JP2001172879A - 炭素繊維製造工程用油剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素繊維の製造工程において、耐炎化工程に
おける優れた分繊性や融着防止性を与え、良好な工程通
過性を付与すると共に、高強度の炭素繊維を得ることが
できる炭素繊維製造工程用油剤を提供する。 【解決手段】 一般式（１）で示されるアミノ基を有す
るオルガノポリシロキサン（Ａ）と平滑剤（Ｂ）とを含
有してなり、（Ａ）の含有量が（Ａ）と（Ｂ）との合計
重量に基づいて、０．１〜９重量％であることを特徴と
する炭素製造工程用油剤を用いる。 【化１】 式中、Ｒ¹は同種若しくは異種の非置換一価炭化水素
基、Ｍはアミノ基を含む置換基、ａは１、２又は３、ｂ
は０、１又は２、（ａ＋ｂ）=３、ｃは１又は２、ｄは
０又は１、（ｃ＋ｄ）＝２、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ及びｉはそ
れぞれ独立に０又は１〜１０００の整数、（ｅ＋ｆ＋ｇ
＋ｈ＋ｉ）≧４、（ｅ＋ｆ）≧１を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維製造工程
用油剤に関するものである。更に詳しくは、高い強度を
有する炭素繊維を製造することができる炭素繊維製造工
程用油剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維は、一般に酸化性雰囲気下で２
００〜３００℃に加熱された後、更に、不活性雰囲気下
で７００℃以上に加熱される工程を経て製造されるた
め、この製造工程に使用される炭素繊維製造工程用油剤
には高度な耐熱性が必要とされ、従来、アミノ基を有し
たオルガノポリシロキサン１０〜９０重量％とジメチル
ポリシロキサン９０〜１０重量％との組み合わせからな
る油剤が知られている（特公平６−８６７０７号公報
等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の油剤では、炭素繊維の前駆体繊維（アクリル繊維、
レーヨン繊維、ピッチ系繊維等；以下、プレカーサーと
称する。）への吸着性が不十分であり、炭素繊維製造工
程における加熱、延伸といった処理によって、単繊維同
士の接触が発生した場合に油剤でカバーされていない部
分に欠陥が発生し、炭素繊維の強度が低下するといった
問題が発生し、近年求められている炭素繊維の高強度化
には対応できていない。また、油剤の吸着性不足からく
る平滑性の不足や制電性の不足によって工程通過性が不
良となり、生産性の低下をもたらす。吸着性を改善する
ためにアミノ基の含有量を上げると、耐熱性が悪くなっ
たり平滑性が不足するようになりかえって炭素繊維の強
度低下や工程通過性の不良を招くことになる。また、極
性基を持たないジメチルポリシロキサンなどのシリコー
ンでは耐熱性は良好になるが、もともと極性基を持たな
いため、プレカーサーへ吸着せず炭素繊維の強力向上は
望むべくもなく、また、発生電気も多くなり工程通過性
も悪くなる。従って、プレカーサーへの吸着性がよく炭
素繊維の強度を向上できる油剤が求められていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の炭素繊維製造工
程用油剤の特徴は、一般式（１）で示されるアミノ基を
有するオルガノポリシロキサン（Ａ）と平滑剤（Ｂ）と
を含有してなり、（Ａ）の含有量が（Ａ）と（Ｂ）との
合計重量に基づいて、０．１〜９重量％である点にあ
る。

【０００５】

【化３】

【０００６】式中、Ｒ¹は同種若しくは異種の非置換一
価炭化水素基、Ｍはアミノ基を含む置換基、ａは１、２
又は３、ｂは０、１又は２、（ａ＋ｂ）=３、ｃは１又
は２、ｄは０又は１、（ｃ＋ｄ）＝２、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ
及びｉはそれぞれ独立に０又は１〜１０００の整数、
（ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ）≧４、（ｅ＋ｆ）≧１を示す。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、（Ａ）について説明する。
一般式（１）中、Ｒ¹は同種もしくは異種の非置換一価
炭化水素基である。ここで、「非置換一価炭化水素基」
とは、炭化水素のみからなる一価の置換基のことを意味
する（以下、同じ。）。Ｒ¹の炭素数は、通常１〜１８
であり、好ましくは１〜１０、特に好ましくは１〜６で
ある。

【０００８】非置換一価炭化水素基の例としては、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル
基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシ
ル基等の直鎖若しくは分岐のアルキル基；ビニル基、ア
リル基、５−ヘキセニル基、９−デセニル基等のアルケ
ニル基；フェニル基、トリル基等のアリール基等が挙げ
られる。これらの中で好ましいのは、メチル基及びフェ
ニル基、さらに好ましくはメチル基である。（Ａ）中
に、２種類以上の非置換一価炭化水素基が含まれていて
もよい。

【０００９】Ｍは、アミノ基を含む置換基であって、ア
ミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基等の
アミノ基；アミノアルキル基、アミノアリール基等の一
級アミノ基を含む置換基；アルキルアミノアルキル基、
アリールアミノアルキル基等の二級アミノ基を含む置換
基；ジアルキルアミノアルキル基、ジアルキルアリール
基等の三級アミノ基を含む置換基；アミノアルキルイミ
ノ基等のポリアルキルポリアミノ基を含む置換基等が挙
げられる。これらの中で好ましいのは、一級アミノ基を
含む置換基及びポリアルキルポリアミノ基を含む置換基
である。（Ａ）中に、２種類以上のアミノ基を含む置換
基が含まれていてもよい。

【００１０】Ｍの炭素数は、通常０又は１〜１８、好ま
しくは１〜１０、特に好ましくは１〜８である。これら
の好ましい例として、例えば、一級アミノ基を含む置換
基としては、３−アミノプロピル基、４−アミノブチル
基、２−アミノ−２−メチルプロピル基、３−（Ｎ−フ
ェニルアミノ）プロピル基等；二級アミノ基を含む置換
基としては、Ｎ−エチルアミノプロピル基、Ｎ−フェニ
ルアミノブチル基等；三級アミノ基を含む置換基として
は、３−ジブチルアミノプロピル基、３−ジフェニルア
ミノプロピル基等；ポリアルキルポリアミノ基を含む置
換基としては、Ｎ−（２−アミノエチル）イミノプロピ
ル基等が挙げられる。

【００１１】ａは、１、２又は３、好ましくは１又は
２、特に好ましくは１である。ｂは、０、１又は２、好
ましくは１又は２、特に好ましくは２である。なお、
（ａ＋ｂ）=３である。ｃは、１又は２、好ましくは１
である。ｄは、０又は１、好ましくは１である。なお、
（ｃ＋ｄ）＝２である。ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉは、それぞ
れ独立に０又は１〜１０００の整数、好ましくは、０又
は１〜８００の整数である。なお、（ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋
ｉ）≧４かつ（ｅ＋ｆ）≧１である。なお、Ｓｉ
Ｏ_1/2、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂は、シロキサン構造単位を表
し、ＳｉＯ_{1/ 2}は末端１官能単位、ＳｉＯは２官能単
位、ＳｉＯ₂は４官能単位を表す（以下同様であ
る。）。

【００１２】（Ａ）の骨格は、直鎖状、分岐状、環状又
は３次元状いずれの構造を有していてもよく、２つ以上
の構造が１分子中に混在していてもよい。また、これら
を単独で用いても２種以上の混合物で用いてもよいが、
直鎖状の骨格のものを単独で用いるのが耐熱性、平滑性
の面から好ましい。さらに好ましいものとしては、一般
式（３）で示されるオルガノポリシロキサン等である。

【００１３】

【化４】

【００１４】式中、Ｍは上記で説明したアミノ基を含む
置換基と同じであり、好ましいものも同じである。ｐ及
びｑは、１〜１０００の整数であり、好ましくは５〜８
５０、さらに好ましくは１０〜７００である。［（ＣＨ
₃）₂ＳｉＯ］と［（ＣＨ₃）ＭＳｉＯ］とは、ブロック
状でもランダム状でもよい。

【００１５】（Ａ）の２５℃における動粘度は、通常５
〜１０００００ｃＳｔ、好ましくは１０〜５００００ｃ
Ｓｔ、さらに好ましくは２０〜１００００ｃＳｔであ
る。２５℃における動粘度が５〜１０００００ｃＳｔの
範囲だと耐熱性が良く、また、繊維への均一付着性が良
好で、強度の高い炭素繊維が得られる点で好ましい。

【００１６】（Ａ）は、公知の合成方法で得ることがで
きる。直鎖状の（Ａ）を得るには、例えばアミノ基を持
つアルコキシシラン（アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、ビス（アミノプロピル）テトラメチルジシロキ
サン等）とオクタメチルシクロテトラシロキサンを所定
量配合し、アルカリ触媒（例えば水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム、水酸化リチウム等）又は酸触媒（硫酸、
塩酸、リン酸、塩化鉄等）下に、窒素雰囲気中で加温
（例えば１００〜１５０℃）、撹拌し所定時間（例えば
０．５〜１０時間）平衡化重合させることで得られる。

【００１７】分岐状の（Ａ）を得るには、例えば直鎖状
の（Ａ）を得るのと同様な反応条件、原料を用い重合時
に三官能性シラン（例えばメチルシラントリオール、ト
リメトキシメチルシラン等）を適当量添加して分岐構造
を導入することで得られる。環状の（Ａ）を得るには、
例えばアミノ基を持つアルコキシシランとアルコキシシ
ラン（ジメチルジメトキシシラン等）やクロロシラン
（ジメチルジクロロシラン等）とを所定量配合し、アル
カリ触媒又は酸触媒下に加水分解することで直鎖状の
（Ａ）とともに環状の（Ａ）が得られる。環状の（Ａ）
を単離する必要がある時は、蒸留又はカラム分取等を用
いることができる。直鎖状と分岐状、又は直鎖状と環状
といった複数の骨格を有する（Ａ）を得る必要がある場
合には、それぞれの骨格の（Ａ）を合成した後配合し
て、また、これらの合成方法を適時組み合わせることに
よって得ることができる。

【００１８】本発明で使用できる（Ａ）の具体例として
は、例えば商品名として、ＳＦ−８４１７、ＢＹ−１６
−８９７、ＢＹ−１６−８５３、ＢＹ−１６−７５６、
ＢＸ−１６−１９３等（以上東レダウコーンニング社
製）；ＴＳＦ−４７００、ＴＳＦ−４７０１、ＴＳＦ−
４７０２、ＴＳＦ−４７０３、ＴＳＦ−４７０４、ＴＳ
Ｆ−４７０５等（以上東芝シリコーン株式会社製）；Ｘ
−２２−１６１ＡＳ、Ｘ−２２−１６１Ａ、Ｘ−２２−
１６１Ｂ、Ｘ−２２−１６１Ｃ、ＫＦ−３９３、ＫＦ−
８５９、ＫＦ−８６０、ＫＦ−８６１、ＫＦ−８６７、
ＫＦ−８６９、ＫＦ−８８０、ＫＦ−８００２、ＫＦ−
８００４、ＫＦ−８００５、ＫＦ−８６４、ＫＦ−８６
５、ＫＦ−８６８、ＫＦ−８００３等（以上信越化学工
業株式会社製）等が挙げられる。

【００１９】本発明における（Ａ）の窒素原子含有量
は、１〜１２重量％であることが好ましく、さらに好ま
しくは２〜１１重量％、特に好ましくは３〜１０重量％
である。窒素原子含有量が１〜１２重量％であると、耐
熱性が良好、単繊維の融着や毛羽の発生がなく、工程通
過性が良好、かつ、繊維への吸着性が良好となり、より
高強度の炭素繊維を得ることができる。（Ａ）の窒素含
有量は、（Ａ）の製造工程においてアミノアルキルシラ
ンの量を増減すること、または、アミノアルキルシラン
の種類により調整することができる。

【００２０】（Ａ）中の窒素原子含有量は、（Ａ）を中
和するに必要な塩酸の量から求めることができる。以下
にその測定方法と計算方法を示す。 ＜（Ａ）中の窒素原子含有量の測定方法＞アミノ基含有
オルガノポリシロキサン１〜５ｇを精秤する。このサン
プル量をＳ（ｇ）とする。これをアミノ基含有オルガノ
ポリシロキサンが可溶な溶媒（例えば、イソプロピルア
ルコール、クロロホルム、トルエン等）の一定量（５０
〜１００ｍｌ程度）に完全溶解した後、指示薬としてブ
ロムクレゾールグリーン（Ｂ．Ｃ．Ｇ）を微量入れ、１
／２規定塩酸標準溶液を用いて滴定する。溶液の色が青
色から黄色に変わった点を終点として、その滴定量を読
む（Ｔ１ｍｌとする）。同様に空試験としてアミノ基含
有オルガノポリシロキサンを入れずに同量の溶媒のみを
滴定し滴定量を読む（Ｔ０ｍｌとする）。アミノ基含有
オルガノポリシロキサン中の窒素原子含有量（重量％）
は、以下の式で求められる。なお、下記式中ｆは、用い
た１／２規定塩酸の力価（ファクター）である。 窒素原子含有量（重量％）＝｛１４×（Ｔ１−Ｔ０）×
ｆ｝／（２０×Ｓ）

【００２１】次に平滑剤（Ｂ）について説明する。
（Ｂ）としては、例えば、以下の（ア）〜（カ）等が使
用できる。 （ア）２５℃における動粘度が５〜１０００００ｃＳｔ
であるオルガノポリシロキサン又はこれらがアミノ基以
外の置換基（ハロゲン基、カルボキシル基、フェニル
基、カルビノール基、エポキシ基、ポリエーテル基、メ
タクリル基、メルカプト基、フェノール基等；これらの
変性基は２つ以上の異なる基を含有していてもよい）で
変性された変性オルガノポリシロキサン（例えば２５℃
における動粘度が５〜１０００００ｃＳｔである変性オ
ルガノポリシロキサン）。

【００２２】（イ）鉱物油（例えば、２５℃における動
粘度が１〜５００ｃＳｔである精製スピンドル油及び流
動パラフィン等）。 （ウ）動植物油（例えば、牛脂、マッコウ鯨油、ヤシ油
及びヒマシ油等）。 （エ）炭素数８〜３２の脂肪酸と炭素数４〜３２のアル
コールからなる合成脂肪酸エステル（例えば、イソステ
アリルラウレート、オレイルオレエート及びジオレイル
アジペート等）。 （オ）ワックス（例えば、カルナバワックス、みつろ
う、融点３０℃〜１００℃のパラフィンワックス及び分
子量１，０００〜１０，０００のポリエチレンワックス
等）。

【００２３】（カ）パーフルオロアルキルおよびその誘
導体（例えばパーフルオロオクタスルホン酸ナトリウム
塩、パーフルオロオクタノールのエチレンオキサイド１
５モル付加物）これらの（Ｂ）は、１種又は２種以上の
混合物として使用でき、これらのうち、（Ｂ）として、
（ア）、（ウ）、（エ）、（オ）が好ましく、さらに好
ましくは（ア）、（エ）、（オ）である。

【００２４】さらに、（Ｂ）は、下記一般式（２）で示
されるオルガノポリシロキサン（Ｂ１）を含有すること
が望ましい。一般式（２）で示される（Ｂ１）の含有量
としては、（Ｂ）の重量に基づいて、５〜１００重量％
が好ましく、さらに好ましくは１０〜９５重量％、特に
好ましくは１５〜９０重量％、最も好ましくは２０〜８
０重量％である。

【００２５】

【化５】

【００２６】一般式（２）中、Ｒ²は、同種若しくは異
種の非置換一価炭化水素基若しくは置換一価炭化水素基
である。Ｒ²の炭素数は、通常１〜１８、好ましくは１
〜１０、特に好ましくは１〜６である。

【００２７】非置換一価炭化水素基の例としては、一般
式（１）であげたものと同様なものを挙げることがで
き、好ましいものの例も同様である。また、これらの非
置換一価炭化水素基は、同一分子内に２種類以上の異な
る置換基を２個以上含んでいてもよく、また、非置換一
価炭化水素基の分子内の結合場所も特に限定されない。
「置換一価炭化水素基」とは、非置換一価炭化水素基の
水素原子の一部又は全部を、水素及び炭素以外の他の元
素を含む置換基で、置換した基のことを意味する。但
し、アミノ基で置換された基は、置換一価炭化水素基に
は含まない。

【００２８】置換一価炭化水素基の置換基としては、ト
リフルオロプロピル基、パープルオロブチルエチル基、
パーフルオロオクチルエチル基、３−クロロプロピル
基、２−（クロロメチルフェニル）エチル基等のハロゲ
ン原子で置換された基；３−グリシジロキシプロピル
基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル
基、５，６−エポキシヘキシル基、９，１０−エポキシ
デシル基等のエポキシ基で置換された基；３−（メタ）
アクリロキシプロピルメタクリル基、（メタ）アクリロ
キシメチル基、１１−（メタ）アクリロキシウンデシル
基等の（メタ）アクリル基で置換された基；３−メルカ
プトプロピル基、２−（４−メルカプトメチルフェニ
ル）エチル基等の含硫黄基で置換された基；ポリオキシ
エチレン（分子量１００〜１５００）オキシプロピル基
等のアルキルエーテル基で置換された基；３−ヒドロキ
シカルボニルプロピル基等のカルボキシル基で置換され
た基等が挙げられる。

【００２９】これらの置換一価炭化水素基は、同一分子
内に２種類以上の異なる置換基を含んでいてもよく、ま
た、置換一価炭化水素基の分子内の結合場所も特に限定
されない。非置換一価炭化水素基と置換一価炭化水素基
は、同一分子内に同時にそれぞれ２種以上存在していて
もよいが、非置換一価炭化水素基のみであることが望ま
しい。一般式（２）中、ｊ、ｋ、ｍは、それぞれ独立に
０又は１〜１０００の整数、好ましくは０又は１〜８０
０である。なお、（ｊ＋ｋ＋ｍ）≧４である。

【００３０】（Ｂ１）の骨格は、直鎖状、分岐状、環状
又は３次元状いずれの構造を有していてもよく、２つ以
上の構造が１分子中に混在していてもよい。また、これ
らを単独で用いても２種以上の混合物で用いてもよい
が、直鎖状の骨格のものを単独で用いるのが耐熱性、平
滑性の面から好ましい。さらに好ましいものとしては、
ジメチルシリコーンオイル（ポリジメチルシロキサ
ン）、メチルフェニルシリコーンオイル、フルオロアル
キル変性ジメチルシリコーンオイル、アルコール変性ジ
メチルシリコーンオイル、ポリエーテル変性ジメチルシ
リコーンオイル、カルボキシ変性ジメチルシリコーンオ
イル、メチルスチレン変性ジメチルシリコーンオイル及
びオレフィン変性ジメチルシリコーンオイル等である。

【００３１】（Ｂ１）の２５℃における動粘度は、通常
５〜１０００００ｃＳｔ、好ましくは１０〜５００００
ｃＳｔ、さらに好ましくは２０〜１００００ｃＳｔであ
る。２５℃における動粘度が５〜１０００００ｃＳｔの
範囲であると、耐熱性が良く、繊維への均一付着性が良
好となり、より強度の高い炭素繊維が得られる。（Ｂ
１）は、公知の合成方法で得ることができる。例えば、
先に示した（Ａ）の合成方法と同様の方法で、アミノ変
性されたアルコキシシランの代わりに変性されていない
アルコキシシラン、または、アミノ基以外の他の基で変
性されたアルコキシシランを用いることによって同様に
得ることができる。

【００３２】本発明で使用できる（Ｂ１）の具体的な例
としては、例えば商品名で、ＫＦ−９６−５０、ＫＦ−
９６−１００、ＫＦ−９６−３５０、ＫＦ−９６−１０
００、ＫＦ−９６−１００００、ＫＦ−５０、ＫＦ−５
４、ＫＦ−９９４、ＫＦ−１０５、ＫＦ−１００Ｔ、Ｋ
Ｆ−１０２、Ｘ−２２−１６９ＡＳ、Ｘ−２２−１６２
Ａ、Ｘ−２２−３７０１Ｅ、Ｘ−２２−１６０ＡＳ、Ｋ
Ｆ−６００３、Ｘ−２２−１６４Ｂ、Ｘ−２２−１６７
Ｂ、Ｘ−２２−１６５Ｂ、ＫＦ−３５１，ＫＦ−３５
２、ＫＦ−４１０、ＫＦ−４１２、Ｘ−２２−８１９、
ＦＬ−１００（以上信越化学工業株式会社製）等が挙げ
られる。

【００３３】本発明の油剤には、さらにその他の成分
（Ｃ）を含有させることができる。その他の成分（Ｃ）
としては、乳化剤（Ｃ１）、制電剤（Ｃ２）、酸化防止
剤（Ｃ３）、紫外線吸収剤（Ｃ４）及びＰＨ調整剤（Ｃ
５）等が使用できる。乳化剤（Ｃ１）としては、例え
ば、以下の（キ）〜（ケ）等が使用できる。（キ）炭素
数４〜３２のアルコールのエチレンオキサイド１〜１０
モル付加物と炭素数８〜３２の脂肪酸とからなるアルキ
ルエーテルエステル（例えば、ラウリルアルコールのエ
チレンオキサイド３モル付加物ラウレート及びイソステ
アリルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物ア
ジペート等）。

【００３４】（ク）炭素数１〜３２の高級アルコールの
炭素数２〜４のアルキレンオキサイド付加物（例えば、
付加モル数１〜１００）（例えば、ブタノールのエチレ
ンオキサイド／プロピレンオキサイドランダム付加物
（分子量５００〜１０，０００）、オクチルアルコール
のエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイド
付加物（分子量３００〜１０，０００）、ステアリルア
ルコールのエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオ
キサイド付加物（分子量５００〜１０，０００）等）。 （ケ）炭素数２〜６の多価アルコールと炭素数８〜３２
の脂肪酸とからなるエステルの炭素数２〜４のアルキレ
ンオキサイド付加物（例えば、付加モル数１〜２００）
（硬化ヒマシ油のエチレンオキサイド２５モル付加物、
ソルビタントリオレエートのエチレンオキサイド２０モ
ル付加物等）。

【００３５】制電剤（Ｃ２）としては、例えば、以下の
（コ）〜（セ）等が使用できる。 （コ）炭素数８〜３２のアルキルアミンの炭素数２〜４
のアルキレンオキサイド付加物（付加モル数１〜４０）
（例えば、ラウリルアミンのエチレンオキサイド１モル
付加物及びステアリルアミンのエチレンオキサイド７モ
ル付加物等）。 （サ）炭素数８〜６４のホスフェート（例えば、ラウリ
ルアルコールのリン酸エステルカリウム塩、ステアリル
アルコールのエチレンオキサイド２モル付加物のリン酸
エステルナトリウム塩等）。 （シ）炭素数９〜９０のホスファイト（例えば、トリフ
ェニルホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイ
ト等）。 （ス）炭素数８〜３２の脂肪酸石鹸（例えば、対イオン
ナトリウム、カリウム、アンモニア等）（例えば、オレ
イン酸石鹸、ヒマシ油石鹸等）。 （セ）炭素数８〜３２のイミダゾリン系添加剤（例え
ば、ラウリルイミダゾリン、オレイルイミダゾリン
等）。

【００３６】酸化防止剤（Ｃ３）としては、例えば、以
下の（ソ）及び（タ）等が使用できる。 （ソ）ヒンダードフェノール系酸化防止剤（例えばトリ
エチレングリコール−ビス[３−（３−ｔ−ブチル−５
−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート]
等） （タ）アミン系酸化防止剤（２，４−ビス−（ｎ−オク
チルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−
ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン等）。

【００３７】紫外線吸収剤（Ｃ４）としては、例えば、
以下の（チ）及び（ツ）等が使用できる。 （チ）ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（２−（３，
５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾ
トリアゾール等）。 （ツ）ヒンダードアミン系紫外線吸収剤（ビス（２，
２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケー
ト等）。

【００３８】ＰＨ調整剤（Ｃ５）としては、例えば、以
下の（テ）及び（ト）等が使用できる。 （テ）低級脂肪酸およびその誘導体（酢酸、乳酸等）。 （ト）アンモニア；アルカリ金属の水酸化物（水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等）。

【００３９】（Ａ）の使用量は、（Ａ）と（Ｂ）の合計
重量に基づいて、通常０．１〜９重量％であり、好まし
くは１〜８重量％、さらに好ましくは２〜８重量％であ
る。（Ａ）の配合量がこの範囲を越えると耐熱性や平滑
性が不良となり工程通過性が悪くなり、かえって操業性
の低下を招く傾向にある。（Ａ）の配合量がこの範囲未
満では繊維への吸着性が不十分で、焼成後の炭素繊維の
強度低下を招く傾向にある。（Ｂ）の使用量は、（Ａ）
と（Ｂ）の合計重量に基づいて、通常９１〜９９．９重
量％であり、好ましくは９２〜９９重量％、さらに好ま
しくは９２〜９８重量％である。

【００４０】（Ｃ１）を使用する場合、（Ｃ１）の使用
量は、（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づいて、１〜５０
重量％が好ましく、さらに好ましくは５〜３０重量％で
ある。（Ｃ２）を使用する場合、（Ｃ２）の使用量は、
（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づいて、０．１〜１０重
量％が好ましく、さらに好ましくは０．３〜５重量％で
ある。（Ｃ３）を使用する場合、（Ｃ３）の使用量は、
（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づいて、０．０１〜５重
量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量％で
ある。（Ｃ４）を使用する場合、（Ｃ４）の使用量は、
（Ａ）と（Ｂ）の合計重量に基づいて、０．０１〜５重
量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜３である。
（Ｃ５）を使用する場合、（Ｃ５）の使用量は、ＰＨが
５．０〜１０．０の範囲となる量が好ましく、さらに好
ましくは６．０〜８．０の範囲となる量である。

【００４１】本発明における（Ａ）、（Ｂ）及び必要に
より（Ｃ）を混合する方法は、特に限定されず、従来公
知の方法を用いて油剤の使用形態にあわせて適当な方法
をとることができる。例えば、撹拌羽根を備えた配合槽
やニーダーなどを用いて（Ａ）と（Ｂ）と必要により
（Ｃ）を直接配合し加温、混合する方法；（Ａ）と
（Ｂ）と必要により（Ｃ）を別々に希釈、乳化等を行っ
たのち配合する方法等が挙げられる。

【００４２】油剤の付与形態は、非含水又は水で乳化し
たエマルション、いずれの状態でも処理することができ
る。非含水処理剤の場合は、そのまま、又は希釈剤（有
機溶媒、低粘度鉱物油等）で希釈して使用する。希釈比
率は特に限定されないが、通常１〜８０重量％、好まし
くは５〜７０重量％である。有機溶剤としては、例え
ば、ヘキサン、エーテル、メタノール、イソプロパノー
ル、トルエン、キシレン、ＤＭＦ、ＭＥＫ、クロロホル
ム、四塩化炭素；低粘度鉱物油としては、例えば、レッ
ドウッド秒６０秒の流動パラフィンや精製スピンドル油
が挙げられる。

【００４３】エマルションの場合は、公知の方法で乳化
して用いることができるが、例えば、本油剤を必要に応
じ乳化剤｛（Ｃ１）の具体例として例示し（キ）〜
（ケ）等｝と混合し、水中に乳化することによって得ら
れる。乳化剤の量は、エマルションの全重量に基づい
て、０〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは０〜
３０である。乳化機としては、攪拌翼を備えた乳化槽や
ボールミル、ガウリンホモジナイザー、ホモディスパ
ー、ビーズミル等を用いることができる。エマルション
の濃度は特に限定されないが、通常１〜５０重量％、好
ましくは、２〜３０重量％である。

【００４４】本発明の油剤は、炭素繊維の製造工程のプ
レカーサー製造工程のうち、紡糸後、延伸前、延伸後及
び巻き取り前等の工程でも付与することができるが、紡
糸後又は延伸前の段階で付与するのが好ましい。また、
耐炎化工程直前の段階で付与することもできる。さら
に、耐炎化後、炭素化前の工程で付与することもでき
る。

【００４５】給油方法については、特に限定はなく、ノ
ズル給油、ローラー給油、スプレー給油、油剤の入った
槽に糸をディッピングしローラーで所定の付着量となる
ように絞るディップ法等が適用可能である。処理剤の付
着量は、プレカーサー製造後のプレカーサーの重量に対
して、純分で、０．０１〜５重量％が好ましく、さらに
好ましくは０．３〜２．０重量％である。

【００４６】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 攪拌羽根を備えた配合槽に以下の配合比で各成分を仕込
み、３０〜５０℃で攪拌・配合し本発明の油剤１を製造
した。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−１００、信越化学工業株式会社製） ：９５重量％ アミノ変性ポリシロキサン（Ｘ−２２−１６１ＡＳ｛窒素原子含有量３％｝、 信越化学工業株式会社製） ： ５重量％

【００４７】実施例２ 実施例１と同様にして以下の配合比で各成分を配合し、
本発明の油剤２を製造した。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−１０００、信越化学工業株式会社製） ：９２重量％ アミノ変性ポリシロキサン（ＫＦ−８００４｛窒素原子含有量１％｝、信越化 学工業株式会社製） ： ８重量％

【００４８】実施例３ 実施例１と同様にして以下の配合比で各成分を配合し、
本発明の油剤３を製造した。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−３５０、信越化学工業株式会社製） ：９８重量％ アミノ変性ポリシロキサン（Ｘ−２２−１６１Ａ｛窒素原子含有量２％｝、信 越化学工業株式会社製） ： ２重量％

【００４９】実施例４ 撹拌羽根を備えたコルベンに、エポキシ変性シリコーン
（ＫＦ−１０５、信越化学工業株式会社製）１００ｇお
よびテトラエチレンペンタミン（ナカライテスク株式会
社製）３８．６ｇを仕込み、撹拌下、８０℃で２時間反
応させアミノ変性ポリシロキサン（Ａ１）を得た。（Ａ
１）の窒素原子含有量は１０％であった。実施例１と同
様にして、（Ａ１）を以下の配合比でポリジメチルシロ
キサンと配合し、本発明の油剤４を製造した。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−３５０、信越化学工業株式会社製） ：９６重量％ （Ａ１） ： ４重量％

【００５０】比較例１ 以下の成分をそのまま比較油剤１とした。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−１００、信越化
学工業株式会社製）

【００５１】比較例２ 以下の成分をそのまま比較油剤２とした。アミノ変性ポ
リシロキサン（ＫＦ−８６０｛窒素原子含有量０．２
％｝、信越化学工業株式会社製）

【００５２】比較例３ 実施例１と同様にして以下の配合比で各成分を配合し、
比較油剤５を製造した。 ポリジメチルシロキサン（ＫＦ−９６−１０００、信越化学工業株式会社製） ：８０重量％ アミノ変性ポリシロキサン（Ｘ−２２−１６１ＡＳ｛窒素原子含有量３％｝、 信越化学工業株式会社製） ：２０重量％

【００５３】本発明の油剤１〜３及び比較油剤１〜３に
ついて、分繊性、耐融着性、平滑性、制電性及び炭素繊
維強度をそれぞれ以下の方法で測定した。これらの結果
を表１に示す。 ＜分繊性の評価＞油剤をアクリルトウ（１６０００デニ
ール／１２０００フィラメント）に付着量０．５重量％
となるようにディップ法にて付与し、１３０℃で６０秒
間加熱し、これをプレカーサートウとした。このプレカ
ーサートウを長さ約２ｃｍに切断し黒紙上で単繊維の分
繊性を観察した。 評価基準 ◎：分繊性極めて良好 ○：僅かに分繊していない繊維見られるが、全体に分繊
性良好 △：分繊性やや悪い ×：分繊性不良

【００５４】＜耐融着性の評価＞上記で得たプレカーサ
ートウを、単糸デニールあたり０．０１ｇの張力がかか
るように鉄製金属枠に保持したのち金属枠ごと２５０℃
の循風乾燥機に６０分間放置し、耐炎化繊維を得る。こ
の耐炎化繊維を長さ約２ｃｍに切断し、白紙上で繊維の
融着性を観察した。 評価基準 ◎：単繊維の融着が見られない ○：僅かに単繊維が融着している △：所々に単繊維の融着が見られる ×：単繊維の融着極めて多い

【００５５】＜平滑性の評価＞油剤をアクリルフィラメ
ント（３００デニール／３００フィラメント）に付着量
０．５重量％となるようにディップ法で付与し、初張力
１０ｇ、糸速度５０ｍ／ｍｉｎでクロムメッキした梨地
ピンと接触させ、アクリルフィラメントと梨地ピンとの
摩擦係数を張力計（エイコー測器製）を用いて求めた。
値は小さいほど平滑性良好である。

【００５６】＜制電性の評価＞上記平滑性の評価時に梨
地ピン上で発生する静電気を、集電式電位差測定装置
（ＫＳ−５２５、春日電機株式会社製）にて測定した。 評価基準 ◎：静電気の発生ほとんど無し ○：やや静電気発生 ×：静電気発生多い

【００５７】＜炭素繊維強度の評価＞耐融着性の評価で
得た耐炎化繊維を単糸デニール当たり０．０１ｇの張力
をかけながら、窒素雰囲気下３００〜１４００℃、５０
℃／分の温度勾配を有する炭素化炉で焼成して炭素繊維
を得た。この炭素繊維をＪＩＳ−Ｒ−７６０１に記載の
方法に準じてストランド強度を測定した。

【００５８】

【表１】

【００５９】

【発明の効果】本発明の炭素繊維製造用油剤は、耐熱性
を損なうことなく、繊維への吸着性及び均一付着性を極
めて向上させることができる。さらに、制電性及び潤滑
性が良好であるため、プレカーサーの分繊性及び融着防
止性に極めて優れ、高強度の炭素繊維を得ることができ
る。また、プレカーサー製造工程や耐炎化工程で毛羽、
糸切れの発生が少なく、良好な工程通過性を得ることが
できる。従って、本発明の油剤を炭素繊維製造に使用す
ることにより、高強度の炭素繊維を安定的に得ることが
できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１）で示されるアミノ基を有す
   るオルガノポリシロキサン（Ａ）と平滑剤（Ｂ）とを含
   有してなり、（Ａ）の含有量が（Ａ）と（Ｂ）との合計
   重量に基づいて、０．１〜９重量％であることを特徴と
   する炭素製造工程用油剤。 【化１】 式中、Ｒ¹は同種若しくは異種の非置換一価炭化水素
   基、Ｍはアミノ基を含む置換基、ａは１、２又は３、ｂ
   は０、１又は２、（ａ＋ｂ）=３、ｃは１又は２、ｄは
   ０又は１、（ｃ＋ｄ）＝２、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ及びｉはそ
   れぞれ独立に０又は１〜１０００の整数、（ｅ＋ｆ＋ｇ
   ＋ｈ＋ｉ）≧４、（ｅ＋ｆ）≧１を示す。
2. 【請求項２】 （Ｂ）として、一般式（２）で示される
   オルガノポリシロキサン（Ｂ１）を含有する請求項１に
   記載の油剤。 【化２】 式中、Ｒ²は同種若しくは異種の非置換一価炭化水素基
   若しくは置換一価炭化水素基、ｊ、ｋ及びｍはそれぞれ
   独立に０又は１〜１０００の整数、（ｊ＋ｋ＋ｍ）≧４
   を示す。
3. 【請求項３】 （Ａ）の窒素原子含有量が１〜１２重量
   ％である請求項１又は２に記載の油剤。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の油剤を
   使用して製造される炭素繊維。