JPH10266076A

JPH10266076A - サイズ処理された炭素繊維ストランド、及びその炭素繊維ストランドを強化繊維としたプリプレグ、及びその成形物

Info

Publication number: JPH10266076A
Application number: JP8890597A
Authority: JP
Inventors: Isao Nishimura; 功西村
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-06
Anticipated expiration: 2017-03-24
Also published as: JP3752353B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プリプレグ製造工程での擦過による毛羽の発
生が少なく、取扱い性に優れ、しかも樹脂含浸の際にお
ける開繊性に優れた炭素繊維ストランド、及びこの炭素
繊維ストランドを強化繊維として用いたプリプレグ、及
びその成形物を提供する。【解決手段】ポリウレタン樹脂とポリエーテル樹脂を
必須成分とするサイジング剤でサイズ処理された炭素繊
維ストランド、及びそのサイズ処理された炭素繊維スト
ランドを強化繊維とし、且つ熱硬化性樹脂をマトリック
スとするプリプレグ、及びその成形物。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、開繊性及び耐擦過
性に共に優れた炭素繊維ストランド、並びに該炭素繊維
ストランドから構成されたプリプレグ、及びその成形物
に関する。更に詳しくはプリプレグ製造工程での擦過に
よる毛羽の発生が少なく、取扱い性に優れ、しかも樹脂
含浸の際における開繊性に優れた炭素繊維ストランド、
及びこの炭素繊維ストランドを強化繊維として用いたプ
リプレグ、及びその成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維はその優れた特性を生かし、各
種の樹脂組成物をマトリックスとした複合材料としてレ
ジャー、スポーツ分野において広く利用されており、最
近では航空機分野への利用も本格化してきている。

【０００３】この炭素繊維は、一般的にストランド（数
千本乃至数万本のフィラメントからなる繊維束）のまま
一方向に引き揃えられた状態で樹脂を含浸し、一方向配
向プリプレグ（いわゆるＵＤプリプレグ）としてから、
あるいは織物状態で樹脂組成物を含浸し、織物プリプレ
グとしてから次工程にて成形され、複合材料として使用
されることが多い。

【０００４】これらの加工工程において、炭素繊維スト
ランドはガイド等で擦れることにより毛羽が生じやす
く、取扱い性が悪くなるため、通常、炭素繊維ストラン
ドの表面をサイジング剤でコートすることにより、スト
ランドの集束性を高め、耐擦過性や取扱い性を向上させ
る処理がなされている。

【０００５】このサイジング剤に関し、複合材料に用い
るマトリックス樹脂の多くがエポキシ樹脂であるため、
ビスフェノールＡグリシジルエーテル型エポキシ樹脂に
代表されるエポキシ樹脂をベースとしたサイジング剤の
提案がなされている。

【０００６】例えば特開平７−１９７３８１号には、炭
素繊維ストランドに常温において液状のビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂（Ａ成分）、常温において固形のビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｂ成分）、不飽和ポリエ
ステル樹脂（Ｃ成分）、ステアリン酸（Ｄ成分）を必須
成分とした炭素繊維ストランド用サイジング剤が提案さ
れている。

【０００７】該公報に記載のサイジング剤により処理さ
れた炭素繊維ストランドは、良好な耐擦過性を有し、該
炭素繊維ストランドから製造されたプリプレグは良好な
表面平滑性を有し、プリプレグ相互の密着性に優れる事
が示されている。

【０００８】しかしながら、プリプレグを用いてより一
層耐久性の優れた成形品とするためには、より欠陥が少
なく均整で、機械的特性に優れた成形品を与えるプリプ
レグ或いはその材料である炭素繊維ストランドが要望さ
れている。

【０００９】更に、液状エポキシ樹脂の中間体は、労働
省安全基準局より発ガン性物質に指定（新規変異原性物
質 No.212-2）されているために、取扱う際の人体への
影響を考慮し、非エポキシ樹脂系サイジング剤が要望さ
れている。また、サイジング剤の形態は水溶液又は水分
散液であることが環境安全面から望まれる。

【００１０】非エポキシ樹脂系サイジング剤として、例
えば、特開平４−８２９６９号、特開平５−１３２８７
５号、特開平６−１１６８６８号には、ポリウレタン樹
脂を使用したサイジング剤が開示されている。

【００１１】ところが、本発明者の実験によると、前記
したサイジング剤でサイズ処理された炭素繊維ストラン
ドは、毛羽や糸切れを抑制する効果はあるものの、繊維
の集束性が良すぎるために開繊性が落ち、炭素繊維スト
ランドに対しマトリックス樹脂が十分に含浸しなくなる
問題が起こる。

【００１２】また、開繊性に優れたサイジング剤とし
て、特開昭６０−２４６８７２号にはポリエーテル樹脂
を使用したサイジング剤が開示されている。

【００１３】ところが、本発明者の実験によると、特開
昭６０−２４６８７２号記載のサイジング剤でサイズ処
理された炭素繊維ストランドは、開繊性は良好である
が、繊維の集束性が悪いため耐擦過性が落ち、炭素繊維
ストランドに毛羽が発生する問題が起こる。

【００１４】また、同じポリエーテル樹脂を使用したサ
イジング剤として特開平４−５７９７４号が開示されて
いるが、前記したサイジング剤はＮ−メチルピロリドン
に溶かした溶液でしか使用できないという問題点があ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、前記
従来技術の欠点を除去し、プリプレグ製造時の炭素繊維
ストランドの開繊性と耐擦過性が共に優れ、炭素繊維ス
トランドへの樹脂含浸性を良好なものとする炭素繊維ス
トランド、並びにこの炭素繊維ストランドを強化繊維と
して用いたプリプレグ及びその成形物を提供することを
目的とする。更に、サイジング剤を取扱う際の人体への
影響を軽減することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明の炭素繊維ストランドはポリウレタン
樹脂とポリエーテル樹脂を必須成分とするサイジング剤
でサイズ処理されることを特徴とする。

【００１７】また、本発明に使用されるポリウレタン樹
脂は、芳香族イソシアネートとポリエーテル、またはポ
リエステルの反応物で、ポリエーテル樹脂は下記（１）
の化学式で示されることを特徴とする。

【００１８】

【化２】

【００１９】（式中Ｒ₁は炭素数１〜３０のアルキル
基、ビスフェノールＡ、フェニル基を、Ｒ₂は水素また
はグリシジル基を、mは１〜６０の整数を表す。）

【００２０】また、本発明において使用されるポリウレ
タン樹脂とポリエーテル樹脂の配合量は、ポリウレタン
樹脂は４０〜９０重量％、ポリエーテル樹脂は１０〜６
０重量％であることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の炭素繊維ストランドは、上
記サイジング剤に高級脂肪酸エステルが５〜２０重量％
含まれていることを特徴とする。

【００２２】

【作用】上記構成とすることにより、本発明は従来のサ
イジング剤における問題点を解決し、プリプレグ製造時
に炭素繊維ストランドの開繊性が優れるため、プリプレ
グの表面平滑性及び含浸性が良好なプリプレグが得られ
る。その結果、成形性に優れ、最終的に得られる成形物
の機械的特性も優れる。更に、炭素繊維ストランドが耐
擦過性に優れるため、ローラーやガイドとの接触による
毛羽の発生や糸切れがなく、取扱い性に優れた炭素繊維
ストランドを得ることができる。

【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
炭素繊維ストランドが適用される炭素繊維ストランドに
は、アクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系等の周
知の炭素繊維フィラメント数千〜数万本が集束された繊
維束が好適に使用され、炭素繊維には黒鉛繊維も含まれ
る。

【００２４】本発明において、サイジング剤として使用
されるポリウレタン樹脂は、芳香族イソシアネートとポ
リエーテル、またはポリエステルの反応物である。

【００２５】芳香族イソシアネートとしては、トリレン
−２，４−ジイソシアネート、トリレン−２，６−ジイ
ソシアネート、キシレンジイソシアネート、ナフチレン
−１，５−ジイソシアネート、モノまたはジクロロフェ
ニレン−２，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン
−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジ
フェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、３−メ
チルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、
メタフェニレンジイソシアネート、パラフェニレンジイ
ソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、
ピトリレンジイソシアネート等のジイソシアネート、お
よびトリフェニルメタントリイソシアネート等のトリイ
ソシアネートが含まれる。

【００２６】ポリエーテルとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチレンリコール、グリセ
リン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールに、
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイド等のアルキレンオキサイドの１種または２種
以上を付加重合させた末端にヒドロキシル基を有するポ
リエーテル、テトラヒドロフランの開環重化合物である
ポリオキシテトラメチレングリコール、ビスフェノール
のような多価フェノール類のアルキレンオキサイド付加
重合物、コハク酸、アジピン酸、フマール酸、マレイン
酸、グルタール酸、アゼライン酸、フタール酸、テレフ
タル酸、ダイマー酸、ピロメリット酸等の多塩基性カル
ボン酸類のアルキレンオキサイド付加重合物等を挙げる
ことができる。

【００２７】ポリエステルとしては、上述の多価アルコ
ールと上述の多塩基性カルボン酸類との縮合物、ヒマシ
油やヒマシ油脂肪酸等のヒドロキシカルボン酸と上述の
多価アルコールの縮合物等を挙げることができる。

【００２８】本発明で用いられるポリウレタン樹脂は、
前記した芳香族イソシアネートとポリエーテル、または
ポリエステルの反応物であればよいが、芳香族イソシア
ネートとしては、トリレン−２，４−ジイソシアネー
ト、トリレン−２，６−ジイソシアネート、ジフェニル
メタン−４，４’−ジイソシアネート、ポリエーテルと
してはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、ポリエステルとしては、ポリエチレンアジペー
ト、ポリブチレンセバケートが好適に使用できる。

【００２９】具体例として、芳香族イソシアネートとポ
リエーテルの反応物としては、ＨＹＤＲＡＮＨＷ−３
１２Ｂ、ＶＯＮＤＩＣ１０４０ＮＳ、ＶＯＮＤＩＣ
１０５０Ｂ−ＮＳ、ＶＯＮＤＩＣ１３１０ＮＳＣ、Ｖ
ＯＮＤＩＣ１３２０ＮＳＣ、ＶＯＮＤＩＣ１５１０
（以上、大日本インキ化学工業株式会社製）、芳香族イ
ソシアネートとポリエステルの反応物としては、ＨＹＤ
ＲＡＮＨＷ−３０１、ＨＹＤＲＡＮＨＷ−３１０、
ＨＹＤＲＡＮＨＷ−３１１、ＨＹＤＲＡＮＨＷ−３３
３、ＨＹＤＲＡＮＨＷ−３４０、ＨＹＤＲＡＮＨＷ
−３５０、ＶＯＮＤＩＶ１２３０ＮＳ、ＶＯＮＤＩＣ
１２５０（以上、大日本インキ化学工業株式会社製）
が挙げられる。

【００３０】本発明において、サイジング剤として使用
されるポリエーテル樹脂は、下記（１）の化学式で表さ
れる。

【００３１】

【化３】

【００３２】（式中Ｒ₁は炭素数１〜３０のアルキル
基、ビスフェノールＡ、フェニル基を、Ｒ₂は水素また
はグリシジル基を、ｍは１〜６０の整数を表す。）

【００３３】具体例としては、ポリオキシエチレン
（ｍ）ラウリルグリシジルエーテル、ポリオキシエチレ
ン（ｍ）ラウリルエーテル、ビスフェノールＡのエチレ
ンオキサイド（ｍ）付加物、ポリオキシエチレン（ｍ）
フェニルグリシジルエーテル、ポリオキシエチレン
（ｍ）フェニルエーテル等が挙げられる。

【００３４】本発明で用いられるポリエーテル樹脂に特
に制限はないが、ポリオキシエチレン（ｍ）ラウリルグ
リシジルエーテル、あるいはビスフェノールＡのエチレ
ンオキサイド（ｍ）付加物が好適に使用できる。

【００３５】本発明において、サイジング剤として使用
されるポリウレタン樹脂とポリエーテル樹脂の配合量
は、両者の合計を１００重量％とした場合、ポリウレタ
ン樹脂は４０〜９０重量％、ポリエーテル樹脂は１０〜
６０重量％の範囲とする。この配合量にすることによ
り、ストランドの集束性と開繊性を兼備する優れたスト
ランドが得られる。

【００３６】ポリウレタン樹脂の配合量が４０重量％に
満たない場合、耐擦過性が低下し、毛羽が発生する。ポ
リウレタン樹脂の配合量が９０重量％を超える場合、開
繊性が悪化し、炭素繊維ストランドに対するマトリック
ス樹脂の含浸性が低下する。

【００３７】本発明において使用されるサイジング剤
は、ポリウレタン樹脂とポリエーテル樹脂を必須成分と
して混合した樹脂組成物であるが、第三成分として、高
級脂肪酸エステルを含ませることができる。

【００３８】具体例としては、メチルステアレート、エ
チルステアレート、プロピルステアレート、ブチルステ
アレート、オクチルステアレート、ステアルルステアレ
ート等のステアリン酸エステル、イソプロピルパルミテ
ート等のオレイン酸エステル等が挙げられる。

【００３９】本発明において、第三成分である高級脂肪
酸の配合量は、サイジング剤全体を１００重量％とした
場合、５〜２０重量％の範囲とする。

【００４０】高級脂肪酸の配合量が２０重量％を超える
と、成形物とした際の機械的特性が低下する。

【００４１】本発明において使用されるサイジング剤を
炭素繊維ストランドに付着させる際の形態は、水溶液、
水分散液、あるいは有機溶剤に溶かした溶液等が用いら
れるが、安全環境を考慮すると、水溶液、水分散液が好
ましい。

【００４２】本発明の炭素繊維ストランドは、炭素繊維
ストランドに対するサイジング剤の付着量が０．１〜
３．０重量％であり、好ましくは０．３〜１．８重量％
である。

【００４３】サイジング剤の付着量が０．１重量％未満
の場合、良好な耐擦過性が得られない。サイジング剤の
付着量が３．０重量％を超える場合、炭素繊維ストラン
ドが堅固になり、開繊性が低下するため、炭素繊維スト
ランドに対するマトリックス樹脂の含浸性が低下する。

【００４４】本発明において、炭素繊維ストランドにサ
イジング剤を付着させる方法としては、一般的に行われ
ている浸漬法、ローラー転写法、スプレー法等が適用さ
れる。

【００４５】また、炭素繊維ストランドに対するサイジ
ング剤の付着量の調整は、サイジング剤溶液の濃度調
整、絞りローラー、ストランド張力等によって行われ
る。

【００４６】サイジング剤付与後の炭素繊維ストランド
は乾燥処理される。乾燥手段としては特に限定されず、
熱風乾燥、遠赤外線乾燥、熱ローラーによる乾燥など通
常使用される乾燥手段でよい。

【００４７】本発明の炭素繊維ストランドを用いて、マ
トリックス樹脂を含浸させてプリプレグを製造するに
は、通常のホットメルト法や溶剤法が適用できる。ホッ
トメルト法によるプリプレグの製造は、マトリックス樹
脂を離型紙の上に塗布した樹脂フィルムに、炭素繊維ス
トランドを引き揃えて並べ、ローラーで押圧含浸させる
方法や、スリットから樹脂を供給しストランドに含浸さ
せる方法などが挙げられるが、特に制限されない。プリ
プレグに於けるマトリック樹脂の含有率は、通常２０〜
５０重量％である。

【００４８】本発明の炭素繊維ストランドを強化繊維と
したプリプレグに使用されるマトリックス樹脂として
は、通常、炭素繊維を強化繊維とする複合材料に使用さ
れる樹脂、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂等が挙げら
れるが、特に、エポキシ樹脂が相溶性・接着性の面から
好ましい。

【００４９】エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、テトラグリシジルアミン、トリグリシ
ジルアミン等の多官能エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ
樹脂の硬化剤、硬化促進剤としては、一般に使用されて
いるジシアミンジアミド、ジアミノジメチル尿素、ジア
ミノジフェニルスルフォン等アミン系硬化剤、イミダゾ
ール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等が使用される。

【００５０】本発明の炭素繊維ストランドは、集束性、
開繊性及び耐擦過性が同時に優れている。この炭素繊維
ストランドを強化繊維とし、熱硬化性樹脂をマトリック
ス樹脂としたプリプレグは、表面平滑性及び含浸性が良
い。そのため、プリプレグ同士の密着性に優れ、積層し
やすいという利点を有し、更に、積層して得られた成形
物は機械的特性（特に層間剪断強度）に優れている特徴
がある。

【００５１】本発明のサイズ処理された炭素繊維ストラ
ンドは、開繊性と樹脂含浸性に優れているので、様々な
成形用途に有用であり、例えば、ＵＤＰＰ、織物、フィ
ラメントワインディング、プルトルージョン用途に有効
である。特にＵＤＰＰ用途では、短時間で樹脂が含浸す
るため、生産スピードアップ特性改善に効果がある。

【００５２】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例中の炭素繊維ストランドの擦過毛羽
量、開繊性、ＵＤプリプレグ表面平滑性、含浸性、成形
物の層間剪断強度は次の方法に準拠した。

【００５３】（１）炭素繊維ストランドの擦過毛羽量直径２ｍｍのクロムめっきのステンレス棒を１５ｍｍ間
隔で５本配置し、かつ、その配置はサイズ処理された炭
素繊維ストランドが前記ステンレス棒に１２０°の接触
角で接触しながら通過し得るようにジグザグに配置し
た。このステンレス棒間にサイズ処理された炭素繊維ス
トランドをジグザグにかけ、ボビンからの炭素繊維スト
ランド解舒テンションを２００ｇ／１２Ｋに設定して擦
過させた。擦過後の炭素繊維ストランドをウレタンスポ
ンジ（寸法３２ｍｍ×６４ｍｍ×１０ｍｍ、重さ約０．
２５ｇ）２枚の間に挟み、１２５ｇの重りをウレタンス
ポンジ全面に荷重がかかるようにのせ、炭素繊維ストラ
ンドを１５ｍ／分の速度で２分間通過させたときのスポ
ンジに付着した毛羽の重量を擦過毛羽量とした。

【００５４】（２）炭素繊維ストランドの開繊性図１に示すように、直径１５ｍｍのクロムめっきのステ
ンレス棒１、幅測定器２、及びサイズ処理された炭素繊
維ストランドを巻取ったパッケージ４を配置する。次に
サイズ処理された炭素繊維ストランド３を図に示すよう
な糸道で５ｍ／分の速度で通過させる。なお、ストラン
ドテンションは、幅測定器２を通過した際に２００ｇと
なるように設定する。このようにしてステンレス棒間を
通過した炭素繊維ストランドの拡がり幅を幅測定器２で
測定する。測定時間は３０秒とし、その間の平均値を測
定した。

【００５５】（３）ＵＤプリプレグ表面平滑性チバガイギー社製ＥＰＮ１１３８（商品名：フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂）７０重量部、油化シェルエ
ポキシ社製エピコート８３４（商品名：ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂）１２重量部、同社製エピコート１０
０２（商品名：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）１８
重量部の割合で混合した樹脂組成物に、更に硬化剤、促
進剤を加え、プリプレグ用樹脂組成物を作製した。この
樹脂組成物をフィルムコーターにより、離型紙の上に塗
布し、樹脂フィルムとした。この樹脂フィルム上にサイ
ズ処理された炭素繊維ストランドを等間隔に引き揃え並
べた後、加熱して樹脂を該炭素繊維ストランドに含浸さ
せ、炭素繊維目付１５０ｇ／ｍ²、樹脂含浸率３７重量
％のＵＤプリプレグを作製した。このＵＤプリプレグを
目視及び触感にて評価した。

【００５６】（４）ＵＤプリプレグの含浸性炭素繊維ストランドに対するマトリックス樹脂の含浸性
（プリプレグの含浸性）を評価するために、前記（３）
にて作製したＵＤプリプレグを２０ｃｍ×２０ｃｍの大
きさにカットし、このプリプレグは離型紙が片面に張り
付いたままの状態とし、プリプレグの含浸性の評価試験
の試験片とした。図２は、プリプレグの含浸性を評価す
るための簡易測定装置である。曲率半径が１６ｃｍの半
円筒５の内壁面に、半円筒５の円周方向に繊維が配向す
るようにカットしたプリプレグ試験片６を配置し、プリ
プレグ試験片６の離型紙側を半円筒５に貼り付けた。５
分経過後に、貼り付けたプリプレグの任意（端部から５
ｃｍは除く）の５ｃｍ×５ｃｍの正方形の計測区域７に
発生したボイド８の数を目視でカウントした。これを異
なる計３ヶ所で測定し、その平均値をプリプレグの含浸
性として評価した。

【００５７】（５）成形物の層間剪断強度（略語：ＩＬ
ＳＳ）前記（３）にて作製したＵＤプリプレグを成形後の厚み
が３ｍｍとなるように積層し、金型に入れ、１８０℃で
２時間、７ｋｇ／ｃｍ²の圧力で成形し一方向の炭素繊
維強化成形板（ＣＦＲＰ板）を作製した。このＣＦＲＰ
板のＩＬＳＳをＡＳＴＭ−Ｄ−２３４４に準拠し、室温
にて測定を行った。

【００５８】（実施例１〜３、比較例１〜４）ポリウレ
タン樹脂としてＨＹＤＲＡＮＨＷ−３０１（ポリエス
テル系ウレタン、大日本インキ化学工業株式会社製）、
ポリエーテル樹脂として下記構造式（２）で示されるポ
リオキシエチレン（１５）ラウリルグリシジルエーテル
（POE(15)LGE：松本油脂製薬株式会社製）を用い、下記
の表１に示す配合量から成る樹脂組成物を水に溶かし、
濃度が３０ｇ／ｌのサイジング剤溶液を作製した。

【００５９】

【化４】

【００６０】このサイジング溶液の浴中に、未サイジン
グの炭素繊維ストランド（ベスファイト、登録商標：東
邦レーヨン株式会社製、１２，０００フィラメント、引
張り強度４００ｋｇｆ／ｍｍ²、引張り弾性率２４,５０
０ｋｇｆ／ｍｍ²）を浸漬した後、ローラーにて余分な
水分を除去し、１４０℃で３分間乾燥し、連続的に炭素
繊維ストランドのサイズ処理を行った。このようにして
得られた炭素繊維ストランドの擦過毛羽量、開繊性、Ｕ
Ｄプリプレグ表面平滑性、含浸性、及び成形物のＩＬＳ
Ｓを上記の方法により測定した結果を下記の表１に示
す。

【００６１】

【表１】

【００６２】（実施例４、５、比較例５）ポリウレタン
樹脂としてＨＹＤＲＡＮＨＷ３１２Ｂ（ポリエーテル
系ウレタン、大日本インキ化学工業株式会社製）、ポリ
エーテル樹脂として下記構造式（３）で示されるビスフ
ェノールＡのエチレンオキサイド（１０）付加物（POE
(10)bisA：松本油脂製薬株式会社製）を混合して水に溶
かし、更に第三成分としてイソプロピルパルミテート
（花王株式会社製、エキセパールIPP）、オクチルステ
アレート（新日本理化株式会社製、エヌジェルブOS）乳
化物を添加し、表１に示す配合量から成る樹脂組成物の
水エマルジョンサイジング剤を作製した。

【００６３】

【化５】

【００６４】ここで、第三成分のエマルジョン化は、第
三成分を７０重量部、ポリオキシエチレン（３）アルキ
ルエーテルを１０重量部、ポリオキシエチレン（８）ア
ルキルエーテルを２０重量部の割合で混合してエマルジ
ョンとした。得られた水エマルジョンサイジング剤を濃
度が３０ｇ／ｌとなるように水で希釈してサイジング剤
を作製した。

【００６５】この水エマルジョンサイジング剤の浴中
に、未サイジングの炭素繊維ストランド（ベスファイ
ト、登録商標：東邦レーヨン株式会社製、１２，０００
フィラメント、引張り強度４００ｋｇｆ／ｍｍ²、引張
り弾性率２４,５００ｋｇｆ／ｍｍ²）を浸漬した後、ロ
ーラーにて余分な水分を除去し、１４０℃で３分間乾燥
し、連続的に炭素繊維ストランドのサイズ処理を行っ
た。このようにして得られた炭素繊維ストランドの擦過
毛羽量、開繊性、ＵＤプリプレグ表面平滑性、含浸性、
及び成形物のＩＬＳＳを上記の方法により測定した結果
を下記の表１に示す。

【００６６】

【発明の効果】本発明のサイズ処理された炭素繊維スト
ランドを用いてプリプレグを製造する際に、そのサイズ
処理された炭素繊維ストランドは良好な耐擦過性及び開
繊性を有し、かつ製造されたプリプレグは良好な表面平
滑性及び含浸性を有し、かつ、そのプリプレグを用いて
成形された成形品は機械的特性が優れたものとなる。ま
た、本発明のサイジング剤は、エポキシ樹脂成分を含ん
でおらず、またサイズ剤の形態も水溶液又は水分散液で
の使用が可能であり、人体への影響も軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素繊維ストランドの開繊性を評価するための
簡易測定装置である。

【図２】プリプレグの含浸性を評価するための簡易測定
装置である。

【符号の説明】

１ステンレス棒２幅測定器３炭素繊維ストランド４炭素繊維ストランドパッケージ５半円筒６プリプレグ試験片７計測区域８ボイド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＤ０６Ｍ 15/568 Ｄ０６Ｍ 15/568 // Ｂ２９Ｋ 105:08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリウレタン樹脂とポリエーテル樹脂を
必須成分とするサイジング剤でサイズ処理された炭素繊
維ストランド。
【請求項２】前記ポリウレタン樹脂が芳香族イソシア
ネートとポリエーテル、またはポリエステルの反応物で
あることを特徴とする請求項１記載のサイズ処理された
炭素繊維ストランド。
【請求項３】前記ポリエーテル樹脂が下記（１）の化
学式で示されることを特徴とする請求項１及び請求項２
記載のサイズ処理された炭素繊維ストランド。【化１】（式中Ｒ₁は炭素数１〜３０のアルキル基、ビスフェノ
ールＡ、フェニル基を、Ｒ₂は水素またはグリシジル基
を、mは１〜６０の整数を表す。）
【請求項４】前記ポリウレタン樹脂が芳香族イソシア
ネートとポリエーテル、またはポリエステルの反応物、
前記ポリエーテル樹脂がポリオキシエチレン（ｍ）ラウ
リルグリシジルエーテル、あるいはビスフェノールＡの
エチレンオキサイド（ｍ）付加物（ｍは１〜６０の整数
を表す）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３
記載のサイズ処理された炭素繊維ストランド。
【請求項５】前記サイジング剤の配合量が、ポリウレ
タン樹脂は４０〜９０重量％、ポリエーテル樹脂は１０
〜６０重量％であることを特徴とする請求項１乃至請求
項４記載のサイズ処理された炭素繊維ストランド。
【請求項６】炭素繊維ストランドに対するサイジング
剤の付着量が０．１〜３．０重量％であることを特徴と
する請求項１乃至請求項５記載のサイズ処理された炭素
繊維ストランド。
【請求項７】サイジング剤に高級脂肪酸エステルを含
むことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のサイズ
処理された炭素繊維ストランド。
【請求項８】前記高級脂肪酸エステルがオクチルステ
アレート、あるいはイソプロピルパルミテートであるこ
とを特徴とする請求項７記載のサイズ処理された炭素繊
維ストランド。
【請求項９】サイジング剤に高級脂肪酸エステルが５
〜２０重量％含まれていることを特徴とする請求項７及
び請求項８記載のサイズ処理された炭素繊維ストラン
ド。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９記載のサイズ処
理された炭素繊維ストランドを強化繊維とし、且つ熱硬
化性樹脂をマトリックスとすることを特徴とするプリプ
レグ。
【請求項１１】請求項１０記載のプリプレグを成形し
てなる成形物。【０００１】