の重量割合は、10重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましく、30重量%以上がさらに好ましく、50重量%以上が特に好ましい。該重量割合が10重量%未満では、本化合物の特徴である優れた接着性や優れたストランド集束性及び優れたチョップドストランド集束性が得られない。なお、本発明における不揮発分とは、サイジング剤を105℃で熱処理して溶媒等を除去し、恒量に達した時の絶乾成分をいう。
後述のポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)やその他樹脂成分(E)を含む場合、サイジング剤の不揮発分に占める芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の重量割合は、10〜99.5重量%が好ましく、20〜98重量%がより好ましく、30〜95重量%がさらに好ましく、50〜90重量%が特に好ましい。
[Sizing agent for reinforcing fibers]
The sizing agent of the present invention is for reinforcing fibers used to reinforce a matrix resin. The matrix resin is preferably a thermoplastic resin from the viewpoint that the adhesion improving effect of the sizing agent of the present invention is higher. As a reinforcing fiber, carbon fiber is particularly preferable.
The sizing agent of the present invention essentially contains the above-mentioned aromatic polyester-based urethane resin. 10 weight% or more is preferable, 20 weight% or more is more preferable, 30 weight% or more is further more preferable, and 50 weight% or more of the weight ratio of the aromatic polyester-type urethane resin to the non volatile matter of a sizing agent is especially preferable. When the proportion by weight is less than 10% by weight, the excellent adhesion, the excellent strand bundling ability and the excellent chopped strand bundling characteristic of the present compound can not be obtained. The non-volatile component in the present invention refers to a bone-drying component when the sizing agent is heat-treated at 105 ° C. to remove the solvent and the like, and reaches a constant weight.
When the polyoxyalkylene alkyl ether (C) described later and the other resin component (E) are contained, the weight ratio of the aromatic polyester-based urethane resin in the non-volatile portion of the sizing agent is preferably 10 to 99.5% by weight. -98 weight% is more preferable, 30-95 weight% is further more preferable, 50-90 weight% is especially preferable.

本発明のサイジング剤は、水を添加してサイジング剤の不揮発分濃度を1重量%としたときの動的表面張力が、最大泡圧法(バブルプレッシャー法)により100ミリ秒で1個の泡を発生させた条件で測定したときに、40〜70mN/mの範囲にあることが好ましい。
この特性により、繊維へのサイジング剤付与段階において、サイジング剤が速やかに繊維ストランド内部、具体的には繊維−繊維間及び繊維上に均一に付着する。そしてコンポジット成形の際、繊維上に均一に付着したサイジング剤層が、マトリックス樹脂の繊維への濡れ性を向上させることにより、結果として複合材料としての物性を向上させる。
The sizing agent of the present invention has a dynamic surface tension of 1 bubble per 100 ms by the maximum bubble pressure method (bubble pressure method) when water is added to make the nonvolatile matter concentration of the sizing agent 1% by weight. It is preferable to be in the range of 40 to 70 mN / m when measured under generated conditions.
Due to this property, in the sizing agent application step to the fiber, the sizing agent rapidly adheres uniformly to the inside of the fiber strand, specifically, between the fiber and the fiber and on the fiber. When the composite is formed, the sizing agent layer uniformly deposited on the fibers improves the wettability of the matrix resin to the fibers, and as a result, the physical properties of the composite material are improved.

該動的表面張力が70mN/m超の場合、サイジング剤の強化繊維に対する均一付着性が下がる場合がある。一方、該動的表面張力が40mN/m未満の場合、強化繊維に対するサイジング剤の付着量を制御することが困難となることがある。該動的表面張力は、40〜70mN/mが好ましく、45〜65mN/mがより好ましく45〜60mN/mが特に好ましい。   If the dynamic surface tension is more than 70 mN / m, the uniform adhesion of the sizing agent to reinforcing fibers may be reduced. On the other hand, when the dynamic surface tension is less than 40 mN / m, it may be difficult to control the amount of the sizing agent attached to the reinforcing fibers. The dynamic surface tension is preferably 40 to 70 mN / m, more preferably 45 to 65 mN / m, and particularly preferably 45 to 60 mN / m.

また、その際のサイジング剤の不揮発分に占める芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の重量割合は、20〜100重量%が好ましく、30〜95重量%がより好ましく、40〜90重量%がさらに好ましい。   Moreover, 20 to 100 weight% is preferable, as for the weight ratio of the aromatic polyester-type urethane resin to the non volatile matter of the sizing agent in that case, 30 to 95 weight% is more preferable, and 40 to 90 weight% is more preferable.

本発明のサイジング剤は、さらに、炭素数4〜20の1価アルコールのアルキレンオキサイド付加物であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)を含有することが好ましい。芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂に加え、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)を含有することにより、サイジング剤が速やかに繊維−繊維間及び繊維上に均一に付着し、優れた均一付着性を有する。そのため、強化繊維に対して、さらに優れた接着性を付与することができる。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)は、1種又は2種以上を使用してもよい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)の製造方法としては、特に限定なく、公知の手法を採用できる。   The sizing agent of the present invention preferably further contains a polyoxyalkylene alkyl ether (C) which is an alkylene oxide adduct of a C4 to C20 monohydric alcohol. By containing the polyoxyalkylene alkyl ether (C) in addition to the aromatic polyester-based urethane resin, the sizing agent rapidly adheres uniformly between fibers and fibers and on the fibers, and has excellent uniform adhesion. Therefore, even better adhesion can be given to the reinforcing fiber. The polyoxyalkylene alkyl ether (C) may be used alone or in combination of two or more. The method for producing the polyoxyalkylene alkyl ether (C) is not particularly limited, and any known method can be adopted.

炭素数4〜20の1価アルコールとしては、直鎖、分岐、環状(脂環式又は芳香脂肪族)のいずれでもよく、飽和、不飽和、1級アルコール、2級アルコ−ル、3級アルコールのいずれでもよい。直鎖飽和アルコールとしては、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、オクタデシルアルコール等が挙げられる。分岐飽和アルコールとしては、2−エチルヘキシルアルコール、イソオクチルアルコール、イソトリデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソオクタデシルアルコール等が挙げられる。環状アルコールとしてはシクロヘキシルアルコール及びベンジルアルコール等が挙げられる。これらの中でも均一付着性の観点から、炭素数6〜18の直鎖又は分岐の飽和アルコールが好ましく、ヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコールがさらに好ましい。   The monohydric alcohol having 4 to 20 carbon atoms may be linear, branched or cyclic (alicyclic or aromatic aliphatic) and may be saturated or unsaturated, primary alcohol, secondary alcohol, tertiary alcohol It may be either. Examples of linear saturated alcohols include butyl alcohol, hexyl alcohol, octyl alcohol, decyl alcohol, dodecyl alcohol, tridecyl alcohol, tetradecyl alcohol, hexadecyl alcohol, octadecyl alcohol and the like. Examples of branched saturated alcohols include 2-ethylhexyl alcohol, isooctyl alcohol, isotridecyl alcohol, isohexadecyl alcohol, isooctadecyl alcohol and the like. Examples of cyclic alcohols include cyclohexyl alcohol and benzyl alcohol. Among them, from the viewpoint of uniform adhesion, linear or branched saturated alcohols having 6 to 18 carbon atoms are preferable, and hexyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, dodecyl alcohol, tridecyl alcohol and tetradecyl alcohol are more preferable.

上記アルキレンオキサイドとしては、炭素数2〜4のアルキレンオキサイドが好ましい。具体的には、エチレンオキサイド(以下EOということがある)、プロピレンオキサイド(以下POということがある)、1,2−、1,3−、2,3−または1,4−ブチレンオキサイド(以下BOという)等が挙げられる。アルキレンオキサイドは2種以上を用いてもよい。これらの中でも、均一付着性の観点から、EO及び/又はPOが好ましい。2種以上用いる場合のアルキレンオキサイドの付加方法は、ランダム付加、ブロック付加、これらの併用などが挙げられるが、ブロック付加、ランダム付加後ブロック付加が好ましい。
アルキレンオキサイドの付加モル数は、均一付着性の観点から、1〜12モルが好ましく、2〜10モルがより好ましく、3〜8モルがさらに好ましい。
As said alkylene oxide, a C2-C4 alkylene oxide is preferable. Specifically, ethylene oxide (hereinafter sometimes referred to as EO), propylene oxide (hereinafter sometimes referred to as PO), 1,2-, 1,3-, 2,3- or 1,4-butylene oxide (hereinafter referred to as And the like. Two or more alkylene oxides may be used. Among these, EO and / or PO are preferable from the viewpoint of uniform adhesion. Although the addition method of the alkylene oxide in the case of using 2 or more types includes random addition, block addition, these combined use, etc., block addition and block addition after random addition are preferable.
From the viewpoint of uniform adhesion, the addition mole number of the alkylene oxide is preferably 1 to 12 moles, more preferably 2 to 10 moles, and still more preferably 3 to 8 moles.

C成分の数平均分子量は、200〜2000が好ましく、250〜1800がより好ましく、280〜1500がさらに好ましい。   200-2000 are preferable, as for the number average molecular weight of C component, 250-1800 are more preferable, and 280-1500 are more preferable.

本発明のサイジング剤がポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)を含有する場合、サイジング剤の不揮発分に占めるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)の重量割合は、0.5〜40重量%が好ましく、1〜35重量%がより好ましく、2〜30重量%がさらに好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)の重量割合が40重量%超では、サイジング剤が強化繊維上で分離してしまい、接着性が下がることがある。   When the sizing agent of the present invention contains a polyoxyalkylene alkyl ether (C), the weight ratio of the polyoxyalkylene alkyl ether (C) in the non-volatile portion of the sizing agent is preferably 0.5 to 40% by weight, 1 -35 weight% is more preferable, and 2-30 weight% is further more preferable. If the proportion by weight of the polyoxyalkylene alkyl ether (C) is more than 40% by weight, the sizing agent may be separated on the reinforcing fiber and the adhesion may be reduced.

本発明のサイジング剤は、上記の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂以外のその他樹脂成分(E)をさらに含有してもよい。その他樹脂成分(E)としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であれば特に限定は無いが、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。その他樹脂成分(E)は2種以上を併用してもよい。これらの樹脂成分は、マトリックス樹脂との親和性を考慮して、適宜選択される。   The sizing agent of the present invention may further contain other resin component (E) other than the above-mentioned aromatic polyester-based urethane resin. The other resin component (E) is not particularly limited as long as it is a thermoplastic resin or thermosetting resin, but, for example, epoxy resin, unsaturated polyester resin, saturated polyester resin, vinyl ester resin, polyamide resin, polyolefin resin, polyurethane Resin and phenol resin etc. are mentioned. Other resin components (E) may be used in combination of two or more. These resin components are appropriately selected in consideration of the affinity to the matrix resin.

エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。ここで、ビスフェノール型エポキシ樹脂とは、ビスフェノール化合物の2つのフェノール性水酸基がグリシジル化されたものであり、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型、もしくはこれらビスフェノールのハロゲン、アルキル置換体、水添品等を挙げることができる。また、単量体に限らず、複数の繰り返し単位を有する高分子量体も好適に使用することができる。   As an epoxy resin, for example, bisphenol type epoxy resin, amine type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, resorcinol type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, naphthol aralkyl type epoxy resin, dicyclopentadiene type An epoxy resin, an epoxy resin having a biphenyl skeleton, an isocyanate-modified epoxy resin, a tetraphenylethane type epoxy resin, a triphenylmethane type epoxy resin and the like can be mentioned. Here, a bisphenol type epoxy resin is obtained by glycidylating two phenolic hydroxyl groups of a bisphenol compound, and bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol AD type, bisphenol S type, or halogen or alkyl of these bisphenols A substituted body, a hydrogenated product, etc. can be mentioned. Moreover, not only a monomer but a high molecular weight product having a plurality of repeating units can be suitably used.

不飽和ポリエステル樹脂や飽和ポリエステル樹脂としては、多価カルボン酸を含む酸成分と多価アルコールとを反応させて得られるポリエステル樹脂を挙げることができる。多価カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、フタル酸、トリメリット酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、5−スルホイソフタル酸Na等及びこれらの酸無水物等の誘導体等を挙げることができ、これらは2種以上を併用してもよい。多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジ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、1,2−プロパンジオール、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、ネオペンチルグリコール等の脂肪族グリコール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキシド(1〜100モル)付加物、ビスフェノールAプロピレンオキシド(1〜100モル)付加物、キシレングリコール等の芳香族ジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセロール等の多価アルコールを挙げることができ、これらの2種以上を併用してもよい。不飽和ポリエステル樹脂の具体例としては、例えば、フマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物との縮合物、フマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物との縮合物、フマル酸又はマレイン酸とビスフェノールAのエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物(エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの付加は、ランダムでもブロックでもよい)との縮合物等を挙げることができる。飽和ポリエステルの具体例としては、例えば、イソフタル酸とジエチレングリコールとの縮合物、イソフタル酸と5−スルホイソフタル酸Naとジエチレングリコールとの縮合物、イソフタル酸とテレフタル酸と5−スルホイソフタル酸Naとエチレングリコールとジエチレングリコールとの縮合物等を挙げることができる。また、多価カルボン酸のメチルエステル等を用いてエステル交換反応を行い目的とするポリエステル樹脂を得てもよい。   As unsaturated polyester resin and saturated polyester resin, the polyester resin obtained by making the acid component containing polyhydric carboxylic acid and polyhydric alcohol react can be mentioned. Examples of polyvalent carboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, phthalic acid, trimellitic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, sodium 5-sulfoisophthalic acid and the like, and the like. Derivatives of the acid anhydride of the above, etc. may be mentioned, and two or more of these may be used in combination. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl Aliphatic glycols such as glycol, cycloaliphatic diols such as cyclopentanediol and cyclohexanediol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol A ethylene oxide (1 to 100 moles) adduct, bisphenol A propylene oxide (1 to 100 moles) adduct, Aromatic diols such as xylene glycol, and polyhydric alcohols such as trimethylolpropane, pentaerythritol, and glycerol may be mentioned, and two or more of these may be used in combination. Specific examples of the unsaturated polyester resin include, for example, a condensate of fumaric acid or maleic acid and an ethylene oxide adduct of bisphenol A, a condensate of fumaric acid or maleic acid and a propylene oxide adduct of bisphenol A, fumaric acid Or a condensate of maleic acid and an ethylene oxide and propylene oxide adduct of bisphenol A (the addition of ethylene oxide and propylene oxide may be random or block). Specific examples of the saturated polyester include, for example, a condensation product of isophthalic acid and diethylene glycol, a condensation product of isophthalic acid and Na 5-sulfoisophthalic acid and diethylene glycol, isophthalic acid and terephthalic acid and 5-sulfoisophthalic acid Na and ethylene glycol And condensation products of diethylene glycol and the like. In addition, transesterification reaction may be performed using methyl ester of polyvalent carboxylic acid or the like to obtain a target polyester resin.

ビニルエステル樹脂としては、例えば、前記エポキシ樹脂とα,β−不飽和モノカルボン酸をエステル化させることで得られるエポキシ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。α,β−不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、チグリン酸及び桂皮酸等を挙げることができ、これらの2種以上を併用してもよい。ビニルエステル樹脂の具体例としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂(メタ)アクリレート変性物(ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエポキシ基と(メタ)アクリル酸のカルボキシル基が反応して得られる末端(メタ)アクリレート変性樹脂等)等を挙げることができる。   As a vinyl ester resin, the epoxy (meth) acrylate etc. which are obtained by esterifying the said epoxy resin and (alpha), (beta)-unsaturated monocarboxylic acid can be mentioned, for example. Examples of the α, β-unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, tiglic acid and cinnamic acid, and two or more of these may be used in combination. Specific examples of the vinyl ester resin include, for example, bisphenol type epoxy resin (meth) acrylate modified product (terminal (meth) acrylate obtained by reacting epoxy group of bisphenol A type epoxy resin and carboxyl group of (meth) acrylic acid Modified resin etc. can be mentioned.

ポリアミド樹脂としては、アミド結合の繰り返しによって主鎖を形成する樹脂であれば特に限定されず、ポリアミド6(ε−カプロラクタムの開環重合による)、ポリアミド66(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の縮重合による)、その他主鎖に親水基を導入して水溶性としたポリアミド樹脂等を挙げることができる。   The polyamide resin is not particularly limited as long as it is a resin that forms a main chain by repeating an amide bond, and polyamide 6 (by ring-opening polymerization of ε-caprolactam), polyamide 66 (by condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid) And polyamide resins etc. which are made water-soluble by introducing a hydrophilic group into the main chain.

ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンや、エチレン、プロピレン、ブテン、酢酸ビニル等のモノマー類数種から選ばれる共重合体や、その酸変性物等を挙げることができる。   Examples of the polyolefin resin include polyethylene, polypropylene, copolymers selected from several kinds of monomers such as ethylene, propylene, butene, and vinyl acetate, and acid-modified products thereof.

ポリウレタン樹脂としては、有機ポリイソシアネート化合物と、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を必須に含む活性水素基含有化合物と、の反応物である芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂以外であれば特に限定はない。   As a polyurethane resin, active hydrogen essentially containing an organic polyisocyanate compound, an aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group There is no particular limitation as long as it is other than an aromatic polyester-based urethane resin which is a reaction product of a group-containing compound.

フェノール樹脂としては、フェノール類(フェノール、クレゾール、キシレノール等)とアルデヒド(ホルムアルデヒド等)との縮合反応生成物を挙げることができる。   As a phenol resin, the condensation reaction product of phenols (phenol, cresol, xylenol etc.) and aldehydes (formaldehyde etc.) can be mentioned.

本発明のサイジング剤がその他樹脂成分(E)を含有する場合、サイジング剤の不揮発分に占めるその他樹脂成分(E)の重量割合は、5〜89.5重量%が好ましく、10〜85重量%がより好ましく、15〜80重量%がさらに好ましい。89.5重量%超では、本発明の特徴である優れた接着性や優れたストランド集束性及び優れたチョップドストランド集束性が得られないことがある。   When the sizing agent of the present invention contains other resin component (E), the weight ratio of the other resin component (E) to the non-volatile content of the sizing agent is preferably 5 to 89.5% by weight, and 10 to 85% by weight Is more preferable, and 15 to 80% by weight is further preferable. If it exceeds 89.5% by weight, the excellent adhesion, the excellent strand convergence and the excellent chopped strand convergence which are the features of the present invention may not be obtained.

本発明のサイジング剤において、サイジング剤の不揮発分を差動型示差熱天秤(TG−DTA)で測定したときの300℃における重量減少率は、15重量%以下が好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。300℃における重量減少率が20重量%を超えると、サイジング剤が強化繊維上で熱分解することで、マトリックス樹脂と強化繊維との接着阻害が生じることがある。   In the sizing agent of the present invention, the weight loss rate at 300 ° C. when the non-volatile content of the sizing agent is measured by a differential thermal differential balance (TG-DTA) is preferably 15% by weight or less, and further 10% by weight or less preferable. When the weight reduction rate at 300 ° C. exceeds 20% by weight, the sizing agent may be thermally decomposed on the reinforcing fibers, which may cause adhesion inhibition between the matrix resin and the reinforcing fibers.

本発明のサイジング剤は、取扱い時の人体への安全性や、火災等の災害防止、自然環境の汚染防止等の観点から、水を含有してもよい。本発明の効果を損なわない範囲で、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、シクロヘキサノン等の有機溶剤を用いてもよい。   The sizing agent of the present invention may contain water from the viewpoint of safety to the human body during handling, prevention of a disaster such as a fire, and prevention of pollution of the natural environment. An organic solvent such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, toluene, xylene, butyl acetate and cyclohexanone may be used as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明のサイジング剤において、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂は水に自己乳化及び/又は乳化分散してなるものである。芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の平均粒子径は、特に限定はないが、10μm以下が好ましく、0.01〜1μmがより好ましく、0.01〜0.5μmがさらに好ましい。該平均粒子径が10μm超の場合、強化繊維へ均一付着できないばかりか、サイジング剤自体が数日で分離してしまうおそれがあり、保管安定性が悪く実用的でないとなることがある。
なお、本発明でいう平均粒子径とは、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製LA−910)で測定された粒度分布より算出された平均値をいう。
In the sizing agent of the present invention, the aromatic polyester-based urethane resin is formed by self emulsification and / or emulsification dispersion in water. The average particle size of the aromatic polyester-based urethane resin is not particularly limited, but is preferably 10 μm or less, more preferably 0.01 to 1 μm, and still more preferably 0.01 to 0.5 μm. When the average particle size is more than 10 μm, not only adhesion to reinforcing fibers can not be achieved uniformly, but also the sizing agent itself may be separated in several days, and storage stability may be poor and it may not be practical.
In addition, the average particle diameter as used in the field of this invention means the average value computed from the particle size distribution measured by laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus (LA-910 made from Horiba).

本発明のサイジング剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記で説明した芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、各種界面活性剤、各種平滑剤、酸化防止剤、難燃剤、抗菌剤、結晶核剤、消泡剤等を挙げることができ、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The sizing agent of the present invention may contain other components other than the aromatic polyester-based urethane resin described above, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other components include various surfactants, various smoothing agents, antioxidants, flame retardants, antibacterial agents, crystal nucleating agents, antifoaming agents and the like, and one or more of them may be used in combination You may use.

界面活性剤は、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂やその他サイジング剤中に水不溶性又は難溶性である樹脂を含有する場合、乳化剤として使用することによって、水系乳化を効率よく実施することができる。
界面活性剤としては、特に限定されず、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤及び両性界面活性剤から、公知のものを適宜選択して使用することができる。界面活性剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
When the surfactant contains a resin which is insoluble or hardly soluble in water, in an aromatic polyester urethane resin or other sizing agent, it can be used as an emulsifying agent to efficiently carry out aqueous emulsification.
The surfactant is not particularly limited, and known ones can be appropriately selected and used from nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants and amphoteric surfactants. The surfactant may be used alone or in combination of two or more.

非イオン系界面活性剤としては、たとえば、アルキレンオキサイド付加非イオン系界面活性剤(高級アルコール、高級脂肪酸、アルキルフェノール、スチレン化フェノール、ベンジルフェノール、ソルビタン、ソルビタンエステル、ヒマシ油、硬化ヒマシ油等にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド(2種以上の併用可)を付加させたもの)、ポリアルキレングリコールに高級脂肪酸等を付加させたもの、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド共重合体等を挙げることができる。
アニオン系界面活性剤としては、たとえば、アルキルカルボン酸(塩)、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸(塩)、アルキル硫酸エステル(塩)、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの硫酸エステル(塩)、アルキルスルホン酸(塩)、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのスルホン酸(塩)、アルキル燐酸エステル(塩)、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの燐酸エステル(塩)等を挙げることができる。
Examples of nonionic surfactants include alkylene oxide-added nonionic surfactants (higher alcohols, higher fatty acids, alkylphenols, styrenated phenols, benzylphenol, sorbitan, sorbitan esters, castor oil, hydrogenated castor oil, etc. And alkylene oxides such as propylene oxide (two or more of which can be used in combination) added, those obtained by adding a higher fatty acid to polyalkylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide copolymer, etc. .
As an anionic surfactant, for example, alkyl carboxylic acid (salt), polyoxyethylene alkyl ether carboxylic acid (salt), alkyl sulfuric acid ester (salt), sulfuric acid ester of polyoxyalkylene alkyl ether (salt), alkyl sulfonic acid Examples include (salts), sulfonic acids (salts) of polyoxyalkylene alkyl ethers, alkyl phosphoric acid esters (salts), and phosphoric acid esters (salts) of polyoxyalkylene alkyl ethers.

カチオン系界面活性剤としては、たとえば、第4級アンモニウム塩型カチオン系界面活性剤(ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、オレイルメチルエチルアンモニウムエトサルフェート等)、アミン塩型カチオン系界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルアミン乳酸塩等)等を挙げることができる。
両性界面活性剤としては、たとえば、アミノ酸型両性界面活性剤(ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等)、ベタイン型両性界面活性剤(ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン等)等を挙げることができる。
As a cationic surfactant, for example, quaternary ammonium salt type cationic surfactant (lauryl trimethyl ammonium chloride, oleyl methyl ethyl ammonium ethosulfate etc.), amine salt type cationic surfactant (polyoxyethylene lauryl amine) Lactate etc. can be mentioned.
Examples of amphoteric surfactants include amino acid type amphoteric surfactants (sodium lauryl aminopropionate etc.), betaine type amphoteric surfactants (stearyl dimethyl betaine, lauryl dihydroxyethyl betaine etc) and the like.

本発明のサイジング剤は、界面活性剤の使用を制限した上で、優れたストランド集束性及び均一付着性を発現させることができる。界面活性剤を多量に含むと、サイジング剤の耐熱性の低下を引き起こし、好ましくない。このような観点から、サイジング剤の不揮発分に占める界面活性剤の割合は30重量%以下が好ましく、20重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましく、5重量%以下が特に好ましい。   The sizing agent of the present invention can exhibit excellent stranding and uniform adhesion while limiting the use of surfactant. If a large amount of surfactant is contained, the heat resistance of the sizing agent is lowered, which is not preferable. From such a viewpoint, the ratio of the surfactant to the non-volatile component of the sizing agent is preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, and particularly preferably 5% by weight or less.

本発明のサイジング剤の不揮発分の濃度については、特に限定はなく、水分散体としての安定性や、製品として取り扱いやすい粘度等を考慮して適宜選択されるものである。製品の輸送コスト等を考慮すれば、サイジング剤全体に占める不揮発分の重量割合は、10〜100重量%が好ましく、15〜100重量%がさらに好ましく、20〜100重量%が特に好ましい。
また、サイジング剤全体に占める水と不揮発分の合計の重量割合は、90重量%以上が好ましく、95重量%以上がより好ましく、99重量%以上がさらに好ましく、100重量%が特に好ましい。90重量%未満の場合、すなわち、熱処理時に不揮発分として残存しない前述の有機溶剤やその他低沸点化合物を10重量%以上含有する場合、取扱い時の人体への安全性や、自然環境の汚染防止の観点で好ましくないことがある。
The concentration of the non-volatile component of the sizing agent of the present invention is not particularly limited, and is appropriately selected in consideration of the stability as an aqueous dispersion, the viscosity which is easily handled as a product, and the like. In consideration of the transportation cost of the product and the like, the weight ratio of the non-volatile component in the entire sizing agent is preferably 10 to 100% by weight, more preferably 15 to 100% by weight, and particularly preferably 20 to 100% by weight.
Further, the weight ratio of the total of water and non-volatile components in the entire sizing agent is preferably 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, still more preferably 99% by weight or more, and particularly preferably 100% by weight. If it is less than 90% by weight, that is, if it contains 10% by weight or more of the above-mentioned organic solvent and other low-boiling compounds which do not remain as a non-volatile component during heat treatment, safety to humans during handling and contamination prevention of natural environment It is not preferable from the viewpoint.

なお、上記水分散体や水溶液には、前述の人体安全性や環境汚染防止の観点に加え、水分散体や水溶液の経時増粘・固化防止の観点から、有機溶剤等の水以外の溶媒を含有しないか、含有する場合であってもサイジング剤全体に対して10重量%以下であることが好ましく、8重量%以下であることがより好ましく、5重量%以下であることがさらに好ましい。   In addition to the above-mentioned aqueous dispersions and aqueous solutions, in addition to the above-mentioned human safety and environmental pollution prevention viewpoints, solvents other than water, such as organic solvents and the like, from the viewpoint of preventing time-lapse thickening and solidification of aqueous dispersions and aqueous solutions. Even if it is not contained or contained, it is preferably 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less, and still more preferably 5% by weight or less, based on the whole sizing agent.

本発明のサイジング剤を水分散体として製造する方法については、特に限定はなく、公知の手法が採用できる。上述のように、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂製造の際に水分散体とする方法、サイジング剤を構成する各成分を攪拌下の温水中に投入して乳化分散する方法、サイジング剤を構成する各成分を予め乳化分散した乳化分散液を混合する方法、サイジング剤を構成する各成分を混合し、得られた混合物を軟化点以上に加温後、ホモジナイザー、ホモミキサー、ボールミル等を用いて機械せん断力を加えつつ、水を徐々に投入して転相乳化する方法等が挙げられる。   There is no limitation in particular about the method to manufacture the sizing agent of this invention as a water dispersion, A well-known method is employable. As described above, the method of forming an aqueous dispersion in the production of an aromatic polyester urethane resin, the method of emulsifying and dispersing each component constituting the sizing agent into warm water under stirring, and the method of forming the sizing agent The method of mixing the emulsion dispersion liquid which carried out emulsification dispersion of the component beforehand, after mixing each component which comprises a sizing agent, heating the obtained mixture above a softening point, mechanical shear using a homogenizer, a homomixer, a ball mill etc. There is a method of gradually injecting water and applying phase inversion emulsification while applying force.

〔強化繊維ストランド、強化繊維チョップドストランド及びその製造方法〕
本発明の強化繊維ストランドは、原料強化繊維ストランドに対して、上記の強化繊維用サイジング剤を付着させたものであり、マトリックス樹脂を補強するための強化繊維である。本発明の強化繊維ストランドは、マトリックス樹脂との接着性に優れる。さらに、集束性に優れた強化繊維用サイジング剤が処理されているので、ストランドの取扱性が向上し、操業時に安定したストランド供給性を維持することができる。安定したストランド供給性により、供給量不足に起因する繊維強化複合材料の品質低下を抑制することができる。マトリックス樹脂は、本発明のサイジング剤による接着性向上効果がより高い点から熱可塑性樹脂が好ましい。
[Reinforcing fiber strand, reinforcing fiber chopped strand and manufacturing method thereof]
The reinforcing fiber strand of the present invention is obtained by attaching the above-mentioned sizing agent for reinforcing fiber to a raw material reinforcing fiber strand, and is a reinforcing fiber for reinforcing a matrix resin. The reinforcing fiber strand of the present invention is excellent in adhesion to the matrix resin. Furthermore, since the reinforcing fiber sizing agent having excellent bundling properties is treated, the handling of the strands is improved, and stable strand feeding during operation can be maintained. The stable strand feeding property can suppress the deterioration of the fiber reinforced composite material due to the shortage of the feeding amount. The matrix resin is preferably a thermoplastic resin from the viewpoint that the adhesion improving effect of the sizing agent of the present invention is high.

本発明の強化繊維チョップドストランドは、原料強化繊維ストランドに対して、上記の強化繊維用サイジング剤を付着させた強化繊維ストランドを切断したものであり、マトリックス樹脂を補強するための強化繊維である。強化繊維ストランドの切断方法としては、ロータリー式カッターや、ギロチンカッター等の通常用いられているカッターを適宜用いることができる。強化繊維チョップドストランドの長さとしては、3〜25mmが好ましく、5〜20mmがより好ましく、6〜15mmがさらに好ましい。長さが3mm未満の場合はチョップドストランドの嵩密度が小さくなるため取扱性が低下する場合がある。一方、長さが25mm超の場合は射出成形機や押し出し機への供給安定性が不安定となり、安定した繊維強化複合材料を得ることが困難となる場合がある。   The reinforcing fiber chopped strand of the present invention is obtained by cutting the reinforcing fiber strand to which the sizing agent for reinforcing fiber is adhered to the raw material reinforcing fiber strand, and is a reinforcing fiber for reinforcing the matrix resin. As a cutting method of a reinforced fiber strand, cutters normally used, such as a rotary type cutter and a guillotine cutter, can be used suitably. The length of the reinforcing fiber chopped strand is preferably 3 to 25 mm, more preferably 5 to 20 mm, and still more preferably 6 to 15 mm. If the length is less than 3 mm, the bulk density of the chopped strands may be reduced, and the handling properties may be reduced. On the other hand, if the length is more than 25 mm, the supply stability to the injection molding machine or the extruder may be unstable, and it may be difficult to obtain a stable fiber-reinforced composite material.

本発明の強化繊維チョップドストランドは、マトリックス樹脂との接着性に優れる。さらに、優れた集束性を持つため、チョップドストランドを成形機に供給する際のフリーファイバーや目詰まりの発生を抑制し、マトリックス樹脂と強化繊維が均一に混合された繊維強化複合材料を得ることができる。マトリックス樹脂は、本発明のサイジング剤による接着性向上効果がより高い点から、熱可塑性樹脂が好ましい。   The reinforced fiber chopped strand of the present invention is excellent in adhesion to a matrix resin. Furthermore, in order to have excellent focusing, it is possible to suppress the occurrence of free fibers and clogging when feeding chopped strands to a molding machine, and to obtain a fiber reinforced composite material in which a matrix resin and reinforcing fibers are uniformly mixed. it can. The matrix resin is preferably a thermoplastic resin from the viewpoint that the adhesion improving effect of the sizing agent of the present invention is higher.

原料強化繊維ストランドへのサイジング剤の不揮発分の付着量は適宜選択でき、強化繊維ストランドが所望の機能を有するための必要量とすればよいが、その付着量は原料強化繊維ストランドに対して0.1〜20重量%であることが好ましい。長繊維形態の強化繊維ストランドにおいては、その付着量は原料強化繊維ストランドに対して0.1〜10重量%であることがより好ましく、0.5〜5重量%がさらに好ましい。また、強化繊維チョップドストランドにおいては0.5〜20重量%であることがより好ましく、1〜10重量%がさらに好ましい。
サイジング剤の付着量が少ないと、耐熱性、樹脂含浸性、接着性に関する本発明の効果が得られにくく、また、強化繊維ストランドの集束性が不足し、取扱い性が悪くなることがある。また、サイジング剤の付着量が多過ぎると、強化繊維ストランドが剛直になり過ぎて、かえって取扱い性が悪くなったり、コンポジット成型の際に樹脂含浸性が悪くなったりすることがあり好ましくない。
The amount of attachment of the sizing agent to the raw material reinforcing fiber strand can be appropriately selected, and may be a necessary amount for the reinforcing fiber strand to have a desired function, but the amount of adhesion is 0 to the raw material reinforcing fiber strand. It is preferable that it is .1 to 20 weight%. In the reinforcing fiber strand in the long fiber form, the adhesion amount is more preferably 0.1 to 10% by weight, further preferably 0.5 to 5% by weight with respect to the raw material reinforcing fiber strand. Moreover, in a reinforced fiber chopped strand, it is more preferable that it is 0.5 to 20 weight%, and 1 to 10 weight% is more preferable.
When the adhesion amount of the sizing agent is small, it is difficult to obtain the effects of the present invention on heat resistance, resin impregnation property and adhesion property, and the bundling property of the reinforcing fiber strand may be insufficient and the handleability may be deteriorated. If the amount of the sizing agent deposited is too large, the reinforcing fiber strands become too rigid, which may deteriorate the handleability or the resin impregnation during composite molding, which is not preferable.

強化繊維ストランドの製造方法は、前述のサイジング剤を含み、不揮発分の重量割合が0.5〜10重量%であり、水と不揮発分の合計の重量割合が90重量%以上である処理液を調製する調製工程と、原料強化繊維ストランドに対して不揮発分の付着量が0.1〜20重量%となるよう、原料強化繊維ストランドに該処理液を付着させる付着工程とを含むものである。
調製工程において、処理液に占める不揮発分の重量割合は、0.5〜10重量%がより好ましく、1〜5重量%がさらに好ましい。水と不揮発分の合計の重量割合は、95重量%以上であることがより好ましく、99重量%以上であることがさらに好ましく、100重量%が特に好ましい。
付着工程において、好ましい不揮発分の付着量については、前段落の通りである。サイジング剤を原料強化繊維ストランドに付着させる方法については、特に限定はないが、サイジング剤をキスローラー法、ローラー浸漬法、スプレー法その他公知の方法で、原料強化繊維ストランドに付着させる方法であればよい。これらの方法のうちでも、ローラー浸漬法が、サイジング剤を原料強化繊維ストランドに均一付着できるので好ましい。
得られた付着物の乾燥方法については、特に限定はなく、例えば、加熱ローラー、熱風、熱板等で加熱乾燥することができる。
The method for producing a reinforcing fiber strand includes the above-mentioned sizing agent, and the weight ratio of non-volatile components is 0.5 to 10% by weight, and the total weight ratio of water and non-volatile components is 90% by weight or more. The process comprises a preparation step to be prepared, and an adhesion step of adhering the treatment liquid to the raw material reinforcing fiber strand so that the adhesion amount of non volatile matter is 0.1 to 20% by weight with respect to the raw material reinforcing fiber strand.
In the preparation process, the weight ratio of the non-volatile component to the treatment liquid is more preferably 0.5 to 10% by weight, and still more preferably 1 to 5% by weight. The total weight ratio of water and non-volatile components is more preferably 95% by weight or more, still more preferably 99% by weight or more, and particularly preferably 100% by weight.
About the adhesion amount of preferable non volatile matter in an adhesion process, it is as a front paragraph. The method for attaching the sizing agent to the raw material reinforcing fiber strand is not particularly limited, but it is a method for attaching the sizing agent to the raw material reinforcing fiber strand by a kiss roller method, roller immersion method, spray method or other known methods. Good. Among these methods, the roller dipping method is preferable because the sizing agent can be uniformly attached to the raw material reinforcing fiber strand.
There is no limitation in particular about the drying method of the obtained adhesion thing, For example, it can heat-dry with a heating roller, a hot air, a hot plate, etc.

なお、本発明のサイジング剤の原料強化繊維ストランドへの付着にあたっては、サイジング剤の構成成分全てを混合後に付着させてもよいし、構成成分を別々に二段階以上に分けて付着させてもよい。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂及び/又は本発明のポリマー成分以外のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、アクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂を原料強化繊維ストランドに付着させてもよい。   In addition, when attaching the sizing agent of the present invention to the raw material reinforcing fiber strand, all the components of the sizing agent may be attached after mixing, or the components may be attached separately in two or more stages. . In addition, thermosetting resin such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, phenol resin and / or polyolefin resin other than the polymer component of the present invention, polyester resin, nylon resin within a range not to inhibit the effect of the present invention A thermoplastic resin such as an acrylic resin may be attached to the raw material reinforcing fiber strand.

本発明のサイジング剤を適用し得る(原料)強化繊維ストランドとしては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの各種無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリアリレート繊維、ポリアセタール繊維、PBO繊維、ポリフェニレンサルフィド繊維、ポリケトン繊維などの各種有機繊維等のストランドが挙げられる。得られる繊維強化複合材料としての物性の観点から、(原料)強化繊維ストランドとしては、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリアリレート繊維、ポリアセタール繊維、PBO繊維、ポリフェニレンサルフィド繊維及びポリケトン繊維から選ばれる少なくとも1種のストランドが好ましく、炭素繊維ストランドがさらに好ましい。   As a reinforcing fiber strand to which the sizing agent of the present invention can be applied (raw material), various inorganic fibers such as carbon fiber, glass fiber, ceramic fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, polyethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyethylene naphthalate Strands of various organic fibers such as fiber, polyarylate fiber, polyacetal fiber, PBO fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyketone fiber and the like can be mentioned. From the viewpoint of physical properties as a fiber-reinforced composite material to be obtained, as a (raw material) reinforcing fiber strand, carbon fiber, aramid fiber, polyethylene fiber, polyethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyethylene naphthalate fiber, polyarylate fiber, polyacetal At least one strand selected from fibers, PBO fibers, polyphenylene sulfide fibers and polyketone fibers is preferred, and carbon fiber strands are more preferred.

〔繊維強化複合材料〕
本発明の繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂と前述の強化繊維ストランドを含むものである。強化繊維ストランドは本発明のサイジング剤により処理されて、サイジング剤が均一に付着しており、強化繊維ストランド及びマトリックス樹脂との親和性が良好となり、接着性に優れた繊維強化複合材料となる。さらに、高温処理時のサイジング剤の熱分解を抑制でき、熱分解に起因したマトリックス樹脂との接着阻害を抑制できる。ここで、マトリックス樹脂とは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂をいい、1種又は2種以上含んでいてもよい。熱硬化性樹脂としては、特に制限はなく、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ABS樹脂、フェノキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が挙げられる。これらの中でも本発明のサイジング剤による接着性向上効果がより高い点から熱可塑性樹脂が好ましく、ポリアミド系樹脂がさらに好ましい。ここで、ポリアミド系樹脂とは、二塩基性脂肪酸とジアミン、ω−アミノ酸、ラクタムあるいはこれらの誘導体から合成される、主鎖に複数のアミド基を有する高分子化合物であり、ホモポリマーやコポリマー(共重合体)なども含まれる。また、主鎖や末端に置換基を導入した変性体でもよい。
これらマトリックス樹脂は、強化繊維ストランドとの接着性をさらに向上させるなどの目的で、その一部又は全部が変性したものであっても差し支えない。
[Fiber-reinforced composite material]
The fiber reinforced composite material of the present invention comprises a matrix resin and the above-mentioned reinforcing fiber strands. The reinforcing fiber strand is treated with the sizing agent of the present invention, the sizing agent is uniformly attached, the affinity with the reinforcing fiber strand and the matrix resin becomes good, and a fiber-reinforced composite material excellent in adhesiveness is obtained. Furthermore, the thermal decomposition of the sizing agent during high temperature treatment can be suppressed, and the inhibition of adhesion to the matrix resin due to the thermal decomposition can be suppressed. Here, the matrix resin means a matrix resin made of a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and may contain one or more kinds. There is no restriction | limiting in particular as a thermosetting resin, An epoxy resin, a phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, cyanate ester resin, a polyimide resin etc. are mentioned. The thermoplastic resin is not particularly limited, and polyolefin resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyacetal resin, ABS resin, phenoxy resin, polymethyl methacrylate resin, polyphenylene sulfide resin, polyetherimide resin, poly Ether ketone resin etc. are mentioned. Among these, thermoplastic resins are preferable, and polyamide resins are more preferable, from the viewpoint that the adhesive improvement effect by the sizing agent of the present invention is higher. Here, the polyamide resin is a polymer compound having a plurality of amide groups in its main chain, which is synthesized from a dibasic fatty acid and a diamine, an ω-amino acid, a lactam or a derivative thereof, and a homopolymer or copolymer ( Copolymers etc. are also included. Moreover, the modified body which introduce | transduced the substituent into the principal chain or the terminal may be sufficient.
These matrix resins may be partially or entirely modified for the purpose of further improving the adhesion to the reinforcing fiber strands.

繊維強化複合材料の製造方法としては、特に限定はなく、チョップドファイバー、長繊維ペレットなどによるコンパウンド射出成型、UDシート、織物シートなどによるプレス成型、その他フィラメントワインディング成型など公知の方法を採用できる。
熱可塑性マトリックス樹脂と強化繊維を混練する際には、熱可塑性マトリックス樹脂が汎用エンジニアプラスチックやスーパーエンジニアプラスチックの様な高融点の場合、融点以上の温度200℃〜400℃で強化繊維と混練し、繊維強化複合材料を製造する。
繊維強化複合材料中の強化繊維ストランド、強化繊維チョップドストランドの含有量についても特に限定はなく、繊維の種類、形態、マトリックス樹脂の種類などにより適宜選択すればよいが、得られる繊維強化複合材料に対して、5〜70重量%が好ましく、20〜60重量%がより好ましい。
The method for producing the fiber-reinforced composite material is not particularly limited, and known methods such as compound injection molding using chopped fibers and long fiber pellets, press molding using UD sheets and fabric sheets, and other filament winding molding can be adopted.
When kneading the thermoplastic matrix resin and the reinforcing fiber, if the thermoplastic matrix resin has a high melting point such as a general purpose engineer plastic or super engineer plastic, it is kneaded with the reinforcing fiber at a temperature of 200 ° C. to 400 ° C. Manufacture fiber reinforced composite materials.
The content of the reinforcing fiber strand and the reinforcing fiber chopped strand in the fiber-reinforced composite material is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of fiber, the form, the type of matrix resin, etc. On the other hand, 5 to 70% by weight is preferable, and 20 to 60% by weight is more preferable.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、ここに記載した実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例に示されるパーセント(%)、部は特に限定しない限り、「重量%」、「重量部」を示す。各特性値の測定は以下に示す方法に基づいて行った。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the examples described herein. Unless otherwise specified, percentages (%) and parts shown in the following examples indicate "wt%" and "parts by weight". The measurement of each characteristic value was performed based on the method shown below.

<動的表面張力>
サイジング剤を不揮発分濃度2重量%水溶液になるように水で希釈し、バブルプレッシャー型動的表面張力計(BP−2、KURSS製)を用いて、25℃、気泡発生間隔(バブルプレート)20〜1000msecの範囲で動的表面張力測定を行い、気泡発生間隔(バブルプレート)100msecにおける動的表面張力測定値を読み取った。
<Dynamic surface tension>
The sizing agent is diluted with water so as to be a 2% by weight non-volatile content aqueous solution, and a bubble pressure interval (bubble plate) 20 at 25 ° C. using a bubble pressure dynamic surface tension meter (BP-2, manufactured by KURSS) The dynamic surface tension measurement was performed in the range of -1000 msec, and the dynamic surface tension measurement value at a bubble generation interval (bubble plate) 100 msec was read.

<重量減少率>
サイジング剤を105℃で熱処理して溶媒等を除去、恒量に達しせしめサイジング剤の不揮発分を得る。得られた不揮発分を重量既知のアルミパンに約4mg採り、重量(W)を測定した。アルミパンに入った不揮発分を示差熱天秤TG−8120(株式会社リガク社製)にセットし、空気中25℃から500℃まで昇温速度20℃/分で昇温し、300℃時点における重量(W)を測定した。その後重量減少率を次式により算出した。
重量減少率(%)=( (W−W)/W)×100
<Weight loss rate>
The sizing agent is heat-treated at 105 ° C. to remove the solvent and the like to reach a constant weight to obtain the non-volatile content of the sizing agent. About 4 mg of the obtained non-volatile content was taken in a known weight aluminum pan, and the weight (W 1 ) was measured. The non-volatile matter contained in the aluminum pan is set in a differential thermal balance TG-8120 (manufactured by RIGAKU CO., LTD.) And heated from 25 ° C. to 500 ° C. in air at a heating rate of 20 ° C./min. (W 2 ) was measured. Thereafter, the weight reduction rate was calculated by the following equation.
Weight reduction rate (%) = ((W 1- W 2 ) / W 1 ) × 100

<接着性>
複合材料界面特性評価装置HM410(東栄産業株式会社製)を使用し、マイクロドロップレット法により接着性を評価した。
実施例及び比較例で製造した炭素繊維ストランドより、炭素繊維フィラメントを取り出し、複合材料界面特性評価装置にセッティングする。装置上で溶融したポリアミド樹脂T−663(東洋紡社製)のドロップを炭素繊維フィラメント上に形成させ、室温で十分に冷却し、測定用の試料を得た。再度測定試料を装置にセッティングし、ドロップを装置ブレードで挟み、炭素繊維フィラメントを装置上で0.06mm/分の速度で走行させ、炭素繊維フィラメントからドロップを引き抜く際の最大引き抜き荷重Fを測定した。
次式により界面剪断強度τを算出し、炭素繊維フィラメントとポリアミド系樹脂との接着性を評価した。
界面剪断強度τ(単位:MPa)=F/πdl
(F:最大引き抜き荷重 d:炭素繊維フィラメント直径 l:ドロップの引き抜き方向の粒子径)
<Adhesiveness>
The adhesive property was evaluated by the micro droplet method using a composite material interface property evaluation device HM410 (manufactured by Toei Sangyo Co., Ltd.).
A carbon fiber filament is taken out from the carbon fiber strand manufactured by the Example and the comparative example, and it sets to the composite material interface characteristic evaluation apparatus. A drop of polyamide resin T-663 (made by Toyobo Co., Ltd.) melted on an apparatus was formed on a carbon fiber filament, and sufficiently cooled at room temperature to obtain a sample for measurement. The measurement sample was again set in the apparatus, the drop was sandwiched by the apparatus blade, the carbon fiber filament was run on the apparatus at a speed of 0.06 mm / min, and the maximum drawing load F when drawing the drop from the carbon fiber filament was measured. .
The interfacial shear strength τ was calculated by the following equation to evaluate the adhesion between the carbon fiber filament and the polyamide resin.
Interfacial shear strength τ (unit: MPa) = F / π dl
(F: Maximum withdrawal load d: Carbon fiber filament diameter l: Particle diameter in the drop withdrawal direction)

<風合試験(ストランド集束性)>
サイジング剤未処理炭素繊維ストランド(繊度700tex、フィラメント数12000本)に対して、サイジング剤の不揮発分の付着量が2.0重量%となるよう、サイジング剤を付着させた。得られた付着炭素繊維ストランド(長さ:約50cm)の集束性を、風合い試験機(HANDLE−O−METERHOM−2 大栄科学精器製作所(株)製、スリット幅20mm)で測定した。
なお、測定は10回行い、その平均値が大きいほど、炭素繊維ストランドの集束性が良好と判断した。
(判定基準)
◎:60g以上 炭素繊維ストランドが非常に硬く、炭素繊維ストランドの集束性が非常に良好。
○:60g未満、50g以上 炭素繊維ストランドが硬く、炭素繊維ストランドの集束性が良好。
×:50g未満 炭素繊維ストランドが柔らかく、炭素繊維ストランドの集束性が不良。
<Handling test (strand focusing)>
Sizing agent A sizing agent was attached to the untreated carbon fiber strand (fineness 700 tex, 12000 filaments) in such a manner that the adhesion amount of the non-volatile matter of the sizing agent was 2.0% by weight. The convergence of the obtained attached carbon fiber strand (length: about 50 cm) was measured with a texture tester (HANDLE-O-METERHOM-2 manufactured by Daiei Kagaku Seiki Mfg. Co., Ltd., slit width 20 mm).
The measurement was performed 10 times, and the larger the average value, the better the convergence of the carbon fiber strand was judged.
(Judgment criteria)
◎: 60 g or more The carbon fiber strand is very hard, and the carbon fiber strand is very well gathered.
○: less than 60 g, 50 g or more The carbon fiber strand is hard, and the carbon fiber strand has good integrity.
X: less than 50 g The carbon fiber strand is soft and the carbon fiber strand is poorly gathered.

<チョップドストランド集束性>
サイジング剤未処理炭素繊維ストランド(繊度700tex、フィラメント数12000本)に対して、サイジング剤の不揮発分の付着量が2.0重量%となるよう、サイジング剤を付着させた。得られた付着炭素繊維ストランドをロータリー式カッターによって約6mmの長さに裁断しチョップドストランドを作製した。作製したチョップドストランド50個についてフリーファイバーやほぐれ、割れの発生がないか目視で確認を行い、その発生が見られたチョップドストランドを不良とし、不良の数が少ないほど、チョップドストランドの集束性が良好と判断した。
(判断基準)
◎:不良の数が0個以上、2個以下 炭素繊維チョップドストランドの集束性が非常に良好。
○:不良の数が2個超、10個以下 炭素繊維チョップドストランドの集束性が良好。
×:不良の数が10個超 炭素繊維チョップドストランドの集束性が不良。
<Chopped strand convergence>
Sizing agent A sizing agent was attached to the untreated carbon fiber strand (fineness 700 tex, 12000 filaments) in such a manner that the adhesion amount of the non-volatile matter of the sizing agent was 2.0% by weight. The attached carbon fiber strand obtained was cut into a length of about 6 mm by a rotary cutter to produce a chopped strand. The 50 chopped strands were checked visually for free fibers, loosening and cracks, and the chopped strands in which the occurrence was observed were regarded as defects, and the smaller the number of defects, the better the convergence of the chopped strands. I judged.
(Judgment criteria)
◎: The number of defects is 0 or more, 2 or less. The convergence of the carbon fiber chopped strands is very good.
○: The number of defects is 2 or more and 10 or less. The convergence of the carbon fiber chopped strands is good.
X: The number of defects is more than 10 The convergence of carbon fiber chopped strands is poor.

[ポリエステルポリオールの合成]
(合成例1)
反応器中に窒素ガスを封入下、テレフタル酸605.6部、イソフタル酸600.6部、エチレングリコール256.0部、ネオペンチルグリコール437.4部および触媒としてジブチル錫オキサイド0.3部を仕込み、190〜240℃で10時間エステル化反応を行い、数平均分子量1800、水酸基価62mgKOH/gの芳香族ポリエステルポリオールB1−1を得た。
[Synthesis of polyester polyol]
Synthesis Example 1
While sealing nitrogen gas in a reactor, 605.6 parts of terephthalic acid, 600.6 parts of isophthalic acid, 256.0 parts of ethylene glycol, 437.4 parts of neopentyl glycol and 0.3 parts of dibutyl tin oxide as a catalyst are charged. The esterifying reaction was carried out at 190 to 240 ° C. for 10 hours to obtain an aromatic polyester polyol B1-1 having a number average molecular weight of 1,800 and a hydroxyl value of 62 mg KOH / g.

(合成例2〜6)
原料およびその量を表1に示したものに変更した以外は、前記合成例1と同様の方法を用いて、芳香族ポリエステルポリオールB1−2〜B1−4、脂肪族ポリエステルポリオールX−1〜X−2をそれぞれ得た。
(Composition examples 2 to 6)
Aromatic polyester polyols B1-2 to B1-4, aliphatic polyester polyols X-1 to X, using the same method as in Synthesis Example 1 except that the raw materials and the amounts thereof were changed to those shown in Table 1 -2 was obtained respectively.

Figure 0006535142
Figure 0006535142

[芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂の合成]
(製造例U1)
温度計、撹拌装置、還流冷却管を備えた4ツ口フラスコに、芳香族ポリエステルポリオール(B1)として上記で調製した芳香族ポリエステルポリオールB1−1を169.93部加え、減圧下120−130℃で脱水を行った。次いで50℃まで冷却して、ポリアルキレングリコール(B5)として37.76部のポリエチレングリコール(数平均分子量400)、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)として7.60部のトリメチロールプロパンおよび100部のメチルエチルケトンおよび触媒としてトリエチレンジアミン0.5部を加えた。十分撹拌混合した後、有機ポリイソシアネート化合物(A)として63.52部のヘキサメチレンジイソシアネートを加え、75℃に加温し、2時間反応させて末端イソシアネート基を有するプレポリマー溶液を得た。反応終了後、40℃まで冷却し、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)として7.60部の2,2−ビス(ヒドロキシエチル)プロピオン酸、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)として11.25部のN−メチルジエタノールアミン、その他の活性水素基含有化合物(B6)として2.34部のエチレングリコールを加え、75℃で2時間反応させた。反応終了後、40℃まで冷却し、塩基性成分としてトリエチルアミン5.73部を加えて中和反応後、水1200部を加え水分散体とした。得られた水分散体を65℃で減圧処理してメチルエチルケトンを留去し、水分調整を行い、不揮発分20重量%の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂U1の水分散体を得た。
[Synthesis of aromatic polyester-based urethane resin]
(Production Example U1)
In a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, add 169.93 parts of the aromatic polyester polyol B1-1 prepared above as the aromatic polyester polyol (B1), and reduce the pressure to 120-130 ° C. Dewatered in the Then, it is cooled to 50 ° C., and 37.76 parts of polyethylene glycol (number average molecular weight 400) as polyalkylene glycol (B5) and 7.60 parts of trimethylolpropane as active hydrogen group-containing compound (B4) having three or more functions And 100 parts of methyl ethyl ketone and 0.5 parts of triethylenediamine as a catalyst. After sufficiently stirring and mixing, 63.52 parts of hexamethylene diisocyanate as an organic polyisocyanate compound (A) was added, and the mixture was heated to 75 ° C. and reacted for 2 hours to obtain a prepolymer solution having a terminal isocyanate group. After completion of the reaction, the reaction solution is cooled to 40 ° C., and 7.60 parts of 2,2-bis (hydroxyethyl) propionic acid, a tertiary amine compound having an active hydrogen group as an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group 11.25 parts of N-methyldiethanolamine as B2) and 2.34 parts of ethylene glycol as another active hydrogen group-containing compound (B6) were added and reacted at 75 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to 40 ° C., and 5.73 parts of triethylamine as a basic component was added thereto for neutralization reaction, and then 1200 parts of water was added to obtain an aqueous dispersion. The obtained aqueous dispersion was subjected to reduced pressure treatment at 65 ° C. to remove methyl ethyl ketone by distillation to adjust the water content to obtain an aqueous dispersion of aromatic polyester urethane resin U1 having a nonvolatile content of 20% by weight.

(製造例U2〜U22)
有機ポリイソシアネート化合物(A)、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)、ポリアルキレングリコール(B5)、その他の活性水素基含有化合物(B6)、塩基性成分(D)を表2に記載のもの及び重量部に変更した以外は、製造例U1と同様にして、不揮発分20重量%の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂U2〜U22の水分散体を得た。
(Production Examples U2 to U22)
Organic polyisocyanate compound (A), aromatic polyester polyol (B1), tertiary amine compound (B2) having active hydrogen group, active hydrogen group-containing compound (B3) having carboxyl group, trifunctional or higher active hydrogen group containing The same as in Production Example U1 except that the compound (B4), the polyalkylene glycol (B5), the other active hydrogen group-containing compound (B6), and the basic component (D) are changed to those described in Table 2 and parts by weight. Thus, an aqueous dispersion of an aromatic polyester-based urethane resin U2 to U22 having a nonvolatile content of 20% by weight was obtained.

[比較例用のウレタン樹脂の合成]
(製造例Z1〜Z12)
有機ポリイソシアネート化合物(A)、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)、ポリアルキレングリコール(B5)、その他の活性水素基含有化合物(B6)、塩基性成分(D)を表3に記載のもの及び重量部に変更する以外は、製造例U1と同様にして、不揮発分20重量%の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂Z1〜Z5、Z11、Z12、脂肪族ポリエステル系ウレタン樹脂Z6〜Z10の水分散体を得た。なお、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂Z11、Z12は、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)の代わりに活性水素基を有する1級又は2級アミン化合物を用いたものである。
[Synthesis of Urethane Resin for Comparative Example]
(Production Examples Z1 to Z12)
Organic polyisocyanate compound (A), aromatic polyester polyol (B1), tertiary amine compound (B2) having active hydrogen group, active hydrogen group-containing compound (B3) having carboxyl group, trifunctional or higher active hydrogen group containing The same as in Production Example U1 except that the compound (B4), the polyalkylene glycol (B5), the other active hydrogen group-containing compound (B6), and the basic component (D) are changed to those described in Table 3 and parts by weight Thus, an aqueous dispersion of aromatic polyester urethane resins Z1 to Z5, Z11 and Z12, and aliphatic polyester urethane resins Z6 to Z10 having a nonvolatile content of 20% by weight was obtained. The aromatic polyester-based urethane resins Z11 and Z12 use a primary or secondary amine compound having an active hydrogen group instead of the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group.

表2、3に、これらウレタン樹脂を構成する有機ポリイソシアネート化合物(A)と活性水素基含有化合物(B)、塩基性成分(D)の重量部を示す。また、以下に表2、3に記載の成分を示す。   Tables 2 and 3 show parts by weight of the organic polyisocyanate compound (A), the active hydrogen group-containing compound (B), and the basic component (D) which constitute the urethane resin. Moreover, the component of Table 2, 3 is shown below.

有機ポリイソシアネート化合物(A)
A−1:ヘキサメチレンジイソシアネート
A−2:イソホロンジイソシアネート
A−3:ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート
A−4:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)
B2−1:N−メチルジエタノールアミン
B2−2:N−エチルジエタノールアミン
B2−3:トリエタノールアミン
B2−4:N,N−ジメチルエタノールアミン
B2−5:N,N−ジエチルイソプロパノールアミン
カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)
B3−1:2,2−ビス(ヒドロキシエチル)プロピオン酸
B3−2:2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸
3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)
B4−1:トリメチロールプロパン
B4−2:ペンタエリスリトール
ポリアルキレングリコール(B5)
B5−1:ポリエチレングリコール 数平均分子量400
B5−2:ポリプロピレングリコール 数平均分子量600
B5−3:ポリテトラメチレングリコール 数平均分子量1000
その他の活性水素基含有化合物(B6)
B6−1:エチレングリコール
B6−2:1,4−ブタンジオール
塩基性成分(D)
D1:トリエチルアミン
D2:トリエタノールアミン
D3:25%アンモニア水
D4:N,N−ジメチルエタノールアミン
活性水素基を有する1級又は2級アミン化合物(Y)
Y−1:エタノールアミン
Y−2:N−ヒドロキシエチルラウリルアミン
Organic polyisocyanate compound (A)
A-1: Hexamethylene diisocyanate
A-2: Isophorone diisocyanate A-3: Dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate A-4: A tertiary amine compound having an active hydrogen group of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (B2)
B2-1: N-methyldiethanolamine
B2-2: N-ethyl diethanolamine
B2-3: triethanolamine B2-4: N, N-dimethylethanolamine B2-5: N, N-diethylisopropanolamine
Active hydrogen group-containing compound having a carboxyl group (B3)
B3-1: 2, 2-bis (hydroxyethyl) propionic acid B3-2: active hydrogen group-containing compound having a functionality of 2, 2-bis (hydroxymethyl) butanoic acid (B4)
B4-1: trimethylolpropane B4-2: pentaerythritol
Polyalkylene glycol (B5)
B5-1: polyethylene glycol number average molecular weight 400
B5-2: polypropylene glycol number average molecular weight 600
B5-3: polytetramethylene glycol number average molecular weight 1000
Other active hydrogen group-containing compounds (B6)
B6-1: Ethylene glycol B6-2: 1,4-butanediol basic component (D)
D1: Triethylamine D2: Triethanolamine D3: 25% ammonia water D4: N, N-Dimethylethanolamine
Primary or Secondary Amine Compound Having Active Hydrogen Group (Y)
Y-1: ethanolamine Y-2: N-hydroxyethyl laurylamine

Figure 0006535142
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Figure 0006535142
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[その他樹脂成分(E)の水分散体(E1〜E5)の調整]
(エポキシ樹脂水分散体(E1))
JER1001(ジャパンエポキシレジン株式会社製、固状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量450〜500)/JER828(ジャパンエポキシレジン株式会社製、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:184〜194)/エチレンオキサイド150モル付加硬化ヒマシ油エーテル=45/35/20(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分30重量%のエポキシ樹脂水分散体(E1)を得た。
[Preparation of water dispersion (E1 to E5) of other resin component (E)]
(Epoxy resin water dispersion (E1))
JER1001 (Japan Epoxy Resins Co., Ltd., solid bisphenol A epoxy resin, epoxy equivalent 450 to 500) / JER 828 (Japan Epoxy Resins Co., Ltd., liquid bisphenol A epoxy resin, epoxy equivalent: 184 to 194) / ethylene oxide A composition consisting of 150 mol addition-cured castor oil ether = 45/35/20 (weight ratio) is charged in an emulsifying apparatus, stirred sewage is gradually added to cause phase inversion emulsification, and an epoxy resin water dispersion having a nonvolatile content of 30% by weight I got E1).

(ビニルエステル樹脂水分散体(E2))
ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物/エチレンオキサイド150モル付加硬化ヒマシ油エーテル=75/25(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分25重量%の不飽和ポリエステル水分散体(E2)を得た。
(Vinyl ester resin water dispersion (E2))
A composition consisting of bisphenol A diglycidyl ether acrylic acid adduct / ethylene oxide 150 mole addition-cured castor oil ether = 75/25 (weight ratio) is charged in an emulsifying device, stirring wastewater is gradually added, phase inversion emulsification is carried out, and non volatile matter A 25% by weight unsaturated polyester water dispersion (E2) was obtained.

(飽和ポリエステル樹脂水分散体(E3))
反応器中に窒素ガスを封入下、イソフタル酸166部、ジエチレングリコール127部、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム10部、酢酸亜鉛0.1部及び三酸化アンチモン0.5部を仕込み、140〜220℃で3時間反応を行った。その後、240〜270℃で減圧下10時間重縮合反応を行った。得られた飽和ポリエステル樹脂160部とエチレングリコールモノブチルエーテル40部を乳化装置に仕込み、150〜170℃で撹拌し、均一化した。続いて撹拌下水800部を徐々に加え、不揮発分20重量%のポリエステル系樹脂水分散体(E3)を得た。
(Saturated polyester resin water dispersion (E3))
While nitrogen gas is sealed in a reactor, 166 parts of isophthalic acid, 127 parts of diethylene glycol, 10 parts of dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate, 0.1 parts of zinc acetate and 0.5 parts of antimony trioxide are charged, and 140 to 220 ° C. The reaction was performed for 3 hours. Then, the polycondensation reaction was performed at 240-270 degreeC under pressure reduction for 10 hours. 160 parts of the obtained saturated polyester resin and 40 parts of ethylene glycol monobutyl ether were charged in an emulsifying apparatus, and stirred at 150 to 170 ° C. to homogenize. Subsequently, 800 parts of stirred sewage was gradually added to obtain a polyester resin water dispersion (E3) having a nonvolatile content of 20% by weight.

(不飽和ポリエステル樹脂水分散体(E4))
反応器中に窒素ガスを封入下、無水マレイン酸100部とビスフェノールAのエチレンオキサイド4モル付加物410部を140℃で5時間反応させて、酸価4の不飽和ポリエステルを得た。次に、得られた不飽和ポリエステル/エチレンオキサイド150モル付加硬化ヒマシ油エーテル=80/20(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分20重量%の不飽和ポリエステル樹脂水分散体(E4)を得た。
(Unsaturated polyester resin water dispersion (E4))
While nitrogen gas was being enclosed in a reactor, 100 parts of maleic anhydride and 410 parts of ethylene oxide 4-mole adduct of bisphenol A were reacted at 140 ° C. for 5 hours to obtain unsaturated polyester with an acid value of 4. Next, a composition comprising the obtained unsaturated polyester / ethylene oxide 150 mole addition-cured castor oil ether = 80/20 (weight ratio) is charged into an emulsifying apparatus, stirred sewage is gradually added, phase inversion emulsification is carried out, and non volatile matter A 20% by weight unsaturated polyester resin water dispersion (E4) was obtained.

(ポリアミド樹脂水分散体(E5))
反応器中に窒素ガスを封入下、ポリエーテルジアミン(分子量500)140部、アジピン酸31部、ε−カプロラクタム45部、及びp−トルエンスルホン酸0.5部を仕込み、撹拌下220℃で13時間重縮合を行い、ポリアミド樹脂を得た。得られたポリアミド樹脂150部を乳化装置に仕込み、攪拌下水850部を徐々に加え、不揮発分15%のポリアミド樹脂水分散体(E5)を得た。
(Polyamide resin water dispersion (E5))
140 parts of polyether diamine (molecular weight 500), 31 parts of adipic acid, 45 parts of ε-caprolactam and 0.5 parts of p-toluenesulfonic acid are charged in a reactor under nitrogen gas sealing, and 13 at 220 ° C. with stirring. Polycondensation was carried out for a time to obtain a polyamide resin. 150 parts of the obtained polyamide resin was charged into an emulsifying apparatus, and 850 parts of stirred sewage was gradually added to obtain a polyamide resin water dispersion (E5) having a nonvolatile content of 15%.

(実施例1〜42、比較例1〜20)
上記で調製した芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂U1〜U22、芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂Z1〜Z5、Z11、Z12、脂肪族ポリエステル系ウレタン樹脂Z6〜Z10及びその他樹脂成分(E)の水分散体並びに以下に示す成分を用いて、表4〜7に示す不揮発分組成になるよう混合撹拌し、水で希釈して不揮発分濃度が10重量%のサイジング剤を調整した。なお、表4〜7の数値はサイジング剤の不揮発分に占める各成分(水分散体の場合は、その不揮発分)の重量割合を示す。例えば、表4のU1の数値は、サイジング剤の不揮発分に占める芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂U1の水分散体の不揮発分の重量割合を示す。得られたサイジング剤を用いて、前述の方法により、風合試験、ストランド集束性、チョップドストランド集束性、重量減少率、動的表面張力を評価した。その結果を表4〜7に示す。
(Examples 1 to 42, Comparative Examples 1 to 20)
Aqueous dispersions of aromatic polyester-based urethane resins U1 to U22, aromatic polyester-based urethane resins Z1 to Z5, Z11, Z12, aliphatic polyester-based urethane resins Z6 to Z10 and other resin components (E) and the following: The components shown in Table 1 were mixed and stirred so as to have the nonvolatile components shown in Tables 4 to 7 and diluted with water to adjust the sizing agent having a nonvolatile content concentration of 10% by weight. The numerical values in Tables 4 to 7 show the weight proportions of the respective components (in the case of the aqueous dispersion, the nonvolatile matter) in the nonvolatile matter of the sizing agent. For example, the numerical value of U1 in Table 4 indicates the weight ratio of the non-volatile component of the water dispersion of the aromatic polyester urethane resin U1 to the non-volatile component of the sizing agent. The obtained sizing agent was used to evaluate the feeling test, strand convergence, chopped strand convergence, weight loss rate, dynamic surface tension by the above-mentioned method. The results are shown in Tables 4-7.

ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)
C1:2−エチルヘキシルアルコールのEO4モル付加物
C2:2−エチルヘキシルアルコールのPO6モル付加物
C3:炭素数12〜14第2級アルコールのEO7モル付加物
C4:トリデシルアルコールのEO9モル付加物
Polyoxyalkylene alkyl ether (C)
C1: 2-EO 4 molar adduct of 2-ethylhexyl alcohol C 2: PO 6 molar adduct of 2-ethylhexyl alcohol C 3: C 12-14 EO 7 molar adduct of secondary alcohol C 4: EO 9 molar adduct of tridecyl alcohol

次いで、サイジング剤未処理炭素繊維ストランド(繊度700tex、フィラメント数12000本)を調製したサイジング剤に浸漬・含浸させた後、105℃で15分間熱風乾燥させて、サイジング剤の不揮発分の付着量が炭素繊維ストランドに対して5重量%であるサイジング剤処理炭素繊維ストランドを得た。本ストランドについて、前述の方法によりマトリックス樹脂接着性を評価した。これらの結果を表4、5に示した。   Next, after immersing and impregnating a sizing agent untreated carbon fiber strand (fineness 700 tex, 12000 filaments) in the prepared sizing agent, hot air drying is carried out at 105 ° C. for 15 minutes, and the adhesion amount of sizing agent non-volatile content is A sizing agent-treated carbon fiber strand was obtained which was 5% by weight with respect to the carbon fiber strand. For the present strand, matrix resin adhesion was evaluated by the method described above. These results are shown in Tables 4 and 5.

Figure 0006535142
Figure 0006535142

Figure 0006535142
Figure 0006535142

表4、5から分かるように、実施例1〜35では、サイジング剤中のウレタン樹脂が芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位と、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位と、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位とを有しているので、優れたストランド集束性と優れたチョップドストランド集束性及びマトリックス樹脂との優れた接着性を有する。
一方、サイジング剤中のウレタン樹脂が、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位を有しない場合(比較例1、2)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位を有しない場合(比較例3、4)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位とカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位を共に有しない場合(比較例5〜7)、ウレタン樹脂が芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位の代わりに脂肪族ポリエステルポリオール(X)に由来する構成単位を有する場合(比較例8〜12)、ウレタン樹脂が活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位の代わりに活性水素基を有する1級又は2級アミン化合物(Y)に由来する構成単位を有する場合(比較例13〜15)には、本発明の課題のいずれかが解決できない。
As can be seen from Tables 4 and 5, in Examples 1 to 35, the urethane resin in the sizing agent is a structural unit derived from the aromatic polyester polyol (B1) and a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group. Since it has a constituent unit derived from the above and a constituent unit derived from an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group, it is excellent in excellent strand bundling ability, excellent chopped strand bundling ability, and matrix resin. It has adhesiveness.
On the other hand, when the urethane resin in the sizing agent does not have a structural unit derived from an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group (Comparative Examples 1 and 2), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group When it does not have a structural unit derived from) (comparative examples 3 and 4), it is derived from an active hydrogen group-containing compound (B3) having a structural unit derived from a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group and a carboxyl group When the urethane resin has a structural unit derived from an aliphatic polyester polyol (X) instead of a structural unit derived from an aromatic polyester polyol (B1) (Comparative Examples 5 to 7) Comparative Examples 8 to 12), a primary or urethane resin having an active hydrogen group instead of a constituent unit derived from a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group The case of having a structure unit derived from a secondary amine compound (Y) (Comparative Example 13 to 15), one object of the present invention can not be resolved.

Figure 0006535142
Figure 0006535142

Figure 0006535142
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表6、7から分かるように、実施例36〜42では、サイジング剤が、上記の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂とその他樹脂成分(E)の水分散体及び/又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルより構成されているので、優れたストランド集束性と優れたチョップドストランド集束性及びマトリックス樹脂との優れた接着性を有する。
一方、比較例16〜20ではサイジング剤がその他樹脂成分(E)の水分散体であり、上記の芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を含まないため、本発明の課題のいずれかが解決できない。
As can be seen from Tables 6 and 7, in Examples 36 to 42, the sizing agent is composed of an aqueous dispersion of the above-mentioned aromatic polyester-based urethane resin and other resin component (E) and / or a polyoxyalkylene alkyl ether. Thus, it has excellent strand convergence, excellent chopped strand convergence and excellent adhesion to the matrix resin.
On the other hand, in Comparative Examples 16 to 20, since the sizing agent is an aqueous dispersion of the other resin component (E) and does not contain the above-mentioned aromatic polyester urethane resin, any of the problems of the present invention can not be solved.

マトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料は、自動車用途、航空・宇宙用途、スポーツ・レジャー用途、一般産業用途等に用いられる。強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などの各種無機繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維などの各種有機繊維が挙げられる。本発明のサイジング剤は、マトリックス樹脂を補強するための強化繊維に対して、好適に使用することができる。   Fiber reinforced composite materials in which a matrix resin is reinforced with reinforcing fibers are used in automotive applications, aerospace and space applications, sports and leisure applications, general industrial applications, and the like. Examples of the reinforcing fiber include various inorganic fibers such as carbon fiber, glass fiber and ceramic fiber, and various organic fibers such as aramid fiber, polyamide fiber and polyethylene fiber. The sizing agent of the present invention can be suitably used for reinforcing fibers for reinforcing a matrix resin.

Claims (11)

芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂を必須に含有し、
前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂が、有機ポリイソシアネート化合物(A)と活性水素基含有化合物(B)との反応物であり、
前記活性水素基含有化合物(B)が、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を必須に含む、
強化繊維用サイジング剤。
Essentially contains an aromatic polyester-based urethane resin,
The aromatic polyester-based urethane resin is a reaction product of an organic polyisocyanate compound (A) and an active hydrogen group-containing compound (B),
The active hydrogen group-containing compound (B) essentially comprises an aromatic polyester polyol (B1), a tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and an active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group.
Reinforcing fiber sizing agent.
前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の前記芳香族ポリエステルポリオール(B1)に由来する構成単位を100モルとしたとき、前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位の割合が0.1〜1000モルであり、前記カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合が0.1〜1000モルである、請求項1に記載の強化繊維用サイジング剤。   When the constituent unit derived from the aromatic polyester polyol (B1) in the aromatic polyester-based urethane resin is 100 moles, the ratio of the constituent unit derived from the tertiary amine compound (B2) having the active hydrogen group is The sizing agent for reinforcing fibers according to claim 1, which is 0.1 to 1000 mol, and the proportion of the constituent unit derived from the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group is 0.1 to 1000 mol. . 前記芳香族ポリエステル系ウレタン樹脂中の前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)に由来する構成単位を100モルとしたとき、前記カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)に由来する構成単位の割合が0.5〜20000モルである、請求項1又は2に記載の強化繊維用サイジング剤。   When the constituent unit derived from the tertiary amine compound (B2) having the active hydrogen group in the aromatic polyester urethane resin is 100 moles, it is derived from the active hydrogen group-containing compound (B3) having the carboxyl group The sizing agent for reinforcing fibers according to claim 1 or 2, wherein the proportion of constituent units is 0.5 to 20000 mol. 前記活性水素基含有化合物(B)が、さらに、芳香族ポリエステルポリオール(B1)、活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)及びカルボキシル基を有する活性水素基含有化合物(B3)を除く化合物であって、3官能以上の活性水素基含有化合物(B4)を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤。   The active hydrogen group-containing compound (B) is a compound other than the aromatic polyester polyol (B1), the tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group, and the active hydrogen group-containing compound (B3) having a carboxyl group. The sizing agent for reinforcing fibers according to any one of claims 1 to 3, which comprises an active hydrogen group-containing compound (B4) having three or more functions. 前記活性水素基を有する3級アミン化合物(B2)が、下記一般式(1)で示される化合物及び下記一般式(2)で示される化合物から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤。
Figure 0006535142
(式(1)中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。aは1〜20の数である。mは0〜2の数である。分子内にR、(AO)aが複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006535142
(式(2)中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基である。Aは炭素数1〜10の炭化水素基である。nは1〜2の数である。分子内にR、Aが複数ある場合には、お互いに同一であっても異なっていてもよい。)
The tertiary amine compound (B2) having an active hydrogen group is at least one selected from a compound represented by the following general formula (1) and a compound represented by the following general formula (2): The sizing agent for reinforcing fibers according to any one of the above.
Figure 0006535142
(In formula (1), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 1 O is an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. A is a number from 1 to 20. m is It is a number from 0 to 2. When there are a plurality of R 1 and (A 1 O) a in the molecule, they may be the same or different from each other.)
Figure 0006535142
(In the formula (2), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. A 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. N is a number from 1 to 2. When there are a plurality of R 2 and A 2 , they may be identical to or different from each other.)
前記活性水素基含有化合物(B)が、さらに数平均分子量100〜2000のポリアルキレングリコール(B5)を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤。   The sizing agent for reinforcing fibers according to any one of claims 1 to 5, wherein the active hydrogen group-containing compound (B) further contains a polyalkylene glycol (B5) having a number average molecular weight of 100 to 2,000. さらに、炭素数4〜20の1価アルコールのアルキレンオキサイド付加物であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル(C)を含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤。   The sizing agent for reinforcing fiber according to any one of claims 1 to 6, further comprising a polyoxyalkylene alkyl ether (C) which is an alkylene oxide adduct of a C4 to C20 monohydric alcohol. 前記強化繊維が炭素繊維である、請求項1〜7のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤。   The sizing agent for reinforcing fibers according to any one of claims 1 to 7, wherein the reinforcing fibers are carbon fibers. 原料強化繊維ストランドに対して、請求項1〜8のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤を付着させた、強化繊維ストランド。   A reinforcing fiber strand in which the reinforcing fiber sizing agent according to any one of claims 1 to 8 is attached to a raw material reinforcing fiber strand. 原料強化繊維ストランドに対して、請求項1〜8のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤を付着させた強化繊維ストランドをカットした、強化繊維チョップドストランド。   A reinforced fiber chopped strand obtained by cutting a reinforced fiber strand having the reinforcing fiber sizing agent according to any one of claims 1 to 8 attached to a raw material reinforced fiber strand. マトリックス樹脂と、請求項9記載の強化繊維ストランド及び/又は請求項10に記載の強化繊維チョップドストランドとを含む、繊維強化複合材料。   A fiber reinforced composite material comprising a matrix resin and the reinforcing fiber strand according to claim 9 and / or the reinforcing fiber chopped strand according to claim 10.
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