JP2000336577A

JP2000336577A - 炭素繊維用サイズ剤、炭素繊維のサイジング方法、サイジング処理された炭素繊維、該炭素繊維によるシート状物、及び繊維強化複合材料

Info

Publication number: JP2000336577A
Application number: JP14981399A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Daiguuji; 勤大宮司; Naoki Sugiura; 直樹杉浦
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-05
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: JP3898379B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】炭素繊維に安定した擦過性と開繊性を付与さ
せ得るサイズ剤、サイジング方法、サイジング処理した
炭素繊維、炭素繊維を使用したシート状物、及び繊維強
化複合材料を提供すること。【解決手段】式（１）の化合物からなる炭素繊維用サ
イズ剤。該サイズ剤の水系液による炭素繊維のサイジン
グ方法、該サイズ剤を付着させてある炭素繊維、該炭素
繊維を使用したシート状物、及び前記炭素繊維又はシー
ト状物を強化材とする繊維強化複合材料。［Ｒ¹ ，Ｒ² は水素又はアルキル基，ｍ＋ｎ＝２〜６
０］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維用サイズ
剤、炭素繊維のサイジング方法、サイジング処理された
炭素繊維、該炭素繊維によるシート状物、及びサイジン
グ処理された炭素繊維を使用した繊維強化複合材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材料の一つに、炭素繊維か
らなる強化材とマトリックス樹脂とによる樹脂組成物を
成形してなる成形体があり、この繊維強化複合材料を得
るときのマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂が広く使
用されている。

【０００３】この繊維強化複合材料をなす成形体の強化
材として使用されている炭素繊維は、その化学組成の約
９０重量％以上が炭素からなる繊維であり、再生セルロ
ース、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ピッチ等を出
発原料として得られるものであって、例えば高強度炭素
繊維や高弾性炭素繊維等に区分されている。

【０００４】上記の炭素繊維は軽量であり、しかも比強
度及び比弾性率において特に優れた性質を有しており、
更に耐熱性や耐薬品性にも優れていることから、繊維強
化複合材料の強化材として極めて有効であり、広範囲に
亙る用途の繊維強化複合材料に使用されている。

【０００５】強化材としての炭素繊維とマトリックス樹
脂とからなる炭素繊維強化樹脂組成物を得るときの炭素
繊維にマトリックス樹脂を含浸させる方法としては、離
型紙上に薄くマトリックス樹脂を塗布した上に炭素繊維
を一方向に並べるプリプレグ法や、樹脂浴中に炭素繊維
を通過させるディッピング法等がある。

【０００６】品質の高い繊維強化複合材料を成形し得る
ようにするためには、炭素繊維にマトリックス樹脂を含
浸させる含浸工程において、数千本のフィラメントから
なる炭素繊維束を均一に開繊させることにより、マトリ
ックス樹脂の含浸が容易に行なえるようにすることが必
要である。

【０００７】しかしながら、炭素繊維は伸度が小さくか
つ脆い性質であるために、機械的摩擦等によって毛羽が
発生し易く、しかもマトリックス樹脂に対する濡れ性が
乏しい。このために、強化材として使用する炭素繊維に
上記の優れた性質を十分に発揮させることができなく、
これを改善するために、繊維強化複合材料の強化材に使
用する炭素繊維に対しては、従来からサイズ剤による処
理が施されている。

【０００８】すなわち、炭素繊維にサイズ剤による処理
を施すことにより該炭素繊維の取扱い性を向上させると
共に、マトリックス樹脂に対する濡れ性を向上させ、こ
れによって炭素繊維を強化材とする繊維強化複合材料か
らなる成形体の品質の向上を図っており、例えばビスフ
ェノール型ポリアルキレンエーテルエポキシ化合物類か
らなるサイズ剤（特開昭６１−２８０７４号公報等）
や、ビスフェノールＡにアルキレンオキシドの数分子か
ら数十分子を付加させてなる化合物からなるサイズ剤
（特開平１−２７２８６７号公報、特開平７−９４４４
号公報、特開平６−２１２５６５等号公報）等が提案さ
れている。

【０００９】特開昭６１−２８０７４号公報に記載され
ているビスフェノール型ポリアルキレンエーテルエポキ
シ化合物類からなるサイズ剤は、該サイズ剤をなす化合
物中にグリシジル基を有しているために、含浸性や界面
接着力の発現等において優れた性質を有している。

【００１０】又、特開平１−２７２８６７号公報や特開
平７−９４４４号公報に記載されているサイズ剤、つま
りビスフェノールＡにアルキレンオキシドの数十分子を
付加させてなる化合物あるいはビスフェノールＡの両端
にヒドロキシアルキルエーテル基［−Ｏ−ＣＨ（ＯＨ）
−ＣＨ₂ −］の数十個を具備する化合物からなるサイズ
剤は、金属との間の摩擦係数が小さく、このために糸切
れや毛羽立ちが少なく優れた工程通過性を有する炭素繊
維にすることができる。又、その付着量や、サイズ剤と
して使用する化合物の分子量の適正化を図ることによ
り、優れた界面接着性を有するものにすることができ
る。

【００１１】更に、特開平６−２１２５６５等号公報に
記載されているサイズ剤、つまりビスフェノールＡにア
ルキレンオキシドの数分子を付加させてなる化合物から
なるサイズ剤は、プリホームの製造工程での炭素繊維の
取り扱い性を向上させると共に、その後のサイズ剤の除
去が容易である等の特性を備えている。

【００１２】しかしながら、上記の特開昭６１−２８０
７４号公報に記載されているビスフェノール型ポリアル
キレンエーテルエポキシ化合物類からなるサイズ剤は、
化合物中に存在しているグリシジル基のために粘着性を
具備しており、しかも金属との間の摩擦係数が高く、こ
れらの性質がサイズ剤としての欠点になっている。

【００１３】又、特開平１−２７２８６７号公報や特開
平７−９４４４号公報に記載されているサイズ剤、特に
エチレンオキサイドを付加させた反応生成物からなるサ
イズ剤は、分子中の（ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −Ｏ）基等の親水
基の存在によって空気中の水分を吸着し易く、粘着性が
増加していわゆるべとつきを生じる。この粘着性の増加
は、加工の各工程中においてローラー等との抵抗を増加
させることになり、又毛羽等が付着して堆積する原因に
なる。

【００１４】従って、このサイズ剤を使用する場合に
は、炭素繊維束に良好な工程通過性を備えさせるために
サイズ剤の付着量を最小限に抑えなければならなく、こ
のことがサイズ剤の付着量斑による物性斑に繋がるため
に、その付着量の厳密な制御を行なわなければならない
という煩雑性を伴う。又、樹脂の含浸時の作業条件に制
約を有するために工程の作業可能な許容範囲が狭めら
れ、該サイズ剤による含浸方法が特定の方法に制限され
るという欠点をも有する。

【００１５】また同様に、特開平１−２７２８６７号公
報に記載されているサイズ剤、すなわち１−ヒドロキシ
アルキルエーテル基［−Ｏ−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ₂ −、
−Ｏ−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −］を具備する化
合物は、化学的に十分に安定な化合物ではないことか
ら、これらの化合物の合成時あるいは炭素繊維への付着
工程時に煩雑性を有し、しかも炭素繊維に付着後の安定
性も不十分であるために安定した品質の炭素繊維にする
ことが容易でない。

【００１６】更に、特開平１−２７２８６７号公報や特
開平７−９４４４号公報に記載されているｎ−プロピル
タイプのエーテル（−Ｏ−ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −ＣＨ₂ −）
を具備する化合物は、親水性は非常に小さいものの、通
常のプロピレンオキシドを付加して得られる化合物とは
異なり、安価な製造方法で得ることが出来ない。また、
ビスフェノールＡを中心に、その左右の付加物の基本構
造が異なる化合物も、合成ときの困難や煩雑性を伴う。
従って、コスト面での大きな問題がある。

【００１７】次に、特開平６−２１２５６５等号公報に
記載されているサイズ剤は、水洗いによる除去が可能で
あることが最も重要な性能であるために、サイズ剤をな
す化合物が低分子量である方がよく、従って低エチレン
オキサイド付加物が選択されるが、これらの化合物は炭
素繊維に十分な集束性を付与することができない。

【００１８】以上のように従来のサイズ剤には、炭素繊
維に対して安定した擦過性と良好な樹脂含浸性とを兼備
させることができ、しかも低コストで供給することが可
能なものは存在していない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明が解決し
ようとする課題は、炭素繊維に対して安定した擦過性と
良好な樹脂含浸性とを備えさせることができ、かつ低コ
ストで供給することが可能なサイズ剤を提供することに
ある。

【００２０】又本発明が解決しようとするもう一つの課
題は、上記のサイズ剤を用いて的確なサイジングを行な
う炭素繊維のサイジング方法、該サイズ剤によってサイ
ジング処理された炭素繊維、該サイジング処理された炭
素繊維を使用してあるシート状物、及びこのサイジング
処理された炭素繊維又は該炭素繊維を使用してあるシー
ト状物を強化材とする繊維強化複合材料を提供すること
にある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、以下に記
載する構成を備えてなる本発明の炭素繊維用サイズ剤、
炭素繊維のサイジング方法、サイジング処理された炭素
繊維、該サイジング処理された炭素繊維を使用してある
シート状物、及びサイジング処理された炭素繊維又は該
炭素繊維を使用してあるシート状物を強化材とする繊維
強化複合材料によって解決することができる。

【００２２】すなわち本発明の炭素繊維用サイズ剤は、
下記式（１）で表わされる化合物（Ａ）、下記式（２）
で表わされる化合物（Ｂ）、下記式（３）で表わされる
化合物（Ｃ）、下記式（４）で表わされる化合物
（Ｄ）、及び下記式（５）で表わされる化合物（Ｅ）よ
り選ばれる化合物を主成分とするものである。

【００２３】

【化６】

【００２４】

【化７】

【００２５】

【化８】

【００２６】

【化９】

【００２７】

【化１０】

【００２８】なお、上記の式（１）〜式（５）におい
て、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素又はアルキル基であり、Ｒ¹ とＲ
² は同一であってもよく、又、ｍ，ｎ，ｊ，ｋ，ｘ，ｙ
は、それぞれ１以上の整数であり、ｍ＋ｎ＝２〜６０、
ｊ＋ｙ＝２〜４０、ｋ＋ｘ＝２〜４０である。更に上記
の式（３）〜式（５）においての［］内はブロック状
をなす共重合であっても或いはランダム状をなす共重合
であってもよい。

【００２９】又本発明の炭素繊維のサイジング方法は、
上記の式（１）〜式（５）で表わされる化合物（Ａ）〜
化合物（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とする水溶液
又は水分散液によって炭素繊維を処理する工程からな
る。

【００３０】更に本発明のサイジング処理された炭素繊
維は、上記の式（１）〜式（５）で表わされる化合物
（Ａ）〜化合物（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とす
る化合物がその表面に付着している炭素繊維からなる。

【００３１】又本発明のサイジング処理された炭素繊維
によるシート状物は、上記の式（１）〜式（５）で表わ
される化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）より選ばれる化合物
を主成分とする化合物がその表面に付着している炭素繊
維を使用してあるシート状物である。

【００３２】更に本発明の繊維強化複合材料は、上記の
式（１）〜式（５）で表わされる化合物（Ａ）〜化合物
（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とする化合物がその
表面に付着している炭素繊維、又は該炭素繊維を使用し
てあるシート状物を強化材とする炭素繊維強化樹脂組成
物を成形してなる成形体である。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の炭素繊維用サイズ剤の主
成分をなす上記の式（１）〜式（５）で表わされる化合
物（Ａ）〜化合物（Ｅ）は、いずれもビスフェノール型
骨格からなる中心部の両端にアルキレンオキサイドある
いはヒドロキシアルキレンオキサイドが付加した構造を
有するものである。

【００３４】式（１）〜式（５）で表わされる化合物
（Ａ）〜化合物（Ｅ）において、Ｒ¹，Ｒ² は、このサ
イズ剤によって処理した炭素繊維による繊維強化複合材
料を成形するときに使用するマトリックス樹脂の種類等
に合わせて選択されるが、一般的には水素又は炭素数１
〜２のアルキル基が好ましい。又、化合物（Ａ）〜化合
物（Ｅ）は、それぞれが混合物をなすものであってもよ
い。

【００３５】上記の式（１）〜式（５）で表わされる化
合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）において、特にビスフェノー
ルＡ型或いはビスフェノールＦ型からなる中心部を有す
る化合物は、その構造が比較的剛直であるために、炭素
繊維に対して良好な力学的特性を付与することができ
る。又、このビスフェノールＡ型或いはビスフェノール
Ｆ型からなる中心部を有する化合物は、π共役系を有し
ているために、微小なグラファイト結晶で構成されてい
る炭素繊維に対して良好な親和性を有している。このた
めに、化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）としては、特にビス
フェノールＡ型或いはビスフェノールＦ型からなる中心
部を有する化合物が好ましい。

【００３６】化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）におけるビス
フェノール型骨格からなる中心部の両端に付加している
アルキレンオキサイドあるいはヒドロキシアルキレンオ
キサイドの付加量は、ビスフェノール型骨格からなる中
心部の左，右で一致している必要はないが、化合物
（Ａ）〜化合物（Ｅ）が一般的にビスフェノール化合物
にアルキレンオキサイドあるいはヒドロキシアルキレン
オキサイドを付加して得られるものであるために、ビス
フェノール型骨格からなる中心部の左，右での付加量が
あまり相違するものではなくなることが多い。

【００３７】次に、化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）のそれ
ぞれについて説明する。化合物（Ａ）上記の式（１）で表わされる化合物（Ａ）は、ｍ＋ｎが
２〜６０であり、好ましくは２〜３０であり、特に好ま
しくは３〜１５の室温で液状を呈するもの化合物であ
る。イソプロピルタイプのポリエーテル構造（−ＣＨ
（ＣＨ₃ ）−ＣＨ₂−Ｏ−）を有するものは、疎水性で
あることから吸水性がなく、吸水によるべとつきの発現
はない。又優れた平滑性を有しており、繊維−繊維及び
繊維−金属の摩擦係数を著しく低下させる効果がある。

【００３８】化合物（Ｂ）上記の式（２）で表わされる化合物（Ｂ）は、ｍ＋ｎが
２〜６０である。２−ヒドロキシプロピルタイプのポリ
エーテル構造（−ＣＨ₂ −ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ ₂ −Ｏ
−）を有するものは、親水性を有し、水溶性である。
又、ビスフェノールＡタイプや、ビスフェノールＦタイ
プのマトリックス樹脂群の基本骨格である下記の式
（６）で表わされる構造を有していることから、これら
のビスビスフェノールＡタイプや、ビスフェノールＦタ
イプのマトリックス樹脂との相溶性において非常に優れ
ている。

【００３９】

【化１１】［式中、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素又はアルキル基を表わし、Ｒ
¹ とＲ² は同一であってもよい。］

【００４０】更に、水酸基の存在が樹脂との濡れ性を向
上させるとともに、界面の接着性を向上させる効果を有
する。又、優れた平滑性を有しており、繊維−繊維及び
繊維−金属の摩擦係数を低下させる効果を有している。

【００４１】ここで、分子中の親水基が大きくなりすぎ
ると、マトリックス樹脂との相溶性が悪くなる傾向があ
る。特に樹脂の含浸工程において、炭素繊維の表面から
サイズ剤が含浸用樹脂中に溶解して拡散するときの溶解
性が、分子中の親水基の存在によって低下し、又大きな
分子量のためにその拡散速度が低下する。従って、この
化合物が炭素繊維とマトリックス樹脂との界面及びその
近傍に偏在してしまい、複合材料の機械的物性、特に炭
素繊維と樹脂との界面強度を低下させる要因になる。従
って、化合物（Ｂ）のｍ＋ｎは、２〜３０であることが
より好ましく、特に好ましくは３〜１５である。

【００４２】化合物（Ｃ）、化合物（Ｄ）式（３）で表わされる化合物（Ｃ）及び式（４）で表わ
される化合物（Ｄ）は、ｊ，ｋ，ｘ，ｙがそれぞれ１以
上の整数であり、ｊ＋ｙ＝２〜４０、ｋ＋ｘ＝２〜４０
である。また、［］内はブロック状をなす共重合であ
っても或いはランダム状をなす共重合であってもよい。

【００４３】疎水基であるイソプロピルタイプのポリエ
ーテル構造（−ＣＨ（ＣＨ₃ ）−ＣＨ₂ −Ｏ−）は、優
れた平滑性を発現し、更にこの基の存在により吸水性を
著しく低下させることができ、空気中からの吸水による
べとつきが生じなくなる。なお、これらの平滑性、及び
低吸水性は、［］内がランダム状をなすものの方がよ
り優れている。

【００４４】他方、親水基である２−ヒドロキシプロピ
ルタイプのポリエーテル構造（−ＣＨ₂ −ＣＨ（ＯＨ）
−ＣＨ₂ −Ｏ−）は、水酸基に由来するマトリックス樹
脂との濡れ性、界面の接着性のそれぞれを向上させる効
果を有する。

【００４５】このように、親水基と疎水基の共重合構造
部分を有しているこれらの化合物にあっては、親水基と
疎水基との両者の付加モル比を変更することにより、化
合物の性質を非水溶性から水溶性まで変えることが可能
である。

【００４６】化合物（Ｅ）式（５）で表わされる化合物（Ｅ）は、ｊ，ｋ，ｘ，ｙ
がそれぞれ１以上の整数であり、ｊ＋ｙ＝２〜４０、ｋ
＋ｘ＝２〜４０である。また、［］内はブロック状を
なす共重合であっても或いはランダム状をなす共重合で
あってもよい。

【００４７】式（５）で表わされる化合物（Ｅ）は、該
化合物中のエチルポリエーテル構造（−ＣＨ₂ −ＣＨ₂
−Ｏ−）、及び２−ヒドロキシプロピルタイプのポリエ
ーテル構造がともに親水基であるために、水溶性化合物
である。エチルポリエーテル構造は、マトリックス樹脂
との濡れ性に優れているとは言えないが、２−ヒドロキ
シプロピルタイプのポリエーテル構造が、水酸基に由来
するマトリックス樹脂との濡れ性、界面の接着性のそれ
ぞれを向上させる効果を有する。このために化合物
（Ｅ）は、２−ヒドロキシプロピルタイプのポリエーテ
ル構造を具備しない化合物に比較して、マトリックス樹
脂に対する優れた親和性を有する。更に平滑性をも有す
ることから、繊維−繊維及び繊維−金属の摩擦係数を低
下させる作用を有する。

【００４８】式（１）〜式（５）で表わされる化合物
（Ａ）〜化合物（Ｅ）は、一般に用いられている重合手
法によって合成することができる。すなわち、ビスフェ
ノール類にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
ド、あるいは２，３エポキシ１−プロパノールの単独あ
るいはこれらの混合物を付加重合させることによって得
られる。又、式（３）〜式（５）で表わされる化合物
（Ｃ）〜化合物（Ｅ）において、［］内をブロック状
にするには、共重合成分を逐次に投入すればよく、ラン
ダム状にするには、共重合成分の混合物を投入すればよ
い。

【００４９】したがって、これらの化合物（Ａ）〜化合
物（Ｅ）は、比較的安価な手法によって、工業的な規模
での安定した製造が可能である。

【００５０】本発明の炭素繊維用サイズ剤の主成分をな
す化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）は、化合物（Ａ）〜化合
物（Ｅ）のいずれかの単独であっても、或いはこれらの
うちの複数の混合物であってもよい。特に、化合物
（Ａ）のような水不溶性のものは、水溶性の化合物
（Ｂ）〜化合物（Ｅ）を乳化剤として使用する手法が、
優れたサイズ効果を得るのに有効である。

【００５１】本発明の炭素繊維のサイジング方法は、化
合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分
とした水溶液又は水分散液を使用するものであって、例
えばアセトン等の有機溶剤溶液を使用するサイジング方
法に比較して、サイズ剤溶液が安定であり、しかもその
取扱いが容易であって、かつ作業雰囲気の衛生面及び安
全面での優位性も得られる。

【００５２】水不溶性の化合物によるサイズ剤溶液を調
整する際には、分散安定性のために界面活性剤を利用す
ることが好ましい。ここで使用する界面活性剤として
は、ノニオン系、カチオン系、アニオン系のいずれのも
のも用いることができる。特に、ノニオン系の界面活性
剤は、これを用いたサイズ剤溶液によってサイジング処
理した炭素繊維による強化樹脂組成物にするときのプリ
プレグ状態での優れた貯蔵安定性が得られ、又熱可塑性
樹脂との複合化を行なうときのトラブル発生要因となる
塩類を有していないために、取り扱いが容易である等の
ために好ましい。

【００５３】界面活性剤を利用するときのサイズ剤と界
面活性剤との配合比率は、重量比でサイズ剤／界面活性
剤＝９５／５〜７０／３０であり、好ましくは、サイズ
剤／界面活性剤＝８５／１５〜７５／２５である。この
範囲にあっては、それを使用して得られるサイズ剤溶液
の安定性がよく、なおかつサイズ剤の効果に悪影響を与
えることがない。

【００５４】界面活性剤を利用するときのサイズ剤と界
面活性剤との配合比率において、界面活性剤の割合が上
記の範囲未満になると、サイズ剤溶液の安定性が悪くな
り、又上記の範囲を越えると、サイズ剤溶液による炭素
繊維の処理の際に炭素繊維の表面が界面活性剤に被覆さ
れてしまうために、サイズ剤が有効に作用し得なくな
り、炭素繊維の界面接着性向上が十分でなくなる。

【００５５】上記の化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）より選
ばれる化合物を主成分とした水溶液又は水分散液中に、
更に脂肪酸エチレンオキシド付加物等の柔軟剤を配合す
ることにより、擦過性の点でより優れた炭素繊維にする
ことができる。なお、このときに添加する柔軟剤として
は、水溶性タイプのものを選択することが好ましい。

【００５６】化合物（Ａ）、化合物（Ｂ）、化合物
（Ｃ）、化合物（Ｄ）、及び化合物（Ｅ）より選ばれる
化合物を主成分とする水溶液又は水分散液によって炭素
繊維を処理する本発明の炭素繊維のサイジング方法は、
例えばローラー浸漬法やローラー接触法等を適用して行
なうことができる。又炭素繊維に対するサイズ剤の付着
量は、サイズ剤溶液の濃度調整や、絞りコントローラー
等の通過工程の調整等によって調節し得る。

【００５７】サイズ剤溶液を炭素繊維の表面に付着させ
た後、続く乾燥処理によって水分を除去し、目的のサイ
ジング処理された炭素繊維にする。なお、このときの乾
燥処理には、例えば熱風、熱板、ローラー、赤外線ヒー
ター等の熱媒を利用する方法を適用し得る。

【００５８】本発明のサイジング処理された炭素繊維
は、炭素繊維の表面に上記の式（１）〜式（５）で表わ
される化合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）の単独あるいはこれ
らの混合物を主成分とする化合物を付着させてなるもの
であり、本発明のサイジング方法によって得られること
は勿論であるが、その製造方法はこれに限定されるもの
ではない。

【００５９】上記の式（１）〜式（５）で表わされる化
合物（Ａ）〜化合物（Ｅ）の単独あるいはこれらの混合
物を主成分とする化合物をその表面に付着させるための
炭素繊維は、ピッチ系、或いはレーヨン又はポリアクリ
ロニトリル等の原料物質から得られるもののいずれでも
よく、又例えば高強度タイプ炭素繊維（低弾性率炭素繊
維）、或いは中高弾性炭素繊維及び超高弾性炭素繊維等
のいずれでもよい。その形態は、長繊維、短繊維、或い
は織物、編み物、不繊布等のシート状等のいずれでもよ
い。

【００６０】炭素繊維の表面に付着したサイズ剤の効果
が十分に奏されるようにするには、炭素繊維に対して該
炭素繊維の０．２〜４．０重量％のサイズ剤が付着され
ていることが好ましく、更には０．３〜３．０重量％の
範囲内で付着されていることがより好ましい。つまり、
サイズ剤の付着量が炭素繊維の０．２重量％未満の場合
には、収束性、及び擦過性が不十分になり易く、機械的
な摩擦等によって毛羽が発生し易くなる。又４．０重量
％を越えると、金属に対する摩擦係数が低下し、しかも
収束性が強くなる為に炭素繊維束の開繊性が悪くなり、
マトリックス樹脂を含浸させる際に炭素繊維束の内部へ
のマトリックス樹脂の含浸性が悪くなる。

【００６１】本発明のサイジング処理された炭素繊維を
使用してあるシート状物は、サイズ剤を付着させてなる
上記の炭素繊維を用いて織成した織布、一方向配列シー
ト、不織布、マット、更にはこれらの組み合わせ等であ
る。

【００６２】炭素繊維を使用してある織布からなるシー
ト状物は、サイズ剤を付着させてなる上記の炭素繊維に
よる平織布、綾織布、朱子織り布等を初め、これらの原
組織を変化させたもの等である。又、緯、経糸の両方に
上記の炭素繊維を使用したものであっても、或いは他の
炭素繊維や炭素繊維以外の繊維との混織布であってもよ
い。このときの炭素繊維以外の繊維としては、例えば硝
子繊維、チラノ繊維、炭化珪素繊維等の無機繊維、アラ
ミド、ポリエステル、ＰＰ、ナイロン、ポリイミド、ビ
ニロン等の有機繊維等を挙げることができる。

【００６３】本発明のサイジング処理された炭素繊維を
使用してあるシート状物は、例えば橋梁、橋脚、建造物
の柱等に対する補強用シート材としての用途にも供し得
る。従ってこの用途のものにする場合には、上記のサイ
ズ剤を付着させてなる炭素繊維を経糸として使用し、該
経糸よりも低い引張弾性率の繊維を緯糸として使用した
織布からなるシート状物にすることにより、その取り扱
い性、及び樹脂含浸性の良好なものにすることができ
る。

【００６４】つまり、緯糸として用いる繊維の引張弾性
率が高いと経糸が長手方向に蛇行し易くなるために、補
強用シート材としての十分な強度を発現しなくなる。緯
糸としての好適な繊維は、例えば先に挙げたガラス繊
維、チラノ繊維、ＳｉＣ繊維等の無機繊維、アラミド、
ポリエステル、ＰＰ、ナイロン、アクリル、ポリイミ
ド、ビニロン等の有機繊維等であり、又これらの２種以
上の複合繊維でもよい。

【００６５】炭素繊維を使用したシート状物としての一
方向配列シートは、例えば上記のサイズ剤を付着させて
なる炭素繊維を一方向に引き揃えたもの、或いはこれに
更に幅方向に緯糸を配したもの、又はこれに緯糸として
熱融着性繊維を配した後に該熱融着性繊維を熱融着して
固定したもの、更には上記の炭素繊維を一方向に一定間
隔で引き揃えた後にその表面に熱融着性のウエッブやネ
ットを配してシート状にしたもの等である。

【００６６】なかでも、（ａ）サイズ剤を付着させてな
る炭素繊維を一方向に引き揃えた後、少なくとも一方の
面に該炭素繊維と直交する方向に熱融着性繊維を等間隔
で配置し、これを熱融着させて固定してなるシート状物
と、（ｂ）サイズ剤を付着させてなる炭素繊維を一方向
に引き揃えた後、少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂製
のネット状支持体、熱可塑性樹脂で被覆されたネット状
支持体、或いは熱可塑性樹脂製のウエッブ状支持体等の
融着性支持体を熱融着して固定したシート状物が好適で
ある。

【００６７】本発明の繊維強化複合材料は、上記の式
（１）〜式（５）で表わされる化合物（Ａ）〜化合物
（Ｅ）を単独あるいはこれらの混合物を主成分とするサ
イズ剤を表面に付着させてなる炭素繊維、又は該炭素繊
維を使用してあるシート状物を強化材とする炭素繊維強
化樹脂組成物を成形した成形体からなる。

【００６８】繊維強化複合材料の成形素材となる強化樹
脂組成物は、サイズ剤を表面に付着させてなる炭素繊
維、又は該炭素繊維を使用してあるシート状物からなる
強化材にマトリックス樹脂を含浸させることによって得
られる一方向プリプレグ、クロスプリプレグ、トウプレ
グ、短繊維強化樹脂含浸シート、短繊維マット強化樹脂
含浸シート等からなる。

【００６９】ここで使用されるマトリックス樹脂は特に
限定されるものではないが、例えば一般に用いられてい
るエポキシ樹脂が好ましく、又ラジカル重合系樹脂であ
るアクリル樹脂、ビニルポリエステル樹脂、及び不飽和
ポリエステル樹脂等も使用し得る。

【００７０】強化材にマトリックス樹脂を含浸させた炭
素繊維強化樹脂組成物を得る方法としては、例えばホッ
トメルト法、溶剤法、シラップ法、或いはＳＭＣ等に用
いられる増粘樹脂法等が挙げられる。

【００７１】本発明の繊維強化複合材料は、上記のサイ
ズ剤を表面に付着させてなる炭素繊維、又は該炭素繊維
を使用してあるシート状物からなる強化材を使用した炭
素繊維強化樹脂組成物を成形したものであり、成形素材
である炭素繊維強化樹脂組成物中での炭素繊維の開繊性
及び樹脂含浸性が優れているために、その製造工程が安
定であり、しかも均質な複合化が達成できることから、
良好な力学的特性を具備する繊維強化複合材料になる。

【００７２】

【実施例】以下本発明の炭素繊維用サイズ剤、炭素繊維
のサイジング方法、サイジング処理された炭素繊維、該
炭素繊維によるシート状物、及びサイジング処理された
炭素繊維又は該炭素繊維によるシート状物を強化材とす
る繊維強化複合材料についてのより具体的な構成を、実
施例に基づいて説明する。

【００７３】実施例１アクリロニトリル９７重量％とメタクリル酸３重量％と
からなるアクリロニトリル共重合体をジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）に溶解させた紡糸液を、紡糸ノズルを通
して凝固浴中に吐出して紡糸した後、洗浄、及び沸水延
伸に付し、更に沸水による洗浄、及び乾燥を施すことに
より、単糸デニール１．２の炭素繊維の前駆体繊維とし
てのアクリル系繊維を得た。

【００７４】次いでこのアクリル系繊維を、空気中にて
２００℃〜３００℃に加熱して耐炎化繊維にした後、続
いて窒素ガス中にて最高温度１４００℃に加熱して炭素
化することによって炭素繊維にし、更にこの炭素繊維に
電気化学的な表面酸化処理を施こすことにより、フィラ
メント数１２，０００本の炭素繊維束を得た。

【００７５】続いて上記の炭素繊維束を、上記の式
（１）において、ｍ＋ｎ＝１０、ｍ＞１、ｎ＞１、Ｒ
¹ ，Ｒ² ＝メチル基からなる化合物（Ａ−１）と、上記
の式（２）において、ｍ＋ｎ＝８、ｍ＞１、ｎ＞１、Ｒ
¹ ，Ｒ² ＝メチル基からなる化合物（Ｂ−１）との混合
物（重量比１／１）からなるサイズ剤の２．５重量％水
分散液中にローラー浸漬した後、更に熱風乾燥してから
ボビンに巻き取ることにより、炭素繊維に対するサイズ
剤の付着量１．７重量％のサイジング処理された炭素繊
維束のボビン巻きを得た。

【００７６】更に、上記のサイジング処理された炭素繊
維束をボビンから巻き出して、５本の金属製バーを配置
させてなる開繊部を通過させた後、ドラムコーターにて
マトリックス樹脂を付着、含浸させ、次いでマンドレル
上に巻き付け速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き付け張力４Ｋｇ
ｆで巻き付けた。なおマトリックス樹脂には、ビスフェ
ノールＡ型と酸無物系のエポキシ樹脂を用いた。

【００７７】しかる後に、上記のマンドレルの巻き付け
品を加熱してマトリックス樹脂を硬化効果させることに
より、内径１７ｍｍ、外径２３ｍｍ、長さ３００ｍｍの
パイプを成形した。

【００７８】上記のパイプの成形工程中においては、炭
素繊維束には毛羽の発生や張力の変動が全く無く、該炭
素繊維束は優れた工程通過性を示した。又、ボビンから
の炭素繊維束の巻き出しもスムーズで安定していた。更
に成形したパイプを９０°曲げ試験に付したところ、８
８ＭＰａの強度が得られた。更にパイプの断面を観察し
たところ、ボイドの発生は殆ど無かった。

【００７９】実施例２上記の実施例１で使用したものを同じ表面酸化処理を施
してあるフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束
に、実施例１にて使用したサイズ剤と同じ混合物による
サイズ剤の１．５重量％水分散液中にローラー浸漬した
後、更に熱風乾燥してからボビンに巻き取ることによ
り、炭素繊維に対するサイズ剤の付着量０．９重量％の
サイジング処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【００８０】次いで、離型紙上にＢステージ化したエポ
キシ樹脂（三菱レイヨン製^# ３４０）を塗布してあるホ
ットメルトシートの上に、上記のボビンから巻き出した
炭素繊維束の６３本を並列、配置してエポキシ樹脂を含
浸させると共に、その上に保護フィルムを積層すること
により、樹脂含有量約３０重量％、炭素繊維目付１００
ｇ／ｍ² 、幅５００ｍｍのＵＤプリプレグを作製した。

【００８１】上記のＵＤプリプレグの製造工程中でのボ
ビンからの炭素繊維束の巻き出しは非常に安定してお
り、糸切れや毛羽の発生等は全くなかった。又そのプリ
プレグ表面からは樹脂の未含浸部に起因する色斑等の発
生を確認することができなく、均一な外観のＵＤプリプ
レグが得られた。更に、このＵＤプリプレグから保護フ
ィルムを剥がすと急速に樹脂の吸い込みが生じ、これに
よって炭素繊維の優れた樹脂含浸性を確認することがで
きた。

【００８２】更にこのＵＤプリプレグを使用して厚み２
ｍｍのＵＤ積層板を成形した後、該積層板を９０°曲げ
試験に付したところ、１１０ＭＰａの強度、及びＩＬＳ
Ｓでの９５ＭＰａの強度が得られ、優れた機械特性を具
備することが確認された。

【００８３】実施例３上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た後、この炭素繊維束を上記の式（３）において、ｊ＋
ｙ＝２０、ｋ＋ｘ＝１０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ
＞１、Ｒ¹ ，Ｒ ² ＝メチル基、［］内がランダム状の
共重合をなす化合物（Ｃ−１）によるサイズ剤の２．０
重量％水溶液中にローラー浸漬した後、更に熱風乾燥し
てからボビンに巻き取ることにより、炭素繊維に対する
サイズ剤の付着量１．２重量％のサイジング処理された
炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【００８４】次いで、上記のサイジング処理された炭素
繊維束をボビンから巻き出して、５本の金属製バーを配
置させてなる開繊部を通過させた後、ドラムコーターに
てマトリックス樹脂を付着、含浸させ、次いでマンドレ
ル上に巻き付け速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き付け張力４ｋ
ｇｆで巻き付けた。なおマトリックス樹脂には、ビスフ
ェノールＡ型と酸無物系のエポキシ樹脂を用いた。

【００８５】続いて、上記のマンドレルの巻き付け品を
加熱してマトリックス樹脂を硬化させることにより、内
径１７ｍｍ、外径２３ｍｍ、長さ３００ｍｍのパイプを
成形した。

【００８６】上記のパイプの成形工程中においては、炭
素繊維束には毛羽の発生や張力の変動が全く無く、該炭
素繊維束は優れた工程通過性を示した。又、ボビンから
の炭素繊維束の巻き出しもスムーズで安定していた。更
に成形したパイプを９０°曲げ試験に付したところ、８
５ＭＰａの強度が得られた。又パイプの断面を観察した
ところ、ボイドの発生は殆ど無かった。

【００８７】実施例４上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数３，０００本の炭素繊維束を製造した
後、この炭素繊維束を上記の実施例１で使用した化合物
（Ａ−１）と化合物（Ｂ−１）との混合物（重量比１／
１．５）によるサイズ剤の３重量％水分散液中にローラ
ー浸漬した後、更に熱風乾燥してからボビンに巻き取る
ことにより、炭素繊維に対するサイズ剤の付着量１．５
重量％のサイジング処理された炭素繊維束のボビン巻き
を得た。

【００８８】次いで上記の炭素繊維束を使用した緯糸１
２．５本／インチと経糸１２．５本／インチとによる炭
素繊維目付２００ｇ／ｍ² の平織りクロスを、２０ｍｍ
／分の速度で織成したところ、この製織工程中において
は、ボビンからの炭素繊維束の巻き出し及び他の擦過部
での糸切れや毛羽の発生が無かった。

【００８９】実施例５上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【００９０】次いで上記の式（４）において、ｊ＋ｙ＝
１５、ｋ＋ｘ＝１０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ＞
１、Ｒ¹ ，Ｒ² ＝メチル基、［］内がランダム状の共
重合をなす化合物（Ｄ−１）によるサイズ剤の３．５重
量％水溶液中に、上記の炭素繊維束をローラー浸漬した
後、更に熱風乾燥してからボビンに巻き取ることによ
り、炭素繊維に対するサイズ剤の付着量２．０重量％の
サイジング処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。
なお、得られた炭素繊維束の引張強度は４．９ＧＰａで
あり、引張弾性率２３５ＧＰａである。

【００９１】続いて上記の炭素繊維束による経糸１０本
／インチと、ガラス繊維（引張弾性率７２．５ＧＰａ、
融点８４０℃）と低融点ナイロン繊維（マルチフィラメ
ント、融点１２５℃）との交絡糸（０．０３ｇ／ｍ）に
よる緯糸６本／インチとの織布を織成した後、更に１８
０℃の熱処理に付すことにより、簾状の炭素繊維織布を
得た。

【００９２】上記の製織工程中の炭素繊維束において
は、糸切れ、毛羽等の発生がなく、非常に安定してい
た。又得られた織物はしなやかであり、多少乱暴に扱っ
ても繊維の乱れや目崩れの発生が無く、取り扱いが極め
て容易であった。

【００９３】次いでポリプロピレンフィルム上に室温硬
化型エポキシ樹脂を塗布してあるシートの上に、上記の
簾状の炭素繊維織布を配置して放置したところ、２０分
間の放置で樹脂の十分な吸い込みが確認できた。

【００９４】更に、室温にて１週間放置して樹脂を硬化
させることにより、コンポジットを成形した。このコン
ポジットから採取した引張試験片の室温での引張強度
は、繊維含有率１００％換算（織物の理論厚みで割り返
した）で、４４００ＭＰａであった。

【００９５】実施例６上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【００９６】次いで上記の式（５）において、ｊ＋ｙ＝
２５、ｋ＋ｘ＝１０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ＞
１、Ｒ¹ ，Ｒ² ＝メチル基、［］内がランダム状の共
重合をなす化合物（Ｅ−１）によるサイズ剤の１．５重
量％水溶液中に、上記の炭素繊維束をローラー浸漬した
後、更に熱風乾燥してからボビンに巻き取ることによ
り、炭素繊維に対するサイズ剤の付着量０．７重量％の
サイジング処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【００９７】続いて、離型紙上にＢステージ化したエポ
キシ樹脂を塗布してあるホットメルトシートの上に、上
記のボビンから巻き出した炭素繊維束の６３本を並列、
配置してエポキシ樹脂を含浸させると共に、その上に保
護フィルムを積層することにより、樹脂含有量約３０重
量％、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ² 、幅５００ｍｍのＵ
Ｄプリプレグを作製した。

【００９８】このＵＤプリプレグの製造工程中でのボビ
ンからの炭素繊維束の巻き出しは非常に安定しており、
糸切れや毛羽の発生等は全く無かった。又そのプリプレ
グ表面からは樹脂の未含浸部に起因する色斑等の発生を
確認することができなく、均一な外観のＵＤプリプレグ
が得られた。更に、このＵＤプリプレグから保護フィル
ムを剥がすと急速に樹脂の吸い込みが生じ、これによっ
て炭素繊維の優れた樹脂含浸性を確認することができ
た。

【００９９】次いで、このＵＤプリプレグを使用して厚
み２ｍｍのＵＤ積層板を成形した後、該積層板を９０°
曲げ試験に付したところ、１１７ＭＰａの強度、及びＩ
ＬＳＳでの９９ＭＰａの強度が得られ、優れた機械特性
を具備することが確認できた。

【０１００】比較例１上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【０１０１】次いで上記の式（３）において、ｊ＋ｙ＝
２０、ｋ＋ｘ＝６０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ＞
１、Ｒ¹ ，Ｒ² ＝メチル基、［］内がランダム状の共
重合をなす化合物（Ｃ−２）からなるサイズ剤の１．９
重量％水溶液中に、上記の炭素繊維束をローラー浸漬し
た後、更に熱風乾燥してからボビンに巻き取ることによ
り、炭素繊維に対するサイズ剤の付着量１．２重量％の
サイジング処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【０１０２】続いて、上記のサイジング処理された炭素
繊維束をボビンから巻き出して、５本の金属製バーを配
置させてなる開繊部を通過させた後、ドラムコーターに
てマトリックス樹脂を付着、含浸させ、次いでマンドレ
ル上に巻き付け速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き付け張力４Ｋ
ｇｆで巻き付けた。なおマトリックス樹脂には、ビスフ
ェノールＡ型と酸無物系のエポキシ樹脂を用いた。

【０１０３】更に、上記のマンドレルの巻き付け品を加
熱してマトリックス樹脂を効果させることにより、内径
１７ｍｍ、外径２３ｍｍ、長さ３００ｍｍのパイプを成
形した。

【０１０４】上記のパイプの成形工程中において、ボビ
ンからの炭素繊維束の巻き出しは当初安定していた。し
かしながら、擦過ローラーとの摩擦係数が若干小さく、
炭素繊維束に十分な張力を掛けるために、糸道を調整し
て擦過ローラーとの接触が大きくなるようにしなけばな
らなかった。更に時間の経過に伴なって、室温と各擦過
ローラーの表面温度とが共に上昇し、炭素繊維束の張力
が大きくなった。それに従って各擦過ローラー表面に汚
れが発生し、又毛羽が堆積した。

【０１０５】比較例２上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【０１０６】次いで上記の式（１）において、ｍ＋ｎ＝
７０、ｍ＞１、ｎ＞１、Ｒ¹ ，Ｒ²＝メチル基からなる
化合物（Ａ−２）と、上記の式（２）において、ｍ＋ｎ
＝１０、ｍ＞１、ｎ＞１、Ｒ¹ ，Ｒ² ＝メチル基からな
る化合物（Ｂ−２）との混合物（重量比１／１）による
サイズ剤の２．０重量％水溶液中に、上記の炭素繊維束
をローラー浸漬した後、更に熱風乾燥してからボビンに
巻き取ることにより、炭素繊維に対するサイズ剤の付着
量１．１重量％のサイジング処理された炭素繊維束のボ
ビン巻きを得た。

【０１０７】更に、離型紙上にＢステージ化したエポキ
シ樹脂を塗布してあるホットメルトシートの上に、上記
のボビンから巻き出した炭素繊維束の６３本を並列、配
置してエポキシ樹脂を含浸させると共に、その上に保護
フィルムを積層することにより、幅５００ｍｍのＵＤプ
リプレグを作製した。

【０１０８】このＵＤプリプレグの製造工程中でのボビ
ンからの炭素繊維束の巻き出しは非常に安定していた
が、擦過ローラーとの摩擦係数が非常に小さく炭素繊維
束に十分な張力を掛けることができなかった。そのため
に炭素繊維束を均一に開繊することが出来なかった。又
得られたＵＤプリプレグの表面には凹凸があり、更にス
プレットと呼ばれる炭素繊維のない部分も点在してい
た。

【０１０９】比較例３上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数１２，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【０１１０】次いで上記の式（４）において、ｊ＋ｙ＝
８、ｋ＋ｘ＝５０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ＞１、
Ｒ² ＝メチル基、［］内がランダム状の共重合をなす
化合物（Ｄ−２）からなるサイズ剤の２．４重量％水溶
液中に、上記の炭素繊維束をローラー浸漬した後、更に
熱風乾燥してからボビンに巻き取ることにより、炭素繊
維に対するサイズ剤の付着量１．６重量％のサイジング
処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【０１１１】続いて、上記のサイジング処理された炭素
繊維束をボビンから巻き出して、５本の金属製バーを配
置させてなる開繊部を通過させた後、ドラムコーターに
てマトリックス樹脂を付着、含浸させ、次いでマンドレ
ル上に巻き付け速度１０ｍ／ｍｉｎ、巻き付け張力４Ｋ
ｇｆで巻き付けた。なおマトリックス樹脂には、ビスフ
ェノールＡ型と酸無物系のエポキシ樹脂を用いた。

【０１１２】更に、上記のマンドレルの巻き付け品を加
熱してマトリックス樹脂を効果させることにより、内径
１７ｍｍ、外径２３ｍｍ、長さ３００ｍｍのパイプを成
形した。

【０１１３】上記のパイプの成形工程中において、ボビ
ンからの炭素繊維束の巻き出しは当初安定していた。し
かしながら、擦過ローラーとの摩擦係数が若干小さく、
炭素繊維束に十分な張力を掛けるために、糸道を調整し
て擦過ローラーとの接触が大きくなるようにしなけばな
らなかった。更に時間の経過に伴なって、室温と各擦過
ローラーの表面温度とが共に上昇し、炭素繊維束の張力
が大きくなった。それに従って各擦過ローラー表面に汚
れが発生し、又毛羽が堆積した。

【０１１４】比較例４上記の実施例１と同様にして、表面酸化処理を施してあ
るフィラメント数３，０００本の炭素繊維束を製造し
た。

【０１１５】次いで上記の式（５）において、ｊ＋ｙ＝
５０、ｋ＋ｘ＝１０、ｊ＞１、ｋ＞１、ｘ＞１、ｙ＞
１、Ｒ² ＝メチル基、［］内がランダム状の共重合を
なす化合物（Ｅ−２）からなるサイズ剤の１．９重量％
水溶液中に、上記の炭素繊維束をローラー浸漬した後、
更に熱風乾燥してからボビンに巻き取ることにより、炭
素繊維に対するサイズ剤の付着量１．２重量％のサイジ
ング処理された炭素繊維束のボビン巻きを得た。

【０１１６】続いて、上記の炭素繊維束からなる緯糸１
２．５本／インチと経糸１２．５本／インチとによる炭
素繊維目付２００ｇ／ｍ² の平織りクロスを、２０ｍｍ
／分の速度で織成したところ、この製織工程中において
は、ボビンからの炭素繊維束の巻き出し及び他の擦過部
での糸切れが発生した。又ボビンから巻き出されてくる
炭素繊維束には多少のぬめり感があり、実際の巻き出だ
し部位では束間の粘着があった。更に、製織量の増加に
従って擦過部に毛羽が堆積してしまうために、定期的な
洗浄を必要とした。

【０１１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の炭素繊
維用サイズ剤によれば、機械的摩擦等による毛羽が発生
し難く、工程通過性に優れ、エポキシ樹脂等のマトリッ
クス樹脂に対して優れた含浸性を具備する炭素繊維束が
得られる。

【０１１８】又、本発明の炭素繊維のサイジング方法
は、水溶液又は水分散液からなるサイジング浴を使用す
るものであるから、例えばアセトン等の有機溶剤溶液に
よるサイジングを行なう場合に比較して、サイズ剤溶液
が安定で、しかもその取扱いが容易であり、かつ作業雰
囲気の衛生性及び安全性も得られる。

【０１１９】更に本発明のサイジング処理された炭素繊
維は、工程通過性及び開繊性に優れ、エポキシ樹脂等の
マトリックス樹脂に対する優れた含浸性を有しているの
で、該炭素繊維を使用したシート状物の製造が容易であ
り、しかも該炭素繊維を強化材とする炭素繊維強化樹脂
組成物にするときの製造工程が安定であり、しかも均質
な複合化が達成できる。

【０１２０】又本発明の炭素繊維によるシート状物は、
上記の特性を具備する炭素繊維を使用したシート状物で
あるので、該シート状物中には開繊性に優れ、エポキシ
樹脂等のマトリックス樹脂に対する優れた含浸性を有す
る炭素繊維が含まれているために、該シート状物を強化
材とする炭素繊維強化樹脂組成物にするときの製造工程
が安定であり、しかも均質な複合化が達成できる。

【０１２１】更に本発明の繊維強化複合材料は、上記の
特性を具備する炭素繊維又は該炭素繊維を使用したシー
ト状物を強化材とする炭素繊維強化樹脂組成物を成形し
てなるものであるので、該繊維強化複合材料の成形素材
である炭素繊維強化樹脂組成物の均質な複合化が達成で
きるために、良好な力学的特性を備えたものになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F072 AA02 AA04 AB10 AB22 AB27 AC05 AD08 AD09 AD23 AD38 AG03 AG06 AG13 AG14 AK05 AK14 4J002 CD001 CD201 CF211 DA016 FA046 FB086 FD016 GT00 4L033 AA05 AA09 AB01 AC12 BA14 CA48 CA49 CA70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記式（１）で表わされる化合物
（Ａ）、下記式（２）で表わされる化合物（Ｂ）、下記
式（３）で表わされる化合物（Ｃ）、下記式（４）で表
わされる化合物（Ｄ）、及び下記式（５）で表わされる
化合物（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とすることを
特徴とする炭素繊維用サイズ剤。【化１】【化２】【化３】【化４】【化５】［上記の式（１）〜式（５）において、Ｒ¹ ，Ｒ² は水
素又はアルキル基を表わし、Ｒ¹ とＲ² は同一であって
もよい。又、ｍ，ｎ，ｊ，ｋ，ｘ，ｙは、それぞれ１以
上の整数であり、ｍ＋ｎ＝２〜６０、ｊ＋ｙ＝２〜４
０、ｋ＋ｘ＝２〜４０である。更に上記の式（３）〜式
（５）においての［］内はブロック状をなす共重合で
あっても或いはランダム状をなす共重合であってもよ
い。］
【請求項２】請求項１に記載の化合物（Ａ）、化合物
（Ｂ）、化合物（Ｃ）、化合物（Ｄ）、及び化合物
（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とする水溶液又は水
分散液によって炭素繊維を処理することを特徴とする炭
素繊維のサイジング方法。
【請求項３】請求項１に記載の化合物（Ａ）、化合物
（Ｂ）、化合物（Ｃ）、化合物（Ｄ）、及び化合物
（Ｅ）より選ばれる化合物を主成分とする化合物がその
表面に付着していることを特徴とするサイジング処理さ
れた炭素繊維。
【請求項４】請求項３に記載の炭素繊維を使用してあ
ることを特徴とするシート状物。
【請求項５】請求項３に記載の炭素繊維又は請求項４
に記載のシート状物を強化材とする炭素繊維強化樹脂組
成物を成形してなることを特徴とする繊維強化複合材
料。