JPS60185880A - 炭素繊維製造用油剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維製造用油剤に関し、更に詳しくは、炭
素繊維の製造において、耐炎化工程前に前駆体として使
用するアクリル系繊維やピンチ系繊維（以下これらをプ
レカーサーと略称する）へ付与することにより、該プレ
カーサーに優れた分繊性乃至工程通過性を与えるととも
に耐炎化工程以降での融着を防止し、よって優れた物性
の炭素繊維を製造することができる、特定のアミノポリ
シロキサンを必須成分とする油剤に関する。

一般に炭素繊維は、プレカーサーを酸化性雰囲気下に２
００〜３００℃で加熱焼成する耐炎化（又は不融化、以
下耐炎化と総称する）工程により耐炎化繊組とした後、
不活性雰囲気下に７００℃以上の高温で炭素化する炭素
化工程を経て製造されるが、この際、耐炎化工程前、通
常はプレカーサーを製造する工程で油剤が付与される。

しかして該油剤には、平滑性、帯電防止性、集束性等の
一般的諸機能の他に、前述の如き炭素繊維の製造粂訃に
応するその性質上、とりわけ繊維の分繊性に優れ且つ融
着を防止する機能が重要である。

この種の油剤として従来一般には、ホスフェートのアル
カリ金属塩、各種カチオン活性剤、ポリオキシアルキレ
ンエーテル等が主に用いられているが、これらは帯電防
止性、集束性、平滑性の点では一応の性能を有している
ものの、その本来的性質に基づく分解によって分繊性が
劣る欠点があり、まだ面ｊ炭化工程でタールを生じたり
、或いｆｄ加熱初期にその大部分が揮散し、繊維間に融
着が生じる欠点がある。

そこで従来、かかる油剤の改良品として、ジメチルポリ
シロキサン、フェニルメチルポリシロキサン、エポキシ
ポリシロキサン、ポリエーテルポリシロキサン、アミノ
ポリシロキサン等、各種のシリコーン系油剤が提案され
ている（特公昭５１−１２７３９、特公昭５２−２４１
３６、特開昭５２−１４８２２７等）。ところが、これ
らのシリコーン系油剤にも、それぞれに次のような欠点
がある。すなわち、ジメチルポリシロキサンやフェニル
メチルポリシロキサンの場合、熱的には良好であるが、
その分子内に極性基を持たないことによりプレカーサー
に対する配向性（均一付着性、以下同じ）が不充分であ
るためと考えられるが、プレカーサーの分繊性及び耐炎
化工程での融着防止機能が少なく、また非極性であるた
めに静電気による毛羽立ちや糸切れ等の問題を起こし易
い〇エポキシポリシロキサンの場合、その分子内のエポ
キシ基の開環重合等により、繊維−繊維間を固着し、壕
だ自身もタール化するため、耐炎化工程での融着防止機
能は全くなく、むしろ弊害になる。

ポリエーテルポリシロキサンの、場合、その分子内のエ
ーテル結合が熱的に弱く、耐炎化工程においてそのほと
んどが熱分解、揮散し、融着防止機能を呆／こざなくな
り、またその熱分解の際の発熱が繊ホ１＃、自体の異常
反応を誘因する。そしてアミノポリシロキサンの！場合
、これは以上説明した従来の他の／リコーン系油剤に比
べれば概して良好な性ｆｉヒを有するが、従来提案され
ているアミノボリア０キサンは、その分子内のアミン変
性基１個当り蟹素原子が１個のものであって、結果的に
弱い極性グループが散在することとなり、しだがってプ
レカーサーに対する配向性が劣るためと考えられるが、
分繊性及び耐融通防止機能が依然として充分でない。

本発明者らは、斜上の従来欠点を解消し、プレカーサー
の製造及び耐炎化工程を含むそれ以降の工程において工
程通過性や分繊性に優れ且つ融着等の障害のない、した
がって高品質の炭素繊維を安定製造することができる油
剤を得るべく鋭意研究した結果、窒素詮有量との関係に
おいて特定のアミン変性基を有するアミノポリシロキサ
ンを必須成分とする油剤が好適であることを見出し、本
発明を完成するに到った。

すなわち本発明は、次の一般式（Ｉ）で示される、７７
２が１である場合のアミノポリシロキサンを必須成分と
する、ポリシロキサン系化合物の１種又は２種以上を有
効成分として含有し、該有効成分中の窒素含有ｂｉが１
重′ｒＪｊ：係以下であることを特徴とする炭素繊維製
造用油剤に係る。

Ｒ２Ｒ４ 上記一般式（Ｉ）において、Ａは、 ６Ｒｓ に−ＯＨ，又は−ＣＨ３である。

（但し、Ｘ−炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ−炭素数
２〜６のアルキレン基、又はフェニレン基ＯＲ】、Ｒ３
−水素、炭素数１〜５のアルキル基、又はフェニル基。

Ｒｚ、Ｒ４−メチル基、又はエチル基。１％５、Ｒ６、
Ｒ７＝水素、メチル基、エチル基。

１＝ｏ、又は１〜５の整ｐ。７７２　＝　０、又は１゜
７１−１以−にのｊｌ：撃数○） 一般式（Ｉ）　において、Ｒ２が１である場合のアミノ
ボリア０キザンは、例えば、アミノ基含有シランと末端
に水酸基を有するジオルガノポリシロキサンとを縮合す
ることにより得られるが、この際、アミノ基含有シラン
と末端に水酸基を有するジオルガノポリシロキサンとの
モル化等によって、一般式（Ｉ）で示される化合物は、
１１１か１である場合のアミノポリシロキサン単独系と
、該アミノポリシロキサンと７７７が０である場合のポ
リシロキサン系化合物との混合系とをとり得る。いずれ
の系であってもそれらは、該アミノポリシロキサンを必
須成分として一般式（Ｉ）で示される化自物の１種又は
２種以上を包含し、本発明に係る油剤の有効成分である
が、該有効成分中の窒素含有量は１重ｉ％以下でなけれ
ばならない。有効成分中の窒素含有量が１重量係をこえ
ると、プレカーサーに対する配向性は良くなるが、耐熱
性が悪くなり、而」炭化工程でタールを生じてその融着
防止機能が著るしく低下する。そして好ましくは、該有
効成分の２５℃における粘度が１０〜１００００ｃｓｔ
（センチストークス、以五同じ）で且つその窒素含有量
が０５重量係以下の場合である。これは主に、揮散によ
る融着防止機能の低下と粘度上昇による平滑性の低下が
生じることのある場合に備えるためであるが、この場合
概して、前述した混合系を有効成分にすると好結果が得
られる。

本発明に係る油剤は、以上説明したアミノポリシロキサ
ンを必須成分とする有効成分の他に、本発明の効果を損
なわない範囲で、公知の平滑剤、柔軟剤、帯電防止剤、
界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、更には従来提案の炭
素繊Ｒ′Ｍ造用油剤を適宜に選定して併用することがで
き、油剤中における前記有効成分の含有量に制限はない
が、プレカーサーの分繊性や耐炎化工程での融着防止機
能を充分に得るため、４０重重量風上とするのが好まし
い。

しかして本発明に係る油剤は、プレカーサー製造工程、
又は該工程後耐炎化工程前の段階で付与し、その何４形
態は、エマルジョン、有機溶剤溶液、又はストレート等
いずれでもよく、その付与手段は、ローラー給油法、ス
プレー給油法、又はガイドオイリング法のいずれでもよ
い。そして、この際の油剤付着量は、一方で本発明の効
果を充分に発現させつつ、他方で経済性も含めて付着量
に見合った効果を発現させるため、プレカーサーに対し
００１〜５重辰チとするのが好ましい。

以上説明したように、一般式（Ｉ）で示されるアミノポ
リシロキサンを必須成分とする有効成分を、所定通り含
有する本発明に係る油剤Ｑ−１、プレカーサーの製造工
程や４炎化工程での工程通過性に優れ、とりわけ、プレ
カーサーの分繊性や耐炎化工程での融着防止機能に優れ
ていて、従来協業のアミノポリシロキサンの場合に比べ
、卓越した効果を奏する。この理由は明らかでないが、
本発明におけるアミノポリシロキサンがその分子両末端
にアミン変性基を有する点で従来提案のアミノポリシロ
キサンとは明確な差があり、この差に基づく立体的な効
果からか、本発明におけるアミノポリシロキサンの方が
プレカーサーに対して強固に配向され、その耐゛熱性の
点で窒素含有量を低くする場合には特に、との配向性の
程度が重安になってくるためと考えられる。

以下、試験例を挙げて、本発明の構成及び効果をよシ具
体的にするが、本発明はここに挙げる実施例に限定され
るものではない。

・試験例 第１表に示した処理剤８５重量部とＰＯＥノニル７エ：
−ル：Ｘ−−ｆル１５重量部とからなる油剤の水乳化液
を調製した。

そして、アクリルフィラメント糸（７５デニール／４０
フイラメント）に該水乳化液をそれぞれイ」着量０，５
±０．ＩＭ量係となるようにローラー給油法で付与した
試料糸を調製し、該試料糸の摩擦係数及び発生電気を後
述の方法で測定乃至評価した。

また、アクリルフィラメント糸（１６０００デー”−ル
／１２０００フィラメント）に前記水乳化液をそれぞれ
付着量０５±０．１重量係となるように浸漬法でイ」匈
した後、乾熱ローラーを用いて１１５℃×４秒間乾燥し
てプレカーサートウを調製し、これを試料としてその分
繊性を後述の方法で評価した。

更に、プレカーサートウを２４０℃の強制循環式オーブ
ン中で６０分間処理して耐炎化繊維を得、これを試料と
してその耐融着性を後述の方法で評価した。

・・Ｊ槍擦係数の測定 試料糸を２０℃×６５係ＲＨの雰囲気下に２４時間放置
し、同条件下に初張力２０ｇ、糸速１０Ｑ７７２／分で
クロムメッキ梨地加工ピンと接触走行させて、その摩擦
係数をμメーター（エイコー測器社製）で測定した○尚
、測定値は低い方が良好である。

・・発生電気の評価 ｊＭＪ記摩擦係数の測定の際に、クロムメッキ梨地加工
ピンとの接触後の発生電気を集電式電位測定器（春日電
機社製）で測定し、次の基準で評価した０ ０＝１００ボルト未４１４・ △＝１００〜３００ボルト未ンＩ岡 ｘ＝３００ボルト以上 ・・分繊性 試料を２　ｃｔｎに切断し、黒紙上で軽く振盪して、分
繊状態を次の基準で評価した。

◎＝分繊性良 ○＝分繊性可 △−分繊性やや不良 ×＝分繊性著るしく不良 ・・耐融着性 試料を２　ａｔｈに切断し、白紙上で軽く振盪して、耐
融着状態を次の基準で評価し７た。

◎−融着なし 〇−融着ごく僅かあり △＝融着ややあり ×＝融着火 結果を第１表に示したが、この結果からも、本発明に係
る油剤によれば、炭素繊維製造用油剤として必要な分１
裁性、劇ｔ、ｉＩｌ；着性、その信士ｉ’ｉ：）性、帯
電防止性の全てに亘って優れた性能を発揮していること
が明らかである。

第１表 注）第１表中、ｃｓｔは２５℃における粘度でセンチス
トークス。Ｎは窒素含市川で、ソノ係は重量％。アミノ
ポリシロキサン（Ａ）と同（Ｂ）は次の通りで、式中ｉ
ｌｌ、　７２は前記一般式（Ｉ）の場合と同じ。

アミノポリシロキサン（Ａ）ニ アミノポリシロキサン（Ｂ）： 特許出願人　竹本油脂株式会社 代理人　弁理士　入　山　宏　正

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　次の一般式（Ｉ）で示される、７１ｚが１である場
   合のアミノポリシロキサンを必須成分とする、ボリア０
   キサン未化合物の１種又は２種板°上を有効成分として
   含有し、該有効成分中の窒素含有量が１重量％以下であ
   ることを特徴とする炭素繊維製造用油剤。 Ｒ２Ｒ４ 上記一般式（Ｉ）において、Ａは、 ６Ｒ５ 合に−ＯＨ，又は−ＣＨ３である。 （但し、Ｘ−炭素数３〜５のアルキレン基。Ｙ＝炭素数
   ２〜６のアルキレン基、又はフェニレン基。Ｒｘ、Ｒａ
   −水素、炭素数１〜５のアルキル基、又はフェニル基。 Ｒ２、Ｒ４−メチル基、又はエチル基。Ｒｓ、Ｒ６、Ｒ
   ７−水素、メチル基、エチル基。７＝０、又は１〜５の
   整数。７１ｚ−０、又は１゜７ｚ−１以上の整数。） ２　有効成分の２５℃における粘度が１０〜１００００
   センチストークスで、且つその窒素含有量が０．５　Ｍ
   址饅以下である特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維製
   造用油剤。