(57)【要約】  【課題】  本発明は、ＳＭＣシート作製時における炭素繊維束のカット性、分散性、樹脂含浸性に優れ、ＳＭＣ成形時における流動性に優れ、ＳＭＣ成形後における機械特性に優れた、ＳＭＣ用途の炭素繊維束を提供せんとするものである。  【解決手段】  本発明の炭素繊維束は、スチレン溶解性が２０〜７０重量％であるサイジング剤が付着した、室温２５℃におけるドレープ値が１５〜２５ｃｍ、束断面の扁平率（幅／厚み）が１０〜６０の範囲内にある炭素繊維束である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレン溶解性が２０〜７０重量％であるサイジング剤が付着した、室温２５℃におけるドレープ値が１５〜２５ｃｍ、束断面の扁平率（幅／厚み）が１０〜６０である炭素繊維束。
【請求項２】
フィラメント数が１００００〜５００００本である請求項１記載の炭素繊維束。
【請求項３】
長さ方向の繊維長が１０〜６０ｍｍにカットされた請求項１乃至２のいずれか記載の炭素繊維束。
【請求項４】
分子中に不飽和基を有する反応性ウレタン樹脂を含むサイジング剤が付着した、請求項１乃至３記載のいずれか記載の炭素繊維束。
【請求項５】
サイジング剤付着量が炭素繊維１００重量部に対して、０．３〜３．０重量部である請求項１乃至４記載のいずれか記載の炭素繊維束。
【請求項６】
シートモールディングコンパウンド用である請求項１乃至５のいずれか記載の炭素繊維束。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートモールディングコンパウンドの加工性および機械的特性に優れた炭素繊維束に関するものである。さらに詳しくは、シートモールディングコンパウンド作製時における束のカット性、分散性、樹脂含浸性、シートモールディングコンパウンド成形時における流動性、シートモールディングコンパウンド成形後における機械特性に優れた炭素繊維束に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣと称す）は、よく知られているように、生産性が高く、設計自由度が高いことなどの理由により、自動車産業用途や一般産業用途などで広く使用されてきた。これらのＳＭＣにおける強化繊維としては、これまで主にガラス繊維が用いられており、ガラス繊維のＳＭＣ用途に適した表面処理剤が開示されている（特許文献１，２参照）。こうした中、市場のＳＭＣに対するニーズは、高強度化、高弾性化あるいは軽量化といった特性を求めてきているが、従来のガラス繊維ではこれらに対応することが出来ないので、強化繊維として炭素繊維を用いることが必要である。しかしながら、ガラス繊維と炭素繊維では、繊維の強度および弾性率、単糸径、あるいは繊維表面の構造などが異なるため、ガラス繊維での技術をそのまま炭素繊維に流用することは出来ない。従って、炭素繊維を強化繊維としたＳＭＣにおいては、例えば、炭素繊維に適したサイジング剤などの種々の設計などを行う必要がある。
【０００３】
また、一般的に、ＳＭＣにおける強化繊維は、それを数〜数十ｍｍにカットして用いることから、同じく強化繊維をカットして用い、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化熱可塑性樹脂複合材料（以下、ＦＲＴＰと称す）におけるチョップドストランドと同じように扱われる場合がある。炭素繊維チョップドストランドの例として、サイジング剤としてウレタン樹脂を用いることが開示されている（特許文献３，４参照）。しかしながら、ＳＭＣとＦＲＴＰでは、用いられるマトリックス樹脂の特性が異なることに加え、その成形方法も全く異なることから、おのずと炭素繊維束に求められる特性も異なり、ＳＭＣとＦＲＴＰのそれぞれに適した炭素繊維束を設計する必要がある。上記の技術はいずれもＦＲＴＰに適したものであり、ＳＭＣに適したものであるとは言えない。
【０００４】
すなわち、ＳＭＣシートを作製する際の炭素繊維束のカット性、炭素繊維束の分散性、炭素繊維束内への樹脂含浸性、ＳＭＣを成形する際の炭素繊維束の流動性、ＳＭＣ成形後の成形物の機械特性を満足する炭素繊維束はいまだ見出されていないのが現状である。
【特許文献１】特許第３３８９０２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３６２４９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６５８４９号公報
【特許文献４】特開平１０−１８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ＳＭＣシート作製時における炭素繊維束のカット性、分散性、樹脂含浸性に優れ、またＳＭＣ成形時における流動性に優れ、さらにＳＭＣ成形後における機械特性にも優れた、ＳＭＣ用途の炭素繊維束を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の炭素繊維束は、かかる課題を解決するために、次の構成を有する。すなわち、スチレン溶解性が２０〜７０重量％であるサイジング剤が付着した、室温２５℃におけるドレープ値が１５〜２５ｃｍ、束断面の扁平率（幅／厚み）が１０〜６０である炭素繊維束である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の炭素繊維束は、ＳＭＣシート作製時における束のカット性、分散性、樹脂含浸性に優れ、またＳＭＣ成形時における流動性に優れ、さらにＳＭＣ成形後における曲げ強度などの機械特性にも優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、スチレン溶解性が２０〜７０重量％であるサイジング剤が付着した、室温２５℃におけるドレープ値が１５〜２５ｃｍ、束断面の扁平率（幅／厚み）が１０〜６０である炭素繊維束を得たところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである（なお、スチレン溶解性、ドレープ値、扁平率についての本発明における測定方法は後述する通りである）。
【０００９】
一般的に、ＳＭＣなどカット糸に樹脂を含浸して成るシート状物を利用して、カット糸を成形物の金型端部まで流動させて成形する方法においては、カット糸の特性・形態が重要である。特に、最近はフィラメント数の多い炭素繊維束が使用されており、カット糸に毛羽などがないこと、カット糸の束内および束間に樹脂が含浸すること、成形時には束の形態を保ったままで流動することなどの特性・形態を満足する炭素繊維束のカット糸が必要である。本発明者らは、これらの特性・形態を満足する炭素繊維束を検討した結果、炭素繊維に付着したサイジング剤のスチレン溶解性、炭素繊維束の束硬さ（ドレープ値）および束断面の扁平率を特定することで、かかる課題を解決できることがわかった。この理由は明確ではないが、サイジング剤のスチレン溶解性はマトリックス樹脂の炭素繊維束内への含浸性を、炭素繊維の束硬さ（ドレープ値）はカット時の毛羽発生抑制、炭素繊維束間の樹脂含浸性および成形時の束形態保持による流動性を、束断面の扁平率は多フィラメント糸でのカット性、樹脂含浸性を制御するものと考えており、これらパラメータを満足することで初めて高い品位の成形物が得られ、かつ高い機械特性および該特性のバラツキ低減を発現できる。
【００１０】
本発明の炭素繊維束は、それに付着したサイジング剤のスチレン溶解性が２０〜７０重量％であることが好ましい。ＳＭＣ用途のマトリックス樹脂として用いられている、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂などのラジカル重合系樹脂には、スチレンモノマーに代表される重合性モノマーが数十重量％含まれるため、この重合性モノマーに余りに溶解しやすいサイジング剤では、成形時にサイジング剤が樹脂中に拡散し、炭素繊維束としての収束性の機能を失い十分に流動しない場合があり、さらには本来の接着強度を発現しない場合もある。上記の範囲であるとサイジング剤が成形時に炭素繊維表面に残存するために、炭素繊維束の収束性が維持され、成形中の樹脂流動により炭素繊維束が十分に流動し、束から単繊維へのばらけによる毛玉など塊状発生も抑えられるため、成形時のボイド生成が少なく、成形板表面が平滑性に優れ高品位で、高い機械強度を発現できる炭素繊維強化複合材料が得られる。また、成形後も前記サイジング剤成分が炭素繊維表面に残存し得るために、さらに接着強度の高い成形品を得ることができる。
【００１１】
スチレン溶解性が２０重量％未満の場合、成形時の炭素繊維束の流動は十分なものの、炭素繊維束の収束性が強いため束内へのマトリックス樹脂含浸が阻害され、ボイドあるいは樹脂含浸不良の要因となり、得られた成形物では高い機械特性が発現しない可能性があり、７０重量％を超えると、束内へのマトリックス樹脂含浸は良好なものの、炭素繊維束が十分に流動せず、かつ単繊維にばらけやすいため、品位の高い炭素繊維強化複合材料が得られない場合がある。さらに好ましくは２０〜５０重量％である。
【００１２】
ＳＭＣなどで用いられる炭素繊維束は、ギロチンカッターや、ロービングカッター等のロータリー式カッターなどを用いてカットされるが、その炭素繊維束をカットする時の特性、すなわちカット性を評価する指標としては、これまで適当なものがなく、人間の感性でカット性の良し悪しを判断するものに限られてきた。そこで、本発明者らは、炭素繊維束のカット性を表す指標として、ドレープ値が最適であることを見出した。一般的に、ドレープ値は炭素繊維束等の硬さの尺度を表す指標として用いられるが、ドレープ値が小さい、すなわち炭素繊維束の束硬さが柔らかい場合、カット時に束から単繊維へのばらけが発生し、ロータリー式カッターでは毛羽が発生しカッター刃に巻き付いたり、ギロチンカッターではカット時にカット面がずれてミスカットを誘発したりする場合がある。ドレープ値が十分大きい、すなわち炭素繊維束の束硬さが十分に硬い場合、これらの問題は解決される。本発明の炭素繊維束は、室温２５℃におけるドレープ値が１５〜２５ｃｍの範囲内にあると、炭素繊維の束硬さが十分となり、好ましい。
【００１３】
本発明の炭素繊維束は、長さ方向と垂直な方向に切断した時の束断面の扁平率（幅／厚み）が１０〜６０の範囲内にあることが好ましい。扁平率が１０未満の場合、ＳＭＣシート作製時において、炭素繊維束同士の重なり部に空間ができやすくなり、その空間に樹脂が溜まるため、ＳＭＣ成形後の機械特性において、その溜まった樹脂部分が破壊の開始点となり強度等を著しく低下させる。一方、扁平率が６０を超える炭素繊維束は、逆に炭素繊維束同士の重なり部が密となり空間が小さくなるため、ＳＭＣシート作製時の樹脂含浸工程において、束間へのマトリックス樹脂含浸が阻害され、樹脂含浸不良の要因となり、得られた成形物では高い機械特性が発現しない場合がある。
【００１４】
さらに、本発明の炭素繊維束は、１００００〜５００００本の炭素繊維フィラメントからなることが好ましい。フィラメント数が１００００本より少ないと、ＳＭＣ成形時に束形状が曲がったりするため炭素繊維束が十分に流動せず、成形物の機械特性も低下する場合がある。加えて、フィラメント数が１００００本より少ない炭素繊維束は、製造コストが高くなることからも好ましくない。一方で、フィラメント数が５００００本より多いと、束内へのマトリックス樹脂含浸が阻害され樹脂含浸不良の要因となり、得られた成形物では高い機械特性が発現しない場合がある。加えて、フィラメント数が５００００本より多い炭素繊維束は、炭素繊維束同士の重なりにより、厚さ方向のクリンプが大きくなり、結果としてＳＭＣ成形後の成形物の機械特性を低下させる場合がある。
【００１５】
さらに、本発明の炭素繊維束は、長さ方向に１０〜６０ｍｍ長にカットして使用することが好ましい。１０ｍｍ〜３０ｍｍ長にカットされていることがさらに好ましい。１０ｍｍより短いと補強効果が低下する傾向にあり、一方６０ｍｍより長いと成形時の炭素繊維束の流動性が低くなり賦形性が悪くなることがある。カットの手段としては、ギロチンカッターや、ロービングカッター等のロータリー式カッターなど公知の方法によりカットすることができる。
【００１６】
本発明の炭素繊維束に付着したサイジング剤は、分子中に不飽和基を有する反応性ウレタン樹脂を含むことが好ましい。さらに詳しくは、分子中にビニル基を含み、かつ分子の両端に水酸基を有する化合物類とイソシアネート類の反応により製造される水溶性、あるいは水分散可能な反応性ウレタン樹脂を含むことが好ましい。
【００１７】
従来、炭素繊維束のサイジング剤としては、エポキシ樹脂を主成分とする化合物あるいは混合物が広く用いられてきた。しかしながら、エポキシ樹脂はスチレン溶媒に溶けやすいため、本発明に規定するスチレン溶解性の範囲を満たすことができない場合がある。その他、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等の熱硬化性樹脂をサイジング剤の主成分として用いた化合物の場合も同様の問題がある。
【００１８】
一方、ＦＲＴＰ用途のサイジング剤として、従来ポリアミド樹脂やウレタン樹脂などを主成分とした化合物あるいは混合物が用いられており、これらは比較的スチレン溶媒に溶けにくい傾向があることから、スチレン溶解性の範囲を満たす化合物も存在する。しかしながら、上記の化合物は、ＳＭＣ用途のマトリックス樹脂である不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂との化学反応性を持っていないため、マトリックス樹脂とは物理的な絡み合いや、相溶性によって接着が維持されるものの、その接着は弱く、機械特性も低下する。
【００１９】
本発明における分子中に不飽和基を有する反応性ウレタン樹脂は、例えば分子中にビニル基を含み、かつ分子の両端に水酸基を有する化合物とイソシアネート類から、常法により得ることが出来る。分子中にビニル基を含み、かつ分子の両端に水酸基を有する化合物としては、例えばポリアルキレングリコールのモノ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンのモノ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールのモノ（メタ）アクリレートやビスフェノールＡとグリシジルメタアクリレートとの反応物、フマル酸とエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類との反応物などが挙げられる。イソシアネート類としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどを挙げることができる。
【００２０】
分子中にビニル基を含み、かつ分子の両端に水酸基を有する化合物類とイソシアネート類の反応により製造される水溶性、あるいは水分散可能な反応性ウレタン樹脂の具体例としては、第一工業製薬（株）製スーパーフレックスＲ−５０００、Ｒ−５００２、Ｒ−５１００などを挙げることができる。
【００２１】
さらに、本発明における分子中に不飽和基を有する反応性ウレタン樹脂には、不飽和ポリウレタンアクリレート等の不飽和ポリウレタン化合物も含まれる。不飽和ポリウレタン化合物としては、特に末端不飽和基がアクリレート基およびメタクリレート基である化合物が好ましく、フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート化合物、フェニルグリシジルエーテルアクリレートイソホロンジイソシアネート化合物、フェニルグリシジルエーテルアクリレートトリレンジイソシアネート化合物、グリセリンジメタクリレートヘキサメチレンジイソシアネート化合物、グリセリンジメタクリレートイソホロンジイソシアネート化合物、グリセリンジメタクリレートトリレンジイソシアネート化合物、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート化合物、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネート、ペンタエリスリトールトリアクリレートトリレンジイソシアネート化合物、トリアリルイソシアネート化合物などを挙げることができる。
【００２２】
不飽和ポリウレタン化合物の末端不飽和基がアクリレート基およびメタクリレート基である化合物の具体例としては、共栄社化学（株）製ＡＨ−６００、ＡＩ−６００、ＡＴ−６００、ＵＡ−１０１Ｈ、ＵＡ−１０１Ｉ、ＵＡ−１０１Ｔ、ＵＡ−３０６Ｈ、ＵＡ−３０６Ｉ、ＵＡ−３０６Ｔなどを挙げることができる。
【００２３】
上記反応性ウレタン樹脂の一種類を選定して単独で用いても、反応性ウレタン樹脂以外の化合物を含んでいてもよく、接着性向上のために各種エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などを添加することができる。反応性ウレタン樹脂以外の化合物の添加量は特に限定されないが、サイジング剤のスチレン溶解性、炭素繊維束のドレープ値等の機能を低下させない範囲で、上記反応性ウレタン樹脂１００重量部に対し、１００重量部以下が好ましい。
【００２４】
また、本発明の炭素繊維束は、サイジング剤付着量が炭素繊維１００重量部に対して、０．３〜３．０重量部であるであることが好ましい。０．３重量部未満の場合、炭素繊維束のカット時に束の形態を保つことができず単繊維にばらけやすいため、品位の高い成形物が得られない場合があり、かつ、成形物においてマトリックス樹脂との優れた接着性を発現するには不十分な場合がある。３．０重量部を超えると、炭素繊維束の収束性が強いため、束内へのマトリックス樹脂含浸が阻害され、ボイドあるいは樹脂含浸不良の要因となり、得られた成形物では高い機械特性が発現しない可能性がある。より好ましくは０．５〜２．０重量部である。
【００２５】
本発明に用いられる炭素繊維は、レーヨン、ポリアクリロニトリル、ピッチなどの繊維を炭素化した繊維、あるいはそれらをさらに高温で熱処理した黒鉛化繊維が主として用いられる。中でも、高強度な炭素繊維が得られやすいポリアクリロニトリル繊維を用いるのが好ましい。
【００２６】
本発明の炭素繊維束は、そのストランド強度が４ＧＰａ以上７ＧＰａ以下、好ましくは４．５ＧＰａ以上６．５ＧＰａ以下、ストランド弾性率が２００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下であることが、特に構造材として好適である。
【００２７】
なお、該ストランド強度は、束状の炭素繊維あるいは黒鉛化繊維に下記組成の樹脂を含浸させ、１３０℃で３５分間硬化させた後、ＪＩＳ  Ｒ−７６０１に規定する引張試験方法に従って求めることができる。
（樹脂組成）
・脂環式エポキシ樹脂（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−シクロヘキシル−カルボキシレート）                １００重量部
・３フッ化ホウ素モノエチルアミン                          ３重量部
・アセトン                                                ４重量部
また、ストランド弾性率は、上記ストランド強度測定方法と同様の方法で引張試験を行い、荷重−伸び曲線の傾きから求めることができる。
【００２８】
本発明の炭素繊維束は、請求項記載の特定のパラメータを満足するため、サイジング剤付与工程以下を次のように製造することが望ましい（ただし、必ずしも以下の方法に限られるものではない）。すなわち、サイジング剤はスチレン溶解度が本発明に挙げる特定の範囲を満たすものを選択し、また、室温２５℃におけるドレープ値および束断面の扁平率が本発明に挙げる特定の範囲を満たすような製造条件、例えばサイジング剤乾燥時の乾燥張力や乾燥温度等を選択することが望ましい。また、使用する炭素繊維束のフィラメント数は１００００〜５００００本であることが好ましい。
【００２９】
上記の手順により製造された炭素繊維束に、マトリックス樹脂に硬化剤、増粘剤、内部離型剤等を混合してなる樹脂ペーストを、含浸せしめることにより炭素繊維強化ＳＭＣシートを得ることができる。マトリックス樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂などのラジカル重合系樹脂から選択することが好ましい。また、本発明では、ＳＭＣシート作製時において、必要に応じて所定の添加剤を加えることも可能であり、例えば充填剤等を樹脂ペーストに添加することが可能である。
【００３０】
ＳＭＣシート作製方法としては、まず、樹脂ペーストをドクターブレード等を用いて離型フィルム上に塗布する。離型フィルムとしては、例えばポリプロピレン製のものを用いることができる。さらに、炭素繊維束に樹脂ペーストを含浸せしめるときは、炭素繊維束は長さ方向の繊維長が１０〜６０ｍｍであることが好ましく、その付与方法としては、樹脂ペーストに対してムラなく均一に分散されるように、所定量を散布等することが好ましい。次に、炭素繊維束の散布の後、樹脂ペーストを塗布した離型フィルム同士を貼り合わせ、間に炭素繊維束を挟み込むことにより簡易的にシートを得ることができる。得られたシートを所定時間加温（例えば、４０℃にて２４時間）することにより、樹脂が増粘化され、炭素繊維強化ＳＭＣシートを得ることができる。
【００３１】
さらに、ＳＭＣシートを、例えば加熱型プレス成型機の金型にチャージして、所定圧力、温度、時間の条件により硬化せしめ、目的とするＳＭＣを得ることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、特にこれに限定されるというものではない。各実施例の評価結果は表１にまとめて示す。
＜スチレン溶解性測定方法＞
サイジング剤が付着した炭素繊維束３±０．２ｇ（Ｗ１）を秤量し、室温条件下でスチレン溶媒１００ｃｃ中に１時間浸漬させた。スチレン溶媒から炭素繊維束を取り出し、１００℃、１時間乾燥させたのち、スチレン溶媒に溶解しないサイジング剤成分が残存した炭素繊維束の重量（Ｗ２）を秤量した。次に、これを窒素ガスが５０リットル／分の速度で流されている、４５０℃に設定した容量１２０ｃｍ３の電気炉に入れ、１５分ほど加熱して完全に熱分解させた。しかる後、乾燥した窒素ガスが２０リットル／分の速度で流されている容器に移し、１５分間冷却した後の重量（Ｗ３）を秤量した。測定数はｎ＝５とし、下式により算出された値の平均値をスチレン溶解性（重量％）とした。
【００３３】
スチレン溶解性（重量％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／（Ｗ１−Ｗ３）×１００
＜ドレープ値測定方法＞
室温２５℃において、炭素繊維束を３０ｃｍの長さに切断し、その一端部を四角柱の上面に片持ち支持の状態で固定した。このとき、炭素繊維束が四角柱の側面に対して直角になるように、かつ、上方から見て四角柱の側面からもう一端の炭素繊維束の先端までの長さが２５ｃｍ突き出るようにした。四角柱の側面と垂れ下がった炭素繊維束の先端とがなす最も近い距離を測定し、測定本数はｎ＝５とし、平均値をドレープ値（ｃｍ）とした。
【００３４】
＜扁平率測定方法＞
束断面の扁平率は、カット後の炭素繊維束の束厚みに対する束幅の比、すなわち、幅／厚みとして表した。ロータリー式カッターを用いて、カット速度１０ｍ／分にて長さ２５ｍｍにカットした炭素繊維束の中央部の束幅および束厚みを、それぞれ高精度レーザー光変位計（本実施例においては、オムロン（株）製、Ｚ３００を使用）を用いて測定した。測定本数はそれぞれｎ＝１０とし、平均値を用いて束断面の扁平率を算出した。
＜ＳＭＣ成形方法＞
マトリックス樹脂としてビニルエステル樹脂（ダウ・ケミカル（株）製、デラケン７９０）を１００重量部、硬化剤としてｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、パーブチルＺ）を１重量部、内部離型剤としてステアリン酸亜鉛（堺化学工業（株）製、ＳＺ−２０００）を２重量部、増粘剤として酸化マグネシウム（協和化学工業（株）製、ＭｇＯ＃４０）を４重量部用いて、それらを十分に混合撹拌し、樹脂ペーストを得た。樹脂ペーストをドクターブレードを用いて、ポリプロピレン製の離型フィルム上に、単位面積あたりの重量が４００ｇ／ｍ２になるように塗布した。その上から、長さ２５ｍｍにカットされた炭素繊維束を均一に落下、散布した。さらに、樹脂ペーストを単位面積あたりの重量が４００ｇ／ｍ２になるように塗布したもう一方のポリプロピレンフィルムとで樹脂ペースト側を内にして挟んだ。炭素繊維のＳＭＣシートに対する含有量は５０重量％とした。得られたシートを４０℃にて２４時間静置することにより、樹脂ペーストを十分に増粘化させて、炭素繊維強化ＳＭＣシートを得た。
【００３５】
次に、得られたＳＭＣシートを、チャージ率（金型を上から見たときの金型面積に対するＳＭＣシートの面積の割合）を５０％となるように金型にチャージし、加熱型プレス成型機により、５８８．４ｋＰａの加圧下、１５０℃×５分間の条件により硬化せしめ、３０ｃｍ×３０ｃｍ×３ｍｍの平板状のＳＭＣを得た。
【００３６】
＜機械特性評価方法＞
得られた平板状のＳＭＣより、長さ１３０±１ｍｍ、幅２５±０．２ｍｍの曲げ強度試験片を切り出した。ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０に規定する試験方法に従い、３点曲げ試験冶具（圧子径１０ｍｍ、支点径１０ｍｍ）を用いて支持スパンを１００ｍｍに設定し、クロスヘッド速度５．３ｍｍ／分で曲げ強度を測定した。なお、本実施例においては、試験機としてインストロン（登録商標）万能試験機４２０１型を用いた。測定した試験片の数はｎ＝５とし、平均値を曲げ強度とした。
【００３７】
曲げ強度試験後の破断面の走査型電子顕微鏡による観察（以下ＳＥＭ観察と称す）を行い、炭素繊維表面へのマトリックス樹脂の付着状態により、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性を評価した。炭素繊維表面の約５０％以上を樹脂が覆っている状態を良好（○）、炭素繊維表面の約１０％以上約５０％未満を樹脂が覆っている状態を可（△）、炭素繊維表面の約１０％未満しか樹脂が覆っていない状態を不良（×）と判定した。
【００３８】
さらに、曲げ強度試験片の断面を光学顕微鏡で観察することにより、炭素繊維束内および束間への樹脂含浸状態の評価を行った。炭素繊維束内および束間それぞれ、未含浸部が全く観察されない状態を良好（○）、僅かな未含浸部が観察された状態を可（△）、未含浸部が観察された状態を不良（×）と判定した。また、同時に樹脂が溜まった部分の有無を確認した。
（実施例１）
実質的に無撚りの未サイジングの炭素繊維束（単繊維径７μｍ、２４０００フィラメント、引張強度５．０ＧＰａ、引張弾性率３００ＧＰａ）を、樹脂成分が２．０重量％になるように反応性ウレタン樹脂エマルジョン（第一工業製薬（株）製、スーパーフレックス−Ｒ５０００）を精製水で希釈したサイジング剤母液に連続的に浸漬させて炭素繊維にサイジング剤を付与し、乾燥張力６００ｇ／ｄｔｅｘのもと、１５０℃のホットローラと２００℃の乾燥炉で乾燥し水分を除去した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００３９】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００４０】
ドレープ値は２０ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は３２であった。
【００４１】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、４７０ＭＰａと非常に高い曲げ特性が得られた。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約６０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束内および束間への未含浸部は全く観察されなかった。
（実施例２）
サイジング剤の樹脂成分を、反応性ウレタン樹脂エマルジョン（第一工業製薬（株）製、スーパーフレックス−Ｒ５０００）と脂肪族エポキシ樹脂（ナガセケムテックス（株）製、デナコールＥＸ５１２）との混合化合物（樹脂成分混合比：７０／３０）に変更し、サイジング剤母液濃度を２．４重量％にした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００４２】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、４３重量％であった。
【００４３】
ドレープ値は１７ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は３０であった。
【００４４】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、４８５ＭＰａと非常に高い曲げ特性が得られた。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約７０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束内および束間への未含浸部は全く観察されなかった。
【００４５】
（実施例３）
サイジング剤母液濃度を５．６重量％にした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は３．２重量％であった。
【００４６】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００４７】
ドレープ値は２４ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は２８であった。
【００４８】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、４２５ＭＰａと高い曲げ特性が得られた。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約５０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束間への未含浸部は観察されなかったが、束内に未含浸部が若干観察された。
（実施例４）
フィラメント数を６００００フィラメントにした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００４９】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００５０】
ドレープ値は２０ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は３１であった。
【００５１】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、４１０ＭＰａと高い曲げ特性が得られた。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約６０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束間への未含浸部は観察されなかったが、束内に未含浸部が若干観察された。
（比較例１）
サイジング剤の樹脂成分を、ビスフェノールＡエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、エピコート８２８）をノニオン系の界面活性剤２０重量％で乳化させた水性エマルジョンに変更した以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００５２】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、８０重量％であった。
【００５３】
ドレープ値は１９ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は３３であった。
【００５４】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、３７５ＭＰａと各実施例に比べ低い曲げ強度であった。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面にマトリックス樹脂の付着はほとんど認められなかった。断面観察の結果、束内および束間への未含浸部は全く観察されなかった。
（比較例２）
サイジング剤の樹脂成分を、非反応性ウレタン樹脂エマルジョン（第一工業製薬（株）製、スーパーフレックス−３００）に変更した以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００５５】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、１８重量％であった。
【００５６】
ドレープ値は２０ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は２６であった。
【００５７】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、３３５ＭＰａと実施例に比べ低い曲げ強度であった。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面にマトリックス樹脂の付着はほとんど認められなかった。断面観察の結果、束間への未含浸部は観察されなかったが、束内に未含浸部が観察された。
（比較例３）
サイジング剤母液濃度を０．５重量％にした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は０．２重量％であった。
【００５８】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００５９】
ドレープ値は１２ｃｍであり、カット時に毛羽の発生、および束から単繊維へのばらけが５割程度観察され、カット性は不良であった。カット後の束断面の扁平率は３６であった。
【００６０】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、３６０ＭＰａと実施例に比べ低い曲げ強度であった。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約３０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。また、断面観察の結果、束内および束間への未含浸部は全く観察されなかった。
（比較例４）
サイジング剤乾燥工程でホットローラを省いた以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００６１】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００６２】
ドレープ値は２０ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は８であった。
【００６３】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、３７５ＭＰａと実施例に比べ低い曲げ強度であった。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約５０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束内および束間への未含浸部は全く観察されなかったが、実施例と比して、大きな樹脂が溜まった部分が観察された。
（比較例５）
サイジング剤乾燥工程で乾燥張力を１００ｇ／ｄｔｅｘとした以外は、実施例１と同様にして炭素繊維束を作製した。サイジング剤付着量は１．２重量％であった。
【００６４】
炭素繊維束に付着したサイジング剤のスチレン溶解性は、３２重量％であった。
【００６５】
ドレープ値は１８ｃｍであり、カット時の毛羽および単繊維へのばらけはなく、カット性は良好であった。カット後の束断面の扁平率は６５であった。
【００６６】
ＳＭＣ成形物の曲げ強度は、３０５ＭＰａと実施例に比べ低い曲げ強度であった。破断面のＳＥＭ観察では、炭素繊維表面の約６０％にマトリックス樹脂の付着が認められた。断面観察の結果、束間への未含浸部が観察され、その未含浸部分では必然的に束内へも未含浸であり、マトリックス樹脂を含まないドライな炭素繊維束が観察された。
【００６７】
【表１】
2006144168.tif 000002