JP2012219425A - Sizing agent for carbon fiber, carbon fiber bundle and method for producing carbon fiber bundle - Google Patents

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JP2012219425A JP2011090219A JP2011090219A JP2012219425A JP 2012219425 A JP2012219425 A JP 2012219425A JP 2011090219 A JP2011090219 A JP 2011090219A JP 2011090219 A JP2011090219 A JP 2011090219A JP 2012219425 A JP2012219425 A JP 2012219425A
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Tsubasa Ono
翼 大野
Takeshi Naito
猛 内藤
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Abstract

【課題】炭素繊維へのサイジング処理の際の工程安定性に優れた、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と炭素繊維との複合材料に用いられる炭素繊維用サイジング剤を提供すること。
【解決手段】共重合ポリオレフィンと、グリコールエーテル系化合物とを含有し、該グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度が0〜100gであり、かつ該グリコールエーテル系化合物の含有量が、該共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して15〜2000重量部である炭素繊維用サイジング剤とすること。
【選択図】なし
Disclosed is a carbon fiber sizing agent that is excellent in process stability during sizing treatment of carbon fiber and that is used for a composite material of a thermoplastic resin such as polypropylene and carbon fiber.
SOLUTION: It contains a copolymerized polyolefin and a glycol ether compound, the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. is 0 to 100 g, and the content of the glycol ether compound is It is set as the sizing agent for carbon fibers which is 15-2000 weight part with respect to 100 weight part of solid content of this copolymerization polyolefin.
[Selection figure] None

Description

本発明は、炭素繊維用サイジング剤、該サイジング剤を付与した炭素繊維束、及びに該炭素繊維束の製造方法に関する。特にポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と炭素繊維との複合材料に用いられる炭素繊維用サイジング剤、該サイジング剤を付与した炭素繊維束、及びに該炭素繊維束の製造方法に関する。   The present invention relates to a sizing agent for carbon fiber, a carbon fiber bundle provided with the sizing agent, and a method for producing the carbon fiber bundle. In particular, the present invention relates to a sizing agent for carbon fiber used for a composite material of a thermoplastic resin such as polypropylene and carbon fiber, a carbon fiber bundle provided with the sizing agent, and a method for producing the carbon fiber bundle.

炭素繊維は、樹脂の強度を高め、同時に樹脂が炭素繊維の脆弱破壊を緩衝するために、樹脂との複合材料として多くの応用が行なわれている材料である。複合化するとき、炭素繊維と樹脂とが強い接着界面を持つことにより、そのメリットは大きくなる。一方、炭素繊維をそのまま使用すると、炭素繊維は多数本の極細フィラメントで構成されていることから、伸度が小さく機械的摩擦などによって毛羽が発生しやすい。
これらの問題を改善するため、樹脂との複合化の際のマトリックス樹脂との接着性を向上させ、且つ、炭素繊維の収束性・取扱性を向上させる目的で、炭素繊維にサイジング剤を付与するのが一般的である。
Carbon fiber is a material that has been widely applied as a composite material with a resin in order to increase the strength of the resin and at the same time, the resin can buffer the brittle fracture of the carbon fiber. When compounding, the advantage is increased by having a strong adhesion interface between the carbon fiber and the resin. On the other hand, if the carbon fiber is used as it is, since the carbon fiber is composed of a large number of ultrafine filaments, the elongation is small and fluff is likely to occur due to mechanical friction.
In order to improve these problems, a sizing agent is added to the carbon fiber for the purpose of improving the adhesiveness with the matrix resin at the time of compounding with the resin and improving the convergence and handling properties of the carbon fiber. It is common.

炭素繊維との複合化に用いられる樹脂には、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂があり、これまで一般に広く応用されてきた炭素繊維複合材料は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂を用いたものであった。
例えば、特許文献1には、常温で液体のビスフェノールA型エポキシ樹脂、常温で固形状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ステアリン酸を必須成分としたサイジング剤が提案されている。しかし、これらは熱硬化性樹脂のためのサイジング剤であり、熱硬化性樹脂自体は硬化するまでに長い加熱時間が必要となり、一度硬化したものはリサイクルや加工の観点から問題があった。
Resins used for compounding with carbon fibers include thermosetting resins and thermoplastic resins. Carbon fiber composite materials that have been widely applied so far are those using epoxy resins of thermosetting resins. there were.
For example, Patent Document 1 proposes a sizing agent containing bisphenol A type epoxy resin that is liquid at room temperature, bisphenol A type epoxy resin that is solid at room temperature, unsaturated polyester resin, and stearic acid as essential components. However, these are sizing agents for thermosetting resins, and the thermosetting resin itself requires a long heating time until it is cured, and once cured, there is a problem from the viewpoint of recycling and processing.

一方、炭素繊維複合材料のマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることにより、上述の加熱時間や加工の問題が解決されるものの、熱硬化性樹脂用に開発されたサイジング剤を塗布した炭素繊維を熱可塑性樹脂と複合化させても、炭素繊維と熱可塑性樹脂との接着性が不十分となり、得られる炭素繊維複合材料は十分な強度が得られない。
そこで、熱可塑性樹脂を用いた炭素繊維複合材料用のサイジング剤として、これまでに多くの提案がなされている。例えば、特許文献2には、ポリウレタンで被覆処理された炭素繊維及び当該炭素繊維と熱可塑性樹脂とからなる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物が提案されている。この提案によれば、炭素繊維の取扱性の向上、並びに炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物の機械的特性の向上が図れることが開示されている。しかしながら、ここで用いられる熱可塑性樹脂は、ポリアミドやポリカーボネートのような極性の高い樹脂であり、これら従来技術に開示されたサイジング剤を付与した炭素繊維をポリプロピレンのような低極性の熱可塑性樹脂と複合化させても、得られる炭素繊維複合材料は十分な強度が得られない。
On the other hand, the use of a thermoplastic resin as the matrix resin of the carbon fiber composite material solves the above-mentioned heating time and processing problems, but the carbon fiber coated with a sizing agent developed for thermosetting resins is heated. Even if it is combined with a plastic resin, the adhesion between the carbon fiber and the thermoplastic resin becomes insufficient, and the resulting carbon fiber composite material cannot provide sufficient strength.
Therefore, many proposals have been made so far as a sizing agent for a carbon fiber composite material using a thermoplastic resin. For example, Patent Document 2 proposes a carbon fiber coated with polyurethane and a carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition composed of the carbon fiber and a thermoplastic resin. According to this proposal, it is disclosed that the handleability of carbon fibers can be improved and the mechanical properties of the carbon fiber reinforced thermoplastic resin composition can be improved. However, the thermoplastic resin used here is a highly polar resin such as polyamide or polycarbonate, and the carbon fiber to which the sizing agent disclosed in these prior arts is added is a low-polarity thermoplastic resin such as polypropylene. Even if they are combined, the resulting carbon fiber composite material does not have sufficient strength.

特許文献3には、酸及び/又は酸無水物を共重合成分として含有する共重合ポリオレフィンを炭素繊維のサイジング剤として使用することにより、安価で軽量化に大きく寄与する熱可塑性樹脂であるポリプロピレンとの接着性が向上することが開示されている。
しかしながら、共重合ポリオレフィン若しくは共重合ポリオレフィンを主成分とするエマルジョンあるいは溶液などをサイジング剤として炭素繊維に付与してみると、サイジング処理に用いられる各種装置などにサイジング剤が固着しやすく、工程が不安定となる。
Patent Document 3 discloses a polypropylene, which is a thermoplastic resin that contributes to weight reduction at low cost by using a copolymerized polyolefin containing an acid and / or an acid anhydride as a copolymerization component as a sizing agent for carbon fiber. It is disclosed that the adhesion of the resin is improved.
However, when a copolymerized polyolefin or an emulsion or solution containing the copolymerized polyolefin as a main component is applied to the carbon fiber as a sizing agent, the sizing agent tends to adhere to various devices used for sizing treatment, and the process is inconvenient. It becomes stable.

特開平7−197381号公報JP-A-7-197381 特開昭58−126375号公報JP 58-126375 A 特開2006−124847号公報JP 2006-124847 A

本発明は、炭素繊維へのサイジング処理の際の工程安定性に優れた、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と炭素繊維との複合材料に用いられる炭素繊維用サイジング剤、ならびに該サイジング剤を付与した炭素繊維束を提供することを目的とする。   The present invention relates to a sizing agent for carbon fibers used in a composite material of a thermoplastic resin such as polypropylene and carbon fibers, which has excellent process stability during sizing treatment on carbon fibers, and carbon provided with the sizing agent. The object is to provide a fiber bundle.

本発明者らは、共重合ポリオレフィンにグリコールエーテル系化合物を添加することにより、標記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、共重合ポリオレフィンと、グリコールエーテル系化合物とを含有し、該グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度が0〜100gであり、かつ該グリコールエーテル系化合物の含有量が、該共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して15〜2000重量部である炭素繊維用サイジング剤を提供する。   The present inventors have found that the title problem can be solved by adding a glycol ether compound to the copolymerized polyolefin. That is, the present invention contains a copolymerized polyolefin and a glycol ether compound, the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. is 0 to 100 g, and the content of the glycol ether compound Provides a sizing agent for carbon fiber in an amount of 15 to 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin.

本発明で用いられるグリコールエーテル系化合物は、プロピレングリコール系グリコールエーテル化合物とするのが好ましい。
また、本発明で用いられる共重合ポリオレフィンは、芳香族ビニル化合物と酸及び/又は酸無水物とを共重合成分として含有するのが好ましい。
さらに、本発明において、前記グリコールエーテル化合物の20℃での水への溶解度と、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量と、が下記式を充足するのが好ましい。
A≧11.167×B+22.22
(Aは、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量/重量部であり、Bは、グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度/gである。)
The glycol ether compound used in the present invention is preferably a propylene glycol glycol ether compound.
Moreover, it is preferable that the copolymerization polyolefin used by this invention contains an aromatic vinyl compound and an acid and / or an acid anhydride as a copolymerization component.
Furthermore, in this invention, it is preferable that the solubility to the water at 20 degreeC of the said glycol ether compound and content of the glycol ether type compound with respect to 100 weight part of solid content of copolymerization polyolefin satisfy the following formula.
A ≧ 11.167 × B + 22.22
(A is the content / part by weight of the glycol ether compound relative to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, and B is the solubility / g of the glycol ether compound in water at 20 ° C.).

本発明は、上述の炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維表面に付与してなる炭素繊維束を提供する。
また、本発明は、上述の炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維表面に付与する工程と、サイジング処理した炭素繊維を乾燥させる工程と、を含む炭素繊維束の製造方法を提供する。
This invention provides the carbon fiber bundle formed by providing the above-mentioned carbon fiber sizing agent to the carbon fiber surface.
Moreover, this invention provides the manufacturing method of the carbon fiber bundle containing the process of providing the above-mentioned sizing agent for carbon fibers to the carbon fiber surface, and the process of drying the sized carbon fiber.

本発明によれば、炭素繊維へのサイジング処理の際の工程安定性に優れた、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂向けの炭素繊維用サイジング剤を提供することができる。本発明のサイジング剤を用いることで、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と炭素繊維との複合材料に用いられる炭素繊維束を好ましく得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sizing agent for carbon fibers for thermoplastic resins, such as a polypropylene excellent in process stability in the case of the sizing process to carbon fiber, can be provided. By using the sizing agent of this invention, the carbon fiber bundle used for the composite material of thermoplastic resins, such as a polypropylene, and carbon fiber can be obtained preferably.

本発明の実施例における各グリコールエーテル化合物の20℃における水への溶解度に対する○評価に要するグリコールエーテル系化合物の最小添加量をプロットした図である。It is the figure which plotted the minimum addition amount of the glycol ether type compound required for (circle) evaluation with respect to the solubility to 20 degreeC water solubility of each glycol ether compound in the Example of this invention.

以下に、本発明の実施の形態について順次説明する。
<共重合ポリオレフィン>
本発明の炭素繊維用サイジング剤を構成する共重合ポリオレフィンは、具体的には脂肪族ポリオレフィンを主成分とし、それとの共重合成分を有するものである。脂肪族ポリオレフィンの種類は特に限定されず、非変性ポリオレフィンの他、塩素化ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、アミノ変性ポリオレフィン、などが挙げられる。また、ポリオレフィンとの共重合成分は特に限定されず、芳香族ビニル化合物、アクリル酸エステル系化合物、酸及び/又は酸無水物など、ポリオレフィンと共重合可能であればよい。具体的には、スチレン、メチルスチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸、メタアクリル酸などである。特に、共重合成分として芳香族ビニル化合物と酸及び/又は酸無水物を含有する共重合ポリオレフィンが、炭素繊維とポリプロピレンの複合材料としたときに、高い接着強度を示すことから好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be sequentially described.
<Copolymerized polyolefin>
The copolymerized polyolefin constituting the carbon fiber sizing agent of the present invention is specifically composed mainly of an aliphatic polyolefin and a component copolymerized therewith. The type of the aliphatic polyolefin is not particularly limited, and examples include non-modified polyolefin, chlorinated polyolefin, acid-modified polyolefin, and amino-modified polyolefin. Moreover, the copolymerization component with polyolefin is not specifically limited, What is necessary is just to be copolymerizable with polyolefin, such as an aromatic vinyl compound, an acrylate-type compound, an acid, and / or an acid anhydride. Specifically, styrene, methylstyrene, vinyl chloride, vinyl acetate, acrylic acid, methacrylic acid, and the like. In particular, a copolymerized polyolefin containing an aromatic vinyl compound and an acid and / or an acid anhydride as a copolymerization component is preferable because it exhibits high adhesive strength when a composite material of carbon fiber and polypropylene is used.

すなわち共重合ポリオレフィンとして、芳香族ビニル化合物と酸及び/又は酸無水物とを共重合成分として含有する共重合ポリオレフィンが好ましい。芳香族ビニル化合物と酸及び/又は酸無水物とを共重合成分として含有する共重合ポリオレフィンとしては、プロピレン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体、プロピレン−α−オレフィン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体、エチレン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体、エチレン−α−オレフィン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体、1−ブテン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体、および1−ブテン−α−オレフィン−芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物共重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。   That is, as the copolymer polyolefin, a copolymer polyolefin containing an aromatic vinyl compound and an acid and / or an acid anhydride as a copolymer component is preferable. As the copolymerized polyolefin containing an aromatic vinyl compound and an acid and / or acid anhydride as a copolymerization component, propylene-aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer, propylene-α-olefin- Aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer, ethylene-aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer, ethylene-α-olefin-aromatic vinyl compound-acid and / or acid Anhydride copolymer, 1-butene-aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer, and 1-butene-α-olefin-aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer It is preferably at least one selected from the group consisting of

ここで、プロピレン−α−オレフィン−芳香族ビニル化合物―酸及び/又は酸無水物共重合体とは、プロピレンを主体としてこれとα−オレフィン、芳香族ビニル化合物−酸及び/又は酸無水物を共重合したものである。α−オレフィンとしては、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンなど、炭素原子数2又は4〜20のαオレフィンが挙げられる。   Here, the propylene-α-olefin-aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride copolymer is mainly composed of propylene and α-olefin, aromatic vinyl compound-acid and / or acid anhydride. Copolymerized. Examples of the α-olefin include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 4-methyl-1-pentene and the like, and α-olefins having 2 or 4 to 20 carbon atoms. Is mentioned.

芳香族ビニル化合物は、一般式
ArCH=CH
(Ar:炭素数6〜15の芳香族基)
で表されることが好ましい。
The aromatic vinyl compound has the general formula ArCH═CH 2
(Ar: aromatic group having 6 to 15 carbon atoms)
It is preferable to be represented by

炭素数6〜15の芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フェナントリル基などのアリール基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、メチルナフチルなどのアルキルアリール基、メトキシフェニル基、ブトキシフェニル基などのアルコキシアリール基、トリメチルシリロキシフェニル基などのシリロキシフェニル基、ブロモフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基などのハロゲン化フェニル基などが挙げられる。芳香族ビニル化合物の具体例としては、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、ブトキシスチレン、トリメチルシリロキシスチレン、ジビニルベンゼン、クロロスチレンなどのスチレン類、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、ビニルフェナンスレンなどが挙げられる。これらのうちスチレン、メチルスチレン、ビニルナフタレンが好ましい。   Examples of the aromatic group having 6 to 15 carbon atoms include aryl groups such as phenyl group, naphthyl group, biphenylyl group, and phenanthryl group, alkylaryl groups such as methylphenyl group, dimethylphenyl group, and methylnaphthyl, methoxyphenyl group, Examples thereof include alkoxyaryl groups such as butoxyphenyl groups, silyloxyphenyl groups such as trimethylsilyloxyphenyl groups, and halogenated phenyl groups such as bromophenyl groups, chlorophenyl groups, and fluorophenyl groups. Specific examples of the aromatic vinyl compound include styrenes such as styrene, methylstyrene, methoxystyrene, butoxystyrene, trimethylsiloxystyrene, divinylbenzene, chlorostyrene, vinylnaphthalene, vinylbiphenyl, vinylphenanthrene, and the like. . Of these, styrene, methylstyrene, and vinylnaphthalene are preferable.

共重合ポリオレフィンにおけるオレフィンと芳香族ビニル化合物の共重合比は、モル比で表すとオレフィン100に対し芳香族ビニル化合物が0.1〜10であることが好ましい。モル比が0.1より小さいと、炭素繊維束とポリプロピレン樹脂との接着性が低下する傾向になる。また、モル比が10を超えると、共重合ポリオレフィン中のポリオレフィン含量が相対的に減少するために、炭素繊維とポリプロピレン樹脂との接着性が低下することがある。より好ましくはモル比でオレフィン100に対し芳香族ビニル化合物が1〜5である。   When the copolymerization ratio of the olefin and the aromatic vinyl compound in the copolymerized polyolefin is expressed as a molar ratio, the aromatic vinyl compound is preferably 0.1 to 10 with respect to the olefin 100. When the molar ratio is less than 0.1, the adhesion between the carbon fiber bundle and the polypropylene resin tends to be lowered. On the other hand, when the molar ratio exceeds 10, the polyolefin content in the copolymerized polyolefin is relatively decreased, and the adhesion between the carbon fiber and the polypropylene resin may be lowered. More preferably, the aromatic vinyl compound is 1 to 5 with respect to the olefin 100 in a molar ratio.

オレフィンは、プロピレン、及び/又はプロピレンとα−オレフィンの共重合であることが好ましいここでプロピレンとα−オレフィンの共重合比に特に限定はないが、好ましくはモル比でプロピレン100に対しα−オレフィン2〜200である。より好ましくはプロピレン100に対しαオレフィン10〜150である。更に好ましくは、プロピレン100に対しα−オレフィン20〜100である。プロピレン成分の含有比が多いほど、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂基材に対する親和性が高まる傾向にある。   The olefin is preferably a copolymer of propylene and / or propylene and an α-olefin. Here, the copolymerization ratio of propylene and the α-olefin is not particularly limited. Olefin 2 to 200. More preferably, it is α-olefin 10 to 150 with respect to propylene 100. More preferably, it is α-olefin 20-100 with respect to propylene 100. As the content ratio of the propylene component increases, the affinity for a thermoplastic resin substrate such as polypropylene resin tends to increase.

酸及び/又は酸無水物は、カルボン酸及びその酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸などの不飽和ジカルボン酸、酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられる。これらの中でも無水マレイン酸、無水イタコン酸が好ましい。酸及び/又は酸無水物変性としては、具体的にはオレフィンと芳香族ビニル化合物の共重合体に、カルボキシル機などの有機酸基を有する成分を更にグラフト共重合させることが好ましい。なかでもオレフィンと芳香族ビニル化合物の共重合体に、不飽和ジカルボン酸及びその酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種をグラフト共重合させることが好ましい。   The acid and / or acid anhydride is preferably at least one selected from the group consisting of carboxylic acids and acid anhydrides thereof. Examples of the carboxylic acid include unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and mesaconic acid. Examples of the acid anhydride include maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride. Among these, maleic anhydride and itaconic anhydride are preferable. Specifically, the acid and / or acid anhydride modification is preferably a graft copolymerization of a component having an organic acid group such as a carboxyl machine to a copolymer of an olefin and an aromatic vinyl compound. In particular, it is preferable to graft copolymerize at least one selected from the group consisting of unsaturated dicarboxylic acids and acid anhydrides thereof onto a copolymer of an olefin and an aromatic vinyl compound.

すなわち、本発明における共重合ポリオレフィンは、プロピレン−芳香族ビニル化合物共重合体及び/又はプロピレン−α−オレフィン−芳香族ビニル化合物共重合体に対し、不飽和ジカルボン酸及びその酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種をグラフト共重合した化合物であることが特に好ましい。
さらにこの場合の共重合ポリオレフィンにおけるオレフィンと酸及び/又は酸無水物の共重合比は、モル比で表すとオレフィン100に対し酸及び/又は酸無水物が0.01〜5であることが好ましく、0.1〜2がより好ましい。
That is, the copolymerized polyolefin in the present invention is a group consisting of an unsaturated dicarboxylic acid and an acid anhydride thereof with respect to a propylene-aromatic vinyl compound copolymer and / or a propylene-α-olefin-aromatic vinyl compound copolymer. A compound obtained by graft copolymerizing at least one selected from the above is particularly preferable.
Furthermore, the copolymerization ratio of the olefin and the acid and / or acid anhydride in the copolymerized polyolefin in this case is preferably 0.01 to 5 in terms of the molar ratio of the acid and / or acid anhydride with respect to the olefin 100. 0.1 to 2 is more preferable.

<グリコールエーテル系化合物>
本発明の炭素繊維用サイジング剤を構成するグリコールエーテル系化合物は、20℃における水への溶解度が、0〜100gであるものである。また、本発明の炭素繊維用サイジング剤におけるグリコールエーテル系化合物の含有量は、本発明で用いられる共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して15〜2000重量部である。ここで、本発明における20℃における水への溶解度とは、20℃に保たれた水100gに溶けることのできる量(g)をいう。
<Glycol ether compound>
The glycol ether compound constituting the carbon fiber sizing agent of the present invention has a solubility in water at 20 ° C. of 0 to 100 g. Moreover, content of the glycol ether type compound in the sizing agent for carbon fiber of this invention is 15-2000 weight part with respect to 100 weight part of solid content of the copolymerization polyolefin used by this invention. Here, the solubility in water at 20 ° C. in the present invention means an amount (g) that can be dissolved in 100 g of water kept at 20 ° C.

本発明で用いられる共重合ポリオレフィンに上記のグリコールエーテル系化合物を添加することにより、サイジング剤を入れる浴や、塗布に用いられるローラーなどの炭素繊維のサイジング処理の工程で用いられる各種装置などへのサイジング剤の固着が抑制され、工程安定性が向上する。   By adding the above-mentioned glycol ether compound to the copolymerized polyolefin used in the present invention, it can be applied to various apparatuses used in the process of sizing treatment of a carbon fiber such as a bath containing a sizing agent or a roller used for coating. Sticking of the sizing agent is suppressed and process stability is improved.

本発明において、20℃における水への溶解度が小さいグリコールエーテル系化合物ほど、要するグリコールエーテル系化合物の含有量は小さくなる傾向にある。
用いられるグリコールエーテル系化合物の20℃における水への溶解度は、好ましくは0〜30gである。グリコールエーテル系化合物の20℃における水への溶解度が好適な範囲であれば、本発明で用いられる共重合ポリエステルに対して十分少量でローラーなどへの固着を抑制することができる。また、グリコールエーテル系化合物の含有量の下限は、本発明で用いられる共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して25重量部以上とするのが好ましい。また、グリコールエーテル系化合物の含有量の上限は、本発明で用いられる共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して500重量部以下とするのが好ましい。この範囲であれば、サイジング剤の性能を低下させることがないため好ましい。
In the present invention, the glycol ether compound having a lower solubility in water at 20 ° C. tends to have a smaller content of the required glycol ether compound.
The solubility of the glycol ether compound used in water at 20 ° C. is preferably 0 to 30 g. If the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. is in a suitable range, the adhesion to a roller or the like can be suppressed with a sufficiently small amount with respect to the copolyester used in the present invention. Moreover, it is preferable that the minimum of content of a glycol ether type compound shall be 25 weight part or more with respect to 100 weight part of solid content of copolymerization polyolefin used by this invention. Moreover, it is preferable that the upper limit of content of a glycol ether type compound shall be 500 weight part or less with respect to 100 weight part of solid content of the copolymerization polyolefin used by this invention. If it is this range, since the performance of a sizing agent is not reduced, it is preferable.

さらに、後述の実施例の結果より、グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度と、共重合ポリオレフィン100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量と、が下記式(1)を充足する範囲において、本発明に係る炭素繊維用サイジング剤の各種装置などへの固着が大幅に抑制され、工程安定性が飛躍的に向上することを見出した。
A≧11.167×B+22.22 (1)
(Aは共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量/重量部であり、Bはグリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度/gである。)
Furthermore, from the results of Examples described later, the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. and the content of the glycol ether compound relative to 100 parts by weight of the copolymerized polyolefin satisfy the following formula (1). In the range, it has been found that the fixing of the sizing agent for carbon fiber according to the present invention to various devices is greatly suppressed, and the process stability is remarkably improved.
A ≧ 11.167 × B + 22.22 (1)
(A is the content / part by weight of the glycol ether compound relative to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, and B is the solubility / g of the glycol ether compound in water at 20 ° C.).

本発明で用いられるグリコールエーテル系化合物の種類は特に限定されず、例えば、プロピレングリコール系、エチレングリコール系、ジアルキルグリコールエーテル系などが挙げられる。好適にはプロピレングリコール系のグリコールエーテルが用いられる。プロピレングリコール系グリコールエーテルの具体例としては、フェニルプロピレングリコール、ブチルプロピレンジグリコール、ブチルプロピレングリコール、メチルプロピレングリコールアセテート、ジブチルジグリコールなどが挙げられる。エチレングリコール系グリコールエーテルとしては、ヘキシルグリコール、2−エチルヘキシルグリコール、フェニルグリコール、ベンジルグリコールなどが挙げられる。ジアルキルグリコール系グリコールエーテルとしては、ジブチルジグリコール、ジメチルプロピレンジグリコールなどが挙げられる。   The kind of glycol ether type compound used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include propylene glycol type, ethylene glycol type, dialkyl glycol ether type and the like. Preferably, a propylene glycol glycol ether is used. Specific examples of the propylene glycol-based glycol ether include phenylpropylene glycol, butylpropylene diglycol, butylpropylene glycol, methylpropylene glycol acetate, and dibutyl diglycol. Examples of the ethylene glycol glycol ether include hexyl glycol, 2-ethylhexyl glycol, phenyl glycol, benzyl glycol and the like. Examples of dialkyl glycol glycol ethers include dibutyl diglycol and dimethylpropylene diglycol.

<炭素繊維束の製造方法>
本発明の炭素繊維束は、共重合ポリオレフィンと、グリコールエーテル系化合物とを含有し、該グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度が0〜100部であり、かつ該グリコールエーテル系化合物の含有量が該共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して10〜2000重量部である炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維表面に付与した後、乾燥処理することで好ましく製造することができる。この際、炭素繊維用サイジング剤の付与量は特に限定されないが、好ましくは炭素繊維100重量部に対して0.01〜10重量部である。
<Method for producing carbon fiber bundle>
The carbon fiber bundle of the present invention contains a copolymerized polyolefin and a glycol ether compound, the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. is 0 to 100 parts, and the glycol ether compound The carbon fiber sizing agent having a content of 10 to 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin is applied to the surface of the carbon fiber and then preferably dried. At this time, the application amount of the sizing agent for carbon fiber is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of carbon fiber.

本発明において炭素繊維用サイジング剤は、水性エマルジョン又は該炭素繊維用サイジング剤が溶解可能な溶媒を使用した溶液状態で用いることができるが、本発明において炭素繊維用サイジング剤は、水性エマルジョンで用いるのが好ましい。水性エマルジョンの場合、炭素繊維用サイジング剤中の共重合ポリオレフィン100重量部に対し、水を2000〜10000重量部とすることが好ましい。この水性エマルジョンは、例えば炭素繊維用サイジング剤をトルエン、キシレンなどの溶媒に溶解し、分散性を上げる必要に応じて界面活性剤を加え、塩基性物質を投入し、水を少量ずつ添加して転相乳化させる方法で好ましく得ることができる。   In the present invention, the carbon fiber sizing agent can be used in an aqueous emulsion or a solution state using a solvent in which the carbon fiber sizing agent can be dissolved. In the present invention, the carbon fiber sizing agent is used in an aqueous emulsion. Is preferred. In the case of an aqueous emulsion, the amount of water is preferably 2000 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymerized polyolefin in the sizing agent for carbon fiber. In this aqueous emulsion, for example, a sizing agent for carbon fiber is dissolved in a solvent such as toluene and xylene, a surfactant is added as necessary to increase dispersibility, a basic substance is added, and water is added little by little. It can preferably be obtained by a phase inversion emulsification method.

すなわち、本発明の炭素繊維束を得るには、炭素繊維用サイジング剤を水性エマルジョンで用いる場合には、分散性を良好にするため界面活性剤を用いることが好ましい。界面活性剤としては特に制限はなく、本発明の目的を損なわない範囲であれば、公知の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の好ましい使用量は、炭素繊維用サイジング剤中の共重合ポリオレフィン100重量部に対して、1〜30重量部である。1重量部以上であれば、1重量部未満の場合よりも樹脂の分散が更に良好になり、炭素繊維束との引張せん断特性が更に良好になる。一方、30重量部を越えると、炭素繊維用サイジング剤の耐水性が悪化したり、炭素繊維束との引張せん断特性が悪化することがある。   That is, in order to obtain the carbon fiber bundle of the present invention, when the carbon fiber sizing agent is used in an aqueous emulsion, it is preferable to use a surfactant in order to improve dispersibility. There is no restriction | limiting in particular as surfactant, If it is a range which does not impair the objective of this invention, a well-known surfactant can be used. The preferable use amount of the surfactant is 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymerized polyolefin in the carbon fiber sizing agent. If it is 1 part by weight or more, the resin dispersion is further improved as compared with the case of less than 1 part by weight, and the tensile shear property with the carbon fiber bundle is further improved. On the other hand, if it exceeds 30 parts by weight, the water resistance of the sizing agent for carbon fibers may deteriorate, and the tensile shear characteristics with the carbon fiber bundle may deteriorate.

本発明の炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維の表面に付着させて炭素繊維束を得る方法としては、炭素繊維用サイジング剤を水性エマルジョンあるいは溶液状態で付着させる方法、すなわちサイジング法としては、例えばスプレー法、ローラー浸漬法、ローラー転写法などがある。これらサイジング法のうちでも、生産性、均一性に優れるローラー浸漬法が好ましい。炭素繊維ストランドを水性エマルジョンあるいは溶液に浸漬する際には、エマルジョン浴中に設けられた浸漬ローラーを介して、開繊と絞りを繰り返し、ストランドの中まで炭素繊維用サイジング剤液を含浸させることが肝要である。   As a method for obtaining a carbon fiber bundle by adhering the carbon fiber sizing agent to the surface of the carbon fiber, a method for adhering the carbon fiber sizing agent in an aqueous emulsion or solution state, that is, as a sizing method, for example, spraying Method, roller dipping method, roller transfer method and the like. Among these sizing methods, a roller dipping method excellent in productivity and uniformity is preferable. When carbon fiber strands are immersed in an aqueous emulsion or solution, opening and squeezing are repeated through an immersion roller provided in the emulsion bath, and the carbon fiber sizing solution is impregnated into the strands. It is essential.

本発明に係る炭素繊維用サイジング剤を水性エマルジョンあるいは溶液状態で未サイジングの炭素繊維束に付着させた後、続く乾燥処理によって水分あるいは溶媒を除去して、目的とする炭素繊維用サイジング剤を付与した炭素繊維を得ることができる。炭素繊維に対する炭素繊維用サイジング剤の付着量の調整は、炭素繊維用サイジング剤の濃度調整や、絞りローラーの調整などによって行なう。   After the carbon fiber sizing agent according to the present invention is attached to an unsized carbon fiber bundle in the form of an aqueous emulsion or solution, the moisture or solvent is removed by subsequent drying treatment to give the desired carbon fiber sizing agent. Carbon fiber can be obtained. Adjustment of the adhesion amount of the carbon fiber sizing agent to the carbon fiber is performed by adjusting the concentration of the carbon fiber sizing agent, adjusting the squeeze roller, or the like.

炭素繊維の乾燥は、例えば、熱風、熱板、ローラー、赤外線ヒーターなどを使用することができる。
乾燥処理は熱処理が好ましく、熱処理により水分あるいは溶媒を除去することに加え、炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維の表面に均一に付与することができる。
For drying the carbon fiber, for example, hot air, a hot plate, a roller, an infrared heater or the like can be used.
The drying treatment is preferably heat treatment, and in addition to removing moisture or solvent by heat treatment, the carbon fiber sizing agent can be uniformly applied to the surface of the carbon fiber.

熱処理工程では、80℃〜160℃で30秒以上、処理を行なうことが好ましく、水性エマルジョンの場合、具体的には80℃で水分を除去し、その後、炭素繊維用サイジング剤中の共重合ポリオレフィンの融点を超える温度、例えば150℃で熱処理して、均一な皮膜を形成させるのが好ましい。温度が80℃〜160℃で熱処理を行なうことにより、水分あるいは溶媒を速やかに除去し、且つ炭素繊維用サイジング剤中の共重合ポリオレフィンの熱劣化によるサイジング剤の劣化を抑制することができる。   In the heat treatment step, the treatment is preferably performed at 80 ° C. to 160 ° C. for 30 seconds or longer. In the case of an aqueous emulsion, specifically, water is removed at 80 ° C., and then the copolymerized polyolefin in the sizing agent for carbon fiber is used. It is preferable to form a uniform film by heat treatment at a temperature exceeding the melting point of, for example, 150 ° C. By performing the heat treatment at a temperature of 80 ° C. to 160 ° C., moisture or solvent can be quickly removed and deterioration of the sizing agent due to thermal deterioration of the copolymerized polyolefin in the sizing agent for carbon fiber can be suppressed.

<炭素繊維>
本発明の炭素繊維束を構成する炭素繊維は、ポリアクリロニトリル(PAN)系、石油・石炭ピッチ系、レーヨン系、リグニン系など、何れの炭素繊維も使用することができる。特に、PANを原料としたPAN系炭素繊維が、工業規模における生産性及び機械的特性に優れており好ましい。
炭素繊維は、平均直径5〜10μmのものを使用するのが好ましい。また、1000〜50000本の短繊維が繊維束となったものを使用するのが好ましい。炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性を高めるため、表面処理によって炭素繊維の表面に含酸素官能基を導入したものを使用することも好ましい。
<Carbon fiber>
As the carbon fiber constituting the carbon fiber bundle of the present invention, any carbon fiber such as polyacrylonitrile (PAN), petroleum / coal pitch, rayon, and lignin can be used. In particular, PAN-based carbon fibers using PAN as a raw material are preferable because they are excellent in productivity and mechanical properties on an industrial scale.
It is preferable to use carbon fibers having an average diameter of 5 to 10 μm. Moreover, it is preferable to use a fiber bundle of 1000 to 50000 short fibers. In order to enhance the adhesion between the carbon fiber and the matrix resin, it is also preferable to use a material in which an oxygen-containing functional group is introduced on the surface of the carbon fiber by a surface treatment.

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。
[実施例1]
プロピレン−1−ブテン・スチレン共重合体(プロピレン100に対するブテンのモル比は30、プロピレン100に対するスチレンのモル比は1)28−重量部、無水マレイン酸40重量部、ジ−tert−ブチルパーオキサイド5.6重量部及びトルエン420重量部を、攪拌機を取り付けたオートクレーブ中に加え、窒素置換を約5分間行なった後、加熱攪拌しながら140℃で5時間反応を行なった。反応終了後、反応液を大量のメチルエチルケトン中に投入し、粗共重合ポリオレフィンを析出させた。粗共重合ポリオレフィンをさらにメチルエチルケトンで洗浄し、減圧乾燥することにより、共重合ポリオレフィンの固形物を得た。赤外吸収スペクトルの測定結果から、無水マレイン酸の共重合比はモル比でプロピレン100に対して1.1であった。また、高温GPC測定による重量平均分子量は40000であった。
得られた共重合ポリオレフィン100重量部及び共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して5、25、50、100、250、500、1000、2000重量部のフェニルプロピレングリコール(日本乳化剤製、CAS770−35−4、水への溶解度(20℃):0.2g)を、それぞれトルエン400重量部を加え、攪拌しながら加温して、共重合ポリオレフィンを均一に溶解させた。別の容器に界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤(花王社製、登録商標「エマルゲン103」)8重量部を水400重量部に加えて溶解させた。炭素繊維用サイジング剤のトルエン溶液と界面活性剤水溶液とを乳化器に入れて攪拌した。ここにモルフォリンを加えて、ロータリーエバポレーターを用いてトルエンと水を減圧蒸留し、プレエマルジョンを得た。
得られたプレエマルジョンは、平均粒径0.7μmであり、pHは8.5、ポリオレフィン100重量部に対して、水は400重量部であった。
プレエマルジョンに、共重合ポリオレフィン100重量部に対して水が4900重量部になるように水を添加して、炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを得た。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対してフェニルプロピレングリコールを25重量部以上加えたものでは、ステンレスカップへの炭素繊維用サイジング剤の固着抑制が見られ、ステンレスカップ内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜をほとんど形成せずに安定していた。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
Propylene-1-butene / styrene copolymer (molar ratio of butene to propylene 100 is 30, molar ratio of styrene to propylene 100 is 1) 28 parts by weight, maleic anhydride 40 parts by weight, di-tert-butyl peroxide 5.6 parts by weight and 420 parts by weight of toluene were added to an autoclave equipped with a stirrer, and after substituting with nitrogen for about 5 minutes, the reaction was carried out at 140 ° C. for 5 hours with heating and stirring. After completion of the reaction, the reaction solution was put into a large amount of methyl ethyl ketone to precipitate a crude copolymer polyolefin. The crude copolymerized polyolefin was further washed with methyl ethyl ketone and dried under reduced pressure to obtain a copolymerized polyolefin solid. From the measurement result of the infrared absorption spectrum, the copolymerization ratio of maleic anhydride was 1.1 with respect to propylene 100 in molar ratio. Moreover, the weight average molecular weight by high temperature GPC measurement was 40000.
5, 25, 50, 100, 250, 500, 1000, 2000 parts by weight of phenylpropylene glycol (manufactured by Nippon Emulsifier, CAS770-) with respect to 100 parts by weight of the obtained copolymerized polyolefin and 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin. 35-4, solubility in water (20 ° C.): 0.2 g) was added with 400 parts by weight of toluene and heated with stirring to uniformly dissolve the copolymer polyolefin. In another container, 8 parts by weight of a polyoxyethylene alkyl ether surfactant (registered trademark “Emulgen 103” manufactured by Kao Corporation) as a surfactant was added to 400 parts by weight of water and dissolved. A toluene solution of a carbon fiber sizing agent and an aqueous surfactant solution were placed in an emulsifier and stirred. Morpholine was added thereto, and toluene and water were distilled under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain a pre-emulsion.
The obtained pre-emulsion had an average particle size of 0.7 μm, pH of 8.5, and water was 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyolefin.
Water was added to the pre-emulsion so that the amount of water was 4900 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the copolymerized polyolefin to obtain a carbon fiber sizing agent aqueous emulsion. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, in the case of adding 25 parts by weight or more of phenylpropylene glycol to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, suppression of fixing of the sizing agent for carbon fiber to the stainless cup was observed, and the carbon fiber on the inner wall of the stainless cup was observed. The film was stable with almost no sizing agent film formed.

[実施例2]
実施例1のフェニルプロピレングリコールを、ブチルプロピレンジグリコール(日本乳化剤製、CAS29911−28−2、水への溶解度(20℃):3.0g)とした以外は同様に炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを調製した。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対してブチルプロピレンジグリコールを25重量部以上加えたものでは、ステンレスカップへの炭素繊維用サイジング剤の固着抑制が見られ、ステンレスカップ内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜をほとんど形成せずに安定していた。
[Example 2]
Similarly, the sizing agent aqueous emulsion for carbon fiber, except that the phenylpropylene glycol of Example 1 was changed to butyl propylene diglycol (manufactured by Nippon Emulsifier, CAS 29911-28-2, solubility in water (20 ° C.): 3.0 g). Was prepared. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, when 25 parts by weight or more of butylpropylene diglycol was added to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, suppression of fixing of the sizing agent for carbon fiber to the stainless cup was observed, and carbon on the inner wall of the stainless cup was observed. It was stable with almost no fiber sizing agent film formed.

[実施例3]
実施例1のフェニルプロピレングリコールを、ブチルプロピレングリコール(日本乳化剤製、CAS5131−66−8、水への溶解度(20℃):6.4g)とした以外は同様に炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを調製した。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対してブチルプロピレングリコールを25重量部以上加えたものでは、ステンレスカップへの炭素繊維用サイジング剤の固着抑制が見られ、ステンレスカップ内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜をほとんど形成せずに安定していた。
[Example 3]
Similarly, a sizing agent aqueous emulsion for carbon fiber was used except that phenylpropylene glycol of Example 1 was changed to butyl propylene glycol (manufactured by Nippon Emulsifier, CAS 5131-66-8, solubility in water (20 ° C.): 6.4 g). Prepared. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, when butyl propylene glycol was added in an amount of 25 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, the carbon fiber sizing agent was prevented from sticking to the stainless cup, and the carbon fiber on the inner wall of the stainless cup was observed. The film was stable with almost no sizing agent film formed.

[実施例4]
実施例1のフェニルプロピレングリコールを、メチルプロピレングリコールアセテート(日本乳化剤製、CAS108−65−6、水への溶解度(20℃):20.5g)とした以外は同様に炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを調製した。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対してメチルプロピレングリコールアセテートを25重量部以上加えたものでは、ステンレスカップへの炭素繊維用サイジング剤の固着抑制が見られ、ステンレスカップ内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜をほとんど形成せずに安定していた。
[Example 4]
Similarly, the sizing agent aqueous emulsion for carbon fiber, except that the phenylpropylene glycol of Example 1 was changed to methyl propylene glycol acetate (manufactured by Nippon Emulsifier, CAS108-65-6, solubility in water (20 ° C.): 20.5 g). Was prepared. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, in the case of adding 25 parts by weight or more of methylpropylene glycol acetate to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, the carbon fiber sizing agent was prevented from sticking to the stainless steel cup, and the carbon on the inner wall of the stainless steel cup was observed. It was stable with almost no fiber sizing agent film formed.

[比較例1]
実施例1におけるフェニルプロピレングリコールを、メチルプロピレントリグリコール(日本乳化剤製、CAS20324−33−8、水への溶解度(20℃):無限大)とした以外は同様に炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを調製した。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、どのステンレスカップにも、内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜が形成された。
[Comparative Example 1]
Similarly, a sizing agent aqueous emulsion for carbon fiber was used except that phenylpropylene glycol in Example 1 was methylpropylene triglycol (manufactured by Nippon Emulsifier, CAS 20324-33-8, water solubility (20 ° C.): infinite). Prepared. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, a carbon fiber sizing agent film was formed on the inner wall of any stainless steel cup.

[比較例2]
実施例1におけるフェニルプロピレングリコールを除いた以外は同様に炭素繊維用サイジング剤水性エマルジョンを調製した。これをそれぞれステンレスカップに入れ、40℃を維持した自然対流式乾燥機に6時間静置した。
その結果、どのステンレスカップにも、内壁に炭素繊維用サイジング剤の膜が形成された。
[Comparative Example 2]
A carbon fiber sizing agent aqueous emulsion was similarly prepared except that phenylpropylene glycol in Example 1 was omitted. Each was put into a stainless steel cup and allowed to stand for 6 hours in a natural convection dryer maintained at 40 ° C.
As a result, a carbon fiber sizing agent film was formed on the inner wall of any stainless steel cup.

Figure 2012219425
Figure 2012219425

[実施例考察]
表1において、固着抑制が大幅に抑制された○を示している範囲について、各グリコールエーテル化合物の20℃における水への溶解度に対する、○評価に要するグリコールエーテル系化合物の最小添加量をプロットした(図1)。プロットを満たすような式を最小二乗法で計算すると、
A≧11.167×B+22.22
但し、
Aは共重合ポリオレフィン100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量/重量部
Bはグリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度/g
[Consideration of Examples]
In Table 1, the minimum addition amount of the glycol ether compound required for the evaluation is plotted against the solubility of each glycol ether compound in water at 20 ° C. for the range in which the sticking suppression is greatly suppressed ( FIG. 1). When an expression that satisfies the plot is calculated using the least squares method,
A ≧ 11.167 × B + 22.22
However,
A is the content of glycol ether compound per 100 parts by weight of copolymerized polyolefin / part by weight B is the solubility of water in glycol ether compound at 20 ° C./g

[参考実施例1]
実施例2の炭素繊維用サイジング剤エマルジョンの浴に、未サイジングの炭素繊維ストランド(東邦テナックス社製、登録商標「テナックスSTS−24K N00」、直径7μm×24000フィラメント、繊度1.6g/m、引張強度4000MPa(408kgf/mm)、引張弾性率238GPa(24.3ton/mm))を連続的に浸漬させ、フィラメント間に炭素繊維用サイジング剤エマルジョンを含浸させた。これを、200℃の乾燥機に約1分間通して水分を蒸発させ、乾燥・熱処理を行なった。得られた炭素繊維束に付着した共重合ポリオレフィンの量を測定したところ、炭素繊維束100重量部に対して、1.2重量部であった。
上記の通りに製造した炭素繊維束を2本用意し、この間にポリプロピレンフィルム(トーセロ社製プロピレンフィルム、CPS#50)を挟み、230℃で接着した後、JIS K6850に準拠して接着部の長さ7mmで引張せん断強度を測定した。その結果、表2に示すように高いせん断強度を得た。
[Reference Example 1]
In the bath of the sizing agent emulsion for carbon fiber of Example 2, unsized carbon fiber strand (manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., registered trademark “Tenax STS-24K N00”, diameter 7 μm × 24000 filament, fineness 1.6 g / m, tension A strength of 4000 MPa (408 kgf / mm 2 ) and a tensile elastic modulus of 238 GPa (24.3 ton / mm 2 ) were continuously immersed, and a sizing agent emulsion for carbon fiber was impregnated between the filaments. This was passed through a dryer at 200 ° C. for about 1 minute to evaporate the water, and then dried and heat treated. When the amount of the copolymerized polyolefin adhered to the obtained carbon fiber bundle was measured, it was 1.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carbon fiber bundle.
Two carbon fiber bundles manufactured as described above were prepared, and a polypropylene film (Propylene film manufactured by Tosello Co., CPS # 50) was sandwiched between them and bonded at 230 ° C., and then the length of the bonded portion in accordance with JIS K6850 The tensile shear strength was measured at 7 mm. As a result, high shear strength was obtained as shown in Table 2.

[参考比較例1]
比較例2の炭素繊維用サイジング剤エマルジョンを用いた以外は、参考実施例1と同様に炭素繊維束を製造した。
製造した炭素繊維束を2本用意し、この間にポリプロピレンフィルム(トーセロ社製プロピレンフィルム、CPS#50)を挟み、230℃で接着した後、JIS K6850に準拠して接着部の長さ7mmで引張せん断強度を測定した。その結果、表2に示すように高いせん断強度を得た。
[Reference Comparative Example 1]
A carbon fiber bundle was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the carbon fiber sizing agent emulsion of Comparative Example 2 was used.
Two prepared carbon fiber bundles are prepared. A polypropylene film (Propylene film manufactured by Tosello Co., CPS # 50) is sandwiched between them and bonded at 230 ° C. Then, the bonded portion is pulled with a length of 7 mm in accordance with JIS K6850. Shear strength was measured. As a result, high shear strength was obtained as shown in Table 2.

[参考比較例2]
未サイジングの炭素繊維ストランド(東邦テナックス社製、登録商標「テナックスSTS−24K N00」)から得られた炭素繊維束を2本用意し、この間にポリプロピレンフィルム(トーセロ社製プロピレンフィルム、CPS#50)を挟み、230℃で接着した後、JIS K6850に準拠して接着部の長さ7mmで引張せん断強度を測定した。その結果、表2に示すように引張せん断強度は参考実施例1、参考比較例1と比較して低い値を示した。
[Reference Comparative Example 2]
Two carbon fiber bundles obtained from unsized carbon fiber strands (registered trademark “Tenax STS-24K N00” manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) are prepared, and a polypropylene film (Propylene film manufactured by Tosero Co., CPS # 50) is prepared between them. Were bonded at 230 ° C., and the tensile shear strength was measured with a length of 7 mm in accordance with JIS K6850. As a result, as shown in Table 2, the tensile shear strength was lower than that in Reference Example 1 and Reference Comparative Example 1.

[参考比較例3]
F13サイジング剤(ウレタン系)が付与された炭素繊維ストランド(東邦テナックス社製、登録商標「テナックスSTS−24K F13」、直径7μm×24000フィラメント、繊度1.6g/m、引張強度4000MPa(408kgf/mm)、引張弾性率238GPa(24.3ton/mm))から得られた炭素繊維束を2本用意し、この間にポリプロピレンフィルム(トーセロ社製プロピレンフィルム、CPS#50)を挟み、230℃で接着した後、JIS K6850に準拠して接着部の長さ7mmで引張せん断強度を測定した。その結果、表2に示すように引張せん断強度は参考実施例1、参考比較例1と比較して低い値を示した。
[Reference Comparative Example 3]
Carbon fiber strand (registered trademark “Tenax STS-24K F13” manufactured by Toho Tenax Co., Ltd., diameter 7 μm × 24000 filament, fineness 1.6 g / m, tensile strength 4000 MPa (408 kgf / mm) 2 ), two carbon fiber bundles obtained from a tensile elastic modulus of 238 GPa (24.3 ton / mm 2 )) are prepared, and a polypropylene film (a propylene film manufactured by Tosello Co., CPS # 50) is sandwiched between them at 230 ° C. After bonding, the tensile shear strength was measured at a bonded portion length of 7 mm in accordance with JIS K6850. As a result, as shown in Table 2, the tensile shear strength was lower than that in Reference Example 1 and Reference Comparative Example 1.

Figure 2012219425
Figure 2012219425

Claims (6)

共重合ポリオレフィンと、グリコールエーテル系化合物とを含有し、該グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度が0〜100gであり、かつ該グリコールエーテル系化合物の含有量が、該共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対して15〜2000重量部である炭素繊維用サイジング剤。   A copolymer polyolefin and a glycol ether compound, the solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. is 0 to 100 g, and the content of the glycol ether compound is the copolymer polyolefin. The carbon fiber sizing agent which is 15-2000 weight part with respect to 100 weight part of solid content. 前記グリコールエーテル系化合物は、プロピレングリコール系グリコールエーテル化合物であることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維用サイジング剤。   The sizing agent for carbon fiber according to claim 1, wherein the glycol ether compound is a propylene glycol glycol ether compound. 前記共重合ポリオレフィンは、芳香族ビニル化合物と酸及び/又は酸無水物とを共重合成分として含有することを特徴とする請求項1又は2記載の炭素繊維用サイジング剤。   The sizing agent for carbon fibers according to claim 1 or 2, wherein the copolymerized polyolefin contains an aromatic vinyl compound and an acid and / or an acid anhydride as a copolymerization component. 前記グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度と、前記共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対する前記グリコールエーテル系化合物の含有量と、が下記式(1)を充足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の炭素繊維用サイジング剤。
A≧11.167×B+22.22 (1)
(Aは、共重合ポリオレフィンの固形分100重量部に対するグリコールエーテル系化合物の含有量/重量部であり、Bは、グリコールエーテル系化合物の20℃での水への溶解度/gである。)
The solubility of the glycol ether compound in water at 20 ° C. and the content of the glycol ether compound with respect to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin satisfy the following formula (1): The sizing agent for carbon fibers according to any one of claims 1 to 3.
A ≧ 11.167 × B + 22.22 (1)
(A is the content / part by weight of the glycol ether compound relative to 100 parts by weight of the solid content of the copolymerized polyolefin, and B is the solubility / g of the glycol ether compound in water at 20 ° C.).
請求項1〜4のいずれか記載の炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維表面に付与してなる炭素繊維束。   The carbon fiber bundle formed by providing the carbon fiber sizing agent in any one of Claims 1-4 to the carbon fiber surface. 請求項1〜4のいずれか記載の炭素繊維用サイジング剤を炭素繊維表面に付与する工程と、サイジング処理した炭素繊維を乾燥させる工程と、を含む炭素繊維束の製造方法。   The manufacturing method of the carbon fiber bundle containing the process of providing the sizing agent for carbon fibers in any one of Claims 1-4 to the carbon fiber surface, and the process of drying the carbon fiber which carried out the sizing process.
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