JPH0551871A - 炭素繊維用サイズ剤 - Google Patents

炭素繊維用サイズ剤

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JPH0551871A
JPH0551871A JP20587091A JP20587091A JPH0551871A JP H0551871 A JPH0551871 A JP H0551871A JP 20587091 A JP20587091 A JP 20587091A JP 20587091 A JP20587091 A JP 20587091A JP H0551871 A JPH0551871 A JP H0551871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
sizing agent
epoxy resin
bisphenol
resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP20587091A
Other languages
English (en)
Inventor
Fujio Nakao
富士夫 中尾
Shoichi Kume
祥一 久米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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  • Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】樹脂ペレットとチョップ化炭素繊維を混合する
に際して、炭素繊維を十分収束させることにより、炭素
繊維の毛羽立ちを押え、しかも樹脂と混合して成型する
際に十分な流動性を有すること、更に成型後のコンポジ
ット性能を向上させる。 【構成】熱可塑性樹脂複合材料に適するチョップ化炭素
繊維用サイズ剤として、エポキシ当量が10000以上
のビスフェノールA型エポキシ樹脂を固形分に対して1
0%以上含有したものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維の短繊維強化
熱可塑性樹脂複合材料(CFRTP)に用いられる炭素
繊維のサイズ剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】サイジング処理してチョップ化された炭
素繊維は、熱可塑性樹脂の補強剤として用いられるが、
そのコンポジットの性能は十分であるとは言い難く、ま
たチョップ化炭素繊維と熱可塑性樹脂の混合過程におい
て、炭素繊維が毛羽立ち、十分な混合が行えない。更に
炭素繊維を混合することにより樹脂の流れが悪くなり成
型性に劣るという問題があり、それを解決する方法とし
て特開昭62−7225号には、炭素繊維にポリアミド
樹脂を被覆する方法、特開昭64−2613号には完全
熱可塑タイプのポリウレタンで被覆する方法が提案され
ている。しかしながらこのような処理を行っても十分な
性能を得るに至っていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、樹脂ペ
レットとチョップ化炭素繊維を混合するに際して、炭素
繊維を十分収束させることにより、炭素繊維の毛羽立ち
を押さえしかも樹脂と混合して成型する際に十分な流動
性を有すること、更に成型後のコンポジット性能を向上
させ得ることを目的として鋭意検討した結果本発明を完
成するに至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、エポキ
シ当量が10000以上のビスフェノールA型エポキシ
樹脂を固形分に対して10%以上含有することを特徴と
する炭素繊維用サイズ剤であり、更に好ましくは、エポ
キシ当量が2000以下のビスフェノールA型エポキシ
樹脂を固形分に対して10%以上、エポキシ当量が10
000以上のビスフェノールA型エポキシ樹脂を10%
以上含有することを特徴とする炭素繊維用サイズ剤であ
る。
【0005】このサイズ剤を炭素繊維に付着させる方法
はメチルエチルケトンなどの溶媒に溶かして使用しても
良く、このサイズ剤にノニオン系乳化剤を混合してエマ
ルジョン化して、その水溶液の中に炭素繊維を浸漬して
も良い。本発明でいう炭素繊維はポリアクリロニトリル
系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維である。また本発明のサ
イズ剤における他の固形分は、低分子量のビスフェノー
ルAタイプのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂また
はテトラグリシジルエーテルジアミノジフェニルメタン
系のものでも良く、改質剤としてエラストマーや脂肪族
エポキシ樹脂を含むものでも良い。
【0006】エポキシ当量が10000以上のビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂を固形分に対して10%以上含
有するサイズ剤を付着させた炭素繊維を用いて、ポリカ
ーボネートまたはABS樹脂をマトリックスとするCF
RTPを作成すると、その引っ張り強度、曲げ強度が大
きくなる。
【0007】その理由は不明であるが、通常の炭素繊維
のサイズ剤として用いられるビスフェノールA型エポキ
シ樹脂のエポキシ当量は5000以下であり、本発明の
ように超高分子量のビスフェノールA型エポキシ樹脂を
用いた例はなく、CFRTPのように押し出し、射出成
型する材料に対しては、低分子量のエポキシ樹脂をサイ
ズ剤として炭素繊維に付着させても、マトリックス中に
拡散して、炭素繊維との界面に残りにくいためかもしれ
ない。
【0008】またチョップ化炭素繊維の形態を良くする
ため、低分子量の固形分、特にエポキシ当量2000以
下のビスフェノールA型エポキシ樹脂が固形分に対して
10%以上、エポキシ当量が10000以上のビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂を10%以上含有するものが好
ましい。この低分子量成分によって炭素繊維同士の密着
性が良くなり、樹脂ペレットと混合したときに毛羽にな
りにくい。
【0009】本発明で用いられる熱可塑性樹脂とはポリ
カーボネート、ABSナイロンなどを主成分とする樹脂
である。本サイズ剤は、炭素繊維に0.5〜10%付着
させることが好ましく、更には2〜4%付着させること
が好ましい。サイズ剤付着量が10%を越えると、チョ
ップ化炭素繊維が硬くなりすぎて樹脂と混合しにくくな
る。一方サイズ剤付着量が0.5%未満であると、チョ
ップ化炭素繊維の収束性が不足して混合時に炭素繊維が
ばらけてくる。本サイズ剤を水溶液エマルジョンとして
用いることもできる。その場合乳化剤として高級アルコ
ールのEOまたはPO付加物を用いることが好ましい。
【0010】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0011】実施例1 ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応により、
エポキシ当量15000〜20000の高分子量のビス
フェノール系エポキシ樹脂を得た。この樹脂50部と平
均分子量380の低分子量エポキシ樹脂(油化シェル社
製EP834)50部をメチルエチルケトンに溶解し、
その溶液中を目付が0.8g/mである弾性率24t/
mm2 の炭素繊維12kトウ(三菱レイヨン製TR30ノ
ンサイズ品)を走行せしめ、サイズ剤付着量3%の炭素
繊維を得た。
【0012】この炭素繊維を3mmの長さにカットし、
ポリカーボネート樹脂(三菱化成製ノバレックス702
5A)と混合し、押し出し成型を行い炭素繊維含有量2
0%のペレットを得た。このペレットを射出成型し、引
っ張り試験、曲げ試験用試料を作成した。その試料の機
械強度を測定した結果、引っ張り強度は1420kg/
cm2 、曲げ強度は2140kg/cm2 であった。
【0013】比較例1 エポキシ当量5000のビスフェノールA型エポキシ樹
脂(油化シェル社製EP1010)50部と平均分子量
380のエポキシ樹脂(EP834)50部を混合し、
メチルエチルケトンに溶解し、実施例1と同じ炭素繊維
を用い、実施例1と同様に押し出し成型、射出成型を行
い、引っ張り試験、曲げ試験用試料を作成した。引っ張
り強度は1310kg/cm2 、曲げ強度は2010k
g/cm2 であった。
【0014】実施例2 ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応によりエ
ポキシ当量15000〜20000の高分子量のビスフ
ェノール系エポキシ樹脂を得た。この樹脂50部と平均
分子量380の低分子量エポキシ樹脂(EP834)5
0部をメチルエチルケトンに溶解し、実施例1と同様の
炭素繊維を用いて、サイズ剤付着量3%の炭素繊維を得
た。この炭素繊維を3mmの長さにカットし、ABS樹
脂(三菱レイヨン製ダイヤペット3001M)と混合
し、押し出し成型を行い炭素繊維含有量20%のペレッ
トを得た。このペレットを射出成型し、引っ張り試験、
曲げ試験用試料を作成した。その試料の機械強度を測定
した結果、引っ張り強度は1200kg/cm2 、曲げ
強度は1840kg/cm2 であった。
【0015】比較例2 エポキシ当量5000のビスフェノールA型エポキシ樹
脂(EP1010)50部と平均分子量380のエポキ
シ樹脂(EP834)50部を混合し、メチルエチルケ
トンに溶解し、実施例2と同じ炭素繊維を用い、実施例
2と同様に押し出し成型、射出成型を行い、引っ張り試
験、曲げ試験用試料を作成した。引っ張り強度は107
0kg/cm2 、曲げ強度は1700kg/cm2 であ
った。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年11月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】実施例1 ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応により、
エポキシ当量15000〜20000の高分子量のビス
フェノール系エポキシ樹脂を得た。この樹脂50部と平
均分子量380の低分子量エポキシ樹脂(東都化成製Y
D−134)50部をメチルエチルケトンに溶解し、そ
の溶液中を目付が0.8g/mである弾性率24t/mm
2 の炭素繊維12kトウ(三菱レイヨン製TR30ノン
サイズ品)を走行せしめ、サイズ剤付着量3%の炭素繊
維を得た。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】比較例1 エポキシ当量5000のビスフェノールA型エポキシ樹
脂(油化シェル社製EP1010)50部と平均分子量
380のエポキシ樹脂(YD−134)50部を混合
し、メチルエチルケトンに溶解し、実施例1と同じ炭素
繊維を用い、実施例1と同様に押し出し成型、射出成型
を行い、引っ張り試験、曲げ試験用試料を作成した。引
っ張り強度は1310kg/cm2 、曲げ強度は201
0kg/cm2 であった。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】実施例2 ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの反応によりエ
ポキシ当量15000〜20000の高分子量のビスフ
ェノール系エポキシ樹脂を得た。この樹脂50部と平均
分子量380の低分子量エポキシ樹脂(YD−134
50部をメチルエチルケトンに溶解し、実施例1と同様
の炭素繊維を用いて、サイズ剤付着量3%の炭素繊維を
得た。この炭素繊維を3mmの長さにカットし、ABS
樹脂(三菱レイヨン製ダイヤペット3001M)と混合
し、押し出し成型を行い炭素繊維含有量20%のペレッ
トを得た。このペレットを射出成型し、引っ張り試験、
曲げ試験用試料を作成した。その試料の機械強度を測定
した結果、引っ張り強度は1200kg/cm2 、曲げ
強度は1840kg/cm2であった。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】比較例2 エポキシ当量5000のビスフェノールA型エポキシ樹
脂(EP1010)50部と平均分子量380のエポキ
シ樹脂(YD−134)50部を混合し、メチルエチル
ケトンに溶解し、実施例2と同じ炭素繊維を用い、実施
例2と同様に押し出し成型、射出成型を行い、引っ張り
試験、曲げ試験用試料を作成した。引っ張り強度は10
70kg/cm2 、曲げ強度は1700kg/cm2
あった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ当量が10000以上のビスフ
    ェノールA型エポキシ樹脂を固形分に対して10%以上
    含有する炭素繊維用サイズ剤。
  2. 【請求項2】 エポキシ当量が2000以下のビスフェ
    ノールA型エポキシ樹脂を、固形分に対して10%以上
    含有する請求項1記載のサイズ剤。
  3. 【請求項3】 請求項1もしくは2記載のサイズ剤で処
    理したチョップ化炭素繊維で強化した熱可塑性樹脂複合
    材料。
JP20587091A 1991-08-16 1991-08-16 炭素繊維用サイズ剤 Pending JPH0551871A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002037896A (ja) * 2000-07-28 2002-02-06 Oji Paper Co Ltd 積層板用不織布
JP2005125581A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Daicel Chem Ind Ltd 炭素長繊維強化樹脂ペレット、その製造方法及び成形品
JP2005290614A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Toho Tenax Co Ltd 炭素繊維ストランド
CN103790020A (zh) * 2012-10-26 2014-05-14 中国石油化工股份有限公司 聚氨酯结构改性的环氧树脂上浆剂乳液及其制备和应用

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