JP2760397B2 - ピッチ系炭素繊維用処理剤 - Google Patents
ピッチ系炭素繊維用処理剤Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は石炭系ピッチ、石油系ピッチ、高分子焼成ピ
ッチ等のピッチ類から炭素繊維を製造する際に、繊維の
取扱いを容易にすると同時に繊維相互間の接着や融着の
ない高品質の単位繊維を製造する工程で使用されるピッ
チ系単位繊維用処理剤に関するものである。 （従来の技術） ピッチ系炭素繊維は、通常原料ピッチを溶融紡糸し、
得られたピッチ繊維を不融化処理及び炭化処理を行なう
ことにより製造されている。 ピッチ系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（PAN）
系等の炭素繊維に比較して高収率で工業的有利に製造で
きる利点がある反面、ピッチ繊維等が極めて脆弱なた
め、不融化処理や炭化処理での取扱いが難しく、これら
の工程において繊維の毛羽立ち、ガイドローラーへの捲
きつき、糸切れ等を起こしやすい。更に不融化処理、炭
化処理時に繊維相互間の接着や融着が生じ、かつ得られ
た炭素繊維に損傷を生じ易いという難点があった。 そこで、かかるピッチ系炭素繊維に特有の難点を解消
して高品質のピッチ系炭素繊維を安定的に製造し得る方
法について種々検討し、処理剤として特定の物性を有す
るシリコーンオイルを用いる方法（特開昭60−246819
号）及びシリコーンオイル水エマルジョンを用いる方法
（特開昭61−70017号）について、既に特許出願を行な
っているものの、これらの処理剤では紡糸集束工程にお
ける繊維の毛羽立ち、ガイドローラーへの捲きつき、糸
切れ等の問題点は解決できたが、酸化性雰囲気下、約10
0℃〜約300℃程度の加熱帯域で行なう不融化処理あるい
はかかる不融化処理に後続する不活性雰囲気下で少なく
とも400℃以上で加熱処理する炭化処理において繊維相
互間の融着や接着を十分に解消するには未だ改善する余
地を残していた。 このような融着あるいは接着という現象の原因は、不
融化処理あるいは炭化処理等の加熱処理時に、処理剤に
含有される成分の一部が分解あるいはタール化すること
に起因することが判明した。 そこでかかる問題点を解消するために、200℃の加熱
残量が80重量％以上でかつ300℃の加熱残量が40重量％
以下のパーフルオロアルキル基含有化合物、スルフィド
基含有化合物あるいはポリジメチルシロキサン誘導体等
の有機平滑剤を主成分とするピッチ系炭素繊維用処理剤
（特開昭60−146079号）が提案されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭60−146079号公報で開示されて
いる処理剤は200℃及び300℃での夫々の加熱残量を規定
したものであり、繊維相互間の接着あるいは融着の程度
はかなり改善されるものの、未だ完全には解決されず、
従って高品質のピッチ系炭素繊維を工業的に安定して製
造し得ないという問題点があった。 （問題点を解決するための手段） そこで本発明者等は、かかる従来の問題点を解決すべ
く鋭意検討した結果、ピッチ系炭素繊維製造工程で使用
される処理剤としては不融化処理あるいは炭化処理時の
加熱処理時において単に十分に揮散するだけではなく、
揮散時に発熱することがないことが繊維相互間の接着も
しくは融着という現象を完全に回避できるということを
知得し、これらの知見から特定粘度のシリコーンオイル
と特定熱物性を有する界面活性剤とを組み合わせること
により従来の問題点を解決し本発明に到達した。 すなわち、本発明の目的はピッチ系炭素繊維を製造す
る際に繊維の毛羽立ち、ローラーへの捲きつき、糸切れ
等の問題点は勿論のこと、加熱処理時における繊維相互
間の融着、接着等を完全に解消し、高品質のピッチ系炭
素繊維を安定的に製造し得るための工程処理剤を提供す
るものである。 そしてその目的はピッチ系炭素繊維を製造する工程に
使用される処理剤であって、該処理剤が粘度２〜20cst
のシリコーンオイルを、300℃での加熱残量が５％以下
であり、かつ、30℃〜350℃での微分発熱曲線（DTA）に
おいて実質的に発熱ピークを有さない界面活性剤で水中
に乳化した状態のものであることを特徴とするピッチ系
炭素繊維用処理剤、により容易に達成される。 以下本発明を詳細に説明するに、本発明に用いられる
原料ピッチとしては、コールタールピッチ、石炭液化物
等の石炭系ピッチ、原油の常圧蒸留残油、減圧蒸留残
油、またはその熱処理物、ナフサの熱分解副生タールの
熱処理物等の石油系ピッチ及び合成樹脂や天然樹脂を乾
留することによって得られる高分子焼成ピッチ等が挙げ
られる。 原料ピッチの溶融紡糸はポリエステル、ポリアミドの
溶融紡糸と同様に紡糸口金を通して気相中に押出すこと
により行なうことができる。好ましくはピッチをエクス
トルーダーその他で溶融して下向きの紡糸口金から気相
中に押し出し冷却固化させる方法を採用する。紡糸口金
としては吐出孔の孔径が0.1〜0.3mm程度のものを用い
る。紡糸口金の温度は原料ピッチの種類に依存し紡糸に
適当な溶融粘度を考慮して決められるが、通常は250〜3
50℃の範囲が適当である。紡糸口金の下には保温筒を設
けておくと紡糸状態の安定化に有効である。 本発明では、上記の方法で得られたピッチ繊維や不融
化処理された繊維等に対して付着使用するシリコーンオ
イルを界面活性剤により水中に分散した処理剤である
が、シリコーンオイルとしては２〜20cst（25℃）のジ
メチルポリシロキサンあるいは種々の変性ポリシロキサ
ンを用いるのが重要である。ここで2cst（25℃）未満で
は揮発性が高い為、処理剤を炭酸繊維上に添着した後、
処理剤が揮散してしまい、処理剤としての充分な効果を
示さないので好ましくなく、又20cst（25℃）より大き
いと、不融化時あるは炭化時に炭素繊維の単糸同志の融
着を引き起こし、繊維物性を低下させるので好ましくな
い。 かかるシリコーンオイルとしては、具体的には、例え
ばメチルフェニルポリシロキサン、ハイドロジエンポリ
シロキサンが挙げられるが、その他エポキシ基、エチ
ル、プロピル基等のアルキル基、アミノ基、カルボキシ
ル基、アルコール、フェニル基、ポリエーテル基の１種
又は２種以上で変性したものが用いられる。また、これ
らのシリコーン油は、１種又は２種以上の混合物を用い
てもよい。 上記シリコーンオイルを乳化する界面活性剤として
は、加熱処理時に揮散性が高く、かつ実質的に発熱ピー
クを示さないものであって、具体的には常温から350℃
まで昇温した際の300℃における加熱残量が５重量％以
下で、かつ微分発熱曲線（DTA）において30〜350℃まで
の間に実質的に発熱ピークを有さないことが重要であ
る。 かかる熱的物性を有する界面活性剤であればノニオ
ン、アニオン、カチオン性のいずれの界面活性剤を使用
することができる。 アニオン系界面活性剤としては、式−COOMで示される
カルボン酸塩、式−SO3Mで示されるスルホン酸塩、式−
OSO3Mで示される硫酸エステル塩及び式 で示されるリン酸エステル塩から任意に選ばれたアニオ
ン性付与基を有するものが使用される。なお、式中、Ｍ
はＫ、Na、NH4またはトリエタノールアミンを表わす。
具体的には、例えば、“エマール”（花王（株）製、ア
ルキルスルホン酸ナトリウム）、“デイブロジンＫ−2
5"（東邦化学工業（株）製、デヒドロアビエチン酸カリ
ウム）、“ペレックスOTP"（ジアルキルスルホコハク酸
ナトリウム）、“ネオペレックスＦ−25"（ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム）、“ペレックスNB"（ア
ルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム）、“デモール
NL"（ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合
物）、“レベノールWX"（ポリオキシエチレンアルキル
エーテル硫酸ナトリウム）、“レベノールWZ"（ポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウ
ム）、“エレクトロストリッパーK"（ポリオキシエチレ
ンジアルキルエーテルリン酸カリウム）及び“デモール
EP"（ポリアクリル酸ナトリウム）（以下花王アトラス
（株）製品）、“ニツコール（NIKKOL） SMD−10"（日
光ケミカルズ（株）製、スチレン−マレイン酸共重合体
のナトリウム塩）等が挙げられる。 カチオン系界面活性剤としては、一般式 （式中、R1は置換基を含んでいてもよいアルキル基、ア
リル基を、R2、R3、は水素またはアルキル基を表わ
す。） で示される１〜３級アミンの有機または無機酸の塩、四
級アンモニウム塩、或はポリオキシエチレンアルキルア
ミン塩が挙げられる。具体的には、ステアリルアミン、
ラウリルアミン、オクチルアミン、テトラデシルアミ
ン、ステアリルアミノプロピルアミン、ジステアリルア
ミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミ
ン、ジメチルラウリルアミン、オレフィン−無水マレイ
ン酸共重合体または付加物のジメチルアミノプロピルア
ミンによるイミド化物、スチレン−無水マレイン酸共重
合体のジメチルアミノプロピルアミンによるイミド化合
物の酢酸、塩酸等の塩が挙げられる。 ノニオン系界面活性剤としては、ソルビタンジアルキ
ルエステル、ソルビタントリアルキルエステル、ソルビ
タンアルキルエステルのエチレングリコール縮合物、脂
肪酸ポリエチレングリコール縮合物、脂肪族アミドポリ
エチレングリコール縮合物、脂肪族アミンポリエチレン
グリコール縮合物、脂肪族アルコールポリエチレングリ
コール縮合物、アルキルフェノールポリエチレングリコ
ール縮合物、ポリプロピレングリコールポリエチレング
リコール縮合物挙が挙げられる。 尚、本発明における加熱残量とは、示差熱天秤を用
い、直径5mm×高さ5mmの円筒状アルミパンに試料を9mg
〜15mg採取し、空気中にて昇温速度15℃／分で常温から
350℃まで昇温した時の300℃における加熱残量（重量
％）を指すものであり、また実質的に発熱ピークを有さ
ないとは、微分発熱曲線（DTA）において発熱ピークが
全くないか又は蒸発による吸収ピークのみを有するもの
を指す。 以上の界面活性剤の使用量は、シリコーン油に対して
１％〜20％の使用が好ましい。１％未満ではシリコーン
油の乳化物が生じず、20％より多いと不融化等の加熱処
理後の炭素繊維性状に悪影響を及ぼす。 上記組成物を乳化する方法としては、ホモミキサー、
コロイドミル、バルブホモジナイザー、超音波等従来公
知の方法を適用することができる。 更に、この乳化系の増粘もしくは安定性の増大を目的
としてポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポ
リアクリル酸、スチレン無水マレイン酸共重合体、また
はそれらの塩等の合成高分子化合物、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ハイドロキシメチル
セルロース等のセルロース誘導体などの水溶性高分子化
合物を添加しても良い。 処理剤を繊維に付着させる方法としては、スプレーに
より吹付ける方法、ローラーに付けて接触させる方法、
浸漬させる方法等がある。 処理剤の付着量としては、オイル分として0.02重量％
〜15重量％付着させることが好ましい。0.02重量％以下
では、繊維の集束性が悪く、15重量％以上では不融化後
の糸性状に悪影響を及ぼす。 処理剤が付着され、集束されたピッチ繊維は周知の方
法に従って不融化処理及び炭化処理が行なわれる。例え
ば、不融化処理は、繊維を酸素、オゾン、空気、窒化酸
化物、ハロゲン、亜硫酸ガス等の酸化性雰囲気下、150
〜360℃の温度に５分〜10時間加熱することによって行
なわれる。又、不融化後の炭素繊維に該処理剤を工程油
として使用することもできる。炭化処理は繊維を窒素、
アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、400〜2500℃の温度
に0.5分〜10時間加熱することによって行なわれる。 さらに黒鉛化処理を行なう場合には、2500〜3500℃の
温度に１秒〜１時間程度加熱保持すればよい。また不融
化、炭化あるいは黒鉛化処理の際、必要であれば収縮や
変形等を防止する目的で、被処理体に若干の荷重あるい
は張力をかけておくこともできる。 このようにして得られた炭素繊維又は黒鉛繊維は、通
常解繊した後、それぞれの用途に用いられる。 以上詳述したように、本発明では、シリコーンオイル
を特定の物性を有する界面活性剤で水中に分散してなる
炭素繊維用処理剤を用いることにより、簡単な操作で脆
弱な繊維の取り扱いを容易ならしめると同時に繊維相互
間の接着や融着が防止され、性状の良好なピッチ系炭素
繊維を連続フィラメント状で工業的有利な条件下に製造
できる。 （実施例） 次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが本
発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定され
るものではない。 実施例１〜３ タール系の原料ピッチ（光学的異方性100％のメソ相
ピッチ）を紡糸口金温度330℃で気相中へ溶融紡糸し、
得られた糸径10μ、120フィラメントのピッチ繊維に、
第１表に示す処理剤をオイリングガイドを用いて付着さ
せ集束した。次いで集束繊維を空気中に於いて80℃に30
分間保持して乾燥した。次いで150℃より350℃まで２時
間40分を要して昇温した後、その温度に30分間保持して
不融化処理を行なった。その後アルゴン中において、室
温より1400℃までに２時間20分を要して昇温した後その
温度に１時間保持して炭化処理を行ない炭素繊維を得
た。炭素繊維製造工程における糸の集束状態、不融化繊
維の性状、単糸の融着状態を観察した。その結果を第１
表に記載する。 比較例１〜７ 集束剤種を変えて実施例１と同様に実施した結果を第
１表に示す。 第１表の結果からも、本発明に係る処理剤の優れた諸
性能は明らかである。 （発明の効果） シリコーンオイルを特定の物性を有する界面活性剤で
水中に分散してなる本発明のピッチ系炭素繊維用処理剤
を用いることにより、簡単な操作で脆弱な繊維の取り扱
いを容易ならしめると同時に繊維相互間の接着や融着が
防止され、性状の良好なピッチ系炭素繊維を連続フィラ
メント状で工業的有利な条件下に製造できる。
ッチ等のピッチ類から炭素繊維を製造する際に、繊維の
取扱いを容易にすると同時に繊維相互間の接着や融着の
ない高品質の単位繊維を製造する工程で使用されるピッ
チ系単位繊維用処理剤に関するものである。 （従来の技術） ピッチ系炭素繊維は、通常原料ピッチを溶融紡糸し、
得られたピッチ繊維を不融化処理及び炭化処理を行なう
ことにより製造されている。 ピッチ系炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（PAN）
系等の炭素繊維に比較して高収率で工業的有利に製造で
きる利点がある反面、ピッチ繊維等が極めて脆弱なた
め、不融化処理や炭化処理での取扱いが難しく、これら
の工程において繊維の毛羽立ち、ガイドローラーへの捲
きつき、糸切れ等を起こしやすい。更に不融化処理、炭
化処理時に繊維相互間の接着や融着が生じ、かつ得られ
た炭素繊維に損傷を生じ易いという難点があった。 そこで、かかるピッチ系炭素繊維に特有の難点を解消
して高品質のピッチ系炭素繊維を安定的に製造し得る方
法について種々検討し、処理剤として特定の物性を有す
るシリコーンオイルを用いる方法（特開昭60−246819
号）及びシリコーンオイル水エマルジョンを用いる方法
（特開昭61−70017号）について、既に特許出願を行な
っているものの、これらの処理剤では紡糸集束工程にお
ける繊維の毛羽立ち、ガイドローラーへの捲きつき、糸
切れ等の問題点は解決できたが、酸化性雰囲気下、約10
0℃〜約300℃程度の加熱帯域で行なう不融化処理あるい
はかかる不融化処理に後続する不活性雰囲気下で少なく
とも400℃以上で加熱処理する炭化処理において繊維相
互間の融着や接着を十分に解消するには未だ改善する余
地を残していた。 このような融着あるいは接着という現象の原因は、不
融化処理あるいは炭化処理等の加熱処理時に、処理剤に
含有される成分の一部が分解あるいはタール化すること
に起因することが判明した。 そこでかかる問題点を解消するために、200℃の加熱
残量が80重量％以上でかつ300℃の加熱残量が40重量％
以下のパーフルオロアルキル基含有化合物、スルフィド
基含有化合物あるいはポリジメチルシロキサン誘導体等
の有機平滑剤を主成分とするピッチ系炭素繊維用処理剤
（特開昭60−146079号）が提案されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、特開昭60−146079号公報で開示されて
いる処理剤は200℃及び300℃での夫々の加熱残量を規定
したものであり、繊維相互間の接着あるいは融着の程度
はかなり改善されるものの、未だ完全には解決されず、
従って高品質のピッチ系炭素繊維を工業的に安定して製
造し得ないという問題点があった。 （問題点を解決するための手段） そこで本発明者等は、かかる従来の問題点を解決すべ
く鋭意検討した結果、ピッチ系炭素繊維製造工程で使用
される処理剤としては不融化処理あるいは炭化処理時の
加熱処理時において単に十分に揮散するだけではなく、
揮散時に発熱することがないことが繊維相互間の接着も
しくは融着という現象を完全に回避できるということを
知得し、これらの知見から特定粘度のシリコーンオイル
と特定熱物性を有する界面活性剤とを組み合わせること
により従来の問題点を解決し本発明に到達した。 すなわち、本発明の目的はピッチ系炭素繊維を製造す
る際に繊維の毛羽立ち、ローラーへの捲きつき、糸切れ
等の問題点は勿論のこと、加熱処理時における繊維相互
間の融着、接着等を完全に解消し、高品質のピッチ系炭
素繊維を安定的に製造し得るための工程処理剤を提供す
るものである。 そしてその目的はピッチ系炭素繊維を製造する工程に
使用される処理剤であって、該処理剤が粘度２〜20cst
のシリコーンオイルを、300℃での加熱残量が５％以下
であり、かつ、30℃〜350℃での微分発熱曲線（DTA）に
おいて実質的に発熱ピークを有さない界面活性剤で水中
に乳化した状態のものであることを特徴とするピッチ系
炭素繊維用処理剤、により容易に達成される。 以下本発明を詳細に説明するに、本発明に用いられる
原料ピッチとしては、コールタールピッチ、石炭液化物
等の石炭系ピッチ、原油の常圧蒸留残油、減圧蒸留残
油、またはその熱処理物、ナフサの熱分解副生タールの
熱処理物等の石油系ピッチ及び合成樹脂や天然樹脂を乾
留することによって得られる高分子焼成ピッチ等が挙げ
られる。 原料ピッチの溶融紡糸はポリエステル、ポリアミドの
溶融紡糸と同様に紡糸口金を通して気相中に押出すこと
により行なうことができる。好ましくはピッチをエクス
トルーダーその他で溶融して下向きの紡糸口金から気相
中に押し出し冷却固化させる方法を採用する。紡糸口金
としては吐出孔の孔径が0.1〜0.3mm程度のものを用い
る。紡糸口金の温度は原料ピッチの種類に依存し紡糸に
適当な溶融粘度を考慮して決められるが、通常は250〜3
50℃の範囲が適当である。紡糸口金の下には保温筒を設
けておくと紡糸状態の安定化に有効である。 本発明では、上記の方法で得られたピッチ繊維や不融
化処理された繊維等に対して付着使用するシリコーンオ
イルを界面活性剤により水中に分散した処理剤である
が、シリコーンオイルとしては２〜20cst（25℃）のジ
メチルポリシロキサンあるいは種々の変性ポリシロキサ
ンを用いるのが重要である。ここで2cst（25℃）未満で
は揮発性が高い為、処理剤を炭酸繊維上に添着した後、
処理剤が揮散してしまい、処理剤としての充分な効果を
示さないので好ましくなく、又20cst（25℃）より大き
いと、不融化時あるは炭化時に炭素繊維の単糸同志の融
着を引き起こし、繊維物性を低下させるので好ましくな
い。 かかるシリコーンオイルとしては、具体的には、例え
ばメチルフェニルポリシロキサン、ハイドロジエンポリ
シロキサンが挙げられるが、その他エポキシ基、エチ
ル、プロピル基等のアルキル基、アミノ基、カルボキシ
ル基、アルコール、フェニル基、ポリエーテル基の１種
又は２種以上で変性したものが用いられる。また、これ
らのシリコーン油は、１種又は２種以上の混合物を用い
てもよい。 上記シリコーンオイルを乳化する界面活性剤として
は、加熱処理時に揮散性が高く、かつ実質的に発熱ピー
クを示さないものであって、具体的には常温から350℃
まで昇温した際の300℃における加熱残量が５重量％以
下で、かつ微分発熱曲線（DTA）において30〜350℃まで
の間に実質的に発熱ピークを有さないことが重要であ
る。 かかる熱的物性を有する界面活性剤であればノニオ
ン、アニオン、カチオン性のいずれの界面活性剤を使用
することができる。 アニオン系界面活性剤としては、式−COOMで示される
カルボン酸塩、式−SO3Mで示されるスルホン酸塩、式−
OSO3Mで示される硫酸エステル塩及び式 で示されるリン酸エステル塩から任意に選ばれたアニオ
ン性付与基を有するものが使用される。なお、式中、Ｍ
はＫ、Na、NH4またはトリエタノールアミンを表わす。
具体的には、例えば、“エマール”（花王（株）製、ア
ルキルスルホン酸ナトリウム）、“デイブロジンＫ−2
5"（東邦化学工業（株）製、デヒドロアビエチン酸カリ
ウム）、“ペレックスOTP"（ジアルキルスルホコハク酸
ナトリウム）、“ネオペレックスＦ−25"（ドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム）、“ペレックスNB"（ア
ルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム）、“デモール
NL"（ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合
物）、“レベノールWX"（ポリオキシエチレンアルキル
エーテル硫酸ナトリウム）、“レベノールWZ"（ポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウ
ム）、“エレクトロストリッパーK"（ポリオキシエチレ
ンジアルキルエーテルリン酸カリウム）及び“デモール
EP"（ポリアクリル酸ナトリウム）（以下花王アトラス
（株）製品）、“ニツコール（NIKKOL） SMD−10"（日
光ケミカルズ（株）製、スチレン−マレイン酸共重合体
のナトリウム塩）等が挙げられる。 カチオン系界面活性剤としては、一般式 （式中、R1は置換基を含んでいてもよいアルキル基、ア
リル基を、R2、R3、は水素またはアルキル基を表わ
す。） で示される１〜３級アミンの有機または無機酸の塩、四
級アンモニウム塩、或はポリオキシエチレンアルキルア
ミン塩が挙げられる。具体的には、ステアリルアミン、
ラウリルアミン、オクチルアミン、テトラデシルアミ
ン、ステアリルアミノプロピルアミン、ジステアリルア
ミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミ
ン、ジメチルラウリルアミン、オレフィン−無水マレイ
ン酸共重合体または付加物のジメチルアミノプロピルア
ミンによるイミド化物、スチレン−無水マレイン酸共重
合体のジメチルアミノプロピルアミンによるイミド化合
物の酢酸、塩酸等の塩が挙げられる。 ノニオン系界面活性剤としては、ソルビタンジアルキ
ルエステル、ソルビタントリアルキルエステル、ソルビ
タンアルキルエステルのエチレングリコール縮合物、脂
肪酸ポリエチレングリコール縮合物、脂肪族アミドポリ
エチレングリコール縮合物、脂肪族アミンポリエチレン
グリコール縮合物、脂肪族アルコールポリエチレングリ
コール縮合物、アルキルフェノールポリエチレングリコ
ール縮合物、ポリプロピレングリコールポリエチレング
リコール縮合物挙が挙げられる。 尚、本発明における加熱残量とは、示差熱天秤を用
い、直径5mm×高さ5mmの円筒状アルミパンに試料を9mg
〜15mg採取し、空気中にて昇温速度15℃／分で常温から
350℃まで昇温した時の300℃における加熱残量（重量
％）を指すものであり、また実質的に発熱ピークを有さ
ないとは、微分発熱曲線（DTA）において発熱ピークが
全くないか又は蒸発による吸収ピークのみを有するもの
を指す。 以上の界面活性剤の使用量は、シリコーン油に対して
１％〜20％の使用が好ましい。１％未満ではシリコーン
油の乳化物が生じず、20％より多いと不融化等の加熱処
理後の炭素繊維性状に悪影響を及ぼす。 上記組成物を乳化する方法としては、ホモミキサー、
コロイドミル、バルブホモジナイザー、超音波等従来公
知の方法を適用することができる。 更に、この乳化系の増粘もしくは安定性の増大を目的
としてポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポ
リアクリル酸、スチレン無水マレイン酸共重合体、また
はそれらの塩等の合成高分子化合物、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ハイドロキシメチル
セルロース等のセルロース誘導体などの水溶性高分子化
合物を添加しても良い。 処理剤を繊維に付着させる方法としては、スプレーに
より吹付ける方法、ローラーに付けて接触させる方法、
浸漬させる方法等がある。 処理剤の付着量としては、オイル分として0.02重量％
〜15重量％付着させることが好ましい。0.02重量％以下
では、繊維の集束性が悪く、15重量％以上では不融化後
の糸性状に悪影響を及ぼす。 処理剤が付着され、集束されたピッチ繊維は周知の方
法に従って不融化処理及び炭化処理が行なわれる。例え
ば、不融化処理は、繊維を酸素、オゾン、空気、窒化酸
化物、ハロゲン、亜硫酸ガス等の酸化性雰囲気下、150
〜360℃の温度に５分〜10時間加熱することによって行
なわれる。又、不融化後の炭素繊維に該処理剤を工程油
として使用することもできる。炭化処理は繊維を窒素、
アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、400〜2500℃の温度
に0.5分〜10時間加熱することによって行なわれる。 さらに黒鉛化処理を行なう場合には、2500〜3500℃の
温度に１秒〜１時間程度加熱保持すればよい。また不融
化、炭化あるいは黒鉛化処理の際、必要であれば収縮や
変形等を防止する目的で、被処理体に若干の荷重あるい
は張力をかけておくこともできる。 このようにして得られた炭素繊維又は黒鉛繊維は、通
常解繊した後、それぞれの用途に用いられる。 以上詳述したように、本発明では、シリコーンオイル
を特定の物性を有する界面活性剤で水中に分散してなる
炭素繊維用処理剤を用いることにより、簡単な操作で脆
弱な繊維の取り扱いを容易ならしめると同時に繊維相互
間の接着や融着が防止され、性状の良好なピッチ系炭素
繊維を連続フィラメント状で工業的有利な条件下に製造
できる。 （実施例） 次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが本
発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定され
るものではない。 実施例１〜３ タール系の原料ピッチ（光学的異方性100％のメソ相
ピッチ）を紡糸口金温度330℃で気相中へ溶融紡糸し、
得られた糸径10μ、120フィラメントのピッチ繊維に、
第１表に示す処理剤をオイリングガイドを用いて付着さ
せ集束した。次いで集束繊維を空気中に於いて80℃に30
分間保持して乾燥した。次いで150℃より350℃まで２時
間40分を要して昇温した後、その温度に30分間保持して
不融化処理を行なった。その後アルゴン中において、室
温より1400℃までに２時間20分を要して昇温した後その
温度に１時間保持して炭化処理を行ない炭素繊維を得
た。炭素繊維製造工程における糸の集束状態、不融化繊
維の性状、単糸の融着状態を観察した。その結果を第１
表に記載する。 比較例１〜７ 集束剤種を変えて実施例１と同様に実施した結果を第
１表に示す。 第１表の結果からも、本発明に係る処理剤の優れた諸
性能は明らかである。 （発明の効果） シリコーンオイルを特定の物性を有する界面活性剤で
水中に分散してなる本発明のピッチ系炭素繊維用処理剤
を用いることにより、簡単な操作で脆弱な繊維の取り扱
いを容易ならしめると同時に繊維相互間の接着や融着が
防止され、性状の良好なピッチ系炭素繊維を連続フィラ
メント状で工業的有利な条件下に製造できる。
フロントページの続き
(72)発明者 末村 耕二
香川県坂出市番の州町１番地 三菱化成
工業株式会社坂出工場内
(72)発明者 武山 宏規
香川県坂出市番の州町１番地 三菱化成
工業株式会社坂出工場内
(56)参考文献 特開 昭61−70017（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−191582（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ピッチ系炭素繊維を製造する工程に使用される処理
剤であって、該処理剤が25℃での粘度２〜20cstのシリ
コーンオイルを、300℃での加熱残量が５重量％以下で
あり、かつ、30℃〜350℃での微分発熱曲線（DTA）にお
いて実質的に発熱ピークを有さない界面活性剤で水中に
乳化した状態のものであることを特徴とするピッチ系炭
素繊維用処理剤。 ２．処理剤において、シリコーンオイルに対する界面活
性剤の添加量を0.1％〜20wt％とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の処理剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178071A JP2760397B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ピッチ系炭素繊維用処理剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178071A JP2760397B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ピッチ系炭素繊維用処理剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6426720A JPS6426720A (en) | 1989-01-30 |
| JP2760397B2 true JP2760397B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16042109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62178071A Expired - Fee Related JP2760397B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | ピッチ系炭素繊維用処理剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760397B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5057341A (en) * | 1988-02-24 | 1991-10-15 | Takemoto Yushi Kabushiki Kaisha | Method of processing carbon fiber precursor from pitchy materials |
| JP2767908B2 (ja) * | 1989-07-14 | 1998-06-25 | 三菱化学株式会社 | ピッチ系炭素繊維用処理剤 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102852B2 (ja) * | 1984-09-11 | 1994-12-14 | 三菱化成株式会社 | ピッチ系炭素繊維の製造法 |
| JPS62191582A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-21 | 東燃料株式会社 | 炭素繊維及び黒鉛繊維の製造に適した耐熱性油剤 |
-
1987
- 1987-07-16 JP JP62178071A patent/JP2760397B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6426720A (en) | 1989-01-30 |
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