WO2023026674A1 - 強化繊維用サイジング剤及びその用途 - Google Patents
強化繊維用サイジング剤及びその用途 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023026674A1 WO2023026674A1 PCT/JP2022/025426 JP2022025426W WO2023026674A1 WO 2023026674 A1 WO2023026674 A1 WO 2023026674A1 JP 2022025426 W JP2022025426 W JP 2022025426W WO 2023026674 A1 WO2023026674 A1 WO 2023026674A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- compound
- sizing agent
- acid
- group
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/10—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
- D06M13/165—Ethers
- D06M13/17—Polyoxyalkyleneglycol ethers
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/507—Polyesters
Definitions
- the weight ratio (A/B) of the compound (A) and the compound (B) is 0.1 to 9.0.
- the sum (m+n) of said m and said n is preferably 8-60.
- R 3 and R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear or may have a branched structure.
- the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-7, more preferably 1-6, and still more preferably 1-5.
- R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear or may have a branched structure.
- the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1-7, more preferably 1-6, and still more preferably 1-5.
- fatty acids and/or alcohols having 30 or more carbon atoms and/or esters thereof are preferably included from the viewpoint of abrasion resistance.
- examples include candelilla wax and carnauba wax.
- the numerical values in the table indicate the weight ratio of each component (in the case of aqueous dispersion, the non-volatile content) to the non-volatile content of the sizing agent.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
強化繊維複合材料の機械強度を向上させるためには、マトリックス樹脂と強化繊維の濡れ性や接着性が重要となり、上記のエポキシ樹脂、ラジカル重合系のマトリックス樹脂に対して、強化繊維の濡れ性や接着性が向上するサイジング剤(例えば、特許文献1、2等)が提案されている。
そこで、本発明の目的は、高濃度でも高温安定性に優れたサイジング剤、それを用いた強化繊維ストランド及び繊維強化複合材料を提供することにある。
すなわち、本発明の強化繊維用サイジング剤は、化合物(A)及び下記一般式(1)で示される化合物(B)を含有し、前記化合物(A)が、芳香族系ポリエステル樹脂(A1)及びエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)から選ばれる少なくとも1種を含み、前記芳香族系ポリエステル樹脂(A1)が、構成単位として、下記構成単位(I)及び(II)を含むポリエステル樹脂であり、前記エチレン性不飽和基が、ビニルエステル基、アクリレート基及びメタクリレート基から選ばれる少なくとも1種であり、前記強化繊維用サイジング剤の不揮発分に占める前記化合物(A)の重量割合が10重量%以上である。
構成単位(I):イソフタル酸、イソフタル酸のエステル形成性誘導体、テレフタル酸、テレフタル酸のエステル形成性誘導体、スルホイソフタル酸、スルホイソフタル酸のエステル形成性誘導体及びスルホイソフタル酸のアルカリ金属塩から選ばれる少なくとも1種から形成された構成単位
構成単位(II):ポリアルキレングリコールから形成された構成単位
前記m及び前記nの和(m+n)が8~60であると好ましい。
本発明の繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂と、上記強化繊維ストランドとを含む。
本発明の強化繊維ストランドは、サイジング剤の経時的な変化がない又は少ないため、高温で長期間保管しても擦過毛羽性及びマトリックス樹脂との接着性の低下を抑制できる。本発明の強化繊維ストランドを使用することにより、優れた物性を有する強化繊維複合材料が得られる。
〔化合物(A)〕
化合物(A)は後述する芳香族系ポリエステル樹脂(A1)及び後述するエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)から選ばれる少なくとも1種を含む。化合物(A)は後述する化合物(B)と併用することにより、本発明の強化繊維用サイジング剤の高濃度での高温安定性に寄与する成分である。また、集束性、接着性向上成分としても機能する。
化合物(A)は、芳香族系ポリエステル樹脂(A1)を含むと本願効果を奏する点で好ましい。
〔芳香族系ポリエステル樹脂(A1)〕
芳香族系ポリエステル樹脂(A1)は、後述する化合物(B)と併用することにより、本発明の強化繊維用サイジング剤の高濃度での高温安定性に寄与する成分である。また、集束性、接着性向上成分としても機能する。
芳香族系ポリエステル樹脂(A1)は、ポリカルボン酸またはその無水物と、ポリオールとの共重合体で、前記ポリカルボン酸またはその無水物、およびポリオールの中の少なくとも1種が芳香族化合物を含むポリマーであり、分子内にビニルエステル基、アクリレート基及びメタクリレート基を有さないポリマーである。芳香族系ポリエステル樹脂(A1)の製造方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。芳香族系ポリエステル樹脂(A1)は1種又は2種以上を用いてもよい。
構成単位(I):イソフタル酸、イソフタル酸のエステル形成性誘導体、テレフタル酸、テレフタル酸のエステル形成性誘導体、スルホイソフタル酸、スルホイソフタル酸のエステル形成性誘導体、スルホイソフタル酸のアルカリ金属塩から選ばれる一つ又は二つ以上から形成された構成単位
構成単位(II):ポリアルキレングリコールから形成された構成単位
イソフタル酸のエステル形成性誘導体とは、イソフタル酸の誘導体であって、イソフタル酸エステルをエステル化反応またはエステル交換反応によって形成できる誘導体である。イソフタル酸のエステル形成性誘導体の具体例としては、イソフタル酸のエステル、酸無水物、アミドが挙げられる。
テレフタル酸のエステル形成性誘導体とは、テレフタル酸の誘導体であって、テレフタル酸エステルをエステル化反応またはエステル交換反応によって形成できる誘導体である。テレフタル酸のエステル形成性誘導体の具体例としては、テレフタル酸のエステル、酸無水物、アミドが挙げられる。
スルホイソフタル酸のエステル形成性誘導体とは、スルホイソフタル酸の誘導体であって、スルホイソフタル酸エステルをエステル化反応またはエステル交換反応によって形成できる誘導体である。スルホイソフタル酸のエステル形成性誘導体の具体例としては、スルホイソフタル酸のエステル、酸無水物、アミドが挙げられる。
構成単位(II)は、ポリアルキレングリコールから形成される構成単位である。
ポリアルキレングリコールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール等が挙げられる。構成単位(II)は、ジエチレングリコールを含むと好ましく、ジエチレングリコールのみから構成されるとより好ましい。
また、芳香族系ポリエステル樹脂(A1)を水性液とする場合の乳化安定性の観点から、全ポリカルボン酸成分の1~10モル%がスルホン酸塩含有芳香族ジカルボン酸であることが好ましい。よって、上記に例示したポリカルボン酸およびポリオールの中でも、ポリカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、無水フタル酸、スルホテレフタル酸塩、5-スルホイソフタル酸塩が好ましく、ポリオールとしては、脂肪族系ジオールが好ましく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコールが特に好ましい。
エチレン性不飽和基を有する化合物(A2)(以下、化合物(A2)という場合がある。)は、後述する化合物(B)と併用することにより、本発明の強化繊維用サイジング剤の高濃度での高温安定性に寄与する成分である。また、集束性、接着性向上成分としても機能する。
化合物(A2)はビニルエステル基、アクリレート基及びメタクリレート基から選ばれる少なくとも1種を有する化合物である。化合物(A2)は、1種又は2種以上を使用してもよい。なお、ビニルエステル基は「CH2=CHOCO-」で表される基を示し、アクリレート基は「CH2=CHCOO-」で表される基を示し、メタクリレート基は「CH2=CCH3COO-」で表される基を示すものとする。
本発明の強化繊維用サイジング剤に用いられる化合物(B)は、上記一般式(1)で示されるものであって、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が付加した構造を有するものである。
このように、化合物(B)を前述の化合物(A)と併用することにより、高濃度での高温安定性を向上させることができる。
化合物(B)の分子量分布は、化合物(B)を試験試料としてGPC法により求められる。化合物(B)は、単分散のものではなく、所定の分子量分布を有するブロード状態のものを使用することにより、高濃度でも高温安定性に優れる。なお、本明細書における高濃度とは、好ましくは、30重量%濃度以上を意味し、30重量%超、35重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上の順に、本願効果を発揮する(濃度が高い方がより本願効果を発揮する。)。
本発明の強化繊維用サイジング剤は、本願効果を奏する観点から、アセチレン系界面活性剤(C)を含有すると好ましい。化合物(A)及びアセチレン系界面活性剤(C)を併用することにより、表面張力を下げ、強化繊維束への均一付着性を向上させることができるという効果もある。
なお、アセチレン系界面活性剤とは、分子構造中にアセチレン基と水酸基等の親水基を有する化合物をいう。アセチレン系界面活性剤(C)は一種単独でもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
アセチレンアルコール(C1)は、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
アセチレンジオール(C2)は、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
アセチレンアルコールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C3)とは、下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
アセチレンジオールにアルキレンオキサイドを付加した化合物(C4)は、下記一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。
式(3)及び(5)中、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立して炭素数1~8のアルキル基である。当該アルキル基は直鎖でもよく、分岐構造を有していてもよい。当該アルキル基の炭素数は、好ましくは1~7、より好ましくは1~6、さらに好ましくは1~5である。
式(4)及び式(5)中、AOはそれぞれ独立して炭素数2~4のオキシアルキレン基を示す。つまり、オキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を示す。オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基がさらに好ましい。(AO)p又は(AO)qを構成するAOは、1種でもよく、2種以上であってもよい。2種以上の場合、ブロック付加体、交互付加体、ランダム付加体のいずれであってもよい。
式(5)中、p、qはそれぞれ独立して1~50の数である。p、qは、それぞれ独立して、1~45が好ましく、1~40がより好ましく、1~35がさらに好ましい。
また、上記の化合物(C3)又は化合物(C4)は、それぞれ、アセチレンアルコール(C1)又はアセチレンジオール(C2)にアルキレンオキサイド(例えばエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド)をアルカリや金属化合物などの触媒の存在下で付加重合させることにより得ることができる。
化合物(A)以外の樹脂(D)としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、およびフェノール樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
ポリイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート化合物でも脂肪族ポリイソシアネート化合物でもよい。
芳香族ポリイソシアネート化合物としては、たとえば、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、トリフェニルメタントリイソシアネート等を挙げることができる。
また、脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、たとえば、1,6-ヘキサメチレン-ジイソシアネート、プロピルジイソシアネート、ブチルジイソシアネート等を挙げることができる。ポリイソシアネート化合物として、上記で例示したポリイソシアネート化合物を1種または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオールとしては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールAのエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド付加物等のポリエーテルポリオール、ポリオールとコハク酸、アジピン酸、フタル酸等の多塩基酸の縮合物であるポリエステルポリオール、2,2-ジメチロールプロピオン酸、1,4-ブタンジオール-2-スルホン酸等のカルボキシル基やスルホン酸基を有するポリオール、ポリエステル樹脂の構成成分として例示したポリオール化合物等を挙げることができる。
その他の界面活性剤は、サイジング剤中に水不溶性又は難溶性である樹脂を含有する場合、乳化剤として使用することによって、水系乳化を効率よく実施することができる。
その他の界面活性剤としては、特に限定されず、前記アセチレン系界面活性剤(C)以外の非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤から、公知のものを適宜選択して使用することができる。界面活性剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
平滑剤は、強化繊維用サイジング剤の不揮発分に対して、0.1~20重量%であると好ましく、1~10重量%であるとより好ましい。
本発明の強化繊維用サイジング剤は、強化繊維用サイジング剤の不揮発分に占める化合物(A)の重量割合は10重量%以上であり、10~90重量%であると好ましい。該重量割合の上限は、85重量%がより好ましく、80重量%がさらに好ましく、75重量%が特に好ましく、70重量%が最も好ましい。一方、該重量割合の下限は、15重量%がより好ましく、20重量%がさらに好ましく、22重量%が特に好ましく、24重量%が最も好ましい。
サイジング剤全体に占める不揮発分の重量割合の上限値は、100重量%が好ましい。
本発明の強化繊維ストランドは、原料合成繊維ストランドに対して、上記の強化繊維用サイジング剤を付着させたものであり、熱硬化性樹脂又は熱可塑性マトリックス樹脂を補強するための強化繊維である。
強化繊維用サイジング剤を原料合成繊維ストランドに付着させて付着物を得る方法については、特に限定はないが、強化繊維用サイジング剤をキスローラー法、ローラー浸漬法、スプレー法その他公知の方法で、原料合成繊維ストランドに付着させる方法であればよい。これらの方法のうちでも、ローラー浸漬法が、強化繊維用サイジング剤を原料合成繊維ストランドに均一付着できるので好ましい。
得られた付着物の乾燥方法については、特に限定はなく、例えば、加熱ローラー、熱風、熱板等で加熱乾燥することができる。
本発明の繊維強化複合材料は、熱硬化性マトリックス樹脂又は熱可塑性マトリックス樹脂と前述の強化繊維ストランドを含むものである。強化繊維ストランドは本発明の強化繊維用サイジング剤により処理されているので、強化繊維ストランドおよび熱可塑性マトリックス樹脂との親和性が良好となり、接着性に優れた繊維強化複合材料となる。
本発明の繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂と前述の強化繊維ストランドを含むものである。強化繊維ストランドは本発明のサイジング剤により処理されて、サイジング剤が均一に付着しており、強化繊維ストランド及びマトリックス樹脂との親和性が良好となり、接着性に優れた繊維強化複合材料となる。さらに、高温処理時のサイジング剤の熱分解を抑制でき、熱分解に起因したマトリックス樹脂との接着阻害を抑制できる。ここで、マトリックス樹脂とは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂をいい、1種又は2種以上含んでいてもよい。熱硬化性樹脂としては、特に制限はなく、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ABS樹脂、フェノキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が挙げられる。これらの中でも本発明のサイジング剤による接着性向上効果がより高い点から熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂がさらに好ましい。
繊維強化複合材料の製造方法としては、特に限定はなく、チョップドファイバー、長繊維ペレットなどによるコンパウンド射出成型、UDシート、織物シートなどによるプレス成型、その他フィラメントワインディング成型など公知の方法を採用できる。
繊維強化複合材料中の合成繊維ストランドの含有量についても特に限定はなく、繊維の種類、形態、熱可塑性マトリックス樹脂の種類などにより適宜選択すればよいが、得られる繊維強化複合材料に対して、5~70重量%が好ましく、20~60重量%がより好ましい。
下記表に示す不揮発分組成になるよう混合撹拌し、水で希釈して不揮発分濃度が20重量%のサイジング剤を調整した。さらに、得られたサイジング剤を水で希釈して不揮発分濃度が3重量%のサイジング剤希釈液を調製した。なお、表の数値はサイジング剤の不揮発分に占める各成分(水分散体の場合は、その不揮発分)の重量割合を示す。
次いで、サイジング剤未処理炭素繊維ストランド(繊度800tex、フィラメント数12000本)を調製したサイジング剤希釈液にDip Nip法により浸漬・含浸させた後、105℃で15分間熱風乾燥させて、サイジング剤処理炭素繊維ストランドを得た。得られたサイジング剤処理炭素繊維ストランドを用いて、以下に示す方法により、集束性、接着性、耐擦過性、保管安定性、均一付着性を評価した。
サイジング剤組成物を付与した繊維約10g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。
炭素繊維に各サイジング剤(水で3%に希釈、目標付着率1%)をサイジングしたものを、カッターナイフで5mmの長さで10本切りだした際にほぐれるかどうか目視で評価した。以下の評価基準で判断し、◎及び○を合格とした。
◎:2本以下ほぐれる
○:3~4本ほぐれる
△:5本~7本ほぐれる
×:8本以上ほぐれる
複合材料界面特性評価装置HM410(東栄産業株式会社製)を使用し、マイクロドロップレット法により接着性を評価した。
実施例及び比較例で得られた炭素繊維ストランドより、炭素繊維フィラメントを取り出し、試料ホルダーにセッティングする。各マトリックス樹脂のドロップを炭素繊維フィラメント上に形成させ、測定用の試料を得た。測定試料を装置にセッティングし、ドロップを装置ブレードで挟み、炭素繊維フィラメントを装置上で0.06mm/分の速度で走行させ、炭素繊維フィラメントからドロップを引き抜く際の最大引き抜き荷重Fを測定した。
次式により界面剪断強度τを算出し、炭素繊維フィラメントと各マトリックス樹脂との接着性を評価した。マトリックス樹脂としては下記のエポキシ樹脂とビニルエステル樹脂を用いた。マトリックス樹脂の硬化方法は下記に示す。
界面剪断強度τ(単位:MPa)=F/πdl
(F:最大引き抜き荷重 d:炭素繊維フィラメント直径 l:ドロップの引き抜き方向の粒子径)
<マトリックス樹脂のドロップの硬化方法>
マトリックス樹脂は、エポキシ樹脂とビニルエステル樹脂を用いた。
エポキシ樹脂:エポキシ樹脂jER828(三菱ケミカル株式会社製)100重量部、DICY(三菱ケミカル株式会社製)3重量部に調整されたマトリックス樹脂のドロップを80℃×1時間、150℃×3時間加熱し硬化させた。
ビニルエステル樹脂:ビニルエステル樹脂リポキシR-806(昭和電工株式会社製)100重量部、パーキュアーO(日油株式会社製)2重量部に調整されたマトリックス樹脂のドロップを80℃×1時間、150℃×3時間加熱し硬化させた。
TM式摩擦抱合力試験機TM-200(大栄科学精器製作所(株)製)を用い、ジグザグに配置した鏡面クロムメッキステンレス針3本を介して50gの張力で、実施例及び比較例で得られた炭素繊維ストランドを1000回擦過させ(往復運動速度300回/分)、炭素繊維ストランドの毛羽たちの状態を下記基準で目視判定し、◎及び○を合格とした。
◎:擦過前と同じく毛羽発生が全く見られなかった。
○:数本の毛羽は見られたものの、実用上全く問題ないレベルであった。
△:毛羽立ちが多くみられ、糸切れも若干確認できた。
×:毛羽立ち及び単糸の糸切れが非常に多く確認できた。
不揮発分濃度が20重量%となるように水で希釈した各サイジング剤希釈液を40℃に調節された恒温槽で保管し、溶液の外観を目視で確認し、下記の評価基準で溶液安定性を判定し、◎及び○を合格とした。
◎ :60日間分離無し。
○ :30日間分離無し、60日以内には分離。
△ :7日間分離無し、30日以内に分離。
× :7日間以内に分離。
均一付着性の評価を次のフェルト沈降試験にて実施した。
2cm×2cmに切断したニッケ社製オリフェルトS20(No.103)を有効成分1%に水で希釈した各サイジング剤希釈液100mLに浮かべ、沈降するまでの時間(秒数)を計測し、均一付着性の評価を行った。温度:23℃。沈降するまでの時間が短い程均一付着性に優れることを意味する。
指標は次の通りで、◎及び○を合格とした。
非常に良好(◎):90秒以下
良好 (○):90秒超180秒以下
やや不良 (△):180秒超300秒以下
不良 (×):300秒超
(A1-1):イソフタル酸、ジエチレングリコール、スルホイソフタル酸ナトリウム塩の共重合物
(A1-2):イソフタル酸、テレフタル酸、ジエチレングリコール、スルホイソフタル酸ナトリウム塩の共重合物
(合成例 樹脂(A1-1))
反応器中に窒素ガスを封入下、ジメチルイソフタレート950部、ジエチレングリコール1000部、酢酸亜鉛0.5部および三酸化アンチモン0.5部を仕込み、140~220℃で3時間エステル交換反応を行った。次に、5-ナトリウムスルホイソフタル酸30部を添加し、220~260℃で1時間エステル化反応を行った後、240~270℃で減圧下2時間重縮合反応を行った。
続いて得られた芳香族系ポリエステル樹脂200部とエチレングリコールモノブチルエーテル100部を乳化器に仕込み、150~170℃で撹拌し、均一化した。続いて撹拌下で水700部を徐々に加え、不揮発分20重量%の水エマルジョンである芳香族系ポリエステル樹脂(A1-1)を得た。
反応器中に窒素ガスを封入下、ジメチルイソフタレート475部、ジメチルテレフタレート475部、ジエチレングリコール1000部、酢酸亜鉛0.5部および三酸化アンチモン0.5部を仕込み、140~220℃で3時間エステル交換反応を行った。次に、5-ナトリウムスルホイソフタル酸30部を添加し、220~260℃で1時間エステル化反応を行った後、240~270℃で減圧下2時間重縮合反応を行った。
続いて得られた芳香族系ポリエステル樹脂200部とエチレングリコールモノブチルエーテル100部を乳化器に仕込み、150~170℃で撹拌し、均一化した。続いて撹拌下で水700部を徐々に加え、不揮発分20重量%の水エマルジョンである芳香族系ポリエステル樹脂(A1-2)を得た。
(A´3)脂肪族ポリエステル(ポリオキシエチレングリコールとアジピン酸の共重合物)の水分散体
(A´4)ビスフェノールA系のポリエステル(無水マレイン酸、ビスフェノールAのEO4モル付加物の共重合物)の水分散体
反応器中に窒素ガスを封入下、ポリオキシエチレン(10モル)グリコール1.0モル、アジピン酸2.0モルを仕込み、190℃で3時間脱水縮合反応させて、エステル化合物(A-3)を得た。重量平均分子量(Mw)は2840であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.7であった。
エステル化合物(A-3)、POE(150)硬化ヒマシ油エーテル、PO/EO(25/75)ポリエーテル(分子量16000)を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分濃度30重量%のサイジング剤水分散体を得た。
無水マレイン酸0.9モルとビスフェノールAのエチレンオキサイド4モル付加物1.0モルを140℃で5時間反応させて、酸価2.5の不飽和ポリエステル(A-4)を得た。重量平均分子量(Mw)は3051であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.6であった。
不飽和ポリエステル(A-4)、POE(150)硬化ヒマシ油エーテル、PO/EO(25/75)ポリエーテル(分子量16000)を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分濃度30重量%のサイジング剤水分散体を得た。
(製造例A2-1)
ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物/エチレンオキサイド150mol付加硬化ヒマシ油エーテル=80/20(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、均一なビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物の水分散体A2-1を得た。水分散体A2-1の不揮発分は40重量%であった。
水分散体A2-1の平均粒子径を測定したところ、0.19μmであった。また、水分散体A2-1は50℃で1ヶ月放置しても凝集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れたものであった。
製造例A2-1において、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物に代わり、エチレンオキサイド4mol付加ビスフェノールAアクリル酸付加物を使用した以外は製造例A2-1と同様にしてエチレンオキサイド4mol付加ビスフェノールAアクリル酸付加物の水分散体A2-2を得た。水分散体A2-2の不揮発分は40重量%であった。
水分散体A2-2の平均粒子径を測定したところ、0.25μmであった。また、水分散体A2-2は50℃で1ヶ月放置しても凝集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れたものであった。
2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸/エチレンオキサイド150mol付加硬化ヒマシ油エーテル/オキシエチレン-オキシプロピレンブロック重合体(重量平均分子量15,000、オキシプロピレン/オキシエチレン=20/80(重量比))=70/20/10(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、均一な2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチル-フタル酸の水分散体A2-3を得た。水分散体A2-3の不揮発分は40重量%であった。
水分散体A2-3の平均粒子径を測定したところ、0.29μmであった。また、水分散体A2-3は50℃で1ヶ月放置しても凝集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れたものであった。
トリメチロールプロパントリメタクリレート/オキシエチレン-オキシプロピレンブロック重合体(重量平均分子量15,000、オキシプロピレン/オキシエチレン=20/80(重量比))/オキシエチレン-オキシプロピレンブロック重合体(重量平均分子量2,000、オキシプロピレン/オキシエチレン=60/40(重量比))=70/15/15(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、均一なトリメチロールプロパントリメタクリレートの水分散体A2-4を得た。水分散体A2-4の不揮発分は40重量%であった。
水分散体A2-4の平均粒子径を測定したところ、0.21μmであった。また、水分散体A2-4は50℃で1ヶ月放置しても凝集分離や浮上分離は全く見られず、静置安定性に優れたものであった。
(B1):POE(8)ビスフェノールAエーテル(BA-8グリコール:日本乳化剤株式会社製)
(B2):POE(10)ビスフェノールAエーテル(BA-10グリコール:日本乳化剤株式会社製)
(B3):POE(17.5)ビスフェノールAエーテル(ブラウノン(登録商標)BEO-17.5:青木油脂工業株式会社製)
(B´4)POEジスチレン化フェニルエーテル(エマルゲン(登録商標)A-500)
(C1):2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのエチレンオキサイド20モル付加物
(C2):2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールのエチレンオキサイド5モル付加物
(C3):3,6-ジメチル-4-オクチン-3,6-ジオール
(C4):2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール
(D1):エポキシ樹脂の水分散体
jER1001(三菱ケミカル株式会社製、固状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量450~500)/jER828(三菱ケミカル株式会社製、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:184~194)/POE(150)硬化ヒマシ油エーテル=40/40/20(重量比)よりなる組成物を乳化装置に仕込み、撹拌下水を序々に加え転相乳化させ、不揮発分30重量%のエポキシ樹脂の水分散体(D1)を得た。
特に、アセチレン系界面活性剤(C)を含む実施例15~18では、均一付着性が特に優れる。
一方、表5に示すように、化合物(B)を含まない場合(比較例1、2、3、7、8)、芳香族系の界面活性剤ではあるが一般式(1)で示される化合物(B)ではない場合(比較例3)、脂肪族ポリエステルであり芳香族系ポリエステル樹脂(A1)ではない場合(比較例4)、芳香族系ポリエステル樹脂ではあるが構成単位が異なる場合(比較例5、6)、は、課題が解決できていない。
Claims (5)
- 化合物(A)及び下記一般式(1)で示される化合物(B)を含有する強化繊維用サイジング剤であって、
前記化合物(A)が、芳香族系ポリエステル樹脂(A1)及びエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)から選ばれる少なくとも1種を含み、
前記芳香族系ポリエステル樹脂(A1)が、構成単位として、下記構成単位(I)及び(II)を含むポリエステル樹脂であり、
前記エチレン性不飽和基が、ビニルエステル基、アクリレート基及びメタクリレート基から選ばれる少なくとも1種であり、
前記強化繊維用サイジング剤の不揮発分に占める前記化合物(A)の重量割合が10重量%以上である、強化繊維用サイジング剤。
構成単位(I):イソフタル酸、イソフタル酸のエステル形成性誘導体、テレフタル酸、テレフタル酸のエステル形成性誘導体、スルホイソフタル酸、スルホイソフタル酸のエステル形成性誘導体及びスルホイソフタル酸のアルカリ金属塩から選ばれる少なくとも1種から形成された構成単位
構成単位(II):ポリアルキレングリコールから形成された構成単位
- 前記化合物(A)及び前記化合物(B)の重量割合の比率(A/B)が0.1~9.0である、請求項1に記載の強化繊維用サイジング剤。
- 前記m及び前記nの和(m+n)が8~60である、請求項1又は2に記載の強化繊維用サイジング剤。
- 原料強化繊維ストランドに対して、請求項1~3のいずれかに記載の強化繊維用サイジング剤を付着させた、強化繊維ストランド。
- マトリックス樹脂と、請求項4に記載の強化繊維ストランドとを含む、繊維強化複合材料。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020247008916A KR20240045319A (ko) | 2021-08-27 | 2022-06-27 | 강화 섬유용 사이징제 및 그 용도 |
JP2022564127A JP7214933B1 (ja) | 2021-08-27 | 2022-06-27 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
CN202280054137.8A CN117795153A (zh) | 2021-08-27 | 2022-06-27 | 强化纤维用上浆剂及其用途 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021138705 | 2021-08-27 | ||
JP2021-138705 | 2021-08-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023026674A1 true WO2023026674A1 (ja) | 2023-03-02 |
Family
ID=85322742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/025426 WO2023026674A1 (ja) | 2021-08-27 | 2022-06-27 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2023026674A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2025023103A1 (ja) * | 2023-07-21 | 2025-01-30 | 松本油脂製薬株式会社 | 炭素繊維前駆体用処理剤及びその用途 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013042367A1 (ja) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物 |
WO2013146024A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 松本油脂製薬株式会社 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
WO2016024451A1 (ja) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | 松本油脂製薬株式会社 | アクリル繊維処理剤及びその用途 |
WO2020026991A1 (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物、繊維用集束剤分散体、繊維用集束剤溶液、繊維束、繊維製品及び複合材料 |
-
2022
- 2022-06-27 WO PCT/JP2022/025426 patent/WO2023026674A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013042367A1 (ja) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物 |
WO2013146024A1 (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | 松本油脂製薬株式会社 | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 |
WO2016024451A1 (ja) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | 松本油脂製薬株式会社 | アクリル繊維処理剤及びその用途 |
WO2020026991A1 (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 三洋化成工業株式会社 | 繊維用集束剤組成物、繊維用集束剤分散体、繊維用集束剤溶液、繊維束、繊維製品及び複合材料 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2025023103A1 (ja) * | 2023-07-21 | 2025-01-30 | 松本油脂製薬株式会社 | 炭素繊維前駆体用処理剤及びその用途 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5459815B1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
KR101557568B1 (ko) | 탄소섬유용 사이징제, 그의 수분산액, 사이징제가 부착된 탄소섬유속, 시트상물, 및 탄소섬유 강화 복합재 | |
US7094468B2 (en) | Sizing agent for carbon fiber, aqueous dispersion thereof, carbon fiber treated by sizing sheet-form object comprising the carbon fiber, and carbon fiber-reinforced coposite material | |
TWI648451B (zh) | 強化纖維用上漿料及其用途 | |
JP7147107B1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP5222243B2 (ja) | 強化繊維用サイジング剤、合成繊維ストランドおよび繊維強化複合材料 | |
JPWO2013042367A1 (ja) | 繊維用集束剤組成物 | |
JP2016151069A (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP3723462B2 (ja) | 無機繊維用集束剤 | |
WO2023026674A1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP6381527B2 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP2008002046A (ja) | サイジング剤およびこれを用いた炭素繊維ストランドの製造方法 | |
JP7214933B1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP2018090927A (ja) | 繊維用集束剤組成物 | |
JP2014163000A (ja) | 炭素繊維束、及びそれを用いた炭素繊維強化複合材料 | |
JPH10266076A (ja) | 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 | |
JP7147108B1 (ja) | 強化繊維用サイジング剤及びその用途 | |
CN107614784B (zh) | 强化纤维用上浆剂及其用途 | |
JP7502579B1 (ja) | 繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP2014162999A (ja) | 炭素繊維束、およびそれを用いた炭素繊維強化複合材料 | |
WO2024127878A1 (ja) | 繊維用サイジング剤及びその用途 | |
JP2020143417A (ja) | 繊維用集束剤、繊維束、繊維製品及び成形体 | |
CN119421978A (zh) | 纤维用上浆剂及其用途 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022564127 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22860968 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 202280054137.8 Country of ref document: CN |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 202447020339 Country of ref document: IN |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22860968 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |