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公開番号2024087761
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-01
出願番号2023164178
出願日2023-09-27
発明の名称サイジング剤塗布炭素繊維束
出願人東レ株式会社
代理人
主分類D06M 15/53 20060101AFI20240624BHJP(繊維または類似のものの処理;洗濯;他に分類されない可とう性材料)
要約【課題】サイジング剤塗布炭素繊維束が取り扱い性に優れる場合であっても、良好な水分散性を示し、塗布するサイジング剤の量の低減や多様なサイジング剤が使用可能といった設計自由度が高いサイジング剤塗布炭素繊維束を提供する。
【解決手段】以下の(i)～(iv)を満たすサイジング剤塗布炭素繊維束。
(i)サイジング剤付着量Xが、サイジング剤塗布炭素繊維束に対して、0.05質量%以上6.00質量%以下である。
(ii)上記(i)で規定されるサイジング剤付着量Xと明細書記載の条件で50秒間水洗した後のサイジング剤付着量Yの比であるY/Xが0.70以下である。
(iii)炭素繊維束から無作為に30本抽出した炭素繊維の単繊維における、繊維軸のゆらぎ幅の平均値が9.0μm以上100.0μm以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
以下の（ｉ）～（ｉｉｉ）を同時に満たすサイジング剤塗布炭素繊維束。
（ｉ）サイジング剤付着量Ｘが、サイジング剤塗布炭素繊維束中、０．０５質量％以上６．００質量％以下である。
（ｉｉ）上記（ｉ）で規定されるサイジング剤付着量Ｘと明細書記載の条件で５０秒間水洗した後のサイジング剤付着量Ｙの比であるＹ／Ｘが０．７０以下である。
（ｉｉｉ）炭素繊維束から無作為に３０本抽出した炭素繊維の単繊維における、繊維軸のゆらぎ幅の平均値が９．０μｍ以上１００．０μｍ以下である。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
ゆらぎ幅の平均値が９．０μｍ以上４５．０μｍ以下である請求項１に記載のサイジング塗布炭素繊維束。
【請求項３】
ゆらぎ幅の平均値が１１．０μｍ以上である請求項１または２に記載のサイジング塗布炭素繊維束。
【請求項４】
単繊維直径の平均値が６．０μｍ以上である請求項１～３のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維束。
【請求項５】
引張弾性率の平均値が２００ＧＰａ以上である請求項１～４のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維束。
【請求項６】
引張弾性率Ｅと単繊維の平均結晶子サイズＬ
ｃ
が式（１）を満たす請求項１～５のいずれかに記載のサイジング剤塗布炭素繊維束。
Ｅ≧１１０×Ｌ
ｃ
・・・式（１）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイジング剤塗布炭素繊維束の取り扱い性に適した収束性を示し、かつ不織布の製造工程などに代表される水分散プロセスにおいて水への良好な分散性を示すサイジング剤を塗布したサイジング剤塗布炭素繊維束に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、軽量でありながら、強度および弾性率に優れるため、種々のマトリクス樹脂と組み合わせた複合材料として、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材、船舶部材、土木建築材およびスポーツ用品等の多くの分野に用いられている。炭素繊維は極細の繊維からなるため、複合材料への加工時に取り扱い性に優れ、ローラーへの毛羽の巻き付きや破断を低減することが重要である。そのため炭素繊維束にはサイジング剤が塗布されることで取り扱い性の向上や耐擦過性の向上による毛羽発生の抑制が図られている。（特許文献１および２）。
【０００３】
炭素繊維束は様々なタイプの複合材料として利用されている。そのなかの一つに、一定長にカットされた炭素繊維をウェブ状に加工し、不織布などにすることがある。その方法としてカットされた炭素繊維を液体中に分散させておき、紙漉きの要領で漉き取る方法が知られている。特許文献３では炭素繊維束の取り扱い性と水分散性を両立するサイジング剤が提案されている。また、特許文献４ではサイジング剤組成物を塗布してカットした炭素繊維束を紙や不織布、強化コンクリート、電池用電極材など水を媒体として製造される製品に用いる目的で水により容易に除去できる脱サイジング編織物用炭素繊維が提案されている。また、サイジング剤の組成によっては、炭素繊維束を熱可塑性樹脂と複合化する際にサイジング剤由来の熱分解残渣が介在することを嫌い、例えば特許文献５では、熱可塑性樹脂と複合化する際の熱分解物を減らし、高品質な複合材料を得るために、水溶性の高いサイジング剤が提案されている。
【０００４】
一方、炭素繊維に撚り形状を付与することでサイジング剤を塗布する前の炭素繊維束そのものに収束性を付与する例も知られている。例えば特許文献６や７では、炭素化処理する前に繊維束に撚りをかけた状態とすることで、炭素化処理後の炭素繊維束に収束性を付与する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第３９５７７１６号明細書
特開昭５７－１７１７６７号公報
国際公開第２００６／０１９１３９号
特開２０００－５４２６９号公報
国際公開第２０２１／１４９６５６号
特開昭５１－１０５４１９号公報
特開２０１９－１５１９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、背景技術には次のような課題がある。
【０００７】
特許文献１，２によれば、炭素繊維束の取り扱い性や耐擦過性の向上は認められるものの、水への分散性に何ら効果を与えるものではない。
【０００８】
また、特許文献３、４によれば、サイジング剤の組成によってサイジング剤塗布炭素繊維の取り扱い性と水分散性を両立しているが、その効果のためにはサイジング剤塗布炭素繊維束に対して、少なくともサイジング剤付着量０．８質量％程度が必要であり、サイジング剤の設計自由度も制限されるものであった。
【０００９】
また、特許文献５によれば、サイジング剤塗布炭素繊維束には高い水溶性が付与されているものの、サイジング剤の成分に界面活性剤を含むといった制限があり、収束性への具体的な効果も明記されていない。
【００１０】
また、特許文献６，７によれば、得られた炭素繊維束の収束性は高いものの、水への分散性については何ら言及されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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