JP2023003046A - 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体 - Google Patents

炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体 Download PDF

Info

Publication number
JP2023003046A
JP2023003046A JP2021103971A JP2021103971A JP2023003046A JP 2023003046 A JP2023003046 A JP 2023003046A JP 2021103971 A JP2021103971 A JP 2021103971A JP 2021103971 A JP2021103971 A JP 2021103971A JP 2023003046 A JP2023003046 A JP 2023003046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
modified silicone
parts
carbon fiber
amino
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021103971A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6984930B1 (ja
Inventor
美弥子 原田
Miyako HARADA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Original Assignee
Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Takemoto Oil and Fat Co Ltd filed Critical Takemoto Oil and Fat Co Ltd
Priority to JP2021103971A priority Critical patent/JP6984930B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6984930B1 publication Critical patent/JP6984930B1/ja
Priority to CN202280043398.XA priority patent/CN117500971A/zh
Priority to PCT/JP2022/024832 priority patent/WO2022270526A1/ja
Publication of JP2023003046A publication Critical patent/JP2023003046A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/53—Polyethers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/26—Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
    • D06M2101/28—Acrylonitrile; Methacrylonitrile

Abstract

【課題】毛羽を低減できる炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体を提供する。【解決手段】本発明の炭素繊維前駆体用処理剤は、下記のアミド変性シリコーン（Ａ）及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有することを特徴とする。アミド変性シリコーン（Ａ）は、所定のアミノ変性シリコーンと、所定のカルボン酸化合物との縮合反応によって得られるものである。本発明の炭素繊維前駆体は、前記炭素繊維前駆体用処理剤が付着していることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、所定のアミド変性シリコーンを含有する炭素繊維前駆体用処理剤及びそれにより得られた炭素繊維前駆体に関する。
一般に、炭素繊維は、例えばエポキシ樹脂等のマトリックス樹脂と組み合わせた炭素繊維複合材料又は難燃・防炎素材として、建材、輸送機器等の各分野において広く利用されている。例えば、炭素繊維は、炭素繊維前駆体として例えばアクリル繊維を紡糸する工程、繊維を延伸する工程、耐炎化工程、及び炭素化工程を経て製造される。炭素繊維前駆体には、炭素繊維前駆体の紡糸工程において集束性を付与するために、炭素繊維前駆体用処理剤が用いられることがある。
従来、特許文献１に開示される炭素繊維前駆体用処理剤が知られている。特許文献１は、所定のアミノ変性ポリオルガノシロキサンと所定の多環芳香族化合物とを合計で５５質量％以上含有し且つ該アミノ変性ポリオルガノシロキサン／該多環芳香族化合物＝９５／５～６０／４０（質量比）の割合で含有して成る炭素繊維製造用合成繊維処理剤について開示する。
特開２００２－１２９４８１号公報
ところが、従来の炭素繊維前駆体用処理剤は、炭素繊維前駆体の毛羽の低減効果が不十分であるという問題があった。
本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、所定のアミド変性シリコーン（Ａ）及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有する炭素繊維前駆体用処理剤がまさしく好適であることを見出した。
上記課題を解決するために、本発明の一態様の炭素繊維前駆体用処理剤では、下記のアミド変性シリコーン（Ａ）、及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有することを要旨とする。
アミド変性シリコーン（Ａ）：下記の一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンと、下記のカルボン酸化合物との縮合反応によって得られるアミド変性シリコーン。
カルボン酸化合物：炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸、炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸、及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１つ。
Figure 2023003046000001
 （一般式（１）において、
ａ：４以上１２００以下の整数。
ｂ：０以上１００以下の整数。
ｃ：０以上１００以下の整数。（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝４以上１４００以下を満たす整数である。）
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：メチル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基、ヒドロキシ基、又は下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基（ただし、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３のうち少なくとも１つは下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基であり、Ｘ３が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができ、ｃが０の場合は、Ｘ３は存在せず、Ｘ１及びＸ２のうち少なくとも１つが下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基である。）。
Ｒ１：炭素数２以上２４以下のアルキル基、炭素数２以上２４以下のアルケニル基、フェニル基、又は炭素数７以上３１以下のアラルキル基（ただし、Ｒ１が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができる。）。
ただし、一般式（１）を構成する各構成単位の順序は順不同である。）
Figure 2023003046000002
 （一般式（２）において、
Ｒ２，Ｒ３：炭素数１以上５以下のアルキレン基（ただし、前記一般式（１）において、一般式（２）で示されるアミノ変性基が複数存在する場合は、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ１種単独又は２種以上とすることができる。）。
ｒ：０又は１の整数。）
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記一般式（２）におけるｒが、１の整数であってもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記カルボン酸化合物が、炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸又はその誘導体であってもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）が、炭素数１２以上１６以下のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含むものであってもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、前記アミド変性シリコーン（Ａ）及び前記非イオン界面活性剤（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９５質量部以下、及び前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９５質量部以下の割合で含有してもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）から選ばれる少なくとも１つを含有してもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）を含有し、前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、及び前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及び前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有してもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、さらに、ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有し、前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有してもよい。
前記炭素繊維前駆体用処理剤において、さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有し、前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上８９質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上８９質量部以下、前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有してもよい。
上記課題を解決するために、本発明の別の態様の炭素繊維前駆体は、前記炭素繊維前駆体用処理剤が付着していることを要旨とする。
本発明によれば、炭素繊維前駆体の毛羽を低減できる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の炭素繊維前駆体用処理剤（以下、単に処理剤ともいう）を具体化した第１実施形態を説明する。本実施形態の処理剤は、下記のアミド変性シリコーン（Ａ）及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有する。
（アミド変性シリコーン（Ａ））
アミド変性シリコーン（Ａ）は、下記の一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンと、下記のカルボン酸化合物との縮合反応によって得られるアミド変性シリコーンである。
カルボン酸化合物は、炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸、炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸、及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１つである。カルボン酸化合物は、一種のカルボン酸化合物を使用してもよく、また二種以上のカルボン酸化合物を組み合わせて使用してもよい。
炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸としては、公知のものを適宜採用でき、飽和脂肪酸であっても、不飽和脂肪酸であってもよい。また、直鎖状のものであっても、分岐鎖構造を有するものであってもよい。上記の飽和脂肪酸の具体例としては、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸（カプロン酸）、オクチル酸（２－エチルヘキサン酸）、オクタン酸（カプリル酸）、ノナン酸、デカン酸（カプリン酸）、ドデカン酸（ラウリン酸）、テトラデカン酸（ミリスチン酸）、ヘキサデカン酸（パルミチン酸）、オクタデカン酸（ステアリン酸）、エイコサン酸（アラキジン酸）、ドコサン酸（ベヘン酸）、テトラコサン酸等が挙げられる。上記不飽和脂肪酸の具体例としては、例えばクロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、エイコセン酸、リノール酸、αリノレン酸、γリノレン酸、アラキドン酸等が挙げられる。
炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸の具体例としては、例えば（１）コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、セバシン酸等の二塩基酸、（２）アコニット酸等の三塩基酸、（３）安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、（４）トリメリット酸等の芳香族トリカルボン酸、（５）ピロメリット酸等の芳香族テトラカルボン酸等が挙げられる。
上記炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸、炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸の誘導体としては、下記の一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンとの縮合反応によってアミド変性シリコーン（Ａ）を生成できるものであれば、特に限定されない。誘導体としては、例えばカルボン酸エステル、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸無水物、カルボン酸アジド、活性エステル等が挙げられる。
カルボン酸エステルの具体例としては、例えばラウリン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、コハク酸ジメチル、フマル酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、セバシン酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、ジメチルテレフタル酸、ジメチルイソフタル酸、ジメチル－２，６－ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
カルボン酸ハロゲン化物を構成するハロゲンの具体例としては、例えばフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
カルボン酸無水物の具体例としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、ピロメリット酸無水物等が挙げられる。
これらのカルボン酸化合物の中で炭素数２～２４の１価の脂肪酸又はその誘導体が好ましい。これらの化合物の場合、毛羽をより低減できる。
アミド変性シリコーン（Ａ）の原料となるアミノ変性シリコーンは、下記の一般式（１）で示される。
Figure 2023003046000003
 （一般式（１）において、
ａ：４以上１２００以下の整数。
ｂ：０以上１００以下の整数。
ｃ：０以上１００以下の整数。（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝４以上１４００以下を満たす整数である。）
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：メチル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基、ヒドロキシ基、又は下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基（ただし、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３のうち少なくとも１つは下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基であり、Ｘ３が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができ、ｃが０の場合は、Ｘ３は存在せず、Ｘ１及びＸ２のうち少なくとも１つが下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基である。）。
Ｒ１：炭素数２以上２４以下のアルキル基、炭素数２以上２４以下のアルケニル基、フェニル基、又は炭素数７以上３１以下のアラルキル基（ただし、Ｒ１が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができる。）。
ただし、一般式（１）を構成する各構成単位の順序は順不同である。）
Figure 2023003046000004
 （一般式（２）において、
Ｒ２，Ｒ３：炭素数１以上５以下のアルキレン基（ただし、前記一般式（１）において、一般式（２）で示されるアミノ変性基が複数存在する場合は、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ１種単独又は２種以上とすることができる。）。
ｒ：０又は１の整数。）
上記Ｒ１を構成する炭素数２以上２４以下のアルキル基の具体例としては、例えばエチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、イコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基等が挙げられる。
上記Ｒ１を構成する炭素数２以上２４以下のアルケニル基の具体例としては、例えばエテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、イコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基等が挙げられる。
上記Ｒ１を構成する炭素数７以上３１以下のアラルキル基の具体例としては、例えばベンジル基、α－メチルベンジル基、フェネチル基、α－メチルフェネチル基等が挙げられる。
上記Ｘ１等を構成する炭素数１以上４以下のアルコキシ基の具体例としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。
上記Ｒ２等を構成する炭素数１以上５以下のアルキレン基の具体例としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。
上記一般式（２）におけるｒは、１の整数であることが好ましい。ｒが１の場合、毛羽をより低減できる。
アミド変性シリコーン（Ａ）は、上述した一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンとカルボン酸化合物との縮合反応させることによって得られる。縮合反応は、公知の方法により行うことができる。また、縮合反応時において、必要により酸又はアルカリ等の触媒を使用してもよく、反応が促進する温度まで加熱してもよい。縮合反応時における一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンとカルボン酸化合物のモル比率は、特に限定されないが、好ましくは１：０．１以上２以下、より好ましくは１：０．２以上１以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。
アミド変性シリコーン（Ａ）は、以下の一般式（３）で示されるアミド変性シリコーンの構造を有しているものと推定される。
Figure 2023003046000005
 （一般式（３）において、
ａ：４以上１２００以下の整数。
ｂ：０以上１００以下の整数。
ｃ：０以上１００以下の整数。（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝４以上１４００以下を満たす整数である。）
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：メチル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基、ヒドロキシ基、又は下記の一般式（４）で示されるアミノ変性基（ただし、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３のうち少なくとも１つは下記の一般式（４）で示されるアミノ変性基であり、Ｘ３が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができ、ｃが０の場合は、Ｘ３は存在せず、Ｘ１及びＸ２のうち少なくとも１つが下記の一般式（４）で示されるアミノ変性基である。）。
Ｒ１：炭素数２以上２４以下のアルキル基、炭素数２以上２４以下のアルケニル基、フェニル基、又は炭素数７以上３１以下のアラルキル基（ただし、Ｒ１が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができる。）。
ただし、一般式（３）を構成する各構成単位の順序は順不同である。）
Figure 2023003046000006
 （一般式（４）において、
Ｒ２，Ｒ３：炭素数１以上５以下のアルキレン基（ただし、前記一般式（３）において、一般式（４）で示されるアミド変性基が複数存在する場合は、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ１種単独又は２種以上とすることができる。）。
Ｒ４，Ｒ５：水素原子、炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸からカルボキシ基を構成する水酸基を除いた残基、又は炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸からカルボキシ基を構成する一つの水酸基を除いた残基（ただし、前記一般式（３）において、一般式（４）で示されるアミド変性基が複数存在する場合は、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ１種単独又は２種以上とすることができる。また、Ｒ４，Ｒ５がともに水素原子の場合を除く。）。
ｒ：０又は１の整数。）
処理剤中におけるアミド変性シリコーン（Ａ）の含有量は、適宜設定されるが、好ましくは５質量％以上９５質量％以下、より好ましくは１０質量％以上８０質量％以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。かかる数値範囲に規定されることにより、毛羽をより低減できる。
（非イオン界面活性剤（Ｂ））
非イオン界面活性剤（Ｂ）としては、例えば、アルコール類又はカルボン酸類にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するもの、カルボン酸類と多価アルコールとのエステル化合物にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するエーテル・エステル化合物、アミン化合物としてアルキルアミン類にアルキレンオキサイドを付加させた（ポリ）オキシアルキレン構造を有するもの、カルボン酸類と炭素数３以上６以下の環状構造を有する多価アルコール等との部分エステル化合物等が挙げられる。これらの非イオン界面活性剤（Ｂ）は、一種類の非イオン界面活性剤を単独で使用してもよいし、又は二種以上の非イオン界面活性剤を適宜組み合わせて使用してもよい。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の原料として用いられるアルコール類の具体例としては、例えば、（１）メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ペンタコサノール、ヘキサコサノール、ヘプタコサノール、オクタコサノール、ノナコサノール、トリアコンタノール等の直鎖アルキルアルコール、（２）イソプロパノール、イソブタノール、イソヘキサノール、２－エチルヘキサノール、イソノナノール、イソデカノール、イソドデカノール、イソトリデカノール、イソテトラデカノール、イソトリアコンタノール、イソヘキサデカノール、イソヘプタデカノール、イソオクタデカノール、イソノナデカノール、イソエイコサノール、イソヘンエイコサノール、イソドコサノール、イソトリコサノール、イソテトラコサノール、イソペンタコサノール、イソヘキサコサノール、イソヘプタコサノール、イソオクタコサノール、イソノナコサノール、イソペンタデカノール等の分岐アルキルアルコール、（３）テトラデセノール、ヘキサデセノール、ヘプタデセノール、オクタデセノール、ノナデセノール等の直鎖アルケニルアルコール、（４）イソヘキサデセノール、イソオクタデセノール等の分岐アルケニルアルコール、（５）シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の環状アルキルアルコール、（６）フェノール、ノニルフェノール、ベンジルアルコール、モノスチレン化フェノール、ジスチレン化フェノール、トリスチレン化フェノール等の芳香族系アルコール等が挙げられる。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の原料として用いられるカルボン酸類の具体例としては、例えば、（１）オクチル酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、ヘンエイコサン酸、ドコサン酸等の直鎖アルキルカルボン酸、（２）２－エチルヘキサン酸、イソドデカン酸、イソトリデカン酸、イソテトラデカン酸、イソヘキサデカン酸、イソオクタデカン酸等の分岐アルキルカルボン酸、（３）オクタデセン酸、オクタデカジエン酸、オクタデカトリエン酸等の直鎖アルケニルカルボン酸、（４）安息香酸等の芳香族系カルボン酸、（５）レシノール酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の（ポリ）オキシアルキレン構造を形成する原料として用いられるアルキレンオキサイドの具体例としては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。アルキレンオキサイドの付加モル数は、適宜設定されるが、好ましくは０．１モル以上６０モル以下、より好ましくは１モル以上４０モル以下、さらに好ましくは２モル以上３０モル以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。なお、アルキレンオキサイドの付加モル数は、仕込み原料中におけるアルコール類又はカルボン酸類１モルに対するアルキレンオキサイドのモル数を示す。複数種類のアルキレンオキサイドが用いられる場合、ブロック付加物であってもランダム付加物であってもよい。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の原料として用いられる多価アルコールの具体例としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２－メチル－１，２－プロパンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、２，３－ジメチル－２，３－ブタンジオール、グリセリン、２－メチル－２－ヒドロキシメチル－１，３－プロパンジオール、トリメチロールプロパン、ソルビタン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の原料として用いられるアルキルアミンの具体例として、例えばメチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、オクタデシルアミン、オクタデセニルアミン、ヤシアミン等が挙げられる。
非イオン界面活性剤（Ｂ）の具体例としては、例えばイソドデシルアルコールのエチレンオキサイド１０モル付加物、イソヘキサデシルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物、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、硬化ひまし油のエチレンオキサイド２０モル付加物等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル等が挙げられる。
非イオン界面活性剤（Ｂ）は、炭素数１２以上１６以下のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含むものが好ましい。かかる構成により処理剤の安定性を向上できる。
処理剤中における非イオン界面活性剤（Ｂ）の含有量は、適宜設定されるが、好ましくは５質量％以上９５質量％以下、より好ましくは１０質量％以上８０質量％以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。かかる数値範囲に規定されることにより、毛羽をより低減できる。
処理剤中において、アミド変性シリコーン（Ａ）及び非イオン界面活性剤（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９５質量部以下、及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９５質量部以下の割合で含有することが好ましい。かかる数値範囲に規定されることにより、毛羽をより低減できる。
（アミノ変性シリコーン（Ｃ））
処理剤は、さらにアミノ変性シリコーン（Ｃ）を含有してもよい。アミノ変性シリコーンを含有することにより、最終的に得られる炭素繊維の強度を向上できる。
アミノ変性シリコーン（Ｃ）は、（－Ｓｉ－Ｏ－）の繰り返しからなるポリシロキサン骨格を持ち、そのケイ素原子のアルキル側鎖の一部がアミノ変性基により変性されたものである。アミノ変性基は、主鎖であるシリコーンの側鎖と結合してもよいし、末端と結合してもよいし、またその両方と結合してもよい。アミノ変性基としては、例えばアミノ基、アミノ基を有する有機基等が挙げられる。アミノ基を有する有機基としては、下記の一般式（５）が例示される。なお、アミノ変性シリコーン（Ｃ）は、アミド変性シリコーン（Ａ）に該当するものは含まれない。
Figure 2023003046000007
 （一般式（５）において、Ｒ６及びＲ７は、炭素数２～４のアルキレン基であり、それぞれ同じでも異なっていてもよい。ｚは、０又は１の整数である。）
アミノ変性シリコーン（Ｃ）の２５℃の動粘度の下限は、特に制限はないが、好ましくは１００ｍｍ２／ｓ以上、より好ましくは３００ｍｍ２／ｓ以上である。動粘度の下限が１００ｍｍ２／ｓ以上の場合、炭素繊維の強度をより向上させる。アミノ変性シリコーンの２５℃の動粘度の上限は、特に制限はないが、好ましくは７０００ｍｍ２／ｓ以下、より好ましくは５０００ｍｍ２／ｓ以下である。動粘度の上限が７０００ｍｍ２／ｓ以下の場合、水性液の経時安定性をより向上させる。なお、アミノ変性シリコーンが複数種類使用される場合の動粘度は、使用する複数のアミノ変性シリコーンの混合物の実際の測定値が適用される。
アミノ変性シリコーン（Ｃ）のアミノ当量は、特に制限はないが、好ましくは５００ｇ／ｍｏｌ以上５０００ｇ／ｍｏｌ以下である。
処理剤中におけるアミノ変性シリコーン（Ｃ）の含有量は、適宜設定されるが、好ましくは３質量％以上８０質量％以下、より好ましくは４質量％以上６０質量％以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。かかる数値範囲に規定されることにより、最終的に得られる炭素繊維の強度を向上できる。
処理剤において、アミド変性シリコーン（Ａ）、非イオン界面活性剤（Ｂ）、及びアミノ変性シリコーン（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及びアミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有することが好ましい。かかる数値範囲に規定されることにより、最終的に得られる炭素繊維の強度を向上できる。
（ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ））
処理剤は、さらにポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有してもよい。ポリエーテル変性シリコーンを含有することにより、集束性を向上できる。
ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）としては、公知のものを適宜採用することができ、構成としては、特に制限はなく、例えば、ＡＢｎ型ポリエーテル変性シリコーン、側鎖型ポリエーテル変性シリコーン、両末端型ポリエーテル変性シリコーン、ポリエーテル基とアルキル基の両方が側鎖、又は、末端に導入されたアルキルポリエーテル変性シリコーン、側鎖型ポリエーテル変性シリコーンのポリエーテル鎖末端部分が脂肪族化合物、又は、脂肪酸化合物で封鎖されたもの、両末端型ポリエーテル変性シリコーンのポリエーテル鎖末端部分が脂肪族化合物、又は、脂肪酸化合物で封鎖されたもの等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の構成としては、例えば以下の構造を有することが好ましい。
Figure 2023003046000008
 一般式（６）において、Ｘは、下記の一般式（７）で示される有機基を示す。Ｙは、下記の一般式（８）で示される有機基を示す。Ｘ，Ｙの繰り返しは、それぞれブロック又はランダムのいずれの方法で繰り返されてもよい。ａ，ｂは、それぞれ１以上の整数を示す。
Figure 2023003046000009
 一般式（７）において、Ｒ８は、水素原子、炭素数１～２０のアルキル基又は炭素数２～２０のアルケニル基を示す。
Figure 2023003046000010
 一般式（８）において、Ｒ９は、炭素数３～６のアルキレン基を示す。Ｒ１０は、水素原子、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、又は炭素数２～８のアシル基を示す。ｃ，ｄは、ｃ＋ｄ＝１～２００となるような整数（ただし、ｃ≧０、ｄ≧０。）を示す。
ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の２５℃の動粘度の下限は、特に制限はないが、好ましくは１００ｍｍ２／ｓ以上、より好ましくは３００ｍｍ２／ｓ以上である。動粘度の下限が１００ｍｍ２／ｓ以上の場合、集束性をより向上させる。アミノ変性シリコーンの２５℃の動粘度の上限は、特に制限はないが、好ましくは７０００ｍｍ２／ｓ以下、より好ましくは５０００ｍｍ２／ｓ以下である。動粘度の上限が７０００ｍｍ２／ｓ以下の場合、水性液の経時安定性をより向上させる。なお、ポリエーテル変性シリコーンが複数種類使用される場合の動粘度は、使用する複数のポリエーテル変性シリコーンの混合物の実際の測定値が適用される。
ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）のシリコーン主鎖／ポリエーテル側鎖の質量比は、特に制限はないが、好ましくは２０／８０～６０／４０である。
ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドのモル比は、特に制限はないが、好ましくは４０／６０～１００／０である。
処理剤中におけるポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有量は、適宜設定されるが、好ましくは３質量％以上８０質量％以下、より好ましくは４質量％以上６０質量％以下である。上記の上限及び下限を任意に組み合わせた範囲も想定される。かかる数値範囲に規定されることにより、集束性を向上できる。
処理剤において、アミド変性シリコーン（Ａ）、非イオン界面活性剤（Ｂ）、及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有することが好ましい。かかる数値範囲に規定されることにより、集束性をより向上できる。
処理剤において、アミド変性シリコーン（Ａ）、非イオン界面活性剤（Ｂ）、アミノ変性シリコーン（Ｃ）、及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上８９質量部以下、非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上８９質量部以下、アミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下、及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有することが好ましい。かかる数値範囲に規定されることにより、本発明の効果をより向上できる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る炭素繊維前駆体を具体化した第２実施形態について説明する。本実施形態の炭素繊維前駆体は、第１実施形態の処理剤が付着している。
炭素繊維前駆体としては、後述する炭素化処理工程を経ることにより炭素繊維となる合成繊維であることが好ましい。炭素繊維前駆体を構成する繊維原料としては、特に限定されないが、例えば（１）ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレンテレフタラート、ポリ乳酸エステル等のポリエステル系繊維、（２）ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系繊維、（３）ポリアクリル、モダアクリル等のポリアクリル系繊維、（４）ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維、（５）セルロース系繊維、（６）リグニン系繊維、（７）フェノール樹脂、（８）ピッチ等が挙げられる。さらに、ポリアクリル系繊維としては、少なくとも９０モル％以上のアクリロニトリルと、１０モル％以下の耐炎化促進成分とを共重合させて得られるポリアクリロニトリルを主成分とする繊維から構成されることが好ましい。耐炎化促進成分としては、例えばアクリロニトリルに対して共重合性を有するビニル基含有化合物が好適に使用できる。
第１実施形態の処理剤を炭素繊維前駆体に付着させる割合に特に制限はないが、処理剤（溶媒を含まない）を炭素繊維前駆体に対し０．１質量％以上２質量％以下となるように付着させることが好ましく、０．３質量％以上１．２質量％以下となるように付着させることがより好ましい。
第１実施形態の処理剤を炭素繊維前駆体に付着させる際の形態としては、例えば有機溶媒溶液、水性液等が挙げられる。
処理剤を炭素繊維前駆体に付着させる方法としては、例えば、第１実施形態の処理剤、及び水を含有する水性液又はさらに希釈した水溶液を用いて、公知の方法、例えば浸漬法、スプレー法、ローラー法、計量ポンプを用いたガイド給油法等によって付着させる方法を適用できる。
次に、本実施形態の炭素繊維前駆体を用いた炭素繊維の製造方法について説明する。
炭素繊維の製造方法は、下記の工程１～３を経ることが好ましい。
工程１：炭素繊維前駆体となる原料を紡糸するとともに、第１実施形態の処理剤を付着させる紡糸工程。
工程２：前記工程１で得られた炭素繊維前駆体を好ましくは２００℃以上３００℃以下、より好ましくは２３０℃以上２７０℃以下の酸化性雰囲気中で耐炎化繊維に転換する耐炎化処理工程。
工程３：前記工程２で得られた耐炎化繊維をさらに好ましくは３００℃以上２０００℃以下、より好ましくは３００℃以上１３００℃以下の不活性雰囲気中で炭化させる炭素化処理工程。
なお、上記工程２と工程３とによって焼成工程が構成されるものとする。
処理剤は、紡糸工程のどの段階で炭素繊維前駆体の原料繊維に付着させてもよいが、延伸工程前に一度付着させておくことが好ましい。さらに延伸工程後のどの段階で再度付着させてもよい。例えば、延伸工程直後に再度付着させてもよいし、巻取り段階で再度付着させてもよいし、耐炎化処理工程の直前に再度付着させてもよい。
耐炎化処理工程における酸化性雰囲気は、特に限定されず、例えば、空気雰囲気を採用することができる。
炭素化処理工程における不活性雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空雰囲気等を採用することができる。
本実施形態の処理剤及び炭素繊維前駆体の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態の処理剤では、所定のアミド変性シリコーン（Ａ）及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有する。したがって、処理剤が付着した炭素繊維前駆体の毛羽を低減できる。また、処理剤が付着した炭素繊維前駆体の集束性を向上できる。特に、ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有する場合、集束性をより向上できる。よって、ローラーへの巻き付きが抑制されることにより操業性の低下を抑制でき、また糸品質の低下を抑制できる。
（２）また、最終的に得られる炭素繊維の強度を向上できる。特に、アミノ変性シリコーン（Ｃ）を含有する場合、炭素繊維の強度をより向上できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態の処理剤には、本発明の効果を阻害しない範囲内において、処理剤の品質保持のための安定化剤や制電剤として、上記以外の界面活性剤、帯電防止剤、つなぎ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の通常処理剤に用いられる成分をさらに配合してもよい。
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明がこれらの実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例及び比較例において、部は質量部を、また％は質量％を意味する。
試験区分１（（Ａ）アミド変性シリコーンの調製）
・アミド変性シリコーン（Ａ－１）
アミノ変性シリコーン（ａ＝５００，ｂ＝０，ｃ＝２０，Ｘ１＝メチル基，Ｘ２＝メチル基，Ｘ３＝アミノエチルアミノプロピル基）２０１８ｇにオレイン酸２８２ｇをガラス製の反応容器内に入れ、撹拌しつつ１２０℃まで昇温し、窒素気流下で４時間反応を行った。その後、反応物を冷却し、アミド変性シリコーン（Ａ－１）を得た。
・アミド変性シリコーン（Ａ－２～Ａ－２１，Ａ－２３～Ａ－２５）
アミド変性シリコーン（Ａ－２～Ａ－２１，Ａ－２３～Ａ－２５）は、表１に示される各成分を使用し、アミド変性シリコーン（Ａ－１）と同様の方法にて調製した。
・アミド変性シリコーン（Ａ－２２）
アミノ変性シリコーン（ａ＝５００，ｂ＝０，ｃ＝２０，Ｘ１＝メチル基，Ｘ２＝メチル基，Ｘ３＝アミノエチルアミノプロピル基）２０１８ｇにテレフタル酸１６６ｇをガラス製の反応容器内に入れ、撹拌しつつ１２０℃まで昇温し、窒素気流下で４時間反応を行った。その後、反応物を冷却し、アミド変性シリコーン（Ａ－２２）を得た。
アミド変性シリコーンの原料であるアミノ変性シリコーンの種類及びカルボン酸化合物の種類を、表１の「アミノ変性シリコーン」欄及び「カルボン酸化合物」欄にそれぞれ示す。
また、表１のアミノ変性シリコーンを構成する一般式（１）中のａ，ｂ，ｃの数値、ａ，ｂ，ｃの数値の合計、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｒ１の種類を、表２の「一般式（１）中のａ，ｂ，ｃ」欄、「ａ＋ｂ＋ｃ」欄、「一般式（１）中のＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｒ１」欄にそれぞれ示す。
また、表１のアミノ変性シリコーンを構成する一般式（２）中のＲ２，Ｒ３の種類、ｒの数値を、表３の「一般式（２）中のＲ２，Ｒ３」欄、及び「一般式（２）中のｒ」欄にそれぞれ示す。
Figure 2023003046000011
Figure 2023003046000012
Figure 2023003046000013
 試験区分２（処理剤の調製）
（実施例１）
実施例１の処理剤は、アミド変性シリコーン（Ａ－１）を４０部（％）、アミノ変性シリコーン（２５℃における動粘度が６５０ｍｍ２／ｓ、アミノ当量が１８００ｇ／ｍｏｌであるアミノ変性シリコーン）（Ｃ－１）を１０部（％）、ポリエーテル変性シリコーン（２５℃における動粘度が１７００ｍｍ２／ｓ、シリコーン主鎖／ポリエーテル側鎖＝５０／５０（質量比）、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド＝５０／５０（モル比））（Ｄ－１）を１０部（％）、非イオン性界面活性剤としてイソドデシルアルコールのエチレンオキサイド１０モル付加物（Ｂ－１）を４０部（％）をビーカーに加えてよく混合し、実施例１の処理剤を調製した。
（実施例２～３６、比較例１～６）
実施例２～３６及び比較例１～６の各処理剤は、表４に示される各成分を使用し、実施例１と同様の方法にて調製した。
各例の処理剤中におけるアミド変性シリコーン（Ａ）の種類と含有量、アミノ変性シリコーン（Ｃ）の種類と含有量、ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の種類と含有量、非イオン界面活性剤（Ｂ）の種類と含有量、その他成分の種類と含有量は、表４の「アミド変性シリコーン（Ａ）」欄、「アミノ変性シリコーン（Ｃ）」欄、「ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）」欄、「非イオン界面活性剤（Ｂ）」欄、「その他成分」欄に示すとおりである。
Figure 2023003046000014
 表４に記載するアミノ変性シリコーン（Ｃ）、ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）、非イオン界面活性剤（Ｂ）、その他の詳細は以下のとおりである。
（アミノ変性シリコーン（Ｃ））
Ｃ－１：２５℃における動粘度が６５０ｍｍ２／ｓ、アミノ当量が１８００ｇ／ｍｏｌであるアミノ変性シリコーン
Ｃ－２：２５℃における動粘度が４５００ｍｍ２／ｓ、アミノ当量が１２００ｇ／ｍｏｌであるアミノ変性シリコーン
（ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ））
Ｄ－１：２５℃における動粘度が１７００ｍｍ２／ｓ、シリコーン主鎖／ポリエーテル側鎖＝５０／５０（質量比）、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド＝５０／５０（モル比）のポリエーテル変性シリコーン
Ｄ－２：２５℃における動粘度が６００ｍｍ２／ｓ、シリコーン主鎖／ポリエーテル側鎖＝３０／７０（質量比）、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド＝１００／０（モル比）のポリエーテル変性シリコーン
（非イオン界面活性剤（Ｂ））
Ｂ－１：イソドデシルアルコールのエチレンオキサイド１０モル付加物
Ｂ－２：イソヘキサデシルアルコールのエチレンオキサイド５モル付加物
Ｂ－３：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
Ｂ－４：硬化ひまし油のエチレンオキサイド２０モル付加物
（その他）
Ｅ－１：オクチル酸
Ｅ－２：酢酸
＊：希釈液の安定性が悪いため未評価
試験区分３（炭素繊維前駆体及び炭素繊維の製造）
試験区分２で調製した処理剤を用いて、炭素繊維前駆体及び炭素繊維を製造した。
まず、工程１として、アクリル樹脂を湿式紡糸した。具体的には、アクリロニトリル９５質量％、アクリル酸メチル３．５質量％、メタクリル酸１．５質量％からなる極限粘度１．８０の共重合体を、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）に溶解してポリマー濃度が２１．０質量％、６０℃における粘度が５００ポイズの紡糸原液を作成した。紡糸原液は、紡浴温度３５℃に保たれたＤＭＡＣの７０質量％水溶液の凝固浴中に孔径（内径）０．０７５ｍｍ、ホール数１２，０００の紡糸口金よりドラフト比０．８で吐出した。
凝固糸を水洗槽の中で脱溶媒と同時に５倍に延伸して水膨潤状態のアクリル繊維ストランド（炭素繊維前駆体）を作成した。このアクリル繊維ストランドに対して、固形分付着量が１質量％（溶媒を含まない）となるように、試験区分２で調製した処理剤を給油した。処理剤の給油は、処理剤の４％イオン交換水溶液を用いた浸漬法により実施した。その後、アクリル繊維ストランドに対して、１３０℃の加熱ローラーで乾燥緻密化処理を行い、更に１７０℃の加熱ローラー間で１．７倍の延伸を施した後に巻き取り装置を用いて糸管に巻き取った。
次に、工程２として、巻き取られた炭素繊維前駆体から糸を解舒し、２３０～２７０℃の温度勾配を有する耐炎化炉で空気雰囲気下１時間、耐炎化処理した後に、搬送用ローラーを経由して糸管に巻き取ることで耐炎化糸（耐炎化繊維）を得た。
次に、工程３として、巻き取られた耐炎化糸から糸を解舒し、窒素雰囲気下で３００～１３００℃の温度勾配を有する炭素化炉で焼成して炭素繊維に転換後、糸管に巻き取ることで炭素繊維を得た。
試験区分４（評価）
各実施例及び比較例の処理剤について、炭素繊維前駆体の毛羽及び集束性、炭素繊維の強度、処理剤の安定性を評価した。各試験の手順について以下に示す。また、試験結果を表４の「毛羽」欄、「集束性」欄、「強度」欄、「安定性」欄にそれぞれ示す。
（毛羽）
処理剤が給油された炭素繊維前駆体について、巻き取る直前の炭素繊維前駆体の毛羽の発生の有無を目視で観察し、以下の基準で評価した。
・毛羽の評価基準
◎◎（優れる）：全く毛羽が見られない場合
◎（良好）：ほとんど毛羽が見られない場合
○（可）：わずかに毛羽が見られるが、操業に問題になるレベルではない場合
×（不可）：毛羽が目立ち、ローラーへの巻き付けも発生し、操業性に影響した場合
（集束性）
処理剤が給油された炭素繊維前駆体について、巻き取り前の炭素繊維前駆体糸の集束状態を目視で観察して、以下の基準で集束性の評価を行った。
・集束性の評価基準
◎（良好）：集束しており、トウ幅が一定である場合
○（可）：集束しているが、トウ幅が一定ではない場合
×（不可）：繊維束中に空間があり、集束していない場合
（強度）
試験区分３の工程３で得られた炭素繊維を用いて、ＪＩＳ Ｒ ７６０６に準じて炭素繊維の強度を測定した。以下の基準で評価した。
・強度の評価基準
◎（良好）：強度が４．０ＧＰａ以上
○（可）：強度が３．５ＧＰａ以上、４．０ＧＰａ未満
×（不可）：強度が３．５ＧＰａ未満
（安定性）
処理剤の不揮発分が５％となるようにイオン交換水で希釈して、５０℃で７日間静置後の外観を目視にて確認した。
・安定性の評価基準
◎（良好）：ほとんど分離、沈殿は見られず、外観が均一の場合
○（可）：わずかにクリーミングや分離が見られるが、実用上問題ないレベルの場合
×（不可）：明らかな沈殿又は分離が発生している場合
表４の結果から、本発明によれば、炭素繊維前駆体の毛羽の低減効果及び集束性を向上できる。また、得られた炭素繊維の強度を向上できる。また、処理剤の安定性を向上できる。

Claims (10)

  1. 下記のアミド変性シリコーン（Ａ）、及び非イオン界面活性剤（Ｂ）を含有することを特徴とする炭素繊維前駆体用処理剤。
    アミド変性シリコーン（Ａ）：下記の一般式（１）で示されるアミノ変性シリコーンと、下記のカルボン酸化合物との縮合反応によって得られるアミド変性シリコーン。
    カルボン酸化合物：炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸、炭素数４以上２４以下の２価以上４価以下の多塩基酸、及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１つ。
    Figure 2023003046000015
     （一般式（１）において、
    ａ：４以上１２００以下の整数。
    ｂ：０以上１００以下の整数。
    ｃ：０以上１００以下の整数。（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝４以上１４００以下を満たす整数である。）
    Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：メチル基、炭素数１以上４以下のアルコキシ基、ヒドロキシ基、又は下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基（ただし、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３のうち少なくとも１つは下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基であり、Ｘ３が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができ、ｃが０の場合は、Ｘ３は存在せず、Ｘ１及びＸ２のうち少なくとも１つが下記の一般式（２）で示されるアミノ変性基である。）。
    Ｒ１：炭素数２以上２４以下のアルキル基、炭素数２以上２４以下のアルケニル基、フェニル基、又は炭素数７以上３１以下のアラルキル基（ただし、Ｒ１が複数存在する場合は、１種単独又は２種以上とすることができる。）。
    ただし、一般式（１）を構成する各構成単位の順序は順不同である。）
    Figure 2023003046000016
     （一般式（２）において、
    Ｒ２，Ｒ３：炭素数１以上５以下のアルキレン基（ただし、前記一般式（１）において、一般式（２）で示されるアミノ変性基が複数存在する場合は、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ１種単独又は２種以上とすることができる。）。
    ｒ：０又は１の整数。）
  2. 前記一般式（２）におけるｒが、１の整数である請求項１に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  3. 前記カルボン酸化合物が、炭素数２以上２４以下の１価の脂肪酸又はその誘導体である請求項１又は２に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  4. 前記非イオン界面活性剤（Ｂ）が、炭素数１２以上１６以下のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含むものである請求項１～３のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  5. 前記アミド変性シリコーン（Ａ）及び前記非イオン界面活性剤（Ｂ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９５質量部以下、及び前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９５質量部以下の割合で含有する請求項１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  6. さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）から選ばれる少なくとも１つを含有する請求項１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  7. さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）を含有し、
    前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、及び前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及び前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有する請求項１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  8. さらに、ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有し、
    前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上９２質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上９２質量部以下、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有する請求項１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  9. さらに、アミノ変性シリコーン（Ｃ）及びポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を含有し、
    前記アミド変性シリコーン（Ａ）、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）、前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）の含有割合の合計を１００質量部とすると、前記アミド変性シリコーン（Ａ）を５質量部以上８９質量部以下、前記非イオン界面活性剤（Ｂ）を５質量部以上８９質量部以下、前記アミノ変性シリコーン（Ｃ）を３質量部以上８０質量部以下、及び前記ポリエーテル変性シリコーン（Ｄ）を３質量部以上８０質量部以下の割合で含有する請求項１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の炭素繊維前駆体用処理剤が付着していることを特徴とする炭素繊維前駆体。
JP2021103971A 2021-06-23 2021-06-23 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体 Active JP6984930B1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021103971A JP6984930B1 (ja) 2021-06-23 2021-06-23 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
CN202280043398.XA CN117500971A (zh) 2021-06-23 2022-06-22 碳纤维前体用处理剂以及碳纤维前体
PCT/JP2022/024832 WO2022270526A1 (ja) 2021-06-23 2022-06-22 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021103971A JP6984930B1 (ja) 2021-06-23 2021-06-23 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6984930B1 JP6984930B1 (ja) 2021-12-22
JP2023003046A true JP2023003046A (ja) 2023-01-11

Family

ID=79193398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021103971A Active JP6984930B1 (ja) 2021-06-23 2021-06-23 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6984930B1 (ja)
CN (1) CN117500971A (ja)
WO (1) WO2022270526A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7289469B1 (ja) 2022-05-30 2023-06-12 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60185879A (ja) * 1984-02-29 1985-09-21 竹本油脂株式会社 炭素繊維製造用油剤
JPH06220722A (ja) * 1993-01-25 1994-08-09 Sumika Hercules Kk 高性能炭素繊維用プレカーサー用油剤組成物及びプレカーサー
JPH06220723A (ja) * 1993-01-25 1994-08-09 Sumika Hercules Kk 高性能炭素繊維用プレカーサー用油剤組成物及びプレカーサー
JP4400903B2 (ja) * 2000-05-01 2010-01-20 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤及び該処理剤を用いたポリウレタン系弾性繊維の処理方法
JP4458501B2 (ja) * 2000-04-25 2010-04-28 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤及び該処理剤を用いたポリウレタン系弾性繊維の処理方法
WO2013129115A1 (ja) * 2012-03-02 2013-09-06 松本油脂製薬株式会社 炭素繊維製造用アクリル繊維処理剤、炭素繊維製造用アクリル繊維および炭素繊維の製造方法
WO2014050639A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 松本油脂製薬株式会社 炭素繊維製造用アクリル繊維処理剤及びその用途
WO2016024451A1 (ja) * 2014-08-12 2016-02-18 松本油脂製薬株式会社 アクリル繊維処理剤及びその用途
WO2018100787A1 (ja) * 2016-12-02 2018-06-07 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用油剤及び炭素繊維前駆体
JP2020117838A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤、ポリウレタン系弾性繊維の処理方法及びポリウレタン系弾性繊維
JP2020117837A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 竹本油脂株式会社 合成繊維用処理剤、合成繊維の処理方法及び合成繊維

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4779972B2 (ja) * 2004-08-31 2011-09-28 日油株式会社 紙用柔軟剤
JP4686197B2 (ja) * 2005-01-07 2011-05-18 ライオン・アクゾ株式会社 カルボン酸アミドの製造方法、並びにカルボン酸アミド誘導体及びその製造方法
HUE042175T2 (hu) * 2014-09-11 2019-06-28 Mitsubishi Chem Corp Olaj szénszál prekurzor akrilszálhoz, olaj kompozíció szénszál prekurzor akrilszálhoz, olaj kezelõfolyadék szénszál prekurzor akrilszálhoz, és szénszál prekurzor akrilszál nyaláb
JP6632016B1 (ja) * 2019-07-05 2020-01-15 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用処理剤、及び炭素繊維前駆体

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60185879A (ja) * 1984-02-29 1985-09-21 竹本油脂株式会社 炭素繊維製造用油剤
JPH06220722A (ja) * 1993-01-25 1994-08-09 Sumika Hercules Kk 高性能炭素繊維用プレカーサー用油剤組成物及びプレカーサー
JPH06220723A (ja) * 1993-01-25 1994-08-09 Sumika Hercules Kk 高性能炭素繊維用プレカーサー用油剤組成物及びプレカーサー
JP4458501B2 (ja) * 2000-04-25 2010-04-28 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤及び該処理剤を用いたポリウレタン系弾性繊維の処理方法
JP4400903B2 (ja) * 2000-05-01 2010-01-20 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤及び該処理剤を用いたポリウレタン系弾性繊維の処理方法
WO2013129115A1 (ja) * 2012-03-02 2013-09-06 松本油脂製薬株式会社 炭素繊維製造用アクリル繊維処理剤、炭素繊維製造用アクリル繊維および炭素繊維の製造方法
WO2014050639A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 松本油脂製薬株式会社 炭素繊維製造用アクリル繊維処理剤及びその用途
WO2016024451A1 (ja) * 2014-08-12 2016-02-18 松本油脂製薬株式会社 アクリル繊維処理剤及びその用途
WO2018100787A1 (ja) * 2016-12-02 2018-06-07 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用油剤及び炭素繊維前駆体
WO2018100786A1 (ja) * 2016-12-02 2018-06-07 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用油剤及び炭素繊維前駆体
WO2018100788A1 (ja) * 2016-12-02 2018-06-07 竹本油脂株式会社 炭素繊維前駆体用油剤及び炭素繊維前駆体
JP2020117838A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 竹本油脂株式会社 ポリウレタン系弾性繊維用処理剤、ポリウレタン系弾性繊維の処理方法及びポリウレタン系弾性繊維
JP2020117837A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 竹本油脂株式会社 合成繊維用処理剤、合成繊維の処理方法及び合成繊維

Also Published As

Publication number Publication date
CN117500971A (zh) 2024-02-02
JP6984930B1 (ja) 2021-12-22
WO2022270526A1 (ja) 2022-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111676700B (zh) 碳纤维前体用处理剂以及碳纤维前体
US11866851B2 (en) Aqueous liquid of treatment agent for carbon fiber precursors, and carbon fiber precursor
WO2022270526A1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
KR102606808B1 (ko) 합성 섬유용 처리제 및 합성 섬유
JP2023164559A (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
KR102481838B1 (ko) 탄소 섬유 전구체용 처리제 및 탄소 섬유 전구체
JP6877797B1 (ja) アクリル樹脂繊維用処理剤、及びアクリル樹脂繊維
JP6798734B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体、及び耐炎化繊維の製造方法
JP6984927B1 (ja) 合成繊維用処理剤及び合成繊維
JP7391435B1 (ja) 炭素繊維含有紡績糸製造用の処理剤、炭素繊維含有紡績糸、及び炭素繊維含有紡績糸の製造方法
CN116234956B (zh) 丙烯酸类树脂纤维用处理剂以及丙烯酸类树脂纤维
WO2021251236A1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体用処理剤の水性液、炭素繊維前駆体、及び炭素繊維の製造方法
JP7098210B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
JP7418886B1 (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤及び炭素繊維前駆体
JP6910685B1 (ja) 合成繊維用処理剤、及び合成繊維
JP2021011655A (ja) 炭素繊維前駆体用処理剤、及び炭素繊維前駆体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210623

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211116

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6984930

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150