JPH0137516B2

JPH0137516B2 -

Info

Publication number: JPH0137516B2
Application number: JP26831985A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Ogawa; Yasuo Kogo
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1985-11-30
Publication date: 1989-08-08
Also published as: JPS62133193A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上に利用分野〕本発明は、合撚加工が容易でコード割れの生じ
ない可撓性を有する炭素繊維コード及びその製造
法に関する。更に詳しくは、炭素繊維束を両末端にカルボキ
シル基を有するブタジエン―アクリロニトリル共
重合体（以下「CTBN」と記す）とエポキシ樹
脂との反応物にて集束してなる可撓性を有する炭
素繊維コード及びその製造法に関するものであ
る。該炭素繊維コードは、海洋開発或いは工業等
の索条等の用途に供される。〔従来技術〕炭素繊維は、高い比強度、比弾性率、耐疲労
性、耐熱性等の優れた特性を有するため、宇宙・
航空関係、自動車、スポーツ・レジヤー関係分野
等で広く使用されてきた。しかし、前述の如き特性を有する炭素繊維も、
繊維径が細く、脆いため、単独で使用される場合
は少なく、多くの場合は合成樹脂等をマトリツク
スとして賦形固化し、リジツドな状態で使用され
ている。このように成形された材料は、可撓性が
なく、非常に固いため一般に変形を殆んど要しな
い分野に使用されている。一方、ナイロンやポリエステル繊維束のような
有機繊維からなるコードやロープに見られる如き
可撓性を有するコードが炭素繊維束を用いて得ら
れれば、前述した炭素繊維の優れた特性を活用し
た高い性能を有するコード、ロープ等が実現し、
このものは海洋開発用或いは工事用の索条等とし
ての用途が期待できる。しかしながら、炭素繊維束は、その特性とする
高い弾性率のために加工性が低く、座屈、コード
割れといつた問題を生じ易い欠点を有する。この
ために炭素繊維束の有する本来の特性が充分に発
揮されず、この分野での用途開発が困難であつ
た。〔発明の構成と効果〕本発明者等は、このような問題のない、加工性
に優れた可撓性を有する炭素繊維コードについて
検討の結果、本発明に至つた。即ち、本発明は、炭素繊維束を、CTBN（両末
端にカルボキシル基を有するブタジエン―アクリ
ロニトリル共重合体）とエポキシ樹脂との反応物
を樹脂成分とするマトリツクス５〜50重量％にて
集束してなる可撓性を有する炭素繊維コードであ
る。また、本発明は、このようなコードの製造法で
あつて、CTBNとエポキシ樹脂との予備反応物
又は同混合物からなる樹脂成分５〜50重量％（対
炭素繊維）、及びエポキシ樹脂硬化剤を炭素繊維
束に付与含浸させ、次いで、加熱処理して該樹脂
成分を硬化させることを特徴とするものである。本発明の炭素繊維コードは、集束性が良好で、
屈曲を繰返してもコード割れもなく、加工性に優
れ、特に高い結節強力を示す。ここで炭素繊維束とは、直径４〜20μｍのモノ
フイラメントを1000〜30000本合せたマルチフイ
ラメント又はインターレース加工されたものであ
る。このような炭素繊維束は、原料プレカーサー
の種類によりポリアクリロニトリル系、レーヨン
系、ピツチ系等に分類されるが、本発明では特に
制限はなく、通常使用される繊維が適用される。 CTBNとしては、例えばグツドリツチ社製ハ
イカーCTBN等が使用される。エポキシ樹脂は、特に制限はなく、ビスフエノ
ールＡ型エポキシ樹脂、例えばエピコート828、
エピコート834（何れもシエル化学社製）、
DER332（ダウケミカル社製）、及びグリシジルア
ミン型エポキシ樹脂、例えばMY―720（チバガイ
ギー社製）、エポトートYH434（東都化成社製）
等が好適である。エポキシ樹脂硬化剤としては、
通常使用されるものを適用できる。特にイミダゾ
ール系、ポリアミド系等の硬化剤は、硬化反応が
短時間で完了するため好適である。具体的には、
イミダゾール系硬化剤として例えば２―エチル―
４―メチルイミダゾール等、ポリアミド系硬化剤
として例えばトーマイド（富士化成工業社製）、
バーサミド（第一ゼネラル社製）等が使用され
る。 CTBNとエポキシ樹脂等との反応物を樹脂成
分とするマトリツクスは、CTBNとエポキシ樹
脂との予備反応物又は同混合物を炭素繊維束上で
反応硬化させたものであつて、炭素繊維コード重
量に対し５〜50重量％となるように付与される。
特に好ましくは10〜30重量％である。炭素繊維束に樹脂成分が付与されているものと
しては、ストランドプリプレグが知られている
が、ストランドプリプレグはマトリツクスとなる
樹脂が硬化しておらず、賦形後加熱等によりマト
リツクス樹脂を硬化するのに対し、本発明の炭素
繊維コードはマトリツクスがすでに硬化してお
り、しかも可撓性を有するため、形態安定性、加
工性が良好で、織物、組紐等に加工することがで
き、座屈もない。本発明コードに付着、含浸される第三成分とし
て、粘度調整剤、導電性改良剤、着色剤などを加
えることもできる。樹脂成分は、CTBN100重量部とエポキシ樹脂
５〜６重量部、特に好ましくは10〜40重量部との
反応物であるのがよい。エポキシ樹脂の量が多く
なると、加工時のコード割れ、座屈の発生、座屈
点での切断が出じ易くなる。本発明の炭素繊維コードの製造法について述べ
る。（樹脂成分の調製） CTBNとエポキシ樹脂は予備反応したのち繊
維束に付与含浸するか、CTBNとエポキシ樹脂
との混合物にて繊維束に付与含浸される。
CTBNとエポキシ樹脂との予備反応は、例えば、
110〜120℃で１〜２時間撹拌下にて行われる。通
常は反応触媒としてトリフエニルホスフインが用
いられる。エポキシ樹脂硬化剤は、上記予備反応
物又は混合物に加えられる。硬化剤の量は、通常
エポキシ樹脂とCTBNとの総重量に対し、例え
ば２―エチル―４―メチルイミダゾールの場合は
0.1〜２重量％、トーマイド215Xの場合は３〜50
重量％の範囲で用いられる。（樹脂成分の繊維束への付与含浸）樹脂成分をアセトン、メチルエチルケトン、或
いはメチルセロソルブ等の有機溶媒の単独液又は
混合液にとかして均一溶液とし、該溶液を浸漬
法、スプレー法、ドラム接触法等にて繊維束に付
与含浸させる。溶液濃度は含浸法により異なるが、20重量％程
度が適当である。溶液の温度は溶液の安定性、濃度の安定性等の
理由から低い方が好ましいが、通常は10〜30℃の
範囲で使用される。脱溶媒は80〜150℃にて行う
のがよい。（加熱処理） CTBNとエポキシ樹脂からなるマトリツクス
樹脂の硬化はエポキシ樹脂硬化剤等の種類により
異るが、通常は150〜230℃にて１〜30分間、特に
非接触状態にて熱処理するのがよい。接触状態に
て硬化させるとコードが偏平化するので好ましく
ない。加熱処理は完全な脱溶媒後に行うのが、コ
ード内部でのボイド発生や表面でのブリスター発
生を防ぐ点で好ましい。この加熱処理により、エポキシ樹脂を硬化させ
ると共にCTBNとエポキシ樹脂との反応を完全
にさせ、この結果、樹脂は反応前の溶媒、例えば
メチルエチルケトンに対し不溶性となる。上記のようにして作成された本発明の炭素繊維
コードは、良好に集束しコード割れが発生し難
く、強度、弾性率等の機械的特性が優れたコード
である。特に可撓性に優れ高い結節強度を有す
る。本発明の炭素繊維コードは、単独で又は複数本
合糸、合撚して使用することができる。〔実施例〕実施例１両末端にカルボキシル基を有するブタジエン―
アクリロニトリル共重合体Hycar CTBN1300×
13（グツドリツチ社製）100重量部とグリシジルア
ミン型エポキシ樹脂MY―720（チバガイギー社
製）20重量部を混合し、110℃で２時間予備反応
させた。続いて、この予備反応させた樹脂をメチ
ルエチルケトンに樹脂濃度が20重量％になるよう
に溶解した。更に、この樹脂溶液にMY―720、
100重量部に対して硬化剤２―エチル―４―メチ
ルイミダゾールを３重量部添加し充分撹拌混合し
た。次に、この樹脂溶液を炭素繊維束（東邦レーヨ
ン社製ベスフアイトHTA―７―6000）に連続的
に含浸させ、120℃で３分間乾燥、200℃で２分間
硬化反応させ処理した。得られた炭素繊維束コードの樹脂付着量は23.5
重量％であつた。この炭素繊維コードは非常にし
なやかで集束性も良好で、可撓性に富んだコード
であつた。得られたコードの可撓性の評価は、結節強力で
行つた。測定はインストロン試験機を用い引張り速度50
mm／ｍｉｎで行い、結節部で破断する時点の荷重を
読んだ。この結果、結節強力は8.3Kgであつた。実施例２ Hycar CTBN 1300×13 100重量部とビスフ
エノールＡ型エポキシ樹脂、エピコート828（シエ
ル化学社製）20重量部に予備反応触媒としてトリ
フエニルホスフイン0.4ｇを添加して120℃で２時
間予備反応させた。この予備反応物をメチルエチ
ルケトンとメチルセロソルブの混合溶剤に溶解
し、更に硬化剤としてポリアミド樹脂トーマイド
215X（富士化成工業社製）をエピコート828と同
量添加して20重量％の樹脂溶液を調製した。炭素
繊維束は実施例１と同じものを使用し、含浸、乾
燥、硬化は実施例１と同様に処理して炭素繊維コ
ードを作製した。このコードは非常にしなやかで
集束性も良好で、可撓性に富んだものであつた。このコードの樹脂付着量は20.3重量％であり、
また実施例１と同様に結節強力を測定したところ
9.5Kgであつた。実施例３ Hycar CRBN 1300×13とMY―720の混合比
を変えた樹脂混合物を調合し、予備反応を施さな
いで、メチルエチルケトンに樹脂濃度が20重量％
になるように溶解し、更に、この樹脂溶液に硬化
剤として２―エチル―４―メチルイミダゾールを
MY―720、100重量部に対して３重量部加え充分
撹拌混合した。次に、これらの樹脂溶液を用いて
実施例１と同じ炭素繊維束に同様に含浸させ、乾
燥、硬化処理を施こして炭素繊維コードを作製し
た。得られた炭素繊維コードの性能は下表のとお
りであつた。

【表】 (注) 、：本発明例
上記の如くCTBNに対してエポキシ樹脂の割
合が多くなるにつれて固く、脆いコードになつて
くることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】１炭素繊維束を、両末端にカルボキシル基を有
するブタジエン―アクリロニトリル共重合体とエ
ポキシ樹脂との反応物を樹脂成分とするマトリツ
クス５〜50重量％にて集束してなる可撓性を有す
る炭素繊維コード。２樹脂成分が両末端にカルボキシル基を有する
ブタジエン―アクリロニトリル共重合体100重量
部とエポキシ樹脂５〜60重量部との反応物である
特許請求の範囲１の可撓性を有する炭素繊維コー
ド。３両末端にカルボキシル基を有するブタジエン
―アクリロニトリル共重合体とエポキシ樹脂との
予備反応物又は同混合物からなる樹脂成分５〜50
重量％（対炭素繊維）、及びエポキシ樹脂硬化剤
を炭素繊維束に付与含浸させ、次いで、加熱処理
して該樹脂成分を硬化させることを特徴とする可
撓性を有する炭素繊維コードの製造法。４樹脂成分が両末端にカルボキシル基を有する
ブタジエン―アクリロニトリル共重合体100重量
部とエポキシ樹脂５〜60重量部との予備反応物又
は同混合物である特許請求の範囲３の可撓性を有
する炭素繊維コードの製造法。