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JP2009074229A - Sizing agent for fiber - Google Patents

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JP2009074229A
JP2009074229A JP2008218896A JP2008218896A JP2009074229A JP 2009074229 A JP2009074229 A JP 2009074229A JP 2008218896 A JP2008218896 A JP 2008218896A JP 2008218896 A JP2008218896 A JP 2008218896A JP 2009074229 A JP2009074229 A JP 2009074229A
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fiber
resin
sizing agent
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monomer
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Application number
JP2008218896A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Inoue
雅仁 井上
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sizing agent for fiber, which hardly causes napping, and is excellent in molded product strength when applied to a fiber-reinforced resin. <P>SOLUTION: The sizing agent for fiber is applied to carbon fiber or aramid fiber for fiber-reinforced resin and contains a vinyl polymer (A) comprising 10 mol% or more of one or more monomer (a) selected from the group consisting of an ammonium salt of an anionic monomer, a nitrogen atom-containing cationic monomer, and a salt of the nitrogen atom-containing cationic monomer, and 90 mol% or less of other monomers (b), wherein the vinyl polymer (A) has contact angle of 55° or less between a film obtained by drying the vinyl polymer (A) and an ethanol/water mixture liquid of a weight ratio of 10/90. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は繊維強化樹脂用の炭素繊維又はアラミド繊維に使用される繊維用集束剤に関する。   The present invention relates to a fiber sizing agent used for carbon fiber or aramid fiber for fiber reinforced resin.

繊維強化樹脂用の繊維には、炭素繊維、アラミド繊維又はガラス繊維等が使用されている。これらの繊維の集束工程で使用される集束剤としては、従来から、ポリエステル系重合体やポリウレタン系重合体等が使用されている。これらの従来の集束剤はガラス繊維には適していたが、その皮膜が比較的硬くて脆いために、細くて柔らかい炭素繊維やアラミド繊維に使用すると集束工程中の擦過によって破損した皮膜が繊維を傷つけて毛羽が多く発生するという問題点があった。炭素繊維用の集束剤としては抄紙用やコンクリート補強用の炭素繊維に使用される集束剤として水溶性ビニル重合体を用いた例がある(特許文献1)。しかしながら、これらの水溶性ビニル重合体は繊維強化樹脂の成形の際にボイドがでやすくなり、成型品強度が十分でないという問題があった。
特許3592836号
Carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, or the like is used as the fiber for fiber reinforced resin. Conventionally, polyester-based polymers, polyurethane-based polymers, and the like have been used as sizing agents used in these fiber sizing processes. These conventional sizing agents were suitable for glass fibers, but because the coating was relatively hard and brittle, when used on thin and soft carbon fibers or aramid fibers, the coating was damaged by abrasion during the sizing process. There was a problem that a lot of fluff was generated due to damage. As a sizing agent for carbon fibers, there is an example in which a water-soluble vinyl polymer is used as a sizing agent used for carbon fibers for papermaking or concrete reinforcement (Patent Document 1). However, these water-soluble vinyl polymers have a problem that voids are easily formed during the molding of the fiber reinforced resin, and the strength of the molded product is not sufficient.
Patent 3592936

本発明の目的は、毛羽だちにくく、繊維強化樹脂に用いた際の成型品強度が十分である繊維用集束剤を提供することである。   An object of the present invention is to provide a fiber sizing agent that is difficult to fluff and has a sufficient strength of a molded product when used in a fiber reinforced resin.

本願発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、成形時のボイドの発生の原因は、水溶性ビニル重合体がアルカリ金属塩等の塩であるため、吸湿性が大きくなって、ボイドの発生が起こり易いことであることがわかり、結果的に成型品強度が不十分になるということがわかった。また、水溶性ビニル重合体の乾燥皮膜とマトリックス樹脂の濡れ性が成型品強度に大きく影響することがわかり、濡れ性の指標としての該重合体の乾燥皮膜とエタノール/水混合液との接触角を一定の範囲に限定することにより優れた成型品強度が得られることを見いだした。即ち、本発明は、繊維強化樹脂用の炭素繊維又はアラミド繊維に使用される繊維用集束剤であって、アニオン性モノマーのアンモニウム塩、窒素原子含有カチオン性モノマー及び窒素原子含有カチオン性モノマーの塩からなる群から選ばれる1種以上のモノマー(a)が10モル%以上、並びに他のモノマー(b)が90モル%以下からなるビニル重合体(A)を含有し、該(A)は、(A)を乾燥して得られる皮膜と10/90重量比のエタノール/水混合溶液との接触角が55゜以下であるビニル重合体であることを特徴とする繊維用集束剤である。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application are responsible for the generation of voids at the time of molding because the water-soluble vinyl polymer is a salt such as an alkali metal salt. It was found that voids are likely to occur, resulting in insufficient strength of the molded product. In addition, it was found that the wettability of the water-soluble vinyl polymer dry film and the matrix resin greatly affects the strength of the molded product, and the contact angle between the dry film of the polymer and the ethanol / water mixture as an indicator of wettability. It has been found that excellent molded product strength can be obtained by limiting to a certain range. That is, the present invention is a fiber sizing agent used for carbon fiber or aramid fiber for fiber reinforced resin, an ammonium salt of an anionic monomer, a nitrogen atom-containing cationic monomer and a salt of a nitrogen atom-containing cationic monomer Containing at least one monomer (a) selected from the group consisting of 10 mol% or more, and another monomer (b) containing 90 mol% or less of a vinyl polymer (A), A fiber sizing agent, characterized in that it is a vinyl polymer having a contact angle between a film obtained by drying (A) and a 10/90 weight ratio ethanol / water mixed solution of 55 ° or less.

本発明の繊維用集束剤は、集束工程中に毛羽立ちが起こりにくく、その皮膜が適度な強度及び極性をもち、さらに吸湿性がないため、繊維強化樹脂に用いた際、マトリックス樹脂と良好な濡れ性を示し、かつボイドを発生させないので良好な成型品強度を示す。   The fiber sizing agent of the present invention is less prone to fluff during the sizing process, its film has an appropriate strength and polarity, and is not hygroscopic. And exhibits good molded product strength because it does not generate voids.

本発明における、ビニル重合体(A)を構成するアニオン性モノマーのアンモニウム塩(a1)、窒素原子含有カチオン性モノマー(a2)及び窒素原子含有カチオン性モノマーの塩(a3)からなる群から選ばれる1種以上のモノマー(a)は、いずれも分子中に窒素原子を含有し、かつイオン性であるため適度な極性を有する。また、(a)は吸湿性が比較的少ないので、これらのモノマーを含むモノマーからなるビニル重合体を含有する繊維用集束剤はボイドの発生をさせにくい。   In the present invention, the vinyl polymer (A) is selected from the group consisting of an anionic monomer ammonium salt (a1), a nitrogen atom-containing cationic monomer (a2), and a nitrogen atom-containing cationic monomer salt (a3). One or more kinds of monomers (a) all contain a nitrogen atom in the molecule and are ionic, so that they have an appropriate polarity. Moreover, since (a) has comparatively little hygroscopicity, the fiber sizing agent containing a vinyl polymer composed of a monomer containing these monomers is less likely to generate voids.

(a)のうちの、アニオン性モノマーのアンモニウム塩(a1)を構成するアニオン性モノマーとしては、以下の(a11)〜(a13)が挙げられる。
(a11)カルボキシル基含有モノマー;
不飽和モノカルボン酸[(メタ)アクリル酸等]、及び不飽和ジカルボン酸[マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸及びクロトン酸等]が挙げられる。なお、本発明において(メタ)アクリル・・・とは、アクリル・・・及びメタクリル・・・を意味する。
The following (a11)-(a13) are mentioned as an anionic monomer which comprises the ammonium salt (a1) of an anionic monomer among (a).
(A11) a carboxyl group-containing monomer;
Unsaturated monocarboxylic acid [(meth) acrylic acid etc.] and unsaturated dicarboxylic acid [maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, itaconic anhydride, crotonic acid etc.] are mentioned. In the present invention, (meth) acryl ... means acrylic ... and methacryl ...

(a12)スルホン酸基含有ビニルモノマー;
炭素数2〜6のアルケンスルホン酸[ビニルスルホン酸及び(メタ)アリルスルホン酸等]、炭素数6〜12のビニル基含有芳香族スルホン酸[α−メチルスチレンスルホン酸等]、スルホン酸基含有(メタ)アクリルエステル系モノマー[2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸等]、スルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマー[2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等]、スルホン酸基と水酸基を含有するビニルモノマー[3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸及び3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸等]、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸エステル[ドデシルアリルスルホコハク酸エステル等]等が挙げられる。
(A12) a sulfonic acid group-containing vinyl monomer;
C2-C6 alkene sulfonic acid [vinyl sulfonic acid and (meth) allyl sulfonic acid etc.], C6-C12 vinyl group-containing aromatic sulfonic acid [alpha-methylstyrene sulfonic acid etc.], sulfonic acid group-containing (Meth) acrylic ester monomers [2- (meth) acryloyloxyethanesulfonic acid, etc.], sulfonic acid group-containing (meth) acrylamide monomers [2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, etc.], sulfonic acid Vinyl monomer containing a group and a hydroxyl group [3- (meth) acrylamide-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3- (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, etc.] , Alkyl (C3-C18) allylsulfosuccinate [ Decyl allyl sulfosuccinate], and the like.

(a13)リン酸エステル基含有ビニルモノマー;
リン酸モノアルケニルエステル(炭素数2〜12)[リン酸ビニル、リン酸アリル、リン酸プロペニル及びリン酸イソプロペニル等]、(メタ)アクリロイロキシアルキル(炭素数1〜12)リン酸エステル[(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート及び(メタ)アクリロイロキシイソプロピルホスフェート等]等が挙げられる。
(A13) phosphate ester group-containing vinyl monomer;
Monoalkenyl phosphate (2 to 12 carbon atoms) [vinyl phosphate, allyl phosphate, propenyl phosphate and isopropenyl phosphate, etc.], (meth) acryloyloxyalkyl (1 to 12 carbon atoms) phosphate ester [ (Meth) acryloyloxyethyl phosphate and (meth) acryloyloxyisopropyl phosphate] and the like.

(a1)の中で好ましいものは、(a11)であり、さらに好ましいものは(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びこれらの併用である。(a1)は、アンモニウム塩であることによって吸湿性が少なく、ボイドの発生が少ない。アルカリ金属塩や有機アミン塩では吸湿性が高くなり、成型品の強度が不十分である。   Preferred among (a1) is (a11), and more preferred are (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, and combinations thereof. Since (a1) is an ammonium salt, it has low hygroscopicity and less voids. Alkali metal salts and organic amine salts have high hygroscopicity, and the strength of the molded product is insufficient.

モノマー(a1)を構成モノマーとするビニル重合体(A)は、上記のアニオン性モノマーのアンモニウム塩を重合してもよいが、モノマー取り扱いの観点から、アニオン性モノマーを重合した後、アンモニアを添加し中和してアンモニウム塩とすることが好ましい。   The vinyl polymer (A) having the monomer (a1) as a constituent monomer may polymerize the ammonium salt of the above anionic monomer, but from the viewpoint of handling the monomer, after the anionic monomer is polymerized, ammonia is added. It is preferable to neutralize to an ammonium salt.

(a)のうちの、窒素原子含有カチオン性モノマー(a2)としては以下の(a21)〜(a23)が挙げられる。
(a21)1級もしくは2級アミノ基含有モノマー:
アミノアルキル(炭素数1〜8)(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミド[アミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート及びN−アミノエチル(メタ)アクリルアミド等]並びにこれらのモノアルキル(炭素数1〜6)置換体[モノメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モノエチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びt−ブチルアミノエチルメタクリレート等]並びにモノ(メタ)アリルアミン等が挙げられる。
Among (a), the nitrogen atom-containing cationic monomer (a2) includes the following (a21) to (a23).
(A21) Primary or secondary amino group-containing monomer:
Aminoalkyl (1 to 8 carbon atoms) (meth) acrylate and (meth) acrylamide [aminoethyl (meth) acrylate, aminopropyl (meth) acrylate, N-aminoethyl (meth) acrylamide, etc.] and their monoalkyl (carbon) Formula 1-6) Substituents [monomethylaminoethyl (meth) acrylate, monoethylaminoethyl (meth) acrylate, t-butylaminoethyl methacrylate, etc.], mono (meth) allylamine and the like can be mentioned.

(a22)3級アミノ基含有モノマー:
ジアルキル(炭素数1〜4)アミノアルキル(炭素数1〜8)(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミド[ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等]、並びにモルホリノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(A22) Tertiary amino group-containing monomer:
Dialkyl (1 to 4 carbon atoms) aminoalkyl (1 to 8 carbon atoms) (meth) acrylate and (meth) acrylamide [dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, etc. And morpholinoethyl (meth) acrylate and the like.

(a23)4級アンモニウム基含有モノマー:
トリアルキル(炭素数1〜4)アンモニウムアルキル(炭素数1〜8)(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリルアミド[トリメチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレート、トリエチルアンモニウムエチル(メタ)アクリレート及びトリメチルアンモニウムプロピル(メタ)アクリレート等]等が挙げられる。
(A23) Quaternary ammonium group-containing monomer:
Trialkyl (1 to 4 carbon atoms) ammonium alkyl (1 to 8 carbon atoms) (meth) acrylate and (meth) acrylamide [trimethylammoniumethyl (meth) acrylate, triethylammoniumethyl (meth) acrylate and trimethylammoniumpropyl (meth) Acrylate etc.] and the like.

(a)のうちの、窒素原子含有カチオン性モノマーの塩(a3)としては、上記の(a2)を酸で中和した塩が挙げられる。酸としては、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸及びホウ酸等の鉱酸や、ぎ酸、酢酸及び乳酸等の有機酸が挙げられる。   The salt (a3) of the nitrogen atom-containing cationic monomer in (a) includes a salt obtained by neutralizing the above (a2) with an acid. Examples of the acid include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid and boric acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid and lactic acid.

(a2)及び(a3)のうちで好ましいものは、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート及びその塩酸塩、並びにトリアルキルアンモニウムアルキル(メタ)アクリレートであり、さらに好ましくはジメチルエチルアミノアクリレート及びトリメチルアンモニウムエチルアクリレートである。   Preferred among (a2) and (a3) are dialkylaminoalkyl (meth) acrylate and its hydrochloride, and trialkylammonium alkyl (meth) acrylate, more preferably dimethylethylaminoacrylate and trimethylammonium ethylacrylate. It is.

ビニル重合体(A)はこれらの(a)を単独で又は2種以上を組み合わせて用いても構わない。他のモノマー(b)としては以下の(b1)〜(b6)が挙げられる。   In the vinyl polymer (A), these (a) s may be used alone or in combination of two or more. Examples of the other monomer (b) include the following (b1) to (b6).

(b1)不飽和カルボン酸のエステル:
炭素数1〜20のアルキル基(メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル及び2−エチルヘキシル)を有するアルコールとの(メタ)アクリレート;グリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等)のモノ(メタ)アクリレート、;マレイン酸、フマル酸又はイタコン酸の上記アルコールとのジエステル等。
(b2)脂肪族炭化水素モノマー:
エチレン、プロピレン、ブタジエン及びイソブチレン等。
(b3)カルボン酸ビニルエステル又は(メタ)アリルエステル:
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及びアリルアセテート等。
(b4)芳香族ビニルモノマー:
スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン及びビニルトルエン等。
(b5)ハロゲン含有モノマー:
塩化ビニル、塩化ビニリデン及びクロロプレン等。
(b6)ニトリル基含有単量体:
(メタ)アクリロニトリル等。
(B1) Unsaturated carboxylic acid ester:
(Meth) acrylates with alcohols having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl and 2-ethylhexyl); glycol (ethylene glycol, propylene glycol, 1, 4 -Butanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and the like) mono (meth) acrylates; diesters of maleic acid, fumaric acid or itaconic acid with the above alcohols, etc.
(B2) Aliphatic hydrocarbon monomer:
Ethylene, propylene, butadiene and isobutylene.
(B3) Carboxylic acid vinyl ester or (meth) allyl ester:
Vinyl acetate, vinyl propionate and allyl acetate.
(B4) Aromatic vinyl monomer:
Styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene and the like.
(B5) Halogen-containing monomer:
Vinyl chloride, vinylidene chloride, chloroprene, etc.
(B6) Nitrile group-containing monomer:
(Meth) acrylonitrile and the like.

(b)のうちで好ましいものはアルキル基を有するアルコールとの(メタ)アクリレート、グリコールのモノアクリレート、スチレン、エチレン及びブタジエンであり、さらに好ましいものはポリエチレングリコールのモノ(メタ)アクリレート、エチレン及びブタジエンである。   Preferred among (b) are (meth) acrylates with alcohols having alkyl groups, monoacrylates of glycols, styrene, ethylene and butadiene, and more preferred are mono (meth) acrylates of polyethylene glycol, ethylene and butadiene. It is.

(A)は、全モノマーのうちの(a)が10モル%以上、及び他のモノマー(b)が90モル%以下から構成される。(a)の割合が10モル%以上、好ましくは30モル%以上、さらに好ましくは40モル%以上、特に好ましくは50モル%以上であれば、(A)が適度な極性をもつため、濡れ性が良好になり、繊維強化樹脂成型品の強度が良好である。   (A) is composed of 10 mol% or more of all monomers and 90 mol% or less of other monomers (b). If the proportion of (a) is 10 mol% or more, preferably 30 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, particularly preferably 50 mol% or more, (A) has an appropriate polarity, so that wettability is achieved. And the strength of the fiber-reinforced resin molded product is good.

ビニル重合体(A)は、通常の溶液重合、乳化重合又は塊状重合等の方法によって得る こ
とができ、例えば以下の方法が挙げられる。
The vinyl polymer (A) can be obtained by a usual method such as solution polymerization, emulsion polymerization or bulk polymerization, and examples thereof include the following methods.

モノマー、重合開始剤並びに必要により連鎖移動剤及び/又は溶媒を反応器中に仕込み、窒素にて容器内を置換後、撹拌下に常温〜150℃の温度で1〜30時間重合させる方法。なお、反応器へは一括で仕込んでも滴下法により仕込んでも構わない。溶媒としては、水、メタノール、イソプロパノール及びアセトン等が使用でき、それぞれ別々に又は混合して用いても構わない。   A method in which a monomer, a polymerization initiator and, if necessary, a chain transfer agent and / or a solvent are charged in a reactor, and after the inside of the container is replaced with nitrogen, polymerization is performed at a temperature of normal temperature to 150 ° C. with stirring for 1 to 30 hours. The reactor may be charged all at once or by a dropping method. As the solvent, water, methanol, isopropanol, acetone and the like can be used, and they may be used separately or in combination.

重合開始剤としては、無機過酸化物(過硫酸塩、例えば過硫酸アンモニウム及び過硫酸カリウム等)、有機過酸化物(過酸化ベンゾイル等の過酸化アシル、ジ−t−ブチル過酸化物等のジアルキル過酸化物、及びクメンヒドロパーオキサイド等のヒドロ過酸化物)、アゾ系化合物(アゾイソブチロニトリル及びアゾビスジメチルバレロニトリル等)、及び過酸化物と還元剤の併用系(還元剤としては亜硫酸塩、酸性亜硫酸塩又は第一鉄塩等)が挙げられる。重合開始剤の使用量としては、モノマーに対して通常0.01〜2%(以下において、特に限定しない限り、%は重量%を表す)、好ましくは0.05〜1%である。   Polymerization initiators include inorganic peroxides (persulfates, such as ammonium persulfate and potassium persulfate), organic peroxides (acyl peroxides such as benzoyl peroxide, and dialkyls such as di-t-butyl peroxide). Peroxides and hydroperoxides such as cumene hydroperoxide), azo compounds (azoisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, etc.), and peroxides and reducing agents (as reducing agents) Sulfites, acidic sulfites or ferrous salts). The amount of the polymerization initiator used is usually 0.01 to 2% with respect to the monomer (in the following, unless otherwise specified,% represents% by weight), preferably 0.05 to 1%.

連鎖移動剤としては、メルカプタン(ドデシルメルカプタン、テトラデシルメルカプタン、ヘキサデシルメルカプタン、及びポリオキシエチレングリコール−ジ−2−メルカプトエチルエーテル等)、二硫化チウラム、二硫化キサントゲン、フェノール、硫黄、セレン、ホスフィン類、四塩化炭素、アミン類及びニトロソ化合物等が挙げられる。連鎖移動剤の使用量としては、モノマーに対して通常0.01〜10%、好ましくは0.1〜5%である。   As chain transfer agents, mercaptans (such as dodecyl mercaptan, tetradecyl mercaptan, hexadecyl mercaptan, and polyoxyethylene glycol di-2-mercaptoethyl ether), thiuram disulfide, xanthogen disulfide, phenol, sulfur, selenium, phosphine , Carbon tetrachloride, amines and nitroso compounds. The amount of the chain transfer agent used is usually 0.01 to 10%, preferably 0.1 to 5% based on the monomer.

本発明のビニル重合体(A)は、通常は、水性溶液、水性分散体又は塊状で得られる。好ましくは水性溶液又は水性分散体であり、その場合のビニル重合体(A)の濃度は、好ましくは10%以上、さらに好ましくは30%以上である。   The vinyl polymer (A) of the present invention is usually obtained as an aqueous solution, an aqueous dispersion or a bulk. An aqueous solution or an aqueous dispersion is preferred, and the concentration of the vinyl polymer (A) in that case is preferably 10% or more, more preferably 30% or more.

(A)は、(A)を乾燥皮膜としたときの皮膜と10/90重量比のエタノール/水混合液との接触角が55゜以下、好ましくは50°以下、さらに好ましくは45°以下である。接触角が55°を超えると、マトリックス樹脂との濡れ性が低下し、繊維強化樹脂成型品の強度が不十分になる。本発明における接触角の測定は以下の方法で測定したものである。   (A) has a contact angle of 55 ° or less, preferably 50 ° or less, more preferably 45 ° or less with a 10/90 weight ratio ethanol / water mixture when (A) is a dry film. is there. When the contact angle exceeds 55 °, the wettability with the matrix resin decreases, and the strength of the fiber-reinforced resin molded product becomes insufficient. The contact angle in the present invention is measured by the following method.

(1)26mm×76mmの厚さ1mmのガラス板上にビニル重合体(A)もしくはその溶液をアプリケーターを用いて少なくとも10cm2以上の面積に塗布する。塗布量は乾燥後の皮膜の厚さが少なくとも50ミクロンとなるような塗布量である。
(2)(A)が溶液の場合は乾燥機中で溶剤を除去する。条件は、(A)が変質せず、かつ気泡ができない限りできるだけ短時間で乾燥することが好ましく、例えば、(A)が水溶液の場合は130℃で少なくとも45分間、イソプロパノール溶液の場合は80℃で少なくとも45分間、メタノール溶液の場合は70℃で少なくとも45分間である。溶剤除去の終点は、皮膜付きのガラス板の重量変化が、45分間で0.1%以下となった時点である。
(3)得られた皮膜上に10/90重量比のエタノール/水混合液を一滴滴下し、協和界面科学(株)製 全自動界面張力計「Model PD−W」の接触角測定モードで、接触角を1サンプルあたり10回測定し、その平均値を求める。接触角がより低いビニル重合体を得るためには、上記のモノマー(a)の割合をより多くすることによって得ることができる。
(1) A vinyl polymer (A) or a solution thereof is applied to an area of at least 10 cm 2 or more on a 26 mm × 76 mm glass plate having a thickness of 1 mm using an applicator. The coating amount is such that the coating thickness after drying is at least 50 microns.
(2) When (A) is a solution, the solvent is removed in a dryer. The conditions are preferably as short as possible as long as (A) does not change and bubbles are not formed. For example, when (A) is an aqueous solution, it is at least 130 minutes at 130 ° C., and when it is an isopropanol solution, it is 80 ° C. At least 45 minutes and in the case of methanol solution at 70 ° C. for at least 45 minutes. The end point of the solvent removal is when the weight change of the glass plate with the film becomes 0.1% or less in 45 minutes.
(3) A drop of a 10/90 weight ratio ethanol / water mixture was dropped on the obtained film, and in a contact angle measurement mode of a fully automatic interfacial tension meter “Model PD-W” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The contact angle is measured 10 times per sample, and the average value is obtained. In order to obtain a vinyl polymer having a lower contact angle, it can be obtained by increasing the proportion of the monomer (a).

本発明の繊維用集束剤の固形分当たりのビニル重合体(A)の含有量は、毛羽立ち抑制と成型品強度の観点から、好ましくは20%以上、さらに好ましくは30%以上、特に50%以上である。なお、本発明において「固形分」とは水性媒体以外の成分をいう。   The content of the vinyl polymer (A) per solid content of the fiber sizing agent of the present invention is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and particularly preferably 50% or more, from the viewpoint of fluff suppression and molded product strength. It is. In the present invention, “solid content” refers to components other than the aqueous medium.

本発明の繊維用集束剤は、ビニル重合体(A)以外に、その他の樹脂(B)及び/又は乳化剤(C)を含有してもよい。その他の樹脂(B)を含有すると、集束性がさらに良好になり、乳化剤(C)を含有すると、繊維に付着した集束剤が平滑になるため、繊維の毛羽がよりたちにくくなる。   The sizing agent for fibers of the present invention may contain other resin (B) and / or emulsifier (C) in addition to the vinyl polymer (A). When the other resin (B) is contained, the sizing property is further improved, and when the emulsifier (C) is contained, the sizing agent adhering to the fiber becomes smooth, so that the fiber fluff becomes more difficult to reach.

その他の樹脂(B)としては、熱可塑性樹脂(B1)及び熱硬化性樹脂(B2)が挙げられる。   As other resin (B), a thermoplastic resin (B1) and a thermosetting resin (B2) are mentioned.

熱可塑性樹脂(B1)としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びアクリル樹脂等が挙げられる。その他の熱可塑性樹脂としては、国際公開WO2003/09015号パンフレット、国際公開WO2004/067612号パンフレット又は特開2005−120282号公報等に記載の熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂(B1)のうち、好ましいのは、集束性の観点から、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂及びポリアミド樹脂である。   Examples of the thermoplastic resin (B1) include polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, polyurethane resin, polyurethane urea resin, polyester resin, polyamide resin, and acrylic resin. Examples of other thermoplastic resins include those described in International Publication WO2003 / 09015, International Publication WO2004 / 067612, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-120282. Of the thermoplastic resins (B1), polyurethane resins, polyurethane urea resins, and polyamide resins are preferable from the viewpoint of convergence.

熱硬化性樹脂(B2)としては、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート変性樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。   Examples of the thermosetting resin (B2) include epoxy resins, (meth) acrylate-modified resins, unsaturated polyester resins, and the like.

エポキシ樹脂としては、特開2007−39868号公報記載のもの等が挙げられる。エポキシ樹脂のうち、成形体強度等の観点から、好ましいのはジグリシジルエーテル、さらに好ましいのは2価フェノールのジグリシジルエーテル、特に好ましいのはビスフェノールAのジグリシジルエーテル(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)である。   As an epoxy resin, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-39868, etc. are mentioned. Of the epoxy resins, diglycidyl ether is preferable from the viewpoint of the strength of the molded article, more preferably diglycidyl ether of dihydric phenol, and particularly preferable is diglycidyl ether of bisphenol A (bisphenol A type epoxy resin). is there.

(メタ)アクリレート変性樹脂としては、特開2007−39868号公報記載のもの等が挙げられる。   Examples of the (meth) acrylate-modified resin include those described in JP-A-2007-39868.

不飽和ポリエステル樹脂としては、特開2007−39868号公報記載のもの等が挙げられる。   As unsaturated polyester resin, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-39868, etc. are mentioned.

その他の樹脂(B)のうちで好ましいのは、成形体強度の観点から、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート変性樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂であり、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、エポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂がさらに好ましい。   Among the other resins (B), polyurethane resin, polyurethane urea resin, polyamide resin, epoxy resin, (meth) acrylate-modified resin and unsaturated polyester resin are preferable from the viewpoint of the strength of the molded body, and polyurethane resin, More preferred are polyurethaneurea resins, epoxy resins and unsaturated polyester resins.

その他の樹脂(B)は、通常は水性分散体状又は溶融状の形態であって、好ましくは後述の乳化剤(C)を用いて乳化分散した水性分散体である。水性分散体の固形分の濃度は通常10%以上、好ましくは30%以上である。その他の樹脂(B)は通常は水性分散体の形態で添加されるが、集束剤の固形分に基づく(B)の含有量は、集束性及び成型品強度の観点から、好ましくは70%以下、さらに好ましくは60%以下、特に好ましくは50%以下である。また、ビニル重合体(A)とその他の樹脂(B)との固形分重量比[(B)/(A)]は、好ましくは0/1〜3/1、さらに好ましくは0/1〜2/1である。   The other resin (B) is usually in the form of an aqueous dispersion or a melt, and is preferably an aqueous dispersion emulsified and dispersed using an emulsifier (C) described later. The concentration of the solid content of the aqueous dispersion is usually 10% or more, preferably 30% or more. The other resin (B) is usually added in the form of an aqueous dispersion, but the content of (B) based on the solid content of the sizing agent is preferably 70% or less from the viewpoint of sizing property and strength of the molded product. More preferably, it is 60% or less, particularly preferably 50% or less. The solid content weight ratio [(B) / (A)] of the vinyl polymer (A) and the other resin (B) is preferably 0/1 to 3/1, more preferably 0/1 to 2. / 1.

乳化剤(C)は、その他の樹脂(B)を水性分散体とする際の乳化剤として使用したものであってもよく、又は、別途添加したものであってもよい。乳化剤(C)としては、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及び両性界面活性剤等の公知の界面活性剤(例えば、特開2006−124877号公報、国際公開WO2003/37964号パンフレット等に記載のもの)が挙げられる。これらは2種以上を併用してもよい。なお、乳化剤(C)としては、上記公知文献に記載されているもの以外に、多価(2〜8価)アルコール(炭素数2〜6;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール及びソルビタン等)のアルキレンオキサイド(以下、AOと略記)付加物{重量平均分子量(以下、Mwと略記)500〜100000}、アルキルフェノール(炭素数10〜20)のAO付加物(Mw500〜5000)の硫酸エステル塩(ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩及びアルカノールアミン塩等)、アリールアルキルフェノール{スチレン化フェノール(炭素数14〜62)、スチレン化クミルフェノール及びスチレン化クレゾール(炭素数15〜61)等}のAO付加物(Mw500〜5000)の硫酸エステル塩等が挙げられる。なお、乳化剤(C)において、AOとしては、エチレンオキサイド(以下、EOと略記)、1,2−プロピレンオキサイド(以下、POと略記)及びブチレンオキサイド等が挙げられ、AO付加物にはランダム付加物、ブロック付加物及びこれらの混合付加物が含まれる。乳化剤(C)を含有する場合、繊維強化樹脂に用いた際の成型品強度及び毛羽立ちの観点から、集束剤の固形分に基づく(C)の含有量は、好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下である。また、ビニル重合体(A)と乳化剤(C)との固形分重量比[(C)/(A)]は、好ましくは0/1〜1/1、さらに好ましくは0/1〜0.5/1である。   The emulsifier (C) may be used as an emulsifier when the other resin (B) is used as an aqueous dispersion, or may be added separately. As the emulsifier (C), known surfactants such as nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants and amphoteric surfactants (for example, JP 2006-124877 A, International Publication WO 2003/37964). No. pamphlet etc.). Two or more of these may be used in combination. In addition, as an emulsifier (C), in addition to what is described in the said well-known literature, polyhydric (2-8 valence) alcohol (C2-C6; ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, pentaerythritol, sorbitan, etc.) ) Alkylene oxide (hereinafter abbreviated as AO) adduct {weight average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw) 500 to 100,000}, alkylphenol (carbon number 10 to 20) AO adduct (Mw 500 to 5000) sulfate ester salt (Sodium salt, potassium salt, ammonium salt, alkanolamine salt, etc.), arylalkylphenol {styrenated phenol (carbon number 14-62), styrenated cumylphenol, styrenated cresol (carbon number 15-61), etc.} AO Sulfate ester of adduct (Mw500-5000) Etc. The. In the emulsifier (C), examples of AO include ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO), 1,2-propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO), butylene oxide, and the like. Products, block adducts, and mixed adducts thereof. When the emulsifier (C) is contained, the content of (C) based on the solid content of the sizing agent is preferably 30% or less, more preferably, from the viewpoint of the strength of the molded product and the fluffing when used in the fiber reinforced resin. It is 20% or less, particularly preferably 10% or less. The solid content weight ratio [(C) / (A)] of the vinyl polymer (A) and the emulsifier (C) is preferably 0/1 to 1/1, and more preferably 0/1 to 0.5. / 1.

ビニル重合体(A)は、好ましくは水性溶液又は水性分散体であって、その他の樹脂(B)は好ましくは水性分散体であるので、本発明の繊維用集束剤は好ましくは水性媒体を含有する。水性媒体を含有することによって、繊維へのビニル重合体(A)の付着量を適量にすることが容易であるため、成型体としたときの強度がさらに優れる繊維束を得ることができる。水性媒体としては、水、メタノール、イソプロパノール及びアセトン等、並びに特開2006−124877号公報に記載の水性媒体等が使用でき、それぞれ別々に又は混合して用いても構わない。水性媒体のうち好ましいのは、安全性等の観点から、水及び親水性有機溶媒と水との混合溶媒であり、さらに好ましいのは水である。   Since the vinyl polymer (A) is preferably an aqueous solution or dispersion and the other resin (B) is preferably an aqueous dispersion, the fiber sizing agent of the present invention preferably contains an aqueous medium. To do. By containing the aqueous medium, it is easy to adjust the amount of the vinyl polymer (A) attached to the fiber to an appropriate amount, so that a fiber bundle having further excellent strength when formed into a molded body can be obtained. As the aqueous medium, water, methanol, isopropanol, acetone and the like, and the aqueous medium described in JP-A No. 2006-124877 can be used, and they may be used separately or mixed. Of the aqueous medium, water and a mixed solvent of a hydrophilic organic solvent and water are preferable from the viewpoint of safety and the like, and water is more preferable.

本発明の繊維用集束剤の形態は特に制限されず、前述のように水溶液、水性分散体及び溶融状等が挙げられるが、コスト等の観点から、流通時は高濃度の水溶液又は水性分散体、繊維束の製造時は低濃度の水溶液又は水性分散体が好ましい。すなわち、高濃度の水溶液又は水性分散体として流通することで輸送コスト及び保管コスト等を低下させ、低濃度の水溶液又は水性分散体で繊維を処理することで、優れた成形体強度を与える繊維束を製造できる。低濃度の水溶液又は水性分散体は、高濃度の水溶液又は水性分散体を水性媒体で希釈することで容易に製造できる。保存安定性等の観点から、高濃度の水溶液又は水性分散体の固形分濃度は、好ましくは6〜60%、さらに好ましくは15〜55%、特に好ましくは30〜50%である。一方、繊維束の製造時に集束剤の付着量を適量にする観点等から、低濃度の水溶液又は水性分散体における固形分濃度は、0.1〜10%が好ましく、さらに好ましくは0.2〜5%である。   The form of the fiber sizing agent of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an aqueous solution, an aqueous dispersion, and a molten state as described above. From the viewpoint of cost and the like, a high-concentration aqueous solution or aqueous dispersion is used during distribution. In the production of a fiber bundle, a low concentration aqueous solution or aqueous dispersion is preferred. That is, a fiber bundle that reduces the transportation cost and storage cost by distributing it as a high concentration aqueous solution or aqueous dispersion, and gives excellent molded body strength by treating the fiber with a low concentration aqueous solution or aqueous dispersion. Can be manufactured. A low-concentration aqueous solution or dispersion can be easily produced by diluting a high-concentration aqueous solution or dispersion with an aqueous medium. From the viewpoint of storage stability and the like, the solid concentration of the high-concentration aqueous solution or aqueous dispersion is preferably 6 to 60%, more preferably 15 to 55%, and particularly preferably 30 to 50%. On the other hand, the solid content concentration in the low-concentration aqueous solution or aqueous dispersion is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.2 to 5%.

本発明の繊維用集束剤には、公知の添加剤(特開2006−124877号公報等に記載の平滑剤、防腐剤及び酸化防止剤等)を含有してもよい。これらの添加剤を含有する場合の含有量は、集束剤の固形分中に20%以下である。   The fiber sizing agent of the present invention may contain known additives (smoothing agents, preservatives, antioxidants and the like described in JP-A No. 2006-124877). When these additives are contained, the content is 20% or less in the solid content of the sizing agent.

本発明の繊維用集束剤の製造方法は以下の製造方法が適用できる。
(1)ビニル重合体(A)の水性溶液及びその他の樹脂(B)の水性分散体を混合して水性分散体状の集束剤を製造する方法[(B)の水性分散体には乳化剤(C)が使用されている]。
(2)ビニル重合体(A)の水性溶液、その他の樹脂(B)及び乳化剤(C)からなる混合物を20〜90℃に調整し、この中に水性媒体を投入しながら乳化分散し、水性分散体状の集束剤を製造する方法。
(3)ビニル重合体(A)、その他の樹脂(B)及び乳化剤(C)を40〜150℃で均一混合し、溶融状の集束剤を製造する方法。
(4)上記溶融状の集束剤を水性媒体に60℃以下の温度で投入しながら乳化分散して、水性分散体状の集束剤を製造する方法。
混合又は乳化分散装置に制限はなく、撹拌羽根(羽根形状:カイ型、三段パドル等)、ナウターミキサー、リボンミキサー、コニカルブレンダー、モルタルミキサー、万能混合機[万能混合攪拌機5DM−L、(株)三英製作所製等]及びヘンシェルミキサー等が使用できる。
The following production methods can be applied to the method for producing the fiber sizing agent of the present invention.
(1) A method of producing an aqueous dispersion-like sizing agent by mixing an aqueous solution of a vinyl polymer (A) and an aqueous dispersion of another resin (B) [the aqueous dispersion of (B) contains an emulsifier ( C) is used].
(2) A mixture of an aqueous solution of the vinyl polymer (A), the other resin (B) and the emulsifier (C) is adjusted to 20 to 90 ° C. and emulsified and dispersed while introducing an aqueous medium therein. A method for producing a dispersion-like sizing agent.
(3) A method for producing a molten sizing agent by uniformly mixing a vinyl polymer (A), other resin (B) and an emulsifier (C) at 40 to 150 ° C.
(4) A method of producing an aqueous dispersion-like sizing agent by emulsifying and dispersing the molten sizing agent into an aqueous medium at a temperature of 60 ° C. or lower.
There is no limitation on the mixing or emulsifying and dispersing apparatus, and a stirring blade (blade shape: chi-shaped, three-stage paddle, etc.), nauter mixer, ribbon mixer, conical blender, mortar mixer, universal mixer [universal mixing stirrer 5DM-L, ( Sanei Seisakusho Co., Ltd.] and Henschel mixer can be used.

本発明の繊維用集束剤を適用できる繊維としては、繊維強化樹脂用の炭素繊維又はアラミド繊維である。成形体強度の観点から、好ましくは炭素繊維である。   The fiber to which the fiber sizing agent of the present invention can be applied is carbon fiber or aramid fiber for fiber reinforced resin. From the viewpoint of the strength of the molded body, carbon fibers are preferred.

本発明の繊維束は、炭素繊維又はアラミド繊維を、上記の繊維用集束剤で処理して得られる繊維束である。これらの繊維束は繊維を3000〜3万本程度を束ねた繊維束である。繊維の処理方法としては、スプレー法又は浸漬法等が挙げられる。繊維上への集束剤の付着量は、ビニル重合体(A)に換算して、繊維の重量に基づいて、0.05〜5%が好ましく、さらに好ましくは0.2〜2.5%である。この範囲であると、成形体強度がさらに優れる。   The fiber bundle of the present invention is a fiber bundle obtained by treating carbon fiber or aramid fiber with the above fiber sizing agent. These fiber bundles are fiber bundles in which about 3000 to 30,000 fibers are bundled. Examples of the fiber processing method include a spray method and a dipping method. The amount of the sizing agent attached to the fiber is preferably 0.05 to 5%, more preferably 0.2 to 2.5% based on the weight of the fiber in terms of the vinyl polymer (A). is there. Within this range, the strength of the molded body is further improved.

本発明の繊維製品は、前記繊維束を加工して繊維製品としたものであり、織物、編み物、不織布(フェルト、マット及びペーパー等)、チョップドファイバー及びミルドファイバー等が挙げられる。   The fiber product of the present invention is a fiber product obtained by processing the fiber bundle, and examples thereof include woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric (felt, mat, paper, etc.), chopped fiber and milled fiber.

本発明の複合中間体は、前記繊維束とマトリックス樹脂、又は前記繊維製品とマトリックス樹脂とからなる複合中間体である。複合中間体は、必要によりマトリックス樹脂の硬化触媒を含有してもよい。触媒を含有すると、成形体強度がさらに優れる。マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂(国際公開WO2003/09015号パンフレット等に記載のもの等)が含まれ、好ましくは前記その他の樹脂(B)であり、さらに好ましくはポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及び(メタ)アクリレート変性樹脂である。触媒としては、公知(特開2005−213337号公報等)のエポキシ樹脂用硬化剤及び硬化促進剤等が含まれる。   The composite intermediate of the present invention is a composite intermediate comprising the fiber bundle and the matrix resin, or the fiber product and the matrix resin. The composite intermediate may contain a curing catalyst for a matrix resin, if necessary. When the catalyst is contained, the strength of the molded body is further improved. Examples of the matrix resin include thermosetting resins and thermoplastic resins (such as those described in International Publication WO2003 / 09015 pamphlet), preferably the other resin (B), more preferably a polyamide resin, An epoxy resin, an unsaturated polyester resin, and a (meth) acrylate modified resin. Examples of the catalyst include known curing agents for epoxy resins and curing accelerators (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-213337).

マトリックス樹脂と繊維束との重量比(マトリックス樹脂/繊維束)は、成形体強度等の観点から、10/90〜90/10が好ましく、さらに好ましくは20/80〜70/30、特に好ましくは30/70〜60/40である。触媒を含有する場合、触媒の含有量は、成形体強度等の観点から、マトリックス樹脂に対して10%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜5%、特に好ましくは1〜3%である。   The weight ratio of the matrix resin to the fiber bundle (matrix resin / fiber bundle) is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 70/30, particularly preferably from the viewpoint of the strength of the molded body. 30/70 to 60/40. In the case of containing a catalyst, the content of the catalyst is preferably 10% or less, more preferably 0.1 to 5%, particularly preferably 1 to 3% with respect to the matrix resin from the viewpoint of the strength of the molded body. .

複合中間体は、熱溶融(溶融温度:60〜300℃)したマトリックス樹脂、又は溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン及び酢酸エチル等)で希釈したマトリックス樹脂を、繊維束(繊維製品でもよい)に含浸させることで製造できる。溶剤を使用した場合、複合中間体を乾燥させて溶剤を除去するのが好ましい。   The composite intermediate is obtained by mixing a matrix resin that has been melted with heat (melting temperature: 60 to 300 ° C.) or a matrix resin diluted with a solvent (such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, and ethyl acetate) into a fiber bundle (fiber It can be manufactured by impregnating the product. When a solvent is used, it is preferable to dry the composite intermediate to remove the solvent.

本発明の成形体は、繊維束又は繊維製品とマトリックス樹脂とを別々に型内に導入し成形及び/又は硬化するか、複合中間体を成形及び/又は硬化して得られる。マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である場合、型内で加熱成形し、常温で固化することで成形体とすることができる。マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂である場合、型内で加熱成形し、硬化することで成形体とすることができる。硬化は完結している必要はないが、成形体が形状を維持できる程度に硬化していることが好ましい。成形後、さらに加熱して完全に硬化させてもよい。加熱成形の方法は特に限定されず、例えばフィラメントワイディング成形法(回転するマンドレルに張力をかけながら巻き付け、加熱成形する方法)、プレス成型法(プリプレグシートを積層して加熱成形する方法)、オートクレーブ法(プリプレグシートを型に圧力をかけ押しつけて加熱成形する方法)、及びチョップドファイバーもしくはミルドファイバーをマトリックス樹脂と混合して射出成形する方法等が挙げられる。   The molded product of the present invention can be obtained by separately introducing a fiber bundle or fiber product and a matrix resin into a mold and molding and / or curing, or molding and / or curing a composite intermediate. When the matrix resin is a thermoplastic resin, it can be formed into a molded body by heat molding in a mold and solidifying at room temperature. When the matrix resin is a thermosetting resin, it can be formed into a molded body by being heat-molded in a mold and cured. Curing does not need to be completed, but it is preferable that the molded body is cured to such an extent that the shape can be maintained. After molding, it may be further cured by heating. The method of thermoforming is not particularly limited. For example, a filament wiping molding method (a method of winding and thermoforming a rotating mandrel while applying tension), a press molding method (a method of laminating prepreg sheets and thermoforming), an autoclave And a method of injection molding by mixing a chopped fiber or a milled fiber with a matrix resin.

[実施例]
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。以下、特に記載がない限り、部は重量部、%は重量%を示す。
[Example]
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Hereinafter, unless otherwise indicated, parts are parts by weight, and% is% by weight.

ビニル重合体(A)の皮膜と10/90重量比のエタノール/水混合液との接触角は以下の方法により測定した。
(1)26mm×76mmの厚さ1mmのガラス板上にビニル重合体(A)もしくはその溶液をアプリケーターを用いて少なくとも10cm2以上の面積に塗布する。塗布量は乾燥後の皮膜の厚さが少なくとも50ミクロンとなるような塗布量である。
(2)(A)が溶液の場合は乾燥機中で溶剤を除去する。条件は、(A)が変質せず、かつ気泡ができない限りできるだけ短時間で乾燥することが好ましく、例えば、(A)が水溶液の場合は130℃で少なくとも45分間、イソプロパノール溶液の場合は80℃で少なくとも45分間、メタノール溶液の場合は70℃で少なくとも45分間である。溶剤除去の終点は、皮膜付きのガラス板の重量変化が、45分間で0.1%以下となった時点である。
(3)得られた皮膜上に10/90重量比のエタノール/水混合液を一滴滴下し、協和界面科学(株)製 全自動界面張力計「Model PD−W」の接触角測定モードで、接触角を1サンプルあたり10回測定し、その平均値を求める。
The contact angle between the vinyl polymer (A) film and a 10/90 weight ratio ethanol / water mixture was measured by the following method.
(1) A vinyl polymer (A) or a solution thereof is applied to an area of at least 10 cm 2 or more on a 26 mm × 76 mm glass plate having a thickness of 1 mm using an applicator. The coating amount is such that the coating thickness after drying is at least 50 microns.
(2) When (A) is a solution, the solvent is removed in a dryer. Conditions are preferably as short as possible as long as (A) does not change and no bubbles are formed. For example, when (A) is an aqueous solution, it is at least 130 minutes at 130 ° C., and when it is an isopropanol solution, it is 80 ° C. At least 45 minutes and in the case of methanol solution at 70 ° C. for at least 45 minutes. The end point of the solvent removal is when the weight change of the glass plate with the film becomes 0.1% or less in 45 minutes.
(3) A drop of a 10/90 weight ratio ethanol / water mixture was dropped on the obtained film, and in a contact angle measurement mode of a fully automatic interfacial tension meter “Model PD-W” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The contact angle is measured 10 times per sample, and the average value is obtained.

製造例1[ポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液(A−1)の合成]
イソプロパノール300部及び水100部を耐圧容器中に仕込み、窒素で十分に置換した後、撹拌下に100℃まで昇温した。過硫酸ナトリウム5%水溶液70部及びアクリル酸320部を別々にポンプを用いて耐圧容器中に同時に滴下開始し、過硫酸ナトリウムは4時間かけて、アクリル酸は3時間かけて全量を滴下した。滴下中の温度は100℃、圧力は0.1MPaに保持した。さらに80℃で1時間熟成した後、窒素流通下、100℃でイソプロパノールを溜去した。25℃まで冷却後、28%アンモニア水270部と水229部を仕込んで中和し、ポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液(A−1)989部(ポリアクリル酸アンモニウム塩濃度40%)を得た。(A−1)の皮膜と10/90重量比のエタノール/水混合液との接触角[以下、単に「皮膜の接触角」と略記することがある]は31゜であった。
Production Example 1 [Synthesis of polyacrylic acid ammonium salt aqueous solution (A-1)]
After charging 300 parts of isopropanol and 100 parts of water into a pressure vessel and sufficiently replacing with nitrogen, the temperature was raised to 100 ° C. with stirring. 70 parts of a 5% aqueous solution of sodium persulfate and 320 parts of acrylic acid were separately dropped into a pressure vessel separately using a pump, and sodium persulfate was dripped over 4 hours and acrylic acid over 3 hours. The temperature during dropping was kept at 100 ° C. and the pressure was kept at 0.1 MPa. Further, after aging at 80 ° C. for 1 hour, isopropanol was distilled off at 100 ° C. under nitrogen flow. After cooling to 25 ° C., 270 parts of 28% aqueous ammonia and 229 parts of water were charged and neutralized to obtain 989 parts of an aqueous solution of ammonium polyacrylate (A-1) (polyacrylate ammonium salt concentration 40%). The contact angle between the coating (A-1) and the 10/90 weight ratio ethanol / water mixture (hereinafter sometimes simply referred to as “the contact angle of the coating”) was 31 °.

製造例2[マレイン酸/ブタジエン共重合体アンモニウム塩水溶液(A−2)の合成]
メチルエチルケトン500部及び無水マレイン酸125部を耐圧容器中に仕込み、窒素で十分に置換した後、撹拌下、60℃まで昇温した。アゾビスイソブチロニトリル10%メチルエチルケトン溶液30部及びブタジエン70部を別々にポンプを用いていずれも5時間かけて耐圧容器中に滴下し、滴下中の温度は60℃、圧力は0.1MPaに保持した。同条件で3時間熟成後、60℃、−0.1MPaの条件でメチルエチルケトンを溜去し、28%アンモニア水155部と水300部を仕込んで中和し、マレイン酸/ブタジエン共重合体アンモニウム水溶液(A−2)653部(マレイン酸/ブタジエン=50モル%/50モル%共重合体アンモニウム塩の濃度40%)を得た。(A−2)の皮膜の接触角は38゜であった。
Production Example 2 [Synthesis of Maleic Acid / Butadiene Copolymer Ammonium Salt Aqueous Solution (A-2)]
500 parts of methyl ethyl ketone and 125 parts of maleic anhydride were charged into a pressure vessel and sufficiently replaced with nitrogen, and then heated to 60 ° C. with stirring. 30 parts of azobisisobutyronitrile 10% methyl ethyl ketone solution and 70 parts of butadiene are dropped separately into a pressure vessel using a pump over 5 hours, the temperature during dropping is 60 ° C., and the pressure is 0.1 MPa. Retained. After aging for 3 hours under the same conditions, methyl ethyl ketone was distilled off under conditions of 60 ° C. and −0.1 MPa, neutralized by adding 155 parts of 28% ammonia water and 300 parts of water, and aqueous maleic acid / butadiene copolymer solution. (A-2) 653 parts (maleic acid / butadiene = 50 mol% / 50 mol% copolymer ammonium salt concentration 40%) were obtained. The contact angle of the film (A-2) was 38 °.

製造例3[ポリジメチルアミノエチルアクリレート(A−3)の合成]
イソプロパノール410部を耐圧容器中に仕込み、窒素で十分に置換した後、撹拌下、100℃まで昇温した。過硫酸ナトリウム5%水溶液70部及びジメチルアミノエチルアクリレート320部を別々にポンプを用いて耐圧容器中に同時に滴下開始し、過硫酸ナトリウム水溶液は4時間かけて、ジメチルアミノエチルアクリレートは3時間かけて全量を滴下した。滴下中の温度は100℃、圧力は0.1MPaに保持した。80℃で1時間熟成し、ポリジメチルアミノエチルアクリレートのイソプロパノール溶液(A−3)800部(ポリジメチルアミノエチルアクリレート濃度40%)を得た。(A−3)の皮膜の接触角は53゜であった。
Production Example 3 [Synthesis of polydimethylaminoethyl acrylate (A-3)]
After 410 parts of isopropanol was charged in a pressure vessel and sufficiently replaced with nitrogen, the temperature was raised to 100 ° C. with stirring. 70 parts of 5% aqueous solution of sodium persulfate and 320 parts of dimethylaminoethyl acrylate were simultaneously dropped into a pressure vessel separately using a pump. The aqueous solution of sodium persulfate was taken for 4 hours, and the dimethylaminoethyl acrylate was taken for 3 hours. The whole amount was added dropwise. The temperature during dropping was kept at 100 ° C. and the pressure was kept at 0.1 MPa. The mixture was aged at 80 ° C. for 1 hour to obtain 800 parts of an isopropanol solution (A-3) of polydimethylaminoethyl acrylate (polydimethylaminoethyl acrylate concentration: 40%). The contact angle of the film of (A-3) was 53 °.

製造例4[ポリトリメチルアンモニウムエチルアクリレート(A−4)の合成]
イソプロパノール400部及び水100部を耐圧容器中に仕込み、窒素で十分に置換した後、撹拌下、100℃まで昇温した。過硫酸ナトリウム5%水溶液70部及びトリメチルアンモニウムエチルアクリレートクロライド400部を別々にポンプを用いて耐圧容器中に同時に滴下開始し、過硫酸ナトリウム水溶液は4時間かけて、トリメチルアンモニウムエチルアクリレートクロライドは3時間かけて全量を滴下した。滴下中の温度は100℃、圧力は0.1MPaに保持した。80℃で1時間熟成した後、窒素流通下、100℃でイソプロパノールを溜去し、水430部を加えて、ポリトリメチルアンモニウムエチルアクリレート(A−4)1000部(ポリトリメチルアンモニウムエチルアクリレートの濃度40%)を得た。(A−4)の皮膜の接触角は48゜であった。
Production Example 4 [Synthesis of polytrimethylammonium ethyl acrylate (A-4)]
After charging 400 parts of isopropanol and 100 parts of water into a pressure vessel and sufficiently replacing with nitrogen, the temperature was raised to 100 ° C. with stirring. 70 parts of sodium persulfate 5% aqueous solution and 400 parts of trimethylammonium ethyl acrylate chloride are simultaneously dropped into a pressure vessel separately using a pump, the sodium persulfate aqueous solution takes 4 hours, and the trimethylammonium ethyl acrylate chloride 3 hours The whole amount was added dropwise. The temperature during dropping was kept at 100 ° C. and the pressure was kept at 0.1 MPa. After aging at 80 ° C. for 1 hour, isopropanol was distilled off at 100 ° C. under nitrogen flow, 430 parts of water was added, and 1000 parts of polytrimethylammonium ethyl acrylate (A-4) (polytrimethylammonium ethyl acrylate concentration 40 %). The contact angle of the film (A-4) was 48 °.

製造例5[メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A−5)の合成]
イソプロパノール300部及び水100部を耐圧容器中に仕込み、窒素で十分に置換した後、撹拌下に100℃まで昇温した。過硫酸ナトリウム5%水溶液70部並びにメタクリル酸82部及びメタクリル酸メチル222部の混合液を別々にポンプを用いて耐圧容器中に同時に滴下開始し、過硫酸ナトリウム水溶液は4時間かけて、メタクリル酸とメタクリル酸メチルの混合液は3時間かけて全量を滴下した。滴下中の温度は100℃、圧力は0.1MPaに保持した。80℃で1時間熟成した後、窒素流通下、100℃でイソプロパノールを溜去した。25℃まで冷却後、28%アンモニア水61部と水265部を仕込んで中和し、メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A−5)800部(メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル=30モル%/70モル%共重合物の濃度40%)を得た。(A−5)の皮膜の接触角は54゜であった。
Production Example 5 [Synthesis of Ammonium Methacrylate / Methyl Methacrylate Copolymer Aqueous Solution (A-5)]
After charging 300 parts of isopropanol and 100 parts of water into a pressure vessel and sufficiently replacing with nitrogen, the temperature was raised to 100 ° C. with stirring. A mixture of 70 parts of 5% aqueous sodium persulfate solution and 82 parts of methacrylic acid and 222 parts of methyl methacrylate was simultaneously started dropwise into a pressure vessel using a pump separately. The total amount of the mixed solution of methyl methacrylate was dropped over 3 hours. The temperature during dropping was kept at 100 ° C. and the pressure was kept at 0.1 MPa. After aging at 80 ° C. for 1 hour, isopropanol was distilled off at 100 ° C. under nitrogen flow. After cooling to 25 ° C., 61 parts of 28% ammonia water and 265 parts of water were added to neutralize, and 800 parts of ammonium methacrylate / methyl methacrylate aqueous solution (A-5) (ammonium methacrylate / methacrylic acid). Methyl = 30 mol% / 70 mol% copolymer concentration 40%). The contact angle of the film (A-5) was 54 °.

製造例6[メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A−6)の合成]
メタクリル酸82部を26.5部、メタクリル酸メチル222部を277.5部、28%アンモニア水61部を19部、及び熟成後に加える水269部を280部にしたこと以外は製造例5と同様にして、メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A−6)770部(メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル=10モル%/90モル%共重合物の濃度40%)を得た。(A−6)の皮膜の接触角は55゜であった。
Production Example 6 [Synthesis of Ammonium Methacrylate / Methyl Methacrylate Copolymer Aqueous Solution (A-6)]
Production Example 5 except that 82 parts of methacrylic acid was changed to 26.5 parts, 222 parts of methyl methacrylate was 277.5 parts, 61 parts of 28% aqueous ammonia was 19 parts, and 269 parts of water added after aging was 280 parts. Similarly, 770 parts of ammonium methacrylate salt / methyl methacrylate copolymer aqueous solution (A-6) (ammonium methacrylate salt / methyl methacrylate = 10 mol% / 90 mol% copolymer concentration 40%) was obtained. It was. The contact angle of the film (A-6) was 55 °.

製造例7[水性ポリウレタンポリウレア樹脂水分散体(B−1)の合成]
ポリネオペンチルアジペートジオール(数平均分子量1,000、融点約0℃)100部
とイソホロンジイソシアネート34部を90℃で4時間反応させ、イソシアネート基(NCO)含量3.3%のイソシアネート基末端プレポリマーを得た。これを30℃まで冷却し、乳化剤として「イオネットMG−150」[三洋化成工業(株)製]17部、「ニューポールPE−62」[三洋化成工業(株)製]10部及び水30部を同時に加えて、ホモミキサーで充分に混合・分散させたのち、さらに水200部で希釈し、60℃で5時間かけて水伸長反応させ、固形分41%(ポリウレタンウレア樹脂34.1%+乳化剤6.9%)、樹脂中のウレア基含有量2.3%の水性ポリウレタンポリウレア樹脂(B−1)391部を得た。
Production Example 7 [Synthesis of aqueous polyurethane polyurea resin aqueous dispersion (B-1)]
An isocyanate group-terminated prepolymer having an isocyanate group (NCO) content of 3.3% is prepared by reacting 100 parts of polyneopentyl adipate diol (number average molecular weight 1,000, melting point: about 0 ° C.) with 34 parts of isophorone diisocyanate at 90 ° C. for 4 hours. Got. This is cooled to 30 ° C., and 17 parts of “Ionette MG-150” [manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.], 10 parts of “New Pole PE-62” (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) and 30 parts of water are used as emulsifiers. At the same time, thoroughly mixed and dispersed with a homomixer, further diluted with 200 parts of water, and subjected to a water elongation reaction at 60 ° C. for 5 hours to give a solid content of 41% (polyurethane urea resin 34.1% + Emulsifier (6.9%), and 391 parts of an aqueous polyurethane polyurea resin (B-1) having a urea group content of 2.3% in the resin.

製造例8[不飽和ポリエステル樹脂水分散体(B−2)の合成]
ビスフェノールA1モル部に対してEO2モル部が付加したビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(三洋化成工業(株)製「ニューポールBPE−20」)316部、フマル酸116部及びテトライソプロポキシチタネート0.5部を、ガラス反応容器中で窒素流通下170℃で水を留去しながら10時間反応させて、酸価21の不飽和ポリエステル樹脂を得た。この不飽和ポリエステル300部、乳化剤(スチレン化フェノールのPO及びEO付加物、ローディア日華社製「Soprophor 796/P」)100部を、万能混合機[(株)三英製作所製 万能混合攪拌機]中で70℃で30分間、均一混合した。この中に合計600部の水を6時間かけて滴下し、不飽和ポリエステル樹脂水分散体(固形分40%;不飽和ポリエステル樹脂30%+乳化剤10%)(B−2)1000部を得た。
Production Example 8 [Synthesis of unsaturated polyester resin aqueous dispersion (B-2)]
316 parts of bisphenol A ethylene oxide adduct ("New Pole BPE-20" manufactured by Sanyo Chemical Industries Co., Ltd.) with 2 parts of EO added to 1 part of bisphenol A, 116 parts of fumaric acid and 0.5% of tetraisopropoxy titanate The reaction was carried out for 10 hours while distilling off water at 170 ° C. under a nitrogen stream in a glass reaction vessel to obtain an unsaturated polyester resin having an acid value of 21. 300 parts of this unsaturated polyester and 100 parts of an emulsifier (PO and EO adduct of styrenated phenol, Rhodia Nikka Co., Ltd., “Soprophor 796 / P”) are mixed into a universal mixer [universal mixing agitator manufactured by Sanei Seisakusho Co., Ltd.] Mix uniformly at 70 ° C. for 30 minutes. A total of 600 parts of water was dropped into this over 6 hours to obtain 1000 parts of an unsaturated polyester resin aqueous dispersion (solid content 40%; unsaturated polyester resin 30% + emulsifier 10%) (B-2). .

製造例9[ビスフェノールA型エポキシ樹脂水分散体(B−3)の合成]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エピコート828」、ジャパンエポキシレジン社製)300部、乳化剤(スチレン化フェノールのPO及びEO付加物、ローディア日華社製「Soprophor 796/P」)100部を、万能混合機[(株)三英製作所製 万能混合攪拌機]中で70℃で30分間、均一混合した。この中に合計600部の水を6時間かけて滴下し、ビスフェノールA型エポキシ樹脂水分散体(固形分40%;エポキシ樹脂30%+乳化剤10%)(B−3)1000部を得た。
Production Example 9 [Synthesis of bisphenol A type epoxy resin aqueous dispersion (B-3)]
300 parts of bisphenol A type epoxy resin (“Epicoat 828”, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 100 parts of emulsifier (PO and EO adduct of styrenated phenol, “Soprophor 796 / P” manufactured by Rhodia Nikka Co., Ltd.) The mixture was mixed uniformly at 70 ° C. for 30 minutes in a machine [Universal Mixing Stirrer, Sanei Seisakusho Co., Ltd.]. A total of 600 parts of water was dropped into this over 6 hours to obtain 1000 parts of a bisphenol A type epoxy resin aqueous dispersion (solid content 40%; epoxy resin 30% + emulsifier 10%) (B-3).

比較製造例1[水溶性ビニル重合体水溶液(A’−1)の合成]
アクリル酸259部、メタリルスルホン酸ナトリウム47部、ヒドロキシポリエトキシ(エトキシ基の重合度=8)エチルモノメタクリレート69部、メチルメタクリレート17部及び水888部をフラスコに仕込み、水酸化ナトリウムの48%水溶液220部を投入して中和し、均一に溶解した後、雰囲気を窒素置換した。反応系の温度を温水浴にて60℃に保ち、過硫酸カリウム3部を投入して重合を開始し、6時間重合反応を継続して重合を完結して生成物(アクリル酸ナトリウム/メタリルスルホン酸ナトリウム/ヒドロキシポリエトキシエチルモノメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体の濃度30%)(A’−1)1503部を得た。(A’−1)の皮膜の接触角は29゜であった。
Comparative Production Example 1 [Synthesis of water-soluble vinyl polymer aqueous solution (A′-1)]
A flask was charged with 259 parts of acrylic acid, 47 parts of sodium methallylsulfonate, 69 parts of hydroxypolyethoxy (ethoxy group polymerization degree = 8) ethyl monomethacrylate, 17 parts of methyl methacrylate and 888 parts of water, and 48% of sodium hydroxide. After 220 parts of the aqueous solution was added for neutralization and dissolved uniformly, the atmosphere was replaced with nitrogen. The temperature of the reaction system is kept at 60 ° C. in a warm water bath, 3 parts of potassium persulfate is added to start polymerization, and the polymerization reaction is continued for 6 hours to complete the polymerization (sodium acrylate / methallyl). Sodium sulfonate / hydroxypolyethoxyethyl monomethacrylate / methyl methacrylate copolymer concentration 30%) (A′-1) 1503 parts were obtained. The contact angle of the film (A′-1) was 29 °.

比較製造例2[マレイン酸/エチレン共重合体ナトリウム塩水溶液(A’−2)の合成]
撹拌装置のついた容器中にマレイン酸/エチレン共重合体(ALDRICH社製、マレイン酸50mol%)144部、24.5%水酸化ナトリウム水溶液326部を仕込んで中和を行い、生成物(マレイン酸/エチレン共重合体ナトリウム塩水溶液の濃度40%)(A’−2)470部を得た。(A’−2)の皮膜の接触角は32゜であった。
Comparative Production Example 2 [Synthesis of Maleic Acid / Ethylene Copolymer Sodium Salt Aqueous Solution (A′-2)]
In a container equipped with a stirrer, 144 parts of maleic acid / ethylene copolymer (ALDRICH, maleic acid 50 mol%), 326 parts of 24.5% aqueous sodium hydroxide solution were charged to neutralize the product (maleic acid). Acid / ethylene copolymer sodium salt aqueous solution concentration 40%) (A′-2) 470 parts were obtained. The contact angle of the film (A′-2) was 32 °.

比較製造例3[メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A’−3)の合成]
メタクリル酸82部を13.1部、メタクリル酸メチル222部を290.9部、28%アンモニア水61部を9.5部、及び熟成後に加える水269部を283部にしたこと以外は製造例5と同様にして、メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル共重合物水溶液(A’−3)766.5部(メタクリル酸アンモニウム塩/メタクリル酸メチル=5モル%/95モル%共重合物の濃度40%)を得た。(A’−3)の皮膜の接触角は59゜であった。
Comparative Production Example 3 [Synthesis of Ammonium Methacrylate / Methyl Methacrylate Copolymer Aqueous Solution (A′-3)]
Production Example except that 82 parts of methacrylic acid was changed to 13.1 parts, 222 parts of methyl methacrylate was 290.9 parts, 61 parts of 28% ammonia water was 9.5 parts, and 269 parts of water added after aging was changed to 283 parts. As in Example 5, 766.5 parts of ammonium methacrylate salt / methyl methacrylate aqueous solution (A′-3) (ammonium methacrylate salt / methyl methacrylate = 5 mol% / 95 mol% copolymer concentration) 40%). The contact angle of the film of (A′-3) was 59 °.

実施例1〜13及び比較例1〜3
集束剤(S−1)〜(S−13)及び集束剤(S’−1)〜(S’−3)は表1記載の重量部にしたがって配合し、混合することによって作成した。なお、表1中の配合量はいずれも見かけの配合量であり水性媒体も含む。また、(A)/(B)/(C)の固形分割合は、集束剤の固形分を100部とした場合の各成分の固形分換算の含有量である。これらの集束剤を130℃で45分乾燥させることによって媒体を蒸発させ、100℃における粘度を測定した。また、これらの集束剤を、集束剤中の固形分濃度が1.5%になるように水で希釈し、炭素繊維(繊度800tex、フィラメント数12000本)を浸漬して集束剤を含浸させ、150℃で3分間熱風乾燥させて得られた炭素繊維束(1)について、毛羽、マトリックス樹脂との接着性(層間剪断強度)及び成型品の曲げ強度について評価し、その結果を表1に示した。
Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 3
The sizing agents (S-1) to (S-13) and the sizing agents (S′-1) to (S′-3) were prepared according to the weight parts shown in Table 1 and mixed. In addition, all the compounding amounts in Table 1 are apparent compounding amounts and include an aqueous medium. Moreover, the solid content ratio of (A) / (B) / (C) is the content in terms of solid content of each component when the solid content of the sizing agent is 100 parts. These sizing agents were dried at 130 ° C. for 45 minutes to evaporate the medium and the viscosity at 100 ° C. was measured. Further, these sizing agents are diluted with water so that the solid concentration in the sizing agent is 1.5%, carbon fibers (fineness 800 tex, number of filaments 12,000) are immersed to impregnate the sizing agent, The carbon fiber bundle (1) obtained by drying with hot air at 150 ° C. for 3 minutes was evaluated for fuzziness, adhesion to the matrix resin (interlaminar shear strength) and bending strength of the molded product, and the results are shown in Table 1. It was.

粘度は、以下の条件で2回測定した平均値とした。
機種 :BL型粘度計[東機産業(株)社製]
ローター回転数:60rpm(粘度 10Pa・s以下)
6rpm(粘度 10Pa・s以上)
測定温度 :100℃
ローター :No.4
The viscosity was an average value measured twice under the following conditions.
Model: BL type viscometer [manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.]
Rotor rotation speed: 60 rpm (viscosity 10 Pa · s or less)
6 rpm (viscosity 10 Pa · s or more)
Measurement temperature: 100 ° C
Rotor: No. 4

毛羽は、以下の条件で測定した。直径2mmのクロムめっきされたステンレス棒を15mm間隔で、その表面を炭素繊維束(1)が120°の接触角で接触しながら通過するようにジグザクに5本配置した。このステンレス棒間に炭素繊維束(1)をジグザグにかけ、1kg重の張力をかけた。巻き取りロール直前で炭素繊維束(1)を1kg重の荷重をかけた10cm×10cmのウレタンフォーム2枚で挟み、1m/分の速度で5分間擦過させた。この間にスポンジに付着した毛羽の重量を測定した。数値が小さいほど毛羽特性が優れる。   Fluff was measured under the following conditions. Five chrome-plated stainless steel rods with a diameter of 2 mm were arranged in a zigzag manner so that the carbon fiber bundle (1) passed through the surface at a contact angle of 120 ° at 15 mm intervals. The carbon fiber bundle (1) was zigzag between the stainless bars, and a tension of 1 kg was applied. Immediately before the winding roll, the carbon fiber bundle (1) was sandwiched between two 10 cm × 10 cm urethane foams having a load of 1 kg and rubbed at a speed of 1 m / min for 5 minutes. During this time, the weight of the fluff adhered to the sponge was measured. The smaller the value, the better the fluff characteristics.

層間剪断強度(ILSS)の評価は以下のようにして行った。
炭素繊維束を一方向に引き揃えて金型(縦10cm×横10cm、厚さ2.5mmの枠型)に入れ、これにビスフェノールA型ジグリシジルエーテル(エポキシ当量190)/BF3モノエチルアミン塩=100/3部に調合したマトリックス樹脂を加えて減圧(650Pa)下で含浸する。このとき繊維の体積含有率が60%となるように炭素繊維束の量を調節する。含浸後、150℃、1時間加圧下(0.49MPa)で硬化させ、さらに140℃、そのままの圧力で4時間硬化させる。こうして得た硬化物をダイヤモンドカッターで切断して、厚さ2.5mm、幅6.0mm、長さ12mmのテストピースについてASTM D−2344に従って層間剪断強度(ILSS)を測定した。数値が大きいほど、層間剪断強度が優れている。なお、層間剪断強度が優れていると、成形体強度が優れる。
Interlaminar shear strength (ILSS) was evaluated as follows.
The carbon fiber bundles are aligned in one direction and placed in a mold (length 10 cm x width 10 cm, thickness 2.5 mm), and bisphenol A type diglycidyl ether (epoxy equivalent 190) / BF 3 monoethylamine salt = Add matrix resin prepared to 100/3 parts and impregnate under reduced pressure (650 Pa). At this time, the amount of the carbon fiber bundle is adjusted so that the volume content of the fiber is 60%. After impregnation, it is cured under pressure (0.49 MPa) at 150 ° C. for 1 hour, and further cured at 140 ° C. under the same pressure for 4 hours. The cured product thus obtained was cut with a diamond cutter, and the interlaminar shear strength (ILSS) of a test piece having a thickness of 2.5 mm, a width of 6.0 mm, and a length of 12 mm was measured according to ASTM D-2344. The larger the value, the better the interlaminar shear strength. In addition, when the interlaminar shear strength is excellent, the compact strength is excellent.

成型品の曲げ強度の評価は以下のようにして行なった。
炭素繊維束を一方向に引き揃えて金型(縦10cm×横10cm、厚さ2mmの枠型)に入れ、これに250℃に加熱し溶融させたポリアミド樹脂[宇部興産(株)製:「UBEナイロン66 1011FB」]を加えて含浸する。このとき繊維の体積含有率が30%となるように炭素繊維束の量を調節する。含浸後、250℃、5分間加圧下(0.59MPa)で成形した。こうして得た成形物をダイヤモンドカッターで切断して、厚さ2mm、幅10mm、長さ12mmのテストピースについてJIS K7074に準拠して曲げ強度(スパン/厚さ比=32、試験速度5.0mm/分)を測定した。数値が大きいほど、曲げ強度が優れている。
The bending strength of the molded product was evaluated as follows.
A carbon fiber bundle is aligned in one direction and placed in a mold (a frame mold having a length of 10 cm × width of 10 cm and a thickness of 2 mm), heated to 250 ° C. and melted therein (manufactured by Ube Industries, Ltd .: “ UBE nylon 66 1011FB "] is added and impregnated. At this time, the amount of the carbon fiber bundle is adjusted so that the volume content of the fiber becomes 30%. After the impregnation, molding was performed at 250 ° C. for 5 minutes under pressure (0.59 MPa). The molded product thus obtained was cut with a diamond cutter, and a test piece having a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length of 12 mm was subjected to bending strength according to JIS K7074 (span / thickness ratio = 32, test speed 5.0 mm / Min). The larger the value, the better the bending strength.

Figure 2009074229
Figure 2009074229

本発明の繊維用集束剤で処理して得られる炭素繊維束又はアラミド繊維束、及びそれを加工してなる繊維製品は、毛羽立ちが少なく、かつ高強度の繊維強化樹脂に好適である。この繊維強化樹脂は各種の土木・建築用材料、輸送機用材料、スポーツ用品材料、発電装置用材料等として好適に使用できる。   A carbon fiber bundle or an aramid fiber bundle obtained by processing with the fiber sizing agent of the present invention and a fiber product obtained by processing the same are suitable for a high-strength fiber-reinforced resin with less fuzz. This fiber reinforced resin can be suitably used as various civil engineering / architectural materials, transport aircraft materials, sports equipment materials, power generator materials, and the like.

Claims (10)

繊維強化樹脂用の炭素繊維又はアラミド繊維に使用される繊維用集束剤であって、アニオン性モノマーのアンモニウム塩、窒素原子含有カチオン性モノマー及び窒素原子含有カチオン性モノマーの塩からなる群から選ばれる1種以上のモノマー(a)が10モル%以上、並びに他のモノマー(b)が90モル%以下からなるビニル重合体(A)を含有し、該ビニル重合体(A)は、(A)を乾燥して得られる皮膜と10/90重量比のエタノール/水混合溶液との接触角が55゜以下であるビニル重合体であることを特徴とする繊維用集束剤。   A fiber sizing agent used for carbon fibers or aramid fibers for fiber reinforced resins, selected from the group consisting of ammonium salts of anionic monomers, nitrogen atom-containing cationic monomers, and nitrogen atom-containing cationic monomers. One or more monomers (a) contain a vinyl polymer (A) comprising 10 mol% or more, and the other monomer (b) is 90 mol% or less. The vinyl polymer (A) comprises (A) A sizing agent for fibers, which is a vinyl polymer having a contact angle of 55 ° or less between a film obtained by drying and a 10/90 weight ratio ethanol / water mixed solution. 100℃での粘度が0.5〜20Pa・sである請求項1記載の繊維用集束剤。   The sizing agent for fibers according to claim 1, wherein the viscosity at 100 ° C is 0.5 to 20 Pa · s. アニオン性モノマーのアンモニウム塩が、不飽和カルボン酸アンモニウム塩である請求項1又は2記載の繊維用集束剤。   The sizing agent for fibers according to claim 1 or 2, wherein the ammonium salt of the anionic monomer is an unsaturated carboxylic acid ammonium salt. 窒素原子含有カチオン性モノマーがジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートである請求項1〜3のいずれか記載の繊維用集束剤。   The fiber sizing agent according to any one of claims 1 to 3, wherein the nitrogen atom-containing cationic monomer is a dialkylaminoalkyl (meth) acrylate. さらに、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレート変性樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂を含有してなる請求項1〜4のいずれか記載の繊維用集束剤。   Furthermore, one or more types of resin chosen from the group which consists of a polyurethane resin, a polyurethane urea resin, a polyamide resin, an epoxy resin, a (meth) acrylate modified resin, and an unsaturated polyester resin are contained in any one of Claims 1-4. The sizing agent for fibers as described. 炭素繊維またはアラミド繊維を、請求項1〜5のいずれか記載の繊維用集束剤で処理して得られる繊維束。   A fiber bundle obtained by treating carbon fiber or aramid fiber with the fiber sizing agent according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の繊維束からなる繊維製品。   A fiber product comprising the fiber bundle according to claim 6. 請求項6に記載の繊維束、または請求項7に記載の繊維製品と、樹脂とからなる複合中間体。   A composite intermediate comprising the fiber bundle according to claim 6 or the fiber product according to claim 7 and a resin. 請求項6に記載の繊維束または請求項7に記載の繊維製品と樹脂とを成形及び/又は硬化してなる成形体。   A molded body formed by molding and / or curing the fiber bundle according to claim 6 or the fiber product according to claim 7 and a resin. 請求項9に記載の複合中間体を成形及び/又は硬化してなる成形体。   The molded object formed by shape | molding and / or hardening | curing the composite intermediate body of Claim 9.
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