(57)【要約】本発明は、マトリックス樹脂との接着性に優れ、且つ耐水性に優れた皮膜を繊維上に形成することができる繊維用処理剤を提供することを課題とする。本発明により、水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドとを含む繊維用処理剤が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドとを含む繊維用処理剤。
【請求項２】
非水溶性ポリアミドが、６−ナイロン、６６−ナイロン、６１０−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、６／６６共重合ナイロン、６／６１０共重合ナイロン、６／１１共重合ナイロン、６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１共重合ナイロン、６／６６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１／１２共重合ナイロン、６／６６／６１０／１１／１２共重合ナイロン、ダイマー酸系ポリアミド樹脂、ナイロン系エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項１に記載の繊維用処理剤。
【請求項３】
前記分散された非水溶性ポリアミドの平均粒子径が０．０５〜２０μｍである請求項１または２に記載の繊維用処理剤。
【請求項４】
水溶性ポリアミドが、分子鎖中に第３級アミン成分を含有する水溶性ポリアミドまたは分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を含有する水溶性ポリアミドである請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
【請求項５】
非水溶性ポリアミドと水溶性ポリアミドのガラス転移温度の差が１００℃以内である請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維用処理剤であって、該繊維用処理剤を乾燥して得られる皮膜が耐水性である、繊維用処理剤。  
【請求項７】
繊維用処理剤が炭素繊維用処理剤である請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
【請求項８】
非水溶性ポリアミドが分散された水性分散液中に、７０℃以下の条件で水溶性ポリアミドを添加する工程を含む繊維用処理剤の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の繊維用処理剤により処理された炭素繊維。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の繊維用処理剤により２００℃以下の温度で炭素繊維を処理する工程を含む、繊維用処理剤で処理された炭素繊維の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有する、炭素繊維複合化材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維用処理剤および当該繊維用処理剤で処理して得られる炭素繊維及び当該炭素繊維を含む炭素繊維複合化材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維には多くの種類があり、その用途も家庭用衣料から宇宙科学の分野に到るまで千差万別であり、さまざまな形態で産業の発展に貢献している。例えば、繊維を大別すると、植物や動物から得られる天然繊維、有機化学物質を合成して得られる合成繊維、半合成繊維、再生繊維などの有機繊維；アクリル繊維またはピッチなどを原料として、高温で炭化して製造された炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、岩石繊維などの無機繊維が知られている。【０００３】
これらの中でも、特に炭素繊維は、軽量で高強度、高弾性な力学的性質を持つため、マトリックス樹脂と複合させて繊維強化複合材料として用いられている。【０００４】
炭素繊維は、通常、径が数ミクロンのモノフィラメントから構成されているが、伸度が小さい繊維であるため機械的摩擦等などによって毛羽が発生しやすく、取り扱いが問題となることが多いことから、一般に繊維用処理剤によりサイジング処理を施して使用される（特許文献１および２参照）。繊維用処理剤は炭素繊維の収束性を高めるだけではなく、繊維用処理剤によりサイジング処理を行うことで、炭素繊維、あるいは炭素繊維束の物理的特性を向上させることができる場合がある。また、炭素繊維表面に存在する処理剤を通じて、マトリックス樹脂との相溶性を高め、マトリックス樹脂と炭素繊維の界面の接着性を高めることもできる。【０００５】
炭素繊維と複合化させるマトリックス樹脂としては、大きくは熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂に大別されるが、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする場合の方が、熱硬化性樹脂と比較して高靭性の複合化材料を得やすい他、熱処理による加工性が優れるため、利用価値が大きい。【０００６】
このような熱可塑性樹脂との相溶性を高める繊維用処理剤としては、ポリアミドをベースとしたものが挙げられ、ポリアミド系の繊維用処理剤で処理された炭素繊維はポリアミドやポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート等の各種の熱可塑性樹脂との相溶性に優れる。【０００７】
このようなポリアミド系の繊維用処理剤としては、水溶性ポリアミドを用いた例がある（特許文献３、４，５参照）。これらの処理剤は、水に対して優れた溶解性を示すほか、炭素繊維の形状を整えるのに十分な収束性をもたらし、炭素繊維束を水中に均一に分散させることができるため、例えば、コンクリート等の無機系マトリックススラリー中に炭素繊維を均一分散させるのに好適に用いることができる。しかしながら、水溶性ポリアミドは本来、水に溶解する性質をもっているため、空気中での吸湿量が非水溶性の一般的なポリアミドより大きく、経時的に炭素繊維束の表面にべとつきが生じ、炭素繊維束の加工性を悪化させるおそれがある。また、マトリックス樹脂と炭素繊維束を接着させて複合材料を成形した際に、処理剤が吸湿した水分による影響で層間剥離が起こりやすく、成形品の強度、曲げ弾性等の機械的特性や耐久性が悪化する場合があり、水や空気と接触しやすい用途においては使用できる範囲が限定される場合があった。【０００８】
これらの水溶性ポリアミドの耐水性を改良するため、ブロックイソシアネート等の硬化剤を用いて水溶性ポリアミドの架橋を行って水不溶化をしたり(特許文献５参照)、水溶性ポリアミドが自己架橋により水不溶化するまで加熱処理を行う方法（特許文献６参照）も知られてはいる。しかしながら、架橋を行う方法では、マトリックス樹脂と水素結合を行うことで接着性の向上に寄与する炭素繊維界面に存在する官能基（カルボキシル基やアミノ基、水酸基など）が反応し、このために当該官能基の機能が低下して、接着性が低下してしまうおそれがある。また、加熱処理を行う方法も、ポリアミドやマトリックス樹脂を熱劣化させる懸念がある。【０００９】
一方、水に不溶な共重合ナイロン等のポリアミドを粒子状に水に分散させ、ポリアミド系樹脂水性分散液として、繊維用処理剤として用いる例も知られている。（特許文献７参照）
このような水不溶型のポリアミド系樹脂（非水溶性ポリアミド）を水性分散液として、繊維用処理剤として用いた場合、水溶性ポリアミドを処理剤とした場合と比較して、耐水性が優れることから、水溶性ポリアミドに不適であった使用用途に適用することができる。【００１０】
また、ポリアミド系樹脂水性分散液タイプのものを繊維用処理剤として使用した場合、水溶性ポリアミドなどの溶液タイプのものを使用する場合と比較して、炭素繊維の表面あるいは炭素繊維束の空隙に、しっかりと樹脂を固着させることができるため、炭素繊維または炭素繊維束の耐熱性や物理的特性を大幅に向上させることが可能となることから、最近、特に水性分散液タイプの繊維用処理剤を求める声がよく聞かれるようになっている。【００１１】
但し、水に不溶な共重合ナイロン等のポリアミドを用いた場合、一般的に、水溶性ポリアミドを用いた場合と比べて、樹脂の結晶性が強いこともあり、マトリックス樹脂に対しての接着力がやや弱く、接着力の改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２１４３３４号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０１６４号公報
【特許文献３】WO２００３／０１２１８８号公報
【特許文献４】特開２０１２−４１６５８号公報
【特許文献５】特開２００１−３４７６０２号公報
【特許文献６】特開昭６０−２２１３４６号公報
【特許文献７】特開２００５−１０５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、マトリックス樹脂との接着性に優れ、且つ耐水性に優れた皮膜を繊維上に形成することができる繊維用処理剤を提供することである。また、本発明の目的は、前記繊維用処理剤で処理された炭素繊維及び当該炭素繊維を含有する炭素繊維複合化材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記した目的を達成するために鋭意研究を重ねてきた結果、水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドを含む繊維用処理剤がマトリックス樹脂との接着性に優れ、且つ耐水性に優れた皮膜を繊維上に形成しうることを見出した。また、処理された炭素繊維とマトリックス樹脂からは機械的特性が良好な炭素繊維複合化材料が得られることを見出し、さらに改良を重ねて本発明を完成した。【００１５】
すなわち、本発明は、例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項１．
水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドとを含む繊維用処理剤。
項２．
非水溶性ポリアミドが、６−ナイロン、６６−ナイロン、６１０−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、６／６６共重合ナイロン、６／６１０共重合ナイロン、６／１１共重合ナイロン、６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１共重合ナイロン、６／６６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１／１２共重合ナイロン、６／６６／６１０／１１／１２共重合ナイロン、ダイマー酸系ポリアミド樹脂、ナイロン系エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種である項１に記載の繊維用処理剤。
項３．
前記分散された非水溶性ポリアミドの平均粒子径が０．０５〜２０μｍである項１または２に記載の繊維用処理剤。
（なお、下に詳述するように、レーザー回折式粒度分布測定法によっては、水溶性ポリアミドの粒子径測定はできないので、本発明の繊維用処理剤に含まれるポリアミドについてレーザー回折式粒度分布測定法により平均粒子径を求めれば、それは本発明の繊維用処理剤において分散された非水溶性ポリアミドの平均粒子径を表す。従って、当該項３に記載の繊維用処理剤は「項１または２に記載の繊維用処理剤であって、当該繊維用処理剤に分散されたポリアミドの平均粒子径が０．０５〜２０μｍである、繊維用処理剤」と換言できる。）
項４．
水溶性ポリアミドが、分子鎖中に第３級アミン成分を含有する水溶性ポリアミドまたは分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を含有する水溶性ポリアミドである項１〜３のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
項５．
非水溶性ポリアミドと水溶性ポリアミドのガラス転移温度の差が１００℃以内である項１〜４のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
項６．
項１〜５のいずれか１項に記載の繊維用処理剤であって、該繊維用処理剤を乾燥して得られる皮膜が耐水性である、繊維用処理剤。  
項７．
繊維用処理剤が炭素繊維用処理剤である項１〜６のいずれか１項に記載の繊維用処理剤。
項８．
非水溶性ポリアミドが分散された水性分散液中に、７０℃以下の条件で水溶性ポリアミドを添加する工程を含む繊維用処理剤（好ましくは、項１〜７のいずれかに記載の繊維用処理剤）の製造方法。
項９．
請求項１〜７のいずれかに記載の繊維用処理剤により処理された炭素繊維。
項１０．
項１〜７のいずれかに記載の繊維用処理剤により２００℃以下の温度で炭素繊維を処理する工程を含む、繊維用処理剤で処理された炭素繊維の製造方法。
項１１．
項９に記載の炭素繊維及びマトリックス樹脂を含有する、炭素繊維複合化材料。
なお、項１に記載の繊維用処理剤は、例えば次のように言い換えてもよい。
「水性媒体、非水溶性ポリアミド、及び水溶性ポリアミドを含み、
非水溶性ポリアミドは水性媒体中に分散されており、
水溶性ポリアミドは、非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部含まれる、
繊維用処理剤。」
【発明の効果】
【００１６】
本発明の繊維用処理剤は、水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドを含んでいるため、これを用いて繊維（特に炭素繊維）を処理することにより、マトリックス樹脂との接着性に優れ、且つ耐水性に優れた皮膜を繊維上に形成することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の繊維用処理剤について詳しく説明する。
【００１８】
本発明の繊維用処理剤は、水性媒体と、前記水性媒体中に分散された非水溶性ポリアミドと、前記非水溶性ポリアミド１００質量部に対して２〜５０質量部の水溶性ポリアミドを含む。
【００１９】
水性媒体としては、水が好ましく、水道水、工業用水、イオン交換水、脱イオン水、純水などの各種の水を用いることができる。特に脱イオン水および純水が好ましい。また、本発明の繊維用処理剤には、本発明の目的が阻害されない範囲において、必要に応じて、水にｐＨ調整剤、粘度調整剤、防かび剤等が適宜添加されてもよい。
【００２０】
本発明の非水溶性ポリアミドとしては、公知のもの、又は公知の方法で製造されたものを用いることができる。市販されているものを用いてもよい。
【００２１】
より具体的には、本発明に用いられる非水溶性ポリアミドとしては、例えば、ジアミンとジカルボン酸との重縮合、ω−アミノ−ω’カルボン酸の重縮合、または環状ラクタムの開環重合、等の方法で製造された非水溶性ポリアミドが挙げられる。つまり、ジアミンとジカルボン酸とが重縮合した非水溶性ポリアミド、ω−アミノ−ω’カルボン酸が重縮合した非水溶性ポリアミド、環状ラクタムが開環重合した非水溶性ポリアミド、等が挙げられる。なお、ここでの重縮合または開環重合の際に、重合調節剤として、ジカルボン酸またはモノカルボン酸を用いることができる。
【００２２】
ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、フェニレンジアミンおよびメタキシリレンジアミン等が挙げられる。
【００２３】
ジカルボン酸としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、フマル酸、フタル酸、キシリレンジカルボン酸およびダイマー酸（リノール酸やオレイン酸を主成分とする不飽和脂肪酸より合成される炭素数３６の不飽和ジカルボン酸）等が挙げられる。
【００２４】
ω−アミノ−ω’カルボン酸としては、例えば、６−アミノカプロン酸、７−アミノヘプタン酸、９−アミノノナン酸、１１−アミノウンデカン酸および１２−アミノドデカン酸等が挙げられる。
【００２５】
環状ラクタムとしては、例えば、ε−カプロラクタム、ω−エナントラクタムおよびω−ラウリルラクタム等が挙げられる。
【００２６】
前記重合調節剤として用いられるジカルボン酸としては、前記のポリアミド樹脂の製造に用いられるジカルボン酸と同様であり、例えば、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、テトラデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、フマル酸、フタル酸、キシリレンジカルボン酸およびダイマー酸等が挙げられる。また、モノカルボン酸としては、例えば、カプロン酸、ヘプタン酸、ノナン酸、ウンデカン酸およびドデカン酸等が挙げられる。
【００２７】
本発明においては、非水溶性ポリアミドの中でも、特に、−［ＮＨ（ＣＨ２）５ＣＯ］−、−［ＮＨ（ＣＨ２）６ＮＨＣＯ（ＣＨ２）４ＣＯ］−、−［ＮＨ（ＣＨ２）６ＮＨＣＯ（ＣＨ２）８ＣＯ］−、−［ＮＨ（ＣＨ２）１０ＣＯ］−、−［ＮＨ（ＣＨ２）１１ＣＯ］−および−［ＮＨ（ＣＨ２）２ＮＨＣＯ−Ｄ−ＣＯ］−（式中Ｄは炭素数３４の不飽和炭化水素を示す）からなる群より選ばれた少なくとも１種を構造単位とする非水溶性ポリアミドが好ましく用いられる。
【００２８】
かかる非水溶性ポリアミドの具体例としては、ナイロンが挙げられ、より具体的には、６−ナイロン、６６−ナイロン、６１０−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、６／６６共重合ナイロン、６／６１０共重合ナイロン、６／１１共重合ナイロン、６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１共重合ナイロン、６／６６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１／１２共重合ナイロン、６／６６／６１０／１１／１２共重合ナイロン等が例示される。なお、これらのナイロンは公知であり、公知の方法により容易に製造できる。当業者には容易に理解できるように、ここでの「／」は各ナイロンの構成成分が共重合された構造を有することを示すため用いた記号である。例えば、６／６６共重合ナイロンとは、６−ナイロンの構成成分と６６−ナイロンの構成成分とが共重合された構造のナイロンを表す。
【００２９】
またさらに、本発明に用いられる非水溶性ポリアミドの例として、ダイマー酸系ポリアミドや、ポリアミドエラストマーも例示される。ポリアミドエラストマーとしては、具体的には、ナイロンとポリエステルとの共重合体、又はナイロンとポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体である、ポリアミドエラストマーが例示される。なお、ここでのポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリエチレンオキシドグリコール、ポリプロピレンオキシドグリコール、ポリテトラメチレンオキシドグリコール、ポリヘキサメチレンオキシドグリコール等が例示される。
【００３０】
非水溶性ポリアミドは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
尚、本発明の非水溶性ポリアミド、水溶性ポリアミドとは、以下のように定義を行うものとする。すなわち、含水率が０．５％未満、もしくは８０℃で１０〜１２０時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させて予め含水率を０．５％未満に調整したポリアミドの固形物を、当該ポリアミド１００質量部に対して、１００００質量部の脱イオン水中に、８０℃の条件下で８時間浸漬（静置）した後、脱イオン水をろ過材（例えばろ紙、ろ布等）を用いてろ過し、得られたろ液を８０℃で７２時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させて、溶出したポリアミドの質量を求めた際、脱イオン水中に浸漬する前のポリアミドの質量を１００とした場合に溶出したポリアミドが１０未満であるものを非水溶性ポリアミドと定義し、また、溶出したポリアミドが９０超であるものを水溶性ポリアミドと定義する。
【００３２】
本発明の水溶性ポリアミドとしては、公知のもの、又は公知の方法で製造されたものを用いることができ、例えば、分子鎖中に第３級アミン成分やポリアルキレングリコール成分を含有する水溶性ポリアミドが挙げられ、特に、主鎖及び／又は側鎖に第３級アミンをもつポリアミドや、主鎖にポリアルキレングリコール成分をもつポリアミドが好ましく挙げられる。
【００３３】
分子鎖中に第３級アミン成分を含有する水溶性ポリアミドは、例えば、ポリアミドに第３級アミン成分を有する環状窒素化合物を導入することによって得られる。分子鎖の主鎖に第３級アミンを導入するための環状窒素化合物としては、例えばアミノエチルピペラジン、ビスアミノプロピルピペラジンなどが挙げられる。また、分子鎖の側鎖に第３級アミンを導入するための環状窒素化合物としては、例えばα−ジメチルアミノε−カプロラクタムなどが挙げられる。
【００３４】
分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を導入するための化合物としては、例えばポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどが挙げられる。常温水溶性である点でポリエチレングリコールが好ましい。
【００３５】
なお、第３級アミン成分を有する環状窒素化合物やポリアルキレングリコールを導入する対象となるポリアミドとしては、ナイロンが例示でき、より具体的には６−ナイロン、６６−ナイロン、６１０−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、６／６６共重合ナイロン、６／６１０共重合ナイロン、６／１１共重合ナイロン、６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１共重合ナイロン、６／６６／１２共重合ナイロン、６／６６／１１／１２共重合ナイロン、６／６６／６１０／１１／１２共重合ナイロン等が例示される。これらは、１種単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００３６】
ポリアミドの分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を導入するためには、ポリアルキレングリコール（例えばポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール）の両末端をアミノ基としたジアミンや、両末端をカルボン酸としたジカルボン酸に変性したものを用いる。
【００３７】
分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を導入するための化合物として、ジアミンに変性したものの例としては、ビスアミノプロピルポリエチレングリコール等が、ジカルボン酸に変性したものの例としては、ビスカルボキシエチレングリコール等が挙げられる。ポリアミドの分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を導入するにあたり、前記ジアミンに変性したものを使用する場合は、それと実質上当モルのジカルボン酸を使用することが好ましい。当該ジカルボン酸の例としては、アジピン酸、セバシン酸、ドデカジカルボン酸、テレフタル酸、及びイソフタル酸などが挙げられる。また、ポリアミドの分子鎖中にポリアルキレングリコール成分を導入するにあたり、前記ジカルボン酸に変性したものを使用する場合は、それと実質上当モルのジアミンを使用することが好ましい。当該ジアミンの例としては、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンやパラアミノシクロヘキシルメタンなどの脂環族ジアミン、メタキシリレンジアミンなどの芳香族ジアミン等が挙げられる。
【００３８】
上記のような分子鎖中に第３級アミン成分やポリアルキレングリコール成分を含有する水溶性ポリアミドは、市販品を購入して使用することもできる。市販品としては、例えば、東レ株式会社製のＡＱナイロンシリーズが好ましく例示される。また、このような水溶性ポリアミド及びその製造方法は公知であり、例えば特開２００７−２３１０８７号公報に記載されているので、これを参考として製造することもできる。
【００３９】
本発明に用いられる水溶性ポリアミドとしては、上記の他に、ナイロンとホルムアルデヒドとメタノールとを反応させて変性し、アミド結合の水素をメトキシメチル基により置換した、いわゆるタイプ８ナイロンと呼ばれるN−メトキシメチル化ナイロンや、あるいは、N−アルコキシメチル化ナイロン（例えばN−エトキシメチル化ナイロン、N−ブトキシメチル化ナイロンが挙げられる）などのアルコール可溶性ナイロンに、親水性ビニルモノマーを加えて重合したもの（これにより、原料のアルコール可溶性ナイロンよりもさらに水溶性が高まる）が挙げられる。なお、ここで親水性ビニルモノマーとは、例えばアクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、イタコン酸、アクリルアマイド、N−メチロールアクリルアマイドなどが挙げられる。
【００４０】
上記のようなN−アルコキシメチル化ナイロンを元に改質した水溶性ポリアミドは、市販品を購入して使用することもできる。市販品としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製のトレジンシリーズが好ましく例示される。  
【００４１】
本発明の繊維処理剤においては、得られる皮膜の接着性が良好であり、繊維用処理剤としての静置安定性も良好であることから、分子鎖中に第３級アミン成分やポリアルキレングリコール成分を含有する水溶性ポリアミドが好適に用いられる。
【００４２】
水溶性ポリアミドは、１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
水溶性ポリアミドの使用量の下限値としては、非水溶性ポリアミド１００質量部に対して、２質量部以上、好ましくは５質量部以上、より好ましくは７質量部以上、さらに好ましくは１０質量部以上である。水溶性ポリアミドの使用量の上限値としては、非水溶性ポリアミド１００質量部に対して、５０質量部以下、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２５質量部以下である。水溶性ポリアミドの使用量の範囲としては、２〜５０質量部であり、好ましくは５〜３０質量部であり、より好ましくは７〜２５質量部であり、さらに好ましくは１０〜２５質量部である。水溶性ポリアミドの使用量が２質量部未満であると、繊維用処理剤により形成される皮膜が、マトリックス樹脂との接着性に劣る。また、水溶性ポリアミドの使用量が５０質量部より多いと、繊維用処理剤により形成される皮膜に耐水性が付与されない。
【００４４】
本発明の繊維用処理剤に用いる非水溶性ポリアミドおよび水溶性ポリアミドの融点やガラス転移温度は特に限定されないが、相溶性に優れ、本発明のマトリックス樹脂との接着性に優れ、耐水性に優れた皮膜を繊維上に形成しうる繊維用処理剤が得られやすいとの観点から、非水溶性ポリアミドと水溶性ポリアミドのガラス転移温度の差が１００℃以内の組み合わせが好適に用いられ、特に５０℃以内の組み合わせがより好適に用いられる。また、ガラス転移温度の差が当該範囲であれば、非水溶性ポリアミドのガラス転移温度と水溶性ポリアミドのガラス転移温度のどちらが高いかは制限されず、非水溶性ポリアミドのガラス転移温度が高い場合も水溶性ポリアミドのガラス転移温度が高い場合も好適に用いられる。
【００４５】
また、本発明の繊維用処理剤に複数種の非水溶性ポリアミド及び／又は複数種の水溶性ポリアミドが含まれる場合は、少なくとも１組、ガラス転移温度の差が１００℃以内（より好ましくは５０℃以内）の非水溶性ポリアミド及び水溶性ポリアミドの組み合わせが存在することがより好ましく、いずれの水溶性ポリアミド及び水溶性ポリアミドの組み合わせもガラス転移温度の差が１００℃以内（より好ましくは５０℃以内）であることがさらに好ましい。
【００４６】
ここで、ガラス転移温度とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準じて、示差走査型熱量計（ＤＳＣ）を用い、２０℃／minの昇温速度で測定した値であり、比熱の変曲点の温度から求められる値をいう。このような測定が可能な示差走査型熱量計（ＤＳＣ）としては、例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の商品名“ＤＳC７０２０”等が挙げられる。
【００４７】
本発明の繊維用処理剤を製造する方法としては、特に限定されない。例えば、非水溶性ポリアミドが分散されてなる水性分散液（非水溶性ポリアミド水性分散液）と水溶性ポリアミドとを混合する工程を含む方法により製造することができる。また、水溶性ポリアミドの存在下に、非水溶性ポリアミドを乳化して水性分散液を得る工程を含む方法により製造することもできる。
【００４８】
得られる繊維用処理剤の静置安定性が良好であるとの観点から、非水溶性ポリアミド水性分散液と水溶性ポリアミド水溶液を別々に調整し、これらを混合して本発明の繊維用処理剤を得る方法が特に好適に用いられる。当該混合は、例えば撹拌によって行うことができ、これにより均一な溶液（繊維用処理剤）を得ることができる。非水溶性ポリアミド水性分散液と水溶性ポリアミド水溶液を混合する際、７０℃以下で水溶性ポリアミド水溶液を添加することで、特に、粘性の上昇の少ない静置安定性が優れた本発明の繊維用処理剤が得られる。
【００４９】
非水溶性ポリアミド水性分散液を製造する方法については、特に限定はなく、水性媒体中に非水溶性ポリアミドを均一に分散できる方法であればよい。
【００５０】
例えば、非水溶性ポリアミドを、機械粉砕法、冷凍粉砕法、湿式粉砕法等の粉砕法により粉砕して得られる非水溶性ポリアミド粉体を水性媒体中に分散させる方法、界面活性剤等を用いて非水溶性ポリアミドを乳化し水性分散液を製造する方法、非水溶性ポリアミド中の末端カルボキシル基を、塩基性物質を用いて中和し、自己乳化させて、水性分散液を製造する方法などが挙げられる。
【００５１】
本発明においては、比較的、簡単な装置を用いることができ、粒径の制御が容易であるという観点から、非水溶性ポリアミド中の末端カルボキシル基を、塩基性物質を用いて中和し、自己乳化させて、水性分散液を製造する方法が好適に用いられる。
【００５２】
以下、この方法について詳しく説明する。
【００５３】
この方法では、例えば、容器内に非水溶性ポリアミド、塩基性物質および水性媒体を投入し、これらの混合液を調製する。
【００５４】
混合液の調製に用いる容器としては、非水溶性ポリアミドが水性媒体中で軟化する温度以上の温度に加熱するための加熱手段と、内容物にせん断力を与えることのできる撹拌手段とを備えた、耐圧容器が好ましい。例えば、撹拌機付きの耐圧オートクレーブ等が好ましい。
【００５５】
次に、上記混合液を非水溶性ポリアミドの軟化温度以上に加熱し撹拌して、乳化させ、乳濁液を得る。当該乳濁液を室温まで冷却すると、非水溶性ポリアミド水性分散液が得られる。
【００５６】
尚、ここで、水溶性ポリアミドは、任意の段階で添加することができる。例えば、最初に非水溶性ポリアミドと塩基性物質と水性媒体の混合液を調整する段階で添加してもよいが、上記の通り、本発明では、静置安定性に優れた繊維用処理剤が得られるという観点から、非水溶性ポリアミド中の末端カルボキシル基を、塩基性物質を用いて中和し、自己乳化し乳化液（非水溶性ポリアミド水性分散液）を得た後に添加することが好ましい。
【００５７】
水性媒体としては、水が好ましく、水道水、工業用水、イオン交換水、脱イオン水、純水などの各種の水を用いることができる。特に脱イオン水および純水が好ましい。また、当該水性媒体には、本発明の目的が阻害されない範囲において、必要に応じて、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、防かび剤、消泡剤、可塑剤、安定剤等が適宜添加されていてもよい。
【００５８】
塩基性物質としては、特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物やアンモニア、アミン化合物等が挙げられる。塩基性物質は１種単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、非水溶性ポリアミド水性分散液の静置安定性が優れる観点から特に水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが好適に用いられる。
【００５９】
塩基性物質の使用量は、得られる水性分散液の粘度の経時変化が少ない等、静置安定性に優れるという観点から、非水溶性ポリアミドの末端カルボキシル基１モルあたり０．１〜１．５モルであることが好ましく、０．４〜１モルであることが好ましい。非水溶性ポリアミドの末端カルボキシル基１モルあたり、塩基性物質の使用量が０．１モル以上の場合、水性分散液が容易に得られやすくなり、また、１．５モル以下の場合、水性分散液の静置安定性がより良好であり、水性分散液も強アルカリ性とならないため、環境の面からの問題もなく好ましい。
【００６０】
非水溶性ポリアミドの使用量は、特に限定されるものではないが、得られる非水溶性ポリアミド水性分散液１００質量部に対して０．１〜８０質量部が好ましく、２０〜７０質量部がより好ましい。
【００６１】
本発明の繊維用処理剤は、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて、酸化防止剤を含んでいても良い。酸化防止剤を添加することで、非水溶性ポリアミドや水溶性ポリアミドの熱劣化を抑制し、繊維用処理剤として用いた場合に、得られた繊維または繊維複合化材料の耐熱性等の機械的特性を向上させることができる。
【００６２】
また、本発明の繊維用処理剤は、必要に応じて、硬化剤を含んでいても良い。硬化剤を用いることにより、本発明の繊維用処理剤から得られる皮膜の耐水性を向上させることができる。このような硬化剤として、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、多エポキシ樹脂、ブロックイソシアネート等を挙げることができる。
【００６３】
本発明の繊維用処理剤中の非水溶性ポリアミドと水溶性ポリアミドの合計の濃度は、０．１〜８０質量％であることが望ましく、さらに好ましくは１〜６０質量％である。ポリアミド合計の濃度が８０質量％以下の場合、水性分散液の安定性の面でより好ましい。ポリアミド合計の濃度が０．１質量％以上の場合、接着性の面でより好ましい。なお、ポリアミド濃度を表す単位「質量％」は特に断らない限り「ｍａｓｓ／ｍａｓｓ％」を示す。以下も同様である。
【００６４】
本発明の繊維用処理剤において、分散された非水溶性ポリアミドの平均粒子径は、好ましくは０．０５〜２０μｍであり、より好ましくは０．１〜１５μｍであり、さらに好ましくは０．２〜１０μｍである。平均粒子径が０．０５μｍ以上の場合、処理剤の粘度が好適であり、より取り扱いやすく、また、２０μｍ以下の場合、ポリアミドの粒子が沈降しにくい等、処理剤の静置安定性の面で好適であり、また、繊維への均一含浸性がより良く好ましい。この平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定法によるものである。
【００６５】
なお、本発明の繊維用処理剤には非水溶性ポリアミドのみならず水溶性ポリアミドも含まれるが、水溶性ポリアミドは水性媒体中に溶解しているため、レーザー回折式粒度分布測定法によっては、粒子径測定はできない。従って、本発明の繊維用処理剤に含まれるポリアミドの粒子について、レーザー回折式粒度分布測定法により平均粒子径を求めれば、それは本発明の繊維用処理剤において分散された非水溶性ポリアミドの平均粒子径を表す。
【００６６】
ここでは、直径1μｍの球と同じ回折・散乱光のパターンを示す被測定粒子は、その形状に関わらず粒子径１μｍとして算出をする。  
【００６７】
本発明の繊維用処理剤は、繊維との相溶性が優れ、繊維に対して処理剤が均一に含浸しやすく、マトリックス樹脂と接着させた際、機械的特性に優れた複合体が得られるという特徴がある。
【００６８】
本発明の繊維用処理剤により処理される繊維としては、特に限定されない。有機繊維としては、植物や動物から得られる綿、麻、亜麻、黄麻、羊毛、カシミヤ等の天然繊維、有機化学物質を合成して得られるナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、ポリアクリルニトリル系合成繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、ポリ塩化ビニル系合成繊維、ポリ塩化ビニリデン系合成繊維、ポリエチレン系合成繊維、ポリプロピレン系合成繊維、ポリウレタン系合成繊維等の合成繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、レーヨン、キュプラ等の再生繊維が使用でき、無機繊維としては、炭素繊維（例えば、アクリル繊維またはピッチなどを原料として、高温で炭化して製造できる）、ガラス繊維、金属繊維、岩石繊維など各種繊維が挙げられる。
【００６９】
中でも、本発明の繊維用処理剤と相溶性が優れ、繊維に対して処理剤が均一に含浸しやすく、マトリックス樹脂と接着させた際、機械的特性に優れた複合体が得られるという観点から、炭素繊維に対して本発明の繊維用処理剤は良好に使用することができる。
【００７０】
炭素繊維の具体例としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ等、繊維状であれば種類は特に限らないが、安価なコストを実現できる点と炭素繊維を束ねてなる炭素繊維束から得られる成形体が良好な機械的特性を持つという点でポリアクリロニトリル系炭素繊維が好適に用いられる。
【００７１】
炭素繊維の形態についても、連続長繊維や連続長繊維をカットした短繊維、粉末状に粉砕したミルド糸等、いずれでも良い。これらは、織物、編み物、不織布等のシート状等に、用途や必要特性に応じて様々に選ぶことができる。
【００７２】
繊維用処理剤を炭素繊維に含浸させる方法としては、特に限定されないが、例えば、繊維用処理剤を入れた処理槽に炭素繊維を含浸した後、炭素繊維を引揚げる方法、処理剤を炭素繊維に滴下、散布する方法の他、ナイフコート法、ローラー浸漬法やローラー接触法等を適用して行うこともできる。繊維用処理剤の炭素繊維への付着量の調整は、処理剤中のポリアミド濃度を調整することによってもできる。また、絞りコントローラー等を用いて、繊維表面に付着したポリアミドを拭き取ることによって調節することもできる。
【００７３】
繊維用処理剤を炭素繊維に付着させた後、続いて乾燥処理によって水分を除去することにより、本発明の繊維用処理剤で処理された炭素繊維が得られる。このときの乾燥処理の方法としては、特に限定されないが、例えば熱風、熱板、ローラー、赤外線ヒーター等の熱媒を用いる方法を選択することができる。
【００７４】
本発明において、繊維処理剤を炭素繊維に付着させた後、乾燥処理によって水分を除去する温度は、マトリックス樹脂との接着性に優れた皮膜が得られるという観点とポリアミドの熱劣化を抑制できるとの観点から、３００℃以下が好ましく、２５０℃以下がより好ましく、２００℃以下が特に好ましい。
【００７５】
本発明の繊維用処理剤を付着させた炭素繊維中の繊維用処理剤の付着量は、処理前の炭素繊維１００質量部に対しての、処理後の水分が除去された炭素繊維の質量増加分にて表すことができる。繊維用処理剤の付着量は、処理前の炭素繊維１００質量部に対して０．１〜２０質量部であることが望ましく、さらに好ましくは１〜１５質量部である。付着量が２０質量部以下であれば、炭素繊維の柔軟性が損なわれず、良好に使用することができる。付着量が０．１質量部以上であれば、炭素繊維とマトリックス樹脂を配合して炭素繊維複合化材料を製造する際、繊維とマトリックス樹脂との接着性がより良好であり、炭素繊維複合化材料の強度等、機械的特性が優れうる。
【００７６】
本発明の繊維用処理剤で処理された炭素繊維は、マトリックス樹脂と混合して炭素繊維複合化材料として用いることができる。ここで、マトリックス樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のどちらも使用でき、特に限定されないが、本発明の炭素繊維用処理剤と相溶性が優れることの他、得られた成形品の機械的特性が良く、かつ成形効率の高いプレス成形または射出成形が可能であり、また、リサイクルの面からも、熱可塑性樹脂が好ましい。      
【００７７】
熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィンの他、スチレン系樹脂、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリメチレンメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルニトリル、フェノールフェノキシ樹脂、フッ素樹脂等が例示される。さらには、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、飽和ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジェン系、ポリイソプレン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー等や、これらの共重合体、変性体、およびこれらの樹脂を2種類以上ブレンドしたものでもよい。
【００７８】
本発明の繊維用処理剤は、マトリックス樹脂との接着性に優れる皮膜を炭素繊維上に形成させることができるため、強度、曲げ特性等の機械的特性が良好な炭素繊維複合化材料を製造することが可能となる。
【００７９】
また、本発明の繊維処理剤は、水を吸湿する性質を有する性質を持つポリアミド（水溶性ポリアミド）を含むにもかかわらず、当該繊維処理剤により形成される皮膜は耐水性を示す。このため、本発明の繊維処理剤により処理された炭素繊維は、吸湿による炭素繊維束の表面のべとつきが生じにくく、加工性を悪化させることがない。
【００８０】
なお、ここで、皮膜が耐水性であるとは、次の条件により、繊維処理剤により形成された皮膜に対して耐水性試験を行った際に、溶出率が１０％未満であることをいう。
〔耐水性試験条件〕
繊維用処理剤を、８０℃で８時間乾燥させた後、真空乾燥機に移し、７２時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させて、得られた皮膜の含水率を０．５％未満に調整する。得られた皮膜８ｇを、厚さ０．３ｍｍ、一辺長さ１５ｃｍ正方形の金型に入れた後、加熱温度１８０℃に設定した油圧プレス機で１分間プレスを行い、約０．３ｍｍの厚みの皮膜シートを作成し、これを４ｃｍ×２ｃｍに裁断したものを耐水性評価用試験片とする。当該試験片の質量を精秤し、試験片を３０ｇの脱イオン水中に８０℃の条件下で８時間浸漬（静置）させた後、ポリエチレン網（オープニング径１７７μｍ）を用いて、溶出分をろ別し、当該溶出分を真空乾燥機に移し、７２時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させた後、質量を測定し、脱イオン水に含浸する前の質量を１００とした場合の、溶出分を数値（％）で表したものを溶出率とする。
【００８１】
また、マトリックス樹脂と炭素繊維束を接着させて複合材料を成形した際に、処理剤が吸湿した水分による影響を低減することができるため、成形品の強度、曲げ弾性等の機械的特性や耐久性が悪化せず、優れた炭素繊維複合材料が得られることが期待できる。
【００８２】
このような炭素繊維複合化材料は、自動車や航空機、スポーツ関連製品および医療器具等を製造するための構造材料用など、広い用途において活用することができる。
【実施例】
【００８３】
次に本発明における実施例、比較例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００８４】
実施例１
直径５０ｍｍのタービン型撹拌羽根を備えた内容積１リットルの耐圧オートクレーブ中に、ポリアミドとして６／６６／１２共重合ナイロン（融点１２０℃、末端カルボキシル基１８３ミリモル／ｋｇ、ガラス転移温度１７℃）２４０g、脱イオン水１４５．４ｇ、１０％水酸化ナトリウム水溶液１４．６gを仕込み密閉した。【００８５】
次に、撹拌機を始動し、５００ｒｐｍの回転数で撹拌しながらオートクレーブ内部を１６０℃まで昇温した。内温を１６０℃に保ちながらさらに３０分間撹拌した。次いで、撹拌しながら室温まで冷却した後、脱イオン水２００gを加え、ポリアミド水性分散液（６００ｇ）を得た。この水性分散液中のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。尚、平均粒子径の測定には、レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所、商品名“ＳＡＬＤ−２０００Ｊ”）を用いた。以下も、平均粒子径の測定には当該装置を用いた。【００８６】
このポリアミド水性分散液４００gに５０質量％濃度の水溶性ポリアミド水溶液６４g（東レ製の商品名“ＡＱナイロン Ｔ−７０”：窒素環状化合物およびポリアルキレングリコールを含む水溶性ナイロン樹脂、ガラス転移温度は−２２℃）を添加、２５℃の条件下、3時間混合撹拌を行い、本発明の繊維用処理剤を得た。尚、得られた繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００８７】
実施例２
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液の使用量を１６gとした以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００８８】
実施例３
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液の使用量を３２gとした以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００８９】
実施例４
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液の使用量を１１２gとした以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００９０】
実施例５
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液を、東レ製の商品名“ＡＱナイロンＡ−９０”（窒素環状化合物を含む水溶性ナイロン樹脂、ガラス転移温度は４７℃）を脱イオン水に溶解させて５０質量％に濃度調整したものに変更した以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００９１】
実施例６
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液を、東レ製の商品名“ＡＱナイロンＰ−７０”（ポリアルキレングリコールを含む水溶性ナイロン樹脂、ガラス転移温度は−４６℃）を脱イオン水に溶解させて５０質量％に濃度調整したものに変更した以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００９２】
実施例７
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液を１８質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液１７７．８g（ナガセケムテックス製の商品名“トレジンＦＳ−３５０Ｅ５ＡＳ”：N−メトキシメチル化ナイロンの変性品、ガラス転移温度は８℃）に変更した以外は、実施例1と同様に操作し、本発明の繊維用処理剤を得た。この繊維用処理剤のポリアミド粒子の平均粒子径を測定したところ、０．６μｍであった。【００９３】
比較例１
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液を使用しなかった以外は、実施例１と同様に操作し、繊維用処理剤を得た。【００９４】
比較例２
実施例１で用いた５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液を、そのまま繊維用処理剤として用いた。【００９５】
比較例３
実施例１において、５０質量％濃度水溶性ポリアミド水溶液の使用量を２５６ｇとした以外は、実施例１と同様に操作し、繊維用処理剤を得た。【００９６】
＜繊維用処理剤の評価＞
実施例１〜７および比較例１〜３で得られた繊維用処理剤を、固形分濃度（ポリアミド濃度）が８質量％になるように脱イオン水を用いて希釈した。【００９７】
次に、ボビンに巻かれた炭素繊維束（三菱レイヨン株式会社製の商品名“パイロフィルＴＲ５０ＳＩ５Ｌ”：フィラメント数１５０００本、フィラメント径７μm、目付け１０００mg／m）をボビンより送り出した後、繊維用処理剤１Ｌを入れた含浸槽で連続的にローラー浸漬を行った後、熱風乾燥（１６０℃５分）を行った。ここでは、浸漬後の絞りを調整し、熱風乾燥後の処理剤の付着量が、付着前の炭素繊維束の質量を１００質量部とした場合に対して３質量部になるように調整した。【００９８】
（接着性評価）
得られた炭素繊維束をナイロン６シート（長さ；２５ｃｍ 幅；３．５ｃｍ、厚み；０．５ｍｍ）上に置いた後、加熱温度２４０℃に設定したプレス機（株式会社東洋精機製作所製の商品名“熱傾斜試験機”）を用いて、０．２ＭＰａ、３０秒の条件で熱融着（接着面積０．６ｃｍ２）した後、裁断し試験片を作成した。JISK6850を参考に、オートグラフ（島津製作所の商品名“ＡＧＳ−Ｊ”）を用いて、引張速度３ｍｍ／ｍｉｎの条件で、炭素繊維束とナイロン６シートの引張せん断強度を測定した。以上の測定を６回行い、平均値を求めた。結果を表１に示す。ここでは、引張せん断強度が７．０ＭＰａ以上であると接着性に優れていると判断できる。また、７．５ＭＰａ以上であれば、特に接着性に優れていると判断できる。【００９９】
（耐水性評価）
実施例１〜７および比較例１〜３で得られた繊維用処理剤を、テフロン製深型バットに入れ、これを熱風乾燥機中に入れて８０℃で８時間乾燥させた後、真空乾燥機に移し、７２時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させて、得られた皮膜の含水率を０．５％未満に調整した。得られた皮膜８ｇを、厚さ０．３ｍｍ、一辺長さ１５ｃｍ正方形の金型に入れた後、加熱温度１８０℃に設定した油圧プレス機で１分間プレスを行い、０．３ｍｍの厚みの皮膜シートを作成した。次に皮膜を、４ｃｍ×２ｃｍに裁断し(約０．３ｇ)、耐水性評価用の試験片を得た。尚、ここで比較例２を用いて得られた皮膜シートは柔らかく、４ｃｍ×２ｃｍの形状を保持することができなかったが、約０．３ｇを裁断し、試験片とした。【０１００】
試験片の質量を精秤し、試験片を３０ｇの脱イオン水中に８０℃の条件下で含浸漬させた後、ポリエチレン網（日本特殊織物株式会社製の商品名“PE１２０”：オープニング径１７７μｍ）を用いて、溶出分をろ別した。溶出分を真空乾燥機に移し、７２時間真空乾燥（真空度１０１３ｈｐａ）させた後、質量を測定し、脱イオン水に含浸する前の質量を１００とした場合の、溶出分を数値で表した。当該数値は溶出率（％）を表す。以上の測定を５回行い、平均値を求めた。結果を表１に示す。ここで、数値が１０未満であれば、試験片は耐水性であり、従って繊維用処理剤から得られる皮膜の耐水性は良好であるといえる。【０１０１】
【表１】
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【０１０２】
表１から、本発明の繊維用処理剤から得られる皮膜は、マトリックス樹脂との接着性に優れること、及び、本発明の繊維用処理剤は、耐水性に優れた強度のある皮膜を炭素繊維上に形成しうること、を見出した。【０１０３】
一方、比較例１の水溶性ポリアミドを用いない繊維用処理剤から得られる皮膜の場合、耐水性は優れるものの、マトリックス樹脂との接着力が劣っていた。また、比較例２の水溶性ポリアミドのみからなる繊維用処理剤の場合、やや接着力が劣るほか、推測に違わず、皮膜が容易に水に溶解した。比較例３で得られた皮膜も大半が水に溶解し、形状が大きく変わってしまっていた。本発明の実施例１〜７と比較例３からみて、本発明の非水溶性ポリアミドに特定の量の水溶性ポリアミドが含まれる繊維用処理剤から得られる皮膜のみが、接着性と耐水性の両方の性能を満たす皮膜であることがわかった。【０１０４】
非水溶性ポリアミド及び特定の量の水溶性ポリアミドが含まれる本発明の繊維用処理剤から得られる皮膜が優れた性能を発揮する理由は、明確ではないものの次のように推測される（ただし、本発明の限定的な解釈を望むものではない）。すなわち、接着性が優れる理由としては、皮膜中に水溶性ポリアミドを含ませることにより、皮膜であるポリアミドの結晶性を少し下げることによって、凝集強度を下げる代わりに、皮膜にやや粘着性を持たせることとなり、繊維表面でのマトリックス樹脂と皮膜の接着面が安定したものになったためと推測される。また、水溶性ポリアミドを含んでも特定量以下であれば、耐水性が悪くならない理由としては、非水溶性ポリアミドと水溶性ポリアミドの末端に存在するアミノ基やカルボキシル基同士が反応し、架橋反応が起こり、皮膜の耐水性が良くなったためと推測される。【０１０５】
以上のように、本発明の繊維用処理剤からは、水溶性ポリアミドを使用しているにも関わらず耐水性が優れる上に、マトリックス樹脂に対して良好な接着性を持つ皮膜が得られることがわかった。よって、本発明の繊維用処理剤を用いて、繊維複合化材料を製造した際、硬化剤や加熱処理を行わなくても、処理剤が吸湿した水分による影響を低減することができるため、加工性に優れ、成形品の強度、曲げ弾性等の機械的特性や耐久性に優れた繊維複合材料が得られることが期待できる。
【国際調査報告】
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