(57)【要約】【課題】  擦過による毛羽立ちや糸切れが抑制され、かつ繊維強化複合材料としたときに優れたコンポジット物性を与える炭素繊維を提供すること。【解決手段】  下記の式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し、分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤が付着しており、熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)と、ソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量（Ｂ）(重量％)について、サイズ剤付着量（Ａ）が０．５〜５．０重量％であり、（Ａ−Ｂ）の値が、０．１０〜０．５０重量％である炭素繊維束。2012214925.tif 000009【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し、分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤が付着しており、
熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)と、ソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量（Ｂ）(重量％)について、サイズ剤付着量（Ａ）が０．５〜５．０重量％であり、（Ａ−Ｂ）の値が、０．１０〜０．５０重量％であることを特徴とする
炭素繊維束。
【化１】
2012214925.tif 000007
【請求項２】
下記式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤を炭素繊維束に付与する工程、及び、
引き続いて１７０〜２１０℃で熱処理する工程、を含むことを特徴とする
請求項１に記載の炭素繊維束の製造方法。
【化２】
2012214925.tif 000008
【請求項３】
請求項１に記載の炭素繊維束と樹脂硬化物からなる繊維強化複合材料。
【請求項４】
前記樹脂硬化物がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及び／又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である、請求項３に記載の繊維強化複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器等に使用される炭素繊維束、その製造方法、及び、繊維強化複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、炭素繊維はその機械特性を活かし、スポーツ、レジャー、航空・宇宙分野などに広く使用されてきた。近年では炭素繊維の引張強度を活かして、高圧ガスタンクの強化繊維としての使用も多く見られている。
高圧ガスタンク分野では、炭素繊維は主にフィラメントワインド（以下、「ＦＷ」と略称する。）成形法にて、金属やプラスチックのシリンダーに複数本の炭素繊維束を巻きつけて使用される。一般的に、ＦＷ成形される際、炭素繊維束の厚みを一定にして加工後の寸法を安定させ、さらにフィラメントを引き揃えて高圧ガスタンクの強度を向上させるため、炭素繊維束には高い張力がかけられる。
【０００３】
しかし一方で、炭素繊維は擦過や屈曲に弱い脆性材料であるため、ＦＷ成形の様に高張力下でガイドローラー、ガイドバーに接触した場合、毛羽立ちや糸切れが発生する。さらに、擦過により繊維表面が損傷するため、機械的物性も悪化し、強度低下を招く。そのため、炭素繊維束は通常サイズ剤を表面に付着させることで、炭素繊維と金属の直接接触から保護し、擦過性を改善して使用される。
【０００４】
このように、サイズ剤による毛羽立ち改善の試みは以前から行われており、例えば、特許文献１では、サイズ剤に高級脂肪酸エステルを加えることにより金属との耐擦過性の改善が試みられている。
【０００５】
また、特許文献２では、２段階でサイジング処理する方法が試みられている。この場合、１段階目に多官能脂肪族化合物を用いて接着性を改良し、さらに２段階目にエポキシ樹脂等で被覆することで、毛羽立ちを抑制し、繊維とマトリクス樹脂の接着性の改善が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１７３８３号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明では、高級脂肪酸エステルが、繊維とマトリクス樹脂との接着性を阻害するため、成形後のコンポジット物性が悪化してしまう。
また、特許文献２に記載の発明では、２段階でサイジングするために工程が煩雑となる上、毛羽立ちの抑制効果が不十分である。さらに、低分子量の液状成分が多いことから炭素繊維束の形態が安定せず、ＦＷ成形で使用するには問題があった。
このように、ＦＷ成形用の炭素繊維束には、コンポジット物性を維持しながら、毛羽立ちや糸切れを抑制する、更なる改善が必要とされていた。
【０００８】
本発明は、擦過による毛羽立ちや糸切れが抑制され、かつ繊維強化複合材料としたときに優れたコンポジット物性を与える炭素繊維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】
【０００９】
本発明者は、炭素繊維束、及びそのサイズ剤を種々検討した結果、特定のエポキシ樹脂で構成されるサイズ剤を用い、且つサイズ剤を付与した炭素繊維束を極めて限定された温度範囲で熱処理することにより、擦過による毛羽立ちや糸切れが抑制され、かつ樹脂との接着性に優れた炭素繊維束が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、上記の課題は、以下の炭素繊維束、その製造方法、及び繊維強化複合材料により解決された。
本発明の炭素繊維束は、下記の式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し、分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤が付着しており、熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)と、ソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量（Ｂ）(重量％)について、サイズ剤付着量（Ａ）が０．５〜５．０重量％であり、（Ａ−Ｂ）の値が、０．１０〜０．５０重量％であることを特徴とする。
【００１１】
【化１】
2012214925.tif 000002
【００１２】
本発明の炭素繊維束の製造方法は、下記式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤を炭素繊維束に付与する工程、及び、引き続いて１７０〜２１０℃で熱処理する工程、を含むことを特徴とする。
【００１３】
【化２】
2012214925.tif 000003
【００１４】
本発明の繊維強化複合材料は、上記の炭素繊維束と樹脂硬化物からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の炭素繊維束は、炭素繊維表面とエポキシ樹脂の接着性に優れるため、コンポジットとした場合の機械物性に優れている。さらに、本発明の炭素繊維束は、金属との擦過性に優れているため、高張力下での擦過による毛羽立ちや糸切れが抑制され、ＦＷ成形に用いるのに好適であり、機械強度に優れた圧力容器等の複合材料を得ることができる。
本発明の炭素繊維束の製造方法によれば、上記の炭素繊維束を効率よく製造することができる。
本発明の繊維強化複合材料によれば、機械強度に優れた繊維強化複合材料の成形物（コンポジット）を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の炭素繊維束は、下記の式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し、分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤が付着しており、熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)と、ソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量（Ｂ）(重量％)について、サイズ剤付着量（Ａ）が０．５〜５．０重量％であり、（Ａ−Ｂ）の値が、０．１０〜０．５０重量％であることを特徴とする。
【００１７】
【化３】
2012214925.tif 000004
【００１８】
繊維強化複合材料にするためのマトリクス樹脂として、式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有するエポキシ樹脂を用いる場合、サイズ剤とマトリクス樹脂との相溶性が高くなり、炭素繊維束とマトリクス樹脂の接着性がより強固になって機械強度に優れた繊維強化複合材料を得ることができる。
【００１９】
本発明の炭素繊維束の製造方法は、式（ａ）又は（ｂ）で表される部分構造を有し分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂を２０〜９０重量％含有するサイズ剤を炭素繊維束に０．５〜５．０重量％付与する工程、及び、引き続いて１７０〜２１０℃で熱処理する工程、を含むことを特徴とする。
【００２０】
【化４】
2012214925.tif 000005
【００２１】
本発明において使用するエポキシ樹脂について説明する。
式（ａ）で示される部分構造を有するエポキシ樹脂は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂として公知である。式（ｂ）で示される部分構造を有するエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂として公知である。
【００２２】
これらのエポキシ樹脂の分子量は、２００〜１，０００である。分子量が単分散でない場合には、重量平均分子量を示すものとする。
上記エポキシ樹脂成分の分子量が１，０００よりも高くなると、その粘性が高くなり、サイジング処理、及び乾燥処理の際に炭素繊維上でサイズ剤が流動せずに局在化してしまい、繊維束内外にサイズ剤の付着斑が起こる。なお、分子量が２００未満の当該エポキシ樹脂は存在しない。そのため、本発明で使用する上記エポキシ樹脂の分子量は２００〜１，０００であり、好ましくは３００〜９００である。また、式（ａ）の部分構造を有するエポキシ樹脂は、粘度が低いサイズ剤を与えるため、サイズ剤を付着させた炭素繊維の風合い度が比較的低くなり、柔らかく取り扱い性のよい炭素繊維が得られる点でより好ましい。式（ｂ）の部分構造を有するエポキシ樹脂は、粘度の比較的高いサイズ剤を与えるため、サイズ剤を付着させた炭素繊維の風合い度が比較的高くなり、形状安定性の良い炭素繊維が得られる点でより好ましい。
【００２３】
本発明で用いる式（ａ）の部分構造を有する分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂から選択でき、市販品として例えば三菱化学（株）製ｊＥＲ８０７などが挙げられる。
【００２４】
また、式（ｂ）の構造を有し分子量２００〜１，０００のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂から選択でき、市販品として三菱化学（株）製ｊＥＲ８２７，８２８，１００１などが挙げられる。
【００２５】
サイズ剤に含まれる、すべての非揮発成分に対する、上記エポキシ樹脂の含有量は２０〜９０重量％であり、好ましくは２０〜７０重量％、より好ましくは３０〜６０重量％である。上記エポキシ樹脂の含有量が２０重量％より少ない場合は、繊維と樹脂の接着強度が弱くなる。９０重量％を超える場合は、乳化安定性が悪くなる。
【００２６】
また、上記エポキシ樹脂の他に、必要目的に応じ、コンポジット物性に影響がない範囲で、上記の部分構造以外の部分構造を有するか、又は、上記の分子量範囲外の、エポキシ樹脂、及び、ポリウレタン、ポリエステルなどの樹脂、若しくはブタジエンニトリルゴムなどを添加させて用いてもよい。また、必要に応じ、平滑剤や安定剤などの各種添加剤を併用してもよい。
【００２７】
サイズ剤には、水系エマルション又はエポキシ樹脂を分散させた溶剤系溶液の二つの形態が代表的である。溶剤にはアセトンが例示できる。
水系エマルションには、上記のエポキシ樹脂の他に、乳化剤を使用する。乳化剤は以下に詳しく説明する。
【００２８】
サイズ剤に含まれる、すべての非揮発成分に対する、上記乳化剤の含有量は好ましくは５〜５０重量％であり、より好ましくは１０〜４０重量％、特に好ましくは１５〜２５重量％である。
【００２９】
水系エマルションに使用される乳化剤は公知のものが使用できるが、ノニオン系乳化剤を用いることが好ましい。ノニオン系乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、単一鎖長ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン２級アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキルフェノールとホルマリンとの縮合物の酸化エチレン誘導体、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルなどのエーテル型；ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油及び硬化ひまし油などのエーテルエステル型；ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステルなどのエステル型等の乳化剤を挙げることができる。これらの乳化剤は、１種のみを使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３０】
本発明の炭素繊維束は、サイズ剤の付着量と熱処理温度を適宜組み合わせることにより得られ、好ましい一実施態様によれば、熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）が０．５〜５．０重量％となるように炭素繊維にサイズ剤を付与した後、１７０〜２１０℃で熱処理することにより得られる。サイズ剤の付着量が０．５重量％未満の場合は、本発明の効果が得られないばかりでなく、炭素繊維の集束性も劣るものとなる。一方、サイズ剤の付着量が５．０重量％を超える場合はサイズ剤による集束性が強く、炭素繊維束の開繊性が劣り、炭素繊維束に対するマトリクス樹脂の含浸性が低下するので、マトリクス樹脂との良好な接着性が得られない。
【００３１】
さらに、本発明の炭素繊維束は、熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)とソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量（Ｂ）(重量％)との差（Ａ−Ｂ）の値が、０．１０〜０．５０重量％である。この付着量は、熱分解法により得られる炭素繊維束を基準にした重量％である。
【００３２】
本発明に使用するサイズ剤は、熱処理により含まれるエポキシ樹脂のエポキシ基が反応する。エポキシ樹脂が反応するとソックスレーでは十分にサイズ剤を抽出することができないため、ソックスレー抽出で測定されるサイズ剤付着量が見かけ上減少する。そのため、熱分解法により測定されるサイズ剤付着量とソックスレー抽出により測定されるサイズ剤付着量の間に差が生じる。サイズ剤付着量の差（Ａ−Ｂ）を０．１０〜０．５０重量％とすることにより、炭素繊維とエポキシ樹脂との接着が強固になり、コンポジット物性が飛躍的に向上する。また、炭素繊維表面の液状エポキシ樹脂が架橋することにより、炭素繊維表面は金属との擦過から保護される。０．１０重量％より少ない場合ではマトリクス樹脂との接着性に劣る傾向がある。また、（Ａ−Ｂ）の値が、０．５０重量％を超える場合は、擦過性には優れているものの、マトリクス樹脂の含浸が炭素繊維表面で高分子量化したサイズ剤成分に阻害されてしまう。
【００３３】
本発明の炭素繊維束の製造方法は、上記サイズ剤を未処理炭素繊維束に対して付与する工程（サイジング処理工程）、及び、引き続いて、１７０〜２１０℃の範囲内で熱処理する工程（熱処理工程）、を含む。
上記のサイズ剤の付着量は、得られた炭素繊維束の熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）(重量％)である。
【００３４】
サイジング処理工程で使用するサイズ剤としては水系エマルション、及びエポキシ樹脂を分散させた溶剤系溶液、いずれも使用できる。作業環境を鑑みると、エマルション処理が人体への影響が少なく好ましい。
【００３５】
サイジング処理の方法は限定されず、浸漬法、ローラー転写法、スプレー法等の公知の方法を、使用状況に合わせて使用できる。斑なく均一にサイジング処理をするという観点からは、浸漬法を用いることが好ましい。炭素繊維の熱分解法で測定されるサイズ剤付着量（Ａ）は、用いるサイズ剤溶液の濃度やサイズ剤溶液への浸漬時間及び浸漬回数などを用いるサイジング処理の方法に合わせて適宜調整することにより容易に調節できる。
【００３６】
熱処理工程においては、サイジング処理を施した炭素繊維束を、加熱処理する。この場合に、サイズ剤の溶剤を乾燥する工程に引き続いて、又は一体の処理として、加熱処理する。加熱温度は、１７０〜２１０℃であり、好ましくは、１８０〜２００℃である。
加熱時間は特に限定されないが、１０〜３００秒が好ましく、２０〜１００秒がより好ましい。
なお、加熱方法については、熱風による乾燥、ヒートローラーなどの接触乾燥など公知の方法を用いることができる。
【００３７】
上記の温度範囲内で熱処理することにより、おそらく炭素繊維表面の官能基とサイズ剤に含まれるエポキシ樹脂が反応するため、付着しているサイズ剤のエポキシ当量が熱処理を行う前に比べて増加する。これは、炭素繊維束の風合いが変化し、炭素繊維束が硬くなることからも推測される。
【００３８】
本発明の炭素繊維束は、上記のサイジング処理に先立つ前処理をすることなく、上記のサイジング処理をすることが好ましい。前記の前処理には、特許文献２に記載されたような、分子内に２個以上のエポキシ基を有する多官能脂肪族化合物を炭素繊維束に付与する処理が例示できる。
本発明の炭素繊維束の製造方法は、サイズ剤の付与工程に先立って、上記の多官能脂肪族化合物を炭素繊維束に付与する工程を有しないことが好ましい。
本発明の炭素繊維束の製造方法において、サイズ剤の付与工程に先立って許容される前処理には、炭素繊維束の表面酸化処理、鍍金処理、洗浄、乾燥等が例示できる。
【００３９】
本発明の炭素繊維束を構成する炭素繊維は特に制限が無く、ピッチ系、レーヨン系、アクリロニトリル系等いずれの炭素繊維も使用できるが、操作性、工程通過性、及び機械強度等を鑑みるとアクリロニトリル系が好ましい。炭素繊維の繊度、強度等の特性も特に制限が無く、公知のいずれの炭素繊維も制限無く使用できる。
【００４０】
本発明の繊維強化複合材料は、上記の炭素繊維束又は上記の製造方法により製造された炭素繊維束と樹脂硬化物からなる。
前記樹脂硬化物として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及び／又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物を使用した繊維強化複合材料が、得られる機械的物性の観点から好ましい。
繊維強化複合材料の製造には、フィラメントワインド（ＦＷ）成形法が好ましく使用される。ＦＷ成形法においては、金属又はプラスチックのライナーに、マトリクス樹脂を含浸させた複数本の炭素繊維束を巻きつけて成形する。ＦＷ成形に際しては、炭素繊維束の厚みを一定にして加工後の寸法を安定させ、さらにフィラメントを引き揃えた後に、加熱成形して高圧ガスタンクなどの容器が製造される。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。まず、本発明に用いた個々の特性値の測定法を説明する。
【００４２】
＜サイズ剤付着量（溶剤抽出法）＞
炭素繊維束１０ｇを取り出し、溶剤としてアセトンを用い、ＪＩＳ  Ｒ７６０４  Ａ法（溶剤抽出法）に基づいてサイズ剤の付着量を求めた。
【００４３】
＜サイズ剤付着量（熱分解法）＞
炭素繊維束１０ｇを取り出し、ＪＩＳ  Ｒ７６０４  Ｃ法（熱分解法）に基づいて４５０℃で熱分解を行い、サイズ剤の付着量を求めた。
【００４４】
＜擦過毛羽量＞
本発明において、炭素繊維束の加工性の指標として、擦過毛羽を次の手順によって測定した。サイズ処理された炭素繊維束がステンレス棒と１２０°の接触角で接触しながら通過するように、５本の直径２ｍｍのクロムメッキしたステンレス棒を１５ｍｍ間隔でジグザグに配置した。この５本のステンレス棒間にサイジング処理された炭素繊維束をジグザグに掛け、ボビンからの炭素繊維束解舒テンションを２００ｇ／繊維束に設定して、炭素繊維束を擦過させた。擦過後の炭素繊維束をウレタンスポンジ（寸法３２ｍｍ×６４ｍｍ×１０ｍｍ、質量０．２５ｇ）２枚の間に挟み込み、１２５ｇの錘をウレタンスポンジ全面に均等にかけた。炭素繊維束を１５ｍ／分の速度で２分間通過させてスポンジに付着した毛羽の質量を擦過毛羽量とした。
【００４５】
＜エポキシ当量＞
炭素繊維束１００ｇに対し、ソックスレー抽出法を用いてアセトンで１２０分還流してサイズ剤を抽出し、その抽出物のエポキシ当量を  ＪＩＳ  Ｋ７２３６  に基づいて測定した。
【００４６】
＜フープ引張強度＞
ＦＷ法にて直径３５０ｍｍのマンドレルに幅２０ｍｍ、厚み１ｍｍとなるように炭素繊維を巻きつけ、１２０℃、１８０分で硬化してリング状の試験片を作製した。なお、マトリクス樹脂には、主剤にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学（株）製、ｊＥＲ８２８）を１００重量部、硬化剤にアミン系硬化剤（ハンツマン社製、ジェーファーミンＴ−４０３）４０重量部を混合させた樹脂を用いた。作製した試験片はＡＳＴＭ  Ｄ２２９０−９２  に基づいてフープ引張強度（単に「フープ強度」ともいう。）を測定した。
【００４７】
＜風合い＞
（株）大栄科学精器製作所製ハイドロメーターＨＯＭ−２を用いて以下の条件で測定した。
測定サンプル：２０ｃｍ長の炭素繊維束
スリット幅：１０ｍｍ
測定方法：サンプルをサンプル中央部がスリット上になるように試料台に載せた。このとき、スリットの幅方向がサンプルの長さ方向になるようにした。次に厚さ２ｍｍ、長さ２００ｍｍの金属プレートでこのサンプルをスリット間に深さ１０ｍｍまで１０ｍｍ／ｓｅｃの速さで垂直に押し込み、このときの金属プレートに負荷する最大荷重を測定した。測定は異なるサンプルについて５回行い、その平均値を測定値（Ｆ）とした。
【００４８】
ここで風合い度は下記の数式（Ａ）で定義される。
風合い度［ＭＰａ］＝Ｆ／（Ｓ／１０）            （Ａ）
式中、Ｆは、ハイドロメーターの測定値（Ｎ）であり、Ｓは、炭素繊維束断面積（ｍｍ2）を示す。また、Ｓは以下の関係にある。
Ｓ＝炭素繊維フィラメントの断面積（ｓ）×フィラメント数
ここで、ｓは、断面顕微鏡写真により、５０本のフィラメントの平均半径を（ｒ）とし、πｒ2より求めた。
【００４９】
［実施例１］
サイジング処理されていない、東邦テナックス（株）製  テナックス  ＵＴＳ５０（フィラメント数２４，０００本、引張強度５，１００ＭＰａ、引張弾性率２４５ＧＰａ、繊度１，６３０Ｔｅｘ）を連続的にサイジング浴（濃度２．０重量％）に浸漬させた後、熱風循環式乾燥機にて１８０℃、６０秒で乾燥を行い、炭素繊維束を得た。
【００５０】
サイズ剤には、式（ｂ）の構造を有するエポキシ樹脂として、三菱化学（株）製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂  ＪＥＲ８２８  ４０重量％、ＪＥＲ１００１  ４０重量％及び乳化剤を２０重量％含有する水系エマルションのサイズ剤を用いた。なお、乳化剤には、ＰＯＥ硬化ひまし油エーテル、及びＰＯ／ＥＯポリエーテル（Ｍｗ＝１５，０００）を用いた。
得られた炭素繊維束の諸物性を表１に示す。
【００５１】
［実施例２〜５、及び、比較例１〜３］
熱風乾燥処理の温度を変えた以外は実施例１と同様に処理を行い、炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束の諸物性を表１に示す。
【００５２】
［実施例６〜８、及び、比較例４］
サイジング剤を表１の通りに変更し、熱処理温度を変更した以外は実施例１と同様に処理を行い、炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束の諸物性を表１に示す。
【００５３】
［比較例５、６］
サイズ剤の付着量を変えた以外は実施例１と同様に処理を行い、炭素繊維束を得た。得られた炭素繊維束の諸物性を表１に示す。
【００５４】
表１に示すとおり、実施例のＦＷ成形用炭素繊維束は適切な熱処理がされてサイズ剤のエポキシ樹脂が硬化し、金属摩擦が低減されてＦＷ成形時に発生する毛羽量が低減される。また、フィラメント表面とサイズ剤の接着性がより強固なものとなっており、コンポジット物性が改善される。
【００５５】
熱処理温度の低い比較例１、２では、サイズ剤の低分子量のエポキシ樹脂成分が十分に硬化せず、液状の粘性を持ったままの状態であり、擦過に弱く、得られたコンポジット物性は不十分なものであった。一方、熱処理温度が高すぎる比較例３では、硬化が進み過ぎ、炭素繊維束が屈曲に弱くなって毛羽立ちが多くなってしまい、得られたコンポジット物性も不十分なものであった。
【００５６】
比較例４では、分子量３５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を１５重量％しか含有せず、分子量１，４００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を６５重量％含有するサイズ剤を用いたため、サイズ剤の粘性が高く、サイジング処理、及び乾燥処理の際に炭素繊維上でサイズ剤が流動せずに局在化してしまい、繊維束内外にサイズ剤の付着斑が起こったため、得られたコンポジット物性が不十分なものとなった。
【００５７】
比較例５では、サイズ剤の付着量が低すぎであったため、擦過に弱く、得られたコンポジット物性は不十分なものであった。
【００５８】
比較例６では、サイズ剤の付着量が多すぎであったため、マトリクス樹脂の含浸性が悪く、得られたコンポジット物性は不十分なものであった。
【００５９】
【表１】
2012214925.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の炭素繊維は、高圧ガスタンクなどのフィラメントワインデイング成形される炭素繊維強化複合材料に好適に利用できる。