JPH06173170A - Sizing agent composition for reinforcing fiber - Google Patents

Sizing agent composition for reinforcing fiber

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Publication number
JPH06173170A
JPH06173170A JP35066992A JP35066992A JPH06173170A JP H06173170 A JPH06173170 A JP H06173170A JP 35066992 A JP35066992 A JP 35066992A JP 35066992 A JP35066992 A JP 35066992A JP H06173170 A JPH06173170 A JP H06173170A
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JP
Japan
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sizing agent
water
epoxy resin
soluble
agent composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP35066992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunio Maruyama
国夫 丸山
Ryuichi Koide
隆一 小出
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Sumika Hercules Co Ltd
Original Assignee
Sumika Hercules Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06173170A publication Critical patent/JPH06173170A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject aqueous sizing agent composition containing a specific modified epoxy resin and a water-soluble penetrant as essential components and uniformly penetrable to the inner part of a hydrophobic reinforcing fiber. CONSTITUTION:This sizing agent is produced by compounding (A) a water-soluble and/or self-emulsifiable modified epoxy resin such as polyether adduct of an epoxy resin, epoxidized product of the adduct or epoxidized polyether derivative of a dihydroxy compound with (B) 0.05-5wt.% (based on the resin) of a penetrant composed of a water-soluble fluorinated alkyl compound and/or a water-soluble polysiloxane. The surface tension of the compounded composition is <=40dyne/cm at 20 deg.C at a concentration of 1wt.%. In the case of self- emulsifiable modified epoxy resin, the emulsion has a particle diameter of <=0.5mum and is free from particles of >=3mum diameter. Reinforcing fiber for composite material such as carbon fiber and aramid fiber can be uniformly sized with the sizing agent to the inner part of the fiber to increase the collectability and improve the adhesivity to the matrix resin.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維、アラミド繊
維、芳香族ポリエステル繊維、ガラス繊維、アルミナ繊
維等の複合材料用補強繊維に用いるサイジング剤組成物
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sizing agent composition used for reinforcing fibers for composite materials such as carbon fibers, aramid fibers, aromatic polyester fibers, glass fibers and alumina fibers.

【0002】[0002]

【従来の技術】複合材料に用いられる炭素繊維、アラミ
ド繊維等の各種の補強繊維は、一般に数百本以上の細い
単繊維の集合体からなるマルチフィラメント又はトウ状
のものであり、これを一方向に引き揃えたシート状加工
物又は織物やフィラメントワイディング用トウとして用
いられる。これらの加工工程においては補強繊維束の毛
羽立ちローラーへの巻き付きを抑制し、取り扱いを容易
ならしめるため、繊維束の製造工程若しくは複合材料と
して加工する前工程においてサイジング剤が付与され
る。
2. Description of the Related Art Reinforcing fibers such as carbon fibers and aramid fibers used for composite materials are generally multifilaments or tow-shaped ones composed of an aggregate of several hundred or more thin single fibers. It is used as a sheet-like processed product aligned in the direction, a woven fabric, or a tow for filament winding. In these processing steps, a sizing agent is added in the step of manufacturing the fiber bundle or in the step before processing as a composite material in order to prevent the reinforcing fiber bundle from being wrapped around the fluffing roller and facilitate handling.

【0003】補強繊維用サイジング剤としては多くの提
案がなされている。この目的に用いられるサイジング剤
としては水溶性高分子やエポキシ樹脂等を使用するもの
が多い。これらのサイジング剤は多くの場合アセトン、
パークレン等の有機溶剤に溶解したり或は水系エマルジ
ョンとして利用されている。
Many proposals have been made as sizing agents for reinforcing fibers. As a sizing agent used for this purpose, a water-soluble polymer or an epoxy resin is often used. These sizing agents are often acetone,
It is dissolved in an organic solvent such as Perclen or is used as an aqueous emulsion.

【0004】しかしながら有機溶剤を用いる場合は作業
環境や安全性の面で特別な配慮が必要とされる。その点
で水溶液又は水系の分散液や乳化液(エマルジョン)と
して用いるのが有利であるが、通常補強繊維が疎水性で
あるためにサイジング剤を短時間に補強繊維束の内部に
まで均一に付着させるのは困難であった。
However, when an organic solvent is used, special consideration is required in terms of work environment and safety. From this point, it is advantageous to use it as an aqueous solution or an aqueous dispersion or emulsion (emulsion), but since the reinforcing fiber is usually hydrophobic, the sizing agent is evenly applied even within the reinforcing fiber bundle in a short time. It was difficult to get him to do it.

【0005】例えば特公昭62−11112においては
界面活性剤を含有する熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹
脂からなるエマルジョン型サイジング剤が提案されてい
る。
For example, Japanese Patent Publication No. 62-11112 proposes an emulsion-type sizing agent composed of a thermosetting resin or a thermoplastic resin containing a surfactant.

【0006】併しながらこれらのサイジング剤にあって
は、そのエマルジョンの粒子径、溶液の表面張力が適切
でないため、数千本以上もの単繊維からなる太い繊維束
においては、短時間に繊維束の内部まで均一にサイジン
グ剤を付与するのには満足出来得るものとは言えない。
On the other hand, with these sizing agents, the particle diameter of the emulsion and the surface tension of the solution are not appropriate. Therefore, in the case of a thick fiber bundle composed of several thousand or more single fibers, the fiber bundle can be shortened in a short time. It cannot be said that the sizing agent is evenly applied to the inside of the composition.

【0007】それがためにこれらを用いて得られた炭素
繊維束は、一方向性プリプレグを製造する前工程におい
て、繊維束を幅広く広げるとサイジング剤が付着してい
ない部分が毛羽立つという欠点を有しており、高品質の
プリプレグを得るのが困難である。
Therefore, the carbon fiber bundle obtained by using them has a drawback that, in the pre-process of producing the unidirectional prepreg, when the fiber bundle is widely spread, the portion where the sizing agent is not adhered is fluffed. It is difficult to obtain high quality prepreg.

【0008】このような欠点を解決するためにはサイジ
ング剤の組成やその水溶液の物理化学的な性質を改善す
る必要がある。即ちエマルジョン粒子の大きさや溶液の
浸透性を改善するための方策が必要となるが、未だこれ
について満足し得る具体的な提案はなされていない。
In order to solve these drawbacks, it is necessary to improve the composition of the sizing agent and the physicochemical properties of its aqueous solution. That is, a measure for improving the size of emulsion particles and the permeability of a solution is required, but no specific proposal satisfying this has been made yet.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、かかる
欠点を改良するため、水溶性エポキシ樹脂の開発や、水
系エマルジョンの粒子径を小さくする方法、水系溶液の
表面張力を下げる方法等について幅広く検討を行った結
果本発明に到達した。
The present inventors have developed a water-soluble epoxy resin, a method for reducing the particle size of an aqueous emulsion, a method for lowering the surface tension of an aqueous solution, and the like in order to improve such drawbacks. As a result of extensive studies, the present invention has been reached.

【0010】即ち本発明の目的は、多数本の単繊維の集
合体からなる補強繊維束の内部に位置する繊維まで容易
にサイジングし得るサイジング剤組成物を提供すること
にある。
That is, an object of the present invention is to provide a sizing agent composition capable of easily sizing fibers located inside a reinforcing fiber bundle composed of an assembly of a large number of single fibers.

【0011】更に詳しくは、引火性や人体に有害な溶剤
を用いることなく、かつ疎水性の補強繊維束の内部まで
短時間に、かつ実用上問題とならない程度まで均一にサ
イジング剤を付着させることが出来、更に補強繊維とマ
トリックス樹脂の接着性をも妨げることのない好適なサ
イジングを行うことを可能ならしめるサイジング剤組成
物を提供することにある。
More specifically, the sizing agent should be applied uniformly to the inside of the hydrophobic reinforcing fiber bundle in a short time without using a solvent that is flammable or harmful to the human body and to the extent that it does not pose a practical problem. Another object of the present invention is to provide a sizing agent composition capable of performing suitable sizing that can be performed and that does not hinder the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix resin.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、水溶性若しくは水に対して自己乳化性のあるエポキ
シ樹脂変成体と、水溶性フッ素化アルキル化合物及び/
又は水溶性ポリシロキサン化合物からなる浸透剤とを必
須成分とし、該浸透剤を該エポキシ樹脂に対して0.0
5〜5.0重量%配合してなるサイジング剤組成物であ
って、該サイジング剤組成物の1重量%水系溶液の表面
張力が20℃において40dyne/cm以下であり、
かつ、水に対して自己乳化性のあるエポキシ樹脂変成体
にあってはその水系溶液におけるエマルジョンの平均粒
子径が0.5ミクロン以下であって、3ミクロ以上の粒
子を含まない補強繊維用サイジング剤組成物によって効
果的に達成される。
The above-mentioned object of the present invention is to provide a water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product, a water-soluble fluorinated alkyl compound, and / or
Alternatively, a penetrant composed of a water-soluble polysiloxane compound is used as an essential component, and the penetrant is added to the epoxy resin in an amount of 0.0
A sizing agent composition containing 5 to 5.0% by weight, wherein the surface tension of a 1% by weight aqueous solution of the sizing agent composition is 40 dyne / cm or less at 20 ° C.,
In addition, in the epoxy resin modified body having self-emulsifying property with respect to water, the average particle size of the emulsion in the aqueous solution is 0.5 micron or less, and the reinforcing fiber sizing does not contain particles of 3 micron or more. Effectively achieved by the agent composition.

【0013】以下本発明を詳述するが本文中に使用する
用語について前以て説明する。
The present invention will be described in detail below, but the terms used in the text will be explained in advance.

【0014】本発明におけるサイジング剤組成物とは、
後述するようにエポキシ樹脂変成体、浸透剤、乳化安定
剤、及び補強繊維の平滑性、集束性を改善するための改
良剤を均一に混合せしめたものを指す。
The sizing agent composition in the present invention is
As will be described later, it refers to a mixture of a modified epoxy resin, a penetrating agent, an emulsion stabilizer, and an improving agent for improving the smoothness and sizing property of reinforcing fibers.

【0015】サイジング剤又はサイジング剤組成物水系
溶液とは、サイジング剤組成物を実際の工程において施
用するために水系媒体に溶解又は乳化せしめた状態にあ
るものを言う。
The sizing agent or the aqueous solution of the sizing agent composition is a solution in which the sizing agent composition is dissolved or emulsified in an aqueous medium for application in the actual process.

【0016】尚ここで水系溶液というのは必ずしも水単
独溶液だけを指すのではなく、作業環境や安全性の面に
配慮し、そしてサイジング剤組成物の効果を十分に発揮
し得る範囲において水に可溶な有機溶剤と水との混合溶
媒に溶解若しくは乳化せしめた溶液を含めたものを指
す。
The term "aqueous solution" does not necessarily mean only a single solution of water, but it should be treated with water within a range in which work environment and safety are taken into consideration and the effect of the sizing agent composition can be sufficiently exhibited. It refers to a solution that is dissolved or emulsified in a mixed solvent of a soluble organic solvent and water.

【0017】混合して使用できる有機溶剤としては例え
ばメチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピル
アルコール、イソプロルアルコール等の低級アルコー
ル、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリ
セリン等の多価アルコール、アセトン、メチルエチルケ
トン、ジエチルケトン等のケトン類、ジオキサン、メチ
ルセロソルブ等が挙げられる。
Examples of the organic solvent which can be mixed and used include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol and isoprolol alcohol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin, acetone, methyl ethyl ketone and diethyl. Examples thereof include ketones such as ketones, dioxane, methyl cellosolve, and the like.

【0018】そしてこれらの有機溶剤と水との混合比率
は有機溶剤の種類によっても異なるが少なくとも水は5
0重量%以上、好ましくは70重量%以上含まれること
が必要である。
The mixing ratio of these organic solvents and water varies depending on the type of organic solvent, but at least 5
It should be contained in an amount of 0% by weight or more, preferably 70% by weight or more.

【0019】サイジングとは前記サイジング剤を補強繊
維に付与する操作のことを指す。
Sizing refers to the operation of applying the sizing agent to the reinforcing fibers.

【0020】本発明のサイジング剤組成物の主成分をな
す水溶性若しくは水に対して自己乳化性のあるエポキシ
樹脂変成体としては、エポキシ樹脂にエチレンオキサイ
ド(以下EOと略す)やプロピレオンキサイド(以下P
Oと略す)の如きポリエーテルを反応させたポリエーテ
ル化合物、又はエポキシ樹脂のポリエーテル化合物に更
にエピクロールヒドリン等を反応させたエポキシ化合
物、或はビスフェノール、ジフェノール、ジヒドロキシ
ベンゼン、ジヒドロキシアントラセン等のジヒドロキシ
化合物のポリエーテル誘導体をエポキシ化した化合物等
が好適に用いられるがこれらに限定されるものではな
い。
The water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product, which is the main component of the sizing agent composition of the present invention, includes ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) or propylene oxide as an epoxy resin. (Hereinafter P
Abbreviated as O), a polyether compound obtained by reacting a polyether compound such as O) or an epoxy compound obtained by further reacting an epoxy resin polyether compound with epichlorhydrin, or bisphenol, diphenol, dihydroxybenzene, dihydroxyanthracene, etc. Compounds obtained by epoxidizing the polyether derivative of the dihydroxy compound are preferably used, but are not limited thereto.

【0021】エポキシ樹脂としてはビスフェノール型が
一般的ではあるが、その他のフェノールノボラック系エ
ポキシ樹脂やシクロヘキシルフェノール等の脂環式のエ
ポキシ樹脂も好適に使用できる。
Although the bisphenol type is generally used as the epoxy resin, other phenol novolac type epoxy resins and alicyclic epoxy resins such as cyclohexylphenol can also be preferably used.

【0022】これらのエポキシ樹脂の変成体を一般式で
書き表わすことは容易ではないが、ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂やジヒドロキシ化合物を例として一般式を示
すと下記式(1) 、 (2) 及び(3) のように書き表わされ
る。
Although it is not easy to write modified compounds of these epoxy resins by the general formula, the general formulas are shown by taking bisphenol type epoxy resins and dihydroxy compounds as examples, and the following formulas (1), (2) and (3 ) Is written.

【0023】[0023]

【化1】 [Chemical 1]

【0024】上記式中R及びR′はそれぞれ独立に炭素
数4以下のアルキル基を表わし、lは0又は1〜5の整
数を表わし、X及びはX′はそれぞれ独立に−CH2 −CH
(OH)−CH2 −(EO)n1(PO)m1−H 又は−CH2 −CH(OH)−CH
2 −(EO)n2(PO)m2−N (CH2OH)2を表わし、EOはエチレ
ンオキサイドを表わし、POはプロピレンオキサイドを
表わし、n1は3〜50の整数を表わし、m1は0又は
1〜100の整数を表わし、n2は0又は1〜50の整
数を表わし、m2は0又は1〜100の整数を表わす。
In the above formula, R and R'independently represent an alkyl group having 4 or less carbon atoms, l represents 0 or an integer of 1 to 5, and X and X'independently represent --CH 2 --CH.
(OH)-CH 2- (EO) n1 (PO) m1 --H or --CH 2 --CH (OH)-CH
2 - (EO) n2 (PO ) represents m2 -N (CH 2 OH) 2 , EO represents ethylene oxide, PO represents propylene oxide, n1 represents an integer of 3 to 50, m1 is 0 or 1 Represents an integer of 100, n2 represents 0 or an integer of 1 to 50, and m2 represents 0 or an integer of 1 to 100.

【0025】[0025]

【化2】 [Chemical 2]

【0026】式中R、R′、n1、n2、m1、m2、
EO、PO及びlは前述した通りであり、Yは水素又は
グリシジル基を表わす。
Where R, R ', n1, n2, m1, m2,
EO, PO and l are as described above, and Y represents hydrogen or a glycidyl group.

【0027】[0027]

【化3】 [Chemical 3]

【0028】式中Phはビスフェノール、ジフェノー
ル、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシシクロヘキサ
ン、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシアントラセ
ン等の如き分子内に2個の水酸基を有する2価芳香族又
は脂環式基を表わし、n1、n2、m1、m2、EO及
びPOは前述した通りであり、Zは水素、グリシジル基
又は−CH2 −CH(OH)−CH2 −N (C2H4OH)2 を表わす。
In the formula, Ph represents a divalent aromatic or alicyclic group having two hydroxyl groups in the molecule, such as bisphenol, diphenol, dihydroxybenzene, dihydroxycyclohexane, dihydroxynaphthalene and dihydroxyanthracene, and n1, n2 , M1, m2, EO and PO are as described above, and Z represents hydrogen, a glycidyl group or —CH 2 —CH (OH) —CH 2 —N (C 2 H 4 OH) 2 .

【0029】前記一般式(1) 、 (2) 、(3) 等で示される
親水性エポキシ樹脂変成体は、エポキシ樹脂の親水性を
増すために導入されたポリエーテルがエチレンオキサイ
ドの単独重合物(重合度4〜100)、或はプロピレン
オキサイドとのブロック又はランダム共重合物からなる
ものである。1分子中のエポキシ環0〜2個を有するエ
ポキシ化合物が好適であり、親水性のエポキシ樹脂変成
体に変換した後においても1分子中に3個以上のエポキ
シ環を含有するものではサイジング剤として用いるには
ゲル化が起こりやすく好適ではない。
The modified hydrophilic epoxy resin represented by the general formulas (1), (2), (3), etc. is a homopolymer of ethylene oxide in which the polyether introduced to increase the hydrophilicity of the epoxy resin. (Degree of polymerization: 4 to 100), or a block or random copolymer with propylene oxide. Epoxy compounds having 0 to 2 epoxy rings in one molecule are preferable, and those having 3 or more epoxy rings in one molecule even after being converted into a hydrophilic modified epoxy resin are used as sizing agents. Gelling tends to occur and is not suitable for use.

【0030】ここにおいてエポキシ樹脂変成体が水溶性
であるか又は自己乳化性であるかは、親水性を高めるた
めに導入されるEOやPOの付加モル数とエポキシ樹脂
の化学構造によって異なるため一義的に決めることは困
難であるが、概ねEOやPOの付加モル数が4〜8で自
己乳化性、9以上で水溶性に転換するものが多い。
Whether the modified epoxy resin is water-soluble or self-emulsifying depends on the number of moles of EO or PO added to improve hydrophilicity and the chemical structure of the epoxy resin. Although it is difficult to determine it, many of them are self-emulsifying when the number of moles of EO or PO added is 4 to 8, and water-soluble when the number of moles of EO or PO is 9 or more.

【0031】水溶性若しくは自己乳化性のエポキシ樹脂
変成体を用いる本発明にあっては、特にエポキシ樹脂を
乳化させるための乳化剤や、出来た乳化物粒子(エマル
ジョン粒子)を安定に保つための乳化安定剤(エマルジ
ョン安定剤)は必要としないが、少量の乳化剤やエマル
ジョン安定剤を配合するのは差し支えない。但し後述す
る如くサイジング剤組成物の1重量%水系溶液の20℃
における表面張力を40dyne/cm以下に保持し得
る範囲の添加でなければならないのは言うまでもない。
In the present invention which uses a water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product, particularly an emulsifier for emulsifying the epoxy resin and an emulsifying agent for keeping the resulting emulsion particles (emulsion particles) stable. A stabilizer (emulsion stabilizer) is not required, but a small amount of emulsifier or emulsion stabilizer may be added. However, as described below, a 1% by weight aqueous solution of the sizing agent composition is at 20 ° C.
It is needless to say that the addition must be made within a range capable of maintaining the surface tension at 40 dyne / cm or less.

【0032】乳化剤若しくはエマルジョン安定剤として
はポリオキシエチレンアルキルエーテル、或はEOとP
Oのブロック共重合体とのアルキルエーテル等が良く用
いられ、その添加量は通常1〜20重量%程度の範囲で
ある。
As the emulsifier or emulsion stabilizer, polyoxyethylene alkyl ether, or EO and P
Alkyl ethers with block copolymers of O are often used, and the addition amount thereof is usually in the range of about 1 to 20% by weight.

【0033】エポキシ樹脂変成体が自己乳化性であっ
て、水系溶液がエマルジョウン状態にあるもの(以下エ
マルジョン型サイジング剤と略す)においては、エマル
ジョンの粒子の大きさがサイジング剤としての機能に大
きく影響するため、その平均粒子径は0.5ミクロン以
下でありかつ3ミクロン以上の粒子を実質的に含まない
ものでなければならない。
In the case where the modified epoxy resin is self-emulsifying and the aqueous solution is in an emulsion state (hereinafter abbreviated as emulsion type sizing agent), the particle size of the emulsion greatly affects the function as the sizing agent. Therefore, the average particle size must be 0.5 micron or less and substantially free of particles of 3 micron or more.

【0034】通常補強繊維束は直径が10ミクロン或は
それ以下の細い繊維の集合体で構成されているため補強
繊維に張力が掛かった状態では単繊維間の隙間は極度に
狭く、3ミクロン以上の粒子は繊維束の表面に付着する
だけで繊維束の内部には容易に浸透しないため、内部に
位置する単繊維にまで均一サイジングすることはきわめ
て困難である。
Since the reinforcing fiber bundle is usually composed of an aggregate of fine fibers having a diameter of 10 μm or less, the gap between the single fibers is extremely narrow when tension is applied to the reinforcing fibers, 3 μm or more. Since the particles of No. 2 adhere only to the surface of the fiber bundle and do not easily penetrate into the inside of the fiber bundle, it is extremely difficult to uniformly size even the single fibers located inside.

【0035】更に特公平4−8542に記載のような水
溶性エポキシ樹脂を用いたサイジング剤であっても、通
常工業的に行われている10秒以下の短時間のサイジン
グ工程では、数百本以上の単繊維からなるマルチフィラ
メントやトウ状のものにおいては、水の高い表面張力と
補強繊維の疎水性に妨げられて内部にまで十分浸透させ
るのは困難である。
Further, even with a sizing agent using a water-soluble epoxy resin as described in JP-B-4-8542, several hundreds of sizing agents are used in a short sizing step of 10 seconds or less which is usually carried out industrially. In the above multifilament or tow-shaped filaments, it is difficult to sufficiently permeate the inside of the filament due to the high surface tension of water and the hydrophobicity of the reinforcing fiber.

【0036】これを克服するためにはサイジング剤組成
物水系溶液の表面張力を適切な範囲にまで下げることが
必要であるが、本発明のサイジング剤組成物では、後述
する如く特定な水溶性の浸透剤が効果的に寄与してい
る。
In order to overcome this, it is necessary to lower the surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition to an appropriate range. However, in the sizing agent composition of the present invention, a specific water-soluble solution is used as described later. Penetrants have contributed effectively.

【0037】本発明では浸透剤として用いる水溶性フッ
素化アルキル化合物又は水溶性ポリシロキサン化合物を
使用する、これらの代表例としては下記一般式(4) 、
(5) で示される化合物が好適に用いられるが、これに限
定されるものではなく、水系溶液の表面張力を好適に低
下せしめることが出来るものであれば良い。
In the present invention, a water-soluble fluorinated alkyl compound or a water-soluble polysiloxane compound used as a penetrating agent is used. Typical examples of these are the following general formula (4):
The compound represented by (5) is preferably used, but the compound is not limited thereto, and any compound capable of suitably reducing the surface tension of the aqueous solution may be used.

【0038】[0038]

【化4】 [Chemical 4]

【0039】[0039]

【化5】 [Chemical 5]

【0040】例えば式(4) にあってFの一部がHであっ
たりフッ素以外のハロゲン元素であっても良い。
For example, in the formula (4), part of F may be H or a halogen element other than fluorine.

【0041】又、式(5) 中の−CH3 がCn2n+1で表
わされる炭素数nが10以下の低級アルキル基やフェニ
ル基であったり、Hの一部がハロゲン元素で置換された
アルキル基でも良い。更に末端や側鎖の一部が水酸基、
スルホン酸基、アミノアルキル基で置換されたものも含
まれる。
Further, —CH 3 in the formula (5) is a lower alkyl group having a carbon number n of 10 or less represented by C n H 2n + 1 or a phenyl group, or a part of H is substituted with a halogen element. It may be an alkyl group. Furthermore, a part of the terminal or side chain is a hydroxyl group,
Those substituted with a sulfonic acid group or an aminoalkyl group are also included.

【0042】かかる浸透剤は本発明のサイジング剤組成
物を補強繊維に付与する際のサイジング剤組成物水系溶
液の表面張力を好適な範囲に低下せしめる機能を有する
ものであり、水溶性フッ素化アルキル化合物の単独又は
複数の混合物、或は水溶性ポリシロキサン化合物におい
ても同様に単独又は複数の混合物も使用できる。
Such a penetrant has a function of reducing the surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition when the sizing agent composition of the present invention is applied to the reinforcing fibers, and is a water-soluble fluorinated alkyl group. A single compound or a mixture of a plurality of compounds, or a mixture of a plurality of compounds may also be used in the water-soluble polysiloxane compound.

【0043】更に水溶性フッ素化アルキル化合物と水溶
性ポリシロキサン化合物の混合使用も採用し得る。
It is also possible to employ a mixture of a water-soluble fluorinated alkyl compound and a water-soluble polysiloxane compound.

【0044】本発明では上述した水溶性のフッ素化アル
キル化合物及び/又は水溶性のポリシロキサン化合物で
なる浸透剤を、水溶性若しくは水に対して自己乳化性の
あるエポキシ樹脂変成体固形分に対して0.05〜5.
0重量%添加させることが必須であり、これによりサイ
ジング剤組成物の1%水系溶液の20℃おける表面張力
を40dyne/cm以下、好ましくは35dyne/
cm以下に下げることが可能となる。
In the present invention, the penetrant consisting of the water-soluble fluorinated alkyl compound and / or the water-soluble polysiloxane compound described above is added to the solid content of the water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product. 0.05-5.
It is essential to add 0% by weight, whereby the surface tension of a 1% aqueous solution of the sizing agent composition at 20 ° C. is 40 dyne / cm or less, preferably 35 dyne / cm.
It is possible to reduce it to cm or less.

【0045】ここにおいて表面張力を低下せしめるため
に添加される浸透剤の量は工業的には少ない程有利であ
るが0.05重量%以下では十分な効果がない。又浸透
剤を5.0重量%以上加えてもそれ以上には表面張力の
低下効果がないばかりか、補強繊維を複合材料として用
いる際に補強繊維とマトリックスの接着性を妨げる場合
もあり危険である。従って浸透剤の添加量は0.05〜
5.0重量%の範囲が好適である。
Here, the amount of the penetrant added to reduce the surface tension is industrially advantageous as it is small, but 0.05% by weight or less is not sufficient. In addition, if the penetrant is added in an amount of 5.0% by weight or more, not only does the effect of lowering the surface tension not be further exhibited, but also the adhesiveness between the reinforcing fiber and the matrix may be impaired when the reinforcing fiber is used as a composite material, which is dangerous. is there. Therefore, the amount of penetrant added is 0.05-
A range of 5.0% by weight is preferred.

【0046】前述のごとく、添加する浸透剤は1種に限
らず2種以上を適宜混合して使用できるのは言うまでも
ないが、2種以上の混合使用の場合であってもこれらの
添加量の総量の好適範囲はいずれも0.05〜5.0重
量%とする。
As described above, it is needless to say that the penetrant to be added is not limited to one kind, and two or more kinds may be appropriately mixed and used. The preferred range of the total amount is 0.05 to 5.0% by weight.

【0047】有効成分として水溶性フッ素化アルキル化
合物又は水溶性ポリシロキサン化合物からなる浸透剤の
1種又は2種以上を0.05〜5.0重量%含有する水
溶性、若しくは水に対して自己乳化性のあるエポキシ樹
脂変成体を用いる事、及びその水溶液若しくは水系エマ
ルジョン溶液(以下水系溶液と称する)の表面張力が2
0℃において40dyne/cm以下、好ましくは35
dyne/cm以下であり、かつ水系エマルジョンにあ
ってはそのエマルジョンの平均粒子径が0.5ミクロン
以下であって更に3ミクロン以上の粒子を含まない水系
サイジング剤溶液を用いることにより補強繊維束を短時
間に効果的にサイジングすることが可能となる。
A water-soluble compound containing 0.05 to 5.0% by weight of one or more penetrants composed of a water-soluble fluorinated alkyl compound or a water-soluble polysiloxane compound as an active ingredient, or self-contained in water. Use of an emulsifying epoxy resin modified product, and the surface tension of its aqueous solution or aqueous emulsion solution (hereinafter referred to as aqueous solution) is 2
40 dyne / cm or less at 0 ° C., preferably 35
dyne / cm or less, and in the case of a water-based emulsion, the average particle size of the emulsion is 0.5 micron or less, and a reinforcing fiber bundle is formed by using a water-based sizing agent solution containing no particles of 3 micron or more. It is possible to effectively size in a short time.

【0048】本発明に係わるサイジング剤組成物の水系
溶液を用いることにより、数百本以上の単繊維からなる
補強繊維にあっても繊維束の内部に位置する単繊維の表
面にまで均一にサイジング剤が付与されるため、複合材
を製造する工程においても繊維の集合性が良好に維持さ
れ、繊維の切断による毛羽立ちやローラーへの巻き付
き、ガイドへの引っ掛かり等の操業上の不都合が著しく
改善され、高品質の複合材料を効率よく生産する事が可
能となった。
By using the aqueous solution of the sizing agent composition according to the present invention, even the reinforcing fibers composed of several hundred or more monofilaments can be uniformly sized even on the surface of the monofilaments located inside the fiber bundle. Since the agent is applied, the aggregation of the fibers is maintained well even in the process of manufacturing the composite material, and the operational inconveniences such as fluffing due to the cutting of the fibers, winding around the roller, and catching on the guide are remarkably improved. , It has become possible to efficiently produce high quality composite materials.

【0049】本発明による補強繊維用サイジング剤組成
物に、更に濃度1重量%の水系溶液の20℃における表
面張力を40dyne/cm以上に上昇させない範囲で
補強繊維の平滑性、集束性を向上させる目的の平滑剤、
柔軟剤、集束剤等の改良剤を配合して使用することは一
向に差し支えない。
The sizing agent composition for reinforcing fibers according to the present invention is further improved in smoothness and bundling property of reinforcing fibers within a range in which the surface tension of an aqueous solution having a concentration of 1% by weight at 20 ° C. is not increased to 40 dyne / cm or more. Desired leveling agent,
There is no problem in using a softening agent, a sizing agent, and other improving agents in combination.

【0050】この目的のために配合される改良剤として
は、高級脂肪酸とEOの単独重合体(POE)とのエス
テル化合物、高級脂肪酸とEOとPOとのブロック又は
ランダム共重合体(POE/PPO)とのエステル化合
物、高級アルキルアルコールとPOE又はPOE/PP
Oのブロック又はラクダム共重合体とのエーテル化合物
等が挙げられる。そしてこれらの改良剤の配合割合は改
良しようとする特性により大幅に異なるが一般にはエポ
キシ樹脂変成体に対して重量で1/10〜20/10の
割合である。
Examples of the improver compounded for this purpose are ester compounds of higher fatty acid and EO homopolymer (POE), block or random copolymer of higher fatty acid, EO and PO (POE / PPO). ) Ester compound with higher alkyl alcohol and POE or POE / PP
Examples thereof include an ether compound with an O block or a lacdam copolymer. The compounding ratio of these improvers varies greatly depending on the properties to be improved, but is generally 1/10 to 20/10 by weight with respect to the epoxy resin modified product.

【0051】本発明の補強繊維用サイジング剤組成物の
工業的な使用に当っては、該組成物を水又は水と有機溶
剤との混合液で適宜の濃度、通常は0.1〜10重量%
に溶解せしめた溶液、又は乳化せしめたエマルジョン溶
液として利用される。
In the industrial use of the sizing agent composition for reinforcing fiber of the present invention, the composition is prepared in water or a mixed solution of water and an organic solvent at an appropriate concentration, usually 0.1 to 10% by weight. %
It is used as a solution dissolved in or an emulsified emulsion solution.

【0052】前述した改質剤はサイジング剤組成物水系
溶液に後から加えても良いし、サイジング剤組成物と混
合してから水又は水と有機溶剤との混合液に溶解しても
良い。
The above-mentioned modifier may be added later to the aqueous solution of the sizing agent composition, or may be mixed with the sizing agent composition and then dissolved in water or a mixed solution of water and an organic solvent.

【0053】従って本発明のサイジング剤組成物は 1) 主剤としての水溶性及び/又は自己乳化性のエポキ
シ樹脂変成体 2) 特定な水溶性浸透剤 3) 必要により添加される乳化安定剤 4) 必要により配合される改良剤 で構成される組成物である。
Therefore, the sizing agent composition of the present invention is 1) a water-soluble and / or self-emulsifying epoxy resin modified body as a main ingredient 2) a specific water-soluble penetrant 3) an emulsion stabilizer 4) optionally added It is a composition composed of an improving agent which is optionally incorporated.

【0054】しかし前述したごとく3)及び4)は必ずしも
併用する必要はなく1)及び2)のみの組合せでも差し支え
なく、3)及び4)は補完的な効果を奏させる目的で混合使
用されるものである。
However, as mentioned above, 3) and 4) do not necessarily have to be used in combination and only 1) and 2) may be combined, and 3) and 4) are mixed for the purpose of producing a complementary effect. It is a thing.

【0055】[0055]

【作用】本発明のサイジング剤組成物の水系溶液を補強
繊維のサイジングに適用した時優れた集束性と後工程で
の操業性、成形品の品質等を高めることの出来る高品質
の補強繊維となる理由は、必ずしも明快に説明できてい
ないが、概ね下記の理由によるものと推定している。
When a water-based solution of the sizing agent composition of the present invention is applied to the sizing of reinforcing fibers, high-quality reinforcing fibers capable of improving excellent sizing properties, operability in the subsequent steps, quality of molded products, etc. The reason is not always explained clearly, but it is presumed that it is largely due to the following reasons.

【0056】平均粒子系が0.5ミクロン以下という微
細な親水性のサイジング物質が、低い表面張力と相俟っ
て補強繊維内部に速やかに浸透して各単繊維の表面に均
一にコーティングされるがために、後工程での操業上で
派生する補強繊維の損傷を一様に防止し毛羽の発生を抑
制すると共に、適度の柔軟性、平滑性を有するばかりで
なく、補強繊維を幅広く広げる際に要求される適度の開
繊性も備えているためと考えられる。
A fine hydrophilic sizing substance having an average particle size of 0.5 micron or less rapidly penetrates into the reinforcing fibers in combination with a low surface tension to uniformly coat the surface of each single fiber. Therefore, it is possible to uniformly prevent damage to the reinforcing fiber derived in the operation in the subsequent process and suppress the generation of fluff, and not only have appropriate flexibility and smoothness, but also to spread the reinforcing fiber widely. It is thought that this is because it also has the appropriate spreadability required for.

【0057】[0057]

【実施例】本発明をより具体的に説明するために、以下
に代表的な実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に
よってその範囲に何ら限定されるものではない。尚以下
の実施例に示される%は特に限定のない限りは重量%で
ある。
EXAMPLES In order to describe the present invention more specifically, typical examples will be shown below, but the present invention is not limited to the scope of these examples. The% shown in the following examples is% by weight unless otherwise specified.

【0058】本例中、ストランド物性、層間剪断強度
(ILSS)、サイジング剤組成物の付着量、エマルジ
ョンの粒子径、表面張力は以下の方法により測定した。
In this example, the physical properties of the strand, the interlaminar shear strength (ILSS), the amount of the sizing agent composition deposited, the particle size of the emulsion and the surface tension were measured by the following methods.

【0059】(1) ストランド物性測定 JIS−7601の方法に従い樹脂溶液としてはエピコ
ート#828/3フッ化ホウ素モノエチルアミン/メチ
ルエチルケトン=100/3/30の混合溶液を用いて
樹脂含浸ストランドを作成し、130℃で30分間硬化
した後測定した。
(1) Measurement of Physical Properties of Strand According to the method of JIS-7601, a resin-impregnated strand was prepared by using a mixed solution of Epicoat # 828/3 boron fluoride monoethylamine / methyl ethyl ketone = 100/3/30 as a resin solution, It was measured after curing at 130 ° C. for 30 minutes.

【0060】(2) ILSSの測定 試験片は米国ハーキュリーズ社の3501樹脂システム
を用いて作成された一方向性プリプレグを積層し、長さ
20mm、幅6mm,厚さ2mmのテストピンースに成
型した。これを3点曲げ試験によりILSSを求めた。
(2) Measurement of ILSS A test piece was formed by laminating a unidirectional prepreg prepared by using a 3501 resin system manufactured by Hercules Co., Ltd., and molded into a test pinse having a length of 20 mm, a width of 6 mm and a thickness of 2 mm. ILSS was obtained from this by a 3-point bending test.

【0061】(3) サイジング剤の付着量測定 サイジング剤組成物を付与した繊維約5gをソックスレ
ー抽出器に入れ、メチルエチルケトンで2時間抽出し、
抽出前後の繊維の重量差から算出した。
(3) Measurement of Adhesion Amount of Sizing Agent About 5 g of the fiber provided with the sizing agent composition was placed in a Soxhlet extractor and extracted with methyl ethyl ketone for 2 hours,
It was calculated from the weight difference between the fibers before and after extraction.

【0062】(4) エマルジョンの粒子径測定 濃度1重量%のサイジング剤組成物水系溶液について遠
心沈降法により粒子径を測定した。装置は堀場粒径分布
分析計CAPA−700を用いた。
(4) Measurement of particle size of emulsion The particle size of an aqueous solution of the sizing agent composition having a concentration of 1% by weight was measured by the centrifugal sedimentation method. The apparatus used was a Horiba particle size distribution analyzer CAPA-700.

【0063】(5) 表面張力の測定法 20℃、濃度1重量%のサイジング剤組成物水系溶液に
ついてウイルヘルミー法により求めた。装置は協和科学
製表面張力測定器協和CBVP型を用いた。
(5) Method of measuring surface tension The aqueous solution of the sizing agent composition having a concentration of 1% by weight at 20 ° C. was determined by the Wilhelmy method. The apparatus used was a Kyowa Scientific surface tension measuring instrument Kyowa CBVP type.

【0064】実施例 1 16000デニール/12000フィラメントからなる
ポリアクリロニトリル系プレカーサーを耐炎化及び炭素
化した後、電解酸化法により表面処理し、これを水洗
し、ローラーで水分率が約100%(水/炭素繊維=約
50/50)になるように絞った後この湿潤状態にある
炭素繊維束を下記表1に記載したサイジング剤組成物の
水系溶液で処理してから、130℃の熱風式乾燥筒を用
いて1分間で乾燥した。尚サイジング剤組成物の濃度は
0.6%とし、ローラータッチ法によりサイジング剤組
成物を付与した。サイジング剤組成物の水系溶液で処理
されてから乾燥筒に入る迄の時間は3.5秒であった。
Example 1 A polyacrylonitrile-based precursor composed of 16000 denier / 12000 filaments was flame-resistant and carbonized, then surface-treated by electrolytic oxidation, washed with water, and dried with a roller to obtain a water content of about 100% (water / water). After squeezing so that the carbon fiber = about 50/50), the wet carbon fiber bundle is treated with an aqueous solution of the sizing agent composition shown in Table 1 below, and then a hot air drying cylinder at 130 ° C. And dried for 1 minute. The concentration of the sizing agent composition was 0.6%, and the sizing agent composition was applied by the roller touch method. The time from the treatment with the aqueous solution of the sizing agent composition until entering the drying cylinder was 3.5 seconds.

【0065】サイジング剤組成物を付与して乾燥工程を
経た炭素繊維束を、直径10mmのクロムメッキされた
ガイドバーに接触させて上方に直角方向に曲げて引き出
し、これをワインダーで巻き取った。巻き取った炭素繊
維束の集束性を表1に併記した。尚浸透剤としては前記
式(4) で示される水溶性のフッ素化アルキル化合物(商
品名サーフロンS−141旭ガラス製)を用いた。
The carbon fiber bundle which had been subjected to the drying step after applying the sizing agent composition was brought into contact with a chrome-plated guide bar having a diameter of 10 mm, bent upward at a right angle and pulled out, and wound up by a winder. Table 1 also shows the sizing properties of the wound carbon fiber bundles. As the penetrant, a water-soluble fluorinated alkyl compound represented by the above formula (4) (trade name: Surflon S-141 Asahi Glass Co., Ltd.) was used.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】この結果から明らかなように水溶性フッ素
化アルキル化合物からなる浸透剤を0.05重量%以上
添加して表面張力を下げたものは炭素繊維の集束性が良
好であった。一方浸透剤を添加しない比較例(サンプル
No.1及び8)に示したものは、ガイドバーに接触さ
せて繊維束を広げると繊維束の内部に位置していた部分
にはサイジング剤が十分浸透していないために集束性が
劣るだけでなく、毛羽の発生も目立つものであった。
As is clear from these results, carbon fibers having a good binding property were obtained by adding a penetrant comprising a water-soluble fluorinated alkyl compound in an amount of 0.05% by weight or more to reduce the surface tension. On the other hand, in the comparative examples (Sample Nos. 1 and 8) in which the penetrating agent was not added, when the fiber bundle was spread by contacting with the guide bar, the sizing agent sufficiently penetrated into the portion located inside the fiber bundle. Not only was the focusing property inferior because it was not carried out, but the occurrence of fluff was also noticeable.

【0068】尚ここで用いたサンプルNo.1〜7のサ
イジング剤組成物は水溶性であるため水溶液は透明であ
り粒子は認められない。
The sample No. used here is Since the sizing agent compositions 1 to 7 are water-soluble, the aqueous solution was transparent and no particles were observed.

【0069】一方比較例のサンプルNo.8及び9は市
販のエポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエー
テル、平均分子量470)をノニオン系乳化剤を用いて
乳化したエマルジョンであり、その粒子径を測定したと
ころ平均粒子径は0.76ミクロンであり、3ミクロン
以上の粒子が7%含まれていた。このものを走査型電子
顕微鏡で観察すると炭素繊維束の表面にサイジング剤の
粒子が偏在しているのが確認された。
On the other hand, sample No. of the comparative example. 8 and 9 are emulsions obtained by emulsifying a commercially available epoxy resin (bisphenol A diglycidyl ether, average molecular weight 470) using a nonionic emulsifier, and the average particle size was measured to be 0.76 micron. It contained 7% of particles of 3 microns or more. When this was observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that particles of the sizing agent were unevenly distributed on the surface of the carbon fiber bundle.

【0070】比較例サンプルNo.9は比較例サプンル
No.8に本発明と同じ浸透剤を添加したものであり、
サイジング剤エマルジョン溶液の表面張力が低下するた
めに、サンプルNo.8よりやや集束性が改善されるも
ののサイジング剤の粒子が偏在するため本発明より集束
性は劣る。
Comparative Example Sample No. No. 9 is a comparative example. 8 has the same penetrant as in the present invention added,
Since the surface tension of the sizing agent emulsion solution is lowered, the sample No. Although the bundling property is slightly improved as compared with No. 8, the bundling property is inferior to that of the present invention because the particles of the sizing agent are unevenly distributed.

【0071】サンプルNo.1(比較例)は水溶性サイ
ジング剤であるが、水溶液の表面張力が高いために繊維
束の内部への浸透性が悪く、内部に位置した繊維の集束
性は不良であり、ガイドバーで繊維束を広げる際に毛羽
の発生が顕著であった。
Sample No. 1 (comparative example) is a water-soluble sizing agent, but since the surface tension of the aqueous solution is high, the permeability into the inside of the fiber bundle is poor, and the focusing property of the fibers located inside is poor. Occurrence of fluff was remarkable when the bundle was spread.

【0072】又、サンプルNo.8(比較例)もサンプ
ルNo.1と同様に集束性が悪く毛羽立ちが多かった。
サンプルNo.9はサンプルNo.1及び8よりは毛羽
が少なかったが本発明のサンプルNo.2〜7には及ば
なかった。
Sample No. Sample No. 8 (Comparative Example) Similar to No. 1, the bundle had poor focusing properties and had a lot of fuzz.
Sample No. Sample No. 9 is Although the number of fluffs was less than that of Sample Nos. 1 and 8, Sample No. It did not reach 2-7.

【0073】実施例 2 アクリロニトリル98%、メタアクリル酸2%からなる
共重合体を紡糸して得た単糸デニール0.8/1200
0フィラメントのプレカーサーを、220℃、235
℃、250℃の熱風循環式耐炎化炉で各20分間滞留せ
しめて耐炎化した後、最高温度500℃、1000℃、
1400℃の炭素化炉を用いて連続的に炭素化せしめ
た。この炭素化繊維を重炭酸アンモニウムを電解質とす
る電解酸化法により表面処理を施した後、水洗しローラ
ーで水分率約100%になるように絞り、実施例1と同
じ浸透剤を0〜5.5%含有するPOE(30)ビスフ
ェノールAグリシジルエーテルの1.3%水溶液でサイ
ジングし乾燥した。こうして得た炭素繊維についてスト
ランド強度及びILSSを測定し、その結果を表2に示
した。
Example 2 Single yarn denier 0.8 / 1200 obtained by spinning a copolymer consisting of 98% acrylonitrile and 2% methacrylic acid.
0 filament precursor, 220 ℃, 235
C., 250.degree. C., and retained in a hot air circulation type flameproofing furnace for 20 minutes each to make it flameproof, then the maximum temperature 500.degree.
It was continuously carbonized using a carbonization furnace at 1400 ° C. The carbonized fiber was subjected to a surface treatment by an electrolytic oxidation method using ammonium bicarbonate as an electrolyte, washed with water, and then squeezed with a roller so that the water content was about 100%, and the same penetrant as in Example 1 was used. It was sized with a 1.3% aqueous solution of 5% POE (30) bisphenol A glycidyl ether and dried. The strand strength and ILSS of the carbon fiber thus obtained were measured, and the results are shown in Table 2.

【0074】[0074]

【表2】 [Table 2]

【0075】表2から明らかなように本発明に係わるサ
ンプルNo.11〜17の強度、ILSSは浸透剤を添
加しない比較例サンプルNo.10に対して勝れてい
る。
As is clear from Table 2, the sample No. 1 according to the present invention. 11 to 17, ILSS is a comparative example sample No. in which a penetrant is not added. You have beaten ten.

【0076】一方浸透剤を5.5%添加したサンプルN
o.18はややILSSが低下した。
On the other hand, sample N containing 5.5% penetrant
o. 18, ILSS was slightly lowered.

【0077】浸透剤を必要以上に沢山加えてもサイジン
グ剤組成物水溶液の表面張力は25dyne/cm以下
には低下せず、むしろILSSの低下が認められるとい
う弊害が生じるので、浸透剤の添加量は0.05〜5.
0%が適当である。
Even if the penetrant is added in an excessive amount, the surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition does not decrease to 25 dyne / cm or less, and rather, the ILSS decreases. Is 0.05 to 5.
0% is suitable.

【0078】実施例 3 水溶性エポキシ樹脂変成体[POE(30)ビスフェノ
ールAグリシジルエーテル]に、浸透剤として水溶性ポ
リシロキサン[式5で示されるポリシロキサンでRはC
36 、Xは(C24 O)l 、l=15、x=30、
y=3]を0〜2%添加したサイジング剤組成物水溶液
の表面張力を測定し、その結果を表3に示した。水溶性
ポリシロキサン系の浸透剤を添加することにより、サイ
ジング剤組成物水溶液の表面張力は好適に低下した。
Example 3 In a water-soluble epoxy resin modified product [POE (30) bisphenol A glycidyl ether], a water-soluble polysiloxane [a polysiloxane represented by the formula 5 and R is C
3 H 6 , X is (C 2 H 4 O) l , l = 15, x = 30,
The surface tension of an aqueous solution of a sizing agent composition containing 0 to 2% of y = 3] was measured, and the results are shown in Table 3. By adding the water-soluble polysiloxane-based penetrant, the surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition was suitably reduced.

【0079】 [0079]

【0080】実施例 4 水に対して自己乳化性のあるエポキシ樹脂変成体[PO
E(5)ビスフェノールAグリシジルエーテル]に実施
例1及び3と同じ浸透剤を添加し、その1%溶液の表面
張力を測定した。結果を表4に示した。浸透剤の添加に
よりサイジング剤組成物水溶液の表面張力は明らかに低
下した。このサイジング剤組成物水溶液中のエマルジョ
ンはいずれも平均粒子径は0.1ミクロンであり、3ミ
クロン以上の粒子は検出されなかった。
Example 4 Epoxy resin modified product self-emulsifying in water [PO
E (5) Bisphenol A glycidyl ether] was added with the same penetrant as in Examples 1 and 3, and the surface tension of the 1% solution was measured. The results are shown in Table 4. By the addition of the penetrant, the surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition was obviously lowered. The emulsions in this sizing agent composition aqueous solution each had an average particle size of 0.1 micron, and particles of 3 micron or more were not detected.

【0081】 [0081]

【0082】実施例 5 サイジング剤組成物として、POE(30)ビスフェノ
ールAグリシジルエーテル/POE(15)ロジンエス
テル=2/1の混合物の1.5%水溶液にフッ素系浸透
剤(サーフロンS−141)0.5%加えたものを使用
した他は実施例2と同様に処理して得た炭素繊維は、集
束性が良好でありプリプレグの加工工程でも毛羽立つこ
ともなく商品価値の高い1平方メートル当り75グラム
の薄いプリプレグシートが得られた。ここで用いたサイ
ジング剤組成物の水溶液の表面張力は30dyne/c
mであった。又炭素繊維のストランド強度は570kg
/mm2 、ILSSは12.8kg/mm2 であった。
このような適度の集束剤を配合すると複合材の加工工程
での取り扱いはより容易になる。
Example 5 As a sizing agent composition, a 1.5% aqueous solution of a mixture of POE (30) bisphenol A glycidyl ether / POE (15) rosin ester = 2/1 was added to a fluorine-based penetrant (Surflon S-141). The carbon fiber obtained by treating in the same manner as in Example 2 except that 0.5% was added has good sizing property, has no fluff in the prepreg processing step, and has a high commercial value of 75 per square meter. A thin gram of prepreg sheet was obtained. The surface tension of the aqueous solution of the sizing agent composition used here was 30 dyne / c.
It was m. The carbon fiber strand strength is 570 kg.
/ Mm 2 and ILSS were 12.8 kg / mm 2 .
When such an appropriate sizing agent is blended, the handling of the composite material in the processing step becomes easier.

【0083】実施例 6 サイジング剤組成物として、POE(30)ビスフェノ
ールAグリシジルエーテルを用い、この1%水溶液に対
してアルコール又はメチルエチルケトンを95/5、9
0/10の容量比率になるように混合した溶液につい
て、浸透剤の添加による表面張力の低下効果を明らかに
した。この結果は表5に示した。尚浸透剤としては実施
例1と同じものを使用した。この結果から明らかなよう
に単に表面張力の低い有機溶剤を混合しただけではサイ
ジング剤溶液の表面張力を本発明の範囲にまで低下させ
ることは困難であり、適切な浸透剤を併用することによ
りはじめて達成されることが理解される。
Example 6 As a sizing agent composition, POE (30) bisphenol A glycidyl ether was used, and alcohol or methyl ethyl ketone was added to this 1% aqueous solution at 95/5, 9/5.
With respect to the solution mixed so as to have a volume ratio of 0/10, the effect of reducing the surface tension by adding the penetrant was clarified. The results are shown in Table 5. The same penetrant as in Example 1 was used. As is clear from this result, it is difficult to reduce the surface tension of the sizing agent solution to the range of the present invention simply by mixing a low surface tension organic solvent, and it is necessary to use an appropriate penetrant in combination. It is understood to be achieved.

【0084】[0084]

【表3】 [Table 3]

【0085】実施例 7 直径9ミクロンの単糸10000本からなるアルミナ長
繊維(住友化学製)に実施例5と同一のサイジング剤を
0.8%付与した後130℃の乾燥筒で連続的に乾燥
し、これをワインダーで巻き取った。サイジング浴槽に
おける浸漬時間が2.5秒と極く短時間であるにもかか
わらず繊維束の内部まで均一にサイジングされているた
め、得られたアルミナ繊維は毛羽立ちが非常に少なく適
度な集束性があり、プリプレグやフィラメントワインデ
ィング等の後加工での操業性が優れていた。一方浸透剤
を添加しなかったPOE(30)ビスフェノールAグリ
シジルエーテル/POE(15)ロジンエステル=2/
1の混合物の1.5%溶液(表面張力43dyne/c
m)で同様に処理したものは、繊維束の内部にサイジン
グ剤の付与されていない部分があるため、ワインダーで
の繊維の損傷が目立ち外観が良くなく商品価値の劣るも
のであった。
Example 7 0.8% of the same sizing agent as in Example 5 was applied to alumina long fibers (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) consisting of 10,000 single filaments each having a diameter of 9 microns, and then continuously dried in a drying tube at 130 ° C. It was dried and wound on a winder. Even though the dipping time in the sizing bath is 2.5 seconds, which is extremely short, the inside of the fiber bundle is uniformly sized, so that the obtained alumina fiber has very little fuzzing and proper sizing ability. There was excellent operability in post-processing such as prepreg and filament winding. On the other hand, POE (30) bisphenol A glycidyl ether / POE (15) rosin ester with no penetrant added = 2 /
1.5% solution of the mixture of 1 (surface tension 43 dyne / c
The product treated in the same manner as m) had a portion where the sizing agent was not applied inside the fiber bundle, so that the damage of the fiber in the winder was conspicuous and the appearance was not good and the commercial value was poor.

【0086】[0086]

【発明の効果】本願発明は、特定のエポキシ樹脂変成体
及び浸透剤を必須成分とした組成物とすることにより該
変成体の平均粒子径及び浸透剤による表面張力の適切な
設定の効果が相俟って、サイジングの対象が疎水性の補
強繊維束であっても短時間に容易に繊維束の内部にまで
サイジング剤を均一に付与することが可能となった。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the effect of appropriately setting the average particle diameter of the modified epoxy resin and the penetrant as the essential component and the appropriate setting of the surface tension by the penetrant are achieved. Even if the object of sizing is a hydrophobic reinforcing fiber bundle, the sizing agent can be evenly applied to the inside of the fiber bundle easily in a short time.

【0087】更に本発明のサイジング剤組成物水系溶液
は、引火性や人体への有害性が問題となる程の有機溶剤
を使用しないので、作業環境や作業の安全性の点からも
好適なサイジング剤組成物を提供し得るため、補強繊維
に対して工業的に有利なサイジングを可能とした。尚補
強繊維としては炭素繊維のみならずアラミド繊維、全芳
香族ポリエステル繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等の
多くの繊維にも好適に適用される。
Further, since the aqueous solution of the sizing agent composition of the present invention does not use an organic solvent to the extent that flammability and harmfulness to the human body pose a problem, it is also suitable for work environment and work safety. Since the agent composition can be provided, industrially advantageous sizing can be performed on the reinforcing fiber. The reinforcing fiber is preferably applied not only to carbon fiber but also to many fibers such as aramid fiber, wholly aromatic polyester fiber, glass fiber and alumina fiber.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水溶性若しくは水に対して自己乳化性の
あるエポキシ樹脂変成体と、水溶性フッ素化アルキル化
合物及び/又は水溶性ポリシロキサン化合物からなる浸
透剤とを必須成分とし、該浸透剤を該エポキシ樹脂変成
体に対して0.05〜5.0重量%配合してなるサイジ
ング剤組成物であって、上記サイジング剤組成物の1重
量%水系溶液の表面張力が、20℃において40dyn
e/cm以下であり、かつ水に対して自己乳化性のある
エポキシ樹脂変成体にあってはその水系溶液におけるエ
マルジョンの平均粒子径が0.5ミクロン以下であり、
かつ3ミクロン以上の粒子を含まないことを特徴とする
補強繊維用サイジング剤組成物。
1. A penetrant comprising a water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product and a penetrant comprising a water-soluble fluorinated alkyl compound and / or a water-soluble polysiloxane compound as essential components. In an amount of 0.05 to 5.0% by weight based on the modified epoxy resin, wherein the surface tension of a 1% by weight aqueous solution of the sizing agent composition is 40 dyn at 20 ° C.
In the epoxy resin modified product having an e / cm or less and having a self-emulsifying property with respect to water, the average particle diameter of the emulsion in the aqueous solution is 0.5 μm or less,
A sizing agent composition for reinforcing fibers, which is characterized by not containing particles of 3 microns or more.
【請求項2】 水溶性若しくは水に対して自己乳化性の
あるエポキシ樹脂変成体が、エポキシ樹脂にポリエーテ
ルを付加した化合物、又はエポキシ樹脂にポリエーテル
を付加した後更にエポキシ化した化合物、又はジヒドロ
キシ化合物のポリエーテル誘導体をエポキシ化した化合
物であることを特徴とする請求項1の補強繊維用サイジ
ング剤組成物。
2. A compound obtained by adding a polyether to an epoxy resin, or a compound obtained by further epoxidizing an epoxy resin after adding a polyether to the epoxy resin, wherein the water-soluble or self-emulsifying epoxy resin modified product is, The sizing agent composition for reinforcing fibers according to claim 1, which is a compound obtained by epoxidizing a polyether derivative of a dihydroxy compound.
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