JP7028429B2 - Manufacturing method of high-strength carbon fiber resin tape and high-strength carbon fiber resin tape - Google Patents
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Description
本発明は高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法及び高強度炭素繊維樹脂テープに関する。炭素繊維樹脂にはアクリル系の炭素繊維樹脂とピッチ系の炭素繊維樹脂二種類の炭素繊維があるが、本発明の炭素繊維樹脂は、アクリル系の炭素繊維樹脂からなる炭素繊維樹脂テープの一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤が塗布され、他方の面に紫外線防止塗料が塗布された高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法及び高強度炭素繊維樹脂テープに関するものである。 The present invention relates to a method for producing a high-strength carbon fiber resin tape and a high-strength carbon fiber resin tape. There are two types of carbon fiber, an acrylic carbon fiber resin and a pitch carbon fiber resin. The carbon fiber resin of the present invention is one of carbon fiber resin tapes made of acrylic carbon fiber resin. A method for manufacturing a high-strength carbon fiber resin tape and high-strength, in which an adhesive having one or more of the physical properties of heat resistance, cold resistance, or high strength is applied to the surface, and an ultraviolet protection paint is applied to the other surface. It is related to carbon fiber resin tape.
従来、炭素繊維樹脂テープを用いて三次元形状を形成することは、複数枚の炭素繊維樹脂テープを積層し、この積層体を加熱・加圧して炭素繊維に含浸した樹脂を硬化させることによって行われていた。このとき、三次元形状を有する型内で積層体を加熱・加圧することにより、所望の三次元形状に形成する（特許文献１参照）。
炭素繊維樹脂テープの積層体を加熱・加圧するためには金型が必要であり、３００℃以上の高温に加熱する必要があり、コストが高くなるという問題があった。
本発明者らはこの問題を、複数本の炭素繊維からなる炭素繊維束を負の酸化還元電位を有する還元水に浸漬して該炭素繊維束を平らに拡げる第一工程と、前記第一工程の後に、前記炭素繊維束を、接着剤とアルミナゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、前記第二工程の後に、前記炭素繊維束を乾燥させる第三工程を含む製造方法によって解決できることを提案している（特許文献２参照）。
Conventionally, forming a three-dimensional shape using carbon fiber resin tape is performed by laminating a plurality of carbon fiber resin tapes and heating and pressurizing the laminate to cure the resin impregnated in the carbon fibers. It was broken. At this time, the laminated body is heated and pressurized in a mold having a three-dimensional shape to form a desired three-dimensional shape (see Patent Document 1).
A mold is required to heat and pressurize the laminated body of the carbon fiber resin tape, and it is necessary to heat the laminate to a high temperature of 300 ° C. or higher, which causes a problem of high cost.
The present inventors have solved this problem by immersing a carbon fiber bundle composed of a plurality of carbon fibers in reducing water having a negative oxidation-reduction potential and spreading the carbon fiber bundle flatly, and the first step. After the second step, the carbon fiber bundle is immersed in an adhesive solution containing an adhesive, an alumina sol, and potassium persulfate, and after the second step, a third step of drying the carbon fiber bundle is included. It is proposed that the solution can be solved by a manufacturing method (see Patent Document 2).
本発明者らは、複数の炭素繊維と樹脂とを複合化してなる炭素繊維樹脂テープは、金属材料に匹敵する強度・弾性率を有しながら、金属材料よりも比重が小さいため、部材の軽量化を図ることができ、発錆の問題も起こりにくいことから、燃費の低減を目的とした航空機や自動車への採用が増加していることに鑑み、特許文献２の製造方法によって得られた炭素繊維樹脂テープをポリ塩化ビニルパイプ製のパイプ（塩ビパイプ）、ポリプロピレン製のパイプ（ＰＰパイプ）の補強用、アルミニウム製や鉄製パイプの補強用、材木や丸若しくは角材の補強用、パラボラアンテナやパイプアンテナの補強、避雷針への応用、高強度ホース類の補強、スポーツ用品への補強、竹材への補強、自動車などの補強、各種プラント類の強度補強、修理、保全用に適用し得る更なる高強度化について鋭意検討した。
The present inventors have found that carbon fiber resin tape, which is a composite of a plurality of carbon fibers and a resin, has strength and elasticity comparable to that of a metal material, but has a smaller specific gravity than that of a metal material, so that the member is lightweight. Carbon obtained by the manufacturing method of
本発明は、ポリ塩化ビニルパイプ製のパイプ（塩ビパイプ）、ポリプロピレン製のパイプ（ＰＰパイプ）の補強用、アルミニウム製や鉄製パイプの補強用、材木や丸若しくは角材の補強用、パラボラアンテナやパイプアンテナの補強、避雷針への応用、高強度ホース類の補強、スポーツ用品への補強、竹材への補強、自動車などの補強、各種プラント類の強度補強、修理、保全用に、広く適用することができる高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法及び高強度炭素繊維樹脂テープを提供することを目的とするものである。 The present invention is for reinforcing polyvinyl chloride pipes (PVC pipes), polypropylene pipes (PP pipes), aluminum and iron pipes, timber, round or square pipes, parabolic antennas and pipes. It can be widely applied to reinforcement of antennas, application to lightning protection needles, reinforcement of high-strength hoses, reinforcement of sports equipment, reinforcement of bamboo materials, reinforcement of automobiles, strength reinforcement of various plants, repair, and maintenance. It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-strength carbon fiber resin tape and a high-strength carbon fiber resin tape.
請求項１に係る発明は、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとがアクリル系の炭素繊維間に含まれている本体部と、
当該本体部の一方の面に塗布された耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤と、
当該本体部の他方の面に塗布された紫外線防止塗料と
を備えている高強度炭素繊維樹脂テープに関する。
The invention according to claim 1 comprises a main body portion in which an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate are contained between acrylic carbon fibers.
An adhesive having one or more physical properties of heat resistance, cold resistance, or high strength applied to one surface of the main body, and
The present invention relates to a high-strength carbon fiber resin tape provided with an ultraviolet protection paint applied to the other surface of the main body portion.
請求項２に係る発明は、前記金属酸化物ゾルが、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される一種以上の金属酸化物ゾルであることを特徴とする、請求項１に記載の高強度炭素繊維樹脂テープに関する。
The invention according to
請求項３に係る発明は、前記金属酸化物ゾルが、酸化スズの金属酸化物ゾルであることを特徴とする、請求項１に記載の高強度炭素繊維樹脂テープに関する。
The invention according to
請求項４に係る発明は、前記接着剤が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高強度炭素繊維樹脂テープに関する。 The invention according to claim 4 relates to the high-strength carbon fiber resin tape according to any one of claims 1 to 3, wherein the adhesive is polyvinyl alcohol (PVA).
請求項５に係る発明は、（ａ）複数本の炭素繊維を有する炭素繊維束を負の酸化還元電位を有する還元水に浸漬して該炭素繊維束を平らに拡げ、開繊炭素繊維束を得る第一工程と、
（ｂ）前記第一工程の後に、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、
（ｃ）前記第二工程の後に、前記開繊炭素繊維束を乾燥させ、炭素繊維樹脂テープの本体部を得る第三工程と、
（ｄ）前記第三工程で得られた前記炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布する第四工程と
を含むことを特徴とする、高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
The invention according to
(B) After the first step, the second step of immersing the spread carbon fiber bundle in an adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate.
(C) After the second step, the third step of drying the spread carbon fiber bundle to obtain the main body of the carbon fiber resin tape, and the third step.
(D) An adhesive having one or more of heat resistance, cold resistance or high strength is applied to one surface of the main body of the carbon fiber resin tape obtained in the third step, and the other. The present invention relates to a method for producing a high-strength carbon fiber resin tape, which comprises a fourth step of applying an ultraviolet ray-preventing paint to the surface of the surface.
請求項６に係る発明は、前記金属酸化物ゾルが、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される一種以上の金属酸化物ゾルであることを特徴とする、請求項５に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
The invention according to
請求項７に係る発明は、前記金属酸化物ゾルが、酸化スズの金属酸化物ゾルであることを特徴とする、請求項５に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
The invention according to
請求項８に係る発明は、前記接着剤が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
The invention according to
請求項９に係る発明は、前記還元水の酸化還元電位が－８００ｍＶ以下であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
The invention according to claim 9 relates to the method for producing a high-strength carbon fiber resin tape according to any one of
請求項１０に係る発明は、前記第二工程は、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する前に、前記開繊炭素繊維束を、コロナ放電を用いて表面処理することをさらに含むことを特徴とする、請求項５乃至９のいずれか１項に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
In the invention according to claim 10, in the second step, the spread carbon fiber bundle is immersed in an adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate. The method for producing a high-strength carbon fiber resin tape according to any one of
請求項１１に係る発明は、前記接着剤溶液において、接着剤の濃度は０．５～３０ｗｔ％であり、金属酸化物ゾルの濃度は０．５～１６．７ｗｔ％であり、過硫酸カリウムの濃度は０．５～１０ｗｔ％であることを特徴とする、請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に関する。
In the invention according to claim 11, in the adhesive solution, the concentration of the adhesive is 0.5 to 30 wt%, the concentration of the metal oxide sol is 0.5 to 16.7 wt%, and that of potassium persulfate. The method for producing a high-strength carbon fiber resin tape according to any one of
請求項１に係る発明によれば、高強度炭素繊維樹脂テープが、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとがアクリル系の炭素繊維間に含まれている本体部と、当該本体部の一方の面に塗布された耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤と、当該本体部の他方の面に塗布された紫外線防止塗料とを備えているため、ポリ塩化ビニルパイプ製のパイプ（塩ビパイプ）、ポリプロピレン製のパイプ（ＰＰパイプ）の補強用、アルミニウム製や鉄製パイプの補強用、材木や丸若しくは角材の補強用、パラボラアンテナやパイプアンテナの補強、避雷針への応用、高強度ホース類の補強、スポーツ用品への補強、竹材への補強、自動車などの補強、各種プラント類の強度補強、修理、保全用に、広く適用することができる高強度炭素繊維樹脂テープを実現することができる。とりわけ、直射日光に晒される屋外での高温や低温の過酷な環境下で使用され得る高強度炭素繊維樹脂テープを提供することができる。 According to the invention of claim 1, the high-strength carbon fiber resin tape has a main body portion in which an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate are contained between acrylic carbon fibers, and the main body portion. Because it is provided with an adhesive having one or more of the physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength applied to one surface, and an ultraviolet ray preventing paint applied to the other surface of the main body portion. , Polyvinyl chloride pipe (PVC pipe), Polypropylene pipe (PP pipe) reinforcement, Aluminum or iron pipe reinforcement, Timber, round or square material reinforcement, Parabola antenna or pipe antenna reinforcement High strength that can be widely applied for application to lightning protection needles, reinforcement of high-strength hoses, reinforcement of sports equipment, reinforcement of bamboo materials, reinforcement of automobiles, strength reinforcement of various plants, repair, maintenance. A carbon fiber resin tape can be realized. In particular, it is possible to provide a high-strength carbon fiber resin tape that can be used in a harsh environment of high temperature and low temperature outdoors exposed to direct sunlight.
請求項２に係る発明によれば、前記金属酸化物ゾルが、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される一種以上の金属酸化物ゾルであるため、より優れたはく離強度及び高い機械的強度を備える高強度炭素繊維樹脂テープを提供することができる。
According to the invention of
請求項３に係る発明によれば、前記金属酸化物ゾルが、酸化スズの金属酸化物ゾルであり、酸化スズの金属酸化物ゾルがOH基を有する接着剤や過硫酸カリウムと相性が良いため、より優れたはく離強度及び高い機械的強度を備える高強度炭素繊維樹脂テープを提供することができる。
According to the invention of
請求項４に係る発明によれば、前記接着剤が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であるため、容易且つ安定に炭素繊維間を接着することができ、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープをより容易に提供することができる。 According to the invention of claim 4, since the adhesive is polyvinyl alcohol (PVA), carbon fibers can be easily and stably adhered to each other, and the high-strength carbon fiber resin tape according to the present invention can be obtained. Can be easily provided.
請求項５に係る発明によれば、高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法が、（ａ）複数本の炭素繊維を有する炭素繊維束を負の酸化還元電位を有する還元水に浸漬して該炭素繊維束を平らに拡げ、開繊炭素繊維束を得る第一工程と、（ｂ）前記第一工程の後に、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、（ｃ）前記第二工程の後に、前記開繊炭素繊維束を乾燥させ、炭素繊維樹脂テープの本体部を得る第三工程と、（ｄ）前記第三工程で得られた前記炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布する第四工程とを含むため、耐熱性、耐寒性並びに耐候性が一層改善された炭素繊維樹脂テープを提供することができる。
According to the invention according to
請求項６に係る発明によれば、前記金属酸化物ゾルが、アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される一種以上の金属酸化物ゾルであるため、より優れたはく離強度及び高い機械的強度を備える高強度炭素繊維樹脂テープを製造することができる。
According to the invention of
請求項７に係る発明によれば、前記金属酸化物ゾルが、酸化スズの金属酸化物ゾルであり、酸化スズの金属酸化物ゾルがOH基を有する接着剤や過硫酸カリウムと相性が良いため、より優れたはく離強度及び高い機械的強度を備える高強度炭素繊維樹脂テープを製造することができる。
According to the invention of
請求項８に係る発明によれば、前記接着剤が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であるため、容易且つ安定に炭素繊維間を接着することができ、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープをより容易に製造することができる。
According to the invention of
請求項９に係る発明によれば、前記還元水の酸化還元電位が－８００ｍＶ以下であるため、第一工程において、前記炭素繊維束を容易に平らに拡げることができる。 According to the invention of claim 9, since the redox potential of the reduced water is −800 mV or less, the carbon fiber bundle can be easily spread flat in the first step.
請求項１０に係る発明によれば、前記第二工程は、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する前に、前記開繊炭素繊維束を、コロナ放電を用いて表面処理することをさらに含むため、開繊炭素繊維束の表面粗さを増加させ、より容易に触媒に含まれるＯＨ基が開繊炭素繊維束に結合し易くなる。それゆえに、より容易に、炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布することができる。 According to the invention of claim 10, in the second step, the fiber opening is performed before the fiber bundle is immersed in an adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate. Since the carbon fiber bundle is further surface-treated using corona discharge, the surface roughness of the spread carbon fiber bundle is increased, and the OH group contained in the catalyst is more easily bonded to the spread carbon fiber bundle. It will be easier. Therefore, it is easier to apply an adhesive having one or more of the physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength to one surface of the main body of the carbon fiber resin tape, and to protect the other surface from ultraviolet rays. Paint can be applied.
請求項１１に係る発明によれば、前記接着剤溶液において、接着剤の濃度は０．５～３０ｗｔ％であり、金属酸化物ゾルの濃度は０．５～１６．７ｗｔ％であり、過硫酸カリウムの濃度は０．５～１０ｗｔ％であるため、より容易に、時間が経過しても元に戻ることがなく、しかも高い機械的強度を有する高強度炭素繊維樹脂テープを製造することができる。 According to the invention of claim 11, in the adhesive solution, the concentration of the adhesive is 0.5 to 30 wt%, the concentration of the metal oxide sol is 0.5 to 16.7 wt%, and the persulfate. Since the concentration of potassium is 0.5 to 10 wt%, it is possible to more easily produce a high-strength carbon fiber resin tape that does not return to its original value over time and has high mechanical strength. ..
［実施形態１］
以下、本発明の一実施形態に係る高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法は、複数本の炭素繊維を有する炭素繊維束を負の酸化還元電位を有する還元水に浸漬して該炭素繊維束を平らに拡げ、開繊炭素繊維束を得る第一工程と、前記第一工程の後に、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、前記第二工程の後に、前記開繊炭素繊維束を乾燥させ、炭素繊維樹脂テープの本体部を得る第三工程と、前記第三工程で得られた前記炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布する第四工程とを備えている。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a preferred embodiment of the method for producing a high-strength carbon fiber resin tape according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the method for producing the high-strength carbon fiber resin tape of the present embodiment, the carbon fiber bundle having a plurality of carbon fibers is immersed in reducing water having a negative oxidation-reduction potential, the carbon fiber bundle is spread flat, and the fibers are opened. A first step of obtaining a carbon fiber bundle, and a second step of immersing the opened carbon fiber bundle in an adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate after the first step. After the second step, one of the third step of drying the opened carbon fiber bundle to obtain the main body of the carbon fiber resin tape and the main body of the carbon fiber resin tape obtained in the third step. The surface is provided with a fourth step of applying a pressure-sensitive adhesive having one or more of the physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength, and applying an ultraviolet protection paint to the other surface.
図１に本発明の高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法に用いる高強度炭素繊維樹脂テープ製造装置を示す。高強度炭素繊維樹脂テープ製造装置は、炭素繊維束（Ｆ１）を繰り出す給糸ローラ（１）と、形成された炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）（単に炭素繊維樹脂テープとも称す）を巻き取る巻き取りローラ（８）とを備えている。
高強度炭素繊維樹脂テープ製造装置は、給糸ローラ（１）と巻き取りローラ（８）との間に炭素繊維束（Ｆ１）を順に浸漬させる第１槽（２）と第２槽（６）とを備え、第２槽（６）と巻き取りローラ（８）との間に炭素繊維束（Ｆ１）を乾燥させる乾燥装置（７）を備えている。また、高強度炭素繊維樹脂テープ製造装置は、給糸ローラ（１）と巻き取りローラ（８）との間に、炭素繊維束（Ｆ１）を送り出すローラを適宜備えている。
第１槽（２）には、負の酸化還元電位を有する還元水が貯留されている。第２槽（６）には、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液が貯留されている。
FIG. 1 shows a high-strength carbon fiber resin tape manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a high-strength carbon fiber resin tape of the present invention. The high-strength carbon fiber resin tape manufacturing apparatus winds a thread feeder roller (1) for feeding out a carbon fiber bundle (F1) and a main body portion (F2) (simply also referred to as carbon fiber resin tape) of the formed carbon fiber resin tape. It is equipped with a take-up roller (8).
In the high-strength carbon fiber resin tape manufacturing apparatus, the first tank (2) and the second tank (6) in which the carbon fiber bundle (F1) is sequentially immersed between the yarn feeder roller (1) and the take-up roller (8). A drying device (7) for drying the carbon fiber bundle (F1) is provided between the second tank (6) and the take-up roller (8). Further, the high-strength carbon fiber resin tape manufacturing apparatus is appropriately provided with a roller for feeding out a carbon fiber bundle (F1) between the yarn feeder roller (1) and the take-up roller (8).
Reduced water having a negative redox potential is stored in the first tank (2). An adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate is stored in the second tank (6).
以下に、本実施形態の炭素繊維樹脂テープ（Ｆ２）の製造方法の各工程について説明する。
＜第一工程＞
図１に示すように、炭素繊維束（Ｆ１）は、給糸ローラ（１）から連続的に繰り出されて、第１槽（２）内に貯留された水中に所定時間浸漬される。
炭素繊維束（Ｆ１）としては、無撚炭素繊維の３Ｋ（３０００本束）、６Ｋ（６０００本束）、１２Ｋ（１２０００本束）等を例示することができる。
本実施形態では、アクリル系の炭素繊維に適用する。
Hereinafter, each step of the method for manufacturing the carbon fiber resin tape (F2) of the present embodiment will be described.
<First step>
As shown in FIG. 1, the carbon fiber bundle (F1) is continuously unwound from the yarn feeder roller (1) and immersed in the water stored in the first tank (2) for a predetermined time.
Examples of the carbon fiber bundle (F1) include 3K (3000 bundles), 6K (6000 bundles), and 12K (12000 bundles) of untwisted carbon fibers.
In this embodiment, it is applied to acrylic carbon fiber.
本発明において、第１槽（２）内に貯留された水は、負の酸化還元電位を有する還元水とされている。普通の水は正の酸化還元電位（水道水の場合：＋４００～＋６００ｍＶ程度）を有しているが、還元水は負の酸化還元電位を有しており、水分子クラスターが小さく、優れた浸透力を有している。炭素繊維束（Ｆ１）は、このような還元水中に浸漬されることによって、超音波等の物理的外力を作用させることなく自然に拡がる。 In the present invention, the water stored in the first tank (2) is regarded as reduced water having a negative redox potential. Ordinary water has a positive redox potential (in the case of tap water: about +400 to +600 mV), but reduced water has a negative redox potential, small water molecule clusters, and excellent penetration. Has power. By immersing the carbon fiber bundle (F1) in such reducing water, the carbon fiber bundle (F1) naturally expands without applying a physical external force such as ultrasonic waves.
本発明において用いられる還元水は、酸化還元電位が－８００ｍＶ以下のものとすることが好ましい。このような酸化還元電位が低い還元水を用いることにより、炭素繊維束（Ｆ１）を構成する炭素繊維（Ｆ３）を短時間で確実に平らに拡げて帯状の平繊繊維束（Ｈ）を得ることが可能となる。また、得られた帯状の平繊繊維束（Ｈ）が元に戻りにくいものとなる。 The reduced water used in the present invention preferably has a redox potential of −800 mV or less. By using such reduced water having a low redox potential, the carbon fibers (F3) constituting the carbon fiber bundle (F1) are surely spread flat in a short time to obtain a band-shaped flat fiber bundle (H). Is possible. In addition, the obtained strip-shaped flat fiber bundle (H) is difficult to return to its original state.
本発明において用いられる還元水の製法は特に限定されるものではないが、例えば以下の三つの方法を例示することができる。
＜１．ガスバブリング法＞
窒素ガス、アルゴンガス又は水素ガスのバブリングにより、水中の酸素濃度を低下させ、酸化還元電位を低下させる。
＜２．ヒドラジンの添加による方法＞
ヒドラジンを添加することにより、水中の酸素濃度を低下させ、酸化還元電位を低下させる。
＜３．電気分解による方法＞
（ａ）正負の波高値及び／又はデューティー比が非対称な高周波電圧を印加して水の電気分解を行い、酸化還元電位を低下させる。
（ｂ）電極を１枚のグランド電極（カソード極）と、アノード極とカソード極が交互に変化する２枚のＰｔとＴｉからなる特殊形状電極（菱形網状電極又は六角形網状電極）から構成し、高周波電圧を印加して水の電気分解を行い、酸化還元電位を低下させる。
The method for producing reduced water used in the present invention is not particularly limited, and for example, the following three methods can be exemplified.
<1. Gas bubbling method ＞
Bubbling of nitrogen gas, argon gas or hydrogen gas lowers the oxygen concentration in the water and lowers the redox potential.
<2. Method by adding hydrazine>
By adding hydrazine, the oxygen concentration in water is lowered and the redox potential is lowered.
<3. Method by electrolysis ＞
(A) A high-frequency voltage having an asymmetric positive / negative peak value and / or duty ratio is applied to electrolyze water and lower the redox potential.
(B) The electrode is composed of one ground electrode (cathode electrode) and a specially shaped electrode (diamond network electrode or hexagonal network electrode) composed of two Pt and Ti in which the anode electrode and the cathode electrode change alternately. , High-frequency voltage is applied to electrolyze water and reduce the oxidation-reduction potential.
本発明においては、上述の三つの方法のうち、特に「３（ｂ）」の方法により得られた還元水を用いることが好ましい。
これは、「３（ｂ）」の方法によれば、他の方法に比べて、より容易且つ確実に酸化還元電位が低く（－８００ｍＶ以下）、負の酸化還元電位を長時間にわたって維持できる還元水が得られるためである。
尚、「３（ｂ）」の方法を実施するための装置については、本出願人が特開２０００－２３９４５６号公報において開示しており、この開示内容に基づいて実施することが可能である。
In the present invention, it is particularly preferable to use the reduced water obtained by the method of "3 (b)" among the above three methods.
According to the method of "3 (b)", the redox potential is more easily and surely lower (-800 mV or less) than the other methods, and the negative redox potential can be maintained for a long period of time. This is because water can be obtained.
The apparatus for carrying out the method of "3 (b)" is disclosed by the applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-239456, and can be carried out based on the disclosed contents.
本発明においては、炭素繊維束（Ｆ１）を、上記したような還元水中に浸漬させることによって物理的外力を作用させることなく自然に拡げる（開繊する）ことができるが、この開繊作用を補助するために、図２に示すような構成を採用してもよい。 In the present invention, the carbon fiber bundle (F1) can be naturally expanded (opened) without applying a physical external force by immersing the carbon fiber bundle (F1) in the reducing water as described above. To assist, the configuration as shown in FIG. 2 may be adopted.
図２（ａ）は、第１槽（２）中において炭素繊維束（Ｆ１）を支持して搬送させる２つの搬送ローラ（３）のうち、２番目のローラ（３１）に開繊作用をもたせたものである。
具体的には、２番目のローラ（３１）の断面（回転軸に沿った断面）形状を、図中に引き出された矢印の先に示しているように、両端から中央に向けて膨らんだ形状とすることにより、ローラ（３１）の表面に沿って繊維が拡がり易くしたものである。
In FIG. 2A, the second roller (31) of the two transport rollers (3) that support and transport the carbon fiber bundle (F1) in the first tank (2) has a fiber-opening action. It is a thing.
Specifically, the cross-sectional shape (cross-section along the axis of rotation) of the second roller (31) is a shape that bulges from both ends toward the center as shown at the tip of the arrow drawn out in the figure. This makes it easier for the fibers to spread along the surface of the roller (31).
図２（ｂ）は、第１槽（２）中に搬送ローラ（３）を３つ以上（図では３つ）設けることにより、炭素繊維束（Ｆ１）を屈曲させながら搬送するように構成し、２番目以降のローラ（図では２番目のローラ（３２）に開繊作用をもたせたものである。）
具体的には、ローラ（３２）を図２（ａ）の場合と同様の断面形状とすることにより、ローラ（３２）の表面に沿って繊維が拡がり易くしたものである。
FIG. 2B is configured to transport the carbon fiber bundle (F1) while bending it by providing three or more transfer rollers (3) (three in the figure) in the first tank (2). The second and subsequent rollers (in the figure, the second roller (32) has a fiber-spreading action).
Specifically, by making the roller (32) have the same cross-sectional shape as in the case of FIG. 2A, the fibers can easily spread along the surface of the roller (32).
図２（ｃ）は、第１槽（２）中において炭素繊維束（Ｆ１）を支持して搬送させる搬送ローラ（３）の間に平板（４）を設け、炭素繊維束（Ｆ１）がこの平板（４）の表面に沿って搬送されることにより、繊維が平らに拡がり易くしたものである。 In FIG. 2 (c), a flat plate (4) is provided between the transport rollers (3) for supporting and transporting the carbon fiber bundle (F1) in the first tank (2), and the carbon fiber bundle (F1) is the same. By being conveyed along the surface of the flat plate (4), the fibers are easily spread flat.
図２（ｄ）は、第１槽（２）中において炭素繊維束（Ｆ１）を支持して搬送させる搬送ローラ（３）に平ベルト（５）を巻回し、炭素繊維束（Ｆ１）がこの平ベルト（５）の表面に沿って搬送されることにより、繊維が平らに拡がり易くしたものである。 In FIG. 2D, a flat belt (5) is wound around a transport roller (3) that supports and transports the carbon fiber bundle (F1) in the first tank (2), and the carbon fiber bundle (F1) is the same. By being conveyed along the surface of the flat belt (5), the fibers are easily spread flat.
＜第二工程＞
第１槽（２）を通って還元水に浸漬されることにより平らに拡げられた炭素繊維（平繊繊維束（Ｈ））は、第１槽（２）から取り出された後、コロナ放電を用いて表面処理（いわゆるコロナ処理）され、引き続いて第２槽（６）内に連続的に導入される。
このコロナ放電を用いる表面処理は、５Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２～４００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２で行うことが好ましく、５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２で行うことがより好ましい。
第２槽（６）内には、接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）（又はベンゾイル）とを含む接着剤溶液が収容されており、還元水に浸漬されることにより得られた平繊繊維束（Ｈ）は、第２槽（６）内において接着剤溶液に浸漬される。
接着剤（Ｓ）としては親水基を有するものであり、洗濯糊のような水溶性の糊、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ディスパージョン、黒鉛ナノディスパージョン、グリコール、水溶性粘土ディスパージョン、でんぷん糊、ＯＨ基を有する有機又は無機材含有分散溶液が好適に用いられる。
接着剤（Ｓ）の濃度が所定の範囲より低いと、平らに広がった炭素繊維束（Ｆ１）が元に戻るおそれがある。また、接着剤（Ｓ）の濃度が所定の範囲より高いと、接着剤（Ｓ）が炭素繊維束（Ｆ１）の中に浸透し難くなるおそれがある。
接着剤（Ｓ）がＰＶＡの場合の濃度は、０．５～３０ｗｔ％が好ましい。
金属酸化物ゾル（Ｍ）の濃度は、０．５～１６．７ｗｔ％が好ましい。金属酸化物ゾル（Ｍ）の濃度が前記下限より低いと、高強度炭素繊維樹脂テープの接着力が低くなるおそれがある。また、金属酸化物ゾル（Ｍ）の濃度が前記上限より高くても、高強度炭素繊維樹脂テープの接着力はそれ以上には増加しにくい。
また、ＰＶＡと金属酸化物ゾル（Ｍ）との濃度比は３：１が好ましい。また、過硫酸カリウム（Ｂ）の濃度は０．５～１０ｗｔ％が好ましい。
<Second step>
The carbon fibers (flat fiber bundles (H)) spread flat by being immersed in the reducing water through the first tank (2) are taken out from the first tank (2) and then subjected to corona discharge. It is used for surface treatment (so-called corona treatment) and subsequently continuously introduced into the second tank (6).
The surface treatment using this corona discharge is preferably performed at 5 W · min / m 2 to 400 W · min / m 2 , and more preferably at 50 W · min / m 2 .
An adhesive solution containing an adhesive (S), a metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B) (or benzoyl) is contained in the second tank (6), and is immersed in reduced water. The flat fiber bundle (H) obtained by the above is immersed in the adhesive solution in the second tank (6).
The adhesive (S) has a hydrophilic group, and is a water-soluble glue such as washing glue, PVA (polyvinyl alcohol), PTFE (polytetrafluoroethylene) dispersion, graphite nanodispersion, glycol, and water-soluble. A clay dispersion, a starch paste, and an organic or inorganic material-containing dispersion solution having an OH group are preferably used.
If the concentration of the adhesive (S) is lower than the predetermined range, the flatly spread carbon fiber bundle (F1) may be restored. Further, if the concentration of the adhesive (S) is higher than a predetermined range, the adhesive (S) may not easily penetrate into the carbon fiber bundle (F1).
When the adhesive (S) is PVA, the concentration is preferably 0.5 to 30 wt%.
The concentration of the metal oxide sol (M) is preferably 0.5 to 16.7 wt%. If the concentration of the metal oxide sol (M) is lower than the lower limit, the adhesive strength of the high-strength carbon fiber resin tape may be lowered. Further, even if the concentration of the metal oxide sol (M) is higher than the upper limit, the adhesive strength of the high-strength carbon fiber resin tape is unlikely to increase any more.
The concentration ratio of PVA to the metal oxide sol (M) is preferably 3: 1. The concentration of potassium persulfate (B) is preferably 0.5 to 10 wt%.
接着剤溶液に含まれる金属酸化物ゾル（Ｍ）は、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される一種以上の金属酸化物ゾルである。
これらの金属酸化物ゾルはＯＨ基を多数含有している。ＯＨ基を多数含有している金属酸化物ゾルを接着剤溶液に用いることにより、接着剤溶液に含まれるＯＨ基の数が増加し、ＯＨ基による化学的な結合力（接着力）が増加するため、６０℃乃至１８０℃の範囲でゴム製品、６０℃乃至２６５℃の範囲で炭素繊維及びその他の有機物や無機物を容易に接着、接合することができる。加えて、炭素繊維樹脂テープに高い機械的強度及びはく離強度を付与することができる。
尚、接着剤溶液に用いる金属酸化物ゾル（Ｍ）はこれらに限定されず、例えば、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化セリウム等、ＯＨ基を多数含有している金属酸化物ゾルであれば、いかなるものでも用いることができる。
また、接着剤溶液に用いる金属酸化物ゾル（Ｍ）の粒径やｐＨは特に限定されず、接着剤溶液として用いることができる粒径やｐＨであればいかなるものであってもよい。
The metal oxide sol (M) contained in the adhesive solution is one or more metal oxide sol selected from the group consisting of aluminum oxide (alumina), tin oxide, titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, and zirconium oxide. Is.
These metal oxide sols contain a large number of OH groups. By using a metal oxide sol containing a large number of OH groups in the adhesive solution, the number of OH groups contained in the adhesive solution increases, and the chemical bonding force (adhesive force) due to the OH groups increases. Therefore, rubber products can be easily bonded and bonded in the range of 60 ° C to 180 ° C, and carbon fibers and other organic and inorganic substances can be easily bonded and bonded in the range of 60 ° C to 265 ° C. In addition, high mechanical strength and peeling strength can be imparted to the carbon fiber resin tape.
The metal oxide sol (M) used in the adhesive solution is not limited to these, and any metal oxide sol containing a large number of OH groups such as lanthanum oxide, neodymium oxide, and cerium oxide can be used. It can also be used.
Further, the particle size and pH of the metal oxide sol (M) used in the adhesive solution are not particularly limited, and any particle size and pH that can be used as the adhesive solution may be used.
アルミナゾルのアルミナ形状は、板状、柱状、繊維状、六角板状等のいずれでもよい。
また、アルミナゾルが繊維状の場合のアルミナファイバーは、アルミナの繊維状結晶であり、具体的には、アルミナの無水和物で形成されたアルミナファイバー、水和物を含むアルミナで形成されたアルミナ水和物ファイバー等が挙げられる。
The alumina shape of the alumina sol may be any of a plate shape, a columnar shape, a fibrous shape, a hexagonal plate shape and the like.
When the alumina sol is in the form of fibers, the alumina fibers are fibrous crystals of alumina, specifically, alumina fibers formed of an anhydrous sum of alumina and alumina water formed of alumina containing hydrate. Japanese fiber and the like can be mentioned.
アルミナファイバーの結晶系には無定形、ベーマイト及び擬ベーマイト等があるが、いずれの結晶系でもよい。ここで、ベーマイトは組成式：Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで表わされるアルミナ水和物の結晶である。アルミナファイバーの結晶系は、例えば、後述する加水分解性アルミニウム化合物の種類、その加水分解条件又は解膠条件によって、調整できる。アルミナファイバーの結晶系はＸ線回折装置（例えば、商品名「Ｍａｃ．Ｓｃｉ．ＭＸＰ－１８」、マックサイエンス社製）を用いて確認できる。 The crystal system of alumina fiber includes amorphous, boehmite, pseudo-boehmite and the like, but any crystal system may be used. Here, boehmite is a crystal of alumina hydrate represented by the composition formula : Al2O3 · nH2O . The crystal system of the alumina fiber can be adjusted, for example, by the type of the hydrolyzable aluminum compound described later, the hydrolyzing condition or the gluing condition thereof. The crystal system of the alumina fiber can be confirmed by using an X-ray diffractometer (for example, trade name "Mac. Sci. MXP-18", manufactured by Mac Science Co., Ltd.).
また、アルミナゾル以外の金属酸化物ゾルに含まれる金属酸化物の形状も特に限定されず、板状、柱状、繊維状、六角板状等、いかなる形状であってもよい。
また、アルミナゾル以外の金属酸化物ゾルが繊維状の場合、金属酸化物は、金属酸化物の繊維状結晶である。より具体的には、金属酸化物の無水和物で形成された金属酸化物ファイバー、水和物を含む金属酸化物で形成された金属酸化物水和物ファイバー等が挙げられる。
Further, the shape of the metal oxide contained in the metal oxide sol other than the alumina sol is not particularly limited, and may be any shape such as a plate shape, a columnar shape, a fibrous shape, and a hexagonal plate shape.
When the metal oxide sol other than the alumina sol is fibrous, the metal oxide is a fibrous crystal of the metal oxide. More specifically, examples thereof include a metal oxide fiber formed of an anhydride of a metal oxide, a metal oxide hydrate fiber formed of a metal oxide containing a hydrate, and the like.
接着剤溶液に用いる金属酸化物ゾル（Ｍ）（アルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、あるいは酸化ジルコニウム等の金属酸化物ゾル）として、例えば、アルミナゾル－１０Ａ（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：９．８～１０．２、粒子の大きさｎｍ：５－１５、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜５０、ｐＨ：３．４－４．２、川研ファインケミカル製）、アルミナゾル－Ａ２（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：９．８～１０．２、粒子の大きさｎｍ：１０－２０、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜２００、ｐＨ：３．４－４．２、川研ファインケミカル製）、アルミナゾル－ＣＳＡ－１１０ＡＤ（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：６．０～６．４、粒子の大きさｎｍ：５－１５、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜５０、ｐＨ：３．８－４．５、川研ファインケミカル製）、アルミナゾル－Ｆ１０００（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：４．８～５．２、粒子の大きさｎｍ：１４００、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜１０００、ｐＨ：２．９－３．３、川研ファインケミカル製）、アルミナゾル－Ｆ３０００（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：４．８～５．２、粒子の大きさｎｍ：２０００－４５００、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜１０００、ｐＨ：２．７－３．３、川研ファインケミカル製）、タイノックＡ－６（ＴｉＯ２重量％：６、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：１２、多木化学製）、タイノックＡＭ－１５（ＴｉＯ２重量％：１５、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：４、多木化学製）、バイラールＺｒ－Ｃ２０（ＺｒＯ２重量％：２０、平均粒子径：４０ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製）、バイラールＬａ－Ｃ１０（Ｌａ２Ｏ３重量％：１０、平均粒子径：４０ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製）、バイラールＮｄ－Ｃ１０（Ｎｄ２Ｏ３重量％：１０、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：９、多木化学製）、ニードラールＢ－１０（ＣｅＯ２重量％：１０、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製）、セラメースＳ－８（ＳｎＯ２重量％：８、平均粒子径：８ｎｍ、ｐＨ：１０、多木化学製）、バイラールＮｂ－Ｇ６０００（Ｎｂ２Ｏ３重量％：６、平均粒子径：１５ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製）等が挙げられるが、これに限定されず、酸化スズ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、あるいは酸化ジルコニウム等、ＯＨ基を多数含有している金属酸化物ゾルであり、当業者に自明のものであれば、いかなるものでも用いることができる。 As the metal oxide sol (M) (metal oxide sol such as alumina, tin oxide, titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, or zirconium oxide) used in the adhesive solution, for example, alumina sol-10A (Al 2 O 3 conversion). Weight%: 9.8 to 10.2, particle size nm: 5-15, viscosity 25 ° C., mPa / s: <50, pH: 3.4-4.2, manufactured by Kawaken Fine Chemicals), alumina sol- A2 (Al 2 O 3 equivalent weight%: 9.8 to 10.2, particle size nm: 10-20, viscosity 25 ° C., mPa / s: <200, pH: 3.4-4.2, river (Made by Ken Fine Chemicals), Aluminasol-CSA-110AD (Al 2 O 3 equivalent weight%: 6.0 to 6.4, particle size nm: 5-15, viscosity 25 ° C., mPa / s: <50, pH: 3.8-4.5, manufactured by Kawaken Fine Chemicals), Aluminasol-F1000 (Al 2 O 3 equivalent weight%: 4.8 to 5.2, particle size nm: 1400, viscosity 25 ° C, mPa / s: <1000, pH: 2.9-3.3, manufactured by Kawaken Fine Chemicals), Aluminasol-F3000 (Al 2 O 3 equivalent weight%: 4.8 to 5.2, particle size nm: 2000-4500, viscosity 25 ° C, mPa / s: <1000, pH: 2.7-3.3, manufactured by Kawaken Fine Chemicals), Tynoc A-6 (TiO 2 % by weight: 6, average particle size: 20 nm, pH: 12, Taki Chemical), Tynoc AM-15 (TiO 2 % by weight: 15, average particle size: 20 nm, pH: 4, manufactured by Taki Chemical), Bailal Zr-C20 (ZrO 2 % by weight: 20, average particle size: 40 nm, pH: 8, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., Bailal La-C10 (La 2 O 3 % by weight: 10, average particle size: 40 nm, pH: 8, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.), Bailal Nd-C10 (Nd 2 O 3 weight) %: 10, average particle size: 20 nm, pH: 9, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.), Niedral B-10 (CeO 2 % by weight: 10, average particle size: 20 nm, pH: 8, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.), Ceramece S -8 (SnO 2 % by weight: 8, average particle size: 8 nm, pH: 10, manufactured by Taki Kagaku), Bailal Nb-G6000 (Nb 2 O 3 % by weight: 6, average particle size: 15 nm, pH: 8, (Taki Chemical Co., Ltd.), etc., but not limited to this, it is a metal oxide sol containing a large number of OH groups such as tin oxide, titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, or zirconium oxide. Things that are obvious to the trader Anything can be used as long as it is.
接着剤溶液には、接着成分（接着剤）として熱可塑性樹脂であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂（単にＰＶＡともいう）を用いることが望ましい。
ＰＶＡ樹脂は以下に示す構造式を有しており、多くのＯＨ基を含有している。それゆえに、親水性が非常に強く、温水に可溶であるという特徴を備えているため、６０℃乃至１８０℃の温度範囲でゴム製品を接着・接合することができ、６０℃乃至２６５℃の温度範囲で炭素繊維樹脂等を接着・接合することができる。
また、ＰＶＡ樹脂は熱可塑性樹脂であるため、一度炭素繊維等を接着・接合した後、接着・接合した炭素繊維樹脂等を再度加熱あるいは湯せんすることにより、ＰＶＡ樹脂が軟化し、接着・接合した炭素繊維樹脂等を容易に剥離することができる。
加えて、ＰＶＡ樹脂は、接着剤溶液に配合された後でも安定に接着剤中に存在し、接着・接合力が低下する虞が少ない。そのため、ＰＶＡ樹脂を含む接着剤溶液は長期間に亘って安定に使用することができる。
接着剤溶液に熱可塑性樹脂でありＯＨ基を含有するＰＶＡ樹脂を用いることにより、従来のように接着・接合時に高温で加熱する必要が無く、ゴム製品、炭素繊維、及びその他の有機物や無機物を容易に接着・接合することができ、且つ物理的な接着・接合でない（即ち、被着する側及び被着される側の構造や形状によるはめあいや熱応力等の接着・接合でない）ため、一度接着した物を容易に剥離することもできる。
It is desirable to use polyvinyl alcohol (PVA) resin (also simply referred to as PVA) which is a thermoplastic resin as an adhesive component (adhesive) in the adhesive solution.
The PVA resin has the following structural formula and contains many OH groups. Therefore, since it has the characteristics of being extremely hydrophilic and soluble in warm water, it is possible to bond and join rubber products in the temperature range of 60 ° C to 180 ° C, and the temperature is 60 ° C to 265 ° C. Carbon fiber resin and the like can be bonded and joined within a temperature range.
Further, since the PVA resin is a thermoplastic resin, the PVA resin is softened and bonded / bonded by heating or hot watering the bonded / bonded carbon fiber resin or the like again after the carbon fibers or the like are bonded and bonded once. The carbon fiber resin and the like can be easily peeled off.
In addition, the PVA resin is stably present in the adhesive even after being blended in the adhesive solution, and there is little possibility that the adhesive / bonding force is lowered. Therefore, the adhesive solution containing the PVA resin can be used stably for a long period of time.
By using PVA resin, which is a thermoplastic resin and contains OH groups, as the adhesive solution, it is not necessary to heat at high temperature during bonding and joining as in the past, and rubber products, carbon fibers, and other organic and inorganic substances can be used. It can be easily bonded / bonded, and it is not physically bonded / bonded (that is, it is not bonded / bonded due to the structure and shape of the adhered side and the adhered side, such as fitting and thermal stress). The adhered material can be easily peeled off.
このように、平繊繊維束（Ｈ）が接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む液内に浸漬されることにより、拡がった繊維と繊維の間に接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む接着剤溶液が浸透する。
図３は、これまでの工程を模式的に示す図であり、複数本の炭素繊維（Ｆ３）からなる炭素繊維束（Ｆ１）は、還元水に浸漬されることによって炭素繊維（Ｆ３）が平らに拡がった平繊繊維束（Ｈ）となり、この平繊繊維束（Ｈ）が接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む液内に浸漬されることにより炭素繊維（Ｆ３）の間に接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とが浸透する。
As described above, the filament fiber bundle (H) spreads by being immersed in the liquid containing the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B). An adhesive solution containing an adhesive (S), a metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B) permeates between them.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the steps so far, and the carbon fiber bundle (F1) composed of a plurality of carbon fibers (F3) is immersed in reduced water to flatten the carbon fibers (F3). It becomes a flat fiber bundle (H) that has spread to, and this flat fiber bundle (H) is immersed in a liquid containing an adhesive (S), a metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B). As a result, the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and the potassium persulfate (B) permeate between the carbon fibers (F3).
本発明においては、接着剤を溶かす溶媒として上述した還元水を用いてもよく、このようにすると、接着剤の浸透力を高めることができる。
また、本発明においては、第２槽（６）を設けずに、還元水に浸漬されることにより平らに拡げられた炭素繊維（平繊繊維束（Ｈ））に対して、接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む液を霧状にして吹き付ける方法を採用してもよい。
In the present invention, the above-mentioned reduced water may be used as the solvent for dissolving the adhesive, and in this way, the penetrating power of the adhesive can be enhanced.
Further, in the present invention, the adhesive (S) is applied to the carbon fibers (flat fiber bundles (H)) that are spread flat by being immersed in the reducing water without providing the second tank (6). ), A liquid containing a metal oxide sol (M) and potassium persulfate (B) may be atomized and sprayed.
＜第三工程＞
接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む接着剤溶液内に浸漬された後の拡がった平繊繊維束（Ｈ）は、第２槽（６）から取り出された後、乾燥装置（７）に供給されて乾燥処理が施され、炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）（単に、炭素繊維樹脂テープともいう）を得られる。
乾燥装置（７）の種類は特に限定されず、ヒーター加熱装置でもよいし、温風加熱装置でもよいし、遠赤外線を利用した加熱装置でもよい。但し、本発明に係る方法においては、必ずしも乾燥装置（７）を設ける必要はなく、自然乾燥を行ってもよい。
なお、この第三工程の後に、炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）をさらに水洗して余分な接着剤を除去し、乾燥させてもよい。余分な不純物が除去され、必要なＯＨ基を残すことによりはく離強度が向上する。
<Third step>
The expanded plain fiber bundle (H) after being immersed in the adhesive solution containing the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B) is the second tank (6). After being taken out from the above, it is supplied to a drying apparatus (7) and subjected to a drying treatment to obtain a main body portion (F2) of the carbon fiber resin tape (simply also referred to as a carbon fiber resin tape).
The type of the drying device (7) is not particularly limited, and may be a heater heating device, a hot air heating device, or a heating device using far infrared rays. However, in the method according to the present invention, it is not always necessary to provide a drying device (7), and natural drying may be performed.
After this third step, the main body portion (F2) of the carbon fiber resin tape may be further washed with water to remove excess adhesive and dried. Excess impurities are removed and the peeling strength is improved by leaving the required OH groups.
接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とを含む接着剤溶液内に浸漬された後の平繊繊維束（Ｈ）が乾燥することによって、拡がった繊維と繊維の間に浸透した接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とが固化する。
このように、繊維が平らに拡がった状態で接着剤（Ｓ）により固められることにより、時間が経過しても元に戻ることがなく、しかも高い機械的強度を有する炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）が得られる。
After being immersed in an adhesive solution containing an adhesive (S), a metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B), the flat fiber bundle (H) is dried to expand the fibers. The adhesive (S), the metal oxide sol (M), and potassium persulfate (B) that have penetrated between the fibers solidify.
In this way, by hardening the fibers with the adhesive (S) in a flatly spread state, the main body of the carbon fiber resin tape has high mechanical strength and does not return to its original state even after a lapse of time. (F2) is obtained.
乾燥装置（７）を通過して接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とが固化された後の炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）は、巻き取りローラ（８）に巻き取られる。
尚、本明細書において、後述する粘着剤（Ａ）及び紫外線防止塗料（Ｐ）が塗布されていない、第三工程で得られた炭素繊維樹脂テープ（Ｆ２）は、本発明における炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）を意味する。
After passing through the drying device (7) and solidifying the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and the potassium persulfate (B), the main body portion (F2) of the carbon fiber resin tape is wound up. It is wound up by a roller (8).
In the present specification, the carbon fiber resin tape (F2) obtained in the third step, to which the adhesive (A) and the ultraviolet protective paint (P) described later are not applied, is the carbon fiber resin tape in the present invention. It means the main body part (F2) of.
＜第四工程＞
前述の第三工程で得られた炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）を塗布する。耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）として、例えば、ポリウレタン系接着剤、エポキシ樹脂接着剤、シリコーンゴム系接着剤、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）接着剤などが使用され得る。次いで他方の面に紫外線防止塗料（Ｐ）を塗布し、乾燥の後、ローラに巻き取って高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）の製造が完了する。紫外線防止塗料（Ｐ）として、例えば、シリコーン樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料などが使用され得る。高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）の構成は、図４に示されるとおりである。
<Fourth step>
A pressure-sensitive adhesive (A) having one or more of heat resistance, cold resistance, or high strength is applied to one surface of the main body (F2) of the carbon fiber resin tape obtained in the above-mentioned third step. do. Examples of the pressure-sensitive adhesive (A) having one or more physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength include polyurethane-based adhesives, epoxy resin adhesives, silicone rubber-based adhesives, and polytetrafluoroethylene (PTFE). ) Adhesive etc. can be used. Next, the ultraviolet protective paint (P) is applied to the other surface, dried, and then wound on a roller to complete the production of the high-strength carbon fiber resin tape (F4). As the ultraviolet ray-preventing paint (P), for example, a silicone resin-based paint, an acrylic resin-based paint, a urethane resin-based paint, a fluororesin-based paint, or the like can be used. The structure of the high-strength carbon fiber resin tape (F4) is as shown in FIG.
図５は、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）の製造工程を示す説明図である。図５に示す通り、炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）が塗布され、他方の面に紫外線防止塗料（Ｐ）が塗布されながら、図中の矢印方向に炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）が巻き取られることによって、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）が製造される。尚、図５に示す製造方法は一例であって、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）の製造方法はこれに限定されない。
尚、粘着剤（Ａ）は、作業性及び取扱い性の観点から、特に両面粘着テープを使用することが望ましい。粘着剤（Ａ）を両面粘着テープとすることで、利便性が一層向上する。用いる両面粘着テープは特に限定されないが、積水化学株式会社製のアクリル系両面テープ、日東電工株式会社製のシリコーンゴム接着用両面テープＮｏ．５３０２Ａ等が挙げられる。
図４に示す如く、粘着剤（Ａ）に両面粘着テープを用いる場合は、両面粘着テープの外側の面に剥離紙テープ（Ｔ）等を設けても良い。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the high-strength carbon fiber resin tape (F4) according to the present invention. As shown in FIG. 5, one surface of the main body (F2) of the carbon fiber resin tape is coated with an adhesive (A) having one or more physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength, and the other. The high-strength carbon fiber resin tape (F4) according to the present invention is wound by winding the main body portion (F2) of the carbon fiber resin tape in the direction of the arrow in the figure while the ultraviolet ray preventing paint (P) is applied to the surface of the surface. Is manufactured. The manufacturing method shown in FIG. 5 is an example, and the manufacturing method of the high-strength carbon fiber resin tape (F4) according to the present invention is not limited to this.
As the adhesive (A), it is particularly desirable to use a double-sided adhesive tape from the viewpoint of workability and handleability. By using the adhesive (A) as a double-sided adhesive tape, the convenience is further improved. The double-sided adhesive tape to be used is not particularly limited, but the acrylic double-sided tape manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. and the double-sided tape for silicone rubber bonding manufactured by Nitto Denko Corporation No. 5302A and the like can be mentioned.
As shown in FIG. 4, when the double-sided adhesive tape is used as the adhesive (A), a release paper tape (T) or the like may be provided on the outer surface of the double-sided adhesive tape.
以上説明したように、本発明に係る方法によれば、物理的外力を作用させることなく、繊維を平らに拡げて帯状の高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）を製造することができる。但し、本発明においては、物理的外力を作用させることを完全に排除するものではなく、本発明に係る方法と従来の物理的外力を作用させる方法を組み合わせてもよい。
例えば、上記した第１槽（２）中に超音波発生装置を設置し、還元水中に浸漬された炭素繊維束（Ｆ１）に対して超音波を当てる方法を採用することも可能である。この場合、還元水の開繊作用によって、超音波の出力を弱くしても充分な開繊が得られるため、繊維の損傷を確実に防ぎつつ、充分に拡がった帯状の平繊繊維束（Ｈ）を効率良く製造することができるという効果が奏される。
As described above, according to the method according to the present invention, the fibers can be spread flat to produce a strip-shaped high-strength carbon fiber resin tape (F4) without applying a physical external force. However, in the present invention, the action of the physical external force is not completely excluded, and the method according to the present invention and the conventional method of applying the physical external force may be combined.
For example, it is also possible to install an ultrasonic wave generator in the first tank (2) described above and apply ultrasonic waves to the carbon fiber bundle (F1) immersed in the reducing water. In this case, due to the opening action of the reduced water, sufficient opening can be obtained even if the output of ultrasonic waves is weakened. ) Can be efficiently manufactured.
［実施形態２］
本発明の他の実施形態に係る高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）について、添付図面を参照して以下に詳述する。
本実施形態の高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）は、図４に示されるように、接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）とがアクリル系の炭素繊維（Ｆ３）間に含まれている炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）と、当該本体部（Ｆ２）の一方の面に塗布（貼付）された耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）と、当該本体部の他方の面に塗布された紫外線防止塗料（Ｐ）とを備えている。
[Embodiment 2]
The high-strength carbon fiber resin tape (F4) according to another embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
In the high-strength carbon fiber resin tape (F4) of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and the potassium persulfate (B) are acrylic carbon fibers. One of heat resistance, cold resistance or high strength applied (attached) to one surface of the main body (F2) of the carbon fiber resin tape contained between (F3) and the main body (F2). The pressure-sensitive adhesive (A) having the above physical properties and the ultraviolet-preventing paint (P) applied to the other surface of the main body portion are provided.
紫外線防止塗料（Ｐ）は、ＪＩＳ（日本工業規格）のＡ６９０９の１種、２種又は３種に相当するものが好ましい。具体的には、例えば、株式会社スリーボンド製の商品番号＿特殊塗料Ｎｏ．８２、Ｎｏ．８６、株式会社アサヒペン製のシリコン系塗料などが好適に採用され得る。
実施形態１によって製造された高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）は、接着剤によって他の物に強固に接着することができ、また、複数の高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）を、接着剤を介して積層し、又は、接着剤を介さずに積層し、三次元形状に形成することもできる。このように接着、又は積層するときに高い圧力で加圧する必要がなく、加熱する場合も１００℃以下の加熱で高い接着力が得られる。
この高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）の高い接着力には、炭素繊維（Ｆ３）間に接着された接着剤（Ｓ）と金属酸化物ゾル（Ｍ）と過硫酸カリウム（Ｂ）のＯＨ基が寄与しているためである。
The UV protection paint (P) is preferably one that corresponds to one, two or three types of JIS (Japanese Industrial Standards) A6909. Specifically, for example, Item No. _Special Paint No. manufactured by ThreeBond Co., Ltd. 82, No. 86, a silicone-based paint manufactured by Asahipen Corporation, or the like can be preferably adopted.
The high-strength carbon fiber resin tape (F4) produced according to the first embodiment can be firmly adhered to other objects by an adhesive, and a plurality of high-strength carbon fiber resin tapes (F4) can be adhered to other objects. It can also be laminated via an adhesive or laminated without an adhesive to form a three-dimensional shape. In this way, it is not necessary to pressurize with a high pressure when adhering or laminating, and even when heating, high adhesive force can be obtained by heating at 100 ° C. or lower.
The high adhesive strength of this high-strength carbon fiber resin tape (F4) is due to the OH group of the adhesive (S), the metal oxide sol (M), and the potassium persulfate (B) bonded between the carbon fibers (F3). Is contributing.
本実施形態によれば、高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）は、アクリル系の炭素繊維樹脂からなる炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）が塗布され、該炭素繊維樹脂テープの本体部（Ｆ２）の他方の面に紫外線防止塗料（Ｐ）が塗布されてなる構成を具備しているので、ポリ塩化ビニルパイプ製のパイプ（塩ビパイプ）、ポリプロピレン製のパイプ（ＰＰパイプ）の補強用、アルミニウム製や鉄製パイプの補強用、材木や丸若しくは角材の補強用、パラボラアンテナやパイプアンテナの補強、避雷針への応用、高強度ホース類の補強、スポーツ用品への補強、竹材への補強、自動車などの補強、各種プラント類の強度補強、修理、保全用に、広く適用することができる高強度炭素繊維樹脂テープを実現することができる。とりわけ、直射日光に晒される屋外での高温や低温の過酷な環境下で使用され得る高強度炭素繊維樹脂テープを提供することができる。
本実施形態の高強度炭素繊維樹脂テープ（Ｆ４）は、図５に示されるように炭素繊維樹脂テープの本体（Ｆ２）が紫外線防止塗料（Ｐ）の層と耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）の層の間に挟持されたサンドイッチ構造となっているが、本実施形態の変形例として、紫外線防止塗料（Ｐ）の層を、炭素繊維樹脂テープの本体（Ｆ２）と耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（Ａ）との層の間に挟持したものも本発明に含まれる。
According to the present embodiment, the high-strength carbon fiber resin tape (F4) has heat resistance, cold resistance, or high strength on one surface of the main body portion (F2) of the carbon fiber resin tape made of acrylic carbon fiber resin. The adhesive (A) having one or more of the physical properties is applied, and the ultraviolet protective paint (P) is applied to the other surface of the main body (F2) of the carbon fiber resin tape. Therefore, for reinforcing polyvinyl chloride pipes (PVC pipes), polypropylene pipes (PP pipes), aluminum and iron pipes, timber, round or square pipes, parabolic antennas and pipes. It can be widely applied to reinforcement of antennas, application to lightning protection needles, reinforcement of high-strength hoses, reinforcement of sports equipment, reinforcement of bamboo materials, reinforcement of automobiles, strength reinforcement of various plants, repair, and maintenance. It is possible to realize a high-strength carbon fiber resin tape that can be produced. In particular, it is possible to provide a high-strength carbon fiber resin tape that can be used in a harsh environment of high temperature and low temperature outdoors exposed to direct sunlight.
In the high-strength carbon fiber resin tape (F4) of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the main body (F2) of the carbon fiber resin tape has a layer of the ultraviolet protection paint (P) and heat resistance, cold resistance or high strength. It has a sandwich structure sandwiched between layers of an adhesive (A) having one or more of the physical properties, but as a modification of this embodiment, the layer of the ultraviolet protective paint (P) is made of carbon. The present invention also includes a fiber resin tape sandwiched between a main body (F2) and a layer of an adhesive (A) having one or more physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength.
本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープのはく離強度試験を実施した。
はく離強度試験に使用した実施例１～６の高強度炭素繊維樹脂テープは、上記第一工程～第四工程により製造したものであり、１５０ｍｍ×２０ｍｍにカットしたものを用いた。
尚、上記第２工程におけるコロナ処理は、５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ２で行った。
下記の通り、接着剤溶液に用いる金属酸化物ゾルの種類を変更し、夫々実施例１～６とした。
A peeling strength test of the high-strength carbon fiber resin tape according to the present invention was carried out.
The high-strength carbon fiber resin tapes of Examples 1 to 6 used in the peeling strength test were manufactured by the above-mentioned first step to the fourth step, and were cut into 150 mm × 20 mm.
The corona treatment in the second step was performed at 50 W · min / m 2 .
As described below, the types of metal oxide sol used in the adhesive solution were changed to be Examples 1 to 6, respectively.
実施例１～６で用いた接着剤の各成分の濃度は以下の通りである。
ＰＶＡ：５ｗｔ％
金属酸化物ゾル：１ｗｔ％
過硫酸カリウム：１ｗｔ％
水：９３ｗｔ％
The concentrations of each component of the adhesive used in Examples 1 to 6 are as follows.
PVA: 5 wt%
Metal oxide sol: 1 wt%
Potassium persulfate: 1 wt%
Water: 93 wt%
＜実施例１＞
金属酸化物ゾル：アルミナ（アルミナゾル－１０Ａ（Ａｌ２Ｏ３換算重量％：９．８～１０．２、粒子の大きさｎｍ：５－１５、粘度２５℃，ｍＰａ／ｓ：＜５０、ｐＨ：３．４－４．２、川研ファインケミカル製））
＜実施例２＞
金属酸化物ゾル：酸化スズ（セラメースＳ－８（ＳｎＯ２重量％：８、平均粒子径：８ｎｍ、ｐＨ：１０、多木化学製））
＜実施例３＞
金属酸化物ゾル：酸化ジルコニウム（バイラールＺｒ－Ｃ２０（ＺｒＯ２重量％：２０、平均粒子径：４０ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製））
＜実施例４＞
金属酸化物ゾル：酸化チタン（タイノックＡ－６（ＴｉＯ２重量％：６、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：１２、多木化学製））
＜実施例５＞
金属酸化物ゾル：酸化チタン（タイノックＡＭ－１５（ＴｉＯ２重量％：１５、平均粒子径：２０ｎｍ、ｐＨ：４、多木化学製））
＜実施例６＞
金属酸化物ゾル：酸化ニオブ（バイラールＮｂ－Ｇ６０００（Ｎｂ２Ｏ３重量％：６、平均粒子径：１５ｎｍ、ｐＨ：８、多木化学製））
<Example 1>
Metal oxide sol: Alumina (alumina sol-10A (Al 2 O 3 equivalent weight%: 9.8 to 10.2, particle size nm: 5-15, viscosity 25 ° C., mPa / s: <50, pH: 3.4-4.2, manufactured by Kawaken Fine Chemicals))
<Example 2>
Metal oxide sol: Tin oxide (Ceramese S-8 (SnO 2 % by weight: 8, average particle size: 8 nm, pH: 10, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.))
<Example 3>
Metal oxide sol: Zirconium oxide (Bailal Zr-C20 (ZrO 2 % by weight: 20, average particle size: 40 nm, pH: 8, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.))
<Example 4>
Metal oxide sol: Titanium oxide (Tinock A-6 (TIO 2 % by weight: 6, average particle size: 20 nm, pH: 12, manufactured by TAKI CHEMICAL CO., LTD.))
<Example 5>
Metal oxide sol: Titanium oxide (Tinock AM-15 (TIO 2 % by weight: 15, average particle size: 20 nm, pH: 4, manufactured by TAKI CHEMICAL CO., LTD.))
<Example 6>
Metal oxide sol: Niobium oxide (Bailal Nb-G6000 (Nb 2 O 3 % by weight: 6, average particle size: 15 nm, pH: 8, manufactured by TAKI CHEMICAL CO., LTD.))
＜比較例１＞
上記第二工程（開繊炭素繊維束を接着剤溶液に浸漬する工程）及びコロナ処理を行わず、上記第一工程及び第三～第四工程により製造した炭素繊維樹脂テープを比較例１とした。はく離試験では、１５０ｍｍ×２０ｍｍにカットした比較例１を用いた。
<Comparative Example 1>
Comparative Example 1 was a carbon fiber resin tape produced by the first step and the third to fourth steps without performing the second step (step of immersing the spread carbon fiber bundle in the adhesive solution) and the corona treatment. .. In the peeling test, Comparative Example 1 cut into 150 mm × 20 mm was used.
上記手順により製造した実施例１～６及び比較例１に、アセトンを用いて５ｗｔ％になるように希釈した接着剤（コニシ株式会社製、ウルトラ多用途（登録商標））を塗布し、ステンレス板（ＳＵＳ板）と張り合わせ、６０℃の乾燥炉で４時間かけて完全硬化させた。
サンプルは、各実施例及び比較例で３つずつ（Ｎ＝１～３）用意した。
ＪＩＳ Ｋ ６８５４－１（ＩＳＯ ８５１０－１）に準拠し、９０°はく離試験を実施した。
はく離試験において、ピーク点試験力、最大点試験力、及び平均試験力を夫々確認した。
試験結果を下記表１～３に示す。
An adhesive (manufactured by Konishi Co., Ltd., Ultra Versatile (registered trademark)) diluted to 5 wt% with acetone was applied to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 manufactured by the above procedure, and a stainless steel plate was applied. It was laminated with (SUS plate) and completely cured in a drying oven at 60 ° C. for 4 hours.
Three samples (N = 1 to 3) were prepared for each Example and Comparative Example.
A 90 ° peeling test was performed in accordance with JIS K 6854-1 (ISO 8510-1).
In the peeling test, the peak point test force, the maximum point test force, and the average test force were confirmed respectively.
The test results are shown in Tables 1 to 3 below.
表１のピーク点試験力において、実施例１、実施例３、及び実施例６は、はく離強度の値は低いが、各サンプル（Ｎ＝１～３）の数値のばらつきが小さく、安定したはく離強度を有していることがわかった。
また、実施例２、実施例４、及び実施例５は、各サンプル（Ｎ＝１～３）の数値のばらつきが大きいが、平均して高いはく離強度を有していることがわかった。
In the peak point test force of Table 1, in Example 1, Example 3, and Example 6, the peeling strength value was low, but the variation in the numerical values of each sample (N = 1 to 3) was small, and stable peeling was performed. It was found to have strength.
Further, it was found that in Example 2, Example 4, and Example 5, although the numerical values of each sample (N = 1 to 3) varied widely, they had high peel strength on average.
表２の最大点試験力において、実施例２は、各サンプル（Ｎ＝１～３）の数値のばらつきが小さく、且つ高い値を有していた。
また、実施例６は、値は低いが、各サンプル（Ｎ＝１～３）の数値のばらつきが小さく、安定していた。
In the maximum point test force of Table 2, in Example 2, the variation in the numerical values of each sample (N = 1 to 3) was small and had a high value.
Further, in Example 6, although the value was low, the variation in the numerical values of each sample (N = 1 to 3) was small and stable.
表３の平均試験力において、実施例２は、各サンプル（Ｎ＝１～３）の数値のばらつきが小さく、且つ高い値を有していた。 In the average test force of Table 3, in Example 2, the variation in the numerical values of each sample (N = 1 to 3) was small and had a high value.
上記表１～３に示すはく離強度試験の結果より、接着剤溶液に用いる金属酸化物ゾルの種類を変更することで、炭素繊維樹脂テープのはく離強度が変化することがわかった。
金属酸化物ゾルとして酸化スズを使用した場合、アルミナ、酸化ジルコニウム及び酸化ニオブを金属酸化物ゾルとして使用した場合よりも、２～３倍程度の試験力を得られることがわかった。
加えて、実施例１～６は、全ての試験（ピーク点試験力、最大点試験力及び平均試験力）において、比較例１よりも優れたはく離強度を有していることがわかった。
それゆえに、開繊炭素繊維を接着剤に浸漬する第二工程及びコロナ処理は、優れたはく離強度を炭素繊維樹脂テープに付与することがわかった。
From the results of the peel strength test shown in Tables 1 to 3 above, it was found that the peel strength of the carbon fiber resin tape was changed by changing the type of the metal oxide sol used for the adhesive solution.
It was found that when tin oxide was used as the metal oxide sol, a test force of about 2 to 3 times was obtained as compared with the case where alumina, zirconium oxide and niobium oxide were used as the metal oxide sol.
In addition, it was found that Examples 1 to 6 had a peeling strength superior to that of Comparative Example 1 in all the tests (peak point test force, maximum point test force and average test force).
Therefore, it was found that the second step of immersing the spread carbon fiber in the adhesive and the corona treatment imparted excellent peeling strength to the carbon fiber resin tape.
実施例１～６の中でも、実施例２は全ての試験力において高い数値を有していた。一般に、試験力が高いことは接着性が向上していることを示すので、接着性の観点からは、実施例２が最も優れていることがわかった。
これらの結果より、本発明に係る高強度炭素繊維樹脂テープは、優れたはく離強度を有していることがわかった。
Among Examples 1 to 6, Example 2 had a high numerical value in all the test powers. In general, a high test force indicates that the adhesiveness is improved, so it was found that Example 2 was the most excellent from the viewpoint of adhesiveness.
From these results, it was found that the high-strength carbon fiber resin tape according to the present invention has excellent peeling strength.
＜参考例１＞
炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に米国３Ｍ社（スリーエムジャパン株式会社）のテープ（商品名＿９４９５Ｂ及び４５９７）を貼付し、他方の面に米国３Ｍ社（スリーエムジャパン株式会社）のテープ（商品名＿Ｙ４９２４）を貼付して高強度炭素繊維樹脂テープを得た。
このテープの日光に暴露するテストを継続中であるが、当業者としての知見から、長期（約１年間）に亘って高強度炭素繊維樹脂テープを日光に暴露しても高強度炭素繊維樹脂テープ自体の耐屈曲性能に変化はないものと思料する。
< Reference example 1 >
A tape (trade names _9495B and 4597) of 3M Japan Ltd. (3M Japan Ltd.) is attached to one side of the main body of the carbon fiber resin tape, and a tape of 3M Japan Ltd. (3M Japan Ltd.) (3M Japan Ltd.) is attached to the other side. A high-strength carbon fiber resin tape was obtained by attaching the product name_Y4924).
Although the test of exposing this tape to sunlight is ongoing, based on the knowledge of those skilled in the art, the high-strength carbon fiber resin tape can be exposed to sunlight for a long period of time (about 1 year). It is considered that there is no change in the bending resistance of the product itself.
＜比較例２＞
炭素繊維樹脂テープの本体の両面に参考例１のテープを貼付しないもので、日光に暴露するテストを継続中であるが、当業者としての知見から、長期（約１年間）に亘って高強度炭素繊維樹脂テープを日光に暴露すると耐屈曲性能が劣化するものと思料する。
<Comparative Example 2>
The tape of Reference Example 1 is not attached to both sides of the main body of the carbon fiber resin tape, and the test of exposure to sunlight is ongoing. It is considered that the bending resistance deteriorates when the carbon fiber resin tape is exposed to sunlight.
請求項１に係る高強度炭素繊維樹脂テープによれば、高強度炭素繊維樹脂テープが、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとがアクリル系の炭素繊維間に含まれている本体部と、当該本体部の一方の面に塗布された耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤と、当該本体部の他方の面に塗布された紫外線防止塗料とを備えているため、ポリ塩化ビニルパイプ製のパイプ（塩ビパイプ）、ポリプロピレン製のパイプ（ＰＰパイプ）の補強用、アルミニウム製や鉄製パイプの補強用、材木や丸若しくは角材の補強用、パラボラアンテナやパイプアンテナの補強、避雷針への応用、高強度ホース類の補強、スポーツ用品への補強、竹材への補強、自動車などの補強、各種プラント類の強度補強、修理、保全用に、広く適用することができる高強度炭素繊維樹脂テープを実現することができる。とりわけ、直射日光に晒される屋外での高温や低温の過酷な環境下で使用され得る高強度炭素繊維樹脂テープを提供することができる。 According to the high-strength carbon fiber resin tape according to claim 1, the high-strength carbon fiber resin tape has a main body portion in which an adhesive, a metal oxide sol, and polypropylene persulfate are contained between acrylic carbon fibers. An adhesive having one or more of the physical properties of heat resistance, cold resistance or high strength applied to one surface of the main body, and an ultraviolet protective paint applied to the other surface of the main body. For reinforcement of polyvinyl chloride pipes (PVC pipes), polypropylene pipes (PP pipes), aluminum and iron pipes, timber, round or square materials, parabolic antennas Widely applied for reinforcement of pipe antennas, application to lightning protection needles, reinforcement of high-strength hoses, reinforcement of sports equipment, reinforcement of bamboo materials, reinforcement of automobiles, strength reinforcement of various plants, repair, and maintenance. It is possible to realize a high-strength carbon fiber resin tape that can be used. In particular, it is possible to provide a high-strength carbon fiber resin tape that can be used in a harsh environment of high temperature and low temperature outdoors exposed to direct sunlight.
請求項４に係る高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法によれば、高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法が、（ａ）複数本の炭素繊維を有する炭素繊維束を負の酸化還元電位を有する還元水に浸漬して該炭素繊維束を平らに拡げ、開繊炭素繊維束を得る第一工程と、（ｂ）前記第一工程の後に、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、（ｃ）前記第二工程の後に、前記開繊炭素繊維束を乾燥させ、炭素繊維樹脂テープの本体部を得る第三工程と、（ｄ）前記第三工程で得られた前記炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤（両面粘着テープを有効に使用することによって、より一層利便性が向上する）を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布する第四工程とを含むため、耐熱性、耐寒性並びに耐候性が一層改善された炭素繊維樹脂テープを提供することができる。 According to the method for producing the high-strength carbon fiber resin tape according to claim 4, the method for producing the high-strength carbon fiber resin tape has (a) a carbon fiber bundle having a plurality of carbon fibers having a negative oxidation-reduction potential. The first step of immersing the carbon fiber bundle in reduced water to spread the carbon fiber bundle flat to obtain the spread carbon fiber bundle, and (b) after the first step, the spread carbon fiber bundle is oxidized with an adhesive and metal. After the second step of immersing the material sol and potassium persulfate in an adhesive solution and (c) the second step, the opened carbon fiber bundle is dried to obtain the main body of the carbon fiber resin tape. A pressure-sensitive adhesive having one or more of heat resistance, cold resistance, or high strength on one surface of the main body of the carbon fiber resin tape obtained in the three steps and (d) the third step (d). Effective use of double-sided adhesive tape will further improve convenience), and the fourth step of applying UV protection paint to the other surface is included, so heat resistance, cold resistance and weather resistance are improved. It is possible to provide a further improved carbon fiber resin tape.
Ｆ１ 炭素繊維束
Ｆ２ 炭素繊維樹脂テープ（炭素繊維樹脂テープの本体部）
Ｆ４ 高強度炭素繊維樹脂テープ
Ａ 粘着剤
Ｂ 過硫酸カリウム
Ｍ 金属酸化物ゾル
Ｓ 接着剤
Ｐ 紫外線防止塗料
Ｔ 剥離紙テープ
F1 carbon fiber bundle F2 carbon fiber resin tape (main body of carbon fiber resin tape)
F4 High-strength carbon fiber resin tape A Adhesive B Potassium persulfate M Metal oxide sol S Adhesive P UV-preventive paint T Peeling paper tape
Claims (11)
当該本体部の一方の面に塗布された耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する、前記接着剤（ｂｉｎｄｅｒ）とは異なる粘着剤と、
当該本体部の他方の面に塗布された紫外線防止塗料と
を備えている高強度炭素繊維樹脂テープ。 A main body containing solidified adhesive , metal oxide sol and potassium persulfate between acrylic carbon fibers ,
An adhesive different from the adhesive, which has one or more physical properties of heat resistance, cold resistance, or high strength applied to one surface of the main body, and
A high-strength carbon fiber resin tape provided with an ultraviolet protection paint applied to the other surface of the main body.
（ｂ）前記第一工程の後に、前記開繊炭素繊維束を、接着剤と金属酸化物ゾルと過硫酸カリウムとを含む接着剤溶液に浸漬する第二工程と、
（ｃ）前記第二工程の後に、前記開繊炭素繊維束を乾燥させ、炭素繊維樹脂テープの本体部を得る第三工程と、
（ｄ）前記第三工程で得られた前記炭素繊維樹脂テープの本体部の一方の面に耐熱性、耐寒性又は高強度のうちの一種以上の物理的特性を有する粘着剤を塗布し、他方の面に紫外線防止塗料を塗布する第四工程と
を含むことを特徴とする、高強度炭素繊維樹脂テープの製造方法。 (A) The first step of immersing a carbon fiber bundle having a plurality of carbon fibers in reducing water having a negative oxidation-reduction potential to spread the carbon fiber bundle flat to obtain an open carbon fiber bundle.
(B) After the first step, the second step of immersing the spread carbon fiber bundle in an adhesive solution containing an adhesive, a metal oxide sol, and potassium persulfate.
(C) After the second step, the third step of drying the spread carbon fiber bundle to obtain the main body of the carbon fiber resin tape, and the third step.
(D) An adhesive having one or more of heat resistance, cold resistance or high strength is applied to one surface of the main body of the carbon fiber resin tape obtained in the third step, and the other. A method for producing a high-strength carbon fiber resin tape, which comprises a fourth step of applying an ultraviolet ray-preventing paint to the surface of the surface.
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