JPH0544167A - 炭素繊維用サイジング剤 - Google Patents
炭素繊維用サイジング剤Info
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- JPH0544167A JPH0544167A JP22110491A JP22110491A JPH0544167A JP H0544167 A JPH0544167 A JP H0544167A JP 22110491 A JP22110491 A JP 22110491A JP 22110491 A JP22110491 A JP 22110491A JP H0544167 A JPH0544167 A JP H0544167A
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- carbon fiber
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- component
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、炭素繊維に集束性及び平滑性を付与
することができ、また水洗という簡単な手段によって炭
素繊維から除去できるため、該炭素繊維を強化材として
用いる複合材料に所期の物性を発揮させることができ
る、炭素繊維用サイジング剤を提供するものである。 【構成】本発明は、下記のＡ成分とＢ成分とを、Ａ成分
／Ｂ成分＝０．５〜１．３／１．０（モル比）でエステ
ル形成反応させて得られる、分子中に遊離の水酸基を有
するポリエーテルポリエステルを含有して成ることを特
徴としている。 Ａ成分：ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 Ｂ成分：分子中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
することができ、また水洗という簡単な手段によって炭
素繊維から除去できるため、該炭素繊維を強化材として
用いる複合材料に所期の物性を発揮させることができ
る、炭素繊維用サイジング剤を提供するものである。 【構成】本発明は、下記のＡ成分とＢ成分とを、Ａ成分
／Ｂ成分＝０．５〜１．３／１．０（モル比）でエステ
ル形成反応させて得られる、分子中に遊離の水酸基を有
するポリエーテルポリエステルを含有して成ることを特
徴としている。 Ａ成分：ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 Ｂ成分：分子中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維用サイジング剤
に関する。複合材料の強化材として炭素繊維が用いられ
ている。該炭素繊維はもともと伸度が小さく、脆い繊維
である。したがって該炭素繊維は、その製織工程等で毛
羽立ち易く、ハンドリング性が悪い。そこで、ハンドリ
ング性を良くするために、該炭素繊維をサイジング剤で
処理することが行われている。本発明は、かかる炭素繊
維用サイジング剤の改良に関し、特に水洗によって脱サ
イジングの容易な炭素繊維用サイジング剤に関するもの
である。
に関する。複合材料の強化材として炭素繊維が用いられ
ている。該炭素繊維はもともと伸度が小さく、脆い繊維
である。したがって該炭素繊維は、その製織工程等で毛
羽立ち易く、ハンドリング性が悪い。そこで、ハンドリ
ング性を良くするために、該炭素繊維をサイジング剤で
処理することが行われている。本発明は、かかる炭素繊
維用サイジング剤の改良に関し、特に水洗によって脱サ
イジングの容易な炭素繊維用サイジング剤に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素繊維用サイジング剤として各
種のエポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤が提
案されている（特公昭５７−４９６７５、特公昭６２−
３４８７６、特公昭６２−５６２６６、特公昭６２−５
６２６７、特公昭６３−４８９８９）。
種のエポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤が提
案されている（特公昭５７−４９６７５、特公昭６２−
３４８７６、特公昭６２−５６２６６、特公昭６２−５
６２６７、特公昭６３−４８９８９）。
【０００３】ところが、これら従来の炭素繊維用サイジ
ング剤には、炭素繊維の集束性を向上させることができ
ても、該炭素繊維に充分な平滑性を付与することができ
ないという欠点がある。炭素繊維の平滑性が不足する
と、その製織工程等で該炭素繊維が毛羽立ち易く、製織
工程等における速度を上げることができないのである。
ング剤には、炭素繊維の集束性を向上させることができ
ても、該炭素繊維に充分な平滑性を付与することができ
ないという欠点がある。炭素繊維の平滑性が不足する
と、その製織工程等で該炭素繊維が毛羽立ち易く、製織
工程等における速度を上げることができないのである。
【０００４】またこれら従来の炭素繊維用サイジング剤
には、これらで処理した炭素繊維をそのマトリックスが
エポキシ樹脂以外の樹脂である複合材料の強化材として
用いた場合、該複合材料に所期の物性を発揮させること
ができないという欠点がある。従来のエポキシ樹脂水性
エマルジョン型サイジング剤は、これを炭素繊維に付与
すると、水洗という簡単な手段によっては該炭素繊維か
ら除去することが難しく、炭素繊維と共に該サイジング
剤も複合材料中に持ち込まれてしまい、その結果、該複
合材料のマトリックスがエポキシ樹脂である場合には、
該炭素繊維は該マトリックスとの濡れが良いため、得ら
れる複合材料に所期の物性を発揮させることができる
が、該複合材料のマトリックスがエポキシ樹脂以外の樹
脂である場合、例えば不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、ポリカーボネート樹
脂、フェノール樹脂等である場合には、該炭素繊維は該
マトリックスとの濡れが悪いため、得られる複合材料に
所期の物性を発揮させることができないのである。
には、これらで処理した炭素繊維をそのマトリックスが
エポキシ樹脂以外の樹脂である複合材料の強化材として
用いた場合、該複合材料に所期の物性を発揮させること
ができないという欠点がある。従来のエポキシ樹脂水性
エマルジョン型サイジング剤は、これを炭素繊維に付与
すると、水洗という簡単な手段によっては該炭素繊維か
ら除去することが難しく、炭素繊維と共に該サイジング
剤も複合材料中に持ち込まれてしまい、その結果、該複
合材料のマトリックスがエポキシ樹脂である場合には、
該炭素繊維は該マトリックスとの濡れが良いため、得ら
れる複合材料に所期の物性を発揮させることができる
が、該複合材料のマトリックスがエポキシ樹脂以外の樹
脂である場合、例えば不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、ポリカーボネート樹
脂、フェノール樹脂等である場合には、該炭素繊維は該
マトリックスとの濡れが悪いため、得られる複合材料に
所期の物性を発揮させることができないのである。
【０００５】炭素繊維用サイジング剤には、炭素繊維に
充分な集束性及び平滑性を付与することができ、同時に
水洗という簡単な手段によって脱サイジングし、該炭素
繊維と広く一般のマトリックスとの濡れを良くして、得
られる複合材料に所期の物性を発揮させ得るものである
ことが要請されているのである。
充分な集束性及び平滑性を付与することができ、同時に
水洗という簡単な手段によって脱サイジングし、該炭素
繊維と広く一般のマトリックスとの濡れを良くして、得
られる複合材料に所期の物性を発揮させ得るものである
ことが要請されているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の炭素繊維用サイジング剤では、炭素
繊維に充分な集束性及び平滑性を付与することができ
ず、また水洗という簡単な手段によっては脱サイジング
することが難しく、広く一般のマトリックスを対象とす
る複合材料に所期の物性を発揮させることができない点
である。
する課題は、従来の炭素繊維用サイジング剤では、炭素
繊維に充分な集束性及び平滑性を付与することができ
ず、また水洗という簡単な手段によっては脱サイジング
することが難しく、広く一般のマトリックスを対象とす
る複合材料に所期の物性を発揮させることができない点
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかして本発明者らは、
上記観点で鋭意研究した結果、特定の２成分を、特定の
モル比範囲でエステル形成反応させて得られる、特定の
ポリエーテルポリエステルを含有して成るものが正しく
好適であることを見出した。
上記観点で鋭意研究した結果、特定の２成分を、特定の
モル比範囲でエステル形成反応させて得られる、特定の
ポリエーテルポリエステルを含有して成るものが正しく
好適であることを見出した。
【０００８】すなわち本発明は、下記のＡ成分とＢ成分
とを、Ａ成分／Ｂ成分＝０．５〜１．３／１．０（モル
比）でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離
の水酸基を有するポリエーテルポリエステルを含有して
成ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤に係る。 Ａ成分：ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 Ｂ成分：分子中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
とを、Ａ成分／Ｂ成分＝０．５〜１．３／１．０（モル
比）でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離
の水酸基を有するポリエーテルポリエステルを含有して
成ることを特徴とする炭素繊維用サイジング剤に係る。 Ａ成分：ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 Ｂ成分：分子中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール
【０００９】本発明においてＡ成分は、ジカルボン酸又
はそのエステル形成性誘導体であり、これには芳香族ジ
カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン
酸、又はこれらのエステル形成性誘導体がある。
はそのエステル形成性誘導体であり、これには芳香族ジ
カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン
酸、又はこれらのエステル形成性誘導体がある。
【００１０】芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成
性誘導体としては、１）フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボ
ン酸、２）上記芳香族ジカルボン酸のジメチルエステ
ル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチルエステル
等、該芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又は
ビスヒドロキシアルキルエステル、３）イソフタル酸ジ
クロライド、テレフタル酸ジクロライド、フタル酸無水
物等の芳香族ジハライド又は酸無水物、等が挙げられ
る。
性誘導体としては、１）フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボ
ン酸、２）上記芳香族ジカルボン酸のジメチルエステ
ル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチルエステル
等、該芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又は
ビスヒドロキシアルキルエステル、３）イソフタル酸ジ
クロライド、テレフタル酸ジクロライド、フタル酸無水
物等の芳香族ジハライド又は酸無水物、等が挙げられ
る。
【００１１】また脂肪族ジカルボン酸又はそのエステル
形成性誘導体としては、１）マロン酸、コハク酸、マレ
イン酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカル
ボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸、２）上記飽和脂
肪族ジカルボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸のジメ
チルエステル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチ
ルエステル等、該飽和脂肪族ジカルボン酸又は不飽和脂
肪族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又はビスヒド
ロキシアルキルエステル、３）コハク酸無水物、マレイ
ン酸無水物等の酸無水物、等が挙げられる。
形成性誘導体としては、１）マロン酸、コハク酸、マレ
イン酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカル
ボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸、２）上記飽和脂
肪族ジカルボン酸又は不飽和脂肪族ジカルボン酸のジメ
チルエステル、ジエチルエステル、ビスヒドロキシエチ
ルエステル等、該飽和脂肪族ジカルボン酸又は不飽和脂
肪族ジカルボン酸の低級アルキルエステル又はビスヒド
ロキシアルキルエステル、３）コハク酸無水物、マレイ
ン酸無水物等の酸無水物、等が挙げられる。
【００１２】更に脂環族ジカルボン酸又はそのエステル
形成性誘導体としては、１）１，３−シクロヘキサンジ
カルボン酸、シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸等
の飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン
酸、２）上記飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族
ジカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、
ビスヒドロキシエチルエステル等、該飽和脂環族ジカル
ボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン酸の低級アルキルエ
ステル又はビスヒドロキシアルキルエステル、等が挙げ
られる。
形成性誘導体としては、１）１，３−シクロヘキサンジ
カルボン酸、シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸等
の飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン
酸、２）上記飽和脂環族ジカルボン酸又は不飽和脂環族
ジカルボン酸のジメチルエステル、ジエチルエステル、
ビスヒドロキシエチルエステル等、該飽和脂環族ジカル
ボン酸又は不飽和脂環族ジカルボン酸の低級アルキルエ
ステル又はビスヒドロキシアルキルエステル、等が挙げ
られる。
【００１３】Ａ成分は以上例示したようなジカルボン酸
又はそのエステル形成性誘導体であるが、これらのうち
では芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体
が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
ナフタレンジカルボン酸又はこれらの低級アルキルエス
テルが特に好ましい。
又はそのエステル形成性誘導体であるが、これらのうち
では芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体
が好ましく、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
ナフタレンジカルボン酸又はこれらの低級アルキルエス
テルが特に好ましい。
【００１４】本発明においてＢ成分は、分子中に３〜７
個の水酸基を有するポリエーテルポリオールであり、こ
れには分子中に３〜７個の活性水素を有する窒素含有化
合物をポリアルコキシル化して得られるポリエーテルポ
リオール、分子中に３〜７個の活性水素を有する多価ア
ルコールをポリアルコキシル化して得られるポリエーテ
ルポリオール、多価アルコールを縮合して得られる分子
中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテルポリオール
がある。
個の水酸基を有するポリエーテルポリオールであり、こ
れには分子中に３〜７個の活性水素を有する窒素含有化
合物をポリアルコキシル化して得られるポリエーテルポ
リオール、分子中に３〜７個の活性水素を有する多価ア
ルコールをポリアルコキシル化して得られるポリエーテ
ルポリオール、多価アルコールを縮合して得られる分子
中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテルポリオール
がある。
【００１５】上記の分子中に３〜７個の活性水素を有す
る窒素含有化合物としては、１）トリエタノールアミ
ン、テトラエタノールエチレンジアミン等のアルカノー
ルアミン、２）エチレンジアミン、ヘキサメチレンジア
ミン等のアルキレンジアミン、３）ジエチレントリアミ
ン、ペンタメチレンヘキサミン等のポリアルキレンポリ
アミン、４）フェニレンジアミン、トルエンジアミン等
の芳香族ポリアミン、５）ｐ−アミノフェノール、ｍ−
アミノフェノール等の芳香族アミノフェノール、等が挙
げられる。
る窒素含有化合物としては、１）トリエタノールアミ
ン、テトラエタノールエチレンジアミン等のアルカノー
ルアミン、２）エチレンジアミン、ヘキサメチレンジア
ミン等のアルキレンジアミン、３）ジエチレントリアミ
ン、ペンタメチレンヘキサミン等のポリアルキレンポリ
アミン、４）フェニレンジアミン、トルエンジアミン等
の芳香族ポリアミン、５）ｐ−アミノフェノール、ｍ−
アミノフェノール等の芳香族アミノフェノール、等が挙
げられる。
【００１６】また上記の分子中に３〜７個の活性水素を
有する多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール
等の脂肪族多価アルコールが挙げられ、更に上記の多価
アルコールを縮合して得られる分子中に３〜７個の水酸
基を有するポリエーテルポリオールとしては、ジグリセ
リン、トリグリセリン等のポリグリセリン等が挙げられ
る。
有する多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール
等の脂肪族多価アルコールが挙げられ、更に上記の多価
アルコールを縮合して得られる分子中に３〜７個の水酸
基を有するポリエーテルポリオールとしては、ジグリセ
リン、トリグリセリン等のポリグリセリン等が挙げられ
る。
【００１７】Ｂ成分は以上例示したような分子中に３〜
７個の水酸基を有するポリエーテルポリオールである
が、これらのうちでは、分子中に３〜５個の活性水素を
有する窒素含有化合物又は多価アルコールを炭素数２〜
４のアルキレンオキサイドでポリアルコキシル化したも
のが好ましい。
７個の水酸基を有するポリエーテルポリオールである
が、これらのうちでは、分子中に３〜５個の活性水素を
有する窒素含有化合物又は多価アルコールを炭素数２〜
４のアルキレンオキサイドでポリアルコキシル化したも
のが好ましい。
【００１８】Ｂ成分においてポリアルコキシル化に用い
るアルキレンオキサイドは、エチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等であり、これ
らはブロック状又はランダム状に反応させることができ
るが、用いるアルキレンオキサイド中でエチレンオキサ
イドは３５重量％以上とするのが好ましく、４０〜８０
重量％とするのが特に好ましい。得られるポリエーテル
ポリエステルの水洗除去性が良くなるからである。また
Ｂ成分は分子量（ＧＰＣによる重量平均分子量、以下同
じ）２０００〜２００００のものが好ましく、５０００
〜１５０００のものが特に好ましい。Ａ成分とのエステ
ル形成反応を進行させ易くし、得られるポリエーテルポ
リエステルがゲル化するのを未然に防止するためであ
る。
るアルキレンオキサイドは、エチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等であり、これ
らはブロック状又はランダム状に反応させることができ
るが、用いるアルキレンオキサイド中でエチレンオキサ
イドは３５重量％以上とするのが好ましく、４０〜８０
重量％とするのが特に好ましい。得られるポリエーテル
ポリエステルの水洗除去性が良くなるからである。また
Ｂ成分は分子量（ＧＰＣによる重量平均分子量、以下同
じ）２０００〜２００００のものが好ましく、５０００
〜１５０００のものが特に好ましい。Ａ成分とのエステ
ル形成反応を進行させ易くし、得られるポリエーテルポ
リエステルがゲル化するのを未然に防止するためであ
る。
【００１９】本発明におけるポリエーテルポリエステル
は、以上説明したようなＡ成分とＢ成分とを特定のモル
比でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離の
水酸基を有するものである。該モル比は、Ａ成分／Ｂ成
分＝０．５〜１．３／１．０であるが、０．６〜１．１
／１．０とするのが好ましい。モル比が０．５／１．０
よりも小さいと、Ｂ成分が未反応で残り、得られるポリ
エーテルポリエステルの分子量も小さくなるため、炭素
繊維に付与する集束性が不足する。逆にモル比が１．３
／１．０よりも大きいと、エステル形成反応中に架橋が
生じ、得られるポリエーテルポリエステルがゲル化し易
くなるため、その取扱い性が悪くなる。
は、以上説明したようなＡ成分とＢ成分とを特定のモル
比でエステル形成反応させて得られる、分子中に遊離の
水酸基を有するものである。該モル比は、Ａ成分／Ｂ成
分＝０．５〜１．３／１．０であるが、０．６〜１．１
／１．０とするのが好ましい。モル比が０．５／１．０
よりも小さいと、Ｂ成分が未反応で残り、得られるポリ
エーテルポリエステルの分子量も小さくなるため、炭素
繊維に付与する集束性が不足する。逆にモル比が１．３
／１．０よりも大きいと、エステル形成反応中に架橋が
生じ、得られるポリエーテルポリエステルがゲル化し易
くなるため、その取扱い性が悪くなる。
【００２０】本発明におけるポリエーテルポリエステル
は、分子量３０００〜５００００のものが好ましく、５
０００〜４００００のもの、更には１００００〜３００
００のものが特に好ましい。また本発明におけるポリエ
ーテルポリエステルは、その分子中でポリオキシアルキ
レン部分が７０〜９８重量％を占め、且つ該ポリオキシ
アルキレン部分中でオキシエチレン部分が３４〜８０重
量％を占めるものが好ましい。いずれも、ポリエーテル
ポリエステルの取扱い性を良くすると共に、該ポリエー
テルポリエステルにより良い集束性、平滑性及び水洗除
去性を持たせるためである。
は、分子量３０００〜５００００のものが好ましく、５
０００〜４００００のもの、更には１００００〜３００
００のものが特に好ましい。また本発明におけるポリエ
ーテルポリエステルは、その分子中でポリオキシアルキ
レン部分が７０〜９８重量％を占め、且つ該ポリオキシ
アルキレン部分中でオキシエチレン部分が３４〜８０重
量％を占めるものが好ましい。いずれも、ポリエーテル
ポリエステルの取扱い性を良くすると共に、該ポリエー
テルポリエステルにより良い集束性、平滑性及び水洗除
去性を持たせるためである。
【００２１】本発明の炭素繊維用サイジング剤はかくし
て得られるポリエーテルポリエステルを含有して成るも
のである。該サイジング剤はこれに所望する性能との関
係で界面活性剤や他の補助成分を含有することもでき
る。該ポリエーテルポリエステルは常温又は加温の水に
容易に溶解する。通常、該サイジング剤はポリエーテル
ポリエステルを０．１〜５０重量％含有する水溶液とし
て調製し、使用するが、該水溶液は常温で長時間安定で
ある。
て得られるポリエーテルポリエステルを含有して成るも
のである。該サイジング剤はこれに所望する性能との関
係で界面活性剤や他の補助成分を含有することもでき
る。該ポリエーテルポリエステルは常温又は加温の水に
容易に溶解する。通常、該サイジング剤はポリエーテル
ポリエステルを０．１〜５０重量％含有する水溶液とし
て調製し、使用するが、該水溶液は常温で長時間安定で
ある。
【００２２】本発明の炭素繊維用サイジング剤は、これ
を水溶液となし、浸漬法、スプレー法等で炭素繊維に付
着させることができる。付着後、ローラーで絞り、ヒー
ターで乾燥して、サイジング処理を終了する。炭素繊維
用サイジング剤の炭素繊維に対する付着量は該炭素繊維
用サイジング剤の水溶液の濃度と付着後の絞り率とによ
って調整できる。付着量は炭素繊維に対しポリエーテル
ポリエステルとして０．１〜１０重量％とするのが好ま
しく、０．５〜５．０重量％とするのが特に好ましい。
炭素繊維により良い集束性及び平滑性を付与するためで
ある。
を水溶液となし、浸漬法、スプレー法等で炭素繊維に付
着させることができる。付着後、ローラーで絞り、ヒー
ターで乾燥して、サイジング処理を終了する。炭素繊維
用サイジング剤の炭素繊維に対する付着量は該炭素繊維
用サイジング剤の水溶液の濃度と付着後の絞り率とによ
って調整できる。付着量は炭素繊維に対しポリエーテル
ポリエステルとして０．１〜１０重量％とするのが好ま
しく、０．５〜５．０重量％とするのが特に好ましい。
炭素繊維により良い集束性及び平滑性を付与するためで
ある。
【００２３】本発明の炭素繊維用サイジング剤はＰＡＮ
系又はピッチ系の炭素繊維に極めて有効である。本発明
の炭素繊維用サイジング剤はこれらの炭素繊維表面を均
一に被覆し、該炭素繊維を充分に集束させ、且つ該炭素
繊維に充分な平滑性を付与する。本発明の炭素繊維用サ
イジング剤が付着された炭素繊維は、その製織工程等で
毛羽立ちや単糸切れが殆んどなく、したがって工程スピ
ードを上げることができ、生産性を著しく向上するので
ある。また本発明の炭素繊維用サイジング剤はこれを付
着後の炭素繊維から水洗という簡単な手段によって容易
に除去することができる。有機溶剤処理や熱処理という
厄介な手段をとる必要がなく、これらの手段によって生
じる炭素繊維の損傷を未然に防止できるのである。しか
も本発明の炭素繊維用サイジング剤は、上記のようにこ
れを水洗除去した炭素繊維を複合材料の強化材として用
いると、該複合材料におけるマトリックスとの間に双方
の接着性を阻害するような物質が介在しないため、広く
一般の樹脂をマトリックスとする複合材料の物性を所期
の通りに向上することができる。
系又はピッチ系の炭素繊維に極めて有効である。本発明
の炭素繊維用サイジング剤はこれらの炭素繊維表面を均
一に被覆し、該炭素繊維を充分に集束させ、且つ該炭素
繊維に充分な平滑性を付与する。本発明の炭素繊維用サ
イジング剤が付着された炭素繊維は、その製織工程等で
毛羽立ちや単糸切れが殆んどなく、したがって工程スピ
ードを上げることができ、生産性を著しく向上するので
ある。また本発明の炭素繊維用サイジング剤はこれを付
着後の炭素繊維から水洗という簡単な手段によって容易
に除去することができる。有機溶剤処理や熱処理という
厄介な手段をとる必要がなく、これらの手段によって生
じる炭素繊維の損傷を未然に防止できるのである。しか
も本発明の炭素繊維用サイジング剤は、上記のようにこ
れを水洗除去した炭素繊維を複合材料の強化材として用
いると、該複合材料におけるマトリックスとの間に双方
の接着性を阻害するような物質が介在しないため、広く
一般の樹脂をマトリックスとする複合材料の物性を所期
の通りに向上することができる。
【００２４】以下、本発明の構成及び効果をより具体的
にするため実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限
定されるというものではない。 ・試験区分１｛ポリエーテルポリオール（Ｂ成分）の合
成｝ ・・Ｂ−１の合成 オートクレーブにエチレンジアミン１２０ｇ（２モル）
を仕込み、７０℃でプロピレンオキサイド４７６ｇ
（８．２モル）を５０分かけて反応させ、窒素ガス雰囲
気下で触媒として水酸化カリウム１３．０ｇを加えた
後、１２０℃×１０mmHg下で１．５時間、脱水した。次
に窒素ガス雰囲気下で常圧に戻した後、１１５〜１１０
℃×４〜５kg/cm2下でプロピレンオキサイド３４８０ｇ
（６０モル）を６時間かけて反応させ、更に同温同圧下
で１時間保持した。そして１２０〜１２５℃×５〜６kg
/cm2下でエチレンオキサイド６４６８ｇ（１４７モル）
を４時間かけて反応させ、更に同温同圧下で１時間保持
した。反応終了後、残存する水酸化カリウムを中和し、
１００℃×５mmHg下で１．５時間、脱水を行い、濾過し
て、Ｂ−１を得た。Ｂ−１は水酸基価４２．６、分子量
５２６０であった。
にするため実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限
定されるというものではない。 ・試験区分１｛ポリエーテルポリオール（Ｂ成分）の合
成｝ ・・Ｂ−１の合成 オートクレーブにエチレンジアミン１２０ｇ（２モル）
を仕込み、７０℃でプロピレンオキサイド４７６ｇ
（８．２モル）を５０分かけて反応させ、窒素ガス雰囲
気下で触媒として水酸化カリウム１３．０ｇを加えた
後、１２０℃×１０mmHg下で１．５時間、脱水した。次
に窒素ガス雰囲気下で常圧に戻した後、１１５〜１１０
℃×４〜５kg/cm2下でプロピレンオキサイド３４８０ｇ
（６０モル）を６時間かけて反応させ、更に同温同圧下
で１時間保持した。そして１２０〜１２５℃×５〜６kg
/cm2下でエチレンオキサイド６４６８ｇ（１４７モル）
を４時間かけて反応させ、更に同温同圧下で１時間保持
した。反応終了後、残存する水酸化カリウムを中和し、
１００℃×５mmHg下で１．５時間、脱水を行い、濾過し
て、Ｂ−１を得た。Ｂ−１は水酸基価４２．６、分子量
５２６０であった。
【００２５】・・Ｂ−２の合成 オートクレーブにグリセリン１８４ｇ（２モル）を仕込
み、触媒として水酸化カリウム１２．０ｇを加えた後、
１１０〜１２０℃×５〜６kg/cm2下でエチレンオキサイ
ド６３８０ｇ（１４５．０モル）及びプロピレンオキサ
イド３４８０ｇ（６０．０モル）の混合物を１０時間か
けて反応させ、更に同温同圧下で１時間保持した。残存
する水酸化カリウムを中和し、濾過して、Ｂ−２を得
た。Ｂ−２は水酸基価３４．２、分子量４９５０であっ
た。
み、触媒として水酸化カリウム１２．０ｇを加えた後、
１１０〜１２０℃×５〜６kg/cm2下でエチレンオキサイ
ド６３８０ｇ（１４５．０モル）及びプロピレンオキサ
イド３４８０ｇ（６０．０モル）の混合物を１０時間か
けて反応させ、更に同温同圧下で１時間保持した。残存
する水酸化カリウムを中和し、濾過して、Ｂ−２を得
た。Ｂ−２は水酸基価３４．２、分子量４９５０であっ
た。
【００２６】・・Ｂ−３〜Ｂ−８の合成 Ｂ−１、Ｂ−２の場合と同様にして、Ｂ−３〜Ｂ−８を
得た。Ｂ−１〜Ｂ−８の内容を表１にまとめて示した。
得た。Ｂ−１〜Ｂ−８の内容を表１にまとめて示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１において、 ｂ−１：エチレンジアミン、ｂ−２：グリセリン、ｂ−
３：トリエタノールアミン、ｂ−４：ジアミノジフェニ
ルメタン、ｂ−５：トリメチロールプロパン、ｂ−６：
ペンタエリスリトール、ｂ−７：ソルビトール 結合状態：用いたエチレンオキサイドとプロピレンオキ
サイドの結合状態 ＥＯ／ＰＯ：用いたエチレンオキサイド／プロピレンオ
キサイドの重量比
３：トリエタノールアミン、ｂ−４：ジアミノジフェニ
ルメタン、ｂ−５：トリメチロールプロパン、ｂ−６：
ペンタエリスリトール、ｂ−７：ソルビトール 結合状態：用いたエチレンオキサイドとプロピレンオキ
サイドの結合状態 ＥＯ／ＰＯ：用いたエチレンオキサイド／プロピレンオ
キサイドの重量比
【００２９】・試験区分２（ポリエーテルポリエステル
の合成） ・・実施例１ Ａ成分としてジメチルテレフタレート（Ａ−１）を用
い、Ａ−１／Ｂ−２＝１．０／１．０（モル比）の割合
で双方を仕込み、触媒として水酸化カリウムを加え、１
４０℃×１mmHg下で６時間反応させ、その間、メタノー
ルを留去した。次に反応物を１００℃に冷却し、水酸化
カリウムを燐酸で中和した後、脱水し、濾過して、ポリ
エーテルポリエステル（実施例１）を得た。このポリエ
ーテルポリエステルは分子量２４８００であった。
の合成） ・・実施例１ Ａ成分としてジメチルテレフタレート（Ａ−１）を用
い、Ａ−１／Ｂ−２＝１．０／１．０（モル比）の割合
で双方を仕込み、触媒として水酸化カリウムを加え、１
４０℃×１mmHg下で６時間反応させ、その間、メタノー
ルを留去した。次に反応物を１００℃に冷却し、水酸化
カリウムを燐酸で中和した後、脱水し、濾過して、ポリ
エーテルポリエステル（実施例１）を得た。このポリエ
ーテルポリエステルは分子量２４８００であった。
【００３０】・・実施例２〜８及び比較例１〜３ 用いたＡ成分及びＢ成分並びにこれらのモル比を変え、
実施例１の場合と同様にして、ポリエーテルポリエステ
ル（実施例２〜８及び比較例１〜３）を得た。実施例１
〜８及び比較例１〜３の内容を表２、表３にまとめて示
した。
実施例１の場合と同様にして、ポリエーテルポリエステ
ル（実施例２〜８及び比較例１〜３）を得た。実施例１
〜８及び比較例１〜３の内容を表２、表３にまとめて示
した。
【００３１】・・比較例４ 無水フタル酸（２モル）とポリエチレングリコール（分
子量１０００、１モル）とのエステル形成反応物をトリ
エタノールアミンで中和し、ポリエーテルポリエステル
（比較例４）を得た。このポリエーテルポリエステルは
オキシエチレン部分８８重量％、分子量１１００であっ
た。
子量１０００、１モル）とのエステル形成反応物をトリ
エタノールアミンで中和し、ポリエーテルポリエステル
（比較例４）を得た。このポリエーテルポリエステルは
オキシエチレン部分８８重量％、分子量１１００であっ
た。
【００３２】・・比較例５ 固形エポキシ樹脂（エピコート１００１、油化シェル社
製）５重量部と液状エポキシ樹脂（エピコート８２８、
油化シェル社製）１０重量部とを９０℃で加熱混合した
後、界面活性剤としてポリオキシエチレン（８５モル）
ノニルフェニルエーテル５重量部を加え、これを水に分
散させて、エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング
剤を得た。
製）５重量部と液状エポキシ樹脂（エピコート８２８、
油化シェル社製）１０重量部とを９０℃で加熱混合した
後、界面活性剤としてポリオキシエチレン（８５モル）
ノニルフェニルエーテル５重量部を加え、これを水に分
散させて、エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング
剤を得た。
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】表２、表３において、 Ａ−１：ジメチルテレフタレート、Ａ−２：ジメチルイ
ソフタレート、Ａ−３２，６−ジメチルナフタレンジカ
ルボキシレート、Ａ−４：テレフタル酸／イソフタル酸
＝０．８／０．２（モル比）の混合物、Ａ−５：テレフ
タル酸／アジピン酸＝０．８／０．２（モル比）の混合
物 Ａ／Ｂ：Ａ成分／Ｂ成分（モル比） ＥＯ：オキシアルキレン中に占めるオキシエチレン部分
の重量％ ＊１：エステル形成反応中にゲル化
ソフタレート、Ａ−３２，６−ジメチルナフタレンジカ
ルボキシレート、Ａ−４：テレフタル酸／イソフタル酸
＝０．８／０．２（モル比）の混合物、Ａ−５：テレフ
タル酸／アジピン酸＝０．８／０．２（モル比）の混合
物 Ａ／Ｂ：Ａ成分／Ｂ成分（モル比） ＥＯ：オキシアルキレン中に占めるオキシエチレン部分
の重量％ ＊１：エステル形成反応中にゲル化
【００３６】・試験区分３（評価及び測定） 試験区分２で得た実施例１〜８及び比較例３〜５の各ポ
リエーテルポリエステル又はエポキシ樹脂水性エマルジ
ョン型サイジング剤について、次のようにその性能を評
価又は測定し、結果を表４にまとめて示した。尚、比較
例１、２の各ポリエーテルポリエステルはゲル化してい
たので使用しなかった。
リエーテルポリエステル又はエポキシ樹脂水性エマルジ
ョン型サイジング剤について、次のようにその性能を評
価又は測定し、結果を表４にまとめて示した。尚、比較
例１、２の各ポリエーテルポリエステルはゲル化してい
たので使用しなかった。
【００３７】・・炭素繊維への付着 各ポリエーテルポリエステルの３．０重量％水溶液又は
エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤の３．０
重量％（エポキシ樹脂換算）水性エマルジョンを調製し
た。調製した各水溶液又は水性エマルジョン中にポリア
クリロニトリル系繊維から得られた未サイジングの炭素
繊維（引張強度３５０kg/mm2、引張弾性率２８ton/m
m2、３０００フィラメント）を連続的に浸漬し、該炭素
繊維に対するポリエーテルポリエステル又はエポキシ樹
脂の付着量が３．０重量％となるように絞り条件を調節
して、連続的に１２０℃のオーブン中へ通して乾燥し
た。
エポキシ樹脂水性エマルジョン型サイジング剤の３．０
重量％（エポキシ樹脂換算）水性エマルジョンを調製し
た。調製した各水溶液又は水性エマルジョン中にポリア
クリロニトリル系繊維から得られた未サイジングの炭素
繊維（引張強度３５０kg/mm2、引張弾性率２８ton/m
m2、３０００フィラメント）を連続的に浸漬し、該炭素
繊維に対するポリエーテルポリエステル又はエポキシ樹
脂の付着量が３．０重量％となるように絞り条件を調節
して、連続的に１２０℃のオーブン中へ通して乾燥し
た。
【００３８】・・集束性の評価 繊維−繊維間の擦過試験は、東洋精機社製のラビングテ
スターを用い、荷重１００ｇ／３０００フィラメント、
内角３５度、１回撚り、擦過長２０mm、１００回／分の
速さで往復運動させた。また繊維−金属間の擦過試験
は、大栄化学精機社製のＴＭ式抱合力テスターを用い、
荷重１００ｇ／３０００フィラメント、θ＝１５０度、
擦過長３０mm、クロムメッキ金属櫛を１５０回／分の速
さで往復運動させた。いずれも切断に至る擦過回数で評
価した。
スターを用い、荷重１００ｇ／３０００フィラメント、
内角３５度、１回撚り、擦過長２０mm、１００回／分の
速さで往復運動させた。また繊維−金属間の擦過試験
は、大栄化学精機社製のＴＭ式抱合力テスターを用い、
荷重１００ｇ／３０００フィラメント、θ＝１５０度、
擦過長３０mm、クロムメッキ金属櫛を１５０回／分の速
さで往復運動させた。いずれも切断に至る擦過回数で評
価した。
【００３９】・・平滑性の評価 繊維−繊維間の摩擦係数（Ｆ／Ｆ）は、直径５．１cm×
長さ７．６cmの円筒に炭素繊維を巻き、その上に炭素繊
維を前記の巻き付け方向と平行に掛け、該円筒に荷重
（Ｔ1）を加えて回転させ、この際の張力（Ｔ2）を２０
℃×６５％ＲＨの条件下で測定した。また繊維−金属間
の摩擦係数（Ｆ／Ｍ）は円筒に炭素繊維を巻くことなく
同様に測定した。
長さ７．６cmの円筒に炭素繊維を巻き、その上に炭素繊
維を前記の巻き付け方向と平行に掛け、該円筒に荷重
（Ｔ1）を加えて回転させ、この際の張力（Ｔ2）を２０
℃×６５％ＲＨの条件下で測定した。また繊維−金属間
の摩擦係数（Ｆ／Ｍ）は円筒に炭素繊維を巻くことなく
同様に測定した。
【００４０】・・水洗除去性の評価 ポリエーテルポリエステル又はエポキシ樹脂を付着した
炭素繊維束を５０℃の水中へ浴比１対３０で浸漬し、３
０分放置後、流水にてゆるやかに洗浄し、１０５℃×２
０分間、乾燥した後、ＦＴ−ＩＲスペクトル分析（ＡＴ
Ｒ法）により、同一条件で測定した。ポリエーテルポリ
エステルの場合は水洗前後のＩＲスペクトル波数１１０
０cm-1のエーテル結合による吸光度差を比較し、またエ
ポキシ樹脂の場合は水洗前後のＩＲスペクトル波数１６
１５cm-1の芳香族環による吸光度差を比較して、ポリエ
ーテルポリエステル又はエポキシ樹脂の水洗除去性を下
記の基準で評価した。 ５；全く残っていない ４；殆んど残っていない ３；極わずかに残っている ２；わずかに残っている １；水洗前とかわらない程度残っている
炭素繊維束を５０℃の水中へ浴比１対３０で浸漬し、３
０分放置後、流水にてゆるやかに洗浄し、１０５℃×２
０分間、乾燥した後、ＦＴ−ＩＲスペクトル分析（ＡＴ
Ｒ法）により、同一条件で測定した。ポリエーテルポリ
エステルの場合は水洗前後のＩＲスペクトル波数１１０
０cm-1のエーテル結合による吸光度差を比較し、またエ
ポキシ樹脂の場合は水洗前後のＩＲスペクトル波数１６
１５cm-1の芳香族環による吸光度差を比較して、ポリエ
ーテルポリエステル又はエポキシ樹脂の水洗除去性を下
記の基準で評価した。 ５；全く残っていない ４；殆んど残っていない ３；極わずかに残っている ２；わずかに残っている １；水洗前とかわらない程度残っている
【００４１】・・曲げ強度の測定 上記で水洗除去後に乾燥した炭素繊維束をカッターで繊
維長４mmに切断した後、切断して得たチョップドファイ
バー２０重量部と６，６−ナイロン樹脂８０重量部とを
混合し、押出し機で混練押出ししてペレットを作製し
た。このペレットを射出成形し、成形物の曲げ強度を測
定した。
維長４mmに切断した後、切断して得たチョップドファイ
バー２０重量部と６，６−ナイロン樹脂８０重量部とを
混合し、押出し機で混練押出ししてペレットを作製し
た。このペレットを射出成形し、成形物の曲げ強度を測
定した。
【００４２】
【表４】
【００４３】
【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、炭素繊維に集束性及び平滑性を付与することが
でき、また水洗という簡単な手段によって炭素繊維から
除去できるため、該炭素繊維を強化材として用いる複合
材料に所期の物性を発揮させることができる効果があ
る。
明には、炭素繊維に集束性及び平滑性を付与することが
でき、また水洗という簡単な手段によって炭素繊維から
除去できるため、該炭素繊維を強化材として用いる複合
材料に所期の物性を発揮させることができる効果があ
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 下記のＡ成分とＢ成分とを、Ａ成分／Ｂ
成分＝０．５〜１．３／１．０（モル比）でエステル形
成反応させて得られる、分子中に遊離の水酸基を有する
ポリエーテルポリエステルを含有して成ることを特徴と
する炭素繊維用サイジング剤。 Ａ成分：ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体 Ｂ成分：分子中に３〜７個の水酸基を有するポリエーテ
ルポリオール - 【請求項２】 Ａ成分が芳香族ジカルボン酸又はそのエ
ステル形成性誘導体である請求項１記載の炭素繊維用サ
イジング剤。 - 【請求項３】 Ｂ成分が分子中に３〜５個の活性水素を
有する窒素含有化合物又は多価アルコールを炭素数２〜
４のアルキレンオキサイドでポリアルコキシル化したも
のである請求項１又は２記載の炭素繊維用サイジング
剤。 - 【請求項４】 ポリエーテルポリエステルが分子量３０
００〜５００００のものである請求項１、２又は３記載
の炭素繊維用サイジング剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22110491A JP2937570B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | 炭素繊維用サイジング剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22110491A JP2937570B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | 炭素繊維用サイジング剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544167A true JPH0544167A (ja) | 1993-02-23 |
| JP2937570B2 JP2937570B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16761552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22110491A Expired - Fee Related JP2937570B2 (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | 炭素繊維用サイジング剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937570B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000011258A1 (fr) * | 1998-08-18 | 2000-03-02 | Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. | Composition de traitement de fibres synthetiques presentant une biodegradabilite satisfaisante |
| JP2002339246A (ja) * | 2000-03-07 | 2002-11-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | 無機繊維用集束剤 |
| JP2018100472A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物 |
| WO2021149656A1 (ja) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | 東レ株式会社 | サイジング剤塗布炭素繊維束およびその製造方法 |
| CN117467246A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-30 | 东莞市维斯德新材料技术有限公司 | 一种碳纤维/玻璃纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-08-05 JP JP22110491A patent/JP2937570B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000011258A1 (fr) * | 1998-08-18 | 2000-03-02 | Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. | Composition de traitement de fibres synthetiques presentant une biodegradabilite satisfaisante |
| US6299789B1 (en) | 1998-08-18 | 2001-10-09 | Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. | Synthetic-fiber treatment composition with satisfactory biodegradability |
| JP2002339246A (ja) * | 2000-03-07 | 2002-11-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | 無機繊維用集束剤 |
| JP2018100472A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物 |
| WO2021149656A1 (ja) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | 東レ株式会社 | サイジング剤塗布炭素繊維束およびその製造方法 |
| CN117467246A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-30 | 东莞市维斯德新材料技术有限公司 | 一种碳纤维/玻璃纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2937570B2 (ja) | 1999-08-23 |
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